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专题2 细胞的代谢,2018年高考二轮复习,第2讲 光合作用与呼吸作用（2）,考点透视,考点1 借助坐标曲线分析自然环境及密闭容器中植物 光合作用的变化,1自然环境中一昼夜植物光合作用曲线,图甲：(1)a点：凌晨3时4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。 (2)b点：上午6时左右，有微弱光照，开始进行光合作用。 (3)bc段(不含b、c点)：光合作用强度小于细胞呼吸强度。 (4)c点：上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。 (5)ce段(不含c、e点)：光合作用强度大于细胞呼吸强度。 (6)d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。 (7)e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。 (8)ef段(不含e、f点)：光合作用强度小于细胞呼吸强度。 (9)fg段：没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。,乙图：(1)积累有机物时间段：ce段。 (2)制造有机物时间段：bf段。 (3)消耗有机物时间段：Og段。 (4)一天中有机物积累最多的时间点：e点。 (5)一昼夜有机物的积累量表示为：SPSMSN(SP、SM、SN表示面积)。,2密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化,(1)光合速率等于呼吸速率的点：C、E。 (2)图甲中N点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。 (3)图乙中N点低于虚线，该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中O2浓度减小，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。,典例解析,例1.,科研人员检测晴朗天气下露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成下图。下列相关说法错误的是( ),A光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因 B致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭 C致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱 D适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施,B,解析 早晨日出后光照强度不断增大，使得露地栽培的和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升。大棚栽培条件下的油桃在bc段Pn下降，主要原因是日出后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度迅速下降；而露地栽培的油桃在mn段Pn下降，是因环境温度过高导致气孔关闭，不能吸收CO2。15时以后，两种栽培条件下的光合速率持续下降，是光照强度逐渐减弱所致。适时浇水避免植物因缺水导致气孔关闭、增施农家肥从而增加土壤中CO2浓度是提高大田作物产量的可行性重要措施。,某研究小组进行某植物的栽培实验，图1表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的光合曲线和黑暗条件下的呼吸曲线；图2为在恒温密闭玻璃温室中，连续24 h测定的温室内CO2浓度以及植物CO2吸收速率的变化曲线。据图分析，下列说法中正确的是(多选)( ),ABC,例2.,A图1中，当温度达到55 时，植物光合作用相关的酶失活 B6 h时，图2叶肉细胞产生H的场所有叶绿体、线粒体和细 胞质基质 C18 h时，图2叶肉细胞中叶绿体产生的O2量大于线粒体消耗的O2量 D该植株在进行光合作用且吸收CO2的量为0时，在两图中的描述点共有4个,解析 图1中的虚线始终为二氧化碳的释放，从图中看出，当温度达到55 时，光合作用不再吸收二氧化碳，只剩下细胞呼吸释放二氧化碳的曲线，表示植物不再进行光合作用，只进行细胞呼吸，A正确；图2中6 h时，二氧化碳的吸收速率为0，此时光合作用强度与细胞呼吸强度相等，因此叶肉细胞产生H的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，B正确；图2中18 h，二氧化碳的吸收速率等于0，说明植物的光合作用强度等于细胞呼吸强度，植株的叶肉细胞的叶绿体产生的O2量必须大于线粒体消耗的O2量，才能保证非叶肉细胞的O2供应，而使植物的光合作用强度等于有氧呼吸的强度，C正确；图2中当光合速率等于呼吸速率时，净光合速率为0，处于室内二氧化碳浓度曲线的拐点，因此图2中光合速率和呼吸速率相等的时间点有2个，图1中，光合作用与细胞呼吸相等的温度条件是40 ，故两图中的描述点共3个，D错误。,例3.,某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放CO2的速率。单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的如图所示。回答下列问题：,(1)在光照条件下，叶肉细胞利用光能分解_，同化CO2， 图形ABC的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光 合作用_，其中图形B的面积表示_。CO2进出叶肉细胞都是通过_的方式进行的。 (2)在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形_(填“A”或“B”)的面积变小，图形_(填“A”或“B”)的面积增大，原因是_。,水,固定CO2总量,细胞细胞呼吸释放的CO2量,自由扩散,A,B,光合速率降低，呼吸速率增强,解析 (1)光照下叶肉细胞利用吸收的光能进行水的光解，根据图中曲线在遮光前后的变化，可以确定图形B为遮光前细胞呼吸释放CO2的量，A为光照时叶片净吸收CO2的量，C则是除细胞呼吸以外叶片释放CO2的途径，这种释放CO2的途径可能与光照有关。所以，图形ABC即为光照下实际光合作用，也就是光照下固定CO2的总量。(2)影响光合作用的因素有光强度、温度和CO2浓度等，而影响细胞呼吸的因素有温度、O2浓度等。温度通过影响酶的活性而影响光合作用和细胞呼吸的速率，其中参与细胞呼吸的酶对高温较敏感。原来的温度为光合作用的最适温度，提高温度后，光合作用的有关酶活性下降，细胞呼吸的有关酶活性提高，所以提高温度后细胞呼吸增强，图形B面积变大，而提高温度、降低光照都会使光合作用减弱，图形A面积变小。,技巧归纳,判断下图面积与合成、消耗有机物的关系,S1S3：细胞呼吸消耗有机物量； S2S3：光合作用产生有机物总量； S2S1：OD时，光合作用净积累有机物量。,考点透视,考点2 面积法快速分析坐标图中光补偿点、光饱和点的移动,据图可知，OA表示细胞呼吸释放的CO2量，由光(CO2)补偿点到光(CO2)饱和点围成BCD面积代表净光合作用有机物的积累量。改变影响光合作用某一因素，对补偿点和饱和点会有一定的影响，因此净光合作用有机物的积累量也会随之变化。具体分析如下表所示：,规律方法,注：适当提高温度指在最适光合作用温度的基础上；光照强度或CO2浓度的改变均是在饱和点之前。,将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在一定光照强度下测定叶片光合作用强度(以CO2吸收速率表示)，测定结果如图所示，下列叙述正确的是( ),例1.,典例解析,D,A如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移 B如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移 C如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移 D如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移,(经典题改编)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30 时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 (原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是( ) A下移、右移、上移 B下移、左移、下移 C上移、左移、上移 D上移、右移、上移,例2.,C,例3.,将小麦植株置于密闭玻璃罩内，下图是在不同温度条件下测定小麦对氧气的吸收或释放量随光照强度的变化，实验结果如图所示。请回答下列问题：,(1)b点的生物学含义是_。此时小麦根尖细胞中产生ATP的场所为_。适当提高CO2浓度后再测定，图中的b点将向_移动。 (2)由图可知，影响c点变动的主要因素是_。 (3)若适当提高CO2浓度，d点将向_移动。此时叶 绿体产生的O2的去向是_(填“线粒体”“细胞 外”或“两者都有”)。,光合作用产生氧气的速率等于有氧呼吸消耗氧气的速率,细胞质基质和线粒体,左,光照强度和温度,右下,两者都有,解析 (1)分析题图发现，纵坐标表示氧气吸收速率即净光合速率，横坐标表示光照强度；b点氧气吸收速率为0，即净光合速率为0，其含义为：光合作用产生氧气的速率等于有氧呼吸消耗氧气的速率 ；此时小麦根尖(根尖中无叶绿体)，只能进行细胞呼吸产生ATP，细胞呼吸产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。图中适当提高CO2浓度后，光合速率增加，光补偿点减小，b点将向左移动。 (2)由题图可知，变量只有两个：光照强度、温度。分析25 曲线可知，随着光照强度增强，氧气释放速率增强，光照强度是影响c点变动的主要限制因素；分析15 曲线可知，c点时虽然二者温度不同，但净光合速率相同，由于二者的呼吸速率不同，说明二者总光合速率不同，进而说明温度也影响光合速率，进而影响c点的变动。 (3)提高二氧化碳浓度后，植物的最大光合速率增加，d点会向下移，最大光合速率增加，需要的光照强度会增加，所以d点会向右移；因此d点向右下移。,技巧归纳,总光合速率、净光合速率与呼吸速率常用表示方法,考点3,考点透视,围绕光合速率与呼吸速率的测定考查实验探究,1六种探究光合作用强度的实验设计方法 (1)液滴移动法(气体体积变化法),黑暗条件下，装置甲中红色液滴左移的距离代表有氧呼吸消耗氧气的量。 适宜光照下，装置乙中红色液滴右移的距离代表净光合速率。 真光合速率净光合速率呼吸速率。,(2)黑白瓶法： 取三个玻璃瓶，一个用黑胶布包上，并包以锡箔。从待测的水体深度取水，保留一瓶以测定水中原来的溶氧量(初始值)。将剩余的两个黑、白瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。 有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即总光合作用量。,(3)叶圆片称重法 测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。,净光合速率(zy)/2S； 呼吸速率(xy)/2S； 总光合速率净光合速率呼吸速率(xz2y)/2S。,(4)半叶片法 将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。 (5)叶圆片上浮法 首先通过对叶片打孔、抽气、沉底的材料处理，然后根据不同的实验目的给予不同的单一变量操作，最后观察并记录叶片上浮所用的平均时间。 (6)梯度法 用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。,例1.,典例解析,某同学研究甲湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定瓶中水内氧容量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24小时取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24小时待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是( ),A24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶 B24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶 C24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(kv) mol/瓶 D24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(kv) mol/瓶,D,例2.,某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片，烘干后称其重量，M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，则测得叶片叶绿体的光合速率是(单位：gcm2h1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)。则叶圆片总光合速率为( ),A(3y2zx)/6 B(3y2zx)/3 C(2yxz)/6 D(2yxz)/3,A,解析 分析题意可知，上午10时到下午16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行细胞呼吸，因此其重量变化表示的是净光合作用量，则净光合速率净光合作用量/6(yx)/6；而M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行细胞呼吸，因此可以计算出呼吸速率(yz)/3；因此总光合速率净光合速率呼吸速率(yx)/6(yz)/3(3y2zx)/6。,例3.,某生物兴趣小组利用下图所示的实验装置来探究绿色植物的生理作用。据此回答下列问题。 (1)若要探究植物细胞呼吸的类型，选取的实验装置有_ _，为使实验结果更科学，还需设置_。若实验中对照组的红色液滴静止不动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则观察到的实验现象是_。 (2)若要验证CO2是植物光合作用的必需原料，选取的最佳实验装置是_ _，实验中给植物提供C18O2后，在玻璃罩内检测到含18O的氧气，其产生的途径为_ _。,装置一和装置二,对照实验,装置一红色液滴左移、装置二红色液滴右移,装置一和装置三,C18O2参与光合作用暗反应产生H218O，H218O参与光反应产生18O2,技巧归纳,光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧 (1)实验设计中必须注意的三点 变量的控制手段，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。 对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。 无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。 (2)解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。,再见,
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