山东专用高考生物二轮复习第1部分专题2第2讲光合作用和细胞呼吸学案docWord文件下载.docx
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6.将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内,在适宜条件下光照培养,随培养时间的延长,玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是降低至一定水平时保持相对稳定。
光合作用和细胞呼吸的实验
1.检测酵母菌培养过程中是否产生CO2,可判断其呼吸方式。
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物中都有CO2。
2.在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。
应各取2mL酵母菌培养液的滤液,分别注入2支试管中,添加酸性的重铬酸钾溶液检测。
3.在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的混浊程度判断细胞呼吸的方式。
4.制备小圆形叶片,用打孔器打孔时,不需要避开大的叶脉。
叶脉中没有叶绿体,而且会延长小圆形叶片上浮的时间,影响实验结果的准确性。
5.在探究光照强度对光合作用的影响实验中,光照越强,相同时间内叶片浮起的数量越多。
在一定范围内,随光照强度的增加,光合作用强度逐渐增加,但当达到光饱和点以后,光照强度再增加,光合作用强度则不再随之增加。
6.光合作用强度可以用光合作用消耗糖类的数量来表示。
光合作用强度可以用植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量表示。
■长句冲关·
1.有氧呼吸过程中葡萄糖中能量的去向为__________________
_____________________________________________________。
大部分以热能的形式散失,少部分转化为ATP中活跃的化学能
2.给小球藻提供18O2,在小球藻合成的有机物中检测到了18O,其最可能的转化途径是_______________________________________________________
有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了H
O,有氧呼吸第二阶段利用H
O生成C18O2,C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物(CH
O)
3.高温、干旱环境中植物出现光合午休的原因是
_______________________________________________________
为防止水分过度蒸发,气孔部分关闭,CO2的供应减少,影响了光合作用的暗反应
4.在温室大棚生产中,大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量,道理是_________________________________________________
农家肥中的有机物被微生物分解产生无机盐和CO2,CO2和无机盐被作物利用,提高大棚作物的产量
5.土壤板结时光合速率下降的原因是______________________
土壤板结,导致土壤中缺氧,根细胞呼吸产生的ATP减少,影响了矿质元素的吸收,从而影响了光合色素和酶的合成,光合作用减弱
考点1 光合作用和细胞呼吸的过程及联系
1.光合作用与有氧呼吸过程图解
(1)物质名称:
b氧气,cATP,dADP,e[H],fC5,g二氧化碳,hC3。
(2)填写生理过程及场所
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
生理过程
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
场所
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
2.光合作用与细胞呼吸的物质转化与能量转换关系
(1)物质转化关系
①元素转移途径
②[H]的来源和去路比较
(注:
光合作用中[H]为NADPH,即还原型辅酶Ⅱ,细胞呼吸中[H]为NADH,即还原型辅酶Ⅰ,二者不是同种物质)
(2)能量转换关系
光能―→[H]和ATP中活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能―→ATP中活跃的化学能和热能
1.有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同,都不需要氧气,都不在线粒体中进行。
(1)结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体的事实,想一想,地球早期的单细胞生物的细胞呼吸方式是什么?
细胞呼吸的两种类型的进化过程如何?
(2)人体主要进行有氧呼吸,但骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力,从进化和适应的角度来看,说明了什么问题?
(1)地球的早期大气中没有氧气,原核细胞没有线粒体,可以推测:
在生物进化史上先出现无氧呼吸,而后才出现有氧呼吸。
进而推测,地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。
(2)体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力,可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记。
人体在进行长跑等剧烈运动时,在供氧不足的情况下,骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能,有一定的适应意义。
2.植物在生长过程中,光合作用产生的ATP的量远大于细胞呼吸产生的ATP的量,请解释原因。
植物在生长过程中光合作用产生的ATP的去向,细胞呼吸产生的ATP的能量来源。
植物在生长过程中,光合作用产生的ATP中的能量转移到有机物中,植物体中的有机物只有部分通过细胞呼吸氧化分解释放能量,且释放的能量也只有部分转移到ATP中。
3.为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。
每组处理的总时间均为135s,光照与黑暗处理情况见下图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。
结果是A组光合作用产物的相对含量为50%;
B组光合作用产物的相对含量为70%;
C组光合作用产物的相对含量为94%;
D组光合作用产物的相对含量为100%。
(1)各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件适宜且相同,这样处理的目的是什么?
(2)可以判断,单位光照时间内,B组和C组植物合成有机物的量都高于D组植物合成有机物的量,判断依据是什么?
如何解释这一实验结果?
(1)分析实验的自变量、因变量和无关变量分别是什么。
(2)比较实验的自变量和因变量,从光合作用的光反应和暗反应的联系分析原因。
(1)排除无关变量对实验结果的干扰(或保证自变量的唯一性)。
(2)B组和C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D组的70%和94%。
因为随着光照和黑暗交替频率的增加,使光下产生的ATP和[H]能够及时利用与再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。
考查细胞呼吸的类型和过程
1.(2020·
山东等级考)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。
下列说法错误的是( )
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
B [无氧呼吸消耗1分子葡萄糖只产生少量ATP,因此癌细胞要满足其生命活动,需大量吸收葡萄糖,A正确;
无氧呼吸的第二阶段,丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成ATP,无氧呼吸生成ATP的过程仅发生在第一阶段,B错误;
无氧呼吸过程中丙酮酸转化为乳酸的场所为细胞质基质,C正确;
癌细胞主要进行无氧呼吸,其产生NADH的过程仅发生在第一阶段,因此消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少,D正确。
]
2.(2019·
全国卷Ⅱ)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。
下列叙述正确的是( )
A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
B [在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段,葡萄糖分解成丙酮酸,第二阶段在相应酶的催化下,丙酮酸转化为乳酸,B选项正确;
马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸,葡萄糖是细胞呼吸的原料而不是产物,A选项错误;
在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段,1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸,并且释放出少量能量,C选项错误;
一般来说,氧气浓度的升高会抑制细胞的无氧呼吸,故马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高不会增加酸味的产生,D选项错误。
3.(2020·
山东模考)线粒体中的[H]与氧气结合的过程需要细胞色素c的参与。
细胞接受凋亡信号后,线粒体中的细胞色素c可转移到细胞质基质中,并与Apaf1蛋白结合引起细胞凋亡。
A.有氧呼吸过程产生[H]的场所为细胞质基质和线粒体基质
B.细胞色素c参与有氧呼吸第三阶段的反应
C.细胞色素c功能丧失的细胞将无法合成ATP
D.若细胞中Apaf1蛋白功能丧失,细胞色素c将不会引起该细胞凋亡
C [有氧呼吸第一、二阶段均可产生[H],场所分别为细胞质基质和线粒体基质,A正确;
细胞色素c参与[H]与氧气的结合过程,该过程属于有氧呼吸第三阶段,B正确;
细胞色素c功能丧失影响有氧呼吸第三阶段,但有氧呼吸前两阶段也产生ATP,C错误;
由题意可知,细胞色素c可以与Apaf1蛋白结合引起细胞凋亡,若Apaf1蛋白功能丧失,其不能与细胞色素c结合,则无法引起细胞凋亡,D正确。
4.(2020·
廊坊联考)如图表示种子在萌发过程中不同阶段CO2释放速率的变化曲线。
下列叙述错误的是( )
A.第Ⅰ阶段,种子吸水后代谢增强,细胞呼吸释放的CO2增多
B.第Ⅱ阶段,种子细胞呼吸释放的CO2主要来自线粒体基质
C.第Ⅲ阶段,种子细胞呼吸增强的原因可能是种皮破裂,有氧呼吸强度逐渐增强
D.第Ⅳ阶段,种子细胞呼吸下降的原因可能是细胞呼吸缺乏底物
B [第Ⅰ阶段,种子吸水后代谢增强,细胞呼吸释放的CO2增多,A正确;
第Ⅱ阶段,种子细胞呼吸释放的CO2主要来自细胞质基质,B错误;
第Ⅲ阶段,种子细胞呼吸增强的原因可能是种皮破裂,有氧呼吸强度逐渐增强,C正确;
第Ⅳ阶段,种子细胞呼吸下降的原因可能是细胞呼吸缺乏底物,D正确。
“三看法”判断细胞呼吸的类型
“一看”反应物和产物:
“二看”物质的量的关系:
“三看”场所:
考查捕获光能的色素及光合作用的过程
1.(2017·
全国卷Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.叶片在640~660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
A [类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,在红光区不吸收光能,A错误;
叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,B正确;
题干中给出“光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的”,光合作用吸收CO2、释放O2,O2的释放意味着CO2的吸收,C正确;
640~660nm波长光正好是叶绿素的吸收区,故叶片在640~660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的,D正确。
全国卷Ⅰ)将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中,一段时间后植株达到40g,其增加的质量来自于( )
A.水、矿质元素和空气
B.光、矿质元素和水
C.水、矿质元素和土壤
D.光、矿质元素和空气
A [水是占细胞鲜重最多的化合物,矿质元素是构成细胞中主要化合物的基础,植物幼苗生长过程中可从土壤中吸收水分和矿质元素使植株质量增加;
另外,植物在光照条件下可进行光合作用,通过吸收空气中的CO2合成有机物使植株质量增加。
故A符合题意。
山东九校联考)将叶绿体破坏后离心,得到类囊体悬浮液、叶绿体基质,分别加入试管中。
然后将①②置于光下,③④置于黑暗中,下列判断不正确的是( )
A.实验中能产生气泡的是①试管
B.如果给予4支试管ATP、[H]、CO2,有糖产生的试管是②④
C.如果给予4支试管磷酸、ADP,会产生ATP的是①③
D.上述操作说明光反应需要光,发生在类囊体,暗反应不需要光,发生在叶绿体基质
C [叶绿体的类囊体在光照条件下能进行水的光解,释放出氧气,能产生气泡的是①试管,在此条件下,给予磷酸、ADP,会产生ATP的是①,A正确,C错误;
叶绿体基质有光无光都能进行暗反应,给予ATP、[H]、CO2,②④试管都有糖产生,B正确;
上述操作说明光反应需要光,发生在类囊体,暗反应有光无光都行,发生在叶绿体基质,D正确。
深圳高级中学测试)很多植物通过光合作用,不仅有葡萄糖的合成,还有淀粉和蔗糖生成。
某种植物叶肉细胞的暗反应、蔗糖与淀粉合成代谢途径如下图所示(Pi代表无机磷酸,三碳糖磷酸进一步转化形成葡萄糖)。
请回答下列问题:
(1)磷酸转运器位于________,其功能是_____________。
在叶绿体和线粒体中,Pi参与合成的物质包括______________等。
(2)在碳同化过程中,二氧化碳与五碳化合物结合的反应属于________过程,该反应的产物接受________(填数字标号)被还原。
(3)若蔗糖合成或输出受阻,则进入叶绿体的________数量减少,会使________大量积累在叶绿体膜附近,最终导致光反应中合成________数量下降,碳同化循环减速。
此时过多的三碳糖磷酸,一方面可用于_______,以维持暗反应的进行,另一方面可用于_______,以维持光反应的进行。
(4)光合作用旺盛时,许多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中,假如以大量可溶性糖的形式存在,则可能导致叶绿体________。
[解析]
(1)图中显示的是光反应和暗反应及蔗糖的合成过程,磷酸转运器位于叶绿体内膜上,其功能是由叶绿体转运出三碳糖磷酸,同时向叶绿体内转运进Pi。
在叶绿体和线粒体中,Pi参与合成的物质包括ATP和核酸等。
(2)由图可知,在碳同化过程中,二氧化碳与五碳化合物结合的反应属于碳固定过程,该反应的产物C3接受①[H]和②ATP被还原。
(3)若蔗糖合成或输出受阻,三碳糖磷酸转化脱去Pi的过程受阻,形成的Pi减少,则进入叶绿体的Pi数量减少,已经转运的三碳糖磷酸不能及时消耗,会积累在叶绿体膜附近,由于Pi是合成ATP的原料,最终导致光反应中合成ATP的数量下降,碳同化减速。
此时过多的三碳糖磷酸,一方面可用于转化为五碳化合物,与二氧化碳结合,以维持暗反应的进行,另一方面可用于淀粉的合成,既能消除三碳糖磷酸的积累,又能提供Pi,以维持光反应的进行。
(4)光合作用合成的糖类,如以大量可溶性糖的形式存在,使得叶绿体渗透压升高引起吸水,而过度吸水则可能导致叶绿体吸水涨破。
[答案]
(1)叶绿体内膜上 由叶绿体转运出三碳糖磷酸,同时向叶绿体内转运进Pi ATP、核酸
(2)CO2固定 ①和② (3)Pi 三碳糖磷酸 ATP 转化为五碳化合物 淀粉的合成 (4)吸水涨破
综合考查光合作用和细胞呼吸的过程
张家口检测)下图表示适宜条件下玉米叶肉细胞发生的部分代谢过程示意图,其中A~D为不同的反应过程,①~④代表不同的物质。
下列相关叙述有误的是( )
A.A、B过程最终把光能转变成有机物中稳定的化学能,发生在叶绿体
B.C、D过程把稳定的化学能转变成活跃的化学能,主要场所是线粒体
C.适宜条件下,①物质产生后,除部分释放外,其余的在线粒体内膜参与生成H2O
D.NADPH转化形成的②物质积累到一定程度时,会转移至线粒体被还原
D [过程A为光反应,过程B为暗反应,玉米利用叶绿体通过光合作用把光能最终转变成有机物中稳定的化学能,A正确;
C、D过程是有氧呼吸,发生的主要场所是线粒体,细胞通过有氧呼吸实现了有机物中稳定化学能到活跃化学能的转变,B正确;
适宜条件下,玉米叶肉细胞光合作用强度大于细胞呼吸强度,故①物质(氧气)产生后,一部分释放,一部分转移到线粒体被利用,C正确;
NADP+在叶绿体不会大量积累,也不会转移至线粒体被还原,D错误。
2.(2020·
沈阳育才中学检测)下图表示高等植物细胞代谢的过程,下列相关叙述正确的是( )
A.过程④⑤⑥⑦产生的能量全部储存于ATP中
B.过程③④⑤⑥⑧发生在基质中,过程②⑦发生在膜上
C.过程③产生的C6H12O6中的氧来自水和CO2,过程⑧可在根尖细胞中发生
D.若叶肉细胞中过程②O2的产生量大于过程⑦O2的消耗量,则该植物体一定积累有机物
B [过程④⑦产生的能量一部分储存于ATP中,其余以热能的形式散失;
过程⑤⑥不产生ATP,A错误;
过程③发生在叶绿体基质,④⑤⑥发生在细胞质基质,⑧发生在线粒体基质,过程②发生在叶绿体类囊体薄膜,过程⑦发生在线粒体内膜,B正确;
过程③产生的C6H12O6中的氧全部来自CO2,C错误;
就整个植株来说,进行呼吸作用的细胞远远多于进行光合作用的细胞,所以仅仅根据叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用,并不能判断整个植物体光合作用是否大于呼吸作用,D错误。
考点2 光合作用和细胞呼吸的影响因素及应用
1.影响细胞呼吸的因素相关的曲线
2.影响光合作用的因素相关的曲线
3.光合作用曲线中特殊点含义及移动情况分析
(1)曲线中特殊点含义分析
①A点:
只进行细胞呼吸。
AB段:
光合速率小于呼吸速率。
B点以后:
光合速率大于呼吸速率。
②B点:
光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度),细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用。
③C点:
光饱和点(光合速率达到最大时的最低光照强度),继续增加光照强度,光合作用强度不再增加。
④D点的含义:
光照强度为C时该植物吸收CO2的速率。
(2)曲线中的“关键点”移动
①细胞呼吸对应点(图中A点)的移动:
细胞呼吸增强,A点下移;
细胞呼吸减弱,A点上移。
②光补偿点(图中B点)的移动
细胞呼吸速率提高,其他条件不变时,光补偿点右移,反之左移。
细胞呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,光补偿点右移,反之左移。
③光饱和点(图中C点)和D点的移动:
其他相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时,C点右移,D点上移的同时右移;
反之,移动方向相反。
1.生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时,植物的光饱和点和光补偿点如何变化,原因是什么?
环境中CO2浓度降低,暗反应和光反应的速率都降低。
植物光合作用补偿呼吸作用消耗的有机物是不变的。
光饱和点降低,因为CO2浓度降低时,暗反应的强度降低,所需要的ATP和[H]减少。
光补偿点升高,因为在合成有机物的量不变时,CO2浓度降低,所需要的光照强度增大。
2.CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。
研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料,分别进行三种不同实验处理,甲组提供大气CO2浓度(375μmol·
mol-1),乙组提供CO2浓度倍增环境(750μmol·
mol-1),丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60d,测定前一周恢复为大气CO2浓度。
整个生长过程保证充足的水分供应,选择晴天上午测定各组的光合作用速率。
结果如下图所示。
回答下列问题。
(1)与甲组相比,乙组CO2浓度倍增,光合作用速率并没有倍增,此时限制光合速率增加的因素有哪些?
(2)解释丙组的光合速率比甲组低的原因。
(1)从外因和内因两方面思考。
(2)丙组与甲组的环境CO2浓度相同,丙组的光合速率比甲组低只能从内因考虑。
前期的CO2浓度倍增对其光合作用的内因造成了影响。
(1)光照强度的限制(NADPH和ATP的供应限制);
固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等。
(2)植物长期处于CO2倍增环境下,降低了固定CO2的酶含量或者活性,当恢复到大气CO2浓度后,已经降低的固定CO2的酶的含量或活性未能恢复,又失去了高浓度CO2的优势,因此会表现出比大气CO2浓度下更低的光合速率。
3.为了探究弱光和强光对某种绿色植物的叶片内各种光合色素含量的影响,请简要写出实验设计思路并利用所学知识进行检测。
设置对照(弱光和强光都与自然光对照)→分组→控制自变量、排除无关变量→检测因变量。
将某种生理状态、大小等相同的绿色植株平均分为甲、乙、丙3组,甲组给予弱光照、乙组给予自然光照、丙组给予强光照,其他条件相同且适宜,一段时间后取每组相同部位的等量叶片进行色素的提取和分离,比较滤纸条上各种色素带的宽度。
考查环境因素对细胞呼吸的影响及应用
1.(2018·
全国卷Ⅱ)有些作物的种子入库前需要经过风干处理。
与风干前相比,下列说法错误的是( )
A.风干种子中有机物的消耗减慢
B.风干种子上微生物不易生长繁殖
C.风干种子中细胞呼吸作用的强度高
D.风干种子中结合水与自由水的比值大
C [风干种子中自由水含量减少,细胞呼吸作用强度降低,有机物消耗减慢。
潍坊联考)细胞呼吸原理在生产实践中的应用非常广泛,下列叙述不恰当的是( )
A.用透气性好的纱布包扎伤口,有利于破
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