2020高考生物大一轮复习 第三单元 第4讲 光合作用与呼吸作用的关系及影响因素课件 新人教版

研考点•重点难点探究固考基•双基体系优化目录ONTENTSC悟高考•真题演练4课时作业第三单元细胞的能量供应和利用第4讲光合作用与呼吸作用的关系及影响因素[考纲要求]影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。一、影响光合作用的因素和化能合成作用1．光合作用强度(1)含义：植物在通过光合作用制造的数量。(2)两种指标：一定时间内原料的数量单位时间内糖类消耗的数量产物生成2．外界因素(1)光照的和光质：温室大棚适当补充光照可提高光合速率；对温室大棚用色透明玻璃最利于进行光合作用。(2)空气中的浓度：该物质是光合作用的原料之一，主要影响光合作用过程的阶段。(3)环境中的高低：主要影响酶的活性。(4)土壤中的多少：该物质是光合作用的原料之一，缺乏时首先会引起气孔关闭，会影响进入叶肉细胞，从而影响光合速率。强度无CO2暗反应温度水分CO23．内部因素不同植物或同一植物在不同发育期光合速率不同，其主要影响因素是叶绿体的数量以及叶绿体中的含量。色素和酶4．光合作用与化能合成作用的比较光合作用化能合成作用本质都能将CO2和H2O等无机物合成为有机物能量代表生物硝化细菌等微生物光能氧化无机物放出的能量绿色植物二、光合作用与细胞呼吸的关系1．光合作用和有氧呼吸的区别光合作用有氧呼吸发生场所发生条件只能在下进行时时刻刻都进行实质合成有机物、储存能量产生场所ATP用途为供能为生物体各项生命活动供能叶绿体细胞质基质和线粒体光分解有机物、释放能量叶绿体类囊体薄膜细胞质基质、线粒体暗反应阶段C3的还原2.光合作用和细胞呼吸的联系(1)过程联系上图表示叶肉细胞内部分代谢过程，⑧～⑪表示物质，甲～戊表示过程，请写出相应的物质和过程名称。[⑧]、[⑨]、[⑩]、[⑪]；[甲]；[乙]。ATP丙酮酸CO2O2光反应有氧呼吸第二阶段(2)物质联系①C元素：CO2――→(CH2O)――→有氧呼吸Ⅰ――→有氧呼吸ⅡCO2②O元素：H2O――→O2――→有氧呼吸Ⅲ③H元素：H2O――→光反应――→暗反应(CH2O)――→[H]――→有氧呼吸ⅢH2O暗反应丙酮酸光反应H2O[H]有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ(3)能量联系1．据CO2浓度、光照强度和温度对光合作用影响图回答问题：(1)光照强度为a时，限制光合作用的环境因素主要是，其直接影响是使光合作用产生的和ATP过少进一步限制了光合作用下一反应阶段中过程的速率。(2)光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因分别是和不同。光照强度[H]C3还原温度CO2浓度2．下图表示光照较强时，水稻的叶肉细胞内物质转化过程，据图回答问题：(1)①过程与(填“a”“b”“c”或“d”)相同，③过程与(填“a”“b”“c”或“d”)相同。(2)用14C标记CO2,14C在植物体内转移的途径是14CO2→→(14CH2O)→→14CO2。(3)a、b、c、d中消耗ATP的过程是，①②③④中合成ATP的过程是。(4)①过程产生的[H]的移动方向是，③过程产生的[H]的移动方向是。cb14C3丙酮酸a①③④类囊体薄膜→叶绿体基质细胞质基质与线粒体基质→线粒体内膜考点一影响光合作用的外界因素及应用[考点研析]1．光照强度(1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。(2)曲线分析①A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，CO2释放量即为细胞呼吸强度。②AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少。③B点：为光补偿点，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。④BC段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到C点后不再增强。⑤C点：为光饱和点，限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。(3)应用：①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。[方法规律]当条件改变时，曲线中几个关键点的移动规律(1)a点：与呼吸强度相关，呼吸强度增加或减小，a点相应下移或上移。(2)b点：此时光合速率应等于呼吸速率。若环境改变(如CO2浓度降低)使光合速率低于呼吸速率，则b点应右移，通过增强光照强度以提高光合速率；反之b点左移。(3)c点：与光合作用强度相关，若环境改变(如CO2浓度降低)使暗反应速率降低，光合作用对光照的需求降低，则c点左移、d点左下移动；反之c点右移、d点右上移动。2.CO2浓度(1)原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。(2)曲线分析①图1为净光合速率曲线，A点表示CO2补偿点，即光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度；图2为实际光合速率曲线，A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。②两图中的B和B′点都表示CO2饱和点。(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，提高光合速率。3．温度(1)原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用。(2)曲线分析①最适温度条件下，酶的活性最高，光合作用最强；温度过高光合速率几乎为零。②光合速率和呼吸速率的最适温度不同，与光合速率有关的酶对高温较敏感。(3)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。4．水分(1)原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。(2)曲线分析图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2的供应。(3)应用：①增加大棚中的空气流动，以增加CO2浓度；②温室中可使用CO2发生器，以增加CO2浓度。5．矿质离子浓度(1)原理：矿质离子影响与光合作用有关的色素、酶、膜结构的形成。(2)曲线分析①AB段内随矿质离子浓度增加，光合速率加快。②超过B点浓度，光合速率下降。(3)应用：合理施肥、补充土壤中的矿质元素。6．光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用(1)常见曲线(2)曲线分析P点：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。Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。(3)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，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。[方法规律]坐标曲线上限制因变量变化的因素分析(1)单曲线分析：曲线上升段或下降段的限制因素，主要是横轴对应的变量(自变量)；曲线水平段的限制因素是除自变量之外的其他影响因变量的因素。(2)多曲线分析：两曲线重合部分的限制因素是横轴对应的变量(自变量)，两曲线不重合部分的差异是由除自变量之外的其他影响因变量的因素所致。[命题探究]命题点1外界因素对光合作用的影响1．(2018·高考江苏卷)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是()A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度由题图可知，甲、乙两曲线刚开始重叠，之后又分开，A项所述条件不会出现图示结果，A项不符合题意。横坐标为温度，则相应曲线应存在最适温度下的最高净光合速率，呈现先上升后下降趋势，B项不符合题意。叶绿体中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。若横坐标表示光波长，随着波长增大植物的净光合速率不应是先增大后趋于稳定，C项不符合题意。随着光照强度的增加，净光合速率先增加后趋于稳定，在某一光照强度下，较高浓度的CO2条件下植物净光合速率大，D项符合题意。D2．在温度、光照等适宜条件下，科研人员测定了某植物在严重缺水条件下气孔导度(指单位时间、单位面积叶片通过气孔的气体量)、净光合速率、叶肉细胞间CO2含量的变化，结果如图所示。请据图回答：(1)实验0～4min净光合速率下降的直接因素是________________，16min时叶肉细胞中O2的移动方向是________________。(2)进一步研究发现，严重缺水会导致叶绿体内溶物浓度增加，pH改变，一方面伤害膜系统影响________反应，另一方面会降低________从而影响暗反应。(3)由甲图推测，乙图中16min之后胞间CO2含量快速上升的原因是__________和____________________________________________。解析：(1)实验0～4min随气孔导度降低，净光合速率降低，其原因是严重缺水使气孔导度下降，影响了叶片吸收CO2，CO2浓度降低直接影响光合作用。16min时净光合速率为0，此时光合速率等于呼吸速率，所以叶肉细胞叶绿体产生的O2均被线粒体利用。(2)pH改变会伤害膜系统，所以类囊体薄膜受损会影响光反应阶段；pH改变也会影响酶的活性，则主要影响暗反应阶段。(3)乙图中16min之后胞间CO2含量快速上升，其原因应从细胞CO2释放量增加(16min之后呼吸速率大于光合速率)和胞间CO2散失受阻(气孔导度维持在较低水平)两个方面进行分析。答案：(1)CO2浓度降低叶绿体→线粒体(2)光酶的活性(3)呼吸速率大于光合速率，CO2释放量增加气孔导度维持在较低水平，CO2散失较慢命题点2曲线中的“关键点”移动3．(2019·河北石家庄模拟)在CO2浓度为0.03%和恒温条件下，测定植物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率，结果如图。据图分析下列叙述正确的是()A．c点时植物甲的光合速率与乙相等B．限制植物乙d点光合作用的因素可能有CO2浓度、温度等C．若温度升高，植物甲曲线a点会向左移动D．b点时，限制两种植物光合作用的主要因素相同解析：c点时，两条曲线相交于一点，表示甲、乙植物的净光合速率相等，而由于两植物的呼吸速率不相等，故光合速率也不相等，A错误；d点时植物乙达到光饱和点，因此光照强度不再是限制因素，而题中又提出“恒定温度条件”，此温度不一定是最适温度，故此时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓度或温度，B正确；由于实验中的温度不一定是最适温度，所以不能确定温度升高，植物甲曲线a点是否会向左移动，C错误；b点时，植物甲已经达到光饱和点，此时限制光合作用的因素主要是无关变量温度和CO2浓度，而植物乙没有达到光饱和点，其限制因素主要是光照强度，D错误。答案：B4．某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在a～b之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是________。(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑________这一因素的影响，并采取相应措施。解析：(1)根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下(曲线A)该植物的净光合速率为0；CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B和C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。(2)由图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产