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2019-2020年高考生物二輪專題復習 光合作用與呼吸作用專題 一、基本知識回顧及網絡構建： 1、光合作用過程： 2、光反應與暗反應的區(qū)別與聯(lián)系： 項目 光反應 暗反應 條件 需要____________等 不需要____和_____，但需要_______________ 場所 葉綠體____________上 葉綠體的_________中 物質轉化 水的光解：___________ ATP的形成：_____________ CO2的固定：______________ C3的還原：_______________ 能量轉化 光能→電能→_____________ _______________→有機物中_______________ 聯(lián)系 光反應為暗反應提供___________，暗反應為光反應提供_____________ 3、光合作用知識網絡構建： 4、呼吸作用過程： 5、有氧呼吸與無氧呼吸區(qū)別與聯(lián)系 項目 有氧呼吸 無氧呼吸 不同點 場所 條件 產物 能量 特點 相 同 點 聯(lián)系 實質 意義 6、細胞呼吸網絡構建 核心考點突破(一)： 光照強度對光合作用的影響 一、基礎知識： ①原理分析：光照強度影響光合速率的原理是通過影響_______階段，制約______ 的產生，進而制約____________階段。 ②圖像分析：A點時只進行____________；AB段隨著光照強度的增強，________強度 也增強，但是仍然小于_________強度；B點時代謝特點為__________________；BC段隨著光照強度的增強，光合作用強度也不斷增強；C點對應的光照強度為_____，限制C點的環(huán)境因素可能有__________________等。 完成填空后，在下面的四幅圖中標出A點、AB段、B點和B點之后的氧氣和二氧化碳轉移方向。 ③應用分析：欲使植物正常生長，則必須使光照強度大于______點對應的光照強度；適當提高_________可增加大棚作物產量。 例題1：如圖甲表示某種植物光合作用強度與光照強度的關系，圖乙表示該植物葉肉細胞的部分結構(圖中M和N代表兩種氣體的體積)，下列說法不正確的是(注：不考慮無氧呼吸) A．影響m3大小的外界因素有光照強度和溫度等 B．甲圖中a、b、c、d、e任意一點，乙圖中都有m1＝n1>0，m2＝n2>0 C．甲圖中e點以后，乙圖中n4不再增加，限制因素主要是光反應 D．甲圖中c點時，乙圖中有m1＝n1＝m4＝n4 例題2：如下圖所示，圖A表示鞭植物細胞的部分結構和相關代謝情況，a～f指的是O2或 CO2 。圖B表示在適宜的條件下，環(huán)境中的CO2 濃度與CO2 吸收之間的關系曲線，m點是能夠進行光合作用的CO2 最低濃度。請據圖回答： ⑴題中所說的“適宜條件”主要是指__________________(至少答兩點) ⑵請在圖B中繪出b點之前的部分，使曲線完整，與縱軸的交點為a。 ⑶當CO2 濃度分別為c和n時，圖A中，對應的a～f過程分別是：c：_______；n：________ 二、光補償點與飽和點 1、光補償點與飽和點概念 光補償點：同一葉片在同一時間內，光合作用吸收的CO2量和呼吸作用放出的CO2量相等時的光照強度。 光飽和點：在光照強度較低時，植物光合速度隨光照強度增加而增加，但當光照強度進一步提高時，光合速度增加幅度減小。當光照強度超過一定值時，光合速度不再增加時的光照強度。 2、光補償點與飽和點的變化： ⑴不同植物： ⑵同一植物： 3、光補償點與飽和點的變化規(guī)律 例3、將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調節(jié)小室 CO2 濃度，在適宜光照強度下測定葉片光合作用的強度（以 CO2 吸收速率表示），測定結果如下圖。下列相關敘述，正確的是 A．如果光照強度適當降低，a 點左移，b 點左移 B．如果光照強度適當降低，a 點左移，b 點右移 C．如果光照強度適當增強，a 點右移，b 點右移 D．如果光照強度適當增強，a 點左移，b 點右移 例4、在相同光照和溫度條件下，空氣中CO2含量與植物光合產量（有機物積累量）的關系如圖所示。理論上某種C3植物能更有效地利用CO2，使光合產量高于m點的選項是 A. 若a點在a2，b點在b2時 B. 若a點在a1，b點在b1時 C. 若a點在a2，b點在b1時 D. 若a點在a1，b點在b2時 當外界條件變化時，光補償點移動規(guī)律如下： ①若呼吸速率增加，光補償點應______移，反之應_______移。 ②若呼吸速率基本不變，條件的改變使光合速率下降時，光補償點應___移，反之應____移。 ③陰生植物與陽生植物相比，光補償點和飽和點都相應向_______移動。 核心考點突破(二)： 光合速率的測定方法例析 光合速率指單位時間、單位葉面積的CO2的吸收量或者是O2的釋放量；也可以用單位時間、單位葉面積干物質積累數表示。通常以每小時每平方分米葉面積吸收二氧化碳毫克數表示（mg/ dm2h），一般測定光合速率的方法都沒有考慮葉子的呼吸作用，所以測定的結果實際是光合作用速率減去呼吸作用速率的差數，叫做表觀光合速率或凈光合速率。若能測出其呼吸速率,把它加到表觀光合速率上去,則可測得真正光合速率，真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率。光合速率常見的測定方法有哪些呢？光合速率又是如何計算的呢？請看以下幾種光合速率的測定方法。 1.“半葉法”---測光合作用有機物的生產量，即單位時間、單位葉面積干物質產生總量 例1. 某研究小組用番茄進行光合作用實驗，采用“半葉法”對番茄葉片的光合作用強度進行測定。其原理是：將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當的方法（可先在葉柄基部用熱水、或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理）阻止兩部分的物質和能量轉移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應數據，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是mg/(dm2h)。 問題：若M=MB-MA，則M表示_____________。 變式訓練1. 某同學欲測定植物葉片葉綠體的光合作用速率，做了如圖所示實驗。在葉柄基部作環(huán)剝處理(僅限制葉片有機物的輸入和輸出)，于不同時間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1cm2的葉圓片烘干后稱其重量，測得葉片的葉綠體光合作用速率=(3y一2z—x)／6 gcm-2h-1(不考慮取葉圓片后對葉生理活動的影響和溫度微小變化對葉生理活動的影響)。則M處的實驗條件是( ) A．下午4時后將整個實驗裝置遮光3小時 B．下午4時后將整個實驗裝置遮光6小時 C．下午4時后在陽光下照射1小時 D．晚上8時后在無光下放置3小時 2 . 氣體體積變化法---測光合作用O2產生(或CO2消耗)的體積 例2：某生物興趣小組設計了圖3裝置進行光合速率的測試實驗（忽略溫度對氣體膨脹的影響）。 ①測定植物的呼吸作用強度：裝置的燒杯中放入適宜濃度的NaOH溶液；將玻璃鐘罩遮光處理，放在適宜溫度的環(huán)境中；1小時后記錄紅墨水滴移動的方向和刻度，得X值。 ②測定植物的凈光合作用強度：裝置的燒杯中放入NaHCO3緩沖溶液；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中；1小時后記錄紅墨水滴移動的方向和刻度，得Y值。 請你預測在植物生長期紅墨水滴最可能移動方向并分析原因： 表1 項目 紅墨水滴移動方向 原因分析 測定植物呼吸作用速率 a． _______________ c． _________________________ 測定植物凈光合作用強度 b． _______________ d． ___________________________ 變式訓練2 . 圖4是探究綠色植物光合作用速率的實驗示意圖，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內的二氧化碳濃度，該裝置置于20℃環(huán)境中。實驗開始時，針筒的讀數是0.2mL，毛細管內的水滴在位置X。20min后，針筒的容量需要調至0.6mL的讀數，才能使水滴仍維持在位置X處。據此回答下列問題： （1）若將圖中的碳酸氫鈉溶液換成等量清水，重復上述實驗，20min后，要使水滴維持在位置X處，針筒的容量 ____________（需向左/需向右/不需要）調節(jié)。 （2）若以釋放出的氧氣量來代表凈光合作用速率，該植物的凈光合作用速率是 _____mL/h。 （3）若將圖中的碳酸氫鈉溶液換成等量濃氫氧化鈉溶液，在20℃、無光條件下，30min后，針筒的容量需要調至0.1mL的讀數，才能使水滴仍維持在X處。則在有光條件下該植物的實際光合速率是 __________mL/h。 3. 黑白瓶法---測溶氧量的變化 例3： 某研究小組從當地一湖泊的某一深度取得一桶水樣，分裝于六對黑白瓶中，剩余的水樣測得原初溶解氧的含量為10mg/L，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件下，分別在起始和24小時后以溫克碘量法測定各組培養(yǎng)瓶中的氧含量，記錄數據如下： 表2 光照強度（klx） 0（黑暗） a b c d e 白瓶溶氧量(mg/L) 3 10 16 24 30 30 黑瓶溶氧量(mg/L) 3 3 3 3 3 3 （1）黑瓶中溶解氧的含量降低為3mg/L的原因是 ；該瓶中所有生物細胞呼吸消耗的O2量為 _______mg/L24h。 （2）當光照強度為c時，白瓶中植物光合作用產生的氧氣量為 ______mg/L24h。 （3）光照強度至少為 ____（填字母）時，該水層產氧量才能維持生物正常生活耗氧量所需。 4： 小葉片浮起數量法---定性比較光合作用強度的大小 例4： 探究光照強弱對光合作用強度的影響，操作過程如下： 表3 步驟 操　作　方　法 說　明 材 料 處 理 打孔 取生長旺盛的菠菜葉片綠葉，用直徑為1cm的打孔器打出小圓形葉片30片。 注意避開大的葉脈。 抽氣 將小圓形葉片置于注射器內，并讓注射器吸入清水，待排出注射器內殘留的空氣后，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動活塞，使小圓形葉片內的氣體逸出。 這一步驟可重復幾次。 沉底 將內部氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。 葉片細胞間隙充滿水而全都沉到水底。 分組 取3只小燒杯，標記為A、B、C，分別倒入20mL富含CO2的清水。分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片。 事先可用口通過玻璃管向清水內吹氣。 對照 用3盞40 W臺燈分別向A、B、C 3個實驗裝置進行強、中、弱三種光照。 光照強弱（自變量）可通過調節(jié) __________來決定。 觀察 觀察并記錄葉片浮起的數量（因變量）。 實驗預期：____燒杯中的小葉片浮起的數目最多。 例5：（06全國卷I）為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產生和消耗，請用所提供的實驗材料與用具，在給出的實驗步驟和預測實驗結果的基礎上，繼續(xù)完成實驗步驟的設計和預測實驗結果，并對你的預測結果進行分析。 實驗材料與用具：煙草幼苗、試管兩支、蒸餾水、NaHCO3稀溶液(為光合作用提供原料)、真空泵、暗培養(yǎng)箱、日光燈(實驗過程中光照和溫度等條件適宜，空氣中O2和CO2在水中的溶解量及無氧呼吸忽略不計)。 實驗步驟和預測實驗結果： （1）剪取兩小塊相同的煙草葉片，分別放入盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管中。此時，葉片均浮在液面上。 （2）用真空泵抽去兩支試管內液體中和葉肉細胞間隙中的氣體后，敞開試管口，可觀察到葉片均下沉到試管底部。 （3） 分析預測的結果： 5. 紅外線CO2傳感器---測裝置中CO2濃度的變化 由于CO2對紅外線有較強的吸收能力，CO2的多少與紅外線的降低量之間有一線性關系,因此CO2含量的變化即可靈敏地反映在檢測儀上，常用紅外線CO2傳感器來測量CO2濃度的變化。 例6：為測定光合作用速率，將一植物幼苗放入大錐形瓶中，瓶中安放一個CO2傳感器來監(jiān)測不同條件下瓶中CO2濃度的變化，如下圖5所示。相同溫度下，在一段時間內測得結果如圖6所示。請據圖回答： （1）在60～120min時間段內，葉肉細胞光合作用強度的變化趨勢為 _______________。理由是 _____________________________________。 （2）在60～120min時間段，瓶內CO2濃度下降的原因是 _________________________。此時間段該植物光合速率為 __________ppm／min。 變式訓練3： 將一株綠色植物置于密閉錐形瓶中，如圖-3所示。在連續(xù)60分鐘監(jiān)測的過程中，植物一段時間以固定的光照強度持續(xù)照光，其余時間則處于完全黑暗中，其他外界條件相同且適宜，測得瓶內CO2濃度變化結果如圖-4所示。據此分析可知（ ） A．最初10min內，瓶內CO2濃度逐漸下降，說明植物的光合作用逐漸增強 B．第20～30min內，瓶內植物光合作用逐漸減弱，呼吸作用逐漸增強 C．第40～60min內，瓶內植物的光合作用速率與呼吸作用速率大致相等 D．瓶內植物在照光時段內實際的光合作用速率平均為90ppmCO2/min 核心考點突破(三)： 總光合量與凈光合量的比較、分析與計算 一、基礎知識 A點： A——B點： B點： B——C點： 例1 測定某綠色植物葉片光合作用的強度，必須先測出該葉片呼吸作用的強度。測定呼吸作用的強度，必須將葉片置于無光的環(huán)境中，然后測出某一時間內環(huán)境中氧氣的減少量或二氧化碳的增加量?，F測出某葉片在環(huán)境溫度為25℃無光條件下，環(huán)境中氧氣減少的速率是1．5 mg/h. (1)若將該葉片置于溫度為25℃并有較強光照的環(huán)境中，環(huán)境中氧氣增加的速率是2.5 mg/h，計算該葉片光合作用吸收二氧化碳的速度。 ⑵若將該葉片置于溫度為25℃并有微弱光照的環(huán)境中，測得在2小時內環(huán)境中氧氣減少了2.5mg，計算該葉片光合作用合成葡萄糖的速度（假設光合作用合成的有機物都是葡萄糖) 二、“總光合”與“凈光合”的判斷 1、根據數據表格中的關鍵詞作判斷 （1）如果光合強度用葡萄糖的量表示，那么，“產生”、“合成”或“制造”葡萄糖的量是指_____光合強度，而“積累”、“增加”或“凈產生”葡萄糖的量則指的是_____光合強度。 （2）如果光合強度用CO2的量表示，那么，“同化”、“固定”或“消耗”CO2的量表示的是______光合強度，而“從環(huán)境（或容器）中吸收”或“環(huán)境（或容器）中減少”CO2的量則指的是______光合強度。 （3）如果光合強度用O2的量表示，那么“產生”或“制造”O(jiān)2的量指的是____光合強度，而“釋放至容器（或環(huán)境）中”或“容器（或環(huán)境）中增加”O(jiān)2的量則指的是_____光合強度。 例2 將狀況相同的某種綠葉分成四等組，在不同溫度下分別暗處理1h，再光照1h（光強相同），測其重量變化，得到如下表的數據?？梢缘贸龅慕Y論是（ ） 組別 一 二 三 四 溫度/℃ 27 28 29 30 暗處理后重量變化/mg -1 -2 -3 -1 光照后與暗處理前重量變化/mg +3 +3 +3 +1 A．該植物光合作用的最適溫度約是27℃ B．該植物呼吸作用的最適溫度是29℃ 　 C． 27～29℃下的凈光合速率相等 D．30℃下的真正光合速率為2mg/h 　2、根據坐標系中曲線的起點作判斷 （1）坐標系中橫坐標是“光照強度”：若縱坐標是“光合速率（強度）”時（圖A）,曲線的起點在0點，縱坐標表示的是“_____光合速率”；若縱坐標是“CO2吸收速率”或“O2釋放速率”時（圖B），曲線的起點在橫坐標上（a點:光補償點，此點光合速率等于呼吸速率），縱坐標表示的是“______光合速率”。 （2）坐標系中橫坐標是“CO2濃度”：若縱坐標是“光合速率(強度)”時（圖D)，曲線的起點在橫坐標上（a點:植物進行光合作用的最低二氧化碳濃度），縱坐標表示的是____光合速率；若縱坐標是“CO2吸收速率”或“O2釋放速率”時（圖E)，曲線的起點在橫坐標上（a點:二氧化碳補償點，此點光合速率等于呼吸速率），縱坐標表示的是“_____光合速率”。 （3)坐標系中橫坐標是“光照強度”或“CO2濃度”：若縱坐標出現負值時（圖C和圖F），縱坐標表示的是“______光合速率”，曲線的起點在縱坐標的負軸上，其對應值表示“呼吸速率”（此點只進行呼吸作用 ）。 例3 植物的光合作用受CO2濃度、光照強度和溫度的影響。右圖為在一定CO2濃度和適宜溫度條件下，測定某植物在不同光照強度下的光合作用速率。下列有關說法正確的是（ ） A．在a點所示條件下，該植物細胞只進行呼吸作用，產生ATP的場所是線粒體 B．b點時該植物的實際光合作用速率為0 C．若將該植物置于c點條件下光照9小時，其余時間置于黑暗中，則每平方米葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為15mg D．適當提高CO2濃度，則圖中a點下移，b點左移，c點上移 例4 圖3表示某綠色植物光合作用中光強度和氧氣釋放速度的關系。圖4表示該植物在不同溫度(15℃和25℃)下，某一光強度時氧氣釋放量和時間的關系。請據圖回答 （1)當圖B縱坐標分別表示光合作用所產生氧氣的凈釋放量和總量時，則它們分別是在光強度為＿____________千勒克斯下的測定值。 (2)若該植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO2量／呼吸消耗的02量）為0.8,在25℃條件下,1小時內呼吸作用放出的CO2量為_____毫升。 (3)若該植物的呼吸商為0.8,在25℃,4千勒克斯光強度下，該植物進行光合作用時除完全利用呼吸所產生的C02外，每小時還應從外界吸收CO2＿___毫升。 (4)在4千勒克斯光強度下，25℃時該植物每小時光合作用所產生的葡萄糖量是15℃時的＿__倍，這主要是因為_____________________________。 3、根據測定模型的實驗原理作判斷 （1）液滴移動法測定模型：密閉透光小室中放入NaHCO3緩沖液，可維持裝置中的CO2濃度；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中，在植物的生長期，光合作用強度超過呼吸作用強度，表現為______光合作用釋放O2，致裝置內氣體量增加，紅色液滴移動。 （2）圓片上浮法測定模型：利用減壓逐出葉圓片組織間隙中的氣體，葉片會沉于水底。由于光合作用釋放出的O2多于呼吸作用消耗的O2，葉肉細胞間隙中的O2增加，葉圓片會由原來的下沉狀態(tài)而上浮，根據上浮的快慢，即能比較光合作用的強弱。 （3）半葉法測定模型:將對稱葉片左側遮光右側曝光,并采用適當的方法阻止兩部分之間的物質和能量的轉移。在適宜光照下照射一段時間后,從兩側截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為a和b(單位:g)，則b-a所代表的是________光合量。 （4）黑白瓶法測定模型：黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，所以呼吸作用量=_______瓶中溶解氧的變化。白瓶既能光合作用又能呼吸作用，所以______光合作用量=白瓶中溶解氧的變化。_____光合量=白瓶中溶解氧的變化+黑瓶中溶解氧的變化。 例5 從沒有經過饑餓處理的植物的同一葉片上陸續(xù)取下面積、厚薄相同的葉圓片，稱其干重。假定在整個實驗過程中溫度不變，葉片內有機物不向其他部位轉移。以下分析正確的是：（ ） A．三個葉圓片的質量大小關系一定是z＞x＞y B．葉圓片Z在4小時內的有機物積累量為(z-x-2y)g C．葉圓片Z在后2小時內的有機物制造量為(z+x-2y)g D．整個實驗過程中呼吸速率可表示為(x-y)g/4h 例6 一同學研究某湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸時，設計了如下操作：①取三個相同的透明玻璃瓶標號a、b、c，并將a用不透光黑布包扎起來；②將a、b、c三個瓶子均在湖中X深度取滿水，并測定c瓶中水的溶氧量；③將a、b兩瓶密封后再沉入X深度水體中，24小時后取出；④測定a、b兩瓶中水的溶氧量，三個瓶子的測量結果如圖所示。關于24小時內X深度水體中生物光合作用和有氧呼吸情況的分析正確的是（ ） A．光合作用產生的氧氣量為（k-w）mol/瓶 B．光合作用產生的氧氣量為（k-v）mol/瓶 C．有氧呼吸消耗的氧氣量為（k-v）mol/瓶 D．有氧呼吸消耗的氧氣量為v mol/瓶