高三生物第一轮复习：光合速率的测定方法++课件

考点一实验：探究光照强度对光合作用强度的影响实验原理实验装置(1)自变量如何设置？(2)因变量如何设置？(3)无关变量如何控制？NaHCO3缓冲液（富含CO2的清水）的作用是：维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2P772.(2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(

)BA.本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率C.四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高D.若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短

图1是某高等绿色植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成曲线图。下列分析错误的是A.图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度B.图1中c点与b点相比，叶绿体中[H]的合成速率不变C.从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢D.适当增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动B（不定项）利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是（

）

A.从图乙可看出，F植物适合在较强光照下生长B.光照强度为1klx时，装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴左移C.光照强度为3klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率相等D.光照强度为6klx时，装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短BD第9讲光合作用与能量转化（第5课时）考点2三率测定的3种实验模型模型1液滴移动法典例1、（不定项）某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在室温25℃下进行了一系列的实验，下列对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是（

）A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小B.若要测真光合强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液C.若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移D.若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移CP85.1黑暗条件，单位时间液滴左移距离表示有氧呼吸速率光照条件，单位时间液滴右移距离表示净光合速率真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率变式（不定项)如图为测定细胞代谢相关速率的实验装置。下列叙述正确的是（

）A.测定植株的呼吸速率时，应在黑暗条件下进行B.测定植株的呼吸速率时，小烧杯的液体应为清水C.可直接测定植株实际光合速率。D.测定植株的净光合速率时，应在光下进行，且小烧杯的液体应为NaHCO3溶液AD光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制①增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物；②减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水；③除去容器中CO2——氢氧化钠溶液；④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中；⑤除去叶中叶绿素——酒精隔水加热；⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光；⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光；⑧线粒体提取——细胞匀浆离心。（2019·全国卷Ⅱ，31）（节选）回答下列与生态系统相关的问题。通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量（生产者所制造的有机物总量）。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量（A）；另两份分别装入不透光（甲）和透光（乙）的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量（B）和乙瓶中的O2含量（C）。据此回答下列问题。在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内

；C与B的差值表示这段时间内

；A与B的差值表示这段时间内

。生产者净光合作用的放氧量生产者光合作用的总放氧量生产者呼吸作用的耗氧量模型2黑白瓶法——测溶氧量的变化例6

高一生物科研兴趣小组从校博雅湖的某一深度取得一桶水样，分装于六对密封黑白瓶中(白瓶为透明瓶，黑瓶为不透光瓶)，剩余的水样测得初始溶氧量为10mg/L。将六对密封黑白瓶分别置于六种不同的光照条件下(由a→e逐渐加强)，其他条件相同，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶氧量，记录数据如下。下列分析错误的是光照强度(klx)0(黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)3333EEA.瓶中所有生物正常生活所需耗氧量在24h内为7mg/LB.光照强度为d、e时，黑瓶中溶氧量应为3mg/LC.光照强度为c时，在24h内白瓶中植物产生的氧气量为28mg/LD.光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加C-10mg/L=净光合速率呼吸速率：10-3=721mg/L现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将对称叶片的一半遮光(A)，另一半不遮光(B)，并采用适当的方法阻止A、B间物质和能量的转移。在适宜光照和温度下照射一段时间，在A、B中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称重，分别记作m1和m2，单位mg/(dm2·h)。下列说法正确的是A.该方法在未测出细胞呼吸强度的条件下，能测出实际光合作用的强度B.(m2－m1)表示B叶片被截取的部分有机物的积累量C.m2表示被截取的部分在光照时间内净光合作用的大小D.m1表示被截取的部分在光照时间内细胞呼吸的大小m1m2A模型3

半叶法——测光合作用有机物的产生量光合作用速率的测定——半叶法

“半叶法”测光合作用有机物的生产量将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。将若干生长状况相同的某植株平均分成6组，设置不同的温度，每组黑暗处理6h，然后给予适宜白光照射6h，在暗处理后和光照后分別截取同等面积的叶圆片，烘干称重，获得下表数据。请根据表中数据分析，下列有关说法正确的是（）A．若每天交替光照、黑暗各12小时，则30℃时该植物积累的有机物最多B．若昼夜不停地光照，则25℃时为该植物生长的最适宜温度C．若将实验中白光突然改为强度相同的红光，则短时间内，植株叶绿体中C3上升D．该实验结果由于缺乏黑暗处理前的叶圆片的干重数据，故无法得出呼吸量的数据

叶圆片称重法——测有机物的变化量温度（℃）152025303540黑暗后叶圆片干重（mg/dm2）4.254.003.502.752.001.50光照后叶圆片干重（mg/dm2）6.006.506.756.505.504.50D25度30度练5（2022·河南南阳一中4月模拟）某同学欲测定植物叶片的总光合作用速率，做如图所示实验。在叶柄基部做环剥处理（仅限制叶片有机物的输入和输出），于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其质量，测得叶圆片的总光合作用速率＝（7y－6z－x）/6（g·cm－2·h－1。则M处的实验条件是

A.下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时B.下午4时后将整个实验装置遮光3小时C.下午4时后将整个实验装置遮光1小时D.下午4时后在阳光下照射3小时C

拓展：气孔的结构及影响因素

(1)光

植物气孔一般是按昼夜节律开闭：白天打开气孔进行光合作用，晚上通过关闭气孔来减少水分损失。(2)CO2浓度

低浓度CO2气孔开启。(3)含水量

干旱或蒸腾过强失水多导致气孔关闭。(4)植物激素

细胞分裂素促进气孔开放，而脱落酸却引起气孔关闭。一、气孔结构二、气孔开闭因素（2023全国乙卷29）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺．有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。（1）气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、

（答出2点即可）等生理过程。

光合作用和呼吸作用

真

题

演

练（2023全国乙卷29）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺．有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。（2）红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是_______。叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下制造有机物多，渗透压上升，细胞吸水膨涨，气孔开放真

题

演

练（3）某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据是_______。（4）已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔_______（填“能”或“不能”）维持一定的开度。

能蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔张开.专题3：光呼吸、C4植物等特殊代谢类型C3植物如：水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。C4植物如甘蔗、玉米、高粱等。CAM植物如:菠萝、龙舌兰、仙人掌和兰花等。二.C3植物、C4植物和CAM植物自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可以分为C3、C4和CAM三种类型。1.C3途径：2.C4途径：叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物(如图2)。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。3.CAM途径：CAM植物夜间吸进CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸(C4)储存在液泡中。从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降。而白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放CO2，又可进入C3途径。从而表现出白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。问题：该植物与玉米的CO2固定有何区别？C4发生在不同细胞；CAM发生在不同时间百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，据图分析错误的是（）A.图中B物质可能是葡萄糖B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2C.PEP、RuBP均能与CO2结合D.夜间细胞液pH可能会下降A丙酮酸例3（P90T1·2022·全国甲卷·高考真题）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是?C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2思考：目前大气CO2浓度不断增加，对C3植物和C4植物谁更有益？C3植物饱和点高，对C3更有益。(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是?C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2C4植物能够利用低CO2浓度进行光合作用，因此，对C3更有益。（2022·河北模拟）不同植物的光合作用过程有所不同，图1是三种不同类型植物的CO2同化方式示意图，图2表示生活在不同地区的上述三种植物在晴朗夏季的CO2吸收速率日变化曲线。已知玉米叶肉细胞叶绿体中固定CO2的酶对CO2的亲和力高于水稻，请据图分析并回答∶（1）吸收光能的色素分布在叶绿体

上。以光合色素的

为纵坐标，以波长为横坐标，所得曲线就是光合色素的吸收光谱。类囊体薄膜吸收光能的百分比（吸光率）（2）图1水稻、玉米和景天科植物中，最适应炎热干旱环境的植物是

，原因是

。（3）图2中，在10点到12点期间，B植物的光合速率下降，原因是

;而C植物的光合速率继续升高，原因是

。

该类植物白天气孔关闭，可以减少水分的散失，夜晚吸收CO2，不影响光合作用的进行景天科植物该时间段温度较高，水稻植株部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应强度减弱，导致光反应强度减弱，从而使得光合速率下降。

玉米可以利用低浓度的CO2，此时光照强度不断增强，所以光合速率继续升高例6.P90T2(2021·辽宁卷，22)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390(μmol·mol－1)，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题：(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程，图中HCO浓度最高的场所是________(填“细胞外”“细胞质基质”或“叶绿体”)，可为图示过程提供ATP的生理过程有____________________。图1叶绿体呼吸作用和光合作用(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成_____________，进而被还原生成糖类，此过程发生在______________中。三碳化合物叶绿体基质图2(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO3-转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco附近的CO2浓度。①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力________(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是______________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于____________(填“吸能反应”或“放能反应”)。③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用____________技术。高于NADPH和ATP吸能反应同位素示踪(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有________。A.改造植物的HCO转运蛋白基因，增强HCO的运输能力B.改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成C.改造植物的Rubisco基因，增强CO2固定能力D.将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物ACP91T2.光合作用中，有一种特殊的固定CO2和节省水的类型。菠萝、仙人掌和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用，这类植物统称为CAM植物，其特别适应干旱地区，特点是气孔夜晚打开，白天关闭。如图为菠萝叶肉细胞内的部分代谢途径(CAM途径)示意图，图中苹果酸是一种酸性较强的有机酸。据图分析下列问题：典

例

分

析(1)据图分析，推测图中叶肉细胞右侧a过程的活动发生在________(填“白天”或“夜晚”)，理由是菠萝在夜晚吸收的CO2，能否立即用来完成图中叶肉细胞左侧的生命活动？________(填“能”或“不能”)，分析原因:夜晚显示CO2进入细胞并转变成苹果酸储存在液泡中，夜间气孔打开，细胞才能完成此项活动不能夜晚没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供足够的ATP和NADPH(2)图中苹果酸通过过程a运输到液泡内，又会通过过程b运出液泡进入细胞质，推测过程b发生在________(填“白天”或“夜晚”)。过程a具有的生理意义是(写出两个方面即可)。一方面促进CO2的吸收，另一方面避免苹果酸降低细胞质基质的pH，影响细胞质基质内的反应白天(3)长期在强光照、高温、缺水等逆境胁迫下，以菠萝为代表的CAM植物形成了适应性机制：夜晚气孔开放有利于

，白天气孔关闭，有利于

且可以通过_______________________________获得光合作用暗反应所需的CO2。从外界吸收CO2降低蒸腾作用，减少水分散失苹果酸的分解和细胞呼吸

练习P385T8T91.光呼吸的发现1955年科学家德柯尔用红外线气体分析仪测定烟草光合速率时发现正在进行光合作用的烟草叶片在光照停止后会快速释放CO2，这种现象称为“二氧化碳的猝发”二、光呼吸（1）A表示光下净光合速率。（2）B和C表示光下时植物呼吸速率。（3）B表示无论是光下还是暗处都可进行的呼吸速率。（4）C表示只有光下才有的呼吸速率。即光呼吸现象。光呼吸：（1）卡尔文循环中CO2固定的酶(Rubisco)具有两面性(或双功能)（2）Rubisco即RuBP羧化加氧酶①高CO2浓度、低O2时，进行羧化②低CO2浓度、高O2时，进行加氧C5+CO22C3RubiscoC5+O2C2+C3Rubisco2C2+O2C3+CO2ATP、[H]酶C3进入卡尔文循环C3进入卡尔文循环2.光呼吸的起因光照强度增强↓产生的O2增多↓光呼吸增强3.卡尔文循环与光呼吸（1）如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。（2）光呼吸过程中消耗了ATP和还原氢，即造成了能量的损耗。4.光呼吸的危害防止强光对叶绿体的破坏强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积累ATP和还原氢，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，这些自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和还原力，从而减轻对叶绿体的伤害。当然植物体还有很多避免强光下损伤叶绿体的机制。光呼吸算是其中之一。5.光呼吸的意义比较项目光呼吸细胞呼吸底物C2化合物糖类等有机物发生部位叶绿体、线粒体等细胞质基质、线粒体反应条件光照光或暗都可以能量消耗能量产生能量共同点消耗O2、释放CO26.光呼吸与细胞呼吸的比较例2(2023·山东潍坊一模)光呼吸是O2/CO2偏高时与光合作用同时发生的生理过程，是经长期进化形成的适应机制。光呼吸和暗反应关系密切，机理如图所示。下列叙述错误的是(

)DA.光呼吸可保证CO2不足时，暗反应仍能正常进行B.光合作用的光反应强于暗反应容易导致光呼吸发生C.光呼吸过程虽消耗有机物，但不产生ATPD.抑制光呼吸能大幅度提高光合作用强度联系回顾：2023·湖南卷真题·17）（2）在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度

（填“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是(答出3点)a.玉米的PEPC酶的Km小，可以利用低浓度的二氧化碳b、玉米的叶肉细胞光解水释放氧气，加上PEPC酶起到的二氧化碳泵的作用，维管束鞘细胞内二氧化碳/氧气的比值高，Rubsico的羧化大于加氧，光呼吸很弱

c、玉米的光合产物能及时从维管束运走高于例1(2021·山东高考)光照条件下，叶肉细胞中的O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。请回答下列问题。(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的____________中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是：______________________________________________。基质光照停止，产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多

(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在______________mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。100～300(2)与未喷施SoBS溶液相比，喷施100mg/LSoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度________(填“高”或“低”)，据表分析，原因是:低喷施SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。H+浓度梯度促进ATP生成光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气和H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。三.光系统及电子传递链练习:下列物质转变过程属于光反应的是()A．①③⑤⑦

B．①②④⑧C．②③⑦⑧