影响光合作用和细胞呼吸的环境因素
【学习目标】
1.探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响；关注光合作用与农业生产及生活的联系。
2.通过曲线分析认识O2浓度、温度、水分等对细胞呼吸的影响。
3.通过种子储藏、酒精发酵等了解细胞呼吸在生产实践中的应用。
【基础知识】
一、影响光合作用的环境因素
1．光照强度
(1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。
(2)曲线解读
项目 生理过程 气体交换 生理状态模型
A点 只进行呼吸作用 吸收O2、释放CO2
AB段 呼吸作用大于光合作用 吸收O2、释放CO2
B点 呼吸作用等于光合作用 不与外界进行气体交换
B点以后 呼吸作用小于光合作用 吸收CO2、释放O2
（3）总光合速率与净光合速率
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
总光合作用 净光合作用 呼吸作用
产氧量 氧气释放量 耗氧量（吸收量）
CO2消耗量（固定量） CO2吸收量 CO2释放量
葡萄糖生产量 葡萄糖积累量 葡萄糖消耗量
（5）阳生植物与阴生植物的比较
2.光质
光质（绿叶中的色素对不同波长的光吸收量不同）
温室大棚中应该选择：选用无色透明的塑料薄膜
无色透明薄膜＞蓝色薄膜＞红色薄膜＞绿色薄膜
3．CO2浓度
(1)原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。
(2)曲线解读
①图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。
②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
③B点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。
4．温度
原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用，主要制约暗反应。
5．水分和矿质元素
原理
（1）水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。
（2）矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。
二、光合作用原理的应用——提高农作物光合作用的措施：
1、温室大棚中，适当增强光照强度（增补蓝紫光等），以提高光合速率，使作物增产；增加光照面积（合理密植，套种、间作）；延长光照时间（轮作）
2、在农业生产上可以通过通风，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率
3、温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
4、施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大，此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。
三、影响细胞呼吸的环境因素
1．内部因素
(1)遗传特性：不同种类的植物呼吸速率不同。
实例：一般来说，旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
(2)生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。
实例：一般在幼苗期、开花期等生长旺盛期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。
(3)器官类型：同一种植物的不同器官呼吸速率不同。
实例：一般生殖器官大于营养器官；幼嫩的组织器官比衰老的组织器官的细胞呼吸速率高。
2．外界因素
(1)温度
原理：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响细胞呼吸速率。
(2)O2浓度
①原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
②解读：
a.O2浓度低时，无氧呼吸占优势。
b．随着O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。
c．当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
d．对总呼吸曲线解析：总呼吸趋势变化是随着氧气浓度变化先降低后升高最后趋于平衡。所以总呼吸最低点为0～10%之间的低氧浓度，故储存水果、蔬菜时除选取零上低温处，还需低氧气浓度。
(3)CO2浓度
原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
(4)含水量
解读：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。
四、细胞呼吸原理的应用
1.选用透气创可贴或消毒纱布。原理：为伤口营造有氧环境，避免厌氧微生物的繁殖，有利于伤口愈合；
2.伤口过深或被锈钉扎伤，需及时就医。原理：避免破伤风芽胞杆菌（只能进行无氧呼吸）进行无氧呼吸而大量繁殖，引起破伤风；
3.酿酒（控制通气）。原理：早期通气，有利于酵母菌进行有氧呼吸，从而快速繁殖；后期密封，有利于酵母菌进行无氧呼吸产生酒精；
4.农作物栽培时及时松土透气。原理：根对无机盐的吸收，为主动运输，消耗能量，土壤板结，影响氧气供应量，进而影响有氧呼吸强度，影响能量供应，及时松土有利于根对无机盐离子的吸收；
5.水果、蔬菜保鲜，粮食干燥储存。应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的自由水含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消耗。水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。降低温度、降低氧气含量可以降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗，延长保质期；粮食（干燥、零上低温、低氧），水果、蔬菜(湿润、零上低温、低氧)
6.提倡慢跑等有氧运动。原理：避免肌肉细胞因供氧不足进行无氧呼吸而产生大量乳酸而使肌肉酸胀无力；
7.稻田定期排水。原理：避免根因无氧呼吸产生大量酒精，对细胞产生毒害作用，造成烂根；
【考点剖析】
考点一： 影响光合作用的环境因素
例1．光合作用的正常进行要受多种因素的影响。一个生物兴趣小组研究了矿质元素含量、光照强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是( )
答案 A
解析 氮元素是构成酶、叶绿素、ATP、NADPH、核酸等的原料，是植物光合作用的必需元素，但光合速率不会随叶片中含N量的增加而持续增大。
考点二：光合作用原理的应用
例2．下列相关措施中，有利于农作物增产的是( )
A．加盖蓝膜，阻止紫外光伤害植物
B．增施有机肥，缩小大棚内昼夜温差
C．薄膜上全天覆盖草帘，防止低温冻伤
D．增设日光灯，延长光照时间
答案 D
解析 加盖蓝膜，会导致光合作用可以利用的光减少，不利于光合作用的进行，A错误；增施有机肥，增大大棚内昼夜温差，有利于有机物的积累，B错误；薄膜上全天覆盖草帘，会阻断光线的进入，不利于光合作用的进行，C错误；增设日光灯，可以提高光照强度，提高光合速率，延长光照时间，有利于光合作用积累有机物，D正确。
考点三：影响细胞呼吸的环境因素
例3．如图为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。下列说法正确的是( )
A．ab段为有氧呼吸，bc段为有氧呼吸和无氧呼吸，cd段为无氧呼吸
B．无论图中何种运动强度下，肌肉细胞CO2的产生量始终等于O2的消耗量
C．bd段无氧呼吸时有机物中的能量大部分以热能形式散失
D．c点之后，无氧呼吸急剧上升，且不再进行有氧呼吸
答案 B
解析 分析题图曲线可知，ab段氧气消耗速率逐渐增加，血液中乳酸水平低且保持相对稳定，说明以有氧呼吸为主，bc段乳酸水平逐渐增加，说明无氧呼吸逐渐加强，cd段氧气消耗速率较高，血液中乳酸水平升高，说明该阶段在进行有氧呼吸的同时，无氧呼吸的强度不断增大，A、D项错误；人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，有氧呼吸过程中O2的吸收量与CO2的释放量相等，因此无论图中何种运动强度下，肌肉细胞CO2的产生量都等于O2的消耗量，B项正确；无氧呼吸过程有机物氧化分解不彻底，释放的能量少，大部分能量储存在不彻底的氧化产物乳酸中，C项错误。
考点四：细胞呼吸原理的应用
例4．在生产和生活中，常常用到细胞呼吸的原理，下列各项中利用了细胞呼吸原理的是( )
①真空包装水果延长保质期 ②酸奶的制作 ③利用酵母菌酿酒 ④给农作物施肥以增加其产量 ⑤医学上通过通入氧气来驱赶肚子里的蛔虫 ⑥消化不良时食用多酶片
A．①②③⑤ B．①②③⑥
C．②③④⑤ D．③④⑤⑥
答案 A
解析 给农作物施肥是为农作物提供矿质元素；多酶片中含多种酶类，消化不良时食用多酶片利用的是酶的催化作用，和细胞呼吸没有直接关系。
【真题演练】
1．图1是某高等植物叶肉细胞部分结构示意图，其中a～h为气体的相对值；图2为光照强度对该叶肉细胞CO2吸收量的影响，下列叙述错误的是（ ）
A．在图2甲时，图1中b、c、d、e的值均为零
B．在图2乙时，图1中该叶肉细胞中h＝c，、d＝g
C．图1中当b、e为零且a、f不为零时，对应图乙的甲乙段
D．图2中光照强度在丁点及之后，光合速率与呼吸速率相等
【答案】D
【解析】1、图1中线粒体从叶绿体和外界吸收氧气，将CO2提供给叶绿体和外界，而叶绿体可以为线粒体提供O2，同时可以吸收外界和线粒体释放的CO2。
2、图2中随着光照强度增加，光合作用 不断增加后达到饱和。甲点表示呼吸作用。
A、图2的甲只有呼吸作用，叶绿体不能吸收CO2和释放氧气，只有线粒体吸收氧气和释放CO2，因此图1中只有h、a、f、g，而b、c、d、e的值均为零，A正确；
B、图2的乙时，光合作用=呼吸作用，因此线粒体释放的CO2被叶绿体刚好全部吸收，即h=c，d＝g，B正确；
C、图1中当b、e为零且a、f不为零时，说明线粒体除了吸收叶绿体产生的氧气，还需要从外界吸收氧气，因此叶肉细胞呼吸速率大于光合速率，对应图乙的甲乙段，C正确；
D、图2中光照强度在丁点及之后，光合作用达到饱和，此时光合速率大于呼吸速率，D错误。
2．在CO2浓度为0．03%和适宜的恒定温度条件下，测定植物甲和植物乙在不同光照强度下的光合速率，结果如图。下列有关分析正确的是（ ）
A．a点时，植物甲不进行光合作用
B．c点时，植物甲和植物乙制造的有机物一样多
C．b点时，植物乙的叶肉细胞中光合作用强度等于细胞呼吸强度
D．若增加CO2浓度，d点将向右上方移动
【答案】D
【解析】据题意可知，图示曲线是在CO2浓度为0.03%和适宜的恒定温度条件下测定的。图中可以看出，纵坐标测定的是植物的净光合速率，植物甲呼吸作用（50个单位）强度大于植物乙（20个单位）；植物甲的光补偿点为a点，光照强度为1千勒克斯，植物乙的光补偿点为b点，光照强度为3千勒克斯；图中c点时两种植物的净光合速率相等。
A、光照强度为a点时，为植物甲的光补偿点，此时植物甲的光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误；
B、光照强度为c点时，植物甲和植物乙的净光合速率相同，但呼吸作用不同，因此植物甲和植物乙制造的有机物不一样，甲大于乙，B错误；
C、光照强度为b点时，为植物乙的光补偿点，此时植物乙的光合作用强度等于呼吸作用强度，但植物乙的叶肉细胞中光合作用速率大于呼吸作用速率，C错误；
D、d点时植物乙达到光饱和点，因此光照强度不再是限制因素，而题中又提出“适宜的恒定温度条件”，因此此时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓度，D正确。
3．在大棚蔬菜栽培过程中，不能有效提高蔬菜产量的措施是
A．施农家肥 B．合理灌溉
C．合理密植 D．保持昼夜恒温
【答案】D
【解析】目前认为植物产量的构成与光合产物直接相关，光合速率提高是植物产量提高的主要目标，影响光合作用速率的外界因素是光照强度、二氧化碳浓度和温度等。
A、施农家肥可通过微生物的分解作用产生更多的二氧化碳，进而促进光合作用，提高光合速率，与题意不符，A错误；
B、合理灌溉能实时满足农作物对水的需求，从而提高光合作用速率，提高光合产量，与题意不符，B错误；
C、合理密植能最大限度增加有效光合作用的面积，同时也不至于由于光合作用面积增加引起的呼吸速率提高导致净光合速率下降，因此合理密植能提高光合速率，进而提高产量，与题意不符，C错误；
D、温度通过影响酶活性来影响光合作用和呼吸作用，保持昼夜恒温不利于农作物产量的提高，在晚上只有光合作用，可适当降低温度降低酶活性来降低呼吸消耗，进而促进光合产量的提高，即适当降低夜间温度可提高产量，与题意相符，D正确。
4．在农业生产中，无论是大田种植还是温室栽培，都要充分考虑环境因素对光合作用强度的影响。下列措施中不能提高光合作用强度的是（ ）
A．适当补充人工光照 B．适时适量浇灌
C．适当提高CO2浓度 D．加大O2供应
【答案】D
【解析】绿色植物的光合作用是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在合成的有机物中的过程。
A、适当补充人工光照可以增大光照强度，从而提高光合作用的强度，A正确；
B、水是光合作用的原料，适时适量浇灌也能提高气孔开度，增加CO2的吸收，提高光合作用的强度，B正确；
D、CO2是光合作用的原料之一，适当提高CO2浓度可以提高光合作用强度，C正确；
D、氧气是细胞有氧呼吸的原料之一，加大O2供应不能提高光合作用的强度，D错误。
5．家庭酿酒过程中，密闭容器内酵母菌呼吸速率变化情况如图所示（呼吸底物为葡萄糖），下列叙述正确的是（ ）
A．0~8h，容器内的水含量由于酵母菌的细胞呼吸消耗而不断减少
B．6小时以后，取容器内的液体用酸性的重铬酸钾溶液检测，现象是出现橙色
C．0~6h间，酵母菌的能量转换效率与6~10h间能量转换效率大致相同
D．6h左右酵母菌开始产生酒精，6~10 h酒精产生速率逐渐增大
【答案】D
【解析】酵母菌属于兼性厌氧性，在有氧条件可以进行有氧呼吸产生二氧化碳和水，在无氧条件下可以无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。在有氧呼吸过程吸收的氧气量等于二氧化碳的释放量，而无氧呼吸不吸收氧气反而释放二氧化碳，因此6h以后压强才开始不断增加。酒精的产生开始于无氧呼吸，从曲线可知开始于6h。
A、从图中曲线信息可知，0～6h内酵母进行有氧呼吸较强，在6～8h间既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，有氧呼吸产生水，所以容器内的水含量由于酵母菌的呼吸而增多，A错误；
B、酒精的产生开始于无氧呼吸，分析曲线可知开始于6h，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应变为灰绿色，B错误；
C、0~6h间，酵母菌进行有氧呼吸，6-12h间，酵母菌主要进行无氧呼吸，有氧呼吸的能量转换效率高于无氧呼吸转换效率，C错误；
D、据图可知，在酵母菌在第6h开始进行无氧呼吸产生酒精，据图曲线可知，6～10 h间，无氧呼吸速率加快，酒精产生速率逐渐增大，D正确。
6．如图表示苹果果肉细胞在不同氧浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述错误的是（ ）
A．氧气浓度为0时，该器官释放CO2最多
B．氧气浓度在约3%时，有利于保存苹果果实
C．氧气浓度在8%时，该细胞主要进行无氧呼吸
D．氧气浓度在15%时，该细胞只进行有氧呼吸
【答案】C
【解析】分析曲线图可知：氧气浓度为0时，只进行无氧呼吸；P点对应的氧气浓度下，只进行有氧呼吸。
A、氧气浓度为0时，该器官只进行无氧呼吸，此时释放的CO2最多，A正确；
B、由图可知，氧气浓度在约3%时二氧化碳释放量最小，呼吸作用消耗的有机物最少，该氧气浓度下利于保存苹果果实，B正确；
C、氧气抑制无氧呼吸，氧气浓度在8%时，该细胞主要进行有氧呼吸，C错误；
D、氧气浓度在10%以上时，氧气吸收量等于二氧化碳的释放量，该器官只进行有氧呼吸，D正确。
7．细胞呼吸的原理在生产和生活中得到了广泛的应用。下列叙述错误的是（ ）
A．种子入库前干燥脱水处理使种子中结合水与自由水的比值增大
B．相对于玉米种子，等质量的油菜种子萌发需要更多氧气，宜浅播
C．提倡慢跑等有氧运动的原因之一是有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸
D．制作面包时，加酵母菌后密封，酵母菌产生的CO2可使面包变得松软
【答案】D
【解析】细胞呼吸原理的应用：种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，有利于根细胞对矿质离子的主动吸收；利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒，利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头；提倡慢跑等有氧运动，是不致因剧烈运动导致氧的不足，使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸，引起肌肉酸胀乏力；粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存。
A、种子入库前干燥脱水处理，使自由水含量减少，种子中结合水与自由水的比值增大，降低种子的呼吸作用，有利于种子的储存，A正确；
B、与富含淀粉的玉米种子相比，油菜种子含脂肪较多，相同质量的脂肪与糖类相比，脂肪含有较多的C、H元素，氧元素含量相对较少，脂肪氧化分解需要较多的氧气，需要适当浅播，B正确；
C、提倡慢跑等有氧运动的原因之一是避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸，导致肌肉酸痛，C正确；
D、做面包时，经常要用到酵母菌，加酵母菌后不需要密封，酵母菌可以分解面粉中的葡萄糖，产生二氧化碳，二氧化碳是气体，遇热膨胀逸出而形成小孔，使得面包暄软多孔，D错误。
8．将恒温动物体细胞离体培养，其代谢率随培养液温度变化是（ ）
A．在不高于该动物正常体温范围内，温度越高，代谢率越高
B．在不低于该动物正常体温范围内，温度越低，代谢率越高
C．在细胞生存的极限温度范围内，代谢率不随温度变化而变化
D．在细胞生存的适宜温度范围内，代谢率不随温度变化而变化
【答案】A
【解析】恒温动物体细胞离体培养后，细胞所处的温度随外界环境变化而变化，其代谢速率会随着温度变化而有所变化，温度过高可能会导致酶失活，进而导致细胞死亡。
A、在不高于该动物正常体温范围内，其细胞内酶的活性水温度升高而升高，因此，代谢率越高，A正确；
B、在不低于该动物正常体温范围内，温度越低，代谢率越高，但依然低于其正常温度条件下的代谢速率，B错误；
C、在细胞生存的极限温度范围内，代谢率会随温度变化而变化，但在正常体温条件下代谢速率最高，C错误；
D、在细胞生存的适宜温度范围内，代谢率随温度变化而变化，因为温度会影响酶活性，D错误。
【过关检测】
1．图是探究某植物净光合速率受光质与CO2浓度影响的曲线。下列说法不正确的是（ ）
A．该实验的自变量是CO2浓度和光质
B．随着CO2浓度的增加，净光合速率不断增加
C．CO2浓度大于300μL·L-1，红光下植物开始出现有机物的积累
D．叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以红光的曲线高于黄光的曲线
【答案】B
【解析】叶绿体中的色素主要分布在类囊体的薄膜上，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
A、由图可知，该实验的自变量是CO2浓度和光质，A正确；
B、随着CO2浓度的增加，净光合速率不断增加到一定程度后保持不变，B错误；
C、由图可知，CO2浓度大于300μL·L-1，红光下植物的净光合速率大于零，开始有有机物的积累，C正确；
D、因为光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，故红光的曲线高于黄光的曲线，D正确。
2．某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是（ ）
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
【答案】D
【解析】光合作用会吸收密闭容器中的CO2，而呼吸作用会释放CO2，在温度和光照均适宜且恒定的情况下，两者速率主要受容器中CO2和O2的变化影响。
A、初期容器内CO2含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2含量下降，O2含量上升，A错误；
B、根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2含量下降,所以说明植物光合作用大于呼吸作用，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；
CD、初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
3．如图为某植物叶肉细胞结构示意图，a﹣f表示气体，请据图分析，不正确的一项是（ ）
A．图中a、c、e分别表示二氧化碳、氧气、氧气
B．当光合作用强度小于呼吸作用强度时，图中存在箭头c、d、e、f
C．当光合作用强度等于呼吸作用强度时，图中存在箭头c、d
D．当光合作用强度大于呼吸作用强度时，图中存在箭头a、b
【答案】D
【解析】据图分析A是叶绿体，是光合作用的场所；B是线粒体，是有氧呼吸的主要场所。a、d、f都表示二氧化碳，b、c、e都表示氧气。
A、叶绿体能产生氧气，消耗二氧化碳，线粒体相反，图中a、d、f都表示二氧化碳，b、c、e都表示氧气，A正确；
B、当光合作用强度小于呼吸作用强度时，线粒体需要从外界吸收氧气并释放二氧化碳，因此图中存在的箭头有c、d、e、f，B正确；
C、当光合作用强度等于呼吸作用强度时，不需要与外界发生气体交换，图中存在的箭头有c、d，C正确；
D、当光合作用强度大于呼吸作用强度时，叶绿体需要从外界吸收二氧化碳并释放氧气，因此图中存在的箭头有c、d、a、b，D错误。
4．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 ℃时光合作用强度与光照强度的关系，若将温度提高到30 ℃的条件下（原光照强度和CO2浓度等不变），从理论上讲，图中相应点的移动应该是（ ）
A．a点上移，b点左移，m值增加
B．a点不移，b点左移，m值不变
C．a点下移，b点右移，m值下降
D．a点下移，b点不移，m值上升
【答案】C
【解析】分析题图，a表示呼吸作用强度。b为光补偿点，此时光合作用强度等于呼吸作用强度。m表示最大光合作用强度。
【详解】
根据题意，某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，温度从25℃提高到30℃后，光合速率降低，呼吸速率增大。图中a点代表呼吸速率，故a点下移；b点呼吸速率等于光合速率， 由于呼吸速率增大，光合速率降低，需要更大的光照强度才能使光合速率等于呼吸速率，故b点右移；m表示最大光合作用强度，由于光合速率减慢，故m值下降。
5．下列关于农业生产过程中所使用的方法及原理叙述，不正确的是（ ）
A．施用农家肥可以增加空气中的CO2含量，从而使农作物增产
B．阴生植物和阳生植物间行种植，通过提高光能利用率来提高单位面积产量
C．农作物栽种密度越大，接受到光照的叶面积也越大，单位面积产量越高
D．施肥后及时松土，可以提高根尖有氧呼吸强度，为吸收矿质元素提供能量
【答案】C
【解析】提高农作物的光能的利用率的方法有：
（1）延长光合作用的时间；（2）增加光合作用的面积（合理密植，间作套种）；（3）
必需矿质元素的供应；（4）增加CO2的供应（温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度）。
A、施用农家肥后 经过微生物的作用将农家肥中的有机物分解成二氧化碳和其他无机物，因而可以使空气中的CO2增加，从而使农作物增产，A正确；
B、在同一块土地上将阳生植物与阴生植物合理搭配种植可充分利用光照，从而提高光能利用率，进而提高单位面积产量，B正确；
C、作物密植要合理，太密使叶片呼吸作用总量增加，但有效的光合面积无法增加，从而导致光合产物大量被作物自身消耗而导致产量下降，C错误；
D、施肥后及时松土，可以提高根尖有氧呼吸强度，为吸收矿质元素提供能量，因为矿质元素吸收方式为主动运输，D正确。
6．光合作用和呼吸作用在生产生活中有着广泛的应用，下列叙述错误的是（ ）
A．维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差，有利于植物体内有机物的积累
B．合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率
C．给板结的土壤松土有利于促进根细胞的呼吸作用
D．塑料大棚用蓝紫色的薄膜，有利于提高瓜果蔬菜的产量
【答案】D
【解析】影响光合作用强度的限制因素有：温度、光照强度、二氧化碳浓度、水、土壤中矿质元素含量，由于在大田中，一般水分和矿质元素的供应往往是充足的，所以平时影响光合作用的因素主要是温度、光照强度和二氧化碳浓度。
A、维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差，有利于植物有机物的积累，白天升高温度提高光合作用，夜晚降低温度有利于降低有机物的消耗，A正确；
B、合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率，因而可提高农作物产量，B正确；
C、给板结的土壤松土有利于提高土壤中氧气的量，促进根细胞的有氧呼吸，C正确；
D、无色透明的塑料大棚，能透过各种颜色的光，棚内的植物在吸收红光和蓝紫光的同时，也能吸收其它波长的光，塑料大棚用无色透明薄膜更有利于提高瓜果蔬菜的产量，D错误。
7．如图表示一天内植物二氧化碳吸收量的变化。以下分析不正确的是（ ）
A．在P点，有机物既有消耗也有合成
B．Q点积累NADPH和ATP
C．R点二磷酸核酮糖含量相对S点较高
D．S点单位时间释放O2量低于Q点
【答案】B
【解析】一天中光照、温度均会发生变化，影响光合作用强度，纵坐标为植物二氧化碳吸收量，代表净光合速率。
A、P点二氧化碳吸收量，说明光合作用强度等于呼吸作用强度，有机物既有消耗也有合成，A正确；
B、光反应产生的NADPH和ATP会用于暗反应中三碳化合物的还原，不会积累，B错误；
C、R点由于中午蒸腾作用强导致气孔缩小，二氧化碳吸收量小于S点，二磷酸核酮糖（C5）消耗减少，含量相对S点较高，C正确；
D、S点二氧化碳吸收量小于Q点，说明光合作用强度较弱，单位时间释放O2量低于Q点，D正确。
8．如图曲线a表示某种植物在最适温度和CO2浓度恒定的条件下，光合作用强度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所示的变化，则改变的环境因素是（ ）
A．适当提高温度
B．增大光照强度
C．增加酶的数量
D．适当增加CO2浓度
【答案】D
【解析】据图分析：a曲线表明在一定的范围内随光照强度增加光合作用增强，超过一定的光照强度，光合作用不再随光照强度增加而增强，B点之后限制光合作用的因素可能是二氧化碳的浓度。
A、由于曲线a是最适宜温度，因此适当提高温度，酶的活性降低而使光合作用强度减弱，A错误；
B、分析题图可知，B点之后光照强度已不再是限制光合作用的因素，光照强度增加，光合作用强度不会增强，B错误；
C、酶的数量不是环境因素，而是植物内部因素，C错误；
D、由于二氧化碳是光合作用的原料，B点之后限制因素是光照强度以外的因素，因此二氧化碳浓度适当增加，光合作用强度增强，D正确。
9．为探究遮荫对青钱柳的光合特性和生长的影响，某研究组将生长状态一致的青钱柳均分为3组，每组给予不同程度的遮荫处理，其它实验条件均一致，一段时间后，测得各组最大净光合速率、株高和地径（苗干距离地表面10cm处的树干直径）的值如下表所示。下列叙述正确的是（ ）
组别 遮荫度 最大净光合速率/μmol·m-2·s-1 株高/cm 地径/cm
A1 全光 11.7 150.3 1.85
A2 透光50% 11.0 182.7 1.62
A3 透光20% 5.4 98.9 1.13
A．该实验的自变量是遮荫度和最大净光合速率
B．若提高A3组的透光率，则最大净光合速率、株高和地径都会持续增加
C．若适当提高A3组的CO2浓度，则其最大净光合速率会增加
D．A2组的遮荫处理更有利于青钱柳的光合特性和生长
【答案】D
【解析】1、实验过程中可以变化的因素称为变量。其中人为改变的变量叫自变量，随着自变量的变化而变化的变量称做因变量。
2、CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。在一定范围内随CO2浓度的增大，光合速率逐渐增加，当CO2浓度达到一定值时，再增大CO2浓度，光合作用速率将不再增加。应用在农业生产上可以通过“正其行、通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。
A、分析表格及题意可知，该实验的自变量是遮荫度，A错误；
B、分析表格可知，若适当提高A3组的透光率，如从20%提高至50%，则随着光照强度的增加，最大净光合速率、株高和地径都会增加，但从50%继续提高至100%时，株高并未持续增加，B错误；
C、题中未给出CO2浓度，若CO2浓度较低，则适当提高CO2浓度会增加最大净光合速率，若CO2浓度已经饱和，此时再增加CO2浓度，不会对最大净光合速率产生影响，C错误；
D、A2组的遮荫处理下，最大净光合速率和地径均在较高水平，株高三组处理中的最高值，更有利于青钱柳的光合特性和生长，D错误。
10．将大小、生理状况相同的若干绿叶保持活性等分成4组，在不同温度下分别暗处理1h，再光照1h（光强相同），测其重量变化，得到如下表的数据。据表分析正确的是（ ）
组别 一 二 三 四
温度℃ 27 28 29 30
暗处理后重量变化/mg －1 －2 －3 －1
光照后与暗处理前重量变化/mg ＋3 ＋3 ＋3 ＋1
A．29℃下的叶片呼吸强度最弱 B．27℃下的真光合速率为5mg/h
C．27与28℃下的净光合速率相等 D．30℃光照下的叶片不积累有机物
【答案】B
【解析】黑暗处理下减少的重量表示呼吸消耗量，光照前后质量变化表示净光合量，即光照后与暗处理前的重量变化+暗处理后重量变化量的绝对值。
A、暗处理后重量变化即呼吸消耗量，据表可知，29℃下的叶片呼吸强度最强，A错误；
B、27℃时，该植物制造的有机物量为1+1+3=5mg，B正确；
C、27℃时，该植物净光合量为1+3=4mg，28℃时，该植物的净光合量为2+3=5mg，两者不相等，C错误；
D、30℃光照下净光合速率=1＋1=2（mg/h），D错误。
11．如图表示O2浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼吸速率的影响，下列叙述错误的是（ ）
A．与A点相比，B点时与有氧呼吸相关酶的活性较低
B．与B点相比，限制C点有氧呼吸速率的因素有氧浓度和温度
C．氧浓度不变，A点时适当提高温度，细胞有氧呼吸速率可能增大
D．由图可知，细胞有氧呼吸的最适温度位于30℃和35℃之间
【答案】D
【解析】影响细胞呼吸的主要因素有温度、氧气浓度等。温度是影响酶的活性来影响呼吸速率的，所以呼吸速率有一个最适的温度；在无氧条件下植物进行有氧呼吸，当氧气浓度增加时，有氧呼吸逐渐加强，无氧呼吸逐渐减弱。
A、30℃时有氧呼吸的速率大于20℃时的呼吸速率，说明与A点相比，B点时与有氧呼吸相关酶的活性较低，A正确；
B、与B点相比，C点O2浓度低，温度低，所以与B点相比，限制C点有氧呼吸速率的因素是O2浓度和温度，B正确；
C、从图中可以看出，30℃时可能最接近酶的最适温度，如果酶的最适温度是31℃，则适当升高温度会提高呼吸速率，C正确；
由题图可知，30℃条件下氧气充足时有氧呼吸最强，说明有氧呼吸的最适宜温度在30℃左右，即20℃～35℃之间，D错误。
12．下列有关生物学原理在生产、生活中的应用叙述，错误的是（ ）
A．包扎伤口时需要选用气密性好的消毒材料制成创可贴
B．在零上低温、低氧和一定湿度条件下保存水果和蔬菜有利于保鲜
C．盆栽要经常松土是因为土壤板结后，透气性差影响根系的生长和离子的吸收
D．在公园中移栽绿化树时去掉大部分枝叶，是为了减少植物体内水分的散失
【答案】D
【解析】常考的细胞呼吸原理的应用：1、用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。2、酿酒时：早期通气--促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖，后期密封发酵罐--促进酵母菌无氧呼吸，利于产生酒精。3、食醋、味精制作：向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。4、土壤松土，促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素吸收供应能量。5、稻田定期排水：促进水稻根细胞有氧呼吸。6、提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
A、包扎伤口时需要选用气密性好的消毒材料制成创可贴，增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸，A正确；
B、保存水果和蔬菜要在零上低温、低氧和一定湿度条件下，有利于保鲜，B正确；
C、盆栽要经常松土是因为土壤板结后，透气性差，抑制根的有氧呼吸，影响根系的生长和离子的吸收，C正确；
D、在公园中移栽绿化树时不能去掉大部分枝叶，影响成活，D错误。(共19张PPT)
影响细胞呼吸的因素
高中生物学 必修1
第三章 第四节
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
农民伯伯晒“丰收”
农民王伯伯在台风来临之前抢收了五千多斤水稻，不料在运输的途中水稻淋了大雨。阴雨连绵数天，王伯伯将淋了雨的粮食堆在粮仓里。一周后雨停了，五千多斤粮食变成了四千七百多斤。王伯伯很纳闷，同学们能利用学过的知识给他一个解释吗？
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量
条件
产物
酶
从上述反应式分析得出，影响细胞呼吸的环境因素有：
温度、O2浓度、CO2浓度、含水量等。
一、影响细胞呼吸的环境因素
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
一、呼吸速率
呼吸速率又称呼吸强度，指在一定温度下，单位重量的活细胞在单位时间内消耗氧气或释放二氧化碳的量，呼吸速率的大小可反映某生物体代谢活动的强弱。
呼吸速率=单位时间释放的CO2量
或消耗的O2量
或葡萄糖等有机物的消耗量
注意：测定绿色植物的呼吸速率必须在黑暗条件下进行，以排除光合作用的影响。
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
温度
呼吸速率
1. 影响细胞呼吸的环境因素——温度
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
0
生活中的应用：
生产上，人们常利用这一原理在零上低温下储存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，抑制呼吸作用，减少有机物的消耗，可达到提高产量的目的。
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
有氧呼吸总反应式：
无氧呼吸总反应式：
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
C6H12O6
2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量
酶
1mol
6mol
6mol
1mol
2mol
消耗同等质量的糖，有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2之比：
3：1
温故知新
(1)看反应物和产物
①消耗O2或产物中有H2O，一定存在 。②产物中有酒精或乳酸，一定存在 。
(2)看物质的量的关系
根据CO2释放量与O2消耗量判断
①不消耗O2，释放CO2→只进行产 的无氧呼吸。②不消耗O2，不释放CO2→只进行产 的无氧呼吸。③CO2释放量等于O2吸收量→只进行 呼吸或既进行有氧呼吸又进行产 的无氧呼吸。④CO2释放量大于O2吸收量→既进行 呼吸又进行产 的无氧呼吸。
⑤CO2释放量小于O2吸收量→
有氧呼吸
无氧呼吸
酒精
乳酸
有氧
乳酸
有氧
酒精
小组讨论：判断细胞呼吸的方式
氧化分解的底物是其他有机物，例如脂肪，不是糖类。
将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1 h后测定O2的吸收量和CO2的释放量，结果如下表所示，分析回答以下问题：
O2浓度 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25%
O2吸收量/mol 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8
CO2释放量/mol 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8
1. 苹果果肉细胞在O2浓度为0～3%和5%～25%时，分别进行哪种方式的细胞呼吸？
2. 储藏苹果时，应将O2浓度控制在多少？为什么？
3. 苹果果肉细胞的有氧呼吸速率会随着O2浓度的升高而加快吗？
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
探究活动一：氧气浓度对细胞呼吸的影响
1、影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，
且O2对无氧呼吸过程有 作用。
(1) O2浓度＝0时，只进行 呼吸。
(2) 0和 呼吸。(3) O2浓度≥10%时，只进行 呼吸。(4) O2浓度＝ 时，有机物消耗最少。
抑制
无氧
有氧
无氧
有氧
5%
（此时CO2释放最少→有氧呼吸较弱，无氧呼吸受到抑制，细胞呼吸作用最弱）
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
2.影响细胞呼吸的环境因素——氧气浓度
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
①中耕松土促进植物根部有氧呼吸
②无氧发酵过程需要严格控制无氧环境
③低氧储存粮食、水果和蔬菜
3.影响细胞呼吸的环境因素——水
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
0
呼吸速率
含水量
（1）原理：水既是反应物，又是生成物。在一定范围内，细胞呼吸随含水量的增加而加快，超过一定范围,细胞呼吸会受到抑制。
（2）生活中的应用：干种子浸泡，有利于萌发；贮藏种子时，须降低含水量，使种子处于风干状态，从而使呼吸作用降至最低，以减少有机物的消耗
4.影响细胞呼吸的环境因素——CO2浓度
呼吸强度
CO2浓度
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
0
（1）原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会_____(填 “促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
（2）生活中的应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼 吸，减少有机物的消耗。
抑制
三、影响细胞呼吸的内部因素
1. 不同种类的植物，呼吸速率不同
2. 同一植物不同器官或组织，呼吸速率不同
3. 同一植物不同生长发育时期，呼吸速率不同
水生植物>旱生植物 ，阳生植物>阴生植物
生殖器官>营养器官
幼苗期细胞>成熟期细胞
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
呼吸原理应用
抑制呼吸
透气性的创可贴
水果蔬菜保鲜
粮食贮藏
给土壤松土
稻田定期排水
有氧运动
制作食醋、味精
密封酿酒
促进呼吸
四、呼吸原理的应用总结
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素（二）
1. 下图是外界条件对植物呼吸速率影响的曲线图，以下分析不正确的是( )
A. 由甲图可知，细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度
B. 乙图中曲线I表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸
C. 甲图中BC段下降的原因是温度升高，导致酶的活性降低
D. 曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到呼吸酶数量的限制
B
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0
0
2. 下列有关细胞呼吸在生产和生活中应用的叙述，错误的是（ ）
A. 面团“发起”是酵母菌产生CO2所致
B. 干燥和无氧的环境有利于蔬菜的长期保鲜
C. 利用乳酸菌制作酸奶的过程中需隔绝空气
D. 黑暗条件下绿豆萌发成豆芽的过程中，有机物总量不断减少
B
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3.“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来”，古人为了吃到鲜荔枝，需要动用大量的人力、物力，而现在通过控制下列哪组条件，便可轻松获得新鲜荔枝( )
A. O2浓度低、CO2浓度高、零上低温、湿润
B. O2浓度低、CO2浓度高、零下低温、干燥
C. 无O2、高CO2浓度、零上低温、湿润
D. O2浓度低、CO2浓度低、零下低温、干燥
A
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5. 以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是（ ）
A. 甲图中氧含量为a时的情况对应的是乙图中的A点
B. 甲图中氧含量为b时的情况对应的是乙图中的CD段
C. 甲图中a、b、c、d这4种氧含量中，c是最适合贮藏果蔬的
D. 甲图中氧含量为d时，没有酒精产生
B
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