資源簡介

《細胞的能量供應和利用》
“光合作用與能量轉化”章節重點歸納&典例示范
【基礎歸納】
【葉綠體的結構與功能】
葉綠體的結構與功能
結構（如圖）
1. 雙層膜：分為內膜和外膜，其主要功能是控制物質進出葉綠體。
2. 基粒：由囊狀結構（類囊體）堆疊而成。吸收光能的四種色素和光反應所需的酶就分布在類囊體的薄膜上。
3. 基質：在基粒與基粒之間充滿基質，基質中含有與光合作用暗反應有關的酶。另外，還含有少量DNA 與RNA，與葉綠體的遺傳有關。
功能
葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。
葉綠體功能的驗證實驗
恩格爾曼的實驗過程及現象
【特別提示】
恩格爾曼實驗的巧妙之處
（1）排除干擾的方法妙
沒有空氣的黑暗環境排除了氧氣和光的干擾。
（2）實驗材料選擇妙
實驗材料選擇水綿。水綿不僅具有細而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細胞中，便于觀察。
（3）實驗對照設計妙
用極細的光束點狀投射，葉綠體上可分為獲得光照部位和無光照部位，相當于一組對照實驗；進行黑暗（局部光照）和完全暴露在光下的對照實驗；明確實驗結果完全是由光照引起的等。
（4）觀測指標設計妙
通過好氧細菌的分布進行檢測，從而能夠準確地判斷出釋放氧氣的部位。
典例示范
下圖為葉綠體中色素吸收光能的情況，以下說法中正確的是 （ ）
①在晚間用綠光照射行道樹，目的是通過植物光合作用以增加夜間空氣中的 O2 濃度　
②據圖可知，用波長 400 ～ 470nm 的光比用白光更有利于提高光合作用強度　
③在經過紙層析法分離出來的色素帶上，胡蘿卜素的色素帶在最上面　
④一般情況下，光合作用所利用的都是可見光，波長范圍是390 ～ 760 nm　
⑤土壤中缺乏鎂時，新葉對 620 ～ 670 nm 波長的光利用量無明顯變化
A. ②④⑤　　B. ③④⑤　C. ②③④　　D. ①②⑤
【答案】B
紅楓是一種木本觀賞植物，在生長季節葉片呈紅色，下列關于該植物的敘述，正確的是（　　）
A. 紅楓葉片不含葉綠素
B. 紅楓葉片呈紅色是因為吸收了紅光
C. 紅楓葉片能吸收光能進行光合作用
D. 液泡中色素吸收的光能用于光合作用
【答案】C
下列關于葉綠體的描述，錯誤的是（　　）
A. 基粒由類囊體堆疊而成
B. 葉綠體的外表有雙層膜
C. 暗反應發生在類囊體薄膜上
D. 類囊體薄膜上具有葉綠素和酶
【答案】C
【捕獲光能的色素】
綠葉中色素的提取和分離
實驗原理
1. 色素提取的原理：綠葉中的色素易溶于無水乙醇、丙酮、石油醚等有機溶劑。
2. 色素分離的原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快；反之，則慢。
方法步驟
步驟 方法 原因
提取綠葉中的 色素 稱取5 g 綠葉，剪碎，放入研缽中，再向研缽中加入少許二氧化硅和碳酸鈣粉及5~10 mL 無水乙醇，進行迅速、充分的研磨 ①加入少許二氧化硅：有助于研磨得充分 ②加入碳酸鈣粉：防止研磨過程中色素被破壞 ③加入無水乙醇：溶解、提取色素
提取綠葉中的色素 將研磨液迅速倒入基部墊有單層尼龍布的玻璃漏斗中過濾。將濾液收集到試管中，及時用棉塞塞緊試管口 ①單層尼龍布：過濾葉脈、葉渣及二氧化硅等 ②塞緊試管口：防止無水乙醇揮發和色素氧化
制備濾紙條 ①干燥的濾紙：透性好、吸收濾液多 ②剪去兩角：防止色素隨層析液在邊緣擴散過快，使層析液同步到達濾液細線，隨后形成的色素帶整齊、平行
畫濾液細線 用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條直的濾液細線，待濾液干后再重復畫一兩次 ①畫得細、直、齊：防止色素帶重疊而影響分離效果 ②畫兩三次：積累更多的色素，使分離后的色素帶明顯
分離綠葉中的色素 將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口 ①層析液不能觸及濾液細線：防止色素溶解于層析液中而無法分離 ②塞緊試管口：防止層析液中的成分揮發
觀察與分析
【問題思考】
（1）為什么研磨時要迅速？為什么研磨時要加入少量的碳酸鈣和二氧化硅？
提示：葉綠素不穩定，易被破壞，因此研磨要迅速、充分， 以保證提取較多的色素。二氧化硅會破壞細胞結構， 使研磨充分。碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞。
（2）為什么需要選用新鮮綠色的葉片做實驗材料？
提示：新鮮綠色的葉片中色素含量高，從而使濾液中色素含量較高，實驗效果明顯。
（3）濾紙為什么需預先干燥處理？在制備濾紙條時， 為什么將一端的兩個角剪掉？
提示：干燥處理的目的是使層析液在濾紙上快速擴散；剪掉兩角的目的是防止層析液沿濾紙邊緣擴散過快，以保證色素帶分離整齊。
（4）為什么盛放濾液的試管管口加棉塞？
提示：防止無水乙醇揮發和色素氧化。
（5）在層析時，為什么不能讓濾液細線觸及層析液？
提示：濾紙條上的濾液細線觸及層析液，會使色素直接溶解到層析液中，結果使濾紙條上得不到色素帶。
（6）為什么濾液細線要畫得直、細、齊，而且待濾液細線干燥后再重復畫一兩次？
提示：濾液細線要畫得直、細、齊的目的是使分離出的色素帶平整、不重疊；濾液細線干燥后再重復畫一兩次，使分離出的色素帶清晰分明。
（7）葉綠體中各色素溶解度大小的關系是怎樣的？
溶解度大小：胡蘿卜素> 葉黃素> 葉綠素a> 葉綠素b。
（8）分析濾紙條上色素帶寬窄不同的原因？
提示：不同種類的色素在綠葉中的含量不同，含量多的色素帶寬；反之，色素帶窄。
捕獲光能的色素
種類（如圖）
色素含量：葉綠素a> 葉綠素b> 葉黃素> 胡蘿卜素。
分布：葉綠體的類囊體薄膜上。
作用：吸收光能用于光合作用。
葉綠體中的色素及色素的吸收光譜
由圖中可以看出：
1. 葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。
2. 葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。
典例示范
下列有關“綠葉中色素的提取和分離”實驗的敘述，正確的是（　　）
A. 加入碳酸鈣防止濾液揮發
B. 用NaCl 溶液提取葉片中的色素
C. 用無水乙醇或丙酮分離濾液中的色素
D. 加入二氧化硅（石英砂）有利于充分研磨
【答案】D
如圖表示某同學做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時的改進裝置，下列與之有關的敘述中，錯誤的是（　　）
A. 應向培養皿中倒入層析液
B. 應將濾液滴在a 處，而不能滴在b 處
C. 實驗結果應是得到四個不同顏色的同心圓（近似圓形）
D. 實驗得到的若干個同心圓中，最小的一個圓呈橙黃色
【答案】D
分別在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個研缽中加2 g 剪碎的新鮮菠菜綠葉， 并按下表所示添加試劑，經研磨、過濾得到三種不同顏色的溶液，即深綠色、黃綠色、幾乎無色。
注：“+”表示加，“-”表示不加。
則Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個研缽中的溶液顏色分別是（　　）
A. 幾乎無色、黃綠色、深綠色
B. 深綠色、幾乎無色、黃綠色
C. 黃綠色、深綠色、幾乎無色
D. 黃綠色、幾乎無色、深綠色
【答案】D
某同學在做“綠葉中色素的提取和分離” 實驗時，為了確定無水乙醇、CaCO3 和 SiO2 的作用，進行了 4 組實驗來驗證，4 組實驗結果如下圖所示，第④組是進行了正確操作的對照組。下列針對實驗結果的分析，不正確的是 （　）
A. ①可能是未加 CaCO3 而得到的實驗結果
B. ②可能是因用水取代了無水乙醇而得到的實驗結果
C. ③可能是因未加 SiO2 而得到的實驗結果
D. 綠葉中的色素都能夠溶解在層析液中，四種色素的溶解度相同
【答案】D
下圖是新鮮菠菜葉的光合色素紙層析的結果，下列敘述中正確的是 （　）
A. 色素帶①②都是由碳氫鏈組成的分子
B. 色素帶①②變窄的原因可能是未加碳酸鈣
C. 紙層析的原理是光合色素易溶于體積分數為 95% 的乙醇
D. 色素帶③④中的色素只能吸收紅光和藍紫光
【答案】A
下列關于“綠葉中色素的提取和分離”實驗的敘述，正確的是 （　）
A. 應該在研磨葉片后立即加入碳酸鈣，防止葉綠素被破壞
B. 在畫出一條濾液細線后緊接著重復畫線2～3 次
C. 若濾液細線全部沒入層析液，則無法觀察到色素帶
D. 在層析液中溶解度最高的葉綠素 a 在濾紙條上擴散得最快
【答案】C
在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，甲、乙、丙、丁四位同學對相關試劑的使用情況如下表所示（“+”表示使用，“-” 表示未使用），其余操作均正常，他們所得到的實驗結果依次應為圖中的（　　）
A. ①②③④ 　　 B. ②④①③
C. ④②③① 　　 D. ③②①④
【答案】B
【光合作用的過程】
光反應階段
概念：光合作用第一個階段中的化學反應，必須有光才能進行，這個階段叫光反應階段。
場所：葉綠體的類囊體薄膜上。
條件：必須有光、葉綠體中的色素和酶。
過程
水的光解：2H2O → 4［H］+O2
ATP 的合成：ADP+Pi → ATP
實質：將光能轉變為儲存在ATP 中的活躍的化學能，釋放O2。
暗反應階段
概念：光合作用第二個階段中的化學反應，有沒有光都可以進行，這個階段叫暗反應階段。
場所：葉綠體基質中。
條件：多種酶參與。
過程
CO2 的固定：CO2+C5 → 2C3
C3 的還原：2C3+［H］→（CH2O）+C5
實質：同化CO2，將活躍的化學能轉變為有機物中穩定的化學能。
光反應階段和暗反應階段的關系
聯系：光反應和暗反應是一個整體，二者緊密聯系。光反應是暗反應的基礎，為暗反應提供能量（ATP）和還原劑（［H］），暗反應產生的ADP 和Pi 為光反應合成ATP 提供原料。
區別
比較項目 光反應 暗反應
實質 光能轉變為化學能（水光解產生O2 和［H］） 同化CO2，形成有機物
時間 短促，以微秒計 較緩慢
條件 色素、光、酶 不需要色素和光，需要多種酶
場所 類囊體薄膜上 葉綠體基質中
物質轉化 2H2O →4［H］+ O2 ADP+Pi →ATP CO2 的固定：CO2+C5 →2C3 C3 還原：2C3+［H］ →（CH2O）+C5
能量轉換 光能→電能→ ATP 中活躍的化學能 ATP 中活躍的化學能→ （CH2O） 中穩定的化學能
【特別注意】
暗反應在有光、無光條件下都能進行。若光反應停止， 暗反應可利用光反應階段產生的還未被利用的［H］ 和ATP 繼續進行一段時間，但時間很短，大多數植物晚上只進行細胞呼吸，不進行暗反應。
典例示范
光合作用過程包括光反應和暗反應。圖表示光反應與暗反應的關系，據圖判斷下列敘述不正確的是（　　）
A. 光反應為暗反應提供ATP 和NADPH（［H］）
B. 停止光照，葉綠體中ATP 和NADPH 含量下降
C. ATP 的移動方向是由類囊體到基質
D. 植物在暗處可大量合成（CH2O）
【答案】D
下圖為葉綠體結構與功能示意圖，下列說法錯誤的是（　　）
A. 結構A 中的能量變化是光能轉換為ATP 中的化學能
B. 供給14CO2，放射性出現的順序為CO2 → C3 →甲
C. 結構A 釋放的O2 可進入線粒體中
D. 如果突然停止CO2 的供應，短時間內C3 的含量將會增加
【答案】D
在適宜的條件下，植物光合作用的光反應與暗反應是平衡的，但是這個平衡會受到外界環境， 如光照突然增強的影響。請回答下列問題：
（1）植物在光反應過程中，吸收的光能除了用于合成ATP 外， 還用于 　　　　；在暗反應過程中， CO2 通過氣孔進入葉肉細胞的過程在夏季中午會受到抑制， 原因是 。
（2）光照突然增強時，植物吸收CO2 的速率并沒有迅速上升而是緩慢上升，可能的原因是 　　　　　　　；光照強度減弱時，植物吸收CO2 的速率并沒有迅速降低，可能的原因是 　　　　　　　　　　。
【答案】
（ 1）將 H2O 分解成 O2 和［H］　
夏季中午氣溫高，為減少蒸騰 作用，氣孔（部分）關閉　
（2）葉綠體內C5 含量較低，C5 再生需要一段時間　
光反應過程積累的ATP 和[H] 供暗反應繼續利用
【探究光合作用原理部分實驗】
時間及科學家 實驗過程、方法和現象 實驗結論
19世紀末 CO2 中的C 與O 分開，O2 被釋放，C 與H2O 結合成甲醛
1928年 甲醛不能通過光合作用轉化成糖
1937 年， 希爾 離體的葉綠體懸浮液（有H2O，沒有CO2）+ 鐵鹽釋放氧氣結論：離體的葉綠體在適當條件下發生水的光解反應，產生氧氣
1941 年， 魯賓和卡門 結論：光合作用釋放的O2 來自水
1954年，阿爾農 在光照下，葉綠體可合成ATP，這一過程總是與水的光解相伴隨
典例示范
下圖表示在較強光照且溫度相同以及水和小球藻的質量相等的條件下，小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后，以下相關比較不正確的是（　 　）
A. Y2 的質量大于Y3 的質量
B. ④中小球藻的質量大于①中小球藻的質量
C. ②中水的質量大于④中水的質量
D. 試管①的質量大于試管②的質量
【答案】C
科學家往小球藻培養液中通入14CO2 后，分別給予小球藻不同時間的光照，結果如下表：
根據上述實驗結果分析，下列敘述錯誤的是 （　　）
A. 小球藻沒有葉綠體，CO2 的固定是在細胞質基質中發生的
B. 每組照光后需將小球藻進行處理使酶失活才能測定放射性物質分布
C. 本實驗研究的是卡爾文循環
D. 實驗結果說明光合作用產生的有機物除糖類外還有其他有機物
【答案】A
【化能合成作用】
概念
某些細菌（如硝化細菌、硫細菌等）能夠利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物，這種合成作用叫作化能合成作用。
舉例
硝化細菌（包括亞硝化細菌和硝化細菌）利用將土壤中的NH3 氧化成HNO2、HNO3 釋放的能量，將CO2 和H2O 合成為有機物，并將能量儲存在有機物中。其反應式如下：
2NH3+3O22HNO2+2H2O+ 能量
2HNO2+O22HNO3+ 能量
6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O
典例示范
光合作用與化能合成作用的相似點是（　　）
A. 都以太陽能作為能源
B. 都需要將環境中的物質氧化釋放能量
C. 都能將無機物轉變成有機物
D. 都是高等生物的代謝類型
【答案】C
【知識拓展】
【光合作用與細胞呼吸的相關計算】
呼吸速率的表示方法
將植物置于黑暗環境中，測定實驗容器內CO2 增加量、O2 減少量或有機物減少量，則可用單位時間內CO2 增加量、O2 減少量或有機物減少量表示呼吸速率。
凈光合速率和真正光合速率的表示方法
凈光合速率，又叫表觀光合速率：常用在光照條件下測得的單位時間內O2 釋放量、CO2 吸收量或有機物積累量表示。
真正光合速率，又叫實際光合速率、總光合速率：常用單位時間內O2 產生量、CO2 固定量或有機物產生量（或制造量）表示。
呼吸速率、凈光合速率與真正光合速率的關系（如圖）
由圖可知，在不考慮光照強度對呼吸速率影響的情況下，OA 段表示植物呼吸速率，OD 段表示植物凈光合速率，OA+OD 段表示真正光合速率，即真正光合速率= 凈光合速率+ 呼吸速率。
當植物的光合作用與細胞呼吸同時進行時，存在如下關系
光合作用實際產氧量（葉綠體產氧量）= 實測植物氧氣釋放量+ 細胞呼吸耗氧量。
光合作用實際CO2 消耗量（葉綠體固定CO2 量）= 實測植物CO2 吸收量+ 細胞呼吸CO2 釋放量。
光合作用葡萄糖凈產生量（葡萄糖積累量）= 光合作用實際葡萄糖產生量（葉綠體產生或合成的葡萄糖量）- 細胞呼吸葡萄糖消耗量。
以凈光合速率的大小來判斷植物能否正常生長（自然狀態下，以一天24 h 為單位）
凈光合速率大于0 時，植物因積累有機物而正常生長。
凈光合速率等于0 時，植物因沒有有機物積累而不能生長。
凈光合速率小于0 時，植物因有機物減少而不能生長，且長時間處于此種狀態下植物將死亡。
【易錯提醒】
植物進行光合作用的同時，一定進行細胞呼吸，但在進行細胞呼吸時不一定進行光合作用。因為光合作用只有在有光條件下才能進行，而細胞呼吸有光無光都能進行。
典例示范
下圖是葉肉細胞在不同光照強度下葉綠體與線粒體的代謝簡圖，下列敘述錯誤的是（　　）
A. 細胞①處于黑暗環境中，該細胞單位時間內釋放的CO2 量即為呼吸速率
B. 細胞②沒有與外界環境發生O2 和CO2 的交換，可斷定此時光合速率等于呼吸速率
C. 細胞③處在較強光照條件下，細胞光合作用所利用的CO2 量為N1 與N2 的和
D. 分析細胞④可得出，此時的光照強度較弱且N1 小于m2
【答案】D
以測定的CO2 吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與細胞呼吸的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是（　　）
A. 光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時相等
B. 光照相同時間，在20 ℃條件下植物積累的有機物的量最多
C. 溫度高于25 ℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少
D. 兩曲線的交點表示光合作用制造的有機物的量與細胞呼吸消耗的有機物的量相等
【答案】A
下圖是表示某植物葉肉細胞光合作用和呼吸作用的示意圖。
據圖回答下列問題：
（1）圖中①、②、③、④代表的物質依次是 　　　　、 　　　、 　 　、 　　　， ［H］代表的物質主要是 　　　　。
（2）B 代表一種反應過程，C 代表細胞質基質，D 代表線粒體，則ATP 合成發生在A 過程，還發生在 　　　　（填“B 和C”“C 和D”或“B 和D”）。
（3）C 中的丙酮酸可以轉化成酒精，出現這種情況的原因是 。
【答案】
（1）O2 　NADP+ 　ADP+Pi 　C5 　NADH（或答：還原型輔酶Ⅰ）　
（2）C 和D 　
（3）在缺氧條件下進行無氧呼吸
BTB 是一種酸堿指示劑。BTB 的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2 濃度的增高而由藍變綠再變黃。某同學為研究某種水草的光合作用和細胞呼吸，進行了如下實驗：用少量的NaHCO3 和BTB 加水配制成藍色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2 使溶液變成淺綠色，之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7 支試管中。其中6 支加入生長狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實驗處理和結果見下表。
* 遮光是指用黑紙將試管包裹起來，并放在距日光燈100 cm 的地方。
若不考慮其他生物因素對實驗結果的影響，回答下列問題。
（1）本實驗中，50 min 后1 號試管的溶液是淺綠色，則說明2 至7 號試管的實驗結果是由 引起的；若1 號試管的溶液是藍色，則說明2 至7 號試管的實驗結果是 　　　　（填“可靠的”或“不可靠的”）。
（2）表中X 代表的顏色應為 　　（填“淺綠色”“黃色” 或“藍色”），判斷依據是　　　。
（3）5 號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下水草 。
【答案】
（1）不同光強下水草的光合作用與細胞呼吸　不可靠的　
（2）黃色　水草不能進行光合作用，只能進行細胞呼吸，溶液中CO2 濃度高于3 號試管
（3）光合作用強度等于細胞呼吸強度，吸收與釋放的CO2 量相等
【光照、CO2 濃度對光合作用中各物質含量的影響】
圖示
分析
【特別提醒】 　
（1）以上各種物質的含量變化是在外界條件改變的短時間內發生的，且是相對含量的變化。
（2）以上各物質變化中，C3 和C5 含量的變化總是相反的，［H］和ATP 含量的變化總是一致的。
典例示范
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，［H］下降
D. 綠光，C5 上升
【答案】C
下圖表示某植物葉肉細胞中 C3 和C5 含量的變化情況，該植物在Ⅰ階段處于適宜環境條件下，Ⅱ階段是某個環境條件降低引起的瞬時變化。下列分析正確的是 （　）
A.Ⅰ階段在類囊體薄膜上進行，Ⅱ階段在葉綠體基質中進行
B. 圖中Ⅱ階段的變化很可能是降低光照強度引起的
C. 圖中甲轉變成乙需要光反應提供的 ATP 和 NADPH
D. 達到最大光合作用強度時，Ⅱ階段所需的最小光照強度比Ⅰ階段低
【答案】D
離體的葉綠體在光照下進行穩定光合作用時，如果突然中斷CO2 的供應，短時間內葉綠體中 C3 與 C5 相對含量的變化是 （　　）
A. C3減少， C5增多
B. C3 增多， C5 增多
C. C3減少， C5 減少
D. C3 增多， C5 減少
【答案】A
適宜環境下進行光合作用時，如果突然停止光照，短時間內葉綠體中
C5 與［H］相對含量的變化是 （　）
A. C5增多， ［H］減少 B. C5 增多， ［H］增多
C. C5 減少， ［H］減少 D. C5 減少， ［H］增多
【答案】C
如圖表示大棚栽培的植物在環境因素發生改變時，葉綠體內暗反應中C3 和C5 含量的變化情況。下列選項中最可能導致這種變化的環境因素是（　　）
A. 給植物增施氮肥和鎂肥
B. 大棚栽培的植物通過增施農家肥料補充CO2
C. 給植物補充適宜強度的人工光照
D. 夜間適當降低植物的環境溫度
【答案】B
【影響光合作用的環境因素】
單一環境因素對光合作用的影響
CO2 濃度（如圖）
1. 原理分析：通過影響暗反應階段，制約C3 的生成。
2. 曲線分析：圖中A 點表示光合速率等于細胞呼吸速率時的CO2 濃度，即CO2 補償點，B 點表示CO2 飽和點，該圖表示在一定范圍內，光合速率隨CO2 濃度的增大而增大。
3. 應用分析：大氣中的CO2 濃度較低時，植物無法進行光合作用。在農業生產中可通過“正其行，通其風”和增施農家肥等措施增大CO2 濃度，以提高光合速率。
光照強度（如圖）
1. 原理分析：光照強度通過影響光反應階段，影響ATP 和［H］的產生，進而制約暗反應階段。
2. 曲線分析
（1）A 點時，光照強度為0，只進行細胞呼吸（對應圖中甲圖）。植物表現為吸收O2 釋放CO2。
（2）AB 段，隨著光照強度的增強，光合作用強度也逐漸增強，但是仍然小于細胞呼吸強度（對應圖中乙圖）。植物整體表現為吸收O2 釋放CO2。
（3）B 點時，光合作用強度等于細胞呼吸強度（對應圖中丙圖）。此時植物表現為既不吸收CO2 和O2，也不釋放CO2 和O2，光合作用同化的有機物量與細胞呼吸消耗的有機物量相等。這一光照強度稱為光補償點。
（4）BC 段，隨著光照強度的增強，光合作用強度不斷增強（對應圖中丁圖）。光合作用強度大于細胞呼吸強度，植物表現為吸收CO2 釋放O2，有有機物積累。
（5）C 點對應的光照強度為光飽和點，C 點時，限制光合速率的環境因素不再是光照強度，可能是溫度或CO2 濃度等。
3. 應用分析：欲使植株正常生長，則必須使光照強度大于B 點對應的光照強度；適當提高光照強度可增加大棚作物產量。
光照面積（如圖）
1. 曲線分析
（1）OA 段表明隨葉面積指數的不斷增大，光合作用實際量不斷增大，A 點為光合作用葉面積指數飽和點，A 點以后，隨著葉面積指數的增大，光合作用強度不再增大，原因是有很多葉被遮擋，接受光照不足。
（2）OB 段表明干物質量隨光合作用強度的增大而增加。B 點以后，由于光合作用強度不再增大，但葉片隨葉面積指數的不斷增大，呼吸量（OC 段）不斷增大，所以干物質量不斷降低（BC 段）。
2. 應用分析：適當間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長。封行過早，使中下層葉子所受的光照往往在光補償點以下，白白消耗有機物，造成不必要的浪費。
溫度（如圖）
1. 原理分析：溫度通過影響與光合作用有關的酶的活性，進而影響光合作用。
2. 曲線分析：低溫導致酶的活性降低，引起植物的光合速率降低；在一定范圍內，隨著溫度升高酶活性升高，進而引起光合速率增大；溫度過高會引起酶活性降低甚至失活， 使植物光合速率減小。
3. 應用分析：溫室栽培中，白天適當升高溫度，以提高光合速率；晚上適當降低溫室內的溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。
多個環境因素同時對光合作用的影響（下圖）
曲線分析：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素，隨橫坐標所示因素的不斷加強，光合速率不斷提高。Q 點及Q 點之后，橫坐標所表示的因素不再是光合速率的限制因素，要想提高光合速率，可適當提高圖示中的其他因素。
應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增強與光合作用有關的酶的活性，以提高光合速率。也可同時充入適量的CO2 進一步提高光合速率。當溫度適宜時，可適當提高光照強度和CO2 濃度，以提高光合速率。
【誤區警示】
影響光合作用因素中的兩個易忽略點
（1）易忽略CO2 濃度對光合作用的影響。CO2 濃度很低時，光合作用不能進行；當CO2 濃度大于某值時，光合作用才能進行。對于植物來說，存在CO2 的補償點和飽和點，CO2 濃度過高時，會抑制植物的細胞呼吸， 進而影響光合作用。
（2）易忽略溫度改變對光合作用的影響。溫度改變時， 不管是光反應還是暗反應，均會受到影響，但主要影響暗反應，因為參與暗反應的酶的種類和數量比參與光反應的多。
【提醒】
植物自身因素對光合作用的影響
不同的植物、同種植物的不同器官和不同的發育時期，葉綠體的數量、葉綠體中色素的含量、酶的種類和數量均有差異，光合作用強度亦受影響。
典例示范
某植物光合作用、呼吸作用與溫度的關系如圖。據此，對該植物生理特性理解錯誤的是（　　）
A. 呼吸作用的最適溫度比光合作用的高
B. 凈光合作用的最適溫度約為25 ℃
C. 在0 ～ 25 ℃范圍內，溫度變化對光合速率的影響比對
呼吸速率的大
D. 適合該植物生長的溫度范圍是10 ～ 50 ℃
【答案】D
下圖甲為研究光合作用的實驗裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個葉圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉圓片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉至含有不同濃度的 NaHCO3 溶液中，給予一定的光照，測量每個玻璃皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時間（如圖乙），以研究光合速率與 NaHCO3 溶液濃度的關系。下列有關分析正確的是 （ ）
在 ab 段，隨著 NaHCO3 溶液濃度的增加，光合速率逐漸減小
B. 在 bc 段，單獨增加 NaHCO3 溶液濃度，可以縮短葉圓片上浮至液面的平均時間
C. 在 c 點以后，因 NaHCO3 溶液濃度過高，使葉肉細胞失水而導致代謝水平下降
D. 因 NaHCO3 溶液中不含 O2 ，所以整個實驗過程中葉圓片不能進行細胞呼吸
【答案】A
下圖甲為研究光合作用的實驗裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個葉圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉圓片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉至含有不同濃度的 NaHCO3 溶液中，給予一定的光照，測量每個玻璃皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時間（如圖乙），以研究光合速率與 NaHCO3 溶液濃度的關系。下列有關分析正確的是 （ ）
在 ab 段，隨著 NaHCO3 溶液濃度的增加，光合速率逐漸減小
B. 在 bc 段，單獨增加 NaHCO3 溶液濃度，可以縮短葉圓片上浮至液面的平均時間
C. 在 c 點以后，因 NaHCO3 溶液濃度過高，使葉肉細胞失水而導致代謝水平下降
D. 因 NaHCO3 溶液中不含 O2 ，所以整個實驗過程中葉圓片不能進行細胞呼吸
【答案】C
為探究影響光合作用強度的因素，將同一品種玉米苗置于 25 ℃條件下培養，實驗結果如下圖所示。下列敘述中，錯誤的是（ ）
A. 此實驗有兩個自變量
B. D 點比 B 點 CO2 吸收量高的主要原因是光照強度大
C. 實驗結果表明，在土壤含水量為 40% ～ 60% 的條件下施肥效果明顯
D. 制約 C 點光合作用強度的因素主要是土壤含水量
【答案】A
某興趣小組研究光照強度和光合作用的關系，得到下圖曲線，下列敘述錯誤的是 （　）
A. A 點時植物只進行細胞呼吸
B. B 點對應的光照強度下光合速率等于呼吸速率
C. D 點光合速率達到最大
D. DE 段的限制因素是光照強度
【答案】D

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