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1、專題二 細(xì)胞的代謝,第二講光合作用與細(xì)胞呼吸,體驗高考,一、理解能力 1(2010全國新課標(biāo)，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(jìn)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，
2、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,2(2010天津理綜，1)在葉肉細(xì)胞中，CO2的固定和產(chǎn)生場所分別是 () 葉綠體基質(zhì)類囊體薄膜線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜 A B C D 解析：CO2的固定發(fā)生在光合作用暗反應(yīng)階段，進(jìn)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(jìn)行場所是線粒體基質(zhì)。 答案：A,3(2010全國，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(xì)胞膜的元素是________。 (2)缺鎂時植物葉片發(fā)黃，其原因是 。 (3)在提
3、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(yīng)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(dǎo)致,葉綠素合成受阻,有助于磨碎植
4、物細(xì)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,,,解析：(1)生命活動所需直接能源物質(zhì)是ATP，構(gòu)成細(xì)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(dǎo)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(xì)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(xì)胞中的有機酸破壞，故加入碳酸鈣可中和因細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞而釋放的有機酸進(jìn)而保護(hù)色素。(4)光反應(yīng)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。,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
5、意圖，其中X、Y、Z分 別代表(),A石蠟油、CO2、藍(lán)色 B石蠟油、O2、黃色 C菜油、O2、藍(lán)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(lán)溶液)后，水溶液的顏色由藍(lán)變綠再變黃，故選項D符合題意。 答案：D,5(2010上海生物，26)右圖中代表新鮮菠菜葉的光合色素紙層析 結(jié)果，則右圖所示結(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)圖可知，濾紙上 的四條色素帶完整，從上到
6、下依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、 葉綠素b。圖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,6(2010浙江理綜，29，)試管苗的光合作用能力較弱，需要逐步適 應(yīng)外界環(huán)境才能往大田移栽。研究人員進(jìn)行了“改變植物組織培養(yǎng) 條件縮短試管苗適應(yīng)過程”的實驗，實驗在適宜溫度下進(jìn)行，圖甲和 圖乙表示其中的兩個實驗結(jié)果。,請回答： (1)圖甲的實驗是在大氣CO2濃度下進(jìn)行的。據(jù)圖分析，試管苗在不加蔗糖的培養(yǎng)基中 和 更高。
7、 (2)圖乙是試管苗在密閉、無糖培養(yǎng)基條件下測得的24 h內(nèi)CO2濃度變化曲線。圖中bc段CO2濃度升高緩慢是因為 ，cd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(yīng)過程。,光合速率,光飽和點,CO2濃度過高使細(xì)胞呼吸減弱,進(jìn)行光合作用吸收了CO2,提高,適當(dāng)提高CO2濃度,適當(dāng)提高光照強度,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
8、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)bc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。cd段CO2濃度急劇下降說明試管苗光合速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)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(dāng)
9、提高CO2濃度和適當(dāng)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。,三、實驗與探究能力,7(2010福建理綜，26，)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(rèn)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12 h，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。,(1)本實驗除了通過測定氧氣釋放量，還可以通
10、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,(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6.09.0。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(fù)值，甲藻不能正常
11、生長繁殖。,富營養(yǎng)化(N、P含量),,,(二)研究小組進(jìn)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1530，最適溫度為25左右，當(dāng)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。,(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(yán)格控制實驗的自變量。 (3)只有當(dāng)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
12、應(yīng)的溫度及與橫軸的交點。,8(2010安徽理綜，29，)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,解析：(1)由圖示曲線知：D點與
13、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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)而提高玉米的光能利用率。,四、綜合應(yīng)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
14、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：,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：,從表中數(shù)據(jù)分析，導(dǎo)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(yīng)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(dāng)?shù)墓庹障?3 min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
15、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,a,10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,,,。,考點1光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系,1光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系圖,場所：葉綠體 場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體,光合作用反應(yīng)方程式：CO2H2O (CH2O)O2 呼吸作用反應(yīng)方程式：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O能量,2光合作用和細(xì)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(yīng)階段。 (2)為各種生命活動提供的ATP最多的階段是什么階段？
16、 答案：細(xì)胞有氧呼吸階段。,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,(2)光合速率與呼吸速率的關(guān)系 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。 綠色植物組織在光下，光合作用與細(xì)胞呼吸同時進(jìn)行，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。 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 三者的常用表示方法：,光合、呼吸速率的測定實驗探究 (1)凈光合速率的測定(如圖) NaHCO3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。 植物光合速率指標(biāo)：植物光合作用釋放氧氣，使容
17、器內(nèi)氣體壓強增大，毛細(xì)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。 條件：整個裝置必須在光下，光是植物進(jìn)行光合作用的條件。 (2)呼吸速率的測定(如上圖),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。 植物呼吸作用的指標(biāo)：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(xì)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。 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。,4光合作用和呼吸作用中H、ATP的來源和去向比較,,1細(xì)胞呼吸與血糖調(diào)節(jié)、體溫調(diào)節(jié)的關(guān)系 (1
18、)細(xì)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(xì)胞呼吸釋放的熱能。 2光合作用、細(xì)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(xì)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(jìn)入生物群落的主要途徑， 而細(xì)胞呼吸是CO2由生物群落返回大氣的主要途徑。參見下圖：,3細(xì)胞代謝是生物體進(jìn)行各項生命活動的基礎(chǔ) (1)當(dāng)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(xì)胞代謝而實現(xiàn)調(diào)節(jié)的； (3)遺
19、傳和變異是以細(xì)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(xì)胞代謝為基礎(chǔ)的。,【例1】(經(jīng)典題)光合作用和細(xì)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，代表細(xì)胞呼吸的是 B圖中發(fā)生在葉綠體內(nèi)，過程發(fā)生在線粒體內(nèi) C植物細(xì)胞內(nèi)部都能發(fā)生過程，且都能產(chǎn)生ATP D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,答案：A,【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
20、錯誤的是 (),答案：C,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(xì)胞呼吸的外部因素及應(yīng)用,2.影響光合作用的因素及應(yīng)用 (1)內(nèi)部因素,(2)外部因素(單因子),(3)多因子影響,光合作用及呼吸作用在提高作物產(chǎn)量方面的主要應(yīng)用,【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)系、呼吸作用與氧
21、氣濃度之間的關(guān) 系。請分析回答：,(1)甲圖中，一晝夜CO2濃度最高和最低的分別是a、b對應(yīng)的時刻，a、b兩個時刻的生物學(xué)意義是 (2)分析乙圖在B點時改變的某種條件可能是(列舉兩種情況)： 理由： 理由： (3)乙圖中A點與B點相比較，A點時葉綠體中C3的含量________(填“多”或“少”)，H的含量________(填“多”或“少”)。乙圖中如果在C點時溫度降低10，則曲線有何變化？請在丙圖中表示出來。,表示光合作用強度等于細(xì)胞呼吸的強度,溫度適當(dāng)增加,在一定的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的增加光合作用增強,CO2的濃度增加,一定的CO2濃度范圍內(nèi)，隨著CO2濃度的增加光合作用增強,多,少,,
22、,,,,(4)影響圖丁中E點上下移動的主要外因是 。 (5)圖戊中的數(shù)據(jù)需要在適宜光照條件下測量嗎？ 。,溫度,不需要,網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建,浮 想 聯(lián) 篇,1.核心術(shù)語：(1)光合作用(光反應(yīng)、暗反應(yīng)、水的光解、CO2的固定、C3 的還原、C5的再生、類囊體、葉綠體基質(zhì)) (2)細(xì)胞呼吸(有氧呼吸、無氧呼吸、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)、線粒體 內(nèi)膜) (3)綠葉中色素的提取和分離(紙層析法、層析液、無水乙醇、二氧化 硅、碳酸鈣、濾液細(xì)線),2內(nèi)連外展：本講內(nèi)容可與前后面的知識相關(guān)聯(lián)。 (1)可與細(xì)胞的結(jié)構(gòu)相聯(lián)系 (2)可與細(xì)胞的生命歷程相關(guān)聯(lián) (3)可與遺傳與變異相關(guān)聯(lián) (4)可與生命活動調(diào)節(jié)相關(guān)聯(lián) (5)可與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動相聯(lián)系 你能具體說出他們之間的聯(lián)系嗎？,內(nèi)化知識、系統(tǒng)歸納、編織成網(wǎng)，方能做到游刃有余,
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