高三二輪復(fù)習(xí)生物專題2《植物生理-光合作用》典型問題分析及方法點(diǎn)撥課件

《植物生理--光合作用》典型問題分析及方法點(diǎn)撥一、本專題內(nèi)容在高考中的地位2022年：以密閉容器中的CO2含量變化為情境，考查影響植物光合作用的因素及光合作用與呼吸作用的關(guān)系。（第2題，6分）2021年：以干旱地區(qū)具特殊生理功能植物的光合作用為情境，考查該類植物的光合作用特點(diǎn)（晚上氣孔打開，白天氣孔關(guān)閉），且結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考查實(shí)驗(yàn)探究能力。（第29題，11分）2020年：以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的耕作措施（間作、中耕除草、施肥等）為情境，考查礦質(zhì)元素、光照強(qiáng)度對光合作用的影響。（第30題，10分）2019年：考查光合作用產(chǎn)物的合成需要水、礦質(zhì)元素、空氣的參與即影響光合作用的諸多因素。（第3題，6分）2018年：考查陰生植物和陽生植物光合作用對光照強(qiáng)度的響應(yīng)特點(diǎn)合理進(jìn)行作物套種、光合午休的原因及合理密植對作物產(chǎn)量的影響。（第30題，9分）（一）外因（影響原理）1、光（1）光強(qiáng)、光波長：光是光合作用的必要條件，且光合色素對不同波長的光吸收有差異。（2）光照方式：包括連續(xù)光照和間歇光照。光反應(yīng)和暗反應(yīng)是在不同酶的催化作用下相對獨(dú)立進(jìn)行,由于催化暗反應(yīng)的酶的催化效率和數(shù)量都是有限的,因此在一般情況下,光反應(yīng)的速率比暗反應(yīng)的速率快。持續(xù)光照,光反應(yīng)產(chǎn)生的大量的ATP和[H]不能被暗反應(yīng)及時(shí)消耗掉,暗反應(yīng)限制了光合作用的速率,降低了光能的利用率；間歇光照即光照、黑暗交替進(jìn)行,則黑暗間隔有利于充分利用光照時(shí)積累的ATP和[H]，且交替頻率越高，越能提高了光能的利用率。2、CO2濃度：CO2暗反應(yīng)的原料，適當(dāng)提高CO2濃度可以提高光合作用強(qiáng)度，自然情況下，植物處在CO2饑餓狀態(tài)。二、影響光合作用因素的知識解讀（1）直接影響：水分是光合作用的原料之一,但這種影響往往比較小，因?yàn)橹参锼盏乃种挥?％用于光合作用,而其他的99％都是以蒸騰作用的形式散失了。（2）間接影響：土壤干旱會導(dǎo)致葉片氣孔導(dǎo)度下降，一般會導(dǎo)致胞間CO2含量下降，從而導(dǎo)致光合速率下降。如南方夏季作物中午12點(diǎn)左右出現(xiàn)“光合午休”的原因是：溫度過高，蒸騰作用強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，胞間CO2濃度降低，光合作用下降。4、礦質(zhì)元素的供給：許多礦質(zhì)元素參與了光合作用過程中相關(guān)化合物的合成，K還參與了光合產(chǎn)物的運(yùn)輸。5、溫度：通過影響酶的活性來影響光合作用，且主要是影響暗反應(yīng)。3、水：1、光合產(chǎn)物的積累：產(chǎn)物的積累會抑制光合作用的進(jìn)行。2、植物的不同生長期：不同生長期，葉肉細(xì)胞中色素含量、酶的數(shù)量、活性等均有差別。3、葉綠體數(shù)量、位置及分布、葉綠體中基粒的數(shù)量、葉綠素的含量、酶的含量、ADP的含量、C5的含量等（二）內(nèi)因（影響原理）提示：在問題中常?？疾槎嘁蛩貙χ参锕夂献饔玫挠绊?。例析1、下圖表示當(dāng)影響光合作用的因素X、Y和Z變化時(shí)，光合作用合成量和光強(qiáng)度的關(guān)系。（1）圖中X1、X2、X3的差異是由于某種原因

直接影響了光合作用的

所導(dǎo)致。要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加為X1，最常采取的簡便而有效的措施是

。二氧化碳或溫度暗反應(yīng)或光反應(yīng)和暗反應(yīng)施放干冰等措施增加二氧化碳濃度或適當(dāng)升溫（三）實(shí)例應(yīng)用：1、光質(zhì)（光的波長）、溫度、CO2濃度等對植物光合作用的影響（2）圖中Y1、Y2、Y3的差異是由于

直接影響了光合作用的

所致，若要提高大棚作物的光合作用合成量應(yīng)該選擇

（光強(qiáng)相同的白光、光強(qiáng)相同的單色光如紅光）。（3）圖中Z1、Z2、Z3的差異表現(xiàn)在光合作用中

反應(yīng)的不同，如果Z因素代表植物生長發(fā)育期，則代表幼苗期、營養(yǎng)生長和現(xiàn)蕾開花期的曲線依次是

。光的波長光反應(yīng)光反應(yīng)和暗Z3、Z2、Z1光強(qiáng)相同的單色光1、在光照（溫度很低或CO2濃度很低）很弱的情況下，CO2濃度（光強(qiáng)和溫度）對光合作用的影響很小，即該因素為限制因子（最小量因子）。2、根據(jù)不同因素對光合作用的影響原理，準(zhǔn)確找到某一特定情境下影響光合作用的關(guān)鍵因素。方法點(diǎn)撥1：據(jù)左圖分析：m-n段和n-b段限制該植物光合速率的外因分別是：

CO2濃度、CO2濃度和光照強(qiáng)度據(jù)右圖分析：大棚蔬菜栽培，如果遇到連續(xù)陰雨天，為了避免減產(chǎn)，根據(jù)光照和溫度對光合作用的影響原理分析，可采取的可行措施為：適當(dāng)降低白天的大棚溫度，減少呼吸消耗或補(bǔ)充人工光照例析2、下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析曲線圖并回答：

1、為什么7-10時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)？2、為什么12時(shí)左右的光合作用強(qiáng)度明顯減弱？3、為什么14-17時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷下降？7-10時(shí)，主要原因是光照增強(qiáng)，氣溫上升，光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)；12時(shí)左右主要原因是溫度過高，蒸騰作用強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致胞間二氧化碳減少，使光合作用減弱；14-17時(shí)主要原因是光照減弱，氣溫下降使光合作用強(qiáng)度不斷下降。點(diǎn)評：要善于抓住特定條件下影響光合作用的關(guān)鍵因素，做出科學(xué)準(zhǔn)確分析。

（1）交替光照：與連續(xù)光照的光照時(shí)間相同

例析1、（1）若對該植物作如下處理：（甲）持續(xù)光照10分鐘，（乙）光照5秒后再黑暗處理5秒，連續(xù)交替進(jìn)行20分鐘。若其他條件不變，則在甲、乙兩種情況下植物所制造的有機(jī)物總量理論上是：甲

乙（填“多于”、“少于”、“等于”或“無法確定”）。

少于2、交替光照和連續(xù)光照）對植物光合作用的影響交替光照條件下，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP能夠及時(shí)利用與及時(shí)再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量（消耗量）

（2）請以題中坐標(biāo)圖的信息作出解釋（從光反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分析）例析2、為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計(jì)了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)，各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時(shí)間均為135s，處理結(jié)束時(shí)測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：A組：先光照后黑暗，時(shí)間各為，光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%；B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時(shí)間各為，光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%；C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時(shí)間各為（毫秒）；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%；D組（對照組）：光照時(shí)間為135s，光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%?；卮鹣铝袉栴}：（1）單位光照時(shí)間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量______（填“高于”、“等于”或“低于”）D組植物合成有機(jī)物的量，依據(jù)是

。

高于C組只用了D組光照時(shí)間的一半，其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%

（2）交替光照：光照時(shí)間與連續(xù)光照時(shí)不相同，且改變光照與黑暗的交替頻率（2）下圖是植物生長速率與土壤中某無機(jī)鹽濃度之間的關(guān)系，由此可知土壤中無機(jī)鹽含量為

（A或B）點(diǎn)時(shí)，施肥最有利于植物生長，理由是：

。3、礦質(zhì)元素的供給對光合作的影響A土壤中礦質(zhì)元素的濃度為A點(diǎn)時(shí)，提高礦質(zhì)元素濃度，植物生長速率明顯增大。（1）礦質(zhì)元素參與了與光合作用過程中相關(guān)化合物的合成，其中N、P、Mg、Fe分別參與合成的有關(guān)化合物依次有：

酶、葉綠體膜蛋白、葉綠素、葉綠體膜中磷脂分子、ADP等；葉綠體膜中磷脂分子、ADP等；葉綠素；合成葉綠素的酶組分元素。例析1：為研究棉花去棉鈴（果實(shí)）后對葉片光合作用的影響，研究者選取至少具有10個(gè)棉鈴的植株，去除不同比例棉鈴，3天后測定葉片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。結(jié)果如圖。（1）由圖1可知，隨著去除棉鈴百分率的提高，葉片光合速率

。本實(shí)驗(yàn)中對照組（空白對照組）植株的CO2固定速率相對值是

。（2）由圖2可知，去除棉鈴后，植株葉片中

增加。已知葉片光合產(chǎn)物會被運(yùn)到棉鈴等器官并被利用，因此去除棉鈴后，葉片光合產(chǎn)物利用量減少，

降低，進(jìn)而在葉片中積累增多。逐漸下降淀粉和蔗糖的含量輸出量284、光合作用產(chǎn)物對植物光合作用的影響（4）綜合上述結(jié)果可推測，葉片中光合產(chǎn)物的積累會

光合作用。（5）一種驗(yàn)證上述推測的方法為：去除植株上的棉鈴(?)并對部分葉片遮光處理，使遮光葉片成為需要光合產(chǎn)物輸入的器官，檢測

葉片的光合產(chǎn)物含量和光合速率。與只去除棉鈴植株的葉片相比，若檢測結(jié)果是

，

則支持上述推測。抑制未遮光葉片的光合產(chǎn)物含量下降，光合速率上升（填寫因變量）點(diǎn)評：光合作用產(chǎn)物的“庫”---種子、果實(shí)；光合作用產(chǎn)物的“源”—葉片，如果“源”中的物質(zhì)不能輸送到“庫”，則會抑制光合作用。方法點(diǎn)撥2：打破常規(guī)思維，避免思維陷阱例析1、如下圖：植物在干旱條件下，氣孔導(dǎo)度會下降，但此時(shí)胞間CO2濃度反而升高，則說明此時(shí)導(dǎo)致光合作用下降的主要影響因素并不是胞間CO2含量，即非氣孔限制，那么此時(shí)導(dǎo)致光合作用速率下降的主要原因可能是

；

反知，如果氣孔導(dǎo)度降低，導(dǎo)致胞間CO2濃度降低，從而限制了光合作用，即氣孔限制。干旱使葉肉細(xì)胞中酶的活性下降1、氣孔導(dǎo)度下降，不一定會導(dǎo)致胞間CO2濃度降低

例析2、（2018重慶高考題）長葉刺葵是棕櫚科熱帶植物，是一種多年生熱帶硬質(zhì)葉纖維作物，為了解其引種到重慶某地后的生理狀況，某研究小組在水分充足、晴朗無風(fēng)的夏季的某一天，觀測得到了該植物光合速率等生理指標(biāo)日變化趨勢圖。據(jù)圖分析，直接引起蒸騰速率變化的生理指標(biāo)是

；

；推測導(dǎo)致12：00時(shí)光合速率出現(xiàn)低谷的環(huán)境因素主要是

(填“光照”或“CO2”)，判斷依據(jù)是

。氣孔導(dǎo)度光照12：00時(shí)蒸騰作用最強(qiáng)，氣孔導(dǎo)度最大，所以不是CO2，而是光照。點(diǎn)評：夏季中午12點(diǎn)左右出現(xiàn)光合速率低谷，不是胞間CO2含量降低導(dǎo)致，因?yàn)轭}干中明確水分充足，氣孔導(dǎo)度不降反升，所以審題很重要哦！2、夏季中午出現(xiàn)光合速率下降，不一定是氣孔導(dǎo)度下降導(dǎo)致3、葉綠素含量高低不一定是光合速率高低的必要條件，因?yàn)槿~綠素含量可能存在”冗余”現(xiàn)象，植物可通過減少葉綠素的合成來增加相關(guān)酶的合成，從而提高光合速率。例析3、Rubisco酶是暗反應(yīng)中的關(guān)鍵酶，它催化CO2與RuBP生成三碳化合物。某實(shí)驗(yàn)小組欲研究水稻光合作用的相關(guān)生理過程，以水稻的低葉綠素含量突變體（YL）與野生型（WT）為實(shí)驗(yàn)材料，采用隨機(jī)分組設(shè)計(jì)，設(shè)置3種氮肥處理，即0N（全生育期不施氮肥）、MN（全生育期施純氮120kg?hm-2）和HN（全生育期施純氮240kg?hm-2），并測定飽和光照強(qiáng)度（1000μmol?m-2?s-1）下的氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度，結(jié)果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

（1）研究表明，葉綠素含量高并不是葉片光合速率大的必需條件。葉片中的葉綠素含量存在“冗余”現(xiàn)象，因此，適當(dāng)降低

將有助于減少葉片中氮素在合成葉綠素過程中的消耗。由此可推知YL將更多N合成Rubisco酶，而不是葉綠素的合成，從而提高葉片光合速率。

葉片中葉綠素合成點(diǎn)評小結(jié)：1、干旱條件下，氣孔關(guān)閉不一定是導(dǎo)致植物光合作用下降的限制因子，雖然氣孔關(guān)閉，但此時(shí)胞間CO2濃度并沒有下降，反而上升，說明是其它因素導(dǎo)致光合速率下降，如相關(guān)酶活性下降。3、葉綠素含量高低不一定是光合速率高低的必要條件，因?yàn)槿~綠素含量可能存在冗余現(xiàn)象，植物可通過減少葉綠素的合成來增加相關(guān)酶的合成，從而提高光合速率。2、夏季中午植物出現(xiàn)光合速率下降現(xiàn)象不一定是由于氣孔導(dǎo)度下降引起(土壤含水充足，氣孔導(dǎo)度上升），有可能是由光照強(qiáng)度下降導(dǎo)致。4、在做題時(shí)，必須結(jié)合題干情境，找到影響光合作用的關(guān)鍵因素，善于打破常規(guī)，及時(shí)調(diào)整思維，方能準(zhǔn)確作答。例析、與野生型擬南芥WT相比，突變體t1和t2，在正常光照條件下，葉綠體在葉肉細(xì)胞中的分布及位置不同（圖a）造成葉綠體相對受光面積的不同（圖b），進(jìn)而引起光合速率差異，但葉綠素含量及其它性狀基本一致。在不考慮葉綠體運(yùn)動的前提下，下列敘述錯誤的是（）A.t2比t1具有更高的光飽和點(diǎn)）B.t1比t2具有更低的光補(bǔ)償點(diǎn)C.

三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關(guān)D.

三者光合速率的差異隨光照強(qiáng)度的增加而變大

D5、葉綠體的分布（位置狀態(tài)）對光合作用的影響三、光合作用原理在生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例及解讀1、合理密植：合理密植是使植株行間距和株距科學(xué)合理,葉片互不遮擋,通過植物的光合作用,充分有效利用光能,來提高產(chǎn)量。2、《齊民要術(shù)》中，要求栽種農(nóng)作物要“正其行，通其風(fēng)”：確保作物通風(fēng)、透光，從而提高光合作用效率。3、陰生植物與陽生植物套種：充分利用光能，提高產(chǎn)量。4、果樹適當(dāng)剪枝：避免葉片遮擋，確保通風(fēng)，提高光合作用效率。5、大棚蔬菜栽培時(shí)：夜晚補(bǔ)充人工光照、上午短時(shí)間打開通風(fēng)口、夜晚停止光照后半小時(shí)打開通風(fēng)口，之后關(guān)閉等。6、大棚蔬菜栽培時(shí)：若遇到連續(xù)陰雨連綿的天氣，為了避免減產(chǎn)，可適當(dāng)降低白天的大棚溫度。7、薄膜育秧時(shí)：常選用無色薄膜。8、合理施肥：滿足植物對各種礦質(zhì)元素的需求，提高作物產(chǎn)量。例析、夏季大棚種植，人們經(jīng)常在傍晚這樣做:①延長2小時(shí)人工照光，②熄燈后要打開門和所有通風(fēng)口半小時(shí)以上，③關(guān)上門和通風(fēng)口。對于上述做法的生物學(xué)原理依次是：①延長光合作用時(shí)間，可以提高有機(jī)物的制造量。②起到降氧、降溫、降濕度的作用，抑制細(xì)胞呼吸減少有機(jī)物的消耗，提高產(chǎn)量。③起到積累棚內(nèi)CO2濃度抑制細(xì)胞呼吸，提高（下一天）光合作用速率。（一）景天科植物光合作用與一般植物不同，其光合作用方式為CAM（景天酸代謝）途徑，夜間氣孔開放，白天氣孔關(guān)閉，既能防止水分過度蒸發(fā)，又能保證光合作用的正常進(jìn)行，適應(yīng)干旱缺水的環(huán)境。夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸分解釋放CO2用于光合作用。四、特殊生理功能植物《光合作用》問題分析例析、植物A有一個(gè)很特殊的CO2利用方式，干旱條件下，夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中（如圖一）：白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸分解釋放CO2用于光合作用（如圖二）：植物B的CO2利用過程如圖三所示，請回答下列問題：（1）植物A夜晚能吸收CO2卻不能合成（CH2O）的原因是沒有光照，光反應(yīng)不能正常進(jìn)行，不能為暗反應(yīng)提供所需的

。白天植物A進(jìn)行光合作用所需CO2的來源有

?！睭〕、ATP呼吸作用和蘋果酸的分解（二）C4植物的光合作用，適應(yīng)CO2濃度低的特殊環(huán)境2、特點(diǎn)：光反應(yīng)在葉肉細(xì)胞中的葉綠體中進(jìn)行，卡爾文循環(huán)在維管束鞘細(xì)胞中進(jìn)行，即只能進(jìn)行暗反應(yīng)。兩種細(xì)胞中葉綠體結(jié)構(gòu)不同。若用碘液檢測，只有維管束鞘細(xì)胞中才有藍(lán)色出現(xiàn)，在夏季中午不會出現(xiàn)光合午休現(xiàn)象。1、生理過程分析（三）植物（如菠蘿）在強(qiáng)光照和高O2和低CO2情況下，在葉綠體、過氧化物酶體、線粒體中進(jìn)行的光呼吸過程光呼吸雖然會分解有機(jī)物乙醇酸，但有利于植物適應(yīng)高氧低碳的環(huán)境，因?yàn)镺2和C5（RUBP）結(jié)合（加氧反應(yīng)）會生成C3和乙醇酸，乙醇酸進(jìn)一步氧化分解會生成CO2即光呼吸，有利于光合作用的進(jìn)行，也是植物在強(qiáng)光下的一種保護(hù)機(jī)制。例析1、是菠蘿細(xì)胞在光照和高O2低CO2情況下，在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體三個(gè)不同的細(xì)胞器中進(jìn)行的一個(gè)光呼吸循環(huán)途徑。請回答下列問題：(1)圖1仙人掌葉肉細(xì)胞內(nèi)能參與CO2固定的物質(zhì)有____________，其中CO2＋RuBP→PGA過程發(fā)生的場所I是___________。(2)已知蘋