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1、考能专项提升2 细胞的能量供应和利用,热点一 光合作用和细胞呼吸的曲线分析 考查内容： 光合作用和细胞呼吸过程中物质的变化规律有氧呼吸和无氧呼吸的关系 影响光合作用和细胞呼吸的外界因素,例1 2011课标全国卷 在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图21。回答问题：,(1)图中物质A是_(C3化合物、C5化合物)。 (2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_。(3)若使该植物继续处于CO
2、2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的_(低、高)。 (4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_(高、低)，其原因是_。,答案(1)C3化合物 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的两倍 当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累 (3)高 (4)低 CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和H少,解析 (1)CO2浓度降低时，C3化合物的产生减少而消耗不变，故C3
3、化合物的含量降低，与物质A的变化趋势一致；而C5化合物的产生不变但消耗减少，故C5化合物的含量增加，与物质B的变化趋势一致。(2)在正常情况下，1 mol CO2与1 mol C5化合物结合形成2 mol C3，即C3化合物的分子数是C5化合物的两倍。CO2浓度迅速下降后，C5化合物的产生不变但消耗减少，故C5化合物的浓度升高。(3)在达到相对稳定时，C3化合物的含量是C5化合物含量的两倍。(4)CO2浓度较低时，暗反应强度低，需要的H和ATP的量少，故在较低的光照强度时就能达到此CO2浓度时的最大光合速率。,规律方法：叶肉细胞C3和C5含量变化分析 (1)植物叶肉细胞内C3含量变化曲线图,A
4、B段：夜晚无光，叶绿体中不产生ATP和H，C3不能被还原，含量较高； BC段：随着光照逐渐增强，叶绿体中产生ATP和H逐渐增加，C3不断被还原，含量逐渐降低； CD段：由于中午温度高，蒸腾作用旺盛，部分气孔关闭，CO2供应不足，CO2的固定减慢，C3合成减少，含量最低； DE段：关闭的气孔逐渐张开，CO2进入增加，CO2的固定加快，C3合成加快，含量增加； EF段：随着光照逐渐减弱，叶绿体中产生ATP和H逐渐减少，C3的还原减慢，C3消耗减慢，含量逐渐增加； FG段：夜晚无光，叶绿体中不产生ATP和H，C3不能被还原，含量较高。,(2)植物叶肉细胞内C5含量变化曲线图,AB段：夜晚无光，叶绿体
5、中不产生ATP和H，C3不能被还原成C5，C5含量较低； BC段：随着光照逐渐增强，叶绿体中产生ATP和H逐渐增加，C3不断被还原成C5，C5含量逐渐增加； CD段：由于中午温度高，蒸腾作用旺盛，部分气孔关闭，CO2供应不足，C3合成减少，C5含量最高； DE段：关闭的气孔逐渐张开，CO2进入增加，CO2的固定加快，C5消耗增加，含量减少； EF段：随着光照逐渐减弱，叶绿体中产生ATP和H逐渐减少，C3的还原减慢，C5生成减慢，含量逐渐减少； FG段：夜晚无光，叶绿体中不产生ATP和H，C3不能被还原成C5，C5含量较低。,变式题 图甲表示某植物光合作用速率受光照强度影响的变化曲线，图乙表示该
6、植物光合作用速率在不同温度下受CO2浓度影响的变化曲线。下列分析中错误的是( ),A植物细胞呼吸速率的大小可以用图甲中A点表示，主要受环境温度的影响 B由乙图可以推知，若适当增大CO2浓度则图甲中的B点左移、C点右移 C图甲中光照强度为C时，该植物光合作用固定的CO2量可以用AD表示 D图乙中CO2浓度为P时，温度是影响光合速率的主要因素，且m一定比n高,D,答案D 解析 图甲中A点光照强度为零，植物只进行呼吸作用，温度能够影响呼吸酶的活性，A项分析正确；由图乙可知，在OP段之间，随着CO2浓度的增加，光合作用速率增加，增大CO2的浓度后，只要较低的光照强度便能达到光的补偿点，而光的饱和点却增
7、加，B项分析正确；光合作用固定CO2的量等于呼吸作用释放的CO2量与从外界吸收的CO2量之和，C项分析正确；当温度超过最适温度后，酶的活性降低，D项错误。,例2 夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是( ),A甲植株在a点开始进行光合作用 B乙植株在e点有机物积累量最多 C曲线bc段和de段下降的原因相同 D两曲线bd段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭,答案D 解析 本题主要考查影响光合作用的因素以及对曲线图的分析能力。图中光合作用开始的点在a点之前，a点时光合作用等于呼吸作用，故A错；只要光合作用大于呼吸作用，有机物就一直在积累，图中61
8、8时有机物一直在积累，所以18时植物体内有机物积累量最大，故B错；曲线bc段下降的原因是由于中午温度太高，叶片气孔关闭，叶片吸收的二氧化碳减少造成的。de段下降的原因是光照强度的减弱，故C错；乙植株出现bd段的原因是气孔关闭，但是甲植株没有出现该现象，可能是甲植株气孔无法关闭，故D对。,规律方法：CO2吸收和释放含量变化曲线 (1)夏季的一昼夜CO2吸收和释放变化曲线图,a点：凌晨3时4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少； b点：上午6时左右，太阳升起，开始进行光合作用； bc段：光合作用速率细胞呼吸速率； c点：上午7时左右，光合作用速率细胞呼吸速率； ce段：光合作用速率细胞呼吸速
9、率； d点：温度高，蒸腾作用旺盛，叶肉细胞失水，部分气孔关闭，CO2供应不足，光合作用速率减慢； e点：下午6时左右，光合作用速率细胞呼吸速率； ef段：光合作用速率细胞呼吸速率； fg段：太阳落山，光合作用停止，只进行细胞呼吸。,(2)在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图,MN段：由无光照到有光照，只进行细胞呼吸(ab时间段)或光合作用速率细胞呼吸速率(bc时间段)，CO2释放量CO2吸收量，CO2含量逐渐增加； N点：光合作用速率细胞呼吸速率，CO2含量达到最大；NP段：白天，光照较强，光合作用速率细胞呼吸速率，CO2释放量CO2吸收量，CO2含量逐渐减少； P点：光补偿点，光
10、合作用速率细胞呼吸速率，CO2含量达到最小； PQ段：由有光照到无光照，光合作用速率细胞呼吸速率(ef时间段)或只进行细胞呼吸(fg时间段)，CO2释放量CO2吸收量，CO2含量逐渐增加；,Q点：一昼夜结束。 如果Q点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加； 如果Q点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少； 如果Q点等于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变。,变式题 某校生物兴趣小组在玻璃温室里进行植物栽培实验。他们对室内空气中的CO2含量进行了24 h测定，并根据数据绘制成如图28曲线。请问图中表示光合速率等于呼吸速率的点是( ) Aa、b Bb、c Ca、
11、c Da、d,B,答案B 解析 ab、cd测得温室里CO2含量上升，是由于呼吸作用大于光合作用。bc测得CO2含量下降，是由于呼吸作用小于光合作用。b、c两点光合速率等于呼吸速率。,热点二 光合作用和细胞呼吸的相关实验 考查内容： 光合作用、细胞呼吸速率的探究与比较 细胞呼吸类型的判断 影响光合作用和细胞呼吸的外界因素,例3 图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度，该装置置于20 环境中。实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，毛细管内的水滴在位置X。20 min后，针筒的容量需要调至0.6 mL的读数，才能使水滴仍维持在位置X处。据此回答下列问题
12、：,(1)若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量清水，重复上述实验，20 min后，要使水滴维持在位置X处，针筒的容量_(需向左、需向右、不需要)调节。 (2)若以释放出的氧气量来代表净光合作用速率，该植物的净光合作用速率是_mL/h。 (3)若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量浓氢氧化钠溶液，在20 、无光条件下，30 min后，针筒的容量需要调至0.1 mL的读数，才能使水滴仍维持在X处。则在有光条件下该植物的实际光合速率是_mL/h。,答案(1)不需要 (2)1.2 (3)1.4 解析 (1)由于光合作用反应前后消耗的CO2与产生的O2气体体积相同，所以不需要调节针筒容量就可使水滴维持在X处。(2)光
13、照条件下，由于光合作用吸收的CO2由缓冲液补充，缓冲液能维持CO2浓度，同时释放出O2导致密闭装置内气体压强增大，若使水滴X不移动，其针筒中单位时间内O2气体容量的增加就代表表观光合速率的大小。由题可知，若以释放出的氧气量来代表表观光合速率，该植物的表观光合作用速率是(0.60.2)31.2 mL/h。(3)瓶中液体改为NaOH溶液，则装置内CO2完全被吸收，植物体不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，瓶中气体的变化即呼吸,消耗的O2的变化。则在有光条件下该植物的真正光合速率表观光合速率呼吸速率，即1.20.121.4 mL/h。,规律方法：气体体积变化法测量细胞呼吸和净光合作用速率(忽略温度对
14、气体膨胀的影响):,变式题 为验证植物光合作用吸收二氧化碳，某同学设计了如图所示的两套装置，甲装置的槽里放的是氢氧化钠溶液，乙装置的槽里放的是清水。将这两套装置同时放在黑暗处一昼夜，然后一起移到光下，几小时后用碘蒸气处理叶片，检验甲、乙装置里的叶片是不是都有淀粉生成。,(1)将两装置放在黑暗处处理一昼夜的目的是_ _。 预测实验结果：_ _。 实验结论：_。,消耗叶片中的营养物质，避免叶片自身含有的淀粉对实验结果造成干扰,甲中叶片经碘蒸气处理后颜色无变化，乙中叶片经碘蒸气处理后呈蓝色,植物光合作用吸收二氧化碳,(2)将甲装置中的氢氧化钠溶液换成碳酸氢钠溶液，光照几小时后将装置置于黑暗环境中，则叶绿体中C3的含量_，C5的含量_。 (3)光合作用生成的糖类主要是蔗糖和淀粉，若给乙装置连接一个CO2袋，光照一小时后，袋子质量减少了m克，与实际光合作用相比，该值_。,增加,减少,偏小,答案(1) (2) (3) 解析 (1)淀粉与碘反应呈蓝色，因植物叶片本身含有淀粉，为避免对实验结果造成干扰，实验前要对植物进行暗处理，消耗其自身的淀粉。甲装置中的氢氧化钠能吸收呼吸过程释放的二氧化碳，导致光合作用缺少原料而无法合成淀粉。(2)碳酸氢钠能为植物光合作用提供原料(二氧化碳)，将植物放在黑暗环境中，光反应阶段不能正常进行，导致C3的还原受阻，而二氧化碳又与C5合成C3
