光合作用和呼吸作用专题综合分析

光合作用和呼吸作用专题综合分析1．密闭装置法(1)装置中溶液的作用：甲装置中NaHCO3溶液(或CO2缓冲液)可为光合作用提供CO2，乙装置中NaOH溶液可吸收容器中的CO2。(2)测定原理①甲、乙两装置中液滴的移动均是由O2含量的变化引起的。②甲装置单位时间内红色液滴向右移动的距离为植物O2的释放速率，可代表净光合速率(若液滴向左移动，则为负值)。③乙装置单位时间内红色液滴移动的距离为植物O2的吸收速率，可代表呼吸速率。(3)测定方法①将甲装置置于光下一定时间，记录红色液滴向右移动的相对距离(m)，计算净光合速率。②将乙装置置于黑暗中一定时间，记录红色液滴向左移动的相对距离(n)，计算呼吸速率。③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝m＋n。(4)对照实验：为防止气压、温度等因素所引起的误差，应设置对照实验，即使用死亡的绿色植物分别进行上述实验，若液滴移动，则需要对实验结果进行校正。例题1、请利用下图装置完成对某植物光合作用强度和呼吸作用强度的测定，并分析回答有关问题：D：NaHCO3缓冲液(2)假设红墨水滴每移动1厘米植物体内的葡萄糖增加或减少1克，植物的实际光合速率是___克/小时。假设每天光照15个小时，一昼夜积累葡萄糖_____克(不考虑昼夜温差的影响)。【答案】(1)右移左移(2)12842．圆叶片上浮法利用真空渗入法排除叶肉细胞间隙的空气，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)，即能比较光合作用的强弱。例题2．取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为1cm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】：NaHCO3溶液能够分解产生CO2，因此不同浓度的NaHCO3溶液能够为叶圆片提供稳定的CO2来源。分析题图乙的曲线可知，刚开始增加NaHCO3溶液的浓度，光合作用强度增强；超过一定浓度再增加NaHCO3溶液的浓度，由于外界溶液浓度太高，导致植物的叶肉细胞失水，会使叶肉细胞光合速率降低，叶片上浮时间延长。【答案】：D3．半叶法将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表呼吸作用强度，曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。例题3、现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将对称叶片的一半遮光(A)，另一半不遮光(B)，并采用适当的方法阻止A、B间物质和能量的转移。在适宜光照和温度下照射一段时间，在A、B中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称重，分别记作m1和m2，单位mg/(dm2·h)。下列说法正确的是()A．该方法在未测出细胞呼吸强度的条件下，能测出实际光合作用的强度B．(m2－m1)表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的积累量C．m2表示被截取的部分在光照时间内净光合作用的大小D．m1表示被截取的部分在光照时间内细胞呼吸的大小【解析】(1)光照下光合作用和细胞呼吸生理过程均发生，则有机物的增加量代表净光合作用强度；而黑暗中只进行细胞呼吸不进行光合作用，则在黑暗中有机物的减少量代表细胞呼吸强度。(2)假设原来半片叶重为m0，m1和m2分别表示在适宜光照和温度下照射一段时间后的被截取的部分(A部分)干重和被截取的部分(B部分)干重，而在该时间段内，前者只进行细胞呼吸，而后者同时进行光合作用和细胞呼吸，则m0－m1＝细胞呼吸速率，m2－m0为光照下的净光合作用速率，实际光合作用速率＝净光合作用速率＋细胞呼吸速率＝m2－m0＋m0－m1＝m2－m1，即为B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的合成量。【答案】A4．黑白瓶法黑瓶为用黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，而白瓶既能进行光合作用又能进行呼吸作用，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。例题4．下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并比较计算后的数据。下列有关分析正确的是()水深(m)1234白瓶中O2浓度(g/m3)＋3＋1.50－1黑瓶中O2浓度(g/m3)－1.5－1.5－1.5－1.5A.水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气为3g/m3B．水深2m处黑瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原C．水深3m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体D．水深4m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用【解析】白瓶中O2浓度的变化量即为净光合量，黑瓶中O2浓度的变化量即为呼吸量。水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气＝净光合量＋呼吸量＝3＋1.5＝4.5(g/m3)，A错误；黑瓶中植物因缺乏光照不能进行光合作用，B错误；水深3m处白瓶中净光合速率为0，说明光合速率等于呼吸速率，此时植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C正确；在水深4m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气量＝－1＋1.5＝0.5(g/m3)，故能进行光合作用，D错误。【答案】C例题5、用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的O2含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的O2含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析不合理的是()透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9mg5.6mg3.8mgA.丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体基质B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的O2量约为1.1mgC．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的O2量约为1.8mg【解析】丙瓶不透光，生物只能进行细胞呼吸，产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质。甲瓶与丙瓶O2量的差表示丙瓶细胞呼吸消耗的量。丙瓶不透光，一昼夜的时间内水样中生物均在进行呼吸作用，乙瓶透光，有光照时水样中生物会进行光合作用，消耗部分呼吸作用产生的CO2，因此一昼夜后，乙瓶水样pH比丙瓶的高。乙、丙瓶取自同一处，生物的种类和数量基本相同，细胞呼吸速率相同，乙瓶一昼夜的净光合量用O2表示为0.7mg，细胞呼吸的量用O2表示为1.1mg，所以一昼夜乙瓶中生产者实际光合作用释放的O2量为1.8mg。【答案】C5．间隔光照法光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对较多。例题6、某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，作如图所示实验．在叶柄基部作环剥处理（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1cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率=（3y﹣2z﹣x）/6gcm﹣2h﹣1（不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响）。则M处的实验条件是（）A．下午4时后将整个实验装置遮光3小时B．下午4时后将整个实验装置遮光6小时C．下午4时后在阳光下照射1小时D．晚上8时后在无光下放置3小时【解析】计算光合作用时，也要计算出呼吸作用的强度，题干中只有光照下，没有遮光的条件，所以M是在遮光条件下进行测量的数据．假设遮光a小时，根据实际光合作用=净光合作用+呼吸作用，有3y-2z-x/6=y-x/6+y-z/a，解得，a=3小时．所以下午4时后将整个实验装置遮光3小时。答案是A。【答案】A6．“梯度法”探究影响光合作用的因素用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。例题7、图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示蓝藻光合速率与光照强度的关系，下列说法正确的是()A．图甲中，光照强度为b时，光合速率等于呼吸速率B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2C．图乙中，当光照强度为x时，细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体D．图乙中，限制e、f、g点光合作用速率的因素主要是光照强度【解析】分析甲图可知，光照强度为b时，CO2释放量和O2产生总量相等，都为3个单位，细胞呼吸释放的CO2首先供应叶绿体进行光合作用，剩余部分释放到外界，说明此时细胞呼吸大于光合作用，A项错误；光照强度为d时，水稻叶肉细胞光合速率大于细胞呼吸速率，光照强度为a时，CO2释放量即为细胞呼吸速率，则光照强度为d时，O2产生总量为8个单位，需要消耗的CO2也为8个单位，所以单位时间内需从外界吸收CO2为2个单位，B项正确；图乙中所示生物为蓝藻，蓝藻不含线粒体和叶绿体，C项错误；图乙中，限制g点光合作用速率的因素不是光照强度，可能是二氧化碳浓度及温度等，D项错误。【答案】B7．夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图，如图1所示：1．曲线的各点含义及形成原因分析a点：凌晨3时～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少；b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用；bc段：光合作用小于呼吸作用；c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用；ce段：光合作用大于呼吸作用；d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象；e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用；ef段：光合作用小于呼吸作用；fg段：太阳落山，停止光合作用，只进行呼吸作用。2．有关有机物情况的分析(见图2)(1)积累有机物时间段：ce段；(2)制造有机物时间段：bf段；(3)消耗有机物时间段：og段；(4)一天中有机物积累最多的时间点：e点；(5)一昼夜有机物的积累量表示：Sp－SM－SN。3．在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图(见图3)(1)如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加；(2)如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少；(3)如果N点等于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变；(4)CO2含量最高点为c点，CO2含量最低点为e点。4．在相对密闭的环境下，一昼夜O2含量的变化曲线图(见图4)(1)如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少；(2)如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加；(3)如果N点等于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变；(4)O2含量最高点为e点，O2含量最低点为c点。例题8．右图表示20℃时玉米光合作用强度与光照强度的关系，S1、S2、S3表示图中所示区域的面积，下列说法中错误的是()。A．S1＋S3表示玉米呼吸消耗的有机物量B．S2＋S3表示玉米光合作用产生的有机物总量C．若土壤中缺Mg，则B点右移，D点左移D．S2－S3表示玉米光合作用有机物的净积累量【解析】题图所示，纵坐标CO2吸收量表示光合作用强度，CO2呼吸量为负值表示呼吸强度，则S1＋S2表示玉米呼吸消耗的有机物量，S2＋