1．影响细胞呼吸的三大因素
2．影响光合作用的三大因素
(1)光照强度(如图1)。
①原理：主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生。
②分析P点后的限制因素：
(2)CO2的浓度(如图2)。
①原理：影响暗反应阶段C3的生成。
②分析P点后的限制因素：
(3)温度：通过影响酶的活性而影响光合作用(如图3)。
“一站式”解决光合作用的“6大问题”
一、绿植物叶片对环境的适应
1．绿叶对光照的适应
陆生植物对不同光照强度的适应表现出喜阴和喜阳两大类，即阴生植物和阳生植物。
(1)阴生植物与阳生植物的光合速率与光照强度的关系如图所示。
(2)特点：
①阴生植物比阳生植物的光补偿点小，即a<b。
②阴生植物达到c点时所需的光照强度(光饱和点)比阳生植物达到d点时所需的光照强度(光饱和点)小。
③阳生植物在弱光下生长不好；阴生植物能在弱光下生长良好，强光下生长不好甚至死亡。
④当光照强度<p时，阴生植物光合速率>阳生植物光合速率；当光照强度＝p时，阴生植物净光合速率＝阳生植物净光合速率；当光照强度>p时，阴生植物光合速率<阳生植物光合速率。
[例1]
右图为四种植物(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)在不同光照强度下光合作用速率的曲线，其中最适于在荫蔽条件下生长的植物是( )，最适合在强光下生长的是( )
A．Ⅰ B．Ⅱ
C．Ⅲ D．Ⅳ
[答案] D、A
2．绿叶对水的适应
陆生植物正常生活所面临的威胁是多方面的，其中水分的供应是一个重要的因素。没有水就没有绿植物分布，但在富水和缺水的环境中，植物叶片有不同的适应特点。
(1)在缺水环境中绿叶的特点：
①叶的表面都有一层蜡质，防止水分的蒸发；
②通常情况下，叶片的下表皮气孔数比上表皮气孔数多，以减少水分的蒸腾；
③叶片面积一般较小较厚，降低水分蒸发的速率，同时有利于储存水分；
④特别干旱的地区，叶退化为刺状，茎变为肉质茎，兼有储水和进行光合作用的作用。
(2)在富水环境中绿叶的特点：
①叶片面积大而薄，气孔多，可提高水分蒸发、蒸腾的效率。
②沉水植物的叶片小，无气孔；浮水植物的叶片则下表皮无气孔，上表皮有气孔。
[例2] 某个春季低温潮湿、夏季高温干旱的地区生长着一种春、夏季叶型不同的植物，其
叶型数据如下表所示。则甲叶型出现在________，乙叶型出现在________。
项目 | 甲叶 | 乙叶 |
表面积(mm2) | 292 | 144 |
体积(mm3) | 64 | 63 |
表皮厚度(μm) | 14 | 24 |
[答案] 春季 夏季
二、绿植物叶片对环境的影响
1．对密闭容器内缓冲液pH的影响
绿植物叶片既能进行光合作用，也能进行呼吸作用。但在不同条件下，二者的强度不同，对NaHCO3缓冲液pH的影响也不同，如果缓冲液中加入指示剂，会使指示剂呈不同的颜。
(1)当光合速率>呼吸速率时，NaHCO3缓冲液的pH上升，其原理是：
(2)当光合速率<呼吸速率时，NaHCO3缓冲液的pH下降，其原理是呼吸作用产生的CO2比光合作用吸收的CO2多，溶液中CO2＋H2O HCO＋H＋
(3)当光合速率＝呼吸速率时，NaHCO3缓冲液的pH保持不变。
(1)当A管用于证明光合作用吸收CO2时，需要________，指示剂呈________。
(2)当B管用于证明呼吸作用释放CO2秦海璐情商时，需要________，指示剂呈________。
(3)当C管在实验中起黄浩然老婆________时，指示剂呈________。
(4)用几层纱布包上照光的D管，实验结果表明指示剂颜没有发生变化，试分析原因：
________________________________________________________________________。
[答案] (1)放入叶片 蓝 (2)加入叶片并遮光 黄 (3)对照作用 绿 (4)光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等
2．对密闭容器气体体积的影响
绿植物叶片光合作用能释放O2，吸收NaHCO3缓冲液中分解出来的CO2，同时呼吸作用释放CO2，密闭容器内的气体体积会发生改变，有液滴就会发生移动(装置如下图所示)。
(1)当光合速率>呼吸速率时，容器内气体体积增大，有液滴向右移动。
(2)当光合速率<呼吸速率时，容器内气体体积缩小，有液滴向左移动。
(3)当光合速率＝呼吸速率时，容器内气体体积不变，有液滴不移动。
[例4] 一学生做了这样一个实验：将小球藻放在一只玻璃容器内，使之处于气密状态。实验在保持适宜温度的暗室中进行，并从第5 min起给予光照。实验中仪器记录了该容器内O2量的变化，结果如下图所示。请据图分析回答：
(1)在0～5 min之间O2量减少的原因是______________________________________。
(2)给予光照后O2量马上增加的原因是________________________________。
(3)在5～20 min之间，O2量增加的速率逐渐减小，这是因为___________________。
(4)加入少量的NaHCO3溶液后，O2产生量呈直线上升，这是因为_______________。
(5)加入NaHCO3溶液后，平均每分钟产生________摩尔的O2。
[答案] (1)呼吸作用消耗O2 (2)光合作用产生的O2量大于呼吸作用消耗的O2量 (3)光合作用使得密闭容器内的CO2逐渐减少，光合作用速率逐渐下降 (4)NaHCO3能为光合作用提供CO2，CO2增加小球藻光合作用增强，使容器中的O2浓度升高 (5)5×10－8
三、绿植物叶片的气孔开闭对光合作用的影响
绿叶的主要功能是进行光合作用和蒸腾作用。绿植物水分的散失主要是通过气孔蒸发实现的，即蒸腾作用，同时绿叶光合作用所需的原料CO2也是主要通过气孔吸收的，因此气孔的开闭情况直接影响到叶片水分的散失和光合作用强度。
1．气孔的结构
每个气孔都是由两个保卫细胞组成的。保卫细胞属于表皮细胞，含有叶绿体。
2．气孔的开闭条件
气孔的开闭完全取决于保卫细胞的充盈程度。当保卫细胞吸水后膨胀变形，气孔开启；反
之，细胞失水收缩，气孔关闭。打个形象的比喻，婚礼现场常会用到喜庆气门，充气开，放气就塌，这里的气门就像一个保卫细胞一样。凡能使保卫细胞失水的因素都会使气孔关闭，反之，凡能使细胞充盈膨胀的因素都会使气孔开启。
3．常见的能引起气孔关闭的因素
(1)光照：某些植物叶片(鸭跖草)的气孔在光照下，保卫细胞内的K＋浓度升高，远高于周围细胞中的K＋浓度，保卫细胞吸水而膨胀，气孔开启；在黑暗时保卫细胞K＋浓度降低，保卫细胞失水使气孔关闭。但保卫细胞在缺乏叶绿素的黄化叶片中，虽在光照下气孔也不开启。
(2)夏日“午休”现象：有些植物在夏季晴朗的一天中午会出现光合作用强度暂时下降的现象，即“午休”现象，从而造成植物光合作用的双峰曲线，如下图所示。
(3)若植物在NaHCO3缓冲液中培养，NaHCO3缓冲液浓度过高会导致保卫细胞渗透失水，使气孔部分关闭，从而引起光合作用强度下降。
(4)高浓度CO2使气孔迅速关闭。无论光照或黑暗条件下，高浓度的CO2使保卫细胞pH下降，淀粉磷酸化酶促使糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度降低使细胞失水，引起气孔关闭。
(5)叶片含水量：叶片含水量过高或过低，会使气孔关闭。如叶子被水饱和时，表皮细胞含水量高而膨胀、挤压，气孔在白天也会关闭。
(6)温度：一般来说，提高温度能增加气孔的开度。30～50 ℃时，气孔可达最大开度。低温(10 ℃)下，虽进行长时间光照，气孔仍很难完全开启。
(7)植物激素：低浓度的脱落酸溶液可抑制气孔开放并且作用快，在2～10分钟内可使多种植物气孔开始关闭，时间可长达数天；而细胞分裂素可促进气孔开放。
由此可见，无论何种原因引起的气孔关闭，都能降低叶片组织内的CO2浓度，从而降低光合作用强度。
[例5] 植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞(保卫细胞布兰妮不穿内裤)吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之，细胞失水收缩，气孔关闭。请以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。
[答案] 实验材料与主要用具：菠菜、清水、浓盐水、盖玻片、载玻片、显微镜、吸水纸、滴管、镊子等。
实验步骤：
①取菠菜叶，用镊子剥取表皮。②在载玻片上滴一滴清水，将表皮放入清水中，盖上盖玻片，制成临时装片。③将临时装片放在显微镜载物台上，先在低倍镜下到气孔，移动到视野中央，再换高倍镜进行观察，记录观察到的气孔状态。④在盖玻片的一侧滴上浓盐水，在另一侧用吸水纸吸取盖玻片下的液体，反复进行几次。⑤继续观察气孔的变化，并记录。
预测实验结果并作出解释：
①在清水中气孔应开启：因为当细胞内溶液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞吸水膨胀变形，气孔开启。②在浓盐水中气孔应关闭：因为当细胞内溶液浓度小于细胞外溶液浓度时，保卫细胞失水收缩，气孔关闭。
四、环境条件的改变对叶绿体内C3、C5、[H]及ATP的影响分析
光合作用过程既是一个能量转换的过程，也是一个物质转化的过程。环境条件的改变对叶绿体内的C3、C5、[H]及ATP等物质含量产生显著的影响。
1．物质含量变化的分析方法
叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路和去路是否平衡的分析来进行：
(1)来路去路，则物质含量相对稳定。
(2)来路不变，去路增加，或来路减少，去路不变，则物质含量减少。
(3)来路不变，去路减少，或来路增加，去路不变，则物质含量增加。
2．常见环境条件变化短时间内对叶绿体中C3、C5、[H]及ATP含量的影响
项目 | 来路 | 去路 | 含量 | 项目 | 来路 | 去路 | 含量 | |||
光照不变，停止供应CO2 | C3 | 减少 | 不变 | 减少 | CO2供应不变，停止光照 | 青海青稞酒C3 | 青春美少女蒋中一不变 | 减少 | 增加 | |
C5 | 不变 | 减少 | 增加 | C5 | 减少 | 不变 | 减少 | |||
[H] | 不变 | 减少 | 增加 | [H] | 减少 | 不变 | 减少 | |||
ATP | 不变 | 减少 | 增加 | ATP | 减少 | 不变 | 减少 | |||
光照不变，CO2供应增加 | C3 | 增加 | 不变 | 增加 | CO2供应不变，由黑暗突然光照 | C3 | 不变 | 增加 | 减少 | |
C5 | 不变 | 增加 | 减少 | C5 | 增加 | 不变 | 增加 | |||
[H] | 不变 | 增加 | 减少 | [H] | 中国获得诺贝尔奖的人增加 | 不变 | 增加 | |||
ATP | 不变 | 增加 | 减少 | ATP | 增加 | 不变 | 增加 | |||
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