备课素材：光合作用中问题的释疑-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

光合作用中问题的释疑 1、遮光对光合速率的影响 叶绿体色素可吸收光能进行光反应，产生NADPH、ATP及O2, NADPH和ATP能推动暗反应进行。因此，很多教师认为遮光主要通过 影响光反应过程来影响光合速率。 有关文献指出，一般光照下，C4植物无光饱和现象，而C3植 物的光饱和点仅为全光照的1/4、1/2。所以当遮光后，光照强度 占全光照的比例大于等于光饱和点时，植物吸收、转化的光能并不减 少，但遮光会降低叶片表面的温度，影响光合作用中酶的活性。这种 情况下，遮光主要通过影响暗反应来影响光合速率。但当遮光后光 照强度小于光饱和点时，既影响光反应，也影响暗反应，进而影响光 合速率。 2、缺水对光合速率的影响 水是光反应的原料，没有水就不能进行光合作用。因此，有教师 认为缺水是通过影响光反应来影响光合速率的。 实际上，植物光合作用需要的水不足根从土壤中吸收水的1%。 缺水只会间接引起光合速率下降，即使叶片气孔关闭，影响C02进 入叶肉细胞；还会导致叶片内淀粉水解加强，糖类堆积，光合产物输出 受阻。 因此，缺水并不直接影响光反应，而是降低了气孔开度，减少了 光合作用中02的反应，使暗反应速率下降，从而使光合速率下降； 或引起光合产物输出受阻，导致光合速率下降。 3、水的光解是否需要酶的催化 光合作用包括光反应和暗反应过程，人教版《生物学•必修1· 分子与细胞》中指出，暗反应需要多种酶的催化。有教师据此类比推 理认为光反应也都是在酶的催化作用下进行的。实际上并非如此，光 反应中水的光解是不需要酶催化的。王镜岩等在《生物化学（下册）》 中指出，生氧光合作用中传递给NADP*的电子最终来自水。PSII 中P680被激发时失去1个电子变为P680+,它必须获得电子返回到 基态以准备捕获光子。从H20中获得电子时，2分子H20被裂解， 产生4个电子，4个H+和1个02分子。1个可见光光子的能量不足 以破裂H20分子中的键，H20的光解反应需要4个光子。由此可见， H20的光解并没有在酶的催化作用下进行，只需要足够的光子，这 是光激发的以水为最终电子供体，NADP+为最终电子受体的氧化还原 反应。 4、光反应产物02释放为何要穿过类囊体膜而NADPH不穿过类囊 体膜 人教版教材指出光反应的场所为类囊体膜，产物02释放出去， NADPH进人叶绿体基质，为暗反应提供还原剂。因此，许多教师认为 光反应产物02释放和NADPH进人叶绿体基质均不穿过类囊体膜。实 际上并非如此。翟中和等在《细胞生物学》中指出，光合链中的电 子传递体在类囊体膜上的空间分布并非对称。psn放氧一端位于类 囊体膜的内侧，水的光解释放出的02和H+进人类囊体腔，PSI的 NADP+还原一端位于类囊体膜的外侧。因此，光反应产物02释放要 穿过类囊体膜，而NADPH进入叶绿体基质无须穿过类囊体膜。 5、光合作用需要的C02是否都通过叶片吸收 人教版教材指出，在暗反应阶段，绿叶通过气孔从外界吸收的 C02与五碳化合物结合，形成三碳化合物。这使许多教师误认为光合 作用需要的C02都是植物通过叶片吸收的。潘瑞炽等在《植物生理 学》中指出，陆生植物光合作用所需要的碳源主要是空气中的C02, 通过叶片的气孔进人叶肉细胞。陆生植物的根部也可以吸收土壤中的 02或碳酸盐，用于光合作用。实验证明，把菜豆幼苗根部放在含有 14C02的空气中或含有NaH4℃03的营养液中，在光合产物中能发现 14C 因此，植物光合作用所需要的C02不都是通过叶片吸收的，叶片 利用气孔从空气中吸收C02是植物吸收C02的主要途径，不是唯一 途径。植物的根部也可以吸收C02用于光合作用。 6、植物光合午休非气孔限制的原因 在夏季晴朗的中午，许多植物的光合速率会出现暂时性下降。有 教师认为，除了中午气温高植物蒸腾作用旺盛、失水过多气孔部分关 闭、C02供应减少外，气温高会使光合作用有关酶的活性降低，也 会导致光合速率下降。潘瑞炽等在《植物生理学》中指出，当晴天 无云而中午光照强烈时，光合速率有时会形成双峰曲线：一个高峰在 上午，一个高峰在下午。中午前后光合速率下降，出现午休现象。此 时水分供应紧张，空气湿度较低，会引起气孔部分关闭，同时也会受 光抑制的影响。当光能超过光合系统所能利用数量时，光合功能下降 的现象称为光合作用的光抑制。武维华等在《植物生理学》中指出， 在光强超过光饱和点的晴天中午，许多植物都呈现光抑制，表现光合 速率下降，出现“光合午休”现象，主要因为在干热的中午，气孔导 度下降，C02吸收减少，在这种情况下，光呼吸增强，产生光抑制。 有文献指出，光合午休的因果关系很复杂，引起光合午休现象的生态 因子作为一种外因，引起植物气孔部分关闭和光、暗呼吸加强或光抑 制发生，造成净光合速率下降。引起植物光合速率降低的