提能點(diǎn)(二)　掌握光合作用與細(xì)胞呼吸相關(guān)曲線的分析方法

提能點(diǎn)(二)掌握光合作用與細(xì)胞呼吸

相關(guān)曲線的分析方法(一)光合速率與呼吸速率的表示方法及關(guān)系曲線1.表觀光合速率、真正光合速率及呼吸速率的表示方法項(xiàng)目表示方法表觀光合速率O2的釋放量、CO2的吸收量、有機(jī)物的積累量真正光合速率O2的產(chǎn)生量、CO2的固定量、有機(jī)物的制造量呼吸速率(黑暗中測(cè)量)CO2的釋放量、O2的吸收量、有機(jī)物的消耗量2.光合作用與細(xì)胞呼吸相關(guān)曲線解讀與分析[模型一]

解讀：①曲線Ⅰ：呼吸量；②曲線Ⅲ：總光合量；③曲線Ⅱ：凈光合量，即Ⅱ＝Ⅰ－Ⅲ；④交點(diǎn)D對(duì)應(yīng)E點(diǎn)，此時(shí)凈光合量為“0”；⑤B點(diǎn)為植物生長(zhǎng)最快點(diǎn)。[模型二]

解讀：①曲線a：總光合強(qiáng)度；②曲線b：呼吸強(qiáng)度；③a－b：凈光合強(qiáng)度或干物質(zhì)量；④交點(diǎn)F：光合強(qiáng)度＝呼吸強(qiáng)度，此時(shí)凈光合速率為0，植物不能生長(zhǎng)，相當(dāng)于模型一中的D點(diǎn)和E點(diǎn)[模型三]

解讀：①曲線c：凈光合強(qiáng)度；②曲線d：呼吸強(qiáng)度；③c＋d：總光合強(qiáng)度；④交點(diǎn)G：凈光合強(qiáng)度＝呼吸強(qiáng)度，此時(shí)植物仍能生長(zhǎng)，直至曲線與橫軸相交，使得凈光合量降為0時(shí)，才與模型一中D、E點(diǎn)相當(dāng)。(二)氣體變化量典型曲線1.晴朗夏日一天的氣體變化曲線曲線模型曲線解讀此類圖示中，光合速率＝呼吸速率的值均為曲線與橫軸的交點(diǎn)，如圖中的b點(diǎn)與c點(diǎn)；橫軸以上曲線表示光合速率>呼吸速率，橫軸以下曲線表示光合速率<呼吸速率(或只進(jìn)行呼吸作用)2.密閉容器中氣體變化曲線曲線模型曲線解讀此類圖示中，光合速率＝呼吸速率均為曲線拐點(diǎn)，如圖1(d、e點(diǎn))和圖2(f、g點(diǎn))所示；縱軸為CO2的含量時(shí)，終點(diǎn)高于起點(diǎn)(N>M)，有機(jī)物的消耗大于制造，反之(N<M)，積累有機(jī)物，植株生長(zhǎng)；縱軸為O2的含量時(shí)，終點(diǎn)高于起點(diǎn)(N>M)，有機(jī)物的制造大于消耗，植株生長(zhǎng)，反之(N<M)，無有機(jī)物積累，植株無法生長(zhǎng)[例2]

如圖為與光合作用有關(guān)的幾種曲線關(guān)系，相關(guān)表述正確的是(

)A.圖甲中有機(jī)物制造量最大時(shí)的溫度為25℃B.若圖乙中a、b均為光補(bǔ)償點(diǎn)，則a、b的凈光合速率相等C.圖丙中a點(diǎn)不會(huì)隨著環(huán)境條件的變化而發(fā)生移動(dòng)D.若甲、乙、丙、丁為同一植物，則四圖中的a點(diǎn)含義相同[答案]

B[解析]有機(jī)物制造量為真正光合速率，圖甲中溫度為25℃時(shí)有機(jī)物的制造量大約為2＋3.5＝5.5(mg/h)，a點(diǎn)值約為3＋3＝6(mg/h)，故圖甲中有機(jī)物制造量最大時(shí)的溫度不是25℃，A錯(cuò)誤；圖乙中a點(diǎn)溫室CO2濃度最高，b點(diǎn)溫室CO2濃度最低，a、b兩點(diǎn)的呼吸速率等于光合速率，則a、b的凈光合速率相等均為0，B正確；若圖丙是在最適溫度條件下測(cè)得，則當(dāng)溫度升高或降低時(shí)，相關(guān)酶活性可能下降，光合速率降低，a點(diǎn)會(huì)右移，C錯(cuò)誤；若甲、乙、丙、丁為同一植物，則乙、丙、丁的a點(diǎn)含義相同，都表示凈光合速率為0，圖甲中a點(diǎn)的含義是凈光合速率與呼吸速率相同，其凈光合速率不為0，D錯(cuò)誤。模型法突破光合作用與細(xì)胞呼吸綜合曲線分析題|思|維|建|模|模型構(gòu)建對(duì)光合作用分析時(shí)，常涉及曲線變化分析，針對(duì)此類題目可利用模型與建模思維構(gòu)建光合作用的關(guān)系圖，設(shè)置一條氣體體積(或有機(jī)物含量)不變的“不增不減”中軸線，如下圖所示，此時(shí)的含義是光合速率等于呼吸速率續(xù)表模型分析①以CO2為例，若環(huán)境中(特別是密閉環(huán)境)CO2濃度增加，往往是呼吸速率大于光合速率，或者僅進(jìn)行細(xì)胞呼吸；若CO2濃度下降，則光合速率大于呼吸速率。②以O(shè)2為例，若環(huán)境中(特別是密閉環(huán)境)O2濃度增加，光合速率肯定大于呼吸速率；若O2濃度下降，則往往是呼吸速率大于光合速率，或者僅進(jìn)行細(xì)胞呼吸3.(2023·湖州中學(xué)月考)將某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(

)|針|對(duì)|訓(xùn)|練|A.圖1中BC段較AB段CO2濃度增加減慢，是因?yàn)榈蜏厥怪参锖粑饔脺p弱B.圖1中D和H點(diǎn)時(shí)的光照強(qiáng)度是相同的，且分別對(duì)應(yīng)于圖2中的d和h點(diǎn)C.出現(xiàn)FG段與ef段的變化是因?yàn)闅饪钻P(guān)閉，葉片吸收CO2的量減少D.由圖所示的結(jié)果表明，該植株經(jīng)過這一晝夜之后，有機(jī)物含量有所增加答案：B

解析：圖1中的B點(diǎn)為凌晨，此時(shí)植物只進(jìn)行呼吸作用，凌晨氣溫下降，植物呼吸作用減弱，因此BC段較AB段CO2濃度增加減慢的原因是低溫使植物呼吸作用減弱，A正確；圖1中D和H點(diǎn)是光補(bǔ)償點(diǎn)，即光合速率等于呼吸速率，由于D和H點(diǎn)的溫度不一定相等，因此呼吸速率不一定相等，光合速率也不一定相等，所以光照強(qiáng)度不一定相同，B錯(cuò)誤；圖1中FG段與圖2中的ef段會(huì)出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，其變化的原因是部分氣孔關(guān)閉，葉片吸收CO2的量減少，C正確；圖1中比較A點(diǎn)和I點(diǎn)，I點(diǎn)的CO2濃度低于A點(diǎn)，說明植株的有機(jī)物含量有所增加，D正確。4.研究人員以植物甲(陽(yáng)生植物)和乙(陰生植物)為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖1和圖2所示。請(qǐng)回答下列問題：(1)圖1中，A點(diǎn)時(shí)，植物甲中的C3在有關(guān)酶的催化作用下，接受光反應(yīng)提供的能量并且被NADPH還原后，形成__________________。由A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度升高到B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度，并在此光照強(qiáng)度下光合速率達(dá)到穩(wěn)定的過程中，植物乙光合作用中C3的相對(duì)含量變化是______________________________________________。(2)植物的光補(bǔ)償點(diǎn)是植物光合作用CO2吸收量與植物細(xì)胞呼吸CO2釋放量相等時(shí)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度。由圖1和圖2可知，光補(bǔ)償點(diǎn)的大小可能因______________的不同而有差異。與陽(yáng)生植物相比較，陰生植物呼吸速率很低，很弱的光合作用就可以使植物光合作用CO2吸收量與植物細(xì)胞呼吸CO2釋放量相等，從而可以在____________的環(huán)境中存活下來。(3)圖2中，為驗(yàn)證在92μmol·m－2·s－1光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)的植物甲光補(bǔ)償點(diǎn)降低是由環(huán)境因素引起的，而非遺傳物質(zhì)的改變?cè)斐傻?，需在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)思路：____________________________________________________。解析：(1)圖1中，A點(diǎn)植物甲可以進(jìn)行光合作用，在光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH的作用下，在相關(guān)酶的催化作用下，C3被還原生成C5和有機(jī)物；由A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度升高到B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度，即光照強(qiáng)度增加，而光照強(qiáng)度增加會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生的AT和NADPH增加，進(jìn)而導(dǎo)致C3的還原增加，因此在此光照強(qiáng)度下光合速率達(dá)到穩(wěn)定的過程中，植物乙光合作用中C3的相對(duì)含量變化是先下降后上升最后趨于相對(duì)穩(wěn)定。(2)植物的光補(bǔ)償點(diǎn)是光合作用CO2吸收量與植物細(xì)胞呼吸CO2釋放量相等時(shí)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度，圖1和圖2顯示不同的植物呼吸速率不同，相同植物在不同的光照條件下凈光合速率的大小關(guān)系變化情況也不同，說明光補(bǔ)償點(diǎn)的大小可能因植物種類和生長(zhǎng)環(huán)境的不同而有差異。根據(jù)圖1分析，陰生植物的呼吸速率較陽(yáng)生植物低，且很弱的光合作用就可以使植物光合CO2吸收量與植物呼吸CO2釋放量相等，即弱光下就達(dá)到了光補(bǔ)償點(diǎn)，這樣可以使其在弱光的環(huán)境中生存下來。(3)圖2實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證在92μmol·m－2·s－1光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)的植物甲光補(bǔ)償點(diǎn)降低是由環(huán)境因素引起的，而非遺傳物質(zhì)的改變?cè)斐傻?，根?jù)實(shí)驗(yàn)的單一變量原則和對(duì)照性原則分析，在該基礎(chǔ)上需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，具體的思路為：收獲在92μmol·m－2·s－1光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)的植物甲種子種植，使其在92μmol·m－2·s－1光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)，一段時(shí)間后，在與圖2實(shí)驗(yàn)條件完全相同的條件下(重復(fù)上述實(shí)驗(yàn))，測(cè)其光補(bǔ)償點(diǎn)。答案：(1)有機(jī)物和C5[“糖類和C