《三維設(shè)計(jì) 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí) 生物》課件 第5講 細(xì)胞呼吸和光合作用的影響因素

細(xì)胞呼吸和光合作用的影響因素是每年的必考點(diǎn)。命題時(shí)常以曲線圖、表格等為信息載體考查影響細(xì)胞呼吸和光合作用的因素，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際考查其在生產(chǎn)上的應(yīng)用，體現(xiàn)了科學(xué)思維和社會責(zé)任等學(xué)科素養(yǎng)。深化提素養(yǎng)1．(2022·全國乙卷)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列解釋合理的是

(

)A．初期光合速率逐漸升高，之后光合速率等于呼吸速率B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持穩(wěn)定C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率

解析：初期容器內(nèi)CO2濃度較大，光合速率大于呼吸速率，植物吸收CO2釋放O2，使密閉容器內(nèi)的CO2濃度逐漸下降，O2濃度逐漸上升，導(dǎo)致光合速率逐漸降低，A錯(cuò)誤；密閉容器在適宜且恒定的溫度和光照條件下，容器內(nèi)的CO2濃度下降，說明植物光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐漸降低，從而使植物光合速率逐漸降低，直到光合速率與呼吸速率相等，容器中氣體趨于穩(wěn)定，B錯(cuò)誤；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C錯(cuò)誤，D正確。答案：D

2．(2023·北京高考)在兩種光照強(qiáng)度下，不同溫度對某植物CO2吸收速率的影響如圖。對此圖理解錯(cuò)誤的是(

)A．在低光強(qiáng)下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升B．在高光強(qiáng)下，M點(diǎn)左側(cè)CO2吸收速率升高與光合酶活性增強(qiáng)相關(guān)C．在圖中兩個(gè)CP點(diǎn)處，植物均不能進(jìn)行光合作用D．圖中M點(diǎn)處光合速率與呼吸速率的差值最大解析：CO2吸收速率代表凈光合速率，低光強(qiáng)下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要從外界吸收的CO2減少，A正確；在高光強(qiáng)下，M點(diǎn)左側(cè)CO2吸收速率升高的主要原因是光合酶的活性隨溫度的升高而增強(qiáng)，B正確；CP點(diǎn)代表呼吸速率等于光合速率，植物可以進(jìn)行光合作用，C錯(cuò)誤；圖中M點(diǎn)處CO2吸收速率最大，即凈光合速率最大，也就是光合速率與呼吸速率的差值最大，D正確。答案：C

3．(2022·浙江6月選考)通過研究遮陰對花生光合作用的影響，為花生的合理間種提供依據(jù)。研究人員從開花至果實(shí)成熟，每天定時(shí)對花生植株進(jìn)行遮陰處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。處理指標(biāo)光飽和點(diǎn)/klx光補(bǔ)償點(diǎn)/lx低于5klx光合曲線的斜率/(mgCO2·dm－2·hr－1·klx－1)葉綠素含量/(mg·dm－2)單株光合產(chǎn)量/(g干重)單株葉光合產(chǎn)量/(g干重)單株果實(shí)光合產(chǎn)量/(g干重)不遮陰405501.222.0918.923.258.25遮陰2小時(shí)355151.232.6618.843.058.21遮陰4小時(shí)305001.463.0316.643.056.13注：光補(bǔ)償點(diǎn)指當(dāng)光合速率等于呼吸速率時(shí)的光強(qiáng)度。光合曲線指光強(qiáng)度與光合速率關(guān)系的曲線?；卮鹣铝袉栴}：(1)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，花生可適應(yīng)弱光環(huán)境，原因是在遮陰條件下，植株通過增加___________，提高吸收光的能力；結(jié)合光飽和點(diǎn)的變化趨勢，說明植株在較低光強(qiáng)度下也能達(dá)到最大的___________；結(jié)合光補(bǔ)償點(diǎn)的變化趨勢，說明植株通過降低________，使其在較低的光強(qiáng)度下就開始了有機(jī)物的積累。根據(jù)表中______________________的指標(biāo)可以判斷，實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，遮陰時(shí)間越長，植株利用弱光的效率越高。(2)植物的光合產(chǎn)物主要以________形式提供給各器官。根據(jù)相關(guān)指標(biāo)的分析，表明較長遮陰處理下，植株優(yōu)先將光合產(chǎn)物分配至________中。(3)與不遮陰相比，兩種遮陰處理的光合產(chǎn)量均________。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，在花生與其他高稈作物進(jìn)行間種時(shí)，高稈作物一天內(nèi)對花生的遮陰時(shí)間為____________(A.<2小時(shí)B．2小時(shí)C．4小時(shí)D．>4小時(shí))，才能獲得較高的花生產(chǎn)量。

解析：(1)從表中數(shù)據(jù)可以看出，遮陰一段時(shí)間后，花生植株的葉綠素含量在升高，提高了對光的吸收能力。光飽和點(diǎn)在下降，說明植株為適應(yīng)低光照強(qiáng)度條件，可在弱光條件下達(dá)到飽和點(diǎn)。光補(bǔ)償點(diǎn)也在降低，說明植物的光合作用下降的同時(shí)呼吸速率也在下降，以保證植物在較低的光強(qiáng)下就能達(dá)到凈光合大于0的積累效果。低于5klx光合曲線的斜率體現(xiàn)弱光條件下光合速率的提高幅度變化，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)隨遮陰時(shí)間增長，光合速率提高幅度加快，故說明植物對弱光的利用效率變高。(2)植物的光合產(chǎn)物主要是以有機(jī)物(蔗糖)形式儲存并提供給各個(gè)器官。結(jié)合表中數(shù)據(jù)看出，較長(4小時(shí))遮陰處理下，整株植物的光合產(chǎn)量下降，但葉片的光合產(chǎn)量沒有明顯下降，從比例上看反而有所上升，說明植株優(yōu)先將光合產(chǎn)物分配給了葉。(3)與對照組相比，遮陰處理的兩組光合產(chǎn)量有不同程度的下降。若將花生與其他高稈作物間種，則應(yīng)盡量減少其他作物對花生的遮陰時(shí)間，才能獲得較高花生產(chǎn)量。答案：(1)葉綠素含量光合速率呼吸速率低于5klx光合曲線的斜率(2)蔗糖葉(3)下降

A(一)準(zhǔn)確解讀圖示信息——光合作用與細(xì)胞呼吸的“三率”模型解讀圖1①呼吸速率：綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織一定時(shí)間內(nèi)CO2釋放量或O2吸收量，即圖1中A點(diǎn)；②凈光合速率：綠色組織在有光條件下測得的一定時(shí)間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量，即圖1中的C′C段對應(yīng)的CO2量，也稱為表觀光合速率；③真正(實(shí)際)光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，即圖1中的AD段對應(yīng)的CO2總量；④圖1中B點(diǎn)對整個(gè)植株而言，光合速率＝呼吸速率，而對于葉肉細(xì)胞來說，光合速率＞呼吸速率圖2曲線Ⅰ表示總光合量，曲線Ⅲ表示呼吸量，曲線Ⅱ表示凈光合量。交點(diǎn)D對應(yīng)點(diǎn)E，此時(shí)凈光合量為0，B點(diǎn)時(shí)植物生長最快圖3曲線c表示凈光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示總光合速率。在G點(diǎn)時(shí)，真正光合速率是呼吸速率的2倍(二)精研?？紙D像——“廠”字圖像及其變式1．典型“廠”字圖像解讀(1)真正光合總量為M2＋M3。(2)呼吸作用消耗量為M1＋M2。(3)凈光合積累量為M2＋M3－(M1＋M2)＝M3－M1。2．“廠”字圖像的四種變式(1)陰陽植物要分辨①不同植物的光補(bǔ)償點(diǎn)一般不同，這主要取決于該植物的呼吸強(qiáng)度，不同植物的光飽和點(diǎn)一般也不同，這主要取決于植物的內(nèi)因，受到植物內(nèi)部與光合作用有關(guān)酶的數(shù)量與活性、葉綠素含量、C3和C5含量等因素的限制。②一般來說，陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)對應(yīng)的橫軸數(shù)值要比陽生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)小。③陰生植物葉綠體大而少，陽生植物葉綠體小而多，故陰生植物往往顏色較陽生植物深。(2)圖像顛倒“迷人眼”有一些題目在考查的時(shí)候，會將圖像上下顛倒，但解題的本質(zhì)是不變的。(3)光照強(qiáng)到葉“變臉”其實(shí)我們?？吹降摹皬S”字圖像并沒有畫完，如果將光照強(qiáng)度繼續(xù)加強(qiáng)，會導(dǎo)致后期植物光合作用下降。下降的原因有兩種，需根據(jù)具體題目具體分析。第一種原因：光照強(qiáng)度過強(qiáng)引起葉綠素降解，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用降低。第二種原因：光照太強(qiáng)引起植物葉片蒸騰作用加快，植物為了避免失水而關(guān)閉氣孔，導(dǎo)致CO2吸收不足，進(jìn)而導(dǎo)致光合速率降低。(4)細(xì)節(jié)錯(cuò)亂看橫線在實(shí)際的題目中，一定要看清圖像的變化，尤其是細(xì)微處的調(diào)整，上圖的坐標(biāo)軸原點(diǎn)實(shí)際上就是代表呼吸作用的點(diǎn)，真正的“廠”字圖像的橫軸在虛線的位置。題目中OA的長度即為呼吸作用強(qiáng)度，而整個(gè)坐標(biāo)曲線代表的就是真正光合作用強(qiáng)度。[典例1]

如圖表示植物光合速率隨光照強(qiáng)度改變的曲線，請分析選出不正確的一項(xiàng)

(

)A．若適當(dāng)提高溫度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，則補(bǔ)償點(diǎn)b應(yīng)相應(yīng)地向右移動B．若增加CO2濃度，b點(diǎn)左移，c點(diǎn)左移，d點(diǎn)向右上方移動C．d點(diǎn)時(shí)，ATP的移動方向從類囊體薄膜向葉綠體基質(zhì)移動D．若圖中為陽生植物，則換為陰生植物，b點(diǎn)和d點(diǎn)均要向左移動[解析]

b點(diǎn)為光補(bǔ)償點(diǎn)，此時(shí)光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等，若適當(dāng)提高溫度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，則補(bǔ)償點(diǎn)b應(yīng)相應(yīng)地向右移動，A正確；若增加CO2濃度，則光合作用強(qiáng)度增加，b點(diǎn)左移，c點(diǎn)右移，d點(diǎn)向右上方移動，B錯(cuò)誤；d點(diǎn)時(shí)的光合作用強(qiáng)度最大，其光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)，參與暗反應(yīng)過程中三碳化合物的還原，C正確。[答案]

B[規(guī)律方法]

光合作用與細(xì)胞呼吸的“關(guān)鍵點(diǎn)”的移動據(jù)圖可知，OA表示呼吸作用釋放的CO2量，由光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)到光(CO2)飽和點(diǎn)圍成△BCD面積代表凈光合作用有機(jī)物的積累量。改變影響光合作用某一因素，對補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)會有一定的影響，因此凈光合作用有機(jī)物的積累量也會隨之變化。具體分析如下表所示：注：適當(dāng)提高溫度指在最適光合作用溫度的基礎(chǔ)上；光照強(qiáng)度或CO2濃度的改變均是在飽和點(diǎn)之前。條件改變△面積光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)光(CO2)飽和點(diǎn)適當(dāng)提高溫度減少右移左移適當(dāng)增大光照強(qiáng)度(CO2濃度)增加左移右移適當(dāng)減少光照強(qiáng)度(CO2濃度)減少右移左移植物缺少M(fèi)g元素減少右移左移[針對訓(xùn)練]1．科研人員研究不同溫度條件下菠菜葉片的凈光合速率的變化情況結(jié)果如下圖。下列分析不正確的是

(

)A．溫度通過影響酶活性對光合作用的影響只與暗反應(yīng)有關(guān)B．此實(shí)驗(yàn)中CO2濃度是無關(guān)變量，各組間需保持一致和穩(wěn)定C．溫度為40℃，光照為1500lx條件下菠菜光合速率為6D．菠菜葉片進(jìn)行光合作用的最適溫度低于呼吸作用的最適溫度解析：溫度通過影響酶活性對光合作用的影響與光反應(yīng)與暗反應(yīng)均有關(guān)，A錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)度與溫度，因變量是凈光合速率，CO2濃度等其他因素是無關(guān)變量，B正確；溫度為40℃，光照為1500lx條件下菠菜凈光合速率為2，呼吸速率為4，根據(jù)真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，可知菠菜光合速率為6，C正確；菠菜葉片進(jìn)行光合作用的最適溫度是30℃，呼吸作用的最適溫度是40℃，因此菠菜葉片進(jìn)行光合作用的最適溫度低于呼吸作用的最適溫度，D正確。答案：A

2．如圖為有關(guān)環(huán)境因素對植物光合作用影響的關(guān)系圖，下列有關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是

(

)A．圖1中，若光照強(qiáng)度適當(dāng)增強(qiáng)，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移B．圖2中，若CO2濃度適當(dāng)增大，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移C．圖3中，a點(diǎn)與b點(diǎn)相比，a點(diǎn)時(shí)葉綠體中C3含量相對較多D．圖4中，當(dāng)溫度高于25℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開始減少解析：圖1中a為CO2補(bǔ)償點(diǎn)，b為CO2飽和點(diǎn)，若光照強(qiáng)度適當(dāng)增強(qiáng)，則光合作用強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)，所以a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移，A正確；圖2中，a為光補(bǔ)償點(diǎn)，b為光飽和點(diǎn)，若CO2濃度適當(dāng)增大，則光合作用強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)，所以a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移，B正確；圖3中，a、b兩點(diǎn)對應(yīng)的光照強(qiáng)度相等，又因a點(diǎn)時(shí)CO2濃度比b點(diǎn)時(shí)的高，所以a點(diǎn)與b點(diǎn)相比，a點(diǎn)時(shí)葉綠體中C3含量相對較多，C正確；圖4中，溫度為25℃時(shí)，凈光合量最多，當(dāng)溫度高于25℃時(shí)，呼吸作用增強(qiáng)，凈光合量減少，但不能判斷光合作用制造的有機(jī)物的量是否開始減少，D錯(cuò)誤。答案：D

(三)沉著應(yīng)對創(chuàng)新圖像——“M”形與倒“S”形圖像1．“M”形——開放環(huán)境中光合作用晝夜變化曲線MN和PQ夜晚植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸；植物體內(nèi)有機(jī)物的總量減少，環(huán)境中CO2量增加，O2量減少N～P光合作用與呼吸作用同時(shí)進(jìn)行NA和EP清晨和傍晚光照較弱，光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；植物體內(nèi)有機(jī)物的總量減少，環(huán)境中CO2量增加，O2量減少A點(diǎn)和E點(diǎn)光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，CO2的吸收和釋放達(dá)到動態(tài)平衡；植物體內(nèi)有機(jī)物的總量不變，環(huán)境中CO2量不變，O2量不變A～E光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；植物體內(nèi)有機(jī)物的總量增加；環(huán)境中CO2量減少，O2量增加C點(diǎn)葉片表皮氣孔部分關(guān)閉，出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象E點(diǎn)光合作用產(chǎn)物的積累量最大一晝夜有機(jī)物的積累量的計(jì)算方法(用CO2表示)一晝夜有機(jī)物的積累量＝白天從外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用釋放的CO2量，即S3－(S1＋S2)2.倒“S”形——密閉玻璃罩內(nèi)O2濃度、CO2濃度與時(shí)間的關(guān)系曲線[典例2]將一植株放在密閉玻璃罩內(nèi)，置于室外一晝夜，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

(

)A．圖甲中的C點(diǎn)之前植物已經(jīng)開始進(jìn)行光合作用B．圖甲中的F點(diǎn)對應(yīng)圖乙中的g點(diǎn)C．到達(dá)圖乙中的d點(diǎn)時(shí)，玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高D．經(jīng)過這一晝夜之后，植物體的有機(jī)物含量會增加[解析]圖甲中C點(diǎn)表示光合作用與細(xì)胞呼吸相等，因此在C點(diǎn)之前光合作用已經(jīng)開始，A正確；圖甲中的F點(diǎn)對應(yīng)圖乙中的h點(diǎn)，此時(shí)光合速率等于細(xì)胞呼吸速率，之后玻璃罩內(nèi)的CO2濃度增加，B錯(cuò)誤；d點(diǎn)之前植物一直釋放CO2，該點(diǎn)之后吸收CO2，所以到達(dá)圖乙中的d點(diǎn)時(shí)，玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高，C正確；比較圖甲中A點(diǎn)和G點(diǎn)，G點(diǎn)的CO2濃度低于A點(diǎn)，說明經(jīng)過一晝夜玻璃罩內(nèi)的CO2減少了，而減少的這部分被植物吸收用于合成有機(jī)物，因此經(jīng)過這一晝夜之后，植物體的有機(jī)物含量會增加，D正確。[答案]

B[規(guī)律方法]巧據(jù)小室內(nèi)CO2(或O2)的“初測值”與“末測值