高三生物二轮复习课件气孔与胞间CO2影响光合作用

气孔与胞间CO2影响光合作用

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

气孔由两个肾形的保卫细胞(内含叶绿体)构成。气孔一般分布在陆生植物如阳生植物下表皮，浮水植物只在上表皮分布。一.气孔导度与光合作用2.气孔的开闭植物气孔的开闭运动关键在于保卫细胞吸水膨胀变化。由于保卫细胞的内外壁厚度不一样，当保卫细胞吸水膨胀时，较薄的外壁就会伸长，细胞向内弯曲，于是气孔就张开；当保卫细胞失水时，气孔就关闭了。3.调节气孔开闭的因素(1).水分调节

保卫细胞是一种湿度敏感细胞，植物可用来应对周围环境湿度的变化。气孔会产生非常敏感的直接反应。单叶或整株植物处于干旱的环境中时，由于叶片和空气之间存在较大的蒸气压差，植物的蒸腾会增加。此时，植物为防止植物体过量失水，气孔导性随即下降，蒸腾作用也随之降低，最终降低了植物由于大气干旱而遭受伤害的可能性。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。而在日落时，细胞pH值增加，糖转换为淀粉，细胞内的水渗透压下降而导致失水，引起气孔关闭。也有研究表明，光能促进细胞内苹果酸钾的大量形成，使气孔细胞渗透压增加进而促进气孔的开放。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。（4）CO2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。

1.(2019·全国卷Ⅰ，29)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。 (1)经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力________。 (2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会________，出现这种变化的主要原因是_________________________________________________。增强降低气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少专项微练(3)有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。答案取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。解析(1)经干旱处理后，植物根细胞的细胞液浓度增大，植物的吸水能力增强。(2)干旱处理后，叶片气孔开度减小，使CO2供应不足，暗反应减弱，从而导致光合作用减弱。(3)本实验需先设计干旱处理与非干旱处理的对照，证明干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的；再设计在干旱条件下ABA处理组与非ABA处理组的对照，证明干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的。二.胞间CO2为指标的光合速率问题

胞间

CO2常被简单地认为是叶肉细胞与叶肉细胞间的

CO2浓度大小。据相关研究发现，胞间CO2的大小取决于植物周围空气中的CO2浓度、叶片的气孔导度和叶肉细胞的光合速率。诸多植物测定结果大都表明空气的CO2浓度增高、气孔导度和叶肉细胞的光合速率降低都可以导致胞间CO2的增高;反之，则导致胞间CO2的降低。因植物周围的CO2浓度基本上恒定不变，所以绝大多数情况下，胞间CO2反映的是其与气孔导度和叶肉细胞的光合速率两者之间的关系。例

1(2016年四川理综)三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备受人们青睐。下图是三倍体西瓜叶片净光合速率(Pn，以CO2

吸收速率表示)与胞间CO2(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.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C.17:00后叶片的Ci快速上升，导致叶片碳反应速率远高于光反应速率D.14:00后叶片的Pn下降，导致植株有机物的总量开始减少答案为B例

2土壤中的重金属Cd2+是剧毒环境污染物，会影响植物的多种生理过程。某同学研究

Cd2+污染对香椿光合特性的影响，结果如下所示。下列叙述中，错误的是

A.低浓度的Cd2+可能对香椿叶绿素的合成有促进作用，从而提高光合速率B.Cd2+对香椿净光合速率的影响趋势与蒸腾速率、气孔导度的变化一致C.当Cd2+处理浓度大于

2mg/kg时，因气孔导度下降而导致净光合速率下降D.随Cd2+浓度增大，导致

2mg/kg和10mg/kg组胞间CO2

低的直接原因是不同的答案为C4.（2022·山东高考）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。分组处理甲清水乙BR丙BR＋L

（1）光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是

。

《三维设计》P84（2）强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有

、

（答出2种原因即可）；氧气的产生速率继续增加的原因是

。

（3）据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制

（填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，说明BR可能通过

发挥作用。答案：（1）蓝紫光（2）CO2供应不足与暗反应有关的酶活性降低（合理即可）水的光解持续进行（3）减弱促进光反应关键蛋白的合成或活性5.（2022·湖北高考）不同条件下植物的光合速率和光饱和点（在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点）不同，研究证实高浓度臭氧（O3）对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。

注：曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。回答下列问题：（1）图1中，在高浓度O3处理期间，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会

（填“减小”“不变”或“增大”）。

（2）与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明

。

答案：（1）增大（2）高浓度臭氧处理甲植物的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小（3）从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的

，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明

。

（4）实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系，使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天。若实验现象为

，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。

（3）实验组的净光合速率均明显小于对照组长时间高浓度O3对不同种类植物光合作用产生的抑制效果不同（4）A基因过量表达的乙植物的净光合速率与A基因表达量下降的乙植物的净光合速率相同2.(2021·全国乙卷，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题： (1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有__________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和_________释放的CO2。 (2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________________，又能保证____________正常进行。叶绿体、细胞质基质、线粒体细胞呼吸蒸腾作用过强导致植物失水光合作用(2)如图是研究小组研究某突变体在不同光照强度下的净光合速率。①据图可知________植株更适合在强光下生长。净光合速率除可用图示指标表示外，还可用_______________________________________________表示。②野生型与突变型植株在光照强度为250mmol·m－2·s－1条件下。有机物的积累情况是否一致，并说明理由：_______________________________________________________。③试分析光照强度为1250mmol·m－2·s－1时，突变体植株光合速率低于野生型可能的原因______________________________________________________________________________________________。野生型单位时间单位面积上氧气的释放量或有机物的积累量一致，此光照条件下两种植物的净光合速率与呼吸速率都相等该突变体为气孔发育不良型，影响了植株对CO2的吸收，直接影响了暗反应，进而影响光合速率(合理即可)(3)若在光照强度、温度等其他条件适宜情况下，将上述两种植株置于含一定CO2浓度的同一个密闭容器中。一段时间后，发现两种植株的光合速率都降低，推测其中光合速率首先开始降低的植株是________，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。科研人员认为突变型比野生型更适合生活在干旱土壤中，据图分析理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________。野生型植株的光合作用使密闭容器中CO2浓度逐渐降低；野生型植株的CO2饱和点大于突变型植株的CO2饱和点，CO2浓度降低使野生型植株光合速率首先降低(合理即可)干旱会导致植株气孔部分关闭，CO2供应不足，突变型植株更能耐受低CO2浓度，CO2补偿点更低，所以突变型植株更适合生活在干旱土壤中(合理即可)3.(2022·河南九师联盟)某植物存在气孔突变体，生物科研小组欲探究该突变体在不同光照强度下的光合速率，进行了相关研究，结果如图所示。回答下列问题：(1)气孔突变体可能使气孔开放能力更强，亦可使气孔发育不良，体现了突变的________特点，从变异来源看，该变异类型是________。不定向性基因突变(3)若以pH