高中生物复习《光合作用与细胞呼吸的综合运用》教案

1人教版高中生物光合作用与细胞呼吸的综合运用教案【知识储备库】1 光合作用与细胞呼吸的区别与联系项目 光合作用 细胞呼吸范围 绿色植物的绿色细胞 一切生物的活细胞与光的关系 再光照下才能进行 与光无关，每时每刻都在进行物质变化 无机物有机物 有机物无机物能量变化 光学能化学能(储能) 稳定的化学能活跃的化学能(放能) 及热能实质 合成有机物，储存能量 分解有机物，释放能量，供细胞利用场所 叶绿体 活细胞(主要在线粒体)条件 只在光下进行 有光、无光都能进行联 系光合作用储存于有机物中的能量只有通过细胞呼吸才能用于各项生命活动；光合作用是自然界中最基本的物质代谢和能量代谢，细胞呼吸则为生命活动提供动力并成为物质转化的枢纽。【特别提醒】光合作用所需要的 CO2 有两个来源：自身细胞呼吸产生；从周围空气中吸收。光合作用释放的 O2 有两个去向：用于自身细胞呼吸；细胞呼吸用不完，才释放到周围的空气中。光合作用制造的葡萄糖有两个去向：用于细胞呼吸消耗；细胞呼吸消耗不完，才用于积累。2.光合作用速率与呼吸作用速率(1)呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定实验容器内 CO2 增加量、O 2 减少量或有机物减少量。(2)净光合速率和真正光合速率净光合速率：常用一定时间内 O2 释放量、CO 2 吸收量或有机物积累量表示；真正光合速率：常用一定时间内 O2 产生量、CO 2 固定量或有机物产生量表示。(3)光合速率与呼吸速率的关系：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A 点) 。绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。真正光合速率净光合速率呼吸速率。2关系式用 O2、CO 2 或葡萄糖的量表示如下：A光合作用产氧量氧气释放量细胞呼吸耗氧量B光合作用固定 CO2 量CO 2 吸收量细胞呼吸释放 CO2 量C光合作用葡萄糖产生量葡萄糖积累量(增重部分)细胞呼吸消耗葡萄糖量【特别提醒】植物所有的生活过程都受温度的影响。在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。但是温度对光合作用和呼吸作用的影响不同(如图所示) ，所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。 3.利用典型装置测定光合、呼吸速率(1)净光合速率的测定（如右图）NaHCO 3 溶液的作用：玻璃瓶中的 NaHCO3 溶液保证了容器内 CO2 浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。植物光合速率指标：植物光合作用释放 O2，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是净光合速率。条件：整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。(2)呼吸速率的测定(如右图)上图同样可以用于呼吸速率的测定，但要把NaHCO3 溶液换成 NaOH 溶液，吸收植物呼吸作用释放的 CO2。植物呼吸速率指标：植物呼吸作用吸收氧气，释放 CO2，CO 2 被 NaOH 溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移。单位时间内水滴左移的体积即是呼吸速率。条件：整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。4.利用气体含量变化判断光合强度和呼吸强度一般以光合速率和呼吸速率（即单位时间单位叶面积吸收和放出 CO2 的量或放出和吸收 O2 的量）来表示植物光合作用和呼吸作用的强度，并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少。（1）在黑暗条件下植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，因此此时测得的 O2 吸收量（即空气中 O2 的减少量）或 CO2 释放量（即空气中 CO2 的增加量）直接反映呼吸速率。（2）在光照条件下，植物同时进行光合作用和呼吸作用，因此此时测得的值并不能反映植物的实际光合速率，而反映表观光合速率或称净光合速率。光合作用实际产氧量实测的 O2 释放量 呼吸作用消耗 O2 量光合作用实际 CO2 消耗量实测的 CO2 消耗量 呼吸作用 CO2 释放量光合作用葡萄糖净生产量光合作用实际葡萄糖生产量 呼吸作用葡萄糖消耗量（3）光合速率与植物生长当净(表观)光合速率0 时，植物积累有机物而生长；净光合速率0 时，植物不能生长；净光合速率0 时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。35.光合量和呼吸量的比较光合作用和呼吸作用两者的原料与产物的互用说明：光合作用的产物氧和葡萄糖可作为呼吸作用的原料，而呼吸作用的产物二氧化碳和水也可作为光合作用的原料CO2的来源和去路说明：A 图表示线粒体释放的 CO2直接释放到大气中，即植物只进行呼吸作用；B 图表示线粒体释放的 CO2一部分进入叶绿体中，一部分释放到大气中，此时光合作用小于呼吸作用，仍释放 CO2；C 图表示线粒体释放的 CO2全部进入叶绿体中，但没有从大气中吸收 CO2，说明光合作用等于呼吸作用，所以表现为既不吸收 CO2，也不放出 CO2；D 图表示线粒体释放的 CO2全部进入叶绿体中，同时还从大气中吸收 CO2，则表示光合作用大于呼吸作用。说明：A 图不进行光合作用，呼吸作用时只吸收 O2；B 图光合作用小于呼吸作用时，还需从大气中吸收 O2；C 图光合作用等于呼吸作用时，既不吸收 O2，也不放出 O2；光合作用等于呼吸作用时，则向大气放 O2。一天 24小时中，CO2释放和 CO2吸收 说明：AB 和 HI 分别表示 06h 和 1824h 之间只进行呼吸作用产生CO2，AB 之间的 M 点表示气温最低，呼吸作用最弱。BH 段光合作用与呼吸作用同时进行，BC（68h） 、GH（1618h）表示光照强度较弱时，进行微弱的光合作用，前者光合作用逐渐增强，后者光合作用逐渐减弱，但光合作用强度小于4呼吸作用强度，也产生 O2，C（8h）与 G（16h）点表示光合作用吸收 CO2量等于呼吸作用产生的 CO2量，CG（816h）光合作用强度大于呼吸作用强度。E 时（12h）表示夏季中午光照最强，温度过高，蒸腾作用增大，导致叶片表皮气孔关闭，从而使 CO2供应不足。由上述图 2 与图 3 可具体化为：（1） 光合作用呼吸作用（图 2：C、D,图 3：C、D）光合作用 CO2的总吸收量=环境中 CO2的减少量 + 呼吸作用 CO2释放量光合作用 O2的总释放量=环境中 O2的增加量 + 呼吸作用 O2消耗量（2）光合作用呼吸作用（图 2：B,图 3：B）光合作用吸收的 CO2量=呼吸作用释放 CO2量 - 环境中增加的 CO2量 光合作用释放的 O2量=呼吸作用消耗的 O2量 - 环境中减少的 O2量如果将上述公式推广到葡萄糖，则得到下列公式：光合作用呼吸作用光合作用葡萄糖合成量=表现光合作用葡萄糖合成量 + 呼吸作用葡萄糖分解量（见图 5）举例如下图 5：B 点光合作用葡萄糖合成速度=A 点光合作用葡萄糖合成速度 + C点分解葡萄糖速度说明：从图 5 可知，在一定的温度范围内，正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用，所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。【变式加油站】1.光合作用和细胞呼吸的基本过程光合作用与细胞呼吸混在一起考查是非常常见的一种题型，也是很能反映考生能力的一种题型，这类试题主要以选择题的形式出现，但在非选择题中某一空或几空联系基础知识进行考查也是非常常见的，主要涉及场所、过程、酶、ATP 等知识。此外也涉及实验设计试题。核心母题【例题 1】 （09 海南卷第 1 题）下列有关线粒体和叶绿体的叙述，错误的是（B）A线粒体和叶绿体携带的遗传信息可以表达出来B线粒体和叶绿体为双层膜结构，其内膜中酶的种类相同C线粒体内膜向内折叠形成嵴，叶绿体类囊体堆叠形成基粒D蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用【解析】本题考查有关线粒体和叶绿体的知识，叶绿体内进行光合作用，线粒体内进行5有氧呼吸，这两个反应的酶不一样。所以 B 错，线粒体和叶绿体是半自主细胞器，其遗传物质可以表达。蓝藻有叶绿素和藻蓝素能吸收光能，进行光合作用。 【答案】B变式子题1.以纯文字的方式进行考查【变式 1】（09 浙江卷第 4 题）下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（D）A无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜B 2CO的固定过程发生在叶绿体中， 612OHC分解成 2的过程发生在线粒体中C光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和 ATPD夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量【解析】无氧时细胞会进行无氧呼吸，产生酒精对细胞有毒害作用，零下低温环境会使细胞中的水结冰，破坏水果的营养成分，达不到保鲜的目的。 2C的固定过程发生在叶绿体中， 612H分解发生在细胞质基质中， 2的生成在线粒体中；光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能、ATP 中的化学能以及其他形式的能（如电能、光能等） ；夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照（提高光合作用的强度） ，夜晚适当降低温度（降低酶的活性，从而降低呼吸消耗） ，以利于作物产量的提高。故 D正确。 【答案】D2.以图表分析和实验设计的方式进行考查【变式 2】 （11 年大纲版全国卷第 33 题）为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成 8 组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。编号 组 1 组 2 组 3 组 4 组 5 组 6 组 7 组 8葡萄糖溶液浸泡溶液中通入空气葡萄糖溶液浸泡溶液中通入 CO2 和N2蒸馏水浸泡水中通入空气蒸馏水浸泡水中通入 CO2 和 N2处理光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗 光照 黑暗检测结果 有淀粉 有淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉回答问题：（1）光照条件下，组 5 叶片通过_作用产生淀粉：叶肉细胞释放出的氧气来自于_的光解。（2）在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是_。（3）组 2 叶片中合成淀粉的原料是_，直接能源物质是_，后者是通过_产生的。与组 2 相比，组 4 叶片无淀粉的原因是_ _。（4）如果组 7 的蒸馏水中只通入 N2，预期实验结果是叶片中_（有、无）淀粉。【解析】考查学生获取信息、图表分析的能力。图表分组比较是解决问题的核心所在，能够考查学生对光合作用与呼吸作用的生理过程、关系、影响因素等的掌握情况。 （1）组5 叶片有光照、 CO2，可进行光合作用产和淀粉。叶肉细胞释放出的氧气来自于光反应中H2O 的光解。 （ 2）进行有氧呼吸的条件是有氧气，还要注意题中条件是“黑暗条件下” ，组62 和组 6 符合要求。 （3）组 2 叶片，没有 CO2，不能进行光合作用，但可以利用葡萄糖合成淀粉，此过程需要有氧呼吸产生的 ATP 作为直接能源物质。与组 2 相比，组 4 叶片不同的条件是组 4 叶片无氧气，所以组 4 叶片无淀粉的原因是 4 组无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺少 ATP。 （4）如果组 7 的蒸馏水中只通入 N2，无 CO2，不能进行光合作用，预期实验结果是叶片中无淀粉。【答案】 （1）光合 H2O （2）组 2 和组 6 （3）葡萄糖 ATP 有氧呼吸 4 组无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺少 ATP （4 ）无归纳与整合基本知识易错、易混点主要表现在：（1）对于植物来说，只有绿色部分可进行光合作用，非绿色部分不能进行光合作用，如根细胞、萌发的种子等，而呼吸作用是任何器官均可进行；（2）只有白天可进行光合作用，但也呼吸作用一天 24 小时均可进行。2. 净光合速率与总光合速率的判断与应用净光合速率和总光合速率的判断是考生最感头痛的一个考点，思维要求也很高，涉及这方面的试题也很多，学会判断净光合速率和总光合速率既是易错的根源，也是解题的关键。核心母题【例题 2】(12 天津卷第 5 题)设置不同 CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率（光合速率=净光合速率+呼吸速率） ，结果见右图，据图判断，下列叙述正确的是（A）A.用 d3浓度相比，d 1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的H多B.与 d2浓度相比，d 3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的 ATP 多C.若 d1、d 2、d 3浓度下蓝藻种群的 K 值分别为 K1、K 2、K 3，则 K1 K 2K 3D.密闭光照培养蓝藻，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物【解析】据图 d1 浓度下总光合速率=净光合速率+ 呼吸速率=80+40=120 ，应该大于120；d 3 浓度下总光合速率=净光合速率+呼吸速率=80+10=90,接近 90，因而 d1 浓度下总光合速率大。因而 d1 浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的H多。根据题图可知，d 3 浓度下呼吸速率小于 d2 浓度下的呼吸速率，单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的 ATP 比d2 浓度下的要少；因在 d2 浓度下净光合作用最强最利于蓝藻的增殖，故 d2 浓度的 K 值最大，d 3 深度呼吸作用弱，也不利于蓝藻繁殖。故 K3 较 K2 小，但 K2 最大，故 C 错。测定呼吸作用类型应在黑暗条件下进行，光照下蓝藻会进行光合作用，O 2 供蓝藻进行呼吸作用，以纯文字的方式进行考查 弄清细胞呼吸与光合作用的场所、过程及相互关系变式整合：以图表分析和实验设计的方式进行考查光合作用和细胞呼吸的基本过程掌握表格中实验设计分析的方法，增强思维分析能力7因而即使是在密闭条件下也无法确定无氧呼吸情况，无法根据呼吸产物进行判断。【答案】A变式子题1.以曲线图的方式进行考查【变式 1】 （11 年福建卷第 2 题）右图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率（时间单位、单位叶面积吸收 CO2的量）的变化曲线，下列叙述错误的是（B）A.在 9：3011：00 之间，花生净光合率下降的原因是暗反应过程减缓B.在 11：0012：30 之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米得多C.在 17：00 时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同D.在 18：30 时，玉米即能进行光反应，也能进行暗反应【解析】净光合速率=总光合速率- 呼吸速率，在夏季晴朗的白天 9：3011：00 之间，呼吸速率因温度升高会有所上升，光合作用光反应会有加强。因此花生净光合速率下降的原因只能是暗反应过程减缓。在 11：0012：30 之间，花生的 净光合速率低于玉米，故花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的少。在 17：00 时，玉米和花生 单 位时间、单位叶面积吸收 CO2 的量相等，故玉米和花生的单位叶面 积释放 O2 速率相同。在 18：30 时，玉米 净光合速率为零，故总光合速率不为零，等于呼吸速率，光合作用仍在进行，所以玉米既能进行光反应，也能进行暗反应。【答案】B2.以表格数据分析的方式进行考查【变式 3】（2011 年江苏卷）23某种铁线莲的根茎可作中药，有重要经济价值。下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是（多选） （AC）A适当的遮光处理，可提高其干重B叶绿素含量与净光合速率呈正相关C叶绿素 a/b 可作为其利用弱光能力的判断指标D遮光 90%时，铁线莲不进行光合作用【解析】从表中数据可知，随着遮光百分比的增加，叶绿素 a/b 比例先增加后减少（遮光比例在 0-10 区间） ；与此表现为同步变化的是净光合速率与植株的干重。由此可见：（1）适当的遮光遮光比例在 0-10 区间）可以提高其干重（遮光比例在 10-30 间其干重是还是先升后降还是持续下降无法判定） ；（2）叶绿素 a/b 比例、净光合速率与植株的干重三者间是呈正相关的，而这三者与叶绿素含量间不表现相关联；（3）对光的利用能力，通常通过测定 CO2 的吸收速率、O 释放速率及有机物的积累（干重）速率来体现，这些8测定的结果就是净光合速率。由于叶绿素 a/b 比例与净光合速率及植株干重三者间呈正相关，说明它们三者间存在着必然的因果联系，因此，也就可以用叶绿素 a/b 比例作为植物利用光能的判断指标，由于净光合速率=总光合速率呼吸速率，遮光 90%时，铁线厥的净光合速率为 0，说明实际光合速率与呼吸速率相等，而非不进行光合作用。 【答案】AC归纳与整合总光作用速率与净光合作用速率的判断：净光合速率是指光合作用固定二氧化碳的速率减去呼吸作用产生二氧化碳的速率（即净光合作用吸收的二氧化碳）所得的速率，总光合速率是指光合作用固定二氧化碳的总速率。净光合作用 = 总光合作用呼吸作用消耗。（1）根据文字叙述确定：一般地，题中有“制造的有机物” 、 “产生的有机物” 、 “固定的 CO2”、 “产生的 O2”、 “总”的变化量时，表示总光合作用速率。当题中给出的有“积累量” 、 “吸收的 CO2”、 “释放的 O2”、 “净”的变化量时，一般表示为净光合作用速率。此外，只要能确定是用实验测得的值即为净光合作用速率。（2 ）根据图表确定：当图（表）中表示的光照强度为 0 时，光合速度小于 0 时，即图（表）中表示光合速度的纵坐标有负值时，则图（表）中所示为净光合作用速度；或题中标明的光合作用速度用 CO2 吸收量或 O2 释放量表示，则图（表）中所示也为净光合作用速率。而当图（表）中表示的光照强度为 0 时，光合速度也为 0 时，则图（表）中所示为总光合作用速率。3.探究环境因素的影响探究环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响是历年来高考的热点，也是最能反映考生能力和素质、拉开分数的题型，需要引起高度重视。这类试题主要结合坐标曲线或表格进行考查，要求能正确分析曲线图中的含义或表中数据，曲线图也有多种，可以是单曲线，也可以是双曲线（涉及 2 个自变量） 、三曲线（涉及 3 个自变量） ，甚至还有可能是曲线图与生理图等混合考查，进一步加大试题难度，因此，复习中要学会这些能力，正握正确的解题规律。【例题 3】 （10 福建卷第 26 题）东海原甲藻（简称甲藻）是我国东海引发赤潮的藻种之一，研究甲藻光合作用的生理特性可为认识赤潮发生机理提供重要信息。（一）某研究小组探究 pH 对甲藻合作用的影响，设计了以下实验：将生长旺盛的甲藻等量分成 5 组培养，各组藻液 pH 分别设定为 6.0、7.0、8.0、9.O、10.0，在黑暗中放置 12 h，然以曲线图的方式进行考查 学会分析坐标曲线，增强识标、明点、析线能力变式整合：以表格数据分析的方式进行考查净光合速率与总光合速率的判断与应用学会分析表中数据，进一步增强综合分析能力9后在适宜光照等相同条件下培养，随即多次涮定各组氧气释放量并计算净光合速率。将实验结果绘制成右图。（1）本实验除了通过测定氧气释放量，还可以通过测定 吸收量来计算净光合速率。（2）黑暗放置过程中，藻液 pH 会有所变化因此在测定氧气释放量前需多次将各组 pH 分别调到 ，这是控制实验的 变量。（3）若甲藻长时间处于 pH10.0 条件下，甲藻 (能、不能)正常生长繁殖，请据图分析并说明原因： 。（4）实验表明，甲藻光合作用适宜 pH6.09.0。但海水在该 pH 条件下，一般不会发生赤潮，原因是生赤潮除了与 pH、温度、光照强度等因素有关外，最主要还与海水的 有关。（二）研究小组进一步探究了温度对甲藻光合作用的影响。根据实验结果得出：甲藻生长繁殖的适宜温度为 15-30。最适温度为 25左右，当温度为 9和 33时，甲藻不能正常生长繁殖。请根据这些信息在右图中画出净光合速率随温度变化的示意曲线。【解析】(一）净光合速率的观察指 标有氧气释放量、二氧化碳吸收量、淀粉的 产生量。有题意可知本题是为了探究 pH 对甲藻合作用的影响，所以 PH 值是自变量，且开始时 pH 分别设定为 6.0、7.0、8.0、9.O、10.0，但是黑暗放置过程中，藻液 pH 会有所变化，作为实验的自变量要保持稳定，才能说明不同 实验组所出现的实验结果不同是由自 变量不同引起的。所以在测定氧气释放量前需多次将各 组 pH 分别调到原设定 PH 值或起始 PH 值或者分别调到6.0、7.0、8.0、9.O、10.0，都可以。从图中可以看出在 pH=10.0 条件下，净光合速率为负值，所以甲藻不能正常生长。赤潮发 生的主要原因是水体富营养化，是由与 N、P 元素增多导致藻类大量繁殖，氧气被大量消耗致使水体缺氧，是水生生物大量死亡，加剧氧气的消耗引起的现象成为赤潮。 （二）根据实验结 果得出：甲藻生长繁殖的适宜温度 为 15-30，在 这个温度范围来净光合速率必须大于零；最适温度为 25左右，所以在 25曲线达到最高点；当温度为 9和 33时 ，甲藻不能正常生长繁殖，在 9和 33时， 净光合速率必须小于或等于零。因此，在画净光合速率岁温度 变化的示意曲线时，要找到几个特殊的点：一个是 25时净光合速率最大；另外是 9和 33时净光合速率为 0，最后是 1530时净光合速率为正值。【答案】（1）CO 2 （2）原设定的 pH 值（起始 PH 值） 自 （3）不能 因为长时间处 于 pH10.0 的条件下，甲藻的净光合作用速率为负值，甲藻不能生 长繁殖 （4）富营养化（N 、P 含量 或 矿质元素含量） （二）如右图变式子题1.以单曲线的方式进行考查【变式 1】 （12 全国卷大纲版第 31 题）金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如下图所示（图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放 CO2的微摩尔数表示） 。10据图回答下列问题：（1）该研究探讨了 对金鱼藻 的影响，其中，因变量是 。（2）该研究中净光合速率达到最大时的光照度为 lx。在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气 mol 。（3）该研究中净光合速率随 pH 变化而变化的主要原因是 。【解析】本题主要是通过实验和曲线的形式考查光合作用、酶等相关知识点。要求学生能够从题目中给出的曲线图进行分析。具体要求学生能够从曲线的坐标中找出实验目的，同时对于曲线中的一些特殊点的含义要理解。总体说来难度不是很大。根据题目中所给的四个曲线的纵轴和横轴可以看出，本研究探讨的是光照强度、CO 2 的浓度、和 pH 值对净光合速率的影响。同时，本实验的因变量是通过测定释放 O2 的速率来体现的。根据曲线 2 可以判断出，在光照强度达到 12.5103 后，净光合速率不再增加，此为光的饱和点。而呼吸速率的值也可以通过曲线 1 中与 y 轴的交点得出，为 8。pH 值对净光合速率 的影响，主要是通过影响光合作用和呼吸作用过程中所需酶的活性来实现的。【答案】光照强度、CO 2 浓度、PH 值 净光合速率 O2 的释放速率 12.510 3 8 PH 的大小会影响光合作用和 呼吸作用过程中所需酶的活性2.以双曲线的方式进行考查【变式 4】（09 全国卷第 31 题） （1）右图表示A、B 两种植物的光照等其他条件适宜的情况下，光合作用强度对环境中 CO2浓度变化的响应特性。据图判断在CO2浓度为 30L 1(接近大气 CO2浓度)时，光合作用强度较高的植物是_。（2）若将上述两种植物幼苗置于同一密闭的玻璃罩中，在光照等其他条件适宜的情况下，一段时间内，生长首先受影响的植物是_，原因是_。(3)当植物净固定 CO2量为 0 时，表明植物_。【解析】依题意，在 CO2 浓度为 300LL-1 时，A 植物 CO2 净固定量较 B 植物多，因此，此时 A 植物光合作用强度较 B 植物高。从图中可以看出两种植物对 CO2 浓度的反应不同，在低浓度下 B 植物利用 CO2 进行光合作用的能力较弱，产生的光合产物少，所以随着玻璃罩内 CO2 浓度的降低，B 植物的生长首先受影响。当植物净固定 CO2 量为 0时，此时光合作用固定的 CO2 量与呼吸产生的 CO2 量相等，说明此时光合作用速率与细胞呼吸速率相等。【答案】 （1）A （2）B 两种植物光合作用强度对 CO2 浓度变化的响应特性不同，在低浓度 CO2 条件下，B 植物利用 CO2 进行光合作用的能力弱，积累光合产物少，故随着玻璃罩中 CO2 浓度的降低， B 植物生长首先受到影响 （3）光合作用固定的 CO2 量与呼吸释放的 CO2 量相等3.以三曲线的方式进行考查例 8（2011 全品网猜题）下图表示三种植物叶片光合作用速度的日变化。请据图回答。 11（1）光合作用速度与呼吸作用速度相等的时刻，a 植物叶片出现在_，c 植物叶片出现在_。（2）在 6 : 00 8 : 00 之间，单位时间内吸收 CO2 最多的是_植物叶片。（3）b 植物叶片在晴天中午光照强烈时，光合作用速度出现了低谷，这一现象被称为光合作用的“午休现象 ”。产生这一现象的主要原因有 _。（4）c 植物叶片一天内光合作用速度变化的特点是_。（5）从图中结果推测，三种植物一天内有机物积累量多少的顺序是_。（6）c 植物在 22 : 00 6 : 00 的时间内_ （填“ 有”或“ 无”）ATP 和H的合成，原因是_；此时段_（填“ 有”或“无” ）光合作用的暗反应发生，原因是_ 。【解析】图中的光合作用速度有正负值，说明表示的是净光合作用速度。而在第（1）问中，光合作用速度与呼吸作用速度相等的时刻， 显然此时的光合作用速度 应是总光合作用速度，二者相等的时刻应是净光合作用速度为 0 的时刻，即曲 线 与横坐标的交点处。 6 : 00 8 : 00之间， 单位时间内吸收 CO2 最多的是 纵坐标最高的曲线。b 植物叶片在夏天中午由于气温较高为了减少水分散失气孔关闭，通 过气孔进入的 CO2 量减少，所以出现正午净光合速率有所下降。但要注意此时净光合速率仍大于 0。从 图中显示的 c 植物的叶片一天内光合作用速度变化的特点是在 10 : 00 15 : 00 时之间，光合作用速度 为负值，其余 时间为正值。此植物实际是表示的景天科植物的代谢情况，晚上气孔开放，吸收 CO2进行气体交换，白天气孔关闭，植物在有光情况下利用晚上储存的 CO2进行有机物的生成。所以该种植物主要是适应干旱环境减少水分的散失。但如果以 CO2 吸收速率表示光合作用速度 时，出 现晚上光合速度为正白天为负值的现象，而当以有机物生成表示 时，仍是白天的光合速度正值。这是用不同的物质变化量来表示光合作用速度时出现的情况。有机物 积累量多少取决于 净光合速率的大小，比较三者一天内曲线与横坐标上和下所围成面积的差值的大小来判断。c 植物在 22 : 006 : 00 的时间内处于夜晚，虽然无光照，但呼吸作用始终存在，而呼吸作用能产生 ATP 和H。在该时间段内，由于没有光照，没有光反应的进行，无光反应的产物来还原 C3，所以暗反 应无法进行。【答案】（1）19 : 00、5 : 00 10 : 00、15 : 00 （2）b （3）中午光照强烈，为减少体内水分散失，气孔关闭，通过气孔进入的 CO2 量减少 （4）在 10 : 00 15 : 00 时之间，光合作用速度为负值，其余时间为正值 （5）abc (6) 有此时段细 胞进行呼吸作用，呼吸作用的第一、二阶段均有H 产生，第一、二、三 阶段均有 ATP 生成无此 时段没有光反应，而暗反 应必须要由光反应提供 ATP 和H，故不存在暗反 应4.以表格数据分析的方式进行考查【变式 4】 （12 广东卷第 26 题）荔枝叶片发育过程中，净光合速率及相关指标的变化间下表。叶片 发育情况叶面积（最大面积的%）总叶绿素含量（mg/g.fw）气孔相对开放度（%）净光合速率（molCO 2/m2s）A 新叶展开前 19 -2.8B 新叶展开中 87 1.1 55 1.6C 新叶展开完 100 2.9 81 2.712成D 新叶已成熟 100 11.1 100 5.8注：“_”表示未测数据。（1）B 的净光合速率较低，推测原因可能是：叶绿素含量低，导致光能吸收不足；_ _，导致_。（2）将 A、D 分别置于光温恒定的密闭容器中，一段时间后，A 的叶肉细胞中，将开始积累_；D 的叶肉细胞中，ATP 含量将_。（3）与 A 相比，D 合成生长素的能力_；与 C 相比，D 的叶肉细胞的叶绿体中，数量明显增多的结构是_。（4）叶片发育过程中，叶片面积逐渐增大，是_ _的结果；D 的叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著，其根本原因是_ _。【解析】 （1）影响光合速率的因素有外因（光照强度、温度、二氧化碳深度等）和内因（叶绿素的含量、酶等） ，结合表格中的信息，B 组叶绿素含量为 1.1mg/g.fw，叶绿素含量低，气孔开放程度为 55%，开放程度比较低，二氧化碳吸收量比较少，导致光合效率较低。 （）叶片净光合速率为.mg/g.fw，即光合速率小于呼吸速率，且由于是密闭的容器，导致容器内氧气越来越少而进行无氧呼吸，产生酒精。叶片中，光合速率大于呼吸速率，且由于是密闭的容器，导致容器内二氧化碳越来越少，暗反应减弱，而光反应不变，导致增多。 （）相比成熟叶片，幼嫩的叶是合成生长素的主要部分之一；叶绿素分布在叶绿体中基粒的类囊体薄膜上，从表格中可推知，由于总叶绿素含量增长，因此的叶肉细胞的叶绿体中，基粒明显增多。 （）细胞分裂使个体增大；细胞分化的根本原因是基因的选性表达。【答案】 （1）气孔开放度相对低 CO 2 供应不足 （2）酒精 增多 （3）低 基粒 （4）细胞分裂 基因的选择性表达5.以曲线图和生理图的混合方式进行考查【变式 5】 （改编）如图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系，图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中 M 和 N 代表两种气体的体积)，下列说法不正确的是(注：不考虑无氧呼吸)A影响 m3大小的外界因素有光照强度和温度等B甲图中 a、b、c、d、e 任意一点，乙图中都有 m1n 10，m 2n 20C甲图中 e 点以后，乙图中 n4不再增加，限制因素主要是光反应D甲图中 c 点时，乙图中有 m1n 1m 4n 4【解析】乙图中 m1m 4 分别表示线粒体释放、细胞释放、细胞吸收、叶绿体吸收的CO2 量， n1n 4 分别表示线粒体吸收、细胞吸收、细胞释放、叶绿体释放的 O2 量。A 项正确，甲图中的纵坐标数值是整个细胞吸收的 CO2 量，即为乙图中的 m3。B 项错误，如在e 点时，叶绿体产生的 O2 足够线粒体呼吸消耗，n 20 。 C 项正确，甲图中 e 点以后，乙图中 n4 不再增加，即达到光饱和，其主要原因是叶绿体中的色素有限，来不及吸收和利以单曲线的方式进行考查 学会分析单坐标曲线，增强识标、明点、析线能力变式整合：以双曲线的方式进行考查探究环境因素的影响 学会分析双坐标曲线，增强识标、明点、析线能力以三曲线的方式进行考查 学会分析三坐标曲线，增强识标、明点、析线能力以表格数据分析的方式进行考查 学会分析表中数据，增强综合分析能力以曲线图和生理图的混合方式进行考查 学会分析曲线图和生理图，进一步增强综合分析能力13用太多的光能。D 项正确，甲图中 c 点时，光合作用速率等于细胞呼吸速率，故有m1n 1m 4n 4。 【答案】B归纳与整合光合作用过程中各种曲线图的分析1有关光合作用和呼吸作用关系的变化曲线图中，最典型的就是夏季的一天中 CO2吸收和释放变化曲线图，如图 1 所示。曲线的各点含义及形成原因分析a 点：凌晨 3 时4 时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少；b 点：上午 6 时左右，太阳出来，开始进行光合作用；bc 段：光合作用小于呼吸作用；c 点：上午 7 时左右，光合作用等于呼吸作用；ce 段：光合作用大于呼吸作用；d 点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象；e 点：下午 6 时左右，光合作用等于呼吸作用；ef 段：光合作用小于呼吸作用；fg 段：太阳落山，停止光合作用，只进行呼吸作用。2有关有机物情况的分析(见图 2)(1)积累有机物时间段：ce 段；(2)制造有机物时间段：bf 段；(3)消耗有机物时间段：og 段；(4)一天中有机物积累最多的时间点：e 点；(5)一昼夜有机物的积累量表示：SpS MS N。3在相对密闭的环境中，一昼夜 CO2含量的变化曲线图 (见图 3)一昼夜 O2含量的变化曲线图(见图 4)14图 3 中：(1)如果 N 点低于 M 点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加；(2)如果 N 点高于 M 点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少；(3)如果 N 点等于 M 点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变；(4)CO2含量最高点为 c 点，CO 2含量最低点为 e 点。图 4 中：(1)如果 N 点低于 M 点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少；(2)如果 N 点高于 M 点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加；(3)如果 N 点等于 M 点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变；(4)O2含量最高点为 e 点，O 2含量最低点为 c 点。5用线粒体和叶绿体表示两者关系图 5、图 6 中表示 O2的是；图中表示 CO2的是。图 6 中：ob 段：只有呼吸作用应有；bc 段：呼吸作用大于光合作用应有；c 点：呼吸作用等于光合作用应有；ce 段：呼吸作用小于光合作用应有；e 点：呼吸作用等于光合作用应有；ef 段：呼吸作用大于光合作用应有；fg 段：只有呼吸作用应有。6植物叶片细胞内三碳化合物含量变化曲线图(见图 7)AB 时间段：夜晚无光，叶绿体中不产生 ATP 和NADPH，C 3不能被还原，含量较高。BC 时间段：随着光照逐渐增强，叶绿体中产生 ATP和 NADPH 逐渐增加，C 3不断被还原，含量逐渐降低。CD 时间段：由于发生“午休”现象，部分气孔关闭，CO2进入减少，C 3合成减少，含量最低。DE 时间段：关闭的气孔逐渐张开，CO 2进入增加，C 3合成增加，含量增加。EF 时间段：随着光照逐渐减弱，叶绿体中产生 ATP 和 NADPH 逐渐减少，C 3被还消耗的越来越少，含量逐渐增加。FG 时间段：夜晚无光，叶绿体中不产生 ATP 和 NADPH，C 3不能被还原，含量较高。7植物叶片细胞内五碳化合物含量变化曲线图(见图 8)AB 时间段：夜晚无光，叶绿体中不产生 ATP 和 NADPH，C 3不能被还原成 C5，C 5含量较低。15BC 时间段：随着光照逐渐增强，叶绿体中产生 ATP 和 NADPH 逐渐增加，C 3不断被还原成 C5，C 5含量逐渐增加。CD 时间段：由于发生“午休”现象，部分气孔关闭，CO 2进入减少，五碳化合物固定合成 C3减少，含量最高。DE 时间段：关闭的气孔逐渐张开，CO 2进入增加，C 5固定生成 C3合成增加，C 5含量减少。EF 时间段：随着光照逐渐减弱，叶绿体中产生 ATP 和 NADPH 逐渐减少，C 3还原成 C5越来越少，C 5含量逐渐减少。FG 时间段：夜晚无光，叶绿体中不产生 ATP 和 NADPH，C 3不能被还原成 C5，C 5含量较低。【综合交汇台】1.与细胞分化等单一知识组合综合考查【例题 4】 （11 年广东卷第 26 题）观赏植物蝴蝶兰可通过改变 CO2吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收 CO2并贮存在细胞中。（1）依图 9 分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在 04 时 （填“有”或“无” ）ATP和H的合成，原因是 ；此时段 （填“有”或“无” ）光合作用的暗反应发生，原因是 ；1016时无明显 CO2吸收的直接原因是 。（2）从图 10 可知，栽培蝴蝶兰应避免 ，以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当 。（3）蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的 ，通过植物组织培养技术大规模生产，此过程中细胞分化的根本原因是 。【解析】（1）0 4 时没有光照，虽不能通过光合作用的光反应合成 ATP 和H，但呼吸作用可以合成 ATP 和H。暗反应需要光反应提供的 ATP 和H，还原 C3 形成 C5 以固定 CO2，04 时不能发生光反应，因此 CO2 的固定进而 C3 的还原等暗反应都无从发生。特别注意：呼吸作用合成的 ATP 和H 不在叶绿体内，无法被光合作用的暗反应利用，且图 10 正常和长期干旱条件下蝴蝶兰的干重增加量图 9 正常和长期干旱条件下蝴蝶兰 CO2 吸收速率的日变化16光合作用和呼吸作用产生的H 不是同一物质。10 16 时温度较高，长期干旱条件下植物叶片气孔关闭（以免蒸腾失水），因此无明显 CO2 吸收。（2）正常比长期干旱条件下蝴蝶兰的干重增加量大，因此栽培蝴蝶兰应避免干旱，以利于其较快生长。由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当避光。（3）植物组织培养技术一般选择植物茎尖等分生能力强、容易诱导形成愈伤组织的部分作为外植体，利用的是植物细胞的全能性。植物组培生产幼苗的过程中，细胞分化的根本原因同样是基因的选择性表达。【答案】 （1）有 此时段细胞进行呼吸作用