1、- 1 -影响光合作用的因素和化能合成作用一、光合作用原理的应用1光合作用强度(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。(2)影响因素和衡量指标：光合作用强度Error!2探究环境因素对光合作用强度的影响实验流程：二、化能合成作用1概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。1.在一定范围内，随着光照强度或 CO2 浓度的增大，光合速率逐渐增大，但超过一定范围后，光合速率不再增大。2提高光合作用强度的两种措施是：控制光照强弱和温度的高低；适当增加环境中的 CO2 浓度。3能够以二氧化碳和水为原料合成糖类的生物，属于自养生物；只能利用
2、环境中现成有机物来维持自身生命活动的生物，属于异养生物。4化能合成作用是指生物利用某些无机物氧化时释放的化学能合成有机物的作用。5硝化细菌是进行化能合成作用的典型生物。- 2 -2实例：硝化细菌能利用氧化氨和亚硝酸释放的化学能将 CO2和水合成为糖类，供自身利用。3自养生物和异养生物：填表类型 概念 代表生物自养生物能将无机物合成为有机物的生物光能自养生物：绿色植物化能自养生物：硝化细菌异养生物只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动的生物人、动物、真菌、大多数细菌1判断下列有关叙述的正误(1)光合作用强度的影响因素有 CO2浓度、温度、光照强度等外界因素()(2)光照强度对光合作用强度的
3、影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置间的距离来调节光照强度()(3)探究实验中，小圆形叶片浮起的原因是叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的()(4)除了绿色植物，自然界中少数细菌(如硝化细菌)也可以通过光合作用制造有机物()(5)化能合成作用与光合作用合成有机物所利用的无机物原料都是二氧化碳和水()2以下四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是( )解析：选 C 哪一个叶片最先产生大量的氧气，充入到细胞间隙中，哪一个叶片就最先浮上来。由于自来水中含有 CO2,25 的温度较为适宜，光照是光合作用的必需的条件，所以C 选项所示的叶片最先浮起来。3光合作用强度可以用多种指标表示，以下不适合的是
4、( )A植物体鲜重增加量 B植物体干重增加量CO 2释放量 DCO 2吸收量解析：选 A 植物鲜重中含量最多的是水，植物体内的水主要从土壤吸收获得。4光合作用的正常进行受多种因素的影响，一个生物兴趣小组研究了 CO2浓度、光照强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为错误的是( )- 3 -解析：选 D 光合作用需要酶的催化，酶在高温下会变性失活。Error!核 心 要 点 一 光 照 强 度 对 光 合 作 用 强 度 影 响 的 实 验 分 析1实验原理叶片含有空气，上浮 叶片下沉 充满细胞间隙，叶片上浮。 抽 气 光 合 作 用 产 生 O22实验中沉水
5、叶片的制备(1)小圆形叶片的制备：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片。(2)沉水：用注射器抽出叶片内气体，放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。(3)黑暗目的：防止光合作用的进行。3实验装置分析(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。(2)中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。4实验结果分析(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳
6、较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图：(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氧气，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图：- 4 -(3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的氧气产生，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：名师点拨 本实验中易产生的两个认识误区(1)本实验中所测的数值并不代表光合作用的真实值，而是光合作用的净产值，即光合作用强度减去呼吸作用强度。(2)叶片浮起之前并不是不进行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是产生的氧气量较少。题组冲关1图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片
7、上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的 NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(见图乙)，以研究光合速率与 NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是( )A在 ab 段，随着 NaHCO3溶液浓度的增加，光合速率逐渐减小B在 bc 段，单独增加光照或温度或 NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间C在 c 点以后，因 NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降D因配制的 NaHCO3溶液中不含 O2，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用解析：选 C 在 ab 段，随着 N
8、aHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的平均时间变短，表明光合速率逐渐增大；在 bc 段，单独增加光照或温度可以缩短叶圆片上浮至液面所用的时间，但单独增加 NaHCO3溶液浓度不能缩短叶圆片上浮至液面所用的时间；在c 点以后，因 NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降；凡是活细胞都能- 5 -进行呼吸作用。2图甲是某同学探究影响植物光合速率因素的实验装置图，图乙表示的是线粒体和叶绿体之间物质的交换。试回答：(1)图甲装置中隔在灯与试管之间盛水玻璃柱的作用是_。(2)若实验中每隔 5 min 改变一次试管与玻璃柱之间的距离，随着距离的增加，气泡产生速率下降，请分析影响
9、这一结果的外界因素：_；_。(3)为了探究光照强度对光合速率的影响，利用图甲装置进行实验的设计思路是：_。(4)在什么情况下，会出现如图乙所示的情况？_。(5)当产生气泡的情况下，请在图乙中用箭头标出此状态时 O2的移动方向。解析：(1)盛水玻璃柱位于灯和盛有水藻的试管之间，由于灯不仅发光而且也能发热，所以盛水玻璃柱可以吸收热量。(2)由于试管水中溶解的 CO2量是有限的，一段时间后 CO2的浓度会降低，同时距离增加会使光照强度降低。(3)自变量是光照强度，可以通过更换灯泡大小或改变灯和试管之间的距离来改变光照强度。(4)由于叶绿体产生的 O2全部用于细胞呼吸，而线粒体产生的 CO2全部用于光
10、合作用，所以此时的光合速率和呼吸速率是相同的。(5)产生气泡时，说明此时光合作用大于细胞呼吸，产生的 O2一部分用于细胞呼吸，一部分释放到大气中。答案：(1)吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温的影响(2)光照强度减弱，光合作用产生的 O2减少水中 CO2含量逐渐下降，光合作用产生的 O2减少(3)用多组相同装置，只更换灯泡大小或只改变试管与灯之间的距离，进行对照实验(4)光合速率等于呼吸速率(5)如图：- 6 -Error!核 心 要 点 二 单 因 子 和 多 因 子 对 光 合 作 用 的 影 响1单因子变量对光合速率影响(1)光照强度(如图)曲线分析：项目曲线点、段 进行的生理过程气体
11、转移情况对应的生理状态模型A 点 只进行呼吸作用吸收 O2、释放 CO2AB 段呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸作用光合作用吸收 O2、释放 CO2B 点呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸作用光合作用不与外界进行气体交换B 点以后呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸作用bc Babc Dabc解析：选 A a 与 b 所处环境中 CO2的浓度高于 c 点；a 与 b 的 CO2浓度相同，但 a 点的光照强度比 b 点低，被还原的 C3少；b 与 c 相比较光照强度是相同的，但 b 点的 CO2浓度高- 16 -于 c 点，所以 b 点产生的 C3要远高于 c 点。6对某植物在不同环境条件下 O2的吸
12、收量和释放量(mg/h)进行测定，结果如下表，下列对结果的分析不合理的是( )光强温度 O2变化量 0 klx 5 klx 10 klx10 0.5 3.0 4.020 1 2.0 5.0A.在 5 klx 光照条件下 5 h,10 时光合作用产生的 O2总量比 20 时多 2.5 mgB在 20 时，分别用 10 klx 和 5 klx 光照 10 h，黑暗 14 h，O 2增加量前者比后者多30 mgC在 10 、10 klx 光照 4.8 h 后，转入 20 黑暗环境 19.2 h，O 2变化量为 0D该实验的自变量是光照强度、温度和照光时间，CO 2浓度等属于无关变量解析：选 D 黑暗
13、中单位时间内 O2的吸收量代表呼吸速率，光下测定的单位时间内 O2的释放量是净光合速率，在 5 klx 光照条件下 5 h,10 时光合作用产生的 O2总量是3.5517.5 mg，20 时光合作用产生的 O2总量是 3515 mg；在 20 时，用 10 klx和 5 klx 光照 10 h，黑暗 14 h， O2增加量分别是 51011436 mg、2101146 mg，前者比后者多 30 mg；在 10 、10 klx 光照 4.8 h，积累 O2量是 44.819.2 mg,20 黑暗环境 19.2 h，消耗 O2量是 119.219.2 mg， O2变化量为 0；该实验的自变量是光照
14、强度与温度，无关变量是照光时间、CO 2浓度等。二、非选择题7请据下图回答问题：(1)若将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中(室温 20 )，可观察到光下枝条会放出气泡。常以太阳灯(冷光源)作为光源，移动太阳灯使之与大试管的距离不同，结果如图2 中曲线 1 所示(光合速率用单位时间 O2释放量表示)。该实验研究的是_对光合速率的影响。使用冷光源的目的是_。(2)如果其他条件不变，CO 2浓度增大，图 2 中 A 点会_(填“上移”或“下移”)；若将装置由明处移至黑暗处，则细胞中 C5的含量_。(3)若在室温 10 和 30 时再分别进行实验，结果如曲线 2 和曲线 3，D 点的限制因素主要
15、是_。BC 段的限制因素主要是_。(4)若图 3 中，表示气体进出过程，则图 2 中 C 点会发生的过程是(用数字表示)_。- 17 -(5)利用图 1 装置，进行光合作用的相关探究实验，除题中探究内容之外，还可以探究的课题是_。解析：(1)冷光源与试管的距离不同改变的是光照强度，之所以采用冷光源是防止产生的热量对实验结果产生影响。(2)CO 2的浓度升高在一定程度上会使光合速率上升；当移至黑暗处时H产量减少，所以被还原成 C5的数量也减少。(3)D 点与曲线 1、3 上相对应的点光照强度相同，而所处的温度不同；BC 段光合速率会随着光照强度的减弱而降低，光照强度属于限制因素。(4)图 2 中
16、的 C 点表示光合作用等于呼吸作用，所以只存在 O2进入线粒体，CO 2进入叶绿体。(5)影响光合作用的主要外界因素有温度、光照强度和 CO2浓度。答案：(1)光照强度 排除温度这一无关变量对实验结果的影响 (2)上移 减少 (3)温度 光照强度 (4) (5)探究 CO2浓度对光合作用的影响8图甲为测定光合速率的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片和 CO2缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。在不同强度的光照条件下，测得的气体体积变化如图乙所示。(1)标记实验开始时毛细刻度管中红色液滴所在位置。实验时，试管内变化的气体是_。(2)若此时图甲植物光照强度为 15
17、klx，则 1 h 光合作用产生的气体量为_ mL。若此时植物叶片的呼吸熵(CO 2/O2)为 0.8(呼吸时产生的 CO2和消耗的 O2的比值)，则植物光合作用除自身呼吸提供的 CO2外，植物还需从外界吸收 CO2_mL。(3)为了防止无关因子对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，对照组实验装置与实验组实验装置的区别是_。解析：(1)由于图甲中存在 CO2缓冲液，所以在不同光照强度下，液滴位置改变的实质是O2的消耗和释放。(2)光合作用产生 O2的气体量应包括积累量和叶片消耗量为15050200(mL)，同时，净产生的 O2量等于净消耗的 CO2量为 2000.850160(mL)。(3)设置对照时可将新鲜叶片改为经消毒的死叶片；除叶片本身会影响实验外，环境因素也可能影响实验结果。答案：(1)O 2 (2)200 160(3)新鲜叶片改为经消毒的死叶片- 18 -
