呼吸作用光合作用基础+练习.docx
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呼吸作用光合作用基础+练习
第三节、ATP的主要来源——细胞呼吸
◎呼吸是通过呼吸运动吸进氧气,排出二氧化碳的过程。
◎细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程。
分为:
有氧呼吸无氧呼吸
一、有氧呼吸
有氧呼吸:
细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成许多ATP的过程。
酶
反应式:
C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量
阶段
变化
场所
第一阶段
1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸
产生少量[H],释放少量能量
细胞质基质
第二阶段
丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]释放少量能量
线粒体基质
第三阶段
[H]与O2结合成水,释放大量能量
线粒体内膜
二、无氧呼吸
无氧呼吸:
指细胞在无氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程。
阶段
变化
场所
第一阶段
1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸
产生少量[H],释放少量能量
细胞质基质
第二阶段
丙酮酸在不同酶的催化下,分解成酒精和二氧化碳,或者转化成乳酸
细胞质基质
酶
C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量(马铃薯块茎,肌细胞,玉米胚,甜菜块根,乳酸菌)
酶
C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量(大部分高等植物,酵母菌)
三、比较
不同点场所:
有氧呼吸第二阶段在线粒体基质、第三阶段在内膜无氧呼吸始终在细胞质基质
条件:
有氧呼吸需分子氧、酶无氧呼吸不需分子氧、需酶
产物:
有氧呼吸是CO2、H2O无氧呼吸是酒精和CO2或乳酸
能量:
有氧呼吸大量、合成38ATP(1161KJ)无氧呼吸少量、合成2ATP(61.08KJ)
相同点联系:
从葡萄糖分解成丙酮酸阶段相同,以后阶段不同
实质:
分解有机物,释放能量,合成ATP
意义:
为生物体的各项生命活动提供能量;为体内其他化合物合成提供原料
四、影响有氧呼吸的外界因素及其在生产实践中的应用
1、温度:
通过影响酶的活性来影响呼吸速率
应用:
低温贮存蔬菜、水果大棚栽培夜间适当降低温度、阴雨天适当降低温度以降低呼吸消耗
2、氧气的浓度
在一定范围内,随O2浓度的增加,有氧呼吸速率增快(无氧呼吸受到抑制);当氧浓度达到一定值时,呼吸速率不再增加。
应用:
低氧贮存粮食中耕松土
3、含水量
在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而加强。
应用:
种子贮存应先晒干
第四节光合作用
一、捕获光能的色素和结构
1、色素
叶绿素A和叶绿素B主要吸收蓝紫光和红光
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光
色素的提取与分离:
纸层析法色素在滤纸上的排序(上下)
2、结构
双层膜:
叶绿体基粒:
类囊体含有与光反应有关的色素和酶
基质:
含有与暗反应有关的酶
二、光合作用的原理和应用
1、探究过程:
2、光合作用的过程
光合作用:
绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
部位:
叶绿体的类囊体薄膜上
(1)条件:
需光、色素分子和酶
(2)物质变化:
水的光解:
2H2O→4[H]+O2
ATP的形成:
ADP+Pi+能量→ATP
(3)能量转换:
光能→ATP中的活泼的化学能
(1)
暗反应
部位:
叶绿体基质中
(2)条件:
需多种酶和CO2
(3)物质变化:
CO2的固定:
CO2+C5→2C3
C3的还原:
2C3+12[H]+ATP→C6H12O6+H2O
(4)能量转换:
ATP中的活泼的化学能→有机物中的稳定的化学能
总反应式:
思考:
条件骤变时,物质量的变化。
如:
突然停止光照;突然停止CO2供应;C3,C5,ATP和【H】,(CH2O)的变化
3.光合作用中光反应阶段和暗反应阶段的区别与联系:
(1)区别
光反应阶段
暗反应阶段
所需条件
必须有光
有光无光均可
进行场所
类囊体的薄膜上
叶绿体内的基质中
物质变化
H2O分解成O2和[H];形成ATP
二氧化碳被固定;C3被[H]还原,最终形成糖类;ATP转化成ADP和Pi
能量转换
光能转变为化学能,储存在ATP中
ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能
(2).联系:
物质:
光反应阶段产生的[H],在暗反应阶段用于还原C3;
能量:
光反应阶段生成的ATP,在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来,帮助C3形成糖类,ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。
4.为什么光合作用与呼吸作用不是简单的逆转?
(1)从生物角度看:
所有生物都能进行呼吸作用,而只有绿色植物才能进行光合作用。
(2)从细胞角度看:
所有活细胞都能进行呼吸作用,而光合作用一般在叶肉细胞或绿茎皮层细胞中进行。
(3)从反应的场所看;呼吸作用的场所是细胞质和线粒体,而光合作用的场所在叶绿体。
(4)从能量变化来看:
呼吸作用是将有机物中的化学能转变为热能和ATP,而光合作用则是将光能转变为化学能。
结论:
光合作用与呼吸作用虽然有本质上的区别,但不是简单的逆转。
5.光合作用和细胞呼吸的区别和联系:
区别
比较
光合作用
细胞呼吸
场所
植物细胞内的叶绿体
细胞内的线粒体和细胞质基质
原料
CO2和H2O
C6H12O6(或和O2);C6H12O6是光合作用的产物,其中所含的能量最终来自光能
条件
光能、酶
酶
联系
(CH2O)和O2;(CH2O)中的能量由光能转化而来,(CH2O)可以为细胞呼吸提供原料
CO2和H2O,或C3H6O3,或C2H5OH和CO2;C3H6O3和C2H5OH中含有的能量最终也来自光能
6、影响光合作用作用的环境因素
(1)光照强度:
在一定范围内,光照强度逐渐增强光合作用中光反应强度也随着加强;但光照增强到一定程度时,光合作用强度就不再增加。
光的补偿点、饱和点
另:
光质也会影响光合作用
(2)、温度:
温度可以通过影响暗反应的酶促反应来影响光合作用;在一定范围内随温度的提高,光合作用加强;温度过高时也会影响酶的活性,使光合作用强度减弱。
(3)、O2浓度:
二氧化碳是光合作用的原料。
在一定浓度范围内,适当提高二氧化碳的浓度,光合作用加强。
但浓度提高到一定程度,光合作用不再增强。
(4)水分:
水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质。
水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体内。
(5)矿质元素:
如Mg是叶绿素的组成成分,N是光合酶的组成成分,P是ATP分子的组成成分等等。
例题:
实验:
探究光合作用时,CO2和O2量的变化
三、化能合成作用
1、概念:
化能自养
2、举例:
硝化细菌
21.下列有关说法中,错误的有( )
①光合作用在叶绿体中才能进行 ②有氧呼吸在线粒体中进行
③无细胞结构的生物是原核生物④过酸、过碱或温度过高都会破坏酶的空间结构
A.一种 B.两种 C.三种 D.四种
27.下列各项应用中,主要是利用细胞呼吸原理的是()
①手指受伤时,选择透气的消毒纱布包扎 ②稻田定期排水
③利用葡萄、粮食和酵母菌制酒 ④光下适当增加作物环境中二氧化碳的浓度
A.①②③④ B.①②③ C.②③④ D.①③④
光合作用与呼吸作用训练题
一、选择题(本题共20小题,每小题3分,共60分)
1.在色素的提取与分离实验中,研磨绿叶时要加入无水乙醇,其目的是
A. 防止叶绿素被破坏 B. 使叶片充分研磨
C. 使各种色素充分溶解在无水乙醇中 D. 使叶绿素溶解在无水乙醇中
2.在进行色素的提取与分离实验时,不能让层析液没及滤液细线的原因是
A. 滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果
B. 滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散
C. 色素会溶解在层析液中而使结果不明显
D. 滤纸条上的几种色素会混合起来。
3.在圆形滤纸的中央滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离,要看到近似同心环状的四个色素圈,排列在最外圈的一个呈
A. 蓝绿色 B.黄绿色 C. 黄色 D. 橙黄色
4.有人对恩吉尔曼实验进行如此改进:
“让一束白光通过棱镜再投射到水绵的叶绿体上”,你预期此时好氧性细菌聚集的区域是
A.红光的投影区域内 B.红光和绿光的投影区域内
C.红光和蓝紫光的投影区域内 D.黄光和橙光的投影区域内
5.生长于较弱光照下的植物,当提高 CO2浓度时,其光合作用并未随之增强,主要限制因素是
A.呼吸作用和暗反应 B.光反应 C.暗反应 D.呼吸作用
6.在下列有关光合作用和呼吸作用的说法中,正确的是
A.呼吸作用是光合作用的逆反应
B.两者除能量转变有别外,其它都是可逆的
C.光合作用与呼吸作用是单独进行的,二者不可能同时进行
D.对不同生物而言,光合作用与呼吸作用的进行可以互相提供原料
7.如果光合作用所用的原料中,0.2%水的含同位素18O、0.68%的CO2中的氧为18O,你预计释放的O2中被18O标记的比例最可能是
A.等于0.2% B.大于0.2% C.等于0.48% D.等于0.88%
8.光合作用中,光反应对暗反应的连续进行的主要作用在于,生成的物质促进了
A.CO2的固定 B.C3的还原 C.葡萄糖的产生 D.C5的再生
9.
在右图所示的玻璃容器中,注入一定浓度的NaHCO 3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片,密闭后,设法减小液面上方的气体压强,会看到叶片沉入水中。
然后再用光照射容器,又会发现叶片重新浮出液面。
光照后叶片重新浮出液面的原因是
A.叶片吸水膨胀,密度减小的缘故
B.溶液内产生的CO2 大量附着在叶面上的缘故
C.叶片进行光合作用所产生的O2附着在叶面上的缘故
D.NaHCO 3溶液因放出CO2而密度增大的缘故
10.将藻和草履虫置于同一溶液中,在有光条件下持续生活一周。
已知草履虫消耗0.10mol葡萄糖、藻消耗0.12mol葡萄糖,还净产生葡萄糖0.25mol。
藻每星期净产生氧的量是多少
A.0.18mol B.2.10mol C.2.22mol D.2.82mol
11.哺乳动物进行有氧呼吸的场所是
A. 肺泡 B. 细胞质基质 C. 线粒体 D. 细胞质基质和线粒体
12.下列有关呼吸作用的说法中,不正确的是
A. 生物体吸收的 O2用于在线粒体内与 [H] 结合生成水
B. 无线粒体的生物不一定不能进行有氧呼吸
C. 在线粒体内进行的物质氧化必需在有氧条件下
D. 对植物而言,产生CO2的部位一定在线粒体
13.同位素标记法可应用于光合作用、呼吸作用反应机理的研究,在利用18O标记法研究相关机理的过程中,不可能出现的是
A.C6H1218O6→C3H418O3→C18O2 B.C8O6→C3化合物→C5化合物
C.H218O→C3化合物→C6H1218O6 D.C8O6→C3化合物→C6H1218O6
14.右图表示苹果在氧浓度为a、b、c、d时CO2释放量和O2吸收量关系。
下列叙述正确的是
A.氧浓度为a时最适于贮藏该植物器官
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,无氧呼吸最弱
D.氧浓度为d时,有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
15.下列有关马铃薯块茎细胞呼吸的说法,正确的是
A.有氧呼吸与无氧呼吸消耗相同葡萄糖时,有氧时释放的能量是无氧的19倍
B.无氧呼吸释放能量较少,是因为绝大多数能量以热能的形式散发掉
C.无氧呼吸释放能量较少,是因为绝大多数能量还在乳酸中未有释放
D.有氧呼吸释放的能量绝大部分形成了ATP,无氧呼吸释放的能量只有少量形成了ATP
16.在其它条件适宜的情况下,以CO2的吸收量与释放量为指标在光照和黑暗条件进行光合作用实验的结果如下表所示:
温度(℃)
5
10
15
20
25
30
35
光照下吸收CO2(mg/h)
1.00
1.75
2.50
3.25
3.75
3.5
3.00
黑暗中释放CO2(mg/h)
0.50
0.75
1.00
1.50
2.25
3.00
3.50
下列对该表数据的分析正确的是
A.在连续光照的情况下,该植物在0℃条件下不能生长
B.昼夜不停地光照,该植物生长的最适温度为30℃
C.每天光照与黑暗时间相等,在恒温条件下,30℃时该植物积累的有机物最多
D.每天光照与黑暗时间相等,在恒温条件下,30℃与10℃条件下积累的有机物相等
17.在马拉松长跑中,运动员骨骼肌肌纤维所消耗的能量主要来自
A.葡萄糖的有氧分解 B.丙酮酸的水解 C.无氧呼吸 D.磷酸肌酸转移
18.人在剧烈运动后,血液pH 会明显下降,其原因是
A. 血浆中乳酸过少B. 血浆中 CO2过多C. 血浆中乳酸过多D. 血浆中丙酮酸过多
19.缺氧时酵母菌产生AmolCO2,正常情况下,人体在消耗等量的葡萄糖时可形成的CO2是
A.7/3Amol B.1/12Amol C.6Amol D.3Amol
20.在一普通锥形瓶中,加入含有酵母菌的葡萄糖溶液,如下图所示。
在下列有关的坐标图中,不正确的是
二、非选择题(本大题共3个小题,共40分)
21.(12分)为研究果实贮藏效率与O2浓度的关系,将质量相同的苹果果肉放在O2浓度不同的密闭容器中,一小时后测定O2吸收量和CO2释放量,结果如下表,据表回答以下问题:
氧气相对量(%)
0
1
2
3
5
7
10
15
20
25
O2吸收量(mol)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
1.0
CO2释放量(mol)
1.0
0.8
0.6
0.5
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
1.0
⑴据上表数据,在方格纸中绘出O2吸收量与CO2释放量的关系曲线,并注明坐标图的名称、横坐标及纵坐标。
⑵在氧浓度为3%时,每小时葡萄糖有氧分解量为 mol,根据以上实验结果分析,仓库中贮藏苹果时,O2相对浓度在 时较好。
⑶在苹果植株的叶肉细胞中,葡萄糖有氧分解产生的[H]可用于葡萄糖的合成吗?
。
写出光合作用过程中[H]的来源和用途:
、 。
22.(14分)右边是植物体内的部分代谢示意图,请回答:
⑴A过程表示光合作用的 阶段,在叶绿体的 中进行。
其中为C3化合物的还原提供能量的是 ,还原剂是 ;
⑵B过程中发生的能量变化是 ,写出形成c的反应方程式 ;
⑶如果把该植物突然从光下移到黑暗处,其他条件不变,则细胞中b、c及C5化合物的含量变化分别是 ;
⑷光合作用过程中形成的部分(CH2O)可能通过C、D、E途径又会生成H2O并释放大量能量,此时,发生反应的场所在 ,被消耗的(CH2O)主要是 ,如果用18O标记该物质,试问,这种18O能否在短时间内形成O2,请说明理由。
、
23.(14分)下图中,图甲为测定光合作用速度的装置,在密封的试管内放一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液,试管内气体体积的变化可根据毛细玻璃刻度管内红色液滴移动距离测得。
在不同强度的光照条件下,测得的气体体积如图乙所示。
(1)标记实验开始时毛细刻度管中液滴所在位置。
实验时,试管内变化的气体是_________________。
(2)若此时图1植物光照强度为15千勒克司,则1小时光合作用产生的气体量为_____________毫升。
若此时植物叶片的呼吸熵(CO2/O2)为0.8(呼吸时产生的CO2和消耗的O2的比值)那么植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外,植物还需从外界吸收CO2_________毫升。
(3)为了防止无关因子对实验结果的干扰,本实验还应没置对照实验,对照实验装置与实验组装置的区别是_______________。
如果对照组在相同光照情况下,刻度管中的红色液滴较之实验组向右移了5毫升,其原因是______________。
(4)如果将试管中的CO2缓冲液改为无菌水,则实验测得的数据指标是__________值。
该方法测得的实验数据不能较准确说明光合作用速率变化,原因是_____________。
参考答案
一、选择题(本题共20小题,每小题3分,共60分)
1.C 无水乙醇相当于丙酮等有机溶剂,是溶解色素用的。
2.C 避免色素直接溶解在层析液中,这样就不能分离了。
3.D 排在最外层的色素圈应该是溶解度最大(扩散速度最快)的色素组成的,它是橙黄色的胡萝卜素。
4.C 叶绿体中的色素主要是叶绿素a和叶绿素b,它们主要吸收蓝紫光和红橙光,因而在红光和蓝紫光区光反应较强、产生的氧气最多,故好氧细菌明显聚集。
5.B 影响光合作用的因素是多方面的,包括光照强弱、温度高低、CO2浓度高低、水肥供应等,但本题限制光合作用进行的主要原因是光照太弱光反应受到限制。
6.D 二者在条件、酶及能量转变等方面均不相同,不是可逆反应,A、B错,D对;对于任何进行光合作用的生物而言,呼吸作用也将同时进行,C错。
7.B 尽管光合作用中O2中的氧全部来自于H2O的光解,但在暗反应中含18O的CO2被还原过程中生成的水也含有被标记的氧,这部分水分也可能参与光反应。
8.B 使C3在被还原的过程中,生成C5,从而使暗反应连续进行。
9.C 因光合作用产生氧气使气孔膨大导致叶片体积增大,密度减小,浮力增大所致。
10.B 由题意知,藻光合作用的葡萄糖净产量为草履虫消耗与溶液中积累之和,即0.25+0.10=0.35mol葡萄糖,则净产生的O2为6×0.35=2.1mol氧气(O2)。
11.D 有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体,线粒体只是有氧呼吸的主要场所。
12.D O2在有氧呼吸的第三阶段与[H]结合形成水,释放大量能量;需氧型原核生物可进行有氧呼吸,但无线粒体,如蓝藻;植物无氧呼吸产生CO2的部位是细胞质基质。
13.C 光合作用中,水中的氧会直接形成氧气,不可能进入到C3化合物,C错;二氧化碳中的氧可与五碳化合物结合形成三碳化合物,后被还原为五碳化合物、糖类等有机物和水,从而进入到相应物质,B、D正确;呼吸作用中葡萄糖依次转化为丙酮酸、二氧化碳,氧则依次传递,A正确。
14.B 果实保鲜应选在d,此时有氧呼吸较弱,无氧呼吸没有进行(最弱),ACD错;氧浓度为b时,无氧呼吸消耗葡萄糖的量为2.5个单位,有氧呼吸生成氧量为3,消耗葡萄糖为0.5个单位,B正确。
15.C 马铃薯的块茎细胞虽然是植物细胞,进行无氧呼吸时的产物是乳酸,葡萄糖分子中大部能量则存留在乳酸中未释放,B错,C对;其有氧呼吸净生成ATP是无氧呼吸的19倍,但释放的能量数还不足15倍,只是转化为ATP的效率较高,A错;尽管有氧呼吸中的能量形成ATP的效率较高,但仍低只有40.45%,还不到一半。
16.D 在连续光照条件下,只要光合作用强于呼吸作用植物即能否正常生长,A错;昼夜不停地光照,一天中积累的有机物数量的多少取决于净光合的数量,应为25℃,B错;光照与黑暗时间行长时,每天的净积累量应为光合作用时的净合成减去呼吸消耗量,最多应为25℃,C错;5℃和30℃时,每天净积累量均为12×0.5(注为1-0.5或3.5-3.0)=6,D正确。
17.A 对长跑运动员而言,能量的主要来源是有氧分解。
18.C 人在剧烈运动时,部分细胞会因供氧不足而进行无氧呼吸,产生大量乳酸。
乳酸进入血液导致血浆pH降低。
19.D 酵母菌在缺氧时只能进行无氧呼吸,生成AmolCO2需消耗葡萄糖A/2mol,A/2mol葡萄糖有氧呼吸时可产生3AmolCO2。
20.B 图示为酵母菌的无氧呼吸,在此过程中酵母菌消耗葡萄糖,产生酒精和 CO2。
CO2溶于水导致 pH 降低。
酵母菌的数量经过快速增长后处于稳定后期,随后,由于营养物质的消耗和环境的改变酵母菌的死亡率大于出生率,最终导致细菌的数量下降。
二、非选择题(本大题共3个小题,共40分)
21.解析:
⑴略,如图;⑵在氧浓度为3%时,有氧呼吸O2的消耗量与O2的生成量相等为0.3mol,反推可知有氧呼吸中消耗的葡萄糖为0.3/6=0.05mol,贮存苹果等新鲜水果时应是有氧呼吸较弱,而无氧呼吸刚好处于完全抑制时最好,为5%;⑶葡萄糖有氧呼吸时产生的[H]是还原型黄酶和还原型辅酶Ⅰ,与光合作用中的[H](NADPH)有着本质的不同,二者不能通用,因而不能用于光合作用;光合作用过程中的[H]来源于水的光解,用于还原三碳化合物。
答案:
(12分,每空2分)
⑴见下图(标题,横纵坐标的标识,曲线各1分,共2分)
⑵0.05 5%;⑶不能 水的光解 还原三碳化合物
22.解析:
由图示可知,⑴形成(CH2O)的过程为暗反应阶段,在叶绿体基质中进行,能量由ATP和NADPH提供,还原剂为NADPH;⑵B过程为光反应阶段,其能量转化表现为光能→电能→活跃的化学能(ATP和NADPH中);其反应式为NADP++H++2e→
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