新高考生物一輪復(fù)習(xí)講練課件：第10講　光合作用、細(xì)胞呼吸綜合（含解析）

第10講光合作用、細(xì)胞呼吸綜合高考生物一輪復(fù)習(xí)素養(yǎng)目標(biāo)一、光合作用的強(qiáng)度1.光合作用強(qiáng)度(1)含義:植物在

通過(guò)光合作用制造糖類的數(shù)量。

(2)衡量指標(biāo)①凈光合速率:單位時(shí)間、單位

吸收CO2的量或放出O2的量或有機(jī)物的凈增量。

②光合生產(chǎn)率(又稱凈同化率):植物在較長(zhǎng)時(shí)間(一晝夜或一周)內(nèi),單位葉面積生產(chǎn)的干物質(zhì)量。光合生產(chǎn)率比光合速率低,因?yàn)橐サ艉粑认?。單位時(shí)間內(nèi)

葉面積

(3)影響因素①影響光合作用的內(nèi)部因素:

的含量、

的含量和活性、葉齡等。

②影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素:

。a.只要影響到光合作用的原料(CO2、水)、能量的供應(yīng)(光能),都可能是影響光合作用強(qiáng)度的因素。例如:環(huán)境中CO2濃度、葉片氣孔開閉情況。b.影響

(填光合作用場(chǎng)所)的形成和結(jié)構(gòu)的因素,也會(huì)影響光合作用強(qiáng)度。例如:無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)、

。

c.光合作用需要酶參與,因此影響酶活性的因素也會(huì)影響光合作用強(qiáng)度。例如:

、pH。

色素

酶

光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度、水分等

葉綠體

病蟲害

溫度

2.探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理①在光照下,綠色植物通過(guò)

產(chǎn)生O2。

②若葉片中的氣體逸出,細(xì)胞間隙充滿了水,浮力減小,葉片就會(huì)沉到水底;若光合作用產(chǎn)生的

充斥在葉片的細(xì)胞間隙中,浮力增大,葉片會(huì)從水底浮起。

③光照強(qiáng)度不同,則光反應(yīng)產(chǎn)生

的速率不同,葉片上浮的時(shí)間也不同。光合作用

O2O2(2)實(shí)驗(yàn)裝置分析①設(shè)置自變量:自變量是光照強(qiáng)度,通過(guò)調(diào)整

來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度的大小。

②中間盛水玻璃柱的作用:吸收燈光的熱量,避免光照對(duì)燒杯內(nèi)水溫產(chǎn)生影響。③CO2的供應(yīng):事先向小燒杯中的清水中吹氣或者是用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~2%的

溶液。

臺(tái)燈與燒杯的距離

NaHCO3(3)實(shí)驗(yàn)步驟制備圓形小葉片→排氣→沉水備用→分組→控制自變量(光照強(qiáng)度)→觀察并記錄(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi),光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而

。

增強(qiáng)

旁欄邊角(必修1,第105頁(yè),“探究·實(shí)踐”改編)閱讀實(shí)驗(yàn)流程、分析實(shí)驗(yàn)裝置,請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)臺(tái)燈燈泡會(huì)產(chǎn)生熱量,距離越近(功率越大)熱量越多,從而影響裝置溶液的溫度,請(qǐng)你提出改進(jìn)措施。

。

(2)因變量是光合作用強(qiáng)度,實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)

來(lái)觀測(cè)因變量的。提示

在臺(tái)燈和盛有圓形小葉片的燒杯之間放一盛水的玻璃柱,該玻璃柱可以吸收燈光的熱量,避免光照對(duì)燒杯內(nèi)水溫產(chǎn)生影響提示

單位時(shí)間內(nèi)被抽去空氣的圓形小葉片浮起的數(shù)量或者浮起相同數(shù)量的葉片所用的時(shí)間易錯(cuò)辨析基于對(duì)影響光合作用的因素的理解,判斷下列表述是否正確。(1)延長(zhǎng)光照時(shí)間能夠提高光合作用強(qiáng)度。(

)(2)探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)中使用的圓形小葉片應(yīng)先排出里面的氣體。(

)(3)為確保溶液中CO2含量充足,圓形小葉片可以放入NaHCO3溶液中。(

)(4)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的O2產(chǎn)生量是植物光合作用實(shí)際產(chǎn)生的總O2量。(

)×√√×二、光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系1.關(guān)系圖解(1)物質(zhì)名稱。b:O2,c:

,d:ADP,e:NADPH,f:

,g:CO2,h:

。

ATPC5C3

(2)生理過(guò)程及場(chǎng)所

序號(hào)①②③④⑤生理過(guò)程

暗反應(yīng)有氧呼吸第一階段有氧呼吸第二階段有氧呼吸第三階段場(chǎng)所葉綠體類囊體薄膜

線粒體基質(zhì)

光反應(yīng)

葉綠體基質(zhì)

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

線粒體內(nèi)膜

2.聯(lián)系(1)物質(zhì)聯(lián)系暗反應(yīng)

一

二

光

暗

一、二

三

光

三

二

暗

(2)能量聯(lián)系

ATP和NADPH有機(jī)物

化學(xué)能

熱

旁欄邊角(必修1,第106頁(yè),“拓展應(yīng)用2”改編)給密閉玻璃瓶中的植物幼苗提供適宜的水、無(wú)機(jī)鹽、光照強(qiáng)度、溫度等條件,幼苗的生存時(shí)間一般不會(huì)太長(zhǎng),原因可能是

。

提示

隨著植物生長(zhǎng),土壤的水分會(huì)減少,土壤中的無(wú)機(jī)鹽含量會(huì)下降,空氣中CO2含量減少等易錯(cuò)辨析基于光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系的理解,判斷下列表述是否正確。(1)光合作用過(guò)程中產(chǎn)生的NADPH可用于有氧呼吸的第三階段。(

)(2)葉綠體產(chǎn)生的O2可進(jìn)入線粒體被直接利用,線粒體產(chǎn)生的H2O可進(jìn)入葉綠體被直接利用。(

)(3)進(jìn)入葉綠體的CO2不能被NADPH直接還原,植物體的凈光合速率長(zhǎng)期為零時(shí)會(huì)導(dǎo)致幼苗停止生長(zhǎng)。(

)×√√考點(diǎn)一影響光合作用強(qiáng)度的有關(guān)實(shí)驗(yàn)新教材新高考教材新增:影響光合作用的因素(1)結(jié)合單因子和多因素對(duì)光合作用的影響,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響,分析相關(guān)實(shí)驗(yàn)變量,突出對(duì)科學(xué)思維和科學(xué)探究的考查(2)依據(jù)曲線、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),創(chuàng)設(shè)情境考查光合作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活的聯(lián)系,突出對(duì)科學(xué)思維和社會(huì)責(zé)任的考查角度一、影響光合作用強(qiáng)度的有關(guān)實(shí)驗(yàn)考向探究考向1實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析1.圖1為某校生物興趣小組探究光照強(qiáng)度對(duì)茉莉花光合作用強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,圖2為所測(cè)得的結(jié)果。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)圖1中NaHCO3溶液的作用是

。

(2)請(qǐng)寫出控制本實(shí)驗(yàn)自變量的一種方法:

。

(3)為了防止無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾,本實(shí)驗(yàn)還應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),請(qǐng)問(wèn)對(duì)照裝置如何設(shè)置?

。

(4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,當(dāng)用40W燈泡照射時(shí),紅色液滴沒有發(fā)生移動(dòng),這是因?yàn)榇藭r(shí)

。

答案

(1)維持廣口瓶?jī)?nèi)CO2的穩(wěn)定(2)用不同瓦數(shù)的燈泡或改變燈與廣口瓶的距離(3)將裝置中的茉莉花換成等量死茉莉花,其他設(shè)置與圖1中裝置一樣(4)光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度解析

(1)在該實(shí)驗(yàn)裝置中,NaHCO3溶液的作用是保持實(shí)驗(yàn)裝置中的CO2濃度穩(wěn)定。(2)該實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)度,控制光照強(qiáng)度可以通過(guò)改變燈泡的功率或者燈與廣口瓶的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)。(3)影響該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變量除了光照強(qiáng)度之外,還會(huì)有環(huán)境溫度等,所以對(duì)照組應(yīng)該在裝置中放置死亡了的茉莉花,其他與實(shí)驗(yàn)組相同。(4)燈泡功率為40

W時(shí),紅色液滴沒有移動(dòng),說(shuō)明裝置中的O2濃度保持不變,此時(shí)光合速率等于呼吸速率?？枷?實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析2.(2022山東濰坊模擬)圖1為研究光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置,用打孔器在某植物的葉片上打出多個(gè)圓片,再用氣泵抽出氣體直至葉片沉底,然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至不同溫度的NaHCO3(等濃度)溶液中,給予一定的光照,測(cè)量每個(gè)培養(yǎng)皿葉片上浮至液面所用的平均時(shí)間(圖乙)。下列相關(guān)分析不正確的是(

)A.在AB段,隨著水溫的增加,凈光合速率逐漸增大B.上浮至液面的時(shí)間可反映凈光合速率的相對(duì)大小C.通過(guò)圖2分析可以找到真正光合作用的最適溫度D.抽氣后不含氧氣,但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中葉片仍能進(jìn)行有氧呼吸答案

C

解析

AB段,隨著水溫的增加,葉圓片上浮至液面所需要的時(shí)間縮短,說(shuō)明氧氣產(chǎn)生速率加快,凈光合速率逐漸增大,A項(xiàng)正確;根據(jù)題意可知,上浮至液面的時(shí)間可反映凈光合速率的相對(duì)大小,B項(xiàng)正確;通過(guò)圖2分析只能找到凈光合作用的最適溫度,C項(xiàng)錯(cuò)誤;雖然抽氣后葉片不含氧氣,但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的光照可以使葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣,故實(shí)驗(yàn)過(guò)程中葉片能進(jìn)行有氧呼吸,D項(xiàng)正確。3.(2020北京海淀期中)某同學(xué)將新鮮金魚藻置于盛有NaHCO3溶液的燒杯中,改變燈泡與燒杯的距離,測(cè)定得到如右上圖所示結(jié)果。下列敘述正確的是(

)A.本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄緾O2濃度對(duì)光合速率的影響B(tài).15~45cm,氣泡產(chǎn)生速率代表凈光合速率C.小于60cm時(shí),限制光合速率的主要因素是CO2濃度D.60cm時(shí),光線太弱導(dǎo)致光合作用完全停止答案

B

解析

分析題圖可知,本實(shí)驗(yàn)改變燈泡與燒杯的距離,改變的是光照強(qiáng)度,所以本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄抗庹諒?qiáng)度對(duì)光合速率的影響;當(dāng)距離小于60

cm時(shí),限制光合速率的主要因素是光照強(qiáng)度;在60

cm時(shí),光線太弱,導(dǎo)致光合作用減弱,但光合作用沒有完全停止。考向3實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)4.(2022山東聊城模擬)為研究臭氧脅迫對(duì)油菜光合特性的影響,研究人員將生理狀況相同的油菜幼苗均分為甲、乙兩組。甲組培養(yǎng)在經(jīng)活性炭過(guò)濾的空氣中,乙組培養(yǎng)在含有一定濃度臭氧且經(jīng)活性炭過(guò)濾的空氣中,其他培養(yǎng)條件相同且適宜。一段時(shí)間后測(cè)定,發(fā)現(xiàn)甲組的光合產(chǎn)物合成量、光合放氧速率和光合色素含量均高于乙組?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)油菜葉肉細(xì)胞內(nèi),產(chǎn)生氧氣的具體部位是

,光合色素的功能是

。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置甲組作為對(duì)照組的目的是

。

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從光合作用過(guò)程的角度分析臭氧使油菜光合產(chǎn)物合成量減少的原因是

。

(3)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),乙組油菜幼苗光合放氧速率下降是可恢復(fù)的。請(qǐng)以題述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的甲、乙兩組油菜幼苗為實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一結(jié)論。要求:簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。實(shí)驗(yàn)思路:

。預(yù)期結(jié)果:

。

答案

(1)類囊體薄膜吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能排除臭氧以外的因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾,以保證本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是由臭氧引起的(2)臭氧脅迫使光合色素含量降低,葉綠體吸收光能減少,使得ATP和NADPH生成減少,進(jìn)而影響暗反應(yīng)中C3的還原,使光合產(chǎn)物合成量減少(3)將題述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的甲、乙兩組油菜幼苗分別培養(yǎng)在經(jīng)活性炭過(guò)濾的空氣中,在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間,然后測(cè)定甲、乙組油菜幼苗的光合放氧速率甲、乙兩組油菜幼苗的光合放氧速率相等解析

分析題干可知,本實(shí)驗(yàn)的自變量為是否有臭氧的脅迫,因變量為光合產(chǎn)物合成量、光合放氧速率和光合色素含量。實(shí)驗(yàn)中甲組為對(duì)照組,設(shè)置對(duì)照組的目的是排除自變量以外的因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾,確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由自變量引起的;乙組為實(shí)驗(yàn)組。(1)在葉綠體類囊體薄膜上水光解為H+和氧氣。光合色素的功能是吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置甲組作為對(duì)照組的目的是排除臭氧以外的因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾,以保證本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是由臭氧引起的。(2)由題干可知,乙組光合色素含量低于甲組,可推知臭氧脅迫使光合色素含量降低,葉綠體吸收光能減少,使得光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH的量減少,進(jìn)而使暗反應(yīng)中C3的還原減弱,使光合產(chǎn)物合成量減少。(3)將題干所述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的甲、乙兩組油菜幼苗,分別培養(yǎng)在經(jīng)活性炭過(guò)濾的空氣中,在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間,然后測(cè)定甲、乙兩組油菜幼苗的光合放氧速率,如果甲、乙兩組油菜幼苗的光合放氧速率相等,則說(shuō)明乙組油菜幼苗光合放氧速率下降是可恢復(fù)的。方法突破1.探究影響光合作用強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)分析(1)影響光合作用的實(shí)驗(yàn)步驟模型舉例(2)影響光合作用強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

2.探究影響光合作用強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

變量類型實(shí)驗(yàn)變量(自變量)無(wú)關(guān)變量反應(yīng)變量(因變量)處理的思路施加實(shí)驗(yàn)變量消除無(wú)關(guān)變量的影響檢測(cè)反應(yīng)變量方法或原則控制單一實(shí)驗(yàn)變量設(shè)置對(duì)照盡可能量化角度二、分析影響光合作用強(qiáng)度的因子考向探究考向1單因子對(duì)光合作用的影響5.(2022山東淄博模擬)水稻黃化(失綠)是高等植物基因突變導(dǎo)致葉綠素含量下降的現(xiàn)象。科研人員發(fā)現(xiàn)某突變型水稻葉片的葉綠素含量約為野生型的一半,但固定CO2的酶活性顯著高于野生型。右圖所示兩條曲線分別為兩種類型水稻在不同光照強(qiáng)度下的CO2吸收速率。下列敘述不正確的是(

)A.曲線a和b與縱軸的交點(diǎn)相同代表呼吸速率相同B.曲線b表示突變型水稻,其光飽和點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度較低C.在P點(diǎn)處突變型和野生型水稻的真正光合速率一定相同D.低于P點(diǎn)時(shí),限制突變型水稻光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度答案

B

解析

O點(diǎn)時(shí)沒有光照,植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,曲線a和b與縱軸的交點(diǎn)相同代表呼吸速率相同,A項(xiàng)正確;突變型水稻固定CO2的酶活性顯著高于野生型,光飽和點(diǎn)較高,曲線a表示突變型水稻,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在P點(diǎn)處突變型和野生型水稻凈光合速率相同,呼吸速率也相同,二者真正光合速率也一定相同,C項(xiàng)正確;低于P點(diǎn)時(shí),突變型水稻凈光合速率隨光照強(qiáng)度增加而增加,即限制突變型水稻光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度,D項(xiàng)正確?？枷?多因子對(duì)光合作用的影響6.(2022山東濟(jì)南模擬)右圖是以390μmol/mol的大氣CO2濃度和自然降水條件為對(duì)照組(即C390+W0組),分別研究CO2濃度升高至550μmol/mol(即C550+W0組)和降水增加15%(即C390+W15組)對(duì)大豆凈光合速率的影響得到的結(jié)果,其中P為C390+W0組曲線上的點(diǎn),此時(shí)的光照強(qiáng)度為600lx。相關(guān)敘述正確的是(

)A.可以用大豆的CO2固定量、O2釋放量等來(lái)表示圖中大豆的凈光合速率B.光照強(qiáng)度為1400lx時(shí),C390+W15組大豆的光合作用和細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度均強(qiáng)于C390+W0組C.分析C390+W15組和C550+W0組數(shù)據(jù)表明適當(dāng)增加降水可提高氣孔的開放度,增加大豆CO2的攝入量,可促進(jìn)大豆光合作用D.P點(diǎn)時(shí),僅增加15%的降水量對(duì)大豆凈光合速率的提升作用比僅升高CO2濃度到550μmol/mol的作用明顯答案

D

解析

可以用大豆的CO2吸收量、O2釋放量等來(lái)表示圖中大豆的凈光合速率,A項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)圖分析,3條曲線與縱軸的交點(diǎn)相同,說(shuō)明3組大豆的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等,光照強(qiáng)度為1

400

lx時(shí),C390+W15組大豆的凈光合作用大于C390+W0組,說(shuō)明C390+W15組光合作用強(qiáng)度強(qiáng)于C390+W0組,B項(xiàng)錯(cuò)誤;分析C390+W15組和C390+W0組數(shù)據(jù),表明適當(dāng)增加降水可促進(jìn)大豆光合作用,C項(xiàng)錯(cuò)誤;P點(diǎn)時(shí),僅增加15%的降水量對(duì)大豆凈光合速率的提升作用比僅升高CO2濃度到550

μmol/mol的作用明顯,D項(xiàng)正確。7.(2022山東青島模擬)興趣小組研究溫度及氮肥(硝酸鹽)使用量對(duì)植物總光合速率的影響。他們將生理狀態(tài)相同的實(shí)驗(yàn)植物隨機(jī)分成9組,分別設(shè)置不同的溫度和施氮量,給予適宜的光照,一段時(shí)間后分別測(cè)量實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)CO2的減少量。結(jié)果如下圖所示,請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)被植物根細(xì)胞吸收的方式是

。氮元素吸收后被運(yùn)送到葉肉細(xì)胞內(nèi)可用于合成多種化合物,其中NADPH的作用是

。

(2)與其他組比較,3、6、9組結(jié)果出現(xiàn)的最可能原因是

。

(3)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不足以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,原因是

,完善的方法是

。

答案

(1)主動(dòng)運(yùn)輸為光合作用暗反應(yīng)階段提供還原劑(和部分能量)

(2)所施氮肥濃度過(guò)高,根細(xì)胞滲透失水,影響植株的生命活動(dòng)(3)僅測(cè)量獲得實(shí)驗(yàn)條件下的凈光合速率在黑暗條件下重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),測(cè)量獲得各組實(shí)驗(yàn)條件下的呼吸速率,進(jìn)而計(jì)算獲得總光合速率解析

(1)植物細(xì)胞吸收無(wú)機(jī)鹽離子的方式是主動(dòng)運(yùn)輸。光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生NADPH用于C3的還原,同時(shí)NADPH屬于高能化合物,因此NADPH的作用是為光合作用暗反應(yīng)階段提供還原劑和部分能量。(2)圖中的3、6、9組是不同溫度下的高施氮量處理,據(jù)圖發(fā)現(xiàn),3、6、9組的凈光合速率還要低于對(duì)照組,可能原因是所施氮肥濃度過(guò)高,根細(xì)胞滲透失水,影響植株的生命活動(dòng)。(3)本實(shí)驗(yàn)研究的是溫度及氮肥(硝酸鹽)使用量對(duì)植物總光合速率的影響,圖中僅僅測(cè)量了實(shí)驗(yàn)條件下的凈光合速率,還缺少呼吸速率的相關(guān)數(shù)據(jù),因此還需要在黑暗條件下重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),測(cè)量獲得各組實(shí)驗(yàn)條件下的呼吸速率,進(jìn)而計(jì)算獲得總光合速率。方法突破1.影響光合作用強(qiáng)度的內(nèi)部因素及應(yīng)用(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同),以陰生植物、陽(yáng)生植物為例,如下圖所示。(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶

(3)葉面積指數(shù)(光合面積)2.光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理:光照強(qiáng)度影響光反應(yīng)階段,影響ATP及NADPH的產(chǎn)生,進(jìn)而影響暗反應(yīng)。(2)曲線分析(實(shí)線表示陽(yáng)生植物,虛線表示陰生植物)(3)應(yīng)用:陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽(yáng)生植物低,間作套種農(nóng)作物、林間帶樹種的配置和冬季溫室栽培等都可合理利用光能。3.CO2濃度對(duì)光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理:CO2濃度通過(guò)影響暗反應(yīng)階段,影響C3的生成。(2)曲線分析圖1中A點(diǎn)表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度,即CO2補(bǔ)償點(diǎn),而圖2中的A'點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度;兩圖中的B點(diǎn)和B'點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn),兩圖都表示在一定范圍內(nèi),光合作用速率隨CO2濃度增加而增大。(3)應(yīng)用

4.溫度對(duì)光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理:溫度通過(guò)影響光合酶的活性影響光合作用強(qiáng)度。(2)曲線分析光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度都受溫度的影響,但光合作用相關(guān)酶的最適溫度較低。(3)應(yīng)用:溫室栽培植物時(shí),白天調(diào)到光合作用最適溫度,以提高光合作用強(qiáng)度;晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)溫度,以降低細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,保證植物有機(jī)物的積累。5.水對(duì)光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理:水既是光合作用的原料,又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì),如植物缺水將導(dǎo)致萎蔫,使光合速率下降。另外,水分還能影響氣孔的開閉,間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi)。(2)曲線分析圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,可根據(jù)作物的需水規(guī)律,合理灌溉。圖2曲線上E點(diǎn)處光合作用強(qiáng)度暫時(shí)降低,是因?yàn)闇囟容^高,植物部分氣孔關(guān)閉,影響了CO2的供應(yīng)。(3)應(yīng)用:預(yù)防干旱,合理灌溉。6.礦質(zhì)元素對(duì)光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理:礦質(zhì)元素是參與光合作用的許多重要化合物的組成成分,缺乏會(huì)影響光合作用的進(jìn)行。例如,N是酶的組成元素,N、P是ATP、磷脂的組成元素,Mg是葉綠素的組成元素等。(2)曲線分析在一定濃度范圍內(nèi),增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng),可提高光合作用強(qiáng)度;但當(dāng)?shù)V質(zhì)元素超過(guò)一定含量后,土壤溶液的濃度過(guò)高,植物會(huì)因滲透失水而使光合作用強(qiáng)度下降。(3)應(yīng)用:合理施肥、補(bǔ)充土壤中的礦質(zhì)元素。7.多因子變量對(duì)光合速率的影響

考點(diǎn)二光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系新教材新高考—(1)結(jié)合光合作用與呼吸作用相關(guān)曲線,突出對(duì)科學(xué)思維和生命觀念的考查(2)圍繞光合作用和細(xì)胞呼吸的相關(guān)實(shí)驗(yàn),考查綜合分析問(wèn)題的能力考向探究考向1環(huán)境因素對(duì)光合作用與細(xì)胞呼吸的影響1.(2022山東煙臺(tái)模擬)圖1為黑藻在適宜溫度下O2釋放速率隨光照強(qiáng)度的變化。圖2是將黑藻放在適宜溫度的密閉環(huán)境中,(不同時(shí)間內(nèi)光照強(qiáng)度不同)測(cè)得的密閉環(huán)境中CO2濃度隨時(shí)間的變化情況。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.圖1中,當(dāng)光照強(qiáng)度相對(duì)值為2時(shí),黑藻的氧氣產(chǎn)生速率相對(duì)值為0B.圖1中,當(dāng)光照強(qiáng)度相對(duì)值為7時(shí),若要提高黑藻光合速率,可適當(dāng)增加CO2濃度C.圖2中黑藻的光合速率等于呼吸速率的時(shí)間段是4~6h、8~10hD.由圖2分析,黑藻在該密閉環(huán)境中經(jīng)過(guò)12h后有機(jī)物的含量上升答案

A

解析

由圖1可知,光照強(qiáng)度相對(duì)值為2時(shí),黑藻的O2釋放速率為0,其細(xì)胞呼吸消耗氧氣的速率為2,所以其產(chǎn)生氧氣的速率為2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;圖1中,當(dāng)光照強(qiáng)度相對(duì)值為7時(shí),繼續(xù)增加光照強(qiáng)度黑藻光合速率不能提高,已知黑藻處于適宜溫度下,故可通過(guò)增加環(huán)境中CO2濃度來(lái)提高光合速率,B項(xiàng)正確;圖2中,在4~6

h、8~10

h內(nèi),黑藻光合作用固定CO2的量與細(xì)胞呼吸釋放CO2的量相等(即光合速率等于呼吸速率),導(dǎo)致密閉環(huán)境中CO2濃度沒有發(fā)生變化,C項(xiàng)正確;據(jù)圖2可知,黑藻在該密閉環(huán)境中經(jīng)過(guò)12

h后,密閉環(huán)境中的CO2濃度比起始時(shí)的濃度低,所以黑藻光合速率大于呼吸速率,有機(jī)物含量上升,D項(xiàng)正確?？碱}點(diǎn)睛

2.(2022山東濰坊模擬)仙人掌生長(zhǎng)在高溫、干旱的環(huán)境中,形成了一定的適應(yīng)性特征。如圖表示仙人掌在24h內(nèi),光合作用和氣孔導(dǎo)度(氣孔導(dǎo)度表示氣孔張開程度)的變化。據(jù)下圖分析,下列描述正確的是(

)A.白天進(jìn)行光合作用,夜間進(jìn)行細(xì)胞呼吸B.白天蒸騰作用強(qiáng),散失的水分多于夜間C.白天可以進(jìn)行光反應(yīng),但幾乎不能從外界吸收CO2D.夜間同化CO2,所以暗反應(yīng)只在夜間進(jìn)行答案

C

解析

白天和夜晚都可以進(jìn)行細(xì)胞呼吸,A項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)圖分析可知,白天氣孔導(dǎo)度小,說(shuō)明其蒸騰作用不強(qiáng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;白天光照強(qiáng),可以進(jìn)行光反應(yīng),但是氣孔導(dǎo)度小,幾乎不能從外界吸收CO2,C項(xiàng)正確;暗反應(yīng)包括CO2的固定和三碳化合物的還原,其中三碳化合物的還原需要光反應(yīng)提供的ATP和NADPH,因此暗反應(yīng)也在白天進(jìn)行,D項(xiàng)錯(cuò)誤?？枷?光合作用中補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)的移動(dòng)問(wèn)題3.(2022廣東)與野生型擬南芥WT相比,突變體t1和t2在正常光照條件下,葉綠體在葉肉細(xì)胞中的分布及位置不同(圖1,示意圖),造成葉綠體相對(duì)受光面積的不同(圖2),進(jìn)而引起光合速率差異,但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運(yùn)動(dòng)的前提下,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.t2比t1具有更高的光飽和點(diǎn)(光合速率不再隨光強(qiáng)增加而增加時(shí)的光照強(qiáng)度)B.t1比t2具有更低的光補(bǔ)償點(diǎn)(光合吸收CO2與呼吸釋放CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度)C.三者光合速率的高低與葉綠素的含量無(wú)關(guān)D.三者光合速率的差異隨光照強(qiáng)度的增加而變大答案

D

解析

由題圖可知,t1的葉綠體相對(duì)受光面積大于t2,因此,t1在較小的光照強(qiáng)度下就能達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn),A、B兩項(xiàng)正確;由題干“葉綠素含量及其他性狀基本一致”可知,葉綠素的含量與三者光合速率的高低無(wú)關(guān),C項(xiàng)正確;由題圖可知,三者光合速率的差異是由葉綠體在細(xì)胞中的分布及位置不同引起的,與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤?？枷?密閉和開放環(huán)境中一晝夜CO2、O2等含量變化的分析4.(2022浙江卷6月選考)不同光強(qiáng)度下,無(wú)機(jī)磷濃度對(duì)大豆葉片凈光合速率的影響如圖甲;16h光照,8h黑暗條件下,無(wú)機(jī)磷濃度對(duì)大豆葉片淀粉和蔗糖積累的影響如圖乙?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)葉片細(xì)胞中,無(wú)機(jī)磷主要貯存于

,還存在于(細(xì)胞質(zhì)基質(zhì))、線粒體和葉綠體等結(jié)構(gòu),光合作用過(guò)程中,磷酸基團(tuán)是光反應(yīng)產(chǎn)物

的組分。

(2)圖1的O~A段表明無(wú)機(jī)磷不是光合作用中

過(guò)程的主要限制因素。由圖2可知,光照下,與高磷相比,低磷條件的蔗糖和淀粉含量分別是

;不論高磷、低磷,24h內(nèi)淀粉含量的變化是

。

(3)實(shí)驗(yàn)可用光電比色法測(cè)定淀粉含量,其依據(jù)是

。為確定葉片光合產(chǎn)物的去向,可采用

法。

答案

(1)液泡ATP和NADPH

(2)光反應(yīng)較低、較高光照下淀粉含量增加,黑暗下淀粉含量減少(3)淀粉遇碘顯藍(lán)色,其顏色深淺與淀粉含量在一定范圍內(nèi)成正比14CO2的同位素示蹤解析

(1)成熟植物細(xì)胞具有中央大液泡,是植物細(xì)胞貯存無(wú)機(jī)鹽類、糖類、氨基酸、色素等的“大倉(cāng)庫(kù)”,所以無(wú)機(jī)磷主要貯存于大液泡中。光合作用過(guò)程中,光反應(yīng)產(chǎn)物有O2、ATP和NADPH,而磷酸基團(tuán)是ATP和NADPH的組分。(2)圖1中O~A段,隨光照強(qiáng)度增大,凈光合速率增大,表明這時(shí)限制因素為光照強(qiáng)度,即光反應(yīng)限制了光合作用;且高磷和低磷條件下大豆葉片凈光合速率的曲線完全重合,說(shuō)明無(wú)機(jī)磷不是光合作用中光反應(yīng)過(guò)程的主要限制因素。由圖2可知,光照下,與高磷相比,低磷條件的蔗糖含量低,而淀粉含量高;不論高磷、低磷,24

h內(nèi)淀粉含量的變化趨勢(shì)均為光照下淀粉含量增加,黑暗下淀粉含量減少。(3)光電比色法是借助光電比色計(jì)來(lái)測(cè)量一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,然后根據(jù)被測(cè)試液的吸光度,從標(biāo)準(zhǔn)曲線上求出被測(cè)物質(zhì)的含量的方法。淀粉遇碘顯藍(lán)色,其顏色深淺與淀粉含量在一定范圍內(nèi)成正比,可用于糖的定量,故用光電比色法測(cè)定淀粉含量;為確定葉片光合產(chǎn)物的去向,可采用(放射性)同位素示蹤法標(biāo)記14CO2,通過(guò)觀察放射性出現(xiàn)的位置進(jìn)而推測(cè)葉片光合產(chǎn)物的去向。方法突破1.構(gòu)建光合作用與細(xì)胞呼吸關(guān)系的數(shù)學(xué)模型建構(gòu)模型:(1)3種速率的表示方法

真正光合速率凈光合速率呼吸速率“同化”“固定”或“消耗”(葉綠體吸收)的CO2量“從環(huán)境(容器)中吸收”或“環(huán)境(容器)中減少”的CO2量黑暗中釋放的CO2量“產(chǎn)生”或“制造”的O2量“釋放至容器(環(huán)境)中”或“容器(環(huán)境)中增加”的O2的量黑暗中吸收的O2量“產(chǎn)生”“合成”或“制造”的有機(jī)物的量“積累”“增加”或“凈產(chǎn)生”的有機(jī)物的量黑暗中消耗的有機(jī)物的量(2)圖中曲線解讀

數(shù)學(xué)模型代謝過(guò)程物理模型A點(diǎn)只有細(xì)胞呼吸,無(wú)光合作用c、d、g、hAB段真正光合速率<呼吸速率a、c、d、e、g、hB點(diǎn)光補(bǔ)償點(diǎn):真正光合速率=呼吸速率的光照強(qiáng)度a、d、e、gB點(diǎn)以后真正光合速率>呼吸速率a、b、d、e、f、gC'點(diǎn)光飽和點(diǎn):真正光合速率達(dá)到最大時(shí)的最小光照強(qiáng)度a、b、d、e、f、g(3)數(shù)學(xué)公式真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率2.分析一晝夜中植物代謝強(qiáng)度變化的兩個(gè)曲線(1)自然環(huán)境中,綠色植物一晝夜內(nèi)CO2的吸收與釋放速率的曲線分析(2)相對(duì)密閉的環(huán)境中,一晝夜CO2含量的變化曲線分析

光合作用與氣孔知識(shí)必備光合作用的氣孔限制和非氣孔限制氣孔是植物體與外界環(huán)境進(jìn)行H2O和CO2等氣體交換的重要門戶,也是氣體交換的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu):既能讓光合作用需要的CO2通過(guò),又能防止過(guò)多的水分損失。高效的擴(kuò)散速率解決了CO2吸收的問(wèn)題,卻引起另一個(gè)問(wèn)題,就是水分的散失也太快:植物通常有90%以上的水分是通過(guò)氣孔散失的。如何解決水分與CO2矛盾,成為氣孔調(diào)節(jié)的核心問(wèn)題。植物解決水分與CO2矛盾的方法之一是根據(jù)不同的氣候環(huán)境調(diào)節(jié)氣孔的密度、位置、大小以及結(jié)構(gòu)。此外,植物對(duì)氣孔開閉行為的調(diào)節(jié)也起著重要作用。氣孔開閉主要的調(diào)節(jié)因子有晝夜節(jié)律、紅藍(lán)光、脫落酸(ABA)、CO2濃度、大氣濕度、溫度等。這些因素又直接或間接地與水分和CO2有關(guān)。若光合作用的減弱是氣孔開度變小影響了CO2向固定部位的擴(kuò)散造成的,則這種限制稱為光合作用的氣孔限制,如光照、水分、溫度。若外界環(huán)境影響到葉肉細(xì)胞的同化能力,則即使細(xì)胞間隙中CO2濃度很高,光合作用仍然很弱,這種限制稱為光合作用的非氣孔限制,如氧氣、CO2濃度、酶。專項(xiàng)突破典例.(2022河北)為探究水和氮對(duì)光合作用的影響,研究者將一批長(zhǎng)勢(shì)相同的玉米植株隨機(jī)均分成3組,在限制水肥的條件下做如下處理:(1)對(duì)照組;(2)施氮組,補(bǔ)充尿素(12g/m2);(3)水+氮組,補(bǔ)充尿素(12g/m2)同時(shí)補(bǔ)水。檢測(cè)相關(guān)生理指標(biāo),結(jié)果見下表。生理指標(biāo)對(duì)照組施氮組水+氮組自由水/結(jié)合水6.26.87.8氣孔導(dǎo)度/(mmol·m-2·s-1)8565196葉綠素含量/(mg·g-1)9.811.812.6RuBP羧化酶活性/(μmol·h-1·g-1)316640716光合速率/(μmol·m-2·s-1)6.58.511.4注:氣孔導(dǎo)度反映氣孔開放的程度

回答下列問(wèn)題。(1)植物細(xì)胞中自由水的生理作用包括

等(寫出兩點(diǎn)即可)。補(bǔ)充水分可以促進(jìn)玉米根系對(duì)氮的

,提高植株氮供應(yīng)水平。

(2)參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與

離子參與組成的環(huán)式結(jié)構(gòu)使葉綠素能夠吸收光能,用于驅(qū)動(dòng)

兩種物質(zhì)的合成以及

的分解;RuBP羧化酶將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)轸然拥?/p>

分子上,反應(yīng)形成的產(chǎn)物被還原為糖類。

(3)施氮同時(shí)補(bǔ)充水分增加了光合速率,這需要足量的CO2供應(yīng)。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,葉肉細(xì)胞CO2供應(yīng)量增加的原因是

。

答案

(1)參與化學(xué)反應(yīng)、細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑、運(yùn)輸養(yǎng)料和廢物等吸收和運(yùn)輸(2)鎂ATP和NADPH

H2O

C5

(3)氣孔開放程度升高,CO2吸收量增加解析

(1)細(xì)胞中自由水的生理作用包括參與化學(xué)反應(yīng)、是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑、運(yùn)輸養(yǎng)料和廢物等。補(bǔ)充水分可以促進(jìn)玉米根系對(duì)氮的吸收和運(yùn)輸。(2)氮與Mg2+參與組成的環(huán)式結(jié)構(gòu)使葉綠素能吸收光能,用于ATP、NADPH的合成及水的光解。暗反應(yīng)中CO2首先與五碳化合物(C5)結(jié)合生成C3。(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,施氮同時(shí)補(bǔ)充水分時(shí)氣孔導(dǎo)度增大,說(shuō)明氣孔開放程度升高,吸收CO2增多。解題指引

信息指引條件表格數(shù)據(jù)分析:水+氮組比對(duì)照組和施氮組的生理指標(biāo)都增強(qiáng),自由水比例增加,蒸騰作用加強(qiáng),氮的運(yùn)輸加強(qiáng),氣孔導(dǎo)度增加,吸收CO2增加,RuBP羧化酶活性增大,葉綠素含量增加,光合作用速率加強(qiáng)素養(yǎng)指引生命觀念細(xì)胞內(nèi)的水以自由水與結(jié)合水的形式存在,結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分,自由水是細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑,能夠參與生化反應(yīng),能為細(xì)胞提供液體環(huán)境,還能運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物科學(xué)思維運(yùn)用光合作用原理以及影響因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋突破指引誤區(qū):不要忘記ATP和NADPH含有氮元素和磷元素切記:CO2固定過(guò)程是指將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)轸然拥紺5(RuBP)分子上專項(xiàng)訓(xùn)練1.(2022山東臨沂一模)科研人員以野生型擬南芥植株為材料進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),其葉肉細(xì)胞滲透壓、葉片ABA(脫落酸)含量和氣孔阻力(與氣孔開閉程度有關(guān),氣孔全開時(shí)氣孔阻力最小)之間的變化關(guān)系如圖1所示,ABA調(diào)節(jié)氣孔關(guān)閉與保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)K+濃度有關(guān),其作用機(jī)制如圖2所示。(1)擬南芥葉肉細(xì)胞中光合色素分布在

,作用是

。

(2)據(jù)圖分析可知,恢復(fù)澆水能提高擬南芥光合作用強(qiáng)度,理由是

。(3)由圖2可知,當(dāng)ABA與受體結(jié)合后,通過(guò)關(guān)閉氣孔和抑制氣孔打開兩條途徑協(xié)同作用,即

,調(diào)節(jié)保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)K+濃度,使氣孔維持關(guān)閉狀態(tài)。為進(jìn)一步研究ABA受體與氣孔關(guān)閉的關(guān)系,研究者以野生型擬南芥植株和超表達(dá)ABA受體基因的擬南芥植株為材料設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),進(jìn)行培養(yǎng)并定期測(cè)量葉片的

。若

,則說(shuō)明ABA受體增多能夠加速氣孔關(guān)閉。(4)研究發(fā)現(xiàn),在干旱條件下,ABA濃度與光合色素降解程度呈正相關(guān)。請(qǐng)以擬南芥ABA缺失突變體為材料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該結(jié)論。寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果(光合色素含量的測(cè)定方法不作要求)。答案

(1)葉綠體類囊體薄膜上吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能(2)ABA含量降低,氣孔阻力減小,CO2供應(yīng)增加,光合作用增強(qiáng)(3)促使保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加,促進(jìn)K+外流,同時(shí)抑制K+內(nèi)流氣孔阻力(或氣孔直徑)實(shí)驗(yàn)組葉片的氣孔阻力大于(或氣孔直徑小于)對(duì)照組(4)實(shí)驗(yàn)思路:取經(jīng)過(guò)干旱處理的擬南芥ABA缺失突變體若干并分組編號(hào),用不同濃度的ABA溶液處理,再置于相同且適宜條件下培養(yǎng)。一段時(shí)間后測(cè)定各組葉片的光合色素含量。預(yù)期結(jié)果:隨著ABA濃度的增大,擬南芥ABA缺失突變體中光合色素含量逐漸下降。解析

(1)葉綠體中的光合色素分布在類囊體膜上,這些色素能夠吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能。(2)據(jù)圖可知,干旱處理后能增大葉片細(xì)胞的滲透壓,進(jìn)而促進(jìn)ABA的合成和分泌,導(dǎo)致氣孔關(guān)閉,CO2供應(yīng)