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【创新方案】2013高考生物二轮复习 第一部分 专题5 影响光合作用和细胞呼吸的因素及应用配套课件 新人教版


晨背关键语句

导练感悟高考
专 题 5 热点 透析 高考 考点一 考点二

拾遗自主补给 冲刺直击高考

1.影响光合作用的环境因素有光照、CO2浓度、温度、 矿质元素和水等。 2.光、CO2浓度、温度分别通过影响光反应、暗反应、 相关酶的活性影响光合作用整个过程。

3.影响呼吸作用的外界因素主要有温度、O2浓度、水
分等。

4.O2抑制细胞无氧呼吸,促进细胞有氧呼吸。

1.(2012· 山东高考)夏季晴朗的一天,甲乙两株同种植物在相
同条件下CO2吸收速率的变化如下图所示。下列说法正确 的是 ( )

A.甲植株在a点开始进行光合作用 B.乙植株在e点有机物积累量最多 C.曲线bc段和de段下降的原因相同

D.两曲线bd段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭

[命题立意]本题主要考查环境因素对植物光合速率的影响。 [知识依托] ①夏季一天24小时光的有无及光照强度变化对光

合作用有影响。②光合“午休”出现的原因是气孔关闭,导致
CO2供应不足。③光合作用大于呼吸作用时,才有有机物的 积累。 [解析] 选 D 图中光合作用开始的点在a点之前,即CO2吸 收速率开始变化的点;图中6~18时有机物一直在积累,18时

植物体内有机物积累量最大;曲线bc段下降的原因是光照太
强,气孔关闭,叶片吸收的CO2少,导致细胞内能利用的CO2
减少, de段下降的原因是光照强度减弱。

2.(2012· 福建高考)下列有关豌豆的叙述,正确的是 A.萌发初期,种子的有机物总重量增加 B.及时排涝,能防止根细胞受酒精毒害 C.进入夜间,叶肉细胞内ATP合成停止 D.叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多

(

)

[命题立意]本题主要考查细胞代谢及影响光合作用和细胞呼 吸作用的因素。 [知识依托] ①种子萌发初期的营养供应来自于种子本身胚

或胚乳贮藏的有机物分解。②排涝避免根系进行无氧呼吸产
生酒精,造成毒害。③细胞呼吸和光合作用过程中均能合成 ATP。

[解析]

选B

选项A,萌发初期,种子的有机物总重量减少;

选项B,植物根系长期被水淹,根细胞进行无氧呼吸产生酒精, 酒精对细胞有毒害作用,因此及时排涝,能防止根细胞受酒 精毒害;选项C,进入夜间,叶肉细胞不能进行光合作用, 但仍能通过呼吸作用产生ATP;选项D,叶绿素a、叶绿素b 主要吸收红光和蓝紫光,叶片黄化,叶绿素a、b含量减少, 叶绿体对红光的吸收减少。

3.(2012· 广东高考)荔枝叶片发育过程中,净光合速率及相关 指标的变化见下表:
叶片 A B C D

发育 时期
新叶展 开前 新叶展 开中 新叶展 开完成 新叶已 成熟

叶面积(最大 面积的%)
19 87 100 100

总叶绿素 气孔相 净光合速率 含量 对开放 (μmolCO2/ (mg/g· fw) 度(%) m?· s) - 1.1 2.9 11.1 - 55 81 100 -2.8 1.6 2.7 5.8

注:“-”表示未测数据。

(1)B的净光合速率较低,推测原因可能是:①叶绿素含量低, 导致光能吸收不足;②__________________,导致 ____________。 (2)将A、D分别置于光温恒定的密闭容器中,一段时间后,A 的叶肉细胞中,将开始积累________;D的叶肉细胞中,ATP 含量将________。 (3)与A相比,D合成生长素的能力________;与C相比,D的 叶肉细胞的叶绿体中,数量明显增多的结构是________。

(4)叶片发育过程中,叶面积逐渐增大,是_____________
________的结果;D的叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功 能差异显著,其根本原因是________________。

[命题立意]

本题主要考查光合作用原理及影响光合作用的外

界因素。
[知识依托] ①影响光合作用速率的外界因素主要有光照、温

度和CO2浓度等。②净光合速率=真正光合速率-呼吸速率。 ③合成生长素的部位是幼嫩的分生区细胞,衰老细胞合成生 长素的能力较弱。④从细胞角度分析,植物器官生长是由于 细胞分裂、细胞分化的结果。

[解析] (1)B组新叶没有完全展开,发育还不成熟,叶绿素含

量较低,导致光能吸收不足;气孔相对开放度较低,导致CO2
吸收不足,从而导致净光合速率较低。(2)将A、D分别置于光 温恒定的密闭容器中,一段时间后,A的容器内氧气耗尽,叶 肉细胞进行无氧呼吸,开始积累酒精;D的容器内CO2浓度下 降,暗反应减弱,消耗的ATP减少,叶肉细胞中ATP含量增加。

(3)生长素主要的合成部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子,
与A相比,D合成生长素的能力弱;D的叶绿素含量高于C,与 光合作用有关的色素主要分布在类囊体薄膜上,故D的

基粒数量多于C。(4)叶片发育的过程中,细胞生长和细胞分裂导

致叶面积逐渐增大;由同一细胞发育而来的各种细胞,其形态、
结构和功能发生显著差异的根本原因是基因的选择性表达。 [答案] (1)气孔相对开放度较低 (2)酒精 (3)较低 增加 类囊体(基粒) CO2吸收不足

(4)细胞分裂和细胞生长(细胞数量和体积增加) 基因的选择
性表达

4.(2012· 浙江高考)某植物在停止供水和恢复供水条件下,气 孔开度(即气孔开放程度)与光合速率的变化如下图所示。

请回答:

(1)停止供水后,光合速率下降。这是由于水是________的 原料,又是光合产物在植物体内________的主要介质。

(2)在温度、光照相同的条件下,图中A点与B点相比,光
饱和点低的是________点,其主要原因是____________。

(3)停止供水一段时间后,叶片发黄,原因是_____________ ___。此时类囊体结构破坏,提供给碳反应的________减少。

(4)生产实践中,可适时喷施植物激素中的________,起到调
节气孔开度的作用。 [命题立意] [知识依托] 本题主要考查影响光合作用的因素。 ①水是光合作用的原料,水分不足影响光合作用

进行。②光反应为暗反应提供[H]和ATP,暗反应为光反应

ATP合成提供ADP和Pi,二者密切联系,相互影响。③脱落酸
具有调节气孔开度作用。

[解析] (1)植物体内缺少水分时光合速率下降,因为水是光合
作用的原料,也是生物体内物质运输的主要介质,光合产物 的运输也离不开水。(2)A点和B点相比,A点水分供应充足, 气孔开度高,二氧化碳充足,光合速率大;而B点缺少水分, 气孔开度低,二氧化碳的吸收少,光合速率小,所以B点的光

饱和点比A点的低。(3)叶片发黄的主要原因是停止水分供应后,
细胞代谢下降,叶绿素合成速率减慢甚至停止或叶绿素被分 解。光反应在类囊体上进行,为碳反应提供ATP和NADPH。

(4)调节植物生长发育的五大类激素中,脱落酸的作用之一是
在植物失水时使气孔关闭,因此生产实践中可适时适量喷洒 脱落酸,以起到调节气孔开度的作用。

[答案] (1)光合作用

运输

(2)B 气孔开度降低,CO2吸收减少(答出一项即可) (3)叶绿素合成速度变慢或停止(或叶绿素分解),类胡萝卜素的

颜色显露出来(答出一项即可)
(4)脱落酸

NADPH和ATP

1.从考查内容上看,主要集中在影响细胞呼吸、光合作
用的因素上。 2.从考查角度上看,多以曲线为信息载体将光合作用与 细胞呼吸联系在一起,分析外界环境因素对二者的影响及其 在生活生产中的应用。

3.从命题趋势上看,预计2013年高考命题仍会联系生产
生活实际,以图表曲线或实验探究分析的形式,考查光合作 用与呼吸作用的关系及影响因素。

影响光合作用的因素

[例1]

(2012· 重庆高考)长叶刺葵是棕榈科热带植物。为

了解其引种到重庆某地后的生理状况,某研究小组在水分充足、 晴朗无风的夏日,观测得到了该植物光合速率等生理指标日变 化趋势图(如下图)。

(1)据图分析:
①光合作用消耗ATP最快的时刻是________。根吸水能力 最强的时刻是________。

②直接引起蒸腾速率变化的生理指标是________;推测
导致12:00时光合速率出现低谷的环境因素主要是________ (填“光照”或“CO2”)。 ③在14:00时若适当提高CO2浓度,短时间内叶绿体中 [H]含量的变化是________。 (2)若该地土壤缺钙,一段时间后该植物首先表现出钙缺 乏症的是________(填“老叶”或“幼叶”)。 (3)假设若干年后将引种后代重新移栽回原产地,与原产 地长叶刺葵杂交不育,原因是地理隔离导致了________。

[解析] (1)光合速率最大时光合作用消耗ATP最快,即图示10: 00;植物根吸水的主要动力是蒸腾作用产生的蒸腾拉力,故蒸腾速 率最大的时刻就是根吸水能力最强的时刻,即图示12:00;由图可 知,蒸腾速率与气孔导度呈现同步变化趋势,故直接引起蒸腾速率 变化的生理指标是气孔导度;由图可知,12:00时气孔导度出现峰 值,说明此时CO2供应充足,所以此时导致光合速率出现低谷的环 境因素主要是光照;在适当提高CO2浓度的条件下,光合作用的暗 反应增强,对[H]的需求增加,故叶绿体内[H]含量下降。(2)钙元素 在细胞中以稳定化合物的形式存在,故在土壤中缺钙的条件下,植 物首先表现出缺乏症状的是幼叶。(3)若干年后的引种后代与原产地 长叶刺葵杂交不育,说明形成了新物种;长期的地理隔离导致生殖 隔离是新物种形成的一种常见形式。 [答案] (1)①10:00 12:00 ②气孔导度 光照 ③降低 (2)幼叶 (3)生殖隔离

内、外因素对光合作用的影响 影响光合作用的内部及外部因素是不断变化的,因此 植物光合作用强度也经常变化。 (1)影响光合作用的内部因素主要有叶片中叶绿素的含 量、酶的数量、酶的活性等。 (2)影响光合作用的外界因素主要有光照强度、光质、 温度、CO2浓度等。 ①一般而言,光照强度增加,光合作用强度增强。但 由于植物的生活习性不同,在光照强度增加相同的情况下, 光合作用强度的增强程度并不相同,并且当光照强度增加 到一定值时,光合作用强度不再增加。

②温度直接影响光合作用过程中光反应与暗反应中酶的催

化活性,因此也会影响光合作用强度。实验结论的分析往往借
助温度对酶活性的影响规律。 ③二氧化碳是光合作用的原料之一,因此CO2的含量直接 影响光合强度,在一定浓度范围内,增加CO2浓度,光合作用 强度增加。

1.分析甲、乙、丙三图,下列说法错误的是

(

)

A.图乙中,若光照强度相同,在t3时植物净光合作用量最大 B.若图丙代表两类色素的吸收光谱,则f代表叶绿素 C.用塑料大棚种植蔬菜时,应选用无色透明的塑料薄膜 D.图甲中,若其他条件适宜,光照强度小于b(大于0)时,也 能进行光合作用

解析:选 A

净光合作用量(速率)=总光合作用量(速率)-呼

吸作用量(速率),据图乙可知,最大净光合作用量(速率)应位 于t2与t3之间;据图丙(吸收光谱)可知,f既吸收蓝紫光,又吸 收红光,应为叶绿素,而e只吸收蓝紫光,应为类胡萝卜素; 无色塑料薄膜能透过各种可见光,有利于蔬菜吸收光能进行 光合作用,提高农作物的产量;图甲中,在光照强度为0时, a(CO2释放量)代表细胞呼吸速率,当光照强度大于0、小于b 时,比a点释放的CO2量减少的部分用于光合作用。

2.某植物的光合作用和细胞呼吸最适 温度分别为25℃和30℃。右图为该 植物处在25℃环境中光合作用强度 随光照强度变化的坐标图。下列叙

述正确的是
A.a点时叶肉细胞的生理活动只受温度的影响 B.b点时植物才开始进行光合作用 C.若将温度从25℃提高到30℃时,a、d点均上移 D.c点时该植物的O2产生量为|V1|-|V2|

(

)

解析:选 C a点时,光照强度为0,植物细胞只进行呼吸作用,

O2的吸收量表示细胞呼吸强度,此时细胞的呼吸作用除受温
度的影响外,还受O2浓度等条件的影响;b点表示该光照强度

下既没有O2的释放,又没有O2的吸收,即呼吸速率等于光合
速率;30℃时,细胞呼吸强度增大,a点上移,在d所对应的 光照强度下,光合作用产生的O2更多地用于有氧呼吸,d点上 移;c点时,该植物的O2产生量为|V1|(呼吸作用耗氧量)+ |V2|(净释放氧量)。

光合作用和细胞呼吸的相关计算

[例2]

下图1表示将A、B两种植物的叶片分别放置在相同

的密闭小室中,给予一定的光照,利用红外测量仪每隔5 min

测定小室中的CO2浓度。图2表示给予不同强度的光照,测定A、
B两种植物叶片的CO2吸收量和CO2释放量(注:实验中所用的A、 B两种植物叶片的叶面积相等,且实验都在相同且适宜的温度 下进行,忽略光照对呼吸作用的影响)。请据图分析回答:

(1)由图1可知,A、B植物叶片的光合作用强度受________ 的影响。从实验开始到10 min这段时间内,A植物叶片干重的 变化趋势是________。

(2)若A植物在第5 min时,光照突然降低而其他条件不变,
三碳化合物(C3)的合成速率将会________(增大、减小、基本不 变)。

(3)在第25~40 min期间,两个密闭小室内CO2含量相对稳
定的原因是____________________________。从实验开始到第 40 min这一阶段,A植物积累的有机物量比B植物的要 ________。 (4)由图2可知,当光照强度为b klx时,A植物叶片中叶绿

体吸收CO2的速率是________mg/(m2· h)。若每日光照12小时,
给予的光照强度为m klx(a<m<b),则一昼夜中B植物的干重 将________。

[解析]

(1)光合速率可用CO2的消耗量(小室内CO2净消耗

量+细胞呼吸释放量)表示。图1中,随着时间的延长,小室内 CO2浓度降低,CO2的吸收速率下降,光合速率(小室内CO2净

消耗量+细胞呼吸释放量)下降。因此A、B植物叶片的光合作
用强度受CO2浓度的影响。小室内CO2的净消耗量与光合作用 有机物净积累量成正比,因此从实验开始到10 min这段时间内, A植物叶片干重增加。(2)在光照突然降低而其他条件不变时, C3的积累量增加,但随着C5的消耗,生成C3的速率不断下降,

最后降为0,故C3的合成速率将会减小。(3)在第25~40 min期
间,小室内CO2含量保持相对稳定的原因是细胞呼吸速

率与光合速率相等。(4)由图2可知,当光照强度为b klx时,A

植物叶片中叶绿体吸收CO2的速率为6(CO2的净吸收量)+1(细
胞呼吸释放量)=7 mg/(m2· h)。若给予的光照强度m为b klx时, B植物的净光合速率等于细胞呼吸速率,当光照强度小于b时, 细胞呼吸速率大于净光合速率,则一昼夜植物有机物的消耗量 大于积累量,植物干重减少。

[答案]

(1)CO2浓度

增加

(2)减小


(3)光合作用吸收
(4)7 减少

的CO2和呼吸作用释放的CO2速率相等

总光合速率、净光合速率和呼吸速率三者之间的关系

3.将某种大小相同的绿色植物叶片在不同温度下分别暗处理
1 h,测其重量变化,立即光照1 h,再测其重量变化。结果 如下表: 组别 温度/℃ 暗处理后重量变化mg 1 25 -1 +3 2 27 -2 +3 3 29 -3 +3 4 31 -1 +1

光照后与暗处理前重
量变化/mg

分析表中数据可判定

(

)

A.光照的1 h时间内,第4组合成葡萄糖总量为2 mg
B.光照的1 h时间内,第1、2、3组释放的氧气量相等 C.光照的1 h时间内,四组叶片光合作用强度均大于呼吸作用 强度 D.呼吸作用酶的最适温度是29℃

解析:选 C

根据题意,植物在整个过程中进行了2 h的呼吸

作用,而光合作用则进行了1 h,因此,1~4组光合作用合成 的有机物分别为5、7、9、3 mg。

4.下图为甲、乙两种植物CO2吸收量随光照强度变化的曲线 图。据图回答:

(1)甲、乙两种植物呼吸作用较强的是________植物。在A、

C点时,植物细胞中可以产生ATP的细胞器有
____________________。当光照强度达到E点后,限制甲植 物光合作用的主要环境因素有________________。

(2)如果在图中F点突然停止光照,短期内叶绿体中C3化合物的 含量将________,其主要原因是发生在________________停止, 使________________减少,影响________________;同时 ________________过程仍断续进行。

(3)当平均光照强度在B和D之间,光照和黑暗的时间各为12 h。
实验前后,甲植物中有机物总量将________,乙植物中有机物

总量将________。

解析:(1)由图可知,甲植物的呼吸速率为2 mg/(m2· h),乙植物 的呼吸速率为1 mg/(m2· h),故甲植物的呼吸作用较强。A、C

点细胞既进行光合作用,又进行呼吸作用,产生ATP的细胞器
有线粒体和叶绿体。E点时光照强度不再是限制因素甲植物光 合作用强度的因素,此时限制因素主要是CO2浓度和温度。 (2)F点时突然停止光照,在类囊体膜(上)的光反应停止,ATP 和[H]的产生减少,使暗反应中C3的还原受影响,此时C3的消

耗减少,C5的产生减少,即C3含量增加,C5含量减少。(3)以
甲植物为例,光照大于B点光强时,每小时有机物堆积量(以 CO2吸收量来衡量)大于1 mg/(m2· h),因此光照12小时的有机

物堆积量大于12 mg/(m2· h)而夜晚每小时的呼吸量为2
mg/(m2· h),因此12小时呼吸量为24 mg/(m2· h),再根据关系式: 12小时中有机物总量=光照12小时有机物的积累量-夜晚12小 时的呼吸量,得出结果小于零,说明实验前后甲植物有机物总 量将减少,同理分析乙植物的有机物总量将增加。

答案:(1)甲

线粒体、叶绿体

CO2浓度和温度
ATP和NADPH

(2)增加 类囊体膜(上)的光反应 C3化合物的还原 (3)减少 增加

CO2与C5化合物结合

一、影响光合作用速率的环境因素模型分析及应用 1.光照强度

(1)原理:影响光反应阶段ATP、[H]的产生。
(2)曲线:

?外因:温度、CO2的供应量 ? (3)分析:P点的限制因素?内因:色素含量、酶的数量 ? 和活性、C 的含量 ? 5

(4)生产中的应用: ①间作套种农作物的种类配置,可合理利用光能; ②适当提高光照强度,可增加大棚作物的产量。 2.CO2浓度

(1)原理:影响暗反应阶段C3的生成。
(2)曲线:
?外因:温度、光照强度 ? (3)分析:P点的限制因素?内因:酶的数量和活性、色 ? 素含量、C 含量 ? 5

(4)生产中的应用:
①种植大棚蔬菜时,多施有机肥、人工增施CO2; ②大田作物应多施有机肥和实施秸秆还田,或“正其行, 通其风”以保证空气顺行流通。 3.温度

(1)原理:通过影响酶的活性来影响光合速率。
(2)曲线: (3)分析:P点对应的温度为进行光合作用的最适温度。 (4)应用:大田农作物适时种植;冬天,利用大棚种植蔬菜。

4.矿质元素 (1)原理:N、Mg是构成叶绿素的成分,P是构成生物膜、 NADPH等的成分,K+有助于光合产物的运输。 (2)曲线:

(3)分析:P~Q的形成原因是施肥过多,植物吸水困难甚 至失水、进而影响光合作用。 (4)应用:合理、适量施肥。

二、影响细胞呼吸的因素分析 影响因素 比较内容 影响原理

温度

氧气浓度

水分

影响酶活性

决定呼吸类型和 自由水含量较

强度

高时呼吸旺盛

坐标曲线

影响因素 比较内容

温度

氧气浓度

水分

在零上低温下
贮存蔬菜、水 果;在大棚蔬 实践应用 菜的栽培过程 中,增加昼夜

常利用降低氧 的浓度抑制细

贮藏作物
种子时, 将种子风 干,以减 弱细胞呼

胞呼吸、减少
有机物消耗这 一原理来延长 蔬菜、水果的 保鲜时间

温差以减少有
机物的消耗, 提高产量

吸,减少
有机物的 消耗


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