2024届高考生物二轮专题复习与测试专题二细胞代谢第4讲细胞呼吸与光合作用考点二细胞呼吸与光合作用的影响因素及其应用

考点二细胞呼吸与光合作用的影响因素及其应用(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。水稻材料叶绿素/(mg/g)类胡萝卜素/(mg/g)eq\f(类胡萝卜素,叶绿素)WT4.080.630.15ygl1.730.470.27分析图表，回答下列问题：(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和________________，叶片主要吸收可见光中的________________光。(2)光照强度逐渐增加达到2000μmol·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________。(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体________________，是其高产的原因之一。(4)试分析在0～50μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且eq\f(类胡萝卜素,叶绿素)比值比较高，故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由ygl叶色呈黄绿可推测，主要吸收红光和蓝紫光。(2)根据图a净光合速率曲线变化可知，WT先到达光饱和点，即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，据图b和图c可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。(3)净光合速率较高则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此产量较多。(4)由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0～50μmol·m－2s－1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率如下图：分析图a和图示曲线，高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率不同，根据两图可提出问题：为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT?答案：(1)eq\f(类胡萝卜素,叶绿素)比例上升红光和蓝紫(2)高于呼吸速率较高(3)有机物积累较多(4)图见解析为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT?1．掌握影响细胞呼吸的四类因素(1)温度(2)O2含量(3)CO2浓度(4)含水量2．分析影响光合速率的三大因素光照强度①原理：主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生②分析P点后的限制因素：外因：温度、CO2浓度；内因：色素的含量、酶的数量和活性CO2的浓度①原理：影响暗反应阶段C3的生成②分析P点后的限制因素：外因：温度、光照强度；内因：酶的数量和活性③CO2浓度过高会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用温度主要影响暗反应，通过影响酶的活性而影响光合作用3.辨明一昼夜植物代谢强度变化的两条曲线曲线解读：(1)c点和g点：光合速率等于呼吸速率。(2)c～g段：光合速率大于呼吸速率。(3)g点：有机物积累最多的点。(4)b点：开始进行光合作用的点。(5)一昼夜后有机物有积累：甲：Ⅱ－(Ⅰ＋Ⅲ)大于0；乙：i点CO2浓度比a点时低。特别提醒(1)图甲中c点和g点为光补偿点，此时光合作用速率与细胞呼吸速率相等，分别相当于图乙中的c点和g点；c点玻璃罩内CO2浓度最高，g点CO2浓度最低。(2)光补偿点时，叶肉细胞光合作用强度等于植物细胞呼吸强度，但是叶肉细胞中光合作用强度大于细胞呼吸强度。题点一：通过环境因素对细胞呼吸和光合作用的影响，考查信息获取能力1．(2023·广东模拟预测)萝卜是世界古老的栽培作物之一，主要分布于欧洲大陆、北非、中亚、日本以及中国等地。下图1代表萝卜叶肉细胞光合作用的部分图解，图2表示在最适温度条件下，萝卜植株CO2释放量或吸收量随光照强度变化的曲线。请分析回答：(1)图1过程发生的场所是____________，白天叶肉细胞产生ATP的场所有______________________，如果其他条件不变，白天突然增加光照强度，短时间内细胞中三碳化合物含量的变化趋势为______(选填“升高”或“降低”)。(2)图2中，C点后曲线保持水平不变，此时限制植物光合作用速率的主要环境因素是____________。(3)某实验小组为了研究盐胁迫对某植物的影响情况，探究了不同浓度NaCl对其净光合速率、胞间CO2浓度、光合色素含量的影响，结果如下：(假设整个实验期间，细胞的呼吸强度不变)请结合上图分析，当NaCl浓度高于50mmol/L时，随着NaCl浓度的增加，净光合速率下降的原因是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)图1过程是光反应，类囊体薄膜是光反应的场所，白天叶肉细胞可进行光合作用和呼吸作用，所以产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，如果其他条件不变，白天突然增加光照强度，短时间内三碳化合物的还原加快，但是暗反应生成三碳化合物的速率不变，所以细胞中三碳化合物含量下降。(2)图2表示在最适温度条件下，萝卜植株CO2释放量或吸收量随光照强度变化的曲线，则温度不是限制因素，C点以后已经达到光饱和点，则此时限制植物光合作用速率的主要环境因素是CO2的浓度。(3)据图乙和丙可知，当NaCl浓度高于50mmol/L时，随着NaCl浓度的增加，胞间CO2的浓度上升，叶绿素和类胡萝卜素的含量下降，影响了叶肉细胞的光合作用，则导致净光合速率下降。答案：(1)类囊体/类囊体薄膜细胞质基质、线粒体和叶绿体降低(2)CO2浓度(3)当NaCl浓度高于50mmol/L时，随着NaCl浓度的增加，胞间CO2的浓度上升，叶绿素和类胡萝卜素的含量下降，导致净光合速率下降题点二：通过植物光合作用和呼吸作用的曲线变化，考查识图能力和综合应用能力2．(2023·广东高三统考)番茄含有丰富的营养，据营养学家研究测定：每人每天食用50～100克鲜番茄即可满足人体对几种维生素和矿物质的需要。为了进一步了解番茄的生理特征，某兴趣小组在补充CO2和升高温度条件下，测定番茄在不同时间的光合速率，结果如图1所示。回答下列问题：(1)番茄果实有红色和黄色等，果实中的色素主要分布在细胞的________(填结构名称)中。由图1可知，高温组与常温组相比，随着时间延长，叶片净光合速率最先下降的是________组，该组叶片净光合速率下降的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2点)。(2)高温组和常温组都补充CO2后，两组叶片光合速率变化的相同点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，不同点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)图2曲线表示30℃条件下测得的结果，对番茄a而言，假如白天和黑夜的时间各为12h，平均光照强度在________klx以上才能使该番茄处于生长状态。已知番茄b光合速率和呼吸速率的最适温度分别是25℃和30℃，若将温度降低到25℃，其他条件不变，则理论上图2中N点的位置变化是向______移动。解析：(1)使番茄果实呈现红色和黄色的色素主要分布在液泡中。由于高温影响酶的活性，使与光合作用和呼吸作用有关的酶活性降低，同时高温引起叶片气孔关闭减少叶片对二氧化碳的吸收，所以和常温组相比，随着高温持续时间延长，高温组的叶片光合作用速率最先下降。(2)分析曲线可知，分别与高温组和常温组相比，两组补充CO2后番茄光合速率均有提升，常温＋CO2与高温＋CO2相比，在高温下比常温下补充CO2时光合速率提升的幅度更大，效果更为显著。(3)图2为30℃条件下测得的曲线，纵坐标CO2的吸收量反映的是净光合速率。对番茄a而言，呼吸速率是1mg·m－2·h－1，要想使该番茄处于生长状态，总光合速率应大于呼吸速率，设净光合速率为x，则假如白天和黑夜的时间各为12h，即12×(1＋x)＝24×1，解得x＝1，故平均光照强度在Aklx以上