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1、第第4 4讲讲 细胞呼吸与光合作用细胞呼吸与光合作用1.(必修一P93对比实验)对比实验是设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某因素与实验对象的关系。2.(必修一P93小字内容)一般地说,线粒体均匀地分布在细胞质中,但也可以定向地运动到细胞代谢比较旺盛的部位。3.(必修一P94、P103相关信息)细胞呼吸产生的还原氢,其实是NADH,而光合作用产生的还原氢是NADPH,两种物质不同。4.(必修一P96拓展题)鸟类和哺乳动物为恒温动物,其维持体温的恒定主要依赖于细胞呼吸产生的热量,此外还需要ATP水解供能。5.(必修一P99学科交叉)一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光(
2、不能利用紫外光和红外光)。6.(必修一P102同位素标记法)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物,化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物,可以弄清化学反应的详细过程。7.(必修一P106拓展题1)夏季晴朗的白天的中午光合速率下降的原因是:光照过强、温度过高,有些植物为了减少水分的散失会关闭部分气孔,导致CO2供应不足,直接限制暗反应阶段;早晨和傍晚光合速率较低的原因是光照较弱,直接限制的是光反应阶段。8.(必修一P108知识迁移)松土有利于植物根系有氧呼吸,从而更好地吸收矿质元素,但不利于水土保持和减缓温室效应,因为植物和微生物有氧呼吸会产生更多二氧化碳。考点
3、考点目录目录考点一 细胞呼吸及其影响因素考点二 光合作用及其影响因素考点三 光合作用与细胞呼吸的关系考点一细胞呼吸及其影响因素1.(2019课标全国,2,6分)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(B)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的C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATPD.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生解析解析本题以细胞呼吸相关知识为载体,考查运用所学知识和观点,解释某些生物学问题的能力;试题以马铃薯变酸为背景,体现了对生命观念素养中的结
4、构与功能观的考查。马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物只有乳酸,A错误;其无氧呼吸第一阶段产生H和丙酮酸,并释放少量能量合成少量ATP,第二阶段H把丙酮酸转化为乳酸,B正确,C错误;氧气浓度升高,对无氧呼吸抑制作用增强,所以乳酸产生量减少、酸味产生减弱,D错误。2.(2019课标全国,4,6分)若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发,得到n株黄化苗。那么,与萌发前的这n粒干种子相比,这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为(A)A.有机物总量减少,呼吸强度增强B.有机物总量增加,呼吸强度增强C.有机物总量减少,呼吸强度减弱D.有机物总量增加,呼吸强度减弱解析解析本题以黄化苗的代谢为载体,考查考生通过比较、分
5、析与综合的方法,对某些生物学问题进行推理、解释并作出正确判断的能力;试题通过黄化苗与干种子的代谢状态的比较,体现了科学思维素养中的分析与推断要素。与干种子相比,黄化苗中自由水含量增多,细胞呼吸强度增强,有机物总量减少,A正确,B、C、D错误。3.(2018课标全国,5,6分)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述,错误的是(C)A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸B.食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸D.植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP解析解析本题主要考查细胞呼吸、光合作用和生态系统的能量流动的相关知识。影响植物细胞呼吸方式的
6、主要因素是O2含量,细胞呼吸方式与光照强度无关,黑暗状态下植物可进行有氧呼吸,也可进行无氧呼吸,A正确;能量在食物链上传递的过程中,有一部分能量通过呼吸作用以热能的形式散失,B正确;有氧呼吸的产物是CO2和水,无氧呼吸的产物是CO2和酒精或乳酸,C错误;植物在光合作用的光反应阶段有ATP合成,有氧呼吸的三个阶段和无氧呼吸的第一阶段均有ATP合成,D正确。1.理清有氧呼吸理清有氧呼吸“三三”个阶段发生的场所及物质和能量的变化个阶段发生的场所及物质和能量的变化(1)第一阶段细胞质基质:消耗葡萄糖,产生H和丙酮酸,释放少量能量。(2)第二阶段线粒体基质:分解丙酮酸,产生H和CO2,释放少量能量。(3
7、)第三阶段线粒体内膜:H与O2结合产生H2O,释放大量能量。2.不同生物无氧呼吸产物归纳不同生物无氧呼吸产物归纳3.“三看法三看法”判断细胞呼吸的类型判断细胞呼吸的类型4.影响细胞呼吸因素的相关曲线分析影响细胞呼吸因素的相关曲线分析(1)甲图中:温度通过影响酶活性来影响细胞呼吸速率,生产上常低温储存果蔬,大棚内夜间降温的目的是减少有机物的消耗。(2)乙图中:a.O2浓度=0,细胞的呼吸方式是只进行无氧呼吸;b.0O2浓度M,细胞的呼吸方式是只进行有氧呼吸;d.图中O2浓度为1/2M时,有机物消耗最少,此浓度是果蔬储存的最佳浓度。(3)丙图中:自由水含量较高时呼吸旺盛,为减少有机物消耗,种子储存
8、时宜风干处理。(4)丁图中:CO2是细胞呼吸的产物,对细胞呼吸具有抑制作用,生产上常采用增加CO2浓度或窖藏储存果蔬。考向一围绕细胞呼吸的过程与类型考向一围绕细胞呼吸的过程与类型,考查科学思维能力考查科学思维能力1.(2019河南八市测评)如图是酵母菌细胞中发生的呼吸作用过程示意图。下列叙述错误的是(D)C6H12O6M+HN+CO2A.过程发生在细胞质基质,M可能是丙酮酸B.在有氧和无氧条件下,过程均有H的消耗C.若N是水,则过程发生在线粒体且有ATP的生成D.若N是酒精,则过程发生在细胞质基质且消耗水解析解析无论示意图代表有氧呼吸过程还是无氧呼吸过程,葡萄糖在第一阶段转变为丙酮酸的过程发生
9、在细胞质基质,M代表的物质可能是丙酮酸,也可能是生成丙酮酸之前的某中间产物,A正确;酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸生成水和CO2,在无氧条件下进行无氧呼吸生成酒精和CO2,有氧呼吸第三阶段和无氧呼吸第二阶段均有H的消耗,B正确;若N是水,该示意图代表有氧呼吸,M代表的物质是丙酮酸,过程代表有氧呼吸的第二阶段和第三阶段,发生在真核细胞的线粒体中,有ATP的合成,C正确;若N是酒精,该示意图代表无氧呼吸,第一阶段和第二阶段均发生在细胞质基质中,水不参与无氧呼吸的反应,D错误。考向二借助图形考查科学思维和科学探究能力考向二借助图形考查科学思维和科学探究能力2.(2019辽宁沈阳月考)人体运动强度与氧
10、气消耗量和血液中乳酸含量的关系如图。下列说法错误的是()A.运动状态下,肌肉细胞CO2的产生量等于O2的消耗量B.运动强度为c时,无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍C.无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能散失,其余储存在ATP中D.若运动强度长时间超过c,肌细胞积累的大量乳酸会使肌肉酸胀乏力答案答案C本题主要考查科学思维素养中的模型与建模。运动状态下,肌肉细胞可能同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,其中有氧呼吸产生的CO2量等于消耗的O2量,而人体进行无氧呼吸既不消耗氧气也不产生二氧化碳,A正确;有氧呼吸过程中葡萄糖氧气=16,无氧呼吸过程中葡萄糖乳酸=12,运动强度为c时,O2的消耗量=乳酸生成量
11、,故无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍,B正确;无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解过程,使得大部分能量储存在反应生成的有机物中,一部分以热能形式散失,其余的转移到ATP中,C错误;若运动强度长时间超过c,大量增加的乳酸会使肌肉酸胀乏力,D正确。考向三借助种子的萌发和发育考向三借助种子的萌发和发育,考查科学思维能力考查科学思维能力3.(2019湖北黄冈质量检测)将玉米种子置于25、黑暗、水分适宜的条件下萌发,每天定时取相同数量的萌发种子,一半直接烘干称重,另一半切取胚乳烘干称重,计算每粒种子的平均干重,结果如图所示。若种子萌发所需的营养物质来源于胚乳,据图分析下列说法错误的是()A.胚乳组织中的
12、淀粉为种子萌发提供能量B.第4天种子呼吸作用消耗的有机物为43.6mg粒-1C.第5天胚乳的营养物质转化成幼苗组成物质的转化速率最大D.若保持实验条件不变,第5天后萌发种子的干重将继续下降答案答案B胚乳组织中的淀粉水解产生葡萄糖,葡萄糖通过氧化分解供能,A正确;呼吸作用所消耗的有机物量=胚乳减少的干重量-转化成幼苗的组成物质的量,则第4天种子呼吸作用消耗的有机物为43.6-26.5=17.1mg粒-1,B错误;由图可知,第5天种子中胚乳营养物质转化成幼苗组成物质的转化速率最大,第5天种子呼吸作用消耗的有机物为27-5=22mg粒-1,最大转化速率为22mg粒-1d-1,C正确;由于已告诉实验条
13、件保持不变,长出的幼叶不能进行光合作用,随着胚乳中营养物质的不断消耗,萌发种子的干重将继续下降,D正确。考向四借助细胞呼吸的相关实验考向四借助细胞呼吸的相关实验,考查科学探究能力考查科学探究能力4.(2019河北承德月考)某研究小组想测量萌发的小麦种子、蚯蚓呼吸速率的差异,设计了以下实验装置。实验中分别以20粒萌发的小麦种子和4条蚯蚓为材料,每隔5min记录一次有色液滴在刻度玻璃管上的读数,结果如表所示。请分析并回答下列问题:有色液滴移动的距离(mm)(1)装置图中的Y溶液是,其作用是。设置乙装置的目的是。(2)实验开始后保持注射器的活塞不移动,有色液滴将向移动(填“左”或“右”),以蚯蚓为材
14、料时有色液滴移动的最大速率是。生物时间(min)0510152025萌发的小麦种子0816232934蚯蚓04.5911.513.515.5(3)另一组该实验装置每隔5min测量时,将注射器活塞往(填“上”或“下”)移动,待有色液滴回到实验开始时的位置停止,根据活塞移动距离可测出气体的变化量,其中以小麦为材料的结果如下表所示:分析数据可知该段时间小麦种子的有氧呼吸速率为,在此过程中,有氧呼吸的强度越来越。时间(min)0510152025注射器量取的气体变化体积(mL)01.53.04.25.05.5答案答案(1)NaOH溶液吸收实验过程中细胞呼吸产生的CO2排除微生物及环境因素对实验的干扰(
15、或对照作用)(2)左0.9mm/min(3)下0.22mL/min弱解析解析(1)装置图中的Y溶液是NaOH溶液,其作用是吸收实验过程中细胞呼吸产生的CO2;设置乙装置的目的是排除微生物及环境因素对实验的干扰(或对照作用)。(2)甲中是活的生物,呼吸旺盛,有氧呼吸过程消耗氧气,产生CO2,CO2又被NaOH溶液吸收,导致甲装置内气压下降,所以实验开始后保持注射器的活塞不移动,连接甲乙装置玻璃管中的有色液滴将向左移动,以蚯蚓为材料时有色液滴移动的最大速率是9mm/10min=0.9mm/min。(3)小麦种子在有氧条件下进行有氧呼吸,吸收O2,放出CO2,但CO2被NaOH溶液吸收,导致装置甲内
16、气压下降,无氧时进行无氧呼吸,不消耗氧气,但能放出CO2,而放出的CO2又被NaOH溶液吸收,装置内气压不变。综上所述,无论在有氧还是无氧的情况下,甲装置内的气压都不会上升,所以注射器活塞应往下移动,才能使有色液滴回到实验开始时的位置。25min内小麦种子的有氧呼吸速率为:5.5mL/25min=0.22mL/min;分析数据可知,该段时间小麦种子消耗的O2越来越少,说明有氧呼吸速率越来越弱。考点二光合作用及其影响因素1.(2017课标全国,3,6分)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。下列叙述错误的是(A)A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于
17、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640660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的解析解析本题主要考查光合作用过程中光合色素的吸收光谱的相关知识。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光而不吸收红光,A错误;不同光合色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;光合作用光反应阶段色素对光的吸收会影响暗反应阶段对CO2的利用,所以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,C正确;640660nm波长光是红光区,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸
18、收红光和蓝紫光,所以叶片在640660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的,D正确。2.(2018课标全国,30,8分)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。据图回答问题:(1)从图可知,A叶片是树冠(填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是。(2)光照强度达到一定数值时,A叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光合速率降低的主要原因是光合作用的反应受到抑制。(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是。答案答案(1)下层A叶片的净光合速率达到
19、最大时所需光照强度低于B叶片(2)暗(3)无水乙醇解析解析(1)树冠上层叶片适宜接受强光照,下层叶片适宜接受弱光照,故树冠下层叶片的光饱和点较低,即A来自树冠下层。(2)根据题意,测得放氧速率不变,说明光反应速率不变,但其净光合速率下降,主要原因是光合作用的暗反应受到了抑制。(3)常用于叶绿体色素提取的有机溶剂是无水乙醇。3.(2019课标全国,29,12分)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。回答下列问题。(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力。(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光
20、合速率会,出现这种变化的主要原因是。(3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由A-BA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。答案答案(1)增强(2)降低气孔开度减小使供应给光合作用的CO2减少(3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,对照组
21、气孔开度不变。解析解析本题借助影响光合作用的因素的相关知识,考查考生设计实验验证简单生物学事实的能力;通过对气孔开度减小原因的分析与探究,体现了科学探究素养中的方案探讨要素。(1)干旱处理后,该植物根细胞中溶质浓度增大,使根细胞的吸水能力增强。(2)干旱处理后,叶片气孔开度减小,从外界吸收的CO2减少,使该植物的光合速率降低。(3)要验证干旱条件下ABA引起气孔开度减小,需要取ABA缺失突变体植株,在正常条件下测定其气孔开度,经干旱处理后,再测定其气孔开度,预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。再将上述干旱处理后的ABA缺失突变体植株随机分为两组,一组不做处理(对照组),一组进行ABA处理(实验
22、组),在干旱条件下培养一段时间后,测定两组的气孔开度,预期结果是实验组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。4.(2016课标全国,29,10分)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示:对照组实验组一实验组二实验组三实验组四实验处理温度/3636363125相对湿度/%1727525252实验结果光合速率/mgCO2dm-2h-111.115.122
23、.123.720.7回答下列问题:(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是,其依据是;并可推测,(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)在实验组中,若适当提高第组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是。(3)小麦叶片气孔开放时,CO2进入叶肉细胞的过程(填“需要”或“不需要”)载体蛋白,(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。答案答案(1)湿度(或答相对湿度)在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化较大(其他合理解析也可)增加(2)四该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(其他合理解析也可)(3)不需要不需要解析解
24、析本题主要考查影响光合速率的因素及CO2进入叶肉细胞的方式。(1)分析对照组、实验组一和实验组二可知,高温条件下(温度均为36),适当增加相对湿度时,叶片光合速率的增加量相对较大,而分析实验组二、三、四可知,在相对湿度较高的条件下(相对湿度均为52%),适当降低温度时,叶片光合速率的增加量较小,甚至降低。所以,中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度;并由增加相对湿度,叶片的光合速率增大可推知,增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)对比实验组三和实验组四可知:因温度降低,叶片的光合速率下降,所以适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)CO2进入叶肉细
25、胞的方式为自由扩散,既不需要载体蛋白,也不需要消耗ATP。1.光合作用的要点归纳光合作用的要点归纳(1)(2)光合作用过程中碳、氢、氧元素去向6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2氧元素:H2OO2CO2C6H12O6、H2O碳元素:CO2C3C6H12O6氢元素:H2OHC6H12O6、H2O2.关注影响光合作用的因素的三类曲线关注影响光合作用的因素的三类曲线光照强度影响光反应阶段ATP、H的产生,进而制约暗反应阶段P点的限制因素:外因:温度、CO2的供应量等内因:色素含量、酶的数量和活性、C5的含量等CO2浓度影响暗反应阶段C3的生成P点的限制因素:外因:温度和光照强度等内因
26、:酶的数量和活性、C5的含量、色素含量等温度通过影响酶的活性而影响光合作用P点对应的温度为进行光合作用的最适温度1.据卡尔文循环可知,叶绿体基质中C3的含量通常是C5的2倍。2.光照停止或减弱,短时间内叶绿体基质中C3、C5和ATP、H含量变化情况及其原因。提示3.突然停止或减少CO2供应,短时间内叶绿体基质中C3、C5和ATP、H含量变化情况及其原因。提示考向一围绕光合作用的色素与结构考向一围绕光合作用的色素与结构,考查分析与判断能力考查分析与判断能力1.(2019湖北宜昌模拟)下列有关光合色素的叙述正确的是(D)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.蓝藻能进行光合作
27、用是因为其叶绿体中含有藻蓝素和叶绿素C.红外光和紫外光通常可被光合色素吸收用于光合作用D.黑暗环境中生长的植物叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的解析解析类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,A错误;蓝藻是原核生物,细胞中没有叶绿体,B错误;植物进行光合作用只能吸收可见光,不能吸收红外光和紫外光,C错误;叶绿素的形成需要光,黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的,D正确。考向二围绕光合作用的过程考向二围绕光合作用的过程,考查分析与判断能力考查分析与判断能力2.(2019江西临川联考)植物叶肉细胞的部分代谢过程如图所示。下列叙述正确的是()A.NADP+在光反应过程与电子和质子结合,形成还
28、原型的NADPHB.叶肉细胞的光补偿点就是植物的光补偿点C.类囊体膜上的类胡萝卜素能吸收红光和蓝紫光用于光合作用D.图中H+通过主动运输从类囊体膜内运到膜外答案答案A分析图示,在光反应过程中,水光解产生的电子和质子与NADP+结合,形成还原型的NADPH,A正确;对于叶肉细胞来说,既可以进行光合作用,又可以进行呼吸作用,因此,叶肉细胞在光补偿点时,叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率,而对于植物来说,只有部分细胞可以进行光合作用,所有细胞都可以进行呼吸作用,在该植物的光补偿点时,部分细胞的光合速率之和等于所有细胞的呼吸速率之和,故植物的光补偿点大于叶肉细胞的光补偿点,B错误;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
29、,C错误;由图可知,H+从类囊体膜内运到膜外是顺浓度梯度,故为协助扩散,D错误。考向三围绕光合作用的影响因素考向三围绕光合作用的影响因素,考查科学思维能力考查科学思维能力3.(2019江西八校联考)温度及光照强度(光强)是影响植物光合作用的重要因素,如图为3种植物在不同光照强度和-530下的CO2消耗量。(1)3种植物的叶绿体中叶绿素含量不同,叶绿素在不同波长光中主要吸收。(2)-50和2030范围内,限制CO2消耗量的因素分别主要是。(3)在-510范围内,2倍光强时,CO2消耗量逐渐上升,从酶的角度分析,其原因是。(4)小球藻光合作用吸收CO2制造的有机物种类众多,如何确定各种有机物在卡尔
30、文循环中出现的顺序?请写出简单实验思路。答案答案(1)蓝紫光和红光(2)温度、光强(光照强度)(3)随着温度上升,光合作用相关酶活性提高较快,而呼吸作用相关酶活性提高较慢(4)用C标记CO2,供小球藻进行光合作用,在不同时间内检测小球藻中具有放射性的有机物,按放射性物质出现的先后顺序确定卡尔文循环的整个途径。解析解析(1)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用。(2)根据曲线图分析,在-50范围内,限制CO2消耗量的因素主要是温度;在2030范围内,限制CO2消耗量的因素主要是光强。(3)随着温度的升高,光合作用相关酶的活性提高较快,而呼吸作用相关酶活性提高较慢,因此,在-510范围内,2倍光
31、强时,CO2消耗量逐渐上升。(4)要确定各种有机物在卡尔文循环中出现的顺序,可用1 4C标记CO2,供小球藻进行光合作用,在不同时间内检测小球藻中具有放射性的有机物,按放射性物质出现的先后顺序确定卡尔文循环的整个途径。考向四结合环境因素对光合速率的影响考向四结合环境因素对光合速率的影响,考查实验探究能力考查实验探究能力4.(2019福建厦门质量检测)某生物兴趣小组以菠菜的幼叶和成熟叶为实验材料进行实验:将排完气体的叶圆片分别放入不同浓度的NaHCO3溶液中(浓度变化对溶液pH的影响忽略不计,其他实验条件相同且适宜),观察各组第1片叶圆片上浮所需时间(min),结果如图所示。回答下列问题:(1)
32、本实验的自变量是。实验中将各叶圆片内的气体排出,其目的是。(2)叶圆片上浮的原因是叶圆片通过光合作用产生使其浮力增加。NaHCO3能为叶圆片的光合作用提供CO2,若用14C标记NaHCO3中的C,则14C的转移途径为。(3)当NaHCO3溶液的浓度为1%4%时,幼叶和成熟叶光合作用能力的大小关系为。推测本实验中幼叶与成熟叶光合作用能力的差异可能是两种叶圆片中的含量不同所致。(4)当NaHCO3溶液浓度5%时,叶圆片不上浮,其原因可能是。答案答案(1)叶片的发育程度(或幼叶和成熟叶)、不同浓度的NaHCO3溶液排除叶圆片自身的气体对实验结果的干扰(2)氧气NaH14CO314CO214C3(14
33、CH2O)(3)幼叶的光合作用能力比成熟叶弱光合色素(4)NaHCO3溶液浓度过高,叶圆片细胞因渗透失水过多而死亡,不再进行光合作用解析解析(1)分析可知,本实验的自变量是不同浓度的NaHCO3溶液和叶片的发育程度(幼叶和成熟叶)。实验中将叶圆片内的气体提前排出的目的是排除叶圆片自身的气体对实验结果的干扰。(2)在充足的光照条件下,植物的光合作用大于呼吸作用,光反应阶段产生的氧气释放出来附着在叶圆片表面,导致叶圆片浮力增加而上浮。若用14C标记NaHCO3中的C,则14C先转移到CO2中,再被叶肉细胞中的叶绿体利用进行暗反应,其转移途径为NaH14CO314CO214C3(14CH2O)。(3
34、)当NaHCO3溶液的浓度为1%4%时,相同浓度下,幼叶上浮所需时间均比成熟叶长,说明幼叶的光合作用能力比成熟叶弱。相同浓度的NaHCO3溶液提供的CO2量相同,本实验中幼叶与成熟叶光合作用能力的差异可能是两种叶圆片的光合色素含量不同。(4)当NaHCO3溶液浓度过高时,细胞因渗透失水过多而死亡,细胞死亡后不再进行光合作用。考点三光合作用与细胞呼吸的关系1.(2017课标全国,29,9分)如图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题:(1)图中、代表的物质依次是、,H代表的物质主要是。(2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还
35、发生在(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是。答案答案(1)O2NADP+ADP+PiC5NADH(或答:还原型辅酶)(2)C和D(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸解析解析本题考查的内容涉及植物细胞的光合作用和呼吸作用过程中物质和能量的变化。(1)根据题目示意图可知,过程A和B分别代表光合作用的光反应和暗反应。是水光解的产物且不参与暗反应,则是氧气,和分别是合成NADPH、ATP的原料,即是NADP+、是ADP和磷酸,参与CO2的固定,为C5,参与有氧呼吸第三阶段的H是还原型辅酶(NADH)。(2)在植物的叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基
36、质、线粒体、叶绿体类囊体薄膜,产生ATP的过程有光合作用的光反应(A过程),还有发生在细胞质基质(C)和D(线粒体)中的有氧呼吸过程。(3)在缺氧条件下,C中的丙酮酸可以转化为酒精和CO2。2.(2018课标全国,29,9分)回答下列问题:(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的上,该物质主要捕获可见光中的。(2)植物的叶面积与产量关系密切。叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知:当叶面积系数小于a时,随叶面积系数增加,群体光合速率和干物质积累速率均。当叶面积系数超过b时,群体干物质积累速率降低,其原因是。(
37、3)通常,与阳生植物相比,阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度(填“高”或“低”)。答案答案(1)类囊体薄膜蓝紫光和红光(2)增加群体光合速率不变,但群体呼吸速率仍在增加,故群体干物质积累速率降低(3)低解析解析(1)高等植物光合作用过程中捕获光能的物质是叶绿体色素,这些色素分布在类囊体薄膜上,主要吸收可见光中的蓝紫光和红光。(2)由图可知,当叶面积系数小于a时,随着叶面积系数增加,群体光合速率与干物质积累速率均增加。群体干物质积累速率等于群体光合速率与群体呼吸速率之差,当叶面积系数超过b时,群体呼吸速率升高,群体光合速率不变,导致群体干物质积累速率降低。(3)通
38、常,阴生植物利用弱光能力强,且阴生植物呼吸作用强度低,所以阴生植物光合作用吸收与呼吸作用释放的CO2量相等时所需要的光照强度比阳生植物低。3.(2017课标全国,30,9分)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是。甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物
39、的有氧呼吸增加,原因是。答案答案(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之降低大于0(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以当O2增多时,有氧呼吸会增加解析解析本题主要考查影响光合作用和呼吸作用的环境因素。(1)甲、乙植物在同一密闭小室中适宜条件下照光培养,由于植物进行光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量,因此密闭小室中的CO2浓度降低,植物的光合速率也随之降低;甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的,当甲种植物净光合速率为0时
40、,对应的CO2浓度大于乙种植物的CO2补偿点,故乙种植物净光合速率大于0。(2)在光照条件下植物进行光合作用释放O2,使小室中的O2浓度升高,而有机物分解产生的NADH在有氧呼吸第三阶段中需与O2结合而形成水,所以O2增多时,有氧呼吸会增加。1.光合作用与细胞呼吸的内在联系光合作用与细胞呼吸的内在联系(1)过程图解(2)理清光合作用与细胞呼吸过程中H的来源与去路(3)理清光合作用与细胞呼吸过程中ATP的来源与去路(4)写出光合作用与细胞呼吸在物质上的联系(相应元素转移过程分析)2.四种条件下四种条件下“光合作用与呼吸作用光合作用与呼吸作用”关系关系(1)关系图解(2)解读总光合速率与呼吸速率的
41、关系(图示)解读:a.A点:只进行细胞呼吸。b.AB段:总光合速率呼吸速率。e.C点:C点对应的光照强度为光饱和点。(注:在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算出二者之和,即“总光合速率”。)(3)呼吸速率和净光合速率的测定方法(如图)考向一围绕光合作用与细胞呼吸的内在联系考向一围绕光合作用与细胞呼吸的内在联系,考查分析判断能力考查分析判断能力1.(2019陕西安康联考)如图、表示发生在某高等绿色植物体细胞内的部分生理过程,表示相关生理过程中发生的化学反应。有关分析错误的是()A.过程中产生的总能量大于线粒体中合成的ATP所含的总能量B.过程中化学反应都消耗了ATP,且ATP来源相同C.化
42、学反应中能够在叶肉细胞的生物膜上进行的只有D.化学反应进行的场所以及所需酶的种类均不相同答案答案B过程是光反应,光反应固定的太阳能最终转化为有机物中的化学能,呼吸作用将有机物分解释放的能量一部分以热能的形式散失,一部分储存在ATP中,所以A正确;过程中化学反应是CO2的固定,不需要消耗ATP,是三碳化合物的还原,需要消耗ATP和H,B错误;化学反应中,为光反应,在叶绿体类囊体薄膜上进行,是暗反应,在叶绿体基质中进行,是无氧呼吸,在细胞质基质中进行,不同反应需要酶的种类不同,C、D正确。考向二结合坐标曲线图考向二结合坐标曲线图,考查综合应用与科学思维能力考查综合应用与科学思维能力2.(2019福
43、建厦门质检)如图表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下,温度对某植物光合作用速率和呼吸速率的影响。下列叙述正确的是()A.15时呼吸作用为暗反应提供的ATP不足B.537范围内,植物均表现为生长状态C.当温度达到50时,植物细胞因蛋白质失活而死亡D.温室栽培中温度控制在37左右最利于该植物生长答案答案B暗反应需要的ATP来自光反应,而不是呼吸作用,A错误;图中显示,537范围内,实际光合速率始终大于呼吸速率,因此植物均表现为生长状态,B正确;当温度达到50时,植物细胞仍然能够进行呼吸作用,说明植物细胞没有死亡,C错误;在温度为30条件下,实际光合作用速率与呼吸作用速率的差值最大,即植物的有机物
44、净积累量最多,最利于该植物生长,D错误。考向三结合光合速率与呼吸速率的测定考向三结合光合速率与呼吸速率的测定,考查科学探究考查科学探究能力能力3.(2019湖南怀化三模)某生物兴趣小组用天竺葵叶片测定光合作用速率,简要过程如图所示。实验中在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出),在不同时刻分别从同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其质量。回答下列问题:(1)实验中上午10时天竺葵叶片中(部位)的色素能吸收光能进行光反应。实验过程中突然遮光,短时间内天竺葵叶片的叶肉细胞中C3的含量会。(2)实验中叶圆片质量稍大于x克,其原因是。实验中测得的天竺葵叶片的呼吸速率为gcm-2
45、h-1。(3)为验证天竺葵叶片光合作用中有气体的产生,此兴趣小组用天竺葵叶片、叶圆片打孔器、试管、NaHCO3溶液、抽气泵、适宜的光照等进行实验,其实验思路为。答案答案(1)叶绿体类囊体的薄膜上(基粒)增加(上升或升高)(2)光照下叶片总光合速率大于细胞呼吸速率(叶片净光合速率大于0),叶片中积累了有机物(y-z)/3(3)用打孔器取天竺葵叶圆片若干,用抽气泵抽去叶圆片内的气体;将叶圆片放入加有NaHCO3溶液的试管中使其沉入管底;用适宜的光照照射试管,观察叶圆片上浮情况解析解析(1)色素附着在叶绿体类囊体薄膜上,色素吸收的光能用于光反应。实验过程中突然遮光,短时间内C3的还原减少,但CO2仍
46、可固定合成C3,故叶肉细胞中C3的含量会增加。(2)由于起始实验时间是上午10时,光照下叶片总光合速率大于细胞呼吸速率(叶片净光合速率大于0),叶片中积累了有机物,故实验中叶圆片质量稍大于x克;下午4时叶片干重为y克,遮光3小时后,叶片干重为z克,此时的干重质量减少(y-z)g,为3小时的呼吸作用消耗量,故实验中测得的天竺葵叶片的呼吸速率为(y-z)/3gcm-2h-1。(3)为验证天竺葵叶片光合作用中有气体的产生,根据提供的材料可借鉴教材中探究光照强度对光合速率的影响。故其实验思路为用打孔器取天竺葵叶圆片若干,用抽气泵抽去叶圆片内的气体;将叶圆片放入加有NaHCO3溶液的试管中使其沉入管底;用适宜的光照照射试管,观察叶圆片上浮情况即可。