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第9讲 光合作用
考点一 实验：绿叶中色素的提取和分离
考点二 光合色素的种类、作用、分布和叶绿体的结构与功能
考点三 光合作用的探究历程与光合作用的原理
考点四 光合作用的影响因素及原理的应用
实验：绿叶中色素的提取和分离
色素易溶于有机溶剂
色素的提取
色素的分离
实验原理
方法：
原理：
用有机溶剂无水乙醇、丙酮或石油醚提取。
不同色素在层析液中的溶解度不同
方法：
原理：
纸层析法
实验：绿叶中色素的提取和分离
实验过程
色素的提取
色素的分离
选：
剪：
加：
磨：
虑：
绿色的新鲜叶片
将叶片剪碎
无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙
迅速、充分研磨
用单层尼龙布过滤，收集滤液
制备滤纸条：
纸层析色素：
画滤液细线：
在滤纸条剪去两角一端1cm处用铅笔画线
用毛细吸管吸取色素滤液，沿铅笔线均匀画一条线，滤液干后多画几次。
将滤纸条插入层析液中，层析液需低于滤液线，并且瓶口需密封。
实验：绿叶中色素的提取和分离
实验结果
滤纸条上出现四条色素带
橘黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
思考：
色素条带与 有关；
色素带宽窄与 有关
色素带扩散速度与 有关。
色素种类
色素含量
“胡叶ab”
溶解度
正常分离
未加CaCO3
或加入过少
未加无水乙醇
或层析液没过滤液线
研磨不充分；未加SiO2
或加入过少
1.(2013·海南卷，8)关于叶绿素提取的叙述，错误的是(　　)
A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料
B.加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏
C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素
D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分
C
2. 从新鲜的菠菜叶片中提取叶绿体色素时发现,提取液明显偏黄绿色,最可能的原因是( )。
A. 加入的石英砂太多 B. 没有加入
C. 用脱脂棉过滤不彻底 D. 一次加入过多无水乙醇
B
色素的种类、作用和分布
光合色素的种类：
光合色素
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
叶绿素
(含量约占1/4)
(含量约占3/4)
橘黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
色素的种类、作用和分布
光合色素的作用：
吸收光能
光合色素的吸收光谱：
传递光能、转化光能
①叶绿素主要吸收______________；
类胡萝卜素主要吸收________。
红光和蓝紫光
蓝紫光
②光合色素吸收光的范围：光合色素只吸收可见光(可见光的波长范围大约是390～760 nm)，对红外光和紫外光不吸收。
光合色素的分布：
叶绿体的类囊体薄膜上
叶绿体的结构与功能
功能：
结构：
成分：
影响叶绿素合成的因素
光照：
温度：
必需元素：
一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄
缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶片变黄
温度影响与叶绿素形成有关酶的活性
1.(与社会的联系)温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充什么颜色的光源？
最好选用无色透明的玻璃或塑料薄膜，因为它可以使各种颜色的光通过；补充光源可选择红光或蓝紫光，因为这种颜色的光植物光合作用吸收利用较多，更有利于植物进行光合作用。
1.不同“薄膜颜色”的透光情况比较
红色薄膜
蓝色薄膜
无色薄膜
白光
1.不同“薄膜颜色”的透光情况比较
红色薄膜
蓝色薄膜
无色薄膜
1.不同“薄膜颜色”的透光情况比较
红色薄膜
蓝色薄膜
无色薄膜
结论：塑料大棚应选用无色薄膜
1. 将可见光通过三棱镜后照射到绿色植物叶片的某种色素提取液上,可获得该色素的吸收光谱（图中的数字表示光的波长,单位为 ,暗带表示溶液吸收该波长的光后形成的光谱）,则该色素是( )。
D
A.类胡萝卜素 B.叶黄素 C.胡萝卜素 D.叶绿素a
叶绿素溶液
色素提取液
2.（2013·全国卷Ⅰ）关于叶绿素的叙述，错误的是（　　）
A．叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素
B．叶绿素吸收的光可能用于光合作用
C．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同
D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光
3.（2017·全国卷Ⅲ）植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的。下列叙述错误的是（　　）
A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D．叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
光合作用的探究历程
海尔蒙特栽培柳树实验
直到18世纪中期，
人们一直以为土壤中的水分是植物建造自身的原料
→植物增重主要来自水分
1771年；普利斯特利实验
结论：植物可以更新空气
未发现更新了空气中哪种成分，未发现光在其中的作用
光合作用的探究历程
→植物体只有在光下才能更新污浊的空气
甲
乙
1779年；英格豪斯实验：
光合作用的探究历程
光能转化为化学能储存在什么物质中？
1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳
1845年，梅耶——植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来（依据能量转化与守恒定律）
光能去了哪里？
光合作用的探究历程
1864年；萨克斯实验
暗处放置数小时
一半遮光，一半曝光
酒精脱色→碘蒸汽处理
→植物在光照下产生了淀粉
变蓝
不变蓝
光合作用的探究历程
光合作用的探究历程
恩格尔曼水绵实验
好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中
好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围
现象：
没有空气黑暗
极 细 光 束
完 全 光 照
氧是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
（1）恩格尔曼实验的结论是什么？
(2)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？
(3)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？
选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；
用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。
1939年；鲁宾和卡门实验（同位素标记法）
CO2
H218O
C18O2
H2O
第一组
第二组
绿色植物
（如小球藻）
实验步骤：
①第一组向植物提供H2O和C18O2
②第二组向植物提供H218O和CO2
→释放的氧气全部是O2
→释放的氧气全部是18O2
→光合作用释放的O2全部来自H2O
光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
光合作用的探究历程
卡尔文实验（同位素标记法）
用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用。
探明了CO2中的C在光合作用中转化成有机物中的C途径，这一途径称为卡尔文循环。
14CO2
小球藻
→探明了C在光合作用中的转化途径
光合作用的探究历程
年代 科学家 结论
1664
1771
1779
1845
1864
1880
1939
20世纪40代
海尔蒙特
普利斯特利
英格豪斯
梅耶
萨克斯
恩格尔曼
鲁宾 卡门
卡尔文
水分是植物建造自身的原料
植物可以更新空气
只有在光照下只有绿叶才可以更新空气
植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来,叶绿体是光合作用的场所。
光合作用释放的氧来自水。
光合产物中有机物的碳来自CO2
光合作用的原理
光合作用：
一般是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。
（CH2O）＋O2
CO2＋H2O
光能
叶绿体
光合作用的原理
光合作用的原理
光反应阶段
场所：
物质变化：
叶绿体的类囊体薄膜
条件：
光、色素、酶、H2O、ATP+Pi
水的光解：
H2O [H]+O2
光
ATP的合成：
ADP+Pi+光能 ATP
酶
光能→ATP中活跃的化学能
能量变化：
光合作用的原理
暗反应阶段
场所：
条件：
物质变化：
叶绿体基质
CO2固定：
C3还原：
ATP、[H]、酶、CO2
CO2＋C5 2C3
酶
ATP水解：
有光、无光都会进行
活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
卡尔文循环
2C3+[H] (CH2O)+C5
酶
ATP
ADP+Pi+能量
酶
能量变化：
光合作用的“一、二、三、四”
一个场所：
二个阶段：
三种能量：
四种物质变化：
叶绿体
光反应、暗反应
光能、ATP中活跃的化学能、有机物中稳定的化学能
水光解、ATP变化、CO2固定、C3还原
1.光合作用反应式及元素去向分析
（CH2O）＋O2
CO2＋H2O
光能
叶绿体
①O：
②C：
③H：
H2O------→O2
CO2-------→C3-------→(CH2O)
CO2------→C3---------→(CH2O)
H2O------→[H]--------→(CH2O)
水的光解
CO2的固定
C3的还原
CO2的固定
C3的还原
水的光解
C3的还原
2.光合作用速率稳定时，C3的数量为什么多于C5的数量？
暗反应CO2固定时：C5+CO2→2C3；
C3还原时：2C3→C5+CH20
因此当光合速率达到稳定时，C3的分子数是C5的2倍。
将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_________________________________
_________________________________。
19.(2011·全国卷Ⅰ)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。
(1)图中物质A是________(C3、C5)。
C3
(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是______________
______________________________；
当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率
不变，消耗速率却减慢，导致C5积累
暗反应速率在该
环境中已达到稳定，此时C3是C5的2倍
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。
(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的______(高、低)，其原因是______________________________
________________________________。
高
低
CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少
3.环境条件改变对相关物质含量的影响
ATP+[H] C3 C5 (CH2O)
光照强度 （CO2浓度不变） 增强
减弱
CO2浓度 （光照强度不变） 增强
减弱
(2017·河北衡水中学二调，21)如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素改变的变化情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是(　　)　
A.突然停止光照
B.突然增加CO2浓度
C.降低环境温度
D.增加光照强度
D
⑴概念：
⑵实例：
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2
能量
化能合成作用
能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用
硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
光合作用和化能合成作用
项目 光合作用 化能合成作用
区 别 能量来源
代表生物
相同点
光能
氧化无机物释放的能量
绿色植物
硝化细菌、硫细菌、铁细菌
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
影响光合作用的因素及应用
（CH2O）＋O2
CO2＋H2O
光能
叶绿体
①光照强度
②CO2浓度
③温度
④水分
1.外部因素
⑤矿质元素
2.内部因素
①生物种类
②叶龄、叶绿素含量及酶
①生物种类
③叶面积指数
影响光合作用的因素及应用
①光照强度
光照强度影响光反应，制约[H]及ATP的产生，进而制约暗反应，
应用：
温室大棚阴天时补光可以提高光合速率；
适当延长光照时间；
合理密植，增加光合作用面积
21.（2015·全国卷Ⅰ）为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%。B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量　 　（填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是　 　；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要　 　，这些反应发生的部位是叶绿体的　 　。
（2）A、B、C三组处理相比，随着　 　的增加，使光下产生的　 　能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
高于
C组只用了D组光照时间的一半，其光合作用产物的相对含量却是D组94%
光照
基质
光照和黑暗的交替频率
ATP和[H]
影响光合作用的因素及应用
②CO2浓度
需要有一定CO2浓度，光合作用才进行
应用：
农业生产上“正其行，通其风；
增施有机肥，增大CO2浓度
(2020·海南省高考模拟)温室大棚栽培黄瓜时，CO2不足会引起黄瓜苗黄化，畸形瓜增多，产量下降。针对以上现象所采取的措施中，不合理的是(　 　)
A.白天气温较高时打开大棚换气口
B.晚上在大棚内进行补光
C.将养猪棚与黄瓜棚相连通
D.在大棚内适当施用有机肥
应用：
温室中，适时增加昼夜温差，保证有机物的积累
影响光合作用的因素及应用
③温度
影响酶的活性进而影响光合作用
影响光合作用的因素及应用
④水分
水分是光合作用的原料
0
H2O
光合速率（相对值）
17.（2021·全国乙卷）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：（1）白天叶肉细胞产生ATP的场所有__________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和______________释放的CO2。（2）气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止______________，又能保证_____________正常进行。
细胞质基质、线粒体、叶绿体（类囊体薄膜）
细胞呼吸
蒸腾作用丢失大量水分
光合作用
（3）若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。（简要写出实验思路和预期结果）
实验思路：然后取若干生理状态相同的植物甲，平均分为A、B两组并与夜晚测定其细胞液PH值。将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件保持相同且适宜，一段时间后，分别测定A、B两组植物夜晚细胞液PH并记录。
预期结果：A组PH小于B组，且B组PH值实验前后变化不大，说明植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。
影响光合作用的因素及应用
⑤矿质元素
矿质元素超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫。
0
矿质元素
光合速率（相对值）
矿质元素影响叶绿素等有关化合物的合成
16.(2020·全国卷Ⅰ)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有____________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是__________________________________________(答出1点即可)。
减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤中氧气含量，促进根系的呼吸作用
肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
影响光合作用的因素及应用
⑥多因子因素的影响
影响因素：
点前：
PQ段：
Q点后：
横坐标的影响因素
双因子影响因素
曲线上的影响因素
20.（2014·全国卷新课标Ⅱ）某植物净光合速率变化趋势如图所示。据图回答下列问题：（2）CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是　 　。
（4）据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑　 　这一因素的影响，并采取相应措施。
光照强度
光照强度
24.（2016·全国卷Ⅰ）为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间（T）后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度（即单位时间、单位面积吸收CO2的量），光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
（1）据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是　 　；（2）b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高　 　（填“CO2浓度”或“O2浓度”）（3）播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同，根据这一结果能够得到的初步结论是　 　　　　　 。
光照强度
CO2浓度
环境因素引起的变异不可遗传
影响光合作用的因素及应用
2.内部因素
①生物种类
阳生植物和阴生植物为例
影响光合作用的因素及应用
2.内部因素
②叶龄、叶绿素含量及酶
增大
影响光合作用的因素及应用
2.内部因素
③叶面积指数
15.（2018·全国卷Ⅲ）回答下列问题：
（1）高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的　 　上，该物质主要捕获可见光中的　 　。
（2）植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数（单位土地面积上的叶面积总和）与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知：面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均　 　。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是　 　。
类囊体薄膜
蓝紫光和红光
增加
群体光合速率不变，但群体呼吸速率在增加，故群体干物质积累速率降低
（3）通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度　 　 　 　 　 　（填“高”或“低”）。
低
光合作用与有氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 光合作用
发生范围
条件
总反应式
场所
实质
影响因素（外因）
绝大多数活细胞
绿色植物、蓝藻、光合细菌
有光、无光都能进行
只在光下进行
细胞质基质、线粒体
合成有机物，储存能量
分解有机物，释放能量
叶绿体
O2浓度、H2O、温度、CO2浓度
光照强度、CO2浓度、温度、H2O、矿质元素
光合作用与有氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 光合作用
物质变化
能量变化
[H] 化学本质： 来源： 去路： 化学本质：
来源：
去路：
ATP 来源： 去路： 来源：
去路：
有机物→无机物
无机物→有机物
有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能和热能
光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
还原型辅酶Ⅰ（NADH）
有氧呼吸第一、第二阶段
第三阶段与O2反应生成H2O
还原型辅酶Ⅱ（NADPH）
水的光解
用于暗反应阶段C3的还原
第一、第二、第三阶段
用于各项生命活动
光反应
用于暗反应阶段C3的还原
光合作用与有氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 光合作用
联系 （1）过程联系
光合作用
有氧呼吸
CH2O
O2
光能
CO2+H2O
热能
ATP中活跃的化学能
光合作用与有氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 光合作用
联系 （2）能量联系
光能
有机物中稳定的化学能
热能
光反应
ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能
暗反应
有氧呼吸
光合作用与有氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 光合作用
联系 （3）物质联系 C： O： H:
CO2
CH2O
C3
C3H4O3
CO2
H2O
H2O
O2
H2O
CH2O
[H]
[H]
H2O
18.（2011·全国卷大纲版）为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。
编号 组1 组2 组3 组4 组5 组6 组7 组8
处理 葡萄糖溶液浸泡溶液中通入空气 葡萄糖溶液浸泡溶液中通入CO2和N2 蒸馏水浸泡水中通入空气 蒸馏水浸泡水中通入CO2和N2
光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗
检测结果 有淀粉 有淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉
回答问题：
（1）光照条件下，组5叶片通过　 　作用产生淀粉：叶肉细胞释放出的氧气来自于　 　的光解。
（2）在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是　 。
（3）组2叶片中合成淀粉的原料是　 　，直接能源物质是　　 ，后者是通过　 　产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是　 　 　。
（4）如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中　 （有、无）淀粉。
编号 组1 组2 组3 组4 组5 组6 组7 组8
处理 葡萄糖溶液浸泡溶液中通入空气 葡萄糖溶液浸泡溶液中通入CO2和N2 蒸馏水浸泡水中通入空气 蒸馏水浸泡水中通入CO2和N2
光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗
检测结果 有淀粉 有淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉
光合作用
H2O
组2和组6
葡萄糖
ATP
有氧呼吸
组4不能进行有氧呼吸，缺少ATP为合成淀粉提供能量
无
“三率”的认识
呼吸作用速率、总光合作用速率、净光合作用速率
C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量
酶
O2
CO2
消耗
产生
有机物
消耗
呼吸作用速率
O2的消耗量
CO2的产生量
有机物的消耗量
“三率”的认识
呼吸作用速率、总光合作用速率、净光合作用速率
总光合作用速率
（CH2O）＋O2
CO2＋H2O
光能
叶绿体
O2
产生
CO2
固定
有机物
产生
O2的产生量
CO2的固定量
有机物的产生量
呼吸作用速率、总光合作用速率、净光合作用速率
“三率”的认识
净光合作用速率
O2
CO2
消耗
产生
有机物
消耗
O2
产生
CO2
固定
有机物
产生
释放O2
吸收CO2
有机物
积累
O2的释放量
CO2的吸收量
有机物的积累量
净光合速率=总光合速率-呼吸速率
“三率”的认识
呼吸作用速率、总光合作用速率、净光合作用速率
呼吸速率 总光合速率 净光合速率
O2 O2的消耗量 O2的产生量 O2的释放量
CO2 CO2的产生量 CO2的固定量 CO2的吸收量
有机物 有机物的消耗量 有机物的产生量 有机物的积累量
总光合速率＜呼吸速率
总光合速率＝呼吸速率
总光合速率＞呼吸速率
净光合速率＜0
净光合速率＝0
无有机物积累、O2的释放、CO2的吸收
有有机物积累、O2的释放、CO2的吸收、植物能够生长
净光合速率＞0
28.（2009·全国卷Ⅱ）（1）如图表示A、B两种植物的光照等其他条件适宜的情况下，光合作用强度对环境中CO2浓度变化的响应特性。据图判断在CO2浓度为300μL L﹣1（接近大气CO2浓度）时，光合作用强度较高的植物是　 。（3）当植物净固定CO2量为0时，表明植物　 　。
B
细胞呼吸产生的CO2和光合作用固定的CO2的量相等
根据曲线图判断“三率”
（1）光照强度与CO2曲线图
（1）在图中找出：光合速率、呼吸速率和净光合速率。
根据曲线图判断“三率”
（1）光照强度与CO2曲线图
（2）图中光照强度为0、B、C时代表什么生物学意义？AB段、BD段有什么生物学意义？
B点：
C点：
光补偿点，呼吸速率等于光合速率时的光照强度
光饱和点，光合速率最大时的最小光照强度
根据曲线图判断“三率”
（1）光照强度与CO2曲线图
（3）在若该图为阳生植物的相关曲线图，请在图中将阴生植物曲线图标注出。
27.（2018·全国卷Ⅰ）甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示，回答下列问题：
（1）当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是　 　。
（2）甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光台速率下降幅度较大的植物是　 　。判断的依据是　 　 。
（3）甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是　 。（4）某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的　 　 （填“O2”或“CO2”）不足。
甲
甲
在低光照强度下，甲植物净光合速率下降幅度大于乙植物
乙
CO2
根据曲线图判断“三率”
（1）光照强度与CO2曲线图
（4）整个过程中，植物净光合速率受到什么外部因素的限制？
根据曲线图判断“三率”
（1）光照强度与CO2曲线图
（5）若该植物光合作用速率增强，B、C、D三点该如何移动？
已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为 和 。下图表示该植物在 时光合强度与光照强度的关系。若改变环境条件,曲线中有关点的移动情况,正确的是( )。
A.若温度突然从 下降到 ,则 点上移、 点左移、 值增加
B.若 点时突然增大环境 浓度,则 点右移、 值增加
C.若 点时突然增大环境 浓度,则短时间内植株叶肉细胞叶绿体内 含量会减少、 含量会增加
D.若 点时突然减弱光照强度,则短时间内植株叶肉细胞叶绿体内 含量会减少, 含量会增加
A
一轮大书P84
16.(2020·全国卷Ⅰ)
（3）农业生产常采用间作（同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物）的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点（光合速率达到最大时所需的光照强度）见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是___________________，选择这两种作物的理由是___________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
A和C
作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用，作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，可利用下层弱光进行光合作用
27.（2018·全国卷Ⅱ）为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分別测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：
（1）从图可知，A叶片是树冠　 　 　 　 　（填“上层”或“下层”）的叶片，判断依据是　 　。
（2）光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的 反应受到抑制。
（3）若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是　 　。
下层
A叶片的净光合速率达到最大时所需光照低于B叶片
无水乙醇
暗
29.（2013·全国卷大纲版）某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光（完全黑暗后释放CO2的速率。吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的示意图如图所示（吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量），回答下列问题：（1）在光照条件下，图形 A+B+C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用　 　，其中图形B的面积表示　 　，从图形C可推测该植物存在另一个　 　的途径，CO2进出叶肉细胞都是通过）　 　的方式进行的。
固定的CO2总量
释放CO2
自由扩散
（2）在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形　 　（填A或B）的面积变小，图形　 　（填A或B）的面积增大，原因是　 　。
A
B
光合速率降低，呼吸速率增强
根据曲线图判断“三率”
（2）CO2浓度与CO2曲线图
（1）在图中标注出：光合速率、呼吸速率和净光合速率（2）图中CO2浓度为D、E、M时代表什么生物学意义？CG段、GE段和EF有什么生物学意义？（3）整个过程中，植物净光合速率受到什么外部因素的限制？
E点：
M点：
C02补偿点，呼吸速率等于光合速率时的C02浓度
C02饱和点，光合速率最大时的最小C02浓度
一轮大书P85
22.(2022·全国甲卷）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。(1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是______________________（答出3点即可）。(2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是____________（答出1点即可）。
(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是___________________________________。
02、ATP、[H]
供自身呼吸作用消耗（或构建植物体结构）
C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2
26.（2017·全国卷Ⅰ）植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度．已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的．回答下列问题：
（1）将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养．培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是　 　．甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率　 　（填“大于0”“等于0”“小于0”）．
（2）若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是　 　 ．
植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用产生的CO2量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低
大于0
甲植物进行光合作用，密闭环境中O2浓度增加，有氧呼吸速率增加
25.（2016·全国卷Ⅱ）BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄．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BTB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，之后将等量的绿色溶液分别加入到7支试管中，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表。
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
50min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
遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
（1）本实验中，50min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由　 　引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果　 　（填“可靠的”或“不可靠的”）．
（2）表中X代表的颜色应为　 　（填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”），判断依据是　 　．
（3）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　 　．
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
50min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
遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100cm的地方。
不同光照强度下水草的光合作用和呼吸作用
不可靠的
黄色
水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，溶液中CO2浓度升高，并高于3号试管
光合速率等于呼吸速率（净光合速率等于0）

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