光合作用与细胞呼吸综合题的解题方法完整版本.ppt

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 才能灵活解决相关问题 熟练掌握计算技巧 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 1 考查C3与C5含量的动态变化 例1 如图所示某阳生植物细胞在夏季某一晴天内的光合作用过程中 C3 C5的数量变化 若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时 叶绿体中C3 C5含量的变化分别相当于曲线中的A c d段 X b c段 Y B d e段 X d e段 Y C d e段 Y c d段 X D b c段 Y b c段 X B 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 2 考查多因子对光合作用的综合影响 例2 回答有关光合作用的问题 下图表示当影响光合作用的因素X Y和Z变化时 光合作用合成量和光强度的关系 1 图中Xl X2 X3的差异是由于某种原因如 影响了光合作用的 所导致 要提高大棚作物的光合作用合成量 由X3增加为Xl 最常采取的简便而有效的措施是 2 图中Y1 Y2 Y3的差异是由于 影响了光合作用的所致 二氧化碳和温度 暗反应 施用农家肥 合理的能提高CO2浓度或升温的方法均可 光波长短 或光质 光反应 3 图中Z1 Z2 Z3的差异表现在光合作用中 反应的不同 如果Z因素代表植物生长发育期 则代表幼苗期 营养生长和花蕾开花期的曲线依次是 光反应和暗 Z3 Z2 Zl 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 下图中曲线b表示水稻根有氧呼吸和无氧呼吸所释放的CO2总量的变化 曲线a表示有氧呼吸释放的CO2量的变化 则表示无氧呼吸释放的CO2量的变化是下列选项中的 B 例2 现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液 通入不同浓度的氧气时 其产生的酒精和二氧化碳的量如图所示 两种呼吸作用速率相等 在氧浓度为a时A 酵母菌只进行发酵B 67 的酵母菌进行发酵C 33 的酵母菌进行发酵D 酵母菌停止发酵 B 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 例1 将川芍植株的一叶片置于恒温的密闭小室 调节小室CO2浓度 在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度 以CO2吸收速率表示 测定结果如图 下列相关叙述 正确的是A 如果光照强度适当降低 a点左移 b点左移B 如果光照强度适当降低 a点左移 b点右移C 如果光照强度适当增加 a点右移 b点右移D 如果光照强度适当增加 a点左移 b点右移 D 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光合作用大于细胞呼吸 则吸收CO2 E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2 2008 宁夏高考 将长势相同 数量相等的甲 乙两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内 在光照 温度等相同且适宜的条件下培养 定时测定玻璃罩内的CO2含量 结果如图 据图回答 0 25min期间 影响甲品种大豆幼苗光合作用强度的主要因素是 含量 乙植株比甲植株固定CO2的能力 0 15min期间植株释放O2速率的变化趋势是 30 45min期间两个玻璃罩内CO2含量相对稳定的原因是 解析 本题考查光合作用和呼吸作用的相互关系 植物光合作用大于呼吸作用时 植物吸收CO2释放氧气 使得玻璃罩内CO2逐渐减少 题干中已强调在光照 温度相同且适宜 所以可以考虑影响甲乙两种植物光合强度的因素为CO2 随着CO2浓度减小 光合速率逐渐减小 答案 CO2 强 减慢 植物呼吸作用释放CO2的量与其光合作用消耗CO2的量相等 或呼吸速率与光合速率相等 例3 将某种绿色植物的叶片 放在特定的实验装置中 研究在10 20 的温度下 分别置于50001x 20000lx光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用 结果如图所示 1 该叶片的呼吸速率在20 下是10 下的 倍 2 该叶片在10 5000lx的光照条件下 每小时光合作用所产生的氧气总量是 mg 3 该叶片在20 20000lx的光照条件下 如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖 每小时产生的葡萄糖为 mg 解析 1 2 绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸 消耗氧气 产生二氧化碳 而光合作用消耗二氧化碳 释放氧气 且只有在光照条件下才能进行 在光照的条件下 两者互为原料 产物 表现为 光合作用氧气产生量 光合作用氧气释放量