光合作用常见坐标曲线知识归纳与透析.doc

常见坐标曲线知识归纳与透析山东省青岛市第九中学辛建福生物坐标曲线题是借助数学方法来分析生命现象，从而揭示出生物体结构、生理等方面的本质特性。它可以考查多个知识点，涉及到生物学的各个方面，具有情景新、重能力、区分度高的特点。现将高中生物人教版教材中所涉及到与坐标曲线题有关的知识归纳透析如下：1 “V”型曲线和“”型曲线曲线走势： “”型曲线（图A）：在一定横坐标范围内，纵坐标随着横坐标的增加而不断增大；当横坐标达到一定值后，纵坐标随着横坐标的增加而逐渐减少。“V”型曲线（图B）的走势，则与“”型曲线相反。相关变量：“”型曲线：温度对酶的活性的影响；pH值对酶的活性的影响；生长素浓度对植物器官（根、芽、茎）生长（或生长速率）的影响；温度（或pH）与呼吸作用强度、光合作用强度的关系；植物叶片中干物质积累量与叶面积指数的关系；群落中物种的丰富度与地球纬度的关系；发生质壁分离及复原的植物细胞，其细胞液浓度（或细胞吸水能力）大小与时间的关系；在食物链中，被捕食者被捕杀前后在数量上的变化与时间的关系；在生活资源有限的条件时，种群的增长率与时间（或种群数量）的关系；植物叶片中K含量与叶龄的关系等。“V”型曲线：温度(或pH)对酶的活性（用反应物的剩余量来表示）的影响；DNA的溶解度与NaCl溶液浓度之间的关系；害虫的种群密度与杀虫剂使用次数的关系；种子萌发时，种子的干重与萌发时间的关系；酵母菌的呼吸强度与O2浓度的关系；发生质壁分离及复原的植物细胞，其原生质层（或液泡）体积大小与时间的关系；绿色植物在夏季中午出现光合午休现象时，光合作用强度与时间的关系等等。例1下列甲、乙、丙三图分别表示有关生物学过程，对其曲线变化的描述中正确的是（）甲图中，A点的生长素浓度促进植物生长，C点的生长素浓度抑制生长甲图中，若B点为茎背光侧的生长素浓度，则C点时不可能为茎向光侧的生长素浓度乙图B点时的害虫种群抗药个体所占百分比大于A点的害虫种群抗药个体所占百分比乙图A点时，害虫不存在抗药个体丙图曲线表示胰麦芽糖酶对淀粉水解为麦芽糖的催化特性丙图曲线表示肠脂肪酶对脂肪水解为甘油和脂肪酸的催化特性丁图曲线表示温度从0M变化过程中，酶的活性逐渐降低丁图曲线表示pH值从6升高到8，酶的最适温度不变A B C D解析：主要考查对坐标曲线及其特殊点含义的理解能力。从甲图看出，A、B、C三点均能促进植物生长。若B点为茎背光侧的生长素浓度，则向光侧的生长素浓度在B点以前曲线上任一点均可，因为背光侧的生长素浓度大于向光侧的生长素浓度，两者都是促进生长且背光侧生长的比向光侧要快。图乙中，曲线上每一点具有抗药性的害虫个体，但其所占百分比是CBA。酶具有专一性，胰麦芽糖酶只能催化麦芽糖的水解；胰液、肠液的pH一般在8.09.0左右。丁图中，纵坐标用反应物的剩余量来表示酶的活性，温度从0M变化过程中，酶的活性是逐渐增强的；而pH值从6升高到8，酶的最适温度不变，为温度M。答案 D2 “”型曲线及其变型曲线曲线走势“”型曲线(图C)走势：在一定横坐标范围内，纵坐标随横坐标的增加而不断增大；当横坐标超过某个值时，纵坐标随横坐标增加而趋于平缓或不变。它的变形曲线一般有图中C1、C2、C3所示的几种曲线，其走势和它基本相同，主要区别是起点不同。相关变量：“”型曲线：有氧呼吸强度与O2浓度的关系；植物细胞吸收矿质元素离子速率与呼吸强度的关系；主动运输某种物质（如K+）的数量与呼吸强度的关系；ATP的产生量与呼吸强度的关系；物质运输以协助扩散或主动运输的方式进行时，物质运输速率与物质浓度的关系；酶促反应速度与反应物浓度的关系；在环境有限时，种群的种内斗争与种群数量的关系；植物光合作用强度与光照强度的关系；一对等位基因的杂合子，其自交后代中纯合子的数量与其自交代数的关系等。 “”型变形曲线：C1曲线：细胞呼吸强度与O2浓度的关系；ATP生成量与O2浓度的关系；植物细胞吸收矿质元素离子速率与O2浓度的关系；主动运输某种物质（如K+）的数量与O2浓度关系；自然状态下，种群数量与时间的关系（即种群数量的S型增长曲线）；发生渗透吸水的细胞重量与时间的关系；质壁分离后进行复原的细胞重量与时间关系。C2曲线：植物光合作用强度与CO2浓度的关系。C3曲线：植物CO2吸收量与光照强度的关系；植物O2释放量与光照强度的关系；植物有机物的积累量与光照强度的关系等。例2如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率的影响。下列叙述中不正确的是（ ）A.曲线中a点转向b点，叶绿体中C3浓度降低B.曲线中b点转向d点，叶绿体中C5浓度升高C.曲线中b点转向c点，叶绿体中C5浓度几乎不变D.d点时，影响光合作用的环境因素主要有光照强度、二氧化碳浓度、温度等等解析：主要考查了影响光合作用的因素。在CO2浓度为1%的曲线上，从a点到b点即增加光照强度，光反应加快产生的ATP、H增多，使得暗反应也加快，故C3含量降低；从b点到c点虽增加了光照强度，但受温度和CO2浓度的限制，暗反应不在增加从而导致光合作用强度趋于平缓，故C5含量基本不变。在光照强度相同时， d点的CO2浓度比b点要低，会影响到CO2的固定，故C5含量增加。从中可以看出，影响d点光合作用的主要环境因素是CO2浓度等。答案 D3 “”型曲线与“”型曲线曲线走势： “”型曲线（图D）走势：在一定的横坐标范围内，纵坐标随横坐标增加而不断增加。“”型曲线（图E）走势则相反：在一定的横坐标范围内，纵坐标随横坐标增加而不断减小。相关变量： “”型曲线：在理想条件下，种群数量与时间的关系（即种群数量的J型增长曲线）；变温动物耗氧量与环境温度的关系；蛙的受精卵发育成囊胚的过程中，细胞数量（或核DNA的含量）与时间（或细胞有丝分裂次数）的关系；细菌进行二分裂时，产生的细菌数量与分裂时间的关系等。“”型曲线：一对等位基因的杂合子，其自交后代中杂合子的数量与杂合子自交代数的关系；无氧呼吸与O2浓度的关系；恒温动物耗氧量与环境温度的关系；发生渗透作用失水(或质壁分离)的细胞重量与时间的关系；盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋放在蒸馏水中，透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系；蛙的受精卵发育成囊胚的过程中，每个细胞的体积与分裂时间的关系；抗利尿激素分泌量与饮水量的关系；T细胞浓度与HIV浓度的关系；在激素分泌的负反馈调节过程中，促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素的浓度与甲状腺激素浓度的关系；在激素分泌的负反馈调节过程中，促性腺激素释放激素、促性腺激素的浓度与性激素浓度的关系等。例3 （2001广东19）下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势（横坐标指发育时间）。其中正确的是( )A.B.C. D.解析:本题的信息是以坐标曲线的形式出现，重点考查了蛙的受精卵发育至囊胚过程中DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势，出题角度较新颖，综合性强，要求学生能从多个角度分析：受精卵发育至囊胚过程中，由于卵裂，细胞数目增加，每个分裂形成的细胞都有一份DNA，因此DNA总量随时间增加而增多；在卵裂过程中，细胞以几何级数不断分裂，每个细胞体积随时间增长而减小；在分裂过程，由于需要大量的能量，而能量的来源主要来自呼吸作用，呼吸过程需要分解有机物，故选A。答案 A4 “”型曲线与“”型曲线曲线走势：“”型曲线（图F）走势：在一定的横坐标范围内，纵坐标随横坐标的增加而保持不变。“”型曲线（图G）走势：在一定的横坐标范围内，纵坐标随着横坐标的增加而不断增加，两者成正比关系。相关变量： “”型曲线：有丝分裂过程中，DNA含量与前、中、后期的关系，染色体数目与分裂间期、前期、中期的关系等；自由扩散或协助扩散与氧气浓度的关系；哺乳动物的红细胞吸收氨基酸与氧浓度的关系；在理想条件下种群数量呈J型增长曲线时，种群的增长率与时间的关系；蛙的受精卵发育至囊胚过程中，所有细胞体积之和（或总胚胎体积）与分裂时间的关系等。“”型曲线：自由扩散的运输速率与物质浓度的关系；在反应物足够且其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度的关系等。5 “”型曲线曲线走势（图H）：在一定横坐标范围内，曲线a随着横坐标的增大而增大，曲线b则随着横坐标的增大而减小。 相关变量：生态系统的抵抗力稳定性(a）、恢复力稳定性(b)与生态系统的营养结构复杂程度（或物种丰富度）的关系；植物根、芽（或茎）的生长速率与一定的生长素浓度之间的关系；在水平衡调节过程中，抗利尿激素分泌量、细胞外液渗透压变化与时间的关系；胰岛素、胰高血糖素（肾上腺素）的含量变化与血糖浓度的关系；变温动物、恒温动物的耗氧量与环境温度的关系；酵母菌进行有氧呼吸、无氧呼吸的强度与O2浓度的关系；植物细胞的细胞液浓度（或细胞吸水能力）、原生质层的体积（或液泡体积）与发生质壁分离（或复原）时间的关系；在竞争关系中，两个竞争者的种群数量与时间的关系；在激素分泌的负反馈调节过程中，甲状腺激素（或性激素）、促甲状腺激素（或促性腺激素）与时间的关系；在体液免疫过程中，抗体数量、抗原（如病菌等）数量与一段时间的关系；艾滋病感染者在某一时期内，体内T淋巴细胞浓度、HIV浓度与时间的关系；叶绿体体内H和ATP的生成量、C3化合物的剩余量与光照强度的关系；长日照植物、短日照植物的开花时间和日照时间长短之间的关系；某细胞有丝分裂过程中染色体的着丝点与中心粒之间的平均距离、着丝点分裂后形成的两个子染色体的着丝点之间距离与时间的关系等。例4将植物横放，测量根和茎生长素浓度与其生长状况的关系如甲图所示。则曲线上P点最可能对应于乙图中的位置是( ) Aa Bb Cc Dd解析：主要考查了生长素的作用特点。甲图显示P点浓度时生长lcm所需时间较多，即促进作用很弱。乙图中由于重力的影响，对根来说：c点的生长素浓度低，促进生长的较快；d点因重力影响生长素浓度较高，抑制生长，使该侧细胞伸长生长慢。对茎来说：生长素的浓度a点b点，a点和b点都促进茎的生长，其中b点生长更快些。因此，甲图P点最可能对应乙图中的d点。答案 D6 “”型曲线曲线走势：可以简单的理解成两个“”型曲线走势的叠加。相关变量：植物根、芽（或茎）的生长速率与生长素浓度的关系；不同种植物（如双子叶植物、单子叶植物杂草）的生长速率与生长素浓度的关系；不同酶（如唾液淀粉酶和胰淀粉酶）的活性与pH的关系；捕食关系中，被捕食者与捕食者的数量与时间的关系；绿色植物中叶绿素a、叶绿素b吸收光能的百分比与光的波长（如蓝紫光区域、红橙光区域）的关系等。例5某科学家用放射性同位素分别标记的T和U培养基培养蚕豆根尖分生区细胞，观察其有丝分裂，已知蚕豆有丝分裂周期为20小时，根据这两种碱基被细胞利用的速率绘制的曲线如右图所示。下列对此结果的分析中，不正确的是（ ） A.b点时刻，细胞正大量合成RNA B.d点时刻，细胞中DNA含量达到最大值 C.ce阶段，细胞最容易发生基因突变 D.在显微镜下，处于ae阶段的细胞数目最多解析：根据题意可知，图中曲线主要处于有丝分裂的分裂间期。因为纵坐标表示碱基的利用速率，故b点表示大量合成RNA，d点表示大量合成DNA，而不是DNA量达到最大值，其最大值大约在e点。可见，正确理解纵坐标是最关键的。答案 B7 与计算有关的坐标曲线有些坐标曲线，可通过具体的数量更为准确表示生命活动与相关因素之间的关系，常伴随着一些生物量的计算，此类题难度较大。常见的有：无氧呼吸与有氧呼吸之间的生物量关系；光合作用和呼吸作用之间的物质计算关系；细胞分裂过程中染色体与DNA的数量关系等等。例6 现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和二氧化碳的量如图所示（两种呼吸作用速率相等），则在氧气浓度为a时（ ）A.酵母菌只进行发酵 B.67%的酵母菌进行发酵 C.23%的酵母菌进行发酵 D.酵母菌停止发酵解析：主要考查有氧呼吸和无氧呼吸有关的计算。由图中的氧浓度为a时读出酒精为6mol，根据无氧呼吸的化学反应式：C6H12O6酶2CO2+2C2H5OH+能量，可知无氧呼吸消耗了3mol葡萄糖，产生了6mol二氧化碳。而氧浓度为a时的二氧化碳的释放量为15mol，可知有氧呼吸放出的二氧化碳为9mol，所以酵母菌既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸。根据有氧呼吸的化学反应式：C6H12O6 + 6O2 + 6H2O酶6CO2 + 12H2O + 能量,可知有氧呼吸消耗了1.5mol的葡萄糖，故有2/3的酵母菌进行了无氧呼吸。答案 B例7 (2007山东，8)以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（ ）A.光照相同时间，35时光合作用制造的有机物的量与30相等B.光照相同时间，在20条件下植物积累的有机物的量最多C.温度高于25时，光合作用制造的有机物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等解析：主要考查了光合作用与呼吸作用有机物产生（消耗）与温度、光照等的关系以及综合分析能力。在黑暗条件下，光合作用不能进行，只能进行呼吸作用；在光照下，光合作用和呼吸作用都进行，测的值是光合作用吸收的CO2量-呼吸作用释放CO2的量的差。在两曲线的交点（约32时），呼吸作用释放CO2的量是3.50mg/h，而光合作用吸收CO2的量是3.50+3.50=7.00mg/h，可知道光合作用的强度明显大于呼吸作用的强度，所以D错误。在光照相同时间的条件下，在30时，光合作用吸收的CO2量=3.00（呼吸作用）+3.50（光下）=6.50mg/h；在35时，光合作用吸收的CO2量=3.50（呼吸作用）+ 3.00（光下）=6.50mg/h。即35时光合作用制造的有机物的量与30相等。在25时，光合作用吸收的CO2量是2.25+3.75=6.25mg