光合作用和呼吸作用高考题型分析

1 光合作用和呼吸作用专题光合作用和呼吸作用专题 一 光照强度 温度 一 光照强度 温度 CO2CO2 浓度对光合作用的影响浓度对光合作用的影响 P 点时 影响光合速率的因素应为横坐标所表示的因素 随其因子的不断增强 光合速率不 断提高 当到达 Q 点时 横坐标所表示的因素 不再影响光合速率 要提高光合速率 可适当调 整图示的其他因子 应用 温室栽培时 在一定的光照强度下 白天适当地提高温度 增加光合酶的活性 提高 光合速率 也可同时充入适量的 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 以提高光合速率 总之 要根据具体情况 通过增加光照强度 调节温度或增加 CO2 浓度等来充分提高光合速率 以达到增产的目的 例 1 07 北京 科学家研究 CO2 浓度 光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响 得 到实验结果如下图 请据图判断下列叙述不正确的是 D A 光照强度为 a 时 造成曲线 II 和 III 光合作用强度差异的原因是 CO2 浓度不同 B 光照强度为 b 时 造成曲线 I 和 II 光合作用强度差异的原因是温度的不同 C 光照强度为 a b 曲线 I II 光合作用强度随光照强度升高而升高 D 光照强度为 a c 曲线 I III 光合作用强度随光照强度升高而升高 例 2 05 上海 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 X1 X2 X3 的差异是由于某种原因 二氧化碳和温度 影响了光合作用的暗反应所 导致 要提高大棚作物的光合作用合成量 由 X3 增加为 X1 最常采取的简便而有效的措施施放 干冰 增加二氧化碳浓度 或燃烧柴草 或适当升温 2 图中 Y1 Y2 Y3 的差异是由于 光波长 或光质 影响了光合作用的光反应 所致 3 图中 Z1 Z2 Z3 的差异表现在光合作用中光反应和暗反应 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 营养生长和现蕾开花期的曲线依次是 Z3 Z2 Z1 二 光照和二 光照和 CO2CO2 浓度变化对光合作用中各物质合成量的影响浓度变化对光合作用中各物质合成量的影响 1 光照条件对各种物质合成量的影响 CO2 浓度不变光反应 H ATPC3C5 CH2O 光照减弱 光照增强 2 CO2 浓度条件对各种物质合成量的影响 光照不变暗反应 C3C5 H ATP CH2O CO2 浓度减少 CO2 浓度增加 练习 1 将单细胞绿藻置于适宜的条件下培养 经过一段时间后 突然停止光照 发现绿藻 体内 C3 的含量突然上升 这是由于 B 光反应仍在进行 形成 H 和 ATP 光反应停止 不能形成 H 和 ATP 暗反应仍在进行 CO2 和 C5 结合 继续形成 C3 光反应停止 由于没有 H 和 ATP 供应 C3 不能形成葡萄 糖而积累增加 A B C D 练习 2 1 图 2 中 C 点和 D 点相比 叶绿体中 H 的含量 较高 较低 相等 较高 2 从图 3 分析 b 点比 a 点细胞内的 C5 含量 较低 练习 3 卡尔文通过停止 探究光反应和碳反应的联系 他得到的实验结果 为下图中的 这是因为在没有 时 光反应产生的 ATP 和 NADPH 减 少了 2 三 光合和呼吸过程中的元素转移情况 三 光合和呼吸过程中的元素转移情况 例 1 在适宜光照条件下若将植物体放在含 C18O2的环境下 一段时间后 植物周围的空气中 有没有可能出现 18O2 为什么 例 2 将一株植物培养在 H218O 中进行光照 过一段时间后 18O 可能存在于 D 葡萄糖中 光合作用生成的水中 周围的水蒸气中 周围空气中的二氧化碳中 周围 空气中的氧气中 A B C D 四 相关曲线中关键点的移动 光合作用的最适温度为四 相关曲线中关键点的移动 光合作用的最适温度为 2525 呼吸作用的最适温度为 呼吸作用的最适温度为 3030 以 CO2 吸收量表示光合强度 此图分析以呼吸强度不变为准 不考虑无氧呼吸 补偿点的含义 光合强度 呼吸强度 饱和点的含义 横坐标所对应的因素对光合作用不 再起影响 纵坐标为单位时间测到的 CO2 量 而非光合真正吸收量 呼吸真正放出量 例 1 将川芎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 测定结果如下图 下列相关叙述 正确的是 D 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 例 2 如图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图 下列叙述中不正确的是 C A a 点叶肉细胞产生 ATP 的细胞器只有线粒体 B b 点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等 C 已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为 25 和 30 如图表示该植物处于 25 环境中 则将温度提高到 30 时 a 点上移 b 点左移 d 点下移 D 当植物缺镁时 b 点将向右移 五 光合与呼吸作用的关系 五 光合与呼吸作用的关系 真正 总 光合速率 表观光合速率 呼吸速率 光合作用相对强度的三种表示方式 单位时间内 2 释放量或 C 2 吸收量或植物质量 有机物 增加量 有关光合作用与呼吸作用的常用词语的含义 葡萄糖的 制造 生产 合成 生成 产生 总光合量 葡萄糖的 积累 净生产量 二氧化碳或氧气的 减少量 增加量 净光合量 黑暗或夜晚 呼吸量 光照或白天 既有光合又有呼吸 例 1 图甲表示植物在不同光照强度下单位时间内 CO2 释放量和 O2 产生总量的变化 图乙表 示植物光合速率与光照强度的关系曲线 假设不同光照强度下细胞呼吸强度相等 下列说法正确 C A 若图甲代表水稻 图乙代表蓝藻 则图甲的 c 时与图乙的 c 时细胞中产生 ATP 的场所都有细胞质基质 线粒体和叶绿体 B 若图甲与图乙为同一植物 则相同温度下 图甲的 b 相当于图乙的 b 点 C 图甲植物的 d 时单位时间内细胞从周围环境吸收 2 个单位的 CO2 3 D 图乙的 a b c 点光合作用限制因素只有光照强度 例 2 将某绿色植物放在特定的实验装置内 研究温度对光合作用与呼吸作用的影响 其余 的实验条件都是理想的 实验以 CO2 的吸收量与释放量为指标 实验结果如下表 1 昼夜不停地光照 温度在 35 时该植物能否生长 能生长 昼夜不停地光照 该植物生长的最适宜温度是多少 25 2 每天交替进行 12 小时光照 12 小时黑暗 温度均保持在 30 的条件下 该植物能否生 长 能生长 为什么 因为 12 小时光照下植物积累的有机物比 12 小时黑暗中消耗的有机物多 六 不同条件下植物能否生长的判断六 不同条件下植物能否生长的判断 甲图中植物能够生长的最小光照强度为 乙图中植物在 温度下生长的最好 上图时间内植物能否生长 为什么 上图时间内植物能否生长 为什么 A B O C D E 甲图 CO2吸收量 光照强度 S1 S3 S2 CO2吸收量 O CO2浓度 乙图 F G 丙图 上图 OD 段植物能否生长 为什么 例 1 下图中的甲 乙两图为 昼夜中某作物植株对 CO2的吸收和释放状况的示意图 甲图 是在春季的某一晴天 乙图是在盛夏的某一晴天 请据图回答问题 1 甲图曲线中 C 点和正点 外界环境中 CO2浓度变化为零 处 植株处于何种生理活动 状态 2 根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的 段 其中光合作用强度最高的是 点 植株积累有机物最多的是 点 3 乙图中 FG 段 CO2吸收量逐渐减少是因为 以致光反应产生的 和 逐 渐减少 从而影响了暗反应强度 使化合物数量减少 影响了 CO2固定 4 乙图曲线中间 E 处光合作用强度暂时降低 可能是因为 答案 1 呼吸作用释放 CO2 的量等于光合作用吸收 CO2 的量时 2 BF D E 温度 5101520253035 光照下吸收 CO2 mg h 净光合速 率 1 001 752 503 153 753 53 00 黑暗中释放 CO2 mg h 呼吸速率 0 500 751 001 752 253 003 50 真光合速率 1 502 53 54 96 06 56 5 等时间交替光照 0 501 01 51 42 50 5 0 5 10 小时光照 14 小时黑暗 甲图乙图 4 3 光照强度逐步减弱 ATP NADPH 4 温度高 蒸腾作用过强 气孔关闭 影响了 CO2 原料的供应 例 2 将两株植物放在封闭的玻璃罩内 用全素营养液置于室外进行培养 如甲图所示 假定玻璃罩内植物的生理状态和自然环境中相同 且空气湿度对植物蒸腾作用的影响 微生物对 CO2 浓度的影响均忽略不计 现用 CO2 浓度测定仪测定了该玻璃罩内 CO2 浓度的变化情况 绘制 成如乙图所示曲线 请据图分析回答 1 上图显示 影响光合作用的外界因素有 2 BC 段与 AB 段相比 曲线上升较缓 其原因是 CD 段与 AB 段相比 曲线上升较缓 其原因是 3 D 点时植物生理活动过程的特点是 4 EF 段说明此时植物光合作用速率 填 较快 或 较慢 其原因最可能是 由此推断该植物 CO2 的固定途径是 5 EF 段与 DE 段相比 其叶肉细胞中 C5 的含量较 6 24 点与 0 点相比 植物体内有机物总量的变化情况是 答案 1 光照强度 温度 CO2 浓度 2 夜间温度较低影响了呼吸酶的活性 光合作 用吸收了部分的 CO2 3 光合作用速率与呼吸作用速率相等 4 较慢 光照过强 温度过高 气孔关闭 CO2 C5 2C3 5 大 5 增加 七 光合速率 呼吸速率的测定方法七 光合速率 呼吸速率的测定方法 1 1 测有机物 测有机物 例 某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率 做了如图所示实验 在叶柄基部作环剥 处理 仅限制叶片有机物的输入和输出 于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为 1cm2 的叶 圆片烘干后称其重量 测得叶片的叶绿体真正光合作用速率 3y 一 2z x 6 g cm 2 h 1 不 考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响 则 M 处的实验条件是 A A 下午 4 时后将整个实验装置遮光 3 小时 B 下午 4 时后将整个实验装置遮光 6 小时 C 下午 4 时后在阳光下照射 1 小时 D 晚上 8 时后在无光下放置 3 小时 2 2 测光合作用 测光合作用 O2O2 产生产生 或或 CO2CO2 消耗消耗 的体积的体积 例 某生物兴趣小组设计了图 3 装置进行光合速率的测试实 验 忽略温度对气体膨胀的影响 测定植物的呼吸作用强度 装置的烧杯中放入适宜浓度的 NaOH 溶液 将玻璃钟罩遮光处理 放在适宜温度的环境中 1 小时 后记录红墨水滴移动的方向和刻度 得 X 值 测定植物的净光合作用强度 装置的烧杯中放入 NaHCO3 缓 冲溶液 将装置放在光照充足 温度适宜的环境中 1 小时后记录 红墨水滴移动的方向和刻度 得 Y 值 请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因 项目红墨水滴移动方向原因分析 测定植物呼吸作 用速率 a 向左移动 c 测定植物净光合 作用强度 b 向右移动 d c 玻璃钟罩遮光 植物只进行呼吸作用 植物进行有氧呼吸消耗 O2 而释放的 CO2 气体被 装置烧杯中 NaOH 溶液吸收 导致装置内气体 压强减小 红色液滴向左移动 d 装置的烧杯中放入 NaHCO3 缓冲溶液可维持装置中的 CO2 浓度 将装置放在光照充足 温 度适宜的环境中 在植物的生长期 光合作用强度超过呼吸作用强度 表现为表观光合作用释放 O2 致装置内气体量增加 红色液滴向右移动 3 3 测溶氧量的变化 测溶氧量的变化 黑白瓶法黑白瓶法 例 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 剩余的水样 测得原初溶解氧的含量为 10mg L 白瓶为透明玻璃瓶 黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶 将它们分别置 于六种不同的光照条件下 分别在起始和 24 小时后以温克碘量法测定各组培养瓶中的氧含量 记 录数据如下 5 光照强度 klx 0 黑暗 abcde 白瓶溶氧量 mg L 31016243030 黑瓶溶氧量 mg L 333333 1 黑瓶中溶解氧的含量降低为 3mg L 的原因是 生物呼吸消耗氧气 该瓶中所有生物细胞 呼吸消耗的 O2 量为 7mg L 24h 2 当光照强度为 c 时 白瓶中植物光合作用产生的氧气量为 21mg L 24h 3 光照强度至少为 a 填字母 时 该水层产氧量才能维持生物正常生活耗氧量所需 4 4 定性比较光合作用强度的大小 定性比较光合作用强度的大小 小叶片浮起数量法小叶片浮起数量法 例 探究光照强弱对光合作用强度的影响 操作过程如下 步骤操 作 方 法说 明 打孔 取生长旺盛的菠菜叶片绿叶 用直径为 1cm 的打孔器 打出小圆形叶片 30 片 注意避开大的叶脉 抽气 将小圆形叶片置于注射器内 并让注射器吸入清水 待排出注射器内残留的空气后 用手堵住注射器前端的小 孔并缓缓拉动活塞 使小圆形叶片内的气体逸出 这一步骤可重复几次 材 料 处 理 沉底 将内部气体逸出的小圆形叶片 放入黑暗处盛有清水 的烧杯中待用 叶片细胞间隙充满水而全 都沉到水底 分组 取 3 只小烧杯 标记为 A B C 分别倒入 20mL 富 含 CO2 的清水 分别向 3 只小烧杯中各放入 10 片小圆形 叶片 事先可用口通过玻璃管向 清水内吹气 对照 用 3 盏 40 W 台灯分别向 A B C 3 个实验装置进行 强 中 弱三种光照 光照强弱 自变量 可通 过调节 来决定 观察观察并记录叶片浮起的数量 因变量 实验预期 烧杯中的 小叶片浮起的数目最多 5 5 测装置中 测装置中 CO2CO2 浓度的变化浓度的变化 红外线红外线 CO2CO2 传感器传感器 原理 由于 CO2 对红外线有较强的吸收能力 CO2 的多少与红外线的降低量之间有一线性关 系 因此 CO2 含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上 常用红外线 CO2 传感器来测量 CO2 浓度的变 化 例 为测定光合作用速率 将一植物幼苗放入大锥形瓶中 瓶中安放一个 CO2 传感器来监测 不同条件下瓶中 CO2 浓度的变化 如下图 5 所示 相同温度下 在一段时间内测得结果如图 6 所 示 请据图回答 1 在 60 120min 时间段内 叶肉细胞光合作用强度的变化趋势为逐渐降低 理由是 CO2 浓度降低的趋势逐渐降低 2 在 60 120min 时间段 瓶内 CO2 浓度下降的原因是植物的光合作用强度大于呼吸作用 强度 此时间段该植物光合速率为 25ppm min 6 6 细胞呼吸速率的测定 细胞呼吸速率的测定 由于生物呼吸时既产生 CO2 又消耗 O2 前者可引起装置内气压 升高 而后者则引起装置内气压下降 为便于测定真实呼吸情况 应只测其中一种气体变化情况 为此 测定过程中 往往用 NaOH 或 KOH 吸收掉呼吸所产生的 CO2 这样 整个装置中的气压变化 只能 因吸收 O2 所引起 从而排除 CO2 对气压变化的干扰 物理误差的校正 由于装置的气压变化也可能会由温度等物理因素所引起 为使测定结果更趋准确 应设置对 照实验 以校正物理膨胀等因素对实验结果造成的误差 此时 对照实验与呼吸装置相比 应将 所测生物灭活 如将种子煮熟 而其他各项处理应与实验组完全一致 包括 NaOH 溶液 所用种子 数量 装置瓶及玻璃管的规格等 例 1 酵母菌是一种单细胞真菌 在有氧和无氧的条件下都能生存 属于兼性厌氧菌 因此 便于用来研究细胞呼吸的不同方式 如图是某研究性学习小组为了探究醉母菌的细胞呼吸类型而 设计的实验装置 酵母菌利用葡萄糖作为能源物质 下列有关实验装置和结果的分析 不正确的 是 6 A 通过装置 1 液滴向左移动 能探究出酵母菌只进行有氧呼吸 B 用水代替 NaOH 溶液设置装置 2 通过装置 2 液滴的移动情况可以探究出酵母菌是否进行 无氧呼吸 C 用水代替 NaOH 溶液设设置装置 2 如果装置 1 中液滴左移 装置 2 中液滴右移 说明醉 母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 D 通过装置 1 液滴移动情况仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸 例 2 测定与确认某生物的呼吸类型 应设置两套呼吸装置 两套呼吸装置中的单一变量为 NaOH 与蒸馏水 即用等量的蒸馏水取代 实验组的 NaOH 溶液 其他所有项目均应一致 加蒸馏水的装置内气压变化应由 CO2 与 O2 共同决 定 两套装置可如右图所示 当然 此时仍有必要设置另一组作误差校正之用 结果与分析 若装置 1 液滴左移 装置 2 液滴不动 则表明所测生物只进行有氧呼吸 因有氧呼吸产 CO2 量 与耗 O2 量相等 若装置 1 液滴不动 装置 2 液滴右移 则表明所测生物只进行无氧呼吸 因无氧呼吸只产 CO2 不耗 O2 若装置 1 液滴左移 装置 2 液滴右移 则表明该生物既 进行有氧呼吸 又进行无氧呼吸 装置 1 与装置 2 液滴均左移 则呼吸过程中 O2 吸收量大 于 CO2 释放量 呼吸底物中可能有脂质参与 例 3 图二表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下 CO2 的释放量和 O2 吸收量的变化 请 据图回答 1 在外界氧浓度 10 以下时 该器官的呼吸作用方式是 2 说明无氧呼吸强度与 O2 浓度之间的关系 3 实线和虚线接近相交于 C 点 对于 B C 点 以下叙述正确的有 A C 时 植物既进行无氧呼吸 又进行有氧呼吸 B C 点时 植物只进行有氧呼吸 此时无氧呼吸被完全抑制 C B 点时 无氧呼吸强度最弱 D B 点时 植物呼吸作用最弱 4 AB 段表示 CO2 释放量减少 其原因是 5 图中阴影部分的面积代表 6 当外界氧浓度为 4 5 时 该器官 CO2 的释放量相对值为 0 6 而 O2 的吸收量相对值为 0 4 此时 无氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的 倍 7 由此可见 保存水果 蔬菜 应 A 控制空气流通 使氧气浓度保持应在 10 B 控制空气流通 使氧浓度保持在 5 C 不让空气流通 抑制有氧呼吸 D 保持通风良好 抑