【生物】2021届一轮复习人教版“三率”测定及相关实验设计教案（湖北专用）

【生物】2021届一轮复习人教版“三率”测定及相关实验设计教案（湖北专用）

理清两大代谢的物质、能量关系，把握相关曲线及三率测定，全取高考拉分题 ‎1.总光合速率、净光合速率和呼吸速率的常用表示方法 ‎(1)微观点悟 ‎(2)归纳总结 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.常考曲线分析 以“测定的CO2吸收量与释放量”为指标 特别提醒　总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。‎ 视角1　总光合速率、净光合速率及呼吸速率的计算 ‎(2019·山东潍坊模拟)为探究不同pH对草莓产量的影响，科研人员先将消毒后生理状态良好且相同的草莓幼苗进行黑暗处理，然后再分别置于pH为a、b、c、d和e的培养液中培养，其他条件相同且适宜。培养一段时间后，测定草莓幼苗叶片净光合速率、呼吸速率，结果如表所示。请回答下列问题：‎ 培养液pH 呼吸速率 净光合速率 a ‎200‎ ‎150‎ b ‎210‎ ‎240‎ c ‎220‎ ‎300‎ d ‎240‎ ‎270‎ e ‎250‎ ‎250‎ 注：表格中的数据为O2的吸收速率或释放速率，单位为(μmol·mg－1·h－1)。‎ ‎(1)除了可以通过测定O2释放量，还可以通过测定　　　　　　　　　　　　(答出一种即可)来计算净光合速率。‎ ‎(2)在该实验中，pH为　　　　的培养液中总光合速率最大。‎ ‎(3)培养草莓幼苗的过程中应隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足，还能防止培养液的　　　　发生变化影响实验结果。‎ ‎(4)植物若能正常生长，其光合作用固定的有机物的量要　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用消耗的有机物的量。pH为e时，要保证草莓幼苗能正常生长，每天光照时间应大于　　　　h。‎ 解析　(1)净光合速率除了可以用O2的释放量来表示，还可以用CO2的吸收量或有机物的积累量来表示。(2)总光合速率是净光合速率和呼吸速率之和，故题表中总光合速率最大时对应的培养液的pH是c。(3)本题研究的是不同pH对草莓产量的影响，在培养过程中，植物根对离子的选择性吸收和根细胞呼吸作用产生的CO2，都会改变培养液的pH，从而影响实验结果。(4)植物若要正常生长，其光合作用固定的有机物的量要大于呼吸作用消耗的有机物的量，当pH为e时，要保证草莓幼苗能正常生长(设每天需要的光照时间为t h)，则要满足500×t>250×24，t ‎>12，即每天光照时间应大于12 h。‎ 答案　(1)CO2的吸收量或有机物的积累量(答出一种即可)　(2)c　(3)pH　(4)大于　12‎ 视角2　曲线图中3个常考点(“光为0”点、补偿点、饱和点)的移动问题 ‎(2019·益阳市、湘潭市调研)图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是(　　)‎ A.Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零 B.P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降 C.在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移 D.降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移 解析　Q点时净光合速率为0，光合作用强度不为0，A错误；P点对应的数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率会下降，则P点会上移，B错误；装置B中缺镁影响叶绿素的合成，小球藻光合速率低，Q点应右移，C正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下移动，D错误。‎ 答案　C 视角3　结合曲线模型分析总光合速率、净光合速率和呼吸速率 ‎【典例】 (2017·北京卷，2)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是(　　)‎ A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高 B.净光合作用的最适温度约为25 ℃‎ C.在0～25 ℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大 D.适合该植物生长的温度范围是10～50 ℃‎ ‎[慧眼识图　获取信息]‎ 答案　D ‎【即学即练】‎ ‎(2018·山东潍坊市高三统考)科研人员分别在25 ℃和42 ℃培养条件下(其他条件均相同且适宜)，测得某植物的部分数据如图所示。已知该植物生长的适宜温度条件是25～35 ℃。请回答相关问题：‎ ‎(1)图中甲组代表　　　　 ℃下测得的结果，作出该判断的理由是____________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(2)某兴趣小组测定了25～42 ℃范围内该植物的净光合速率，发现30 ℃时净光合速率最大，则30 ℃　　　　(填“是”“不是”或“不一定是”)光合作用的最适温度，原因是__________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(3)若将培养温度由25 ℃快速提升至42 ℃时，据图分析，该植物叶肉细胞间隙CO2浓度明显　　　　(填“上升”或“下降”)，这一变化的主要原因可能是_____________________________________________________________________。‎ 解析　(1)分析图形可知，甲组比乙组的净光合速率大，应是植物生长的适宜温度，因此甲组代表25 ℃下测得的结果。(2)植物的净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率，30 ℃时净光合速率最大，可能是此时呼吸速率低，因为没有测定此温度下的呼吸速率，无法确定该植物在此温度下的实际光合速率的大小，因而无法确定此温度是否为光合作用的最适温度。(3)温度由25 ℃快速提升至42 ℃时，据图分析，该植物叶肉细胞间隙CO2浓度明显升高，原因可能是42 ℃已经不是该植物光合作用的适宜温度，故该植物的光合速率下降，对CO2的利用速率降低。‎ 答案　(1)25　此温度属于该植物适宜生长的温度，与42 ℃相比，净光合速率大　(2)不一定是　没有测定相应温度下的呼吸速率，无法确定实际光合作用速率　‎ ‎(3)上升　光合作用减弱，叶肉细胞对二氧化碳的利用速率降低 方法1　气体体积变化法——测定光合作用O2产生的体积或CO2消耗的体积 ‎[实验原理]‎ ‎(1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。‎ ‎(2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。‎ ‎(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。‎ ‎(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。‎ ‎【方法体验】‎ ‎1.(2019·山东威海模拟)下图甲为光合作用最适温度条件下，植物光合速率测定装置图，图乙中a、b为测定过程中某些生理指标相对量的变化。下列说法错误的是(　　)‎ A.图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动，再放到黑暗环境中有色液滴向左移动 B.若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件不变，则植物幼苗叶绿体产生NADPH的速率将不变 C.一定光照条件下，如果再适当升高温度，真光合速率会发生图乙中从b到a的变化，同时呼吸速率会发生从a到b的变化 D.若图乙表示甲图植物光合速率由a到b的变化，则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度 解析　图甲装置在较强光照下，植物光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物所需CO2由CO2缓冲液提供，而产生的O2会使装置中气体体积增大，因此有色液滴向右移动，如果再放到黑暗环境中，植物呼吸消耗O2而产生的CO2又被CO2缓冲液吸收，因此有色液滴向左移动。若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，虽然光照条件不变，但由于无CO2提供，暗反应不能为光反应提供ADP与NADP＋等物质，从而影响光反应的进行，产生NADPH的速率将下降。在光合作用最适温度时再升高温度，与光合作用有关的酶活性会下降，真光合速率下降，而一般情况下与细胞呼吸有关的酶的最适温度较高，此时酶活性会随温度升高而升高，因此呼吸速率会升高。光合速率由a到b变化，说明光合速率升高了，影响光合速率的因素有光照强度、CO2浓度、温度等，适当提高CO2浓度会增大光合速率。‎ 答案　B 方法2　黑白瓶法——测溶氧量的变化 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是常见题型，掌握常见的“黑白瓶”问题的测定原理，是解答此类试题的关键。具体方法如下：‎ ‎(1)“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。总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸量(强度)。‎ ‎(2)有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。‎ ‎(3)在没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。‎ ‎【方法体验】‎ ‎2.(2019·山东K12联盟)某同学研究甲湖泊中X深度生物的光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定c瓶中水内氧容量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24小时取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24小时待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是(　　)‎ A.24 h待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶 B.24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶 C.24 h待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v)mol/瓶 D.24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v)mol/瓶 解析　根据题意知，a瓶生物在黑暗条件下仅能进行有氧呼吸，24小时生物进行呼吸消耗的氧气量为(w－v)mol/瓶；b瓶生物在光照条件下，氧气的增加量为(k－w)mol/瓶，即为瓶内生物24小时进行光合作用和有氧呼吸净积累的氧气量(净光合量)，故24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量＝呼吸消耗的氧气量＋净光合量＝(w－v)＋(k－w)＝(k－v)mol/瓶，D正确。‎ 答案　D 方法3　叶圆片称重法——测定有机物的变化量 本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量测定光合速率，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。‎ ‎【方法体验】‎ ‎3.(2019·北京石景山模拟)某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制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1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，M处的实验条件是16时后将整个实验装置遮光3小时，则测得叶片叶绿体的光合速率是(单位：g·cm－2·h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.(3y－2z－x)/6 B.(3y－2z－x)/3‎ C.(2y－x－z)/6 D.(2y－x－z)/3‎ 解析　分析题意可知，10时到16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，因此其重量变化表示的是净光合作用量，则净光合速率＝净光合作用量/6＝(y－x)/6；而M处的实验条件是16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行呼吸作用，因此可以计算出呼吸速率＝(y－z)/3；因此总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6。‎ 答案　A 方法4　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。‎ ‎【方法体验】‎ ‎4.(2019·北京丰台模拟)取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为1 cm的叶圆片，将叶圆片细胞间隙中的气体排出后，平均分装到盛有等量的不同浓度NaHCO3溶液的培养皿底部，置于光温恒定且适宜的条件下(如图甲)，测得各组培养皿中叶圆片上浮至液面所用的时间(如图乙)。下列分析错误的是(　　)‎ A.A～B段随着NaHCO3溶液浓度的增加，类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大 B.C～D段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减小 C.C～D段随着NaHCO3溶液浓度的增加，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小 D.A～D段如果增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间 解析　A～B段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断缩短，说明氧气生成速率不断提高，因此类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增加，A正确；C～D段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断延长，说明氧气生成速率在降低，即光合速率减弱，因此叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱，B正确；细胞氧气的净释放就表示有机物的积累，C～D段叶圆片上浮至液面所用的时间不断延长，说明氧气释放速率在降低，即表示单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小，C正确；题中提出“装置置于光温恒定且适宜的条件下”，此时如果增加温度，会使光合速率降低，导致叶圆片上浮至液面的时间延长，D错误。‎ 答案　D 方法5　半叶法——测定光合作用有机物的产生量 本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。在测定时，叶片一半遮光，一半曝光，分别测定两半叶的干物质重量，进而计算叶片的真正光合速率、呼吸速率和净光合速率。‎ ‎【方法体验】‎ ‎5.(2019·山东泰安模拟)某研究小组采用“半叶法”对番茄叶的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)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。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：‎ ‎(1)MA表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6小时后(　　　　)＋(　　　　)－呼吸作用有机物的消耗量。‎ ‎(2)若M＝MB－MA，则M表示_________________________________________。‎ ‎(3)总光合速率的计算方法是____________________________________________。‎ ‎(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。‎ 解析　叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示6小时后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6小时干物质的生成量(B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算总光合速率，即M值除以时间再除以面积。‎ 答案　(1)叶片初始质量　光合作用有机物的总产量 ‎(2)B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量 ‎(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)‎ ‎(4)‎ 将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率。‎ 方法6　红外线CO2传感器——测量CO2浓度的变化 由于CO2对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红外线的降低量之间有一定的线性关系，因此CO2含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上，常用红外线CO2传感器来测量CO2浓度的变化。‎ ‎【方法体验】‎ ‎6.(2019·山东菏泽模拟)为测定光合作用速率，将一植物幼苗放入大锥形瓶中，瓶中安放一个CO2传感器来监测不同条件下瓶中CO2浓度的变化，如图1所示。相同温度下，在一段时间内测得结果绘制成曲线，如图2所示。‎ 请据图回答：‎ ‎(1)在60 min至120 min时间段内，叶肉细胞光合作用强度的变化趋势为　　　　，理由是___________________________________________________________。‎ ‎(2)在60 min至120 min时间段，瓶内CO2浓度下降的原因是_________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ 此时间段该植物光合速率为　　　　ppm/min。‎ 解析　(1)在60 min至120 min时间段内，叶肉细胞光合作用强度的变化趋势为逐渐降低，理由是CO2的浓度逐渐降低。‎ ‎(2)在60 min至120 min时间段，瓶内CO2浓度下降的原因是：植物的光合作用强度大于呼吸作用强度，CO2不断减少。用瓶中安放的CO2传感器来监测瓶中CO2浓度，60 min内的变化是1 500－500＝1 000(ppm)。该数值是60 min内净光合作用消耗的CO2量。在0 min至60 min时间段，瓶内CO2浓度上升的原因是：植物在黑暗条件下只进行呼吸作用，60 min内植物呼吸释放CO2量是1 500－1 000＝500(ppm)。所以，此时间段该植物光合速率为(1 000＋500)/60＝25(ppm/min)。‎ 答案　(1)逐渐降低　CO2的浓度逐渐降低 ‎(2)植物光合作用强度大于呼吸作用强度　25‎ 亮剑高考4　光合作用与细胞呼吸的关系 ‎(时间：15分钟)‎ ‎[规律方法]‎ ‎(1)相关实验设计试题的解题策略：首先，要明确定性验证光合作用和呼吸作用产生或释放的气体、定量测定光合作用和呼吸作用强度、酸碱指示剂法、叶片沉浮法等。其次，要仔细审题，确定试题类型。再次，要了解相关方法容易产生的误区及原因。最后，多练习同类试题，开拓思路，掌握解题规律，提高解题能力。‎ ‎(2)对于相关计算题的解题程序可归纳如下：确定是净光合作用量还是总光合作用量→列方程求出第三个量→根据需要求出其他物质的量→根据需要求出有关物质的质量或体积。要明确：①光下直接测得的数值都是净光合作用量(净产量)，②不进行光合作用时可直接测出呼吸作用量，③上述三个变量的关系式：净光合作用量＝总光合作用量－呼吸作用量。‎ ‎[方法体验]‎ ‎1.下图甲表示某植物在恒温30 ℃时光合速率与光照强度的关系，图乙是某同学探究“影响植物光合速率的因素”的实验装置图。请回答：‎ ‎(1)已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到25 ℃，图甲曲线中X点将向　　　　移动，Y点将向　　　　移动。‎ ‎(2)利用图乙装置来探究“影响植物光合速率的因素”实验中，若在灯与广口瓶之间放一隔热装置(假设对透光性无影响)，这时我们可用这个装置来探究光照强度与光合速率的关系。　　　　是自变量，可以通过改变广口瓶与灯的　　　　来改变这一自变量，也可通过变换灯管的功率来改变。‎ ‎(3)据研究发现，当土壤干旱时，植物根细胞会迅速合成某种化学物质X。有人推测根部合成的X运输到叶片，能调节气孔的开闭。他们做了如下实验：从该植株上剪取大小和生理状态一致的3片叶，分别将叶柄下部浸在不同浓度X 的培养液中，以分析叶片中X浓度与气孔开放程度之间的关系。一段时间后，可以测得有关数据。(注：气孔导度越大，气孔开启程度越大。)‎ ‎①以上方案有不完善的地方，请指出来并加以改正：________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎②方案完善后，测得有关数据，得到下表的结果。‎ ‎　　　　　分组 测量指标　　　‎ 培养液中的X的浓度/(mol·m－3)‎ ‎5×10－5‎ ‎5×10－4‎ ‎5×10－3‎ 叶片中X的浓度/(mol·g－1)(鲜重)‎ ‎2.47‎ ‎2.97‎ ‎9.28‎ 叶片中的气孔导度/(mol·m－2·a－1)‎ ‎0.54‎ ‎0.43‎ ‎0.27‎ 由此可以推测，随着培养液中X浓度的增大，植物光合作用强度　　　　，原因是___________________________________________________________________。‎ 解析　(1) 图甲是依据在恒温30 ℃条件下测得的数据绘制而成的曲线。X点对应的光照强度为零，表示细胞呼吸速率；Y点对应的O2释放量为零，而O2释放量表示净光合速率，说明此时(实际)光合速率＝呼吸速率。已知植物的光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。若将温度从30 ℃降低到25 ℃时，则光合作用增强，细胞呼吸减弱，因此X点将向下移动，Y点将向左移动。‎ ‎(2)该实验的目的是探究光照强度与光合速率的关系，因此光照强度是自变量，光照强度的大小可以通过改变广口瓶与灯的距离或变换灯管的功率来加以控制。‎ ‎(3)①a.为了能排除偶然性因素对实验结果的影响，实验设计应遵循重复性原则，而此实验每组只有一片叶，即样本数量太少，不排除偶然性因素对实验结果的影响；正确的做法是：应“取大小和生理状态一致的叶片若干，平均分为三组”。‎ ‎ b.此实验的目的是研究叶片中物质X的浓度与气孔开放程度之间的关系，自变量是物质X的浓度；依据实验设计应遵循的对照原则可知：实验步骤中的“将叶柄下部浸在不同浓度X的培养液中”均为实验组，由于缺乏空白对照，不能科学地得出“与物质X有关的实验结论”，因此应增加一个“将叶片的叶柄下部浸在不含X的培养液中”的对照组。‎ ‎②表中信息显示：随着培养液中X浓度的增大，叶片中的气孔导度逐渐减小，说明气孔关闭程度逐渐增大，植物对CO2的吸收减少，导致植物光合作用强度降低。‎ 答案　(1)下　左　(2)光照强度　距离　(3)①a.样本量太少。应“‎ 取大小和生理状态一致的叶片若干，平均分为三组”；b.缺乏空白对照。应增加一个对照组，即将叶片的叶柄下部浸在不含X的培养液中　②降低　随着培养液中X浓度的增大，气孔关闭程度逐渐增大，CO2吸收减少 ‎2.图1表示某植物所在密闭大棚内夏季一昼夜CO2浓度的变化(假定呼吸速率不变)，图2表示该植物在适宜温度时光照强度分别为a、b、c、d时单位时间内气体的变化情况。回答下列问题：‎ ‎(1)图1中甲到乙段大棚内CO2浓度增长速率减慢的原因是___________________‎ ‎_____________________________________________________________________，‎ 甲、乙、丙、丁四点中光合速率等于呼吸速率的点是　　　　　　　　，对应图2中的　　　　(填“a”“b”“c”或“d”)。‎ ‎(2)图1中植物体内有机物含量最多的是　　　　点。该植物　　　　(填“能”或“不能”)积累有机物，原因是____________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(3)该植物细胞吸收18O2，最先出现放射性的物质是_________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ 解析　(1)图1中甲到乙段处于零时到清晨，光照强度逐渐增强，光合速率增大，CO2释放减少，故大棚内CO2浓度增长速率减慢；甲、乙、丙、丁四点中乙、丙两点CO2浓度分别达到最高值和最低值，说明光合速率等于呼吸速率，图2中c点时植物CO2释放量等于O2产生总量，说明光合速率等于呼吸速率。‎ ‎(2)图1中丙点时CO2浓度降到最低，说明植物体内有机物含量最多。丁点时CO2浓度低于甲点，说明经过一昼夜，该植物吸收了CO2，能积累有机物。 ‎ ‎(3)该植物细胞吸收的18O2，首先参与有氧呼吸第三阶段，与[H]结合生成含放射性的水。‎ 答案　(1)甲到乙段，光照强度逐渐增强，光合速率增大，CO2释放减少，故大棚内CO2浓度增长速率减慢　乙和丙　c　(2)丙　能　丁点CO2浓度小于甲点　‎ ‎(3)水 ‎3.下图甲曲线表示在温度为25 ℃(该温度是该作物光合作用的最适温度，而呼吸作用的最适温度为30 ℃)，水分和无机盐均适宜的条件下，温室内光照强度与作物光合速率的关系，图乙是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置。试回答下列问题：‎ ‎(1)图甲曲线中，当光照强度为A时，叶肉细胞中产生ATP的细胞器有　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2)当E＞C时，可采取　　　　措施，保证作物的最大光合速率。若遇阴天，温室需补光，选用　　　　光最有效。当E＝B时，若往温室内充入14CO2，则14C的转移途径是　　　　(用“→”表示)。‎ ‎(3)在其他条件不变的情况下，将温度调节到30 ℃，图甲曲线中a点和A点的移动方向分别是_________________________________________________________。‎ ‎(4)图乙装置可用来探究光照强度对光合速率的影响，若实验中每隔5 min改变一次试管与玻璃柱之间的距离，随着距离的增加，气泡产生速率下降，产生这一结果的原因是①_________________________________________________________；‎ ‎②___________________________________________________________________。‎ 解析　(1)根据题图分析可知，当光照强度为A时，植物的叶肉细胞可以同时进行光合作用和呼吸作用，因此可以产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体。‎ ‎(2)当光照强度大于C时，光照强度过强，光合速率开始下降，所以可采取遮光措施，以保证作物的最大光合速率。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此若遇阴天，温室需补光，选用红光或蓝紫光最有效。当光照强度为B时，光合速率达到最大值，此时加入的14CO2参与光合作用暗反应过程，先参与二氧化碳的固定生成三碳化合物，再还原生成五碳化合物和有机物，因此14C的转移途径是14CO214C314C5(14CH2O)。‎ ‎(3)已知作物光合作用的最适温度为25 ℃， 而呼吸作用的最适温度为30 ℃；a点表示呼吸速率，A点表示光合速率等于呼吸速率。将温度由实验时控制的25 ℃调节到30 ℃，则呼吸速率上升，所以a 点向下移动；光合速率减弱，在除光照强度外其他条件不变的情况下，要使其仍然等于呼吸速率，需增大光照强度以使光合作用强度增强，所以A点向右移动。‎ ‎(4)图乙装置可通过更换灯泡的功率或者改变试管与光源之间的距离来改变光照强度，以探究光照强度对光合速率的影响，实验中每隔5 min改变一次试管与玻璃柱之间的距离，随着距离的加大，①光照强度减弱，使得装置内植物的光合作用光反应减弱，产生的O2减少，所以气泡产生速率下降；②随着时间的延长，水中CO2的含量逐渐下降，使得装置内植物的光合作用减弱，光合作用产生的O2减少，气泡产生速率下降。‎ 答案　(1)线粒体和叶绿体　(2)遮光(遮阴)　红或蓝紫 ‎14CO214C314C5(14CH2O)‎ ‎(3)a点向下移动，A点向右移动　(4)①光照强度减弱，光合作用产生的O2减少　‎ ‎②水中CO2的含量逐渐下降，光合作用产生的O2减少 ‎4.研究人员以当地经济效益较好的a、b两种农作物为实验材料，在相同且适宜的二氧化碳浓度、温度等条件下，测得光合速率与光照强度的关系，并绘制曲线如图。‎ ‎(1)当光照强度为2 klx时，a农作物1小时固定二氧化碳的量为　　　　mg。‎ ‎(2)在上述实验条件下，每天提供12小时4 klx的光照，则种植农作物　　　　(填“a”或“b”)收获的产品较多，原因是______________________________________。‎ ‎(3)综合分析曲线图，农作物　　　　(填“a”或“b”)为阳生植物。要使大田的经济效益达到最大，可将a、b两种农作物套种(混合种植)，能提高　　　　利用率。‎ 解析　(1)当光照强度为2 klx时，a农作物呼吸速率为9 mgCO2/h，净光合速率为0，则其1 h固定二氧化碳的量为9 mg。‎ ‎(2)每天提供12 h 4 klx的光照，a植物和b植物的净光合速率相同，由于a植物的呼吸速率大于b植物的呼吸速率，故24 h内a植物的积累的有机物小于b植物积累的有机物，因此种植农作物b 收获的产品较多，原因是净光合速率相同的情况下，b农作物呼吸消耗的有机物少。‎ ‎(3)b植物的光饱和点比a植物的光饱和点低，故农作物a为阳生植物；将a、b两种农作物套种可提高光能的利用率。‎ 答案　(1)9　(2)b　净光合速率相同的情况下，b农作物呼吸消耗的有机物少　(3)a　光能 亮剑高考5　“液滴移动法”测定呼吸与光合速率 ‎(时间：15分钟)‎ ‎[规律方法]‎ ‎“液滴移动法”测定细胞呼吸速率与光合速率 ‎[方法体验]‎ ‎1.(2019·石家庄二中调研)利用如图所示装置可探究某绿色植物的生理作用。假如该植物光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖，且不能进行产生乳酸的无氧呼吸(忽略装置内其他微生物的干扰)。下列相关叙述，正确的是(　　)‎ A.若要验证该植物在光下释放氧气，应将装置二和三分别放在黑暗和光照条件下 B.若要验证CO2是植物进行光合作用的必需原料，应选择装置一和装置三 C.光照条件下，装置一、三中红色液滴移动的距离分别表示O2吸收量和O2生成量 D.黑暗条件下，若装置一、二中的红色液滴均不移动，则该植物只进行有氧呼吸 解析　装置一内无CO2，而装置三内有CO2且CO2浓度在一段时间内保持不变，故这两套装置适用于验证CO2‎ 是植物进行光合作用的必需原料；黑暗条件下，若装置一、二中的红色液滴均不移动，则该植物既不进行有氧呼吸也不进行无氧呼吸。‎ 答案　B ‎2.如图是探究某绿色植物光合速率的实验装置图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的CO2浓度。将该装置放在20 ℃、一定光照条件下。实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，毛细管内的有色液滴在A处。30 min后，针筒的读数需要调至0.6 mL，才能使有色液滴仍维持在A处。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.若以O2释放量代表光合速率，该植物的净光合速率为1.2 mL/h B.上述装置测得的数值较植物的实际光合速率数值偏小 C.若在该植物叶片上涂一层凡士林，光合速率不会受影响 D.要在黑暗情况下测定O2吸收量，应该将碳酸氢钠溶液换成清水 解析　由于装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的CO2浓度，因此装置中气体的增加量代表净光合速率，即净光合速率＝(0.6－0.2)/0.5＝0.8(mL/h)，A错误；由于植物进行光合作用的同时进行细胞呼吸，装置中气体增加量实际上是植物光合作用释放的O2量与细胞呼吸作用消耗的O2量的差值，因此所测数值代表净光合速率，它比实际光合速率小，B正确；若在植物叶片上涂一层凡士林，将会影响叶片对CO2的吸收，影响暗反应的顺利进行，进而会导致光合速率下降，C错误；植物细胞呼吸消耗O2、产生CO2，若要测得O2吸收量，应该排除CO2的影响，一般将碳酸氢钠溶液换成氢氧化钠溶液，D错误。‎ 答案　B ‎3.(2019·山东潍坊一模)某生物兴趣小组用如图所示的装置和实验材料探究酵母菌细胞呼吸的方式。下列对实验的分析，不合理的是(　　)‎ A.甲、乙两组的自变量是氧气的有无，该实验可以证明酵母菌是兼性厌氧型生物 B.甲、乙两组温度应相同且适宜，a瓶中加入NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2‎ C.相同时间内c、e瓶的混浊度一致，且c瓶先于e瓶变混浊表明该实验成功 D.进入c、e瓶的物质用溴麝香草酚蓝水溶液检测，可观察到溶液由蓝变绿再变黄 解析　甲、乙两组的自变量是氧气的有无，甲装置酵母菌进行有氧呼吸，乙装置酵母菌进行无氧呼吸，因此该实验可以证明酵母菌是兼性厌氧型生物，A项不符合题意；甲组a瓶中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，避免对实验结果的干扰，有氧呼吸和无氧呼吸都需要酶的催化，所以甲、乙两组需要相同且适宜的温度，B项不符合题意；由于有氧呼吸产生的CO2多于无氧呼吸，相同时间内c瓶的混浊度大于e瓶，且c瓶先于e瓶变混浊，表明实验成功，C项符合题意；进入c、e瓶中的CO2用溴麝香草酚蓝水溶液检测，可观察到溶液由蓝变绿再变黄，D项不符合题意。‎ 答案　C ‎4.回答与红细胞相关的问题：‎ Ⅰ.(1)实验室制备纯净的细胞膜往往选择哺乳动物或人体成熟的红细胞，其原因是_____________________________________________________________________。‎ ‎(2)在人体成熟的红细胞、蛙的红细胞和鸡的红细胞中均能进行的是　　　　(填数字)。‎ ‎①转录和翻译　②DNA的复制　③ATP的合成　④着丝点的分裂 ‎(3)人体内成熟红细胞的平均寿命约为80～120 d，红细胞的正常死亡　　　　(填“属于”或“不属于”)细胞凋亡。‎ Ⅱ.有人利用人体成熟的红细胞和肌肉细胞按下面甲、乙两个密闭装置进行实验：‎ ‎(4)实验开始时，夹子A关闭，两装置中的红色液滴在刻度0处，5 min后，发现甲装置中的红色液滴不移动，乙装置中的红色液滴向左移动，原因是__________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(5)从第6 min开始，同时打开两装置中的夹子A，向里面通入等量的氧气，20 min后，发现甲装置中的红色液滴向右移动了X1，装NaOH的小烧杯增重了Y1，乙装置中的红色液滴向右移动了X2，装NaOH的小烧杯增重了Y2。结果发现X1大于X2，Y1小于Y2，从分子代谢水平上看，造成这种差异的主要原因是________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ 解析　Ⅰ.(1)哺乳动物或人体成熟的红细胞不含细胞核及众多的细胞器，便于制备纯净的细胞膜。(2)蛙的红细胞可进行无丝分裂，进行①②③④过程；鸡的红细胞不能分裂，不存在②④过程，但存在①③过程；人体成熟的红细胞是高度分化的细胞，不能进行细胞分裂，也不能进行遗传信息的表达，仅能进行无氧呼吸，合成ATP。故三者均能进行的是③。(3)在成熟的生物体内，细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除，是通过细胞凋亡实现的。‎ Ⅱ.(4)肌肉细胞吸收了容器中的氧气，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收，所以乙装置中气体体积减小，红色液滴向左移动；而红细胞不能进行有氧呼吸，只可进行产生乳酸的无氧呼吸，液滴不移动。(5)向装置里面通入等量的氧气，由于红细胞不能吸收氧气，肌肉细胞可以吸收氧气进行有氧呼吸，所以X1大于X2；肌肉细胞进行有氧呼吸释放二氧化碳，所以肌肉细胞装置中氢氧化钠吸收的二氧化碳量多，重量增加，而红细胞无氧呼吸不能产生二氧化碳，所以Y1小于Y2。从分子代谢水平上看，红细胞不能进行有氧呼吸是造成这种差异的主要原因。‎ 答案　Ⅰ.(1)哺乳动物或人体成熟的红细胞不含细胞核及众多的细胞器　(2)③　(3)属于 Ⅱ.(4)肌肉细胞吸收了容器中的氧气，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收 ‎(5)红细胞不能进行有氧呼吸(或“红细胞进行无氧呼吸”)‎ 亮剑高考6　光合作用与细胞呼吸曲线解读及“点”的移动规律 ‎(时间：15分钟)‎ ‎[规律方法]‎ ‎1.“补偿点”“饱和点”的移动规律 ‎2.光合速率与呼吸速率的关系曲线解读 ‎[方法体验]‎ ‎1.如图表示某种植物在最适温度和最适CO2浓度条件下，光合作用合成量随着光照强度的变化曲线，若在B点时改变某种条件，结果发生了如曲线b的变化，则改变的环境因素可能是(　　)‎ A.适当提高温度 B.适当增大光照强度 C.适当增加CO2浓度 D.适当增加水的供应量 解析　由题干可知，曲线是在最适温度下得到的，若提高温度，酶的活性会降低而使光合作用合成量减少，A错误；B点之后光照强度已不再是限制光合作用的主要因素，光照强度增加，光合作用合成量不会增大，B错误；由题干可知，曲线是在最适CO2浓度条件下得到的，因此适当增加CO2浓度不能提高光合作用合成量，C错误；水是光合作用光反应的原料，适当增加水的供应量会使光合速率明显上升，D正确。‎ 答案　D ‎2.将大小相似、生长旺盛的正常绿叶烟草幼苗和黄叶突变体烟草幼苗培养在温度和CO2浓度恒定的温室中，光照强度对二者净光合作用速率的影响如图所示。下列分析错误的是(　　)‎ A.若增大环境中CO2浓度，C点可能向右移动 B.A点时叶肉细胞光合作用速率等于呼吸作用速率 C.C点之前影响正常烟草光合作用的主要因素是光照强度 D.光补偿点A小于B的主要原因是黄叶突变体的呼吸速率低 解析　本题主要考查光合作用和细胞呼吸的影响因素，考查获取信息的能力和理解能力。C点时，可能光反应已基本饱和，或暗反应已基本饱和，或光、暗反应都已基本饱和，增大环境中CO2浓度，光饱和点基本不变。若C点时光反应或暗反应均未达到饱和，增大CO2浓度，植物固定CO2形成的C3增多，将消耗更多的ATP和还原氢，光反应加快，光合作用速率加快，光饱和点增大，C点右移，A正确；A点时，植物光合作用速率等于呼吸作用速率，叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率，B错误；在达到光饱和之前，烟草光合作用的主要影响因素是光照强度，C正确；光补偿点时，植物光合速率等于呼吸速率，光补偿点A小于B的主要原因是黄叶突变体的呼吸速率低，D正确。‎ 答案　B ‎3.光补偿点是指植物在一定光强范围内，光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物在一定光强范围内，光合速率达到最大时所需要的最小光照强度。已知植物体内呼吸酶的最适温度为35 ℃。下表为25 ℃和相同CO2浓度等条件下三种植物幼苗的生理指标。请回答：‎ 物种甲 物种乙 物种丙 光补偿点/(μmol·m－2·s－1)‎ ‎130‎ ‎64‎ ‎35‎ 光饱和点/(μmol·m－2·s－1)‎ ‎1 325‎ ‎1 145‎ ‎840‎ ‎(1)在光照强度为130 (μmol·m－2·s－1)条件下，物种甲幼苗叶片产生O2的速率　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)利用O2的速率，作出此判断的理由是________‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(2)在光照强度为64 (μmol·m－2·s－1)条件下，给物种乙的幼苗提供18O2、HO和C16O2，一段时间后检测发现幼苗体内出现了含18O的葡萄糖。上述过程中，叶绿体内[H]的作用是　　　　，18O2中氧原子转移到葡萄糖中的途径与生理过程为　　　　　　　　　　　　(请用文字叙述)。‎ ‎(3)据表分析，在光照强度保持35 μmol·m－2·s－1和其他条件不变的情况下，温度由25 ℃升高为30 ℃的过程中，物种丙幼苗的光补偿点逐渐增大而光饱和点逐渐降低。对上述现象合理的解释是___________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ 解析　本题考查光合作用和呼吸作用过程及影响因素，主要考查理解能力和综合运用的能力。(1)光照强度在130 (μmol·m－2·s－1)条件，物种甲光合速率与呼吸速率相等，但是幼苗的所有细胞都通过细胞呼吸消耗O2，只有叶肉细胞等含叶绿体的细胞通过光合作用产生O2，故幼苗叶片细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度，叶片产生O2的速率大于利用O2的速率。(2)叶绿体内[H]在光反应过程产生，可将C3还原，生成葡萄糖和C5等物质。18O2中氧原子要转移到葡萄糖中，需要经过有氧呼吸和光合作用过程。通过有氧呼吸第三阶段，18O2与[H]结合产生HO；在有氧呼吸第二阶段，HO与丙酮酸反应产生C18O2，C18O2通过光合作用的暗反应合成含有18O的葡萄糖。(3)光饱和点降低说明光合作用强度减弱，温度升高使光合作用酶活性降低；据题干信息可知，温度由25 ℃升高为30 ℃的过程中，呼吸酶的活性升高，从而使细胞呼吸加快。‎ 答案　(1)大于　幼苗的所有细胞都通过细胞呼吸消耗O2，而只有叶肉细胞等含叶绿体的细胞通过光合作用产生O2‎ ‎，故幼苗叶片细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度(其他合理答案即可)‎ ‎(2)将C3还原，生成葡萄糖和C5等物质　通过有氧呼吸第三阶段，18O2与[H]结合产生HO；在有氧呼吸第二阶段，HO与丙酮酸反应产生C18O2；C18O2通过光合作用的暗反应合成含有18O的葡萄糖(其他合理答案即可)‎ ‎(3)温度升高，呼吸酶的活性升高而光合作用酶活性降低，从而使细胞呼吸加快、光合作用减慢(其他合理答案即可)‎ ‎4.为提升观光温室大棚中植物的产量，科研人员对水培植物A进行了以下实验：‎ 将植物A置于不同浓度的NaCl培养液中培养，分别测得叶片的气孔开张度(注：气孔开张程度)和叶绿素a/叶绿素b比值，实验结果如下图所示。请据图分析、回答：‎ ‎(1)气孔开张度下降会直接影响叶肉细胞中　　　　的生成。‎ ‎(2)叶绿体中的基粒由类囊体堆叠而成，有利于光合作用进行。该结构特点的生理意义是________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(3)查阅资料可知：叶绿体a/叶绿体b比值反映了叶绿体中类囊体及其膜结构的稳定性，且呈正相关。据此理论依据分析，该实验增加NaCl浓度后，叶绿素a/叶绿素b比值的明显下降将直接影响植物A光合作用的　　　　过程。‎ ‎(4)当NaCl浓度大于200 mmol/L时，植物A的光合作用强度进一步下降的原因是 ‎_____________________________________________________________________。‎ 答案　(1)三碳化合物 ‎(2)增大与光反应有关的酶和色素的分布面积，有利于水的光解和ATP的形成 ‎(3)光反应 ‎(4)当NaCl浓度大于200 mmol/L时，气孔开张度下降，从外界获取CO2减少，影响暗反应；叶绿体基粒结构稳定性下降，影响光反应，使有机物合成下降。‎