1、热点专题突破系列(xli)（二）细胞呼吸和光合作用的综合应用第一页，共39页。【三年考情分析】细胞呼吸与光合作用(gungh-zuyng)是细胞代谢的重点内容，也是高考的常考知识点。对近三年高考分析如下：考查点考查点近三年考情统计近三年考情统计光合速率与呼吸速率的光合速率与呼吸速率的综合考查综合考查20132013江苏江苏T33T33、20132013福建福建T26T26、20132013浙江浙江T30T30、20122012山东山东T2T2、20122012天津天津T5T5、20122012广东广东T26T26、20112011安徽安徽T29T29种子萌发的分析种子萌发的分析20132013
2、新课标全国卷新课标全国卷T29T29、20132013山东山东T25T25、20122012新课标全国卷新课标全国卷T29T29第二页，共39页。【分类突破通关】类型一 光合速率与呼吸速率的综合考查【通关典例】(2012天津高考)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)，结果见图。据图判断(pndun)，下列叙述正确的是()第三页，共39页。A.与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻(ln zo)细胞光反应生成的H多B.与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻(ln zo)细胞呼吸过程产生的ATP多C.若d1、d2、d3浓度下蓝藻(ln
3、 zo)种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1K2K3D.密闭光照培养蓝藻(ln zo)，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第四页，共39页。【解题指南】(1)理论基础：光合速率随CO2浓度(nngd)的变化而变化，在一定范围内随CO2浓度(nngd)的增大而增大，超过一定范围后，随CO2浓度(nngd)的增大而减小。(2)曲线两端出现差异的原因：CO2浓度(nngd)低时，光合速率低，产生O2少，细胞呼吸也弱；CO2浓度(nngd)高时，抑制细胞呼吸，细胞代谢也随之降低，光合速率下降。第五页，共39页。【解析】选A。d1浓度下光合速率大于d3浓度下的，因此d1浓度下蓝藻细胞
4、光反应产生的H多，故A选项正确；d2浓度下呼吸速率大于d3浓度下的，因此d3浓度下的蓝藻细胞呼吸产生的ATP少，故B选项错误；由于(yuy)d2浓度下净光合速率最大，d1、d3浓度下的净光合速率相等，因此，三种浓度下的蓝藻种群的K值大小关系为K2K1=K3，故C选项错误；若要判断蓝藻是否是兼性厌氧生物，需要设置有氧、无氧两种条件，在没有光合作用影响O2的产生，其他条件相同且适宜的情况下进行验证，故D选项错误。第六页，共39页。【通关锦囊(jn nn)】光合速率与呼吸速率的区别与联系1.光合速率与呼吸速率的常用表示方法：项目项目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 2产生产生
5、(生生成成)速率速率COCO2 2固定速率固定速率有机物产生有机物产生(制造、生成制造、生成)速率速率净净(表观表观)光合速率光合速率O O2 2释放释放速率速率COCO2 2吸收速率吸收速率有机物积累有机物积累速率速率呼吸呼吸速率速率黑暗中黑暗中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有机物消耗速率速率第七页，共39页。2.光合速率与呼吸速率的关系：(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。(2)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，测得的数值表示净光合速率。(3)真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。用O2、CO2或葡萄糖
6、的量表示如下：光合作用产生O2量=实测的O2释放量+细胞呼吸消耗O2量光合作用固定CO2量=实测的CO2吸收量+细胞呼吸释放CO2量光合作用产生的葡萄糖量=葡萄糖的积累(jli)量(增重部分)+细胞呼吸消耗的葡萄糖量第八页，共39页。3.光合速率与植物生长：(1)当净光合速率0时，植物因积累(jli)有机物而生长。(2)当净光合速率=0时，植物不能生长。(3)当净光合速率0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。第九页，共39页。【通关特训】(2012广东高考)荔枝叶片发育过程中，净光合速率(sl)及相关指标的变化见下表。注：“-”表示未测数据。叶叶片片发育发育时期时期叶面积叶面积(
7、最大面最大面积的积的%)%)总叶绿总叶绿素含量素含量(mg/g(mg/gfw)fw)气孔相气孔相对开放对开放度度(%)(%)净光合速率净光合速率(mol(molCOCO2 2/m/m2 2s)s)A A新叶新叶展开前展开前1919-2.8-2.8B B新叶新叶展开中展开中87871.11.155551.61.6C C新叶展新叶展开完成开完成1001002.92.981812.72.7D D新叶已新叶已成熟成熟10010011.111.11001005.85.8第十页，共39页。(1)B的净光合速率(sl)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
8、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。第十一页，共39页。(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(shling)明显增多的结构是。(4)叶片发育过程中，叶面积逐渐增大，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 。第十二页，共39页。【解题指南】解答本题的关键(gunjin)是：(1)纵向分析表格数据，明确叶片发育过程中各指标的变化规律。(2)横向分析表格数据，明确叶片每个发育阶段净光合速率和其他各指标的关系。第十三页，共39页。【解析】(1)影响光合速率的因素有外因(光照强度、温
9、度、二氧化碳浓度等)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1.1 mg/gfw，叶绿素含量低，气孔开放程度比较低，仅为55%，二氧化碳吸收量比较少，导致光合速率较低。(2)A叶片净光合速率为-2.8mol CO2/m2s，即光合速率小于呼吸速率，且由于(yuy)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。D叶片中，光合速率大于呼吸速率，且由于(yuy)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ATP增多。第十四页，共39页。(3)相比成熟叶片(ypin)，幼嫩的叶是合成生长素的主要部位之一；叶绿素分布在叶绿体中基粒的类囊
10、体薄膜上，从表中可推知，由于总叶绿素含量增加，因此D的叶肉细胞的叶绿体中，基粒明显增多。(4)细胞分裂使细胞数目增多，导致叶面积增大；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。第十五页，共39页。答案：(1)气孔开放度相对低二氧化碳供应不足(2)酒精(jijng)增多(3)低基粒(4)细胞分裂基因的选择性表达第十六页，共39页。【加固训练】(2013福建高考)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时(dn sh)测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如下图。第十七页，共39页。请回答：(1)细胞有氧
11、呼吸生成CO2的场所是，分析图中A、B、C三点，可知(k zh)点在单位时间内与氧结合的H最多。(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有作用，其中mmolL-1的KNO3溶液作用效果最好。第十八页，共39页。(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，地上部分叶色变黄，叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的H和减少；根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否(nn fu)改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明：。第十九页，共39页。【解析】本题考查细胞呼吸的场所、影响因素以及光合作用的相关知识。(1)细胞有氧呼吸的主要场所是线粒体，生成CO2的场所是线
12、粒体基质，比较A、B、C三点可以看出A点的有氧呼吸速率最高，单位时间内产生的与氧结合的H最多。(2)比较4条曲线可以看出：KNO3溶液能有效地减缓(jin hun)水淹对根细胞有氧呼吸的抑制，且一定浓度范围内浓度越高减缓(jin hun)效果越好。第二十页，共39页。(3)当叶片(ypin)变黄叶绿素含量减少时，光反应产生的H和ATP减少，光合作用减弱；根系缺氧，有氧呼吸受抑制，无氧呼吸增强，但不能用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标，因为植物的无氧呼吸仍然能够产生CO2。答案：(1)线粒体基质A(2)减缓30(3)ATP不能，因为无氧呼吸也能产生CO2第二十一页，共39页。类型二 种子萌发的分
13、析【通关典例】(2013山东高考)大豆种子萌发过程中鲜重的变化(binhu)曲线如图：第二十二页，共39页。(1)阶段和大豆种子的鲜重增加明显，阶段中，水进入种子胚细胞的穿(跨)膜运输方式为。阶段中，种子胚细胞内水的主要存在形式是。(2)阶段期间，大豆种子胚细胞合成(hchng)的解除种子休眠，促进种子萌发。阶段中根向地生长的原因是分布不均，使根的近地侧生长受到。第二十三页，共39页。(3)若测得阶段种子吸收O2与释放CO2的体积比为1 3，则此时种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为。(4)大豆幼苗在适宜条件(tiojin)下进行光合作用时，若突然停止CO2供应，短时间内叶绿体中C5
14、和ATP含量的变化分别为、。大田种植大豆时，“正其行，通其风”的主要目的是通过提高光合作用强度以增加产量。第二十四页，共39页。【解题指南】(1)理论基础：种子萌发需要的外部条件：随自由水增多(zn du)，细胞代谢活动增强；子叶出土后进行光合作用，受外部环境因素的影响。(2)叶绿体内C5和ATP含量变化分析：CO2停止供应，消耗的C5减少，生成的C3减少，C3还原消耗的ATP和H减少。第二十五页，共39页。【解析】本题主要考查大豆种子萌发过程及幼苗阶段的细胞代谢和激素调节。(1)水分子的跨膜运输方式是自由扩散；阶段种子新陈代谢强度比较大，细胞内的水主要以自由水的形式存在。(2)打破种子的休眠
15、，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影响，使近地侧生长素浓度(nngd)高于远地侧生长素浓度(nngd)，但根对生长素较敏感，生长素浓度(nngd)高使根的生长受到抑制而长得慢，远地侧生长素浓度(nngd)低但生长得快，表现为根的向地性。第二十六页，共39页。(3)根据题意假设O2的吸收量为1 mol，则CO2的释放量为3 mol，则有氧呼吸(hx)时：C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O 1 6 61/6 mol 1 mol 1 mol无氧呼吸(hx)时：C6H12O6 2C2H5OH+2CO2121 mol2 mol所以无氧呼吸(h
16、x)消耗葡萄糖的量有氧呼吸(hx)消耗葡萄糖的量=61。酶酶第二十七页，共39页。(4)突然停止CO2的供应以后，导致CO2的固定减弱，所以消耗的C5减少，而光反应不变，短时间内C3还原生成C5不受影响，所以C5的含量增加；同时由于生成的C3减少，消耗光反应中H和ATP的量减少，所以ATP的含量增加；“正其行，通其风”的目的是通过增加CO2浓度来增强光合作用强度以增加产量。答案：(1)自由扩散自由水(2)赤霉素(或GA)生长素(或IAA)抑制(yzh)(3)61(4)升高(或增加)升高(或增加)增加CO2浓度第二十八页，共39页。【通关锦囊】种子萌发过程的条件及变化分析1.萌发条件：(1)外部
17、(wib)条件：适宜的温度、水分和充足的氧气。(2)内部条件：胚是活的，不在休眠期。2.物质变化：(1)水分的变化：先吸胀吸水再渗透吸水，萌发前期是吸胀吸水，萌发后期是渗透吸水。种子吸水使自由水增多，代谢增强。(2)有机物变化：随着萌发过程中种子细胞呼吸增强，细胞内小分子有机物增多。第二十九页，共39页。3.干重变化：种子萌发初期，种子中的脂肪等物质转化和分解，进行细胞呼吸而为种子萌发提供能量，物质消耗增多，干重下降；子叶出土后，进行光合作用，干重会逐渐(zhjin)升高。第三十页，共39页。【通关特训】(2013新课标全国卷)某油料植物的种子中脂肪(zhfng)含量为种子干重的70%。为探究
18、该植物种子萌发过程中干重及脂肪(zhfng)含量的变化，某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件适宜的黑暗环境中培养，定期检测萌发种子(含幼苗)的脂肪(zhfng)含量和干重。结果表明：脂肪(zhfng)含量逐渐减少，到第11 d时减少了90%，干重变化如图所示。第三十一页，共39页。回答下列问题：(1)为了观察胚乳中的脂肪，常用染液对种子胚乳切片染色，然后在显微镜下观察，可见色的脂肪颗粒。(2)实验过程中，导致萌发种子干重增加的主要元素是(填“C”“N”或“O”)。(3)实验第11 d后，如果要使萌发种子(含幼苗(yumio)的干重增加，必须提供的条件是和。第三十二页，共39页。
19、【解析】本题考查种子萌发及其相关物质转化(zhunhu)过程，考查实验的分析及对信息的理解运用能力。(1)脂肪的鉴定常用苏丹染液，染色后的脂肪颗粒呈橘黄色，或用苏丹染液，染色后的脂肪颗粒呈红色。(2)种子在萌发的过程中，脂肪水解需要水的参与，此时水解产物的干重将增加，因此干重增加的元素主要是O而不是C、N。(3)由题干可知，第11 d时干重减少了90%，此时如果要增加种子干重，萌发的种子此时只能通过光合作用来进行，而光合作用进行时必须提供的条件是光照和所需的矿质元素离子。第三十三页，共39页。答案(d n)：(1)苏丹(或苏丹)橘黄(或红)(2)O(3)光照所需的矿质元素离子第三十四页，共39
20、页。【加固训练】(2012新课标全国卷)将玉米种子置于25、黑暗、水分适宜(shy)的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，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，据图回答下列问题。第三十五页，共39页。(1)萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成，再通过作用(zuyng)为种子萌发提供能量。(2)萌发过程中在小时之间种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为mg。(3)萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为mg粒-1d-1。(4)若保持实验条件不变，120小时后萌发种子
21、的干重变化趋势是，原因是 。第三十六页，共39页。【解析】本题考查种子(zhng zi)萌发过程中营养物质的变化规律。(1)种子(zhng zi)萌发时，种子(zhng zi)中的大分子有机物分解成小分子物质，一方面参与细胞呼吸供能，另一方面用于合成幼苗的新物质。淀粉被水解成葡萄糖，参与细胞呼吸，为种子(zhng zi)萌发提供能量。(2)观察萌发种子(zhng zi)干重变化曲线，可见在72小时到96小时之间种子(zhng zi)干重减少最多，此时呼吸速率最大，该段时间每粒种子(zhng zi)呼吸消耗的平均干重为204.2-177.7=26.5(mg)。第三十七页，共39页。(3)种子萌发过程(guchng)中，减少的胚乳一方面用于细胞呼吸，另一方面用于合成幼苗的新物质，所以，胚乳中营养物质转化成幼苗的组成物的量=胚乳干重的减少量-幼苗干重的减少量，其最大转化速率应在96小时到120小时之间，即(118.1-91.1)-(177.7-172.7)=22(mg粒-1d-1)。(4)120小时后幼苗形成，但仍处于黑暗中，幼苗不能进行光合作用，细胞呼吸消耗有机物，导致幼苗干重下降。第三十八页，共39页。答案：(1)葡萄糖呼吸(2)729626.5(3)22(4)下降幼苗呼吸作用(h x zu yn)消耗有机物，且不能进行光合作用第三十九页，共39页。
