2-4 影響光合作用的因素及應(yīng)用（導(dǎo)學(xué)案）-2025年高考生物大一輪復(fù)習(xí)掃易錯攻疑難學(xué)案

S2.4影響光合作用的因素及應(yīng)用★自主復(fù)習(xí)·精細(xì)梳理【要求】1．精讀課本，了解知識被發(fā)現(xiàn)的情境。2．精細(xì)梳理知識，使知識條理化、簡約化。3．將重點、錯點、疑點用不同的符號標(biāo)記出來。4．學(xué)習(xí)小組相互檢查任務(wù)完成情況，抽查學(xué)習(xí)效果，簽名以示負(fù)責(zé)。【任務(wù)】1．必修1P105～1062．學(xué)案第10講【課堂抽測】上課開始時，對自主復(fù)習(xí)情況進行抽測，以學(xué)習(xí)小組為單位記分，作為優(yōu)秀學(xué)習(xí)小組評選依據(jù)?！锩c錯點·精準(zhǔn)清除【掃盲點】1.（必修1P97問題探討）塑料大棚中“塑料顏色”與“補光顏色”的選擇為提高光能利用率，塑料大棚栽培時常選擇“無色塑料”以便透過各色光，這是因為太陽的全色光透過時各種顏色的光均可被作物吸收(對黃綠色吸收較少)。陰天或夜間給溫室大棚“人工補光”時，宜選擇植物吸收利用效率最高的“紅光或藍紫光”燈泡。因為若利用白熾燈，則其發(fā)出的光中“黃綠光”利用率極低，從節(jié)省能源(節(jié)電、節(jié)省成本)的角度講，用紅燈泡、紫燈泡效率最高。2．（必修1P106拓展應(yīng)用）下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析曲線并回答下列問題：（1）圖中顯示，7～10時，光合作用強度不斷增強，其原因是什么？在一定溫度和CO2供應(yīng)充足的情況下，光合作用強度是隨著光照強度加強而增強。（2）由上圖可看出大約中午12時左右，光合作用強度明顯減弱，其主要原因是什么？因此時溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關(guān)閉，CO2供應(yīng)減少，導(dǎo)致光合作用強度明顯減弱。（3）由B點到C點的過程中，短時間內(nèi)C3和C5的變化分別是C3下降，C5上升。（4）為何14～17時的光合作用強度不斷下降？14～17時光合作用強度不斷下降是因為此時光照強度不斷減弱?！緶珏e點】1．葉片上浮的原因是光合作用產(chǎn)生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，釋放氧氣，使葉肉細(xì)胞間隙充滿了氣體，浮力增大，葉片上浮。2．不同因素對光合作用的影響具有互補效應(yīng)。如當(dāng)光照強度降低時，可通過增加CO2濃度補償。3．不同條件下影響光合作用的關(guān)鍵因素不同。如其他條件適宜，CO2達到飽和點，此時限制因素最可能是五碳化合物的含量。4．細(xì)胞呼吸速率增大，其他條件不變時，CO2(或光)補償點應(yīng)右移，反之左移。5．夏季中午氣溫過高，導(dǎo)致光合酶活性降低，呼吸酶不受影響(呼吸酶最適溫度高于光合酶)，光合作用強度減弱，但此時光合作用強度仍然大于呼吸作用強度。6．在晴朗夏日的正午前后，小麥植株的光合作用強度顯著下降，此時葉片有氧呼吸產(chǎn)生的ATP少于光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP7．當(dāng)溫度改變時，不管是光反應(yīng)還是暗反應(yīng)都會受影響，但主要是影響暗反應(yīng)，因為參與暗反應(yīng)的酶的種類和數(shù)量都比參與光反應(yīng)的多8．CO2濃度很低時，光合作用不能進行，但CO2濃度過高時，會抑制植物的細(xì)胞呼吸，進而影響光合作用9．降低光照將直接影響到光反應(yīng)的進行，從而影響暗反應(yīng)；改變CO2濃度則直接影響暗反應(yīng)的進行，對光反應(yīng)也產(chǎn)生影響10．水分能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內(nèi)，從而影響光合作用★疑點難點·精心突破【解疑點】1．影響光合作用的內(nèi)部因素是什么？體現(xiàn)在哪些方面？直接原因：光合酶、光合色素、C5等物質(zhì)。根本原因：DNA（基因）。（1）同一植物的不同生長發(fā)育階段光合作用強度不同①同一植物的不同生長發(fā)育階段與光合作用強度關(guān)系曲線曲線分析：在外界條件相同的情況下，光合作用速率由弱到強依次是：幼苗期、營養(yǎng)生長期、開花期。②應(yīng)用：根據(jù)植物在不同生長發(fā)育階段光合速率，適時、適量地提供水肥及其他環(huán)境條件，以使植物茁壯成長。（2）同一葉片的不同生長發(fā)育時期光合作用強度不同①同一葉片的不同生長發(fā)育時期與光合作用強度關(guān)系曲線曲線分析：隨著幼葉發(fā)育成壯葉，葉面積增大，葉綠體增多，葉綠素含量增加，光合速率加快；老葉內(nèi)葉綠素遭破壞，光合速率減慢。②應(yīng)用：農(nóng)作物、果樹管理后期適當(dāng)摘除老葉、殘葉，都是根據(jù)其原理，降低細(xì)胞呼吸消耗的有機物。（3）不同的植物光合作用強度不同①不同的植物與光合作用強度關(guān)系曲線曲線分析：當(dāng)光照強度較弱時，陰生植物對光能的利用率較高；當(dāng)光照強度較強時，陽生植物對光能的利用率較高；陰生植物更適合在林下種植。②應(yīng)用：間作套種是指在同一塊土地上按照不同比例種植不同種類農(nóng)作物的種植方式。運用群落的空間結(jié)構(gòu)原理，充分利用光能、空間、時間資源，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。2．光是光合作用的動力，通過哪些方面影響光合作用？怎樣應(yīng)用于生產(chǎn)實際，提高作物產(chǎn)量？（1）光照強度對光合作用的影響①原理：光照強度通過影響植物的光反應(yīng)進而影響光合速率。光照強度增加，光反應(yīng)速率加快，產(chǎn)生的NADPH和ATP增多，使暗反應(yīng)中C3的還原加快，從而使光合作用產(chǎn)物增加。②光照強度與光合作用強度關(guān)系曲線曲線分析：A點：光照強度為0，只進行細(xì)胞呼吸。AB段：隨著光照強度逐漸增強，光合作用強度逐漸增強，CO2釋放量逐漸減少。B點：細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細(xì)胞呼吸強度，此時的光照強度稱為光補償點。BC段：隨著光照強度逐漸增強，光合作用強度逐漸增強。D點：D點后光照強度增加，光合作用不再增強，此時內(nèi)部的限制因素是光合色素含量、酶的數(shù)量、C5的含量等；外部限制因素是CO2濃度等除光照強度之外的環(huán)境因素。D點的光照強度稱為光飽和點。③應(yīng)用：溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強光照強度，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，間作套種農(nóng)作物，可充分利用光能、空間、時間資源，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。（2）光質(zhì)（光的波長）對光合作用的影響大多數(shù)高等植物和綠藻，在紅、橙光下光合速率最高，藍紫光其次，綠光最低。光質(zhì)對植物的影響與植物種類有關(guān)，不同光質(zhì)對植物的影響效應(yīng)不盡相同，甚至得出相反的結(jié)論。所以，那些籠統(tǒng)地認(rèn)為“某種光的光合作用強，某種光的光合作用弱”的說法是不科學(xué)的。其蘊含的機理是錯綜復(fù)雜的，因為光質(zhì)除了作為一種能源控制光合作用外，還可作為一種觸發(fā)信號影響著植物的生長、發(fā)育、形態(tài)建成、抗逆和衰老、物質(zhì)代謝以及基因表達等等。（3）光照面積對光合作用的影響①光照面積與光合作用強度關(guān)系曲線曲線分析：隨著葉面積指數(shù)的增大光合作用總量逐漸增大，當(dāng)有很多葉片被遮擋后，光合作用總量不隨葉面積指數(shù)的增大而增大；呼吸作用總量隨葉面積指數(shù)的增大而逐漸增大（成正比）；在光合面積飽和點之前，干物質(zhì)量隨葉面積指數(shù)的增大而增大，在光合面積飽和點時，干物質(zhì)量最大，超過光合面積飽和點，隨葉面積指數(shù)增大干物質(zhì)量逐漸減小。②應(yīng)用：合理密植，增加單位面積株數(shù)；改變株形，提高單株受光面積；間作套種，提高散射光的利用率。3．二氧化碳是光合作用的重要原料，怎樣影響光合作用？怎樣應(yīng)用于生產(chǎn)實際，提高作物產(chǎn)量？（1）原理：CO2是光合作用的原料，參與暗反應(yīng)階段，制約C3的形成。（2）二氧化碳濃度與光合作用強度關(guān)系曲線曲線分析：圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度；圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度；B點和B′點對應(yīng)的CO2濃度都表示CO2飽和點。（3）應(yīng)用：正其行，通其風(fēng)，使大量空氣通過葉面，使光合作用正常進行；通過增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光合速率。4．溫度是影響光合作用的重要環(huán)境因素，怎樣影響光合作用？怎樣應(yīng)用于生產(chǎn)實際，提高作物產(chǎn)量？（1）原理：溫度通過影響酶的活性影響光合作用，主要制約暗反應(yīng)。（2）溫度與光合作用強度關(guān)系曲線曲線分析：一般植物可在10～35℃下正常進行光合作用，其中AB段（10～35℃）隨溫度的升高而增強，最適溫度以上光合作用開始下降，50℃左右光合作用停止；光合酶的最適溫度比呼吸酶的最適溫度低。（3）應(yīng)用：溫室栽培植物時，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)降低室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。5．水分和礦質(zhì)元素是影響光合作用的重要物質(zhì)，怎樣影響光合作用？怎樣應(yīng)用于生產(chǎn)實際，提高作物產(chǎn)量？（1）原理：①水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，如植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降。②礦質(zhì)元素通過影響與光合作用有關(guān)的化合物的合成，對光合作用產(chǎn)生直接或間接的影響。（2）水（礦質(zhì)元素）與光合作用強度關(guān)系曲線（3）應(yīng)用：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的生長規(guī)律，合理灌溉和施肥。合理輪作，避免重茬(指在一塊田地上連續(xù)栽種同種作物)，既可以充分利用土壤中的無機鹽，又可以減輕蟲害?！酒齐y點】1．多因子光合作用曲線分析各種因素綜合在一起同時影響光合作用，例如，光照強度/溫度、光照強度/二氧化碳濃度、溫度/光照強度與光合速率的關(guān)系如圖1、圖2、圖3所示。曲線分析：（1）P點之前，限制光合作用速率的因素為橫坐標(biāo)所示的因子，隨著其因子的增強光合速率加快。（2）Q點之后，橫坐標(biāo)所在的因素不再是影響光合速率的因子，影響因素為坐標(biāo)圖中三條曲線所示出的因子。（3）PQ點之間，同時受兩種因子的影響。應(yīng)用：生產(chǎn)上，要綜合施策，提高作物產(chǎn)量。溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同時適當(dāng)增加CO2濃度，進一步提高光合速率；當(dāng)溫度適宜時，可適當(dāng)增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率。2．環(huán)境條件變化時光合作用曲線中“關(guān)鍵點”的移動（1）縱軸上點的移動（上移或下移）A點：代表呼吸速率，細(xì)胞呼吸增強，A點下移；細(xì)胞呼吸減弱，A點上移。B點（補償點）C點（飽和點）適當(dāng)增大CO2濃度（光照強度）左移右移適當(dāng)減小CO2濃度（光照強度）右移左移土壤缺Mg2＋右移左移（2）橫軸上點的移動（左移或右移）注意：細(xì)胞呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點應(yīng)右移，反之左移。（3）曲線上點的移動（右上移或左下移）D點：代表最大光合速率，若增大光照強度或增大CO2濃度使光合速率增大時，D點向右上方移動；反之，D點向左下方移動。3．C4植物的光合作用特點CO2同化的最初產(chǎn)物不是三碳化合物（3-磷酸甘油酸），而是四碳化合物（蘋果酸或天門冬氨酸）的植物，稱為C4植物。如玉米、甘蔗、高粱、莧菜、馬齒莧等，適于在高溫、干燥和強光的條件下生長。而最初產(chǎn)物三碳化合物（3-磷酸甘油酸）的植物則稱為C3植物。如小麥、水稻等。觀察C4植物的葉片結(jié)構(gòu)可知，C4植物有兩類葉綠體，葉肉細(xì)胞中的葉綠體基粒發(fā)達，維管束鞘細(xì)胞中的葉綠體基粒很少或退化。C4植物的光合作用過程如下圖所示：C4植物的光合作用的特點：（1）葉肉細(xì)胞的葉綠體有類囊體能進行光反應(yīng)，同時CO2被固定到C4化合物中，隨后C4化合物進入維管束鞘細(xì)胞，維管束鞘細(xì)胞中沒有完整的葉綠體，C4化合物釋放出的CO2參與卡爾文循環(huán)，進而生成有機物。（2）PEP羧化酶被形象地稱為“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，能利用低濃度CO2的進行光合作用，使C4植物比C3植物具有較強光合作用(特別是在高溫、光照強烈、干旱條件下)能力，并且無光合午休現(xiàn)象?！緦嵗坑衩兹~肉細(xì)胞中有一種酶，通過系列反應(yīng)將CO2泵入維管束鞘細(xì)胞，使維管束鞘細(xì)胞積累較高濃度的CO2，保證卡爾文循環(huán)順利進行，這種酶被稱為“CO2泵”，下列相關(guān)敘述錯誤的是(AC)A．A→B的過程還需要光反應(yīng)提供的NADH、ATP等物質(zhì)的參與B．抑制“CO2泵”的活性，短時間內(nèi)維管束鞘細(xì)胞中B的含量增加C．晴朗的夏季11：00時，溫度升高，玉米維管束鞘細(xì)胞的光合作用速率會明顯下降D．可用紙層析法分別分離玉米葉肉細(xì)胞、維管束鞘細(xì)胞中的色素并比較色素的含量和種類差別4．CAM植物的光合作用特點CAM植物是細(xì)胞采用“景天科酸代謝途徑

(簡稱CAM)”的多肉植物,例如仙人掌、菠蘿等。這類植物氣孔夜間開放，白天關(guān)閉，特別適應(yīng)干旱環(huán)境。CAM植物的光合作用過程如下圖所示：CAM植物的光合作用的特點：（1）夜間氣孔開放，吸收CO2，淀粉經(jīng)糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2與PEP結(jié)合，生成草酰乙酸，進一步還原為蘋果酸儲存在液泡中。而白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中脫羧，放出CO2，進入卡爾文循環(huán)合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再還原成三碳糖，最后合成淀粉或者轉(zhuǎn)移到線粒體，進一步氧化釋放CO2，又可進入卡爾文循環(huán)。（2）該類植物葉肉細(xì)胞夜間淀粉減少，蘋果酸增加，細(xì)胞液pH下降；白天淀粉增加，蘋果酸減少，細(xì)胞液pH上升?！緦嵗慷嗳庵参锸侵笭I養(yǎng)器官肥厚多汁并且儲藏大量水分的植物，能夠在高溫干旱的條件下良好生長。多肉植物葉片上的氣孔夜間開放吸收CO2，生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用。請回答下列問題：（1）多肉植物白天進行光合作用所需CO2來源有蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放和細(xì)胞呼吸產(chǎn)生(請?zhí)顚懴嚓P(guān)生理過程)。多肉植物夜晚能吸收CO2，卻不能合成(CH2O)的原因是