人教版生物必修一重难点解析5.4.3附答案

第3课时 影响光合作用的因素和化能合成作用
课前自主预习案
一、光合作用原理的应用
1．光合作用强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

(2)影响因素和衡量指标：
光合作用强度⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 影响因素⎩⎪⎨⎪⎧ 土壤中水分的多少空气中CO 2的浓度温度的高低光照的长短与强弱以及光的成分衡量指标⎩⎪⎨⎪⎧ 原料消耗的数量产物生成的数量
2．探究环境因素对光合作用强度的影响
实验流程：
二、化能合成作用
课堂互动探究案
【课程标准】
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能探究不同环境因素对光合作用的影响
【素养达成】
1．联系日常生活实际，思考影响光合作用的环境因素。

(科学思维)
2．光合作用原理的实践应用。

(社会责任)
后羿射日是我国古代的传说，故事内容大致为：古时候天上有十个太阳，大地干涸焦枯，草木不生，人们难以生存。

英雄后羿力大无比，箭法精准，射掉了九个太阳，剩下现在的一个太阳，使光照和温度适宜，万物复苏，草木茂盛。

这个神话说明光照和温度会影响植物的光合作用。

还有哪些因素会影响光合作用呢？
探究点一探究光照强度对光合作用的影响
【师问导学】
结合细胞呼吸，人们用下面的曲线来表示光照强度和光合作用强度之间的关系，请分析：
1．图中A、B、C各点代表的生物学意义分别是什么？
答案：A点：光照强度为零，只进行细胞呼吸。

B点：光合作用强度等于呼吸作用强度，为光补偿点。

C点：是光合作用达到最大值时所需要的最小光照强度，即光饱和点。

2．O A段的含义是什么？其大小主要受哪种环境因素的影响？
答案：O A段代表呼吸作用强度。

其大小主要受温度的影响。

3．DE段的含义是什么？如果此时想增加光合作用强度，可以采取哪些措施？
答案：DE段光合作用强度达到饱和，不再随光照强度的增强而增加。

可以通过调整温度和增加CO2浓度等措施增加光合作用强度。

4．若光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，这是在25 ℃测得的曲线，若温度升至30 ℃，曲线中A点、B点将如何变化？
答案：A点下移，B点右移。

5．通过实验测得一片叶子在不同光照强度下气体吸收和释放的情况如下图所示。

那么曲线中AB段(不包括A、B两点)中哪些过程是存在的(用下图字母表示)?
答案：c、d、e、f。

【智涂笔记】
本实验中易产生的两个认识误区
(1)本实验中所测的数值并不代表光合作用的真实值，而是光合作用的净产值，即光合作用强度减去呼吸作用强度。

(2)叶片浮起之前并不是不进行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是产生的氧气量较少。

【师说核心】
1．实验原理
叶片含有空气，上浮――→抽气叶片下沉――→光合作用产生O 2
充满细胞间隙，叶片上浮。

2．实验中沉水叶片的制备
(1)小圆形叶片的制备：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片。

(2)沉水：用注射器抽出叶片内气体，放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。

(3)黑暗目的：防止光合作用的进行。

3．实验装置分析
(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之
间的距离来调节光照强度的大小。

(2)中间盛水玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。

(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。

4．实验结果分析
(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉在水底。

细胞生理状态如图：
(2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍
然没有足够的氧气，叶片仍然沉在水底。

细胞生理状态如图：
(3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的
氧气产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。

细胞生理状态如图：
【检测反馈】
1．下列四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是()
解析：叶片沉入水底是由于细胞间隙的空气被抽取掉。

所以哪一个叶片最先产生大量的氧气，充入到细胞间隙中，哪一个叶片就最先浮上来。

由于自来水中含有CO2,25 ℃的温度较为适宜，光照是光合作用必需的条件，所以C选项所示的叶片最先浮起来。

答案：C
2.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃时光合速率与光照强度的关系。

若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d 的移动方向分别是()
A．下移、右移、上移
B．下移、左移、下移
C．上移、左移、上移
D．上移、右移、上移
解析：图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用速率。

据题意，由于光合作用酶和细胞呼吸酶的最适温度不同，当温度由30 ℃降到25 ℃时，细胞呼吸强度降低，
a点上移；光合作用速率增大，d点上移。

b点表示光合作用速率＝细胞呼吸速率，在25 ℃时细胞呼吸作用速率降低，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸速率相等，需降低光照强度以使光合作用速率减弱，即b点左移。

答案：C
探究点二其他环境因素对光合作用的影响及应用、化能合成作
用
【师问导学】
1．其他环境因素对光合作用的影响
(1)温度：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度，据此请在坐标系中画出温度和光合作用强度的关系曲线(一般植物的适宜温度在35 ℃左右)。

(2)二氧化碳浓度
在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增大而增加；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加。

(3)矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响ATP的合成；缺少Mg会影响叶绿素的合成。

答案：(1)如图所示
2．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图，请据图分析：
(1)光照强度为a时，曲线Ⅰ和Ⅱ重合说明什么？此时造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是什么？
(2)光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是什么？
(3)光照强度为c时，每条曲线都呈现水平状态，说明什么？
进行的生理过程气体转移情况
状态模型
②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。

间作套种农作物，可合理利用光能。

(2)CO2浓度
①曲线分析：
图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。

B和B′点都表示CO2饱和点。

②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。

(3)温度
①曲线分析：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。

②应用：冬季，温室栽培白天可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。

2．多因子变量对光合速率的影响
(1)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：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。

(2)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。

【检测反馈】
1．下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是()
解析：温度会通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用，高温使酶失活而导致光合作用强度下降，所以D选项应该是一条先升高后下降的曲线。

答案：D
2．一般来说，光照增强，光合作用增强，但在夏天光照最强的中午，光合作用反而下降，其原因是()
A．蒸腾作用太强，体内水分不足
B．酶的活性降低
C．气孔关闭，氧释放不出，抑制光反应
D．气孔关闭，CO2不足
解析：光照增强，蒸腾作用随之增强，从而避免叶片被灼烧。

但炎热中午光照过强时，为了防止植物体内水分过度散失，造成萎蔫、干枯，通常植物进行适应性调节，气孔关闭(此时水分主要通过叶表面表皮细胞直接蒸发散失，降低叶表面温度)。

虽然光反应产生了足够的[H]和ATP，但因气孔关闭，CO2进入叶肉细胞叶绿体中的分子数减少，影响了暗反应中葡萄糖的产生。

答案：D
3．植物的光合作用受温度(T)和光照强度(L)的影响。

如图表明植物在3种不同的光照强度下消耗CO2的情况。

分析在－5～0 ℃和20～30 ℃温度范围内，光合作用的限制因素分别是()
A．L；T B．T和L；都不是
C．T；L D．T；T
解析：在－5～0 ℃范围内光合速率不随光照增强而增大，所以限制因素是温度；20～30 ℃范围内，光合速率不随温度升高而增大，而随光照强度增强而增大，所以限制因素是光照强度。

答案：C
【网络建构】
【主干落实】
1．在一定范围内，随着光照强度或CO2浓度的增大，光合速率逐渐增大，但超过一定范围后，光合速率不再增大。

2．提高光合作用强度的两种措施是：①控制光照强弱和温度的高低；②适当增加环境中的CO2浓度。

3．能够以二氧化碳和水为原料合成糖类的生物，属于自养生物；只能利用环境中现成有机物来维持自身生命活动的生物，属于异养生物。

4．化能合成作用是指生物利用某些无机物氧化时释放的化学能合成有机物的作用。

5．硝化细菌是进行化能合成作用的典型生物。

►旁栏思考题·教材P101
提示：持这种观点的人，很可能是在无光条件下做的这个实验。

无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。

►思考与讨论1·教材P103
1．提示：光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有光，还需要多种酶等。

光合作用的反应式
合成作用的生物。

2．提示：B真核生物光合作用发生的部位是叶绿体。

3．提示：D光合作用中，光反应产生ATP，而光反应在类囊体上进行。

4．提示：C光合作用暗反应需要光反应产生的[H]和能量(ATP)。

5．提示：D CO2首先参与暗反应，与C5结合形成C3，C3在ATP、还原氢和有关酶的作用下形成有机物。

6．提示：B A、B物质均为氧气，它们都是水光解的产物，A 物质为H2O光解产物，为O2；B物质为H182O的光解产物，为18O2，所以＝(16××2)＝。

7．提示：光合作用中光反应阶段的能量来源是光能，暗反应阶段的能量来源是ATP中的化学能。

8．提示：白天若突然中断二氧化碳的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是五碳化合物。

拓展题
1．提示：(1)图中的曲线表明，7～10时光合作用强度不断增强，这是因为在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照加强而增强的。

(2)在12时左右光合作用强度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱。

(3)14～17时光合作用强度不断下降的原因，是此时光照强度不断减弱。

2．提示：略
第五章章尾
►自我检测·教材P108
一、概念检测
判断题 1.√ 2.× 3.√
选择题 1.D 2.D
画概念图
答案：C
2．有关植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是()
A．呼吸作用的中间产物丙酮酸在有氧存在的条件下可以通过线粒体双层膜
B．CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程仅发生在线粒体中
C．光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能仅转变为热能
D．种子库中贮藏的风干种子一定不能进行光合作用，也不能进行呼吸作用
解析：在氧气存在的前提下，丙酮酸进入线粒体，完成有氧呼吸的第二、三阶段。

C6H12O6不能直接进入线粒体，在细胞呼吸中需在细胞质基质中被分解形成丙酮酸。

细胞呼吸过程中有机物中稳定的化学能转变为热能和ATP中活跃的化学能。

风干种子能进行呼吸作用，只是呼吸速率很慢。

答案：A
3．如图表示植物细胞内的甲、乙两种生化反应，下列有关叙述错误的是()
A．两种生化反应场所不同
B．两种生化反应可以同时进行
C．两种生化反应均伴随ATP的产生
D．影响两种生化反应的因素相同
解析：图中甲过程表示光合作用过程中水的光解，乙过程为有氧呼吸第三阶段水的形成，两种生化反应分别在叶绿体、线粒体中进行；光合作用和呼吸作用可同时进行；光合作用光反应过程中有ATP的形成，细胞有氧呼吸第三阶段形成水的过程中也有大量的ATP形成；影响光合作用和有氧呼吸的因素不相同。

答案：D
4．如图表示蓝藻光合作用与光照强度的关系。

下列表述正确的是()
A．a点时，蓝藻细胞只进行呼吸作用，其场所是细胞质基质和线粒体
B．b点时，光合速率等于呼吸速率
C．当光照强度为X时，细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
D．限制a、b、c点光合速率的主要因素都是光照强度
解析：a点时，光照强度为0，蓝藻细胞只进行呼吸作用，蓝藻是原核生物，无线粒体，所以呼吸作用的场所为细胞质基质；b点时，蓝藻细胞既不吸收CO2，也不释放CO2，此时光合速率等于呼吸速率；蓝藻是原核生物，无线粒体和叶绿体；图中c点后，限制光合速率的主要因素不再是光照强度。

答案：B
5．下图是某种细菌内发生的生化反应，据此判断其新陈代谢类型是()
A．自养厌氧型B．异养厌氧型
C．自养需氧型D．异养需氧型
解析：通过上述图示可以看出该过程需要氧气，同时能将水和二氧化碳合成为有机物，所以该生物为自养需氧型生物。

答案：C
6．图甲表示A植物光合速率受光照强度影响的变化曲线。

图乙表示A植物在不同光照强度条件下，光合速率受CO2含量影响的变化曲线。

a点与c点相比较，c点时叶肉细胞中C3的含量；b点与c 点相比较，b点时叶肉细胞中C5的含量依次是()
A．高、高B．低、基本一致
C．低、高D．高、基本一致
解析：由图甲可知m比n光照强度大，在图乙中当光照强度为n 时，a点与c点相比较，c点CO2含量高，则叶肉细胞中C3的含量高；b点与c点相比较，CO2含量相同，但b点光照强度高，则叶肉细胞中还原生成的C5含量高。

答案：A
7．下列措施及对应的生物学原理的叙述中，不正确的是() A．农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间
B．栽种矮秆、叶直而小的作物，能增加种植密度，有益于增大光合作用面积
C．温室条件下，通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收D．经常疏松土壤可以促进植物充分利用土壤中的矿质营养
解析：温室条件下，增施农家肥可增加土壤中矿质元素的含量和CO2的含量，从而提高农作物的产量，有机物是植物进行光合作用的产物。

答案：C
【能力提升练】
8．如图表示某植物在恒温30 ℃时光合速率与光照强度的关系。

试回答下列问题：
(1)图中b点时，该植物生理活动的特点是________________________。

当光照强度为X时，叶肉细胞中产生ATP的场所有________________________。

(2)已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到25 ℃，图中a点将向________移动，b点将向________移动。

(3)若该图是在CO2浓度为0.1%的条件下测得的结果，在其他条件不变的情况下，当CO2浓度升到0.3%时，b点向哪个方向移动？________________________。

解析：(1)在图中b点时，光合作用强度与呼吸作用强度相等。

当光照强度为X时，植物既进行光合作用又进行呼吸作用，故细胞中产生ATP的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体。

(2)将温度从30 ℃
调到25 ℃时，光合作用增强，呼吸作用减弱，故图中a点将向下移动，b点将向左移动。

(3)当CO2浓度增加时，光合作用加强，故只需要较弱的光照就可以使光合作用强度与呼吸作用强度相等，即b点将向左移动。

答案：
(1)光合作用强度等于呼吸作用强度(或光合速率等于呼吸速率)细胞质基质、线粒体和叶绿体
(2)下左
(3)向左移动
9．[海南高考]将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。

从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。

在上述整段时间内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是()
A．降低至一定水平时再升高
B．持续保持相对稳定状态
C．降低至一定水平时保持不变
D．升高至一定水平时保持相对稳定
解析：密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行有氧呼吸，植物净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，净光合速率只要大于0，则光合作用消耗的CO2量就大于有氧呼吸释放的CO2量；根据题意，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。

说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，保持不变。

答案：C
10．下图表示生物细胞内[H]的转移过程，下列分析正确的是()
H2O①③[H]②④(CH2O)
A．①过程可以发生在叶绿体基粒上，且伴随着ADP的产生
B．②过程一定发生在叶绿体基质中，且必须在光下才能进行
C．真核细胞的③过程发生在线粒体内膜上，且必须有O2参与
D．真核细胞的④过程发生在线粒体基质中，且必须有H2O参与反应
解析：①过程为H2O的光解，发生在类囊体薄膜上，且伴随着ATP的产生；②过程是暗反应，真核细胞发生在叶绿体基质中，原核生物无叶绿体，有光无光都能进行；真核细胞的③过程是有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上，且必须有O2参与；真核细胞的④过程包括有氧呼吸的第一、二阶段和无氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质和线粒体基质中，只有有氧呼吸的第二阶段需要H2O参与反应。

答案：C
11．[重庆高考]将如图所示细胞置于密闭容器中培养。

在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。

下列叙述错误的是()
A．黑暗条件下，①增大、④减小
B．光强低于光补偿点时，①、③增大
C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变
D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
解析：图示细胞为叶肉细胞，在黑暗条件下、密闭容器中，该细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸，吸收O2，放出CO2，因此①增大、④减小。

光强低于光补偿点时，光合作用和细胞呼吸同时进行，但细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞吸收O2，放出CO2，此时在密闭容器中①增大、③减小。

光强等于光补偿点时，细胞呼吸强度等于光合作用强度，因此细胞吸收O2速度等于放出CO2速度，即②、③保持不变。

光强等于光饱和点时，光合作用强度最大，细胞光合作用吸收CO2速度大于细胞呼吸吸收O2的速度，因此②减小、④增大。

答案：B
12．如图表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间CO2浓度的变化。

下列能正确表示e点时单位时间内棚内植株消耗的CO2总量与消耗的O2总量之比(体积比)的是()
解析：e点时CO2的量不再增加，超过e点后CO2的含量下降，说明此时光合速率等于细胞呼吸速率，即光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸消耗的O2的量。

答案：B
13．为研究棉花去棉铃(果实)后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉的含量。

结果如图：
(1)光合作用暗(碳)反应利用光反应产生的ATP和________，在________中将CO2转化为三碳化合物，进而形成淀粉和蔗糖。

(2)由图1可知，随着去除棉铃的百分率的提高，叶片光合速率________。

本实验中对照组(空白对照组)植株的CO2固定速率相对值是________。

(3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中________增加。

已知叶片光合产物会运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，________降低，进而在叶片中积累。

(4)综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会________光合作用。

(5)一种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测________叶片的光合产物含量和光合速率。

与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测结果是____________________________________，则支持上述推测。

解析：
(1)光反应为暗(碳)反应提供了[H]和ATP，暗(碳)反应的场所是叶绿体基质。

(2)根据图1可以看出叶片光合速率随去除棉铃的百分率的提高而下降。

图1中去除棉铃的百分率为“0”是空白对照组，植株的CO2固定速率相对值是28。

(3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中的蔗糖和淀粉的含量提高，说明光合产物的输出量下降，导致光合产物在叶片中积累。

(4)根据题图可以看出随着去除棉铃的百分率的提高，叶片光合速率下降，而光合产物在叶片中积累，说明叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。

(5)与只去除棉铃植株的叶片相比，如果检测到未遮光的叶片中光合产物下降且光合速率上升，则说明叶片光合产物的积累会抑制光合作用。

答案：(1)[H]叶绿体基质(2)逐渐下降28(3)淀粉和蔗糖的含量输出量(4)抑制(5)未遮光光合产物含量下降，光合速率上升
【素养养成练】
14．下图为探究CO2浓度对绿色植物光合作用影响的测量装置，将甲叶片密封在一个玻璃器皿中，其中放置一个小烧杯。

实验如下(温度和其他条件不变，红色液滴的起始位置为原点)：
步骤一：在一定光照强度下，A液体为NaHCO3溶液，30 min后观察红色液滴的移动情况。

步骤二：在与步骤一相同的光照强度下，将A液体换为NaOH 溶液，调节红色液滴到原点，30 min后观察红色液滴的移动情况。

步骤三：在与步骤一相同的光照强度下，将A液体换为蒸馏水，调节红色液滴到原点，30 min后观察红色液滴的移动情况。

步骤四：用乙叶片重复步骤一、二、三。

请回答以下问题：
(1)步骤一中红色液滴向________移动，步骤二中红色液滴向________移动。

(2)步骤一和步骤二互为________，因变量是________，观察指标是________________________。

(3)设置步骤四的目的是
_______________________________________________________ _________________
_______________________________________________________ _________________。

解析：光照条件下，NaHCO3溶液提供CO2，能维持密封玻璃器皿中CO2浓度相对稳定，光合作用释放O2，使容器内压强增大，红色液滴右移。

NaOH溶液吸收CO2，使植物无法进行光合作用，而呼吸作用消耗O2，使容器内压强减小，红色液滴左移。

步骤一和步骤二相互对照。

设置步骤四的目的是避免因偶然因素产生的误差，使实验结果更真实可靠。

答案：(1)右左(2)对照(对比)光合速率的大小红色液滴的移动情况(3)避免因偶然因素产生的误差。