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1、
[核心精要]
1.光合作用與細(xì)胞呼吸的聯(lián)系
(1)物質(zhì)方面:
①C:CO2(CH2O)C3H4O3CO2。
②O:H2OO2H2O。
③H:H2ONADPH(CH2O)[H]H2O
(2)能量方面:
光能ATP和NADPH(CH2O)
2.光合作用速率與呼吸作用速率
(1)呼吸速率的表示方法:植物置于黑暗環(huán)境中,測定實驗容器內(nèi)CO2增加量、O2減少量或有機物減少量(可用下圖中OA段表示)。
(2)凈光合速率和真正光合速率:
①凈光合速率:常用一定時間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機物積累量表示(可用下圖中OD段表示)。
②真正光合速率:常用一定時間內(nèi)O2
2、產(chǎn)生量、CO2固定量或有機物產(chǎn)生量或制造量表示(可用下圖中AD段表示)。
(3)光合速率與呼吸速率的關(guān)系:
①綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率(A點)。
②綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時進(jìn)行,測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。
③真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。由該關(guān)系式可用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下:
a.光合作用產(chǎn)O2量=O2釋放量+細(xì)胞呼吸耗O2量。
b.光合作用固定CO2量=CO2吸收量+細(xì)胞呼吸釋放CO2量。
c.光合作用葡萄糖產(chǎn)生量=葡萄糖積累量(增重部分)+細(xì)胞呼吸消耗葡萄糖量。
[對點訓(xùn)練]
1.如圖是生物體內(nèi)能量供應(yīng)及利用
3、的示意圖,下列說法錯誤的是( )
A.A過程一定伴隨O2的釋放,D過程不需要O2的直接參與
B.A過程產(chǎn)生的ATP可用于B過程中C3的還原
C.A、C中合成ATP所需的能量來源不相同
D.C過程葡萄糖中的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)移到ATP中
D [根據(jù)題圖所示,A是光合作用的光反應(yīng),產(chǎn)物有O2、ATP和[H],其中ATP和[H]可以參與B暗反應(yīng)中C3的還原,D是ATP的水解過程,不需要O2的直接參與,A、B項正確;A(光合作用光反應(yīng)階段)產(chǎn)生的ATP的來源是光能,C的能量來源是細(xì)胞呼吸中的有機物分解的一部分能量,C項正確;呼吸作用C過程葡萄糖中的化學(xué)能只有少部分轉(zhuǎn)移到ATP中,大部分以熱能
4、形式散失,D錯誤。]
2.如圖表示高等植物細(xì)胞的兩個重要生理過程中C、H、O的變化,某同學(xué)在分析時,做出了如下判斷,你認(rèn)為判斷有誤的是( )
A.甲為光合作用,乙為呼吸作用
B.甲中的H2O在類囊體薄膜上被消耗,乙中H2O的消耗與產(chǎn)生都在線粒體中
C.甲和乙過程中都有[H]的產(chǎn)生與消耗
D.甲過程全在葉綠體中進(jìn)行,乙過程全在線粒體中進(jìn)行
D [甲是將CO2和H2O合成有機物的過程,為光合作用;乙是將有機物分解為無機物的過程,為呼吸作用。有氧呼吸的第一階段是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的,第二、三階段是在線粒體中進(jìn)行的。]
3.如圖表示某種植物光照強度與光合作用強度的關(guān)系。P點的生物學(xué)
5、含義是( )
A.無光合作用,有呼吸作用
B.光合作用與呼吸作用達(dá)到動態(tài)平衡
C.無呼吸作用,有光合作用
D.光合作用與呼吸作用都不進(jìn)行
B [由曲線可看出,在一定的光照強度范圍內(nèi),植物光合作用強度隨光照強度的增大而增大,光照強度達(dá)到一定程度后,光合作用強度不再增加。圖中光照強度達(dá)到P點時,光合速率與呼吸速率相等。]
4.研究溫度對某蔬菜新品種產(chǎn)量的影響,實驗結(jié)果如下圖。據(jù)此提出的結(jié)論,合理的是( )
A.光照越強,該蔬菜新品種的產(chǎn)量越高
B.溫室栽培該蔬菜時溫度最好控制在25~30 ℃
C.光合作用酶的最適溫度高于呼吸作用酶的最適溫度
D.陰影部分表示5~35
6、 ℃時蔬菜的凈光合速率小于零
B [圖中看不出光照強度和產(chǎn)量的關(guān)系;光合酶的最適溫度小于呼吸酶的最適溫度;陰影部分表示凈光合速率大于零。]
5.將一株生長正常的某種植物置于密閉的玻璃容器內(nèi),在適宜條件下光照培養(yǎng)。從照光開始,凈光合速率隨著時間延長逐漸下降直至為0,之后保持不變。在上述整個時間段內(nèi),玻璃容器內(nèi)CO2濃度表現(xiàn)出的變化趨勢是( )
A.降低至一定水平時再升高
B.持續(xù)保持相對穩(wěn)定狀態(tài)
C.降低至一定水平時保持不變
D.升高至一定水平時保持相對穩(wěn)定
C [密閉容器內(nèi)的植物在光照條件下既能進(jìn)行光合作用也能進(jìn)行有氧呼吸,植物凈光合速率=實際光合速率-呼吸速率,凈光合速率只要
7、大于0,則光合作用消耗的CO2量就大于有氧呼吸釋放的CO2量;根據(jù)題意,從照光開始,凈光合速率隨著時間延長逐漸下降直至為0,之后保持不變。說明密閉容器內(nèi)的CO2濃度從光照開始就下降,當(dāng)凈光合速率隨著時間延長逐漸下降直至為0時,密閉容器內(nèi)的CO2濃度停止下降,然后凈光合速率為0保持不變,密閉容器內(nèi)的CO2濃度保持不變,所以C正確。]
6.下圖是某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖。
據(jù)圖回答下列問題:
(1)圖中①②③④代表的物質(zhì)依次是________、__________、________、________,[H]代表的物質(zhì)主要是____________。
(2)B代表一種反應(yīng)
8、過程,C代表細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),D代表線粒體,則ATP合成發(fā)生在A過程,還發(fā)生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精,出現(xiàn)這種情況的原因是_________________________________________________________
____________________________________________________。
[解析] (1)分析圖示,A過程為光合作用的光反應(yīng)階段,B過程是光合作用的暗反應(yīng)階段。圖中①為水光解產(chǎn)生的O2;由②和H2O產(chǎn)生①與NADPH([H],即還原型輔酶Ⅱ)可知,②是NADP
9、+;由③轉(zhuǎn)化成ATP可知,③是ADP+Pi;由④與CO2結(jié)合生成C3可知,④為C5。呼吸作用過程中的[H]代表的物質(zhì)主要是NADH(還原型輔酶Ⅰ)。(2)光合作用的光反應(yīng)階段(A)可產(chǎn)生ATP,而暗反應(yīng)階段(B)不產(chǎn)生ATP。有氧呼吸的三個階段都產(chǎn)生ATP,其中細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行有氧呼吸的第一階段(C),線粒體中進(jìn)行有氧呼吸的第二和第三階段(D)。(3)在缺氧條件下,植物細(xì)胞可進(jìn)行無氧呼吸,將丙酮酸轉(zhuǎn)化成酒精。
[答案] (1)O2 NADP+ ADP+Pi C5 NADH(還原型輔酶I) (2)C和D (3)在缺氧條件下植物細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸
7.如圖為高等綠色植物光合作用和呼吸作用之間的能
10、量轉(zhuǎn)變示意圖,圖中①~⑥代表物質(zhì),據(jù)圖及所學(xué)知識回答以下問題:
(1)光合作用光反應(yīng)階段發(fā)生在________(填結(jié)構(gòu)名稱)上,該結(jié)構(gòu)上存在葉綠素,提取葉綠素的試劑是____________;光合作用的暗反應(yīng)階段發(fā)生在________(填場所)。
(2)植物的葉綠體通過光合作用的光反應(yīng)把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在__________(填寫圖中標(biāo)號)中,通過暗反應(yīng)把活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能貯存于________(填寫圖中標(biāo)號)中。
(3)有氧呼吸的第二階段是________徹底分解成二氧化碳和[H],并釋放出少量能量,該階段是在________中進(jìn)行的。
(4)通過呼吸作用
11、釋放的能量一部分貯存于ATP中,另一部分以________形式散失。
(5)綜上所述,葉綠體通過光合作用把光能轉(zhuǎn)變后貯存起來,這是一個貯能過程;線粒體通過呼吸作用把有機物氧化而釋放能量,與此同時把能量貯存于ATP中,這是一個________的過程。
[解析] (1)光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類囊體膜上,提取葉綠素用的是無水乙醇。暗反應(yīng)發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。(2)在光反應(yīng)中,葉綠體將光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能儲存在ATP中,①為ATP。在暗反應(yīng)中將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能儲存在有機物中,④為有機物。(3)有氧呼吸第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,丙酮酸和水反應(yīng)生成二氧化碳、[H]和能量。(4)呼吸作用釋
12、放的能量一部分儲存在ATP中,一部分以熱能形式散失。(5)“線粒體通過呼吸作用把有機物氧化而釋放能量”屬于能量的釋放,“與此同時把能量貯存于ATP中”屬于能量的儲存。
[答案] (1)類囊體(膜) 無水乙醇 葉綠體基質(zhì)
(2)①?、堋?3)丙酮酸和水 線粒體基質(zhì) (4)熱能 (5)放能和貯能
8.將某植物置于密閉的容器中,測量其CO2的吸收量與光照強度、溫度等的關(guān)系,結(jié)果如圖所示。請分析回答下列相關(guān)問題:
(1)A點時該植物產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是____________________,
且與17 ℃相比,22 ℃條件下呼吸速率更________(填“大”或“小”)。
(2)B
13、點時光合速率________呼吸速率;當(dāng)植物缺鎂時,B點向________移,E點向________移。
(3)C、D兩點CO2吸收量相同,兩點光合作用合成有機物的量________(填“不同”或“相同”),限制C、E兩點光合速率的主要因素分別是________________________________________。
(4)由上述實驗得到啟示:陰雨天為了提高大棚蔬菜的產(chǎn)量,可適當(dāng)____________或____________。
[解析] (1)A點時的光照強度為0,該植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,所以此時產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體;據(jù)圖可知,與17 ℃相比,22 ℃條件下呼吸速率更大
14、。(2)B點對應(yīng)的光照強度是該植物在22 ℃條件的光補償點,此時植物的光合速率等于呼吸速率;當(dāng)植物缺鎂時,葉綠素合成減少,光補償點增大,B點向右移;E點值的變化取決于光飽和點和最大光合速率,此時光飽和點減小,最大光合速率也減小,E點向左下方移動。(3)C、D兩點CO2吸收量相同,即兩點的凈光合速率相等,但兩點對應(yīng)溫度下的呼吸速率不同,由于真光合速率=凈光合速率+呼吸速率,所以兩點合成的有機物的量不同;C點處于兩階段的上升階段,故影響該點光合速率的主要因素是光照強度;而E點時的光合速率最大,且E點之后光合速率不再隨光照強度的增強而升高,故影響該點光合速率的主要因素是溫度。(4)陰雨天光照強度較弱
15、,為了提高大棚蔬菜的產(chǎn)量,可適當(dāng)提高光照強度,以提高植物的光合作用強度(或者適當(dāng)降低溫度,以降低植物的呼吸作用強度),進(jìn)而提高植物的凈光合作用強度來提高大棚蔬菜的產(chǎn)量。
[答案] (1)線粒體 大 (2)等于 右 左下方
(3)不同 光照強度、溫度 (4)降低溫度 提高光照強度
9.下圖甲表示在一定條件下測得的該植物光照強度與光合速率的關(guān)系;圖乙表示某綠色植物的細(xì)胞代謝狀況;圖丙是某興趣小組將植物栽培在密閉玻璃溫室中,用紅外線測量儀測得室內(nèi)的CO2濃度與時間關(guān)系的曲線。請分析回答:
(1)圖甲中c點時,葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場所有___________
________。
(2
16、)圖乙所示植物的細(xì)胞代謝情況,可用圖甲中a、b、c、d四點中的哪一點來表示?________。
(3)如圖甲,在相同溫度下,將該植物的葉片置于8klx光照下9 h,然后移到黑暗處15 h,則該24 h內(nèi)每100 cm2葉片的光合作用所固定的CO2總量為________mg。
(4)由圖丙可推知,密閉玻璃溫室中氧氣濃度最大的點是________,光合速率與呼吸速率相等的點是________,j點與e點相比,植物體內(nèi)有機物含量將________(填“增加”“減小”或“不變”)。
[解析] (1)據(jù)圖可知,a點的光照強度為0,此時的數(shù)值表示呼吸作用速率;c點有光照,因此此時細(xì)胞中能合成ATP的
17、部位有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體。(2)圖乙表示光合作用速率大于呼吸作用速率,與圖甲中的d點相符;圖丙中,f點以前,CO2的含量不斷增加,f點后,CO2的含量不斷下降,說明光合作用速率大于呼吸作用速率,因此f點表示光合作用速率等于呼吸作用速率,與圖甲中的c點相符。(3)根據(jù)圖甲可知,光照強度為8 klx時,植物的光合作用速率等于18CO2mg/100,光照9 h,固定的CO2為18×9=162(mg)。(4)f點后,光合作用速率大于呼吸作用速率,密閉容器中O2濃度不斷增加,而h點后,呼吸作用速率大于光合作用速率,消耗容器中的O2,因此h點時,容器中O2濃度最高。與e點相比,j點CO2濃度高,說明呼吸作用速率大于光合作用速率,即有機物在減少。
[答案] (1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體 (2)d
(3)162 (4)h f和h 減少