第14課時光合作用的影響因素及其應用課標要求說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學能?？记榉治?.探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響2022·海南·T32.單、多因子變量對光合作用強度影響及應用2024·北京·T42024·山東·T·湖北·T·安徽·T162024·重慶·T·湖北·T·江蘇·T·福建·T172023·山東·T·全國乙·T·山東·T212022·廣東·T·河北·T·北京·T22022·湖南·T13考點一探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響1．光合作用強度(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：用一定時間內(nèi)____________________來定量表示。2．影響光合作用強度的因素3．控制影響光合作用實驗自變量的方法4．探究光照強度對光合作用強度的影響(1)實驗原理：抽去圓形小葉片中的氣體后，葉片在水中________，光照下葉片進行光合作用產(chǎn)生______，充滿細胞間隙，葉片又會______。光合作用越強，單位時間內(nèi)圓形小葉片上浮的數(shù)量________。(2)實驗中變量分析自變量不同____________控制自變量調(diào)節(jié)__________________進行控制因變量檢測因變量同一時間段內(nèi)__________________對無關變量進行控制葉片大小、溶液的量等保持一致(3)實驗流程：取材→排氣→沉水→分組→光照→觀察并記錄。(4)實驗結果：在一定范圍內(nèi)，臺燈與小燒杯的距離越近，單位時間內(nèi)浮起的圓形小葉片也________。(5)實驗結論：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也________(單位時間內(nèi)圓形小葉片中產(chǎn)生的O2越多，浮起的圓形小葉片也越多)。考向一探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響1．(2024·北京房山區(qū)聯(lián)考)某生物研究小組以菠菜葉為實驗材料，探究CO2濃度對光合作用強度的影響，實驗裝置及實驗結果如圖所示。下列說法正確的是()A．該實驗中小圓葉片上浮到液面的時長屬于無關變量B．圖乙bc段平緩，可適當縮短臺燈與燒杯的距離使曲線進一步下降C．圖乙c點之后曲線上升，說明隨NaHCO3濃度增加光合作用增強D．將圖甲裝置中的NaHCO3溶液換成NaOH溶液，可用于測定小圓葉片的細胞呼吸強度2．(2022·海南，3)某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時長，結果如圖。下列有關敘述正確的是()A．本實驗中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量B．葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率C．四組實驗中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高D．若在4℃條件下進行本實驗，則各組葉圓片上浮所需時長均會縮短考點二辨析單、多因子變量對光合作用強度影響的機理1．內(nèi)部因素(1)與植物自身的遺傳特性有關，以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示。(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶注：影響葉綠素合成的因素還有光照、溫度和礦質(zhì)元素等。(3)葉面積指數(shù)2．外部環(huán)境因素(1)單因子變量對光合速率的影響①光照強度②CO2濃度③溫度④水分或礦質(zhì)元素(2)多因子變量對光合速率的影響(1)植物工廠常采用無土栽培技術，生產(chǎn)時應保持培養(yǎng)液與植物根部細胞的細胞液濃度相同(2021·遼寧，2B)()(2)弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進行光合作用(2021·湖南，7A)()(3)在夏季晴朗無云的白天，12時左右光合作用強度明顯減弱，原因可能是葉片蒸騰作用強，失水過多使氣孔部分關閉，進入體內(nèi)的CO2量減少(2022·湖南，13A)()氣孔問題分析1．氣孔結構及其開閉原理：(1)組成：大多數(shù)陸生植物的氣孔由兩個保衛(wèi)細胞(含有葉綠體)和它們之間的開口共同組成。(2)氣體交換的門戶：通過氣孔擴散的氣體有O2、CO2和水蒸氣等。(2023·全國乙，29節(jié)選)氣孔的開閉會影響植物葉片的蒸騰作用、_______________(答出2點即可)等生理過程。(3)開閉原理2．氣孔限制因素與非氣孔限制因素的判斷科學家測定了不同濃度鎘(Cd)脅迫下黃瓜幼苗的凈光合速率(Pn)和氣孔導度(Gs)，結果如圖1所示，黃瓜幼苗葉片的部分結構及代謝活動如圖2所示。回答下列問題：(1)已知植物體因適應缺水環(huán)境而發(fā)生的氣孔響應調(diào)節(jié)機制與某種激素有關，為研究鎘脅迫下黃瓜幼苗氣孔導度降低是否具有同樣的激素調(diào)節(jié)機制，可測定葉片中該激素的含量。該激素應為______________________。(2)如圖2，在光照充足的條件下，胞間CO2的主要來源為______________________；去路是擴散至葉綠體________________在CO2固定酶的作用下與__________________反應，最后生成(CH2O)。(3)凈光合速率降低可能是由氣孔因素引起，但也可能是由非氣孔因素引起。研究者可通過測定胞間CO2濃度(Ci)的數(shù)據(jù)(圖3)，與Pn、Gs的數(shù)據(jù)比對分析得出結論。根據(jù)圖1、3中的數(shù)據(jù)推測，鎘脅迫下的黃瓜幼苗凈光合速率較低最可能與________________________(填“氣孔”或“非氣孔”)因素有關。3．氣孔運動機理(2023·全國乙，29節(jié)選)植物的氣孔由葉表皮上兩個具有特定結構的保衛(wèi)細胞構成。保衛(wèi)細胞含有葉綠體，在光下可進行光合作用。已知藍光可作為一種信號促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋。有研究發(fā)現(xiàn)，用飽和紅光(只用紅光照射時，植物達到最大光合速率所需的紅光強度)照射某植物葉片時，氣孔開度可達最大開度的60%左右?；卮鹣铝袉栴}：(1)紅光可通過光合作用促進氣孔開放，其原因是______________________________。(2)某研究小組發(fā)現(xiàn)在飽和紅光的基礎上補加藍光照射葉片，氣孔開度可進一步增大，因此他們認為氣孔開度進一步增大的原因是藍光促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋。請推測該研究小組得出這一結論的依據(jù)是__________________________________________________。(3)已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應，用該除草劑處理的葉片在陽光照射下氣孔________(填“能”或“不能”)維持一定的開度?？枷蚨嫖鰡巍⒍嘁蜃幼兞繉夂献饔脧姸扔绊懙臋C理3．(2024·北京，4)某同學用植物葉片在室溫下進行光合作用實驗，測定單位時間單位葉面積的O2釋放量，結果如圖所示。若想提高X，可采取的做法是()A．增加葉片周圍環(huán)境CO2濃度B．將葉片置于4℃的冷室中C．給光源加濾光片改變光的顏色D．移動冷光源縮短與葉片的距離4．(2021·廣東，15)與野生型擬南芥WT相比，突變體t1和t2在正常光照條件下，葉綠體在葉肉細胞中的分布及位置不同(圖1所示)，造成葉綠體相對受光面積的不同(圖2所示)，進而引起光合速率差異，但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運動的前提下，下列敘述錯誤的是()A．t2比t1具有更高的光飽和點(光合速率不再隨光強增加而增加時的光照強度)B．t1比t2具有更低的光補償點(光合吸收CO2與呼吸釋放CO2等量時的光照強度)C．三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關D．三者光合速率的差異隨光照強度的增加而變大5.(2024·湖北沙市中學月考)紅松(陽生)和人參(陰生)均為我國北方地區(qū)的植物。如圖為兩種植物在溫度、水分均適宜的條件下，光合作用速率與呼吸速率的比值(P/R)隨光照強度變化的曲線圖。下列敘述錯誤的是()A．當光照強度為a時，持續(xù)光照一晝夜后人參干重不會增加B．光照強度大于d時，可能是溫度限制了紅松P/R值的增大C．若適當增施含鎂的肥料，一段時間后人參的a點左移D．光照強度為c時，紅松和人參的光合速率有可能不同光(CO2)補償點、飽和點的移動問題(1)A點：代表呼吸速率，細胞呼吸增強，A點下移；反之，A點上移。(2)B點與C點的變化(注：只有橫坐標為自變量，其他條件不變)B點(補償點)C點(飽和點)適當增大CO2濃度(光照強度)左移右移適當減小CO2濃度(光照強度)右移左移土壤缺Mg2＋右移左移提醒：細胞呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點應右移，反之左移。(3)D點：代表最大光合速率，若增大光照強度或增大CO2濃度使光合速率增大時，D點向右上方移動；反之，移動方向相反?？枷蛉龤饪?．(2024·湖北，21)氣孔是指植物葉表皮組織上兩個保衛(wèi)細胞之間的孔隙。植物通過調(diào)節(jié)氣孔大小，控制CO2進入和水分的散失，影響光合作用和含水量。科研工作者以擬南芥為實驗材料，研究并發(fā)現(xiàn)了相關環(huán)境因素調(diào)控氣孔關閉的機理(圖1)。已知ht1基因、rhc1基因各編碼蛋白甲和乙中的一種，但對應關系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突變體(h)、rhc1基因功能缺失突變體(r)和ht1/rhc1雙基因功能缺失突變體(h/r)，進行了相關實驗，結果如圖2所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)保衛(wèi)細胞液泡中的溶質(zhì)轉(zhuǎn)運到胞外，導致保衛(wèi)細胞________(填“吸水”或“失水”)，引起氣孔關閉，進而使植物光合作用速率________(填“增大”“不變”或“減小”)。(2)圖2中的wt組和r組對比，說明高濃度CO2時rhc1基因產(chǎn)物________(填“促進”或“抑制”)氣孔關閉。(3)由圖1可知，短暫干旱環(huán)境中，植物體內(nèi)脫落酸含量上升，這對植物的積極意義是________________________________________________________________________。(4)根據(jù)實驗結果判斷：編碼蛋白甲的基因是______________(填“ht1”或“rhc1”)?？枷蛩墓庖种?．(2024·重慶，18)重慶石柱是我國著名傳統(tǒng)中藥黃連的主產(chǎn)區(qū)之一，黃連生長緩慢，存在明顯的光飽和(光合速率不再隨光強增加而增加)和光抑制(光能過剩導致光合速率降低)現(xiàn)象。(1)探尋提高黃連產(chǎn)量的技術措施，研究人員對黃連的光合特征進行了研究，結果見圖1。①黃連的光飽和點約為____μmol·m－2·s－1。光強大于1300μmol·m－2·s－1后，胞間二氧化碳濃度增加主要是由于________________________________________________________。②推測光強對黃連生長的影響主要表現(xiàn)為____________________________________。黃連葉片適應弱光的特征有________________________________________________(答2點)。(2)黃連露天栽培易發(fā)生光抑制，嚴重時其光合結構被破壞(主要受損的部位是位于類囊體薄膜上的色素蛋白復合體)，為減輕光抑制，黃連能采取調(diào)節(jié)光能在葉片上各去向(圖2)的比例，提升修復能力等防御機制，具體可包括________(多選)。①葉片葉綠體避光運動②提高光合產(chǎn)物生成速率③自由基清除能力增強④提高葉綠素含量⑤增強熱耗散(3)生產(chǎn)上常采用搭棚或林下栽培減輕黃連的光抑制，為增強黃連光合作用以提高產(chǎn)量還可采取的措施及其作用是______________________________________________________。光抑制植物的光合系統(tǒng)所接受的光能超過光合作用所能利用的量時，光合功能便降低，這就是光合作用的光抑制。(1)光抑制機理：光合系統(tǒng)的破壞，PSⅡ是光破壞的主要場所。發(fā)生光破壞后的結果：電子傳遞受阻，光合效率下降。(2)光抑制的主要防御機制①減少光吸收，植物體也可以通過葉運動(減少葉片與主莖的夾角)或葉綠體運動這種對強光的快速響應以減少對光的吸收，從而避免光抑制。②增加熱耗散：a.當依賴能量的葉綠素熒光猝滅增加時，通過增加激發(fā)能的熱耗散可以部分避免光抑制。降低光飽和條件下的PSⅡ的光化學效率，可以避免光抑制破壞的發(fā)生。b.在強光下非光輻射能量耗散增加的同時，玉米黃素含量增加，玉米黃素與激發(fā)態(tài)的葉綠素作用，從而耗散其激發(fā)能，保護光合機構免受過量光能破壞。③進行光呼吸：C3植物的光呼吸有很高的能量需求。光呼吸可以防止強光和CO2虧缺條件下發(fā)生光抑制。一、過教材1．下列關于“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”的實驗的敘述，錯誤的是()A．通過調(diào)節(jié)臺燈與實驗裝置間的距離來控制光照強弱B．因變量是單位時間圓形小葉片浮起的數(shù)量C．實驗中拉動注射器活塞是為了使圓形小葉片內(nèi)的氣體逸出D．探究實驗中，圓形小葉片浮起的原因是葉片進行細胞呼吸產(chǎn)生了CO2E．在一定范圍內(nèi)，隨NaHCO3濃度的增加，葉圓片上浮所需時間先減少后增加F．可用不同濃度的碳酸氫鈉溶液來探究CO2濃度對光合作用強度的影響2．下列關于光合作用原理應用的敘述，正確的是()A．農(nóng)作物能吸收有機肥中的有機物，有助于農(nóng)作物生長B．合理密植有利于改善田間CO2濃度和光能利用率C．用綠色塑料薄膜代替無色塑料薄膜，可提高大棚蔬菜的產(chǎn)量D．農(nóng)作物生長發(fā)育過程中，及時去掉衰老變黃的葉片不利于有機物的積累E．“正其行，通其風”，有利于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量F．連續(xù)陰雨天適當提高溫度有利于大棚綠葉蔬菜生長G．適當增施氮肥，促進莖葉生長，以增大光合作用面積二、過高考1．(2019·全國Ⅰ，29節(jié)選)將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進行干旱處理，該植物根細胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開度減小。與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會________，出現(xiàn)這種變化的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．(2020·全國Ⅰ，30節(jié)選)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常采用間作(同一生長期內(nèi)，在同一塊農(nóng)田上間隔種植兩種作物)的方法提高農(nóng)田的光能利用率?，F(xiàn)有4種作物，在正常條件下生長能達到的株高和光飽和點(光合速率達到最大時所需的光照強度)如表。從提高光能利用率的角度考慮，最適合進行間作的兩種作物是________，選擇這兩種作物的理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。作物ABCD株高/cm1706559165光飽和點/(μmol·m－2·s－1)120011805606233.(2021·重慶，24節(jié)選)若幼苗長期處于弱光下，葉綠體的發(fā)育會產(chǎn)生適應性變化，類囊體數(shù)目會__________。若保持其他條件不變，適度增加光照強度，氣孔開放程度會__________(填“增大”或“減小”)。4．(2023·海南，16節(jié)選)海南是我國火龍果的主要種植區(qū)之一。由于火龍果是長日照植物，冬季日照時間不足導致其不能正常開花，在生產(chǎn)實踐中需要夜間補光，使火龍果提前開花，提早上市。某團隊研究了同一光照強度下，不同補光光源和補光時間對火龍果成花的影響，結果如圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)本次實驗結果表明，三種補光光源中最佳的是____________________，該光源的最佳補光時間是________小時/天，判斷該光源是最佳補光光源的依據(jù)是_________________。(2)現(xiàn)有可促進火龍果增產(chǎn)的三種不同光照強度的白色光源，設計實驗方案探究成花誘導完成后提高火龍果產(chǎn)量的最適光照強度(簡要寫出實驗思路)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。5．(2024·安徽，16節(jié)選)為探究基因OsNAC對光合作用的影響，研究人員在相同條件下種植某品種水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突變體(KO)及OsNAC過量表達株(OE)，測定了灌漿期旗葉(位于植株最頂端)凈光合速率和葉綠素含量，結果見表。回答下列問題：凈光合速率/(μmol·m－2·s－1)葉綠素含量/(mg·g－1)WT24.04.0KO20.33.2OE27.74.6據(jù)表可知，OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率________。為進一步探究該基因的功能，研究人員測定了旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的相對表達量、蔗糖含量及單株產(chǎn)量，結果如圖。結合圖表，分析OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率發(fā)生相應變化的原因：①________________________________________________________________________________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案精析考點一整合1．(1)單位時間糖類(2)原料消耗或產(chǎn)物生成的數(shù)量2．酶CO2濃度溫度4．(1)下沉氧氣上浮越多(2)光照強度光源與燒杯的距離光合作用強度葉片浮起的數(shù)量(4)越多(5)增強評價1．B[該實驗中小圓葉片上浮到液面的時長屬于因變量，A錯誤；圖乙bc段平緩，說明此時限制光合速率增大的因素可能是光照強度，可適當縮短臺燈與燒杯的距離使曲線進一步下降，B正確；圖乙c點之后曲線上升，小圓葉片上浮到液面所需要的時間更長，說明隨NaHCO3濃度增加光合作用強度減弱，C錯誤；小圓葉片細胞呼吸消耗O2，產(chǎn)生CO2，CO2會被NaOH溶液吸收，葉片不能上浮，無法測得氣體體積變化，D錯誤。]2．B[本實驗是探究適宜溫度下CO2濃度對光合作用的影響，自變量為CO2濃度(NaHCO3溶液濃度)，溫度和光照為無關變量，A錯誤；當光合作用產(chǎn)生的氧氣大于細胞呼吸消耗的氧氣時，葉圓片上浮，葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率，B正確；四組實驗中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片上浮需要的時長最長，光合速率最低，C錯誤；低溫會使酶活性降低，若在4℃條件下進行本實驗，凈光合速率可能降低，故各組葉圓片上浮所需時長可能均會延長，D錯誤。]考點二整合1．(3)呼吸量2．(1)①光反應ATP及NADPH細胞呼吸＝>光照強度②暗反應CO2補償光合速率與呼吸速率相等進行光合作用所需CO2的最低濃度CO2飽和有機肥CO2濃度③酶的活性增大最適酶的活性光合速率與呼吸速率相等晝夜溫差有機物積累④原料介質(zhì)氣孔CO2(2)光照強度CO2濃度提高溫度CO2濃度光照強度和CO2濃度判斷正誤(1)×[為保證植物的根能夠正常吸收水分，該系統(tǒng)應控制培養(yǎng)液的濃度小于植物根部細胞的細胞液濃度。](2)×[弱光條件下植物沒有O2的釋放，有可能是光合作用強度小于或等于呼吸作用強度，光合作用產(chǎn)生的O2被呼吸作用消耗完，此時植物雖然進行了光合作用，但是沒有O2的釋放。](3)√提升1．(2)光合作用和細胞呼吸(3)張開關閉2．(1)脫落酸(2)外界環(huán)境(CO2通過氣孔進入胞間)基質(zhì)C5(3)非氣孔解析(3)從圖1、3看出，隨著Cd濃度的增大，凈光合速率(Pn)和氣孔導度(Gs)都降低，但胞間CO2濃度(Ci)增加，可以說明高Cd濃度組凈光合作用降低不是由于缺乏CO2，所以與氣孔因素無關，最可能與非氣孔因素有關。3．(1)紅光下，光合作用合成有機物使保衛(wèi)細胞溶質(zhì)濃度增大，保衛(wèi)細胞吸水體積膨大，氣孔打開(2)飽和紅光照射使葉片的光合速率已達到最大，排除了光合作用產(chǎn)物對氣孔開度進一步增大的影響(3)能解析(3)保衛(wèi)細胞滲透壓的調(diào)節(jié)有光合作用產(chǎn)生有機物的因素，還有非光合作用因素——藍光照射引起鉀離子的吸收，所以當光合作用被阻斷，鉀離子在藍光的調(diào)節(jié)下仍可以進入細胞，提高細胞的滲透壓，引起細胞吸水，氣孔維持一定開度。評價3．A[CO2是光合作用的原料，增加葉片周圍環(huán)境CO2濃度可增加單位時間單位葉面積的O2釋放量，A符合題意；降低溫度會降低光合作用相關酶的活性，進而降低單位時間單位葉面積的O2釋放量，B不符合題意；給光源加濾光片改變光的顏色會減少光源，光照強度變小，可能會使單位時間單位葉面積的O2釋放量降低，C不符合題意；移動冷光源縮短與葉片的距離會使光照強度增大，但光飽和點之后，光合作用強度不再隨著光照強度的增強而增強，D不符合題意。]4．D[相比于野生型擬南芥WT，突變體t1更適合生長在弱光環(huán)境中，突變體t2更適合生長在強光環(huán)境中，在適當?shù)墓庹諒姸认?，三者的光合速率有一定的差異，但當光照強度達到光飽和點后，光合速率不再隨光照強度的增加而增加，三者光合速率的差異也不再隨光照強度的增加而變大，D錯誤。]5．B[光照強度為a時，對于人參而言，光合作用速率與呼吸速率的比值(P/R)為1，即光合速率等于呼吸速率，沒有有機物的凈積累，因此，持續(xù)光照一晝夜后人參干重不會增加，A正確；光照強度在d點時，紅松P/R值達到最大，此后隨著光照強度的增加，光合速率也不再增加，則此時限制光合速率的因素是光照強度以外的其他因素，如CO2濃度(非溫度，因已是最適溫度)，B錯誤；鎂是合成葉綠素的原料，適當增施含鎂的肥料，會增加人參葉肉細胞中葉綠素的含量，進而促進光反應，提高光合速率，則在較低的光照強度下就可達到與呼吸速率相等的狀態(tài)，即一段時間后人參的a點左移，C正確；光照強度為c時，紅松和人參的P/R相等，由于紅松是陽生植物，而人參為陰生植物，因此二者的呼吸速率有差別，進而可推測二者的光合速率有可能不同，D正確。]6．(1)失水減小(2)促進(3)干旱條件下脫落酸含量升高，促進葉片脫落，抑制氣孔開放，能夠減少蒸騰作用，保存植物體內(nèi)的水分，使植物能夠在干旱環(huán)境中生存(4)rhc1解析(4)根據(jù)圖1可知，蛋白甲、乙作用的上下游關系為蛋白甲在上游、蛋白乙在下游，即缺失蛋白甲，蛋白乙仍然能夠發(fā)揮調(diào)控作用，而若缺失蛋白乙