Teaching Prcess
2.課堂教 學(xué)內(nèi)容
一.細胞呼吸與光合作用的綜合分析
例1（2022，原創(chuàng)）下圖是發(fā)生在動植物體內(nèi)的部分生理過程示意圖，相關(guān)敘述錯誤的是（ ）
A.消耗ATP的生理過程有③⑤⑧B.消耗【H】的生理過程有③④⑦C.產(chǎn)生和消耗等量葡萄糖，過程①生成的ATP數(shù)量多于過程④D.只發(fā)生在動物細胞內(nèi)的生理過程有⑤⑦⑧⑨
(1)光合作用和細胞呼吸中各種元素的去向
2.光合作用與細胞呼吸物質(zhì)及能量轉(zhuǎn)化
例2.下圖表示植物葉肉細胞光合作用和細胞呼吸過程中氫元素的轉(zhuǎn)移途徑，下列相關(guān)敘述不正確的是（ ）A.過程①④在生物膜上進行B.光合作用的原料H2O中的氧可以依次經(jīng)過①②③④轉(zhuǎn)移到細胞呼吸的產(chǎn)物H2O中C.植物體光補償點時，葉肉細胞內(nèi)的過程③④中合成的ATP少于過程①合成的ATPD.過程①②③④都有能量的轉(zhuǎn)化
例3：(2016年浙江卷，30題，節(jié)選)給某植物提供C18O2和H2O，釋放的氧氣中含有18O。氧氣中含有18O是由于__________________________________，H218O又作為原料參與了光合作用之故。
C18O2中的部分氧轉(zhuǎn)移到H218O中
例4.（2021CY周測）下圖表示水稻一個成熟葉肉細胞代謝的某些過程(圖中數(shù)字代表物質(zhì)， a、b代表細胞器)。下列有關(guān)分析和判斷中，錯誤的是(　　)
A.有a的細胞一定有b，而有b的細胞卻不一定有aB.如果用18O標記圖中的①，則可能會出現(xiàn)少量的具有 放射性的④C.在b內(nèi)膜上分布有ATP合成酶，而在a的基質(zhì)中沒有ATP合成酶
D.此類細胞可作為觀察DNA和RNA在細胞中的分布的實驗材料
(2)光合作用和細胞呼吸中ATP的來源及去路分析
(3)光合作用和細胞呼吸中[H]的來源和去路分析
(4)光合作用和有氧呼吸的能量聯(lián)系
例5.（2017，浙江節(jié)選）下圖為某植物葉肉細胞中有關(guān)甲、乙兩種細胞器的部分物質(zhì)及能量代謝途徑示意圖（NADPH指[H]），請回答下列問題：
（4)乙產(chǎn)生的ATP被甲利用時，可參與的代謝過程包括______(填序號)。①C3的還原 ②內(nèi)外物質(zhì)運輸 ③H2O裂解釋放O2 ④酶的合成
（1）光合作用強度：是光合作用反應(yīng)強弱的指標。一般用植物在單位時間內(nèi)單位面積通過光合作用制造糖類的量（即光合作用速率，是化學(xué)中的一種反應(yīng)速率）來衡量。
二.光合作用與細胞呼吸的綜合應(yīng)用題
（2）光合作用速率：①表示方法：以單位時間內(nèi)單位面積光合作用固定（消耗）CO2量、O2量、制造有機物量來衡量。②測定方法：植物進行光合作用的同時，還進行呼吸作用，因此直接測定（真正）光合作用速率是很困難的，而我們只能測定凈光合速率。所以可以推導(dǎo)出：真正的光合作用速率 = 凈光合作用速率 + 呼吸作用速率。
(3)植物“三率”間的內(nèi)在關(guān)系 ①呼吸速率：植物非綠色組織(如蘋果果肉細胞)或綠色組織在黑暗條件下測得的值——單位時間內(nèi)一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量。 ②凈光合速率：植物綠色組織在有光條件下測得的值——單位時間內(nèi)一定量葉面積所吸收的CO2量或釋放的O2量。 ③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。
④三種速率的表示方法：（對象：植株、葉片、細胞）
(1)當凈光合速率＞0時，植物因積累有機物而生長。(2)當凈光合速率＝0時，植物不能生長。(3)當凈光合速率＜0時，植物不能生長，長時間處于此種狀態(tài)，植物將死亡。
2.光合速率與植物生長
①當光照強度為0時，若CO2吸收值為負值，該值絕對值代表呼吸速率，該曲線代表凈光合速率；②當光照強度為0時，若CO2吸收值為0，該曲線代表真正光合速率。
例6.(2020·合肥二模)對某植物在不同環(huán)境條件下O2的吸收量和釋放量進行測定，結(jié)果如下表，下列對結(jié)果的分析不正確的是（ ）
A.在5 klx光照條件下5 h，10 ℃時光合作用產(chǎn)生的O2總量比20 ℃時多2.5 mgB.在20 ℃時，分別用10 klx和5 klx光照10 h，黑暗14 h，O2增加量前者比后者多30 mgC.在10 ℃、10 klx光照4.8 h后，轉(zhuǎn)入20 ℃黑暗環(huán)境19.2 h，O2變化量為0D.該實驗的自變量是光照強度、溫度和光照時間，CO2濃度等屬于無關(guān)變量
【（3+0.5）-（2+1）】x 5
（5x10-1x14）-（2x10-1x14）
（4x4.8）-（1x19.2）
例7.甲表示水稻的葉肉細胞在光照強度分別為a、b、c、d時，單位時間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的變化。圖乙表示藍藻光合速率與光照強度的關(guān)系，下列說法正確的是（ ）
A.圖甲中，光照強度為b時，光合速率等于呼吸速率B.圖甲中，光照強度為d時，單位時間內(nèi)細胞從周圍吸收2個單位的CO2C.圖乙中，當光照強度為x時，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.圖乙中，限制e、f、g點光合作用速率的因素主要是光照強度
CO2(或光)補償點（B）和飽和點（C）的移動方向：一般有左移、右移之分
3.光合作用與細胞呼吸的“關(guān)鍵點”移動
(1)曲線中補償點和飽和點的移動規(guī)律
①呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點B應(yīng)右移，反之左移。②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B應(yīng)右移，反之左移。
③陰生植物與陽生植物相比，CO2(或光)補償點（B）和飽和點(C)都應(yīng)向左移動。
在外界條件的影響下，通過分析光合速率和呼吸速率的變化，進而對曲線上某一點的縱、橫坐標進行具體分析，確定橫坐標左移或右移，縱坐標上移或下移，最后得到該點的移動方向。
(2)曲線上其他點(補償點之外的點)的移動方向
呼吸速率不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時，曲線上的A點不動，其他點(D)向 移動，反之向右上方移動。
對曲線上某一點的縱、橫坐標進行具體分析
例8.已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，如圖表示30 ℃時光合作用與光照強度的關(guān)系。若溫度降到25℃(原光照強度和二氧化碳濃度不變)，理論上圖中相應(yīng)點a、b、d的移動方向分別是（ ）A.下移、右移、上移 B.下移、左移、下移C.上移、左移、上移 D.上移、右移、上移
4.自然環(huán)境及密閉容器中植物光合作用曲線及分析
細胞呼吸產(chǎn)生CO2，曲線上升
出現(xiàn)光照且逐漸增強，此時光合速率小于呼吸速率
CO2釋放速率減小，曲線上升緩慢
CO2釋放量達到最大（C點）
光照增強且光合速率大于呼吸速率
植物吸收CO2，曲線下降
中午光照逐漸增強，溫度升高，氣孔部分關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足
光合速率仍大于呼吸速率，曲線下降緩慢
氣孔打開，CO2吸收速率增加（光合速率大于呼吸速率）
裝置中CO2含量最?。℅點）
光照逐漸減弱，光合速率大于呼吸速率
光照進一步減弱，光合速率小于呼吸速率
凈光合速率大于0，即c-g（不含c、g點）
曲線下降時，即C-G（不含C、G點）
計算：P -( M + N )是否大于0
比較I點時CO2濃度是否比A點時低
光照培養(yǎng)階段，密閉裝置中CO2濃度變化量應(yīng)為光合作用強度與呼吸作用強度間的“差值”，切不可僅答成“光合作用消耗”導(dǎo)致裝置中CO2濃度下降。
例9.如圖是大棚番茄在24小時測得CO2含量和CO2吸收速率的變化曲線圖，下列有關(guān)敘述錯誤的是( )A.a點CO2釋放量減少可能是由溫度降低　導(dǎo)致細胞呼吸強度減弱B.番茄通過光合作用合成有機物的時間是　c～e段C.由P點條件變?yōu)閐點，C5生成減少D.植物干重最大的時刻是e點
(1)“密閉裝置法”測定光合速率與呼吸速率 ①測定裝置(也叫“黑白瓶法”）
5.“四法”突破光合速率與呼吸速率的綜合應(yīng)用問題
A.裝置中溶液的作用：甲裝置中NaHCO3溶液（或CO2緩沖液）可為光合作用提供CO2，乙裝置中NaOH溶液可吸收容器中的CO2。
B.測定原理： a.甲乙兩裝置中液滴的移動均是由O2含量的變化引起的。 b.甲裝置單位時間內(nèi)紅色液滴向右移動的距離為植物O2的釋放速率，可代表凈光合速率（若液滴向左移動，則為負值） c.乙裝置單位時間內(nèi)紅色液滴移動的距離為植物O2的吸收速率，可代表呼吸速率。
對照試驗：為防止氣壓、溫度等因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照試驗，即使用死亡的綠色植物分別進行上述實驗，若液滴移動，則需要對實驗結(jié)果進行校正。
C.測定方法： a.將甲裝置置于光照下一定時間，記錄紅色液滴向右移動的相對距離（m），計作凈光合速率。 b.將乙裝置置于黑暗中一定時間，記錄紅色液滴向左移動的相對距離（n），計作呼吸速率。 c.真正光合速率 = 凈光合速率 + 呼吸速率 = m + n
“黑白瓶”中有關(guān)光合作用與細胞呼吸的計算方法“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。
(1)“密閉裝置法”測定光合速率與呼吸速率 測定裝置(也叫“黑白瓶法”）
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。 在適宜光照下照射6 h后，在A（黑瓶）、B（白瓶）的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合作用強度M，M＝MB－MA，單位是mg/(dm2·h)，M表示B葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機物總量。
例10.（2019全國2卷，31,11分）回答下列與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的問題。（1）在森林生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者的能量來自于 ，生產(chǎn)者的能量可以直接流向 （答出2點即可）
（2）通常，對于一個水生生態(tài)系統(tǒng)來說，可根據(jù)水體中含氧量的變化計算出生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量（生產(chǎn)者所制造的有機物總量）。若要測定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量，可在該水生生態(tài)系統(tǒng)中的某一水深處取水樣，將水樣分成三等份，一份直接測定O2含量（A）；另兩份分別裝入不透光（甲）和透光（乙）的兩個玻璃瓶中，密閉后放回取樣處，若干小時后測定甲瓶中的O2含量（B）和乙瓶中的O2含量（C）。據(jù)此回答下列問題。在甲、乙瓶中生產(chǎn)者呼吸作用相同且瓶中只有生產(chǎn)者的條件下，本實驗中C與A的差值表示這段時間內(nèi) ；C與B的差值表示這段時間內(nèi) ； A與B的差值表示這段時間內(nèi) 。
生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量
生產(chǎn)者光合作用的總放氧量
生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量
例11.（2020湖南第一次聯(lián)考）某同學(xué)欲測定植物葉片葉綠體的光合作用速率，作如圖所示實驗.在葉柄基部作環(huán)剝處理（僅限制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，測得葉片的光合作用速率=（3y-2z-x）/6g?cm-2h-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（　?。?br/>10時葉圓片X（干重x克）
下午4時葉圓片Y（干重y克）
測得葉片的光合作用速率=（3y-2z-x）/6g?cm-2h-1則M處的實驗條件是（　　）
A. 下午4時后將整個實驗裝置遮光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1小時D. 晚上8時后在無光下放置3小時
（2）“半葉法”測光合作用有機物的生產(chǎn)量例如：某研究小組采用“半葉法”對番茄葉片的光合作用強度進行測定，如圖所示?！鞍肴~法”的原理是將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當?shù)姆椒?可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理)阻止兩部分的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。
在適宜光照下照射6 h后，在A、B的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合作用強度M，M＝MB－MA，單位是mg/(dm2·h)，M表示B葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機物總量。
（3）“葉片上浮法”探究影響光合作用的因素利用“真空滲入法”排除葉肉細胞間隙的空氣，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)，即能比較光合作用的強弱。
（4）“梯度法”探究影響光合作用的因素用一系列不同光照強度、溫度或CO2濃度的裝置，可探究光照強度、溫度或CO2濃度對光合作用強度的影響。
特別提醒:　(1)注意變量的控制手段。如光照強度的大小可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡，但與植物的距離不同)進行控制，不同溫度可用不同的恒溫裝置控制，CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液調(diào)節(jié)。(2)不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進行對照實驗，而應(yīng)該用一系列裝置進行相互對照。(3)無論哪種裝置，在光下測得的數(shù)值均為“凈光合作用強度值”。
例12.如圖表示在不同溫度下，測定某植物葉片重量變化情況(均考慮為有機物的重量變化)的操作流程及結(jié)果，據(jù)圖分析回答問題：
(1)由圖分析可知，該植物的呼吸速率可表示為____，總光合速率可表示為________。在13～16 ℃之間，隨著溫度的升高，呼吸作用強度將_____(填“增強”“減弱”或“不變”)，實際光合作用的強度將_____(填“增強”“減弱”或“不變”)。
凈光合=（M+Y）-（M-X）=Y＋X

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