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1、第9讲 光合作用与能量转化（第5课时）考点4光合作用与细胞呼吸的综合衡阳市第八中学高三生物备课组1.辨析净光合速率与总光合速率 (1)微观辨析衡阳市第八中学高三生物备课组(2)结合曲线辨析P80你能找出此图中的不合理之处吗？衡阳市第八中学高三生物备课组（不定项）如图表示20 时玉米CO2吸收量与光照强度的关系，SA、SB、SC依次表示有关物质量的相对值，下列说法中正确的是（）A.SASBSC 表示光合作用总量B.SCSA 表示净光合作用量C.光照强度从B 到D 点变化过程中，C3相对含量减少D.若提高CO2浓度，则B点左移 BCD热点1 光合作用与呼吸作用的曲线分析解题思路：用数学式子表达生物
2、学意思衡阳市第八中学高三生物备课组(2021北京延庆区一模北京延庆区一模)某研究小组利用特定的实验装置某研究小组利用特定的实验装置来研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影来研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响响(其他实验条件均相同且适宜其他实验条件均相同且适宜)，根据结果绘制成如根据结果绘制成如图所示曲线。下列有关叙述正确的是图所示曲线。下列有关叙述正确的是 A大于大于35 时时，该植物不能正该植物不能正常生长的原因是不能进行光常生长的原因是不能进行光合作用合作用B25 和和30 时该植物的时该植物的CO2消耗量基本相消耗量基本相C该植物的细胞呼吸最适温度为该植物的细胞呼吸最适温度
3、为35 左右左右D525，该植物积累的有机物逐渐减少该植物积累的有机物逐渐减少B对某种果树叶片光合作用有关指标的研究结果如下表对某种果树叶片光合作用有关指标的研究结果如下表所示，叶片暗处理所示，叶片暗处理24小时后测定得到单叶片质量。研小时后测定得到单叶片质量。研究表明，即使在气温相同条件下，上部、中部和下部究表明，即使在气温相同条件下，上部、中部和下部叶片的呼吸速率也不同。叶片的呼吸速率也不同。项目项目单叶片面单叶片面积积/（cm）2单叶片质单叶片质量量/g干重干重总光合色素含总光合色素含量量/（mgg-1鲜鲜重）重）气孔导度气孔导度/（mmolm-2s-1）净光合速率净光合速率/（molm
4、-2s-1）上部叶片上部叶片50108416023025中部叶片中部叶片54104360017015下部叶片下部叶片61101321012012解题思路：理顺因变量之间的关系衡阳市第八中学高三生物备课组（1）光反应中，光能被吸收、转化为化学能并储存在）光反应中，光能被吸收、转化为化学能并储存在_中，中，_反应可以促进这一过程。实反应可以促进这一过程。实验室里可运用验室里可运用_法将四种光合色素分离。法将四种光合色素分离。（2）据表中数据可知，上部叶片净光合速率大于下部）据表中数据可知，上部叶片净光合速率大于下部叶片净光合速率的原因是叶片净光合速率的原因是_，上部叶片呼吸速率（上部叶片呼吸速率（
5、molm-2s-1）_（填（填“大于大于”“等于等于”或或“小于小于”）下部叶）下部叶片呼吸速率。若将上部叶片进行遮光片呼吸速率。若将上部叶片进行遮光50%处理（其他处理（其他环境条件与未遮光时相同），遮光后净光合速率为环境条件与未遮光时相同），遮光后净光合速率为020molm-2s-1，那么，与未遮光时相比，水在光下的，那么，与未遮光时相比，水在光下的裂解速率裂解速率_（填（填“增大增大”“基本不变基本不变”或或“减小减小”）。）。ATP、NADPH 暗暗纸层析纸层析 总光合色素含量高，转化光总光合色素含量高，转化光能更多；气孔导度大，吸收更多二氧化碳能更多；气孔导度大，吸收更多二氧化碳小于
6、小于 减小减小衡阳市第八中学高三生物备课组（3）实验发现，当叶片从黑暗转移到光下，光合速）实验发现，当叶片从黑暗转移到光下，光合速率不是立即达到最高水平，而是逐步上升，即光合诱率不是立即达到最高水平，而是逐步上升，即光合诱导现象，这是因为酶活化、气孔导度增大和导现象，这是因为酶活化、气孔导度增大和_等物质增多的过程需要一定时间。等物质增多的过程需要一定时间。（4）间歇光是一种人工光源，能够实现极短时间的）间歇光是一种人工光源，能够实现极短时间的照光和极短时间的黑暗轮番交替，光和暗的时间均为照光和极短时间的黑暗轮番交替，光和暗的时间均为几十毫秒至几百毫秒。结果发现，用一定量的光照射几十毫秒至几百
7、毫秒。结果发现，用一定量的光照射果树叶片，间歇照射比连续照射的效率要高，分析其果树叶片，间歇照射比连续照射的效率要高，分析其原因是原因是：_ _。五碳糖五碳糖 光照时光反应生成的光照时光反应生成的ATPATP和和NADPHNADPH多于暗反应的消耗，多于暗反应的消耗，光反应停止时，暗反应还能进行光反应停止时，暗反应还能进行 衡阳市第八中学高三生物备课组2.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较衡阳市第八中学高三生物备课组 绿色植物中绿色植物中RuBP羧化酶（羧化酶（Rubisco）具有双重活性，当）具有双重活性，当O2/CO2偏偏高时，光呼吸的过程会加强。光呼吸是在光的驱动下将碳水化高
8、时，光呼吸的过程会加强。光呼吸是在光的驱动下将碳水化合物氧化生成合物氧化生成CO2和水的一个生化过程，是一个高耗能的反应和水的一个生化过程，是一个高耗能的反应（如图（如图1所示）。过氧物酶体为单层膜结构，有特定的功能，负所示）。过氧物酶体为单层膜结构，有特定的功能，负责将光合作用的副产物责将光合作用的副产物C2（乙醇酸）氧化为乙醛酸和过氧化氢。（乙醇酸）氧化为乙醛酸和过氧化氢。衡阳市第八中学高三生物备课组（1）据图）据图1中的信息，绿色植物在中的信息，绿色植物在Rubisco催化下催化下_与与C5反应，形成的反应，形成的 _ 中的中的C原子最原子最终进入线粒体放出终进入线粒体放出CO2，完成光
9、呼吸的过程。参与此过，完成光呼吸的过程。参与此过程的细胞器有程的细胞器有 。研究发。研究发现，光合产物现，光合产物1/3以上要消耗在光呼吸底物上。据上述以上要消耗在光呼吸底物上。据上述信息推测，细胞中信息推测，细胞中CO2浓度倍增可以使光合产物的积累浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是增加，原因是_。O2 C2（乙醇酸）（乙醇酸）叶绿体、线粒体、过氧物酶体叶绿体、线粒体、过氧物酶体高浓度高浓度CO2可减少可减少Rubisco与与O2结合，结合，减少光呼吸减少光呼吸衡阳市第八中学高三生物备课组（2）水稻、小麦等）水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著，而高粱、玉植物的光呼吸显著，而高粱、玉米等米等
10、C4植物的光呼吸消耗有机物很少，植物的光呼吸消耗有机物很少，C4途经如图途经如图2所所示。示。衡阳市第八中学高三生物备课组与与C3植物相比，植物相比，C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的种特殊的PEP羧化酶，它催化羧化酶，它催化CO2和和C3反应形成反应形成C4（苹（苹果酸）。果酸）。C4进入维管束鞘细胞，生成进入维管束鞘细胞，生成CO2和和C3（丙酮酸）（丙酮酸），其中的，其中的CO2参与参与_，C3（丙酮酸）回（丙酮酸）回到叶肉细胞中，进行循环利用。根据图中信息推测，到叶肉细胞中，进行循环利用。根据图中信息推测，PEP羧化酶比羧化酶比Rubisco酶对酶
11、对CO2的亲和力的亲和力_。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。根据此结构特点，进一步推测根据此结构特点，进一步推测C4植物光呼吸比植物光呼吸比C3植物植物低很多的原因低很多的原因是：是：，从，从而使而使CO2在与在与O2竞争竞争Rubisco中有优势，抑制光呼吸。中有优势，抑制光呼吸。更强更强卡尔文循环卡尔文循环C4植物叶肉细胞中高效的植物叶肉细胞中高效的PEP羧化酶能够利用极低浓度的羧化酶能够利用极低浓度的CO2,且花环状的结构使得多个叶肉细胞中的且花环状的结构使得多个叶肉细胞中的CO2富集到一富集到一个维管束鞘细胞中，使得维管束
12、鞘细胞个维管束鞘细胞中，使得维管束鞘细胞CO2浓度高浓度高 衡阳市第八中学高三生物备课组（3）科学家利用水稻自身的三个基因，即GLO（乙醇酸氧化酶基因）、OXO（草酸氧化酶基因）和CAT（过氧化氢酶基因），成功构建了一条新的光呼吸支路，简称GOC支路。通过多转基因技术成功将GOC支路导入水稻并定位至叶绿体中，由此使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，从而形成一种类似C4植物的光合CO2浓缩机制，大大提高了水稻的产量（如图3）。请根据上述材料，阐明GOC工程水稻株系的产量提高的机制：。衡阳市第八中学高三生物备课组（3）C3植物叶绿体中引入光呼吸代谢支路，使光呼
13、吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被分解为CO2，将原本释放于线粒体中的CO2转移到叶绿体中释放，类似于C4植物的CO2浓缩机制，提高叶绿体中CO2浓度，在与O2竞争Rubisco酶中有优势，抑制光呼吸，由此可提高植物的光合效率等 衡阳市第八中学高三生物备课组变变式式1 1(2021中卫一模)小麦是生物学中常用的实验材料。阅读下面材料，回答下列问题：材材料料一一：某某班班学学生生进进行行新新鲜鲜小小麦麦叶叶片片中中色色素素的的提提取取和和分分离离实实验验，研磨时未加入研磨时未加入CaCOCaCO3 3，实验结果如图甲所示。，实验结果如图甲所示。材材料料二二：研研究究发发现现，小小麦麦在在光光照照
14、条条件件下下进进行行光光合合作作用用的的同同时时也也进进行行光光呼呼吸吸。如如图图乙乙所所示示，光光呼呼吸吸现现象象存存在在的的原原因因是是催催化化过过程程的的RubiscoRubisco酶酶具具有有双双重重催催化化活活性性，该该酶酶既既能能催催化化完完成成过过程程又能催化完成过程又能催化完成过程。衡阳市第八中学高三生物备课组(1)分析图甲所示实验结果可知，分析图甲所示实验结果可知，_(填填“叶绿素叶绿素”或或“类胡萝卜素类胡萝卜素”)比较耐酸。可见光通过三棱镜比较耐酸。可见光通过三棱镜后，照射到材料一中的小麦色素提取液，发现其对后，照射到材料一中的小麦色素提取液，发现其对_光的吸收减少最多。
15、光的吸收减少最多。(2)从图乙可知，小麦进行光呼吸的场所是从图乙可知，小麦进行光呼吸的场所是_。Rubisco酶既能催化酶既能催化C5和和CO2反应，反应，也能催化也能催化C5和和O2反应，以此推测反应，以此推测CO2浓度与浓度与O2浓度的浓度的比值比值_(填填“高高”或或“低低”)，有利于小麦进行光呼吸而，有利于小麦进行光呼吸而不利于进行光合作用。不利于进行光合作用。类胡萝卜素类胡萝卜素红红线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体低低衡阳市第八中学高三生物备课组(3)在北方夏季晴朗的中午，小麦会出现在北方夏季晴朗的中午，小麦会出现“光合午休光合午休”，此时光合速率明显减小，而，此时光合速率明显减小，而C
16、O2释放速率明显增大，释放速率明显增大，其原因是其原因是_。在过强光照下，暗反应减慢，叶绿体通常会积累在过强光照下，暗反应减慢，叶绿体通常会积累ATP和和H，对细胞造成损害。研究表明光呼吸对细胞，对细胞造成损害。研究表明光呼吸对细胞起到一定的保护作用，原因可能是起到一定的保护作用，原因可能是_。部分气孔关闭，叶肉细胞部分气孔关闭，叶肉细胞CO2浓度较低，浓度较低，O2浓度较高，光呼吸增强浓度较高，光呼吸增强光光呼呼吸吸可可以以消消耗耗光光反反应应生生成成的的多多余余的的ATP和和H，减小减小ATP和和H对细胞造成的伤害对细胞造成的伤害衡阳市第八中学高三生物备课组热点3 气孔与代谢 气孔是植物叶
17、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。问题：叶肉细胞光合作用利用的二氧化碳的来源？1.叶肉细胞呼吸产生 2.植物体其他细胞呼吸产生，释放到外界后再经过气孔进入叶片内 3.其他生物和途径产生的二氧化碳衡阳市第八中学高三生物备课组 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。P83衡阳市第八中学高三生物备课组2.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损失。(2)CO2浓度 低浓度CO2气孔开启。(3)含水量 干旱或蒸腾过强失水多导致气孔关闭。(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。