2013高考一轮复习必修14.20光合作用和呼吸作用的关系.ppt

第二十课时 能量之源光与光合作用(4) (光合作用和呼吸作用的关系，化能合成作用),考点一 光合作用与有氧呼吸的比较,【知识拓展】,2.光合作用与细胞呼吸的计算 (1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。 (2)呼吸速率表示方法：将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量，即表示呼吸速率。 (3) 如下图，叶绿体内光合作用产物O2和有机物首先满足同一细胞内线粒体进行细胞呼吸的需要，若有多余再排出细胞外，即deg；或不够再从细胞外获得，即gdf。而线粒体细胞呼吸的产物CO2也首先满足同一细胞内叶绿体进行光合作用的需要，若有多余再排出细胞外，即hca；或不够再从细胞外获得，即cbh。,因此，光照下有机物的净积累量可用下式来表示：净积累量总合成量呼吸量。 一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)可用下式表示：积累量白天从外界吸收的CO2总量晚上呼吸释放的CO2量。 应用指南：将离体叶片培养在NaHCO3溶液中，分别测定黑暗和光照下溶液pH的变化或借助酸碱指示剂的颜色变化，可以验证光合作用吸收CO2和细胞呼吸释放CO2。,【典例精析】,【例1】取一植物形态、大小、生长发育状况相同的四张叶片按下图进行实验，烧杯中的液体可以保证叶片所需的水与矿质元素的正常供应，气体的移动可以通过观察油滴的运动判断。(不考虑气体在水中的溶解与外界气压的变化和蒸腾作用的影响),(1)适宜的光照下，装置A中油滴的移动情况是 ，原因是 。 (2)适宜的光照下短时间内装置B中油滴的移动情况是 ，此时装置B中的净光合量 零(填“大于”、“小于”或“等于”)。放置一段时间后，装置中的氧气消耗完，这时油滴的移动方向是 ，写出反应式：,不移动,光合作用吸收的二氧化碳体积等于释放出的氧气体积，呼吸作用吸收的氧气体积等于释放出的二氧化碳的体积,向左移动,小于,向右,。,(3)分析装置C中的油滴移动情况与光合作用和呼吸作用的关系： 。 (4)能否直接用B、D装置证明光合作用需要光，为什么？,当光合作用大于呼吸作用时，向右移动；当光合作用小于或等于呼吸作用时，不移动(因为CO2缓冲液在CO2浓度低时可以释放出CO2，而在其浓度高时要被吸收，从而保证里面CO2浓度的稳定),不能。虽然满足单一变量原则，但是都缺少二氧化碳，均不能进行光合作用。,(5)能否直接用C、D装置证明光合作用需要二氧化碳，为什么？ 。 如果用B、C装置证明光合作用需要二氧化碳，应该将叶片作怎样的处理？ 。 (6)如果将C装置突然从光下移动到黑暗处，短时间内叶肉细胞中的ATP、H、C3、C5的物质含量分别怎样变化？ 。要测定叶片细胞呼吸的强度最好选择装置 。,不能。不符合单一变量原则,饥饿处理,下降、下降、上升、下降,D,【考查类型】此题考查了学生的识图能力及对植物代谢光合作用的理解与分析、运用能力。 【解析】(1)装置A小烧杯中是清水，不提供CO2和O2，仅靠装置内空气中的CO2和O2提供光合作用和呼吸作用的原料，但光合作用中每吸收1molCO2，就释放1molO2，而呼吸作用中每吸收1molO2，就释放1molCO2，因此整个装置油滴不移动；(2)装置B小烧杯中是NaOH，可以吸收CO2，导致光合作用原料不足，而呼吸作用照样进行，这样光合作用O2释放少，呼吸作用O2吸收多，且CO2又被NaOH吸收，造成装置内气压降低，油滴左移；若装置中O2消耗完，植物叶片就转入无氧呼吸，放出CO2，并被植物叶片吸收进行光合作用，释放出O2，造成气压增大，油滴右移；,(3)装置C小烧杯中试CO2缓冲液，可以保证足够的CO2供应，因此在光照充足的情况下光合作用大于呼吸作用，放出的O2多于吸收的O2，气压增大，油滴右移；(4)B、D装置表面看是单一变量，但CO2不是实验变量，就必须保证充分供应，而装置内缺乏CO2，因此违反了实验设计的科学性原则，不能直接证明；(5)C、D装置存在两个实验变量，违反了单一变量原则，也不能直接证明；(6)如果将C装置突然从光下移动到黑暗处，短时间内光反应停止，ATP和H合成减少，C3消耗减少，积累增加，而C5生成减少，积累也减少。若要测定呼吸强度，就必须排除光合作用的干扰，需要遮光处理。,【例2】(2011广东)观赏植物蝴蝶兰可通过改变CO2吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。,(1)依图1分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在04时 (填“有”或“无”)ATP和H的合成，原因是 ；此时段 (填“有”或“无”)光合作用的暗反应发生，原因是 ；1016时无明显CO2吸收的直接原因是 。 (2)从图2可知，栽培蝴蝶兰应避免 ，以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当 。 (3)蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的 ，通过植物组织培养技术大规模生产，此过程中细胞分化的根本原因是 。,有,此时段细胞进行呼吸作用，呼吸作用的第一、二阶段均有H产生，第一、二、三阶段均有ATP生成,无,此时段没有光反应，而暗反应必须要由光反应提供ATP和H，故不存在暗反应,气孔关闭,干旱,遮阴,全能性,基因选择性表达,【考查类型】本题考查了呼吸作用、光合作用、影响光合作用的因素及植物组织培养等方面的知识。 【解析】(1)植物合成ATP和H有两种生理作用即光合作用和呼吸作用，但题目是指在04时，是暗示此时没有光合作用(主要是由于没有光照)，所以只考虑呼吸作用。没有光反应提供ATP和H，就不可能发生暗反应，呼吸作用产生的ATP和H不能被暗反应利用。1016时由于光照强度太大，气孔关闭，导致无CO2的吸收不明显。 (2)干旱条件下蝴蝶兰的干重增加量比正常条件下要大，所以栽培蝴蝶兰时应避免干旱，以利于其较快生长，太强的光照对阴生植物生长反而不利，故阴生植物栽培时要适当遮阴。 (3)植物组织培养的原理是利用了植物细胞的全能性，细胞分化的实质(根本原因)是基因的选择性表达。 【方法归纳】本题有一定的综合性，在复习过程中要注意把握在一个背景材料中体现出的生物学知识。这样有利于把很多重要知识点综合在一起。,考点二 化能合成作用,【基础知识整合】,1概念：某些细菌利用体外环境中的某些 氧化时所释放的能量来制造 的合成作用。 2实例： 能利用NH3氧化成HNO2和HNO3时所释放的 ，将 合成为糖类。 3自养生物和异养生物 (1)自养生物：绿色植物和硝化细菌都能将 ，因此属于自养生物。 (2)异养生物：人、动物、真菌以及大多数细菌只能利用环境中 来维持自身的生命活动，属于异养生物。,无机物,有机物,硝化细菌,化学能,CO2和H2O,现成的有机物,【典例精析】,【例3】下图示生物体部分代谢过程，下列有关分析正确的是 ( ),A过程只能在植物细胞的叶绿体中进行 B过程需要的酶只存在于线粒体的内膜和线粒体基质中 C能进行过程的生物无核膜但属于生产者 D和过程只能发生于不同的细胞中,C,【考查类型】本题主要考查光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等知识点，具有较强的综合性。 【解析】过程表示将CO2和H2O合成有机物，可以是光合作用，也可以是化能合成作用；过程是将(CH2O)彻底分解，属于有氧呼吸全过程，场所有细胞质基质，也有线粒体内膜和基质；过程是硝化细菌利用氧化NH3获得的化学能合成有机物的过程，属于化能合成作用；过程是无氧呼吸产生酒精的过程。有氧呼吸和无氧呼吸可发生于同一细胞中。 【方法归纳】仔细看图，弄清图中的每一过程是解题的关键。,课时练习二十一,一、选择题(每小题只有一个正确选项),1下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是( ) A无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜 BCO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中 C光合作用过程中光能转变为活跃的化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP D夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量,D,2下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是( ) A适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2 B只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATP C无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATP D叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应,D,【解析】叶绿体合成ATP不需要O2，A错误；线粒体进行有氧呼吸除了需O2外还需要水，B错误；无光条件下，叶绿体只进行暗反应不产生ATP，C错误。,3下图表示光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系，下列说法不正确的是( ),A能提供给绿色植物各种生命活动所需能量最多的过程是5 B各种生物体(病毒除外)都能进行的过程是3 C1、3和4过程产生的H都能与氧结合产生水 D2过程需多种酶参与，且需ATP供能,【解析】从图中可看出1和2分别是光合作用的光反应和暗反应，3、4、5分别代表有氧呼吸的一、二、三阶段阶段，其中1过程产生的H不能与氧结合产生水，C不正确。,C,4某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中(白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为用不透光的黑布罩住的玻璃瓶)，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10 mgL1。当它们分别置于六种光照强度下，24 h后测得六对黑白瓶中的溶解氧的含量，记录数据如下：,以下说法正确的是 ( ) 若只考虑光照强度，该深度湖水中所有生物在晚上8 h内呼吸消耗O2的量为7/3mg 光照强度为a klx时，该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡 当该水层中的溶氧量达到30 mgL1时，光照强度将不再成为限制溶氧量增加的主要因素 若将e klx光照下的白瓶置于 b klx光照下，瓶中光合生物细胞的C3含量会增加，C5含量会减少 A B C D,D,【解析】黑瓶的溶氧量即为呼吸量，表中黑瓶在24小时后剩余3mg/L，说明呼吸作用吸收了7mg/L，那么瓶中生物的呼吸量为每小时7/24mg，那么晚上8小时呼吸消耗的O2量为87/247/3mg/L；光强度为0时，白瓶中的溶氧量为3，光强度为a时，白瓶中溶氧量为10，说明呼吸作用吸收了7mg/L，又通过光合作用释放出了7mg/L，达到平衡；表中光强度为d、e时，白瓶中的溶氧量均为30mg/L，说明光合作用强度达到饱和，不再增加，光照强度已不再成为限制光合作用的主要因素；若将e klx光照下的白瓶置于b klx光照下，即光照减弱，则ATP、H的生成量减少，C3消耗会减少，含量会增加，而C5生成会减少，含量也就减少。,5将某植物的大小相似的绿色叶片分组进行如下实验：实验前先称出叶片的重量(各组均相等)，在不同温度下分别暗处理1小时，测其重量变化；立刻再光照1小时(光强度等条件相同)，再测其重量变化。得到如下结果：,则在哪一温度条件下，每小时叶片光合作用产生的氧气量最多( ) A27 B28 C29 D30,D,6下图是测定植物某一生命活动过程的装置，从左侧泵入空气后，会产生某些实验现象。下列几种说法中错误的是 ( ),A该实验的目的是测定植物呼吸作用能产生CO2 B把不透光的玻璃罩换作透光的玻璃罩在较强光照下仍能得到同样的实验结果 C如果将C瓶中的植物换成萌发的种子，则出现相同的实验现象 D本实验装置中B瓶的作用是减少实验误差,B,【解析】将不透光的玻璃罩换成透光的玻璃罩在较强光照下实验时，玻璃罩内植物层进行光合作用消耗CO2，从而干扰实验，无法得到相同的实验结果，B错误。,7有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结果如下表(净光合速率以CO2的吸收速率表示，其他条件适宜且相对恒定)。下列相关分析，不正确的是( ),B,A光强大于0.1mmol光子/m2s，随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减少 B光强小于0.5mmol光子/m2s ，限制净光合速率的主要因素是叶绿素含量 C光强大于0.7mmol光子/m2s，限制净光合速率的主要生态因素是CO2浓度 D龙眼的最大光能利用率大于芒果，但龙眼的最大总光合速率反而小于芒果,【解析】本题考查光合作用相关知识，考查学生获取信息的能力、理解能力。从表中可以看出，光强大于0.1mmol光子/m2s，随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减少，A正确。光强小于0.5mmol光子/m2s，随光照增强，净光合速率增强，因此光强小于0.5mmol光子/m2s，限制净光合速率的主要因素是光照强度，B错。光强大于0.7mmol光子/m2s，随光照增强，净光合速率不再增强，因此光强大于0.7mmol光子/m2s，限制净光合速率的主要生态因素不再是光照强度，而是CO2浓度，C正确。,二、非选择题,8下图表示绿色植物叶肉细胞内发生的光合作用和有氧呼吸的过程，图中a、b为光合作用的原料，表示相关过程，据图回答：(注： 内填中有关的数字),(1)图中a代表的物质是 ，过程进行的具体场所是 。 (2)图中b代表的物质是 ，首先与其结合的化合物是 。 (3)光合作用过程中H来源于过程 ，用于过程 。 (4)在有氧呼吸的第一阶段，除了产生了H、ATP外，产物还有 。产生ATP最多的是过程 。 (5)若将该植物从CO2浓度为0.03%环境转移到CO2浓度为1%的环境中，其他环境条件一致，叶绿体中H含量将 。(填上升、下降或基本不变),H2O,叶绿体类囊体薄膜(叶绿体基粒片层薄膜),CO2,C5 (五碳化合物),暗反应(C3的还原),丙酮酸,下降,9某研究小组用番茄进行光合作用和呼吸作用的实验。结合所给材料，分析回答相关问题。,(1)实验一：探究单株番茄光合作用强度与种植密度的关系，结果如甲图所示。与M点相比，N点限制单株光合作用强度的外界因素是 、 。,光照强度,二氧化碳浓度,(2)实验二：测量种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化，结果如乙图所示。图中表示番茄光合作用和呼吸作用强度相等的点是 。 (3)实验三：采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，其原理是：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位裁取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2h),B和D,请设计一张表格用于记录实验数据。(假设实验选定叶片数目为3),若MMBMA，则M表示 。,真正光合强度(总光合强度),10以下是某生物兴趣小组进行的光合作用实验。利用打孔器对爬山虎和石榴的幼嫩叶片打孔，获取一批直径为0.8cm的叶圆片。设法使叶圆片内细胞间隙中的气体排出，叶圆片沉到蒸馏水中，置于黑暗中待用。取4支试管，按下表中“处理”的步骤操作，之后将4支试管同时置于60W的白炽灯下，各试管与白炽灯的距离均为20cm，观察叶圆片上浮的情况。实验结果见下表。,请分析回答下列问题： (1)试解释2号和4号试管中的叶圆片上浮的原因： (2)试解释1号和3号试管中的叶圆片到实验结束时仍沉没水底的原因：,在适宜条件下叶圆片进行光合作用，释放的O2多于有氧呼吸消耗的O2，叶细胞间隙中的O2增加，使叶圆片浮力增大。,蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶圆片不能进行光合作用和有氧呼吸，其浮力基本不变。,(3)为什么不同植物的叶圆片在相同条件下上浮所需的时间不同？有的同学认为是由于不同植物的叶圆片重量不同，有的同学认为是由于不同植物的光合作用速率不同，有的同学认为是由于不同植物的叶细胞间隙大小不同(细胞间隙越大积聚气体的速度越快)。同学们利用电子天平测量相同数量的爬山虎和石榴的叶圆片重量，发现两者等重。那么，应如何针对上述问题展开进一步的探究？如果你是小组成员，请你简要说明实验思路。 ,取相同重量、相同生长状况的爬山虎和石榴的新鲜叶片，置于密闭的透明玻璃容器中，在相同适宜光照、温度等条件下测定其各自的CO2吸收速率(或者O2的释放速率)，并进行比较；,取两种植物的叶片做成切