2023屆 二輪復習 細胞呼吸與光合作用 學案

第4講細胞呼吸與光合作用1．包扎傷口時，需要選用透氣的消毒紗布或“創(chuàng)可貼”等敷料的道理是什么？(必修1P95“思考·討論”)________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示：創(chuàng)造疏松通氣環(huán)境，避免厭氧菌繁殖。2．海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布依次是淺、中、深，這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關嗎？為什么？(必修1P101“拓展應用”)________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示：有關，不同顏色的藻類吸收不同波長的光，藻類本身的顏色是反射出來的光，即紅藻反射出紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光，水層對光波中的紅、橙部分的吸收顯著多于對藍、綠部分的吸收量，即到達深水層的光線是相對富含短波長的光，所以吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。3．夏季晴天，植物光合作用會出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象的原因是什么？(必修1P106“拓展應用”)________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示：由于光照強，溫度過高，植物由于蒸騰作用過強導致失水過多，氣孔部分關閉，使CO2固定減少，光合作用效率下降。1．1mol葡萄糖有氧呼吸能釋放2870kJ的能量，而1mol葡萄糖分解生成乳酸，只釋放196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量儲存在ATP中。據此分析在進行無氧呼吸過程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解釋放的能量的主要去向是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：無氧呼吸過程中，葡萄糖中的能量主要轉移到乳酸或酒精中沒有釋放出來；而葡萄糖氧化分解釋放的能量主要以熱能形式散失2．(1)夏季中午，光照強、溫度高，但植物的光合作用強度反而減弱，原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)生態(tài)農業(yè)中有“多使用農家肥”的措施，該措施除了能減少化肥對土壤的影響外，還有一些有利于農作物生長的因素，請你從光合作用的原理進行分析。________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：(1)當光照強、溫度高時，為了降低植物的蒸騰作用，減少水分的散失，部分氣孔關閉，從而使葉肉細胞中的CO2供應不足，暗反應減弱，從而導致光合作用強度減弱。(2)農家肥中的有機物可被土壤中的微生物分解成CO2和無機鹽，其中CO2可作為農作物進行光合作用的原料。3．據研究報道，在澇脅迫條件下玉米幼苗根部可同時產生乙醇和乳酸。在淹水處理條件下，甜櫻桃砧木根系無氧呼吸也能同時產生乙醇和乳酸。以上研究均表明，一種細胞的無氧呼吸方式可以有兩種。有些微生物原本只有一種無氧呼吸方式，但是通過基因工程方法可以使微生物出現(xiàn)新的代謝途徑。例如，科學家將乳酸脫氫酶基因導入酵母(轉基因酵母)，從而使其具有兩條無氧呼吸途徑。請據此回答下列問題：(1)不同的呼吸方式其產物不同的直接原因是______________________。在澇脅迫條件下玉米幼苗根部可進行無氧呼吸的意義是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)玉米幼苗根能否長時間進行無氧呼吸，原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)請設計實驗證明轉基因酵母具有兩條無氧呼吸途徑(材料：普通酵母、轉基因酵母、培養(yǎng)液，其他需要的材料任選)。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)酶的種類不同保證玉米幼苗根部在缺氧的條件下可以獲得能量(2)不能，原因是無氧呼吸產生的乳酸或酒精會損害根(3)第一組在無氧條件下培養(yǎng)普通酵母，第二組在無氧條件下培養(yǎng)轉基因酵母，然后用酸性重鉻酸鉀檢驗培養(yǎng)液，再分別測出培養(yǎng)液的pH。結果為兩組培養(yǎng)液均可使酸性重鉻酸鉀變?yōu)榛揖G色，第二組的pH小于第一組，可以證明轉基因酵母產生了乙醇和乳酸，說明轉基因酵母具有兩條無氧呼吸途徑。考點一細胞呼吸與光合作用的過程(2022·全國乙卷)某同學將一株生長正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)容器內CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對穩(wěn)定。關于這一實驗現(xiàn)象，下列解釋合理的是()A．初期光合速率逐漸升高，之后光合速率等于呼吸速率B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持穩(wěn)定C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率解析：光合作用會吸收密閉容器中的CO2，而呼吸作用會釋放CO2，在溫度和光照均適宜且恒定的情況下，兩者速率主要受容器中CO2和O2的變化影響。初期容器內CO2含量較大，光合作用強于呼吸作用，植物吸收CO2釋放O2，使密閉容器內的CO2含量下降，O2含量上升，A錯誤；根據分析由于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下，容器內的CO2含量下降，所以說明植物光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐漸降低，從而使植物光合速率逐漸降低，直到光合作用與呼吸作用相等，容器中氣體趨于穩(wěn)定，B錯誤；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C錯誤，D正確。答案：D1．圖解不同角度理解光合作用和細胞呼吸的關系(1)過程(2)C、H、O三種元素的轉移途徑①②③特別提醒①葡萄糖不能直接進入線粒體被分解，必須在細胞質基質中分解為丙酮酸才能進入線粒體被分解。②人體細胞無氧呼吸的產物是乳酸，無CO2，人體內產生的CO2只能是有氧呼吸的產物。③無氧呼吸有機物氧化分解不徹底，還有大量能量儲存在乳酸或者酒精中，釋放出來的只是少量的能量。(3)光合作用與細胞呼吸中[H]、NADPH和ATP的來源及去路①比較[H]和NADPH的來源和去路：②比較ATP的來源與去路：(4)圖解4種狀況下“光合作用與細胞呼吸”關系2．圖解環(huán)境條件改變與光補償點、光飽和點移動方向的關系(1)光補償點的兩種生理狀態(tài)①整個植株：光合作用強度＝呼吸作用強度。②葉肉細胞：光合作用強度>呼吸作用強度。(2)光補償點、光飽和點移動方向①光補償點的移動：a．呼吸速率增加，其他條件不變時，光補償點應右移，反之左移。b．呼吸速率基本不變，相關條件的改變使光合速率下降時，光補償點應右移，反之左移。②光飽和點的移動：相關條件的改變(如增大CO2濃度)使光合速率增大時，光飽和點C應右移(C′點右上移)，反之左移(C′點左下移)。題點一：圍繞細胞呼吸和光合作用的過程，考查理解能力1．(2022·河北保定二模)圖1表示玉米光合作用和有氧呼吸過程中的部分物質變化，圖2表示玉米在充足CO2、不同溫度和不同光照強度下的光合速率。下列敘述正確的是()A．圖1中，在生物膜上進行的過程有①②③，⑤過程需要消耗ATPB．圖1中，若葉肉細胞內②過程與④過程的速率相等，則玉米植株可正常生長C．圖2中，P點對應光照強度下，限制玉米光合速率的主要環(huán)境因素是CO2濃度D．圖2中，若環(huán)境中CO2濃度降低，則曲線上的Q點將向左下方移動答案：D2．(2022·全國模擬預測)如圖1表示發(fā)生在植物葉肉細胞中的光合作用和細胞呼吸兩種代謝反應，圖中數(shù)字表示反應過程，字母表示有關物質。圖2為探究光照強度對光合作用效率影響的實驗裝置簡圖，實驗中其他環(huán)境因素保持穩(wěn)定不變。(1)其中C代表NADP＋，上圖編號D、I所代表的物質分別是____________、________。(2)發(fā)生在線粒體內膜上及葉綠體基質中的反應過程編號分別是________、________。(3)若突然停止光照，短時間內物質H和物質E的含量變化分別是____________(填“增加”“不變”或“減少”)。(4)實驗裝置圖2可用于測定______________的變化量；該實驗的無關變量主要是哪些：______________________(至少寫兩種)。解析：據圖分析，圖1表示光合作用與呼吸作用的過程，其中，①表示水的光解，③表示光反應中生成NADPH，②表示光反應中產生ATP，④表示三碳化合物的還原，⑤表示二氧化碳的固定，⑥表示呼吸作用的第一個階段，⑦表示有氧呼吸的第二階段，⑧表示有氧呼吸的第三階段；A是[H]，B是水，C代表NADP＋，D代表NADPH，E代表ADP，F(xiàn)代表ATP，G是三碳化合物，H是五碳化合物，I是丙酮酸，J是水。圖2中，因變量是氧氣的產生量，液滴右移的距離表示光合作用釋放的氧氣量。(1)根據以上分析可知，圖1表示光合作用與有氧呼吸的過程，若C代表NADP＋，則D是NADPH，I是丙酮酸。(2)圖1中⑧表示有氧呼吸的第三階段，發(fā)生在線粒體內膜上；圖1中④表示三碳化合物的還原，⑤表示二氧化碳的固定，是光合作用的暗反應過程，發(fā)生在葉綠體基質中。(3)若突然停止光照，光反應停止，NADPH和ATP合成終止，短時間內NADP＋和ADP消耗停止，含量增加，此時三碳化合物的還原受阻，五碳化合物生成停止，去路不變，導致五碳化合物的含量減少，故圖1中物質H—五碳化合物減少和物質E—ADP增加。(4)實驗裝置圖2的自變量是光照強度不同，因變量是氧氣的產生量，故實驗裝置圖2可用于測定氧氣的變化量；除自變量以外能影響光合作用強度的量均為無關變量，有溫度、CO2量、NaHCO3溶液濃度、pH、光照時間等。答案：(1)NADPH丙酮酸(2)⑧④⑤(3)減少、增加(4)氧氣CO2量(或NaHCO3溶液量及濃度)、溫度、pH、光照時間等題點二：通過細胞呼吸和光合作用關系，考查綜合應用能力3．(2022·全國專題檢測)下圖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CO2釋放量和O2產生總量的變化。下圖乙表示藍藻光合速率與光照強度的關系，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，細胞產生ATP的場所有細胞質基質、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答案：B4．(2022·白云模擬預測)在植物葉肉細胞中會同時進行光合作用和呼吸作用兩種生理過程，下面是相關物質變化示意圖，其中A～E為生理過程，請回答：(1)在生物體內，ATP的合成伴隨著生物的________(填“吸”或“放”)能反應，ATP的水解伴隨著生物的________(填“吸”或“放”)能反應。上述A～E過程中，能夠產生ATP的過程是________(填字母)，B過程中突然減少CO2的供應，C5的含量短時間內將________(填“上升”“下降”“不變”)。(2)過程A發(fā)生的場所是________________。過程A為過程B提供的物質有________，________。A過程中釋放的氧氣來自于________。(填“水”或“二氧化碳”)(3)有氧呼吸與無氧呼吸的共同階段是________(填字母)，該階段反應發(fā)生的場所是________；細胞呼吸過程中釋放出能量最多的過程是________(填字母)過程。解析：圖中A有光參與的是在類囊體薄膜上進行的光反應，該階段產生的H＋和ATP用于在葉綠體基質中進行的暗反應即圖中B。暗反應中CO2首先被固定為C3，然后被還原為有機物和C5。葡萄糖在細胞質基質中發(fā)生細胞呼吸(有氧、無氧呼吸共有)的第一階段分解為丙酮酸即圖中C，丙酮酸進入線粒體，在線粒體基質中反應產生CO2和[H]，即有氧呼吸的第二階段圖中的D；前兩個階段產生的還原氫在線粒體內膜上與氧氣結合，同時釋放大量能量，即圖中E過程。(1)在生物體內，ATP的合成伴隨著生物的放能反應，ATP的水解伴隨著生物的吸能反應。光反應和有氧呼吸的三個階段均產生ATP，因此產生ATP的是A(光反應)、C(有氧呼吸第一階段)、D(有氧呼吸第二階段)、E(有氧呼吸第三階段)，B光合作用的暗反應階段不產生ATP。如果突然終止CO2的供應，則C5的消耗減少，但短時間內C3的還原速率不變，所以C5的含量上升。(2)過程A光反應發(fā)生的場所在葉綠體類囊體薄膜；A光反應為B暗反應提供H＋和ATP；A過程中釋放的氧氣來自于光反應中水的光解產生。(3)有氧呼吸與無氧呼吸的共同階段是細胞呼吸的第一階段，即C，發(fā)生在細胞質基質中；細胞呼吸過程中釋放能量最多的過程是有氧呼吸第三階段即E。答案：(1)放吸A、C、D、E上升(2)葉綠體的類囊體薄膜ATPH＋水(3)C細胞質基質E題點三：從光呼吸與光合作用關系的角度理解光合作用的過程，考查科學思維能力5．(2022·廣州專題檢測)小麥是生物學中常用的實驗材料。閱讀下面材料，回答下列問題：材料一某班學生進行新鮮小麥葉片中色素的提取和分離實驗，研磨時未加入CaCO3，實驗結果如圖甲所示。材料二研究發(fā)現(xiàn)，小麥在光照條件下進行光合作用的同時也進行光呼吸。如圖乙所示，光呼吸現(xiàn)象存在的原因是催化過程①②的Rubisco酶具有雙重催化活性，該酶既能催化完成過程①又能催化完成過程②。(1)分析圖甲所示實驗結果可知，__________(填“葉綠素”或“類胡蘿卜素”)比較耐酸?？梢姽馔ㄟ^三棱鏡后，照射到材料一中的小麥色素提取液，發(fā)現(xiàn)其對__________光的吸收減少最多。(2)從圖乙可知，小麥進行光呼吸的場所是____________。Rubisco酶既能催化C5和CO2反應，也能催化C5和O2反應，以此推測CO2濃度與O2濃度的比值________(填“高”或“低”)，有利于小麥進行光呼吸而不利于進行光合作用。(3)在北方夏季晴朗的中午，小麥會出現(xiàn)“光合午休”，此時光合速率明顯減小，而CO2釋放速率明顯增大，其原因是________________________________________________。在過強光照下，暗反應減慢，葉綠體通常會積累ATP和H＋，對細胞造成損害。研究表明光呼吸對細胞起到一定的保護作用，原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)分析圖甲可知，在酸性條件下，葉綠素的含量大幅減少，而類胡蘿卜素的含量基本不變，所以比較耐酸的是類胡蘿卜素；由于葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，所以材料一中的小麥色素提取液經過酸處理后，葉綠素含量減少，因此對紅光的吸收減少最多。(2)由圖乙可知，小麥進行光呼吸的場所是葉綠體和線粒體，由于Rubisco酶具有雙重催化活性，該酶既能催化完成過程①(CO2的固定)又能催化完成過程②(光呼吸)，光呼吸是C5和O2反應，因此CO2濃度與O2濃度的比值較低時，有利于小麥進行光呼吸而不利于進行光合作用。(3)“光合午休”是由于溫度過高，造成植物部分氣孔關閉(減少水分丟失)，導致葉肉細胞CO2濃度較低，O2濃度較高，光呼吸增強，所以光合速率明顯減小，而CO2釋放速率明顯增大；光呼吸過程中可以消耗光反應生成的多余的ATP和H＋，減小ATP和H＋對細胞造成的傷害。答案：(1)類胡蘿卜素紅(2)線粒體和葉綠體低(3)部分氣孔關閉，葉肉細胞CO2濃度較低，O2濃度較高，光呼吸增強光呼吸可以消耗光反應生成的多余的ATP和H＋，減小ATP和H＋對細胞造成的傷害考點二細胞呼吸與光合作用的影響因素及其應用(2022·浙江卷)不同光質及其組合會影響植物代謝過程。以某高等綠色植物為實驗材料，研究不同光質對植物光合作用的影響，實驗結果如圖1，其中氣孔導度大表示氣孔開放程度大。該高等植物葉片在持續(xù)紅光照射條件下，用不同單色光處理(30s/次)，實驗結果如圖2，圖中“藍光＋綠光”表示先藍光后綠光處理，“藍光＋綠光＋藍光”表示先藍光再綠光后藍光處理?；卮鹣铝袉栴}：(1)高等綠色植物葉綠體中含有多種光合色素，常用____________方法分離。光合色素吸收的光能轉化為ATP和NADPH中的化學能、可用于碳反應中____________的還原。(2)據分析，相對于紅光，藍光照射下胞間CO2濃度低，其原因是________________________________________________________________________。氣孔主要由保衛(wèi)細胞構成，保衛(wèi)細胞吸收水分，氣孔開放、反之關閉，由圖2可知，綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用，但這種作用可被____________光逆轉。由圖1、圖2可知藍光可刺激氣孔開放，其機理是藍光可使保衛(wèi)細胞光合產物增多，也可以促進K＋、Cl－的吸收等，最終導致保衛(wèi)細胞__________，細胞吸水，氣孔開放。(3)生產上選用__________LED燈或濾光性薄膜獲得不同光質環(huán)境，已用于某些藥用植物的栽培。紅光和藍光以合理比例的____________或____________、合理的光照次序照射，利于次生代謝產物的合成。解析：分析圖1：藍光光照比紅光光照下光合速率大、氣孔導度大、胞間CO2濃度低。分析圖2：表示該高等植物葉片在持續(xù)紅光照射條件下，用不同單色光處理對氣孔導度的影響：藍光刺激可引起的氣孔開放程度增大，綠光刺激不影響氣孔開放程度，先藍光后綠光處理也基本不影響氣孔開放程度，先藍光再綠光后藍光處理氣孔開放程度增大的最多。由此可知綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用，但這種作用又可被藍光逆轉。(1)各色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素。溶解度大，擴散速度快；溶解度小，擴散速度慢，所以常用紙層析法分離光合色素。光合色素吸收的光能通過光反應過程轉化為ATP和NADPH中的化學能，用于碳反應中3磷酸甘油酸的還原，將能量轉移到有機物中。(2)據圖1分析，相對于紅光，藍光照射下胞間CO2濃度低，其原因是藍光照射下盡管氣孔導度大，但光合速率大，消耗的二氧化碳多。分析圖2可知，綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用，但這種作用又可被藍光逆轉，并且先藍光再綠光后藍光處理的效果比只用藍光刺激更明顯。由圖1圖2可知藍光可刺激氣孔開放，其機理是藍光可使保衛(wèi)細胞光合產物增多，也可以促進K＋、Cl－的吸收等，最終導致保衛(wèi)細胞溶質濃度升高，細胞吸水膨脹，內側膨脹的多，氣孔側內陷，氣孔開放。(3)生產上選用不同顏色的LED燈或濾光性薄膜可獲得不同光質環(huán)境，用于某些藥用植物的栽培。紅光和藍光以合理比例的光強度或光照時間、合理的光照次序照射，利于提高光合速率，利于次生代謝產物的合成。答案：(1)層析3磷酸甘油酸(2)光合速率大，消耗的二氧化碳多藍溶質濃度升高(3)不同顏色光強度光照時間1．掌握影響細胞呼吸的四類因素(1)溫度(2)O2含量(3)CO2濃度(4)含水量2．分析影響光合速率的三大因素光照強度①原理：主要影響光反應階段ATP和NADPH的產生②分析P點后的限制因素：外因：溫度、CO2濃度；內因：色素的含量、酶的數(shù)量和活性CO2的濃度①原理：影響暗反應階段C3的生成②分析P點后的限制因素：外因：溫度、光照強度；內因：酶的數(shù)量和活性③CO2濃度過高會抑制植物的細胞呼吸，進而影響光合作用溫度主要影響暗反應，通過影響酶的活性而影響光合作用3.辨明一晝夜植物代謝強度變化的兩條曲線曲線解讀：(1)c點和g點：光合速率等于呼吸速率。(2)c～g段：光合速率大于呼吸速率。(3)g點：有機物積累最多的點。(4)b點：開始進行光合作用的點。(5)一晝夜后有機物有積累：甲：Ⅱ－(Ⅰ＋Ⅲ)大于0；乙：i點CO2濃度比a點時低。特別提醒(1)圖甲中c點和g點為光補償點，此時光合作用速率與細胞呼吸速率相等，分別相當于圖乙中的c點和g點；c點玻璃罩內CO2濃度最高，g點CO2濃度最低。(2)光補償點時，葉肉細胞光合作用強度等于植物細胞呼吸強度，但是葉肉細胞中光合作用強度大于細胞呼吸強度。題點一：通過環(huán)境因素對細胞呼吸和光合作用的影響，考查信息獲取能力1．(2022·陜西榆林二模)青椒是一種常見的蔬菜。下圖1是青椒葉肉細胞中兩種細胞器的生理活動示意圖，其中甲、乙代表相關結構，a～e代表相關物質，①～③代表相關生理過程。圖2是在不同溫度條件下青椒植株吸收與釋放CO2速率的曲線圖。回答下列問題：(1)圖1中的結構甲是____________，物質e是________，過程②進行的場所是____________。(2)若要驗證青椒葉片光合作用產生的c中元素的來源，可分別給青椒提供____________。(3)在溫度為30℃時，圖2中青椒光合速率為____________CO2mg·h－1，此時CO2的來源有______________________。據圖2可知，青椒在__________________℃左右的環(huán)境中生長得最快。解析：(1)分析圖1：甲表示葉綠體類囊體薄膜；乙表示葉綠體基質，a表示ATP和NADPH，b表示ADP和Pi，c表示O2，d表示丙酮酸，e表示CO2；①表示有氧呼吸第一階段(細胞質基質中進行)，②表示有氧呼吸第二階段(在線粒體基質中進行)，③表示有氧呼吸第三階段(線粒體內膜上進行)。(2)據圖可知，c表示氧氣，若要驗證青椒葉片光合作用產生的c氧氣中元素的來源是水還是二氧化碳，可分別給青椒提供Heq\o\al(18,2)O＋CO2和H2O＋C18O2，檢測產生氧氣中是否放射性，進而可以判斷氧氣中氧的來源。(3)光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，在溫度為30℃時，圖2中青椒凈光合速率為3.5CO2mg·h－1，呼吸速率為3CO2mg·h－1，因此光合速率為3.5＋3＝6.5CO2mg·h－1；此時光合作用大于呼吸作用，因此CO2的來源有呼吸作用產生和外界環(huán)境中的CO2；凈光合作用最大，生長最快，因此據圖2可知，青椒在25℃左右的環(huán)境中生長得最快。答案：(1)葉綠體類囊體CO2線粒體基質(2)Heq\o\al(18,2)O、C18O2(或Heq\o\al(18,2)O、CO2或H2O、C18O2)(3)6.5外界環(huán)境和細胞呼吸25題點二：通過植物光合作用和呼吸作用的曲線變化，考查識圖能力和實驗探究能力2．(2022·全國專題檢測)如圖表示某植物在不同溫度條件下(適宜的光照和CO2濃度)的凈光合速率和呼吸速率曲線，下列有關說法錯誤的是()A．甲代表凈光合速率，乙代表呼吸速率B．據圖可知，最有利于植物生長的溫度為30℃C．40℃時，光合作用停止，60℃時，呼吸作用停止D．該植物與呼吸作用有關酶的最適溫度高于與光合作用有關酶的最適溫度答案：C3．(2022·甘肅模擬)某種海藻能分泌一種催化海水中HCOeq\o\al(－,3)形成CO2的酶。研究小組分別在2.2mol/L和8.8mol/L兩種HCOeq\o\al(－,3)濃度的海水中培養(yǎng)生長狀態(tài)一致的該海藻，測定其在不同溫度條件下的凈光合速率，結果如圖所示。請回答問題：(1)據圖分析，在2.2mol/L的HCOeq\o\al(－,3)濃度條件下，溫度從20℃升至30℃時，海藻的最大光合速率________(填“增大”“減小”或“基本不變”)，該條件下，達到最大光合速率后限制光合速率的環(huán)境因素主要是____________，判斷依據是________________________________________________________________________。(2)在HCOeq\o\al(－,3)濃度為2.2mol/L的環(huán)境中，海藻在30℃條件下的光飽和點(達到最大光合速率時的最小光照強度)高于20℃條件下的，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)將在8.8mol/L的HCOeq\o\al(－,3)環(huán)境中培養(yǎng)的海藻移入2.2mol/L的環(huán)境中，重新進行上述實驗，則海藻的光補償點(光合速率等于呼吸速率時的光照強度)將________(填“左”“右”或“不”)移，圖中可證明該觀點的依據是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若將該海藻密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中，照光培養(yǎng)一段時間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸加強，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)據圖分析，在HCOeq\o\al(－,3)濃度為2.2mol/L條件下，溫度為20℃時，該海藻的最大凈光合速率相對值約為400，呼吸速率相對值為100，可求出最大光合速率相對值約為500，而溫度為30℃時，該海藻的最大凈光合速率相對值約為550，呼吸速率相對值為150，可求出最大光合速率相對值約為700，因此在HCOeq\o\al(－,3)濃度為2.2mol/L條件下，溫度從20℃升至30℃時，該海藻的最大光合速率增大。相同溫度下升高HCOeq\o\al(－,3)濃度后，且HCOeq\o\al(－,3)能形成CO2，即CO2濃度升高后，該海藻的最大光合速率明顯增大，說明達到最大光合速率后限制光合速率的環(huán)境因素主要是CO2濃度。(2)溫度主要影響的是酶的活性，而光合作用中暗反應需要的酶的種類和數(shù)量更多，所以溫度對暗反應影響更大，結合光反應和暗反應之間的關系“光反應為暗反應提供ATP和H＋”，可推斷30℃條件下酶的活性更高，該海藻固定CO2產生的C3更多，需要的光反應產物ATP和H＋更多，對光照強度要求更高，故在HCOeq\o\al(－,3)濃度為2.2mol/L的環(huán)境中，海藻在30℃條件下的光飽和點高于20℃條件下。(3)對比圖示可知，在8.8mol/L的HCOeq\o\al(－,3)濃度下和2.2mol/L的HCOeq\o\al(－,3)濃度下光照強度低于100lx時，兩條曲線重合，說明兩種條件下的凈光合速率為0時，對應的光照強度相同，故將在8.8mol/L的HCOeq\o\al(－,3)環(huán)境中培養(yǎng)的海藻移入2.2mol/L的環(huán)境中，重新進行上述實驗，則海藻的光補償點不會移動。(4)若將該海藻密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中，植物因缺氧不能進行有氧呼吸，照光培養(yǎng)一段時間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸加強，是因為該種植物在光下光合作用釋放的O2使密閉小室中O2增加，而O2是有氧呼吸的原料，當O2增多時，有氧呼吸就會加強。答案：(1)增大CO2濃度CO2濃度升高后，海藻的最大光合速率增大(2)30℃條件下酶的活性更高，海藻固定CO2產生的C3更多，需要更多光反應產物ATP和H＋去還原C3，所以對光照強度要求更高(3)不8.8mol/L的HCOeq\o\al(－,3)濃度下和2.2mol/L的HCOeq\o\al(－,3)濃度下的凈光合速率為0時對應的光照強度相同(或光照強度低于100lx時，兩條曲線重合)(4)該種植物在光下光合作用釋放的O2使密閉小室中O2增加，而O2是有氧呼吸的原料，所以當O2增多時，有氧呼吸會加強考點三細胞呼吸與光合作用的實驗探究與分析(2021·山東卷)光照條件下，葉肉細胞中O2與CO2競爭性結合C5，O2與C5結合后經一系列反應釋放CO2的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液，相應的光合作用強度和光呼吸強度見下表。光合作用強度用固定的CO2量表示，SoBS溶液處理對葉片呼吸作用的影響忽略不計。SoBs濃度(mg/L)光合作用強度(CO2μmol·m2·S－1)光呼吸強度(CO2μmol·m2·s－1)018.96.410020.96.220020.75.830018.75.540017.65.250016.54.860015.74.3(1)光呼吸中C5與O2結合的反應發(fā)生在葉綠體的________中。正常進行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片CO2釋放量先增加后降低，CO2釋放量增加的原因是________________________________________________________________________。(2)與未噴施SoBS溶液相比，噴施100mg/LSoBS溶液的水稻葉片吸收和放出CO2量相等時所需的光照強度________(填：“高”或“低”)，據表分析，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)光呼吸會消耗光合作用過程中的有機物，農業(yè)生產中可通過適當抑制光呼吸以增加作物產量。為探究SoBS溶液利于增產的最適噴施濃度，據表分析，應在____________mg/L之間再設置多個濃度梯度進一步進行實驗。解析：題意分析，光呼吸會抑制暗反應，光呼吸會產生CO2。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液后由表格數(shù)據可知，光合作用的強度隨著SoBS濃度的增加出現(xiàn)先增加后下降的現(xiàn)象。(1)C5位于葉綠體基質中，則O2與C5結合發(fā)生的場所在葉綠體基質中。突然停止光照，則光反應產生的ATP、[H]減少，暗反應消耗的C5減少，C5與O2結合增加，產生的CO2增多。(2)葉片吸收和放出CO2量相等時所需的光照強度即為光飽和點，與對照相比，噴施100mg/LSoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加，釋放量減少，此時，在更低的光照強度下，兩者即可相等。(3)光呼吸會消耗有機物，但光呼吸會釋放CO2，補充光合作用的原料，適當抑制光呼吸可以增加作物產量，由表可知，在SoBS溶液濃度為200mg/LSoBS時光合作用強度與光呼吸強度差值最大，即光合產量最大，為了進一步探究最適噴施濃度，應在100～300mg/L之間再設置多個濃度梯度進一步進行實驗。答案：(1)基質光照停止，產生的ATP、[H]減少，暗反應消耗的C5減少，C5與O2結合增加，產生的CO2增多(2)低噴施SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加，釋放量減少，此時，在更低的光照強度下，兩者即可相等(3)100～3001．測定光合速率與呼吸速率的幾種方法(1)利用裝置圖法測定植物光合速率與呼吸速率①裝置中溶液的作用：在測細胞呼吸速率時，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測表觀光合速率時，NaHCO3溶液可提供CO2，保證容器內CO2濃度的恒定。②測定原理：a．甲裝置在黑暗條件下植物只進行細胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產生的CO2，所以單位時間內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。b．乙裝置在光照條件下植物進行光合作用和細胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定，所以單位時間內紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表表觀光合速率。c．真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。③測定方法：a．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。b．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，計算表觀光合速率。c．根據呼吸速率和表觀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，應設置對照實驗，即用死亡的綠色植物分別進行上述實驗，根據紅色液滴的移動距離對原實驗結果進行校正。(2)利用“半葉法”測定光合速率例如：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)阻止兩部分的物質和能量轉移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應數(shù)據，則可計算出該葉片的光合作用強度。若M＝MB－MA，則M表示B葉片被截取部分在6小時內光合作用合成的有機物總量。(3)利用“黑白瓶”法測定光合速率將裝有水和光合植物的黑、白瓶置于相同水層中，測定單位時間內瓶中溶解氧含量的變化，借此測定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物僅能進行細胞呼吸；白瓶透光，瓶中生物可進行光合作用和細胞呼吸。因此，真正光合作用氧氣產生量(光合作用總量)＝白瓶中氧氣增加量＋黑瓶中氧氣減少量。(4)葉圓片稱重法——測定有機物的變化量①操作圖示：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)。②結果分析：凈光合速率＝eq\f(（z－y）,2S)；呼吸速率＝eq\f(（x－y）,2S)；真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝eq\f(（x＋z－2y）,2S)。(5)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，結果使原來下沉的葉片上浮。根據在相同時間內上浮葉片數(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。2．交替光照與連續(xù)光照問題光反應和暗反應在不同酶的催化作用下相對獨立進行，由于催化暗反應的酶的催化效率和數(shù)量都是有限的，因此在一般情況下，光反應的速率比暗反應快，光反應的產物ATP和NADPH不能被暗反應及時消耗掉。持續(xù)光照，光反應產生的大量的NADPH和ATP不能及時被暗反應消耗，暗反應限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替進行，則黑暗間隔有利于充分利用光照時積累的光反應的產物，持續(xù)進行一段時間的暗反應，因此在光強度和光照時間不變的情況下，制造的有機物相對多。3．實驗設計中的相關注意事項(1)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，不同溫度可用不同恒溫裝置控制，CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液調節(jié)。(2)對照原則的應用，不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進行實驗，而應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”。題點一：通過測定光合速率與呼吸速率，考查應用能力1．(2022·湖北模擬預測)如圖甲為光合作用最適溫度條件下，植物光合速率測定裝置圖，圖乙中a、b為測定過程中某些生理指標相對量的變化。下列說法不正確的是()A．圖甲裝置在較強光照下有色液滴向右移動，再放到黑暗環(huán)境中有色液滴向左移動B．若將圖甲中的CO2緩沖液換成質量分數(shù)為1%的NaOH溶液，其他條件不變，則植物幼苗葉綠體產生NADPH的速率將不變C．一定光照條件下，如果再適當升高溫度，真光合速率會發(fā)生圖乙中從b到a的變化，同時呼吸速率可能會發(fā)生從a到b的變化D．若圖乙表示圖甲植物光合速率由a到b的變化，則可能是適當提高了CO2緩沖液的濃度答案