高考生物一轮复习讲义-第3单元第7课时光合作用的影响因素及其应用.docx
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1、第7课时光合作用的影响因素及其应用目标要求影响光合作用速率的环境因素。考点一探究光照强度对光合作用强度的影响1实验原理:叶片含有气体,上浮叶片下沉充满细胞间隙,叶片上浮。2实验变量分析(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)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。3实验流程4实验结果分析光照越强,烧杯内小圆形叶片浮起的数量越多,说明一定范围内,随着光照强度的不断增强,光合作用强度不断增强。5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
2、吸消耗的O2,释放氧气,使叶肉细胞间隙充满了气体,浮力增大,叶片上浮。(2)打孔时要避开大的叶脉,因为其中没有叶绿体,而且会延长小圆形叶片上浮的时间,影响实验结果的准确性。(3)为确保溶液中CO2含量充足,小圆形叶片可以放入NaHCO3溶液中。考向光合作用影响因素的实验探究1(2023四川遂宁市高三模拟)在CO2浓度为0.03%和适宜的恒定温度条件下,测定植物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率,结果如图所示。下列有关分析正确的是()Aa点时,植物甲不进行光合作用Bc点时,植物甲和植物乙光合作用产生的有机物一样多Cd点时,主要是CO2浓度限制了植物乙光合速率的增大Db点时,植物乙的叶肉细胞中只
3、有细胞质基质和线粒体能产生ATP答案C解析光照强度为a点时,为植物甲的光补偿点,此时植物甲的光合作用强度等于呼吸作用强度,A错误;光照强度为c点时,植物甲和植物乙的净光合速率相同,但呼吸作用不同,因此植物甲和植物乙制造的有机物不一样,B错误;d点时植物乙达到光饱和点,因此光照强度不再是限制因素,而题中又提出“适宜的恒定温度条件”,因此此时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2浓度,C正确;光照强度为b点时,为植物乙的光补偿点,此时植物乙的光合作用强度等于呼吸作用强度,因此产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体,D错误。2某实验小组为验证KHCO3对某植物幼苗光合作用的影响,进行了
4、甲、乙两组不同处理的实验,甲组用差速离心法制备叶绿体悬液进行实验,乙组将等量植物幼苗叶片切割成1 mm2的叶小片进行实验,然后在适宜光照、20 恒温条件下用氧电极测量这两组植物的O2释放速率,结果如图所示。下列相关叙述正确的是()A本实验的自变量是KHCO3的浓度,无关变量为适宜光照、20 恒温条件BKHCO3浓度为0.05 molL1时,两组实验的O2释放速率存在差异的原因是光合速率不同C由该实验可推断,随着KHCO3浓度的增大,叶小片的O2释放速率会一直增大D加入清水组的叶小片中无O2释放,原因可能是光合作用产生的O2通过呼吸作用被消耗了答案D解析本实验的自变量是KHCO3的浓度以及对叶片
5、的处理方式,A错误;KHCO3浓度为0.05 molL1时,两组实验的O2释放速率存在差异的原因可能是差速离心组测得的O2释放速率为总光合速率,而叶小片中测得的O2释放速率为净光合速率,二者的不同主要在于有无呼吸作用消耗O2,B错误。考点二光合作用的影响因素及其应用1光照强度(1)原理:光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加,光反应速率加快,产生的NADPH和ATP增多,使暗反应中C3的还原加快,从而使光合作用产物增加。(2)曲线解读项目生理过程气体交换生理状态模型A点只进行呼吸作用吸收O2、释放CO2AB段呼吸作用大于光合作用吸收O2、释放CO2B点呼吸作用等于光合作用不
6、与外界进行气体交换B点以后呼吸作用小于光合作用吸收CO2、释放O2(3)应用:温室大棚中,适当增强光照强度,以提高光合速率,使作物增产。2CO2浓度(1)原理:CO2影响暗反应阶段,制约C3的形成。(2)曲线解读图1中A点表示CO2补偿点,即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。图2中A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。(3)应用:在农业生产上可以通过通风,增施农家肥等增大CO2浓度,提高光合速率。3温度(1)原理:温度通过影响酶的活性影响光合作用,主要制约暗反应。(2)应用:温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降
7、低室内温度,以降低细胞呼吸速率,保证植物有机物的积累。4水分和矿质元素(1)原理水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,如植物缺水导致萎蔫,使光合速率下降。矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成,对光合作用产生直接或间接的影响。(2)应用:施肥的同时,往往适当浇水,小麦的光合速率会更大,此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中,以离子形式存在,才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分,保证叶肉细胞中CO2的供应。(源于必修1 P106“拓展题”):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。分析曲线图并回答问题:710时的光合作用强度不断增强的
8、原因是光照强度逐渐增大。1012时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高,导致气孔开度减小,CO2无法进入叶片组织,致使光合作用暗反应受到限制。1417时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。从图中可以看出,限制光合作用的因素有光照强度、温度。依据本题提供的信息,提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施:可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式,如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等,提高绿色植物光合作用强度。5多因子变量对光合速率的影响植物生活的环境是复杂多样的,环境中的各种因素对光合作用的影响是综合的。下面的曲线是科学家研究多种因素对光合作用影响得到的结果。请分析回答:(1)这三
9、种研究的自变量分别是什么?提示光照强度、温度;光照强度、温度;光照强度、CO2浓度。(2)图3的研究中,对温度条件的设定有何要求?为什么?提示需要保持在最适温度,这样可能使实验结果更加明显。(3)图1中P点光照强度下,要想提高光合速率,可以采取什么措施?图2中P点温度条件下,要想提高光合速率,可以采取什么措施?提示提高CO2浓度;提高CO2浓度。(4)根据图1分析,在30 条件下,光照强度达到Q点之后,光合作用速率不再增加,限制因素可能有哪些?提示光合色素的含量、空气中CO2浓度。(5)图1结果不足以说明30 是光合作用最适宜温度,为什么?如何改进实验才能获得正确的结果?提示实验提供的温度条件
10、太少,需要在2040 之间增加温度梯度进行实验。(6)Q点之后,曲线会明显下降的是哪一个图?原因是什么?提示图2;温度升高,酶的活性会下降,甚至失活。6影响光合作用的内部因素(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(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶(3)植物叶面积指数考向一光合作用影响因素的综合考查3(2023贵州省瓮安第二中学高三期末)为探究影响光合速率的环境因素,某实验小组将长势及代谢状况相同的水稻幼苗置于适宜的条件下培养,实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是()A与D点相比,B点对应条件下限制幼苗光合速率的外界因素主要是光照强度BC点对应条件下,限制幼苗光合
11、速率的因素主要是施肥C在土壤含水量为40%60%的条件下,施肥效果明显D合理密植能提高幼苗的光能利用率,从而提高产量答案B解析B点光照强度为200 molm2s1,土壤含水量为60%,已施肥,D点光照强度为800 molm2s1,土壤含水量为60%,已施肥,因此光照强度是影响B点条件下幼苗光合作用速率的外界因素,A正确;据图可知,C点和D点光照强度相同,而C点土壤含水量为20%,D点土壤含水量为60%,说明C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是土壤含水量,B错误;不管光照强度是200 molm2s1,还是800 molm2s1,在土壤含水量为20%40%的条件下施肥和未施肥效果是一样的,而
12、在土壤含水量为40%60%的条件下施肥时二氧化碳的吸收量明显增加,即施肥效果明显,C正确;合理密植可提高光能利用率,增加光合作用效率,有利于提高产量,D正确。4下图是各种环境因素影响黑藻光合速率变化的示意图。下列相关叙述正确的是()A若在t1前充CO2,则暗反应速率将显著提高Bt1t2,光反应速率显著提高而暗反应速率不变Ct3t4,叶绿体基质中NADPH的消耗速率提高Dt4后短暂时间内,叶绿体中C3/C5比值下降答案C解析Ot1,光照较弱,光合速率较慢,限制因素为光照强度,若在t1前充CO2,则暗反应速率不会显著提高,A错误;t1t2,光反应速率显著提高,产生的NADPH和ATP增加,导致暗反
13、应速率也增加,B错误;t3t4,CO2浓度增加,叶绿体基质中生成的C3增加,消耗NADPH的速率提高,C正确;t4后短暂时间内,由于缺少光照,ATP和NADPH减少,还原C3的速率减慢,但短时间内C3继续生成,故叶绿体中C3/C5比值将上升,D错误。考向二光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题5下图为CO2吸收量与光照强度关系的坐标图,当光合作用相关因素改变后,a、b、c点的移动描述不正确的是()A若植物体缺Mg2,则对应的b点将向左移B已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 和30 ,则温度由25 上升到30 时,对应的a点将下移,b点将右移C若原曲线代表阳生植物,则阴生植物对应的a
14、点、b点、c点将分别向上移、左移、左移D若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变),则b点将向左移答案A解析若植物体缺Mg2,叶绿素含量降低,光合速率下降,需要更强光照条件,才能使光合速率等于呼吸速率,故b点右移,A错误;温度由25 上升到30 时,呼吸速率上升,故a点下移;呼吸速率上升,光合速率下降,要让光合速率呼吸速率,需要更强光照,故b点右移,B正确;植物光合作用最有效的光是红光和蓝紫光,若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变),光合速率上升,要让光合速率呼吸速率,需要较弱光照即可,故b点将向左移,D正确。6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
15、于25 环境中时光合作用强度随光照强度变化的坐标图。下列叙述错误的是()Aa点时叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体Bb点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等C当植物缺Mg时,叶绿素减少,b点将向左移D将温度提高到30 时,a点上移,b点右移,c点上移答案C解析a点时光照强度为0,叶肉细胞不进行光合作用,产生ATP的细胞器只有线粒体,A正确;b点时的光照强度为该植物的光补偿点,此时光合作用强度等于细胞呼吸强度,B正确;b点为光补偿点,当植物缺Mg时,叶绿素合成减少,同等光照强度下光合作用强度下降,只有更大光照强度的光才能使光合作用强度等于细胞呼吸强度,故b点将向右移,C错误;由于该植物光合作用和
16、细胞呼吸最适温度分别为25 和30 ,将温度由25 提高到30 后,植物光合作用强度下降,细胞呼吸强度增大,故代表细胞呼吸强度的a点上移,光补偿点b点右移,净光合作用速率最大值对应的c点上移,D正确。考向三农业生产中的应用7夏季大棚种植,人们经常在傍晚这样做:延长2小时人工照光;熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上;关上门和通风口。对于上述做法的生物学原理的分析,错误的是()A延长光合作用时间,可以提高有机物的制造量B起到降氧、降温、降湿度的作用,从而抑制细胞呼吸减少有机物消耗C与时的状态相比,时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强D可积累棚内CO2浓度来抑制细胞呼吸,并对下一天的光合作用有利答案C
17、解析的目的是抑制有氧呼吸,故与时的状态相比,叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱,C错误。8在大棚栽培蔬菜过程中,不属于提高光合作用效率来增产的措施是()A适当提高光照强度B夜间适当降低温度C适时增施有机肥D适时通风透气答案B解析适当提高光照强度,可以促进光反应,从而提高光合作用效率,A不符合题意;夜间无光照,植物不能进行光合作用,夜间适当降低温度的目的是降低植物的细胞呼吸,减少有机物的消耗,B符合题意;适时增施有机肥、适时通风透气,都可以提高二氧化碳浓度,提高光合作用效率,C、D不符合题意。1(2022北京,2)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浓度的关系如图。据图分
18、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CCO2浓度为200 LL1时,温度对光合速率影响小D10 条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高答案D解析由图可以看出,在低于最适温度时,曲线呈上升趋势,所以,光合速率随温度的升高而升高,A正确;由这三个曲线可以看出,当CO2浓度为200 LL1时,最适温度大约为30 ,当浓度为1 000 LL1时,曲线一直上升,我们并不能看出最适温度,所以,在一定范围内CO2浓度升高会使光合作用最适温度升高,B正确;CO2在200 LL1时,这个曲线随温度的升高变化幅度最小,所以,此时温
19、度对光合作用速率影响最小,C正确;10 时,CO2浓度从200到370 LL1时,光合作用速率有明显的提高,但从370到1 000 LL1时,光合作用速率变化较小,所以当CO2浓度达到一定浓度时,如果再提高CO2浓度,光合作用速率可能不变,D错误。2(2018江苏,18)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中能使图中结果成立的是()A横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度B横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度C横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度D横坐标是光强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度答案D解析随着CO2浓度
20、的增大,净光合速率先增大后趋于稳定,但由于净光合速率最大时对应着一个温度,即最适温度,低于或高于此温度,净光合速率都将下降,所以无法确定在CO2浓度足够大时,甲、乙温度的高低,A错误;植物进行光合作用存在最适温度,高于最适温度后,净光合速率减小,所以随着温度升高,净光合速率应先升高后降低,B错误;由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光,在相应光波长时,植物的净光合速率存在峰值,不应呈现先升高后趋于稳定的状态,且光波长一定时,较高温度下的净光合速率不一定较高,C错误;随着光强度的增加,净光合速率先增大后趋于稳定,在光强度足够强时,较高的CO2浓度下净光合速率较大,D正确。3(2022浙江6月选考,27
21、)通过研究遮阴对花生光合作用的影响,为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟,每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。处理指标光饱和点(klx)光补偿点(lx)低于5 klx光合曲线的斜率(mg CO2dm2hr1klx1)叶绿素含量(mgdm2)单株光合产量(g干重)单株叶光合产量(g干重)单株果实光合产量(g干重)不遮阴405501.222.0918.923.258.25遮阴2小时355151.232.6618.843.058.21遮阴4小时305001.463.0316.643.056.13注:光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系
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