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2018版高考生物专题复习--细胞的代谢--辨析影响光合作用和细胞呼吸的因素

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2018版高考生物专题复习--细胞的代谢--辨析影响光合作用和细胞呼吸的因素

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考点5 辨析影响光合作用和细胞呼吸的因素
 
 
 
 
 
1.关注光合作用3类影响因素曲线中的“关键点”
(1)光照强度
 
①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,而图中C点是达到最大光合速率的最小光照强度,即为光饱和点。
②若上图是在光合作用的最适温度25 ℃条件下测得绘制的曲线,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;若环境缺少镁,则A点不动,B点右移,C点左移,D点左下移。
③图中D点之前的限制因素为光照强度,而之后的限制因素:外因有温度、CO2的供应量;内因有色素含量、酶的数量和活性、C5的含量等。
(2)CO2浓度
 
①图乙中A点时代谢特点为光合速率与细胞呼吸速率相等,此时的二氧化碳浓度为二氧化碳补偿点,而图甲中D点时二氧化碳浓度是植物进行光合作用时最小二氧化碳浓度,从D点才开始启动光合作用。
②B点和P点的限制因素:外因有温度和光照强度;内因有酶的数量和活性、C5的含量、色素含量。
(3)多因子影响
 
曲线分析:P点时,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随着因子的不断加强,光合速率不断提高。当达到Q点时,横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子,要想提高光合速率,可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
2.聚焦氧气浓度对细胞呼吸相关两类曲线中关键点
 
(1)图甲中O2浓度为0时,并非细胞呼吸强度为0,而是只进行无氧呼吸,氧气浓度大于0小于10%时两种呼吸类型均有,大于等于10%时只进行有氧呼吸;图乙中从c点开始也是只进行有氧呼吸,并且c点以后随着氧分压在一定范围内的增大,有氧呼吸还会加强。另外,图乙中a、b、c的有氧呼吸强度逐步增强,而无氧呼吸强度逐步减弱,c时降为0。
(2)图甲中AB=BC,但是氧浓度为C点时,无氧呼吸和有氧呼吸消耗葡萄糖的速率并不相同。
(3)图甲中R点时,细胞呼吸释放出的CO2总量最小,由此可知,在贮藏种子或蔬菜水果保鲜时应保持低温、低氧而非无氧。
3.聚焦密闭容器及自然环境中植物一昼夜光合作用曲线
 
 
(1)AB段(ab段):无光照,植物只进行呼吸作用,CO2浓度增大。
(2)BC段(bc段):温度降低,呼吸酶活性降低,CO2释放速率降低,CO2浓度增加速率减缓。
(3)CD段(cd段):4时后,微弱光照,开始进行光合作用,但光合作用强度<呼吸作用强度,CO2释放速率降低,CO2浓度增加速率进一步减缓。
(4)D点(d点):随光照增强,光合作用强度=呼吸作用强度。
(5)DE段(de段):光合作用强度>呼吸作用强度, CO2吸收速率增大,CO2浓度降低。
(6)EF段(ef段):因正午时分,部分气孔关闭,图乙中CO2吸收速率减小,图甲中CO2浓度降低减缓。
(7)FG段(fg段):气孔逐步打开,图乙中CO2吸收速率增大,图甲中CO2浓度降低加快。
(8)GH段(gh段):光照强度逐渐减弱,光合与呼吸速率的差值逐渐减小,CO2吸收速率减小,CO2浓度降低。
(9)HI段(hi段):光照继续减弱,光合作用强度<呼吸作用强度,直至光合作用完全停止。
(10)图甲中植物生长与否的判断:若 I点低于A点,说明一昼夜,密闭容器中CO2浓度减小,即光合作用>呼吸作用,植物生长;若I点高于A点,说明光合作用<呼吸作用,植物体内有机物总量减少,植物不能生长。若I点等于A点,说明光合作用=呼吸作用,植物体内有机物总量不变,植物不生长。
 
 
题组一 辨析光合速率随光照强度变化的特点
1.(2016•全国乙,30)为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:
 
(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子是__________________。
(2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高____________(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。
(3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是__________________________________________________。
答案 (1)光照强度 (2)CO2浓度 (3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的
解析 (1)甲组在a点条件下,增加光照强度,光合作用强度继续增加,故光合作用的主要限制因子是光照强度。(2)甲组在b点条件下,光照强度不再是光合作用的限制因子,要增加光合作用强度,需增加光合作用原料,而O2是光合作用产物,CO2才是光合作用的原料,故应该增加CO2浓度。(3)个体的表现型受遗传因素与环境因素共同影响。若乙组的光合作用强度变化受遗传因素影响,则在甲组的光照条件下,乙组的子代光合作用强度随光照强度变化情况应与甲组不同,此与题干矛盾,故可排除遗传因素影响,因此乙组光合作用强度的变化应由环境因素(即低光照)引起,并非遗传物质改变所致。
 真题重组  判断与填充:
(1)(经典高考题节选)科学家研究CO2浓度,光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响,得到实验结果如图所示。请据图判断下列叙述:
 
①光照强度为c时,造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同( √ )
②光照强度为c时,造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同( √ )
(2)(2016•江苏,32节选)为了选择适宜栽种的作物品种,研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点,结果如图1和图2。最适宜在果树林下套种的品种是____,最适应较高光强的品种是______。若增加环境中CO2浓度后,测得S2的光饱和点显著提高,但S3的光饱和点却没有显著改变,原因可能是:在超过原光饱和点的光强下,S2的光反应产生了过剩的________,而S3在光饱和点时可能________(填序号)。
①光反应已基本饱和 ②暗反应已基本饱和 ③光、暗反应都已基本饱和
  
答案 S2 S3 ATP、[H] ①②③
(3)(2012•四川,30节选)科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体,该突变体对强光照环境的适应能力更强。该突变体和野生型水稻的O2释放速率与光照强度的关系如图所示。当光照强度为n时,与野生型相比,突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率________。当光照强度为m时,测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大,据此推测,突变体固定CO2形成______的速率更快,对光反应产生的____________________消耗也更快,进而提高了光合放氧速率。
 
答案 较大 C3 NADPH、ATP
2.(2017•青岛一模)为探究某观赏植物的A、B两个品种在干旱条件下生理活动的变化,研究者在温度适宜的条件下釆用控水方法模拟干旱条件进行实验,结果如图。请回答相关问题:
 
(1)根据光合作用过程推测,干旱条件下A、B两品种的光饱和点比正常供水条件下____(填“高”或“低”),推测理由是__________________________________________________。
(2)研究发现,该植物的A、B两个品种在干旱条件下能引起植物激素的合成发生变化,进而通过对____________________进行调节,使植物细胞内与光合作用相关蛋白的含量发生变化,以适应环境的改变。
(3)据图分析,在干旱条件下____品种更适于在弱光环境下生存,做出判断的依据是______________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)低 干旱条件下气孔开度降低(气孔关闭),CO2吸收减少,暗反应减弱,需要光反应提供的[H]和ATP少,因此较弱的光照即可满足暗反应的需求
(2)(相关)基因的表达(基因组的表达)
(3)B B品种光补偿点低于A品种,说明该品种在干旱条件下利用弱光的能力更强(4 klx~6 klx时B品种净光合速率较高)
解析 (1)由于干旱条件下气孔开度降低(气孔关闭),CO2吸收减少,暗反应减弱,需要光反应提供的[H]和ATP少,因此较弱的光照即可满足暗反应的需求,因此干旱条件下A、B两品种的光饱和点比正常供水条件下低。
(2)外界因素会引起包括植物激素在内的多种变化,进而对植物基因组的表达进行调节。
(3)据图分析,B品种光补偿点低于A品种,说明该品种在干旱条件下利用弱光的能力更强(4 klx~6 klx时B品种净光合速率较高),在干旱条件下B品种更适于在弱光环境下生存。
 思维延伸  完成下列问题:
(1)某生物兴趣小组利用紫苋叶肉细胞进行探究光合作用与呼吸作用的实验。图甲表示紫苋叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时,单位时间内CO2释放量和O2产生总量(单位:mg)。图乙表示在大气二氧化碳浓度、20 ℃时测得的紫苋叶肉细胞光合速率与光照强度的关系。
  
①图甲中光照强度为c时,光合作用强度________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。
②根据甲图可知,乙图中e点时CO2释放量为____mg,影响该点的主要外界因素是______________。乙图中f点细胞中产生ATP的场所有____________________。
答案 ①等于 ②6 温度和氧气浓度 叶绿体、线粒体、细胞质基质
(2)将某种植物置于CO2浓度适宜、水分充足的环境中,温度分别保持在5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃下,改变光照强度,测定CO2的吸收速率,得到图1所示的结果。处理图1中有关数据得到图2、图3曲线图,则__________可表示在5~35 ℃下该植物光饱和点(光合强度达到最大值时所需最小光照强度值)的变化,________可表示在5~35 ℃下该植物呼吸作用速率的变化。
 
 
答案 图2 图3
题组二 辨析光合速率随二氧化碳浓度变化的特点
3.(2017•全国Ⅰ,30) 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)若将甲种植物在无O2、但其他条件适宜的密闭小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是________________________________________________。
答案 (1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之降低 大于0
(2)甲种植物在光下进行光合作用释放的O2,使密闭小室中O2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一个环节,所以当O2增多时,有氧呼吸增加
解析 (1)在适宜条件下照光培养时,由于光合速率大于呼吸速率,导致密闭容器内CO2 浓度下降,进而导致光合作用速率降低。题干信息表明甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的,因此甲种植物净光合速率为0时(即CO2补偿点时)的二氧化碳浓度已超过乙种植物的CO2补偿点,因此其净光合速率大于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,由于植物进行光合作用能释放氧气,因此植物的有氧呼吸增加。
 真题重组  判断与填充:
(1)(2012•天津,5节选)设置不同CO2浓度,分组光照培养蓝藻,测定净光合速率和呼吸速率(光合速率=净光合速率+呼吸速率),结果见图。据图判断:
 
①与d2浓度相比,d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多( × )
②与d3浓度相比,d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多( √ )
(2)(2014•江苏,31节选)为研究浮游藻类的光合作用,将一种绿藻培养至指数生长期,并以此为材料,测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。 图1为光合放氧测定装置的示意图;图2是不同NaHCO3浓度(pH 8.5,25 ℃)条件下测得的Pn曲线图。
  
①由于弱碱性的藻培养液中游离 CO2浓度很低,藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的 HCO-3获得 CO2。图2中达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为____________;在更高 NaHCO3 浓度下,Pn不再增加的主要原因有__________________、__________。
②培养基中的 HCO-3与 CO2-3之间的离子平衡与pH有关,碱性条件下pH越高,HCO-3越少,CO2-3越多,而CO2-3几乎不能被该藻利用。 在测定不同pH(7.0~10.0)对光合作用的影响时,导致Pn发生变化的因素有____________________________、______________。
答案 ①120 mg•L-1 达到了CO2饱和点 CA量有限 ②CO2(或HCO-3)供应量不同 CA(细胞)活性变化
4.如图表示叶片光合速率与叶肉细胞间隙中CO2浓度的关系,下列有关叙述错误的是(  )
 
A.BC段的斜率与叶绿体内固定CO2的酶活性呈正相关
B.温室效应在一定程度上能提高植物光合速率
C.当CO2浓度低于b时,植物不进行光合作用
D.当CO2浓度高于s时,Pm值主要受光反应速率的限制
答案 C
解析 BC段斜率与叶绿体内固定CO2酶活性呈正相关,活性越强,固定的CO2越多,光合速率越大,A正确;CO2含量在0~s之间,随着CO2含量的升高,植物光合速率逐渐增大,所以温室效应能提高植物光合速率,B正确;当CO2浓度低于b时植物进行光合作用,但其强度小于呼吸作用强度,C错误;当CO2浓度高于s即光合速率为Pm值时,CO2达到饱和状态,此时主要受光反应速率的限制,即[H]和ATP的供应不能满足需要,D正确。
 思维延伸  某科研小组研究了不同环境条件下CO2浓度对银杏净光合速率的影响,得到如图所示曲线。请回答:
 
(1)由图可知,与28 ℃相比,温度为15 ℃时,增加CO2浓度对提高净光合速率的效果不显著,原因是__________________。当CO2浓度为300 μmol•mol-1时,28 ℃条件下银杏净光合速率明显低于20 ℃和15 ℃下的银杏净光合速率,原因主要是______________________________。
(2)图中当CO2浓度低于1 000 μmol•mol-1时,不同温度下的净光合速率差异不大,此时影响该过程的主要环境因素是______________________。
(3)假如图中C和A曲线分别表示相同光照和温度下CO2浓度对某两种植物甲和乙的净光合速率的影响,那么将等大的甲和乙幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中,一段时间后,__________________植物先死亡,理由是______________________________________。
答案 (1)温度低,酶活性低 这种条件下,光合作用受CO2浓度的限制,而银杏的呼吸作用又比20 ℃和15 ℃时强 (2)CO2浓度 (3)乙 甲能利用低浓度CO2进行光合作用,乙不能
题组三 辨析光合速率随温度变化的特点
5.(2015•海南,9)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是(  )
 
A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能
B.叶温在36~50 ℃时,植物甲的净光合速率比植物乙的高
C.叶温为25 ℃时,植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的
D.叶温为35 ℃时,甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0
答案 D
解析 植物光合作用的最终能量来源于太阳能,A正确;据图分析,在36~50 ℃时,植物甲的净光合速率曲线比植物乙的曲线高,故植物甲的净光合速率比植物乙的高,B正确;真正的光合作用速率=呼吸作用速率+净光合作用速率,叶温为25 ℃时,植物甲的光合与呼吸作用强度的差值即甲的净光合作用速率低于植物乙的净光合作用速率,C正确;真正的光合作用速率=呼吸作用速率+净光合作用速率,叶温为35 ℃时,甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值表示净光合速率,均大于0且相等,D错误。
6.(2017•南平一模)将同一品种的小麦种植在生长条件适宜的甲、乙两地。在不同温度下,测得生长旺盛的小麦净光合速率和呼吸速率如图,请回答:
 
(1)小麦光合作用过程中,CO2参与反应的场所是____________;在有氧呼吸过程中,释放的CO2由________________分解而来。
(2)单位时间内,每平方分米的叶面积上,乙地的小麦叶肉细胞在30 ℃时比25 ℃时,产生的NADPH的量________(填“更多”、“更少”或“相等”),释放的O2的量________(填“更多”、“更少”或“相等”)。
(3)两地栽培的小麦在白天最适生长的温度下,单位时间内,每平方分米的叶面积上固定的CO2的量是________(填“甲地”或“乙地”)的小麦较多;理由是______________________。
答案 (1)叶绿体基质 丙酮酸和水
(2)更多 相等
(3)甲地 因为总光合速率=净光合速率+呼吸速率,两地小麦净光合速率相等,而甲地小麦呼吸速率较乙地小麦高,故甲地小麦总光合速率较大,(单位时间单位面积中)固定的CO2更多
解析 (1)小麦光合作用过程中,CO2参与暗反应,发生的场所是叶绿体的基质;在有氧呼吸第二阶段过程中,丙酮酸和水氧化分解释放CO2。
(2)单位时间内,每平方分米的叶面积上,乙地的小麦叶肉细胞在30 ℃时呼吸速率比25 ℃时大,但是净光合速率相等,释放的O2的量相等,因此30 ℃时光合速率比25 ℃时大,产生的NADPH的量更多。
(3)两地栽培的小麦在白天最适生长的温度下,因为总光合速率=净光合速率+呼吸速率,两地小麦净光合速率相等,而甲地小麦呼吸速率较乙地小麦高,故甲地小麦总光合速率较大,(单位时间单位面积中)固定的CO2更多,因此单位时间内,甲地的小麦每平方分米的叶面积上固定的CO2的量较多。
 思维延伸  研究人员为了研究日温和夜温对作物生长的影响,利用生长状况相同的番茄幼苗进行实验,每昼夜给予16小时光照,光照强度相同且适宜,实验结果如图所示。请回答:
 
(1)为完成本实验,研究人员至少要将生长状况相同的幼苗分为____组,并将其置于相应的条件下进行培养。
(2)曲线A在夜温10 ℃和20 ℃条件下,茎生长速率不同的原因是白天__________(生理过程)强度相同而夜间____________(生理过程)强度不同。
(3)图中最有利于番茄茎生长的温度条件是__________。
答案 (1)10 (2)光合作用和呼吸作用 呼吸作用 (3)日温26 ℃夜温20 ℃
题组四 辨析光合速率随时间变化的特点
7.判断下列相关叙述的正误:
(1)(2016•四川,5节选)三倍体西瓜由于含糖量高且无籽,备受人们青睐,如图是三倍体西瓜叶片净光合速率(图中以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线,判断如下说法:
 
①14:00后叶片的Pn下降,导致植株积累有机物的量开始减少( × )
②17:00后叶片的Ci快速上升,导致叶片暗反应速率远高于光反应速率( × )
③叶片的Pn先后两次下降,主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度( √ )
(2)(2011•福建,2节选)如图是夏季晴朗的白天,玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线,判断下列说法:
 
①在11:00~12:30之间,花生的单位叶面积有机物积累量比玉米得多( × )
②在17:00时,玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同( √ )
③在18:30时,玉米既能进行光反应,也能进行暗反应( √ )
8.某生物兴趣小组将数量相等且长势一致的甲、乙两个品种的黄豆幼苗,分别置于两个相同的密闭透明玻璃装置内,在水分、光照、温度等条件相同且适宜的情况下培养,定时测定玻璃罩内的O2含量,结果如图。请回答:
 
(1)在叶肉细胞中O2分别在__________、____________等生物膜上产生和消耗。
(2)甲、乙两个品种中____固定CO2的能力更强,光合效率更高。e-d的值________(填“能”或“不能”)表示乙品种产生的O2总量。
(3)O~a期间植株吸收CO2速率的变化趋势是________。
(4)b~c期间两个玻璃罩内O2含量相对稳定的原因是__________________。
答案 (1)类囊体薄膜 线粒体内膜 (2)甲 不能 (3)降低 (4)植物呼吸作用吸收的O2量与其光合作用释放的O2量相等
解析 (1)在叶肉细胞进行光合作用的光反应阶段时,水的光解产生氧气,场所是类囊体薄膜上。有氧呼吸的第三阶段消耗氧气,在线粒体内膜上进行。(2)根据图示分析可知,在相同时间,甲、乙两个品种中甲固定CO2的能力更强,光合效率更高。e-d的值不能表示乙品种产生的O2总量,表示净光合作用产生的O2总量。(3)O~a内,植株释放O2速率减慢,光合作用减弱,吸收CO2速率逐渐降低。(4)b~c期间,当呼吸速率与光合速率相等时,密闭容器中的氧气量基本不变,即植物呼吸作用吸收的O2量与其光合作用释放的O2量相等。
 思维延伸  完成下列问题:
(1)某科研人员将绿色的小麦叶片放在温度适宜的密闭容器内,在不同的光照条件下,测定该容器内氧气量的变化如图所示。则:在0~5 min内,该容器内氧气量减少的原因是__________________________________。在5~15 min内,该容器内氧气量增加的速率逐渐减小,这是因为______________________________________。
 
答案 呼吸作用消耗氧气 光合作用使密闭容器内的CO2浓度逐渐减少,光合作用速率逐渐下降
(2)如图表示夏季某株高等植物在不同遮光处理条件下净光合速率的日变化曲线,则:
 
①曲线cd段,植物体内有机物总量的变化情况是________(填“增加”“减少”或“不变”)。M点时,对于该植物体内绿色叶肉细胞来说,叶绿体消耗的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)细胞呼吸产生的CO2量。
②曲线ef段叶肉细胞间CO2浓度急剧下降,该段时间内叶绿体中含量明显升高的物质有________________。
③研究发现,在田间适宜水肥条件下,该种植物采取合理密植,能大幅提高产量。请结合上图说出两点直接原因:______________________________________________________。
答案 ①增加 大于 ②[H]、ATP、C5 ③适度相互遮阴,提高净光合速率;增加植株密度,进一步提高单位土地面积产量
题组五 围绕气孔变化主题综合考查相关生理过程
9.(1)(2013•四川,8节选)将玉米的PEPC酶基因导入水稻后,测得光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果,如下图所示(注:气孔导度越大,气孔开放程度越高)。
 
 
①光照强度低于8×102 μmol•m-2•s-1时,影响转基因水稻光合速率的主要因素是______________;光照强度为10~14×102 μmol•m-2•s-1时,原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变,可能的原因是__________________________________。
②分析图中信息,PEPC酶所起的作用是______________________________;转基因水稻更适合栽种在______________环境中。
答案 ①光照强度 光照强度增加与CO2供应不足对光合速率的正负影响相互抵消(或“CO2供应已充足且光照强度已达饱和点”) ②增大气孔导度,提高水稻在强光下的光合速率 强光
(2)(2013•天津,8节选)菌根是由菌根真菌和植物根系形成的联合体。菌根真菌从土壤中吸取养分和水分供给植物,植物为菌根真菌提供糖类等有机物。下表为不同温度下菌根对玉米幼苗光合特性影响的实验结果。
组别 光合作用速率(μmolCO2•m-2•s-1) 气孔导度*(mmol•m-2•s-1) 细胞间CO2浓度(μmol•mol-1) 叶绿素相对含量
25 ℃ 有菌根 8.8 62 50 39
 无菌根 6.5 62 120 33
15 ℃ 有菌根 6.4 58 78 31
 无菌根 3.8 42 157 28

注:气孔导度*是描述气孔开放程度的量。
则:①15 ℃条件下,与无菌根玉米相比,有菌根玉米光合作用速率高,据表分析,其原因有a.________________________________,促进了光反应;b.______________________,促进了暗反应。
②25 ℃条件下,与无菌根玉米相比,有菌根玉米叶肉细胞对CO2的利用率__________。
答案 ①a.叶绿素相对含量高,利于吸收光能 b.气孔导度大,CO2供给充分 ②高
10.(2017•广安模拟节选)气孔是植物叶片新陈代谢过程中气体进出的通路。光照是影响气孔开闭的主要因素,一般情况下,气孔在光照下开放,在黑暗中关闭。适当提高温度也能增加气孔的开放度,但是如果叶片蒸腾作用强烈时,即使在适宜光照和温度条件下气孔也要关闭。某科研小组在夏季晴朗的白天,测定了6:00~18:00间黄瓜幼苗叶片的气孔阻力(气孔开度减小,气孔阻力增大),结果如图所示。
 
(1)图中10:00~12:00之间,黄瓜幼苗叶片气孔阻力增加的主要原因是_________________。
(2)6:00~10:00之间,黄瓜幼苗光合作用速率的变化趋势是______________,引起这种变化的原因包括___________________________________________________________________。
答案 (1)叶片蒸腾作用强烈,气孔部分关闭 (2)(逐渐)增强 光照增强,光反应速率增强;气孔逐渐开放,胞间CO2浓度上升,暗反应速率增强;温度升高,酶活性上升
解析 (1)图中10:00~12:00之间,叶片蒸腾作用强烈,气孔部分关闭,黄瓜幼苗叶片气孔阻力增加。(2)6:00~10:00之间,光照增强,光反应速率增强;气孔逐渐开放,胞间CO2浓度上升,暗反应速率增强;温度升高,酶活性上升,因此黄瓜幼苗光合作用速率的变化趋势是逐渐增强。
 思维延伸  科研人员检测晴朗天气下露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况,并将检测结果绘制成下图。
 
(1)若已知某植物X比油桃能利用更低浓度的CO2,在露地栽培条件下,油桃在13时左右出现“午休”现象,此时,同条件下栽培X__________(填“会”或“不会”)出现明显的“午休”现象。
(2)露地栽培条件下,至10 时左右Pn 出现第一次高峰;之后出现“午休”现象,到达低谷时叶肉细胞叶绿体中C5相对含量的变化是____________,此时细胞中能产生[H]的场所有______________________________。
(3)大棚栽培条件下油桃在上午10时Pn 却处于低谷,其主要原因是_____________________
___________________________________________________;光合“午休”现象相对不明显,其可能的原因是___________________________________。若遇阴天,大棚内油桃Pn第一次峰值将较晴天____________(填“提前”或“推迟”)。
(4)根据图中曲线分析,提高大棚栽培油桃产量的措施有__________________________;
此外施用有机肥料也有利于产量的提高,原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)不会 (2)增加 细胞质基质、线粒体、叶绿体 (3)日出后旺盛的光合作用消耗大量CO2,使大棚内密闭环境中CO2迅速下降 植物蒸腾水分保留在棚内,湿度较大,植物叶片气孔关闭程度较小 推迟
(4)增加密闭环境中CO2含量、适当增加光照强度 土壤微生物分解有机肥料所产生的CO2和无机盐使农作物的光合作用强度得到提高
题组六 辨析光合速率曲线中关键点含义及移动原理
11.将小麦植株置于密闭玻璃罩内,下图是在不同温度条件下测定小麦对氧气的吸收或释放量随光照强度的变化,实验结果如图所示。请回答下列问题:
 
(1)b点的生物学含义是______________________________________________。此时小麦根尖细胞中产生ATP的场所为________________________。适当提高CO2浓度后再测定,图中的b点将向__________移动。
(2)若适当提高CO2浓度,d点将向____________移动。此时叶绿体产生的O2的去向是____________(填“线粒体”“细胞外”或“两者都有”)。
答案 (1)光合作用产生氧气的速率等于有氧呼吸消耗氧气的速率 细胞质基质和线粒体 左 (2)右下 两者都有
解析 (1)分析题图发现,纵坐标表示氧气吸收速率即净光合速率,横坐标表示光照强度;b点氧气吸收速率为0,即净光合速率为0,其含义为:光合作用产生氧气的速率等于有氧呼吸消耗氧气的速率;此时小麦根尖(根尖中无叶绿体),只能进行呼吸作用产生ATP,呼吸作用产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。图中适当提高CO2浓度后,光合速率增加,光补偿点减小,b点将向左移动。 (2)提高二氧化碳浓度后,植物的最大光合速率增加,d点会向下移,最大光合速率增加,需要的光照强度会增加,所以d点会向右移;因此d点向右下移。
 思维延伸  完成下列问题:
(1)某实验小组在不同的湿度条件下测定了黄瓜叶片的净光合作用速率和气孔导度。结果如图1所示,在湿度为40%时黄瓜叶片的净光合作用速率和光照强度的关系如图2所示,请回答下列问题:
 
①分析图1可知,随着环境中相对湿度的降低,黄瓜叶片的净光合作用不断降低,根据图中信息,分析其原因可能是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②图2中的C点时,黄瓜叶肉细胞产生的氧气扩散途径是___________________,若将图2的环境的相对湿度提高至60%,则相对湿度提高后B点将______(填“左移”“右移”或“不移”)。
(2)将生长发育状况相同的某经济作物分为两组,Ⅰ组用遮光网处理以降低光照强度,Ⅱ组不做处理,分别测定净光合速率的日变化情况,结果如图,则__________点时体内有机物总量最少;若增加Ⅰ组的透光量(其他条件不变),c点应向__________移。
 
答案 (1)①气孔导度下降导致二氧化碳供应不足和水分供应不足 ②进入线粒体和扩散到空气中 左移 (2)c 左
题组七 辨析细胞呼吸速率曲线随影响因素变化的特点
12. (2014•海南,26)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题:
 
(1)在12~24 h期间,呼吸速率逐渐增强,在此期间呼吸作用的主要方式是______________呼吸,该呼吸方式在细胞中发生的部位是____________________,其产物是______________。
(2)从第12 h到胚根长出期间,萌发种子的干物质总量会____________,主要原因是____________________________________________________________________________。
(3)胚根长出后,萌发种子的__________呼吸速率明显升高。
答案 (1)无氧 细胞质基质 酒精和二氧化碳
(2)减少 种子不进行光合作用制造有机物,同时进行呼吸作用消耗有机物,使有机物的总量下降 (3)有氧
解析 (1)据图可知,在12~24 h期间,氧气吸收量很少,而二氧化碳释放量很多,表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸;无氧呼吸的场所是细胞质基质,产物是酒精和二氧化碳。(2)第12 h到胚根长出期间,种子不进行光合作用制造有机物,同时进行呼吸作用消耗有机物,使有机物的总量下降。(3)胚根长出后,氧气的吸收量明显增多,说明有氧呼吸的速率明显提高。
 真题重组  完成下列相关内容:
(1)[2011•江苏,26(3)改编]如图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线,在T1~T2时段,单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有____________________________________________________。
 
答案 酵母菌进行无氧呼吸,产生的能量少和酵母菌种群数量增多
(2)(2015•安徽,29节选)科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化,结果见图1和图2。
 
由图可知,与25 ℃相比,0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低,主要原因是_____________;随着果实储存时间的增加,密闭容器内的____________浓度越来越高,抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测__________的浓度变化来计算呼吸速率。
答案 低温降低了细胞呼吸相关酶的活性 CO2 O2
13.为研究影响线粒体耗氧速率的因素,按图示顺序依次向测定仪中加入线粒体及相应物质,测定氧气浓度的变化,结果如图(注:图中呼吸底物是指在呼吸过程中被氧化的物质)。下列分析错误的是(  )
 
A.过程①有水的生成
B.加入的呼吸底物是葡萄糖
C.过程④比③耗氧速率低的主要原因是ADP不足
D.过程②比⑤耗氧速率低的主要原因是呼吸底物不足
答案 B
解析 由题图曲线可知,加入线粒体后,①过程氧气浓度略有下降,说明在线粒体中进行了有氧呼吸的第三阶段,有水的生成,A正确;加入的呼吸底物不一定是葡萄糖,B错误;④过程氧气浓度降低的速率较慢,但加入ADP后,⑤过程氧气浓度的下降速度加快,说明④比③耗氧速率低的主要原因是ADP数量少,C正确;分析题图可知,②过程加入ADP,氧气浓度下降较慢,加入底物后氧气浓度下降速度加快,由于氧气的作用是与[H]结合形成水,因此限制②过程氧气浓度降低的因素可能是[H];加入ADP后,⑤过程氧气浓度降低的速度加快,说明该过程限制氧气与还原氢结合的因素是ADP的量,因此②比⑤耗氧速率低的主要原因是[H]不足,D正确。

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来源 天添
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