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高考生物二轮复习 专题二 细胞的代谢课件2_图文

时间:2018-07-31

专题二 细胞的代谢

第2讲

光合作用与细胞呼吸

G高考调研?明方向

1.[2014· 课标全国卷Ⅰ]正常生长的绿藻,照光培养一段时 间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,此后绿藻细胞的叶绿体内不 可能发生的现象是( A.O2的产生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP+比值下降 )

[解析]

用黑布将培养瓶罩住,光反应停止,氧气的产生

停止,A项会发生;光反应停止,[H]和ATP的产生停止,导致 暗反应C3的还原速度减慢,C3在叶绿体内积累导致二氧化碳的 固定减慢,B项不会发生;光反应停止,ATP的生成减少, ATP/ADP比值下降,C项会发生;光反应停止,NADPH([H])的 产生减少,NADPH/NADP+比值下降,D项会发生。
[答案] B

2.[2014· 课标全国卷Ⅱ]关于光合作用和呼吸作用的叙述, 错误的是( )

A. 磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物 B. 光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与 C. 人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供 D. 病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量

[解析]

光反应利用ADP和磷酸合成ATP;叶绿素等吸收光

能不需要酶的参与;人在剧烈运动时无氧呼吸和有氧呼吸同时 进行,无氧呼吸生成的乳酸在人体内不能再分解供能;病毒无 细胞结构,其核酸复制所需能量来自宿主细胞的呼吸作用。

[答案]

C

3.[2014· 天津高考]下图是细胞中糖类合成与分解过程示意 图。下列叙述正确的是( ) ① CO2+H2O+能量 ②

(CH2O)+O2

A.过程①只在线粒体中进行,过程②只在叶绿体中进行 B.过程①产生的能量全部储存在ATP中 C.过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O D.过程①和②中均能产生[H],二者还原的物质不同

[解析]

过程①为有氧呼吸过程,反应场所是细胞质基质

和线粒体,过程②为光合作用,真核生物在叶绿体中进行,原 核生物在细胞质基质中进行,A错误;有氧呼吸产生的能量大 部分以热能的形式散失,少部分储存在ATP中,B错误;光合作 用所产生的糖类中的氧来自CO2,C错误;过程①和②都能产生 [H],前者主要与氧结合产生水并释放大量能量,后者主要用于 C3还原, D正确。
[答案] D

4.[2014· 江苏高考]下列关于生长在同一植株上绿色叶片和 黄绿色叶片的叙述,错误的是( A.两种叶片都能吸收蓝紫光 B.两种叶片中均含有类胡萝卜素 C.两种叶片的叶绿体中都含有叶绿素a D.黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP )

[解析]

叶片中含有类胡萝卜素和叶绿素,二者均吸收蓝

紫光,A正确;当叶绿素含量高时呈现绿色,含量低时则呈现 类胡萝卜素的颜色,B正确;叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b,C 正确;黄绿色叶片在光下时仍能进行光合作用,故在光反应过 程中能产生ATP用于暗反应的进行,D错误。

[答案]

D

5.

[2014· 海南高考]某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和

O2吸收速率的变化趋势如图所示。据图回答问题:

(1)在12~24 h期间,呼吸速率逐渐增强,在此期间呼吸作 用的主要方式________呼吸,该呼吸方式在细胞中发生的部位 是________,其产物是____________________。 (2)从第12 h到胚根长出期间,萌发种子的干物质总量会

________,主要原因是___________________________________ ____________________________________________________。 (3)胚根长出后,萌发种子的________呼吸速率明显升高。

[解析]

(1)由题干信息可知,该坐标曲线反映的是某豆科

植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化,分析曲线 可知,在12~24 h期间,呼吸作用释放CO2的速率远大于O2吸

收速率,故此时应存在两种呼吸方式,即有氧呼吸和无氧呼 吸,且以无氧呼吸为主,无氧呼吸发生于细胞质基质中,绝大 多数植物细胞无氧呼吸的终产物为酒精和二氧化碳。(2)种子萌 发,最先突破种皮的是胚根,故从12 h到胚根长出期间,无光

合作用的发生,此阶段进行呼吸作用,消耗有机物,故干物质

总量减少。(3)由曲线可知,胚根长出后,萌发种子O2吸收速率 迅速增加,此后有氧呼吸速率迅速增加。
[答案] (2)减少 用合成有机物 (3)有氧 (1)无氧 细胞质基质 二氧化碳和酒精

在此期间只有呼吸作用消耗有机物,没有光合作

[命题趋势]

呼吸作用过程中每个阶段的产物、反应物的

不同及每个阶段的反应场所是高考考查的重点内容,如2014年 四川理综第2题;有氧呼吸、无氧呼吸的区别也常常在高考的命 题中有所体现;影响呼吸作用的外界因素常结合呼吸作用在生 产、生活中的应用加以考查。在理综卷中主要以非选择题的形 式考查,并常常用光合作用的内容以综合题显示出现。在单科 卷中以选择题和非选择题形式出现,常结合生产、生活实例以 曲线、图表为载体进行考查。光合作用是每年、每套高考卷中 必考的内容之一,所占分值较高。(1)光合色素主要考查色素的

提取及分离、吸收光谱及应用,如2014年山东理综第26题第1小 题考查叶绿素的提取和分离。光合作用的过程主要围绕光反应 和暗反应的过程及联系命题,此考点还常与叶绿体的结果相联 系,体现了结构和功能相适应。(2)影响光合作用的环境因素是 本专题的核心,主要考查光照强度、二氧化碳浓度、温度的影 响,同时出场会结合有机物的积累量、二氧化碳的消耗量或氧 气的生成量的结算;(3)光合作用和呼吸作用是最基本的物质和 能量代谢,其原料和产物可互相利用,因此将二者结合起来是

常见的命题方式,考查光合作用利用和吸收的二氧化碳、生成 和释放的氧气、总光合作用和净光合作用,如2014年课标全国 卷Ⅱ第29题考查植物在不同CO2浓度条件下的光合作用与呼吸 作用的相关关系等知识。选择题和非选择题均有可能出现,选 择题常注重对基本知识的考查,非选择题常结合生产、生活实 际,利用曲线、图表进行考查。光合作用和呼吸作用的综合应 用应特别注意。

W网络构建?晓全局

[对接点思考] 1. 空气中被标记的CO2被植物吸收如何又返回到大气中? 提示:CO2→C3→C6H12O6→C3H4O3→CO2。

2. 有氧呼吸过程,水与氧气的参与、[H]与水的产生分别在 哪个阶段?哪个阶段产生能量最多? 提示: 产生[H]的阶段: 第一、 二阶段(大量)。 产生水的阶段: 第三阶段。水参与的阶段:第二阶段。O2 参与的阶段:第三阶 段。产生能量最多的阶段:第三阶段。

3. 光合作用与细胞呼吸是怎样完成能量转换的? 光反应 暗反应 提示: 光能 ――→ ATP 中化学能 ――→ (CH2O) 中化学能
?热能 细胞呼吸? ――→ ? ? ?ATP中化学能―→各项生命活动

4. 若光照由强到弱,CO2 浓度不变,有可能会影响细胞呼 吸速率吗? 提示:由于[H]、ATP 减少,生成 C6H12O6 减少,有可能造 成影响。

[自排自查] 1.叶绿体中色素共有 4 类,在滤纸条上从上到下依次是胡萝 卜素、叶黄素、叶绿素 a 和叶绿素 b。 2.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝 紫光。 ?场所:叶绿体类囊体薄膜 ? 3.光反应?物质变化:水的光解和ATP的合成 ?能量变化:光能→电能→活跃的化学能 ?

?场所:叶绿体基质 ? 4.暗反应?物质变化:CO2的固定、C3的还原及ATP分解 ?能量变化:活跃的化学能→稳定的化学能 ? 5 .有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,反应式为: 酶 C6H12O6+6O2+6H2O――→6CO2+12H2O+能量。

6.无氧呼吸的场所是细胞质基质,反应式为: C6H12O6 酶 ――→ 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量或

酶 C6H12O6――→2C3H6O3(乳酸)+少量能量。 7.光反应的产物是ATP、[H]和O2,其中O2全部来源于 H2O。 8.光反应为暗反应提供[H]和ATP,暗反应产生的ADP和 Pi为光反应形成ATP提供了原料。

9.H2O既是有氧呼吸的原料,也是有氧呼吸的产物。 10.有氧呼吸的三个阶段都产生ATP,产生ATP最多的是 第三阶段。

K考点聚焦?升知能

视角一

光合作用与细胞呼吸的过程

1.光合作用和细胞呼吸的过程图解

2.光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源及去向

3.下列为叶肉细胞在不同条件下气体交换示意图,据图判 断各自所处的条件,并在图⑤中找到图①②③④所对应的点或 线段。

①表示只进行细胞呼吸无光合作用,对应图⑤中的A点; ②表示光合作用<细胞呼吸,对应图⑤中的AB段;③表示光合 作用=细胞呼吸,对应图⑤中的B点;④表示光合作用>细胞呼 吸,对应图⑤中的B点以后。

4.光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系 (1)物质变化 暗反应 呼吸Ⅰ 呼吸Ⅱ ①C:CO2 ――→ 有机物 ――→ 丙酮酸 ――→ CO2 光反应 暗反应 呼吸Ⅰ、Ⅱ 呼吸Ⅲ ②H:H2O ――→ [H] ――→ (CH2O) ――→ [H] ――→ H2 O 光反应 呼吸Ⅲ ③O:H2O ――→ O2 ――→ H2O

(2)能量变化 光能 光反应 ――→ ATP 暗反应 ――→ (CH2O) 呼吸 ――→ 作用

? ?ATP→各项生命活动 ? ? ?热能

1. [2013· 海南高考,2A]无氧呼吸能产生ATP,但没有[H]的 生成过程(×) 提示:无氧呼吸第二阶段产生[H]。 2. [2013· 天津高考,3A]光合作用推动碳循环过程,促进了 生物群落中的能量循环(×) 提示:能量不循环,是单向流动的。

3.

[2009· 浙江高考,4C]光合作用过程中光能转变为化学

能,细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP(×) 提示:转变为热能和ATP中活跃的化学能。 4. [2011· 课标全国卷,3改编]番茄幼苗在缺镁的培养液中长 时间培养后,光反应强度会降低,暗反应强度也降低(√) 提示:镁是叶绿素合成的原料,光反应为暗反应提供[H]和 ATP。

5. [2010· 课标全国卷,2B]有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质 中与氧结合生成水(×) 提示:[H]在线粒体内膜上与氧结合产生水。 6. [2010· 课标全国卷,2C]无氧呼吸不需要O2的参与,该过 程最终有[H]的积累(×) 提示:无氧呼吸第一阶段产生的[H]被第二阶段消耗,故没 有[H]的积累。

7. [2010· 课标全国卷,2A]无氧呼吸的终产物是丙酮酸(×) 提示:终产物应是乳酸或酒精和二氧化碳。

8. [2012· 江苏高考,23]如图表示细胞呼吸作用的过程,其 中1~3代表有关生理过程发生的场所,甲、乙代表有关物质。 下列相关叙述正确的是(多选)(BD)

A. 1和3都具有双层生物膜 B. 1和2所含酶的种类不同 C. 2和3都能产生大量ATP D. 甲、乙分别代表丙酮酸、[H]

提示:分析有氧呼吸过程可知:在细胞质基质中完成有氧 呼吸第一阶段,将葡萄糖分解为丙酮酸、[H],并产生少量 ATP,所以①为细胞质基质,甲为丙酮酸;在线粒体基质中完 成有氧呼吸第二阶段,将丙酮酸和水分解为CO2、[H],并产生 少量ATP,所以②为线粒体基质,乙为[H];在线粒体内膜上完 成有氧呼吸第三阶段,[H]与O2反应生成H2O,同时产生大量 ATP,所以③为线粒体内膜。①代表的细胞质基质无生物膜, A项错误;细胞质基质和线粒体基质中所含酶的种类不同,进

行的化学反应也不同,B项正确;②线粒体基质中不能产生大 量ATP,C项错误;据上述分析可知甲为丙酮酸,乙为[H],D 项正确。

1. 绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有着密切的联系。 下面的物质代谢简图表示了两者之间的关系,请根据图示分析 回答:

(1)①过程是在________上进行的,发生的能量变化是 ____________________。 (2)③④⑤过程表示________过程。 (3)上述①~⑤过程中,能产生ATP的过程是________(写代 号)。 (4)①过程产生的ATP的去向是________________,其作用 是________________;③④⑤过程中产生的ATP的作用是 ________________。

解析:(1)光反应的场所是类囊体的薄膜,该过程中光能转 变为活跃的化学能。(2)有氧呼吸第一阶段、第二阶段、第三阶 段统称为有氧呼吸。(3)能产生ATP的过程有光反应、有氧呼吸 的三个阶段。(4)光反应产生的ATP将转移到叶绿体基质中被利 用,为暗反应提供能量;有氧呼吸三个阶段产生的ATP为各项 生命活动供能。
答案:(1)类囊体的薄膜 (2)有氧呼吸 为暗反应提供能量 光能转变为活跃的化学能 (4)转移到叶绿体基质中被利用

(3)①③④⑤

为各项生命活动供能

[规律总结] 的变化

利用曲线模型解决影响因素骤变时物质的量

视角二

影响光合作用和细胞呼吸的环境因素

1.影响光合作用的因素的相关曲线解读

(1)光照强度(如图甲) ①原理:影响光反应阶段ATP、[H]的产生。 ②分析 P点的限制因素
? ?外因:温度、CO2的供应量 ? ? ?内因:色素含量、酶的数量和活性?叶绿体的数量?

(2)CO2浓度(如图乙) ①原理:影响暗反应阶段C3的生成。 ②分析
? ?外因:温度、光照强度 P点的限制因素? ? ?内因:酶的数量和活性?叶绿体数量?

(3)温度(如图丙) ①原理:通过影响酶的活性而影响光合作用。 ②分析:P点对应的温度为进行光合作用的最适温度。

2.影响细胞呼吸因素的相关曲线解读

(1)温度(如图甲) ①原理:影响酶活性。 ②实践应用:在零上低温下储存蔬菜、水果;在大棚蔬菜 的栽培过程中,通过增加昼夜温差以减少有机物的消耗,提高 产量。

(2)O2(如图乙) ①原理:无氧呼吸时氧气起抑制作用,有氧呼吸时第三阶 段需要氧气。 ②实践应用:常利用降低氧的浓度抑制细胞呼吸、减少有 机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间。 (3)含水量 ①原理:自由水含量较高时呼吸旺盛。

1. [2013· 重庆高考,6]如图是水生植物黑藻在光照等环境因 素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述,正确的是(D)

A. t1→t2,叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加,基质中 水光解加快、O2释放增多 B. t2→t3,暗反应(碳反应)限制光合作用。若在t2时刻增加

光照,光合速率将再提高 C. t3→t4,光照强度不变,光合速率的提高是由于光反应速 率不变、暗反应增强的结果 D. t4后短暂时间内,叶绿体中ADP和Pi含量升高,C3化合

物还原后的直接产物含量降低

提示:水的光解、O2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上,而 不是叶绿体基质中,A项错误;t2→t3,限制光合速率的因素为 CO2浓度,此时光照充足且恒定,若增加光照,光合速率不会 提高,B项错误;t3→t4,暗反应增强,一定程度上加快ATP和 ADP的转化,同时促进了光反应,C项错误;突然停止光照, 光反应减弱甚至停止,类囊体的薄膜上ATP合成受阻,ATP含 量减少,ADP和Pi含量升高,被还原的C3化合物减少,直接产 物含量降低,D项正确。

2. [2013· 安徽高考,3]如图为每10粒水稻种子在成熟过程中 干物质和呼吸速率变化的示意图。下列分析不正确的是(D)

A. 种子干物质快速积累时期,呼吸作用旺盛 B. 种子成熟后期自由水减少,呼吸速率下降 C. 种子成熟后期脱落酸含量较高,呼吸速率下降 D. 种子呼吸速率下降有利于干物质合成

提示:本题主要考查呼吸原理的应用。由图示信息可知, 随水稻开花后天数的延长,种子逐渐成熟,呼吸速率先增后 减,干物质量逐渐增加至基本稳定。对比两曲线,干物质快速 积累时期,呼吸作用旺盛;种子成熟后期,自由水减少,脱落 酸含量较高,呼吸速率下降;种子呼吸速率下降,分解有机物 质减少,有利于干物质的积累。

2.

[2013· 江苏高考]为探讨盐对某生物燃料树种幼苗光合作

用的影响,在不同浓度NaCl条件下,对其净光合速率、胞间 CO2浓度、光合色素含量等进行测定,结果如下图。检测期间 细胞的呼吸强度没有显著变化。请参照图回答下列问题:

(1)叶绿体中色素的功能是__________________________。 (2)大气中的CO2可通过植物叶片表面的________进入植物 体内。光合作用产生的有机物(C6H12O6)中的氧来源于原料中的 ________,有机物(C6H12O6)中的氧经细胞有氧呼吸后到终产物 ________中。

(3)当NaCl浓度在200~250

mmol/L时净光合速率显著下

降,自然条件下该植物在夏季晴朗的中午净光合速率也会出现 下降的现象。前者主要是由于____________________,后者主 要是由于____________________。 (4)总光合速率可用单位时间内单位叶面积上 ____________________表示。请绘制该实验中总光合速率变化 趋势的曲线图。

解析:(1)叶绿体中色素的功能是吸收、传递和转换光能。 (2)气体通过叶表皮上的气孔进出叶肉细胞;光合作用中产生的 有机物中的氧来自CO2;细胞进行有氧呼吸时,有机物中的氧 进入CO2。本题应注意水中氧的变化方向。(3)通过柱形图中 NaCl浓度变化与净光合速率和光合色素量的变化对比可知, NaCl通过影响光合色素含量而影响光合速率。而在自然条件 下,中午由于温度较高,植物为减少水分散失而将气孔部分关 闭,这将导致叶肉细胞获得的CO2少而使光合速率下降。(4)可

用单位时间内光合作用过程中的原料或产物的变化量表示光合 速率,如CO2的消耗量、O2的产生量或有机物的产生量。绘制 曲线时应注意纵坐标表示的是总光合速率而不是净光合速率, 即应大于净光合速率。

答案:(1)吸收、传递、转换光能 (2)气孔 CO2 CO2 胞间CO2浓度降低

(3)光合色素含量降低

(4)光合作用消耗的CO2量(光合作用产生的O2量或光合作用 产生的有机物的量) 如图

[规律总结]

利用液滴移动法对细胞呼吸类型和光合作用强

度及类型测定的归类 (1)呼吸类型的确定

装置1与装置2的结果进行比较 结果分析:装置1着色液滴左移、装置2着色液滴不动,说 明种子只进行有氧呼吸;装置1着色液滴不动、装置2着色液滴 右移,说明种子只进行无氧呼吸;装置1着色液滴左移、装置2 着色液滴右移,说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。

(2)测定净光合作用强度(如装置3所示)

将装置3(对照组放置死植物)放在光照充足、温度等相同的 环境中,记录装置3与对照组红墨水滴移动的方向和刻度。CO2 缓冲液起到平衡二氧化碳的作用。

(3)探究不同光照强度下光合作用和细胞呼吸强度的大小 将上述装置3置于不同光照强度下,记录装置3中红墨水滴 移动的方向。 结果分析:①若红色液滴右移,说明光照较强,光合作用 强度大于细胞呼吸强度,释放O2使瓶内气压增大。②若红色液 滴左移,说明光照较弱,细胞呼吸强度大于光合作用强度,吸 收O2使瓶内气压减小。③若红色液滴不动,说明在此光照强度 下光合作用强度等于细胞呼吸强度,释放O2量等于吸收O2量, 瓶内气压不变。

3.[2014· 四川高考]将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两 种隔行种植(间作),测得两种植物的光合速率如下图所示(注: 光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图 分析,下列叙述正确的是( )

A. 与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影 响 B. 与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增 大 C. 间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速 率 D. 大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间 作

解析:A.由图曲线分析可知,桑树间作时比单作时呼吸强 度增大,大豆间作时比单作时呼吸强度减小,均受到影响,故 A错误;B.间作时,桑树光饱和点增大,大豆光饱和点减小,故 B错;C.在某一光照强度范围内,间作也提高了大豆的光合速 率,故C错。

答案:D

[规律总结] 的关系的确认

呼吸速率、总(真正)光合速率与表观光合速率

(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表观光合速率和真正光合速 率。

(2)表观光合速率与真正光合速率的辨析: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,称为表观光合速率,而植物真 正光合速率=表观光合速率+呼吸速率,如图所示。

(3)表观光合速率与真正光合速率的判定 ①若为坐标曲线形式,当光照强度为0时,CO2吸收值为 0,则为表观光合速率,若是负值则为真正(实际)光合速率。 ②若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为表观 光合速率。 ③有机物积累量一般为表观光合速率,制造量一般为真正 (实际)光合速率。

(4)呼吸速率: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。 (5)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实践应用:储藏作物种子时,将种子风干,以减弱细胞 呼吸,减少有机物的消耗。

J技能指导?强考能

考场失分防范 失分点1 误认为有氧呼吸的全过程都需要O2 有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2,只有第三阶段需要 O2——O2消耗于真核细胞的线粒体内膜上及原核细胞的细胞膜 上。

[防范演练1] 确的是( )

下列有关酵母菌的呼吸作用的叙述,不正

A. 在O2充足的环境中,主要进行有氧呼吸 B. 成水 C. 呼吸作用过程中产生CO2的部位可能是细胞质基质或线 粒体 D. 积累 在无氧环境中,无氧呼吸过程中产生的[H]会在细胞中 有氧呼吸过程中产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生

解析:酵母菌是兼性厌氧型生物,在O2充足的环境中,主 要进行有氧呼吸,在O2缺乏的环境中,主要进行无氧呼吸;有 氧呼吸过程中前两个阶段产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生 成水;酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行,其产物是CO2和 酒精,有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行,其产物中有 CO2;无氧呼吸不需要O2参与,所产生的[H]不会在细胞中积 累,而是参与第二阶段的反应并生成无氧呼吸的产物。
答案:D

失分点2 不能区分净光合作用与真正光合作用 对于密闭透明容器中的绿色植物在黑暗的环境中,容器中 二氧化碳或氧气的变化量反映了植物体进行的呼吸作用,在光 照下,容器中二氧化碳或氧气的变化量,是植物体净光合作用 的结果。 净光合作用=总光合作用-呼吸作用。

[防范演练2]

用含14C标记的CO2提供绿藻进行光合作用,

分别测定(CH2O)、C5和C3中14C的含量,如图A、B表示一部分 实验结果,曲线a、b、c分别表示(CH2O)、C5和C3三种化合物 中的一种。回答下列问题。

(1)曲线a、b、c分别表示________、________、________。 (2)根据图A的实验分析,光合作用固定的14C的总量在光照 时间内直线上升(图中并没有表示出来),但在光照一段时间 后,化合物a、b中的14C量不再增加,其原因是______________ ____________________________________________________。

(3)图A中,当变黑暗时,化合物a中14C量突然增加的原因 是_________________________________________________。 (4)图B中,化合物b的14C量在CO2突然降低时而一时增加, 其原因是___________________________________________。

解析:找不到分析C3和C5含量变化的切入口,是出错的原 因。分析细胞中的C3、C5的含量变化,要抓住矛盾的主要方 面。在CO2+C5―→2C3,2C3―→(CH2O)+C5反应中,前者二氧 化碳的固定不消耗[H]和ATP,后者三碳化合物的还原产糖以及 三碳化合物再生为五碳化合物,消耗[H]和ATP。因此二氧化碳 浓度变化,分析C3和C5的变化,主要分析二氧化碳的固定情 况;光照强度变化时,分析C3和C5的变化,主要分析三碳化合 物还原情况。

答案:(1)C3

C5

(CH2O)

(2)化合物a、b(或C3、C5)达到 (3)由化合物

一定量后,合成量和转变成其他化合物的量相等

a转变成其他化合物(或还原C3)的反应停止,而生成化合物a(或 C3)正常进行而积累 (4)生成化合物b的反应正常进行,由化合

物b转变成其他化合物(或C5固定CO2)的反应减慢,化合物b(或 C5)被利用减少而积累

审题方法技巧 1. 光合作用和细胞呼吸关系——过程图解模型解读 例1 图1表示一个番茄叶肉细胞内发生的部分代谢过程。 图中①~⑤表示反应过程,A~L表示细胞代谢过程中的相关物 质,a、b、c表示细胞的相应结构,图2中T0~T1表示在适宜条 件下生长的番茄幼苗的结构a中的某两种化合物(B、C、E或 F),T1~T3表示改变某个条件后两种化合物含量的变化。请回 答问题:

(1)图中①④过程发生的场所分别是________________和 ________________。 (2)③④⑤过程中产生能量最多的是________,H进入b的条 件是________。 (3)当环境条件适宜,G=I、D=K时,该细胞的代谢特 点是______________________________________________。

(4)干旱初期光合作用强度下降的主要原因是________;在 阴雨天气光合作用强度下降的原因是___________________ ____________________________________________________。 (5)在一定条件下,当G>I、D>K时,产生ATP的场所有 ____________________;若用含有18O的水浇灌番茄,则番茄周 围空气中含有18O的物质有________。

(6)若图2中,在T1时刻突然降低CO2浓度,则物质甲、乙分 别指的是________,乙升高的原因是__________________。若 T1时刻突然降低光照强度,则物质甲、乙又分别指的是 ____________________。

[答案] 气存在

(1)叶绿体类囊体薄膜

线粒体基质

(2)⑤

有氧

(3)光合作用强度等于细胞呼吸强度

(4)缺水,气孔关 (5)细胞 由于C3生

闭,使二氧化碳供应不足 质基质、线粒体和叶绿体

光照不足,使光反应减弱
18 H18 O 、 O2 2

(6)C5和[H]

成减少,暗反应消耗的[H]和ATP相应减少,而光反应仍产生[H] ADP和C3

[审题方法] 对于光合作用和细胞呼吸关系图解,回答下列问题。

1.图中①②③④⑤过程分别是什么?

答案:光反应、暗反应、有氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第 二阶段、有氧呼吸第三阶段。

2.图1中A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K以及a、 b、c分别是指什么?

答案:ATP、ADP和Pi、[H]、O2、C3、C5、CO2、丙酮 酸、CO2、[H]、O2;叶绿体、线粒体、细胞质基质。

3.影响光合作用的环境因素主要有哪些呢?

答案:温度、光照、二氧化碳浓度等。

4.在一定条件下,当G>I、D>K时的代谢特点是什么?水 参与了哪些过程?

答案:光合作用强度大于细胞呼吸强度。水的光解、蒸腾 作用、有氧呼吸的第二阶段。

5.要讨论生理过程中某种物质含量的瞬间变化,应该如何 分析呢?

答案:首先要看清条件如何变,然后由变化的条件作为分 析起点,综合分析条件变化对所探讨物质的来源和去路有何影 响,要综合来源和去路两方面的变化,从而确定其含量变化。

[技法点拨] 1. 命题时常将教材中光合作用与细胞呼吸过程的图解综合 起来,考查考生对光合作用和细胞呼吸过程内在联系的认识和 识图能力、分析理解能力。如图则是将光合作用和细胞呼吸的 图解整合在一起的方式之一。此图分析时可从[H]入手,光合作 用过程中,[H]产生于光反应阶段,用于暗反应阶段;有氧呼吸 过程中,[H]产生于有氧呼吸的第一、二阶段,用于有氧呼吸的 第三阶段。故图中①~⑤表示的过程分别是光反应、有氧呼吸

第二阶段、暗反应、有氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第三阶段; 甲~丁表示的物质分别是ATP、丙酮酸、CO2、O2。

2. 光合作用的影响因素与物质动态变化的判断 对光合作用过程中[H]、ATP、C3和C5含量变化的判断,可 以光合作用过程图解为线索,围绕影响光合作用的因素进行。 (1)光照强度:通过影响光反应影响光合作用的进行。光照 减弱时,ATP和[H]的形成减少、消耗继续,导致[H]和ATP减 少;C3因为还原减少、继续形成而增多;C5因为形成减少、消 耗继续而减少。结果导致[H]、ATP和C5减少,C3增多。

(2)CO2浓度:通过影响暗反应影响光合作用的进行,CO2 浓度降低时,C3因形成减少、消耗继续而减少,ATP、[H]和C5 均因形成继续、消耗减少而积累。结果导致[H]、ATP和C5增 多,C3减少。 判断说明:当光照强度发生变化时,应从光合作用过程图 解的光反应开始推理,再由光反应中[H]、ATP的变化影响暗反 应中的物质变化进行判断;如果是CO2浓度变化,则从暗反应 开始推理。

2. 光合作用和细胞呼吸影响因素——坐标曲线模型解读 例2 某研究小组中进行某植物的栽培试验,图1表示在适 宜的光照、CO2浓度等条件下测得的温度—光合、呼吸曲线; 图2为在恒温密闭玻璃温室中,连续48 h测定温室内CO2浓度及 植物CO2吸收速率变化曲线;图3为适宜CO2浓度条件下,温度 和光照强度对该植物的CO2吸收速率的影响曲线。请结合图像 分析回答下列问题:

(1)图1中的虚线表示________________。当温度达到 ________时,植物不再进行光合作用。 (2)图1中,40 ℃与60 ℃时,CO2的吸收量均为0,二者的 区别是____________________。在温度为30 ℃时,叶肉细胞内 的[H]用于____________________。

(3)图2中光合速率和呼吸速率相等的时间点有________ 个,实验开始3 h内叶肉细胞产生ATP的场所有____________, 而在6 h时叶肉细胞产生ATP的场所有________________,在18 h时叶肉细胞中CO2的移动方向为________________,在30 h时 叶绿体内的ATP的移动方向是________。

(4)图2中由12时到18时叶绿体内C3含量变化是________, 叶绿体利用CO2速率最大的时刻是________时,前24小时平均 光照强度________(填“大于”、“小于”或“等于”)后24小 时的平均光照强度,有机物积累最多的时刻在________时。经 过连续48 h的培养,与0 h相比48 h时该植物的有机物量是

________(填“不变”、“增加”或“减少”)。 (5)图3中影响CO2吸收速率的因素有________,图3中E点 时,25 ℃条件下产生的氧气量________(填“等于”、“大

于”或“小于”)15 ℃条件下产生的氧气量。

(6)依据图3分析,若将图1所示实验的光照条件调整至2 klx,其他条件不变重复实验,则图1中的F点对应温度为 ________;若图2所示实验温度为15 ℃,现若将温度调整为25 h时的光照强度

℃条件下保持恒温,其他条件不变,则图2中6 为________klx。

(7)当光照强度为8 klx,温度为25 ℃时,该植物5 h中单位 面积光合作用所消耗的CO2为________,要消耗同等量的CO2, 在15 ℃条件下,用10 klx的光持续照射______h。

[答案]

(1)呼吸速率随温度变化的情况

55 ℃

(2)前者光合速率等于呼吸速率,后者光合速率和呼吸速率 均为0(植物死亡) (3)4 体 与O2结合形成水、还原三碳化合物(C3) 细胞质基质、线粒体和叶绿

细胞质基质和线粒体

由线粒体到叶绿体 (4)增加 36 h 小于

由类囊体薄膜到叶绿体基质 42 h 大于 7 增加

(5)光照强度和温度 (6)25 ℃ 2

(7)70 mg

[审题方法] 1.由图1中纵坐标含义“CO2吸收量”和“CO2产生量”可 得出什么信息?
答案:由“CO2吸收量”可知实线部分所描述的是“净 量”,由“CO2产生量”可知虚线表示呼吸速率。

2.图1中F点时的代谢特点是什么?在坐标图中绘出F点之 前和F点之后的真正的光合作用的相对强度线段示意图。

答案:F点时光合作用与细胞呼吸速率相等。F点之前某温 度条件下真正的光合作用的相对强度等于某温度条件两曲线纵 坐标值之和,F点之后某温度条件下真正的光合作用的相对强度 等于虚线纵坐标值减掉实线所对应的纵坐标值,如下图:

3.由图2中细线与横坐标的交点有6时、18时、30时、42 时,由二氧化碳的吸收值可得知此时植物的代谢特点是什么? 而3时以前、21时至27时、45~48时的代谢特点是什么?

答案:光合速率等于细胞呼吸速率。均为只进行细胞呼吸 没有进行光合作用。

4.图2中由12时到18时,自变量是什么?因变量是什么?

答案:时间(光照强度);因变量为室内CO2浓度和CO2吸收 速率。

5.“叶绿体利用CO2最大速率”是指净量还是总量?

答案:总量。

6.由图2判断前24小时和后24小时平均光合作用强度大小 关系是什么?是由什么引起?

答案:前者小于后者。由光照强度引起。

7.图3中E点时对应的纵坐标含义是什么?与氧气产生量 之间有什么关系?

答案:净二氧化碳吸收值。氧气产生量要在此基础上加上 细胞呼吸相对强度值。

8.图1中F点、图2中的6 h时和图3中的N点的代谢有何共性 特点?

答案:均是光合作用和细胞呼吸速率相等。

9.图3中当光照强度为8 klx,温度为25 ℃时的总光合作用 强度速率值是多少?而光照强度为10 klx,温度为15 ℃时的总 光合作用强度速率值又是多少?

答案:前者为14;后者为10。

[技法点拨] 解答坐标曲线题的基本步骤 (1)明标,即关注横坐标和纵坐标所表示的含义。 (2)找点,即找出曲线中的起点、止点、顶点、交点和转折 点等关键点。如光照强度对光合作用强度影响的曲线中,在光 照强度为0时,曲线在纵坐标上的点表示细胞呼吸所释放的CO2 量或消耗的O2量;在横轴上的交点为光补偿点,即光合作用强 度与细胞呼吸强度相等时的光照强度。

(3)理解曲线含义,即找出曲线形状及上升、下降或波动等 变化趋势,并找出其变化的原因。如夏天一天中的光合作用曲 线,往往会出现“M”型变化,其“午休”效应出现的关键是缺 水导致气孔关闭使得CO2供应不足。 (4)在受多种因素影响时,找出曲线的限制因素。方法是对 纵坐标或横坐标作垂线、或者只看某一条曲线的变化,从而将 多因素转变为单因素,进而确定限制因素。

3. 光合作用与细胞呼吸的实验探究——装置模型解读 例3 有多种方法可以测定植物的光合作用速率。请回答以 下相关问题: (1)在光照适宜、温度恒定的条件下,图甲的实验装置为密 闭容器,图甲中的曲线为测量1 h内该容器中CO2的变化量。图 甲中AB段,叶绿体内ADP含量最高的场所是________。导致 AB段曲线变化的主要原因是______________________。该绿色 植物前30 CO2/min。 min实际光合作用的平均速率为________μL·L-1

(2)某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况,设计 了由透明的玻璃罩构成的小室(如图乙A所示,其中CO2缓冲液 可以吸收或提供CO2,保证瓶中CO2恒定)。

①将该装置放在自然环境下,测定夏季一昼夜小室内植物 氧气释放速率的变化,得到如图乙B所示曲线,那么影响小室 内植物光合作用速率变化的主要环境因素是________;影响a点 变化的内因是________;装置中氧气浓度最高的时间是 ________点;图中装置刻度管中液滴移到最左点是在曲线中的 ________点。

②在实验过程中某段光照时间内,记录液滴的移动,获得 以下数据: 每隔一定时间 记录一次刻度数据 …… 24 29 32 34 38 ……

该组实验数据是在B曲线的________段获得的。

③为了使该实验的数据更加准确,还应该设置该实验的 ________。 ④如果要测定该植物呼吸作用的速率,怎样利用该装置设 计实验? 设计实验:_______________________________________

[答案] 146

(1)叶绿体基质

容器中CO2逐渐被光合作用消耗

(2)①光照强度、温度 ②df

酶活性下降

18(或g) c

③对照组(或对照实验) ④将此装置遮光(或遮光并

将缓冲液换成NaOH溶液),每隔一定时间记录刻度数据

[审题方法] 1.图甲中AB与BC段的外界条件有何差异?在AB阶段叶 绿体中ADP的生成场所是什么?

答案:AB段有光照,BC段无光照。叶绿体的基质中。

2.图甲中AB段发生了什么与CO2量变化有关的生理过 程,其强度大小如何?

答案:光合作用和细胞呼吸,其中光合作用强度大于细胞 呼吸强度。

3.图甲中AB段容器中的CO2的变化量反应了净光合量还 是总光合量?列出计算细胞呼吸的平均速率的式子。

答案:净光合量。(1200-220)/30。

4.图乙中A装置中“CO2缓冲液”有什么作用?B中a点变 化的外因是什么?其又是如何影响相关生理过程的?

答案:可保证容器中二氧化碳量恒定。温度降低。温度是 通过影响相关酶的活性影响相关生理过程的。

5.图乙中的B曲线中从何时植物开始释放氧气,到何时停 止释放氧气?图乙中A的刻度管中液滴移至最左点时装置内的 氧气浓度有何特点?

答案:前者为8时,后者为18时;氧气浓度最低。

6.由题干表中记录液滴移动的数据可得出移动方向是什 么?在相同时间内移动的距离有何特点?

答案:向右移动。先减小后增大。

7.若要利用图乙中A装置测定呼吸速率,如何排除光合作 用的干扰呢?

答案:遮光。

[技法点拨] 1.密闭装置问题一般是通过气压的变化来衡量光合作用、 呼吸作用的变化,气压的变化通过液滴的移动来衡量,解读此 类问题首先要明确与所研究生理过程有关的气体,再弄清楚引 起气压变化的气体是哪种?

2.光合作用的测定方法(如下模式图)

(1)NaHCO3溶液的作用:烧杯中的NaHCO3溶液保证了容 器内CO2浓度的恒定,满足了绿色植物光合作用的需求。 (2)植物光合速率测定指标:植物光合作用释放氧气,使容 器内气体压强增大,毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右 移的体积即表示光合速率。 (3)条件:整个装置必须在光下,光是植物进行光合作用的 条件。

3.据CO2释放量和O2吸收量判断细胞呼吸状况 (1)无CO2释放和O2吸收时,细胞只进行产生乳酸的无氧呼 吸。 (2)不消耗O2,但产生CO2,细胞进行产生酒精的无氧呼 吸。 (3)当CO2释放量等于O2消耗量时,细胞只进行有氧呼吸。

(4)当CO2释放量大于O2消耗量时,细胞同时进行有氧呼吸和 产生酒精的无氧呼吸,此种情况下,判断哪种呼吸方式占优势, 可分析如下: v?CO2? 4 ①若 = ,则有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率 3 v?O2? 相等。

v?CO2? 4 ②若 > ,则无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼 3 v?O2? 吸。 v?CO2? 4 ③若 < ,则有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于无氧呼 3 v?O2? 吸。

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