高考生物一轮复习讲义必修1 第三单元 第11讲 光合作用和细胞呼吸的关系及影响因素文档格式.docx

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酶、光合色素和CO2浓度等）。

O点：

只进行呼吸作用，不进行光合作用。

OA段：

光合作用速率小于呼吸作用速率。

A点：

光合作用速率等于呼吸作用速率。

AC段：

光合作用速率大于呼吸作用速率且随光照强度的增强而增大。

C点：

光合作用速率达到最大。

b．光补偿点：

光合作用固定的CO2量等于呼吸作用放出的CO2量时的光照强度。

光饱和点：

达到最大光合速率时的最低光照强度。

④应用：

间作套种农作物和林带树种的合理搭配可以提高光能利用率；

适当提高光照强度可增加大棚作物产量。

[深入思考]

若研究对象不是植物组织（绿色叶肉细胞）而是整株植物出现左面曲线图时，叶肉细胞内的气体交换在A点有何变化？

提示　植物能进行光合作用的只有绿色组织器官，而所有细胞都要进行呼吸作用。

因此A点是植株的光补偿点，但叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，即吸收CO2释放O2。

（4）同一植株中气体在不同状况下代谢特点及代谢强度的规律

①黑暗状况时，植物只进行细胞呼吸，此时植物从外界吸收O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外（如图所示）。

②有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸强度。

a．若细胞呼吸的速率大于光合速率，线粒体不仅吸收光合作用产生的O2，还需从外界环境中摄取O2，细胞呼吸释放的CO2被叶绿体吸收，多余的被排出。

（如图1）

b．若细胞呼吸速率等于光合速率，植物与外界不进行气体交换，即细胞呼吸产生的CO2正好被光合作用暗反应吸收，光合作用产生的O2正好被细胞呼吸第三阶段所利用。

（如图2）

c．较强光照时，植物光合速率大于细胞呼吸速率，释放的O2除部分用于细胞呼吸外，还有部分被释放出去。

（如图3）

2．CO2浓度：

CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。

（1）描述：

在一定范围内随CO2浓度的增大，光合速率逐渐增加，当CO2浓度达到一定值时，再增大CO2浓度，光合作用速率将不再增加。

图乙中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。

（2）CO2饱和点和补偿点

①CO2饱和点：

光合速率达到最大值时环境中CO2浓度称CO2饱和点（B点和B′点）。

②CO2补偿点：

植物光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点（A点）。

（3）应用：

在农业生产上可以通过“正其行、通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。

[特别提醒]

1．阳生植物的光补偿点和光饱和点都比阴生植物高。

2．植物进行光合作用的同时还进行呼吸作用。

注：

1、2、3、4、5、6所指过程不可能在一个细胞中同时发生。

（1）只发生呼吸作用：

1和2。

（2）呼吸作用＝光合作用：

3和4。

（3）光合作用＞呼吸作用：

3、4、5、6。

大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。

提示　有机肥在被微生物分解的时候会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，促进光合作用。

3．温度：

温度对光合作用的影响是通过影响与光合作用有关的酶的活性来实现的。

在一定范围内，随温度的升高，酶的活性增强，光合作用速率提高。

超过最适温度，随温度的升高，光合作用速率下降。

（2）应用

温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；

晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。

4．水：

水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。

另外，水还能影响气孔的开闭，从而间接影响CO2进入植物体，所以水对光合作用有较大的影响。

应用：

生产上为保证植物光合作用的正常进行，常采用预防干旱（如雨后中耕松土，其目的之一就是减少土壤中水的散失；

地膜覆盖，一方面是为了保温，另一方面是为了保水）和及时灌溉等措施。

5．矿质元素：

绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。

例如：

N：

是蛋白质、叶绿素的组成元素。

P：

是细胞膜及ATP的组成元素。

Mg：

是叶绿素的组成元素。

根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。

6．多因子变量对光合速率影响分析

（1）多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示：

（2）曲线分析：

P点前，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因素，随该因素的不断加强，光合速率不断提高。

当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因素，要想继续提高光合速率，可适当提高图示中的其他因素的强度。

PQ间的主要因素有两个：

一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。

温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2，进一步提高光合速率；

当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。

[易错判断]

1．温度既影响光反应又影响暗反应，且对二者作用效果相同。

（×

）

2．净光合作用强度最高时的温度，不一定是光合酶的最适温度。

（√）

北方夏季中午，光照强度很强，但植物的光合作用强度明显减弱的原因？

提示　北方夏季中午，温度很高，蒸腾作用很强，失水过多，导致大量气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用强度明显减弱。

二、光合作用与细胞呼吸的关系

光合作用与呼吸作用的区别与联系

1．线粒体与叶绿体的内膜均参与代谢过程。

2．线粒体、叶绿体中都含有少量DNA、RNA。

3．线粒体、叶绿体中都含有葡萄糖。

4．线粒体、叶绿体都能产生ATP，且均可用于各项生命活动。

提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，能否独立完成有氧呼吸和光合作用过程？

提示　叶绿体可以独立完成光合作用过程，而有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，线粒体内只能进行有氧呼吸的第二和第三阶段，故提取完整的线粒体，不能独立完成有氧呼吸过程。

1．光合作用中产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ（NADPH）简化的表示方式，而细胞呼吸中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ（NADH）简化的表示方式，二者不是一种物质，尽管书写形式相同。

2．还原氢的书写形式一定不能写成H、H＋或H2，只能写成[H]、NADH或NADPH。

考点题型突破

考点　　光合作用与呼吸作用的关系

题型光合作用与呼吸作用过程判断

1．（2018·

天津和平一模）下图所示为甘蔗叶肉细胞内的系列反应过程，下列有关说法正确的是（　　）

A．过程①产生[H]，过程②消耗[H]，过程③既产生也消耗[H]

B．过程②只发生在叶绿体基质中，过程③只发生在线粒体基质中

C．过程①消耗CO2、释放O2，过程③消耗O2、释放CO2

D．若叶肉细胞内过程②的速率大于过程③的速率，则甘蔗的干重必然增加

答案　A

解析　过程①②③④分别为光反应、暗反应、细胞呼吸和ATP的水解，[H]产生于光反应，用于暗反应，细胞呼吸中，既可产生[H]也可消耗[H]，A正确；

暗反应只发生在叶绿体基质中，细胞呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，B错误；

光反应阶段不消耗CO2，C错误；

叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率，但甘蔗植株中非叶肉细胞部分的呼吸作用速率有可能大于叶肉细胞的净光合作用速率，甘蔗干重未必增加，D错误。

题后归纳

光合作用与细胞呼吸中[H]和ATP的来源、去路

[1－1]　下图为高等植物细胞内发生的部分物质转化过程示意图。

下列有关分析不正确的是（　　）

A．发生在生物膜上的过程有③④

B．人体细胞中也可发生的过程有②④

C．②过程形成的ATP可用于③过程

D．在光照充足等适宜条件下，①消耗的CO2多于②产生的CO2

答案　C

解析　分析图解，①表示暗反应，②表示有氧呼吸的第一、二阶段，③表示光反应，④表示有氧呼吸的第三阶段。

光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上，有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上，A正确；

人体细胞不能进行光合作用，但是能够进行细胞呼吸，因此可发生的过程有②④，B正确；

③过程水的光解不需要ATP，②过程形成的ATP可用于各项生命活动，C错误；

在光照充足等适宜条件下，光合作用①消耗的CO2多于呼吸作用产生的CO2，D正确。

[1－2]　（2018·

江苏高考）下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图（NADPH指[H]），请回答下列问题：

（1）甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为__________________，其中大多数高等植物的________需在光照条件下合成。

（2）在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在________（填场所）组装；

核编码的Rubisco（催化CO2固定的酶）小亚基转运到甲内，在________（填场所）组装。

（3）甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入乙，继而在乙的________（填场所）彻底氧化分解成CO2；

甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的________（填场所）转移到ATP中。

（4）乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括________（填序号）。

①C3的还原　②内外物质运输　③H2O裂解释放O2

④酶的合成

答案　

（1）叶绿素、类胡萝卜素　叶绿素　

（2）类囊体膜上　基质中　（3）丙酮酸　基质中　内膜上　（4）①②④

解析　

（1）甲为叶绿体，甲中能将光能转化为化学能的色素有叶绿素和类胡萝卜素，其中大多数高等植物叶绿素的合成需要光。

（2）参与光反应中心的蛋白分布于叶绿体的类囊体膜上，参与催化CO2固定的酶分布于叶绿体的基质中。

（3）由甲（叶绿体）输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为丙酮酸后进入乙（线粒体），在线粒体的基质中被彻底分解成CO2；

甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，其中的能量最终可在乙（线粒体）的内膜上经有氧呼吸的第三阶段转移到ATP中。

（4）由图知，乙（线粒体）产生的ATP可被甲（叶绿体）内的耗能过程利用，C3的还原、内外物质的主动运输及胞吞和胞吐、酶的合成均消耗ATP，H2O裂解释放O2的过程属于光反应，可以合成ATP。

考点　　光合作用的影响因素及应用

题型一单一因素对光合作用影响的分析和探究

1．（光照强度的影响）（2017·

天津高考）某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。

下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。

叙述错误的是（　　）

A．光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型

B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型

C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度

D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度

答案　D

解析　突变型水稻叶片叶绿素含量低于野生型，光照强度低于P时，对光照的吸收能力低于野生型，则光反应强度低于野生型，A正确；

突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型，光照强度高于P时，突变型的CO2吸收速率大于野生型，则暗反应强度高于野生型，B正确；

光照强度低于P时，由于突变型的光合速率随光照强度增大而增大，则限制其光合速率的因素主要是光照强度，C正确；

光照强度高于P时，突变型水稻的光合速率随着光照强度增大而增大，故此时限制突变型水稻光合速率的主要环境因素是光照强度，D错误。

2．（CO2浓度的影响）（2018·

太原期中）如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。

下列分析正确的是（　　）

A．CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用

B．适当增加光照强度，a点将左移

C．CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等

D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强

答案　B

解析　a点时表明甲植物的净光合速率为0，此时光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误；

a点时，CO2浓度一定，此时适当增加光照强度可提高光合作用强度，因此a点将左移，B正确；

CO2浓度为b时，甲、乙两植物的净光合作用强度相等，由于不知道两植物的呼吸作用强度，因此不能比较总光合作用强度，C错误；

由两条曲线的平台期可以看出，当CO2浓度达到一定值以后，光合作用强度就达到了饱和点，D错误。

3．（水分的影响）（原创）如图是某植物在水分胁迫（缺水，T5）和正常生长（T1）时，光合速率的日变化规律。

回答下列问题：

（1）由上图可知，从6：

30～17：

30净光合速率______________，说明______________________________，导致植物体内有机物量的积累。

（2）由上述结果可知，______________可以影响光合作用速率，水分胁迫引起光合速率降低的原因是_____________________________________。

（3）正常生长情况下，该植物在12：

30左右出现净光合速率明显降低的现象，原因是________________________________________________。

可以通过改变__________________（环境条件）或者提高__________________（从暗反应过程的角度分析植物自身特性）以避免上述现象。

答案　

（1）均大于0　光合作用强度（速率）大于呼吸作用强度（速率）

（2）水分、光照强度、温度　干旱初期光合速率下降主要原因是水分缺失可能引起气孔关闭，暗反应速率降低，光合速率降低

（3）温度过高，蒸腾作用失水过多，气孔关闭，CO2吸收不足　水分供应　CO2与C5结合的酶的活性

解析　

（1）由图可知，从6：

30净光合速率均大于0，说明光合作用强度（速率）大于呼吸作用强度（速率）导致植物体内有机物量的积累。

（2）略。

30左右温度过高，蒸腾作用失水过多，气孔关闭，CO2吸收不足，从而导致净光合速率明显降低。

可以通过增加水分供应或者提高CO2与C5结合的酶的活性以避免上述现象。

知识拓展

关于环境因素影响光合速率的三点说明

（1）温度改变对光合作用的影响：

当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。

（2）CO2浓度对光合作用的影响：

CO2浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用。

（3）光对光合作用的影响：

光照不但影响光反应，而且光是叶绿素合成的必要条件，因此植物在暗处呈黄色。

题型二多因素对光合速率影响的分析

4．在下列曲线图中，有M、N、O、P、Q五个点，对它们含义的叙述中正确的是（　　）

①M点时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，且光合作用强度弱于呼吸作用强度　②N点时，植物体只进行呼吸作用；

O点时，植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度　③Q点时，光照强度不再是限制光合速率的因子，CO2浓度是限制光合速率的主要因素　④P点前，限制光合速率的主要因素是光照强度

A．①②B．①③

C．③④D．②④

解析　M点时，光照强度为0，植物叶肉细胞只进行呼吸作用，①错误；

N点净光合速率为0，说明光合作用强度和呼吸强度相等，O点在M点与N点之间，所以植物体的光合作用强度小于呼吸作用强度，②错误；

Q点时，随着光照强度的增加，光合速率不再改变，光照强度不再是影响光合速率的主要因素，而CO2浓度增加，光合速率增大，说明此时CO2浓度是限制光合速率的主要因素，③正确；

P点前，随光照强度增大，光合速率也增大，影响光合速率的主要因素是光照强度，④正确。

5．电场会对植物的生长发育产生一种“无形”的影响。

在温室中同时增补电场和增施CO2，蔬菜产量可提高70%左右，这就是著名的“电场产量倍增效应”。

科学家根据电场强度与CO2浓度对黄瓜幼苗光合作用强度影响的实验，绘制如下曲线。

据图回答下列问题：

（1）第1组实验的作用是________________。

在饱和光照强度下，该实验的自变量是________________________________。

（2）第1组实验和第2组实验的曲线比较，说明___________________。

（3）根据实验曲线可知，在相同光照强度下，为了最大限度地增加作物产量，可以采取的措施是__________________________。

答案　

（1）对照　电场强度和CO2浓度　

（2）强电场可以提高植物的光合作用强度　（3）增补电场和增施CO2

解析　

（1）第1组实验的条件为大气电场和大气CO2浓度，属于对照组，起对照作用。

饱和光照强度下，实验的自变量是电场强度和CO2浓度。

（2）第1组和第2组对比，二者的自变量为电场强度，第2组的净光合作用强度大于第1组，而二者的细胞呼吸强度相等，因此说明强电场可以提高植物的光合作用强度。

（3）分析曲线可知，同一光照强度下净光合作用强度最大的是第4组，因此为了最大限度地增加作物产量，可增加电场强度和提高CO2浓度。

技法提升

解答光合作用相关曲线的基本步骤

明标

即明确横坐标和纵坐标所表示的含义

找点

即找出曲线中的起点、止点、顶点、交点和转折点等关键点。

如光照强度（或CO2浓度）对光合作用强度影响的曲线中，在光照强度为0时，曲线在纵坐标上对应的点表示细胞呼吸所释放的CO2量或消耗的O2量；

曲线在横坐标上的交点为光补偿点（或CO2补偿点），即表示光合作用强度与细胞呼吸强度相同时的光照强度（或CO2浓度）

析线

即找出曲线上升、下降或波动等变化趋势，并找出变化的原因。

如夏天一天中的光合作用曲线，往往会呈现“M”型变化，其“午休”效应出现的原因是缺水导致气孔关闭，使得CO2供应不足

找因

在受多种因素影响时，找出曲线的限制因素。

方法是对纵坐标或横坐标画垂线、或者只看某一条曲线的变化，从而将多因素转变为单一因素，进而确定限制因素

考点　　光合速率与呼吸速率的关系

题型一光合速率和呼吸速率的关系

全国卷Ⅰ）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。

（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________。

（4）某植物夏日晴天中午12：

00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________（填“O2”或“CO2”）不足。

答案　

（1）甲　

（2）甲　种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大　（3）乙　（4）CO2

解析　

（1）由图分析可知，当光照强度大于a时，相同光照强度下，甲植物的净光合速率大于乙，有机物的积累较多，对光能的利用率较高。

（2）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相对较弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，因此种植密度过大时甲植物净光合速率下降幅度比乙大。

（3）从图中可以看出，乙植物的光饱和点以及光补偿点都比甲植物低，适合在光照强度相对更弱的环境中生长，林下的光照强度低，因此更适合在林下种植的是植物乙。

（4）夏日晴天中午12：

00时，植物为了减少蒸腾作用对水分的散失，叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞间的二氧化碳的含量下降，从而引起光合速率下降。

植物“三率”的判定

（1）根据坐标曲线判定：

当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。

（2）根据关键词判定

[1－1]　（2018·

北京市丰台区高三二模）为了研究缺失叶黄素的植株（甲）和正常的植株（乙）光合作用速率的差异，某实验小组设计实验并测得相关数据如下表（温度和CO2浓度等条件均适宜）。

下列有关说法正确的是（　　）

A．植株甲因缺少叶黄素而使得叶片呈现黄色，且呼吸速率降低

B．光照强度为3klx时，植株甲光合作用所需CO2只来源于呼吸作用

C．光照强度为1klx时，植株乙的光合速率大于其呼吸速率

D．光照强度为3klx时，甲、乙两植株固定CO2速率的差为4mg/（100cm2·

h）

解析　据表格数据分析：

甲的呼吸速率比乙低，但叶黄素是黄色，缺少叶黄素会使叶片呈现其他色素的颜色，一般为绿色，A错误；

光照强度为3klx时，植株甲光合速率达到最大值，光合作用所需CO2来自呼吸作用和外界环境吸收，B错误；

植株乙的光合速率等于呼吸速率时的光照强度为3klx，所以在光照强度为1klx时，植株乙的呼吸速率大于其光合速率，C错误；

光照强度为3klx时，植株甲光合速率达到最大值，固定CO2量＝呼吸作用释放CO2量＋光合作用净吸收CO2量＝6＋12＝18mg/（100cm2·

h），光照强度为3klx时，植株乙光合速率＝呼吸速率＝14mg/（100cm2·

h），即此光照强度下甲、乙两植株固定CO2速率的差为4mg/（100cm2·

h），D正确。

唐山二模）某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图所示。

则有关叙述错误的是（　　）

A．25℃时该植物积累有机物最快

B．在0～30℃范围内，温度对光合作用有关酶的影响相对于呼吸作用有关酶的影响更大

C．45℃时叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率

D．春季大棚栽培该植物白天适当提高温度可提高产量

解析　25℃时净光合速率最大，所以积累有机物最快，A正确；

0～30℃范围内光合速率上升较快，所以温度对光合作用酶影响较大，B正确；

春季气温较低，应适当在白天提高温度