2023屆 二輪復習影響光合作用和細胞呼吸的因素 學案

考點三影響光合作用和細胞呼吸的因素1．影響細胞呼吸因素相關的曲線2．關注光合作用3類影響因素曲線中的“關鍵點”(1)光照強度(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度等，內因有酶的數(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為橫坐標所表示的因子，隨著該因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當達到Q點時，橫坐標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，細胞呼吸減弱，CO2釋放量減少。②開始進行光合作用的點：b點；結束光合作用的點：m點。③光合速率與呼吸速率相等的點：c、h點；有機物積累量最大的點：h點。④de段下降的原因是氣孔關閉，CO2吸收量減少，fh段下降的原因是光照強度減弱。(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，下列假設條件中能使圖中結果成立的是()A．橫坐標是CO2濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度B．橫坐標是溫度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度C．橫坐標是光波長，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度D．橫坐標是光照強度，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紫光，在相應光波長時，植物的凈光合速率存在峰值，不應呈現(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；隨著光照強度的增加，凈光合速率先增大后趨于穩(wěn)定，在光照強度足夠時，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度達到峰值，12時左右光合作用強度明顯減弱。光合作用強度減弱的原因可能是()A．葉片蒸騰作用強，失水過多使氣孔部分關閉，進入體內的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．暗反應產物積累，產生反饋抑制，葉片轉化光能的能力下降答案A解析夏季中午葉片蒸騰作用強，失水過多使氣孔部分關閉，進入體內的CO2量減少，暗反應減慢，光合作用強度明顯減弱，A正確；夏季中午氣溫過高，導致光合酶活性降低，呼吸酶不受影響(呼吸酶最適溫度高于光合酶)，光合作用強度減弱，但此時光合作用強度仍然大于細胞呼吸強度，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，而非葉綠體內膜上，C錯誤；夏季中午葉片蒸騰作用強，失水過多使氣孔部分關閉，進入體內的CO2量減少，暗反應減慢，導致光反應產物積累，產生反饋抑制，使葉片轉化光能的能力下降，光合作用強度明顯減弱，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。某水稻品種在光照強度為8～10μmol/(s·m2)時，固定的CO2量等于細胞呼吸釋放的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田)，為防鳥害、鼠害減少雜草生長，須灌水覆蓋，該種子應具有__________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物，且光照有利于葉片葉綠素的形成(2)不能光照強度為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物的積累，黑暗中細胞呼吸仍需消耗有機物，故全天沒有有機物積累；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物，因此在光照強度為2μmol/(s·m2)，每天光照時長為14小時，雖然光照強度低于光補償點，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物的積累，黑暗中細胞呼吸仍需消耗有機物，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物供能，無氧呼吸產生的酒精對種子有一定的毒害作用，推測該種子應具有耐受酒精毒害的特性。思維延伸——判斷與填充(1)某同學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CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對穩(wěn)定。關于這一實驗現(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度下的CO2吸收速率。則光照強度低于P時，突變型的光(√)(3)(經典高考題)某植物凈光合速率變化趨勢如圖所示，則當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)境因素是光照強度；當環(huán)境中CO2濃度小于a時，在圖示的3種光強下，該植物呼吸作用產生的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．光合作用相關酶的最適溫度可能比呼吸作用相關酶的最適溫度低D．四個組別的綠藻呼吸作用相關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，綠藻呼吸作用相關酶的活性與溫度呈正相關；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，故光合作用相關酶的最適溫度可能比呼吸作用相關酶的最適溫度低，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度有關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濃度的抑制有關答案D解析在一定范圍內，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，光照強度是無關變量，應相同且適宜，因此凈光合速率的變化與光照強度無關，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，暗反應速率增大，光合作用合成有機物的速率增大；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溫度應該保持一致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度下的實際光合速率D．200s時，曲線④和曲線①相應數(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“不同光照強度”，溫度屬于無關變量，因此整個實驗過程中密閉氣室內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，導致植株積累有機物的量開始減少C．17：00后葉片的Ci快速上升，導致葉片暗反應速率遠高于光反應速率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，但光照強度減弱，光反應為暗反應提供的NADPH和ATP減少，導致葉片暗反應速率降低，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閉，胞間CO2濃度降低，導致暗反應受阻；第二次下降的主要原因是光照強度減弱，導致光合作用強度減弱，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室，提供一定的光照，水浴加熱保持恒溫，測定反應室中O2濃度，結果如圖所示。下列相關敘述錯誤的是()A．光照強度和溫度均會影響反應室中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時光合作用強度與呼吸作用強度相等D．若在20min后停止光照，則20～25min曲線的斜率為負值答案B解析光照強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，光照強度和溫度會影響反應室中O2濃度的變化，A正確；NaHCO3分解可產生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NaHCO3溶液濃度過高時，會導致細胞失水死亡，B錯誤；15～20min時間段O2濃度不變，原因是光合產氧量與呼吸耗氧量相等，即光合作用產生的氧氣正好滿足細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度與血液中乳酸含量和氧氣消耗速率的關系，下列相關分析錯誤的是()A．進行有氧運動時，細胞內葡萄糖氧化分解釋放的能量少數(shù)儲存在ATP中B．在運動強度為b時，肌細胞CO2的產生量明顯大于O2的消耗量C．在運動強度為c時，血漿中積累的部分乳酸能被緩沖物質所中和D．隨著人體運動強度的增大，細胞的有氧呼吸和無氧呼吸都會增強答案B解析有氧運動時，細胞內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，人體細胞無氧呼吸既不吸收O2，也不釋放CO2，因此運動強度為b時，肌細胞CO2的產生量始終等于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，因此當運動強度為c時，血漿中積累的部分乳酸能被緩沖物質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；隨著人體運動強度的增大，細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，D正確。7．如圖為細胞在密閉容器內氧化分解葡萄糖過程中呼吸速率的變化情況。下列相關敘述正確的是()A．若為酵母菌，0～8h容器內的水由于細胞呼吸消耗而不斷減少B．若為肌細胞，6h后開始產生酒精，6～10h酒精產生速率逐漸增大C．若為根細胞，0～6h容器內壓強不斷增大，在6h時達到最大值D．若為酵母菌，9h取容器內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，酵母菌能進行有氧呼吸，有氧呼吸產生的水比消耗的水多，所以容器內的水由于細胞呼吸而增多，A錯誤；若為肌細胞，6h后開始進行無氧呼吸，其產物是乳酸，不能產生酒精，B錯誤；若為根細胞，在0～6h間，細胞只進行有氧呼吸，吸收O2的量和釋放CO2的量相等，所以容器內壓強不變，C錯誤；若為酵母菌，6h起酵母菌開始進行無氧呼吸產生酒精，所以9h取容器內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度細胞間隙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