高三一輪復(fù)習(xí)生物導(dǎo)學(xué)案微專題光合作用與細(xì)胞呼吸綜合提升(含三率測定)

微專題光合作用與細(xì)胞呼吸綜合提升(含三率測定)題型一、光合作用與細(xì)胞呼吸的內(nèi)在關(guān)系辨析1.光合氧呼吸的區(qū)別比較項(xiàng)目光合作用有氧呼吸物質(zhì)變化無機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物無機(jī)物能量變化光能穩(wěn)定的化學(xué)能(儲能)穩(wěn)定的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能及熱能(放能)實(shí)質(zhì)合成有機(jī)物,儲存能量分解有機(jī)物、釋放能量,供細(xì)胞利用場所葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體條件只在光下進(jìn)行有光、無光都能進(jìn)行2.光合作用與細(xì)胞呼吸三個層面上的聯(lián)系(1)過程聯(lián)系(2)物質(zhì)聯(lián)系(3)能量聯(lián)系3.光合作用與有氧呼吸中[H]、ATP的來源與去路專項(xiàng)訓(xùn)練1.(2022四川綿陽三診)細(xì)胞呼吸和光合作用過程中時刻進(jìn)行著物質(zhì)和能量代謝。下列關(guān)于細(xì)胞呼吸和光合作用過程中,[H]、ATP的產(chǎn)生和消耗的相關(guān)敘述,錯誤的是()A.無氧呼吸的第一階段產(chǎn)生[H],產(chǎn)生ATPB.有氧呼吸的第三階段消耗[H],產(chǎn)生ATPC.光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生[H],消耗ATPD.光合作用暗反應(yīng)階段消耗[H],消耗ATP2.下圖表示植物某個葉肉細(xì)胞代謝的過程,下列有關(guān)說法正確的是()A.魯賓和卡爾文用同位素標(biāo)記法證明了②過程釋放的氧氣來自水B.當(dāng)②過程產(chǎn)生氧氣的速率和⑨過程中消耗氧氣的速率相等時,說明該植物光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率C.紅光條件下類胡蘿卜素可通過②過程將光能轉(zhuǎn)化為ATP和[H]中活躍的化學(xué)能D.③過程所需的還原劑不可能來自⑧過程3.(2017全國Ⅱ)下圖是表示某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖。據(jù)圖回答下列問題。(1)圖中①②③④代表的物質(zhì)依次是、、、,[H]代表的物質(zhì)主要是。

(2)B代表一種反應(yīng)過程,C代表細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),D代表線粒體,則ATP合成發(fā)生在A過程,還發(fā)生在(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。

(3)C中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精,出現(xiàn)這種情況的原因是。

題型二、開放和密閉環(huán)境中CO2、O2含量晝夜變化狀況分析1.開放環(huán)境中植物光合速率與呼吸速率的曲線分析——特別關(guān)注24h內(nèi)有機(jī)物的“制造”“消耗”與“積累”注:c時CO2含量最高,e時CO2含量最低。2.密閉容器中一晝夜CO2濃度的變化曲線分析注:(1)圖中C、G兩點(diǎn)時整棵植株的光合速率=呼吸速率,此時植株既不向外界釋放CO2,也不向外界釋放O2。(2)進(jìn)行密閉裝置中CO2變化狀況描述時,務(wù)必與“初始值”作對比,只有終值小于初始值時,植物才能正常生長,否則不能正常生長。專項(xiàng)訓(xùn)練4.三倍體西瓜由于含糖量高且無子,備受人們青睞。下圖是三倍體西瓜葉片凈光合速率(Pn,以CO2吸收速率表示)與胞間CO2濃度(Ci)的日變化曲線,以下分析正確的是()A.與11:00相比,13:00葉綠體中合成C3的速率相對較高B.14:00后葉片的Pn下降,導(dǎo)致植株積累有機(jī)物的量開始減少C.17:00后葉片的Ci快速上升,導(dǎo)致葉片暗反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于光反應(yīng)速率D.葉片的Pn先后兩次下降,主要限制因素分別是CO2濃度和光照強(qiáng)度5.下圖是大棚番茄在24h測得的CO2含量和CO2吸收速率的變化曲線圖,下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.a時CO2釋放量減少可能是溫度降低使細(xì)胞呼吸減弱B.d時由于溫度升高,蒸騰作用過強(qiáng)使氣孔部分關(guān)閉,CO2供應(yīng)減少C.如果N點(diǎn)低于M點(diǎn),說明經(jīng)過一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量增加D.番茄通過光合作用制造有機(jī)物的時間是ce段6.兩株同種生長狀況基本相同的植物,分別置于透明的玻璃罩內(nèi),如圖甲、乙所示;在相同自然條件下,測得一晝夜中植物氧氣釋放速率分別如圖丙、丁曲線所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)AB段和CD段,引起曲線下降的主要環(huán)境因素分別是和。

(2)一晝夜中,裝置甲、乙中植物積累的有機(jī)物較多的是(填“甲”或“乙”)。

(3)裝置甲的植物葉綠體中,在14時C3含量比10時(填“高”或“低”)。

(4)圖丁中表示光合速率和呼吸速率相同的時刻是,E點(diǎn)到D點(diǎn)過程中植物體有機(jī)物含量變化過程是。

題型三、總光合速率、凈光合速率、呼吸速率及相關(guān)測定1.總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的常用表示方法(1)凈(表觀)光合速率與實(shí)際(總)光合速率宏觀與微觀水平分析注:m表示CO2,n表示O2。(2)“三率”判定關(guān)鍵詞名稱呼吸速率真正(總)光合速率凈光合速率主體線粒體葉綠體植物體或細(xì)胞O2吸收量(黑暗)產(chǎn)生量釋放量有機(jī)物消耗量(黑暗)制造量積累量CO2釋放量(黑暗)利用量、固定量、消耗量吸收量(3)曲線分段解讀特別提醒植株≠葉肉細(xì)胞密閉小室中氣體變化是整棵植株(綠色、非綠色部位)光合作用與細(xì)胞呼吸綜合影響的結(jié)果。當(dāng)密閉小室中CO2(或O2)初測值與末測值相等時:2.光合作用、曲線中的“關(guān)鍵點(diǎn)”移動(1)細(xì)胞呼吸對應(yīng)點(diǎn)(A點(diǎn))的移動細(xì)胞呼吸增強(qiáng),A點(diǎn)下移;細(xì)胞呼吸減弱,A點(diǎn)上移。(2)補(bǔ)償點(diǎn)(B點(diǎn))的移動①細(xì)胞呼吸速率增加,其他條件不變時,CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移,反之左移。②細(xì)胞呼吸速率基本不變,相關(guān)條件的改變使光合速率下降時,CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移,反之左移。(3)飽和點(diǎn)(C點(diǎn))和D點(diǎn)的移動相關(guān)條件的改變(如增大光照強(qiáng)度或增大CO2濃度)使光合速率增大時,C點(diǎn)右移,D點(diǎn)上移的同時右移;反之,移動方向相反。技法點(diǎn)撥解答細(xì)胞呼吸、光合作用曲線綜合題應(yīng)特別關(guān)注的信息(1)光照強(qiáng)度為“0”意味著光合作用不能進(jìn)行,此時氣體變化量全由細(xì)胞呼吸引起,可作為呼吸強(qiáng)度指標(biāo)。(2)光照下吸收CO2量應(yīng)為凈光合量。(3)光照培養(yǎng)階段,密閉裝置中CO2濃度變化量應(yīng)為光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度間的“差值”,切不可僅答成“光合作用消耗”導(dǎo)致裝置中CO2濃度下降。(4)植物能否生長取決于凈光合量是否大于0,而凈光合量則取決于光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的“差值”,切不可認(rèn)為光合作用加強(qiáng)時植物生長一定快。3.“三率”測定五種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?1)模型1液滴移動法——測定細(xì)胞呼吸速率與光合速率注:①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)紅色液滴的移動距離對原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。②密閉容器中所檢測出的光合作用強(qiáng)度為凈光合作用強(qiáng)度,而實(shí)際光合作用強(qiáng)度需要結(jié)合細(xì)胞呼吸強(qiáng)度進(jìn)行推算。(2)模型2黑白瓶法——測溶氧量的變化通過凈光合作用強(qiáng)度和有氧呼吸強(qiáng)度推算總光合作用強(qiáng)度的試題是常見題型,掌握常見的“黑白瓶”問題的測定原理,是解答此類試題的關(guān)鍵。具體方法如下:①“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?？偣夂献饔昧?強(qiáng)度)=凈光合作用量(強(qiáng)度)+有氧呼吸量(強(qiáng)度)。②有初始值的情況下,黑瓶中O2的減少量(或CO2的增加量)為有氧呼吸量;白瓶中O2的增加量(或CO2的減少量)為凈光合作用量;二者之和為總光合作用量。③在沒有初始值的情況下,白瓶中測得的現(xiàn)有量黑瓶中測得的現(xiàn)有量=總光合作用量。(3)模型3半葉法——測定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量將葉片一半遮光,一半曝光,遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值,曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值,綜合兩者可計(jì)算出真正光合作用強(qiáng)度值。需要注意的是該種方法在實(shí)驗(yàn)之前需對葉片進(jìn)行特殊處理,以防止有機(jī)物的運(yùn)輸。(4)模型4葉圓片稱重法測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量,下圖所示以有機(jī)物的變化量測定光合速率(S為葉圓片面積)。凈光合速率=(zy)/2S;呼吸速率=(xy)/2S;總光合速率=凈光合速率+呼吸速率=(x+z2y)/2S。(5)模型5葉圓片上浮法——定性檢測O2釋放速率本方法通過利用真空技術(shù)排出葉肉細(xì)胞間隙中的空氣,充以水分,使葉片沉于水中;在光合作用過程中,植物吸收CO2放出O2,由于O2在水中的溶解度很小而在細(xì)胞間積累,結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短),即能比較光合作用強(qiáng)度的大小。專項(xiàng)訓(xùn)練7.[“三率”及關(guān)鍵點(diǎn)的移動]分析下面有關(guān)光合作用和細(xì)胞呼吸的曲線圖,相關(guān)說法正確的是()A.圖甲中顯著提高CO2濃度,B點(diǎn)將大幅度右移B.圖乙中溫度提升到t1時,有機(jī)物積累速率達(dá)最大值C.圖丙中20℃和45℃時,CO2同化速率相近的原因不相同D.圖乙中t2之后植物將停止生長8.[半葉法測“三率”]如圖所示,將對稱葉片左側(cè)遮光,右側(cè)曝光,并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠种g的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射12h后,從兩側(cè)截取同等單位面積的小圓葉片,烘干稱重,質(zhì)量分別記為a和b(單位:g)。下列敘述正確的是()A.a/12所代表的是該小圓葉片的呼吸速率B.b/12所代表的是該小圓葉片的光合速率C.(b+a)/12所代表的是該小圓葉片的真正光合速率D.(ba)/12所代表的是該小圓葉片的真正光合速率9.[葉片稱重法測“三率”](2022湖北部分重點(diǎn)中學(xué)9月聯(lián)考)某生物興趣小組欲測定溫度對植物光合速率的影響,他們將生長狀況相同的同種植物隨機(jī)均分為4組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在不同的溫度下測定葉片質(zhì)量變化(均考慮為有機(jī)物的質(zhì)量變化)。如圖表示在不同溫度下,測定該種植物葉片質(zhì)量變化情況的操作流程及結(jié)果。下列說法錯誤的是()A.從操作流程分析,該植物的呼吸速率可表示為Xmg/hB.從操作流程分析,該植物的總光合速率可表示為(2X+Y)mg/hC.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,隨溫度升高,總光合速率先升高后下降D.在14℃下維持10h光照后進(jìn)行10h黑暗,該植物葉片會增重30mg10.[液滴移動法測“三率”](2022湖北黃岡期中)利用如圖所示裝置可探究某生存狀態(tài)良好的綠色植物的生理作用。假如該植物光合作用的產(chǎn)物和細(xì)胞呼吸的底物均為葡萄糖,且不能進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸(忽略裝置內(nèi)其他微生物的干擾)。下列相關(guān)敘述正確的是()A.若要驗(yàn)證該植物在光下釋放O2,應(yīng)將裝置二和三分別放在黑暗和光照條件下B.若要驗(yàn)證CO2是植物進(jìn)行光合作用的必需原料,應(yīng)選擇裝置一和裝置三C.光照條件下,裝置一、三中紅色液滴移動的距離分別表示O2吸收量和O2生成量D.黑暗條件下,若裝置一、二中的紅色液滴均不移動,則該植物只進(jìn)行有氧呼吸11.[黑白瓶法測定光合速率、呼吸速率](2019全國Ⅱ節(jié)選)回答下列與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的問題。通常,對于一個水生生態(tài)系統(tǒng)來說,可根據(jù)水體中含氧量的變化計(jì)算出生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量(生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物總量)。若要測定