纵观近几年全国各地高考题,其命题思路和考查的知识范围、能力要求等可以看出,新陈代谢仍是高考知识考察的重点;而其中之一关于光合作用和呼吸作用的考查乃是重中之重,该种试题综合性强、灵活性大,是高考命题的重点、热点。
笔者认为在复习备考中,关于本专题的复习,可以着眼于以下几个方面:第一、夯实基础,突出过程,强化主干。在复习本专题内容时,要对光合作用和呼吸作用的过程彻底、全面的掌握,要以光反应和暗反应的物质变化和能力变化为主线,以影响光合作用的外界因素、叶绿体中色素的种类及吸收光谱等为主要内容,特别注意光合作用与呼吸作用等的联系。第二、强化热点题型训练,提升解题能力。本专题在历年高考中出现的热点题型有:实验设计类题型、曲线图题型、表格类题型、综合计算等。既可以选择题的形式出现,又可以简答题的形式出现。如上海、广东的高考试题就多次考查过。在平时的训练中,应注重选择一些关于光合作用和呼吸作用方面的典型题目进行训练分析,掌握解题方法、技巧,培养理解能力、获取信息的能力、实验设计的能力和综合应用能力。第三、建构解题模型,精练变式习题。在复习教学中要让学生学会综合运用,精心选择训练习题,建构解题模型,变式训练触类旁通。研究高考试题对生物复习具有指导作用,分析历年高考试题,特别是近几年来课改区的试题,可以得出解题的思路,要在过去的高考试题中去寻找规律,这样才能精选出贴近高考试题的变式习题或模拟题,以提高复习效率。
下面笔者选取部分关于光合作用和呼吸作用的典型试题进行分析训练,希望对2008年备考复习有所启迪。
[知识储备]
光合速率:光合作用强度大小的指标一般用光合速率表示。光合速率通常以每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳的毫克数表示。[也可用O2释放量(或实验容器内O2增加量)表示、用植物重量(有机物)的增加量表示]。由于绿色植物每时每刻(不管有无光照)都在进行呼吸作用,分解有机物,消耗氧气,产生二氧化碳;而光合作用合成有机物,吸收二氧化碳,释放氧气,只在有光条件下才能进行。也就是植物在进行光合作用吸收二氧化碳的同时,还进行呼吸作用释放二氧化碳,而呼吸作用释放的部分或全部二氧化碳未出植物体又被光合作用利用,所以人们把在光照下测定的二氧化碳的吸收量(只是光合作用从外界吸收的量,没有把呼吸作用产生的二氧化碳计算在内)称为表观光合速率或净光合速率。如果我们在测光合作用速率时,同时测其呼吸速率,把它加到表观光合速率上去,则得到真正光合速率。即:
①真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率
②光合作用实际产氧量=实侧的氧气释放量+呼吸作用耗氧量
③光合作用实际CO2消耗量=实侧CO2消耗量+呼吸作用CO2释放量
④光合作用葡萄糖净生产量=光合作用实际葡萄生产量—呼吸作用葡萄糖消耗量
1.有一位科学家做了这样一个实验,将10g叶肉细胞中的叶绿体和线粒体分离开来,在离体条件下分别测定其光合作用中CO2的吸收量和呼吸作用中CO2的释放量,图A曲线表示:分别在15℃和30℃条件下,测定叶绿体在不同光照和不同温度条件下每小时CO2的吸收量;图B曲线表示:在不同温度条件下测得的线粒体呼吸作用每小时CO2的释放量。请仔细分析后回答下列问题:
(1)在温度为30℃,光照为8000勒克斯的条件下,离体叶绿体的光合作用强度为___________ g/h/10g;在温度为15℃,光照为8000勒克斯时,离体叶绿体的光合作用强度为__________g/h/10g。在光照强度相同,温度不同的的条件下,光合作用强度不同,是因为受光合作用的__________过程的限制。
(2)离体线粒体在温度为15℃和30℃时的呼吸作用强度分别为__________ g/h/10g和____________ g/h/10g。
(3)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致,在30℃条件下的叶肉细胞内既不吸收CO2也不释放CO2的光照强度为_____勒克斯,此时光合作用正好补偿呼吸作用的消耗,呼吸作用所释放出的CO2正好用于________。
(4)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致,在温度为30℃,光照强度为8000勒克斯时,光照10h,然后转入无光条件下,温度也为30℃时,10克叶肉组织一昼夜能积累葡萄糖___ g。如果黑暗条件下的温度平均为15℃,则10克叶肉组织积累葡萄糖_______ g。
(5)根据第(4)小题计算的结果,解释种在新疆吐鲁番的哈密瓜比种在广东深圳的品质要好(甜)的原因是__________________。
[解析]解这一类题目首先要读懂曲线,准确理解曲线所反应的信息,将图中的信息转化为解题的信息。按题目的条件,由于上述数据是在叶绿体和线粒体离休的条件下测得的,光合作用和呼吸作用都是在独立的条件下进行。这与对整体叶片或植株的测量不同,对整体植株测得的吸收CO2或释放出O2的数据反应的是净光合作用速率,而真正的(或总的)光合作用速率还应该加上这段时间中的呼吸消耗。本题目所设条件叶绿体与线粒体已分离,在测定叶绿体的光合作用时不存在呼吸作用的影响。所以光合作用和呼吸作用速率(或强度)只要直接读取曲线中的有关数据就可以了。第(3)小题所设条件是叶肉细胞,内有叶绿体和线粒体,在光下既进行光合作用又进行呼吸作用,光合作用释放的O2有一部分被呼吸作用消耗掉,呼吸作用释放的CO2被光合作用吸收掉。当光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2量相等时的光照强度称为光补偿点。在图B曲线中查出在30℃时每小时产生CO2量为1.5g,在图B中查出在30℃时的每小时吸收CO21.5 g时的光照强度为1500勒克斯。第(4)小题,先算出10g叶内组织在30℃、8000勒克斯光照条件下光合作用10h总共吸收 CO2的量为8 ×10=80 g,在此期间10g叶肉组织的呼吸作用消耗为1.5 g×10=15g,由此计算出在此条件下10h的净光合作用为80g-15g=65 g。一昼夜余下的14h是在无光条件下,此时只进行呼吸作用而不进行光合作用,在30t条件下14h的呼吸作用消耗为 1.5g×14=21g。所以一昼夜积累有机物 =30(g) ;在15℃条件下14h的呼吸作用消耗为0.75g×14=10.5g,一昼夜积累有机物为=36.5( g)。第5小题主要是考虑光照和温度对光合作用和呼吸作用的影响。
答案(1)84暗反应 (2)0.75 1.5 (3)1500 光合作用(4)30 36.5(5)①吐鲁番地区属于高纬度地区,日照时间比广东长,光合作用时间长;②吐鲁番地区属于沙漠性气候,日夜温差大,有利有机物质的积累。
2. 右图表示的是某植物的非绿色器官呼吸时O2的吸收量和CO2cy的释放量之间的相互关系,其中线段XY=YZ,则在
氧浓度为a时
B.有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
C.有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多
D.有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等
(CO2释放量是O2吸收量的2倍,而有氧呼吸吸收O2产生CO2)
3.下图是在一定的CO2浓度和温度条件下,某阳性植物和阴性植物叶受光强度和光合作用合成量(用CO2的吸收量表示)的关系图。请据图回答:
(1)曲线B所表示的是________植物的受光强度和光合作用合成量的关系。
(2)a、b由点表示___________________。
(3)叶面积为25cm2的阳性植物叶片,在光强度为Y时每小时的光合作用合成量为______mg
(4)将该阳性植物叶片先在光强度为X的条件下放置若干时间,然后放于暗处(光强度为Q时)12小时,要使此
时叶的干物质量与照前一样,则需光照_________小时。
(5)在同等条件下,阳性植物呼吸作用的强度比阴性植物_________。
(光合作用实际CO2消耗量=实侧CO2消耗量+呼吸作用CO2释放量)
4.上右图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时,CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是( )
A.氧浓度为a时最适于储藏该植物器官
B.氧浓度为b时,无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍
C.氧浓度为c时,无氧呼吸强度最弱
D.氧浓度为d时,有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
5.将酵母菌放在含有培养液的半密闭状态的锥形瓶中培养,测得CO2释放量与O2吸收量比为3 :1时,则无氧呼吸消耗C6H12O6与有氧呼消耗C6H12O6的比为
A.6 :1 B.3 :1C.2 :1D.1 :1