資源簡介

(共106張PPT)
第17課時(shí)
光合作用的影響因素及其應(yīng)用
說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。
課標(biāo)要求
考情分析
1.探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響 2022·海南·T3
2.單、多因子變量對光合作用強(qiáng)度影響的機(jī)理辨析 2023·北京·T3　2023·湖北·T11　2023·重慶·T19　2023·山東·T21　2023·廣東·T18　2022·山東·T21　2022·廣東·T18　2022·遼寧·T22　2022·江蘇·T20　2022·北京·T2　2021·福建·T17　2021·山東·T21
2021·河北·T19　2021·海南·T21　2021·北京·T3　2021·廣東·T15　2021·遼寧·T2　2021·湖南·T7
內(nèi)容索引
考點(diǎn)一　　探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響
考點(diǎn)二　　辨析單、多因子變量對光合作用強(qiáng)度影響的機(jī)理
課時(shí)精練
考點(diǎn)一
探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響
1.光合作用強(qiáng)度
(1)概念：植物在 內(nèi)通過光合作用制造 的數(shù)量。
(2)表示方法：用一定時(shí)間內(nèi) 來定量表示。
單位時(shí)間
糖類
原料消耗或產(chǎn)物生成的數(shù)量
2.影響光合作用強(qiáng)度的因素
CO2濃度
酶
溫度
3.控制影響光合作用實(shí)驗(yàn)自變量的方法
4.探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響
(1)實(shí)驗(yàn)原理：抽去圓形小葉片中的氣體后，葉片在水中 ，光照下葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生 ，充滿細(xì)胞間隙，葉片又會(huì) 。光合作用越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片上浮的數(shù)量 。
下沉
氧氣
上浮
越多
(2)實(shí)驗(yàn)中變量分析
自變量 不同_________
控制自變量 調(diào)節(jié) 進(jìn)行控制
因變量 _____________
檢測因變量 同一時(shí)間段內(nèi)_______________
對無關(guān)變量進(jìn)行控制 等保持一致
光照強(qiáng)度
光源與燒杯的距離
光合作用強(qiáng)度
葉片浮起的數(shù)量
葉片大小、溶液的量
(3)實(shí)驗(yàn)流程：取材→排氣→沉水→分組→光照→觀察并記錄。
(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在一定范圍內(nèi)，臺(tái)燈與小燒杯的距離越近，單位時(shí)間內(nèi)浮起的圓形小葉片也 。
(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也
(單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片中產(chǎn)生的O2越多，浮起的圓形小葉片也越多)。
越多
增強(qiáng)
(1)在探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，NaHCO3濃度越高，葉片浮起來的速率就越快(　　)
提示　隨著NaHCO3溶液濃度的增大，植物細(xì)胞失水增多，細(xì)胞代謝減慢，光合作用速率會(huì)降低。
(2)在探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，若改用普通燈泡作為光源應(yīng)注意燈泡發(fā)熱造成的溫度變化對實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)在燈泡和光源之間加一玻璃水柱進(jìn)行隔溫處理(　　)
×
√
(3)因?yàn)榕渲频腘aHCO3 溶液中不含O2，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片只能進(jìn)行無氧呼吸(　　)
提示　雖然配制的NaHCO3 溶液中不含O2，但葉圓片本身可進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片可進(jìn)行有氧呼吸。
×
考向一　探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響
1.(2024·北京房山區(qū)高三聯(lián)考)某生物研究小組以菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，探究CO2濃度對光合作用強(qiáng)度的影響，實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列說法正確的是
1
2
A.該實(shí)驗(yàn)中小圓葉片上浮到液面的時(shí)間屬于無關(guān)
變量
B.圖乙bc段平緩，可適當(dāng)縮短臺(tái)燈與燒杯的距離
使曲線進(jìn)一步下降
C.圖乙c點(diǎn)之后曲線上升，說明隨NaHCO3濃度增
加光合作用增強(qiáng)
D.將圖甲裝置中的NaHCO3溶液換成NaOH溶液，
可用于測定小圓葉片的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度
√
1
2
該實(shí)驗(yàn)中小圓葉片上浮到液面的時(shí)間屬于因變量，A錯(cuò)誤；
圖乙bc段平緩，說明此時(shí)限制光合速率增大的因素可能是光照強(qiáng)度，可適當(dāng)縮短臺(tái)燈與燒杯的距離使曲線進(jìn)一步下降，B正確；
圖乙c點(diǎn)之后曲線上升，小圓葉片上浮到液面所需要的時(shí)間更長，說明隨NaHCO3濃度增加光合作用強(qiáng)度下降，C錯(cuò)誤；
1
2
小圓葉片細(xì)胞呼吸消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳會(huì)被NaOH溶液吸收，葉片不能上浮，無法測得氣體體積變化，因此將圖甲裝置中的NaHCO3溶液換成NaOH溶液不能測定小圓葉片的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，D錯(cuò)誤。
1
2
2.(2022·海南，3)某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時(shí)長，結(jié)果如圖。下列有關(guān)敘述正確的是
A.本實(shí)驗(yàn)中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量
B.葉圓片上浮所需時(shí)長主要取決于葉圓片光合作用釋放
氧氣的速率
C.四組實(shí)驗(yàn)中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高
D.若在4 ℃條件下進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，則各組葉圓片上浮所需時(shí)長均會(huì)縮短
1
2
√
1
2
本實(shí)驗(yàn)是探究適宜溫度下CO2濃度對光合作用的影響，自變量為CO2濃度(NaHCO3溶液濃度)，溫度和光照為無關(guān)變量，A錯(cuò)誤；
當(dāng)光合作用產(chǎn)生的氧氣大于細(xì)胞呼吸消耗的氧氣時(shí)，葉圓片上浮，葉圓片上浮所需時(shí)長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率，B正確；
1
2
四組實(shí)驗(yàn)中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片上浮需要的時(shí)間最長，光合速率最低，C錯(cuò)誤；
若在4 ℃條件下進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，由于低溫會(huì)使酶活性降低，凈光合速率可能降低，故各組葉圓片上浮所需時(shí)長可能均會(huì)延長，D錯(cuò)誤。
返回
考點(diǎn)二
辨析單、多因子變量對光合作用強(qiáng)度影響的機(jī)理
1.內(nèi)部因素
(1)與植物自身的遺傳特性有關(guān)，以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示。
(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶
注：影響葉綠素合成的因素還有光照、溫度和礦質(zhì)元素等。
(3)葉面積指數(shù)
下降
呼吸量
密植
2.外部環(huán)境因素
(1)單因子變量對光合速率的影響
①光照強(qiáng)度
光反應(yīng)
ATP及NADPH
細(xì)胞
呼吸
＝
>
光照強(qiáng)度
②CO2濃度
CO2濃度
暗反應(yīng)
CO2補(bǔ)償
光合速率與細(xì)胞呼吸
速率相等
進(jìn)行光合作用所需CO2
的最低濃度
CO2飽和
有機(jī)肥
③溫度
有機(jī)物積累
酶的活性
增大
最適
酶的活性
光合速率與呼吸速率相等
晝夜溫差
④水分或礦質(zhì)元素
CO2
原料
介質(zhì)
氣孔
(2)多因子變量對
光合速率的影響
光照強(qiáng)度和CO2濃度
光照
強(qiáng)度
CO2濃度
提高溫
度
CO2濃度
(1)溫室條件下，通過增施農(nóng)家肥增產(chǎn)的原因是其可以提高作物對有機(jī)物的吸收(　　)
提示　有機(jī)肥在土壤中被微生物分解時(shí)會(huì)釋放CO2，增加了大棚中的CO2濃度，進(jìn)而促進(jìn)了光合作用，為作物自身提供了必需的物質(zhì)，因此有利于作物增產(chǎn)。
×
(2)適時(shí)進(jìn)行灌溉可以緩解作物的“光合午休”程度(　　)
(3)玉米幼苗從土壤中吸收的水分主要用于光合作用(　　)
提示　玉米幼苗從土壤中吸收的水分主要用于蒸騰作用。
√
×
(4)生長于較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時(shí)，其光合速率就隨之增加(　　)
提示　較弱光照條件下，在葉綠體基質(zhì)中光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH較少，即使CO2濃度升高，光合速率并不隨之增加，此時(shí)限制光合作用的環(huán)境因素是光照強(qiáng)度。
×
(5)整株植物處于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等(　　)
提示　整株植物處于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，此時(shí)植株既不從環(huán)境吸收CO2，也不向環(huán)境釋放CO2，即光合作用吸收的CO2不來自外界，完全由細(xì)胞呼吸釋放的CO2提供；整株植物細(xì)胞皆進(jìn)行細(xì)胞呼吸，而光合作用在葉肉細(xì)胞等部分植物細(xì)胞中進(jìn)行，所以葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度應(yīng)大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。
×
光合作用是一系列的光化學(xué)步驟和物質(zhì)轉(zhuǎn)變過程，影響其變化的因素也是多方面的，請同學(xué)們結(jié)合如下問題深度認(rèn)知各種因素影響光合作用變化的內(nèi)在機(jī)理。
(1)若圖1為某作物光合速率隨光照強(qiáng)度的變化曲線。
請繪出B點(diǎn)時(shí)，該植物的葉肉細(xì)胞中的氣體交換圖解。
提示　如圖所示
(2)右述曲線圖是在光合作用的最適溫度25 ℃條件下測得數(shù)據(jù)繪制的曲線，現(xiàn)若將溫度提高至細(xì)胞呼吸的最適溫度30 ℃，再測得數(shù)據(jù)繪制曲線，則圖中A、B、C、D點(diǎn)分別如何移動(dòng)？若該植物缺少鎂離子，則圖中A、B、C、D點(diǎn)分別如何移動(dòng)？若右述曲線圖是陽生植物的相關(guān)曲線，則陰生植物的曲線中B、C、D點(diǎn)分別如何移動(dòng)？
提示　若將溫度提高至細(xì)胞呼吸的最適溫度30 ℃，則圖中A點(diǎn)下移，B點(diǎn)右移，C點(diǎn)左下移，D點(diǎn)左移。若植物缺少鎂離子，則A點(diǎn)不動(dòng)，B點(diǎn)右移，C點(diǎn)左下移，D點(diǎn)左移。陰生植物的曲線中B點(diǎn)左移，C點(diǎn)左下移，D點(diǎn)左移。
(3)如果將光照強(qiáng)度繼續(xù)加強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致后期植物光合作用下降，其原因可能有兩種：_________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
第一種原因?yàn)楣庹諒?qiáng)度過強(qiáng)引起葉綠素降解，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用降低。第二種原因?yàn)楣庹諒?qiáng)度過強(qiáng)引起植物葉片蒸騰作用加快，植物為了避免失水過多而關(guān)閉部分氣孔，導(dǎo)致CO2吸收不足，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用降低
(4)為了選擇適宜栽種的該作物品種，研究人員在相同的條件下分別測定了3個(gè)品種S1、S2、S3的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)，結(jié)果如圖2和圖3。最適宜在果樹林下套種的品種是 ，理由是______
________________________________________________________________________________。最適應(yīng)較高光照強(qiáng)度的品種是 。
S2
到光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)所需要的光照強(qiáng)度都最低，因而適宜生長在光照比較弱的環(huán)境中
S3
S2達(dá)
若增加環(huán)境中CO2濃度后，測得S2的光飽和點(diǎn)顯著提高，但S3的光飽和點(diǎn)卻沒有顯著改變，原因可能是在超過原光飽和點(diǎn)的光照強(qiáng)度下，S2的光反應(yīng)產(chǎn)生了過剩的 ，而S3在光飽和點(diǎn)時(shí)可能 (填序號，多選)。
①光反應(yīng)已基本飽和 ②暗反應(yīng)已基本飽和
③光、暗反應(yīng)都已基本飽和
NADPH和ATP
①②③
考向二　辨析單、多因子變量對光合作用強(qiáng)度影響的機(jī)理
3.(2022·北京，2)光合作用強(qiáng)度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關(guān)系如圖。據(jù)圖分析不能得出
A.低于最適溫度時(shí)，光合速率隨溫度升高而升高
B.在一定的范圍內(nèi)，CO2濃度升高可使光合作用
最適溫度升高
C.CO2濃度為200 μL·L－1時(shí)，溫度對光合速率影
響小
D.10 ℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會(huì)持續(xù)提高
√
3
4
5
6
10 ℃條件下，CO2濃度為200 μL·L－1至
370 μL·L－1時(shí)，光合速率有顯著提高，
而CO2濃度為370 μL·L－1至1 000 μL·L－1
時(shí)，光合速率無明顯的提高，且題圖中
只做了三種不同CO2濃度的實(shí)驗(yàn)組，所
以不能表明10 ℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會(huì)持續(xù)提高，D錯(cuò)誤。
3
4
5
6
4.(2021·廣東，15)與野生型擬南芥WT相比，突變體t1和t2在正常光照條件下，葉綠體在葉肉細(xì)胞中的分布及位置不同(圖1所示)，造成葉綠體相對受光面積的不同(圖2所示)，進(jìn)而
引起光合速率差異，但葉綠素含量
及其他性狀基本一致。在不考慮葉
綠體運(yùn)動(dòng)的前提下，下列敘述錯(cuò)誤
的是
3
4
5
6
A.t2比t1具有更高的光飽和點(diǎn)(光合
速率不再隨光強(qiáng)增加而增加時(shí)的
光照強(qiáng)度)
B.t1比t2具有更低的光補(bǔ)償點(diǎn)(光合
吸收CO2與呼吸釋放CO2等量時(shí)
的光照強(qiáng)度)
C.三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關(guān)
D.三者光合速率的差異隨光照強(qiáng)度的增加而變大
3
4
√
5
6
3
4
相比于野生型擬南芥WT，突變體
t1更適合生長在弱光環(huán)境中，突變
體t2更適合生長在強(qiáng)光環(huán)境中，在
適當(dāng)?shù)墓庹諒?qiáng)度下，三者的光合速
率有一定的差異，但當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)
到光飽和點(diǎn)后，光合速率不再隨光照強(qiáng)度的增加而增加，三者光合速率的差異也不再隨光照強(qiáng)度的增加而變大，D錯(cuò)誤。
5
6
考向三　光呼吸和光抑制
5.(2022·江蘇，20)圖Ⅰ所示為光合作用過程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系(①～⑦表示代謝途徑)。Rubisco是光合作用的關(guān)鍵
酶之一，CO2和O2競爭與其結(jié)合，分別催
化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成
糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2)，C2在過氧
化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳
氧化循環(huán)。請據(jù)圖回答下列問題：
3
4
5
6
(1)圖Ⅰ中，類囊體薄膜直接參與的代謝途徑有______(從①～⑦中選填)，在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是__________________。
3
4
①⑥
葉綠素a和葉綠素b
5
6
3
4
類囊體薄膜上發(fā)生的反應(yīng)有水的光解
產(chǎn)生NADPH與氧氣，以及ATP的形成，
即①⑥。葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫
光，葉綠素主要有葉綠素a和葉綠素b
兩種，葉綠素a呈藍(lán)綠色，葉綠素b呈
黃綠色；類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，
用紅光照射參與反應(yīng)的主要是葉綠素a和葉綠素b。
5
6
(2)在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的_________在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。
3
4
過氧化氫
過氧化氫酶能將過氧化氫分解為O2和H2O，所以在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的過氧化氫在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。
5
6
不再改變，其原因是______________________________________。
(3)將葉片置于一個(gè)密閉小室內(nèi)，分別在CO2濃度為0和0.03%的條件下測定小室內(nèi)CO2濃度的變化，獲得曲線a、b(圖Ⅱ)。
①曲線a,0～t1時(shí)段(沒有光照，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸)段釋放的CO2源于細(xì)胞呼吸；t1～t2時(shí)段，CO2的釋放速度有所增加，此階段的CO2源于__________________。
②曲線b，當(dāng)時(shí)間到達(dá)t2點(diǎn)后，室內(nèi)CO2濃度
3
4
細(xì)胞呼吸和光呼吸
光合作用強(qiáng)度等于光呼吸和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度
5
6
(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科學(xué)家在煙草葉綠體中組裝表達(dá)了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋果酸合酶，形成了圖Ⅲ代謝途徑，從而降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的_______價(jià)值。
3
4
直接
圖Ⅲ代謝途徑降低了光呼吸，提高了植株生物量，直接提升了流入生態(tài)系統(tǒng)的能量，是直接價(jià)值的體現(xiàn)。
5
6
光呼吸
(1)發(fā)生條件
①干旱、炎熱條件下，氣孔關(guān)閉，阻止CO2進(jìn)入葉片和O2逸出葉片。
②Rubisco具有兩面性(或雙功能)。
(2)過程
(3)發(fā)生場所：葉綠體、過氧化物酶體、線粒體。
(4)危害
①在較強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，使得C5氧化分解加強(qiáng)，一部分碳(1/4)以CO2的形式散失，從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。
②光呼吸過程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的損耗。
(5)意義
①防止強(qiáng)光對葉綠體的破壞：強(qiáng)光時(shí)，光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率，葉肉細(xì)胞中會(huì)積累ATP和NADPH，這些物質(zhì)積累會(huì)產(chǎn)生自由基，自由基會(huì)損傷葉綠體；強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，會(huì)消耗光反應(yīng)過程中積累的ATP和NADPH，從而減輕對葉綠體的傷害。
②回收了3/4的碳元素，避免了過多的碳損失。
③消除乙醇酸(C2)，避免了乙醇酸(C2)積累，使細(xì)胞免受傷害。
④在干旱和高輻射脅迫下，葉片氣孔關(guān)閉或外界CO2濃度降低、CO2進(jìn)入受阻時(shí)，光呼吸釋放的CO2能被卡爾文循環(huán)再利用，以維持糖類等有機(jī)物的合成。
6.(2022·山東，21)強(qiáng)光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯(BR)對光抑制的影響機(jī)制，將長勢相同的蘋果幼苗進(jìn)行分組和處理，如表所示，其中試
劑L可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的
合成。各組幼苗均在溫度適宜、
水分充足的條件下用強(qiáng)光照射，
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。
3
4
5
6
(1)光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素時(shí)，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是________。
藍(lán)紫光
3
4
5
6
蘋果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素有葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素，其中胡蘿卜素在層析液中的溶解度最大，故色素分離時(shí)，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素是胡蘿卜素，主要吸收藍(lán)紫光。
3
4
5
6
(2)強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)達(dá)到一定速率后不再增加，但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加，可能的原因有________________________________、__________
______(答出2種原因即可)；氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是________
__________________________________________。
NADPH、ATP等的濃度不再增加
CO2濃度
有限
吸收速率繼續(xù)增加，使水的光解速率繼續(xù)增加
光能的
3
4
5
6
(3)據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光抑制______(填“增強(qiáng)”或“減弱”)；乙組與丙組相比，說明BR可能通過_____________________
________發(fā)揮作用。
減弱
促進(jìn)光反應(yīng)中關(guān)鍵蛋白
的合成
3
4
5
6
據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光合作用強(qiáng)度較高，說明加入BR后光抑制減弱；乙組用BR處理，丙組用BR和試劑L處理，與乙組相比，丙組光合作用強(qiáng)度較低，由于試劑L可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成，說明BR可能是通過促進(jìn)光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成發(fā)揮作用的。
3
4
5
6
光抑制
植物的光合系統(tǒng)所接受的光能超過光合作用所能利用的量時(shí)，光合功能便降低，這就是光合作用的光抑制。
(1)光抑制機(jī)理：光合系統(tǒng)的破壞，PS Ⅱ是光破壞的主要場所。發(fā)生光破壞后的結(jié)果：電子傳遞受阻，光合效率下降。
(2)光抑制的主要防御機(jī)制
①減少光吸收，植物體也可以通過葉運(yùn)動(dòng)(減少葉片與主莖的夾角)或葉綠體運(yùn)動(dòng)這種對強(qiáng)光的快速響應(yīng)以減少對光的吸收，從而避免光抑制。
②增加熱耗散：a.當(dāng)依賴能量的葉綠素?zé)晒忖缭黾訒r(shí)，通過增加激發(fā)能的熱耗散可以部分避免光抑制。降低光飽和條件下的PSⅡ的光化學(xué)效率，可以避免光抑制破壞的發(fā)生。b.在強(qiáng)光下非光輻射能量耗散增加的同時(shí)，玉米黃素含量增加，玉米黃素與激發(fā)態(tài)的葉綠素作用，從而耗散其激發(fā)能，保護(hù)光合機(jī)構(gòu)免受過量光能破壞。
③進(jìn)行光呼吸：C3植物的光呼吸有很高的能量需求。光呼吸可以防止強(qiáng)光和CO2虧缺條件下發(fā)生光抑制。
1.探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)中，抽出小圓葉片細(xì)胞間氣體后先放在黑暗下的目的是 。給予光照一段時(shí)間后葉片上升的原因是_____________________________________________
_______________________________。該實(shí)驗(yàn)中NaHCO3的作用是______
_______________，密閉的液滴移動(dòng)裝置中NaHCO3的作用是__________
_______。
2.影響光合速率的外界因素主要是 等。
防止提前進(jìn)行光合作用
光合作用產(chǎn)生的氧氣大于細(xì)胞呼吸消耗的氧氣，細(xì)胞間隙充滿氧氣，所以葉片上浮
給光
合作用提供CO2
保持CO2濃
度穩(wěn)定
光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度
3.“正其行，通其風(fēng)”是通過提高 來提高光合作用速率的。夜晚適當(dāng)降低溫度是為了_________________________________________
____________。
4.整個(gè)植株表現(xiàn)為單位時(shí)間內(nèi)CO2吸收量為0時(shí)，該植株葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度 (填“大于”“等于”或“小于”)葉肉細(xì)胞的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，原因是_____________________________________________________
_____________________________________________。
二氧化碳濃度
減少細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗來增加一天中有機(jī)
物的積累量
大于
該條件下葉肉細(xì)胞的光合速率等于整個(gè)植株的細(xì)胞呼吸速率，因此葉肉細(xì)胞的光合速率大于葉肉細(xì)胞的呼吸速率
5.(2018·全國Ⅲ，29節(jié)選)植物的葉面積與產(chǎn)量關(guān)系密切。葉面積系數(shù)(單位土地面積上的葉面積總和)與植物群體光合速率、呼吸速率及干物質(zhì)積累速率之間的關(guān)系如圖所示。由圖可知，當(dāng)葉面積系數(shù)小于a時(shí)，隨葉面積系數(shù)增加，群體光合速率和干物質(zhì)積累速率均 。當(dāng)葉面積系數(shù)超過b時(shí)，群體干物質(zhì)積累速率降低，
其原因是______________________
______________________________
_______________。
增加
群體光合速率不變，但群
體呼吸速率仍在增加，故群體干物
質(zhì)積累速率降低
6.(2020·全國Ⅰ，30節(jié)選)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常采用間作(同一生長期內(nèi)，在同一塊農(nóng)田上間隔種植兩種作物)的方法提高農(nóng)田的光能利用率。現(xiàn)有4種作物，在正常條件下生長能達(dá)到的株高和光飽和點(diǎn)(光合速率達(dá)到最大時(shí)所需的光照強(qiáng)度)見下表。從提高光能利用率的角度考慮，最適合進(jìn)行間作的兩種作物是 ，選擇這兩種作物的理由是___
___________________________________________________________________________________________
__________________
___________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光飽和點(diǎn)/ (μmol·m－2·s－1) 1 200 1 180 560 623
A和C
物A光飽和點(diǎn)高且長得高，可利用上層光照進(jìn)行光合作用；作物C光飽和點(diǎn)低且長得矮，與作物A間作后，
能利用下層的弱光進(jìn)
行光合作用
作
7.(2019·全國Ⅰ，29)將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進(jìn)行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開度減小。與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會(huì) ，出現(xiàn)這種變化的原因是__________________________
___________________。
降低
氣孔開度減小使供應(yīng)給光合
作用所需的CO2減少
8.在光照條件下，葉肉細(xì)胞中還會(huì)進(jìn)行光呼吸，即O2與CO2競爭性結(jié)合RuBP(C5)，O2與RuBP(C5)在Rubisco催化作用下經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過程，該過程會(huì)消耗ATP和NADPH，因此提高農(nóng)作物的產(chǎn)量需要降低光呼吸。
(1)增施有機(jī)肥可以降低光呼吸，理由是____________________________
____________________________________________________________。
返回
有機(jī)肥被微生物分解后，使CO2
濃度升高，促進(jìn)Rubisco催化RuBP(C5)與CO2反應(yīng)，從而降低光呼吸
(2)從反應(yīng)條件和能量來看光呼吸與有氧呼吸的區(qū)別在于______________
______________________________________________________________________________。
返回
光照條件下進(jìn)行，且消耗能量；而有氧呼吸在有光或無光條件下都能進(jìn)行，且釋放能量
光呼吸需要在
課時(shí)精練
一、選擇題
1.如圖所示裝置可用來探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響。根據(jù)該圖的材料及設(shè)置，下列說法錯(cuò)誤的是
A.葉圓片上浮說明葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度等于
細(xì)胞呼吸強(qiáng)度
B.實(shí)驗(yàn)前將各葉圓片內(nèi)的氣體排出，其目的是排
除原有氣體對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾
C.最直接的凈光合速率觀測指標(biāo)是相同時(shí)間內(nèi)葉圓片上浮的數(shù)量
D.此裝置也可以用于探究CO2濃度對光合作用強(qiáng)度的影響
√
葉圓片上浮說明葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，A錯(cuò)誤。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2.(2023·北京，3)在兩種光照強(qiáng)度下，不同溫度對某植物CO2吸收速率的影響如圖。對此圖理解錯(cuò)誤的是
A.在低光強(qiáng)下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降
的原因是呼吸速率上升
B.在高光強(qiáng)下，M點(diǎn)左側(cè)CO2吸收速率升高與光
合酶活性增強(qiáng)相關(guān)
C.在圖中兩個(gè)CP點(diǎn)處，植物均不能進(jìn)行光合作用
D.圖中M點(diǎn)處光合速率與呼吸速率的差值最大
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
CO2吸收速率代表凈光合速率，在低光強(qiáng)
下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原
因是呼吸速率上升，植物需要從外界吸收
的CO2減少，A正確；
在高光強(qiáng)下，M點(diǎn)左側(cè)CO2吸收速率升高，
主要原因是隨著溫度的升高，光合酶的活性增強(qiáng)，B正確；
CP點(diǎn)代表呼吸速率等于光合速率，植物可以進(jìn)行光合作用，C錯(cuò)誤；
圖中M點(diǎn)處CO2吸收速率最大，即凈光合速率最大，光合速率與呼吸速率的差值最大，D正確。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
3.(2023·湖北，11)高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發(fā)現(xiàn)平均氣溫每升高1 ℃，水稻、小麥等作物減產(chǎn)約3%～8%。關(guān)于高溫下作物減產(chǎn)的原因，下列敘述錯(cuò)誤的是
A.細(xì)胞呼吸變強(qiáng)，消耗大量養(yǎng)分
B.光合作用強(qiáng)度減弱，有機(jī)物合成減少
C.蒸騰作用增強(qiáng)，植物易失水發(fā)生萎蔫
D.葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
在一定溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，呼吸酶的活性增強(qiáng)，細(xì)胞呼吸變強(qiáng)，消耗大量養(yǎng)分，A正確；
高溫使氣孔導(dǎo)度變小，光合作用強(qiáng)度減弱，有機(jī)物合成減少，B正確；
高溫使作物蒸騰作用增強(qiáng)，植物易失水發(fā)生萎蔫，C正確；
高溫使作物葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADPH和ATP減少，D錯(cuò)誤。
4.(2021·湖南，7)綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯(cuò)誤的是
A.弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進(jìn)行光合作用
B.在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原
C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會(huì)暫時(shí)下降
D.合理密植和增施有機(jī)肥能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
弱光條件下植物沒有O2的釋放，有可能是光合作用強(qiáng)度小于或等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，光合作用產(chǎn)生的氧氣被細(xì)胞呼吸消耗完，此時(shí)植物雖然進(jìn)行了光合作用，但是沒有O2的釋放，A錯(cuò)誤；
CO2性質(zhì)不活潑，在暗反應(yīng)階段，一個(gè)CO2分子被一個(gè)C5分子固定以后，很快形成兩個(gè)C3分子，在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受ATP釋放的能量并且被NADPH還原，因此CO2不能直接被還原，B正確；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，光合作用產(chǎn)物輸出受阻，葉片的光合速率會(huì)暫時(shí)下降，C正確；
合理密植可以充分利用光照，增施有機(jī)肥可以為植物提供礦質(zhì)元素和CO2，這些措施均能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度，D正確。
5.(2024·襄陽高三期中)已知小麥光合作用最適溫度為25 ℃，細(xì)胞呼吸最適溫度為30 ℃，科學(xué)家研究小麥30 ℃時(shí)光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系，得到如圖所示曲線。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
A.在25 ℃條件下研究時(shí)，cd段位置會(huì)上移，
a點(diǎn)會(huì)上移
B.b點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有線粒
體和葉綠體
C.其他條件適宜，當(dāng)植物缺Mg時(shí)，b點(diǎn)將
向左移動(dòng)
D.c點(diǎn)之后小麥光合作用強(qiáng)度不再增加可能與光合色素的量有關(guān)
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Mg是構(gòu)成葉綠素的元素，其他條件適宜，當(dāng)植物缺Mg時(shí)，葉綠素含量減少，光合作用強(qiáng)度減弱，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度不變，b點(diǎn)將向右移動(dòng)，C錯(cuò)誤。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
6.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常常施用一定量的無機(jī)肥來達(dá)到增產(chǎn)的目的。為了研究無機(jī)肥對植物生長發(fā)育的影響，科研小組將無機(jī)肥溶于土壤浸出液配制了不同濃度的鹽溶液，利用這些鹽溶液進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表。下列說法正確的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
鹽濃度 /(mmol·L－1) 最大光合速率 /[μmol (CO2)·m－2·s－1] 呼吸速率
/[μmol (CO2)·m－2·s－1]
0(對照) 31.65 1.44
100(低鹽) 36.59 1.37
500(中鹽) 31.75 1.59
900(高鹽) 14.45 2.63
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A.細(xì)胞中大多數(shù)無機(jī)鹽以化合物形式存在
B.植物的呼吸速率是通過根細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量來測定
C.與對照組相比，植物在低鹽條件下產(chǎn)生和消耗的有機(jī)物更多
D.高鹽條件下植物細(xì)胞失水，氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致最大光合速率下降
鹽濃度 /(mmol·L－1) 最大光合速率 /[μmol (CO2)·m－2·s－1] 呼吸速率
/[μmol (CO2)·m－2·s－1]
0(對照) 31.65 1.44
100(低鹽) 36.59 1.37
500(中鹽) 31.75 1.59
900(高鹽) 14.45 2.63
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
植物的呼吸速率應(yīng)該是測定整株植物，即所有細(xì)胞的呼吸速率，而不是只測定根細(xì)胞的呼吸速率，B錯(cuò)誤；
在低鹽條件下，植物的最大光合速率比對照組大，而呼吸速率比對照組小，產(chǎn)生的有機(jī)物更多，而消耗的有機(jī)物更少，C錯(cuò)誤。
7.(2024·南寧高三聯(lián)考)研究發(fā)現(xiàn)，植物在高鹽環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧，如過氧化氫等。活性氧會(huì)攻擊磷脂分子，影響植物的光合作用。為了研究褪黑素對鹽脅迫下紫花苜蓿光合作用和生理指標(biāo)的影響，科研人員用中苜1號和WL903兩種紫花苜蓿為材料，設(shè)置了對照組(CK組)、NaCl 組(200 mmol/L NaCl＋1/2 Hoagland 營養(yǎng)液)和 MT
組(100 μmol/L 褪黑素＋200 mmol/L
NaCl＋1/2 Hoagland 營養(yǎng)液)進(jìn)行實(shí)
驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
下列敘述不正確的是
A.CK組需要添加等量的
1/2 Hoagland營養(yǎng)液
B.由圖可知，鹽脅迫能
降低紫花苜蓿的光合
作用速率
C.在鹽脅迫下，WL903具有更強(qiáng)的抗逆性
D.褪黑素能緩解鹽脅迫下活性氧對光合作用相關(guān)膜結(jié)構(gòu)的損傷
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
對照組(CK組)的處理是沒有鹽
脅迫也不加褪黑素，其他條件
不變，故需要添加等量的1/2
Hoagland營養(yǎng)液，A正確；
鹽脅迫的環(huán)境即只添加NaCl的
組，即NaCl組，與CK組相比，中苜1號和WL903的凈光合速率均低于CK組，B正確；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
WL903與中苜1號相比，有鹽脅
迫時(shí)，凈光合速率和CAT活性
均比中苜1號低，說明WL903抗
逆性更弱，C錯(cuò)誤；
MT組凈光合速率和CAT活性均
比NaCl組高，說明褪黑素能緩解鹽脅迫下活性氧對光合作用相關(guān)膜結(jié)構(gòu)的損傷，D正確。
8.(2024·天水高三質(zhì)檢)植物在光照、高氧及低二氧化碳情況下可以發(fā)生五碳化合物與氧氣結(jié)合而阻止暗反應(yīng)的過程。為了研究某種樹木樹冠上、下層葉片光合作用的特性，某同學(xué)選取來自樹冠不同層的甲、乙兩種葉片，分別測定其凈光合速率，結(jié)果如圖所示。下列敘述不正確的是
A.甲葉片是樹冠下層葉，乙葉片是樹冠上層葉
B.實(shí)驗(yàn)選材時(shí)，所選取的甲、乙兩種葉片面積必須相同
C.a、b兩點(diǎn)，相同面積的甲、乙兩種葉片的葉綠體吸收
CO2的速率不相等
D.c、d兩點(diǎn)，相同面積的甲葉片的葉綠體釋放O2的速率可
能相等
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
甲葉片的凈光合速率達(dá)到最大時(shí)所需光照強(qiáng)度低于乙葉片，因此甲葉片來自樹冠下層，乙葉片來自樹冠上層，A正確；
實(shí)驗(yàn)選材時(shí)，所選取的甲、乙兩種葉片面積不需要相同，因?yàn)閮艄夂纤俾逝c葉片面積無關(guān)，B錯(cuò)誤；
a、b兩點(diǎn)，相同面積的甲、乙兩種葉片的葉綠體吸收CO2的速率不相等，因?yàn)榇藭r(shí)凈光合速率為0，所以吸收CO2的速率等于光照強(qiáng)度為0時(shí)的凈光合速率的絕對值，C正確；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
c、d兩點(diǎn)，相同面積的甲葉片的葉綠體釋放O2的速率可能相等，因?yàn)槿~片內(nèi)葉綠體的數(shù)目不確定，所以單個(gè)葉綠體釋放O2的速率可能相等，D正確。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
二、非選擇題
9.(2022·湖北)不同條件下植物的光合速率和光飽和點(diǎn)(在一定范圍內(nèi)，隨光照強(qiáng)度的增加，光合速率增大，達(dá)到最大光合速率時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn))不同，研究證實(shí)高濃度臭氧(O3)對植物的光合作用有影響。用某一高濃度O3連續(xù)處理甲、乙兩種植物75天，在第55天、65天、75天分別測定植物凈光合速率，結(jié)果如圖1、圖2和圖3所示。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
注：曲線1：甲對照組，曲線2：乙對照組，曲線3：甲實(shí)驗(yàn)組，曲線4：乙實(shí)驗(yàn)組。
回答下列問題：
(1)圖1中，在高濃度O3處理期間，若適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2濃度，甲、乙植物的光飽和點(diǎn)會(huì)______(填“減小”“不變”或“增大”)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
增大
限制光飽和點(diǎn)的環(huán)境因素有溫度、CO2濃度等，圖1中，在高濃度O3處理期間，當(dāng)光照強(qiáng)度增大到一定程度時(shí)，凈光合速率不再增大，出現(xiàn)了光飽和現(xiàn)象，若適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2濃度，甲、乙植物的光飽和點(diǎn)會(huì)增大。
(2)與圖3相比，圖2中甲的實(shí)驗(yàn)組與對照組的凈光合速率差異較小，表明__________________
________________________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
的時(shí)間越短，對甲植物光合作用的影響越小
與圖3相比，圖2中甲的實(shí)驗(yàn)組與對照組的凈光合速率差異較小，表明高濃度O3處理甲的時(shí)間越短，對甲植物光合作用的影響越小。
高濃度臭氧處理甲
(3)從圖3分析可得到兩個(gè)結(jié)論：①O3處理75天后，甲、乙兩種植物的____________________
__________________，表明長時(shí)間高濃度的O3對植物光合作用產(chǎn)生明顯抑制；②長時(shí)間高濃度的O3對乙植物的影響大于甲植物，表明_____________________________________________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
實(shí)驗(yàn)組的凈光合速率
均明顯小于對照組
長時(shí)間高濃度O3對不同種類植物光合作用產(chǎn)
生的抑制效果有差異
據(jù)圖3可見，O3處理75天后，曲線3凈光合速率小于曲線1、曲線4凈光合速率小于曲線2，即甲、乙兩種植物的實(shí)驗(yàn)組的凈光合速率均明顯小于對照組，表明長時(shí)間高濃度的O3對植物光合作用產(chǎn)生明顯抑制；曲線4凈光合速率比曲線3下降更大，即長時(shí)間高濃度O3對乙植物的影響大于甲植物，表明長時(shí)間高濃度O3對不同種類植物光合作用產(chǎn)生的抑制效果有差異。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
(4)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處理75天后甲、乙植物中的基因A表達(dá)量都下降，為確定基因A功能與植物對O3耐受力的關(guān)系，使乙植物中基因A過量表達(dá)，并用高濃度O3處理75天。若實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為________________________________
_____________________，則說明基因A的功能與乙植物對O3耐受力無關(guān)。
基因A過量表達(dá)與表達(dá)量下降時(shí)，乙
植物的凈光合速率相同
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處理75天后甲、乙植物中的基因A表達(dá)量都下降，為確定基因A功能與植物對O3耐受力的關(guān)系，可以使乙植物中基因A過量表達(dá)，并用高濃度O3處理75天，比較基因A過量表達(dá)與表達(dá)量下降時(shí)的凈光合速率，若兩種條件下乙植物的凈光合速率相同，則說明基因A的功能與乙植物對O3耐受力無關(guān)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
10.(2021·山東，21)光照條件下，葉肉細(xì)胞中O2與CO2競爭性結(jié)合C5，O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液，相應(yīng)的光合作用強(qiáng)度和光呼吸強(qiáng)度見下表。光合作用強(qiáng)度用固定的CO2量表示，SoBS溶液處理對葉片細(xì)胞呼吸的影響忽略不計(jì)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
SoBS濃度(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600
光合作用強(qiáng)度(CO2μmol·m－2·s－1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸強(qiáng)度(CO2μmol·m－2·s－1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
(1)光呼吸中C5與O2結(jié)合的反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的______中。正常進(jìn)行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片CO2釋放量先增加后降低，CO2釋放量增加的原因是___________________________________________________
_____________________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
基質(zhì)
光照停止，產(chǎn)生的ATP、NADPH減少，暗反應(yīng)消耗的C5
減少，C5與O2結(jié)合增加，產(chǎn)生的CO2增多
SoBS濃度(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600
光合作用強(qiáng)度(CO2μmol·m－2·s－1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸強(qiáng)度(CO2μmol·m－2·s－1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
(2)與未噴施SoBS溶液相比，噴施100 mg/L SoBS溶液的水稻葉片吸收和放出CO2量相等時(shí)所需的光照強(qiáng)度____(填“高”或“低”)，據(jù)表分析，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
低
噴施100 mg/L SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加、釋放量減少。此時(shí)，在更低的光照強(qiáng)度下，兩者即可相等
SoBS濃度(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600
光合作用強(qiáng)度(CO2μmol·m－2·s－1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸強(qiáng)度(CO2μmol·m－2·s－1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
(3)光呼吸會(huì)消耗光合作用過程中的有機(jī)物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過適當(dāng)抑制光呼吸以增加作物產(chǎn)量。為探究SoBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度，據(jù)表分析，應(yīng)在__________mg/L之間再設(shè)置多個(gè)濃度梯度進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
100～300
SoBS濃度(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600
光合作用強(qiáng)度(CO2μmol·m－2·s－1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸強(qiáng)度(CO2μmol·m－2·s－1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
光呼吸會(huì)消耗有機(jī)物，但光呼吸會(huì)釋放CO2，補(bǔ)充光合作用的原料，適當(dāng)抑制光呼吸可以增加作物產(chǎn)量，由表可知，在 SoBS溶液濃度為200 mg/L時(shí)光合作用強(qiáng)度與光呼吸強(qiáng)度差值最大，即光合產(chǎn)量最大，為了進(jìn)一步探究最適噴施濃度，應(yīng)在100～300 mg/L之間再設(shè)置多個(gè)濃度梯度進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
11.(2023·山東，21)當(dāng)植物吸收的光能過多時(shí)，
過剩的光能會(huì)對光反應(yīng)階段的PSⅡ復(fù)合體
(PSⅡ)造成損傷，使PSⅡ活性降低，進(jìn)而導(dǎo)
致光合作用強(qiáng)度減弱。細(xì)胞可通過非光化學(xué)
淬滅(NPQ)將過剩的光能耗散，減少多余光能對PSⅡ的損傷。已知擬南芥的H蛋白有2個(gè)功能：①修復(fù)損傷的PSⅡ；②參與NPQ的調(diào)節(jié)。科研人員以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)光照射時(shí)對野生型和突變體光照的強(qiáng)度相同，且強(qiáng)光對二者的PSⅡ均造成了損傷。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量為____________。該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量中，影響光合作用強(qiáng)度的主要環(huán)境因素有____________________________
________(答出2個(gè)因素即可)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
光、H蛋白
CO2濃度、溫度、水分、礦質(zhì)
元素等
以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合題圖分析，實(shí)驗(yàn)的自變量有光、H蛋白；影響光合作用強(qiáng)度的主要環(huán)境因素有CO2濃度、溫度、水分、礦質(zhì)元素等。
(2)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，______(填“能”或“不能”)比較出強(qiáng)光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強(qiáng)弱，理由是__________________
______________________________________________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
據(jù)圖分析，強(qiáng)光照射下突變體的NPQ強(qiáng)度比野生型的高，能減少強(qiáng)光對PSⅡ復(fù)合體的損傷。但是野生型含有H蛋白，能對損傷后的PSⅡ進(jìn)行修復(fù)，故不能確定強(qiáng)光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強(qiáng)弱。
不能
突變體中PSⅡ損傷小，但不含有H蛋白，不能修復(fù)；野生型中PSⅡ損傷大，但能修復(fù)
(3)據(jù)圖分析，與野生型相比，強(qiáng)光照射下突
變體中流向光合作用的能量____(填“多”或
“少”)。若測得突變體的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野
生型，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)推測，原因是__________
______________________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
少
NPQ強(qiáng)度高，能夠減少強(qiáng)光對PSⅡ的損傷
突變體的
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
據(jù)圖分析，強(qiáng)光照射下突變體中NPQ強(qiáng)度
高，而NPQ能將過剩的光能耗散，從而使
流向光合作用的能量減少；突變體的NPQ
強(qiáng)度高，能夠減少強(qiáng)光對PSⅡ的損傷且減
少作用大于野生型H蛋白的修復(fù)作用，這樣導(dǎo)致突變體的PSⅡ活性高，能為暗反應(yīng)提供較多的NADPH和ATP，促進(jìn)暗反應(yīng)進(jìn)行，因此突變體的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型。
返回第17課時(shí)　光合作用的影響因素及其應(yīng)用
課標(biāo)要求 說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。
考情分析 1.探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響 2022·海南·T3
2.單、多因子變量對光合作用強(qiáng)度影響的機(jī)理辨析 2023·北京·T3　2023·湖北·T11　2023·重慶·T19　2023·山東·T21　2023·廣東·T18　2022·山東·T21　2022·廣東·T18　2022·遼寧·T22　2022·江蘇·T20　2022·北京·T2　2021·福建·T17　2021·山東·T21 2021·河北·T19　2021·海南·T21　2021·北京·T3　2021·廣東·T15　2021·遼寧·T2　2021·湖南·T7
考點(diǎn)一　探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響
1．光合作用強(qiáng)度
(1)概念：植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。
(2)表示方法：用一定時(shí)間內(nèi)原料消耗或產(chǎn)物生成的數(shù)量來定量表示。
2．影響光合作用強(qiáng)度的因素
3．控制影響光合作用實(shí)驗(yàn)自變量的方法
4．探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響
(1)實(shí)驗(yàn)原理：抽去圓形小葉片中的氣體后，葉片在水中下沉，光照下葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣，充滿細(xì)胞間隙，葉片又會(huì)上浮。光合作用越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片上浮的數(shù)量越多。
(2)實(shí)驗(yàn)中變量分析
自變量 不同光照強(qiáng)度
控制自變量 調(diào)節(jié)光源與燒杯的距離進(jìn)行控制
因變量 光合作用強(qiáng)度
檢測因變量 同一時(shí)間段內(nèi)葉片浮起的數(shù)量
對無關(guān)變量進(jìn)行控制 葉片大小、溶液的量等保持一致
(3)實(shí)驗(yàn)流程：取材→排氣→沉水→分組→光照→觀察并記錄。
(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在一定范圍內(nèi)，臺(tái)燈與小燒杯的距離越近，單位時(shí)間內(nèi)浮起的圓形小葉片也越多。
(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也增強(qiáng)(單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片中產(chǎn)生的O2越多，浮起的圓形小葉片也越多)。
判斷正誤
(1)在探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，NaHCO3濃度越高，葉片浮起來的速率就越快(　×　)
提示　隨著NaHCO3溶液濃度的增大，植物細(xì)胞失水增多，細(xì)胞代謝減慢，光合作用速率會(huì)降低。
(2)在探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，若改用普通燈泡作為光源應(yīng)注意燈泡發(fā)熱造成的溫度變化對實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)在燈泡和光源之間加一玻璃水柱進(jìn)行隔溫處理(　√　)
(3)因?yàn)榕渲频腘aHCO3 溶液中不含O2，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片只能進(jìn)行無氧呼吸(　×　)
提示　雖然配制的NaHCO3 溶液中不含O2，但葉圓片本身可進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片可進(jìn)行有氧呼吸。
考向一　探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響
1．(2024·北京房山區(qū)高三聯(lián)考)某生物研究小組以菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，探究CO2濃度對光合作用強(qiáng)度的影響，實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．該實(shí)驗(yàn)中小圓葉片上浮到液面的時(shí)間屬于無關(guān)變量
B．圖乙bc段平緩，可適當(dāng)縮短臺(tái)燈與燒杯的距離使曲線進(jìn)一步下降
C．圖乙c點(diǎn)之后曲線上升，說明隨NaHCO3濃度增加光合作用增強(qiáng)
D．將圖甲裝置中的NaHCO3溶液換成NaOH溶液，可用于測定小圓葉片的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度
答案　B
解析　該實(shí)驗(yàn)中小圓葉片上浮到液面的時(shí)間屬于因變量，A錯(cuò)誤；圖乙bc段平緩，說明此時(shí)限制光合速率增大的因素可能是光照強(qiáng)度，可適當(dāng)縮短臺(tái)燈與燒杯的距離使曲線進(jìn)一步下降，B正確；圖乙c點(diǎn)之后曲線上升，小圓葉片上浮到液面所需要的時(shí)間更長，說明隨NaHCO3濃度增加光合作用強(qiáng)度下降，C錯(cuò)誤；小圓葉片細(xì)胞呼吸消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳會(huì)被NaOH溶液吸收，葉片不能上浮，無法測得氣體體積變化，因此將圖甲裝置中的NaHCO3溶液換成NaOH溶液不能測定小圓葉片的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，D錯(cuò)誤。
2．(2022·海南，3)某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時(shí)長，結(jié)果如圖。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．本實(shí)驗(yàn)中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量
B．葉圓片上浮所需時(shí)長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率
C．四組實(shí)驗(yàn)中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高
D．若在4 ℃條件下進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，則各組葉圓片上浮所需時(shí)長均會(huì)縮短
答案　B
解析　本實(shí)驗(yàn)是探究適宜溫度下CO2濃度對光合作用的影響，自變量為CO2濃度(NaHCO3溶液濃度)，溫度和光照為無關(guān)變量，A錯(cuò)誤；當(dāng)光合作用產(chǎn)生的氧氣大于細(xì)胞呼吸消耗的氧氣時(shí)，葉圓片上浮，葉圓片上浮所需時(shí)長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率，B正確；四組實(shí)驗(yàn)中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片上浮需要的時(shí)間最長，光合速率最低，C錯(cuò)誤；若在4 ℃條件下進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，由于低溫會(huì)使酶活性降低，凈光合速率可能降低，故各組葉圓片上浮所需時(shí)長可能均會(huì)延長，D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)二　辨析單、多因子變量對光合作用強(qiáng)度影響的機(jī)理
1．內(nèi)部因素
(1)與植物自身的遺傳特性有關(guān)，以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示。
(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶
注：影響葉綠素合成的因素還有光照、溫度和礦質(zhì)元素等。
(3)葉面積指數(shù)
2．外部環(huán)境因素
(1)單因子變量對光合速率的影響
①光照強(qiáng)度
②CO2濃度
③溫度
④水分或礦質(zhì)元素
(2)多因子變量對光合速率的影響
判斷正誤
(1)溫室條件下，通過增施農(nóng)家肥增產(chǎn)的原因是其可以提高作物對有機(jī)物的吸收(　×　)
提示　有機(jī)肥在土壤中被微生物分解時(shí)會(huì)釋放CO2，增加了大棚中的CO2濃度，進(jìn)而促進(jìn)了光合作用，為作物自身提供了必需的物質(zhì)，因此有利于作物增產(chǎn)。
(2)適時(shí)進(jìn)行灌溉可以緩解作物的“光合午休”程度(　√　)
(3)玉米幼苗從土壤中吸收的水分主要用于光合作用(　×　)
提示　玉米幼苗從土壤中吸收的水分主要用于蒸騰作用。
(4)生長于較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時(shí)，其光合速率就隨之增加(　×　)
提示　較弱光照條件下，在葉綠體基質(zhì)中光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH較少，即使CO2濃度升高，光合速率并不隨之增加，此時(shí)限制光合作用的環(huán)境因素是光照強(qiáng)度。
(5)整株植物處于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等(　×　)
提示　整株植物處于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，此時(shí)植株既不從環(huán)境吸收CO2，也不向環(huán)境釋放CO2，即光合作用吸收的CO2不來自外界，完全由細(xì)胞呼吸釋放的CO2提供；整株植物細(xì)胞皆進(jìn)行細(xì)胞呼吸，而光合作用在葉肉細(xì)胞等部分植物細(xì)胞中進(jìn)行，所以葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度應(yīng)大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。
光合作用是一系列的光化學(xué)步驟和物質(zhì)轉(zhuǎn)變過程，影響其變化的因素也是多方面的，請同學(xué)們結(jié)合如下問題深度認(rèn)知各種因素影響光合作用變化的內(nèi)在機(jī)理。
(1)若圖1為某作物光合速率隨光照強(qiáng)度的變化曲線。請繪出B點(diǎn)時(shí)，該植物的葉肉細(xì)胞中的氣體交換圖解。
提示　如圖所示
(2)上述曲線圖是在光合作用的最適溫度25 ℃條件下測得數(shù)據(jù)繪制的曲線，現(xiàn)若將溫度提高至細(xì)胞呼吸的最適溫度30 ℃，再測得數(shù)據(jù)繪制曲線，則圖中A、B、C、D點(diǎn)分別如何移動(dòng)？若該植物缺少鎂離子，則圖中A、B、C、D點(diǎn)分別如何移動(dòng)？若上述曲線圖是陽生植物的相關(guān)曲線，則陰生植物的曲線中B、C、D點(diǎn)分別如何移動(dòng)？
提示　若將溫度提高至細(xì)胞呼吸的最適溫度30 ℃，則圖中A點(diǎn)下移，B點(diǎn)右移，C點(diǎn)左下移，D點(diǎn)左移。若植物缺少鎂離子，則A點(diǎn)不動(dòng)，B點(diǎn)右移，C點(diǎn)左下移，D點(diǎn)左移。陰生植物的曲線中B點(diǎn)左移，C點(diǎn)左下移，D點(diǎn)左移。
(3)如果將光照強(qiáng)度繼續(xù)加強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致后期植物光合作用下降，其原因可能有兩種：第一種原因?yàn)楣庹諒?qiáng)度過強(qiáng)引起葉綠素降解，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用降低。第二種原因?yàn)楣庹諒?qiáng)度過強(qiáng)引起植物葉片蒸騰作用加快，植物為了避免失水過多而關(guān)閉部分氣孔，導(dǎo)致CO2吸收不足，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用降低。
(4)為了選擇適宜栽種的該作物品種，研究人員在相同的條件下分別測定了3個(gè)品種S1、S2、S3的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)，結(jié)果如圖2和圖3。最適宜在果樹林下套種的品種是S2，理由是S2達(dá)到光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)所需要的光照強(qiáng)度都最低，因而適宜生長在光照比較弱的環(huán)境中。最適應(yīng)較高光照強(qiáng)度的品種是S3。若增加環(huán)境中CO2濃度后，測得S2的光飽和點(diǎn)顯著提高，但S3的光飽和點(diǎn)卻沒有顯著改變，原因可能是在超過原光飽和點(diǎn)的光照強(qiáng)度下，S2的光反應(yīng)產(chǎn)生了過剩的NADPH和ATP，而S3在光飽和點(diǎn)時(shí)可能①②③(填序號，多選)。
①光反應(yīng)已基本飽和 ②暗反應(yīng)已基本飽和
③光、暗反應(yīng)都已基本飽和
　
考向二　辨析單、多因子變量對光合作用強(qiáng)度影響的機(jī)理
3．(2022·北京，2)光合作用強(qiáng)度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關(guān)系如圖。據(jù)圖分析不能得出(　　)
A．低于最適溫度時(shí)，光合速率隨溫度升高而升高
B．在一定的范圍內(nèi)，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高
C．CO2濃度為200 μL·L－1時(shí)，溫度對光合速率影響小
D．10 ℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會(huì)持續(xù)提高
答案　D
解析　10 ℃條件下，CO2濃度為200 μL·L－1至370 μL·L－1時(shí)，光合速率有顯著提高，而CO2濃度為370 μL·L－1至1 000 μL·L－1時(shí)，光合速率無明顯的提高，且題圖中只做了三種不同CO2濃度的實(shí)驗(yàn)組，所以不能表明10 ℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會(huì)持續(xù)提高，D錯(cuò)誤。
4．(2021·廣東，15)與野生型擬南芥WT相比，突變體t1和t2在正常光照條件下，葉綠體在葉肉細(xì)胞中的分布及位置不同(圖1所示)，造成葉綠體相對受光面積的不同(圖2所示)，進(jìn)而引起光合速率差異，但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運(yùn)動(dòng)的前提下，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．t2比t1具有更高的光飽和點(diǎn)(光合速率不再隨光強(qiáng)增加而增加時(shí)的光照強(qiáng)度)
B．t1比t2具有更低的光補(bǔ)償點(diǎn)(光合吸收CO2與呼吸釋放CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度)
C．三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關(guān)
D．三者光合速率的差異隨光照強(qiáng)度的增加而變大
答案　D
解析　相比于野生型擬南芥WT，突變體t1更適合生長在弱光環(huán)境中，突變體t2更適合生長在強(qiáng)光環(huán)境中，在適當(dāng)?shù)墓庹諒?qiáng)度下，三者的光合速率有一定的差異，但當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到光飽和點(diǎn)后，光合速率不再隨光照強(qiáng)度的增加而增加，三者光合速率的差異也不再隨光照強(qiáng)度的增加而變大，D錯(cuò)誤。
考向三　光呼吸和光抑制
5．(2022·江蘇，20)圖Ⅰ所示為光合作用過程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系(①～⑦表示代謝途徑)。Rubisco是光合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2和O2競爭與其結(jié)合，分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2)，C2在過氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請據(jù)圖回答下列問題：
(1)圖Ⅰ中，類囊體薄膜直接參與的代謝途徑有__________(從①～⑦中選填)，在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是________________。
(2)在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的__________在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。
(3)將葉片置于一個(gè)密閉小室內(nèi)，分別在CO2濃度為0和0.03%的條件下測定小室內(nèi)CO2濃度的變化，獲得曲線a、b(圖Ⅱ)。
①曲線a,0～t1時(shí)段(沒有光照，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸)段釋放的CO2源于細(xì)胞呼吸；t1～t2時(shí)段，CO2的釋放速度有所增加，此階段的CO2源于______________________。
②曲線b，當(dāng)時(shí)間到達(dá)t2點(diǎn)后，室內(nèi)CO2濃度不再改變，其原因是_________________。
(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科學(xué)家在煙草葉綠體中組裝表達(dá)了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋果酸合酶，形成了圖Ⅲ代謝途徑，從而降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的__________價(jià)值。
答案　(1)①⑥　葉綠素a和葉綠素b　(2)過氧化氫　(3)①細(xì)胞呼吸和光呼吸　②光合作用強(qiáng)度等于光呼吸和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度　(4)直接
解析　(1)類囊體薄膜上發(fā)生的反應(yīng)有水的光解產(chǎn)生NADPH與氧氣，以及ATP的形成，即①⑥。葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，葉綠素主要有葉綠素a和葉綠素b兩種，葉綠素a呈藍(lán)綠色，葉綠素b呈黃綠色；類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，用紅光照射參與反應(yīng)的主要是葉綠素a和葉綠素b。(2)過氧化氫酶能將過氧化氫分解為O2和H2O，所以在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的過氧化氫在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。(4)圖Ⅲ代謝途徑降低了光呼吸，提高了植株生物量，直接提升了流入生態(tài)系統(tǒng)的能量，是直接價(jià)值的體現(xiàn)。
拓展延伸　光呼吸
(1)發(fā)生條件
①干旱、炎熱條件下，氣孔關(guān)閉，阻止CO2進(jìn)入葉片和O2逸出葉片。
②Rubisco具有兩面性(或雙功能)。
(2)過程
(3)發(fā)生場所：葉綠體、過氧化物酶體、線粒體。
(4)危害
①在較強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，使得C5氧化分解加強(qiáng)，一部分碳(1/4)以CO2的形式散失，從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。
②光呼吸過程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的損耗。
(5)意義
①防止強(qiáng)光對葉綠體的破壞：強(qiáng)光時(shí)，光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率，葉肉細(xì)胞中會(huì)積累ATP和NADPH，這些物質(zhì)積累會(huì)產(chǎn)生自由基，自由基會(huì)損傷葉綠體；強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，會(huì)消耗光反應(yīng)過程中積累的ATP和NADPH，從而減輕對葉綠體的傷害。
②回收了3/4的碳元素，避免了過多的碳損失。
③消除乙醇酸(C2)，避免了乙醇酸(C2)積累，使細(xì)胞免受傷害。
④在干旱和高輻射脅迫下，葉片氣孔關(guān)閉或外界CO2濃度降低、CO2進(jìn)入受阻時(shí)，光呼吸釋放的CO2能被卡爾文循環(huán)再利用，以維持糖類等有機(jī)物的合成。
6．(2022·山東，21)強(qiáng)光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯(BR)對光抑制的影響機(jī)制，將長勢相同的蘋果幼苗進(jìn)行分組和處理，如表所示，其中試劑L可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強(qiáng)光照射，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。
(1)光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素時(shí)，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是__________。
(2)強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)達(dá)到一定速率后不再增加，但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加，可能的原因有___________________、__________________________(答出2種原因即可)；氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是_____________________________________________________________________________。
(3)據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光抑制________(填“增強(qiáng)”或“減弱”)；乙組與丙組相比，說明BR可能通過____________________________發(fā)揮作用。
答案　(1)藍(lán)紫光　(2)NADPH、ATP等的濃度不再增加　CO2濃度有限　光能的吸收速率繼續(xù)增加，使水的光解速率繼續(xù)增加　(3)減弱　促進(jìn)光反應(yīng)中關(guān)鍵蛋白的合成
解析　(1)蘋果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素有葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素，其中胡蘿卜素在層析液中的溶解度最大，故色素分離時(shí)，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素是胡蘿卜素，主要吸收藍(lán)紫光。(3)據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光合作用強(qiáng)度較高，說明加入BR后光抑制減弱；乙組用BR處理，丙組用BR和試劑L處理，與乙組相比，丙組光合作用強(qiáng)度較低，由于試劑L可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成，說明BR可能是通過促進(jìn)光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成發(fā)揮作用的。
拓展延伸　光抑制
植物的光合系統(tǒng)所接受的光能超過光合作用所能利用的量時(shí)，光合功能便降低，這就是光合作用的光抑制。
(1)光抑制機(jī)理：光合系統(tǒng)的破壞，PS Ⅱ是光破壞的主要場所。發(fā)生光破壞后的結(jié)果：電子傳遞受阻，光合效率下降。
(2)光抑制的主要防御機(jī)制
①減少光吸收，植物體也可以通過葉運(yùn)動(dòng)(減少葉片與主莖的夾角)或葉綠體運(yùn)動(dòng)這種對強(qiáng)光的快速響應(yīng)以減少對光的吸收，從而避免光抑制。
②增加熱耗散：a.當(dāng)依賴能量的葉綠素?zé)晒忖缭黾訒r(shí)，通過增加激發(fā)能的熱耗散可以部分避免光抑制。降低光飽和條件下的PSⅡ的光化學(xué)效率，可以避免光抑制破壞的發(fā)生。b.在強(qiáng)光下非光輻射能量耗散增加的同時(shí)，玉米黃素含量增加，玉米黃素與激發(fā)態(tài)的葉綠素作用，從而耗散其激發(fā)能，保護(hù)光合機(jī)構(gòu)免受過量光能破壞。
③進(jìn)行光呼吸：C3植物的光呼吸有很高的能量需求。光呼吸可以防止強(qiáng)光和CO2虧缺條件下發(fā)生光抑制。
1．探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)中，抽出小圓葉片細(xì)胞間氣體后先放在黑暗下的目的是防止提前進(jìn)行光合作用。給予光照一段時(shí)間后葉片上升的原因是光合作用產(chǎn)生的氧氣大于細(xì)胞呼吸消耗的氧氣，細(xì)胞間隙充滿氧氣，所以葉片上浮。該實(shí)驗(yàn)中NaHCO3的作用是給光合作用提供CO2，密閉的液滴移動(dòng)裝置中NaHCO3的作用是保持CO2濃度穩(wěn)定。
2．影響光合速率的外界因素主要是光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度等。
3．“正其行，通其風(fēng)”是通過提高二氧化碳濃度來提高光合作用速率的。夜晚適當(dāng)降低溫度是為了減少細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗來增加一天中有機(jī)物的積累量。
4．整個(gè)植株表現(xiàn)為單位時(shí)間內(nèi)CO2吸收量為0時(shí)，該植株葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度大于(填“大于”“等于”或“小于”)葉肉細(xì)胞的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，原因是該條件下葉肉細(xì)胞的光合速率等于整個(gè)植株的細(xì)胞呼吸速率，因此葉肉細(xì)胞的光合速率大于葉肉細(xì)胞的呼吸速率。
5．(2018·全國Ⅲ，29節(jié)選)植物的葉面積與產(chǎn)量關(guān)系密切。葉面積系數(shù)(單位土地面積上的葉面積總和)與植物群體光合速率、呼吸速率及干物質(zhì)積累速率之間的關(guān)系如圖所示。由圖可知，當(dāng)葉面積系數(shù)小于a時(shí)，隨葉面積系數(shù)增加，群體光合速率和干物質(zhì)積累速率均增加。當(dāng)葉面積系數(shù)超過b時(shí)，群體干物質(zhì)積累速率降低，其原因是群體光合速率不變，但群體呼吸速率仍在增加，故群體干物質(zhì)積累速率降低。
6．(2020·全國Ⅰ，30節(jié)選)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常采用間作(同一生長期內(nèi)，在同一塊農(nóng)田上間隔種植兩種作物)的方法提高農(nóng)田的光能利用率。現(xiàn)有4種作物，在正常條件下生長能達(dá)到的株高和光飽和點(diǎn)(光合速率達(dá)到最大時(shí)所需的光照強(qiáng)度)見下表。從提高光能利用率的角度考慮，最適合進(jìn)行間作的兩種作物是A和C，選擇這兩種作物的理由是作物A光飽和點(diǎn)高且長得高，可利用上層光照進(jìn)行光合作用；作物C光飽和點(diǎn)低且長得矮，與作物A間作后，能利用下層的弱光進(jìn)行光合作用。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光飽和點(diǎn)/ (μmol·m－2·s－1) 1 200 1 180 560 623
7.(2019·全國Ⅰ，29)將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進(jìn)行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開度減小。與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會(huì)降低，出現(xiàn)這種變化的原因是氣孔開度減小使供應(yīng)給光合作用所需的CO2減少。
8．在光照條件下，葉肉細(xì)胞中還會(huì)進(jìn)行光呼吸，即O2與CO2競爭性結(jié)合RuBP(C5)，O2與RuBP(C5)在Rubisco催化作用下經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過程，該過程會(huì)消耗ATP和NADPH，因此提高農(nóng)作物的產(chǎn)量需要降低光呼吸。
(1)增施有機(jī)肥可以降低光呼吸，理由是有機(jī)肥被微生物分解后，使CO2濃度升高，促進(jìn)Rubisco催化RuBP(C5)與CO2反應(yīng)，從而降低光呼吸。
(2)從反應(yīng)條件和能量來看光呼吸與有氧呼吸的區(qū)別在于光呼吸需要在光照條件下進(jìn)行，且消耗能量；而有氧呼吸在有光或無光條件下都能進(jìn)行，且釋放能量。
課時(shí)精練
一、選擇題
1.如圖所示裝置可用來探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響。根據(jù)該圖的材料及設(shè)置，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．葉圓片上浮說明葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度
B．實(shí)驗(yàn)前將各葉圓片內(nèi)的氣體排出，其目的是排除原有氣體對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾
C．最直接的凈光合速率觀測指標(biāo)是相同時(shí)間內(nèi)葉圓片上浮的數(shù)量
D．此裝置也可以用于探究CO2濃度對光合作用強(qiáng)度的影響
答案　A
解析　葉圓片上浮說明葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，A錯(cuò)誤。
2．(2023·北京，3)在兩種光照強(qiáng)度下，不同溫度對某植物CO2吸收速率的影響如圖。對此圖理解錯(cuò)誤的是(　　)
A．在低光強(qiáng)下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升
B．在高光強(qiáng)下，M點(diǎn)左側(cè)CO2吸收速率升高與光合酶活性增強(qiáng)相關(guān)
C．在圖中兩個(gè)CP點(diǎn)處，植物均不能進(jìn)行光合作用
D．圖中M點(diǎn)處光合速率與呼吸速率的差值最大
答案　C
解析　CO2吸收速率代表凈光合速率，在低光強(qiáng)下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升，植物需要從外界吸收的CO2減少，A正確；在高光強(qiáng)下，M點(diǎn)左側(cè)CO2吸收速率升高，主要原因是隨著溫度的升高，光合酶的活性增強(qiáng)，B正確；CP點(diǎn)代表呼吸速率等于光合速率，植物可以進(jìn)行光合作用，C錯(cuò)誤；圖中M點(diǎn)處CO2吸收速率最大，即凈光合速率最大，光合速率與呼吸速率的差值最大，D正確。
3．(2023·湖北，11)高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發(fā)現(xiàn)平均氣溫每升高1 ℃，水稻、小麥等作物減產(chǎn)約3%～8%。關(guān)于高溫下作物減產(chǎn)的原因，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．細(xì)胞呼吸變強(qiáng)，消耗大量養(yǎng)分
B．光合作用強(qiáng)度減弱，有機(jī)物合成減少
C．蒸騰作用增強(qiáng)，植物易失水發(fā)生萎蔫
D．葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少
答案　D
解析　在一定溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，呼吸酶的活性增強(qiáng)，細(xì)胞呼吸變強(qiáng)，消耗大量養(yǎng)分，A正確；高溫使氣孔導(dǎo)度變小，光合作用強(qiáng)度減弱，有機(jī)物合成減少，B正確；高溫使作物蒸騰作用增強(qiáng)，植物易失水發(fā)生萎蔫，C正確；高溫使作物葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADPH和ATP減少，D錯(cuò)誤。
4．(2021·湖南，7)綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進(jìn)行光合作用
B．在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原
C．在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會(huì)暫時(shí)下降
D．合理密植和增施有機(jī)肥能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度
答案　A
解析　弱光條件下植物沒有O2的釋放，有可能是光合作用強(qiáng)度小于或等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，光合作用產(chǎn)生的氧氣被細(xì)胞呼吸消耗完，此時(shí)植物雖然進(jìn)行了光合作用，但是沒有O2的釋放，A錯(cuò)誤；CO2性質(zhì)不活潑，在暗反應(yīng)階段，一個(gè)CO2分子被一個(gè)C5分子固定以后，很快形成兩個(gè)C3分子，在有關(guān)酶的催化作用下，C3接受ATP釋放的能量并且被NADPH還原，因此CO2不能直接被還原，B正確；在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，光合作用產(chǎn)物輸出受阻，葉片的光合速率會(huì)暫時(shí)下降，C正確；合理密植可以充分利用光照，增施有機(jī)肥可以為植物提供礦質(zhì)元素和CO2，這些措施均能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度，D正確。
5．(2024·襄陽高三期中)已知小麥光合作用最適溫度為25 ℃，細(xì)胞呼吸最適溫度為30 ℃，科學(xué)家研究小麥30 ℃時(shí)光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系，得到如圖所示曲線。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．在25 ℃條件下研究時(shí)，cd段位置會(huì)上移，a點(diǎn)會(huì)上移
B．b點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有線粒體和葉綠體
C．其他條件適宜，當(dāng)植物缺Mg時(shí)，b點(diǎn)將向左移動(dòng)
D．c點(diǎn)之后小麥光合作用強(qiáng)度不再增加可能與光合色素的量有關(guān)
答案　C
解析　Mg是構(gòu)成葉綠素的元素，其他條件適宜，當(dāng)植物缺Mg時(shí)，葉綠素含量減少，光合作用強(qiáng)度減弱，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度不變，b點(diǎn)將向右移動(dòng)，C錯(cuò)誤。
6．在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常常施用一定量的無機(jī)肥來達(dá)到增產(chǎn)的目的。為了研究無機(jī)肥對植物生長發(fā)育的影響，科研小組將無機(jī)肥溶于土壤浸出液配制了不同濃度的鹽溶液，利用這些鹽溶液進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表。下列說法正確的是(　　)
鹽濃度 /(mmol·L－1) 最大光合速率 /[μmol (CO2)· m－2·s－1] 呼吸速率 /[μmol (CO2) ·m－2·s－1]
0(對照) 31.65 1.44
100(低鹽) 36.59 1.37
500(中鹽) 31.75 1.59
900(高鹽) 14.45 2.63
A.細(xì)胞中大多數(shù)無機(jī)鹽以化合物形式存在
B．植物的呼吸速率是通過根細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量來測定
C．與對照組相比，植物在低鹽條件下產(chǎn)生和消耗的有機(jī)物更多
D．高鹽條件下植物細(xì)胞失水，氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致最大光合速率下降
答案　D
解析　植物的呼吸速率應(yīng)該是測定整株植物，即所有細(xì)胞的呼吸速率，而不是只測定根細(xì)胞的呼吸速率，B錯(cuò)誤；在低鹽條件下，植物的最大光合速率比對照組大，而呼吸速率比對照組小，產(chǎn)生的有機(jī)物更多，而消耗的有機(jī)物更少，C錯(cuò)誤。
7．(2024·南寧高三聯(lián)考)研究發(fā)現(xiàn)，植物在高鹽環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧，如過氧化氫等。活性氧會(huì)攻擊磷脂分子，影響植物的光合作用。為了研究褪黑素對鹽脅迫下紫花苜蓿光合作用和生理指標(biāo)的影響，科研人員用中苜1號和WL903兩種紫花苜蓿為材料，設(shè)置了對照組(CK組)、NaCl 組(200 mmol/L NaCl＋1/2 Hoagland 營養(yǎng)液)和 MT 組(100 μmol/L 褪黑素＋200 mmol/L NaCl＋1/2 Hoagland 營養(yǎng)液)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。
下列敘述不正確的是(　　)
A．CK組需要添加等量的1/2 Hoagland營養(yǎng)液
B．由圖可知，鹽脅迫能降低紫花苜蓿的光合作用速率
C．在鹽脅迫下，WL903具有更強(qiáng)的抗逆性
D．褪黑素能緩解鹽脅迫下活性氧對光合作用相關(guān)膜結(jié)構(gòu)的損傷
答案　C
解析　對照組(CK組)的處理是沒有鹽脅迫也不加褪黑素，其他條件不變，故需要添加等量的1/2 Hoagland營養(yǎng)液，A正確；鹽脅迫的環(huán)境即只添加NaCl的組，即NaCl組，與CK組相比，中苜1號和WL903的凈光合速率均低于CK組，B正確；WL903與中苜1號相比，有鹽脅迫時(shí)，凈光合速率和CAT活性均比中苜1號低，說明WL903抗逆性更弱，C錯(cuò)誤；MT組凈光合速率和CAT活性均比NaCl組高，說明褪黑素能緩解鹽脅迫下活性氧對光合作用相關(guān)膜結(jié)構(gòu)的損傷，D正確。
8．(2024·天水高三質(zhì)檢)植物在光照、高氧及低二氧化碳情況下可以發(fā)生五碳化合物與氧氣結(jié)合而阻止暗反應(yīng)的過程。為了研究某種樹木樹冠上、下層葉片光合作用的特性，某同學(xué)選取來自樹冠不同層的甲、乙兩種葉片，分別測定其凈光合速率，結(jié)果如圖所示。下列敘述不正確的是(　　)
A．甲葉片是樹冠下層葉，乙葉片是樹冠上層葉
B．實(shí)驗(yàn)選材時(shí)，所選取的甲、乙兩種葉片面積必須相同
C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)，相同面積的甲、乙兩種葉片的葉綠體吸收CO2的速率不相等
D．c、d兩點(diǎn)，相同面積的甲葉片的葉綠體釋放O2的速率可能相等
答案　B
解析　甲葉片的凈光合速率達(dá)到最大時(shí)所需光照強(qiáng)度低于乙葉片，因此甲葉片來自樹冠下層，乙葉片來自樹冠上層，A正確；實(shí)驗(yàn)選材時(shí)，所選取的甲、乙兩種葉片面積不需要相同，因?yàn)閮艄夂纤俾逝c葉片面積無關(guān)，B錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)，相同面積的甲、乙兩種葉片的葉綠體吸收CO2的速率不相等，因?yàn)榇藭r(shí)凈光合速率為0，所以吸收CO2的速率等于光照強(qiáng)度為0時(shí)的凈光合速率的絕對值，C正確；c、d兩點(diǎn)，相同面積的甲葉片的葉綠體釋放O2的速率可能相等，因?yàn)槿~片內(nèi)葉綠體的數(shù)目不確定，所以單個(gè)葉綠體釋放O2的速率可能相等，D正確。
二、非選擇題
9．(2022·湖北)不同條件下植物的光合速率和光飽和點(diǎn)(在一定范圍內(nèi)，隨光照強(qiáng)度的增加，光合速率增大，達(dá)到最大光合速率時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn))不同，研究證實(shí)高濃度臭氧(O3)對植物的光合作用有影響。用某一高濃度O3連續(xù)處理甲、乙兩種植物75天，在第55天、65天、75天分別測定植物凈光合速率，結(jié)果如圖1、圖2和圖3所示。
　
注：曲線1：甲對照組，曲線2：乙對照組，曲線3：甲實(shí)驗(yàn)組，曲線4：乙實(shí)驗(yàn)組。
回答下列問題：
(1)圖1中，在高濃度O3處理期間，若適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2濃度，甲、乙植物的光飽和點(diǎn)會(huì)__________(填“減小”“不變”或“增大”)。
(2)與圖3相比，圖2中甲的實(shí)驗(yàn)組與對照組的凈光合速率差異較小，表明______________。
(3)從圖3分析可得到兩個(gè)結(jié)論：①O3處理75天后，甲、乙兩種植物的_____________________，表明長時(shí)間高濃度的O3對植物光合作用產(chǎn)生明顯抑制；②長時(shí)間高濃度的O3對乙植物的影響大于甲植物，表明____________________________________________________________。
(4)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處理75天后甲、乙植物中的基因A表達(dá)量都下降，為確定基因A功能與植物對O3耐受力的關(guān)系，使乙植物中基因A過量表達(dá)，并用高濃度O3處理75天。若實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為____________________________________________________________________________，則說明基因A的功能與乙植物對O3耐受力無關(guān)。
答案　(1)增大　(2)高濃度臭氧處理甲的時(shí)間越短，對甲植物光合作用的影響越小　(3)①實(shí)驗(yàn)組的凈光合速率均明顯小于對照組　②長時(shí)間高濃度O3對不同種類植物光合作用產(chǎn)生的抑制效果有差異　(4)基因A過量表達(dá)與表達(dá)量下降時(shí)，乙植物的凈光合速率相同
解析　(1)限制光飽和點(diǎn)的環(huán)境因素有溫度、CO2濃度等，圖1中，在高濃度O3處理期間，當(dāng)光照強(qiáng)度增大到一定程度時(shí)，凈光合速率不再增大，出現(xiàn)了光飽和現(xiàn)象，若適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2濃度，甲、乙植物的光飽和點(diǎn)會(huì)增大。(2)與圖3相比，圖2中甲的實(shí)驗(yàn)組與對照組的凈光合速率差異較小，表明高濃度O3處理甲的時(shí)間越短，對甲植物光合作用的影響越小。(3)據(jù)圖3可見，O3處理75天后，曲線3凈光合速率小于曲線1、曲線4凈光合速率小于曲線2，即甲、乙兩種植物的實(shí)驗(yàn)組的凈光合速率均明顯小于對照組，表明長時(shí)間高濃度的O3對植物光合作用產(chǎn)生明顯抑制；曲線4凈光合速率比曲線3下降更大，即長時(shí)間高濃度O3對乙植物的影響大于甲植物，表明長時(shí)間高濃度O3對不同種類植物光合作用產(chǎn)生的抑制效果有差異。(4)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處理75天后甲、乙植物中的基因A表達(dá)量都下降，為確定基因A功能與植物對O3耐受力的關(guān)系，可以使乙植物中基因A過量表達(dá)，并用高濃度O3處理75天，比較基因A過量表達(dá)與表達(dá)量下降時(shí)的凈光合速率，若兩種條件下乙植物的凈光合速率相同，則說明基因A的功能與乙植物對O3耐受力無關(guān)。
10．(2021·山東，21)光照條件下，葉肉細(xì)胞中O2與CO2競爭性結(jié)合C5，O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液，相應(yīng)的光合作用強(qiáng)度和光呼吸強(qiáng)度見下表。光合作用強(qiáng)度用固定的CO2量表示，SoBS溶液處理對葉片細(xì)胞呼吸的影響忽略不計(jì)。
SoBS濃度(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600
光合作用強(qiáng)度(CO2μmol·m－2·s－1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸強(qiáng)度(CO2μmol·m－2·s－1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
(1)光呼吸中C5與O2結(jié)合的反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的__________中。正常進(jìn)行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片CO2釋放量先增加后降低，CO2釋放量增加的原因是____________。
(2)與未噴施SoBS溶液相比，噴施100 mg/L SoBS溶液的水稻葉片吸收和放出CO2量相等時(shí)所需的光照強(qiáng)度______(填“高”或“低”)，據(jù)表分析，原因是_____________________。
(3)光呼吸會(huì)消耗光合作用過程中的有機(jī)物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過適當(dāng)抑制光呼吸以增加作物產(chǎn)量。為探究SoBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度，據(jù)表分析，應(yīng)在________________mg/L之間再設(shè)置多個(gè)濃度梯度進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
答案　(1)基質(zhì)　光照停止，產(chǎn)生的ATP、NADPH減少，暗反應(yīng)消耗的C5減少，C5與O2結(jié)合增加，產(chǎn)生的CO2增多　(2)低　噴施100 mg/L SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加、釋放量減少。此時(shí)，在更低的光照強(qiáng)度下，兩者即可相等　(3)100～300
解析　(3)光呼吸會(huì)消耗有機(jī)物，但光呼吸會(huì)釋放CO2，補(bǔ)充光合作用的原料，適當(dāng)抑制光呼吸可以增加作物產(chǎn)量，由表可知，在 SoBS溶液濃度為200 mg/L時(shí)光合作用強(qiáng)度與光呼吸強(qiáng)度差值最大，即光合產(chǎn)量最大，為了進(jìn)一步探究最適噴施濃度，應(yīng)在100～300 mg/L之間再設(shè)置多個(gè)濃度梯度進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
11．(2023·山東，21)當(dāng)植物吸收的光能過多時(shí)，過剩的光能會(huì)對光反應(yīng)階段的PSⅡ復(fù)合體(PSⅡ)造成損傷，使PSⅡ活性降低，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度減弱。細(xì)胞可通過非光化學(xué)淬滅(NPQ)將過剩的光能耗散，減少多余光能對PSⅡ的損傷。已知擬南芥的H蛋白有2個(gè)功能：①修復(fù)損傷的PSⅡ；②參與NPQ的調(diào)節(jié)。科研人員以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)光照射時(shí)對野生型和突變體光照的強(qiáng)度相同，且強(qiáng)光對二者的PSⅡ均造成了損傷。
(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量為____________________。該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量中，影響光合作用強(qiáng)度的主要環(huán)境因素有___________________________________________________(答出2個(gè)因素即可)。
(2)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，________(填“能”或“不能”)比較出強(qiáng)光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強(qiáng)弱，理由是_______________________________________________________________。
(3)據(jù)圖分析，與野生型相比，強(qiáng)光照射下突變體中流向光合作用的能量________(填“多”或“少”)。若測得突變體的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)推測，原因是____________。
答案　(1)光、H蛋白　CO2濃度、溫度、水分、礦質(zhì)元素等　(2)不能　突變體中PSⅡ損傷小，但不含有H蛋白，不能修復(fù)；野生型中PSⅡ損傷大，但能修復(fù)　(3)少　突變體的NPQ強(qiáng)度高，能夠減少強(qiáng)光對PSⅡ的損傷
解析　(1)以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合題圖分析，實(shí)驗(yàn)的自變量有光、H蛋白；影響光合作用強(qiáng)度的主要環(huán)境因素有CO2濃度、溫度、水分、礦質(zhì)元素等。(2)據(jù)圖分析，強(qiáng)光照射下突變體的NPQ強(qiáng)度比野生型的高，能減少強(qiáng)光對PSⅡ復(fù)合體的損傷。但是野生型含有H蛋白，能對損傷后的PSⅡ進(jìn)行修復(fù)，故不能確定強(qiáng)光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強(qiáng)弱。(3)據(jù)圖分析，強(qiáng)光照射下突變體中NPQ強(qiáng)度高，而NPQ能將過剩的光能耗散，從而使流向光合作用的能量減少；突變體的NPQ強(qiáng)度高，能夠減少強(qiáng)光對PSⅡ的損傷且減少作用大于野生型H蛋白的修復(fù)作用，這樣導(dǎo)致突變體的PSⅡ活性高，能為暗反應(yīng)提供較多的NADPH和ATP，促進(jìn)暗反應(yīng)進(jìn)行，因此突變體的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型。

展開更多......

收起↑