(完整版)高考生物光合作用和呼吸作用专题复习讲义
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热点1:光合作用和呼吸作用专题讲义
一、知识结构
二、考点分析
1、有关影响光合作用速率的几组曲线分析及生产上的应用
(1)光照强度
① 图象(如右图) ②关键点含义
光照强度:植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加,同化吸收CO 2的速度也相应增加,但当光照强度达到一定时,光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。
植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用,当植物在某一光照强度条件下,进行光合作用所吸收的CO 2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO 2量达到平衡时,这一光照强度就称为光补偿点,这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。
当光照强度增加到一定强度后,植物的光合作用强度不再增加时,这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点,此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO 2浓度的限制。
光补偿点在不同的植物是不一样的,主要与该植物的呼吸作用强度有关,与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。
所以在栽培农作物时,阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率,增加产量;而阴生植物应当种植在阴湿的条件下,才有利于生长发育,如果阴生植物光照强度大,蒸腾作用旺盛,植物体内因失水而不利于其生长发育,如人参、三七、胡椒等的栽培,就必须栽培于阴湿的条件下,才能获得较高的产量。
(2)光照面积
①图象(如右图)
②关键点含义
OA 段表明随叶面积指数(叶面积指数=
土地面积
叶片面积
)的不
断增大。光合作用实际量不断增大,A 点为真正光合作用面积的饱和点,随叶面积指数的增大,真正光合作用不再增加,原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。
OB 段干物质量随真正光合作用增加而增加,而由于A 点以后光合作用量不再增加,而叶片随叶面积
联 系
光合作用
细胞呼吸
影响光合作用速率与细胞呼吸速率的因素
生产实践中的应用
有氧呼吸
无氧呼吸
指数的不断增加OC段呼吸量不断增加,所以干物质积累量不断降低,如BC段。
③应用
田间管理时,适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免徒长。如果封行过早,使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下,白白消耗有机物,造成不必要的浪费。
(3) CO2浓度和矿质元素
①图象(如右图)
②关键点含义
CO2是光合作用的原料,矿质元素直接或间接的影响光合作用,在一定
范围内,随CO2和矿质元素的增多,光合作用速度逐渐提高,但到A点,
即CO2和矿质元素达到饱和,光合作用不再随CO2和矿质元素浓度的提高
而增加。但当CO2浓度升高到浓度很高时影响了植物的呼吸作用,而导致
光合作用下降。矿质元素浓度在很高时,也会影响光合作用速度。如氮肥
过多,会造成农作物徒长倒伏。矿质元素过高还会造成细胞质壁分离,影
响细胞的吸水,从而影响农作物的生命活动。
③应用
“正其行,通其风”,温室内充CO2,即为提高CO2浓度、有利于增加产量。合理施肥可促进叶片面积增大,提高酶的合成率,增加光合作用速率。
(4)温度
①图象(如右图)
②关键点含义
②温度:植物所有的生活过程都受温度的影响,因为在一定的温度
范围内,提高温度可以提高酶的活性,加快反应速度。
光合作用也不例外,在一定的温度范围内,在正常的光照强度下,
提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。如图
所示。
所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内真正光合作
用的酶最适温度。
③应用
白天调到真正光合作用最适温度,以提高净光合作用;晚上适当降低温室的温度,以降低呼吸作用,所以保持一定的昼夜温差能保证植物有机物的积累。
(5)叶龄
①图象(如右图)
②关键点含义
OA段为幼叶,随幼叶的不断生长,叶面积不断增大,叶内
叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加,光合作用速率不断增
加。
AB段为壮叶,叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状
态,光合速率也基本稳定。
BC段为老叶,随着叶龄的增加,叶片内叶绿素被破坏,光
合速率也随之下降。
③应用
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶,都是根据其原理。又可降低其呼吸作用消耗有机物。
(6)多种因素的影响
①图象(如下图)
②关键点含义
P点时,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随其因子的不断加强,光合速率不断提高。当到Q点时,横坐标所表示的因素,不再是影响光合速率的因子。要想提高光合速率,可采取适当提高图示的其他因子。
③应用
温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合作用中酶(特别是光反应酶)的活性,提高光合速率,同时适当充加CO2,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CO2浓度,以提高光合速率。总之,可根据具体情况。通过增加光照强度、调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率,以达到增产的目的。
2、影响呼吸作用的因素:
①温度:温度能影响呼吸作用,主要是影响呼吸酶的活性。一般而言,在
一定的温度范围内,呼吸强度随着温度的升高而增强。如图曲线所示。根据温
度对呼吸强度的影响原理,在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度,以
减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准,否则细胞受损,对
病原微生物的抵抗力大减,也易腐烂损坏。
②氧气:氧气是植物正常呼吸的重要因子,氧气不足直接影响呼吸速度,也影响到呼吸的性质。绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸,大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO2。酒精对细胞有毒害作用,所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。在低氧条
件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生,氧气的存在对无氧呼吸起抑制作
用。有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧
浓度之间的关系用图中曲线来表示。微生物的无氧呼吸称为发酵,氧气对
发酵有抑制作用。图中曲线也适用于对微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描
述。根据氧对呼吸作用影响的原理,在贮存蔬菜、水果时适当地降低氧的
浓度,如降得太低,植物组织就进行无氧呼吸,无氧呼吸的产物(如酒精)
往往对细胞有一定的毒害作用,而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。
②CO2浓度:
增加CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理,在蔬菜和水果的保鲜中,增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。
3、光合作用和呼吸作用的有关计算
(1)根据光合作用或呼吸作用反应式进行有关物质的计算
(2)根据光合作用或呼吸作用反应式进行能量计算
(3)光合作用与呼吸作用的综合计算
在光下光合作用与呼吸作用同时进行:
总光合作用速率(真正光合作用速率)=净光合作用速率(表观光合作用速率)+呼吸作用速率
具体分析如下:(参考图表)
光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作用耗氧量
光合作用实际二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳消耗量+呼吸作用二氧化碳释放量