座2光合作用与细胞呼吸综合题的解题方法.ppt

光合作用和细胞呼吸是有内在联系的 二者具有相反的反应过程 分别给对方提供原料 两个反应相互支持并相互影响 对绿色植物来说 很多时候同时进行着光合作用和细胞呼吸 这就为高考在这方面的命题提供了广阔的空间 我们只有深刻理解光合作用和细胞呼吸的原理及其相互关系 才能灵活解决相关问题 熟练掌握计算技巧 下面从 光合作用 细胞呼吸 及 光合作用与细胞呼吸的综合 三个角度进行分析 理论阐释 1 知识背景 一 光合作用 光能叶绿体 2 类型及解题规律 1 叶绿体处于不同条件下 C3 C5 H ATP以及 CH2O 合成量的动态变化及解题规律 2 多因子对光合作用综合影响的解题规律 温室栽培时 在一定光照强度下 白天适当提高温度 增加光合酶的活性 提高光合速率 也可同时适当充加CO2 进一步提高光合速率 当温度适宜时 可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率等 应用 P点时 限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子 随该因子的不断加强 光合速率不断提高 当到Q点时 横坐标所表示的因子 不再是影响光合速率的因子 要想提高光合速率 可采取适当提高图示中的其他因子 含义 图像 1 考查C3与C5含量的动态变化 例1 如图所示某阳生植物细胞在夏季某一晴天内的光合作用过程中 C3 C5的数量变化 若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时 叶绿体中C3 C5含量的变化分别相当于曲线中的A c d段 X b c段 Y B d e段 X d e段 Y C d e段 Y c d段 X D b c段 Y b c段 X 典例导悟 解析 选B 本题考查光照强度变化时 对C3与C5含量变化的影响 C3 C5过程需要光反应阶段的产物 故没光时C3含量将增加 有光时C3的含量将下降 C5 C3则不需要光反应阶段的产物 故没光时C5含量将下降 有光时C5的含量将增加 从图中ab段 光照逐渐增强 X含量下降 Y含量上升 de段 光照逐渐减弱 X含量上升 Y含量下降 可判断出X曲线表示的是C3一天中的含量变化 Y曲线表示的是C5含量变化 阴天与晴天相比光照减弱 所以C3含量的变化如X曲线的d e段 C5含量的变化如Y曲线的d e段 2 考查多因子对光合作用的综合影响 例2 回答有关光合作用的问题 下图表示当影响光合作用的因素X Y和Z变化时 光合作用合成量和光强度的关系 1 图中Xl X2 X3的差异是由于某种原因如 影响了光合作用的 所导致 要提高大棚作物的光合作用合成量 由X3增加为Xl 最常采取的简便而有效的措施是 2 图中Y1 Y2 Y3的差异是由于 影响了光合作用的所致 3 图中Z1 Z2 Z3的差异表现在光合作用中 反应的不同 如果Z因素代表植物生长发育期 则代表幼苗期 营养生长和花蕾开花期的曲线依次是 解析 1 由图 可知 随光强度增强 三条曲线在起始阶段是重合的 并随光强度增强而增强 但当光强度达到一定程度时 三条曲线均不再变化 说明出现三条曲线不同的原因不是由于光照引起的 而是光合作用的原料CO2和温度影响光合作用的暗反应所致 因此 要提高大棚作物的光合作用的合成量可采用提高CO2浓度 如施放干冰 燃烧柴草等措施或适度升温 2 由图 可知 随光强度增强 三条曲线均上升 但从一开始 Y1始终在Y2的上方 Y2始终在Y3的上方 并且最终三条曲线的光合作用的合成量都相等 说明是光质 色素对不同波长的光的吸收量不同 影响了光反应 3 由图 可知 三条曲线从一开始就有差异 说明是由整个光合作用的过程均不同 包括光反应和暗反应 造成的 幼苗期由于叶片较少且叶片中色素含量也较少 因而光合作用合成量最少 到开花期因植物已经成熟 故光合作用合成量达到最高 答案 1 二氧化碳和温度暗反应施放干冰 增加二氧化碳浓度 或燃烧柴草 或适当升温 2 光波长短 或光质 光反应 3 光反应和暗Z3 Z2 Zl 二 细胞呼吸 理论阐释 1 知识背景 1 有氧呼吸的过程 第一阶段C6H12O62丙酮酸 4 H 少量能量 2ATP 细胞质基质 第二阶段2丙酮酸 6H2O6CO2 20 H 少量能量 2ATP 线粒体内膜 第三阶段6O2 24 H 12H2O 大量能量 34ATP 线粒体基质 总反应式 C6H12O6 6O2 6H2O6CO2 12H2O 能量 2 无氧呼吸过程 1 酵母菌 或绿色植物的非绿色器官 细胞呼吸类型的判断 若只产生C02 不消耗O2 则只进行无氧呼吸 如图A点 2 解题方法 若产生CO2的摩尔数比吸收02的摩尔数多 即C02 O2 1 1 则两种呼吸并存 如图AC段 若产生CO2的摩尔数与吸收02的摩尔数相等 即C02 02 1 1 则只进行有氧呼吸 如图C点以后 B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等 此时CO2的总释放量最低 D点表示氧浓度超过10 以上时无氧呼吸消失 说明有氧存在时 无氧呼吸受到抑制 2 有关细胞呼吸计算的规律总结规律一 细胞有氧呼吸时CO2 O2 1 1 无氧呼吸时C02 02 2 0 规律二 消耗等量的葡萄糖时 酒精发酵与有氧呼吸产生的CO2物质的量之比为1 3 规律三 产生同样数量的ATP时 无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的物质的量之比为19 1 规律四 在进行有氧呼吸和无氧呼吸的气体变化计算及酶速率比较时 应使用C6H12O6 6H2O 602 6CO2 12H20 能量和C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 能量这两个反应式 并结合化学课上所学的 根据化学方程式计算的规律和办法进行解答 规律五 如果在题干中没有给出所要计算的具体数值 只有体积比 则可将此比值当成实际体积 或物质的量 进行计算 最后求解 典例导悟 解析 选B 本题考查有氧呼吸和无氧呼吸的区别 无氧呼吸CO2释放量 CO2释放总量 有氧呼吸CO2释放量 水稻根细胞在无氧的条件下 无氧呼吸旺盛 随O2浓度的升高 无氧呼吸受到抑制 释放的CO2减少 例2 现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液 通入不同浓度的氧气时 其产生的酒精和二氧化碳的量如图所示 两种呼吸作用速率相等 在氧浓度为a时A 酵母菌只进行发酵B 67 的酵母菌进行发酵C 33 的酵母菌进行发酵D 酵母菌停止发酵 解析 选B 本题考查有关细胞呼吸的计算 由图中的氧浓度为a时读出酒精的摩尔数为6mol 则无氧呼吸放出的CO2也为6mol 而氧浓度为a时的二氧化碳释放总量为15mol 因此有氧呼吸放出的CO2为9mol 所以酵母菌不可能只进行无氧发酵 计算参与有氧和无氧呼吸的酵母菌的比例 实质是计算两种呼吸方式所消耗的C6H1206的量 无氧呼吸消耗的葡萄糖量 可由C6H1206 2C2H50H列式计算1 x 2 6 得x 3 mol 有氧呼吸消耗的葡萄糖量 可据有氧呼吸反应式C6H1206 6C02列式1 y 6 9 得y 1 5 mol 则无氧发酵所占比例为3 3 1 5 67 三 光合作用与细胞呼吸综合 理论阐释 1 知识背景 光合作用与细胞呼吸的比较 这两种生理作用在植物体内是相互对立而又密切联系的两个方面 植物的光合作用为细胞呼吸提供有机物和氧气 细胞呼吸又可以为光合作用提供二氧化碳和水 2 知识延伸 1 植物在同时进行光合作用和细胞呼吸的综合分析 总 真 光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量 吸收的CO2总量 净光合作用是指在光照下制造的有机物总量 或吸收的CO2总量 中扣除掉在这一段时间中植物进行细胞呼吸所消耗的有机物 或释放的CO2 后 净增的有机物的量 当植物在某一光照强度条件下 进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行细胞呼吸所释放的CO2量达到平衡时 这一光照强度就称为光补偿点 这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制 当光照强度增加到一定强度后 植物的光合作用强度不再增加或增加很少时 这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点 此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制 如下图所示 当外界条件变化时 C02 光 补偿点移动规律如下 a 若呼吸速率增加 C02 光 补偿点应右移 b 若呼吸速率减小 C02 光 补偿点应左移 c 若呼吸速率基本不变 条件的改变使光合速率下降时 C02 光 补偿点应右移 条件的改变使光合速率增加时 C02 光 补偿点应左移 由于在光下 植物既进行光合作用 又进行细胞呼吸 而夜晚只进行细胞呼吸 在此基础上进一步理解一天24小时中 何时放CO2 何时吸CO2呢 可用下图表示 AB和HI分别表示0 6时和18 24时之间只进行细胞呼吸作用放出CO2 BH段光合作用与细胞呼吸同时进行 BC GH表示光照强度较弱时 光合作用小于细胞呼吸 也放出CO2 C与G点表示光合作用等于细胞呼吸 所以既不吸收CO2也不放出CO2 CG光合作用大于细胞呼吸 则吸收CO2 E时表示夏季中午光照过强 温度过高 蒸腾作用增大 导致叶片表皮气孔关闭 从而减少CO2供应 2 不同光照条件下植物的代谢特点及相对强度的表示方法 3 解题方法光合作用与细胞呼吸的综合计算 总光合量 净光合量与呼吸量的关系 可用下述公式表示 总光合量 净光合量 呼吸量 1 当光合作用 细胞呼吸光合作用CO2的总吸收量 环境中CO2的减少量 细胞呼吸CO2释放量光合作用O2释放总量 环境中O2增加量 细胞呼吸O2消耗量光合作用的实际产氧量 实测氧气的释放量 细胞呼吸的消耗量净光合作用的葡萄糖产量 光合作用实际葡萄糖生产量 细胞呼吸葡萄糖的消耗量 2 当光合作用 细胞呼吸光合作用吸收的CO2量 细胞呼吸释放的CO2量 环境中增加的CO2量光合作用释放O2的量 细胞呼吸消耗的O2量 环境中减少的O2量如果将上述公式推广到葡萄糖 则得到下列公式 真光合作用葡萄糖合成量 净光合作用葡萄糖合成量 细胞呼吸葡萄糖分解量 例1 将川芍植株的一叶片置于恒温的密闭小室 调节小室CO2浓度 在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度 以CO2吸收速率表示 测定结果如图 下列相关叙述 正确的是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加 a点右移 b点右移D 如果光照强度适当增加 a点左移 b点右移 典例导悟 解析 选D 本题考查光饱和点和光补偿点的有关变化 由题干可获取的主要信息有 曲线表示CO2浓度对光合作用速率的影响 纵轴表示的是表观光合速率 因此a点表示CO2补偿点 b点表示CO2饱和点 在a点处 光合作用吸收CO2等于细胞呼吸释放CO2 若光照强度降低 需增大CO2的浓度才能维持光合作用速率与呼吸速率相等 即CO2补偿点应右移 当光照强度增加时 光合作用速率增强显著高于呼吸速率 在相对低的CO2浓度下即可保持光合速率与呼吸速率相等 即CO2补偿点降低 a点应左移 限制b点光合作用速率的因素可能是光照强度等因素 若适当降低光照强度 光反应下降 暗反应最终也降低 CO2饱和点降低 b点应左移 若适当增加光照强度 光反应和暗反应都将增加 CO2饱和点将增高 b点右移 例2 2008 宁夏高考 将长势相同 数量相等的甲 乙两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内 在光照 温度等相同且适宜的条件下培养 定时测定玻璃罩内的CO2含量 结果如图 据图回答 0 25min期间 影响甲品种大豆幼苗光合作用强度的主要因素是 含量 乙植株比甲植株固定CO2的能力 0 15min期间植株释放O2速率的变化趋势是 30 45min期间两个玻璃罩内CO2含量相对稳定的原因是 解析 本题考查光合作用和呼吸作用的相互关系 植物光合作用大于呼吸作用时 植物吸收CO2释放氧气 使得玻璃罩内CO2逐渐减少 题干中已强调在光照 温度相同且适宜 所以可以考虑影响甲乙两种植物光合强度的因素为CO2 随着CO2浓度减小 光合速率逐渐减小 答案 CO2 强 减慢 植物呼吸作用释放CO2的量与其光合作用消耗CO2的量相等 或呼吸速率与光合速率相等 例3 将某种绿色植物的叶片 放在特定的实验装置中 研究在10 20 的温度下 分别置于50001x 20000lx光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用 结果如图所示 1 该叶片的呼吸速率在20 下是10 下的 倍 2 该叶片在10 5000lx的光照条件下 每小时光合作用所产生的氧气总量是 mg 3 该叶片在20 20000lx的光照条件下 如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖 每小时产生的葡萄糖为 mg 解析 1 2 绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸 消耗氧气 产生二氧化碳 而光合作用消耗二氧化碳 释放氧气 且只有在光照条件下才能进行 在光照的条件下 两者互为原料 产物 表现为 光合作用氧气产生量 光合作用氧气释放量 细胞呼吸氧气吸收量 光合作用二氧化碳的净吸收量 光合作用二氧化碳的吸收量 细胞呼吸二氧化碳的释放量 3 分三步进行 读图 每小时释放的O2量 6 1 5 7 5mg 根据光合作用的反应式 产生1mol的葡萄糖 释放6mol的氧气 两者比为1 6 根据质量可列式计算 x 180 7 5 6 32 7 03mg 答案 1 3 2 4 5 3 7 03 本部分内容讲解结束