1、- 1 -第四讲 能量之源光与光合作用(二)考纲展示影响光合作用速率的环境因素()授课提示：对应学生用书第 60 页一、影响光合作用的因素和化能合成作用1影响光合作用的因素(1)光合作用强度含义：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。两种指标：一定时间内Error!(2)影响光合作用的环境因素空气中 CO2的浓度。土壤中水分的多少，温度的高低。光照的长短与强弱，光的成分。2光合作用与化能合成作用的比较光合作用 化能合成作用本质 都能将 CO2和 H2O 等无机物合成为有机物能量 光能 氧化无机物放出的能量代表生物 绿色植物 硝化细菌等微生物二、光合作用和细胞呼吸的关系1光合作用和细胞呼吸
2、的区别光合作用 细胞呼吸物质变化 无机物 有机物 合 成 有机物 无机物 分 解 能量变化 光能 化学能 化学能 ATP 中活跃的化学能热能实质 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(有氧呼吸主要在线粒体)条件 只在光下进行 有光、无光都能进行2.光合作用与细胞呼吸的联系(1)过程联系- 2 -(2)物质联系C 元素：CO 2 (CH2O) 丙酮酸 CO2 暗 反 应 有 氧 呼 吸 有 氧 呼 吸 O 元素：H 2O O2 H2O 光 反 应 有 氧 呼 吸 H 元素：H 2O H (CH2O) H H2O 光 反 应 暗 反 应 有 氧 呼 吸 、 有
3、 氧 呼 吸 (3)能量联系答 题 语 句 要 记 牢 1光照强度：直接影响光反应的速率，光反应产物H和 ATP 的数量多少会影响暗反应的速率。2温度：影响光合作用过程，特别是影响暗反应中酶的催化效率，从而影响光合速率。3CO 2浓度：是暗反应的原料，CO 2浓度高低直接影响光合速率。4矿质元素：直接或间接影响光合作用。例如镁是叶绿素的组成成分，氮对酶的含量有影响，磷是 ATP 的组成成分。5光合速率与呼吸速率的关系：(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。(2)绿色植物组织在有光的条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数值表示净光合速率。(3)真光合速率净光合速率呼吸速率。
4、易 混 易 错 辨 析 清 有关外界因素对光合及呼吸作用影响的 4 个易混易错点(1)误认为水是影响光反应，实际是植物缺水，气孔关闭，CO 2供应减少，暗反应减弱。(2)误认为光下只进行光合作用：光下绿色植物并不是只进行光合作用，细胞呼吸同时进行，如果有氧气释放，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度；如果有二氧化碳释放，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度。(3)忽略温度改变对光合作用的影响。温度改变时，不管是光反应还是暗反应均会受影响，但主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。(4)忽略 CO2浓度对呼吸作用的影响。CO 2浓度很低时，光合作用不能进行；当 CO2浓度大于某
5、值时，光合作用才能进行。对于植物来说，也存在 CO2的补偿点和饱和点，CO 2浓度过大时，会抑制植物的呼吸作用，进而影响到光合作用。- 3 -授课提示：对应学生用书第 61 页考点一 光合作用的影响因素及应用核心考点通关1内部因素(1)与植物自身的遗传特性有关，如阴生植物和阳生植物，如图 1 所示。(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数也会制约光合作用，如图 2、图 3 所示。2外界因素对光合速率的影响(1)单因素对光合速率的影响因素 图像及原理分析 关键点及线段 应用光照强度光照强度通过影响光反应速率，影响 ATP 及H的产生速率，进而影响暗反应速率A细胞呼吸强度，B光补偿点，C光饱和点；AC 段
6、，光合作用速率随光照强度的增加而增加；C 点后光合作用速率不再随光照强度的增加而变化；阴生植物的 B 点前移，C 点较低，如图中虚线所示间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置等都是这一原理的具体运用温度 温度通过影响酶的活性进而影响光合作用速率(主要是暗反应)B 点对应的温度为最适生长温度；AB 段，随温度升高光合作用速率升高；BC 段，随温度升高光合作用速率降低冬天利用温室大棚提高温度，促进植物生长；温室中，增加昼夜温差，减少夜晚有机物的消耗，有利于有机物的积累- 4 -CO2浓度、矿质离子浓度CO2浓度影响暗反应中 CO2的固定，矿质离子影响与光合作用有关的色素、酶、膜结构的形成AB
7、段，随 CO2浓度或矿质离子浓度的增加光合作用速率升高；B 点后，随 CO2浓度的增加光合作用速率不再升高；B 点后，随矿质离子浓度的增加光合作用速率下降(细胞失水)增加大田中的空气流动，以增加 CO2浓度；温室中可使用 CO2发生器，以增加 CO2浓度；合理施肥，补充土壤中的矿质元素绿叶的面积叶面积指数叶片总面积/土地面积通过影响光合作用强度及细胞呼吸强度来影响干物质的积累。图中阴影部分面积即干物质的积累量OB 段，随叶面积指数的不断增大，进行光合作用的叶片面积也在增加，总光合作用速率增加；BA 段，随叶面积指数的不断增大，叶片重叠较严重，进行光合作用的叶片面积基本不再增加，总光合作用速率几
8、乎不增加；OA 段，随叶面积指数的增大，进行细胞呼吸的叶片面积增加，总呼吸速率增加适当间苗，合理密植，适当修剪，避免徒长(2)多因素对光合速率的影响图像含义P 点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高；Q 点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因子应用温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充 CO2，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和 CO2浓度以提高光合作用速率- 5 -题组突破演练题组 对光合速率的影响因素分析1玉米与其他植物
9、间行种植称为间作，单独种植玉米称为单作。玉米与大豆间作可增产(已知玉米株高大于大豆)。如图是玉米与大豆间作和玉米单作在不同光照强度下测得的玉米吸收 CO2的速率(假设间作与单作农作物间的株距、行距均相同)。请分析回答下列问题：(1)光照强度为 a 时，间作和单作光合速率无明显差别，导致该现象的主要原因是_。(2)光照强度为 c 时，间作的光合速率比单作高，从环境角度分析，间作时对_和_的利用优于单作。(3)光照强度为 b 时，单作玉米的叶绿体固定 CO2的速率为_ molm2 s1 。(4)光照强度为 d 时，玉米间作时叶肉细胞中产生的H和 ATP 的量比单作时_(填“多” “少”或“相等”)
10、。解析：(1)光照强度为 a 时，间作和单作光合速率无明显差别的主要原因是光照强度过低。(2)影响光合速率的环境因素主要是光照、温度、CO 2浓度等，c 点时间作光合速率比单作高，此时间作对 CO2和光照的利用更加充分。(3)光照强度为 b 时，单作玉米净光合作用吸收 CO2的速率为 10 molm2 s1 ，呼吸作用产生 CO2的速率为 5 mol2 s1 ，故叶绿体固定 CO2的速率为 15 molm2 s1 。(4)光照强度为 d 时，玉米间作光合作用速率大于单作，叶肉细胞中产生的H和 ATP 的量也比单作时多。答案：(1)光照强度低(弱) (2)CO 2 光能(或答“光照”) (3)1
11、5 (4)多2(2017湖北七市教科研协作体联考)如图是某经济作物光合作用的研究结果，据图回答：(1)图甲为该作物在光合作用最适温度下，净光合速率受 CO2浓度和光强影响的变化曲线。- 6 -在 CO2浓度小于 a 时，中光强下该作物呼吸作用产生的 CO2量_(填“” “”或“” “”或“光合作用利用的 CO2量，所以此时净光合速率小于 0；在 CO2浓度为 b 时，图示数值 m(表示高光强下该植物的净光合速率)该植物叶肉细胞的实际光合速率该植物所有活细胞总的呼吸速率，而该植物叶肉细胞的净光合速率该植物叶肉细胞的实际光合速率该植物叶肉细胞的呼吸速率，因此，在 CO2浓度为 b 时，高光强下该植
12、物叶肉细胞的净光合速率m。(2)根据图乙可知，8：00 到 12：00 气孔导度基本不变，说明此时净光合速率降低的主要原因与气孔导度无关，而是由于温度升高，光合作用和呼吸作用都增强，但呼吸速率增加更多，使二者的差值减小；6：00 时净光合速率大于 0，说明此时植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，所以产生 ATP 的细胞器是线粒体和叶绿体；若此时去掉遮光物，光照增强，光反应产生的H和 ATP 增加，叶绿体内被还原的 C3增多，所以短时间内叶肉细胞内的叶绿体中 C3化合物含量会减少。答案：(1) (2)温度升高，光合作用和呼吸作用都增强，但呼吸速率增加更多，使二者的差值减小 线粒体和叶绿体 减少3
13、(2017辽宁沈阳监测)科学家研究 CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。据图回答下列问题：(1)光照强度为 a 时，限制光合作用的环境因素主要是_，其直接影响是使光合作用产生的_和 ATP 过少，进一步限制了光合作用下一反应阶段中_过程速率。(2)光照强度为 b 时，造成曲线和、曲线和光合作用强度差异的原因分别是- 7 -_和_不同。(3)根据上述已有条件，在光照强度为 c 时，_(填“能”或“不能”)确定、哪种条件下人们获得的光合产物较多。解析：(1)a 点时光照强度较弱，植物的光合作用强度较低，因此该点的限制因素主要是光照强度，原因是光反应弱，产生的
14、H和 ATP 少，限制暗反应中 C3的还原。(2)b 点时，曲线和的自变量为温度，曲线和的自变量为 CO2浓度。(3)人们获得的光合产物应为有机物的积累量，因为在不同温度下植物的呼吸强度未知，因此无法判断光照强度为 c 时，哪种条件下获得的光合产物最多。答案：(1)光照强度 H C 3还原 (2)温度 CO 2浓度 (3)不能考点二 光合作用与细胞呼吸的关系核心考点通关1光合作用与有氧呼吸过程中H和 ATP 的来源与去路项目 来源 去路光合作用 光反应中水的光解 作为还原剂用于暗反应阶段中 C3的还原H 有氧呼吸 第一、第二阶段产生 用于第三阶段还原 O2产生 H2O，同时释放出大量的能量光合
15、作用光反应阶段合成 ATP，所需能量来自色素吸收的太阳能用于暗反应阶段 C3的还原，以稳定的化学能的形式储存于有机物中ATP有氧呼吸第一、二、三阶段均能产生，第三阶段产生的能量最多。能量来自有机物的氧化分解作为能量“通货” ，用于各项生命活动2.常考易错的植物“三率”(1)植物“三率”间的内在关系呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值单位时间内一定量组织的 CO2释放量或 O2吸收量。净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值单位时间内一定量叶面积所吸收的 CO2量或释放的 O2量。真正光合速率净光合速率呼吸速率。(2)植物“三率”的判定根据坐标曲线判定：当
16、光照强度为 0 时，若 CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率。- 8 -根据关键词判定检测指标 呼吸速率 净光合速率真正(总)光合速率CO2 释放量(黑暗) 吸收量利用量、固定量、消耗量O2 吸收量(黑暗) 释放量 产生量有机物 消耗量(黑暗) 积累量制造量、产生量3.光合作用和细胞呼吸综合曲线解读(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率(A 点)。(2)绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。(3)各点(段)的光合作用和呼吸作用分析曲线对应点 细胞生理活动 ATP 产生场所 植物组织外观表现 图示A 点只进行细胞呼吸，
17、不进行光合作用胞质基质和线粒体从外界吸收 O2，向外界排出 CO2AB 段(不含A、B 点)呼吸量光合量从外界吸收 O2，向外界排出 CO2B 点 光合量呼吸量与外界不发生气体交换B 点之后 光合量呼吸量细胞质基质、线粒体、叶绿体 从外界吸收 CO2，向外界释放 O2此时植物可更新空气,易混易错光合与呼吸曲线分析的 2 个易错点- 9 -(1)植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量” 。如下图中 n 值为净光合速率(虚线表示)， n 值总光合速率呼吸速率。(2)解答与呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起可作为呼吸
18、强度指标。光照下吸收 CO2量应为净光合量。光照培养阶段，密闭装置中 CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值” ，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中 CO2浓度下降。题组突破演练题组一 光合作用与呼吸作用过程分析4下列关于绿色植物叶肉细胞生理活动的叙述，正确的是( )ACO 2合成葡萄糖的过程发生在叶绿体中，葡萄糖分解成 CO2的过程发生在线粒体中B叶绿体在白天进行 ATP 的合成，在夜晚进行 ATP 的水解CATP 和H在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中仅随水的生成而产生D白天细胞光合作用消耗的 ATP 大于其呼吸作用产生的 ATP解析：选项 A，CO 2合成葡萄糖
19、的过程发生在叶绿体中，而葡萄糖分解成 CO2的过程发生在细胞质基质和线粒体中。选项 B，叶绿体中 ATP 的合成和水解都发生在白天。选项 C，ATP和H在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中不只随水的生成而产生，有氧呼吸第二步也有 ATP 生成。选项 D，白天细胞光合作用消耗的 ATP 全部用于产生有机物，而有机物并不全部用于有氧呼吸分解，其呼吸作用产生的能量也只有部分用于产生 ATP，所以白天细胞光合作用消耗的 ATP 大于其呼吸作用产生的 ATP。答案：D5(2017广西四市适应性检测)某科研小组在 25 条件下对植物甲和植物乙叶肉细胞的光合作用特性进行了研究，结果如图所示。- 10 -(
20、1)图中 A 点条件下植物甲叶肉细胞产生 ATP 的细胞器有_，B 点条件下植物乙叶肉细胞进行光合作用消耗 CO2的速率为_。(2)在本实验条件下，植物甲叶肉细胞的最大净光合速率_(填“大于” “等于”或“小于”)植物乙的最大净光合速率。在无光条件下植物_(填“甲”或“乙”)的干重减少得更快。(3)另有研究发现沙尘天气会影响这两种植物的生长，分析认为：首先沙尘天气遮挡阳光直接影响光合作用的_阶段；其次沙尘堵塞植物叶气孔，影响光合作用的_阶段。解析：(1)A 点条件下，植物甲的叶肉细胞光合速率与呼吸速率相等，叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸产生 ATP 的细胞器分别是叶绿体和线粒体。B 点条件下，植
21、物乙的叶肉细胞光合速率与呼吸速率相等，植物乙叶肉细胞的呼吸速率为 10 molm2 s1 ，则光合速率也为 10 molm2 s1 。(2)二氧化碳吸收速率即净光合速率，从图中可知植物甲叶肉细胞的最大净光合速率大于植物乙的最大净光合速率。在无光条件下，植物只进行呼吸作用，图中显示植物乙的呼吸速率大于植物甲，因此，在无光条件下植物乙的干重减少得更快。(3)光照减弱后会直接影响光反应。环境中二氧化碳通过气孔进入植物的叶肉细胞，二氧化碳参与暗反应，气孔堵塞后会影响暗反应。答案：(1)叶绿体和线粒体 10 molm2 s1 (2)大于 乙 (3)光反应 暗反应题组二 光合速率与呼吸速率分析判断6光合作用与细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，图甲表示绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间的关系。图乙表示在光照充足、CO 2浓度适宜的条件下，温度对某植物的光合作用速率和呼吸作用速率的影响，图中实线表示实际光合作用速率，虚线表示呼吸作用速率。据图分析回答下列问题：(1)图甲中，过程(仅考虑有氧条件)中能使 ADP 含量减少的过程是_(写标号)，过程中发生的能量变化是_，过程可发生在植物细胞的_中。(2)分析图乙可知，光合作用、呼吸作用都受到温度的影响，其中与_作用有关的酶对高温更为敏感；在光合作用和呼吸作用过程中，有关酶的作用机理是
