高三生物二輪復習課件氣孔與胞間CO2影響光合作用

氣孔與胞間CO2影響光合作用

氣孔是植物葉片與外界進行氣體交換的主要通道。通過氣孔擴散的氣體有O2、CO2和水蒸氣。氣孔的運動可以影響光合作用、細胞呼吸及蒸騰作用。1.氣孔的結(jié)構(gòu)及分布

氣孔由兩個腎形的保衛(wèi)細胞(內(nèi)含葉綠體)構(gòu)成。氣孔一般分布在陸生植物如陽生植物下表皮，浮水植物只在上表皮分布。一.氣孔導度與光合作用2.氣孔的開閉植物氣孔的開閉運動關(guān)鍵在于保衛(wèi)細胞吸水膨脹變化。由于保衛(wèi)細胞的內(nèi)外壁厚度不一樣，當保衛(wèi)細胞吸水膨脹時，較薄的外壁就會伸長，細胞向內(nèi)彎曲，于是氣孔就張開；當保衛(wèi)細胞失水時，氣孔就關(guān)閉了。3.調(diào)節(jié)氣孔開閉的因素(1).水分調(diào)節(jié)

保衛(wèi)細胞是一種濕度敏感細胞，植物可用來應對周圍環(huán)境濕度的變化。氣孔會產(chǎn)生非常敏感的直接反應。單葉或整株植物處于干旱的環(huán)境中時，由于葉片和空氣之間存在較大的蒸氣壓差，植物的蒸騰會增加。此時，植物為防止植物體過量失水，氣孔導性隨即下降，蒸騰作用也隨之降低，最終降低了植物由于大氣干旱而遭受傷害的可能性。在久晴不雨的干熱天和夏天中午，氣孔導度較小，這主要是由保衛(wèi)細胞失水，體積變小，細胞壁伸直而導致;而在久雨之后，細胞吸水膨脹，保衛(wèi)細胞受到擠壓無法打開，所以白天也處于關(guān)閉狀態(tài)。（2）溫度調(diào)節(jié)

一般來講，植物氣孔開放程度隨溫度的增加而增加，在30℃

～50℃

時，氣孔開度最大。（3）光調(diào)節(jié)

氣孔對光的這種反應保證了大部分植物氣孔只有在進行CO2同化的時候才開放，這可保證植物盡可能多地從環(huán)境獲取CO2，盡可能少地減少水分損失。而在日落時，細胞pH值增加，糖轉(zhuǎn)換為淀粉，細胞內(nèi)的水滲透壓下降而導致失水，引起氣孔關(guān)閉。也有研究表明，光能促進細胞內(nèi)蘋果酸鉀的大量形成，使氣孔細胞滲透壓增加進而促進氣孔的開放。氣孔對光的這種反應保證了大部分植物氣孔只有在進行CO2同化的時候才開放，這可保證植物盡可能多地從環(huán)境獲取CO2，盡可能少地減少水分損失。（4）CO2調(diào)節(jié)

研究發(fā)現(xiàn)，在氣孔下腔細胞間隙中CO2濃度與氣孔導度之間有一個反饋環(huán):胞間CO2濃度降低時，氣孔張開，胞間CO2增加；反之，氣孔關(guān)閉，胞間CO2降低。（5）植物激素細胞分裂素促進氣孔開放，而脫落酸卻引起氣孔關(guān)閉。

1.(2019·全國卷Ⅰ，29)將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進行干旱處理，該植物根細胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開度減小?；卮鹣铝袉栴}。 (1)經(jīng)干旱處理后，該植物根細胞的吸水能力________。 (2)與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會________，出現(xiàn)這種變化的主要原因是_________________________________________________。增強降低氣孔開度減小使供應給光合作用所需的CO2減少專項微練(3)有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設計實驗來驗證這一結(jié)論。要求簡要寫出實驗思路和預期結(jié)果。答案取ABA缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測定氣孔開度。預期結(jié)果是干旱處理前后氣孔開度不變。將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度。預期結(jié)果是ABA處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變。解析(1)經(jīng)干旱處理后，植物根細胞的細胞液濃度增大，植物的吸水能力增強。(2)干旱處理后，葉片氣孔開度減小，使CO2供應不足，暗反應減弱，從而導致光合作用減弱。(3)本實驗需先設計干旱處理與非干旱處理的對照，證明干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的；再設計在干旱條件下ABA處理組與非ABA處理組的對照，證明干旱條件下氣孔開度減小是由ABA引起的。二.胞間CO2為指標的光合速率問題

胞間

CO2常被簡單地認為是葉肉細胞與葉肉細胞間的

CO2濃度大小。據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，胞間CO2的大小取決于植物周圍空氣中的CO2濃度、葉片的氣孔導度和葉肉細胞的光合速率。諸多植物測定結(jié)果大都表明空氣的CO2濃度增高、氣孔導度和葉肉細胞的光合速率降低都可以導致胞間CO2的增高;反之，則導致胞間CO2的降低。因植物周圍的CO2濃度基本上恒定不變，所以絕大多數(shù)情況下，胞間CO2反映的是其與氣孔導度和葉肉細胞的光合速率兩者之間的關(guān)系。例

1(2016年四川理綜)三倍體西瓜由于含糖量高且無籽，備受人們青睞。下圖是三倍體西瓜葉片凈光合速率(Pn，以CO2

吸收速率表示)與胞間CO2(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.葉片的Pn先后兩次下降，主要限制因素分別是CO2濃度和光照強度C.17:00后葉片的Ci快速上升，導致葉片碳反應速率遠高于光反應速率D.14:00后葉片的Pn下降，導致植株有機物的總量開始減少答案為B例

2土壤中的重金屬Cd2+是劇毒環(huán)境污染物，會影響植物的多種生理過程。某同學研究

Cd2+污染對香椿光合特性的影響，結(jié)果如下所示。下列敘述中，錯誤的是

A.低濃度的Cd2+可能對香椿葉綠素的合成有促進作用，從而提高光合速率B.Cd2+對香椿凈光合速率的影響趨勢與蒸騰速率、氣孔導度的變化一致C.當Cd2+處理濃度大于

2mg/kg時，因氣孔導度下降而導致凈光合速率下降D.隨Cd2+濃度增大，導致

2mg/kg和10mg/kg組胞間CO2

低的直接原因是不同的答案為C4.（2022·山東高考）強光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導致植物光合作用強度下降，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯（BR）對光抑制的影響機制，將長勢相同的蘋果幼苗進行分組和處理，如表所示，其中試劑L可抑制光反應關(guān)鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強光照射，實驗結(jié)果如圖所示。分組處理甲清水乙BR丙BR＋L

（1）光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細胞中的色素時，隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是

。

《三維設計》P84（2）強光照射后短時間內(nèi)，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應速率不再增加，可能的原因有

、

（答出2種原因即可）；氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是

。

（3）據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光抑制

（填“增強”或“減弱”）；乙組與丙組相比，說明BR可能通過

發(fā)揮作用。答案：（1）藍紫光（2）CO2供應不足與暗反應有關(guān)的酶活性降低（合理即可）水的光解持續(xù)進行（3）減弱促進光反應關(guān)鍵蛋白的合成或活性5.（2022·湖北高考）不同條件下植物的光合速率和光飽和點（在一定范圍內(nèi)，隨光照強度的增加，光合速率增大，達到最大光合速率時的光照強度稱為光飽和點）不同，研究證實高濃度臭氧（O3）對植物的光合作用有影響。用某一高濃度O3連續(xù)處理甲、乙兩種植物75天，在第55天、65天、75天分別測定植物凈光合速率，結(jié)果如圖1、圖2和圖3所示。

注：曲線1：甲對照組，曲線2：乙對照組，曲線3：甲實驗組，曲線4：乙實驗組?；卮鹣铝袉栴}：（1）圖1中，在高濃度O3處理期間，若適當增加環(huán)境中的CO2濃度，甲、乙植物的光飽和點會

（填“減小”“不變”或“增大”）。

（2）與圖3相比，圖2中甲的實驗組與對照組的凈光合速率差異較小，表明

。

答案：（1）增大（2）高濃度臭氧處理甲植物的時間越短，對甲植物光合作用的影響越?。?）從圖3分析可得到兩個結(jié)論：①O3處理75天后，甲、乙兩種植物的

，表明長時間高濃度的O3對植物光合作用產(chǎn)生明顯抑制；②長時間高濃度的O3對乙植物的影響大于甲植物，表明

。

（4）實驗發(fā)現(xiàn)，處理75天后甲、乙植物中的基因A表達量都下降，為確定A基因功能與植物對O3耐受力的關(guān)系，使乙植物中A基因過量表達，并用高濃度O3處理75天。若實驗現(xiàn)象為

，則說明A基因的功能與乙植物對O3耐受力無關(guān)。

（3）實驗組的凈光合速率均明顯小于對照組長時間高濃度O3對不同種類植物光合作用產(chǎn)生的抑制效果不同（4）A基因過量表達的乙植物的凈光合速率與A基因表達量下降的乙植物的凈光合速率相同2.(2021·全國乙卷，29)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用?；卮鹣铝袉栴}： (1)白天葉肉細胞產(chǎn)生ATP的場所有__________________________。光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和_________釋放的CO2。 (2)氣孔白天關(guān)閉、晚上打開是這類植物適應干旱環(huán)境的一種方式，這種方式既能防止________________________，又能保證____________正常進行。葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細胞呼吸蒸騰作用過強導致植物失水光合作用(2)如圖是研究小組研究某突變體在不同光照強度下的凈光合速率。①據(jù)圖可知________植株更適合在強光下生長。凈光合速率除可用圖示指標表示外，還可用_______________________________________________表示。②野生型與突變型植株在光照強度為250mmol·m－2·s－1條件下。有機物的積累情況是否一致，并說明理由：_______________________________________________________。③試分析光照強度為1250mmol·m－2·s－1時，突變體植株光合速率低于野生型可能的原因______________________________________________________________________________________________。野生型單位時間單位面積上氧氣的釋放量或有機物的積累量一致，此光照條件下兩種植物的凈光合速率與呼吸速率都相等該突變體為氣孔發(fā)育不良型，影響了植株對CO2的吸收，直接影響了暗反應，進而影響光合速率(合理即可)(3)若在光照強度、溫度等其他條件適宜情況下，將上述兩種植株置于含一定CO2濃度的同一個密閉容器中。一段時間后，發(fā)現(xiàn)兩種植株的光合速率都降低，推測其中光合速率首先開始降低的植株是________，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________?？蒲腥藛T認為突變型比野生型更適合生活在干旱土壤中，據(jù)圖分析理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________。野生型植株的光合作用使密閉容器中CO2濃度逐漸降低；野生型植株的CO2飽和點大于突變型植株的CO2飽和點，CO2濃度降低使野生型植株光合速率首先降低(合理即可)干旱會導致植株氣孔部分關(guān)閉，CO2供應不足，突變型植株更能耐受低CO2濃度，CO2補償點更低，所以突變型植株更適合生活在干旱土壤中(合理即可)3.(2022·河南九師聯(lián)盟)某植物存在氣孔突變體，生物科研小組欲探究該突變體在不同光照強度下的光合速率，進行了相關(guān)研究，結(jié)果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)氣孔突變體可能使氣孔開放能力更強，亦可使氣孔發(fā)育不良，體現(xiàn)了突變的________特點，從變異來源看，該變異類型是________。不定向性基因突變(3)若以pH