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2019-2020年高考生物一輪復(fù)習(xí) 第二單元 細(xì)胞的代謝 第8講 光合作用與細(xì)胞呼吸講義 浙科版 [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識內(nèi)容 必考要求 加試要求 光合作用 (1)環(huán)境因素對光合速率的影響 (2)光合作用與細(xì)胞呼吸的異同 (3)活動：探究環(huán)境因素對光合作用的影響 c c b c 考點一　環(huán)境因素對光合速率的影響 1．光合速率(又稱光合強度) (1)含義：一定量的植物(如一定的葉面積)在單位時間內(nèi)進(jìn)行多少光合作用(如釋放多少氧氣、消耗多少二氧化碳)。 (2)表示方法：產(chǎn)生氧氣量/單位時間或消耗二氧化碳量/單位時間。 2．影響光合速率的環(huán)境因素：光強度、CO2濃度、溫度等。 [診斷與思考] 1．判斷下列敘述的正誤 (1)與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間縮短(　　) (2)生長于較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時，其光合速率未隨之增加，主要限制因素是光反應(yīng)(　√　) (3)延長光照時間能提高光合作用強度(　　) (4)植物體從土壤中吸收的水分主要用于光合作用(　　) 2．說出光強度、CO2濃度、溫度影響光合速率的原理。 提示　光強度通過影響植物的光反應(yīng)進(jìn)而影響光合速率；CO2濃度是通過影響碳反應(yīng)制約光合速率；溫度是通過影響酶的活性來影響光合作用。 3．解讀光強度影響光合速率的曲線 A點 光強度為0，此時只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，CO2釋放量表示此時的細(xì)胞呼吸強度 AB段 光強度加強，光合速率逐漸增強，但細(xì)胞呼吸強度仍大于光合作用強度 B點 光補償點，即光合作用強度＝細(xì)胞呼吸強度，細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用 BC段 隨著光強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，光合作用強度大于細(xì)胞呼吸強度 C點 光飽和點，繼續(xù)增加光強度，光合作用強度不再增加 4.解讀CO2濃度影響光合速率的曲線 A點 光合速率等于細(xì)胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補償點 A′點 進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度 B和B′點 CO2飽和點，即繼續(xù)增加CO2的濃度，光合速率不再增加 AB段和 A′B′段 在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2濃度增加而增大 5．解讀溫度影響光合速率的曲線 AB段 在B點之前，隨著溫度升高，光合速率增大 B點 酶的最適溫度，光合速率最大 BC段 隨著溫度升高，酶的活性下降，光合速率減小，50_℃左右光合速率幾乎為零 6.舉例說明光強度、溫度、CO2濃度對光合速率的應(yīng)用。 提示　(1)光強度：間作套種時農(nóng)作物的種類搭配；林間帶樹種的配置；冬季溫室栽培等。 (2)溫度：溫室栽培植物時，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。 (3)CO2濃度：大田要“正其行，通其風(fēng)”，多施有機肥；溫室內(nèi)可適當(dāng)補充CO2，即適當(dāng)提高CO2濃度可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。 題組一　光強度、CO2濃度、溫度等因素對光合速率的影響 1．下圖表示光強度和CO2濃度對某植物光合速率的影響。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．曲線中a點轉(zhuǎn)向b點時，葉綠體中三碳酸分子濃度降低 B．曲線中d點轉(zhuǎn)向b點時，葉綠體中RuBP濃度升高 C．a(chǎn)b段影響光合速率的主要因素是光強度 D．bc段影響光合速率的限制性因素可能是溫度等其他條件 答案　B 解析　a點轉(zhuǎn)向b點時，光反應(yīng)增強能提供更多的NADPH和ATP用于三碳酸分子的還原，故三碳酸分子濃度會下降；d點轉(zhuǎn)向b點時二氧化碳濃度增加，會有更多的RuBP用于二氧化碳的固定，故RuBP濃度會下降；ab段表示隨光強度的增強，光合速率增加，故光照是影響光合速率的主要因素；bc段光強度已經(jīng)飽和，溫度等成為光合速率的影響因素。 2．植物的光合作用受溫度(T)和光強度(L)的影響。如圖表示植物在3種不同的光強度下消耗CO2的情況。分析在－5～0 ℃和20～30 ℃溫度范圍內(nèi)，光合作用的限制因素分別是(　　) A．L、T B．T和L都不是 C．T、L D．T、T 答案　C 解析　在－5～0 ℃范圍內(nèi)，光合速率不隨光強度增強而增大，所以限制因素是溫度；在20～30 ℃范圍內(nèi)，光合速率不隨溫度升高而增大，而隨光強度增強而增大，所以限制因素是光強度。 題組二　其他因素對光合速率的影響 3．如圖為桑葉光合速率隨土壤水分減少的日變化曲線圖，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為降雨后第2、8、15天測得的數(shù)據(jù)。若光強度的日變化相同，則據(jù)圖判斷不正確的是(　　) A．在水分充足時桑葉沒能出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象 B．曲線Ⅱ雙峰形成與光強度的變化有關(guān) C．導(dǎo)致曲線Ⅲ日變化的主要因素是土壤含水量 D．適時進(jìn)行灌溉可以緩解桑葉“午休”程度 答案　C 解析　曲線Ⅰ為降雨后第2天(水分充足)測得的數(shù)據(jù)，曲線Ⅰ沒有出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，A項正確；曲線Ⅱ和曲線Ⅲ分別是降雨后第8天和第15天測得的數(shù)據(jù)，此時土壤含水量減少，并都出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，即中午溫度高，為降低蒸騰作用，氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致這種曲線變化的主要因素是光強度，B項正確，C項錯誤；根據(jù)曲線Ⅰ可知，適時進(jìn)行灌溉可以緩解桑葉“午休”程度，D項正確。 4．將桑樹和大豆分別單獨種植(單作)或兩種隔行種植(間作)，測得兩種植物的光合速率如圖所示(注：光飽和點是光合速率達(dá)到最大值時所需的最低光強度)。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是(　　) A．與單作相比，間作時兩種植物的呼吸強度均沒有受到影響 B．與單作相比，間作時兩種植物光合作用的光飽和點均增大 C．間作雖然提高了桑樹的光合速率但降低了大豆的光合速率 D．大豆植株開始積累有機物時的最低光強度單作大于間作 答案　D 解析　A項，當(dāng)光強度為0時，植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)可知，桑樹間作時的呼吸強度比單作時的大，大豆間作時的呼吸強度比單作時的小。B項，由坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)可知，與單作相比，間作時桑樹光合作用的光飽和點增大，大豆光合作用的光飽和點減小。C項，由坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)可知，在較低光強度范圍內(nèi)，大豆間作時的光合速率比單作時增強，在較高光強度范圍內(nèi)，大豆間作時的光合速率比單作時減弱。D項，由坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)可知，單作時大豆開始積累有機物時的最低光強度大于間作時的。 題組三　探究環(huán)境因素對光合速率的影響 5．圖甲是探究光對黑藻光合作用影 響的實驗裝置，光源位置固定，且光照時間一定，反應(yīng)室的溶液中含有適量NaHCO3。圖乙為黑藻葉綠體中的某生理過程。請回答： (1)本實驗中黑藻的光合速率可用單位時間的________________表示。 (2)若變換圖甲中的光源，可改變光的________________或________________。 (3)圖乙所示的生理過程為________________循環(huán)，該循環(huán)從一個________________開始，每形成1分子三碳糖需經(jīng)過________________輪該循環(huán)。三碳糖大部分運至葉綠體外轉(zhuǎn)變成________________，供植物細(xì)胞利用。 答案　(1)氧氣釋放量　(2)強度　波長　(3)卡爾文　RuBP(五碳糖)　3　蔗糖 解析　由甲圖所示的測氧裝置，可確定光合速率的檢測指標(biāo)；光的類型包括光強與光質(zhì)；從RuBP開始，因為CO2含一個碳原子，需經(jīng)三輪循環(huán)，形成一分子三碳糖。 1．多因子對光合速率影響的分析 P點：限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高。 Q點：橫坐標(biāo)所表示的因子不再影響光合速率，要想提高光合速率，可適當(dāng)提高圖中的其他因子。 2．“三看法”解答坐標(biāo)曲線題 解答坐標(biāo)曲線圖類的題目要遵循的步驟是：第一看坐標(biāo)圖中橫、縱軸的含義，找出橫、縱坐標(biāo)的關(guān)系，結(jié)合教材聯(lián)系相應(yīng)的知識點；第二看曲線中的特殊點，即始終點、 轉(zhuǎn)折點、交叉點所表示的生物學(xué)意義；第三看曲線的變化趨勢及含義。 3．生物實驗解題的一般思路——仔細(xì)審題，弄清實驗?zāi)康暮鸵? (1)確定實驗?zāi)康?，找出要研究的問題，這一點題目中都會給我們提示，諸如“研究、驗證、探究”等字眼后面往往是試題將要研究的問題，也就是實驗?zāi)康摹? (2)對應(yīng)實驗?zāi)康模\用所學(xué)知識，找準(zhǔn)實驗原理。 (3)要弄清實驗類型，即要設(shè)計的實驗是驗證性實驗還是探究性實驗。 (4)依據(jù)實驗原理確定實驗變量以及影響實驗結(jié)果的無關(guān)變量。 (5)確定實驗器材，對于生物實驗題中已提供的實驗材料和用具，主要分析“有何用”“怎么用”，一般應(yīng)全部用上，不可遺漏，除非試題是讓你選擇使用或者自行確定實驗材料和用具。 考點二　光合作用與細(xì)胞呼吸的異同 1．完善光合作用與需氧呼吸的區(qū)別 項目 光合作用 需氧呼吸 物質(zhì)變化 無機物合成有機物 有機物被分解成無機物 能量變化 光能→穩(wěn)定的化學(xué)能 穩(wěn)定的化學(xué)能→熱能、ATP中活躍的化學(xué)能 實質(zhì) 合成有機物，貯存能量 分解有機物、釋放能量，供細(xì)胞利用 場所 主要是葉綠體 細(xì)胞溶膠和線粒體 條件 只在光下進(jìn)行 時刻都能進(jìn)行 2.完善光合作用與需氧呼吸的聯(lián)系 (1)物質(zhì)方面 C：CO2C6H12O6C3H4O3CO2 O：H2OO2H2O H：H2OH]碳反應(yīng),C6H12O6[H]H2O (2)能量方面 光能ATP中活躍的化學(xué)能碳反應(yīng),C6H12O6中穩(wěn)定的化學(xué)能 3．光合作用與細(xì)胞呼吸之間的氣體變化 下面為葉肉細(xì)胞內(nèi)線粒體與葉綠體之間的氣體變化圖示，據(jù)圖判斷生理過程。 圖①：表示黑暗中，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸； 圖②：表示呼吸速率＞光合速率； 圖③：表示呼吸速率＝光合速率； 圖④：表示呼吸速率＜光合速率。 [診斷與思考] 1．判斷下列敘述的正誤 (1)在葉肉細(xì)胞中，CO2的固定和產(chǎn)生場所分別是類囊體膜和線粒體內(nèi)膜(　　) (2)CO2的固定過程發(fā)生在葉綠體中，C6H12O6分解成CO2的過程發(fā)生在線粒體中(　　) (3)光合作用過程中光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，細(xì)胞呼吸過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能和ATP(　　) (4)凈光合速率長期為零時會導(dǎo)致幼苗停止生長(　√　 ) (5)適宜光照下，植物吸收CO2的總量等于固定的CO2的總量(　　) 2．探究光合作用與需氧呼吸過程中[H]和ATP的來源、去向 項目 光合作用 需氧呼吸 [H] 來源 H2O光解產(chǎn)生 需氧呼吸第一、二階段 去向 還原三碳酸分子 用于第三階段還原O2 ATP 來源 光反應(yīng)階段產(chǎn)生 三個階段都產(chǎn)生 去向 用于三碳酸分子還原供能 用于各項生命活動(植物三碳酸分子的還原除外) 3.在不同的光照條件下，光合速率與呼吸速率的計算 (1)綠色植物組織在黑暗條件下測得的數(shù)值表示呼吸速率。 (2)綠色植物組織在有光的條件下，光合作用與細(xì)胞呼吸同時進(jìn)行，測得的數(shù)值表示凈光合速率。 (3)真光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下： ①光合作用產(chǎn)生的O2量＝實測的O2釋放量＋細(xì)胞呼吸消耗的O2量。 ②光合作用固定的CO2量＝實測的CO2吸收量＋細(xì)胞呼吸釋放的CO2量。 ③光合作用產(chǎn)生的葡萄糖量＝葡萄糖的積累量(增重部分)＋細(xì)胞呼吸消耗的葡萄糖量。 4．葉綠體吸收CO2的量屬于真光合作用還是凈光合作用？ 提示　真光合作用。 題組一　光合作用與細(xì)胞呼吸的過程判斷 1．下圖是細(xì)胞中糖類合成與分解過程示意圖。下列敘述正確的是(　　) C6H12O6＋O2CO2＋H2O＋能量 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)生的能量全部貯存在ATP中 C．過程②產(chǎn)生的C6H12O6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 答案　D 解析　過程①②分別是需氧呼吸、光合作用。A項，在有線粒體的真核生物細(xì)胞中，過程①發(fā)生的場所是細(xì)胞溶膠和線粒體，過程②只發(fā)生在葉綠體中，而在原核細(xì)胞中，過程①②都發(fā)生在細(xì)胞溶膠中。B項，過程①通過需氧呼吸氧化分解有機物，釋放的能量一部分以熱能形式散失，一部分轉(zhuǎn)移至ATP中。C項，過程②產(chǎn)生的C6H12O6中的氧全部來自CO2，而不是來自H2O，H2O中的氧在光反應(yīng)過程中通過水的光解產(chǎn)生O2。D項，過程①的第一、二階段產(chǎn)生的[H]，用于第三階段還原O2，生成H2O；過程②通過光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]，用于碳反應(yīng)還原C3，因此二者還原的物質(zhì)不同。 2．下圖是綠色植物體內(nèi)能量供應(yīng)及利用的示意圖，下列說法正確的是(　　) A．乙過程利用的ATP是由甲和丙過程共同提供的 B．乙中的ATP用于固定二氧化碳和還原三碳酸分子 C．甲、丙中合成ATP所需的能量來源不相同 D．丁中的能量可用于肌肉收縮、人的紅細(xì)胞吸收葡萄糖、興奮傳導(dǎo)等 答案　C 解析　從圖中發(fā)生的變化可判斷，甲是光反應(yīng)，乙是碳反應(yīng)，丙是需氧呼吸，丁是ATP的水解。需氧呼吸產(chǎn)生的ATP不能用于光合作用的碳反應(yīng)，A項錯誤；光反應(yīng)過程中產(chǎn)生的ATP用于還原三碳酸分子，B項錯誤；光反應(yīng)合成ATP所需的能量來源于光能，而丙過程合成ATP所需的能量來自有機物中的化學(xué)能，C項正確；紅細(xì)胞吸收葡萄糖的方式是易化擴散，易化擴散需要載體蛋白但不消耗ATP，D項錯誤。 題組二　線粒體、葉綠體中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的相關(guān)應(yīng)用 3．如圖為植物的某個葉肉細(xì)胞中兩種膜結(jié)構(gòu)及其上發(fā)生的生化反應(yīng)模式圖。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．圖1、2中的兩種生物膜依次存在于線粒體和葉綠體中 B．圖1中的[H]來自水，圖2中的[H]來自丙酮酸 C．兩種生物膜除產(chǎn)生上述物質(zhì)外，還均可產(chǎn)生ATP D．影響圖1、2中兩種膜上生化反應(yīng)的主要外界因素分別是溫度和光照 答案　C 解析　根據(jù)題圖所示信息可判斷，圖1所示是葉綠體的類囊體膜，其上進(jìn)行的是光合作用的光反應(yīng)，圖示生化反應(yīng)是水的光解，[H]來自水。圖2所示是線粒體內(nèi)膜，其上進(jìn)行的是需氧呼吸的第三階段，[H]來自葡萄糖、丙酮酸和H2O。 4．將如圖所示細(xì)胞置于密閉容器中培養(yǎng)。在不同光強度下，細(xì)胞內(nèi)外的CO2和O2濃度在短時間內(nèi)發(fā)生了相應(yīng)變化。下列敘述錯誤的是(　　) 注：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．光強度低于光補償點時，①、③增大 C．光強度等于光補償點時，②、③保持不變 D．光強度等于光飽和點時，②減小、④增大 答案　B 解析　黑暗條件下，葉肉細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用，不進(jìn)行光合作用，細(xì)胞吸收O2，釋放CO2，故①增大、④減小，A正確；光補償點是指光合速率與呼吸速率相等時的光強度，當(dāng)光強度低于光補償點時，光合速率小于呼吸速率，細(xì)胞吸收O2，釋放CO2，故①增大、③減小，B錯誤；當(dāng)光強度等于光補償點時，光合速率等于呼吸速率，細(xì)胞不吸收O2，也不釋放CO2，②、③保持不變，C正確；光飽和點是指光合速率達(dá)到最大時的最低光強度，當(dāng)光強度等于光飽和點時，光合速率大于呼吸速率，細(xì)胞吸收CO2，釋放O2，②減小、④增大，D正確。 題組三　總光合速率、凈光合速率與呼吸速率的判斷及相關(guān)計算 5．以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是(　　) A．光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時相等 B．光照相同時間，在20 ℃條件下植物積累的有機物的量最多 C．溫度高于25 ℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少 D．其他條件不變，光強度適當(dāng)增強時，兩曲線的交點將向左下方移動 答案　A 解析　分析題意與圖像可知，圖中的虛線代表凈光合作用，實線代表呼吸作用。在光照下，光合作用制造的有機物總量(真光合作用量)＝呼吸作用消耗的有機物量(呼吸量)＋有機物的凈積累量(凈光合作用量)，即某溫度下圖中實線所對應(yīng)的量加上虛線所對應(yīng)的量就是真光合作用量。讀取圖中20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃等溫度下對應(yīng)的CO2的吸收量與釋放量，根據(jù)上面的等式關(guān)系可以推斷出：光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時相等；光照相同時間，在25 ℃條件下植物積累的有機物的量最多；溫度高于25 ℃時，有機物的凈積累量開始減少；兩曲線的交點表示某溫度時，有機物的凈積累量與呼吸作用消耗的有機物的量相等，當(dāng)其他條件不變，光強度適當(dāng)增強時，凈光合作用量增大，兩曲線的交點將向右上方移動。 6．如圖表示在不同溫度下，測定某植物葉片重量變化情況(均考慮為有機物的重量變化)的操作流程及結(jié)果，據(jù)圖分析回答問題： (1)由圖分析可知，該植物的呼吸速率可表示為______，光合速率可表示為________。在13～16 ℃之間，隨著溫度的升高，呼吸作用強度________(增強、減弱、不變)，實際光合作用的強度________(增強、減弱、不變)。 (2)恒定在上述________℃溫度下，維持10小時光照，10小時黑暗，該植物葉片增重最多，增重了________mg。 答案　(1)X　Y＋2X　增強　增強　(2)14　30 解析　(1)呼吸速率可用單位時間內(nèi)有機物的減少量來表示，所以是X。凈光合速率可用單位時間內(nèi)有機物的積累量來表示，而總光合速率還要加上呼吸消耗有機物的量，所以是Y＋2X。在13～16 ℃之間，隨著溫度的升高，呼吸作用強度很明顯在逐漸增強，光合作用強度也在逐漸增強。(2)單位時間的凈光合作用的積累量是Y＋X,10小時的積累量是10(Y＋X)，再黑暗10小時，只有細(xì)胞呼吸，消耗的有機物的量是10X，經(jīng)過10小時光照，10小時黑暗，剩余的有機物的量是10Y，據(jù)此題圖可知在14 ℃時，增重最多，增加的量是30 mg。 題組四　光合作用與細(xì)胞呼吸的“關(guān)鍵點”移動 7．已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25 ℃和30 ℃，如圖表示30 ℃時光合作用與光強度的關(guān)系。若溫度降到25 ℃(原光強度和二氧化碳濃度不變)，理論上圖中相應(yīng)點a、b、d的移動方向分別是(　　) 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 答案　C 解析　圖中a、b、d三點分別表示細(xì)胞呼吸強度、光補償點和在光飽和點時的光合作用強度。由題干“光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25 ℃和30 ℃”可知，當(dāng)溫度從30 ℃降到25 ℃時，細(xì)胞呼吸強度降低，a點上移；光合作用強度增強，所以光飽和點(d點)時吸收的CO2增多，d點上移。b點表示光合作用強度＝細(xì)胞呼吸強度，在25 ℃時細(xì)胞呼吸作用強度降低，光合作用強度增強，在除光強度外其他條件不變的情況下要使其仍然與細(xì)胞呼吸強度相等，需降低光強度以使光合作用強度與細(xì)胞呼吸強度相等，即b點左移。 8.如圖表示20 ℃時玉米光合作用強度與光強度的關(guān)系，S1、S2、S3表示所在部位的面積，下列說法中不正確的是(　　) A．S1＋S3表示玉米呼吸作用消耗的有機物量 B．S2＋S3表示玉米光合作用產(chǎn)生的有機物總量 C．若土壤中缺Mg，則B點右移，D點左移 D．S2－S3表示玉米光合作用有機物的凈積累量 答案　D 解析　圖示中，S1＋S3表示玉米在該光強度范圍內(nèi)呼吸作用消耗的有機物量，S2＋S3表示光合作用產(chǎn)生的有機物總量，S2表示玉米光合作用有機物的凈積累量。B點表示光合作用強度等于呼吸作用強度，缺Mg時，光合作用強度減弱。 題組五　密閉容器和自然環(huán)境中光合作用曲線分析 9．夏季晴朗的一天，甲乙兩株同種植物在相同條件下CO2吸收速率的變化如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．甲植株在a點開始進(jìn)行光合作用 B．乙植株在e點有機物積累量最多 C．曲線b～c段和d～e段下降的原因相同 D．兩曲線b～d段不同的原因可能是甲植株氣孔無法關(guān)閉 答案　D 解析　由圖可知，a點是光合速率和呼吸速率相等的點，在a點之前就進(jìn)行光合作用，A項錯誤；CO2的吸收速率(凈光合速率)大于零，說明植物在積累有機物，6～18時，植物一直在積累有機物，所以有機物積累量最多是在18時，B項錯誤；b～c段的變化是由于溫度高，蒸騰作用旺盛，植物為了減少水分的散失而關(guān)閉氣孔，致使植物吸收CO2量減少，d～e段的變化由光強度減弱引起，C項錯誤；在b～c段，甲植株沒有出現(xiàn)CO2吸收速率下降，有可能是某種原因?qū)е缕淙~片的氣孔無法關(guān)閉，D項正確。 10．某生物研究小組在密閉恒溫玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行植物栽培實驗，連續(xù)48小時測定溫室內(nèi)CO2濃度及植物CO2吸收速率，得到如圖所示曲線(整個過程呼吸速率恒定)，據(jù)圖分析正確的是(　　) A．圖中植物呼吸速率與光合速率相等的時間點有3個 B．綠色植物吸收CO2速率達(dá)到最大的時刻是第45小時 C．實驗開始的前24小時比后24小時的平均光強度弱 D．實驗全過程葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的場所是線粒體和葉綠體 答案　C 解析　圖中細(xì)線是在恒溫密閉環(huán)境中測得的二氧化碳吸收速率，當(dāng)吸收速率為零時，表示植物不從外界吸收二氧化碳，此時光合作用所需的所有二氧化碳全由呼吸作用提供，即此時呼吸速率與光合速率相等。根據(jù)圖解可知，呼吸速率與光合速率相等的點有4個，分別在第6、18、30、42小時，A項錯誤；據(jù)曲線分析，CO2吸收速率最大時對應(yīng)的時間是第36小時，B項錯誤；由曲線圖看出，前24小時比后24小時的平均CO2吸收速率低，因此，前24小時比后24小時的平均光強度弱，C項正確；實驗全過程葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的場所包括細(xì)胞溶膠、線粒體和葉綠體，D項錯誤。 題組六　“三看法”突破光合速率與呼吸速率的測定 11．某轉(zhuǎn)基因作物有很強的光合作用能力。某中學(xué)生物興趣小組在暑假開展了對該轉(zhuǎn)基因作物光合作用強度測試的研究課題，設(shè)計了如圖所示裝置。請你利用這些裝置完成光合作用強度的測試實驗，并分析回答有關(guān)問題： (1)先測定植物的呼吸作用強度，方法步驟如下： ①甲、乙兩裝置的D中都放入____________________，裝置乙作為對照。 ②將甲、乙裝置的玻璃鐘罩進(jìn)行________處理，放在溫度等相同且適宜的環(huán)境中。 ③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。 (2)測定植物的凈光合作用強度，方法步驟如下： ①甲、乙兩裝置的D中放入________________________________________________。 ②把甲、乙裝置放在__________________________________________________。 ③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。 (3)實驗進(jìn)行30分鐘后，記錄的甲、乙裝置中紅墨水滴移動情況如下表： 實驗30分鐘后紅墨 水滴移動情況 測定植物呼吸作用強度 甲裝置 ______(填“左”或“右”)移1.5 cm 乙裝置 右移0.5 cm 測定植物凈光 合作用強度　 甲裝置 ________(填“左”或“右”)移4.5 cm 乙裝置 右移0.5 cm (4)假設(shè)紅墨水滴每移動1 cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1 g，那么該植物的呼吸速率是__________g/h；白天光照15 h，一晝夜葡萄糖的積累量是__________g(不考慮晝夜溫差的影響)。 答案　(1)①NaOH溶液　②遮光　(2)①NaHCO3溶液，裝置乙作為對照?、诠庹粘渥恪囟鹊认嗤疫m宜的環(huán)境中　(3)左　右　(4)4　84 解析　要測光合作用強度必須先測呼吸作用強度，在測定呼吸作用強度時一定要將實驗裝置置于黑暗條件下，使植物只進(jìn)行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃鐘罩內(nèi)的CO2，植物進(jìn)行呼吸作用消耗一定量的O2，釋放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根據(jù)一定時間內(nèi)玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的減少量即可計算出呼吸作用強度。在測定凈光合作用強度時要滿足光合作用所需的條件：充足的光照、一定濃度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用過程中消耗一定量CO2，產(chǎn)生等量O2，而NaHCO3溶液可保證裝置內(nèi)CO2濃度的恒定，因此，玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的變化只受O2釋放量的影響，而不受CO2氣體減少量的影響。對照實驗裝置乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素(如氣壓等)對實驗產(chǎn)生影響的結(jié)果。實驗裝置甲同樣也受環(huán)境因素的影響，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的改變量，即該植物的呼吸速率為1.5＋0.5＝2(g/半小時)；凈光合速率為4.5－0.5＝4(g/半小時)，白天光照15 h的凈光合作用量是(42)15＝120(g)，一晝夜葡萄糖的積累量是15 h的光合作用實際生產(chǎn)量減去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的凈光合作用量減去9 h的呼吸作用消耗量，即120－49＝84(g)。 12．取某種植物生長狀態(tài)一致的新鮮葉片，用打孔器將葉片打出若干圓片，圓片平均分成甲、乙、丙三組。甲組立即烘干處理并測得圓片干重為A，乙組保持濕潤且置于一個黑暗密閉裝置內(nèi)，丙組保持濕潤且置于一個密閉裝置內(nèi)并給予適宜強度的光照。乙組和丙組其他條件一致，一小時后，測得乙裝置內(nèi)圓片干重為B，丙裝置內(nèi)圓片干重為C。下列敘述正確的是(　　) A．C－A為圓片葉肉細(xì)胞一小時內(nèi)的真正光合速率 B．C－B為圓片葉肉細(xì)胞一小時內(nèi)的凈光合速率 C．A－B為圓片葉肉細(xì)胞一小時內(nèi)的呼吸速率 D．實驗過程中，乙組圓片葉肉細(xì)胞呼吸速率保持恒定 答案　C 解析　C－A為圓片葉肉細(xì)胞一小時內(nèi)的凈光合速率；C－B為圓片葉肉細(xì)胞一小時內(nèi)的真正光合速率；A－B為圓片葉肉細(xì)胞一小時內(nèi)的呼吸速率；乙裝置隨著O2濃度下降，葉肉細(xì)胞呼吸速率也下降。 13．用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙，同時從某池塘水深0.5 m處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶，分別測定兩瓶中的氧氣含量，結(jié)果如下(不考慮化能合成作用)。有關(guān)分析合理的是(　　) 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙 4.9 mg 5.6 mg 3.8 mg A.丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生[H]的場所是線粒體內(nèi)膜 B．在一晝夜內(nèi)，丙瓶生物細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量約為1.1 mg C．在一晝夜后，乙瓶水樣的pH比丙瓶的低 D．在一晝夜內(nèi)，乙瓶中生產(chǎn)者實際光合作用釋放的氧氣量約為1.1 mg 答案　B 解析　本實驗中氧氣含量甲瓶－丙瓶＝1.1 mg，可表示一晝夜丙瓶中生物細(xì)胞呼吸量，乙瓶－甲瓶＝0.7 mg，可表示一晝夜乙瓶中生物凈產(chǎn)生的氧氣量，因此乙瓶中生產(chǎn)者實際光合作用釋放的氧氣量＝1.1 mg＋0.7 mg＝1.8 mg，B正確，D錯誤；丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生[H]的場所有細(xì)胞溶膠、線粒體基質(zhì)，A錯誤；一晝夜后，乙瓶水樣中的CO2含量下降，因此其pH上升，而丙瓶中只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，CO2含量上升，pH下降，乙瓶水樣的pH比丙瓶的高，C錯誤。 1．凈光合速率和總光合速率的判定方法 (1)若為坐標(biāo)曲線形式，當(dāng)光強度為0時，CO2吸收值為0，則該曲線表示總(真)光合速率，若CO2吸收值為負(fù)值，則該曲線表示凈光合速率。 (2)若所給數(shù)值為有光條件下綠色植物的測定值，則為凈光合速率。 (3)有機物積累量為凈光合速率，制造量為總(真)光合速率。 2．光合作用與細(xì)胞呼吸“關(guān)鍵點”移動的判斷技巧 CO2(或光)補償點和飽和點的移動方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)補償點B是曲線與橫軸的交點，CO2(或光)飽和點C則是最大光合速率對應(yīng)的CO2濃度(或光強度)，位于橫軸上。 (1)呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點B應(yīng)右移，反之左移。 (2)呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時，CO2(或光)補償點B應(yīng)右移，反之左移。 (3)陰生植物與陽生植物相比，CO2(或光)補償點和飽和點都應(yīng)向左移動。 3．解讀密閉容器及自然環(huán)境中植物光合作用曲線 解讀　(1)夏季的一天中CO2吸收量和釋放量變化曲線分析(如圖1所示) ①a點：凌晨3～4時，溫度降低，呼吸作用減弱，CO2釋放減少。 ②b點：上午6時左右，太陽出來，開始進(jìn)行光合作用。 ③bc段：光合速率小于呼吸速率。 ④c點：上午7時左右，光合速率等于呼吸速率。 ⑤ce段：光合速率大于呼吸速率。 ⑥d點：溫度過高，部分氣孔關(guān)閉，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。 ⑦e點：下午6時左右，光合速率等于呼吸速率。 ⑧ef段：光合速率小于呼吸速率。 ⑨fg段：太陽落山，停止光合作用，只進(jìn)行呼吸作用。 (2)有關(guān)有機物情況的曲線分析(如圖2所示) ①積累有機物的時間段：ce段。 ②制造有機物的時間段：bf段。 ③消耗有機物的時間段：Og段。 ④一天中有機物積累最多的時間點：e點。 ⑤一晝夜有機物的積累量：SP－SM－SN。 (3)在相對密閉的環(huán)境中，一晝夜CO2含量的變化曲線分析(如圖3所示) ①如果N點低于M點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量增加。 ②如果N點高于M點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量減少。 ③如果N點等于M點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量不變。 ④CO2含量最高點為c點對應(yīng)時刻，CO2含量最低點為e點對應(yīng)時刻。 (4)在相對密閉的環(huán)境中，一晝夜O2含量的變化曲線分析(如圖4所示) ①如果N點低于M點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量減少。 ②如果N點高于M點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量增加。 ③如果N點等于M點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量不變。 ④O2含量最高點為e點對應(yīng)時刻，O2含量最低點為c點對應(yīng)時刻。 4．測定光合速率與呼吸的三種方法 (1)利用裝置圖法測定植物光合速率與呼吸速率 ①裝置中溶液的作用：在測細(xì)胞呼吸速率時，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測凈光合速率時，NaHCO3溶液可提供CO2，保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。 ②測定原理 a．甲裝置在黑暗條件下植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。 b．乙裝置在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。 c．真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。 ③測定方法 a．將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。 b．將同一植物(乙裝置)置于光下一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算凈光合速率。 c．根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真正光合速率。 ④物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實驗，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實驗，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進(jìn)行校正。 (2)“半葉法”測定光合速率 此法測定時須選擇對稱性良好、厚薄均勻一致的兩組葉片，一組葉片用于測量干重的初始值，另一組(半葉遮黑的)葉片用于測定干重的終值。兩者之間的差值即為真正光合速率。 (3)利用“黑白瓶”法測定光合速率 將裝有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水層中，測定單位時間內(nèi)瓶中溶解氧含量的變化，借此測定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物僅能進(jìn)行呼吸作用；白瓶透光、瓶中生物可進(jìn)行光合作用和呼吸作用。因此，真光合作用量(光合作用總量)＝白瓶中氧氣增加量＋黑瓶中氧氣減少量。