第13讲 光合作用与呼吸作用速率的测定及曲线图的解题策略.DOCVIP

第13讲高考必考题突破讲座(三)光合作用与呼吸作用速率的测定及曲线图的解题策略题型特点考情分析命题趋势细胞呼吸和光合作用是生物界最基本的代谢生理过程，多年来是高考的必考内容。以选择题和实验题的形式对细胞呼吸及光合作用过程的综合考查尤其突出，题目多以曲线、图表、实验为载体2017，江苏卷，29T2016，全国卷，30T2015，安徽卷，29T2015，北京卷，31T光合作用与细胞呼吸的过程及影响因素仍是2018年高考的重点，几乎每年都有涉及。常以曲线、图表或生产生活实践为载体进行考查，也可能以实验分析题和实验设计题形式考查，选择题和非选择题均有可能出现分值：616分1微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速率大于呼吸速率为例)项目表示方法呼吸速率线粒体释放CO2量(m1)；黑暗条件下细胞(植物体)释放CO2量(葡萄糖消耗量)线粒体吸收O2量(n1)；黑暗条件下细胞(植物体)吸收O2量净光合速率细胞(植物体)吸收的CO2量(m2)；植物(叶片)积累葡萄糖量细胞(植物体)释放的O2量(n2)真正光合速率叶绿体利用、固定CO2量m3或(m1m2)；植物(叶绿体)产生葡萄糖量叶绿体产生、释放O2量n3或(n1n2)2.常考曲线分析以测定的CO2吸收量与释放量为指标总光合作用速率与呼吸速率曲线交点解读总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率呼吸速率，此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。3理解光合作用、呼吸作用关系中常考术语及含义有利于曲线分析条件题目中常见的关键语句所指的含义光照条件下植物“产生”的O2量或植物“合成”的有机物的量实质上是在叶绿体中产生的量，即光合作用总量或真光合作用量植物“释放”的O2量或植物“积累”的有机物的量实质上是净光合作用量，即光合作用总量呼吸作用消耗量植物“吸收”的CO2量实质上是净光合作用量黑暗条件下植物“释放”的CO2量实质上是呼吸作用释放量植物“吸收”的O2量实质上是呼吸作用吸收量关系式光合作用实际产O2量实测的O2释放量呼吸作用消耗的O2量光合作用实际CO2消耗量实测的CO2吸收量呼吸作用释放的CO2量光合作用葡萄糖积累量光合作用产生葡萄糖量呼吸作用消耗葡萄糖量解题方法1对于细胞呼吸(1)概念法，依据反应物和生成物的种类和数量分析判断细胞呼吸方式。(2)曲线模型法，以酵母菌细胞呼吸强度随O2浓度变化曲线为模型进行分析。(3)比较反应式，对有氧呼吸与无氧呼吸反应式进行分析，得出产生CO2与消耗O2、C6H12O6量的比例关系。2光合作用、呼吸作用曲线分析(1)过程分析法：结合教材P103光合作用图解分析光合作用曲线中各点的含义。(2)模型法：通过建立类似教材P106拓展题1的典型曲线模型理解净光合作用、真光合作用。(3)分段分析法：明确曲线上特殊点的含义、曲线走势如何随条件的改变而改变。答题步骤1读题，理解题意。2运用学过的知识，见过的类似习题建立条件与现象之间的联系。3尝试对题目进行解析(1)题目告诉了什么，大致考什么。(2)解释此种条件为何出现此种现象。(3)洞察出题者的意图。规范答题1非选择题中文字叙述类的题目语言表述清楚规范。例如：(1)书写细胞呼吸的反应式等要注意“”，能量、条件、酶等不能遗漏。(2)表述突然停止光照，C3化合物含量短时间变化时，要注意因果关系，逻辑清晰。2认真审题，不因细节而失分。例如：(1)光合作用曲线分析中要看清纵坐标是CO2吸收量还是产生量。(2)CO2对光合速率的影响曲线中，注意起点是在坐标原点，还是在x轴上。(3)题干是问制造的有机物，还是积累的有机物。光合作用、呼吸作用速率的测定能较好地考查学生的实验分析能力，光合作用与呼吸作用曲线的考查更能检测学生对两大基础代谢的过程及现象的理解，有较好的区分度，能实实在在地检测考生运用知识分析问题的能力，因此受出题者青睐。该部分内容有如下命题角度。角度一有关细胞呼吸的探究1教材中酵母菌呼吸方式探究实验注意事项(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。2呼吸状况探究类实验材料的选择(1)若探究种子呼吸状况则不必遮光，但需死种子作为对照。(2)若探究植株(或幼苗)呼吸状况，应做遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置同种状况但已死亡的植株或幼苗作为对照。角度二对植物的“三率”及真光合作用、净光合作用的理解1植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”。如下图中n值为净光合速率(虚线表示)，n值总光合速率呼吸速率。2解答与呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息(1)光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起，可作为呼吸强度指标。(2)光照下吸收CO2量应为净光合量。(3)光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。3三率：呼吸速率，净光合速率，真光合速率。例1 如图是测定发芽种子的细胞呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖)，装置1、2中分别放入等量的发芽种子，装置3中为等量的煮熟种子。若装置1左移10 cm，装置2右移12 cm，装置3右移2 cm，则有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的相对比值为(C)A65B56C25D52解析装置3为对照实验，其右移2 cm，则可判断装置1实际左移12 cm(呼吸消耗的O2量)、装置2实际右移10 cm(细胞呼吸释放的CO2量与有氧呼吸消耗的O2量的差值，即无氧呼吸释放的CO2量)，则有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量的比例1210，两者消耗的葡萄糖的相对比值为(126)(102)25，C项正确。1(2015海南卷)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是(D)A植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能B叶温在3650 时，植物甲的净光合速率比植物乙的高C叶温为25 时，植物甲的光合作用与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的D叶温为35 时，甲、乙两种植物的光合作用与呼吸作用强度的差值均为0解析据图可知，叶温为35 时，甲、乙两种植物的光合作用与呼吸作用强度的差值即净光合速率相等，都大于0，D项错误。课时达标第13讲1图1表示某植物叶肉细胞内甲、乙两个重要生理过程中C、H、O的变化(其中数字代表过程，A、B、C代表物质)；图2表示当光照和CO2浓度足够的条件下，温度对该植物光合作用和呼吸作用的影响，其中实线表示光照时CO2的消耗量，虚线表示黑暗时CO2的产生量。请据图回答：(1)图1中，甲过程发生的场所为_叶绿体_，该生理过程的能量变化为_光能活跃的化学能稳定的化学能_。乙过程中A消耗于该过程的第_三_阶段，其发生的场所为_线粒体内膜_。乙过程产生的水，其氢的来源是_葡萄糖和水_(不考虑中间产物)。(2)图1中，若甲过程其他条件不变，光照由强变弱，则短时间内中间产物C3的含量将_增加_(填“增加”“减少”或“不变”)。(3)由图2可知，与_光合_作用有关的酶对高温更为敏感，相关酶的作用机理是_降低化学反应的活化能_。(4)若昼夜不停地光照，图2植物在温度为_30_条件下，生长状况达到最佳。若在此温度条件下，每天交替进行12 h光照、12 h黑暗处理，则该植物在24 h内积累的葡萄糖为_16.4_mg(保留小数点后一位)。解析图1中表示光合作用的光反应阶段，表示暗反应中C3的还原，表示有氧呼吸的第三阶段，表示有氧呼吸的第一、二两个阶段。A为氧气，B为C3。(1)甲过程为光合作用，其场所在叶绿体，能量变化为光能活跃的化学能稳定的化学能。乙过程为呼吸作用，氧气参与有氧呼吸第三阶段，发生的场所为线粒体内膜。有氧呼吸过程中氢来源于葡萄糖和水。(2)光照强度减弱，光反应减弱，光反应产生的H和ATP减少，C3还原减少，则C3剩余量增加。(3)由图2可知，与光合作用有关的酶对高温更为敏感，相关酶的作用机理是降低化学反应的活化能。(4)由图可知，在温度为30 条件下，净光合速率最大为835 mg/h，若每天交替进行12 h光照、12 h黑暗处理，在24 h内积累的葡萄糖(83)1231244618016.4 mg。2下图甲曲线表示在温度为25 (该温度是该作物光合作用的最适温度)、水分和无机盐均适宜的条件下，温室内光照强度与作物光合速率的关系；图乙是某同学探究影响植物光合速率因素的实验装置。试回答下列问题：(1)图甲曲线中，当光照强度为B时，叶肉细胞中产生ATP的场所有_细胞质基质、线粒体和叶绿体(类囊体薄膜上)_，叶绿体吸收CO2的量等于_ab_；当光照强度为A时，叶绿体吸收CO2的量等于_a_，叶绿体中消耗CO2的场所是_叶绿体基质_。(2)图甲曲线中，当光照强度EB时，增大光合速率的主要措施是_增大光照强度(增加CO2浓度)_；当BEC时，可采取_遮光(遮阴)_措施，保证作物的最大光合速率。若遇阴天，温室需补光，选用_红光或蓝紫_光最有效。(3)已知该植物呼吸作用的最适温度为30 ，在其他条件不变的情况下，将温度调节到30 ，图甲曲线中a点将向_下_移动，b点将向_下_移动。(4)图乙装置中隔在灯与试管之间的盛水玻璃柱的作用是_吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温产生影响_。(5)若实验中每隔5 min改变一次试管与玻璃柱之间的距离，随着距离的增加，气泡产生速率下降，产生这一结果的原因是：_光照强度减弱，光合作用产生的O2减少_；_水中CO2的含量逐渐下降，光合作用产生的O2减少_。(6)为了探究光照强度对光合速率的影响，利用图乙装置进行实验的设计思路：_用多组相同装置，只改变灯泡功率(或只改变试管与光源之间的距离)，进行对照实验_。解析(1)图甲曲线中，当光照强度为B点时，此时细胞中既进行光合作用，也进行呼吸作用，所以叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。叶绿体吸收CO2的量为光合作用总量，等于净光合作用量呼吸量，即ab。当光照强度为A时，光合作用呼吸作用，叶绿体吸收CO2量等于a，消耗CO2的场所是叶绿体基质。(2)曲线中，当光照强度E光饱和点B点时，增大光合速率的主要措施是增大光照强度；当BES2S4，则该植物在这两昼夜内_不能_(填“能”或“不能”)生长。(5)将该植物放在常温下暗处理2 h，质量减少2 mg，再用适当光照射2 h，测其质量比暗处理前增加6 mg，则该植物的实际光合速率是_5_mg/h。解析(1)光合作用产生的O2中的氧全部来自水，产生的有机物中的氧来自CO2。(2)由于t2时刻光照强度已经充足，故增加光照强度，光合速率不变。根据t3时提高CO2浓度光合速率提高，说明t2t3的限制性因素主要是CO2浓度。t4光照停止，C3还原后的直接产物(C6H12O6)的含量会减少。(3)图乙DE段只进行细胞呼吸，其波动的影响因素主要是温度。第二天中I点光合作用细胞呼吸，I点之后光合作用S2S4(有机物积累量)，故这两昼夜内植物不能生长。(5)由暗处理知呼吸速率221 mg/h；光照后比暗处理前增加6 mg，所以光照2 h内植物重量增加量628 mg，可计算知净光合速率824 mg/h，则实际光合速率145 mg/h。5阳光穿过森林会在地上投下“光斑”，如图显示了生长旺盛的某植物的一片叶子在“光斑”照耀前后的光合作用过程中吸收CO2和释放O2的情况。请据图分析回答：(1)图中_甲_(填“甲”或“乙”)代表O2释放速率。请写出判断理由_光斑开始时，O2释放速率迅速增加；光斑移开时，O2释放速率迅速下降(写出一条即可，或释放速率随光斑的改变而迅速改变)_。(2)A点以后植物是否继续进行光合作用？_是_。请说明理由。_A点后植物叶片依然在吸收CO2和释放O2_。(3)图中A点以后叶绿体中_C3_(填“C3”或“C5”)含量会暂时增加，此时ATP的移动方向是_从叶绿体类囊体薄膜移向叶绿体基质_。(4)若对该植物作如下处理：(甲)持续光照10分钟，再黑暗处理10分钟；(乙)光照5秒后再黑暗处理5秒，连续交替进行20分钟。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植物所制造的有机物总量是：甲_少于_乙(填“多于”“少于”“等于”或“无法确定”)。原因是_随着光照和黑暗的交替进行，(乙)光下产生的H和ATP能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量_。解析(1)图中光斑开始时，甲的释放速率迅速增加；光斑移开时，甲的释放速率迅速下降，因此甲代表O2释放速率。(2)A点后植物叶片依然在吸收CO2和释放O2，说明叶片仍在进行光合作用。(3)图中A点以后，光反应停止，光反应产生的ATP和H含量下降，导致暗反应中C3还原受阻，因此叶绿体中C3化合物含量会暂时增加，此时ATP的移动方向是从类囊体薄膜(光反应)移向叶绿体基质(暗反应)。(4)甲情况下光反应产生的大量的H和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。相当于甲只进行了10分钟的暗反应，而乙相当于进行了20分钟，所以乙制造的有机物比甲多。6为了解培养条件对试管苗光合速率和呼吸速率的影响，以期对生产起指导作用，科研人员从葡萄试管苗顶部向下依次剪取带叶茎段，分别采用不同光照强度(光照强度为120)和温度(容器内温度为25 )进行实验，结果如图，请分析回答：(1)图1表明，随着光照强度增加，叶片净光合速率增加，这是由于光照增强，光反应产生的_H和ATP_增多，直接导致暗反应中_C3的还原_(过