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高考大題專攻系列(一) 光合作用和細胞呼吸的綜合應用,1,2,【答題必備】 關于光合作用和細胞呼吸的計算，一般不根據(jù)化學反應式計算CO2、O2或葡萄糖含量的變化，而是根據(jù)光合作用和細胞呼吸的關系來推斷相關數(shù)量。通常有以下兩種考查方式：,考查角度一 光合作用和細胞呼吸的相關計算,3,1.計算光合速率： (1)計算公式： 真正(總)光合速率=凈(表觀)光合速率+呼吸速率,4,(2)公式解讀：,5,(3)實例分析：這類計算常常借助曲線圖考查，如縱 坐標給出黑暗中CO2的釋放量為a，即呼吸速率；橫坐 標上某一光照強度對應的曲線上CO2的吸收量為b，即 凈光合速率；可以計算出真正光合速率，即a+b。,6,2.判斷有機物積累量： (1)理論依據(jù)：植物在黑暗條件下只進行呼吸作用，在光照條件下既進行光合作用，又進行呼吸作用，當凈光合速率0時，植物會積累有機物。,7,(2)實例分析：如下圖表示植物在密閉大棚中，一晝夜內(nèi)CO2濃度的變化，比較B、D兩點積累有機物的多少。 分析：D點比B點光合作用時間長，且凈光合速率0，故D點積累的有機物較多。,8,【典題例證】 (2015·北京高考)研究者用儀器檢測擬南芥葉片在光 -暗轉換條件下CO2吸收量的變化，每2s記錄一個實驗 數(shù)據(jù)并在圖中以點的形式呈現(xiàn)。,9,10,(1)在開始檢測后的200 s內(nèi)，擬南芥葉肉細胞利用光能分解____________，同化CO2。而在實驗的整個過程中，葉片可通過__________將儲藏在有機物中穩(wěn)定的化學能轉化為_____________和熱能。,ATP中的化學能,水,細胞呼吸,11,(2)圖中顯示，擬南芥葉片在照光條件下CO2吸收量在__________μmol·m-2·s-1范圍內(nèi)，在300s時CO2________達到2.2μmol·m-2·s-1。由此得出，葉片 的總(真正)光合速率大約__________μmolCO2· m-2·s-1。(本小題所填數(shù)值保留至小數(shù)點后一位),2.4～2.8,0.2～0.6,釋放量,12,(3)從圖中還可看出，在轉入黑暗條件下100s以后，葉片的CO2釋放__________，并達到一個相對穩(wěn)定的水平，這提示在光下葉片可能存在一個與在黑暗中不同的呼吸過程。 (4)為證明葉片在光下呼吸產(chǎn)生的CO2中的碳元素一部分來自葉綠體中的五碳化合物，可利用____________技術進行研究。,逐漸減少,14C同位素示蹤,13,【典題技法歸納】 (2015·江蘇高考)為了研究2個新育品種P1、P2幼苗的光合作用特性，研究人員分別測定了新育品種與原種(對照)葉片的凈光合速率、蛋白質(zhì)含量和葉綠素含量，結果如下圖所示。請回答下列問題：,14,15,(1)圖1的凈光合速率是采用葉齡一致的葉片，在___________________相同的實驗條件下，測得的單位時間、單位葉面積____的釋放量。 (2)光合作用過程中，CO2與C5結合生成__________，消耗的C5由__________經(jīng)過一系列反應再生。,光照強度、CO2濃度,O2,C3,C3,16,(3)由圖可知，P1的葉片光合作用能力最強，推斷其主 要原因有：一方面是其葉綠素含量較高，可以產(chǎn)生更 多的________；另一方面是其蛋白質(zhì)含量較高，含有 更多的__________。 (4)栽培以后，P2植株干重顯著大于對照，但籽實的產(chǎn) 量并不高，最可能的生理原因是___________________ _____________________________________________。,P2光合作用能力強，但向籽實運輸?shù)墓夂袭a(chǎn)物少,[H]和ATP,參與光合作用的酶,17,【母題變式】 (1)新育品種與原種光合酶的最適溫度都是_____。 (2)凈光合速率除可檢測O2釋放量外，還可檢測_____ ___________________。 (3)若突然轉為陰天，則該植物的C3含量_____，C5含 量_____。,25℃,CO2吸,收量(有機物積累量),增加,減少,18,4.(2014·全國卷Ⅱ)某植物凈光合速率的變化趨勢如 圖所示。,19,據(jù)圖回答下列問題： (1)當CO2濃度為a時，高光強下該植物的凈光合速率為 ______。CO2濃度在a～b時，曲線______________表示 了凈光合速率隨CO2濃度的增高而增高。 (2)CO2濃度大于c時，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_______________。,0,A、B和C,光強,20,(3)當環(huán)境中CO2濃度小于a時，在圖示的3種光強下， 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，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，還應該同時考慮 __________這一因素的影響，并采取相應措施。,(1)0 A、B和C (2)光強 (3) (4),大于,光強,21,4.(2015·全國卷Ⅰ)為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135 s，處理結束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實驗結果如下：,22,A組：先光照后黑暗，時間各為67.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%。 B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。,23,C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75 ms(毫秒)；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。 D組(對照組)：光照時間為135 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%。,24,回答下列問題： (1)單位光照時間內(nèi)，C組植物合成有機物的量______ (填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機物 的量，依據(jù)是__________________________________ ___________________________________________； C組和D組的實驗結果可表明光合作用中有些反應不需要____________，這些反應發(fā)生的部位是葉綠體的______________。,高于,C組只用了D組一半的光照時間，其光合 作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%,光照,基質(zhì),25,(2)A、B、C三組處理相比，隨著_______________的增加，使光下產(chǎn)生的________________________能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。,光照和黑暗交替頻率,ATP和還原型輔酶Ⅱ,26,答案：(1)高于 C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%(其他合理答案也可) 光照 基質(zhì) (2)光照和黑暗交替頻率(其他合理答案也可) ATP和還原型輔酶Ⅱ,27,【類題精練】 (2016·太原模擬)如圖表示某一生長迅速的植物在夏 季24 h內(nèi)CO2凈吸收量和凈釋放量(單位：mg)。請回 答：,28,(1)在______________時，該植物既沒有CO2的凈吸收，也沒有CO2的凈釋放，說明植物此時刻______________________________________________。 (2)測定植物呼吸速率比較簡單的方法是___________ ____________________________。假設該植物在24 h 內(nèi)呼吸速率不變，則該植物的呼吸速率為_____mg/h， 最高光合速率約為________mg/h。,光合作用強度與呼吸作用強度相等,18：00和6：00,85,測定在黑暗條件下單位時間內(nèi)CO2釋放量,10,29,(3)該植物在一晝夜中有機物積累量的代數(shù)式可表示 為__________(用字母表示)。 (4)若某一階段，該植物體對CO2的吸收量與釋放量總 是符合圖中所示的曲線，說明該植物正處于生長旺盛 狀態(tài)，因為這一階段___________________________ _____________________________________________。,A+C-B,A+C的總面積大于B的面積， 表示植物光合作用大于呼吸作用,30,答案：(1)18：00和6：00 光合作用強度與呼吸作用 強度相等 (2)測定在黑暗條件下單位時間內(nèi)CO2釋放 量 10 85 (3)A+C-B (4)A+C的總面積大于B的面積，表示植物光合作用大于呼吸作用(同化作用大于 異化作用)，植物積累較多的有機物,A+C的總面積大于B的面積，表示植物光合作用大于呼吸作用,31,【答題必備】 掌握實驗中氣體和溶液的關系是解答此類試題的 關鍵。結合下面裝置圖分析光合速率與呼吸速率的測 定方法：,考查角度二 光合速率和呼吸速率的實驗測定方法,32,1.測定原理： (1)NaOH溶液和CO2的關系：甲裝置在黑暗條件下植物進行細胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的體積為細胞呼吸O2的吸收速率，可以代表呼吸速率。,33,(2)NaHCO3溶液和CO2的關系：乙裝置在光照條件下植物進行光合作用與細胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器中CO2濃度的恒定(NaHCO3溶液能在CO2缺少的情況下分解產(chǎn)生CO2)，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的體積為植物O2的釋放速率，可以代表凈光合速率。,34,2.測定方法： (1)將植物(甲裝置)放于黑暗中一段時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。 (2)將同一植物(乙裝置)放于光下一段時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算凈光合速率。 (3)根據(jù)呼吸速率和凈光合速率，可以計算真正光合速率。,35,考查角度二 光合速率和呼吸速率的實驗測定方法 (2014·江蘇高考)為研究浮游藻類的光合作用，將一 種綠藻培養(yǎng)至指數(shù)生長期，并以此為材料，測定了藻 細胞在不同條件下的凈光合速率(Pn)。圖1為光合放 氧測定裝置的示意圖；圖2是不同NaHCO3濃度(pH 8.5， 25℃)條件下測得的Pn曲線圖。請回答下列問題：,36,,,37,(1)通過變換圖1中光源，可研究________、________ 對光合作用的影響。 (2)在測定不同光照對Pn的影響時，如不精確控制溫 度，則測得的光照與Pn的關系__________(填“呈正 相關”“呈負相關”或“難以確定”)。,難以確定,光強 光質(zhì),38,(3)由于弱堿性的藻培養(yǎng)液中游離CO2濃度很低，藻細 胞光合作用主要通過胞內(nèi)碳酸酐酶(CA)分解水中的HC 獲得CO2。圖2中達到最大Pn值的最低NaHCO3濃度為 ______________；在更高NaHCO3濃度下，Pn不再增 加的主要原因有____________________、______________________。,達到了CO2飽和點,120 mg·L-1,CA量有限,39,(4)培養(yǎng)基中的 與 之間的離子平衡與pH有 關，堿性條件下pH越高， 越少， 越多，而 幾乎不能被該藻利用。在測定不同pH(7.0～10.0) 對光合作用的影響時，導致Pn發(fā)生變化的因素有__________________________、__________________。,CO2(或 HCO3)供應量不同 CA(細胞)活性變化,40,答案：(1)光強 光質(zhì) (2)難以確定 (3)120 mg·L-1 達到了CO2飽和點 CA量有限 (4)CO2(或 )供應量不同 CA(細胞)活性變化,41,【類題精練】 (2016·鄭州模擬)如圖所示是研究光合作用和呼吸作用的實驗裝置，根據(jù)相關知識回答問題：,42,(1)甲裝置試管中收集的氣體可以使帶火星的木條 復燃，說明綠色植物的光合作用釋放出___________。,氧氣,43,(2)孫武同學利用甲裝置進行了進一步探究，實驗結果 如下表： 由此得出的結論是__________________。,光照越強，光合作用越強,44,(3)利用乙裝置研究綠色植物的細胞呼吸時，為防止 光合作用的干擾，應對該裝置進行__________處理， 一段時間后，玻璃管中紅墨水向________(填“左” “右”)移動。,左,遮光,45,答案：(1)氧氣 (2)光照越強，光合作用越強(或光照越弱，光合作用越弱) (3)遮光 左,46,【答題必備】 解決種子萌發(fā)方面的問題，主要從以下三個方面 分析： 1.萌發(fā)條件： (1)外部因素：適宜的溫度、水分和充足的氧氣。 (2)內(nèi)部因素：具有活性的胚。,考查角度三 種子萌發(fā)過程中的光合作用和細胞呼吸,47,2.物質(zhì)變化： (1)水分的變化：種子吸水使自由水增多，代謝增強。 (2)有機物種類的變化：隨著萌發(fā)的進行，種子細胞 呼吸增強，有機物種類增多。,48,3.干重變化——先降低后增加： (1)種子萌發(fā)初期，不能進行光合作用制造有機物，同時進行細胞呼吸消耗有機物，為種子萌發(fā)提供能量，干重下降。復雜有機物被分解為簡單有機物，細胞內(nèi)有機物種類增多。 (2)子葉出土后，由于可以利用葉綠體進行光合作用制造有機物，光合作用強度逐漸大于細胞呼吸強度，因此干重逐漸增加。,49,(2013·山東高考)大豆種子萌發(fā)過程中鮮重的變化曲 線如圖：,50,(1)階段Ⅰ和Ⅲ大豆種子的鮮重增加明顯，階段Ⅰ中， 水進入種子胚細胞的穿(跨)膜運輸方式為_________。 階段Ⅲ中，種子胚細胞內(nèi)水的主要存在形式是_____ __________________。,自由水,自由擴散,51,(2)階段Ⅱ期間，大豆種子胚細胞合成的____________ 解除種子休眠，促進種子萌發(fā)。階段Ⅲ中根向地生長 的原因是____________分布不均，使根的近地側生長 受到____________。 (3)若測得階段Ⅱ種子吸收O2與釋放CO2的體積比為 1∶3，則此時種子胚細胞的無氧呼吸與有氧呼吸消 耗葡萄糖之比為____________。,抑制,赤霉素(或GA),生長素(或IAA),6∶1,52,(4)大豆幼苗在適宜條件下進行光合作用時，若突然 停止CO2供應，短時間內(nèi)葉綠體中C5和ATP含量的變化 分別為______________、____________。大田種植 大豆時，“正其行，通其風”的主要目的是通過 ____________提高光合作用強度以增加產(chǎn)量。,增加CO2濃度,升高(或增加),升高(或增加),53,(3)根據(jù)題意假設O2的吸收量為1 mol，則CO2的釋放量 為3 mol，則有氧呼吸時：,所以無氧呼吸消耗葡萄糖的量∶有氧呼吸消耗葡萄糖的量=6∶1。,54,答案：(1)自由擴散 自由水 (2)赤霉素(或GA) 生長素(或IAA) 抑制 (3)6∶1 (4)升高(或增加) 升高(或增加) 增加CO2濃度,55,【類題精練】 (2013·全國卷Ⅰ)某油料植物的種子中脂肪含量為種子干重的70%。為探究該植物種子萌發(fā)過程中干重及脂肪含量的變化，某研究小組將種子置于溫度、水分(蒸餾水)、通氣等條件適宜的黑暗環(huán)境中培養(yǎng)，定期檢測萌發(fā)種子(含幼苗)的脂肪含量和干重。結果表明：脂肪含量逐漸減少，到第11 d時減少了90%，干重變化如圖所示。,56,57,回答下列問題： (1)為了觀察胚乳中的脂肪，常用__________________染液對種子胚乳切片染色，然后在顯微鏡下觀察，可見 ____________色的脂肪顆粒。 (2)實驗過程中，導致萌發(fā)種子干重增加的主要元素 是______(填“C”“N”或“O”)。 (3)實驗第11 d后，如果要使萌發(fā)種子(含幼苗)的干 重增加，必須提供的條件是_____和_________。,橘黃(或紅),蘇丹Ⅲ(或蘇丹Ⅳ),O,所需的礦質(zhì)元素離子,光照,58,(3)由題干可知，第11 d時干重減少了90%，此時如果 要增加種子干重，萌發(fā)的種子只能通過光合作用來進 行，而光合作用進行時必須提供的條件是光照和所需 的礦質(zhì)元素離子。 答案：(1)蘇丹Ⅲ(或蘇丹Ⅳ) 橘黃(或紅) (2)O (3)光照 所需的礦質(zhì)元素離子,59,