讲座2 光合作用与细胞 呼吸综合题的解题方法.ppt

讲座2光合作用与细胞呼吸综合题的解题方法 光合作用和细胞呼吸是有内在联系的 二者具有相反的反应过程 分别给对方提供原料 两个反应相互支持并相互影响 对绿色植物来说 很多时候同时进行着光合作用和细胞呼吸 这就为高考在这方面的命题提供了广阔的空间 我们只有深刻理解光合作用和细胞呼吸的原理及其相互关系 熟练掌握计算技巧 才能灵活解决相关问题 下面从 光合作用 细胞呼吸 及 光合作用与细胞呼吸的综合 三个角度进行分析 理论阐释 1 知识背景 一 光合作用 光能叶绿体 2 类型及解题规律 1 叶绿体处于不同条件下 C3 C5 H ATP以及 CH2O 合成量的动态变化及解题规律 2 多因子对光合作用综合影响的解题规律 温室栽培时 在一定光照强度下 白天适当提高温度 增加光合酶的活性 提高光合速率 也可同时适当充加CO2 进一步提高光合速率 当温度适宜时 可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率等 应用 P点时 限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子 随该因子的不断加强 光合速率不断提高 当到Q点时 横坐标所表示的因子 不再是影响光合速率的因子 要想提高光合速率 可采取适当提高图示中的其他因子 含义 图像 1 考查C3与C5含量的动态变化 例1 2011 舟山模拟 如图表示一株水稻叶肉细胞内的C5含量在24h内的变化过程 请据图分析 1 C5的产生和消耗主要发生于叶绿体的中 2 AB段和IJ段的C5含量维持在较低的水平 其主要原因是缺乏 化合物 所致 G点时C5含量升高的主要原因是缺乏 物质 所致 3 填字母 点的出现可能是由于白天该地区天气暂时由晴转阴所造成的 典例导悟 解析 由题干可获取的主要信息有 叶肉细胞内C5在24h内的变化 C5在不同的时间含量变化很大 24h内G点含量最高 解答本题时 应首先明确光合作用中光反应 暗反应的条件 产物及相互关系 结合图示中各区段出现的时间进行分析 再针对每一小题作答 1 C5的产生和消耗发生在暗反应阶段 全发生在叶绿体基质中 2 AB段和IJ段是无光阶段 不能进行光反应 不能产生 H 和ATP 使C3不能转化为C5 而C5可与C02结合成为C3 所以C5含量极低 在中午时 植物为防止蒸腾过度关闭气孔 使外界C02无法进入叶肉细胞间隙 细胞缺少C02而使C5不能转化为C3 但C3还可在光反应产生的 H 和ATP的作用下生成C5 所以C5含量上升 3 天气暂时由晴转阴时 光照强度减弱 产生的 H 和ATP减少 C3转化为C5的量减少 使C5含量下降 当再由阴转晴时 光照强度增强 C5含量又上升 答案 1 基质 2 H ATPC02 3 D 2 考查多因子对光合作用的综合影响 例2 2010 安徽高考节选 为探究影响光合作用强度的因素 将同一品种玉米苗置于25 条件下培养 实验结果如图所示 请回答 1 与D点相比 B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是 C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是 2 实验结果表明 在 的条件下施肥效果明显 除本实验所涉及的因素外 从增加光合面积的角度考虑 采取 措施能提高玉米的光能利用率 解析 1 与D点相比 B点的光照强度较弱 光合作用强度也较弱 因此B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是光照强度 C点土壤含水量较少 光合作用强度较低 因此C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是土壤含水量 2 根据图示 同一光照条件下 当土壤含水量在40 60 之间时 施肥的效果才能变现出来 从增加光合面积的角度考虑 采取合理密植的措施能提高玉米的光能利用率 答案 光照强度土壤含水量 土壤含水量在40 60 合理密植 二 细胞呼吸 理论阐释 1 知识背景 1 有氧呼吸的过程 第一阶段C6H12O62丙酮酸 4 H 少量能量 2ATP 细胞质基质 第二阶段2丙酮酸 6H2O6CO2 20 H 少量能量 2ATP 线粒体内膜 第三阶段6O2 24 H 12H2O 大量能量 34ATP 线粒体基质 总反应式 C6H12O6 6O2 6H2O6CO2 12H2O 能量 2 无氧呼吸过程 1 酵母菌 或绿色植物的非绿色器官 细胞呼吸类型的判断 若只产生C02 不消耗O2 则只进行无氧呼吸 如图A点 2 解题方法 若产生CO2的摩尔数比吸收02的摩尔数多 即C02 O2 1 1 则两种呼吸并存 如图AC段 若产生CO2的摩尔数与吸收02的摩尔数相等 即C02 02 1 1 则只进行有氧呼吸 如图C点以后 B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等 此时CO2的总释放量最低 D点表示氧浓度超过10 以上时无氧呼吸消失 说明有氧存在时 无氧呼吸受到抑制 2 有关细胞呼吸计算的规律总结规律一 细胞有氧呼吸时CO2 O2 1 1 无氧呼吸时C02 02 2 0 规律二 消耗等量的葡萄糖时 酒精发酵与有氧呼吸产生的CO2物质的量之比为1 3 规律三 产生同样数量的ATP时 无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的物质的量之比为19 1 规律四 在进行有氧呼吸和无氧呼吸的气体变化计算及酶速率比较时 应使用C6H12O6 6H2O 602 6CO2 12H20 能量和C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 能量这两个反应式 并结合化学课上所学的 根据化学方程式计算的规律和办法进行解答 规律五 如果在题干中没有给出所要计算的具体数值 只有体积比 则可将此比值当成实际体积 或物质的量 进行计算 最后求解 例1 2011 深圳模拟 如图为水果存放时 空气中的氧气浓度 y 与水果释放出的CO2气体量 x 的关系曲线 根据图示 你认为保存水果应该选择哪个状态下的氧气浓度最合适 A B C D 典例导悟 解析 选B 保存水果时 要求水果中有机物的消耗最少 就是CO2的释放量最少 分析曲线可知 点所对应x轴的CO2气体释放量最少 例2 2011 扬州模拟 下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a b c d时 CO2释放量和O2吸收量的变化 下列相关叙述正确的是 A 氧浓度为a时 最适于贮藏该植物器官 B 氧浓度为b时 无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍C 氧浓度为c时 无氧呼吸最弱 D 氧浓度为d时 有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等 解析 选B 本题以柱状图的形式考查不同氧浓度下植物器官进行有氧呼吸和无氧呼吸的情况 解题关键是分析清楚不同氧浓度下 无氧呼吸与有氧呼吸的状况 以CO2释放量的相对值计算 a浓度 氧吸收为0 只有无氧呼吸 b浓度 有氧呼吸为3 无氧呼吸为5 c浓度 有氧呼吸为4 无氧呼吸为2 d浓度 有氧呼吸为7 无氧呼吸为0 由此判断 c浓度最适于贮藏 b浓度无氧呼吸消耗葡萄糖为2 5 为有氧呼吸 0 5 的5倍 d点无氧呼吸最弱 为0 三 光合作用与细胞呼吸综合 理论阐释 1 知识背景 光合作用与细胞呼吸的比较 这两种生理作用在植物体内是相互对立而又密切联系的两个方面 植物的光合作用为细胞呼吸提供有机物和氧气 细胞呼吸又可以为光合作用提供二氧化碳和水 2 知识延伸 1 植物在同时进行光合作用和细胞呼吸的综合分析 总 真 光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量 吸收的CO2总量 净光合作用是指在光照下制造的有机物总量 或吸收的CO2总量 中扣除掉在这一段时间中植物进行细胞呼吸所消耗的有机物 或释放的CO2 后 净增的有机物的量 当植物在某一光照强度条件下 进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行细胞呼吸所释放的CO2量达到平衡时 这一光照强度就称为光补偿点 这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制 当光照强度增加到一定强度后 植物的光合作用强度不再增加或增加很少时 这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点 此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制 如下图所示 当外界条件变化时 C02 光 补偿点移动规律如下 a 若呼吸速率增加 C02 光 补偿点应右移 b 若呼吸速率减小 C02 光 补偿点应左移 c 若呼吸速率基本不变 条件的改变使光合速率下降时 C02 光 补偿点应右移 条件的改变使光合速率增加时 C02 光 补偿点应左移 由于在光下 植物既进行光合作用 又进行细胞呼吸 而夜晚只进行细胞呼吸 在此基础上进一步理解一天24小时中 何时放CO2 何时吸CO2呢 可用下图表示 AB和HI分别表示0 6时和18 24时之间只进行细胞呼吸作用放出CO2 BH段光合作用与细胞呼吸同时进行 BC GH段表示光照强度较弱时 光合作用小于细胞呼吸 也放出CO2 C与G点表示光合作用等于细胞呼吸 所以既不吸收CO2也不放出CO2 CG段光合作用大于细胞呼吸 则吸收CO2 E点时表示夏季中午光照过强 温度过高 蒸腾作用增大 导致叶片表皮气孔关闭 从而减少CO2供应 2 不同光照条件下植物的代谢特点及相对强度的表示方法 3 解题方法光合作用与细胞呼吸的综合计算 总光合量 净光合量与呼吸量的关系 可用下述公式表示 总光合量 净光合量 呼吸量 1 当光合作用 细胞呼吸光合作用CO2的总吸收量 环境中CO2的减少量 细胞呼吸CO2释放量光合作用O2释放总量 环境中O2增加量 细胞呼吸O2消耗量光合作用的实际产氧量 实测氧气的释放量 细胞呼吸的消耗量净光合作用的葡萄糖产量 光合作用实际葡萄糖生产量 细胞呼吸葡萄糖的消耗量 2 当光合作用 细胞呼吸光合作用吸收的CO2量 细胞呼吸释放的CO2量 环境中增加的CO2量光合作用释放O2的量 细胞呼吸消耗的O2量 环境中减少的O2量如果将上述公式推广到葡萄糖 则得到下列公式 真光合作用葡萄糖合成量 净光合作用葡萄糖合成量 细胞呼吸葡萄糖分解量 例1 2011 常州模拟 下图曲线表示农田中几组变化数据 昼夜温度变化 光照强度变化 植物吸收CO2的变化 请判断下列说法中不正确的是 典例导悟 A 在 曲线与时间轴交点c和e时 光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2量相等B a点的形成是由夜间的低温造成的C 在从时间轴上的c点开始合成有机物 到e点有机物的合成终止D 增大曲线 与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度 增加CO2浓度和充足的水分供应 解析 选C 在从时间轴上的b点开始进行光合作用 c和e点表示光合作用等于呼吸作用 f点由于光照强度是0 故有机物合成终止 例2 2011 宁夏模拟 已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和30 下图表示25 时光合作用与光照强度的关系 若温度升到30 原光照强度和二氧化碳浓度不变 理论上图中相应点a b d移动方向分别为A 下移 右移 下移B 下移 左移 下移C 上移 左移 上移D 上移 右移 上移 解析 选A在30 时光合作用速率降低 呼吸作用速率升高 因此a点下移 b点右移 d点下移 例3 2010 上海高考 分析有关植物光合作用的资料 回答问题 在一定浓度的CO2和适当的温度条件下 测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率 结果如下表 据表中数据回答问题 1 与B植物相比 A植物是在光照条件下生长的植物 判断的依据是 2 当光照强度超过9千勒克司时 B植物光合速率 造成这种现象的实质是跟不上反应速度 3 当光照强度为9千勒克司时 B植物的总光合速率是 mgCO2 100cm2叶 小时 当光照强度为3千勒克司时 A植物与B植物固定的CO2量的差值为 mgCO2 100cm2叶 小时 4 光合速率也受光合产物从叶中输出速率的影响 某植物正处于结果期 如右图 若只留一张叶片 其他叶片全部摘除 如右图 则留下叶片的光合速率 原因是 解析 1 从表中数据可以看出 与B植物相比 A植物光合速率与呼吸速率相等时光照强度较弱 光饱和时的光照强度也较弱 因此A属于阴生植物 2 B植物光饱和时的光照强度为9千勒克司 即当光照强度超过9千勒克司时 B植物光合速率不再继续增加 原因是暗反应中酶的数量有限 跟不上光反应的反应速度 3 植物的总光合速率等于呼吸速率与表观光合速率之和 当光照强度为9千勒克司时 CO2的吸收量为30CO2 100cm2叶 小时 此时B植物呼吸产生的CO2量为15CO2 100cm2叶 小时 故B植物总光合速率是30 15 45mg CO2 100cm2叶 小时 当光照强度为3千勒克司时 A植物固定的CO2量 光饱和时CO2的吸收量 黑暗条件下CO2释放量 11 5 5 16 5 mgCO2 100cm2叶 小时 当光照强度为3千勒克司时 B植物的光和速率等于