04第4講光合作用與呼吸綜合計算-2022年高考生物二輪復(fù)習(xí)三板斧之三生物計算

《備戰(zhàn)生物高考三板斧之三——生物計算》教學(xué)講義第4講光合作用與呼吸綜合計算必會知識考點(diǎn)梳理拓展延伸易錯警示必會知識一光合作用和有氧呼吸的區(qū)別和聯(lián)系1．光合作用和有氧呼吸的區(qū)別光合作用有氧呼吸物質(zhì)變化無機(jī)物eq\o(→,\s\up15(合成))有機(jī)物有機(jī)物eq\o(→,\s\up15(分解))無機(jī)物能量變化光能→穩(wěn)定的化學(xué)能(儲能)穩(wěn)定的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能、熱能(放能)實(shí)質(zhì)合成有機(jī)物，儲存能量分解有機(jī)物、釋放能量，供細(xì)胞利用場所葉綠體活細(xì)胞(主要在線粒體)條件只在光下進(jìn)行有光、無光都能進(jìn)行2．光合作用與有氧呼吸的聯(lián)系(1)物質(zhì)方面C：CO2eq\o(→,\s\up8(暗反應(yīng)))C6H12O6eq\o(→,\s\up11(有氧呼吸),\s\do8(第一階段))C3H4O3eq\o(→,\s\up11(有氧呼吸),\s\do8(第二階段))CO2O：H2Oeq\o(→,\s\up8(光反應(yīng)))O2eq\o(→,\s\up11(有氧呼吸),\s\do8(第三階段))H2OH：H2Oeq\o(→,\s\up8(光反應(yīng)))[H]eq\o(→,\s\up8(暗反應(yīng)))C6H12O6eq\o(→,\s\up8(有氧呼吸),\s\do8(第一、二階段))[H]eq\o(→,\s\up8(有氧呼吸),\s\do8(第三階段))H2O(2)能量方面光能eq\o(→,\s\up8(光反應(yīng)))ATP中活躍化學(xué)能eq\o(→,\s\up8(暗反應(yīng)))(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能eq\o(→,\s\up8(細(xì)胞呼吸))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(熱能,ATP中活躍化學(xué)能))(3)氣體交換模式圖分析3．光合作用與有氧呼吸過程中[H]和ATP的來源與去路項目來源去路[H]光合作用光反應(yīng)中水的光解作為還原劑用于暗反應(yīng)階段中C3的還原有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生用于第三階段還原O2產(chǎn)生H2O，同時釋放出大量的能量ATP光合作用光反應(yīng)階段合成ATP，所需能量來自色素吸收的太陽能用于暗反應(yīng)階段C3的還原有氧呼吸第一、二、三階段均能產(chǎn)生，第三階段產(chǎn)生的能量最多。能量來自有機(jī)物的氧化分解作為能量“通貨”，用于各項生命活動必會知識二確認(rèn)生物的呼吸類型1．欲確認(rèn)某生物的呼吸類型，應(yīng)設(shè)置兩套呼吸裝置，如圖所示(以發(fā)芽種子為例)：(1)實(shí)驗(yàn)裝置：裝置甲中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所產(chǎn)生的CO2，紅色液滴移動的距離代表種子呼吸吸收的O2量。裝置乙中紅色液滴移動的距離代表種子呼吸吸收的O2量與產(chǎn)生的CO2量的差值。(2)實(shí)驗(yàn)分析：現(xiàn)象結(jié)論甲裝置乙裝置液滴左移液滴不動只進(jìn)行有氧呼吸液滴不動液滴右移只進(jìn)行無氧呼吸液滴左移液滴右移既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行無氧呼吸為防止微生物呼吸對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，應(yīng)將裝置進(jìn)行滅菌，所測種子進(jìn)行消毒處理。對照組的設(shè)置：為防止氣壓、溫度等物理因素(或非生物因素)所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，將所測定的生物滅活(將種子煮熟)，其他條件均不變。若選用綠色植物作實(shí)驗(yàn)材料，測定細(xì)胞呼吸速率，需將整個裝置進(jìn)行遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。分析種子在黑暗條件下萌發(fā)，引起干重增加的主要元素是(C、N、O)中的哪一種？答：對于絕大多數(shù)種子來說，萌發(fā)過程中，由于細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物會使干重減少，但對于含脂肪較多的油料種子來說，由于脂肪在氧化過程消耗較多的氧氣，干重反而會上升。培養(yǎng)條件為黑暗(不能進(jìn)行光合作用，不能吸收CO2，即干重增加的主要元素不會是C)、蒸餾水(沒有N等礦質(zhì)元素，不考慮生物固氮的話，干重增加的主要元素不會是N)。種子萌發(fā)過程有明顯的吸水，應(yīng)是水中的O。理由是吸收的水參與種子中物質(zhì)代謝以及成為結(jié)合水等，導(dǎo)致種子干重增加。特別是胚乳(或子葉)中脂肪轉(zhuǎn)化為幼苗中糖等親水物質(zhì)，會使細(xì)胞中結(jié)合水增加。必會知識三光合作用與呼吸作用的測定1．綠色植物每時每刻都在進(jìn)行細(xì)胞呼吸，在光下測定植物的光合作用時，實(shí)際測得的數(shù)值應(yīng)為光合作用與呼吸作用的差值，即真正或?qū)嶋H或總光合速率＝測得(凈)光合速率＋呼吸速率。(1)氣體體積變化法——測光合作用O2產(chǎn)生(或CO2消耗)的體積①裝置中溶液的作用：在測細(xì)胞呼吸速率時NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測凈光合速率時NaHCO3溶液可提供CO2，保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。②測定原理甲裝置在黑暗條件下植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。乙裝置在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。③測定方法將植物(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。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。根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真正光合速率。④物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。2．以有機(jī)物變化量為測量指標(biāo)——半葉法如圖，可在同一片葉主脈兩側(cè)對稱位置取等大的兩部分A、B。若給B照光，A取下并放置在與B溫度、濕度等條件相同，但無光的環(huán)境中保存，一段時間后，與取下的B同時烘干、稱重，質(zhì)量差值與時間的比值表示真正的光合速率。假設(shè)最初A、B初始質(zhì)量為Xg，實(shí)驗(yàn)處理t時間后A、B稱重分別為WA、WB，則(X－WA)表示呼吸消耗量，(WB－X)表示凈光合量，真正光合量＝(WB－X)＋(X－WA)，真正光合速率＝(WB－WA)/t。若先將A取下烘干稱重，B照光一段時間后再取下烘干稱重，則質(zhì)量差值與時間比值表示凈光合速率[A、B初始干重相等，故(WB－WA)表示有機(jī)物積累量]。3．“黑白瓶”——測透光、不透光兩瓶中氧氣的剩余量“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?！昂诎灼俊痹囶}是一類通過凈光合作用強(qiáng)度和有氧呼吸強(qiáng)度推算總光合作用強(qiáng)度的試題。一般規(guī)律如下：①總光合作用量(強(qiáng)度)=凈光合作用量(強(qiáng)度)+有氧呼吸消耗量(強(qiáng)度)。②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。③沒有初始值的情況下，白瓶中測得的現(xiàn)有量黑瓶中測得的現(xiàn)有量=總光合作用量。必備技能典例精講模型秒殺巧思妙解必備技能一確認(rèn)生物的呼吸類型[例1]在如圖3個密閉裝置中，分別放入質(zhì)量相等的三份種子：消毒且剛萌發(fā)的小麥種子、未消毒剛萌發(fā)的小麥種子及未消毒剛萌發(fā)的花生種子。把三套裝置放在隔熱且適宜條件下培養(yǎng)，下列有關(guān)敘述中錯誤的是()A．當(dāng)A和B玻璃管中的水珠開始移動時，分別記錄其移動速率VA和VB，則VA＜VBB．如果A和C中都消耗了等質(zhì)量的有機(jī)物，記錄溫度計讀數(shù)為TA和TC，則TA>TCC．如果B和C中都消耗了等質(zhì)量的有機(jī)物，記錄水珠移動距離hB和hC，則hB＜hCD．如果B和C中都消耗了等質(zhì)量的有機(jī)物，記錄溫度計讀數(shù)為TB和TC，則TC>TB[答案]B．[解析]A、B種子未消毒，在單位時間內(nèi)，呼吸作用強(qiáng)度大于A，消耗的氧氣多，同時兩者呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳都被氫氧化鈉吸收，所以B中消耗的氧氣多，內(nèi)外的壓強(qiáng)差大，玻璃管中的水珠開始移動時的速率VA＜VB，A正確；小麥種子中主要是淀粉，花生種子中含油脂比較多，油脂分子中含氧元素比糖類(淀粉)少，其氧化分解時，需要的氧氣比糖類(淀粉)氧化分解時多，產(chǎn)生的熱量比糖類(淀粉)氧化分解時多。所以，如果A和C中都消耗了等質(zhì)量的有機(jī)物，則C中消耗的氧氣多，內(nèi)外的壓強(qiáng)差大，產(chǎn)生的熱量多，因此TC＞TA，B錯誤；小麥種子中主要是淀粉，花生種子中含油脂比較多，油脂分子中含氧元素比糖類(淀粉)少，其氧化分解時，需要的氧氣比糖類(淀粉)氧化分解時多，產(chǎn)生的熱量比糖類(淀粉)氧化分解時多。所以，如果B和C中都消耗了等質(zhì)量的有機(jī)物，則C中消耗的氧氣多，內(nèi)外的壓強(qiáng)差大，則hB＜hC，C正確；小麥種子中主要是淀粉，花生種子中含油脂比較多，油脂分子中含氧元素比糖類(淀粉)少，其氧化分解時，需要的氧氣比糖類(淀粉)氧化分解時多，產(chǎn)生的熱量比糖類(淀粉)氧化分解時多。所以，如果B和C中都消耗了等質(zhì)量的有機(jī)物，則C中消耗的氧氣多，產(chǎn)生的熱量多，因此TC＞TB，D正確。[例2]在科學(xué)研究中常用呼吸熵(RQ=放出的二氧化碳的量/吸收的氧氣的量)反映細(xì)胞呼吸的底物類型和呼吸方式。如圖是測定某作物種子呼吸熵的裝置，下列有關(guān)分析錯誤的是()A．當(dāng)呼吸底物為葡萄糖時，若測得甲、乙裝置紅墨水滴向左移動的距離分別為200mm和0mm，則該種子的RQ=1B．當(dāng)呼吸底物為葡萄糖時，若將甲裝置中的NaOH溶液換為CO2緩沖液(維持裝置中CO2濃度不變)，則無法測定種子的RQC．若種子的RQ>1，則甲裝置中紅墨水滴左移，乙裝置中紅墨水滴右移D．若種子的RQ<1，則可能觀察到甲、乙裝置中紅墨水滴都向左移[答案]B．[解析]當(dāng)呼吸底物為葡萄糖時，甲裝置左移，乙裝置不動說明種子的呼吸方式為只進(jìn)行有氧呼吸，甲左移消耗的氧氣為200，有氧呼吸釋放的氧氣也為200，因此該種子的RQ=1，A正確；當(dāng)呼吸底物為葡萄糖時，甲裝置中的NaOH溶液換為CO2緩沖液，容器內(nèi)CO2的濃度不變，氧氣的量會發(fā)生改變，若種子進(jìn)行有有氧呼吸，甲裝置進(jìn)行有氧呼吸則裝置紅墨水滴往左移，乙裝置紅墨水滴不移動，甲裝置可以測定消耗的氧氣的量，乙裝置可以測定無氧呼吸釋放的CO2的量，因此仍然可以判斷種子呼吸方式，也能測定種子的RQ，B錯誤；若種子的RQ>1，則放出的CO2多余吸收的氧氣，乙裝置右移，甲裝置氧氣減少，左移，C正確；若種子的RQ<1，則放出的CO2少于吸收的氧氣，乙裝置左移，甲裝置氧氣減少，左移，D正確。必備技能二光合作用與呼吸作用的測定[例3]某生物小組利用圖1裝置在光合作用最適溫度(25℃)下培養(yǎng)某植株幼苗，通過測定不同時段密閉玻璃罩內(nèi)幼苗的O2釋放速率來測量光合速率，結(jié)果如圖2所示，以下說法錯誤的是()A．若用缺鎂的完全培養(yǎng)液培養(yǎng)一段時間，光合作用的光反應(yīng)減弱，暗反應(yīng)也減弱B．曲線中t1~t4時段，玻璃罩內(nèi)CO2濃度最高點(diǎn)和最低點(diǎn)依次是t1和t4C．t4時補(bǔ)充CO2短時間內(nèi)葉綠體內(nèi)C3的含量將增多D．若t4時玻璃罩內(nèi)O2的量比t0時增加了128mg，則此階段植株積累葡萄糖的量為120mg[答案]B．[解析]鎂是合成葉綠素的必需元素，所以用缺鎂的完全培養(yǎng)液培養(yǎng)一段時間，葉肉細(xì)胞內(nèi)葉綠素合成減少，光反應(yīng)因色素分子吸收的光能減少而減弱，產(chǎn)生的NADPH和ATP減少，暗反應(yīng)也隨之減弱，則光合速率會下降，A正確；分析圖乙可知：縱坐標(biāo)O2釋放速率表示凈光合速率，而凈光合速率=實(shí)際光合速率呼吸速率，據(jù)此可判斷，在t1～t2時段，O2釋放速率小于零，說明實(shí)際光合速率小于呼吸速率，玻璃罩內(nèi)CO2濃度不斷升高，在t2時刻達(dá)到最高點(diǎn)；在t2～t4時段，O2釋放速率大于零，說明實(shí)際光合速率大于呼吸速率，玻璃罩內(nèi)CO2濃度不斷降低，在t4時刻達(dá)到最低點(diǎn)，B錯誤；t4時補(bǔ)充CO2，導(dǎo)致暗反應(yīng)階段中的CO2固定過程加快，短時間內(nèi)葉綠體內(nèi)C3的含量將增多，C正確；若t4時玻璃罩內(nèi)O2的量比t0時增加了128mg，依據(jù)有氧呼吸反應(yīng)式(1C6H12O66O2)將其換算為葡萄糖的積累量，設(shè)此階段植株積累葡萄糖的量為xmg，則有128：(6×32)=180：x，解得x=120，故此階段植株積累葡萄糖的量為120mg，D正確。[例4]以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響，結(jié)果如圖甲所示。下列分析不正確的是()A．光照相同時間，在25℃條件下植物積累有機(jī)物的量最多B．光照相同時間，35℃時光合作用積累有機(jī)物的量小于30℃時的積累量C．如果該植物原重Xkg，置于暗處4h后重(X－l)kg，然后光照4h后重(X＋2)kg，則總光合速率為3/4kg·h－1D．若將乙裝置中NaHCO3溶液換成NaOH溶液，則在黑暗條件下可測得B曲線[答案]C．在光照時間相同的情況下，在25℃時，CO2吸收量最大，即光合作用凈合成量最大，積累的有機(jī)物最多，A正確；在光照時間相同的情況下，35℃時光合作用的凈量(積累量)為3.00mg，30℃時光合作用的凈量(積累量)為3.50mg/h，因此35℃時光合作用積累有機(jī)物的量小于30℃時的積累量，B正確；該植物原重Xkg，置于暗處4h后重(X1)kg，則呼吸速率為[X?(X?1)]/4=1/4kg?h1，然后光照4h后重(X+2)kg，則凈光合速率為[(X+2)?(X?1)]/4=3/4kg?h1，則總光合速率為呼吸速率+凈光合速率=1/4kg?h1+3/4kg?h1=1kg?h1，C錯誤；、將乙裝置中NaHCO3溶液換成NaOH溶液，則在黑暗條件下可測得該植物在不同溫度下的呼吸速率，即圖中的B曲線所示的呼吸速率變化，D正確。[例5]某同學(xué)欲測定植物葉片中葉綠體的光合作用速率，做了如圖所示實(shí)驗(yàn)。在葉柄基部做環(huán)剝處理(僅限制葉片有機(jī)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，測得葉片的光合作用速率為(3y2zx)/6g/cm3/h(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(shí)驗(yàn)條件是()A．下午4時后將整個實(shí)驗(yàn)裝置遮光3小時B．下午4時后將整個實(shí)驗(yàn)裝置遮光6小時C．下午4時后在陽光下照射1小時D．晚上8時后在無光下放置3小時[答案]A．設(shè)光合速率為m，呼吸速率為n，則下午4時葉圓片的干重y=x＋6m－6n，解得(m－n)=(y－x)/6、m=n＋(y－x)/6。若M處理條件為光照t小時，則z＝y(tǒng)＋tm－tn，解得t=(z－y)/(m－n)=6(z－y)/(y－x)，不能求出光合速率只能算出光照時間。若M處理條件為黑暗t小時，則z=y－tn，解得n=(y－z)/t，再將n＝(y－z)/t代入m=n＋(y－x)/6中，得到m=(y－z)/t＋(y－x)/6。已知測得葉片的葉綠體光合作用速率m=(3y2zx)/6，得到等式：(3y2zx)/6=(y－z)/t＋(y－x)/6，解得t=3小時，即下午4時后將整個實(shí)驗(yàn)裝置遮光3小時。A正確，BCD錯誤。[例6]某轉(zhuǎn)基因作物有很強(qiáng)的光合作用能力。某中學(xué)生物興趣小組在暑假開展了對該轉(zhuǎn)基因作物光合作用強(qiáng)度測試的研究課題，設(shè)計了如圖所示裝置。請你利用這些裝置完成光合作用強(qiáng)度的測試實(shí)驗(yàn)，并分析回答有關(guān)問題。(1)先測定植物的呼吸作用強(qiáng)度，方法步驟如下：①甲、乙兩裝置的D中都放入，裝置乙作為對照。②將甲、乙裝置的玻璃鐘罩進(jìn)行處理，放在溫度等相同且適宜的環(huán)境中。③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。(2)測定植物的凈光合作用強(qiáng)度，方法步驟如下：①甲、乙兩裝置的D中放入。②把甲、乙裝置放在。③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行30分鐘后，記錄的甲、乙裝置中紅墨水滴移動情況如下表：實(shí)驗(yàn)30分鐘后紅墨水滴移動情況測定植物呼吸作用強(qiáng)度甲裝置(填“左”或“右”)移1.5cm乙裝置右移0.5cm測定植物凈光合作用強(qiáng)度甲裝置(填“左”或“右”)移4.5cm乙裝置右移0.5cm(4)假設(shè)紅墨水滴每移動1cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1g，那么該植物的呼吸速率是g/h；白天光照15h，一晝夜葡萄糖的積累量是g(不考慮晝夜溫差的影響)。[答案](1)①NaOH溶液②遮光(2)①NaHCO3溶液，裝置乙作為對照②光照充足、溫度等相同且適宜的環(huán)境中(3)左右(4)484[解析]這是關(guān)于光合作用強(qiáng)度測定的實(shí)驗(yàn)題，解答本題是有規(guī)律可循的。要測光合作用強(qiáng)度必須先測呼吸作用強(qiáng)度，在測呼吸作用強(qiáng)度時一定要將實(shí)驗(yàn)裝置置于黑暗條件下，使植物只進(jìn)行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃鐘罩內(nèi)的CO2，植物進(jìn)行呼吸作用消耗一定量的O2，釋放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根據(jù)一定時間內(nèi)玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的減少量即可計算出呼吸作用強(qiáng)度。在測定凈光合作用強(qiáng)度時要滿足光合作用所需的條件：充足的光照、一定濃度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用過程中消耗一定量CO2，產(chǎn)生等量O2，而NaHCO3溶液可保證裝置內(nèi)CO2濃度的恒定，因此，玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的變化只受O2釋放量的影響，而不受CO2氣體減少量的影響。對照實(shí)驗(yàn)裝置乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素(如氣壓等)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)裝置甲同樣也受環(huán)境因素的影響，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的改變量，即該植物的呼吸速率為(1.5+0.5)×2=4(g/h)；凈光合速率為(4.50.5)×2=8(g/h)，白天光照15h的凈光合作用量是8×15=120(g)，一晝夜葡萄糖的積累量等于15h的光合作用實(shí)際產(chǎn)生量減去24h的呼吸作用消耗量，等同于15h的凈光合作用量減去9h的呼吸作用消耗量，即1204×9=84(g)。[例7]如圖甲為在一定濃度某溶液、其他最適條件下培養(yǎng)的植物，圖乙的a、b為培養(yǎng)過程中的一些量相對值的變化．請分析思考回答下列問題：(1)植物幼苗捕獲光能的場所是在葉綠體的上。(2)甲裝置中F溶液是一定濃度的。(3)若突然停止光照，則圖乙可以表示甲圖巾植物葉肉細(xì)胞內(nèi)化合物(“C3”或“C5”)的變化。(4)若圖乙表示甲圖完全培養(yǎng)液中鎂離子的濃度，由a到b的變化說明植物對鎂離子的吸收的相對速率(“大于”、“小于”、“等于”)對水分的吸收相對速率。(5)將甲裝置放在自然環(huán)境下，測定夏季一晝夜小室內(nèi)植物釋放氧氣速率的變化，得到如圖丙所示曲線，那么裝置刻度管中液滴移到最有點(diǎn)是在一天中的時。[答案](1)類囊體薄膜(2)二氧化碳緩沖溶液(3)C3(4)小于(5)18[解析](1)植物幼苗捕獲光能的場所是在葉綠體的類囊體薄膜上。(2)據(jù)圖分析，甲裝置是測定光合作用的裝置，故F溶液應(yīng)該為二氧化碳緩沖液．(3)突然停止光照，光反應(yīng)停止，ATP和還原氫生成停止，三碳化合物還原受阻，短時間內(nèi)三碳化合物的來源不變，最終導(dǎo)致三碳化合物的含量上升，對照乙圖，可以表示三碳化合物的含量的變化。(4)若圖乙表示甲圖完全培養(yǎng)液中鎂離子的濃度，由a到b的變化說明植物對鎂離子的吸收和對水分的吸收是兩個相對獨(dú)立的過程，且對鎂離子的吸收速率小于對水分的吸收速率，使得鎂離子的濃度升高。(5)據(jù)圖丙分析，在一天中的18時為植物的第二個光補(bǔ)償點(diǎn)，此時植物體內(nèi)有機(jī)物的積累達(dá)到最大值，氧氣的釋放也達(dá)到最大值，裝置刻度管中液滴移到最右點(diǎn)。[例8]暑假期間，生物組老師們從衡水湖的某一深度取得一桶水樣，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。所用白瓶為透明玻璃瓶，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強(qiáng)度下(由a→e逐漸加強(qiáng))。24小時后，實(shí)測獲得六對黑白瓶中的溶解氧的含量，記錄數(shù)據(jù)如下：光照強(qiáng)度(klx)0abcde白瓶溶氧量(mg/L)41016243030黑瓶溶氧量(mg/L)444444(1)黑瓶中溶解氧的含量降為4mg/L的原因是。該瓶中所有生物呼吸消耗的O2量為mg/L·24h。(2)該方法也可以用來測定池塘各深度群落日代謝的平均O2濃度變化，若某實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：水深1m2m3m4m水底瓶中O2的變化(mg/L·24h)白瓶+3+2013黑瓶11113據(jù)表分析，該池塘生物一晝夜生產(chǎn)O2mg/L，消耗O2mg/L。[答案](1)黑瓶中生物呼吸消耗O2，而植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O26(2)87[解析](1)在不透光的黑瓶中，所有的生物都只進(jìn)行呼吸作用(植物因無光也不進(jìn)行光合作用)，溶解氧含量因呼吸消耗而降低。由于溶解氧的初始值為10mg/L，24h后溶氧量為4mg/L，因此，黑瓶中所有生物呼吸消耗的O2量為6mg/L·24h。(2)通過分析表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，4m以下這段水中黑白瓶內(nèi)的含氧量相同，說明在這段水中不存在進(jìn)行光合作用的生物。該池塘生物一晝夜產(chǎn)生的O2量指的是實(shí)際產(chǎn)生量。由此可知：白瓶中，1m水深處產(chǎn)O24mg/L，消耗1mg/L，剩余3mg/L；2m水深處產(chǎn)O23mg/L，消耗1mg/L，剩余2mg/L；3m水深處產(chǎn)O21mg/L，消耗1mg/L，剩余0mg/L。故綜合來看1~3m水深產(chǎn)O24+3+1=8(mg/L)，整個池塘中耗氧量為黑瓶中1m~水底對應(yīng)數(shù)值的和。必刷好題基礎(chǔ)演練能力提升巔峰突破1．呼吸熵(RQ)是指單位時間內(nèi)進(jìn)行細(xì)胞呼吸的生物釋放CO2量與吸收O2量的比值。下圖表示測定消毒過的萌發(fā)小麥種子呼吸熵的實(shí)驗(yàn)裝置，下列說法不準(zhǔn)確的是()A．KOH中放置筒狀濾紙的目的是增大吸收CO2的面積B．假設(shè)小麥種子只以糖類為呼吸底物，在25℃時經(jīng)10min觀察發(fā)現(xiàn)：甲裝置中墨滴右移，乙裝置中墨滴不動，說明10min內(nèi)小麥種子進(jìn)行了無氧呼吸C．為了校正還應(yīng)設(shè)置一個對照裝置，對照裝置的大試管應(yīng)放入等量死亡的小麥種子，其他條件不變D．若在25℃時經(jīng)10min觀察發(fā)現(xiàn)：甲裝置中墨滴左移30mm，乙裝置中墨滴左移200mm，則萌發(fā)小麥種子的呼吸熵是0．85[答案]C．[解析]KOH溶液中放置筒狀濾紙的目的是增大吸收二氧化碳的面積，A正確；在25℃時經(jīng)10分鐘觀察發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)甲裝置中墨滴右移，說明釋放的二氧化碳量大于吸收的氧氣量或只有無氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳；乙裝置中墨滴不動，說明不消耗氧氣，因此10min內(nèi)小麥種子中發(fā)生無氧呼吸過程，B正確；為校正裝置甲中因物理因素引起的氣體體積變化，還應(yīng)設(shè)置一個對照裝置。對照裝置的大試管和小燒杯中應(yīng)分別放入相同數(shù)目死亡的小麥種子、等量的KOH溶液，其他條件不變，C錯誤；甲裝置中墨滴左移30mm，說明氧氣消耗量比二氧化碳產(chǎn)生量多30mm，乙裝置中墨滴左移200mm，說明氧氣消耗量為200。所以，二氧化碳為20030=170mm，呼吸商為釋放的二氧化碳體積÷消耗的氧氣體積=170÷200=0.85，D正確。2．研究人員利用圖一裝置研究植物葉片在不同光照強(qiáng)度下對密閉水浴箱內(nèi)的CO2濃度變化速率的影響。實(shí)驗(yàn)過程中的葉片呼吸強(qiáng)度不變，其他條件適宜，A～E時間段光源逐漸向左移動，測得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖二曲線所示。下列敘述正確的是()A．植物葉片葉肉細(xì)胞的呼吸速率為M，提高水浴溫度可使M增大B．A時刻開始光照，在AB時間段內(nèi)小室中CO2濃度逐漸減小C．D時刻葉片光合作用消耗CO2的速率為2M，且此速率在DE時間段內(nèi)逐漸減小D．葉片光合作用在E時刻暫停，光照強(qiáng)度是F時刻葉片光合速率的限制因素[答案]C．[解析]分析圖二可知，黑暗時，細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用，此時二氧化碳濃度的變化速率為M，所以葉片的呼吸速率為M，題中溫度適宜，提高水浴溫度可使M降低，A錯誤；AB時間段，由于光照逐漸增強(qiáng)(光源逐漸向左移動)，光合作用逐漸增強(qiáng)、光合作用消耗的CO2逐漸增多，而呼吸速率不變，但AB段光合速率小于呼吸速率，會釋放出CO2，小室中CO2濃度逐漸增加，B錯誤；D點(diǎn)時葉片的實(shí)際光合速率=凈光合速率+呼吸速率，為2M，DE時間段內(nèi)凈光合速率逐漸降低，呼吸速率不變，則總光合速率逐漸降低，C正確；E點(diǎn)時，二氧化碳濃度的變化速率為0，說明光合速率等于呼吸速率，葉片進(jìn)行光合作用，D錯誤。3．測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響，結(jié)果如圖甲所示。下列分析正確的是()A．光照相同時間，在20℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多B．光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機(jī)物的量與30℃相等C．如果該植物原重Xkg，置于暗處4h后重(X1)kg，然后光照4h后重(X+2)kg，則總光合速率為3/4kg?h1D．若將乙裝置中NaHCO3溶液換成蒸餾水，則在黑暗條件下可測得B曲線[答案]B．[解析]在光照時間相同的情況下，在25℃時，CO2吸收量最大，即光合作用凈合成量最大，積累的有機(jī)物最多，A錯誤；在光照時間相同的情況下，30℃時光合作用的總量為3.50(凈合成量)+3.00(呼吸消耗量)=6.50mg/h，35℃時光合作用的總量為3.00(凈合成量)+3.50(呼吸消耗量)=6.50mg/h，二者相同，B正確；該植物原重Xkg，置于暗處4h后重(X1)kg，則呼吸速率為[X?(X?1)]/4=1/4kg?h1，然后光照4h后重(X+2)kg，則凈光合速率為[(X+2)?(X?1)]/4=3/4kg?h1，則總光合速率為呼吸速率+凈光合速率=1/4kg?h1+3/4kg?h1=1kg?h1，C錯誤；將乙裝置中NaHCO3溶液換成氫氧化鈉溶液，則在黑暗條件下可測得B曲線，D錯誤。4．在0.03%的CO2濃度和適宜的恒定溫度條件下，測定植物甲/乙在不同光照條件下的光合速率，結(jié)果如圖所示。下列分析錯誤的是()A．光照強(qiáng)度小于1klx時，植物甲就開始進(jìn)行光合作用B．當(dāng)光照強(qiáng)度為5klx時，植物甲光合速率大于植物乙C．若c點(diǎn)時突然停止CO2供應(yīng)，短時間內(nèi)植物甲葉綠體中的C5含量會減少D．d點(diǎn)后，限制植物乙光合速率增大的主要環(huán)境因素是CO2濃度[答案]C．[解析]光照強(qiáng)度為lklx時，為植物甲的光補(bǔ)償點(diǎn)，此時植物甲的光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，因此光照強(qiáng)度小于1klx時，植物甲就開始進(jìn)行光合作用，A正確；當(dāng)光照強(qiáng)度為5klx時，兩種植物的凈光合作用量相等，但植物甲呼吸作用強(qiáng)度大于植物乙，因此此時植物甲光合速率大于植物乙，B正確；c點(diǎn)時植物甲已經(jīng)達(dá)到光飽和點(diǎn)，此時的限制因素主要是二氧化碳濃度，因此突然停止CO2的供應(yīng)，二氧化碳固定受阻，C5消耗量減少，短時間內(nèi)C5含量會增加，C錯誤；d點(diǎn)時植物乙達(dá)到光飽和點(diǎn)，因此光照強(qiáng)度不再是限制因素，根據(jù)題意圖示曲線是在CO2濃度為0.03%和適宜的恒定溫度條件下測定的，因此溫度不是限制因素，綜上分析可知，此時限制植物乙的光合速率增大的主要環(huán)境因素是CO2的濃度，D正確。5．如圖一表示某種植物的非綠色器官在不同的氧濃度下O2吸收速率和CO2生成速率的變化，圖二為測定該器官呼吸方式的裝置：請據(jù)圖回答問題。(1)當(dāng)O2濃度達(dá)到對應(yīng)于曲線上的________點(diǎn)的值時，該器官不再進(jìn)行無氧呼吸。若呼吸底物均為葡萄糖，則此O2濃度下圖二裝置甲中的紅色液滴________(填“不動/左移/右移”)，裝置乙中的紅色液滴________(填“不動/左移/右移”)。(2)若圖中的AB與BC段等長，則此時有氧呼吸釋放的CO2與無氧呼吸釋放的CO2相比________(填“一樣多”或“更多”或“更少”)，而此時有氧呼吸消耗的葡萄糖量是無氧呼吸的________。(3)長途運(yùn)輸新鮮蔬菜，常向密封的塑料袋中充入氮?dú)?，并將氧氣濃度調(diào)到R點(diǎn)對應(yīng)的濃度，試分析調(diào)節(jié)到該氧濃度的理由：________。[答案]P左移不動一樣多1/3總呼吸強(qiáng)度最弱(消耗有機(jī)物最少)[解析](1)圖一中的當(dāng)氧氣濃度達(dá)到P點(diǎn)時，二氧化碳的生成速率等于氧氣的吸收速率，說明只有有氧呼吸。若呼吸底物均為葡萄糖，則此O2濃度下圖二裝置甲中二氧化碳被氫氧化鈉溶液吸收，導(dǎo)致紅色液滴左移；裝置乙中清水不能吸收二氧化碳和氧氣，結(jié)果紅色液滴不動；(2)BC為有氧呼吸過程氧氣的吸收量，即有氧呼吸過程二氧化碳的釋放量，AB表示無氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳的量，AB=BC說明無氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳與有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量相等；由于消耗等量葡萄糖有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳與無氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳之比是3：1，那么產(chǎn)生等量的二氧化碳，有氧呼吸消耗的葡萄糖與無氧呼吸消耗的葡萄糖之比是1：3；(3)分析題圖曲線可知，R點(diǎn)細(xì)胞總呼吸較低，該點(diǎn)有氧呼吸強(qiáng)度較低，同時又抑制了無氧呼吸，細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物最少，該點(diǎn)是有利于蔬菜的運(yùn)輸?shù)淖罴蜒鯕鉂舛赛c(diǎn)。6．圖1表示萌發(fā)小麥種子中發(fā)生的相關(guān)生理過程，A～E表示物質(zhì)，①～④表示過程。圖2表示測定消毒過的萌發(fā)的小麥種子呼吸商的實(shí)驗(yàn)裝置。請分析回答:(1)圖1中物質(zhì)C表示____________，物質(zhì)E表示____________，產(chǎn)生ATP最多的是[]所示的過程。(2)圖2乙裝置中的KOH的作用是____________，乙裝置中墨滴的移動距離代表____________。假設(shè)小麥種子只以糖類為呼吸底物，在25℃下經(jīng)10min觀察墨滴的移動情況，如發(fā)現(xiàn)甲裝置中墨滴不動，乙裝置中墨滴左移，則10min內(nèi)小麥種子中發(fā)生圖1中的____________(填序號)過程；如發(fā)現(xiàn)甲裝置中墨滴右移，乙裝置墨滴不動，則10min內(nèi)小麥種子中發(fā)生圖1中的____________(填序號)過程。(3)實(shí)際上小麥種子的呼吸底物除了糖類外，還有油脂等，在25℃下10min內(nèi)，如果甲裝置中墨滴左移15mm，乙裝置中墨滴左移100mm，則萌發(fā)小麥種子的呼吸商是_______(呼吸商指單位時間內(nèi)進(jìn)行呼吸作用釋放二氧化碳量與吸收氧氣量的比值)。(4)為校正裝置甲中因物理因素引起的氣體體積變化，還應(yīng)設(shè)置一個對照裝置。對照裝置的大試管和小燒杯中應(yīng)分別放入____________、____________。[答案](1)還原性氫酒精③(2)吸收CO2種子萌發(fā)過程中消耗氧氣的量①③④①②(3)0.85(4)等量的煮沸殺死的小麥種子清水[解析](1)通過分析可知，圖1中物質(zhì)C表示還原性氫；物質(zhì)E表示酒精，產(chǎn)生ATP最多的是有氧呼吸第三階段，即③所示的過程。(2)圖2裝置中的KOH的作用是吸收CO2，乙裝置中墨滴的移動距離代表種子萌發(fā)過程中消耗氧氣的量。甲裝置中放置的是清水，不吸收二氧化碳，若墨滴不動，說明產(chǎn)生的二氧化碳量正好與消耗的氧氣量相等，乙裝置中放置的是氫氧化鈉，能吸收二氧化碳，若墨滴左移，說明細(xì)胞呼吸消耗了氧氣，結(jié)合甲和乙可知種子只進(jìn)行有氧呼吸(圖1中的①③④)。若甲裝置中墨滴右移，說明產(chǎn)生的二氧化碳量大于消耗的氧氣量，乙裝置中墨滴不動，說明沒有消耗氧氣，結(jié)合甲和乙說明細(xì)胞進(jìn)行的是無氧呼吸(圖1中的①②)。(3)實(shí)際上小麥種子的呼吸底物除了糖類外，還有脂肪等，在25℃下10min內(nèi)，如果甲裝置中墨滴左移15mm，說明氧氣消耗量比二氧化碳產(chǎn)生量多15，乙裝置中墨滴左移100mm，說明氧氣消耗量為100，所以，二氧化碳為85，呼吸商為釋放二氧化碳體積消耗氧氣體積=85/100=0.85。(4)為校正裝置甲中因物理因素引起的氣體體積變化，還應(yīng)設(shè)置一個對照裝置。對照裝置的大試管中應(yīng)放入等量的煮沸殺死的小麥種子，小燒杯中應(yīng)放入清水。7．太陽能進(jìn)入植物細(xì)胞并為細(xì)胞所利用，一般都要經(jīng)過圖甲所示結(jié)構(gòu)中發(fā)生復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。圖乙是一種盆栽植物在自然光照(甲組)和給予一定程度的遮光(乙組)的條件下，培養(yǎng)一段時間后測定的曲線圖，請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖甲中數(shù)字表示氣體交換過程。在白天，當(dāng)植物葉肉細(xì)胞內(nèi)光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度時，圖中可同時發(fā)生的過程有_________________(用圖中序號表示)；當(dāng)僅有過程⑤⑥發(fā)生時，說明該細(xì)胞___________________，其中[H]和O2在___________(場所)結(jié)合生成水。此處的[H]與葉綠體內(nèi)的[H]_________(填“是”或“不是”)同一種物質(zhì)。(2)圖乙中的實(shí)驗(yàn)組是______組，若已知自然光照下的甲組植物細(xì)胞呼吸釋放的CO2量與消耗的O2量之比是0.8，在適宜條件下，測得細(xì)胞吸收O2的速率為20mL/h，則細(xì)胞釋放CO2的速率是______mL/h。(3)下表為在適宜溫度條件下，逐漸增加光照強(qiáng)度，測定陽生植物與陰生植物葉片的O2釋放速率。光照強(qiáng)度(μmol光子/(m2·s))0102550100250500600氧氣的釋放速率(μmolO2/(m2·s))A－16－10－5－15153030B－4－0.51.535121210據(jù)表可推測，陽生植物為_______，當(dāng)光照強(qiáng)度為100微摩爾光子/m2．s時，A、B植物O2產(chǎn)生速率的大小關(guān)系為_____(填A(yù)>B，A<B或A=B)。原因是___________________。[答案](1)③④⑤⑥沒有光合作用，只有呼吸作用線粒體內(nèi)膜上(2)不是乙16(3)AA>B當(dāng)光照強(qiáng)度為100μmol光子/(m2·s)，A植物的O2釋放速率(凈光合速率)與B植物的O2釋放速率相等，但A植物的呼吸速率明顯大于B植物，因此A植物的O2產(chǎn)生速率(真光合速率)大于B植物的O2產(chǎn)生速率(真光合速率)[解析](1)根據(jù)上述分析過程可知，當(dāng)植物葉肉細(xì)胞內(nèi)光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度時，呼吸作用產(chǎn)生的CO2量除滿足葉綠體光合作用外，將剩余的CO2釋放到外界環(huán)境中，而葉綠體產(chǎn)生的O2不足以滿足線粒體的需求而從外界環(huán)境中吸收相應(yīng)的O2，所以，圖甲中可同時發(fā)生的過程有③④⑤⑥；當(dāng)僅有過程⑤⑥發(fā)生時，說明該細(xì)胞沒有光合作用僅發(fā)生細(xì)胞呼吸過程，根據(jù)有氧呼吸第三階段的物質(zhì)變化[H]與O2結(jié)合發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上。此處的[H]為NADH，而葉綠體內(nèi)光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]為NADPH，所以二者不是同一物質(zhì)。(2)由題意知，甲組是自然光照，為對照組，乙組給予一定的遮光，乙組為實(shí)驗(yàn)組。根據(jù)該植物細(xì)胞呼吸放出的CO2量與消耗的O2量之比為0.8，若測得該細(xì)胞吸收的O2為20ml/h，則細(xì)胞釋放的CO2為0.8×20=16mL/h。(3)由表中數(shù)據(jù)可知