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1、第第4 4讲光合作用和细胞呼吸讲光合作用和细胞呼吸-2-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练命题点一光合作用和细胞呼吸的物质、能量变化1.光合作用与细胞呼吸的关系-3-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练(1)CO2的转化(2)H2O的转化-4-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练(3)H和ATP的来源、去向分析-5-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练2.在不同光照条件下植物细胞中气体变化规律(1)黑暗状态时,植物只进行细胞呼吸,不进行光合作用此状态下,植物从外界吸收O2并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外,如图甲
2、所示。-6-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练(2)弱光情况下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸细胞呼吸速率大于光合速率,此状态下,植物的气体代谢特点与黑暗情况下相同,都是从外界吸收O2、排出CO2。但吸收O2与放出CO2量较少(如图乙)。细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示:a.用CO2释放量表示:n1=n2-n;b.用O2吸收量表示:m2=m1-m;c.用植物质量(有机物)减少量表示。细胞呼吸速率等于光合速率时,植物与外界不进行气体交换,即没有O2和CO2的吸收与释放(如图丙)。此时净光合速率等于0。-7-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练(3)较
3、强光照时,植物同时进行光合作用和细胞呼吸,且光合速率大于细胞呼吸速率气体代谢特点(如图丁)植物光合作用所利用的CO2(用n表示)除来自植物自身细胞呼吸(n2)之外,还有一部分来自外界(n1);植物光合作用产生的O2(m)除用于自身细胞呼吸之外(m1),其余部分释放到周围环境中(m2)。分析图可知:n=n1+n2,m=m1+m2。光合作用相对强度的表示方法a.用O2释放量(或容器中O2的增加量)表示:m2=m-m1;b.用CO2吸收量(或容器中CO2的减少量)表示:n1=n-n2;c.用植物质量(或有机物量)的增加量表示。-8-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练思思维维拓展
4、拓展光合作用与细胞呼吸的过程及物质转化问题解题策略解题时,应结合所给条件,从以下几个方面进行。(1)理解教科书中光合作用和细胞呼吸的过程图解,把握相关生理过程中的物质变化和能量变化。光合作用:物质变化为CO2C3C5+(CH2O)、H2OO2+H,能量变化为光能电能活跃的化学能(NADPH和ATP)(CH2O)中稳定的化学能。细胞呼吸:物质变化为C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4H、2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O6CO2+20H、24H+6O212H2O,能量变化为(CH2O)中稳定的化学能活跃的化学能(ATP)和热能。(2)结合教科书图解,准确获取图示中的物质转化信息,据此确定相
5、应生理过程是光合作用过程还是细胞呼吸过程,是光反应阶段还是暗反应阶段,或者是有氧呼吸的哪一个阶段。-9-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练借助光合作用过程图解,分析细胞代谢中物质和能量的变化离体叶绿体在光照下稳定地进行光合作用时,如果中断CO2的供应,下列关于一段时间内叶绿体中ATP与O2的相对含量变化的示意图,正确的是()答案解析解析关闭离体叶绿体在光照下稳定地进行光合作用时,突然中断CO2的供应使C3合成减少,一段时间内暗反应逐渐减弱,其消耗的ATP也逐渐减少,故ATP相对含量逐渐增加;随着暗反应的减弱,光反应也逐渐减弱,故叶绿体内O2含量逐渐减少。答案解析关闭 B-
6、10-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练方法方法规规律律图解物质含量变化关系在解答光合作用相关物质含量变化的试题时,要结合图解或其中部分图解(如图1所示)进行分析推理,如在突然停止光照、CO2供应不变的情况下,分析细胞中C3的含量变化(如图2所示)。另外,应记住C5、H、ATP的含量变化是一致的,且都与C3的含量变化相反。-11-命题点一命题点二命题点三整合提升命题点四题型突破题组训练1.将下图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下,细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是()适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图A.黑暗条件下,增大、减
7、小B.光照强度低于光补偿点时,增大C.光照强度等于光补偿点时,保持不变D.光照强度等于光饱和点时,减小增大 答案解析解析关闭在黑暗条件下,悬浮培养的水稻叶肉细胞只进行细胞呼吸,吸收利用O2,产生释放CO2,因而胞外CO2浓度增大,而胞外O2浓度却降低,A项正确;光补偿点是指光合作用强度等于细胞呼吸强度时的光照强度,光照强度低于光补偿点时,光合作用强度小于细胞呼吸强度,胞外CO2浓度增大,胞内O2浓度却降低,B项错误;光照强度等于光补偿点时,光合作用强度等于细胞呼吸强度,胞内CO2浓度和胞内O2浓度保持相对稳定,C项正确;光饱和点是指光合作用强度不再增加时的光照强度,光照强度达到光饱和点时,光合
8、作用强度远大于细胞呼吸强度,胞外和胞内的CO2浓度都减小,而胞内和胞外的O2浓度都增大,D项正确。答案解析关闭B-12-命题点一命题点二命题点三整合提升命题点四题型突破题组训练2.(2017全国理综)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题。(1)图中代表的物质依次是、,H代表的物质主要是。(2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还发生在(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是。答案解析解析关闭分析题图可知,四个过程分别为有氧呼吸第一阶段、三碳化合物的还原、CO2的固定
9、、有氧呼吸第二阶段。X、Y物质分别代表三碳化合物、丙酮酸,A项错误;过程产生ATP,过程需要消耗ATP,过程既不产生ATP,也不消耗ATP,B项错误;有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中,C项错误;有氧呼吸第三阶段消耗氧气,光合作用光反应阶段产生氧气,故四个过程既不消耗氧气也不产生氧气,D项正确。答案解析关闭D-13-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练命题点二影响光合作用和细胞呼吸的因素1.“补偿点与饱和点的移动”与环境因素的关系(1)据图分析光补偿点与光饱和点的变化-14-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练比较限制因素a.光饱和点之前:光照强度(原因
10、是此前光合速率随光照强度增大而加快)。b.光饱和点之后:CO2浓度或温度、叶绿体中色素及酶的含量。-15-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练(2)据图分析CO2补偿点和CO2饱和点的变化-16-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练比较限制因素a.CO2饱和点之前:CO2浓度。b.CO2饱和点之后:光照或温度、叶绿体中色素及酶的含量。-17-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练2.自然环境及密封容器中植物光合作用曲线分析图1夏季一昼夜CO2吸收和释放变化曲线-18-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练图2密闭玻璃罩
11、内CO2浓度与时间的关系曲线-19-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练图1中各点含义及形成原因分析A点:凌晨3时4时,温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。B点:上午6时左右,太阳出来,开始进行光合作用。BC段:光合作用小于细胞呼吸。C点:上午7时左右,光合作用等于细胞呼吸。CE段:光合作用大于细胞呼吸。D点:温度过高,部分气孔关闭,出现“光合午休”现象。E点:下午6时左右,光合作用等于细胞呼吸。EF段:光合作用小于细胞呼吸。FG段;太阳落山,停止光合作用,只进行细胞呼吸。-20-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练图2中各点含义及形成原因分析AB段
12、:无光照,植物只进行细胞呼吸。BC段:温度降低,细胞呼吸减弱。CD段:4时后,微弱光照,开始进行光合作用,但光合作用强度细胞呼吸强度,其中FG段表示“光合午休”现象。H点:光合作用强度=细胞呼吸强度。HI段:光照继续减弱,光合作用强度细胞呼吸强度,直至光合作用完全停止。-21-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练思思维维拓展拓展常见的有关光合作用与细胞呼吸的图表转换(1)表格转换为曲线:常见表格-22-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练图1-23-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练(2)曲线转换为曲线:常见图示变式图示图2图3-2
13、4-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练明晰曲线特点,分析光合作用和细胞呼吸的相关曲线(2017山西大同模拟)某科研所为提高蔬菜产量进行了相关生理活动的研究(均在最适温度下进行),结果如下图所示,下列相关分析合理的是()-25-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练A.由图1可知,呼吸底物为葡萄糖、CO2浓度为A点对应的浓度时,O2的吸收量等于CO2的释放量B.图1中DE段CO2的释放量有所下降可能是由于温度抑制了酶的活性C.由图2可知,乙品种比甲品种呼吸速率小,且乙品种比甲品种更适于生长在弱光环境中D.图2中F点时,甲的叶肉细胞中消耗ADP的场所是叶绿体
14、、细胞质基质和线粒体 答案解析解析关闭图1中,呼吸底物为葡萄糖、CO2浓度为A点对应的浓度时,蔬菜有氧呼吸与无氧呼吸释放的CO2量相等,由于无氧呼吸只释放CO2而不吸收O2,所以此时O2的吸收量小于CO2的释放量,A项错误。根据题意可知,图1所示曲线是在最适温度条件下测得的,B项错误。分析图2曲线可知,当光照强度为0时,乙品种比甲品种呼吸速率小。比较甲、乙两品种曲线可知,乙品种对应的光补偿点和光饱和点均低于甲品种,说明乙品种比甲品种更适于生长在弱光环境中,C项正确。图2中F点时,光照强度为0,植物只进行细胞呼吸,不进行光合作用,此时甲的叶肉细胞中消耗ADP(合成ATP)的场所是细胞质基质和线粒
15、体,D项错误。答案解析关闭C-26-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练解题模板光合作用和细胞呼吸曲线图像题解题要点(1)识标。坐标曲线,实际上是“横坐标表示的量”对“纵坐标表示的量”的影响结果,如横坐标为光照强度,纵坐标为二氧化碳吸收量或氧气释放量,则该曲线表示不同光照强度对净光合作用强度的影响。弄清楚各种“量”的关系是解题的突破口。(2)明点。曲线的起点、转折点、终点(或极限点),曲线与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等,往往隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义。如CO2的吸收量为0的点(与纵横坐标的交叉点),表示光合作用强度和细胞呼吸强度相当;光合作用强度达到极限点表
16、示当光照强度(横坐标所示变量)达到一定值时,光合作用强度最高,光照强度(横坐标所示变量)再增加,光合作用强度不再增加等。明确这些特殊点的含义是解题的基础。-27-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练(3)析线。正确分析曲线形状,对曲线何时开始上升、何时趋向平缓、何时出现转折、其原因分别是什么等进行分析。如光合作用极限点以前,光合作用强度随光照强度增强而增强,此时,光合作用强度的主要限制因素是光照强度,影响的是光反应;极限点以后,光合作用强度的主要限制因素不是光照强度(横坐标所示变量),而是除横坐标所示变量外的其他因素(如温度、CO2浓度等)。-28-命题点一命题点二命题点三
17、整合提升命题点四题型突破题组训练1.植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如下图所示。下列叙述错误的是()A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能B.叶温在3650时,植物甲的净光合速率比植物乙的高C.叶温为25时,植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的D.叶温为35时,甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0 答案解析解析关闭植物光合作用所需能量都来自于太阳能,A项正确;据图可知,叶温在3650 时植物甲的净光合速率大于植物乙,B项正确;植物光合与细胞呼吸强度的差值即为净光合速率,叶温在25 时植物甲的净光合速率比植物乙小,C项正确;叶温在35 时,植物
18、甲的净光合速率等于植物乙,且都大于零,D项错误。答案解析关闭D-29-命题点一命题点二命题点三整合提升命题点四题型突破题组训练2.下图中,图甲表示该植物在夏季某晴天净光合速率与光照强度的关系,图乙表示将一株该植物放在密闭的玻璃罩内,然后将整个装置置于室外与图甲相同的条件下培养一昼夜过程中,该玻璃罩内CO2浓度的变化曲线(假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同)。识图并回答下列问题。-30-命题点一命题点二命题点三整合提升命题点四题型突破题组训练(1)在温度和土壤条件适宜的情况下,当L光照强度M时,限制该植物光合速率的外界因素主要是,图乙中DE段的光照强度最可能对应图甲的M(填“之前”或“之
19、后”)。(2)图乙中F点对应于图甲中的点。假如F点和B点时的温度相等,那么F点(填“大于”“等于”或“小于”)B点时的光合作用强度。(3)图乙中DE段叶绿体中ATP的含量(填“增加”或“减少”),C5合成速率(填“增大”或“减小”)。如果C、E两点时合成葡萄糖的速率相等,则C、E两点呼吸强度的比较结果是。-31-命题点一命题点二命题点三整合提升命题点四题型突破题组训练答案:(1)CO2浓度之后(2)K等于(3)增加减小CE解析:(1)影响光合作用的外界因素主要有温度、光照强度和CO2浓度等。“夏季某晴天”表明温度适宜,图甲中当L光照强度M时光合速率不再变化,说明光照强度不是限制光合速率继续增大
20、的因素,则此时限制光合速率的外界因素主要是CO2浓度。由于中午光照强度较强,气孔关闭,光合速率下降,故图乙中DE段出现平缓现象,此时的光照强度应对应图甲的M点之后。(2)图乙中F点表示光合速率等于呼吸速率,即净光合速率为0,对应图甲中的K点。图乙中B、F点都表示光合速率等于呼吸速率,若F点和B点的温度相等,即呼吸速率相等,则此时的光合速率也相等。-32-命题点一命题点二命题点三整合提升命题点四题型突破题组训练(3)图乙中DE段气孔关闭,细胞内CO2浓度减小,CO2与C5反应生成C3的速率减小,同时C3在H、ATP的参与下还原生成C5的速率减小,ATP含量增加。从CO2下降的趋势可以看出C点比E
21、点的净光合速率大,而C、E两点的葡萄糖合成速率相等,即总光合速率相同,则C点的呼吸速率小于E点的呼吸速率。-33-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练命题点三光合作用与细胞呼吸的综合计算1.各量间的关系(1)光合速率:指在单位时间内,单位面积的叶片合成有机物的速率,是光合作用强度的生理指标。(2)呼吸速率:指在单位时间内单位面积的叶片分解有机物的速率,是植物细胞呼吸强度的生理指标。(3)净光合速率:指植物在光照下积累有机物的速率。(4)真正光合速率:指植物在光照下实际合成有机物的速率。(5)真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。具体可表示为:真正光合速率=从外界吸收的CO2+
22、呼吸释放的CO2,或真正光合速率=释放到外界的O2+呼吸消耗的O2。单位为CO2(或O2)的量/(面积时间)。-34-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练2.具体计算策略光合作用和细胞呼吸的过程不同,但二者关系密切,光合作用的原料和产物分别是细胞呼吸的产物和底物。假定光合产物和呼吸底物都是葡萄糖,则可依据其反应式进行计算。根据上述关系式(1)(2)可计算CO2、C6H12O6、O2三者在光合作用和细胞呼吸中量的变化。-35-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练把握各量关系,突破有关光合作用和细胞呼吸的计算题A.该植物在27时生长最快,在29和30时不表现
23、生长现象B.该植物细胞呼吸和光合作用的最适温度在所给的4个温度中都是29C.在27、28和29时光合作用制造的有机物的量相等D.30时光合作用制造的有机物的量等于呼吸作用消耗的有机物的量,都是1mg/h将生长状况相同的等量某种植物的叶片均分成4等份,在不同温度下分别暗处理1h,再光照1h(光照强度相同),测其有机物变化,得到下图所示数据。下列说法正确的是()答案解析解析关闭暗处理后每小时有机物减少量代表呼吸速率,27、28、29、30 4个温度下分别为1 mg/h、2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h,光照后与暗处理前的有机物增加量代表1 h光合作用制造有机物量和2 h细胞呼吸消耗有机物量
24、的差值,所以27、28、29、30 4个温度下总光合速率分别为5 mg/h、7 mg/h、9 mg/h、3 mg/h,C项错误。该植物在29 时生长最快,4个温度下都表现生长现象,A项错误。该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度都是29,B项正确。该植物在30 条件下光合作用制造的有机物为3 mg/h,呼吸作用消耗的有机物为1 mg/h,D项错误。答案解析关闭 B-36-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练解解题题模板模板有关光合作用和细胞呼吸的计算应厘清以下几个问题(1)厘清各量的关系光合作用所需CO2的来源有两个:细胞呼吸产生的,从周围空气中吸收的(若是水生植物,则是从周围
25、的水中吸收的)。光合作用释放O2的去向有两个:细胞呼吸、释放到周围的空气中(当光合速率大于呼吸速率时)。光合作用制造(等同生产、合成)的葡萄糖的去向有两个:细胞呼吸消耗、积累(当光合速率大于呼吸速率时)。当在光照下光合作用与细胞呼吸同时进行时:光合作用实际产氧量=实测的O2释放量+细胞呼吸耗氧量;光合作用实际CO2消耗量=实测的CO2吸收量+细胞呼吸CO2释放量;光合作用葡萄糖净产生量=光合作用实际葡萄糖产生量-细胞呼吸葡萄糖消耗量。-37-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练(2)注意单位的换算关系一定要牢记光合作用和细胞呼吸的总反应式,熟记相关物质的相对分子质量,如葡萄
26、糖是180,CO2是44,O2是32。(3)看懂数据及其相互关系是解题的关键文字叙述式:利用一段文字直接给出有关数据。表格式:在表格中给出相关数据。坐标曲线式(有时加有方格,是为了准确识别有关数据,1个方格代表一定的变化量),利用坐标系中的曲线所表示的数值来代表CO2、O2吸收或释放的量。-38-命题点一命题点二命题点三整合提升命题点四题型突破题组训练1.某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样,分装于六对黑、白瓶中,剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg/L,白瓶为透明玻璃瓶,黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下,24小时后,实测获得六对黑、白瓶中溶解氧的含量,记
27、录数据如下,以下说法正确的是()-39-命题点一命题点二命题点三整合提升命题点四题型突破题组训练若只考虑光照强度,该深度湖水中所有生物在晚上8h内呼吸消耗O2的量为7/3mg光照强度为aklx时,该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡当该水层中的溶氧量达到30mg/L时,光照强度将不再成为限制溶氧量增加的主要因素若将eklx光照下的白瓶置于bklx光照下,瓶中光合生物细胞的C3含量会增加,C5含量会减少A.B.C.D.答案解析解析关闭黑瓶中溶解氧的含量降低为3 mg/L的原因:黑瓶没有光照,植物不能进行光合作用产生O2,其中的生物呼吸消耗O2,该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为:原初溶解
28、氧-24小时后氧含量,即10-3=7mg/(L24 h),故该深度湖水中生物在晚上8 h内呼吸消耗O2的量为7/3 mg/L,而所有生物氧气消耗量需乘以体积,错误;光照强度为a klx时,白瓶中溶氧量不变,说明植物光合作用产生的O2刚好用于所有生物的呼吸作用消耗,故光照强度为a klx时,该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡,正确;由表中数据可知,当该水层中的溶氧量达到30 mg/L时,白瓶中含氧量不再增加,所以此时光照强度将不再成为限制溶氧量增加的主要因素,正确;若将e klx光照下的白瓶置于b klx光照下,光照减弱,光反应产生的H和ATP减少,三碳化合物的还原减慢,二氧化碳的固定继
29、续进行,所以瓶中光合生物细胞的C3含量会增加,C5含量会减少,正确。答案解析关闭B-40-命题点一命题点二命题点三整合提升命题点四题型突破题组训练2.下图表示一株生长迅速的植物在夏季24h内CO2的吸收量和释放量,光合作用速率和细胞呼吸速率用单位时间内CO2的吸收量和CO2的释放量表示(图中A、B、C表示相应图形的面积)。下列表述不合理的是()A.在18:00和6:00,该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等B.假设该植物在24h内呼吸速率不变,最大光合速率为85mg/hC.该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-BD.中午12:00左右,与曲线最高点所对应的时间相比,该植物叶绿体内
30、C5的含量下降 答案解析解析关闭从图中可以看出,在18:00和6:00,二氧化碳的吸收量均为0,即细胞呼吸产生的二氧化碳刚好被光合作用吸收,此时植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等,A项正确;夜间该植物只进行细胞呼吸,其二氧化碳的释放量为10 mg/h,该值表示呼吸速率。假设该植物在24 h内呼吸速率不变,在图中C区段二氧化碳吸收的最高值为75 mg/h,此值为净光合速率,因此此时的真正光合作用速率=净光合速率+呼吸速率=75+10=85(mg/h),B项正确;白天光合速率大于呼吸速率,因此A和C区段表示的是白天积累的有机物;而夜间只进行细胞呼吸,因此B区段表示夜间消耗的有机物,因此该植物在一昼
31、夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-B,C项正确;中午12:00左右,二氧化碳浓度低,导致二氧化碳的固定减少,而C3的还原仍在发生,因此与曲线最高点所对应的时间相比,C5的含量增加,D项错误。答案解析关闭D-41-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练1.光合作用与细胞呼吸实验设计中常用的实验条件控制方法(1)增加水中氧气泵入空气或放入绿色水生植物。(2)减少水中氧气容器密封或油膜覆盖或用凉开水。(3)除去容器中二氧化碳NaOH溶液。(4)除去叶中原有淀粉置于黑暗环境中。(5)除去叶中叶绿素酒精隔水加热。(6)除去光合作用对细胞呼吸的干扰给植株遮光。(7)如何得到单色光棱
32、镜色散或薄膜滤光。(8)线粒体提取细胞匀浆离心。(9)保持容器中CO2体积不变NaHCO3溶液。-42-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练2.与光合作用和细胞呼吸相关的实验装置分析及应用(1)提供无氧环境的实验装置图1用水隔绝空气。图2用石蜡(油)密封液面,隔绝液体与空气。-43-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练(2)与CO2相对含量有关的实验装置-44-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练图3容器内的NaHCO3溶液可放出CO2,保持容器内CO2浓度恒定,使容器内的植物能够长时间进行光合作用。图4在容器中加入NaOH溶液,可以
33、除去容器中的CO2,减弱容器中植物的光合作用,或降低容器内的压力,引起玻璃管中液滴的移动。图5中NaOH溶液可以除去空气中的CO2,澄清的石灰水能够检验气体中是否存在CO2。-45-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练3.利用液滴移动法确定细胞呼吸类型和测定光合作用强度(1)呼吸类型的确定(如装置1、2所示)结果分析:装置1着色液滴左移、装置2着色液滴不动,说明种子只进行有氧呼吸;装置1着色液滴不动、装置2着色液滴右移,说明种子只进行无氧呼吸;装置1着色液滴左移、装置2着色液滴右移,说明种子既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸。-46-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题
34、点四题组训练(2)测定净光合作用强度(如装置3所示)装置3将装置3的实验组与对照组(放置死植物)放在光照、温度等条件相同且适宜的环境中,记录实验组与对照组红墨水滴移动的方向和刻度。CO2缓冲液起到平衡CO2的作用。-47-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练(3)探究不同光照强度下光合作用和细胞呼吸强度的大小。将上述装置3置于不同光照强度下,记录装置3中红墨水滴移动的方向。结果分析:若红墨水滴右移,说明光照较强,光合作用强度大于细胞呼吸强度,释放O2使瓶内气压增大;若红墨水滴左移,说明光照较弱,细胞呼吸强度大于光合作用强度,吸收O2使瓶内气压减小;若红墨水滴不动,说明在此光
35、照强度下光合作用强度等于细胞呼吸强度,释放O2量等于吸收O2量,瓶内气压不变。-48-命题点一命题点二命题点三整合提升题型突破命题点四题组训练思思维维拓展拓展利用气体含量变化判断光合强度和呼吸强度(1)在黑暗条件下植物不进行光合作用,只进行细胞呼吸,因此此时测得的O2吸收量(即密闭容器中O2的减少量)或CO2释放量(即密闭容器中CO2的增加量)可直接反映呼吸速率。(2)在光照条件下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸,因此此时测得的值并不能反映植物的实际光合速率,反映的是表观光合速率或称净光合速率,它们之间的关系为真正光合速率=表现(净)光合速率+呼吸速率。-49-命题点一命题点二命题点三命题点四
36、整合提升题型突破题组训练掌握光合作用与细胞呼吸的关系,解答相关实验题光合作用和细胞呼吸是植物的重要生命活动,结合有关知识回答下列问题。(1)以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响,结果如下表所示:-50-命题点一命题点二命题点三命题点四整合提升题型突破题组训练温度由25升高到30时,光合作用制造有机物的速率(填“增大”或“减小”)。假设细胞呼吸昼夜不变,植物在25时,一昼夜中给植物光照15h,则一昼夜积累的有机物的量为。(2)如果用如图所示的装置来探究光照强度和光合作用速率的关系,且测量指标为装置中O2含量的变化,则该装置需要进行适当修改,具体修改措施
37、是。为使测得O2的变化量更精确,还应再设置一对照装置,对照装置的容器和小烧杯中应分别放入。-51-命题点一命题点二命题点三命题点四整合提升题型突破题组训练答案:(1)增大34.8mg(2)将小烧杯中的蒸馏水换成CO2缓冲液或碳酸氢钠溶液死的植物幼苗和CO2缓冲液或碳酸氢钠溶液解析:(1)光照条件下CO2的吸收量是光合作用的净吸收量,黑暗条件下只进行细胞呼吸。温度由25升高到30时,光合作用制造有机物的速率由6mg/h增加到6.5mg/h。25时,一昼夜中给植物光照15h,植物一昼夜积累的有机物的量为3.715-92.3=34.8(mg)。(2)要探究光照强度和光合作用速率的关系,必须满足植物进
38、行光合作用的条件,小烧杯中的蒸馏水应换成CO2缓冲液或碳酸氢钠溶液,为植物提供CO2;设置对照实验的主要目的是排除外界因素变化导致液滴移动对实验结果的干扰,因此,对照组中应放死的植物幼苗和CO2缓冲液或碳酸氢钠溶液。-52-命题点一命题点二命题点三命题点四整合提升题型突破题组训练解解题题模板模板解答光合作用和细胞呼吸的相关实验题应依照如下步骤进行第一步,阅读题干,明确实验目的。第二步,理解装置图(注意测定光合速率与细胞呼吸速率装置图的异同),明确实验原理(结合光合作用和细胞呼吸的过程及影响因素),特别是因变量的检测方法。第三步,结合试题要求分析确定答案。第四步,若试题的结果分析中要求绘制曲线或
39、做表格,要注意掌握相应的方法,如对于曲线,不要忘记横、纵坐标的含义(有时还要注意单位),而对于表格,则不要忘记名称、行和列的含义等。-53-命题点一命题点二命题点三命题点四整合提升题型突破题组训练为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下。A组:先光照后黑暗,时间各为67.5s;光合作用产物的相对含量为50%。B组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为7.
40、5s;光合作用产物的相对含量为70%。C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为3.75ms(毫秒);光合作用产物的相对含量为94%。D组(对照组):光照时间为135s;光合作用产物的相对含量为100%。-54-命题点一命题点二命题点三命题点四整合提升题型突破题组训练回答下列问题。(1)单位光照时间内,C组植物合成有机物的量(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量,依据是;C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要,这些反应发生的部位是叶绿体的。(2)A、B、C三组处理相比,随着的增加,使光下产生的能够及时利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同
41、化量。-55-命题点一命题点二命题点三命题点四整合提升题型突破题组训练答案:(1)高于C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D组的94%光照基质(2)光照和黑暗交替频率ATP和还原型辅酶解析:(1)比较C组和D组可知,前者光照时间为后者的一半,结果光合作用产物的相对含量C组却是D组的94%,说明单位光照时间内C组植物合成有机物的量高于D组。光合作用的暗反应不需要光照,其发生部位是叶绿体基质。(2)A、B、C三组随着光照和黑暗交替频率的增加,使光反应产生的ATP和还原型辅酶能够充分利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。-56-失分误区1失分误区2失分误区3失分误
42、区4对细胞呼吸的场所、过程把握不准防范策略防范策略(1)细胞呼吸的场所及过程原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2,只有第三阶段需要O2。(2)细胞呼吸方式的判定如果某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等,则该生物只进行有氧呼吸。如果某生物不消耗O2,只产生CO2,则只进行无氧呼吸。如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多,则两种呼吸方式都进行。-57-失分误区1失分误区2失分误区3失分误区4如果某生物不吸收O2,也不释放CO2,则该生物只进行无氧呼吸(产物为乳酸)或生物已死亡。无氧呼吸的产物中没有水,如果细胞呼吸的
43、产物中有水,则一定是进行了有氧呼吸。由于酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸均可以产生CO2,故不能依据是否产生CO2来判断酵母菌的细胞呼吸方式。(3)无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸,如成熟红细胞、蛔虫等,线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。一些原核生物无线粒体,但能进行有氧呼吸。-58-失分误区1失分误区2失分误区3失分误区4防范演防范演练练1下列有关检测酵母菌细胞呼吸的产物的叙述,正确的是()A.如果产生的气体使澄清的石灰水变浑浊,则酵母菌只进行有氧呼吸B.如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色,则酵母菌只进行无氧呼吸C.无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸,酵母菌都能产生CO2D.酵母菌发酵时不
44、产生气体,但其发酵液能使重铬酸钾变灰绿色 答案解析解析关闭使澄清的石灰水变浑浊的气体为CO2,而酵母菌不论无氧呼吸还是有氧呼吸均可产生CO2,A项错误,C项正确;使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色的气体为CO2,而酵母菌有氧呼吸也能产生CO2,B项错误;酵母菌发酵时进行无氧呼吸,产生CO2和酒精,D项错误。答案解析关闭C-59-失分误区1失分误区2失分误区3失分误区4对光合作用的相关物质及其变化混淆不清防范策略(1)光合作用的相关物质光合作用中产生的H为NADPH,细胞呼吸中产生的H为NADH,两种H不是同一种物质。光合作用光反应中产生的ATP只能被暗反应利用,细胞呼吸中产生的ATP可被除暗反应外的多
45、项生命活动利用。-60-失分误区1失分误区2失分误区3失分误区4(2)光合作用中物质变化的判断判断外界条件改变后C3、C5、ATP、NADPH、ADP、NADP+的含量如何变化,可结合光合作用的过程绘制示意图进行分析。以停止光照时物质的变化为例:停止光照光反应停止ATP和NADPH不再产生ATP和NADPH的含量减少且ADP和NADP+的含量增加;ATP和NADPH的含量减少C3还原减弱,而CO2固定过程仍在进行C3含量相对增加,C5含量相对减少。-61-失分误区1失分误区2失分误区3失分误区4防范演防范演练练2下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示,能量传递用虚线表示,图中ag
46、为物质,为反应过程),下列判断错误的是()A.绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能储存在c中B.e中不储存化学能,所以e只能充当还原剂C.图中表示水分的吸收,表示水的光解D.在g物质供应充足时,突然停止光照,C3的含量将会上升 答案解析解析关闭a为光合色素,能吸收、传递、转化光能,使ADP和磷酸合成ATP,A项正确;e为水光解生成的NADPH,也含有活泼的化学能,参与暗反应C3的还原,B项错误;图中表示根系从土壤中吸收水分,表示水的光解生成NADPH和氧气,C项正确;g为CO2,其供应充足时,突然停止光照,生成NADPH和ATP的量减少,C3的还原减少,而CO2的固定仍在进行,所以C5
47、的含量下降,C3的含量上升,D项正确。答案解析关闭B-62-失分误区1失分误区2失分误区3失分误区4不能区分净光合作用与真正光合作用防范策略防范策略(1)在光照环境中,植物并不是只进行光合作用,同时也进行细胞呼吸,如果有氧气释放,说明光合作用强度大于细胞呼吸强度;如果有二氧化碳释放,说明光合作用强度小于细胞呼吸强度。(2)对于密闭透明容器中的绿色植物来说,黑暗条件下容器中二氧化碳或氧气的变化量反映了其细胞呼吸的强度;光照条件下,容器中二氧化碳或氧气的变化量反映了其净光合作用的强度。净光合作用速率=总光合作用速率-细胞呼吸速率。-63-失分误区1失分误区2失分误区3失分误区4防范演防范演练练3右
48、图表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下,某植物在不同温度下的净光合作用速率和细胞呼吸速率曲线,下列叙述错误的是()A.光合作用中温度主要影响暗反应阶段B.光合作用、细胞呼吸都受到温度的影响,其中与细胞呼吸有关的酶的适宜温度更高C.温度在30左右时真正光合作用速率最大D.若温度保持在25,长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗,该植物不能正常生长 答案解析解析关闭光合作用暗反应阶段需要更多的酶参加,因此温度主要影响暗反应阶段,A项正确;由图示可知光合作用最适温度为30,呼吸作用最适温度为40,B项正确;由图示可知温度为30 时,净光合作用速率与细胞呼吸速率之和最大,C项正确;温度保持在25 时
49、,12 h光照条件下净光合速率为4,12 h黑暗条件下的呼吸速率为2.5,两者差值大于0,因此该植物能正常生长,D项错误。答案解析关闭 D-64-失分误区1失分误区2失分误区3失分误区4不能准确判断影响光合作用、细胞呼吸的因素防范策略防范策略(1)影响光合作用、细胞呼吸的主要因素温度改变时,细胞呼吸会受到影响,光合作用的光反应和暗反应均会受影响,但主要是暗反应,因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。CO2浓度很低时,光合作用不能进行;当CO2浓度大于某值时,光合作用才能进行。CO2浓度过大时,会抑制植物的细胞呼吸,进而影响到光合作用。-65-失分误区1失分误区2失分误区3失分误区4
50、(2)环境因素改变引起的补偿点和饱和点的移动植物的光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点受外界环境影响,当外界环境变化时,光(CO2)补偿点和饱和点都会发生相应变化,规律如下。若呼吸速率增加,CO2(光)补偿点应右移,反之应左移。若呼吸速率基本不变,条件的改变使光合速率下降时,CO2(光)补偿点应右移,反之应左移。与阳生植物相比,阴生植物CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。-66-失分误区1失分误区2失分误区3失分误区4防范演练4(2017天津理综)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。右图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列叙述错误