生物第二單元 生命系統(tǒng)的代謝基礎 二 兩大基礎代謝——光合作用和呼吸作用

《生物第二單元 生命系統(tǒng)的代謝基礎 二 兩大基礎代謝——光合作用和呼吸作用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《生物第二單元 生命系統(tǒng)的代謝基礎 二 兩大基礎代謝——光合作用和呼吸作用（79頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、專題二專題二 兩大基礎代謝兩大基礎代謝光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用u知識主線自主檢索u再悟高考重點提煉考點一考點一 光合作用與細胞呼吸的過程及相互關系光合作用與細胞呼吸的過程及相互關系要點再回扣 1.光合作用的過程(1)光合作用分為光反應和暗反應兩個階段。(填代號及名稱)(2)C5固定CO2發(fā)生于葉綠體的基質中。(3)由圖示CO2與O2的關系可推斷此植物的光合速率大于呼吸速率。(4)若對上述圖示的葉肉細胞突然停止CO2供應，則葉肉細胞中增加的物質有：。C3 C5 H ATP (CH2O) 2.細胞呼吸的過程 如圖表示細胞呼吸的過程，其中代表有關生理過程發(fā)生的場所，甲、乙代表有關物質。(

2、1)場所：為細胞質基質；為線粒體基質；為線粒體內膜。(2)甲、乙代表的物質分別為丙酮酸、H。(3)若上圖表示植物根系細胞的呼吸作用，則其在缺氧狀態(tài)時發(fā)生的場所應無 (填代號)(4)上圖若表示某哺乳動物肌細胞的呼吸作用，則其進行無氧呼吸時的產物為乳酸。(5)寫出上述細胞呼吸的總反應式：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O能量。酶【延伸拓展】 (1)光合作用與細胞呼吸的過程聯系圖解：(2)光合作用與細胞呼吸的能量聯系：考情考向掃描 考向1 考查光合作用與細胞呼吸過程中物質和能量的轉變 【典例1】 下圖為大豆葉片光合作用暗反應階段的示意圖。下列敘述正確的是 ( )A.CO2的固定實質上是

3、將ATP中的化學能轉變?yōu)镃3中的化學能B.CO2可直接被H還原，再經過一系列的變化形成糖類C.被還原的C3在相關酶的催化作用下，可再形成C5D.光照強度由強變弱時，短時間內C5含量會升高 【解析】 根據圖示可知：CO2+C52C3是二氧化碳的固定，ATP中的能量轉化到有機物中，成為穩(wěn)定的化學能，不參與CO2的固定，A項錯誤；CO2+C52C3是二氧化碳的固定，H不參與CO2的固定反應，B項錯誤；被還原的C3在有關酶的催化作用下，可以再形成C5，稱為卡爾文循環(huán)，C項正確；光照強度由強變弱時，在短時間內，造成H和ATP減少，C5的合成速率下降，而其消耗速率不變，所以C5的含量會下降，D項錯誤。 【

4、答案】 C 【典例2】 下圖是細胞中糖類合成與分解過程示意圖。下列敘述正確的是 ( )A.過程只在線粒體中進行，過程只在葉綠體中進行B.過程產生的能量全部儲存在ATP中C.過程產生的(CH2O)中的氧全部來自H2OD.過程和中均能產生H，二者還原的物質不同 【解析】 過程分別表示有氧呼吸和光合作用。若題中所述細胞為真核細胞，則過程進行的場所是細胞質基質和線粒體，過程只發(fā)生在葉綠體中；若題中所述細胞為原核細胞，則過程均發(fā)生在細胞質中；過程通過有氧呼吸氧化分解有機物釋放的能量大部分以熱能的形式散失，只有小部分儲存在ATP中；過程產生的(CH2O)中的氧全部來自CO2，而不是H2O；過程通過光反應產

5、生的H，用于暗反應還原C3，而有氧呼吸第一、二階段產生的H，用于第三階段還原O2，生成H2O，因此二者還原的物質不同。 【答案】 D 【延伸拓展】 光合作用與有氧呼吸中H和ATP的來源、去向分析用于各項生命活動(植物的C3還原除外)用于C3還原供能去向三個階段都產生光反應階段產生來源ATP用于第三階段還原O2還原C3去向有氧呼吸第一、二階段H2O光解產生來源H有氧呼吸光合作用項目 考向2 以圖式考查光合作用、細胞呼吸過程及聯系 【典例3】 將圖示細胞置于密閉容器中培養(yǎng)。在不同光照強度下細胞內外的CO2和O2濃度在短時間內發(fā)生了相應變化。下列敘述錯誤的是 ( )A.黑暗條件下，增大、減小B.光強

6、低于光補償點時，、增大C.光強等于光補償點時，、保持不變D.光強等于光飽和點時，減小、增大 【解析】 當光強低于光補償點或黑暗條件下，水稻葉肉細胞消耗胞外和胞內O2，釋放CO2，故增大，減?。划敼鈴姷扔诠庋a償點時，水稻葉肉細胞呼吸速率等于光合作用速率，保持不變；當光強等于光飽和點時，水稻葉肉細胞光合作用速率大于細胞呼吸速率，減小，增大。 【答案】 B考點題組集訓1.(2017宿州高三質檢)下圖是綠色植物葉肉細胞內部分生命活動示意圖，其中、表示生理過程，A、B、C、D表示物質。下列相關分析錯誤的是 ( )A.在生物膜上發(fā)生的生理過程有和B.過程均發(fā)生在細胞質基質中C.A和B分別表示丙酮酸和HD.

7、有氧呼吸包括圖中的過程答案 B解析 由圖可知，為有氧呼吸的第一階段，為有氧呼吸的第二階段，為有氧呼吸的第三階段，為光反應，為暗反應階段。A為丙酮酸，B為H，C為ADP和Pi，D為ATP和H，C、D項正確；在生物膜上發(fā)生的生理過程有有氧呼吸的第三階段和光反應，A項正確；有氧呼吸的第一階段在細胞質基質中完成，有氧呼吸的第二階段在線粒體的基質中完成，暗反應階段在葉綠體的基質中完成，B項錯誤。2.(2017天津十二校聯考)下圖表示某高等植物葉肉細胞中的A、B兩種細胞器及相關生理活動。下列說法正確的是 ( )A.A細胞器內生理活動的強度小于B細胞器內生理活動的強度B.A、B兩種細胞器都能產生ATP，產生

8、的ATP均能從細胞器中運出C.圖示葉肉細胞中有有機物的積累，但該植物不一定能正常生長D.改變光照強度一定會改變A細胞器中生理活動的強度答案 C解析 細胞器A吸收的二氧化碳多于細胞器B釋放的二氧化碳，因此A細胞器內生理活動的強度大于B細胞器內生理活動的強度，A項錯誤；葉綠體光反應產生的ATP被暗反應消耗，不能從葉綠體中運出，B項錯誤；有機物的積累量如果小于夜間植物呼吸消耗量，該植物也不能正常生長，C項正確；當光照強度達到飽和后，增加光照強度，光合作用過程不會改變，D項錯誤。考點二考點二 光合作用與細胞呼吸的影響因素及相關曲線辨析光合作用與細胞呼吸的影響因素及相關曲線辨析要點再回扣 1.影響細胞呼

9、吸的三大因素【方法總結】 細胞呼吸的曲線識別技巧(1)下降型曲線：呼吸反應速率逐漸減緩，一般受生成物含量的影響，隨生成物的增多而減緩，如CO2濃度。(2)上升型曲線：呼吸反應速率逐漸加快，一般受反應物含量的影響，隨反應物的增多而加快，如O2含量。2.影響光合作用的三大因素 (3)溫度：通過影響酶的活性而影響光合作用(如圖3)。3.光合速率與呼吸速率的關系(1)綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織只進行呼吸作用，測得的數據為呼吸速率 (A點)。(2)綠色組織在有光條件下，光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數據為凈光合速率。(3)總(真正)光合速率凈光合速率呼吸速率。 (4)植物“三率”的常用表示方法

10、： 在有光條件下，植物同時進行光合作用和細胞呼吸，實驗容器中O2增加量、CO2減少量或有機物的增加量，用于表示凈光合速率，而真正光合速率凈光合速率呼吸速率。表示方法(如下表)。項目表示方法凈光合速率CO2吸收量或小室中CO2減少量，O2釋放量或小室中O2增加量、C6H12O6積累量真正光合速率CO2固定量、O2產生量或葉綠體CO2吸收量或葉綠體O2釋放量、C6H12O6制造量呼吸速率(遮光條件下測得)CO2釋放量、O2吸收量或線粒體CO2釋放量或線粒體O2吸收量、C6H12O6消耗量4.密閉容器中植物代謝強度變化曲線分析(1)圖示： 密閉玻璃罩內CO2濃度與時間的關系曲線(2)曲線分析：凌晨2

11、4時左右，由于溫度下降，呼吸酶活性降低，CO2釋放量有所下降，如圖中BC段。4時以后，微弱的光可使植物進行微弱的光合作用，此時光合作用強度小于呼吸作用強度，如圖中CD段。6時以后，光合作用強度明顯增大，且大于呼吸強度，如圖中DF段。拐點D表示光合作用強度等于呼吸作用強度。夏天的正午時分，由于溫度高，氣孔關閉，CO2不能進入細胞中導致光合作用強度下降，如圖中FG段。GH段罩內CO2濃度繼續(xù)下降，說明光合作用強度仍大于呼吸強度；18時，罩內CO2濃度最低，此時植物體內積累的有機物最多，罩內O2濃度最高。18時后，光線越來越弱，罩內CO2濃度開始增加說明呼吸作用強度已大于光合作用強度。拐點H表示光合

12、作用強度等于呼吸作用強度。考情考向掃描 考向1 環(huán)境條件改變對光合作用過程中物質變化的影響 【典例1】 正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細胞的葉綠體內不可能發(fā)生的現象是 ( ) A.O2的產生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP+比值下降 【解析】 黑暗處理后，光反應停止，O2的產生停止。ATP和NADPH是光反應的產物，同時也是暗反應的原料，黑暗處理后，ATP和NADPH的產生減少，且仍被暗反應所消耗，產生的ADP和NADP+增多。光反應產生的ATP和NADPH減少，使得暗反應產生的C5減少，CO2的固定減慢。

13、【答案】 B 【解題技法】 外界條件變化時，C5、C3、H、ATP等物質量的變化模式圖 注意：(1)圖中物質變化只表示條件改變后短時間內各物質相對含量的變化，而非長時間。 (2)以上各物質變化中，C3和C5含量的變化是相反的，H和ATP含量變化是一致的。 考向2 影響光合作用、細胞呼吸的環(huán)境因素曲線分析 【典例2】 植物甲與植物乙的凈光合速率隨葉片溫度(葉溫)變化的趨勢如圖所示。錯誤的是 ( )A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都來自于太陽能B.葉溫在36-50 時，植物甲的凈光合速率比植物乙的高C.葉溫為25 時，植物甲的光合與呼吸作用強度的差值不同于植物乙的D.葉溫為35 時，甲、乙兩種植

14、物的光合與呼吸作用強度的差值均為0【解析】 植物光合作用所需要的能量都來自于太陽能，A項正確；分析曲線可知，葉溫在36-50 時，植物甲的凈光合速率比植物乙的高，B項正確；光合與呼吸作用強度的差值即凈光合速率，葉溫為25 時，植物甲的凈光合速率小于植物乙，C項正確；葉溫為35 時，甲、乙兩種植物的光合與呼吸作用強度的差值相等，均大于0，D項錯誤?！敬鸢浮?D【解題技法】 光合速率與呼吸速率的關系的曲線解讀 (1)圖1中，在一定范圍內，隨葉面積指數的增大，光合作用實際量和呼吸量均增加；超過A點后，光合作用實際量不再隨葉面積指數的增加而增加，原因是葉片相互遮擋；干物質的量光合作用實際量呼吸量。干物

15、質的量為零時，即葉面積指數為D時，光合速率呼吸速率。 (2)圖2中，在一定范圍內，光合速率和呼吸速率都會隨溫度的升高而增加；細胞呼吸的最適溫度高于光合作用，所以超過20 時，光合速率增加緩慢，但呼吸速率增加很快，且可判斷20 時凈光合速率最大；凈光合速率光合速率呼吸速率，即兩曲線之間的距離n代表了相應溫度下的凈光合速率，n0時，光合速率呼吸速率?？键c題組集訓1.(2017四川成都第二次診斷)如圖表示某植物葉片暗反應中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢，該植物在階段處于適宜環(huán)境條件下，階段改變的環(huán)境條件是降低光照強度或者降低CO2濃度中的某一項，下列分析正確的是 ( )A.圖中物質甲轉變成乙需

16、要消耗光反應提供的ATPB.圖中階段所改變的環(huán)境條件是降低了光照強度C.階段甲上升是因為葉綠體中H和ATP的積累D.階段光合速率最大時所需光照強度比階段低答案 D解析 若甲是五碳化合物，乙是三碳化合物，甲乙需要消耗二氧化碳，A項錯誤；階段所改變的環(huán)境條件是降低了CO2濃度，B項錯誤，C項錯誤；階段改變的條件主要影響暗反應的進行，所以階段光合速率最大時所需光照強度比階段低，D項正確。2.某植物凈光合速率的變化趨勢如圖所示。據圖回答下列問題：(1)當CO2濃度為a時，高光強下該植物的凈光合速率為_。CO2濃度在ab之間時，曲線_表示了凈光合速率隨CO2濃度的增高而增高。(2)CO2濃度大于c時，曲

17、線B和C所表示的凈光合速率不再增加，限制其增加的環(huán)境因素是_。(3)當環(huán)境中CO2濃度小于a時，在圖示的3種光強下，該植物呼吸作用產生的CO2量_(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)據圖可推測，在溫室中，若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產量，還應該同時考慮_這一因素的影響，并采取相應措施。答案 (1)0 A、B、C (2)光強 (3)大于 (4)光強解析 (1)根據曲線圖可知，當CO2濃度為a時，高光強下(曲線A)該植物的凈光合速率為0；分析坐標圖中曲線的走勢可以看出，當CO2濃度在ab之間時，曲線A、B、C的凈光合速率都隨著CO2濃度的增高而增高。(2)

18、由題圖可知，影響凈光合速率的因素為CO2濃度和光強。當CO2濃度大于c時，由于受光強的限制，光反應產生的H和ATP不足，暗反應受到限制，曲線B和C的凈光合速率不再增加。(3)當環(huán)境中的CO2濃度小于a時，在圖示的3種光強下，植物的凈光合速率小于0，說明該植物此時呼吸作用產生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)據圖可推測，光強和CO2濃度都會影響植物的凈光合速率，因此若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產量，還應同時考慮光強這一因素的影響?？键c三考點三 光合作用與細胞呼吸相關實驗探究光合作用與細胞呼吸相關實驗探究要點再回扣 1.光合作用與細胞呼吸常用的2種典型實驗方法 (1)“黑

19、白瓶法”：用黑瓶(無光照的一組)測得的為呼吸作用強度值，用白瓶(有光照的一組)測得的為凈光合作用強度值，綜合兩者即可得到真光合作用強度值。 (2)梯度法：用一系列不同光照強度、溫度或CO2濃度的裝置，可探究光照強度、溫度或CO2濃度對光合作用強度的影響。2.酵母菌呼吸方式的測定對比實驗法(1)實驗原理：酵母菌進行有氧呼吸能產生大量的CO2，在進行無氧呼吸時能產生酒精和CO2。CO2可使澄清的石灰水變渾濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃根據石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中CO2的產生情況。橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下可與乙醇發(fā)生化學反應，變

20、成灰綠色。(2)實驗中的關鍵步驟：通入A瓶的空氣中不能含有CO2，以保證使第三個錐形瓶中的澄清石灰水變渾濁的CO2是由酵母菌有氧呼吸產生的。B瓶應封口放置一段時間，待酵母菌將B瓶中的氧氣消耗完后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無氧呼吸產生的CO2通入澄清的石灰水中。 3.生物呼吸類型判定實驗設計 探究某生物材料的細胞呼吸類型(假設生物材料為植物種子，呼吸底物只有葡萄糖且不考慮外界條件的影響)，某同學設計實驗裝置如圖，請完善下面的結果預測。(1)若甲液滴左移，乙液滴不動，則只進行有氧呼吸。(2)若甲液滴不動，乙液滴右移，則只進行無氧呼吸。(3)若甲液滴左移，乙液滴右移，則既進行有氧呼吸，又

21、進行無氧呼吸。(4)物理誤差的校正：除將裝置中生物材料換為殺死的等量同種生物材料外其余均與乙裝置相同。4.光合速率與呼吸速率的測定(1)測定裝置：(3)實驗設計中的3個關鍵點：變量的控制手段，如光照強度的大小可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡，但與植物的距離不同)進行控制，不同溫度可用不同恒溫裝置控制，CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液調節(jié)。對照原則的應用，不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進行實驗，而應該用一系列裝置進行相互對照。無論哪種裝置，在光下測得的數值均為“表觀(凈)光合作用強度值”?？记榭枷驋呙?考向 光合作用與細胞呼吸的實驗測定與探究 【典例】 為了探究不同光照處理對植

22、物光合作用的影響，科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135 s，處理結束時測定各組材料中光合作用產物的含量。處理方法和實驗結果如下：A組：先光照后黑暗，時間各為67.5 s；光合作用產物的相對含量為50%B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5 s；光合作用產物的相對含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75 ms(毫秒)；光合作用產物的相對含量為94%。D組(對照組)：光照時間為135 s；光合作用產物的相對含量

23、為100%。回答下列問題：(1)單位光照時間內，C組植物合成有機物的量_(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機物的量，依據是_；C組和D組的實驗結果可表明光合作用中有些反應不需要_，這些反應發(fā)生的部位是葉綠體的_。(2)A、B、C三組處理相比，隨著_的增加，使光下產生的_能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量?！窘馕觥?(1)在該實驗中，作為對照組的D組，其是全光照135 s，而C組實驗的處理是光照和黑暗交替進行，即其僅用了D組的一半時間的光照，但卻合成的有機物的量是94%(D組為100%)，故單位光照時間內，C組植物合成有機物的量高于D組植物合成有機物的量。C組

24、光照時間的縮短，說明在光合作用過程中，有些反應，如暗反應不需要光照，而這個過程發(fā)生在葉綠體的基質中。 (2)光合作用過程有兩個階段：光反應階段和暗反應階段。光反應階段必須在光下進行，其將水分解，產生ATP和還原型輔酶(H)用于暗反應。A、B、C三組處理相比，隨著光照時間間隔的減少，光暗頻率的增大，使光下產生的ATP和H能夠及時被利用與再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。 【答案】 (1)高于 C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產物的相對含量卻是D組的94% 光照 基質 (2)光照和黑暗交替頻率 ATP和還原型輔酶【解題技法】 (1)生物學實驗中常用實驗條件的控制方法增加水中氧氣泵入

25、空氣或放入綠色水生植物。減少水中氧氣容器密封或油膜覆蓋或用涼開水。除去容器中二氧化碳氫氧化鈉溶液。除去葉中原有淀粉置于黑暗環(huán)境中。除去葉中葉綠素酒精隔水加熱。除去光合作用對呼吸作用的干擾給植株遮光。如何得到單色光棱鏡色散或薄膜濾光。線粒體提取細胞勻漿離心。保持容器中CO2體積不變NaHCO3溶液。(2)解答光合作用與細胞呼吸實驗探究題時務必要關注的信息：是加“NaOH”還是“NaHCO3”；給予“光照”處理還是“黑暗”處理，是否有“在溫度、光照最適宜條件下”等信息?？键c題組集訓為研究浮游藻類的光合作用，將一種綠藻培養(yǎng)至指數生長期，并以此為材料，測定了藻細胞在不同條件下的凈光合速率(Pn)。圖1

26、為光合放氧測定裝置的示意圖；圖2是不同NaHCO3濃度(pH8.5，25 )條件下測得的Pn曲線圖。請回答下列問題：(1)通過變換圖1中光源，可研究_、_對光合作用的影響。(2)在測定不同光照對Pn的影響時，如不精確控制溫度，則測得的光照與Pn的關系_(填“呈正相關”“呈負相關”或“難以確定”)。(3)由于弱堿性的藻培養(yǎng)液中游離CO2濃度很低，藻光合作用主要通過胞內碳酸酐酶(CA)分解水中的HCO-3獲得CO2。圖2中達到最大Pn值的最低NaHCO3濃度為_；在更高NaHCO3濃度下，Pn不再增加的主要原因有_、_。(4)培養(yǎng)基中的HCO-3與CO2-3之間的離子平衡與pH有關，堿性條件下pH

27、越高，HCO-3越少，CO2-3越多，而CO2-3幾乎不能被該藻利用。在測定不同pH(7.010.0)對光合作用的影響時，導致Pn發(fā)生變化的因素有_、_。答案 (1)光強 光質 (2)難以確定(3)120 mgL-1 達到了CO2飽和點 CA量有限(4)CO2(或HCO-3)供應量不同 CA(細胞)活性變化解析 (1)可調光源可調節(jié)改變光照強度、光質(光的波長)等，因此可用來研究光照強度和光質對光合作用的影響。(2)本實驗中溫度屬于無關變量，應保持相同且適宜。溫度過高或過低都會影響酶的活性，從而影響光合作用，導致難以確定光照對Pn的影響。(3)由圖2可以看出，達到最大Pn值的最低NaHCO3濃度為120 mgL-1，在更高NaHCO3濃度下Pn值不再增加，可能是由于達到了CO2飽和點，或者是胞內的CA量有限，不能分解水中的HCO-3獲得CO2。(4)根據題中信息分析，pH在7.010.0時，一方面會影響HCO-3分解產生CO2，從而影響Pn；另一方面pH也會影響細胞中CA的活性，從而影響Pn。