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2022版高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 第4讲 光合作用学案

2022版高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 第4讲 光合作用学案

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- 22 -

第4讲　光合作用(Ⅱ)
课标要求
核心素养
探究不同环境因素对光合作用的影响
1．通过光合作用合成有机物，储存能量(生命观念)
2．通过曲线图分析光照强度、温度、CO2浓度等对光合作用的影响；
模型与建模：建立光照强度、温度、CO2浓度等对光合作用影响的数学模型(科学思维)
3．探究环境因素对光合作用的影响(科学探究)
4．光合作用的原理在生产中的应用(社会责任)

考点一　影响光合作用的环境因素及应用

1．光合作用强度
(1)含义：植物在单位时间单位面积内，通过光合作用制造糖类的数量。
(2)两种表示方法
①一定时间内原料的消耗量。
②一定时间内产物的生成量。
2．影响光合作用过程的环境因素
(1)空气中CO2浓度。
(2)土壤中水分含量。
(3)光照长短、强弱以及光的成分。
(4)温度的高低。

1．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光照强度。 (√)
2．延长光照时间能提高光合作用强度。 (×)
提示：延长光照时间只能提高光合作用的产物量，不能提高光合作用强度。
3．植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。 (×)
提示：植物体从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。
4．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，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。 (√)
5．夏季晴天，植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。 (×)
提示：出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度过高，引起气孔关闭，CO2吸收减少，而不是环境中CO2浓度过低。

1．北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是
___________________________________________________________
____________________________________________________________。
提示：光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱
2．在温室大棚生产中，施用农家肥能够提高作物的产量，道理是
______________________________________________________________
____________________________________________________________。
提示：农家肥中的有机物被微生物分解能够产生无机盐和CO2，为大棚作物的生长补充CO2和无机盐，提高大棚作物的产量
3．生长环境中的CO2浓度由1%降低到0．03%时，植物的光饱和点和光补偿点如何变化，原因是______________________________________________
____________________________________________________________。
提示：光饱和点降低，因为CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和[H]少。光补偿点升高，因为在合成有机物的量不变时，CO2浓度降低，所需要的光照强度增大

1．光照强度对光合作用的影响及应用
(1)原理：光照强度影响光反应阶段，制约ATP及NADPH的产生，进而制约暗反应。
(2)曲线分析

①A点：光照强度为0，只进行细胞呼吸，AB段光合作用强度小于细胞呼吸强度；
B点：光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)；
BD段：光合作用强度大于细胞呼吸强度；
C点：光饱和点(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随着光照强度的增大而加强)。
②实线表示阳生植物，虚线表示阴生植物。
(3)应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物和冬季温室栽培等都可合理利用光能。
2．CO2浓度对光合作用的影响及应用
(1)原理：CO2浓度通过影响暗反应阶段，制约C3的生成。
(2)曲线分析

图甲　　　　　　　　图乙
图甲中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点，而图乙中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；两图中的B点和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
(3)应用
①大田要“正其行，通其风”，多施有机肥。
②温室内可通过放干冰，使用CO2生成器，施用农家肥，与猪舍、鸡舍连通等方法适当提高CO2浓度。
3．温度对光合作用的影响及应用
(1)原理：温度通过影响光合酶的活性影响光合作用强度。
(2)曲线分析

光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响，但光合作用相关酶对温度反应更为敏感。
(3)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸强度，保证植物有机物的积累。
4．水对光合作用的影响及应用
(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　　　　　　　　　　　图2
图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。图2曲线上E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，气孔关闭，影响了CO2的供应。
(3)应用：预防干旱，合理灌溉。
5．矿质元素对光合作用的影响及应用
(1)原理：矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP、磷脂的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等。
(2)曲线分析

在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液的浓度过高，植物渗透失水导致植物光合作用强度下降。
(3)应用：合理施肥、补充土壤中的矿质元素。
6．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

图中：a.高CO2浓度　b．中CO2浓度　c．低CO2浓度
①高光强　②中光强　③低光强
(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，在一定光照强度下，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；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。

1．光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动

(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。
(2)补偿点(B点)的移动
①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(3)饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。
2．CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度(375 μmol·mol－1)，乙组提供CO2浓度倍增环境(750 μmol·mol－1)，丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如图所示。回答下列问题。

(1)与甲组相比，乙组CO2浓度倍增，光合作用速率并没有倍增，此时限制光合速率增加的因素有哪些？
(2)解释丙组的光合速率比甲组低的原因。
提示：(1)光照强度的限制(NADPH和ATP的供应限制)；固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等。
(2)植物长期处于CO2倍增下，降低了固定CO2的酶含量或者活性，当恢复到大气CO2浓度后，已经降低的固定CO2的酶的含量或活性未能恢复，又失去了高浓度CO2的优势，因此会表现出比大气CO2浓度下更低的光合速率。

考查环境因素影响光合作用的坐标曲线分析
1．(2021·山师附中检测)图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻O2净释放量的影响，试管A的结果如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　　　乙
A．Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零
B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气，适当降低温度，P点将下移
C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移
C　[Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合速率与呼吸速率相等，A项错误；适当降低温度，P点将下移，B项错误；装置B中是缺镁的培养液，小球藻的叶绿素含量减少，光合速率降低，光合作用补偿一定量的有机物消耗，需要的光照强度增大，Q点右移，C项正确；降低CO2浓度时，净光合速率降低，R点下移左移，D项错误。]
2．(2021·山东省实验中学检测)中国是生产稻米最多的国家，增加水稻的产量一直是科研人员研究的主要课题。图1是将玉米的PEPC酶(与CO2的固定有关)基因与PPDK酶(催化CO2初级受体——PEP的生成)基因导入水稻后，在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率影响。图2是在光照为1 000 Lux下测得温度影响光合速率的变化曲线。请据图分析回答下列问题：

图1

图2
(1)图1中原种水稻A点以后限制光合作用的主要环境因素为________。转双基因水稻________(填“能”或“不能”)通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率。
(2)在温度25 ℃条件下，重复图1相关实验，A点会向________移动，推测原因是___________________________________________________________
____________________________________________________________。
(3)据图分析，转双基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在______________环境中。研究者提取并分离了这两种植株的等质量叶片的光合色素，通过观察比较____________发现两种植株各种色素含量无显著差异，则可推断转双基因水稻是通过促进________来提高光合速率。
[解析]　(1)图1中原种水稻A点以后光合速率不在随光照强度的增加而增加，说明光照强度不再是影响光合速率的因素，A点以后限制光合作用的主要环境因素为CO2浓度，环境温度是不能控制的，因此转双基因水稻不能通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率。 (2)图2是在光照为1 000 Lux下测定的结果，图1中1 000 Lux的光强下原种水稻的净光合速率是20，图2中净光合速率为20时的温度为30 ℃，判断图1是在30 ℃测定的结果。 (3)通过对图1和图2中原种水稻和转双基因水稻的净光合速率的比较，可以看出转双基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在强光照和高温环境中。两种植株各种色素含量无显著差异，提取并分离两种植株的等质量叶片的光合色素，在滤纸条上的色素带的宽度，才能得出两种植株各种色素含量无显著差异的结论。转双基因水稻是通过促进暗反应速率来提高光合速率的。
[答案]　(1)CO2浓度　不能　(2)左下　图1中1 000 Lux的光强下原种水稻的净光合速率是20，结合图2判断图1是在30 ℃下测定的，在25 ℃时，该水稻的净光合速率小于20，所以A点左下移　(3)强光照和高温　色素带的宽度　暗反应
考查环境因素影响光合作用的实验分析
3．龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类，既能给海洋生态系统提供光合产物，又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响，实验结果如图所示。已知大气CO2浓度约为0．03%，实验过程中温度等其他条件适宜，下列相关说法错误的是(　　)

图1　　　　　　　　　　图2
A．实验中CO2浓度为0．03%的组是对照组
B．增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率
C．高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快
D．选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素
B　[由题意可知，大气二氧化碳浓度约为0．03%，则该组为对照组，CO2浓度为0．1%的组是实验组，A正确；由图1可知，高光和低光条件下，两种CO2浓度条件下，龙须菜的生长速率相差不大，即增加CO2浓度龙须菜生长速率基本不变，B错误；由图2可知，与低光条件相比，高光条件下龙须菜光反应速率显著增加，C正确；综合两图可知，龙须菜生长主要受到光强的影响，因此选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素，D正确。]
4．(2020·衡水中学二调)为了探究低温对云南小粒咖啡和大粒咖啡两种作物光合速率的影响，科研人员连续三天对这两种咖啡幼苗进行夜间4 ℃低温处理，原地恢复4天后，测量两种咖啡的光合速率的变化，得到的实验结果如图所示。请回答下列问题：

(1)经夜间低温处理后的幼苗，其叶片会转黄，由此分析，夜间低温处理能降低植物光合速率的原因最可能是________________。由图中数据可知，夜间低温处理对________咖啡的生长影响较大。
(2)某同学认为夜间低温处理会使植物产量降低的主要原因是低温影响了植物夜间暗反应的进行，这种说法是否正确？________，请说明理由： ___________________________________________________________________
____________________________________________________________。
(3)经夜间低温处理后，大粒咖啡难以恢复正常生长，为了验证夜间低温处理没有改变大粒咖啡的遗传物质，可取夜间低温处理的大粒咖啡的种子在________(填“正常”或“夜间低温处理”)的环境中种植培养，若_________________，则说明夜间低温处理只影响了大粒咖啡的性状，而没有改变其遗传物质。
[解析]　(1)经夜间低温处理后的幼苗，其叶片会转黄，由此分析，夜间低温处理能降低植物光合速率的原因最可能是低温会影响叶绿素的合成，使叶绿素含量降低，从而降低植物的光合速率。由图中数据可知，夜间低温处理大粒咖啡光合速率相对小粒咖啡下降得更多，可见夜间低温对大粒咖啡的生长影响较大。 (2)某同学认为夜间低温处理会使植物产量降低的主要原因是低温影响了植物夜间暗反应的进行，这种说法不正确。夜间，植物缺乏光反应提供的[H]和ATP，暗反应几乎无法进行。 (3)经夜间低温处理后，大粒咖啡难以恢复正常生长，为了验证夜间低温处理没有改变大粒咖啡的遗传物质，可取夜间低温处理的大粒咖啡的种子在正常的环境中种植培养，若培养得到的成熟植株和在夜间低温处理前的原植株的光合速率几乎相同，则说明夜间低温处理只影响了大粒咖啡的性状，而没有改变其遗传物质。
[答案]　(1)低温会影响叶绿素的合成，使叶绿素含量降低，从而降低植物的光合速率　大粒　(2)不正确(或“否”)　夜间，植物缺乏光反应提供的[H]和ATP，暗反应几乎无法进行　(3)正常　培养得到的成熟植株和在夜间低温处理前的原植株的光合速率几乎相同
考点二　光合作用的相关实验探究

探究光照强度对光合作用强度的影响
1．实验原理
(1)利用抽气法排出叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。
(2)通过台灯与烧杯之间的距离控制光照强度。
(3)光合作用的过程中产生O2的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内小圆形叶片上浮的数量，来比较光合作用强度。
2．实验步骤及主要操作要点
实验步骤
主要操作
制备小圆形叶片
将绿色菠菜叶片用直径为1 cm的打孔器打出小圆形叶片30片
排出细胞间隙中的气体
将小圆形叶片和适量清水置于注射器中，排出注射器内残留的空气，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出，重复几次
分装小圆形叶片
将小圆形叶片各10片，分别放入暗处盛有20 mL富含CO2的清水的3个小烧杯中。这时的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底
控制自变量(光照强度)
把3个烧杯分别放在距离台灯位置10 cm、20 cm、30 cm(对应编号为1、2、3)的位置上，打开台灯
观察并记录
一定时间内小圆形叶片浮起的数量
3．实验结论
在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。

1．制备小圆形叶片，用打孔器打孔时，不必要避开大的叶脉。 (×)
提示：叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
2．在探究光照强度对光合作用的影响实验中，光照越强，相同时间内叶片浮起的数量越多。 (×)
提示：在一定范围内，随光照强度的增加，光合作用强度逐渐增加，但当达到光饱和点以后，光照强度再增加，光合作用强度则不再随之增加。
3．在探究光照强度对光合作用强度的影响中，往水中吹气是为了增加水中的溶解氧。 (×)
提示：往水中吹气是为了增加水中的CO2。
4．探究光照强度对光合作用强度影响的实验中的自变量是光照强度，因变量是光合作用强度。 (√)
5．探究光照强度对光合作用强度影响的实验中能测定出其真光合作用速率。 (×)
提示：实验只能测定出净光合速率，无法测定总光合速率。

1．光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制方法
实验条件
控制方法
增加水中O2
泵入空气或吹气或放入绿色水生植物
减少水中O2
容器密封或油膜覆盖或用凉开水
除去容器中CO2
氢氧化钠溶液
除去叶中原有淀粉
置于黑暗环境中
除去叶中叶绿素
酒精隔水加热
除去光合作用对细胞呼吸的干扰
给植株遮光
得到单色光
棱镜色散或薄膜滤光
维持容器内CO2浓度的恒定
适宜浓度的NaHCO3溶液
2．液滴移动法测定光合速率
(1)测定装置

(2)测定方法
①测定呼吸速率
a．装置小烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液，用于吸收CO2。
b．玻璃钟罩应遮光处理，目的是排除光合作用的干扰。
c．置于适宜温度环境中。
d．红色液滴向左移动，单位时间内移动距离代表呼吸速率。
②测定净光合速率
a．装置小烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于维持容器内CO2浓度的恒定。
b．给予较强光照处理，且温度适宜。
c．红色液滴向右移动，单位时间内移动距离代表净光合速率。
③误差校正
为排除温度、气压等因素引起的气体体积膨胀，应设计对照实验。对照实验与如图不同之处在于不放植物或放置死亡的植物。
④实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
3．叶圆片称重法——测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量
(1)操作图示

(2)结果分析
净光合速率＝(z－y)/2S(S为叶圆片面积，下同)；
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。
4．黑白瓶法——测溶氧量的变化
(1)“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸量(强度)。
(2)有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量为有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
(3)在没有初始值的情况下(初始值设为X)，白瓶中测得的现有量(设为M)—黑瓶中测得的现有量(设为N)＝总光合作用量，即(X－N)＋(M－X)＝M－N。
注：该方法假设植物不进行无氧呼吸。
5．半叶法——测定光合作用有机物的产生量
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，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射一段时间后，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。若M＝MB－MA，则M表示B叶片被截取部分在这段时间内光合作用合成的有机物总量。

1．某兴趣小组设计如图所示实验装置探究“光照强度对黑藻光合速率的影响”。

(1)单位时间内有色小液滴的移动距离代表一定量的黑藻单位时间内什么的量？
(2)如果利用该装置测定在一定光照强度下黑藻叶绿体实际光合作用的速率，可采取什么方法(写出具体的实验思路)?
提示：(1)释放氧气　(2)首先不给予光照，测出黑藻单位时间内的氧气吸收量(呼吸作用速率)；再给予一定光照条件，其他条件不变，测出黑藻单位时间内氧气释放量(净光合作用速率)；然后将光照条件下黑藻单位时间氧气释放量(净光合作用速率)加上黑暗条件下黑藻单位时间内的氧气吸收量(呼吸作用速率)，就是该光照条件下黑藻叶绿体实际光合作用的速率。
2．欲探究弱光和强光对某种绿色植物的叶片内各种光合色素含量的影响，请简要写出实验设计及检测思路________________________________
____________________________________________________________。
提示：将某种生理状态、大小等相同的绿色植株平均分为甲、乙、丙3组，甲组给予弱光照、乙组给予自然光照，丙组给予强光照，其他条件相同且适宜，一段时间后取每组相同部位的等量叶片进行色素的提取和分离，比较滤纸条上各种色素带的宽度

考查环境因素影响光合速率的实验探究
1．(2020·湖北七市教研协作体5月联考)柱花草的最适生长温度为25～28 ℃，与高温相比，其对低温胁迫较为敏感，易发生冷害。如表所示为科研人员在不同温度下测得的柱花草叶片光合作用速率等相关指标。下列分析错误的是(　　)
分组
温度处理
净光合速率(μmol O2·m－2·s－1)
总光合速率(μmol O2·m－2·s－1)
CO2固定酶的活性相对值
甲组
6 ℃
3.11
3.51
3.34
乙组
25 ℃
14.78
15.15
6.68
丙组
36 ℃
14.14
14.51
6.07
A.本实验中的对照组是乙组，甲组、丙组为实验组
B．6 ℃条件对柱花草生长的影响比36 ℃条件下的要大
C．在6 ℃条件下，增加CO2浓度可明显提高柱花草的总光合速率
D．与光合作用相比，温度对柱花草的呼吸作用无显著影响
C　[分析题意可知，柱花草的最适生长温度为25～28 ℃，故三组实验中，乙组为对照组，甲组、丙组为实验组，A正确；与25 ℃条件下比较，6 ℃条件下净光合速率和总光合速率的下降均比36 ℃条件下显著，因而6 ℃条件对柱花草生长的影响更大，B正确；从表中可以看出，6 ℃处理条件下，影响光合速率的主要因素是CO2固定酶活性，即使增加CO2浓度，暗反应速率也不会明显增加，故增加CO2浓度不能明显提高总光合速率，C错误；根据表中数据及呼吸速率计算公式(即呼吸速率＝总光合速率－净光合速率)，可以得出三组不同温度处理下的呼吸速率几乎相等，则可说明温度改变对呼吸速率改变影响较小，D正确。]
2．(2020·聊城模拟)为研究臭氧胁迫对油菜光合特性的影响，研究人员将生理状况相同的油菜幼苗均分为甲、乙两组。甲组培养在经活性炭过滤的空气中，乙组培养在含有一定浓度臭氧且经活性炭过滤的空气中，其他培养条件相同且适宜。一段时间后测定，发现甲组的光合产物合成量、光合放氧速率和光合色素含量均高于乙组。回答下列问题：
(1)油菜叶肉细胞内，产生氧气的具体部位是______________，光合色素的功能是____________________。本实验设置甲组作为对照组的目的是_____________________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)根据实验结果，从光合作用过程的角度分析臭氧使油菜光合产物合成量减少的原因是_________________________________________________
____________________________________________________________。
(3)进一步研究发现，乙组油菜幼苗光合放氧速率下降是可恢复的。请以题述实验结束后的甲、乙两组油菜幼苗为实验材料设计实验验证这一结论。要求：简要写出实验思路和预期结果。
实验思路：______________________________________________
_____________________________________________________。
预期结果：______________________________________________
_____________________________________________________。
[解析]　(1)在叶绿体类囊体薄膜上水光解为[H]和氧气。光合色素的功能是吸收、传递、转化光能。本实验设置甲组作为对照组的目的是排除臭氧以外的因素对实验结果的干扰，以保证本实验的结果是由臭氧引起的。 (2)由题干可知，乙组光合色素含量低于甲组，可推知臭氧胁迫使光合色素含量降低，叶绿体吸收光能减少，使得光反应产生的ATP和[H]的量减少，进而使暗反应中C3的还原减弱，使光合产物合成量减少。 (3)将题干所述实验结束后的甲、乙两组油菜幼苗，分别培养在经活性碳过滤的空气中，在相同且适宜的条件下培养一段时间，然后测定甲、乙两组的光合放氧速率，如果甲、乙两组的光合放氧速率相等，则说明乙组油菜幼苗光合放氧速率下降是可恢复的。
[答案]　(1)类囊体薄膜　吸收、传递、转化光能　排除臭氧以外的因素对实验结果的干扰，以保证本实验的结果是由臭氧引起的　(2)臭氧胁迫使光合色素含量降低，叶绿体吸收光能减少，使得ATP和[H]生成减少，进而影响暗反应中三碳化合物的还原，使光合产物合成量减少　(3)将题述实验结束后的甲、乙两组油菜幼苗分别培养在经活性炭过滤的空气中，在相同且适宜的条件下培养一段时间，然后测定甲、乙组的光合放氧速率　甲、乙两组的光合放氧速率相等
考查光合速率的测定
3．(2020·湖北武汉二中模拟)一位同学研究某湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸时，设计了如下操作：取三个相同的透明玻璃瓶标号a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。将a、b、c三个瓶子均在湖中待测深度取满水，并测定c瓶中水的溶氧量。将a、b两瓶密封后再沉入待测深度水体中，24小时后取出。测定a、b两瓶中水的溶氧量，三个瓶子的测量结果如图所示。关于24小时内待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是(　　)

A．24小时内待测深度水体中有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶
B．24小时内待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶
C．24小时内待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v)mol/瓶
D．24小时内待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v)mol/瓶
D　[根据题意知，a瓶生物在黑暗条件下，仅能进行呼吸作用，24 h内待测深度水体中生物进行有氧呼吸消耗的氧气量为(w－v)mol/瓶；b瓶生物在光照条件下，24 h内氧气的增加量为(k－w)mol/瓶，即瓶内生物24 h内积累的氧气量(净光合量)为(k－w) mol/瓶，故24 h内待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量＝呼吸消耗的氧气量＋净光合量＝(w－v)mol/瓶＋(k－w)mol/瓶＝(k－v) mol/瓶。综上所述，D正确。]
4．(2020·福州市调研)某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，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速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：

(1)MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6 h后(________)＋(________)－呼吸作用有机物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，则M表示______________________。
(3)真正光合速率的计算方法是______________________。
(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。
_____________________________________________________。
[解析]　叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示6 h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6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6 h有机物的总产量(B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算真光合速率，即M值除以时间再除以面积。
[答案]　(1)叶片初始质量　光合作用有机物的总产量　(2)B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量　(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)　(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率
易错矫正 突破选择题
长句背诵 突破非选择题
1．植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降的主要原因是缺水引起气孔部分关闭，CO2供应不足。
2．增加土壤中的矿质元素供应可提高光合速率，但土壤中矿质元素浓度过高，会引起植物渗透失水，光合作用强度下降。
3．易错易混的“总光合速率” “净光合速率”与“呼吸速率”

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。
3．CO2浓度：CO2是暗反应的原料，CO2浓度直接影响光合速率。
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)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

真题体验| 感悟高考　淬炼考能
[新高考·选择性考试示范]
1．(2020·山东等级考模拟)茶树是一年内多轮采摘的叶用植物，对氮元素需求较大，因此生产中施氮量往往偏多，造成了资源浪费和环境污染。为了科学施氮肥，科研小组测定了某品种茶树在不同施氮量情况下净光合速率等指标，结果见下表。表中氮肥农学效率＝(施氮肥的产量—不施氮肥的产量)/施氮肥的量，在茶叶收获后可通过计算得出；叶绿素含量、净光合速率能直接用仪器快速检测。下列说法错误的是(　　)
施氮量
(g·m－2)
叶绿素含量
(mg·g－1)
净光合速率
(mol·m－2·s－1)
氮肥农学效率
(g·g－1)
0
1.28
9.96
－
25
1.45
10.41
1.51
40
1.52
12.54
2.42
55(生产中常
用施氮量)
1.50
10.68
1.72
A.氮元素与茶树体内叶绿素合成有关，科学施氮肥能够促进光反应
B．在茶树体内，氮元素不参与二氧化碳转化为有机物的过程
C．净光合速率能够反映氮肥农学效率，生产过程中可依此指导科学施氮肥
D．40 g·m－2不一定是最佳施氮量，最佳施氮量还需进一步测定
B　[在茶树体内，氮元素参与合成了催化二氧化碳转化为有机物的过程的酶，因此氮元素参与二氧化碳转化为有机物的过程。作物的产量代表了作物的净光合速率，因此净光合速率能够反映氮肥农学效率，C项正确；最佳施氮量在25 g·m－2与55 g·m－2之间，40 g·m－2不一定是最佳施氮量，进一步测定最佳施氮量，应在25 g·m－2与55 g·m－2之间设置较小梯度的施氮量，进一步测定，D项正确。]
2．(2021·广东选择考适应性测试)光补偿点指同一叶片在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度；光合速率随光照强度增加，当达到某一光照强度时，光合速率不再增加，该光照强度称为光饱和点。下表为甲、乙两个水稻品种在灌浆期、蜡熟期的光合作用相关数据。
甲、乙两个水稻品种灌浆期和蜡熟期光合作用相关指标的比较
生长期
光补偿点(μmol·m－2·s－1)
光饱和点(μmol·m－2·s－1)
最大净光合速率(μmol CO2·m－2·s－1)
甲
乙
甲
乙
甲
乙
灌浆期
68
52
1 853
1 976
21.67
27.26
蜡熟期
75
72
1 732
1 365
19.17
12.63
注：灌浆期幼穗开始有机物积累，谷粒内含物呈白色浆状；蜡熟期米粒已变硬，但谷壳仍呈绿色。
回答下列问题：
(1)从表中的数据推测，________品种能获得较高产量，理由是
_______________________________________________________________。
(2)据表分析水稻叶片在衰老过程中光合作用的变化趋势是____________
________________________________________________________________。
(3)根据该实验的结果推测，从灌浆期到蜡熟期水稻最大净光合速率的变化可能与叶片的叶绿素含量变化有关。请设计实验验证该推测(简要写出实验设计思路、预测实验结果并给出结论)。
[解析]　(1)从表中的数据推测，灌浆期幼穗开始有机物积累，而乙品种在灌浆期的最大净光合速率大于甲植物，故乙品种可积累的有机物多，能获得较高产量。
(2)据表分析可知，植物由灌浆期到蜡熟期，甲、乙品种的光补偿点增大，光饱和点降低，最大净光合速率均在下降，即水稻叶片在衰老过程中光合作用下降。
(3)分析题意可知，该实验目的是验证植物由灌浆期到蜡熟期，叶片的叶绿素含量减少导致净光合速率下降。实验设计思路如下：取等量的同种水稻在灌浆期和蜡熟期的叶片，分别测定其叶绿素含量。预期实验结果和结论：处于灌浆期的水稻叶片的叶绿素含量高，说明植物由灌浆期到蜡熟期水稻的最大净光合速率下降是由于叶片的叶绿素含量下降导致的。
[答案]　(1)乙　在灌浆期，乙品种的最大净光合速率比甲大，可积累的有机物多　(2)下降