中午好动态图片:光合作用的考题赏析

    [例1]（全国新课标卷）番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是

    A.光反应强度升高，暗反应强度降低      B.光反应强度降低，暗反应强度降低   

    C.光反应强度不变，暗反应强度降低      D.光反应强度降低，暗反应强度不变

    [解析]本题考查缺镁对光合作用强度的影响。解答问题涉及的知识包括：镁是叶绿素的组成成分；光反应的进行首先需要色素吸收可见光；光反应为暗反应提供了还原剂[H]及ATP。思维的逻辑推理过程是：缺少镁→叶绿素合成减少→光反应强度减弱→暗反应减弱→光合作用强度下降。

试题所考查的知识的难度不大。考生易犯的错误是误选D。其原因大多并非不清楚光反应对暗反应的影响，而是思维不够缜密，在推理的过程中，在光反应与暗反应关系的节点上发生思维的断裂。

    答案：B

    [例2]（江苏卷）某种铁线莲的根茎可作中药，有重要经济价值。下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是（多选）

    A．适当的遮光处理，可提高其干重                 B．叶绿素含量与净光合速率呈正相关

    C．叶绿素a/b可作为其利用弱光能力的判断指标      D．遮光90%时，铁线莲不进行光合作用

    [解析]从表中数据可知，随着遮光百分比的增加，叶绿素a/b的比例先增（遮光比例0-10区间），随后减少；与此表现为同步变化的是净光合速率与植株的干重。由此可见：（1）适当的遮光（遮光比例0-10区间）可以提高其干重（遮光比例在10-30间其干重是先升后降还是持续的下降无法判断）。（2）叶绿素a/b的比例、净光合速率与植株的干重三者间是呈正相关的，而这三者与叶绿素含量间不表现相关联。（3）对光的利用能力，通常通过测定CO₂的吸收速率、O₂的释放速率以及有机物的积累（干重）速率来体现，这些测定的结果就是净光合速率。由于叶绿素a/b的比例与净光合速率及植株的干重三者间是呈相关，说明它们三者间存在着必然的因果联系，因此也就可以用叶绿素a/b作为植物利用光能的判断指标。由于净光合速率=实际光合速率-呼吸速率，遮光90%时，铁线莲的净光合速率为零，说明实际光合速率与呼吸速率相等，而非不进行光合作用。

    本题涉及的知识主要是：光合作用的能力可以通过净光合速率及植株的干重来体现；净光合速率与实际光合间的关系。解答本题的难点在于，需要从不同数据的变化中找出其规律及相互联系，而这就是能力的考查所在，考查的是对实验结果（也可看出是一种信息）的分析处理能力。

    答案：AC

    [例3]（全国新课标卷）在光照等适宜条件下，将培养在CO₂浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO₂浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C₃和C₅化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。
     回答问题：

    ⑴图中物质A是            （C₃化合物、C₅化合物）。

    ⑵在CO₂浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是                      ；将CO₂浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是                   _。

⑶若使该植物继续处于CO₂浓度为0.003%的环境中，暗反应中C₃和C₅化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________（低、高）。

    ⑷CO₂浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO₂浓度为1%时的     （高、低），其原因                  。

    [解析]本题以环境中CO₂的含量变化引起C₃与C₅的含量变化为背景，考查考生对光合作用过程，特别是暗反应过程的理解。

    根据光合作用暗反应的过程（右图），一个C₅与一个CO₂结合，形成2个C₃。由于C₃与C₅都是在暗反应循环的路径中的中间产物，这就决定了无论是在高浓度还是低浓度的CO₂环境中，只要是平衡状态，那么C₃与C₅生成与消耗的速率都是相同的，此时的C₃就是C₅的二倍。有的考生可能会考虑循环路径之外的C₃与C₅。对于处于平衡光合状态的叶绿体来讲，积累C₃与C₅而不参与循环那是不经济的，也是不合理的；从解题技巧的角度来分析，也不应该考虑循环之外C₃与C₅积累问题，因为没有依据可以对此作出分析与推测，因而也不符合命题者的意图。

在暗反应循环的路径中，如果降低CO₂的浓度，结合CO₂所需的C₅减少，而与此同时光反应是正常的，C₅的再生成在暂短的时间内并不受影响，因此C₅必然会表现为含量的升高（C₅含量的变化既需要考虑它的“去”，也需要考虑它的“来”）。由于在低浓度CO₂条件下，合成的C₃减少，相应还原C₃所需的[H]与ATP也减少，对光的需求也相应的降低。

    可见，本题尽管考查的内容考生非常熟悉，但要作出正确的分析解答，除了对知识的深刻理解，还需要有较强的分析推理能力，这也正是高考能力考查要求的体现。

    答案：（1）C₃ 化合物   （2）暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C₃ 和C₅ 化合物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C₃ 化合物的分子数是C₅化合物的2倍。  当CO₂浓度突然降低时，C₅化合物的合成速率不变，消耗却减慢，导致C₅ 化合物积累。  （3）高   （4）低     CO₂浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和[H]少

    [例4]（安徽卷）保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：

    材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮肥等。

    方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂（60kg·hm^-2）、氮肥（255kg·hm^-2）、保水剂（60kg·hm^-2）+氮肥（255kg·hm^-2）,置于相同的轻度干旱条件下培养，其它培养条件相同且适宜。

    ②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10:00-11:00从每组选取相同数量的叶片，进行CO₂吸收量及叶绿素含量的测定。结果（均值）如下表：    实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。

    （1）请指出上述方法步骤的缺陷并改正：步骤①               ；步骤②                。

    （2）如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO₂吸收量的原因可能是____________。

    （3）实验测得的CO₂ 吸收量           （大于、等于、小于）光合作用过程中CO₂实际消耗量，理由是         。光合作用强度可通过测定CO₂吸收量，也可以通过测定       释放量计算。

    [解析]本题以探究影响光合作用的因素的实验为背景。

    第（1）小题考查的实验的设计及分析评价能力。实验研究的是保水剂与氮肥对小麦光合强度的影响，实验控制的自变量是氮肥、保水剂，实验中设计3组控制作为实验组并无不妥，但这三组测得的结果都是在施加自变量的情况下得出的，在没有施加自变量的情况下会是什么结果并不清楚。只有将实验组的结果与没有施加变量的情况下的结果相比较，才能说明自变量的施加对实验结果带来的影响。因此，步骤①中必须增加空白对照的实验。

    步骤②是对因变量的检测。题中检测的步骤考虑到了实验材料对实验结果的影响，强调了相同数量的叶片，但却忽略了“质”的相同，即必须是部位相同的叶片，否则就无法排除检测材料的差异给实验结果带来的影响。

第（2）（3）小题是对光合作用相关知识及分析思维能力的考查。光合作用暗反应过程中CO₂的吸收量增加，从内在因素考虑是暗反应的过程得到了促进与加强，影响这一过程的有光反应产生的ATP、[H]以及暗反应所需的相关酶等，联系保水剂与氮施配施之因，可推测可能是影响了与暗反应相关的酶的含量与活性。

    在光合作用过程中，测得的光合作用强度数据都属于净光合强度（表观光合强度），实际光合（或总光合）还应该包括呼吸作用的因素。以CO2的吸收量为例，实际的光合利用的CO2包含了测得的从环境中吸收的CO2以及呼吸作用产生的CO2。

    可见，对于第（1）小题的解答是建立在实验探究的方法与思路的基础之上的，与光合作用的知识关系并不密切，考查的是方法与能力。第（2）（3）小题是考查对光合作用过程以及与细胞呼吸的关系的理解与应用。

    [答案]（1）没有对照组，应另设一组不施保水剂和氮肥作为对照组   取材方法不科学，选取的叶片还应取自植株的相同部位。

    （2）提高了光合作用有关酶的含量与活性 

    （3）小于   实验测得的CO2吸收量是光合作用过程中CO2实际消耗量与呼吸作用释放量之差    O2