（江蘇專版）2019版高考生物二輪增分策略 專題二 細胞代謝 考點6 影響光合作用和細胞呼吸的因素學案.doc

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考點6　影響光合作用和細胞呼吸的因素 1．關注光合作用3類影響因素曲線中的“關鍵點” (1)光照強度 ①圖中A點代表的相對值為細胞呼吸強度，B點的代謝特點為植物的光合速率等于細胞呼吸速率，此時的光照強度為光補償點，而圖中C點是達到最大光合速率的最小光照強度，即為光飽和點。 ②若上圖是在光合作用的最適溫度25 ℃條件下測得繪制的曲線，現(xiàn)若將溫度提高至細胞呼吸最適溫度30 ℃，再測得數(shù)據(jù)繪制曲線，則圖中A點下移，B點右移，C點左移，D點左下移；若環(huán)境缺少鎂，則A點不動，B點右移，C點左移，D點左下移。 ③若上圖是陽生植物的相關曲線，則陰生植物的曲線中B點左移，C點左移，D點左下移。 ④圖中D點之前的限制因素為光照強度，而D點之后的限制因素：外因有溫度、CO2的供應量；內(nèi)因有色素含量、酶的數(shù)量和活性、C5的含量等。 (2)CO2濃度 ①圖乙中A點時代謝特點為光合速率與細胞呼吸速率相等，此時的二氧化碳濃度為二氧化碳補償點，而圖甲中D點時二氧化碳濃度是植物進行光合作用時最小二氧化碳濃度，從D點才開始啟動光合作用。 ②B點和P點的限制因素：外因有溫度和光照強度；內(nèi)因有酶的數(shù)量和活性、C5的含量、色素含量等。 (3)多因子影響 曲線分析：P點時，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當達到Q點時，橫坐標所表示的因素不再是影響光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法。 2．聚焦氧氣濃度對細胞呼吸相關兩類曲線中關鍵點 (1)圖甲中O2濃度為0時，并非細胞呼吸強度為0，而是只進行無氧呼吸，氧氣濃度大于0小于10%時兩種呼吸類型均有，大于等于10%時只進行有氧呼吸；圖乙中從c點開始也是只進行有氧呼吸，并且c點以后隨著氧分壓在一定范圍內(nèi)的增大，有氧呼吸還會加強。另外，圖乙中a、b、c的有氧呼吸強度逐步增強，而無氧呼吸強度逐步減弱，c時降為0。 (2)圖甲中AB＝BC，但是氧濃度為C點時，無氧呼吸和有氧呼吸消耗葡萄糖的速率并不相同。 (3)圖甲中R點時，細胞呼吸釋放出的CO2總量最小，由此可知，在儲藏種子或蔬菜水果保鮮時應保持低溫、低氧而非無氧。 3．聚焦自然環(huán)境及密閉容器中植物一晝夜氣體變化曲線 (1)自然容器中一晝夜植物光合作用曲線 ①a點：夜溫降低，細胞呼吸減弱，CO2釋放減少。 ②開始進行光合作用的點：b點，結(jié)束光合作用的點：m點。 ③光合速率與呼吸速率相等的點：c、h點，有機物積累量最大的點：h點。 ④de段下降的原因是氣孔關閉，CO2吸收減少，fh段下降的原因是光照減弱。 (2)密閉容器中一晝夜CO2和O2含量的變化 ①光合速率等于呼吸速率的點：C、E點。 ②圖1中若N點低于虛線，該植物一晝夜表現(xiàn)為生長，其原因是N點低于M點，說明一晝夜密閉容器中CO2濃度減少，即總光合量大于總呼吸量，植物生長。 ③圖2中若N點低于虛線，該植物一晝夜不能生長，其原因是N點低于M點，說明一晝夜密閉容器中O2濃度減少，即總光合量小于總呼吸量，植物不能生長。 題組一　辨析光合速率隨環(huán)境因素的變化 1．研究人員在相同且適宜溫度條件下分別測定了兩個作物品種S1、S2的光飽和點(光飽和點是達到最大光合速率所需的最小光照強度)。當增加環(huán)境中CO2濃度后，測得S1的光飽和點沒有顯著改變，S2的光飽和點顯著提高。下列敘述不正確的是(　　) A．S1的光飽和點不變，可能是原條件下光反應產(chǎn)生的[H]和ATP不足 B．S1的光飽和點不變，可能是原條件下CO2濃度未達到飽和 C．S2的光飽和點提高，可能是原條件下光反應產(chǎn)生的[H]和ATP未達到飽和 D．S2的光飽和點提高，可能是原條件下CO2濃度不足 答案　B 解析　光飽和點時限制光合作用的主要環(huán)境因素是溫度或CO2濃度，增加環(huán)境中CO2濃度后，測得S1的光飽和點沒有顯著改變，可能的原因是光反應產(chǎn)生的[H]和ATP不足，A正確；S1的光飽和點不變，可能是原條件下CO2濃度也已經(jīng)達到飽和，B錯誤；增大CO2濃度后，暗反應速率提高，需要消耗光反應產(chǎn)生的[H]和ATP，因此S2的光飽和點提高，C正確；S2的光飽和點提高，可能是原條件下CO2濃度不足，還沒有達到CO2飽和點，D正確。 2．(2018徐州聯(lián)考)在適宜溫度、水分和一定的光照強度下，甲、乙兩種植物葉片的CO2凈吸收速率與CO2濃度的關系如圖所示，下列說法正確的是(多選)(　　) A．CO2濃度大于a時，甲才能進行光合作用 B．CO2濃度為b時，甲、乙總光合作用強度相等 C．適當增加光照強度，c點將右移 D．限制P點CO2凈吸收速率的因素可能是光照強度 答案　CD 解析　a時表明甲植物的凈光合速率為0，此時光合作用強度等于細胞呼吸強度，A錯誤；CO2濃度為b時，甲、乙兩植物的凈光合作用強度相等，由于不知道兩植物的細胞呼吸強度，因此不能比較二者的總光合作用強度，B錯誤；c點時，CO2濃度不再是限制光合作用的主要因素，因此此時適當增加光照強度可提高光合作用強度，c點將右移，C正確；圖中曲線是在最適溫度條件下測定的，所以限制P點CO2凈吸收速率的因素可能是光照強度，D正確。 3．科研人員分別在25 ℃和42 ℃培養(yǎng)條件下(其他條件適宜)，測得某植物的部分數(shù)據(jù)如圖所示。已知該植物生長的適宜溫度條件是25～35 ℃。請回答相關問題： (1)圖中甲組代表________℃下測得的結(jié)果，作出該判斷的理由是____________________。 (2)某興趣小組測定了25～42 ℃范圍內(nèi)該植物的凈光合速率，發(fā)現(xiàn)30 ℃時凈光合速率最大，則30 ℃__________(填“是”“不是”或“不一定是”)光合作用的最適溫度，原因是________________________________________________________________________。 (3)若將培養(yǎng)溫度由25 ℃快速提升至42 ℃時，據(jù)圖分析，該植物葉肉細胞間隙CO2濃度明顯__________(填“上升”或“下降”)，這一變化的主要原因是______________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)25　此溫度屬于該植物適宜生長的溫度，與42 ℃相比，凈光合速率大　(2)不一定是　沒有測定相應溫度下的呼吸速率，無法確定實際光合作用速率　(3)上升　光合作用減弱，葉肉細胞對CO2的利用速率降低 解析　(1)據(jù)題干可知，該植物生長的適宜溫度是25～35 ℃。因此25 ℃下植物凈光合速率大于42 ℃，因此圖中甲組代表25 ℃下測得的結(jié)果。(2)由題干可知，由于沒有測定相應溫度下的呼吸速率，無法確定實際光合作用速率，所以即使30 ℃時凈光合速率最大，30 ℃也不一定是光合作用的最適溫度。(3)由圖中數(shù)據(jù)可知，若將培養(yǎng)溫度由25 ℃快速提升至42 ℃時，該植物葉肉細胞間隙CO2濃度明顯上升；這是由于溫度升高，使酶活性下降，光合作用減弱，葉肉細胞對CO2的利用速率降低所致。 思維延伸 (1)為探究某觀賞植物的A、B兩個品種在干旱條件下生理活動的變化，研究者在溫度適宜的條件下釆用控水方法模擬干旱條件進行實驗，結(jié)果如圖，則： ①根據(jù)光合作用過程推測，干旱條件下A、B兩品種的光飽和點比正常供水條件下________(填“高”或“低”)，推測理由是________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②據(jù)圖分析，在干旱條件下________品種更適于在弱光環(huán)境下生存，做出判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案?、俚汀「珊禇l件下氣孔開度降低(氣孔關閉)，CO2吸收減少，暗反應減弱，需要光反應提供的[H]和ATP少，因此較弱的光照即可滿足暗反應的需求?、贐　B品種光補償點低于A品種，說明該品種在干旱條件下利用弱光的能力更強(4～6 klx時B品種凈光合速率較高) (2)某科研小組研究了不同環(huán)境條件下CO2濃度對銀杏凈光合速率的影響，得到如圖所示曲線。請回答： ①由圖可知，與28 ℃相比，溫度為15 ℃時，增加CO2濃度對提高凈光合速率的效果不顯著，原因是____________________。當CO2濃度為300 μmolmol－1時，28 ℃條件下銀杏凈光合速率明顯低于20 ℃和15 ℃下的銀杏凈光合速率，原因主要是__________________ ________________________________________________________________________。 ②假如圖中C和A曲線分別表示相同光照和溫度下，CO2濃度對某兩種植物甲和乙的凈光合速率的影響，那么將等大的甲和乙幼苗共同種植在一個透明密閉的裝置中，一段時間后，__________植物先死亡，理由是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案?、贉囟鹊?，導致酶活性低　28 ℃條件下，光合作用受CO2濃度的限制，而銀杏的細胞呼吸強度又比20 ℃和15 ℃時強?、谝摇〖啄芾玫蜐舛菴O2進行光合作用，乙不能 題組二　辨析光合速率隨時間的變化特點 4．某生物小組利用圖1裝置在光合作用最適溫度(25 ℃)下培養(yǎng)某植株幼苗，通過測定不同時段密閉玻璃罩內(nèi)幼苗的O2釋放速率來測量光合速率，結(jié)果如圖2所示，以下說法錯誤的是(　　) A．若用缺鎂的完全培養(yǎng)液培養(yǎng)一段時間，光合作用的光反應減弱，暗反應也減弱 B．曲線中t1～t4時段，玻璃罩內(nèi)CO2濃度最高點和最低點依次是t1和t4 C．t4時補充CO2，此時葉綠體內(nèi)C3的含量將增多 D．若t4時玻璃罩內(nèi)O2的量比t0時增加了128 mg，則此階段植株積累葡萄糖的量為120 mg 答案　B 解析　鎂是合成葉綠素的必需元素，所以用缺鎂的完全培養(yǎng)液培養(yǎng)一段時間，葉肉細胞內(nèi)葉綠素合成減少，光反應因色素分子吸收的光能減少而減弱，產(chǎn)生的[H]和ATP減少，暗反應也隨之減弱，A正確；分析圖2可知：縱坐標O2釋放速率表示凈光合速率，而凈光合速率＝實際光合速率－呼吸速率，據(jù)此可判斷，在t1～t2時段，O2釋放速率小于零，說明實際光合速率小于呼吸速率，玻璃罩內(nèi)CO2濃度不斷升高，在t2時刻達到最高點，在t2～t4時段，O2釋放速率大于零，說明實際光合速率大于呼吸速率，玻璃罩內(nèi)CO2濃度不斷降低，在t4時刻達到最低點，B錯誤；t4時補充CO2，導致暗反應階段中的CO2固定過程加快，此時葉綠體內(nèi)C3的含量增多，C正確；若t4時玻璃罩內(nèi)O2的量比t0時增加了128 mg，將其換算為葡萄糖的積累量，則有128180(632)＝120 mg，D正確。 5．某小組在其他外界條件適宜的情況下，研究光照強度和CO2濃度對伊樂藻光合速率的影響，結(jié)果如圖所示。 (1)t1～t2時段內(nèi)，光反應速率和暗反應速率的變化情況是________，兩者的因果關系是________________________________________________________________________。 (2)在突然停止光照后約20 s內(nèi)(t6～t7時段內(nèi))，CO2的吸收速率并沒有立即下降的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)均增大　光反應增強，導致暗反應增強 (2)持續(xù)光照后，突然停止光照，葉肉細胞內(nèi)仍有少量ATP和[H]，使暗反應仍可持續(xù)一段時間 題組三　辨析氣孔變化對光合速率的影響 6．植物葉片表皮上分布有大量的氣孔，氣孔結(jié)構如圖所示，保衛(wèi)細胞吸水導致氣孔開放，保衛(wèi)細胞失水則氣孔關閉，回答下列問題： (1)植物在高溫、強光照條件下光合速率反而下降的現(xiàn)象，稱作“光合午休”。某些植物可觀察到表皮上大量氣孔關閉，此類“光合午休”的原因是__________________________；另一些植物“光合午休”現(xiàn)象出現(xiàn)時，氣孔并不關閉，此類“光合午休”可能的原因是________________________________________________________________________。 (2)已知某植物葉片細胞液的滲透壓與0.10 molL－1 KNO3溶液的滲透壓相當，現(xiàn)撕取該植物葉片表皮，置于不同濃度的KNO3溶液中處理，一定時間后測量葉片氣孔內(nèi)徑，得到如下的結(jié)果(內(nèi)徑越大，表明氣孔開放程度越大)： 氣孔內(nèi)徑(μm) 處理液濃度 0.05 molL－1 0.10 molL－1 0.20 molL－1 2小時 0.79 1.24 0.79 13小時 1.55 1.58 1.34 用0.20 molL－1 KNO3溶液處理時，較短時間內(nèi)即可觀察到氣孔關閉，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是保衛(wèi)細胞______________________。2小時后，氣孔開放程度增大，原因是_____________。本實驗中，在載玻片上應滴加__________________溶液制作表皮臨時裝片，進行觀察。 答案　(1)氣孔關閉，CO2供應減少，暗反應速率下降　溫度上升，光合作用有關酶的活性降低，光合作用速率下降　(2)滲透失水　保衛(wèi)細胞吸收K＋和NO，細胞液滲透壓升高，吸水膨脹　相應濃度的KNO3 解析　(1)植物的光合速率受光照強度、CO2濃度和溫度等因素的影響，植物在高溫、強光照條件下光合速率反而下降的現(xiàn)象，稱作“光合午休”。某些植物可觀察到表皮上大量氣孔關閉，此類“光合午休”的原因是：氣孔關閉，CO2供應減少，暗反應速率下降。另一些植物“光合午休”現(xiàn)象出現(xiàn)時，氣孔并不關閉，此類“光合午休”可能的原因是：溫度上升，光合作用有關酶的活性降低，光合作用速率下降。 (2)已知某植物葉片細胞液的滲透壓與0.10 molL－1 KNO3溶液的滲透壓相當，現(xiàn)撕取該植物葉片表皮，用0.20 molL－1 KNO3溶液處理時，保衛(wèi)細胞滲透失水，氣孔關閉。隨著保衛(wèi)細胞吸收K＋和NO，細胞液滲透壓升高，吸水膨脹，2小時后，氣孔開放程度增大，本實驗的自變量是不同濃度的KNO3溶液，故在載玻片上應滴加相應濃度的KNO3溶液制作表皮臨時裝片，進行觀察。 7．氣孔是植物葉片新陳代謝過程中氣體進出的通路。光照是影響氣孔開閉的主要因素，一般情況下，氣孔在光照下開放，在黑暗中關閉。適當提高溫度也能增加氣孔的開放度，但是如果葉片蒸騰作用強烈時，即使在適宜光照和溫度條件下氣孔也要關閉。某科研小組在夏季晴朗的白天，測定了6：00～18：00間黃瓜幼苗葉片的氣孔阻力(氣孔開度減小，氣孔阻力增大)，結(jié)果如圖所示。 (1)圖中10：00～12：00之間，黃瓜幼苗葉片氣孔阻力增大的主要原因是________________________________________________________________________。 (2)6：00～10：00之間，黃瓜幼苗光合作用速率的變化趨勢是______________，引起這種變化的原因包括________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)葉片蒸騰作用強烈，氣孔部分關閉　(2)(逐漸)增強　光照增強，光反應速率增強；氣孔逐漸開放，胞間CO2濃度上升，暗反應速率增強；溫度升高，酶活性上升 題組四　辨析光合速率曲線中關鍵點的含義 8．(2018鹽城質(zhì)檢)將小麥植株置于密閉玻璃罩內(nèi)，下圖是在不同溫度條件下測定小麥對氧氣的吸收或釋放速率隨光照強度的變化，實驗結(jié)果如圖所示。請回答下列問題： (1)b點的生物學含義是__________________________________________________，此時小麥根尖細胞中產(chǎn)生ATP的場所為__________。適當提高CO2濃度后再測定，圖中的b點將向________移動。 (2)若適當提高CO2濃度，d點將向________________移動。此時葉綠體產(chǎn)生的O2的去向是______________(填“線粒體”“細胞外”或“兩者都有”)。 答案　(1)光合作用產(chǎn)生氧氣的速率等于有氧呼吸消耗氧氣的速率　細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體　左　(2)右下方　兩者都有 解析　(1)分析題圖發(fā)現(xiàn)，縱坐標表示O2吸收速率即凈光合速率，橫坐標表示光照強度；b點氧氣吸收速率為0，即凈光合速率為0，其含義為：光合作用產(chǎn)生氧氣的速率等于有氧呼吸消耗氧氣的速率；此時小麥根尖(根尖中無葉綠體)只能進行細胞呼吸產(chǎn)生ATP，細胞呼吸產(chǎn)生ATP的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。圖中適當提高CO2濃度后，光合速率增加，光補償點減小，b點將向左移動。 (2)提高二氧化碳濃度后，植物的最大光合速率增加，d點會向下移，最大光合速率增加，需要的光照強度會增加，所以d點會向右移，因此d點向右下方移。此時光合速率大于呼吸速率，葉綠體產(chǎn)生的氧氣去向是線粒體和細胞外。 9．陽光穿過森林會在地上投下“光斑”。如圖顯示了生長旺盛的某植物的一片葉子在“光斑”照耀前后的光合作用過程中吸收CO2和釋放O2的情況。則圖中A點時代謝特點是________________________________________________________________________； A點以后葉綠體中______________________ (物質(zhì))含量會暫時增加，此時ATP的移動方向是____________________________________；B點以后植物是否繼續(xù)進行光合作用？________。請說明理由：____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　葉片光反應速率等于暗反應速率　三碳化合物　從類囊體膜移向葉綠體基質(zhì)　是　B點后植物葉片依然在吸收CO2和釋放O2，說明葉片仍在進行光合作用 題組五　辨析呼吸速率的變化曲線 10．(2018連云港模擬)干種子萌發(fā)過程中，CO2釋放量()和O2吸收量()的變化趨勢如圖所示(假設呼吸底物都是葡萄糖)?；卮鹣铝袉栴}： (1)干種子吸水后，自由水比例大幅增加，會導致細胞中新陳代謝速率明顯加快，原因是______________________________________________(至少答出兩點)。 (2)種子萌發(fā)過程中的12～30 h之間，細胞呼吸的產(chǎn)物是______________和CO2。若種子萌發(fā)過程缺氧，將導致種子萌發(fā)速度變慢甚至死亡，原因是____________________________ ________________________________________________________________________。 (3)與種子萌發(fā)時相比，胚芽出土后幼苗的正常生長還需要的環(huán)境條件包括________________________________________________________________________。 答案　(1)自由水是細胞內(nèi)的良好溶劑，許多生物化學反應需要水的參與，水參與物質(zhì)運輸　(2)酒精、水　 缺氧時，種子無氧呼吸產(chǎn)生的能量不能滿足生命活動所需；無氧呼吸產(chǎn)生的酒精對細胞有毒害作用　(3)適宜的光照、CO2和無機鹽等 解析　(1)干種子吸水后，自由水比例大幅增加，會導致細胞中新陳代謝速率明顯加快，原因是自由水是細胞內(nèi)的良好溶劑，許多生物化學反應需要水的參與，水參與物質(zhì)運輸。(2)第二階段，釋放的二氧化碳量大于消耗的氧氣量，說明細胞既進行無氧呼吸，也進行有氧呼吸，所以細胞呼吸的產(chǎn)物是酒精、CO2和水，由于缺氧時，種子無氧呼吸產(chǎn)生的能量不能滿足生命活動所需，無氧呼吸產(chǎn)生的酒精對細胞有毒害作用，故種子萌發(fā)過程缺氧，將導致種子萌發(fā)速度變慢甚至死亡。(3)與種子萌發(fā)時相比，胚芽出土后幼苗的正常生長還需要的環(huán)境條件有光照強度、CO2濃度、無機鹽等。 11．某豆科植物種子萌發(fā)過程中CO2釋放和O2吸收速率的變化趨勢如圖所示。請據(jù)圖回答問題： (1)在12～24 h期間，呼吸速率逐漸增強，在此期間呼吸作用的主要方式是______________呼吸，該呼吸方式在細胞中發(fā)生的部位是____________________，其產(chǎn)物是______________________________。 (2)從第12 h到胚根長出期間，萌發(fā)種子的干物質(zhì)總量會____________，主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)胚根長出后，萌發(fā)種子的______________呼吸速率明顯升高。 答案　(1)無氧　細胞質(zhì)基質(zhì)　酒精和二氧化碳 (2)減少　種子不進行光合作用制造有機物，同時進行呼吸作用消耗有機物，使有機物的總量下降　(3)有氧 解析　(1)據(jù)圖可知，在12～24 h期間，氧氣吸收量很少，而二氧化碳釋放量很多，表明此時的呼吸作用主要是無氧呼吸；無氧呼吸的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)，產(chǎn)物是酒精和二氧化碳。(2)第12 h到胚根長出期間，種子不進行光合作用制造有機物，同時進行呼吸作用消耗有機物，使有機物的總量下降。(3)胚根長出后，氧氣的吸收量明顯增多，說明有氧呼吸的速率明顯提高。 真題重組　完成下列相關內(nèi)容： (1)(經(jīng)典高考題改編)如圖為不同培養(yǎng)階段酵母菌種群數(shù)量、葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線，在T1～T2時段，單位時間內(nèi)酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有_________。 答案　酵母菌進行無氧呼吸，產(chǎn)生的能量少和酵母菌種群數(shù)量增多 (2)(2015安徽，29節(jié)選)科研人員探究了不同溫度(25 ℃和0.5 ℃)條件下密閉容器內(nèi)藍莓果實的CO2生成速率的變化，結(jié)果見圖1和圖2。 由圖可知，與25 ℃相比，0.5 ℃條件下果實的CO2生成速率較低，主要原因是__________；隨著果實儲存時間的增加，密閉容器內(nèi)的____________濃度越來越高，抑制了果實的細胞呼吸。該實驗還可以通過檢測__________的濃度變化來計算呼吸速率。 答案　低溫降低了細胞呼吸相關酶的活性　CO2　O2