2020版高考生物复习第三单元第11讲光合作用和细胞呼吸的关系及影响因素讲义.docx

第11讲光合作用和细胞呼吸的关系及影响因素考纲明细1.影响光合速率的环境因素()2.光合作用与细胞呼吸的综合应用知识自主梳理一、光合作用的影响因素及应用1光(1)光照时间：光照时间延长可以提高光能利用率。方法主要是轮作(一年两茬或三茬)。(2)光质原理a叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。b叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。c单色光中，蓝紫光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。应用a大棚薄膜的选择：无色透明大棚能透过日光中各色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。b补充单色光的选择：蓝紫光。(3)光照强度原理光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的H和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。植物三率间关系a呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。b净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。c真正光合速率净光合速率呼吸速率。曲线模型及分析a描述：在一定范围内随光照强度的增加，光合作用速率加快，光照强度增强到一定程度后光合作用速率就不再增加(限制因素：酶、光合色素和CO2浓度等)。O点：只进行呼吸作用，不进行光合作用。OA段：光合作用速率小于呼吸作用速率。A点：光合作用速率等于呼吸作用速率。AC段：光合作用速率大于呼吸作用速率且随光照强度的增强而增大。C点：光合作用速率达到最大。b光补偿点：光合作用固定的CO2量等于呼吸作用放出的CO2量时的光照强度。光饱和点：达到最大光合速率时的最低光照强度。应用：间作套种农作物和林带树种的合理搭配可以提高光能利用率；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。深入思考若研究对象不是植物组织(绿色叶肉细胞)而是整株植物出现左面曲线图时，叶肉细胞内的气体交换在A点有何变化？提示植物能进行光合作用的只有绿色组织器官，而所有细胞都要进行呼吸作用。因此A点是植株的光补偿点，但叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，即吸收CO2释放O2。(4)同一植株中气体在不同状况下代谢特点及代谢强度的规律黑暗状况时，植物只进行细胞呼吸，此时植物从外界吸收O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外(如图所示)。有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸强度。a若细胞呼吸的速率大于光合速率，线粒体不仅吸收光合作用产生的O2，还需从外界环境中摄取O2，细胞呼吸释放的CO2被叶绿体吸收，多余的被排出。(如图1)b若细胞呼吸速率等于光合速率，植物与外界不进行气体交换，即细胞呼吸产生的CO2正好被光合作用暗反应吸收，光合作用产生的O2正好被细胞呼吸第三阶段所利用。(如图2)c较强光照时，植物光合速率大于细胞呼吸速率，释放的O2除部分用于细胞呼吸外，还有部分被释放出去。(如图3)2CO2浓度：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。(1)描述：在一定范围内随CO2浓度的增大，光合速率逐渐增加，当CO2浓度达到一定值时，再增大CO2浓度，光合作用速率将不再增加。图乙中的A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。(2)CO2饱和点和补偿点CO2饱和点：光合速率达到最大值时环境中CO2浓度称CO2饱和点(B点和B点)。CO2补偿点：植物光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点(A点)。(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行、通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。特别提醒1阳生植物的光补偿点和光饱和点都比阴生植物高。2植物进行光合作用的同时还进行呼吸作用。特别提醒注：1、2、3、4、5、6所指过程不可能在一个细胞中同时发生。(1)只发生呼吸作用：1和2。(2)呼吸作用光合作用：3和4。(3)光合作用呼吸作用：3、4、5、6。深入思考大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。提示有机肥在被微生物分解的时候会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，促进光合作用。3温度：温度对光合作用的影响是通过影响与光合作用有关的酶的活性来实现的。(1)描述：在一定范围内，随温度的升高，酶的活性增强，光合作用速率提高。超过最适温度，随温度的升高，光合作用速率下降。(2)应用温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。4水：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外，水还能影响气孔的开闭，从而间接影响CO2进入植物体，所以水对光合作用有较大的影响。应用：生产上为保证植物光合作用的正常进行，常采用预防干旱(如雨后中耕松土，其目的之一就是减少土壤中水的散失；地膜覆盖，一方面是为了保温，另一方面是为了保水)和及时灌溉等措施。5矿质元素：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。例如：N：是蛋白质、叶绿素的组成元素。P：是细胞膜及ATP的组成元素。Mg：是叶绿素的组成元素。应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。6多因子变量对光合速率影响分析(1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示：(2)曲线分析：P点前，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因素，随该因素的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因素，要想继续提高光合速率，可适当提高图示中的其他因素的强度。PQ间的主要因素有两个：一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。(3)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。易错判断1温度既影响光反应又影响暗反应，且对二者作用效果相同。()2净光合作用强度最高时的温度，不一定是光合酶的最适温度。()深入思考北方夏季中午，光照强度很强，但植物的光合作用强度明显减弱的原因？提示北方夏季中午，温度很高，蒸腾作用很强，失水过多，导致大量气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用强度明显减弱。二、光合作用与细胞呼吸的关系光合作用与呼吸作用的区别与联系易错判断1线粒体与叶绿体的内膜均参与代谢过程。()2线粒体、叶绿体中都含有少量DNA、RNA。()3线粒体、叶绿体中都含有葡萄糖。()4线粒体、叶绿体都能产生ATP，且均可用于各项生命活动。()深入思考提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，能否独立完成有氧呼吸和光合作用过程？提示叶绿体可以独立完成光合作用过程，而有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，线粒体内只能进行有氧呼吸的第二和第三阶段，故提取完整的线粒体，不能独立完成有氧呼吸过程。特别提醒1光合作用中产生的H是还原型辅酶(NADPH)简化的表示方式，而细胞呼吸中产生的H是还原型辅酶(NADH)简化的表示方式，二者不是一种物质，尽管书写形式相同。2还原氢的书写形式一定不能写成H、H或H2，只能写成H、NADH或NADPH。考点题型突破考点光合作用与呼吸作用的关系题型 光合作用与呼吸作用过程判断1(2018天津和平一模)下图所示为甘蔗叶肉细胞内的系列反应过程，下列有关说法正确的是()A过程产生H，过程消耗H，过程既产生也消耗HB过程只发生在叶绿体基质中，过程只发生在线粒体基质中C过程消耗CO2、释放O2，过程消耗O2、释放CO2D若叶肉细胞内过程的速率大于过程的速率，则甘蔗的干重必然增加答案A解析过程分别为光反应、暗反应、细胞呼吸和ATP的水解，H产生于光反应，用于暗反应，细胞呼吸中，既可产生H也可消耗H，A正确；暗反应只发生在叶绿体基质中，细胞呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，B错误；光反应阶段不消耗CO2，C错误；叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率，但甘蔗植株中非叶肉细胞部分的呼吸作用速率有可能大于叶肉细胞的净光合作用速率，甘蔗干重未必增加，D错误。题后归纳 光合作用与细胞呼吸中H和ATP的来源、去路11下图为高等植物细胞内发生的部分物质转化过程示意图。下列有关分析不正确的是()A发生在生物膜上的过程有B人体细胞中也可发生的过程有C过程形成的ATP可用于过程D在光照充足等适宜条件下，消耗的CO2多于产生的CO2答案C解析分析图解，表示暗反应，表示有氧呼吸的第一、二阶段，表示光反应，表示有氧呼吸的第三阶段。光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上，有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上，A正确；人体细胞不能进行光合作用，但是能够进行细胞呼吸，因此可发生的过程有，B正确；过程水的光解不需要ATP，过程形成的ATP可用于各项生命活动，C错误；在光照充足等适宜条件下，光合作用消耗的CO2多于呼吸作用产生的CO2，D正确。12(2018江苏高考)下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指H)，请回答下列问题：(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为_，其中大多数高等植物的_需在光照条件下合成。(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在_(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内，在_(填场所)组装。(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为_后进入乙，继而在乙的_(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的_(填场所)转移到ATP中。(4)乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括_(填序号)。C3的还原内外物质运输H2O裂解释放O2酶的合成答案(1)叶绿素、类胡萝卜素叶绿素(2)类囊体膜上基质中(3)丙酮酸基质中内膜上(4)解析(1)甲为叶绿体，甲中能将光能转化为化学能的色素有叶绿素和类胡萝卜素，其中大多数高等植物叶绿素的合成需要光。(2)参与光反应中心的蛋白分布于叶绿体的类囊体膜上，参与催化CO2固定的酶分布于叶绿体的基质中。(3)由甲(叶绿体)输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为丙酮酸后进入乙(线粒体)，在线粒体的基质中被彻底分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，其中的能量最终可在乙(线粒体)的内膜上经有氧呼吸的第三阶段转移到ATP中。(4)由图知，乙(线粒体)产生的ATP可被甲(叶绿体)内的耗能过程利用，C3的还原、内外物质的主动运输及胞吞和胞吐、酶的合成均消耗ATP，H2O裂解释放O2的过程属于光反应，可以合成ATP。考点光合作用的影响因素及应用题型一 单一因素对光合作用影响的分析和探究1(光照强度的影响)(2017天津高考)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。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是()A光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型B光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型C光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度D光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度答案D解析突变型水稻叶片叶绿素含量低于野生型，光照强度低于P时，对光照的吸收能力低于野生型，则光反应强度低于野生型，A正确；突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型，光照强度高于P时，突变型的CO2吸收速率大于野生型，则暗反应强度高于野生型，B正确；光照强度低于P时，由于突变型的光合速率随光照强度增大而增大，则限制其光合速率的因素主要是光照强度，C正确；光照强度高于P时，突变型水稻的光合速率随着光照强度增大而增大，故此时限制突变型水稻光合速率的主要环境因素是光照强度，D错误。2(CO2浓度的影响)(2018太原期中)如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。下列分析正确的是()ACO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用B适当增加光照强度，a点将左移CCO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等D甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强答案B解析a点时表明甲植物的净光合速率为0，此时光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误；a点时，CO2浓度一定，此时适当增加光照强度可提高光合作用强度，因此a点将左移，B正确；CO2浓度为b时，甲、乙两植物的净光合作用强度相等，由于不知道两植物的呼吸作用强度，因此不能比较总光合作用强度，C错误；由两条曲线的平台期可以看出，当CO2浓度达到一定值以后，光合作用强度就达到了饱和点，D错误。3(水分的影响)(原创)如图是某植物在水分胁迫(缺水，T5)和正常生长(T1)时，光合速率的日变化规律。回答下列问题：(1)由上图可知，从6：3017：30净光合速率_，说明_，导致植物体内有机物量的积累。(2)由上述结果可知，_可以影响光合作用速率，水分胁迫引起光合速率降低的原因是_。(3)正常生长情况下，该植物在12：30左右出现净光合速率明显降低的现象，原因是_。可以通过改变_(环境条件)或者提高_(从暗反应过程的角度分析植物自身特性)以避免上述现象。答案(1)均大于0光合作用强度(速率)大于呼吸作用强度(速率)(2)水分、光照强度、温度干旱初期光合速率下降主要原因是水分缺失可能引起气孔关闭，暗反应速率降低，光合速率降低(3)温度过高，蒸腾作用失水过多，气孔关闭，CO2吸收不足水分供应CO2与C5结合的酶的活性解析(1)由图可知，从6：3017：30净光合速率均大于0，说明光合作用强度(速率)大于呼吸作用强度(速率)导致植物体内有机物量的积累。(2)略。(3)正常生长情况下，该植物在12：30左右温度过高，蒸腾作用失水过多，气孔关闭，CO2吸收不足，从而导致净光合速率明显降低。可以通过增加水分供应或者提高CO2与C5结合的酶的活性以避免上述现象。知识拓展关于环境因素影响光合速率的三点说明(1)温度改变对光合作用的影响：当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。(2)CO2浓度对光合作用的影响：CO2浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用。(3)光对光合作用的影响：光照不但影响光反应，而且光是叶绿素合成的必要条件，因此植物在暗处呈黄色。题型二 多因素对光合速率影响的分析4在下列曲线图中，有M、N、O、P、Q五个点，对它们含义的叙述中正确的是()M点时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，且光合作用强度弱于呼吸作用强度N点时，植物体只进行呼吸作用；O点时，植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度Q点时，光照强度不再是限制光合速率的因子，CO2浓度是限制光合速率的主要因素P点前，限制光合速率的主要因素是光照强度A B C D答案C解析M点时，光照强度为0，植物叶肉细胞只进行呼吸作用，错误；N点净光合速率为0，说明光合作用强度和呼吸强度相等，O点在M点与N点之间，所以植物体的光合作用强度小于呼吸作用强度，错误；Q点时，随着光照强度的增加，光合速率不再改变，光照强度不再是影响光合速率的主要因素，而CO2浓度增加，光合速率增大，说明此时CO2浓度是限制光合速率的主要因素，正确；P点前，随光照强度增大，光合速率也增大，影响光合速率的主要因素是光照强度，正确。5电场会对植物的生长发育产生一种“无形”的影响。在温室中同时增补电场和增施CO2，蔬菜产量可提高70%左右，这就是著名的“电场产量倍增效应”。科学家根据电场强度与CO2浓度对黄瓜幼苗光合作用强度影响的实验，绘制如下曲线。据图回答下列问题：(1)第1组实验的作用是_。在饱和光照强度下，该实验的自变量是_。(2)第1组实验和第2组实验的曲线比较，说明_。(3)根据实验曲线可知，在相同光照强度下，为了最大限度地增加作物产量，可以采取的措施是_。答案(1)对照电场强度和CO2浓度(2)强电场可以提高植物的光合作用强度(3)增补电场和增施CO2解析(1)第1组实验的条件为大气电场和大气CO2浓度，属于对照组，起对照作用。饱和光照强度下，实验的自变量是电场强度和CO2浓度。(2)第1组和第2组对比，二者的自变量为电场强度，第2组的净光合作用强度大于第1组，而二者的细胞呼吸强度相等，因此说明强电场可以提高植物的光合作用强度。(3)分析曲线可知，同一光照强度下净光合作用强度最大的是第4组，因此为了最大限度地增加作物产量，可增加电场强度和提高CO2浓度。技法提升解答光合作用相关曲线的基本步骤明标即明确横坐标和纵坐标所表示的含义找点即找出曲线中的起点、止点、顶点、交点和转折点等关键点。如光照强度(或CO2浓度)对光合作用强度影响的曲线中，在光照强度为0时，曲线在纵坐标上对应的点表示细胞呼吸所释放的CO2量或消耗的O2量；曲线在横坐标上的交点为光补偿点(或CO2补偿点)，即表示光合作用强度与细胞呼吸强度相同时的光照强度(或CO2浓度)析线即找出曲线上升、下降或波动等变化趋势，并找出变化的原因。如夏天一天中的光合作用曲线，往往会呈现“M”型变化，其“午休”效应出现的原因是缺水导致气孔关闭，使得CO2供应不足找因在受多种因素影响时，找出曲线的限制因素。方法是对纵坐标或横坐标画垂线、或者只看某一条曲线的变化，从而将多因素转变为单一因素，进而确定限制因素考点光合速率与呼吸速率的关系题型一 光合速率和呼吸速率的关系1(2018全国卷)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是_。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是_，判断的依据是_。(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是_。(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的_(填“O2”或“CO2”)不足。答案(1)甲(2)甲种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大(3)乙(4)CO2解析(1)由图分析可知，当光照强度大于a时，相同光照强度下，甲植物的净光合速率大于乙，有机物的积累较多，对光能的利用率较高。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度相对较弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，因此种植密度过大时甲植物净光合速率下降幅度比乙大。(3)从图中可以看出，乙植物的光饱和点以及光补偿点都比甲植物低，适合在光照强度相对更弱的环境中生长，林下的光照强度低，因此更适合在林下种植的是植物乙。(4)夏日晴天中午12：00时，植物为了减少蒸腾作用对水分的散失，叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞间的二氧化碳的含量下降，从而引起光合速率下降。技法提升植物“三率”的判定(1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。(2)根据关键词判定11(2018北京市丰台区高三二模)为了研究缺失叶黄素的植株(甲)和正常的植株(乙)光合作用速率的差异，某实验小组设计实验并测得相关数据如下表(温度和CO2浓度等条件均适宜)。下列有关说法正确的是()A植株甲因缺少叶黄素而使得叶片呈现黄色，且呼吸速率降低B光照强度为3 klx时，植株甲光合作用所需CO2只来源于呼吸作用C光照强度为1 klx时，植株乙的光合速率大于其呼吸速率D光照强度为3 klx时，甲、乙两植株固定CO2速率的差为4 mg/(100 cm2h)答案D解析据表格数据分析：甲的呼吸速率比乙低，但叶黄素是黄色，缺少叶黄素会使叶片呈现其他色素的颜色，一般为绿色，A错误；光照强度为3 klx时，植株甲光合速率达到最大值，光合作用所需CO2来自呼吸作用和外界环境吸收，B错误；植株乙的光合速率等于呼吸速率时的光照强度为3 klx，所以在光照强度为1 klx时，植株乙的呼吸速率大于其光合速率，C错误；光照强度为3 klx时，植株甲光合速率达到最大值，固定CO2量呼吸作用释放CO2量光合作用净吸收CO2量61218 mg/(100 cm2h)，光照强度为3 klx时，植株乙光合速率呼吸速率14 mg/(100 cm2h)，即此光照强度下甲、乙两植株固定CO2速率的差为4 mg/(100 cm2h)，D正确。12(2018唐山二模)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图所示。则有关叙述错误的是()A25 时该植物积累有机物最快B在030 范围内，温度对光合作用有关酶的影响相对于呼吸作用有关酶的影响更大C45 时叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率D春季大棚栽培该植物白天适当提高温度可提高产量答案C解析25 时净光合速率最大，所以积累有机物最快，A正确；030 范围内光合速率上升较快，所以温度对光合作用酶影响较大，B正确；春季气温较低，应适当在白天提高温度，增加光合速率，D正确；45 时整个植物的光合速率等于呼吸速率，因为还存在非光合作用的细胞，所以叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C错误。题型二 密闭环境中和开放环境植物光合速率与呼吸速率的曲线分析2将某种植物栽培于玻璃温室内，下图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变化情况，则下列相关说法不正确的是()A图中曲线表示植物积累有机物的区段是bfBg点与a点相比，植物体内有机物含量更高Cde段CO2浓度下降趋于平缓的原因主要是CO2供应不足Db、c、d三点的C3含量满足cb，cd答案D解析分析题图，当测定的二氧化碳浓度下降时，表示光合速率大于呼吸速率，即植物积累有机物，因此图中曲线积累有机物的区段是bf段，A正确；g点CO2浓度低于a点，植物积累有机物，植物体内有机物含量升高，B正确；de段气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，CO2浓度下降趋于平缓，C正确；bc段光照逐渐增强，H和ATP增多，C3含量减少，即cb，cd段CO2供应减少，C3含量减少，即cd，D错误。3如图表示的是一昼夜北方某作物植株CO2吸收量的变化。甲图为盛夏某一晴天，乙图是在春季的某一晴天。对两图的相关原因分析不正确的是()A甲图中有机物积累最多的是G点，两图中B点植物干重均低于A点时的干重B植株有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可增加OA的绝对值C两图中DE时间段叶绿体中三碳化合物含量均大大减少D甲图中E点与G点相比，叶绿体中的ATP含量较多答案C解析G点光合作用强度与呼吸作用强度相等，以后呼吸作用强度大于光合作用强度，故有机物积累最多的是G点，两图中AB段只进行呼吸作用，故B点植物干重均低于A点时的干重，A正确；有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可提高呼吸强度，B正确；甲图DE时由于光照强，气温高，导致蒸腾作用强，水分散失多，气孔关闭，CO2供应不足，光合作用速率略有下降，三碳化合物来源减少，去路未变，含量减少，乙图是由于光照强度减弱，光反应减弱，导致光合速率下降，三碳化合物来源不变，去路减少，含量会升高，C错误；甲图中E点与G点相比，E点光合作用强度比G点强，叶绿体中的ATP含量较多，D正确。题后归纳 1.相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较2.夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图如下：a点：凌晨34时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放量减少。b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。bc段：由于光照较弱，光合作用小于呼吸作用。c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。ce段：上午7时至下午6时左右，光合作用大于呼吸作用。d点：温度过高，失水过多部分气孔关闭，出现“光合午休”现象。e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。ef段：光合作用小于呼吸作用，f点之后植物停止光合作用。温馨提示：关于有机物情况：积累有机物时间段：ce段；制造有机物时间段：bf段；消耗有机物时间段：Og段；一天中有机物积累最多的时间点：e点；一昼夜有机物的积累量：SPSMSN。题型三 光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动4下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是()A图1中，若光照强度适当增强至最适状态，a点左移，b点右移B图2中，若CO2浓度适当增大至最适状态，a点右移，b点左移C图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多D图3中，限制b点光合作用的主要因素是光照强度和CO2浓度答案B解析由图示分析可知：图1中，a点表示CO2补偿点，b点表示CO2饱和点，当光照强度适当增强至最适状态，光合速率增大，b点右移，要使光合速率等于呼吸速率，a点左移，A正确；图2中，a点表示光补偿点，b点表示光饱和点，根据图1分析过程可知a点左移，b点右移，B错误；图3中，b点时，光照强度和CO2浓度均是光合作用的限制因素，a点和b点的光照强度相同，a点的CO2浓度高于b点的CO2浓度，故a点时叶绿体中C3含量比b点多，C、D正确。5科学家研究小麦20 时光合作用强度与光照强度的关系，得到如图曲线。下列有关叙述错误的是()A在25 条件下研究时，cd段位置会上移，a点会下移Ba点时叶肉细胞产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体C其他条件适宜，当植物缺Mg时，b点将向右移动Dc点之后小麦光合作用强度不再增加，可能与叶绿体中酶的浓度有关答案B解析当温度升高为25 时，因为在适宜温度范围内，所以呼吸作用和光合作用强度都会增大，因此cd段会上移，a点会下移，A正确；a点时，光照强度为零，故小麦只通过呼吸作用产生ATP，进行的场所是细胞质基质和线粒体，其中线粒体是细胞器，B错误；Mg是植物合成叶绿素的必需元素，叶绿素在光合作用时可以吸收和传递光能，在其他条件适宜的情况下，当缺少Mg元素时，叶绿素的合成就会受阻，从而使光合作用的强度降低，由于呼吸作用的强度不受影响，所以要让光合作用和呼吸作用相等，就必须要增加光照强度以提高光合作用强度，因此b点右移，C正确；据图可知，c点是光饱和点，c点之后光合作用强度不再随光照强度增大而增大，此时影响的因素可能是色素含量、酶的浓度等，D正确。技法提升光合作用与呼吸作用中点移动问题(1)呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。(2)呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。(4)在外界条件的影响下，通过分析光合速率和呼吸速率的变化，进而对曲线上某一点的纵、横坐标进行具体分析，确定横坐标左移或右移，纵坐标上移或下移，最后得到该点的移动方向。题型四 植物是否生长的判断题6将某种植物放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响，实验以该植物叶绿体光合作用吸收的CO2总量与线粒体呼吸作用CO2的释放量为指标，实验结果如下表所示。下列对该植物数据表格分析正确的是()A昼夜不停地光照，温度为20 时该植物不能生长B昼夜不停地光照，温度为45 时，最有利于有机物的积累C每天交替进行12 h光照12 h黑暗，温度均保持在45 条件下，能正常生长D每天交替进行12 h光照12 h黑暗，温度均保持在35 条件下，能正常生长答案D解析温度为20 时，光照下叶绿体CO2吸收总量为1.00 mg/h，该值表示真光合速率，真正光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0，昼夜不停地光照，该植物能够正常生长，A错误；昼夜不停地光照，温度为35 时有机物积累最多，B错误；每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，温度均保持在45 时，该植物的有机物积累量为3.50123.002430(mg)0，植物生长。昼夜有机物积累量0，植物不生长，长时间小于0，植物将死亡。微专题光合速率和呼吸速率的测定一装置图法测定光合速率与呼吸速率气体体积变化法测光合作用O2产生或CO2消耗的体积(1)装置中溶液的作用在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，能保证容器内CO2浓度的恒定。(2)测定原理甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。真正光合速率净光合速率呼吸速率。(3)测定方法将植物置于黑暗中(甲装置)一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。将同一植物置于光下(乙装置)一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。(4)物理误差的校正为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。1(2019西安模拟)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，不可能出现的是()A甲、乙装置水滴都左移B甲、乙装置水滴都右移C甲装置水滴不动，乙装置水滴左移D甲装置水滴右移，乙装置水滴左移答案B解析在黑暗条件下，甲乙装置都只进行呼吸作用，呼吸作用消耗氧气，而装置中二氧化碳量保持平衡，因此水滴都左移，A正确；如果甲、乙装置水滴都右移，说明装置中气体量会增多，青蛙呼吸作用不可能使气体量增多，B错误；甲装置中的绿色植物光合作用等于呼吸作用时水滴不动，乙装置水滴应向左移，C正确；甲装置中的绿色植物光合作用大于呼吸作用时装置中水滴向右移，乙装置水滴应向左移，D正确。2某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：甲、乙两装置的D中都放入，装置乙作为对照。将甲、乙装置的玻璃钟罩进行处理，放在温度等相同且适宜的环境中。30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：甲、乙两装置的D中放入_。把甲、乙装置放在_。30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。(3)实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表：(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是 g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是 g(不考虑昼夜温差的影响)。答案(1)NaOH溶液遮光(2)NaHCO3溶液，装置乙作为对照光照充足、温度等相同且适宜的环境中(3)左右(4)484解析(1)要测光合作用强度必须先测呼吸作用强度，在测呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的CO2，植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。(2)在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。(3)若该装置测定细胞呼吸作用强度时，液滴的移动来自氧气的吸收量，液滴向左移动；若该装置测定植物的净光合作用强度时，液滴的移动来自氧气的释放量，液滴向右移动。(4)对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.50.5)24(g/h)；净光合速率为(4.50.5)28(g/h)，白天光照15 h的净光合作用量是815120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量，即1204984(g)。技法提升光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制(1)增加水中O2泵入空气或吹气或放入绿色水生植物；(2)减少水中O2容器密封或油膜覆盖或用凉开水；(3)除去容器中CO2氢氧化钠溶液；(4)除去叶中原有淀粉置于黑暗环境中；(5)除去叶中叶绿素酒精隔水加热；(6)除去光合作用对呼吸作用的干扰给植株遮光；(7)如何得到单色光棱镜色散或薄膜滤光；(8)线粒体提取细胞匀浆离心。二“半叶法”测定光合作用有机物的产生量将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表呼吸作用强度，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。3某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2h)。请分析回答下列问题：(1)MA表示6 h后叶片初始质量呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6 h后_呼吸作用有机物的消耗量。(2)若MMBMA，则M表示_。(3)真光合速率的计算方法是_。(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。_。答案(1)叶片初始质量光合作用有机物的总产量(2)B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积时间)(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率解析叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示6 h后叶片初始质量光合作用有机物的总产量呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后叶片初始质量呼吸作用有机物的消耗量，则MBMA就是光合作用6 h有机物的总产量(B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算真光合速率，即M值除以时间再除以面积。三黑白瓶法测定溶氧量的变化通过净光合作用强度和呼吸作用强度推算总光合作用强度的试题是常见题型，掌握常见的“黑白瓶”问题的测定原理，是解答此类试题的关键。具体方法如下：(1)“黑瓶”不透光，测定的是呼吸作用量(强度)；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量(强度)。总光合作用量(强度)净光合作用量(强度)呼吸作用量(强度)。(2)有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为呼吸作用量(强度)；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量(强度)；二者之和为总光合作用量(强度)。(3)没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量黑瓶中测得的现有量总光合作用量。4(2018福建泉州市联考)某生物科研小组，从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10 mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，温度保持不变，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中错误的是()光照强度/klx0(黑暗)abcde白瓶溶氧量/(mgL1)31016243030黑瓶溶氧量/(mgL1)333333A黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧B光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用C当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21 mg/(L24 h)D当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合作用速率不会增加答案B解析黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，A正确；光照强度为a klx时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶氧量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗，B错误；当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量净光合作用量呼吸作用消耗量(2410)721mg/(L24 h)，C正确；当光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加，即白瓶中植物的光合作用速率不会增加，D正确。四叶圆片上浮法分析影响光合作用的因素利用“真空渗入法”排除叶肉细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。5图甲为研究光合作用的实验装置，用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉底，然后将等量的叶圆片转至不同温度的NaHCO3(等浓度)溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿叶片上浮至液面所用的平均时间(图乙)，下列相关分析正确的是()A在ab段，随着水温的增加，光合速率逐渐减小B上浮至液面的