高三一輪復(fù)習(xí)生物課件【知識(shí)精講+拓展提升】 光合作用的影響因素及應(yīng)用

【光合作用的影響因素及應(yīng)用】第10講光合作用的影響因素及其應(yīng)用SHENGWUXUE概念圖①植物自身的遺傳特性，如植物品種不同，以陰生植物、陽(yáng)生植物為例<<（1）內(nèi)部因素1.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用②植物葉片的葉齡

活性性活（1）內(nèi)部因素1.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用

葉綠素含量、

酶的活性和數(shù)量、

有機(jī)物的輸出情況、

氣孔導(dǎo)度等生產(chǎn)實(shí)踐中，可適時(shí)噴施植物激素中的__，起到調(diào)節(jié)氣孔開度的作用葉片的有機(jī)物輸出越多快，其光合速率越快。若將一株植物的果實(shí)去除，則去除的果實(shí)越多，其光合速率就_________，兩片相鄰的葉片，若一片遮光，則另一片葉子的光合速率會(huì)________。越慢增強(qiáng)②有機(jī)物的輸出情況、氣孔導(dǎo)度、RuBP含量等（1）內(nèi)部因素1.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用脫落酸③植物葉面積指數(shù)不再增加合理密植（1）內(nèi)部因素1.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用（2）外因：“三度”：光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度、1.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用光合作用強(qiáng)度：一般用植物在單位時(shí)間內(nèi)單位面積通過(guò)光合作用制造糖類的量（即光合作用速率）來(lái)衡量。2.光合作用強(qiáng)度①其他表示方法：以單位時(shí)間內(nèi)單位面積光合作用固定（消耗）CO2量、產(chǎn)生O2量、制造有機(jī)物量來(lái)衡量。②測(cè)定方法：一般能測(cè)定凈光合速率。所以可以推導(dǎo)出：真正的光合作用速率=凈光合作用速率+呼吸作用速率。①對(duì)象：葉綠體：直接總光合。②對(duì)象：植株、葉片、細(xì)胞：見下表檢測(cè)指標(biāo)呼吸速率凈光合速率真正(總)光合速率CO2O2有機(jī)物釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量吸收量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量消耗量(黑暗)積累量制造量、產(chǎn)生量(2)三種速率的表示方法：二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用2.光合作用強(qiáng)度例3.以測(cè)定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對(duì)某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結(jié)果如圖所示．正確的是（

）A．兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機(jī)物的量相等B．光照相同時(shí)間，35℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30℃時(shí)相等C．溫度高于25℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開始減少D．光照相同時(shí)間，在20℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多B二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用圖甲表示植物在不同光照強(qiáng)度下單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的變化。圖乙表示植物光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系曲線。假設(shè)不同光照強(qiáng)度下細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，下列說(shuō)法正確的是()A.若圖甲代表水稻，圖乙代表藍(lán)藻，則圖甲的c時(shí)與圖乙的c時(shí)細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所都有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體B.若圖甲與圖乙為同一植物，則相同溫度下，圖甲的b相當(dāng)于圖乙的b點(diǎn)C.圖甲植物的d時(shí)單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周圍環(huán)境吸收2個(gè)單位的CO2D.適當(dāng)降低環(huán)境CO2濃度，圖乙中b點(diǎn)將向左移動(dòng)C2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用①光照強(qiáng)度大于二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用①光照強(qiáng)度【單位：勒克斯（lx）】思考1：（植物體）在B點(diǎn)時(shí)，那么它的葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度

呼吸作用強(qiáng)度。（大于、等于、小于）總結(jié)：葉綠體吸收CO2的速率是總光合速率，葉肉細(xì)胞和植物體吸收CO2的速率是凈光合速率，當(dāng)植物體的V光合=V呼吸時(shí)，則葉肉細(xì)胞V光合>V呼吸

（不定項(xiàng)）如圖表示20℃時(shí)玉米CO2吸收量與光照強(qiáng)度的關(guān)系，SA、SB、SC依次表示有關(guān)物質(zhì)量的相對(duì)值，下列說(shuō)法中正確的是（

）A.SA＋SB＋SC表示光合作用總量B.SC－SA表示凈光合作用量C.光照強(qiáng)度從B到D點(diǎn)變化過(guò)程中，C3相對(duì)含量減少D.若提高CO2濃度，則B點(diǎn)左移BCD解題思路：用數(shù)學(xué)式子表達(dá)生物學(xué)意思[2018·高考全國(guó)卷工,T30(2)]甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如下圖所示。甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí),如果種植密度過(guò)大,那么凈光合速率下降幅度較大的植物是

,判斷的依據(jù)是。甲種植密度過(guò)大,植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致甲植株凈光合速率下降幅度度比乙大。?溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強(qiáng)

，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；光照強(qiáng)度溫室大棚一般選無(wú)色透明塑料薄膜遇到陰雨天時(shí)給溫室補(bǔ)充光照應(yīng)當(dāng)給予紅光或藍(lán)紫光。C.應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用①光照強(qiáng)度【單位：勒克斯（lx）】玉米--大豆板栗--茶P選二32桃樹--甘藍(lán)原因是：（1）兩種植物的根系深淺搭配，合理的利用了不同層次土壤內(nèi)水分和養(yǎng)分。（2）兩種植物高矮結(jié)合，充分利用了不同層次的陽(yáng)光（與P選二25，群落的垂直結(jié)構(gòu)聯(lián)系，P選二32，立體農(nóng)業(yè)聯(lián)系）C.應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用①光照強(qiáng)度【單位：勒克斯（lx）】?陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一般間作。例4.2020，全國(guó)1卷(3)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常采用間作(同一生長(zhǎng)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(zhǎng)能達(dá)到的株高和光飽和點(diǎn)(光合速率達(dá)到最大時(shí)所需的光照強(qiáng)度)見下表，從提高光能利用率的角度考慮，最適合進(jìn)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(diǎn)/umol·m-2·s-112001180560623A和C作物A光飽和點(diǎn)高且長(zhǎng)得高，可利用上層光照進(jìn)行光合作用；作物C光飽和點(diǎn)低且長(zhǎng)得矮，與作物A間作后，能利用下層的弱光進(jìn)行光合作用。二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用?延長(zhǎng)光合作用時(shí)間，通過(guò)輪作或套作。輪作：在同一塊田地上，按預(yù)定的種植計(jì)劃，輪換種植不同的作物【連作：在同一塊地上長(zhǎng)期連年種植一種作物】玉米，輪作花生水稻，蘑菇輪作原因是：（1）不同作物吸收土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素的種類、數(shù)量及比例各不相同，根系深淺與吸收水肥的能力也各不相同，輪作還可以均衡利用土壤中的礦質(zhì)元素。（2）每種作物都有一些專門為害的病蟲雜草，輪作能夠改變?cè)械氖澄镦?，防止病蟲害；抑制雜草生長(zhǎng)，減輕草害。C.應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用①光照強(qiáng)度【單位：勒克斯（lx）】套作：在同一塊田地上，在前季作物的生育后期，在其株行間播種或移栽后季作物的種植方式玉米套種花生果園套種油菜?延長(zhǎng)光合作用時(shí)間，通過(guò)輪作或套作。C.應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用①光照強(qiáng)度【單位：勒克斯（lx）】

②CO2濃度A.原理：CO2影響

反應(yīng)階段，制約

的形成。B.曲線分析:暗C3

圖2中A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。B點(diǎn)和B′點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)都表示CO2飽和點(diǎn)。（2）外部因素：?jiǎn)我蜃訉?duì)光合速率的影響及應(yīng)用2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用C.應(yīng)用：“正其行，通其風(fēng)”，溫室內(nèi)充CO2，即提高CO2濃度增加產(chǎn)量的方法。合理灌溉、施肥，可促進(jìn)葉片面積增大，提高酶的合成速率，增加光合速率。生產(chǎn)上使用農(nóng)家肥：原因是有機(jī)物在微生物的分解下產(chǎn)生了大量的CO2和無(wú)機(jī)鹽，同時(shí)釋放了熱能。

③溫度A.原理：溫度通過(guò)影響

影響光合作用。B.曲線分析:酶的活性（2）外部因素：?jiǎn)我蜃訉?duì)光合速率的影響及應(yīng)用2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用AB段在B點(diǎn)之前，隨著溫度升高，光合速率_____B點(diǎn)酶的

溫度，光合速率最大BC段隨著溫度升高，酶的活性下降，光合速率

，50℃左右光合速率幾乎為零增大最適減小

③溫度A.原理：溫度通過(guò)影響

影響光合作用。B.曲線分析:酶的活性（2）外部因素：?jiǎn)我蜃訉?duì)光合速率的影響及應(yīng)用2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用C.應(yīng)用：溫室栽培植物時(shí)，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)

溫室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。降低

④水分A.原理：水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的

，如植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi)。介質(zhì)（2）外部因素：?jiǎn)我蜃訉?duì)光合速率的影響及應(yīng)用2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用B.曲線分析:圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的需水規(guī)律，合理灌溉。圖2曲線中間E處光合作用強(qiáng)度暫時(shí)降低，是因?yàn)闇囟雀?，蒸騰作用過(guò)強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，影響了

的供應(yīng)。CO2光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度對(duì)光合作用的綜合作用（3）外部因素：多因子對(duì)光合速率的影響及應(yīng)用2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用P點(diǎn)：限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷

。Q點(diǎn)：橫坐標(biāo)所表示的因子不再是影響光合速率的因素，影響因素主要為各曲線所表示的因子。提高光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度對(duì)光合作用的綜合作用（3）外部因素：多因子對(duì)光合速率的影響及應(yīng)用2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時(shí)適當(dāng)增加

，進(jìn)一步提高光合速率；當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加

和CO2濃度以提高光合速率。CO2濃度光照強(qiáng)度(1)停止供水后，光合速率下降。這是由于水既是_________的原料，又是光合產(chǎn)物在植物體內(nèi)_____的主要介質(zhì)。例5：某植物在停止供水和恢復(fù)供水條件下，氣孔開度(即氣孔開放程度)與光合速率的變化如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：光合作用運(yùn)輸二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用(2)在溫度、光照相同的條件下，圖中A點(diǎn)與B點(diǎn)相比，光飽和點(diǎn)低的是___點(diǎn)，其主要原因是___________________________。B氣孔開度降低，CO2吸收減少(3)停止供水一段時(shí)間后，葉片發(fā)黃，原因是_________________________________________。此時(shí)類囊體結(jié)構(gòu)被破壞，提供給暗反應(yīng)的__________________減少。葉綠素合成速度變慢或停止(或葉綠素分解)，類胡蘿卜素的顏色顯露出來(lái)[H](或NADPH)和ATP例6.（2021，原創(chuàng)）為探究環(huán)境條件對(duì)幼苗光合作用的影響，某同學(xué)將同品種燕麥幼苗分為甲、乙兩組，一組培養(yǎng)在CO2濃度始終保持在300μL?L-1的氣候室中，另一組培養(yǎng)在CO2濃度始終保持在800μL?L-1的氣候室中.在相同且適宜的溫度等條件下，測(cè)定兩組幼苗凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化，如圖所示，請(qǐng)回答：（1）光照強(qiáng)度為aklx時(shí)，甲組幼苗葉肉細(xì)胞中能合成ATP的生物膜結(jié)構(gòu)有

、。光照強(qiáng)度大于aklx時(shí)，限制乙組光合作用的環(huán)境因素主要是

。類囊體膜線粒體內(nèi)膜CO2濃度二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用（2）CO2濃度為800μL?L-1的氣候室中，幼苗凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化是圖中的

（填“甲”或“乙”）曲線，做出此判斷的理由是

。甲

圖中相同光照強(qiáng)度和溫度條件下，甲的凈光合速率大于乙的，這與環(huán)境中CO2濃度的升高有利于幼苗吸收CO2進(jìn)行光合作用的觀點(diǎn)相吻合（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與乙組相比，甲組所產(chǎn)生的種子粒大飽滿；甲組所產(chǎn)生的種子萌發(fā)后，將幼苗按照乙組的條件進(jìn)行培養(yǎng)，再產(chǎn)生的種子與乙組相同。對(duì)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最合理的解釋是：與乙組的種子相比，甲組所產(chǎn)生的種子粒大飽滿是由環(huán)境中CO2濃度高導(dǎo)致光合作用強(qiáng)引起的，而非遺傳物質(zhì)不同造成的二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用（4）光合作用產(chǎn)物積累對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用光合產(chǎn)物（蔗糖）從葉片中輸出的速率會(huì)影響葉片的光合速率。光合產(chǎn)物積累到一定的水平后會(huì)影響光合速率的原因有∶

①反饋抑制。例如蔗糖的積累會(huì)反饋抑制合成蔗糖的磷酸蔗糖合成酶的活性，使細(xì)胞質(zhì)以及葉綠體中磷酸丙糖含量增加，從而影響CO2的固定;

②淀粉粒的影響。葉肉細(xì)胞中蔗糖的積累會(huì)促進(jìn)葉綠體基質(zhì)中淀粉的合成與淀粉粒的形成，過(guò)多的淀粉粒一方面會(huì)壓迫與損傷類囊體，另一方面，由于淀粉粒對(duì)光有遮擋，從而直接阻礙光合膜對(duì)光的吸收。（4）光合作用產(chǎn)物積累對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響2.影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用（2021年CS8月摸底）下圖是不同條件對(duì)番茄光合作用的影響。如圖是研究人員測(cè)定的在不同土壤含水量條件下番茄葉片的氣孔導(dǎo)度(氣孔開放程度）和胞間CO2濃度的結(jié)果。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。（3）圖乙顯示隨著土壤含水量降低，番茄的氣孔導(dǎo)度降低，但胞間CO2濃度并未因光合作用的消耗而降低，反而逐漸升高，對(duì)此有兩種不同觀點(diǎn)：觀點(diǎn)一認(rèn)為光合產(chǎn)物的輸出變慢，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)光合產(chǎn)物積累，最后阻礙了CO2的吸收利用；觀點(diǎn)二認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)水分虧缺導(dǎo)致葉綠體片層結(jié)構(gòu)破壞，從而直接影響光反應(yīng)，而且不能恢復(fù)。為驗(yàn)證上述觀點(diǎn)，將培養(yǎng)在________________條件下的番茄幼苗分為兩組，實(shí)驗(yàn)組番茄幼苗進(jìn)行_____________處理，對(duì)照組保持原有狀態(tài)。若實(shí)驗(yàn)組番茄幼苗光合速率_____________________，則觀點(diǎn)一不成立。低土壤含水量正常供水不能恢復(fù)（或與對(duì)照組基本相同）二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用例7.（答題規(guī)范，培優(yōu)4）入侵植物A給許多地區(qū)帶來(lái)了較大危害，使用除草劑對(duì)其進(jìn)行防治的同時(shí)，難免會(huì)影響本地植物的生長(zhǎng)。為此，研究人員研究了低濃度除草劑處理前后植物A和本地植物B的光合特性，結(jié)果如下圖?；卮鹣铝袉?wèn)題：二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用（1）科研人員通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)測(cè)得除草劑處理前后葉綠體色素的含量變化以及膜上ATP酶的活力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表，據(jù)此分析除草劑抑制植物生長(zhǎng)發(fā)育的原因是__________________。除草劑的使用能使光合色素含量下降，抑制光反應(yīng)中光能的吸收，傳遞，轉(zhuǎn)化，光能的利用率降低；ATP酶的活性下降，抑制光反應(yīng)中ATP的合成、ATP的合成量下降，從而影響了植物生長(zhǎng)發(fā)育葉片處理濃度葉綠素的量（dmp）胡蘿卜素的量（dmp）葉黃素的量（dmp）01428514263130580.1mM4816621859001.0mM321554254843表1除草劑對(duì)葉綠體色素的影響表2除草劑對(duì)膜上ATP酶活力的影響處理濃度（mM）ATP酶活力（μmolATP·mg-1·chl-1·h-1）對(duì)照52.7527.5620.5二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用（2）凈光合速率是植物光合能力的重要指標(biāo)，其大小決定物質(zhì)積累能力。當(dāng)光照較弱時(shí)，植物A與B的凈光合速率均為負(fù)值，原因是_______________________。凈光合速率=總光合速率-呼吸速率；當(dāng)光照較弱時(shí)，總光合速率較低且小于呼吸速率，因此兩種植物的凈光合速率為負(fù)值。二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用（3）對(duì)比圖中“對(duì)照組”曲線，植物A相比植物B更有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的原因是__________________。相同光照強(qiáng)度下，與植物B對(duì)照組相比，植物A對(duì)照組凈光合速率較大，說(shuō)明植物A對(duì)光的利用效率更高，更具生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用（4）結(jié)合圖中數(shù)據(jù)分析，施用低濃度的除草劑是否能達(dá)到有效防治植物A入侵的目的，并闡述理由：___________________________。不能施用低濃度的除草劑后，植物A和植物B的凈光合速率均下降，但植物A的凈光合速率依舊大于植物B，所以不能起到有效防治入侵物種的目的二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用填空默寫：2.農(nóng)田施肥的同時(shí)，往往需要適當(dāng)澆水，此時(shí)澆水的原因是_______________________________________________________________________________施肥時(shí)，肥料中的礦質(zhì)元素只有溶解在水中，以離子形式存在，才能被作物根系吸收二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用3.請(qǐng)分析下圖中限制P點(diǎn)和Q點(diǎn)光合速率的因素下述圖1、2、3中的曲線分析：P點(diǎn)時(shí)，限制光合速率的主要因素應(yīng)為___________________，隨著該因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。當(dāng)達(dá)到Q點(diǎn)時(shí)，橫坐標(biāo)所表示的因子不再是影響光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取適當(dāng)提高

的方法。橫坐標(biāo)所表示的因子圖示中的其他因子二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用例8.(2021·北京，3)將某種植物置于高溫環(huán)境(HT)下生長(zhǎng)一定時(shí)間后，測(cè)定HT植株和生長(zhǎng)在正常溫度(CT)下的植株在不同溫度下的光合速率，結(jié)果如圖。由圖不能得出的結(jié)論是A.兩組植株的CO2吸收速率最大值接近B.35℃時(shí)兩組植株的真正(總)光合速率相等C.50℃時(shí)HT植株能積累有機(jī)物而CT植株不能D.HT植株表現(xiàn)出對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)性B二.光合作用的影響因素及其應(yīng)用2.自然環(huán)境與密閉環(huán)境中一晝夜內(nèi)光合速率曲線的比較盛夏一天24小時(shí)中，植物吸收和釋放CO2量的變化CO2吸收量CO2釋放量0時(shí)間ACDEFGHIBJ6121824自然界中的綠色植物根據(jù)光合作用暗反應(yīng)過(guò)程中CO2的固定途徑不同可以分為C3、C4和CAM三種類型。1.C3途徑：也稱卡爾文循環(huán)，整個(gè)循環(huán)由RuBP(C5)與CO2的羧化開始到RuBP(C5)再生結(jié)束，在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，可合成蔗糖、淀粉等多種有機(jī)物。常見C3植物有大麥、小麥、大豆、菜豆、水稻、馬鈴薯等。2.C4途徑：研究玉米的葉片結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，玉米的維管束鞘細(xì)胞和葉肉細(xì)胞緊密排列(如圖1)。葉肉細(xì)胞中的葉綠體有類囊體能進(jìn)行光反應(yīng)，同時(shí)，CO2被整合到C4化合物中，隨后C4化合物進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞，維管束鞘細(xì)胞中沒(méi)有完整的葉綠體，在維管二.C3植物、C4植物和CAM植物束鞘細(xì)胞中，C4化合物釋放出的CO2參與卡爾文循環(huán)，進(jìn)而生成有機(jī)物(如圖2)。PEP羧化酶被形象地稱為“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有較強(qiáng)光合作用(特別是在高溫、光照強(qiáng)烈、干旱條件下)能力，并且無(wú)光合午休現(xiàn)象。常見C4植物有玉米、甘蔗、高粱、莧菜等。二.C3植物、C4植物和CAM植物3.CAM途徑：CAM植物夜間吸進(jìn)CO2，淀粉經(jīng)糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，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。而白天氣孔關(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；形成的丙酮酸可以形成PEP再還原成三碳糖，最后合成淀粉或者轉(zhuǎn)移到線粒體，進(jìn)一步氧化釋放CO2，又可進(jìn)入C3途徑。從而表現(xiàn)出白天淀粉增加，蘋果酸減少，細(xì)胞液pH上升。常見的CAM植物有菠蘿、蘆薈、蘭花、百合、仙人掌等。二.C3植物、C4植物和CAM植物C3植物C4植物CAM植物如：水稻、小麥、棉花、大豆等大多數(shù)植物。如甘蔗、玉米、高粱等。如:菠蘿、龍舌蘭、仙人掌和蘭花等。二.C3植物、C4植物和CAM植物總結(jié)：C3植物、C4植物和CAM植物的比較特征C3植物C4植物CAM植物與CO2結(jié)合的物質(zhì)RuBP(C5)PEPPEPCO2固定的最初產(chǎn)物C3C4草酰乙酸CO2固定的時(shí)間白天白天夜晚和白天光反應(yīng)的場(chǎng)所葉肉細(xì)胞類囊體薄膜葉肉細(xì)胞類囊體薄膜葉肉細(xì)胞類囊體薄膜卡爾文循環(huán)的場(chǎng)所葉肉細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)葉肉細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)有無(wú)光合午休有無(wú)無(wú)二.C3植物、C4植物和CAM植物C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過(guò)C3途徑合成有機(jī)物。（1）C3植物與C4植物對(duì)CO2濃度的響應(yīng)①C4植物CO2補(bǔ)償點(diǎn)低，幾乎接近0②C3植物CO2補(bǔ)償點(diǎn)高二.C3植物、C4植物和CAM植物③C4植物CO2飽和點(diǎn)低，說(shuō)明C4植物具有有效的CO2濃縮機(jī)制。④C3植物CO2飽和點(diǎn)高，因?yàn)镽uBP羧化酶固定CO2能力弱。例2.百合以氣孔白天關(guān)閉、夜間開放的特殊方式適應(yīng)高溫干旱環(huán)境。下面為百合葉肉細(xì)胞內(nèi)的部分代謝示意圖，據(jù)圖分析錯(cuò)誤的是（）A.圖中B物質(zhì)可能是葡萄糖B.線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)均能產(chǎn)生CO2C.PEP、RuBP均能與CO2結(jié)合D.夜間細(xì)胞液pH可能會(huì)下降A(chǔ)二.C3植物、C4植物和CAM植物例3.（2021·河北模擬）不同植物的光合作用過(guò)程有所不同，圖1是三種不同類型植物的CO2同化方式示意圖，圖2表示生活在不同地區(qū)的上述三種植物在晴朗夏季的CO2吸收速率日變化曲線。已知玉米葉肉細(xì)胞葉綠體中固定CO2的酶對(duì)CO2的親和力高于水稻，請(qǐng)據(jù)圖分析并回答∶（1）吸收光能的色素分布在葉綠體

上。以光合色素的

為縱坐標(biāo)，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，所得曲線就是光合色素的吸收光譜。類囊體薄膜吸收光能的百分比（吸光率）二.C3植物、C4植物和CAM植物例3.（2021·河北模擬）不同植物的光合作用過(guò)程有所不同，圖1是三種不同類型植物的CO2同化方式示意圖，圖2表示生活在不同地區(qū)的上述三種植物在晴朗夏季的CO2吸收速率日變化曲線。已知玉米葉肉細(xì)胞葉綠體中固定CO2的酶對(duì)CO2的親和力高于水稻，請(qǐng)據(jù)圖分析并回答∶（2）圖1水稻、玉米和景天科植物中，最適應(yīng)炎熱干旱環(huán)境的植物是

，原因是

。

該類植物白天氣孔關(guān)閉，可以減少水分的散失，夜晚吸收CO2，不影響光合作用的進(jìn)行二.C3植物、C4植物和CAM植物景天科植物（3）圖2中，在10點(diǎn)到12點(diǎn)期間，B植物的光合速率下降，原因是

;而C植物的光合速率繼續(xù)升高，原因是

。該時(shí)間段溫度較高，水稻植株部分氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，暗反應(yīng)強(qiáng)度減弱，為光反應(yīng)提供的NADP+、ADP、Pi減少，光反應(yīng)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致光合速率下降。

可以利用低濃度的CO2，此時(shí)光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，所以光合速率繼續(xù)升高二.C3植物、C4植物和CAM植物（4）圖2中，在4點(diǎn)時(shí)，A植物的光合速率為

μmol/（m2·s）;在12點(diǎn)時(shí)該植物能不能進(jìn)行光合作用?

。能0二.C3植物、C4植物和CAM植物1.光呼吸的發(fā)現(xiàn)1955年科學(xué)家德柯爾用紅外線氣體分析儀測(cè)定煙草光合速率時(shí)發(fā)現(xiàn)正在進(jìn)行光合作用的煙草葉片在光照停止后會(huì)快速釋放CO2，這種現(xiàn)象稱為“二氧化碳的猝發(fā)”三.光呼吸（1）A表示光下凈光合速率。（2）B和C表示光下時(shí)植物呼吸速率。（3）B表示無(wú)論是光下還是暗處都可進(jìn)行的呼吸速率。（4）C表示只有光下才有的呼吸速率。即光呼吸現(xiàn)象。光呼吸：（1）卡爾文循環(huán)中CO2固定的酶(Rubisco)具有兩面性(或雙功能)（2）Rubisco即RuBP羧化加氧酶①高CO2濃度、低O2時(shí)，進(jìn)行羧化②低CO2濃度、高O2時(shí)，進(jìn)行加氧C5+CO22C3RubiscoC5+O2C2+C3RubiscoC2+O2C2+CO2ATP、[H]酶C3進(jìn)入卡爾文循環(huán)C3進(jìn)入卡爾文循環(huán)2.光呼吸的起因三.光呼吸光照強(qiáng)度增強(qiáng)↓產(chǎn)生的O2增多↓光呼吸增強(qiáng)3.卡爾文循環(huán)與光呼吸三.光呼吸（1）如果在較強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，使得C5氧化分解加強(qiáng)，一部分碳以CO2的形式散失，從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。（2）光呼吸過(guò)程中消耗了ATP和還原氫，即造成了能量的損耗。4.光呼吸的危害三.光呼吸防止強(qiáng)光對(duì)葉綠體的破壞強(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和還原氫，這些物質(zhì)積累會(huì)產(chǎn)生自由基，尤其是超氧陰離子，這些自由基能損傷葉綠體，而強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，會(huì)消耗光反應(yīng)過(guò)程中積累的ATP和還原力，從而減輕對(duì)葉綠體的傷害。當(dāng)然植物體還有很多避免強(qiáng)光下?lián)p傷葉綠體的機(jī)制。光呼吸算是其中之一。5.光呼吸的意義三.光呼吸比較項(xiàng)目光呼吸細(xì)胞呼吸底物C2化合物糖類等有機(jī)物發(fā)生部位葉綠體、線粒體等細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體反應(yīng)條件光照光或暗都可以能量消耗能量產(chǎn)生能量共同點(diǎn)消耗O2、釋放CO26.光呼吸與細(xì)胞呼吸的比較三.光呼吸

綠色植物中RuBP羧化酶（Rubisco）具有雙重活性，當(dāng)O2/CO2偏高時(shí)，光呼吸的過(guò)程會(huì)加強(qiáng)。光呼吸是在光的驅(qū)動(dòng)下將碳水化合物氧化生成CO2和水的一個(gè)生化過(guò)程，是一個(gè)高耗能的反應(yīng)（如圖1所示）。過(guò)氧物酶體為單層膜結(jié)構(gòu)，有特定的功能，負(fù)責(zé)將光合作用的副產(chǎn)物C2（乙醇酸）氧化為乙醛酸和過(guò)氧化氫。（1）據(jù)圖1中的信息，綠色植物在Rubisco催化下__________與C5反應(yīng)，形成的__________中的C原子最終進(jìn)入線粒體放出CO2，完成光呼吸的過(guò)程。參與此過(guò)程的細(xì)胞器有

。研究發(fā)現(xiàn)，光合產(chǎn)物1/3以上要消耗在光呼吸底物上。據(jù)上述信息推測(cè)，細(xì)胞中CO2濃度倍增可以使光合產(chǎn)物的積累增加，原因是____________________________。O2

C2（乙醇酸）葉綠體、線粒體、過(guò)氧物酶體高濃度CO2可減少Rubisco與O2結(jié)合，減少光呼吸（2）水稻、小麥等C3植物的光呼吸顯著，而高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有機(jī)物很少，C4途經(jīng)如圖2所示。與C3植物相比，C4植物葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)具有一種特殊的PEP羧化酶，它催化CO2和C3反應(yīng)形成C4（蘋果酸）。C4進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞，生成CO2和C3（丙酮酸），其中的CO2參與_______________，C3（丙酮酸）回到葉肉細(xì)胞中，進(jìn)行循環(huán)利用。根據(jù)圖中信息推測(cè)，PEP羧化酶比Rubisco酶對(duì)CO2的親和力____________。葉肉細(xì)胞包圍在維管束鞘細(xì)胞四周，形成花環(huán)狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)此結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步推測(cè)C4植物光呼吸比C3植物低很多的原因是：

，從而使CO2在與O2競(jìng)爭(zhēng)Rubisco中有優(yōu)勢(shì)，抑制光呼吸。更強(qiáng)卡爾文循環(huán)C4植物葉肉細(xì)胞中高效的PEP羧化酶能夠利用極低濃度的CO2,且花環(huán)狀的結(jié)構(gòu)使得多個(gè)葉肉細(xì)胞中的CO2富集到一個(gè)維管束鞘細(xì)胞中，使得維管束鞘細(xì)胞CO2濃度高

例11.(2021·山東，21)光照條件下，葉肉細(xì)胞中O2與CO2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合C5，O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過(guò)程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液，相應(yīng)的光合作用強(qiáng)度和光呼吸強(qiáng)度見下表。光合作用強(qiáng)度用固定的CO2量表示，SoBS溶液處理對(duì)葉片呼吸作用的影響忽略不計(jì)。S