高考生物一轮复习 第三单元 细胞的能量供应和利用 微讲座 细胞呼吸与光合作用关系中的易错点学案 新人教版.docx
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高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用微讲座细胞呼吸与光合作用关系中的易错点学案新人教版
细胞呼吸与光合作用关系中的易错点
授课提示：
对应学生用书第68页
1．对葡萄糖中碳的来源问题不明确易造成解题失误
暗反应中CO2的固定，即CO2与一分子五碳化合物结合形成两个三碳化合物。
大部分的三碳化合物经过复杂的变化，又重新形成五碳化合物，用于再次固定CO2，所以暗反应每进行一次只能固定一个“C”，要经过6次暗反应过程才能形成一个六碳的葡萄糖分子，即葡萄糖中的C完全来自CO2。
2．种子萌发过程中的生理变化
种子萌发时，储存的大分子有机物在酶的作用下水解为小分子物质，在初期较短一段时间内，呼吸作用微弱，水解成小分子物质时需水量大于呼吸消耗的有机物量，这时种子干重会增加，随后呼吸作用加强，呼吸消耗的有机物与水解时参加反应的水量相等，这时萌发种子中干重不变，随着呼吸作用的继续加强和时间的延长，呼吸作用消耗的有机物大于有机物水解时参加反应的水的量，这时种子干重持续下降，拐点是种子萌发后进行光合作用开始，当子叶展开后，进行光合作用，有机物开始积累，幼叶的出现使光合作用加强，有机物积累速率加快。
3．光合作用与细胞呼吸应联系起来解题，考虑不到这一点则易出错
以温室内CO2浓度和时间关系的题为例。
要清楚只有光合作用>细胞呼吸时，室内CO2的含量才逐渐下降；当光合作用<细胞呼吸时，室内CO2的含量要上升。
在无光照的情况下，植物只进行细胞呼吸而没有光合作用，这时只有CO2的释放，无CO2的吸收。
太阳初升，植物有了光合作用，当光合作用＝细胞呼吸时室内CO2的含量达到最大值，此后光合作用强度逐渐增强，植物对CO2的吸收量大于细胞呼吸CO2的释放量，室内CO2的含量逐渐下降。
直到夕阳西下，植物光合作用减弱，当光合作用＝细胞呼吸时室内CO2的含量最低，这之后，只有细胞呼吸进行，所以室内CO2的含量又逐渐升高。
[题组突破演练]
1．（2017·湖北武汉模拟）某研究小组为了研究A、B两种植物的光合作用和呼吸作用设计了如图甲所示密闭实验装置，两组实验中所用器材完全相同，装置中A、B植物生长状况相同且质量相等，小烧杯中为足量CO2缓冲液，阀门1、2处于关闭状态。
实验在适宜条件下进行（不考虑光照对呼吸的影响），在有光条件下进行实验，每隔30min测定一次，多次测量后得到结果如图乙所示，请回答下列问题：
（1）实验过程中，突然降低光照强度，则ADP、C3和C5中________最先发生量的变化，其中________的量短时间内会增加。
（2）在测定两种植物的呼吸作用强度时，需要对实验做出相应的调整是________。
（3）乙图中光照强度为c时，相同时间内A植物制造的O2量比B植物________（填“多”或“少”）。
当光照强度为d时，每日连续光照12h，一昼夜中B植物有机物积累量（用O2释放量表示）为________mg，两植物的O2释放量的差值为________mg。
解析：
（1）实验过程中，突然降低光照强度，光反应过程减弱，使光反应生成的ATP和[H]的量减少，进而导致暗反应过程中的C3还原过程减弱，消耗的C3减少，剩余的C3增加，而ADP是合成ATP的原料，所以，在ADP、C3和C5中，最先发生量的变化的是ADP，其中C3和ADP的量短时间内会增加。
（2）欲测定两种植物的呼吸作用强度，需要排除光合作用对实验结果的干扰，应对实验做出相应的调整，即在黑暗条件下测定。
（3）分析图乙可知，纵坐标的O2释放量表示净光合速率，净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，A植物的呼吸速率为1mg/h，B植物的呼吸速率为2mg/h。
当光照强度为c时，A、B两植物的净光合速率均为6mg/h，实际光合速率分别为7mg/h、8mg/h，所以相同时间内A植物制造的O2量比B植物少。
当光照强度为d时，B植物的净光合速率为8mg/h，A植物的净光合速率仍为6mg/h，每日连续光照12h，一昼夜中B植物有机物积累量＝12h光照下O2释放量之和－12h黑暗下呼吸作用O2消耗量之和＝8×12－2×12＝72（mg），同理，一昼夜中A植物有机物积累量＝6×12－1×12＝60（mg），所以两植物的O2释放量的差值为72－60＝12（mg）。
答案：
（1）ADP C3和ADP
（2）在黑暗条件下测定 （3）少 72 12
2．将若干长势良好的葡萄幼苗置于密闭的恒温箱中，并控制每天8：
00～24：
00为光照培养阶段，24：
00～8：
00为黑暗培养阶段，其他条件适宜。
测量一天内恒温箱中CO2浓度的变化，结果如下表所示，请分析回答下列问题：
光照阶段
时间
8：
00
9：
00
10：
00
11：
00
12：
00～24：
00
CO2浓度（μL/L）
660
420
300
180
180
黑暗阶段
时间
1：
00
2：
00
3：
00
4：
00
5：
00
6：
00
7：
00
CO2浓度（μL/L）
270
360
450
520
570
610
640
（1）光照培养阶段CO2浓度下降的原因是______________________________________
________________________________________________________________________，
在叶肉细胞中利用CO2的具体部位是________。
（2）12：
00～24：
00时间段，幼苗有机物的积累量为________，据此分析农业上为提高大棚作物产量应采取的措施是___________________________________________________。
（3）8：
00～24：
00时间段幼苗细胞内产生ATP的场所是________________，24：
00停止光照，短时间内叶肉细胞的叶绿体中C3含量的变化是________。
（4）整个黑暗培养阶段幼苗呼吸速率的变化情况是________________，影响该阶段呼吸速率变化的主要因素是________。
解析：
（1）光合作用强度大于细胞呼吸强度，净光合速率大于零，CO2浓度下降；CO2参与光合作用暗反应，暗反应的场所是叶绿体基质。
（2）12：
00～24：
00时间段，CO2浓度不变，净光合速率等于零，幼苗有机物的积累量为零；增加二氧化碳浓度可提高大棚作物产量。
（3）8：
00～24：
00时间段幼苗细胞可进行光合作用与呼吸作用，细胞内产生ATP的场所是细胞质基质、叶绿体、线粒体；24：
00停止光照，光反应产生的ATP减少，还原的C3减少，C3含量增加。
（4）1：
00～2：
00时间段，CO2浓度增加90,2：
00～3：
00时间段，CO2浓度增加90，以后每小时依次增加70、50、40、30，整个黑暗培养阶段幼苗呼吸速率的变化情况是开始不变，后逐渐降低；因葡萄幼苗置于密闭的恒温箱中，且其他条件适宜，但恒温箱中氧气的量逐渐减少，故影响该阶段呼吸速率变化的主要因素是氧气浓度。
答案：
（1）光合作用强度大于细胞呼吸强度 叶绿体基质
（2）零 （定时）通风、使用农家肥等（补充二氧化碳） （3）细胞质基质、叶绿体、线粒体 增多 （4）开始不变，后逐渐降低 氧气浓度
专题培优|细胞代谢中光合作用与细胞呼吸不同角度分析
授课提示：
对应学生用书第69页
细胞代谢是高中生物学习中的重点内容之一，而细胞代谢中光合作用与呼吸作用的知识更是高考考查的重中之重，堪称细胞代谢中的“绝代双骄”。
二者在生理过程中存在着千丝万缕的联系，下面从以下几个方面对二者之间的关系进行分析，以期对同学们的复习有所帮助。
一、从光合作用与呼吸作用中[H]和ATP的角度分析
1．从[H]的角度分析
在光合作用的光反应阶段，水光解时产生的H＋与NADP＋（氧化型辅酶Ⅱ）在相应酶的作用下生成NADPH（还原型辅酶Ⅱ），即光合作用中的[H]。
在呼吸作用的第一阶段（有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同）和有氧呼吸的第二阶段，NAD＋（氧化型辅酶Ⅰ）与H＋在相应酶的作用下生成NADH（还原型辅酶Ⅰ），即呼吸作用中的[H]。
当然，尽管[H]类型不同，其作用对象也不同，但它们都属于强还原性物质，从这个角度又可将它们统称为[H]。
在中学阶段，当试题中给出[H]时，它既可表示光合作用中产生的[H]，也可表示呼吸作用中产生的[H]。
在光合作用中，[H]在暗反应阶段为还原剂还原C3，而在有氧呼吸的第三阶段，前两个阶段产生的[H]与O2结合生成水，在无氧呼吸过程中，[H]用于还原丙酮酸生成乳酸或酒精和二氧化碳。
关于[H]的来源、去路如图所示。
2．从ATP的角度分析
光合作用与呼吸作用都能产生ATP，但二者也存在着一定的区别。
在光合作用的光反应阶段，光能转化为活跃的化学能储存在ATP中，此阶段产生的ATP只用于暗反应过程，并将活跃的化学能转化为稳定的化学能储存在糖类等有机物中。
在有氧呼吸过程中，以葡萄糖为例，葡萄糖完全分解释放的能量较多，一部分以热能形式释放，另有一少部分能量则转移到ATP中，故此过程产生的能量不等同于ATP中储存的能量，且只有呼吸作用产生的ATP才能作为直接能源用于各项生命活动。
对一个正在生长的植物来说，光合作用过程产生的ATP应多于呼吸作用过程产生的ATP。
因为一方面正在生长的植物有机物有积累，即光合作用产生的有机物要多于呼吸作用消耗的有机物；另一方面，光合作用过程中有机物中的能量都来自ATP中能量的转化，而呼吸作用过程中的有机物分解释放的能量一大部分以热能形式散失。
关于ATP的来源、去路如图所示。
[题组突破演练]
1．（2017·河南洛阳统考）进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中[H]的含量相对稳定，在a点时突然降低CO2的供应量，能表示叶绿体中[H]含量变化的曲线是（ ）
解析：
在a点突然降低CO2的供应量时，由C5与之结合生成的C3含量减少，从而消耗[H]和ATP的量也减少，使[H]含量短时间内增加，最后趋于稳定。
答案：
B
2．试验田中某棉花在适宜的光照和温度下生长，叶肉细胞中能产生[H]的场所有________________。
根尖细胞中能产生[H]的物质有________________。
叶肉细胞中能产生ATP的场所有________________。
根尖细胞中产生ATP最多的场所是________。
解析：
在适宜的光照和温度下叶肉细胞可以进行光合作用，且能进行呼吸作用，因此叶肉细胞中能产生[H]的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。
而根尖细胞只进行呼吸作用，在有氧呼吸过程中，第一阶段产生的[H]来源于葡萄糖，第二阶段产生的[H]来源于丙酮酸和水。
叶肉细胞中光合作用与呼吸作用都能产生ATP。
根尖细胞只有细胞呼吸产生ATP，呼吸作用中在第三阶段产生的能量最多，其场所是线粒体内膜。
答案：
细胞质基质、线粒体、叶绿体 葡萄糖、丙酮酸、水
叶绿体（类囊体薄膜）、线粒体、细胞质基质 线粒体内膜
二、从光合作用与呼吸作用中水与二氧化碳的物质变化角度分析
1．水：
光合作用既消耗水（光反应），同时也产生水（暗反应）。
有氧呼吸也是既消耗水（第二阶段），同时也产生水（第三阶段）。
总体来说，光合作用消耗的水多于产生的，而有氧呼吸产生的水多于消耗的。
在光合作用过程中，水光解产生O2和[H]。
在有氧呼吸过程中，水和丙酮酸参与第二阶段产生CO2和大量的[H]。
对于呼吸作用来说，产物中有水的一定是有氧呼吸，产物中无水的则为无氧呼吸。
2．二氧化碳
（1）呼吸作用中的二氧化碳变化情况分析
对于呼吸作用来说，有二氧化碳产生的可能是有氧呼吸也可能是无氧呼吸。
若无二氧化碳释放时（在无氧条件下），则只进行乳酸发酵或细胞已死亡。
当产物中酒精的物质的量（单位用mol表示）等于二氧化碳的物质的量时，只进行酒精发酵的无氧呼吸；当产物中酒精的物质的量小于二氧化碳的物质的量时，既进行酒精发酵的无氧呼吸也有有氧呼吸，多余的二氧化碳来自有氧呼吸。
（2）光合作用中的二氧化碳变化情况分析
①在光照条件下，叶肉细胞若无二氧化碳的吸收与释放时，则真正光合速率等于呼吸速率。
②在二氧化碳处于未饱和之前的某一浓度时，适当增加二氧化碳浓度，会提高真正光合速率，而当温度不变时呼吸速率不会变化，与原来相比，较小的光照强度就能达到原来的真正光合速率，因此光补偿点（即净光合速率为0时的光照强度）下降。
在达到光饱和点时，限制真正光合速率的主要外界条件是二氧化碳浓度相对较低，此时如果适当增加二氧化碳浓度，随着光照强度的增加真正光合速率还会增加，光的饱和点也会上升。
③植物光合作用优先利用叶肉细胞自身线粒体有氧呼吸产生的二氧化碳，当自身产生的二氧化碳不足时才从外界吸收。
[题组突破演练]
3.如图是向日葵幼叶的含水量与光合强度之间的关系。
下列叙述中不确切的一项是（ ）
A．幼叶含水多，枝叶挺拔舒展，因而有利于光合作用
B．幼叶含水多，细胞内结合水比例上升，因而有利于光合作用
C．幼叶含水少，大部分气孔关闭，因而不利于光合作用
D．幼叶含水少，叶片温度偏高，因而不利于光合作用
解析：
气孔关闭，减少了植物叶肉细胞中二氧化碳的浓度，所以不利于光合作用。
叶片温度偏高，会降低酶的活性，也会影响光合作用的进行。
选项A中，枝叶挺拔舒展，有利于增大光合作用面积，也有利于光合作用。
故选项A、C、D均正确。
选项B不正确，是因为幼叶含水多，细胞内应是自由水比例上升，这样代谢会更旺盛，有利于光合作用的进行。
答案：
B
4．某研究小组利用小麦植株做了一系列实验。
下图表示在不同光照强度下（其他条件相同且适宜），单位时间内叶肉细胞中二氧化碳量与氧气量的变化情况。
请分析回答下列问题。
（1）当光照强度为a时，叶肉细胞中产生ATP的场所有____________________。
（2）当光照强度为b时，叶肉细胞光合作用强度________（填“大于”“等于”或“小于”）呼吸作用强度。
图中显示二氧化碳的释放量随光照强度增大的变化情况是____________，其原因是________________________________________________________________________。
（3）在光照强度为c和d时，叶肉细胞进行光合作用所需的二氧化碳的来源是________________________________________________________________________。
（4）光照参与光合作用的________反应，一定范围内，光照强度越大，产生的________越多。
解析：
（1）当光照强度为a时，叶绿体中没有氧气产生，说明此时叶肉细胞只进行细胞呼吸，因此，叶肉细胞只通过细胞呼吸产生ATP，产生的场所有细胞质基质和线粒体。
（2）呼吸作用产生的二氧化碳量包括叶肉细胞释放的二氧化碳量和被光合作用利用的二氧化碳量，当光照强度为b时，叶肉细胞释放的二氧化碳量与光合作用产生的氧气量相等，由于有一部分二氧化碳被光合作用利用了，因此，呼吸作用产生的二氧化碳量大于光合作用产生的氧气量，即呼吸作用强度大于光合作用强度。
图中显示二氧化碳的释放量随光照强度增大而逐渐减少直至不释放，原因是随光照强度的增大，光合作用强度逐渐增大，并将最终大于呼吸作用强度。
（3）在光照强度为c和d时，光合作用强度大于呼吸作用强度，此时光合作用所利用的二氧化碳一方面由呼吸作用产生，另一方面从外界吸收。
（4）光照参与光合作用的光反应，在这一反应中叶绿体能利用光能产生[H]、ATP和氧气。
答案：
（1）细胞质基质和线粒体
（2）小于 逐渐减少直至不释放 在光照强度较小时，植株只进行呼吸作用，随光照强度增大，植株开始进行光合作用，这时光合作用仅利用呼吸作用产生的部分二氧化碳，随着光照强度的进一步增大，呼吸作用产生的二氧化碳不能满足光合作用的需求，当光合作用强度大于呼吸作用强度时，植株不再向外释放二氧化碳 （3）呼吸作用产生的和从外界吸收的 （4）光 [H]、ATP和氧气
三、从光合作用与呼吸作用过程中温度变化的角度来分析
如图所示，在一定温度范围内（A点之前），适当升高温度，与光合作用有关的酶活性增加较快，而与呼吸作用有关的酶活性增加较慢，故有利于光合作用的进行。
当温度较高时（A点之后到呼吸作用酶的最适温度之前），与呼吸作用有关的酶活性增加较明显，而与光合作用有关的酶活性反而会下降。
一般地说，同种植物光合作用的最适温度要低于呼吸作用的最适温度。
此外，图中两条曲线的交点处净光合速率为0。
适当增加昼夜温差，提高植物白天的光合速率，降低晚上的呼吸速率，则一天内有机物积累量增加，有利于植物的生长。
但并非昼夜温差越大越好，因为植物各种生命活动所需能量全部来自呼吸作用。
[题组突破演练]
5．（2017·湖南长沙长郡中学月考）有人测定甲、乙两种植物的叶片在不同温度条件下的光合速率和呼吸速率，并分别与30℃时测定的数据比较，结果如图所示。
下列分析中，错误的是（ ）
A．温度超过40℃，甲的氧气的释放量下降
B．温度为55℃，乙不能积累有机物
C．乙比甲耐高温，因为乙的光合速率和呼吸速率均在较高温度下才开始下降
D．甲在47℃的温度下光合速率为0，表明甲已经死亡
解析：
根据图中数据显示，温度超过40℃，甲的相对光合速率开始下降，释放氧气开始减少，A正确；乙超过55℃时，光合速率已为0，不能制造有机物，B正确；在两图中，乙的相对光合速率曲线与相对呼吸速率曲线都比甲曲线下降延后，因此乙比甲耐高温，C正确；甲在47℃时光合速率为0，但甲的呼吸作用仍在进行，说明甲并没有死亡，D错误。
答案：
D
6．如图甲为光合作用最适温度条件下，植物光合速率测定装置图，图乙中a、b为测定过程中某些生理指标相对量的变化。
下列说法不正确的是（ ）
A．图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动，再放到黑暗环境中有色液滴向左移动
B．若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件不变，则植物幼苗叶绿体产生NADPH的速率将不变
C．一定光照条件下，如果再适当升高温度，真正光合速率会发生图乙中从b到a的变化，同时呼吸速率会发生从a到b的变化
D．若图乙表示甲图植物光合速率由a到b的变化，则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度
解析：
图甲装置在较强光照下，植物光合作用强度大于呼吸作用强度，植物所需二氧化碳由CO2缓冲液提供，而产生的氧气会使装置中气体体积增大，因此有色液滴向右移动，如果再放到黑暗环境中，植物呼吸消耗氧气而产生的二氧化碳又被CO2缓冲液吸收，因此有色液滴向左移动，A正确。
若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，虽然光照条件不变，但由于无二氧化碳提供，也即暗反应不能为光反应提供ADP与NADP＋等物质，从而影响光反应的进行，产生NADPH的速率将下降，B错误。
在光合作用最适温度时再升高温度，与光合作用有关的酶活性会下降，真正光合速率下降，而一般情况下与呼吸作用有关的酶的最适温度较高，此时酶活性会随温度升高而升高，因此呼吸速率会升高，C正确。
光合速率由a到b变化，说明光合速率升高了，影响光合速率的因素有光照强度、二氧化碳浓度、温度等，适当提高二氧化碳浓度会增大光合速率，D正确。
答案：
B
四、从光合作用与呼吸作用认识的惯性误区分析
在中学阶段，学习的只是生物学的一般规律性知识，由于生命世界有其共性的同时还有其个性，因此在试题中有时会以新信息的形式给出一些与我们平时认识相左的内容。
正确读出题中信息并迁移利用新信息是解题的前提，同时也告诉我们学习时不要把知识学得太死。
下面列出一些试题中曾出现过的误区，解题时一定要避免出错。
（1）不要认为能进行光合作用的细胞一定含有叶绿体，如蓝藻与光合细菌等不含叶绿体。
（2）不要认为可进行有氧呼吸的细胞一定含有线粒体，如好氧细菌不含线粒体。
（3）不要认为种子萌发过程中，种子干重一定下降。
在萌发初期，种子中的大分子物质如淀粉、脂肪、蛋白质等要水解成小分子，在此过程中，水中的元素便进入这些小分子有机物中，所以种子干重在萌发初期是增加的。
（4）一株放在密闭容器中的植物，当给以光照，此容器内二氧化碳浓度不变时，不要认为此时叶肉细胞二氧化碳的吸收量等于释放量，事实上是整个植株二氧化碳的吸收量与释放量相等。
因为植株还有非绿色组织，该部分只能进行呼吸作用产生二氧化碳，而对于叶肉细胞来说，二氧化碳的吸收量大于释放量。
（5）真正光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时真正光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。
[题组突破演练]
7．下列有关光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）
A．叶绿体产生ATP一定要有光，线粒体产生ATP一定要有氧
B．若在呼吸作用的产物中有水，则一定进行了有氧呼吸
C．叶绿体和液泡中都有色素，这些色素均能参与光能的捕获
D．光合作用只能在光下进行，呼吸作用只能在黑暗中进行
解析：
选项A，叶绿体产生ATP的过程是光反应，所以要有光的存在，线粒体中进行有氧呼吸第二、三阶段的反应，其中第二阶段不需要氧气的参与；选项B，无氧呼吸不产生水，所以产生水的呼吸类型一定是有氧呼吸；选项C，液泡中的色素不能参与光能的捕获；选项D，呼吸作用在光下和黑暗条件中都进行。
答案：
B
8．某研究小组在研究一种植物的光合作用时得到如图所示曲线。
图中b曲线在10：
00后下降的最可能的生理原因是__________。
其中________时刻的有机物积累量最大。
14：
00以后光合作用强度下降的原因是______________________________________________。
解析：
本题是对净光合速率暂时下降原因的分析。
平时类似图中光合速率曲线变化趋势的试题很多，最常见的情况就是夏季中午气孔关闭，导致CO2供给不足，但本题却不是这样。
图中b曲线表示CO2吸收量，曲线纵坐标有负值出现，因此该曲线表示净光合速率的变化，而曲线a表示CO2消耗量，因此表示总光合速率。
由于12：
00左右CO2消耗量即总光合速率最大，则不可能是气孔关闭影响光合作用所致。
总光合速率与净光合速率之差表示呼吸速率，因此此时原因应是呼吸作用增强所致。
在18：
00时净光合速率为0，有机物积累量应是最大。
14：
00以后总光合速率与净光合速率都下降，说明此时的影响因素是光照强度。
答案：
呼吸作用强度（速率）增强 18：
00 光照强度减弱
高考大题加固练
（一） 光合作用与细胞呼吸综合题
授课提示：
对应学生用书第313页
1．为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量，获得的数据处理成下面的柱状图。
请分析回答下列问题：
（1）提取叶片中光合色素时常使用________（试剂）研磨法来获取色素，为使________，还可加入少许二氧化硅。
（2）纸层析法是分离叶片光合色素的简便方法。
若研究者用该方法能否获得上述实验数据？
为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）据图可知，污染程度的加剧使________（色素类型）的含量减少。
（4）污染加剧导致叶片中光合色素含量的变化会直接影响光合作用的________阶段，使其产生的_______________________________________________________________
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