高中生物必修1微专题三 光合作用和细胞呼吸的综合应用学案.docx
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高中生物必修1微专题三 光合作用和细胞呼吸的综合应用学案.docx
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高中生物必修1微专题三光合作用和细胞呼吸的综合应用学案
一、生物细胞呼吸方式的判断
1.根据生物的类型判断:
原核生物无线粒体,大多进行无氧呼吸产生乳酸(如乳酸菌)或者酒精和二氧化碳,但也有些原核生物进行有氧呼吸,如醋酸杆菌、蓝细菌等。
高等动物无氧呼吸都是产生乳酸的,高等植物绝大部分无氧呼吸产生酒精和二氧化碳,也有产生乳酸的,如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚(可记忆为“马吃甜玉米”)等。
2.根据反应物、产物的类型判断
(1)消耗O2→进行有氧呼吸,但无法确定是否同时进行了无氧呼吸。
(2)有H2O生成→进行有氧呼吸,但无法确定是否同时进行了无氧呼吸。
(3)无CO2产生→只进行产生乳酸的无氧呼吸。
(4)有CO2生成
①CO2产生量=O2消耗量→只进行有氧呼吸。
②CO2产生量>O2消耗量→有氧呼吸与无氧呼吸并存。
③只生成CO2不消耗O2→只进行产生酒精的无氧呼吸。
(5)有酒精产生
①酒精量=CO2量→只进行产生酒精的无氧呼吸。
②酒精量小于CO2量→既进行有氧呼吸,又进行产生酒精的无氧呼吸,多余的CO2来自有氧呼吸。
(6)有乳酸产生
①产生乳酸不产生CO2→只进行产生乳酸的无氧呼吸。
②同时产生乳酸和CO2→进行产生乳酸的无氧呼吸和有氧呼吸。
3.液滴移动法探究细胞呼吸的方式
(1)实验装置:
欲确认某生物的细胞呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如图所示(以发芽种子为例):
(2)实验结果预测和结论
实验结果
结论
装置一着色液滴
装置二着色液滴
不动
不动
只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
不动
右移
只进行产生酒精的无氧呼吸
左移
右移
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移
不动
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
(3)物理误差的校正:
为了使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置。
对照装置与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余均相同。
例1 如图所示是测定酵母菌的细胞呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖,并且不考虑外界条件的影响),下列有关说法错误的是( )
选项
现象
结论
甲装置
乙装置
A
液滴左移
液滴不动
只进行有氧呼吸
B
液滴不动
液滴右移
只进行无氧呼吸
C
液滴不动
液滴不动
只进行有氧呼吸
D
液滴左移
液滴右移
既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
[[答案]] C
[[解析]] 甲装置中的NaOH溶液能将酵母菌产生的CO2吸收,所以着色液滴的移动只和O2体积的变化有关,如果着色液滴左移,说明酵母菌进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和无氧呼吸;如果甲装置中着色液滴不移动,说明酵母菌进行无氧呼吸。
乙装置中试管内的液体是蒸馏水,着色液滴的移动与容器内气体体积的变化(O2的消耗量和CO2的产生量的差值)有关。
如果酵母菌只进行有氧呼吸,则乙装置中着色液滴不移动;如果乙装置中着色液滴右移,则说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,或只进行无氧呼吸;若甲、乙两装置中液滴都不移动,说明酵母菌已死亡。
例2 呼吸熵(RQ)=细胞呼吸释放的CO2量/吸收的O2量。
如图是生物氧化分解葡萄糖过程中呼吸熵与氧分压的关系,以下叙述正确的是( )
A.呼吸熵越大,细胞呼吸产生的CO2越多
B.b点有氧呼吸强度大于a点
C.为延长水果的保存时间,最好将氧分压调至c点
D.c点以后细胞呼吸强度不随氧分压变化而变化
[[答案]] B
[[解析]] 呼吸熵越大,表明细胞呼吸释放的CO2量/吸收的O2量的比值越大,A错误;分析题图可知,呼吸熵降为1时,生物只进行有氧呼吸,a点生物主要进行无氧呼吸,b点时有氧呼吸增强,无氧呼吸减弱,因此,b点有氧呼吸强度大于a点,B正确;c点以后生物完全进行有氧呼吸,a、c点消耗葡萄糖都较多,为延长水果的保存时间,最好将氧分压调至有氧呼吸和无氧呼吸都较弱的点,C错误;c点以后细胞呼吸强度可能仍会随氧分压增大而增强,但呼吸熵仍是1,D错误。
二、分析当光照与CO2浓度发生骤变时,C3、C5、NADPH和ATP的变化
条件
C3
C5
NADPH和ATP
(CH2O)合成量
模型分析
光照强度由强到弱,CO2供应不变
增加
减少
减少
减少
光照强度由弱到强,CO2供应不变
减少
增加
增加
增加
CO2量由充足到不足,光照不变
减少
增加
增加
减少
CO2量由不足到充足,光照不变
增加
减少
减少
增加
例3 (2018·河南郑州一中期末)如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图,C点和B点相比较,叶肉细胞内的C3、C5、ATP和NADPH的含量发生的变化依次是( )
A.升高、升高、升高、升高
B.下降、下降、下降、下降
C.下降、升高、升高、升高
D.升高、升高、下降、下降
[[答案]] C
[[解析]] C点时外界温度太高,导致植物叶表皮细胞的部分气孔关闭,细胞内CO2浓度降低,在短时间内,CO2的固定(CO2+C5→2C3)变慢,而C3的还原[2C3→(CH2O)+C5]基本不变,从而导致C3含量下降,C5含量升高。
C3含量的持续下降会引起C3的还原变慢,从而导致对NADPH和ATP的消耗量减少,故NADPH和ATP的含量均升高,C正确。
例4 如图表示在夏季晴朗的白天,温度适宜,植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况,下列对这一环境因素的改变分析正确的是( )
A.突然停止光照
B.突然增加CO2浓度
C.降低环境温度
D.增加光照强度
[[答案]] D
[[解析]] 突然停止光照,光反应产生的NADPH和ATP减少,被还原的C3减少,生成的C5减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的含量将增加,C5的含量将减少,A项错误;突然增加CO2浓度,CO2被C5固定形成的C3增加,则消耗的C5增加,故C5的含量将减少,B项错误;降低环境温度,光合作用的过程均会变慢,故C3、C5的含量都将减少,C项错误;增加光照强度,光反应产生的NADPH和ATP增多,被还原的C3增多,生成的C5增多,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的含量将减少,C5的含量将增加,D项正确。
三、光合速率与呼吸速率的测定装置
1.装置中溶液的作用:
在测细胞呼吸速率时,NaOH溶液可吸收容器中的CO2;在测净光合速率时,NaHCO3溶液可提供CO2,保证容器内CO2浓度的恒定。
2.测定原理
(1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。
(2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸,由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。
例5 (2018·浙江杭州模拟)以测定的CO2的吸收量或释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响,结果如图甲所示。
图乙所示装置可用来测定植物的净光合速率,下列分析正确的是( )
A.光照相同时间,在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
B.光照相同时间,35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时的相等
C.如果该植物原重mkg,置于暗处4h后重(m-1)kg,然后光照4h后重(m+2)kg,则总光合速率为3/4kg·h-1
D.若将图乙所示装置中的NaHCO3溶液换成蒸馏水,则在黑暗条件下可测得B曲线
[[答案]] B
[[解析]]
A
在光照时间相同的情况下,在25℃时,CO2吸收量最大,即净光合作用量最大,积累的有机物最多
错误
B
在光照时间相同的情况下,30℃时总光合作用量为3.50+3.00=6.50(mg·h-1),35℃时总光合作用量为3.00+3.50=6.50(mg·h-1),二者相同
正确
C
该植物原重mkg,置于暗处4h后重(m-1)kg,然后光照4h后重(m+2)kg,则总光合速率为1kg·h-1
错误
D
将图乙所示装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液,则在黑暗条件下可测得B曲线
错误
四、光合速率与呼吸速率的计算
1.绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。
2.绿色植物组织在有光的条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数值表示净光合速率。
3.真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下:
(1)光合作用产生的O2量=实测的O2释放量+细胞呼吸消耗的O2量。
(2)光合作用固定的CO2量=实测的CO2吸收量+细胞呼吸释放的CO2量。
(3)光合作用产生的葡萄糖量=葡萄糖的积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗的葡萄糖量。
例6 植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。
如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下,测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率。
下列有关说法不正确的是( )
A.在a点所示条件下,该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是线粒体
B.该植物叶片的呼吸速率是5mgCO2/(100cm2叶·小时)
C.在一昼夜中,将该植物叶片置于c点所示光照强度条件下11小时,其余时间置于黑暗中,则每100cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45mg
D.已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃。
若将温度提高到30℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),则图中b点将右移,c点将下移
[[答案]] A
[[解析]] 由题图可知,在a点所示条件下,该植物只进行细胞呼吸,不进行光合作用,所以在a点该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是细胞质基质和线粒体,A错误;由图可知,当光照强度为0时,植物叶片细胞只进行细胞呼吸,该植物叶片的呼吸速率为5mgCO2/(100cm2叶·小时),B正确;一昼夜中,将该植物叶片置于c点所示光照强度条件下11小时,每100cm2叶片CO2的净吸收量为10×11=110(mg),其余时间置于黑暗中,每100cm2叶片CO2的释放量为5×13=65(mg),故每100cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为110-65=45(mg),C正确;若将温度升高到30℃,则细胞呼吸强度会增大,光合作用强度会减小,故b点将右移,c点将下移,D正确。
1.将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中,1h后测定O2吸收量和CO2释放量,结果如表所示:
O2浓度
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
0.8
CO2释放量/mol
1
0.8
0.6
0.5
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
下列有关叙述中正确的是( )
A.苹果果肉细胞在O2浓度为0~3%和5%~25%时,分别进行无氧呼吸和有氧呼吸
B.储藏苹果时,应选择O2浓度为5%的适宜环境条件
C.O2浓度越高,苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛,产生ATP越多
D.苹果果肉细胞进行无氧呼吸时,产生乳酸和二氧化碳
[[答案]] B
[[解析]] 只要O2吸收量不为0,就说明进行了有氧呼吸,故O2浓度为1%~3%时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,A项错误;O2浓度为5%时,CO2释放量最少,说明细胞呼吸最弱,有机物消耗最少,有利于储藏苹果,B项正确;O2浓度超过20%时,随O2浓度的增大,有氧呼吸不再增强,C项错误;苹果果肉细胞进行无氧呼吸时,产
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