資源簡介

課時分層作業(21)　光合作用原理的應用
題組一　光合作用原理的應用
1．下列關于提高大棚蔬菜產量的措施，正確的是(　　)
A．用藍紫色薄膜建成的溫室大棚光合作用效率高于無色透明薄膜建成的大棚
B．白天與夜間適當提高溫度，有利于增加大棚蔬菜的產量
C．施加有機肥有利于蔬菜吸收有機物增加產量
D．適當進行灌溉可以緩解作物的光合午休現象
2．如圖表示某種植物在最適溫度和濃度為0.03%的CO2條件下，光合作用合成量隨光照強度變化的曲線，若在B點時改變某種條件。結果發生了如曲線b的變化，則改變的環境因素是(　　)
A．適當提高溫度
B．增大光照強度
C．適當增加CO2濃度
D．增加酶的數量
3．夏季晴朗的一天，甲、乙兩株同種植物在相同條件下CO2吸收速率的變化如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．甲植株在a點開始進行光合作用
B．乙植株b點有機物積累量最多
C．de段補充光源可增加甲、乙農作物的產量
D．c點提高環境中CO2濃度可以使乙植株光合作用增強
4．與大田種植相比，植物工廠有密閉性好、無病蟲害感染、能避免土壤污染等優點。科研人員為了解在水培條件下，油菜對不同濃度營養物質X的吸收情況，做了相關實驗，結果如圖所示。下列相關分析錯誤的是(　　)
A．植物工廠的油菜可給予紅光和藍紫光光照，以提高光合效率
B．可向水培溶液中通入無菌空氣，以提高根對礦物質的吸收速率
C．根細胞吸收物質X需要轉運蛋白的協助
D．根細胞吸收物質X需要ATP水解供能
5．在某些農村許多農戶都是將玉米與大豆間作在一起，還流行這么一句話：“種植玉米搭配豆，湯湯水水都不漏。”玉米的植株比較高大，葉片較長，適合稀植，不太適合密植。大豆株高一般在30～90 cm，喜光，但也稍耐陰，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．玉米單作種植密度過高易造成通風不良，種植密度低又可能使土壤養分得不到充分利用
B．將大豆間作于兩行玉米之間，可以提高農田陽光、土壤礦質營養的利用率
C．大豆與玉米間作可能比大豆單作的單株平均光合速率低
D．同等光照強度下，玉米與大豆的光合速率一般相同
題組二　探究環境因素對光合作用強度的影響
6．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長，結果如圖所示。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．本實驗中，溫度和光照強度都屬于無關變量
B．葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放O2的速率
C．四組實驗中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高
D．若在4 ℃條件下進行本實驗，則各組葉圓片上浮所需時長均會延長
7．科學家研究小麥在適宜溫度時光合作用強度與光照強度的關系，得到如圖曲線，下列有關敘述，錯誤的是(　　)
A．當環境溫度升高時，cd段位置上移
B．a點時葉肉細胞中產生ATP的部位有細胞質基質和線粒體
C．其他條件適宜，當植物缺Mg時，b點將向右移動
D．c點之后小麥光合作用強度不再增大可能與光合色素的量有關
8．為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩定，每組處理的總時間均為135 s，處理結束時測定各組材料中光合作用產物的含量。處理方法和實驗結果如下：
A組：先光照后黑暗，時間各為67.5 s；光合作用產物的相對含量為50%。
B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5 s；光合作用產物的相對含量為70%。
C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75 ms；光合作用產物的相對含量為94%。
D組(對照組)：光照時間為135 s；光合作用產物的相對含量為100%。
回答下列問題：
(1)單位光照時間內，C組植物合成有機物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機物的量，依據是______________________________
_____________________________________________________________________；
C組和D組的實驗結果可表明光合作用中有些反應不需要________，這些反應發生的部位是葉綠體的________。
(2)A、B、C三組處理相比，隨著________________的增加，使光下產生的________________________能夠及時利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。
9．正常溫度(CT)下的植株在不同溫度下的凈光合速率(凈光合速率＝總光合速率－呼吸速率)，結果如圖。下列有關敘述正確的是(　　)
A．兩組植株固定CO2的最大速率相同
B．50 ℃時CT植株不能進行光合作用
C．35 ℃時兩組植株單位時間內積累的有機物相等
D．CT植株在高溫環境中能夠更好地生長
10．如表是某科研小組研究光合作用強度時所得到的部分結果，請結合圖1和圖2，判斷相關分析正確的是(　　)
改變的條件 M N
測定的光合作用強度 P K
A．若改變的條件為溫度，且P>K，則M>N
B．若改變的條件為溫度，且M>N，則P>
C．若改變的條件為CO2濃度，且M>N，則P>
D．若改變的條件為CO2濃度，且P>K，則M>N
11．(不定項)圖甲表示水稻的葉肉細胞在光照強度分別為a、b、c、d時，單位時間內CO2釋放量和O2產生總量的變化。圖乙表示藍細菌光合速率與光照強度的關系，下列說法不正確的是(　　)
A．圖甲中，光照強度為b時，光合速率等于細胞呼吸速率
B．圖甲中，光照強度為d時，單位時間內細胞從周圍吸收2個單位的CO2
C．圖乙中，當光照強度為x時，細胞中產生ATP的場所有細胞質基質、線粒體和葉綠體
D．圖乙中，限制e、f、g點光合作用速率的因素主要是光照強度
12．(不定項)為探究遮陰對青錢柳的光合特性和生長的影響，某研究組將生長狀態一致的青錢柳均分為3組，每組給予不同程度的遮陰處理，其他實驗條件均一致，一段時間后，測得各組最大凈光合速率、株高和地徑(苗干距離地表面10 cm處的樹干直徑)的值如下表所示。下列敘述不正確的是(　　)
組別 遮陰度 最大凈光合速率 /(μmol·m-2·s-1) 株高/cm 地徑/cm
A1 全光 11.7 150.3 1.85
A2 透光50% 11.0 182.7 1.62
A3 透光20% 5.4 98.9 1.13
A．該實驗的自變量是遮陰度和最大凈光合速率
B．若提高A3組的透光率，則最大凈光合速率、株高和地徑都會持續增大
C．若適當提高A3組的CO2濃度，則其最大凈光合速率會增大
D．與A3組相比，A2組的遮陰處理更有利于青錢柳的光合特性和生長
13．為探究水和氮對光合作用的影響，研究者將一批長勢相同的水稻隨機均分成三組，在限制水肥的條件下做如下處理：(1)對照組：不進行特殊處理；(2)施氮組：補充尿素(12 g·m-2)；(3)水＋氮組：補充尿素(12 g·m-2)同時補水。檢測相關生理指標，部分實驗結果見下表。
生理指標 對照組 施氮組 水＋氮組
氣孔導度(mmol·m-2·s-1) 85 65 196
RuBP羧化酶活性(μmol·h-1·g-1) 316 640 716
光合速率(μmol·m-2·s-1) 6.5 8.5 11.4
注：氣孔導度反映氣孔開放的程度，RuBP羧化酶指催化CO2固定的酶。
回答下列問題：
(1)RuBP羧化酶主要分布于_____________________________________________。
為比較各組葉綠素含量，可利用____________________(填試劑名稱)提取葉片中的光合色素，并通過紙層析法進行分離，再進一步測定含量。
(2)與對照組相比，施氮組氣孔導度更小的原因可能是____________________________________。施氮組的葉肉細胞間隙CO2濃度________(填“高于”“低于”或“等于”) 對照組。
(3)據實驗結果分析，水＋氮組光合速率高于對照組的原因是________________
_____________________________________________________________________。
(4)在水稻結實前，農民會適當多施鉀肥，促進光合作用產物從葉片運至果實。請以灌漿期(即將結出籽粒)的水稻作為實驗材料，用同位素標記法設計實驗(提供14CO2)，驗證較高濃度鉀離子具有上述作用。(寫出實驗思路即可) ____________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)課時分層作業(21)
1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12
D C C D D C A C D A C D ABC
8．(1)高于　C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產物的相對含量卻是D組的94%　光照　基質　(2)光照和黑暗交替頻率　ATP和NADPH
13．(1)葉綠體基質　無水乙醇　(2)施肥后土壤溶液濃度增大，植物失水導致氣孔導度降低　低于　(3)水＋氮組氣孔導度大，可為暗反應提供更多的CO2；同時水＋氮組RuBP羧化酶活性更高，有利于CO2的固定　(4)將生長狀態一致的灌漿期水稻均分為兩組，一組施用適量較低濃度鉀肥，另一組施用等量較高濃度鉀肥，其他營養條件相同，兩組均在14CO2氣體環境中實驗，一段時間后分別檢測兩組植株葉片和籽粒的放射性并進行比較
1．D　[光照強度一定時，透明膜可以透過所有可見光，藍紫色膜只能透過藍紫光，故無色透明薄膜建成的大棚光合作用效率高于藍紫色薄膜建成的溫室大棚，A錯誤；白天適當提高溫度，有利于光合作用的進行，晚上適當降低溫度，降低呼吸速率，從而增加大棚蔬菜產量，B錯誤；有機物不能被蔬菜吸收，有機肥被分解成無機物之后才能被蔬菜吸收，C錯誤；光合午休是由于中午光照過強，蒸騰作用過于旺盛，氣孔關閉導致CO2供應不足引起的，故適時進行灌溉可以緩解作物的光合午休程度，D正確。]
2．C　[此時溫度已經是最適溫度，所以再提高溫度會使酶的活性降低，光合作用速率降低，A不符合題意；B點是光飽和點，此時光照不是限制光合作用的因素，B不符合題意；CO2的濃度為0.03%，相對較低，所以增加CO2濃度會提高光合作用的速率，C符合題意；酶的數量屬于內因，D不符合題意。]
3．C　[甲植株在a點之前，有光照時便開始光合作用，夏季晴朗的一天大約在早晨4時開始有光照，A錯誤；有機物積累量最多是18時，因為18時之前光合速率大于呼吸速率，一直積累有機物，18時之后呼吸速率大于光合速率，開始消耗有機物，B錯誤；de段光合速率下降的原因為光照強度減弱，所以de段補充光源可增加甲、乙農作物的產量，C正確；c點光合速率降低是由于氣孔關閉，導致CO2供應不足，即使c點提高環境中CO2濃度，由于氣孔關閉，也不能使乙植株光合作用增強，D錯誤。]
4．D　[光合色素主要吸收紅光和藍紫光，故植物工廠的油菜可給予紅光和藍紫光光照，以提高光合效率，A正確；根吸收無機鹽為主動運輸，需要細胞呼吸提供能量，故可向水培溶液中通入無菌空氣，以提高根對礦物質的吸收速率，B正確；一定濃度范圍內，物質X的吸收速率隨物質X的濃度增大而增大，達到一定濃度后，吸收速率不再增加，推測其跨膜運輸方式為協助擴散或主動運輸，需要轉運蛋白，但不一定消耗能量，C正確，D錯誤。]
5．D　[由題意可知，玉米植株較高，葉片較長，若種植密度過高則可能導致田間內部密不透風，若種植密度過低，則其根只能吸收植株周圍小范圍的營養，會造成土壤礦質營養的浪費，A正確；若將大豆間作于兩行玉米之間，則既可以吸收玉米葉片間灑落下的光照，又可以充分利用玉米行間土壤礦質營養，因而可提高農田陽光、土壤礦質營養的利用率，B正確；大豆喜光，但也耐陰，若將大豆植于玉米田下，則單株平均受光減弱，推測其平均光合速率比單作降低，C正確；不同植物對光的利用能力一般不同，所以同等光照強度下，玉米和大豆的光合速率往往不同，D錯誤。]
6．C　[本實驗是探究適宜溫度下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、光照為無關變量，A正確；葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放O2的速率， B 正確；四組實驗中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片上浮需要的時間最長，光合速率最小，C錯誤；若在4 ℃條件下進行本實驗，由于低溫會使酶的活性降低，凈光合速率可能降低，故各組葉圓片上浮所需時長可能均會延長， D 正確。]
7．A　[題圖為小麥在適宜溫度時光合作用強度與光照強度的關系，當環境溫度升高時，酶的活性降低，光合速率降低，cd段位置會下移，A錯誤；a點時，葉肉細胞只能進行呼吸作用，因此產生ATP的場所有細胞質基質和線粒體，B正確；Mg是植物合成葉綠素的必需元素，當缺少Mg時，葉綠素的合成受阻，導致光合作用強度降低，b點表示光合速率等于呼吸速率，因此當植物缺Mg時，增加光照強度以提高光合作用強度，所以b點將向右移，C正確；c點對應的光照強度是光飽和點，該點之后光合作用強度不再隨光照強度增大而增大，此時影響因素可能是葉綠體中色素含量、酶的濃度等，D正確。]
8．(1)光合作用的過程根據是否必須有光的參與可以劃分為光反應和暗反應，光反應發生在葉綠體的類囊體薄膜上，其物質變化包括水的光解和ATP的合成，生成的NADPH和ATP，用于葉綠體基質中的暗反應。C組光照時間為67.5 s，D組光照時間為135 s，即C組只用了D組一半的光照時間，但光合作用產物的相對含量卻是D組的94%，由此可推知單位光照時間內，C組合成的有機物量高于D組合成的有機物量。(2)本題探究不同光照處理對植物光合作用的影響。在其他條件和處理相同的情況下，A、B、C三組實驗的自變量是光照與黑暗交替的頻率，因變量是光合作用產物的相對含量。由A、B、C三組實驗結果可看出，隨著光照與黑暗交替頻率的增加，光合作用產物相對含量增加。C組光照與黑暗交替頻率較高，光反應所生成的NADPH和ATP能夠及時地利用與再生。
9．C　[由圖可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，即CT植株和HT植株的凈光合速率最大值基本一致，兩組植株呼吸速率未知，所以兩組植株固定CO2的最大速率不一定相同，A錯誤；50 ℃時CT植株凈光合作用為0，但呼吸作用不為0，且總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，所以50 ℃時CT植株能進行光合作用，B錯誤；CO2吸收速率代表凈光合速率，由圖可知35℃時兩組植株的凈光合速率相等，所以35 ℃時兩組植株單位時間內積累的有機物相等，C正確；由圖可知，在較高的溫度下HT植株的凈光合速率仍大于零，能積累有機物進行生長發育，體現了HT植株對高溫環境較適應，D錯誤。]
10．D　[據圖可知，當溫度超過最適溫度時，隨溫度升高，酶的活性減弱，導致光合作用強度減弱，故若改變的條件為溫度，且P>K，則M>N或MN，則P>K或PK，C錯誤；據C項分析，若改變的條件為CO2濃度，且P>K，則說明一定是在CO2濃度飽和點之前提高了CO2濃度，即M>N，D正確。]
11．ACD　[分析圖甲可知，光照強度為b時，CO2釋放量和O2產生總量相等，細胞呼吸釋放的CO2首先供應葉綠體進行光合作用，剩余部分釋放到外界，則此時細胞呼吸速率大于光合速率，A錯誤；光照強度為d時，水稻葉肉細胞的光合速率大于細胞呼吸速率，光照強度為a時，CO2釋放量即為細胞呼吸速率，則光照強度為d時，O2產生總量為8個單位，需要消耗的CO2也為8個單位，所以單位時間內需從外界吸收2個單位的CO2，B正確；圖乙中所示生物為藍細菌，藍細菌不含線粒體和葉綠體，C錯誤；圖乙中，限制g點光合作用速率的因素不是光照強度，可能是CO2濃度及溫度等，D錯誤。]
12．ABC　[該實驗的自變量是遮陰度，A錯誤；分析表格可知，若適當提高A3組的透光率，如從20%提高至50%，則隨著光照強度的增大，最大凈光合速率、株高和地徑都會增大，但從50%繼續提高至100%時，株高并未持續增大，B錯誤；題中未給出CO2濃度，若CO2濃度較低，則適當提高CO2濃度會增大最大凈光合速率，若CO2濃度已經飽和，此時再增加CO2濃度，不會對最大凈光合速率產生影響，C錯誤；與A3組相比，A2組的遮陰處理下，最大凈光合速率、株高和地徑均在較高水平，故A2組的遮陰處理更有利于青錢柳的光合特性和生長，D正確。]
13．(1)RuBP羧化酶催化CO2固定，故主要分布于葉綠體基質。葉綠體中的色素是有機物，不溶于水，易溶于有機溶劑中，所以用無水乙醇提取葉片中的光合色素，并通過紙層析法進行分離，再進一步測定含量。(2)由于施肥后土壤溶液濃度增大，植物失水導致氣孔導度降低。故與對照組相比，施氮組氣孔導度更小。施氮組的氣孔導度低于對照組，而光合速率高于對照組，可知葉肉細胞間隙CO2濃度低于對照組。(3)據實驗結果分析，水＋氮組氣孔導度大，可為暗反應提供更多的CO2；同時水＋氮組RuBP羧化酶活性更高，有利于CO2的固定，故水＋氮組光合速率高于對照組。(4)驗證較高濃度鉀離子促進光合作用產物從葉片運至果實的實驗的自變量是鉀肥的濃度，可用氣體作為光合作用的原料通過放射性檢測因變量，所以實驗思路為將生長狀態一致的灌漿期水稻均分為兩組，一組施用較低濃度鉀肥，另一組施用較高濃度鉀肥，其他營養條件相同，兩組均在14CO2氣體環境中實驗，一段時間后分別檢測兩組植株葉片和籽粒的放射性并進行比較。
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第3課時　光合作用原理的應用
第5章　細胞的能量供應和利用
第4節　光合作用與能量轉化
知識點1　探究光照強度對光合作用強度的影響
下沉
上浮
圓形小葉片上浮的數量
光照強度
CO2
強、中、弱
圓形小葉片浮起的數量
3．實驗現象
在弱光、中光、強光的照射下，圓形小葉片浮起的數量依次____。
4．實驗結論
在一定范圍內，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷____(圓形小葉片中產生的O2多，浮起的多)。
增多
增強
基于對探究光照強度對光合作用強度影響的實驗的認識，判斷下列表述是否正確。
1．此實驗的因變量是單位時間內被抽去空氣的圓形小葉片上浮的數量。 (　　)
提示：此實驗的因變量為光合作用強度。
×
2．所選葉片必須生長旺盛、新鮮。 (　　)
3．可以通過調節臺燈與實驗裝置的距離來調節光照強度。 (　　)
4．應在同一時間內觀察并記錄圓形小葉片上浮的數量。 (　　)
√
√
√
探究一：實驗材料的選擇與處理等
1．利用打孔器對綠葉進行打孔時為什么要避開大葉脈？
提示：因為大的葉脈處葉肉細胞少，不利于細胞間隙中氣體的逸出，影響實驗結果的準確性。
2．用打孔器處理好的葉片在排氣、沉水實驗前為什么需放置在暗處？
提示：防止實驗前葉片進行光合作用，干擾實驗結果。
3．分析葉片上浮的原因。
提示：光合作用產生的O2大于有氧呼吸消耗的O2。
探究二：實驗操作的提醒與目的
1．注射器內吸入清水，用手指堵住注射器前端的小孔，緩緩拉動活塞，此操作的目的是什么？
提示：使圓形小葉片內的氣體逸出；使處理過的小葉片因為細胞間隙充滿了水而全部沉到水底。
2．臺燈與燒杯中間放置盛水的玻璃柱，此實驗操作有何目的？
提示：吸收燈光的熱量，避免光照對燒杯水溫產生影響。
[深化歸納]
1．探究光照強度對光合作用強度的影響的實驗變量分析
(1)自變量及設置方法
①自變量：光照強度。
②設置方法：通過臺燈距離實驗材料的遠近來設置。
(2)因變量及觀測指標
①因變量：光合作用強度。
②觀測指標：觀測單位時間內被抽取空氣的圓形小葉片上浮的數量。
2．探究影響光合作用強度的因素實驗設計
[對點練習]
1．取某植物生長旺盛的綠葉，用打孔器打出許多葉圓片，再用氣泵抽出葉圓片的氣體直至葉圓片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉至盛有CO2緩沖液的燒杯中，給予一定的光照，記錄每個燒杯中葉圓片上浮至液面所用的平均時間。下列說法正確的是(　　)
A．可在光源與燒杯之間加一個裝有水的玻璃水槽，以使燒杯中的葉圓片均勻照光
B．為探究光照對光合作用的影響，可用一套裝置慢慢向光源靠近，記錄不同距離處葉圓片上浮所用的時間
C．為探究CO2對光合作用的影響，可用不同濃度的CO2緩沖液進行實驗
D．葉片必須先在暗處放置幾小時，消耗掉葉片中的淀粉
√
C　[在光源與燒杯之間加一個裝有水的玻璃水槽，目的是避免光照引起溫度的變化，A錯誤；探究光照對光合作用的影響，可用多套裝置，將光源置于距燒杯不同距離處，記錄不同距離處葉圓片上浮所用的時間，B錯誤；探究CO2對光合作用的影響，可用不同濃度的CO2緩沖液進行實驗，C正確；本實驗的觀察指標是葉圓片上浮至液面所用的平均時間，不需要進行暗處理，D錯誤。]
2．某興趣小組以綠葉和黃葉兩種青菜葉片為實驗材料，探究光照強度對光合作用的影響，結果如下表所示，下列推測不合理的是
(　　)
光照強度 7 min內葉圓片上浮的數量
綠葉 黃葉
A 1 0
B 3 1
C 5 1
A．環境溫度屬于無關變量，對實驗結果無明顯影響
B．青菜葉葉圓片上浮的數量與葉綠素的含量有關
C．相同光照強度下，綠葉光合作用強度高于黃葉
D．該實驗可證明光合作用的強度受內外因素的影響
A　[探究光照強度對光合作用的影響，則光照強度是自變量，光合作用強度是因變量，其余變量是無關變量，但無關變量(如溫度)對實驗結果有影響，A錯誤。]
√
1．光合作用強度
(1)概念：簡單地說，就是指植物在________內通過光合作用______________。
知識點2　影響光合作用強度的環境因素及應用
單位時間
制造糖類的數量
農作物的產量

氧氣
二氧化碳
2．影響光合作用強度的環境因素
(1)確定依據：根據光合作用的反應式可以知道，光合作用的原料
——________，動力——____，都是影響光合作用強度的因素。因此，只要影響到原料、能量的供應，都可能是影響光合作用強度的因素。
(2)舉例分析：環境中CO2濃度，葉片氣孔開閉情況，都會因影響_____________而影響光合作用的進行。葉綠體是光合作用的場所，影響葉綠體的__________的因素，如無機營養、病蟲害，也會影響光合作用強度。此外，光合作用需要眾多的酶參與，因此影響______的因素(如溫度)，也是影響因子。
水、CO2
光能
CO2的供應量
形成和結構
酶活性
在北方的冬暖大棚中施用有機肥為什么能提高大棚蔬菜的產量？
提示：有機肥中的有機物被土壤中的微生物分解，釋放出熱量和CO2，提高了大棚內的溫度和CO2濃度，有利于光合作用的進行，另外還生成各種無機鹽，增加了土壤的肥力。
3．化能合成作用
(1)概念：利用體外環境中的某些______氧化時所釋放的能量來制造______。
(2)實例：硝化細菌能利用______氧化釋放的化學能將____________合成糖類，供自身利用。
無機物
有機物
NH3
CO2和H2O
基于對影響光合作用強度的環境因素及應用的認識，判斷下列表述是否正確。
1．光合作用強度的影響因素有CO2濃度、溫度和光照強度等外界因素。 (　　)
2．溫度對光合作用強度的影響主要是影響酶的活性。 (　　)
3．真正光合速率常用單位面積、單位時間O2產生量，CO2固定量或有機物產生量表示。 (　　)
√
√
√
4．使用農家肥使玉米等農作物光合速率上升，影響因素與無機物無關。 (　　)
提示：農家肥在微生物的作用下，不僅產生了CO2，還產生無機物，CO2和無機物均會使光合速率上升。
5．綠色植物和硝化細菌都為自養生物，都可通過光合作用制造有機物。 (　　)
提示：硝化細菌通過化能合成作用制造有機物。
×
×
材料1　科學家研究CO2濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響，得到實驗結果如圖。
材料2　下圖是在夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。
材料3　農業生產常采用間作(同一生長期內，在同一塊農田上間隔種植兩種作物)的方法提高農田的光能利用率。現有4種作物，在正常條件下生長能達到的株高和光飽和點(光合速率達到最大時所需的光照強度)見下表。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光飽和點/(μmol·m-2·s-1) 1 200 1 180 560 623
1．材料1中，光照強度為a時，造成曲線Ⅱ、Ⅲ光合作用強度差異的原因是什么？光照強度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是什么？試解釋其作用原理。
提示：CO2濃度不同。曲線Ⅰ和Ⅱ的CO2濃度相同，光照強度為b時，光合作用強度存在差異的原因是溫度不同。溫度影響與光合作用有關的酶的活性，進而影響光合作用強度。
2．材料2中，引起AB段光合作用不斷增強的主要環境因素及目的分別是什么？
提示：光照強度，該因素的增強促進了光合作用中光反應階段，從而為暗反應階段提供更多的ATP和NADPH。
3．材料2中，BC段光合作用強度下降的主要原因是什么？
提示：氣孔部分關閉，CO2吸收量減少，導致光合作用中的CO2固定受阻，從而影響光合作用。
4．分析材料3表中數據，從提高光能利用率的角度考慮，最適合進行間作的是哪兩種作物？說出選擇這兩種作物的理由。
提示：A和C。作物A光飽和點高且長得高，可以利用上層光照進行光合作用；作物C光飽和點低且長得矮，與作物A間作后，能利用下層的弱光進行光合作用。
[深化歸納]
1．光照強度對光合速率的影響
(1)原理：光照是光合作用的動力，為光合作用提供能量，主要影響光反應階段ATP和NADPH的產生，進而影響暗反應階段。
(2)曲線分析
(3)應用
①溫室生產中，適當增強光照強度，以提高光合速率，使作物增產。
②陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，如圖中虛線所示，間作套種農作物，可合理利用光能。
2．CO2濃度對光合速率的影響
(1)原理：CO2為光合作用提供原料，主要通過影響暗反應階段，制約C3的生成進而影響光合作用強度。
(2)曲線
關鍵
點 A CO2的補償點：光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度
A′ 進行光合作用所需的最低CO2濃度
B和B′ CO2飽和點
走勢分析 圖1和圖2　 一定范圍內，光合作用強度隨CO2濃度的增大而增強，但當CO2達到一定的濃度時，光合作用強度不再增強
(3)應用：溫室中適當增加CO2濃度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其風”，多施有機肥來提高CO2濃度。
3．溫度對光合速率的影響
(1)原理：通過影響酶活性進而影響光合作用。
(2)曲線
①AB段：隨著溫度升高，光合作用強度增強。
②B點：光合作用最適溫度下的光合作用強度。
③BC段：隨著溫度升高，光合作用強度減弱。
④溫度過高時，酶失活，光合作用完全停止。
(3)應用
①適時播種。
②溫室栽培植物時，白天將溫度調到光合作用的最適溫度，以提高光合速率；晚上適當降低溫度，以降低呼吸速率，保證植物有機物的積累。
4．水及無機營養對光合速率的影響
(1)原理
①水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質，水還會影響氣孔的開閉，從而影響CO2進入植物體。
②N、Mg、Fe等是葉綠素合成的必需元素，若這些元素缺乏，會影響葉綠素的合成從而影響光合作用。
(2)應用
①合理施肥。
②預防干旱，合理灌溉。
5．多因子變量對光合速率的影響
(1)曲線分析
P點：限制光合速率的因素主要為橫坐標所表示的因子，隨著此因子的不斷加強，光合速率不斷提高。
Q點：橫坐標所表示的因子不再是限制光合速率的因素，限制因素主要為各曲線所表示的因子。
(2)應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同時適當增加CO2濃度，進一步提高光合速率；當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率。
思維拓展 影響光合作用的因素除了環境因素還有內因
(1)與植物自身的遺傳特性有關。
(2)植物葉片的葉齡、葉面積指數、葉綠素含量及酶等也會影響光合作用。
[對點練習]
3．下圖分別表示兩個自變量對光合速率的影響情況，除各圖中所示因素外，其他因素均控制在最適范圍內。下列分析正確的是(　　)
A．乙圖中D點與C點相比，相同時
間內葉肉細胞中C5的生成量較多
B．圖中M、N、P點的主要限制因
素分別是CO2濃度、溫度、光照強度
C．丙圖中，隨著溫度的繼續升高，曲線走勢將穩定不變
D．甲圖中M至A點范圍內，限制光合速率的因素為CO2濃度
√
A　[乙圖中D點與C點相比溫度相同，但D點光照強，光反應產生較多的ATP和NADPH，C3的還原加快，葉肉細胞中C5的生成量較多，A正確。甲圖中M點在不同的CO2濃度下光合速率相同，所以CO2濃度不影響M點的光合速率；乙圖中N點在不同的溫度下光合速率相同，所以溫度不影響N點的光合速率；丙圖中P點在不同的光照強度下光合速率相同，所以光照強度不影響P點的光合速率，B錯誤。溫度上升到一定程度，與光合作用有關的酶變性失活，光合速率會下降，C錯誤。甲圖中M至A點范圍內，隨著光照強度的增大，光合速率增大，所以限制光合速率的因素為光照強度，D錯誤。]
4．植物工廠依靠LED燈等人工光源為植物生長提供能量。科研人員研究了不同光質對某品種番茄葉綠體超微結構及產量的影響，實驗處理及相關結果如下表，各組其他生長環境都相同。
組別 實驗處理 葉綠體
(個/細胞) 基粒數
(個/葉綠體) 產量
(103 kg·hm-2)
甲 白光 10.4 22.4 14.6
乙 藍光 9.2 20.6 10.5
丙 X 8.7 20.2 9.2
丁 紅光∶藍
光＝1∶1 12.3 26.2 17.9
回答下列問題。
(1)甲組為對照組，丙組X處理是_________，其他相同的生長環境是___________________________________________________。(答出2點即可)
(2)每個基粒都由囊狀結構堆疊而成，這些囊狀結構稱為___________，其上分布的_____________是參與光合作用光反應的必需物質。
紅光
光照強度、CO2濃度、溫度、光照時間、水、無機鹽等
光合色素和酶
類囊體
(3)葉綠體超微結構與光合性能緊密相關，實驗結果顯示：與甲組相比，__________組的___________________________________減少，導致光合作用強度降低，產量下降。據實驗結果分析，植物工廠中提高番茄產量的措施是_______________________________。
(4)為進一步深入研究，請你利用紅光和藍光兩種LED燈提出一項新的研究問題。
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
乙和丙
細胞中的葉綠體數和葉綠體中的基粒數
提供紅藍光的比例為1∶1的光源
探究紅藍光的比例(“光照時間”“光照強度”)對番茄葉綠體超微結構和產量的影響
[解析]　(1)科研人員研究了不同光質對某品種番茄葉綠體超微結構及產量的影響，則丙組X的處理是紅光。光照強度、CO2濃度、溫度、光照時間、水、無機鹽等屬于無關變量，則對照組和實驗組都保持相同。(2)類囊體堆疊而形成基粒，在類囊體上含有光合色素和酶，有利于進行光合作用。(3)實驗結果顯示：與甲組相比，乙和丙組的細胞中的葉綠體數和葉綠體中的基粒數減少，產量也下降，則在植物工廠中可通過提供紅藍光的比例為1∶1的光源增加產量。(4)根據表中數據可知，藍光和紅光的混合光可提高產量，則下一步可探究紅藍光的比例(“光照時間”“光照強度”)對番茄葉綠體超微結構和產量的影響。
1．給植物全部供給18O2，則不久后發現植物合成的淀粉中含有18O，結合光合作用和細胞呼吸的關系加以分析。
知識點3　光合作用和細胞呼吸的關系
2．圖1表示在一定的光照強度下，植物葉肉細胞中CO2、O2的來源和去路，找出圖1在圖2中的位置。
提示：AB之間。
3．如圖3所示為較強光照射下，葉肉細胞中結構模式圖以及細胞中O2釋放量和CO2吸收量的情況。
探究實踐中測得的光合作用強度是否為
葉片的實際光合作用強度？試結合右
圖解分析原因。
提示：否。探究實踐中測得的光合作用強度是葉片光合作用強度與細胞呼吸強度的差值。
[深化歸納]
1．物質聯系
C
O
H
2．能量聯系
[對點練習]
5．如圖是綠色植物體內某些代謝過程中物質的變化示意圖，A、B、C分別表示不同的代謝過程。下列有關表述正確的是(　　)
A．水參與C中第二階段的反應
B．B在葉綠體囊狀結構上進行
C．A中產生的O2，參與C的第二階段
D．X代表的物質從葉綠體的基質移向
葉綠體的囊狀結構
√
A　[C表示有氧呼吸，水參與C中第二階段的反應，A正確；B表示暗反應階段，該過程在葉綠體基質中進行，B錯誤；光反應產生的O2被有氧呼吸第三階段利用，與[H]結合形成水，C錯誤；X是ATP，是光反應的產物，被暗反應利用，因此X從葉綠體的類囊體薄膜移向葉綠體基質，D錯誤。]
6．圖1表示某植物葉肉細胞中發生的某些生理過程，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示物質，①～⑥表示氣體的轉移途徑，圖2表示該植物在不同光照強度下光合作用速率(用CO2吸收速率表示)的變化。請據圖回答：
(1)圖1中物質Ⅰ分子結構簡式為_____________，物質Ⅲ生成具體場所是_____________，葡萄糖初步分解的場所是_____________。
(2)該植物處于圖2中B點狀態時，該植物葉肉細胞光合作用葡萄糖的生成速率________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用葡萄糖的分解速率。如果該植物處于圖2中A點狀態時，圖1中氣體轉移途徑有_________(用序號表示)。
A—P～P～P
線粒體內膜
細胞質基質
大于
③⑤
(3)菜農們常采用夜間降低大棚溫度的方法提高蔬菜的產量，試說明這樣做的科學依據是_________________________________________________________________________________。
有些農民急功近利，將夜間溫度降低到10 ℃以下，其結果是大棚蔬菜的產量反而下降很多，請你分析可能的原因： ________________________________________________________________________________________________。
夜間適當降溫，降低了夜間呼吸作用強度，減
少夜間有機物的消耗，有利于有機物的積累
降溫程度過大，
影響植物對礦質元素的吸收，影響某些酶、色素等有機物的合成，進而影響白天光合作用
[解析]　(1)光合作用的光反應能為暗反應提供NADPH和ATP，ATP的分子結構簡式為A—P～P～P。Ⅲ表示水，產生水的是有氧呼吸的第三階段，場所是線粒體內膜，葡萄糖初步分解的階段是有氧呼吸的第一階段，場所是在細胞質基質。(2)B點表示光補償點，此時對于整個植株來說，植物的光合作用等于呼吸作用，但該植株還有一些細胞不能進行光合作用，葉肉細胞光合作用葡萄糖的生成速率大于呼吸作用葡萄糖的分解速率。如果該植物處于A點狀態時，植株只能進行呼吸作用，故圖1中氣體轉移途徑有③⑤。
(3)夜間適當降溫，降低了夜間呼吸作用強度，減少夜間有機物的消耗，有利于有機物的積累，故夜間可以通過降低大棚溫度的方法提高蔬菜的產量；將夜間溫度降低到10 ℃以下，會影響植物對礦質元素的吸收，影響某些酶、色素等有機物的合成，進而影響白天光合作用。
1．光合作用強度：植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數量。
2．化能合成作用：利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。
3．光照強度直接影響光反應速率，光反應產物中NADPH與ATP的數量會影響暗反應速率。
4．溫度通過影響光合作用過程，特別是暗反應中酶的催化效率，從而影響光合作用強度。
5．CO2是暗反應的原料，CO2的濃度直接影響暗反應速率。
6．水分是光合作用的原料之一，缺少時可使光合速率下降。
1．用高速離心機打碎小球藻細胞，獲得可以進行光合作用的離體葉綠體，進行如下圖所示的實驗，下列敘述不正確的是(　　)
A．離體的葉綠體中能合成糖類
B．碳酸氫鈉所起的作用是提供
二氧化碳
C．燒杯中的液體改為氫氧化鈉會導致該實驗無糖類產生
D．燈與錐形瓶之間的距離不影響光合作用的強度
課堂檢測　素養測評
2
4
3
題號
1
5
√
D　[燈與錐形瓶之間的距離表示不同的光照強度，光照強度影響光合作用的強度。]
2
4
3
題號
1
5
2．在大棚栽培蔬菜過程中，不能提高光合作用強度的措施是
(　　)
A．適當降低夜間溫度
B．適時通風透氣
C．適時增施有機肥
D．適當提高光照強度
√
2
4
3
題號
1
5
A　[光合作用在白天有光時才能進行，適當降低夜間溫度，不能提高光合作用強度，A符合題意。適時通風透氣，能增大二氧化碳濃度，促進光合作用暗反應，B不符合題意。適時增施有機肥，有機肥被分解時產生二氧化碳，促進光合作用；有機肥被分解時還產生含N、P的無機鹽，促進光合作用，C不符合題意。適當提高光照強度能提高光反應，促進光合作用，D不符合題意。]
2
4
3
題號
1
5
3．下圖是以O為線索繪制的植物葉肉細胞中發生的物質轉化關系。有關敘述正確的是(　　)
A．①過程需經過CO2固定和C3還原階段
B．②過程與丙酮酸轉化為CO2同時消耗[H]
C．③過程需要葉綠素，但不需要酶參與
D．④過程需要的[H]來自線粒體中的葡萄糖
√
2
4
3
題號
1
5
A　[①過程需經過CO2固定和C3還原階段，A正確；②過程是在水的參與下，經過有氧呼吸第二階段產生CO2的過程，反應物為丙酮酸和水，產物為CO2、[H]和少量能量，因此并不消耗[H]，B錯誤；③過程為水的光解，該過程需要葉綠素吸收光能，且H＋、e－、NADP＋形成NADPH，需要酶催化，C錯誤；④過程為O2還原產生水，其場所為線粒體內膜，葡萄糖不能進入線粒體即線粒體中不存在葡萄糖，D錯誤。]
2
4
3
題號
1
5
4．如圖是車前草在不同條件下的光合速率。據圖不能得出的結論是(　　)
A．該實驗的自變量是溫度、CO2濃度以及植物種類
B．在CO2濃度為1 000 μL·L-1時，
在一定的溫度范圍內，光合速率隨外
界溫度的升高而升高
C．在30 ℃時，CO2濃度的改變對光
合速率的影響大于10 ℃時
D．在一定的范圍內，CO2濃度升高可
使光合速率升高
2
4
3
題號
1
5
√
A　[據圖示可知，該實驗的自變量是溫度、CO2濃度，A錯誤；在CO2濃度為1 000 μL·L-1時，在一定的溫度范圍內，光合速率隨外界溫度的升高而升高，B正確；30 ℃時隨著CO2濃度升高增加的光合速率值大于溫度為10 ℃時隨著CO2濃度升高增加的光合速率值，因此在30 ℃時，CO2濃度的改變對光合速率的影響大于10 ℃時，C正確；對比三條曲線可知，溫度相同時，CO2濃度升高可使光合速率升高，D正確。]
2
4
3
題號
1
5
5．為提高甜椒產量，科研人員對溫室栽培甜椒的光合作用特性進行了研究。請回答下列問題：
(1)溫室內易形成弱光環境。弱光下，光反應階段產生的ATP和________較少，影響暗反應階段中________的還原，使糖類等有機物的合成減少。必要時，可根據光合作用的特性進行人工補光。
2
4
3
題號
1
5
NADPH　
C3
(2)科研人員選擇6月晴朗的一天，測定甜椒植株上部、中部和下部葉片的光合速率，結果如圖。
2
4
3
題號
1
5
①據圖可知，各部位葉片在________時光合速率均達到最大值，____________部葉片的光合速率最高。
②光合速率差異可能與不同部位葉片光合色素含量有關。為比較光合色素含量的差異，先稱取_____________________________，再分別加入等量的___________和少量的二氧化硅、碳酸鈣等研磨、過濾，獲得色素提取液，測定光合色素含量。
2
4
3
題號
1
5
10
上
等量的上部、中部和下部葉片
無水乙醇
③在大田種植的條件下，甜椒有明顯的“光合午休”現象，這是由于中午部分氣孔關閉，進入葉片內的_______量減少，光合速率下降。由于人工調節了溫室內的____________等條件，溫室種植的甜椒很少出現“光合午休”現象，從而實現增產。
2
4
3
題號
1
5
溫度和光照
CO2
[解析]　(1)弱光下，光反應減弱，此階段產生的ATP和NADPH較少，影響暗反應階段C3的還原過程，使得糖類等有機物的合成減少。(2)①據圖分析可知，10：00時，各部位的葉片的光合速率均達到最大值。10：00左右光照較強，上部葉片采光較好，光合速率最高。②比較不同部位葉片光合色素含量需要先稱取等量的上部、中部和下部葉片，用無水乙醇作為溶劑進行提取。③大田種植的條件下，中午光照較強，溫度較高，植物為避免水分過度散失，部分氣孔關閉，導致進入葉片內的CO2量減少，光合速率下降。人工調節溫室內的溫度和光照等條件，可以減少“光合午休”現象，實現增產。
2
4
3
題號
1
5

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