高考生物二轮复习考前三个月专题2细胞的代谢考点8梳理数量关系区分净量和总量掌握相关计算规律.docx
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高考生物二轮复习考前三个月专题2细胞的代谢考点8梳理数量关系区分净量和总量掌握相关计算规律
考点8 梳理数量关系，区分净量和总量，
掌握相关计算规律
依纲联想
1．呼吸速率、总（真正）光合速率与表观光合速率的关系的确认
（1）光合作用速率表示方法：
通常以一定时间内CO2等原料的消耗量或O2、（CH2O）等产物的生成量来表示。
但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为净光合速率和真光合速率。
在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，称为净光合速率，而植物真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
而呼吸速率是将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。
（2）不同情况下净光合量、真光合量和呼吸量的判定
条件
题目中常见的关键语句
所指的含义
光照条件下
植物“产生”的氧气量，或植物“合成”的有机物的量
实质上是在叶绿体中产生的量，即光合作用总量或真光合作用量
植物“释放”的氧气量，或植物“积累”的有机物的量
实质上是净光合作用量，即光合作用总量－呼吸作用消耗量
植物“吸收”的CO2量
实质上是净光合作用量
黑暗条件下
植物“释放”的CO2量
实质上是呼吸作用释放量
植物“吸收”的氧气量
实质上是呼吸作用吸收量
（3）有机物积累量的表示方法：
一昼夜有机物的积累量（用CO2的量表示）可用式子表示为：
积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸释放的CO2量。
2．有关细胞呼吸计算的规律总结
规律一：
细胞有氧呼吸时，葡萄糖∶CO2∶O2＝1∶6∶6；无氧呼吸时，葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。
规律二：
消耗等量葡萄糖时，则酒精发酵与有氧呼吸产生的CO2的摩尔数之比为1∶3；有氧呼吸消耗氧气摩尔数与有氧呼吸和酒精发酵产生的二氧化碳摩尔数之和的比为3∶4。
规律三：
产生同样数量的ATP时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的摩尔数之比为19∶1。
规律四：
在进行有氧呼吸和无氧呼吸的气体变化计算及反应速率比较时，应使用C6H12O6＋6H2O＋6O2―→6CO2＋12H2O＋能量和C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2＋能量这两个反应式，并结合化学课上所学的，根据化学方程式计算的规律和方法进行解答。
规律五：
如果在题干中没有给出所要计算的具体数值，只有体积比，则可将此比值当成实际体积（或物质的量）进行计算，最后求解。
3．有关光合作用和细胞呼吸的综合计算
（1）当光合作用≥细胞呼吸时：
①光合作用CO2的总吸收量＝环境中CO2的减少量＋细胞呼吸CO2释放量。
②光合作用O2释放总量＝环境中O2增加量＋细胞呼吸O2消耗量。
③光合作用的实际产氧量＝实测氧气的释放量＋细胞呼吸的消耗量。
④净光合作用的葡萄糖产量＝光合作用实际葡萄糖生产量－细胞呼吸葡萄糖的消耗量。
（2）当光合作用<细胞呼吸时：
①光合作用吸收的CO2量＝细胞呼吸释放的CO2量－环境中增加的CO2量。
②光合作用释放O2的量＝细胞呼吸消耗的O2量－环境中减少的O2量。
如果将上述公式推广到葡萄糖，则得到下列公式：
真光合作用葡萄糖合成量＝净光合作用葡萄糖合成量＋细胞呼吸葡萄糖分解量。
1．（经典高考题）以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。
下列分析正确的是（ ）
A．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C．温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D．其他条件不变，光照强度适当增强时，两曲线的交点将向左下方移动
答案 A
解析 分析题意与图像可知，图中的虚线代表净光合作用，实线代表呼吸作用。
在光照下，光合作用制造的有机物总量（真光合作用量）＝呼吸作用消耗的有机物量（呼吸量）＋有机物的净积累量（净光合作用量），即某温度下图中实线所对应的量加上虚线所对应的量就是真光合作用量。
读取图中20℃、25℃、30℃、35℃等温度下对应的CO2的吸收量与释放量，根据上面的等式关系可以推断出：
光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等；光照相同时间，在25℃条件下植物积累的有机物的量最多；温度高于25℃时，有机物的净积累量开始减少；两曲线的交点表示某温度时，有机物的净积累量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，当其他条件不变，光照强度适当增强时，净光合作用量增大，两曲线的交点将向右上方移动。
2．（2012·上海，（五）节选）如表为某地夏季晴朗的某天，玉米和花生净光合速率测定值，假设用表中11：
00对应的光照强度连续照射两种作物10分钟，则玉米积累的葡萄糖总量比花生多________mg/m2。
时间
光合速率（CO2mmol·m－2·h－1）
玉米
花生
9：
30
136.8
90.0
11：
00
144.0
72.0
12：
30
126.0
90.0
答案 360
解析 从外界吸收的CO2与植物积累的葡萄糖的量是相对应的，两者物质的量之比为1∶6。
由表可知每小时每平方米玉米比花生多吸收CO2的物质的量为72mmol，所以在10分钟内玉米多吸收CO212mmol，产生的葡萄糖为2mmol，即360mg/m2。
3．（2012·新课标，29）将玉米种子置于25℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如下图所示。
若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，据图回答下列问题：
（1）萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成__________，再通过__________作用为种子萌发提供能量。
（2）萌发过程中在__________小时之间种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为__________mg。
（3）萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为__________mg·粒－1·d－1。
（4）若保持实验条件不变，120小时后萌发种子的干重变化趋势是__________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）葡萄糖 呼吸（或生物氧化）
（2）72～96 26.5 （3）22 （4）持续下降 幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用
解析 解答本题的突破点：
①正确分析坐标曲线的生物学含义：
随着时间的延续，胚乳干重逐渐减少，种子的干重也逐渐减少。
②两条曲线变化趋势不一致的原因：
第（3）小问提到的“胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质”。
（1）淀粉被水解成葡萄糖后才能被细胞通过呼吸作用利用，为种子萌发提供能量。
（2）因为胚乳减少的干重中有一部分转化成幼苗的组成物质，所以衡量种子的呼吸速率应以种子的干重减少量为指标。
由图示曲线可以看出，在72～96h之间，单位时间内种子的干重减少量最大，该时间段（24h）内每粒种子呼吸消耗的平均干重为204.2－177.7＝26.5（mg）。
（3）转化速率＝（胚乳的减少量－种子的干重减少量）/单位时间。
在72～96h内，转化速率为（161.7－118.1）－（204.2－177.7）＝17.1（mg·粒－1·d－1），96～120h内，转化速率为（118.1－91.1）－（177.7－172.7）＝22（mg·粒－1·d－1），因此最大转化速率为22mg·粒－1·d－1。
（4）黑暗条件下，萌发种子只能进行细胞呼吸而不能进行光合作用，因而种子干重持续下降。
4．（2013·山东，25节选）如图是大豆种子萌发过程中鲜重的变化曲线，若测得阶段Ⅱ种子吸收O2与释放CO2的体积比为1∶3，则此时种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为________。
答案 6∶1
5．（2014·广东，26节选）观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表。
请回答下列问题：
光照强度
叶色
平均叶面积（cm2）
气孔密度（个·mm－2）
净光合速率
（μmolCO2·m－2·s－1）
强
浅绿
13.6（100%）
826（100%）
4.33（100%）
中
绿
20.3（149%）
768（93%）
4.17（96%）
弱
深绿
28.4（209%）
752（91%）
3.87（89%）
注：
括号内的百分数以强光照的数据作为参照。
与弱光下相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数__________，单位时间内平均每片叶CO2吸收量________。
对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观测叶色、叶面积和净光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是________________，最后发生改变的是________。
答案 少 少 净光合速率 叶面积
解析 柑橘平均每片叶的气孔总数＝平均叶面积×气孔密度，通过计算可知，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数最少，单位时间内平均每片叶CO2吸收量也少。
在遮阴条件下，植物接受的光照减少，会首先影响其光合速率，净光合速率随之改变。
为了适应弱光环境，植物要合成更多的叶绿素来尽量提高光合速率，一段时间后，植物叶面积也会变大，以便通过增加气孔总数来提高光合速率。
本考点突破的关键是要掌握好光合作用和细胞呼吸的相关反应式，理顺其中的各种数量关系规律，在计算时，进一步区分“净量”和“总量”，“物质的量”、“质量”和“体积”。
还要特别注意各种单位之间的换算问题。
1．以测定CO2吸收速率与释放速率为指标，探究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下表所示。
温度/℃
5
10
20
25
30
35
光照条件下CO2吸收速率/（mg·h－1）
1
1.8
3.2
3.7
3.5
3
黑暗条件下CO2释放速率/（mg·h－1）
0.5
0.75
1
2.3
3
3.5
温度在25～30℃间光合作用制造的有机物总量逐渐________（增加/减少）。
假设细胞呼吸昼夜不变，植物在30℃时，一昼夜中给植物光照14h，则一昼夜净吸收CO2的量为________mg。
答案 增加 19
2．若将新鲜叶片放置在某装置内，给予不同强度的光照（其他条件保持相同且适宜），测得氧气释放速率如下表所示。
光照强度（klx）
0
2
4
6
8
10
12
14
O2[mg/（100cm2·h）]
－2
0
2
6
10
12
12
12
当光照强度为8klx时，叶绿体产生氧气的速率是______________mg/（100cm2·h），此时，叶绿体中ADP的移动方向是从________________________。
答案 12 叶绿体基质到类囊体薄膜
3．如图表示在不同温度下，测定该植物叶片1cm2质量（mg）变化情况（均考虑为有机物的质量变化）的操作流程及结果，据图分析回答问题：
（1）从图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为________（mg·cm－2·h－1）（用图中字母表示），实际光合速率可表示为________（mg·cm－2·h－1）（用图中字母表示）。
（2）从图分析，恒定在上述________℃温度下，维持12h光照，12h黑暗，该植物叶片1cm2增重最多，增重了________mg。
答案
（1）X Y＋2X
（2）14 36
解析
（1）由图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X（mg·cm－2·h－1），而单位时间光照下叶片重量的增加量表示的是净光合速率，故光照一小时总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝M＋Y－（M－X）＋X＝Y＋2X（mg·cm－2·h－1）。
（2）从结果可以看出，在14℃温度下，维持12h光照，12h黑暗，该植物叶片增重最多，净光合速率＝总光合速率－呼吸速率＝（3＋2×2）×12－2×24＝36（mg）。
4．如图表示密闭适宜温度条件下，光照、CO2等环境因素影响植物生理活动的变化曲线。
图中0→t1段，细胞中C6H12O6的含量________。
t2→t3段，限制氧气产生速度的主要环境因素是____________，该时段每平方米叶面上1h内光合作用制造的O2量是________。
t5时刻叶绿体中C5的含量将________。
答案 减少 光照强度 4mg 减少
解析 图中0→t1段，细胞处于黑暗中，只能进行呼吸作用，会消耗葡萄糖，所以细胞中C6H12O6的含量减少。
t2→t3段，光照不充足，限制光合作用过程中氧气产生速度的主要环境因素是光照强度。
该时段每平方米叶面上1h内光合作用制造的O2量为真正的光合作用产生的氧气量，其数值＝呼吸作用强度＋表观光合作用强度＝2×1＋2×1＝4（mg）。
t5时刻，二氧化碳浓度提高，五碳化合物固定二氧化碳增加，同时三碳化合物的还原短时间内不变，导致五碳化合物含量减少。
5．将绿色的小麦叶片放在温度适宜的密闭容器内，在不同的光照条件下，测定该容器内氧气量的变化如图所示。
如果小麦叶片的呼吸速率始终不变，则在5～15min内，小麦叶片光合作用的平均速率（用氧气产生量表示）是________mol/min。
答案 6×10－8
解析 据图可知，0～5min之间，小麦叶片在暗室中只进行呼吸作用，所以呼吸作用每分钟消耗氧气量＝（5－4）×10－7mol÷5min＝0.2×10－7mol/min；5～15min之间，小麦的净光合作用速率＝（8－4）×10－7mol÷10min＝0.4×10－7mol/min；故5～15min小麦叶片的平均光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸消耗＝0.4×10－7mol/min＋0.2×10－7mol/min＝6×10－8mol/min。
6．将长势相同的小麦幼苗分成若干等份，在不同的温度下先暗处理1h，测得其干重即葡萄糖的量的（单位：
g）变化如图中甲曲线所示；再分别置于同一光照强度下照射1h后，测得其干重与暗处理前的变化如图中乙曲线。
请据图回答下列问题：
（1）小麦叶肉细胞内呼吸酶的最适温度为________。
（2）在此光照强度下照射，参与葡萄糖合成的CO2∶C3∶C5＝________。
若此光照下植物能生长，30℃条件下每天的光照时间应不低于________。
（3）A点和B点相比，光合作用速率是否相等？
______，为什么？
________________________________________________________________________。
答案
（1）29℃
（2）1∶2∶1 8h （3）不相等 A点光合作用的速率为5g/h，B点光合作用的速率为9g/h
解析
（1）测定呼吸速率，应在黑暗条件下进行，故从图中可以看出小麦叶肉细胞内呼吸酶的最适温度为29℃，总光合作用＝呼吸作用＋净光合作用，29℃时小麦幼苗的呼吸速率最高为3g，因而该温度为小麦叶肉细胞内呼吸酶的最适温度。
（2）在此光照强度下照射，CO2＋C5
2C3，因此参与葡萄糖合成的CO2∶C3∶C5＝1∶2∶1。
据图分析，此光照强度下照射，植物若能生长，30℃条件下净光合作用速率为1＋1＝2（g/h），呼吸速率为1g/h，设每天的光照时间应不低于x，则有2x－（24－x）×1＞0，解得x＞8h。
（3）由于乙曲线为黑暗处理1小时、再光照1小时后获得的曲线，因而A点小麦的净光合速率为3＋1＝4（g/h），真正的光合速率为4＋1＝5（g/h）；B点小麦的净光合速率为3＋3＝6（g/h），真正的光合速率为6＋3＝9（g/h）。
因此A点和B点相比，光合作用速率不相等。
7．回答下列关于植物代谢的相关问题：
序号
类别
溶解氧初始数据/mg·L－1
溶解氧终结数据/mg·L－1
1
自来水
2.74
2.56
2
冷开水
2.26
1.77
3
0.125%NaHCO3溶液
2.36
3.23
光照强度26513lx
水温18℃
光照时0.5h
（1）如上表为某同学利用溶解氧传感器所测的二氧化碳浓度对水生蜈蚣草光合作用影响的数据，其中冷开水是在加热煮沸后快速密封冷藏降温至18℃。
则在光照强度为26513lx、18℃和0.125%NaHCO3条件下，0.5小时内水生蜈蚣草总的光合作用量为________mg·L－1（用氧气产生量表示）。
如果实验中发现再增加NaHCO3浓度时光合作用强度不再增加，此时如果需要进一步提高水生蜈蚣草的光合作用强度，可采取的措施是___________________________。
（2）下表系在一定浓度的CO2和适宜的温度条件下，测定黄瓜的两个不同品种A和B在不同光照强度下的光合速率，结果如下表。
当光照强度为3klx时，A与B固定的CO2量的差值为________（mg/100cm2叶·小时）。
品种
光合速率与呼吸速率相等时光照强度（klx）
光饱和时的光照强度（klx）
光饱和时CO2吸收量（mg/100cm2叶·小时）
黑暗条件下CO2释放量（mg/100cm2叶·小时）
A
1
3
11
5.5
B
3
9
30
15
答案
（1）1.36 适当增大光照强度、适当提高温度
（2）1.5
解析
（1）据题表分析，0.5小时内水生蜈蚣草总的光合作用量为表观光合作用与呼吸作用的和，即（3.23－2.36）＋（2.26－1.77）＝0.87＋0.49＝1.36（mg·L－1）。
（2）品种A在光照强度为3klx时已经达到光饱和点，此时光合作用固定的CO2量＝饱和时CO2吸收量＋黑暗条件下CO2释放量＝11＋5.5＝16.5（mg/100cm2叶·小时），品种B在光照强度为3klx时为光补偿点，此时光合作用固定的CO2量＝黑暗条件下CO2释放量＝15（mg/100cm2叶·小时），所以A与B固定的CO2量的差值为：
16.5－15＝1.5（mg/100cm2叶·小时）。
8．若在一定的CO2浓度和适宜温度下，把黄瓜叶片置于5千勒克司[此时叶片吸收CO2的速率为45mg/（100cm2叶·小时）]光照下14小时，其余时间置于黑暗中[呼吸作用速率7.0mgCO2/（100cm2叶·小时）]，则一天内每100cm2叶片葡萄糖积累量为________mg。
答案 381.8
解析 根据题意，净光合速率＝45mg/100cm2叶·小时，呼吸作用速率＝7mg/100cm2叶·小时，真正的光合作用速率＝呼吸作用速率＋净光合速率＝7＋45＝52mg/（100cm2叶·小时），根据光合作用的反应式可知，一天内每100cm2叶片葡萄糖积累量为：
（52×14－24×7）÷44÷6×180＝381.82（mg）。
9．（2015·北京，31节选）研究者用仪器检测拟南芥叶片在光—暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。
图中显示，拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在________________μmol·m－2·s－1范围内，在300s时CO2________________达到2.2μmol·m－2·s－1。
由此得出，叶片的总（真正）光合速率大约是________________μmolCO2·m－2·s－1。
（本小题所填数值保留至小数点后一位）
答案 0.2～0.6 释放量 2.4～2.8
解析 由图分析可以得到在前200s有光照时，CO2的吸收维持在0.2～0.6μmol·m－2·s－1之间（此时为光合作用的测量值，是植物光合作用对CO2吸收真实值与细胞呼吸释放CO2的差值），在300s时为黑暗环境中，植物只进行细胞呼吸，所以植物的真正光合速率应该是光合作用CO2的吸收量与细胞呼吸CO2的释放量之和。
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