2020年高考生物一轮复习讲义:第11讲 光合作用的影响因素
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1、第 11 讲 光合作用的影响因素影 响 光 合 作 用 速 率 的 环 境 因 素 ( )影响光合作用的因素及应用1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,如图所示:(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶。2外部因素(1)光照强度(2)CO2 浓度(3)温度(4)必需矿质元素(N、P、Mg、K 等)据图分析多因素对光合作用的影响,回答下列问题:(1)三条曲线在 P 点之前限制光合速率的因素分别是_、_、_。(2)三条曲线在 Q 点之后横坐标所表示的因子 _(填“是”或“不是”)影响光合速率的主要因素,此时的限制因素分别是_、_、_。(3)在北方的冬暖大棚中施
2、用有机肥的益处包括_ 。答案:(1)光照强度 光照 强度 温度(2)不是 温度 CO 2 浓度 光照强度(3)增加土壤肥力、增加大棚内的温度和 CO2 浓度考向 1 考查影响光合作用的环境因素1(2019湖北孝感一中等八所重点高中协作体联考 )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。下列有关分析正确的是( )A当光照强度为 1 klx 时,植物甲开始进行光合作用B当光照强度为 3 klx 时,植物乙的总光合速率是 0 mg/(100 cm2 叶h)C若在 c 点时突然停止 CO2 供应,短时间内植物甲的叶绿体中 C3 的含量
3、会增加Dd 点时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是 CO2 的浓度解析:选 D。光照强度为 1 klx 时,此时植物甲的光合作用强度等于呼吸作用强度, A错误;当光照强度为 3 klx 时,总光合速率净光合速率呼吸速率02020 mg/(100 cm2 叶h),B 错误; c 点的限制因素主要是 CO2 浓度,因此突然停止 CO2 供应,CO 2 固定受阻,短时间内 C3 的含量会减少, C 错误;d 点时植物乙到达光饱和点,因此光照强度不再是限制因素,而题中又提出此过程处于“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因素是 CO2 的浓度,D 正确。2(2019浙江名
4、校新高考联考 )将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中,保持适宜的pH 和温度,改变其他条件,测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度,结果如图所示。下列有关绿藻细胞代谢的说法正确的是( )A前 5 分钟只进行呼吸作用B第 4 分钟只发生光能转化为化学能C第 7 分钟五碳化合物的含量瞬间增加D912 分钟光合作用速率等于呼吸作用速率解析:选 D。由题图可知,前 4 分钟处于黑暗环境中 ,细胞只进行呼吸作用,第 4 分钟开始进行光照,4 分钟之后,细胞开始进行光合作用,A 错误;第 4 分钟,绿藻既进行光合作用也进行细胞呼吸,既发生光能转变成化学能,也发生有机物中的化学能转变成活跃的化学能(储存在 ATP 中)和
5、热能,B 错误;由曲线可知,第 7 分钟添加二氧化碳,二氧化碳浓度增大,二氧化碳固定的速度加快,消耗的五碳化合物增加,三碳化合物还原产生的五碳化合物暂时不变,因此五碳化合物含量下降,C 错误;由题图曲线可知,912 分钟,溶解氧浓度不变,说明光合 作用产生氧气的速率与呼吸作用消耗氧气的速率相等,即光合速率与呼吸速率相等,D 正确。外界因素对光合作用影响的实质影响因素 产生的影响 影响过程光照强度影响水的光解产生H ,影响ATP 的形成主要是光反应阶段CO 2 浓度 影响 C3 的合成 主要是暗反应阶段来源:学,科,网温度来源:学科网影响光合作用酶的活性来源:学科网 ZXXK来源:学#科#网考向
6、 2 考查环境条件改变与补偿点、饱和点移动的关系3(2019辽宁盘锦高级中学期末 )下图曲线表示某植物在恒温 30 、CO 2 浓度一定时光合速率与光照强度的关系,下列叙述错误的是( )A与 b 点相比较,c 点时叶肉细胞中三碳化合物的含量降低B若将 CO2 浓度降低,则叶绿体中H 合成速率将会变小, c 点向左下方向移动C当光照强度为 X 时,叶肉细胞中产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体D已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为 25 和 30 ,在其他条件不变的情况下,将温度调节到 25 ,图中 a 点将向上移动,b 点将向右移动解析:选 D。与 b 点相比 c 点时光照
7、强度增强,光反应产生的 H、ATP 增多,此时CO2 固定速率不变、C 3 还原速率增强,所以 c 点时 C3 含量较低,A 正确;CO 2 浓度降低,合成的 C3 减少,随之消耗的 H、ATP 减少,所以H合成速率减慢,c 点向左下方移动,B 正确;光照强度为 X 时,叶肉细胞既可以进行光合作用也可以进行有氧呼吸,所以此时细胞产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体,C 正确;温度由 30 调节到 25 时,光合作用速率增强、呼吸作用速率降低,所以 a 点向上移动、b 点向左移动,D 错误。4(2019安徽宿州褚兰中学高三摸底 )如图表示光照强度对阳生植物和阴生植物的CO2 吸收量的
8、影响。下列说法错误的是( )A图中甲、乙植物分别代表阳生植物、阴生植物B图中 e 点时,甲植物净光合速率比乙植物净光合速率大C图中 d 点,限制乙增产的外界因素是 CO2 浓度、温度D在缺 Mg 培养液中 培养甲植物,则其 b1 点将向右移动解析:选 B。图中甲植物净光合作用 CO2 吸收量高,细胞呼吸释放 CO2 量高,故甲为阳生植物,乙为阴生植物,A 正确;图中 e 点时,甲和乙两种植物曲线交于一点,两者净光合速率相等,B 错误;图中 d 点时,光照强度不再是影响乙植物光合作用的因素,此时限制乙植物光合作用强度的外界因素包括 CO2 浓度、温度等,C 正确;用缺 Mg 培养液培养甲植物,则
9、甲的光合作用强度降低,若保证光合作用强度等于细胞呼吸强度,需要增加光照强度,即 b1 点右移,D 正确。3 个关键点的移动规律如图所示,A、B、D 依次表示“光照强度为 0”点、补偿点与饱和点,其移动规律归纳如下:(1)细胞呼吸加强时,其 O2 吸收量或 CO2 释放量均增加(离 O 点越远),图示 A 点下移,反之,细胞呼吸减弱时,O 2 吸收量或 CO2 释放量均减小( 离 O 点越近),图示 A 点上移。(2)若改变的条件有利于光合作用时,补偿点应左移( 靠 O 点越近),即 B 点左移,而饱和点( D 点) 应右移 (曲线图上 C 点向右上移) 。(3)若改变的条件不利于光合作用( 如
10、缺 Mg2 ,温度变的不适宜等)时,补偿点(即 B 点)应右 移,饱和点(D 点)应左移 (曲线图上 C 点向左下移) 。 探究光照强度对光合作用强度的影响1实验原理(1)在光照下,绿色植物通过光合作用产生 O2。(2)若叶片中的气体逸出,细胞间隙充满了水,浮力减小,叶片就会沉到水底;若光合作用产生的 O2 充斥在叶片的细胞间隙中,浮力增大,叶片会从水底浮起。(3)光照强度不同,则光反应产生 O2 的速率不同,叶片上浮的时间也不同。2实验步骤及操作实验步骤 主要操作(1)制备小圆形叶片(2)排出细胞间隙中的气体(3)分装小圆形叶片(4)控制自变量(光照强度)用直径为 1 cm 的打孔器将绿色菠
11、菜叶片打出小圆形叶片 30 片将小圆形叶片和适量清水置于注射器中,用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞,使小圆形叶片内的气体逸出,重复几次取小圆形叶片各 10 片,分别放入暗处盛有 20 mL 富含 CO2 的清水的 3 个小烧杯中。这时的叶片因为细胞间隙充满了水,所以全部沉到水底将三个烧杯分别放在距离台灯位置 10 cm、20 cm、30 cm(对应编号为 1、2、3) 的三个位置上,打开台灯(5)观察并记录同一时段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量1(2019四川成都高三诊断 )取生长旺盛的绿叶,利用打孔器打出一批直径为 1 cm的叶圆片,将叶圆片细胞间隙中的气体排出后,平均分装到盛有等
12、量的不同浓度 NaHCO3溶液的培养皿底部,置于光照强度和温度均恒定且适宜的条件下,如图甲。测得各组培养皿中叶圆片上浮至液面所用的时间,如图乙。下列分析不正确的是( )Aab 段随着 NaHCO3 溶液浓度的增加,类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大Bc d 段随着 NaHCO3 溶液浓度的增加,叶绿体基质中 C3 的生成速率逐渐减弱Cc d 段随着 NaHCO3 溶液浓度的增加,单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小Dad 段如果增加光照强度或温度,都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间解析:选 D。ab 段随着 NaHCO3 溶液浓度的增加,叶圆片上浮至液面所用的时间不断缩短,说明氧气生成速率不断
13、提高,因此类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大,A 正确;cd 段随着 NaH CO3 溶液浓度的增加,叶圆片上浮至液面所用的时间不断延长,说明氧气生成速率在降低,即光合速率减弱,因此叶绿体基质中 C3 的生成速率逐渐减弱,单个叶圆片有机物的积累速率也在逐渐减小,B、C 正确;题中装置置于光照强度和温度均恒定且适宜的条件下,如果增加光照强度或温度,都会使光合速率降低,导致叶圆片上浮至液面的时间延长,D 错误。2如图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置,氧气传感器可监测 O2 浓度的变化,下列叙述错误的是( )A该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响B加入 NaHCO3 溶液是为了吸收细胞呼吸
14、释放的 CO2C拆去滤光片,单位时间内氧气传感器测到的 O2 浓度高于单色光下 O2 浓度D若将此装置放在黑暗处,可测定金鱼藻的细胞呼吸强度解析:选 B。分析题图装置可知 ,自变量是不同的单色光,因变量为盛气装置中 O2的多少,因而该实验可探究不同单色光对光合作用强度的影响,A 项正确;加入 NaHCO3溶液是为了给金鱼藻进行光合作用提供 CO2,B 项错误;拆去滤光片,给予自然光照,光合作用较任一单色光照的光合作用都强,因而单位时间内氧气传感器测到的 O2 浓度高于单色光下 O2 浓度,C 项正确;若将此装置放在黑暗处,金鱼藻只进行细胞呼吸,不进行光合作用,因此可通过测定盛气装置中 O2 的
15、减少量,测定金鱼藻的细胞呼吸强度,D 项正确。清一清易错点 1 误认为温室生产中昼夜温差越大,作物产量越高点拨 白天适当提高温度或增加 CO2 浓度,可有利于提高光合产量,夜晚不进行光合作用,适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗,故适当提高昼夜温差可提高作物有机物积累量,从而提高作物产量。然而,昼夜温差并非越大越好,因为夜晚温度过低时,呼吸酶活性过小,当呼吸作用被过度抑制 时,必将减弱矿质离子的吸收等代谢过程,从而制约次日的光合作用,这对作物生长显然不利。易错点 2 混淆不同图形中的光补偿点点拨 四幅图中所有的 A 点及图乙中的 B 点均表示光补偿点,因此在判断时一定要认真分析。易错点
16、 3 误认为光照下密闭容器中 CO2 浓度不变时,叶肉植物的光合速率呼吸速率点拨 一株放在密闭容器中的植物,当提供光照,且此容器内二氧化碳浓度不变时,不要认为此时叶肉细胞二氧化碳的吸收量等于释放量,事实上是整个植株二氧化碳的吸收量与释放量相等。因为植株还有非绿色组织,该部分只能进行呼吸作用产生二氧化碳,而对于叶肉细胞来说,二氧化碳的吸收量大于释放量,即“叶肉细胞”的光合速率抵消“所有细胞”呼吸速率时密闭容器中 CO2 不变(既不增加也不减少) 。判一判(1)光合作用中温度主要影响暗反应阶段( )(2)光合作用、呼吸作用都受到温度的影响,其中与呼吸作用有关的酶的适宜温度更高( )(3)农田种植作
17、物一年两茬,可延长光合作用时间( )(4)栽种矮秆、叶直而小的作物,能增加种植密度,有利于增大光合作用面积( )(5)温室条件下,通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收( )(6)细胞中不能合成 ATP 的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构( )(7)H2O 在光下分解为H和 O2 的过程发生在叶绿体基质中( )(8)夏季晴天光照最强时,小麦光合速率最高(2015海南,7B)( )(9)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,与对照组相比,其叶片光合作用强度下降,原因是光反应强度升高,暗反应强度降低( )(10)在其他条件适宜情况下,植物正常进行光合作用时突然停止光照,并在黑暗中立即开始连续取
18、样分析,在短时间内叶绿体中 C3 和 C5 含量都迅速增加 ( )(11)为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响,可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验( )答案:(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)(2018高考全国卷 )甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:(1)当光照强度大于 a 时,甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是_。(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是_,判断的依据是_。(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是_。(4)某植物夏日晴天中午 1
19、2:00 时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的_(填“O 2”或“CO 2”)不足。解析:(1)由题图可知,乙的光饱和点及光补偿点都比甲低,因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于 a 时,甲种植物光合作用强度高于乙种植物,因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知,甲种植物的光饱和点较高,对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低,所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高,气孔部分关闭,因此进入叶肉细胞的CO2 不足,叶片的
20、光合速率明显下降。答案:(1)甲 (2) 甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大(3)乙 (4)CO 2(2018高考全国卷)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的 A、B 两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。据图回答下列问题:(1)从图可知,A 叶片是树冠_(填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是_。(2)光照强度达到一定数值时,A 叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光合速率降低的主要原因是光合作用的_反应受到抑制。(3)若要比较 A、B 两种
21、新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是_。解析:(1)树冠下层叶片达到最大净光合速率时所需的光照强度会低于上层叶片,故由图中曲线可得出 A 叶片是树冠下层叶片。 (2)光照强度达到一定数值时,A 叶片的净光合速率开始下降,说明 CO2 的吸收量减少,但测得放氧速率不变,由此可知,光反应速率基本不变,因此,净光合速率下降的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。(3)常用有机溶剂无水乙醇对叶绿素进行提取。答案:(1)下层 A 叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于 B 叶片(2)暗 (3)无水乙醇(2017高考全国卷)植物的 CO2 补偿点是指由于 CO2 的限制,光合速
22、率与呼吸速率相等时环境中的 CO2 浓度。已知甲种植物的 CO2 补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是_。甲种植物净光合速率为 0 时,乙种植物净光合速率_( 填“ 大于 0”“等于 0”或“小于0”)。(2)若将甲种植物密闭在无 O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是_。解析:(1)甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养,培养后两种植物的光合速率都降低的原因是植物在光下光合作用吸收的 CO2 量大于呼吸作用释放的CO2
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