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小專題5 細(xì)胞呼吸與光合作用,知識(shí)串聯(lián)導(dǎo)思,重點(diǎn)提煉透析,知識(shí)串聯(lián)導(dǎo)思,重點(diǎn)提煉透析,考點(diǎn)一 光合作用與細(xì)胞呼吸的過程及相互關(guān)系分析,典例引領(lǐng),如圖1表示某植物葉肉細(xì)胞內(nèi)甲、乙兩個(gè)重要生理過程中C、H、O的變化(其中數(shù)字代表過程,A、B、C代表物質(zhì));圖2表示當(dāng)光照和CO2濃度足夠的條件下,溫度對(duì)該植物光合作用和呼吸作用的影響。其中實(shí)線表示光照時(shí)CO2的消耗量,虛線表示黑暗時(shí)CO2的產(chǎn)生量。請(qǐng)據(jù)圖回答:,(1)圖1中,甲過程發(fā)生的場(chǎng)所為 ,該生理過程的能量變化為 。 乙過程中A消耗于該過程的第 階段,其發(fā)生的場(chǎng)所為 。乙過程產(chǎn)生的水,其氫的來源是 (不考慮中間產(chǎn)物)。 (2)圖1中,若甲過程其他條件不變,光照由強(qiáng)變?nèi)?則短時(shí)間內(nèi)中間產(chǎn)物C3的含量將 (填“增加”“減少”或“不變”)。,【解題思路】 (1)甲代表了整個(gè)光合作用的過程,發(fā)生場(chǎng)所為葉綠體,該過程中的能量變化是光能→活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能。前兩階段所產(chǎn)生的[H]與氧結(jié)合生成水是有氧呼吸的第三階段,這個(gè)過程發(fā)生在線粒體的內(nèi)膜上。有氧呼吸產(chǎn)生的水中的氫,來源于葡萄糖和水。(2)光照由強(qiáng)變?nèi)?光反應(yīng)階段所產(chǎn)生的[H]和ATP的量減少,C3的還原減少,C3含量將增加。,答案:(1)葉綠體 光能→活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能 三 線粒體內(nèi)膜 葡萄糖和水 (2)增加,(3)由圖2可知,與 作用有關(guān)的酶對(duì)高溫更為敏感,相關(guān)酶的作用機(jī)理是 。 (4)若晝夜不停地光照,圖2植物在溫度為 條件下,生長(zhǎng)狀況達(dá)到最佳。若在此溫度條件下,每天交替進(jìn)行12 h光照、12 h黑暗處理,則該植物在24 h內(nèi)積累的葡萄糖為 mg(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。,【解題思路】 (3)與光合作用有關(guān)的酶對(duì)高溫更為敏感,相關(guān)酶作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。(4)在30 ℃時(shí),該植物對(duì)二氧化碳的吸收量最多,意味著有機(jī)物的積累量達(dá)到最大,植物生長(zhǎng)狀況達(dá)到最佳。在光照的12 h中從外界吸收的二氧化碳的量是512=60(mg),12 h的黑暗中呼吸作用釋放的二氧化碳的量是312=36(mg),最終被固定的二氧化碳的量為60-36=24(mg),根據(jù)光合作用的產(chǎn)物是葡萄糖的化學(xué)反應(yīng)式,可計(jì)算出24 h積累的葡萄糖的量是 16.4 mg。,答案: (3)光合 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 (4)30 ℃ 16.4,【思考】 1.光反應(yīng)階段需要酶催化嗎?,提示: 需要。,2.暗反應(yīng)能否在無光條件下長(zhǎng)期進(jìn)行?,提示:不能,因?yàn)榘捣磻?yīng)必須具備光反應(yīng)提供的[H]和ATP才能進(jìn)行。,歸納拓展,(2)相應(yīng)元素轉(zhuǎn)移過程分析,2.光合作用與細(xì)胞呼吸的能量聯(lián)系 3.從細(xì)胞器水平分析光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系 上圖中表示O2的是②③⑥;表示CO2的是①④⑤。其中①表示凈光合量,①+④表示總光合量。,熱點(diǎn)考向,考向一,以基礎(chǔ)判斷的形式,考查光合作用與細(xì)胞呼吸的過程,1.(2015安徽理綜)如圖為大豆葉片光合作用暗反應(yīng)階段的示意圖。下列敘述正確的是( ) A.CO2的固定實(shí)質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)镃3中的化學(xué)能 B.CO2可直接被[H]還原,再經(jīng)過一系列的變化形成糖類 C.被還原的C3在有關(guān)酶的催化作用下,可再形成C5 D.光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí),短時(shí)間內(nèi)C5含量會(huì)升高,解析:由圖解可知,光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]參與C3的還原,而不參與CO2的固定,A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)誤;被還原的C3在有關(guān)酶的催化作用下一部分合成了(CH2O),另一部分又形成了C5,C項(xiàng)正確;光照強(qiáng)度變?nèi)鯐r(shí),光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]減少,故短時(shí)間內(nèi)C5含量會(huì)降低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,C,2.(2014天津理綜)如圖是細(xì)胞中糖類合成與分解過程示意圖。下列敘述正確的是( ) A.過程①只在線粒體中進(jìn)行,過程②只在葉綠體中進(jìn)行 B.過程①產(chǎn)生的能量全部?jī)?chǔ)存在ATP中 C.過程②產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來自H2O D.過程①和②中均能產(chǎn)生[H],二者還原的物質(zhì)不同,解析:過程①②分別表示有氧呼吸和光合作用。若題中所述細(xì)胞為真核細(xì)胞,則過程①進(jìn)行的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,過程②只發(fā)生在葉綠體中;若題中所述細(xì)胞為原核細(xì)胞,則過程①②均發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中,A錯(cuò)誤;過程①通過有氧呼吸氧化分解有機(jī)物釋放的能量大部分以熱能的形式散失,只有小部分儲(chǔ)存在ATP中,B錯(cuò)誤;過程②產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來自CO2,而不是H2O,C錯(cuò)誤;過程①通過光反應(yīng)產(chǎn)生的[H],用于暗反應(yīng)還原C3,而有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生的[H],用于第三階段還原O2,生成H2O,因此二者還原的物質(zhì)不同,D正確。,D,以實(shí)驗(yàn)分析的形式,考查光合作用與細(xì)胞呼吸過程中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化情況,3.(2015新課標(biāo)全國(guó)理綜Ⅰ)為了探究不同光照處理對(duì)植物光合作用的影響,科學(xué)家以生長(zhǎng)狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計(jì)了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定,每組處理的總時(shí)間均為135 s,處理結(jié)束時(shí)測(cè)定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下: A組:先光照后黑暗,時(shí)間各為67.5 s;光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為50%。 B組:先光照后黑暗,光照和黑暗交替處理,每次光照和黑暗時(shí)間各為7.5 s;光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為70%。 C組:先光照后黑暗,光照和黑暗交替處理,每次光照和黑暗時(shí)間各為3.75 ms (毫秒);光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為94%。 D組(對(duì)照組):光照時(shí)間為135 s;光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量為100%。,考向二,回答下列問題: (1)單位光照時(shí)間內(nèi),C組植物合成有機(jī)物的量 (填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機(jī)物的量,依據(jù)是 ; C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要 ,這些反應(yīng)發(fā)生的部位是葉綠體的 。 (2)A、B、C三組處理相比,隨著 的增加,使光下產(chǎn)生的 能夠及時(shí)利用與及時(shí)再生,從而提高了光合作用中CO2的同化量。,解析:(1)對(duì)比C、D兩組實(shí)驗(yàn),C組光照時(shí)間為D組的一半,而光合產(chǎn)物接近D組的光合產(chǎn)物,故單位光照時(shí)間內(nèi)C組植物合成有機(jī)物的量高于D組。分析C組和D組實(shí)驗(yàn),可推知光合作用中有些反應(yīng)不需要光照,這些反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)中。(2)對(duì)比A、B、C三組實(shí)驗(yàn),在總光照時(shí)間相同的情況下,隨著光照和黑暗交替頻率的增加,光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量也增加。究其原因是光照與黑暗的交替頻率越高,光下產(chǎn)生的還原型輔酶Ⅱ和ATP越能及時(shí)利用并及時(shí)再生,從而提高了光合作用中CO2的同化量。,答案: (1)高于 C組只用了D組一半的光照時(shí)間,其光合作用產(chǎn)物的相對(duì)含量卻是D組的94% 光照 基質(zhì) (2)光照和黑暗交替頻率 ATP和還原型輔酶Ⅱ,考向三,以模式圖的形式,考查光合作用與細(xì)胞呼吸過程的關(guān)系,4.(2015重慶理綜)將如圖所示細(xì)胞置于密閉容器中培養(yǎng)。在不同光照強(qiáng)度下,細(xì)胞內(nèi)外的CO2和O2濃度在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生了相應(yīng)變化。下列敘述錯(cuò)誤的是( ) 適宜條件下懸浮培養(yǎng)的水稻葉肉細(xì)胞示意圖 A.黑暗條件下,①增大、④減小 B.光強(qiáng)低于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí),①、③增大 C.光強(qiáng)等于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí),②、③保持不變 D.光強(qiáng)等于光飽和點(diǎn)時(shí),②減小、④增大,解析:當(dāng)光強(qiáng)低于光補(bǔ)償點(diǎn)或黑暗條件下,水稻葉肉細(xì)胞消耗胞外和胞內(nèi)O2,釋放CO2,故①②增大,③④減小;當(dāng)光強(qiáng)等于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí),水稻葉肉細(xì)胞呼吸速率等于光合作用速率,②③①④保持不變;當(dāng)光強(qiáng)等于光飽和點(diǎn)時(shí),水稻葉肉細(xì)胞光合作用速率大于細(xì)胞呼吸速率,②減小,④增大。,B,,,考點(diǎn)二 影響光合作用與細(xì)胞呼吸的因素分析及相關(guān)曲線模型辨析,典例引領(lǐng),(2014山東理綜)我省某經(jīng)濟(jì)植物光合作用的研究結(jié)果如圖。,,(1)圖甲表示全光照和不同程度遮光對(duì)該植物葉片中葉綠素含量的影響。葉綠素存在于葉綠體中的 上。需先用 (填溶劑名稱)提取葉片中的色素,再測(cè)定葉綠素含量。用紙層析法進(jìn)一步分離色素時(shí),葉綠素a和葉綠素b在層析液中溶解度較大的是 。據(jù)圖分析,該植物可通過 以增強(qiáng)對(duì)弱光的適應(yīng)能力。,【解題思路】 (1)吸收光能的色素分布在類囊體薄膜上,一個(gè)個(gè)圓餅狀的類囊體堆疊成基粒;綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑中,可以用無水乙醇(或丙酮)提取綠葉中的色素;綠葉中溶解度高的色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快,層析后葉綠素a比葉綠素b擴(kuò)散得更遠(yuǎn)說明葉綠素a在層析液中溶解度較大;由圖甲可知,葉綠素含量隨著遮光面積的增加而升高,因此植物是通過增加葉綠素含量來增加對(duì)弱光的適應(yīng)能力。,答案: (1)類囊體薄膜(或類囊體,基粒) 無水乙醇(或丙酮) 葉綠素a 增加葉綠素含量,(2)圖乙表示初夏某天在遮光50%條件下,溫度、光照強(qiáng)度、該植物凈光合速率和氣孔導(dǎo)度(氣孔張開的程度)的日變化趨勢(shì)。8:00到12:00光照強(qiáng)度增強(qiáng)而凈光合速率降低,主要原因是 。 18:00時(shí)葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有 。 (3)實(shí)驗(yàn)過程中,若去除遮光物,短時(shí)間內(nèi)葉肉細(xì)胞的葉綠體中C3化合物含量 。,【解題思路】 (2)8:00到12:00氣溫升高,呼吸速率增強(qiáng),光照強(qiáng)度增加,但氣孔導(dǎo)度相對(duì)穩(wěn)定,由于受到CO2供應(yīng)的限制,光合速率升高遠(yuǎn)不如呼吸速率升高的幅度大,光合速率與呼吸速率的差值減小,凈光合速率降低。18:00時(shí)光合速率=呼吸速率,既進(jìn)行光合作用也進(jìn)行呼吸作用,葉肉細(xì)胞中的線粒體和葉綠體都能產(chǎn)生ATP。(3)突然去除遮光物,光反應(yīng)加強(qiáng),為暗反應(yīng)提供更多的ATP和[H],導(dǎo)致較多的C3被還原,故短時(shí)間內(nèi)C3含量減少。,答案: (2)呼吸作用增強(qiáng),光合速率與呼吸速率的差值減小 線粒體、葉綠體 (3)減少,【思考】外界條件變化時(shí),C3、C5、[H]、ATP等物質(zhì)含量如何變化?,提示:,歸納拓展,1.影響細(xì)胞呼吸的三大外界因素分析 (1)溫度的影響,(2)O2濃度的影響,,,(3)含水量的影響,,,2.影響光合作用的三大外界因素分析,(3)溫度(如圖丙) ①原理:通過影響酶的活性而影響光合作用。 ②分析:P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為進(jìn)行光合作用的最適溫度。,3.光合速率與呼吸速率的關(guān)系曲線解讀,(1)圖1中,在一定范圍內(nèi),隨葉面積指數(shù)的增大,光合作用實(shí)際量和呼吸量均增加;超過A點(diǎn)后,光合作用實(shí)際量不再隨葉面積指數(shù)的增加而增加,原因是葉片相互遮擋;干物質(zhì)的量=光合作用實(shí)際量-呼吸量。干物質(zhì)的量為零時(shí),即葉面積指數(shù)為D時(shí),光合速率=呼吸速率。 (2)圖2中,在一定范圍內(nèi),光合速率和呼吸速率都會(huì)隨溫度的升高而增加;超過20 ℃時(shí),光合速率增加緩慢,但呼吸速率增加很快,且可判斷20 ℃時(shí)凈光合速率最大;凈光合速率=光合速率-呼吸速率,即兩曲線之間的距離n代表了相應(yīng)溫度下的凈光合速率,n=0時(shí),光合速率=呼吸速率。,,,易錯(cuò)提醒 (1)光反應(yīng)與細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP的作用不同:①光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP,只為暗反應(yīng)供能,不為其他生命活動(dòng)供能。②細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP,用于其他各項(xiàng)生命活動(dòng)。 (2)CO2通過氣孔進(jìn)入葉肉細(xì)胞被利用:穿過1層細(xì)胞膜、2層葉綠體膜。 (3)葉綠體基質(zhì)內(nèi)C3的兩大去向:①轉(zhuǎn)化成糖類;②再生成C5。 (4)溫度和pH影響光合作用速率的實(shí)質(zhì)是影響酶的活性。,熱點(diǎn)考向,考向,以坐標(biāo)曲線分析的形式,考查影響光合作用與細(xì)胞呼吸的因素,1.(2014新課標(biāo)全國(guó)理綜Ⅱ)某植物凈光合速率的變化趨勢(shì)如圖所示。據(jù)圖回答下列問題: (1)當(dāng)CO2濃度為a時(shí),高光強(qiáng)下該植物的凈光合速率為 。CO2濃度在a～b之間時(shí),曲線 表示了凈光合速率隨CO2濃度的增高而增高。,解析: (1)據(jù)圖可知CO2濃度為a時(shí),高光強(qiáng)條件下(曲線A)的縱坐標(biāo)為0,即凈光合速率為0;CO2濃度在a～b之間時(shí),曲線A、B、C均表現(xiàn)為上升,即凈光合速率均隨CO2濃度增高而增高。,,,答案: (1)0 A、B和C,(2)CO2濃度大于c時(shí),曲線B和C所表示的凈光合速率不再增加,限制其增加的環(huán)境因素是 。 (3)當(dāng)環(huán)境中CO2濃度小于a時(shí),在圖示的3種光強(qiáng)下,該植物呼吸作用產(chǎn)生的CO2量 (填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。 (4)據(jù)圖可推測(cè),在溫室中,若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產(chǎn)量,還應(yīng)該同時(shí)考慮 這一因素的影響,并采取相應(yīng)措施。,解析: (2)CO2濃度大于c時(shí),高光強(qiáng)條件下(曲線A)的凈光合速率仍然能夠隨著CO2濃度的增加而增加,由此可知限制B、C凈光合速率增加的環(huán)境因素是光強(qiáng)。(3)CO2濃度小于a時(shí),3種光強(qiáng)條件下,凈光合速率均小于0,即呼吸速率大于光合速率,也就是說呼吸作用產(chǎn)生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)據(jù)圖可知CO2濃度和光強(qiáng)會(huì)影響凈光合速率從而影響植物的產(chǎn)量,故為提高植物的產(chǎn)量,應(yīng)綜合考慮CO2濃度和光強(qiáng)對(duì)植物的影響。,答案: (2)光強(qiáng)(3)大于 (4)光強(qiáng),2.長(zhǎng)期浸水會(huì)導(dǎo)致樹根變黑腐爛。樹根從開始浸水到變黑腐爛的過程中,細(xì)胞呼吸速率的變化曲線如圖所示。下列敘述不正確的是( ) A.細(xì)胞在a點(diǎn)的有氧呼吸強(qiáng)度小于b點(diǎn) B.Ⅰ階段根細(xì)胞的有氧呼吸速率下降 C.Ⅱ階段根細(xì)胞的無氧呼吸速率上升 D.Ⅲ階段曲線下降的主要原因與Ⅰ階段不同,解析: Ⅰ階段根細(xì)胞隨著水中溶解氧含量的下降,有氧呼吸速率下降;Ⅱ階段根細(xì)胞的無氧呼吸速率上升,Ⅲ階段由于無氧呼吸產(chǎn)生酒精導(dǎo)致細(xì)胞新陳代謝減弱,最后死亡——呼吸速率等于0。,,,A,考點(diǎn)三 光合作用與細(xì)胞呼吸速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定與探究,典例引領(lǐng),為探究低濃度NaHSO3溶液對(duì)水稻光合速率的影響,某研究小組做了如下實(shí)驗(yàn),請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并回答下列問題: (1)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 ①材料用具:乳熟期的溫室盆栽水稻,1 mmol/L NaHSO3溶液,蒸餾水,噴壺,光合分析測(cè)定儀等。 ②實(shí)驗(yàn)步驟: 第一步:選取若干 的水稻植株隨機(jī)平均分成甲、乙兩組,甲組為對(duì)照組,乙組為實(shí)驗(yàn)組。 第二步:每天傍晚分別將等量的 、 噴灑在甲、乙兩組水稻葉片上,次日上午測(cè)定光合速率。 ③結(jié)果與分析: 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1,經(jīng)分析可以得出的結(jié)論是 。,【解題思路】 (1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要遵循單一變量原則,故選取的水稻植株要求株型、長(zhǎng)勢(shì)、葉片均一。本題自變量為NaHSO3溶液的有無,因甲組為對(duì)照組,故噴灑的是蒸餾水,而實(shí)驗(yàn)組噴灑的是1 mmol/L的NaHSO3溶液。分析圖1可知不同光照強(qiáng)度下噴灑低濃度的NaHSO3溶液均能提高水稻的凈光合速率,因兩組實(shí)驗(yàn)的呼吸速率相同,故也可進(jìn)一步得出噴灑低濃度的NaHSO3溶液能提高水稻的光合速率的結(jié)論。,答案:(1)②株型、長(zhǎng)勢(shì)、葉片均一 蒸餾水 1 mmol/L的NaHSO3溶液 ③不同光照強(qiáng)度下低濃度NaHSO3溶液均可提高水稻光合速率,(2)研究發(fā)現(xiàn)NaHSO3增加了葉片內(nèi)葉綠體形成ATP的能力,推測(cè)其作用部位是葉綠體的 ,進(jìn)而加快對(duì)圖2中 (填字母A～D)物質(zhì)的利用。,【解題思路】 (2)葉綠體中ATP在光反應(yīng)階段形成,場(chǎng)所為類囊體薄膜,故可推測(cè)NaHSO3溶液作用的部位是類囊體,產(chǎn)生ATP的量增多,直接加快了對(duì)B物質(zhì)的利用,間接加快了對(duì)A、D物質(zhì)的利用。,答案: (2)類囊體 A、B、D,(3)研究小組利用上述條件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),證明了0.2 μmol/L硫酸甲酯吩嗪(PMS)和1 mmol/L NaHSO3效應(yīng)相同,兩者共同處理既不存在累加效應(yīng),也無抑制效應(yīng)。請(qǐng)用柱形圖繪制出實(shí)驗(yàn)結(jié)果(實(shí)驗(yàn)光照強(qiáng)度為1 000 μmolm-2s-l)。,【解題思路】 (3)要證明NaHSO3溶液和PMS作用相同,且無累加效應(yīng)和抑制效應(yīng),則需設(shè)置4組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),一是蒸餾水的對(duì)照組,二是NaHSO3溶液的實(shí)驗(yàn)組,三是PMS溶液的實(shí)驗(yàn)組,四是NaHSO3溶液+PMS溶液的實(shí)驗(yàn)組。繪圖時(shí)要標(biāo)注橫縱坐標(biāo)的意義及相應(yīng)的數(shù)值和單位,并利用“NaHSO3溶液和PMS效應(yīng)相同,且無累加效應(yīng)和抑制效應(yīng)”這一信息,三個(gè)實(shí)驗(yàn)組柱形圖的高度相同,且都高于對(duì)照組。,答案: (3)見下圖:,歸納拓展,1.光合作用與細(xì)胞呼吸常用的兩種典型實(shí)驗(yàn)方法 (1)黑白瓶法:用黑瓶(無光照的一組)測(cè)得的為呼吸作用強(qiáng)度值,用白瓶(有光照的一組)測(cè)得的為凈光合作用強(qiáng)度值,綜合兩者即可得到真光合作用強(qiáng)度值。 (2)梯度法:用一系列不同光照強(qiáng)度、溫度或CO2濃度的裝置,可探究光照強(qiáng)度、溫度或CO2濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。,,2.生物呼吸類型判定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 探究某生物材料的細(xì)胞呼吸類型(假設(shè)生物材料為植物種子,呼吸底物只有葡萄糖且不考慮外界條件的影響)的實(shí)驗(yàn)裝置可進(jìn)行如下設(shè)計(jì):,(1)若甲中紅墨水滴左移,乙中紅墨水滴不動(dòng),則只進(jìn)行有氧呼吸。 (2)若甲中紅墨水滴不動(dòng),乙中紅墨水滴右移,則只進(jìn)行無氧呼吸。 (3)若甲中紅墨水滴左移,乙中紅墨水滴右移,則既進(jìn)行有氧呼吸,又進(jìn)行無氧呼吸。 (4)物理誤差的校正:除將裝置中生物材料換為殺死的等量同種生物材料外其余均與乙裝置相同。,3.光合速率與呼吸速率的測(cè)定方法 (1)測(cè)定裝置,(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) ①變量的控制手段,如光照強(qiáng)度的大小可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡,但與植物的距離不同)進(jìn)行控制,不同溫度可用不同恒溫裝置控制,CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液調(diào)節(jié)。 ②對(duì)照原則的應(yīng)用,不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn),而應(yīng)該用一系列裝置進(jìn)行相互對(duì)照。 ③無論哪種裝置,在光下測(cè)得的數(shù)值均為“表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值”。,熱點(diǎn)考向,考向一,以實(shí)驗(yàn)的形式,考查光合作用與細(xì)胞呼吸的生理過程、關(guān)系、影響因素,1.為探究不同條件對(duì)葉片中淀粉合成的影響,將某植物在黑暗中放置一段時(shí)間,耗盡葉片中的淀粉。然后取生理狀態(tài)一致的葉片,平均分成8組,實(shí)驗(yàn)處理如下表所示。一段時(shí)間后,檢測(cè)葉片中有無淀粉,結(jié)果如下表。,回答問題: (1)光照條件下,組5葉片通過 作用產(chǎn)生淀粉,葉肉細(xì)胞釋放出的氧氣來自 的光解。 (2)在黑暗條件下,葉片能進(jìn)行有氧呼吸的組別是 。 (3)組2葉片中合成淀粉的原料是 ,直接能源物質(zhì)是 ,后者是通過 產(chǎn)生的。與組2相比,組4葉片無淀粉的原因是 。 (4)如果組7的蒸餾水中只通入N2,預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果是葉片中 (填“有”或“無”)淀粉。,解析: (1)組5葉片有光照、CO2,可進(jìn)行光合作用產(chǎn)生淀粉。葉肉細(xì)胞釋放出的氧氣來自光反應(yīng)中H2O的光解。(2)進(jìn)行有氧呼吸的條件是有氧氣,還要注意題中條件是“黑暗條件下”,組2和組6符合要求。(3)組2葉片沒有光照,不能進(jìn)行光合作用,但可以利用葡萄糖合成淀粉,此過程需要有氧呼吸產(chǎn)生的ATP作為直接能源物質(zhì)。與組2相比,組4葉片無淀粉的原因是組4無氧氣,不能進(jìn)行有氧呼吸,淀粉合成缺少ATP。(4)如果組7的蒸餾水中只通入N2,無CO2,不能進(jìn)行光合作用,預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果是葉片中無淀粉。,答案: (1)光合 H2O (2)組2和組6 (3)葡萄糖 ATP 有氧呼吸 組4無氧氣,不能進(jìn)行有氧呼吸,淀粉合成缺少ATP (4)無,考向二,以實(shí)驗(yàn)方案為依托,考查對(duì)光合作用與細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)過程的分析及評(píng)價(jià),2.(2015安徽理綜節(jié)選)科研人員探究了不同溫度(25 ℃和0.5 ℃)條件下密閉容器內(nèi)藍(lán)莓果實(shí)的CO2生成速率的變化,結(jié)果見圖1和圖2。 圖1 圖2 (1)由圖可知,與25 ℃相比,0.5 ℃條件下果實(shí)的CO2生成速率較低,主要原因是 ; 隨著果實(shí)儲(chǔ)存時(shí)間的增加,密閉容器內(nèi)的 濃度越來越高,抑制了果實(shí)的細(xì)胞呼吸。該實(shí)驗(yàn)還可以通過檢測(cè) 濃度變化來計(jì)算呼吸速率。,,,解析: (1)該實(shí)驗(yàn)測(cè)定藍(lán)莓果實(shí)的CO2生成速率,即呼吸速率,與25 ℃相比,0.5 ℃時(shí)細(xì)胞呼吸相關(guān)酶的活性較低,故呼吸速率較低;由于果實(shí)進(jìn)行細(xì)胞呼吸需消耗O2釋放CO2,所以該密閉容器中CO2濃度越來越高,O2濃度越來越低,故該實(shí)驗(yàn)還可通過檢測(cè)O2濃度變化來計(jì)算呼吸速率。,答案: (1)低溫降低了細(xì)胞呼吸相關(guān)酶活性 CO2 O2,(2)某同學(xué)擬驗(yàn)證上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,設(shè)計(jì)如下方案: ①稱取兩等份同一品種的藍(lán)莓果實(shí),分別裝入甲、乙兩個(gè)容積相同的瓶?jī)?nèi),然后密封。 ②將甲、乙瓶分別置于25 ℃和0.5 ℃條件下儲(chǔ)存,每隔一段時(shí)間測(cè)定各瓶中的CO2濃度。 ③記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算CO2生成速率。 為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠,請(qǐng)給出兩條建議,以完善上述實(shí)驗(yàn)方案(不考慮溫度因素)。 a. ; b. 。,答案: (2)選取的果實(shí)成熟度還應(yīng)一致 每個(gè)溫度條件下至少有3個(gè)平行重復(fù)實(shí)驗(yàn),解析: (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的單一變量原則,選取果實(shí)的成熟度還應(yīng)一致,避免無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響;根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重復(fù)性原則,為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠,還應(yīng)在每個(gè)溫度條件下設(shè)置多個(gè)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)。,考向三,以裝置圖等形式,考查測(cè)定光合作用與細(xì)胞呼吸速率的方法,3.(2015遼寧丹東質(zhì)檢)某科研小組為探究植物光合作用速率的變化情況,設(shè)計(jì)了由透明的玻璃罩構(gòu)成的小室,如圖A所示。請(qǐng)據(jù)圖回答: (1)將該裝置放在自然環(huán)境下,測(cè)定夏季一晝夜(零點(diǎn)開始)小室內(nèi)植物氧氣釋放速率的變化,得到如圖B所示曲線,那么影響小室內(nèi)植物光合作用速率變化的主要環(huán)境因素是 (寫兩點(diǎn));觀察裝置中液滴的位置,c點(diǎn)時(shí)刻的液滴位于起始位置的 側(cè),裝置刻度管中液滴移到最右點(diǎn)是在一天中的 點(diǎn)。,,,,,,解析:(1)圖A是密閉裝置,內(nèi)有二氧化碳緩沖液,說明實(shí)驗(yàn)過程中二氧化碳濃度始終不變,那么影響小室內(nèi)植物光合作用速率變化的主要環(huán)境因素就只有光照強(qiáng)度和溫度了;c點(diǎn)表示此刻氧氣的產(chǎn)生量等于呼吸消耗的氧氣量,但0點(diǎn)到8點(diǎn)這段時(shí)間,氧氣的消耗量大于氧氣的產(chǎn)生量,同時(shí)呼吸放出的CO2被緩沖液吸收,故c點(diǎn)時(shí),液滴位于初始位置的左側(cè);裝置刻度管中液滴移動(dòng)是由氧氣的增減造成的,只要有氧氣釋放,液滴就會(huì)右移,所以液滴移到最右點(diǎn)是在一天中的18(或g)點(diǎn)。,答案: (1)光照強(qiáng)度、溫度 左 18(或g),(2)在實(shí)驗(yàn)過程中的某段光照時(shí)間內(nèi),記錄液滴的移動(dòng)情況,獲得以下數(shù)據(jù):,答案: (2)de或fg,解析: (2)表格中數(shù)據(jù)表明,氧氣的產(chǎn)生速率在逐漸減小,對(duì)應(yīng)于圖B曲線上的區(qū)段是de和fg。,(3)e點(diǎn)與f點(diǎn)相比,e點(diǎn)時(shí)刻C3的合成速率 ,與b點(diǎn)相比,a點(diǎn)形成的原因可能是 。 (4)在適宜的溫度和光照條件下,向圖A所示的裝置中通入 14CO2。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到0.5 s時(shí),14C出現(xiàn)在C3中;反應(yīng)進(jìn)行到5 s時(shí),14C出現(xiàn)在(CH2O)中。該實(shí)驗(yàn)是通過控制 (條件)來探究CO2中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑,用到的實(shí)驗(yàn)方法為 。,答案: (3)慢 a點(diǎn)時(shí)刻溫度較低 (4)(反應(yīng))時(shí)間 同位素標(biāo)記法,解析: (3)e點(diǎn)與f點(diǎn)相比,e點(diǎn)時(shí)氣孔關(guān)閉,CO2供應(yīng)不足,故C3的合成速率較慢;在圖B曲線上,0點(diǎn)到a點(diǎn)這段時(shí)間,植物只進(jìn)行呼吸作用,a點(diǎn)時(shí)氧氣消耗速率減慢,說明此時(shí)溫度較低。(4)該實(shí)驗(yàn)的自變量為反應(yīng)時(shí)間,用到的方法是同位素標(biāo)記法,(5)該組同學(xué)為測(cè)定該植物某時(shí)間段的氧氣產(chǎn)生速率。該如何設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)?如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)? ①簡(jiǎn)要寫出對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路: 。 ②數(shù)據(jù)處理:若在單位時(shí)間內(nèi),實(shí)驗(yàn)組讀數(shù)為M,對(duì)照組讀數(shù)為N,該植物的真正光合作用速率為 。,答案: (5)①設(shè)置與A一樣的裝置C,將裝置C置于黑暗條件下,其他條件與A相同,測(cè)單位時(shí)間(或相同時(shí)間)內(nèi)A與C的讀數(shù) ②M+N,解析: (5)氧氣產(chǎn)生速率即是真正光合作用速率,圖A(實(shí)驗(yàn)組)單位時(shí)間內(nèi)測(cè)得的氧氣的釋放量是凈光合作用速率,即為真正光合作用速率與呼吸作用速率的差值。故應(yīng)設(shè)置與A一樣的裝置C,將裝置C置于黑暗條件下,其他條件與A相同作為對(duì)照組,測(cè)單位時(shí)間(或相同時(shí)間)內(nèi)裝置A與C的讀數(shù),即分別為凈光合作用速率和呼吸作用速率,二者相加即為真正光合作用速率。,