备课素材：气孔与细胞代谢 高一上学期生物人教版必修1

气孔与细胞代谢

先看一道试题：科研工作者以长势良好的2年生夹竹桃为研究对象，探究干旱对其光合特性的影响，下图表示夹竹桃叶片实验结果(气孔导度是指气孔张开的程度，胞间CO2浓度是指叶肉细胞间的CO2浓度)。

回答下列有关问题:

(1)在干旱处理组中，叶片的光合速率小于其速率，导致净光合速率为负值;形成3-磷酸甘油酸的场所是。(2)植物激素在植物光合作用对缺水的响应中发挥重要作用，其中(填激素名称)在气孔导度下降过程中起主要作用。植物生长发育的调控，是由调控、激素调节和因素调节共同完成的。(3)导致光合速率下降的原因可能来自两个方面:一是由于干旱使气孔导度降低，限制了CO2的供应，即发生了气孔限制;二是由于干旱使叶肉细胞中的活性降低，即发生了非气孔限制。根据以上实验结果可知夹竹桃在干旱条件下主要发生

了_,理由是干旱时答案：(1）细胞呼吸/呼吸作用叶绿体基质（2）脱落酸基因表达环境（3）光合酶/酶非气孔限制气孔导度下降，胞间CO2反而上升，说明光合速率下降不是由于气孔导度下降导致CO2供应减少，而是因为酶活性降低导致光合速率下降，暗反应对CO2的利用减少这道试题涉及到气孔与植物代谢（光合作用/细胞呼吸）。教材中没有提到。那么，气孔与植物代谢的关系是怎样的？气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道。通过气孔扩散的气体有O2、CO2和水蒸气。气孔的运动可以影响光合作用、细胞呼吸及蒸腾作用。(1).气孔的结构及分布气孔一般由两个保卫细胞围成。保卫细胞通常呈肾形或哑铃形。肾形的保卫细胞中位于气孔内侧的细胞壁较厚，坚韧而有弹性;外侧的细胞壁较薄，可胀缩(图A双子叶植物);哑铃形的保卫细胞其两端壁薄，中间壁厚(图B，禾本科植物)。

(2).气孔的开闭

保卫细胞吸水---膨压增大---气孔张开

气孔的开闭与保卫细胞细胞壁的厚薄均匀程度密切相关。气孔开闭的动力则来自保卫细胞膨压的变化，当保卫细胞内的水分增加时，细胞膨压增大，肾形的保卫细胞位于孔口边的胞壁厚，保卫细胞膨胀时向孔口边弯曲，引起气孔张开。哑铃型的保卫细胞两端球型部分胞壁薄，中部胞壁坚厚。当细胞膨压提高、体积增大时，其两端向外膨胀，两个保卫细胞向对方挤压，迫使位于中部的气孔张开。而当膨压明显减小时，则正好相反，气孔趋向关闭。

(3).调节气孔开闭的因素①水分调节在久晴不雨的干热天和夏天中午，气孔导度较小，这主要是由保卫细胞失水，体积变小，细胞壁伸直而导致;而在久雨之后，细胞吸水膨胀，保卫细胞受到挤压无法打开，所以白天也处于关闭状态。②温度调节一般来讲，植物气孔开放程度随温度的增加而增加，在30℃~50℃时，气孔开度最大。③光调节气孔对光的这种反应保证了大部分植物气孔只有在进行CO2同化的时候才开放，这可保证植物尽可能多地从环境获取CO2，尽可能少地减少水分损失。④CO2调节研究发现，在气孔下腔细胞间隙中CO2浓度与气孔导度之间有一个反馈环:

胞间CO2浓度降低时，气孔张开，胞间CO2增加;反之，气孔关闭，胞间CO2降低。⑤植物激素细胞分裂素促进气孔开放，而脱落酸却引起气孔关闭。

气孔开闭对光合作用的影响：光合作用的原料其中一种是二氧化碳,而气孔关闭导致叶片吸收二氧化碳的量减少,所以导致光合作用效率下降；气孔开闭影响植物呼吸作用：气孔开闭可以调控水分的蒸腾，使叶温变化，影响呼吸作用的强度。蒸腾影响营养物的吸收和运输，间接影响呼吸作用。气孔开闭可以调控气体CO2、O2的进出，影响呼吸作用的强度。当CO2/O2比值过大或时，抑制呼吸作用。气孔开闭影响植物蒸腾作用：蒸腾作用是指植物体内的水分通过叶片的气孔以水蒸气的形式散发到植物体外的一个过程．气孔张开时，叶片内的水分吸收热量变成水蒸气，经气孔扩散到外界空气中去．因此，气孔是植物体蒸腾失水的“门户”，故蒸腾作用直接受到气孔开闭影响．光照过强时，温度较高，致使叶面水分迅速蒸发，出于植物自我保护（防止枯死）而关闭气孔，降低减弱蒸腾作用，阻止植物体内水分进一步散失，这样就减弱了二氧化碳吸收率和氧气排放率，同时因为蒸腾作用减弱也造成植物根部吸水减弱导致供水不足，同时高温蒸发也是导致叶子缺水不利于光合作用的原因之一。

例1、为探究不同光周期条件下，不同浓度外源Fe对番茄光合作用的影响科研小组设置了两个光周期:12h光照+12h黑暗(12h/12h)和16h光照+8h黑暗(16h/8h);开花前后在番茄叶面喷施不同浓度(0umol/L100umol/L150umol/L200umot/L)的Fe肥，测定气孔导度(气孔开放程度)、净光合速率，结果如下图所示。

回答下列问题:(1)CO2通过气孔进入细胞后，在特定酶的作用下，与C5结合。根据图甲可知，Fe肥可(填“增大”或“减小”)气孔导度，在光周期条件下作用更明显。

(2)根据图乙分析，可以得到的结论有(至少答出两点)。

(3)实验结果还发现，光周期为18h/6h的番茄植株提早开花，这表明光除了供能，还能，调节植物的生长发育。(4)Fe肥除通过影响光合作用提高番茄产量外，还可以提高番茄品质。因此有同学认为在生产过程中需要给植物施加大量Fe肥

你认为这样做是否合适，并说出理由;

。

答案：(1)增大12h/12h(2)Fe肥可以提高番茄叶片的净光合速率;随着Fe肥浓度的增加，番茄叶片净光合速率先增加后减少，两种光周期下Fe肥浓度均为150umol/L时，番茄