专题2 小专题3 细胞呼吸和光合作用的影响因素-【备考最优解】2026版高考二轮专题复习·生物学（多选版教用课件）

小专题3　细胞呼吸和光合作用的影响因素 1 保分点专攻 知识整合·融会贯通 01 2 高考引领 1．(2025·四川选择考)在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200 μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400 μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。 组别 光照强度/ (μmol·m-2·s-1) CO2浓度/ (μmol·mol-1) 净光合速率/(μmol·m-2·s-1) 气孔导度/(mol·m-2·s-1) 叶绿素含量/ (mg·g-1) 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关。 返回首页 二轮专题复习 (1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用____________提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择________(填“蓝紫光”或“红光”)来测定叶绿素含量。 (2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的________________，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是________________________________。 无水乙醇 红光 ATP、NADPH 外界环境提供的CO2浓度更高 返回首页 二轮专题复习 (3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择______________________，依据是___________________________________ _________________________________________________________________________________。 光照强度加倍 与对照组相比，光照强度加倍的甲组的净光合速率比CO2浓度加倍的乙组的净光合速率增加得更多，更有利于提高产量 返回首页 二轮专题复习 2．(2025·黑吉辽蒙选择考)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S)，并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率(如下图)和产量潜力。回答下列问题。 返回首页 二轮专题复习 (1)Rubisco在叶绿体的_________中催化________与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成(CH2O)，这一过程中能量转换是___________________________________________________。 解析：Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，Rubisco在叶绿体的基质中催化C5与CO2结合生成C3。暗反应过程中的能量转换是ATP和NADPH中的化学能转换为有机物中的化学能。 基质 C5 ATP和NADPH中的化学能转换为有机物中的化学能 返回首页 二轮专题复习 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于__________不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是____________________________。胞间CO2浓度为300 μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是___________________________________________________________________________________________________________________。 光照强度 胞间CO2浓度 与曲线②相比，曲线①条件下光照强度更强，光反应产生的ATP和NADPH增多，促进暗反应合成更多的有机物 返回首页 二轮专题复习 解析：当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合，限制因素为光照强度。A点之前曲线①和②重合且A点之后曲线均上升，说明因变量随着自变量增加而增加，因此最主要限制因素是胞间CO2浓度。胞间CO2浓度为300 μmol·mol-1时，曲线①与②不同的条件为光照强度，因此曲线①光合速率高的具体原因是与曲线②相比，曲线①条件下光照强度更强，光反应产生的ATP和NADPH多，促进暗反应合成更多的有机物。 返回首页 二轮专题复习 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。 解析：可通过检测单位时间内14C3的放射性强度变化，比较S植株和WT植株生成14C3的速率，实验思路见答案。 答案：分别给S植株和WT植株提供适宜浓度的14CO2，在饱和光照条件下培养，其他条件相同且适宜，定时检测14C3的放射性强度，比较S植株和WT植株生成14C3的速率。 返回首页 二轮专题复习 知识整合 1．影响细胞呼吸的因素 消耗 返回首页 二轮专题复习 有氧呼吸 无氧呼吸 返回首页 二轮专题复习 2．影响光合作用的因素 NADPH、ATP 温度 返回首页 二轮专题复习 3．开放和密闭环境下两条变化曲线的比较 返回首页 二轮专题复习 CO2浓度 返回首页 二轮专题复习 (1)若题干中给出的信息是叶绿体消耗CO2或叶绿体产生O2的量，则该数据为真正光合速率。 (2)整株绿色植物净光合速率为0时，叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度。 (3)叶肉细胞的液泡中含有的一些水溶性色素，不能用于光合作用。 [易错提醒] 返回首页 二轮专题复习 [正误判断] (1)(2023·湖北T11)光合作用强度减弱，有机物合成减少是高温下作物减产的原因之一。(　　) (2)(2022·全国乙T2)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。关于这一实验现象的解释是初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率。(　　) √ √ 返回首页 二轮专题复习 [阐释长句] (3)(2022·重庆T23节选)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有_________________________。 生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有_____________________________________(答两点)。 NADPH、ATP和CO2 增加CO2的浓度、适当提高环境温度 返回首页 二轮专题复习 (4)(2022·山东T21节选)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有__________________、________________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是________________________________________________________________。 五碳化合物供应不足 CO2供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率加快 返回首页 二轮专题复习 (5)(2023·全国乙T29节选)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。 ①红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________。 在红光照射下，保卫细胞进行光合作用，产生有机物，保卫细胞内的渗透压增大，发生渗透吸水，体积膨大，气孔开放 返回首页 二轮专题复习 ②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_______________________________________________________________________________________________________________________________。 蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞内的渗透压升高，保卫细胞吸水，体积膨大，气孔开度进一步增大 返回首页 二轮专题复习 [强基训练] 1．(2025·辽宁鞍山高三质检)光补偿点(LCP)是指植物在光合作用中吸收的二氧化碳量等于呼吸作用中释放的二氧化碳量时的光照强度点；光饱和点(LSP)是指植物的光合作用速率不再随着光照强度的增加而增加的最小光照强度点。某植物的LSP在2 000～2 500 Lx之间，科研人员将该植物置于温度适宜的装置中，通过改变装置外光照强度(光照强度是匀速变化的)来测量该植物从环境中吸收CO2的速率，结果如下图所示。假设植物的各种细胞的呼吸速率相同，回答下列问题： 返回首页 二轮专题复习 (1)当测试植物处于LCP时，该植物成熟叶肉细胞的光合速率一定大于________μmol·m-2·h-1，理由是______________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 1 在LCP时，该植物的净光合速率为零，即该植物叶肉细胞通过光合作用吸收的CO2量等于整株植物全部细胞通过呼吸作用释放的CO2量，因此其成熟叶肉细胞的光合速率一定大于呼吸速率，而呼吸速率为1 μmol·m-2·h-1 返回首页 二轮专题复习 解析：当测试植物处于LCP时，该植物的净光合速率为零，即该植物叶肉细胞通过光合作用吸收的CO2量等于整株植物全部细胞通过呼吸作用释放的CO2量，因此其成熟叶肉细胞的光合速率一定大于呼吸速率，据题图可知，该植物的呼吸速率为1 μmol·m-2·h-1，即该植物成熟叶肉细胞的光合速率一定大于1 μmol·m-2·h-1。 返回首页 二轮专题复习 (2)据图分析，bc段下降的原因是____________________________________ ____________________________________________。 解析：该植物的LSP在2 000～2 500 Lx之间，但题图中光照强度为2 000～2 500 Lx时，CO2吸收速率(净光合速率)并非最高，说明该装置内存在其他限制因素，由于温度条件适宜，故该限制因素可能是CO2浓度，随着光合作用的进行CO2浓度降低，限制了光合作用的进行。 随着光合作用的进行CO2浓度降低，限制了光合作用的进行(合理即可) 返回首页 二轮专题复习 (3)综上分析，若要确定一种植物的LSP，则应提供_______________________________的环境。在不改变实验装置的前提下，使图示实验结果在光照强度为2 000～2 500 Lx之间出现LSP，应进行的调整是____________________________。 解析：根据(2)分析可知，除光照强度外，CO2浓度等也会影响光合速率，若要确定一种植物的LSP，则应提供温度、CO2浓度等外界条件适宜的环境。在不改变实验装置的前提下，使实验结果在光照强度为2 000～2 500 Lx之间出现LSP，则需要在CO2浓度下降到抑制光合作用前，使光照强度达到LSP，因此可提高光照强度匀速变化的速率。 温度、CO2浓度等外界条件适宜 提高光照强度匀速变化的速率 返回首页 二轮专题复习 (4)光照强度由光补偿点突增到光饱和点时，植物暗反应阶段中的C3和C5含量的变化分别是______________________。 解析：光照强度由光补偿点突增到光饱和点时，光反应阶段产生的ATP和NADPH量会增多，从而促进暗反应阶段C3的还原，则C3的含量会减少，而C5的含量会增多，因为C5是C3还原的产物。 减少、增多 返回首页 二轮专题复习 2．(2025·广东湛江高三调研)国槐是重要行道树树种之一。为研究遮阴对国槐幼苗光合作用的影响，设置自然光(CK)、遮阴10%(S1)、遮阴20%(S2)、遮阴30%(S3)、遮阴40%(S4)共5组进行相关实验，培养一段时间后测定结果如下表所示。请回答下列问题： 组别 叶绿素含量/相对值 气孔导度/相对值 净光合速率/相对值 CK 0.62 0.24 10.43 S1 0.72 0.27 10.52 S2 0.83 0.29 12.75 S3 0.76 0.27 11.39 S4 0.59 0.25 9.48 返回首页 二轮专题复习 (1)光照条件下，国槐叶肉细胞中产生ATP的场所有_____________________________，光合作用时能量的转化过程是__________________________________________________ (用箭头和文字表示)。 解析：光照条件下，国槐叶肉细胞中能进行光合作用和呼吸作用，所以产生ATP的场所有叶绿体、细胞质基质、线粒体；光合作用时能量的转化过程是光能转化为ATP和NADPH中的化学能再转化为有机物中的化学能。 叶绿体、细胞质基质、线粒体 光能→ATP和NADPH中的化学能→有机物中的化学能 返回首页 二轮专题复习 (2)本实验的自变量是___________________，与CK组相比，S1组国槐幼苗CO2固定量________(填“增多”或“减少”)，从光合作用的过程分析，其原因是_________________________________________________________ ________________________________________________。 遮阴程度(合理即可) 增多 S1组叶绿素含量增加，促进光反应阶段的进行；气孔导度增大，给叶肉细胞提供的CO2增多，促进暗反应阶段的进行 返回首页 二轮专题复习 解析：根据题干信息可知，本实验的目的是研究遮阴对国槐幼苗光合作用的影响，设置自然光(CK)、遮阴10%(S1)、遮阴20%(S2)、遮阴30%(S3)、遮阴40%(S4)共5组进行相关实验，故本实验的自变量是遮阴程度。与CK组相比，在S1组遮光条件下，国槐幼苗的气孔导度增大，给叶肉细胞提供的CO2增多，促进光合作用暗反应阶段的进行；叶绿素含量增加，促进光合作用光反应阶段的进行，故与CK组相比，S1组国槐幼苗CO2固定量增多。 返回首页 二轮专题复习 (3)实验表明遮阴程度与国槐幼苗净光合速率的关系是______________________________________________________。若想确定最合适的遮阴程度，应在该实验的基础上，在遮阴程度为______________的范围内进一步进行实验。 解析：分析题表数据可知，在一定范围内，随着遮阴程度增大国槐幼苗净光合速率先上升后下降。若想确定最合适的遮阴程度，应在该实验的基础上，在遮阴程度为10%～30%的范围内进一步进行实验。 在一定范围内，随着遮阴程度增大净光合速率先上升后下降 10%～30% 返回首页 二轮专题复习 (4)若要得到国槐幼苗的真正光合速率，要对呼吸速率进行测定，测定国槐幼苗呼吸速率的实验思路为_________________________________________ ___________________________________。 解析：测定植物的呼吸速率，需要排除光合速率对O2和CO2浓度的影响，所以需要将国槐幼苗置于黑暗条件下，测量单位时间内O2的消耗量或CO2的释放量。 在黑暗条件下，测量国槐幼苗单位时间内O2的消耗量或CO2的释放量 返回首页 二轮专题复习 3．(2025·广东汕头高三一模)水资源短缺限制水稻的生长发育，严重影响水稻的产量。具有特定结构的保卫细胞参与水稻气孔的构成。红光能促进水稻气孔的开放，为研究其机理，研究者利用野生型(WT)和OsPIL15基因敲除的水稻m设计并开展相关实验，部分结果如下图所示，其中气孔导度表示气孔张开的程度，OsAB15基因在气孔开闭的调节中具有重要作用。 返回首页 二轮专题复习 回答下列问题： (1)保卫细胞的叶绿体中__________________(填色素名称)对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞光合作用制造的糖类较多，细胞吸水膨胀使得气孔打开。 解析：叶绿体中的叶绿素(叶绿素 a 和叶绿素 b)主要吸收红光和蓝紫光，对红光有较高的吸收峰值，所以保卫细胞的叶绿体中叶绿素对红光有较高的吸收峰值。 叶绿素 返回首页 二轮专题复习 (2)从光调节植物生长发育的机制看，红光促进气孔开放的机制：①为光合作用提供更多能量；②作为__________________________影响OsPIL15蛋白的含量。实验一的结果表明，红光促进气孔开放的主要机制不是①，理由是_____________________________________________________________ _________________________________________________。 光信号(光信息或信息或信号) 黑暗(或远红光照射)条件下的突变体不进行光合作用，但气孔导度和红光照射条件下相同 返回首页 二轮专题复习 解析：光不仅为光合作用提供能量，还可以作为一种信号，影响植物的生长发育等过程，所以红光促进气孔开放的机制之一是作为信号影响 OsPIL15 蛋白的含量。由题意可知，红光能促进气孔开放，有利于吸收CO2用于光合作用，正常情况下红光可以为光合作用提供能量而促进植物进行光合作用，但由实验一可知，黑暗(或远红光照射)条件下的突变体的气孔导度和红光照射条件下相同，说明红光促进气孔开放的主要机制不是①。 返回首页 二轮专题复习 (3)OsPIL15蛋白是如何对气孔开闭进行调控的？研究者作出假设并进一步探究。 ①假设一：OsPIL15蛋白通过影响________________________，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验二。 ②假设二：OsPIL15蛋白__________(填“促进”或“抑制”)OsAB15基因的表达，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验三。若想进一步验证该结论，可选用_______________________________________水稻，检测其气孔导度。 脱落酸的合成(或降解) 促进 OsAB15基因敲除(或OsAB15蛋白合成缺陷) 返回首页 二轮专题复习 解析：①实验二检测的是脱落酸含量，所以假设一是OsPIL15蛋白通过影响脱落酸合成(或降解)，从而影响气孔开闭；②从实验三来看，无论是在黑暗还是红光条件下，野生型(WT)OsAB15基因的表达量均高于OsPIL15基因敲除的水稻m，说明 OsPIL15 蛋白促进OsAB15 基因的表达，从而影响气孔开闭。若想进一步验证该结论，可选用OsAB15基因敲除(或OsAB15蛋白合成缺陷)的水稻，检测其气孔导度。如果该水稻气孔导度与预期相符，能进一步说明 OsPIL15 蛋白通过促进 OsAB15 基因表达影响气孔开闭。 返回首页 二轮专题复习 (4)研究发现OsPIL15基因过表达的水稻(OE)籽粒产量和WT无明显差异，培育OE品种的意义是__________________________________。 解析：已知水资源短缺限制水稻的生长发育，严重影响水稻的产量，而OsPIL15基因过表达的水稻(OE)籽粒产量和WT无明显差异，说明OE品种在不影响产量的前提下，可能由于OsPIL15蛋白抑制气孔开放从而减少水分散失，使水稻对水资源的利用效率提高(或使水稻在水资源短缺条件下能更好地生长发育等)，所以培育OE品种可以提高水稻在水资源短缺环境下的适应能力，可保障水稻产量。 OE品种节水抗旱，可用于农业改良 返回首页 二轮专题复习 $