1、- 1 -第 4 节 光合作用（二）【自主学习】【学习目标】1. 理解光合作用强度影响因素；2. 能说光合作用强度影响的应用；3. 能理解化能合成作用过程。【学习重点难点】重点1. 光合作用强度影响因素；2.光合作用强度影响的应用；3.化能合成作用过程。难点1.光合作用强度影响因素；2.光合作用强度影响的应用；3.化能合成作用过程。【方法引导】仔细观察书本的“问题探讨” 、 “思考与讨论” 、 “资料分析”等材料，积极思考、交流，在讨论、探究中解决问题、得出结论、锻炼能力。【基础知识】一、影响光合作用的因素和化能合成作用1影响光合作用的因素有原料(包括_和土壤中的水分)，光照条件(包括_、光照
2、时间和光的成分)，影响酶活性的_等。2光合作用和化能合成作用的比较光合作用 化能合成作用本质 都能将 CO2和 H2O 等无机物合成有机物能量 光能 氧化无机物放出的_区别 代表生物 绿色植物 硝化细菌等微生物2、光合作用知识图解：- 2 -【综合提升】1光照强度对光合作用强度的影响图 1(1)曲线分析：A 点光照强度为 0，此时只进行细胞呼吸，细胞内的代谢特点如图 2 所示，释放的 CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。AB 段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO 2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的 CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度(如图 3 所示)。
3、B 点：细胞呼吸释放的 CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(如图 4 所示)。光照强度只有在 B 点以上时，植物才能正常生长，B 点所示光照强度称为光补偿点。BC 段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到 C 点以上就不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。B 点以后的细胞代谢特点可用图 5 表示。- 3 -(2)应用：阴生植物的 B 点前移，C 点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。2CO 2浓度对光合作用强度的影响(1)曲线分析：图 1 和图 2 都表示在一定范围内，光合作用
4、速率随 CO2浓度的增加而增大，但当 CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。(2)点含义：图 1 中 A 点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的 CO2浓度，即 CO2补偿点。图 2 中的 A点表示进行光合作用所需 CO2的最低浓度。图 1 和图 2 中的 B 和 B点都表示 CO2饱和点。(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风” ，增施农家肥等增大 CO2浓度，提高光合作用速率。3温度对光合作用强度的影响(1)曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合作用速率。(2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提
5、高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。4必需元素的供应对光合作用强度的影响(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。(2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。5水分的供应对光合作用强度的影响(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制 CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。6叶龄对光合作用强度的影响- 4 -(1)曲线分析：随幼叶不断生长，叶面积不断
6、增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加(OA 段)。壮叶时，叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态，光合作用速率基本稳定(AB 段)。老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降(BC 段)。(2)应用：摘除老叶、残叶。7多因子对光合作用强度的影响(1)曲线分析：P 点时，限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合作用速率不断提高。当到 Q 点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可适当提高图示中的其他因子。(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度的同时也可适当提高 CO2浓度以提
7、高光合作用速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和 CO2浓度以提高光合作用速率。 【预习自测】1下图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图，下列叙述中不正确的是( )A A 点叶肉细胞产生 ATP 的细胞器只有线粒体B B 点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等C已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为 25 和 30 ，如图表示该植物处于 25 环境中，则将温度提高到 30 时， A 点上移， B 点左移， D 点下移D当植物缺镁时， B 点将向右移2在一定浓度的 CO2和适宜温度条件下，测定不同光照强度下放有某双子叶植物叶片的密闭装置中 CO2的变化量，结果如下表。分析表中数据，不正确
8、的推论是 ( )光照强度/klx 1. 3. 5. 7.0 8.0 10.- 5 -0 0 0 0CO2变 化 量 mgdm 2h 1 2.03.06.010.012.012.0A.光照强度为 1 klx 时，光合作用吸收的 CO2少于呼吸作用释放的 CO2B光照强度为 2 klx 时，该植物净光合作用速率应为 0C光照强度由 5 klx 增强为 7 klx 时，叶肉细胞中 C3化合物合成速率增大D光照强度为 9 klx 时，叶绿体中色素的含量是限制植物光合作用速率的内因之一3通过实测一片叶子在不同光照条件下 CO2 吸收和释放的情况得到如图 1 所示曲线。图 1 中所示细胞发生的情况与曲线中
9、 AB 段(不包括 A、B 两点)相符的一项是图 2 中的 ( )4(2011福建卷，2)下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收 CO2的量)的变化曲线，下列叙述错误的是 ( )A在 9：3011：00 之间，花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓B在 11：0012：30 之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多C在 17：00 时，玉米和花生的单位叶面积释放 O2速率相同D在 18：30 时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应5下列曲线图均表示光合作用与某些影响因素的关系。在下列各选项中，不正确的是( )- 6 -A图中的 X 因素可表示 CO2浓度，植
10、物在较强光照时的 a 点值一般要比在较弱光照时的低B图中 Y 因素最有可能代表光照强度C图中，阴生植物的 b 点值一般比阳生植物的低D图中 Z 因素(Z 3Z2Z1)可以表示 CO2浓度，当光照强度小于 c 值时，限制光合速率增加的主要因素是光照强度 【课堂检测】1(2013太原模拟)下图中、代表有氧呼吸的相关场所，甲代表有关物质，下列相关叙述正确的是( )C6H12O6 甲 CO2A和都具有双层生物膜B中所含的酶在乳酸菌中都能找到C和中都能产生HD甲一定进入线粒体答案：C2(2013襄阳调研)农科所技术员研究温度对某蔬菜新品种产量的影响，将实验结果绘制成如图所示的曲线。据此提出的结论合理的是
11、( )A光合作用酶的最适温度高于呼吸作用酶的最适温度B阴影部分表示 535时蔬菜的净光合速率小于零C光照越强，该蔬菜新品种的产量越高D温室栽培该蔬菜时温度最好控制在 2530答案：D3.为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于 25 条件下培养，实验结果如下图所示。请回答：- 7 -(1)与 D 点相比，B 点条件下限制玉米 CO2吸收量的因素是_，C 点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是_。(2)实验结果表明，在_的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取_措施能提高玉米的光能利用率。4.在光照等适宜条件下，将培养在 CO2浓度为 1%环境中的
12、某植物迅速转移到 CO2浓度为 0.003%的环境中，其叶片暗反应中 C3和 C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：(1)图中物质 A 是_(C 3化合物、C 5化合物)。(2)在 CO2浓度为 1%的环境中，物质 B 的浓度比 A 的低，原因是_，将 CO2浓度从 1%迅速降低到 0.003%后，物质 B 浓度升高的原因是 _。(3)若使该植物继续处于 CO2浓度为 0.003%的环境中，暗反应中 C3和 C5化合物浓度达到稳定时，物质 A 的浓度将比 B 的_(低、高)。(4)CO2浓度为 0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比 CO2浓度为 1%时的_(高、低)
13、，其原因是_。 【当堂训练】1(2013洛阳统考)将生理状况相同的某种绿叶均分成四组，在不同温度下分别暗处理 1 h，再光照 1 h(光强相同)，测其质量变化，得到如下表的数据。可以得出的结论是( )组别 一 二 三 四温度/ 27 28 29 30暗处理后质量变化/mg 1 2 3 1光照后与暗处理前相比质量变化/mg 3.5 3 3 1A.该植物光合作用的最适温度约是 27B该植物呼吸作用的最适温度约是 29C2729下的净光合速率相等- 8 -D30下的真正光合速率为 2 mg/h答案：B2如图表示光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系。物质变化中都包含着能量变化，在下列图解中能合成 A
14、TP 的生理过程是( )A1、2、3、4、5 B2、3、5C1、3、4、5 D2、5答案：C3(2013琼海一模)图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为 a、b、c、d 时，单位时间内CO2释放量和 O2产生总量的变化。图乙表示蓝藻光合作用速率与光照强度的关系。下列说法正确的是( )A图甲中，光照强度为 b 时，光合作用速率等于呼吸作用速率B图甲中，光照强度为 d 时，单位时间内细胞从周围吸收 2 个单位的二氧化碳C图乙中，当光照强度为 X 时，细胞中产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体D图乙中，限制 a、b、c 点光合作用速率的因素主要是光照强度答案：B4.如图表示植物光合作用的
15、一个阶段，下列各项叙述正确的是( )A该反应的场所是叶绿体的类囊体BC 3生成 C6H12O6需要H、ATP 和多种酶C提高温度一定能促进 C6H12O6的生成D无光条件有利于暗反应进行答案：B5下列曲线图均表示光合作用与某些影响因素的关系。在下列各选项中不正确的是( )- 9 -A图中的 X 因素可表示 CO2浓度，植物在较强光照时的 a 点值一般要比在较弱光照时的低B图中，阴生植物的 b 点值一般比阳生植物的低C图中 Z 因素(Z 3Z2Z1)可以表示 CO2浓度，当光照强度小于 c 值时，限制光合速率增加的主要因素是光照强度D图中 Y 因素最有可能代表光照强度答案：D 【课后拓展】1如图
16、甲表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜 CO2浓度的变化，图乙曲线 a 表示某种植物在 20、CO2浓度为 0.03%的环境中随着光照强度的变化光合作用合成量的变化，在 B 点时改变条件，结果发生了如曲线 b 所示的变化。请分析回答下列问题：(1)图甲中，在一昼夜中 CO2浓度最高和最低的两个时间点即 a 时和 b 时，植物的光合作用强度_(填“大于、等于或小于”)呼吸作用强度。(2)分析图乙中的 B 点，改变的某种条件可能是(列举一种情况即可)_ _。理由：_。(3)图丁中在 5时光合作用制造的有机物量是呼吸消耗有机物量的_倍。(4)图乙中 A 点与 B 点相比较，A 点时叶绿体中 NADPH 的
17、含量_(填“多”或“少”)。如果在图乙 A、C 点时温度分别降低 10，则曲线有何变化？请在图丙中表示出来。(5)植物较长时间在黑暗中生长，叶子很小，呈黄色或黄白色，即“黄化现象” 。有人做了如下实验：将花菜幼苗在暗处放置了 78 天，使之黄化后，每天给予如下光照，比较其恢复正常形- 10 -态的情况，结果如下：光照强度 照光时间 结果0.5 h2 h4 h2 000 lx(弱光)12 h无论光照时间长短，都逐渐恢复正常形态。光照 4 h 和 12 h 后，形成很多叶绿素1 min4 min 10 min 4 000 lx(强光)30 min光照 10 min 和 30 min 时，恢复正常形
18、态的程度与上述光照 4 h 和 12 h差不多，但是不能形成叶绿素。延长光照时间后叶绿素逐渐合成根据上述实验，回答下列问题：该实验的目的是_。较长时间在黑暗中生长的植物叶片呈黄色或黄白色，原因是_ _。由此进一步推出，从黄化恢复正常形态与植物的光合作用是否有关？ _，原因是_。答案：(1)等于 (2)温度适当升高 在一定的温度范围内，随着温度的升高光合作用增强(或 CO2的浓度增加 在一定的 CO2浓度范围内，随着 CO2浓度的增加光合作用增强) (3)3 (4)少 如图所示(5)研究光对叶绿素合成及黄化植物恢复过程的影响(其他合理答案也可) 无光条件下，叶绿素不能合成，但能合成类胡萝卜素(或
19、无光条件下，叶绿素不能合成，但类胡萝卜素不分解) 无关 由实验结果可知，在强光下，黄化形态可以恢复，但不能合成叶绿素，即此时植物并不能进行光合作用2下图表示某绿色植物部分生理过程，该植物叶片上的气孔白天基本处于关闭状态，晚上开放。请据图回答问题。- 11 -(1)图中 a、b 表示的两个生理过程和 C 物质产生的场所是_。(2)在叶绿体中，ADP 的转移途径是_。(3)植物夜晚能吸收 CO2，却不能合成(CH 2O)，其原因是_。白天这类植物进行光合作用所需的 CO2还可以由图中_过程产生(填数字)。(4)图中 H 元素从 C 物质到产生的 H2O 的转移途径是_(用字母和箭头表示)。(5)与
20、乳酸菌的发酵相比，图中植物呼吸过程中特有的步骤是_(填数字)，这些过程发生的部位在_(填细胞器)。(6)在一定浓度的 CO2和适当的温度(25)条件下，测定该植物在不同光照条件下的光合速率，结果如下表，据表中数据回答问题。光合速率与呼吸速率相等时光照强度/klx光饱和时光照强度/klx光饱和时 CO2吸收量(mg/100 cm2叶h)黑暗条件下 CO2释放量(mg/100叶h) cm2小麦 3 9 32 8当光照强度为 3 klx 时，小麦固定的 CO2的量为_(mg CO2/100 cm2叶h)，当光照强度为 9 klx 时，小麦固定的 CO2的量为_(mgCO 2/100 cm2叶h)。答案：(1)叶绿体基质、叶绿体类囊体薄膜上(类囊体)(2)从叶绿体基质中转移到叶绿体类囊体上(3)没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供还原剂H和能量 ATP (4)CDEGH 2O(5) 线粒体 (6)8 40
