第3单元 第4讲 影响光合作用的因素及与细胞呼吸的关系-【创新教程】2025年高考生物总复习大一轮课件PPT（人教版 双选）

第4讲 影响光合作用的因素及与细胞 呼吸的关系 第三单元 细胞的代谢 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 构建体系 素养建模 研析考点 层级突破 01 02 探究实践七 03 课时作业 05 感悟高考 素养演练 04 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 构建体系 素养建模 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 研析考点 层级突破 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 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下一页 上一页 返回导航 第三单元 细胞的代谢 高考总复习 生物（新教材） 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命 观念 阐明各种因素对光合作用强度的影响 科学 思维 用动态联系的观点说明细胞呼吸强度与光合作用强度的大小关系并举例说明在实际生产生活中的应用 科学 探究 通过设计“液滴移动法”实验、“黑白瓶法”实验、“半叶法”实验、“叶圆片称重法”实验、“叶圆片上浮法”实验和“间隔照光法”实验对光合速率和呼吸速率进行科学探究 考点1　光合作用的影响因素及应用 [必备知识·整合] 1．光合作用的强度 (1)概念：简单地说，就是指植物在　　单位时间　　内通过光合作用　　制造糖类的数量　　。 (2)意义：直接关系　　农作物的产量　　，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 2．影响光合作用强度的环境因素 (1)确定依据：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料——　　水、CO2　　，动力——　　光能　　。 (2)举例分析：环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响　　CO2的供应量　　而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的　　形成和结构　　的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响　　酶活性　　的因素(如温度)，也是影响因子。 教师用书独具 对光合作用强度的三点认识 (1)光合作用强度高≠光能利用率高 ①其他条件相同的情况下，光合作用强度越高，光能利用率越高。 ②光能利用率除受光合作用强度的影响外，还受光合作用时间和光合作用面积的影响。 (2)影响光合作用强度的因素 ①外因：包括光照强度、温度、CO2浓度等。 ②内因：包括酶的活性和数量、色素的种类和数量、五碳化合物的含量等。 (3)多因素对光合作用强度的影响 ①不同因素的作用具有互补效应。如当光照强度降低时，可通过增加CO2浓度补偿。 ②不同条件下关键影响因素不同。如其他条件适宜，CO2达到饱和点，此时限制因素最可能是五碳化合物的含量。 1．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。( √ ) 2．镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。( √ ) 3．水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，从而影响光合作用。( √ ) 1．(必修1P106“拓展应用1”改编)晴天无云而太阳光照射强烈时，光合作用强度便形成双峰曲线：一个高峰在上午，一个高峰在下午。中午前后光合速率下降，呈现“午休”现象，请解释原因。 答案：原因是缺水导致气孔关闭，限制CO2进入叶片。 2．(必修1P105“旁栏思考”)植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我们观测到的光合作用指标，如O2的产生量，是植物光合作用实际产生的总O2量吗？ 答案：实际产生的总O2量应是观测到的O2的产生量＋呼吸作用O2的消耗量。 1．(长句应答)如何提高绿色植物光合作用强度？ 答案：可以利用温室大棚控制光照强度、温度等方式提高绿色植物光合作用强度。 2．(情景探究)研究者研究了不同强度紫外线对芦苇光合作用的影响。设置了自然光照组(CK)、紫外线强度增强25%组(R1)、紫外线强度增强50%组(R2)三组，每组处理3个重复，连续处理60天。获得的总叶绿素含量变化数据如图所示。 据图描述不同强度紫外线对总叶绿素含量的影响。 答案：辐射处理期间，总叶绿素含量先升高后降低，不同处理变化趋势相同。 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过温度、光照强度等因素对光合作用的影响考查信息提取能力 1．用不同温度和光强度组合对葡萄植株进行处理，实验结果如图所示，据图分析正确的是(　　) A．各个实验组合中，40 ℃和强光条件下，类囊体膜上的卡尔文循环最弱 B．影响气孔开度的因素有光、温度、水分、脱落酸等因素 C．在实验范围内，葡萄植株的胞间CO2浓度上升的原因，可能是高温破坏类囊体膜结构或高温使细胞呼吸速率增强所致 D．葡萄植株在夏季中午光合速率明显减小的原因，是因为光照过强引起气孔部分关闭 解析：C　[分析题中图示可知：各个实验组合中，40 ℃和强光条件下，气孔开度和光合速率相对值最小，但胞间CO2浓度最大，说明因叶片吸收的CO2减少而导致叶绿体基质中进行的卡尔文循环(暗反应)最弱，A错误；在光照强度相同时，气孔开度相对值随温度的增加(从28 ℃增至40 ℃)而减小，在温度相同时，气孔开度相对值随光照强度的增加而减小，说明影响气孔开度的因素有光、温度，但不能说明水分、脱落酸 对气孔开度有影响，B错误；在实验范围内，葡萄植株的胞间CO2浓度上升的原因，可能是高温破坏类囊体膜结构使CO2的利用率降低或高温使细胞呼吸速率增强释放的CO2增多所致，C正确；葡萄植株在夏季中午光合速率明显减小的原因是温度过高引起气孔部分关闭所致，D错误。] 2．在适宜条件下，用不同浓度的某除草剂分别处理甲和乙两种杂草的叶片，并加入氧化还原指示剂，根据指示剂颜色变化显示放氧速率，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．需要先建立指示剂颜色变化与放氧速率关系的数学模型 B．相同浓度时颜色变化快的品种受除草剂抑制效果更显著 C．与品种乙相比，品种甲对除草剂的敏感程度更高 D．除草剂浓度为K时，品种甲的叶绿体仍可发生CO2的固定 解析：B　[指示剂遇到氧气才会变色，所以要先建立指示剂颜色变化与放氧速率关系的数学模型，A正确；指示剂颜色变化快，放氧速率高，说明光合作用受到的抑制作用弱，B错误；相同除草剂浓度下甲的放氧速率低于乙，说明除草剂对品种甲光合速率的抑制较强，甲对除草剂更敏感，C正确；由于放氧速率属于净光合速率，当净光合速率为0时，真光合速率大于0，所以仍然有CO2的固定，D正确。] 影响光合作用的外部因素 (1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析 ①光照强度 ②CO2浓度 ③温度 ④水分或矿质元素影响气孔的开闭，超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫。 (2)多因子对光合速率的影响 ◆[提升点2]　通过不同发育时期、光呼吸抑制剂等对光合作用的影响考查解决问题的能力 3．(不定项)在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO2,48 h后测定植株营养器官和生殖器官中14C的量。两类器官各自所含14C量占植株14C总量的比例如图所示。下列与本实验相关的叙述正确的是(　　) A．14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物 B．生殖器官发育早期，光合产物大部分被分配到营养器官 C．遮光70%条件下，分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近 D．实验研究了光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响 解析：ABD　[光照和遮光调节下，植物吸收的14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质，进行光合作用的暗反应过程，先固定形成三碳化合物再还原为有机物，A正确；由题图可看出，发育早期，正常光照和遮光70%条件下，营养器官中所含14C量占植株14C总量的比例均高于生殖器官中所含14C量占植株14C总量的比例，由此推出生殖器官发育早期，光合产物大部分被分配到营养器官，B正确；据题图可知，遮光70%条件 下，发育早期(1～2)分配到营养器官中的光合产物量远大于分配到生殖器官的光合产物量，而到了发育的中后期(3～5)，分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近，C错误；实验研究了光照强度对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响，也研究了不同光照强度对器官积累有机物的影响，D正确。] 影响光合作用的内部因素 (1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 (3)叶面积指数 4．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见下表。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 (CO2μmol·m2·S－1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7 光呼吸强度 (CO2μmol·m2·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　　　　　　　。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：(1)C5位于叶绿体基质中，则O2与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照，则光反应产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多。 (2)叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度即为光饱和点，与对照相比，喷施100 mg/L SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。 (3)光呼吸会消耗有机物，同时光呼吸也会释放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，应在100～300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。 答案：(1)基质　光照停止，产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多　(2)低　喷施 SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等　(3)100～300 考点2　光合作用与细胞呼吸的综合 [必备知识·整合] 1．光合作用与细胞呼吸的区别 项目 光合作用 细胞呼吸 发生范围 ①含叶绿体的植物细胞； ②蓝细菌、光合细菌等 所有活细胞 发生场所 ①真核生物：叶绿体 ②原核生物：细胞质 细胞质基质、线粒体 发生条件 光下 时时刻刻进行 实质 无机物eq \o(――→,\s\up15(合成),\s\do5(　))有机物；储存能量 有机物eq \o(――→,\s\up15(分解),\s\do5(　))无机物；释放能量 2.光合作用与细胞呼吸的联系 (1)物质联系 (2)能量联系 (3)过程联系 3．真(总)光合作用、净光合作用和细胞呼吸的关系 (1)常见描述 CO2 O2 有机物 真光合作用 固定量 产生量 制造量 净光合作用 吸收量 释放量 积累量 细胞呼吸 释放量 (黑暗) 吸收量 (黑暗) 消耗量 (黑暗) (2)数学公式：真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 (3)坐标曲线 ①当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表净光合速率，如图甲。 ②当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真光合速率，如图乙。 1．能进行光合作用的细胞都能进行细胞呼吸。( √ ) 2．光合作用只能在光下进行，细胞呼吸时时刻刻都能进行。( √ ) 3．光照强度只影响光反应，不影响暗反应。( × ) 4．水分通过影响气孔的开闭间接影响光合作用强度。( √ ) 5．整株植物处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和呼吸作用强度相等。( × ) 1．如果用18O标记土壤中的H2O，那么植物产生的CO2和O2是否含有18O？如果有，写出18O的传递途径。 答案：有。Heq \o\al(18,2)O经过光合作用光反应转移给18O2；Heq \o\al(18,2)O经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。 2．用坐标曲线表示甲、乙两种植物净光合速率与CO2浓度的关系。 答案： (情景探究)如图为水稻叶肉细胞内部分生理过程示意图，其中①～⑤表示过程，Ⅰ～Ⅵ表示物质。请据图回答相关问题： (1)图中Ⅲ与　　　　　　　　(填序号)表示的物质相同，图中Ⅰ与Ⅳ表示的物质　　　　　 (填“相同”或“不相同”)。 (2)图中消耗ADP的场所有　　　　　　　　　　　　　　　　；若该水稻植株长期处于黑暗状态，则图中①→②→①的循环　　　　　　　　(填“能”或“不能”)进行，原因是　　　　　　　　　　　　　　。 (3)为探究黄光培养条件下水稻幼苗的叶绿素含量是否发生改变，假设你是实验小组成员，请写出实验思路。___________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 答案：(1)Ⅵ　不相同 (2)叶绿体类囊体的薄膜、细胞质基质、线粒体　不能　没有光反应提供的ATP与NADPH，暗反应不能进行 (3)分取白光(或自然光)和黄光条件下培养的水稻叶片，提取并分离其中的色素，通过比较叶绿素a，叶绿素b色素带的宽窄，来判断叶绿素含量是否发生改变。 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过光合作用相关曲线考查观察能力、获取信息能力 1．某校生物兴趣小组以玉米为实验材料，研究不同条件下光合作用速率和细胞呼吸速率，绘制了A、B、C、D所示的四幅图。图中“a”点不能表示光合作用速率与细胞呼吸速率相等的是(　　 ) 解析：A　[图A中a点的含义是光照下CO2的吸收量等于黑暗中CO2的释放量，表示净光合作用速率等于细胞呼吸速率，此时光合作用速率是细胞呼吸速率的2倍，A符合题意。] 辨析净光合速率与总光合速率 (1)微观辨析 (2)结合曲线辨析 (3)从语言文字中辨析 总(真正) 光合速率 净(表观) 光合速率 呼吸速率 “同化”“固定”或“消耗”的CO2量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量 黑暗中释放的CO2量 “产生”或“制造”的O2量 “释放至容器(环境)中”或“容器(环境)中增加”的O2量 黑暗中吸收的O2量 “产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量 注：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量，光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量，“叶绿体吸收”也表示总光合速率。 2．矿质离子主要由植物根系吸收，对光合作用有一定的影响。在适宜条件下，将黄瓜幼苗培养在完全培养液中，测定其光合作用速率与光照强度的关系，结果如图。若黄瓜幼苗培养在缺镁培养液中(缺镁对呼吸作用速率影响不大)，下列分析错误的是(　　 ) A．缺镁会影响叶绿素的合成，使光合速率下降，C点向左下方移动 B．缺镁对呼吸作用速率影响不大，所以A点不会有明显移动 C．图中B点是光补偿点，D点是光饱和点，缺镁培养液中B点、D点都右移 D．适当提高CO2浓度可以促进光合作用，减弱缺镁带来的影响 解析：C　[缺镁会影响叶绿素的合成，植物捕获光能的能力下降，所以缺镁培养液中植物的光补偿点B点向右移动，光饱和点D点向左移动，C错误。] 光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 (1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。 (2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变) B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2＋ 右移 左移 注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 (3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 ◆[提升点2]　科学思维和综合判断能力 3．某绿色植物细胞内部分代谢过程如图所示，其中①～⑤表示代谢过程，A～F表示代谢过程中产生的物质。下列叙述正确的是(　　) A．图中属于细胞呼吸过程的是③④⑤，E是NADPH，F是丙酮酸 B．若在代谢过程中物质D含量下降，则物质A在短时间内含量上升 C．若给绿色植物提供H2 18O，图中能检测到含18O的物质只有C和D D．光照等条件适宜时，④过程产生的D能够满足细胞②过程的需求 解析：B　[分析题图可知，属于细胞呼吸过程的是③④⑤，E代表的物质是有氧呼吸第一阶段和第二阶段产生的[H](NADH)，A错误；若在代谢过程中，物质D即二氧化碳的含量下降，使C3合成量减少，NADPH和ATP消耗量减少，光反应产生的NADPH和ATP几乎不变，导致NADPH和ATP(A物质)在短时间内含量上升，B正确；若给绿色植物提供H2 18O，可参与有氧呼吸的第二阶段，产生含18O的CO2，CO2 又可参与暗反应，产生含18O的C6H12O6等物质；此外含18O标记的水可以参与光合作用的光反应阶段，产生含18O的O2，即含标记的物质不只是C(O2)和D(CO2)，C错误；光照条件适宜，则光合作用应大于细胞呼吸，故④有氧呼吸的第二阶段产生的物质D(CO2)不能满足过程②(暗反应)的需求，需要从外界补充，D错误。] 4．(不定项)将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其他实验条件都是理想的)，实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：下列对该表数据分析不正确的是(　　) 温度(℃) 5 10 15 20 25 30 35 光照下吸 收CO2 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00 黑暗中 释放CO2 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50 A.昼夜不停地光照，在35 ℃时该植物不能生长 B．昼夜不停地光照，在15 ℃时该植物生长得最快 C．每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在20 ℃时该植物积累的有机物最多 D．每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在30 ℃时该植物积累的有机物是10 ℃时的2倍 解析：ABD　[表中“光照下吸收CO2(mg/h)”代表的是净光合作用速率，“黑暗中释放CO2(mg/h)”代表的是呼吸作用速率。由表可知，在昼夜不停地光照条件下，只要净光合速率大于0，植物就可以正常生长，所以昼夜不停地光照，在35 ℃时该植物能生长，A错误； 净光合速率越大，植物生长越快，故昼夜不停地光照，在25 ℃时该植物生长得最快，B错误； 一昼夜有机物积累量＝光照下积累的总有机物量－黑暗下消耗的总有机物量，每天光照12小时，黑暗12小时，只需考虑一小时的光照条件下的净光合速率和一小时呼吸速率的差值最大时，则一昼夜 的有机物积累量即最大，由表格数据可知，在20 ℃时该植物的有机物积累量最大，C正确； 每天光照12小时，30 ℃时积累的有机物量是：(3.50－3.00)×12＝6(mg)，10 ℃时积累的有机的量是：(1.75－0.75)×12＝12(mg)，即10 ℃时该植物积累的有机物是30 ℃时的2倍，D错误。] C18O2、18O2、Heq \o\al(18,2)O、14CO2在光合作用和细胞呼吸中元素转移途径的分析 (1)葡萄糖参与的有氧呼吸与光合作用反应式 ①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq \o(――→,\s\up15(酶),\s\do5(　　))6CO2＋12H2O＋能量 ②光合作用：6CO2＋12H2Oeq \o(――→,\s\up15(叶绿体),\s\do12(光能))C6H12O6＋6O2＋6H2O ③C18O2eq \a\vs4\al(\f(光合作用,　　　)) eq \a\vs4\al(C6H\o\al(18,12)O6) eq \a\vs4\al(H\o\al(18,2)O\o(――→,\s\up7(光合作用),\s\do5(　　　))18O2) ④Heq \o\al(18,2)Oeq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up15(光合作用),\s\do5(　　　)))18O2eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up15(有氧呼吸),\s\do5(　　　)))C18O2 (2)18O和14C的转移过程 ①18O2eq \o(――→,\s\up15(有氧),\s\do15(呼吸))Heq \o\al(18,2)Oeq \o(――→,\s\up17(有氧),\s\do15(呼吸))C18O2eq \o(――→,\s\up17(光合),\s\do15(作用))C6Heq \o\al(18,12)O6 14CO2eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up17(光合),\s\do15(作用)))14C6H12O6eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up17(有氧呼吸),\s\do5(　　　))) eq \a\vs4\al(14CO2) eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up17(无氧呼吸),\s\do5(　　　))) eq \a\vs4\al(14C2H5OH＋14CO2) 5．海带是我国北方大规模养殖的食用海藻，具有重要的经济价值。养殖区重金属离子超标会造成海带大幅减产。 (1)研究发现，在一定浓度的Cu2＋溶液中，短时间内海带细胞中叶绿素含量显著下降，这一变化会对海带　　　　　 　　　光能产生影响，直接抑制光合作用的　　　　　　阶段。同时Cu2＋还可通过抑制光合电子传递过程，使ATP的合成受阻，直接抑制暗反应中　　过程。 (2)科研人员定量研究了水体中Cu2＋对海带光合作用、呼吸作用的影响。 ①将海带分别放入含不同浓度Cu2＋溶液的透明瓶中，测定初始时瓶内溶氧量为M。将瓶口密封置于光下一段时间后，测定瓶内溶氧量为N。本实验用单位质量海带在单位时间内引起的溶氧量变化来表示海带的净光合作用速率。计算公式为：　　　 　　　/t×w×100%(w：海带湿重；t：反应时间)。在利用同样装置研究呼吸作用时，需要对装置进行　　　　　　处理。 ②由图可知，在Cu2＋浓度为1.00 mg/L 时，光合放氧率　　　　　　　　　呼吸耗氧率，此浓度下的真光合速率　　　　　　　　　Cu2＋浓度为0.50 mg/L下的真光合速率。综合分析，不同浓度的Cu2＋对海带光合作用和呼吸作用的影响是_________________________________________ _________________________________________________________。 (3)若想进一步从细胞水平上探究Cu2＋对海带光合作用及呼吸作用的影响，可在电子显微镜下观察相关细胞器的　　　　　　 　　　。根据上述实验信息，推测Cu2＋对　　　　　　　　 　　　(填细胞器名称)破坏较小。 解析：(1)依题文信息可知，因为一定浓度的Cu2＋溶液中，短时间内使海带细胞中叶绿素含量下降，叶绿素作用之一是吸收光能，所以海带吸收光能受到影响，从而直接抑制光合作用的光反应阶段。因为Cu2＋抑制光合电子传递过程，ATP的合成受阻，无法为暗反应提供能量，所以会直接抑制暗反应中C3的还原。 (2)①由于用单位质量海带在单位时间内引起的溶氧量变化来表示海带的净光合作用速率，所以光照结束时溶氧量和光照开始时溶氧量的差值就是净光合作用速率，计算式：N－M；只测呼吸作用时，需要对装置进行遮光处理，因为需要停止其光合作用，以避免光合作用中气体变化对实验结果的影响。 ②由题图纵轴数据可知，在Cu2＋浓度为1.00 mg/L时，溶氧量的相对变化为负值，说明光合放氧率小于呼吸耗氧率；真光合速率即总光合速率，其等于净光合速率与呼吸速率之和；识图可知，Cu2＋浓度为0.50 mg/L时的溶氧量的变化为正值，说明光合强度大于呼吸强度，故Cu2＋浓度为1.00 mg/L 时的真光合速率小于Cu2＋浓度为0.50 mg/L时的真光合速率。通过实验组和对照组对比识图可知，不同浓度的Cu2＋均能抑制海带的光合作用；Cu2＋在浓度较低时，促进海带的呼吸作用，Cu2＋在浓度较高时，抑制海带的呼吸作用。 (3)光合作用在叶绿体内，呼吸作用主要在线粒体内，二者的形态、结构、数量都会影响各自的代谢活动，所以在电子显微镜下应观察相关细胞器的形态、结构、数量；综合题文信息可知Cu2＋对线粒体破坏较小。 答案：(1)吸收(利用)　光反应　C3的还原 (2)①N－M　遮光　②小于　小于　不同浓度的Cu2＋均能抑制海带的光合作用；Cu2＋在浓度较低时，促进海带的呼吸作用，Cu2＋在浓度较高时，抑制海带的呼吸作用　(3)形态、结构、数量　线粒体 一、探究光照强度对光合作用强度的影响 1．实验原理 (1)利用抽气法排除叶片细胞间隙中的 气体，使其沉入水中。 (2)通过 台灯与烧杯的距离 控制光照强度。 (3)光合作用的过程中产生 O2 的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片 上浮 。因此可依据一定时间内 小圆形叶片上浮的数量 来比较光合作用强度。 2．实验步骤及操作要点 实验步骤 操作要点 ①制备小圆形叶片 将绿色菠菜叶片用直径为1 cm的打孔器打出小圆形叶片30片 ②排出细胞间隙中的气体 a将小圆形叶片和适量清水置于注射器中，排出注射器内的空气。 b用手堵住注射器前端的小孔，并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出。重复几次，直到小圆形叶片沉入水底 ③分装小圆形叶片 将内部气体逸出的小圆形叶片各10片，分别放入暗处盛有20 mL富含CO2清水的3个小烧杯中。这时的叶片由于细胞间隙充满了水，全部沉到水底 ④给予不同的光照强度 分别取离台灯10 cm、20 cm、30 cm(对应编号为1、2、3)的位置，把三个烧杯分别放在这三个位置上，打开台灯 ⑤观察并记录 一定时间内小圆形叶片浮起的数量 3.实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。 二、测定光合速率的常用方法及实验探究 1．气体体积变化法——测光合作用O2产生、CO2消耗的体积 (1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。 (2)测定原理 ①在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。 ②在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。 ③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 (3)测定方法 ①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 ②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 ③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真光合速率。 (4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 2．叶圆片称重法 测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。 净光合速率＝(z－y)/2S； 呼吸速率＝(x－y)/2S； 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 ＝(x＋z－2y)/2S。 3．黑白瓶法 “黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下： 规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。 4．半叶法 将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理), 并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。 5．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。 “梯度法”探究影响光合作用的因素 用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。 某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。 (1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下： ①甲、乙两装置的D中都放入　　　　　　　　　　，装置乙作为对照。 ②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行　　　　　　　　处理，放在温度相同且适宜的环境中。 ③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。 (2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下： ①甲、乙两装置的D中放入_________________________________ ________________________________________________________。 ②把甲、乙装置放在_________________________________________ ________________________________________________________。 ③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。 (3)实验进行30 min后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表： 实验30 min后红墨水滴移动的情况 测定植物呼吸作用强度 甲装置 　　　(填“左”或“右”)移1.5 cm 乙装置 右移0.5 cm 测定植物净光合作用强度 甲装置 　　　　(填“左”或“右”)移4.5 cm 乙装置 右移0.5 cm (4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是　　　　　　　g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是　　　　　　g(不考虑昼夜温差的影响)。 答案：(1)①NaOH溶液　②遮光 (2)①等量NaHCO3溶液，装置乙作对照　②光照充足温度相同且适宜的环境中 (3)左　右 (4)4　84 1．(叶片上浮法)在如图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器，会发现叶片重新浮出液面。以下分析正确的是(　　) A．改变温度，不影响叶片开始上浮所需的时间 B．改变光照强度，不影响叶片开始上浮所需的时间 C．改变NaHCO3溶液的浓度，不影响叶片开始上浮所需的时间 D．若将装置置于黑暗中，上浮的叶片又会下沉 解析：D　[改变温度，会改变光合作用强度，进而影响叶片开始上浮所需的时间，A错误；改变光照强度，会改变光合作用强度，进而影响叶片开始上浮所需的时间，B错误；改变NaHCO3溶液的浓度，即改变二氧化碳的浓度，这会影响光合作用强度，进而影响叶片开始上浮所需的时间，C错误；若将装置置于黑暗中，叶片只能进行呼吸作用消耗叶肉细胞间隙中的氧气，导致上浮的叶片又会下沉，D正确。] 2．(装置法)如图甲为光合作用最适温度条件下，植物光合速率测定装置图，图乙中a、b为测定过程中某些生理指标相对量的变化。下列说法不正确的是(　　) A．图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动，再放到黑暗环境中有色液滴向左移动 B．若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件不变，则植物幼苗叶绿体产生NADPH的速率将不变 C．一定光照条件下，如果再适当升高温度，真光合速率会发生图乙中从b到a的变化，同时呼吸速率会发生从a到b的变化 D．若图乙表示甲图植物光合速率由a到b的变化，则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度 解析：B　[图甲装置在较强光照下，植物光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物所需CO2由CO2缓冲液提供，而产生的O2会使装置中气体体积增大，因此有色液滴向右移动，如果再放到黑暗环境中，植物呼吸消耗O2而产生的CO2又被CO2缓冲液吸收，因此有色液滴向左移动，A正确；若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，虽然光照条件不变，但由于无CO2提供，暗反应不能为光反应提供ADP与NADP＋等物质，从而影响光反应的进行，产生NADPH的速率将下降， B错误；在光合作用最适温度时再升高温度，与光合作用有关的酶活性会下降，真光合速率下降，而一般情况下与细胞呼吸有关的酶的最适温度较高，此时酶活性会随温度升高而升高，因此呼吸速率会升高，C正确；光合速率由a到b变化，说明光合速率升高了，影响光合速率的因素有光照强度、CO2浓度、温度等，适当提高CO2浓度会增大光合速率，D正确。] 3．(叶圆片称量法)某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，M处的实验条件是16时后将整个实验装置遮光3小时，则测得叶片叶绿体的光合速率是(单位：g·cm－2·h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)(　　) A．(3y－2z－x)/6　　 B．(3y－2z－x)/3 C．(2y－x－z)/6 D．(2y－x－z)/3 解析：A　[分析题意可知，上午10时到16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，因此其重量变化表示的是净光合作用量，则净光合速率＝净光合作用量/6＝(y－x)/6；而M处的实验条件是16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行呼吸作用，因此可以计算出呼吸速率＝(y－z)/3；因此总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6。] 4．(黑白瓶法)某同学研究甲湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定c瓶中水内氧容量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24小时取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24小时待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是(　　) A．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶 B．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶 C．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v)mol/瓶 D．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v)mol/瓶 解析：D　[根据题意知，a瓶生物在黑暗条件下仅能进行有氧呼吸，24小时生物进行呼吸消耗的氧气量为(w－v)mol/瓶；b瓶生物在光照条件下，氧气的增加量为(k－w)mol/瓶，即为瓶内生物24小时进行光合作用和有氧呼吸净积累的氧气量(净光合量)，故24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量＝呼吸消耗的氧气量＋净光合量＝(w－v)＋(k－w)＝(k－v)mol/瓶，D项正确。] 5. (半叶法)某研究小组采用“半叶法”对番茄叶的光合速率进行测定。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，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题。 (1)MA表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6小时后(　　　　)＋(　　　　　　)－呼吸作用有机物的消耗量。 (2)若M＝MB－MA，则M表示　　　　　　　　　　　　　　。 (3)总光合速率的计算方法是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。 __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 解析：叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示6小时后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6小时干物质的生成量(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)。由此可计 算总光合速率，即M值除以时间再除以面积。本方法主要是将光合作用和呼吸作用分开进行，最后取差值来计算单位面积、单位时间内的光合速率的方法。因此将在测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率。 答案：(1)叶片初始质量　光合作用有机物的总产量 (2)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 (3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间) (4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率。 纠错排查 教师用书独具 [易错点1]　不能正确区分影响光合作用的内因还是外因 点拨　影响光合作用的内因主要有色素的含量、酶的数量和活性等；外因主要有光照强度、CO2浓度、温度、水和矿质元素等。 [易错点2]　不能正确分析多因素对光合作用的影响 点拨　多因素对光合作用影响时，只保留一个因素变化，其他因素都保持不变，再进行分析。 [易错点3]　实验设计时不能正确设计对照实验　 点拨　对照实验设计时要注意保持只有自变量不同，其他条件相同。 [易错点4]　忽略测绿色植物光合速率的实验小烧杯中的液体 点拨　小烧杯中加入NaHCO3溶液可以为植物持续提供CO2；加入NaOH溶液可以吸收CO2，用来测定呼吸速率。 必背语句 1.光照强度：直接影响光反应的速率，光反应产生NADPH和ATP的数量多少会影响暗反应的速率。 2．温度：影响光合作用过程，特别是影响暗反应中酶的催化效率，从而影响光合速率。 3．CO2浓度：是暗反应的原料，CO2浓度高低直接影响光合速率。 4．矿质元素：直接或间接影响光合作用。例如镁是叶绿素的组成成分，氮对酶的含量有影响，磷是ATP的组成成分。 5．光合速率与呼吸速率的关系： (1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。 (2)绿色植物组织在光的条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数值表示净光合速率。 (3)真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 [真题研析]——浸润素养 [例](2023·海南高考)海南是我国火龙果的主要种植区之一，由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。 回答下列问题。 (1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是　　　；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第　　　 条。 (2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是　　　　　　　　，该光源的最佳补光时间是　　　 　　　小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度(简要写出实验思路)。 __________________________________________________________ 解析：(1)火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a和叶绿素b，二者统称为叶绿素。用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第一条和第二条。 (2)根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光＋蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6小时/天。 (3)本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，所以将生长状况相同的火龙果分三组，成花诱导完成后，经不同光照强度的白光处理相同时间到果实成熟时(其他条件相同且适宜)，分别测量不同组火龙果产量，产量最高的组的光照对应最适光照强度。 答案：(1)叶绿素(或叶绿素a和叶绿素b)　一和二 (2)红光＋蓝光　6　不同的补光时间条件下，红光＋蓝光光源组平均花朵数均最多 (3)三组长势相同，成花诱导完成的火龙果植株，经不同光照强度的白光处理相同时间到果实成熟时(其他条件相同且适宜)，分别测量不同组火龙果产量，产量最高的组的光照对应最适光照强度 [信息破题] 信息 信息获取能力 信息1 探究光照长短对火龙果成花的影响 信息2 探究不同色光对火龙果成花的影响 信息3 实验结果的分析处理 [考向分析]　教师用书独具 23年已考考向 未考考向 1.影响光合作用的因素 1.化能合成作用 2.光合作用与细胞呼吸在物质和能量代谢上的区别和联系 2.光合作用与呼吸作用的综合计算问题 3.总、净光合速率与呼吸速率 3.细胞代谢的综合 4.光合作用和呼吸作用的综合实验分析与设计 [真题品悟]——厚积素养 [考向]　影响光合作用的因素 (2022·全国高考)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(　　) A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率 B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定 C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率 D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率 解析：D　[初期容器内CO2浓度较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2浓度下降O2浓度上升，光合速率逐渐降低，之后光合速率等于呼吸速率，A错误；根据分析由于密闭容器内的CO2浓度下降，O2浓度上升，从而使植物光合速率逐渐降低，呼吸速率会有所升高，之后两者平衡趋于稳定，B错误；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。] [真题变式]——迁移能力 (2023·全国乙卷)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭。保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。有研究发现，用饱和红光(只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。 (1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、　　　　　　　(答出2点即可)等生理过程。 (2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是________________。 (3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据是______________________________________________。 (4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔　　　(填“能”或“不能”)维持一定的开度。 解析：本题以气孔、红光、蓝光对光合作用的影响为背景，考查气孔、红光、蓝光对光合作用影响机理的认知以及光反应与暗反应之间的关系。 (1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、光合作用、呼吸作用、水和无机盐的吸收等生理过程。 (2)保卫细胞在红光下能进行光合作用，光合产物会使细胞内渗透压升高，从而有利于保卫细胞吸收水分，保卫细胞吸收水分体积膨大，从而气孔打开。 (3)已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，即蓝光促进K＋通过主动运输进入保卫细胞，导致保卫细胞渗透压升高，细胞吸水，促进气孔开度进一步增大。 (4)除草剂阻断了光合作用的光反应，暗反应也不会单独进行，光合作用不能进行，合成的有机物减少，使保卫细胞渗透压下降，吸水能力下降，保卫细胞体积减小，气孔无法维持开度。 答案：(1)光合作用、呼吸作用 (2)红光下保卫细胞进行光合作用，产生的有机物使细胞渗透压升高，从而促进细胞吸水，细胞吸水能促进气孔开放 (3)已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，即蓝光促进K＋通过主动运输进入保卫细胞，导致保卫细胞渗透压升高，细胞吸水，促进气孔开度进一步增大。 (4)不能 ►[新情景] 1．(2024·江苏南京高三期中)气孔开放与保卫细胞中积累K＋密切相关。研究发现水稻叶片保卫细胞细胞质膜上OSA1蛋白受光诱导后活性提高，泵出H＋，然后激活K＋进入细胞，如图1所示，回答下列问题。 (1)水稻保卫细胞的内壁(靠气孔侧)厚而外壁薄，较薄的外壁易于伸长，向外扩展，当保卫细胞吸水膨胀时，气孔　　　　　　　　。该情况下，④的含量短时间内将会　　　　　　　　，进而可将更多的　　　　　　　　中的能量转化为有机物中的化学能。 (2)据图1可知，K＋进入保卫细胞的动力是　　　　　　　　。 (3)水稻保卫细胞和根细胞的质膜上均有OSA1蛋白分布的根本原因是　　　　　　　　。 (4)研究者构建出OSA1基因超表达转基因水稻，并通过实验证明转基因水稻的光合速率高于野生型水稻和突变型水稻，为探究其机理，科研人员测定了转基因水稻、野生型水稻和OSA1基因突变型水稻部分生理指标，结果如图2所示。 结合图1、图2中的信息，试分析转基因水稻光合速率较高的机理： ①转基因水稻保卫细胞的细胞膜上OSA1蛋白含量较多，光照后促使保卫细胞　　　　　　　　，从而进入叶肉细胞的　　　　　增多，光合效率提高。 ②转基因水稻根部细胞膜OSA1蛋白含量较多，有利于　　　　　　　　的吸收，促进　　　　　　的合成，大大提高暗反应速率。 解析：(1)由于水稻保卫细胞的内壁厚而外壁薄，较薄的外壁易于伸长，向外扩展，当保卫细胞吸水膨胀时，保卫细胞向外发生形变，气孔张开，CO2吸收增多，因此，该情况下，CO2固定速度加快，④(C3)的含量短时间内将会升高，进而C3还原速率加快，可将更多的ATP和NADPH中的能量转化为有机物中的化学能。 (2)题中显示，水稻叶片保卫细胞细胞膜上OSA1蛋白受光诱导后活性提高，泵出H＋，然后利用H＋浓度差(电化学势能)，使K＋内流。 (3)水稻保卫细胞和根细胞的质膜上均有OSA1蛋白分布的根本原因是，这些细胞都由同一个受精卵发育而来，均含有OSA1蛋白基因，并能正常表达，进而可发挥其应有的功能。 (4)①转基因水稻保卫细胞的细胞膜上OSA1蛋白含量较多，光照后促使保卫细胞K＋吸收增多，细胞内渗透压升高，保卫细胞吸水膨胀，气孔开度增大，从而进入叶肉细胞的CO2增多，为光合作用提供了更多的原料，光合效率提高。 ②结合图示，转基因水稻根部细胞膜OSA1蛋白含量较多，有利于铵(NHeq \o\al(＋,4))的吸收，进一步促进谷氨酸、R酶的合成，大大提高暗反应速率，提高了光合效率。 答案：(1)开放　增加　NADPH和ATP (2)H＋电化学势能 (3)两种细胞均有OSA1基因，并且能正常表达 (4)①K＋吸收增多(渗透压升高)，气孔开度增大　CO2　②铵(NHeq \o\al(＋,4))　谷氨酸和R酶 ►[变角度] 2．(2024·河北承德联考)如图是在夏季晴朗的白天，某绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。为探究如何提高该植物的光合作用强度，某研究小组将一块土地分成A、B和C三块，在10到14时对三块地的操作如下表所示。据此回答下列问题。 A 遮光20% B 不遮光 C 遮光20%，升温5 ℃ (1)据图分析，与10时相比，7时植物的光合作用强度较低，主要的外界限制因素是　　　　　　　；从10时到12时，该植物的光合作用强度明显下降，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)据表分析，该实验的自变量是　　　　　　　。测量发现，A地植物的光合作用强度比B地高，若将遮光程度提升至80%，发现测得的结果正好相反，原因是_____________________________________。 （3）一段时间后，比较B、C两块地的植物干重时发现，与B地相比，C地植物的干重低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因可能是_________________________________。 解析：(1)光合作用强度在一定范围内随光照强度的增加而增加，与10时相比，7时光照强度弱，此时，影响光合作用的主要因素是光照强度；10时到12时，处于正午，光照强度过高，同时温度上升，植物为减少蒸腾作用关闭部分气孔，导致二氧化碳吸收受阻，光合作用强度降低。 (2)分析题意可知，该实验有两个自变量，温度和光照强度。B地光照过强，植物蒸腾作用过旺，导致部分气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，暗反应受限，光合作用强度偏低；A地遮光20%可以降低光照强度，提高光合作用强度，但遮光80%，光照强度太低，光反应受限，光合作用强度反而下降。 (3)当温度升高后，与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低，光合作用强度降低，呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度，呼吸速率上升，最终导致净光合速率降低，C地植物的有机物积累减少，干重减少。 答案：(1)光照强度　光照强度过高，同时温度上升，植物为减少蒸腾作用关闭部分气孔，导致二氧化碳吸收受阻，光合作用强度降低 (2)光照强度和温度　B地光照过强，植物蒸腾作用过旺，导致部分气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，暗反应受限，光合作用强度偏低，A地遮光20%可以降低光照强度，提高光合作用强度，但遮光80%，光照强度太低，光反应受限，光合作用强度反而下降 (3)C地温度上升，光合作用有关酶活性下降，呼吸作用有关酶活性增加，植物净光合作用速率降低，产量下降，因此C地植物干重低于B地 $$