2025届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第4讲能量之源-光与光合作用Ⅱ教案新人教版

PAGE22-第4讲能量之源——光与光合作用(Ⅱ)学问体系——定内容核心素养——定实力生命观念通过比较光合作用与呼吸作用的关系和对净光合作用的理解、建立生命活动对立统一的观点理性思维通过分析光照强度、CO2浓度、温度、水分等因素对光合作用的影响的曲线，培育学生能用图表及数学模型精确描述生物学学问的实力科学探究通过“测量实际光合作用速率”的试验，培育学生的试验探究实力考点一影响光合作用强度的因素及应用一、内部因素1．与植物自身的遗传特性(如植物品种不同)有关，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。2．植物叶片的叶龄、叶面积指数、叶绿素含量及酶等也会影响光合作用，如图所示。二、外部环境因素1．光照强度(1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。(2)曲线分析：①A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸。②AB段：随光照强度增加，光合作用强度也渐渐增加，CO2释放量渐渐削减。③B点：为光补偿点，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。④BC段：表明随着光照强度不断增加，光合作用强度不断增加，到C点后不再增加了。⑤C点：为光饱和点，限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。(3)应用：①温室生产中，适当增加光照强度，以提高光合速率，使作物增产；②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。2．CO2浓度(1)原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。(2)曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B′点都表示CO2饱和点。(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。3．温度(1)原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用。(2)曲线分析：AB段在B点之前，随着温度上升，光合速率增大B点酶的最适温度，光合速率最大BC段随着温度上升，酶的活性下降，光合速率减小，50℃左右光合速率几乎为零(3)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。4．水分(1)原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。(2)曲线分析：图1表明在农业生产中，可依据作物的需水规律，合理浇灌。图2曲线中间E处光合作用强度短暂降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2的供应。5．光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用(1)常见曲线：(2)曲线分析：P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。(3)应用：温室栽培时，在肯定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度相宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。1．推断正误：(1)夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高(×)(2)净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长(√)(3)光合作用中叶绿素汲取光能不须要酶的参加(√)(4)将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在相宜条件下光照培育，随培育时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变更趋势是始终保持稳定，不变更(×)(5)停止供水，植物光合速率下降，这是由于水既是光合作用的原料，又是光合作用产物在植物体内运输的主要介质(√)(6)温室内适当补充CO2，即适当提高CO2浓度，可提高农作物产量(√)2．在下面的四幅图中依次标出坐标曲线中的A点，AB段(不包括A、B两点)，B点和B点之后的O2和CO2的转移方向。答案：题组一环境因素对光合作用的影响1．用肯定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是()A．促进叶绿体中CO2的固定B．促进叶绿体中ATP的合成C．抑制叶绿体中[H]的形成D．抑制叶绿体中有机物的输出B[若NaHSO3溶液促进叶绿体中CO2的固定，则CO2被C5固定形成的C3增加，则消耗的C5增加，故C5的含量将削减，C3的含量将增加；若NaHSO3溶液促进叶绿体中ATP的合成，则被还原的C3增多，消耗的C3增加，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将削减，C5的含量将增加；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中[H]的形成，则被还原的C3削减，生成的C5削减，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将削减；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中有机物的输出，意味着暗反应中C3的还原过程变慢，生成的C5削减，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将削减。]2．(2024·山东日照联考)下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是()A．图1中，若光照强度适当增加至最适状态，a点左移，b点右移B．图2中，若CO2浓度适当增大至最适状态，a点右移，b点左移C．图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多D．图3中，限制b点光合作用的主要因素是光照强度和CO2浓度B[据题图分析：图1和图2中的a点代表光合作用和呼吸作用相等时间合作用的强度，在曲线达到最高点之前，光照强度和CO2浓度都是限制光合作用强度的因素，当其中一个因素增大，要达到相同的生理状态，另一个因素在其相对较弱时即可满意，故图1中光照强度适当增大至最适状态时，a点会左移，图2中CO2浓度适当增大至最适状态时，a点也会左移；图1和图2中的b点代表光合作用的饱和点，限制因素光照强度和CO2浓度适当增大时，光合作用强度也会增大，所需的CO2浓度和光照强度也会增大，b点右移；图3中，b点时，光照强度和CO2浓度均是光合作用的主要限制因素，a点和b点的光照强度相同，故a点时叶绿体中C3含量比b点多。]3．如图表示环境因素对绿色植物光合作用速率的影响，据图分析正确的是()A．在缺镁的环境中，两种CO2浓度条件下光合作用速率都会下降B．b点光强下将CO2浓度提高到1%，短时间内细胞中C3含量下降C．a点与b点光合作用速率不同的缘由是光照强度和CO2浓度的不同D．a点叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体基质中均可产生ATPA[在缺镁的环境中，叶绿素含量下降，两种CO2浓度条件下光合作用速率都会下降，A正确；b点光强下将CO2浓度提高到1%，CO2固定加快，短时间内细胞中C3含量增加，B错误；a点与b点光强相同，CO2浓度不同是导致a、b点光合作用速率不同的主要缘由，C错误；a点叶肉细胞同时进行光合作用和有氧呼吸，叶绿体基质消耗ATP，D项错误。]4.多种含磷化合物在植物光合作用过程中起着重要作用，下列有关叶片中磷元素含量与光合速率之间的关系，正确的是()B[肯定范围内，随着叶片中磷含量的上升，光合速率渐渐增大，达到肯定程度后光合速率不会接着增大。]题组二光补偿点与光饱和点的移动5．(2024·辽宁盘锦期末)下图曲线表示某植物在恒温30℃、CO2浓度肯定时间合速率与光照强度的关系，下列叙述错误的是()A．与b点相比较，c点时叶肉细胞中三碳化合物的含量降低B．若将CO2浓度降低，则叶绿体中[H]合成速率将会变小，c点向左下方向移动C．当光照强度为x点时，叶肉细胞中产生ATP的场全部细胞质基质、线粒体和叶绿体D．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℃，在其他条件不变的状况下，将温度调整到25℃，图中a点将向上移动，b点将向右移动D[与b点相比c点时间照强度增加，光反应产生的[H]、ATP增多，此时CO2固定速率不变、C3还原速率增加，所以c点时C3含量较低，A正确；若CO2浓度降低，合成的C3削减，随之消耗的[H]、ATP削减，所以[H]合成速率减慢，c点向左下方移动，B正确；光照强度为x时，叶肉细胞既可以进行光合作用也可以进行有氧呼吸，所以此时细胞产生ATP的场全部细胞质基质、线粒体和叶绿体，C正确；温度由30℃调整到25℃时，光合作用速率增加、呼吸作用速率降低，所以a点向上移动、b点向左移动，D错误。]6．(2024·安徽宿州摸底)如图表示光照强度对阳生植物和阴生植物CO2汲取量的影响。下列说法错误的是()A．图中甲、乙植物分别代表阳生植物、阴生植物B．图中e点时，甲植物净光合强度比乙植物净光合强度大C．图中d点，限制乙增产的外界因素是CO2浓度、温度D．在缺Mg培育液中培育甲植物，则其b1点将向右移动B[题图中甲植物净光合作用CO2汲取量高，细胞呼吸释放CO2量高，故甲为阳生植物，乙为阴生植物，A正确；题图中e点时，甲和乙两种植物曲线交于一点，两种净光合速率相等，B错误；题图中d点时，光照强度不再影响乙植物光合作用强度，此时限制乙植物光合作用强度的外界因素包括CO2浓度、温度等，C正确；用缺Mg培育液中培育甲植物，则甲的光合作用强度降低，若保证光合作用强度等于细胞呼吸强度，须要增加光照强度，即b1点右移，D正确。]3个关键点的移动规律如图所示，A、B、D依次表示“光为0”点、补偿点与饱和点，其移动规律归纳如下：(1)细胞呼吸加强时，其O2汲取量或CO2释放量均增加(离O点越远)，图示A点下移，反之，细胞呼吸减弱时，O2汲取量或CO2释放量均减小(离O点越近)，图示A点上移。(2)若变更的条件有利于光合作用时，补偿点应左移(靠O点越近)，即B点左移，而饱和点(D点)应右移(曲线图上C点向右上移)。(3)若变更的条件不利于光合作用(如缺Mg2＋，温度变的不相宜等)时，补偿点(即B点)应右移，饱和点(D)应左移(曲线图上即C点向左下移)。eq\o(,,\s\do4(,))考点二光合作用与细胞呼吸的关系1．细胞呼吸与光合作用过程图解(1)物质名称：b.O2，c.ATP，d.ADP，e.NADPH([H])，f.C5，g.CO2，h.C3。(2)生理过程及场所：①②③④⑤生理过程光反应暗反应有氧呼吸第一阶段有氧呼吸其次阶段有氧呼吸第三阶段场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质细胞质基质线粒体基质线粒体内膜2.光合作用和细胞呼吸的联系(1)物质联系：①C元素：CO2eq\o(→,\s\up7(暗反应))(CH2O)eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅰ))丙酮酸eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅱ))CO2②O元素：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反应))O2eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅲ))H2O③H元素：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反应))[H]eq\o(→,\s\up7(暗反应))(CH2O)eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ))[H]eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅲ))H2O(2)能量联系：3．光合作用与有氧呼吸的区分项目光合作用有氧呼吸物质变更无机物→有机物有机物→无机物能量变更光能→稳定的化学能(储能)稳定的化学能→活跃的化学能(放能)实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量，供细胞利用场所叶绿体活细胞(主要在线粒体)条件只在光下进行有光、无光都能进行1．推断正误：(1)白天植物只进行光合作用(×)(2)光合作用与细胞呼吸是两个独立的过程(×)(3)线粒体可为叶绿体供应CO2和ATP(×)(4)叶绿体可为线粒体供应O2和[H](×)(5)线粒体和叶绿体产生的[H]都能与O2结合(×)(6)细胞质基质、线粒体和叶绿体都消耗ATP(√)2．据下面绿色植物体内能量供应及利用过程图推断正误。(1)乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同供应的(×)(2)乙中的ATP用于固定二氧化碳和还原三碳化合物(×)(3)甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同(√)(4)丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞汲取葡萄糖、兴奋传导等(×)题组一光合作用与细胞呼吸过程1．下图为植物细胞代谢的部分过程简图，①～⑦为相关生理过程。下列叙述错误的是()A．若植物缺Mg，则首先会受到显著影响的是③B．②的进行与⑤⑥亲密相关C．蓝藻细胞中④发生在叶绿体基质中D．叶肉细胞③中O2的产生量小于⑥中O2的汲取量，则该细胞内有机物的总量将削减C[Mg是合成叶绿素的成分，光反应阶段须要叶绿素汲取光能，若植物缺Mg则叶绿素的合成受到影响，首先会受到显著影响的生理过程是③光反应过程，A正确；植物细胞②汲取无机盐离子是主动运输过程，须要消耗能量，故与⑤⑥有氧呼吸过程亲密相关，B正确；蓝藻细胞是原核细胞，没有叶绿体，C错误；题图中③光反应过程O2的产生量小于⑥有氧呼吸过程O2的汲取量，则净光合作用量<0，该植物体内有机物的量将削减，D正确。]2．(2024·湖南六校联考)如图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素的转移途径以及能量转换过程，图中序号表示相关的生理过程。下列叙述错误的是()A．在元素转移途径中，④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同B．在元素转移途径中，能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程有②③⑥⑦⑨C．在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是⑦和⑨D．ATP中的能量不仅可以来自光能，也可以来自有机物中的化学能；ATP中的化学能可以转变为化学能而不能转变为光能D[光合作用中，④和⑧表示光反应中水的光解，①表示碳反应，⑤表示碳反应中C3的还原；有氧呼吸中，②表示第一阶段，③表示其次阶段，⑥表示第一、二阶段，⑦和⑨表示第三阶段。在小麦根尖成熟区细胞中不能进行光合作用但能进行有氧呼吸，能发生②③⑥⑦⑨等生理过程。在有氧呼吸过程中，产生能量最多的是第三阶段，即⑦和⑨。ATP中的能量可以来自光能(光合作用)或有机物中的化学能(细胞呼吸)，也可转变为光能(生物的发光)或化学能(物质合成代谢)。]题组二光合作用与细胞呼吸的综合考查3．为了探讨缺失叶黄素的植株(甲)和正常的植株(乙)光合作用速率的差异，某试验小组设计试验并测得相关数据如下表(温度和CO2浓度等条件均相宜)。下列有关说法正确的是()光合速率与呼吸速率相等时的光照强度(klx)光合速率达到最大值时的最小光照强度(klx)光合速率最大值时CO2汲取量mg/(100cm2·h)黑暗条件下CO2释放量mg/(100cm2·h)植株甲13126植株乙393014A.植株甲因缺少叶黄素而使得叶片呈现黄色，且呼吸速率降低B．光照强度为3klx时，植株甲光合作用所需CO2只来源于呼吸作用C．光照强度为1klx时，植株乙的光合速率大于其呼吸速率D．光照强度为3klx时，甲、乙两植株固定CO2速率的差为4mg/(100cm2·h)D[据题表格数据分析，甲的呼吸速率比乙低，但叶黄素是黄色，缺少叶黄素会使叶片呈现其他色素的颜色，一般为绿色，A错误；光照强度为3klx时植株甲光合速率达到最大值，光合作用所需CO2来自呼吸作用和外界环境汲取，B错误；植株乙的光合速率＝呼吸速率时的光照强度为3klx，所以在光照强度为1klx时，植株乙的呼吸速率大于其光合速率，C错误；光照强度为3klx时，植株甲光合速率达到最大值，固定CO2量＝呼吸作用释放CO2量＋光合作用净汲取CO2量＝6＋12＝18mg·/(100cm2·h)；光照强度为3klx时植株乙光合速率＝呼吸速率＝14mg/(100cm2·h)，即此光照强度下甲、乙两植株固定CO2速率的差为4mg/(100cm2·h)，D正确。]4．图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为A、B、C、D时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变更。图乙表示蓝藻光合速率与光照强度的关系，下列说法正确的是()A．图甲中，光照强度为B时，光合速率等于呼吸速率B．图甲中，光照强度为D时，单位时间内细胞从四周汲取2个单位的CO2C．图乙中，当光照强度为X时，细胞中产生ATP的场全部细胞质基质、线粒体和叶绿体D．图乙中，限制E、F、G点光合作用速率的因素主要是光照强度B[据题图分析：分析图甲可知，光照强度为B时，CO2释放量和O2产生总量相等，都为3个单位，细胞呼吸释放的CO2首先供应叶绿体进行光合作用，剩余部分释放到外界，说明此时细胞呼吸大于光合作用，A项错误；光照强度为D时，水稻叶肉细胞光合作用速率大于细胞呼吸速率，光照强度为A时，CO2释放量即为呼吸速率，则光照强度为D时，O2产生总量为8个单位，须要消耗的CO2也为8个单位，所以单位时间内需从外界汲取CO2为2个单位，B项正确；图乙中所示生物为蓝藻，蓝藻不含线粒体和叶绿体，C项错误；图乙中，限制G点光合作用速率的因素不是光照强度，可能是二氧化碳浓度或温度等，D项错误。]植物“三率”的判定(1)[依据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2汲取值为负值，该值肯定值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2汲取值为0，该曲线代表真正光合速率。](2)依据关键词判定检测指标呼吸速率表观(净)光合速率真正(总)光合速率CO2(单位时间内)释放量(黑暗)汲取量利用量、固定量、消耗量O2(单位时间内)汲取量(黑暗)释放量产生量有机物(单位时间内)消耗量(黑暗)积累量制造量、产生量考点三难点突破——光合速率、呼吸速率及净光合速率的关系一、植物“三率”的含义、关系及判定1．微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速率大于呼吸速率为例：)项目表示方法呼吸速率线粒体释放CO2量(m1)；黑暗条件下细胞(植物体)释放CO2量(葡萄糖消耗量)线粒体汲取O2量(n1)；黑暗条件下细胞(植物体)汲取O2量净光合速率细胞(植物体)汲取的CO2量(m2)；植物(叶片)积累葡萄糖量细胞(植物体)释放的O2量(n2)真正光合速率叶绿体利用、固定CO2量m3或(m1＋m2)；植物(叶绿体)产生葡萄糖量叶绿体产生、释放O2量n3或(n1＋n2)2.净光合速率与真正光合速率的关系①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。②绿色组织在有光条件下光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数据为净光合速率。③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：a．光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量；b．光合作用固定CO2量＝CO2汲取量＋细胞呼吸释放CO2量；c．光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗葡萄糖量。3．常考曲线分析eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(曲线Ⅰ：总光合量,曲线Ⅱ：净光合量即Ⅰ,－Ⅲ差值,曲线Ⅲ：呼吸量,交点D对应E，此时净,光合量为“0”，B点为,植物生长最快点))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(曲线a：总光合速率,曲线b：呼吸强度,ab间差a－b：净光合强度或,干物质量；,交点F：光合强度＝呼吸强度,此时净光合速率＝0，植物,不能生长，相当于图1中D,点和E点))以“测定的CO2汲取量与释放量”为指标：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(曲线c：净光合强度,曲线d：呼吸强度,c＋d：总光合强度,交点G：净光合强度＝,呼吸强度,此时植物仍能生长直,至曲线c与横轴相交,使得净光合量降为0,时，才与图1中D、E,点相当))总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时间合速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍eq\o(。,\s\do4(,))二、光合速率和呼吸速率的测定方法方法1测定装置中气体体积变更(1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可汲取容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可供应CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。(2)测定原理①在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液汲取了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2汲取速率，可代表呼吸速率。②在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。(3)测定方法①将植物(甲装置)置于黑暗中肯定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。②将同一植物(乙装置)置于光下肯定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。③依据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置比照试验，即用死亡的绿色植物分别进行上述试验，依据红色液滴的移动距离对原试验结果进行校正。方法2“半叶法”测定光合作用有机物的产生量将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变更值代表呼吸作用强度，曝光的一半测得的数据变更值代表表观(净)光合作用强度值，最终计算真正光合作用强度值。须要留意的是该种方法在试验之前需对叶片进行特别处理，以防止有机物的运输。方法3“黑白瓶法”测定溶氧量的变更黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，而白瓶既能进行光合作用又能进行呼吸作用，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。方法4叶圆片称重法——测定有机物的变更量本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变更量测定光合速率(S为叶圆片面积)。净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。方法5叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率本方法通过利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物汲取CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。依据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。方法6间隔光照法——比较有机物的合成量光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般状况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应刚好消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能刚好被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的状况下，制造的有机物相对多。光合作用和细胞呼吸试验探究中常用试验条件的限制①增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物；②削减水中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。eq\o(,,\s\do4(,))三、自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析1．自然环境中(夏季)一昼夜植物CO2汲取量与CO2释放量变更曲线(1)曲线的各点含义及形成缘由分析如下：①a点：凌晨3时～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放削减。②b点：上午6时左右，太阳出来，起先进行光合作用。③bc点：光合作用强度小于呼吸作用强度。④c点：上午7时左右，光合作用强度等于呼吸作用强度。⑤ce段：光合作用强度大于呼吸作用强度。⑥d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。⑦e点：下午6时左右，光合作用强度等于呼吸作用强度。⑧ef段：光合作用强度小于呼吸作用强度。⑨fg段：太阳落山，停止光合作用，只进行呼吸作用。(2)绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“消耗”与“积累”2．密闭容器内—昼夜CO2浓度变更曲线曲线模型模型分析AB段无光照，植物只进行呼吸作用BC段温度降低，呼吸作用减弱CD段4时后，微弱光照，起先进行光合作用，但光合作用强度<呼吸作用强度D点光合作用强度＝呼吸作用强度DH段光合作用强度>呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象H点光合作用强度＝呼吸作用强度HI段光照接着减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，直至光合作用完全停止题组一植物“三率”的含义、关系及判定1．以测定的CO2汲取量与释放量为指标，探讨温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下图所示。下列分析正确的是()A．光照相同时间，35℃时间合作用制造的有机物的量与30℃时的相等B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多C．温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量起先削减D．两曲线的交点表示光合作用制造的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等A[在此题中只供应了绿叶在光照下的净光合速率和黑暗下的呼吸速率，如题图所示。如何知道绿叶在不同温度下的总光合速率呢？可以利用总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率还原出总光合速率的曲线(如右图所示)，再来回答题中问题就特别简单了。当然，在只供应了总光合速率和净光合速率曲线的状况下，同样可以利用此方法还原出呼吸速率的曲线。依此类推，在已知总光合速率和呼吸速率曲线的状况下可还原出净光合速率曲线，然后依照题目所提出的问题进行解答、计算。]2．将生长状况相同的某种植物的叶片均分成4等份，在不同温度下分别暗处理1h，再光照1h(光照强度相同)，测其有机物变更，得到如图数据。下列说法正确的是()A．该植物在27℃时生长最快，在29℃和30℃时不表现生长现象B．该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的4个温度中都是29℃C．在27℃、28℃和29℃时间合作用制造的有机物的量相等D．30℃时间合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物都是1mg/hB[暗处理后有机物削减量代表呼吸速率，4个温度下分别为1mg/h、2mg/h、3mg/h、1mg/h，光照后与暗处理前的有机物增加量代表1h光合作用制造有机物量和2h呼吸作用消耗有机物量的差值，所以4个温度下总光合速率(有机物制造量)分别为5mg/h、7mg/h、9mg/h、3mg/h。该植物在29℃时生长最快，4个温度下都表现生长现象；该植物在29℃条件下制造的有机物量最多；该植物在30℃条件下光合作用制造的有机物为3mg/h，呼吸作用消耗的有机物为1mg/h。]3．(2024·合肥二模)对某植物在不同环境条件下O2的汲取量和释放量进行测定，结果如下表，下列对结果的分析不正确的是()光照强度(klx)O2变更量(mg/h)温度051010℃－0.5＋3.0＋4.020℃－1＋2.0＋5.0A.在5klx光照条件下5h,10℃时间合作用产生的O2总量比20℃时多2.5mgB．在20℃时，分别用10klx和5klx光照10h，黑暗14h，O2增加量前者比后者多30mgC．在10℃、10klx光照4.8h后，转入20℃黑暗环境19.2h，O2变更量为OD．该试验的自变量是光照强度、温度和光照时间，CO2浓度等属于无关变量D[黑暗中单位时间内O2的汲取量代表呼吸速率，光下测定的单位时间内O2的释放量是净光合速率，在5klx光照条件下5h,10℃时间合作用产生的O2总量是3.5×5＝17.5mg，20℃时间合作用产生的O2总量是3×5＝15mg；在20℃时，用10klx和5klx光照10h，黑暗14h，O2的增加量分别是5×10－1×14＝36mg、2×10－1×14＝6mg，前者比后者多30mg；在10℃时，用10klx光照4.8h，积累O2量为4×4.8＝19.2mg,20℃黑暗环境19.2h，消耗O2量为1×19.2＝19.2mg，O2变更量为0；该试验的自变量是光照强度与温度，光照时间、CO2浓度等属于无关变量。]题组二光合速率和呼吸速率的测定方法4．某生物科研小组，从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10mg/L，白瓶为透亮玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下(a<b<c<d<e)，温度保持不变，24h后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，请依据其记录数据(如下表)推断下列选项中错误的是()光照强度(klx)0(黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧B．光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍旧不能进行光合作用C．当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21mg/LD．当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不再增加B[黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧；光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于全部生物的呼吸作用消耗；当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋呼吸作用消耗量＝(24－10)＋7＝21(mg/L)；由d、e两组数据可知，当光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不再增加，即白瓶中植物的光合速率不再增加。]5．(2024·济南模拟)下图是某生物爱好小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生状况的试验示意图，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平。下列几种试验结果(赐予相同的环境条件)，不行能出现的是()A．甲、乙装置水滴都左移B．甲、乙装置水滴都右移C．甲装置水滴不动，乙装置水滴左移D．甲装置水滴右移，乙装置水滴左移B[依据题意可知，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平，故甲装置内的气压变更是由氧气含量变更引起的，较强光照条件下(光合速率大于呼吸速率)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合速率小于呼吸速率)甲装置内水滴左移，相宜光照条件下(光合速率等于呼吸速率)甲装置内水滴不动；乙装置内的青蛙只进行细胞呼吸而不进行光合作用，故乙装置内水滴只能左移。]6．某探讨小组采纳“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。如图所示，“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采纳适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻挡两部分的物质和能量转移。在相宜光照下照耀6h后。在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)。若M＝MB－MA，则M表示_______________________________________________________________________。解析：：如题图所示，A部分遮光，这半片叶片虽不能进行光合作用，但可照常进行呼吸作用。另一半B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。题中MB表示6h后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6h后初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，所以M＝MB—MA就是B叶片被截取部分在6h内光合作用合成的有机物总量。这样，M值除以时间再除以面积就可测得真正光合速率[单位：mg/(dm2·h)]。答案：B叶片被截取部分在6h内光合作用合成的有机物总量7．(2024·河南南阳期末)为了提高大棚草莓的经济效益，科研人员对温室栽种的草莓植株进行了相关探讨，选取草莓植株放在密闭透亮的玻璃罩内并置于户外足够光照下，如图是相关试验装置。回答下列问题：(1)该装置里草莓植株的叶肉细胞中能产生ATP的场全部____________________________。将玻璃罩置于水浴中的目的是____________________________。(2)若用该装置检测草莓植株的呼吸方式，需撤销图中的________条件，设置两组试验，并分别在烧杯内放入________________________。(3)若用该装置检测草莓植株在肯定CO2浓度下的光合速率，烧杯内应放入____________________，打开活塞开关，使U形管两侧液面相平，再关闭活塞，一段时间后将视察到U形管A侧液面________(填“上升”“下降”或“不变”)。(4)为了进一步探究不同条件对草莓植株光合作用速率和呼吸作用速率的影响，做了如下试验：用8株大小和长势相像的草莓植株，分别放在玻璃罩中，连接传感器定时测定容器中二氧化碳含量的变更。试验结果统计如下表，请分析回答下列问题：编号12345678温度(℃)1010202030304040光照强度(lx)10000100001000010000起先时CO2量(g)5555555512h后CO2量(g)4.55.13.55.41.85.725.8由表格可知，本试验的自变量是________________。在光照强度为1000lx，温度为30℃时，日光照12小时，一昼夜每株天竺葵可积累葡萄糖________g。(计算结果保留一位小数)解析：：(1)该装置里草莓植株在足够的光照条件下，能同时进行光合作用和有氧呼吸，所以该植株的叶肉细胞中能产生ATP的场全部细胞质基质、叶绿体和线粒体；将玻璃罩置于水浴中的目的是避开温度变更对试验结果的影响。(2)若用该装置检测草莓植株的呼吸方式，为避开光合作用的影响，需撤销图中的光照条件，设置两组试验，并分别在烧杯内放入NaOH(用于汲取呼吸作用产生的CO2)和清水。(3)若用该装置检测草莓植株在肯定CO2浓度下的光合速率，烧杯内应放入NaHCO3溶液(CO2缓冲液)，打开活塞开关，使U形管两侧液面相平，再关闭活塞。烧杯中的CO2缓冲液可以为光合作用供应稳定的二氧化碳来源，使装置中的气压变更只来自氧气。在足够的光照条件下，植物的光合作用速率大于呼吸作用速率，释放的氧气增多，装置内气压增大，所以一段时间后将视察到U形管A侧液面上升。(4)由题中表格可知，本试验的自变量是温度、有无光照。在光照强