2019届高考生物二轮复习光合作用和呼吸作用的联系及应用教案(适用全国)

解密08 光合作用和呼吸作用的联系及应用
高考考点 考查内容 三年高考探源 考查频率
光合作用的影响因素及应用
1．掌握光合作用的影响因
素及应用
2．理解光合作用和细胞呼
吸的关系
3．掌握测定净光合速率的
方法及有关曲线的意义
2018江苏卷·18 2018全国Ⅲ卷·29
2018全国Ⅰ卷·8
2018江苏卷·29 2017新课标I·30 2017江苏卷·29
2016·高考全国卷Ⅱ·31
★★★★★
光合作用和细胞呼吸的关系
★★★★★
测定净光合速率的方法及有机物变化曲线分析
★★★★☆
考点1 光合作用的影响因素及应用
1．内部因素
（1）与植物自身的遗传特性有关，如阴生植物和阳生植物，如图1所示。

（2）植物叶片的叶龄、叶面积指数也会制约光合作用，如图2、图3所示。

2．外界因素对光合速率的影响 （1）单因素对光合速率的影响 因素
图像及原理分析
关键点及线段
应用
光照
强度
光照强度通过影响光反应速
率，影响ATP及[H]的产生速
率，进而影响暗反应速率①A—细胞呼吸强度，B—光
补偿点，C—光饱和点；
②AC段，光合作用速率随光
照强度的增加而增加；
③C点后光合作用速率不再随
光照强度的增加而变化；
④阴生植物的B点前移，C点
较低，如图中虚线所示
间作套种时农
作物的种类搭
配、林带树种的
配置等都是这
一原理的具体
运用
温度
温度通过影响酶的活性进而影
响光合作用速率（主要是暗反
应）①B点对应的温度为最适生长
温度；
②AB段，随温度升高光合作
用速率升高；
③BC段，随温度升高光合作
用速率降低
①冬天利用温
室大棚提高温
度，促进植物生
长；②温室中，
增加昼夜温差，
减少夜晚有机
物的消耗，有利
于有机物的积
累
CO2浓
度、
矿质
离子
浓度
CO2浓度影响暗反应中CO2的固
定，矿质离子影响与光合作用
有关的色素、酶、膜结构的形
成①AB段，随CO2浓度或矿质
离子浓度的增加光合作用速率
升高；
②B点后，随CO2浓度的增加
光合作用速率不再升高；
③B点后，随矿质离子浓度的
增加光合作用速率下降（细胞
失水）
①增加大田中
的空气流动，以
增加CO2浓度；
②温室中可使
用CO2发生器，
以增加CO2浓
度；
③合理施肥，补
充土壤中的矿
质元素
绿叶的面积
叶面积指数＝叶片总面积/土地
面积通过影响光合作用强度及
细胞呼吸强度来影响干物质的
积累。

图中阴影部分面积即干
物质的积累量
①OB 段，随叶面积指数的不断增大，进行光合作用的叶片面积也在增加，总光合作用速率增加；
②BA 段，随叶面积指数的不
断增大，叶片重叠较严重，进
行光合作用的叶片面积基本不
再增加，总光合作用速率几乎
不增加；
③OA 段，随叶面积指数的增
大，进行细胞呼吸的叶片面积
增加，总呼吸速率增加
适当间苗，合理密植，适当修剪，避免徒长
（2）多因素对光合速率的影响
图像
含义
P 点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光
合速率不断提高；Q 点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因子
应用
温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高
光合速率，也可同时适当补充CO 2，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CO 2浓度以提高光合作用速率
调研1 探究钾盐对荔枝光合作用的影响，研究小组将大小一致的荔枝植株先停止施肥5个月，再移栽至盆
中，均分成甲、乙、丙三组，依次施加氯化钾0 g 、70 g 、70 g 。

实验重复4次。

结果如下图所示。

（注：丙组不含N 、P ，甲乙两组含适宜N 、P ）请据图回答下列问题：
（1）荔枝对土壤中的无机盐选择性吸收取决于_______________；给植物施肥用量不能太大，其原因是___________。

（2）图中丙组的光合速率显著低于乙组，结合实验过程分析可能原因是___________。

（3）比较甲、乙、丙三组实验结果，施加氯化钾的作用是___________，从而使荔枝的净光合速率提高，在___________的条件下，会使氯化钾的作用明显加强。

（4）题中所述实验方案能减少实验误差的措施有_____________________（答两条）。

【答案】（1）根细胞膜上载体的种类和数量施肥量过大，植物细胞会发生渗透失水而出现烧苗现象
（2）丙组植物含氮、磷不足，叶绿素及酶的含量减少
（3）能明显降低荔枝的呼吸作用速率含适宜N、P
（4）处理前先停止施肥5个月，再移栽至盆中；均等分组；整个实验重复4次
调研2科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。

据图回答下列问题：
（1）光照强度为a 时，限制光合作用的环境因素主要是________，其直接影响是使光合作用产生的
________和ATP 过少，进一步限制了光合作用下一反应阶段中________过程速率。

（2）光照强度为b 时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因分别是________和
________不同。

（3）根据上述已有条件，在光照强度为c 时，________（填“能”或“不能”）确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ哪种条件
下人们获得的光合产物较多。

【答案】（1）光照强度
[H]
C 3还原
（2）温度 CO 2浓度 （3）不能
考点2 光合作用与细胞呼吸的关系
1．光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP 的来源与去路
项目
来源
去路
[H]
光合作用 光反应中水的光解 作为还原剂用于暗反应阶段中C 3的还原 有氧呼吸 第一、第二阶段产生
用于第三阶段还原O 2产生H 2O ，同时释放出大量的能量
ATP
光合作用
光反应阶段合成ATP ，所需能
量来自色素吸收的太阳能
用于暗反应阶段C 3的还原，以稳定的化学能的形式储存于有机物中
有氧呼吸 第一、二、三阶段均能产生，
第三阶段产生的能量最多。

能
量来自有机物的氧化分解
作为能量“通货”，用于各项生命活动
2．常考易错的植物“三率” （1）植物“三率”间的内在关系
①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CO 2释放量或O 2吸收量。

②净光合速率：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CO 2量或释放的O 2量。

③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

（2）植物“三率”的判定
①根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO 2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率。

②根据关键词判定 检测指标 呼吸速率
净光合速率 真正（总）光合速率 CO 2 释放量（黑暗） 吸收量 利用量、固定量、消耗量 O 2 吸收量（黑暗） 释放量 产生量 有机物
消耗量（黑暗）
积累量
制造量、产生量
3．光合作用和细胞呼吸综合曲线解读
（1）绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率（A 点）。

（2）绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。

（3）各点（段）的光合作用和呼吸作用分析 曲线对应点 细胞生理活动
ATP 产生场所
植物组织外观表现
图示
A 点
只进行细胞呼
吸，不进行光合作用
胞质基质和线粒体
从外界吸收O 2，向外界排出CO 2
AB 段（不
含A 、B 点）
呼吸量>光合量
细胞质基质、线粒体、叶绿体
从外界吸收
O 2，向外界排出CO 2
B 点
光合量＝呼吸量
与外界不发生
气体交换
B 点之后
光合量>呼吸量
从外界吸收CO 2，向外界释
放O 2——此时植物可更新空气
【易混易错】
光合与呼吸曲线分析的2个易错点
（1）植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”。

如下图中n 值为净光合速率（虚线表示），n 值
＝总光合速率－呼吸速率。

（2）解答与呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息
①光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起可作为呼吸强度指标。

②光照下吸收CO 2量应为净光合量。

③光照培养阶段，密闭装置中CO 2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO 2浓度下降。

调研1 将长势相似的甲、乙两株同种植物分别置于两个同样大小密闭的透明玻璃罩A 、B 中，甲给予适宜
强度的光照，乙遮光（黑暗）处理，其他条件相同，培养一段时间。

下列分析正确的是 A ．A 玻璃罩中的CO 2含量将持续降低
B ．B 玻璃罩中植株在存活期间的干重将持续降低
C ．甲、乙两植株的叶肉细胞中形成ATP 的场所均不同
D ．甲植株的光合作用强度不会等于呼吸作用强度
【答案】B
调研2光合作用与细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，图甲表示绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间的关系。

图乙表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对某植物的光合作用速率和呼吸作用速率的影响，图中实线表示实际光合作用速率，虚线表示呼吸作用速率。

据图分析回答下列问题：
（1）图甲中，①～⑤过程（仅考虑有氧条件）中能使ADP含量减少的过程是________（写标号），
②过程中发生的能量变化是________，④过程可发生在植物细胞的________中。

（2）分析图乙可知，光合作用、呼吸作用都受到温度的影响，其中与________作用有关的酶对高温更为敏感；在光合作用和呼吸作用过程中，有关酶的作用机理是______________。

（3）若昼夜不停地光照，图乙植物生长的最适宜温度约是________；若温度保持在25 ℃的条件下，长时间每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，该植物________（填“能”或“不能”）正常生长；若该植物在密闭环境中，温度为40 ℃时，体内最可能积累________。

【答案】（1）①③④（ATP中）活跃的化学能转化为（葡萄糖或有机物中）稳定的化学能
线粒体
（2）光合降低化学反应的活化能
（3）30 ℃能酒精
【解析】（1）图示①②③④⑤分别为光合作用光反应阶段、暗反应阶段的还原反应、有氧呼吸的第一阶段、有氧呼吸的第二阶段、暗反应阶段中二氧化碳的固定，其中①③④过程产生ATP，消耗ADP，
ADP含量减少。

光合作用暗反应阶段的还原反应消耗光反应阶段产生的ATP和[H]，生成有机物，将（ATP中）活跃的化学能转化为（葡萄糖或有机物中）稳定的化学能。

植物细胞中有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中。

（2）温度超过50 ℃时，光合作用速率降为0，呼吸作用还可进行，说明与光合作用有关的酶对温度较为敏感。

（3）有机物积累量＝光合作用制造的有机物量－呼吸作用消耗的有机物量，二者差值越大，单位时间积累的有机物越多，植物生长越快，由图可以直接看出，30 ℃时植物积累的有机物最多，生长最快。

在25 ℃条件下，进行12小时光照，光合作用吸收的二氧化碳相对量为6×12＝72；呼吸作用进行了24小时，释放的二氧化碳相对量为2×24＝48，光合作用制造的有机物的量大于呼吸作用消耗的有机物的量，该植物能够正常生长。

温度为40 ℃时，由于呼吸作用强度大于光合作用强度，呼吸作用过程中消耗的氧气量多于光合作用过程中产生的氧气量，密闭容器中的氧气浓度逐渐降低，该植物会由于氧气供应不足而进行无氧呼吸积累酒精。

考点3 测定净光合速率的方法及有机物变化曲线分析
1．测定净光合速率的方法
（1）NaHCO3溶液作用：烧杯中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。

（2）植物净光合速率测定指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。

单位时间内水滴右移的体积即表示净光合速率。

（3）条件：整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。

【易混易错】
测定光合速率实验的3个易混易错点
（1）注意变量的控制手段。

如光照强度的大小可用不同功率的灯泡（或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同）进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。

（2）不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行对照实验，而应该用一系列装置进行相互对照。

（3）无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。

【方法技巧】
（1）上图测得的净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率。

（2）光补偿点和光饱和点
①植物光合作用所利用的CO2与该温度条件下呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时的光照强度称
为光补偿点。

如图B点。

②当光照强度增加到一定值后，植物的光合作用强度不再随光照强度的增加而增加或增加很少
时，这一光照强度就称为光饱和点。

如图C点。

（3）补偿点和饱和点并不是固定不变的
①若呼吸速率增加，CO2（光）补偿点应右移，反之应左移。

②若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2（光）补偿点应右移，反之应左移。

③与阳生植物相比，阴生植物CO2（光）补偿点和饱和点都相应向左移动。

2．有机物情况变化曲线及密闭环境中一昼夜CO2含量的变化曲线
I．自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
（1）开始进行光合作用的点：b。

（2）光合作用与呼吸作用相等的点：c、e。

（3）开始积累有机物的点：c。

（4）有机物积累量最大的点：e。

II．密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线
（1）光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：D、H。

（2）该植物一昼夜表现为生长，其原因是I点CO2浓度低于A点CO2浓度，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即植物光合作用>呼吸作用，植物生长。

调研1初春时节，实验人员将图甲、图乙两个装置置于室外自然环境中，恒温箱内的温度恒定且适宜。

用二氧化碳浓度探测仪检测玻璃箱中24 h内的二氧化碳浓度变化情况，分析数据后绘制出图1、图2两条曲线。

据图回答下列问题：
（1）图1中的曲线是根据图__________装置测得的数据绘制成的。

为了使装置中的植物在24 h内的有机物净积累量最大，应该怎样调节保温玻璃箱内的温度？_______________________________。

（2）从有机物净积累量的大小来看，图1中的a时与图2中的________时对应的植物生理状态相同。

（3）实验过程中，8～16时两实验装置的温度相同且恒定。

若图2中的曲线是根据图甲装置的实验数据绘制的，则12～16时这段时间内，导致光合作用速率下降的主要原因有_________________。

【答案】（1）甲降低晚上的温度
（2）8、16
（3）光照强度、二氧化碳浓度
调研2 某研究小组以大豆为材料进行了相关实验研究，结果如图所示。

据图回答：
（1）由图甲可推知，与P 点相比，Q 点限制单株光合强度的外界因素是________（写出两种）。

（2）种植大豆的密闭大棚内一昼夜空气中的CO 2含量变化如图乙所示。

一昼夜内有机物积累最多的点
是________。

B 点产生ATP 的场所有___________________________________________。

（3）将对称叶片左侧遮光右侧曝光（如图丙），并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转
移。

在适宜光照下照射12小时后，从左右两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a 和b （单位：克）。

则b 与a 的差值所代表的是________________________。

请写出导致叶片左侧遮光部分重量变化的主要反应式__________________________________。

（4）在一定的条件下，可用图丁所示装置来探究光照强度对光合作用强度的影响。

根据该图的材料及
设置，可以确定该实验的因变量是________，自变量是________。

【答案】（1）光照强度、CO 2浓度
（2）F 细胞质基质、线粒体、叶绿体
（3）12 h 内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量
C 6H 12O 6＋6H 2O ＋6O 2――→酶
6CO 2＋12H 2O ＋能量
（4）单位时间内上浮叶片的数量光照强度（烧杯与台灯之间的距离）
【解析】（1）由图甲可推知，与P点相比，Q点种植密度过大，限制单株光合强度的外界因素是光照强度、CO2浓度、矿质营养等。

（2）一昼夜内有机物积累最多的点是F，经过白天的光合作用，在此时光合作用和呼吸作用又相等，该点有机物积累最多，B点产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。

（3）将对称叶片左侧遮光右侧曝光（如图丙），并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。

在适宜光照下照射12小时后，从左右两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a 和b（单位：克）。

则b与a的差值所代表的是12 h内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量。

（4）在一定的条件下，可用丁图所示装置来探究光照强度对光合作用强度的影响。

根据该图的材料及设置，可以确定该实验的因变量是单位时间内上浮叶片的数量，自变量是光照强度或烧杯与台灯之间的距离。