【高考突破方案】专题3 第4讲 光合作用的影响因素及其与呼吸作用的关系 -（课件） 高考生物一轮复习

(共97张PPT)
专题 3
细胞的能量供应和利用
第4讲　光合作用的影响因素
及其与呼吸作用的关系
课程标准要求 核心素养解读 1.探究不同环境因素对光合作用的影响 生命观念 通过比较光反应与暗反应的关系和光合作用元素的去向分析，建立生命活动对立统一的观点
科学思维 通过对影响光合作用的环境因素的曲线分析，培养学生运用模型与建模的思维能力
课程标准要求 核心素养解读 2.探究光合作用和呼吸作用的关系 科学探究 通过“探究光照强度对光合作用的影响”实验，掌握科学探究的实践能力
社会责任 通过对影响光合作用环境因素在农业生产中的应用，培养学生关注社会生活实践的意识
续表
一、光合作用强度的影响因素及应用
1.光合作用强度
(1)含义：植物在　 　通过光合作用制造糖类的数量。
(2)影响因素
①影响光合作用强度的内部因素：　 　的含量、　 　的含量和活性、叶龄等。
基础知识自查
夯实必备知识
色素
单位时间内
酶
光照强度、CO2浓度、温度、水分等　
叶绿体
病虫害
②影响光合作用强度的外部因素：__________________________________。
a.只要影响到光合作用的原料（CO2、水）、能量的供应（光能），都可能是影响光合作用强度的因素。例如：环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。
b.影响　 　的形成和结构的因素，也会影响光合作用强度。例如：无机营养、　 　。
c.光合作用需要酶的参与，因此影响酶活性的因素也会影响光合作用强度，例如：　 　、pH。
温度
2.探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验原理：叶片含有气体，上浮 叶片下沉 充满细胞间隙，叶片上浮。
(2)实验装置分析
①自变量的设置：__________是自变量，通过调整_____________________来调节光照强度的大小。
②中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的　 　，避免光照对烧杯内水温产生影响。
③因变量是　 　，可通过观测单位时间内____________________________________或____________________________________________来衡量光合作用的强弱。
(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_______。
光照强度
台灯与烧杯之间的距离
热量
光合作用强度
被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量
浮起相同数量的圆形小叶片所用的时间长短
增强
【易错易混自纠】
(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：光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(3)改变温度对暗反应的影响大于对光反应的影响。( )
(4)适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度。( )
(5)大棚内栽种农作物要适时通风，有利于植物获得足够的O2，提高产量。( )
提示：大棚内栽种农作物要适时通风，有利于植物获得足够的CO2，提高产量。
×
√
×
√
√
(6)光照强度只影响光反应，不影响暗反应。( )
提示：光照强度影响光反应，进而影响暗反应。
(7)为确保溶液中CO2 含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3 溶液中。( )
(8)光照密闭容器中的植物，当容器中CO2的浓度不再发生变化时，光合作用速率为零。( )
提示：光照密闭容器中的植物，当容器中CO2的浓度不再发生变化时，光合作用速率与细胞呼吸速率相等。
×
×
√
二、光合作用和细胞呼吸的关系
1.光合作用与有氧呼吸的物质转化过程
(1)填写上图中各物质名称：
a.光合色素，b.O2，c.　 　，d.ADP，e.NADPH，f.　 　，g.CO2，
h.　 　。
ATP
C5
C3
序号 ① ② ③ ④ ⑤
生理过程 　　 暗反应 有氧呼吸第一阶段 有氧呼吸第二阶段 有氧呼吸第三阶段
场所 叶绿体类囊体薄膜 　 　 线粒体基质
光反应
叶绿体基质
(2)生理过程及场所
细胞质基质
线粒体
内膜
(3)物质和能量的联系
①光合作用和有氧呼吸中各元素的去向
C：CO2 (CH2O)　　 　　
O：H2O H2O
H：H2O NADPH [H] H2O
②光合作用和有氧呼吸中能量的转化
丙酮酸(C3H4O3)
CO2
O2
(CH2O)
ATP和NADPH
有机物
2.光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路
光反应水光解
×
√
√
【易错易混自纠】
(1)植物体内的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH。 ( )
(2)叶绿体产生的O2 可进入线粒体被直接利用，线粒体产生的H2O 可进入叶绿体被直接利用。( )
(3)进入叶绿体的CO2 能被NADPH 直接还原，植物体的净光合速率长期为零时会导致植物体停止生长。( )
提示：进入叶绿体的CO2 不能被NADPH 直接还原。
基础知识自查
跟教材学长句
1.在教材“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验中，叶片上浮的原因是____________________________________________________________________________________________________。
2.给密闭玻璃瓶中的植物幼苗提供适宜的水、无机盐、光照强度、温度等条件，幼苗的生存时间一般不会太长，原因可能是__________________________________________________________________________________。
叶片光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，会释放O2，使叶肉细胞间隙充满气体，浮力增大，叶片上浮
随着植物生长，土壤的水分会减少，土壤中的无机盐含量会下降，空气中的CO2含量减少等
3.（必修1 P106拓展应用和1题改编）北方夏季中午，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是______________________________________________________________________________________________。
光照强度过强，环境温度升高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，导致光合作用暗反应受到限制
基础知识自查
教材拾遗
1.（必修1 P97问题探讨）有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是_________、_________和白色的光源。
2.（必修1 P101拓展应用）海洋中的藻类植物，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深，这与_____的捕获有关。
蓝色
红色
光能
考点1 光合作用的影响因素及应用
1
2
考点2 光合作用和呼吸作用关系中的“三率”和
曲线分析
考点1　光合作用的影响因素
及应用
素养全面提升
1.影响光合作用的内部因素
与自身的遗传特性有关，如阴生植物、阳生植物。植物叶片的叶龄、叶面积指数也会产生影响。
2.影响光合作用的外部因素及应用
(1)光照强度
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
A点代表的相对值为细胞呼吸强度，B点的代谢特点为植物的光合速率等于细胞呼吸速率，此时的光照强度为光补偿点，C点是达到最大光合速率的最小光照强度，即光饱和点。
③限制因素分析
D点之前的主要限制因素为光照强度。
D点之后的限制因素：外因有温度、CO2的供应量等，内因有色素含量、酶的数量和活性、C5的含量等
④关键点移动情况。
关键点 B点（光补偿点） C点（光饱和点） D点
适当增大CO2浓度 左移 右移 右上方移
适当减小CO2浓度 右移 左移 左下方移
土壤缺Mg2+ 右移 左移 左下方移
⑤应用：a.温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；b.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，可合理利用光能。
(2)CO2浓度
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
a.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。
b.图1中C点和图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
c.B点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。
③应用
a.大田要“正其行，通其风”，通风以提高CO2浓度。
b.温室大棚施用农家肥，适当提高CO2浓度。
(3)温度
①原理：温度通过影响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的反应更为敏感。
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
①原理
a.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。
b.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，导致气孔大量关闭，影响了CO2的供应。
③应用：预防干旱，合理灌溉。
(5)矿质元素
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。
参与光合作用的重要物质 组成元素
NADPH和NADP＋、ATP C、H、O、N、P
光合作用酶 C、H、O、N
叶绿素 C、H、O、N、Mg
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，植物渗透失水而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。
3.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，随着该因子的不断加强，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主要因子，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，增加光合作用所需酶的活性，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.（2024·贵州三模）某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和溴麝香草酚蓝加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入7支试管中，向其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管，各试管的实验处理和结果见下表。溴麝香草酚蓝是一种酸碱指示剂，随着CO2浓度的增高，溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。不考虑其他生物因素对实验结果的影响。下列叙述错误的是(　　)
热点考向点拨
考向1
结合光合作用影响因素，考查科学思维
试管编号 1 2 3 4 5 6 7
水草 无 有 有 有 有 有 有
距日光灯的距离/cm 20 遮光* 100 80 60 40 20
50 min后试管中溶液的颜色 浅绿色 X 浅黄色 黄绿色 浅绿色 浅蓝色 蓝色
注：*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm的地方。
A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低， 类胡萝卜素含量增加
B.层析液一般可以用石油醚，原理是溶解度高的色素扩散速度慢
C.色素Ⅰ比色素Ⅳ吸收的可见光的波长长
D.画滤液线时， 滤液在点样线上只能画一次
答案：D
【解析】D　2号试管所处的条件是遮光，植物只进行呼吸作用，产生CO2，不消耗CO2，其CO2浓度高于3号试管，黄色应该比3号试管更深，故2号试管的颜色应为黄色，A正确。5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草光合作用强度等于呼吸作用强度，即呼吸作用产生的CO2＝光合作用消耗的CO2，B正确。若1号试管的溶液是蓝色，则说明环境能导致试管内溶液CO2浓度下降，因此2至7号试管的实验结果是不可靠的，C正确。
据表分析可知，1号试管中无水草，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，目的是排除环境影响试管内溶液CO2浓度变化的可能，2至7号试管中溶液颜色发生不同的变化，又因为溴麝香草酚蓝溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。光合作用吸收CO2、呼吸作用产生CO2，两种作用都会影响溶液中的CO2浓度，因此2至7号试管中的实验结果是由植物的光合作用或呼吸作用（生理活动）引起的，D错误。
2.（2024·山东高三联考）某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该实验中小圆叶片上浮到液面的时间属于无关变量
B.图乙bc段平缓，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降
C.图乙c点之后曲线上升，说明随NaHCO3浓度增加光合作用增强
D.将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，可用于测定小圆叶片的细
胞呼吸强度
答案：B
【解析】B　该实验中小圆叶片上浮到液面的时间属于因变量，A错误；图乙bc段平缓，说明此时限制光合速率增大的因素可能是光照强度，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降，B正确；图乙c点之后曲线上升，小圆叶片上浮到液面所需要的时间更长，说明随NaHCO3浓度增加光合作用强度下降，C错误；小圆叶片细胞呼吸消耗氧气，产生二氧化碳，二氧化碳会被NaOH溶液吸收，叶片不能上浮，无法测得气体体积变化，因此将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液不能测定小圆叶片的细胞呼吸强度，D错误。
3.（2024·山东高三质检）科研人员检测晴朗天气下露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成图。下列相关说法错误的是(　　)
考向2
围绕农业生产中的应用，提升社会责任
A.光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因
B.致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭
C.致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱
D.适时浇水、增施农家肥是提高大棚作物产量的重要措施
答案：B
【解析】B　早晨日出后光照强度不断增大，使得露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，即光照强度增大是导致ab段、lm段光合速率增加的主要原因，A正确；大棚栽培条件下的油桃在bc段光合速率下降，主要原因是光合作用消耗了大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度下降，而露天栽培的油桃在mn段光合速率下降，是因为环境温度过高导致部分气孔关闭，植株吸收的CO2减少，B错误；15时以后，两种栽培条件下的光合速率持续下降，是光照强度逐渐减弱所致，即致使ef段、op段光合速率下降的原因是光照逐渐减弱，C正确；适时浇水从而避免植物缺水导致气孔关闭、增施农家肥从而增加CO2浓度是提高大棚作物产量的重要措施，D正确。
4.（2024·海南模拟）光作为一种非生物因素，对植株的生长、开花、衰老等都有调控作用。为研究光调控下CO2浓度对植物的影响，进行模拟实验，结果如下表。请据表分析作答：
光照强度/（μmo1·m-2·s-1） CO2浓度/（μmo1·L-1） 叶绿素含量/（pg·cell-1） Rubisco活性/（mAbs·mg-1·proteins-1） 净光合速率/（μmol·m-2·s-1）
50 11 16 0.5 223
16 11 0.9 285
25 9 1.2 302
160 11 8 0.9 220
16 7 1.9 300
25 4 5.8 406
注：Rubisco为固定CO2的酶。
(1)在提取和分离叶绿体色素时，分离色素的原理是___________________________________________________________。用纸层析法分离光合色素时，若滤液细线画得过粗会导致　　　　　　。
(2)光合作用过程中，叶绿素吸收的光能在叶绿体的类囊体膜上转化为储存在　　　　　　　　　　中的化学能，之后进一步转化为储存在糖类等有机物中的化学能。
不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大扩散速度越快
色素带重叠
ATP和NADPH
(3)据表可知，光调控下CO2浓度对植物的影响是_________________________________________________________________________。
(4)在CO2浓度为11 μmol·L-1时，低光照强度、高光照强度时的净光合速率无显著差异，其原因可能是____________________________________________________________________________________________________。
(5)作为一种信号，光还会使光敏色素的结构发生变化。这一变化的信息会经过信息传递系统传导到　　　　　　内，影响特定基因的表达，从而影响、调控植物生长、发育的全过程。
CO2浓度越大，植物叶绿素含量越低，Rubisco活性越大，净光合速率越大
CO2浓度低，单位时间内生成的C3少，还原需要的ATP和NADPH少，较低光照强度下即可满足C3还原的需求
细胞核
考点2 光合作用和呼吸作用关系中的“三率”和曲线分析
素养全面提升
1.真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析
(1)内在关系
真正（总）光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率
注：以光合速率大于呼吸速率为例。
(2)植物“三率”的判断方法
①根据关键词判定
检测指标 细胞呼吸速率 净光合速率 真正光合速率
CO2 释放量（黑暗） 吸收量（植物）、减少量（环境） 利用量、固定量、消耗量
O2 吸收量（黑暗）、消耗量（黑暗） 释放量（植物）、增加量（环境） 产生量、生成量、制造量、合成量
葡萄糖 消耗量（黑暗） 积累量、增加量 产生量、生成量、制造量、合成量
②根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，则该值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率；若CO2吸收值为0，则该曲线代表真正（总）光合速率。
③根据实验条件判定：实验结果所给数值若为黑暗条件下绿色植物的测定值，则为呼吸速率；若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率。
2.植物光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析
(1)图1引起光合速率变化的因素主要是一昼夜的光照强度变化；图2可以转化成图1，玻璃罩内CO2浓度增加，代表该植物释放CO2，玻璃罩内CO2浓度减小，代表该植物吸收CO2。
(2)各点分析
图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨3～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。
图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照，光合作用启动。
图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度（有机物开始积累）。
图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。
图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于呼吸作用强度（有机物开始消耗）。
一昼夜是否能积累有机物：图1计算面积S2－(S1＋S3)是否大于0；图2比较J′点时的CO2浓度是否比A′点时低。
热点考向点拨
考向1
围绕光合作用和细胞呼吸，考查生命观念和科学思维
1.（2024·长沙高三质检）如图表示光合作用和细胞呼吸之间的能量转变过程，下列说法错误的是(　　)
A.只有含叶绿素的细胞才能进行过程①和③
B.过程③④发生的场所分别为叶绿体基质和线粒体基质
C.过程①中光能转变为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中
D.有氧呼吸过程中产生的NADH主要来自第二阶段
答案：B
【解析】B　过程①表示光反应中水的光解，过程③表示暗反应，则①和③是光合作用过程，光反应中需要色素吸收、传递、转化光能，其中叶绿素是转化光能必不可少的色素，A正确；过程③表示暗反应，发生在叶绿体基质中，过程④包括有氧呼吸的第一、第二阶段，第一阶段发生在细胞质基质中，第二阶段发生在线粒体基质中，B错误；过程①光反应中，光能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中，二者可被暗反应利用，C正确。
2.将长势相似的甲、乙两株同种植物分别置于两个同样大小、密闭的透明玻璃罩A、B中，甲给予适宜强度的光照，乙遮光（黑暗）处理，其他条件相同。下列分析正确的是(　　)
A.A玻璃罩中的CO2含量将持续降低
B.B玻璃罩中植株的干重将持续降低
C.甲、乙两植株的叶肉细胞中形成ATP的场所完全不同
D.甲植株的光合作用强度不会等于乙植株的呼吸作用强度
B
【解析】B　在适宜强度的光照下，A玻璃罩中的植物起始时光合作用强度大于呼吸作用强度，A玻璃罩中的CO2浓度逐渐降低，随着CO2浓度的降低，光合作用强度逐渐减弱，直至与呼吸作用强度相等，此后A玻璃罩中的CO2含量不再下降，A错误；乙植株遮光处理，只能进行呼吸作用，消耗有机物，B玻璃罩中植株的干重将持续降低，B正确；甲植株既能进行光合作用也能进行呼吸作用，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，乙植株只能进行呼吸作用，叶肉细胞中产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体，C错误；在某一时刻，甲植株的光合作用强度可能会等于乙植株的呼吸作用强度，D错误。
2.（2024·雅礼中学月考）（不定项）利用装置A，在不同光照强度下分别将绿色植物甲、乙的叶片制成大小相同数量相等的叶圆片（假设密度、厚度相同），抽出空气，进行光合作用速率测定。图B是利用装置A测得的数据计算转换后绘制成的坐标图。下列叙述正确的是(　　)
考向2
结合光合作用与呼吸作用相关曲线，考查科学思维
A.活塞关闭状态，光照强度为1 klx，装置A中放置甲叶圆片进行测定时，
着色液向左移动
B.活塞关闭状态，着色液左移的原因是叶圆片消耗O2的速率大于产生CO2
的速率
C.活塞打开状态，光照强度为3 klx时，甲、乙两种植物叶圆片全部上浮所
用时间相同
D.活塞打开状态，光照强度为6 klx时，甲、乙两种植物叶圆片全部上浮所
用时间相同
答案：AC
【解析】AC　活塞关闭状态，光照强度为1 klx，装置A中放置甲叶圆片净光合作用为－10，说明此时呼吸作用大于光合作用，消耗的O2量大于产生的O2量，会使密闭装置内压强减小（产生的CO2被缓冲液吸收，不影响气体分压），故测定时，着色液向左移动，A正确；活塞关闭状态，着色液向左移动的原因是叶圆片呼吸作用大于光合作用，消耗的O2量大于产生的O2量，使密闭装置内压强减小（产生的CO2被缓冲液吸收，不影响气体分压），不是消耗O2速率与产生CO2速率的差值，B错误；
打开活塞，能排除装置内气压不同对圆叶片上浮造成影响，光照强度为3 klx时，甲、乙两种植物叶圆片的净光合速率相等且大于0，说明产生的O2量大于消耗的O2量，叶圆片大小相同数量相等，密度、厚度相同时只与净光合作用释放O2的速率有关，故全部叶圆片上浮所用时间相同，C正确；打开活塞，能排除装置内气压不同对叶圆片上浮造成影响，光照强度为6 klx时，甲、乙两种植物叶圆片的净光合速率不相等，甲大于乙，叶圆片大小相同数量相等，密度、厚度相同时只与净光合作用释放O2的速率有关，故光照强度为6 klx时，甲植物叶圆片全部上浮所用时间少于乙植物叶圆片全部上浮所用时间，D错误。
4.（2024·湖南高三期中）如图表示某绿色植物在15 ℃和25 ℃条件下，光照强度和氧气释放速率的关系。下列说法错误的是(　　)
A.当光照强度等于0时，该植物在25 ℃时比15 ℃多吸收氧气10 mL·h-1
B.当光照强度等于5 klx时，该植物在两种温度下制造有机物的量相等
C.当光照强度小于5 klx时，适当降低温度有利于温室内该植物的增产
D.当光照强度大于8 klx时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素主要是二氧
化碳浓度等
答案：B
【解析】B　当光照强度等于0时，植物只能进行细胞呼吸，分析题图可知，该植物在25 ℃时比15 ℃时多吸收氧气10 mL·h-1，A正确；当光照强度等于5 klx时，该植物在两种温度下有机物的积累量相等，因为25 ℃时比15 ℃时的呼吸速率大，故25 ℃时比15 ℃时的有机物制造量大，B错误；当光照强度小于5 klx时，15 ℃有机物的积累量大于25 ℃，所以适当降低温度有利于温室内该植物的增产，C正确；当光照强度大于8 klx时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素不是光照强度，主要是二氧化碳浓度等，D正确。
5.利用气压瓶法测定小麦种子的呼吸速率及呼吸方式并继续利用以下装置将种子置换为绿色植物，在不同温度下将所测定结果转化为CO2的变化量曲线图，下列有关叙述错误的是(　　)
A.测定种子呼吸速率和呼吸方式时，可以通过在乙装置中放入与实验组等
量的死种子来减小系统误差
B.若利用甲瓶测定绿色植物呼吸速率，则甲瓶中液体仍然用NaOH，且甲
瓶应置于黑暗中，乙瓶中的小烧杯中换成一定浓度的NaHCO3可测植物
净光合速率
C.以上装置还可以用于测定种子的呼吸商（呼吸作用释放的CO2量/呼吸作
用消耗的O2量），若在适宜条件下2小时，甲装置红色液滴右移X cm，
乙装置红色液滴左移Y cm，则种子的呼吸商为(X＋Y)/2X
D.根据坐标曲线图结果分析，光照相同时间，在25 ℃条件下，有机物的积
累量最多，35 ℃和30 ℃光合作用制造的有机物的量相等
答案：C
方法归纳
光合速率和呼吸速率的测定方法
1.“液滴移动法”——测定气体的变化量
项目 测定呼吸速率 测定净光合速率
装置设置 a.装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2；b.玻璃钟罩遮光处理，以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（单位时间内左移距离代表呼吸速率） a.装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求；b.必须给予足够的光照处理，且温度适宜；c.红色液滴向右移动（单位时间内右移距离代表净光合速率）
注意事项 为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正 2.“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量
本方法是测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图表示以有机物的变化量测定光合速率（S为叶圆片面积）。
(1)操作图示
(2)结果分析
净光合速率＝(z－y)/2S；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。
3.“黑白瓶法”——测气体的变化
(1)黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以用黑瓶（无光照的一组）测得的为细胞呼吸强度值，用白瓶（有光照的一组）测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。
(2)在有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量（或CO2的增加量）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，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。
4.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量
本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。在测定时，叶片一半遮光，一半曝光，分别测定两半部分叶的干物质质量，进而计算叶片的真正光合速率、呼吸速率和净光合速率。
5.“叶圆片上浮法”——定性检测O2释放速率
本方法通过利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少（或者叶片全部上浮所需时间的长短），即能比较光合作用强度的大小。
1.（2022·湖南卷）（不定项）在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是(　　)
A.叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少
B.光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的
CO2量
C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D.光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降
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AD
【解析】AD　夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱，A正确；夏季中午气温过高，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸作用释放的CO2量小于光合作用固定的CO2量，B错误；光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上而非叶绿体内膜上，C错误；夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D正确。
2.（2022·全国乙卷）某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(　　)
A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
D
【解析】D　初期容器内CO2含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2，释放O2，使密闭容器内的CO2含量下降，O2含量上升，A错误；由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2含量下降，说明植物光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
3.（2024·北京卷）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是(　　)
A.增加叶片周围环境CO2浓度
B.将叶片置于4 ℃的冷室中
C.给光源加滤光片改变光的颜色
D.移动冷光源缩短与叶片的距离
答案：A
【解析】A　CO2是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意；降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意；给光源加滤光片，减少了光源，会降低光合速率，C不符合题意；移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为达到光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增大而增强，D不符合题意。
4.（2024·全国甲卷）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题：
(1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率_______（填“相等”或“不相等”），原因是______________________________。
(2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。
不相等
温度a和c时的呼吸速率不相等
温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但植物的根部等细胞不进行光合作用，仍呼吸消耗有机物，导致植物体的干重减少
(3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是______________________________________________________________________________________________________________（答出1点即可）。
(4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在　　　 　　　最大时的温度。
温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低
光合速率和呼吸速率差值
5.（2024·河北卷）高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。回答下列问题：
覆膜处理 叶绿素含量/(mg·g-1) 类胡萝卜素含量/(mg·g-1)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
(1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中　　　　光可被位于叶绿体　　　　　　上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为　　　　和　　　　。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的　　　　　　较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用　　　　　　作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是________________________________________________________________________________________________________。
蓝
类囊体薄膜
C5
糖类
紫外光
无水乙醇
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰
(3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（答出2点即可）。
覆盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用
真题引领知新
新情境新命题
（2024·河北三模）为了研究高温胁迫对水稻拔节期相对叶绿素含量(SPAD)和净光合速率的影响，研究人员以镇稻6号水稻为材料进行实验，温度具体设定如下：10点为36 ℃、11点为38 ℃、12点为39 ℃、13点为40 ℃、14点为38 ℃、15点为35 ℃，实验结果如图1和图2。回答下列问题：
(1)水稻细胞的叶绿素分布在叶绿体的______________上，主要吸收____________光。提取叶绿素过程中，在研磨时加入了无水乙醇和二氧化硅，其他操作规范，则与正常提取相比，该过程提取的叶绿素量会　　　（填“增多”“减少”或“不变”）。
(2)据图1可知，CK组水稻的SPAD在10：00～15：00与温度的总体关系是
_____________________。高温胁迫　　　d处理，12：00～13：00相对叶绿素含量下降最多。
类囊体薄膜
蓝紫光和红
减少
度越高，SPAD越低
5
(3)结合图1和图2，各处理组10：00～13：00，水稻净光合速率与相对叶绿素含量的变化趋势大致相同，说明高温胁迫下净光合速率下降的原因之一是________________________________________。除了上述原因外，还可能是______________________________________________________________________________________。
叶绿素含量下降，光反应速率减慢
高温破坏了叶绿体的结构或高温使叶绿体中酶活性降低、高温影响了暗反应中CO2的供应等
(4)PSⅠ和PSⅡ是吸收、传递、转化光能的光系统，图3为高温胁迫诱导水稻PSⅡ发生光抑制的局部作用机理图。ROS代表活性氧，D1蛋白是组成PSⅡ的重要蛋白之一。高温胁迫下，PSⅡ捕光复合体很容易从膜上脱落，影响光反应中的__________。反应，电子传递受阻，光合作用强度下降。分析图3，高温胁迫导致PSⅡ失活的途径有_________________________________________________________________________________________________________（答出2点）。
水的光解
高温胁迫下产生过量ROS，一方面抑制D1蛋白合成，导致PSⅡ失活；另一方面ROS过量还可以直接导致PSⅡ失活
【解析】(1)叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收蓝紫光和红光。提取水稻细胞的叶绿素过程中，研磨时加入了无水乙醇和二氧化硅，其他操作规范，则与正常提取相比，该过程提取的叶绿素量减少，应该加入碳酸钙，防止研磨过程中色素被破坏。(2)据图1可知，对照组(CK)水稻的SPAD在10：00～15：00与温度的总体关系是温度越高，SPAD越低。高温胁迫5 d处理，12：00～13：00相对叶绿素含量下降最多。
(3)结合图1和图2，各处理组10：00～13：00，水稻净光合速率与叶绿素含量的变化趋势相同，说明高温胁迫下净光合速率下降的原因之一可能是叶绿素含量下降，光反应速率减慢。除上述原因外，还可能是高温破坏了叶绿体的结构、使叶绿体中酶活性降低、影响了暗反应中CO2的供应等。(4)高温胁迫下，PSⅡ捕光复合体很容易从膜上脱落，影响光反应中水的光解反应，电子传递受阻，光合作用强度下降。根据图3可知，高温胁迫下产生过量ROS，一方面抑制D1蛋白合成，导致PSⅡ失活；另一方面ROS过量还可以直接导致PSⅡ失活。