拓展微课3光合作用与细胞呼吸的关系整合

[拓展微课3]光合作用与细胞呼吸的关系整合

1.光合作用与细胞呼吸的过程图解2.物质转化关系(1)元素转移途径C:CO2

C6H12O6

C3H4O3

CO2O:H2O

O2

H2OH:H2O

[H]

C6H12O6

[H]

H2O(2)[H]的来源和去路比较3.能量转化关系(1)能量形式的转变

(2)ATP的来源与去路比较4.光合作用与有氧呼吸过程的比较项目光合作用有氧呼吸场所叶绿体细胞质基质和线粒体C的变化CO2→C3→C6H12O6C6H12O6→C3H4O3→CO2[H]的变化H2O→[H]→C6H12O6C6H12O6→[H]→H2O[H]的作用还原C3还原O2O的变化H2O→O2O2→H2O能量变化光能→C6H12O6中的化学能C6H12O6中的化学能→ATP中的能量和热能ATP产生于光反应,用于暗反应中C3的还原有氧呼吸三个阶段都产生,用于除暗反应外的各项生命活动影响因素光照、温度、CO2浓度等O2浓度、温度等5.光合作用与呼吸作用相关曲线分析(1)总光合速率、净光合速率和呼吸速率的常用表示方法总光合速率O2产生速率CO2固定(或消耗)速率有机物产生(或制造、生成)速率净光合速率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(2)总光合速率、净光合速率和呼吸速率常考曲线分析

图1图2图3①“三率”的表示方法:a.呼吸速率:绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2

吸收量,即图1中A点对应的数值。b.净光合速率:绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸

收量或有机物积累量,即图1中的C'C段对应的CO2吸收量,也称为表观光合速

率。c.总光合速率=净光合速率+呼吸速率,即图1中的AD段对应的CO2总量。②图2中曲线Ⅰ表示总光合量,曲线Ⅲ表示呼吸量,曲线Ⅱ表示净光合量。交点D对应点E,此时净光合量为0,B点时植物生长最快。③图3中曲线c表示净光合速率,d表示呼吸速率,c+d表示总光合速率。在G点

时,总光合速率是呼吸速率的2倍。④图1中B点对整个植株而言,光合速率=呼吸速率,而对于叶肉细胞来说,光合

速率>呼吸速率。6.光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动

(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动:细胞呼吸增强,A点下移;细胞呼吸减弱,A点

上移。(2)补偿点(B点)的移动:①细胞呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点应右移,反之左移。②细胞呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)补

偿点应右移,反之左移。(3)饱和点(C点)和D点的移动:相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓

度)使光合速率增大时,C点右移,D点上移的同时右移;反之,移动方向相反。7.植物光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析(1)自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线

a点:凌晨,温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。b点:有微弱光照,植物开始进行光合作用。bc段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。c点:上午7时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度。ce段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。d点:温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象。e点:下午6时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度。ef段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。fg段:没有光照,光合作用停止,只进行细胞呼吸。bf段:制造有机物的时间段。ce段:积累有机物的时间段。一昼夜有机物的积累量=S1-(S2+S3)。(S1、S2、S3分别表示曲线和横轴围成的面积)。(2)密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线

(注意:分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时,应分析曲线变化趋势的

快慢,也就是斜率。)AB段:无光照,植物只进行细胞呼吸。BC段:温度降低,细胞呼吸减弱(曲线斜率下降)。CD段:4时后有微弱光照,开始进行光合作用,但光合作用强度小于细胞呼吸

强度。D点:随光照增强,光合作用强度等于细胞呼吸强度。DH段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。其中FG段表示“光合午休”现象。H点:随光照减弱,光合作用强度下降,光合作用强度等于细胞呼吸强度。HI段:光照继续减弱,光合作用强度小于细胞呼吸强度,直至光合作用完全停止。I点低于A点:一昼夜,密闭容器中CO2浓度减小,即光合作用大于细胞呼吸,植

物能正常生长(若I点高于A点,植物不能正常生长)。8.植物光合速率与呼吸速率测定方法(1)装置法

①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间,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)置于光下一定时间,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计算得到真正光合速率。(2)叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率本方法通过利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气,充以水分,使叶片沉于

水中;在光合作用过程中,植物吸收CO2放出O2,由于O2在水中的溶解度很小而

在细胞间积累,结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数

目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短),即能比较光合作用强度的大小。(3)黑白瓶法“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作

用强度的试题,其中“黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光

照,测定的是净光合作用量,可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下:规律1:有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有

氧呼吸量;白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量;二者

之和为总光合作用量。规律2:没有初始值的情况下,白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之

差即总光合作用量。(4)叶圆片称量法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量,如图所示以有机物的变化量

测定光合速率(S为叶圆片面积)。

净光合速率=(z-y)/2S;呼吸速率=(x-y)/2S;总光合速率=净光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。(5)半叶法将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处,另一部分(B)则留在光下

进行光合作用(即不做处理),并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转

移。一定时间后,在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片,分别烘干

称重,记为MA、MB,开始时二者相应的有机物含量应视为相等,照光后的叶片

重量大于暗处的叶片重量,超过部分即为光合作用产物的量,再通过计算可得

出光合速率。

1.(2019山东新泰一中质检)如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生

理过程示意图,①~⑤表示有关过程,X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判

断下列说法,错误的是

()A.X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATPB.①~⑤过程中能产生ATP的有①②③④C.②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定D.光合速率小于呼吸速率时,④过程产生的CO2会释放到细胞外答案

BX物质是CO2固定后的产物,X表示C3;Y物质是葡萄糖氧化分解成

CO2的中间产物,Y表示丙酮酸;Z物质是光反应产生、用于暗反应的ATP,A正

确。图中①过程表示光反应,能产生ATP,②过程表示暗反应中C3的还原,此过

程消耗ATP,③过程表示有氧呼吸的第一阶段,能产生ATP,④过程表示有氧呼

吸第二阶段,能产生ATP,⑤过程表示暗反应中CO2的固定,不能产生ATP,B错

误,C正确。光合速率小于呼吸速率时,④过程产生的CO2会释放到细胞外,D

正确。2.下列关于曲线的描述,正确的是

()

图1

图2

图3A.图1中,两曲线的交点对应的横坐标是净光合速率为0时的温度B.图2中,C点对所有进行光合作用的细胞来说,叶绿体消耗的CO2量等于细胞

呼吸产生的CO2量C.图3中A、B两点为光合速率和呼吸速率相等的点D.若呼吸作用的原料全部为葡萄糖,则图1中30℃时10h需消耗葡萄糖15mg答案

C图1中,两曲线的交点对应的横坐标是净光合速率与呼吸速率相等

时的温度,A错误;图2中,C点时,对植物整体来说,光合作用等于呼吸作用,但是

由于根细胞等不能进行呼吸作用,因此对所有进行光合作用的细胞来说,叶绿

体消耗的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量,B错误;图3中A、B两点为光合速

率和呼吸速率相等的点,C正确;图1中30℃时呼吸速率为3mg/h,根据呼吸作

用的总反应式可知:C6H12O6→6CO2,设1h需消耗葡萄糖xmg,即6×44÷3=180

÷x,x≈2.045mg/h,所以10h约需要消耗葡萄糖20.45mg,D错误。3.(2019四川成都质检)如图曲线表示某植物在恒温30℃、CO2浓度一定时光

合速率与光照强度的关系,下列叙述错误的是

(D)A.与b点相比较,c点时叶肉细胞中三碳化合物的含量降低B.若将CO2浓度降低,则叶绿体中[H]合成速率将会变小,c点向左下方向移动C.当光照强度为x时,叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体D.已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃,在其他

条件不变的情况下,将温度调节到25℃,图中a点将向上移动,b点将向右移动

答案

D与b点相比,c点时光照强度增强,光反应产生的[H]、ATP增多,此

时CO2固定速率不变、C3还原速率增强,所以c点时C3含量降低,A正确;若CO2

浓度降低,合成的C3减少,随之消耗的[H]、ATP减少,所以[H]合成速率减慢,c

点向左下方移动,B正确;光照强度为x时,叶肉细胞既可以进行光合作用也可

以进行有氧呼吸,所以此时细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶

绿体,C正确;温度由30℃调节到25℃时,光合作用速率增强、呼吸作用速率

降低,所以a点向上移动、b点向左移动,D错误。4.(2019吉林长春外国语学校月考)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光

合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图,装置中的NaHCO3溶

液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境

条件),不可能出现的是

()

A.甲、乙装置水滴都左移B.甲、乙装置水滴都右移C.甲装置水滴不动,乙装置水滴左移D.甲装置水滴右移,乙装置水滴左移答案

B根据题意可知,装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒

定水平,故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的,较强光照条件下

(光合速率大于呼吸速率)甲装置内水滴右移,黑暗或较弱光照条件下(光合速

率小于呼吸速率)甲装置内水滴左移,适宜光照条件下(光合速率等于呼吸速

率)甲装置内水滴不动;乙装置内的青蛙只进行细胞呼吸而不进行光合作用,

故乙装置内水滴只能左移,不能右移。5.某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率,做了如图所示实验。在叶

柄基部做环剥处理(仅限叶片有机物的输入和输出),于不同时间分别在同一

叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量,测得叶片的叶绿体光

合作用速率=(3y-2z-x)/6g·cm-2·h-1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和

温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是

()A.下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时B.下午4时后将整个实验装置遮光6小时C.下午4时后在阳光下照射6小时D.下午4时后将整个实验装置遮光3小时答案

D计算光合作用时,也要计算出呼吸作用的强度,题干中只有光照条

件,没有遮光的条件,所以M应是在遮光条件下进行数据测量,假设遮光a小时,

根据实际光合速率=呼吸速率+净光合速率,即(3y-2z-x)/6=(y-x)/6+(y-z)/a,解得

a=3小时,所以下午4时后将整个实验装置遮光3小时,故选D。

6.某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样,分装于六对黑白瓶中,

剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg/L,白瓶为透明玻璃瓶,黑瓶为黑

布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下,24小时后,实测获

得六对黑白瓶中溶解氧的含量,记录数据如下,以下说法不正确的是()光照强度(klx)0(黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333A.若只考虑光照强度,该深度湖水中所有生物在晚上8h内呼吸消耗O2的量为

7/3mgB.光照强度为a

klx时,该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡C.当该水层中的溶氧量达到30mg/L时,光照强度将不再成为限制溶氧量增加

的主要因素D.若将eklx光照下的白瓶置于bklx光照下,瓶中光合生物细胞的C3含量会增

加,C5含量会减少答案

A黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L,因为黑瓶没有光照,植物不能

进行光合作用产生氧,其中的生物呼吸消耗氧气,该瓶中所有生物24小时细胞

呼吸消耗的O2量为:原初溶解氧-24小时后氧含量,即10-3=7(mg/L),故该深度

湖水中生物在晚上8h内呼吸消耗O2的量7/3(mg/L),而所有生物氧气消耗量需

乘以湖水体积,A错误;光照强度为aklx时,白瓶中溶氧量不变,说明植物光合

作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗,故光照强度为aklx时,该水

层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡,B正确;由表中数据可知,当该水

层中的溶氧量达到30mg/L时,白瓶中含氧量不再增加,所以此时光照强度将

不再成为限制溶氧量增加的主要因素,C正确;若将eklx光照下的白瓶置于b

klx光照下,光照减弱,光反应产生的[H]和ATP减