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第9讲 捕获光能的色素和光合作用的过程
第三单元 细胞的能量供应和利用
课标要求 1.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
2.提取和分离绿叶中色素
3.探究不同环境因素对光合作用的影响
CO2是植物进行光合作用的原料,CO2通过影响_______阶段C3的合成进而影响光合作用强度。
暗反应
②曲线分析:
大气中CO2浓度为0.03％，光合作用的最适浓度为0.1％
(3)CO2浓度
①影响原理:
代谢过程
A点
AB段
B点
B点后
C′点
<
=
>
CO2饱和点:增加CO2浓度,光合作用强度_________
细胞只进行呼吸作用
光合作用强度__细胞呼吸强度
光合作用强度__细胞呼吸强度
不再增加
CO2补偿点: 光合作用强度__细胞呼吸强度
A点: (表示光合速率 呼吸速率时的CO2浓度)；
A′点: 表示 ；
B和B′点: (两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度的增大而增强)。
CO2补偿点
等于
进行光合作用所需CO2的最低浓度
CO2饱和点
因为CO2太少无法被固定,因此积累到一定量, 才会启动光合作用；
③应用:
a.大田要“正其行，通其风”，增加空气流动，以增加CO2浓度；
b.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。
(4)温度
温度通过直接影响_______来影响植物的光合作用。
酶活性
在一定的温度范围内(AB段)，随着温度的升高，植物光合作用 ，超过一定范围(B点)。植物光合作用强度会随着温度的增加反而 。B点为酶的最适温度，光合速率最大。
增强
降低
①原理:
②曲线分析:
③应用:
B.温室中增大昼夜温差(白天适当提高温度，晚上适当降低温度)，减少夜晚有机物的消耗，有利于有机物的积累。
A.冬天利用温室大棚提高温度，促进植物生长；
【检测】(2021·唐山二模)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图所示。则有关叙述错误的是(　　)
A.25 ℃时该植物积累有机物最快
B.在0～30 ℃范围内，温度对光合作用有关酶的影响相对于呼吸作用有关酶的影响更大
C.45 ℃时叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
D.春季大棚栽培该植物白天适当提高温度可提高产量
C
45 ℃时整个植物的光合速率等于呼吸速率，因为还存在非光合作用的细胞，所以叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率
(5)H2O
含水量
根据作物需水规律合理灌溉。
①原理:
②曲线分析:
③应用:
水是光合作用的原料，又是化学反应的媒介；水分通过影响气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
图中OA段随着水分的增加，光合速率增加。
【典例】土壤中缺少水分导致小麦萎蔫,限制了其光合作用有机物生成,主要原因是(　 　)
A. ATP、NADPH不足 B. C3化合物不足
C. O2不足 D. C5化合物不足
B
(6)矿质元素
矿质元素
矿质元素直接或间接影响光合作用。一定范围 内N、P、K等矿质元素越多，光合速率越快。
N:光合酶、叶绿素及NADP+和ATP的重要组分
P: NADP+和ATP的重要组分；
K: 促进光合产物向贮藏器官运输
Mg: 叶绿素的重要组分
应用: 根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。
(即合理施肥)
【深挖教材】
(1)北方夏季中午时，光照强度很强，植物的光合作用将如何变化，原因是什么？
光照强度过强，温度升高，蒸腾作用加强，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱。
(2)大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。
有机肥在被微生物分解的时候会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，促进光合作用。
光合作用将减弱。
(1)甲图中的自变量为_______________，OP段影响光合速率的因素是_________，PQ段影响光合速率的因素是________________，Q点之后影响光合速率的因素是_______；
(2)乙图中的自变量为___________________, OP段影响光合速率的因素是_________,PQ段影响光合速率的因素是__________________，Q点之后影响光合速率的因素是___________。
光照强度、温度
光照强度
光照强度、温度
温度
光照强度、CO2浓度
光照强度
光照强度、CO2浓度
CO2浓度
2. 多因子变量对光合速率影响分析
(1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示:
甲
乙
2. 多因子变量对光合速率影响分析
(1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示:
(2)曲线分析:
P点前，限制光合速率的因素为 ，随该因子的不断加强，光合速率不断 。
当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因子，要想继续提高光合速率，可适当提高 。
PQ间的限制因素主要有两个: 一是 ，
二是 。
横坐标所表示的因子
提高
图示各曲线所示因子的强度
横坐标表示的因素
多条曲线上标注的因素
【检测】如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他环境因素均控制在最适范围内。下列分析正确的是(　　)
D
A. 乙图中D点与C点相比，相同时间内叶肉细胞中C5的生成量较少
B. 图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度、光照强度
C. 丙图中，随着温度的继续升高，曲线走势将稳定不变
D. 甲图中A点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量
M、N、P点的限制因素分别是光照强度、光照强度、温度
(3)应用
a. 温室栽培时，在一定光照强度下如何有效提高光合速率？
①白天适当提高温度，增加光合作用相关酶的活性；
②适当补充CO2。
b. 当温度适宜时，如何有效提高光合作用速率
可适当增加光照强度和CO2浓度
考点五 探究光照强度对光合作用强度的影响
1. 实验原理:
(1)叶片含有气体, 上浮
叶片下沉
充满细胞间隙, 叶片上浮
光合作用
产生O2
(2)光照强度不同，则光反应产生 的速率不同，叶片上浮的时间也不同。
O2
抽气
考点五 探究光照强度对光合作用强度的影响
2.实验变量分析:
是自变量,①台灯瓦数相同时, 通过调整 之间的距离来调节光照强度的大小; 或②台灯与烧杯之间的距离相同时,控制台灯的 来调节光照强度的大小。
光照强度
台灯与烧杯
单位时间内被抽气的圆形小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
(1)自变量的设置:
(2)因变量是 ,可通过观测
来衡量光合作用的强弱。
瓦数
光合作用强度
2.实验步骤
(1)取材: 取生长旺盛的绿叶,用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片。
(2)排气:将圆形小叶片置于注射器内,注射器内吸入清水,待排出注射器内残留的空气后,用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞,使圆形小叶片内的气体逸出。
(6)观察并记录:观察并记录__________________________________________。
(3)沉水备用:将处理过的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用,叶片因细胞间隙充满了水,所以全部沉至水底。
(5)光照:向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片,然后分别置于强,中,弱三种光照下。
同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
(4)分组:取3只小烧杯,分别倒入富含CO2的清水。
大本P90
3.预期实验结果
烧杯 圆形小叶片 加富含 的清水 光照强度 叶片浮起数量
甲 10片 强 _____
乙 _____片 中 中
丙 10片 _____ 弱 _____
4.结论:____________________________________________________________________________________。
多
10
20
少
光照强度影响光合作用强度,在一定光照强度范围内,随光照强度的增强,光合作用强度也增强
(2)打孔时要避开 ,因为其中没有叶绿体,而且会延长圆形小叶片上浮的时间,影响实验结果的准确性。
5.注意事项
(3)为确保溶液中CO2含量充足, 圆形小叶片可以放入 溶液中。
NaHCO3
(1)叶片上浮的原因是____________________________________________________________________________________________________________。
大的叶脉
光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2,释放氧气, 使叶肉细胞间隙充满了气体, 浮力增大, 叶片上浮
【检测】图1是某高等绿色植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是(　　)
A.图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度
B.图1中c点与b点相比，叶绿体中NADPH的合成速率不变
C.从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢
D.适当地增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动
B
A项: 只要光合作用强度增长率为正值,植物光合作用速率都在不断增加,所以在增长率达到0(即d点)时光合作用速率达到最大
B项: 图1中c点和 b点相比,c点光合作用强度较强, 所以叶绿体中NADPH的合成速率c点大于b点。
D项: b点限制光合作用的因素为光照强度,如果适当地增加光照强度,光合作用会增强,圆叶片上浮至液面所需时间变短, b点将向下移动
考点六 光合作用坐标图中关键点移动分析
呼吸速率
光(CO2)补偿点
光(CO2)饱和点
最大光合速率
代表光合速率等于呼吸速率;
代表达到最大光合速率所需的最小光照强度(CO2浓度)。
光(CO2)补偿点:
光(CO2)饱和点:
【典例】下图1表示光照强度对某一植物
光合作用强度的影响。适当改变CO2浓度，
则会引起关键点的移动: 适当提高CO2浓
度，呼吸作用强度不变，光合作用增强，
对光合作用有利，A点的光合作用强度等
于呼吸作用强度，此点为 ，
要维持两者相等，则不需要较高的光照强度，故A点 ；B点是光合作用强度达到最大值时所需的最小光照强度,此点为 ,此时提高CO2浓度，该植物需要更大的光照强度才能达到饱和，故B点 ；C点为光合作用最强的点，同时该植物需要更大的光照强度才能达到饱和，故C点 ；反之，适当降低CO2浓度时，则情况 。
左移
光的补偿点
光的饱和点
右移
右上移
相反
若图1所示内容为CO2浓度对某一植物光合
作用强度的影响，当改变光照强度时，关键
点的移动同上，即适当提高光照强度时，A
点 、B点 和C点 ，A、B、
C三点围成的三角形膨胀变大；适当降低光
照强度时，A点 、B点 和C点 ，A、B、C三点围成的三角形皱缩变小。该规律在此类型题中普遍存在。
CO2浓度
适当提高光照强度
适当降低光照强度
左移
右移
右上移
右移
左移
左下移
适当提高光照强度
适当降低光照强度
(2)观点呈现
①在有关光合作用的坐标图中，若某条件的改变使光合作用强度与呼吸作用强度的差值增大，即条件的改变有利于光合作用，则A、B、C三点围成的三角形表现出膨胀变大的趋势，即A点左移，B点右移和C点右上移，如适当提高CO2浓度、适当提高光照强度等。
②若某条件的改变使光合作用强度与呼吸作用强度的差值减小，即条件的改变不利于光合作用，则A、B、C三点围成的三角形表现出皱缩变小的趋势，即A点右移、B点左移和C点左下移，如适当降低CO2浓度、适当降低光照强度等。
【检测】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 ℃ 时光合作用与光照强度的关系。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、c、d的移动方向分别是(　　)
A.下移、右移、左移、左上移
B.下移、左移、左移、左下移
C.上移、左移、右移、右上移
D.上移、右移、右移、右上移
C
【检测】下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图。有关叙述错误的是( )
A.图1中，若光照强度适当增强至最适状态，a点左移，b点右移
B.图2中，若CO2浓度适当增大至最适状态，a点右移，b点左移
C.图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多
D.图3中，限制b点光合作用的主要因素是光照强度和CO2浓度
B
考点七 自然和密闭环境中植物光合速率和呼吸速率曲线分析
1.夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图如下:
(1)Ob段:
只进行细胞呼吸
(2)a点:
凌晨3～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放量减少。
(3)b点:
上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。
1.夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图如下:
(4)bc段:
由于光照较弱，光合作用小于呼吸作用。
(5)c点:
上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。
(6)ce段:
上午7时至下午6时左右，光合作用大于呼吸作用。
1.夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图如下:
(7)d点:
温度过高，失水过多部分气孔关闭，出现“光合午休”现象。
(8)e点:
下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。
(9)ef段:
光合作用小于呼吸作用,f点之后植物停止光合作用。
1.夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图如下:
积累有机物时间段:
bf段；
ce段；
制造有机物时间段:
消耗有机物时间段:
Og段；
一天中有机物积累最多的时间点:
e点；
一昼夜有机物的积累量:
SP－SM－SN
(1)AD段和HI段:
CO2浓度上升, 光合速率小于呼吸速率。
(2)DH段:
CO2浓度下降, 光合速率大于呼吸速率。
(3)D点和H点:
光合速率等于呼吸速率。
(4)FG段:
气孔关闭,CO2供应不足,出现“午休”现象。
(与图乙中的d点和h点)
(与图乙中的dh段)
(与图乙中的ad点和hi点)
(6)cd段:
(与图乙中的eg段)
(与图甲中的CD段)
(5)ac段:
(与图甲中的AC段)
(7)图乙的b点对应图甲中的 点，它们形成的原因:凌晨3时～4时,温度降低， 减弱,CO2释放减少。
(8)图甲的 点、图乙的 点: 此时开始出现光照, 启动。
(9)图甲的 点、图乙的 点: 此时光照强度降为0,光合作用停止。
B
细胞呼吸
C
c
光合作用
I
i
2.在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较
项目 一昼夜CO2含量的变化曲线图(密闭小室内CO2变化情况) 一昼夜O2含量的变化曲线图(密闭小室内O2变化情况)
图示
如果N点低于M点
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
项目 一昼夜CO2含量的变化曲线图 (密闭小室内CO2变化情况) 一昼夜O2含量的变化曲线图
(密闭小室内O2变化情况)
如果N点高于M点
如果N点与M点一样高
含量最高点
含量最低点
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变
CO2含量最高点为c点
O2含量最高点为E点
CO2含量最低点为e点
O2含量最低点为C点
【检测】将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。获得实验结果如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A. 经过一昼夜，植物体的有机物含量会增加
B. 图甲中的F点对应图乙中的H点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的④
C. 到达图乙中的D点时，玻璃罩内CO2浓度最高，此时细胞内气体交换状态对应图丙中的④
D.图乙中的C点对应图甲中的C点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的①
D
图乙中C点光合作用即将开始，对应图甲B点
1. “装置图法”测定光合速率和呼吸速率
(1)测定装置:
考点八 光合作用与细胞呼吸相关实验设计的方法
(2)测定方法及解读
a. 测定呼吸强度:
Ⅰ. 装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于 ；
Ⅱ. 玻璃钟罩 处理，以排除光合作用的干扰；
Ⅲ. 置于适宜温度环境中；
Ⅳ. 红色液滴向 移动(代表呼吸耗氧量即呼吸速率)。
吸收CO2
暗
左
b. 测定净光合速率:
Ⅰ. 装置烧杯中放入适宜浓度的NaHCO3溶液，用于保证容器内
恒定，满足光合需求；
Ⅱ. 必须给予 (较强/较弱)光照处理，且温度适宜；
Ⅲ. 红色液滴向 移动(代表净光合速率)。
CO2浓度
较强
右
(CO2缓冲液)
c. 校正装置
为防止环境因素对实验结果造成干扰要设置空白对照。
设置方法为 。
因为外界环境因素(如温度、气压等)变化会引起液滴移动，据此要对实验结果进行校正。
把上述测定装置中的植物改为死亡的植物，烧杯中放的溶液不变
【检测】(2021·创新卷) 某生物兴趣小组利用下图所示的实验装置来探究绿色植物的生理作用。据此回答下列问题:
(1)若要探究植物细胞呼吸的类型，选取的实验装置_______________，为使实验结果更科学，还需设置______________。若实验中对照组的红色液滴静止不动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则观察到的实验现象是_______________________________________________。
装置一和装置二
对照实验
装置一红色液滴左移、装置二红色液滴右移
【检测】(2022·创新卷)某生物兴趣小组利用下图所示的实验装置来探究绿色植物的生理作用。据此回答下列问题:
(2)若要验证CO2是植物光合作用的必需原料，选取的最佳实验装置是____________________，实验中给植物提供H218O后，在玻璃罩内检测到含18O的(CH2O)，其产生的途径为___________________________________________________________。
装置一和装置三
H218O参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2, C18O2参与暗反应产生(CH218O)
2. “黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率
黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用
白瓶既能进行光合作用又能进行呼吸作用
所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值
用白瓶(有光照的一组)测得的为净(表观)光合作用强度值
综合两者即可得到总(真正)光合作用强度值
【检测】取三个玻璃瓶，两个黑布包上，并包以锡箔，记为A、B瓶，另一个玻璃瓶不做处理，记为C瓶，其中B、C瓶中放入生长状况相同且良好的同种植物。从待测的水体深度取水并装入三个瓶中，保留A瓶以测定水中原来的溶氧量。将B、C瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。下列叙述错误的是(　　)
A. B瓶中氧气的减少量表示呼吸作用量
B. C瓶中氧气的增加量表示净光合作用量
C. C瓶中测得的现有氧气量与B瓶中测得的现有氧气量之和表示总光合作用量
D. C瓶中测得的现有氧气量与B瓶中测得的现有氧气量之差表示总光合作用量
C
设测定的溶氧量为:
A瓶: Ma
B瓶: Mb
C瓶: Mc
总光率＝净光率+呼率
呼率＝Ma－Mb
净光率＝Mc－Ma
总光率＝(Mc－Ma)+(Ma－Mb)
＝Mc－Mb
①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为 ；白瓶中氧气的增加量为 ；二者之和为 。
【规律归纳】
②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即 。
有氧呼吸量
净光合作用量
总光合作用量
总光合作用量
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, 如图所示, 以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
呼吸速率＝ ;
(x - y)/2S
净光合速率＝ ;
总光合速率＝ ;
(z－y)/2S
(x＋z－2y)/2S
【检测】某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，作如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的总光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是(　　)
A. 下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时
B. 下午4时后将整个实验装置遮光6小时
C. 下午4时后在阳光下照射6小时
D. 下午4时后将整个实验装置遮光3小时
D
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
总光合速率＝(3y－2z－x)/6
净光合速率=(y－x)/6
呼吸速率=(y－z)/t
t＝3
4. “半叶法”测光合作用有机物的生产量
将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表呼吸作用强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。
【检测】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或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6h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6h内的总光合作用强度M，M＝ 。
MB－MA
呼率＝M0－MA
设实验前截取同等面积的叶片，烘干称重记为M0, 则:
净光率＝MB－M0
总光率＝(MB－M0)+(M0－MA)
5. “叶片上浮法”探究影响光合作用的因素
首先对叶片进行打孔、抽气、沉底处理，然后根据不同的实验目的给予不同的单一变量操作，最后观察并记录叶片上浮所用的平均时间或单位时间内叶圆片浮起的数目。
【检测】图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(见图乙)，以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是(　　)
A. 在AB段, 随着NaHCO3溶液浓度的增加, 光合作用速率逐渐减小
B. 在BC段，单独增加光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间
C. 因配制的NaHCO3溶液中不含氧气，所以整个实验过程中叶圆片不能进行细胞呼吸
D. 在C点以后，随NaHCO3溶液浓度过高，叶肉细胞光合作用强度下降
D
增加
无法确定题中的光照和温度是否为最适的光照强度和最适温度，增加光照强度或温度，光合速率的变化无法预测，叶圆片上浮至液面的时间也无法确定。
光合作用产生氧气，叶肉细胞可以进行有氧呼吸。
6. “梯度法”探究影响光合作用的因素
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
(1)注意变量的控制手段。如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同的恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
(2)不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行对照实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
(3)无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度值”。
【检测】在测定金鱼藻光合作用的实验中，密闭装置中有一定浓度的碳酸氢钠溶液，保持温度恒定且适宜，通过改变冷光源与装置间的距离来改变光照强度，实验距离都在有效光照距离内。不同距离下的9个相同装置5分钟内产生的气泡数(光合强度用气泡数表示)的结果见下表。请回答下列问题:
装置组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9
与光源距离/cm 10 15 20 25 30 35 40 45 50
气泡数(个) 40 39 30 22 15 5 3 0 0
装置组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9
与光源距离/cm 10 15 20 25 30 35 40 45 50
气泡数(个) 40 39 30 22 15 5 3 0 0
(1)据表格信息分析影响光合作用强度的因素是________________；在距离不变的情况下，若要增加第3组气泡产生的数量，可在实验前对该装置采取的措施是_______________________________________。
(2)若第8组和第9组的呼吸作用强度相同，则这两组光合作用强度_____(填“相同”或“不同”)。
(3)若曲线图所示结果均为距离光源15 cm测得，试分析表格中9个组的碳酸氢钠溶液浓度最可能是________。
A. 15 mg/L B.18 mg/L C. 20 mg/L D. 25 mg/L
光照强度
适当增加碳酸氢钠溶液浓度(或增加金鱼藻的数量)
不同
B
【拓展】光呼吸
1. 光呼吸的发现
1955年科学家德柯尔用红外线气体分析仪测定烟草光合速率时发现正在进行光合作用的烟草叶片在光照停止后会快速释放CO2，这种现象称为“二氧化碳的猝发”。
【拓展】光呼吸
①A表示光下净光合速率。
②B和C表示光下时植物呼吸速率。
③B表示无论是光下还是暗处都可进行的呼吸速率。
④C表示只有光下才有的呼吸速率。即光呼吸现象。
1. 光呼吸的发现
光呼吸
2. 光呼吸的起因
因为卡尔文循环中CO2固定的酶(Rubisco酶)具有两面性(或双功能)
即RuBP羧化加氧酶
a.高CO2浓度、低O2时，进行羧化
b.低CO2浓度、高O2时，进行加氧
C5+CO2
2C3
Rubisco
C5+O2
C2+C3
Rubisco
2C2+O2
C3+CO2
ATP、NADH
酶
[C3进入卡尔文循环]
[C3进入卡尔文循环]
叶绿体
线粒体
3.卡尔文循环与光呼吸
光照强度增强
↓
产生的O2增多
↓
光呼吸增强
叶绿体
线粒体
4. 光呼吸的危害
①如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分C5以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。
②光呼吸过程中消耗了ATP和还原氢，即造成了能量的损耗。
5.光呼吸的意义
防止强光对叶绿体的破坏
叶绿体
线粒体
【检测】研究发现，Rubisco酶是绿色植物细胞中含量最丰富的蛋白质，功能上属于双功能酶。当CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，完成光合作用；当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中生成CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列有关叙述错误的是( )
D
A.植物叶肉细胞中，Rubisco酶发挥作用的场所是叶绿体基质
B.在较高CO浓度环境中，Rubisco酶所催化的反应产物是C3
C.从能量利用角度看,光呼吸与暗反应都消耗ATP
D.当胞间CO2与O2浓度的比值减小时，不利于植物进行光呼吸
【检测】利用如图所示装置可探究某生存状态良好的绿色植物的生理作用。假如该植物光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖,且不能进行产生乳酸的无氧呼吸(忽略装置内其他微生物的干扰)。下列相关叙述,正确的是(　　)
B.若要验证CO2是植物进行光合作用的必需原料,应选择装置一和装置三
C.光照条件下,装置一、三中红色液滴移动的距离分别表示O2吸收量和O2生成量
D.黑暗条件下,若装置一、二中的红色液滴均不移动,则该植物只进行有氧呼吸
A.若要验证该植物在光下释放氧气,应将装置二和三分别放在黑暗和光照条件下
A项: 应将装置三分别放在黑暗和光照条件下即可
C项: 装置一可表示光下氧气的吸收量, 即呼吸速率, 装置三O2释放量
D项: 则该植物已死亡
B

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