高三生物二轮复习 专题二 细胞的代谢 5 细胞呼吸与光合作用课件.ppt

小专题5细胞呼吸与光合作用 知识 串联导思 重点 提炼透析 知识 串联导思 重点 提炼透析 考点一光合作用与细胞呼吸的过程及相互关系分析 典例引领 如图1表示某植物叶肉细胞内甲 乙两个重要生理过程中c h o的变化 其中数字代表过程 a b c代表物质 图2表示当光照和co2浓度足够的条件下 温度对该植物光合作用和呼吸作用的影响 其中实线表示光照时co2的消耗量 虚线表示黑暗时co2的产生量 请据图回答 1 图1中 甲过程发生的场所为 该生理过程的能量变化为 乙过程中a消耗于该过程的第阶段 其发生的场所为 乙过程产生的水 其氢的来源是 不考虑中间产物 2 图1中 若甲过程其他条件不变 光照由强变弱 则短时间内中间产物c3的含量将 填 增加 减少 或 不变 解题思路 1 甲代表了整个光合作用的过程 发生场所为叶绿体 该过程中的能量变化是光能 活跃的化学能 稳定的化学能 前两阶段所产生的 h 与氧结合生成水是有氧呼吸的第三阶段 这个过程发生在线粒体的内膜上 有氧呼吸产生的水中的氢 来源于葡萄糖和水 2 光照由强变弱 光反应阶段所产生的 h 和atp的量减少 c3的还原减少 c3含量将增加 答案 1 叶绿体光能 活跃的化学能 稳定的化学能三线粒体内膜葡萄糖和水 2 增加 3 由图2可知 与作用有关的酶对高温更为敏感 相关酶的作用机理是 4 若昼夜不停地光照 图2植物在温度为条件下 生长状况达到最佳 若在此温度条件下 每天交替进行12h光照 12h黑暗处理 则该植物在24h内积累的葡萄糖为mg 保留小数点后一位 解题思路 3 与光合作用有关的酶对高温更为敏感 相关酶作用机理是降低化学反应的活化能 4 在30 时 该植物对二氧化碳的吸收量最多 意味着有机物的积累量达到最大 植物生长状况达到最佳 在光照的12h中从外界吸收的二氧化碳的量是5 12 60 mg 12h的黑暗中呼吸作用释放的二氧化碳的量是3 12 36 mg 最终被固定的二氧化碳的量为60 36 24 mg 根据光合作用的产物是葡萄糖的化学反应式 可计算出24h积累的葡萄糖的量是16 4mg 答案 3 光合降低化学反应的活化能 4 30 16 4 思考 1 光反应阶段需要酶催化吗 提示 需要 2 暗反应能否在无光条件下长期进行 提示 不能 因为暗反应必须具备光反应提供的 h 和atp才能进行 归纳拓展 1 光合作用与细胞呼吸的物质联系 1 构建过程联系图解 2 相应元素转移过程分析 2 光合作用与细胞呼吸的能量联系3 从细胞器水平分析光合作用与细胞呼吸的关系上图中表示o2的是 表示co2的是 其中 表示净光合量 表示总光合量 热点考向 考向一 以基础判断的形式 考查光合作用与细胞呼吸的过程 1 2015安徽理综 如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图 下列叙述正确的是 a co2的固定实质上是将atp中的化学能转变为c3中的化学能b co2可直接被 h 还原 再经过一系列的变化形成糖类c 被还原的c3在有关酶的催化作用下 可再形成c5d 光照强度由强变弱时 短时间内c5含量会升高 解析 由图解可知 光反应产生的atp和 h 参与c3的还原 而不参与co2的固定 a项 b项错误 被还原的c3在有关酶的催化作用下一部分合成了 ch2o 另一部分又形成了c5 c项正确 光照强度变弱时 光反应产生的atp和 h 减少 故短时间内c5含量会降低 d项错误 c 2 2014天津理综 如图是细胞中糖类合成与分解过程示意图 下列叙述正确的是 a 过程 只在线粒体中进行 过程 只在叶绿体中进行b 过程 产生的能量全部储存在atp中c 过程 产生的 ch2o 中的氧全部来自h2od 过程 和 中均能产生 h 二者还原的物质不同 解析 过程 分别表示有氧呼吸和光合作用 若题中所述细胞为真核细胞 则过程 进行的场所是细胞质基质和线粒体 过程 只发生在叶绿体中 若题中所述细胞为原核细胞 则过程 均发生在细胞质中 a错误 过程 通过有氧呼吸氧化分解有机物释放的能量大部分以热能的形式散失 只有小部分储存在atp中 b错误 过程 产生的 ch2o 中的氧全部来自co2 而不是h2o c错误 过程 通过光反应产生的 h 用于暗反应还原c3 而有氧呼吸第一 二阶段产生的 h 用于第三阶段还原o2 生成h2o 因此二者还原的物质不同 d正确 d 以实验分析的形式 考查光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量的转化情况 3 2015新课标全国理综 为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响 科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了a b c d四组实验 各组实验的温度 光照强度和co2浓度等条件相同 适宜且稳定 每组处理的总时间均为135s 处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量 处理方法和实验结果如下 a组 先光照后黑暗 时间各为67 5s 光合作用产物的相对含量为50 b组 先光照后黑暗 光照和黑暗交替处理 每次光照和黑暗时间各为7 5s 光合作用产物的相对含量为70 c组 先光照后黑暗 光照和黑暗交替处理 每次光照和黑暗时间各为3 75ms 毫秒 光合作用产物的相对含量为94 d组 对照组 光照时间为135s 光合作用产物的相对含量为100 考向二 回答下列问题 1 单位光照时间内 c组植物合成有机物的量 填 高于 等于 或 低于 d组植物合成有机物的量 依据是 c组和d组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要 这些反应发生的部位是叶绿体的 2 a b c三组处理相比 随着的增加 使光下产生的能够及时利用与及时再生 从而提高了光合作用中co2的同化量 解析 1 对比c d两组实验 c组光照时间为d组的一半 而光合产物接近d组的光合产物 故单位光照时间内c组植物合成有机物的量高于d组 分析c组和d组实验 可推知光合作用中有些反应不需要光照 这些反应发生在叶绿体的基质中 2 对比a b c三组实验 在总光照时间相同的情况下 随着光照和黑暗交替频率的增加 光合作用产物的相对含量也增加 究其原因是光照与黑暗的交替频率越高 光下产生的还原型辅酶 和atp越能及时利用并及时再生 从而提高了光合作用中co2的同化量 答案 1 高于c组只用了d组一半的光照时间 其光合作用产物的相对含量却是d组的94 光照基质 2 光照和黑暗交替频率atp和还原型辅酶 考向三 以模式图的形式 考查光合作用与细胞呼吸过程的关系 4 2015重庆理综 将如图所示细胞置于密闭容器中培养 在不同光照强度下 细胞内外的co2和o2浓度在短时间内发生了相应变化 下列叙述错误的是 适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图a 黑暗条件下 增大 减小b 光强低于光补偿点时 增大c 光强等于光补偿点时 保持不变d 光强等于光饱和点时 减小 增大 解析 当光强低于光补偿点或黑暗条件下 水稻叶肉细胞消耗胞外和胞内o2 释放co2 故 增大 减小 当光强等于光补偿点时 水稻叶肉细胞呼吸速率等于光合作用速率 保持不变 当光强等于光饱和点时 水稻叶肉细胞光合作用速率大于细胞呼吸速率 减小 增大 b 考点二影响光合作用与细胞呼吸的因素分析及相关曲线模型辨析 典例引领 2014山东理综 我省某经济植物光合作用的研究结果如图 1 图甲表示全光照和不同程度遮光对该植物叶片中叶绿素含量的影响 叶绿素存在于叶绿体中的上 需先用 填溶剂名称 提取叶片中的色素 再测定叶绿素含量 用纸层析法进一步分离色素时 叶绿素a和叶绿素b在层析液中溶解度较大的是 据图分析 该植物可通过以增强对弱光的适应能力 解题思路 1 吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上 一个个圆饼状的类囊体堆叠成基粒 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中 可以用无水乙醇 或丙酮 提取绿叶中的色素 绿叶中溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快 层析后叶绿素a比叶绿素b扩散得更远说明叶绿素a在层析液中溶解度较大 由图甲可知 叶绿素含量随着遮光面积的增加而升高 因此植物是通过增加叶绿素含量来增加对弱光的适应能力 答案 1 类囊体薄膜 或类囊体 基粒 无水乙醇 或丙酮 叶绿素a增加叶绿素含量 2 图乙表示初夏某天在遮光50 条件下 温度 光照强度 该植物净光合速率和气孔导度 气孔张开的程度 的日变化趋势 8 00到12 00光照强度增强而净光合速率降低 主要原因是 18 00时叶肉细胞内产生atp的细胞器有 3 实验过程中 若去除遮光物 短时间内叶肉细胞的叶绿体中c3化合物含量 解题思路 2 8 00到12 00气温升高 呼吸速率增强 光照强度增加 但气孔导度相对稳定 由于受到co2供应的限制 光合速率升高远不如呼吸速率升高的幅度大 光合速率与呼吸速率的差值减小 净光合速率降低 18 00时光合速率 呼吸速率 既进行光合作用也进行呼吸作用 叶肉细胞中的线粒体和叶绿体都能产生atp 3 突然去除遮光物 光反应加强 为暗反应提供更多的atp和 h 导致较多的c3被还原 故短时间内c3含量减少 答案 2 呼吸作用增强 光合速率与呼吸速率的差值减小线粒体 叶绿体 3 减少 思考 外界条件变化时 c3 c5 h atp等物质含量如何变化 提示 归纳拓展 1 影响细胞呼吸的三大外界因素分析 1 温度的影响 2 o2浓度的影响 3 含水量的影响 2 影响光合作用的三大外界因素分析 3 温度 如图丙 原理 通过影响酶的活性而影响光合作用 分析 p点对应的温度为进行光合作用的最适温度 3 光合速率与呼吸速率的关系曲线解读 1 图1中 在一定范围内 随叶面积指数的增大 光合作用实际量和呼吸量均增加 超过a点后 光合作用实际量不再随叶面积指数的增加而增加 原因是叶片相互遮挡 干物质的量 光合作用实际量 呼吸量 干物质的量为零时 即叶面积指数为d时 光合速率 呼吸速率 2 图2中 在一定范围内 光合速率和呼吸速率都会随温度的升高而增加 超过20 时 光合速率增加缓慢 但呼吸速率增加很快 且可判断20 时净光合速率最大 净光合速率 光合速率 呼吸速率 即两曲线之间的距离n代表了相应温度下的净光合速率 n 0时 光合速率 呼吸速率 易错提醒 1 光反应与细胞呼吸产生的atp的作用不同 光反应产生的atp 只为暗反应供能 不为其他生命活动供能 细胞呼吸产生的atp 用于其他各项生命活动 2 co2通过气孔进入叶肉细胞被利用 穿过1层细胞膜 2层叶绿体膜 3 叶绿体基质内c3的两大去向 转化成糖类 再生成c5 4 温度和ph影响光合作用速率的实质是影响酶的活性 热点考向 考向 以坐标曲线分析的形式 考查影响光合作用与细胞呼吸的因素 1 2014新课标全国理综 某植物净光合速率的变化趋势如图所示 据图回答下列问题 1 当co2浓度为a时 高光强下该植物的净光合速率为 co2浓度在a b之间时 曲线表示了净光合速率随co2浓度的增高而增高 解析 1 据图可知co2浓度为a时 高光强条件下 曲线a 的纵坐标为0 即净光合速率为0 co2浓度在a b之间时 曲线a b c均表现为上升 即净光合速率均随co2浓度增高而增高 答案 1 0a b和c 2 co2浓度大于c时 曲线b和c所表示的净光合速率不再增加 限制其增加的环境因素是 3 当环境中co2浓度小于a时 在图示的3种光强下 该植物呼吸作用产生的co2量 填 大于 等于 或 小于 光合作用吸收的co2量 4 据图可推测 在温室中 若要采取提高co2浓度的措施来提高该种植物的产量 还应该同时考虑这一因素的影响 并采取相应措施 解析 2 co2浓度大于c时 高光强条件下 曲线a 的净光合速率仍然能够随着co2浓度的增加而增加 由此可知限制b c净光合速率增加的环境因素是光强 3 co2浓度小于a时 3种光强条件下 净光合速率均小于0 即呼吸速率大于光合速率 也就是说呼吸作用产生的co2量大于光合作用吸收的co2量 4 据图可知co2浓度和光强会影响净光合速率从而影响植物的产量 故为提高植物的产量 应综合考虑co2浓度和光强对植物的影响 答案 2 光强 3 大于 4 光强 2 长期浸水会导致树根变黑腐烂 树根从开始浸水到变黑腐烂的过程中 细胞呼吸速率的变化曲线如图所示 下列叙述不正确的是 a 细胞在a点的有氧呼吸强度小于b点b 阶段根细胞的有氧呼吸速率下降c 阶段根细胞的无氧呼吸速率上升d 阶段曲线下降的主要原因与 阶段不同 解析 阶段根细胞随着水中溶解氧含量的下降 有氧呼吸速率下降 阶段根细胞的无氧呼吸速率上升 阶段由于无氧呼吸产生酒精导致细胞新陈代谢减弱 最后死亡 呼吸速率等于0 a 考点三光合作用与细胞呼吸速率的实验测定与探究 典例引领 为探究低浓度nahso3溶液对水稻光合速率的影响 某研究小组做了如下实验 请完成实验报告并回答下列问题 1 实验报告 材料用具 乳熟期的温室盆栽水稻 1mmol lnahso3溶液 蒸馏水 喷壶 光合分析测定仪等 实验步骤 第一步 选取若干的水稻植株随机平均分成甲 乙两组 甲组为对照组 乙组为实验组 第二步 每天傍晚分别将等量的 喷洒在甲 乙两组水稻叶片上 次日上午测定光合速率 结果与分析 实验结果见图1 经分析可以得出的结论是 解题思路 1 实验设计中要遵循单一变量原则 故选取的水稻植株要求株型 长势 叶片均一 本题自变量为nahso3溶液的有无 因甲组为对照组 故喷洒的是蒸馏水 而实验组喷洒的是1mmol l的nahso3溶液 分析图1可知不同光照强度下喷洒低浓度的nahso3溶液均能提高水稻的净光合速率 因两组实验的呼吸速率相同 故也可进一步得出喷洒低浓度的nahso3溶液能提高水稻的光合速率的结论 答案 1 株型 长势 叶片均一蒸馏水1mmol l的nahso3溶液 不同光照强度下低浓度nahso3溶液均可提高水稻光合速率 2 研究发现nahso3增加了叶片内叶绿体形成atp的能力 推测其作用部位是叶绿体的 进而加快对图2中 填字母a d 物质的利用 解题思路 2 叶绿体中atp在光反应阶段形成 场所为类囊体薄膜 故可推测nahso3溶液作用的部位是类囊体 产生atp的量增多 直接加快了对b物质的利用 间接加快了对a d物质的利用 答案 2 类囊体a b d 3 研究小组利用上述条件设计实验 证明了0 2 mol l硫酸甲酯吩嗪 pms 和1mmol lnahso3效应相同 两者共同处理既不存在累加效应 也无抑制效应 请用柱形图绘制出实验结果 实验光照强度为1000 mol m 2 s l 解题思路 3 要证明nahso3溶液和pms作用相同 且无累加效应和抑制效应 则需设置4组进行实验 一是蒸馏水的对照组 二是nahso3溶液的实验组 三是pms溶液的实验组 四是nahso3溶液 pms溶液的实验组 绘图时要标注横纵坐标的意义及相应的数值和单位 并利用 nahso3溶液和pms效应相同 且无累加效应和抑制效应 这一信息 三个实验组柱形图的高度相同 且都高于对照组 答案 3 见下图 归纳拓展 1 光合作用与细胞呼吸常用的两种典型实验方法 1 黑白瓶法 用黑瓶 无光照的一组 测得的为呼吸作用强度值 用白瓶 有光照的一组 测得的为净光合作用强度值 综合两者即可得到真光合作用强度值 2 梯度法 用一系列不同光照强度 温度或co2浓度的装置 可探究光照强度 温度或co2浓度对光合作用强度的影响 2 生物呼吸类型判定的实验设计方法探究某生物材料的细胞呼吸类型 假设生物材料为植物种子 呼吸底物只有葡萄糖且不考虑外界条件的影响 的实验装置可进行如下设计 1 若甲中红墨水滴左移 乙中红墨水滴不动 则只进行有氧呼吸 2 若甲中红墨水滴不动 乙中红墨水滴右移 则只进行无氧呼吸 3 若甲中红墨水滴左移 乙中红墨水滴右移 则既进行有氧呼吸 又进行无氧呼吸 4 物理误差的校正 除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同 3 光合速率与呼吸速率的测定方法 1 测定装置 3 实验设计中的3个关键点 变量的控制手段 如光照强度的大小可用不同功率的灯泡 或相同功率的灯泡 但与植物的距离不同 进行控制 不同温度可用不同恒温装置控制 co2浓度的大小可用不同浓度的co2缓冲液调节 对照原则的应用 不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验 而应该用一系列装置进行相互对照 无论哪种装置 在光下测得的数值均为 表观 净 光合作用强度值 热点考向 考向一 以实验的形式 考查光合作用与细胞呼吸的生理过程 关系 影响因素 1 为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响 将某植物在黑暗中放置一段时间 耗尽叶片中的淀粉 然后取生理状态一致的叶片 平均分成8组 实验处理如下表所示 一段时间后 检测叶片中有无淀粉 结果如下表 回答问题 1 光照条件下 组5叶片通过作用产生淀粉 叶肉细胞释放出的氧气来自的光解 2 在黑暗条件下 叶片能进行有氧呼吸的组别是 3 组2叶片中合成淀粉的原料是 直接能源物质是 后者是通过产生的 与组2相比 组4叶片无淀粉的原因是 4 如果组7的蒸馏水中只通入n2 预期实验结果是叶片中 填 有 或 无 淀粉 解析 1 组5叶片有光照 co2 可进行光合作用产生淀粉 叶肉细胞释放出的氧气来自光反应中h2o的光解 2 进行有氧呼吸的条件是有氧气 还要注意题中条件是 黑暗条件下 组2和组6符合要求 3 组2叶片没有光照 不能进行光合作用 但可以利用葡萄糖合成淀粉 此过程需要有氧呼吸产生的atp作为直接能源物质 与组2相比 组4叶片无淀粉的原因是组4无氧气 不能进行有氧呼吸 淀粉合成缺少atp 4 如果组7的蒸馏水中只通入n2 无co2 不能进行光合作用 预期实验结果是叶片中无淀粉 答案 1 光合h2o 2 组2和组6 3 葡萄糖atp有氧呼吸组4无氧气 不能进行有氧呼吸 淀粉合成缺少atp 4 无 考向二 以实验方案为依托 考查对光合作用与细胞呼吸实验过程的分析及评价 2 2015安徽理综节选 科研人员探究了不同温度 25 和0 5 条件下密闭容器内蓝莓果实的co2生成速率的变化 结果见图1和图2 图1图2 1 由图可知 与25 相比 0 5 条件下果实的co2生成速率较低 主要原因是 随着果实储存时间的增加 密闭容器内的浓度越来越高 抑制了果实的细胞呼吸 该实验还可以通过检测浓度变化来计算呼吸速率 解析 1 该实验测定蓝莓果实的co2生成速率 即呼吸速率 与25 相比 0 5 时细胞呼吸相关酶的活性较低 故呼吸速率较低 由于果实进行细胞呼吸需消耗o2释放co2 所以该密闭容器中co2浓度越来越高 o2浓度越来越低 故该实验还可通过检测o2浓度变化来计算呼吸速率 答案 1 低温降低了细胞呼吸相关酶活性co2o2 2 某同学拟验证上述实验结果 设计如下方案 称取两等份同一品种的蓝莓果实 分别装入甲 乙两个容积相同的瓶内 然后密封 将甲 乙瓶分别置于25 和0 5 条件下储存 每隔一段时间测定各瓶中的co2浓度 记录实验数据并计算co2生成速率 为使实验结果更可靠 请给出两条建议 以完善上述实验方案 不考虑温度因素 a b 答案 2 选取的果实成熟度还应一致每个温度条件下至少有3个平行重复实验 解析 2 根据实验设计的单一变量原则 选取果实的成熟度还应一致 避免无关变量对实验结果的影响 根据实验设计的重复性原则 为使实验结果更可靠 还应在每个温度条件下设置多个实验组进行平行重复实验 考向三 以装置图等形式 考查测定光合作用与细胞呼吸速率的方法 3 2015辽宁丹东质检 某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况 设计了由透明的玻璃罩构成的小室 如图a所示 请据图回答 1 将该装置放在自然环境下 测定夏季一昼夜 零点开始 小室内植物氧气释放速率的变化 得到如图b所示曲线 那么影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是 写两点 观察装置中液滴的位置 c点时刻的液滴位于起始位置的侧 装置刻度管中液滴移到最右点是在一天中的点 解析 1 图a是密闭装置 内有二氧化碳缓冲液 说明实验过程中二氧化碳浓