11 必修1 专题四 第3讲 光合作用受环境因素的影响-【名师导航】2025年高考生物一轮总复习讲义（浙科版）

第3讲　光合作用受环境因素的影响 因素 图像 关键点的含义 在生产上的应用 单因素影响 光强度 A点光强度为0，单位时间内释放的________即为呼吸强度。AB段表明随光强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少。到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度与细胞呼吸强度相等，植物白天光强度应在B以上，植物才能正常生长。BC段表明，随着光强度不断加强，光合作用强度不断增加，到C点以后不再加强，C点对应的光强度为________ ①温室可适当提高光强度，从而提高光合作用效率；②大棚应用无色透明的薄膜顶棚，可增强光强度，有利于植物进行光合作用 单因素影响 叶面积指数 如图在一定范围内，植物总光合作用强度随叶面积指数的增加而____，当叶面积指数达到一定数值时，总光合作用量不再上升。而在叶面积指数较低时由于叶可以充分接受光照，光合作用合成有机物量明显多于呼吸消耗量，净光合作用量不断提高，当叶面积指数达到一定数值时，由于总光合作用量不再增加，而细胞呼吸量在继续增加，净光合作用量开始减少，并趋向于0 ①通过合理密植，增加光合作用面积；②适当修剪，合理施肥，防止徒长，减少有机物的消耗，增加光合作用的面积；③选择最佳时机砍伐，使叶面积指数保持在净光合作用量最大值时的数值 单因素影响 温度 在正常的光强度下，一定的温度范围内，提高温度会____光合作用的进行。但提高温度也会促进细胞呼吸(如图所示)，所以植物净光合作用量的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度 ①温室栽培植物时，冬天可适当提高温度；夏天又可适当降低温度；②白天适当调高温度，晚上适当降低温度，保证植物有机物的积累 单因素影响 浓度 CO2是光合作用的原料，大气中的CO2浓度约为0.035%，这对植物的光合作用来说是比较低的，因此，植物在自然状态下，主要的限制因素是CO2浓度。现在普遍认为，当CO2浓度增至1%以内时，光合速率会随CO2浓度的增加而____。另外在夏季炎热的中午，一些植物会因蒸腾作用强而出现气孔关闭现象，从而使植物CO2吸收量减少，导致光合作用速率下降，称之为“午休现象” ①温室栽培植物时，可以适当提高室内CO2浓度，如施放一定量的干冰、施用有机肥；②大田种植，要“正其行，通其风”以提高CO2的流通量 单因素影响 无机盐 无机盐是光合作用的产物，是三碳糖进一步合成许多有机物时所必需的物质，如缺少氮元素会影响蛋白质的生物合成；缺少磷元素会影响ATP的合成；缺少镁元素会影响______的合成；缺少钾元素会影响糖的运输，而这些物质又进一步影响光合作用 根据作物的需肥规律，进行合理施肥 水分 水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质；另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体，所以，水对光合作用的影响很大 根据作物的需水规律，进行合理灌溉 多因素影响 图像 　　　　甲　　　　乙　　　　丙 关键点的含义 P点前及P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随其因素的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示其他因素的措施 多因素影响 应用 温室栽培时，在一定光强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合作用速率。总之，可根据具体情况，通过增加光强度、调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的 提高单位面积土地的光能利用率(年产出率)的措施 ①通过间作、合理密植增加光合作用面积 ②通过套种、提高复种指数延长光合作用时间 ③通过设施栽培(温室大棚或智能温室，能有效控制光照、温度、CO2浓度等条件)提高光合作用的效率 ④通过人工育种(杂交育种、诱变育种、基因工程育种等)提高作物基因潜力 一、光合速率及其表示方式 1．从文字角度区分真正光合速率与表观光合速率 题目中常见 的关键语句 所指的含义 光照条件下 植物“产生”的氧气量或植物“合成”有机物的量 实质上指叶绿体中产生的量，即光合作用总量或真正光合作用量 植物“释放”的氧气量或植物“积累”有机物的量 实质上指表观光合作用量，即光合作用总量－细胞呼吸消耗量 植物“固定”的CO2量 实质上指光合作用总量 植物“吸收”的CO2量 实质上指表观光合作用量 黑暗条件下 植物“释放”的CO2量 实质上指细胞呼吸产生量 植物“吸收”的氧气量 实质上指细胞呼吸消耗量 关系式 ①真正光合速率的表示方法：单位时间单位叶面积产生O2的量；单位时间单位叶面积固定CO2的量；单位时间单位叶面积产生糖的量 ②表观光合速率的表示方法：单位时间单位叶面积释放O2的量；单位时间单位叶面积吸收CO2的量；单位时间单位叶面积积累糖的量 ③呼吸速率的表示方法：单位时间单位叶面积消耗O2的量；单位时间单位叶面积产生CO2的量；单位时间单位叶面积消耗糖的量 ④真正(总)光合速率＝表观(净)光合速率＋细胞呼吸速率 2．从曲线图中区分真正光合速率与表观光合速率 甲　　 　　乙 (1)当光强度为0时，若CO2吸收速率为负值，该值的绝对值代表细胞呼吸速率，如图甲所示，该曲线“0”上部分代表表观(净)光合速率。 (2)当光强度为0时，光合速率也为0，如图乙所示，该曲线代表真正(总)光合速率。 3．从细胞水平区分真正光合速率与表观光合速率 ①　　 ② ③　 　　④ (1)图①细胞只进行细胞呼吸，不进行光合作用，对应上一知识点图甲中A点。 (2)图②细胞真正光合速率小于细胞呼吸速率，净光合速率小于0，对应上一知识点图甲中AB段。 (3)图③细胞真正光合速率等于细胞呼吸速率，净光合速率为0，对应上一知识点图甲中B点。 (4)图④细胞真正光合速率大于细胞呼吸速率，净光合速率大于0，对应上一知识点图甲中B点以后。 　将下图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应的变化。下列叙述错误的是(　　) 适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图 A．黑暗条件下①增大，④减小 B．光强度低于光补偿点时，①、③增大 C．光强度等于光补偿点时，②、③保持不变 D．光强度等于光饱和点时，②减小，④增大 [解析]　黑暗条件下，只进行细胞呼吸，净光合作用小于0，细胞从外界吸收O2释放CO2，A正确。光强度低于光补偿点时，呼吸作用大于光合作用，净光合作用小于0，细胞从外界吸收O2释放CO2，应是①增大、③减小，B错误。光强度等于光补偿点时，呼吸作用等于光合作用，净光合作用等于0，不吸收O2也不释放CO2，C正确。光强度等于光饱和点时，呼吸作用小于光合作用，净光合作用大于0，吸收CO2释放O2，D正确。 [答案]　B 　下图a表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。下图b表示该植物在不同温度(15 ℃和25 ℃)下，某光强度时氧气变化量和时间的关系。下列相关叙述错误的是(　　) 图a 图b A．若图b纵坐标分别表示氧气的净释放量和总量时，则在图a中相应光强度分别是4 klx和2.5 klx B．若呼吸熵(细胞呼吸产生的二氧化碳量/消耗的氧气量)为0.8，25 ℃时呼吸放出的二氧化碳量为16 mL/h C．若呼吸熵为0.8，在25 ℃、4 klx光强度下，该植物周围空气中二氧化碳减少量为50 mL/h D．4 klx光强度下相同时间，25 ℃时产生的葡萄糖是15 ℃时的1.4倍，这与酶活性有关 [解析]　当图b的纵坐标表示光合作用产生氧气的净释放量(数值②：40 mL/h和50 mL/h)时，通过读图a可以看出，此时的光强度为4 klx；当图b的纵坐标表示光合作用产生氧气的总量时，由于细胞呼吸消耗了一部分氧气(数值①：10 mL/h和20 mL/h)，实际释放氧气的量应为两者之差(数值②－①)，均为30 mL/h，此时在图a中对应的光强度为2.5 klx，A正确。由呼吸熵＝细胞呼吸产生的二氧化碳量/消耗的氧气量可知，当呼吸熵为0.8，在25 ℃条件下，1 h内消耗的氧气量为20 mL，据此可以算出细胞呼吸释放出的二氧化碳量为20×0.8＝16 mL/h，B正确。产生的氧气量(与吸收二氧化碳量相等)为(50＋20)－16＝54 mL/h，C错误。4 klx 光强度下相同时间，25 ℃时产生的氧气是70 mL，15 ℃时产生的氧气是50 mL，两者的比值表示25 ℃时产生的葡萄糖是15 ℃时的1.4倍，由于其他条件均相同，只有温度不同，说明与酶活性有关，D正确。 [答案]　C 二、植株的光补偿点不同于叶肉细胞的光补偿点 甲　　　 　　乙 1．明确图乙中光补偿点(B点)、光饱和点(C点)的含义 B点：光补偿点(光合速率等于细胞呼吸速率时的光强度)，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用。 C点：光饱和点(光合速率达到最大时的最低光强度)，继续增加光强度，光合作用强度不再增加。 2．上图甲若代表松树的一个叶肉细胞，当它处于上图乙中B点时，此时的光强度小于松树的光补偿点。当松树处于上图乙中B点时，它的一个叶肉细胞中O2和CO2的扩散方向对应于图甲中B、F和A、E。 3．光合作用与细胞呼吸曲线(上图乙)中“关键点”的移动 (1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。 (2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变) B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度(光强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(光强度) 右移 左移 土壤缺Mg2+ 右移 左移 注：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 (3)D点：代表最大光合速率，若增大光强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 　图1表示某绿色植物光合作用与细胞呼吸之间的关系，图2表示在最适宜的条件下该植物吸收CO2的速率随光强度的变化。下列说法正确的是(　　) 图1 图2 A．在图1的①～⑤过程中，产生ATP的反应过程有①③④⑤ B．Y物质含有葡萄糖中的大部分能量，进入线粒体后逐步释放CO2 C．适当提高外界环境温度，图2中b点将会右移，c点右下移 D．在b点所示条件下，该植物叶肉细胞光合速率等于呼吸速率 [解析]　在图1的①～⑤过程中，产生ATP的反应过程有①③④，暗反应阶段不产生ATP，A错误；Y物质为丙酮酸，含有葡萄糖中的大部分能量，进入线粒体后逐步释放CO2，并在需氧呼吸第三阶段产生大量的ATP，B正确；图2是在最适条件下测定的，若提高外界环境温度，光合速率会下降，图2中b点将会右移，c点左下移，C错误；由于该植物所有细胞均进行呼吸作用，而只有部分细胞进行光合作用，故在b点所示条件下，该植物叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，D错误。 [答案]　B 三、光合速率的测定方法 1．“液滴移动法” (1)测定呼吸速率 ①装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。 ②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。 ③置于适宜温度环境中。 ④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。 (2)测定净光合速率 ①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。 ②必须给予足够光照处理，且温度适宜。 ③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。 (3)物理误差的校正 为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 2．“黑白瓶法” 该方法适用于对水生自养生物光合强度的测定，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。 真正(总)光合作用量(强度)＝表观(净)光合作用量(强度)＋需氧呼吸消耗量(强度)。 3．叶圆片法 S为叶圆片面积。①呼吸速率的测定：黑暗条件下，测定单位时间、单位叶面积叶片中有机物的消耗量。呼吸速率＝(x－y)/2S；②表观(净)光合速率的测定：光照条件下，测定单位时间、单位叶面积叶片中有机物的生成量。表观(净)光合速率＝(z－y)/2S；③计算：真正(总)光合速率＝表观(净)光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 　从池塘一定深度采取水样，分别等量装于透光白瓶和不透光黑瓶中。测定初始含氧量m0后，将样瓶悬浮于水体某深度4 h。测得白瓶和黑瓶的含氧量分别为m1和m2。下列叙述正确的是(　　) A．m1－m2为植物制造的O2量，折算成有机物量即总初级生产量 B．4 h后将白瓶中自养生物过滤、烘干、称重，4 h 前后干重之差为生物量 C．m0－m2是自养生物呼吸消耗的O2量，模拟池塘夜晚呼吸速率 D．若黑瓶中生物的细胞呼吸强度与白瓶相同，则该方法没有实验误差 [解析]　计算总初级生产量为净初级生产量和瓶中所有生物的呼吸量之和，m1－m2为植物制造的O2量，折算成有机物量即总初级生产量，A正确；将白瓶中自养生物过滤、烘干、称重，4 h后干重即为生物量，B错误；m0－m2是水样中生物呼吸消耗的O2量，模拟池塘夜晚呼吸速率，C错误；若黑瓶中生物的细胞呼吸强度与白瓶相同，水样中除生产者外还含分解者和消费者，仍有实验误差，D错误。 [答案]　A 　(2024·浙江1月选考)长江流域的油菜生产易受渍害。渍害是因洪、涝积水或地下水位过度升高，导致作物根系长期缺氧，对植株造成的胁迫及伤害。回答下列问题： (1)发生渍害时，油菜地上部分以需氧(有氧)呼吸为主，需氧呼吸释放能量最多的是________阶段。地下部分细胞利用丙酮酸进行乙醇发酵。这一过程发生的场所是__________，此代谢过程中需要乙醇脱氢酶的催化，促进氢接受体(NAD＋)再生，从而使______得以顺利进行。因此，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种越________(填“耐渍害”或“不耐渍害”)。 (2)以不同渍害能力的油菜品种为材料，经不同时长的渍害处理，测定相关生理指标并进行相关性分析，结果见下表。 光合 速率 蒸腾 速率 气孔 导度 胞间CO2 浓度 叶绿素 含量 光合速率 1 蒸腾速率 0.95 1 气孔导度 0.99 0.94 1 胞间CO2 浓度 －0.99 －0.98 －0.99 1 叶绿素 含量 0.86 0.90 0.90 －0.93 1 注：表中数值为相关系数(r)，代表两个指标之间相关的密切程度。当|r|越接近1时，相关越密切，越接近0时，相关越不密切。 据表分析，与叶绿素含量呈负相关的指标是_______________________________ _____________________________________________________________________。 已知渍害条件下光合速率显著下降，则蒸腾速率呈________趋势。综合分析表内各指标的相关性，光合速率下降主要是由______________(填“气孔限制因素”或“非气孔限制因素”)导致的，理由是__________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)植物通过形成系列适应机制响应渍害。受渍害时，植物体内________(激素)大量积累，诱导气孔关闭，调整相关反应，防止有毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力；渍害发生后，有些植物根系细胞通过________将自身某些薄壁组织转化为腔隙，形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 [解析]　(1)需氧呼吸释放能量最多的是第三阶段，即在线粒体的内膜上[H]和氧气结合，形成水。地下部分细胞利用丙酮酸进行乙醇发酵。这一过程属于厌氧呼吸，发生的场所是细胞溶胶，葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH，该过程需要NAD＋参与，NAD＋再生有利于葡萄糖分解的正常进行，即渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种能产生更多的能量维持生命活动的进行，更加耐渍害。(2)已知当|r|接近1时，相关越密切，越接近0时，相关越不密切，叶绿素含量与胞间CO2浓度的相关系数为负值，说明二者呈负相关。光合速率与蒸腾速率的相关系数为0.95，已知渍害条件下光合速率显著下降，则蒸腾速率呈下降趋势。虽然气孔导度下降，但胞间CO2浓度上升，胞间CO2浓度与光合速率和气孔导度呈负相关，即光合速率下降主要是由非气孔限制因素导致的。(3)受渍害时，植物体内脱落酸大量积累，诱导气孔关闭，调整相关反应，防止有毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力；渍害发生后，有些植物根系细胞通过细胞凋亡将自身某些薄壁组织转化为腔隙，形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 [答案]　(1)第三　细胞溶胶　糖酵解　耐渍害　(2)胞间CO2浓度　下降　非气孔限制因素　胞间CO2浓度与光合速率呈负相关　(3)脱落酸　细胞凋亡 四、植物光呼吸现象 1．光呼吸的发现 较高浓度O2会抑制光合作用。1920年，生物化学家瓦布格发现：较高O2浓度可以抑制小球藻的光合作用，人们把O2对光合作用的抑制现象称为“瓦布格效应”。 (1)A表示光下净光合速率。 (2)B和C表示光下时植物呼吸速率。 (3)B表示无论是光下还是暗处都可进行的呼吸速率。 停止光照后CO2释放量急剧增加。1955年科学家德柯尔测定烟草光合速率时发现：正在进行光合作用的烟草叶片在光照停止后的很短时间内，CO2的释放量会急剧增高，这种现象称为“二氧化碳的猝发”。 2．光呼吸产生的原因 卡尔文循环中CO2的固定(Rubisco)具有两面性(或双功能)，Rubisco即RuBP(C5)羧化加氧酶，即在低光强度、高CO2浓度、低O2浓度时可以催化C5与CO2生成三碳酸进入卡尔文循环，在高光强度、高O2浓度、低CO2浓度时，也可以催化C5与O2生成 C2和三碳酸，进行光呼吸(如图所示)。 3．光呼吸的危害 (1)如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解增多，一部分(1/4)碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。 (2)光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗。 4．光呼吸的意义 (1)防止强光对叶绿体的破坏：强光时，光反应速率大于碳反应速率，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，自由基会损伤叶绿体；强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。 (2)回收了大部分(3/4)的碳，避免了过多的碳损失。就是2分子的C2形成1分子的C3和CO2，那1分子C3通过光呼吸过程又返回到卡尔文循环中，不至于全部流失掉。 (3)在干旱和高辐射胁迫下，叶片气孔关闭或外界CO2浓度降低、CO2进入受阻时，光呼吸释放的CO2能被卡尔文循环再利用，以维持糖类等有机物的合成。 5．光呼吸与细胞呼吸的比较 光呼吸与一般呼吸的比较 光呼吸 细胞呼吸 与光的关系　 只在光下进行 光下、暗中都可以进行 反应条件 光照、高氧低CO2环境下 光照或黑暗都可以 底物 C5和O2 通常是葡萄糖等有机物和O2 产物 CO2、C3 CO2和水 发生部位 在叶绿体中产生乙醇酸；过氧化物酶体内氧化；在线粒体内释放CO2 糖酵解在细胞溶胶中进行；三羧酸循环、呼吸链及氧化磷酸化在线粒体基质 能量 消耗能量 产生能量 共同点 消耗O2、释放CO2 　(2023·杭州模拟)图1所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸(C2)，C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环(C2循环)。请据图回答下列问题： (1)图1中，类囊体膜直接参与的代谢途径有________(从①～⑦中选填)，在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是________________。色素分离实验中，在层析液中溶解度最大的是_____________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)图1中的PGA是________，在其他条件适宜的情况下适当增加光强度，PGA的合成速率会________。 (3)在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的________在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。 (4)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0和________的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得曲线a、b(图2)。 ①曲线a，0～t1时段(没有光照)释放的CO2源于________；t1～t2时段，CO2的释放速度有所增加，这增加源于________。 ②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (5)科学家首先抑制了烟草叶绿体中乙醇酸转运蛋白的活性，即直接抑制了图1中的____________过程(从①～⑦中选填)，从而________叶绿体中的②过程。后又组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了新的代谢途径，从而绕开会产生毒副产物2­磷酸乙醇酸的光呼吸原通路。 [答案]　(1)①⑥　叶绿素a和叶绿素b　胡萝卜素　(2)三碳化合物(或C3)　加快　(3)过氧化氢　(4)0.03%　①细胞呼吸　光呼吸　②呼吸作用强度等于光合作用强度　(5)④　抑制 　结合单一环境因素对光合作用的影响，考查科学思维素养 1．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃、30 ℃，如图曲线表示该植物在25 ℃时光合速率与光强度的关系。若将温度调节到30 ℃的条件下(原光强度和CO2浓度不变)，从理论上讲，图中相应点的移动分别是(　　) A．a点上移，b点左移，m值上升 B．a点上移，b点左移，m值不变 C．a点下移，b点右移，m值下降 D．a点下移，b点右移，m值上升 2．将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是(　　) A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率 B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大 C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B～C段对应的关系相似 D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A～B段对应的关系相似 　结合复合环境因素对光合速率的影响，考查科学思维素养 3．图甲、乙是在一定条件下测得的某植物叶片净光合速率的变化曲线。下列叙述正确的是(　　) 甲　　　　　 乙 A．a点条件下，适当提高温度，净光合速率减小 B．b点条件下，适当增强光照，净光合速率增大 C．c点条件下，适当提高温度，净光合速率增大 D．d点条件下，适当增强光照，净光合速率增大 4．(2023·温州第一次适应性考试)研究发现，盐溶液的胁迫会抑制植物光合作用，现用一定浓度的NaCl和Na2SO4两种盐溶液对甜菜幼苗进行胁迫处理，实验结果如下表。 项目 组别　　 单株干重(g) 叶绿素a含量(mg/g) 叶绿素b含量(mg/g) 净光合速率μmol/(m2·s) 气孔导度mmol/(m2·s) 胞间CO2浓度(mg/g) 对照组 0.98 0.90 0.70 30 120 220 NaCl胁迫 0.89 0.88 0.48 28 96 418 Na2SO4胁迫 0.59 0.64 0.40 18 56 442 注：净光合速率是指总光合速率减去呼吸速率的值；气孔导度反映气孔的开放程度。 回答下列问题： (1)本实验的可变因素是________________________________________________。 一定浓度的盐溶液胁迫导致气孔导度降低的直接原因可能是____________________(答出1点即可)。 (2)叶绿素等光合色素分布在叶绿体的______________，属于______________(填“脂溶性”或“水溶性”)物质。一定浓度的NaCl胁迫对叶绿素______________(填“a”或“b”)影响较大。碳反应过程中，1分子的CO2与1分子的五碳糖结合后，很快形成2分子的_____________________________________。 (3)据表可知，这两种盐溶液胁迫下的单株干重均低于对照组，直接原因是______________降低，引起它降低的因素为______________(填“气孔”或“非气孔”)因素，理由是__________________________________________________ _____________________________________________________________________。 　围绕光合作用原理，考查科学探究素养 5．某同学利用某种大小相同的菠菜叶片，分组进行实验。探究不同温度下，菠菜叶片重量的变化情况(均考虑为有机物的数量变化)，操作流程及记录结果如下(单位：mg)： 叶片重量(M)叶片重量(M－a)叶片重量(M＋b) 温度a、b的值变量 26 ℃ 27 ℃ 28 ℃ 29 ℃ a 1 2 3 4 b 3 3 2 1 下列相关说法不正确的是(　　) A．该同学所进行实验的变量为温度 B．从上表信息可知，在26～29 ℃，随着温度的升高，呼吸作用逐渐增强 C．28 ℃时光合作用实际合成的有机物的量为5 mg/h D．在26～29 ℃，随着温度升高，实际光合作用强度也增强 6．(2023·海淀一模)近年来发现，水杨酸(SA)和脱落酸(ABA)在植物抗冷胁迫的过程中起重要的调节作用。研究者以李子果实为材料研究了SA和ABA在采后果实抗冷害过程中的作用。 (1)李子果实在低温下储藏时，细胞膜脂由液态变为凝胶态，细胞膜____________________增大，导致胞内离子等物质渗出，果实代谢失衡，最终出现果皮凹陷、褐变等冷害症状。 (2)将李子果实随机分组，采用不同溶液浸泡后晾干，置于－80 ℃储藏一段时间，统计冷害发生率，部分数据如下图所示。 注：钨酸钠是ABA合成抑制剂。 ①本实验中对照组应使用__________________浸泡李子果实。对照组中由于__________的作用导致冷害发生率略低于钨酸钠组。 ②结果表明： _________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________， 且________的作用依赖于________。 (3)进一步探讨ABA抗冷害的调控机制时，发现SA和ABA能够显著提高果实对自由基的清除能力，从而减轻对细胞膜的伤害。H2O2能参与自由基的调控过程，延缓冷害的发生。据此提出假说：ABA通过H2O2的信号途径起作用。请从A～E中选择合适的处理并预期实验结果，填入下表中，为上述假说提供新的证据。 A．SA　　 　 B．H2O2 C．SA＋H2O2清除剂 D．ABA＋H2O2清除剂 E．钨酸钠＋H2O2 组别 处理 预期实验结果/冷害发生率 1 对照组 / 2 ABA 第2组低于第1组 3 ①________ 第3组②________ 4 ③________ 第4组④________ 【精读课本】 自主诊断 CO2量　光饱和点　上升　促进　增加　叶绿素 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 第3讲　光合作用受环境因素的影响 延伸迁移·实现融会贯通 1．C　[a点表示细胞呼吸强度，故a点下移；b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度时的光强度，要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等，需增大光强度以使光合作用强度增大，故b点右移；m值等于光合作用强度－细胞呼吸强度，故m值下降。综上所述，C正确，A、B、D错误。] 2．A　[测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率，而分离得到的叶绿体的光合速率，就是总光合速率，A正确；破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，叶绿体被破坏，导致消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏小，B错误；若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，影响碳反应速率，蔗糖合成一直较少，C错误；若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B～C段对应的关系相似，D错误。] 3．D　[a点时，光强度不再是增大净光合速率的限制因素，可适当提高温度或增加CO2浓度，增大净光合速率，A错误；b点时，由图甲可知，可通过适当增加大气中CO2浓度或温度增加净光合速率，B错误；c点时再增加温度，净光合速率降低，C错误；d点条件下，温度不是最适，适当增强光照，净光合速率增大，D正确。] 4．(1)盐溶液类型　盐胁迫导致保卫细胞(植物细胞)失水　(2)类囊体膜(或光合膜或类囊体或基粒)　脂溶性　b　三碳酸　(3)净光合速率　非气孔　气孔导度下降，胞间CO2浓度上升，净光合速率降低 5．C　[本题实验的目的是探究不同温度下菠菜叶片重量的变化情况，因此该实验的自变量是温度，A正确；表中a表示细胞呼吸速率(1 h细胞呼吸消耗有机物的量)，由表中数据可知，在26～29 ℃，随着温度的升高，呼吸作用逐渐增强，B正确；由分析可知，光合作用实际合成的有机物的量可以用b＋2a表示，因此28 ℃时光合作用实际合成的有机物的量为2＋3×2＝8 mg/h，C错误；由分析可知，在26～29 ℃，光合作用实际合成的有机物的量依次为5 mg/h、7 mg/h、8 mg/h、9 mg/h，由此可见，在26～29 ℃，随着温度升高，实际光合作用强度也增强，D正确。] 6．(1)通透性　(2)①等量蒸馏水　内源ABA　②SA和ABA均能提高李子果实的抗冷害性(SA和ABA均能降低冷害发生率)，且随时间延长效果增强　SA　ABA　(3)D　高于第2组(接近第1组)　E　与第2组相似(低于第1组) $$ 课时分层作业(十一)　光合作用受环境因素的影响 1．(2023·镇海中学高三月考)研究者在充足的CO2和30 ℃条件下测定马铃薯和红薯的相关生理指标，结果如下图。下列叙述错误的是(　　) A．当光强度为3 klx时，红薯固定CO2的量多于马铃薯 B．当光强度为9 klx时，马铃薯根细胞在细胞溶胶和线粒体中合成ATP C．该实验条件下，若光强度为9 klx，一天接受光照8小时，马铃薯能正常生长 D．将实验温度设为25 ℃，若图中A点向右上方移动，则说明红薯光合作用最适温度低于30 ℃ 2．下图是某植物叶片净光合速率(Pn，以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线，以下分析正确的是(　　) A．与11：00时相比，13：00时叶绿体中合成三碳酸的速率相对较高 B．14：00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少 C．17：00后叶片的Ci快速上升，导致叶片碳反应速率远高于光反应速率 D．叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光强度 3．将某种植物栽培于玻璃温室内，下图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变化情况，则下列相关说法错误的是(　　) A．植物细胞在白天和黑夜都能进行需氧呼吸，玻璃罩内O2的含量在f点后又开始下降 B．图中曲线从a点到g点，一昼夜的时间内植物体存在有机物的积累 C．de段CO2浓度下降趋于平缓的原因主要是叶肉细胞的部分气孔关闭 D．植物体的所有细胞都能进行光合作用和细胞呼吸，且ATP的合成都是在膜上进行的 4．(2024·杭州学军中学高三第一学期生物测试)外界因素影响植物光合作用速率。如图表示某植物在不同温度条件下(适宜的光照和一定的CO2浓度)的净光合速率和呼吸速率曲线，下列说法正确的是(　　) A．甲曲线表示呼吸速率，乙曲线表示净光合速率 B．由图可知光合作用的最适温度高于呼吸作用 C．由图可知M点和N点的总光合速率相等 D．该植物能正常生长所需要的温度不能高于40 ℃ 5．(2023·杭州开学摸底考)图1为某种绿色植物叶片的气孔结构示意图，中间两个呈肾形的细胞称为保卫细胞，其细胞壁近气孔侧更厚是调节气孔开闭的结构基础。研究人员将该叶片放在内部温度为15 ℃的密闭容器中，研究光强度与光合作用速率的关系，下列有关叙述错误的是(　　) 图1　　 　　图2 A．图1所示箭头为水分流动的总方向，此时叶肉细胞五碳糖(RuBP)含量将减少 B．图1所示箭头为水分流动的总方向，此时保卫细胞的吸水能力逐渐增强 C．据图2分析，在1 klx光照条件下，该叶片8 h内光合作用产生O2的量为179.2 mL D．土壤缺水，叶片中脱落酸含量将增加，气孔关闭，使蒸腾作用减弱 6．(2024·杭州学军中学高三第一学期生物试卷)淹水胁迫对丝瓜幼苗的生长有一定影响，某小组对不同水淹条件下丝瓜幼苗呼吸相关酶的活性进行测定，其结果如图所示(根淹是指仅根部水淹，半淹是指一半幼苗水淹)，其中MDH表示苹果酸脱氢酶(参与需氧呼吸)，LDH表示乳酸脱氢酶(参与厌氧呼吸)。下列叙述正确的是(　　) A．本实验的淹水程度为自变量，对照组应不提供任何水分 B．随着淹水时间的延长及淹水程度的加深，两种酶的活性都升高 C．解除胁迫7 d后，T2组维持生存所需的能量主要来源于厌氧呼吸 D．淹水处理21 d时三组丝瓜幼苗根细胞的线粒体和叶绿体中都会产生ATP 7．(2021·浙江6月选考)渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示，图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响，图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO2以形式提供，山梨醇为渗透压调节剂，0.33 mol·L-1时叶绿体处于等渗状态。据图分析，下列叙述错误的是(　　) 甲 乙 A．与等渗相比，低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大，光合速率大小相似 B．渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大 C．低渗条件下，即使叶绿体不破裂，卡尔文循环效率也下降 D．破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大，放氧率越低 8．(2023·金华十校高三模拟考试)水稻和油菜均为我国重要的农作物，水稻属于阳生植物，油菜属于阴生植物。科研工作者在温度、水分均适宜的条件下，测得两种农作物光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光强度变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．若向土壤中适当施加氮肥，甲植物的a点左移 B．光强度大于b时，限制水稻P/R值增大的主要外界因素是CO2浓度 C．光强度为c时，水稻和油菜的净光合速率相等 D．若每日光照12小时，光强度为b，油菜和水稻均能生长 9．将未转基因的水稻(W)和转Z基因的水稻(T)各取数株，分组后分别喷施蒸馏水、寡霉素和NaHSO3，24 h后进行干旱胁迫处理(胁迫指对植物生长和发育不利的环境因素)，测得未胁迫和胁迫8 h时的光合速率如图所示。已知寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列叙述正确的是(　　) A．寡霉素在细胞呼吸过程中抑制线粒体外膜上[H]的传递 B．寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的基质 C．转Z基因提高光合作用的效率，且增加寡霉素对光合速率的抑制作用 D．喷施NaHSO3促进光合作用，且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降 10．(2023·金华一中高三月考)红薯下侧叶片光合作用合成的糖类主要运输到地下的块根，用于分解供能或储存。图1是红薯叶肉细胞光合作用的过程，甲～戊表示相关物质，①～⑥表示相关生理过程。图2是某生物兴趣小组测得不同光照条件和温度下红薯的CO2吸收速率。镉(Cd)是一种土壤中污染范围广的重金属，H2S是一种气体信号分子。研究人员为研究镉对红薯光合作用的影响，以及H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用，进行了相关研究，实验结果如图3(注：CK为对照组)。请回答下列问题： (1)若在红薯形成块根时期，摘除一部分块根，继续培养一段时间后，下侧叶片光合速率的变化是__________(填“增大”“减小”或“不变”)。红薯块根去皮后易褐变与细胞内的多酚氧化酶有关。用开水焯过的红薯褐变程度下降，原因是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)分析图1可知，H＋运出类囊体的方式是____________。若要将提取的物质丁进行分离，通常使用的化学试剂是________。 (3)为了得到图2所示的实验结果，实验的设计条件应包含________。 A．保持光强度不变 B．保持温度不变 C．保持大气湿度一致 D．保持CO2浓度不变 E．选择足够多发育程度一致的红薯植株 F．选取不同种类的植物进行对照实验 (4)分析图2，10 ℃时，影响轻度遮光组红薯植株光合速率的环境因素主要是__________。40 ℃后，重度遮光组曲线回升的主要原因是___________________ _____________________________________________________________________。 (5)据图3分析可知，由于镉对红薯光合作用中的过程________(填写图1中的数字序号)造成直接影响，从而使其光合速率下降。H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用主要表现为__________________________________________________ _____________________________________________________________________。 11．(2023·北京朝阳区一模)番茄光系统是由光合色素、脂类和蛋白质构成的复合物，高强度光照射后，会受到破坏从而抑制光合作用。研究人员对番茄抗高光胁迫的系统调控机制进行了相关研究。 (1)高光胁迫时，位于________膜(结构)上的光系统，可以________过量光能，将其转化为大量热能，破坏光系统。而番茄会通过NPQ(一种光保护机制)散失过多热能，避免高光胁迫造成的损伤。 (2)为研究V基因在高光条件下对NPQ机制的作用，科研人员利用病毒诱导基因沉默技术(VIGS技术)特异性地使V基因沉默。该技术的原理如图1所示。 ①结合信息，本实验中目的基因应选用__________。该目的基因可通过________________技术获得，利用________________酶可将其与病毒载体连接，构建重组病毒载体，转入特殊农杆菌中。已知普通农杆菌能将自身Ti质粒上的T-DNA转入植物细胞，请据图1说出该过程中特殊农杆菌的作用特点： ______ _____________________________________________________________________。 ②应用该技术最终获得V基因沉默番茄，与野生型番茄经过相同高光处理，实验结果如图2，说明___________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)番茄上部叶片经高光处理后，未受光照的下部叶片中V基因表达量会随之发生变化，从而使整株植物均可抵抗高光。推测上部叶片产生的HY5(一种转录因子)传递到下部叶片，导致V基因表达量的变化。科研人员利用不同的番茄植株进行嫁接实验以验证上述猜测。 1组 2组 3组 上部叶片 HY5沉默植株 野生型 Ⅰ________ 下部叶片 野生型 野生型 Ⅱ________ 检测下部叶片V基因表达量 ①在上表横线处完善实验设计，Ⅰ、Ⅱ的番茄植株应分别选用________、________。(填写字母) A．HY5过表达植株 B．HY5沉默植株 C．野生型植株 ②若出现_____________________________________________________________ 的结果，则证明上述推测成立。 (4)综上所述，请解释高光胁迫时，番茄整株植物抵抗高光的分子机制。 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课时分层作业(十一)　 1．C　[总光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸作用速率，当光强度为3 klx时，红薯的总光合作用速率为11＋5＝16 mg·100 cm-2叶·h-1，马铃薯的总光合作用速率为叶·h-1，故红薯固定CO2的量多于马铃薯，A正确；马铃薯根细胞中无叶绿体，合成ATP的场所在线粒体和细胞溶胶，B正确；若光强度为9 klx，一天接受光照8小时，马铃薯一天积累的有机物为30×8－15×16＝0，故其不能正常生长，C错误；将实验温度改成25 ℃，若所得红薯的曲线中A点向右上方移动，说明在其他条件相同时，红薯光合作用速率增大了，则其光合作用最适温度低于30 ℃，D正确。] 2．D　[与11：00时相比，13：00时细胞间的CO2浓度较低，从而使CO2的固定减弱，叶绿体中合成三碳酸的速率减慢，A错误；14：00后叶片的净光合速率(Pn)虽然下降，但仍然大于0，植株积累有机物的量仍在增加，B错误；17：00后，叶片的Ci快速上升，是由于细胞呼吸速率大于光合速率，释放出的CO2在胞间积累，而碳反应需要光反应提供的ATP和NADPH，因此碳反应速率不可能远高于光反应速率，C错误；叶片的Pn先后两次下降，第一次下降的主要原因是叶片气孔部分关闭，CO2供应不足，第二次下降是由光强度降低引起的，D正确。] 3．D　[植物细胞在有光照时才能进行光合作用，需氧呼吸无论白天和黑夜都能进行，f点之后CO2浓度上升，是因为细胞呼吸大于光合作用或者只有细胞呼吸，O2的含量下降，A正确；一昼夜从a点到g点，玻璃罩内CO2浓度降低，存在有机物的积累，B正确；de段由于出现光合“午休”现象，部分气孔关闭，细胞间隙的CO2浓度降低，影响了光合作用强度，CO2浓度下降趋于平缓，C正确；植物体并非所有的细胞都能进行光合作用，只有含有叶绿体的细胞才能进行，需氧呼吸、厌氧呼吸第一阶段ATP的合成在细胞溶胶中，需氧呼吸第二阶段ATP的合成在线粒体基质中完成，D错误。] 4．D　[根据纵坐标可以判断甲曲线表示净光合速率，乙曲线表示呼吸速率，A错误；由图可知光合作用的最适温度为30 ℃左右(此时净光合速率最大)，呼吸作用最适温度为42 ℃左右(此时呼吸速率最大)，B错误；由图可知M点和N点的净光合速率相等，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，C错误；该植物能正常生长所需要的温度不能高于40 ℃，因为40 ℃时净光合速率为0，没有有机物积累，D正确。] 5．A　[据图1分析可知，此时保卫细胞失水，气孔关闭，CO2供应不足，CO2的固定反应减弱，则此时叶肉细胞五碳糖(RuBP)含量将增加，A错误；据图1分析可知，此时保卫细胞失水，则细胞液浓度升高，保卫细胞的吸水能力逐渐增强，B正确；据图2分析可知，1 klx的光照条件下，净光合量为11.2 mL/h，呼吸消耗量为11.2 mL/h，总光合量＝净光合量＋呼吸消耗量＝11.2 mL/h＋11.2 mL/h＝22.4 mL/h，因此8 h内，光合作用产生O2的量为22.4×8＝179.2 mL，C正确；土壤缺水，叶片中脱落酸含量将增加，气孔关闭，使蒸腾作用减弱，D正确。] 6．C　[分析题干及题图信息可知，本实验的淹水程度为自变量，对照组应给以常规(正常)的水分，并不是不提供任何水分，A错误；根据图示信息，随着淹水时间的延长，MDH活性下降同时LDH活性先升高后下降，B错误；与第21 d相比，解除胁迫7 d后T2组LDH活性明显升高，但MDH活性明显降低，说明此时T2组维持生存所需的能量主要来源于厌氧呼吸，C正确；根细胞不含叶绿体，D错误。] 7．A　[根据图乙分析可知，与等渗相比，低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大，但放氧率较低，放氧率可以代表光合速率，故说明低渗条件下光合速率较低，A错误；根据图甲分析可知，渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大，B正确；由图甲可知，低渗条件下，即使叶绿体完整率没有明显降低，叶绿体放氧率仍明显降低，即光反应速率下降，影响了碳反应，即卡尔文循环效率下降，C正确；由图甲可以看出，低渗条件下叶绿体完整率越低，放氧率也越低，D正确。] 8．A　[据图可知，a点光合速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，对应的光强度为光补偿点，若向土壤中适当施加氮肥，光合作用增大，达到光补偿点需要的光强度变小，故一段时间后a点左移，A正确；阳生植物的光饱和点大于阴生植物的，甲是阴生植物，乙是阳生植物，即甲是油菜，乙是水稻，光强度在b点之后，限制水稻(乙)P/R值增大的主要外界因素仍然是光强度，在d点之后，限制其P/R值增大的主要外界因素才是CO2浓度，B错误；光强度为c时，二者的P/R值相同，但呼吸速率不一定相同，故水稻和油菜的净光合速率不一定相同，C错误；一昼夜有机物的积累量为光照时间×光合作用强度－24×呼吸作用强度，光强度为b，油菜的光合速率与呼吸速率的比值(P/R)大于2，植物积累有机物的量大于0，植物能生长，而水稻的光合速率与呼吸速率的比值(P/R)小于2，植物积累有机物的量小于0，植物不能生长，D错误。] 9．D　[已知寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性，寡霉素在细胞呼吸过程中抑制线粒体内膜上[H]的传递，A错误；ATP产生于光合作用的光反应阶段，寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的类囊体膜，B错误；对比分析(W＋H2O)与(T＋H2O)的实验结果可知：转Z基因提高光合作用的效率，对比分析(W＋寡霉素)与(T＋寡霉素)的实验结果可知：转Z基因可以减缓寡霉素对光合速率的抑制作用，C错误；对比分析(W＋H2O)、(W＋寡霉素)与(W＋NaHSO3)的实验结果可知：喷施NaHSO3能够促进光合作用，且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降，D正确。] 10．答案：(1)减小　高温环境使多酚氧化酶的活性下降，影响了褐变过程　(2)易化扩散　层析液　(3)CDE　(4)温度(和光强度)　温度过高，呼吸酶活性降低，呼吸减弱，CO2释放速率降低　(5)①④　使叶绿素含量升高，吸收更多的光能，促进了光反应，一定程度上提高了镉胁迫下红薯的光合速率 11．答案：(1)类囊体　吸收(吸收、传递)　(2)①V基因　PCR　限制酶和DNA连接　无需将目的基因整合到T-DNA上，而直接可将外源重组病毒载体转入植物细胞，同时不会转入Ti质粒　②V基因的表达能够促进NPQ机制的激活　(3)①A　C　②下部叶片V基因的表达量1组＜2组＜3组　(4)高光照射后，番茄上部受光叶片产生HY5，产生的HY5传递到下部未受光叶片，整体促进V基因表达，激活NPQ机制，促进叶片散热，从而整株植物得以保护自身 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$