第二单元 热点情境系列3 气孔变化对光合作用的影响（课件PPT）-【高考领航】2026年高考生物大一轮复习学案

热点情境系列3 气孔变化对光合作用的影响 返回 ‹#› (2024·湖北卷)气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小，控制CO2进入和水分的散失，影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料，研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理(图1)。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种，但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r)，进行了相关实验，结果如图2所示。 图1 图2 返回 ‹#› 回答下列问题： (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致保卫细胞____________________(填“吸水”或“失水”)，引起气孔关闭，进而使植物光合速率____________________(填“增大”或“不变”或“减小”)。 (2)图2中的wt组和r组对比，说明高浓度CO2时rhc1基因产物____________________(填“促进”或“抑制”)气孔关闭。 图1 图2 返回 ‹#› (3)由图1可知，短暂干旱环境中，植物体内脱落酸含量上升，这对植物的积极意义是________________________________________________。 (4)根据实验结果判断：编码蛋白甲的基因是____________________(填“ht1”或“rhc1”)。 图1 图2 返回 ‹#› 解析：(1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致细胞液的渗透压降低，保卫细胞失水，引起气孔关闭。气孔关闭后，叶肉细胞CO2吸收减少，植物光合速率减小。(2)r是rhc1基因功能缺失突变体，即缺少rhc1基因产物，wt能正常表达rhc1基因产物。分析图2，高浓度CO2时，wt组气孔开放度低于r组，说明高浓度CO2时rhc1基因产物能促进气孔关闭。 图1 图2 返回 ‹#› (3)由图1可知，短暂干旱条件下，植物体内脱落酸含量升高，促进气孔关闭，能够减少蒸腾作用，保存植物体内水分，使植物能够在干旱条件下生存。 图1 图2 返回 ‹#› (4)正常浓度CO2时， 图1 图2 返回 ‹#› ①②组对照，③④组对照，共同说明在正常CO2条件下，有ht1基因时，气孔开放，没有ht1基因时，气孔关闭；说明：ht1基因的功能是促进气孔开放。高浓度CO2时， 图1 图2 返回 ‹#› ③④组对照：ht1基因能促进气孔开放且无需rhc1基因存在，②④组对照：无ht1基因时，无论有无rhc1基因，气孔均关闭。 以上综合说明：ht1基因调控气孔开放且位于rhc1基因调控的下游，因此ht1基因对应蛋白乙，rhc1基因对应蛋白甲。 图1 图2 返回 ‹#› 答案：(1)失水　减小　(2)促进　(3)脱落酸含量升高可促进气孔关闭，从而减少蒸腾作用，保存植物体内水分，使植物能够在干旱环境中生存　(4)rhc1 返回 ‹#› 气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道。通过气孔扩散的气体有O2、CO2和水蒸气。气孔的运动可以影响光合作用、细胞呼吸及蒸腾作用。 1．气孔的结构及分布 气孔由两个肾形的保卫细胞(内含叶绿体)构成。气孔一般分布在陆生植物(如阳生植物)下表皮，浮水植物只在上表皮分布 返回 ‹#› 2．气孔的开闭 植物气孔的开闭运动关键在于保卫细胞吸水膨胀变化。由于保卫细胞的内外壁厚度不一样，当保卫细胞吸水膨胀时，较薄的外壁就会伸长，细胞向外弯曲，于是气孔就张开；当保卫细胞失水时，气孔就关闭了。 返回 ‹#› 3．调节气孔开闭的因素 (1)光 植物气孔一般是按昼夜节律开闭：白天打开气孔进行光合作用，晚上通过关闭气孔来减少水分散失。 (2)CO2浓度 CO2浓度低时气孔开启。 (3)含水量 干旱或蒸腾作用过强失水多时气孔关闭。 (4)植物激素 细胞分裂素促进气孔开放，而脱落酸却引起气孔关闭。 返回 ‹#› 1．(2025·云南省高考适应性测试，节选)为了研究干旱胁迫对植物的影响，研究人员以具有较高经济价值和生态价值的优良灌木细叶小蘗为实验材料。选取多株生长状况相近的幼苗，随机均分为两组； Ⅰ组正常浇水管理，Ⅱ组干旱处理，在其他相同且适宜的条件下培养；一段时间后，测定每株相关指标，数据如下。 指标 组别　 　 叶片相对含水量/% 叶片净光合速率/(μmol CO2·m-2·s-1) 气孔导度/(mol· m-2·s-1) 蒸腾速/(μmol· m-2·s-1) Ⅰ组 61.32 5.45 0.12 1.39 Ⅱ组 56.15 4.12 0.08 0.72 注：气孔导度越大，气孔开放程度越大。 返回 ‹#› 回答下列问题： (1)该实验的无关变量中，影响光合作用的主要环境因素有_________________________(答出2点即可)。 实验中Ⅰ组、Ⅱ组均测定多株植株相关数据的目的是________________________。 (2)气孔导度减小直接影响光合作用的________阶段，导致为另一阶段提供的________和________减少。 (3)干旱胁迫时，植物叶片萎蔫卷曲下垂是一种自我保护行为，综上分析其原理是________________________________。 返回 ‹#› 解析：(1)该实验的自变量是浇水量，无关变量包括CO2浓度、光照条件、温度等，都是影响光合作用的主要环境因素。实验中Ⅰ组、Ⅱ组均测定多株植株相关数据的目的是排除偶然情况，减小实验误差。(2)气孔导度减小，导致CO2进入叶肉细胞减少，直接影响光合作用的暗反应阶段，导致为另一阶段(光反应)提供的ADP＋Pi和NADP＋减少。(3)干旱胁迫时，植物叶片萎蔫卷曲下垂可避免吸收更多热量，导致水分过度蒸发，从而保证气孔的相对开度，进而保证光合作用在一定强度下进行。 答案：(1)CO2浓度、光照条件　排除偶然情况，减小实验误差　(2)暗反应　ADP＋Pi　NADP＋　(3)植物叶片萎蔫卷曲下垂可避免吸收更多热量，导致水分过度蒸发，从而保证气孔的相对开度，进而保证光合作用在一定强度下进行 返回 ‹#› 2.(2025·湖南衡阳联考)气孔是由一对保卫细胞围成的孔隙。保卫细胞含有叶绿体。大多数植物的气孔白天打开，晚上则保持很小的开度。但在干旱条件下，气孔会以数十分钟为周期进行周期性的开放和闭合，称为“气孔振荡”。 (1)关于气孔开闭的假说之一是在光下，保卫细胞由于_______________，导致CO2浓度下降，引起pH升高，促进酶促反应淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞___________________(填“吸水”或“失水”)导致气孔开放。黑暗时，保卫细胞里葡萄糖浓度低，气孔关闭。 返回 ‹#› (2)“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，有利于植物生理活动的正常进行。这种适应性体现在：植物面临干旱条件时，____________________。 返回 ‹#› 解析：(1)在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2浓度下降，引起pH升高，淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞吸水导致气孔开放；黑暗时只进行呼吸作用，由于呼吸作用释放CO2，使pH降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭。 (2)“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，有利于植物生理活动的正常进行，既能降低蒸腾作用强度，又能保障CO2供应，使光合作用正常进行。 返回 ‹#› 答案：(1)进行光合作用，且光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量　吸水　(2)既能降低蒸腾作用，避免失水过多，又能保证CO2供应，使光合作用正常进行　 返回 ‹#› $