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利用化學平衡的原理解決外界因素影響光合作用的速率光合作用專題難點有多個,如光補償點的移動、表觀光合速率和真光合速率等,其中的難點之一是環境因素影響光合作用,特別是光照強度改變、CO2濃度改變(氣孔的開閉)引起的某種光合產物的變化。這方面問題的解決對選科沒有選化學的學生來說難度大,因為這些問題的解決可能用化學平衡知識來解決更容易一些,例、光合作用受外界因素影響時會引起某些物質的含量發生變化。下列相關分析中正確的是(

)A.中斷CO2供應,會暫時引起C5/C3的值減小B.將紅光改為綠光,會暫時引起C5/C3的值增大C.中斷CO2供應,會暫時引起ATP/ADP的值增大D.將綠光改為紅光,會暫時引起ATP/ADP的值減小解析:中斷CO2供應,二氧化碳固定生成的C3減少,消耗的C5減少,即C3減少,C5增多,因此會暫時引起C5/C3的值增大,A錯誤;將紅光改為綠光,光反應減弱,其合成的NADPH和ATP減少,C3的還原減慢,C3增多,C5減少,會暫時引起C5/C3的值減小,B錯誤;中斷CO2供應,CO2固定形成的C3減少,C3還原時消耗的ATP減少,因此會暫時引起ATP/ADP的值增大,C正確;將綠光改為紅光,光反應增強,合成ATP增多,會暫時引起ATP/ADP的值增大,D錯誤?;瘜W平衡是指在一定條件下,?一個可逆反應達到平衡狀態后,?如果反應條件(?如溫度、?壓強,?以及參加反應的化學物質的物質的量濃度)?改變了,?原來的平衡就會被破壞,?平衡混合物里各組分的百分含量也隨著改變,?從而在新的條件下達到新的平衡。?這個過程被稱為化學平衡移動。反應物CO2濃度和生成物濃度的影響:?在其他條件不變時,?增大反應物濃度或減小生成物濃度,?平衡將向正反應方向移動;?反之,?減小反應物濃度或增大生成物濃度,?平衡將向逆反應方向移動。?這是因為增加反應物的濃度可以提供更多的反應物分子,?從而加快反應速率,?使得反應更傾向于向生成更多產物的方向進行。同樣,遷移到水分缺少引起氣孔關閉就是CO2濃度下降,氣孔導度下降就是CO2濃度下降。至于生成物濃度影響樂合速率,可以通過降低生成物的濃度有利于反應的進行去理解,如下圖中有利于磷酸丙糖從吉綠體運輸出去,就有利于葉綠體內光合作用的進行。同樣,考試中經常出現的貯存器官摘除,不利于葉片光合產物的運輸,從而降低光合速率。光照強度的影響:光照強度的影響要通過ATP和NADPH濃度增加來影響暗反應的進行。例如,增加CO2濃度,五碳糖(RuBP)和CO2固定生成的三碳酸(3-磷酸甘油酸)增加。又如,光照強度增加,ATP和NADPH濃度增加,三碳酸的還原加快,三碳酸的濃度下降。同樣遷移到不同波長的光影響光合作用速率,紅光和藍紫光有利于光合作用的進行,綠光不利于光合作用的進行。但是,值得注意的是“物質的含量”和“合成速率”含義不同。例如,光照強度增強,三碳酸的含量下降,導致CO2和五碳糖(RuBP)固定合成三碳酸的速度是加快的,理由是降低生成物三碳酸的濃度,該反應是加快的。溫度的影響:?溫度的改變也會影響化學平衡。?升高溫度會使平衡向吸熱反應的方向移動,?而降低溫度則會使平衡向放熱反應的方向移動。?這是因為溫度的變化會影響反應的活化能,?從而影響反應的正逆速率。按照這個化學平衡理論,光合作用是吸能反應,在一定范圍內升高溫度有利于光合作用的進行。因此,從化學平衡的角度來看,?溫度的變化會影響反應的平衡狀態,但是,光合作用是一個復雜的生物化學過程,?光合作用過程主要分為三步反應:?原初反應、?電子傳遞和光合磷酸化、?碳同化。我們平時寫的是一個總反應式,涉及到多種酶促反應。有的是吸能反應,有的是放能反應。?因此,盡管溫度對光合作用的影響主要體現在兩個方面:?一是直接影響光合作用中相關酶的活性,?二是影響光合作用過程中的反應速率。?在高中生物學中解決光合作用速率問題一般是通過前者考慮問題,即直接影響酶的活性來考慮問題。催化劑酶的影響:?催化劑能夠同等程度地改變正、?逆反應速率,?因此對化學平衡沒有影響。?催化劑可以加快反應速率,?但不會改變平衡位置。另外,壓強的影響一般就不考慮了(盡管對于涉及氣體的反應,?壓強的改變也會影響化學平衡),因為在自然情況下大氣壓不變,況且在實驗密閉條件下,氧氣和二氧化碳是等摩爾的,反應前后氣壓不變。綜上所述,?應用化學平衡原理可以幫助我們更

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