高考生物二輪復習 專題2 細胞代謝 2 光合作用和細胞呼吸課件.ppt

第2講 光合作用和細胞呼吸,水的光解,ATP的形成,CO2的固定,C3的還原,橙黃,黃,藍綠,黃綠,葉綠體類囊體薄膜上,吸收、傳遞、轉化光能,CO2濃度,光照強度、光質,走進高考 1.光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與(2014課標全國,6B)( ) 2.肺炎雙球菌無線粒體,但能進行有氧呼吸(2013課標全國,3A)( ) 3.光合作用推動碳循環(huán)過程,促進了生物群落中的能量循環(huán)(2013天津,3A)( ) 4.葉片黃化,葉綠體對紅光的吸收增多(2012福建,1D) ( ) 5.破傷風桿菌在有氧條件下能大量繁殖(2011海南,3C)( ) 6.與夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間縮短(2011浙江,1C)( ) 7.無氧呼吸不需要O2的參與,該過程最終有H的積累(2010課標全國,2C)( ) 8.乳酸桿菌在細胞質基質中產乳酸(2010北京,2B)( ) 9.光反應為暗反應提供的物質是H和H2O(2010海南,4A)( ) 10.在葉肉細胞中,CO2的固定和產生場所分別是葉綠體基質和線粒體內膜(2010天津,1C)( ),【自我校對】 1. 2. 肺炎雙球菌屬于原核生物, 含有與有氧呼吸有關的酶。 3. 光合作用可促進物質循環(huán),但是能量不能循環(huán)。 4. 葉片黃化,說明葉片缺少葉綠素,因此葉綠體對紅光的吸收減少。 5. 破傷風桿菌屬于厭氧菌,在有氧條件下受抑制。 6. 植物在冬季光合速率低的主要原因是光照強度弱,氣溫低。 7. 無氧呼吸第一階段產生的H被第二階段消耗,故沒有H的積累。 8. 乳酸桿菌進行無氧呼吸,在細胞質基質中產生乳酸。 9. 光反應產生ATP,為暗反應提供能量;合成H,為暗反應提供還原劑。 10. CO2的固定發(fā)生在暗反應階段,場所為葉綠體基質;CO2的產生發(fā)生在有氧呼吸的第二階段,場所為線粒體基質。,考點一,考點二,考點三,考點一,考點二,考點三,圖表示 ,對應圖中的 點。 圖表示 ,對應圖中的 段(不包括兩個端點)。 圖表示 ,對應圖中的 點。 圖表示 ,對應圖中 的 點以后。,只進行細胞呼吸,A,光合作用強度細胞呼吸強度,AB,光合作用強度=細胞呼吸強度,B,光合作用強度細胞呼吸強度,B,考點一,考點二,考點三,有機物,丙酮酸,H,H,O2,H2O,ATP,各項生命活動,考點一,考點二,考點三,H2O光解產生,有氧呼吸第一、二階段,還原C3,用于第三階段還原O2,光反應階段產生,三個階段都產生,用于C3的還原供能,用于各項生命活動 (光合作用過程中C3的還原除外),考點一,考點二,考點三,例1：(2014天津理綜,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H2O D.過程和中均能產生H,二者還原的物質不同,考點一,考點二,考點三,解析:本題考查代謝中的光合作用和呼吸作用相關知識。過程為有氧呼吸過程,真核生物有氧呼吸第一階段在細胞質基質中進行,第二、三階段在線粒體中進行;原核生物無線粒體,部分需氧原核生物在細胞質中進行有氧呼吸。過程為光合作用過程,可發(fā)生在綠色植物以及藍藻體內。藍藻屬于原核生物,沒有葉綠體,故A項錯誤。過程產生的能量大部分以熱能形式散失,只有一小部分儲存在ATP中,故B項錯誤。過程反應物H2O中的氧元素全部生成O2,(CH2O)中的氧來自于CO2,故C項錯誤。過程產生的H用于還原O2,過程產生的H用于還原C3,故D項正確。 答案:D,考點一,考點二,考點三,思維鏈接 (1)請說出有氧呼吸三個階段的反應場所和光合作用兩個階段的反應場所。 提示:有氧呼吸的三個階段分別發(fā)生在細胞質基質、線粒體基質和線粒體內膜上;光合作用兩個階段分別發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上和葉綠體基質中。 (2)線粒體和葉綠體增大膜面積的方式有何不同? 提示:線粒體通過內膜向內腔折疊形成嵴來擴大膜面積;葉綠體通過類囊體堆疊形成基粒來擴大膜面積。 (3)光合作用和細胞呼吸產生的ATP 能否通用? 提示:不能。光合作用光反應產生的ATP只能用于暗反應還原C3;細胞呼吸產生的ATP可用于絕大多數生命活動,但不能用于光合作用暗反應。,考點一,考點二,考點三,(4)判斷:正常生長的植物體,光合作用產生的ATP總量一定大于細胞呼吸產生的ATP總量。 提示:正確。正常生長的植物體,光合作用產生有機物的總量一定大于細胞呼吸消耗有機物的總量,所以光合作用產生的ATP總量一定大于細胞呼吸產生的ATP總量。 (5)判斷:進行有氧呼吸的生物必有線粒體,進行光合作用的生物必有葉綠體。 提示:錯誤。有些原核細胞沒有葉綠體和線粒體,但可進行光合作用和有氧呼吸,如藍藻。 (6)欲使光合作用過程中的C3的含量迅速降低,可采取何種措施? 提示:提高光照強度或降低CO2濃度。,考點一,考點二,考點三,考點一,考點二,考點三,對點訓練1 1.(2015海南,24)將一株生長正常的某種植物置于密閉的玻璃容器內,在適宜條件下光照培養(yǎng)。從照光開始,凈光合速率隨著時間延長逐漸下降直至為0,之后保持不變。在上述整個時間段內,玻璃容器內CO2濃度表現(xiàn)出的變化趨勢是( ) A.降低至一定水平時再升高 B.降低至一定水平時保持不變 C.持續(xù)保持相對穩(wěn)定狀態(tài) D.升高至一定水平時保持相對穩(wěn)定 解析:本題主要考查光合作用和細胞呼吸的知識。凈光合速率是指真光合速率與細胞呼吸速率的差值,可用CO2的吸收量、O2的釋放量表示。若檢測環(huán)境中的CO2濃度,只要凈光合速率大于0(吸收CO2的速率大于0),環(huán)境中的CO2濃度就會下降;當凈光合速率等于0時,環(huán)境中的CO2濃度保持穩(wěn)定,所以本題應該選擇B項。 答案:B,考點一,考點二,考點三,2.(2015四川樂山一模)下列物質轉化過程會發(fā)生在人體內的是( ) A.H2O中的O(氧)轉移到O2中 B.CO2中的C(碳)轉移到C6H12O6中 C.C6H12O6中的H轉移到C2H5OH中 D.O2中的O(氧)轉移到H2O和CO2中 解析:H2O的光解發(fā)生在植物光合作用過程中,不可能在人體內,A項錯誤;CO2中的C(碳)轉移到C6H12O6中發(fā)生在光合作用的暗反應過程,B項錯誤;人體無氧呼吸產生乳酸,不能產生酒精,C項錯誤;人體細胞進行有氧呼吸,O2中的O(氧)轉移到H2O,H2O又可作為呼吸作用的原料,與丙酮酸反應將O(氧)轉移到CO2中,D項正確。 答案:D,考點一,考點二,考點三,3.(2015北京東城區(qū)期末)科學家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后,分別給予小球藻不同時間的光照,結果如下表。 根據上述實驗結果分析,下列敘述不正確的是( ) A.本實驗利用小球藻研究的是光合作用的暗反應階段 B.每組照光后需將小球藻進行處理使酶失活,才能測定放射性物質分布 C.CO2進入葉綠體后,最初形成的主要物質是12種磷酸化糖類 D.實驗結果說明光合作用產生的有機物還包括氨基酸和有機酸等,考點一,考點二,考點三,解析:CO2是光合作用暗反應階段的原料,A項正確;每組照光后將小球藻進行處理使酶失活,其目的是終止相關的反應,這樣測定的數據,才能準確反映光照時間內放射性物質的分布,B項正確;在光合作用的暗反應過程中,CO2先進行固定,生成三碳化合物,然后是三碳化合物被還原,從表中可以看出,放射性首先出現(xiàn)在3-磷酸甘油酸中,C項錯誤;表中信息顯示,光合作用產生的有機物還包括氨基酸和有機酸等,D項正確。 答案:C,考點一,考點二,考點三,(1)光照強度(如圖甲)。 原理: 。 P點的限制因素:外因包括 ; 內因包括 。,考點一,考點二,考點三,(2)CO2濃度(如圖乙)。 原理: 。 P點的限制因素:外因包括 ; 內因包括 。 (3)溫度(如圖丙)。 原理:通過影響 而影響光合作用。 分析:P點對應的溫度為進行光合作用的 。,答案：(1)影響光反應階段ATP、H的產生 溫度、CO2的供應量等 色素含量、酶的活性和數量、葉綠體的數量等 (2)影響暗反應階段C3的生成 溫度、光照強度等 酶的活性和數量、葉綠體的數量等 (3)酶的活性 最適溫度,考點一,考點二,考點三,(1)溫度(如圖甲)。 原理: 。 實踐應用:在 下儲存蔬菜、水果;在大棚蔬菜的栽培過程中,通過 以減少有機物的消耗,提高產量。,考點一,考點二,考點三,(2)O2(如圖乙)。 原理: 。 實踐應用:常利用 抑制有氧呼吸、減少有機物消耗這一原理來延長蔬菜、水果的保鮮時間。 (3)含水量(如圖丙)。 原理: 。 實踐應用:儲藏作物種子時,將種子風干,以減弱 ,減少有機物的消耗。,答案：(1)影響酶活性 零上低溫 增加晝夜溫差 (2)無氧呼吸時氧氣起抑制作用,有氧呼吸時第三階段需要氧氣 降低氧的濃度 (3)自由水含量較高時呼吸旺盛 細胞呼吸,考點一,考點二,考點三,例2：(2015課標全國理綜,29)為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響,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為100%。,考點一,考點二,考點三,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。,考點一,考點二,考點三,解析:本題通過影響植物光合作用的外界因素考查實驗與探究能力。(1)比較C組和D組可知,前者光照時間為后者的一半,結果C組光合作用產物的相對含量卻是D組的94%,說明單位光照時間內C組植物合成有機物的量高于D組。光合作用的暗反應不需要光照,其發(fā)生部位是葉綠體基質。(2)A、B、C三組隨著光照和黑暗交替頻率的增加,使光反應產生的ATP和還原型輔酶能夠充分利用與及時再生,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,考點一,考點二,考點三,考點一,考點二,考點三,考點一,考點二,考點三,考點一,考點二,考點三,對點訓練2 (2014山東理綜,26)山東省某經濟植物光合作用的研究結果如下圖所示。,(1)圖甲表示全光照和不同程度遮光對該植物葉片中葉綠素含量的影響。葉綠素存在于葉綠體中的 上。需先用 (填溶劑名稱)提取葉片中的色素,再測定葉綠素含量。用紙層析法進一步分離色素時,葉綠素a和葉綠素b在層析液中溶解度較大的是 。據圖分析,該植物可通過 以增強對弱光的適應能力。,考點一,考點二,考點三,(2)圖乙表示初夏某天在遮光50%條件下,溫度、光照強度、該植物凈光合速率和氣孔導度(氣孔張開的程度)的日變化趨勢。8:00到12:00光照強度增強而凈光合速率降低,主要原因是 。18:00時葉肉細胞內產生ATP的細胞器有 。 (3)實驗過程中,若去除遮光物,短時間內葉肉細胞的葉綠體中C3化合物含量 。,考點一,考點二,考點三,解析:(1)本題考查綠葉中色素的提取和分離實驗以及葉綠體的結構等知識,較為基礎。葉綠素存在于葉綠體中的類囊體薄膜上,需先用無水乙醇溶解加以提取,再用層析液分離。色素分離的原理是不同色素在層析液中由于溶解度不同,導致沿濾紙條向上擴散的速度不同。葉綠素a比葉綠素b在濾紙條上擴散得快,因此溶解度高的是葉綠素a。由圖甲看出光照強度減弱,葉綠素含量增多。 (2)在8:0012:00之間,氣溫逐漸升高,呼吸作用增強;而光照強度雖然增強,但氣孔導度維持在較低水平,CO2供應不足,限制了暗反應的進行,故實際光合速率始終較低,因此實際光合速率與呼吸速率的差值逐漸減小,即凈光合速率降低。18:00時仍有光照,葉肉細胞中同時進行光合作用和呼吸作用,兩者均可產生ATP,故葉肉細胞內產生ATP的細胞器有葉綠體和線粒體。 (3)若去除遮光物,則光照強度增強,光反應產生的H和ATP增多,則C3的還原速率加快,產生更多的C5,而CO2的固定速率短時間內不變,C5的消耗不變,故C5含量增加,C3含量減少。,考點一,考點二,考點三,答案:(1)類囊體膜(或類囊體,基粒) 無水乙醇(或丙酮) 葉綠素a 增加葉綠素含量 (2)呼吸作用增強,光合速率與呼吸速率的差值減小 線粒體、葉綠體 (3)減少,考點一,考點二,考點三,(1)NaHCO3溶液的作用:玻璃瓶中的NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定,滿足了綠色植物光合作用對CO2的需求。 (2)條件:必須為整個裝置 。,考點一,考點二,考點三,(3)植物光合速率指標:植物光合作用吸收CO2,CO2由CO2緩沖液提供,因此裝置中壓強的變化與 無關, 使容器內氣體壓強增大,毛細管內的液滴右移。單位時間內液滴右移的體積即代表 。 (4)如果要測定真正(總)光合速率,需要再設計一套裝置,在同樣的條件下 處理,用 替代NaHCO3溶液,毛細血管內的液滴左移,單位時間內液滴左移的體積即代表 ,其與凈光合速率之和就是真正(總)光合速率。,答案： (2)提供光照 (3)CO2的吸收 釋放的O2 凈光合速率 (4)遮光 NaOH溶液 呼吸速率,考點一,考點二,考點三,2.測定細胞呼吸狀況的實驗歸納 實驗材料:一般是非綠色器官(萌發(fā)的種子或根細胞)或酵母菌,如果是綠色植物需要進行遮光處理。 欲測定某生物的呼吸類型,應設置兩套呼吸裝置,這兩套呼吸裝置中的單一變量為NaOH溶液與蒸餾水,即對照組(裝置2)用等量的蒸餾水取代實驗組(裝置1)的NaOH溶液,其他所有項目均應一致,對照組裝置內氣壓變化由CO2與O2共同決定。如果要排除物理因素(溫度、大氣壓等)的影響,需要設置另一套裝置作誤差校正之用(裝置3)。,考點一,考點二,考點三,結果與分析: 若 ,則表明所測生物只進行有氧呼吸(因有氧呼吸產CO2量與耗O2量相等); 若 ,則表明所測生物只進行無氧呼吸(因無氧呼吸只產CO2,不耗O2); 若 ,則表明該生物既進行有氧呼吸,又進行無氧呼吸。,答案： 裝置1著色液滴左移,裝置2著色液滴不動 裝置1著色液滴不動,裝置2著色液滴右移 裝置1著色液滴左移,裝置2著色液滴右移,考點一,考點二,考點三,例3：右圖是探究綠色植物光合作用速率的實驗裝置示意圖,裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內的二氧化碳濃度。將該裝置放在20 環(huán)境中。實驗開始時,針筒的讀數是0.2 mL,毛細管內的水滴在甲處。30 min后,針筒的容量需要調至0.6 mL讀數處,才能使水滴仍維持在甲處。下列說法錯誤的是( ) A.實驗中可采用由同一植株經單細胞克隆獲得的植株,目的是確保單一變量,消除實驗誤差 B.用釋放氧氣的速率表示光合作用速率,該植物的光合作用速率是0.4 mL/h C.用該法測量光合作用速率,比實際的光合速率低,原因是受細胞呼吸影響 D.對該裝置加以改造可用來測定實際光合速率,考點一,考點二,考點三,解析:實驗設計要遵循單一變量原則、對照原則,其他條件應相同且適宜,因此實驗中采用由同一植株經單細胞克隆獲得的植株,可確保單一變量,A項正確;用釋放氧氣的速率表示光合作用速率,則光合作用速率為(0.6-0.2)1/2=0.8 mL/h,B項錯誤;植物進行細胞呼吸消耗氧氣,所以用這一方法測得的光合作用速率是凈光合速率,比實際的光合速率要低,C項正確;若對該裝置加以改造用來測定實際光合速率,可將裝置中的碳酸氫鈉溶液替換成氫氧化鈉溶液,在同樣的溫度(20 )下,遮光處理一定時間,讀出針筒需要調整的讀數,即可計算出呼吸速率,呼吸速率和凈光合速率之和就是實際光合速率,D項正確。 答案:B,考點一,考點二,考點三,對點訓練3 1.下面是某研究小組以番茄為材料所做的相關實驗及其結果,下列判斷錯誤的是( ),考點一,考點二,考點三,A.由圖甲可推知,與P點相比,Q點限制單株光合作用強度的外界因素是光照強度和CO2濃度 B.若圖乙是種植番茄的密閉大棚內一晝夜空氣中的CO2含量變化,CF段葉綠體內ADP含量最高的部位是葉綠體基質,一晝夜內該植株沒有生長 C.將對稱葉片左側遮光,右側曝光(如圖丙),在適宜光照下照射12 h后,從兩側截取同等面積的葉片,烘干稱重,分別記為a和b,則b-a代表12 h內從右側截取的部分葉片進行光合作用制造的有機物總量 D.圖丁所示裝置可用來探究光照強度對光合作用強度的影響,實驗的因變量是單位時間內上浮圓葉片的數量,考點一,考點二,考點三,解析:隨著種植密度加大,田間的通風、透光條件變差,故與P點比,限制Q點光合強度的因素有光照強度和CO2濃度,A項正確;光合作用過程中ATP在葉綠體基質中被消耗,因此ADP在葉綠體基質中含量最高,經過24 h后大棚內CO2濃度較初始濃度低,說明有有機物積累,使植物生長,B項錯誤;照光與不照光的區(qū)別在于光合作用是否進行,假設初始干重是m,則m-a是12 h左側葉片呼吸作用消耗有機物的量,b-m是12 h右側葉片凈積累量,因此12 h內從右側截取的部分葉片進行光合作用制造的有機物總量應為(b-m)+(m-a)=b-a,C項正確;臺燈與燒杯的距離表示光照強度,故該實驗自變量是光照強度,因變量應為單位時間內上浮圓葉片的數量,D項正確。 答案:B,考點一,考點二,考點三,2.(2015江蘇,27)為了研究2個新育品種P1、P2幼苗的光合作用特性,研究人員分別測定了新育品種與原種(對照)葉片的凈光合速率、蛋白質含量和葉綠素含量,結果如下圖所示。請回答下列問題。,(1)圖1的凈光合速率是采用葉齡一致的葉片,在 相同的實驗條件下,測得的單位時間、單位葉面積 的釋放量。 (2)光合作用過程中,CO2與C5結合生成 ,消耗的C5由 經過一系列反應再生。,考點一,考點二,考點三,(3)由圖可知,P1的葉片光合作用能力最強,推斷其主要原因有:一方面是其葉綠素含量較高,可以產生更多的 ;另一方面是其蛋白質含量較高,含有更多的 。 (4)栽培以后,P2植株干重顯著大于對照,但籽實的產量并不高,最可能的生理原因是 。,考點一,考點二,考點三,解析:本題主要考查光合作用的過程、影響光合作用的因素等知識。獲取圖表信息并與所學知識相聯(lián)系是解答本題的關鍵。 (1)由圖1可知:自變量為溫度,因變量為凈光合速率。依據單一變量原則,無關變量要相同且適宜,影響光合速率的主要因素為光照強度、CO2濃度和溫度,所以要保持光照強度、CO2濃度相同。凈光合速率的表示方法有單位時間、單位葉面積O2的釋放量或CO2的吸收量等。 (2)在光合作用暗反應階段,CO2與C5結合生成C3,C3還原后又重新生成C5。 (3)由圖2可知:P1品種葉綠素含量、蛋白質含量均較高,其光合作用能力較強。葉綠素主要是吸收、傳遞和轉化光能用于光反應階段生成H和ATP;參與光合作用酶的化學本質為蛋白質,酶較多,光合速率較快,光合作用能力也就越強。 (4)栽培后,P2植株干重顯著大于對照組,說明P2積累的有機物更多;而籽實的產量不高,最可能的原因是P2光合作用能力強,但向籽實運輸的光合產物少。,考點一,考點二,考點三,答案:(1)光照強度、CO2濃度 O2 (2)C3 C3 (3)H和ATP 參與光合作用的酶 (4)P2光合作用能力強,但向籽實運輸的光合產物少,