第三單元　第17課時(shí)　光合作用的影響因素及其應(yīng)用-2025年高中生物大一輪復(fù)習(xí)

第17課時(shí)光合作用的影響因素及其應(yīng)用課標(biāo)要求說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能?？记榉治?.探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響2022·海南·T32.單、多因子變量對(duì)光合作用強(qiáng)度影響的機(jī)理辨析2023·北京·T32023·湖北·T112023·重慶·T192023·山東·T212023·廣東·T182022·山東·T212022·廣東·T182022·遼寧·T222022·江蘇·T202022·北京·T22021·福建·T172021·山東·T212021·河北·T192021·海南·T212021·北京·T32021·廣東·T152021·遼寧·T22021·湖南·T7考點(diǎn)一探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響1．光合作用強(qiáng)度(1)概念：植物在________________內(nèi)通過光合作用制造________的數(shù)量。(2)表示方法：用一定時(shí)間內(nèi)________________________來定量表示。2．影響光合作用強(qiáng)度的因素3．控制影響光合作用實(shí)驗(yàn)自變量的方法4．探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理：抽去圓形小葉片中的氣體后，葉片在水中________，光照下葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生________，充滿細(xì)胞間隙，葉片又會(huì)________。光合作用越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片上浮的數(shù)量________。(2)實(shí)驗(yàn)中變量分析自變量不同________________控制自變量調(diào)節(jié)__________________進(jìn)行控制因變量檢測(cè)因變量同一時(shí)間段內(nèi)__________________對(duì)無關(guān)變量進(jìn)行控制________________等保持一致(3)實(shí)驗(yàn)流程：取材→排氣→沉水→分組→光照→觀察并記錄。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在一定范圍內(nèi)，臺(tái)燈與小燒杯的距離越近，單位時(shí)間內(nèi)浮起的圓形小葉片也________。(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也________(單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片中產(chǎn)生的O2越多，浮起的圓形小葉片也越多)。(1)在探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，NaHCO3濃度越高，葉片浮起來的速率就越快()(2)在探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，若改用普通燈泡作為光源應(yīng)注意燈泡發(fā)熱造成的溫度變化對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)在燈泡和光源之間加一玻璃水柱進(jìn)行隔溫處理()(3)因?yàn)榕渲频腘aHCO3溶液中不含O2，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片只能進(jìn)行無氧呼吸()考向一探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響1．(2024·北京房山區(qū)高三聯(lián)考)某生物研究小組以菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，探究CO2濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響，實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列說法正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)中小圓葉片上浮到液面的時(shí)間屬于無關(guān)變量B．圖乙bc段平緩，可適當(dāng)縮短臺(tái)燈與燒杯的距離使曲線進(jìn)一步下降C．圖乙c點(diǎn)之后曲線上升，說明隨NaHCO3濃度增加光合作用增強(qiáng)D．將圖甲裝置中的NaHCO3溶液換成NaOH溶液，可用于測(cè)定小圓葉片的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度2．(2022·海南，3)某小組為了探究適宜溫度下CO2對(duì)光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時(shí)長，結(jié)果如圖。下列有關(guān)敘述正確的是()A．本實(shí)驗(yàn)中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量B．葉圓片上浮所需時(shí)長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率C．四組實(shí)驗(yàn)中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高D．若在4℃條件下進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，則各組葉圓片上浮所需時(shí)長均會(huì)縮短考點(diǎn)二辨析單、多因子變量對(duì)光合作用強(qiáng)度影響的機(jī)理1．內(nèi)部因素(1)與植物自身的遺傳特性有關(guān)，以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示。(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶注：影響葉綠素合成的因素還有光照、溫度和礦質(zhì)元素等。(3)葉面積指數(shù)2．外部環(huán)境因素(1)單因子變量對(duì)光合速率的影響①光照強(qiáng)度②CO2濃度③溫度④水分或礦質(zhì)元素(2)多因子變量對(duì)光合速率的影響(1)溫室條件下，通過增施農(nóng)家肥增產(chǎn)的原因是其可以提高作物對(duì)有機(jī)物的吸收()(2)適時(shí)進(jìn)行灌溉可以緩解作物的“光合午休”程度()(3)玉米幼苗從土壤中吸收的水分主要用于光合作用()(4)生長于較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時(shí)，其光合速率就隨之增加()(5)整株植物處于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等()光合作用是一系列的光化學(xué)步驟和物質(zhì)轉(zhuǎn)變過程，影響其變化的因素也是多方面的，請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合如下問題深度認(rèn)知各種因素影響光合作用變化的內(nèi)在機(jī)理。(1)若圖1為某作物光合速率隨光照強(qiáng)度的變化曲線。請(qǐng)繪出B點(diǎn)時(shí)，該植物的葉肉細(xì)胞中的氣體交換圖解。(2)上述曲線圖是在光合作用的最適溫度25℃條件下測(cè)得數(shù)據(jù)繪制的曲線，現(xiàn)若將溫度提高至細(xì)胞呼吸的最適溫度30℃，再測(cè)得數(shù)據(jù)繪制曲線，則圖中A、B、C、D點(diǎn)分別如何移動(dòng)？若該植物缺少鎂離子，則圖中A、B、C、D點(diǎn)分別如何移動(dòng)？若上述曲線圖是陽生植物的相關(guān)曲線，則陰生植物的曲線中B、C、D點(diǎn)分別如何移動(dòng)？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)如果將光照強(qiáng)度繼續(xù)加強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致后期植物光合作用下降，其原因可能有兩種：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)為了選擇適宜栽種的該作物品種，研究人員在相同的條件下分別測(cè)定了3個(gè)品種S1、S2、S3的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)，結(jié)果如圖2和圖3。最適宜在果樹林下套種的品種是__________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。最適應(yīng)較高光照強(qiáng)度的品種是__________。若增加環(huán)境中CO2濃度后，測(cè)得S2的光飽和點(diǎn)顯著提高，但S3的光飽和點(diǎn)卻沒有顯著改變，原因可能是在超過原光飽和點(diǎn)的光照強(qiáng)度下，S2的光反應(yīng)產(chǎn)生了過剩的______________________，而S3在光飽和點(diǎn)時(shí)可能__________(填序號(hào)，多選)。①光反應(yīng)已基本飽和②暗反應(yīng)已基本飽和③光、暗反應(yīng)都已基本飽和考向二辨析單、多因子變量對(duì)光合作用強(qiáng)度影響的機(jī)理3．(2022·北京，2)光合作用強(qiáng)度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關(guān)系如圖。據(jù)圖分析不能得出()A．低于最適溫度時(shí)，光合速率隨溫度升高而升高B．在一定的范圍內(nèi)，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高C．CO2濃度為200μL·L－1時(shí)，溫度對(duì)光合速率影響小D．10℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會(huì)持續(xù)提高4．(2021·廣東，15)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1所示)，造成葉綠體相對(duì)受光面積的不同(圖2所示)，進(jìn)而引起光合速率差異，但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運(yùn)動(dòng)的前提下，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．t2比t1具有更高的光飽和點(diǎn)(光合速率不再隨光強(qiáng)增加而增加時(shí)的光照強(qiáng)度)B．t1比t2具有更低的光補(bǔ)償點(diǎn)(光合吸收CO2與呼吸釋放CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度)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)度的增加而變大考向三光呼吸和光抑制5．(2022·江蘇，20)圖Ⅰ所示為光合作用過程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系(①～⑦表示代謝途徑)。Rubisco是光合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2和O2競爭與其結(jié)合，分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2)，C2在過氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)圖Ⅰ中，類囊體薄膜直接參與的代謝途徑有__________(從①～⑦中選填)，在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是______________________。(2)在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的__________在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。(3)將葉片置于一個(gè)密閉小室內(nèi)，分別在CO2濃度為0和0.03%的條件下測(cè)定小室內(nèi)CO2濃度的變化，獲得曲線a、b(圖Ⅱ)。①曲線a,0～t1時(shí)段(沒有光照，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸)段釋放的CO2源于細(xì)胞呼吸；t1～t2時(shí)段，CO2的釋放速度有所增加，此階段的CO2源于______________________。②曲線b，當(dāng)時(shí)間到達(dá)t2點(diǎn)后，室內(nèi)CO2濃度不再改變，其原因是__________________。(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科學(xué)家在煙草葉綠體中組裝表達(dá)了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋果酸合酶，形成了圖Ⅲ代謝途徑，從而降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的__________價(jià)值。拓展延伸光呼吸(1)發(fā)生條件①干旱、炎熱條件下，氣孔關(guān)閉，阻止CO2進(jìn)入葉片和O2逸出葉片。②Rubisco具有兩面性(或雙功能)。(2)過程(3)發(fā)生場所：葉綠體、過氧化物酶體、線粒體。(4)危害①在較強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，使得C5氧化分解加強(qiáng)，一部分碳(1/4)以CO2的形式散失，從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。②光呼吸過程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的損耗。(5)意義①防止強(qiáng)光對(duì)葉綠體的破壞：強(qiáng)光時(shí)，光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率，葉肉細(xì)胞中會(huì)積累ATP和NADPH，這些物質(zhì)積累會(huì)產(chǎn)生自由基，自由基會(huì)損傷葉綠體；強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，會(huì)消耗光反應(yīng)過程中積累的ATP和NADPH，從而減輕對(duì)葉綠體的傷害。②回收了3/4的碳元素，避免了過多的碳損失。③消除乙醇酸(C2)，避免了乙醇酸(C2)積累，使細(xì)胞免受傷害。④在干旱和高輻射脅迫下，葉片氣孔關(guān)閉或外界CO2濃度降低、CO2進(jìn)入受阻時(shí)，光呼吸釋放的CO2能被卡爾文循環(huán)再利用，以維持糖類等有機(jī)物的合成。6．(2022·山東，21)強(qiáng)光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯(BR)對(duì)光抑制的影響機(jī)制，將長勢(shì)相同的蘋果幼苗進(jìn)行分組和處理，如表所示，其中試劑L可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強(qiáng)光照射，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。(1)光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素時(shí)，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是__________。(2)強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)達(dá)到一定速率后不再增加，但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加，可能的原因有__________________、______________________(答出2種原因即可)；氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光抑制________(填“增強(qiáng)”或“減弱”)；乙組與丙組相比，說明BR可能通過____________________________發(fā)揮作用。拓展延伸光抑制植物的光合系統(tǒng)所接受的光能超過光合作用所能利用的量時(shí)，光合功能便降低，這就是光合作用的光抑制。(1)光抑制機(jī)理：光合系統(tǒng)的破壞，PSⅡ是光破壞的主要場所。發(fā)生光破壞后的結(jié)果：電子傳遞受阻，光合效率下降。(2)光抑制的主要防御機(jī)制①減少光吸收，植物體也可以通過葉運(yùn)動(dòng)(減少葉片與主莖的夾角)或葉綠體運(yùn)動(dòng)這種對(duì)強(qiáng)光的快速響應(yīng)以減少對(duì)光的吸收，從而避免光抑制。②增加熱耗散：a.當(dāng)依賴能量的葉綠素?zé)晒忖缭黾訒r(shí)，通過增加激發(fā)能的熱耗散可以部分避免光抑制。降低光飽和條件下的PSⅡ的光化學(xué)效率，可以避免光抑制破壞的發(fā)生。b.在強(qiáng)光下非光輻射能量耗散增加的同時(shí)，玉米黃素含量增加，玉米黃素與激發(fā)態(tài)的葉綠素作用，從而耗散其激發(fā)能，保護(hù)光合機(jī)構(gòu)免受過量光能破壞。③進(jìn)行光呼吸：C3植物的光呼吸有很高的能量需求。光呼吸可以防止強(qiáng)光和CO2虧缺條件下發(fā)生光抑制。1．探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)中，抽出小圓葉片細(xì)胞間氣體后先放在黑暗下的目的是__________________。給予光照一段時(shí)間后葉片上升的原因是__________________。該實(shí)驗(yàn)中NaHCO3的作用是________________，密閉的液滴移動(dòng)裝置中NaHCO3的作用是________________________。2．影響光合速率的外界因素主要是________________________等。3．“正其行，通其風(fēng)”是通過提高_(dá)_________________來提高光合作用速率的。夜晚適當(dāng)降低溫度是為了________________________________________________________________。4．整個(gè)植株表現(xiàn)為單位時(shí)間內(nèi)CO2吸收量為0時(shí)，該植株葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度________(填“大于”“等于”或“小于”)葉肉細(xì)胞的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。5．(2018·全國Ⅲ，29節(jié)選)植物的葉面積與產(chǎn)量關(guān)系密切。葉面積系數(shù)(單位土地面積上的葉面積總和)與植物群體光合速率、呼吸速率及干物質(zhì)積累速率之間的關(guān)系如圖所示。由圖可知，當(dāng)葉面積系數(shù)小于a時(shí)，隨葉面積系數(shù)增加，群體光合速率和干物質(zhì)積累速率均________。當(dāng)葉面積系數(shù)超過b時(shí)，群體干物質(zhì)積累速率降低，其原因是_______________________________________________________________________