光合作用原理及應(yīng)用

2016年學(xué)考圈題（生物）新課標(biāo)I卷專題6光合作用原理及應(yīng)用（一）考法解法【命題特點(diǎn)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(diǎn)為光合作用過程及其影響因素、光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系。試題多以圖表、實(shí)驗(yàn)形式進(jìn)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(diǎn)考查“雙基”和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰??！窘忸}方法薈萃】解決該部分試題，需要從以下幾個(gè)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(gè)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(gè)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(jìn)行；所以暗處不能長時(shí)間進(jìn)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(jìn)行下去口）光合作用實(shí)質(zhì):無機(jī)物變成有機(jī)物，光能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物中的化學(xué)能2.光合作用探究歷程中的幾個(gè)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)：年代創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路及現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論1771年普利斯特利點(diǎn)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(shí)，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(shí)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(lán)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(xì)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(xì)光束照射葉綠體 完全曝光現(xiàn)象：好氧細(xì)菌只 現(xiàn)象：好氧細(xì)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(yuǎn)離葉綠體的其余部位分布很少）1941年魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)方法是同位素標(biāo)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(jì)40年代卡爾文向植物（小球藻）提供14C標(biāo)記的14CO2，追蹤14C在細(xì)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(jī)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(xì)菌：屬于原核生物，能利用氧化無機(jī)物（NH3及hno2，該過程稱為硝化作用）釋放的化學(xué)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(jī)物所釋放的化學(xué)能；2、反應(yīng)場所、步驟及酶不一致相同點(diǎn)：原料都是CO2和h2o（2）另類光合作用藍(lán)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(lán)藻細(xì)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(gè)藍(lán)藻細(xì)胞就相當(dāng)于一個(gè)大型的葉綠體，能進(jìn)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(diǎn)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(diǎn)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(lán)紫光>紅光>綠光2） 光照時(shí)間延長光照時(shí)間，有利于有機(jī)物的持續(xù)積累。復(fù)種及人工光照3） 光照強(qiáng)度CO2濃度:A_真正光合速率曲線分析：光照強(qiáng)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(qiáng)度對光合速率的影響CO2吸收量co2°?a量③C：光飽和點(diǎn)：光合速率最大時(shí)的光照強(qiáng)度,光合速率達(dá)到最大值，隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)。C主要受暗反應(yīng)酶活性和CO2濃度限制c：光飽和點(diǎn)B光補(bǔ)償點(diǎn):光照強(qiáng)度主要受光反應(yīng)產(chǎn)物的限制:光照強(qiáng)度為零，只有呼吸作用CO2濃度很低時(shí)，綠色植物不能進(jìn)行光合作用，達(dá)到一定含量時(shí)才開始進(jìn)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(dāng)C02達(dá)到一定濃度時(shí)，再增加C02濃度，光合速率也不再增加，甚至減弱（因?yàn)榧?xì)胞呼吸被抑制）這時(shí)的CO2濃度稱為CO2飽和點(diǎn)（B、F點(diǎn)）；而植物光合速率和呼吸速率相等時(shí)的CO2濃度稱為CO2補(bǔ)償點(diǎn)（E點(diǎn)）；A、D點(diǎn)進(jìn)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(fēng)良好；

增施有機(jī)肥，使土壤微生物分解有機(jī)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(diǎn)表示，此溫度條件下，凈光合速率最高，即B點(diǎn)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(shí)播種。溫室栽培時(shí),白天適當(dāng)提高溫度,晚上適當(dāng)降溫。適時(shí)澆水，使氣孔開放，加強(qiáng)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(jìn)淀粉的形成和向儲存器官（塊莖）的運(yùn)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(xué)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(jìn)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(diǎn)時(shí)，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子,隨其因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。到Q點(diǎn)時(shí)，橫坐標(biāo)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(dāng)提高圖示的其他因子。（二）課堂練習(xí)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(jìn)行穩(wěn)定光合作用時(shí)，如果突然中斷C02氣體的供應(yīng)，短暫時(shí)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(xué)生掌握光反應(yīng)與暗反應(yīng)的詳細(xì)過程?！窘馕觥客蝗恢袛郈02的供應(yīng)，此時(shí)光反應(yīng)仍正常進(jìn)行，光反應(yīng)生成的ATP及［H］會將C3還原成糖類，同時(shí)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(qiáng)度的關(guān)系曲線。下列分析判斷錯(cuò)誤的若溫度降低，a點(diǎn)上移若植物缺Mg,b點(diǎn)左移C?若CO2濃度升高，c點(diǎn)右移D.若水分不足，c點(diǎn)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(xué)生深入了解各因素變化對光合作用的影響機(jī)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(biāo)表示光照強(qiáng)度，縱坐標(biāo)表示凈光合速率，以C02的凈吸收速率表示，a點(diǎn)表示無光照時(shí)的C02吸收速率，可以看出此時(shí)應(yīng)為總呼吸速率，b點(diǎn)表示光補(bǔ)償點(diǎn)，為呼吸速率等于光合速率時(shí)的狀態(tài)，c點(diǎn)表示光飽和點(diǎn)，此時(shí)主要受光合作用的原料CO2濃度和水分）限制。A選項(xiàng)，溫度降低會導(dǎo)致呼吸作用降低，那么a點(diǎn)呼吸作用釋放的CO2量肯定會減少，a點(diǎn)上移；B選項(xiàng)，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(shí)要達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)，則需要更大的光照強(qiáng)度才能生成足量的ATP和［H］用于暗反應(yīng)；C選項(xiàng)，CO2濃度升高，會生成更多的C3，此時(shí)能反應(yīng)更多的ATP和［H］,故需要更大的光照強(qiáng)度；D選項(xiàng)，水分不足，會減少［H］的產(chǎn)量，進(jìn)而減少暗反應(yīng)的反應(yīng)量，最終導(dǎo)致低光照強(qiáng)度下就能達(dá)到光飽和點(diǎn)?！绢}干】下圖是某生物興趣小組設(shè)計(jì)的測量一盆蘆薈光合速率的實(shí)驗(yàn)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(shí)2小時(shí)后開始時(shí)2小時(shí)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??；影響裝置b光合速率的外界因素有 ；裝置c植物細(xì)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(shí)，下列可用的數(shù)據(jù)有 。①M(fèi)-N②M+N③P-Q④P+Q⑤P-Q-2E⑥P+Q-2E（3）利用該裝置探究光照強(qiáng)度對該盆花卉光合速率的影響實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(qiáng)度細(xì)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(jì)算方式。能培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，有理論、有實(shí)驗(yàn)、有計(jì)算綜合性比較強(qiáng)?！窘馕觥浚?）由于裝置玄置于適宜光照強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度。佝）裝置c置于黑暗條件下，不能進(jìn)行光合作用，但可以進(jìn)行呼吸作用，故產(chǎn)生氛?的場所只有細(xì)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(cái)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(qiáng)度，其中溫度是無關(guān)變量，光照強(qiáng)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(diǎn)開始進(jìn)行光合作用乙植株在e點(diǎn)有機(jī)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(diǎn)時(shí)，甲植株光合作用吸收二氧化碳的速率與細(xì)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(cuò)；18時(shí)以后，乙植物的細(xì)胞呼吸開始強(qiáng)于光合作用，此時(shí)有機(jī)物的積累最多，B錯(cuò)；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(qiáng)度減弱，光反應(yīng)提供的［H］和ATP不足導(dǎo)致，C錯(cuò)；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(xì)胞的光合作用過程圖解；圖2表示某光照強(qiáng)度和適宜溫度下，光合作用強(qiáng)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(shí)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(kuò)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(diǎn)光合作用速率達(dá)到最大,此時(shí)限制光合作用速率的主要環(huán)境因素是 ,C

點(diǎn)和D點(diǎn)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(xì)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(qiáng)度光照，測量圓葉片上浮至液面所需時(shí)間,其記錄結(jié)果繪成曲線如圖3?請據(jù)此回答.該實(shí)驗(yàn)的目的是： 從圖解分析,b點(diǎn)比a點(diǎn)細(xì)胞內(nèi)的C5含量 ,bc段曲線平緩的限制因素可能是 而c點(diǎn)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(qiáng)光照4（2） D光照強(qiáng)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(qiáng)度NaHCO3濃度太大,導(dǎo)致細(xì)胞失水,從而影響細(xì)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(qiáng)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(kuò)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