2024届高考 二轮复习 细胞的代谢 环节2 微专题(二)　影响光合作用和细胞呼吸的因素分析及应用 课件（70张）

真题测评·试能力1.(2023·全国乙卷)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(

)微专题(二)影响光合作用和细胞呼吸的因素分析及应用A.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸B.a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP答案：C

解析：在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，说明此时段植物根细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，A正确；在无氧条件下，a～b时间内植物根细胞释放CO2，推测该时段植物根细胞存在产生酒精和CO2的无氧呼吸过程，B正确；在葡萄糖经无氧呼吸产生酒精或乳酸的过程中，只有第一阶段释放能量，这两个过程的第一阶段相同，故消耗1分子葡萄糖，这两个过程生成的ATP相同，C错误；酒精跨膜运输的方式为自由扩散，不需要消耗ATP，D正确。2.(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。(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____________。(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。解析：(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最高，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，其主要吸收蓝紫色光。(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的浓度、温度等；其内部因素有酶的活性、色素、C5的含量、NADPH和ATP的浓度等。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，可能的原因有NADPH、ATP等的浓度不再增加、C5供应不足、CO2浓度有限等；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光能的吸收速率继续增加，使水光解产生氧气的速率增加。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用。答案：(1)蓝紫色(2)NADPH、ATP等的浓度不再增加CO2浓度有限(或其他合理答案也可)光能的吸收速率继续增加，使水的光解速率继续增加(3)减弱促进光反应关键蛋白的合成3.(2022·湖南高考)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量等于呼吸作用释放的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。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________________的特性。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，但光照有利于叶片中叶绿素的形成，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10mol/(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，故全天没有有机物的积累；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，因此推测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。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)耐受酒精毒害深化学习·提素养提能点(一)——————————————————————条件改变时光合作用中物质含量的变化分析———————————————————————————下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照强度、CO2浓度)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：[例1]

(2023·渭南高三一模)如图为植物体内光合作用部分示意图，下列叙述错误的是(

)A.①可进入线粒体或释放到细胞外，②可为暗反应提供能量B.突然停止光照，短时间内C3的含量将增多C.图示中的NADPH可进入线粒体中参与H2O的生成D.14CO2中14C的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)[答案]

C[解析]

①为光反应阶段水光解产生的O2，O2可进入线粒体用于有氧呼吸，也可释放到细胞外，②为ATP，可为暗反应中C3的还原提供能量，A正确；突然停止光照，光反应停止，不能为暗反应提供ATP和NADPH，短时间内C3的还原速率减慢，但CO2的固定速率不变，故C3的含量将增多，B正确；光反应产生的NADPH只能用于暗反应中C3的还原，不能进入线粒体中被利用，C错误；暗反应包括CO2的固定和C3的还原，故14CO2中14C的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)，D正确。提能点(二)——————————————————————影响细胞呼吸和光合作用的曲线分析———————————————————————————1.掌握影响细胞呼吸的“四类”曲线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续表3.多因子变量对光合作用影响的分析常见曲线模型曲线分析P点：限制光合速率的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Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子(图1为温度，图2为CO2浓度，图3为光照强度)续表[例2]

(2023·惠州调研)科研人员研究了温度对人工种植的蒲公英光合作用与呼吸作用的影响，其他条件相同且适宜，实验结果如图所示。据图分析，下列说法正确的是(

)A.在光照条件下，30℃环境中蒲公英的实际光合速率比在25℃环境中的小B.若在24h光照条件下种植蒲公英，其他条件相同且适宜，则蒲公英生长的最适温度是20℃C.P点时，叶表皮细胞产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体D.一直处于光照条件下，P点时蒲公英无法正常生长发育[答案]

C[解析]

实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，30℃环境中蒲公英的实际光合速率为3.5＋3＝6.5(mg·h－1)，25℃环境中蒲公英的实际光合速率为3.75＋2.25＝6(mg·h－1)，A错误；若在24h光照条件下种植蒲公英，其他条件相同且适宜，则蒲公英生长的最适温度是净光合速率最大时所对应的温度，由题图可知，25℃时蒲公英的净光合速率最大，B错误；P点时，净光合速率大于0，蒲公英既进行光合作用，又进行呼吸作用，但叶表皮细胞没有叶绿体，所以只进行呼吸作用，产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，C正确；一直处于光照条件下，P点时蒲公英净光合速率大于0，能正常生长发育，D错误。提能点(三)—————————————————————光合作用、细胞呼吸的“三率”变化分析——————————————————————————1.光合作用、细胞呼吸的“三率”图分析[图示解读](1)“三率”的表示方法①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2的释放量或O2的吸收量，即图1中OA段对应的CO2的量；②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2的释放量、CO2的吸收量或有机物的积累量，即图1中的C′C段对应的CO2的量，也称为表观光合速率；③实际(总)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD段对应的CO2总量。(2)图2中曲线c表示净光合速率，曲线d表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在G点时，总光合速率是呼吸速率的2倍。2.光合作用、呼吸作用曲线中“关键点”及移动情况分析(1)补偿点、饱和点与光合作用的关系及应用①饱和点代表植物在一定条件下的最大光合作用能力。在一定条件下，饱和点越大，表示植物的光合作用能力越强。②补偿点表示植物在一定条件下开始生长(积累有机物)的临界点，高于补偿点，植物开始生长；低于补偿点，植物会净消耗有机物。补偿点低，说明植物在较弱光照或低CO2浓度下就能生长。③通常，阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低，由此可以区分判断阴生植物和阳生植物。(2)光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动分析①A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。②B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)其他条件B点(补偿点)C点(饱和点)适当增大CO2浓度(或光照强度)左移右移适当减小CO2浓度(或光照强度)右移左移土壤缺Mg2＋右移左移注：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2补偿点(或光补偿点)应右移，反之左移。③D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。3.自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率变化[图示解读][例3]

(2023·九江联考)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，如图为该植物在恒温30℃、CO2浓度适宜时光合速率与光照强度的关系，下列叙述错误的是(

)A．光照强度突然由B点变化为D点对应光照强度时，叶肉细胞中C3的含量降低B．若将CO2浓度降低，则D点向左下方移动C．D点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体D．将温度调节到25℃(其他条件不变)，图中A点将向上移动，B点将向右移动[答案]

D[解析]

光照强度突然由B点变化为D点对应光照强度时，叶肉细胞中光反应产生的ATP和NADPH增多，C3的还原速率增加，而短时间内C3的生成速率不变，故C3含量减少，A正确；若将CO2浓度降低，则生成的C3减少，用于还原C3消耗的NADPH减少，因此光合速率减慢，达到最大光合速率所需的光照强度减小，D点向左下方移动，B正确；D点时，叶肉细胞既进行细胞呼吸又进行光合作用，此时产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，C正确；将温度调节到25℃，光合速率增大，呼吸速率减小，A点将向上移动，B点将向左移动，D错误。[例4]

(2023·咸阳模拟)龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。图甲、乙分别为龙血树在不同条件下相关指标的变化曲线(单位：mmol·cm－2·h－1)。下列叙述错误的是(

)A.据图甲分析，温度为30℃和40℃时，叶绿体消耗CO2的速率相等B.40℃条件下，若黑夜和白天时间相等，龙血树能正常生长C.补充适量的无机盐可能导致图乙中D点左移D.图乙中影响D、E两点光合速率的主要环境因素相同[答案]

B[解析]叶绿体消耗CO2的速率表示总光合速率，总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率，据图甲分析，温度为30℃和40℃时，叶绿体消耗CO2的速率相等，都为10，A正确；40℃条件下，龙血树的净光合速率和呼吸速率均为5，若黑夜和白天时间相等，则植物白天积累的有机物在黑夜中全部被消耗，龙血树不能正常生长，B错误；Mg是构成叶绿素的元素，适量补充Mg可使植物叶绿素含量增加，使光补偿点减小，D点左移，故补充适量的无机盐(可能含有Mg)可能导致图乙中D点左移，C正确；图乙中影响D、E两点光合速率的主要环境因素相同，均为光照强度，D正确。[思维建模]光合作用和细胞呼吸曲线类题目解题模型续表考法训练·融会通1.(2023·清远高三联考)在晴朗夏季，将某一植株放在密闭玻璃罩内置于室外一昼夜，利用CO2传感器监测玻璃罩内CO2浓度，实验结果如图所示。据图分析，该植株叶片叶肉细胞光合作用消耗的CO2量与细胞呼吸产生的CO2量最可能在何时相等(

)A.e时

B.f时

C.g时D.h时答案：A

解析：e时，植株光合作用消耗的CO2量小于其细胞呼吸产生的CO2量，但此时植株叶片叶肉细胞光合作用消耗的CO2量可能等于细胞呼吸产生的CO2量，A正确。f时，植株光合作用消耗的CO2量与其细胞呼吸产生的CO2量相等，但此时该植株叶片叶肉细胞光合作用消耗的CO2量大于其细胞呼吸产生的CO2量；g时，植株光合作用消耗的CO2量大于其细胞呼吸产生的CO2量；h时，植株光合作用消耗的CO2量与其细胞呼吸产生的CO2量相等，但此时该植株叶片叶肉细胞光合作用消耗的CO2量大于其细胞呼吸产生的CO2量，B、C、D错误。2.光补偿点是指植物的光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物的光合速率达到最大时所需要的最小光照强度。下表为三种植物的光补偿点(单位：μmol·m－2·s－1)和光饱和点(单位：μmol·m－2·s－1)，其他环境条件相同且最适宜。下列相关叙述错误的是(

)植物种类植物甲植物乙植物丙光补偿点1406839光饱和.三种植物中，最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲B.若适当提高温度，则植物丙的光饱和点将变大C.100μmol·m－2·s－1的光照强度下，植物乙的有机物积累量比植物甲的多D.光照强度长期低于光补偿点，不利于植物的正常生长答案：B

解析：在三种植物中，植物甲的光补偿点和光饱和点都最大，所以三种植物中，最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲，A正确；由题意可知，表中数据为最适温度时所测，若适当提高温度，植物体内相关酶的活性下降，则植物丙的光饱和点将变小，B错误；100μmol·m－2·s－1的光照强度下，植物乙的有机物积累量为正值，而植物甲的为负值，C正确；光照强度长期低于光补偿点，植物无有机物的积累，不利于植物的正常生长，D正确。3.(2023·茂名高三综合考试)为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的ATP和ADP含量变化的影响。某研究小组测定的实验结果如图所示。结合图中结果分析，下列叙述错误的是(

)A.光照0～5min,叶肉细胞中发生了ADP与ATP之间的相互转化B.光照5～20min，叶绿体中的ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP转化逐渐停止C.黑暗20～30min，暗反应继续进行导致叶绿体中ATP和ADP的含量呈相反变化D.光暗交替处理30min，光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大答案：B

解析：由题图可知，在开始光照的0～5min内，ATP含量迅速上升，而ADP含量迅速下降，可知叶绿体中发生了ADP与ATP的转化，A正确；光照5～20min，叶绿体中ATP与ADP含量均基本稳定，是因为ATP与ADP的持续转化已稳定维持在一定的速率下，并未停止，B错误；黑暗20～30min，叶绿体因无光照，光反应停止，无法持续合成ATP，而暗反应在停止光照的短时间内继续进行，会继续消耗ATP，同时产生ADP，从而导致了ATP和ADP的含量呈相反变化，C正确；在光暗交替处理30min内，ATP与ADP含量变化较大，这说明光暗条件对叶绿体内ADP与ATP转化过程的影响较大，D正确。4.我国是水稻生产大国，增加水稻的产量一直是科研人员研究的重要课题。图1是将玉米的PEPC酶(与CO2的固定有关)基因与PPDK酶(催化CO2初级受体——PEP的生成)基因导入水稻后，在某一温度下测得光照强度对转基因水稻和原种水稻CO2吸收速率的影响。图2是在光照强度为1000Lux下测得温度影响净光合速率的变化曲线。请据图回答下列问题：(1)图1是在________℃下测得的结果，如调整温度为27℃，重复图1相关实验，A点会向_______移动，推测原因是____________________________________________________________________。(2)据图推测，转基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在________________环境中。科研人员提取并用纸层析法分离这两种水稻等质量叶片的光合色素，通过观察比较________________发现两种植株各种色素含量无显著差异，则可推断转基因水稻是通过促进光合作用的________(填过程)来提高光合速率。解析：(1)CO2的吸收速率表示的是净光合速率，图1中在光照强度为1000Lux下测得的两种水稻的净光合速率分别是20μmol·m－2·s－1和25μmol·m－2·s－1，与图2中在30℃下测得的结果相符，据此可知图1是在30℃下测得的结果。如调整温度为27℃，根据图2可知，原种水稻的净光合速率下降，重复图1相关实验，A点会向左下方移动。(2)据图1、2推测，转基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在高温和强光照环境中，因为这两种条件下转基因水稻的净光合速率均更高，产量更高。科研人员提取并用纸层析法分离这两种水稻等质量叶片的光合色素，通过观察比较各条色素带的宽窄发现两种植株各种色素含量无显著差异，即光反应过程中色素吸收、传递和转化光能的能力基本无差异，但二者的产量相差较大，据此可推断转基因水稻是通过促进光合作用的暗反应过程来提高光合速率的。答案：(1)30左下图1中1000Lux的光照强度下，原种水稻的净光合速率是20μmol·m－2·s－1，结合图2判断，当温度调整为27℃时，该水稻净光合速率小于20μmol·m－2·s－1

(2)高温和强光照各条色素带的宽窄暗反应5.为研究补光对温室内番茄光合作用的影响，某课题小组在自然光照的基础上分别用三种不同波长的光进行了补光实验，补光的光照强度均为150μmol·m－2·s－1，补光时间为上午7：00～10：00，温度适宜，并设置一对照组(CK组)，实验结果如图1所示。(1)CK组所用光应为________；上午10：00，680nm补光组的CO2吸收速率明显高于其他补光组，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若580nm补光组在9：00突然停止补光，则短时间内叶肉细胞中C3的含量将________，NADPH在暗反应中的作用是_______________