第4講光合作用與細(xì)胞呼吸(二)高二生物組今日寄語(yǔ)：人生沒(méi)有彩排，每一天都是現(xiàn)場(chǎng)直播！本節(jié)主要解決的困惑2.

光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合運(yùn)用1.測(cè)定細(xì)胞呼吸與光合速率實(shí)驗(yàn)困惑點(diǎn)一：測(cè)定細(xì)胞呼吸與光合速率實(shí)驗(yàn)“三率”的概念及相互關(guān)系

“液滴移動(dòng)法”【點(diǎn)撥提升2】“三率”的實(shí)驗(yàn)探究的5個(gè)方法(1)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，因此單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表有氧呼吸速率。(2)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，因此單位時(shí)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)真正(總)光合速率=凈光合速率+有氧呼吸速率。(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(duì)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(dòng)距離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。本方法適合以氣體的含量變化作為測(cè)定指標(biāo)，通過(guò)紅色液滴的移動(dòng)判斷氣體含量的變化，從而測(cè)定三率。由于CO2比O2容易操控，因此可通過(guò)控制CO2來(lái)測(cè)定O2的含量變化。特別提醒：①實(shí)驗(yàn)變量控制：上述實(shí)驗(yàn)測(cè)定過(guò)程中，除了提及的實(shí)驗(yàn)條件，其他條件應(yīng)保持相同且適宜，從而避免無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。②也可利用裝置乙在黑暗條件下測(cè)定呼吸速率。NaHCO3溶液維持容器內(nèi)CO2含量的恒定，單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2消耗量，可代表呼吸速率。③測(cè)定凈光合速率時(shí)，裝置乙的液滴也可能往左移動(dòng)，說(shuō)明此時(shí)呼吸速率＞光合速率。（5）計(jì)算方法裝置甲裝置乙裝置丙呼吸速率凈光合速率總光合速率左移x右移y不動(dòng)左移x右移y左移z左移x右移y右移z左移x左移y右移z“液滴移動(dòng)法”xyx+yx-zy+z（x-z）+（y+z）x+zy-z（x+z）+（y-z）x+zy-xx-y（1）本方法適合測(cè)定小型水生植物如水綿、綠藻、黑藻等的光合作用和呼吸作用。（2）本方法可用氧氣傳感器檢測(cè)O2的含量變化作為測(cè)定指標(biāo)。（3）測(cè)定方法①呼吸速率

實(shí)驗(yàn)操作：從富含藻類(lèi)的某一深度的水層取樣，測(cè)定初始含氧量x，將瓶口密封后再沉入取水處，24小時(shí)后取出，測(cè)定兩瓶中的氧氣含量y。計(jì)算方法：呼吸速率=x-y②凈光合速率實(shí)驗(yàn)操作：從①相同位置的水層取等量水樣，測(cè)定初始含氧量x，將瓶口密封后再沉入取水處，24小時(shí)后取出，測(cè)定兩瓶中的氧氣含量z。計(jì)算方法：凈光合速率=z-x③總光合速率真正光合速率=呼吸速率+凈光合速率=（x-y）+（z-x）若只計(jì)算總光合速率，可不用測(cè)定初始含氧量，直接利用：白瓶最終含氧量z－黑瓶最終含氧量y即為總光合作用量x-y【點(diǎn)撥提升2】【整體建構(gòu)】葉綠體的類(lèi)囊體薄膜光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能H+、O2

光、CO2、溫度等

溫度、O2、H2O等

【學(xué)以致用1】1.(2022屆鄒城期中,17)(不定項(xiàng))將一植株放在密閉玻璃罩內(nèi),置于室外一晝夜,獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)

A.圖甲中的C點(diǎn)之前植物已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行了光合作用B.圖甲中的F點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖乙中的g點(diǎn)C.到達(dá)圖乙中的d點(diǎn)時(shí),玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高D.經(jīng)過(guò)這一晝夜之后,植物體的有機(jī)物含量會(huì)增加ACD1.(2020·江西師大附中模擬)為探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響，某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置若干組，在25℃條件下進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。下列正確的是(

)A.在無(wú)光條件下，液滴向左移動(dòng)B.在有光條件下，液滴向右移動(dòng)C.在有光條件下，液滴向右移動(dòng)的距離代表光合速率D.隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，液滴向右移動(dòng)的距離逐漸增大A【學(xué)以致用2】解析由于CO2緩沖液維持裝置中的CO2含量不變，所以引起裝置中氣壓變化的原因是O2變化，無(wú)光條件下綠色植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，消耗O2，液滴左移，A正確；有光條件下，綠色植物既進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗O2，又進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2，若光合作用>呼吸作用，液滴右移，若光合作用＝呼吸作用，液滴不移動(dòng)，若光合作用<呼吸作用，液滴左移，B錯(cuò)誤；在有光條件下，液滴向右移動(dòng)的距離代表凈光合速率，C錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度小于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，液滴向左移，光照強(qiáng)度大于光補(bǔ)償點(diǎn)，小于光飽和點(diǎn)時(shí)，隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，液滴向右移動(dòng)的距離逐漸增大，D錯(cuò)誤。2.(不定項(xiàng))如圖為測(cè)定細(xì)胞代謝相關(guān)速率的實(shí)驗(yàn)裝置。下列敘述正確的是(

)A.測(cè)定植株的呼吸速率時(shí)，應(yīng)在黑暗條件下進(jìn)行B.測(cè)定植株的呼吸速率時(shí)，小燒杯的液體應(yīng)為清水C.直接測(cè)定植株實(shí)際光合速率時(shí)，小燒杯的液體應(yīng)為NaHCO3溶液D.測(cè)定植株的凈光合速率時(shí)，應(yīng)在光下進(jìn)行，且小燒杯的液體應(yīng)為NaHCO3溶液AD解析

若要測(cè)定植株的呼吸速率，需排除光合作用的影響，實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)置于黑暗條件下，燒杯內(nèi)的液體應(yīng)為NaOH溶液，A正確，B錯(cuò)誤；若要測(cè)定實(shí)際光合速率，則需要分別測(cè)定凈光合速率和呼吸速率，測(cè)呼吸速率時(shí)燒杯內(nèi)的液體應(yīng)為NaOH溶液，測(cè)凈光合速率時(shí)燒杯內(nèi)的液體應(yīng)為NaHCO3溶液，C錯(cuò)誤、D正確。3.(2021·西安模擬)下圖是某生物興趣小組探究不同條件下光合作用和呼吸作用過(guò)程中氣體產(chǎn)生情況的實(shí)驗(yàn)示意圖，裝置中的NaHCO3溶液可維持瓶?jī)?nèi)的CO2濃度在恒定水平。下列幾種實(shí)驗(yàn)結(jié)果(給予相同的環(huán)境條件)，不可能出現(xiàn)的是(

)A.甲、乙裝置水滴都左移B.甲、乙裝置水滴都右移C.甲裝置水滴不動(dòng)，乙裝置水滴左移D.甲裝置水滴右移，乙裝置水滴左移B解析根據(jù)題意可知，裝置中的NaHCO3溶液可維持瓶?jī)?nèi)的CO2濃度在恒定水平，故甲裝置內(nèi)的氣壓變化是由氧氣含量變化引起的，較強(qiáng)光照條件下(光合速率大于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴右移，黑暗或較弱光照條件下(光合速率小于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴左移，適宜光照條件下(光合速率等于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴不動(dòng)；乙裝置內(nèi)的青蛙只進(jìn)行細(xì)胞呼吸而不進(jìn)行光合作用，故乙裝置內(nèi)水滴只能左移。4.(2021·陜西咸陽(yáng)期末)如圖是探究綠色植物光合作用速率的實(shí)驗(yàn)示意圖。該裝置放置在20℃環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，針筒的讀數(shù)是0.2mL，毛細(xì)管內(nèi)的水滴在位置X，30min后，針筒的容量需要調(diào)至0.6mL的讀數(shù)，才能使水滴仍維持在X的位置。據(jù)此回答下列問(wèn)題：(1)若以釋放出的氧氣量來(lái)代表光合作用速率，該植物的光合作用速率是________mL/h。(2)與植物的實(shí)際光合速率相比，用上述裝置所測(cè)得的光合作用速率數(shù)值________(填“偏高”“偏低”或“相同”)，原因是_______________。(3)若在該植物的葉片上涂上一層凡士林，光合作用的速率會(huì)大幅度下降，這一做法主要限制了光合作用的________反應(yīng)階段。(4)如果在原實(shí)驗(yàn)中只增加光照強(qiáng)度，則針筒的容量仍維持在0.6mL讀數(shù)處。在另一相同實(shí)驗(yàn)裝置中，若只將溫度提升至30℃，針筒容量需要調(diào)至0.8mL讀數(shù)，才能使水滴維持在X的位置上。比較兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：__________________________________________________________________。(5)利用無(wú)水乙醇提取該植物葉片中色素，經(jīng)過(guò)層析，在濾紙上可出現(xiàn)黃綠色、藍(lán)綠色、黃色、橙黃色的色素帶，這些色素依次是________________________，它們分布在葉綠體________________。答案(1)0.8

(2)偏低植物同時(shí)進(jìn)行呼吸作用，消耗了氧氣(3)暗(4)在這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而溫度才是限制光合作用速率的主要因素(5)葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素類(lèi)囊體薄膜(或基粒)5.(2020·河南新鄉(xiāng)一模)請(qǐng)回答下列問(wèn)題。 (1)某研究小組對(duì)甲、乙兩種植物在不同光照強(qiáng)度下的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，得到了如表所示數(shù)據(jù)(光照強(qiáng)度的單位為千勒克斯，CO2的吸收和釋放速率為相對(duì)值)：項(xiàng)目光合速率與呼吸速率相等時(shí)的光照強(qiáng)度光飽和點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)CO2的吸收速率黑暗條件下釋放CO2的速率甲131810乙383015當(dāng)光照強(qiáng)度為2千勒克斯時(shí)，甲植物光合作用產(chǎn)生的O2的去向是________________，乙植物光合作用產(chǎn)生的O2的去向是______________。當(dāng)光照強(qiáng)度為8千勒克斯時(shí)，乙植物的總光合速率相對(duì)值是________。(2)如圖所示裝置可以測(cè)定一些生理活動(dòng)強(qiáng)度(僅考慮以葡萄糖為呼吸作用底物)：①若甲燒杯中為酵母菌培養(yǎng)液，乙燒杯中為NaOH溶液，液滴向左移動(dòng)，則單位時(shí)間內(nèi)液滴移動(dòng)的距離可代表______________________________。②若甲燒杯中為小球藻培養(yǎng)液，乙燒杯中為_(kāi)_______，將裝置置于適宜光照條件下，液滴向_________移動(dòng)，則單位時(shí)間內(nèi)液滴移動(dòng)的距離可以代表小球藻凈光合作用的強(qiáng)度。答案(1)一部分供自身線粒體有氧呼吸消耗，一部分釋放到外界環(huán)境中全部供自身線粒體有氧呼吸消耗45

(2)①酵母菌有氧呼吸的強(qiáng)度②NaHCO3溶液(或CO2緩沖液)右困惑點(diǎn)三：光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合運(yùn)用1.(2020·合肥市調(diào)研)植物的光合作用是合成有機(jī)物的主要途徑。下圖一是光合作用過(guò)程示意圖，其中A、B、C代表物質(zhì)；圖二表示在不同條件下某植株的光合作用速率。請(qǐng)據(jù)圖分析回答：

(1)圖一中A代表的物質(zhì)是__________________________________________。(2)充足光照下，光合作用利用的CO2主要來(lái)自________，也有部分是由細(xì)胞的__________(填場(chǎng)所)產(chǎn)生的。(3)磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器能將磷酸丙糖運(yùn)出的同時(shí)將無(wú)機(jī)磷酸等量運(yùn)入葉綠體。當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中無(wú)機(jī)磷酸相對(duì)含量降低時(shí)，________(填“促進(jìn)”或“抑制”)磷酸丙糖的外運(yùn)，同時(shí)________的合成量增加。(4)圖二是利用密閉大棚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果，這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的自變量有___________________________；30℃時(shí)，給提供飽和CO2濃度的大棚通風(fēng)，圖一中C物質(zhì)合成速率________(填“增加”“減小”或“不變”)。(5)冬季晴天大棚蔬菜的生產(chǎn)除了應(yīng)適當(dāng)升溫外，還可采取施用有機(jī)肥的方法達(dá)到增產(chǎn)目的，原因是_______________________________________________。答案(1)ATP和NADPH

(2)大氣線粒體(基質(zhì))

(3)抑制淀粉(4)溫度和二氧化碳濃度減小(5)有機(jī)肥被微生物分解既可提高環(huán)境中的二氧化碳濃度也可為植物提供無(wú)機(jī)鹽2.(2021·開(kāi)封市摸底調(diào)研)小麥?zhǔn)浅Ｒ?jiàn)的農(nóng)作物，某科研小組以小麥為實(shí)驗(yàn)材料做了有關(guān)光合作用的實(shí)驗(yàn)。下面圖中，甲圖表示光合作用部分過(guò)程；乙圖表示某植株葉片在光斑(陽(yáng)光穿過(guò)上層葉片的空隙會(huì)在下層葉片上形成光斑，它會(huì)隨太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng))照射前后吸收CO2和釋放O2的情況；丙圖表示植物細(xì)胞有氧呼吸過(guò)程(以葡萄糖為底物)圖解。

(1)甲圖CO2中O的最終去向是________。(2)乙圖中C點(diǎn)時(shí)，該植物葉肉細(xì)胞葉綠體光合作用所需CO2的來(lái)源是________________________。(3)丙圖中的數(shù)字，哪兩個(gè)代表同一物質(zhì)________。(4)乙圖中B點(diǎn)葉肉細(xì)胞間隙的O2濃度________(填寫(xiě)“>”“<”或“＝”)A點(diǎn)葉肉細(xì)胞間隙的O2濃度。(5)丙圖中8代表的是________。答案(1)有機(jī)物(2)線粒體與從外界環(huán)境吸收(3)4和7

(4)>

(5)能量(ATP)3.(2021·山西省八校聯(lián)考)黃瓜是人們餐桌上的常見(jiàn)蔬菜，某科研小組在晴朗的白天，分別對(duì)生長(zhǎng)在強(qiáng)光下和弱光下的黃瓜幼苗吸收CO2的速率[單位：g/(cm2·h)]、氣孔阻力(氣孔開(kāi)度減小，氣孔阻力增大)等生理指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果如圖。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。

(1)由圖1可知，與強(qiáng)光下相比，弱光下黃瓜幼苗吸收CO2的速率下降的主要原因是__________________________。(2)10：00～12：00，光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，但實(shí)驗(yàn)測(cè)得強(qiáng)光下黃瓜幼苗吸收CO2的速率卻下降，請(qǐng)結(jié)合圖2分析原因：__________________________________________________________________。(3)若要測(cè)定強(qiáng)光和弱光對(duì)黃瓜幼苗光合色素的影響，需提取光合色素進(jìn)行研究，則提取色素的原理是_____________________________________________________________________，分離色素的方法是________。(4)溫度在一天中會(huì)發(fā)生變化，科研小組若要測(cè)定黃瓜幼苗一天中某一時(shí)段的總光合速率，還要測(cè)定這一時(shí)段幼苗的________，若在白天進(jìn)行該過(guò)程，需采取的措施是_______________________________________________________。答案(1)弱光下光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP比強(qiáng)光下少，還原C3生成有機(jī)物的量少(2)該時(shí)段氣孔阻力增大，黃瓜幼苗吸收CO2的速率減慢(3)綠葉中的光合色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中，可用無(wú)水乙醇提取綠葉中