光合作用(曲线图分析20130307)

1 影响光合作用速率的因素曲线归类影响光合作用速率的因素曲线归类 因素因素曲线图曲线图对光合作用的影响对光合作用的影响在生产上的应用在生产上的应用 光光 照照 时时 间间 光照时间 植物在夏季一天内的变化 光照时间越长 产生 的光合产物越多 C3 植物在夏季的一天中 6 10 时的光照不断增 强 光合强度不断增 强 12 时左右气温高 蒸腾作用很强 部分 气孔关闭 CO2供应减 少 光合强度减弱 14 17 时的光照减弱 所以光合强度不断减 弱 夏季中午农作物避免 1 低温水浇灌 光照过强的中午对农 2 作物进行遮阴处理 光照强度 在黑暗中呼吸所释放的在黑暗中呼吸所释放的 COCO2 2 量量 光照强度与光照强度与 COCO2 2吸收释放量的关系吸收释放量的关系 光补偿点 光补偿点 指在一定 光强范围内 光合过 程中吸收的 CO2呼吸过 程中放出的 CO2等量的 光照强度 光饱和点光饱和点 指当达到 某一光强时 光合速 率就不再增加时的光 强 无光照时植物只 能进行呼吸作用 有 光照时 随光照增强 光合强度增强 但当 达到光饱点后不再增 强 此时限制光合强 度的因素是温度或 CO2 浓度 延长光合作用时间 通 过轮作轮作 延长全年内单 位土地面积上绿色植物 进行光合作用的时间可 提高粮食产量 光 照 光 照 光 照 光光 照照 强强 度度 光 阳生植物 阴生植物 光照强度 光照强度与阳生 阴生植物对光照强度与阳生 阴生植物对 COCO2 2吸吸 收释放量的关系收释放量的关系 一般阳生植物的光 补偿点比阴生植物高 光饱和点也是阳生植物 高于阴生植物 所以 在栽培农作物时 阳 生植物必须种 植在阳光 充足的条件下才能提高 光合作用效率 增加产 量 而阴生植物应当种 植在阴湿的条件下 才 有利于生长发育 光照 强度大 蒸腾作用旺盛 植物体内因失水而不利 于其生长发育 如人参 三七 胡椒等的栽培 就必须栽培于阴湿的条 件下 才能获得较高的 产量 阳生植物 如水稻 小 麦 种植在阳光充足的 地方 阴植物 如胡椒 种植在荫蔽的地方 光合速率 总光合量 净光合量 CO2吸收 CO2释放 光饱和点 光补偿点 CO2吸收吸收 CO2释放释放 2 300C 或高 CO2 200C 或中 CO2 100C 或低 CO2 P Q 光照强度 光照强度与不同温度 不同光照强度与不同温度 不同 COCO2 2浓度对光浓度对光 合作用强度的影响合作用强度的影响 P P 点以前随光照强度的增点以前随光照强度的增 加 光合强度增大 其加 光合强度增大 其 限制因素是光强 但达限制因素是光强 但达 到饱点到饱点 Q Q 以后不再增加 以后不再增加 其限制因素是温度或其限制因素是温度或 COCO2 2 浓度 浓度 注意 曲线开始一段都注意 曲线开始一段都 是相同的是相同的 当光照强度达到饱和点后 当光照强度达到饱和点后 提高农作物产量的方法 提高农作物产量的方法 适当提高温度 适当提高温度 提高提高 1 1 2 2 COCO2 2浓度 施放干冰 利用浓度 施放干冰 利用 COCO2 2发生器 施用农家肥 发生器 施用农家肥 利用微生物发酵产生利用微生物发酵产生 COCO2 2等等 方法 方法 光照强度 光照强度与光质 CO2浓度 温度对光合 作用强度的影响 图中三曲线开始时光合 强度就有差异 最后也 有差异 这说明跟 CO2浓 度 环境温度 光质都 有关 植物在不同的 CO2 浓度 环境温度 光质 下 随光照强度的增加 光合作用强度增加都可 能不一样 大棚作物一般采用无色透 明塑料棚 白天升温 晚 上降温 大棚内施放干冰 或与养殖场相连 照 强 度 C4植物 C3植物 P Q 光照强度 光照强度对光合作用强度的影响 在 P 点之前 不管是 C3 植物还是 C4植物都随光 照强度的增强光合作用 强度不断增强 但达到 各自的光饱和点后都不 再增强 其限制因素主 要是温度和 CO2浓度 在 Q 点造成两曲线差异的原 因主要是 C4植物比 C3植 物光能利用率高 C3植 物比 C4植物更容易达到 光饱和点 注意与 CO2浓 度对光合强度影响的区 别 在同光照 较适宜 高浓度的 CO2的情况下 C3植物的光合强度反而 比 C4植物高 C4植物宜种植在热带地区 C3宜种植在温带地区 光 照 光 照 光 质 红光 蓝紫光 绿光 光照强度 光照强度与光质对光合强度的影响 开始时光合强度就不同 最后达到了相同 这说 明与温度 CO2浓度没有 关系 除了这两个因素 和光强度外重复的因素 只有光质 不同的光质 影响光反应 因此最初 光合强度就有差异 但 农作物宜种植在全光照下 但阳生植物宜种植在阳光 充裕的地方 阴生植物宜 种植在阳光较弱的地方 大棚作物宜用无色塑料薄 膜 光合作用强度光合作用强度光合作用强度光合作用强度 3 随光强度的增强 最终 都能达到光的饱和点 温度 温度对光合作用强度的影响温度对光合作用强度的影响 它主要通过影响暗反应 中酶的催化效率来影响 光合作用的速率 在一 定温度范围内 随着温 度的升高 光合速率随 着增加 超过一定的温 度 光合速率不但不增 大 反而降低 因温度 太高 酶的活性降低 此外温度过高 蒸腾作 用过强 导致气孔关闭 CO2供应减少 从而间接 影响光合速率 适时播种 1 增加昼夜温差 白天调 2 到光合作用最适温度 以 提高光合作用 晚上适当 降低温度 以降低呼吸作 用 保证植物有机物积累 强光 或高 CO2 中强光 或中 CO2 弱光 或低 CO2 P Q 温度 温度与不同光强或不同 CO2浓度对光合强度的影 响 P 点之前 限制光合速率 的因素是温度 随温度 的升高 其光合速率不 断提高 Q 点时是酶的最 适温度 要提高光合速 率 只有提高光强或 CO2 浓度 Q 点后酶的活性随 温度降低而降低 其光 合速率也随之降低 当温度达到酶的最适温度 时 可提高光照强度或提 高 CO2浓度来提高光合速率 温 度 温 度 温度与光合作用和呼吸作用的关系 温度 植物所有的 生活过程都受温度的影 响 因为在一定的温度 范围内 提高温度可以 提高酶的活性 加快反 应速度 光合作用也不 例外 在一定的温度范 围内 在正常的光照强 度下 提高温度会促进 光合作用的进行 但提 高温度也会促进呼吸作 用 如左图所示 所以植物净光合作用的 最适温度不一定就是植 物体内酶的最适温度 措施 白天适当提高温度 晚上适当降低温度 CO2 浓 从图中看出 外界 CO2浓 度很低时 绿色植物叶 不能利用外界的 CO2制造 有机物 只有当植物达 到 CO2补偿点后才利用外 施用有机肥料 温室栽培 植物时 可以适当提高 CO2 浓度 大田生产要 正其 行 通其风 从而提高产 量 光合作用强度 光合作用强度 叶片光合作用强 度 4 外界 CO2浓度 外界 CO2浓度对叶片光合强度的影响 注意 此图是外界 CO2浓度对叶片光合强度的 影响 界的 CO2合成有机物 随 着 CO2含量的继续提高 光合作用逐渐增强 当 CO2提高到一定程度时 光合作用强度不再随 CO2 含量的提高而增强此时 限制的主要因素是温度 或光照强度 c d b e a CO2浓度 COCO2 2对植物光合作用强度的影响对植物光合作用强度的影响 注意 此图与外界 CO2浓度对叶片光合强度影 响的区别 a b CO2太低 农作物消 耗光合产物 b c 随 CO2的浓度增加 光合作用强度增强 c d CO2浓度再增加 光 合作用强度保持不变 d e CO2浓度超过一定限 度 将引起原生质体中 毒或气孔关闭 抑制光 合作用 施用有机肥料 温室栽培 植物时 可以适当提高 CO2 浓度 大田生产要 正其 行 通其风 从而提高产 量 度 CO2 浓 度 C3植物 C4植物 P CO2浓度 CO2浓度对 C3 C4的光合强度的影响 由于 C4植物叶肉细胞中 含有 PEP 羧化酶 对 CO2 的亲和力很强 可以把 大气中含量很低的 CO2 以 C4的形式固定下来 故 C4植物能利用较低的 CO2进行光合作用 CO2 的补偿点低 容易达到 CO2饱和点 而 C3植物的 CO2的补偿点高 不易达 到 CO2饱和点 故在较低 的 CO2浓度下 通常大气 中的 CO2浓度很低 植株 经常处于 饥饿状态 C4比 C3植物的光合作用 强度强 即 P 点之前 一般来说 C4植物由于 CO2泵 的存在 CO2补 偿点和 CO2饱和点均低于 C3植物 增施 CO2更有利于 C3植物 的光合作用 有利提高产 量 水 或 矿 质 元 素 A 吸水量或矿质元素吸收量 吸水量或矿质元素吸收量对光合速率的影响 水是光合作用原料之一 同时也是代谢的必须介 质 缺少时会使光合速 率下降 矿质元素如 Mg 是叶绿素的组成成分 N 是光合作用有关酶的组 成成分 P 是 ATP 的组成 成分 缺少也会影响光 合理灌溉 合理施肥可促 进叶片面积增大 提高酶 的合成率 增加光合作用 速率 光合作用强度 光合速率CO2吸收 CO2放出 5 合速率 叶 龄 叶龄 叶龄对光合速率的影响 随幼叶不断生长 叶 1 面积不断增大 叶内叶 绿体不断增多 叶绿素 含量不断增加 光合速 率不断增加 壮叶时 叶面积 叶 2 绿体都处于稳定状态 光合速率基本稳定 老叶时 随叶龄增加 3 叶内叶绿素被破坏 光 合速率下降 农作物 果树管理后期适 当摘除老叶 残叶 叶 面 指 数 A 光合作用实际量 E B 干物质量 C 呼吸量 D 0 2 4 6 8 叶面指数 叶面指数与物质量的关系 OA 段表明随叶面积的不 断增大 光合作用实际 量不断增大 A 点为光合 作用面积的饱和点 随 叶面积的增大 光合作 用不再增大 原因是有 很多叶被遮挡在光补偿 点以下 OB 段干物质量 随光合作用增加而增加 而由于 A 点以后光合作 用量不再增加 所以干 物质的量不断降低 如 BD 段 E 点表示光合作 用实际量与呼吸量相等 干物质量积累为零 植 物的叶面积指数不能超 过 D 点 超过植物将入 不敷出 无法生活下去 适当间苗 修剪 合理施 肥 避免徒长 上部叶片 太多 使中下层叶子所受 的光照往往在光补偿点之 下 白白浪费有机物 温 室栽培植物时 可增加光 合作用面积 合理密植是 增加光合作用面积的一项 重要措施 例例 1 1 0606 年四川 年四川 将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室 调节小室 CO2浓度 在适宜光照强度 下测定叶片光合作用的强度 以 CO2的吸收速率表示 测定结果如下图 下列相关叙述 正确的是 0 a b CO2浓度 A 如果光照强度适当降低 a 点左移 b 点左移 B 如果光照强度适当降低 a 点左移 b 点右移 C 如果光照强度适当增强 a 点右移 b 点右移 D 如果光照强度适当增强 a 点左移 b 点右移 解析 本题考查的 CO2浓度和光照强度对光合作用的影响 二者的变动都会影响光合作用的补偿点 CO2吸收速率 光合速率物质量 6 和最大光合作用强度 本题涉及光合作用的 CO2浓度和光照强度两个基本条件 假定光照强度降低 要达到补偿点 a 则需要更高的 CO2浓度 a 点应右移 A B 选项不正确 假定光照强度升高 CO2利 用率升高 要达到光补偿点 a 在 CO2浓度低一些的时候即可达到 a 点应左移 C 选项不正确 故 D 项正确 另外 光照强度升高 则需要更高浓度的 CO2才能达到最大光合作用强度 b 点应右移 例例 2 2 右上图表示水稻光合作用强 与光照强度之间的关系 曲线 a是在 15 C C02浓度为 0 03 的环 境中测定的结果 曲线 b 是在 B 点时改变某些条件后测定的结果 下列分析不正确的是 A B点时刻 叶肉细胞与维管束鞘细胞中的叶绿体都能产生 NADPH B A点与 B点相比 A点时的叶绿体中 C3化合物被还原的速率较慢 C A点时刻 叶肉细胞中线粒体产生的 CO2量可能多于叶绿体消耗的 CO2量 D 曲线 b与曲线 a有明显差异的原因可能是 B点以后改变了 CO2浓度或温度 例例 3 3 为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响 将某植物在黑暗中放置一段时间 耗尽叶片中的淀 粉 然后取生理状态一致的叶片 平均分成 8 组 实验处理如下表所示 一段时间后 检测叶片中有 无淀粉 结果如下表 编号组 1组 2组 3组 4组 5组 6组 7组 8 葡萄糖溶液浸泡 溶液中通入空气 葡萄糖溶液浸泡 溶液中通入CO2和N2 蒸馏水浸泡 水中通入空气 蒸馏水浸泡 水中通入CO2和N2处理 光照黑暗光照黑暗光照黑暗光照黑暗 检测 结果 有淀粉有淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉 回答问题 1 光照条件下 组 5 叶片通过 作用产生淀粉 叶肉细胞释放出的氧气来自于 的光解 2 在黑暗条件下 叶片能进行有氧呼吸的组别是 3 组 2 叶片中合成淀粉的原料是 直接能源物质是 后者是通过 产生的 与组 2 相比 组 4 叶片无淀粉的原因是 4 如果组 7 的蒸馏水中只通入 N2 预期实验结果是叶片中 有 无 淀粉 解析解析 考查学生获取信息 图表分析的能力 图表分组比较是解决问题的核心所在 能够考查学生 对光合作用与呼吸作用的生理过程 关系 影响因素等的掌握情况 1 组 5 叶片有光照 CO2 可进行光合作用产和淀粉 叶肉细胞释放出的氧气来自于光反应中 H2O 的光解 2 进行有氧呼吸的条件是有氧气 还要注意题中条件是 黑暗条件下 组 2 和组 6 符合 要求 3 组 2 叶片 没有 CO2 不能进行光合作用 但可以利用葡萄糖合成淀粉 此过程需要有氧 呼吸产生的 ATP 作为直接能源物质 与组 2 相比 组 4 叶片不同的条件是组 4 叶片无氧气 所以组 4 叶片无淀粉的原因是 4 组无氧气 不能进行有氧呼吸 淀粉合成缺少 ATP 4 如果组 7 的蒸馏水中 只通入 N2 无 CO2 不能进行光合作用 预期实验结果是叶片中无淀粉 答案 1 光合 H2O 2 组 2 和组 6 3 葡萄糖 ATP 有氧呼吸 4 组无氧气 不能进行有氧呼吸 淀粉合成缺少 ATP 4 无 点评 本题综合对呼吸作用及实验设计等内容的考查 难度不大 例例 4 4 下列表示的是植物细胞代谢的某些过程 请根据题意回答问题 图中数字代表物质 a b c 代表细胞器 7 1 该植物细胞发生渗透吸水的外在条件是 2 图甲显示 在细胞器 b 中进行的能量变化为 3 图中物质 是 在 的情况下 进入 C 中分解 4 图中 代表的物质其分子结构简式是 5 将一株植物放置于密闭的容器中 用红外测量仪进行测量 测量时间均为 1 小时 测定的条件和结 果如图乙所示 数据均在标准状况下测得 据此回答 在150C lklx光照条件下 该植物 5小时光合作用吸 收CO2 mL 在无光条件下250C比150C 释放CO2多说明温度是通过影响 来影响代谢的 6 从图中发现 影响A点和B点光合速率的因素是 比较 A B 两点的实际 光合作用强度 答案 1 细胞液 a 中浓度大于外界溶液浓度 2 光能 活跃的化学能 稳定的化学能 3 丙酮酸 氧气充分 4 A P P P 5 1 112 2 酶的活性 6 温度 和光照强度 B A 例例 5 5 下面的甲 乙两图反映了二氧化碳含量和光照强度对绿色植物光合作用的影响 请据图回 答 对于温室里的农作物 增施农家肥可以提高光能利用率 其原理符合 图 若乙图曲线表示某植物在恒温 30 时光合速率与光照强度的关系 并且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 那么在原有条件不变的情况下 将温度调节到 25 曲线 点将向 移动 点将向 移动 乙图中的 点时刻 小麦叶片维管束鞘细胞中产生 的细胞器是 有两位同学依据甲图 分别绘出了植物在适宜光照条件下吸收和释放的二氧化碳量与外界环境 中二氧化碳含量之间的关系图 如下图丙和丁所示 其中正确的是 图 请在你认为正确的 图中横坐标上标注出甲图中 点对应的位置 答案 1 甲 2 上 左 3 线粒体 4 丁 图示见上右 例例 6 6 某科研组对密闭大棚内番茄的光合作 用与呼吸作用进行了研究 绘出了单株番茄 光合作用强度与种植密度的关系图 甲 和 M 点对应情况下的大棚内一天中的 CO2含量的 变化图 乙 用红外测量仪在恒温不同光照 下测得下表数据 实际光合量用葡萄糖表示 甲 乙 单株光合作用强度 M N 种植密度0 6 18 24时间 A B C D G E F CO2 相 对 含 量 8 光 源 玻璃钟罩玻璃钟罩 CO2 缓冲液 红色 液滴 和植株呼吸作用释放 CO2为 0 6umol h 请回答 1 从以上研究可知 影响该植物光合作用的因素有 番茄植株分别在图中 N B F 时 限制其光合作用强度的主要外界因素中 共同的因素是 2 在图乙中 DE 段时 植株叶肉细胞中产生 H 和 ATP 的场所是 该段曲线形 成的直接原因是 3 若给大棚中的番茄植株一定量的 14CO2 则在适宜光照下 14C 首先会出现在番茄植株叶片的 细胞中的 化合物中 w w w k s5 u c o m 4 当光照强度为 1klx 时 番茄植株的实际光合量都为 0 1umol h 这与图乙中 点 对应的光合作用情况类似 5 在一定浓度范围内植物 对CO2的转换率 单位时间内植物吸收的CO2与外界CO2浓度的比 为定值 光照强度为2klx 实际光合量为0 27umol h 时 植物对CO2的转换率为 答案 1 光照强度 CO2浓度 光照强度 2 细胞质基质 线粒体和叶绿体 叶绿体中 或细胞内 或细胞间 CO2浓度低 3 叶肉 三碳 C3 4 B 和 F 5 0 85w w 例例 7 7 右图是研究玉米在适宜的培养条件下光合作用与呼吸作用关系的实验装置示意图 请回答 1 该实验目的是研究光合作用 2 如果密闭装置内提供的是 C18O2 那么在玉米 的 细胞中可检测到含 18 O 的淀粉 培养一段 时间后 下列有关 18O 的转移途径正确的是 A C18O2 C4 C6H1218O6 B C18O2 C3 C4 C5 C C18O2 C3 C6H1218O6 D C18O2 C4 C3 C5 E C18O2 C3 C4 C6H1218O6 F C18O2 C4 C3 C6H1218O6 3 若要验证植物呼吸作用产生了 CO2 应对上图中的实验装置进行的操作是 4 如果在植物叶绿体中的 NADPH 与 NADP 含量大致相等的情况下 依次进行下面两项实验研究 阶段 将上述实验装置放在极弱的光照下 阶段 将实验装置图中的 CO2缓冲液换成 浓 NaOH 溶液 并给予充足的光照 请你在右面坐标图中画出叶绿体中 NADPH 含量的变化曲线 13 分 第 4 小题为 5 分 其余的每空 2 分 1 氧气的释放量 2 维管束鞘 D F 有错为 0 分 3 置于完全黑暗环境中 并将 CO2缓冲液换成澄清的石灰水 外界 CO2浓度 umol h 实际光合量 umol h 1 22 43 64 8 1klx0 10 10 10 1 光照强度 2klx0 270 440 610 78 NADPH 含量 阶段 I 阶段 II 时间 0 1 2 9 鼓风机 同化箱 B 通往 CO2分析仪通往 CO2分析仪 A 图 CO2浓度 光 合 作 用 强 度 甲 乙 图 4 共 5 分 a 起点和向上 向下 趋势 曲线弯曲弧度正确分别给 1 分 b 在 a 正确的 基础上 阶段 终点小于 0 5 或接近且不等于 0 给 1 分 阶段 大于 1 5 或接近且不超过 2 给 1 分 曲线有平台共 1 分 例例 8 8 在光照适宜温度恒定的条件下 用左下图的实验装置进行植物光合作用或呼吸作用的实验 测 量一小时内密闭容器中 C02 的变化量绘成右图曲线 下列有关叙述正确的是 注 实际光合作用包含 叶片的有机物积累量和呼吸消耗量 A A 前 30 分钟内绿色植物实际光合作用的平均速率为 64ppm min B 从后 30 分钟的结果可知在低 C02 浓度下植物不能进行光合作用 C 植物光合作用速率与其叶绿体内的 NADPH 含量的变化趋势相同 D 若容器中加 A NaHC03 溶液 植物光合速率和呼吸速率都会加强 影响光合作用速率的因素练习影响光合作用速率的因素练习 1 1 下图所示为某科研小组探究土壤含水量对植物产生影响的实验结果 实验开始时土壤水分充足 然后实验组停止浇水 对照组土壤水分一直保持适宜 下列与此实验结果有关的分析错误的是 A 土壤水分不足会使叶片气孔关闭从而引起光合速率下降 w w w k s 5 u c o m B 蒸腾作用减弱影响的运输与叶绿素含量下降可能有关 2 Mg C 实验组叶片光合作用过程中光反应的减弱先于暗反应 D 植物固定二氧化碳的速率与土壤含水量密切相关 2 2 植物单个叶片的光合作用强度可以通过通气法来测定 如下模式简图 所示 将 叶 片置于同化箱中 在特定的光照 温度条件下 让空气沿箭头方向流动 并检测通入和 通出气体的 CO2浓度变化 以下有关该实验的说法错误的是 A 当 B 处气体的 CO2浓度低于 A 处气体的 CO2浓度时 说明植物光合作用强度大于呼吸作用的强度 B 控制特定的光照强度或空气中原有的 CO2浓度 都可能使 A 处和 B 处检测到的 CO2浓度相同 10 C 可以通过在黑暗条件下测定通入和通出气体的差值来检测叶 片消耗 O2的速率 从而确定叶片有氧呼吸的强度 D 在各自适宜条件下分别测定天竺葵 玉米光合作用强度 结 果如曲线图 所示 其中甲表示玉米光合作用强度曲线 3 3 右上图所示装置中的 NaHCO3溶液可为植物提供 CO2 则下列 有关叙述错误的是 A 若将这个装置用来探究 CO2是光合作用的原料 则增加的对照 组应将 NaHCO3溶液替换成等量的 NaOH 溶液 B 若将这个装置用来探究元素 X 是否为植物的必需矿质元素 则增加的对照组应将水槽中的完全培养液替换成只缺少矿质元素 X 的培养液 C 若将这个装置培养玉米 给玉米植株提供 14C 标记的 CO2 14C 首先出现在 C4化合物中 D 若突然停止光照 发现植物细胞内 C3含量会下降 4 4 某生物兴趣小组对正常生长的大豆幼苗进行了相关实验研究 请分析回答 1 制做叶片过叶脉横切的临时装片 用显微镜观察发现 和叶肉细胞相比维管束鞘细胞中没有的细 胞器是 2 实验室得瞬息种过大豆的大田土壤培养大豆时 发现培养在经过高温灭菌土壤中的植株 比培养 在没有经过高温灭菌的土壤中的植株长势要差 可能的原因是经过高温灭菌的土壤 3 将植物培养在密闭的玻璃罩内放在温暖而充足的阳光下 培养液中条件始终适宜 在植物体内 由 NADP 形成 NADPH 的过程中 发生的能量转换是 若突然停止光照 短时 间内叶肉