光合作用与呼吸作用一轮复习

高考大题专攻系列(一)光合作用和细胞呼吸的综合应用【答题必备】关于光合作用和细胞呼吸的计算，一般不根据化学反应式计算CO2、O2或葡萄糖含量的变化，而是根据光合作用和细胞呼吸的关系来推断相关数量。通常有以下两种考查方式：考查角度一光合作用和细胞呼吸的相关计算1.计算光合速率：(1)计算公式：真正(总)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率(2)公式解读：项目常用表示方法真正(总)光合速率O2产生(生成)速率CO2固定速率有机物产生(制造、生成)速率净(表观)光合速率O2释放速率CO2吸收速率有机物积累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率有机物消耗速率(3)实例分析：这类计算常常借助曲线图考查，如纵坐标给出黑暗中CO2的释放量为a，即呼吸速率；横坐标上某一光照强度对应的曲线上CO2的吸收量为b，即净光合速率；可以计算出真正光合速率，即a+b。2.判断有机物积累量：(1)理论依据：植物在黑暗条件下只进行呼吸作用，在光照条件下既进行光合作用，又进行呼吸作用，当净光合速率0时，植物会积累有机物。(2)实例分析：如下图表示植物在密闭大棚中，一昼夜内CO2浓度的变化，比较B、D两点积累有机物的多少。分析：D点比B点光合作用时间长，且净光合速率0，故D点积累的有机物较多。【典题例证】(2015·北京高考)研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。(1)在开始检测后的200s内，拟南芥叶肉细胞利用光能分解____________，同化CO2。而在实验的整个过程中，叶片可通过__________将储藏在有机物中稳定的化学能转化为_____________和热能。ATP中的化学能水细胞呼吸(2)图中显示，拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在__________μmol·m-2·s-1范围内，在300s时CO2________达到2.2μmol·m-2·s-1。由此得出，叶片的总(真正)光合速率大约__________μmolCO2·m-2·s-1。(本小题所填数值保留至小数点后一位)2.4～2.80.2～0.6释放量(3)从图中还可看出，在转入黑暗条件下100s以后，叶片的CO2释放__________，并达到一个相对稳定的水平，这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物，可利用____________技术进行研究。逐渐减少14C同位素示踪【典题技法归纳】(2015·江苏高考)为了研究2个新育品种P1、P2幼苗的光合作用特性，研究人员分别测定了新育品种与原种(对照)叶片的净光合速率、蛋白质含量和叶绿素含量，结果如下图所示。请回答下列问题：(1)图1的净光合速率是采用叶龄一致的叶片，在___________________相同的实验条件下，测得的单位时间、单位叶面积____的释放量。(2)光合作用过程中，CO2与C5结合生成__________，消耗的C5由__________经过一系列反应再生。光照强度、CO2浓度O2C3C3(3)由图可知，P1的叶片光合作用能力最强，推断其主要原因有：一方面是其叶绿素含量较高，可以产生更多的________；另一方面是其蛋白质含量较高，含有更多的__________。(4)栽培以后，P2植株干重显著大于对照，但籽实的产量并不高，最可能的生理原因是________________________________________________________________。P2光合作用能力强，但向籽实运输的光合产物少[H]和ATP参与光合作用的酶【母题变式】(1)新育品种与原种光合酶的最适温度都是_____。(2)净光合速率除可检测O2释放量外，还可检测________________________。(3)若突然转为阴天，则该植物的C3含量_____，C5含量_____。25℃CO2吸收量(有机物积累量)增加减少4.(2014·全国卷Ⅱ)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为______。CO2浓度在a～b时，曲线______________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_______________。0A、B和C光强(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量__________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑__________这一因素的影响，并采取相应措施。(1)0A、B和C(2)光强(3)(4)大于光强4.(2015·全国卷Ⅰ)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%。B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。D组(对照组)：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量______(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是_____________________________________________________________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要____________，这些反应发生的部位是叶绿体的______________。高于C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%光照基质(2)A、B、C三组处理相比，随着_______________的增加，使光下产生的________________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。光照和黑暗交替频率ATP和还原型辅酶Ⅱ答案：(1)高于C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%(其他合理答案也可)光照基质(2)光照和黑暗交替频率(其他合理答案也可)ATP和还原型辅酶Ⅱ【类题精练】(2016·太原模拟)如图表示某一生长迅速的植物在夏季24h内CO2净吸收量和净释放量(单位：mg)。请回答：(1)在______________时，该植物既没有CO2的净吸收，也没有CO2的净释放，说明植物此时刻______________________________________________。(2)测定植物呼吸速率比较简单的方法是_______________________________________。假设该植物在24h内呼吸速率不变，则该植物的呼吸速率为_____mg/h，最高光合速率约为________mg/h。光合作用强度与呼吸作用强度相等18：00和6：0085测定在黑暗条件下单位时间内CO2释放量10(3)该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为__________(用字母表示)。(4)若某一阶段，该植物体对CO2的吸收量与释放量总是符合图中所示的曲线，说明该植物正处于生长旺盛状态，因为这一阶段________________________________________________________________________。A+C-BA+C的总面积大于B的面积，表示植物光合作用大于呼吸作用答案：(1)18：00和6：00光合作用强度与呼吸作用强度相等(2)测定在黑暗条件下单位时间内CO2释放量1085(3)A+C-B(4)A+C的总面积大于B的面积，表示植物光合作用大于呼吸作用(同化作用大于异化作用)，植物积累较多的有机物A+C的总面积大于B的面积，表示植物光合作用大于呼吸作用【答题必备】掌握实验中气体和溶液的关系是解答此类试题的关键。结合下面装置图分析光合速率与呼吸速率的测定方法：考查角度二光合速率和呼吸速率的实验测定方法1.测定原理：(1)NaOH溶液和CO2的关系：甲装置在黑暗条件下植物进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的体积为细胞呼吸O2的吸收速率，可以代表呼吸速率。(2)NaHCO3溶液和CO2的关系：乙装置在光照条件下植物进行光合作用与细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器中CO2浓度的恒定(NaHCO3溶液能在CO2缺少的情况下分解产生CO2)，所以单位时间内红色液滴右移的体积为植物O2的释放速率，可以代表净光合速率。2.测定方法：(1)将植物(甲装置)放于黑暗中一段时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。(2)将同一植物(乙装置)放于光下一段时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。(3)根据呼吸速率和净光合速率，可以计算真正光合速率。考查角度二光合速率和呼吸速率的实验测定方法(2014·江苏高考)为研究浮游藻类的光合作用，将一种绿藻培养至指数生长期，并以此为材料，测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。图1为光合放氧测定装置的示意图；图2是不同NaHCO3浓度(pH8.5，25℃)条件下测得的Pn曲线图。请回答下列问题：(1)通过变换图1中光源，可研究________、________对光合作用的影响。(2)在测定不同光照对Pn的影响时，如不精确控制温度，则测得的光照与Pn的关系__________(填“呈正相关”“呈负相关”或“难以确定”)。难以确定光强光质(3)由于弱碱性的藻培养液中游离CO2浓度很低，藻细胞光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的HC获得CO2。图2中达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为______________；在更高NaHCO3浓度下，Pn不再增加的主要原因有____________________、______________________。达到了CO2饱和点120mg·L-1CA量有限(4)培养基中的与之间的离子平衡与pH有关，碱性条件下pH越高，越少，越多，而几乎不能被该藻利用。在测定不同pH(7.0～10.0)对光合作用的影响时，导致Pn发生变化的因素有__________________________、__________________。3HCO23CO3HCO23CO23COCO2(或HCO3)供应量不同CA(细胞)活性变化答案：(1)光强光质(2)难以确定(3)120mg·L-1达到了CO2饱和点CA量有限(4)CO2(或)供应量不同CA(细胞)活性变化3HCO【类题精练】(2016·郑州模拟)如图所示是研究光合作用和呼吸作用的实验装置，根据相关知识回答问题：(1)甲装置试管中收集的气体可以使带火星的木条复燃，说明绿色植物的光合作用释放出___________。氧气(2)孙武同学利用甲装置进行了进一步探究，实验结果如下表：由此得出的结论是__________________。试管与台灯的距离(厘米)10203040每分钟产生的气泡数(个)6025105光照越强，光合作用越强(3)利用乙装置研究绿色植物的细胞呼吸时，为防止光合作用的干扰，应对该装置进行__________处理，一段时间后，玻璃管中红墨水向________(填“左”“右”)移动。左遮光答案：(1)氧气(2)光照越强，光合作用越强(或光照越弱，光合作用越弱)(3)遮光左【答题必备】解决种子萌发