拓展微課3光合作用與細胞呼吸的關(guān)系整合

[拓展微課3]光合作用與細胞呼吸的關(guān)系整合

1.光合作用與細胞呼吸的過程圖解2.物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)元素轉(zhuǎn)移途徑C:CO2

C6H12O6

C3H4O3

CO2O:H2O

O2

H2OH:H2O

[H]

C6H12O6

[H]

H2O(2)[H]的來源和去路比較3.能量轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)能量形式的轉(zhuǎn)變

(2)ATP的來源與去路比較4.光合作用與有氧呼吸過程的比較項目光合作用有氧呼吸場所葉綠體細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體C的變化CO2→C3→C6H12O6C6H12O6→C3H4O3→CO2[H]的變化H2O→[H]→C6H12O6C6H12O6→[H]→H2O[H]的作用還原C3還原O2O的變化H2O→O2O2→H2O能量變化光能→C6H12O6中的化學能C6H12O6中的化學能→ATP中的能量和熱能ATP產(chǎn)生于光反應(yīng),用于暗反應(yīng)中C3的還原有氧呼吸三個階段都產(chǎn)生,用于除暗反應(yīng)外的各項生命活動影響因素光照、溫度、CO2濃度等O2濃度、溫度等5.光合作用與呼吸作用相關(guān)曲線分析(1)總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的常用表示方法總光合速率O2產(chǎn)生速率CO2固定(或消耗)速率有機物產(chǎn)生(或制造、生成)速率凈光合速率O2釋放速率CO2吸收速率有機物積累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率有機物消耗速率(2)總光合速率、凈光合速率和呼吸速率?？记€分析

圖1圖2圖3①“三率”的表示方法:a.呼吸速率:綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織一定時間內(nèi)CO2釋放量或O2

吸收量,即圖1中A點對應(yīng)的數(shù)值。b.凈光合速率:綠色組織在有光條件下測得的一定時間內(nèi)O2釋放量、CO2吸

收量或有機物積累量,即圖1中的C'C段對應(yīng)的CO2吸收量,也稱為表觀光合速

率。c.總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,即圖1中的AD段對應(yīng)的CO2總量。②圖2中曲線Ⅰ表示總光合量,曲線Ⅲ表示呼吸量,曲線Ⅱ表示凈光合量。交點D對應(yīng)點E,此時凈光合量為0,B點時植物生長最快。③圖3中曲線c表示凈光合速率,d表示呼吸速率,c+d表示總光合速率。在G點

時,總光合速率是呼吸速率的2倍。④圖1中B點對整個植株而言,光合速率=呼吸速率,而對于葉肉細胞來說,光合

速率>呼吸速率。6.光合作用與細胞呼吸曲線中的“關(guān)鍵點”移動

(1)細胞呼吸對應(yīng)點(A點)的移動:細胞呼吸增強,A點下移;細胞呼吸減弱,A點

上移。(2)補償點(B點)的移動:①細胞呼吸速率增加,其他條件不變時,CO2(或光)補償點應(yīng)右移,反之左移。②細胞呼吸速率基本不變,相關(guān)條件的改變使光合速率下降時,CO2(或光)補

償點應(yīng)右移,反之左移。(3)飽和點(C點)和D點的移動:相關(guān)條件的改變(如增大光照強度或增大CO2濃

度)使光合速率增大時,C點右移,D點上移的同時右移;反之,移動方向相反。7.植物光合作用和細胞呼吸的日變化曲線分析(1)自然環(huán)境中一晝夜植物CO2吸收或釋放速率的變化曲線

a點:凌晨,溫度降低,細胞呼吸減弱,CO2釋放減少。b點:有微弱光照,植物開始進行光合作用。bc段:光合作用強度小于細胞呼吸強度。c點:上午7時左右,光合作用強度等于細胞呼吸強度。ce段:光合作用強度大于細胞呼吸強度。d點:溫度過高,部分氣孔關(guān)閉,出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。e點:下午6時左右,光合作用強度等于細胞呼吸強度。ef段:光合作用強度小于細胞呼吸強度。fg段:沒有光照,光合作用停止,只進行細胞呼吸。bf段:制造有機物的時間段。ce段:積累有機物的時間段。一晝夜有機物的積累量=S1-(S2+S3)。(S1、S2、S3分別表示曲線和橫軸圍成的面積)。(2)密閉容器中一晝夜CO2濃度的變化曲線

(注意:分析光合作用或細胞呼吸速率的變化時,應(yīng)分析曲線變化趨勢的

快慢,也就是斜率。)AB段:無光照,植物只進行細胞呼吸。BC段:溫度降低,細胞呼吸減弱(曲線斜率下降)。CD段:4時后有微弱光照,開始進行光合作用,但光合作用強度小于細胞呼吸

強度。D點:隨光照增強,光合作用強度等于細胞呼吸強度。DH段:光合作用強度大于細胞呼吸強度。其中FG段表示“光合午休”現(xiàn)象。H點:隨光照減弱,光合作用強度下降,光合作用強度等于細胞呼吸強度。HI段:光照繼續(xù)減弱,光合作用強度小于細胞呼吸強度,直至光合作用完全停止。I點低于A點:一晝夜,密閉容器中CO2濃度減小,即光合作用大于細胞呼吸,植

物能正常生長(若I點高于A點,植物不能正常生長)。8.植物光合速率與呼吸速率測定方法(1)裝置法

①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時間,記錄紅色液滴移動的距離,計算呼吸

速率。②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時間,記錄紅色液滴移動的距離,計算凈光合速率。③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真正光合速率。(2)葉圓片上浮法——定性檢測O2釋放速率本方法通過利用真空技術(shù)排出葉肉細胞間隙中的空氣,充以水分,使葉片沉于

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

在細胞間積累,結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時間內(nèi)上浮葉片數(shù)

目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短),即能比較光合作用強度的大小。(3)黑白瓶法“黑白瓶”問題是一類通過凈光合作用強度和有氧呼吸強度推算總光合作

用強度的試題,其中“黑瓶”不透光,測定的是有氧呼吸量;“白瓶”給予光

照,測定的是凈光合作用量,可分為有初始值與沒有初始值兩種情況,規(guī)律如下:規(guī)律1:有初始值的情況下,黑瓶中氧氣的減少量(或二氧化碳的增加量)為有

氧呼吸量;白瓶中氧氣的增加量(或二氧化碳的減少量)為凈光合作用量;二者

之和為總光合作用量。規(guī)律2:沒有初始值的情況下,白瓶中測得的現(xiàn)有量與黑瓶中測得的現(xiàn)有量之

差即總光合作用量。(4)葉圓片稱量法測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量,如圖所示以有機物的變化量

測定光合速率(S為葉圓片面積)。

凈光合速率=(z-y)/2S;呼吸速率=(x-y)/2S;總光合速率=凈光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。(5)半葉法將植物對稱葉片的一部分(A)遮光或取下置于暗處,另一部分(B)則留在光下

進行光合作用(即不做處理),并采用適當?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)

移。一定時間后,在這兩部分葉片的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片,分別烘干

稱重,記為MA、MB,開始時二者相應(yīng)的有機物含量應(yīng)視為相等,照光后的葉片

重量大于暗處的葉片重量,超過部分即為光合作用產(chǎn)物的量,再通過計算可得

出光合速率。

1.(2019山東新泰一中質(zhì)檢)如圖表示在有氧條件下某高等植物體內(nèi)有關(guān)的生

理過程示意圖,①~⑤表示有關(guān)過程,X、Y、Z和W表示相關(guān)物質(zhì)。請據(jù)圖判

斷下列說法,錯誤的是

()A.X、Y、Z物質(zhì)分別表示C3、丙酮酸和ATPB.①~⑤過程中能產(chǎn)生ATP的有①②③④C.②⑤過程分別表示C3的還原和CO2的固定D.光合速率小于呼吸速率時,④過程產(chǎn)生的CO2會釋放到細胞外答案

BX物質(zhì)是CO2固定后的產(chǎn)物,X表示C3;Y物質(zhì)是葡萄糖氧化分解成

CO2的中間產(chǎn)物,Y表示丙酮酸;Z物質(zhì)是光反應(yīng)產(chǎn)生、用于暗反應(yīng)的ATP,A正

確。圖中①過程表示光反應(yīng),能產(chǎn)生ATP,②過程表示暗反應(yīng)中C3的還原,此過

程消耗ATP,③過程表示有氧呼吸的第一階段,能產(chǎn)生ATP,④過程表示有氧呼

吸第二階段,能產(chǎn)生ATP,⑤過程表示暗反應(yīng)中CO2的固定,不能產(chǎn)生ATP,B錯

誤,C正確。光合速率小于呼吸速率時,④過程產(chǎn)生的CO2會釋放到細胞外,D

正確。2.下列關(guān)于曲線的描述,正確的是

()

圖1

圖2

圖3A.圖1中,兩曲線的交點對應(yīng)的橫坐標是凈光合速率為0時的溫度B.圖2中,C點對所有進行光合作用的細胞來說,葉綠體消耗的CO2量等于細胞

呼吸產(chǎn)生的CO2量C.圖3中A、B兩點為光合速率和呼吸速率相等的點D.若呼吸作用的原料全部為葡萄糖,則圖1中30℃時10h需消耗葡萄糖15mg答案

C圖1中,兩曲線的交點對應(yīng)的橫坐標是凈光合速率與呼吸速率相等

時的溫度,A錯誤;圖2中,C點時,對植物整體來說,光合作用等于呼吸作用,但是

由于根細胞等不能進行呼吸作用,因此對所有進行光合作用的細胞來說,葉綠

體消耗的CO2量大于細胞呼吸產(chǎn)生的CO2量,B錯誤;圖3中A、B兩點為光合速

率和呼吸速率相等的點,C正確;圖1中30℃時呼吸速率為3mg/h,根據(jù)呼吸作

用的總反應(yīng)式可知:C6H12O6→6CO2,設(shè)1h需消耗葡萄糖xmg,即6×44÷3=180

÷x,x≈2.045mg/h,所以10h約需要消耗葡萄糖20.45mg,D錯誤。3.(2019四川成都質(zhì)檢)如圖曲線表示某植物在恒溫30℃、CO2濃度一定時光

合速率與光照強度的關(guān)系,下列敘述錯誤的是

(D)A.與b點相比較,c點時葉肉細胞中三碳化合物的含量降低B.若將CO2濃度降低,則葉綠體中[H]合成速率將會變小,c點向左下方向移動C.當光照強度為x時,葉肉細胞中產(chǎn)生ATP的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體D.已知該植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃,在其他

條件不變的情況下,將溫度調(diào)節(jié)到25℃,圖中a點將向上移動,b點將向右移動

答案

D與b點相比,c點時光照強度增強,光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]、ATP增多,此

時CO2固定速率不變、C3還原速率增強,所以c點時C3含量降低,A正確;若CO2

濃度降低,合成的C3減少,隨之消耗的[H]、ATP減少,所以[H]合成速率減慢,c

點向左下方移動,B正確;光照強度為x時,葉肉細胞既可以進行光合作用也可

以進行有氧呼吸,所以此時細胞產(chǎn)生ATP的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉

綠體,C正確;溫度由30℃調(diào)節(jié)到25℃時,光合作用速率增強、呼吸作用速率

降低,所以a點向上移動、b點向左移動,D錯誤。4.(2019吉林長春外國語學校月考)下圖是某生物興趣小組探究不同條件下光

合作用和呼吸作用過程中氣體產(chǎn)生情況的實驗示意圖,裝置中的NaHCO3溶

液可維持瓶內(nèi)的CO2濃度在恒定水平。下列幾種實驗結(jié)果(給予相同的環(huán)境

條件),不可能出現(xiàn)的是

()

A.甲、乙裝置水滴都左移B.甲、乙裝置水滴都右移C.甲裝置水滴不動,乙裝置水滴左移D.甲裝置水滴右移,乙裝置水滴左移答案

B根據(jù)題意可知,裝置中的NaHCO3溶液可維持瓶內(nèi)的CO2濃度在恒

定水平,故甲裝置內(nèi)的氣壓變化是由氧氣含量變化引起的,較強光照條件下

(光合速率大于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴右移,黑暗或較弱光照條件下(光合速

率小于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴左移,適宜光照條件下(光合速率等于呼吸速

率)甲裝置內(nèi)水滴不動;乙裝置內(nèi)的青蛙只進行細胞呼吸而不進行光合作用,

故乙裝置內(nèi)水滴只能左移,不能右移。5.某同學欲測定植物葉片葉綠體的光合作用速率,做了如圖所示實驗。在葉

柄基部做環(huán)剝處理(僅限葉片有機物的輸入和輸出),于不同時間分別在同一

葉片上陸續(xù)取下面積為1cm2的葉圓片烘干后稱其重量,測得葉片的葉綠體光

合作用速率=(3y-2z-x)/6g·cm-2·h-1(不考慮取葉圓片后對葉生理活動的影響和

溫度微小變化對葉生理活動的影響)。則M處的實驗條件是

()A.下午4時后在陽光下照射3小時再遮光3小時B.下午4時后將整個實驗裝置遮光6小時C.下午4時后在陽光下照射6小時D.下午4時后將整個實驗裝置遮光3小時答案

D計算光合作用時,也要計算出呼吸作用的強度,題干中只有光照條

件,沒有遮光的條件,所以M應(yīng)是在遮光條件下進行數(shù)據(jù)測量,假設(shè)遮光a小時,

根據(jù)實際光合速率=呼吸速率+凈光合速率,即(3y-2z-x)/6=(y-x)/6+(y-z)/a,解得

a=3小時,所以下午4時后將整個實驗裝置遮光3小時,故選D。

6.某研究小組從當?shù)匾缓吹哪骋簧疃热〉靡煌八畼?分裝于六對黑白瓶中,

剩余的水樣測得原初溶解氧的含量為10mg/L,白瓶為透明玻璃瓶,黑瓶為黑

布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件下,24小時后,實測獲

得六對黑白瓶中溶解氧的含量,記錄數(shù)據(jù)如下,以下說法不正確的是()光照強度(klx)0(黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333A.若只考慮光照強度,該深度湖水中所有生物在晚上8h內(nèi)呼吸消耗O2的量為

7/3mgB.光照強度為a

klx時,該水層生物產(chǎn)氧量與生物耗氧量可維持動態(tài)平衡C.當該水層中的溶氧量達到30mg/L時,光照強度將不再成為限制溶氧量增加

的主要因素D.若將eklx光照下的白瓶置于bklx光照下,瓶中光合生物細胞的C3含量會增

加,C5含量會減少答案

A黑瓶中溶解氧的含量降低為3mg/L,因為黑瓶沒有光照,植物不能

進行光合作用產(chǎn)生氧,其中的生物呼吸消耗氧氣,該瓶中所有生物24小時細胞

呼吸消耗的O2量為:原初溶解氧-24小時后氧含量,即10-3=7(mg/L),故該深度

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

乘以湖水體積,A錯誤;光照強度為aklx時,白瓶中溶氧量不變,說明植物光合

作用產(chǎn)生的氧剛好用于所有生物的呼吸作用消耗,故光照強度為aklx時,該水

層生物產(chǎn)氧量與生物耗氧量可維持動態(tài)平衡,B正確;由表中數(shù)據(jù)可知,當該水

層中的溶氧量達到30mg/L時,白瓶中含氧量不再增加,所以此時光照強度將

不再成為限制溶氧量增加的主要因素,C正確;若將eklx光照下的白瓶置于b

klx光照下,光照減弱,光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP減