能产生ATP,B项正确。对于正常光合作用的叶片,若突然降低光照强度,过程①减弱,过程②因缺少ATP和[H]也会减弱,C项正确。叶肉细胞的线粒体、叶绿体和细胞质基质中都能够产生ATP,故都含有与合成ATP有关的酶,D项正确。 技能点拨
1.命题时常将教材中光合作用与细胞呼吸过程的图解综合起来,考查考生对光合作用和细胞呼吸过程内在联系的认识和识图能力、分析理解能力。如图则是将光合作用和细胞呼吸的图解整合在一起的方式之一。此图分析时可从[H]入手,光合作用过程中,[H]产生于光反应阶段,用于暗反应阶段;有氧呼吸过程中,[H]产生于有氧呼吸的第一、二阶段,用于有氧呼吸的第三阶段。故图中①~⑤表示的过程分别是光反应、有氧呼吸第二阶段、暗反应、有氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第三阶段;甲~丁表示的物质分别是ATP、丙酮酸、CO2、O2。
2.光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量的转化关系
重点二 光合作用和细胞呼吸影响因素——坐标曲线模型解读
典例剖析2 某研究小组中进行某植物的栽培试验,图1表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的温度—光合、呼吸曲线;图2为在恒温密闭玻璃温室中,连续48 h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率变化曲线;图3为适宜CO2浓度条件下,温度和光照强度对该植物的CO2吸收速率的影响曲线。请结合图像分析回答下列问题:
(1)图1中的虚线表示________________________。当温度达到________时,植物不再进行光合作用。 (2)图1
中,40 ℃与
60 ℃时,CO2的吸收量均为0,二者的区别是
________________________________________________________________。在温度为30 ℃时,叶肉细胞内的[H]用于________________。
(3)图2中光合速率和呼吸速率相等的时间点有______个,实验开始3 h内叶肉细胞产生ATP的场所有__________________________,而在6 h时叶肉细胞产生ATP的场所有____________________,在18 h时叶肉细胞中CO2的移动方向为________________,在30 h时叶绿体内的ATP的移动方向是________________。
(4)图2中由12时到18时叶绿体内C3含量变化是________________,叶绿体利用CO2速率最大的时刻是________时,前24小时平均光照强度________(填“大于”、“小于”或“等于”)后24小时的平均光照强度,有机物积累最多的时刻在________时。经过连续48 h的培养,与0 h相比48 h时该植物的有机物量是________(填“不变”、“增加”或“减少”)。
(5)图3中影响CO2吸收速率的因素有__________________________,图3中E点时,25 ℃条件下产生的氧气量________(填“等于”、“大于”或“小于”)15 ℃条件下产生的氧气量。
(6)依据图3分析,若将图1所示实验的光照条件调整至2 klx,其他条件不变重复实验,则图1中的F点对应温度为________;若图2所示实验温度为15 ℃,现若将温度调整为25 ℃条件下保持恒温,其他条件不变,则图2中6 h时的光照强度为________ klx。
(7)当光照强度为8 klx,温度为25 ℃时,该植物5 h中单位面积光合作用所消耗的CO2为________,要消耗同等量的CO2,在15 ℃条件下,用10 klx的光持续照射________h。 答案 (1)呼吸速率随温度变化的情况 55 ℃
(2)前者光合速率等于呼吸速率,后者光合速率和呼吸速率均为0(植物死亡) 与O2结合形成水、还原三碳化合物(C3) (3)4 细胞质基质和线粒体 细胞质基质、线粒体和叶绿体 由线粒体到叶绿体 由类囊体薄膜到叶绿体基质
(4)增加 36 h 小于 42 h 增加 (5)光照强度和温度 大于 (6)25 ℃ 2 (7)70 mg 7 审答思考
1.由图1中纵坐标含义“CO2吸收量”和“CO2产生量”可得出什么信息?
答案 由“CO2吸收量”可知实线部分所描述的是“净量”,由“CO2产生量”可知虚线表示呼吸速率。
2.图1中F点时的代谢特点是什么?在坐标图绘出F点之前和F点之后的真正的光合作用的相对强度线段示意图。
答案 F点时光合作用与细胞呼吸速率相等。F点之前某温度条件下真正的光合作用的相对强度等于某温度条件两曲线纵坐标值之和,F点之后某温度条件下真正的光合作用的相对强度等于虚线纵坐标值减掉实线所对应的纵坐标值,如下图:
3.由图2中细线与横坐标的交点有6时、18时、30时、42时,由二氧化碳的吸收值可得知此时植物的代谢特点是什么?而3时以前、21时至27时、45~48时的代谢特点是什么? 答案 光合速率等于细胞呼吸速率。均为只进行细胞呼吸没有进行光合作用。 4.图2中由12时到18时,自变量是什么?因变量是什么? 答案 时间(光照强度);因变量为室内CO2浓度和CO2吸收速率。 5.“叶绿体利用CO2最大速率”是指净量还是总量? 答案 总量。
6.由图2判断前24小时和后24小时平均光合作用强度大小关系是什么?是由什么引起? 答案 前者小于后者。由光照强度引起。
7.图3中E点时对应的纵坐标含义是什么?与氧气产生量之间有什么关系? 答案 净二氧化碳吸收值。氧气产生量要在此基础上加上细胞呼吸相对强度值。 8.图1中F点、图2中的6 h时和图3中的N点的代谢有何共性特点? 答案 均是光合作用和细胞呼吸速率相等。
9.图3中当光照强度为8 klx,温度为25 ℃时的总光合作用强度速率值是多少?而光照强度为10 klx,温度为15 ℃时的总光合作用强度速率值又是多少? 答案 前者为14;后者为10。 变式拓展
1.依据图1绘出温度影响总光合作用强度的曲线,其影响机理是什么?
答案 见下图。其机理是低温时光合作用强度低但不是为零,最适温度在30 ℃,到55 ℃时降为零。
2.图3中O、P点的主要限制因素分别是什么? 答案 前者主要是光照强度,后者主要是温度。
3.依据右面的叶肉细胞示意图分别标出M点、N点、P点和MN之间的气体交换情况,并标出气体名称? 答案
4.分析下列几种条件变化,对应图3中M、N、G点如何移动? (1)若植物体缺镁元素?
(2)若原曲线代表阳生植物,则阴生植物对应的点? (3)若实验时将白光改为等强度的蓝光?
(4)若已知另一植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃,则温度由25 ℃上升到30 ℃时?
答案 (1)M点不动、N点右移、G点左下移。 (2)M点上移、N点左移、G点左下移。 (3)M点不动、N点左移、G点左上移。 (4)M点下移、N点右移、G点右下移。 对位训练
2.如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况,除各图中所示因素外,其他因素均控制在最适范围内。下列分析错误的是
( )
A.甲图中a点的内在限制因素可能是叶绿体中酶的数量或色素的数量不足 B.乙图中d点与c点相比,相同时间内叶肉细胞中C3与C5的生成量都多 C.丙图中,随着温度的升高,曲线的走势将稳定不变
D.图中M、N点的限制因素是光照强度,P点的限制因素是温度 答案 C
解析 乙图中d点时的光照较c点强,光反应生成的ATP和[H]较多,促进C3的还原,使C5生成量多,因此C5与CO2结合生成C3的量也会增多,故B项正确。温度通过影响酶的活性影响代谢,在丙图中,随着温度的进一步升高,曲线的走势将下降,故C项错误。 技能点拨
影响光合作用的因素及坐标曲线试题解题规律案例解读
影响光合作用的环境因素有光照强度、CO2浓度、温度等,内在因素主要是植物类型、叶龄、光合作用相关酶的种类与数量或色素的种类和数量等。学生不仅要理解各种影响因素的作用原理,还必须正确识别曲线图的意义,掌握解答坐标曲线类试题的一般规律,即:①明确纵、横坐标的含义,找出纵、横坐标的关系,结合教材联系相应的知识点,如甲、乙、丙三图考查的就是影响光合速率的环境因素这个知识点;②明确曲线中的特殊点(起点、终点、转折点、交点等)表示的生物学意义,如a、b点表示的是同一光照强度下,不同CO2浓度对光合速率的影响;③明确曲线的走向、变化趋势,揭示各段曲线变化趋势和含义并分析其原因,如c、d点表示同一温度下,随着光照强度的增强,光合速率增加。本题将影响光合作用的环境因素和内在因素融合在三个坐标图中,并出现了多个变