光合作用歷來是高考考查的重點，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。特別是一些涉及定性分析和定量計算的問題，如果不能準確地找到解題的突破口，將會使分析過程變得更加復(fù)雜，甚至得一些出錯誤的結(jié)論。下面筆者就光合作用中的幾個難點問題剖析如下：

 

一、坐標(biāo)曲線關(guān)鍵點移動問題

 

例1．植物的生理活動受各種因素影響，下列敘述中不正確的是(    )

 

A．若適當(dāng)提高溫度，則Y點應(yīng)向右移動

 

B．若曲線表示陰生植物，則Y點應(yīng)向左移動

 

C．若橫坐標(biāo)為CO2濃度，曲線表示C4植物，則Y點應(yīng)向左移動

 

D．若以缺鎂的完全營養(yǎng)液培養(yǎng)植物幼苗，則Y點應(yīng)向左移動

 

答案：選D

 

解答本題要求學(xué)生理解各種因素對光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程的影響，讀懂坐標(biāo)曲線中關(guān)鍵點的含義。并在此基礎(chǔ)上進行定性分析和正確推理。

 

根據(jù)題圖可知，若橫坐標(biāo)所示的因素為光照強度，則Y點表示光補償點。若橫坐標(biāo)所示的因素為CO2濃度，則Y點表示CO2補償點。無論植物是處于光補償點，還是CO2補償點，其光合速率均等于呼吸速率。坐標(biāo)曲線中補償點的移動情況可分為如下幾種情況進行討論：

 

（1）若改變某一外界因素（如CO2濃度、光照強度），使光合速率增大或減小，而呼吸速率不受影響。那么為使光合速率等于呼吸速率，則補償點相應(yīng)地向左移或向右移。D選項中改變的外界因素是必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)量，以缺鎂的完全營養(yǎng)液培養(yǎng)植物幼苗，植物會出現(xiàn)葉綠素的合成量減少，從而使光反應(yīng)受到抑制。也就是說在同等光照強度下，植物的光合速率會減小。這時Y點應(yīng)向右移動，通過增加光照強度來提高光合速率，以滿足光合速率等于呼吸速率的要求。故D選項錯誤。

 

（2）若改變某一外界因素（如溫度），使光合速率增大或減小，而呼吸速率也受到不同程度的影響。補償點的移動則需視具體情況而定。A選項中，適當(dāng)提高溫度，光合速率的增加值要小于呼吸速率的增加值。這時Y點應(yīng)向右移動，通過增加光照強度來提高光合速率，使光合速率等于呼吸速率。故A選項正確。

 

（3）若改變植物的類型（如C3植物改為C4植物、陽生植物改為陰生植物），則補償點的移動情況要依植物的生理特性而定。因為C4植物葉肉細胞中的PEP羧化酶對CO2的親和力高，可利用低濃度的CO2。所以在CO2濃度較低時，C4植物的光合速率要大于C3植物的光合速率。這就意味著，C4植物更易達到CO2補償點。C選項中，曲線表示C4植物，則Y點左移。故C選項正確。又因為陰生植物耐陰，適宜在光照較弱的環(huán)境中生長。那么在光照強度較弱時，陰生植物的光合速率要大于陽生植物的呼吸速率。這就意味著，陰生植物更易達到光補償點。B選項中，曲線表示陰生植物，則Y點應(yīng)向左移動。故B選項正確。

 

二、中間產(chǎn)物含量變化問題

 

例2．如圖是一晴朗夏日某植物的光合作用強度隨時間變化的曲線圖，C點與B點比較，葉肉細胞內(nèi)的C3、C5、ATP和[H]的含量發(fā)生的變化依次是（   ）

 

A．升 升 升 升   B．降 降 降降

 

C．降 升 升 升  D．升 升 降 降

 

答案：選C

 

解答本題要求學(xué)生理解光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的聯(lián)系，綜合分析光合作用過程中物質(zhì)的動態(tài)變化。并在此基礎(chǔ)上建立思維模型，以獲取正確的解題線索。

 

題中所示曲線是非常典型的“雙峰型曲線”。在曲線中的B點與D點之間，光合作用強度有一次短暫的下降，這是因為在夏季正午，植物為防止水分過分蒸騰而關(guān)閉氣孔，從而導(dǎo)致細胞間隙的CO2濃度降低，光合速率相對減小。由于題目要求的是分析中間產(chǎn)物含量的變化，不妨先建立模型（如圖）。

 

 

 

模型中C3的含量與C5化合物的含量可分別視作一個“倉庫”。于是分析它們的含量變化，就只需要分別去比較其“來源”和“去路”變化值的大小。因為C點對應(yīng)的CO2濃度低于B點，在短時間內(nèi)固定反應(yīng)變慢，還原反應(yīng)基本不變，從而導(dǎo)致C3含量降低，C5含量升高。隨著時間的推移，C3含量持續(xù)的下降會引起還原反應(yīng)相應(yīng)變慢，從而導(dǎo)致對[H]和ATP的消耗量減少，故[H]和ATP的含量均升高。

 

三、總光合速速率與凈光合速率計算問題

 

例3．有一位科學(xué)家做了這樣一個實驗，將10g葉肉細胞中的葉綠體和線粒體分離開來，在離體條件下分別測定其光合作用中CO2的吸收量（圖A）和呼吸作用中CO2的釋放量（圖B）。

 

 

（1）當(dāng)光照強度為8千勒克斯的條件，溫度為15℃的條件下，離體葉綠體的光合作用強度是___________ μg／h/10g，溫度為30℃的條件下的葉肉細胞既不吸收CO2，也不釋放CO2，此時的光照強度應(yīng)為___________ 千勒克斯。

 

（2）假定離體葉綠體和線粒體與在葉肉細胞內(nèi)的生理活性基本一致，在溫度為30℃，光照強度為8000勒克斯下照光10h后，再移到溫度也為30℃的暗處，此10克葉肉組織24h能積累的葡萄糖是_______ μg。如果黑暗條件下的溫度平均為15℃，則10克葉肉組織合成的葡萄糖是_______ μg。

 

答案：（1）4 1．5 （2）30 54．5

 

本題以實驗所測數(shù)據(jù)繪制而成的圖形為背景，綜合考查學(xué)生的讀圖能力和處理實驗數(shù)據(jù)的能力。因此要求學(xué)生充分理解光合速率概念的內(nèi)涵，并根據(jù)光合作用方程式進行有關(guān)數(shù)量的換算。由題可知，實驗數(shù)據(jù)是在離體條件下測得的。離體的葉綠體只進行光合作用，故其光合作用中CO2的吸收量表示總（實際）光合速率。離體的線粒體主要進行呼吸作用，故其呼吸作用中CO2的釋放量表示呼吸速率�？偣夂纤俾逝c呼吸速率的關(guān)系可表示為：總（實際）光合速率=凈（表觀）光合速率+呼吸速率。這個關(guān)系式有三個衍生式：

 

?光合作用實際產(chǎn)生的O2量=凈釋放的O2量+呼吸作用消耗的O2量；

 

?光合作用實際消耗的CO2量=凈消耗的CO2量+呼吸作用產(chǎn)生的CO2量；

 

?光合作用合成的葡萄糖量=積累的葡萄糖量+呼吸作用分解的葡萄糖量。

 

第（1）問比較簡單，葉肉細胞既不吸收CO2，也不釋放CO2時，應(yīng)是總光合速率等于呼吸速率，在坐標(biāo)中找到使兩者相等的點即可。第（2）問就需要學(xué)生正確區(qū)分“積累的葡萄糖”與“合成的葡萄糖”。積累的葡萄糖表示的是光合作用凈合成量，依題意可求得CO2的凈釋放量為：（8×10－24×1．5）=44 μg。因為吸收6molCO2產(chǎn)生1mol葡萄糖(CO2的分子量是44，葡萄糖的分子量為180)，所以求得積累的葡萄糖為（44×180）÷（44×6）＝30 μg。合成的葡萄糖表示的是光合作用總合成量，故不需考慮呼吸作用消耗的葡萄糖，依題意求得合成的葡萄糖是（8×10×180）÷（44×6）=54．5μg。 

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