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发布时间:2014-07-03 08:12:00  

呼吸作用、光合作用专题

一、非选择题常考题型分类(①曲线分析 ②实验探究)

1、探呼吸作用的类型及光合作用的条件的实验(主要是课本实验) 2、探究光合作用与呼吸作用反应场所和过程的实验

3、环境条件的改变引起光合作用过程中相关物质变化的分析

4、环境因素对呼吸作用与光合作用的影响的曲线分析与实验探究 5:光合作用与呼吸作用的相关计算 6:光合作用和细胞呼吸强度的测定及细胞呼吸类型的判断的实验设计 二、例题分析

(一)、探究光合作用的条件的实验

例1:为验证光合作用所需的条件,现提供如下材料和用品:离体叶绿体、0.5mol/L的蔗糖溶液、浓度为1%的DCPIP溶液、蒸馏水、量筒、锡箔纸、试管若干、离心机。请依据“希尔反应”涉及的实验原理,完成下面的实验设计并回答下列问题。

(1)方法步骤:

第一步:离体叶绿体溶解于0.5mol/L的蔗糖溶液制备成叶绿体悬浮液。

(2)可能的实验结果及相应的结论:

①观察结果:离心后三支试管内上清液的颜色分别是__________、__________、__________。

②实验结论:光合作用的条件__________。 (3)实验分析与思考:

配制叶绿体悬浮液时加入0.5mol/L蔗糖溶液的目的是__________________。

(二)、探究光合作用与呼吸作用反应场所和过程的实验

例2、下图是光合作用过程实验图解,请分析实验结果

(1)装置C中产生含碳有机物是由于在装置A中结构( ) 进行了 反

应,为在结构( ) 中进行的 反应提供了 等物质的缘故。

(2)装置B中不能产生含14

C的有机物,主要是结构①中缺少 和 。 (3)此实验说明叶绿体是进行光合作用完整的 单位。

(4)适当增强 ,增加 ,以及适当提高温度可提高 ,从而提高含

碳的有机物的产量,并能产生较多的 。

(三)、环境条件的改变引起光合作用过程中相关物质变化的分析

例3、下图为光照和CO2浓度改变后,与光合作用有关的C5化合物和C3化合物在细胞内

的变化曲线。

(1)曲线a表示 ,在无光照时其含量下降的原因是 ; 曲线b表

示 ,在CO2浓度降低时含量下降的原因是

(2)由(1)得出光照强度和CO2浓度与光合作用的关系是:前者主要影响 ;后者

主要影响 。

(四)、环境因素对呼吸作用与光合作用的影响的曲线分析与实验探究 题型一:自然和密闭状态下植物“光合作用和呼吸作用”曲线分析 密闭状态:例4、将两株植物放在封闭的玻璃罩内,用全素营养液置于室外进行培养(如

甲图所示),假定玻璃罩内植物的生理状态和自然环境中相同,且空气湿度对植物蒸腾作用的影响、微生物对CO2浓度影响均忽略不计。现用CO2浓度测定仪测定了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况,绘制成如乙图所示曲线。请据图分析回答:

⑴ BC段与AB段相比,曲线上升较缓,其原因是_______________。 ⑵ D点时植物生理活动过程的特点是___________。

⑶ EF段说明此时植物光合作用速度_______(填“较快”或“较慢”),EF段与DE段相比,其叶肉细胞中C5的含量较____________;若此时的植物是大豆,那么将之换成甘蔗,则F点将_______(填“上移”或“下移”)。

⑷ 24点与0点相比,植物体内有机物总量的变化情况是________________。

自然状态:例5、某同学为研究自然条件下植物光合作用速率的日变化情况,设计了下

图(1)所示的装置。实验中将该装置置于自然环境中,测定南方夏季某一晴天一昼夜中小室内氧气的增加量或减少量,得到如下图(2)所示曲线。试回答下列问题:

⑴ 从图⑵中可知一天中光合作用开始于 点,结束于 点,一天中干重最多的时间点大约在 点。

⑵ 图二曲线表明6~8h时,小室内氧气减少量逐渐减小,其可能的主要原因是 。

⑶ 曲线中表明中午12h左右光照最强,光合作用释放的氧气量反而降低(呈“午休”现象),产生这一现象的主要原因为: 。如果以甘蔗幼苗代替大豆幼苗,“午休”现象将 。

⑷ 如果以缺镁的全营养液培养大豆幼苗,则曲线中a点将如何变化?

变式训练:自然状态:下图为某植株在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况,以下

判断正确的是A.①⑤⑥ B.②④⑦ C.①②④ D.②⑥⑦ ① 该植株进行光合作用的时间区段是bg ② 植株在a和h时刻只进行细胞呼吸, 不进行光合作用

③ 影响bc段光合速率的外界因素只有光照强度 ④ ce段与fg段光合速率下降的原因相同 ⑤ 若c、f时刻的光合速率相等,则植株呼吸速 率为c时刻大于f时刻

⑥ 该植株处于生长时期 ⑦ ce段下降是由于气孔关闭造成

题型二:光合作用与细胞呼吸在不同光照条件下气体变化规律

例6:如图为某植物细胞部分结构示意图,据图分析,下列四项叙述中,正确的是 ( )

A.a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程 B.e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程 C.以C18

O2作原料进行光合作用,在较强光照下, 测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d D.以H18

2O作原料进行光合作用,在较强呼吸作用下, 测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b

方法规律:

绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸,分解有机物、吸收O2、产生CO2。注意四种情况: (1)强光照射:光合作用速率大于细胞呼吸速率。

叶绿体产生的O2的去向: 供给线粒体+释放到叶片外。 叶绿体需要的CO2的来源:

线粒体产生+外界吸收。过程如图1所示:

(2)中性光照:光合作用速率等于细胞呼吸速率。

叶绿体产生的O2供给线粒体进行 细胞呼吸。线粒体产生的CO2供给 叶绿体进行光合作用,叶片与外界 环境不进行气体交换。过程如图2所示:

(3)弱光光照:光合作用速率小于细胞呼吸速率。

叶绿体产生的全部O2供给线粒体利用。 线粒体产生的CO2除供给叶绿体利用外, 其余释放到叶片外。过程如图3所示:

(4)黑暗情况:不进行光合作用,只进行细胞呼吸,

叶片从外界吸收O2,释放CO2。过程如图4所示:

变式训练:如下图所示,图甲表示某大棚蔬菜叶肉细胞的部分结构和相关代谢情况,其中a~

f代表O2或CO2。图乙表示该植物在适宜的条件下O2净产量(光合作用的O2产生量-呼吸作用的O2消耗量)与光照强度之间的关系曲线。据图回答下列问题:

(1) 在图甲中,b可代表______,物质b进入箭头所指的结构后与______结合,生成大量的

________。

(2) 在适宜的条件下,若用CO18

2、H2O供给植物进行代谢,则甲图中的d所代表的物质应是 (3)在图乙中,A点时叶肉细胞内生成的物质有______________,在N点后O2净产量的增长逐渐减慢并趋向平衡,其制约的内在和外在因素分别是________________、________。 (4)在其他条件不变的情况下,适当提高棚内的温度,可以提高蔬菜的产量,此时乙图中N点向____(左、右)移动。

(5)在图乙P点所处的状态时,叶绿体内ATP移动的方向是______________________。A点状态时,可以发生图甲中的哪些过程(用图中字母表示)?____;D点时发生(字母表示)______。

题型三:改变一定环境条件后,曲线上点的移动方向的判断

例7:将植物一叶片置于恒温的密闭小室,调节小室CO2浓度,在适宜光照强度下测定叶片光

合作用的强度(以CO2吸收速率表示),测定结果如图。下列相关叙述正确的是:

A、如果光照强度适当降低,a点左移,b点左移 CO2

B、如果光照强度适当降低,a点左移,b点右移 吸

收C、如果光照强度适当增强,a点右移,b点右移 速率

D、如果光照强度适当增强,a点左移,b点右移

a

b CO2浓度

(五):光合作用与呼吸作用的相关计算

例8、如图表示绿色植物鸭茅(属禾本科鸭茅属,为多年生草本植物,幼叶呈折叠状)相对光合速率(%)与叶龄的关系。请据图回答:

(1)B点表示_______________________________________

(2)新形成的嫩叶净光合速率(净光合速率=真光合速率-呼吸速率)很低,从光合作用的光反应角度分析,是由于___________________;从光合作用的暗反应角度分析,是由于________________;此外还有___________等原因。 (3)CD段相对光合速率明显下降的原因是_____________________。

(4)光合产物从叶片中输出的快慢影响叶片的光合速率。若摘除花或果实,叶片光合速率随之降低的原因是________________________。

(5)用与鸭茅大小相似的绿色叶片,分组进行如下实验。已知叶片实验前,在不同温度下分别暗处理1 h,测其质量变化,立即再光照1 h(光强度相同),再测其质量变化,得到如下结果:

与光合作用的酶的最适温度大约在______;温度为30℃时,叶片真正的光合作用速率为____________。

方法规律:

1.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光合速率和真正光合速率。

2、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=表观光合速率+呼吸速率。如上图所示。

3.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都可表示呼吸速率。

4.一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)可用下式表示:积累量=白天从外界吸收的CO2量-晚上呼吸释放的CO2量。 5.判定方法

(1)若为坐标曲线形式,当光照强度为0时,CO2吸收值为0,则为真正(实际)光合速率,若是负值则为表观光合速率。

(2)若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为表观光合速率。 (3)有机物积累量一般为表观光合速率,制造量一般为真正(实际)光合速率

(六):光合作用和细胞呼吸强度的比较及细胞呼吸类型的判断的实验设计

例9:某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作

物光合强度测试的研究课题。研究中设计了下图所示的装置。

请利用以上装置完成对该转基因作物光合作用强度的测试。 实验步骤:

(1)测定植物的呼吸作用强度,方法步骤:

①__________________ _____________; ②___________________ _______; ③____________________ ________。 (2)测定植物的净光合作用强度,方法步骤:

①_____________________________ ________; ②_______________________________ _____; ③_____________________________ _________。

方法规律:

测定细胞呼吸作用或确认呼吸类型常采取U型管液面升降或玻璃管液滴移动的观察法,即在广口瓶或锥形瓶内放入被测生物(活种子或植物或动物),通过生物呼吸过程中释放CO2或吸入O2引起的气压变化,进而推测或计算生物的呼吸状况,如图装置所示。 由于生物呼吸时既产生CO2又消耗O2,前者可引起装置内 气压升高,而后者则引起装置内气压下降,为便于测定 真实呼吸情况,应只测其中一种气体变化情况。为此,测 定过程中,往往用NaOH或KOH吸收掉呼吸所产生的CO2, 这样,整个装置中的气压变化,只能因吸收O2所引起,从 而排除CO2对气压变化的干扰。

(1)物理误差的校正

由于装置的气压变化也可能会由温度等物理因素所引起,为使测定结果更趋准确,应设置对照实验,以校正物理膨胀等因素对实验结果造成的误差。此时,对照实验与呼吸装置相比,应将所测生物灭活,如将种子煮熟,而其他各项处理应与实验组完全一致(包括NaOH溶液,所用种子数量,装置瓶及玻璃管的规格等)。

(2)探究光合作用和细胞呼吸与光照强度的关系

将上述装置置于不同光照强度(可用不同功率的灯泡或同一功率灯泡通过改变光照距离进行控制)条件下,被研究生物应为绿色植物。

结果分析:①若红色液滴右移,说明光照较强,光合作用大于细胞呼吸,释放O2使瓶内气压增大。②若红色液滴左移,说明光照较弱,细胞呼吸大于光合作用,吸收O2使瓶内气压减小。③若红色液滴不动,说明在此光照强度下光合作用等于细胞呼吸,释放O2等于吸收O2,瓶内气压不变。

(3)细胞呼吸状况的实验测定归纳

欲测定与确认某生物的呼吸类型,应设置两套呼吸装置,两套呼吸装置中的单一变量为NaOH与蒸馏水,即用等量的蒸馏水取代实验组的NaOH溶液,其他所有项目均应一致,加蒸馏水的装置内气压变化应由CO2与O2共同决定。两套装置可如下图所示,当然,此时仍有必要设置另一组作误差校正之用:

结果与分析

①若装置1液滴左移,装置2液滴不动,则表明所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产CO2量与耗O2量相等)。

②若装置1液滴不动,装置2液滴右移,则表明所测生物只进行无氧呼吸(因无氧呼吸只产CO2,不耗O2)。

③若装置1液滴左移,装置2液滴右移,则表明该生物既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸。

④装置1与装置2液滴均左移,则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量,呼吸底物中可能有脂质参与。

a.为使实验结果精确,排除实验误差还应设置如图装置3,以便校正。

b.进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”,而不是“先结论后结果”,如上。 (4)光合作用速率测定方法:

①、半叶法——测光合作用有机物的生产量,即单位时间、单位叶面积干物质积累数 1、图1中a小时内B部位截取的叶片光合作用合成有机 物的总量(M)为__________。

2、二月调考题:

将银边天竺葵(叶边缘呈白色)预先放在黑暗中48小时,在叶柄基部作环剥处理(限制叶片有机物的输入和输出),再将不透光的一定大小黑色纸片用回形针从上下两面夹在绿色部位如图所示,然后把天竺葵放在阳光下照4小时。之后取下该叶片,用

打孔器分别在叶片的不同部位取下面积均为S dm2

的A、B、C三个叶圆片,放在酒精溶液中水浴加热脱色,再放入清水中漂洗后取出,滴加碘液。 (1)将植株放在黑暗处48小时的目的是 。

A、B、C三个叶圆片中,遇碘液不变蓝的是 。

(2)此实验能证明什么?

(3)光合作用强度是指植物在单位时间单位面积内通过光合作用制造有机物的数量。若

想根据图中相应部位叶圆片的干重来测定光合作用强度,应选择叶圆片的部位是 (用图中相应部位的字母回答)。设叶圆片烘干称重后分别记为MA、MB、MC(单位为mg),

则该叶片的光合作用强度M可用公式表示为: M= (mg·dm-2·h-1

)。

(4)为了进一步探究天竺葵光合和用的最适温度,如何进行实验设计?写出主要思路。 ②、气体体积变化法---测光合作用O2产生(或CO2消耗)的体积 ③、黑白瓶法---测溶氧量的变化

④、小叶片浮起数量法---定性比较光合作用强度的大小

小叶片浮起数量法的原理和不足:

本实验除通过观察相同时间内,叶片上浮数量的多少来反映光合作用速率的大小;还可以通过三个烧杯中上浮相同叶片数量所用时间的长短来描述。但该实验方法只能定性比较,无法测出具体的量变

例:武昌元月调考试题: 请根据下列实验材料和用具设计实验证明:叶片在光合作用中有气体

产生。

实验材料与用具:烟草幼叶、打孔器、注射器、剪刀、烧杯以及其它必需的药品和工具

等(实验过程中PH和温度等条件适宜,空气中O2和CO2在水中的溶解量及细胞呼吸忽略不计)。根据你设计的实验方案请回答下列问题:

(1)注射器在实验操作过程中的作用是: 。

(2)该实验的自变量是: ;请写出1个严重干扰实验结果的无关变量: 。

(3)写出能支持你实验假设的一个实验结果: 。 (4)简述你设计该实验方案的实验原理: 。 ⑤、测装置中CO2浓度的变化---红外线CO2传感器

变式训练:下图是测定发芽种子的呼吸类型所用装置 (假设呼吸底物只有葡萄糖,并且不考虑外界 条件的影响),下列有关说法错误的是( )

呼吸作用、光合作用专题答案

1

(2)①无色 蓝色 蓝色 ②需要叶绿体和光照 (3)形成等渗溶液,防止叶绿体由于渗

透作用吸水涨破

例1、(1)①叶绿体片层膜上 光 ②基质 暗 NADPH+

(或ATP)

(2)固定CO2的C5(或RuBP) 有关酶 (3)结构

(4)光照 CO2浓度 光合速率 O2 例2、(1)反应场所

(2)2 肝细胞利用丙酮酸进行了有氧呼吸产生CO2扩散进入细胞质基质中,导致1号试管中检测到CO2 先将肝细胞破碎离心,再分别向细胞质基质和线粒体中加入等量的丙酮酸、

(3)等量的细胞质和保存液、线粒体和保存液 丙酮酸

例3、(1)五碳化合物;CO2在还原过程中因缺NADPH和ATP不能产生C5化合物,而CO仍然固

定形成C3化合物。碳化合物;CO2的减少导致C3化合物产生减少,而C3化合物仍然被还原为C5化合物 (2)光反应阶段;暗反应阶段

4、解析及答案:由“光合作用和有氧呼吸”的过程可知: ①当植物只进行光合作用或呼吸作用时(若不考滤其它因素),则CO2将分别会匀速减少或增加;②当光合作用大于呼吸作用时,甲装置中的CO2会降低,反之CO2会升高。这些变化结果都可通过CO2浓度测定仪测出。故解题时首先必须明确这个道理,其次还必须读懂图乙曲线的变化走势与时间点的对应关系。

⑴ BC段与AB段相比,曲线上升较缓,其对应的时间段为夜间2~4点左右,此时植物只进行呼吸作用,故其原因只能是夜间温度较低影响了呼吸酶的活性,从而影响了呼吸作用的进行。

⑵过了D点后曲线开始下降,故D点时植物生理活动过程的特点是光合作用与呼吸作用速率相等。

⑶曲线EF段下降加幅度比DE缓,说明此时植物光合作用速度较慢,其原因是中午植物

出现了“午休”现象,由此可推断出叶肉细胞中C5的含量较DE段会增多。若此时的植物换成甘蔗,则因为甘蔗为C4植物,其能够利用较低浓度的CO2进行光合作用,故F

点将下移。

⑷24点与0点对应的CO2量分别为A、H点,其中24点时的CO2量低于0点的,故此时有机物的量要比0点时增加。 5、(1)6 18 16.5;

(2)植物开始进行微弱的光合作用,且光合作用逐渐增强,但此时间段内光合作用强度仍小于呼吸作用强度;

(3)植物由于蒸腾作用增强,气孔关闭,叶肉细胞中CO2供应减少,光合作用减弱;减弱或消失 (4)向右移动 ⑸BCD】 变式1:答案:D

变式2:答案 (1)O18

2 [H] ATP和水 (2)O2 (3)CO2和H2O 叶绿体的数量 二氧化碳浓度

(或温度) (4)左 (5)从类囊体薄膜到叶绿体基质 ef abcd 6、 (1)叶片充分展开时,相对光合速率最大

(2)幼叶呈折叠状,吸收光能少、光合色素含量少(和叶绿体片层结构不发达等) 光合作用所需酶含量少、活性低 幼叶呈折叠状,气孔开度低 (3)叶绿素的含量减少,光合酶等酶的活性降低 (4)光合产物的输出受阻 (5)29℃ 3 mg/h 变式3:答案 C

7、 (1)①甲、乙装置D中放入NaOH溶液,装置乙作为对照组

②将装置甲、乙的广口瓶遮光处理,放在温度等相同的环境中 ③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和刻度 (2)①甲、乙装置D中放入NaHCO3溶液,乙装置作为对照组 ②将装置甲、乙放在光照强度、温度等相同的环境中

③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和刻度 (1)抽出叶片中的空气

(2)有无光照(一组给以光照,另一组不给光照)或有无二氧化碳(一组含适量的CO2,另一组不含CO2) 二氧化碳浓度或光照强度(或叶片中原有气体)

(3)对照组(光照组或富含二氧化碳组或能进行光合作用的一组)叶片上浮,实验组(无光照组或不含二氧化碳组或不能进行光合作用的一组)叶片仍沉在水底

(4)光照下,叶片进行光合作用吸收CO2放出O2,释放出的O2多于呼吸作用消耗的O2,叶肉细胞间隙中的O2增加,叶片上浮。通过观察叶片是否上浮达到实验目的

8、答案 C

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