光合作用和呼吸作用高考题型分析 7页

光合作用和呼吸作用专题 一、光照强度、温度、CO2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CO2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]‎ ATP C3‎ C5‎ ‎（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 C3‎ C5‎ ‎[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 ）‎ ‎① 光反应仍在进行，形成[H ] 和ATP ‎② 光反应停止，不能形成[H ] 和ATP ‎③ 暗反应仍在进行，CO2和C5结合，继续形成C3‎ ‎④ 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．①②③ B．②③④ C．①④ D．②③ ‎ 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。 ‎ 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）‎ ‎①葡萄糖中 ②光合作用生成的水中 ③周围的水蒸气中 ④周围空气中的二氧化碳中 ⑤周围空气中的氧气中 A. ①②⑤ B. ①④⑤ C. ③④⑤ D. ①②③④⑤‎ 四、相关曲线中关键点的移动（光合作用的最适温度为‎25℃‎，呼吸作用的最适温度为‎30℃‎ ‎①、以CO2吸收量表示光合强度 ②、此图分析以呼吸强度不变为准、不考虑无氧呼吸 ③、补偿点的含义：光合强度=呼吸强度 ④、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 ⑤、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：‎ 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Ｏ2释放量或CＯ2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 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：‎ 温度（℃）‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ ‎30‎ ‎35‎ 光照下吸收CO2（mg/h）（净光合速率）‎ ‎1.00‎ ‎1.75‎ ‎2.50‎ ‎3.15‎ ‎3.75‎ ‎3.5‎ ‎3.00‎ 黑暗中释放CO2（mg/h）（呼吸速率）‎ ‎0.50‎ ‎0.75‎ ‎1.00‎ ‎1.75‎ ‎2.25‎ ‎3.00‎ ‎3.50‎ 真光合速率 ‎1.50‎ ‎2.5‎ ‎3.5‎ ‎4.9‎ ‎6.0‎ ‎6.5‎ ‎6.5‎ 等时间交替光照 ‎0.50‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎1.4‎ ‎2.5‎ ‎0.5‎ ‎-0.5‎ ‎10小时光照，14小时黑暗 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎（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 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？‎ 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：‎ 甲图 乙图 ‎（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 ‎ ‎（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 ‎1、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、测光合作用O2产生(或CO2消耗)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）。‎ ‎①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。‎ ‎②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、测溶氧量的变化---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：‎ 光照强度（klx）‎ ‎0（黑暗）‎ a b c d e 白瓶溶氧量(mg/L)‎ ‎3‎ ‎10‎ ‎16‎ ‎24‎ ‎30‎ ‎30‎ 黑瓶溶氧量(mg/L)‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎（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、定性比较光合作用强度的大小---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 材料 处理 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。‎ 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、测装置中CO2浓度的变化---红外线CO2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、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 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 ‎ ①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）。 ②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）。 ③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。 ④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，抑制无氧呼吸 ‎ 答案：（1）无氧呼吸和有氧呼吸 （2）无氧呼吸强度随O2浓度的升高而逐渐减弱 ‎ ‎（3）BD （4）氧气浓度逐渐升高到5%时，无氧呼吸逐渐被抑制，而有氧呼吸仍十分微弱。  ‎ ‎（5）不同氧浓度下的无氧呼吸强度  （6）1.5 （7）B 八、光合作用和呼吸作用应用 ‎1.光合作用应用 ‎2、细胞呼吸应用 ‎（1）选用“创可贴”等敷料包扎伤口，为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。（2）对于板结的土壤及时进行松土透气,使根细胞进行充分的有氧呼吸,有利于根系的生长和对无机盐的吸收.‎ 此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。‎ ‎（3）酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。‎ ‎（4）水稻的根系适于在水中生长，因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞，但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。（5）较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。（6）有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。 （7）低温、低氧、湿度适中储藏水果和蔬菜，既抑制了无氧呼吸又抑制了有氧呼吸，可使其保鲜。 ‎