12 必修1 第二单元 第12讲 光合作用的影响因素及应用-【名师导航】2026年高考生物一轮总复习教师用书（人教版）

该高中生物学讲义聚焦光合作用影响因素及应用专题，涵盖探究环境因素对光合作用强度的影响实验、内外因素分析及生产应用等高考核心考点，按实验原理-变量控制-结果分析-理论拓展的逻辑架构组织知识点。通过考点梳理明确实验关键步骤与变量控制方法，结合方法指导解析坐标曲线与实验设计思路，辅以真题训练巩固解题技巧，帮助学生系统突破难点，体现复习的针对性与系统性。 讲义以科学思维与探究实践为核心，创新采用“实验-理论-应用”三阶教学法，如设计光照强度对光合作用影响的实验，引导学生分析变量控制与结果归因，培养实验设计与数据分析能力。设置基础巩固、能力提升及素养加强分层练习，配合高考真题精讲与易错点拨，确保高效复习，助力学生提升实验探究与综合解题能力，为教师把控复习节奏提供清晰框架。

第12讲　光合作用的影响因素及应用 　实验：探究环境因素对光合作用强度的影响。 考点1　(探究·实践)探究环境因素对光合作用强度的影响 一、实验原理 1．利用抽气法排出叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。 2．通过调整LED台灯与烧杯之间的距离调节光照强度。 二、实验变量分析 1．自变量的设置：光照强度是自变量，因变量是光合作用强度。 2．光合作用的过程中产生O2的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内圆形小叶片上浮的数量，来比较光合作用强度。 3．无关变量举例如温度、CO2浓度。 三、实验步骤及操作要点 实验步骤 操作要点 ①制备圆形 小叶片 取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6 cm的打孔器打出圆形小叶片30片(避开大的叶脉) ②排出细胞 间隙中的 气体 A．将圆形小叶片和适量清水置于注射器，排出注射器内残留的空气；b.用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。重复几次，直到圆形小叶片全部沉到水底 ③分装圆形 小叶片 A．将上述处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用；b.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水；c.将待用圆形小叶片各10片分别放入3只小烧杯中 ④给予不同 的光照强度 把3个烧杯分别放在离LED台灯10 cm、20 cm、30 cm(对应编号为1、2、3)的位置上，打开台灯 ⑤观察并 记录 观测并记录单位时间内3个烧杯中叶片上浮的数量，或者是浮起相同数量的叶片所用时间长短 四、实验结论 在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。 五、注意事项 1．叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2。 2．打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 3．为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。 实验结果的生理状态分析 (1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收O2，产生的CO2较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图1： (2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的O2，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图2和图3： (3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的O2产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图4： 1．(2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　) A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 C．四组实验中，浓度为0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 B　[本实验的目的是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸吸收的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，浓度为0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。] 2．光抑制指的是光能超过光合系统所能利用的数量时，光合功能下降的现象。为了探究强光和其他环境胁迫因素对植物光合速率的影响，某同学设计了如下实验： 分组 温度 光照 圆形小叶片上浮数量 A 10 ℃ 50 W 3 B 10 ℃ 150 W 2 C 10 ℃ 250 W 1 D 30 ℃ 50 W 8 E 30 ℃ 150 W 5 F 30 ℃ 250 W 4 G 50 ℃ 50 W 0 H 50 ℃ 150 W 0 I 50 ℃ 250 W 0 下列说法错误的是(　　) A．若圆形小叶片取自大叶脉处，则所测得的光合作用强度会较当前值偏低 B．实验中可以通过改变距离达到改变光照强度的目的 C．强光下低温增加了光抑制可以通过对比C和D得出 D．表中数据中当温度为50 ℃时圆形小叶片上浮数量为零，分析原因可能为酶变性失活 C　[大叶脉上没有叶绿体，所以若圆形小叶片取自大叶脉处，则所测得的光合作用强度会较当前值偏低，A正确；灯泡功率相同，但可通过改变灯泡与烧杯之间的距离，获得不同强度的光照强度，B正确；由表可知，对比C组和F组，可得出强光下低温增加了光抑制，C错误；表中数据中当温度为50 ℃时圆形小叶片上浮数量为零，意味着光合作用停止，分析原因可能为温度太高，酶变性失活，D正确。] 考点2　光合作用的影响因素及应用 一、内部因素 1．植物自身的遗传特性(如植物品种不同)：以阴生植物、阳生植物为例。 (1)光补偿点：阳生植物>阴生植物。 (2)光饱和点：阳生植物>阴生植物。 2．植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 二、外部因素 1．单因子变量对光合速率的影响 (1)光照强度 (2)CO2浓度 (3)温度 (4)水分和矿质元素 2．多因子变量对光合速率的影响 自然环境下与密闭容器中光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析 1．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光照强度。(　√　) 2．延长光照时间能提高光合作用强度。(　×　) 提示：延长光照时间只能提高光合作用的产物量，不能提高光合作用强度。 3．植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。(　×　) 提示：植物体从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。 4．停止供水，植物光合速率下降，这是由于水既是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。(　√　) 5．夏季晴天，植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。(　×　) 提示：出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度过高，引起气孔关闭，CO2吸收减少，而不是环境中CO2浓度过低。 6．影响叶绿体形成和结构的因素，如无机营养、病虫害也会影响光合作用强度。(　√　) 1．下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答。 (1)7～10时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增大。 (2)10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2进入叶片组织的量减少，致使光合作用暗反应受到限制。 (3)14～17时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。 2．生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点的变化是降低，原因是CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和NADPH少；光补偿点的变化是升高，原因是在合成有机物的量不变时，CO2浓度降低，所需要的光照强度增大。 3．有研究表明，干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以某植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 实验思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。 预期结果：ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。 环境因素影响光合作用强度的坐标曲线分析 1．将某植物置于密闭的容器中，测量其单位时间内CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。下列相关叙述，正确的是(　　) A．与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更大 B．当植物缺镁时，B点向左移，E点向左下方移 C．植物在C、D两点时光合作用合成有机物的量相同 D．限制E点光合速率的主要因素是光照强度和温度 A　[当光照强度为0时，不能进行光合作用，即曲线与纵轴的交点，据图可知，与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更大，A正确；植物缺镁时，无法合成叶绿素，光合作用强度下降，一般不影响呼吸作用，B点时光合速率等于呼吸速率，此时要增大光照强度才能弥补缺镁引起的光合速率下降，因此B点向右移，E是光饱和点，E点向左下方移，B错误；实际光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，植物在C、D两点净光合速率相同，但22 ℃条件下呼吸速率更大，因此D点光合作用合成有机物的量较大，C错误；据图可知，E点已经达到光饱和点，此时光照强度不是限制因素，限制E点光合速率的主要因素是温度和二氧化碳浓度，D错误。] 2．(2024·重庆卷)重庆石柱是我国著名传统中药黄连的主产区之一，黄连生长缓慢，存在明显的光饱和(光合速率不再随光强增加而增加)和光抑制(光能过剩导致光合速率降低)现象。 (1)探寻提高黄连产量的技术措施，研究人员对黄连的光合特征进行了研究，结果见图1。 ①黄连的光饱和点约为　　　μmol·m－2·s－1。光强大于1 300 μmol·m－2·s－1后，胞间CO2浓度增加主要是由于__________________________________ ____________________________________________________________________。 ②推测光强对黄连生长的影响主要表现为_____________________________ ____________________________________________________________。黄连叶片适应弱光的特征有_____________________________________________________ ___________________________________________________________(答2点)。 (2)黄连露天栽培易发生光抑制，严重时其光合结构被破坏(主要受损的部位是位于类囊体薄膜上的色素蛋白复合体)，为减轻光抑制，黄连能采取调节光能在叶片上各去向(题图2)的比例，提升修复能力等防御机制，具体可包括　　　　(多选)。①叶片叶绿体避光运动，②提高光合产物生成速率，③自由基清除能力增强，④提高叶绿素含量，⑤增强热耗散。 (3)生产上常采用搭棚或林下栽培减轻黄连的光抑制，为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施及其作用是_____________________________ ____________________________________________。 解析：(1)①光饱和点为光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度，由题图1净光合速率的曲线可知当光照强度达到500 μmol·m－2·s－1时光合速率不再增加；光强大于1 300 μmol·m－2·s－1后，由题图1可知光合作用受到抑制，且气孔导度增加，所以胞间CO2浓度增加主要是由于光合作用受到抑制，消耗的CO2减少，且气孔导度增加。②由题图1净光合速率曲线可知光强对黄连生长的影响主要表现为在弱光条件下随光强增加生长快速达到最大，光照过强其生长受到抑制；弱光时，可通过增加受光面积或增加光合色素的含量来增加光合速率，所以黄连叶片适应弱光的特征有叶片较薄，叶绿素较多(或叶色深绿，叶绿体颗粒较大，叶绿体类囊体膜面积更大)。(2)为减轻光抑制，黄连能采取调节光能在叶片上各去向的比例，提升修复能力等防御机制，由题图2可看出光能的主要去向为热耗散，所以黄连采取的防御机制具体可包括⑤增强热耗散；①叶片叶绿体避光运动，减少对光的吸收；②提高光合产物生成速率，从而提高光合速率，消耗更多的光能；③自由基清除能力增强，减少对光合结构的破坏。而④提高叶绿素含量会增加对光能的吸收不能减轻光抑制。(3)为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施及其作用有合理施肥增加光合面积，补充CO2提高暗反应等。 答案：(1)①500　光合作用受到抑制，消耗的CO2减少，且气孔导度增加　②黄连在弱光条件下随光强增加生长快速达到最大，光照过强其生长受到抑制　叶片较薄，叶绿素较多(或叶色深绿，叶绿体颗粒较大，叶绿体类囊体薄膜面积更大)　(2)①②③⑤　(3)合理施肥增加光合面积，补充CO2提高暗反应 　光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 (1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。 (2)补偿点(B点)的移动 ①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。 ②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 (3)饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 环境因素影响光合作用强度的实验分析 3．(2022·广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10 d后(图a)，测定相关指标(图b)，探究遮阴比例对植物的影响。 回答下列问题： (1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量　　　　，原因可能是___________________________________________________________________。 (2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的　　　　　　　　　　，因而生长更快。 (3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究。 实验材料：选择前期　　　　　　　　一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。 实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以　　　为对照，并保证除　　　　外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。 结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。 分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 解析：(1)分析图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2，C组叶绿素含量为4.7，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。(2)由图b可知，B组的净光合速率大于A组和C组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。(3)分析题意可知，该实验的目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为玉米遮阴比例，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜，故实验设计如下，实验材料：选择前期光照等培养条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示条件，分为A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组为对照，并保证除遮阴比例外其他环境条件一致，收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果B组遮阴比例下能提高作物产量，则下一步需要探究能提高作物产量的具体的最适遮阴比例。 答案：(1)高　遮阴条件下植物合成较多的叶绿素 (2)糖类等有机物　(3)光照等培养条件　A组　遮阴比例　探究能提高作物产量的具体的最适遮阴比例 光合作用影响因素的生产应用 4．(2023·浙江6月选考)植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组(白光)、A组(红光∶蓝光＝1∶2)、B组(红光∶蓝光＝3∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)，每组输出的功率相同。 回答下列问题： (1)光为生菜的光合作用提供　　　　，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因　　　　作用失水造成生菜萎蔫。 (2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是______________ _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为　　　　，最有利于生菜产量的提高，原因是_______________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是_____________________________________________________ ___________________________________________________________________。 植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以　　　　，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 解析：(1)植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素的需求，若营养液中的离子浓度过高，造成外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。(2)分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光，而A、B、C组使用的是红光和蓝光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。由图乙可知，当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物的干重最高；结合图甲可知，B组植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B组植物的光合速率大于A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)，有机物积累量最高，植物干重最大，最有利于生菜产量的增加。(3)由图可知，在25 ℃时，提高CO2浓度光合速率增幅最大，因此，在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。 答案：(1)能量　渗透　(2)与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高　红光∶蓝光＝3∶2　当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合速率大于A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)两组，净光合速率更大，积累的有机物更多　(3)在25 ℃时提高CO2浓度，光合速率增幅最大　升高温度　减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生 1．(2023·湖北卷)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(　　) A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 D　[高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。] 2．(2022·北京卷)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出(　　) A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率的影响小 D．10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续增大 D　[分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最大值，之后随着温度的继续升高而减小，A不符合题意。分析题图可知，当CO2浓度为200 μL·L－1时，最适温度为25 ℃左右；当CO2浓度为370 μL·L－1时，最适温度为30 ℃左右；当CO2浓度为1 000 μL·L－1时，最适温度大于CO2浓度为370 μL·L－1时的最适温度，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B不符合题意。分析题图可知，当CO2浓度为200 μL·L－1时，光合速率随温度的升高变化程度不大，在温度升高时，光合速率在10 μmol CO2·m－2·s－1附近波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影响小，C不符合题意。分析题图可知，10 ℃条件下，CO2浓度为200 μL·L－1至370 μL·L－1时，光合速率有显著提高，而370 μL·L－1至1 000 μL·L－1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370 μL·L－1时与1 000 μL·L－1时的光合速率数值接近，所以不能表明10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续增大，D符合题意。] 3．(不定项)(2022·湖南卷)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是(　　) A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少 B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量 C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低 D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降 AD　[夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱，A符合题意；环境温度变化对光合酶和呼吸酶的活性均会产生一定影响，12时左右呼吸释放的CO2可能会增多，但不会大于光合固定的CO2量，B不符合题意；光合色素分布在叶绿体类囊体的薄膜而非叶绿体内膜上，C不符合题意；夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D符合题意。] 4．(2024·山东卷)从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 检测指标 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度/ (μmolCO2·mol－1) 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度/ (molH2O·m－2·s－1) 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (1)光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有______________。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是_______________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点______(填“高”或“低”)，理由是____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是__________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 解析：(1)光反应产生的ATP和NADPH可用于暗反应C3的还原。对比野生型和突变体不同条件下类囊体膜蛋白稳定性可知，不同条件下突变体类囊体膜蛋白稳定性均高于野生型，可能是突变体细胞分裂素合成增加，使类囊体膜蛋白稳定性增强，而细胞分裂素可促进叶绿素的合成，叶绿素降解少，故与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢。(2)据题表可知，突变体气孔导度更大而胞间CO2浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相同光照强度下，突变体光合作用消耗CO2速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高，在其他限制因素相同的情况下，突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高。(3)叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，据题图可知，与野生型相比，突变体蔗糖转化酶活性更高，因此突变体体内更多的蔗糖被分解成单糖，运输到籽粒中的蔗糖减少。 答案：(1)ATP、NADPH　突变体细胞分裂素合成更多，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成，且叶绿素降解少　(2)高　突变体气孔导度更大而胞间CO2浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相同光照强度下，突变体光合作用消耗CO2速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高。在其他限制因素相同的情况下，突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高　 (3)叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，图中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型，因此突变体体内更多的蔗糖被分解成单糖，运输到籽粒中的蔗糖减少 5．(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和下图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。) 水稻材料 叶绿素/(mg/g) 类胡萝卜素/(mg/g) 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表，回答下列问题： (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和　　　　　　　　　　　　，叶片主要吸收可见光中的　　　　光。 (2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和____________________________________ __________________________________。 (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体______________________，是其高产的原因之一。 (4)试分析在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在右边给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题。___________________________________________ ___________________________________________________________________? 解析：(1)根据表格信息可知，ygl叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素的值比较高，故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由ygl叶色呈黄绿可推测，叶片主要吸收蓝紫光。(2)根据图a净光合速率曲线变化可知，WT先到达光饱和点，即ygl光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，ygl有较高的光补偿点，可能的原因是一方面光合速率偏低，另一方面呼吸速率较高，结合题意可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知，ygl呼吸速率较高。(3)净光合速率较高则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此产量较多。(4)由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率见答案。根据两图提出问题：为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT? 答案：(1)类胡萝卜素/叶绿素的值比较高　蓝紫　(2)高于　呼吸速率较高　(3)有机物积累较多 (4) 为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT 课时分层作业(十二) (建议用时：45分钟；本试卷共60分。单项选择题每小题3分，不定项选择题每小题5分) 1．植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是(　　) A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度 B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同 C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量 D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度 B　[不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度，A正确；为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误；适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使其少分解有机物，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确；适时通风可提高生产系统内的CO2浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。] 2．绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是(　　) A．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用 B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原 C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降 D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度 A　[弱光条件下，植物没有O2的释放是因为此时呼吸作用强度大于或等于光合作用强度，并不是未进行光合作用，A错误；在光合作用暗反应阶段，CO2一般要与C5结合生成C3后才被还原，B正确；在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，短时间内使得光合作用产物输出受阻，对光合作用过程起抑制作用，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；合理密植(增加受光面积、增加CO2浓度)和增施有机肥(提供无机盐和CO2)均可在一定程度上提高农作物的光合作用强度，D正确。] 3．下图是某中学生物学兴趣小组为探究二氧化碳浓度对光合作用的影响而设计的装置图，相关叙述不正确的是(　　) A．黑藻的成熟程度、水温的变化、NaHCO3浓度均属于无关变量 B．对照组中的蒸馏水应煮沸后冷却，以去除水中的二氧化碳 C．分别在距离实验组和对照组黑藻10 cm处放置台灯，作为光源 D．一段时间后测量记录液面高度的变化，推测光合速率的变化 A　[黑藻的成熟程度、水温的变化属于无关变量，NaHCO3浓度是自变量，A错误；对照组中的蒸馏水应煮沸后冷却，以去除水中的二氧化碳，排除水中原有二氧化碳对实验的干扰，B正确；分别在距离实验组和对照组黑藻10 cm处放置台灯作为光源，可保证各组光照强度一致，排除无关变量光照强度的干扰，C正确；光合作用产生的氧气可使装置中液面高度发生变化，以在一段时间后测量记录液面高度的变化，来推测光合速率的变化，D正确。] 4．与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a，示意图)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图b)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是(　　) A．t2比t1具有更高的光饱和点 B．t1比t2具有更低的光补偿点 C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关 D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大 D　[在正常光照下，t2中叶绿体的相对受光面积低于t1，则二者光合作用速率相同时，t2所需的光照强度高于t1，因此当二者光合速率分别达到最大时，t2所需光照强度高于t1，即t2具有比t1更高的光饱和点，A正确；在正常光照下，t2中叶绿体的相对受光面积低于t1，当呼吸作用释放CO2速率等于光合作用吸收CO2速率时，t1所需光照强度低于t2，即t1比t2具有更低的光补偿点，B正确；由题干信息可知，三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，因此三者光合速率的高低与叶绿素含量无关，C正确；正常光照条件下，三者的叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同，造成叶绿体相对受光面积的不同，从而影响光合速率，在一定的光照强度下，三者都达到光饱和，故三者光合速率的差异不会随着光照强度的增加而变大，D错误。] 5．甲植物和乙植物的净光合速率随CO2浓度变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．CO2浓度为200 μL/L时，限制两种植物光合速率的主要因素均为光照强度或温度 B．CO2浓度为400 μL/L时，甲、乙植物的光合速率相等 C．CO2浓度为500 μL/L时，甲植物水的光解能力强于乙 D．与甲植物相比，乙植物更适合在高CO2浓度条件下生存 C　[甲植物在CO2浓度为200 μL/L时，光合作用强度还未达到饱和，所以限制因素主要是CO2浓度，A错误；CO2浓度为400 μL/L时，甲、乙植物的净光合速率相等，但由于呼吸速率不相等，所以光合速率(总光合速率)不相等，B错误；CO2浓度为500 μL/L时，甲植物的光合作用速率大于乙，所以甲植物水的光解能力强于乙，C正确；甲植物在高CO2浓度情况下光合作用速率更高，所以甲植物更适合在高CO2浓度条件下生存，D错误。] 6．在25 ℃条件下探究某品种玉米光合速率的影响因素，不考虑光照、施肥和土壤含水量对呼吸速率的影响，实验结果如下图。据图分析下列有关说法正确的是(　　) A．与B点相比，D点叶绿体中ATP和NADPH生成速率更慢 B．光照强度为800 Lux是玉米在25 ℃条件下的光饱和点 C．与G点相比，制约C点时光合作用强度的因素有土壤含水量和光照强度 D．在土壤含水量为40%～60%的条件下，施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用 D　[与B点相比，D点光照强度增大，光反应增强，叶绿体中ATP和NADPH生成速率更快，A错误；光照强度增大，光合速率可能会继续升高，光照强度为800 Lux不一定是玉米在25 ℃条件下的光饱和点，B错误；与G点相比，制约C点时光合作用强度的因素是土壤含水量，C错误；在土壤含水量为40%～60%的条件下，施肥或增大光照强度，光合速率均增大，因此施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用，D正确。] 7．(不定项)夏季晴朗的一天，甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2 吸收速率的变化如图，下列说法正确的是(　　) A．甲植株在a点之前进行光合作用 B．乙植株在e点有机物积累量最多 C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同 D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭 AD　[对于甲植株而言，a点CO2 吸收速率为0 ，说明此时光合速率等于呼吸速率，所以甲植株在a点之前进行光合作用，只是a点之前光合速率小于呼吸速率，A正确；对于乙植株而言，在18时以后，CO2 吸收速率小于0，说明乙植株的光合速率小于呼吸速率，所以有机物积累最多的时刻应为18时，e点时有机物的积累量已经减少，B错误；图示曲线的b～c段下降的主要原因是气孔部分关闭导致叶内CO2浓度降低，d～e段下降的原因是光照强度减弱，光反应产生NADPH和ATP的速率减慢，故两曲线下降的原因不同，C错误；乙曲线的变化为植物的“午休现象”，是气孔关闭导致叶内CO2浓度降低，甲植株不出现类似的现象，可能不存在“午休现象”或气孔关闭程度很小或气孔无法关闭，D正确。] 8．(不定项)大气中的CO2需通过植物叶片内部结构最终扩散到叶绿体基质内进行光合作用，叶肉细胞可导致CO2传递受阻从而影响植物的光合作用，该现象称为叶肉限制；叶肉限制的大小可用叶肉导度(CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力的倒数)表示。下列说法错误的是(　　) A．植物细胞壁越厚，叶肉导度越大 B．增加叶肉细胞生物膜的通透性，可以降低叶肉限制 C．缺水条件下，叶肉限制可能会增大 D．叶肉导度越大，光合速率越小 AD　[细胞壁是全透的，其厚度应不影响CO2从气孔到叶绿体的扩散，A错误；增加叶肉细胞生物膜的通透性，叶肉导度变大，CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力越小，可以降低叶肉限制，B正确；缺水条件下，气孔关闭，叶肉细胞导致CO2传递受阻增大，即叶肉限制可能会增大，C正确；叶肉导度越大，CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力越小，CO2吸收量越大，光合速率越大，D错误。] 9．(11分)水分和光照是限制植物生长的主要环境因子，当水分和光照发生变化时会导致植物光合特性发生改变。研究人员以2年生马尾松幼苗为实验对象，通过模拟干旱和遮阴环境，测定马尾松叶绿素含量和光合作用生理指标，结果见下表。分析以下数据，回答下列问题： 不同处理条件下马尾松叶绿素含量和光合作用生理指标 项目 叶绿素 含量/ (mg· g－1) 气孔导度/ (mmol· m－2·s－1) 胞间CO2浓 度/(μmol· m－2·s－1) 净光合速 率/(μmol· m－2·s－1) 对照组 1.02 0.36 307.79 14.82 干旱 1.10 0.09 212.09 9.26 遮阴 1.62 0.18 307.43 8.56 干旱＋ 遮阴 1.51 0.05 213.77 5.25 (1)马尾松叶肉细胞中，含有叶绿素的膜结构是______________，该结构上合成的储存有化学能的物质是________________，可利用__________(填试剂)提取叶绿素。 (2)干旱处理的初期，叶肉细胞中C5的含量将________(填“增加”“减少”或“不变”)，与对照组相比，干旱处理组达到最大光合速率需要的最小光照强度________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)由表中数据可知，干旱和遮阴处理均可导致马尾松光合速率下降，同学甲认为导致二者下降的原因不同。请结合表中数据，从光合作用角度分析，导致二者光合速率下降的原因分别是______________________________________ _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)种植马尾松林时，若遭遇长期干旱天气，__________(填“能”或“不能”)采取遮阴措施来缓解干旱带来的不利影响，依据是______________________ ___________________________________________________________________。 解析：(1)马尾松叶肉细胞中，含有叶绿素的膜结构是类囊体薄膜，该结构上可以进行光反应，将光能转变成化学能，储存在ATP和NADPH中，叶绿素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中，故可利用无水乙醇提取叶绿素。(2)干旱处理的初期，气孔导度下降，CO2减少，消耗C5减少，叶肉细胞中C5的含量将增加。与对照组相比，干旱处理组净光合速率下降，最大光合速率需要的最小光照强度减小。(3)干旱主要导致气孔导度下降，马尾松吸收CO2减少，暗反应减弱，光合速率下降；遮阴主要导致光反应减弱，生成的ATP和NADPH减少，进而暗反应减弱，两种情况下光合速率下降的原因不同。(4)据表分析可知，干旱和遮阴都导致净光合速率下降，因此种植马尾松林时，若遭遇长期干旱天气不能采取遮阴措施来缓解干旱带来的不利影响，依据是干旱条件下遮阴处理会进一步降低气孔导度和净光合速率。 答案：(1)类囊体薄膜　ATP和NADPH　无水乙醇　(2)增加　减小　(3)干旱主要导致气孔导度下降，马尾松吸收CO2减少，暗反应减弱，光合速率下降；遮阴主要导致光反应减弱，生成的ATP和NADPH减少，进而暗反应减弱　(4)不能　干旱条件下遮阴处理会进一步降低气孔导度和净光合速率 10．(不定项)在弱光及黑暗条件下，衣藻无氧呼吸产生的丙酮酸可进一步代谢产生弱酸(HA)，导致类囊体酸化，过程如图1，类囊体酸化对氧气释放情况的影响如图2，下列说法正确的是(　　) A．H＋运出类囊体受阻是类囊体酸化的关键原因 B．类囊体内pH与细胞内弱酸的总积累量呈正相关 C．图2结果说明KOH对最大氧气释放量无影响 D．弱光条件下，类囊体酸化促进了衣藻加速释放氧气 ACD　[由题图1可知，HA可进入类囊体腔，并解离出H＋，由于H＋无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，导致腔内H＋不断积累，出现酸化，H＋运出类囊体受阻是类囊体酸化的关键原因，A正确；类囊体腔内的酸化程度与细胞内无氧呼吸(场所为细胞质基质)产生的弱酸的总积累量呈正相关，pH与细胞内弱酸的总积累量呈负相关，B错误；衣藻暗处理3 h后一组给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加KOH，由题图2可知，弱光组释放氧气的时间早于KOH(碱性物质)＋弱光组，且更快达到最大氧气释放量，但是二者最大氧气释放量基本相同，C、D正确。] 11．某生物学兴趣小组在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗光合速率的变化情况，结果如下图所示。下列叙述正确的是(　　) A．若b点时天气突然转阴，叶肉细胞叶绿体中C3含量降低 B．一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率可能相同 C．一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率一定不同 D．若a点时叶片的净光合速率为0，则此状态下苦菊幼苗的干重保持不变 B　[若b点时天气突然转阴，则光反应速率下降，光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，暗反应中C3的还原速率下降，叶肉细胞叶绿体中C3含量升高，A错误；图中bc段和cd段，一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率可能相同，B正确；c、e点是一天中不同时间的相同光照强度下，此时苦菊幼苗的光合速率不同，但b点也是一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率相同，C错误；若a点时叶片的净光合速率为0，而幼苗的根、茎等器官只进行呼吸作用分解有机物，则此状态下苦菊幼苗的干重下降 ，D错误。] 12．(13分)在全球气候恶化的背景下，多重联合胁迫对作物生长发育及作物产量会形成不利影响。研究者设计了如图1所示的实验，分析了在单一干旱、单一冷害以及二者联合胁迫条件下苗期玉米的光合生理差异，部分结果如图2。回答下列问题： (1)玉米叶肉细胞的叶绿体增大膜面积的方式为________________________，这样可以附着更多的色素和酶，色素的作用是____________________________ ____________________________________________________________________。 (2)本实验可以通过检测玉米单位时间、单位叶面积__________________来表示净光合速率。与对照组相比，干旱胁迫下，玉米的净光合速率低，主要原因是________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)据图1可知，自变量为____________________。据图2实验结果分析，干旱能够明显缓解冷害胁迫对玉米光合作用造成的影响，其依据是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 解析：(1)叶绿体增大膜面积的方式是类囊体堆叠成基粒，这样可以附着更多的色素和酶，色素的作用是吸收可见光，用于光合作用。(2)净光合速率可用单位时间、单位叶面积O2的释放量(或CO2的吸收量或干重的增加量)来表示。在干旱胁迫下，气孔开放度降低，导致CO2供应不足，从而导致玉米的净光合速率降低。(3)据图1可知，实验的自变量为是否受胁迫及胁迫的种类。在恢复期，单一冷害组的净光合速率相比对照组处于较低水平，但联合胁迫组的净光合速率明显高于单一冷害，因此，干旱能够明显缓解冷害胁迫对玉米光合作用造成的影响。 答案：(1)类囊体堆叠成基粒　吸收可见光，用于光合作用　(2)O2的释放量(或CO2的吸收量或干重的增加量)　气孔导度小(或气孔开放度低)，CO2供应不足　(3)是否受胁迫及胁迫的种类　在恢复期，与对照组相比，单一冷害组的净光合速率低，但联合胁迫组的净光合速率要明显高于单一冷害 提升点1　光合作用与细胞呼吸过程及物质和能量的联系 1．物质名称：A．H2O，b.O2，c.ATP，d.ADP，e.NADPH，f.C5，g.CO2，h.C3。 2．生理过程及场所 序号 ① ② ③ ④ ⑤ 生理 过程 光反应 暗反应 有氧呼吸 第一阶段 有氧呼吸 第二阶段 有氧呼吸 第三阶段 场所 叶绿体 类囊体 的薄膜 叶绿体 基质 细胞质 基质 线粒体 基质 线粒体 内膜 3.物质方面 C：CO2C6H12O6丙酮酸 CO2 O：H2OO2H2OCO2有机物 H：H2ONADPHC6H12O6 [H]H2O 4．能量方面 光能ATP和NADPH中活跃的化学能C6H12O6中稳定的化学能 1．下图是绿色植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸的过程及其关系图解，其中，A～D表示相关过程，a～e表示有关物质。据图判断，下列相关说法正确的是(　　) A．图中B、C、D过程可以在整个夜间进行 B．有氧呼吸和无氧呼吸共有的过程是D C．图中a、c都是在细胞质基质中产生的 D．A、C、D过程产生的ATP用于生物体的各项生命活动 B　[题图中A、B分别表示光反应阶段、暗反应阶段，C表示有氧呼吸的第二、三阶段，D表示有氧呼吸的第一阶段；a～e分别表示H2O、O2、CO2、NADPH和ATP。细胞有氧呼吸的各个阶段在有光和无光条件下都可进行，光合作用暗反应的进行需要光反应提供的NADPH和ATP，因此不能长时间在黑暗条件下进行，A错误；葡萄糖氧化分解成丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸共有的阶段，B正确；题图中的H2O(a)在有氧呼吸第三阶段(场所是线粒体内膜)产生，CO2(c)在有氧呼吸第二阶段(场所是线粒体基质)产生，C错误；光反应阶段产生的ATP全部用于叶绿体内的生命活动，D错误。] 2．下图为植物细胞代谢的部分过程简图，①～⑦为相关生理过程。下列有关叙述不正确的是(　　) A．若植物缺Mg，则首先会受到显著影响的是③ B．②的进行与⑤⑥密切相关，与③⑦无直接关系 C．叶肉细胞中③发生在类囊体的薄膜上，④发生在叶绿体基质中 D．叶肉细胞③中O2的产生量等于⑥中O2的消耗量，则一昼夜该植物体内有机物的总量不变 D　[叶肉细胞③中O2的产生量等于⑥中O2的消耗量，则叶肉细胞的净光合量为0，植物体中不含叶绿体的细胞进行细胞呼吸要消耗有机物，因此，一昼夜该植物体内有机物的总量会减少，D错误。] 提升点2　真正(总)光合速率和表观(净)光合速率的关系及其速率测定 1．真正(总)光合速率、表观(净)光合速率和细胞呼吸速率的关系 (1)内在关系 ①细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。 ②表观(净)光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。 ③真正(总)光合速率＝表观(净)光合速率＋细胞呼吸速率。 (2)判定方法 ①根据坐标曲线判定 a．当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，则该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表表观(净)光合速率，如图甲。 b．当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正(总)光合速率，如图乙。 ②根据关键词判定 检测 指标 细胞呼吸速率 表观(净)光 合速率 真正(总) 光合速率 CO2 释放量(黑暗) 吸收量(植物)、 减少量(环境) 利用量、固定 量、消耗量 O2 吸收量(黑暗)、 消耗量(黑暗) 释放量(植物)、 增加量(环境) 产生量、生成量、 制造量 葡萄糖 消耗量(黑暗) 积累量、 增加量 产生量、生成量、 制造量、合成量 2.光合速率的测定方法 (1)气体体积变化法——测定气体的变化量 注：装置内氧气充足，不考虑无氧呼吸。 ①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，因此单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表有氧呼吸速率。 ②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，因此单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。 ③总光合速率＝净光合速率＋有氧呼吸速率。 ④物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素引起误差，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)叶圆片称重法——测定单位时间、单位面积叶片中有机物生成量 ①操作图示 ②结果分析 a．净光合速率＝(z－y)/2S(S为叶圆片面积，下同)。 b．呼吸速率＝(x－y)/2S。 c．总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 (3)半叶法——测定光合作用有机物的制造量 ①测定：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤)阻止光合作用产物转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB。 ②计算：设被截取部分初始干重为M。 a．被截取部分的呼吸速率＝(M－MA)/6。 b．被截取部分的净光合速率＝(MB－M)/6。 c．被截取部分的总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝(MB－MA)/6。 (4)黑白瓶法——测水中溶氧量的变化 注：瓶中O2充足，不考虑无氧呼吸。 1．(2023·北京卷)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(　　) A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 C　[题图表示两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响，植物CO2吸收速率为净光合速率，图中两个CP点处，植物的净光合速率为0，植物的总光合速率和呼吸速率相等，C错误。] 2．(不定项)为研究环境因素对某植物光合作用强度的影响，利用图甲实验装置若干组(密闭小室内的CO2充足，光照不影响温度变化)，在相同温度下进行一段时间后测量每个小室中的气体释放量，绘制曲线图乙。下列说法错误的是(　　) A．该实验中植物释放的气体始终是O2 B．当距离小于a时，限制光合作用的主要因素是光照强度 C．当距离为c时，该植物叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率 D．当距离由b突然变为d时，短时间内叶绿体中C5的含量增多 ABD　[在光合速率大于呼吸速率时，植物释放的是O2，呼吸速率大于光合速率时，植物释放的是CO2，A错误；当距离小于a时，O2的释放量不再增加，限制光合作用的主要因素不是光照强度，B错误；当距离为c时，植物体的光合速率等于呼吸速率，叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C正确；距离由b突然变为d，光照强度减弱，C5的含量减少，D错误。] 3．将对称叶片左侧遮光、右侧曝光，并用适当方法阻止左右两侧之间的物质转移。适宜条件光照12 h后，从两侧截取等面积叶片烘干称重，分别记为a和b(单位：g)，如图所示。则“b－a”代表12 h内截取部位(　　) A．两侧细胞呼吸消耗的有机物差量 B．左侧细胞呼吸消耗的有机物量 C．右侧光合作用积累的有机物量 D．右侧光合作用制造的有机物量 D　[假设两侧截取同等面积的叶片原来干物质量为c，在适宜光照下照射12 h后，左侧呼吸量为c－a；右侧净光合量为b－c；由于左右对称，所以右侧呼吸量也是c－a；那么右侧实际光合量＝净光合量＋呼吸量＝(b－c)＋(c－a)＝b－a，所以b－a代表12 h内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量，故选D。]提升点3　光呼吸、C3、C4植物和CAM植物 1．光呼吸 (1)光呼吸的实质 ①是所有进行光合作用的细胞在光照、高O2低CO2情况下发生的一个生化过程。 ②是光合作用一个损耗能量的副反应。 ③此过程中消耗O2，生成CO2。 (2)光呼吸过程图解 (3)光呼吸与一般有氧呼吸的比较 比较项目 光呼吸 一般有氧呼吸 与光的 关系 只在光下进行 光下、黑暗中都可进行 反应条件 光照、高O2低CO2环境 — 底物 乙醇酸和O2 通常是葡萄糖、H2O和O2 产物 CO2 CO2和水 发生部位 叶绿体、线粒体 细胞质基质、线粒体 (4)光呼吸产生的原因 ①内因：Rubisco是一种兼性酶，具有催化羧化反应(C5＋CO2→2C3)和加氧反应(C5＋O2→C3＋C2)两种功能。 ②外因：高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 2．C3植物和C4植物 (1)C3植物和C4植物的含义 根据光合作用碳元素同化的最初光合产物(三碳化合物、四碳化合物)的不同，把高等植物分成C3、C4植物两类，常见的C4植物有甘蔗、玉米、高粱等。 (2)光合作用C4途径产生的原因 C4植物中含有能固定CO2为C4的相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为PEP羧化酶(对CO2有很强的亲和力)，可把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来。 (3)C3和C4植物光合作用途径的比较 项目 CO2 受体 CO2固定 后产物 CO2固定 场所 光反应 场所 暗反应 场所 C3植物 RuBP (C5) PGA (C3) 叶肉细胞 叶绿体 叶肉细 胞叶绿 体基粒 叶肉细 胞叶绿 体基质 C4植物 PEP (C3) RuBP (C5) PGA (C3) OAA (C4) 叶肉细 胞细胞 质基质、 维管束 鞘细胞 叶绿体 叶肉细 胞叶绿 体基粒 维管束 鞘细胞 叶绿体 基质　 3.CAM植物 (1)CAM途径的含义 景天科植物夜间将吸收的CO2固定在苹果酸(C4)中，白天苹果酸分解释放CO2参与光合作用的过程。 (2)CAM途径过程图解 (3)CAM途径的意义 白天气孔关闭，减少蒸腾作用，保持植物体内水分并分解苹果酸产生CO2进行光合作用；夜晚开放气孔，吸收光合作用所需的CO2，使植物适应高温干旱环境。 (2023·湖南卷)下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题： (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是　　　　　　　(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成　　　　　　(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过　　　　长距离运输到其他组织器官。 (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度　　　　(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ____________________________________________________(答出三点即可)。 (3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是____________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ____________________________________________(答出三点即可)。 解析：(1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的来源不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过维管组织运输。(2)干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时抑制植物的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。(3)将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是光合作用产生的有机物在叶绿体中积累较多，抑制了反应的进行。 答案：(1)3-磷酸甘油醛　蔗糖　维管组织　(2)高于　高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸　(3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；有机物在叶绿体中积累较多 学科网（北京）股份有限公司 $$