光合作用和细胞呼吸中典型曲线的分析

光合作用和细胞呼吸中典型曲线的分析
【方法归纳】从以下两个角度综合分析光合作用和细胞呼吸的曲线
(1)光合作用与细胞呼吸典型曲线上各点的分析:
有关光合作用和细胞呼吸关系的变化曲线图中,最典型的就是夏季的一天中CO2的吸收和释放变化曲线图,如下图1所示。

曲线的各点含义及形成原因分析如下:
a点:凌晨3时～4时,温度降低,细胞呼吸强度减弱,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:光合作用强度小于细胞呼吸强度;
c点:上午7时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度;
ce段:光合作用强度大于细胞呼吸强度;
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,光合作用强度等于细胞呼吸强度;
ef段:光合作用强度小于细胞呼吸强度;
fg段:太阳落山,光合作用停止,只进行细胞呼吸。

(2)有机物产生与
消耗情况的分析
(见下图2):
①积累有机物时间段:ce段。

c点和e点时,光合作用强度与细胞呼吸强度相等,c～e由于光照强度的增强,光合作用强度大于细胞呼吸强度,故不断积累有机物。

②制造有机物时间段:bf段。

b点大约为早上6点,太阳升起,有光照,开始进行光合作用;f点大约为下午6点,太阳落山,无光,停止光合作用。

③消耗有机物时间段:Og段。

一天24小时,细胞的生命活动时刻在进行,即不停地消耗能量,故细胞呼吸始终进行。

④一天中有机物积累最多的时间点:e点。

白天,光合作用强度大于细胞呼吸强度,积累有机物;e点后,随着光照的减弱,细胞呼吸强度大于光合作用强度,故e点时积累的有机物最多。

⑤一昼夜有机物的净积累量表示:SP-SM-SN。

SP表示白天的净积累量,SM和SN表示夜晚的净消耗量,故SP-(SM+SN)为一昼夜的净积累量。

【易错提醒】
(1)注意区分图1与典例图中纵坐标的含义,前者表示细胞吸收或释放二氧化碳的量,后者表示容器内二氧化碳浓度,
两者变量不同。

(2)曲线的坡度表示反应速率的大小,坡度越大,表明光合作用或呼吸作用速率越大。

(3)典例图中的点D、H是曲线的拐点,表明光合作用强度等于细胞呼吸强度,分别对应于图1中的c、e点。

光合速率与呼吸速率的综合考查
【考查特点】
关于光合速率与呼吸速率的考查,在历年高考试题中多次出现,通常以CO2和O2的增加量或减少量为研究对象,结合坐标曲线图分析光合作用与细胞呼吸的强弱,或结合实例考查有机物的积累量与植物生长的关系。

【解题指导】
首先明确光合速率与呼吸速
率的含义,分析两者之间的关
系,然后根据坐标曲线图的走
势、CO2或O2的变化量,分析
光合作用和细胞呼吸综合作
用的结果及在实践中的应用。

1.明确呼吸速率与光合速率
的表示方法
典型图解:
(1)呼吸速率:植物置于黑暗环境时,呼吸速率常用实验容器内CO2的增加量、O2的减少量或有机物的减少量(图中OA段)表示。

(2)光合速率包括净(表观)光合速率和真正(实际)光合速率。

①净(表观)光合速率:植物在有光条件下,净(表观)光合速率常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量(图中OD段)表示。

②真正(实际)光合速率:常用一定时间内O2产生量、CO2固定量(同化量)或有机物生成量(制造量)(图中AD段)表示。

2.理解呼吸速率与光合速率的联系
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
此关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下:
(1)光合作用产氧量=氧气释放量+细胞呼吸耗氧量
(2)光合作用固定CO2量=CO2吸收量+细胞呼吸释放CO2量
(3)光合作用葡萄糖产生量=葡萄糖积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗葡萄糖量3.研究净光合速率与植物生长的关系
(1)当净光合速率>0时,植物积累有机物而生长。

(2)当净光合速率=0时,植物不能生长。

(3)当净光合速率<0时,植物不能生长,长时间处于此状态时,将会死亡。

光合作用与细胞呼吸
相关的实验装置的分
析及应用
【考查特点】
实验题一直是高考的
热点,在历年高考中对光合作用与细胞呼吸的考查,常以实验为依托,如通过实验装置来测定呼吸强度、
光合作用强度及细胞呼吸类
型等。

【解题指导】
将与光合作用和细胞呼吸有
关的实验装置方面的题分类,
在明确实验原理的基础上,
分析相关物质的变化及各装
置的具体作用。

1.提供无氧环境的实验装置(1)图1用水隔绝空气。

(2)图2用石蜡或油膜密封玻璃容器,隔绝液体与空气。

2.与CO2相对含量有关的实验装置
(1)图3容器内的碳酸氢钠可放出CO2,保持容器内CO2浓度恒定,使容器内的植物能够长时间进行光合作用。

(2)图4在容器中加入NaOH溶液,可以除去容器中的CO2,减弱容器中植物的光合作用,或降低容器内的压力,引起玻璃管中液滴的移动。

(3)图5中NaOH可以除去空气中的CO2,澄清的石灰水能够检验气体中是否存在CO2。

性状显隐性的判断方法
【方法归纳】性状显隐性的判断常用以下两种方法:
（1）根据子代性状及分离比判断:
(2)杂交实验法判断:
已知条件显隐性判断
亲本组合(表现
型)
子代表现型显性性状隐性性状
甲性状×乙性
状
只出现甲性状后代(后代足
够多时)
甲乙
甲性状×甲性
状
出现甲、乙两种性状的后代甲乙
甲性状∶乙性状=3∶1(后
代足够多时)
甲乙
【易错提醒】
(1)该显隐性的判断方法归纳是针对于一对基因控制的完全显性遗传。

(2)后代必须足够多时才符合3∶1的分离比。

两对相对性状遗传实验分析及相关结论
1.实验分析
F2
1YY(黄)2Yy(黄)1yy(绿)
1RR(圆)1YYRR(黄圆)2YyRR(黄圆)1yyRR(绿圆)
2Rr(圆)2YYRr(黄圆)4YyRr(黄圆)2yyRr(绿圆)
1rr(皱)1YYrr(黄皱)2Yyrr(黄皱)1yyrr(绿皱)
2.实验结论
(1)F2共有16种组合，9种基因型，4种表现型。

(2)F2中黄∶绿=3∶1，圆∶皱=3∶1，都符合基因分离定律。

(3)F2中纯合子占1/4，杂合子占3/4。

(4)F2中黄色圆粒纯合子占1/16，但在黄色圆粒中纯合子占1/9，
注意二者的范围不同。

3.F1的配子分析
F1在产生配子时,每对等位基因彼此分离,不同对的等位基
因自
由组
合,F1
产生
的雌、
雄配
子各4
种:YR
∶
Yr∶
yR∶
yr=
1∶
1∶
1∶1, 图解如下:
【高考警示】
(1)明确重组类型的含义:
重组类型是指F2中与亲本表现型不同的个体,而不是基因型与亲本不同的个体。

(2)含两对相对性状的纯合亲本杂交,F2中重组性状所占比例并不都是(3+3)/16:
①当亲本基因型为YYRR和yyrr时,F2中重组性状所占比例是(3+3)/16。

②当亲本基因型为YYrr和yyRR时,F2中重组性状所占比例是1/16+9/16=10/16。

不要机械地认为只有一种亲本组合方式,重组性状只能是(3+3)/16。

自由组合定律的解题思路与方法
1.基本方法
分解组合法(“乘法原理”和“加法原理”)。

(1)原理:分离定律是自由组合定律的基础。

(2)思路:首先将自由组合定律问题转化为若干个分离定律问题。

在独立遗传的情况下,有几对基因就可分解为几个分离定律问题,如AaBb×Aabb 可分解为如下两个分离定律:Aa×Aa;Bb×bb,然后按照数学上的“乘法原理”和“加法原理”根据题目要求的实际情况进行重组。

此法“化繁为简,高效准确”。

2.基本题型分类及解题规律
(1)种类问题:
①配子类型的问题:
a.规律:某一基因型的个体所产生配子种类数等于2n种(n为等位基因对数)。

b.举例:如AaBbCCDd产生的配子种类数:
Aa Bb CC Dd
↓↓↓↓
2 × 2 × 1 × 2=8种
②求配子间结合方式的规律:两基因型不同的个体杂交,配子间结合方式种类数等于各亲本产生配子种类数的乘积。

③已知双亲基因型,求双亲杂交后所产生子代的基因型种类数与表现型种类数的规律:两基因型已知的双亲杂交,子代基因型(或表现型)种类数等于将各性状分别拆开后,各自按分离定律求出子代基因型(或表现型)种类数的乘积。

(2)概率问题:
①已知双亲基因型,求子代中某一具体基因型或表现型所占的概率的规律:子代中某一具体基因型或表现型所占比例应等于按分离定律拆分,将该种基因型或表现型各组成部分所占比例分别求出后,再组合并相乘。

②已知双亲基因型,求子代中纯合子或杂合子出现的概率的规律:
子代纯合子出现的概率等于按分离定律拆分后各对基因出现纯合子的概率的乘积。

子代杂合子的概率=1-子代纯合子的概率。

【高考警示】
(1)分解组合法并不适合所有基因,其适用于每对基因都是独立的,若基因之间有相互作用时一定要注意审题。

(2)描述相对性状显隐性关系时,一般显性在前,隐性在后,但在有的考题中,为设置干扰,将隐性放在前面。

如2010年北京高考中决定小鼠毛色为黑(B)/褐(b)色、有(s)/无(S)白斑的两对等位基因分别位于两对同源染色体上。

若思维定势易将基因型为BbSs的个体表现型错答为“黑色有白斑”。

验证两大遗传定律的方法
【方法归纳】验证遗传的两大定律常用的四种方法见下表:
【易错提醒】
(1)看清是探究性实验还是验证性实验,验证性实验不需要分情况讨论直接写结果或结论,探究性实验则需要分情况讨论。

(2)看清题目中给定的亲本情况,确定用自交还是测交。

自交只需要一个亲本即可,而测交则需要两个亲本。

(3)不能用分离定律的结果证明基因是否符合自由组合定律。

因为两对等位基因不管是分别位于两对同源染色体上,还是位于一对同源染色体上,在单独研究时都符合分离定律,都会出现3∶1或1∶1这些比例,无法确定基因的位置,也就没法证明是否符合自由组合定律。

自由组合定律的9∶3∶3∶1变式
【考查特点】
近几年各地的模拟题和高考题不再直接考查自由组合定律F2的性状分离比9∶3∶3∶1,而是对其进行变形,如12∶3∶1、9∶6∶1、9∶3∶4、15∶1、13∶3、9∶7等形式,这样可以充分考查学生获取信息、综合分析以及灵活应用知识的能力。

【解题指导】
在基因的自由组合定律中,当后代的比例为1∶1∶1∶1时,一般为测交,当出现9∶3∶3∶1时,则亲本必为双显性性状,且亲本必为双杂合子,这是解答此类问题的基本出发点。

现在对自由组合定律的9∶3∶3∶1变式总结如下:
F1 AaBb
自交
F1(AaBb)自交
后代比例
原因分析
15∶1
有显性基因就表现为同一种性状,其余表现另一种性状13∶3双显性、双隐性和一种单显性表现为一种性状,另一种单
显性表现为另一种性状
12∶3∶1
双显性和一种单显性表现为同一种性状,其余正常表现
F1(AaBb)自
交后代比例
原因分析
9∶7当双显性基因同时出现时为一种表现型,其余的基因型为另一种表现型
9∶3∶4
存在aa(或bb)时表现为隐性性状, 其余正常表现9∶6∶1
单显性表现为同一种性状,其余正常表现
【思维拓展】
某些致死基因导致遗传分离比发生变化
(1)隐性致死:隐性基因同时存在于同一对同源染色体上时,对个体有致死作用,如镰刀型细胞贫血症,红细胞异常,使人死亡;植物中白化基因(bb),使植物不能形成叶绿素,从而不能进行光合作用而死亡。

(2)显性致死:显性基因具有致死作用,如人的神经胶症基因(皮肤畸形生长,智力严重缺陷,出现多发性肿瘤等症状),又分为显性纯合致死和显性杂合致死。

【思维拓展】
可由减数分裂联系到的生物变异知识
(1)减数第一次分裂前的间期在DNA复制时可能发生基因突变。

(2)在减数第一次分裂的分裂期和减数第二次分裂的分裂期都可能发生染色体变异。

(3)在减数第一次分裂的分裂期可能发生基因重组。

基因位置的判断方法
【方法归纳】核基因位置确定的依据和方法有以下两点:
(1)理论依据:
核基因在染色体上,染色体分为常染色体和性染色体(大多为X、Y)。

判断核基因的位置就是判断基因位于常染色体上还是X、Y染色体上。

(2)判断方法:①常染色体上的基因与性别无关,X、Y染色体上的基因与性别有关。

a.已知显隐性的情况下,利用雌性隐性性状和雄性显性性状个体交配来判断(针对XY型性别决定生物)。

b.不知显隐性的情况下,利用正交和反交的方法判断。

若正反交结果一致,与性别无关,为细胞核内常染色体遗传;若正反交结果不一致,且表现出与性别有关,则可确定基因在性染色体上——一般在X染色体上。

②根据后代的表现型在雌雄性别中的比例是否一致进行判定。

若后代中两种表现型在雌雄个体中比例一致,说明遗传与性别无关,则可确定基因在常染色体上;若后代中两种表现型在雌雄个体中比例不一致,说明遗传与性别有关,则可确定基因在X染色体上。

【易错提醒】(1)看清实验材料是植物还是动物;植物一般为雌雄同株无性别决定,其基因位置只有两种情况:细胞质基因和细胞核基因;但有些植物为XY型性别决定的雌雄异株植物,则基因位置分三种情况:细胞质基因、细胞核内常染色体上的基因和细胞核内性染色体上的基因;动物一般为雌雄异体,则基因位置也分上述三种情况(注意常考两种性别决定——XY型和ZW型)。

质基因在叶绿体和线粒体中。

不管正交还是反交后代都表现为母本性状,即母系遗传。

【高考警示】
肺炎双球菌转化实验的实质和分析
(1)转化的实质是基因重组而非基因突变:
肺炎双球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中,使受体细胞获得了新的遗传信息,即发生了基因重组。

(2)转化的只是少部分R型细菌:
由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响,因此转化过程中并不是所有的R型细菌都转化成S型细菌,而只是小部分R型细菌转化成S型细菌。

噬菌体侵染细菌实验中子代噬菌体元素来源的判断方法
【方法归纳】T2噬菌体侵染细菌时,用放射性元素标记的物质不同,放射性在子代出现情况不同:
(1)若用32P和35S标记T2噬菌体而宿主细胞未被标记,相当于间接地将核酸和蛋白质分开,只在部分子代T2噬菌体的核酸中有32P标记。

(2)若用32P和35S标记宿主细胞而T2噬菌体未被标记,则在子代T2噬菌体的核酸和蛋白质外壳中均有标记元素。

(3)若用C、H、O、N等标记T2噬菌体而宿主细胞未被标记,则只在部分子代T2噬菌体的核酸中有标记元素。

(4)若用C、H、O、N等标记宿主细胞而T2噬菌体未被标记,则在子代T2噬菌体的核酸和蛋白质外壳中均可找到标记元素。

【易错提醒】解题时一定要看清标记对象是噬菌体还是细菌,若是噬菌体则标记蛋白质的元素在子代不会出现;若是细菌则在子代噬菌体中都会出现。

噬菌体侵染细菌的实验
1.噬菌体的增殖
(1)模板:噬菌体DNA。

(2)合成DNA的原料:大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。

(3)合成蛋白质原料：大肠杆菌的氨基酸
场所：大肠杆菌的核糖体
2.实验结果分析
(1)用35S标记噬菌体,上清液中放射性很高的原因:
蛋白质外壳没有进入大肠杆菌,离心后存在于上清液中。

(2)用35S标记的噬菌体,沉淀物中有放射性的原因:
由于搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中。

(3)用32P标记噬菌体,沉淀物中放射性很高的原因:
DNA进入大肠杆菌,离心后存在于沉淀物中。

(4)用32P标记的噬菌体,上清液中含放射性的原因:
①保温时间过短,有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,上清液中出现放射性。

②保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液,也会使上清液中出现放射性。

【高考警示】
标记噬菌体侵染细菌实验中的误区
(1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素,否则无法将DNA 和蛋白质区分开。

(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上,因为放射性检测时只能检测到存在部位,不能确定是何种元素的放射性。

判断基因突变、基因重组的方法
【方法归纳】关于基因突变和基因重组的判断,可以归纳为以下三种方法:
(1)根据亲代基因型判定:
①如果亲代基因型为BB或bb,则引起B与b不同的原因是基因突变。

②如果亲代基因型为Bb,则引起B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。

(2)根据细胞分裂方式判定:
①如果是有丝分裂中染色体上基因不同,则为基因突变的结果。

②如果是减数分裂过程中染色体上基因不同,可能是基因突变或交叉互换。

(3)根据染色体图示判定:
①如果是有丝分裂后期图中,两条子染色体上的两基因不同,则为基因突变的结果。

②如果是减数第二次分裂后期图中,两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同,则为基因突变的结果。

③如果是减数第二次分裂后期图中,两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同,则为交叉互换(基因重组)的结果。

【易错提醒】有丝分裂过程中发生基因突变,但不会发生基因重组;减数第一次分裂前的间期可能发生基因突变;减数第一次分裂过程会发生基因重组,而减数第二次分裂过程不会发生基因重组。

探究某一变异性状类型的方法
【方法归纳】判断可遗传变异和不可遗传变异的方法如下:
(1)两类变异的本质区别即遗传物质是否改变,改变则能遗传给后代,环境引起性状改变但遗传物质未改变则不能遗传;故是否发生了遗传物质的改变是实验假设的切入点,新性状能否遗传是实验设计的出发点。

(2)若染色体变异,可直接借助显微镜观察染色体形态、数目、结构是否改变。

(3)与原来类型在相同环境下种植,观察变异性状是否消失,若不消失,则为可遗传变异,反之,则为不可遗传变异。

(4)自交观察后代是否发生性状分离。

【易错提醒】判断变异类型时要注意把原来类型和变异类型二者种植在相同的环境条件下,看表现型是否相同。

染色体组数的判断方法
【方法归纳】染色体组数的确定可以从以下四点把握:(1)根据染色体形态判断:
在细胞内任选一条染色体,细胞内与该
染色体形态相同的染色体共有几条,则
含有几个染色体组,如上题中图甲有5
个染色体组。

(2)根据基因型判断:
在细胞或生物体的基因型中,控制同一
性状的基因出现几次,则有几个染色体
组,如上题中图乙含有4个染色体组。

(3)根据染色体的数目/染色体的形态数的比值判断:
染色体组的数目=染色体数/染色体形态数,如韭菜细胞共有32条染色体,有8种形态,可推出每种形态有4条,进而推出韭菜细胞内应含4个染色体组,而且染色体形态数就代表着每个染色体组中染色体的条数。

(4)根据细胞分裂图像判断:
以生殖细胞中的染色体数为标准,判断题目图示中的染色体组数。

如下图所示:
①减数第一次分裂前期,染
色体4条,生殖细胞中染色体
2条,每个染色体组有2条染
色体,该细胞中有2个染色体组。

②减数第二次分裂前期,染色体2条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有1个染色体组。

③减数第一次分裂后期,染色体4条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有2个染色体组。

④有丝分裂后期,染色体8条,生殖细胞中染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有4个染色体组。

【方法归纳】育种目的不同,选择育种方法也不同,具体分析如下:
(1)将同一物种两亲本的性状集中到同一生物体上,可利用杂交育种,这是最简便的育种方法。

(2)将两物种的优良性状集中在一起,可用基因工程,也可用细胞杂交。

(3)若要快速获得纯种,可用单倍体育种方法。

(4)若要提高营养物质含量,可用多倍体育种方法。

(5)若要培育原物种没有的性状,可用诱变育种和基因工程,其中基因工程是有目的地改良。

(6)若培育植物为营养繁殖,如土豆、地瓜等,则只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种。

【易错提醒】(1)有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,其最简便的方法是自交。

(2)单倍体育种包括两个过程:花药离体培养和秋水仙素处理。

如只有花药离体培养则得到单倍体,植株弱小,高度不育。

自然选择学说和现代生物进化理论的比较
【高考警示】
(1)突变不等同于基因突变:“突变”不是基因突变的简称,而是包括“基因突变”和“染色体变异”。

(2)环境选择变异:农田喷施农药杀灭害虫,在喷施农药之前,害虫中就存在抗农药的突变个体,喷施农药仅杀灭了不抗药的个体,抗药的个体存活下来,农药不能使
害虫产生抗药性变异,只是对抗药性个体进行了选择。

种群基因频率的计算方法
【方法归纳】以一对等位基因为例计算种群中基因频率，主要分析四种类型的题目：
(1)已知基因型个体数，求基因频率：
某基因频率=(纯合子个数×2+杂合子个数)÷(总个数×2) (2)已知基因型频率，求基因频率：
一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率 (3)计算常染色体遗传和伴性遗传基因频率:
用NAA 、 分别表示该基因型的个体数,用PAA 、 表示该基因型的频率。

用p 、q 表示A 、a 的基因频率
①常染色体遗传方式:
②伴X 染色体遗传方式：
(4)遗传平衡定律(哈代—温伯格定律):
当等位基因只有两个(A 、a)时,设p 表示A 的基因频率,q 表示a 的基因频率,则:基因型AA 的频率=p2,Aa 的频率=2pq,aa 的频率=q2。

如果一个种群达到遗传平衡,其基因频率应保持不变。

【易错提醒】(1)根据公式计算基因频率和基因型频率,如果基因位于常染色体上,
就不必考虑性别问题,特别是在理想条件下,符合哈代-温伯格定律,可以直接代入
公式进行计算。

(2)只要群体不发生变化,不论自由交配或自交,基因频率都不发生改变;但自由交配的基因型频率不变,自交基因型频率会发生变化。

(3)在种群中一对等位基因频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。

植物激素间的相互作用
(1)不同发育时期植物激素的种类和数量不同,体现了基因的选择性表达。

(2)植物生长发育过程中,任何一种生理活动都不是受单一激素控制的。

(3)激素间的相互作用,有的是相互促进,有的是相互拮抗。

【高考警示】
有关植物激素作用的两点提醒
(1)促进果实的发育和成熟的激素是不同的:果实发育主要是生长素的作用结果,果实成熟主要是乙烯的作用结果。

(2)生长素与细胞分裂素促进生长的作用原理是不同的:生长素促进细胞伸长,即体积增大;细胞分裂素促进细胞分裂,即细胞数目增多,二者共同促进植株生长。

()
(
)
AA Aa
AA Aa AA Aa aa aa Aa aa Aa
AA Aa aa 2N N 1p P P 2N N N 22N N 1q P P 2N N N 2+==++++==+++()(
)
A A A a A
A A A a a a A a a a A a a a a A a A A a A X X X X X Y
X X X X X X X Y X Y X X X X X Y X X X X X X X Y X Y 2N N N p 2N N N (N N )2N N N q 2N N N (N N )++=++++++=++++。