光合作用典型例题讲解

光合作用复习课

中心发言人：高一生物组周以萍

一、教学目标：巩固光合作用相关知识

二、教学重点：题型分析

三、教学方法：讲述、图示

四、教学过程

[知识梳理]

一、光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2和水，制造有机物质并释放氧气的过程。1．光合作用的重要性：把无机物变成有机物、蓄积太阳能量和环境保护。

2．叶绿体和光合色素

叶绿体是进行光合作用的细胞器。在显微镜下观察，高等植物的叶绿体大多数呈椭球形，其结构可分为外膜、内膜、基粒和基质四部分，内膜具有控制代谢物质进出叶绿体的功能，基粒是光反应进行的场所，基质是暗反应进行的场所。叶绿体具有由许多片层组成的片层系统，称为类囊体。光合作用的光能转换功能是在类囊体膜上进行的。光合色素就位于类囊体膜中。其种类、颜色和吸收的可见光段如下：

应注意吸收光谱只说明光合色素吸收的光段，不能进一步说明这些被吸收的光段在光合作用中的效率。

3．光合作用的发现：

二、光合作用的过程

1．光反应和暗反应

根据需光与否，可笼统的将光合作用分为两个反应――光反应和暗反应。光反应发生水的光解、O2的释放和ATP及NADPH（还原辅酶II）的生成。反应场所是叶绿体的类囊体膜中，需要光。暗反应利用光反应形成的ATP和NADPH，将CO2还原为糖。反应场所是叶绿体基质中，不需光。光呼吸的全过程需要由叶绿体、过氧化物酶体和线粒体三种细胞器协同完成。2．影响光合作用的因素

（1）外部因素：

①A）光强

光补偿点：当叶片的光合速率与呼吸速率相等（净光合速率为零）时的光照强度，称为光补偿点。

光饱和点：在一定条件下，使光合速率达到最大时的光照强度，称为光饱和点。

出现光饱和点的原因：强光下暗反应跟不上光反应从而限制了光合速率。

一般来说，光补偿点高的植物其光饱和点也高。如，草本植物的光补偿点与光饱和点>木本植物；阳生植物的>阴生植物；C4植物的>C3植物。光补偿点低的植物较耐荫，适于和光补偿点高的植物间作。如豆类与玉米间作。

光抑制：光能过剩导致光合效率降低的现象称为光合作用的光抑制。

光抑制现象在自然条件下是经常发生的，因为晴天中午的光强往往超过植物的光饱和点，

如果强光与其它不良环境(如高温、低温、干旱等)同时存在，光抑制现象更为严重。

B）光质

对光合作用有效的是可见光。红光下，光合效率高；蓝紫光次之；绿光的效果最差。红光有利于碳水化合物的形成，蓝紫光有利于蛋白的形成。

②CO2补偿点：当光合速率与呼吸速率相等时，外界环境中的CO2浓度即为补偿点。凡是能提高CO2浓度差和减少阻力的因素都可促进CO2流通从而提高光合速率。如改善作物群体结构，加强通风，增施CO2肥料等。

CO2饱和点：当光合速率开始达到最大值(Pm)时的CO2浓度被称为CO2饱和点。

凡是能提高CO2浓度差和减少阻力的因素都可促进CO2流通从而提高光合速率。如改善作物群体结构，加强通风，增施CO2肥料等。

③光合作用有温度三基点，即光合作用的最低、最适和最高温度。在一定温度范围内，昼夜温差大,有利于光合产物积累。

④用于光合作用的水只占植物吸收水分的1%，因此，水分缺乏主要是间接的影响光合作用，具体地说，缺水使气孔关闭，影响二氧化碳进入叶内；使光合产物输出减慢；使光合机构受损；光合面积减少。水分过多也会影响光合作用。土壤水分过多时，通气状况不良，根系活力下降，间接影响光合作用。

⑤直接或间接影响光合作用。N、P、S、Mg是叶绿体结构中组成叶绿素、蛋白质和片层膜的成分；Cu、Fe是电子传递体的重要成分；Pi是ATP、NADPH以及光合碳还原循环中许多中间产物的成分；Mn、Cl是光合放氧的必需因子；K、Ca对气孔开闭和同化物运输具有调节作用。因此，农业生产中合理施肥的增产作用，是靠调节植物的光合作用而间接实现的。

⑥引起光合“午睡”的原因：大气干旱和土壤干旱（引起气孔导度下降）；CO2浓度降低，光合产物淀粉等来不及运走，反馈抑制光合作用。光呼吸增强。光合“午休”造成的损失可达光合生产的30%以上。

（2）内部因素：①不同部位

以叶龄为例：幼叶净光合速率低，需要功能叶片输入同化物；叶片全展后，光合速率达最大值（叶片光合速率维持较高水平的时期，称为功能期）；叶片衰老后，光合速率下降。

②不同生育期一般都以营养生长期为最强，到生长末期就下降。

3．提高光能利用率的途径

光能利用率：单位土地面积上植物光合作用积累的有机物所含的化学能，占同一期间入射光能量的百分率称为光能利用率。作物光能利用率很低，即便高产田也只有1%～2%。

（1）延长光合时间：措施有提高复种指数、延长生育期（如防止功能叶的早衰）、补充人工光照等。（2）增加光合面积：措施有合理密植、改变株型等。

（3）增强光合作用效率：措施主要有增加二氧化碳浓度、降低光呼吸等。

三、光合作用与人类社会

（1）人类活动引起全球变暖（2）臭氧层的保护

[典型例题]

例1．从海的不同深度采集到4种类型的浮游植物（I、

Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ）。测定了每种类型的光合作用，如右图所

示。在最深处采集到的是哪种类型的浮游植物？（）

A、Ⅰ

B、Ⅱ

C、Ⅲ

D、Ⅳ

答案:D 解析：深海处的光强是极其微弱的，长期生活

在深海处的浮游植物必然已适应这种环境，因此在较低

光强下即达到光饱和点,而在较高光强下其光合速率仍

然是很低的。

例2．取相同体积的培养液，分别放入透光瓶和不透光瓶中，分别加入等量的小球藻，置于相同温度及光照下培养一段时间后，测得透光瓶中产生氧气的量为0.3g,不透光瓶中消耗氧气的量为0.lg,则透光瓶中小球藻光合作用制造氧气的量是（）

A、0.4g

B、0.3g

C、0.2g

D、0.lg

答案:A 解析：此题中透光瓶中产生氧气的量应为光合作用制造的减去呼吸作用消耗之后净剩的氧气的量，不透光瓶消耗氧气的量应为瓶中小球藻呼吸作用消耗氧气的量，在其他条件相同时，透光瓶中小球藻光合作用制造氧气量应为净剩的氧气量加上呼吸作用消耗的氧气量。例3．在严寒的冬天，利用温室进行蔬菜种植，可以提高经济效益，但需要调节好温室的光照、湿度、气体和温度，以提高产品的质量和品质。下列措施及方法正确的是（）

①由于温室内外温差大，在温室薄膜（或玻璃）上结成一层水膜，要及时擦干，以防止透光率降低②适当地增加光照，以补充冬季阳光的不足③尽量增加空气湿度，以降低植物的蒸腾作用④向温室内定期施放二氧化碳气体，以增加光合作用强度⑤向温室内定期施放氧气，以降低呼吸作用强度⑥冬季温室内温度尽量维持恒定

A、①②④

B、①②④⑥

C、②③⑤⑥

D、③④⑥

答案:A 解析:此题考察了影响光合作用的外界因素,主要有光照、二氧化碳、温度、水分、矿质元素及光合速率的日变化。正确的：①水膜不擦干会导致透光率降低影响光合作用。②适当地增加光照，可以补充冬季阳光的不足。④补充二氧化碳可以增加光合作用强度。错误的：③温室内由于植物的蒸腾作用，空气湿度本来就相对较高，所以不用再增加空气湿度来降低植物的蒸腾作用了。⑤光合作用就会释放氧气，不需要额外施放氧气来降低呼吸作用强度了。⑥为了多积累有机物，温度应控制为日温高夜温低。

例4．对植物进行暗处理的暗室内，安装的安全灯最好是选用（）

A、红光灯

B、绿光灯

C、白炽灯

D、黄色灯

答案：B 解析：植物叶片中光合色素对绿光吸收、利用最少，即绿光对植物的光合作用不起作用。因此绿光也称为生理无效光。

例5．连接光反应和暗反应的关键物质是（）

A、ADP和NADPH

B、ATP和NADPH

C、CO2和C3

D、丙酮酸和〔H〕

答案：B 解析：光反应是植物体将光能转化为活跃的化学能贮存在ATP和NADPH中，用于暗反应中CO2的同化和还原，ATP和NADPH合称同化力，因此ATP和NADPH是将光暗反应联系起来的关键物质。

例5．如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应，最好是检验其（）

A、葡萄糖的形成

B、淀粉的形成

C、氧气的释放

D、CO2的吸收量

答案：C 解析：葡萄糖的形成、淀粉的形成和CO2的吸收这三个现象都是要暗反应完成后才能发生，如果光反应完成了，必然要发生水的光解放出氧气。

例6．C4植物同C3植物相比（）

A、C4植物能在弱光下生长更好

B、C4植物能在低C02浓度下生长更好

C、C4植物利用高光合速率补偿高光呼吸带来的损失

D、C4植物光合速率受高温抑制相对较小答案：B D 解析：在生理上，C4植物一般比C3植物具有较强的光合作用，这是与C4植物的PEP羧化酶活性较强，光呼吸很弱有关。

例7．右图表示在75 %的全日照下两种植物的叶片在不同CO2浓度下CO2净吸收速度，下列叙述正确的是：（）

A、植物A是C4植物，因为它在高CO2

浓度下有较高的CO2净吸收速度

B、在CO2净吸收速度等于0时，A和B

没有光合作用和呼吸作用C、如果光照强

度保持恒定，CO2浓度进一步增加，则A的CO2净吸收速度将达D、在CO2浓度为200×10-6时，B比A有较高的光能利用效率

答案：C D 解析：A、在高CO2浓度下有较高的CO2净吸收速度并不能说明该植物是C4植物，C4植物具有特殊的叶片结构，即具有花环结构，可作为判定C4植物的一个标准，另外C4植物一般应具有较低的CO2补偿点和较高的CO2羧化效率。B、在CO2净吸收速度等于0时，植物的光合作用吸收CO2量与呼吸作用放出CO2量相等，是一种动态平衡。C、如果光照强度保持恒定，CO2浓度进一步增加，从图可看出植物A的CO2交换速度将为一恒定值，此时的CO2浓度称为该植物的CO2饱和点。D、从图可看出，相同光强下，在CO2浓度为200×10-6时，植物B比植物A的CO2交换速度快，因此B比A有较高的光能利用效率。

例8．在昼夜周期条件下，维持植物正常生命活动所需要的最低光照强度应（）

A、大于光补偿点

B、等于光补偿点

C、小于光补偿点

D、大于或等于光补偿点

答案：A 解析：光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2相等时，即表观光合速率为零时的光照强度称为光补偿点。当光照强度低于光补偿点时，呼吸作用释放的CO2就会大于光合作用吸收的CO2的量，这样植物体内有机物就会被慢慢消耗尽。因此，要维持植物正常生命活动，光照强度应大于光补偿点。

例9．下面有关光系统II的论述是正确的? （）

A、在受光激发后，作用中心色素分子P680失去电子

B、P700是P680的氧化态形式

C、每一个吸收的光子可以导致两个电子传递

D、放氧过程产生的质子可以用于ATP合成

E、光系统II仅在叶绿体存在

答案：A D 解析：B、P700是光系统I的作用中心色素分子，代表光能吸收高峰在700nm。P680是光系统II的作用中心色素分子，代表光能吸收高峰在680nm。C、每1个吸收的光子导致1个电子传递。D、根据化学渗透学说，放氧过程产生的质子在传递过程中造成类囊体膜内外质子梯度，可以作为驱动ATP合成的动力。E、红藻、蓝藻等原核生物中没有叶绿体，但仍有光系统II。

例10．气孔的开闭影响绿色植物的哪些生理活动？（）

A、光合作用

B、离子转运

C、呼吸作用

D、水的转运

答案：ABCD 解析：气孔是水分散失的主要通道，如果气孔关闭就会使水分散失减少，从而影响水分的吸收和转运。离子是溶于水中进行转运的，由于水分散失减少也会使离子转运受影响。气孔也是气体交换的主要通道，气孔开闭影响CO2进出叶片，从而影响光合作用和呼吸作用。

例11．将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器中，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg；如给予充足的光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，据实验测定上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg。请回答：

（1）上述条件下，比较光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用强度是。

（2）在光照时该植物每小时葡萄糖的净生产量是。

（3）若一昼夜中先光照4小时，接着处置在黑暗的情况下20小时，该植物体内有机物含量的变化是。

答案：（1）相同（2）24.5454（3）减少

解析：（1）影响呼吸作用的因素有温度、氧和二氧化碳等，光照不是影响因素，因此给光与否不影响呼吸作用。（2）呼吸每小时产生CO2 8mg，即消耗葡萄糖180×8/6×44≈5.4545。光合每小时产生葡萄糖30mg，净产生葡萄糖量则应为30－5.4545≈24.5454（3）从题中可知，光下每小时光合消耗36mg CO2，光照4小时则消耗144mg。黑暗下每小时呼吸放出8mg CO2，20小时则放出160mg，因此植物体内有机物含量应减少。