必修一第14講光合作用的影響因素及應用第二單元細胞代謝目標要求1.實驗：探究不同環境因素對光合作用的影響。2.光合作用的影響因素及作用。光照強度0CO2吸收CO2釋放ABC呼吸速率光補償點光飽和點D01探究環境因素對光合作用強度的影響02光合作用的影響因素及應用考點03光合作用與細胞呼吸的綜合04C3植物、C4植物和CAM植物及光呼吸探究環境因素對光合作用強度的影響01探究環境因素對光合作用強度的影響一、實驗原理1.葉片含有空氣，上浮葉片下沉O2充滿細胞間隙，葉片上浮抽氣光合作用產生O22.根據單位時間小圓形葉片浮起的數量的多少，

探究光照強度與光合作用強度的關系。（1）自變量光照強弱（2）因變量光合作用強度探究環境因素對光合作用強度的影響二、材料用具打孔器、注射器、5WLED臺燈、米尺、燒杯、綠葉。三、實驗步驟1.打孔：用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片，打孔時避開大葉脈。大葉脈部分含有的葉綠體少。該實驗中所取的葉片大小和生理狀態應該是相同的，打孔時要取葉片的相同部位。三、實驗步驟2.將圓形小葉片置于注射器內，注射器內吸入清水，待排出注射器內殘留的空氣后，用手指堵住注射器前端的小孔并緩慢地拉動活塞，使圓形小葉片內的空氣逸出。重復2～3次。處理后的葉片因為細胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底。三、實驗步驟3.將處理過圓形小葉片放入清水中，黑暗保存，

小圓形葉片全部沉到水底。防止光照干擾實驗結果4.取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水。（1%~2%的NaHCO3溶液）三、實驗步驟5.分組實驗：分別將10片葉圓片投入3只盛20mLNaHCO3的小燒杯中

并調整5W臺燈距離（10、20、30cm）。

吸收光的熱量，避免光照時實驗裝置中溫度的變化對實驗結果造成干擾。盛水玻璃柱：三、實驗步驟

項目燒杯小圓形葉片加富含CO2的清水光照強度葉片浮起數量110片20mL強多210片20mL中中310片20mL弱少6.觀察并記錄結果四、實驗結論

在一定范圍內，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷增強。探究環境因素對光合作用強度的影響五、注意事項3.為確保溶液中CO2含量充足，圓形小葉片可以放入

溶液中。光合作用產生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，釋放氧氣，使葉肉細胞間隙充滿了氣體，浮力增大，葉片上浮。大的葉脈NaHCO3維持裝置中CO2濃度的穩定，為光合作用提供CO2。1.葉片上浮的原因2.打孔時要避開

，因為其中沒有葉綠體，而且會延長圓形小葉片

上浮的時間，影響實驗結果的準確性。NaHCO3緩沖液的作用?本實驗中的數值并不代表真正的光合速率，而是凈光合速率探究環境因素對光合作用強度的影響六、變量分析自變量控制方法因變量觀測指標光照強度通過調節LED燈與實驗裝置間的距離來決定單位時間內被抽去空氣的圓形小葉片上浮的數量光合作用強度（產氧速率）七、實驗拓展控制溫度、光照強度相同，在各燒杯中加入不同濃度的NaHCO3溶液，可以用于探究CO2濃度對光合速率的影響。NaHCO3溶液濃度太高，使葉片滲透失水，不利于光合作用。1.

(2024·海口模擬)如圖表示測定金魚藻光合作用強度的密閉實驗裝置，氧氣傳感器可監測O2量的變化。已知光飽和點是指植物光合速率達到最大時的最小光照強度。下列敘述錯誤的是（

）A.NaHCO3溶液可以為金魚藻光合作用提供CO2B.單色光照射時，相同光照強度下一定時間內用紅光比用綠光測到的O2量多C.氧氣傳感器測到的O2量就是金魚藻

光合作用產生的O2量D.拆去濾光片，改變光照強度，并將所得數據繪制成曲線可推知其光飽和點C習題鞏固O2釋放量為凈光合2.(2022·昆明高三期末)某實驗小組為驗證KHCO3對某植物幼苗光合作用的影響，進行了甲、乙兩組不同處理的實驗，甲組用差速離心法制備葉綠體懸液進行實驗，乙組將等量植物幼苗葉片切割成1mm2的葉小片進行實驗，然后在適宜光照、20℃恒溫條件下用氧電極測量這兩組植物的O2釋放速率，結果如圖所示。下列相關敘述正確的是（

）A.本實驗的自變量是KHCO3的濃度，

無關變量為適宜光照、20℃恒溫條件B.KHCO3濃度為0.05mol·L－1時，兩組實驗

的O2釋放速率存在差異的原因是光合速率不同C.由該實驗可推斷，隨著KHCO3濃度的增大，小葉片的O2釋放速率會一直增大D.加入清水組的小葉片中無O2釋放，原因可能

是光合作用產生的O2通過呼吸作用被消耗了D習題鞏固自變量：KHCO3的濃度、葉片的處理方式B.有無呼吸作用在此范圍內習題鞏固3.(2022·海南高考)某小組為探究適宜溫度下CO2濃度對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時長，結果如圖。下列有關敘述正確的是(

)BA.本實驗中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量B.葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片

光合作用釋放氧氣的速率C.四組實驗中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片

光合速率最高D.若在4℃條件下進行本實驗，

則各組葉圓片上浮所需時長均會縮短光合作用強度可用單位時間單位面積內CO2的消耗量或O2的產生量來表示。是光合作用反應強弱的指標。一般用植物在單位時間內單位面積通過光合作用制造有機物的量（即光合作用速率，是化學中的一種反應速率）來衡量。植物在進行光合作用的同時，還進行呼吸作用。實際測量到的光合作用指標是凈光合作用速率，稱為表觀光合速率。光合作用產生的O2=釋放到空氣中的O2+呼吸作用消耗的O2線粒體葉綠體O2釋放O2（可以測得）葉肉細胞CO2吸收CO2（可以測得）總光合作用=

凈光合作用+

呼吸作用有機物的制造量CO2的固定量O2的產生量有機物積累量CO2的吸收量O2的釋放量有機物的消耗量CO2的釋放量O2的吸收量光合作用強度①先將植物置于黑暗中，測量呼吸速率

。②在有光條件下，測定凈光合速率。③計算：真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。光合作用強度2.測定對象：葉綠體測得的就是總光合作用。1.測定對象：植株、葉片、細胞光合作用的影響因素及應用02光合作用的影響因素及應用

CO2+H2O（CH2O)+O2光能葉綠體光CO2的濃度H2O礦質元素（Mg合成葉綠素）溫度外因內因酶的種類、數量色素的含量葉齡不同葉面指數（疏密）主要因素（外因：“三度”）：光照強度、溫度、CO2濃度環境中CO2濃度、葉片氣孔導度光照強度、光質、光照時間光合作用的影響因素及應用一、外部因素1.光照強度【單位：勒克斯（lx）】光照強度0CO2吸收CO2釋放ABC呼吸速率光補償點A點：只進行細胞呼吸，CO2釋放量表明此時的呼吸強度。AB段：光合作用<呼吸作用B點：光補償點，即光合作用強度

=細胞呼吸強度。1.光照強度光照強度0CO2吸收CO2釋放ABC呼吸速率光補償點光飽和點限制因素：CO2濃度、溫度、酶含量等DBC段：光合作用>呼吸作用C點：光合作用強度最大。

C點之前限限制光合作用因素是光照強度。D點：光飽和點，增加光照強度光合作用強度不再增加。凈光合總光合呼吸1.光照強度光照強度0CO2吸收CO2釋放ABC光補償點光飽和點DA點：只呼吸不光合O2CO2AB段：呼吸＞光合B點：呼吸＝光合BC段：光合＞呼吸提醒：注意區分，單個細胞和整個植株的區別光照強度0CO2吸收CO2釋放ABC呼吸速率光補償點光飽和點凈光合總光合D呼吸思考1:植物體在B點時，那么它的葉肉細胞的光合作用強度

呼吸作用強度。（大于、等于、小于）總結：

葉綠體固定CO2的速率是總光合速率，葉肉細胞和植物體吸收CO2的速率是凈光合速率。當植物體的V光合=V呼吸時，則葉肉細胞V光合>V呼吸。大于1.光照強度光照強度0CO2吸收CO2釋放ABCDES2S1S3思考2：在圖甲中，呼吸作用消耗有機物的量可表示為

，凈光合作用量可表示為

，光合作用產生有機物的量可表示為

。(用S1、S2、S3和數學符號表示)

S1+S2S3+S2S3-S11.光照強度①溫室生產中，適當增強

，以提高光合速率，使作物增產；光照強度1.光照強度——應用②陰生植物的光補償點和光飽和點都較低農業生產上一般間作。原因是：a.兩種植物的根系深淺搭配，合理的利用了不同層次土壤內水分和養分。b.兩種植物高矮結合，充分利用了不同層次的陽光。（與P選二25，群落的垂直結構聯系，P選二32，立體農業聯系）玉米——大豆③延長光合作用時間，通過輪作或套作。輪作在同一塊田地上，按預定的種植計劃，輪換種植不同的作物。玉米，輪作花生原因是：（1）不同作物吸收土壤中的營養元素的種類、數量及比例各不相同，根系深淺與吸收水肥的能力也各不相同，輪作還可以均衡利用土壤中的礦質元素。（2）每種作物都有一些專門為害的病蟲雜草，輪作能夠改變原有的食物鏈，防止病蟲害；抑制雜草生長，減輕草害。1.光照強度——應用③延長光合作用時間，通過輪作或套作。套作在同一塊田地上，在前季作物的生育后期，在其株行間播種或移栽后季作物的種植方式。玉米套種花生果園套種油菜連作：在同一塊地上長期連年種植一種作物習題鞏固1.（2020年廣東省高三上學期聯考2）輪作是指在同一田塊上有順序地季節間和年度間輪換種植不同作物的種植方式。豆科植物苜蓿是優良的牧草，農民將其引入小麥的作物體系形成草田輪作系統，可以減少化肥的使用和增加農作物產量，回答以下問題∶（2）研究發現，施氮肥對苜蓿——小麥輪作系統的冬小麥光合速率的增強效果并不明顯，原因是_________________；由此可見，該輪作系統可以減少農田氮肥的使用。

苜蓿是豆科植物，根系共生的固氮生物具有生物固氮作用，增加了土壤中氮含量。2.如圖表示水稻的葉肉細胞在光照強度分別為a、b、c、d時，其他條件不變且適宜的情況下，單位時間內CO2釋放量和O2產生總量的變化，下列有關說法錯誤的是（）BA.光照強度由a到b時，

葉肉細胞光合速率增加B.光照強度為b時，

光合速率等于呼吸速率C.若光照強度長期為c，

該綠色植物不能正常生長D.光照強度為d時，

單位時間內細胞從周圍吸收2個單位的CO2光照強度CO2釋放量和O2產生總量習題鞏固3.下圖是在一定的CO2濃度和溫度下，某陽生植物CO2的吸收量和光照強度的關系曲線，據圖回答：51015202530355102015光照強度（Klx）25CO2吸收量mg/dm2·hbcd-5a⑴該植物的呼吸速率為每小時釋放CO2___mg/dm2。⑵b點表示：

⑶若該植物葉面積為10dm2，在光照強度為25Klx條件下光照1小時，則該植物進行光合作用時葉綠體消耗CO2____mg。⑷若白天光照強度較長時期為b該植物能否正常生長？為什么？5光合作用與呼吸作用速率相等250不能正常生長。白天光照強度為b時，無有機物積累，而夜間消耗有機物，從全天來看，有機物的消耗多于積累，不能正常生長。習題鞏固光合速率與植物生長①當凈光合速率＞0時，植物因積累有機物而生長。②當凈光合速率＝0時，植物不能生長。③當凈光合速率＜0時，植物不能生長，長時間處于此種狀態，植物將死亡。2.光質一、外部因素紅光>藍紫光>白光>綠光雖然四種光合色素都能吸收藍紫光，但它是短波，沒有紅光容易吸收。讓相同強度的日光照射（1）大棚顏色白色透明>紅色>藍紫色>綠色（2）用相同強度光源照射（燈泡）3.礦質元素一、外部因素N：光合酶及NADP+和ATP的重要組分P：NADP+和ATP的重要組分K：促進光合產物向貯藏器官運輸Mg：葉綠素的重要組分應用：合理施肥①在一定濃度范圍內，增大必需礦質元素的供應，可______光合作用速率，

但當超過一定濃度后，植物光合作用速率

。提高下降

②土壤中礦質元素溶液濃度過高，植物光合作用速率下降的原因可能是:

。溶液濃度過高，導致植物吸水困難甚至失水4.CO2濃度一、外部因素C點：CO2補償點光合作用速率=細胞呼吸速率D點：CO2飽和點E點后限制因素為光照強度和溫度、酶的數量和活性等B點：進行光合作用所需CO2的最低濃度。AB：只進行細胞呼吸。CO2濃度ABCO2吸收CCO2釋放DE4.CO2濃度——應用①多施有機肥或農家肥；②溫室栽培植物時還可使用CO2發生器等；③大田中還要注意通風透氣。分解者將有機肥分解為二氧化碳和無機鹽圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B點和B′點對應的濃度都表示CO2飽和點。5.溫度一、外部因素O溫度A光合速率BC最適溫度下植物光合作用最大，植物體內的酶最適溫度在40~50℃之間。溫度過高時植物氣孔關閉或酶活性降低，光合速率會減弱。①適時播種。②溫室中，白天適當提高溫度，晚上適當降溫。③植物“午休”現象（氣孔關閉）。應用O121410一天的時間光合作用強度6.水一、外部因素應用：合理澆灌、預防干旱（1）水是光合作用的原料（2）水是體內各種化學反應的介質圖1表明在農業生產中，可根據作物的需水規律，合理灌溉。圖2曲線中間E處光合作用強度暫時降低，是因為溫度高，蒸騰作用過強，氣孔關閉，影響了

的供應。CO2（3）缺水→氣孔關閉→限制CO2進入葉片→光合作用受影響1.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。分析曲線圖并回答：（1）7～10時的光合作用強度不斷增強原因：（2）12時左右的光合作用強度明顯減弱原因：（3）14～17時的光合作用強度不斷減弱原因：光照不斷減弱，光合作用強度不斷減弱。光照不斷增強，光合作用強度不斷增強。溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔關閉，CO2供應減少，光合作用強度明顯減弱。習題鞏固習題鞏固光合速率＝呼吸速率的點：

。

Oc段：只進行

。cd段：光合速率

呼吸速率。

dh段：光合速率

呼吸速率。

hi段：光合速率

呼吸速率。

ij段：只進行

。

積累有機物最多的點：

。f點光合速率下降原因：氣溫過高，導致部分

關閉，

導致

供應不足。

d、h

呼吸作用

＜

＜

呼吸作用

＞h

氣孔CO2

2.填空題一晝夜積累有機物=P-(M+N)習題鞏固光合速率＝呼吸速率的點：

。OC段：只進行

。CD段：光合速率

呼吸速率。DH段：光合速率

呼吸速率。HI段：光合速率

呼吸速率。IJ段：只進行

。積累有機物最多的點：

。J點低于O點，植物體有機物總量

；J點高于O點，植物體有機物總量

；J點等于O點，植物體有機物總量

。D、H呼吸作用

＜

＜

＞呼吸作用

H增多減少不變一晝夜積累有機物：比較J點時CO2濃度是否比O點時低3.如圖是大棚番茄在24小時測得CO2含量和CO2吸收速率的變化曲線圖，下列有關敘述錯誤的是()A.a點CO2釋放量減少可能是由溫度降低導致細胞呼吸強度減弱B.番茄通過光合作用合成有機物的時間是c～e段C.由P點條件變為d點，C5生成減少D.植物干重最大的時刻是e點B習題鞏固b~f習題鞏固4.(2023·北京高考)在兩種光照強度下，不同溫度對某植物CO2吸收速率的影響如圖。對此圖理解錯誤的是(

)A.在低光強下，CO2吸收速率隨葉溫

升高而下降的原因是呼吸速率上升B.在高光強下，M點左側CO2吸收速率

升高與光合酶活性增強相關C.在圖中兩個CP點處，

植物均不能進行光合作用D.圖中M點處光合速率與呼吸速率的差值最大CCP點代表呼吸速率等于光合速率5.圖示適宜條件下，甲、乙兩種植物葉片的CO2凈吸收速率與CO2濃度的關系，下列說法正確的是（）

A.CO2濃度大于a時，甲才能進行光合作用

B.適當增加光照強度，a點將左移

C.CO2濃度為b時，甲、乙總光合作用強度相等

D.甲植物體內NADPH的含量在CO2濃度為b時比在a時高B習題鞏固a點：光合=呼吸凈光合相等習題鞏固6.已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，如圖所示曲線表示該植物在恒溫30℃、適宜CO2濃度時光合速率與光照強度的關系，下列敘述錯誤的是(

)A.若光照增強，則短時間內植物葉肉細胞中C3的含量降低B.若CO2濃度降低，則d點向左下方向移動C.d點時，葉肉細胞中產生ATP的場所

有細胞質基質、線粒體和葉綠體D.將溫度調節到25℃(其他條件不變)，

圖中a點將向上移動，b點將向右移動D光合作用影響曲線中關鍵點的移動代表呼吸速率，細胞呼吸增強，A點

；反之，A點

。1.A點下移上移光合作用影響曲線中關鍵點的移動2.B點與C點的變化自變量B點(補償點)C點(飽和點)適當增大光照強度(或CO2濃度)適當減小光照強度(或CO2濃度)土壤缺Mg2＋左移左移左移右移右移右移【提醒】細胞呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點應右移，反之左移。光合作用影響曲線中關鍵點的移動3.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

移動；反之，移動方向相反。右上方習題鞏固7.將正在生長的黃豆的葉片置于恒溫的密閉小室，調節小室CO2濃度，在適宜光照強度下測定葉片光合作用的強度(以CO2吸收速率表示)，測定結果如圖。下列敘述正確的是(

)A.如果光照強度適當降低，a點左移，b點左移B.如果光照強度適當增強，a點左移，b點右移C.如果光照強度適當增強，a點右移，b點左移D.如果光照強度適當降低，a點左移，b點右移Ba點右移，b點左移光照強度、CO2濃度和溫度對光合作用的綜合作用P點及P點之前：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨著因子

的不斷加強，光合速率不斷

。Q點：橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的因素，影響因素主要

為各曲線所表示的因子。提高多因子對光合速率的影響及應用光照強度、CO2濃度和溫度對光合作用的綜合作用應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合酶

的活性，提高光合速率，也可同時適當增加

，進一步

提高光合速率；當溫度適宜時，可適當增加

和CO2濃度

以提高光合速率。CO2濃度光照強度多因子對光合速率的影響及應用(1)停止供水后，光合速率下降。這是由于水既是

的原料，又是光合產物在植物體內

的主要介質。1.某植物在停止供水和恢復供水條件下，氣孔開度(即氣孔開放程度)與光合速率的變化如圖所示。請回答下列問題：(2)在溫度、光照相同的條件下，圖中A點與B點相比，光飽和點低的是___點，其主要原因是

。光合作用運輸B氣孔開度降低，CO2吸收減少(3)停止供水一段時間后，葉片發黃，原因是

。此時類囊體結構被破壞，提供給暗反應的

減少。

葉綠素合成速度變慢或停止(或葉綠素分解)，類胡蘿卜素的顏色顯露出來NADPH和ATP習題鞏固光合作用的影響因素及應用二、內部因素1.植物自身的遺傳特性陰生植物呼吸作用較弱，對光的利用能力也不強。陽生植物是指在強光環境中生長發育健壯，在陰蔽和弱光條件下生長發育不良的植物稱陽性植物。陰生植物是指在弱光條件下比強光條件下生長良好的植物。光照強度0CO2吸收CO2釋放ABC陽生植物呼吸速率陰生植物A1B1C1DD1光補償點：B>B1光飽和點：D>D1應用：間作套種2.植物葉片的葉齡、葉綠素含量、酶的活性和數量、有機物的輸出情況、氣孔導度等二、內部因素活性性活2.植物葉片的葉齡、葉綠素含量、酶的活性和數量、有機物的輸出情況、氣孔導度等生產實踐中，可適時噴施植物激素中的脫落酸，起到調節氣孔開度的作用。葉片的有機物輸出越多，其光合速率越快。若將一株植物的果實去除，則去除的果實越多，其光合速率________，兩片相鄰的葉片，若一片遮光，則另一片葉子的光合速率會________。越慢增強促進氣孔關閉3.葉面積指數二、內部因素不再增加合理密植4.光合作用產物積累對光合作用強度的影響二、內部因素（1）反饋抑制。例如蔗糖的積累會反饋抑制合成蔗糖的磷酸蔗糖合成酶的活性，使細胞質以及葉綠體中磷酸丙糖含量增加，從而影響CO2的固定。4.光合作用產物積累對光合作用強度的影響（2）淀粉粒的影響葉肉細胞中蔗糖的積累會促進葉綠體基質中淀粉的合成與淀粉粒的形成，過多的淀粉粒一方面會壓迫與損傷類囊體，另一方面，由于淀粉粒對光有遮擋，從而直接阻礙光合膜對光的吸收。1.在適宜反應條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用光照強度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發生變化的物質，組合正確的是（）A.紅光，ATP下降B.紅光，未被還原的C3上升C.綠光，NADPH下降D.綠光，C5上升C習題鞏固習題鞏固2.(2024·深圳調研)甲、乙兩種植物在不同光照強度下的O2釋放量(吸收量)如圖所示，下列有關敘述錯誤的是(

)A.與甲植物相比，乙植物更適合在林下生長B.與甲植物在B點相比，乙植物在A點時葉綠體產生O2的速率較小C.與B點相比，D點時甲植物葉綠體中C3的消耗量增加D.C點時，

甲、乙兩植物的實際光合作用強度相同D3.(2021·北京，3)將某種植物置于高溫環境(HT)下生長一定時間后，測定HT植株和生長在正常溫度(CT)下的植株在不同溫度下的光合速率，結果如圖。由圖不能得出的結論是()A.兩組植株的CO2吸收速率最大值接近B.35℃時兩組植株的真正(總)光合速率相等C.50℃時HT植株能積累有機物而CT植株不能D.HT植株表現出對高溫環境的適應性B習題鞏固4.(2021·廣東，15)與野生型擬南芥WT相比，突變體t1和t2在正常光照條件下，葉綠體在葉肉細胞中的分布及位置不同(圖1所示)，造成葉綠體相對受光面積的不同(圖2所示)，進而引起光合速率差異，但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運動的前提下，下列敘述錯誤的是()A.t2比t1具有更高的光飽和點B.t1比t2具有更低的光補償點C.三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關D.三者光合速率的差異隨光照強度的增加而變大D習題鞏固光合作用與細胞呼吸的綜合03光合作用與細胞呼吸的綜合

光合作用

有氧呼吸在哪些細胞進行反應場所反應條件物質轉化能量轉變聯系含葉綠體的細胞葉綠體光、色素、酶光能轉變為化學能儲存在有機物中無機物有機物線粒體（主要場所）氧氣、酶活細胞將有機物中的能量釋放出來，一部分轉移到ATP中分解有機物光合作用的產物為細胞呼吸提供了物質基礎——有機物和氧氣；細胞呼吸產生的二氧化碳可被光合作用所利用。光合作用與細胞呼吸的綜合光合作用與細胞呼吸的綜合一、光合作用和細胞呼吸中各種元素的去向1.C元素2.H元素一、光合作用和細胞呼吸中各種元素的去向3.O元素一、光合作用和細胞呼吸中各種元素的去向根據高中所學的代謝過程，CO2中的氧元素無法進入H2O和O2。其實，CO2可以通過某些代謝過程將氧元素轉移到H2O，然后通過光反應轉移到O2。光合作用與細胞呼吸的綜合二、光合作用和有氧呼吸的能量聯系光能ATP、NADPH中活躍的化學能（CH2O）中穩定的化學能NADH中活躍的化學能熱能散失光反應電能暗反應有氧呼吸Ⅰ、ⅡATP中活躍的化學能細胞中各項生命活動機械能、化學能、光能、電能等各種形式的能有氧呼吸Ⅲ下圖是發生在動植物體內的部分生理過程示意圖，相關敘述錯誤的是（）D光反應固定還原有二三消化吸收有、無一無二A.消耗ATP的生理過程有③⑤⑧B.消耗【H】的生理過程有③④⑦C.產生和消耗等量葡萄糖，過程①生成的ATP數量多于過程④D.只發生在動物細胞內的生理過程有⑤⑦⑧⑨習題鞏固2.下圖表示植物葉肉細胞光合作用和細胞呼吸過程中氫元素的轉移途徑，下列相關敘述不正確的是（

）A.過程①④在生物膜上進行B.光合作用的原料H2O中的氧可以依次經過①②③④

轉移到細胞呼吸的產物H2O中C.植物體光補償點時，

葉肉細胞內的過程③④中合成的ATP少于過程①合成的ATPD.過程①②③④都有能量的轉化B習題鞏固習題鞏固3.(2023·廣東廣州模擬)下圖是綠色植物葉肉細胞中光合作用與有氧呼吸的過程及其關系圖解，其中，A～D表示相關過程，a～e表示有關物質。據圖判斷，下列相關說法正確的是(

)A.圖中B、C、D過程可以在整個夜間進行B.有氧呼吸和無氧呼吸共有的過程是DC.圖中a、c都是在

細胞質基質中產生的D.A、C、D過程產生的ATP

用于生物體的各項生命活動B習題鞏固4.(2023·茂名二模)如圖所示是某生物的體內某個細胞代謝圖，有關敘述正確的是(

)A.甲、乙分別表示葉綠體和線粒體，該生物一定為高等植物B.甲、乙中所示的物質與能量

處于平衡狀態，該生物一定能存活C.該生物細胞將光能轉化為化學能

一定與甲有關D.該生物用于光合作用暗反應階段的ATP

可以來自乙CD檢測指標呼吸速率凈光合速率真正(總)光合速率CO2O2有機物釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量吸收量(黑暗)釋放量產生量消耗量(黑暗)積累量制造量、產生量1.根據關鍵詞判定光合作用與細胞呼吸的綜合三、真正(總)光合速率、表觀(凈)光合速率和細胞呼吸速率的判斷2.根據坐標曲線判定三、真正(總)光合速率、表觀(凈)光合速率和細胞呼吸速率的判斷【圖甲】當光照強度為0時，若CO2吸收值為負值，該值絕對值代表呼吸速率，該曲線代表凈光合速率；【圖乙】當光照強度為0時，若CO2吸收值為0，該曲線代表真正光合速率。光合作用與細胞呼吸的綜合四、三率測定的6種實驗模型1.氣體體積變化法（液滴移動法）①裝置燒杯中放入適宜濃度的NaOH溶液用于吸收CO2。②玻璃鐘罩遮光處理，以排除光合作用干擾。③置于適宜溫度環境中。④紅色液滴向左移動(單位時間內左移距離代表呼吸速率)。（1）測定呼吸速率1.氣體體積變化法（液滴移動法）（2）測定凈光合速率①裝置燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液，用于保證容器內CO2濃度恒定，滿足光合作用需求。②必須給予足夠光照處理，且溫度適宜。③紅色液滴向右移動(單位時間內右移距離代表凈光合速率)。（3）物理誤差矯正為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應設置對照實驗，即用死亡的綠色植物、燒杯中放入蒸餾水分別進行上述實驗，根據紅色液滴的移動距離對原實驗結果進行校正。1.某興趣小組設計了如圖所示的實驗裝置若干組，在室溫25℃下進行了一系列的實驗，下列對實驗過程中裝置條件及結果的敘述錯誤的是(

)A.若X溶液為CO2緩沖液并給予光照，

液滴移動距離可表示凈光合作用強度大小B.若要測真光合強度，需另加設一裝置遮光

處理，X溶液為NaOH溶液C.若X溶液為清水并給予光照，光合作用大于細胞呼吸時，液滴右移D.若X溶液為清水并遮光處理，消耗的底物為脂肪時，液滴左移C習題鞏固四、三率測定的6種實驗模型2.黑白瓶法——測溶氧量的變化黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只進行細胞呼吸，而白瓶中的生物既能進行光合作用又能進行細胞呼吸，所以黑瓶(無光照的一組)測得的為細胞呼吸強度值，白瓶(有光照的一組)測得的為表觀(凈)光合作用強度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強度值。瓶身是否放入長勢良好的植物放入適宜水深測定時間測定項目取值表示量A黑瓶不放相同放入時測定水中溶氧量水中溶氧量為：初始量B黑瓶放入相同一段時間后測定水中溶氧量與初始值的差值為：有氧呼吸量C白瓶放入相同與B瓶相同時間后測定水中溶氧量與初始值的差值為：凈光合量【解析】凈光合量=M白–x，呼吸量=x

-M黑總光合量=凈光合量+呼吸量=（M白-x）+（x

-M黑）=M白

-M黑

①若有初始值，可推出呼吸量和凈光合量；②無論是否有初始值，均可用白瓶現有量-黑瓶現有量算出總光合量。設初始值為x，白瓶現有量為M白，黑瓶現有量為M黑，則：總光合量=？2.研究小組從池塘不同深度采集水樣，分別裝入大小相同的黑白瓶中（白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布包裹的玻璃瓶）并封閉。然后將黑白瓶對應懸掛于原水樣采集位置。24h后，測定各黑白瓶中溶氧量。若測得白瓶溶氧量為Amg?L﹣1，黑瓶溶氧量為Bmg?L﹣1。下列說法正確的是（）

A.該方法可以在未測得呼吸作用的條件下，測得實際光合作用的強度

B.B可表示在24h內黑瓶呼吸作用強度的大小

C.（A﹣B）可表示24h內白瓶中的凈光合作用強度的大小

D.該實驗設計缺少對照組，無法測得光合作用的強度A習題鞏固習題鞏固3.(2023·廣東模擬)光合作用效率是指綠色植物通過光合作用制造的有機物中所含的能量與光合作用中吸收的光能的比值。某研究人員將密閉容器內的某綠色植物先經黑暗再經恒定光照處理，容器內氧氣的變化量如圖所示(光照對呼吸作用的影響可忽略不計)。下列說法錯誤的是(

)A.C點時該植物葉肉細胞中合成ATP的場所有線粒體和細胞質基質B.A點以后的短時間內，葉綠體內C5含量將增加C.5～15min內，該植物光合作用產生O2的

平均速率是5×10-8mol/minD.農業生產中使用農家肥主要是通過

提高光合作用效率來提高產量的C呼吸速率=(5×10-7mol－4×10-7mol)÷5

＝2×10-8mol/min凈光合速率=(8×10-7mol－4×10-7mol)÷10＝4×10-8mol/min3.半葉法四、三率測定的6種實驗模型

將葉片一半遮光，一半曝光，遮光的一半測得的數據變化值代表細胞呼吸強度值，曝光的一半測得的數據變化值代表表觀(凈)光合作用強度值，綜合兩者可計算出真正光合作用強度值。需要注意的是該種方法在實驗之前需切斷左右葉片間的聯系，以防止有機物的運輸。計算可參考黑白瓶法：總光合量=MB

-MA4.（2021·江西省會昌中學高一月考）現采用如圖所示方法測定植物葉片光合作用強度，將對稱葉片的一半遮光（A），另一半不遮光（B），并采用適當的方法阻止A、B間物質和能量的轉移。在適宜光照和溫度下照射一段時間，在A、B中截取對應部分相等面積的葉片，烘干稱重，分別記作m1和m2，單位mg/·（dm2·h）。下列說法正確的是（）

A.該方法在未測出細胞呼吸強度的條件下，

能得出實際光合作用的強度

B.（m2-m1）表示B葉片被截取的部分在光照時間內有機物的積累量

C.m2表示被截取的部分在光照時間內凈光合作用的大小

D.m1表示被截取的部分在光照時間內細胞呼吸的大小A習題鞏固四、三率測定的6種實驗模型4.葉圓片稱重法——測定有機物的變化量（1）操作圖示

本方法通過測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機物的變化量測定光合速率(S為葉圓片面積)。（2）結果分析凈光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。四、三率測定的6種實驗模型5.葉圓片上浮法——定性檢測O2釋放速率

本方法通過利用真空技術排出葉肉細胞間隙中的空氣，充以水分，使葉片沉于水中；在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在細胞間積累，結果使原來下沉的葉片上浮。根據在相同時間內上浮葉片數目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短)，即能比較光合作用強度的大小。5.利用裝置甲，在相同條件下分別將綠色植物E、F的葉片制成大小相同的葉圓片，抽出空氣，進行光合作用速率測定。圖乙是利用裝置甲測得的數據繪制成的坐標圖。下列敘述正確的是(

)A.從圖乙可看出，F植物適合在

較強光照下生長B.光照強度為1klx時，裝置甲中

放置植物E的葉圓片進行測定時，

液滴不移動C.光照強度為3klx時，E、F兩種植物的葉圓片產生氧氣的速率相等D.光照強度為6klx時，裝置甲中E植物葉圓片比F植物葉圓片

浮到液面所需時間短D習題鞏固C3、C4和CAM植物及光呼吸04C3植物、C4植物和CAM植物及光呼吸一、C3植物、C4植物和CAM植物

自然界中的綠色植物根據光合作用暗反應過程中CO2的固定途徑不同可以分為C3、C4和CAM三種類型。1.C3途徑

也稱卡爾文循環，整個循環由RuBP(C5)與CO2的羧化開始到C5再生結束，在葉綠體基質中進行，可合成蔗糖、淀粉等多種有機物。

大麥、小麥、大豆、菜豆、水稻、馬鈴薯等。常見的C3植物有2.C4途徑一、C3植物、C4植物和CAM植物

C4植物大多起源于熱帶，為了防止水分過度蒸發，C4植物常常關閉葉片上的氣孔，這樣空氣中的CO2就不易進入葉肉細胞，不能滿足光合作用對CO2的需求。

C4植物中含有能固定CO2為C4的相關酶——PEP羧化酶，可把大氣中含量很低的CO2以C4的形式固定下來。常見的C4植物有玉米、甘蔗、高粱、莧菜等。2.C4途徑維管束鞘細胞葉肉細胞2.C4途徑CO2PEP（C3）PEP羧化酶草酰乙酸（C4）蘋果酸（C4）CO2NADP+NADPH丙酮酸（C3）丙酮酸（C3）ATPADP+PiADP+PiATPNADP+C52C3多種酶(CH2O)NADPH細胞質基質（1）CO2固定場所葉肉細胞細胞質基質、維管束鞘細胞葉綠體（2）光反應場所葉肉細胞類囊體薄膜（3）暗反應場所維管束鞘細胞葉綠體基質2.C4途徑C4植物具有耐高溫、光照強烈、干旱的能力。原因：

PEP羧化酶與CO2親和力大且不與O2親和，它提高了C4植物固定CO2的能力，并且無光合午休現象。C3和C4植物光合作用途徑的比較項目CO2受體CO2固定后產物CO2固定場所光反應場所

暗反應場所C3植物RuBPC3葉肉細胞葉綠體葉肉細胞葉綠體基粒葉肉細胞葉綠體基質C4植物PEP、RuBPC3、C4葉肉細胞細胞質基質、維管束鞘細胞葉綠體葉肉細胞葉綠體基粒維管束鞘細胞葉綠體基質3.CAM途徑一、C3植物、C4植物和CAM植物

CAM植物夜間氣孔開放吸進CO2，CO2經一系列反應轉化為蘋果酸儲存在液泡中。白天氣孔關閉，蘋果酸經一系列反應轉化為CO2，進入C3途徑合成淀粉。3.CAM途徑CAM植物夜間吸進CO2，淀粉經糖酵解形成PEP，在PEP羧化酶催化下，CO2與PEP結合，生成草酰乙酸，進一步還原為蘋果酸儲存在液泡中。從而

表現出夜間淀粉減少，蘋果酸增加，細胞液pH下降。

白天氣孔關閉，蘋果酸轉移到細胞質中脫羧，放出CO2，進入C3途徑合成淀粉；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移到線粒體，進一步氧化釋放CO2，又可進入C3途徑。從而表現出白天淀粉增加，蘋果酸減少，細胞液pH上升。3.CAM途徑菠蘿、蘆薈、蘭花、百合、仙人掌等，可適應干旱炎熱的環境。

白天氣孔關閉，減少蒸騰作用，保持植物體內水分并分解蘋果酸產生CO2進行光合作用；夜晚開放氣孔，吸收光合作用所需的CO2，使植物適應高溫干旱環境。CAM途徑的意義常見的CAM植物有C3植物C4植物CAM植物如：水稻、小麥、棉花、大豆等大多數植物。如甘蔗、玉米、高粱等。如:菠蘿、龍舌蘭、仙人掌和蘭花等。特征C3植物C4植物CAM植物與CO2結合的物質RuBP(C5)PEPPEPCO2固定的最初產物C3C4草酰乙酸CO2固定的時間白天白天夜晚和白天光反應的場所葉肉細胞類囊體薄膜葉肉細胞類囊體薄膜葉肉細胞類囊體薄膜卡爾文循環的場所葉肉細胞的葉綠體基質維管束鞘細胞的葉綠體基質葉肉細胞的葉綠體基質有無光合午休有無無

C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過C3途徑合成有機物。一、C3植物、C4植物和CAM植物C3植物與C4植物對CO2濃度的響應①C4植物CO2補償點低，幾乎接近0。說明C4植物具有有效的CO2濃縮機制。②C3植物CO2補償點高。因為RuBP羧化酶固定CO2能力弱。

從以上分析可知，C4植物能夠利用低CO2濃度進行光合作用，因此，目前大氣CO2濃度不斷增加，對C3植物有利，對C4植物益處不大。一、C3植物、C4植物和CAM植物1.百合以氣孔白天關閉、夜間開放的特殊方式適應高溫干旱環境。

下面為百合葉肉細胞內的部分代謝示意圖，

據圖分析錯誤的是（

）A.圖中B物質可能是葡萄糖B.線粒體和細胞質基質均能產生CO2C.PEP、RuBP均能與CO2結合D.夜間細胞液pH可能會下降A習題鞏固習題鞏固2.研究發現，玉米、甘蔗等植物除了和其他C3植物一樣具有卡爾文循環(固定CO2的初產物為C3，簡稱C3途徑)外，還有另一條固定CO2的途徑，固定CO2的初產物為C4，簡稱C4途徑，這種植物為C4植物，其固定CO2的途徑如圖。研究發現，C4植物中PEP羧化酶對CO2的親和力約是Rubisco的60倍。下列有關敘述錯誤的是(

)A.圖中CO2進入葉肉細胞被固定的最初產物是草酰乙酸B.高溫條件下，C4植物光合效率高的原因是氣孔不關閉C.低濃度CO2條件下，C4植物可能比C3植物生長得好D.蘋果酸的主要作用是將葉肉細胞中的CO2轉入維管束鞘細胞B習題鞏固3.景天科植物(如景天、落地生根)的葉子有一個很特殊的CO2同化方式：夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸(一種有機酸)儲存在液泡中，白天氣孔關閉，液泡中的蘋果酸經脫羧作用釋放CO2用于光合作用，其部分代謝途徑如圖所示。下列有關分析錯誤的是(

)A.景天科植物參與卡爾文循環的CO2直接來源于蘋果酸的分解B.由景天科植物特殊的CO2同化方式推測其可能生活在高溫干旱地區C.如果白天適當提高CO2濃度，景天科植物

的光合速率基本不變D.白天景天科植物葉肉細胞內有機酸

和葡萄糖的含量變化趨勢可能相反AC3植物、C4植物和CAM植物及光呼吸二、光呼吸1.光呼吸的發現1955年科學家德柯爾用紅外線氣體分析儀測定煙草光合速率時發現正在進行光合作用的煙草葉片在光照停止后會快速釋放CO2，這種現象稱為“二氧化碳的猝發”2.光呼吸的起因二、光呼吸

光呼吸現象產生的分子機制是O2和CO2競爭Rubisco。在暗反應中，Rubisco能夠以CO2為底物實現CO2的固定；在光下，當O2濃度高、CO2濃度低時，O2會競爭Rubisco，在光的驅動下將碳水化合物氧化生成CO2和水。（1）高CO2濃度、低O2時，進行羧化（2）低CO2濃度、高O2時，進行加氧C5+CO22C3RubiscoC5+O2C2+C3RubiscoC3進入卡爾文循環C3進入卡爾文循環3.光呼吸的實質二、光呼吸①是所有進行光合作用的細胞在光照、高O2、低CO2情況下發生的一個生化過程。②是光合作用一個損耗能量的副反應。③此過程中消耗O2，生成CO2。2C2+O2C3+CO2ATP、[H]酶4.光呼吸的危害二、光呼吸（1）如果在較強光下，光呼吸加強，使得C