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新教材备战高考生物一轮复习全考点精讲课堂 第07讲 光合作用与能量转化（课件）
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这是一份新教材备战高考生物一轮复习全考点精讲课堂 第07讲 光合作用与能量转化（课件），共60页。PPT课件主要包含了细胞的能量供应和利用，需要通过化学反应实现，章节知识体系，ATP中化学能，有机物中化学能，热能散失，各种生命活动所需能量，光合作用，呼吸作用，ATP的利用等内容，欢迎下载使用。
ATP的主要来源——细胞呼吸
直接能源物质：细胞的能量“通货”——ATP
ATP 与ADP的相互转化
能量之源——光与光合作用
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
高效性专一性作用条件温和
第4课时 光合作用与能量转化
第五单元 细胞的能量供应和利用
通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验研究的思考和讨论，能说明光合作用过程。通过比较光合作用过程中光反应与暗反应之间的关系以及物质和能量的转化，分析光合作用与细胞呼吸的关系，形成结构与功能相适应、物质与能量相互依存的观点。
结合分析教材经典实验，掌握实验的基本原则，并通过实验结果得出相应实验结论。通过探究光照强度等环境因素对光合作用速率影响实验，形成实验设计和分析的能力。
尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能。能运用结构与功能相适应的观点，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。
运用光合作用与细胞呼吸的原理及关系，解决合理密植、合理施肥等生产生活实践问题，指导农业生产。
1、绿叶中色素的提取和分离
用无水乙醇提取色素，用层析液分离色素。
不溶于水，能溶于有机溶剂无水乙醇
色素都能溶解在层析液中，但溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
待滤液干后，再重复画一到两次
①色素带条数显示出色素种类； ②色素带宽窄与色素含量有关； ③色素带位置与色素在层析液中的溶解度高低(或与在滤纸条上扩散速 度快慢) 有关。
①叶片不新鲜
③滤液细线触及层析液
②加入无水乙醇过多、未加入二氧化硅或碳酸钙、滤液细线画的次数少
2、色素捕获光能的情况
一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光（400～760nm）
叶片为什么呈绿色？植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
类胡萝卜素不吸收波长大于约520nm的光
1、根据上述不同色素对不同波长的光的吸收特点，想一想，温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？
应选择无色的玻璃或塑料薄膜；
应补充红光光源或蓝紫光光源；
2、海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请解释。
有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。
3、影响叶绿素合成的因素
光照能调控叶绿素的合成，黑暗环境中的幼苗因不能合成叶绿素而长成白化苗，不能进行光合作用，待体内储存的养分耗尽就会死亡。
影响原理： 在受到光照射时，光敏色素的结构发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
控制叶绿素酶合成的基因
叶绿素的生物合成是一系列酶促反应，受温度影响。秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白，都与低温抑制叶绿素形成有关。高温下叶绿素分解大于合成，因而夏天绿叶蔬菜存放不到一天就变黄；相反，温度较低时，叶绿素解体慢，这也是低温保鲜的原因之一。
（3）矿质元素(Mg、N等)
②研究证实，叶片氮含量与叶绿素含量之间呈正相关。因此，当叶绿素含量低下时，要对植株进行适量施氮肥，这样可以提高叶绿素的含量，从而促进植物的生长、发育。
①缺Mg导致叶绿素合成减少，吸收光能减少，光合作用降低。
干旱可促进植物体内脱落酸（ABA）的合成，脱落酸促进叶绿素的降解, 降低叶片的光合速率。
4、研究表明，光照会影响韭菜叶绿素的合成，但不会影响类胡萝卜素的合成。请以暗处生长的韭菜幼苗作为材料，设计简便的实验以验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
实验思路： 将部分韭菜幼苗置于光照条件下培养(甲组)，部分置于黑暗条件下培养(乙组)。一段时间后，提取并用纸层析法分离两组韭菜中的色素，比较滤纸条上的色素带。
预期结果： 甲组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带与乙组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带基本一致；甲组滤纸条上有蓝绿色和黄绿色的色素带，乙组滤纸条上没有蓝绿色和黄绿色的色素带。
3、入秋后，叶片逐渐变黄，原因是什么？
入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素相对含量增加。
二、捕获光能的结构——叶绿体
叶绿体适于进行光合作用的结构特点？
由许多囊状结构(类囊体)堆叠而成。吸收光能的色素和催化光反应的酶就分布在类囊体的薄膜上。
催化暗反应的酶分布在基质中
②在类囊体膜上分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和基质中含有进行光合作用所必需的酶。
①叶绿体内含有大量的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积；
2、探究叶绿体功能的实验(恩格尔曼实验)
实验一 把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。
（3）实验设计的巧妙之处？
①水绵的叶绿体呈螺旋带状便于观察，好氧细菌的分布可以确定氧气的释放部位。
自变量为 ，因变量是 。 是无关变量的控制，目的是 。
临时装片放在没有空气的黑暗环境中
排除氧气和光对实验的干扰
②设置极细光束和黑暗、完全曝光和黑暗两次对照，使实验结论更具有说服力。
光照下叶绿体能释放氧气
实验二 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
自变量是 ，因变量是 。
光合作用主要吸收红光和蓝紫光
（3）综合这两个实验，你认为叶绿体具有什么功能？
叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
（4）恩格尔曼实验能得出“叶绿体是光合作用的场所”这 一结论吗？
不能。这一结论的得出还要结合其他的实验证据
1、光合作用的概念
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
光合作用的实质 ①物质上：无机物→有机物 ②能量上：光能→有机物中的化学能
2、光合作用原理的部分实验探究
离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气
离体叶绿体在适当条件下可发生水的光解、产生氧气(希尔反应)
希尔实验是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？
希尔实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
不能说明。实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移。
能够说明。希尔实验中没有合成糖类的原料CO2，因此，可以说明水的光解并非必须与 糖的合成相联系，意味着希尔反应是相对独立的反应阶段。
（2）鲁宾和卡门实验
①实验方法：
(不是放射性同位素示踪，15N、18O没有放射性)
②实验变量：
自变量是 ，因变量是 。
C18O2、H218O
释放出的O2是否含有18O
③实验结论：
光合作用释放的O2中的氧元素全部来自水
（3）阿尔农实验
叶绿体中水的光解过程伴随ATP合成
（4）卡尔文实验
用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性。
14CO2→14C3→(14CH2O)和14C5
③实验结论： 探明了CO2中的碳转化为有机物中的碳的途径。
自变量是 ，因变量是 。
3、光合作用的过程(根据是否需要光能，分为光反应和暗(碳)反应两个阶段)
2H2O＋4 NADP＋＋4e → 4 NADPH＋O2
ADP＋Pi＋能量 → ATP
②NADPH不简写成［H］。在暗反应中，NADPH除了作为还原剂，还能提供能量。
光能转变为ATP中的化学能
注： ①光反应中涉及能量的吸收、传递和转化，其中光能的吸收不需要酶催化。
CO2＋C5 → 2 C3
2 C3→ (CH2O) ＋ C5
ATP的化学能转变为糖类中的化学能
注： ①C3化合物：3-磷酸甘油酸； C5化合物：核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)
③在适宜稳定的条件下，叶绿体基质中C3的含量是C5的2倍。
②ATP和NADPH是在C3还原的过程中被消耗，产生ADP和Pi、NADP＋，继续参与光反应。
1、构建光合作用过程的模式图，并比较光反应和暗反应的区别与联系。
2、条件改变后，叶绿体内相关物质含量的变化情况分析。
3、C、H、O元素的转移途径
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 B．t1→t2，光反应速率显著提高而暗反应速率不变 C．t3→t4，叶绿体基质中NADPH的消耗速率提高 D．t4后短暂时间内，叶绿体中C3/C5比值下降
5、研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2＋的完全培养液中，其他条件相同且适宜。培养一段时间后，检测并比较两组菠菜幼苗的干物质的量，B组明显少于A组，原因是________________________________________________________。
Mg2＋是合成叶绿素的原料，缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，光反应产生的NADPH和ATP不足，C3的还原减少，形成的(CH2O)减少。
6、某同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液，并均分为两组，进行如下实验：
(注：DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色。)(1)A组气泡中成分是什么？DCPIP溶液由蓝紫色变无色的原因是什么？(2)B组(CH2O)/C3的值增高原因是什么？
O2。光反应阶段产生的NADPH使DCPIP还原
磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原形成(CH2O)。
7、在光合作用研究过程中，陆续发现以下事实： 事实1：在人们对光合作用的认识达到一定程度时，以反应式6CO2＋6H2O→C6H12O6＋6O2表示光合作用。 事实2：1937年，植物生理学家希尔发现，将叶绿体分离后置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中，制备成叶绿体悬浮液，若在试管中加入适当的“电子受体”，给予叶绿体一定强度的光照，在没有CO2时就能放出O2，同时电子受体被还原。希尔反应式是H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。 事实3：在希尔反应的基础上，Amn又发现，处于光下的叶绿体在不供给CO2时，既能积累还原态电子受体也能积累ATP；若撤去光照，供给CO2，则还原态电子受体和ATP被消耗，并有有机物(CH2O)产生。根据以上事实，回答下列相关问题。（1）基于以上三个事实推测，光合作用反应式中的C6H12O6中的O可能来自________。（2）希尔反应模拟了叶绿体光合作用中________阶段的部分变化，该阶段中电子受体由氧化态变成还原态的____________(填物质名称)，希尔实验中配制叶绿体悬浮液时加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是_______________________________。(3)Amn的实验说明(CH2O)的生成可以不需要光，但需要 (不考虑水)。(4)若向叶绿体悬浮液中加入C3且提供光照、不提供CO2则短时间内ATP和NADPH________(填“会”或“不会”)出现积累。
维持叶绿体的正常形态和功能
CO2、ATP、NADPH
（2）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量 （填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量。依据是 (理由是) 。原因是： 。
（1）实验的自变量是 ，因变量是 。
8、为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况见如图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。
C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%
不同光照处理或黑暗和光照交替的频率
光合作用产物的相对含量
因为随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的ATP和NADPH能够及时利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多
四、光合作用原理的应用(影响光合作用的因素)
1、光合作用强度
（1）光合作用强度(也叫光合速率)：用 来表示。
在单位时间内，植物光合作用制造糖类的数量，或固定CO2的量，或产生O2的量
能直接测得的是糖类积累量、 CO2吸收量、 O2释放量，即净光合速率
实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
注：叶绿体单位时间内释放O2量、吸收CO2量表示实际光合速率。
（2）光合速率的测定
方法一 测氧气释放速率
甲装置液滴移动的距离表示单位时间内氧气的释放量，即净光合速率
乙装置液滴移动的距离表示单位时间内氧气的吸收量，即呼吸速率
NaHCO3溶液(或CO2缓冲液)的作用：为植物光合作用提供CO2，维持装置中CO2含量的稳定。
方法二 测有机物积累速率
叶圆片的呼吸速率为 ，叶圆片的净光合速率为 。
1、下图为测定植物光合速率的实验装置，以下说法正确的是 A．若测定植物的净光合速率，液体可用CO2缓冲液 B．若液体为CO2缓冲液，改变光照强度后，液滴不移动说明植物不进行光合作用 C．若测定植物的呼吸速率，液体可用NaOH溶液，其它条件不变 D．为校正试验误差，对照组应放置相同死亡植物和蒸馏水，其它条件不变
3、一位同学研究某湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸时，设计了如下操作：
取三个相同的透明玻璃瓶标号a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。将a、b、c三个瓶子均在湖中待测深度取满水，并测定c瓶中水的溶氧量。将a、b两瓶密封后再沉入待测深度水体中，24小时后取出。测定a、b两瓶中水的溶氧量，三个瓶子的测量结果如图所示。关于24小时内待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是 A．24小时内待测深度水体中有氧呼吸消耗的氧气量是v ml/瓶 B．24小时内待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k ml/瓶 C．24小时内待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v) ml/瓶 D．24小时内待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v) ml/瓶
2、某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用热水或石蜡烫伤叶柄基部阻止两部分的物质和能量转移。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，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：
（1）MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6 h后( )＋( )－呼吸作用有机物的消耗量。
（2）若M＝MB－MA，则M表示 。
（3）真正光合速率的计算方法是 。
（4）本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。
光合作用有机物的总产量
B叶片被截取部分在6h内光合作用合成的有机物总量
M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)
将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分为A、B两组，A组立即烘干称重，B组在暗处保存一段时间后再烘干称重，由A、B两组的干重差可计算出叶片的呼吸速率。
2、影响光合作用的因素
环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况，都会影响CO2的供给量而影响光合作用的进行
光照的强弱、光的成分、光照时间、光照面积等会影响光合速率或光能利用率
无机营养(如Mg、N等)、病虫害等会影响叶绿体的形成和结构而影响光合作用
温度等影响酶活性的因素也是影响光合作用的重要因素
在一定范围内，光合速率随光照强度的增加而加快(A～C)。当光合速率达到最大后，光合速率不再随光照强度的增加而加快(C～D)。光照强度过高，光合速率会下降(D～E)。
①影响情况
光照增强，光反应加快，产生 [H]和ATP增多，使暗反应中C3还原加快，从而使光合作用产物增加，提高了光合速率
受到外界CO2浓度、温度以及植物内部叶绿体数量、色素含量和酶的限制，光合速率不再加快(光饱和现象)。
①光照过强导致叶片气孔关闭，CO2供应减少；②光照太强会破坏叶绿体。
光反应吸收的光能已达最大；暗反应固定CO2的速率已达最大
②分析曲线
①若为植株的光补偿点，则在此光照强度下，植株净光合速率为0，植物不能生长。但叶 肉细胞的光合速率 叶肉细胞的呼吸速率。
②若为叶肉细胞的光补偿点，则在此光照强度下，植株的光合速率 植株的呼吸速率。
1、将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是
A．黑暗条件下，①增大、④减小 B．光强低于光补偿点时，①、③增大 C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变 D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
2、生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点和光补偿点如何变化，原因是什么？
光饱和点降低，因为CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和NADPH少。
光补偿点升高，因为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光合速率的日变化曲线
甲、乙两图中，光合速率与呼吸速率相等的时刻： 。
甲图：d、h；乙图：D、H
甲、乙两图中，植物能积累有机物的区段： 。
甲图：d~h；乙图：D~H
甲图ef段和乙图EF段，植物光合速率下降的原因是： 。
气孔关闭，CO2供应减少
甲图gh段和乙图GH段，植物光合速率下降的原因是： 。
光照减弱，[H]和ATP产生减少
在甲、乙两图中，如何判断植物是否能正常生长？
甲图： S2－S1－S3是否为正值；
乙图：J点值是否比初始CO2浓度低。
3、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所示。下列说法正确的是 A．甲植株在a点开始进行光合作用 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
4、20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究了“光合作用中释放出的氧到底是来自水还是来自CO2”这个问题，得到了氧气全部来自于水的结论。有人设计了如下实验，探讨绿色植物在不同光照强度下，H218O中 18O的传递情况（设植物体内的O2 和CO2优先满足植物自身的需要）。（1）不同光照强度下，给一组生长正常的绿色植物提供H218O和CO2，处理一段时间（较短）。据此完成下表（光补偿点指光合作用速率等于细胞呼吸速率时的光照强度）：
（2）除水外，植物体内可能含有 18O的物质有哪些？简要说明来源。（3）一段时间后，停止供给H2O和CO2 ，简要说明体内含 18O的物质如何变化？
随着蒸腾作用、呼吸作用等生命活动的持续进行，伴随体内物质的更新，将以H2O、CO2等代谢终产物的形式排出，体内的18O将不断减少，直到消失。
水光解形成 18O2 ；H218O参与有氧呼吸第二阶段反应形成C18O2 ；光合作用暗反应阶段形成C3化合物、C5化合物和（CH218O）等有机物；水解反应中形成的单糖（包含核酸水解形成的五碳糖）、二糖、氨基酸、脂肪酸、磷酸、含氮碱基等产物。
在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增加而加快(A～B)。当光合速率达到最大后，光合速率不再随CO2浓度的增加而加快(B～C)。
在光反应为暗反应提供充足NADPH和ATP的情况下，CO2增多，暗反应加快，从而使光合作用产物增加，提高了光合速率
受到光照强度、温度以及植物内部叶绿体数量、色素含量和酶的限制，光合速率不再加快(CO2和现象)。
在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处？(至少说出两点)
①有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素，增加了土壤的肥力； ②另外还释放出热量和CO2，增加了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用。
6、右图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法正确的是 A．CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用 B．适当增加光照强度，a点将左移 C．CO2浓度为b时，甲、乙 总光合作用强度相等 D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
5、我国北魏时期的农书《齐民要术》中，有关于栽种农作物要“正其行，通其风”的记载。分析采取这种措施的原因是什么？
通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用强度，进而提高光合产量。
温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度。超过最适温度，与光合作用有关酶的活性降低，导致光合速率下降。此外，温度升高，会使叶片气孔关闭，CO2吸收减少，从而导致光合速率降低。
植物光合作用的最适温度是否也是植物生长的最适温度？
8、以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 A．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等 B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多 C．温度高于25℃时，光合作用的有机物的量开始减少 D．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
7、北方夏季中午，光照强度很强，但植物的光合作用强度明显减弱的原因是什么？
北方夏季中午，温度很高，蒸腾作用很强，失水过多，导致大量气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用强度明显减弱。
（4）水分和矿质元素
水对光合作用的影响主要是：轻度缺水导致叶片气孔关闭，CO2吸收减少，暗反应减弱，光合速率下降；严重干旱会导致叶绿素含量降低和类囊体膜被破坏、酶活性降低等使光反应和暗反应速率急剧下降，光合速率下降。
矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP、磷脂的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等。
在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液的浓度过高，植物渗透失水导致植物光合作用强度下降。
10、土壤板结，光合速率下降的原因是 。
土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞进行无氧呼吸，产生的ATP减少，供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减少，光合色素的合成和酶数量减少，光合作用减弱。
9、农田施肥的同时，往往需要适当浇水，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。同时可以保证作物吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。
随着植物生长，土壤的水分会减少，土壤中的无机盐含量会下降，空气中CO2含量减少等。
11、给密闭玻璃瓶中的植物幼苗提供适宜的水、无机盐、光照强度、温度等条件，幼苗的生存时间一般不会太长，原因可能是 。
12、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(脱落酸)引起的。请以该种植物的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。
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。 预期结果是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。 预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
（5）内部因素：植物自身的遗传特性、叶龄、叶面积指数等。
阴生植物适合在弱光下生长的特点？
茎细长，叶薄，细胞壁薄，机械组织不发达，但叶绿体大，呈深绿色。（选择性必修2）
OA 段，随叶龄增大，叶面积增大，色素和酶的含量增多，酶活性增强，光合速率加快
A 点之后，随叶龄增大，色素和酶的含量减少，酶活性减弱，光合速率减慢
在一定范围内，总光合量随叶面积指数增大而增加，超过一定范围后，总光合量不再增加。
1、了解提高农作物产量的一些措施。
选择无色的玻璃或塑料薄膜做温室或大棚的顶棚；
温室补充红光光源或蓝紫光光源；
农业生产上“正其行，通其风”；
在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式(间作套种)；
温室栽培时，增大昼夜温差；
引种到昼夜温差大的地区种植；
作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土(中耕)；
在同一耕地上一年种收一茬以上作物的种植方式(复种)；
在同一块田里有计划地更换作物种类来种(轮作) ；
注：“轮作”是利用了不同作物根系对矿物营养元素吸收的差异，从而避免土壤肥力下降。
2、改变条件，光合作用曲线中点的移动？
（1）A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点 移；反 之，A点 移。
（2）B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应 移，反之 移。
（3）D点：代表最大光合速率，当增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向 移动；反之，移动方向相反。与阳生植物相比，阴生植物的D点向 移动。
3、如图所示，在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度对小球藻产生氧气的影响。装置A的曲线如图乙。据图分析，下列叙述错误的是
A．适当提高温度，P点将上移 B．P点处能产生ATP的细胞器只有线粒体 C．降低CO2浓度时，在图乙上的R点应右移 D．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
（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？
4、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：
多因子变量对光合速率的影响
（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？（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？（6）Q点之后，曲线会明显下降的是哪一个图？原因是什么？
光照强度、温度；光照强度、温度；光照强度、CO2浓度。
需要保持在最适温度，这样可能使实验结果更加明显。
提高CO2浓度；提高CO2浓度。
（1）这三种研究的自变量分别是什么？
（2）图3的研究中，对温度条件的设定有何要求？为什么？
（6）Q点之后，曲线会明显下降的是哪一个图？原因是什么？
（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？
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？
实验提供的温度条件太少，需要在20～40 ℃之间增加温度梯度进行实验。
图2；温度升高，酶的活性会下降，甚至失活。
3、探究环境因素(如光照强度)对光合作用强度的影响
（1）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LED台灯与烧杯之间的距离控制光照强度。 ③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小圆形叶片上浮的数量，来比较光合作用强度。
（2）实验变量分析 ①自变量是 ，通过调整 来调节光照强度的大小。 ②因变量是 ，可通过观测单位时间内圆形小叶片 或者是浮起相同数量的叶片所用的 来衡量光合作用的强弱。
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。
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，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、为了研究某种水草的光补偿点(植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等时的光照强度)，科研人员设计了下图装置所示的实验。试管中放入相同的水草和等量的0.5%BTB溶液(BTB溶液是酸碱指示剂，偏碱性时呈蓝色，弱酸性时呈黄色)。
（1）该实验的自变量是什么？判断依据是什么？
光照强度。试管与荧光灯的距离不同，光照强度不同。
黄色、蓝色；2号试管距离较远，光照强度弱，光合速率小于呼吸速率，产生的CO2使溶液呈酸性而变黄色，而5号试管由于距离较近，光照强度大，光合作用强度大于呼吸作用强度，消耗CO2，溶液呈碱性而变蓝色。
（3）实验中用荧光灯比白炽灯(白炽灯会发热而荧光灯不会)更好，原因是什么？
避免温度对光合作用的影响。
（3）根据上述3号试管的结果，预期2号、5号试管内的颜色变化并说明理由。
（2）一段时间后，距离荧光灯60 cm处的3号试管无颜色变化。怎么解释这种现象？
距离荧光灯60 cm处的光照强度为该水草的光补偿点(或植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等
五、光合作用与呼吸作用的综合
1、光合作用与有氧呼吸中物质的联系
a． ，b． ，c． ，d． ，e． ，f． ，g． ，h． 。
① ，② ，③ ，④ ，⑤ 。
（3）光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向
（4）光合作用中NADPH、ATP与有氧呼吸中NADH、ATP的来源、去路
2、光合作用与细胞呼吸中的能量联系
1、如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法，错误的是
A．X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATP B．①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④ C．②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定 D．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外
ATP的主要来源——细胞呼吸
直接能源物质：细胞的能量“通货”——ATP
ATP 与ADP的相互转化
能量之源——光与光合作用
绝大多数是蛋白质，少数是RNA
高效性专一性作用条件温和
第4课时 光合作用与能量转化
第五单元 细胞的能量供应和利用
通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验研究的思考和讨论，能说明光合作用过程。通过比较光合作用过程中光反应与暗反应之间的关系以及物质和能量的转化，分析光合作用与细胞呼吸的关系，形成结构与功能相适应、物质与能量相互依存的观点。
结合分析教材经典实验，掌握实验的基本原则，并通过实验结果得出相应实验结论。通过探究光照强度等环境因素对光合作用速率影响实验，形成实验设计和分析的能力。
尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能。能运用结构与功能相适应的观点，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点。
运用光合作用与细胞呼吸的原理及关系，解决合理密植、合理施肥等生产生活实践问题，指导农业生产。
1、绿叶中色素的提取和分离
用无水乙醇提取色素，用层析液分离色素。
不溶于水，能溶于有机溶剂无水乙醇
色素都能溶解在层析液中，但溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
待滤液干后，再重复画一到两次
①色素带条数显示出色素种类； ②色素带宽窄与色素含量有关； ③色素带位置与色素在层析液中的溶解度高低(或与在滤纸条上扩散速 度快慢) 有关。
①叶片不新鲜
③滤液细线触及层析液
②加入无水乙醇过多、未加入二氧化硅或碳酸钙、滤液细线画的次数少
2、色素捕获光能的情况
一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光（400～760nm）
叶片为什么呈绿色？植物工厂里为什么不用发绿光的光源？
类胡萝卜素不吸收波长大于约520nm的光
1、根据上述不同色素对不同波长的光的吸收特点，想一想，温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？
应选择无色的玻璃或塑料薄膜；
应补充红光光源或蓝紫光光源；
2、海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？请解释。
有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。
3、影响叶绿素合成的因素
光照能调控叶绿素的合成，黑暗环境中的幼苗因不能合成叶绿素而长成白化苗，不能进行光合作用，待体内储存的养分耗尽就会死亡。
影响原理： 在受到光照射时，光敏色素的结构发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
控制叶绿素酶合成的基因
叶绿素的生物合成是一系列酶促反应，受温度影响。秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白，都与低温抑制叶绿素形成有关。高温下叶绿素分解大于合成，因而夏天绿叶蔬菜存放不到一天就变黄；相反，温度较低时，叶绿素解体慢，这也是低温保鲜的原因之一。
（3）矿质元素(Mg、N等)
②研究证实，叶片氮含量与叶绿素含量之间呈正相关。因此，当叶绿素含量低下时，要对植株进行适量施氮肥，这样可以提高叶绿素的含量，从而促进植物的生长、发育。
①缺Mg导致叶绿素合成减少，吸收光能减少，光合作用降低。
干旱可促进植物体内脱落酸（ABA）的合成，脱落酸促进叶绿素的降解, 降低叶片的光合速率。
4、研究表明，光照会影响韭菜叶绿素的合成，但不会影响类胡萝卜素的合成。请以暗处生长的韭菜幼苗作为材料，设计简便的实验以验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
实验思路： 将部分韭菜幼苗置于光照条件下培养(甲组)，部分置于黑暗条件下培养(乙组)。一段时间后，提取并用纸层析法分离两组韭菜中的色素，比较滤纸条上的色素带。
预期结果： 甲组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带与乙组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带基本一致；甲组滤纸条上有蓝绿色和黄绿色的色素带，乙组滤纸条上没有蓝绿色和黄绿色的色素带。
3、入秋后，叶片逐渐变黄，原因是什么？
入秋后，气温逐渐降低，低温可导致叶绿素被破坏，而类胡萝卜素比较稳定，叶片中叶绿素含量减少，类胡萝卜素相对含量增加。
二、捕获光能的结构——叶绿体
叶绿体适于进行光合作用的结构特点？
由许多囊状结构(类囊体)堆叠而成。吸收光能的色素和催化光反应的酶就分布在类囊体的薄膜上。
催化暗反应的酶分布在基质中
②在类囊体膜上分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和基质中含有进行光合作用所必需的酶。
①叶绿体内含有大量的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积；
2、探究叶绿体功能的实验(恩格尔曼实验)
实验一 把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。
（3）实验设计的巧妙之处？
①水绵的叶绿体呈螺旋带状便于观察，好氧细菌的分布可以确定氧气的释放部位。
自变量为 ，因变量是 。 是无关变量的控制，目的是 。
临时装片放在没有空气的黑暗环境中
排除氧气和光对实验的干扰
②设置极细光束和黑暗、完全曝光和黑暗两次对照，使实验结论更具有说服力。
光照下叶绿体能释放氧气
实验二 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
自变量是 ，因变量是 。
光合作用主要吸收红光和蓝紫光
（3）综合这两个实验，你认为叶绿体具有什么功能？
叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
（4）恩格尔曼实验能得出“叶绿体是光合作用的场所”这 一结论吗？
不能。这一结论的得出还要结合其他的实验证据
1、光合作用的概念
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
光合作用的实质 ①物质上：无机物→有机物 ②能量上：光能→有机物中的化学能
2、光合作用原理的部分实验探究
离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气
离体叶绿体在适当条件下可发生水的光解、产生氧气(希尔反应)
希尔实验是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水？
希尔实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
不能说明。实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移。
能够说明。希尔实验中没有合成糖类的原料CO2，因此，可以说明水的光解并非必须与 糖的合成相联系，意味着希尔反应是相对独立的反应阶段。
（2）鲁宾和卡门实验
①实验方法：
(不是放射性同位素示踪，15N、18O没有放射性)
②实验变量：
自变量是 ，因变量是 。
C18O2、H218O
释放出的O2是否含有18O
③实验结论：
光合作用释放的O2中的氧元素全部来自水
（3）阿尔农实验
叶绿体中水的光解过程伴随ATP合成
（4）卡尔文实验
用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性。
14CO2→14C3→(14CH2O)和14C5
③实验结论： 探明了CO2中的碳转化为有机物中的碳的途径。
自变量是 ，因变量是 。
3、光合作用的过程(根据是否需要光能，分为光反应和暗(碳)反应两个阶段)
2H2O＋4 NADP＋＋4e → 4 NADPH＋O2
ADP＋Pi＋能量 → ATP
②NADPH不简写成［H］。在暗反应中，NADPH除了作为还原剂，还能提供能量。
光能转变为ATP中的化学能
注： ①光反应中涉及能量的吸收、传递和转化，其中光能的吸收不需要酶催化。
CO2＋C5 → 2 C3
2 C3→ (CH2O) ＋ C5
ATP的化学能转变为糖类中的化学能
注： ①C3化合物：3-磷酸甘油酸； C5化合物：核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)
③在适宜稳定的条件下，叶绿体基质中C3的含量是C5的2倍。
②ATP和NADPH是在C3还原的过程中被消耗，产生ADP和Pi、NADP＋，继续参与光反应。
1、构建光合作用过程的模式图，并比较光反应和暗反应的区别与联系。
2、条件改变后，叶绿体内相关物质含量的变化情况分析。
3、C、H、O元素的转移途径
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 B．t1→t2，光反应速率显著提高而暗反应速率不变 C．t3→t4，叶绿体基质中NADPH的消耗速率提高 D．t4后短暂时间内，叶绿体中C3/C5比值下降
5、研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2＋的完全培养液中，其他条件相同且适宜。培养一段时间后，检测并比较两组菠菜幼苗的干物质的量，B组明显少于A组，原因是________________________________________________________。
Mg2＋是合成叶绿素的原料，缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，光反应产生的NADPH和ATP不足，C3的还原减少，形成的(CH2O)减少。
6、某同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液，并均分为两组，进行如下实验：
(注：DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色。)(1)A组气泡中成分是什么？DCPIP溶液由蓝紫色变无色的原因是什么？(2)B组(CH2O)/C3的值增高原因是什么？
O2。光反应阶段产生的NADPH使DCPIP还原
磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原形成(CH2O)。
7、在光合作用研究过程中，陆续发现以下事实： 事实1：在人们对光合作用的认识达到一定程度时，以反应式6CO2＋6H2O→C6H12O6＋6O2表示光合作用。 事实2：1937年，植物生理学家希尔发现，将叶绿体分离后置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中，制备成叶绿体悬浮液，若在试管中加入适当的“电子受体”，给予叶绿体一定强度的光照，在没有CO2时就能放出O2，同时电子受体被还原。希尔反应式是H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。 事实3：在希尔反应的基础上，Amn又发现，处于光下的叶绿体在不供给CO2时，既能积累还原态电子受体也能积累ATP；若撤去光照，供给CO2，则还原态电子受体和ATP被消耗，并有有机物(CH2O)产生。根据以上事实，回答下列相关问题。（1）基于以上三个事实推测，光合作用反应式中的C6H12O6中的O可能来自________。（2）希尔反应模拟了叶绿体光合作用中________阶段的部分变化，该阶段中电子受体由氧化态变成还原态的____________(填物质名称)，希尔实验中配制叶绿体悬浮液时加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是_______________________________。(3)Amn的实验说明(CH2O)的生成可以不需要光，但需要 (不考虑水)。(4)若向叶绿体悬浮液中加入C3且提供光照、不提供CO2则短时间内ATP和NADPH________(填“会”或“不会”)出现积累。
维持叶绿体的正常形态和功能
CO2、ATP、NADPH
（2）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量 （填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量。依据是 (理由是) 。原因是： 。
（1）实验的自变量是 ，因变量是 。
8、为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况见如图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。
C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%
不同光照处理或黑暗和光照交替的频率
光合作用产物的相对含量
因为随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的ATP和NADPH能够及时利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多
四、光合作用原理的应用(影响光合作用的因素)
1、光合作用强度
（1）光合作用强度(也叫光合速率)：用 来表示。
在单位时间内，植物光合作用制造糖类的数量，或固定CO2的量，或产生O2的量
能直接测得的是糖类积累量、 CO2吸收量、 O2释放量，即净光合速率
实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
注：叶绿体单位时间内释放O2量、吸收CO2量表示实际光合速率。
（2）光合速率的测定
方法一 测氧气释放速率
甲装置液滴移动的距离表示单位时间内氧气的释放量，即净光合速率
乙装置液滴移动的距离表示单位时间内氧气的吸收量，即呼吸速率
NaHCO3溶液(或CO2缓冲液)的作用：为植物光合作用提供CO2，维持装置中CO2含量的稳定。
方法二 测有机物积累速率
叶圆片的呼吸速率为 ，叶圆片的净光合速率为 。
1、下图为测定植物光合速率的实验装置，以下说法正确的是 A．若测定植物的净光合速率，液体可用CO2缓冲液 B．若液体为CO2缓冲液，改变光照强度后，液滴不移动说明植物不进行光合作用 C．若测定植物的呼吸速率，液体可用NaOH溶液，其它条件不变 D．为校正试验误差，对照组应放置相同死亡植物和蒸馏水，其它条件不变
3、一位同学研究某湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸时，设计了如下操作：
取三个相同的透明玻璃瓶标号a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。将a、b、c三个瓶子均在湖中待测深度取满水，并测定c瓶中水的溶氧量。将a、b两瓶密封后再沉入待测深度水体中，24小时后取出。测定a、b两瓶中水的溶氧量，三个瓶子的测量结果如图所示。关于24小时内待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是 A．24小时内待测深度水体中有氧呼吸消耗的氧气量是v ml/瓶 B．24小时内待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k ml/瓶 C．24小时内待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v) ml/瓶 D．24小时内待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v) ml/瓶
2、某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用热水或石蜡烫伤叶柄基部阻止两部分的物质和能量转移。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，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：
（1）MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6 h后( )＋( )－呼吸作用有机物的消耗量。
（2）若M＝MB－MA，则M表示 。
（3）真正光合速率的计算方法是 。
（4）本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。
光合作用有机物的总产量
B叶片被截取部分在6h内光合作用合成的有机物总量
M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)
将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分为A、B两组，A组立即烘干称重，B组在暗处保存一段时间后再烘干称重，由A、B两组的干重差可计算出叶片的呼吸速率。
2、影响光合作用的因素
环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况，都会影响CO2的供给量而影响光合作用的进行
光照的强弱、光的成分、光照时间、光照面积等会影响光合速率或光能利用率
无机营养(如Mg、N等)、病虫害等会影响叶绿体的形成和结构而影响光合作用
温度等影响酶活性的因素也是影响光合作用的重要因素
在一定范围内，光合速率随光照强度的增加而加快(A～C)。当光合速率达到最大后，光合速率不再随光照强度的增加而加快(C～D)。光照强度过高，光合速率会下降(D～E)。
①影响情况
光照增强，光反应加快，产生 [H]和ATP增多，使暗反应中C3还原加快，从而使光合作用产物增加，提高了光合速率
受到外界CO2浓度、温度以及植物内部叶绿体数量、色素含量和酶的限制，光合速率不再加快(光饱和现象)。
①光照过强导致叶片气孔关闭，CO2供应减少；②光照太强会破坏叶绿体。
光反应吸收的光能已达最大；暗反应固定CO2的速率已达最大
②分析曲线
①若为植株的光补偿点，则在此光照强度下，植株净光合速率为0，植物不能生长。但叶 肉细胞的光合速率 叶肉细胞的呼吸速率。
②若为叶肉细胞的光补偿点，则在此光照强度下，植株的光合速率 植株的呼吸速率。
1、将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是
A．黑暗条件下，①增大、④减小 B．光强低于光补偿点时，①、③增大 C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变 D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
2、生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点和光补偿点如何变化，原因是什么？
光饱和点降低，因为CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和NADPH少。
光补偿点升高，因为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光合速率的日变化曲线
甲、乙两图中，光合速率与呼吸速率相等的时刻： 。
甲图：d、h；乙图：D、H
甲、乙两图中，植物能积累有机物的区段： 。
甲图：d~h；乙图：D~H
甲图ef段和乙图EF段，植物光合速率下降的原因是： 。
气孔关闭，CO2供应减少
甲图gh段和乙图GH段，植物光合速率下降的原因是： 。
光照减弱，[H]和ATP产生减少
在甲、乙两图中，如何判断植物是否能正常生长？
甲图： S2－S1－S3是否为正值；
乙图：J点值是否比初始CO2浓度低。
3、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所示。下列说法正确的是 A．甲植株在a点开始进行光合作用 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
4、20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究了“光合作用中释放出的氧到底是来自水还是来自CO2”这个问题，得到了氧气全部来自于水的结论。有人设计了如下实验，探讨绿色植物在不同光照强度下，H218O中 18O的传递情况（设植物体内的O2 和CO2优先满足植物自身的需要）。（1）不同光照强度下，给一组生长正常的绿色植物提供H218O和CO2，处理一段时间（较短）。据此完成下表（光补偿点指光合作用速率等于细胞呼吸速率时的光照强度）：
（2）除水外，植物体内可能含有 18O的物质有哪些？简要说明来源。（3）一段时间后，停止供给H2O和CO2 ，简要说明体内含 18O的物质如何变化？
随着蒸腾作用、呼吸作用等生命活动的持续进行，伴随体内物质的更新，将以H2O、CO2等代谢终产物的形式排出，体内的18O将不断减少，直到消失。
水光解形成 18O2 ；H218O参与有氧呼吸第二阶段反应形成C18O2 ；光合作用暗反应阶段形成C3化合物、C5化合物和（CH218O）等有机物；水解反应中形成的单糖（包含核酸水解形成的五碳糖）、二糖、氨基酸、脂肪酸、磷酸、含氮碱基等产物。
在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增加而加快(A～B)。当光合速率达到最大后，光合速率不再随CO2浓度的增加而加快(B～C)。
在光反应为暗反应提供充足NADPH和ATP的情况下，CO2增多，暗反应加快，从而使光合作用产物增加，提高了光合速率
受到光照强度、温度以及植物内部叶绿体数量、色素含量和酶的限制，光合速率不再加快(CO2和现象)。
在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处？(至少说出两点)
①有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素，增加了土壤的肥力； ②另外还释放出热量和CO2，增加了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用。
6、右图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法正确的是 A．CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用 B．适当增加光照强度，a点将左移 C．CO2浓度为b时，甲、乙 总光合作用强度相等 D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
5、我国北魏时期的农书《齐民要术》中，有关于栽种农作物要“正其行，通其风”的记载。分析采取这种措施的原因是什么？
通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用强度，进而提高光合产量。
温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度。超过最适温度，与光合作用有关酶的活性降低，导致光合速率下降。此外，温度升高，会使叶片气孔关闭，CO2吸收减少，从而导致光合速率降低。
植物光合作用的最适温度是否也是植物生长的最适温度？
8、以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 A．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等 B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多 C．温度高于25℃时，光合作用的有机物的量开始减少 D．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
7、北方夏季中午，光照强度很强，但植物的光合作用强度明显减弱的原因是什么？
北方夏季中午，温度很高，蒸腾作用很强，失水过多，导致大量气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用强度明显减弱。
（4）水分和矿质元素
水对光合作用的影响主要是：轻度缺水导致叶片气孔关闭，CO2吸收减少，暗反应减弱，光合速率下降；严重干旱会导致叶绿素含量降低和类囊体膜被破坏、酶活性降低等使光反应和暗反应速率急剧下降，光合速率下降。
矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP、磷脂的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等。
在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液的浓度过高，植物渗透失水导致植物光合作用强度下降。
10、土壤板结，光合速率下降的原因是 。
土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞进行无氧呼吸，产生的ATP减少，供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减少，光合色素的合成和酶数量减少，光合作用减弱。
9、农田施肥的同时，往往需要适当浇水，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。同时可以保证作物吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。
随着植物生长，土壤的水分会减少，土壤中的无机盐含量会下降，空气中CO2含量减少等。
11、给密闭玻璃瓶中的植物幼苗提供适宜的水、无机盐、光照强度、温度等条件，幼苗的生存时间一般不会太长，原因可能是 。
12、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(脱落酸)引起的。请以该种植物的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。
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。 预期结果是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。 预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
（5）内部因素：植物自身的遗传特性、叶龄、叶面积指数等。
阴生植物适合在弱光下生长的特点？
茎细长，叶薄，细胞壁薄，机械组织不发达，但叶绿体大，呈深绿色。（选择性必修2）
OA 段，随叶龄增大，叶面积增大，色素和酶的含量增多，酶活性增强，光合速率加快
A 点之后，随叶龄增大，色素和酶的含量减少，酶活性减弱，光合速率减慢
在一定范围内，总光合量随叶面积指数增大而增加，超过一定范围后，总光合量不再增加。
1、了解提高农作物产量的一些措施。
选择无色的玻璃或塑料薄膜做温室或大棚的顶棚；
温室补充红光光源或蓝紫光光源；
农业生产上“正其行，通其风”；
在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式(间作套种)；
温室栽培时，增大昼夜温差；
引种到昼夜温差大的地区种植；
作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土(中耕)；
在同一耕地上一年种收一茬以上作物的种植方式(复种)；
在同一块田里有计划地更换作物种类来种(轮作) ；
注：“轮作”是利用了不同作物根系对矿物营养元素吸收的差异，从而避免土壤肥力下降。
2、改变条件，光合作用曲线中点的移动？
（1）A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点 移；反 之，A点 移。
（2）B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应 移，反之 移。
（3）D点：代表最大光合速率，当增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向 移动；反之，移动方向相反。与阳生植物相比，阴生植物的D点向 移动。
3、如图所示，在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度对小球藻产生氧气的影响。装置A的曲线如图乙。据图分析，下列叙述错误的是
A．适当提高温度，P点将上移 B．P点处能产生ATP的细胞器只有线粒体 C．降低CO2浓度时，在图乙上的R点应右移 D．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
（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？
4、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：
多因子变量对光合速率的影响
（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？（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？（6）Q点之后，曲线会明显下降的是哪一个图？原因是什么？
光照强度、温度；光照强度、温度；光照强度、CO2浓度。
需要保持在最适温度，这样可能使实验结果更加明显。
提高CO2浓度；提高CO2浓度。
（1）这三种研究的自变量分别是什么？
（2）图3的研究中，对温度条件的设定有何要求？为什么？
（6）Q点之后，曲线会明显下降的是哪一个图？原因是什么？
（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？
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？
实验提供的温度条件太少，需要在20～40 ℃之间增加温度梯度进行实验。
图2；温度升高，酶的活性会下降，甚至失活。
3、探究环境因素(如光照强度)对光合作用强度的影响
（1）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LED台灯与烧杯之间的距离控制光照强度。 ③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小圆形叶片上浮的数量，来比较光合作用强度。
（2）实验变量分析 ①自变量是 ，通过调整 来调节光照强度的大小。 ②因变量是 ，可通过观测单位时间内圆形小叶片 或者是浮起相同数量的叶片所用的 来衡量光合作用的强弱。
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。
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，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、为了研究某种水草的光补偿点(植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等时的光照强度)，科研人员设计了下图装置所示的实验。试管中放入相同的水草和等量的0.5%BTB溶液(BTB溶液是酸碱指示剂，偏碱性时呈蓝色，弱酸性时呈黄色)。
（1）该实验的自变量是什么？判断依据是什么？
光照强度。试管与荧光灯的距离不同，光照强度不同。
黄色、蓝色；2号试管距离较远，光照强度弱，光合速率小于呼吸速率，产生的CO2使溶液呈酸性而变黄色，而5号试管由于距离较近，光照强度大，光合作用强度大于呼吸作用强度，消耗CO2，溶液呈碱性而变蓝色。
（3）实验中用荧光灯比白炽灯(白炽灯会发热而荧光灯不会)更好，原因是什么？
避免温度对光合作用的影响。
（3）根据上述3号试管的结果，预期2号、5号试管内的颜色变化并说明理由。
（2）一段时间后，距离荧光灯60 cm处的3号试管无颜色变化。怎么解释这种现象？
距离荧光灯60 cm处的光照强度为该水草的光补偿点(或植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等
五、光合作用与呼吸作用的综合
1、光合作用与有氧呼吸中物质的联系
a． ，b． ，c． ，d． ，e． ，f． ，g． ，h． 。
① ，② ，③ ，④ ，⑤ 。
（3）光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向
（4）光合作用中NADPH、ATP与有氧呼吸中NADH、ATP的来源、去路
2、光合作用与细胞呼吸中的能量联系
1、如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法，错误的是
A．X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATP B．①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④ C．②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定 D．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外
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