
考點一 實驗:探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響
2.實驗變量分析(1)自變量的設置: 是自變量,通過調(diào)整 之間的距離來調(diào)節(jié) 的大小。?(2)因變量是 ,可通過觀測____________________________ 來衡量光合作用的強弱。?
單位時間內(nèi)被抽去空氣的圓形
小葉片上浮的數(shù)量或浮起相同數(shù)量的葉片所用的時間長短
鏈高考·前掛后連(1)在探究光照強度對光合作用強度的影響中,增加光照強度或溫度,都能明顯縮短葉圓片上浮至液面所用的時間。( )(2)為確保溶液中CO2含量充足,圓形小葉片可以放入NaHCO3溶液中。( )(3)實驗中測得的O2產(chǎn)生量是植物光合作用實際產(chǎn)生的總O2量。( )
1.如圖表示測定金魚藻光合作用強度的密閉實驗裝置,氧氣傳感器可監(jiān)測O2量的變化。已知光飽和點是指植物光合速率達到最大時的最小光照強度。下列敘述錯誤的是( )A.NaHCO3溶液可以為金魚藻光合作用提供CO2B.單色光照射時,相同光照強度下一定時間內(nèi)用紅光比用綠光測到的O2量多C.氧氣傳感器測到的O2量就是金魚藻光合作用產(chǎn)生的O2量D.拆去濾光片,改變光照強度,并將所得數(shù)據(jù)繪制成曲線可推知其光飽和點
解析 氧氣傳感器測到的O2量是金魚藻凈光合作用產(chǎn)生的O2量,即總光合作用產(chǎn)生的O2量與細胞呼吸消耗的O2量的差值。
2.(2024·湖南常德一中月考)某實驗小組將菠菜幼葉和成熟葉的葉圓片,裝入含蒸餾水的注射器中,排出葉片內(nèi)的氣體,使葉圓片下沉。然后將葉圓片分別放入不同濃度的NaHCO3溶液中進行實驗(NaHCO3溶液為光合作用提供原料,且濃度變化對溶液pH的影響忽略不計,其他實驗條件相同),觀察第1片葉圓片上浮所需時間(min),結果如下圖。請回答下列問題。
(1)當NaHCO3溶液濃度為1%~4%時,相同濃度下,幼葉上浮時間均比成熟葉長,表明幼葉的光合作用能力比成熟葉 (填“強”或“弱”)。有人推測幼葉與成熟葉光合作用能力差異可能是葉片中光合色素的含量不同,為尋求證據(jù),可以用 分別提取菠菜幼葉、成熟葉的色素,再用 法分離色素,觀察并比較二者色素帶的寬度及顏色深淺。?(2)在NaHCO3濃度為0%的溶液中,葉圓片直至實驗結束仍未上浮,其原因是 。當濃度超過5%,葉圓片也不上浮,最可能的原因是 。?
溶液中缺乏CO2,直接影響光合作用的暗反應,使光合作用無法進行
溶液濃度過高,細胞失水過多而死亡
(3)當NaHCO3濃度為3%時,適當提高溶液溫度,第一片葉圓片上浮時間延長,該現(xiàn)象 (填“能”或“不能”)說明提高后的溫度已超過總光合作用的最適溫度,其理由是 。?葉圓片上浮時間延長,只能表明凈光合作用速率降低(或只能表明總光合速率與呼吸速率差值降低)
解析 (1)當NaHCO3溶液濃度為1%~4%時,相同濃度下,幼葉上浮時間均比成熟葉長,說明幼葉產(chǎn)生的O2比成熟葉少,表明幼葉的光合作用能力比成熟葉弱。由于色素不溶于水,能溶于有機溶劑,所以可用無水乙醇分別提取菠菜幼葉、成熟葉的色素,再用紙層析法分離色素,觀察并比較二者色素帶的寬度及顏色深淺。(2)NaHCO3為光合作用提供CO2,CO2參與暗反應。在NaHCO3溶液濃度為0%的溶液中,無法為光合作用提供CO2,會直接影響暗反應階段。當NaHCO3溶液濃度過大會導致細胞滲透失水過多而死亡。(3)當NaHCO3濃度為3%時,適當提高溶液溫度,第一片葉圓片上浮時間延長,說明葉片釋放O2的速率減慢,即凈光合作用速率降低,無法說明提高后的溫度已超過總光合作用的最適溫度,只能表明總光合速率與呼吸速率差值降低。
考點二 影響光合作用的因素及其應用
1.環(huán)境因素對光合作用的影響及應用(1)光照強度對光合作用的影響及應用①原理:光照強度影響 的產(chǎn)生,進而影響暗反應。?
光反應階段中ATP及NADPH
②曲線分析(實線表示陽生植物,虛線表示陰生植物)
③應用:陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低,間作套種農(nóng)作物、林間帶樹種的配置和冬季溫室栽培等都可合理利用光能。
(2)CO2濃度對光合作用的影響及應用①原理:CO2濃度通過影響 影響光合作用強度。②曲線分析
圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度,即CO2補償點,而圖2中的A'點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度;兩圖中的B點和B'點都表示CO2飽和點,兩圖都表示在一定范圍內(nèi),光合作用速率隨CO2濃度增加而增大。
(3)溫度對光合作用的影響及應用①原理:溫度通過影響 影響光合作用強度。?②曲線分析
(4)水對光合作用的影響及應用①原理:水既是光合作用的原料,又是體內(nèi)各種化學反應的介質(zhì),如植物缺水將導致萎蔫,使光合速率下降。另外,水分還能影響氣孔的開閉,間接影響CO2進入植物體內(nèi)。
圖1 圖2圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,可根據(jù)作物的需水規(guī)律,合理灌溉。圖2曲線上E點處光合作用強度暫時降低,是因為溫度較高,植物部分氣孔關閉,影響了CO2的供應。③應用:預防干旱,合理灌溉。
(5)礦質(zhì)元素對光合作用的影響及應用①原理:礦質(zhì)元素是參與光合作用的許多重要化合物的組成成分,缺乏礦質(zhì)元素會影響光合作用的進行。例如,N是酶的組成元素,N、P是ATP的組成元素,Mg是葉綠素的組成元素等。
在一定濃度范圍內(nèi),增大必需礦質(zhì)元素的供應,可提高光合作用強度;但當?shù)V質(zhì)元素超過一定含量后,土壤溶液的濃度過高,植物會因滲透失水而使光合作用強度下降。③應用:合理施肥、補充土壤中的礦質(zhì)元素。
2.影響光合作用強度的內(nèi)部因素及應用(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同),以陰生植物、陽生植物為例,如下圖所示。
(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶
(3)葉面積指數(shù)(光合面積)
鏈高考·前掛后連(1)干旱條件下,很多植物光合速率降低,主要原因是水是光合作用的原料,是生化反應的介質(zhì)。[2020·山東卷]( )(2)比較兩種不同品種楊樹葉光合速率可通過“探究光照強弱對光合作用強度的影響”實驗來進行。[2019·天津卷]( )(3)已知甲種植物的CO2補償點大于乙種植物的,則甲種植物凈光合速率為0時,乙種植物凈光合速率大于0。[2017·全國Ⅰ卷]( )(4)當光照強度達到光飽和點時,要使光合作用強度升高,可以考慮的措施是提高CO2濃度。[2016·全國Ⅰ卷]( )
1.多因素對光合作用影響的曲線分析方法解答受多因素影響的光合作用曲線題時,找出曲線的限制因素是關鍵。具體方法是對縱坐標或橫坐標畫垂線或者只看某一條曲線的變化,將多因素轉變?yōu)閱我灰蛩?從而確定限制因素。當曲線上標有條件時,說明因變量受橫坐標和曲線上條件的共同影響。若題干中描述了曲線的獲得前提,如最適溫度下測得,則應該考慮溫度以外的影響因素。
2.光合作用與細胞呼吸曲線中的“關鍵點”移動 (1)細胞呼吸對應點(A點)的移動:細胞呼吸增強,A點下移;細胞呼吸減弱,A點上移。(2)補償點(B點)的移動①細胞呼吸速率增加,其他條件不變時,CO2(或光)補償點應右移,反之左移。②細胞呼吸速率基本不變,相關條件的改變使光合速率下降時,CO2(或光)補償點應右移,反之左移。(3)飽和點(C點)和D點的移動:相關條件的改變(如增大CO2濃度或增大光照強度)使光合速率增大時,C點右移,D點上移的同時右移;反之,移動方向相反。
練思維·考教銜接1.分析下列農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式能提高農(nóng)作物產(chǎn)量的原因。(1)合理密植: 。?提示 降低種內(nèi)競爭強度,使植物能接受更充分的光照(2)間作套種: 。?提示 與光合作用有關的原理是陽生植物和陰生植物對光照的要求不同,從而合理搭配,增加產(chǎn)量(3)“正其行,通其風”: 。?提示 強化空氣流通,為植物光合作用提供更多CO2,增強光合作用的暗反應過程(4)“土不翻,苗不歡”: 。?提示 能增強根的呼吸作用,提供更多能量,促使礦質(zhì)離子的吸收
2.據(jù)圖分析多因素對光合作用的影響
(1)三條曲線在P點之前限制光合速率的因素分別是? 。?提示 光照強度、光照強度和溫度(2)三條曲線在Q點之后橫坐標所表示的因子還是影響光合速率的主要因素嗎?此時的限制因素分別是什么?提示 不是。此時的限制因素依次為溫度、CO2濃度和光照強度。
考向一 圍繞內(nèi)部因素對光合作用的影響,考查科學思維1.如圖所示為某植物葉片衰老過程中的生理變化。據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是( )A.衰老過程中,光合速率下降的唯一限制因素是葉綠素含量降低B.葉片衰老過程中葉片在不斷積累有機物C.落葉可利用少量的葉綠素進行光合作用繼續(xù)合成有機物D.葉片衰老過程中葉綠體的解體早于線粒體的解體
解析 在葉片衰老過程中,葉綠素含量先上升后下降,但光合作用速率持續(xù)下降,所以應有其他條件影響光合作用,A項錯誤;如題圖所示,葉片衰老過程中,雖然光合速率一直在下降,但是光合速率始終大于呼吸速率,即植物積累有機物,有機物質(zhì)量持續(xù)增加,B項正確;落葉后,葉片的光合速率并沒有降為零,說明落葉可利用少量的葉綠素進行光合作用繼續(xù)合成有機物,C項正確;據(jù)題圖可知,葉片衰老過程中,葉綠素含量先稍有上升但隨后急劇下降,光合速率一直處于下降狀態(tài),而呼吸速率基本不變,說明葉綠體結構的解體先于線粒體結構的解體,D項正確。
2.(2024·廣東茂名聯(lián)考)研究人員通過人工誘變篩選出一株蓮藕突變體,其葉綠素含量僅為普通蓮藕的56%。下圖表示在25 ℃時不同光照強度下該突變體和普通蓮藕的CO2吸收量。下列相關分析正確的是( )A.E點突變體的暗反應速率與普通蓮藕相同B.D點和F點限制突變體光合速率的主要因素相同C.光照強度小于P時,突變體的凈光合速率更低的原因是光照不足D.突變體的光飽和點比普通蓮藕的大,可能是突變體的氣孔開放程度較大或固定CO2酶的活性較高,吸收固定CO2的速率更快
解析 據(jù)圖可知,突變體的呼吸速率大于普通蓮藕的呼吸速率,光照強度為E時,突變體與普通蓮藕的凈光合速率相同,說明突變體的暗反應速率大于普通蓮藕,A項錯誤;D點限制突變體光合速率的主要因素是光照強度,F點限制突變體光合速率的主要因素可能是葉綠素含量、CO2濃度等,B項錯誤;根據(jù)題干“葉綠素含量僅為普通蓮藕的56%”可知,光照強度小于P時,突變體的凈光合速率更低的原因是葉綠素含量不足,C項錯誤;由圖可知,突變體的光飽和點比普通蓮藕的大,而突變體的葉綠素含量比普通蓮藕低,則吸收、傳遞和轉化的光能就比普通蓮藕少,故推測可能是突變體的氣孔開放程度較大或固定CO2酶的活性較高,吸收固定CO2的速率更快,D項正確。
考向二 圍繞環(huán)境因素對光合作用的影響,考查科學思維3.(2021·廣東卷改編)與野生型擬南芥WT相比,突變體t1和t2在正常光照條件下,葉綠體在葉肉細胞中的分布及位置不同(圖a),造成葉綠體相對受光面積的不同(圖b),進而引起光合速率差異,但葉綠素含量及其他性狀基本一致。光飽和點和光補償點是反映植物需光特性的兩個主要指標(圖c),在不考慮葉綠體運動的前提下,
下列敘述正確的是( )A.t1比t2具有更高的光飽和點B.t2比WT具有更低的光補償點C.與WT相比,t2適合在更強的光照條件下生存,t1則相反D.t1在圖c中C點的限制因素主要為光照強度、溫度和CO2濃度
解析 在正常光照下,t2中葉綠體的相對受光面積低于t1,則二者光合作用速率相同時,t2所需的光照強度高于t1,因此當二者光合速率分別達到最大時, t2具有比t1更高的光飽和點,A項錯誤;在正常光照下,t2中葉綠體的相對受光面積低于WT,吸收光能更少,因此當細胞呼吸釋放CO2速率等于光合作用吸收CO2速率時,t2所需光照強度高于WT,即t2的光補償點>WT的光補償點,B項錯誤;據(jù)圖b可知,葉綠體相對受光面積大小為t1>WT>t2,當三者光合作用速率相同時,t2所需光照強度最高,t1所需光照強度最低,因此與WT相比,t2適合在更強的光照條件下生存,t1則相反,C項正確;由圖c可知,C點之后,光合作用強度不再隨光照強度的增加而變大,因此t1在圖c中C點的限制因素主要為溫度和CO2濃度,D項錯誤。
4.為探究影響光合速率的環(huán)境因素,某實驗小組將長勢及代謝狀況相同的水稻幼苗置于適宜的條件下培養(yǎng),實驗結果如圖所示。下列相關敘述錯誤的是( )A.與D點相比,B點對應條件下限制幼苗光合速率的外界因素主要是光照強度B.C點對應條件下,限制幼苗光合速率的因素主要是施肥C.在土壤含水量為40%~60%的條件下,施肥效果明顯D.合理密植能提高幼苗的光能利用率,從而提高產(chǎn)量
解析 B點光照強度為200 μml·m-2·s-1,土壤含水量為60%,已施肥,D點光照強度為800 μml·m-2·s-1,土壤含水量為60%,已施肥,因此光照強度是影響B(tài)點條件下幼苗光合作用速率的外界因素,A項正確;據(jù)圖可知,C點和D點光照強度相同,而C點土壤含水量為20%,D點土壤含水量為60%,說明C點條件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是土壤含水量,B項錯誤;不管光照強度是200 μml·m-2·s-1,還是800 μml·m-2·s-1,在土壤含水量為20%~40%的條件下施肥和未施肥效果是一樣的,而在土壤含水量為40%~60%的條件下施肥時二氧化碳的吸收量明顯增加,即施肥效果明顯,C項正確;合理密植可提高光能利用率,增加光合作用效率,有利于提高產(chǎn)量,D項正確。
角度1 影響光合作用的因素1.(2022·湖南卷改編)在夏季晴朗無云的白天,10時左右某植物光合作用強度達到峰值,12時左右光合作用強度明顯減弱。光合作用強度減弱的原因可能是( )A.葉片蒸騰作用強,失水過多使氣孔部分關閉,進入體內(nèi)的CO2量減少B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影響,呼吸釋放的CO2量大于光合固定的CO2量C.葉綠體內(nèi)膜上的部分光合色素被光破壞,吸收和傳遞光能的效率降低D.光反應產(chǎn)物積累,產(chǎn)生反饋抑制,葉片轉化光能的能力上升
解析 夏季,10時左右某植物光合作用強度達到峰值,12時左右由于溫度過高,光合作用強度明顯減弱,這時葉片的蒸騰作用強,失水過多使氣孔部分關閉,進入體內(nèi)的CO2量減少,導致有機物積累減少,A項正確;12時左右溫度較高,無論是光合酶還是呼吸酶,活性均受影響,光合作用固定的CO2量仍大于細胞呼吸釋放的CO2量,B項錯誤;葉綠體內(nèi)膜上沒有光合色素,C項錯誤;由于光照過強,光反應產(chǎn)物NADPH和ATP積累,產(chǎn)生反饋抑制,葉片轉化光能的能力下降,D項錯誤。
2.(2022·北京卷)光合作用強度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關系如下圖。據(jù)圖分析不能得出( )A.低于最適溫度時,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時,溫度對光合速率影響小D.10 ℃條件下,光合速率隨CO2濃度的升高會持續(xù)提高
解析 由題圖分析可知,當CO2濃度一定時,光合速率會隨著溫度的升高而升高,達到最適溫度時,光合速率達到最高值后,隨著溫度的繼續(xù)升高而減小,A項不符合題意;當CO2濃度為200 μL/L時,最適溫度為25 ℃左右,當CO2濃度為370 μL/L時,最適溫度為30 ℃,當CO2濃度為1 000 μL/L時,最適溫度接近40 ℃,說明在一定范圍內(nèi),CO2濃度的升高會使光合作用最適溫度升高,B項不符合題意;當CO2濃度為200 μL/L時,光合速率隨溫度的升高而改變程度不大,光合速率在10 μmlCO2/(m2·s)波動,而CO2濃度為其他數(shù)值時,光合速率隨著溫度的升高變化程度較大,曲線有較大的變化趨勢,所以表明CO2濃度為200 μL/L時,溫度對光合速率影響小,C項不符合題意;10 ℃條件下,CO2濃度為200 μL/L至370 μL/L時,光合速率有顯著提高,而CO2濃度為370 μL/L至1 000 μL/L時,光合速率無明顯的升高趨勢,而且370 μL/L時與1 000 μL/L時,兩者光合速率數(shù)值接近同一數(shù)值,所以不能說明10 ℃條件下,光合速率隨CO2濃度的升高會持續(xù)提高,D項符合題意。
3.(2022·湖南卷)將經(jīng)純凈水洗凈的河沙倒入潔凈的玻璃缸中制成沙床,作為種子萌發(fā)和植株生長的基質(zhì)。某水稻品種在光照強度為8~10 μml/(s·m2)時,固定的CO2量等于呼吸作用釋放的CO2量;日照時長短于12小時才能開花。將新采收并解除休眠的該水稻種子表面消毒,浸種1天后,播種于沙床上。將沙床置于人工氣候室中,保濕透氣,晝/夜溫為35 ℃/25 ℃,光照強度為2 μml/(s·m2),每天光照時長為14小時。回答下列問題。(1)在此條件下,該水稻種子 (填“能”或“不能”)萌發(fā)并成苗(以株高≥2厘米,至少1片綠葉視為成苗),理由是 。
環(huán)境條件符合種子萌發(fā)的需要
(2)若將該水稻適齡秧苗栽植于上述沙床上,光照強度為10 μml/(s·m2),其他條件與上述實驗相同,該水稻 (填“能”或“不能”)繁育出新的種子,理由是 (答出兩點即可)。光照強度為10 μml/(s·m2),植物呼吸作用強度等于光合作用強度,不能正常生長;同時,光照時長為14小時,植物也不能正常開花?(3)若該水稻種子用于稻田直播(即將種子直接撒播于農(nóng)田),為防鳥害、鼠害,減少雜草生長,須灌水覆蓋,該種子應具有 特性。?
解析 本題考查光照強度與光合作用的關系。(1)環(huán)境條件符合種子萌發(fā)的需要,該水稻種子能正常萌發(fā)并成苗。(2)若將該水稻適齡秧苗栽植于題述沙床上,光照強度為10 μml/(s·m2),該水稻不能正常生長,光照時長為14小時,植物也不能正常開花,故也不能繁育出新的種子。(3)灌水覆蓋后,水中的氧濃度較低,種子會進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精,酒精對種子有一定的毒害作用,因此種子需有耐受酒精毒害的特性。
角度2 影響光合作用的因素的實驗設計與分析4.(2022·海南卷)某小組為了探究適宜溫度下CO2濃度對光合作用的影響,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。下列有關敘述正確的是( )A.本實驗中,溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量B.葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率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縮短
解析 本實驗的目的是探究適宜溫度下CO2濃度對光合作用的影響,自變量是CO2濃度(通過等體積不同濃度的NaHCO3溶液來實現(xiàn)),溫度、光照等屬于無關變量,應相同且適宜,A項錯誤;實驗中所用的菠菜葉圓片已進行排氣處理,葉圓片通過光合作用釋放氧氣的速率越大,葉圓片上浮所需時長越短, B項正確;四組實驗中,0.5% NaHCO3溶液中葉圓片上浮平均時長最長,表明其光合速率最低,C項錯誤;若從適宜溫度降低到4 ℃,與光合作用相關的酶的活性降低,導致光合速率降低,則各組葉圓片上浮所需時長均會延長,D項錯誤。
1.土壤板結,光合速率下降的原因是?? 。?提示 土壤板結,導致土壤中缺氧,根細胞進行無氧呼吸,產(chǎn)生的ATP減少,供給根細胞用于礦質(zhì)元素吸收的能量減少,光合色素的合成和酶數(shù)量減少,光合作用減弱2.干旱條件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是 。?提示 葉片氣孔開放程度降低,CO2的吸收量減少3.西瓜、玉米和辣椒輪作和固定種植玉米相比,其優(yōu)點是?? (答出兩點即可)。?提示 可充分利用土壤中的礦質(zhì)資源、改善土壤、減少大面積病蟲害發(fā)生
這是一份備戰(zhàn)2025屆新高考生物一輪總復習第3單元細胞的代謝第15講光合作用細胞呼吸的聯(lián)系與綜合運用課件,共51頁。PPT課件主要包含了素養(yǎng)目標,光反應,葉綠體基質(zhì),細胞質(zhì)基質(zhì),線粒體內(nèi)膜,C3H4O3,有氧呼吸Ⅲ,有機物,ATP,NADPH等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份備戰(zhàn)2025屆新高考生物一輪總復習第3單元細胞的代謝第13講光合作用的色素和原理課件,共53頁。PPT課件主要包含了素養(yǎng)目標,有機溶劑無水乙醇,無水乙醇,溶解度,溶解度高,層析液,2實驗步驟,防止色素被破壞,研磨充分,擴散均勻等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份備戰(zhàn)2025屆新高考生物一輪總復習第3單元細胞的代謝課時規(guī)范練14光合作用的影響因素及其應用課件,共38頁。PPT課件主要包含了必備知識基礎練,關鍵能力提升練,暗反應,凈光合速率,無水乙醇等內(nèi)容,歡迎下載使用。
注冊成功