第三單元之一光合作用

一、葉綠體的構造及功能

（一）葉綠體的構造模型.

（二）相關學問

1、.葉綠體是真核細胞進展光合作用的場所

2、葉綠體由兩層膜（內膜和外膜）包圍而成，內部有很多基粒，基粒和基粒之間充溢了

基質。

3、每個基粒都有很多個類囊體構成，類囊體薄膜上含有汲取、傳遞和轉化光能的色素以

及光反響所需的酶，是光反響的場所。

4、基質中含有暗反響所需的酶，是進展暗反響的場所。

5、光合色素的相關學問。

（1）葉綠體色素的種類及含量：

葉綠素a

G十綠素（物）

葉綠素b

葉綠體色素

,胡蘿卜素

類胡蘿卜素（也）

葉黃素

（2）葉綠體色素的公布：葉綠體類囊體薄成上。

（3）葉綠體色素的功能：汲取，傳遞（4種色素），轉化光能（只有少量的葉綠素a把光

能轉為電能）

（4）影響葉綠素合成的因素：

①光照：光是影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因此

葉片發(fā)黃。（例如韭黃，蒜黃）

②溫度：溫度可影響及葉綠素合成有關的酶的活性，進而影響葉綠素的合成。低溫（秋

末）時，葉綠素分子易被破壞，而使葉子變黃。

③必需元素：葉綠素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg將導致葉綠素無法合成，

葉變黃。另外，Fe是葉綠素合成過程中某些酶的協助成分，缺Fe也將導致葉綠素合成受阻,

葉變黃。

（5）葉綠體色素的汲取光譜：

①葉綠體中的色素只汲取可見光，而對紅外光和紫外光等不汲取。

②葉綠素a和葉綠素b主要汲取紅光和藍紫光，類胡蘿卜素（胡蘿卜素和葉黃素）主要

汲取藍紫光。色素對綠光汲取最少。對其他波段的光并非不汲取，只是汲取量較少。

經過色素汲取后，光譜出現兩條黑帶。說明：葉綠體中的色素主要汲取紅光和藍紫光。

(6)葉綠體色素的性質：易溶于酒精、丙酮和石油酸等有機溶劑，不溶于水，葉綠素的性

質不穩(wěn)定，易被破壞，類胡蘿卜素性質相對穩(wěn)定。

⑺植物葉片的顏色及所含色素的關系：

~正常葉片的葉綠素和類胡蘿卜素的比例約為3：1,且對綠光汲取最

吊屎少，所以正常葉片總是呈現綠色_________________________________

T7ZZ寒冷時，葉綠素分子易被破壞，類胡蘿卜素較穩(wěn)定，顯示出類胡蘿卜

葉色變黃素的顏色，葉子變黃____________________________________________

―人“秋天降溫時，植物體為適應寒冷，體內積累了較多的可溶性糖，有利

葉色變紅

于形成紅色的花青素，而葉綠素因寒冷漸漸降解，葉子呈現紅色

6、色素的提取和分別試驗。

(1)原理解讀：

①色素的提?。喝~綠體中的色素溶于直拒f劑而不溶于水，可以用無水乙醇(或丙酮)

作溶劑提取綠葉中的色素，而不能用水，因為葉綠體中的色素不能溶于水。

②色素的分別原理：利用色素在層析液中的溶解度不同進展分別，溶解度大的在濾紙

上擴散得快，反之則慢。從而使各種色素分別。

(2)選材：應選取鮮嫩、顏色深綠的葉片，以保證含有較多的色素。

(3)過程：省略。

(4)結果分析：

①從色素帶的寬度可知色素含量的多少依次為：葉綠素a＞葉綠素b＞葉黃素＞胡蘿卜

素

②從色素帶的位置可知色素在層析夜中溶解度大小依次是：胡蘿卜素〉葉黃素＞葉綠

素a＞葉綠素b

③在濾紙上間隔最近的兩條色素帶是葉綠素a及葉綠素b，間隔最遠的兩條色素帶是胡

蘿卜素及葉黃素。

④.試驗創(chuàng)新：在本試驗中在圓形濾紙中央點上葉綠體色素的提取液進展層析，會得到近

似同心的四個色素環(huán)，由內到外依次是黃綠色、藍綠色、黃色、橙黃色。

【核心考點】

(1)葉綠體中色素的提取及分別試驗有關事項

①色素分別和提取的原理常?？疾欤谆煜?。

②在研磨時參加碳酸鈣的作用是防止色素被破壞，參加二氧化硅的作用是有助于研磨。

過濾時用的是單層尼龍布。

③畫濾液細線時，用力要勻稱，速度要適中。

④研磨要快速、充分。a.因為丙酮簡單揮發(fā)；b.為了使葉綠體完全裂開，從而能提

取較多的色素；c.葉綠素極不穩(wěn)定，能被活細胞中的葉綠素酶水解而被破壞。

⑤制備濾紙條時，要將濾紙條的一端剪去兩角，這樣可以使色素在濾紙條上擴散勻稱，

便于視察試驗結。

⑥放置濾紙時，濾液細線必需在層析液上面。

(2)提取綠葉中色素的關鍵

①葉綠素不穩(wěn)定，易被破壞，因此研磨要快速、充分以保證提取較多的色素。

②濾液搜集后，要剛好用棉塞將試管口塞緊，以防止濾液揮發(fā)。

③)稱取綠葉的質量和參加無水乙醇的體積要適當，以保證提取液的濃度。

(3)分別綠葉中色素的關鍵

①濾液細線不僅要細、直，而且要含有較多的色素，因此要在濾液干后，重復畫1?2

次。

②濾紙上的濾液細線不能觸及(或沒入)層析液，否則會使濾液中的色素溶解于層析液

中，濾紙條上得不到色素帶，使試驗失敗。

(4)要提取綠色植物葉肉細胞葉綠體中的色素，至少要破壞1層細胞膜、2層葉綠體膜，共3

層生物膜(3層磷脂雙分子層或6層磷脂分子)。要將葉肉細胞中色素完全提取，還需加上1

層液泡膜。

(5)試驗中幾種化學試劑的作用：

①無水乙醇用于提取綠葉中的色素。

②層析液用于分別綠葉中的色素。

③二氧化硅使研磨充分。

期酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞。

(6)留意事項及緣由分析

過程留意事項操作目的

(1)選簇新綠色的葉片使濾液中色素含量高

(2)研磨時加適量無水乙醇充分溶解色素

提取

(3)加少量SiOz和CaC03研磨充分和愛護色素

色素

(4)快速、充分研磨防止乙醇揮發(fā)，充分溶解色素

(5)盛放濾液的試管管口加棉塞防止乙醇揮發(fā)和色素氧化

(1)濾紙預先枯燥處理使層析液在濾紙上快速擴散

使各色素擴散的起點一樣，

(2)濾液細線要直、細、勻

使分別出的色素帶平整不重疊

分別

(3)濾液細線枯燥后再畫一兩次增加色素的含量使分別出的色素帶清晰清楚

色素

防止色素干脆溶解到層析液中，濾紙條上得

(4)濾液細線不觸及層析液不到色素帶)

(7)搜集到的濾液綠色過淺的緣由分析:

①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分，色素未能充分提取出來。

②稱取綠葉過少或參加無水乙醇過多，色素溶液濃度小。

③未加碳酸鈣或參加過少，色素分子局部被破壞。

④.運用放置數天的菠菜葉，濾液色素(葉綠素)太少。

(8)濾紙條色素帶重疊：

①濾液細線不直。

②濾液細線過粗。

（9）濾紙條看不見色素帶：

①遺忘畫濾液細線。

②濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。

二光合作用過程

（一）光合作用過程概念模型

（二）相關學問

1、光合作用過程包括光反響和暗反響兩個階段。光反響在前，暗反響在后。

2、光反響的原料、場所和條件；暗反響的原料、場所和條件。

3、光反響的物質變更和能量變更；暗反響的物質變更和能量變更。

4、光反響的產物及去向；暗反響的產物及去向。（物質轉移基于一個原則，即從產

生部位移向消耗部位）

5、光反響和暗反響同時進展著，［H］、ATP、C3、C5等中間物質處于動態(tài)平衡

之中。

6、暗反響有光無光都能進展。若光反響停頓，暗反響可持續(xù)進展一段時間，但時間

不長，故晚上一般認為只進展呼吸作用，暗反響不進展。

7、一樣時間內，光照和黑暗間隔處理比始終光照有機物積累的多，因為［田、ATP根

本不積累，利用充分；但始終光照會造成［田、ATP的積累，利用不充分。

8、光合作用中光反響產生的ATP只供暗反響利用。

（三）光合作用過程

1、光反響

條件：有光、色素、酶

場所：葉綠體類囊體薄膜

過程：物質變更：

①水的光解：H2OA-1/2O2+2［H］

②ATP的合成：ADP+Pi+光能旦ATP（光能一ATP中活潑的化學能）

能量變更：光能轉變?yōu)锳TP中的活潑的化學能

2、暗反響

條件：有光和無光、酶

場所：葉綠體基質

過程：物質變更：①C02的固定：CO2+C5^*>2C3

②C3的復原：Cs+［H］喟」（CH,。）等+C5

能量變更：（ATP中活潑的化學能一有機物中穩(wěn)定的化學能）

3、總反響式：

光能

CO2+H2O］,（CH2O）+02

葉綠體

①氧元素------------

〔C02—（CH2。）

②碳元素：CO2-C3-(CH2。)

③氫元素：H2o-*[H]-*(CH2O)

4、本質：把無機物轉變成有機物，把光能轉變成有機物中的化學能

5、光反響和暗反響比擬

比擬

工程光反響暗反響

本質光化學反響酶促反響

時間快慢

需要葉綠素、光、酶不需葉綠素和光，需要多種酶

條件

反響葉綠體基粒葉綠體基質

場所

(1)水的光解2H2。--->4[H]+O(1)CO2固定：CO2+C5-------->2C3

物質2

光能

轉化ATP[H]

(2)ATP的生成：ADP+Pi哥ATP(2)CO2復原：2c3K玲(CH2O)+C5

能量光能玲電能少活潑化學能,并儲存在ATPATP中活潑的化學能玲(CH2O)中穩(wěn)定的化學能

轉換中

完成。2釋放、ATP和NADPH的生成葡萄糖等有機物等的生成

標記

兩者光反響為暗反響供給能量(ATP、NADPH),復原劑NADPH；

關系暗反響為光反響供給ADP和Pi

6、外界條件變更引起光合作用中產物含量變更的分析方法

(1)分析方法：

①變更的環(huán)境條件常見的有：光照強度變更、C02濃度的變更，而其它條件不變或在確

定的范圍內。

②光合作用中的產物有C3、C5、［H］、ATP、C6Hl2(k0?等。其中C3、C5、［H］、

ATP在光合作用中既有產生，又有消耗，我們稱作光合作用的中間產物，而C6HJ)6和02在

光合作用中只有產生，沒有消耗，我們稱作光合作用的終產物，故考慮方法不同。

③對C3、C5、［H］、ATP變更的推斷通常用動態(tài)平衡的方法。因為。C3、C5、

［H］、ATP在光合作用中既有產生，又有消耗，所以在推斷時既要考慮其產生(來路)，

又要考慮其消耗(去路)，關鍵看環(huán)境因素的突然變更對哪個途徑的影響更干脆或更大。假

如來路大于去路，則增加或積累；假如來路小于去路，則削減或降低；假如來路等于去路，

則不變。

④對C6Hl和變更的推斷：因為CeHJX和在光合作用中只有產生，沒有消耗,

所以只需考慮環(huán)境因素的突然變更對整個光合作用的影響。假如環(huán)境因素的突然變更對整個

光合作用有促進作用，C6Hl和的含量增加，反之，則降低。

⑤通過比擬我們可以得到以下相關規(guī)律：不管是哪種環(huán)境因素的突然變更，短

時間內C3和C5的變更狀況是相反的，即一個是增加，而另一個確定是削減。［H］和ATP

的變更是一樣的。C6Hl2。6和。2的變更也是一樣的。

(2)光照和二氧化碳濃度變更引起的C3，C5和［H］,ATP的變更

(3)由于各種因素的變更，如溫度的變更、光照強度變更、CO2濃度的變更會影響C3、

C5>NADPH、ATP、C6Hl2。6、這些物質的含量，有時還會結合模型分析，詳細表解如下：

條件C3C5EH]和ATPCH2O和合成量模型分析

光照比照

落一

光照強度由強到弱i演

增加削減削減削減

C02供給不變G、[HhATP、

一(CHQ)介或fit

時間

圖會：光

制

的

光照強度由弱到強更二aCs.|HKATP、

削減增加增加增加ft/(CHQ用成量

C02供給不變''..............c>

B-tlu]

co2CO,

至是不足

光照不變C02量由足、/---------C5、［H］、ATP

X、.............G、（CHQ）、

削減增加增加削減—

夠到缺乏令成量

時向

制

丁........?G、（CHQ

光照不變C02量由缺的-----?合成艇

增加削減削減增加fit

乏到足夠G、［H］、ATP

時向

三、影響光合作用的因素及及其在消費上的應用

（一）.光照強度及光合作用速率的影響分析

圖1圖2

1.原理分析：光照強度影響光合速率的原理是通過影響光反響階段，制約ATP和［H］的產生,

進而制約暗反響階段。

2、圖1曲線分析：

A點：光照強度為0,此時只進展細胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時細胞呼吸的強度。

植物及外界進展氣體交換，外界02量削減，CO2量增大。

AB段：光照條件下植物既進展光合作用，又進展呼吸作用，隨光照強度增加，光合作

用強度也漸漸增加，CO2釋放量漸漸削減，這是因為細胞呼吸釋放的CO2有一局部用于光

合作用，此時細胞呼吸強度大于光合作用強度。植物及外界進展氣體交換，外界02量削減,

CO2量增大。但02的削減量，CO2的增加量都在削減。

較弱光下：光合速率（呼吸速率

B點：細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度（光

照強度只有在B點以上時，植物才能正常生長），B點所示光照強度稱為光補償點。植物

不及外界進展氣體交換，此時，外界環(huán)境中CO2的量上升到最大值，02的量降到最低值，

光合速率=呼吸速率

BC段：說明隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，光合作用強度大于細胞

呼吸強度，到C點以上不再加強了，植物及外界進展氣體交換，外界02量增大，CO2量削

減。

光合速率>呼吸速率

C點所示光照強度稱為光飽和點。（光照強度到達C點后，光合作用強度不再隨光照強

度的增加而增加）o光合速率〉呼吸速率，植物及外界進展氣體交換，外界02量接著增大,

CO2量接著削減。

3、應用：陰生植物的B點前移，C點降低，如圖中虛線所示，間作套種農作物的種類

搭配，林帶樹種的配置，可合理利用光能；適當進步光照強度可增加大棚作物產量。

（二）CO2濃度對光合作用強度的影響

1.原理分析：CO2濃度影響光合作用的原理是通過影響暗反響階段，制約C3生成。

2.曲線分析

①圖1和圖2都表示在確定范圍內，光合作用速率隨C02濃度的增大而增大，但當

C02濃度增加到確定范圍后，光合作用速率不再增加。

②圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的C02濃度，即C02補償點；

圖2中的A'點表示進展光合作用所需C02的最低濃度。

③圖1和圖2中的B和B'點都表示C02飽和點所對應的C02濃度。

3、應用：在農業(yè)消費上可以通過“正其行、通其風”，增施農家肥等增大C02濃度，

進步光能利用率。

（三）溫度對光合作用速率的影響

1、曲線分析：溫度主要是通過影響及光合作用有關酶的活性而影響光合作用速率。

2、應用：⑴適時播種

（2）冬天，溫室栽培可適當進步溫度，也可適當降低溫度。白天調到光合作

用最適溫度，以進步光合作用；晚上適當降低溫室溫度，以降低細胞呼吸，保證植物有機物

的積累。

⑶植物“午休”現象的緣由之一

（四）必需元素供給對光合速率的影響

1、曲線分析：在確定濃度范圍內，增大必需元素的供給，可進步光合作用速率，但當

超過確定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物浸透失水而萎菁。

2、應用：依據作物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料，可進步農作物產量。

（五）水分的供給對光合作用速率的影響

1、影響：水是光合作用的原料，缺水既可干脆影響光合作用，又會導致葉片氣孔關閉，

限制C02進入葉片，從而間接影響光合作用。

植物的午休現象

2、應用：依據作物的需水規(guī)律合理澆灌。

（六）光照面積

1、圖像分析：

①0A段說明隨葉面積的不斷增大，光合作用實際量不斷增大，A點為光合作用面積

的飽和點。隨葉面積的增大，光合作用強度不再增加，緣由是有很多葉被遮擋，光照缺乏。

②0B段說明干物質量隨光合作用增加而增加,而由于A點以后光合作用強度不再增加,

但葉片隨葉面積的不斷增加，呼吸量（0C段）不斷增加，所以干物質積累量不斷降低（BC段）。

2、應用分析：適當間苗、修剪，合理施肥、澆水，避開徒長。封行過早，使中下層葉

子所受的光照往往在光補償點以下，白白消耗有機物，造成不必要的奢侈。

（七）內部因素對光合作用速率的影響

1.同一植物的不同生長發(fā)育階段

①曲線分析：在外界條件一樣的狀況下，光合作用速率由弱到強依次是幼苗期、養(yǎng)分

生長期、開花期。

②應用：依據植物在不同生長發(fā)育階段光合作用速率不同，適時、適量地供給水肥及

其他環(huán)境條件，以使植物強壯成長。

2.同一葉片的不同生長發(fā)育時期

①曲線分析：隨幼葉發(fā)育為壯葉，葉面積增大，葉綠體不斷增多，葉綠素含量不

斷增加，光合速率增大；老葉內葉綠素被破壞，光合速率隨之下降。

②應用：農作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜剛好換新葉，都

是依據其原理，可降低其細胞呼吸消耗的有機物。

（A）多因子變量對光合作用速率影響的分析（外界因素）

1、曲線分析：P點時，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨其因子的不

斷加強，光合速率不斷進步。當到Q點時，橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的因

素，要想進步光合速率，可實行適當進步圖示中的其他因子的方法。

2、應用：溫室栽培時，在確定光照強度下，白天適當進步溫度，增加光合作用酶的活

性，進步光合速率，也可同時充入適量的C02進一步進步光合速率，當溫度相宜時，要適

當進步光照強度和C02濃度以進步光合速率。

（九）光合作用和呼吸作用的有關曲線圖像題解題要點：

1、搞清晰“量”的關系：

但凡曲線圖，總是反映確定變量的關系、在有關光合作用和呼吸作用曲線題中，盡管牽涉到

的量不多，但由于生化反響是一個困難的過程。不像一般的數學函數，所牽涉到的“量”往

往都有它的特別含義。含義很簡單混淆，如汲取量和利用量，釋放量和產生量，有機物產消

費生量、凈消費量（或積累量）和消耗量等等，假如這些量的區(qū)分和關系搞不清晰。解題可

就很簡單出過失。

2、“黑暗”條件的理解：

但凡有光合作用、呼吸作用的曲線圖的題中，光照的有無或強弱也往往是形影不離。當題

目結出黑暗條件（或光照強度為零）時，我們腦子組就要考慮到什么生理活動在進展。什么

生你活動不在進展，為什么有的試驗要在黑暗條件下進展？

我們應非常留意黑暗條件：①植物光合作用和呼吸作用的生理過程中.光合作用必需要有光

的條件下才能進展，而呼吸作用有光無光都能進展；②光合作用的光反響也必需要有光的狀

況下才能進展，而暗反響有光無光都能進展（只要有足夠的［H］和ATP）：③黑暗時釋放C02,

汲取02。消耗體內的有機物；④長時間黑暗對植物不能正常生長；⑤黑暗是測定呼吸速率

和光合速率試驗中的關鍵條件之一。

3、理解“零值”的含義：

在分析曲線圖時，非常關鍵的是要理解C02

汲取值為零值的生物學含義。C02的汲取量為零值，這并不是表示此時不進展光合作用和

呼吸作用，而是表示光合作用強度和呼吸作用強度相當，表現為環(huán)境中C02的量沒有發(fā)生

變更。對“零值”的理解有以下幾個方面：①光照狀況下，汲取C02的量為零量，表示光

合作用強度及呼吸作用強度相當，并不是說植物不進展光合作用和呼吸作用；②零值以下，

表示光合作用強度＜呼吸作用強度，汲取C02量為負值（即釋放C02）。汲取02,消耗體

內的有機物，異化作用〉同化作用。長時間為零或負值，植物不能正常生長；③零值以上，

表示光合作用強度〉呼吸作用強度，汲取C02,釋放02,光合作用產物有積累，同化作用

＞異化作用。植物能正常生長。

4、曲線"極限”點分析：

植物進展光合作用時，光合作用強度隨光照強度增加而增加，但光照強度增加到確定強度

時，光合作用強度不再增加，即光合作用強度到達極限點。分析這個極限點要明確以下幾個

問題：①極限點表示當光照強度到達確定值時，光合作用強度最高，光照強度再增加，光合

作用強度不再增加；②極限點以前，光合作用強度隨光照強度增加而增加，此時，光合作用

強度的主要限制因素是光照強度，影響的是光反響；③極限點以后，光合作用強度的主要限

制因素不是光照強度，而是溫度和環(huán)境中的C02,主要影響的是暗光反響；④此極限點是

推斷光合作用強度曲線圖像正誤的關鍵；⑤此極限點是推斷陰生植物還是陽生植物的著手

點，因為陰生植物是生活在光照較弱的環(huán)境中，光合作用強度到達極限點時，所要求的照比

陽生植物低；⑥假如是人工供給光照，就要考慮節(jié)能問題，光照強度只要限制在這個光合作

用強度極限點相應的光照強度即可，以免能量的奢侈。

（十）條件變更引起的相關圖中特別點的挪動

圖1

1、圖1中的特別點：a點只進展呼吸作用，b點光補償點，c光飽和點時對應的最大光

合速率，x點光飽和點。

2、變更的條件常見的有：其它條件不變或在確定的范圍內。光照強度的增加或減弱；

C02濃度的上升或降低；溫度的上升或降低；礦質元素（如Mg）的變更；陰生植物和陽生植

物的互換等。其中光照強度的增加或減弱；C02濃度的上升或降低；礦質元素（如Mg）的變

更等主要影響光合速率，對呼吸速率幾乎沒有影響；溫度的上升或降低；陰生植物和陽生植

物的互換等對光合速率和呼吸速率都有影響。

3、C02濃度增減引起的變更

C02濃度的上升或降低主要影響光合速率，對呼吸速率幾乎沒有影響，如C02濃度的

上升對各點挪動的影響。

a點只進展呼吸作用，在確定的范圍內C02濃度的增加對呼吸速率幾乎沒有影響，所

以a點不挪動。

b點光補償點，光合速率和呼吸速率相等。C02濃度增加，呼吸速率不變，光合速率

增加，光合速率大于呼吸速率，原有的平衡被打破。怎樣才能復原平衡呢？唯一的方法就是

降低光合速率。怎么降低光合速率？C02濃度增加是變更了的元素不能再變了，溫度等是不

變或保持穩(wěn)定的元素也不行變更，剩下可變更的元素只有光照強度了，故只有通過降低光照

強度來降低光合速率，使光合速率和呼吸速率相等。b點左移。

呼吸速率不變

C02濃度的增加］

〔光合速率增力降低光合速率一＞降低光照強—Ab點左移

x點光飽和點，只針對光合作用，C02濃度增加，暗反響加快，通過C02的固定階段產

生更多的C3化合物，C3化合物的復原就需要更多的光反響產物AIP和［H］,導致光反響增

加，增加光照強度，故x點右移。

c點光飽和點時對應的最大光合速率，只針對光合作用，C02濃度增加，光合速率加快,

C點向上挪動，再結合X點的挪動，故C點向右上挪動。

4、溫度變更引起的變更

溫度的上升或降低；對光合速率和呼吸速率都有影響。25℃是光合作用的最適溫度,

35℃是呼吸作用的最適溫度，若圖1表示25℃時間照強度及，C02的汲取量之間的關系，則

將溫度變?yōu)?5℃,圖中各點如何挪動。

a點只進展呼吸作用，在確定溫度范圍內呼吸速率隨溫度的增加呼吸速率而增加，故

a點向下挪動。

b點光補償點，光合速率和呼吸速率相等。溫度由25℃變?yōu)?5℃,光合速率下降，

呼吸速率上升，原有的平衡被打破。在35℃光合速率只有上升才能和呼吸速率相等，怎么

上升光合速率？溫度增加是變更了的因素不能再變了，C02濃度等是不變或保持穩(wěn)定的元素

也不行變更,剩下可變更的因素只有光照強度了，故只有通過增加光照強度來上升光合速率,

使光合速率和呼吸速率相等。故b點右移。

.呼吸速率上升

溫度增加J

〔光合速率降彳??增加光合速率一＞增加光照強蜃點右移

x點光飽和點，只針對光合作用，溫度上升（由最適部位不適），光合速率下降，光

反響速率也下降，光反響只能利用較少的光能，所以，光照強度下降，x點左移。

c點光飽和點時對應的最大光合速率，只針對光合作用，溫度上升（由最適部位不適），

光合速率下降，暗反響速率也下降，暗反響汲取利用C02的量也會下降，c點向下挪動，再

結合x點的挪動，故c點向左下方挪動。

5、陰生植物和陽生植物的互換引起圖中各點的變更

陰生植物的呼吸速率、光補償點、光飽和點都低于陽生植物。若圖1表示某陰生植

物光照強度及C02的汲取量之間的關系，假如將、陰生植物換成陽生植物，圖中各點是如何

挪動的。

a點只進展呼吸作用，因陰生植物的呼吸速率低于陽生植物，所以a點向下挪動。

b點光補償點，光合速率和呼吸速率相等。陰生植物換成陽生植物，陽生植物呼吸速

率增大，光合速率只有增大才能及呼吸速率相等，在其它條件不變的狀況下，只有增大光照

強度才能增加光合速率，所以b點向右挪動。

x點光飽和點，只針對光合作用，陰生植物換成陽生植物，陽生植物光合速率增加，

光反響速率也增加，需要的光照強度也增加，所以，x點向右挪動。

c點光飽和點時對應的最大光合速率，只針對光合作用，陰生植物換成陽生植物，陽

生植物光合速率增加，暗反響速率也增加，暗反響汲取利用C02的量也會增加，c點向上

挪動，再結合X點的挪動，故C點向右上方挪動。

6、礦質元素（如Mg）的變更引起圖中各點的變更

Mg是合成葉綠素的必需元素，植物生長環(huán)境缺少Mg元素干脆影響葉綠素的合成，間接影響

光反響的速率，最終影響到光合作用的速率。圖1表示某正常植物在正常環(huán)境中光照強度及

C02的汲取量之間的關系，假如將該植物換到缺少Mg元素的環(huán)境中生長，圖中各點是如何

挪動的。

a點只進展呼吸作用，環(huán)境缺少Mg元素，對呼吸速率沒有影響，植物的呼吸速率保持

不變，所以a點不挪動。

b點光補償點，光合速率和呼吸速率相等。環(huán)境缺少Mg元素，對呼吸速率沒有影響，

植物的呼吸速率保持不變，環(huán)境缺少Mg元素，葉綠素合成量削減，光反響速率下降，光合

速率也會下降，光合速率只有增大才能及呼吸速率相等，在其它條件不變的狀況下，只有增

大光照強度才能增加光合速率，所以b點向右挪動。

x點光飽和點，只針對光合作用，境缺少Mg元素，葉綠素合成量削減，光反響速率下

降，光反響對光能的利用也下降，所以x點向左挪動。

c點光飽和點時對應的最大光合速率，只針對光合作用，環(huán)境缺少Mg元素，葉綠素合

成量削減，光反響速率下降，光合速率也會下降，暗反響速率下降，暗反響汲取利用C02

的量就會下降，c點下移，再結合x點的挪動，故c點向左下方挪動。

依據上面的思路，我們還可分析C02濃度降低，溫度由35。。變?yōu)?5℃時，陽生植物換

成陰生植物等條件變更引起圖1中各點的變更。

C02濃度等條件變更引起圖1中相關點的變更如下表所示:

條件變更a點b點X點C點

C02濃度上升不挪動左移右移右上方移

C02濃度降低不挪動右移左移左下方移

溫度由25℃變?yōu)?5℃向下右移左移左下方移

溫度由35℃變?yōu)?5℃向上左移右移右上方移

陰生植物換成陽生植物向下右移右移右上方移

陽生植物換成陰生植物向上左移左移左下方移

放入缺Mg環(huán)境不挪動右移左移左下方移

同理我們也可以依據上面的思路來分析圖2中相關點在環(huán)境條件發(fā)生變更時的挪動方向。

如光照強度得到變更引起圖2中各點的變更，（光照強度增加）

a點只進展呼吸作用，照強度得到變更對呼吸速率沒有影響，植物的呼吸速率保持不變,

所以a點不挪動。

b點光補償點，光合速率和呼吸速率相等。照強度得到變更對呼吸速率沒有影響，植物的

呼吸速率保持不變，光照強度增加，光合速率增加，光合速率大于呼吸速率，原有的平衡被

打破。怎樣才能復原平衡呢？唯一的方法就是降低光合速率。怎么降低光合速率？光照強度

增加是變更了的因素不能再變了，溫度等是不變或保持穩(wěn)定的元素也不行變更，剩下可變更

的因素只有C02濃度了，故只有通過降低C02濃度來降低光合速率，使光合速率和呼吸速率

相等。故b點向左挪動。

x點光飽和點，只針對光合作用，光照強度增加，光合速率上升，暗反響速率也上升，

暗反響汲取利用C02的量也會上升，所以x點向右挪動。

c點光飽和點時對應的最大光合速率，只針對光合作用，光照強度增加，光合速率上升，

暗反響速率也上升，暗反響汲取利用C02的量也會上升，c點向上挪動，再結合x點的挪動，

故c點向右方挪動。

光照強度降低所引起圖中各點不變更及光照強度增加所引起圖中各點不變更相反。

光照強度等條件變更引起圖2中相關點的變更如下表所示：

條件變更a點b點X點C點

光照強度上升不挪動左移右移右上方移

光照強度降低不挪動右移左移左下方移

溫度由25℃變?yōu)?5℃向下右移左移左下方移

溫度由35℃變?yōu)?5℃向上左移右移右上方移

陰生植物換成陽生植物向下右移右移右上方移

陽生植物換成陰生植物向上左移左移左下方移

放入缺Mg環(huán)境不挪動右移左移左下方移

綜上所述：可以看出我們分析的光合作用曲線都是針對兩種生理過程而言的，即光合作

用和呼吸作用，該曲線也是由這兩種生理過程而形成的，所以該曲線是指凈光合作用曲線。

光合作用是合成有機物的，呼吸作用是消耗有機物的二者的作用相反，因此，我們可以把該

曲線及坐標所圍成的面積看成是在確定范圍內光合作用合成的有機物及呼吸作用消耗的有

機物的差值，即有機物的積累量。有機物的積累量的多少，取決于這兩種生理過程的強弱，

因此，我們可以把光合速率看成有機物積累量的來路，把呼吸速率看成有機物積累量的去路。

假如光合速率大于呼吸速率，則有機物積累增多，表如今圖上曲線所圍成的面積增大，所以,

面積將向四周擴展，曲線上各點將向外周挪動，即b點（補償點）左移，x點（光飽和點）

右移，c點（光飽和點時對應的最大光合速率）右上移。假如光合速率小于呼吸速率，則有

機物積累削減，表如今圖上曲線所圍成的面積縮小，所以，面積將向內收縮，曲線上各點將

向內收縮，即b點（補償點）右移，x點（光飽和點）左移，c點（光飽和點時對應的最大

光合速率）左下移。

四、光合速率的測定

（一）光合作用速率表示方法：

1、通常以確定時間內C02等原料的消耗或02、（CH20）等產物的生成數量來表示。但

由于測量時的實際狀況，此時測得的值并不能反映植物的實際光合速率，而反映表觀光合速

率或稱凈光合速率。因此光合作用速率又分為表觀光合速率和真正光合速率。

2、在黑暗條件下植物不進展光合作用，只進展呼吸作用，因此此時測得的汲取量（即

空氣中5的削減量）或CO2釋放量（即空氣中CO2的增加量）干脆反映呼吸速率。

3、在有光條件下，植物同時進展光合作用和細胞呼吸，試驗容器中02增加量、C02削

減量或有機物的增加量，稱為凈光合速率（表觀光合速率）。

4、植物總光合速率（真正光合速率）=凈光合速率+呼吸速率。如圖所示：

①光合作用實際產氧量=實測的5釋放量+呼吸作用消耗。2量

②光合作用實際CO2消耗量=實測的CO2消耗量+呼吸作用CO2釋放量

③光合作用葡萄糖凈消費量=光合作用實際葡萄糖消費量一呼吸作用葡萄糖消耗量

5、植物的生長速率取決于總光合速率及呼吸速率之差即“凈光合速率”。切不行認為

作為的總光合速率越高時，植物的生長越快。

①當凈（表觀）光合速率＞0時，植物積累有機物而生長；

②凈光合速率=0時，植物不能生長；

③凈光合速率＜0時，植物不能生長，長時間處于此種狀態(tài)，植物將死亡。

6、如何快速確定植物的總光合作用、凈光合作用及呼吸作用

（1）可采納以下測量指標：

①植物體（或葉片）汲取的C02：表示凈光合作用量，

植物體（或葉片）釋放的C02（黑暗中）：表示呼吸消耗量。

②植物體（或葉片）汲取的02（黑暗中）：表示呼吸消耗量，

植物體（或葉片）釋放的02：表示凈光合作用量。

③植物體的葉肉細胞汲取的C02：表示凈光合作用量，

植物體的葉肉細胞釋放的C02（黑暗中）：表示呼吸消耗量。

④植物體的葉肉細胞汲取的02（黑暗中）：表示呼吸消耗量量，

植物體的葉肉細胞釋放的02：表示凈光合作用量。

⑤植物體的葉綠體汲取的C02：表示實際光合作用量，

植物體的葉綠體釋放的02：表示實際光合作用量。

⑥植物體的線粒體汲取的02：表示呼吸消耗量量，

植物體的線粒體釋放的C02：表示呼吸消耗量量。

（2）依據試題中的表述，如何區(qū)分真光合速率和凈光合速率，現歸納如下:

表示真光合作用速率

植物葉綠體汲取的二氧化碳量；

植物葉綠體釋放的氧氣量；

植物葉綠體產生、制造、合成有機物（或葡萄糖）的量；

植物光合作用汲取的二氧化碳量；

植物光合作用產生、制造的氧氣量；

植物光合作用產生、制造、合成有機物（或葡萄糖）的量。

表示凈光合作用速率

植物葉片汲取的二氧化碳量；

容器中削減的二氧化碳量；

植物葉片釋放的氧氣量；

容器中增加的氧氣量；

植物葉片積累或增加的有機物（或葡萄糖）的量。

（3）依據圖表確定：當圖（表）中表示的光照強度為0時，光合速度小于0時，即圖

（表）中表示光合速度的縱坐標有負值時，則圖（表）中所示為凈光合作用速度；或題中標

明的光合作用速度用C02汲取量或。2釋放量表示，則圖（表）中所示也為凈光合作用速率。

而當圖（表）中表示的光照強度為0時，光合速度也為0時，則圖（表）中所示為總光合

作用速率。

（二）氣體體積變更法一-測光合作用02產生（或C02消耗）的體積

1、裝置示意圖

2、相關學問

（1）綠色植物在光照條件下，植物的光合作用和呼吸作用同時進展，在黑暗條件下，植

物只能進展呼吸作用，不能進展光合作用。

（2）真正光合速率=表觀（凈）光合速率+呼吸速率。

⑶凈光合速率的測定（如右圖）

①NaHCC）3溶液的作用：玻璃瓶中的NaHCCh溶液保證了容器內C5濃度的恒定，滿意

了綠色植物光合作用的需求。

②植物光合速率指標：植物光合作用釋放5,使容

器內氣體壓強增大，毛細管內的水滴右移。單位時間內水

滴右移的體積即是凈光合速率。

③條件：整個裝置必需在光下，光是植物進展光合水滴工管

作用的條件。

⑷呼吸速率的測定（如右圖）

-綠色植物

①上圖同樣可以用于呼吸速率的測定，但要把

、NaHCCh溶液（光合作用）

NaHCCh溶液換成NaOH溶液，汲取植物呼吸作用釋放的NaOH溶液（呼吸作用）

CO2O

②植物呼吸速率指標：植物呼吸作用汲取氧氣，釋放C02,C02被NaOH溶液汲取，使

容器內氣體壓強減小，毛細管內的水滴左移。單位時間內水滴左移的體積即是呼吸速率。

③條件：整個裝置必需遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定

（5）由于外界的大氣壓可以影響到E點的位置，即紅墨水滴的讀數，因此，常用乙裝置

來校正外界因素所引起的誤差。

（三）“半葉法”——測光合作用有機物的消費量，即單位時間、單位葉面積干物質產

生總量

本方法又叫半葉稱重法，常用大田農作物的光合速率測定。

其原理是：將對稱葉片的一局部（A）遮光，另一局部（B）不做處理，并采納適當的方法（可

先在葉柄基部用熱水、或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理）阻擋兩局部的物質和能量轉移。

在相宜光照下照耀6小時后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記

為MA、MB,獲得相應數據，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是mg/（dm"h）。

MA=原葉重一呼吸消耗量

MB=原葉重+凈光合量=原葉重一（真光合量一呼吸消耗量）

MB—1^=凈光合量+呼吸消耗量=真光合量

所以MB—MA=B葉片被截取局部在6小時內光合作用合成的有機物總量。

真正光合速率（單位：mg/dm2?h）就是M值除以時間再除以面積就可測得。

（四）黑白瓶法--測溶氧量的變更

其原理是：黑白瓶法常用于水中生物光合速率的測定。白瓶就是透光瓶，里面可進展光

合作用和呼吸作用。黑瓶就是不透光瓶，只能進展呼吸作用。在一樣條件下培育確定時間，

黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，所以呼吸作用量=黑瓶中溶解氧的變更。白瓶既

能光合作用又能呼吸作用，所以凈光合作用量=白瓶中溶解氧的變更。真正光合量（總光合

量）=白瓶中溶解氧的變更+黑瓶中溶解氧的變更。

測量方法：從當地某一水域的某一深度獲得一桶水樣，分裝于六對黑白瓶中，剩余的水

樣測得原初溶解氧的含量為10mg/L,白瓶為透亮玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它

們分別置于六種不同的光照條件下，分別在起始和24小時后以溫克碘量法測定各組培育瓶

中的氧含量，記錄數據如下表：

光照強度

0（黑暗）abcde

（klx）

白瓶溶氧量

31016243030

（mg/L）

黑瓶溶氧量

333333

（mg/L）

1、黑瓶中溶解氧的削減量=原初溶解氧-24小時后氧含量=該瓶中全部生物細胞呼吸消

耗的02量=呼吸速率

2、白瓶24小時后氧增加量=24小時后氧含量-原初溶解氧=表觀（凈）光合速率

3、真正光合速率為=表觀（凈）光合速率+呼吸速率=1+2

五、光合作用及細胞呼吸的關系

（一）光合作用及細胞呼吸的區(qū)分及聯絡

①光合作用所需要的CO2有兩個來源：自身細胞呼吸產生；從四周空氣中汲取。

②光合作用釋放的02有兩個去向：用于自身細胞呼吸；細胞呼吸用不完，才釋放到四周的空氣中。

③光合作用制造的葡萄糖有兩個去向：用于細胞呼吸消耗；細胞呼吸消耗不完，才用于積累。

（-）有關光合作用和呼吸作用關系的變更曲線圖

1.夏季的一天中CO2汲取和釋放變更曲線圖，曲線的各點含義及形成緣由分析（見圖1）

a點：凌晨3時?4時，溫度降低，呼吸作用減弱，CO2釋放削減；

b點：上午6時左右，太陽出來，開場進展光合作用;

be段：光合作用小于呼吸作用；

c點：上午7時左右，光合作用等于呼吸作用；

ce段：光合作用大于呼吸作用；

d點：溫度過高，局部氣孔關閉，出現“午休"現象；

e點：下午6時左右，光合作用等于呼吸作用；

ef段：光合作用小于呼吸作用；

fg段：太陽落山，停頓光合作用，只進展呼吸作用。

2.夏季的一天中CO2汲取和釋放變更曲線圖，有關有機物狀況的分析（見圖2）

⑴積累有機物時間段：ce段；c點和e點時，光合作用強度

及呼吸作用強度相等，c?e由于光照強度的增加，光合作

用強度大于呼吸作用強度，故不斷積累有機物。

（2）制造有機物時間段：bf段；b點大約為早上6點，太陽升

起，有光照，開場進展光合作用；f點大約為下午6點，太

陽落山，無光，停頓光合作用。

⑶消耗有機物時間段：0g段；一天24小時，細胞的生命活動時刻在進展，即不停地消耗能量，故呼吸作

用始終進展。

⑷一天中有機物積累最多的時間點：e點；白天，光合作用強度大于呼吸作用強度，積累有機物；e點后,

隨著光照的減弱，呼吸作用強度大于光合作用強度，故e點時積累的有機物最多。

⑸一晝夜有機物的積累量表不：Sp—SM—SNoSP表木白天的凈積累量，SM和SN表水夜晚的凈消耗量，

故SP—（SM+SN）為一晝夜的凈積累量。

3.在相對密閉的環(huán)境中，一晝夜82含量的變更曲線圖（見圖3）

一晝夜有機物的積累（用C02量表示）可用下式表示：積累量=