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苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第三章 细胞中能量的转换和利用第四节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素评课ppt课件
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这是一份苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第三章 细胞中能量的转换和利用第四节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素评课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了一定范围，某一定值，不再增加，叶面积，CO2固定量，O2释放量，不同的吸收值，蓝紫光区，红光区，不吸收等内容，欢迎下载使用。
果蔬保鲜的核心问题就是如何减缓呼吸作用，抑制新陈代谢，使新鲜果蔬处于休眠或半休眠状态。冷藏法是目前普遍使用的果蔬保鲜方法，但其保鲜时间比较短。
【思考】冷藏法减缓果蔬呼吸作用的途径是什么？
针对生活中的生物学现象，进行观察并提出提问，体现了科学探究的核心素养。
新疆种植的哈密瓜为什么比较甜？
对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
1．说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。2．说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
1.通过比较，掌握有氧呼吸和无氧呼吸的区别及联系。（科学思维）2.基于给定的条件，设计实验探究环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响。（科学探究）3.依据环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响，指导农业生产，解决实际问题。（社会责任）
1．光合速率：可以用单位时间单位______上的____________或__________来表示。2．光照是植物进行光合作用的必要条件(1)光照强度会影响光合速率①光照强度可以用单位叶面积上所接收的可见光量来表示。②光照强度对光合速率的影响示意图③在________内，光合速率随着光照强度的____而相应____；当达到________后，光照强度即使继续增强，光合速率也________。
一、影响光合作用的环境因素
(2)光质①叶绿体中的色素对____光质的光有____________。②实验表明，叶绿素a和叶绿素b在__________和______各有两个吸收高峰，类胡萝卜素的吸收高峰在___________。叶绿体中的色素______或________绿光。
3．CO2是光合作用的原料之一(1)CO2浓度对光合速率的影响示意图(2)在________内，植物光合速率随着环境中CO2浓度的____而____，在CO2浓度达到________后，再增加CO2浓度，光合速率也________。
4．温度对光合作用中______的影响很大，因而对光合速率也有明显的影响。酶对温度______，____或____会导致酶活性____，光合速率也会降低。
5．土壤中的水分含量和无机盐的种类也会影响光合速率(1)水是光合作用的____之一，充足的水分能____影响植物的光合速率。(2)氮素是______、____的组成成分，充足的氮素供应可以促进叶面积的____和叶数量的____，从而增加________，____地影响植物的光合速率。(3)镁是______的组成成分，适时补充镁元素可以促进____________，从而影响光合速率。
1．光照强度(1)原理分析：光照强度主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生，进而限制暗反应阶段。(2)曲线分析
(3)应用分析①欲使植物正常生长，则光照强度应大于B点对应的光照强度。②适当提高光照强度可增加作物产量。③阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，间作套种时农作物的种类要合理搭配。
2．CO2的浓度(1)原理分析：通过影响暗反应阶段，制约C3生成。(2)曲线分析
图1 图2
①走势分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。②关键点分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。
(3)应用分析①温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等；②大棚中“正其行，通其风”，以及多施有机肥来提高CO2浓度。
3．温度(1)原理分析：通过影响酶活性进而影响光合作用。(2)曲线分析①AB段：随着温度升高，光合作用增强。②B点：光合作用最适温度。③BC段：随着温度升高，光合作用减弱。④温度过高时，酶失活，光合作用完全停止。(3)应用分析①适时播种。②温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。
温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高吗？
运用生物学的知识和方法，解决农业生产上的问题，体现了社会责任的核心素养。
白天适当提高温度，可有利于提高光合产量，夜晚不能进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，所以适当提高温差可以提高作物有机物的积累量，从而提高产量。然而，昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，会影响呼吸相关酶的活性，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱植物根对矿质元素离子的吸收等代谢过程，这对植物生长显然不利。
4．水和营养元素(1)水：是光合作用重要的反应物，又可影响气孔的开闭，间接影响CO2的吸收，还可影响光合产物的运输，从而影响光合速率。(2)营养元素：影响细胞内许多化合物的合成，从而影响植物体的光合作用，如氮是构成细胞内叶绿素、酶、ATP等物质的基本元素，可以促进叶面积的增大和叶片数量的增多，从而影响光合作用。
各种环境因素同时对植物的光合作用产生影响，请问冬季早晨和夏季早晨限制光合作用的因素分别是什么？
提示：冬季早晨温度较低，温度是限制光合作用的主要因素；夏季早晨温度较高，光照较弱，光照是限制光合作用的主要因素。
针对生活中的生物学现象，进行观察并提问，体现了科学探究的核心素养。
其他影响光合作用的因素(1)因叶绿体中色素对各种色光的吸收不同，光质(不同色光)也会影响光合作用强度。(2)光照时间的长短不影响光合作用速率，但可以影响植物体光合作用的总量，从而影响植物的生长。(3)叶龄也会影响光合作用强度，随叶龄的增大，叶面积逐渐增大，光合作用速率也随之增大，到成熟时达到最大，之后随叶片衰老，叶绿素不断分解，光合作用速率随之下降。
对影响光合作用的因素进行拓展延伸，体现了科学思维的核心素养。
【例1】已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。如图表示该植物在25 ℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度提高到30 ℃的条件下(其他条件不变)，从理论上讲，图中相应点的移动应该是( )A．a点上移，b点左移，m点上移B．a点不移，b点左移，m点不移C．a点下移，b点右移，m点下移D．a点下移，b点不移，m点上移
温度由25 ℃升高到30 ℃，对于细胞呼吸而言，达到最适温度，呼吸速率增大；对于光合作用而言，超过最适温度，光合速率下降。因此，a点因细胞呼吸加强而往下移。b点为光补偿点，一方面细胞呼吸加强，需较强的光照强度才能产生与细胞呼吸消耗量相当的有机物，另一方面光合速率下降，产生有机物的速率也下降，也需较强的光照强度才能产生与原来等量的有机物，所以b点右移；因温度超过光合作用最适温度，酶活性下降，光合作用强度降低，m点下移，故选C。
1．呼吸速率是植物____________的一个重要指标，常用单位____或单位____的植物体在单位____内所________或__________的量来表示。2．温度主要影响了与细胞呼吸有关的________。(1)在一定的温度范围内，酶活性因温度的升高而____，呼吸速率也会____；到达最高值后，因温度高于酶的____温度，酶活性____，因而呼吸速率也随着温度的升高而____。(2)细胞呼吸的最适温度、最低温度和最高温度会因植物的____和________的不同而有较大差异。
二、影响细胞呼吸的环境因素
(3)植物细胞呼吸的最适温度一般____光合作用的最适温度，因此，当细胞呼吸处于最适温度时，细胞呼吸____，而光合作用可能已经有所____。
3．氧是细胞进行有氧呼吸的必要条件(1)在氧浓度____的范围内，植物的呼吸(有氧呼吸)速率随氧浓度的增加而____，但增至一定程度时，呼吸速率就________了。(2)在____条件下，植物可短暂地进行____呼吸，但由于有机物的______氧化，积累的______氧化产物会对细胞产生____，所以，无氧呼吸最终常会使植物受到____。
(3)苹果细胞无氧呼吸会积累过多____，结果细胞受到毒害而死亡，失去______________的能力，最后苹果腐烂。同样，动物在剧烈运动时会因无氧呼吸积累过多的____，从而出现________。(4)在以________为主的生物体内，随着氧浓度的提高，有氧呼吸会____，无氧呼吸会有所____。
4．二氧化碳是细胞呼吸的最终产物(1)空气中二氧化碳的体积分数约为0.033%。当二氧化碳体积分数高于____时，细胞呼吸明显受到抑制。(2)在土壤中，根系__________的细胞呼吸会产生大量的二氧化碳，当土壤板结、深层通气不良时，积累的二氧化碳体积分数可达____________，甚至更高。此时若不及时________，根部细胞的有氧呼吸会________。
(3)一些植物(如豆科植物)种子由于____的限制，细胞呼吸产生的二氧化碳____被释放出来，种皮内积聚较高浓度的二氧化碳会____细胞呼吸，导致种子进入____状态。
5．植物组织的含水量与呼吸速率也有密切关系。在一定范围内，细胞呼吸速率随组织含水量的增加而____。________的细胞呼吸速率很低，而当种子______，细胞呼吸速率迅速增高。
6．植物____的不同以及同一植物的____组织器官，也能影响植物细胞的呼吸速率。(1)不同种类的植物呼吸速率____。一般来说，旱生植物生长____，细胞呼吸速率比水生植物__；阴生植物所处的地方光照强度____，细胞呼吸速率比阳生植物__。
(2)同一种植物在不同的____________，细胞呼吸速率有所不同。一般在______、______等生长旺盛期，细胞呼吸速率____。同一种植物的____器官，细胞呼吸速率也有所不同，一般____器官比____器官的细胞呼吸速率高，____的组织器官比____的组织器官的细胞呼吸速率高。
1．影响细胞呼吸的内因——遗传因素遗传物质的不同决定酶的种类和数量不同，进而影响细胞呼吸的类型、速率等。(1)生物的细胞呼吸类型①需氧型生物——需在氧气充足的条件下才能正常生活，如人、绝大多数动植物。②厌氧型生物——需要在无氧条件下才能正常生活，有氧时呼吸作用会受到抑制，甚至不能生长，如乳酸菌、破伤风杆菌。③兼性厌氧生物——在有氧条件下进行有氧呼吸，在无氧条件下进行无氧呼吸，如酵母菌。
对影响呼吸作用的因素进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
(2)不同种、不同生长发育时期或不同组织器官，细胞呼吸速率有差异(以植物为例)①不同种类植物的细胞呼吸速率不同，一般旱生植物小于水生植物，阳生植物大于阴生植物。②同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。③同一植物的不同组织器官呼吸速率不同，一般生殖器官大于营养器官。
2．影响细胞呼吸的外因——环境因素(1)温度①影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。②应用低温储存食品大棚栽培在夜间和阴天适当降温温水和面发得快
O2浓度对有氧呼吸和无氧呼吸分别有何影响？用曲线表示出来。
O2浓度对酵母菌产生的CO2量有何影响？用曲线表示出来。
说出A、B两点有氧呼吸和无氧呼吸有何关系？
有氧呼吸和无氧呼吸放出CO2量相等
无氧呼吸消失只进行有氧呼吸
在图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点时，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率是否相等？
根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式：C6H12O6→6CO2（有氧呼吸），C6H12O6→2CO2（无氧呼吸），可知，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为1:3。
提示：不相等。图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点，表示两者释放的二氧化碳的量相等。
①影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。a．O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。b．0
A点时CO2生成量大于O2吸收量，说明有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，产生二氧化碳的场所是细胞质基质和线粒体的基质，A项错误；P点时CO2生成量等于O2吸收量，说明植物只进行有氧呼吸，B项错误；欲测定该绿色植物呼吸作用受氧气浓度的影响应遮光处理，以排除光合作用产生氧气的影响，C项正确；无氧条件下无氧呼吸较为旺盛，有机物消耗较多，贮存蔬果最好选择A点时的氧浓度，D项错误。
（3）水分①影响水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应水作为生物化学反应的介质影响反应的进行在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢②应用粮食在入仓前要进行晾晒处理干种子萌发前进行浸泡处理
(4)CO2①影响：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，如图所示。②应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
增加氧气含量，促进呼吸
1、贮藏粮食为什么要低温、干燥？
2.贮藏蔬菜、水果为什么要低温、低氧？
3.水稻的晒田，农作物的中耕松土有什么道理？
有一句关于锄地(中耕松土)的谚语“锄头下面有肥”，请结合所学知识分析该谚语的合理性。
提示：松土可增加土壤中的氧气浓度，促进农作物的有氧呼吸强度，进而增强矿质元素的吸收。
1．“装置图法”测定光合速率与呼吸速率(1)测定装置(2)测定方法及解读①测定呼吸速率(装置甲)a．装置甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。b．玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用的干扰。c．置于适宜温度环境中。d．红色液滴向左移动(用装置甲单位时间内向左移动的距离代表呼吸速率)。
细胞呼吸速率和光合速率的测定实验
2．红外线CO2传感器由于CO2对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红外线的降低量之间有一定的线性关系，因此CO2含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上，常用红外线CO2传感器来测量CO2浓度的变化。
3．“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率将装有水和水生植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行细胞呼吸；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和细胞呼吸。因此，真正光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。
4．“半叶法”测定光合作用有机物的产生量“半叶法”的原理是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(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)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，即可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)，则M＝MB－MA，M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。
【例2】以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是( )A．图甲中氧浓度为a时的情况对应的是图乙中的A点B．图甲中氧浓度为b时的情况对应的是图乙中的CD段C．图甲的a、b、c、d四个浓度中c是最适合贮藏的氧浓度D．图甲中氧浓度为d时没有乙醇产生
图甲中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应图乙中的A点，A正确；图甲中氧浓度为b时CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应图乙中AC段，B错误；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度(图甲中的氧浓度c)，故C正确；氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有乙醇产生，D正确。
1．增加________、延长________等可以充分利用光能。2．适当增强细胞呼吸可以促进作物的________。(1)在水稻生产中，适时采取____和____等措施，就是为了改善________条件，以增强根系的细胞呼吸。
三、光合作用和细胞呼吸原理的应用
(2)________也有利于作物的细胞呼吸和光合作用。作物种植过密，在____和________的情况下，细胞呼吸消耗过大，光合作用产物被__________，因而__________降低，产量受到影响。3．在储藏果蔬时，一般采用________温度或氧浓度的方法，____细胞呼吸，以减少____________。4．在储藏粮食时，通过降低粮仓的____，使储存的种子保持____，以抑制细胞呼吸，____保存期限。
水分（应用：合理灌溉）矿质元素（应用：合理施肥）温度：影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大“午休”CO2浓度（升高CO2的浓度：通风、混养、使用农家肥、加干冰等） 光质（光的颜色）光照 光照时间： （应用：延长光照时间：一年两/三熟） 光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、间苗、剪枝；适当升高光照强度，间作套种（提高光能的利用率）
（应用：大棚种植用红光或蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）
对影响光合作用的因素进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
在储存水果、蔬菜和粮食时，为充分保持营养成分，应尽量降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗，结合氧浓度与二氧化碳的产生量分析，在储存水果、蔬菜和粮食时，是不是氧气浓度越低越好？
提示：在储存水果、蔬菜和粮食时，并不是氧气浓度越低越好，氧气的浓度应维持在产生二氧化碳的量为最小值的附近。
一定范围内的低温、干燥、低氧
一定范围内的低温、湿度、低氧
运用生物学的知识和方法，解决现实生活问题。体现了社会责任的核心素养。
【例3】(多选)下列现象中能体现细胞呼吸原理应用的是( )A．稻田要定期排涝B．包扎伤口时，要用透气的消毒纱布C．温室大棚内悬挂发红色光的灯管D．控制通气，可利用醋酸杆菌制醋
稻田要及时排水，防止植物的根细胞因缺氧而进行无氧呼吸，产生乙醇，对根系造成毒害作用，A正确；在伤口中可能有破伤风杆菌，氧气能抑制其无氧呼吸，所以要用透气的消毒纱布包扎伤口，B正确；温室大棚内悬挂发红色光的灯管，有利于植物的光合作用，没有体现细胞呼吸原理，C错误；醋酸杆菌的代谢类型属于异养需氧型，所以控制通气，可利用醋酸杆菌制醋，D正确。
土壤中的含水量和无机盐的种类
植物种类的不同和同一植物的不同组织器官
1.《齐民要术》中，要求栽种农作物要“正其行，通其风”，原理是（ ） A．确保通风透光，从而有利于提高光合作用的效率 B．通风透光，可以增强农作物的呼吸作用 C．可以增强农作物的抗性 D．增强农作物的蒸腾作用
影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素等。“正其行，通其风”可以确保通风透光，为光合作用提供充足的光照和二氧化碳，从而有利于提高光合作用的效率。
2.如图为光合作用与光照强度之间关系的曲线，光照强度在B点时，限制光合作用强度进一步升高的因素是( )①光照强度 ②CO2浓度 ③温度 ④水分A．②③ B．③④ C．①②D．②④
光照强度为B点时，达到了饱和点，此时影响光合作用强度增高的因素有二氧化碳浓度、温度，A正确；水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内（如夏季的“午休”现象），B错误；光照强度为B点时，达到了饱和点，再增加光照强度，光合作用强度也不再增加，C错误；水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内（如夏季的“午休”现象），D错误
3.下图为某种植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况。判断正确的是( )A. 影响bc段光合速率的外界因素只有光照强度B. ce段下降主要是由于气孔关闭造成的C. ce段与fg段光合速率下降的原因相同D. 该植物进行光合作用的时间区段是bg
影响bc段光合速率的外界因素有光照强度、温度等，A错误；ce段下降主要是由于气孔关闭使二氧化碳吸收减少，B正确；fg段光合速率下降的原因是光照强度下降，C错误；该植物进行光合作用的时间区段是ah，D错误。
4.（2020年山东等级考）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_______ （填“增加” 或“减少” ）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________________________________________。（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量 _____（填“高于”、“低于” 或“等于”）植物，原因是_____________________________________________________________。（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_____________________________________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
5.右图表示在储存蔬菜、水果时，大气中O2的浓度对植物组织内CO2产生的影响，试分析：
（1）A点表示植物组织释放CO2较多， 这些CO2是_________的产物。
（2）由A到B CO2的释放量急剧减小，其原因是____________________________________。 （3）由B到C CO2的释放量又不断增加，其主要原因是________________________________； 到C点以后CO2的释放量不再增加，其主要原因是____________________________________。
随O2的增加，无氧呼吸受到抑制
随O2浓度增大，有氧呼吸不断加强
受线粒体数量限制，有氧呼吸不再加强
本题考查影响细胞呼吸的因素相关知识，意在考查学生能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容的能力。
果蔬保鲜的核心问题就是如何减缓呼吸作用，抑制新陈代谢，使新鲜果蔬处于休眠或半休眠状态。冷藏法是目前普遍使用的果蔬保鲜方法，但其保鲜时间比较短。
【思考】冷藏法减缓果蔬呼吸作用的途径是什么？
针对生活中的生物学现象，进行观察并提出提问，体现了科学探究的核心素养。
新疆种植的哈密瓜为什么比较甜？
对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
1．说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。2．说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
1.通过比较，掌握有氧呼吸和无氧呼吸的区别及联系。（科学思维）2.基于给定的条件，设计实验探究环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响。（科学探究）3.依据环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响，指导农业生产，解决实际问题。（社会责任）
1．光合速率：可以用单位时间单位______上的____________或__________来表示。2．光照是植物进行光合作用的必要条件(1)光照强度会影响光合速率①光照强度可以用单位叶面积上所接收的可见光量来表示。②光照强度对光合速率的影响示意图③在________内，光合速率随着光照强度的____而相应____；当达到________后，光照强度即使继续增强，光合速率也________。
一、影响光合作用的环境因素
(2)光质①叶绿体中的色素对____光质的光有____________。②实验表明，叶绿素a和叶绿素b在__________和______各有两个吸收高峰，类胡萝卜素的吸收高峰在___________。叶绿体中的色素______或________绿光。
3．CO2是光合作用的原料之一(1)CO2浓度对光合速率的影响示意图(2)在________内，植物光合速率随着环境中CO2浓度的____而____，在CO2浓度达到________后，再增加CO2浓度，光合速率也________。
4．温度对光合作用中______的影响很大，因而对光合速率也有明显的影响。酶对温度______，____或____会导致酶活性____，光合速率也会降低。
5．土壤中的水分含量和无机盐的种类也会影响光合速率(1)水是光合作用的____之一，充足的水分能____影响植物的光合速率。(2)氮素是______、____的组成成分，充足的氮素供应可以促进叶面积的____和叶数量的____，从而增加________，____地影响植物的光合速率。(3)镁是______的组成成分，适时补充镁元素可以促进____________，从而影响光合速率。
1．光照强度(1)原理分析：光照强度主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生，进而限制暗反应阶段。(2)曲线分析
(3)应用分析①欲使植物正常生长，则光照强度应大于B点对应的光照强度。②适当提高光照强度可增加作物产量。③阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，间作套种时农作物的种类要合理搭配。
2．CO2的浓度(1)原理分析：通过影响暗反应阶段，制约C3生成。(2)曲线分析
图1 图2
①走势分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。②关键点分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。
(3)应用分析①温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等；②大棚中“正其行，通其风”，以及多施有机肥来提高CO2浓度。
3．温度(1)原理分析：通过影响酶活性进而影响光合作用。(2)曲线分析①AB段：随着温度升高，光合作用增强。②B点：光合作用最适温度。③BC段：随着温度升高，光合作用减弱。④温度过高时，酶失活，光合作用完全停止。(3)应用分析①适时播种。②温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。
温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高吗？
运用生物学的知识和方法，解决农业生产上的问题，体现了社会责任的核心素养。
白天适当提高温度，可有利于提高光合产量，夜晚不能进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，所以适当提高温差可以提高作物有机物的积累量，从而提高产量。然而，昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，会影响呼吸相关酶的活性，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱植物根对矿质元素离子的吸收等代谢过程，这对植物生长显然不利。
4．水和营养元素(1)水：是光合作用重要的反应物，又可影响气孔的开闭，间接影响CO2的吸收，还可影响光合产物的运输，从而影响光合速率。(2)营养元素：影响细胞内许多化合物的合成，从而影响植物体的光合作用，如氮是构成细胞内叶绿素、酶、ATP等物质的基本元素，可以促进叶面积的增大和叶片数量的增多，从而影响光合作用。
各种环境因素同时对植物的光合作用产生影响，请问冬季早晨和夏季早晨限制光合作用的因素分别是什么？
提示：冬季早晨温度较低，温度是限制光合作用的主要因素；夏季早晨温度较高，光照较弱，光照是限制光合作用的主要因素。
针对生活中的生物学现象，进行观察并提问，体现了科学探究的核心素养。
其他影响光合作用的因素(1)因叶绿体中色素对各种色光的吸收不同，光质(不同色光)也会影响光合作用强度。(2)光照时间的长短不影响光合作用速率，但可以影响植物体光合作用的总量，从而影响植物的生长。(3)叶龄也会影响光合作用强度，随叶龄的增大，叶面积逐渐增大，光合作用速率也随之增大，到成熟时达到最大，之后随叶片衰老，叶绿素不断分解，光合作用速率随之下降。
对影响光合作用的因素进行拓展延伸，体现了科学思维的核心素养。
【例1】已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。如图表示该植物在25 ℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度提高到30 ℃的条件下(其他条件不变)，从理论上讲，图中相应点的移动应该是( )A．a点上移，b点左移，m点上移B．a点不移，b点左移，m点不移C．a点下移，b点右移，m点下移D．a点下移，b点不移，m点上移
温度由25 ℃升高到30 ℃，对于细胞呼吸而言，达到最适温度，呼吸速率增大；对于光合作用而言，超过最适温度，光合速率下降。因此，a点因细胞呼吸加强而往下移。b点为光补偿点，一方面细胞呼吸加强，需较强的光照强度才能产生与细胞呼吸消耗量相当的有机物，另一方面光合速率下降，产生有机物的速率也下降，也需较强的光照强度才能产生与原来等量的有机物，所以b点右移；因温度超过光合作用最适温度，酶活性下降，光合作用强度降低，m点下移，故选C。
1．呼吸速率是植物____________的一个重要指标，常用单位____或单位____的植物体在单位____内所________或__________的量来表示。2．温度主要影响了与细胞呼吸有关的________。(1)在一定的温度范围内，酶活性因温度的升高而____，呼吸速率也会____；到达最高值后，因温度高于酶的____温度，酶活性____，因而呼吸速率也随着温度的升高而____。(2)细胞呼吸的最适温度、最低温度和最高温度会因植物的____和________的不同而有较大差异。
二、影响细胞呼吸的环境因素
(3)植物细胞呼吸的最适温度一般____光合作用的最适温度，因此，当细胞呼吸处于最适温度时，细胞呼吸____，而光合作用可能已经有所____。
3．氧是细胞进行有氧呼吸的必要条件(1)在氧浓度____的范围内，植物的呼吸(有氧呼吸)速率随氧浓度的增加而____，但增至一定程度时，呼吸速率就________了。(2)在____条件下，植物可短暂地进行____呼吸，但由于有机物的______氧化，积累的______氧化产物会对细胞产生____，所以，无氧呼吸最终常会使植物受到____。
(3)苹果细胞无氧呼吸会积累过多____，结果细胞受到毒害而死亡，失去______________的能力，最后苹果腐烂。同样，动物在剧烈运动时会因无氧呼吸积累过多的____，从而出现________。(4)在以________为主的生物体内，随着氧浓度的提高，有氧呼吸会____，无氧呼吸会有所____。
4．二氧化碳是细胞呼吸的最终产物(1)空气中二氧化碳的体积分数约为0.033%。当二氧化碳体积分数高于____时，细胞呼吸明显受到抑制。(2)在土壤中，根系__________的细胞呼吸会产生大量的二氧化碳，当土壤板结、深层通气不良时，积累的二氧化碳体积分数可达____________，甚至更高。此时若不及时________，根部细胞的有氧呼吸会________。
(3)一些植物(如豆科植物)种子由于____的限制，细胞呼吸产生的二氧化碳____被释放出来，种皮内积聚较高浓度的二氧化碳会____细胞呼吸，导致种子进入____状态。
5．植物组织的含水量与呼吸速率也有密切关系。在一定范围内，细胞呼吸速率随组织含水量的增加而____。________的细胞呼吸速率很低，而当种子______，细胞呼吸速率迅速增高。
6．植物____的不同以及同一植物的____组织器官，也能影响植物细胞的呼吸速率。(1)不同种类的植物呼吸速率____。一般来说，旱生植物生长____，细胞呼吸速率比水生植物__；阴生植物所处的地方光照强度____，细胞呼吸速率比阳生植物__。
(2)同一种植物在不同的____________，细胞呼吸速率有所不同。一般在______、______等生长旺盛期，细胞呼吸速率____。同一种植物的____器官，细胞呼吸速率也有所不同，一般____器官比____器官的细胞呼吸速率高，____的组织器官比____的组织器官的细胞呼吸速率高。
1．影响细胞呼吸的内因——遗传因素遗传物质的不同决定酶的种类和数量不同，进而影响细胞呼吸的类型、速率等。(1)生物的细胞呼吸类型①需氧型生物——需在氧气充足的条件下才能正常生活，如人、绝大多数动植物。②厌氧型生物——需要在无氧条件下才能正常生活，有氧时呼吸作用会受到抑制，甚至不能生长，如乳酸菌、破伤风杆菌。③兼性厌氧生物——在有氧条件下进行有氧呼吸，在无氧条件下进行无氧呼吸，如酵母菌。
对影响呼吸作用的因素进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
(2)不同种、不同生长发育时期或不同组织器官，细胞呼吸速率有差异(以植物为例)①不同种类植物的细胞呼吸速率不同，一般旱生植物小于水生植物，阳生植物大于阴生植物。②同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。③同一植物的不同组织器官呼吸速率不同，一般生殖器官大于营养器官。
2．影响细胞呼吸的外因——环境因素(1)温度①影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。②应用低温储存食品大棚栽培在夜间和阴天适当降温温水和面发得快
O2浓度对有氧呼吸和无氧呼吸分别有何影响？用曲线表示出来。
O2浓度对酵母菌产生的CO2量有何影响？用曲线表示出来。
说出A、B两点有氧呼吸和无氧呼吸有何关系？
有氧呼吸和无氧呼吸放出CO2量相等
无氧呼吸消失只进行有氧呼吸
在图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点时，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率是否相等？
根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式：C6H12O6→6CO2（有氧呼吸），C6H12O6→2CO2（无氧呼吸），可知，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为1:3。
提示：不相等。图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点，表示两者释放的二氧化碳的量相等。
①影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。a．O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。b．0
A点时CO2生成量大于O2吸收量，说明有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，产生二氧化碳的场所是细胞质基质和线粒体的基质，A项错误；P点时CO2生成量等于O2吸收量，说明植物只进行有氧呼吸，B项错误；欲测定该绿色植物呼吸作用受氧气浓度的影响应遮光处理，以排除光合作用产生氧气的影响，C项正确；无氧条件下无氧呼吸较为旺盛，有机物消耗较多，贮存蔬果最好选择A点时的氧浓度，D项错误。
（3）水分①影响水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应水作为生物化学反应的介质影响反应的进行在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢②应用粮食在入仓前要进行晾晒处理干种子萌发前进行浸泡处理
(4)CO2①影响：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，如图所示。②应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
增加氧气含量，促进呼吸
1、贮藏粮食为什么要低温、干燥？
2.贮藏蔬菜、水果为什么要低温、低氧？
3.水稻的晒田，农作物的中耕松土有什么道理？
有一句关于锄地(中耕松土)的谚语“锄头下面有肥”，请结合所学知识分析该谚语的合理性。
提示：松土可增加土壤中的氧气浓度，促进农作物的有氧呼吸强度，进而增强矿质元素的吸收。
1．“装置图法”测定光合速率与呼吸速率(1)测定装置(2)测定方法及解读①测定呼吸速率(装置甲)a．装置甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。b．玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用的干扰。c．置于适宜温度环境中。d．红色液滴向左移动(用装置甲单位时间内向左移动的距离代表呼吸速率)。
细胞呼吸速率和光合速率的测定实验
2．红外线CO2传感器由于CO2对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红外线的降低量之间有一定的线性关系，因此CO2含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上，常用红外线CO2传感器来测量CO2浓度的变化。
3．“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率将装有水和水生植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行细胞呼吸；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和细胞呼吸。因此，真正光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。
4．“半叶法”测定光合作用有机物的产生量“半叶法”的原理是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(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)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，即可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)，则M＝MB－MA，M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。
【例2】以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是( )A．图甲中氧浓度为a时的情况对应的是图乙中的A点B．图甲中氧浓度为b时的情况对应的是图乙中的CD段C．图甲的a、b、c、d四个浓度中c是最适合贮藏的氧浓度D．图甲中氧浓度为d时没有乙醇产生
图甲中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应图乙中的A点，A正确；图甲中氧浓度为b时CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应图乙中AC段，B错误；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度(图甲中的氧浓度c)，故C正确；氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有乙醇产生，D正确。
1．增加________、延长________等可以充分利用光能。2．适当增强细胞呼吸可以促进作物的________。(1)在水稻生产中，适时采取____和____等措施，就是为了改善________条件，以增强根系的细胞呼吸。
三、光合作用和细胞呼吸原理的应用
(2)________也有利于作物的细胞呼吸和光合作用。作物种植过密，在____和________的情况下，细胞呼吸消耗过大，光合作用产物被__________，因而__________降低，产量受到影响。3．在储藏果蔬时，一般采用________温度或氧浓度的方法，____细胞呼吸，以减少____________。4．在储藏粮食时，通过降低粮仓的____，使储存的种子保持____，以抑制细胞呼吸，____保存期限。
水分（应用：合理灌溉）矿质元素（应用：合理施肥）温度：影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大“午休”CO2浓度（升高CO2的浓度：通风、混养、使用农家肥、加干冰等） 光质（光的颜色）光照 光照时间： （应用：延长光照时间：一年两/三熟） 光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、间苗、剪枝；适当升高光照强度，间作套种（提高光能的利用率）
（应用：大棚种植用红光或蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）
对影响光合作用的因素进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
在储存水果、蔬菜和粮食时，为充分保持营养成分，应尽量降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗，结合氧浓度与二氧化碳的产生量分析，在储存水果、蔬菜和粮食时，是不是氧气浓度越低越好？
提示：在储存水果、蔬菜和粮食时，并不是氧气浓度越低越好，氧气的浓度应维持在产生二氧化碳的量为最小值的附近。
一定范围内的低温、干燥、低氧
一定范围内的低温、湿度、低氧
运用生物学的知识和方法，解决现实生活问题。体现了社会责任的核心素养。
【例3】(多选)下列现象中能体现细胞呼吸原理应用的是( )A．稻田要定期排涝B．包扎伤口时，要用透气的消毒纱布C．温室大棚内悬挂发红色光的灯管D．控制通气，可利用醋酸杆菌制醋
稻田要及时排水，防止植物的根细胞因缺氧而进行无氧呼吸，产生乙醇，对根系造成毒害作用，A正确；在伤口中可能有破伤风杆菌，氧气能抑制其无氧呼吸，所以要用透气的消毒纱布包扎伤口，B正确；温室大棚内悬挂发红色光的灯管，有利于植物的光合作用，没有体现细胞呼吸原理，C错误；醋酸杆菌的代谢类型属于异养需氧型，所以控制通气，可利用醋酸杆菌制醋，D正确。
土壤中的含水量和无机盐的种类
植物种类的不同和同一植物的不同组织器官
1.《齐民要术》中，要求栽种农作物要“正其行，通其风”，原理是（ ） A．确保通风透光，从而有利于提高光合作用的效率 B．通风透光，可以增强农作物的呼吸作用 C．可以增强农作物的抗性 D．增强农作物的蒸腾作用
影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素等。“正其行，通其风”可以确保通风透光，为光合作用提供充足的光照和二氧化碳，从而有利于提高光合作用的效率。
2.如图为光合作用与光照强度之间关系的曲线，光照强度在B点时，限制光合作用强度进一步升高的因素是( )①光照强度 ②CO2浓度 ③温度 ④水分A．②③ B．③④ C．①②D．②④
光照强度为B点时，达到了饱和点，此时影响光合作用强度增高的因素有二氧化碳浓度、温度，A正确；水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内（如夏季的“午休”现象），B错误；光照强度为B点时，达到了饱和点，再增加光照强度，光合作用强度也不再增加，C错误；水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内（如夏季的“午休”现象），D错误
3.下图为某种植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况。判断正确的是( )A. 影响bc段光合速率的外界因素只有光照强度B. ce段下降主要是由于气孔关闭造成的C. ce段与fg段光合速率下降的原因相同D. 该植物进行光合作用的时间区段是bg
影响bc段光合速率的外界因素有光照强度、温度等，A错误；ce段下降主要是由于气孔关闭使二氧化碳吸收减少，B正确；fg段光合速率下降的原因是光照强度下降，C错误；该植物进行光合作用的时间区段是ah，D错误。
4.（2020年山东等级考）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_______ （填“增加” 或“减少” ）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________________________________________。（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量 _____（填“高于”、“低于” 或“等于”）植物，原因是_____________________________________________________________。（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_____________________________________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
5.右图表示在储存蔬菜、水果时，大气中O2的浓度对植物组织内CO2产生的影响，试分析：
（1）A点表示植物组织释放CO2较多， 这些CO2是_________的产物。
（2）由A到B CO2的释放量急剧减小，其原因是____________________________________。 （3）由B到C CO2的释放量又不断增加，其主要原因是________________________________； 到C点以后CO2的释放量不再增加，其主要原因是____________________________________。
随O2的增加，无氧呼吸受到抑制
随O2浓度增大，有氧呼吸不断加强
受线粒体数量限制，有氧呼吸不再加强
本题考查影响细胞呼吸的因素相关知识，意在考查学生能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容的能力。
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