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【赢在起点】2013高考生物一轮复习学案 第三单元 光合作用和呼吸作用综合分析(人教版)


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第三单元

细胞的能量供应和利用

学案 14 光合作用和呼吸作用综合分析
复习要求: 1.理解光合作用和细胞呼吸的过程、影响因素、相关实验及在生产实践中的作用,学会 分析实验数据、图表、曲线等形式的试题, 2.学习获取信息、理解信息,提高分

析、推理、评价及实验探究能力。 基础自查 一.光合作用和细胞呼吸的多角度多层次比较 1.尝试用简要图示表示光合作用和呼吸作用中物质和能量的变化关系

2. 试着从反应式上追踪元素的来龙去脉 ①请写出光合作用总反应式:

分析:O2 中 O 原子来自: ②请写出有氧呼吸反应式:

;CO2 中 C



分析:产生的 H2O 中的 O 原子来自: (2)从具体过程中寻找物质循环和能量流动: 试通过下图,分析物质循环和能量流动



物质循环和能量流动:

3.光合作用和细胞呼吸中[H]的来源和去路分析 光合作用 过程 来源 场所 过程 去路 场所
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细胞呼吸

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特别提醒:

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①光合作用中产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)十分简化的表示方式(教材 P103 相关信息) ,而细胞呼吸中产生的[H]是还原型辅酶 I(NADH)十分简化的表示方式(教 材 P94 相关信息) ,二者不是一种物质,尽管书写形式相同。 ②还原氢的书写形式一定不能写成 H、H+、H2,只能写成[H]或 NADH 或 NADPH。 4.光合作用和细胞呼吸中 ATP 的来源及去路分析 (1)光合作用中

(2)细胞呼吸中

特别提醒: 1.不同能源物质之间的关系

2.生态系统中能量转化及转移途径 3.

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(1)绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为 (2)绿色植物组织 (3)真正光合速率= ①表观(净)光合速率通常用 ②真(实际)光合速率通常用 ③呼吸速率通常用 光照条件 画图表示 CO2、O2 的来源和去向 黑暗 下,

。 ,测得的数据为净光合速率。

来表示。 来表示。 来表示。 含义(光合作用呼吸作用强弱、 2 量或 CO2 O 的量、相当于坐标图中的点或段)

弱光照

较强光照

强光照

特别提醒:

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对应训练 1.绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有着密切的联系。下面物质代谢简图表示了两者 之间的关系,请根据图示分析回答: (1 ) ① 是 在 是 。 (2)③、④、⑤表示 和 。 (3)上述①~⑤过程中,能产生 ATP 的过程是 (4)①产生的 ATP 去向是 用是 。 ,其作用是 (写代号) 。 ;③、④、⑤中产生的 ATP 作 过程。在这一过程中,所需要的外部条件主要有 上进行的,所需要的外界条件是 ,发生的能量变化

课堂深化探究 知识储备:无论哪种题型,只要明确以下几点就能抓住问题的本质

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题型一 坐标曲线题的解题技巧 知识储备: 解决坐标曲线题的方法,可概括为“一识标”、 “二明点”、“三析线”三个基本步骤。 一识标:坐标曲线,实际上是“横坐标”对“纵坐标”的影响结果,“标”不同,曲线的含义 就不同,形状也不相同。所以,认真识别坐标图中纵、横坐标的含义,找出纵、横坐标之间 的联系,是解题的前提。 二明点:曲线是满足一定条件的点的集合,在这些点中, 有些点特殊,如: 曲线的起点、 转折点、终点,曲线与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等, 往往隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义明确这些 特殊点的含义是解题的基础。例如,上图曲线中,特殊点就 有 A、B、C、D 四个,而这些点的含义往往就是试题考查的 内容。 三析线:正确分析曲线形状,如:何时开始上升、何时趋向平缓、何时出现转折、其原 因分别是什么等等,这是解题的关键。如右图,我们 就要在“一识标”、 “二明点”的基础上, 进一步分析得出: 点为光合作用面积的饱和点; A OA 段表明叶面积指数从 0→6 时,光合作用实际量随叶面积的不断增大而增大;当叶面积 指数大于 6 时, 光合作用实际量不再随叶面积的增大而增大, 因为有很多叶子被遮挡在光补 偿点以下;OB 段表明干物质量随光合作用的增加而增加;由于 A 点以后光合作用量不再增 加,而叶片随叶面积的不断增加其呼吸量也不断增加(直线 OC),所以干物质积累量不断降 低,如 BC 段。 对应训练:

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1.某生物兴趣小组欲研究密闭的温室一昼夜内 O2 浓度变化的情况,当地日照时间为 6 时至 18 时, 在适宜的生长条件下,预期一昼夜内温室中 O2 变化的曲线最可能是 ( )

2.图中纵轴表示植物光合作用或呼吸作用的速度,横轴表示各种外界条件(其余的条件 都是适宜的) 。对曲线中 M 点的描述,不正确的是 A.若横轴表示光强度,则 M 点光合速度最大 B.若横轴表示 CO2 浓度,则 M 点光合速度最大 C.若横轴表示 O2 浓度,则 M 点呼吸速度最大 D.若横轴表示光强度或 CO2 浓度,则 M 点表示光合速度与呼吸速度相等 题型二 光合作用与细胞呼吸的相关测定 知识储备: 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。 5.将某绿色植物放在特定的实验装置中,研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其他 实验条件都是理想的) ,实验以 CO2 的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示: ( )

温度(℃)

5

10

15

20

25

30

35

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光照下吸收 CO2 (mg/h) 黑暗中释放 CO2 (mg/h)
对应训练:

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1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00

1.00

0.50

0.75

1.00

1.50

2.25

3.00

3.50

3、下列对该表数据分析正确的是

(

)

A.昼夜不停地光照,在 35℃时该植物不能生长 B.昼夜不停地光照,在 15℃时该植物生长得最快 C.每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗,在 20℃时该植物积累的有机物最多 D.每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗,在 30℃时该植物积累的有机物是 10℃时 的2倍
题型三 光合作用与细胞呼吸在不同光照条件下气体变化规律

知识储备见基础自查 5 对应训练

4 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 量的 。 ,物质 b 进入箭头所指的结构后与 结合,生成大

(2)在适宜的条件下,若用 CO2、H218O 供给植物进行代谢,则甲图中的 d 所代表的物 质应是 。 ,在 N 点后 O2 净产量的增长逐 、 。

(3)在图乙中,A 点时叶肉细胞内生成的物质有 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。 。A 点状态时, 。

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

; 点时发生 D (字母表示)

题型四 根据特定装置进行光合作用和呼吸作用强度的比较 知识储备: 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,
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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实验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
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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)与光合作用和呼吸作用相关的装置图,常将氧气的变化量作为观测指标。解读装置 图时,一定要注意图示中的三个因素和一个变化量:

常见的装置如下图或与下图相似,解答问题时一定要注意:? ①图甲中常用气泡的释放速率(或单位时间内释放的气泡数)作为观测指标;? ②图乙中常将毛细刻度管中有色液滴的移动位置作为观测指标;? ③上述两个指标,指的都是净光合作用量,即光合作用总量-呼吸作用消耗量。?

(5)黑白瓶题? 将装有测样点的水和光合植物的黑、 白瓶置于不同水层中, 测定单位时间内溶解氧含量 的变化, 借此测定水生植物光合速率。 黑瓶不透光, 瓶中生物仅能进行呼吸作用; 白瓶透光, 瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此,真光合作用量(光合作用总量)=白瓶中氧气增 加量+黑瓶中氧气减少量。 对位训练: 5.两个生物兴趣小组分别对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下探究实验。请据题分析作 答:

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(1) 甲兴趣小组想探究的具体问题是: 酵母菌是否在有氧、 无氧条件下均能产生 CO2。

现提供若干套(每套均有数个)实验装置,如图Ⅰ(A~D)所示: ①请根据实验目的选择装置序号,并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用) 。有 氧条件下的装置序号: ②装置中 C 瓶的作用是 ;无氧条件下的装置序号: 。 。

,B 瓶中澄清的石灰水还可用代替

(2) 乙兴趣小组利用图Ⅱ 所示装置 (橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管) , 探究酵母菌的细胞呼吸类型。 ①如果想得到实验结论,还必须同时设置对照实验,请问对照实验装置(假设该装置编 号为Ⅲ)如何设计? 。

②请预测与结论相符合的现象,并填写下表: 装置中红色液滴的移动现象 序号 装置Ⅱ 1 2 3 a c 不移动 e 装置Ⅲ b 不移动 d f 只进行有氧呼吸 只进行无氧呼吸 既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸 结论

③若酵母菌消耗的 O2 为 3 mol,而释放的 CO2 为 9 mol,则酵母菌无氧呼吸消耗葡萄 糖的量是有氧呼吸的倍 。

题型五 比较光合作用和细胞呼吸的关系 知识储备: 1.生物层面区别 生物类型 光合作用 细胞呼吸 碳源 2.细胞层面区别 器官及细胞 根
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自养生物 能进行 能进行 无机碳如 CO2

异养生物 不能进行 能进行 有机碳如糖类

能否光合作用 不能 不能

能否细胞呼吸 不能 能

导管细胞 其它细胞

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纤维细胞 导管细胞 茎 皮层细胞 其它细胞 导管细胞 叶 表皮细胞 叶肉细胞 保卫细胞 3.细胞器层面区别

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不能 能 不能 不能 不能 能 能 不能 能 能 能 能 能 能

光合作用场所只有一个叶绿体,细胞呼吸场所有两个:细胞质基质和线粒体,主要场所 为线粒体,且只能利用丙酮酸不能利用葡萄糖。因两种细胞器的功能不同,所以产生的气体 不同,叶绿体产生 O2,线粒体则产生 CO2。 对应训练 6.培养单细胞绿藻的培养液和培养单细胞酵母菌的培养液,在所含成分上最大区别是 ( ) A.前者必须含有机成分 C.前者可以不含无机盐 B.后者必须含有机成分 D.后者可以不含无机盐

7.现将提取的含新鲜完整线粒体和叶绿体的悬浮液,分别加入盛有丙酮酸溶液和 NaHCO3 溶液的两支大小相同的试管中,给予充足光照,都会产生气泡。请问这两种气泡成 分是否一样?解释原因。 限时训练 题组一:光合作用、细胞呼吸关系的综合题 1.如图为光合作用和呼吸作用之间的能量转变图解。下列有关该图的说法中正确的是 ( )。

A.只有在强光下同一叶肉细胞呼吸作用产生的二氧化碳直接供自身光合作用利用 B.光合作用光反应阶段产生的[H]只来自水,而呼吸作用产生的[H]只来自有机物 C.耗氧量相同的情况下,同一植株的绿色细胞和非绿色细胞产生 ATP 的量可能相同 D.在强光下一株植物所有细胞呼吸消耗的氧气全部来自光合作用过程中产生的氧气 2. 如图为某种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( )。

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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 C18O2 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
18 D.以 H2 O 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 3.(2010· 广州六中调研)下图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系,图乙表 示该植物叶肉细胞的部分结构(图中 M 和 N 代表两种气体的体积),下列说法正确的是(注: 不考虑无氧呼吸)( )。

A.图甲中的纵坐标数值即为图乙中的 m4 B.处于图甲中 A、B、C、D、E 任意一点,图乙中都有 m1=n1>0,m2=n2>0 C.图甲中 E 点以后,图乙中 n4 不再增加,其主要原因是 m1 值太低 D.图甲中 C 点时,图乙中有 m1=n1=m4=n4 4. (2012· 天津市河西质调)小麦植株进行光合作用和呼吸作用的最适温度分别为 25 ℃和 30 ℃。下图甲为小麦叶肉细胞中的部分代谢示意图;图乙是在 CO2 浓度一定、环境温度为 25 ℃、不同光照强度条件下测得的小麦叶片的光合作用强度。请据图分析回答问题。

(1)当图甲中细胞有 d 过程发生而没有 e 过程发生时,该细胞处于的生理状态是 ________________。若是 d 过程也不发生,则此时该细胞内进行的生理过程是(用化学反应 式表示)________________。 (2)在图乙中 B 点时,叶肉细胞中产生 ATP 的场所有________________。C 点时,该植 物的总光合速率为________mg/(dm2· h)。C 点以后限制光合作用强度继续上升的环境因素 叶·
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是________________________________________________________________________。 (3)适当提高 CO2 浓度时,C 点将________(填“上移”“下移”或“不动”);当植物缺镁时, B 点将________(填“左移”或“右移”)。 (4)某同学以绿色植物叶片为材料,探究环境条件对细胞呼吸速率的影响,请帮助他提 出一个探究的课题:________________。需要特别注意的是,该实验需要在______________ 条件下进行。 题组二:侧重坐标曲线、柱状图、表格的试题 5.如图为不同温度下金鱼的代谢率(耗氧量)与氧分压的关系图。据图不能得出的结论 是( )。

A.在一定范围内,代谢率随氧分压下降而下降 B.25 ℃环境中金鱼的代谢率比 15 ℃环境中的高 C.代谢率最大时的最低氧分压随温度不同而不同 D.氧分压超过一定范围后,代谢率不再随氧分压增加而增加 6.(2011· 湖南十二校联考)阳光穿过森林空隙形成的“光斑”会随太阳移动和枝叶的摆动 而移动。如图表示一株生长旺盛的植物在光斑照射前后光合作用过程中与吸收 CO2 和释放 O2 有关的变化曲线,此曲线说明( )。

A.光斑照射前光合作用无法进行 B.光斑照射开始后,光反应和暗反应迅速同步增加 C.光斑照射后 O2 释放曲线的变化说明暗反应对光反应有限制作用 D.CO2 曲线中 AB 段的变化说明进行暗反应与光照无关 7.某同学为了探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响,做了如下实 验:将 8 株各有 20 片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株,分别放在密闭的玻璃容器 中,在不同实验条件下,利用传感器定时测定密闭容器中 CO2 含量的变化。实验结果统计 如下表,请分析回答下列问题。 编号
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温度/℃ 光照强度/lx 开始时 CO2 量/g 12 h 后 CO2 量/g 10 1 000 5.0 4.5 10 0 5.0 5.1

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20 1 000 5.0 3.5 20 0 5.0 5.4 30 1 000 5.0 1.9 30 0 5.0 5.9 40 1 000 5.0 2.0 40 0 5.0 5.8

(1)表中序号 1、3、5、7 可构成另一个相对独立的实验组合,在该实验组合中,自变量 是________,无关变量是____________(至少答两个)。 (2)序号 2、4、6、8 可构成另一个相对独立的实验组合,则该实验组合研究的主题是 ________________________________________________________________________。 (3)根据表中实验数据,在图中的坐标上标出光照强度为 1 000 lx,温度分别为 10 ℃、 20 ℃、30 ℃和 40 ℃时的光合作用速率(标出相应的点即可),并请注明横坐标所表示的变量 和具体数值。

(4)在光照强度为 1 000 lx, 温度为 30 ℃时, h 每株天竺葵可积累葡萄糖约________g。 12 (计算结果保留一位小数。相对原子质量 C—12,H—1,O—16) 8.在一定实验条件下,测得某植物光合作用速率与光照强度之间的关系(氧气浓度为 15%)、呼吸作用与氧气浓度之间的关系及光合作用速率与温度之间的关系如下图所示,请 据图回答下列问题。

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(1)在光合作用过程中,光反应为暗反应提供的两种物质是 ________________________________________________________________________。 (2)影响图甲中 a 曲线 A 点上下移动的主要外界因素是________;图乙中细胞呼吸有关 曲线的数据需在__________________条件下测量。 (3)由图丙可知,40 ℃时,植物体________(填“能”或“不能”)显示生长现象;而 5 ℃时的 状态可用图甲中________(填“A”、“B”或“C”)点表示。 (4)用大棚种植蔬菜时,白天应控制光照强度为________点对应的光照强度,温度为 ________℃最佳。 (5)在图甲和图乙中绘制下列有关曲线:①图甲中光合作用强度是用 CO2 吸收量(mol/h) 表示的,请改用 O2 的吸收量(mol/h)表示光合作用强度,并在图甲中再绘出光合作用强度与 光照强度的关系曲线;②在图乙中再绘出无氧呼吸 CO2 的释放量与 O2 浓度的关系。 题组三光合作用、细胞呼吸相关的实验探究 9.欲通过观察倒置的装有水生植物和水的试管中有无气泡产生, 来验证植物的光合作用 产生了氧气。下列四个倒置的试管中,最佳设计的一组是( )。

A.a 试管和 d 试管 C.b 试管和 c 试管

B.a 试管和 b 试管 D.a 试管和 c 试管

10. 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。

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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________________________________________________________________________。 11.(2012· 江西师大附中、临川一中联考)Ⅰ.为了研究植物的呼吸作用,小刚设计了如 图所示的装置。请你和小刚一起探究下列问题。

(1) 实 验 时 , 广 口 瓶 用 不 透 光 的 黑 纸 包 住 , 其 目 的 是 防 止 瓶 内 的 植 物 进 行 ________________作用,对实验产生干扰。 (2)经过一段时间后,可以看到细玻璃管中的红墨水将________(选填“左移”、“右移”或 “ 不 动 ”) 。 揭 去 广 口 瓶 外 的 黑 纸 , 观 察 到 广 口 瓶 中 发 生 的 现 象 是 ________________________________________________________________________, 原因是 ________________________________________________________________________。 Ⅱ.为了探究植物的光合作用是否需要光,小刚同学设计并完成如下图所示的实验。请 你对他的实验进行分析,然后回答有关问题。

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(1)实验时首先将植物放在黑暗处,其目的是使叶片中的________________耗尽。 (2)图中 a 选用的液体应该是_________________________________________________。 (3)滴加碘液后叶片变成了蓝色,说明叶片中产生了________________。 (4) 小 刚 设 计 的 实 验 的 不 足 之 处 是

_________________________________________________。 高考真题体验 1.下列关于光合作用的叙述,正确的是 ( ) ①叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 (2009· 安徽,1A) ②H2O 在光下分解为[H]和 O2 的过程发生在基质中 (2009· 安徽,1B) ③在叶肉细胞中,CO2 的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质 (2010· 天津, 1 改编) ④光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化学能转变为热能和 ATP (2009· 浙江,4C) ⑤番茄幼苗在缺镁的培养液中长时间培养后,光反应强度会降低,暗反应强度也降低 (2011· 新课标全国,3 改编) ⑥叶肉细胞在光照下进行光合作用,不进行呼吸作用 (2009· 全国Ⅱ,1D) ⑦夏季连续阴天,大棚中白天适当增加光照,夜晚适当降低温度,可提高作物产量 (2009· 浙江,4D) ⑧破坏叶绿体外膜后,O2 不能产生 (2011· 浙江,1A) 2(2012 海南)8.将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内,在适宜条件下光 照培养,随培养时间的延长,玻璃容器内 CO2 浓度可出现的变化趋势是 A.一直降低,直至为零 C.降低至一定水平时保持相对稳定 B.一直保持稳定,不变化 D.升高至一定水平时保持相对稳定

3(2012 山东)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

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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 b-c 段和 d-e 段下降的原因相同 D.丙曲线 b-d 段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭 4(2012 天津)5.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) ,结果见右图,据图判断,下列叙述正确的是

A.与 d3 浓度相比,d1 浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多 B. 与 d2 浓度 相比,d3 浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生 的 ATP 多 [来 源:zzstep.com] C.若 d1、d2、d3 浓度下蓝藻种群的 K 值分别为 K1、K2、K3,则 K1>K2>K3 D.密闭光照培养蓝藻,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 5.(2012 浙江)30.(14 分)某植物在停止供水和恢复供水条件下,气孔开度(即气孔开放程 度)与光合速率的变化如图所示。

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(1)停止供水后,光合速率下降。这是由于水是_____________的原料,又是光合产 物在植物体内_____________的主要介质。 (2)在温度、光照相同的条件下,图中A点与B点相比, c 光饱和点低的是 _____________点,其主要原因是_____________。 (3)停止供水一段时间后,叶片发黄,原因是_____________。此时类囊体结构破坏, 提供给碳反应的_____________减少。 (4)生产实践中,可适时喷洒植物激素中的_____________,起到调节气孔开度的作 用。 6.(2012 重庆)长叶刺葵是棕榈科热带植物。为了解其引种到重庆某地后的生理状况, 某研究小组在水分充足、 晴朗无风的夏日, 观测得到了该植物光合速率等生理指标日变化趋 势图。

(1)据图分析: ①光合作用消耗 ATP 最快的时刻是________________。根吸水能力最强的时刻是 ____________。 ②直接引起蒸腾速率变化的生理指标是_____________; 推测导致 12∶00 时光合速率出 现低谷的环境因素主要是_____________(填“光照”或“CO2”) 。 ③在 14∶00 时若适当提高 CO2 浓度, 短时间内叶绿体中[H]含量的变化是___________。 (2) 若该地土壤缺钙, 一段时间后该植物首先表现出钙缺乏症的是________ (填“老叶”
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或“幼叶”) 。

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(3)假设若干年后将引种后代重新移栽回原产地,与原产地长叶刺葵杂交不育,原因 是地理隔离导致了_____________。 7.(2012大纲)金鱼藻是一种高等沉水植物,有关研究结果如下图所示(图中净光合速 率是指实际光合速率与呼吸速率之差,以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示) 。据图回 答下列问题:

(1)该研究探讨了_____________对金鱼藻_____________的影响,其中,因变量是 _____________。 (2)该研究中净光合速率达到最大时的光照度为_____________lx。在黑暗中,金鱼藻 的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气_____________μmol。 (3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是_____________。

学案 14 光合作用和呼吸作用综合分析 答案与解析
基础自查 一.1.

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2.①

全部来自水;经 C3 进入(CH2O) ,不经 C5。 ②

全部来自 O2,与反应物 H2O 中 O 原子无关。 (2)①物质循环

3.光合作用和细胞呼吸中[H]的来源和去路分析 光合作用 细胞呼吸

过程 来源 场所 叶绿体内的 类囊体薄膜 (1)细胞质基质 (2)线粒体基质

过程 去路 场所 叶绿体基质 线粒体内膜

4.光合作用和细胞呼吸中 ATP 的来源及去路分析
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(1)光合作用 ATP(光反应——类囊体膜上)

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ADP+Pi(暗反应——叶绿体基质中) (2)细胞呼吸 ATP (

①②③都产生 ATP,场所为细胞质基质和线 粒体) ADP+Pi(各项生命活动需要) 5.(1)呼吸速率。 (2)在光下,光合作用与细胞呼吸同时进行 (3)净光合速率+呼吸速率。 ①O2 释放量、CO2 吸收量或有机物积累量 ②O2 产生量、CO2 固定量或有机物制造量 ③黑暗中 CO2 释放量、O2 吸收量或有机物消耗量 光照条件 黑暗 含义(光合作用呼吸作用强弱、相当于坐标图中的哪一点) 只进行呼吸作用, 不进行光合作用, 所以单位时间内 O2 的吸收量或者 CO2 的释放量代表呼吸速率,相当于 A 点 弱光照 细胞呼吸作用强于光合作用;细胞呼吸所需要的 O2,一是来自光合作用, 二是从外界吸收;细胞呼吸产生的 CO2,一部分供给光合作用利用,一部分释 放到外界环境中,相当于 AB 段。 较强光照 光照达到一定强度时,光合作用强度与细胞呼吸作用强度相同;细胞呼吸 产生的 CO2 量与光合作用需要的 CO2 量相等;光合作用产生的 O2 量与细胞呼 吸需要的 O2 量相等,相当于 B 点。 强光照 光合作用强于细胞呼吸;光合作用所需的 CO2,一是由细胞呼吸产生,二 是从外界环境吸收;光合作用产生的 O2,一部分供给细胞呼吸利用,一部分释 放到外界环境中,单位时间内 CO2 的吸收量或的 O2 释放量即为净光合速率, 相当于 BC 段。 对应训练 答案: (1)叶绿体内的类囊体薄膜 一定强度的光照 光能转变为活跃的化学能 (2)有氧呼吸 O2 反应提供能 量 适宜的温度(3)①③④⑤(4)转移到叶绿体基质中利用 为暗

为各项生命活动供能

课堂深化探究 1.解析:夜间,温室内的植物进行有氧呼吸消耗 O2,温室内 O2 的浓度降低,当光照强
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度增强,光合作用强度大于呼吸作用强度时,释放 O2,温室内 O2 的浓度升高。18 点时光合 作用强度等于呼吸作用强度,之后,光合作用强度小于呼吸作用强度或光合作用停止,植物 吸收 O2,O2 的浓度降低。 答案: D 2.答案:D 3.解析: 光照下吸收 CO2 的量代表的是有机物的积累量, 黑暗中放出 CO2 的量代表的是 有机物的消耗量;35℃时该植物的有机物积累量为 3,能正常生长;植物生长最快时的温度 为 25℃;每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗,在 20℃时该植物积累的有机物为: 3.25× 12-1.5× 12=21 mg;同理可算出其他温度条件下有机物的积累量,在所有的温度中 20℃ 时有机物积累量最多;每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗,在 10℃时该植物积累的有 机物为:1.75× 12-0.75× 12=12 mg;在 30℃时该植物积累的有机物为:3.5× 12-3.0× 12=6 mg; 在 10℃时该植物积累的有机物是 30℃时的 2 倍。 答案:C 4.解析:该题以图解和坐标曲线的形式考查光合作用、呼吸作用的过程。两者互相提供 原料,光合作用需要线粒体呼吸作用释放的 CO2 来合成有机物,线粒体呼吸作用要消耗光

合作用产生的 O2, 同时会分解光合作用合成的有机物为生物生命活动提供直接的能源物质。 曲线的 A 点光照强度为零, 此时只进行呼吸作用, 点表示光合作用强度等于呼吸作用强度。 P 答案: (1)O2 [H] ATP 和水 (2)18O2(3)CO2 和 H2O 氧化碳浓度(或温度) (4)左 (5)从类囊体膜到叶绿体基质 叶绿体的数量 二 ef abcd

5.解析: (1)在探究酵母菌进行有氧呼吸产生 CO2 时,检验产生的 CO2 可以用澄清的 石灰水,在向装置中通入空气时,为排除空气中 CO2 对实验结果的干扰,需要先通过 10% 的 NaOH 溶液除去 CO2,所以实验装置的顺序为 C→A→B(或 C→B→A→B)。 在无氧条件下, 不需要通入空气,所以装置只需要 D→B 即可。(2)在探究酵母菌的细胞呼吸类型时,可以根 据液滴是否移动及移动方向来判断细胞呼吸的类型。在设计对照实验时,可以将 10%NaOH 溶液换成蒸馏水, 其他设计同装置Ⅱ。 若酵母菌进行有氧呼吸,消耗氧气,产生的 CO2 被 NaOH 溶液吸收,导致装置Ⅱ内气压下降,液滴左移;若酵母菌进行无氧呼吸,不消耗氧气,产生的 CO2 被 NaOH 溶液吸收,不会引起装置Ⅱ内气压的改变,液滴不动。根据有氧呼吸的反应式 可知, 每消耗 1 mol 氧气产生 1 mol CO2, 消耗 1/6 mol 葡萄糖。 根据题目信息, 消耗 3 mol O2, 释放 CO2 9 mol,可知有氧呼吸产生 CO2 为 3 mol,无氧呼吸产生 CO2 为 6 mol。则酵母菌有 氧呼吸消耗的葡萄糖量为 1/2 mol,无氧呼吸消耗的葡萄糖量为 3 mol。故无氧呼吸消耗的葡
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萄糖量是有氧呼吸的 6 倍。

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答案 (1)①C→A→B(或 C→B→A→B) D→B

②吸收空气中的 CO2,排除其对

实验结果的干扰(其他合理答案亦可) 溴麝香草酚蓝水溶液(不可有错别字) (2)①装置Ⅲ除用等量清水代替 10%NaOH 溶液外,其他设计与装置Ⅱ相同 ②a 向左移 d 向右移 e 向左移 f 向右移 ③6 6.解析:单细胞绿藻因含叶绿体,可进行光合作用自己制造有机物;单细胞酵母菌既无 叶绿体,也无叶绿素,不能进行光合作用,因而必须提供现成的有机成分。至于无机盐,二 者都不能缺少。 答案:B 9.答案:气泡成分不一样。因为丙酮酸在线粒体中进行有氧呼吸,产生的是 CO2,而叶 绿体利用 NaHCO3 溶液分解产生的 CO2 气体进行光合作用,产生的是 O2。 限时训练 1.解析 在有光的条件下,细胞呼吸产生的二氧化碳都可以直接被光合作用利用,故 A 错误;光合作用的光反应阶段产生的[H]来自水,有氧呼吸第一阶段产生的[H]来自有机物葡 萄糖,第二阶段产生的[H]来自丙酮酸和水,故 B 错误;强光下植物呼吸作用消耗的氧气可 能来自光合作用产生的氧气,也可能来自外界环境,故 D 错误。 答案 C 2.解析 a 表示叶绿体吸收 CO2,b 表示叶绿体释放 O2,e 表示线粒体吸收 O2,f 表示 线粒体释放 CO2, 表示叶绿体产生的 O2 被线粒体利用, 表示线粒体产生的 CO2 被叶绿体 c d 利用。以 C18O2 作原料进行光合作用,18O 的转移为 C18O2―→有机物―→C18O2,在较强光 照下,光合作用速率大于呼吸作用速率,呼吸产物 C18O2 主要被叶绿体利用,即主要去向是
18 图中的 d。以 H2 O 作原料进行光合作用,18O 全部生成氧气,在较强呼吸作用下,氧气主要

被线粒体利用,进行有氧呼吸,即主要去向是图中的 c。 答案 C 3.解析 图乙中 m1~m4 分别表示线粒体释放、细胞释放、细胞吸收、叶绿体吸收的

CO2 量,n1~n4 分别表示线粒体吸收、细胞吸收、细胞释放、叶绿体释放的 O2 量。A 错误: 图甲中的纵坐标数值是整个细胞吸收的 CO2 量,即为图乙中的 m3;B 错误:如在 E 点时, 叶绿体产生的 O2 足够线粒体呼吸消耗,n2=0;C 错误:图甲中 E 点以后,图乙中 n4 不再 增加,即达到光饱和点,其主要原因是叶绿体中的色素等有限,来不及吸收和利用更多的光 能;D 正确:图甲中 C 点时,光合作用强度等于呼吸作用强度,故有 m1=n1=m4=n4。 答案 D 酶 4. 答案 (1)光合作用强度小于或等于呼吸作用强度 6O2+C6H12O6+6H2O――→6CO2 +12H2O+能量 (2)细胞质基质和线粒体、叶绿体 20 CO2 浓度 (3)上移 右移

(4)探究温度(O2 浓度)对细胞呼吸速率的影响 黑暗
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5.解析 金鱼的代谢率(耗氧量)除受温度影响外,还受氧分压影响。在 25 ℃时,若氧 分压很低,则其代谢率也将很低。 答案 B 6.解析 光斑照射前氧气的释放速率大于 0,说明光合作用在进行;光斑照射开始后, 氧气释放速率增加相对较快, 而二氧化碳吸收速率增加相对较慢, 说明光反应和暗反应不是 迅速同步增加的;光斑移开后,AB 段中二氧化碳吸收速率下降,说明进行暗反应与光照有 关。 答案 C 7.解析 (1)表中序号 1、3、5、7 可构成一个相对独立的实验组合,在该实验组合中, 探究的是温度对光合作用速率的影响,根据单一变量原则,自变量是温度,因变量是密闭容 器中二氧化碳含量的变化,无关变量有光照强度、二氧化碳浓度、天竺葵盆栽植株的大小和 长势、叶片的数目等。(2)序号 2、4、6、8 可构成另一个相对独立的实验组合,该实验的自 变量也是温度, 但没有光照, 所以该实验组合研究的主题是温度对植物呼吸作用速率的影响。 (3)根据表中实验数据,光照强度为 1 000 lx,温度为 10 ℃时的实际光合作用速率为净光合 作用速率+此温度下的呼吸作用速率,即(5.0-4.5)+(5.1-5.0)=0.6(g/12 h),以此类推 20 ℃、30 ℃和 40 ℃时的实际光合作用速率分别为 1.9 g/12 h、4.0 g/12 h 和 3.8 g/12 h。(4) 光能 根据光合作用的反应式: 6CO2+12H2O叶绿体C6H12O6+6O2+6H2O, ――→ 在光照强度为 1 000 lx, 180× 3.1 温度为 30 ℃时,12 h 每株天竺葵可积累葡萄糖 ≈2.1(g)。 6× 44 答案 (1)温度 光照强度、二氧化碳浓度 (2)温度对植物呼吸作用速率的影响 (3)见

下图(四个点正确,横坐标含义正确,不得连线,四个点对应的数值依次为 0.6、1.9、4.0、 3.8) (4)2.1 8.解析 (1)光反应为暗反应提供了还原性氢和 ATP。(2)在甲图中,A 点时无光照,只 进行呼吸作用,影响呼吸作用强度的主要外界因素是温度。在图乙中,为排除光照对气体交 换量的影响,可以在无光或黑暗的条件下进行测量。(3)在图丙中 40 ℃时真正光合速率已经 很低, 而呼吸速率很高, 说明与光合作用有关的酶的活性较低而与呼吸作用有关的酶的活性 较高,使植物体总有机物量减少,不能显示生长现象。在 5 ℃时光合速率和呼吸速率相等, 可用甲图中的 B 点表示。(4)大棚蔬菜在种植时,白天应在较大光照强度下,以增强光合作 用,温度应在真正光合速率和呼吸速率的差值最大时,即图丙中的 25 ℃时最好。(5)在绘制 氧气的吸收量曲线时,对应于二氧化碳吸收量的曲线,找到光照强度为 0 时氧气的消耗量、 光照强度和呼吸强度相等时的 B 点和最大二氧化碳吸收量时氧气的释放量,绘制出氧气吸 收量的曲线。从图乙可以看出 D 点时,只进行有氧呼吸,无氧呼吸释放的 CO2 为 0,在氧 气浓度为 0 时,二氧化碳的释放量为 1,连点进行描线即可得到曲线。 答案 (1)ATP 和[H](NADPH) (2)温度 无光(或黑暗)

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(3)不能 B (4)C 25 (5)如下图

9.解析 该实验变量为倒置的装水试管中是否有植物,故应该选 a 与 c 对照。 答案 D 10.答案 (1)①甲、乙装置 D 中放入 NaOH 溶液,乙装置作为对照组 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 11.解析 Ⅰ.由于实验材料是植物幼苗,而探究的是植物的呼吸作用,故要将广口瓶

用不透光的黑纸包住, 其目的是防止瓶内的植物进行光合作用对实验产生干扰。 由于呼吸作 用过程中消耗氧气,产生二氧化碳,二氧化碳被澄清石灰水吸收,装置内气体减少,红墨水 将左移。由于吸收了二氧化碳,导致澄清石灰水变浑浊。 Ⅱ.探究植物光合作用是否需要光的实验中,首先将植物放在黑暗处,目的是消耗叶片 中的有机物,减少对实验结果的干扰。光照后要用酒精对叶片进行脱色处理,避免叶绿体色 素对实验结果的影响。在实验时要设置对照组排除无关变量的干扰。 答案 Ⅰ.(1)光合 (2)左移 澄清石灰水变浑浊 呼吸作用产生了 CO2 Ⅱ.(1)有机物(淀粉) (2)酒精 高考真题体验 1.③⑤⑦ 2【答案】C 【解析】在适宜的条件下培养密闭容器内的植物,密闭容器内的二氧化碳含量有限,随 着光合作用的持续进行,二氧化碳逐渐被消耗,浓度降低,进而光合作用强度跟着降低,当 二氧化碳浓度降低到一定水平时, 植物的光合作用和呼吸作用强度相等, 则装置内的二氧化 碳浓度就保持相对稳定,故本题选 C。 3【答案】D 【解析】a 点时,甲植株光合作用吸收二氧化碳的速率与细胞呼吸释放二氧化碳的速率 相等,在此之前,光合作用已经开始,A 错;18 时以后,乙植物的细胞呼吸开始强于光合 作用,此时有机物的积累最多,B 错;b~c 段下降的原因是气孔部分关闭导致二氧化碳供应 不足,d~e 段下降的原因是光照强度减弱,光反应提供的[H]和 ATP 不足导致,C 错;b~d 段,乙曲线出现图中走势的原因是气孔会部分关闭,导致二氧化碳供应不足,甲走出不同的
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(3)淀粉

(4)没有对照组

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趋势,其原因可能为气孔无法关闭,D 对。 4【答案】A 【解析】由图可知,d3 浓度下的总光合作用强于 d1 浓度下的光合作用,因此单位时间 内光反应生成的[H]较多,A 正确,d3 浓度下呼吸速率小于 d2 浓度下的呼吸速率,单位时 间内蓝藻细胞呼吸过程产生的 ATP 比 d2 浓度下的要少;B 错误。在 d2 浓度下净光合作用 最强最利于蓝藻的增殖,故 d2 浓度的 K 值最大,d3 深度呼吸作用弱,也不篮球蓝藻繁殖。 故 K3 较 K2 小,但 K2 最大,故 C 错。光照再密闭,蓝藻会通过光合作用放出氧气,仍可 提供氧气,供蓝藻进行呼吸作用。因此无法根据呼吸产物来判定,故 D 错。 5.【解析】 (1)水是光合作用的原料,同时又是良好溶剂,是细胞内及细胞间物质运 输的介质; (2)由图可知,B点时叶片缺水,气孔开度值小,叶片二氧化碳的吸收量少,光饱和 点低; (3) 水分越多, 细胞的代谢越旺盛, 停止供水, 导致叶片细胞内水分减少,代谢减慢, 叶绿素合成速率变慢,叶绿素被分解,类胡萝卜素含量相对增加,因此呈现黄色,此时类囊 体结构破坏,光反应无法发生,ATP和[H]减少; (4)在缺水情况下,脱落酸可以使植物气孔关闭,使植物保持休眠状态,这样有利于 植物抵抗不利环境。 【答案】 (1)光合作用(或光反应) 物质运输 低,二氧化碳的吸收减少 黄色 ATP和[H] (2)B 缺水,气孔开度降

(3)缺水,叶绿素合成受阻,类胡萝卜素含量增加而呈现 (4)脱落酸.

【试题点评】 本题主要考查影响光合作用的相关因素, 还牵涉到了植物激素在生产中的 应用,进行了学科内知识的整合,难度适中。 6.【答案】Ⅰ⑴ 隔离 【解析】 Ⅰ⑴①光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段, 光反应阶段产生的 ATP 和[H], 为暗反应阶段提供能量和还原剂,光合速率越大消耗 ATP 也就越快,从图中可见 10:00 时 光合速率最大;蒸腾作用有利于植物根对水分的吸收,蒸腾作用越强,根吸水能力越强,从 图中可见蒸腾作用在 12:00 时蒸腾作用最强。 ②蒸腾作用是水分以气体形式通过气孔散失, 气孔导度的大小直接引起蒸腾速率大小的 变化,通过图中可知,在 12:00 时气孔导度最大,而 CO2 是通过气孔进入叶肉细胞的,说 明 CO2 供应充足,推测导致光合速率出现低谷的环境因素是光照。 ③[H]用于暗反应对 C3 的还原,CO2 增多,使生成 C3 增多,这时会消耗更多的[H], 使[H]的含量降低。 ⑵钙在植物体内形成稳定的化合物, 不能转移利用, 当缺钙时, 首先引起幼叶出现症状。 ⑶长期的地理隔离使两个种群的基因频率向不同的方向发展, 使种群的基因库变得很不
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① 10:00 12:00



气孔导度

光照

③ 降低 ⑵幼叶 ⑶生殖

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相同,并出现生殖隔离。

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7.【答案】⑴光照度、NaHCO3浓度、PH值 ⑵12.5× 103 8

净光合速率

净光合速率

⑶酶活性受PH的影响 【解析】⑴观察四个曲线图的纵轴和横轴,不难发现探讨的是光照度、NaHCO3浓度和 pH值对净光合速率的影响,本实验的因变量是净光合速率,是用释放O2的速率来衡量的。 ⑵根据曲线2可以判断出,在光照强度达到12.5× 103lx后,净光合速率达到最大值,此 点光的饱和点。呼吸速率可由曲线1中与y轴的交点得出,因为此时光照度为0,植物只进行 呼吸作用,可知呼吸速率为8μmol.g-1.h-1 ⑶pH值对净光合速率的影响,主要是通过影响光合作用和呼吸作用过程中所需酶的活 性来实现的。 【试题点评】本题以坐标曲线为背景,考查影响光合作用的因素的问题,旨在考查考生 的识图、析图等能力。具体要求学生能够从坐标轴中分析出实验目的,同时对于曲线中的一 些特殊点的含义要理解。总体说来难度适中。此类试题在高考试卷中经常出现,希望学生多 加练习。

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