光合作用和呼吸作用的综合应用
【教学目标】 探究光合作用和呼吸作用结合题型的解题思路。
【教学重难点】 重点:光合作用和细胞呼吸各阶段的物质变化及其相互联系。
难点:以实验设计和分析题形式有关的光合速率和呼吸速率的测定及影响因素。
【重难点突破】 首先要理清植物器官在呼吸过程中O2吸收量与CO2释放量之间的关系,通过分析植物细胞内合作用和呼吸作用的内在联系,利用两者的关系式来解决问题。
【知识梳理】
一、区别与联系
光合作用
需氧呼吸
代谢类型
作用(或同化作用)
作用(或异化作用)
物质变化
无机物 有机物
有机物 无机物
能量变化
→ (储能)
→ 、 (放能)
实质
有机物, 能量
有机物、 能量,供细胞利用
场所
条件
联系
二、光合作用与细胞呼吸的计算:
(一)光合作用速率表示方法:通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况,光合作用速率又分为表观(净)光合速率和真正(总)光合速率。
(二)在有光条件下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸,实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量,称为表观光合速率,而植物真正光合速率= 。如图所示:
(三)呼吸速率:将植物置于黑暗中,实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量,即表示呼吸速率。
(四)一昼夜有机物的积累(用CO2量表示)可用下式表示:积累量= 。
三、光合作用与细胞呼吸中量的关系式
净O2=光O2-呼O2 净CO2=光CO2-呼CO2
净C6H12O6=光C6H12O6-呼C6H12O6
净光合速率=光光合速率-呼呼吸速率=二氧化碳的吸收量
【课堂例题】
1、下图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线,该曲线是通过实测一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况。能代表细胞中发生的情况与曲线中AB段(不包括A、B两点)相符的一项是 ( )
[来源:21世纪教育网]
2、(2007山东高考)以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响,结果如图所示。下列分析正确的是( )
A 光照相同时间,35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B 光照相同时间,在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C 温度高于25℃时,光合作用的有机物的量开始减少
D 两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
3、(2010·山东青岛调研)某生物兴趣小组在密闭玻璃温室内进行植物栽培实验,他们对温室内CO2含量、O2含量及CO2吸收速率进行了24 h测定,得到如图所示曲线,则以下说法有几种是正确的( )
①c、e两点的光合速率为零②c、d之间的区段光合速率大于呼吸速率③de段光合速率小于呼吸速率④进行细胞呼吸的区段只有ab段和fg段A.1种说法正确 B.2种说法正确C.3种说法正确 D.4种说法正确
4、绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有着密切的联系。下面物质代谢简图表示了两者之间的关系,请根据图示分析回答:
(1)①是在 上进行的,所需要的外界条件是 ,发生的能量变化是 。
(2)③、④、⑤表示 过程。在这一过程中,所需要的外部条件主要有
和 。
(3)上述①~⑤过程中,能产生ATP的过程是 (写代号)。
(4)①产生的ATP去向是 ,其作是 ;
③、④、⑤中产生的ATP作用是 。
【课堂习题】
1、把植物置于一含有14CO2的密闭容器中,一段时间后再置于另一无14CO2的密闭容器中,结果发现后者中也发现有14CO2,则14C的走向正确的是( )
A.CO2→C3→糖类→丙酮酸→CO2????????? B.CO2→C5→糖类→酒精→CO2
C.CO2→C5→蛋白质→丙酮酸→CO2???????? D.CO2→C3→脂肪→乳酸→CO2
2、(2010·四川理综,3)有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究,结果如下表(净光合速率以CO2的吸收速率表示,其他条件适宜且相对恒定)。下列相关分析不正确的是( )
A.光强大于0.1 mmol光子·m-2·s-1,随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减小B.光强小于0.5 mmol光子·m-2·s-1,限制净光合速率的主要因素是叶绿素含量C.光强大于0.7 mmol光子·m-2·s-1,限制净光合速率的主要生态因素是CO2浓度D.龙眼的最大光能利用率大于芒果,但龙眼的最大总光合速率反而小于芒果
3、(2010·南通联考)如图所示某植物光合速率和呼吸速率随温度而变化的走势。相关叙述错误的是 ( )
A.曲线A表示植株同化CO2的总量
B.净光合产量最大时的呼吸也最强
C.保持一定的昼夜温差有利于提高产量
D.光合作用和细胞呼吸的酶具有不同的最适温度
4、在两个相同密闭、透明玻璃室内各放置一盆相似的甲、乙两种植物幼苗,在充足的水分、光照和适宜的温度等条件下,用红外线测量仪定时测量玻璃内的CO2含量,结果如下表(假设实验期间光照、水分和温度等条件恒定不变)。下列有关分析,错误的是( )
A.在0~25min期间,甲和乙两种植物光合作用强度都逐渐减少]
B.在0~25min期间,CO2含量逐渐降低是有氧呼吸减弱的结果
C.在0~25min期间,影响光合作用强度的主要因素是CO2含量
D.上表数据说明,乙植物比甲植物固定CO2的能力强
5、(2010·上海卷,7)在人和植物体内都会发生的物质转化过程是( )①葡萄糖彻底氧化 ②葡萄糖转化为乙醇 ③葡萄糖脱水缩合 ④葡萄糖分解为丙酮酸A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②④
6、(江苏多选)某研究性学习小组采用盆栽实验,探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足,然后实验组停止浇水,对照组土壤水分条件保持适宜,实验结果如下图所示。下列有关分析正确的有( )
A.叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B.叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C.实验2-4天,光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D.实验2-4天,光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的
7、(2010·泉州一中期中)在一定实验条件下,测得某植物光合作用速率与光照强度之间的关系(氧气浓度为15%)、呼吸作用与氧气浓度之间的关系及光合作用速率与温度之间的关系如下图所示,请据图回答下列问题:
(1)在光合作用过程中,光反应为暗反应提供的两种物质是________________________。
(2)影响图甲中a曲线A点上下移动的主要外界因素是________;图乙中细胞呼吸有关曲线的数据需在__________________条件下测量。
(3)由图丙可知,40℃时,植物体________(填“能”或“不能”)显示生长现象;而5℃时的状态可用图甲中________(填“A”、“B”或“C”)点表示。
(4)用大棚种植蔬菜时,白天应控制光照强度为________点对应的光照强度,温度为
℃最佳。
(5)在图甲和图乙中绘制下列有关曲线:①图甲中光合作用强度是用CO2吸收量(mol/h)
表示的,请改用O2的吸收量(mol/h)表示光合作用强度,并在图甲中再绘出光合作用强
度与光照强度的关系曲线;②在图乙中再绘出无氧呼吸CO2的释放量与O2浓度的关系。
8、右图所示在不同温度条件下被测植物光合作用同化二氧化碳量和呼吸作用释放二氧化碳量的曲线。据图回答:
(1)在该实验条件下,植物体中有机物增加量最快的温度是 。
(2)在该实验条件下,植物体中有机物开始减少的温度是 。
【课后习题】
1、用18O标记CO2,使其参与光合作用,再经有氧呼吸,则示踪元素转移的途径是( )
A.C18O2→18O2??????????????B.C18O2→C3→C6H1218O6→H218O+C18O2
C.C18O2→C3→C6H1218O6→H218O??????? D.C18O2→C3→C6H1218O6→C18O2
2、下左图中曲线a表示水稻根有氧呼吸和无氧呼吸所释放的CO2总量的变化,曲线b表示有氧呼吸释放的CO2量的变化,则表示无氧呼吸释放的CO2量的变化是下图中的:
3、(08广东)光合作用强度可以用多种指标表示,以下不适合的是( )
A.植物体鲜重增加量 B.植物体干重增加量 C.O2释放量 D.CO2吸收量
4、(08上海)在上海种植的新疆哈密瓜往往没有原产地的甜,其主要原因是上海地区的( )
A.空气质量差,光合作用强 B.土壤肥力足,呼吸作用弱
C.昼夜温差小,糖分积累少 D.海拔高度低,水分散失多
4、(上海).在a、b、c、d条件下,测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如右表。若底物是葡萄糖,则下列叙述中正确的是( )
A.a条件下,呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
D.b条件下,有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
C.c条件下,无氧呼吸最弱
D.d条件下,产生的CO2全部来自线粒体
5、(北京) 小麦和玉米的CO2固定量随外界CO2浓度的变化而变化
(如右图)。下列相关叙述不正确的是( )
A. 小麦的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关
B.CO2浓度在100mg·L-1时小麦几乎不固定CO2
C.CO2浓度大于360 mg·L-1后玉米不再固定CO2
D.C4植物比C3植物更能有效地利用低浓度CO2
6、下图表示光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换,下列有关此图的叙述正确的是( )
A、在黑暗中A将停止生理作用
B、A结构能产生ATP,B结构不能产生ATP
C、植物正常生长时,B结构产生的O2全部被A结构利用[
D、夜间适当降温,能降低A结构的生理功能,白天适当升温,B结构的生理功能提高比A结构更明显,故白天适当升温,夜晚适当降温能增加农作物的产量
7、(11海南)细胞内糖分解代谢过程如下图,下列叙述错误的是( )
A.植物细胞能进行过程①和③或过程①或④
B.真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②
C.动物细胞内,过程②比过程①释放的能量多
D.乳酸菌细胞内,过程①产生[H],过程③消耗[H]
8、(2010·江苏苏、锡、常、镇四市联考一)下图表示一个水稻叶肉细胞内发生的部分代谢简图。图中①~⑤表示反应过程,A~L表示细胞代谢过程中的相关物质,a、b、c
表示细胞的相关结构。请据图作答:
(1)上图中,反应过程①的场所是________,反应过程④的场所是________。
(2)结构a中发生的能量转换过程是________。在其他环境条件适宜而光照强度恰为光
补偿点时,单位时间内A~L各物质中产生量与消耗量相等的有________。
(3)叶肉细胞在③④⑤过程中,产生能量最多的过程是___________________________。
(4)干旱初期,水稻光合作用速率明显下降,其主要原因是反应过程________受阻。小
麦灌浆期若遇阴雨天则会减产,其原因是反应过程________受阻。
9、(2010·上海卷,六)分析有关植物光合作用的资料,回答问题。
在一定浓度的CO2和适当的温度条件下,测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率,结果如下表,据表中数据回答问题。
光合速率与呼吸速率相等时光照强度(千勒克司)
光饱和时光照强度(千勒克司)
光饱和时CO2吸收量[mg/(100 cm2叶·小时)]
黑暗条件下CO2释放量[mg/(100 cm2叶·小时)]
A植物
1
3
11
5.5
B植物
3
9
30
15
(1)与B植物相比,A植物是在 _光照条件下生长的植物,判断的依据是_ 。(2)当光照强度超过9千勒克司时,B植物光合速率__ ____,造成这种现象的实质是__ ___跟不上__ __反应。
(3)当光照强度为9千勒克司时,B植物的总光合速率是_ __ __[mg/(100 cm2叶·小时)]。当光照强度为3千勒克司时,A植物与B植物固定的CO2量的差值为_____ ___[mg/(100 cm2叶·小时)]。
(4)光合速率也受光合产物从叶中输出速率的影响。某植物正处于结果期,如图①。
若只留一张叶片,其他叶片全部摘除,如图②,则留下叶片的光合速率_ ___,原因是 ______________ ___ ___ ___。