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新课标2023版高考生物一轮总复习第三单元细胞的能量供应和利用第5讲细胞呼吸和光合作用的影响因素课件
展开1.(2021·广东高考)与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是( )
A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大解析:由图分析可知,在正常光照下,t2的叶绿体相对受光面积低于t1,即二者光合速率相同时,t2所需的光照强度高于t1,由此可推断,t2比t1具有更高的光饱和点,但t1比t2具有更低的光补偿点,A、B正确;通过题干信息可知,三者的叶绿素含量及其他性状基本一致,由此推测,三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关,C正确;由题干信息可知,该题研究的是三者光合速率差异与叶绿体在细胞中分布位置的关系,据题干信息无法得出三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大,D错误。答案:D
2.(2017·北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物生理特性理解错误的是 ( )A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高B.净光合作用的最适温度约为25 ℃C.在0~25 ℃范围内,温度变化对光合速 率的影响比对呼吸速率的大D.适合该植物生长的温度范围是10~50 ℃
解析:从第二幅图的曲线中可以看出,光合作用的最适温度为30 ℃左右,呼吸作用的最适温度为55 ℃左右;在0~25 ℃范围内,光合作用曲线变化明显大于呼吸作用曲线,A、C正确。据第一幅图可知,净光合作用的最适温度约为25 ℃;植物总光合作用大于呼吸作用时,即净光合作用大于0时,适合植物的生长,从图中可以看出,适合该植物生长的温度范围是-10~45 ℃,B正确,D错误。答案:D
3.(2021·浙江1月选考)现以某种多细胞绿藻为材料,研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响。实验结果如下图,图中的绿藻质量为鲜重。回答下列问题:(1)实验中可用95%乙醇溶液提取光合色素,经处理后,用光电比色法测定色素提取液的____________,计算叶绿素a的含量。由甲图可知,与高光强组相比,低光强组叶绿素a的含量较________,以适应低光强环境。由乙图分析可知,在________条件下温度对光合速率的影响更显著。
(2)叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析,光反应是一种________反应。光反应的产物有____________和O2。(3)图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率____,理由是_______________________________________________________________________________________。(4)绿藻在20 ℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30 μml·g-1·h-1,则在该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成______μml的3磷酸甘油酸。解析:(1)叶绿体色素的提取和分离实验中,用95%乙醇溶液作为提取光合色素的溶剂,经处理后,用光电比色法测定色素提取液的光密度值,可计算叶绿素a的含量。由甲图可知,与高光强组相比,低光强组的叶绿素a的含量在20 ℃、25 ℃、30 ℃时都较高,以适应低光强环境,以便能吸收较多的光能。由乙图分析可知,不同温度下,高光强对绿藻放氧速率的影响比低光强条件下显著。(2)叶绿素a的含量直接影
响光反应的速率,一般来说,叶绿素a含量越多,光反应速率越大。光反应是一种吸收光能的吸能反应,光反应包括水光解和ATP合成,光反应的产物包括O2、NADPH、ATP。(3)图乙的绿藻放氧速率为绿藻的净光合速率,光反应产生O2的速率为真正光合速率,表观光合速率=真正光合速率-细胞呼吸速率,故绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率。(4)绿藻在20 ℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30 μml·g-1·h-1,表观光合速率为150 μml·g-1·h-1,绿藻此时O2的产生速率为30 μml·g-1·h-1+150 μml·g-1·h-1=180 μml·g-1·h-1,故该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗CO2量为180 μml,180 μml CO2固定形成的3磷酸甘油酸量为180 μml×2=360 μml。答案:(1)光密度值 高 高光强 (2)吸能 ATP、NADPH (3)小 绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率 (4)360
(一)准确解读图示信息——光合作用与细胞呼吸的“三率”模型解读
(二)精研常考图像——“厂”字图像及其变式1.典型“厂”字图像解读(1)真正光合总量为M2+M3。(2)呼吸作用消耗量为M1+M2。(3)净光合积累量为M2+M3-(M1+M2)=M3-M1。
2.“厂”字图像的四种变式(1)阴阳植物要分辨①不同植物的光补偿点一般不同,这主要取决于该植物的呼吸强度,不同植物的光饱和点一般也不同,这主要取决于植物的内因,受到植物内部与光合作用有关酶的数量与活性、叶绿素含量、C3和C5含量等因素的限制。②一般来说,阴生植物的光补偿点和光饱和点对应的横轴数值要比阳生植物的光补偿点和光饱和点小。③阴生植物叶绿体大而少,阳生植物叶绿体小而多,故阴生植物往往颜色较阳生植物深。
(2)图像颠倒“迷人眼”有一些题目在考查的时候,会将图像上下颠倒,但解题的本质是不变的。(3)光照强到叶“变脸”其实我们常看到的“厂”字图像并没有画完,如果将光照强度继续加强,会导致后期植物光合作用下降。
下降的原因有两种,需根据具体题目具体分析。第一种原因:光照强度过强引起叶绿素降解,进而导致光合作用降低。第二种原因:光照太强引起植物叶片蒸腾作用加快,植物为了避免失水而关闭气孔,导致CO2吸收不足,进而导致光合速率降低。(4)细节错乱看横线在实际的题目中,一定要看清图像的变化,尤其是细微处的调整,上图的坐标轴原点实际上就是代表呼吸作用的点,真正的“厂”字图像的横轴在虚线的位置。题目中OA的长度即为呼吸作用强度,而整个坐标曲线代表的就是真正光合作用强度。
[典例1] (2022·泰安联考)如图表示植物光合速率随光照强度改变的曲线,请分析选出不正确的一项 ( )A.若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则补偿点b应相应地向右移动B.若增加CO2浓度,b点左移,c点左移,d点向右上方移动C.d点时,ATP的移动方向从类囊体薄膜向叶绿体基质移动D.若图中为阳生植物,则换为阴生植物,b点和d点均要向左移动
[解析] b点为光补偿点,此时光合作用与呼吸作用强度相等,若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则补偿点b应相应地向右移动,A正确;若增加CO2浓度,则光合作用强度增加,b点左移,c点右移,d点向右上方移动,B错误;d点时的光合作用强度最大,其光反应产生的ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质,参与暗反应过程中三碳化合物的还原,C正确。[答案] B
[规律方法] 光合作用与细胞呼吸的“关键点”的移动
据图可知,OA表示呼吸作用释放的CO2量,由光(CO2)补偿点到光(CO2)饱和点围成△BCD面积代表净光合作用有机物的积累量。改变影响光合作用某一因素,对补偿点和饱和点会有一定的影响,因此净光合作用有机物的积累量也会随之变化。具体分析如下表所示:注:适当提高温度指在最适光合作用温度的基础上;光照强度或CO2浓度的改变均是在饱和点之前。
[针对训练]1.科研人员研究不同温度条件下菠菜叶片的净光合速率的变化情况结果如下图。下列分析不正确的是 ( )A.温度通过影响酶活性对光合作用的影响只与暗反应有关B.此实验中CO2浓度是无关变量,各组间需保持一致和稳定C.温度为40 ℃,光照为1 500 lx条件下菠菜光合速率为6D.菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度
解析:温度通过影响酶活性对光合作用的影响与光反应与暗反应均有关,A错误;本实验的自变量是光照强度与温度,因变量是净光合速率,CO2浓度等其他因素是无关变量,B正确;温度为40 ℃,光照为1 500 lx条件下菠菜净光合速率为2,呼吸速率为4,根据真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,可知菠菜光合速率为6,C正确;菠菜叶片进行光合作用的最适温度是30 ℃,呼吸作用的最适温度是40 ℃,因此菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度,D正确。答案:A
2.如图为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图,下列有关叙述,错误的是 ( )
A.图1中,若光照强度适当增强,a点左移,b点右移B.图2中,若CO2浓度适当增大,a点左移,b点右移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4中,当温度高于25 ℃时,光合作用制造的有机物的量开始减少解析:图1中a为CO2补偿点,b为CO2饱和点,若光照强度适当增强,则光合作用强度也随之增强,所以a点左移,b点右移,A正确;图2中,a为光补偿点,b为光饱和点,若CO2浓度适当增大,则光合作用强度也随之增强,所以a点左移,b点右移,B正确;图3中,a、b两点对应的光照强度相等,又因a点时CO2浓度比b点时的高,所以a点与b点相比,a点时叶绿体中C3含量相对较多,C正确;图4中,温度为25 ℃时,净光合量最多,当温度高于25 ℃时,呼吸作用增强,净光合量减少,但不能判断光合作用制造的有机物的量是否开始减少,D错误。答案:D
(三)沉着应对创新图像——“M”形与倒“S”形图像1.“M”形——开放环境中光合作用昼夜变化曲线
2.倒“S”形——密闭玻璃罩内O2浓度、CO2浓度与时间的关系曲线
[典例2] (2022·南京四校联考)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( )A.a点产生的原因是夜温降低,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
[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,因此有机物积累最大的点是h点,C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间隙的量减少,光合速率降低;fh段光合速率下降的原因是光照减弱,D正确。[答案] C
[规律方法]巧据小室内CO2(或O2)的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长
[针对训练]3.(2022·武汉模拟)如图是根据农田一昼夜温度变化Ⅰ、光照强度变化Ⅱ和植物吸收CO2变化Ⅲ的数据绘制成的曲线(b点光出现,f点光消失)。下列说法错误的是 ( )A.在曲线Ⅲ与时间轴交点c和e时,光照下积累的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等B.a点的形成是由夜间的低温造成的C.从时间轴上的b点开始进行光合作用合成有机物,到f点光合作用中有机物的合成停止D.增大曲线Ⅲ与时间轴所围成的正面积的措施包括适当提高光照强度、CO2浓度和充足的水分供应
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