新高考生物一轮复习考点课件第15讲 光合作用的影响因素及其应用（含解析）

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第15讲 光合作用的影响因素及其应用
1.探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响；关注光合作用与农业生产及生活的联系。
考点一 探究光照强度对光合作用强度的影响
考点二 光合作用的影响因素及其应用 　
主要考点 必备知识
探究光照强度对光合作用强度的影响
指光照的强弱,以单位面积上所接受可见光的能量来量度，单位勒克斯（Lx）。
光合作用强度（也称“光合强度”、“光合速率”）
指光合作用的强弱， 植物在光照下单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
可通过测定单位时间、单位叶面积吸收的CO2的量或放出O2的量来定量地表示。
2.实验原理： 利用真空渗水法排除叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。在光合作用的过程中植物吸收CO2并排除O2，产生O2的多少与光合作用的强度密切相关， O2溶解度很小，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叶片上浮的数量及时间长短，来比较光合作用的强弱。
新鲜腊梅叶片，打孔器，注射器，40W台灯，100ml烧杯，镊子，NaHCO3溶液，一次性纸杯，标签纸，清水等.
1）用打孔器打出大小相等的圆叶片若干片（避开叶的主脉）
2）用注射器连抽几次抽出叶片中的气体，使叶片沉入水底.
3）将气体逸出的叶片放入一次性杯中保存
4）将3个烧杯编号后，分别加入2个40ml NaHCO3溶液、1个40ml清水，并各放入10片抽去气体的叶片.
5）按实验记录表进行操作
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。
同一时间段内各实验装置中1组小烧杯中小圆形叶片浮起的数量最多，3组小烧杯最少。
6.实验结果分析光照越强，烧杯内圆形小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。7.注意事项(1)叶片上浮的原因是_______________________________________________________________________________________________。(2)打孔时要避开 ，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。(3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入 溶液中。
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
叶圆片的数量和大小、温度、CO2浓度（可用玻璃管向烧杯中的水吹气相同时间）等
可观测指标为叶圆片上浮的数量
考向　光合作用影响因素的实验探究1.如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置，氧气传感器可监测O2量的变化。已知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是( )A.NaHCO3溶液可以为金鱼藻光合作用提供　CO2B.单色光照射时，相同光照强度下一定时间　内用红光比用绿光测到的O2量多C.氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻光合作用产生的O2量D.拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点
解析：氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻净光合作用产生的O2量，即总光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值，C错误。
光合作用的影响因素及其应用
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合速率也不断增加。当光照强度增加到某一点后（A），再增加光照强度，光合速率也不再增加，这一点的光照强度（B）称光饱和点。
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。
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。阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。
A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。AC段表示在一定范围内，光合速率随二氧化碳浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定数值后，光合作用速率不在增加。B点都表示CO2饱和点。
应用：对农田里的农作物应合理密植，“正其行，通其风”；对温室作物来说，应增施农家肥料或使用CO2发生器。
就测定方法来说，很难测定植物体内CO2或者O2变化量，只能测定密闭环境中CO2或者O2变化量，来推测植物体内CO2或者O2变化量。黑暗条件下可根据环境中CO2或者O2变化量直接测定呼吸速率。又由于光照强度不影响呼吸速率，在光照条件下可根据环境中CO2或者O2变化量和呼吸速率推知光合速率。
温度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的。
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；晚上适当降低室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用。缺水还会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合速率。在一定范围内，水越充足，光合作用速率越快 。
在12时左右光合作用强度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱。
应用：农业生产中，可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。
在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用速率下降。
N：是各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分，叶绿素中也有N元素。
P：是叶绿体膜、 NADP+和ATP的重要组成成分。
镁：叶绿素的重要组成成分。
K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。
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。
(1)这三种研究的自变量分别是什么？ 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？　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？　提高CO2浓度；提高CO2浓度。
(4)Q点之后，曲线会明显下降的是哪一个图？原因是什么？　图2；温度升高，酶的活性会下降，甚至失活。
限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高 。
横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法 。
应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
(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
考向　光合作用影响因素的综合考查1.下图甲表示某种植物叶肉细胞光合作用强度与光照强度的关系，图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两种气体)。据图判断，下列说法正确的是(注：不考虑无氧呼吸) ( )
A.图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m4B.图甲中c点时，图乙中有m1＝n1＝m4＝n4C.图甲中e点以后，图乙中n4不再增加，其主要原因是m1值太低D.图甲中a、b、c、d、e任意一点，图乙中都有m1＝n1>0，m2＝n2>0
解析：图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m3，A错误；图甲中c点时，光合速率等于呼吸速率，因此线粒体产生的二氧化碳刚好能供叶绿体利用，叶绿体产生的氧气刚好供线粒体利用，因此图乙中有m1＝n1＝m4＝n4，B正确；图甲中e点以后，图乙中n4不再增加，其主要原因是m3值太低，或温度的限制，C错误；图甲中a、b、c、d、e任意一点，图乙中都有m1＝n1>0，但由于d、e点细胞呼吸强度小于光合作用强度，应为m3＝n3>0，c点细胞呼吸强度等于光合作用强度，m3＝n3＝0，c、d、e点时，m2＝n2＝0，D错误。
2.(2022·北京东城区高三模拟)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
解析：O～t1，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；t1→t2，光反应速率显著提高，产生的NADPH和ATP增加，导致暗反应速率也增加，B错误；t3→t4，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 　光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题1.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
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。
2.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
解析：适当提高温度，酶的活性升高，呼吸作用强度提高，P点上升，A正确；P点光照强度为0，不进行光合作用，只进行呼吸作用，故产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，细胞器只有线粒体，B正确；降低二氧化碳浓度，光饱和点会向左移动，氧气释放量减少，即R点应向左上移，C错误；装置B是缺镁培养液，则小球藻中叶绿素合成受阻，吸收光能减少，直接降低光合作用强度。Q点时光合作用强度等于呼吸作用强度，但是呼吸作用强度不变，则需要增加光照强度，提高光合作用强度，从而保证光合作用强度等于呼吸作用强度，故Q点应右移，D正确。
考向　农业生产中的应用1.(2022·天津高三期中)夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工照光；②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上；③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.①延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量B.②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①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强D.③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
解析：②③的目的是抑制有氧呼吸，故与①时的状态相比，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误。
1.光照强度只影响光反应，不影响暗反应(　　)2.只要有光照，植物就能正常生长(　　)3.镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应(　　)4.水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，从而影响光合作用(　　)5.整株植物处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和呼吸作用强度相等(　　)
1.参照光照强度对光合作用强度的影响曲线，完成特殊点(段)对应的气体交换情况。
a-b点：只进行呼吸作用
b-c点：光合速率 < 呼吸速率
c点：光合速率 = 呼吸速率
c-g点：光合速率 > 呼吸速率
g-h点：光合速率 < 呼吸速率
h-i点：只进行呼吸作用
g点：光合速率 = 呼吸速率
有关光合作用和呼吸作用关系的变化曲线图中，最典型的就是夏季的某一晴天中CO2吸收和释放变化曲线。(大写字母为曲线上的某点，小写字母为对应的时间点，S代表某时间段内有机物的量)
c-g段积累有机物的量：
b-h段积累有机物的量：
S1+S2+S4+S5+S6
S3-S1-S2-S5-S6
①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是 。②10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是__________________________________________________________________________________。
2.源于必修1 P106“拓展应用”：右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：
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