1、第二部分 新陈代谢第9讲 光合作用与C3、C4植物 一、考点内容全解（一）本讲考什么1.光合作用的过程及C3、C4间的转换（二）考点例析例1 将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是 A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降解析从光合作用的反应过程进行分析：在光合作用过程中，C02参与暗反应，C02与C5化合物结合，生成两个C3化合物，当C02突然减少时，这个过程必然受阻，因而导致C5化合物的含量上升和C3化合物含量下降。而C
2、3化合物的减少，又使暗反应中C3化合物还原成葡萄糖的过程受阻，消耗光反应提供的ATP量也减少，使细胞中ATP含量上升。 答案 C特别提示要理解这种变化是瞬时的。同类变式右图为光照和CO2浓度改变后，与光合作用有关的C5化合物和C3化合物在细胞内的变化曲线。(1)曲线a表示 ，在无光照时其含量下降的原因是 ； 曲线b表示 ，在C02浓度降低时含量下降的原因是 (2)由(1)得出光照强度和C02浓度与光合作用的关系是：前者主要影响 ；后者主要影响 。解析本题的变化是将题干文字信息改为曲线信息，因而也考查获取知识的能力。答案(1)五碳化合物；C02在还原过程中因缺NADPH和ATP不能产生C5化合物
3、，而C02仍然固定形成C3化合物。 三碳化合物；C02的减少导致C3化合物产生减少，而C3化合物仍然被还原为C5化合物 (2)光反应阶段；暗反应阶段二、方法技巧规律（一）从影响光合作用的因素的角度探索提高作物产量的途径：1影响光合作用的因素有：(1)光：光照强弱直接影响光反应；(3)温度：温度高低会影响酶的活性； (3)C02浓度：C02是光合作用的原料，直接影响暗反应。；(4)水分：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，特别地，水分还影响气孔的开闭，间接影响C02进入植物体；(5)矿质元素：矿质元素是光合作用产物进一步合成许多有机物所必需的物质如叶绿素、酶等。光照、C02浓度、温
4、度与光合速率基本关系见右图：（2）提高作物产量的途径途径措施或方法延长光时补充光照增大光合作用面积间作、合理密植提高光合作用效率控制适宜光强、提高CO2浓度（如通风）、合理施肥（供应适量必需矿质元素）提高净光合作用速率维持适当昼夜温差（白天适当升温，晚上适当降温）（二）本讲内容在高考中处于核心地位，命题都集中光反应与暗反应的综合分析、光合作用与农作物生产的多种条件综合分析，在近几年理科试题中突出了以光合作用和呼吸作用为主线，考查两项生理作用的过程、产物影响因素及彼此的制约关系，通过实验数据、图表、曲线题等新情景，结合社会、科技及生产实践考查学生分析现象抓住本质的能力。实验分析与实验设计题呈上升
5、趋势。例2施用农家肥能提高温室作物光合作用效率的理由中，正确的是A. 促进植物对水的吸收 B. 提高了温室内C02的浓度 C. 提高了光照强度 D. 矿质元素含量高解析在温室内施用农家肥，能提高光合作用的效率，其原因有二：一是提供了矿质元素，但其中矿质元素不一定含量高，与化肥比较其含量显然要低得多；二是提供了二氧化碳。农家肥中含有家畜的排泄物以及未消化吸收的有机物，这些有机物被土壤中的分解者分解后，一方面将其中的矿质元素直接归为无机界，另一方面将其转化为C02和H20等后也归为无机界，释放的热量还可以对温室升温。答案B特别提示对农家肥和C02关系的认识，要联系生态系统的知识，分解者可以分解有机
6、物成为C02和H20。同类变式一图表示在75%的全部日照下一个叶片在不同的CO2浓度（单位10-6）下净CO2交换速度（单位molms-1）的变化，判断下列叙述错误的是A.植物A是C4植物，因它在高CO2浓度下有较高的CO2光转换速度B.在CO2交换速度等于0时，两种植物A和B仍有光合作用和呼吸作用C.如果光强度保持恒定，CO2浓度进一步增加，则植物A的CO2交换速度将达到饱合点D.在CO2浓度为20010-6时，C4植物比C3植物有较高的光能利用效率解析与C3植物相比，C4植物二氧化碳饱和点低，而光饱和点高，光合效率高，这是判断C4植物的标准之一。C4植物是通过C4途径同化碳的植物，它同时具
7、备C3和C4两条途径，C4途径本身不能将CO2还原成糖，只是改善CO2的供应，是一种辅助系统。从图中可知，植物A的光补偿点(即在光照下，植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用放出的CO2量达到动态平衡时，外界环境中的CO2浓度)高，它不是C4植物。在CO2交换速度等于0时，只是两种植物光合作用消耗的CO2和呼吸作用消耗的CO2相等，此时，外界的CO2浓度称为CO2的补偿点。如果光强度保持恒定，CO2浓度进一步增加，也会达到CO2饱和点，超过饱和点，则光合速率不再随CO2浓度的增加而增加，有的植物光合强度甚至会降低，出现中毒现象。在低CO2浓度的情况下，植物的光合速率取决于其CO2补偿的高低。C4
8、植物的CO2补偿点低于C3植物，前者体积分数约为0510-6，后者约为5.010-5。空气中CO2体积分数约为3.43.510-4。当CO2浓度为20010-6(即2.010-4)时，仍低于空气中正常的CO2浓度，在低CO2浓度的情况下，C4植物应该比C3植物有较高的光合速率。答案A特别提示掌握“光强（或二氧化碳）-光合速率”曲线中三个关键点：饱和点A、补偿点B、呼吸速率标志点C。同类变式二下图中的甲、乙两图为昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：（1）甲图曲线中C点和正点(外界环境中C02浓度变化为零)处，植株处于何
9、种生理活动状态？（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的 段，其中光合作用强度最高的是 点，植株积累有机物最多的是 点（3）乙图中FG段C02吸收量逐渐减少是因为 ，以致光反应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了C02固定。乙图甲图（4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为 解析本例主要考查影响光合作用因素：CO2浓度、光强，以及光合速率、呼吸速率和表观速率的关系（表观速率=光合速率呼吸速率）。首先，要认真看清坐标的含义，然后进行曲线分析；其次，要把光合作用和呼吸作用联系起来考虑，并用两个生理过程进行的条件和时间进行分析。注意光合作用强度决定
10、的制造有机物量与有机物总积累量之间的联系和区别；第三，乙图的E点C02吸收率降低的机理，不仅要从外界因子的整天变化情况及此时的限制因素考虑，还要联系植株的其他生理活动进行思考。答案（1）呼吸作用释放C02的量等于光合作用吸收C02的量时；（2）BF； D； E （3）光照强度逐步减弱； ATP； NADPH （4）温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了C02原料的供应例3（2003江苏高考题）光合作用受光照强度、CO2浓度、温度等影响，图中4条曲线（a、b、c、d）为不同光照强度和不同CO2浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线。a光照非常弱，CO2很少（远小于0.03%）；b适当遮荫（相当
11、于全光照的1/25）CO2浓度为0.03%，c全光照（晴天不遮荫），CO2浓度为0.03%；d全光照，CO2浓度为1.22%。请据图回答：（1）随着光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用（以净光合速率为指标）最适温度的变化趋势是 。（2）当曲线b净光合速率降为零时，真光合速率是否为零？为什么？ （3）在大田作物管理中，采取下列哪些措施可以提高净光合速率？（ ）A 通风 B 增施有机肥 C 延长生育期 D 施碳酸氢铵解析由题中坐标图可知，随光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用最适温度的变化逐渐提高。因为b为适当遮荫（有光），CO2浓度为003（有原料），呼吸作用仍在进行，所以，当曲线b净光
12、合速率为零时，代表光合速率等于呼吸速率，真光合速率并不为零。在生产实践中，采取通风、施肥等措施均可提高作物净光合速率。答案（1）逐渐提高（2）不为零，因为在b实验条件下，呼吸速率不为零（3）ABD同类变式图甲、乙、丙分别表示某植物光合作用速率与光照强度之间的关系、温度与光合速率之间的关系及叶绿体色素对不同波长光线的相对吸收量：若甲图所示曲线为阴性植物，则阳性植物曲线与此相比较C点_（填“上/下/左/右/不变”）移，A点_（填“上/下/左/右/不变”）移由乙图知，40时，植物体_(能/不能)显示生长现象；而5时状态可用甲图中_（填“A/B/C”）点表示用玻璃大棚种植蔬菜时，应选择光强为_（填“A
13、/B/C”）、温度为_（填一个具体数值），及_颜色_（填透明或不透明）的玻璃。解析甲图为表观光合速率，乙图为实际光合速率和呼吸速率，丙图反应了叶绿素吸收光谱。第题要求从甲、乙、丙图获取知识进行应用创新。答案右；下 不能；B C；25；无；透明三.基础能力测试1生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见图及图注），这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是2下图曲线表示农田中昼夜温度变化；光照强度；植物吸收CO2的变化，请判断下列说法中不正确的是A. 在曲线与时间轴交点c和e时，光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2量相等。B. a点的形成是由夜间的低温造成的C.
14、在从时间轴上的c点开始合成有机物，到e点有机物的合成终止。D. 增大曲线与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度，CO2浓度和充足的水分供应3光合作用光反应产生的物质有A. C6H12O6、NADPH、ATP B. NADPH、CO2、ATP C. NADPH、O2、ATP D. C6H12O6、CO2、H2O4有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲品红光照射；乙绿色光照射；丙添加品红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B(如图)，经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组A 甲、乙 B 乙、丙 C 甲、丁 D 丙、丁5在农作物生产中,套作和轮作是提高农作物产量的重要措施,
15、两者A都是为了提高光能利用率 B都可以减少病虫害的发生C都可以充分利用土壤中的矿质资源 D都可以提高农田中的能量传递率6对某植株作如下处理：持续光照10 min；光照5s后再黑暗处理5s，如此连续交替进行20 min。若其他条件不变，则在两种情况下，植株所能制造的有机物总量及积累的有机物总量A均多于 B少于；多于 C和均相等 D无法确定7面积指数是指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大，叶片交错重叠程度越大。图表示叶面积与光合作用和呼吸作用两个重要生理过程的关系,则当叶面积指数大约为多少时对农作物增产最有利。A. 2 B. 5 C. 7 D. 98小麦籽粒成熟过程中积累的糖类，主要是依
16、靠穗下第一张叶片(旗叶)的光合作用供给的。有人做了这样一个实验(图甲)，将旗叶包在一透明的袋中，袋中始终保持25及充足的C02，在旗叶基部安装一个可调节温度的套环。实验开始时，套环温度调到20，测定30min内透明袋中的C02吸收量、叶片水分散失量。然后将基部套环温度调节到5时，发现葡萄糖从旗叶向穗运输的过程被抑制，继续测定30min内透明袋中的C02吸收量、叶片水分散失量，测得的结果如图乙所示，则下列判断错误的是A. 叶片基部温度变化对袋内叶片蒸腾作用有明显影响B. 叶片基部处于低温(5)状态时，后30min，C02的吸收速率下降与叶片气孔开闭状态无关C. 叶片基部处于低温(5)状态时，呼吸
17、作用强度减弱D. 叶片基部处于低温(5)状态时，光合作用强度减弱9将两个枝条分别置于营养液中。其中一枝仅保留一张叶片(甲)，另一枝保留两张叶片(乙、丙)，叶片置玻璃盒中密封(玻璃盒大小足以保证实验顺利进行)，在甲叶和乙叶的盒中注入14CO2，装置如图。光照一段时间后,可以检测到放射性的叶片A仅在甲中 B尖在甲和乙中C仅在甲和丙中 D在甲、乙和丙中四潜能挑战测试10某地区有一片丛林和几家工厂，A图形表示该地区一天内丛林水分散失，B图形表示该地区一天内当地植物对CO2净吸收或释放量，C图形表示该地区当地附近大气污染物浓度的变化情况。请分析图示，并回答有关的问题(S代表面积，横轴示时间/h)。(1)
18、若SBSA，则多余水分去向是用于 (3)若SBSA，SS+S，则这片丛林当日有机物的变化是 ，这是由于 (4)图中大气污染物浓度降低的主要原因可能是 (5)每天清晨，在这片丛林里有许多退休职工早起锻炼，从环境因素考虑，你认为是否合适?请说明理由。11右图为测定光合作用速度的仪器。在密闭小室内放有一片某作物新鲜叶片和二氧化碳缓冲液，缓冲液用以调节小室内CO2的量，使其浓度保持在一个定植。小灯泡可以调节光照强度。小室内气体体积的变化可根据毛细管内水柱的移动距离测得。请回答：(1) 为了防止光照引起小室内气体的物理性膨胀或收缩所造成的误差，必须要有对照，并对实验结果进行校正。那么对照组小室内应放置
19、(2)若二氧化碳浓度保持适宜定值，当光强度为零时，小室内减少气体为0.5微升/平方厘米叶面积/分。而当光强度增加至某一值时，小室内增加气体为1.5微升/平方厘米叶面积/分，那么此时葡萄糖的生成速率是 微克/平方厘米叶面积/分光合速率光强(3)若该作物光合作用的最适二氧化碳浓度为800mg/mL, 最适光强为20千勒克司。试利用本实验装置探究光强和二氧化碳浓度对光合速率的影响。请简要列出实验步骤，并将预期结果绘制在坐标图上（只需绘4-6条曲线，表示出变化趋势即可）实验步骤：五、标答与点拨1C(点拨：光合作用产生了气体氧)2C（点拨：“午休”现象原因是：水分在中午供给不上；气孔关闭；CO2供应不足
20、；光合产物来不及分解运走，积累在叶肉细胞质中，阻碍细胞内二氧化碳的运输）3C(点拔：水光解生成NADPH、O2)4C(点拔：等量的红光和绿光混合锝品红色光)5C(点拨：轮作除了可以充分利用土壤中的矿质资源外，还可防止大面积病虫害的发生)6B(点拨：间歇光照累计时间与相同(均为10min)，但暗反应只进行了10min，而暗反应持续进行了20min，可以说将光反应提供的物质充分加以利用，制造有机物总量比略多，但呼吸了20 min)7B（点拨：净光合速率最大）8A（点拔：气孔关闭与叶片水分散失有关；葡萄糖向穗的输送消耗呼吸作用产生ATP；葡萄糖输送被抑制，叶片中葡萄糖量增加，使光合作用过程受到抑制）
21、9D（点拔：乙叶片就会将带有放射性的糖类运输给丙）10(1)高 大于 减少 (2)光合作用 其他代谢活动 (3)净增加 光合作用合成的有机物量大于呼吸作用消耗的有机物量 (4)被丛林植物吸收掉 (5)不适合，因为清晨空气中CO2多，同时大气污染物浓度较高11 （1）同样大小死叶片和缓冲溶液 （2）60 （ 6:（0.51.5）=180:X） (3)（一）固定适宜光强（如20千勒克司），依次调节二氧化碳缓冲液为200mg/mL、400mg/mL、600mg/mL、800mg/mL、1000mg/mL，分别测出光合速率值 （二）固定适宜浓度二氧化碳缓冲液（如600mg/mL），依次调节光强为5千勒克司、10千勒克司、15千勒克司、20千勒克司、25千勒克司、30千勒克司、35千勒克司、40千勒克司，分别测出光合速率值。800mg/mL700mg/mL600mg/mL500mg/mL400mg/mL、300mg/mL、200mg/mL100mg/mL光合速率光强光强和二氧化碳浓度对光合速率的影响曲线如图：