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(共60张PPT)
微专题一：
呼吸作用和光合作用的
影响因素及应用
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一、基础知识
1.光合作用过程（条件、场所、物质变化、能量变化）
2.有氧呼吸和无氧呼吸过程（场所、物质变化、产能情况）
3.细胞呼吸方式的判断(以真核生物以例)
4.光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系。
（4）
5.改变条件后，C3、C5、[H]、ATP的含量及(CH2O)合成量变化
“来源→某物质→去路”，通过分析其来源和去路的变化来确定含量变化。
6.探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）实验材料
（2） CO2和酒精的检测
对比实验：
①探究酵母菌细胞呼吸的方式；
②鲁宾和卡门的同位素标记法实验；
③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验；
7.绿叶中色素的提取和分离
色素的作用
实验原理
实验步骤
实验结果
色素的吸收光谱
相关小实验：
1941年鲁宾、卡门(美国)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H218O＋CO2―→植物―→18O2，H2O＋C18O2―→植物―→O2，得出光合作用释放的氧全部来自水
1.（2022全国甲卷4）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（　　）
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
答案 C
2.（2021年全国甲卷2）某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是（ ）
A. 该菌在有氧条件下能够繁殖
B. 该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C. 该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D. 该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
答案 B
3.（2019年全国卷II 2）马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是（ ）
A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
答案 B
4.（2018年全国卷III 5）下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是（ ）
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
答案 C
5.（2022年全国卷I）种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗，若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（ ）
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
答案 D
6.（2019年全国卷III4）若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为（ ）
A．有机物总量减少，呼吸强度增强　　　　
B．有机物总量增加，呼吸强度增强
C．有机物总量减少，呼吸强度减弱　　　　
D．有机物总量增加，呼吸强度减弱
答案 A
7.（2022年广东卷10）（新情境）种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力，TTC（无色）进入活细胞后可被[H]还原成TTF（红色）。大豆充分吸胀后，取种胚浸于0.5%TTC溶液中，30℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是（ ）
A. 该反应需要在光下进行
B. TTF可在细胞质基质中生成
C. TTF生成量与保温时间无关
D. 不能用红色深浅判断种子活力高低
答案 B
8.（2021年广东卷9）秸杆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料，生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液（含5%葡萄糖）培养酵母菌并探究细胞呼吸（如图）。下列叙述正确的是（ ）
A. 培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B. 乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C. 用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D. 实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
答案 D
9.（2019年全国卷I 3）将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40g，其增加的质量来自于（ ）
A．水、矿质元素和空气　　　　B．光、矿质元素和水
C．水、矿质元素和土壤　　　　D．光、矿质元素和空气
答案 A
二、呼吸作用的影响因素
该部分内容重视与生产生活实践相联系，如与农业生产、发酵工程、种子萌发等相联系。
1.内因：酶的种类、数量和活性
（1）不同种类的植物呼吸速率不同。
（2）同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。
（3）同一植物的不同器官呼吸速率不同。
2.外因：
（1）温度：通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。
应用：储存水果、蔬菜时应选取零上低温。
2.外因：
（2）氧气浓度：氧气是有氧呼吸的原料，氧气对无氧呼吸有抑制作用。
应用：a．选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
b．作物栽培中及时松土，保证根的正常有氧呼吸。
c．提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
d．稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
e. 花生浅播，花生种子脂肪含量较高，脂肪中C、H的相对含量远远高于糖类，所以同质量的脂肪和糖类氧化分解，脂肪耗氧量多。
2.外因：
（3）CO2浓度：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
应用：在蔬菜和水果保鲜中，适当增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
2.外因：
（4）含水量：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。
应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的自由水含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消耗。
水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。
1.（2018年全国卷II4）有些作物的种子入库前需要经过风干处理，与风干前相比，下列说法错误的是（ ）
A．风干种子中有机物的消耗减慢　　　　　　
B．风干种子上微生物不易生长繁殖
C．风干种子中细胞呼吸作用的强度高　　　　
D．风干种子中结合水与自由水的比值大
答案 C
2.（2021年湖南卷12）下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是（ ）
A. 南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B. 农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C. 油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D. 柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用
答案 B
光合作用和呼吸作用中的长句表达
“起因”——“媒介”——“得出结果”
3．(2021·全国甲，29)细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是_______________________。
答案　细胞逆浓度梯度吸收K＋是主动运输过程，需要消耗能量，呼吸抑制剂会影响细胞呼吸，使细胞主动运输因供能不足而速率降低。
4.（2021年海南卷21节选）
（1）植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是__________________。
答案 提供充足的氧气，确保根部进行有氧呼吸，产生足够的能量；防止根部产生酒精毒害根部细胞。
三、光合作用的影响因素
1.内因：色素的含量、酶的数量和活性、叶面积指数、叶龄、气孔导度、有机物含量
（1）叶面积指数：是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数。
（2）叶龄
2.外因：光照强度、CO2浓度、温度、水、无机盐等。
（1）光照强度：光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。
图中A点代表的相对值为细胞呼吸强度，
B点的代谢特点为植物的光合速率等于
细胞呼吸速率，此时的光照强度为光补偿点，
C点是达到最大光合速率的最小光照强度，
即为光饱和点。
应用：温室大棚中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产。
曲线关键点的移动问题：
若上图是在光合作用的最适温度25 ℃条件下测得数据绘制的曲线，现若将温度提高至细胞呼吸最适温度30 ℃，再测得数据绘制曲线，则图中A点下移，B点右移，C点左移，D点左下移；
若植物缺少镁，则
A点不动，B点右移，C点左移，D点左下移。
若降低CO2浓度，则
B点右移，C点左移，D点左下移；
若上图是阳生植物的相关曲线，则阴生植物的曲线中B点左移，C点左移。
有利光合，更易补偿，更难饱和。不利光合，更难补偿，更易饱和。
（2）CO2浓度
在农业生产上可以通过通风，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率=呼吸速率,此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。
（3）温度：通过影响酶的活性影响光合作用，主要制约暗反应。
应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
呼吸作用的最适温度通常高于光合作用的最适温度
（4）水分和矿质元素
①水的作用：还影响气孔的开放
②矿质元素作用：通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。如镁。
应用：施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大，此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。
（5）多因素分析
自然环境及密封容器中植物光合作用曲线分析
（1）光合速率等于呼吸速率的点
A和C
（2）如何判断植物是否生长？
D点低于最初CO2浓度
（3）有机物积累最少和最多的点
积累最少：A 最多：C
自然环境及密封容器中植物光合作用曲线分析
（1）光合速率等于呼吸速率的点
C和E
（2）有机物积累最少和最多的点
积累最少：C 最多：E
（3）开始和结束光合作用的点？
开始：B 结束：F
（1）图乙中当光合作用强度大于呼吸作用强度时（呼吸大于光合），图中消失的箭头是？
（2）在相同温度下，将图丙中植物的叶片置于8 klx光照下9h，然后移到黑暗处15h，则该植物24h内100m2叶片的光合作用所积累的葡萄糖的质量为？mg
12.27
1.（2019年全国Ⅰ29)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 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_________________。
答案：增强
降低 气孔开度减小，使CO2吸收减少，暗反应降低，植物光合速率降低
影响光合和呼吸的因素分析——原因分析题
2.[2017·全国卷Ⅰ] 植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率　　　(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是 。
影响光合和呼吸的因素分析——原因分析题
3.（2022年全国甲卷 29节选）C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。
（3）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是___________。
答案 干旱会导致气孔开度减小，细胞通过气孔吸收的CO2减少。由于C4植物的CO2补偿点比C3植物的低，C4植物光合速率大于呼吸速率时所需要达到的最低CO2浓度比C3植物低，所以在同等程度干旱条件下，C4植物的净光合速率大于C3植物，积累的有机物更多，生长更好。
影响光合和呼吸的因素分析——原因分析题
4.（2020年全国卷I 30）农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的，回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该措施对作物的作用有____。
(2)农田施肥的同时，往往需适当浇水，此时浇水的原因是____（答出一点即可）
答案 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争：增加土壤氧气含量，促进根系的有氧呼吸
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
影响光合和呼吸的因素分析——原因分析题
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表，从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是____。选择这两种作物的理由是____。
答案(3)A和C 作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/umol·m-2·s-1 1200 1180 560 623
影响光合和呼吸的因素分析——原因分析题
5.（2018年全国卷III 29节选）（2）植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数（单位土地面积上的叶面积总和）与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示，由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均_______。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是_________。
答案 （2）增加　　
群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低
影响光合和呼吸的因素分析——原因分析题
6.（2018年全国卷I 30节选）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______。
答案 （1）甲 （2）甲　　光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
（3）乙
影响光合和呼吸的因素分析——依据陈述题
7.（2018年全国卷II 30）为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A，B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：
（1）从图可知，A叶片是树冠__
（填“上层”或“下层”）的叶片，
判断依据是__。
答案 （1）下层　　A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片
影响光合和呼吸的因素分析——依据陈述题
四、生物学在农业生产中的应用
类型一 轮作、间作和套作
1.轮作
(1)种植模式
在同一块土地上,有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物或在一年内连续种植超过一熟(茬)作物的种植模式,俗称换茬或倒茬。
示例:小麦收割后种植玉米。
(2)实际意义
①既能显著提高土地利用率,同时也延长了有限土地面积的年有效光照时间,从而提高了光能利用率,提高了作物的单位面积年总产量。②均衡地利用土壤养分。③改善调节土壤肥力。④减轻病虫和杂草危害。
2.间作
(1)种植模式
在同一块土地上,同时有两种或两种以上生育季节相近的作物成行或成带(多行)间隔种植的一种模式。农耕中通常是将长势较高的喜阳作物与较矮的喜荫作物进行搭配,如玉米和大豆间作。 由于间作的两种农作物有较长的共同生长期,不同作物之间常存在着对阳光、水分、养分等的激烈竞争,因此选择合适的作物搭配,尽可能降低它们之间的竞争,是间作的关键。
(2)实际意义
①增加单位土地的有效光合面积,提高光能利用率。
②合理的间作,可以在作物间产生互补效应,提高土地资源利用率。
答题角度：株间距较大，光照充足；利于通风，CO2浓度较高。
3.套种
(1)种植模式
在前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物的一种种植模式,也称套作。
(2)实际意义
不仅能阶段性地充分利用空间,更重要的是延长了后季作物的生长期,增加了单位土地的有效光照时间,从而增加了光能利用率,提高了年总产量。
(3)间作和套作的区别
共同生长期长短 两种作物生长季节 意义
间作 长 基本相同 侧重于在空间上集约利用光、热、水资源
套作 短 不同 侧重于在时间上集约利用光、热、水资源
(2)玉米和大豆株高存在差异,与玉米单作相比,间作可降低玉米对　　　的争夺。结合图甲和图乙分析(仅考虑地上部分),大豆间作时产量略低于单作时的可能原因是　　　　　　_______________________、　　　　　　　　　。
(3)在田间作物的生产过程中,无论白天还是夜晚都应保持良好的通风条件,而间作能全面改善田间作物的通风条件。请从白天和晚上两个角度阐述通风条件的改善能提高作物产量的原因:
光照　
光照强度低 CO2浓度低
白天通风提高大气中CO2的含量,促进光合作用,夜间通风提高空气中O2的含量,促进植物呼吸作用,提高植物从土壤中吸收矿质元素的速率
类型二 合理施肥与中耕松土
1.合理施肥能高效提高作物产量
(1)合理施用氮肥:能显著扩大种植作物的叶片面积,可延长叶片寿命,增加叶绿素含量。
(2)合理施用磷肥、钾肥:能使输入果实、种子、根、茎等器官的有机物量增多,进而增加产量。
(3)合理施用有机肥料(秸秆、粪尿等):有机肥料经土壤中微生物的分解后,不仅可以释放出各种矿质养分供作物吸收、利用,还能释放出二氧化碳保障作物的碳元素持续供应,促进光合作用,提高产量。同时,合理施用有机肥料还可以改良土壤结构,改善土壤水分、温度、气体状况,利于根系的生长和吸收,促进土壤微生物的活动,加速有机物的分解,形成良性循环。
2.中耕松土
(1)定义:是指对土壤进行浅层翻倒、疏松表层土壤。
(2)作用:中耕可疏松表土、增加土壤通气性,促进好氧微生物活动和促使根细胞有氧呼吸等。
例：土壤类型和氮肥的施用量均会影响蚕豆的产量。通过适当的措施减少氮肥的施用量,同时保证蚕豆高产是蚕豆种植业可持续发展的关键。对此科研人员进行了相关实验,实验中涉及的其他条件相同且适宜,结果如图。请回答下列问题:
(1)适当增施氮肥能促进蚕豆增产的原因是 ___。
(2)据图分析,氮肥施用量相同时,　　　　土壤
有利于提高蚕豆产量,原因是　 。
答案 氮是组成叶绿素和各种酶的元素,增施氮肥有利于提高光合作用速率
透气性 透气性土壤有利于根部细胞进行有氧呼吸,为通过主动运输吸收无机盐离子提供能量
(3)两种土壤条件下,氮肥施用量超过240 kg/hm2
的情况下,蚕豆产量反而下降,原因是 。
(4)请结合以上信息提出农业生产中提高产量
可采取的措施:　 。
答案：施用氮肥过多会造成土壤溶液浓度过大,影响蚕豆根部对水的吸收
中耕松土、合理施肥

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