高三二輪復習生物專題2《植物生理-光合作用》典型問題分析及方法點撥課件

《植物生理--光合作用》典型問題分析及方法點撥一、本專題內容在高考中的地位2022年：以密閉容器中的CO2含量變化為情境，考查影響植物光合作用的因素及光合作用與呼吸作用的關系。（第2題，6分）2021年：以干旱地區(qū)具特殊生理功能植物的光合作用為情境，考查該類植物的光合作用特點（晚上氣孔打開，白天氣孔關閉），且結合實驗設計考查實驗探究能力。（第29題，11分）2020年：以農業(yè)生產中常見的耕作措施（間作、中耕除草、施肥等）為情境，考查礦質元素、光照強度對光合作用的影響。（第30題，10分）2019年：考查光合作用產物的合成需要水、礦質元素、空氣的參與即影響光合作用的諸多因素。（第3題，6分）2018年：考查陰生植物和陽生植物光合作用對光照強度的響應特點合理進行作物套種、光合午休的原因及合理密植對作物產量的影響。（第30題，9分）（一）外因（影響原理）1、光（1）光強、光波長：光是光合作用的必要條件，且光合色素對不同波長的光吸收有差異。（2）光照方式：包括連續(xù)光照和間歇光照。光反應和暗反應是在不同酶的催化作用下相對獨立進行,由于催化暗反應的酶的催化效率和數(shù)量都是有限的,因此在一般情況下,光反應的速率比暗反應的速率快。持續(xù)光照,光反應產生的大量的ATP和[H]不能被暗反應及時消耗掉,暗反應限制了光合作用的速率,降低了光能的利用率；間歇光照即光照、黑暗交替進行,則黑暗間隔有利于充分利用光照時積累的ATP和[H]，且交替頻率越高，越能提高了光能的利用率。2、CO2濃度：CO2暗反應的原料，適當提高CO2濃度可以提高光合作用強度，自然情況下，植物處在CO2饑餓狀態(tài)。二、影響光合作用因素的知識解讀（1）直接影響：水分是光合作用的原料之一,但這種影響往往比較小，因為植物所吸收的水分只有1％用于光合作用,而其他的99％都是以蒸騰作用的形式散失了。（2）間接影響：土壤干旱會導致葉片氣孔導度下降，一般會導致胞間CO2含量下降，從而導致光合速率下降。如南方夏季作物中午12點左右出現(xiàn)“光合午休”的原因是：溫度過高，蒸騰作用強，氣孔關閉，胞間CO2濃度降低，光合作用下降。4、礦質元素的供給：許多礦質元素參與了光合作用過程中相關化合物的合成，K還參與了光合產物的運輸。5、溫度：通過影響酶的活性來影響光合作用，且主要是影響暗反應。3、水：1、光合產物的積累：產物的積累會抑制光合作用的進行。2、植物的不同生長期：不同生長期，葉肉細胞中色素含量、酶的數(shù)量、活性等均有差別。3、葉綠體數(shù)量、位置及分布、葉綠體中基粒的數(shù)量、葉綠素的含量、酶的含量、ADP的含量、C5的含量等（二）內因（影響原理）提示：在問題中常?？疾槎嘁蛩貙χ参锕夂献饔玫挠绊?。例析1、下圖表示當影響光合作用的因素X、Y和Z變化時，光合作用合成量和光強度的關系。（1）圖中X1、X2、X3的差異是由于某種原因

直接影響了光合作用的

所導致。要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加為X1，最常采取的簡便而有效的措施是

。二氧化碳或溫度暗反應或光反應和暗反應施放干冰等措施增加二氧化碳濃度或適當升溫（三）實例應用：1、光質（光的波長）、溫度、CO2濃度等對植物光合作用的影響（2）圖中Y1、Y2、Y3的差異是由于

直接影響了光合作用的

所致，若要提高大棚作物的光合作用合成量應該選擇

（光強相同的白光、光強相同的單色光如紅光）。（3）圖中Z1、Z2、Z3的差異表現(xiàn)在光合作用中

反應的不同，如果Z因素代表植物生長發(fā)育期，則代表幼苗期、營養(yǎng)生長和現(xiàn)蕾開花期的曲線依次是

。光的波長光反應光反應和暗Z3、Z2、Z1光強相同的單色光1、在光照（溫度很低或CO2濃度很低）很弱的情況下，CO2濃度（光強和溫度）對光合作用的影響很小，即該因素為限制因子（最小量因子）。2、根據(jù)不同因素對光合作用的影響原理，準確找到某一特定情境下影響光合作用的關鍵因素。方法點撥1：據(jù)左圖分析：m-n段和n-b段限制該植物光合速率的外因分別是：

CO2濃度、CO2濃度和光照強度據(jù)右圖分析：大棚蔬菜栽培，如果遇到連續(xù)陰雨天，為了避免減產，根據(jù)光照和溫度對光合作用的影響原理分析，可采取的可行措施為：適當降低白天的大棚溫度，減少呼吸消耗或補充人工光照例析2、下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析曲線圖并回答：

1、為什么7-10時的光合作用強度不斷增強？2、為什么12時左右的光合作用強度明顯減弱？3、為什么14-17時的光合作用強度不斷下降？7-10時，主要原因是光照增強，氣溫上升，光合作用強度不斷增強；12時左右主要原因是溫度過高，蒸騰作用強，氣孔關閉，導致胞間二氧化碳減少，使光合作用減弱；14-17時主要原因是光照減弱，氣溫下降使光合作用強度不斷下降。點評：要善于抓住特定條件下影響光合作用的關鍵因素，做出科學準確分析。

（1）交替光照：與連續(xù)光照的光照時間相同

例析1、（1）若對該植物作如下處理：（甲）持續(xù)光照10分鐘，（乙）光照5秒后再黑暗處理5秒，連續(xù)交替進行20分鐘。若其他條件不變，則在甲、乙兩種情況下植物所制造的有機物總量理論上是：甲

乙（填“多于”、“少于”、“等于”或“無法確定”）。

少于2、交替光照和連續(xù)光照）對植物光合作用的影響交替光照條件下，光反應產生的[H]和ATP能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量（消耗量）

（2）請以題中坐標圖的信息作出解釋（從光反應產物進行分析）例析2、為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗，各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135s，處理結束時測定各組材料中光合作用產物的含量。處理方法和實驗結果如下：A組：先光照后黑暗，時間各為，光合作用產物的相對含量為50%；B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為，光合作用產物的相對含量為70%；C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為（毫秒）；光合作用產物的相對含量為94%；D組（對照組）：光照時間為135s，光合作用產物的相對含量為100%。回答下列問題：（1）單位光照時間內，C組植物合成有機物的量______（填“高于”、“等于”或“低于”）D組植物合成有機物的量，依據(jù)是

。

高于C組只用了D組光照時間的一半，其光合作用產物的相對含量卻是D組的94%

（2）交替光照：光照時間與連續(xù)光照時不相同，且改變光照與黑暗的交替頻率（2）下圖是植物生長速率與土壤中某無機鹽濃度之間的關系，由此可知土壤中無機鹽含量為

（A或B）點時，施肥最有利于植物生長，理由是：

。3、礦質元素的供給對光合作的影響A土壤中礦質元素的濃度為A點時，提高礦質元素濃度，植物生長速率明顯增大。（1）礦質元素參與了與光合作用過程中相關化合物的合成，其中N、P、Mg、Fe分別參與合成的有關化合物依次有：

酶、葉綠體膜蛋白、葉綠素、葉綠體膜中磷脂分子、ADP等；葉綠體膜中磷脂分子、ADP等；葉綠素；合成葉綠素的酶組分元素。例析1：為研究棉花去棉鈴（果實）后對葉片光合作用的影響，研究者選取至少具有10個棉鈴的植株，去除不同比例棉鈴，3天后測定葉片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。結果如圖。（1）由圖1可知，隨著去除棉鈴百分率的提高，葉片光合速率

。本實驗中對照組（空白對照組）植株的CO2固定速率相對值是

。（2）由圖2可知，去除棉鈴后，植株葉片中

增加。已知葉片光合產物會被運到棉鈴等器官并被利用，因此去除棉鈴后，葉片光合產物利用量減少，

降低，進而在葉片中積累增多。逐漸下降淀粉和蔗糖的含量輸出量284、光合作用產物對植物光合作用的影響（4）綜合上述結果可推測，葉片中光合產物的積累會

光合作用。（5）一種驗證上述推測的方法為：去除植株上的棉鈴(?)并對部分葉片遮光處理，使遮光葉片成為需要光合產物輸入的器官，檢測

葉片的光合產物含量和光合速率。與只去除棉鈴植株的葉片相比，若檢測結果是

，

則支持上述推測。抑制未遮光葉片的光合產物含量下降，光合速率上升（填寫因變量）點評：光合作用產物的“庫”---種子、果實；光合作用產物的“源”—葉片，如果“源”中的物質不能輸送到“庫”，則會抑制光合作用。方法點撥2：打破常規(guī)思維，避免思維陷阱例析1、如下圖：植物在干旱條件下，氣孔導度會下降，但此時胞間CO2濃度反而升高，則說明此時導致光合作用下降的主要影響因素并不是胞間CO2含量，即非氣孔限制，那么此時導致光合作用速率下降的主要原因可能是

；

反知，如果氣孔導度降低，導致胞間CO2濃度降低，從而限制了光合作用，即氣孔限制。干旱使葉肉細胞中酶的活性下降1、氣孔導度下降，不一定會導致胞間CO2濃度降低

例析2、（2018重慶高考題）長葉刺葵是棕櫚科熱帶植物，是一種多年生熱帶硬質葉纖維作物，為了解其引種到重慶某地后的生理狀況，某研究小組在水分充足、晴朗無風的夏季的某一天，觀測得到了該植物光合速率等生理指標日變化趨勢圖。據(jù)圖分析，直接引起蒸騰速率變化的生理指標是

；

；推測導致12：00時光合速率出現(xiàn)低谷的環(huán)境因素主要是

(填“光照”或“CO2”)，判斷依據(jù)是

。氣孔導度光照12：00時蒸騰作用最強，氣孔導度最大，所以不是CO2，而是光照。點評：夏季中午12點左右出現(xiàn)光合速率低谷，不是胞間CO2含量降低導致，因為題干中明確水分充足，氣孔導度不降反升，所以審題很重要哦！2、夏季中午出現(xiàn)光合速率下降，不一定是氣孔導度下降導致3、葉綠素含量高低不一定是光合速率高低的必要條件，因為葉綠素含量可能存在”冗余”現(xiàn)象，植物可通過減少葉綠素的合成來增加相關酶的合成，從而提高光合速率。例析3、Rubisco酶是暗反應中的關鍵酶，它催化CO2與RuBP生成三碳化合物。某實驗小組欲研究水稻光合作用的相關生理過程，以水稻的低葉綠素含量突變體（YL）與野生型（WT）為實驗材料，采用隨機分組設計，設置3種氮肥處理，即0N（全生育期不施氮肥）、MN（全生育期施純氮120kg?hm-2）和HN（全生育期施純氮240kg?hm-2），并測定飽和光照強度（1000μmol?m-2?s-1）下的氣孔導度和胞間CO2濃度，結果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

（1）研究表明，葉綠素含量高并不是葉片光合速率大的必需條件。葉片中的葉綠素含量存在“冗余”現(xiàn)象，因此，適當降低

將有助于減少葉片中氮素在合成葉綠素過程中的消耗。由此可推知YL將更多N合成Rubisco酶，而不是葉綠素的合成，從而提高葉片光合速率。

葉片中葉綠素合成點評小結：1、干旱條件下，氣孔關閉不一定是導致植物光合作用下降的限制因子，雖然氣孔關閉，但此時胞間CO2濃度并沒有下降，反而上升，說明是其它因素導致光合速率下降，如相關酶活性下降。3、葉綠素含量高低不一定是光合速率高低的必要條件，因為葉綠素含量可能存在冗余現(xiàn)象，植物可通過減少葉綠素的合成來增加相關酶的合成，從而提高光合速率。2、夏季中午植物出現(xiàn)光合速率下降現(xiàn)象不一定是由于氣孔導度下降引起(土壤含水充足，氣孔導度上升），有可能是由光照強度下降導致。4、在做題時，必須結合題干情境，找到影響光合作用的關鍵因素，善于打破常規(guī)，及時調整思維，方能準確作答。例析、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a）造成葉綠體相對受光面積的不同（圖b），進而引起光合速率差異，但葉綠素含量及其它性狀基本一致。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）B.t1比t2具有更低的光補償點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

D5、葉綠體的分布（位置狀態(tài)）對光合作用的影響三、光合作用原理在生產中的應用實例及解讀1、合理密植：合理密植是使植株行間距和株距科學合理,葉片互不遮擋,通過植物的光合作用,充分有效利用光能,來提高產量。2、《齊民要術》中，要求栽種農作物要“正其行，通其風”：確保作物通風、透光，從而提高光合作用效率。3、陰生植物與陽生植物套種：充分利用光能，提高產量。4、果樹適當剪枝：避免葉片遮擋，確保通風，提高光合作用效率。5、大棚蔬菜栽培時：夜晚補充人工光照、上午短時間打開通風口、夜晚停止光照后半小時打開通風口，之后關閉等。6、大棚蔬菜栽培時：若遇到連續(xù)陰雨連綿的天氣，為了避免減產，可適當降低白天的大棚溫度。7、薄膜育秧時：常選用無色薄膜。8、合理施肥：滿足植物對各種礦質元素的需求，提高作物產量。例析、夏季大棚種植，人們經(jīng)常在傍晚這樣做:①延長2小時人工照光，②熄燈后要打開門和所有通風口半小時以上，③關上門和通風口。對于上述做法的生物學原理依次是：①延長光合作用時間，可以提高有機物的制造量。②起到降氧、降溫、降濕度的作用，抑制細胞呼吸減少有機物的消耗，提高產量。③起到積累棚內CO2濃度抑制細胞呼吸，提高（下一天）光合作用速率。（一）景天科植物光合作用與一般植物不同，其光合作用方式為CAM（景天酸代謝）途徑，夜間氣孔開放，白天氣孔關閉，既能防止水分過度蒸發(fā)，又能保證光合作用的正常進行，適應干旱缺水的環(huán)境。夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關閉，液泡中的蘋果酸分解釋放CO2用于光合作用。四、特殊生理功能植物《光合作用》問題分析例析、植物A有一個很特殊的CO2利用方式，干旱條件下，夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中（如圖一）：白天氣孔關閉，液泡中的蘋果酸分解釋放CO2用于光合作用（如圖二）：植物B的CO2利用過程如圖三所示，請回答下列問題：（1）植物A夜晚能吸收CO2卻不能合成（CH2O）的原因是沒有光照，光反應不能正常進行，不能為暗反應提供所需的

。白天植物A進行光合作用所需CO2的來源有

。〔H〕、ATP呼吸作用和蘋果酸的分解（二）C4植物的光合作用，適應CO2濃度低的特殊環(huán)境2、特點：光反應在葉肉細胞中的葉綠體中進行，卡爾文循環(huán)在維管束鞘細胞中進行，即只能進行暗反應。兩種細胞中葉綠體結構不同。若用碘液檢測，只有維管束鞘細胞中才有藍色出現(xiàn)，在夏季中午不會出現(xiàn)光合午休現(xiàn)象。1、生理過程分析（三）植物（如菠蘿）在強光照和高O2和低CO2情況下，在葉綠體、過氧化物酶體、線粒體中進行的光呼吸過程光呼吸雖然會分解有機物乙醇酸，但有利于植物適應高氧低碳的環(huán)境，因為O2和C5（RUBP）結合（加氧反應）會生成C3和乙醇酸，乙醇酸進一步氧化分解會生成CO2即光呼吸，有利于光合作用的進行，也是植物在強光下的一種保護機制。例析1、是菠蘿細胞在光照和高O2低CO2情況下，在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體三個不同的細胞器中進行的一個光呼吸循環(huán)途徑。請回答下列問題：(1)圖1仙人掌葉肉細胞內能參與CO2固定的物質有____________，其中CO2＋RuBP→PGA過程發(fā)生的場所I是___________。(2)已知蘋