第3章 第4节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中生物必修第一册（苏教版）

第四节　影响光合作用和细胞呼吸的环境因素 课标 要求 1.探究不同环境因素对光合作用的影响。 2.探讨光合作用和细胞呼吸的原理在生产生活中的应用。 知识点一　影响光合作用的环境因素 1．光合速率 可以用单位时间单位叶面积上的CO2固定量或O2释放量来表示。 2．影响因素 (1)光照：包括光照强度、不同光质等。 (2)CO2浓度。 (3)温度：对酶活性影响很大。 (4)土壤中水分含量 (5)无机盐种类：如N、Mg等。 3．验证光照强度对植物光合作用的影响 (1)实验原理：光照是植物进行光合作用的必要条件，光照强度会影响光合速率。 (2)实验流程 ①大烧杯中盛有一定量的清水，试管中放置一株黑藻，并将试管固定在支持物上。 　↓ ②在试管中抽到白炽灯灯泡(光源)的距离分别是12 cm、18 cm、24 cm的条件下，开展3次实验。 　↓ ③分别计数黑藻1 min内产生的气泡数。 (3)实验结果及分析 距离 12 cm 18 cm 24 cm 气泡数 63 41 31 灯泡与黑藻之间的不同距离可以代表不同的光照强度，光照强度会影响光合速率。 4．探究不同光质的光对植物光合作用的影响 (1)实验原理：叶绿体中的色素对不同光质的光有不同的吸收值。实验表明，叶绿素a和叶绿素b在蓝光区和红光区各有两个吸收高峰，类胡萝卜素的吸收高峰在蓝光区。 (2)实验设计：在“绿叶在光下产生淀粉”的实验基础上，可用红色、蓝色、绿色等不同颜色的玻璃纸透过红光、蓝光、绿光等不同颜色的光来改变光质。 1．温度对光合作用的影响主要是影响酶的活性。(√) 2．在验证光照强度对光合作用的影响实验中，相同时间内光照越强，黑藻产生的气泡个数就越多。(×) 提示：在一定范围内，光合速率随着光照强度的增强而相应增加；当达到某一定值后，光照强度即使继续增强，光合速率也不再增加。 3．在探究不同光质的光对植物光合作用的影响实验中，植物在红光和蓝光下产生的淀粉较多，光合速率更高。(√) 4．CO2是植物进行光合作用的原料之一，因此CO2浓度越高，植物光合作用越强。(×) 提示：在一定范围内，植物光合速率随着环境中CO2浓度的上升而增加；当达到某一定值后，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加。 5．水是光合作用的原料之一，充足的水分能直接影响植物的光合速率。(√) 6．镁是叶绿素的组成成分，适时补充镁元素可以促进叶绿素的合成，从而影响光合速率。(√) 1．光照强度对光合速率的影响 下图为光照强度与绿色植物光合速率的关系曲线，分析该图并回答下列问题： (1)图中CO2的吸收量和释放量分别表示什么意义？ 提示　CO2的吸收量表示绿色植物的光合作用从外界吸收CO2的量；CO2的释放量表示自身呼吸作用释放到外界的CO2的量。 (2)图中A、B、C点代表的意义分别是什么？ 提示　A：光照强度为0，植物不进行光合作用，此时CO2释放量可表示细胞呼吸速率； B：光补偿点，呼吸作用释放到外界的CO2量为0，光合作用从外界吸收的CO2量也为0，此时光合速率等于呼吸速率。 C：光饱和点 (3)分析A→B、B→C′区间细胞呼吸速率和光合速率的大小。 提示　A→B：呼吸速率大于光合速率 B→C′：光合速率大于呼吸速率 (4)C′点前后限制光合作用的主要因素。 C′点之前：光照强度。 C′点之后：主要是温度和CO2浓度等。 2．CO2浓度对光合速率的影响 (1)根据上图描述CO2浓度对光合速率的影响：在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增加而增强；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增强。 (2)分析CO2浓度为A时，对应纵坐标的CO2表现为既不吸收也不释放的原因：A点时，细胞进行光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量。 (3)若在B点后适当增加光照强度，曲线会怎样变化？ 提示　B点后CO2充足，适当增加光照强度，光合速率会增大，曲线会在原曲线上方。 3．温度对光合作用强度的影响 温度影响光合速率的实质是通过影响植物体内与光合作用有关的酶的活性，进而影响植物光合速率。 1．多因子变量对光合速率的影响 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。 (1)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：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。 (2)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。 2．影响光合速率的三个因素 (1)CO2对光合速率的影响：在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增加而增强；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增强。 (2)温度对光合速率的影响：温度主要通过影响酶的活性来影响光合速率，因此其影响规律与温度对酶活性的影响曲线一致，即随温度增加，光合速率先增强后减弱。 (3)矿质元素对光合速率的影响：随矿质元素含量增加，光合速率先增强后减弱。 1．下列有关“探究光照强度对光合作用强度影响”的实验，叙述错误的是(　　) A．只能通过调节台灯与实验装置间的距离来控制自变量 B．实验中的无关变量有温度、CO2浓度、植物种类、光照时间等 C．检测因变量的方法可以是观察并记录同一时间段内产生的气泡数 D．光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来表示 解析　可通过调节台灯与实验装置间的距离来控制自变量，也可通过相同距离、不同瓦数的灯泡来控制自变量，A错误；实验中的自变量为光照强度，无关变量有温度、CO2浓度、植物种类、光照时间等，无关变量应保持相同且适宜，B正确；光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是氧气和有机物，光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来表示，D正确。 答案　A 2．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合速率的影响，得到实验结果如图。请据图判断下列叙述不正确的是(　　) A．光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合速率差异的原因是CO2浓度不同 B．光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合速率差异的原因是温度不同 C．光照强度为a～b时，曲线Ⅰ光合速率随光照强度升高而升高 D．光照强度为a～c，曲线Ⅰ、Ⅲ光合速率随光照强度升高而升高 解析　从图中可以看出，光照强度为a～c，曲线Ⅰ光合速率随光照强度升高而升高，而曲线Ⅲ光合速率并没有随光照强度升高而升高。在a点时曲线Ⅱ和Ⅲ的外界条件只有一个不同，那就是CO2浓度。在光照强度为a～b时，图中曲线Ⅰ的趋势是上升的。 答案　D 知识点二　影响细胞呼吸的环境因素 1．呼吸速率 呼吸速率是植物细胞代谢强弱的一个重要指标，常用单位面积或单位重量的植物体在单位时间内所吸收O2或释放CO2的量来表示。 2．影响因素 (1)温度 影响了与细胞呼吸有关的酶的活性。 植物细胞呼吸的最适温度一般高于光合作用的最适温度。 (2)O2浓度 氧是细胞进行有氧呼吸的必要条件。在氧浓度较低的范围内，植物的呼吸(有氧呼吸)速率随氧浓度的增加而升高，但增加到一定程度，呼吸速率就不再升高了。 在以有氧呼吸为主的生物体内，随着氧浓度的提高，有氧呼吸增强，无氧呼吸则会减弱。 (3)CO2浓度 二氧化碳是细胞呼吸的最终产物。当其浓度高于5%，细胞呼吸明显受到抑制。 (4)植物组织的含水量 在一定范围内，细胞呼吸速率随着组织含水量的增加而增加。 (5)植物种类的不同以及同一植物的不同组织器官，也能影响植物细胞的呼吸速率。 请比较下列植物种类或同一植物的不同组织器官的细胞呼吸速率的大小： ①旱生植物<水生植物；②阴生植物<阳生植物；③生殖器官>营养器官；④幼嫩的组织器官>衰老的组织器官。 1．同一叶片在不同生长发育时期，其细胞呼吸速率有差异。(√) 2．温度越高，细胞有氧呼吸速率越大。(×) 提示：温度是通过影响呼吸酶的活性进而影响呼吸速率。温度过高，会使呼吸酶活性降低，甚至变性失活，有氧呼吸速率反而降低。 1．温度对细胞呼吸的影响 结合温度影响酶活性的曲线，请绘出温度影响细胞呼吸速率的曲线。 2．氧气浓度对细胞呼吸的影响 氧气浓度对不同的细胞呼吸方式具有不同的影响效应，结合曲线探究下列问题： (1)依据曲线，分析不同O2浓度下的细胞呼吸方式。 O2浓度 呼吸方式 O2浓度为0 只进行无氧呼吸 0<O2浓度<10% 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 O2浓度≥10% 只进行有氧呼吸 (2)根据曲线分析O2浓度对有氧呼吸速率和无氧呼吸速率的影响。 ①有氧呼吸：在一定范围内，随着O2浓度增加，有氧呼吸速率逐渐增加，但当O2浓度达到一定值时，有氧呼吸速率将不再增加。 ②无氧呼吸：随着O2浓度增加，无氧呼吸速率受抑制。 (3)图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点代表的含义为两者释放的CO2的量相等。 影响呼吸作用的因素 (1)内因 ①遗传特性：不同种类的植物呼吸速率不同。实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。 ②生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。实例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。 ③器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。实例：生殖器官大于营养器官。 (2)外因 除温度、氧气外，还有水和二氧化碳。 ①水分 ②二氧化碳 影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 1．(2025·江苏靖江高级中学月考)如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，测得CO2释放量和O2吸收量的变化。下列有关此图的分析正确的是(　　) A．氧浓度为a时，最适于储藏该植物器官 B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍 C．氧浓度为c时，无氧呼吸最弱 D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等 解析　以CO2释放量相对值计算，a浓度：O2吸收量为0，只有无氧呼吸；b浓度：有氧呼吸为3，无氧呼吸为(8－3)；c浓度：有氧呼吸为4，无氧呼吸为(6－4)；d浓度：有氧呼吸为7，无氧呼吸为0。由此判断：c浓度最适于储藏；b浓度无氧呼吸消耗葡萄糖为2.5，为有氧呼吸(0.5)的5倍；d点无氧呼吸强度最弱，为0。 答案　B 2．如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是(　　) A．从图甲可知细胞呼吸最旺盛的温度为B点所对应的温度 B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与细胞呼吸有关的酶的活性 C．图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强 D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜 解析　图乙中DE段无氧呼吸逐渐减弱，有氧呼吸逐渐加强。 答案　C 知识点三　光合作用和细胞呼吸原理的应用 1．增加光照面积、延长光照时间等可以充分利用光能。 例如：马铃薯套种玉米或者棉花套种花生。 2．适当增强细胞呼吸可以促进作物的生长发育 例如：露田和晒田。 3．合理密植 有利于作物的细胞呼吸和光合作用。 4．储藏水果、粮食 (1)储藏果蔬时一般采用适当降低温度或氧浓度的方法抑制细胞呼吸，以减少有机物消耗。 (2)储藏粮食时，通过降低粮仓的湿度，使储藏的种子保持干燥，以延长保持期限。 1．给植物施用有机肥，能为植物提供生命活动所需的无机盐和CO2。(√) 2．严格的无氧环境有利于粮食种子的储藏是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。(×) 提示：粮食的储存一般保持低氧的环境来抑制细胞呼吸，因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。 3．温室中可以通过夜间适当降低温度来提高农产品产量。(√) 1．光合作用原理的应用 (1)从光照强度角度考虑，遭遇连续阴雨天气，如何提高温室大棚蔬菜产量？ 提示　遭遇连续阴雨天气时，光照强度较弱，适当补充光照可以提高蔬菜产量。 (2)从温度方面考虑，如何能有效提高大棚蔬菜的产量？ 提示　白天适当提高温度，保证光合速率较大；晚上适当降低温度，来适当降低蔬菜呼吸速率，从而保证有机物积累较多，提高蔬菜的产量。 (3)从CO2浓度方面考虑，为何施用农家肥可以提高庄稼产量？ 提示　农家肥中富含有机物，经微生物细胞呼吸时可为庄稼生长提供较高浓度的CO2，因此可以提高庄稼产量。 2．细胞呼吸原理的应用 生产或生活实例 应用原理 冰箱保鲜蔬菜 低温抑制酶的活性，降低细胞呼吸对有机物的分解 往包装袋充入氮气进行鲜枣保鲜 充入氮气使氧气含量下降，抑制细胞呼吸对有机物的分解 中耕松土 增加土壤中氧气的含量，增强根细胞的有氧呼吸，促进细胞对无机盐的吸收 用透气的消毒纱布包扎伤口 有氧环境，抑制细菌的繁殖 [易错提醒] (1)粮食储存要尽量保持干燥、低温，并控制O2、CO2等外界条件以减少有机物的消耗。 (2)水果、蔬菜在储存时应保持适宜的湿度和零上低温。 1．(2025·江苏宿迁检测)下列所述生产与生活中的做法，合理的是(　　) A．做面包时加入酵母菌并维持密闭状态 B．水稻田适时排水晒田以保证根系通气 C．白天定时给栽培大棚通风以保证氧气供应 D．用不透气的消毒材料包扎伤口以避免感染 解析　做面包时需要利用酵母菌有氧呼吸产生大量二氧化碳使面包疏松多孔，不能维持密闭状态，A不合理；水稻田适时排水晒田可以保证根系的氧气供应，促进水稻根部细胞进行有氧呼吸，维持水稻正常的生命活动，B合理；白天大棚内植物进行光合作用消耗二氧化碳，释放氧气，此时给大棚通风可以保证二氧化碳的供应，C不合理；用不透气的消毒材料包扎伤口会使伤口处形成无氧环境，有利于破伤风芽孢杆菌等厌氧菌的大量繁殖，造成伤口感染，D不合理。 答案　B 2．(2025·江苏淮安期末)下列相关措施中，有利于农作物增产的是(　　) A．加盖蓝膜，阻止紫外光伤害植物 B．增施有机肥，缩小大棚内昼夜温差 C．薄膜上全天覆盖草帘，防止低温冻伤 D．增设日光灯，延长光照时间 解析　加盖蓝膜，会导致光合作用可以利用的光减少，不利于光合作用的进行，A错误；增施有机肥，增大大棚内昼夜温差，有利于有机物的积累，B错误；薄膜上全天覆盖草帘，会阻断光线的进入，不利于光合作用的进行，C错误。 答案　D 1．下列措施中与提高温室蔬菜产量无关的是(　　) A．增大氧气浓度 B．适当增大二氧化碳浓度 C．适当增强光照强度 D．调节到适宜室温 解析　增加氧气浓度与提高有机物产量无关，可能还会增加呼吸强度，不能增产，A错误。 答案　A 2．下列措施及对应的生物学原理的叙述中，错误的是(　　) A．农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间 B．栽种矮秆、叶直而小的作物，能增加种植密度，有益于增大光合作用面积 C．温室条件下，通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收 D．经常疏松土壤可以促进植物充分利用土壤中的矿质营养 解析　温室条件下，增施农家肥，通过土壤中微生物的分解作用，增加土壤中矿质离子的含量和二氧化碳的含量，但作物不从土壤中直接吸收有机物，C错误。 答案　C 3．(2025·徐州联考)水果储藏保鲜时，降低呼吸作用的环境条件是(　　) A．高CO2、低O2、低温 B．高O2、高CO2、高温 C．高CO2、高O2、低温 D．低O2、低CO2、高温 解析　减少水果细胞在呼吸作用中有机物的消耗，可以延长水果的保鲜时间。CO2是呼吸作用的产物，通过增加CO2的含量可以抑制储存的水果细胞的呼吸作用；低O2，细胞的有氧呼吸弱，而无氧呼吸受抑制，可有效降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗；温度通过影响酶的活性来影响呼吸作用的强弱，低温可以降低酶的活性进而降低呼吸作用。所以，最有利于延长水果保鲜时间的措施是高CO2、低O2、低温，A正确。 答案　A 4．下图甲表示A植物光合速率受光照强度影响的变化曲线。图乙表示A植物在不同光照强度条件下，光合速率受CO2含量影响的变化曲线。a点与c点相比较，c点时叶肉细胞中C3的含量；b点与c点相比较，b点时叶肉细胞中C5的含量依次是(　　) A．高、高 B．低、基本一致 C．低、高 D．高、基本一致 解析　由甲图可知m比n光照强度大，在乙图中当光照强度为n时，a点与c点相比较，c点CO2含量高，则叶肉细胞中C3的含量高；b点与c点相比较，CO2含量相同，但b点光照强度高，则叶肉细胞中还原生成的C5含量高。 答案　A 5．下图是外界条件(温度和O2浓度)对植物呼吸作用相对速率影响的曲线图。请据图回答下列问题： (1)甲图中AB段说明随着温度升高，呼吸作用______________，BC段说明温度超过某一值后，随着温度升高，呼吸作用的相对速率________。原因是____________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)乙图中曲线Ⅰ表示________呼吸类型。如果曲线Ⅰ描述的是水稻根细胞的呼吸作用，那么DE段时根内积累的有害物质可能是________。 (3)乙图中曲线Ⅰ中DE段快速下降，其原因是___________________________________。曲线Ⅱ所表示的呼吸类型中利用O2的场所是__________。 (4)若以CO2的释放量表示呼吸作用的相对速率，曲线Ⅰ、Ⅱ交叉时，两种呼吸作用消耗葡萄糖的量之比为________。此时，CO2产生的场所是______________、________________。 解析　(1)细胞呼吸是一系列的化学反应过程，这些化学反应大多需要酶的催化完成，酶的活性受温度的影响，因此温度对细胞呼吸的影响很大；AB段说明随温度升高，细胞呼吸逐渐增强；BC段说明温度高于B时随着温度升高，细胞呼吸逐渐减弱。 (2)乙图中表示的是有氧呼吸Ⅱ和无氧呼吸Ⅰ随环境中氧气浓度的增加而变化的情况，Ⅰ曲线随氧气浓度升高逐渐降低，故为无氧呼吸，水稻根细胞进行无氧呼吸产生酒精，酒精对植物细胞有毒害作用，从而导致植物烂根。 (3)乙图中曲线Ⅰ中随氧气浓度增加，无氧呼吸受到的抑制作用增强，所以DE段快速下降。曲线Ⅱ表示细胞的有氧呼吸，其利用氧气的场所是线粒体内膜。 (4)图乙中曲线Ⅰ、Ⅱ交叉时表示无氧呼吸的速率等于有氧呼吸的速率，此时无氧呼吸此时的二氧化碳量与有氧呼吸产生的二氧化碳量相等，根据上述反应式可知，两种呼吸作用消耗葡萄糖的量之比为3∶1，此时有氧呼吸与无氧呼吸都可以产生二氧化碳，故产生二氧化碳的场所是细胞质基质、线粒体基质。 答案　(1)增强　降低　在一定范围内，温度升高，酶活性也升高；当温度超过最适温度后，随温度升高，酶活性降低 (2)无氧　酒精 (3)随氧气浓度增加，无氧呼吸受到的抑制作用增强　线粒体内膜 (4)3∶1　细胞质基质　线粒体基质 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$