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“细胞呼吸光合作用”重点知识梳理.doc

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细胞 呼吸 光合作用 重点 知识 梳理
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“呼吸作用、光合作用”重点知识整理 细胞呼吸一、 呼吸作用过程1、有氧呼吸阶段场所物质变化产能情况第一阶段细胞质基质C6H12O6 2丙酮酸+4[H]+能量酶少量能量第二阶段线粒体基质2丙酮酸+6H2O 6CO2+20[H]+能量酶少量能量第三阶段线粒体内膜24[H]+6O2 12H2O+能量酶大量能量C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量酶总反应式及物质转移:2、无氧呼吸阶段场所物质变化产能情况第一阶段细胞质基质酒精发酵:C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量酶乳酸发酵:C6H12O6 2C3H6O3+能量酶少量能量第二阶段不产能二、细胞呼吸的能量变化有机物中稳定的化学能酶热能(较多)ATP中活跃的化学能有氧呼吸与无氧呼吸的比较:有氧呼吸无氧呼吸不同点场所细胞质基质和线粒体细胞质基质条件O2和酶酶产物CO2和H2OC2H5OH和CO2 或 乳酸能量大量能量少量能量相同点实质分解有机物,释放能量联系第一阶段的场所及转变过程相同三、影响呼吸作用的因素:1、温度:温度能影响呼吸作用,主要是影响呼吸酶的活性。一般而言,在一定的温度范围内,呼吸强度随着温度的升高而增强。2、 氧气:氧气是植物正常呼吸的重要因子,氧气不足直接影响呼吸速度,也影响到呼吸的性质。★当CO2释放总量最少时,生物呼吸作用最弱,最宜存放。3、CO2:增加 CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理,在蔬菜和水果的保鲜中,增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。光合作用一、“绿叶中色素的提取和分离”实验中滤纸条上色素分布主要吸收:蓝紫光和红光叶绿体中的色素叶绿素(含量约占3/4)类胡萝卜素(含量约占1/4)叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)4胡萝卜素:橙黄色叶黄素:黄色叶绿素a:蓝绿色叶绿素b:黄绿色3含量排名:1主要吸收:蓝紫光21、 提取色素的原理:色素可以溶解在有机溶剂中。2、 分离色素的原理:色素在层析液中的溶解度不同。暗反应阶段光反应阶段(CH2O)C5多种酶参加催化定固原还CO22C3酶供氢供能酶ADP+PiATP[H]O2H2O解分下光在水光能叶绿体中的色素二、光合作用过程1、光合作用中光反应和暗反应的比较比较项目光反应暗反应反应场所类囊体薄膜叶绿体基质能量变化光能——→活跃化学能活跃化学能——→稳定化学能物质变化H2O——→[H]+O2ATP+Pi——→ATPC5 + CO2——→2C22C2—→C5 + (CH2O)反应物H2O、ADP、PiCO2、ATP、[H]反应产物O2、ATP、[H](CH2O)、ADP、Pi、H2O反应条件需光、色素、酶酶反应时间有光时(自然状态下,无光反应产物暗反应也不能进行)CO2+H2O (CH2O)+O2光能叶绿体2、总反应式:光能叶绿体6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O3、物质转移(以生成葡萄糖为例): 研究方法:同位素示踪法/同位素标记法(例:证明氧气来源于水)三、光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP和O2及(CH2O)含量的影响[H]ATPO2产生量C3C5(CH2O)光照强→弱CO2供应不变减少减少减少上升下降减少光照弱→强CO2供应不变增多增多增多下降上升增加光照不变CO2供应减少相对增加相对增加减少下降上升相对减少光照不变CO2供应增加相对减少相对减少增加上升下降相对增加四、专有名词辨析1、实际光合作用速率(强度):真正的光合作用强度。衡量量:O2产生量、CO2消耗量、有机物制造量。2、净光合作用速率(强度):表现光合作用速率,可直接测得。衡量量:O2释放量、CO2吸收量、有机物积累量。3、呼吸作用速率:衡量量:O2消耗量、CO2产生量、有机物消耗量。五、环境因素对光合作用强度的影响1、光照强度光照强度CO2吸收(O2释放)CO2释放(O2吸收)细胞呼吸强度光合作用强度等于细胞呼吸强度(光补偿点)光饱和点光照强度光合作用强度光补偿点时,光合作用强度主要是受光反应产物(光照强度)的限制。光饱和点时,光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。光补偿点在不同的植物是不一样的,一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高(右移),光饱和点也是阳生植物高于阴生植物(右上移)。2、CO2浓度吸收CO2放出CO2CO2浓度光合作用强度等于细胞呼吸强度(CO2补偿点)CO2饱和点CO2浓度光合作用强度光合速率温度/℃10203040503、温度★ 高中生物反应式:CO2+H2O (CH2O)+O2光能叶绿体1、光合作用C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量酶2、有氧呼吸C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量酶3、酒精发酵C6H12O6 2C3H6O3+能量酶4、乳酸发酵细胞呼吸和光合作用的关系 (1)黑暗 (2)光合作用强度=呼吸作用强度(4)光合作用强度﹤呼吸作用强度(3)光合作用强度﹥呼吸作用强度CO2CO2吸收O2O2消耗产生释放产生消耗CO2O2CO2O2吸收释放产生产生消耗消耗光合作用难点问题剖析一、光合作用强度随光照强度的变化曲线中关键点的移动问题(1)改变温度例1:已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃。图1表示该植物在25℃时光合强度与光照强度的关系。若将温度提高到30℃(原来光照强度和CO2浓度不变,),从理论上分析,图中相应点的移动应该是 ( C )A、a点上移,b点左移,m值增加B、a点下移,b点左移,m值不变C、a点下移,b点右移,m值下降D、a点下移,b点不移,m值上升。解析:a点表示无光照条件下呼吸作用强度;B点表示在b光照强度下光合强度等于呼吸强度;m点表示达到一定光照强度时,光照强度不再是光合强度的限制因素,某植物光合强度达到最大值以后不再随着光照强度的增强而增强。当温度由25℃升高到30℃时,酶的活性要发生变化。a点:下移。呼吸作用相关酶达到最适温度,酶活性上升,呼吸强度加强。b点:右移。想维持光合作用强度等于细胞呼吸强度,必然要加大光照强度提高光合作用强度。m点:下移。如果不改变光照强度,则净光合强度(净光合作用强度=光合强度-呼吸强度)必然要减小,整个变化曲线要下移。(2)改变CO2浓度a点:不移动。因为CO2浓度的适当提升,不会抑止呼吸作用。b点:不移动。由于曲线上升阶段光照强度是限制因素,产生ATP和[H]量一定,还原C3化合物的量确定,光合作用强度不变。m点:右上方移动。曲线达到平衡后,此时光照强度较高,合成的ATP、[H]是充足的,对光照强度不再是限制因素。CO2浓度升高有利于CO2固定的加强,用于还原的C3化合物增多,光合作用强度增强;而呼吸作用基本不变,光合强度与呼吸强度差值增大,那么m点升高。 二、中间产物含量变化问题例2:如图是一晴朗夏日某植物的光合作用强度随时间变化的曲线图,C点与B点比较,叶肉细胞内的C3、C5、ATP和[H]的含量发生的变化依次是(C )A.升 升 升 升 B.降 降 降 降C.降 升 升 升 D.升 升 降 降解析:题中所示曲线是非常典型的“双峰型曲线”。在曲线中的B点与D点之间,光合作用强度有一次短暂的下降,这是因为在夏季正午,植物为防止水分过分蒸腾而关闭气孔,从而导致细胞间隙的CO2浓度降低,光合速率相对减小。 模型中C3的含量与C5化合物的含量可分别视作一个“仓库”。于是分析它们的含量变化,就只需要分别去比较其“来源”和“去路”变化值的大小。因为C点对应的CO2浓度低于B点,在短时间内固定反应变慢,还原反应基本不变,从而导致C3含量降低,C5含量升高。随着时间的推移,C3含量持续的下降会引起还原反应相应变慢,从而导致对[H]和ATP的消耗量减少,故[H]和ATP的含量均升高。三、总光合速速率与净光合速率计算问题例3:有一位科学家做了这样一个实验,将10g叶肉细胞中的叶绿体和线粒体分离开来,在离体条件下分别测定其光合作用中CO2的吸收量(图A)和呼吸作用中CO2的释放量(图B)。 (1)当光照强度为8千勒克斯的条件,温度为15℃的条件下,离体叶绿体的光合作用强度是___________ μg/h/10g,温度为30℃的条件下的叶肉细胞既不吸收CO2,也不释放CO2,此时的光照强度应为___________ 千勒克斯。(2)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致,在温度为30℃,光照强度为8000勒克斯下照光10h后,再移到温度也为30℃的暗处,此10克叶肉组织24h能积累的葡萄糖是_______ μg。如果黑暗条件下的温度平均为15℃,则10克叶肉组织合成的葡萄糖是_______ μg。 答案:(1)4 1.5 (2)30 54.5解析:由题可知,实验数据是在离体条件下测得的。离体的叶绿体只进行光合作用,故其光合作用中CO2的吸收量表示总(实际)光合速率;离体的线粒体主要进行呼吸作用,故其呼吸作用中CO2的释放量表示呼吸速率。总光合速率与呼吸速率的关系可表示为:总(实际)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率。这个关系式有三个衍生式:光合作用实际产生的O2量=净释放的O2量+呼吸作用消耗的O2量;光合作用实际消耗的CO2量=净消耗的CO2量+呼吸作用产生的CO2量;光合作用合成的葡萄糖量=积累的葡萄糖量+呼吸作用分解的葡萄糖量。(1)叶肉细胞既不吸收CO2,也不释放CO2时,应是总光合速率等于呼吸速率,在坐标中找到使两者相等的点即可。(2)需要正确区分“积累的葡萄糖”与“合成的葡萄糖”。积累的葡萄糖表示的是光合作用净合成量,依题意可求得CO2的净释放量为:(810-241.5)=44 μg。因为吸收6molCO2产生1mol葡萄糖(CO2的分子量是44,葡萄糖的分子量为180),所以求得积累的葡萄糖为(44180)(446)=30 μg。合成的葡萄糖表示的是光合作用总合成量,故不需考虑呼吸作用消耗的葡萄糖,依题意求得合成的葡萄糖是(810180)(446)=54.5μg。高考真题再现呼吸作用(2013新课标卷II) 3.下列与各生物呼吸有关的叙述,错误的是A. 肺炎双球菌无线粒体,但能进行有氧呼吸B. 与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码C. 破伤风杆菌适宜生活在有氧的环境中D. 有氧和无氧时,酵母菌呼吸作用的产物不同【答案】:C(2013安徽卷)3.右图为第10粒水稻种子在成熟过程中于物质和呼吸速率变化的示意图。下列分析不正确的是A. 种子干物质快速积累时期,呼吸作用旺盛B. 种子成熟后期自由水减少,呼吸速率下降C. 种子成熟后期脱落酸含量较高,呼吸速率下降D. 种子呼吸速率下降有利于干物质合成【答案】D (2013江苏卷)17.将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验,下列相关操作错误的是A.探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀aB.经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况C.实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查D.改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通【答案】B(2013海南卷)9.在温度、光照能适宜条件下,将消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中,会使种子死亡。下列对种子死亡原因的分析,合理的是A.缺乏胚芽生长所必需的营养物质 B.不能通过光合作用合成有机物C.呼吸作用产生的能量均以热能释放 D.呼吸作用的产物对其产生毒害作用【答案】D2013海南卷)2.关于细胞代谢的叙述,错误的是A.无氧呼吸能产生ATP,但没有[H]的生成过程B.有氧呼吸过程中产生的[H]可在线粒体内氧化生成水C.某些微生物可利用氧化无机物产生的能量合成有机物D.光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂【答案】A(2013山东卷)25、(10分)大豆种子萌发过程中鲜重的变化曲线如图(1)阶段Ⅰ和Ⅲ大豆种子的鲜重增加明显,阶段Ⅰ中,水进入种子胚细胞的穿(跨)膜运输方式为 。阶段Ⅲ中,种子胚细胞内水的主要存在形式是 。(2)阶段Ⅱ期间,大豆种子胚细胞合成的 解除种子休眠,促进种子萌发。阶段Ⅲ中根向地生长的原因是 分布不均,使根的近地侧生长受到 。(3)若测得阶段Ⅱ种子吸收O2与吸收CO2的体积比为1:3,则此时种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为 。(4)大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时,若突然停止CO2供应,短时间内叶绿体中C5和ATP含量的变化分别为 、 。大田种植大豆时,“正其行,通其风”的主要目的是通过 提高光合作用强度以增加产量。【答案】(1) 自由扩散 自由水 (2)赤霉素(GA) 生长素(IAA) 抑制(3)6:1 (4)升高(或增加) 升高(或增加) 增加CO2浓度(2013福建卷)26.为研究淹水时KNO3 对甜樱桃根呼吸的影响,设四组盆栽甜樱桃,其中一组淹入清水,其余三组分别淹入不同浓度的KNO3 溶液,保持液面高出盆土表面,每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率,结果如图。请回答:(1)细胞有氧呼吸生成CO2 的场所是 ,分析图中A、B、C 三点,可知 点在单位时间内与氧结合的[H]最多。(2)图中结果显示,淹水时KNO3 对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有 作用,其中 mmolL-1 的KNO3 溶液作用效果最好。(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍,地上部分叶色变黄,叶绿素含量减少,使光反应为暗反应提供的[H]和 减少;根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强,实验过程中能否改用CO2 作为检测有氧呼吸速率的指标?请分析说明 。【答案】(1)线粒体基质A(2)减慢 30(3)ATP 不能,因为无氧呼吸可能会产生 CO23. 光合作用(2013新课标卷II)2.关于叶绿素的叙述,错误的是A.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D.植物呈现绿色使由于叶绿素能有效地吸收绿光 【答案】D 2013重庆卷)6.题6图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述,正确的是A.t1→t2,叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加,基质中水光解加快、O2释放增多B.t2→t3,暗反应(碳反应)限制光合作用。若在t2时刻增加光照,光合速率将再提高C.t3→t4,光照强度不变,光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果D.t4后短暂时间内,叶绿体中ADP和Pi含量升高,C3化合物还原后的直接产物含量降低【答案】D(2013江苏卷)5. 关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作,正确的是( )A. 使用定性滤纸过滤研磨液B. 将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C. 在划出一条滤液细线后紧接着重复划线2-3 次D. 研磨叶片时,用体积分数为70%的乙醇溶解色素【答案】B2013海南卷)8.关于叶绿素提取的叙述,错误的是A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料 B.加入少许CaCO3能避免叶绿素呗破坏C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素 D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分【答案】C(2013海南卷)10.某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放置48h后,用锡箔纸遮蔽叶片两面,如图所示。在日光下照光一段时间,去除锡箔纸,用碘染色法处理叶片,观察到叶片有的部位出现蓝色,有的没有出现蓝色。其中,没有出现蓝色的部位是A.a、b和dB.a、c和eC.c、d和eD.b、c和e【答案】B(2013全国卷大纲版)31.某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放CO2的速率。吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的示意图如下(吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量),回答下列问题:(1)在光照条件下,图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用 ,其中图形B的面积表示 ,从图形C可推测该植物存在另一个 的途径,CO2进出叶肉细胞都是通过) 的方式进行的。 (2)在上述实验中,若提高温度、降低光照,则图形 (填“A”或“B”)的面积变小,图形 (填“A”或“B”)的面积增大,原因是 。【答案】 (1)固定的CO2总量 呼吸作用释放出的CO2量 释放CO2 自由扩散 (2)A B 光合速率降低,呼吸速率增强 【解析】 (1)根据坐标图分析,A为叶肉细胞吸收外界的CO2,而B+C的总和则是植物自身产生CO2的量,两部分的CO2都会被植物的叶肉细胞所吸收,即光合作用固定的CO2。遮光之后,植物主要进行呼吸作用产生CO2,根据遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出B的面积表示这段时间内植物呼吸作用放出的CO2量,而C段则表示植物可能通过其他途径产生CO2。CO2属于小分子,进出细胞都是通过自由扩散的方式进行的。(2)题干中提到适宜条件是针对光合作用,所以提高温度、降低光照都会使光合作用减弱,所以A的面积会变小,而呼吸作用的最适温度比光合作用的最适温度要高,所以提高问题会增大呼吸作用的速率,而光照的改变对呼吸作用无影响,所以B的面积会变大。 【试题点评】本题考查学生对光合作用和呼吸作用相关知识的理解以及图形处理能力,难度较大。(2013新课标卷Ⅰ)29.(11分)某油料作物种子中脂肪含量为种子干重的70 %。为探究该植物种子萌发过程中干重及脂肪的含量变化,某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件适宜的黑暗环境中培养,定期检查萌发种子(含幼苗)的脂肪含量和干重,结果表明:脂肪含量逐渐减少,到第11d时减少了90%,干重变化如图所示。回答下列问题:(1)为了观察胚乳中的脂肪,常用 染液对种子胚乳切片染色,然后再显微镜下观察,可见 色的脂肪微粒。(2)实验过程中,导致种子干重增加的主要元素是 (填“C”、“N”或“O”)。(3)实验第11d如果使萌发种子的干重(含幼苗)增加,必须提供的条件是 和 。【答案】(1)苏丹Ⅲ(Ⅳ) 橘黄(红) (2) O (3)一定的光照 适宜的水分和矿质营养(无机盐)(2013海南卷)26.(10分)某同学将生长一致的小麦幼苗平均分为甲、乙两组,甲组置于阳光下培养。乙组置于黑暗中培养,其他条件适宜。一段时间后,测定麦苗的干重,发现两组存在明显差异。回答下列问题:(1)两组麦苗中,干重较大的组是 组,原因是 。(2)观察叶片颜色,出现黄化现象的是 组,其主要原因是 。(3)该实验探究了环境因子中 对小麦 的影响。(4)若将甲组置于红光下,乙组置于绿光下,培养一段时间后,两组麦苗中干重较大的是甲组,原因是 。【答案】(1) 甲 甲组能进行光合作用,积累有机物,乙组不能进行光合作用,同时呼吸作用消耗有机物(2)乙 在黑暗条件下,叶片中叶绿素降解,且无叶绿素合成(3)光照 光合作用(4)甲组吸收的光能多,光合作用强;乙组吸收的光能少,光合作用弱。
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