光合作用歷來是高考考查的重點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。特別是一些涉及定性分析和定量計(jì)算的問題，如果不能準(zhǔn)確地找到解題的突破口，將會(huì)使分析過程變得更加復(fù)雜，甚至得一些出錯(cuò)誤的結(jié)論。下面筆者就光合作用中的幾個(gè)難點(diǎn)問題剖析如下：
一、坐標(biāo)曲線關(guān)鍵點(diǎn)移動(dòng)問題
例1．植物的生理活動(dòng)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(diǎn)應(yīng)向右移動(dòng)
B．若曲線表示陰生植物，則Y點(diǎn)應(yīng)向左移動(dòng)
C．若橫坐標(biāo)為CO2濃度，曲線表示C4植物，則Y點(diǎn)應(yīng)向左移動(dòng)
D．若以缺鎂的完全營養(yǎng)液培養(yǎng)植物幼苗，則Y點(diǎn)應(yīng)向左移動(dòng)
答案：選D
解答本題要求學(xué)生理解各種因素對(duì)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(diǎn)的含義。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(qiáng)度，則Y點(diǎn)表示光補(bǔ)償點(diǎn)。若橫坐標(biāo)所示的因素為CO2濃度，則Y點(diǎn)表示CO2補(bǔ)償點(diǎn)。無論植物是處于光補(bǔ)償點(diǎn)，還是CO2補(bǔ)償點(diǎn)，其光合速率均等于呼吸速率。坐標(biāo)曲線中補(bǔ)償點(diǎn)的移動(dòng)情況可分為如下幾種情況進(jìn)行討論：
（1）若改變某一外界因素（如CO2濃度、光照強(qiáng)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(bǔ)償點(diǎn)相應(yīng)地向左移或向右移。D選項(xiàng)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(huì)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(qiáng)度下，植物的光合速率會(huì)減小。這時(shí)Y點(diǎn)應(yīng)向右移動(dòng)，通過增加光照強(qiáng)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(xiàng)錯(cuò)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(bǔ)償點(diǎn)的移動(dòng)則需視具體情況而定。A選項(xiàng)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(shí)Y點(diǎn)應(yīng)向右移動(dòng)，通過增加光照強(qiáng)度來提高光合速率，使光合速率等于呼吸速率。故A選項(xiàng)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(bǔ)償點(diǎn)的移動(dòng)情況要依植物的生理特性而定。因?yàn)镃4植物葉肉細(xì)胞中的PEP羧化酶對(duì)CO2的親和力高，可利用低濃度的CO2。所以在CO2濃度較低時(shí)，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(dá)到CO2補(bǔ)償點(diǎn)。C選項(xiàng)中，曲線表示C4植物，則Y點(diǎn)左移。故C選項(xiàng)正確。又因?yàn)殛幧参锬完�，適宜在光照較弱的環(huán)境中生長。那么在光照強(qiáng)度較弱時(shí)，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(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)。B選項(xiàng)中，曲線表示陰生植物，則Y點(diǎn)應(yīng)向左移動(dòng)。故B選項(xiàng)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(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線圖，C點(diǎn)與B點(diǎn)比較，葉肉細(xì)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(dòng)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(diǎn)與D點(diǎn)之間，光合作用強(qiáng)度有一次短暫的下降，這是因?yàn)樵谙募菊�，植物為防止水分過分蒸騰而關(guān)閉氣孔，從而導(dǎo)致細(xì)胞間隙的CO2濃度降低，光合速率相對(duì)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(gè)“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?yàn)镃點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO2濃度低于B點(diǎn)，在短時(shí)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(shí)間的推移，C3含量持續(xù)的下降會(huì)引起還原反應(yīng)相應(yīng)變慢，從而導(dǎo)致對(duì)[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(jì)算問題
例3．有一位科學(xué)家做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將10g葉肉細(xì)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(qiáng)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(qiáng)度是___________ μg／h/10g，溫度為30℃的條件下的葉肉細(xì)胞既不吸收CO2，也不釋放CO2，此時(shí)的光照強(qiáng)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(xì)胞內(nèi)的生理活性基本一致，在溫度為30℃，光照強(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行有關(guān)數(shù)量的換算。由題可知，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在離體條件下測得的。離體的葉綠體只進(jìn)行光合作用，故其光合作用中CO2的吸收量表示總（實(shí)際）光合速率。離體的線粒體主要進(jìn)行呼吸作用，故其呼吸作用中CO2的釋放量表示呼吸速率。總光合速率與呼吸速率的關(guān)系可表示為：總（實(shí)際）光合速率=凈（表觀）光合速率+呼吸速率。這個(gè)關(guān)系式有三個(gè)衍生式：
?光合作用實(shí)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(shí)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(xì)胞既不吸收CO2，也不釋放CO2時(shí)，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(diǎn)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?yàn)槲?molCO2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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