宣雯雯　張玉明

光合作用是高考生物的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，其中“影響光合作用速率的環(huán)境因素”一節(jié)，在2019年考試說(shuō)明中屬于Ⅱ級(jí)要求（江蘇卷為C級(jí)要求）。從近幾年各地高考卷來(lái)看，對(duì)光合作用內(nèi)容的考查在選擇題中出現(xiàn)的頻率較高，問(wèn)題設(shè)置靈活多變，難度往往較大。本文對(duì)光合作用的幾個(gè)考點(diǎn)進(jìn)行梳理和解讀，并給出解題的方法和策略，以幫助同學(xué)們進(jìn)行有效的復(fù)習(xí)。

考點(diǎn)

色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)

【例1】（2019江蘇卷）如圖（見(jiàn)圖1）為某次光合作用色素紙層析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，樣品分別為新鮮菠菜葉和一種藍(lán)藻經(jīng)液氮冷凍研磨后的乙醇提取液。下列敘述正確的是（ ）

A.研磨時(shí)加入CaCO3過(guò)量會(huì)破壞葉綠素

B.層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液

C.在敞開(kāi)的燒杯中進(jìn)行層析時(shí)，需通風(fēng)操作

D.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該種藍(lán)藻沒(méi)有葉綠素b

【答案】D

【解析】綠色植物的葉綠體中含有四種色素，紙層析后，形成的色素帶從上到下依次是胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素a（藍(lán)綠色）、葉綠素b（黃綠色）。由圖可知，菠菜含有四種色素，藍(lán)藻（原核生物）只含有葉綠素a和胡蘿卜素。研磨時(shí)加入碳酸鈣是為了保護(hù)葉綠素，A錯(cuò)誤。層析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92號(hào)汽油代替，B錯(cuò)誤。層析時(shí)，為了防止層析液揮發(fā)，需要用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯，C錯(cuò)誤。由圖可知，藍(lán)藻只有兩條色素帶，不含有葉黃素和葉綠素b，D正確。

【備考提示】

1.色素帶顏色較淺，可以從取材、提取、濾紙條制作、分離幾方面去分析原因

（1）取材方面：所用葉片顏色較淡或已發(fā)黃，色素含量不足。

（2）提取方面：葉片研磨時(shí)未加二氧化硅或研磨時(shí)間短，導(dǎo)致研磨不充分;未加碳酸鈣，導(dǎo)致色素分解;丙酮或無(wú)水乙醇用量太多，導(dǎo)致色素濃度太低。

（3）濾紙條制作方面：濾紙條未經(jīng)干燥處理;濾液細(xì)線未重復(fù)畫(huà)2～3次，色素量不足。

（4）分離方面：濾紙條上的濾液細(xì)線觸及了層析液，使其上的部分色素溶解于層析液中。

2.濾紙條上色素帶少于4條

（1）取材方面：用了發(fā)黃的老葉。

（2）提取方面：研磨時(shí)忘了加碳酸鈣保護(hù)。

3.色素帶形狀不規(guī)則，如重疊、彎曲等

（1）濾液細(xì)線畫(huà)得太粗，導(dǎo)致色素帶重疊。

（2）濾液細(xì)線畫(huà)得不齊、濾紙條未剪兩個(gè)角都會(huì)導(dǎo)致色素帶彎曲。

考點(diǎn)

辨析實(shí)際光合速率與凈光合速率

【例2】（2017北京卷）某植物光合作用、呼吸作用與溫度的關(guān)系如圖（見(jiàn)圖2）所示。據(jù)此，對(duì)該植物生理特性理解錯(cuò)誤的是（ ）

圖2

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(nèi)，溫度變化對(duì)光合速率的影響比對(duì)呼吸速率的大

D.適合該植物生長(zhǎng)的溫度范圍是10～50 ℃

【答案】D

【解析】總光合作用=呼吸作用+凈光合作用。分析上圖，植物體在25℃時(shí)，凈光合速率最高，說(shuō)明該溫度為凈光合作用的最適溫度。由圖可知，植物體總光合作用的最適溫度為30℃，呼吸作用的最適溫度為50℃，A正確。由圖可知，植物體在25℃時(shí)，凈光合速率最高，說(shuō)明該溫度為凈光合作用的最適溫度，B正確。在0～25℃范圍內(nèi)，光合作用的增大速率大于呼吸作用，說(shuō)明溫度變化對(duì)光合速率的影響比對(duì)呼吸速率的大，C正確。由圖可知，超過(guò)45℃，凈光合速率為負(fù)值，沒(méi)有有機(jī)物的積累，不適合植物生長(zhǎng)，D錯(cuò)誤。

【備考提示】

如何辨析實(shí)際光合速率與凈光合速率？

1.通過(guò)文字表述辨析

實(shí)際光合速率和凈光合速率的文字表述是有區(qū)別的，實(shí)際光合速率的表述一般都直接帶有“光合作用”或“葉綠體”等詞，而凈光合速率則無(wú);實(shí)際光合速率常用“同化量”“產(chǎn)生量”“制造量”這些詞，凈光合速率則用“吸收量”“釋放量”“ 減少量” “增加量”“積累量”這些詞。習(xí)題中經(jīng)常出現(xiàn)的相關(guān)表述的區(qū)別列表如下。

實(shí)際光合速率 凈光合速率

光合作用（葉綠體）CO2的同化量或固定量 光照下植物CO2的吸收量（或?qū)嶒?yàn)容器內(nèi)CO2的減少量）

光合作用（葉綠體）O2的產(chǎn)生量 光照下植物O2的釋放量（或?qū)嶒?yàn)容器內(nèi)O2的增加量）

光合作用（葉綠體）有機(jī)物的產(chǎn)生量或制造量 植物重量的增加量（或有機(jī)物的積累量）

2.借助曲線圖、概念圖辨別

圖3

（1）圖3左所示曲線上，每一點(diǎn)的值代表的是凈光合速率值，實(shí)際光合速率通常用圖中曲線上每一點(diǎn)的值加上呼吸速率（A點(diǎn)的值）來(lái)表示。

（2）圖3右所示概念圖中，葉綠體從線粒體和空氣中吸收的CO2之和代表實(shí)際光合速率，葉綠體從空氣中吸收的CO2代表凈光合速率。

考點(diǎn)

光合作用典型曲線

【例3】（2019唐山市質(zhì)量檢測(cè)卷）將兩棵生長(zhǎng)狀況相同的同種植物分別置于透明的玻璃罩內(nèi)，如圖4甲、乙所示;在相同自然條件下，測(cè)得甲、乙裝置一晝夜中植物氧氣釋放速率分別如圖4中丙、丁曲線所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）

圖4

A.一晝夜中，裝置乙的植物積累的有機(jī)物多

B.E點(diǎn)時(shí)，氣孔關(guān)閉導(dǎo)致光合作用停止

C.14點(diǎn)時(shí)，與裝置乙相比，甲中植物葉綠體的C3生成量相對(duì)較高

D.AB段和CD段，曲線下降的原因相同

【答案】A

【解析】丙、丁中，橫軸上方曲線與橫軸圍成的面積均表示相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)植物有機(jī)物的積累量，橫軸下方曲線與橫軸圍成的面積表示相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)植物有機(jī)物的消耗量，二者的差值表示的是一晝夜中有機(jī)物的積累量，A正確。丁中E點(diǎn)時(shí)大多數(shù)氣孔關(guān)閉，少數(shù)氣孔仍開(kāi)放，同時(shí)葉肉細(xì)胞間隙中仍存在CO2，光合作用仍進(jìn)行，B錯(cuò)誤。甲植物處于密閉空間內(nèi)，當(dāng)光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，容器內(nèi)CO2量隨光合作用的進(jìn)行逐漸減少，而乙植物處于開(kāi)放空間內(nèi)，CO2濃度為外界大氣中的濃度，則14點(diǎn)時(shí)甲植物生存環(huán)境中CO2濃度低于乙，且甲植物14點(diǎn)時(shí)O2釋放速率明顯低于乙，光合作用強(qiáng)度小于乙，則C3的生成量低于乙，C錯(cuò)誤。AB段光合速率下降的主要原因是CO2濃度降低，CD段光合速率下降的主要原因是光照強(qiáng)度降低，D錯(cuò)誤。

【備考提示】

光合作用曲線圖分析對(duì)考生的識(shí)圖能力、綜合判斷能力要求較高，難度較大，得分率也較低。做題時(shí)要從曲線的變化趨勢(shì)（升降）進(jìn)行分析，從一些特殊點(diǎn)（交點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、最高點(diǎn)、最低點(diǎn)）著手進(jìn)行突破，如光補(bǔ)償點(diǎn)（與X軸交點(diǎn)）、光飽和點(diǎn)（曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)）、只進(jìn)行呼吸作用的點(diǎn)（與Y軸交點(diǎn)）、積累有機(jī)物最多的點(diǎn)（下午光合作用等于呼吸作用時(shí)）、光合作用最強(qiáng)點(diǎn)（實(shí)際光合曲線頂點(diǎn)）、生長(zhǎng)最快點(diǎn)（凈光合曲線頂點(diǎn)）、光合作用消失點(diǎn)（光照停止時(shí)）等。

考點(diǎn)

光合作用的計(jì)算題

【例4】（2018柳州四校聯(lián)考卷）將生長(zhǎng)狀況相同的輪藻葉片分成4等份，在不同的溫度下先暗處理1h，再光照1h（光照強(qiáng)度相同），前后共2h。得到如下的數(shù)據(jù)，以下說(shuō)法不正確的是（ ）

組別 1 2 3 4

溫度（℃） 27 28 29 30

暗處理后的重量變化（mg） -1 -2 -3 -1

光照后和暗處理前的重量變化（mg） +3 +3 +3 +1

A.催化輪藻呼吸作用的酶的最適溫度約為29℃

B.第三組輪藻釋放的氧氣量最多

C.第四組輪藻光合作用制造的有機(jī)物總量為2mg

D.四個(gè)組中的輪藻光合作用強(qiáng)度都大于呼吸作用強(qiáng)度

【答案】C

【解析】暗處理后的重量變化代表1h呼吸消耗的有機(jī)物量，也代表呼吸作用強(qiáng)度，光照后和暗處理前的重量變化表示1h光合作用制造的有機(jī)物量與2h呼吸作用消耗的有機(jī)物量的差值，由此計(jì)算出1h光合作用制造的有機(jī)物量，即為光合作用的強(qiáng)度。

由表中數(shù)據(jù)可知，在29 ℃時(shí)，葉片呼吸作用速率最大，則催化輪藻呼吸作用的酶的最適溫度約為29 ℃，A正確。光合作用凈積累的有機(jī)物量與氧氣釋放量成正比，故第三組輪藻釋放的氧氣量最多，B正確。在該實(shí)驗(yàn)中，輪藻葉片進(jìn)行呼吸作用2 h，光合作用1 h，第一組至第四組輪藻光合作用制造的有機(jī)物總量為5、7、9、3 mg，C錯(cuò)誤。光合作用1 h，第一組至第四組輪藻光合作用凈積累的有機(jī)物量分別為4、5、6、2 mg，四組中輪藻的光合作用強(qiáng)度都大于呼吸作用強(qiáng)度，D正確。

【備考提示】

1.光合作用和呼吸作用綜合計(jì)算題：關(guān)鍵要抓住實(shí)際光合作用和凈光合作用的關(guān)系，再根據(jù)公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。計(jì)算公式：實(shí)際光合速率=凈光合速率+呼吸速率。

2.光合作用和呼吸作用的原料消耗與產(chǎn)物生成的計(jì)算題：關(guān)鍵是能夠完整而準(zhǔn)確地寫(xiě)出光合作用和呼吸作用的方程式，然后借用化學(xué)上有關(guān)方程式的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。

考點(diǎn)

影響光合作用的環(huán)境因素

【例5】（2018江蘇卷）如圖（見(jiàn)圖5）為某一植物在不同實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)得的凈光合速率，下列假設(shè)條件中能使圖中結(jié)果成立的是（ ）

A. 橫坐標(biāo)是CO2濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度

B. 橫坐標(biāo)是溫度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度

C. 橫坐標(biāo)是光波長(zhǎng)，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度

D. 橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度

【答案】D

【解析】若橫坐標(biāo)是CO2濃度，較高溫度下，呼吸速率高，較低溫度下，呼吸速率低，所以甲乙與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)不一樣，A錯(cuò)誤。若橫坐標(biāo)是溫度，則隨著溫度的升高光合速率與呼吸速率都會(huì)表現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，B錯(cuò)誤。若橫坐標(biāo)是光波長(zhǎng)，則凈光合曲線的變化趨勢(shì)為先升高后降低，與圖中甲乙曲線變化不符，C錯(cuò)誤。若橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)度，較高濃度的CO2有利于光合作用的進(jìn)行，因此甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度，D正確。

【備考提示】

影響光合作用的因素有內(nèi)部因素和外部因素，其中內(nèi)部因素有植物自身的遺傳特性，如植物品種不同、植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶等。外部因素對(duì)光合作用的影響是重點(diǎn)，主要包括“三度”，即光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度。光照強(qiáng)度（包括光質(zhì)，即波長(zhǎng)）一般影響光反應(yīng)，CO2濃度影響暗反應(yīng)，溫度通過(guò)影響酶的活性同時(shí)影響光反應(yīng)和暗反應(yīng)，解題時(shí)要加以區(qū)別。