资源简介

(共71张PPT)
A
B
C
教材深挖
(必修1 P106拓展应用1)下图是在夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。
(1)10~12时左右的光合作用强度明显
减弱的原因是
　 。
(2)依据本题提供的信息,提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施:
　 。
此时温度很高,导致气孔大量关闭,CO2无法进入叶片组织,致使光合作用暗反应受到限制
可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式,如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等,提高绿色植物光合作用强度
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
(2)全天有光/光合时段__，呼吸时段__,只呼吸时段_____
(3)全天制造、消耗、积累有机物的
时段依次是___________
(1)abc先升后降的原因：_______________________________
(4)全天补偿点是_____点，__
点净光合v最大，_点制造有
机物最多，__点积累最多
(6)限制因素
ac段____
ce段____
eg段____
gi段___
凌晨气温先降后升，呼吸v先慢后快
ci
光强
温度
CO2
光强
aj
ac ij
有光/光合时段
呼吸时段
光合v＞呼吸v
ci
、aj
、dh
d、h
e
i
h
积累有机物
制造有机物
消耗有机物
(5)植物生长条件：全天有机物积累量 = _______ ＞0
P-M-N
(7)防止午休措施
_______________
遮光降温或浇水
(8)d点和h点的叶肉细胞：
光合速率___呼吸速率
＞
净光合速率
【综合分析】大田作物一昼夜中净光合速率的变化曲线。
1.AD段玻璃罩内CO2浓度增加的原因是____________________；
2.DH段玻璃罩内CO2浓度下降的原因是____________________；
3.HI段玻璃罩内CO2浓度增加的原因是_____________________；
4.光合速率等于呼吸速率的点是_________；
5.经过一昼夜的时间，该植物是否生长？____。判断的依据是
______________________________________________________________。
思考
光合速率＜呼吸速率
光合速率＜呼吸速率
光合速率＞呼吸速率
D、H
是
I和A点相比，玻璃罩内CO2浓度减少，减少的CO2转化成有机物积累在植物体内
据曲线作答：如图是密闭玻璃罩内的植物一天中光合速率的变化曲线图。
光补偿点
光补偿点
易错排查
1.干旱条件下,很多植物光合速率降低,主要原因是水是光合作用的原料,是生化反应的介质。(　　)
2.比较两种不同品种杨树叶光合速率可通过“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验来进行。(　　)
3.已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的,则甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率大于0。(　　)
4.当光照强度达到光饱和点时,要使光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高CO2浓度。(　　)
×
√
√
p93
√
思维探究 考教衔接
(根据2020·全国卷情境设计)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,该栽培措施对作物的作用有 　(答出2点即可)。
避免杂草与农作物竞争阳光、水、无机盐等,提升作物光合作用强度,保证物质与能量更多地流向农作物,促进农作物的生长发育;松土能增加土壤中氧气含量,增强根细胞呼吸作用强度,促进根细胞的生长发育,促进水和无机盐的吸收
p93
(2)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
　 　。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/(μmol·m-2·s-1) 1 200 1 180 560 623
AC
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
p94
考法练透 素养提升
考法一　光合作用的影响因素分析
1.(2025·黑龙江哈尔滨模拟)研究发现,玉米固定CO2的能力远强于水稻,与其体内固定CO2的酶有关。将相关的酶基因导入水稻后,在适宜温度下分别测定转基因水稻和野生型水稻的净光合速率随光照强度的变化,如图所示,下列相关叙述错误的是(　　)
A.a点时限制转基因水稻光合作用的主要环境因素为光照强度
B.b点以后限制野生型水稻光合作用的主要环境因素可能为CO2浓度
C.转基因水稻可能比野生型水稻更适合生活在较低CO2浓度的环境中
D.野生型水稻比转基因水稻更适宜栽种在强光照环境中
答案 D　
p94
解析 题图显示,a点对应的光照强度为10×102 Lux,当光照强度小于或大于10×102 Lux时,转基因水稻的净光合速率均会随光照强度的增强而增大,说明a点时限制转基因水稻光合作用的主要环境因素为光照强度,A项正确;b点对应的光照强度为10×102 Lux,当光照强度大于10×102 Lux时,野生型水稻的净光合速率不再随光照强度的增强而增大,说明b点以后限制野生型水稻光合作用的主要环境因素不是光照强度,而可能为CO2浓度,B项正确;玉米固定CO2的能力远强于水稻,与其体内固定CO2的酶有关,将相关的酶基因导入水稻后,达到一定光照强度时,含有相关酶基因的转基因水稻的光合速率大于野生型水稻,故转基因水稻可能比野生型水稻更适合生活在较低CO2浓度的环境中,C项正确;与野生型水稻相比,转基因水稻的光饱和点更高,因此转基因水稻更适宜栽种在强光照环境下,D项错误。
p94
2.(2023·北京卷)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。下列对此图理解错误的是(　　)
A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
C
p94
解析 CO2吸收速率代表净光合速率,低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升,需要从外界吸收的CO2减少,A项正确;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高的主要原因是光合酶的活性增强,B项正确;CP点代表呼吸速率等于光合速率,植物可以进行光合作用,C项错误;图中M点处CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,也就是光合速率与呼吸速率的差值最大,D项正确。
p94
p94
提醒:
(1)细胞呼吸速率增加，其他条件不变耐，CO (光)补偿点应右移，反之左移.
(2)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO 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.
p94
考法二　光合作用在农业生产中的应用
3.粮草间作是农业产业结构调整,改变单一种植结构,提高单位产量的有效途径。苜蓿是重要的经济牧草,玉米是重要的经济作物。苜蓿的根有极强的吸水能力,玉米植株的高度高于苜蓿植株。某实验小组探究了玉米和苜蓿在单作和间作模式下光合作用的情况,以及间作距离对苜蓿叶绿素含量的影响,结果如图所示。回答下列问题。
(1)与单作相比,间作时玉米和苜蓿的光合速率均有所下降。结合题干信息,可能的原因是
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)间作时,要保持适当的行间距和通风,其作用是　　　　　　　　　 　　　　　　　。
(3)苜蓿叶肉细胞中的叶绿素分布在　　　　　　　　　　　上。根据实验结果分析,间作距离较小时,苜蓿叶绿素的含量明显较高,其生理意义是　　　　　　　　 　　　　　　　　　。
(4)从作物根系在土壤中分布的角度分析,“一深一浅”的两种作物更适合间作,其原因可能是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　。
苜蓿吸水多导致玉米缺水;玉米植株高于苜蓿植株,对苜蓿有遮光作用
避免遮光;有利于CO2的供给,促进光合作用
叶绿体的类囊体薄膜
提高苜蓿对光能的吸收能力,以适应弱光环境　
能充分利用不同深度土壤中的营养物质;能有效缓解竞争
p95
解析 (1)根据题意可知,苜蓿具有很强的吸水能力,因此和玉米间作可能会导致玉米缺水,从而使玉米光合速率下降;玉米植株的高度高于苜蓿,对苜蓿具有遮光作用,会降低苜蓿的光合速率。(2)间作时,保持适当的行间距和通风,既能避免植株叶片之间相互遮光,也有利于CO2的供给,从而促进光合作用。(3)苜蓿叶肉细胞中的叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。根据实验结果分析可知,间作距离较小时,苜蓿叶绿素的含量明显较高,其意义在于较高含量的叶绿素能提高苜蓿对光能的吸收能力,以增强其对弱光环境的适应性,增大光合速率。(4)根系“一深一浅”的作物间作,有利于充分利用不同深度土壤中的营养物质并缓解不同植物根系之间的竞争,提高经济效益。
p95
1.(实验探究类)探究光照强度对光合作用强度影响的实验中,抽出圆形小叶片细胞间的气体后先放在黑暗下的目的是　　　　　　　　　　　。给予光照一段时间后叶片上升的原因是____________________________
　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。该实验中NaHCO3的作用是　　　　　　　　　　　,密闭的液滴移动装置中NaHCO3的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。
2.(原因分析类)在温室大棚生产中,大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量,原因是
　　　　　　　　　　　。
防止提前进行光合作用
光合作用产生的氧气量大于细胞
呼吸消耗的氧气量,细胞间隙充满氧气,所以叶片上浮
给光合作用提供CO2　
保持CO2浓度稳定
农家肥中的有机物被微生物分解产生无机盐和CO2,CO2和无机盐能被作物利用,提高大棚作物的产量
p95
聚焦表达 回扣落实
3.(原因分析类)整个植株表现为单位时间内CO2吸收量为0时,该植株叶肉细胞的光合作用强度　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)叶肉细胞的细胞呼吸强度,原因是
　 　　　　　　　　　　 　。
大于
该条件下叶肉细胞的光合速率等于整个植株的细胞呼吸速率,因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率
p95
4.(2018·全国Ⅰ卷节选)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。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
　 　 。
甲
根据曲线图可知,甲种植物的光饱和点较高,对光照的需求大。当甲、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减弱,导致甲种植物净光合速率下降幅度比乙种植物大
p95
5.(2018·全国Ⅲ卷节选)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
　 　。
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
p95
夯实基础 精研教材
1.光合作用与细胞呼吸的物质转化过程
p96
第12讲　第四课时　光合作用、细胞呼吸的联系与综合运用
考点一 细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化
(1)生理过程及场所
生理过程 　　 暗反应 有氧呼吸 第一阶段 有氧呼吸 第二阶段 有氧呼吸
第三阶段
场所 叶绿体类 囊体薄膜 　 　 　　 线粒体基质 　 　
光反应
叶绿体基质
细胞质基质
线粒体内膜
p96
(2)完善光合作用与
细胞呼吸的物质联系
C3H4O3
有氧呼吸Ⅲ
有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ
H2O
H2O
2.光合作用与细胞呼吸的能量转化
ATP、
NADPH
有机物
ATP
3.NADPH、NADH([H])、ATP的来源与去路
p96
思维探究 考教衔接
(根据2017·全国卷、2021·江苏卷情境设计)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题。
(1)图中[H]代表的物质主要是　　　　　　　　。
(2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还发生在　　　　　　　　(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
NADH
C和D　
p96
(3)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图是叶肉细胞中部分代谢途径,虚线框内是“草酰乙酸/苹果酸穿梭”,请据图回答下列问题。
p97
①光合作用时,CO2与C5结合产生三碳酸,继而还原成C3,为维持光合作用持续进行,部分新合成的C3必须用于再生　　　　　　　;运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了　　　　个CO2分子。
②在光照过强时,细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能,避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的　　 　中的还原能输出叶绿体,并经线粒体转化为　　　中的化学能。
C5　
12
NADPH
ATP
p97
考法练透 素养提升
考法一　物质和能量转化
1.如图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程示意图,下列关于此图说法错误的是(　　)
A.HC经主动运输进入细胞质基质
B.HC通过通道蛋白进入叶绿体基质
C.光反应生成的H+促进了HC进入类囊体
D.光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应
B
p97
解析 据图分析可知,HC进入细胞质基质需要消耗线粒体产生的ATP,方式为主动运输,A项正确;HC进入叶绿体基质需要消耗线粒体产生的ATP,方式为主动运输,通道蛋白介导的运输方式为协助扩散,B项错误;据图可知,光反应阶段水光解产生的H+促进了HC进入类囊体,C项正确;据图可知,光反应阶段生成的物质X为O2,O2浓度增大会使有氧呼吸增强,产生的ATP增多,有利于HC进入叶绿体基质,HC分解可产生CO2,从而保障暗反应的CO2供应,D项正确。
p97
考法二　NADPH、NADH、ATP的来源与去路
2.(2024·山东威海期末)NADH和NADPH是两种重要的还原型辅酶,分别在细胞呼吸和光合作用等反应中发挥重要作用。下列说法正确的是(　　)
A.细胞呼吸和光合作用过程中均能产生NADH和NADPH
B.光合作用暗反应过程中所需的能量由NADH和ATP提供
C.有氧呼吸过程中只有前两个阶段有NADPH生成
D.NADH与氧结合发生在线粒体内膜上
D
p97
解析 细胞呼吸过程产生的是NADH,而光合作用的光反应产生的是NADPH,A项错误;光合作用暗反应过程需要的能量由光反应产生的NADPH和ATP提供,而不是NADH,B项错误;有氧呼吸前两个阶段生成的是NADH,不是NADPH,C项错误;有氧呼吸前两个阶段生成的NADH在线粒体内膜上与O2结合生成水,D项正确。
p97
透析重难 精准突破
1.光合速率与呼吸速率的探究方法
(1)“液滴移动法”——测定装置中气体体积变化
p100
考点三 细胞呼吸和光合作用的相关实验设计与分析
1、NaHCO3溶液作用：作为CO2缓冲液，保证容器内CO2浓度恒定，满足了绿色植物光合作用需求。
2、测定方法：
①先将植物置于黑暗中，测量呼吸速率 。
②在有光条件下，测表观(净)光合速率。
液滴移动含义：O2的变化量（反映植株表观(净)光合速率）
③计算：
实际(真正)合速率=表观(净)光合速率（乙红色液滴移动的距离）+呼吸速率（甲红色液滴移动的距离）
3、结果及分析：如右表。
液滴移动 装置O2变化 含义
左移 减少 植株净光合速率<0
（总光合速率<呼吸速率）
不动 不变 植株净光合速率=0
（总光合速率=呼吸速率）
右移 增加 植株净光合速率>0
（总光合速率>呼吸速率）
测定装置
黑暗
光照
物理误差的校正:为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置。与图示两装置相比,对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”,其余均相同。
(2)“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量
p100
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细胞呼吸强度值,曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值,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)“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化
Ⅰ.“黑瓶”不透光,测定的是　　　　　　　　
　　　　　　　;“白瓶”给予光照,测定的是　 。
Ⅱ.在有初始值的情况下,黑瓶中
　　　　 　　为有氧呼吸量;白瓶中
　　　　　　 　　　　　为
有氧呼吸量
净光合作用量　
O2的减少量(或CO2的增加量)
O2的增加量(或CO2的减少量)
净光合作用量;二者之和为　　　　　　 　。
Ⅲ.在没有初始值的情况下,_______________________________________　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　=总光合作用量。
总光合作用量
白瓶中测得的现有量-黑瓶中测得的现有量
p100
(4)“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量
本方法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量,下图表示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
净光合速率=(z-y)/2S;呼吸速率=(x-y)/2S;总光合速率=净光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。
p100
(5)“叶圆片上浮法”——定性检测O2释放速率
本方法利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气,充以水分,使叶片沉于水中;在光合作用过程中,植物吸收CO2释放O2,由于O2在水中的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),即能比较光合作用强度的大小。
p100
夯实基础 精研教材
1.辨析净光合速率与总光合速率
(1)微观辨析(以光合速率大于呼吸速率为例)
p97
考点二 真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
(2)结合曲线辨析
p97
2.真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
(1)判定方法
净光合速率
真正(总)光合速率
固定量
产生量
制造量、产生量　
吸收量
释放量
积累量
p98
(2)相关计算
①光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)
=实测植物氧气　　　　+　　　　　　　　。
②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)=实测植物
　　　　　　　　+细胞呼吸CO2释放量。
③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)=光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)-细胞呼吸葡萄糖消耗量。
释放量
细胞呼吸耗氧量
CO2吸收量
p98
思维探究 考教衔接
如图为在晴朗夏季,某植物在大田(图甲)和密闭玻璃罩(图乙)内一昼夜植物吸收、释放二氧化碳速率变化曲线(水平虚线:实验开始时玻璃罩内CO2浓度)。据图分析下列问题。
甲
乙
p98
(1)图甲中,白昼是指横坐标中的　　　　段,其中一昼夜中有机物积累量达到最大值的时间是　　　点。
(2)图甲中,在ef段中CO2吸收速率下降的原因是　　　　　　　　　,而cd段CO2吸收速率下降的原因是　　　　　　 　　　。
(3)图甲中,一昼夜光合作用强度超过细胞呼吸强度的时间段是　　段。
(4)从光合作用和细胞呼吸角度分析,在图乙中,与图甲植物在b点的整体生理状态相同的点有　　　　　　　　　。根据图乙,该植物一昼夜能否积累有机物 依据是什么
ag
　f
光照减弱
温度过高,气孔部分关闭,CO2供应不足
bf
D、H　能,据图乙可知,K点时玻璃罩内的CO2浓度比A点低,说明该植物经过一昼夜后,吸收了CO2,即植物细胞光合作用合成有机物的总量多于细胞呼吸消耗有机物的总量,因此能积累有机物。
p98
(5)有人提出图甲中cd段光合速率变小的原因还可能是中午温度过高,高温破坏了类囊体膜结构,使叶绿体吸收光能效率降低,光反应受抑制。实验小组尝试采用根部滴灌的方式,发现光合速率迅速恢复,试分析其原因。
滴灌能够补充水分,叶片蒸腾作用加强,叶片温度降低,减少了高温对叶绿体的破坏。
p98
考法练透 素养提升
考法一　光合速率和呼吸速率的关系
1.(2024·湖北模拟)某研究小组利用特定的实验装置来研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响(其他实验条件均相同且适宜),根据结果绘制成如图所示曲线。下列有关叙述正确的是(　　)
A.大于35 ℃时,该植物不能正常生长的原因是不能进行光合作用
B.25 ℃和30 ℃时该植物的CO2消耗量基本相等
C.该植物的细胞呼吸最适温度为35 ℃左右
D.5~25 ℃,该植物积累的有机物逐渐减少
B
p98
解析 由图分析可知,大于35 ℃时,该植物光合作用消耗CO2的量小于细胞呼吸产生CO2的量,说明光合作用强度小于呼吸作用强度,该植物不能正常生长,A项错误;由图可知,25 ℃和30 ℃时该植物的CO2消耗量基本相等,B项正确;大于35 ℃时,细胞呼吸产生CO2的量还在增加,说明该植物呼吸作用的最适温度大于35 ℃,C项错误;5~25 ℃,光合作用消耗CO2的量一直大于细胞呼吸产生CO2的量,说明净光合速率大于0,该植物积累的有机物逐渐增多,D项错误。
p98
2.(2025·黑龙江哈尔滨模拟)光补偿点为植物的光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度;光饱和点为植物的光合速率刚达到最大时对应的光照强度。在一定浓度的CO2、适宜温度及不同光照条件下,科研人员测得甲、乙两种水稻的光合速率变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.光照强度为1 klx时,甲、乙两种水稻的真正光合速率不相等
B.在各自光补偿点时,甲水稻的光合速率为乙水稻的光合速率的1.5倍
C.未达到各自光饱和点时,影响甲、乙水稻的光合速率的主要因素是CO2浓度
D.在各自光补偿点时,甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量与产生的CO2量相等
A
p99
解析 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,由图可知,在光照强度为1 klx时,甲水稻处于光补偿点,此时甲水稻的真正光合速率为10 mg/(100 cm2·h),此时乙水稻的光合速率小于呼吸速率,乙水稻的真正光合速率为5 mg/(100 cm2·h),A项正确;光合速率与呼吸速率相等时的光照强度即为光补偿点,据图可知,在各自光补偿点时,甲水稻光合速率为10 mg/(100 cm2·h),乙水稻光合速率为15 mg/(100 cm2·h),乙水稻光合速率为甲水稻光合速率的1.5倍,B项错误;未达到各自光饱和点时,影响甲、乙水稻光合速率的主要因素是光照强度,C项错误;在各自光补偿点时,甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量等于水稻植株所有细胞产生的CO2量,即在各自光补偿点时甲、乙水稻叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率,D项错误。
p99
考法二　不同环境中一昼夜内光合速率曲线分析
3.(2024·南京模拟)如图为自然环境中一昼夜测得某植物CO2的吸收速率曲线图,下列关于该图的叙述,错误的是(　　)
p99
A.a点产生的原因是夜间温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少
B.开始进行光合作用的点是b点,结束光合作用的点是m点
C.光合速率与呼吸速率相等的点是c、h点,有机物积累量最大的点是m点
D.de段下降的原因是部分气孔关闭,CO2吸收减少,fh段下降的原因是光照减弱
答案 C　
p99
解析 a点释放CO2的速率减小的原因是夜间温度降低,呼吸酶活性降低,呼吸速率降低,CO2释放减少,A项正确;由图可知,b点是光合作用开始的点,m点之后,CO2释放速率不变,说明m点之后不再进行光合作用,B项正确;h点之后,光合速率小于呼吸速率,有机物减少,因此有机物积累量最大的点是h点,C项错误;de段光照较强,温度较高致使部分气孔关闭,CO2通过气孔进入叶肉细胞的量减少,光合速率降低,fh段光合速率下降的原因是光照减弱,D项正确。
p99
4.(2024·全国新课标卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d),分别置于密闭装置中照光培养,a、b、c、d组的光照强度依次增大,实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度,结果如图所示,其中M为初始O2浓度,c、d组O2浓度相同。回答下列问题。
(1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成,其中高等植物光合作用利用的光主要是　 　　　　,
原因是____________________________________
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)光照t时间时,a组CO2浓度　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)b组。
红光和蓝紫光
光合色素中的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
大于
p99
(3)若延长光照时间,c、d组O2浓度不再增加,则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是　　组,判断依据是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。
(4)光照t时间后,将d组密闭装置打开,并以c组光照强度继续照光,其幼苗光合速率会　　　　　　(填“升高”“降低”或“不变”)。
b　
密闭装置中O2浓度不再增加时光合速率等于呼吸速率,仅b组光合速率大于呼吸速率
升高
p99
解析 (1)光合色素中的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。因此,高等植物光合作用利用的光主要是红光和蓝紫光。
(2)光照t时间时,a组O2浓度小于b组,说明a组光合作用吸收的CO2少于b组,a组CO2浓度大于b组。
(3)由题意和题图可知,a、b、c组的呼吸速率相同。延长光照时间,c组O2浓度不再增加,说明c组光合速率等于呼吸速率;a组O2浓度没有变化,说明光合速率等于呼吸速率;b组O2浓度增加,说明光合速率大于呼吸速率。
(4)d组O2浓度等于c组是由于密闭装置中CO2的限制,此时光合速率等于呼吸速率。将d组密闭装置打开后,提供了更多的CO2,此时以c组光照强度继续照光,可以使幼苗光合速率升高。
p99
2.光合作用和细胞呼吸探究实验中常用条件的控制方法
实验条件 控制方法
增加水中O2 泵入空气或吹气或放入绿色水生植物
减少水中O2 容器密封或油膜覆盖或用凉开水
除去容器中CO2 NaOH溶液
维持容器内CO2浓度的恒定 适宜浓度的NaHCO3溶液
除去叶中原有淀粉 置于黑暗环境中
除去叶中叶绿素 酒精隔水加热
除去光合作用对细胞呼吸的干扰 植株遮光处理
得到单色光 棱镜色散或薄膜滤光
p101
考法练透 素养提升
1.图甲为光合作用最适温度条件下,植物光合速率测定装置图,图乙中a、b为测定过程中某些生理指标相对值的变化。下列说法错误的是(　　)
A.图甲装置在较强光照下有色液滴
向右移动,再放到黑暗环境中有色液滴向左移动
B.若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液,其他条件不变,则植物幼苗叶绿体产生NADPH的速率将不变
C.一定光照条件下,如果再适当升高温度,真正光合速率会发生图乙中从b到a的变化
D.若图乙表示图甲植物光合速率由a到b的变化,则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度
B
p101
解析 图甲装置在较强光照下,植物光合作用强度大于细胞呼吸强度,植物所需CO2由CO2缓冲液提供,而产生的O2会使装置中气体体积增大,因此有色液滴向右移动,如果再放到黑暗环境中,植物呼吸消耗O2,而产生的CO2又被CO2缓冲液吸收,因此有色液滴向左移动,A项正确;若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液,装置内的CO2被NaOH溶液吸收,植物只能利用自身呼吸作用产生的CO2进行光合作用,因此光合速率下降,产生NADPH的速率将下降,B项错误;在光合作用最适温度时再升高温度,与光合作用有关的酶活性会下降,真正光合速率下降,C项正确;影响光合速率的因素有光照强度、CO2浓度等,适当提高图甲装置中CO2缓冲液的浓度,可能会增大光合速率,D项正确。
p101
2.(2024·湖南雅礼中学模拟)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(a光照强度/klx 0(黑暗) a b c d e
白瓶溶氧量/(mg·L-1) 3 10 16 24 30 30
黑瓶溶氧量/(mg·L-1) 3 3 3 3 3 3
p101
A.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/L
D.当光照强度为d时,再增加光照强度,白瓶中植物的光合速率不再增加
答案 B　
p101
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项正确;光照强度为a时,白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧的含量相等,说明植物光合作用产生的氧刚好用于细胞呼吸消耗,B项错误;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+细胞呼吸消耗量=(24-10)+(10-3)=21(mg/L),C项正确;由d、e两组数据可知,当光照强度为d时,再增加光照强度,白瓶中溶解氧的含量也不再增加,即白瓶中植物的光合速率不再增加,D项正确。
p101
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/(dm2·h)。请分析回答下列问题。
(1)MA表示6小时后A部分被截取叶片初始质量-细胞呼吸有机物的消耗量;MB表示6小时后B部分被截取
(　　　　　　　)+(　　 　　　 )-细胞呼吸有机物的消耗量。
叶片初始质量
光合作用有机物的总产量
(2)若M=MB-MA,则M表示
　。
(3)总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:
　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
B部分被截取叶片在6小时内光合作用合成的有机物总量
M/(截取面积×时间)
从叶片B部分切割等面积叶片若干,均分成两部分,一部分立即烘干称重,另一部分在黑暗环境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
p101
解析 (1)(2)叶片A部分遮光,虽不能进行光合作用,但仍可照常进行细胞呼吸。叶片B部分不做处理,既能进行光合作用,又可以进行细胞呼吸。分析题意可知,MB表示6小时后截取B部分叶片初始质量+光合作用有机物的总产量-细胞呼吸有机物的消耗量,MA表示6小时后截取A部分叶片初始质量-细胞呼吸有机物的消耗量,则MB-MA就是光合作用6小时B部分被截取叶片干物质的生成量(B部分被截取叶片在6小时内光合作用合成的有机物总量)。(3)由以上分析可知,总光合速率=M/(截取面积×时间)。(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率,实验设计思路为从叶片B部分切割等面积叶片若干,均分成两部分,一部分立即烘干称重,另一部分在黑暗环境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。
p101
聚焦表达 回扣落实
p102
1.(原因分析类)种子萌发过程中,从第12 h到胚根长出期间,萌发种子的干物质总量会减少,主要原因是
　 。
2.(原因分析类)已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物。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
　 　。
种子不进行光合作用制造有机物,但进行细胞呼吸消耗有机物,使有机物的总量下降
植物在光下进行光合作用吸收CO2的量大于细胞呼吸释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之降低
p102
3.(经典高考题节选)若将某种植物密闭在无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强度增加,原因是
　 　。
该植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2含量增加,而O2与有机物分解产生的[H]发生作用形成水是有氧呼吸的第三阶段,所以当O2增多时,有氧呼吸强度会增加
p102
光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中,Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定;在光下,当O2浓度高、CO2浓度低时,O2会竞争Rubisco酶,在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。
p104
情境二 光呼吸
光呼吸是一个高耗能的反应,正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%~30%。过程如图:
(1)与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线粒体。光呼吸产生的条件是光照、高O2含量和低CO2含量等。
(2)在干旱天气和过强光照下,因为温度很高,蒸腾作用很强,气孔大量关闭。由于光反应速率大于暗反应速率,此时光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP,防止强光对叶绿体的破坏,又可以为暗反应阶段提供原料,因此光呼吸对植物有重要的正面意义。
不同的植物的CO2固定的过程不一样,而且叶片的解剖结构也不相同,这是植物对环境适应的结果。以下3种类型是因CO2的固定这一过程的不同而划分的。
(1)C3途径:C3途径是碳同化的基本途径,也称为卡尔文循环,可合成糖类等多种有机物。C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用,最终还是通过C3途径合成光合产物等。
p102
情境一 二氧化碳固定途径的多样性和适应性
通过C3途径固定CO2的植物称为C3植物,C3植物属于高光呼吸植物类型,光合速率较低,其种类多,分布广,多生长于暖湿条件下,如大多数树木、粮食类植物、烟草等。
(2)C4植物:通过C4途径固定CO2的植物称为C4植物,它们主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收CO2,会导致水分通过蒸腾作用过快散失。所以,植物只能短时间开放气孔,CO2的摄入量必然少。植物必须利用这些少量的CO2进行光合作用,合成自身生长所需的物质。C4植物的两次CO2固定在空间上分开:在叶肉细胞内固定CO2,在维管束鞘细胞中同化CO2。
C4植物的叶片结构
p102
情境一 二氧化碳固定途径的多样性和适应性
磷酸烯醇式丙酮酸
PEP羧化酶
(3)CAM途径(景天科酸代谢):CAM途径指生长在热带或亚热带干旱及半干旱地区的一些肉质植物所具有的一种光合固定CO2的附加途径。具有这种途径的植物称为CAM植物。该途径的特点是CAM植物气孔只有晚上开放,将CO2生成苹果酸等进行固定,白天气孔关闭,苹果酸等则由液泡转入叶绿体中再释放CO2,再通过卡尔文循环转变成糖类。这是植物对干旱环境的适应。
p102
情境一 二氧化碳固定途径的多样性和适应性
CO + PEP → 草酰乙酸 → 苹果酸(C4H6O5)

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