专题十 植物光合作用和呼吸作用（讲义）-《植物生产与环境》（高等教育出版社第四版）高考备考讲练测（山东省）

专题十 植物光合作用和呼吸作用 〈考纲要求〉 （1）了解光合作用、呼吸作用的场所及基本过程。 （2）了解植物光能利用率、光呼吸的概念。 （3）理解光合作用与呼吸作用的意义和关系。 （4）了解影响光合作用、呼吸作用的因素。 （5）掌握光合作用、呼吸作用在农业生产中的应用。 （6）掌握植物光能利用率不高的原因和调控措施。 〈知识点梳理〉 一、植物的光合作用 （一）光合作用概念 绿色植物利用光能，将二氧化碳和水合成有机物质，释放氧气，同时把光能转变为化学能贮藏在所形成的有机物中的过程。6CO₂+6H2O C6H12O6+6O2 光 叶绿体 原料是二氧化碳和水，动力是光能，场所是叶绿体，产物是葡萄糖和氧气， 实质是将光能转变成化学能。 （二）光合作用意义 光合作用是生物界获得赖以生存的氧气、有机物、能量的根本途径，被称为“地球上最重要的化学反应”。 （三）光合作用主要过程 反应阶段 光反应 暗反应 反应步骤 原初反应 电子传递和光合磷酸化 碳同化（CO2的固定） 能量转变部位 叶绿体的类囊体膜上 叶绿体的基质中 能量转变形式 光能转变为电能 电能转变为活跃的化学能 活跃的化学能转变为稳定的化学能 形成产物 氧气、ATP和NADPH 葡萄糖、蔗糖、淀粉 （四）光合作用指标 1.光合速率：又称光合强度，是指单位时间、单位叶面积的二氧化碳吸收量或氧气的释放量，常用单位是mg/(dm²·h) 。 2.光合生产率：又称同化率，是指单位时间、单位叶面积积累的干物质克数， 常用的单位是 g/(m²·h)。 （五）光合作用影响因素 植物的光合作用受多种因素影响，如光照度、CO2浓度、土壤水分、温度、矿质元素等。 1. 光照度调节。适当增强光照，如合理密植、整枝修剪、去老叶，都可以改善田间的光照条件，加大光合速率。 2.增加CO2浓度。光合速率随 CO2浓度增加而上升。可通过施用有机肥料、通风等措施增加。 3.保持适宜土壤水分。合理灌溉、耕作可保证适宜的土壤水分含量，从而保证光合作用进行。 4.保持适宜温度。35℃以上光合作用受阻，40 ℃以上光合作用完全停止。 5.合理施肥。氮、镁、铁、锰、磷、钾、硼、锌等元素都会直接或间接对光合作用产生影响。 （六）光合作用的应用 （1）实行间作套种，提高单位面积产量。 （2）增施二氧化碳气肥，增加光合作用原料。 （3）培育高光效植物品种，减少呼吸消耗；选育理想株型，充分利用光能。 （4）应用生长调节物质，提高光合作用效率。 DCPTA 是迄今为止发现的第一种既能影响光合作用，又能增加产量的生物调节剂。 (5) 利用不同光色，改善光合产物品质。 如甜瓜、小麦、棉花育苗、四季豆、辣椒应用红色地膜有明显增产效果， 黄瓜和香菜应用蓝色地膜可促进维生素 C 含量的增加， 黄色薄膜用于黄瓜、芹菜、莴苣、茶树等增产效果明显， 番茄、茄子、韭菜在紫膜下产量增加，青色（蔚蓝色）薄膜进行水稻育秧效果较好。 二、植物的呼吸作用 （一）呼吸作用概念 生活细胞内的有机物质在一系列酶的作用下，逐步氧化分解，同时放出能量的过程。 （二）呼吸作用意义 （1）为植物生命活动提供能量。 （2）为其他有机物合成提供原料。 （3）提高植物抗病、抗伤害的能力。 （三）呼吸作用类型 呼吸作用可分为有氧呼吸和无氧呼吸两类。 （1）有氧呼吸：生活细胞利用氧（O₂），将某些有机物彻底氧化分解，形成 CO2和 H2O, 同时释放能量的过程。是高等植物呼吸的主要形式，通常所说的呼吸作用主要是指有氧呼吸。 （2） 无氧呼吸：生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物同时释放能量的过程。这个过程在微生物中常称为发酵，如酒精发酵、乳酸发酵。 项 目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 反应场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 反应条件 需要氧气和酶 不需要氧气，需要酶 基质氧化 葡萄糖彻底氧化 葡萄糖不彻底氧化 物质转化 H₂O 和 C O₂ 酒精或乳酸和CO2 能量转化 释放大量能量 释放少量能量 相同点 都要经过糖酵解过程，并有能量释放 都是酶促反应 （4） 呼吸作用主要过程 呼吸作用是将葡萄糖彻底氧化生成 CO₂ 和 H₂O 的过程，可由多种途径实现，其中最主要 的是糖酵解—三羧酸循环。 （五）呼吸作用指标 呼吸强度： 单位时间内，单位植物材料干重或鲜重所释放出的CO₂或所吸收的O₂, 常用单位是mg/(g·h) 。 （六）呼吸作用影响因素 植物的呼吸作用受多种因素影响，如温度、水分、O₂和CO2浓度等。 1.温度调节。生产上常通过降低温度，可以降低呼吸强度。 2.O₂和 CO₂浓度调节。增加CO₂浓度，降低 O₂含量能够降低呼吸强度。 3.水分调节。降低种子含水量，可以降低呼吸强度。但根、叶萎蔫时，呼吸反而增强。 4.防止植物受伤。植物受伤后，呼吸会显著增强。因此应在采收、包装、运输和贮藏多 汁果实和蔬菜时，尽可能防止机械损伤。 （七）呼吸作用的应用 呼吸作用主要用于植物栽培、粮食和果蔬贮藏、保鲜等。 （1）植物栽培。保证植物呼吸作用正常进行，如水稻育秧采用湿润育种，中耕松土，黏土掺沙改良，低洼地开沟排水。 （2）粮食贮藏。降低种子的含水量、温度和空气中的含氧量。减弱呼吸消耗，延长贮藏时间。 （3）果蔬贮藏。在尽量避免机械损伤的基础上，降低呼吸消耗，使果实蔬菜保持新鲜状态。 三、光合作用与呼吸作用的关系 （一）光合作用与呼吸作用的区别 项 目 光合作用 呼吸作用 原料 CO₂ 、H₂O O₂ 、糖类等有机物 产物 糖类等有机物、O₂ CO₂ 、H₂O等 能量转换 贮藏能量的过程 光能→ 电能→活跃化学能→稳定化学能 释放能量的过程 稳定化学能→活跃化学能 物质代谢类型 有机物质合成作用 有机物质降解作用 氧化还原反应 H₂O被光解，CO₂被还原 有机物被氧化，生成H₂O 发生部位 绿色细胞、叶绿体、细胞质 活细胞、线粒体、细胞质 发生条件 光照下才可发生 光下、暗处均可发生 （2） 光合作用与呼吸作用的联系 光合作用与呼吸作用相互依赖，紧密相连，两者互为原料与产物。 四、植物的光能利用率和光呼吸 （一）植物光能利用率 1.概念 一定土地面积上的植物体内有机物储存的化学能占该土地日光投射辐射能的百分数称为光能利用率。 2.光能利用率不高的主要原因 （1）漏光。植物的幼苗期，叶面积小，大部分阳光直射到地面上而损失掉。 （2）受光饱和现象的限制。光照度超过光饱和点以上的部分，植物就不能吸收利用，植物的光能利用率就随着光照强度的增加而下降。当光照度达到全日照时，光的利用率就会很低。 （3）环境条件及植物本身生理状况的影响。自然干旱、缺肥、CO₂浓度过低、温度过低或 过高，以及植物本身生长发育不良、受病虫危害等，都会影响植物对光能的利用。 （4）植物本身的呼吸消耗占光合作用的15%～20%。在不良条件下，呼吸消耗可高达 30%以上。 3.提高光能利用率的途径 （1）合理密植。 （2）选用高光效品种。 （3）延长光合时间：选用中、晚熟品种；采用温室、大棚等设施栽培；实行间作套种，提高复种指数。 （4）加强田间管理。采取相应的浇水、施肥、除草、病虫害防治、中耕等措施。 （二）植物光呼吸 1.概念 绿色植物在光的作用下吸收O2并放出CO2的过程称为光呼吸，光呼吸只有在光下 进行。 暗呼吸即通常所称的呼吸作用，它不受光的影响，在光下和黑暗中都可以进行。 场所：叶绿体、过氧化体和线粒体。 基质：二磷酸核酮糖（RUBP）与CO2结合后形成的乙醇酸 意义；光呼吸的进行对光合作用的物质和能量起消耗作用，光合效率高的植物其光呼吸通常很低，C4植物的光呼吸远低于C3植物，所以育种和生产中应考虑尽量降低植物的光呼吸。 〈真题练讲〉 1.（2023山东春季高考真题）光饱和点最大的作物是（ ） A.水稻 B.小麦 C.花生 D.玉米 【答案】D 【解析】水稻的光饱和点在4~5万勒克斯，小麦光饱和点约为3万勒克斯，玉米为C4作物，饱和点大。 2.（2015山东春季高考真题）下列贮藏条件下，能抑制苹果果实呼吸作用的是（ ） A.提高氧气浓度 B.提高二氧化碳浓度 C.提高环境温度 D.提高乙烯浓度 【答案】B 【解析】增加CO₂浓度，降低 O₂含量能够降低呼吸强度。 3.（2023山东春季高考真题）可见光光谱中，被叶绿素吸收最少的光是（ ） A.绿光 B.红光 C.蓝光 D.紫光 【答案】A 【解析】可见光光谱中，被叶绿素吸收最少的光是绿光。 4.（2014山东春季高考真题）对于大田栽培作物具有“温室效应”的气体为（ ） A.CO2 B.O2 C.N2 D.H2 【答案】A 【解析】对于大田栽培作物具有“温室效应”的气体为CO2。 5.（2014山东春季高考真题）作物有氧呼吸和无氧呼吸的共同点是（ ） A.都需要氧气 B.产物都是CO2和H2O C.反应场所都是线粒体 D.都有能量释放 【答案】D 【解析】有氧呼吸和无氧呼吸的共同点是都经过糖酵解过程，并有能量释放，都是酶促反应。 6.（2014山东春季高考真题）目前农业生产中光能利用率较低，仅有0.5%～1%，制约了作物产量的提高。请制定农业生产中提高光能利用率的措施。 【答案】农业生产中提高光能利用率的措施： 合理密植； 加强田间管理； 实行间作套种； 选用高光效品种。 7.（2015山东春季高考真题）植物体内有机物质代谢的枢纽是（ ） A.光合作用 B.呼吸作用 C.蒸腾作用 D.吸收作用 【答案】B 【解析】植物体内有机物质代谢的枢纽是呼吸作用。 8.（2015山东春季高考真题）连续阴天时，温室适当降温的主要目的是为了（ ） A.增强光合作用 B.增强呼吸作用 C.降低呼吸作用 D.降低蒸腾作用 【答案】C 【解析】连续阴天时，温室适当降温的主要目的是为了降低呼吸作用。 〈限时练习〉 1.被称为“地球上最重要的化学反应”是（ ） A.光合作用 B.呼吸作用 C.蒸腾作用 D.吸收作用 2.光合作用同化过程的能量转变属于（ ） A.光能吸收传递 B.光能转变为电能 C.电能变为活跃的化学能 D.活跃的化学能转变为稳定的化学能 3.在绿色农业生产中，经常使用有色薄膜。番茄、茄子、韭菜产量增加的薄膜颜色是（ ） A.红色 B.紫色 C.蓝色 D.黄色 4.设施蔬菜生产中，施用二氧化碳提高产量的原因是（ ） A.增强光合作用 B.促进呼吸作用 C.增强蒸腾作用 D.促进异化作用 5.温室、大棚内气体管理与调节的重点是（ ） A. 补充乙烯 B. 补充氨气 C. 补充二氧化碳 D. 补充二氧化硫 6.光合作用过程中，原初反应和光合磷酸化进行的场所是（ ） A. 细胞质基质 B. 线粒体 C. 叶绿体基粒片层 D. 叶绿体类囊体膜上 7.有氧呼吸和无氧呼吸都要经过的反应阶段是（ ） A. 三羧酸循环 B. 糖酵解 C. 酒精发酵 D. 乳酸发酵 8.一般来说在（ ）的状态下保存种子，它的寿命就长 A.温度低和潮湿 B.温度低和干燥 C.温度高和干燥 D.温度高和潮湿 9.光合作用中暗反应形成的产物为（ ） A.蛋白质 B.脂肪 C.氧气 D.葡萄糖 10.温带植物持续保持最高呼吸速率的温度一般为（ ） A.10~20℃ B.20~30℃ C.25~35℃ D.40~50℃ 〈内容小结〉 学科网（北京）股份有限公司 $$