2023届 二轮复习影响光合作用和细胞呼吸的因素 学案

考点三影响光合作用和细胞呼吸的因素1．影响细胞呼吸因素相关的曲线2．关注光合作用3类影响因素曲线中的“关键点”(1)光照强度(2)CO2浓度①图乙中A点的代谢特点为植物光合速率与细胞呼吸速率相等，此时的二氧化碳浓度为二氧化碳补偿点，而图甲中D点的二氧化碳浓度是植物进行光合作用时最小二氧化碳浓度，从D点才开始启动光合作用。②B点和P点的限制因素：外因有温度和光照强度等，内因有酶的数量和活性、C5的含量、色素含量等。(3)多因子影响上述图1、2、3中的曲线分析：P点时，限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。3．聚焦自然环境及密闭容器中植物一昼夜气体变化曲线(1)自然环境中一昼夜植物光合作用变化曲线①a点：凌晨低温，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。②开始进行光合作用的点：b点；结束光合作用的点：m点。③光合速率与呼吸速率相等的点：c、h点；有机物积累量最大的点：h点。④de段下降的原因是气孔关闭，CO2吸收量减少，fh段下降的原因是光照强度减弱。(2)密闭容器中一昼夜CO2和O2含量的变化曲线①光合速率等于呼吸速率的点：C、E点。②若图1中N点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。③若图2中N点低于虚线，该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中O2浓度减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。1．(2018·江苏，18)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是()A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度答案D解析随着CO2浓度的增大，净光合速率先增大后趋于稳定，但由于净光合速率最大时对应着一个温度，即最适温度，低于或高于此温度，净光合速率都将下降，所以无法确定在CO2浓度足够大时，较高温度下的净光合速率高于较低温度，A不符合题意；植物进行光合作用存在最适温度，高于最适温度后，净光合速率减小，所以随着温度升高，净光合速率不应呈现先升高后趋于稳定的状态，B不符合题意；由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在相应光波长时，植物的净光合速率存在峰值，不应呈现先升高后趋于稳定的状态，且光波长一定时，较高温度下的净光合速率不一定较高，C不符合题意；随着光照强度的增加，净光合速率先增大后趋于稳定，在光照强度足够时，较高的CO2浓度下净光合速率较大，D符合题意。2．(2022·湖南，13改编)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是()A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低D．暗反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降答案A解析夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱，A正确；夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于细胞呼吸强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，B错误；光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而非叶绿体内膜上，C错误；夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D错误。3．(2022·湖南，17)将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/(s·m2)时，固定的CO2量等于细胞呼吸释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/(s·m2)，每天光照时长为14小时。请回答下列问题：(1)在此条件下，该水稻种子______________(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗)，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s·m2)，其他条件与上述实验相同，该水稻______(填“能”或“不能”)繁育出新的种子，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有__________特性。答案(1)能种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且光照有利于叶片叶绿素的形成(2)不能光照强度为10μmol/(s·m2)等于光补偿点，每天光照时长为14小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每天光照时长大于12小时，植株不能开花(3)耐受酒精毒害解析(1)种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照强度为2μmol/(s·m2)，每天光照时长为14小时，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的形成，种子仍能萌发并成苗。(2)将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s·m2)等于光补偿点，每天光照时长为14小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长大于12小时植株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。(3)该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，此时种子获得氧气较少，可通过无氧呼吸分解有机物供能，无氧呼吸产生的酒精对种子有一定的毒害作用，推测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。思维延伸——判断与填充(1)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象的解释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·全国乙，2)(√)(2)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。则光照强度低于P时，突变型的光(√)(3)(经典高考题)某植物净光合速率变化趋势如图所示，则当CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是光照强度；当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量大于(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。题组一辨析光合速率随环境因素的变化1．为探究温度对绿藻光合作用和呼吸作用的影响，将绿藻培养液均分成4份，装入密闭培养瓶中，置于4种不同温度(已知t1＜t2＜t3＜t4)下培养，分别在光照和黑暗条件下测定密闭培养瓶中氧气的含量变化，得到如图所示数据。下列分析错误的是()A．在光照的条件下，t4温度时绿藻细胞群体的净光合速率为零B．在光照的4种温度实验条件下，t3温度时绿藻净光合速率最大C．光合作用相关酶的最适温度可能比呼吸作用相关酶的最适温度低D．四个组别的绿藻呼吸作用相关酶的活性随温度升高而升高答案A解析黑暗条件下氧气的消耗值代表了呼吸速率，且已知温度t1＜t2＜t3＜t4。由图可知，随着温度的升高，呼吸速率逐渐增加，说明在实验温度范围内，绿藻呼吸作用相关酶的活性与温度呈正相关；光下氧气的增加值代表了净光合速率(净光合速率＝总光合速率－呼吸速率)，随着温度的升高净光合速率先逐渐增加后降低，t4温度时净光合速率与呼吸速率相等，净光合速率＝12mg/h，A错误；t3条件下绿藻的净光合速率最大，t4条件下绿藻的呼吸速率最大，故光合作用相关酶的最适温度可能比呼吸作用相关酶的最适温度低，C正确；根据图示判断，四个组别的绿藻呼吸作用相关酶的活性随温度升高而升高，D正确。2．科研人员以甜瓜为对象，研究温度和CO2浓度对甜瓜净光合速率的影响，结果如图所示。据图分析，下列说法正确的是()A．甜瓜净光合速率与环境温度始终呈正相关B．26℃时，与1.2mL/LCO2浓度相比，1.4mL/LCO2浓度下叶绿体中C5含量高C．图中净光合速率的变化与光照强度有关D．26℃时，CO2浓度从1.2mL/L增至1.6mL/L的过程中，净光合速率显著上升可能与呼吸作用速率受到高浓度CO2浓度的抑制有关答案D解析在一定范围内，甜瓜净光合速率随温度升高而升高，但超过最适温度，其净光合速率随温度升高而下降，A错误；26℃时，随CO2浓度升高，短期内C5的消耗速率加快而C5的生成速率不变，故与1.2mL/LCO2浓度相比，1.4mL/LCO2浓度下叶绿体中C5含量低，B错误；本实验的自变量是温度和CO2浓度，光照强度是无关变量，应相同且适宜，因此净光合速率的变化与光照强度无关，C错误；CO2是光合作用的原料，CO2浓度为1.2～1.6mL/L时，CO2浓度增高，暗反应速率增大，光合作用合成有机物的速率增大；同时，CO2浓度高抑制呼吸作用，呼吸速率下降，净光合速率显著上升，D正确。3．为探究不同光照强度对羊草光合作用的影响，研究人员在只种植羊草的地上随机选取样方，用多个透明玻璃罩将样方中所有羊草罩住形成密闭气室，并与二氧化碳传感器相连，定期采集数据，结果如下图所示。下列叙述正确的是()A．整个实验过程中密闭气室内温度应该保持一致B．四条曲线分别表示在夏季某天中不同时段采集到的数据C．四条曲线分别表示羊草在不同光照强度下的实际光合速率D．200s时，曲线④和曲线①相应数值之差可代表完全光照处理条件下的净光合速率答案A解析本实验的自变量为“不同光照强度”，温度属于无关变量，因此整个实验过程中密闭气室内温度必须保持一致且适宜，A正确；四条曲线分别表示在相同时段不同光照强度条件下采集到的数据，B错误。题组二辨析光合速率随时间的变化特点4．(2022·武汉高三三模)如图是某科研小组测定的某植物叶片净光合速率(Pn，以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线。以下分析正确的是()A．与11：00时相比，13：00时叶绿体中合成C3的速率相对较高B．14：00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少C．17：00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率D．叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度答案D解析与11：00时相比，13：00时胞间CO2浓度低，叶绿体中合成C3的速率相对较低，A错误；14：00后叶片的Pn(净光合速率)下降，但仍然大于0，故植株积累有机物的量继续增加，B错误；17：00后叶片的Ci(胞间CO2浓度)快速上升，但光照强度减弱，光反应为暗反应提供的NADPH和ATP减少，导致叶片暗反应速率降低，C错误；叶片的Pn(净光合速率)先后两次下降，第一次下降的主要原因是叶片气孔部分关闭，胞间CO2浓度降低，导致暗反应受阻；第二次下降的主要原因是光照强度减弱，导致光合作用强度减弱，D正确。5.研究人员将猕猴桃的绿色果肉薄片与一定浓度的NaHCO3溶液混合置于密闭反应室，提供一定的光照，水浴加热保持恒温，测定反应室中O2浓度，结果如图所示。下列相关叙述错误的是()A．光照强度和温度均会影响反应室中O2浓度的变化B．若提高NaHCO3溶液浓度，果肉放氧速率增大C．15～20min时光合作用强度与呼吸作用强度相等D．若在20min后停止光照，则20～25min曲线的斜率为负值答案B解析光照强度和温度均会影响光合作用速率，而O2浓度的变化可表示光合作用速率的变化，因此，光照强度和温度会影响反应室中O2浓度的变化，A正确；NaHCO3分解可产生CO2，能为光合作用提供原料CO2，但提高NaHCO3溶液浓度，未必会使果肉放氧速率增大，因为当NaHCO3溶液浓度过高时，会导致细胞失水死亡，B错误；15～20min时间段O2浓度不变，原因是光合产氧量与呼吸耗氧量相等，即光合作用产生的氧气正好满足细胞呼吸对氧气的消耗，C正确；若在20min后停止光照，光合作用产生氧气速率减慢直到停止，而呼吸速率消耗氧气速率不受影响，因此氧气不断减少，曲线将下降，即曲线斜率为负值，D正确。题组三辨析呼吸速率的变化图6．“有氧运动”是一种运动时间不低于30分钟的低强度富“韵律性”运动，生理上是指人体吸入的氧气与需求相等的平衡状态。如图表示人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系，下列相关分析错误的是()A．进行有氧运动时，细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量少数储存在ATP中B．在运动强度为b时，肌细胞CO2的产生量明显大于O2的消耗量C．在运动强度为c时，血浆中积累的部分乳酸能被缓冲物质所中和D．随着人体运动强度的增大，细胞的有氧呼吸和无氧呼吸都会增强答案B解析有氧运动时，细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失，还有少部分储存在ATP中，为生命活动提供能量，A正确；有氧呼吸吸收CO2的量与释放O2的量相等，人体细胞无氧呼吸既不吸收O2，也不释放CO2，因此运动强度为b时，肌细胞CO2的产生量始终等于O2的消耗量，B错误；c组中乳酸含量高于血液中乳酸含量的正常值，因此当运动强度为c时，血浆中积累的部分乳酸能被缓冲物质所中和变成乳酸钠和碳酸，碳酸可分解成CO2和水，CO2通过呼吸系统排出体外，乳酸钠与大部分水通过泌尿系统排出体外，C正确；随着人体运动强度的增大，细胞需要消耗的能量越多，O2消耗速率增加，有氧呼吸和无氧呼吸都会增强，D正确。7．如图为细胞在密闭容器内氧化分解葡萄糖过程中呼吸速率的变化情况。下列相关叙述正确的是()A．若为酵母菌，0～8h容器内的水由于细胞呼吸消耗而不断减少B．若为肌细胞，6h后开始产生酒精，6～10h酒精产生速率逐渐增大C．若为根细胞，0～6h容器内压强不断增大，在6h时达到最大值D．若为酵母菌，9h取容器内的液体用酸性重铬酸钾检测出现灰绿色答案D解析若为酵母菌，在0～8h间，酵母菌能进行有氧呼吸，有氧呼吸产生的水比消耗的水多，所以容器内的水由于细胞呼吸而增多，A错误；若为肌细胞，6h后开始进行无氧呼吸，其产物是乳酸，不能产生酒精，B错误；若为根细胞，在0～6h间，细胞只进行有氧呼吸，吸收O2的量和释放CO2的量相等，所以容器内压强不变，C错误；若为酵母菌，6h起酵母菌开始进行无氧呼吸产生酒精，所以9h取容器内的液体用酸性重铬酸钾检测出现灰绿色，D正确。题组四透过数据辨析相关规律8．科研人员在葡萄实验田中，选择生长、发育状况相似的葡萄植株，均分成三组，在高温条件下，第2、3组分别在叶面喷施15mmol·L－1的CaCl2溶液，2h后，给第3组葡萄叶面再喷施5mmol·L－1的EGTA(EGTA可与Ca2＋稳定结合)，于次日测得实验数据(相对值)如表所示。下列叙述错误的是()组别处理净光合速率气孔导度细胞间隙CO2浓度叶际温度(℃)1对照10.3289.0266.736.12Ca2＋11.5350.5254.536.23Ca2＋＋EGTA8.1254.3267.636.0A.对第1组的处理是在叶面喷施等量的蒸馏水B．葡萄叶面喷施CaCl2溶液处理后，C5的再