光合作用和细胞呼吸中相关曲线的题型分析

光合作用和细胞呼吸中相关曲线的题型分析
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【常见类型研析】
1．有关光合作用与呼吸作用的变化曲线的分析
有关光合作用和呼吸作用关系的变化曲线图中，最典型的就是夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图，如图1所示：
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，呼吸酶酶活性低，呼吸作用减弱，
CO2释放减少；
b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用消耗CO2；
bc段：光合作用小于呼吸作用，空气中CO2仍在增加；
c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用，空气中CO2含量不变；
ce段：光合作用大于呼吸作用，空气中CO2含量下降；
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（净光合＞0）；
(2)制造有机物时间段：bf段(有光照时)；
(3)消耗有机物时间段：og段（有呼吸作用时）；
(4)一天中有机物积累最多的时间点：e点（第二个补偿点）；
(5)一昼夜有机物的积累量表示：S P－S M－S N。

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；
(原因是植物光合作用合成的有机物＞呼吸作用消耗的有机物或植物光合作用吸收的CO2＞呼吸作用释放的CO2)
(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
(原因是植物光合作用合成的有机物＜呼吸作用消耗的有机物或植物光合作用吸收的CO2＜呼吸作用释放的CO2)；
（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
(原因是植物光合作用合成的有机物=呼吸作用消耗的有机物或植物光合作用吸收的CO2=呼吸作用释放的
CO2)；
(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)如图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
(原因是植物光合作用合成的有机物＜呼吸作用消耗的有机物或植物光合作用产生的O2＜呼吸作用消耗的O2)；
(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
(原因是植物光合作用合成的有机物＞呼吸作用消耗的有机物或植物光合作用产生的O2＞呼吸作用消耗的O2)；
(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
(原因是植物光合作用合成的有机物=呼吸作用消耗的有机物或植物光合作用产生的O2=呼吸作用消耗的O2)；
(4)O2含量最高点为e点，O2含量最低点为c点。

5．用线粒体和叶绿体表示两者关系
图5、图6中表示O2的是②③⑥；图中表示CO2的是①④⑤。

图6中：
ob段：只有呼吸作用应有⑤⑥；
bc段：呼吸作用大于光合作用应有③④⑤⑥；
c点：呼吸作用等于光合作用应有③④；
ce段：呼吸作用小于光合作用应有①②③④；
e点：呼吸作用等于光合作用应有③④；
ef段：呼吸作用大于光合作用应有③④⑤⑥；
fg段：只有呼吸作用应有⑤⑥。

6．植物叶片细胞内三碳化合物含量变化曲线图(见图7)
AB段：夜晚无光，光反应不能进行，叶绿体中不产生ATP
和[H]，三碳化合物不能被还原，含量较高。

BC段：随着光照逐渐增强，叶绿体中产生ATP和[H]逐渐
增加，三碳化合物不断被还原，含量逐渐降低。

CD段：由于发生“午休”现象，部分气孔关闭，CO2进入
减少，三碳化合物合成减少，含量最低。

DE段：关闭的气孔逐渐张开，CO2进入增加，三碳化合物合
成增加，含量增加。

EF段：随着光照逐渐减弱，叶绿体中产生ATP和[H]逐渐
减少，三碳化合物被还消耗的越来越少，含量逐渐增加。

FG段：夜晚无光，光反应不能进行，叶绿体中不产生ATP和[H]，三碳化合物不能被还原，含量较高。

7．植物叶片细胞内五碳化合物含量变化曲线图(见图8)
AB段：夜晚无光，光反应不能进行，叶绿体中不产生ATP
和[H]，三碳化合物不能被还原成五碳化合物，五碳化合物含
量较低。

BC间段：随着光照逐渐增强，叶绿体中产生ATP和[H]逐渐
增加，三碳化合物不断被还原成五碳化合物，五碳化合物含量
逐渐增加。

CD段：由于发生“午休”现象，部分气孔关闭，CO2进入减
少，五碳化合物固定合成三碳化合物减少，含量最高。

DE段：关闭的气孔逐渐张开，CO2进入增加，五碳化合物固
定生成三碳化合物合成增加，五碳化合物含量减少。

EF段：随着光照逐渐减弱，叶绿体中产生ATP和[H]逐渐减少，三碳化合物还原成五碳化合物越来越少，五碳化合物含量逐渐减少。

FG段：夜晚无光，叶绿体中不产生ATP或[H]，三碳化合物不能被还原成五碳化合物，五碳化合物含量较低。

典例1．如图所示，图甲为叶绿体结构与功能示意图，图乙表示一株小麦叶片细胞内C3相对含量在一天24小时内的变化，请据图分析：
(1)图甲中A、B、C、D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质，则A、B、C、D依次是________。

(2)在Ⅰ中发生的过程称为________，在Ⅰ中含有的参与此过程的物质是________。

(3)在Ⅰ中发生的反应与Ⅱ中发生反应的物质联系是________。

(4)图乙中，从________点开始合成有机物，至________点有机物合成终止。

(5)AB段C3含量较高，其主要原因是__________________________。

(6)E点C3含量较少，其原因是__________________________________。

(7)E点与D点相比，叶绿体中[H]含量较________(填“高”或“低”)。

答案(1)H2O、CO2、C3、C5 (2)光反应色素和酶
(3)光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi等
(4)B H (5)无光不进行光反应，C3不能被还原
(6)气孔关闭，叶肉细胞内CO2含量低，CO2的固定减弱(7)高
典例2．(2011·南京二模)下图1表示绿色植物叶肉细胞部分结构中的某些生命活动过程，①～⑦代表各种物质，A、B代表两种细胞器。

图2表示该植物叶片CO2吸收量随光照强度的变化曲线。

据图回答下列问题。

(1) 图1中B是________。

卡尔文用同位素标记法追踪碳元素在光合作用过程中的运行：在供给植物CO2后的60 s内，相隔不同时间取样，杀死细胞并以层析法分析细胞代谢产物，通过研究发现7s后的代谢产物中有多达12种产物含有放射性，而5 s内的代谢产物大多集中在一种物质上，该物质最可能是________(填图中序号)。

(2)若该绿色植物长时间处于黑暗状态时，则图中①→②→①的循环________(能/不能)进行，原因是____________________________。

(3) 当光照强度处于图2中的D点时，图1中⑥的去向有____________________ 。

(4) 图2中O～D间此幼苗呼吸作用消耗的有机物量为________；光合作用有机物的净积累量为________。

(用S1、S2、S3表示)
(5) 若图2为植物25℃时CO2吸收量随光照强度的变化曲线。

已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，请在图中画出30℃时(原光照强度和CO2浓度不变)相应的CO2吸收量随光照强度的变化曲线(要求在曲线上标明与图中A、B、C三点对应的a、b、c三个点的位置)。

解析(1)图1中B是叶绿体。

在光合作用过程中二氧化碳最终转化为葡萄糖。

(2)若该绿色植物长时间处于黑暗状态时，则图中①→②→①的循环不能进行，原因是没有光反应提供
的ATP与[H]，暗反应不能进行。

(3)当光照强度处于图2中的D点时，
图1中⑥的去向有扩散到线粒体和外界。

(4)图2中O～D间此幼苗
呼吸作用消耗的有机物量为S1＋S3，光合作用有机物的净积累量为
S2－S1。

(5)光合作用的最适温度为25℃，超过最适温度后，趋势右
移。

答案(1)叶绿体②(2)不能没有光反应提供的ATP与[H]，暗反应不能进行(3)扩散到线粒体和外界(4)S1＋S3S2－S1
(5)见右上图
典例3．(2011·广东卷)观赏植物蝴蝶兰可通过改变CO2吸收方式以适应环境变化。

长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。

图1 正常和长期干旱条件下蝴蝶兰CO2吸收速率的日变化
(1)依图1分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0～4时________(填“有”或“无”)ATP和[H]的合成，原因是______________________________________；
此时段________(填“有”或“无”)光合作用的暗反应发生，
原因是____________________________________
_______________________________________________；
10～16时无明显CO2吸收的直接原因是____________。

(2)从图2可知，栽培蝴蝶兰应避免________，以利于其较快生
长。

此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当________。

(3)蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的________，通过植物组织培
养技术大规模生产，此过程中细胞分化的根本原因是
________________________________。

答案(1)有细胞呼吸过程中能产生ATP和[H] 无光反应无法进行，叶绿体中缺乏ATP和[H]，所以暗反应无法进行气孔关闭(2)干旱遮光(3)全能性基因的选择性表达
典例4．(2011·四川卷)有人通过实验探究某海藻的最佳培养条件，以获得最大生物量(注：生物量指单位体积的藻体干重)。

(1)在有光条件下培养海藻时，培养液中必须含有________，还需定时
向培养液通入空气，目的是提供________。

海藻光合速率随不同光照
强度的变化曲线如下图，图中B点表示最佳的________培养条件。

(2)该海藻在无光条件下仍能生长，但需在培养液中添加葡萄糖等有机
物，目的是提供_________________________。

(3)向培养液中添加葡萄糖配成不同浓度的培养液，在一定光照条件下
培养该海藻，测定海藻的生物量如下表：
葡萄糖浓度(g/L) 0 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0
海藻生物量(g/L) 0.84 0.93 1.00 1.03 0.79 0.67
要确定培养海藻的最佳葡萄糖浓度，还需设计________的实验。

(4)综合上述实验，获得该海藻最大生物量的培养条件是________。

答案(1)各种必需矿质元素CO2光照(2)碳源和能源(3)在0.2～0.6 g/L之间更细分的浓度梯度(4)适宜光照、添加适宜浓度的葡萄糖
典例5．(2012·广州普通高中毕业班综合测试)研究人员利用番茄植株进行了两组实验，实验1、2的结果分别用图中的(1)、(2)表示，请据图回答问题：
(1)实验1除满足植物对水和无机盐的需要外，还必须在适宜的______________ _等外界条件下进行。

(2)实验1的自变量是____________________，图(1)中a点条件下番茄植株相对生长速率低于b点的主要原因是______________________________________________________________。

日温26 ℃、夜温20 ℃一定是番茄植株生长的最适温度组合吗？____________，理由是____________________________________________________________________________。

(3)图(2)表示在一个种植有番茄植株的密闭容器内O2含量的变化，据图分析：
①番茄植株光合作用产生的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是______________。

②该番茄植株经过一昼夜，是否积累了有机物？__________，理由是_________________________
_____________________________________________________________。

③根据图(2)在图(3)中以A为起点画出该密闭容器内CO2含量变化的曲线。

答案(1)光照强度和CO2浓度
(2)夜温a点的夜温过低导致植物夜间新陈代谢过弱，不利于物质合成、细
胞分裂等生理活动的进行不一定没有在其他日温和夜温条件下对番茄植
株的生长速率进行实验(3)①B、C ②否24 h后密闭容器内的O2含量比
实验前低，说明番茄植株细胞呼吸消耗的有机物总量多于光合作用合成的有
机物总量，因此没有积累有机物③如图。