1、热点二细胞呼吸和光合作用的综合应用【考情分析】【考情分析】细胞呼吸和光合作用是细胞代谢的核心知识细胞呼吸和光合作用是细胞代谢的核心知识,命命题时常把两者综合起来考查题时常把两者综合起来考查,一般以坐标曲线图和表格一般以坐标曲线图和表格为载体为载体,多以非选择题的形式出现。主要考查角度有以多以非选择题的形式出现。主要考查角度有以下两点下两点:(1)(1)表观光合速率及其影响因素表观光合速率及其影响因素;(2);(2)种子萌发过程分种子萌发过程分析。析。【分类突破】【分类突破】类型一表观类型一表观(净净)光合速率及其影响因素光合速率及其影响因素1.1.表观表观(净净)光合速率及其表示方法光合速率及
2、其表示方法:(1)(1)表观表观(净净)光合速率光合速率:绿色植物组织在有光的条件下绿色植物组织在有光的条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行时光合作用与细胞呼吸同时进行时,测得实验容器中测得实验容器中O O2 2的的增加量或增加量或COCO2 2的减少量。的减少量。(2)(2)呼吸速率呼吸速率:绿色植物组织在黑暗条件下测得实验容绿色植物组织在黑暗条件下测得实验容器中器中O O2 2的减少量或的减少量或COCO2 2的增加量。的增加量。(3)(3)真正光合速率真正光合速率=表观表观(净净)光合速率光合速率+呼吸速率。呼吸速率。(4)(4)常用表示方法常用表示方法:真正光真正光合速率合速率O O2
3、2产生产生(生成生成)速率速率COCO2 2固定固定速率速率有机物产生有机物产生(制制造、生成造、生成)速率速率表观表观(净净)光合速率光合速率O O2 2释放速率释放速率COCO2 2吸收吸收速率速率有机物积累速率有机物积累速率呼吸速率呼吸速率黑暗中黑暗中O O2 2吸收速率吸收速率黑暗中黑暗中COCO2 2释放速率释放速率有机物消耗速率有机物消耗速率光合作用产生光合作用产生O O2 2量量=实测的实测的O O2 2释放量释放量+细胞呼吸消耗细胞呼吸消耗O O2 2量。量。光合作用固定光合作用固定COCO2 2量量=实测的实测的COCO2 2吸收量吸收量+细胞呼吸释细胞呼吸释放放COCO2
4、2量。量。光合作用产生的葡萄糖量光合作用产生的葡萄糖量=葡萄糖的积累量葡萄糖的积累量(增重部增重部分分)+)+细胞呼吸消耗的葡萄糖量。细胞呼吸消耗的葡萄糖量。2.2.影响表观影响表观(净净)光合速率的因素光合速率的因素:所有影响光合速率和呼吸速率的因素都可以影响表观所有影响光合速率和呼吸速率的因素都可以影响表观(净净)光合速率光合速率,如光照强度、如光照强度、COCO2 2浓度、浓度、O O2 2浓度、温度浓度、温度等。等。3.3.表观表观(净净)光合速率与植物生长的关系光合速率与植物生长的关系:(1)(1)当表观当表观(净净)光合速率光合速率00时时,植物因积累有机物而生植物因积累有机物而生
5、长。长。(2)(2)当表观当表观(净净)光合速率光合速率=0=0时时,植物不能生长。植物不能生长。(3)(3)当表观当表观(净净)光合速率光合速率00时时,植物不能生长植物不能生长,长时间长时间处于此种状态处于此种状态,植物将死亡。植物将死亡。【过关题组】过关题组】1.(20151.(2015浙江浙江1010月选考真题月选考真题)某小组进行了低温弱光某小组进行了低温弱光对番茄幼苗光合作用影响的实验对番茄幼苗光合作用影响的实验,对照组对照组:25:25、600mol600molm m-2-2s s-1-1(光强单位光强单位),),处理处理1616天天;实验组实验组:5 5、60 mol60 mo
6、lm m-2-2s s-1-1,先处理先处理8 8天天,再恢复到对照组再恢复到对照组条件处理条件处理8 8天。实验结果如图所示。下列叙述正确的天。实验结果如图所示。下列叙述正确的是是()A.A.实验组植株光合速率与气孔导度呈负相关实验组植株光合速率与气孔导度呈负相关B.B.实验组植株第实验组植株第1616天的光饱和点比第天的光饱和点比第8 8天的高天的高C.5 C.5 低温处理番茄幼苗低温处理番茄幼苗,对其光合作用造成的影响对其光合作用造成的影响是不可恢复的是不可恢复的D.D.若在第若在第4 4天给实验组植株提供对照组条件天给实验组植株提供对照组条件,则瞬间叶则瞬间叶肉细胞中核酮糖二磷酸的含量
7、上升肉细胞中核酮糖二磷酸的含量上升【解析】【解析】选选B B。8 81616天天,气孔导度增大气孔导度增大,光合速率也增光合速率也增大大,呈正相关呈正相关,A,A错误。第错误。第8 8天为天为5,5,第第1616天为天为25,25,温度升高温度升高,气孔开放程度增大气孔开放程度增大,光饱和点变高光饱和点变高,B,B正确。正确。5 5 低温对光合作用的影响是可恢复的低温对光合作用的影响是可恢复的,C,C错误。若第错误。若第4 4天给植株增加光照强度天给植株增加光照强度,由右侧曲线可知由右侧曲线可知,温度升高温度升高和光照增强后和光照增强后,瞬间变化主要考虑瞬间变化主要考虑COCO2 2的固定的固
8、定,气孔导度气孔导度会增大会增大,进入叶肉细胞的进入叶肉细胞的COCO2 2增多增多,CO,CO2 2固定增强固定增强,核酮糖核酮糖二磷酸含量下降二磷酸含量下降,D,D错误。错误。2.2.为了探讨某种植物的一些生理特性为了探讨某种植物的一些生理特性,科研人员做了科研人员做了一系列的相关实验。下图是在不同光照条件下测定的一系列的相关实验。下图是在不同光照条件下测定的光合速率变化情况。有关叙述不正确的是光合速率变化情况。有关叙述不正确的是()A.A.从图中从图中a ab b段可以看出段可以看出,限制叶片光合速率的主要限制叶片光合速率的主要环境因素是光强度、温度环境因素是光强度、温度B.B.若其他条
9、件不变若其他条件不变,对叶绿素而言对叶绿素而言,有效辐射的光主要有效辐射的光主要是蓝紫光和红光是蓝紫光和红光C.C.图中图中c cd d对应时段对应时段,植物体内有机物总量的变化情植物体内有机物总量的变化情况是先增加后减少况是先增加后减少D.iD.i点时叶肉细胞内合成点时叶肉细胞内合成NADPHNADPH的场所有细胞溶胶、线的场所有细胞溶胶、线粒体、叶绿体粒体、叶绿体【解题指南】【解题指南】本题为考查光合作用与细胞呼吸过程的本题为考查光合作用与细胞呼吸过程的常见题型。解答思路如下常见题型。解答思路如下:从文字描述中找出必要的条件从文字描述中找出必要的条件,如如“不同光照条不同光照条件件”(光照
10、为自变量光照为自变量)“)“测定的光合速率变化测定的光合速率变化”(曲线曲线表示净光合速率或表观光合速率表示净光合速率或表观光合速率)。从题图中获取足够信息从题图中获取足够信息,如晴天时随光强度的增加如晴天时随光强度的增加,净光合速率逐渐增大净光合速率逐渐增大,f,f点达到最大值点达到最大值,随后降低随后降低;阴天阴天时受光强度和温度等条件限制时受光强度和温度等条件限制【解析】【解析】选选C C。阴天条件下。阴天条件下,光照较弱光照较弱,温度较低温度较低,光强光强度和温度成为限制叶片光合速率的主要环境因素度和温度成为限制叶片光合速率的主要环境因素,A,A正正确确;叶绿素主要吸收红光和蓝紫光叶绿
11、素主要吸收红光和蓝紫光,B,B正确正确;净光合速率净光合速率表示植物体内有机物的积累情况表示植物体内有机物的积累情况,负值表示减少负值表示减少,正值正值表示增加表示增加,c,cd d段植物体内有机物总量的变化情况是段植物体内有机物总量的变化情况是先减少后增加先减少后增加,C,C错误错误;i;i点时有光照点时有光照,能够进行光合作能够进行光合作用用,叶肉细胞内合成叶肉细胞内合成NADPHNADPH的场所有细胞溶胶、线粒的场所有细胞溶胶、线粒体、叶绿体体、叶绿体,D,D正确。正确。3.3.图甲是菠菜叶肉细胞中的叶绿体亚显微结构示意图图甲是菠菜叶肉细胞中的叶绿体亚显微结构示意图,其中其中、表示不同的
12、部位表示不同的部位;图乙是光合作用的图乙是光合作用的碳反应过程示意图碳反应过程示意图,其中其中表示物质。请回答下列表示物质。请回答下列问题问题:(1)(1)光合色素存在于图甲的光合色素存在于图甲的 _上上,其中叶其中叶绿素主要吸收红光和绿素主要吸收红光和_光。图乙过程发生光。图乙过程发生在图甲的在图甲的 _中。中。(在在 内填写图中的内填写图中的相应编号相应编号)(2)(2)图乙中图乙中,物质物质是是_,_,该物质在光反应产该物质在光反应产物物_的作用下形成物质的作用下形成物质。若。若3 3个个COCO2 2分子进分子进入卡尔文循环可形成入卡尔文循环可形成6 6个物质个物质分子分子,其中其中_
13、个物质个物质分子经过一系列变化再生成分子经过一系列变化再生成RuBP,RuBP,其余的离其余的离开循环开循环,可在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质和脂质可在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质和脂质等物质的原料等物质的原料,也可运送到叶绿体外转变成蔗糖。也可运送到叶绿体外转变成蔗糖。(3)(3)若图乙中若图乙中COCO2 2供应停止供应停止,则短时间内则短时间内RuBPRuBP的含量将的含量将_(_(填填“增加增加”“”“减少减少”或或“基本不基本不变变”)。【解析】【解析】(1)(1)图甲中图甲中,表示叶绿体膜、表示叶绿体膜、表示叶绿体表示叶绿体基质、基质、表示类囊体膜。光合色素存在于类囊体膜上表示类囊
14、体膜。光合色素存在于类囊体膜上,其中其中,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。碳反应发生的场所是叶绿体基质。吸收蓝紫光。碳反应发生的场所是叶绿体基质。(2)(2)图乙中图乙中,表示表示COCO2 2和和RuBPRuBP结合生成的三碳酸结合生成的三碳酸,该物该物质在光反应产物质在光反应产物ATPATP和和NADPHNADPH的作用下形成物质的作用下形成物质三碳糖。三碳糖。若若3 3个个COCO2 2分子进入卡尔文循环可形成分子进入卡尔文循环可形成6 6个三碳糖个三碳糖,其中其中5 5个三碳糖经过一系列复杂变化再生成个三碳糖经过一系列复杂变
15、化再生成RuBP,RuBP,其余的离其余的离开卡尔文循环开卡尔文循环,在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质和在叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质和脂质等物质的原料脂质等物质的原料,也可运送到叶绿体外转变成蔗糖。也可运送到叶绿体外转变成蔗糖。(3)(3)若碳反应中若碳反应中COCO2 2供应停止供应停止,则短时间内生成三碳酸的则短时间内生成三碳酸的含量下降含量下降,RuBP,RuBP的含量将增加。的含量将增加。答案答案:(1)(1)类囊体膜蓝紫类囊体膜蓝紫(叶绿体叶绿体)基质基质(2)(2)三碳酸三碳酸ATPATP和和NADPHNADPH5 5(3)(3)增加增加4.(20154.(2015浙江浙江1010
16、月选考真题月选考真题)图甲是探究光对黑藻光图甲是探究光对黑藻光合作用影响的实验装置合作用影响的实验装置,光源位置固定光源位置固定,且光照时间一且光照时间一定定,反应室的溶液中含有适量反应室的溶液中含有适量NaHCONaHCO3 3。图乙为黑藻叶。图乙为黑藻叶绿体中的某生理过程。绿体中的某生理过程。世纪金榜导学号世纪金榜导学号3172001231720012请回答请回答:(1)(1)本实验中黑藻的光合速率可用单位时间的本实验中黑藻的光合速率可用单位时间的_表示。表示。(2)(2)若变换图甲中的光源若变换图甲中的光源,可改变光的可改变光的_或或_。(3)(3)图乙所示的生理过程为图乙所示的生理过程
17、为_循环循环,该循环从一该循环从一个个_开始开始,每形成每形成1 1分子三碳糖磷酸需经过分子三碳糖磷酸需经过_轮该循环。三碳糖磷酸大部分运至叶绿体轮该循环。三碳糖磷酸大部分运至叶绿体外转变成外转变成_,_,供植物细胞利用。供植物细胞利用。【解析】【解析】(1)(1)氧气是光合作用的产物氧气是光合作用的产物,单位时间内单位时间内O O2 2含含量的变化可表示光合速率的快慢。量的变化可表示光合速率的快慢。(2)(2)在一定范围内在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增加而光合作用强度随光照强度的增加而增强增强,故光照强度影响光合作用强度。不同波长的光故光照强度影响光合作用强度。不同波长的光对光合作
18、用影响不同对光合作用影响不同,红光和蓝紫光最有利于光合作红光和蓝紫光最有利于光合作用。用。(3)(3)图乙表示卡尔文循环图乙表示卡尔文循环,每循环一轮每循环一轮,固定一个碳原固定一个碳原子子,形成形成1 1分子三碳糖磷酸需要分子三碳糖磷酸需要3 3个碳原子个碳原子,需经需经3 3轮该轮该循环。大部分三碳糖磷酸在细胞质中合成蔗糖。循环。大部分三碳糖磷酸在细胞质中合成蔗糖。答案答案:(1)(1)氧气释放量氧气释放量(2)(2)强度波长强度波长(3)(3)卡尔文卡尔文RuBPRuBP3 3蔗糖蔗糖类型二种子萌发过程的分析类型二种子萌发过程的分析1.1.萌发条件萌发条件:(1)(1)外部条件外部条件:
19、适宜的温度、水分和充足的氧气。适宜的温度、水分和充足的氧气。(2)(2)内部条件内部条件:胚是完整的、活的且不处于休眠期。胚是完整的、活的且不处于休眠期。2.2.物质变化物质变化:(1)(1)水分的变化水分的变化:萌发前期是吸胀吸水萌发前期是吸胀吸水,萌发后期是渗萌发后期是渗透吸水。种子吸水后透吸水。种子吸水后,自由水相对含量升高自由水相对含量升高,细胞代谢细胞代谢增强。增强。(2)(2)有机物种类的变化有机物种类的变化:随着萌发的进行随着萌发的进行,种子的细胞种子的细胞呼吸增强呼吸增强,一些复杂的有机物分解成简单的有机物一些复杂的有机物分解成简单的有机物,因因此细胞内有机物的种类增加。此细胞
20、内有机物的种类增加。3.3.干重变化干重变化:(1)(1)种子萌发初期种子萌发初期:种子萌发过程中种子萌发过程中,不能进行光合作不能进行光合作用制造有机物用制造有机物(无叶绿素无叶绿素),),同时还要进行细胞呼吸消同时还要进行细胞呼吸消耗有机物耗有机物,为萌发提供能量为萌发提供能量,干重下降。干重下降。(2)(2)子叶出土后子叶出土后,由于可以利用叶绿体进行光合作用制由于可以利用叶绿体进行光合作用制造有机物造有机物,光合作用强度逐渐大于细胞呼吸强度光合作用强度逐渐大于细胞呼吸强度,因此因此干重会逐渐增加。干重会逐渐增加。【过关题组】【过关题组】1.1.大豆种子萌发过程中鲜重的变化曲线如图大豆种
21、子萌发过程中鲜重的变化曲线如图:(1)(1)阶段阶段和和大豆种子的鲜重增加明显大豆种子的鲜重增加明显,阶段阶段中中,水进入种子胚细胞的跨膜运输方式为水进入种子胚细胞的跨膜运输方式为_。(2)(2)阶段阶段期间期间,大豆种子胚细胞合成的大豆种子胚细胞合成的_解除解除种子休眠种子休眠,促进种子萌发。阶段促进种子萌发。阶段中根向地生长的原中根向地生长的原因是因是_分布不均分布不均,使根的近地侧生长受到使根的近地侧生长受到_。(3)(3)若测得阶段若测得阶段种子吸收种子吸收O O2 2与释放与释放COCO2 2的体积比为的体积比为13,13,则此时种子胚细胞的厌氧呼吸与需氧呼吸消耗则此时种子胚细胞的厌
22、氧呼吸与需氧呼吸消耗葡萄糖之比为葡萄糖之比为_。(4)(4)大田种植大豆时大田种植大豆时,“,“正其行正其行,通其风通其风”的主要目的的主要目的是通过是通过_提高光合作用强度以增加产提高光合作用强度以增加产量。量。【解析】【解析】(1)(1)水分子的穿水分子的穿(跨跨)膜运输方式是扩散。膜运输方式是扩散。(2)(2)打破种子的休眠打破种子的休眠,促进种子萌发的激素是赤霉素促进种子萌发的激素是赤霉素;根的向地性产生的原因是生长素的运输受重力因素的根的向地性产生的原因是生长素的运输受重力因素的影响影响,使近地侧生长素浓度高于远地侧生长素浓度使近地侧生长素浓度高于远地侧生长素浓度,但但根对生长素浓度
23、较敏感根对生长素浓度较敏感,生长素浓度高使根的生长受生长素浓度高使根的生长受到抑制而长得慢到抑制而长得慢,远地侧生长素浓度低但生长得快远地侧生长素浓度低但生长得快,表表现为根的向地性。现为根的向地性。(3)(3)根据题意假设氧气的吸收量为根据题意假设氧气的吸收量为1 mol,1 mol,则则COCO2 2的释放的释放量为量为3 mol,3 mol,则有氧条件下则有氧条件下:C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2+6H+6H2 2O 6COO 6CO2 2+12H+12H2 2O O 1 16 6 6 61/6 mol1/6 mol 1 mol1 mol1 mol1 mol无氧
24、条件下无氧条件下:C C6 6H H1212O O6 6 2C2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2 1 1 2 21 mol1 mol2 mol2 mol所以厌氧呼吸消耗葡萄糖的量所以厌氧呼吸消耗葡萄糖的量需氧呼吸消耗葡萄糖需氧呼吸消耗葡萄糖的量的量=61=61。(4)“(4)“正其行正其行,通其风通其风”的目的是通过提高的目的是通过提高COCO2 2浓度来增浓度来增强光合作用强度以增加产量。强光合作用强度以增加产量。答案答案:(1)(1)扩散扩散(2)(2)赤霉素赤霉素(或或GA)GA)生长素生长素(或或IAA)IAA)抑制抑制(3)61(3)61(4)(4)增加二氧化碳浓度
25、增加二氧化碳浓度【延伸探究】【延伸探究】如果将图中纵坐标换成如果将图中纵坐标换成“干重干重”,种子种子萌发初期曲线走势如何变化萌发初期曲线走势如何变化?提示提示:由于种子萌发过程中进行细胞呼吸由于种子萌发过程中进行细胞呼吸,会消耗葡萄会消耗葡萄糖等有机物糖等有机物,所以干重会减少。所以干重会减少。2.2.将玉米种子置于将玉米种子置于25 25、黑暗、水分适宜的条件下、黑暗、水分适宜的条件下萌发萌发,每天定时取相同数量的萌发种子每天定时取相同数量的萌发种子,一半直接烘干一半直接烘干称重称重,另一半切取胚乳烘干称重另一半切取胚乳烘干称重,计算每粒的平均干重计算每粒的平均干重,结果如图所示。若只考虑
26、种子萌发所需的营养物质来结果如图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳源于胚乳,据图回答下列问题。据图回答下列问题。世纪金榜导学号世纪金榜导学号3172001331720013(1)(1)萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成_,_,再通过再通过_作用为种子萌作用为种子萌发提供能量。发提供能量。(2)(2)萌发过程中在萌发过程中在_h_h种子的呼吸速率最大种子的呼吸速率最大,在在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为_mg_mg。(3)(3)萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼
27、苗的组成物质成物质,其最大转化速率为其最大转化速率为_mg_mg粒粒-1-1d d-1-1。(4)(4)若保持实验条件不变若保持实验条件不变,120 h,120 h后萌发种子的干重变后萌发种子的干重变化趋势是化趋势是_,_,原因是原因是_。【解题指南】【解题指南】解答本题关键需明确以下三点解答本题关键需明确以下三点:(1)(1)种子萌发过程中有机物被细胞呼吸消耗种子萌发过程中有机物被细胞呼吸消耗,干重减干重减少。少。(2)(2)营养物质分解后一部分被细胞呼吸消耗营养物质分解后一部分被细胞呼吸消耗,一部分用一部分用于幼苗新物质合成。于幼苗新物质合成。(3)(3)种子萌发后期幼苗形成后光照条件下才可以进行种子萌发后期幼苗形成后光照条件下才可以进行光合作用光合作用,合成有机物增加干重。合成有机物增加干重。【解析】【解析】本题考查种子萌发过程中营养物质的变化规本题考查种子萌发过程中营养物质的变化规律。律。(1)(1)种子萌发时种子萌发时,种子中的大分子有机物分解成小分子种子中的大分子有机物分解成小分子物质物质,一方面参与细胞呼吸供能一方面参与细胞呼吸供能,另一方面用于合成幼另一方面用于合成幼苗的新物质。淀粉被水解成葡萄糖苗的新物质。淀粉被水解成葡萄糖,参与细胞呼吸参与细胞呼吸,为为种子萌发提供能量。种子萌发提供能量。
