1、第三章 细胞中能量的转换和利用 第四节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素 课标内容要求核心素养对接 1说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能。2说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。1科学思维利用模型与建模思想，理解环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响。2科学探究基于给定的条件，设计实验探究环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响。3社会责任依据环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响，指导农业生产，解决实际问题。必 备 知 识 聚 焦 概 念 一、影响光合作用的环境因素 1光合速率：可以用单位时
2、间单位_上的_或_来表示。叶面积CO2固定量O2释放量2光照是植物进行光合作用的必要条件(1)光照强度会影响光合速率 光照强度可以用单位叶面积上所接收的可见光能量来表示。光照强度对光合速率的影响示意图 在_内，光合速率随着光照强度的_而相应_；当达到_后，光照强度即使继续增强，光合速率也_。一定范围增强增加某一定值不再增加(2)光质 叶绿体中的色素对_光质的光有_。实验表明，叶绿素 a 和叶绿素 b 在_和_各有两个吸收高峰，类胡萝卜素的吸收高峰在_。叶绿体中的色素_或_绿光。不同不同的吸收值蓝光区红光区蓝光区不吸收很少吸收3CO2 是光合作用的原料之一(1)CO2 浓度对光合速率的影响示意图
3、(2)在_内，植物光合速率随着环境中 CO2 浓度的_而_，在 CO2 浓度达到_后，再增加 CO2 浓度，光合速率也_。一定范围上升增加某一定值不再增加4温度对光合作用中_的影响很大，因而对光合速率也有明显的影响。酶对温度_，_或_会导致酶活性_，光合速率也会降低。酶活性很敏感低温高温降低5土壤中的水分含量和无机盐的种类也会影响光合速率(1)水是光合作用的_之一，充足的水分能_影响植物的光合速率。(2)氮素是_、_的组成成分，充足的氮素供应可以促进叶面积的_和叶数量的_，从而增加_，_地影响植物的光合速率。(3)镁 是 _ 的 组 成 成 分，适 时 补 充 镁 元 素 可 以 促 进_，从
4、而影响光合速率。原料直接蛋白质核酸增大增多光照面积间接叶绿素叶绿素的合成二、影响细胞呼吸的环境因素 1呼吸速率是植物_的一个重要指标，常用单位_或单位_的植物体在单位_内所_或_的量来表示。细胞代谢强弱面积重量时间吸收O2释放CO22温度对细胞呼吸主要影响了与细胞呼吸有关的_。(1)在一定的温度范围内，酶活性因温度的升高而_，呼吸速率也会_；到达最高值后，因温度高于酶的_温度，酶活性_，因而呼吸速率也随着温度的升高而_。(2)细胞呼吸的最适温度、最低温度和最高温度会因植物的_和_的不同而有较大差异。酶的活性提高增高最适降低下降种类生理状态(3)植物细胞呼吸的最适温度一般_光合作用的最适温度，因
5、此，当细胞呼吸处于最适温度时，细胞呼吸_，而光合作用可能已经有所_。高于旺盛减弱3氧是细胞进行有氧呼吸的必要条件(1)在氧浓度_的范围内，植物的呼吸(有氧呼吸)速率随氧浓度的增加而_，但增至一定程度时，呼吸速率就_了。(2)在_条件下，植物可短暂地进行_呼吸，但由于有机物的_氧化，积累的_氧化产物会对细胞产生_，所以，无氧呼吸最终常会使植物受到_。较低升高不再升高缺氧无氧不完全不完全毒害伤害(3)苹果细胞无氧呼吸会积累过多_，结果细胞受到毒害而死亡，失去_的能力，最后苹果腐烂。同样，动物在剧烈运动时会因无氧呼吸积累过多的_，从而出现_。(4)在以_为主的生物体内，随着氧浓度的提高，有氧呼吸会_
6、，无氧呼吸会有所_。酒精抵御微生物入侵乳酸肌肉酸痛有氧呼吸增强减弱4二氧化碳是细胞呼吸的最终产物(1)空气中二氧化碳的体积分数约为 0.033%。当二氧化碳体积分数高于_时，细胞呼吸明显受到抑制。(2)在土壤中，根系_的细胞呼吸会产生大量的二氧化碳，当土壤板结、深层通气不良时，积累的二氧化碳体积分数可达_，甚至更高。此时若不及时_，根部细胞的有氧呼吸会_。5%土壤微生物4%10%中耕松土严重受阻(3)一些植物(如豆科植物)种子由于_的限制，细胞呼吸产生的二氧化碳_被释放出来，种皮内积聚较高浓度的二氧化碳会_细胞呼吸，导致种子进入_状态。种皮难以抑制休眠5植物组织的含水量与呼吸速率也有密切关系。
7、在一定范围内，细胞呼吸速率随组织含水量的增加而_。_的细胞呼吸速率很低，而当种子_，细胞呼吸速率迅速增高。增高干燥种子吸水后6植物_的不同以及同一植物的_组织器官，也能影响植物细胞的呼吸速率。(1)不同种类的植物呼吸速率_。一般来说，旱生植物生长_，细胞呼吸速率比水生植物_；阴生植物所处的地方光照强度_，细胞呼吸速率比阳生植物_。种类不同不同缓慢低较弱低(2)同一种植物在不同的_，细胞呼吸速率有所不同。一般在_、_等生长旺盛期，细胞呼吸速率_。同一种植物的_器官，细胞呼吸速率也有所不同，一般_器官比_器官的细胞呼吸速率高，_的组织器官比_的组织器官的细胞呼吸速率高。生长发育时期幼苗期开花期增高
8、不同生殖营养幼嫩衰老三、光合作用和细胞呼吸原理的应用 1增加_、延长_等可以充分利用光能。2适当增强细胞呼吸可以促进作物的_。(1)在水稻生产中，适时采取_和_等措施，就是为了改善_条件，以增强根系的细胞呼吸。光照面积光照时间生长发育露田晒田土壤通气(2)_也有利于作物的细胞呼吸和光合作用。作物种植过密，在_和_的情况下，细胞呼吸消耗过大，光合作用产物被_，因而_降低，产量受到影响。合理密植高温光照不足较多地分解净光合速率3在储藏果蔬时，一般采用_温度或氧浓度的方法，_细胞呼吸，以减少_。4在储藏粮食时，通过降低粮仓的_，使储存的种子保持_，以抑制细胞呼吸，_保存期限。适当降低抑制有机物的消耗
9、湿度干燥延长判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1光照强度影响光合作用但光质不影响。()2温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化。()3CO2 浓度是通过影响暗反应过程来影响光合作用的。()4植物处在干旱环境中，光合作用不能正常进行，主要影响光反应中水的光解。()5储存蔬菜、水果时应隔绝 O2，以减弱细胞呼吸。()6稻田需要定期排水，否则水稻幼苗因缺氧生成乳酸而变黑、腐烂。()提示：1 光质也能影响光合作用。2 受温度影响，光反应也需酶的催化。3 4 植物缺水，则气孔关闭，CO2 供应不足，影响暗反应，水的光解只需很少 H2O 就能进行。5 若隔绝 O2，细胞无氧呼吸会加强，不利于
10、蔬菜、水果的储存，而应低氧储存。6 水稻幼苗缺氧生成乙醇。关 键 能 力 突 破 重 难 影响光合作用的环境因素 1光照强度(1)原理分析：光照强度主要影响光反应阶段 ATP 和H的产生，进而限制暗反应阶段。(2)曲线分析 A 点光照强度为 0，此时只进行细胞呼吸；A 点的 CO2 释放量表示细胞呼吸速率 AB 段开始进行光合作用，随光照强度的增强，光合作用强度也增强，但光合作用强度小于细胞呼吸强度 B 点光合作用强度细胞呼吸强度(细胞呼吸释放的 CO2 全部用于光合作用)，此时光照强度称为光的补偿点 BC 段 随光照强度的增强，光合作用强度不断增强 C 点光照强度增强，光合作用强度基本不变，
11、此时光照强度 C点称为光的饱和点，C 点的 CO2 吸收量表示净光合作用速率(3)应用分析 欲使植物正常生长，则光照强度应大于 B 点对应的光照强度。适当提高光照强度可增加作物产量。阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，间作套种时农作物的种类要合理搭配。2CO2 的浓度(1)原理分析：通过影响暗反应阶段，制约 C3 生成。(2)曲线分析 图 1 图 2 走势分析：图 1 和图 2 都表示在一定范围内，光合作用速率随 CO2 浓度的增大而增大，但当 CO2 浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。关键点分析：图 1 中 A 点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的 CO2 浓度，即 CO2 补偿
12、点。图 2 中 A点表示进行光合作用所需 CO2 的最低浓度。图 1 和图2 中的 B 和 B点都表示 CO2 饱和点。(3)应用分析 温室中适当增加 CO2 浓度，如投入干冰等；大棚中“正其行，通其风”，以及多施有机肥来提高 CO2 浓度。3温度(1)原理分析：通过影响酶活性进而影响光合作用。(2)曲线分析 AB 段：随着温度升高，光合作用增强。B 点：光合作用最适温度。BC 段：随着温度升高，光合作用减弱。温度过高时，酶失活，光合作用完全停止。(3)应用分析 适时播种。温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。4水和营养元素(1)水：是光合作用重要的反应物，又可影响气孔的开闭，间接影响
13、 CO2 的吸收，还可影响光合产物的运输，从而影响光合速率。(2)营养元素：影响细胞内许多化合物的合成，从而影响植物体的光合作用，如氮是构成细胞内叶绿素、酶、ATP 等物质的基本元素，可以促进叶面积的增大和叶片数量的增多，从而影响光合作用。其他影响光合作用的因素(1)因叶绿体中色素对各种色光的吸收不同，光质(不同色光)也会影响光合作用强度。(2)光照时间的长短不影响光合作用速率，但可以影响植物体光合作用的总量，从而影响植物的生长。(3)叶龄也会影响光合作用强度，随叶龄的增大，叶面积逐渐增大，光合作用速率也随之增大，到成熟时达到最大，之后随叶片衰老，叶绿素不断分解，光合作用速率随之下降。5多因子
14、变量 图像 含义P 点及 P 点之前时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随横坐标所表示的因子的不断加强，光合速率不断提高；当到 Q 点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素 应用温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当调节温度，增大光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2 进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和 CO2 浓度以提高光合速率 实践应用：各种环境因素同时对植物的光合作用产生影响，请问冬季早晨和夏季早晨限制光合作用的因素分别是什么？提示：冬季早晨温度较低，温度是限制光合作用的主要因素；夏季早晨温度较高，光照较弱，光照是限制光合作用的主要
15、因素。1已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为 25 和30。如图表示该植物在 25 时光合强度与光照强度的关系。若将温度提高到 30 的条件下(其他条件不变)，从理论上讲，图中相应点的移动应该是()Aa 点上移，b 点左移，m 点上移 Ba 点不移，b 点左移，m 点不移 Ca 点下移，b 点右移，m 点下移 Da 点下移，b 点不移，m 点上移 C 温度由 25 升高到 30，对于细胞呼吸而言，达到最适温度，呼吸速率增大；对于光合作用而言，超过最适温度，光合速率下降。因此，a 点因细胞呼吸加强而往下移。b 点为光补偿点，一方面细胞呼吸加强，需较强的光照强度才能产生与细胞呼吸消耗量相当
16、的有机物，另一方面光合速率下降，产生有机物的速率也下降，也需较强的光照强度才能产生与原来等量的有机物，所以 b 点右移；因温度超过光合作用最适温度，酶活性下降，光合作用强度降低，m点下移，故选 C。2某植物净光合速率的变化趋势如图所示，据图回答下列问题：(1)当 CO2 浓度为 a 时，高光强下该植物的净光合速率为_。CO2 浓度在 ab 之间时，曲线_表示了净光合速率随 CO2 浓度的增高而增高。(2)CO2 浓度大于 c 时，曲线 B 和 C 所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_。(3)当环境中 CO2 浓度小于 a 时，在图示的 3 种光强下，该植物细胞呼吸产生的 CO2
17、 量_(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的 CO2 量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高 CO2 浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑_这一因素的影响，并采取相应措施。解析(1)根据曲线图可知，当 CO2 浓度为 a 时，高光强下(曲线 A)该植物的净光合速率为 0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当 CO2 浓度在 ab 之间时，曲线 A、B、C 的净光合速率都随着 CO2浓度的增高而增高。(2)由题图可知，影响净光合速率的因素为 CO2浓度和光强。当 CO2 浓度大于 c 时，由于受光强的限制，光反应产生的H和 ATP 不足，暗反应受到限制，曲线 B 和 C 的
18、净光合速率不再增加。(3)当环境中的 CO2 浓度小于 a 时，在图示的 3 种光强下，植物的净光合速率小于 0，说明该植物此时细胞呼吸产生的 CO2 量大于光合作用吸收的 CO2 量。(4)据图可推测，光强和 CO2 浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高 CO2 浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。答案(1)0 A、B、C(2)光强(3)大于(4)光强 影响细胞呼吸的因素 1影响细胞呼吸的内因遗传因素 遗传物质的不同决定酶的种类和数量不同，进而影响细胞呼吸的类型、速率等。(1)生物的细胞呼吸类型 需氧型生物需在氧气充足的条件下才能正常生活，如人、绝大多数
19、动植物。厌氧型生物需要在无氧条件下才能正常生活，有氧时呼吸作用会受到抑制，甚至不能生长，如乳酸菌、破伤风杆菌。兼性厌氧生物在有氧条件下进行有氧呼吸，在无氧条件下进行无氧呼吸，如酵母菌。(2)不同种、不同生长发育时期或不同组织器官，细胞呼吸速率有差异(以植物为例)不同种类植物的细胞呼吸速率不同，一般旱生植物小于水生植物，阳生植物大于阴生植物。同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。同一植物的不同组织器官呼吸速率不同，一般生殖器官大于营养器官。2影响细胞呼吸的外因环境因素(1)温度 影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影
20、响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在 2535 之间。应用低温储存食品大棚栽培在夜间和阴天适当降温温水和面发得快(2)氧气 影响(如图)：O2 是有氧呼吸所必需的，且 O2 对无氧呼吸过程有抑制作用。aO2 浓度0 时，只进行无氧呼吸。b0O2 浓度10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。cO2 浓度10%时，只进行有氧呼吸。dO2 浓度5%时，有机物消耗最少。应用中耕松土促进植物根部有氧呼吸无氧发酵过程需要严格控制无氧环境低氧储存粮食、水果和蔬菜(3)水分 影响水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应水作为生物化学反应的介质影响反应的进行在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量
21、的减少而减慢 应用粮食在入仓前要进行晾晒处理干种子萌发前进行浸泡处理(4)CO2 影响：CO2 是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行，如右图所示。应用：适当增加 CO2 浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。实践应用：农业上有一句关于锄地(中耕松土)的谚语“锄头下面有肥”，请结合所学知识分析该谚语的合理性。提示：松土可增加土壤中的氧气浓度，促进农作物的有氧呼吸强度，进而增强矿质元素的吸收。1以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中 CO2 释放量和 O2 吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是()A图甲中氧浓度为 a 时的情况对应的是图乙中的 A 点 B图甲中氧浓度为 b 时的情况对应的是图乙中
22、的 CD 段 C图甲的 a、b、c、d 四个浓度中 c 是最适合贮藏的氧浓度 D图甲中氧浓度为 d 时没有乙醇产生 B 图甲中氧浓度为 a 时，细胞只释放 CO2 不吸收 O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应图乙中的 A 点，A 正确；图甲中氧浓度为 b时 CO2 的释放量远远大于 O2 的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应图乙中 AC 段，B 错误；贮藏植物器官应选择 CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度(图甲中的氧浓度 c)，故 C 正确；氧浓度为 d 时，CO2 的释放量与 O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有乙醇产生，D 正确。2(多选)
23、下列现象中能体现细胞呼吸原理应用的是()A稻田要定期排涝 B包扎伤口时，要用透气的消毒纱布 C温室大棚内悬挂发红色光的灯管 D控制通气，可利用醋酸杆菌制醋 ABD 稻田要及时排水，防止植物的根细胞因缺氧而进行无氧呼吸，产生乙醇，对根系造成毒害作用，A 正确；在伤口中可能有破伤风杆菌，氧气能抑制其无氧呼吸，所以要用透气的消毒纱布包扎伤口，B 正确；温室大棚内悬挂发红色光的灯管，有利于植物的光合作用，没有体现细胞呼吸原理，C 错误；醋酸杆菌的代谢类型属于异养需氧型，所以控制通气，可利用醋酸杆菌制醋，D 正确。课堂小结知识网络构建核心语句背诵 1.光照是植物进行光合作用的必要条件，光照强度会影响光合
24、速率；叶绿体中的色素对不同光质的光有不同的吸收值。2.CO2 是光合作用的原料之一；温度对光合作用中酶活性的影响很大；土壤中的水分含量和无机盐的种类也会影响光合速率。3.光合速率可以用单位时间单位叶面积上的 CO2 固定量或 O2 释放量来表示。4.呼吸速率是植物细胞代谢强弱的一个重要指标，常用单位面积或单位重量的植物体在单位时间内所吸收 O2或释放 CO2的量来表示。5.植物细胞呼吸的最适温度一般高于光合作用的最适温度。6.温度通过影响酶活性影响细胞呼吸；氧是细胞进行有氧呼吸的必要条件；CO2 是细胞呼吸的最终产物；植物组织的含水量与呼吸速率也有密切关系。7.植物种类的不同以及同一植物的不同
25、组织器官，也能影响植物细胞的呼吸速率。8.增加光照面积、延长光照时间等可以充分利用光能；适当增强细胞呼吸可以促进作物的生长发育。9.在储藏果蔬时，一般采用适当降低温度或氧浓度的方法，抵制细胞呼吸，以减少有机物的消耗。10.在储藏粮食时，通过降低粮仓的湿度，使储存的种子保持干燥，以抑制细胞呼吸，延长保存期限。课 堂 检 测 巩 固 素 能 1如图曲线 a 表示某种植物在最适温度和 0.03%的 CO2 浓度条件下，光合作用合成量随光照强度变化的曲线。若在 B 点时改变某种条件，结果发生了如曲线 b 的变化，则改变的环境因素是()A适当提高温度B增大光照强度 C适当增加 CO2 浓度D增加酶的数量
26、 C 此时温度已经是最适温度，因此再提高温度会使酶的活性降低，光合作用速率降低；B 点是光照的饱和点，此时光照不是限制光合作用的因素；CO2 的浓度为 0.03%，相对较低，所以增加 CO2浓度会提高光合作用的速率；酶的数量属于内因。2如图为在不同条件下，光合作用速率随光照强度的变化而变化的曲线(Y 表示除光照强度外的其他因素)。下列有关分析不正确的是()A在 OA 段，限制光合作用速率的主要因素是光照强度，而不是 Y B在 AB 段，限制光合作用速率的主要因素有光照强度和 Y C在 BC 段，限制光合作用速率的主要因素是 Y，而不是光照强度 DY 可表示不同的温度或二氧化碳的浓度，其中 Y1
27、Y2Y3 D OA 段，光合作用速率主要取决于光照强度，而不是 Y；AB段，光照强度和 Y 的改变都会影响光合作用速率；BC 段，光照强度的改变不再影响光合作用速率；光合作用速率随温度的升高而升高，超过一定温度后，光合作用速率随温度的升高而下降，Y2 不一定比Y1 低。3(多选)如图所示为苹果果实在一段时间内，随着环境中 O2 浓度的提高，其吸收 O2 量和释放 CO2 量的曲线。结合此图，下列叙述正确的是()AO2 浓度为 b 时，无氧呼吸与有氧呼吸释放的 CO2 量相等 BO2 浓度为 b 时，果实的无氧呼吸水平最低 CO2 浓度为 a 时，若 cdca，则无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸
28、消耗的葡萄糖量相等 DO2 浓度达到 b 以后，果实基本上靠有氧呼吸提供能量 BD O2 浓度为 b 时，吸收 O2 量和释放 CO2 量相等，这时只进行有氧呼吸，A 错误，D 正确；O2 浓度为 b 时，果实的无氧呼吸水平最低，为 0，B 正确；O2 浓度为 a 时，若 cdca，则无氧呼吸与有氧呼吸释放的 CO2 量相等，假设都是 6，则有氧呼吸消耗葡萄糖为 1，无氧呼吸消耗葡萄糖为 3，C 错误。4雨水过多时，农作物发生烂根现象的原因是()A土壤中有毒物质溶解到水中，使根遭到毒害 B土壤中水分充足，微生物繁殖而引起烂根 C土壤中缺乏氧气，根进行无氧呼吸产生乙醇，对根细胞有毒害作用 D土壤
29、因水涝温度低，使根受到低温损害 C 土壤长期被水淹，导致土壤中缺少氧气，根进行无氧呼吸，由于根的无氧呼吸会产生乙醇，对细胞有毒害作用而导致烂根，C正确。5某植物在停止供水和恢复供水条件下，气孔开度(气孔开放程度)与光合速率的变化如下图所示。请回答下列问题：(1)停止供水后，光合速率下降。这是由于水是_的原料，又是光合产物在植物体内_的主要介质。(2)在温度、光照相同的条件下，图中 A 点与 B 点相比，光饱和点低的是_点，其主要原因是_。(3)停止供水一段时间后，叶片发黄，原因是_。此时类囊体结构破坏，提供给暗反应的_减少。解析(1)植物体内缺少水分时光合速率下降，这是由于水是光合作用的原料，
30、同时水也是生物体内物质运输的主要介质，光合产物的运输也离不开水。(2)A 点和 B 点相比，A 点水分供应充足，气孔开度高，二氧化碳的吸收多，光合速率大；而 B 点缺少水分，气孔开度低，二氧化碳的吸收少，光合速率小，所以 B 点的光饱和点比 A 点的低。(3)叶片发黄的主要原因是停止水分供应后，细胞代谢强度下降，叶绿素合成速度减慢甚至停止，或叶绿素被分解。光反应在类囊体膜上进行，为暗反应提供 ATP 和H。答案(1)光合作用 运输(2)B 气孔开度降低，CO2 吸收减少(答出一项即可)(3)叶绿素合成速度变慢或停止(或叶绿素分解)，类胡萝卜素的颜色显露出来(答出一项即可)H和 ATP 点击右图进入 课 后 素 养 落 实 Thank you for watching!
