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(共35张PPT)
课时规范练16　光合作用的影响因素及其应用
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必备知识基础练
考点一　探究环境因素对光合作用强度的影响
1.(2024·海口模拟)如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置,氧气传感器可监测O2量的变化。已知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是(　　)
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A.NaHCO3溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO2
B.用单色光照射时,相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的O2量多
C.氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻光合作用产生的O2量
D.拆去滤光片,改变光照强度,并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点
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答案 C　
解析 氧气传感器测到的O2量是金鱼藻净光合作用产生的O2量,即总光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值,C项错误。
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2.(2025·山西模拟)科研人员在实验室模拟一昼夜中的光照强度,并测定苦菊幼苗的光合速率变化情况,结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.图示光合速率是苦菊幼苗的净光合速率
B.B点时,光合速率等于呼吸速率,此时有机物积累最多
C.C、E两点光照强度相同,光合速率不同,可能和光合产物积累有关
D.D点时光照强度最大,制约光合速率的因素可能是胞间CO2浓度
B
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解析 由图可知,图中曲线是通过测定吸收的CO2得到的,因此表示净光合速率,A项正确;B点时,净光合速率大于0,此时光合速率大于呼吸速率,但积累的有机物不是最多的,B项错误;图中C点与E点的光照强度相同,但光合速率有差异,可能和光合产物积累抑制了光合作用有关,C项正确;D点时光照强度最大,但光合速率低于C点,可能是部分气孔关闭引起光合午休,导致细胞吸收的CO2量减少,即此时光合作用的制约因素可能是胞间CO2浓度,D项正确。
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考点二　影响光合作用的因素及其应用
3.(2024·湖南衡阳模拟)下列有关光合作用原理和应用的叙述,错误的是(　)
A.叶绿体中光合色素吸收的光能可用于将水分解成氧和H+
B.在暗反应阶段中,从外界吸收进来的二氧化碳,不能直接被NADPH还原
C.提高白天与夜间的温度,有利于增加大棚蔬菜产量
D.适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度
答案 C　
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解析 在暗反应阶段中,从外界吸收进来的二氧化碳先与C5结合生成C3,接着C3被还原,即从外界吸收进来的二氧化碳,不能直接被NADPH还原;白天适当提高温度,有利于光合作用的进行,晚上适当降低温度,降低呼吸速率,从而增加大棚蔬菜产量;“光合午休”是由中午光照过强,温度过高,蒸腾作用过于旺盛,部分气孔关闭导致二氧化碳供应不足引起的,故适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度。
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4.甲植物和乙植物的净光合速率随CO2浓度变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.CO2浓度为200 μL/L时,限制两种植物
光合速率的主要因素均为光照强度或温度
B.CO2浓度为400 μL/L时,甲、乙植物的总光合速率相等
C.CO2浓度为500 μL/L时,甲植物水的光解能力强于乙植物
D.与甲植物相比,乙植物更适合在高CO2浓度条件下生存
C
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解析 CO2浓度为200 μL/L时,甲植物未达到CO2饱和点,此时限制其光合速率的主要因素为CO2浓度,而乙植物已达到CO2饱和点,此时限制其光合速率的因素主要是光照强度或温度等,A项错误;CO2浓度为400 μL/L时,甲、乙植物的净光合速率相等,由两条曲线与纵轴的交点可知,二者的呼吸速率不相等,故二者的总光合速率不相等,B项错误;CO2浓度为500 μL/L时,甲植物的总光合速率大于乙植物,故甲植物的光反应中水的光解能力强于乙植物,C项正确;图中甲植物CO2饱和点大于乙植物,且高浓度CO2情况下其光合作用速率更高,故甲植物更适合在高CO2浓度条件下生存,D项错误。
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5.(2025·广东茂名模拟)许多农业谚语涉及生物学原理在农业生产实践中的应用。下列相关解释不合理的是(　　)
A.秋分种高山,寒露种平川:光照对冬小麦的生长有影响
B.稀豆稠麦,收成不坏;稀麦稠豆,没啥收头:合理密植可提高产量
C.春天粪堆密,秋后粮铺地:粪肥中的矿质元素流向植物,促进粮食增产
D.大豆和玉米的间作,可以提高光照、水肥等资源的利用率,还能提高作物的抗性和产量
A
解析 秋分种高山,寒露种平川,由于海拔会影响温度,因此该事实说明温度对冬小麦的生长有影响,A项符合题意。
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6.(2024·河南安阳模拟)将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种植物隔行种植(间作),测得两种植物的光合速率如图1、图2所示(注:光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析,下列叙述正确的是(　　)
图1
图2
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A.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作
B.与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大
C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率
D.与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响
答案 A　
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解析 据图2分析可知,曲线与横坐标的交点(即光补偿点)代表光合作用与呼吸作用速率相等,此点之后植物开始积累有机物,因此大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作,A项正确;与单作相比,间作时桑树光合作用的光饱和点较大,而大豆的光饱和点小,B项错误;由图1、图2可知,大豆在弱光时间作的光合速率比单作高,C项错误;由图2可知,大豆间作时呼吸速率比单作时小,D项错误。
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7.(2024·北京通州区检测)农作物的光合作用强度与其产量直接相关。科研人员研究了光照强度和CO2浓度对某种植物光合作用强度的影响,绘制出成熟叶片在两种CO2浓度条件下,光合作用强度随光照强度的变化曲线(见下图)。下列说法正确的是(　　)
A.单位叶片中A点的光合作用强度一定大于呼吸作用强度
B.D点以后限制光合作用强度的内因可能是酶浓度
C.CO2浓度由B点调至C点瞬间,叶绿体中C3含量下降
D.若该曲线是在最适温度下测得,突然降低温度,D点会向右上方移动
B
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解析 曲线代表总光合作用强度,该植物叶片的呼吸强度未知,A项错误;CO2浓度由B点调至C点瞬间,C3的合成增加,消耗暂时不变,所以C3含量上升,C项错误;突然降低温度,光合速率降低,D点会向左下方移动,D项错误。
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关键能力提升练
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8.(2025·湖北模拟)将某种植物置于CO2浓度适宜、水分充足的环境中,温度分别保持在15 ℃、25 ℃和35 ℃,改变光照强度,测定CO2的吸收速率如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.温度和光照强度是该实验的自变量,CO2浓度和水分是无关变量
B.A点时,该植物叶肉细胞产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体
C.当光照强度大于7时,光照强度不是限制光合速率的主要因素
D.当光照强度大于8时,25 ℃条件下有机物的合成速率与15 ℃相等
D
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解析 由题意可知,本实验是为了探究不同温度和不同光照强度下植物CO2吸收速率相对值的变化,所以温度和光照强度是该实验的自变量,CO2浓度和水分是无关变量,A项正确;分析题图可知,A点时,光照强度为0,所以该植物叶肉细胞只进行细胞呼吸,产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体,B项正确;当光照强度大于7时,在温度为15 ℃、25 ℃和35 ℃条件下,CO2吸收速率相对值都不随光照强度的增加而增加,说明光照强度不是限制光合速率的主要因素,C项正确;有机物的合成速率表示总光合速率,总光合速率等于净光合速率与呼吸速率之和,当光照强度大于8时,25 ℃条件下和15 ℃条件下净光合速率相等,但两种温度下的呼吸速率不一定相等,故25 ℃条件下有机物的合成速率与15 ℃不一定相等,D项错误。
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9.(2024·黑龙江哈尔滨模拟)为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用,研究人员首先测定了不同遮光环境下的光照强度,然后将长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D四组,通过不同遮光处理一周后,测得结果如下表所示。下列分析正确的是(　　)
处理 光照强度/(μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量/(mg·g-1) 净光合速率/(μmol·m-2·s-1)
无遮光处理(A组) 1 292.7 40.9 25.4
红色透光膜(B组) 410.3 40.0 10.7
蓝色透光膜(C组) 409.9 39.6 13.2
黄色透光膜(D组) 930.7 42.1 21.2
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A.导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光的波长
B.A、B、C、D四组棉花中,D组棉花光合速率最高
C.将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜下,叶绿体中生成NADPH最多的是C组
D.雾霾天气下,选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长
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答案 D　
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解析 不同的透光膜透过的光的波长不同,光照强度不同,进而导致了净光合作用不同,故导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光照强度和光的波长,A项错误;由于不同环境中棉花植株的呼吸速率未知,故无法判断哪种透光膜下棉花的光合速率最高,B项错误;不同的处理条件下,D组处理下棉花叶的叶绿素含量最高,故推测将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜下,D组吸收的光能最多,光合作用最强,叶绿体中生成NADPH最多,C项错误;根据B、C、D三组实验结果可知,黄色透光膜下,棉花叶的净光合作用更强,故推测雾霾天气下,选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长,D项正确。
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10.(2025·广东潮州模拟)植物的光合作用中存在“光补偿点”和“光饱和点”,其中光补偿点是指植物光合速率与呼吸速率相等时的光照强度,光饱和点是指植物光合速率达到最大时所需要的最低光照强度。下列说法错误的是(　　)
A.当光照强度为光补偿点时,植物的净光合速率为0
B.CO2浓度是影响植物光饱和点大小的因素之一
C.若提高植物的叶绿素含量,则该植物的光补偿点可能会降低
D.在光饱和点的基础上提高光照强度,植物的光合速率会进一步提高
D
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解析 光补偿点是指植物光合速率与呼吸速率相等时的光照强度,此时的净光合速率等于0,A项正确;光饱和点是指植物光合速率达到最大时所需要的最低光照强度,此时若提高CO2浓度,光饱和点会改变,因此CO2浓度是影响植物光饱和点大小的因素之一,B项正确;光补偿点是指植物光合速率与呼吸速率相等时的光照强度,若提高植物的叶绿素含量,则光合速率会升高,呼吸速率不变,要让光合速率依旧等于呼吸速率就需要降低光照强度,因此该植物的光补偿点可能会降低,C项正确;光饱和点是指植物光合速率达到最大时所需要的最低光照强度,此时单独改变光照强度,光合速率不会改变,D项错误。
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11.(2024·辽宁鞍山模拟)某科研所为提高蔬菜产量进行了相关生理活动的研究,在最适温度下进行相关实验(图一实验是在黑暗中进行的),结果如图一、图二所示。下列相关分析错误的是(　　)
图一
图二
A.图一中呼吸底物为葡萄糖且O2浓度为a时,O2的吸收量小于CO2的释放量
B.植物细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时,分解葡萄糖时释放的能量中大部分以热能的形式散失
C.在光合作用最适温度下适当升温,若细胞呼吸速率增大,光补偿点可能右移
D.图二中g点时甲品种的叶肉细胞叶绿体产生的葡萄糖进入线粒体进行呼吸作用
答案 D　
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解析 无氧呼吸不吸收O2,只释放CO2,有氧呼吸吸收的O2量和释放的CO2量相等,图一中呼吸底物为葡萄糖且O2浓度为a时,有氧呼吸和无氧呼吸同时进行,O2的吸收量小于CO2的释放量,A项正确;植物细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时,分解葡萄糖时释放的能量中大部分以热能的形式散失,小部分用于形成ATP,B项正确;在光合作用最适温度下适当升温,若细胞呼吸速率增大,则需要更大的光照强度才能达到光补偿点,所以光补偿点可能右移,C项正确;葡萄糖不能进入线粒体,D项错误。
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12.(13分) 大气中CO2浓度升高及其带来的温室效应给植物的适应和进化带来极大的挑战。为探究CO2浓度对植物生长发育的影响,科学家用银杏进行了如下实验。回答下列问题。
(1)为探究大气CO2浓度上升对银杏叶片光反应的影响,研究人员将银杏分别置于CO2浓度为700 μmol/mol(实验组)和370 μmol/mol(对照组)的气室中培养。在第1生长季(0~100 d)和第2生长季(360~450 d)分别测定银杏叶片净光合速率和叶绿素含量的变化,如图所示。
①叶绿体中光合色素吸收的光能,一部分将水分解为氧并形成NADPH,NADPH在暗反应中的作用是　　　　　　　　　　　　　　。
作为还原剂和提供能量
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②根据图中的实验结果,在第1生长季中,主要因为　　　　　　　　　　　　　,所以实验组净光合速率高于对照组。
③叶绿素含量　　　(填“是”或“不是”)限制第2生长季银杏叶片净光合速率的主要因素,判断依据是
　 　　　　　 　　　　　 　　。
实验组的CO2浓度高于对照组
不是　
第2生长季对照组和实验组的叶绿素含量均上升且最终高于第1生长季,但实验组第2生长季的净光合速率比第1生长季低,对照组的2个生长季净光合速率差异不大
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(2)另有研究表明,大气CO2浓度短期倍增使银杏叶片气孔导度和蒸腾速率分别降低了46.2%、25.0%,净光合速率提高32.6%,结合以上实验结果和数据,分析大气CO2浓度短期倍增对银杏叶片的光合作用的影响是
　　 　　　 　　　　　 　　。
(3)你认为能否依据本实验的研究,预测大气CO2浓度升高对未来植物生长发育的影响吗
　　　　　 　　　 　　。
短期大气CO2浓度升高,银杏叶片内部CO2浓度增加,气孔部分关闭而使气孔导度下降,进而使蒸腾速率下降,银杏叶片对水分利用率提高,有利于光反应和暗反应的进行,从而促进银杏叶片的光合作用
不能,对绝大多数植物来说,大气CO2浓度上升对植物的影响是一个长期的过程,而人工控制实验进行的时间较短,只能反映CO2浓度升高对植物的短期影响
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解析 (1)①暗反应中在有关酶的催化作用下,C3接受光反应产生的NADPH和ATP释放的能量,并且被NADPH还原,进而合成有机物,所以NADPH在暗反应中的作用是作为还原剂和提供能量。
②本实验的目的是探究大气CO2浓度上升对银杏叶片光反应的影响,实验的自变量是CO2浓度和处理时间,实验结果显示在第1生长季,实验组银杏叶片净光合速率明显高于对照组,而二者叶绿素含量基本相同,则据此推测,是由于实验组的CO2浓度高于对照组,CO2浓度上升促进了暗反应进而促进了光合速率的增加,所以实验组净光合速率高于对照组。
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③结合图示可知,第2生长季对照组和实验组的叶绿素含量均上升且最终高于第1生长季,但与第1生长季相比,实验组第2生长季的净光合速率反而下降,对照组2个生长季的净光合速率差异不大,因此叶绿素含量不是限制第2生长季银杏叶片净光合速率的主要因素。
(2)大气CO2浓度短期倍增使银杏叶片气孔导度和蒸腾速率都降低了,而净光合速率提高了,说明短期大气CO2浓度升高,银杏叶片内部CO2浓度增加,而气孔部分关闭使气孔导度下降,进而使蒸腾速率下降,但银杏叶片对水分利用率提高,有利于光反应和暗反应的进行,从而促进银杏叶片的光合作用。
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(3)不能依据本实验的研究预测大气CO2浓度升高对未来植物生长发育的影响,因为对于绝大多数植物来说,大气CO2浓度上升对植物的影响是一个长期的过程,而人工控制实验进行的时间较短,只能反映CO2浓度升高对植物的短期影响。
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13.(14分)(2024·山东卷)从开花至籽粒成熟,小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比,某突变体叶片变黄的速度慢,籽粒淀粉含量低。研究发现,该突变体内细胞分裂素合成异常,进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性,而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示,开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示,其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂,KT为细胞分裂素类植物生长调节剂,气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度/(μmol CO2·mol-1) 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度/(mol H2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
(1)光反应在类囊体上进行,生成可供暗反应利用的物质有　　　　　　　。结合细胞分裂素的作用,据图分析,与野生型相比,开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是　 　　　　　 　 　　　　 　　。
ATP和NADPH　
突变体细胞分裂素合成更多,促进叶绿素的合成
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(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析,与野生型相比,开花14天后突变体的光饱和点　　　　(填“高”或“低”),理由是
　 　。
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析,突变体籽粒淀粉含量低的原因是____________________________________
　　　　　 　　　　　 　　。
高
开花14天后突变体气孔导度大于野生型,但胞间CO2浓度小于野生型,且突变体的呼吸代谢不受影响,因此突变体的光合作用强度更大,需要的光照强度更大
突变体的蔗糖转化酶活性高,更多的蔗糖被分解成单糖,运输到籽粒中的蔗糖减少
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