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光合作用和呼吸作用题型
光合作用和呼吸作用题型
班级:
高一()班姓名:
时间:
2017、02、10
光合作用与呼吸作用的题型
1、【题型一】分析推断类:
辨析光合作用的原理与应用。
【方法指导】
①需要绘制光合作用模式简图的基础上借助图形进行分析。
②需要从物质的生成和消耗两方面综合分析。
〖示例〗CO2供应正常,光照停止时C3的含量变化:
光照停止[H]、ATP减少消耗量减少
C3含量增加
CO2供应正常C3仍在生成
条件
C3
C5
[H]、ATP
模型分析
光照由强到弱,CO2供应不变
↑
(增多)
↓
(减少)
↓
光照由弱到强,CO2供应不变
↓
↑
↑
光照不变,CO2由充足到不足
↓
↑
↑
光照不变,CO2由不足到充足
↑
↓
↓
【易错易混】C3、C5含量变化的两点注意
①以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化,而非长时间。
②以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,[H]和ATP的含量变化是一致的。
例1、(2016江西金溪一中一模)在光照最强的夏季的中午,绿色植物的光合作用强度反而会降低,此时细胞内C3和C5以及ATP含量变化依次是(B)
A.增加、减少、减少B.减少、增加、增加
C.减少、增加、减少D.增加、减少、增加
例2、(2016吉林长春11中上学期期中)光合作用通过密切关联的两大阶段--光反应和暗反应实现.对于改变反应条件而引起的变化,错误的说法是( )
A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5⁄C3比值增加
B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP⁄ADP比值增加
C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C5⁄C3比值减少
D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP⁄ADP比值减少
〖解析〗A、突然中断CO2供应,使暗反应中二氧化碳固定减少,而三碳化合物还原仍在进行,因此导致C3减少,C5增多,因此会暂时引起叶绿体基质中C5⁄C3比值增加,A正确;B、突然中断CO2供应使C3减少,因此三碳化合物还原利用的ATP减少,导致ATP积累增多,而ADP含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中ATP⁄ADP比值增加,B正确;C、由于色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收最少,突然将红光改变为绿光,会导致光反应产生的ATP和[H]减少,这将抑制暗反应中三碳化合物的还原,导致导致C5减少,C3增多,因此会暂时引起叶绿体基质中C5⁄C3比值减少,C正确;D、突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加,光反应产生的ATP和[H]增加,而ADP相对含量减少,因此暂时引起叶绿体基质中ATP⁄ADP比值增加,D错误.故选:
D.
例3、(2016辽宁实验中学阶段性测试)如图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合速率的影响.下列叙述不正确的是( )
A.b点和a点相比,叶绿体中C3浓度降低
B.b点和d点相比,叶绿体中C5浓度升高
C.ab段影响光合速率的主要因素是光照强度
D.bc段限制光合速率的因素可能是温度等其它条件
〖解析〗A、分析题图可知,b、a两点二氧化碳浓度相同,b点光照强度大于a点,b点光反应产生的还原氢和ATP数量多,三碳化合物还原多,叶绿体中C3浓度降低,A正确;
B、分析题图可知,b、d光照强度相同,b点二氧化碳浓度高,二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物消耗的五碳化合物都,叶绿体中C5浓度降低,B错误;
C、ab段二氧化碳浓度相同,随光照强度增加光合作用强度增强,因此限制该段光合作用的因素主要是光照强度,C正确;
D、bc段二氧化碳浓度相同,随光照强度增加光合作用强度不再增强,因此限制该段光合作用的因素不是光照强度,可能是温度等其他调节,C正确.故选:
B.
2、【题型二】过程图析类:
光合作用和呼吸作用过程综合
【方法指导】①“图解法”理解光合作用与呼吸作用过程
A.过程联系:
B.物质联系:
►C元素:
CO2(CH2O)丙酮酸CO2
►O元素:
H2O
O2H2O
►H元素:
H2O[H](CH2O)[H]H2O
C.能量联系
热能
光能ATP中活跃的化学能有机物中稳定化学能
ATP中活跃的化学能各项生命活动
光合作用细胞呼吸
②光合作用和有氧呼吸过程中[H]和ATP来源、去路比较
光合作用P一103
有氧呼吸P一94
[H]
本质
还原型辅酶Ⅱ(NADPH)
还原型辅酶Ⅰ(NADH)
来源
光反应水的光解
有氧呼吸第一、二阶段
去路
暗反应还原剂,用于C3还原
还原O2产生H2O释放大量的能量
ATP
来源
光反应,色素吸收、转换的太阳能
有氧呼吸,来自有机物的分解
去路
暗反应C3还原,活跃化学能→稳定化学能
直接用于各项生命活动
【易错易混】
①植物光合作用光反应阶段产生的ATP专用于暗反应,不用于其他生命活动;植物或动物细胞呼吸产生的ATP才能用于各项生命活动。
②光合作用和呼吸作用中H2O的产生与消耗不同:
光合作用过程在叶绿体的类囊体薄膜上消耗H2O
有氧呼吸过程在线粒体基质中(第二阶段)消耗H2O,在线粒体(第三阶段)产生H2O
例1、(2016湖南衡阳一中第二次月考)用同位素标记法研究光合作用和有氧呼吸过程中氧原子的来龙去脉,下列结论错误的是( )
A.光合作用的产物O2中的O全部来自原料中的H2O
B.光合作用的产物C6H12O6中的O全部来自原料中的CO2
C.有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2
D.有氧呼吸的产物CO2中的O全部来自原料中的C6H12O6
〖解析〗A、光合作用过程中氧气的产生来自光反应过程中水的光解,因此物O2中的O全部来自原料中的H2O,A正确;
B、光合作用过程中葡萄糖产生于暗反应阶段,其中的O全部来自原料中的CO2,B正确;
C、有氧呼吸的产物H2O是由有氧呼吸的第三阶段,[H]与氧气结合形成的,因此有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2,C正确;
D、有氧呼吸过程中二氧化碳是丙酮酸与水反应产生的,丙酮酸是葡萄糖酵解产生的,因此有氧呼吸的产物CO2中的O自原料中的C6H12O6和水,D错误.故选:
D
例2、(2016天津和平一模)如图所示为甘蔗一叶肉细胞内的系列反应过程,下列有关说法正确的是( )
A、过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光
B、体过程①产生[H],过程②消耗[H],过程③既产生也消耗[H]
C、过程②只发生在叶绿体基质,过程③只发生在线粒
D、若过程②的速率大于过程③的速率,则甘蔗的干重就会增加
〖解析〗A、由题图可知,①是光反应,叶绿体中的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,A错误;
B、由题图可知,过程①产生[H],用于过程②三碳化合物的还原,故消耗[H],过程③是细胞呼吸,有氧呼吸的第一、二阶段产生[H],用于第三阶段与氧气发生反应,因此③既产生也消耗[H],B正确;
C、由题图可知,②过程是暗反应,只发生在叶绿体基质,③过程是细胞呼吸.发生在细胞质基质和线粒体中,B错误;
D、甘蔗干重增加与否是由植物体的光合作用与细胞呼吸共同决定的,某一个细胞光合作用大于细胞呼吸,甘蔗的干重不一定增加,D错误.故选:
B.
3、【题型三】曲线分析类:
光合作用与呼吸作用曲线综合
【方法指导】
①常考易错的植物“三率”间的内在关系
A.呼吸速率:
植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。
B.净光合速率:
植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
C.真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
②植物“三率”的判定
A.根据坐标曲线判断:
当光照强度为0时,若CO2的吸收值为负值,该值绝对值代表呼吸速率,该曲线表示净光合速率;当光照强度为0时,若CO2的吸收值为0,该曲线表示真正光合速率。
B.根据关键词判断
检测指标
呼吸速率
净光合速率
真正(总)光合速率
CO2
释放量(黑暗)
吸收量
利用量、固定量、消耗量
O2
吸收量(黑暗)
释放量
产生量
有机物
消耗量(黑暗)
积累量
制造量、产生量
③光合作用和细胞呼吸综合曲线解读,如右图:
A.绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用,测得的数值为呼吸速率(A点)
B.绿色组织在有光条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数值为净光合速率。
C.各点(段)的光合作用和呼吸作用分析
曲线对应点
细胞生命活动
ATP产生场所
植物组织外观表现
图示
A点
只进行细胞呼吸,不进行光合作用
细胞质基质、线粒体
从外界吸收O2,向外界排出CO2
AB段(不含A、B点)
呼吸量>光合量
细胞质基质、线粒体、叶绿体
从外界吸收O2,向外界排出CO2
B点
呼吸量=光合量
与外界不发生气体交换
B点之后
呼吸量<光合量
从外界吸收CO2,向外界释放O2——此时植物可更新空气
④自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析:
【自然环境中一昼夜植物光合作用曲线】
A.关键点分析。
a点:
凌晨3时~4时,温度降低,细胞呼吸强度减弱,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。
c点:
上午7时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度。
d点:
温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象。
e点:
一天中有机物积累最多的点。
下午6时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度。
B.各时间段分析。
bc段和ef段:
光合作用强度小于细胞呼吸强度。
ce段:
有机物积累时间段。
光合作用强度大于细胞呼吸强度。
bf段:
制造有机物时间段。
b点开始进行光合作用,f点停止进行光合作用。
Og段:
消耗有机物时间段。
一天24小时,细胞的生命活动时刻在进行,即不停地消耗能量,故细胞呼吸始终进行。
fg段:
太阳落山,光合作用停止,只进行细胞呼吸。
例1、如图所示农田一昼夜温度变化Ⅰ、光照强度变化Ⅱ和植物吸收CO2
变化Ⅲ数据绘制成的曲线,则下列说法不正确的是( )
A.在Ⅲ曲线与时间轴交点c和e时,光合作用吸收的CO2与细胞呼吸释放的CO2量相等
B.a点的形成是由夜间的低温造成的
C.从时间轴上的c点开始合成有机物,到e点有机物的合成停止
D.增大曲线Ⅲ与时间轴所围成的正面积的措施包括提高光照强度、CO2浓度和充足的水分供应
〖解析〗此题考查光合作用和细胞呼吸的关系。
c、e两点表示植物光合作用吸收CO2和细胞呼吸放出CO2的量相等,此时植物光合作用合成有机物的量和细胞呼吸消耗有机物的量相等,c点之前、e点之后也进行光合作用。
答案:
C
【密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线】如右图:
A.光合作用强度和呼吸作用强度相等的点是:
D、H
B.该植物一昼夜表现为生长,其原因是I点CO2浓度低于A点CO2浓度,说明一昼夜密闭容器中浓度减小,即植物光合作用强度˃呼吸作用强度,植物生长。
例2、(2014·杭州模拟)将一植物放在密闭的玻璃罩内,置于室外进行培养,用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况,绘成如图曲线。
下列有关说法正确的是( )
①BC段较AB段CO2浓度增加减慢,是因为低温使植物细胞呼吸减弱
②CO2浓度下降从DE段开始,说明植物进行光合作用是从D点开始的
③FG段CO2浓度下降不明显,是因为气孔关闭,叶片对CO2的吸收减少
④H点CO2浓度最低,说明此时植物对CO2的吸收最多,光合作用最强
⑤D点表明植物光合作用强度和细胞呼吸强度相等
⑥D点较B点CO2浓度高,是因为D点温度高,使植物细胞呼吸强
A.①②⑥ B.③④⑤ C.①③⑥ D.②④⑤⑥
【解析】H点CO2浓度最低,说明此时植物体内积累的有机物最多;D点和H点时,光合作用强度与细胞呼吸强度相等,D点之前,H点以后也进行光合作用,只不过是光合作用强度比细胞呼吸强度弱;D点以前由于植物只进行细胞呼吸,或者是细胞呼吸强度大于光合作用强度,所以玻璃罩内的CO2浓度逐渐增大。
答案:
C
【易错易混】
①植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”。
如右图中n值为净光合速率(虚线表示),
n值=总光合速率-呼吸速率
②解答与呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息
A.光照强度为“0”意味着光合作用不能进行,此时气体变化量全由细胞呼吸引起,可作为呼吸强度指标。
B.光照下CO2吸收量应为净光合量。
C.光照培养阶段,密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”,切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。
例3、(2010·济南统考)下图中的甲、乙两图为一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:
(1)甲图曲线中C点和E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。
(4)乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低,可能是因为_______________________。
〖解析〗甲图C点与E点植物不吸收也不释放CO2,表明植物的光合作用强度等于呼吸作用强度;光合作用强度最高点,应是CO2吸收速率最高点(D),有机物积累最多点应是光合作用减弱到等于呼吸作用时的点(E)。
答案:
(1)呼吸作用释放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量
(2)D E (3)光照强度逐渐减弱 ATP [H] (4)温度高,蒸腾作用过强,气孔关闭,影响了CO2原料的供应。
4、【题型四】实验探究类:
光合作用和细胞呼吸实验探究综合
【方法指导】
①实验法测定光合速率与呼吸速率
A.测定装置:
如右图
B.测定方法及解读
►测定呼吸速率
a.装置烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2
b.玻璃钟罩遮光处理,以排除光合作用的干扰
c.置于适宜的温度环境中
d.红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)
►测定净光合速率
a.NaHCO3溶液的作用是保证装置内CO2浓度的恒定,确保光合作用的正常进行。
b.植物光合作用速率指标:
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,单位时间内液滴右移的体积即是净光合速率。
c.条件:
整个装置必须在光下,因为光是植物进行光合作用的条件之一。
d.净光合强度=实际光合强度-呼吸强度
e.对照组应为死亡的绿色植物,其他处理和实验组相同
②光合作用、细胞呼吸实验的常用研究方法
A.“黑白瓶法”:
用黑瓶(无光照的一组)测得呼吸作用强度值,用白瓶(有光照一组)测得净光合作用强度值,综合两者即可得到真光合作用强度值。
B.梯度法:
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置,可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
【易错易混】
①注意变量的控制手段。
如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡,但与植物的距离不同)进行控制,不同温度可用不同恒温装置控制,CO2浓度的大小可用不同浓度CO2缓冲液(NaHCO3溶液)调节。
②不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行对照实验,而应该用一系列装置进行相互对照。
③无论哪种装置,在光下测得的数值均为“净光合强度”值。
例1、(2015吉林长春十一中期中)利用如图所示的实验装置进行光合作用有关的实验,下列叙述正确的是()
A.试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量
B.在光下,如果有气泡产生,可说明光合作用产生氧气
C.为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响,可利用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验
D.为了探究光照强度对光合作用的影响,用一套装置慢慢向光源靠近,观察气泡产生速率的变化。
〖解析〗光下产生气泡,可能是温度增加,使气体的溶解度下降导致的,产生的也不一定是氧气;答案:
C
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