新教材高中生物必修一第5章微專題(三)光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系、曲線模型及相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、微專題(三)光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系、曲線模型及相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一、光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系.光合作用與細(xì)胞呼吸在物質(zhì)和能量上的聯(lián)系C02；。2；Hq：ATP：ADP + Pi：NADP。Cs；C3； (CH2O)：丙酮 酸：聞。(1)物質(zhì)方而C g返(CHzO)鯉里魁二幽丙酮酸學(xué)媽邈三姆0：坨。3。2有氧呼吸第三哂七6H： H2ONADPH(CH2O)有氧呼吸第一, 二階段-(H有氧呼吸第三階黑歷。能量方而：光能照 ATP和NADPH中的能量幽CH9)中的能量緲幽熱能ATP中的能量一各項(xiàng)生命活動(dòng).微觀辨析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系（以光合速率大于呼吸速率為例）項(xiàng)目表示方法（單位：gc

2、m”.h |）呼吸速率線粒體釋放CO2量。川）；黑暗條件下細(xì)胞 （植物體）釋放C02量（葡萄糖消耗量）線粒體吸收。2量（川）；黑暗條 件下細(xì)胞（植物體）吸收02量凈光合速率細(xì)胞（植物體）吸收的CO2量（陽2）：植物（葉 片）積累前萄糖量細(xì)胞（植物體）釋放的量（，?2）真正（總）光 合速率葉綠體利用、固定CO?量?3或（，川+，2）； 植物（葉綠體）產(chǎn)生前萄糖量葉綠體產(chǎn)生、釋放O2量3或（用+ 2）2如圖表示溫度對某種植物在光照下和黑暗中CO2吸收量和釋放量（單位：n】g/h）的影響情況。已知除了溫度變化之外，丈他環(huán)境條件（如 光照強(qiáng)度等）不變，下列說法正確的是（）A.根據(jù)圖中曲線，無法確定細(xì)胞

3、呼吸的最適溫度B.光照下CO?的吸收量表示光合作用所需的CO?量C.圖中a點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等D.環(huán)境溫度超過25 C時(shí)，植物體內(nèi)有機(jī)物的量會減少答案A解析 隨著溫度的上升，黑暗中co?釋放量不斷增大，所以根據(jù)圖中曲線，無法確定細(xì)胞呼 吸的最適溫度，A正確；光照下C02吸收量是凈光合速率,表示光合作用所需的CO2 -細(xì) 胞呼吸釋放的CO?量，B錯(cuò)誤；由于虛線表示凈光合速率，實(shí)線表示呼吸速率，所以a點(diǎn)不 能表示光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，C錯(cuò)誤；環(huán)境溫度超過25 C時(shí)，凈光合速率有所 減小，但仍大于0 ,所以植物體內(nèi)有機(jī)物的量仍在增加，D錯(cuò)誤。二、自然環(huán)境及密閉容器中光合作用

4、變化的模型.自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用曲線(Da點(diǎn)：凌晨3時(shí)4時(shí)，溫度降低，細(xì)胞呼吸減弱，CO?釋放量減少。(2)b點(diǎn)：上午6時(shí)左右，有微弱光照，開始進(jìn)行光合作用。(3)bc段(不含b、c點(diǎn))：光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。(4)c點(diǎn)：上午7時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。(5)ce段(不含c、e點(diǎn))：光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。(6)d點(diǎn)：溫度過高，部分氣孔關(guān)閉，出現(xiàn)光合“午休”現(xiàn)象。(7)e點(diǎn)：下午6時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。ef段(不含e、f點(diǎn))：光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。(9)fg段：沒有光照，光合作用停止，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。(10)積累有機(jī)物時(shí)間段：ce段。(

5、11)制造有機(jī)物時(shí)間段：bf段。(12)消耗有機(jī)物時(shí)間段：Og段。(13)一天中有機(jī)物積累最多的時(shí)間點(diǎn)：e點(diǎn)。(14)一晝夜有機(jī)物的積累量表示為:SiSz-S3(Sis S2、S3表示面積)。.密閉環(huán)境中一晝夜CO2和含量的變化(1)光合速率等于呼吸速率的點(diǎn)：c、E。(2)圖甲中N點(diǎn)低于虛線，該植物一晝夜表現(xiàn)為生長，其原因是N點(diǎn)低于M點(diǎn)，說明一晝夜 密閉容器中CCh含量減少，即總光合量大于總呼吸量，植物生長。(3)圖乙中N點(diǎn)低于虛線，該植物一晝夜不能生長，其原因是N點(diǎn)低于M點(diǎn)，說明一晝夜密 閉容器中02含量減少，即總光合量小于總呼吸量，植物不能生長。夏季晴朗的一天，甲、乙兩株同種植物在相同條件

6、下CO?吸收速率的變化如圖所示。下列說法正確的是（）A.甲植株在a點(diǎn)開始進(jìn)行光合作用B.乙植株在e點(diǎn)有機(jī)物積累量最多C.曲線bc段和de段下降的原因相同D.兩曲線bd段不同的原因可能是甲植株氣孔沒有關(guān)閉答案D解析 分析圖示可知，這一天的6 : 00（甲曲線的a點(diǎn)）和18 ： 00左右，甲、乙兩植株光合作 用吸收CO2的速率和細(xì)胞呼吸釋放CO2的速率相等；在6 ： 00之前，甲、乙兩楂株的光合作 用已經(jīng)開始，但光合作用強(qiáng)度比細(xì)胞呼吸強(qiáng)度弱，A錯(cuò)誤；在18時(shí)后，甲、乙兩植物的光合 作用速率開始小于細(xì)胞呼吸速率，有機(jī)物的積累最多的時(shí)刻應(yīng)為18 ： 00時(shí)，e點(diǎn)時(shí)有機(jī)物的 積累量已經(jīng)減少，B錯(cuò)誤；圖示

7、曲線的bc段下降的主要原因是部分氣孔關(guān)閉導(dǎo)致葉肉細(xì)胞 內(nèi)CO?濃度降低，de段下降的原因是光照強(qiáng)度減弱，光反應(yīng)產(chǎn)生NADPH和ATP的速率 減慢，這兩段下降的原因不相同，C錯(cuò)誤；分析題圖可知，甲植株不存在光合“午休”現(xiàn)象， 乙植株存在光合“午休”現(xiàn)象，可能的原因是甲植株氣孔沒有關(guān)閉，D正確。將一植株放在密閉玻璃罩內(nèi)，置于室外一晝夜，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）A.圖甲中的光合作用開始于C點(diǎn)之前，結(jié)束于F點(diǎn)之后B.到達(dá)圖乙中的d點(diǎn)時(shí)，玻腐罩內(nèi)的CO?濃度最高C.圖甲中的F點(diǎn)對應(yīng)圖乙中的g點(diǎn)D.經(jīng)過這一晝夜之后，植物體的有機(jī)物含量會增加答案C解析 圖甲中的C、F點(diǎn)表明光合作用速率

8、等于細(xì)胞呼吸速率，根據(jù)相應(yīng)的時(shí)間可知，與圖乙中的d、h點(diǎn)相符，即C點(diǎn)對應(yīng)d點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)對應(yīng)h點(diǎn)，故C錯(cuò)誤。三 測定光合速率和呼吸速率的方法. “裝置圖法”測定光合速率與呼吸速率(1)測定裝置(2)測定方法及解讀測定呼吸速率(裝置甲) a,裝置甲烷杯中放入適宜濃度NaOH溶液用于吸收CO2ob.玻璃鐘罩遮光處理，以排除光合作用的干擾。c.置于適宜溫度環(huán)境中。d.紅色液滴向左移動(dòng)（用紅色液滴單位時(shí)間內(nèi)向左移動(dòng)的距離代表呼吸速率）。測定凈光合速率（裝置乙）a,裝置乙烷杯中放入適宜濃度的CO?緩沖液，用于保證容器內(nèi)CO?濃度恒定，滿足光合作 用需求。b.必須給予較強(qiáng)光照處理，且溫度適宜。c.紅色液滴向右移

9、動(dòng)（用紅色液滴單位時(shí)間內(nèi)向右移動(dòng)的距離代表凈光合速率）。根據(jù)“總（真正）光合速率=呼吸速率+凈光合速率”可計(jì)算得到總（真正）光合速率。物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，即用死亡 的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。.葉圓片稱重法測定單位時(shí)間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機(jī)物的變化量測定光合速率（S 為葉圓片而積）。凈光合速率=（z-y）/2S；呼吸速率=（x-y）/2S；總光合速率=凈光合速率+呼吸速率=（x+z2y）/2S。.黑白瓶法“黑白瓶”問題是一類通過凈光合作用強(qiáng)度和有氧呼吸強(qiáng)度推算總光合作用強(qiáng)度的試

10、題，其 中“黑瓶”不透光，測定的是有氧呼吸量；“白瓶”給予光照，測定的是凈光合作用量，可 分為有初始值與沒有初始值兩種情況，規(guī)律如下：規(guī)律1：有初始值的情況下，黑瓶中氧氣的減少量（或二氧化碳的增加量）為有氧呼吸量：白瓶 中氧氣的增加量(或二氧化碳的減少量)為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。規(guī)律2：沒有初始值的情況下，白瓶中測得的現(xiàn)有量與黑瓶中測得的現(xiàn)有量之差即總光合作 用量。.半葉法如圖所示，將植物對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)則留在光下進(jìn)行光合作用(即不做 處理)，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。一定時(shí)間后，在這兩部分葉片的對 應(yīng)部位截取同等面積的葉片，分別烘干

11、稱重，記為Ma、Mb，開始時(shí)二者相應(yīng)的有機(jī)物含量 應(yīng)視為相等，照光后的葉片重量大于暗處的葉片重量，超過部分即為光合作用產(chǎn)物的量，再 通過計(jì)算可得出光合速率。某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置 若干組，室溫25 下進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)過程中裝置條件及結(jié)果的敘述錯(cuò)誤的是 ()A.若X溶液為CO?緩沖液并給予光照時(shí)，液滴移動(dòng)距離可表示凈光合作用強(qiáng)度大小B.若要測真正光合強(qiáng)度，需另加設(shè)一裝置遮光處理，X溶液為NaOH溶液C.若X溶液為清水并給予光照，光合作用大于細(xì)胞呼吸時(shí)，液滴右移D.若X溶液為清水并遮光處理，消耗的底物為脂肪時(shí)，液滴左移答案C解析 清水既不吸收和程放氧氣，也不吸收和釋放二氧化碳

12、，光合作用和細(xì)胞呼吸產(chǎn)生和程 放的02量和CO2量相等,液滴不移動(dòng)，C錯(cuò)誤。（2020.北京臨J11學(xué)校高一期末）某同學(xué)研究甲湖泊中某深度生物的光合作用和有氧呼吸強(qiáng)度。具體操作如下：取三個(gè)相同的透明玻璃 瓶a、b、c,將a先包以黑膠布，再包以鉛箔。用a、b、c三個(gè)瓶分別從待測深度的水體取水 樣，測定瓶中水體的氧含量。將a瓶、b瓶密封再沉入待測深度的水體，經(jīng)24小時(shí)后取出， 測兩瓶中氧含量，結(jié)果如圖所示。則24小時(shí)內(nèi)待測深度水體中生物光合作用和有氧呼吸的情 況是（）24小時(shí)內(nèi)待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是v mol/瓶24小時(shí)內(nèi)待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是(w-v)m。!/

13、瓶24小時(shí)內(nèi)待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量是k mol/瓶24小時(shí)內(nèi)待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量是(k-w)mol/瓶答案B解析24小時(shí)內(nèi)待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量為初始瓶溶解氧(w) - a瓶溶解氧(V),是(w - v)mol/瓶，A錯(cuò)誤、B正確；24小時(shí)內(nèi)待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧 氣量為凈光合量+呼吸量，是(k - v)mo瓶，C、D錯(cuò)誤。1.如圖是生物體內(nèi)能量供應(yīng)及利用的示意圖，下列說法錯(cuò)誤的是()a過程一定伴隨O?的釋放，d過程不需要。2的直接參與a過程產(chǎn)生的ATP和NADPH可用于b過程中C3的還原a、c中合成ATP所需的能量來源不同c過程葡

14、萄糖中的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)移到ATP中答案D解析 細(xì)胞呼吸c(diǎn)過程葡萄糖中的化學(xué)能只有少部分轉(zhuǎn)移到ATP中大部分以熱能形式散失，D錯(cuò)誤。2.長葉刺葵是一種棕桐科植物，下圖為某研究小組在水分充足的條件下測得長葉刺葵24小 時(shí)內(nèi)光合作用強(qiáng)度的曲線，下列有關(guān)曲線的描述錯(cuò)誤是（）A.曲線a表示總光合作用強(qiáng)度，曲線b表示凈光合作用強(qiáng)度10： 00以后曲線b下降的原因是與光合作用有關(guān)的酶對溫度不敏感所致14： 00以后a、b均下降的原因是光照強(qiáng)度減弱D.大約18： 00時(shí)有機(jī)物積累量最大答案B解析10 ： 00以后圖中曲線b吸收CO?速率下降，但是CO2的消耗量增加，說明此時(shí)是因?yàn)楹粑俾始涌煲鸬?，B錯(cuò)誤。3.

15、如圖甲為光合作用最適溫度條件下，植物光合速率測定裝置圖，圖乙中a、b為測定過程 中某些生理指標(biāo)相對量的變化。（注：植物細(xì)胞呼吸的最適溫度高于光合作用）下列說法錯(cuò)誤 的是（）A.圖甲裝置在較強(qiáng)光照下有色液滴向右移動(dòng)，再放到黑暗環(huán)境中有色液滴向左移動(dòng)B.若將圖甲中的CO?緩沖液換成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaOH溶液，其他條件不變，則植物幼苗 葉綠體產(chǎn)生NADPH的速率將不變C. 一定光照條件下，如果再適當(dāng)升高溫度，真正光合速率會發(fā)生圖乙中從b到a的變化， 同時(shí)呼吸速率會發(fā)生從a到b的變化D.若圖乙表示圖甲植物光合速率由a到b的變化，則可能是適當(dāng)提高了 CO?緩沖液的濃度 答案B解析 將圖甲中的CO?緩沖

16、液換成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaOH溶液，裝置內(nèi)的二氧化碳全g蹶 氫氧化鈉吸收，光合作用的原料只能來自植物自身細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳，光合速率下降, 暗反應(yīng)會抑制光反應(yīng)的進(jìn)行,故植物幼苗葉綠體產(chǎn)生NADPH的速率將減小,B錯(cuò)誤。4.某同學(xué)欲測定植物葉片葉綠體的光合速率，做如圖所示實(shí)驗(yàn)：在葉柄基部做環(huán)剝處理（僅 限制葉片有機(jī)物的輸入和輸出），于不同時(shí)間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1 cm?的葉圓 片烘干后稱其重量，M處的實(shí)驗(yàn)條件是下午16時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光3小時(shí)，則測得葉 片葉綠體的光合速率是（單位：g-cm2h-1不考慮取葉圓片后對葉片生理活動(dòng)的影響和溫度 微小變化對葉片生理活動(dòng)的影響）（）A

17、. (3y2zx)/6 B. (3y2zx)/3C. (2yxz)/6 D. (2yxz)/3答案A解析 分析題意可知，上午10時(shí)到下午16時(shí)之間的6個(gè)小時(shí)，植物既進(jìn)行光合作用，也進(jìn)行細(xì)胞呼吸，因此其重量變化表示的是凈光合作用量，則凈光合速率=凈光合作用量/6二(y -x)/6 ；而M處的實(shí)驗(yàn)條件是下午16時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光3小時(shí)，此時(shí)葉片只進(jìn)行細(xì)胞 呼吸，因此可以計(jì)算出呼吸速率二(y- z)/3 ；因此總光合速率=凈光合速率十呼吸速率=(y- x)/6 + (y - z)/3 = (3y - 2z - x)/60.某研究小組采用“半葉法”對番茄葉的光合速率進(jìn)行測定。將對稱葉片的一部分(A

18、)遮光, 另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射 6小時(shí)后，住A、B的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為Ma、Mb，獲得 相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計(jì)算出該葉片的光合速率，其單位是mg/(dnRh)。請分析回答下列問題：（DMa表示6小時(shí)后葉片初始質(zhì)量一細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗量；Mb表示6小時(shí)后 （）+（L細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗量。（2）若 M = MbMa,則 M 表示 o（3）總光合速率的計(jì)算方法是.（4）本方法也可用于測定葉片的呼吸速率，寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：答案（1）葉片初始質(zhì)量光合作用有機(jī)物的總產(chǎn)量（2）B葉片被截取部分在6小時(shí)內(nèi)光合作 用合成的

19、有機(jī)物總量（3）M值除以時(shí)間再除以面積即截取面積X時(shí)間）（4）將在測定葉 片的相對應(yīng)部分切割的等面積葉片分開，一部分立即烘干稱重，另一部分在黑暗中保存幾小 時(shí)后再烘干稱重，根據(jù)二者干重差即可計(jì)算出葉片的呼吸速率解析（DA部分遮光處理，植物葉肉細(xì)胞只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，因此Ma表示6小時(shí)后：葉片初始質(zhì)量-細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗量；B部分不做處理，植物葉肉細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行細(xì)胞呼吸和光合作用，因此Mb表示6小時(shí)后：葉片初始質(zhì)量+光合作用有機(jī)物的總產(chǎn)量-細(xì)胞呼吸有 機(jī)物的消耗量。根據(jù)第題可知，M=Mb - Ma =（葉片初始質(zhì)量十光合作用有機(jī)物的總產(chǎn)量-細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗量）-（葉片初始質(zhì)量-細(xì)胞呼吸有機(jī)物的

20、消耗量）二B葉片被截取部分在6小時(shí)內(nèi) 光合作用合成的有機(jī)物總量。（3）真正光合速率的大小可用單位時(shí)間、單位葉面積所消耗的CO?或產(chǎn)生的02表示,亦可用 單位時(shí)間、單位葉面積所制造的干物質(zhì)量表示。因此真正光合速率=截取面積X時(shí)間）。（4）將在測定葉片的相對應(yīng)部分切割的等面積葉片分開，一部分立即烘干稱重，另一部分在暗 中保存幾小時(shí)后再烘干稱重，根據(jù)二者干重差即可計(jì)算出葉片的呼吸速率。.將一株小麥密閉在無色玻璃鐘罩內(nèi)（鐘罩體積為VL）,在室內(nèi)調(diào)溫至25 ,給予恒定適宜 的光照60 min,然后遮光處理60 min。全程用CO2傳感器測定鐘罩內(nèi)CO?濃度的變化，得到 圖2曲線。若要獲得小麥的真正光合速率，（填“需要”或“不需要”）另設(shè)對照組。60 min小麥的真正光合速率為 pmol CO2/（VLh）（VL是鐘罩體積）。 TOC o 1-5 h z （2）實(shí)驗(yàn)10 min時(shí)，小麥葉肉