第二講 光合作用與細胞呼吸

第二講光合作用與細胞呼吸第一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四體驗高考一、理解能力1．(2010·全國新課標，2)下列關(guān)于呼吸作用的敘述，正確的是(

)A．無氧呼吸的終產(chǎn)物是丙酮酸

B．有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質(zhì)中與氧結(jié)合生成水

C．無氧呼吸不需要O2的參與，該過程最終有[H]的積累

D．質(zhì)量相同時，脂肪比糖原有氧氧化釋放的能量多

解析：無氧呼吸的終產(chǎn)物是酒精和二氧化碳或者是乳酸，而丙酮酸是無氧呼吸和有氧呼吸第一階段的共同產(chǎn)物；有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體內(nèi)膜上與氧結(jié)合生成水；無氧呼吸不需要O2的參與，該過程中產(chǎn)生的[H]最終進到酒精或乳酸中，沒有積累；質(zhì)量相同時，脂肪比糖原有氧呼吸釋放的能量多，產(chǎn)生的水多，消耗的O2也多，這與脂肪中H與O的比值較高有關(guān)。

答案：D第二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四2．(2010·天津理綜，1)在葉肉細胞中，CO2的固定和產(chǎn)生場所分別是

(

)①葉綠體基質(zhì)②類囊體薄膜③線粒體基質(zhì)④線粒體內(nèi)膜

A．①③B．②③C．①④D．②④

解析：CO2的固定發(fā)生在光合作用暗反應階段，進行場所是葉綠體基質(zhì)。CO2產(chǎn)生于有氧呼吸的第二階段，進行場所是線粒體基質(zhì)。

答案：A第三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四3．(2010·全國Ⅱ，31)請回答下列問題：

(1)氮、磷、鎂3種元素中，構(gòu)成生命活動所需直接能源物質(zhì)的元素是

________，構(gòu)成細胞膜的元素是________。

(2)缺鎂時植物葉片發(fā)黃，其原因是。

(3)在提取葉綠體色素的過程中，研磨葉片時通常需加少量二氧化硅、碳酸鈣及適量丙酮。二氧化硅的作用是

；碳酸鈣的作用是________________________________________________；丙酮的作用是____________________________________________。

(4)光反應中能把光能轉(zhuǎn)換成電能的葉綠素是少數(shù)處于特殊狀態(tài)的

_______________________________________________________。氮、磷氮、磷鎂是葉綠素的組成成分，缺鎂導致葉綠素合成受阻

有助于磨碎植物細胞防止研磨過程中葉綠體色素被破壞色素的提取溶劑葉綠素a第四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四解析：(1)生命活動所需直接能源物質(zhì)是ATP，構(gòu)成細胞膜的化合物主要是磷脂、蛋白質(zhì)，以上物質(zhì)均含氮、磷。(2)鎂是葉綠素的組成元素，缺鎂導致葉綠素合成受阻而類胡蘿卜素合成正常，故葉片呈黃色。(3)通過研磨可以破壞細胞，使其釋放出色素，丙酮是有機溶劑，可以溶解提取色素。因色素易被細胞中的有機酸破壞，故加入碳酸鈣可中和因細胞結(jié)構(gòu)被破壞而釋放的有機酸進而保護色素。(4)光反應中葉綠體色素均能吸收、傳遞光能，而只有少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a可以將光能轉(zhuǎn)換成電能。第五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四二、獲取信息的能力4．(2010·上海生物，21)下圖是酵母菌發(fā)酵實驗示意圖，其中X、Y、Z分別代表(

)A．石蠟油、CO2、藍色B．石蠟油、O2、黃色C．菜油、O2、藍色D．菜油、CO2、黃色解析：酵母菌發(fā)酵實驗過程中，可在發(fā)酵液表面滴加油滴形成油膜來造成無氧環(huán)境；CO2通入BTB試劑(溴麝香草酚藍溶液)后，水溶液的顏色由藍變綠再變黃，故選項D符合題意。答案：D第六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四5．(2010·上海生物，26)右圖中①代表新鮮菠菜葉的光合色素紙層析結(jié)果，則右圖②所示結(jié)果最有可能來自于(

)A．水培的洋蔥葉B．生長的柳樹幼葉

C．培養(yǎng)的衣藻D．秋冬的銀杏落葉

解析：新鮮菠菜葉中的光合色素含量充足完整，據(jù)圖①可知，濾紙上的四條色素帶完整，從上到下依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。圖②濾紙上的色素帶不完整，只有胡蘿卜素、葉黃素。秋冬的銀杏落葉呈黃色(或橙黃色)，這是由于低溫破壞了葉綠素所致，因此葉片中幾乎不含葉綠素。其他選項中的材料中都含有充足的四種色素。

答案：D第七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四6．(2010·浙江理綜，29，Ⅰ)試管苗的光合作用能力較弱，需要逐步適應外界環(huán)境才能往大田移栽。研究人員進行了“改變植物組織培養(yǎng)條件縮短試管苗適應過程”的實驗，實驗在適宜溫度下進行，圖甲和圖乙表示其中的兩個實驗結(jié)果。第八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四請回答：(1)圖甲的實驗是在大氣CO2濃度下進行的。據(jù)圖分析，試管苗在不加蔗糖的培養(yǎng)基中

和

更高。(2)圖乙是試管苗在密閉、無糖培養(yǎng)基條件下測得的24h內(nèi)CO2濃度變化曲線。圖中b～c段CO2濃度升高緩慢是因為

，c～d段CO2濃度急劇下降是因為試管苗

。若d點時打開培養(yǎng)瓶塞，試管苗的光合速率__________________________。(3)根據(jù)上述實驗結(jié)果推知，采用無糖培養(yǎng)基、

和

可縮短試管苗的適應過程。光合速率光飽和點CO2濃度過高使細胞呼吸減弱進行光合作用吸收了CO2

提高適當提高CO2濃度適當提高光照強度第九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四解析：(1)圖甲中自變量有兩個：一是光照強度大小，二是是否加蔗糖。因變量是光合速率，指真正光合速率。相比之下，不加蔗糖的試管苗光合速率和光飽和點較高。(2)b～c段沒有光合作用，只有呼吸作用，CO2濃度上升緩慢肯定是呼吸速率慢，溫度和CO2都會影響呼吸速率，溫度不變，只能考慮CO2濃度過高。c～d段CO2濃度急劇下降說明試管苗光合速率遠遠大于呼吸速率。d點CO2濃度低于大氣，CO2濃度已成為限制因素，該點光合速率等于呼吸速率，打開瓶塞，提高CO2濃度，光合速率提高。(3)本實驗的核心是改變植物組織培養(yǎng)條件，提高光合速率，從而縮短試管苗的適應過程。影響光合作用的外界因素有：光照長短與強度、光的成分、溫度、水分、無機鹽等，從本題的變量來看只能考慮無糖培養(yǎng)基、適當提高CO2濃度和適當提高光照強度，其他因素都是適宜的、相等的、不是變量，不予考慮。第十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四三、實驗與探究能力7．(2010·福建理綜，26，Ⅰ)東海原甲藻(簡稱甲藻)是我國東海引發(fā)赤潮的藻種之一，研究甲藻光合作用的生理特性可為認識赤潮發(fā)生機理提供重要信息。

(一)某研究小組探究pH對甲藻光合作用的影響，設(shè)計了以下實驗：將生長旺盛的甲藻等量分成5組培養(yǎng)，各組藻液pH分別設(shè)定為6.0、

7.0、8.0、9.0、10.0，在黑暗中放置12h，然后在適宜光照等相同條件下培養(yǎng)，隨即多次測定各組氧氣釋放量并計算凈光合速率。將實驗結(jié)果繪制成下圖。第十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四(1)本實驗除了通過測定氧氣釋放量，還可以通過測定________吸收量來計算凈光合速率。(2)黑暗放置過程中，藻液pH會有所變化，因此在測定氧氣釋放量前，需多次將各組pH分別調(diào)到

，這是控制實驗的_____變量。CO2

原設(shè)定的pH自第十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四(3)若甲藻長時間處于pH為10.0條件下，甲藻________(能、不能)正常生長繁殖，請據(jù)圖分析并說明原因：(4)實驗表明，甲藻光合作用適宜pH為6.0～9.0。但海水在該pH條件下，一般不會發(fā)生赤潮，原因是發(fā)生赤潮除了與pH、溫度、光照強度等因素有關(guān)外，最主要還與海水的

有關(guān)。不能因為長時間處于pH為10.0條件下，甲藻的凈光合速率為負值，甲藻不能正常生長繁殖。富營養(yǎng)化(N、P含量)(二)研究小組進一步探究了溫度對甲藻光合作用的影響。根據(jù)實驗結(jié)果得出：甲藻生長繁殖的適宜溫度為15℃～30℃，最適溫度為25℃左右，當溫度為9℃和33℃時，甲藻不能正常生長繁殖。請根據(jù)這些信息在下圖中畫出凈光合速率隨溫度變化的示意曲線。第十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四(二)見圖解析：(一)(1)凈光合速率的表示方法有多種?？梢酝ㄟ^測定氧氣的釋放量、CO2的吸收量、有機物的積累量等來計算凈光合速率。(2)該實驗的自變量為藻液的pH，需要嚴格控制實驗的自變量。(3)只有當凈光合速率為正值時，植物才能正常生長繁殖。(4)海水的富營養(yǎng)化是引發(fā)赤潮的主要原因。(二)由題干信息，可確定曲線最高點對應的溫度及與橫軸的交點。第十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四8．(2010·安徽理綜，29，Ⅰ)為探究影響光合作用強度的因素，將同一品種玉米苗置于25℃條件下培養(yǎng)，實驗結(jié)果如圖所示。請回答：(1)與D點相比，B點條件下限制玉米CO2吸收量的因素是____________________，C點條件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是__________________。(2)實驗結(jié)果表明，在

的條件下施肥效果明顯。除本實驗所涉及的因素外，從增加光合面積的角度考慮，采取________措施能提高玉米的光能利用率。光照強度(或光強)土壤含水量土壤含水量40%～60%合理密植第十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四解析：(1)由圖示曲線知：D點與B點相比，土壤含水量、施肥情況相同，而光強不同。D點與C點相比，光強、施肥情況相同，而土壤含水量不同，故與D點相比，B、C點條件下限制玉米CO2吸收量的主要因素分別是光強與土壤含水量。(2)判斷施肥效果的標準是對比施肥前后植物CO2吸收量的變化幅度，由圖示知：在土壤含水量40%～60%條件下施肥效果明顯。合理密植可有效增加光合作用面積，進而提高玉米的光能利用率。第十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四四、綜合應用能力9．(2010·江蘇生物，33)不同生態(tài)環(huán)境對植物光合速率會產(chǎn)生影響。某課題組測定生長于A地(平原)和B地(山區(qū))銀杏葉片不同時間的光合速率，結(jié)果如圖。

(1)植物中葉綠素通常和蛋白質(zhì)結(jié)合成為結(jié)合型葉綠素。在某些環(huán)境因素影響下，部分結(jié)合型葉綠素與蛋白質(zhì)分離，成為游離型葉綠素。A、B兩地銀杏葉片中葉綠素含量測定結(jié)果見下表：第十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四采樣日期(月－日)A地銀杏葉綠素含量(mg/g)B地銀杏葉綠素含量(mg/g)總量游離型結(jié)合型總量游離型結(jié)合型7－12.340.112.232.430.212.228－12.300.122.182.360.292.079－11.920.211.712.110.581.5310－11.580.291.291.750.810.9411－11.210.410.801.441.050.39①請完成總?cè)~綠素含量與采樣日期關(guān)系的二維曲線圖。答案：第十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四②從表中數(shù)據(jù)分析，導致銀杏葉片光合速率下降的主要原因是

。(2)為提取銀杏葉片中的葉綠素，研磨前在研缽中除加入剪碎的葉片外，還應加入

。經(jīng)快速研磨、過濾，將濾液收集到試管中，塞上橡皮塞；將試管置于適當?shù)墓庹障?～3min后，試管內(nèi)的氧含量

。(3)a、b是7月1日和10月1日B地銀杏葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)典型照片，推測________(填字母)是10月1日的葉綠體照片，理由是結(jié)合型葉綠素含量降低酒精(丙酮)、碳酸鈣、石英砂(二氧化硅)基本不變a10月1日的光合速率低，a中葉綠體中的類囊體膜結(jié)構(gòu)破壞。第十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四考點1光合作用與細胞呼吸的關(guān)系1．光合作用和細胞呼吸的關(guān)系圖場所：葉綠體場所：細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體光合作用反應方程式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2呼吸作用反應方程式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量第二十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四2．光合作用和細胞呼吸中物質(zhì)和能量的變化關(guān)系

(1)物質(zhì)變化：思考：(1)產(chǎn)生ATP最多的階段是什么階段？答案：光反應階段。(2)為各種生命活動提供的ATP最多的階段是什么階段？答案：細胞有氧呼吸階段Ⅲ。第二十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四3．以氣體變化探究光合作用與呼吸作用的關(guān)系

(1)不同狀態(tài)下植物的代謝特點及相對強度的關(guān)系第二十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四(2)光合速率與呼吸速率的關(guān)系①綠色植物在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率。②綠色植物組織在光下，光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。③真正光合速率、凈光合速率、呼吸速率的關(guān)系：真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率④三者的常用表示方法：第二十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四光合、呼吸速率的測定實驗探究(1)凈光合速率的測定(如圖)①NaHCO3溶液的作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，滿足了綠色植物光合作用的需求。②植物光合速率指標：植物光合作用釋放氧氣，使容器內(nèi)氣體壓強增大，毛細管內(nèi)的水滴右移。單位時間內(nèi)液滴右移的體積即是凈光合速率。③條件：整個裝置必須在光下，光是植物進行光合作用的條件。(2)呼吸速率的測定(如上圖)第二十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四①上圖同樣可以用于呼吸速率的測定，但要把NaHCO3溶液換成NaOH溶液，吸收植物呼吸作用釋放的CO2。②植物呼吸作用的指標：植物呼吸作用吸收氧氣，釋放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器內(nèi)氣體壓強減小，毛細管內(nèi)的水滴左移。單位時間內(nèi)液滴左移的體積即是呼吸速率。③條件：整個裝置必須遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。第二十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四4．光合作用和呼吸作用中[H]、ATP的來源和去向比較第二十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四1．細胞呼吸與血糖調(diào)節(jié)、體溫調(diào)節(jié)的關(guān)系

(1)細胞呼吸是血糖的主要去路；(2)體溫調(diào)節(jié)過程中，熱量的來源是細胞呼吸釋放的熱能。2．光合作用、細胞呼吸與能量流動和物質(zhì)循環(huán)間的關(guān)系

(1)能量流動過程中，綠色植物通過光合作用固定的太陽能總量是流經(jīng)整個生態(tài)系統(tǒng)的總能量，而生物體內(nèi)能量最終通過細胞呼吸主要以熱能形式散失，所以能量不可循環(huán)。

(2)在碳循環(huán)中，光合作用是CO2由大氣進入生物群落的主要途徑，而細胞呼吸是CO2由生物群落返回大氣的主要途徑。參見下圖：第二十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四3．細胞代謝是生物體進行各項生命活動的基礎(chǔ)

(1)當同化作用大于異化作用時生物體才能正常生長發(fā)育；

(2)激素與神經(jīng)系統(tǒng)是通過改變細胞代謝而實現(xiàn)調(diào)節(jié)的；

(3)遺傳和變異是以細胞內(nèi)基因的傳遞和變化為基礎(chǔ)的；

(4)生物與無機環(huán)境間物質(zhì)和能量的變換是以細胞代謝為基礎(chǔ)的。第二十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四【例1】(經(jīng)典題)光合作用和細胞呼吸是植物體最重要的生命活動，右圖為其簡單過程示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．圖中代表光合作用的是③②，代表細胞呼吸的是①④

B．圖中②③發(fā)生在葉綠體內(nèi)，①④過程發(fā)生在線粒體內(nèi)

C．植物細胞內(nèi)部都能發(fā)生①②③④過程，且都能產(chǎn)生ATPD．圖中X和Y代表同一物質(zhì)，X產(chǎn)生于葉綠體基質(zhì)中，Y產(chǎn)生于線粒體中第二十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四聽課心得審題關(guān)鍵：“糖”、“CO2”、以及“箭頭方向”命題來源：光合作用與細胞呼吸過程圖解和反應場所。思路分析：從圖中看③②代表光合作用暗反應階段，CO2的固定和C3還原的場所是葉綠體基質(zhì)。①④分別代表有氧呼吸第一階段和第二階段，場所分別是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)。X代表三碳化合物(C3)，產(chǎn)生于葉綠體基質(zhì)，Y代表丙酮酸，產(chǎn)生于細胞質(zhì)基質(zhì)，X、Y不是同一種物質(zhì)。植物細胞能發(fā)生①②③④過程的只有能進行光合作用的細胞，如葉肉細胞等；植物根尖細胞沒有葉綠體，不能進行光合作用，只能進行細胞呼吸。所以，植物細胞內(nèi)不是都能發(fā)生①②③④過程，且②過程不能產(chǎn)生ATP，要消耗光反應生成的ATP。答案：A第三十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四【例2】(2010·南京調(diào)研)下圖是測定發(fā)芽種子的呼吸類型所用裝置(假設(shè)呼吸底物只有葡萄糖，并且不考慮外界條件的影響)，下列有關(guān)說法錯誤的是(

)選項現(xiàn)象結(jié)論甲裝置乙裝置A液滴左移液滴不動只進行有氧呼吸B液滴不動液滴右移只進行無氧呼吸C液滴不動液滴不動只進行有氧呼吸D液滴左移液滴右移既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸第三十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四聽課心得審題關(guān)鍵：“呼吸底物只有葡萄糖”、“NaOH溶液”、“蒸餾水和液滴移動方向”命題來源：細胞呼吸類型、區(qū)別和反應式的特點、NaOH溶液的特點。思路分析：如果發(fā)芽的種子進行有氧呼吸，那么裝置甲由于消耗氧氣而產(chǎn)生的CO2被NaOH溶液吸收，使得裝置甲中的氣壓降低而使裝置甲中液滴左移，但裝置乙由于產(chǎn)生的CO2沒有被吸收，消耗的氧氣和產(chǎn)生的CO2的量相等，所以裝置乙中的氣壓沒有發(fā)生變化，故裝置乙中液滴不移動。答案：C第三十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四考點2影響光合作用和呼吸作用因素的圖象分析1．影響細胞呼吸的外部因素及應用第三十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四第三十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四2.影響光合作用的因素及應用

(1)內(nèi)部因素第三十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四(2)外部因素(單因子)第三十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四第三十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四(3)多因子影響第三十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四光合作用及呼吸作用在提高作物產(chǎn)量方面的主要應用途徑措施或方法延長光照時間補充光照增大光合作用面積間作、合理密植提高光合作用效率控制適宜光強、提高CO2濃度(如通風)、合理施肥(供應適量必需礦質(zhì)元素)提高凈光合作用速率維持適當晝夜溫差(白天適當升溫，晚上適當降溫)第三十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四【例3】(改編題)下圖甲表示春季晴天某密閉大棚內(nèi)一晝夜CO2濃度的變化。乙圖曲線a表示某種植物在20℃、CO2濃度為0.03%的環(huán)境中隨著光照強度的變化光合速率的變化情況；在B點時改變某種條件，結(jié)果發(fā)生了如曲線b變化。丁、戊分別表示在一定實驗條件下測得的某植物光合作用速率與光照強度之間的關(guān)