光合作用原理及應(yīng)用

2016年學考圈題（生物）新課標I卷專題6光合作用原理及應(yīng)用（一）考法解法【命題特點分析】本部分屬于每年高考?？純?nèi)容，選擇題及非選擇題形式均有，常與呼吸作用結(jié)合起來考，主要考察考生對相關(guān)知識的理解及貫通程度，難度系數(shù)在0.8-0.9之間；考查重點為光合作用過程及其影響因素、光合作用和細胞呼吸的關(guān)系。試題多以圖表、實驗形式進行考查，考查的內(nèi)容多種多樣。既注重對主干知識的考查，又重點考查“雙基”和實驗?zāi)芰??！窘忸}方法薈萃】解決該部分試題，需要從以下幾個方面著手考慮：1、光合作用過程（1）光反應(yīng)階段部位：基粒類囊體的薄膜上條件：光、色素、酶色素吸收光能用于以下兩個途徑｛水的光解：H2O—光T2[H]+|o2I供給暗反應(yīng)（C酶的還原劑，全稱為“還原型輔酶II”）ATP的形成：ATP+Pi+能量（光能） ATP（為暗反應(yīng)供能）（注：水的光解和色素吸收光能不需酶參與）（2）暗反應(yīng)階段部位：葉綠體的基質(zhì)條件：多種酶、[H]、ATP、C02（“暗”這個條件并不必需；但暗反應(yīng)若沒有光反應(yīng)提供的[H]和ATP就無法進行；所以暗處不能長時間進行暗反應(yīng)）過程：C5+CO2 2C32C3+[H]+ATP—（CH2O）+C5+ADP+Pi（3）光合作用全程圖解光能

總反應(yīng)式：co2+H2總反應(yīng)式：co2+H2O葉綠體(cH2O)+O2光合作用過程的閣解在暗反應(yīng)階段中,一些三碳化合物經(jīng)過復(fù)雜的變化，那成葡萄糖:另一些三碳化合物經(jīng)過重新組合，又形成五碳化合物，從而使暗反應(yīng)不斷地進行下去口）光合作用實質(zhì):無機物變成有機物，光能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物中的化學能2.光合作用探究歷程中的幾個關(guān)鍵實驗：年代創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)人創(chuàng)新實驗設(shè)計思路及現(xiàn)象實驗結(jié)論1771年普利斯特利點燃的蠟燭與綠色植物放在密閉玻璃罩內(nèi)，現(xiàn)象：蠟燭不易熄滅。小鼠與綠色植物放在密閉玻璃罩內(nèi)，現(xiàn)象：小鼠不容易窒息而死。植物可以更新空氣1864年薩克斯把綠色植物放在暗處幾小時，目的是讓葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)（淀粉）消耗掉，然后一半曝光，另一半遮光一段時間后，用碘蒸汽處理葉片，發(fā)現(xiàn)遮光的—半無顏色變化，曝光的一半則呈深藍色。綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉1880年恩格爾曼水綿+好氧細菌黑暗、沒有空氣 顯微鏡觀察氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所極細光束照射葉綠體 完全曝光現(xiàn)象：好氧細菌只 現(xiàn)象：好氧細菌集集中在帶狀葉綠體 中在帶狀葉綠體所被光束照射到部位 有受光部位的周圍附近。 （遠離葉綠體的其余部位分布很少）1941年魯賓和卡門實驗方法是同位素標記法即向植物提供］Lh2i8O、co2—現(xiàn)象：釋放的氧氣全是1802H20、C18O2—現(xiàn)象：釋放的氧氣全是02光合作用釋放的氧氣來自于水20世紀40年代卡爾文向植物（小球藻）提供14C標記的14CO2，追蹤14C在細胞內(nèi)的流向探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑，并將此途徑稱為“卡爾文循環(huán)”3、自養(yǎng)微生物的求生之路（1）化能合成作用硝化細菌：屬于原核生物，能利用氧化無機物（NH3及hno2，該過程稱為硝化作用）釋放的化學能，將CO2和h2o合成糖類。與光合作用的區(qū)別：1、能量來自于氧化無機物所釋放的化學能；2、反應(yīng)場所、步驟及酶不一致相同點：原料都是CO2和h2o（2）另類光合作用藍藻：屬于原核生物，能利用光能，將CO2和h2o合成糖類。能利用光能的結(jié)構(gòu)：藍藻細胞質(zhì)中含有類囊體結(jié)構(gòu)（表面含有葉綠素a，類胡蘿卜素及藻膽素）,因此，整個藍藻細胞就相當于一個大型的葉綠體，能進行與高等植物類似的光合作用過程。4、光合作用的影響因素（一）內(nèi)部因素（非重點內(nèi)容）廣植物種類不同同一植物在不同的生長發(fā)育階段?同一植物在不同部位的葉片葉齡J葉面積指數(shù)（二）外部因素（重、難點內(nèi)容）反應(yīng)條件：光、溫度、必需礦質(zhì)元素反應(yīng)原料：C02農(nóng)度、水多因子影響：

光照:1） 光質(zhì)復(fù)色光（白色）>藍紫光>紅光>綠光2） 光照時間延長光照時間，有利于有機物的持續(xù)積累。復(fù)種及人工光照3） 光照強度CO2濃度:A_真正光合速率曲線分析：光照強度對光合速率的影響CO2吸收量co2°?a量③CO2濃度:A_真正光合速率曲線分析：光照強度對光合速率的影響CO2吸收量co2°?a量③C：光飽和點：光合速率最大時的光照強度,光合速率達到最大值，隨光照強度增強光合作用強度不再增強。C主要受暗反應(yīng)酶活性和CO2濃度限制c：光飽和點B光補償點:光照強度主要受光反應(yīng)產(chǎn)物的限制:光照強度為零，只有呼吸作用CO2濃度很低時，綠色植物不能進行光合作用，達到一定含量時才開始進行光合作用，并在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2濃度增大而加快；當C02達到一定濃度時，再增加C02濃度，光合速率也不再增加，甚至減弱（因為細胞呼吸被抑制）這時的CO2濃度稱為CO2飽和點（B、F點）；而植物光合速率和呼吸速率相等時的CO2濃度稱為CO2補償點（E點）；A、D點進行光合作用所需CO2的最低濃度。應(yīng)用：（1） 溫室可通過放干冰的方法來提高室內(nèi)CO2的濃度。（2） 大田中：①控制好農(nóng)作物的密度（合理密植）和水肥管理，使農(nóng)田后期通風良好；

增施有機肥，使土壤微生物分解有機物增多，放出C02增多;深施NH4HCO3肥料。溫度:曲線分析：曲線分析：吸速率不斷加快，光合作用上升到一定階段就不再上升，B點表示，此溫度條件下，凈光合速率最高，即B點對應(yīng)的溫度為最適溫度，超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降。應(yīng)用：1.適時播種。溫室栽培時,白天適當提高溫度,晚上適當降溫。適時澆水，使氣孔開放，加強蒸騰，降低植物體溫度。礦質(zhì)元素N—蛋白質(zhì)（酶）P—ATP、NADPH、RuBPMg一葉綠素K—莖稈健壯，又促進淀粉的形成和向儲存器官（塊莖）的運輸曲線分析：為何后段光合速率會下降？土壤溶液濃度過高使植物失水從而導(dǎo)致光合速率下降。水分:曲線分析:①水既是光合作用原料，又是化學反應(yīng)的媒介;②水分是植物蒸騰的對象。缺水一氣孔關(guān)閉一C02②水分是植物蒸騰的對象。缺水一氣孔關(guān)閉一C02進入受阻一間接影響光合作用應(yīng)用措施：合理灌溉。曲線分析：P點時，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標所表示的因子,隨其因子的不斷加強，光合速率不斷提高。到Q點時，橫坐標所表示的因素不再是影響光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取適當提高圖示的其他因子。（二）課堂練習C3酸增多、C3酸增多C3酸減少C3酸減少答案】C【題干】離體的葉綠體在光照下進行穩(wěn)定光合作用時，如果突然中斷C02氣體的供應(yīng)，短暫時間內(nèi)葉綠體中C3酸增多、C3酸增多C3酸減少C3酸減少答案】CC5化合物減少C5化合物增多C5化合物增多C5化合物減少【圈題理由】本題主要考查光反應(yīng)與暗反應(yīng)間的聯(lián)系，以及暗反應(yīng)的具體反映過程，有利于讓學生掌握光反應(yīng)與暗反應(yīng)的詳細過程?！窘馕觥客蝗恢袛郈02的供應(yīng)，此時光反應(yīng)仍正常進行，光反應(yīng)生成的ATP及［H］會將C3還原成糖類，同時生成C5,生成的C5由于沒有CO2的供應(yīng)所以就不能轉(zhuǎn)化為C3而大量積累，相反現(xiàn)有的C3會在ATP及［H］的作用下持續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)镃5而大量消耗，故答案選C.

【題干】下圖為某植物在適宜的自然條件下，C02吸收速率與光強度的關(guān)系曲線。下列分析判斷錯誤的若溫度降低，a點上移若植物缺Mg,b點左移C?若CO2濃度升高，c點右移D.若水分不足，c點左移【答案】B【圈題理由】本題考查光合作用的影響因素，結(jié)合圖形考察，具有一定難度。本題能讓學生深入了解各因素變化對光合作用的影響機制?！窘馕觥渴紫任覀円炊畧D形各部分所代表的含義，橫坐標表示光照強度，縱坐標表示凈光合速率，以C02的凈吸收速率表示，a點表示無光照時的C02吸收速率，可以看出此時應(yīng)為總呼吸速率，b點表示光補償點，為呼吸速率等于光合速率時的狀態(tài)，c點表示光飽和點，此時主要受光合作用的原料CO2濃度和水分）限制。A選項，溫度降低會導(dǎo)致呼吸作用降低，那么a點呼吸作用釋放的CO2量肯定會減少，a點上移；B選項，Mg是植物葉綠素的組成成分，缺鎂會導(dǎo)致葉綠素喪失功能，從而影響光能的吸收，此時要達到光補償點，則需要更大的光照強度才能生成足量的ATP和［H］用于暗反應(yīng)；C選項，CO2濃度升高，會生成更多的C3，此時能反應(yīng)更多的ATP和［H］,故需要更大的光照強度；D選項，水分不足，會減少［H］的產(chǎn)量，進而減少暗反應(yīng)的反應(yīng)量，最終導(dǎo)致低光照強度下就能達到光飽和點?！绢}干】下圖是某生物興趣小組設(shè)計的測量一盆蘆薈光合速率的實驗密閉裝置?，F(xiàn)有三套完全相同的裝置，作如下處理，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。已知氧傳感器用于測量裝置內(nèi)氧氣的含量，回答以下問題：刻度尺玻璃導(dǎo)管.-10020誦?；麸@］CO?緩沖液刻度尺玻璃導(dǎo)管.-10020誦?；麸@］CO?緩沖液裝苴培養(yǎng)條件割度尺讀數(shù)數(shù)據(jù)顯示屏讀數(shù)開始時2小時后開始時2小時后a適宜光照、25?0MEPb自然環(huán)境0HEIc黒暗、25?0NEQ（1）裝置a的液滴 （填“向左移”、“向右移”或“不移動”），測量數(shù)據(jù)可反映出 的大小；影響裝置b光合速率的外界因素有 ；裝置c植物細胞內(nèi)能產(chǎn)生三磷酸腺苷的場所有 ，該裝置可用于測量 。（2）利用a、c兩套裝置測量該蘆薈在適宜光照、25°C下的總光合速率時，下列可用的數(shù)據(jù)有 。①M-N②M+N③P-Q④P+Q⑤P-Q-2E⑥P+Q-2E（3）利用該裝置探究光照強度對該盆花卉光合速率的影響實驗時，無關(guān)變量主要是 【答案】（1）向右移凈光合速率溫度和光照強度細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體呼吸速率（2）①③ （3）溫度【圈題理由】本題考查光合作用與呼吸作用的過程及相互間的聯(lián)系，光合作用的影響因素以及凈光合速率的計算方式。能培養(yǎng)學生分析實驗設(shè)計的能力，有理論、有實驗、有計算綜合性比較強?！窘馕觥浚?）由于裝置玄置于適宜光照強度下，亦濃度和溫度恒定,光合速率應(yīng)犬于呼吸速率，故容器內(nèi)氣體總量會増加，致使內(nèi)部氣壓増大，液滴應(yīng)向右移，測量的數(shù)據(jù)反映的應(yīng)為凈光合速率。佗）裝羞匕墨于自然環(huán)境內(nèi)，CO2濃度恒定，溫度和光照強度是變化的，所以.影響該植物光合作用的外界因素為溫度和光照強度。佝）裝置c置于黑暗條件下，不能進行光合作用，但可以進行呼吸作用，故產(chǎn)生氛?的場所只有細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，無葉綠體?？赏ㄟ^檢測裝羞內(nèi)氧氣的減少量來測定呼吸速率。⑷總光合速率=凈光合速率+呼吸速率，皿可反映出凈光合速率，而-財可反映呼吸速率，故總光合速率=M+（-N）=K-N?P-E可反映出凈光合速率，E-Q可反映呼吸速率，故總光合速率=（P-E）+（E-Q）=P-Q。（5）該套裝蚤內(nèi)CO2濃度、植物、水分、土壤條件等都是固定的，可變的只有溫度和光照強度，其中溫度是無關(guān)變量，光照強度是自變量。

三）課后作業(yè)1.夏季晴朗的一天，甲乙兩株同種植物在相同條件下CO2吸收速率的變化如圖所示。下列說法正確的是（）甲植株在a點開始進行光合作用乙植株在e點有機物積累量最多曲線b-c段和d-e段下降的原因相同丙曲線b-d段不同的原因可能是甲植株氣孔無法關(guān)閉【答案】D【解析】圖中兩曲線可表示植物的凈光合速率，a點時，甲植株光合作用吸收二氧化碳的速率與細胞呼吸釋放二氧化碳的速率相等，在此之前，光合作用已經(jīng)開始，A錯；18時以后，乙植物的細胞呼吸開始強于光合作用，此時有機物的積累最多，B錯；b~c段下降的原因是氣孔部分關(guān)閉導(dǎo)致二氧化碳供應(yīng)不足，d~e段下降的原因是光照強度減弱，光反應(yīng)提供的［H］和ATP不足導(dǎo)致，C錯；b~d段，乙曲線出現(xiàn)圖中走勢的原因是氣孔會部分關(guān)閉，導(dǎo)致二氧化碳供應(yīng)不足，甲走出不同的趨勢，其原因可能為氣孔無法關(guān)閉,D對。2．下圖是有關(guān)棉花成熟綠葉組織的相關(guān)圖解，其中圖1是葉肉細胞的光合作用過程圖解；圖2表示某光照強度和適宜溫度下，光合作用強度增長速率隨co2濃度變化的情況.據(jù)圖回答下列問題：:屮： 八光音忤用塔誼辛ADPPi-Qraab€NaHCOa圖ADPPi-Qraab€NaHCOa圖3廳圓葉片上浮到戰(zhàn)面惱時間（1）由圖1可知，甲、乙分別代表的物質(zhì)是 、 ，要想使葉綠體內(nèi)C3的含量快速下降，可以改變的環(huán)境條件是 ，光反應(yīng)中o2的生成發(fā)生在類囊體膜的內(nèi)側(cè)，產(chǎn)生的o2擴散到鄰近的線粒體中被利用至少要經(jīng)過 層生物膜.（2）圖2中在 點光合作用速率達到最大,此時限制光合作用速率的主要環(huán)境因素是 ,C

點和D點相比，葉綠體中［H］的含量 （較低、相等、較高）?（3）從生長狀況相同的棉花葉片上剪出大小、部位相同的若干圓葉片，抽取葉片細胞內(nèi)的氣體,平均分成若干份，然后，置于不同濃度的NaHCO3溶液中，給予相同的一定強度光照，測量圓葉片上浮至液面所需時間,其記錄結(jié)果繪成曲線如圖3?請據(jù)此回答.該實驗的目的是： 從圖解分析,b點比a點細胞內(nèi)的C5含量 ,bc段曲線平緩的限制因素可能是 而c點以后曲線上行,其原因應(yīng)該是 ?【答案】（1）C02 ［H］和ATP不提供C02或增強光照4（2） D光照強度較高（3） ①探究CO2濃度對光合作用速率的影響②低光照強度NaHCO3濃度太大,導(dǎo)致細胞失水,從而影響細胞代謝【解析】⑴據(jù)圖1分析，甲、乙分別代表的物質(zhì)是CO2,［H］和ATP；要想使葉綠體內(nèi)C3的含量快速下降，其基本思路是增加C3去向或減少C3來源，因此可以減少或不提供CO2或增強光照；光反應(yīng)中O2的生成發(fā)生在類囊體的薄膜內(nèi)側(cè)，其擴散到鄰近的線粒體中被利用至少要穿過一層類囊體膜，葉綠體的兩層膜和線粒體的兩層膜，即