浙科版高考生物一轮复习第2单元细胞的代谢第8讲第3课时光合作用与细胞呼吸的综合课件

这是一份浙科版高考生物一轮复习第2单元细胞的代谢第8讲第3课时光合作用与细胞呼吸的综合课件，共60页。PPT课件主要包含了CF1，H+和e-，类胡萝卜素，基粒或类囊体，丙酮酸，线粒体基质，30℃，类囊体膜，ATP和NADPH，提供还原剂和能量等内容，欢迎下载使用。
考点一　光合作用与细胞呼吸的区别与联系
特别提醒真正光合速率、表观光合速率和细胞呼吸速率的辨析
(1)植物“三率”含义①细胞呼吸速率:植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。②表观光合速率:植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。③真正光合速率:指植物通过光合作用制造的有机物的量,可用单位时间单位叶面积的O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。真正光合速率=表观光合速率+细胞呼吸速率。
(2)结合细胞中发生的情况分析曲线
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)当植物个体光合速率等于呼吸速率时,叶肉细胞中叶绿体产生的氧气等于线粒体消耗的氧气。(　　)提示 当植物个体光合速率等于呼吸速率时,叶肉细胞中叶绿体产生的氧气多于线粒体消耗的氧气。(2)用差速离心法将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光,则没有氧气释放。(　　)提示 在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光,有氧气释放,原因是类囊体膜是H2O裂解释放O2的场所,叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能。
(3)给小球藻提供18O2,在小球藻合成的有机物中检测到了18O,其最可能的转化途径是需氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了H218O,需氧呼吸第二阶段利用H218O生成C18O2,C18O2再参与光合作用的碳反应阶段生成含18O的有机物(CH218O)。(　　)(4)如果两种农作物的光补偿点相同,则它们在光补偿点时真正光合作用速率不一定相同,原因是它们的呼吸速率不一定相同。(　　)
2.结合必修1第108页“课外读”思考:需氧呼吸中C6H12O6和光合作用中CO2中C的去向有何区别?
提示 需氧呼吸中C6H12O6中C的去向是:C6H12O6→丙酮酸→CO2;光合作用中CO2中C的去向是:CO2→三碳酸→三碳糖。
3.长句训练。将正常生长的某植物放置在密闭小室中,适宜条件下照光培养,培养后发现该植物的光合速率降低,原因是   　。 
提示 光照下,该植物光合作用消耗二氧化碳的速率大于细胞呼吸产生二氧化碳的速率,导致密闭小室内二氧化碳浓度下降,该植物的光合速率因原料二氧化碳供应不足而降低
考向一　光合作用和细胞呼吸的过程联系[典例1](2022浙江五校联考)如图为绿色植物部分物质和能量转换过程的示意图,下列叙述正确的是(　　)A.过程①产生[H],过程③消耗NADPHB.过程①发生在叶绿体中,过程③发生在线粒体中C.若叶肉细胞中过程②速率大于过程③速率,则植物干重增加D.过程③中ATP的合成与放能反应相联系,过程④与吸能反应相联系
解析 过程①为光反应,产生NADPH,过程③为细胞呼吸,产生[H],A项错误;过程①发生在叶绿体中,过程③发生在细胞溶胶和线粒体中,B项错误;叶肉细胞中光合速率大于呼吸速率时,植物干重未必增加,C项错误;过程③中ATP的合成与放能反应相联系,过程④中ATP的水解与吸能反应相联系,D项正确。
解题指津根据图中光合作用与细胞呼吸的反应物和产物推出过程①~④的名称是解题关键。过程①利用光能产生ATP,为光反应。过程②消耗ATP,产生有机物,为碳反应。过程③为有机物的氧化分解,属于细胞呼吸。过程④是ATP的水解,释放能量用于吸能反应。
[典例2](2023浙江宁波十校联考)图1所示为线粒体内膜上发生的质子转运和ATP合成过程,线粒体基质中的NADH脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水;图2所示为光合作用光合磷酸化过程。①~⑤表示过程,⑥~⑧表示结构,据图回答下列问题。
(1)图1所示的过程可能发生在需氧呼吸的第　　　　　阶段,为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图3所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列说法错误的是　　　　。 A.与25 ℃时相比,4 ℃时需氧呼吸消耗葡萄糖的量多B.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多D.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻(2)参与②⑤过程的蛋白质是同一种,由CF0、CF1两部分构成,其中亲水部分应为　　　　。该蛋白质的作用是　 。
转运质子(或H+)并催化ATP合成
(3)据图2判断,水的裂解发生在　　　　(填“⑥”“⑦”或“⑧”)上,其上发生的反应的产物有　　 　　　。叶绿素a(P680和P700)接受光的照射后被激发,释放势能高的电子,电子的最终供体是　　　　　,水的裂解造成膜内外质子势能差,而高能的电子沿电子传递链传递时又促进③过程,进一步加大了质子势能差,导致质子势能差加大的另一个原因是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　,NADPH在碳反应中的作用是　　 　　　　　　 　　　　　　。
NADP+与H+、e-结合形成NADPH时消耗叶绿体基质中的H+
既能为碳反应提供能量,又能为碳反应提供还原剂
解析 (1)图1所示过程发生在线粒体内膜上,可能发生在需氧呼吸的第三阶段。与25 ℃相比,短时间低温4 ℃处理,ATP合成量较少,耗氧量较多,说明4 ℃时需氧呼吸释放的能量较多地用于产热,消耗的葡萄糖量多,A、C两项正确;DNP可使H+不经ATP合酶返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,导致ATP合成减少,B项正确;与25 ℃相比,4 ℃耗氧量增加,根据题意,电子经线粒体内膜最终传递给氧气,说明电子传递未受阻,D项错误。(2)膜的基本结构是磷脂双分子层,磷脂分子分为亲水的头部和疏水的尾部,亲水头部位于膜的外侧,参与②⑤过程的蛋白质由CF0、CF1两部分构成,其中CF1分布在膜的外侧,CF0分布在膜的内侧,因此亲水部分应为CF1;据图可知,在该蛋白质的作用下,可将H+进行跨膜运输,且可促进ATP的生成,故该蛋白质的作用是转运质子并合成ATP。
(3)水的裂解主要是在光的作用下将水分解为O2、H+和e-,该过程发生在⑦类囊体膜上。叶绿素a(P680和P700)接受光的照射后被激发,释放势能高的电子,电子的最终供体是水;据图可知,NADP+与H+、e-结合形成NADPH时消耗叶绿体基质中的H+,是导致质子势能差加大的另一个原因。光合作用的光反应的产物有三种:O2、NADPH、ATP。O2释放到大气中,用以满足各种需氧生物的细胞呼吸。NADPH和ATP被碳反应利用。其中ATP只能为碳反应提供能量;而NADPH既能为碳反应提供能量,又能为碳反应提供还原剂。
[对点练] 1.给某植物提供C18O2较长时间后,能检测到含18O的物质是(　　)A.糖类B.糖类和H2OC.糖类、H2O和O2D.糖类、H2O、O2和CO2
解析 给某植物提供C18O2较长时间后,在光合作用的碳反应过程中,C18O2中18O的转移途径是:CO2→三碳化合物→糖类;糖类含有18O,经过需氧呼吸第一、二阶段可转移到C18O2和H218O中,H218O再经过光反应转化为18O2,故最终能检测到含18O的物质是糖类、H2O、O2和CO2。
2.下图A和B为某植物叶肉细胞中与能量代谢有关的两种细胞器,在适宜条件下测得该植物表观光合速率[单位:μml/(dm2·h)]及呼吸速率[单位:μml/(dm2·h)]的相对值如表所示。
回答下列问题。(1)图中A可以将光能转变为化学能,参与这一过程的两类色素为　　　　 　。提取A中的色素,并且使用　　 　(试剂)将它们分离开。A、B增大膜面积的结构分别是　　　　 　、　　　　　。 (2)若植物CO2的吸收量不足,将影响类囊体膜上的能量转换,从能量角度分析可能的原因是　　　　 　　　 　　　　　　　　　　。 (3)结构A输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为　　　　　　(填名称)后进入B,继而在B的　　　 　　(填场所)彻底氧化分解成CO2。 
层析液(乙醚或石油醚等)
碳反应阶段为光反应阶段提供的ADP、Pi和NADP+等物质不足
(4)据表推测,与45 ℃相比,50 ℃和55 ℃时光合速率发生变化的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。 (5)40 ℃时,植物叶肉细胞结构A中产生的物质a的去向是　　　　　　　　　　　,物质b进入结构A后碳元素的转移途径是　　　　　　　　　　　(用文字和箭头表示)。 (6)据表判断,温度为　　　　　时,该植物单位时间内光合作用制造的有机物量是细胞呼吸消耗有机物量的两倍。若每天交替进行12 h光照、12 h黑暗,则该植物能正常生长的温度有　　　　 　。 
温度过高,与光合作用有关的酶活性丧失,光合速率降为0
从A移向B和叶肉细胞外
CO2→三碳酸→三碳糖
解析 (1)图中A为叶绿体,可以将光能转变为化学能,参与这一过程的两类色素为叶绿素和类胡萝卜素。提取叶绿体中的色素后,可以用层析液(乙醚或石油醚等)将它们分离开。叶绿体增大膜面积的结构为基粒(类囊体),线粒体增加膜面积的结构为嵴。(2)若植物CO2的吸收量不足,将影响类囊体膜上的能量转换,从能量角度分析可能的原因是碳反应阶段为光反应阶段提供的ADP、Pi和NADP+等物质不足。(3)叶绿体输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为丙酮酸后进入线粒体,继而在线粒体基质中被彻底氧化分解为CO2。(4)与45 ℃相比,50 ℃和55 ℃时真正光合速率均为0,推测可能是温度过高,与光合作用有关的酶活性丧失,光合速率降低为0。
(5)40 ℃时,整个植株的表观光合速率为0,但叶肉细胞的表观光合速率大于呼吸速率,因此叶肉细胞叶绿体产生的氧气除了从叶绿体移向线粒体外,还会移向叶肉细胞外。(6)温度为20 ℃时,该植物的真正光合速率为4 μml/(dm2·h),呼吸速率为2 μml/(dm2·h),单位时间内光合作用制造的有机物量是呼吸作用消耗有机物量的两倍。每天交替进行12 h光照和12 h黑暗,植物若能正常生长,其光合作用积累有机物的量必须大于细胞呼吸消耗有机物的量,符合条件的温度只有25 ℃和30 ℃。
考向二　环境因素对光合作用与细胞呼吸的综合影响[典例3](2023浙江四校模拟)研究者为探究蓝光对蚕豆植株物质和能量代谢的影响,在自然光基础上补充不同强度的蓝光,10 d后测定单位时间内蚕豆植株光照条件下CO2吸收量和黑暗条件下CO2释放量,实验结果如图所示(实验一)。研究人员还发现蚕豆细胞内存在一条交替氧化酶(AOX)的途径,AOX途径既与细胞呼吸有关,还与光合作用有关,研究人员进行了实验二(如表所示)。结合实验一和实验二的结果,回答下列问题。
(1)叶绿体中的色素分布于　　　　　上,光合色素吸收并转化光能,用于生成　　　 　,这两种物质将参与碳反应阶段,它们在碳反应过程中的作用是　　　　　　　　　　　　。 (2)依据图中所示实验结果,补充蓝光　　　　　(填“能”或“不能”)提高蚕豆幼苗的总光合速率,理由是　  　。 总光合速率为净光合速率和呼吸速率之和,补充蓝光对净光合速率(光下CO2吸收量)基本没有影响,但能明显提高呼吸速率(黑暗下CO2释放量)
(3)AOX可以参与催化需氧呼吸第三阶段的反应,说明AOX存在于植物细胞的　　 　　上。在寒冷的早春,蚕豆的花瓣细胞中AOX基因表达增加,从而提高花瓣的温度,促进花香释放进而吸引昆虫访花,提高结实率。其提高花瓣温度的机理是　  　。 AOX基因表达增加,提高AOX的含量,促进需氧呼吸第三阶段的进行,释放更多热量(4)实验二中的自变量为　　　　　　 　　　　　　　　　,根据实验结果分析,AOX途径能　　　　　(填“提高”或“降低”)光合色素的光能捕获效率。与正常光照条件下相比,高光照条件下AOX途径对光合色素光能捕获效率的影响较大,判断依据是　　　　　　　　(用实验二柱形图中字母的计算式表示)。 
是否高光照(光强度)和是否有AOX途径抑制剂
(d-c)>(b-a)
解析 (1)叶绿体的类囊体膜上有光合色素,光合色素能吸收、传递并转化光能,可生成ATP和NADPH,这两种物质将参与碳反应阶段,为碳反应阶段提供还原剂和能量。(2)依据图中所示实验结果,补充蓝光后光下CO2吸收量几乎没有影响,但黑暗下CO2释放量增加了,由于总光合速率=净光合速率+呼吸速率,故补充蓝光能提高蚕豆幼苗的总光合速率。(3)需氧呼吸第三阶段的反应在线粒体内膜上进行,故AOX存在于植物细胞的线粒体内膜上。在寒冷的早春,蚕豆的花瓣细胞中AOX基因表达增加,提高AOX的含量,促进需氧呼吸第三阶段的进行,释放更多热量,从而提高花瓣的温度,促进花香释放进而吸引昆虫访花,提高结实率。
(4)实验二是为了探究光照和AOX途径对光合作用的影响,故自变量为是否高光照(光强度)和是否有AOX途径抑制剂,分析实验数据可知,没有抑制AOX途径的实验组光合色素光能捕获效率更高,说明AOX途径能提高光合色素的光能捕获效率。对比A和B组、C和D组可知,高光照条件下抑制AOX途径光合色素光能捕获效率下降的幅度更大,则与正常光照条件下相比,高光照条件下AOX途径对光合色素光能捕获效率的影响较大,即(d-c)>(b-a)。
[对点练] 3.以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响,结果如图所示。下列分析正确的是(　　)A.光照相同时间,30 ℃时光合作用制造的有机物量大于35 ℃时光合作用制造的有机物量B.光照相同时间,在20 ℃条件下植物积累的有机物量最多C.温度高于25 ℃时,光合作用制造的有机物量开始减少D.两曲线的交点表示绿色植物积累的有机物量与细胞呼吸消耗的有机物量相等
解析 光照相同时间,30 ℃时光合作用制造的有机物量等于35 ℃时光合作用制造的有机物量,都为3.0+3.5=6.5(mg/h),A项错误;植物积累的有机物量等于净光合积累量,图中虚线表示净光合积累量,光照相同时间,在25 ℃条件下植物积累的有机物量最多,B项错误;光合作用制造的有机物量取决于表观光合速率与呼吸速率的和,温度高于25 ℃时,光合作用制造的有机物量在35 ℃之前并未减少,C项错误;两曲线的交点表示绿色植物积累的有机物量与细胞呼吸消耗的有机物量相等,D项正确。
考向三　光合速率与呼吸速率的测定[典例4](2023浙江金华十校模拟)人参是喜阴植物,是非常著名的一味中药,近年来在推广人工种植。为了探究不同补光方案对人参光合作用的影响,进行了如下实验:设置6个组别,分别进行白光(W)、蓝光(B)、黄光(Y)、红光(R)和红蓝混合光(M)以及不补光的对照组(CK)处理,并重复3次;在人参叶片全部展开后进行补光处理,补光时间为日出前2 h和日落后2 h;整个实验在人参的三个相应时期测净光合速率和气孔导度,结果如图1、图2所示。
请回答下列问题。(1)测定净光合速率时,需测定　　　　 　　　的CO2吸收量;各组均重复3次的目的是　　　 　　 　;若需进一步测定总光合速率,则还需测定各组的呼吸速率,测定呼吸速率的基本实验思路是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 其他条件保持相同且一致,将同种植物放置于黑暗条件下,测定其呼吸速率(单位时间内O2的消耗量或CO2的释放量)(2)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　　　　　和水蒸气。植物在光下进行光合作用,CO2经由气孔吸收后,在叶绿体中参与　　　　　　循环,该循环是指将　　　　　　　的一系列反应。 
减少实验误差,避免实验出现偶然性,提高实验结果的准确性
(3)由实验操作可知,该实验的自变量　　　　(填“是”或“不是”)光强度。 (4)据图1分析,　　　　　　　的补光方案对绿果期和红果期的光合作用促进效果最佳。据图1和图2分析,　　 　　　　　的补光方案对三个时期的净光合速率和气孔导度均有促进作用。 
(5)据图1和图2分析,补蓝光组能提高净光合速率,其中气孔导度　　　(填“是”或“不是”)限制开花期光合速率的主要因素;补蓝光能提高净光合速率的机制可能是以下哪几项?　　　　　(填字母,多选)。 A.促进叶绿体发育B.提高光合色素含量C.提高了CO2固定的速度D.提高了蒸腾速率
解析 (1)净光合速率可以用单位时间、单位叶面积CO2的吸收量作为测量指标。各组均重复3次的目的是求出平均值,减少实验误差,避免实验出现偶然性,提高实验结果的准确性。总光合速率=净光合速率+呼吸速率,故若需进一步测定总光合速率,还需测定各组的呼吸速率,测定呼吸速率意味着不能让植物进行光合作用,需要遮光(暗)处理,故测定呼吸速率的基本实验思路是其他条件保持相同且一致,将同种植物放置于黑暗条件下,测定其呼吸速率(单位时间内O2的消耗量或CO2的释放量)。
(2)气孔是由两两相对而生的保卫细胞围成的空腔。光合作用中,当气孔张开时,外界的CO2通过气孔进入叶片进行光合作用,产生的O2经气孔扩散到外界空气中;细胞呼吸中,当气孔张开时,外界的O2通过气孔进入叶片进行细胞呼吸,产生的CO2经气孔扩散到外界空气中;蒸腾作用是指水分以气态的形式从植物体内扩散到体外的过程,当气孔张开时,叶片内的水分吸收热量变成水蒸气,经气孔扩散到外界空气中,故通过气孔扩散的气体有O2、CO2和水蒸气。植物在光下进行光合作用,CO2经由气孔吸收后,在叶绿体中参与卡尔文循环,该循环是指将CO2还原为糖的一系列反应(包括CO2的固定和三碳酸的还原)。(3)结合题干“设置6个组别,分别进行白光(W)、蓝光(B)、黄光(Y)、红光(R)和红蓝混合光(M)以及不补光的对照组(CK)处理”可知,实验的自变量为光质(光的种类)而非光强度。
(4)据图1分析,在绿果期和红果期,对植物的光合作用促进效果最好的是红蓝混合光的补光方案(与对照组相比,净光合速率增幅最大)。据图1和图2分析,红光和红蓝混合光的补光方案对三个时期的净光合速率和气孔导度均有促进作用(只有这两种处理方案对应的净光合速率和叶片气孔导度在开花期、绿果期和红果期均是高于对照组的)。(5)分析图1可知,补蓝光组能提高开花期净光合速率,分析图2可知,在开花期,补蓝光组的叶片气孔导度小于对照组,故气孔导度不是限制开花期光合速率的主要因素。植物光合作用的光反应需要光,光反应的场所为叶绿体的类囊体膜(含有光合色素和与光反应有关的酶),故而推测补蓝光能提高净光合速率的机制可能是促进叶绿体发育、提高光合色素含量、提高了CO2固定的速度。
解题指津表观光合速率和呼吸速率的测定及真正光合速率的计算
图1(1)表观光合速率的测定如图1中装置,饱和NaHCO3溶液能维持密闭空间中CO2浓度的恒定。装置置于光下,单位时间内液滴的移动距离表示该光照下植物的表观光合速率(用O2的产生速率表示)。
图2(2)呼吸速率的测定如图2中装置,NaOH溶液可以吸收细胞呼吸产生的CO2。将装置遮光,单位时间内液滴的移动距离表示植物的呼吸速率(用O2的消耗速率表示)。此实验测定的是需氧呼吸,因为在正常情况下植物厌氧呼吸的速率很低,可以忽略。
(3)真正光合速率的计算真正光合速率无法直接测定,但是可以用表观光合速率和呼吸速率的值进行计算。测定的表观光合速率和呼吸速率之和即为真正光合速率。
[对点练] 4.研究人员利用图1装置研究植物叶片在不同光强度下对密闭水浴箱内的CO2浓度变化速率的影响。实验过程中的叶片细胞呼吸强度不变,其他条件适宜,A~E时间段光源逐渐向左移动,测得实验结果如图2曲线所示。
下列叙述正确的是(　　)A.植物叶片叶肉细胞的呼吸速率为M,提高水浴温度可使M增大B.A时刻开始光照,在AB时间段内小室中CO2浓度逐渐减小C.D时刻叶片光合作用消耗CO2的速率为2M,且此速率在DE时间段内逐渐减小D.叶片光合作用在E时刻暂停,光强度是F时刻叶片光合速率的限制因素
解析 图中是植物叶片,不止有叶肉细胞,还有表皮细胞等,M是叶片的呼吸速率,且题中“其他条件适宜”,提高水浴温度可使M减小,A项错误。A时刻之前密闭水浴箱内的CO2浓度一直在上升,速率保持为M;光照后,速率减小,但CO2浓度仍在上升,只是上升速率变慢,直至B时刻(此时的光强为光补偿点),B项错误。BC段CO2浓度一直在下降,速率越来越大,至C时刻速率最大,而后CO2浓度下降至D时刻时,速率为M,此速率为叶片对水浴箱中CO2的吸收速率,即为净光合速率,则叶片光合作用消耗CO2的速率(真正光合速率)为2M,此后叶片吸收CO2的速率越来越小,至E时为0,C项正确。E时刻,CO2浓度变化速率为0,说明光合速率等于呼吸速率,叶片进行光合作用,D项错误。
5.下图是某生物兴趣小组设计的测量一盆芦荟光合速率的实验密闭装置。现有三套完全相同的装置,做如下处理,并记录相关数据。已知氧传感器用于测量装置内O2的含量,回答下列问题。
(1)装置a的液滴　 　　(填“向左移”“向右移”或“不移动”),测量数据可反映　　　 　　的大小。 (2)影响装置b光合速率的外界因素有　　　　　　　　　。 (3)装置c植物细胞内能产生ATP的场所有　　　　　　　 　,该装置可用于测量　　　　　。 (4)利用a、c两套装置测量该芦荟在适宜光照、25 ℃下的总光合速率时,下列可用的数据有　　　　　。 ①M-N　②M+N　③P-Q　④P+Q(5)利用该装置探究光强度对该盆芦荟光合速率的影响时,无关变量主要是　　　 　　　　。 
解析 (1)装置a的条件是适宜光照、25 ℃,CO2缓冲液可以为光合作用供应充足的CO2,植株光合作用速率大于细胞呼吸速率,液滴向右移,此时测量的数据表示净光合速率。(2)装置b的条件是自然环境,此时CO2缓冲液供应充足的CO2,影响光合作用的环境因素主要是温度和光强度。(3)装置c的条件是黑暗环境,此时只有细胞呼吸产生ATP,所以产生ATP的场所有细胞溶胶和线粒体,该装置可以用来测量呼吸速率。(4)利用a、c两套装置测量该芦荟在适宜光照、25 ℃下的总光合速率时,总光合速率=呼吸速率+净光合速率=M-N(N为负值)=P-E+E-Q=P-Q,所以可用的数据有①③。(5)利用该装置探究光强度对该盆芦荟光合速率的影响时,CO2浓度和温度是主要的无关变量。
考点二　光合作用原理在生产实践中的应用
1.影响光合作用的因素在农业生产上的应用
2.一天中开放农田与密闭的温室大棚植物的物质变化
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)夏季晴天光强度最强时,小麦光合速率最高。(　　)提示 夏季晴天光强度最强时,小麦叶片的气孔关闭,出现“午休”现象,导致CO2的供应减少,从而使小麦光合速率下降。(2)无色透明大棚能透过可见光中的各种色光,有色大棚主要透过可见光中的同色光,其他可见光被其吸收,所以无色透明大棚中植物的光合效率最高。(　　)(3)松土有利于植物根系需氧呼吸,从而更好地吸收矿质元素,但不利于水土保持和减缓温室效应,因为植物和微生物需氧呼吸会产生更多CO2。(　　)
2.长句训练。夏季连续阴天,大棚中白天适当增加光照,夜晚适当降低温度,可提高作物产量的原理是      　。 
提示 夏季连续阴天,光强度减弱,光合作用合成的有机物减少;夏季的气温较高,细胞呼吸较强,细胞呼吸分解的有机物较多,不利于植物生长。所以大棚中白天适当增加光照,提高光合作用强度;夜晚适当降低温度,降低细胞呼吸强度,从而增加净光合作用强度,可提高作物产量
考向一　影响光合作用的因素在农业生产上的应用[典例1]下列关于农业生产措施及作用的叙述,错误的是(　　)
解析 增施农家肥促进作物吸收矿质元素和光合作用所需的CO2,农家肥不能为作物提供有机营养物质,C项错误。
[对点练] 1.下列关于提高农作物产量的措施中,不合理的是(　　)A.蔬菜大棚采用蓝紫色的薄膜,有利于提高农作物光合效率B.施用农家肥有利于土壤微生物的代谢,可为农作物提供更多的CO2C.维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差,可减少有机物消耗,提高产量D.蔬菜大棚种植蔬菜时,为了提高产量可适当补充红光或蓝紫光
解析 光合色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光,所以采用蓝紫色的薄膜不仅不能提高光合速率,反而会降低光合速率,A项不合理。
2.植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统,常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是(　　)A.可根据植物生长特点调控光的波长和光强度B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
解析 不同植物对光的波长和光强度的需求不同,可根据植物生长特点调控光的波长和光强度,A项正确;为保证植物的根能够正常吸收水分,该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度,B项错误;适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行,让植物合成更多的有机物,而夜晚适当降温则可以抑制其细胞呼吸,减少分解有机物,故合理控制昼夜温差有利于提高作物产量,C项正确;适时通风可提高生产系统内的CO2浓度,进而提高光合作用的速率,D项正确。
3.得益于蔬菜的大棚种植技术,人们在冬季也可以食用到春夏季才能生长的蔬菜。下列不能提高蔬菜产量的措施是(　　)A.晚上提高大棚内的温度B.适时浇水,适量施加氮肥、磷肥和钾肥C.施用农家肥,提高大棚内的二氧化碳浓度D.使用照明设备,适当延长光照时间
解析 晚上提高大棚内的温度,不利于提高大棚蔬菜产量,A项符合题意;适时的浇水、施肥,能提高光合作用的效率,利于提高大棚蔬菜产量,B项不符合题意;适当增加大棚内二氧化碳的浓度,能提高光合作用的效率,利于提高大棚蔬菜产量,C项不符合题意;适当延长大棚内光照时间,能提高光合作用的效率,利于提高大棚蔬菜产量,D项不符合题意。
考向二　一天中开放农田与密闭的温室大棚植物的物质变化[典例2]如图为密闭容器内某植物在晴天、阴天两种天气光合速率的变化曲线。下列叙述正确的是(　　)A.晴天8:30~9:30,限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度B.阴天8:30~11:00,叶片只进行细胞呼吸,不进行光合作用C.阴天12:30~13:00,植物体内有机物总量逐渐减少D.晴天12:00~12:30,光合速率急剧下降的主要原因是CO2吸收量减少
解析 晴天8:30~9:30,随着光强度的增加,光合速率增加,因此限制此段光合速率的环境因素主要为光强度,A项错误;阴天不同于完全黑暗,也存在一定的光照,只是光强度较弱,故8:30~11:00,密闭容器内的植物既进行细胞呼吸,也进行光合作用,B项错误;阴天12:30~13:00,植物的净光合速率始终大于0,因此植物体内有机物总量不断增加,C项错误;晴天12:00~12:30,植物净光合速率急剧下降,这是由于晴天正午植物蒸腾作用过强,气孔关闭,CO2吸收量减少,D项正确。
[对点练] 4.如图是大棚番茄在24 h内测得的CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图,下列有关叙述错误的是(　　)A.a点CO2释放量减少,可能是由于温度降低导致细胞呼吸强度减弱B.d点是由于温度过高,蒸腾作用过强导致部分气孔关闭,CO2供应减少C.如果N点低于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量增加D.番茄细胞时刻进行细胞呼吸,而进行光合作用的时间只有ce段