第頁第10講光合作用（知識(shí)清單）學(xué)習(xí)導(dǎo)航站知識(shí)主脈絡(luò)：可視化思維導(dǎo)圖，建立知識(shí)框架核心知識(shí)庫：重難考點(diǎn)總結(jié)，梳理必背知識(shí)、歸納重點(diǎn)考點(diǎn)1捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)★★☆☆☆考點(diǎn)2探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)★★☆☆☆考點(diǎn)3光合作用的原理★★★☆☆考點(diǎn)4實(shí)驗(yàn)：探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響★★★☆☆考點(diǎn)5影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素★★★★☆考點(diǎn)6影響光合作用的內(nèi)部因素★★☆☆☆考點(diǎn)7“三率”的關(guān)系及測(cè)定★★★☆☆陷阱預(yù)警臺(tái)：識(shí)別高頻錯(cuò)誤，提供防錯(cuò)策略（2大陷阱規(guī)避）素養(yǎng)加油站：前沿科研成果或熱點(diǎn)問題分析真題挑戰(zhàn)場(chǎng)：感知真題，檢驗(yàn)成果，考點(diǎn)追溯考點(diǎn)1捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)★★☆☆☆1.實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離（1）實(shí)驗(yàn)原理試劑原理提取綠葉中的色素溶于無水乙醇分離各種色素在中的不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得，反之則慢（2）實(shí)驗(yàn)步驟①提取步驟1）稱取綠葉、剪碎。2）研磨：加二氧化硅，增大摩擦，使；加碳酸鈣，防止；加無水乙醇，溶解色素。3）過濾：用過濾。4）收集濾液：及時(shí)用棉塞將試管口塞嚴(yán)。②分離步驟：1）制備濾紙條：一端剪去，目的是使擴(kuò)散均勻，防止出現(xiàn)色素帶。2）畫濾液細(xì)線：細(xì)、直、勻，待濾液干后重復(fù)一兩次。3）色素分離：將濾紙條插入層析液中，層析液觸及濾液細(xì)線，目的是防止在層析液中。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析結(jié)果分析：①色素帶的條數(shù)與色素種類有關(guān)，四條色素帶說明有種色素。②色素帶的寬窄與色素含量有關(guān)，色素帶越寬說明此種色素含量。色素帶最寬的是，最窄的是，葉綠素b的色素帶比葉黃素的稍寬。③色素帶擴(kuò)散速度與溶解度有關(guān)，擴(kuò)散速度越快說明。特別提醒1.提取色素時(shí)若沒有無水乙醇，也可以用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇加適量無水碳酸鈉來代替。2.分離色素用紙層析法，在層析液中溶解度越大的色素?cái)U(kuò)散速度越快。2.葉綠體中色素的吸收光譜分析（1）吸收范圍：可見光的波長范圍大約是400-760nm。一般葉綠體中的色素只吸收，對(duì)紅外光和紫外光不吸收。（2）色素功能：葉綠素主要吸收；類胡蘿卜素主要吸收。特別提醒影響葉綠素合成的因素（1）光照：光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗中生長的葉呈黃色。（2）溫度：低溫抑制葉綠素的合成，破壞已有的葉綠素分子，從而使葉片變黃。（3）必需元素：葉綠素由N、Mg等元素構(gòu)成，缺乏N、Mg等必需元素將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉片變黃。（4）水：缺水不但影響葉綠素生成，還會(huì)促進(jìn)葉綠素分解。3.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能（1）葉綠體的形態(tài)：扁平的或。（2）葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖①結(jié)構(gòu)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(外表：①雙層膜,內(nèi)部\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(②基質(zhì),③基粒：由類囊體堆疊而成))))↓決定②功能：進(jìn)行的場(chǎng)所?！C明③恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)：需氧細(xì)菌只分布在有光束照射的部位。【教材隱性知識(shí)】源于必修1P99“圖5－12”“旁欄思考”及P101“拓展應(yīng)用”（1）從葉綠素吸收光譜圖可知：葉綠素a在紅光部分的吸收光譜帶較葉綠素b偏向長波方面，且吸收光譜帶比葉綠素b寬，葉綠素b在藍(lán)紫光部分的吸收光譜帶比葉綠素a（填“寬”或“窄”）。（2）研究表明：在遮光條件下，以藍(lán)紫光為主的散光占比增加。請(qǐng)預(yù)測(cè)：在適當(dāng)遮光的條件下葉片（比如同一植物底層葉片）中葉綠素a/b，弱光下的吸光能力，有利于提高植物的捕光能力，是對(duì)弱光環(huán)境的一種適應(yīng)。（3）海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們?cè)诤Ｋ械拇怪狈植即笾乱来问菧\、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？請(qǐng)根據(jù)材料作答?？键c(diǎn)2探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)★★☆☆☆時(shí)間及科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)或?qū)嶒?yàn)結(jié)論19世紀(jì)末—普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年—發(fā)現(xiàn)對(duì)植物有毒害作用，而且甲醛不能通過轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾（英國）離體葉綠體的懸浮液＋鐵鹽或其他氧化劑eq\o(→,\s\up7(光照))O2離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生O21941年魯賓、卡門（美國）用同位素示蹤法研究光合作用中氧氣的來源。提供Heq\o\al(18,2)O、CO2→釋放；提供H2O、C18O2→釋放光合作用釋放的O2來自1954年、1957年阿爾農(nóng)（美國）—光照下，葉綠體可合成，這一過程總與相伴隨20世紀(jì)40年代卡爾文等（美國）利用法。用經(jīng)過14C標(biāo)記的14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤放射性14C的去向探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑考點(diǎn)3光合作用的原理★★★☆☆1.光合作用的概念：綠色植物通過，利用，將轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的，并且釋放出的過程。2.反應(yīng)式：。3.光合作用的過程比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)過程模型條件色素、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必須有光多種酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有無光均可場(chǎng)所在葉綠體內(nèi)的進(jìn)行在中進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化①水的光解：；②ATP的合成：；③NADPH的合成：NADP＋＋H＋eq\o(→,\s\up7(酶))NADPH①CO2的固定：；②C3的還原：（注：NADPH為C3還原提供還原劑和能量。）能量轉(zhuǎn)化→關(guān)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP＋、ADP和Pi?？梢姽夥磻?yīng)和暗反應(yīng)緊密聯(lián)系，能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)變化密不可分4.根據(jù)光合作用過程分析，條件驟變時(shí)C3和C5含量的變化C3（三碳化合物）C5（五碳化合物）光照強(qiáng)→弱，CO2供應(yīng)不變光照弱→強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變光照不變，減少CO2供應(yīng)光照不變，增加CO2供應(yīng)5.光合作用過程中元素的轉(zhuǎn)移途徑（1）H：3H2Oeq\o(→,\s\up9(光反應(yīng)))NADP3Heq\o(→,\s\up9(暗反應(yīng)))（C3H2O）。（2）C：14CO2eq\o(→,\s\up9(CO2的),\s\do5(固定))14C3eq\o(→,\s\up9(C3的),\s\do5(還原))（14CH2O）。（3）O：Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up9(光反應(yīng)))18O；（4）C18O2eq\o(→,\s\up9(CO2的),\s\do5(固定))C3eq\o(→,\s\up9(C3的),\s\do5(還原))（CHeq\o\al(18,2)O）。6.化能合成作用與光合作用的比較項(xiàng)目光合作用化能合成作用條件光、色素、酶酶原料CO2和H2O等無機(jī)物產(chǎn)物等有機(jī)物能量來源生物種類綠色植物、藍(lán)細(xì)菌等、硫細(xì)菌等【教材拾遺】（必修1P104相關(guān)信息）C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）?？键c(diǎn)4實(shí)驗(yàn)：探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響★★★☆☆1.光合作用強(qiáng)度（1）概念：植物在內(nèi)通過光合作用制造的數(shù)量。（2）表示方法：用一定時(shí)間內(nèi)來定量表示。2.探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響（1）實(shí)驗(yàn)原理：抽去圓形小葉片中的氣體后，葉片在水中，光照下葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生，充滿細(xì)胞間隙，葉片又會(huì)。在一定范圍內(nèi)，光合作用越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片上浮的數(shù)量。（2）步驟①取材：用直徑為0.6cm的打孔器在生長旺盛的葉片上打出30片圓形小葉片（避開大的葉脈）。②抽氣：1）用注射器（內(nèi)有清水、圓形小葉片）抽出葉片內(nèi)。2）處理過的小葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。③光照：1）向3只盛有富含CO2清水的小燒杯中各放10片小葉片。2）將3只燒杯分別置于強(qiáng)、中、弱三種光照下。④觀察并記錄：同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中圓形小葉片浮起的數(shù)量。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在一定范圍內(nèi)，光照越強(qiáng)，燒杯內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)浮起的圓形小葉片。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也?？键c(diǎn)5影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素★★★★☆1.光（1）光照時(shí)間越長，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物。（2）由于光合色素吸收光最多，吸收光最少，所以光的波長會(huì)影響光合作用強(qiáng)度。（3）光照強(qiáng)度光補(bǔ)償點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度時(shí)的光照強(qiáng)度。光飽和點(diǎn)：達(dá)到最大光合作用強(qiáng)度時(shí)的光照強(qiáng)度。曲線對(duì)應(yīng)點(diǎn)或線段細(xì)胞生理活動(dòng)A點(diǎn)光照強(qiáng)度為，只進(jìn)行AB段隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度，但仍比呼吸作用強(qiáng)度B點(diǎn)光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度，此時(shí)的光照強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)BD段光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而，而且光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度C點(diǎn)光合作用強(qiáng)度達(dá)到時(shí)所需要的光照強(qiáng)度，即光飽和點(diǎn)DE段AD段主要限制因素：。DE段主要限制因素：等。（4）不同代謝情況下的葉肉細(xì)胞氣體交換代謝葉肉細(xì)胞氣體交換只進(jìn)行呼吸作用植物釋放CO2，吸收O2光合速率<呼吸速率植物釋放CO2，吸收O2光合速率＝呼吸速率植物表觀上不與外界氣體發(fā)生交換光合速率>呼吸速率植物吸收CO2，釋放O2注：植物光合速率＝呼吸速率時(shí)，葉肉細(xì)胞光合速率>呼吸速率。（5）應(yīng)用：適當(dāng)光照強(qiáng)度；光合作用時(shí)間；溫室大棚用的塑料膜或玻璃。2.CO2濃度（1）原理：CO2影響反應(yīng)階段，制約的形成。（2）曲線解讀①圖1中A點(diǎn)表示點(diǎn)，即光合速率等于呼吸速率時(shí)的CO2濃度。②圖2中A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。③B點(diǎn)和B′點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO2濃度表示點(diǎn)。（3）應(yīng)用：溫室栽培植物時(shí)，適當(dāng)提高室內(nèi)，如放一定量的干冰或多施；大田中，要注意通風(fēng)透氣。3.溫度（1）溫度通過影響酶的來影響光合作用強(qiáng)度（主要制約暗反應(yīng)）。（2）應(yīng)用：適時(shí)播種；溫室栽培時(shí)白天適當(dāng)溫度，夜間適當(dāng)溫度。4.水及礦質(zhì)元素（1）礦質(zhì)元素通過影響與光合作用有關(guān)的化合物的合成，對(duì)光合作用產(chǎn)生直接或間接的影響。（2）水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，也參與光合作用過程中反應(yīng)物和生成物的運(yùn)輸；水還會(huì)影響，從而影響CO2進(jìn)入植物體，間接影響光合作用。（3）應(yīng)用：根據(jù)作物的生長規(guī)律，合理灌溉和施肥。5.多因素對(duì)光合速率影響（1）多因素對(duì)光合速率影響的曲線變化規(guī)律分析如圖所示：（2）限制因素分析P點(diǎn)前：限制光合速率的因素為橫坐標(biāo)所表示的因素，即圖中的自變量。Q點(diǎn)之后：橫坐標(biāo)所表示的因素不再是限制光合速率的因素，限制因素為圖中的自變量。P、Q之間：主要限制因素為一是橫坐標(biāo)表示的因素，二是多條曲線上標(biāo)注的因素。特別提醒1.通風(fēng)透光，既有利于充分利用光能，又可以使空氣不斷流過葉面，提供較多的CO2，從而提高光合作用強(qiáng)度，進(jìn)而提高光合產(chǎn)量。2.北方夏季中午，溫度很高，蒸騰作用很強(qiáng)，失水過多，導(dǎo)致大量氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，光合作用強(qiáng)度明顯減弱。6.環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析（1）“過程法”分析各物質(zhì)變化如圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當(dāng)外界條件（如光照、CO2）突然發(fā)生變化時(shí)，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化：（2）“模型法”表示C3和C5等物質(zhì)含量變化考點(diǎn)6影響光合作用的內(nèi)部因素★★☆☆☆1.植物自身的遺傳特性，如植物品種不同，以陰生植物、陽生植物為例光補(bǔ)償點(diǎn)：B'<B光飽和點(diǎn)：C'<C呼吸強(qiáng)度：OA'<OA應(yīng)用：間作套種2.植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶OA段，隨葉齡增大，葉面積增大，色素含量增加，酶的含量和活性增大，光合速率加快。應(yīng)用：適時(shí)摘除老葉。3.植物葉面積指數(shù)A點(diǎn)前：隨葉面積指數(shù)增大，光合速率增大。A點(diǎn)后：雖然總光合量上升，但因呼吸量上升更快，導(dǎo)致干物質(zhì)量下降。應(yīng)用：適當(dāng)摘除林冠下層葉；合理密植，增加光合面積?？键c(diǎn)7“三率”的關(guān)系及測(cè)定★★★☆☆1.微觀辨析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系2.光合速率與呼吸速率的常用表示方法項(xiàng)目含義表示方法（單位面積的葉片在單位時(shí)間內(nèi)的變化量）O2CO2有機(jī)物真正光合速率植物在光下實(shí)際合成有機(jī)物的速率O2速率或葉綠體釋放O2量CO2固定速率或葉綠體吸收CO2量有機(jī)物速率凈光合速率植物有機(jī)物的速率植物或葉片或葉肉細(xì)胞O2速率植物或葉片或葉肉細(xì)胞CO2速率有機(jī)物積累速率呼吸速率單位面積的葉片在單位時(shí)間內(nèi)分解有機(jī)物的速率中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率有機(jī)物消耗速率3.計(jì)算公式：真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。4.測(cè)定植物光合速率和呼吸速率的常用方法（1）“液滴移動(dòng)法”——測(cè)定裝置中氣體體積變化甲乙甲圖“黑暗”下，有色液滴左移距離代表有氧呼吸消耗O2量，即呼吸速率。乙圖“光照”下，有色液滴右移距離代表釋放O2的量，即凈光合速率。①在測(cè)定了凈光合速率和呼吸速率的基礎(chǔ)上可計(jì)算得出二者之和，即“真正光合速率”。②物理誤差的校正：為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確，除減少無關(guān)變量的干擾外，還應(yīng)設(shè)置對(duì)照裝置。與圖示兩裝置相比，對(duì)照裝置的不同點(diǎn)是用“死亡的綠色植物”代替“綠色植物”，其余均相同。（2）“半葉法”——測(cè)定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量將葉片一半遮光、一半曝光，遮光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表強(qiáng)度值，曝光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表強(qiáng)度值，最后計(jì)算真正光合作用強(qiáng)度值。需要注意的是該種方法在實(shí)驗(yàn)之前需對(duì)葉片進(jìn)行特殊處理，以防止有機(jī)物的運(yùn)輸。（3）“黑白瓶法”——測(cè)定溶氧量的變化①“黑瓶”不透光，測(cè)定的是；“白瓶”給予光照，測(cè)定的是。②在有初始值的情況下，黑瓶中為有氧呼吸量；白瓶中為凈光合作用量；二者之和為。③在沒有初始值的情況下，＝真正光合作用量。（4）“葉圓片稱重法”——測(cè)定有機(jī)物的變化量本方法測(cè)定單位時(shí)間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機(jī)物的變化量測(cè)定光合速率（S為葉圓片面積）。凈光合速率＝（z－y）/2S；呼吸速率＝；真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝。陷阱1關(guān)于色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)易錯(cuò)點(diǎn)易錯(cuò)表現(xiàn)正確理解認(rèn)為綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得越慢葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得越快認(rèn)為用有機(jī)溶劑提取色素時(shí)，加入碳酸鈣是為了防止類胡蘿卜素被破壞防止葉綠素被破壞認(rèn)為對(duì)光合色素進(jìn)行紙層析分離依據(jù)是吸收光譜的差異依據(jù)各種光合色素在層析液中的溶解度不同陷阱2關(guān)于光合作用原理的幾點(diǎn)易錯(cuò)點(diǎn)易錯(cuò)表現(xiàn)正確理解認(rèn)為物細(xì)胞產(chǎn)生的O2只能來自光合作用光合作用通過H2O的光解可以產(chǎn)生O2，另外，植物細(xì)胞中具有過氧化氫酶，可以催化H2O2水解為H2O和O2認(rèn)為弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進(jìn)行光合作用弱光條件下植物沒有O2的釋放，有可能是光合作用強(qiáng)度小于或等于呼吸作用強(qiáng)度，光合作用產(chǎn)生的O2被呼吸作用消耗完，此時(shí)植物雖然進(jìn)行了光合作用，但是沒有O2的釋放認(rèn)為類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原類囊體產(chǎn)生的ATP參與C3的還原；O2釋放到葉綠體外，既不參與CO2固定，也不參與C3的還原光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代謝類型1.C4植物（1）C4植物葉肉細(xì)胞的葉綠體有類囊體，能進(jìn)行光反應(yīng)，而維管束鞘細(xì)胞沒有完整的葉綠體，所以C4植物光反應(yīng)發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體類囊體薄膜上，而CO2的固定發(fā)生在葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)中。（2）用14C標(biāo)記CO2追蹤C(jī)4植物碳原子的轉(zhuǎn)移途徑為CO2→C4→CO2→C3→（CH2O）。（3）C4植物PEP羧化酶對(duì)CO2具有高親和力，當(dāng)外界環(huán)境干旱導(dǎo)致植物氣孔導(dǎo)度減小時(shí)，C4植物就能利用細(xì)胞間隙低濃度的CO2繼續(xù)生長，而C3植物則不能，故在干旱環(huán)境中，C4植物比C3植物生長得好。2.景天科植物（CAM植物）（1）CAM植物夜間吸入CO2，淀粉經(jīng)細(xì)胞呼吸第一階段形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），在PEP羧化酶催化下，CO2與PEP結(jié)合，生成草酰乙酸，進(jìn)一步還原為蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中（從而表現(xiàn)出夜間淀粉減少，蘋果酸增加，細(xì)胞液pH下降）。（2）白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中脫羧，放出CO2，進(jìn)入C3途徑合成淀粉；形成的丙酮酸可以再還原成三碳糖，最后合成淀粉（從而表現(xiàn)為白天淀粉增加，蘋果酸減少，細(xì)胞液pH上升）。（3）從進(jìn)化角度看，這種氣孔開閉特點(diǎn)的形成是自然選擇的結(jié)果。但夜晚，該類植物不能合成葡萄糖，原因是沒有光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH。（4）如果白天適當(dāng)提高CO2濃度，景天科植物的光合作用速率基本不變。（5）分析圖中信息推測(cè)，CAM途徑是對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)；該途徑除了維持光合作用外，對(duì)植物的生理意義還表現(xiàn)在有效避免白天旺盛的蒸騰作用造成水分過多散失。3.光呼吸光呼吸現(xiàn)象產(chǎn)生的分子機(jī)制是O2和CO2競(jìng)爭(zhēng)Rubisco。在暗反應(yīng)中，Rubisco能夠以CO2為底物實(shí)現(xiàn)CO2的固定；在光下，當(dāng)O2濃度高、CO2濃度低時(shí)，O2會(huì)與CO2競(jìng)爭(zhēng)Rubisco，在光的驅(qū)動(dòng)下將碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一個(gè)高耗能的反應(yīng)，正常生長條件下，光呼吸就可損耗掉光合產(chǎn)物的25%～30%。過程如圖所示：（1）光呼吸的不利影響：消耗掉暗反應(yīng)的底物C5，導(dǎo)致光合作用減弱，農(nóng)作物產(chǎn)量降低。（2）光呼吸的有利影響：強(qiáng)光時(shí)，由于光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率，因此葉肉細(xì)胞中會(huì)積累ATP和NADPH，這些物質(zhì)積累會(huì)產(chǎn)生自由基，這些自由基會(huì)損傷葉綠體。而強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，會(huì)消耗光反應(yīng)過程中積累的ATP和NADPH，從而減輕對(duì)葉綠體的傷害。（3）高O2環(huán)境下，光呼吸會(huì)明顯加強(qiáng)，而提高CO2濃度可明顯抑制光呼吸。4.光抑制（1）概念：植物的光合系統(tǒng)所接受的光能超過光合作用所能利用的量時(shí)，光合功能便降低，這就是光合作用的光抑制。（2）光抑制機(jī)理：光合系統(tǒng)的破壞，PSⅡ是光破壞的主要場(chǎng)所。發(fā)生光破壞后的結(jié)果：電子傳遞受阻，光合效率下降。5.光合產(chǎn)物及運(yùn)輸（1）磷酸丙糖是光合作用中最先產(chǎn)生的糖，也是光合作用產(chǎn)物從葉綠體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)的主要形式。（2）光合作用產(chǎn)生的磷酸丙糖既可以在葉綠體中形成淀粉，暫時(shí)儲(chǔ)存在葉綠體中，又可以通過葉綠體膜上的磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器運(yùn)出葉綠體，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成蔗糖。合成的蔗糖或臨時(shí)儲(chǔ)藏于液泡內(nèi)，或從光合細(xì)胞中輸出，經(jīng)韌皮部裝載長距離運(yùn)輸?shù)狡渌课弧？键c(diǎn)預(yù)測(cè)：1.光呼吸（1）概念理解：?？疾楣夂粑亩x，即光呼吸是植物在光照下，吸收氧氣、釋放二氧化碳的過程，它與光合作用密切相關(guān)，但卻消耗光合作用產(chǎn)生的能量和有機(jī)物，是一個(gè)“耗能”過程。比如以選擇題形式，給出幾種生理過程的描述，讓考生判斷哪個(gè)是光呼吸。（2）生理過程：考試可能涉及光呼吸的具體過程，光呼吸的底物是磷酸乙醇酸，它是在光合作用暗反應(yīng)中，由羧化酶（具有羧化和加氧雙重活性）在氧氣濃度較高時(shí)，催化RuBP（核酮糖二磷酸）與氧氣反應(yīng)生成。這部分內(nèi)容可能會(huì)以填空題或簡答題形式出現(xiàn)，要求考生填寫相關(guān)物質(zhì)名稱或簡述過程。（3）影響因素：光呼吸受氧氣和二氧化碳濃度比值的影響較大，高氧低二氧化碳濃度促進(jìn)光呼吸。出題方式可能是結(jié)合環(huán)境因素變化，分析對(duì)光呼吸的影響，比如在溫室大棚中，改變氣體成分后，分析植物光呼吸的變化以及對(duì)光合產(chǎn)物積累的影響等。（4）與光合作用對(duì)比：對(duì)比光呼吸和光合作用的區(qū)別和聯(lián)系也是常見考向，如兩者在物質(zhì)代謝、能量利用、發(fā)生條件等方面的差異。以表格填空或簡答題形式，讓考生歸納兩者的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)。2.C4植物（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：C4植物具有特殊的葉片結(jié)構(gòu)，即“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈是維管束鞘細(xì)胞，外圈是葉肉細(xì)胞?？荚嚳赡芤罂忌R(shí)別C4植物葉片結(jié)構(gòu)模式圖，填寫各部分細(xì)胞名稱，或者簡述這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)其光合作用的意義。（2）光合作用過程：C4植物的光合作用過程有其獨(dú)特之處，在葉肉細(xì)胞中，PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）能固定二氧化碳生成C4化合物，C4化合物進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞后釋放出二氧化碳，參與卡爾文循環(huán)（C3途徑）。常以流程圖或文字描述的形式，考查考生對(duì)這一過程的理解，如寫出相關(guān)反應(yīng)的場(chǎng)所、物質(zhì)變化等。（3）優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)：與C3植物相比，C4植物在高溫、干旱、強(qiáng)光條件下，具有更高的光合效率，因?yàn)槠淠芾幂^低濃度的二氧化碳。題目可能結(jié)合具體的環(huán)境條件，如沙漠環(huán)境，分析C4植物比C3植物生長更好的原因。3.CAM植物（1）代謝特點(diǎn)：CAM（景天酸代謝）植物主要特點(diǎn)是在夜間氣孔開放，吸收二氧化碳并轉(zhuǎn)化為蘋果酸等有機(jī)酸儲(chǔ)存起來；白天氣孔關(guān)閉，利用夜間儲(chǔ)存的二氧化碳進(jìn)行光合作用。這一特點(diǎn)常以材料分析題形式出現(xiàn)，給出CAM植物在晝夜的生理變化數(shù)據(jù)，讓考生分析其適應(yīng)環(huán)境的機(jī)制。（2）適應(yīng)環(huán)境：CAM植物多生活在干旱環(huán)境中，通過特殊的代謝方式減少水分散失，同時(shí)保證光合作用的進(jìn)行?？赡軙?huì)結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)知識(shí)，考查CAM植物在干旱生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用，或者分析干旱環(huán)境對(duì)CAM植物代謝的影響。（3）與C4植物對(duì)比：對(duì)比CAM植物和C4植物在適應(yīng)干旱環(huán)境方式、光合作用途徑等方面的異同也是考點(diǎn)之一，以選擇題或簡答題形式出現(xiàn)，要求考生辨別兩者的差異。1．（2025·四川·高考真題）在溫室中種植番茄，光照強(qiáng)度和CO2濃度是制約產(chǎn)量的主要因素。某地冬季溫室的平均光照強(qiáng)度約為200μmol·m-2·s-1，CO2濃度約為400μmol·mol-1。為提高溫室番茄產(chǎn)量，有人測(cè)定了補(bǔ)充光照和CO2后番茄植株相關(guān)生理指標(biāo)，結(jié)果見下表?；卮鹣铝袉栴}。組別光照強(qiáng)度μmol·m-2·s-1CO2濃度μmol·mol-1凈光合速率μmol·m-2·s-1氣孔導(dǎo)度mol·m-2·s-1葉綠素含量mg·g-1對(duì)照2004007.50.0842.8甲40040014.00.1559.1乙20080010.00.0855.3丙40080017.50.1365.0注：氣孔導(dǎo)度和氣孔開放程度呈正相關(guān)(1)為測(cè)定番茄葉片的葉綠素含量，可用提取葉綠素。色素對(duì)特定波長光的吸收量可反映色素的含量，為減少類胡蘿卜素的干擾，應(yīng)選擇（填“藍(lán)紫光”或“紅光”）來測(cè)定葉綠素含量。(2)與對(duì)照組相比，甲組光合作用光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了更多的，從而提高了凈光合速率。與甲組相比，丙組的凈光合速率更高，氣孔導(dǎo)度略低，但經(jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)其葉肉細(xì)胞間的CO2濃度卻更高，可能的原因是。(3)根據(jù)本研究結(jié)果，在冬季溫室種植番茄的過程中，若只能從CO2濃度加倍或光照強(qiáng)度加倍中選擇一種措施來提高番茄產(chǎn)量，應(yīng)選擇，依據(jù)是。2．（2025·廣東·高考真題）我國科學(xué)家以不同植物為材料，在不同光質(zhì)條件下探究光對(duì)植物的影響。測(cè)定了番茄的光合作用相關(guān)指標(biāo)并擬合響應(yīng)曲線（圖a）；比較了突變體與野生型水稻水分消耗的差異（圖b），鑒定到突變體發(fā)生了PILI5基因的功能缺失，并確定該基因參與脫落酸信號(hào)通路的調(diào)控。回答下列問題：(1)圖a中，當(dāng)胞間濃度在范圍時(shí)，紅光下光合速率的限制因子是，推測(cè)此時(shí)藍(lán)光下凈光合速率更高的原因是。(2)圖b中，突變體水稻在遠(yuǎn)紅光與紅光條件下蒸騰速率接近，推測(cè)其原因是。(3)歸納上述兩個(gè)研究內(nèi)容，總結(jié)出光影響植物的兩條通路（圖c）。通路1中，①吸收的光在葉綠體中最終被轉(zhuǎn)化為。通路2中吸收光的物質(zhì)②為。用箭頭完成圖c中②所介導(dǎo)的通路，并在箭頭旁用“（+）”或“（-）”標(biāo)注前后兩者間的作用，（+）表示正相關(guān)，（-）表示負(fù)相關(guān)。(4)根據(jù)圖c中相關(guān)信息，概括出植物利用光的方式：。3．（2025·江蘇·高考真題）科研人員從植物葉綠體中分離類囊體，構(gòu)建含類囊體的人工細(xì)胞，并探究光照等因素對(duì)人工細(xì)胞功能的影響。請(qǐng)回答下列問題：(1)細(xì)胞破碎后，在適宜溫度下用低滲溶液處理，漲破膜，獲得類囊體懸液。經(jīng)離心分離獲得類囊體，為保持其活性，需加入溶液重新懸浮，并保存?zhèn)溆谩?2)類囊體濃度用單位體積類囊體懸液中葉綠素的含量表示。吸取5μL類囊體懸液溶于995μL的溶液中，混勻后，測(cè)定出葉綠素濃度為3μg/mL，則類囊體的濃度為μg/mL。(3)為檢測(cè)類囊體活性，實(shí)驗(yàn)前需對(duì)類囊體進(jìn)行多次洗滌，目的是消除類囊體懸液中原有光反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，這些產(chǎn)物主要有。(4)已知熒光素PY的強(qiáng)弱與pH大小正相關(guān)。圖示具有光反應(yīng)活性的人工細(xì)胞，在適宜光照下，熒光強(qiáng)度（填“變強(qiáng)”“不變”或“變?nèi)酢保f明類囊體膜具有的功能有。(5)在光反應(yīng)研究的基礎(chǔ)上，利用人工細(xì)胞開展類似碳反應(yīng)生成糖類的實(shí)驗(yàn)研究，理論上還需要的物質(zhì)有。4．（2025·山東·高考真題）高光強(qiáng)