高考生物光合作用和呼吸作用专题复习讲义

热点 1:光合作用和呼吸作用专题讲义 一、知识结构一、知识结构 影响光合作用速率与细胞呼吸速率的因素 有氧呼吸 光合作用 联 系 细胞呼吸 无氧呼吸 生产实践中的应用 二、考点分析二、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 CO2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 CO2与该温度条 件下植物进行呼吸作用所释放的 CO2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CO2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= 叶片面积 ）的不 土地面积 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 1 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 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。 ② CO2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）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）净光合作用速率（表观光合作用速率）+ +呼吸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 3 光合作用实际葡萄糖生产量＝光合作用葡萄糖净产量+呼吸作用葡萄糖消耗量 特别提醒特别提醒： 植物光合作用吸收