高三生物二輪復(fù)習(xí)課件氣孔與胞間CO2影響光合作用

氣孔與胞間CO2影響光合作用

氣孔是植物葉片與外界進(jìn)行氣體交換的主要通道。通過(guò)氣孔擴(kuò)散的氣體有O2、CO2和水蒸氣。氣孔的運(yùn)動(dòng)可以影響光合作用、細(xì)胞呼吸及蒸騰作用。1.氣孔的結(jié)構(gòu)及分布

氣孔由兩個(gè)腎形的保衛(wèi)細(xì)胞(內(nèi)含葉綠體)構(gòu)成。氣孔一般分布在陸生植物如陽(yáng)生植物下表皮，浮水植物只在上表皮分布。一.氣孔導(dǎo)度與光合作用2.氣孔的開(kāi)閉植物氣孔的開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵在于保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹變化。由于保衛(wèi)細(xì)胞的內(nèi)外壁厚度不一樣，當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹時(shí)，較薄的外壁就會(huì)伸長(zhǎng)，細(xì)胞向內(nèi)彎曲，于是氣孔就張開(kāi)；當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞失水時(shí)，氣孔就關(guān)閉了。3.調(diào)節(jié)氣孔開(kāi)閉的因素(1).水分調(diào)節(jié)

保衛(wèi)細(xì)胞是一種濕度敏感細(xì)胞，植物可用來(lái)應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境濕度的變化。氣孔會(huì)產(chǎn)生非常敏感的直接反應(yīng)。單葉或整株植物處于干旱的環(huán)境中時(shí)，由于葉片和空氣之間存在較大的蒸氣壓差，植物的蒸騰會(huì)增加。此時(shí)，植物為防止植物體過(guò)量失水，氣孔導(dǎo)性隨即下降，蒸騰作用也隨之降低，最終降低了植物由于大氣干旱而遭受傷害的可能性。在久晴不雨的干熱天和夏天中午，氣孔導(dǎo)度較小，這主要是由保衛(wèi)細(xì)胞失水，體積變小，細(xì)胞壁伸直而導(dǎo)致;而在久雨之后，細(xì)胞吸水膨脹，保衛(wèi)細(xì)胞受到擠壓無(wú)法打開(kāi)，所以白天也處于關(guān)閉狀態(tài)。（2）溫度調(diào)節(jié)

一般來(lái)講，植物氣孔開(kāi)放程度隨溫度的增加而增加，在30℃

～50℃

時(shí)，氣孔開(kāi)度最大。（3）光調(diào)節(jié)

氣孔對(duì)光的這種反應(yīng)保證了大部分植物氣孔只有在進(jìn)行CO2同化的時(shí)候才開(kāi)放，這可保證植物盡可能多地從環(huán)境獲取CO2，盡可能少地減少水分損失。而在日落時(shí)，細(xì)胞pH值增加，糖轉(zhuǎn)換為淀粉，細(xì)胞內(nèi)的水滲透壓下降而導(dǎo)致失水，引起氣孔關(guān)閉。也有研究表明，光能促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)蘋(píng)果酸鉀的大量形成，使氣孔細(xì)胞滲透壓增加進(jìn)而促進(jìn)氣孔的開(kāi)放。氣孔對(duì)光的這種反應(yīng)保證了大部分植物氣孔只有在進(jìn)行CO2同化的時(shí)候才開(kāi)放，這可保證植物盡可能多地從環(huán)境獲取CO2，盡可能少地減少水分損失。（4）CO2調(diào)節(jié)

研究發(fā)現(xiàn)，在氣孔下腔細(xì)胞間隙中CO2濃度與氣孔導(dǎo)度之間有一個(gè)反饋環(huán):胞間CO2濃度降低時(shí)，氣孔張開(kāi)，胞間CO2增加；反之，氣孔關(guān)閉，胞間CO2降低。（5）植物激素細(xì)胞分裂素促進(jìn)氣孔開(kāi)放，而脫落酸卻引起氣孔關(guān)閉。

1.(2019·全國(guó)卷Ⅰ，29)將生長(zhǎng)在水分正常土壤中的某植物通過(guò)減少澆水進(jìn)行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開(kāi)度減小。回答下列問(wèn)題。 (1)經(jīng)干旱處理后，該植物根細(xì)胞的吸水能力________。 (2)與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會(huì)________，出現(xiàn)這種變化的主要原因是_________________________________________________。增強(qiáng)降低氣孔開(kāi)度減小使供應(yīng)給光合作用所需的CO2減少專項(xiàng)微練(3)有研究表明：干旱條件下氣孔開(kāi)度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請(qǐng)以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這一結(jié)論。要求簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。答案取ABA缺失突變體植株在正常條件下測(cè)定氣孔開(kāi)度，經(jīng)干旱處理后，再測(cè)定氣孔開(kāi)度。預(yù)期結(jié)果是干旱處理前后氣孔開(kāi)度不變。將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進(jìn)行ABA處理，另一組作為對(duì)照組，一段時(shí)間后，分別測(cè)定兩組的氣孔開(kāi)度。預(yù)期結(jié)果是ABA處理組氣孔開(kāi)度減小，對(duì)照組氣孔開(kāi)度不變。解析(1)經(jīng)干旱處理后，植物根細(xì)胞的細(xì)胞液濃度增大，植物的吸水能力增強(qiáng)。(2)干旱處理后，葉片氣孔開(kāi)度減小，使CO2供應(yīng)不足，暗反應(yīng)減弱，從而導(dǎo)致光合作用減弱。(3)本實(shí)驗(yàn)需先設(shè)計(jì)干旱處理與非干旱處理的對(duì)照，證明干旱條件下氣孔開(kāi)度減小不是由缺水直接引起的；再設(shè)計(jì)在干旱條件下ABA處理組與非ABA處理組的對(duì)照，證明干旱條件下氣孔開(kāi)度減小是由ABA引起的。二.胞間CO2為指標(biāo)的光合速率問(wèn)題

胞間

CO2常被簡(jiǎn)單地認(rèn)為是葉肉細(xì)胞與葉肉細(xì)胞間的

CO2濃度大小。據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，胞間CO2的大小取決于植物周圍空氣中的CO2濃度、葉片的氣孔導(dǎo)度和葉肉細(xì)胞的光合速率。諸多植物測(cè)定結(jié)果大都表明空氣的CO2濃度增高、氣孔導(dǎo)度和葉肉細(xì)胞的光合速率降低都可以導(dǎo)致胞間CO2的增高;反之，則導(dǎo)致胞間CO2的降低。因植物周圍的CO2濃度基本上恒定不變，所以絕大多數(shù)情況下，胞間CO2反映的是其與氣孔導(dǎo)度和葉肉細(xì)胞的光合速率兩者之間的關(guān)系。例

1(2016年四川理綜)三倍體西瓜由于含糖量高且無(wú)籽，備受人們青睞。下圖是三倍體西瓜葉片凈光合速率(Pn，以CO2

吸收速率表示)與胞間CO2(Ci)的日變化曲線，以下分析正確的是()

A.與11:00時(shí)相比，13:00時(shí)葉綠體中合成C3的速率相對(duì)較高B.葉片的Pn先后兩次下降，主要限制因素分別是CO2濃度和光照強(qiáng)度C.17:00后葉片的Ci快速上升，導(dǎo)致葉片碳反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于光反應(yīng)速率D.14:00后葉片的Pn下降，導(dǎo)致植株有機(jī)物的總量開(kāi)始減少答案為B例

2土壤中的重金屬Cd2+是劇毒環(huán)境污染物，會(huì)影響植物的多種生理過(guò)程。某同學(xué)研究

Cd2+污染對(duì)香椿光合特性的影響，結(jié)果如下所示。下列敘述中，錯(cuò)誤的是

A.低濃度的Cd2+可能對(duì)香椿葉綠素的合成有促進(jìn)作用，從而提高光合速率B.Cd2+對(duì)香椿凈光合速率的影響趨勢(shì)與蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度的變化一致C.當(dāng)Cd2+處理濃度大于

2mg/kg時(shí)，因氣孔導(dǎo)度下降而導(dǎo)致凈光合速率下降D.隨Cd2+濃度增大，導(dǎo)致

2mg/kg和10mg/kg組胞間CO2

低的直接原因是不同的答案為C4.（2022·山東高考）強(qiáng)光條件下，植物吸收的光能若超過(guò)光合作用的利用量，過(guò)剩的光能可導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯（BR）對(duì)光抑制的影響機(jī)制，將長(zhǎng)勢(shì)相同的蘋(píng)果幼苗進(jìn)行分組和處理，如表所示，其中試劑L可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強(qiáng)光照射，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。分組處理甲清水乙BR丙BR＋L

（1）光可以被蘋(píng)果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋(píng)果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素時(shí)，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是

。

《三維設(shè)計(jì)》P84（2）強(qiáng)光照射后短時(shí)間內(nèi)，蘋(píng)果幼苗光合作用暗反應(yīng)達(dá)到一定速率后不再增加，但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋(píng)果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加，可能的原因有

、

（答出2種原因即可）；氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是

。

（3）據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光抑制

（填“增強(qiáng)”或“減弱”）；乙組與丙組相比，說(shuō)明BR可能通過(guò)

發(fā)揮作用。答案：（1）藍(lán)紫光（2）CO2供應(yīng)不足與暗反應(yīng)有關(guān)的酶活性降低（合理即可）水的光解持續(xù)進(jìn)行（3）減弱促進(jìn)光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成或活性5.（2022·湖北高考）不同條件下植物的光合速率和光飽和點(diǎn)（在一定范圍內(nèi)，隨光照強(qiáng)度的增加，光合速率增大，達(dá)到最大光合速率時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)）不同，研究證實(shí)高濃度臭氧（O3）對(duì)植物的光合作用有影響。用某一高濃度O3連續(xù)處理甲、乙兩種植物75天，在第55天、65天、75天分別測(cè)定植物凈光合速率，結(jié)果如圖1、圖2和圖3所示。

注：曲線1：甲對(duì)照組，曲線2：乙對(duì)照組，曲線3：甲實(shí)驗(yàn)組，曲線4：乙實(shí)驗(yàn)組?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）圖1中，在高濃度O3處理期間，若適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2濃度，甲、乙植物的光飽和點(diǎn)會(huì)

（填“減小”“不變”或“增大”）。

（2）與圖3相比，圖2中甲的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的凈光合速率差異較小，表明

。

答案：（1）增大（2）高濃度臭氧處理甲植物的時(shí)間越短，對(duì)甲植物光合作用的影響越小（3）從圖3分析可得到兩個(gè)結(jié)論：①O3處理75天后，甲、乙兩種植物的

，表明長(zhǎng)時(shí)間高濃度的O3對(duì)植物光合作用產(chǎn)生明顯抑制；②長(zhǎng)時(shí)間高濃度的O3對(duì)乙植物的影響大于甲植物，表明

。

（4）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處理75天后甲、乙植物中的基因A表達(dá)量都下降，為確定A基因功能與植物對(duì)O3耐受力的關(guān)系，使乙植物中A基因過(guò)量表達(dá)，并用高濃度O3處理75天。若實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為

，則說(shuō)明A基因的功能與乙植物對(duì)O3耐受力無(wú)關(guān)。

（3）實(shí)驗(yàn)組的凈光合速率均明顯小于對(duì)照組長(zhǎng)時(shí)間高濃度O3對(duì)不同種類植物光合作用產(chǎn)生的抑制效果不同（4）A基因過(guò)量表達(dá)的乙植物的凈光合速率與A基因表達(dá)量下降的乙植物的凈光合速率相同2.(2021·全國(guó)乙卷，29)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開(kāi)吸收CO2，吸收的CO2通過(guò)生成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲(chǔ)存的蘋(píng)果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有__________________________。光合作用所需的CO2來(lái)源于蘋(píng)果酸脫羧和_________釋放的CO2。 (2)氣孔白天關(guān)閉、晚上打開(kāi)是這類植物適應(yīng)干旱環(huán)境的一種方式，這種方式既能防止________________________，又能保證____________正常進(jìn)行。葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)胞呼吸蒸騰作用過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致植物失水光合作用(2)如圖是研究小組研究某突變體在不同光照強(qiáng)度下的凈光合速率。①據(jù)圖可知________植株更適合在強(qiáng)光下生長(zhǎng)。凈光合速率除可用圖示指標(biāo)表示外，還可用_______________________________________________表示。②野生型與突變型植株在光照強(qiáng)度為250mmol·m－2·s－1條件下。有機(jī)物的積累情況是否一致，并說(shuō)明理由：_______________________________________________________。③試分析光照強(qiáng)度為1250mmol·m－2·s－1時(shí)，突變體植株光合速率低于野生型可能的原因______________________________________________________________________________________________。野生型單位時(shí)間單位面積上氧氣的釋放量或有機(jī)物的積累量一致，此光照條件下兩種植物的凈光合速率與呼吸速率都相等該突變體為氣孔發(fā)育不良型，影響了植株對(duì)CO2的吸收，直接影響了暗反應(yīng)，進(jìn)而影響光合速率(合理即可)(3)若在光照強(qiáng)度、溫度等其他條件適宜情況下，將上述兩種植株置于含一定CO2濃度的同一個(gè)密閉容器中。一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)兩種植株的光合速率都降低，推測(cè)其中光合速率首先開(kāi)始降低的植株是________，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________?？蒲腥藛T認(rèn)為突變型比野生型更適合生活在干旱土壤中，據(jù)圖分析理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________。野生型植株的光合作用使密閉容器中CO2濃度逐漸降低；野生型植株的CO2飽和點(diǎn)大于突變型植株的CO2飽和點(diǎn)，CO2濃度降低使野生型植株光合速率首先降低(合理即可)干旱會(huì)導(dǎo)致植株氣孔部分關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，突變型植株更能耐受低CO2濃度，CO2補(bǔ)償點(diǎn)更低，所以突變型植株更適合生活在干旱土壤中(合理即可)3.(2022·河南九師聯(lián)盟)某植物存在氣孔突變體，生物科研小組欲探究該突變體在不同光照強(qiáng)度下的光合速率，進(jìn)行了相關(guān)研究，結(jié)果如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)氣孔突變體可能使氣孔開(kāi)放能力更強(qiáng)，亦可使氣孔發(fā)育不良，體現(xiàn)了突變的________特點(diǎn)，從變異來(lái)源看，該變異類型是________。不定向性基因突變(3)若以pH