2019-2020年高考生物一輪復(fù)習(xí)第三單元 能量之源 光與光合作用 考能專項突破三聚焦細(xì)胞代謝相關(guān)題型學(xué)案.doc
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2019-2020年高考生物一輪復(fù)習(xí)第三單元 能量之源 光與光合作用 考能專項突破三聚焦細(xì)胞代謝相關(guān)題型學(xué)案 重點題型研析3——聚焦細(xì)胞代謝相關(guān)題型 題型1 光合作用與有氧呼吸的關(guān)系 1． 區(qū)別 光合作用 有氧呼吸 物質(zhì)變化 無機物有機物 有機物無機物 能量變化 光能―→化學(xué)能(儲能) 化學(xué)能―→ATP中活躍的化學(xué)能、熱能(放能) 實質(zhì) 合成有機物，儲存能量 分解有機物、釋放能量，供細(xì)胞利用 場所 葉綠體 活細(xì)胞(主要在線粒體) 條件 只在光下進行 有光、無光都能進行 2． 聯(lián)系 (1)物質(zhì)方面 C：CO2(CH2O)C3H4O3CO2 O：H2OO2H2O H：H2O[H](CH2O)[H]H2O (2)能量方面 光能ATP中活躍化學(xué)能(CH2O) 3． 光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系圖示 4． 細(xì)胞內(nèi)[H]、ATP來源、去路的比較 比較項目 ] 去路 [H] 光合作用 光反應(yīng)中水的光解 作為暗反應(yīng)階段的還原劑，用于還原C3合成有機物等 有氧呼吸、無氧呼吸 有氧呼吸第一階段、第二階段及無氧呼吸第一階段產(chǎn)生 有氧呼吸用于第三階段還原氧氣產(chǎn)生水，同時釋放大量能量；無氧呼吸用于第二階段還原丙酮酸生成相應(yīng)產(chǎn)物 ATP 光合作用 在光反應(yīng)階段合成ATP，其合成所需能量來自色素吸收轉(zhuǎn)化的太陽能 用于暗反應(yīng)階段C3的還原，并以穩(wěn)定的化學(xué)能形式貯存在有機物中 有氧呼吸、無氧呼吸 有氧呼吸第一、二、三階段均產(chǎn)生，其中第三階段產(chǎn)生最多，能量來自有機物的分解；無氧呼吸第一階段 直接用于各項生命活動 典例剖析 如圖表示光合作用與呼吸作用過程中物質(zhì)變化的關(guān)系，下列說法不正確的是 ( ) A．能提供給綠色植物各種生命活動所需能量最多的過程是5 B．各種生物體(病毒除外)都能進行的過程是3 C．1、3和4過程產(chǎn)生的[H]都能與氧結(jié)合產(chǎn)生水 D．2過程需多種酶參與，且需ATP供能 解析 據(jù)圖可知，1、2、3、4、5分別是光反應(yīng)、暗反應(yīng)、有氧呼吸第一、第二、第三階段。五個過程中，1、3、4、5都能合成ATP，但1過程合成的ATP只能用于光合作用的暗反應(yīng)；有氧呼吸合成的ATP可供給各種生命活動所需能量，其中5過程產(chǎn)生最多，故A正確；1、2過程表示光合作用，4、5過程屬于有氧呼吸過程，并不是所有細(xì)胞都能進行光合作用和有氧呼吸，因此只有3過程在具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物體內(nèi)都能進行，故B正確。1、3和4過程都有[H]的產(chǎn)生，其中1過程產(chǎn)生的[H]在暗反應(yīng)階段用于還原C3,3、4過程產(chǎn)生的[H]在5過程中與氧結(jié)合產(chǎn)生水，故C錯誤。光合作用的暗反應(yīng)除需要光反應(yīng)提供ATP和[H]外，還需要多種酶參與，故D正確。 答案 C 跟蹤訓(xùn)練 1． 下圖表示某高等綠色植物體內(nèi)的部分生理過程，有關(guān)分析正確的是 ( ) A．能夠在葉肉細(xì)胞生物膜上進行的生理過程有Ⅰ、Ⅲ B．階段Ⅰ生成的[H]可作為還原劑用于⑤過程生成水 C．過程①④⑤可為葉肉細(xì)胞吸收Mg2＋等提供動力 D．過程③④⑤進行的場所分別是葉綠體基質(zhì)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體 答案 A 解析 據(jù)圖可知，階段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別代表光反應(yīng)、暗反應(yīng)、細(xì)胞呼吸，①表示光反應(yīng)產(chǎn)生ATP，②表示C3的還原，③～⑤分別表示二氧化碳的固定、無氧呼吸、有氧呼吸。能夠在葉肉細(xì)胞生物膜上進行的生理過程有Ⅰ(光反應(yīng)發(fā)生于類囊體的薄膜上)、Ⅲ中的⑤(有氧呼吸的第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上)，故A正確；階段Ⅰ生成的[H]將作為還原劑還原C3，故B錯誤；過程④和⑤都合成ATP，為細(xì)胞吸收Mg2＋等提供動力，①過程產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應(yīng)，故C錯誤；過程③進行的場所是葉綠體基質(zhì)，過程④進行的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，過程⑤進行的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，D錯誤。 2． 如圖是某植物光合作用和細(xì)胞呼吸過程示意圖。Ⅰ～Ⅶ代表物質(zhì)，①～③代表過程。據(jù)圖回答下列問題： (1)將該植物由光下突然置于黑暗中，甲圖中的C3的含量將________，C5的含量將________。 (2)與馬鈴薯塊莖細(xì)胞在缺氧時的代謝相比，乙圖特有的步驟是______(填數(shù)字)，這些過程發(fā)生在______________中。 (3)若用18O標(biāo)記甲圖中的H2O，則在細(xì)胞呼吸產(chǎn)物中能首先測到放射性的物質(zhì)是________，甲、乙兩圖中不同數(shù)字代表同一物質(zhì)的標(biāo)號是________。 (4)根據(jù)上圖寫出根吸收無機鹽離子所需能量的形成過程：光能→__________________ →__________________→__________________→用于吸收無機鹽離子的能量。 答案 (1)增多 減少 (2)②③ 線粒體的基質(zhì)和內(nèi)膜(或線粒體) (3)水?、衽cⅤ、Ⅱ與Ⅵ、Ⅲ與Ⅶ (4)活躍的化學(xué)能 葡萄糖等有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能 ATP中活躍的化學(xué)能 解析 (1)將植物由光下突然置于黑暗環(huán)境中，光反應(yīng)停止，不能合成[H]和ATP，C3還原過程減慢，C3含量增多，C5含量減少。(2)乙圖表示有氧呼吸過程，馬鈴薯塊莖在缺氧條件下進行無氧呼吸，與無氧呼吸相比，有氧呼吸特有的階段是第二、三階段，即乙圖中的②③過程，分別發(fā)生在線粒體基質(zhì)中和線粒體內(nèi)膜上。(3)甲圖中的HO通過光解產(chǎn)生18O2，在有氧呼吸第三階段與[H]結(jié)合生成HO。甲、乙兩圖分別表示光合作用和有氧呼吸，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ分別表示[H]、O2、CO2、(CH2O)、[H]、O2、CO2，Ⅰ與Ⅴ都表示[H]，Ⅱ、Ⅵ都表示O2，Ⅲ、Ⅶ都表示CO2。 題型2 光合作用與細(xì)胞呼吸在不同光照條件下的氣體變化 觀察下面的圖示，確定相應(yīng)點、段的含義及相應(yīng)的氣體交換圖示。 1．A點時，只進行呼吸作用，如圖甲。 2．AB段，呼吸作用強度大于光合作用強度，如圖乙。 3．B點時，呼吸作用強度等于光合作用強度，如圖丙。 4．BC段及C點以后，呼吸作用強度小于光合作用強度，如圖丁。 5．甲、乙、丙、丁所處的條件分別為黑暗、弱光照、中性光照、強光照。 典例剖析 如圖為某植物細(xì)胞部分結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)圖分析，下列四項敘述中，正確的是 ( ) A．a(chǎn)、b箭頭表示的是O2進出細(xì)胞的過程 B．e、f箭頭表示的是CO2進出細(xì)胞的過程 C．以C18O2作原料進行光合作用，在較強光照下，測得含18O的呼吸作用產(chǎn)物的主要去向是圖中的d D．以HO作原料進行光合作用，在較強呼吸作用下，測得含18O的光合作用產(chǎn)物的主要去向是圖中的b 解析 a表示葉綠體吸收CO2，b表示葉綠體釋放O2，e表示線粒體吸收O2，f表示線粒體釋放CO2，c表示葉綠體產(chǎn)生的O2被線粒體利用，d表示線粒體產(chǎn)生的CO2被葉綠體利用。以C18O2作原料進行光合作用，18O的轉(zhuǎn)移為C18O2→有機物→C18O2，在較強光照下，光合作用速率大于呼吸作用速率，呼吸產(chǎn)物C18O2主要被葉綠體利用，即主要去向是圖中的d。以HO作原料進行光合作用，18O全部生成氧氣，在較強呼吸強度下，氧氣主要被線粒體利用，進行有氧呼吸，即主要去向是圖中的c。 答案 C 跟蹤訓(xùn)練 3． 如圖甲表示某種植物光合作用強度(用CO2吸收量表示)與光照強度的關(guān)系，圖乙表示該植物葉肉細(xì)胞的部分結(jié)構(gòu)(圖中M和N代表兩種氣體的體積)，下列說法正確的是(注：不考慮無氧呼吸) ( ) A．圖甲中的縱坐標(biāo)數(shù)值即為圖乙中的m4 B．處于圖甲中a、b、c、d、e任意一點，圖乙中都有m1＝n1>0，m2＝n2>0 C．圖甲中e點以后，圖乙中n4不再增加，其主要原因是m1值太低 D．圖甲中c點時，圖乙中有m1＝n1＝m4＝n4 答案 D 解析 圖乙中m1～m4分別表示線粒體產(chǎn)生、細(xì)胞釋放、細(xì)胞吸收、葉綠體吸收的CO2量，n1～n4分別表示線粒體吸收、細(xì)胞吸收、細(xì)胞釋放、葉綠體產(chǎn)生的O2量。圖甲中的縱坐標(biāo)數(shù)值是整個細(xì)胞吸收的CO2量，即為圖乙中的m3，A錯誤；若在e點時，葉綠體產(chǎn)生的O2足夠線粒體呼吸消耗，n2＝0，B錯誤；圖甲中e點以后，圖乙中n4不再增加，即達到光飽和點，其主要原因是葉綠體中的色素等有限，來不及吸收和利用那么多的光能，C錯誤；圖甲中c點時，光合作用強度等于呼吸作用強度，故有m1＝n1＝m4＝n4，D正確。 4． 如下圖所示，圖甲表示某大棚蔬菜葉肉細(xì)胞的部分結(jié)構(gòu)和相關(guān)代謝情況，其中a～f代表O2或CO2。圖乙表示該植物在適宜條件下O2凈產(chǎn)量(光合作用的O2產(chǎn)生量－呼吸作用的O2消耗量)與光照強度之間的關(guān)系曲線。據(jù)圖回答下列問題： (1)在圖甲中，b可代表______，物質(zhì)b進入箭頭所指的結(jié)構(gòu)后與______結(jié)合，生成大量的________。 (2)在適宜的條件下，若用CO2、HO供給植物進行代謝，則甲圖中的d所代表的物質(zhì)應(yīng)是________。 (3)在圖乙中，A點時葉肉細(xì)胞內(nèi)生成的物質(zhì)有________________，在N點后O2凈產(chǎn)量的增長逐漸減慢并趨向平衡，其制約的內(nèi)在和外在因素分別是________________、__________________。 (4)在其他條件不變的情況下，適當(dāng)提高棚內(nèi)的溫度，可以提高蔬菜的產(chǎn)量，此時乙圖中N點向____(左、右)移動。 (5)在圖乙P點所處的狀態(tài)時，葉綠體內(nèi)ATP移動的方向是______________________。 答案 (1)O2 [H] ATP和水 (2)18O2 (3)CO2和H2O 葉綠體的數(shù)量等 二氧化碳濃度(或溫度)等 (4)左 (5)從類囊體的薄膜到葉綠體基質(zhì) 解析 該題以圖解和坐標(biāo)曲線的形式考查光合作用、呼吸作用的過程。兩者互相提供原料，光合作用需要線粒體中呼吸作用釋放的CO2來合成有機物，線粒體中呼吸作用要消耗光合作用產(chǎn)生的O2，同時會分解光合作用合成的有機物為生物生命活動提供直接的能源物質(zhì)。曲線的A點光照強度為零，此時只進行呼吸作用，P點表示光合作用強度等于呼吸作用強度。 題型3 光合作用、細(xì)胞呼吸的測定方法及實驗裝置 1． 實驗裝置 2． 實驗原理：因呼吸作用類型不同，瓶內(nèi)氣壓增大、減小或不變，可通過液滴的右移、左移或不動來呈現(xiàn)；也可根據(jù)光照強度不同，通過光合作用與呼吸作用的大小導(dǎo)致瓶內(nèi)氣壓變化而引起液滴位置的變化來呈現(xiàn)。 3． 裝置比較——單一變量的控制及作用 裝置1 裝置2 裝置3 材料 發(fā)芽種子 發(fā)芽種子 煮熟的種子 試劑 20%NaOH 溶液5 mL 蒸餾水5 mL 蒸餾水5 mL 導(dǎo)致瓶內(nèi)氣壓 變化的氣體 O2(因CO2被吸收)(呼吸引起) CO2—O2(差值)(呼吸引起) CO2—O2(差值)(環(huán)境引起) 作用 —— —— 物理誤差的校正 對照 (裝置1和2) 等量NaOH溶液和蒸餾水單一變量控制 —— 對照 (裝置2和3) —— 等量萌發(fā)的種子和煮熟的種子單一變量控制 4． 若將裝置1改為探究光合作用和呼吸作用與光照強度的關(guān)系，則： (1)裝置需改動的地方有三處 ①將“發(fā)芽種子”換成“能進行光合作用的材料”。 ②將“NaOH溶液”換成“Na2CO3/NaHCO3緩沖液”，保證CO2的相對穩(wěn)定。 ③置于不同的光照強度下，觀察液滴移動。 (2)結(jié)果分析：①若紅色液滴右移，說明光照較強，光合作用大于細(xì)胞呼吸，釋放O2使瓶內(nèi)氣壓增大；②若紅色液滴左移，說明光照較弱，細(xì)胞呼吸大于光合作用，吸收O2使瓶內(nèi)氣壓減小；③若紅色液滴不動，說明在此光照強度下光合作用等于細(xì)胞呼吸，釋放的O2量等于吸收的O2量，瓶內(nèi)氣壓不變。 5． 探究細(xì)胞呼吸狀況的實驗裝置及結(jié)果分析 (1)欲測定與確認(rèn)某生物的呼吸類型，應(yīng)設(shè)置兩套呼吸裝置，即裝置1和裝置2。 (2)結(jié)果與分析 ①若裝置1液滴左移，裝置2液滴不動，則表明所測生物只進行有氧呼吸(因有氧呼吸產(chǎn)CO2量與耗O2量相等)。 ②若裝置1液滴不動，裝置2液滴右移，則表明所測生物只進行無氧呼吸(因無氧呼吸只產(chǎn)CO2，不耗O2)。 ③若裝置1液滴左移，裝置2液滴右移，則表明該生物既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸。 ④裝置1與裝置2液滴均左移，則呼吸過程中O2吸收量大于CO2釋放量，呼吸底物中可能有脂質(zhì)參與。(與糖類相比，脂肪C、H比例高，O的比例低，故氧化分解時釋放相同CO2時，脂肪消耗的O2多，故CO2/O2<1，而葡萄糖只進行有氧呼吸時，CO2/O2＝1；若有氧和無氧呼吸同時進行，則CO2/O2>1。) a．為使實驗結(jié)果精確，排除實驗誤差還應(yīng)設(shè)置裝置3，以便校正。 b．進行結(jié)果與結(jié)論的描述時應(yīng)“先結(jié)果后結(jié)論”，而不是“先結(jié)論后結(jié)果”，如上。 典例剖析 取一植物形態(tài)、大小、生長發(fā)育狀況相同的4張葉片按如圖所示的裝置進行實驗，燒杯中的液體可以保證葉片所需的水與礦質(zhì)元素的正常供應(yīng)，氣體的體積變化可以通過觀察油滴的運動進行判斷。(不考慮氣體在水中的溶解、外界氣壓的變化和蒸騰作用的影響) (1)適宜的光照下，裝置A中油滴的移動情況是________，原因是______________。 (2)適宜的光照下短時間內(nèi)(裝置內(nèi)仍有O2存在)裝置B中油滴的移動情況是________________。放置一段時間后，裝置中的O2消耗完畢，這時油滴的移動方向是__________，寫出此時的反應(yīng)方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)分析裝置C中的油滴移動情況與光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)能否直接用裝置C、D證明光合作用需要CO2，為什么？_____________________。如果用裝置B、C證明光合作用需要CO2，實驗前應(yīng)該將葉片進行怎樣的處理？________________________________________________________________________。 (5)要測定葉片細(xì)胞呼吸的強度最好選擇裝置______________________________。 解析 (1)由于裝置A處于適宜的光照下，再根據(jù)光合作用和有氧呼吸的總反應(yīng)式，可知消耗的氣體量與產(chǎn)生的氣體量相等，而裝置A內(nèi)的清水不影響氣壓變化，則壓強不變，故油滴不移動。(2)裝置B內(nèi)的NaOH溶液能吸收CO2，有氧呼吸消耗O2使壓強減小，則油滴向左移動。裝置B中的O2消耗完畢時，則葉片只能進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2，而CO2又被NaOH溶液吸收，壓強不變，油滴不移動。(3)裝置C中CO2緩沖液提供一定濃度的CO2，且保持不變，若光合作用產(chǎn)生的O2量大于細(xì)胞呼吸消耗的O2量，則壓強增大，油滴向右移動；若光合作用產(chǎn)生的O2量等于細(xì)胞呼吸消耗的O2量，則壓強不變，油滴不移動；若光合作用產(chǎn)生的O2量小于細(xì)胞呼吸消耗的O2量，則壓強減小，油滴向左移動。(4)要證明光合作用需要CO2，則自變量為CO2的有無，其他條件都相同，但裝置C、D不符合單一變量原則。對葉片進行饑餓處理消耗原有淀粉，有利于檢測是否新產(chǎn)生了淀粉。(5)測定葉片細(xì)胞呼吸的強度，需要排除光合作用的干擾，所以裝置應(yīng)遮光。 答案 (1)不移動 光合作用吸收的CO2體積等于釋放出的O2體積，細(xì)胞呼吸吸收的O2體積等于釋放出的CO2體積 (2)向左移動 不移動 C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量 (3)①當(dāng)光合作用強度大于細(xì)胞呼吸強度時，油滴向右移動；②當(dāng)光合作用強度等于細(xì)胞呼吸強度時，油滴不移動；③當(dāng)光合作用強度小于細(xì)胞呼吸強度時，油滴向左移動(因為CO2緩沖液在CO2濃度低時可以釋放出CO2，而在濃度高時要吸收CO2，從而保證裝置內(nèi)CO2濃度的穩(wěn)定) (4)不能。因為二者不符合單一變量原則 饑餓處理 (5)D 跟蹤訓(xùn)練 5． 選用甲、乙兩種植物進行光合作用的探究實驗，測定兩種植物在不同條件下單位時間內(nèi)的O2釋放量(mL)，實驗結(jié)果如下表。下列說法正確的是 ( ) 燈泡的功率(單位：W) 20 50 75 100 200 300 0.1% CO2濃度 甲植物 3.4 16.0 28.2 40.5 56.5 56.5 乙植物 2.6 9.1 19.2 55.7 75.6 102.6 0.03% CO2濃度 甲植物 2.3 11.2 19.8 27.6 27.5 27.6 乙植物 1.8 8.4 18.9 54.2 75.2 101.8 A.在陽光不充足的地區(qū)，甲植物與乙植物相比，光照強度最可能限制甲植物的正常生長 B．在100 W、CO2濃度為0.03%的條件下，提高光照強度能提高甲植物的光合作用強度 C．光照強度由300 W逐漸增大至400 W的過程中，甲植物CO2吸收量可能保持相對穩(wěn)定 D．光照強度由300 W逐漸增大至400 W的過程中，乙植物O2釋放量保持相對穩(wěn)定 答案 C 解析 甲植物的光飽和點小于乙植物，因此光照強度弱最可能限制乙植物的正常生長。在光照強度為100 W、CO2濃度為0.03%時，甲植物的光合作用已經(jīng)達到最大，光照強度再增大時，光合速率基本不變。光照強度由300 W逐漸增大至400 W的過程中，乙植物的光合作用強度可能進一步增強，O2釋放量可能進一步上升，但甲植物光合作用強度基本不變，CO2吸收量可能會保持相對穩(wěn)定。 6． 如圖甲所示為測定光合作用速率的裝置，在密封的試管內(nèi)放一新鮮葉片和CO2緩沖液，試管內(nèi)氣體體積的變化可根據(jù)毛細(xì)刻度管內(nèi)紅色液滴的移動距離測得。在不同強度的光照條件下，測得的氣體體積變化如圖乙所示。 (1)標(biāo)記實驗開始時毛細(xì)刻度管中紅色液滴所在位置。實驗時，試管內(nèi)變化的氣體是____________。 (2)若此時圖甲植物光照強度為15千勒克司，則1小時光合作用產(chǎn)生的氣體量為________毫升。若此時植物葉片的呼吸熵(CO2/O2)為0.8(呼吸時產(chǎn)生的CO2和消耗的O2的比值)，那么植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，還需從外界吸收________毫升CO2。 (3)為了防止無關(guān)因子對實驗結(jié)果的干擾，本實驗還應(yīng)設(shè)置對照實驗，對照實驗裝置與實驗組實驗裝置的區(qū)別是____________________________________________________。如果對照組在相同光照條件下，毛細(xì)刻度管中的紅色液滴較實驗組向右移了5毫升，其原因是__________________________________________。 (4)如果將試管中的CO2緩沖液改為無菌水，則實驗測得的數(shù)據(jù)指標(biāo)是____________________________________ 值。該方法測得的實驗數(shù)據(jù)不能較準(zhǔn)確地說明光合作用速率變化，原因是________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)O2 (2)200 160 (3)新鮮葉片改為經(jīng)消毒的死葉片 環(huán)境因素(如溫度變化等)對實驗的影響 (4)釋放的CO2與吸收O2量的差 光合作用強度大于細(xì)胞呼吸強度，使光合作用所需CO2不夠或光合作用吸收和產(chǎn)生的氣體量相等，變化量與細(xì)胞呼吸強度相關(guān) 解析 本題考查細(xì)胞呼吸和光合作用的實驗探究，明確“紅色液滴移動”的實質(zhì)是正確解題的關(guān)鍵。由于圖甲中存在CO2緩沖液，所以在不同光照強度下，液滴位置改變的本質(zhì)是O2的消耗和釋放。光合作用產(chǎn)生O2的氣體量應(yīng)包括積累量和葉片消耗量(15千勒克司時為150＋50＝200毫升)，同時，植物自身呼吸作用產(chǎn)生的CO2為0.850＝40(毫升)，植物光合作用產(chǎn)生的O2量等于消耗的CO2量，故植物還需從外界吸收160毫升CO2。設(shè)置對照時可將新鮮葉片改為經(jīng)消毒的死葉片；除葉片本身會影響實驗外，環(huán)境因素也可能影響實驗結(jié)果。若改裝置中的緩沖液為無菌水，則測得值為釋放的CO2與吸收O2量的差。 題型4 光合作用與細(xì)胞呼吸的相關(guān)計算 總結(jié)下列相關(guān)概念的含義與它們之間的關(guān)系 1． 呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗環(huán)境中，測定實驗容器內(nèi)CO2增加量、O2減少量或有機物減少量。 2． 凈光合速率和真正光合速率 (1)凈光合速率：常用一定時間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機物積累量表示。 (2)真正光合速率：常用一定時間內(nèi)O2產(chǎn)生量、CO2固定量或有機物產(chǎn)生量表示。 3． 光合速率與呼吸速率的關(guān)系 4． 相關(guān)計算 植物的光合作用與細(xì)胞呼吸同時進行時，存在如下關(guān)系： (1)光合作用實際產(chǎn)氧量(葉綠體產(chǎn)氧量)＝實測植物氧氣釋放量＋細(xì)胞呼吸耗氧量。 (2)光合作用實際CO2消耗量(葉綠體消耗CO2量)＝實測植物CO2消耗量＋細(xì)胞呼吸CO2釋放量。 (3)光合作用葡萄糖凈生產(chǎn)量(葡萄糖積累量)＝光合作用實際葡萄糖生產(chǎn)量(葉綠體產(chǎn)生或合成的葡萄糖量)－細(xì)胞呼吸葡萄糖消耗量。 5． 以凈光合速率的大小來判斷植物能否正常生長(自然狀態(tài)下以一天24小時為單位) (1)凈光合速率大于0時，植物因積累有機物而正常生長。 (2)凈光合速率等于0時，植物因無有機物積累不能生長。 (3)凈光合速率小于0時，植物因有機物量減少而不能生長，且長時間處于此種狀態(tài)下植物將死亡。 易錯警示 植物進行光合作用的同時，一定進行著呼吸作用，但在進行呼吸作用時不一定進行光合作用，因為光合作用只有在有光存在時才能進行，而呼吸作用無時無刻不在進行著。因此在計算時不要忽略無光照時呼吸作用也存在。 典例剖析 以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是 ( ) A．光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時相等 B．光照相同時間，在20 ℃條件下植物積累的有機物的量最多 C．溫度高于25 ℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少 D．兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等 解析 該圖縱坐標(biāo)分別表示光照下二氧化碳的吸收量(即植物積累的有機物量)和黑暗中二氧化碳的釋放量(即呼吸作用)，因此，光合作用制造的有機物應(yīng)該是兩條曲線的數(shù)值之和。35 ℃時光合作用制造的有機物的量為(3.5＋3)mg/h,30 ℃時光合作用制造的有機物的量為(3.5＋3)mg/h，故光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時相等；制造有機物最多的應(yīng)該不是25 ℃而是30～35 ℃，積累量最多的才是25 ℃；光合作用制造的有機物與呼吸作用消耗的有機物的量相等的點應(yīng)該是光照下植物不吸收二氧化碳的點，而不是圖中二者曲線的交點。 答案 A 跟蹤訓(xùn)練 7． 用大小相同的輪藻葉片分組進行光合作用實驗：已知葉片實驗前質(zhì)量，在不同溫度下分別暗處理1 h，測其質(zhì)量變化，立即再光照1 h(光照強度相同、保持相應(yīng)溫度不變)，再測其質(zhì)量變化。得到如下表結(jié)果： 組別 1 2 3 4 溫度/℃ 27 28 29 30 暗處理后質(zhì)量變化/mg －1 －2 －3 －1 光照后與暗處理 前質(zhì)量變化/mg ＋3 ＋3 ＋3 ＋1 以下說法錯誤的是 ( ) A．光照1 h內(nèi)，第4組輪藻合成有機物總量為3 mg B．光照1 h內(nèi)，第1、2、3組輪藻釋放的O2量相等 C．光照1 h內(nèi)，四組輪藻光合作用強度均大于呼吸作用強度 D．該輪藻與呼吸作用有關(guān)的酶的最適溫度在28 ℃至30 ℃之間 答案 B 解析 光照后與暗處理前質(zhì)量變化中包含的是“1 h光合作用制造有機物的量－2 h呼吸作用消耗有機物的量”，故光照1 h內(nèi)，第4組輪藻合成有機物總量為1＋21＝3(mg)，A項正確；光照1 h內(nèi)釋放的O2量代表的是凈光合速率，也可用光照1 h內(nèi)積累的有機物量來表示，故第1、2、3組輪藻光照1 h內(nèi)積累的有機物量分別為4(3＋1)、5(3＋2)、6(3＋3)，B項錯誤；光照1 h內(nèi)，四組輪藻光合作用強度分別是5 mg/h、7 mg/h、9 mg/h、3 mg/h，四組輪藻呼吸作用強度分別是1 mg/h、2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h，C項正確；從暗處理后1 h的質(zhì)量變化可知，該輪藻與呼吸作用有關(guān)的酶的最適溫度在29 ℃左右，即28 ℃至30 ℃之間，D項正確。 8． 下列對該表數(shù)據(jù)分析正確的是 ( ) 溫度(℃) 5 10 15 20 25 30 35 光照下吸收CO2(mg/h) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00 黑暗中釋放CO2(mg/h) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50 A.晝夜不停地光照，在35 ℃時該植物不能生長 B．晝夜不停地光照，在15 ℃時該植物生長得最快 C．每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在20 ℃時該植物積累的有機物最多 D．每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在30 ℃時該植物積累的有機物是10 ℃時的2倍 答案 C 解析 光照下吸收CO2的量代表的是有機物的積累量，黑暗中放出CO2的量代表的是有機物的消耗量。35 ℃時該植物的有機物積累量為3，能正常生長。植物生長最快時的溫度為25 ℃。每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在20 ℃時該植物積累的有機物為：3.2512－1.512＝21 mg；同理可算出其他溫度條件下有機物的積累量，在所有的溫度中20 ℃時有機物積累量最多。每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在10 ℃時該植物積累的有機物為：1.7512－0.7512＝12 mg；在30 ℃時該植物積累的有機物為：3.512－3.012＝6 mg；在10 ℃時該植物積累的有機物是30 ℃時的2倍。 題型5 光合作用速率關(guān)系曲線圖中各點移動 問題 1． CO2(或光)補償點和飽和點的移動方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)補償點B是曲線與橫軸的交點，CO2(或光)飽和點C則是最大光合速率對應(yīng)的CO2濃度(或光照強度)，位于橫軸上。 (1)呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點B應(yīng)右移，反之左移。 (2)呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時，CO2(或光)補償點B應(yīng)右移，反之左移。 (3)陰生植物與陽生植物相比，CO2(或光)補償點和飽和點都應(yīng)向左移動。 2． 曲線上其他點(補償點之外的點)的移動方向：在外界條件的影響下，通過分析光合速率和呼吸速率的變化，進而對曲線上某一點的縱、橫坐標(biāo)進行具體分析，確定橫坐標(biāo)左移或右移，縱坐標(biāo)上移或下移，最后得到該點的移動方向。 (1)呼吸速率增加，其他條件不變時，曲線上的A點下移、其他點向左下方移動，反之A點上移、其他點向右上方移動。 (2)呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時，曲線上的A點不動，其他點向左下方移動，反之向右上方移動。 典例剖析 如圖曲線表示在適宜溫度、水分和一定的光照強度下，甲、乙兩種植物葉片的CO2凈吸收速率與CO2濃度的關(guān)系。下列分析正確的是 ( ) A．CO2濃度大于a時，甲才能進行光合作用 B．適當(dāng)增加光照強度，a點將左移 C．CO2濃度為b時，甲、乙總光合作用強度相等 D．甲、乙光合作用強度隨CO2濃度的增大而不斷增強 解析 對于甲植物而言，a點時CO2凈吸收速率為0，說明此時光合作用強度等于呼吸作用強度，故在a點之前，甲植物已經(jīng)開始進行光合作用；適當(dāng)增加光照強度，光合速率增大，a點將左移；CO2濃度為b時，甲、乙的凈光合作用強度相等，而總光合作用強度＝凈光合作用強度＋呼吸作用強度，由圖可知，甲的呼吸作用強度大于乙，故b點時，甲的總光合作用強度大于乙；在一定范圍內(nèi)隨CO2濃度的增大，甲、乙的光合作用強度增強，超過這一范圍，隨CO2濃度的增大，光合作用強度不再增強。 答案 B 跟蹤訓(xùn)練 9． 下列是四幅關(guān)于光合作用和細(xì)胞呼吸的圖，有關(guān)敘述正確的是 ( ) A．圖甲中O2濃度為a時，無氧呼吸與有氧呼吸的強度相同 B．圖乙中如果再提高CO2濃度，則b點一定上移 C．圖丙中，溫度為t4℃時，植物凈光合作用強度最大 D．圖丁代表兩類色素的吸收光譜，其中e代表類胡蘿卜素 答案 D 解析 圖甲中O2濃度為a時，無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2量相同，但消耗葡萄糖的量為3∶1，故A錯誤；若圖乙曲線是在CO2濃度適宜的情況下測得的，再提高CO2濃度，b點不會上移，故B錯誤；圖丙中，溫度為t4 ℃時，植物凈光合作用強度為0，故C錯誤；類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，其波長較短，對應(yīng)曲線e，葉綠素主要吸收藍紫光和紅光，對應(yīng)曲線f，故D正確。 10．植物的光合作用受CO2濃度、溫度與光照強度的影響。如圖為 在一定CO2濃度和適宜溫度條件下，測定的某植物葉片在不同 光照條件下的光合作用速率。下列有關(guān)說法不正確的是 ( ) A．在a點所示條件下，該植物的葉肉細(xì)胞內(nèi)能夠產(chǎn)生ATP的 部位是線粒體 B．該植物葉片的呼吸速率是5 mg/(100 cm2葉小時) C．在一晝夜中，將該植物葉片置于c點光照強度條件下11小時，其余時間置于黑暗中，則每100 cm2葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為45 mg D．已知該植物光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25 ℃和30 ℃。若將溫度提高到30 ℃的條件下(原光照強度和CO2濃度不變)，則圖中b點將右移，c點將下移 答案 A 解析 由題圖可知，在a點時該植物只進行細(xì)胞呼吸，不能進行光合作用，所以在a點所示條件下，該植物的葉肉細(xì)胞內(nèi)能夠產(chǎn)生ATP的部位是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。將該植物葉片置于c點光照強度條件下11小時，每100 cm2葉片CO2的凈吸收量為1011＝110(mg)；其余時間置于黑暗中，每100 cm2葉片CO2的釋放量為513＝65(mg)，故每100 cm2葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為110－65＝45(mg)。若將溫度升高到30 ℃，則細(xì)胞呼吸強度會增大，光合作用強度會減小，故b點將右移，c點將下移。 實驗技能突破3——實驗中對照的設(shè)置與變量的控制 技能歸納 1． 實驗中變量和對照的設(shè)計 實驗項目名稱 實驗項目內(nèi)容 實驗項目作用 自變量 實驗過程中可以變化的因素稱為變量，其中人為改變的變量稱為自變量或?qū)嶒炞兞? 針對實現(xiàn)實驗?zāi)康亩_立的可行性的措施，通過自變量直接達到預(yù)期效果 因變量 隨著自變量的變化而變化的變量稱為因變量，又稱反應(yīng)變量 是實際發(fā)生的實驗現(xiàn)象，能直觀呈現(xiàn)出實驗結(jié)果 無關(guān)變量 除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素對實驗結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)變量，又稱控制變量 對預(yù)期結(jié)果產(chǎn)生干擾即產(chǎn)生誤差，并有對誤差產(chǎn)生校正的效果 對照實驗 除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗叫對照實驗 在實驗室條件下，把自然發(fā)生的變化，科學(xué)地、直觀地、理想化地進行再現(xiàn) 對照組和實驗組 對照實驗一般要設(shè)置對照組和實驗組，在對照實驗中，除了觀察的變量外，其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持相同 對照組：能排除無關(guān)變量產(chǎn)生的誤差，使實驗結(jié)果更具有真實性；實驗組：得出實驗的實際結(jié)果 2． 在解答實驗題時，主要的錯誤表現(xiàn)為：變量分析不到位，不能準(zhǔn)確地控制自變量、無關(guān)變量；實驗步驟的設(shè)計不科學(xué)；對因變量的檢測方法不正確；對實驗結(jié)果和現(xiàn)象的分析不到位。 為防止此類問題的出現(xiàn)，應(yīng)做到：(1)理解實驗原理，找出單一變量，做到各組之間除單一變量外，無關(guān)變量相同且適宜。 (2)明確材料用途，合理選擇與使用材料，進行合理分組，恰當(dāng)設(shè)置對照。 (3)合理預(yù)測因變量，并用恰當(dāng)?shù)姆椒▽⒁蜃兞哭D(zhuǎn)變?yōu)榭梢灾苯佑^察的實驗現(xiàn)象。 典例剖析 如圖甲是某同學(xué)“探究影響植物光合速率的因素”的實驗裝置圖。試回答： (1)圖1裝置中隔在燈與反應(yīng)瓶之間的盛水玻璃柱的具體作用是__________________，此種處理是在調(diào)整實驗的________變量。 (2)若實驗中每隔5 min縮短一次反應(yīng)瓶與盛水玻璃柱之間的距離，隨著兩者間距離的減小，水銀柱的高度__________，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因可能是____________________。 (3)某同學(xué)利用兩套圖甲所示裝置中的部分器材進行了如圖乙所示的實驗(兩裝置內(nèi)的小麥種子質(zhì)量相等；開始時兩個水銀流體壓力計的水銀柱a、b高度一致)。將裝置放在適宜的條件下使種子萌發(fā)，一段時間后，會發(fā)現(xiàn)a與b的高度關(guān)系是________。 解析 (1)影響光合作用的主要因素有光照強度、溫度和CO2濃度等，根據(jù)對實驗裝置的分析可以推測，盛水玻璃柱的具體作用是避免光照引起溫度的改變而違背單一變量原則；若溫度不是人為控制的自變量，又與光合作用有關(guān)，則溫度就是實驗的無關(guān)變量。(2)反應(yīng)瓶中有NaHCO3溶液，可以為植物提供光合作用所需要的CO2，釋放的O2造成了反應(yīng)瓶中氣體體積的增加，最終使水銀柱的高度下降；光合作用的強度越大，水銀柱的高度下降的速度越快。(3)圖乙中左邊裝置測量的呼吸作用消耗的O2量與產(chǎn)生的CO2量的差值，右邊裝置測量的是呼吸作用消耗的O2量，故一段時間后兩者水銀柱高度的關(guān)系是a下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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