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1、專題二專題二 兩大基礎(chǔ)代謝兩大基礎(chǔ)代謝光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用u知識(shí)主線自主檢索u再悟高考重點(diǎn)提煉考點(diǎn)一考點(diǎn)一 光合作用與細(xì)胞呼吸的過(guò)程及相互關(guān)系光合作用與細(xì)胞呼吸的過(guò)程及相互關(guān)系要點(diǎn)再回扣 1.光合作用的過(guò)程(1)光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段。(填代號(hào)及名稱)(2)C5固定CO2發(fā)生于葉綠體的基質(zhì)中。(3)由圖示CO2與O2的關(guān)系可推斷此植物的光合速率大于呼吸速率。(4)若對(duì)上述圖示的葉肉細(xì)胞突然停止CO2供應(yīng)，則葉肉細(xì)胞中增加的物質(zhì)有：。C3 C5 H ATP (CH2O) 2.細(xì)胞呼吸的過(guò)程 如圖表示細(xì)胞呼吸的過(guò)程，其中代表有關(guān)生理過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所，甲、乙代表有關(guān)物質(zhì)。(

2、1)場(chǎng)所：為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；為線粒體基質(zhì)；為線粒體內(nèi)膜。(2)甲、乙代表的物質(zhì)分別為丙酮酸、H。(3)若上圖表示植物根系細(xì)胞的呼吸作用，則其在缺氧狀態(tài)時(shí)發(fā)生的場(chǎng)所應(yīng)無(wú) (填代號(hào))(4)上圖若表示某哺乳動(dòng)物肌細(xì)胞的呼吸作用，則其進(jìn)行無(wú)氧呼吸時(shí)的產(chǎn)物為乳酸。(5)寫出上述細(xì)胞呼吸的總反應(yīng)式：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O能量。酶【延伸拓展】 (1)光合作用與細(xì)胞呼吸的過(guò)程聯(lián)系圖解：(2)光合作用與細(xì)胞呼吸的能量聯(lián)系：考情考向掃描 考向1 考查光合作用與細(xì)胞呼吸過(guò)程中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變 【典例1】 下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

3、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(guò)一系列的變化形成糖類C.被還原的C3在相關(guān)酶的催化作用下，可再形成C5D.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】 根據(jù)圖示可知：CO2+C52C3是二氧化碳的固定，ATP中的能量轉(zhuǎn)化到有機(jī)物中，成為穩(wěn)定的化學(xué)能，不參與CO2的固定，A項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2+C52C3是二氧化碳的固定，H不參與CO2的固定反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；被還原的C3在有關(guān)酶的催化作用下，可以再形成C5，稱為卡爾文循環(huán)，C項(xiàng)正確；光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)，在短時(shí)間內(nèi)，造成H和ATP減少，C5的合成速率下降，而其消耗速率不變，所以C5的含量會(huì)下降，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【

4、答案】 C 【典例2】 下圖是細(xì)胞中糖類合成與分解過(guò)程示意圖。下列敘述正確的是 ( )A.過(guò)程只在線粒體中進(jìn)行，過(guò)程只在葉綠體中進(jìn)行B.過(guò)程產(chǎn)生的能量全部?jī)?chǔ)存在ATP中C.過(guò)程產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來(lái)自H2OD.過(guò)程和中均能產(chǎn)生H，二者還原的物質(zhì)不同 【解析】 過(guò)程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(guò)程進(jìn)行的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，過(guò)程只發(fā)生在葉綠體中；若題中所述細(xì)胞為原核細(xì)胞，則過(guò)程均發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中；過(guò)程通過(guò)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；過(guò)程產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來(lái)自CO2，而不是H2O；過(guò)程通過(guò)光反應(yīng)產(chǎn)

5、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。 【答案】 D 【延伸拓展】 光合作用與有氧呼吸中H和ATP的來(lái)源、去向分析用于各項(xiàng)生命活動(dòng)(植物的C3還原除外)用于C3還原供能去向三個(gè)階段都產(chǎn)生光反應(yīng)階段產(chǎn)生來(lái)源ATP用于第三階段還原O2還原C3去向有氧呼吸第一、二階段H2O光解產(chǎn)生來(lái)源H有氧呼吸光合作用項(xiàng)目 考向2 以圖式考查光合作用、細(xì)胞呼吸過(guò)程及聯(lián)系 【典例3】 將圖示細(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 ( )A.黑暗條件下，增大、減小B.光強(qiáng)

6、低于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，、增大C.光強(qiáng)等于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，、保持不變D.光強(qiáng)等于光飽和點(diǎn)時(shí)，減小、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，故增大，減??；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，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，減小，增大。 【答案】 B考點(diǎn)題組集訓(xùn)1.(2017宿州高三質(zhì)檢)下圖是綠色植物葉肉細(xì)胞內(nèi)部分生命活動(dòng)示意圖，其中、表示生理過(guò)程，A、B、C、D表示物質(zhì)。下列相關(guān)分析錯(cuò)誤的是 ( )A.在生物膜上發(fā)生的生理過(guò)程有和B.過(guò)程均發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中C.A和B分別表示丙酮酸和HD.

7、有氧呼吸包括圖中的過(guò)程答案 B解析 由圖可知，為有氧呼吸的第一階段，為有氧呼吸的第二階段，為有氧呼吸的第三階段，為光反應(yīng)，為暗反應(yīng)階段。A為丙酮酸，B為H，C為ADP和Pi，D為ATP和H，C、D項(xiàng)正確；在生物膜上發(fā)生的生理過(guò)程有有氧呼吸的第三階段和光反應(yīng)，A項(xiàng)正確；有氧呼吸的第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成，有氧呼吸的第二階段在線粒體的基質(zhì)中完成，暗反應(yīng)階段在葉綠體的基質(zhì)中完成，B項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2017天津十二校聯(lián)考)下圖表示某高等植物葉肉細(xì)胞中的A、B兩種細(xì)胞器及相關(guān)生理活動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是 ( )A.A細(xì)胞器內(nèi)生理活動(dòng)的強(qiáng)度小于B細(xì)胞器內(nèi)生理活動(dòng)的強(qiáng)度B.A、B兩種細(xì)胞器都能產(chǎn)生ATP，產(chǎn)生

8、的ATP均能從細(xì)胞器中運(yùn)出C.圖示葉肉細(xì)胞中有有機(jī)物的積累，但該植物不一定能正常生長(zhǎng)D.改變光照強(qiáng)度一定會(huì)改變A細(xì)胞器中生理活動(dòng)的強(qiáng)度答案 C解析 細(xì)胞器A吸收的二氧化碳多于細(xì)胞器B釋放的二氧化碳，因此A細(xì)胞器內(nèi)生理活動(dòng)的強(qiáng)度大于B細(xì)胞器內(nèi)生理活動(dòng)的強(qiáng)度，A項(xiàng)錯(cuò)誤；葉綠體光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP被暗反應(yīng)消耗，不能從葉綠體中運(yùn)出，B項(xiàng)錯(cuò)誤；有機(jī)物的積累量如果小于夜間植物呼吸消耗量，該植物也不能正常生長(zhǎng)，C項(xiàng)正確；當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到飽和后，增加光照強(qiáng)度，光合作用過(guò)程不會(huì)改變，D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二考點(diǎn)二 光合作用與細(xì)胞呼吸的影響因素及相關(guān)曲線辨析光合作用與細(xì)胞呼吸的影響因素及相關(guān)曲線辨析要點(diǎn)再回扣 1.影響細(xì)胞呼

9、吸的三大因素【方法總結(jié)】 細(xì)胞呼吸的曲線識(shí)別技巧(1)下降型曲線：呼吸反應(yīng)速率逐漸減緩，一般受生成物含量的影響，隨生成物的增多而減緩，如CO2濃度。(2)上升型曲線：呼吸反應(yīng)速率逐漸加快，一般受反應(yīng)物含量的影響，隨反應(yīng)物的增多而加快，如O2含量。2.影響光合作用的三大因素 (3)溫度：通過(guò)影響酶的活性而影響光合作用(如圖3)。3.光合速率與呼吸速率的關(guān)系(1)綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織只進(jìn)行呼吸作用，測(cè)得的數(shù)據(jù)為呼吸速率 (A點(diǎn))。(2)綠色組織在有光條件下，光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測(cè)得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。(3)總(真正)光合速率凈光合速率呼吸速率。 (4)植物“三率”的常用表示方法

10、： 在有光條件下，植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，實(shí)驗(yàn)容器中O2增加量、CO2減少量或有機(jī)物的增加量，用于表示凈光合速率，而真正光合速率凈光合速率呼吸速率。表示方法(如下表)。項(xiàng)目表示方法凈光合速率CO2吸收量或小室中CO2減少量，O2釋放量或小室中O2增加量、C6H12O6積累量真正光合速率CO2固定量、O2產(chǎn)生量或葉綠體CO2吸收量或葉綠體O2釋放量、C6H12O6制造量呼吸速率(遮光條件下測(cè)得)CO2釋放量、O2吸收量或線粒體CO2釋放量或線粒體O2吸收量、C6H12O6消耗量4.密閉容器中植物代謝強(qiáng)度變化曲線分析(1)圖示： 密閉玻璃罩內(nèi)CO2濃度與時(shí)間的關(guān)系曲線(2)曲線分析：凌晨2

11、4時(shí)左右，由于溫度下降，呼吸酶活性降低，CO2釋放量有所下降，如圖中BC段。4時(shí)以后，微弱的光可使植物進(jìn)行微弱的光合作用，此時(shí)光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度，如圖中CD段。6時(shí)以后，光合作用強(qiáng)度明顯增大，且大于呼吸強(qiáng)度，如圖中DF段。拐點(diǎn)D表示光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。夏天的正午時(shí)分，由于溫度高，氣孔關(guān)閉，CO2不能進(jìn)入細(xì)胞中導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度下降，如圖中FG段。GH段罩內(nèi)CO2濃度繼續(xù)下降，說(shuō)明光合作用強(qiáng)度仍大于呼吸強(qiáng)度；18時(shí)，罩內(nèi)CO2濃度最低，此時(shí)植物體內(nèi)積累的有機(jī)物最多，罩內(nèi)O2濃度最高。18時(shí)后，光線越來(lái)越弱，罩內(nèi)CO2濃度開始增加說(shuō)明呼吸作用強(qiáng)度已大于光合作用強(qiáng)度。拐點(diǎn)H表示光合

12、作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度?？记榭枷驋呙?考向1 環(huán)境條件改變對(duì)光合作用過(guò)程中物質(zhì)變化的影響 【典例1】 正常生長(zhǎng)的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細(xì)胞的葉綠體內(nèi)不可能發(fā)生的現(xiàn)象是 ( ) A.O2的產(chǎn)生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP+比值下降 【解析】 黑暗處理后，光反應(yīng)停止，O2的產(chǎn)生停止。ATP和NADPH是光反應(yīng)的產(chǎn)物，同時(shí)也是暗反應(yīng)的原料，黑暗處理后，ATP和NADPH的產(chǎn)生減少，且仍被暗反應(yīng)所消耗，產(chǎn)生的ADP和NADP+增多。光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少，使得暗反應(yīng)產(chǎn)生的C5減少，CO2的固定減慢。

13、【答案】 B 【解題技法】 外界條件變化時(shí)，C5、C3、H、ATP等物質(zhì)量的變化模式圖 注意：(1)圖中物質(zhì)變化只表示條件改變后短時(shí)間內(nèi)各物質(zhì)相對(duì)含量的變化，而非長(zhǎng)時(shí)間。 (2)以上各物質(zhì)變化中，C3和C5含量的變化是相反的，H和ATP含量變化是一致的。 考向2 影響光合作用、細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素曲線分析 【典例2】 植物甲與植物乙的凈光合速率隨葉片溫度(葉溫)變化的趨勢(shì)如圖所示。錯(cuò)誤的是 ( )A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都來(lái)自于太陽(yáng)能B.葉溫在36-50 時(shí)，植物甲的凈光合速率比植物乙的高C.葉溫為25 時(shí)，植物甲的光合與呼吸作用強(qiáng)度的差值不同于植物乙的D.葉溫為35 時(shí)，甲、乙兩種植

14、物的光合與呼吸作用強(qiáng)度的差值均為0【解析】 植物光合作用所需要的能量都來(lái)自于太陽(yáng)能，A項(xiàng)正確；分析曲線可知，葉溫在36-50 時(shí)，植物甲的凈光合速率比植物乙的高，B項(xiàng)正確；光合與呼吸作用強(qiáng)度的差值即凈光合速率，葉溫為25 時(shí)，植物甲的凈光合速率小于植物乙，C項(xiàng)正確；葉溫為35 時(shí)，甲、乙兩種植物的光合與呼吸作用強(qiáng)度的差值相等，均大于0，D項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】 D【解題技法】 光合速率與呼吸速率的關(guān)系的曲線解讀 (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(guò)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

15、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；細(xì)胞呼吸的最適溫度高于光合作用，所以超過(guò)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，n0時(shí)，光合速率呼吸速率?？键c(diǎn)題組集訓(xùn)1.(2017四川成都第二次診斷)如圖表示某植物葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢(shì)，該植物在階段處于適宜環(huán)境條件下，階段改變的環(huán)境條件是降低光照強(qiáng)度或者降低CO2濃度中的某一項(xiàng)，下列分析正確的是 ( )A.圖中物質(zhì)甲轉(zhuǎn)變成乙需

16、要消耗光反應(yīng)提供的ATPB.圖中階段所改變的環(huán)境條件是降低了光照強(qiáng)度C.階段甲上升是因?yàn)槿~綠體中H和ATP的積累D.階段光合速率最大時(shí)所需光照強(qiáng)度比階段低答案 D解析 若甲是五碳化合物，乙是三碳化合物，甲乙需要消耗二氧化碳，A項(xiàng)錯(cuò)誤；階段所改變的環(huán)境條件是降低了CO2濃度，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)錯(cuò)誤；階段改變的條件主要影響暗反應(yīng)的進(jìn)行，所以階段光合速率最大時(shí)所需光照強(qiáng)度比階段低，D項(xiàng)正確。2.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ab之間時(shí)，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(shí)，曲

17、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(lái)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。答案 (1)0 A、B、C (2)光強(qiáng) (3)大于 (4)光強(qiáng)解析 (1)根據(jù)曲線圖可知，當(dāng)CO2濃度為a時(shí)，高光強(qiáng)下(曲線A)該植物的凈光合速率為0；分析坐標(biāo)圖中曲線的走勢(shì)可以看出，當(dāng)CO2濃度在ab之間時(shí)，曲線A、B、C的凈光合速率都隨著CO2濃度的增高而增高。(2)

18、由題圖可知，影響凈光合速率的因素為CO2濃度和光強(qiáng)。當(dāng)CO2濃度大于c時(shí)，由于受光強(qiáng)的限制，光反應(yīng)產(chǎn)生的H和ATP不足，暗反應(yīng)受到限制，曲線B和C的凈光合速率不再增加。(3)當(dāng)環(huán)境中的CO2濃度小于a時(shí)，在圖示的3種光強(qiáng)下，植物的凈光合速率小于0，說(shuō)明該植物此時(shí)呼吸作用產(chǎn)生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)據(jù)圖可推測(cè)，光強(qiáng)和CO2濃度都會(huì)影響植物的凈光合速率，因此若要采取提高CO2濃度的措施來(lái)提高該種植物的產(chǎn)量，還應(yīng)同時(shí)考慮光強(qiáng)這一因素的影響?？键c(diǎn)三考點(diǎn)三 光合作用與細(xì)胞呼吸相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究光合作用與細(xì)胞呼吸相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究要點(diǎn)再回扣 1.光合作用與細(xì)胞呼吸常用的2種典型實(shí)驗(yàn)方法 (1)“黑

19、白瓶法”：用黑瓶(無(wú)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.酵母菌呼吸方式的測(cè)定對(duì)比實(shí)驗(yàn)法(1)實(shí)驗(yàn)原理：酵母菌進(jìn)行有氧呼吸能產(chǎn)生大量的CO2，在進(jìn)行無(wú)氧呼吸時(shí)能產(chǎn)生酒精和CO2。CO2可使澄清的石灰水變渾濁，也可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃根據(jù)石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍(lán)水溶液變成黃色的時(shí)間長(zhǎng)短，可以檢測(cè)酵母菌培養(yǎng)液中CO2的產(chǎn)生情況。橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下可與乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變

20、成灰綠色。(2)實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵步驟：通入A瓶的空氣中不能含有CO2，以保證使第三個(gè)錐形瓶中的澄清石灰水變渾濁的CO2是由酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的。B瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)間，待酵母菌將B瓶中的氧氣消耗完后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水中。 3.生物呼吸類型判定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 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)，某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖，請(qǐng)完善下面的結(jié)果預(yù)測(cè)。(1)若甲液滴左移，乙液滴不動(dòng)，則只進(jìn)行有氧呼吸。(2)若甲液滴不動(dòng)，乙液滴右移，則只進(jìn)行無(wú)氧呼吸。(3)若甲液滴左移，乙液滴右移，則既進(jìn)行有氧呼吸，又

21、進(jìn)行無(wú)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。4.光合速率與呼吸速率的測(cè)定(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)：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)。對(duì)照原則的應(yīng)用，不能僅用一套裝置通過(guò)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。無(wú)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”?？记榭枷驋呙?考向 光合作用與細(xì)胞呼吸的實(shí)驗(yàn)測(cè)定與探究 【典例】 為了探究不同光照處理對(duì)植

22、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

23、為100%?；卮鹣铝袉栴}：(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?！窘馕觥?(1)在該實(shí)驗(yàn)中，作為對(duì)照組的D組，其是全光照135 s，而C組實(shí)驗(yàn)的處理是光照和黑暗交替進(jìn)行，即其僅用了D組的一半時(shí)間的光照，但卻合成的有機(jī)物的量是94%(D組為100%)，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組植物合成有機(jī)物的量。C組

24、光照時(shí)間的縮短，說(shuō)明在光合作用過(guò)程中，有些反應(yīng)，如暗反應(yīng)不需要光照，而這個(gè)過(guò)程發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)中。 (2)光合作用過(guò)程有兩個(gè)階段：光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段必須在光下進(jìn)行，其將水分解，產(chǎn)生ATP和還原型輔酶(H)用于暗反應(yīng)。A、B、C三組處理相比，隨著光照時(shí)間間隔的減少，光暗頻率的增大，使光下產(chǎn)生的ATP和H能夠及時(shí)被利用與再生，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【解題技法】 (1)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用實(shí)驗(yàn)條件的控制方法增加水中氧氣泵入

25、空氣或放入綠色水生植物。減少水中氧氣容器密封或油膜覆蓋或用涼開水。除去容器中二氧化碳?xì)溲趸c溶液。除去葉中原有淀粉置于黑暗環(huán)境中。除去葉中葉綠素酒精隔水加熱。除去光合作用對(duì)呼吸作用的干擾給植株遮光。如何得到單色光棱鏡色散或薄膜濾光。線粒體提取細(xì)胞勻漿離心。保持容器中CO2體積不變NaHCO3溶液。(2)解答光合作用與細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)探究題時(shí)務(wù)必要關(guān)注的信息：是加“NaOH”還是“NaHCO3”；給予“光照”處理還是“黑暗”處理，是否有“在溫度、光照最適宜條件下”等信息?？键c(diǎn)題組集訓(xùn)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(zhǎng)期，并以此為材料，測(cè)定了藻細(xì)胞在不同條件下的凈光合速率(Pn)。圖1

26、為光合放氧測(cè)定裝置的示意圖；圖2是不同NaHCO3濃度(pH8.5，25 )條件下測(cè)得的Pn曲線圖。請(qǐng)回答下列問題：(1)通過(guò)變換圖1中光源，可研究_、_對(duì)光合作用的影響。(2)在測(cè)定不同光照對(duì)Pn的影響時(shí)，如不精確控制溫度，則測(cè)得的光照與Pn的關(guān)系_(填“呈正相關(guān)”“呈負(fù)相關(guān)”或“難以確定”)。(3)由于弱堿性的藻培養(yǎng)液中游離CO2濃度很低，藻光合作用主要通過(guò)胞內(nèi)碳酸酐酶(CA)分解水中的HCO-3獲得CO2。圖2中達(dá)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_、_。(4)培養(yǎng)基中的HCO-3與CO2-3之間的離子平衡與pH有關(guān)，堿性條件下pH

27、越高，HCO-3越少，CO2-3越多，而CO2-3幾乎不能被該藻利用。在測(cè)定不同pH(7.010.0)對(duì)光合作用的影響時(shí)，導(dǎo)致Pn發(fā)生變化的因素有_、_。答案 (1)光強(qiáng) 光質(zhì) (2)難以確定(3)120 mgL-1 達(dá)到了CO2飽和點(diǎn) CA量有限(4)CO2(或HCO-3)供應(yīng)量不同 CA(細(xì)胞)活性變化解析 (1)可調(diào)光源可調(diào)節(jié)改變光照強(qiáng)度、光質(zhì)(光的波長(zhǎng))等，因此可用來(lái)研究光照強(qiáng)度和光質(zhì)對(duì)光合作用的影響。(2)本實(shí)驗(yàn)中溫度屬于無(wú)關(guān)變量，應(yīng)保持相同且適宜。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響酶的活性，從而影響光合作用，導(dǎo)致難以確定光照對(duì)Pn的影響。(3)由圖2可以看出，達(dá)到最大Pn值的最低NaHCO3濃度為120 mgL-1，在更高NaHCO3濃度下Pn值不再增加，可能是由于達(dá)到了CO2飽和點(diǎn)，或者是胞內(nèi)的CA量有限，不能分解水中的HCO-3獲得CO2。(4)根據(jù)題中信息分析，pH在7.010.0時(shí)，一方面會(huì)影響HCO-3分解產(chǎn)生CO2，從而影響Pn；另一方面pH也會(huì)影響細(xì)胞中CA的活性，從而影響Pn。