内容正文:
微专题3 影响光合作用与细胞呼吸的因素
1.影响细胞呼吸的四类曲线
2.影响光合作用因素的三类曲线
(1)光照强度。
(2)CO2浓度。
①图乙中A点的代谢特点为植物光合速率与细胞呼吸速率相等,此时的二氧化碳浓度为二氧化碳补偿点,而图甲中D点的二氧化碳浓度是植物进行光合作用时最小二氧化碳浓度,从D点才开始启动光合作用。
②B点和P点的限制因素:外因有温度和光照强度等,内因有酶的数量和活性、C5的含量、色素含量等。
(3)多因子影响。
图中:a.高CO2浓度,b.中CO2浓度,c.低CO2浓度。①高光强,②中光强,③低光强。
图1、2、3中的曲线分析:P点时,限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子,随着该因子的不断加强,光合速率不断提高。当达到Q点时,横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素,要想提高光合速率,可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
3.聚焦自然环境及密闭容器中植物一昼夜气体变化曲线
(1)自然环境中一昼夜植物光合作用变化曲线。
①a点:凌晨低温,细胞呼吸减弱,CO2释放量减少。
②开始进行光合作用的点:b点;结束光合作用的点:m点。
③光合速率与呼吸速率相等的点:c、h点;有机物积累量最大的点:h点。
④de段下降的原因是气孔关闭,CO2吸收量减少,fh段下降的原因是光照强度减弱。
(2)密闭容器中一昼夜CO2和O2含量的变化曲线。
①光合速率等于呼吸速率的点:C、E点。
②若图1中N点低于虚线,该植物一昼夜表现为生长,其原因是N点低于M点,说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少,即总光合量大于总呼吸量,植物生长。
③若图2中N点低于虚线,该植物一昼夜不能生长,其原因是N点低于M点,说明一昼夜密闭容器中O2浓度减少,即总光合量小于总呼吸量,植物不能生长。
4.呼吸速率和净光合速率测定的常用方法
液滴移动法(气体体积变化法)
(1)在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和,即“总光合速率”。
(2)物理误差的校正:为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置。对照装置与两装置相比,不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”,其余均相同。
【典例】 (2021·山东卷,T21)光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度如表所示。光合作用强度用固定的CO2量表示,SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
SoBS浓度(mg/L)
0
100
200
300
400
500
600
光合作用强度
(CO2 μmol·m-2·s-1)
18.9
20.9
20.7
18.7
17.6
16.5
15.7
光呼吸强度
(CO2 μmol·m-2·s-1)
6.4
6.2
5.8
5.5
5.2
4.8
4.3
(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
(2)与未喷施SoBS溶液相比,喷施100 mg/L SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填“高”或“低”),据表分析,原因是__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
解析 (3)光呼吸会消耗有机物,但光呼吸会释放CO2,补充光合作用的原料,适当抑制光呼吸可以增加作物产量,由题表可知,在SoBS溶液浓度为200 mg/L时光合作用强度与光呼吸强度差值最大,即光合产量最大,为了进一步探究最适喷施浓度,