高考生物光合作用和呼吸作用专题复习讲义

1热点1:光合作用和呼吸作用专题讲义一、知识结构二、考点分析1、有关影响光合作用速率的几组曲线分析及生产上的应用(1)光照强度①图象（如右图）②关键点含义光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加，同化吸收CO2的速度也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。光补偿点在不同的植物是不一样的，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时，阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率，增加产量；而阴生植物应当种植在阴湿的条件下，才有利于生长发育，如果阴生植物光照强度大，蒸腾作用旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育，如人参、三七、胡椒等的栽培，就必须栽培于阴湿的条件下，才能获得较高的产量。(2)光照面积①图象（如右图）②关键点含义OA段表明随叶面积指数（叶面积指数=土地面积叶片面积）的不断增大。光合作用实际量不断增大，A点为真正光合作用面积的饱和点，随叶面积指数的增大，真正光合作用不再增加，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。OB段干物质量随真正光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积联系光合作用细胞呼吸影响光合作用速率与细胞呼吸速率的因素生产实践中的应用有氧呼吸无氧呼吸2指数的不断增加OC段呼吸量不断增加，所以干物质积累量不断降低，如BC段。③应用田间管理时，适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。如果封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。(3)CO2浓度和矿质元素①图象（如右图）②关键点含义CO2是光合作用的原料，矿质元素直接或间接的影响光合作用，在一定范围内，随CO2和矿质元素的增多，光合作用速度逐渐提高，但到A点，即CO2和矿质元素达到饱和，光合作用不再随CO2和矿质元素浓度的提高而增加。但当CO2浓度升高到浓度很高时影响了植物的呼吸作用，而导致光合作用下降。矿质元素浓度在很高时，也会影响光合作用速度。如氮肥过多，会造成农作物徒长倒伏。矿质元素过高还会造成细胞质壁分离，影响细胞的吸水，从而影响农作物的生命活动。③应用“正其行，通其风”，温室内充CO2，即为提高CO2浓度、有利于增加产量。合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，增加光合作用速率。(4)温度①图象（如右图）②关键点含义②温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。如图所示。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内真正光合作用的酶最适温度。③应用白天调到真正光合作用最适温度，以提高净光合作用；晚上适当降低温室的温度，以降低呼吸作用，所以保持一定的昼夜温差能保证植物有机物的积累。(5)叶龄①图象（如右图）②关键点含义OA段为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加。AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。BC段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。③应用农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理。又可降低其呼吸作用消耗有机物。(6)多种因素的影响①图象（如下图）3②关键点含义P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，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的其他因子。③应用温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用中酶(特别是光反应酶)的活性，提高光合速率，同时适当充加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，以提高光合速率。总之，可根据具体情况。通过增加光照强度、调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的。2、影响呼吸作用的因素：①温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。如图曲线所示。根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度，以减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准，否则细胞受损，对病原微生物的抵抗力大减，也易腐烂损坏。②氧气：氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不足直接影响呼吸速度，也影响到呼吸的性质。绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸，大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO2。酒精对细胞有毒害作用，所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生，氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用图中曲线来表示。微生物的无氧呼吸称为发酵，氧气对发酵有抑制作用。图中曲线也适用于对微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描述。根据氧对呼吸作用影响的原理，在贮存蔬菜、水果时适当地降低氧的浓度，如降得太低，植物组织就进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物(如酒精)往往对细胞有一定的毒害作用，而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。②CO2浓度：增加CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。3、光合作用和呼吸作用的有关计算（1）根据光合作用或呼吸作用反应式进行有关物质的计算（2）根据光合作用或呼吸作用反应式进行能量计算（3）光合作用与呼吸作用的综合计算在光下光合作用与呼吸作用同时进行：总光合作用速率（真正光合作用速率）=净光合作用速率（表观光合作用速率）+呼吸作用速率具体分析如下：（参考图表）光合作用实际产氧量＝实测的氧气释放量＋呼吸作用耗氧量光合作用实际二氧化碳消耗量＝实测的二氧化碳消耗量＋呼吸作用二氧化碳释放量4光合作用实际葡萄糖生产量＝光合作用葡萄糖净产量+呼吸作用葡萄糖消耗量特别提醒：植物光合作用吸收的CO2（释放O2）的速率，代表植物总光合作用速率；植物光合作用制造的葡萄糖，代表植物光合作用实际葡萄糖生产量。植物光下吸收的CO2（释放O2）的速率，代表植物净光合作用速率；植物光合作用积累的葡萄糖，代表植物光合作用葡萄糖净产量。5三、典例精讲典例1．如图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图，下列叙述中不正确的是A．a点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体B．b点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等C．已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25℃和30℃，如图表示该植物处于25℃环境中，则将温度提高到30℃时，a点上移，b点左移，d点下移D．当植物缺镁时，b点将向右移变式1-1．在右面曲线图中，有M．N、O、P、Q五个点，对它们的含义的叙述正确的是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，光照强度不再是影响光合速率的主要因素④P点前，影响光合速率的主要因素是光照强度A．①②B．①③C．③④D．②④变式1-2．分析下列甲、乙、丙图，说法正确的是A．若图甲曲线表示的是阴生植物的光合速率受光强度的影响，则阳生植物的曲线与此比较，b点向左移，c点向右移B．在光照强度相同时，t2℃植物净光合作用最大C．若图丙代表两类色素的吸收光谱，则f代表胡萝卜素D．用塑料大棚种植蔬菜时，应选用蓝紫色或红色的塑料大棚典例2．下左图中曲线a表示水稻根有氧呼吸和无氧呼吸所释放的CO2总量的变化，曲线b表示有氧呼吸释放的CO2量的变化，则表示无氧呼吸释放的CO2量的变化是下图中的变式2-1．右图表示的是某植物的非绿色器官呼吸时O2的吸收量和CO2的释放量之间的相互关系，其中线段XY=YZ，则在氧浓度为a时A．有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多B．有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多C．有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多D．有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等变式2-2．酵母菌是人类的第一种“家养微生物”。在一个固定容积的培养液中，单位时间内在不同的氧气浓度下，下图所示的酵母菌相关指标与实际不相符的是ABCDO2浓度ATP产生量酵母菌数量O2浓度酒精产生量O2浓度CＯ2释放量O2浓度6典例3.在两个相同密闭、透明玻璃室内各放置一盆相似的甲、乙两种植物幼苗，在充足的水分、光照和适宜的温度等条件下，用红外线测量仪定时测量玻璃内的CO2含量，结果如下表（假设实验期间光照、水分和温度等条件恒定不变）。下列有关分析，错误的是A．在0～25min期间，甲和乙两种植物光合作用强度都逐渐减少B．在0～25min期间，CO2含量逐渐降低是有氧呼吸减弱的结果C．在0～25min期间，影响光合作用强度的主要因素是CO2含量D．上表数据说明，乙植物比甲植物固定CO2的能力强变式3-1.将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中，研究在10℃、20℃的温度条件下，分别置于5klx、10klx光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用。结果如图所示。对以上结果分析正确的是，该叶片①.呼吸速度在20℃下是10℃下的2倍②.在10℃、5klx的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3mg③.在5klx光照下，10℃时积累的有机物比20℃时多④.在20℃、10klx光照下，每小时光合作用固定的CO2量约是13.9mgA.①②B.③④C.①③D.②④变式3-2.下表是一个生物兴趣小组同学对某种植物的叶片进行光合作用实验时测得的一组数据，下列选项下列选项是四位同学根据这组数据绘制的四种光照强度与光合作用吸收CO2总量的曲线，你认为正确的是典例4.现将一C3植物放入一个密封的玻璃钟罩内培养，罩中养有以此植物为食的小动物，罩内的氧气用18O标记。给予光照若干天后，下列有关叙述正确的是A．18O既能在植物体内的有机物中出现，也能在动物体的有机物中出现B．该植物固定CO2用于合成有机物，CO2都要穿过3层膜性结构C．在光学显微镜下，C3植物和C4植物的最大区别是：前者维管束鞘细胞中含有不含基粒的叶绿体D．有氧呼吸第一阶段所释放能量都转移到2个ATP中去了变式4-1.关于下图及其表述的含义的叙述，不正确．．．的是A．图a曲线表示玉米离体叶片光下利用14CO2进行光合作用时14C含量变化的情况B．图b曲线表示酵母菌随氧气浓度增加产生CO2的浓度变化的情况C．图c曲线表示生态因素对光合作用的影响情况D．图d曲线表示小鼠由30℃→10℃环境耗氧气量变化情况时间（小时）7变式4-2.下列图文相符的有A．图A表示小白鼠呼吸耗氧量与环境温度的关系B．图B表示酵母菌代谢中CO2产生速率与O2浓度的关系C．图C表示玉米(C4植物)植株一天内CO2吸收相对量随时间变化情况D．图D表示番茄种子萌发（未长出绿叶）过程中干重变化典例5.在开展生物学实践活动时，对照实验设计应遵循单一变量的原则．为了研究光对大豆生长的影响，某小组设计了如下实验：在两只花盆里分别种相同数量的大豆苗，并进行如右处理．在这一实验设计中，有一处不正确，需要改正为A．乙花盆放在光亮处B．甲花盆放在黑暗处C．甲花盆的温度高于20℃D．乙花盆浇充足的水变式5-1.某同学想探究二氧化碳浓度与光合速率的关系。他取A、B、C、D四株都有5片叶的小白菜，用直径lcm的打孔器打取小叶圆片各10片，并设法