2022年人教版生物高考总复习第一部分考点复习指导第三单元第4课影响光合作用的因素及应用

第4课影响光合作用的因素及应用

【课标要求】

说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖类与氧气的

过程中转换并储存为糖类中的化学能。

【素养目标】

1.通过分析光合作用与细胞呼吸的关系，形成结构与功能相适应、物质与能量相互依存的生

命观念。（生命观念）

2.分析影响光合作用因素的曲线模型，理解环境因素对光合作用的影响。（科学思维）

3.通过探究环境因素对光合作用速率影响实验，培养学生实验设计和分析能力。（科学探究）

4.应用影响光合作用的环境因素知识，指导农业生产。（社会责任）

。.一=、生十知诵•多）自查/==o

【主干•梳理与辨析】

一、影响光合作用强度的环境因素及实验探究

1.光合作用强度：

（1）概念：是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

⑵表示方法：

①单位时间内光合作用制造的直机物的量。

②单位时间内光合作用利用取的量。

③单位时间内光合作用产生出的量。

2.影响光合作用强度的因素的依据：

光能

依据

光合作用的反应式CO2+H2O叶绿体（CHZO）+（）2

水土壤含水量

原料

C02C0,浓度、叶片气孔开闭情况等

主要

叶绿体无机营养、病虫害等通过影响叶绿体的形成和结构进而影响光合作用

场所

温度酸活性

条件

光能光质、光照强度、光照时间等

3.影响光合作用的因素的分析:

(1)内部因素：植物自身的遗传特性(如阳生植物/阴生植物)、叶龄、叶绿素含量、酶的数量、

叶面积指数等。

(2)探究环境因素(光照强度)对光合作用的强度的影响。

①实验原理。

抽去圆形小叶片中的气体后，叶片下沉至装置底部，光照下叶片进行光合作用产生氧气,充

满细胞间隙，叶片又会上浮。

②实验装置分析：

a.自变量的设置：光照强度是自变量,通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大

小。

b.中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。

c.因变量是光合作用强度,可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者

是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量。

③实验结果分析。

a.在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸,吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以

叶片沉在水底。细胞生理状态如图1：

b.在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的氧气,叶片仍然

沉在水底。细胞生理状态如图2、图3：

线粒体

图2图3

c.在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的氧气产生,从而充满了细胞间

隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图4：

CO2

一~

线co2————-C(02----->--co2叶

粒绿

体体

02-----------(————02

02

图4

【思考辨析】

1.对探究光照强度对光合作用强度影响的实验改变条件后，能得出其真正光合速率。（J）

分析：原实验条件下能测量出其净光合作用速率，仅将光照条件改为黑暗后，可测量出呼吸

速率，将两者相加即得其真正光合速率。

2.在探究光照强度对光合作用强度的影响中，增加光照强度或温度，都能明显缩短圆形小叶

片上浮至液面所用的时间。（X）

分析：达到光饱和点后，增加光照强度不会缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。提高温

度，可能会增加圆形小叶片上浮至液面所用的时间。

3.温度越高，酶活性越高，光合作用强度越大。（X）

分析：温度通过影响酶的活性影响光合作用强度，温度过高酶失活，光合作用强度降低甚至

会丧失。

二、光合作用与细胞呼吸的关系

1.光合作用与有氧呼吸的区别和联系：

项目光合作用有氧呼吸

含叶绿体的植物细胞、蓝细

发生范围所有活细胞

菌等

发生条件在光下进行时刻进行

实质合成有机物、储存能量分解有机物、释放能量,供细胞利用

图解联系

C:C02里里(CIW)有氧“第一科丙酮酸山山坦a?

C,,八光反应，、有氧呼吸第三阶段，，c

0:H20-----»02..''^H20

元素转移

H:H2O产里NADPH里变*(CHQ)

有气呼吸第一阶段、第二阶段「,力有氧呼吸第三阶段,,八

-~------LH1-HM

r、

有

ATP、机物/（热能）

用于

枳

NADPH稳

定

（fATP甲各项

化

光光反应中活跃暗反应则

生命

学

能量联系能的化学能

X___✓〔花华能.活动

.能,，

>

Y/

光合作用细胞呼吸

2.光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路:

项目来源去路

NADPH光合作用光反应中H20的光解为暗反应阶段中金的还原供氢、供能

NADH有氧呼吸第一、二阶段的物

有氧呼吸用于第三阶段殳Q的合成

(M)质分解

光合作用光反应阶段主要用于暗反应阶段C3的还原

ATP有氧呼吸的各阶段均可产作为能量“货币”用于各项生命活动（暗

有氧呼吸

生，来自有机物的氧化分解反应除外）

【思考辨析】

1.不同植物的真正光合速率不相同，那么净光合速率可能相同。（J）

分析：植物的净光合速率=真正光合速率一呼吸速率，比如A植物真正光合速率为6,呼吸

速率为3,净光合速率为3；B植物真正光合速率为8,呼吸速率为5,净光合速率也为3。

2.一天中植物有机物积累量最多的是正午光照最强时。（X）

分析：正午光照最强光合速率最快，下午光合速率大于呼吸速率，有机物仍旧积累，有机物

积累最多应该在下午光合速率与呼吸速率相等时。

3.某光照强度下，有机物的积累量与有机物的消耗量相等，该植物在此光照条件下重量不增

加。（X）

分析：有机物的积累量为净光合作用，该光照条件下植物净光合作用大于0,因此植物的重

量增加。

【教材•挖掘与延伸】

1.习题改编（必修1P10D：你如何从水层透光与植物光能捕获两层面，解释海洋中红藻、

褐藻、绿藻的水层分布状况？

提示：藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出

黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光

线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收黄绿

光的褐藻分布于海水的中下层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。

2.实验变式（必修1P104）：光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入"C02,一定时间后杀死小球

藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短

时间到7s,发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO?转化成的第一个产物是什么，

可能的实验思路：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物

中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO?转化成的第一个产物。

3.习题改编（必修1P106）：北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原

因是：光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，CO?吸收量减少，光合作用减弱。

4.资料延伸（必修1P93、P103）：细胞呼吸产生的［H］是还原型辅酶I（NADH）的简化表示方

式，光反应产生的NADPH是还原型辅酶II,NADH和NADPH中的N指烟酰胺，A指腺喋吟，D

是二核甘酸，P是磷酸基团,因此它们的成分丕是（填“是”或“不是"）蛋白质。

。、高频考点•道法•。

★考点1探究影响光合作用强度的因素的实验分析

【核心•归纳与整合】

1.影响光合作用的因素实验步骤模型举例:

制作叶圆片

（探究光强）［探究嬴）

（3只小烧杯］（4只小烧杯）

V

分别加入30mL1号加入30mL蒸溜水+10片叶圆片分别加入30mL

2号加入30mL2%NaHC0+IOJt

的2%NaHCCh3的2%NaHCCh

溶液+10片叶叶圆片溶液+10片叶

圆片3号加入30mL2%NaHCO计吹气园片

、+10片叶圆片，

1号

不加塑料袋

（100W光源下］2号

加蓝塑料袋

100W光源下3号

加红塑料袋

（距其10cm）4号

I号…距灯源10cm<加绿塑料袋

2号……距灯源20cm

3号…距灯源3（）cm100W光源下

（距其10cm）

（观察并记录5片叶圆片上浮所需的时间）

2.影响光合作用强度的因素实验数据记录表格样例:

（1）光照强度影响光合作用强度的实验数据记录表格:

叶圆片上浮所需的时间/min

光源（100W）距离

第1片第2片第3片第4片第5片平均值

10cm

20cm

30cm

（2）C0z浓度影响光合作用强度的实验数据记录表格:

叶圆片上浮所需的时间/min

C0?浓度

第1片第2片第3片第4片第5片平均值

蒸镭水

2%NaHC03

2%NaHC03+

吹气

（3）不同光质影响光合作用强度的实验数据记录表格:

光源叶圆片上浮所需的时间/min

(100W)光质第1片第2片第3片第4片第5片平均值

白光

蓝光

红光

绿光

3.影响光合作用强度的因素实验设计的注意事项：

(1)打孔时注意避开主叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长叶圆片上浮的时间，影响实

验结果的准确性。

(2)给叶片抽气不能抽太多次，易损伤叶片。

(3)叶片放进烧杯不能有重叠。

(4)实验时间不宜过长，否则易受细胞呼吸干扰，计数5片叶子上浮即可。

4.探究影响光合作用强度的因素实验设计：

(因变量)

(反应变量)

无关变量

消除检测

无关变坡的影响反应变量

设置尽可能

对照量化

中【高考警示钟】实验装置中的“用”与“不用”

(1)所用光源产生热量不应对实验产生影响，可选用冷光源，或在光源和烧杯之间添加盛水玻

璃柱。

(2)不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。

【典题•剖析与精练】

【典题示范】

取生长旺盛的绿叶，用直径为1cm的打孔器打出小圆片若干(注意避开大叶脉)，抽出小叶圆

片内的气体，并在黑暗处用清水处理使小叶圆片细胞间隙充满水，然后平均分装到盛有等量

的不同浓度的富含CO2溶液的小烧杯中，置于光照强度和温度恒定且适宜的条件下，测得各组

小叶圆片上浮至液面所需平均时间，将记录结果绘制成曲线如图1。

亘

S

瓷

M

艇

位

o

图2

的是

验的目

（1）该实

（填

.

速率

生成

DPH的

上NA

薄膜

囊体

的类

细胞

叶肉

圆片

小叶

度时

,b浓

相比

a浓度

⑵与

胞器有

P的细

生AT

能产

胞中

肉细

的叶

圆片

小叶

，此时

慢”）

"或“

’相等

“快叫

中,

烧杯

a的小

度为

CO,浓

溶液

宜，

且适

相同

保持

温度

置于

分别

圆片

小叶

同的

干相

取若

（3）另

制

果绘

验结

根据实

验，

行实

离进

的距

之间

烧杯

与小

光源

改变

，通过

光源

作为

台灯

40W的

选用

是

因素

外界

主要

率的

合速

净光

AB段

限制

离）。