考點二　光合作用與細胞呼吸的影響因素及應用

1.把握與細胞呼吸影響因素相關的“四類”曲線

(1)甲圖:溫度通過影響與細胞呼吸有關的　　　　　來影響呼吸速率。

(2)乙圖(酵母菌群體、大多數植物等):

①O2濃度=0時,隻進行　　　　　　。

②0<O2濃度<10%時,同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。随O2濃度增大,　　　　　　逐漸被抑制,　　　　　　不斷加強。

③O2濃度≥10%時,隻進行　　　　　　。

④O2濃度=5%時,有機物消耗　　　　。

(3)丙圖:自由水含量較高時呼吸作用旺盛。

(4)丁圖:CO2是細胞呼吸的産物,對細胞呼吸具有　　　作用。

2.把握與光合作用影響因素相關的3類曲線

3.光合作用曲線中特殊點含義及移動情況分析

(1)A點:隻進行細胞呼吸。AB段:光合速率　　　　呼吸速率。B點以後:　　　　　　　　　　　　　。

(2)B點:　　　　　　　　　　　　　,B點的光照強度稱為光補償點;C點的光照強度稱為光飽和點。

(3)增加CO2濃度,B點　　　　,C點　　　　,D點向右上方移動。

(4)若适當提高溫度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,則補償點B應相應地向　　　　 移,通過增加光照強度來提高光合速率,使光合速率等于呼吸速率。若适當減少CO2濃度,則補償點B應相應地向　　　　移,飽和點C應相應地向　　　　移。

4.圖示法理解光合速率與呼吸速率的關系

(1)各種速率的表示方法及相互關系

①呼吸速率:有機物或O2消耗量、CO2産生量。

②淨光合速率:有機物積累量、O2釋放量、CO2吸收量。

③總(真正)光合速率:有機物或O2産生量、CO2消耗量。

④總(真正)光合速率:淨光合速率 呼吸速率。

(2)淨光合速率和總(真)光合速率的判定方法

①若為坐标曲線形式,當光照強度為0時,CO2吸收值為0,則該曲線表示總(真)光合速率,若CO2吸收值為負值,則該曲線表示淨光合速率。

②若所給數值為有光條件下綠色植物的測定值,則為淨光合速率。

③有機物積累量表示淨光合速率,制造量表示總(真正)光合速率。

(3)光合速率與植物生長的判斷

①當淨光合速率>0時,植物因積累有機物而生長。

②當淨光合速率=0時,植物不能生長。

③當淨光合速率<0時,植物不能生長,長時間處于此種狀态,植物将死亡。

考法一　考查影響光合速率與呼吸速率的因素

1.溫度對某植物細胞呼吸速率影響的示意圖如圖4-9所示。下列叙述正确的是 (　　)

A.a~b段,溫度升高,促進了線粒體内的葡萄糖的分解過程

B.b~c段,與細胞呼吸有關的酶發生熱變性的速率加快

C.b點時,氧與葡萄糖中的碳結合生成的二氧化碳最多

D.c點時,細胞呼吸産生的絕大部分能量儲存在ATP中

2.通常把綠色植物達到最大光合速率所需的最低光照強度稱為光合作用的光飽和點。圖4-10表示環境因素對植物光合速率的影響。據圖分析,下列說法錯誤的是 (　　)

A.達到光飽和點之後,暗反應的變化跟不上光反應的變化導緻光合速率不再提高

B.在一定範圍内,CO2濃度或溫度升高時,光合作用的光飽和點提高,反之下降

C.光照強度為零時,該植物與外界環境不進行氣體交換

D.仙人掌類植物在熱帶森林不能生長是因為得不到充足的陽光

考法二　考查光(或CO2)補償點、飽和點及移動

3.圖4-11為某植物在适宜的自然條件下,CO2吸收速率與光照強度的關系曲線。下列判斷不正确的是 (　　)

A.若溫度降低,則a點上移

B.若植物缺Mg,則b點左移

C.若CO2濃度升高,則c點右移

D.若水分不足,則c點左移

4.某小組用黑藻進行光合作用的實驗,他們将一枝黑藻浸在加有适宜培養液(其中添加有NaHCO3,在一定時間内可維持培養液中CO2濃度的相對穩定)的廣口瓶中(室溫25 ℃),可觀察到光下葉片放出氣泡(不考慮O2在水中的溶解)。他們以太陽燈(冷光源,産生熱量忽略不計)作為光源,移動太陽燈使之與廣口瓶的距離不同,結果如圖甲所示,請回答:

(1)該實驗研究的是　　　　　　對光合速率的影響,除了改變太陽燈與廣口瓶的距離外,還可以在不改變太陽燈與廣口瓶的距離的情況下通過改變　　　　　　　　來完成這一實驗,以　　　　　　　　　　　　　　作為觀測光合速率的指标。

(2)A點時乙圖中紅色小液滴　　　　(填“左移”“右移”或“不動”)。

(3)有同學用缺鎂發黃的黑藻重複上述實驗,則圖甲A點　　　　(填“左移”“右移”或“不動”);原因是　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

考法三　總光合速率、淨光合速率與呼吸速率的關系

5.植物的葉面積與有機物産量關系密切,葉面積系數(單位土地面積上的葉面積總和)與植物群體光合速率、呼吸速率及幹物質積累速率之間的關系如圖4-13所示,分析可以得出 (　　)

A.随着葉面積系數增加,群體光合速率和群體幹物質積累速率變化趨勢一緻

B.葉面積系數超過b時,群體幹物質積累速率降低與群體呼吸速率增加有關

C.葉面積系數超過b時,限制群體光合速率增加的主要因素是葉面積系數

D.在進行農作物種植時,應盡可能地提高葉面積系數以提高農作物産量

6.某研究小組發現生長在熱帶雨林的植物氣孔都較大,對某熱帶雨林生态系統四個季節的淨光合速率與呼吸速率進行測量,結果如下表所示。回答下列問題:

(1)由表可知該生态系統四季的呼吸速率幾乎相等,由此猜測該生态系統不同季節的溫度、　　　　　、二氧化碳濃度等基本保持不變。據研究,溫度對葉肉細胞光合作用和呼吸作用的影響不完全相同,其原因是　　　　 　　　　　　　　。

(2)由表可知該生态系統的光合作用速率在四季中的　　　　　最小,從影響光合作用的因素角度分析,其原因是　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。

(3)由表可知該生态系統在四季中的　　　　　　　有機物積累量最多,依據是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

考法四　自然環境和密閉環境中一晝夜CO2和O2含量的變化

7.将完全培養液栽培的植物放入密閉的玻璃瓶内,在室外培養一晝夜,測得瓶内二氧化碳濃度的變化如圖4-14。以下分析正确的是 (　　)

A.植物從培養液中吸收氮和鎂,可用于合成葉綠素

B.BC段植物隻進行呼吸作用,使瓶内CO2濃度升高

C.E點時用碘蒸氣處理葉片,葉片不變藍

D.該植物在該密閉玻璃瓶中可正常生長

【題後歸納】 1.自然環境中一晝夜植物光合作用曲線

圖4-15

(1)a點:夜溫降低,細胞呼吸減弱,CO2釋放減少。

(2)開始進行光合作用的點:b;結束光合作用的點:m。

(3)光合速率與呼吸速率相等的點:c、h;有機物積累量最大的點:h。

(4)de段下降的原因是氣孔關閉,CO2吸收減少;fh段下降的原因是光照減弱。

2.密閉環境中一晝夜CO2和O2含量的變化

(1)光合速率等于呼吸速率的點:C、E。

(2)圖甲中N點低于虛線,該植物一晝夜表現為生長,其原因是N點低于M點,說明一晝夜密閉容器中CO2含量減少,即總光合量大于總呼吸量,該植物生長。

(3)圖乙中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含量減少,即總光合量小于總呼吸量,植物不能生長。

考點二

【主幹整合】

1.(1)酶的活性

(2)①無氧呼吸　②無氧呼吸　有氧呼吸　③有氧呼吸　④最少

(4)抑制

2.光反應　溫度、CO2濃度　暗反應　溫度、光照強度　酶的活性　最适溫度

3.(1)小于　光合速率大于呼吸速率

(2)光合速率等于呼吸速率

(3)左移　右移

(4)右　右　左

【考法提煉】

1.B　[解析] 葡萄糖分解生成丙酮酸的過程在細胞質基質中進行,A錯誤;b~c段,與細胞呼吸有關的酶發生熱變性的速率加快,酶活性降低,因而細胞呼吸的相對速率下降,B正确;氧在有氧呼吸第三階段與[H]結合生成水,不與碳結合生成二氧化碳,C錯誤;細胞呼吸釋放的能量絕大部分以熱能的形式散失,D錯誤。

2.C　[解析] 在達到光飽和點之後,由于光照充足,所以光反應較強,而光合作用不能提高的原因是暗反應的變化跟不上光反應的變化,A正确;從圖中看出CO2濃度升高或溫度升高時,光合作用的光飽和點提高,反之下降,B正确;光照強度為零時,植物可以進行呼吸作用,從外界吸收氧氣,并釋放CO2,C錯誤;仙人掌類植物在熱帶森林不能生長是因為森林中樹木過多,遮擋了光,使其不能得到充足的陽光,D正确。

3.B　[解析] 某植物在适宜的自然條件下,若溫度降低,呼吸速率下降,則a點上移,A正确;若植物缺Mg,葉綠素合成減少,光反應減弱,光合速率下降,則b點應右移,B錯誤;若CO2濃度升高,暗反應增強,所需[H]、ATP增多,則c點應右移,C正确;若水分不足,光合作用減弱,c點左移,D正确。

4.(1)光照強度　太陽燈的功率(亮度)　單位時間氣泡産生數目(或氣泡釋放速率或紅色小液滴的移動距離)

(2)不動

(3)左移　葉綠素含量低,需更強的光照,光合作用速率才能與呼吸作用速率相等

[解析] (1)移動太陽燈使之與廣口瓶的距離不同,可表示光照強度不同,可判斷該實驗的目的是探究光照強度對光合速率的影響;還可通過改變太陽燈的功率(亮度)來調節光照強度。該實驗的觀測指标可以是單位時間氣泡産生數目或氣泡釋放速率或紅色小液滴的移動距離。(2)A點時表示氧氣釋放速率為零,此時光合速率等于呼吸速率,此時紅色小液滴不動。(3)缺鎂發黃的黑藻葉綠素含量低,吸收光能減少,光合速率降低,但呼吸速率不變,而圖甲中A點表示光合速率等于呼吸速率,所以為保證光合速率等于呼吸速率,A點應左移,即增大光照強度以增大光合速率。

5.B　[解析] 題圖自變量為葉面積系數,因變量為群體光合速率、群體呼吸速率和群體幹物質積累速率;群體光合速率-群體呼吸速率=群體幹物質積累速率。随着葉面積系數增加,群體光合速率先增加後保持穩定,群體幹物質積累速率先增加後保持穩定然後再下降,A錯誤;葉面積系數超過b時,群體呼吸速率繼續上升,而群體光合速率不變,由群體光合速率-群體呼吸速率=群體幹物質積累速率可知群體幹物質積累速率下降與群體呼吸速率增加有關,B正确;葉面積系數超過b時,群體光合速率不再随葉面積系數的上升而增大,故此時限制因素不再是葉面積系數,C錯誤;在進行農作物種植時要适當提高葉面積系數,因為超過b後,群體幹物質積累速率會下降,D錯誤。

6.(1)氧氣濃度　光合酶和呼吸酶的最适溫度不同(或溫度對兩種酶活性的影響不同)

(2)幹熱季　幹熱季的水分少,導緻大部分氣孔關閉,植物吸收的二氧化碳減少,光合作用速率下降

(3)雨季後期　雨季後期淨光合速率最大

[解析] (1)影響呼吸作用的主要因素是溫度、氧氣濃度,由表格數據可知,該生态系統四季的呼吸速率幾乎相等,因此該生态系統的氧氣濃度、溫度、二氧化碳濃度基本保持不變。據研究,溫度對葉肉細胞光合作用和呼吸作用的影響不完全相同,其原因是光合酶和呼吸酶的最适溫度不同(或溫度對兩種酶活性的影響不同)。(2)總光合速率=淨光合速率 呼吸速率。由表格信息可知,四季中光合速率最小的是幹熱季,從影響光合作用的因素角度分析,可能的原因是幹熱季水分少,導緻氣孔關閉,胞間二氧化碳濃度下降,光合作用速率降低。(3)由表格信息可知,該生态系統在雨季後期淨光合速率最大,積累有機物最多。

7.A　[解析] 葉綠素的元素組成為C、H、O、N、Mg,因此植物從培養液中吸收氮和鎂,可用于合成葉綠素,A正确;據圖分析,圖中BC段光合速率小于呼吸速率,因此瓶中二氧化碳濃度上升,B錯誤;E點時瓶内二氧化碳濃度比A點時低,說明光合作用積累的有機物大于呼吸作用消耗的有機物,即有澱粉的積累,則用碘蒸氣處理葉片,葉片變藍,C錯誤;圖中F點的二氧化碳濃度高于A點,說明一天内該植物的有機物總量在減少,因此該植物在該密閉玻璃瓶中不能正常生長,D錯誤。

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