2023屆 二輪復(fù)習(xí)影響光合作用和細(xì)胞呼吸的因素 學(xué)案

考點三影響光合作用和細(xì)胞呼吸的因素1．影響細(xì)胞呼吸因素相關(guān)的曲線2．關(guān)注光合作用3類影響因素曲線中的“關(guān)鍵點”(1)光照強(qiáng)度(2)CO2濃度①圖乙中A點的代謝特點為植物光合速率與細(xì)胞呼吸速率相等，此時的二氧化碳濃度為二氧化碳補償點，而圖甲中D點的二氧化碳濃度是植物進(jìn)行光合作用時最小二氧化碳濃度，從D點才開始啟動光合作用。②B點和P點的限制因素：外因有溫度和光照強(qiáng)度等，內(nèi)因有酶的數(shù)量和活性、C5的含量、色素含量等。(3)多因子影響上述圖1、2、3中的曲線分析：P點時，限制光合速率的主要因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著該因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。當(dāng)達(dá)到Q點時，橫坐標(biāo)所表示的因子不再是影響光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取適當(dāng)提高圖示中的其他因子的方法。3．聚焦自然環(huán)境及密閉容器中植物一晝夜氣體變化曲線(1)自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用變化曲線①a點：凌晨低溫，細(xì)胞呼吸減弱，CO2釋放量減少。②開始進(jìn)行光合作用的點：b點；結(jié)束光合作用的點：m點。③光合速率與呼吸速率相等的點：c、h點；有機(jī)物積累量最大的點：h點。④de段下降的原因是氣孔關(guān)閉，CO2吸收量減少，fh段下降的原因是光照強(qiáng)度減弱。(2)密閉容器中一晝夜CO2和O2含量的變化曲線①光合速率等于呼吸速率的點：C、E點。②若圖1中N點低于虛線，該植物一晝夜表現(xiàn)為生長，其原因是N點低于M點，說明一晝夜密閉容器中CO2濃度減少，即總光合量大于總呼吸量，植物生長。③若圖2中N點低于虛線，該植物一晝夜不能生長，其原因是N點低于M點，說明一晝夜密閉容器中O2濃度減少，即總光合量小于總呼吸量，植物不能生長。1．(2018·江蘇，18)下圖為某一植物在不同實驗條件下測得的凈光合速率，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，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解析隨著CO2濃度的增大，凈光合速率先增大后趨于穩(wěn)定，但由于凈光合速率最大時對應(yīng)著一個溫度，即最適溫度，低于或高于此溫度，凈光合速率都將下降，所以無法確定在CO2濃度足夠大時，較高溫度下的凈光合速率高于較低溫度，A不符合題意；植物進(jìn)行光合作用存在最適溫度，高于最適溫度后，凈光合速率減小，所以隨著溫度升高，凈光合速率不應(yīng)呈現(xiàn)先升高后趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，B不符合題意；由于光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在相應(yīng)光波長時，植物的凈光合速率存在峰值，不應(yīng)呈現(xiàn)先升高后趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，且光波長一定時，較高溫度下的凈光合速率不一定較高，C不符合題意；隨著光照強(qiáng)度的增加，凈光合速率先增大后趨于穩(wěn)定，在光照強(qiáng)度足夠時，較高的CO2濃度下凈光合速率較大，D符合題意。2．(2022·湖南，13改編)在夏季晴朗無云的白天，10時左右某植物光合作用強(qiáng)度達(dá)到峰值，12時左右光合作用強(qiáng)度明顯減弱。光合作用強(qiáng)度減弱的原因可能是()A．葉片蒸騰作用強(qiáng)，失水過多使氣孔部分關(guān)閉，進(jìn)入體內(nèi)的CO2量減少B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影響，呼吸釋放的CO2量大于光合固定的CO2量C．葉綠體內(nèi)膜上的部分光合色素被光破壞，吸收和傳遞光能的效率降低D．暗反應(yīng)產(chǎn)物積累，產(chǎn)生反饋抑制，葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降答案A解析夏季中午葉片蒸騰作用強(qiáng)，失水過多使氣孔部分關(guān)閉，進(jìn)入體內(nèi)的CO2量減少，暗反應(yīng)減慢，光合作用強(qiáng)度明顯減弱，A正確；夏季中午氣溫過高，導(dǎo)致光合酶活性降低，呼吸酶不受影響(呼吸酶最適溫度高于光合酶)，光合作用強(qiáng)度減弱，但此時光合作用強(qiáng)度仍然大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，即呼吸釋放的CO2量小于光合固定的CO2量，B錯誤；光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上，而非葉綠體內(nèi)膜上，C錯誤；夏季中午葉片蒸騰作用強(qiáng)，失水過多使氣孔部分關(guān)閉，進(jìn)入體內(nèi)的CO2量減少，暗反應(yīng)減慢，導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)物積累，產(chǎn)生反饋抑制，使葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降，光合作用強(qiáng)度明顯減弱，D錯誤。3．(2022·湖南，17)將純凈水洗凈的河沙倒入潔凈的玻璃缸中制成沙床，作為種子萌發(fā)和植株生長的基質(zhì)。某水稻品種在光照強(qiáng)度為8～10μmol/(s·m2)時，固定的CO2量等于細(xì)胞呼吸釋放的CO2量；日照時長短于12小時才能開花。將新采收并解除休眠的該水稻種子表面消毒，浸種1天后，播種于沙床上。將沙床置于人工氣候室中，保濕透氣，晝/夜溫為35℃/25℃，光照強(qiáng)度為2μmol/(s·m2)，每天光照時長為14小時。請回答下列問題：(1)在此條件下，該水稻種子______________(填“能”或“不能”)萌發(fā)并成苗(以株高≥2厘米，至少1片綠葉視為成苗)，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若將該水稻適齡秧苗栽植于上述沙床上，光照強(qiáng)度為10μmol/(s·m2)，其他條件與上述實驗相同，該水稻______(填“能”或“不能”)繁育出新的種子，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。(3)若該水稻種子用于稻田直播(即將種子直接撒播于農(nóng)田)，為防鳥害、鼠害減少雜草生長，須灌水覆蓋，該種子應(yīng)具有__________特性。答案(1)能種子萌發(fā)形成幼苗的過程中，消耗的能量主要來自種子胚乳中儲存的有機(jī)物，且光照有利于葉片葉綠素的形成(2)不能光照強(qiáng)度為10μmol/(s·m2)等于光補償點，每天光照時長為14小時，此時光照時沒有有機(jī)物的積累，黑暗中細(xì)胞呼吸仍需消耗有機(jī)物，故全天沒有有機(jī)物積累；且每天光照時長大于12小時，植株不能開花(3)耐受酒精毒害解析(1)種子萌發(fā)形成幼苗的過程中，消耗的能量主要來自種子胚乳中儲存的有機(jī)物，因此在光照強(qiáng)度為2μmol/(s·m2)，每天光照時長為14小時，雖然光照強(qiáng)度低于光補償點，但光照有利于葉片葉綠素的形成，種子仍能萌發(fā)并成苗。(2)將該水稻適齡秧苗栽植于上述沙床上，光照強(qiáng)度為10μmol/(s·m2)等于光補償點，每天光照時長為14小時，此時光照時沒有有機(jī)物的積累，黑暗中細(xì)胞呼吸仍需消耗有機(jī)物，且每天光照時長大于12小時植株不能開花，因此該水稻不能繁育出新的種子。(3)該水稻種子用于稻田直播(即將種子直接撒播于農(nóng)田)，為防鳥害、鼠害減少雜草生長，須灌水覆蓋，此時種子獲得氧氣較少，可通過無氧呼吸分解有機(jī)物供能，無氧呼吸產(chǎn)生的酒精對種子有一定的毒害作用，推測該種子應(yīng)具有耐受酒精毒害的特性。思維延伸——判斷與填充(1)某同學(xué)將一株生長正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對穩(wěn)定。關(guān)于這一實驗現(xiàn)象的解釋是初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率(2022·全國乙，2)(√)(2)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酶的活性顯著高于野生型。如圖顯示兩者在不同光照強(qiáng)度下的CO2吸收速率。則光照強(qiáng)度低于P時，突變型的光(√)(3)(經(jīng)典高考題)某植物凈光合速率變化趨勢如圖所示，則當(dāng)CO2濃度大于c時，曲線B和C所表示的凈光合速率不再增加，限制其增加的環(huán)境因素是光照強(qiáng)度；當(dāng)環(huán)境中CO2濃度小于a時，在圖示的3種光強(qiáng)下，該植物呼吸作用產(chǎn)生的CO2量大于(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。題組一辨析光合速率隨環(huán)境因素的變化1．為探究溫度對綠藻光合作用和呼吸作用的影響，將綠藻培養(yǎng)液均分成4份，裝入密閉培養(yǎng)瓶中，置于4種不同溫度(已知t1＜t2＜t3＜t4)下培養(yǎng)，分別在光照和黑暗條件下測定密閉培養(yǎng)瓶中氧氣的含量變化，得到如圖所示數(shù)據(jù)。下列分析錯誤的是()A．在光照的條件下，t4溫度時綠藻細(xì)胞群體的凈光合速率為零B．在光照的4種溫度實驗條件下，t3溫度時綠藻凈光合速率最大C．光合作用相關(guān)酶的最適溫度可能比呼吸作用相關(guān)酶的最適溫度低D．四個組別的綠藻呼吸作用相關(guān)酶的活性隨溫度升高而升高答案A解析黑暗條件下氧氣的消耗值代表了呼吸速率，且已知溫度t1＜t2＜t3＜t4。由圖可知，隨著溫度的升高，呼吸速率逐漸增加，說明在實驗溫度范圍內(nèi)，綠藻呼吸作用相關(guān)酶的活性與溫度呈正相關(guān)；光下氧氣的增加值代表了凈光合速率(凈光合速率＝總光合速率－呼吸速率)，隨著溫度的升高凈光合速率先逐漸增加后降低，t4溫度時凈光合速率與呼吸速率相等，凈光合速率＝12mg/h，A錯誤；t3條件下綠藻的凈光合速率最大，t4條件下綠藻的呼吸速率最大，故光合作用相關(guān)酶的最適溫度可能比呼吸作用相關(guān)酶的最適溫度低，C正確；根據(jù)圖示判斷，四個組別的綠藻呼吸作用相關(guān)酶的活性隨溫度升高而升高，D正確。2．科研人員以甜瓜為對象，研究溫度和CO2濃度對甜瓜凈光合速率的影響，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖分析，下列說法正確的是()A．甜瓜凈光合速率與環(huán)境溫度始終呈正相關(guān)B．26℃時，與1.2mL/LCO2濃度相比，1.4mL/LCO2濃度下葉綠體中C5含量高C．圖中凈光合速率的變化與光照強(qiáng)度有關(guān)D．26℃時，CO2濃度從1.2mL/L增至1.6mL/L的過程中，凈光合速率顯著上升可能與呼吸作用速率受到高濃度CO2濃度的抑制有關(guān)答案D解析在一定范圍內(nèi)，甜瓜凈光合速率隨溫度升高而升高，但超過最適溫度，其凈光合速率隨溫度升高而下降，A錯誤；26℃時，隨CO2濃度升高，短期內(nèi)C5的消耗速率加快而C5的生成速率不變，故與1.2mL/LCO2濃度相比，1.4mL/LCO2濃度下葉綠體中C5含量低，B錯誤；本實驗的自變量是溫度和CO2濃度，光照強(qiáng)度是無關(guān)變量，應(yīng)相同且適宜，因此凈光合速率的變化與光照強(qiáng)度無關(guān)，C錯誤；CO2是光合作用的原料，CO2濃度為1.2～1.6mL/L時，CO2濃度增高，暗反應(yīng)速率增大，光合作用合成有機(jī)物的速率增大；同時，CO2濃度高抑制呼吸作用，呼吸速率下降，凈光合速率顯著上升，D正確。3．為探究不同光照強(qiáng)度對羊草光合作用的影響，研究人員在只種植羊草的地上隨機(jī)選取樣方，用多個透明玻璃罩將樣方中所有羊草罩住形成密閉氣室，并與二氧化碳傳感器相連，定期采集數(shù)據(jù)，結(jié)果如下圖所示。下列敘述正確的是()A．整個實驗過程中密閉氣室內(nèi)溫度應(yīng)該保持一致B．四條曲線分別表示在夏季某天中不同時段采集到的數(shù)據(jù)C．四條曲線分別表示羊草在不同光照強(qiáng)度下的實際光合速率D．200s時，曲線④和曲線①相應(yīng)數(shù)值之差可代表完全光照處理條件下的凈光合速率答案A解析本實驗的自變量為“不同光照強(qiáng)度”，溫度屬于無關(guān)變量，因此整個實驗過程中密閉氣室內(nèi)溫度必須保持一致且適宜，A正確；四條曲線分別表示在相同時段不同光照強(qiáng)度條件下采集到的數(shù)據(jù)，B錯誤。題組二辨析光合速率隨時間的變化特點4．(2022·武漢高三三模)如圖是某科研小組測定的某植物葉片凈光合速率(Pn，以CO2吸收速率表示)與胞間CO2濃度(Ci)的日變化曲線。以下分析正確的是()A．與11：00時相比，13：00時葉綠體中合成C3的速率相對較高B．14：00后葉片的Pn下降，導(dǎo)致植株積累有機(jī)物的量開始減少C．17：00后葉片的Ci快速上升，導(dǎo)致葉片暗反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于光反應(yīng)速率D．葉片的Pn先后兩次下降，主要限制因素分別是CO2濃度和光照強(qiáng)度答案D解析與11：00時相比，13：00時胞間CO2濃度低，葉綠體中合成C3的速率相對較低，A錯誤；14：00后葉片的Pn(凈光合速率)下降，但仍然大于0，故植株積累有機(jī)物的量繼續(xù)增加，B錯誤；17：00后葉片的Ci(胞間CO2濃度)快速上升，但光照強(qiáng)度減弱，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP減少，導(dǎo)致葉片暗反應(yīng)速率降低，C錯誤；葉片的Pn(凈光合速率)先后兩次下降，第一次下降的主要原因是葉片氣孔部分關(guān)閉，胞間CO2濃度降低，導(dǎo)致暗反應(yīng)受阻；第二次下降的主要原因是光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度減弱，D正確。5.研究人員將獼猴桃的綠色果肉薄片與一定濃度的NaHCO3溶液混合置于密閉反應(yīng)室，提供一定的光照，水浴加熱保持恒溫，測定反應(yīng)室中O2濃度，結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．光照強(qiáng)度和溫度均會影響反應(yīng)室中O2濃度的變化B．若提高NaHCO3溶液濃度，果肉放氧速率增大C．15～20min時光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等D．若在20min后停止光照，則20～25min曲線的斜率為負(fù)值答案B解析光照強(qiáng)度和溫度均會影響光合作用速率，而O2濃度的變化可表示光合作用速率的變化，因此，光照強(qiáng)度和溫度會影響反應(yīng)室中O2濃度的變化，A正確；NaHCO3分解可產(chǎn)生CO2，能為光合作用提供原料CO2，但提高NaHCO3溶液濃度，未必會使果肉放氧速率增大，因為當(dāng)NaHCO3溶液濃度過高時，會導(dǎo)致細(xì)胞失水死亡，B錯誤；15～20min時間段O2濃度不變，原因是光合產(chǎn)氧量與呼吸耗氧量相等，即光合作用產(chǎn)生的氧氣正好滿足細(xì)胞呼吸對氧氣的消耗，C正確；若在20min后停止光照，光合作用產(chǎn)生氧氣速率減慢直到停止，而呼吸速率消耗氧氣速率不受影響，因此氧氣不斷減少，曲線將下降，即曲線斜率為負(fù)值，D正確。題組三辨析呼吸速率的變化圖6．“有氧運動”是一種運動時間不低于30分鐘的低強(qiáng)度富“韻律性”運動，生理上是指人體吸入的氧氣與需求相等的平衡狀態(tài)。如圖表示人體運動強(qiáng)度與血液中乳酸含量和氧氣消耗速率的關(guān)系，下列相關(guān)分析錯誤的是()A．進(jìn)行有氧運動時，細(xì)胞內(nèi)葡萄糖氧化分解釋放的能量少數(shù)儲存在ATP中B．在運動強(qiáng)度為b時，肌細(xì)胞CO2的產(chǎn)生量明顯大于O2的消耗量C．在運動強(qiáng)度為c時，血漿中積累的部分乳酸能被緩沖物質(zhì)所中和D．隨著人體運動強(qiáng)度的增大，細(xì)胞的有氧呼吸和無氧呼吸都會增強(qiáng)答案B解析有氧運動時，細(xì)胞內(nèi)葡萄糖氧化分解釋放的能量大部分以熱能形式散失，還有少部分儲存在ATP中，為生命活動提供能量，A正確；有氧呼吸吸收CO2的量與釋放O2的量相等，人體細(xì)胞無氧呼吸既不吸收O2，也不釋放CO2，因此運動強(qiáng)度為b時，肌細(xì)胞CO2的產(chǎn)生量始終等于O2的消耗量，B錯誤；c組中乳酸含量高于血液中乳酸含量的正常值，因此當(dāng)運動強(qiáng)度為c時，血漿中積累的部分乳酸能被緩沖物質(zhì)所中和變成乳酸鈉和碳酸，碳酸可分解成CO2和水，CO2通過呼吸系統(tǒng)排出體外，乳酸鈉與大部分水通過泌尿系統(tǒng)排出體外，C正確；隨著人體運動強(qiáng)度的增大，細(xì)胞需要消耗的能量越多，O2消耗速率增加，有氧呼吸和無氧呼吸都會增強(qiáng)，D正確。7．如圖為細(xì)胞在密閉容器內(nèi)氧化分解葡萄糖過程中呼吸速率的變化情況。下列相關(guān)敘述正確的是()A．若為酵母菌，0～8h容器內(nèi)的水由于細(xì)胞呼吸消耗而不斷減少B．若為肌細(xì)胞，6h后開始產(chǎn)生酒精，6～10h酒精產(chǎn)生速率逐漸增大C．若為根細(xì)胞，0～6h容器內(nèi)壓強(qiáng)不斷增大，在6h時達(dá)到最大值D．若為酵母菌，9h取容器內(nèi)的液體用酸性重鉻酸鉀檢測出現(xiàn)灰綠色答案D解析若為酵母菌，在0～8h間，酵母菌能進(jìn)行有氧呼吸，有氧呼吸產(chǎn)生的水比消耗的水多，所以容器內(nèi)的水由于細(xì)胞呼吸而增多，A錯誤；若為肌細(xì)胞，6h后開始進(jìn)行無氧呼吸，其產(chǎn)物是乳酸，不能產(chǎn)生酒精，B錯誤；若為根細(xì)胞，在0～6h間，細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸，吸收O2的量和釋放CO2的量相等，所以容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，C錯誤；若為酵母菌，6h起酵母菌開始進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，所以9h取容器內(nèi)的液體用酸性重鉻酸鉀檢測出現(xiàn)灰綠色，D正確。題組四透過數(shù)據(jù)辨析相關(guān)規(guī)律8．科研人員在葡萄實驗田中，選擇生長、發(fā)育狀況相似的葡萄植株，均分成三組，在高溫條件下，第2、3組分別在葉面噴施15mmol·L－1的CaCl2溶液，2h后，給第3組葡萄葉面再噴施5mmol·L－1的EGTA(EGTA可與Ca2＋穩(wěn)定結(jié)合)，于次日測得實驗數(shù)據(jù)(相對值)如表所示。下列敘述錯誤的是()組別處理凈光合速率氣孔導(dǎo)度細(xì)胞間隙CO2濃度葉際溫度(℃)1對照10.3289.0266.736.12Ca2＋11.5350.5254.536.23Ca2＋＋EGTA8.1254.3267.636.0A.對第1組的處理是在葉面噴施等量的蒸餾水B．葡萄葉面噴施CaCl2溶液處理后，C5的再