高考二轮复习生物课件专题2细胞代谢

专题二细胞代谢0102核心·考点聚焦热考·专项突破目录索引

网络构建RNA降低化学反应的活化能C、H、O、N、PATP中的化学能(CH2O)中的化学能高考要语1.(必修1

P84“探究”设计实验1)探究pH或温度对酶活性的影响时,建议用

酶探究温度对酶活性的影响,而不用

酶,原因是

。建议用

酶探究pH对酶活性的影响,而不用

酶,原因是

。提示

淀粉

过氧化氢

温度(高温)本身会影响过氧化氢自然分解的速度

过氧化氢

淀粉

盐酸可催化淀粉的水解2.(必修1

P85“小字内容”)过酸、过碱、温度过高与低温对酶活性的影响有何不同?酶制剂应在何种条件下保存?提示

过酸、过碱或温度过高,会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活。低温会使酶的活性降低,0

℃左右时,酶的活性很低,但酶的空间结构依旧稳定,在适宜的温度下酶的活性仍可以升高。因此,酶制剂适于在低温(0~4

℃)下保存3.(必修1

P87“科学·技术·社会”)溶菌酶在医疗方面的应用有哪些?提示

溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁,具有抗菌消炎的作用。在临床上将溶菌酶与抗生素复合使用,能增强抗生素的疗效4.(必修1

P90“练习”拓展题)植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以ATP作为能量“通货”的,这是否也说明了生物界的统一性?这对你理解生命的起源和生物的进化有什么启示?提示

植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“通货”——ATP,这可以从侧面说明生物界具有统一性,也反映了种类繁多的生物有着共同的起源5.(必修1

P94与P103“相关信息”)细胞呼吸产生的[H]与光合作用中的[H]相同吗?为什么?提示

不同。细胞呼吸产生的[H]是由氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化成的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。而光合作用中[H]的形成过程实际上是氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)与电子和质子(H+)结合,形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)6.(必修1

P93“小字内容”)肌质体是如何形成的?它的存在有什么意义?提示

一般来说,线粒体均匀地分布在细胞质基质中。但是,活细胞中的线粒体往往可以定向地运动到代谢比较旺盛的部位。肌细胞内的肌质体就是由大量变形的线粒体组成的,肌质体有利于对肌细胞的能量供应7.(必修1

P99“学科交叉”)光合作用能否利用红外光或紫外光?为什么?提示

不能。可见光的波长范围大约是390~760

nm。不同波长的光颜色不同。波长小于390

nm的光是紫外光;波长大于760

nm的光是红外光。一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光8.(必修1

P105“正文内容”)硝化细菌如何合成糖类?提示

硝化细菌能利用无机物氧化时释放出的化学能,将二氧化碳和水合成糖类9.(必修1

P106“练习”拓展题1)夏季晴朗的白天中午光合速率下降的原因是

,直接限制

阶段;早晨和傍晚光合速率较低的原因是

,直接限制的是光反应阶段。

提示

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

暗反应

光照较弱10.(必修1

P108“知识迁移”)松土有利于

,但不利于水土保持和减缓温室效应,因为

。

提示

植物根系有氧呼吸,从而能够更好地吸收矿质元素

植物和微生物有氧呼吸会产生更多二氧化碳微点诊断1.(必修1

P89“正文内容”)细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系,由ATP水解提供能量;放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。(

)2.(必修1

P83“学科交叉”)酸不能催化蛋白质水解,但能催化脂肪水解,也能催化淀粉水解。(

)3.(必修1

P85图5-3,图5-4)低温时曲线和横轴不相交,即酶的结构未改变,只是活性降低而已。(

)4.(必修1

P87“科学·技术·社会”)加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体,而是经过酶工程改造的产品,比一般的酶稳定性低。(

)5.(必修1

P95“资料分析”)包扎伤口时,需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料,这有利于伤口处细胞的有氧呼吸。(

)√×√××6.(必修1

P95“资料分析”)利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等,在控制通气的情况下,可以生产各种酒。(

)7.(必修1

P95“资料分析”)稻田也需要定期排水,否则水稻幼根因缺氧而变黑、腐烂。(

)8.(必修1

P106“练习”拓展题2)在农业生产中,无论是大田栽培还是温室栽培,都要考虑光能的充分和合理利用。(

)√√√核心·考点聚焦微点1酶在细胞代谢中的作用【要点整合】

1.酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”蛋白质活细胞2.辨析酶的作用机理、特性及影响因素的三类曲线(1)酶的作用原理曲线

①由图可知,酶的作用原理是

②若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能,但会提供活化能降低化学反应的活化能

①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较,表明酶具有

②图2中两曲线比较,表明酶具有

(2)酶的特性曲线

图1图2高效性

专一性

(3)影响酶促反应速率的因素模型及解读

空间结构

不能恢复

特别提醒反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。同样,反应溶液中温度的变化也不影响酶作用的最适pH。3.酶的特性及相关探究实验

斐林试剂碘液特别提醒检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块,通过观察其消失情况得出结论,因蛋白酶本身也是蛋白质,不能用双缩脲试剂鉴定。【命题角度】

角度1围绕酶的本质、作用及特性,考查生命观念1.(2023·广西柳州二模)酶对细胞代谢起着非常重要的作用。下列关于酶的叙述,错误的是(

)A.绝大多数的酶可与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应B.可采用定性的方法探究得出某种酶的最适温度和最适pHC.细胞中各类化学反应有序进行,与酶在细胞中的分布有关D.一定条件下酶催化某一化学反应的速率可表示该酶的活性B解析

绝大多数酶的本质是蛋白质,蛋白质可与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应,A项正确;得出某种酶的最适温度和最适pH的实验应是定量的,即通过设置一系列梯度的温度或pH进行实验探究,B项错误;酶在生物膜上的有序分布可以使细胞中各类化学反应有序进行,C项正确;酶的活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示,即可用一定条件下单位时间内产物(或生成物)的生成量(或增加量)或底物(或反应物)的消耗量(或减少量)来表示,D项正确。角度拓展(1)[2020·北京卷,T4A、B改编]用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验中,与增加过氧化氢酶的浓度相比,增加H2O2溶液的浓度既能增大反应速率又能增加生成的O2总量。判断(

)(2)[2018·全国Ⅱ卷,T3B]饥饿时,胰高血糖素水平升高,促进糖原分解,说明激素具有酶的催化活性。判断(

)(3)[2017·全国Ⅱ卷,T3A、B、C]下列关于生物体中酶的叙述,正确的是

。

①在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶②由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性③从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法√×③角度2围绕酶活性的影响因素,考查科学思维能力2.(2022·全国乙卷,4)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。实验组①②③④⑤底物+++++RNA组分++-+-蛋白质组分+-+-+低浓度Mg2++++--高浓度Mg2+---++产物+--+-根据实验结果可以得出的结论是(

)A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性C解析

根据实验组①在没有高浓度Mg2+条件下仍能获得产物可知,酶P在低浓度Mg2+条件下也具有催化活性,A项错误;③和⑤组实验在低浓度和高浓度Mg2+条件下均未获得产物,说明单独的蛋白质组分没有催化活性,B、D两项错误;②和④组实验对比,④组实验获得了产物,②组实验未获得产物,说明在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性,C项正确。3.(2023·安徽八校联考)某研究小组在探究“影响酶活性的条件”实验时,设计了如下实验操作步骤:①向甲、乙试管内各加入2mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液;②向甲、乙试管内各加入5滴新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液;③向甲试管内加入1mL质量分数为5%的盐酸,乙试管内加入1mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液;④观察试管中发生的变化。以下相关叙述错误的是(

)A.可用试管内单位时间气泡产生的数量作为观测指标B.上述实验缺少对照,应增加丙试管,加入1mL蒸馏水取代盐酸或氢氧化钠溶液C.上述实验步骤存在错误,可调整为②③①④D.在以上材料用具基础上再增添若干水浴保温箱,可用来探究温度对酶活性的影响D解析

本实验探究的问题是“过氧化氢酶的活性是否受pH影响”,故实验变量为pH,因变量是过氧化氢酶的分解速率,可观测指标是试管中单位时间气泡产生的数量,A项正确;本实验应该再增设一支试管,加入1

mL蒸馏水取代盐酸或氢氧化钠溶液,观察过氧化氢在中性条件下的分解情况,B项正确;如果先将酶和底物混合,再调节pH,反应已经在进行了,不能达到预期的实验效果,所以应该先对酶调节pH,再将其和底物混合,所以实验顺序应调整为②③①④,C项正确;不能用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响,因为过氧化氢在加热的条件下分解速率会加快,即温度能影响过氧化氢的分解速率,D项错误。4.(2023·黑龙江鹤岗模拟)酶分子具有相应底物的活性中心,用于结合并催化底物反应。在适宜pH和温度等条件下,用NaCl和CuSO4溶液,研究Cu2+、Cl-对唾液淀粉酶催化淀粉水解速率的影响,得到实验结果如下图所示,已知Na+和

几乎不影响该反应。下列相关分析正确的是(

)A.实验中的可变因素是无机盐溶液的种类和淀粉溶液浓度B.Q点条件下淀粉完全水解所需的时间与P点条件下相等C.实验说明无酶条件下淀粉也能较快水解D.实验说明通过提高淀粉溶液浓度能抵消Cu2+对酶活性的影响A解析

分析题意,本实验的目的是研究Cu2+、Cl-对唾液淀粉酶催化淀粉水解速率的影响,则实验的自变量有无机盐溶液的种类,此外横坐标所表示的淀粉溶液浓度也是本实验的自变量,A项正确;根据图示分析可知,Q点和P点的淀粉水解速率相同,但Q点对应的淀粉溶液浓度更大,所以Q点条件下淀粉完全水解所需的时间比P点长,B项错误;本实验中并未涉及无酶的对照组,故不能得出无酶条件下淀粉也能较快水解的结论,C项错误;根据图示分析可知,淀粉水解速率保持相对稳定时,也就是唾液淀粉酶全部充分参与催化反应时,甲组>乙组>丙组,说明Cu2+没有使唾液淀粉酶失活,但降低了酶的活性,说明其是酶的抑制剂,实验不能说明提高淀粉溶液浓度能抵消Cu2+对酶活性的影响,D项错误。角度拓展(1)[2016·海南卷,T30节选]已知溶液的pH可以影响酶的活性,推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中羧基和氨基等基团的解离状态。判断(

)√(2)[2016·全国Ⅱ卷,T29节选]为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A组(20℃)、B组(40℃)和C组(60℃),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图。①三个温度条件下,该酶活性最高的是

组。

②在时间t1之前,如果A组温度提高10℃,那么A组酶催化反应的速度会

。

B加快

题后归纳影响酶活性的因素主要有温度、pH、酶抑制剂和酶激活剂等,而影响酶促反应速率的因素有酶活性、底物浓度或酶的浓度等。它们的作用机理有所不同,如图所示:

角度3围绕酶的特性及其影响因素,考查科学探究5.(2021·湖北卷,21)使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。实验材料和用具:蒸馏水、酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液,透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写出实验预期结果。(1)实验设计思路取

支试管(每支试管代表一个组),各加入等量的酶A溶液,再分别加等量

,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。

2甲物质溶液、乙物质溶液

(2)实验预期结果与结论若出现结果①:________________________________________________。

结论①:甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果②:________________________________________________。

结论②:甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果③:____________________________________________________________________________________________________________。

结论③:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。若出现结果④:____________________________________________________________________________________________________________。

结论④:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高

透析前后,两组的酶活性均不变

加甲物质溶液组透析后酶活性比透析前高,加乙物质溶液组透析前后酶活性不变

加甲物质溶液组透析前后酶活性不变,加乙物质溶液组透析后酶活性比透析前高解析

(1)分析题意可知,实验目的为探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,则实验的自变量为甲、乙物质的有无,因变量为酶A的活性,实验设计应遵循对照与单一变量原则,故可设计实验如下:取2支试管各加入等量的酶A溶液,再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液(单一变量和无关变量一致原则);一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。(2)据题意可知,甲物质和乙物质对酶A的活性有抑制作用,但作用机理未知,且透析前有物质甲和乙的作用,透析后无物质甲和物质乙的作用,前后对照可推测两种物质的作用机理,可能的情况有四种。①若甲、乙均为可逆抑制剂,则酶的活性能恢复,故透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均为不可逆抑制剂,则两组中酶的活性均不能恢复,故透析前后,两组的酶活性均不变。③若甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂,则甲组中酶的活性可以恢复,而乙组不能恢复,故加甲物质溶液组透析后酶活性比透析前高,加乙物质溶液组透析前后酶活性不变。④若甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂,则甲组中酶的活性不能恢复,而乙组能恢复,故加甲物质溶液组透析前后酶活性不变,加乙物质溶液组透析后酶活性比透析前高。角度拓展[2023·浙江6月选考,T7A~D]为探究酶的催化效率,某同学采用如图所示装置进行实验,实验分组、处理及结果如下表所示。组别甲中溶液(0.2

mL)乙中溶液(2

mL)不同时间测定的相对压强/kPa0

s50

s100

s150

s200

s250

sⅠ肝脏提取液H2O2溶液09.09.69.810.010.0ⅡFeCl3H2O2溶液000.10.30.50.9Ⅲ蒸馏水H2O2溶液00000.10.1下列叙述错误的是

。

①H2O2分解生成O2导致压强改变②从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时③250s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行④实验结果说明酶的催化作用具有高效性③微点2细胞的能量通货——ATP【要点整合】

(1)ATP由一个腺苷(由1分子

和1分子

组成)和三个磷酸基团构成,其结构简式为

。

(3)ATP中含有

个高能磷酸键,其中

的高能磷酸键容易水解与合成。

腺嘌呤

核糖

A—P~P~PADP2远离腺苷(A)2.细胞内ATP的产生场所与过程归纳

线粒体基质

光反应

3.以ATP为核心,构建能量转化模型

热能

4.ATP产生量与O2供给量间的关系

特别提醒除光能、有机物中的化学能之外,硝化细菌等能进行化能合成作用的细菌能利用体外环境中的某些无机物(如NH3)氧化时所释放的能量来合成ATP。无氧呼吸

【命题角度】

角度1围绕ATP的结构与功能,考查生命观念及科学思维1.(2023·山西忻州第二次联考)生物体从细胞到系统,在能量转换过程中维持其ATP含量相对稳定的现象称为ATP稳态。下列有关叙述错误的是(

)A.剧烈运动时,人体的ATP稳态难以维持B.ATP稳态通过ATP的水解与ATP的合成完成C.ATP稳态是维持细胞代谢正常进行的必要条件D.有氧呼吸和无氧呼吸是维持ATP稳态的重要途径A解析

剧烈运动时,正常机体也能维持ATP稳态,A项错误;ATP稳态通过ATP的水解与ATP的合成完成,即通过ATP和ADP的相互转化实现,B项正确;ATP作为细胞的能量“通货”,ATP稳态是维持细胞代谢正常进行的必要条件,从而保证了细胞中的能量供应,C项正确;有氧呼吸和无氧呼吸过程中有ATP的产生,是人体维持ATP稳态的重要途径,D项正确。2.下图是ATP的结构示意图,其中①②③表示化学键。下列叙述正确的是(

)A.形成③所需的能量可来源于细胞呼吸也可来源于光合作用B.②和③都断裂后的产物中有DNA的基本组成单位C.生物体内各种反应均需要ATP直接供能D.①②③均为磷酸键,其中①水解释放的能量最多A解析

③是高能磷酸键,绿色植物形成③所需的能量可来自光合作用和细胞呼吸,其他生物形成③所需的能量可来自细胞呼吸,A项正确;②和③都断裂后的产物中有RNA的基本组成单位,B项错误;生物体内的生化反应不都需要ATP水解供能,如光合作用的光反应阶段不需要ATP水解供能,C项错误;①②③均为磷酸键,其中②③是高能磷酸键,①不是高能磷酸键,③水解释放的能量最多,D项错误。题后归纳几种常考化合物中“A”的含义角度拓展(1)[2021·河北卷,T4C]成熟红细胞通过无氧呼吸产生ATP。判断(

)(2)[2020·浙江7月选考,T6A]细胞的无氧呼吸产生的ATP比有氧呼吸的多。判断(

)(3)[2020·天津卷,T5C]类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。判断(

)(4)[2017·浙江4月选考,T11C]ATP是吸能反应和放能反应的纽带。判断(

)√××√(5)[2021·全国甲卷,T30节选]用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP,dA—Pα~Pβ~Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行了研究。该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P,原因是

。

dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后,则为腺嘌呤脱氧核苷酸,是合成DNA的原料之一(6)[2016·全国Ⅰ卷,T29节选]用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα~Pβ~Pγ或dA—Pα~Pβ~Pγ)。某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的

(填“α”“β”或“γ”)位上。

γ角度2围绕ATP与ADP的相互转化,考查科学思维与科学探究3.(2021·海南卷,14)研究人员将

32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被

32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(

)A.该实验表明,细胞内全部ADP都转化成ATPB.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等D.ATP与ADP相互转化速度快,且转化主要发生在细胞核内B解析

该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP,A项错误;腺苷中不含P,

32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性,B项正确;根据题意可知,放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团,C项错误;该实验不能说明转化发生的场所,D项错误。4.(2023·内蒙古赤峰期末联考)磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物,它能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP(A—P~P~P)。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激,检测对照组和实验组(肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理)肌肉收缩前后ATP和ADP的含量,结果如下表所示。根据实验结果,下列有关分析正确的是(

)A.对照组中的肌肉组织细胞中无ATP和ADP的相互转化B.实验组中的肌肉组织细胞中有ATP分解也有ATP合成C.对照组中的磷酸肌酸没有参与ATP的再生合成D.实验组数据表明部分生命活动可利用靠近A的磷酸键B解析

肌肉收缩需要ATP提供能量,对照组肌肉收缩前后ATP和ADP的含量没有变化,故有ATP和ADP的相互转化,A项错误;肌肉组织细胞细胞呼吸释放的能量少部分可用于合成ATP,且实验组肌肉细胞收缩后ATP含量降低、ADP含量升高,故实验组中的肌肉组织细胞中有ATP的分解,也有ATP的合成,B项正确;磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP,对照组中的磷酸肌酸参与ATP的再生合成,C项错误;实验组数据中没有AMP的含量变化,故不能表明部分生命活动利用了靠近A的磷酸键,D项错误。角度拓展(1)[2019·全国Ⅲ卷,T1C]线粒体、叶绿体和高尔基体都是ATP合成的场所。判断(

)(2)[2018·全国Ⅰ卷,T1A]叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶。判断(

)(3)[2018·全国Ⅲ卷,T5D]植物光合作用和细胞呼吸过程中都可以合成ATP。判断(

)(4)[2017·海南卷,T5A]淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。判断(

)(5)[2017·海南卷,T10D]水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量。判断(

)×√√××(6)[2020·全国Ⅲ卷,T29]参照表中内容,围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。反应部位①

叶绿体的类囊体膜线粒体反应物葡萄糖—丙酮酸等反应名称②

光合作用的光反应有氧呼吸的部分过程合成ATP的能量来源化学能③

化学能终产物(除ATP外)乙醇、CO2④

⑤

细胞质基质

无氧呼吸

光能

O2、NADPHH2O、CO2微点3光合作用与细胞呼吸的过程及相互关系分析【要点整合】

1.光合作用与细胞呼吸的过程图解

H2O[H](CH2O)CO2+H2OC2H5OH2.光合作用与细胞呼吸中[H]、ATP来源与去路对比

NADPHNADH光反应水的光解

暗反应还原C3H2O直接能源

3.光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系(1)物质转化C3H4O3暗反应

O2(2)能量转化

大量

少量

4.微观解读总光合速率与呼吸速率的关系

<>细胞呼吸特别提醒(1)如果题干中给出的信息是叶绿体消耗CO2的量或叶绿体产生O2的量,则该数据为“总光合速率”。(2)关注两个“不等于”【命题角度】

角度1围绕光合作用与细胞呼吸过程及物质和能量转化,考查科学思维1.(2022·全国甲卷,4)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现,经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述,错误的是(

)A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATPB.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成C解析

有氧呼吸第一阶段的场所为细胞质基质,第二、三阶段的场所为线粒体,三个阶段都能产生ATP,A项正确;[H]和氧反应形成水的过程发生在线粒体内膜上,故催化该过程的酶也位于线粒体内膜上,B项正确;丙酮酸分解成CO2和[H]是在有氧呼吸的第二阶段,O2直接参与的反应是有氧呼吸的第三阶段,C项错误;线粒体是半自主性细胞器,其中含有的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成,D项正确。2.莲是广泛用于观赏和食用的植物,请思考并回答下列与莲细胞代谢相关的问题。(1)下图是莲叶片光合作用和细胞呼吸过程的示意图,图中②③代表的物质依次是

、

,D过程中[H]代表的物质是

。CO2被利用的场所是

,因为此处可以为CO2的固定提供

。NADP+ADP+PiNADH叶绿体基质

C5和酶

(2)下图表示莲叶片细胞的生物膜上发生的化学变化,其中含有叶绿素的是

(填字母),其名称是

,代表线粒体内膜的是

(填字母)。

B类囊体薄膜C解析

(1)据图示分析可知,②代表的是NADP+,③代表的是ADP+Pi,D过程中[H]代表的是NADH,CO2被利用的场所是叶绿体基质,用于暗反应中与C5结合形成C3,叶绿体基质为CO2固定提供C5和酶。(2)A图是单糖聚合形成多糖,B图是水的光解,发生在叶绿体类囊体薄膜上,C图是有氧呼吸第三阶段,D图是ATP的水解。含有叶绿素的是B图中的类囊体薄膜,C图中的生物膜代表线粒体内膜。题后归纳

“过程”分析两个切入点

角度拓展(1)[2023·浙江6月选考,T11A~D]小曲白酒清香纯正,以大米、大麦、小麦等为原料,以小曲为发酵剂酿造而成。小曲白酒的酿造过程中,酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用,下列叙述正确的是

。①有氧呼吸产生的[H]与O2结合,无氧呼吸产生的[H]不与O2结合②有氧呼吸在线粒体中进行,无氧呼吸在细胞质基质中进行③有氧呼吸有热能的释放,无氧呼吸没有热能的释放④有氧呼吸需要酶催化,无氧呼吸不需要酶催化①(2)[2021·山东卷,T16A~D]关于细胞中的H2O和O2,下列说法正确的有

。①由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生②有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O

③植物细胞产生的O2只能来自光合作用④光合作用产生的O2中的氧元素只能来自H2O(3)[2021·全国乙卷,T3C]细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水。判断(

)(4)[2021·湖北卷,T8D]动物有氧呼吸过程中ATP合成增加,细胞中ATP积累导致有氧呼吸减缓不属于反馈调节。判断(

)①②④

××(5)[2021·湖南卷,T7A]弱光条件下,植物没有O2释放说明未进行光合作用。判断(

)(6)[2021·湖南卷,T7B]在暗反应阶段,CO2不能直接被还原。判断(

)(7)[2021·浙江1月选考,T6D]在高倍镜下可观察到叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成。判断(

)(8)[2021·北京卷,T13C]依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。判断(

)×√××角度2借助光合作用过程中物质含量变化分析,考查科学思维3.(2023·山西忻州第二次联考)在弱光照条件下,植物细胞的C3和C5相对含量维持平衡,若改变某种环境因素,C3和C5的相对含量发生如图所示的变化。下列分析正确的是(

)A.a为C5,改变条件为提高光照强度B.b为C5,改变条件为提高CO2浓度C.a为C3,改变条件为提高光照强度D.b为C3,改变条件为提高CO2浓度C解析

由于1CO2+1C5→2C3,所以达到平衡时,C3的含量大于C5含量,即a为C3,b为C5,A、D两项错误。若增加CO2浓度,CO2被C5固定形成的C3增加,则消耗的C5增加,短时间内C3的还原速率不变,故C5的含量将减少,C3的含量将增加,B项错误。若增加光照强度,光反应产生的[H]和ATP增多,被还原的C3增多,生成的C5增多,而短时间内CO2被C5固定形成C3的速率不变,故C3的含量将减少,C5的含量将增加,C项正确。4.(2023·安徽“江南十校”联考)内共生起源学说认为叶绿体起源于原始真核细胞内共生的蓝藻。叶绿体中含有丰富的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco),该酶经适宜浓度Mg2+激活后能催化核酮糖-1,5-二磷酸与CO2结合。下面是其部分代谢示意图,请回答下列问题。(1)叶绿体吸收的光能转化为储存在

中的能量,供光合作用的暗反应阶段利用。

(2)核酮糖-1,5-二磷酸是图中的

。当其他条件适宜的情况下,光照由弱光转为适宜光照的瞬

间,叶绿体中的核酮糖-1,5-二磷酸含量将

。一段时间后,其含量趋于稳定,这是因为

(仅从暗反应方面分析,不考虑其他代谢途径)。ATPC5增加

C5的含量增加,CO2固定的速率加快,使C5的生成速率与消耗速率达到动态平衡(3)适当增施镁肥能够分别促进光反应和暗反应,提高光合作用速率,从而增加作物产量。结合本题信息分析,原因是

。

(4)Rubisco由8个大亚基和8个小亚基组成。研究表明,小亚基是调节酶活性的蛋白质单位,由细胞核基因编码,该证据

(填“支持”或“不支持”)内共生起源学说。

镁是叶绿素的重要组成元素,适当增施镁肥可提高叶绿素合成量,确保了光反应正常进行;适宜浓度Mg2+可以激活核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco),促进暗反应正常进行不支持

解析

(1)根据光反应过程可知,叶绿体吸收的光能转化为储存在ATP中的能量,供光合作用的暗反应阶段利用。(2)由题干“叶绿体中含有丰富的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco),该酶经适宜浓度Mg2+激活后能催化核酮糖-1,5-二磷酸与CO2结合”可知,该酶催化核酮糖-1,5-二磷酸与CO2结合,结合题图以及根据暗反应过程可知,核酮糖-1,5-二磷酸是图中的C5。当其他条件适宜的情况下,光照由弱光转为适宜光照的瞬间,光反应增强,光反应为暗反应提供的ATP、[H]增多,使C5生成量增多,但C5消耗量不变,所以C5含量增多,即叶绿体中的核酮糖-1,5-二磷酸含量将增多。一段时间后,其含量趋于稳定,仅从暗反应方面分析,不考虑其他代谢途径,这是因为C5的含量增加,CO2固定的速率加快,使C5的生成速率与消耗速率达到动态平衡。(3)镁是叶绿素的重要组成元素,适当增施镁肥可提高叶绿素合成量,确保了光反应正常进行;由题干“该酶经适宜浓度Mg2+激活后能催化核酮糖-1,5-二磷酸与CO2结合”可知,适宜浓度Mg2+可以激活核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco),促进暗反应正常进行,因此适当增施镁肥能够分别促进光反应和暗反应,提高光合作用速率。(4)研究表明,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)的小亚基由细胞核基因编码,若叶绿体起源于原始真核细胞内共生的蓝藻,蓝藻为原核生物,不含细胞核,所以该证据不支持内共生起源学说。题后归纳改变条件后,C3、C5、[H]、ATP的含量及(CH2O)合成量变化分析技巧在限定条件下,根据图示明确C3和C5的来源与去路,分析C3和C5含量的变化。微点4细胞呼吸与光合作用的影响因素及应用【要点整合】

1.掌握影响细胞呼吸的“四类”曲线

低温消耗无氧呼吸风干2.光合作用的影响因素及曲线模型分析(1)影响光合速率的内因和外因归纳光反应

暗反应CO2(2)影响光合作用三大因素的曲线模型解读

CO2浓度

色素

光反应

温度酶活性(3)开放与密闭的环境中,一昼夜CO2含量的变化曲线分析(实线为密闭环境,虚线为开放环境)注:若此图改为“O2含量”,则N与M的高低与植物生长的关系正好与CO2相反。【命题角度】

角度1细胞呼吸的影响因素及应用1.(2023·全国乙卷,3)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(

)A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATPC解析

乳酸型无氧呼吸过程中1分子葡萄糖分解产生2分子乳酸,不产生CO2;酒精型无氧呼吸过程中1分子葡萄糖分解产生2分子酒精和2分子CO2。分析题图可知,在无氧条件下,时间a之前无CO2释放,说明此时是乳酸型无氧呼吸,A项正确。a~b时间内,CO2释放速率逐渐升高,说明酒精型无氧呼吸强度增大,其产物中除了CO2外还有酒精,B项正确。每分子葡萄糖经乳酸型无氧呼吸或酒精型无氧呼吸都只在第一阶段产生2分子的ATP,第二阶段不产生ATP,C项错误。酒精的跨膜运输方式是自由扩散,不需要消耗ATP,D项正确。2.《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法:“极熟时,全房折取,于屋下作荫坑,坑内近地,凿壁为孔,插枝于孔中,还筑孔使坚,屋子置土覆之,经冬不异也。”目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时间,增加了农民收益。下列有关叙述错误的是(

)A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第三阶段受到抑制C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性D.气调冷藏库配备的气体过滤装置可及时调整气体的浓度及比例,延长果蔬保鲜时间B解析

荫坑和气调冷藏库环境中温度低、氧气浓度低,抑制了细胞呼吸,进而减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解,A项正确;荫坑和气调冷藏库环境中温度低,抑制了酶的活性,故有氧呼吸的三个阶段都受到抑制,B项错误;气调冷藏库环境中温度低,可以降低细胞呼吸过程中相关酶的活性,C项正确;大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),即降低了氧气的浓度,抑制了有氧呼吸,从而延长了果蔬保鲜时间,D项正确。角度2光合作用的影响因素及应用3.科学家在两种CO2浓度和两个温度条件下,研究了不同光照强度对黄瓜光合速率的影响,实验结果如图所示,下列相关叙述不正确的是(

)A.从曲线可以看出,在CO2浓度较高的情况下,光照强度对光合速率的影响比较显著B.从曲线可以看出,环境因素中的温度、CO2浓度或光照强度的降低都能减弱光合作用C.从曲线可以看出,温度从20℃升高到30℃比CO2从低浓度到高浓度对光合速率的促进作用更显著D.从图中曲线变化情况看,无法确定黄瓜光合速率的最适温度C解析

温度相同的条件下,比较20

℃或30

℃的曲线可知,在CO2浓度较高的情况下,光照强度对光合速率的影响比较显著,A项正确;从曲线可以看出,环境因素中的温度、CO2浓度或光照强度的降低都能减弱光合作用,B项正确;温度为30

℃时,高浓度的CO2条件下比低浓度的CO2条件下的黄瓜的光合速率高,且增加的幅度比CO2浓度高的条件下,温度从20

℃到30

℃增加的幅度大,C项错误;从图中曲线变化情况看,无法确定黄瓜光合速率的最适温度,需设置更多的温度梯度,D项正确。4.植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段,代表着未来农业的发展方向。回答下列问题。(1)植物工厂以节能LED植物生长灯为光源,图1是几种常见LED灯的光谱,选择

灯作为植物生长灯较为合适,判断依据是

。图1(2)植物工厂中应设置实时检测和调控

(填“O2”或“CO2”)浓度的装置,在该气体供应不足的情况下,补光灯补充的能量并不能在光反应中得到有效利用,原因是

。

(3)科研人员研究温度对人工种植的蒲公英光合作用与细胞呼吸的影响,实验结果如图所示。①黑暗条件下测定的是植物

的速率。该条件下以

作为本实验检测指标,伴随着物质变化所发生的能量变化是

。②若控制温度恒定不变,光照和黑暗条件各处理12h,要使实验组中蒲公英有机物积累最多,则温度应控制为

℃。

③若要研究光照强度对蒲公英O2释放速率的影响,则温度作为实验的

变量,应控制在

℃为宜。

答案

(1)B光合色素主要吸收红光、蓝紫光,对绿光吸收较少,B灯主要补充红光和蓝紫光,绿光相对强度低,有利于提高光合作用速率(2)CO2

CO2浓度降低会制约暗反应,而暗反应为光反应提供原料,故暗反应速率减慢可导致光反应速率减慢,对光的利用能力减弱(3)①细胞呼吸单位时间CO2的释放量有机物中稳定的化学能转变为ATP中活跃的化学能和热能②20

③无关25

解析

(1)光合色素对绿光吸收较少,主要吸收利用红光和蓝紫光,故选择B灯作植物生长灯更合适。(2)CO2供应不足的情况下,补光灯补充的能量并不能在光反应中得到有效利用,因CO2不足会制约暗反应,从而导致ADP及NADP+生成较少,进而制约光反应。(3)①黑暗条件下植物只能进行细胞呼吸,测定的是细胞呼吸的速率;细胞呼吸消耗氧气和有机物,释放CO2,结合图示可知,该条件下以单位时间CO2的释放量作为本实验检测指标;有氧呼吸中有机物中稳定的化学能转变为ATP中活跃的化学能和热能。②光照条件下既进行光合作用又进行细胞呼吸,因此净光合速率表示有机物的积累,黑暗条件下只进行细胞呼吸,图中实线表示的是净光合速率,虚线表示的是呼吸速率,光照和黑暗条件各处理12

h,有机物积累=12×净光合速率-12×呼吸速率=12×(净光合速率-呼吸速率),因此要使实验组中蒲公英有机物积累最多,温度应控制在图中实线(净光合速率)与虚线(呼吸速率)差值最大时对应的温度,即20

℃。③若要研究光照强度对蒲公英O2释放速率的影响,自变量是光照强度的强弱,温度为无关变量;无关变量会影响实验结果,因此应控制无关变量一致且适宜,应选择净光合速率最大时对应的温度,图中实线表示的是净光合速率,净光合速率最大时的温度为25

℃,故应控制在25

℃为宜。角度拓展[2022·湖南卷,T13A~D]在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能包括下列①~④中的

。

①叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少②光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量③叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低④光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降①④

角度3开放或密闭环境中CO2/O2含量变化分析5.某生物兴趣小组先将同一生长状况的某品种植株均分为两组,分别培养在完全培养液、只缺镁的培养液中,置于适宜条件下培养两周后,再将两种条件下培养的植株分别移入两个密闭玻璃容器内,置于室外(晴天)相同的条件下,测定密闭容器中一天的CO2浓度变化情况,如图所示。Ⅰ组

Ⅱ组(1)

组是在缺镁条件下培养的植株,判断的理由是

。(2)图中B1、B2两个点对应的光照强度

(填“相同”或“不相同”),原因是

。

(3)下图是该植物夏季的某一晴天,白天的某一时间段出现了暂时的晴转阴,测定该绿色植物C5含量的变化曲线,回答下列相关问题。①C5参与光合作用的暗反应过程,B点后的初始阶段,与C5反应的CO2来自

。

②F点时C5含量开始升高的主要原因是

;若18:00时该植物的净光合速率为0,则此时叶肉细胞内光合速率

(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率。

③图中

段可能是出现了暂时的晴转阴天气。在一天中该绿色植物是否有有机物的积累?并说明原因。

答案

(1)Ⅱ光照较强的时间段内,Ⅱ组的光合速率明显小于Ⅰ组(2)不相同B1、B2两点均表示光合速率=呼吸速率,Ⅰ组植物含有较多叶绿素,对光的吸收转化能力远大于Ⅱ组,因此B1对应的光照强度小于B2(3)①线粒体(或细胞呼吸)

②气孔部分关闭,CO2吸收量减少,消耗C5减少;暗反应固定CO2速率降低,而C3还原速率并未随之降低,导致C5含量升高大于③CD有,因为J点C5的含量低于起点A点解析

(1)在缺镁培养液中培养的植株的光合速率低于在完全培养液中培养的植株,由题图可知,光照较强的时间段内,Ⅱ组的光合速率明显小于Ⅰ组的光合速率,故判断Ⅱ组是在缺镁条件下培养的植株。(2)曲线图中B1、B2时光合速率=呼吸速率,对应的光照强度表示光补偿点。随时间推移,光照强度逐渐减弱,Ⅰ组植物含有较多叶绿素,对光的吸收转化能力远大于Ⅱ组,故B1对应的光照强度小于B2。(3)①C5参与光合作用的暗反应过程,B点后的初始阶段,与C5反应的CO2来自线粒体(或细胞呼吸)。②F点时C5含量开始升高的主要原因是气孔部分关闭,CO2吸收量减少,消耗C5减少;暗反应固定CO2速率降低,而C3还原速率并未随之降低,C5生成速率不变而消耗减少,导致C5含量升高。若18:00

时该植物的净光合速率为0,则此时叶肉细胞内光合速率大于呼吸速率,因为植物体有些部位不进行光合作用。③图中CD段可能出现了暂时的晴转阴天气。在一天中该绿色植物存在有机物的积累,因为J点C5的含量低于起点A点。6.(2023·广东卷,18)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时,水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产量更高,其相关生理特征见下表和下图。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。)abc分析图表,回答下列问题。

(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和

,叶片主要吸收可见光中的

光。

(2)光照强度逐渐增加达到2000μmol·m-2·s-1时,ygl的净光合速率较WT更高,但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,比较两者的光饱和点,可得ygl

(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点,可能的原因是叶绿素含量较低和

。

类胡萝卜素/叶绿素的值较高

红光和蓝紫

高于

呼吸速率较高

(3)与WT相比,ygl叶绿素含量低,高密度栽培条件下,更多的光可到达下层叶片,且ygl群体的净光合速率较高,表明该群体

,是其高产的原因之一。

对光能利用率更高,干物质积累量更大,生长速度更快

(4)试分析在0~50μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl净光合速率的变化,在右图坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上,分析题图a和你绘制的曲线,比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率,提出一个科学问题:

?

为什么达到光饱和点时,ygl的净光合速率高于WT

解析

(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低、类胡萝卜素/叶绿素的值较高。叶片中的色素主要吸收红光和蓝紫光。(2)根据题图a可知,WT先到达光饱和点,即ygl的光饱和点高于WT。ygl有较高的光补偿点,可能的原因是一方面光合速率偏低,另一方面是呼吸速率较高。(3)植物干物质积累量或生长速度主要取决于净光合作用速率,ygl群体的净光合速率较高,所以其干物质积累量更大,生长速度更快,导致其产量较高。(4)绘制曲线时找准起点和光补偿点,根据题图c可知,ygl的呼吸速率较大,所以虚线的起点应低于实线。再根据题图b确定与净光合速率为0的虚线的交点,ygl的是30

μmol·m-2·s-1,WT的是15

μmol·m-2·s-1,见答案图。根据两图提出问题:为什么达到光饱和点时,ygl的净光合速率高于WT?角度拓展(1)[2021·湖北卷,T12D]马齿苋属植物叶片嫩而多肉,酷热干燥环境下,白天马齿苋属植物会关闭气孔,在凉爽的夜晚吸收CO2并储存起来,则白天马齿苋属植物气孔关闭后仍能进行光合作用。判断(

)(2)[2021·湖南卷,T7D]合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度。判断(

)√√微点5光合作用与细胞呼吸的实验设计【要点整合】

1.控制变量的方法

2.判断生物细胞呼吸类型的实验设计

3.呼吸速率与光合速率的测定方法(1)液滴移动法特别提醒物理误差的校正为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。(2)黑白瓶法分析“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题,题中“黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光照,测定的是净光合作用量,可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下:(3)半叶法——测定光合作用有机物的产生量将叶片一半遮光、一半曝光,遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值,曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值,综合两者可计算出真正(总)光合作用强度值。【命题角度】

角度1黑白瓶法应用1.(2019·全国Ⅱ卷,31)请回答下列与生态系统相关的问题。(1)在森林生态系统中,生产者的能量来自

,生产者的能量可以直接流向

(答出2点即可)。

太阳能

初级消费者、分解者

(2)通常,对于一个水生生态系统来说,可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量,可在该水生生态系统中的某一水深处取水样,将水样分成三等份,一份直接测定O2含量(A);剩余两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中,密闭后放回取样处,若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。在甲、乙瓶中生产者细胞呼吸相同且瓶中只有生产者的条件下,本实验中C与A的差值表示这段时间内

;C与B的差值表示这段时间内

;A与B的差值表示这段时间内

。生产者净光合作用的放氧量

生产者光合作用的总放氧量

生产者细胞呼吸的耗氧量

解析

(1)在森林生态系统中,生产者主要是光能自养型的绿色植物,其能量来自太阳能。生产者固定的能量可以通过食物链流向初级消费者,通过枯枝败叶等流向分解者。(2)在不透光的玻璃瓶中,生产者只进行细胞呼吸,不进行光合作用。在透光的玻璃瓶中,生产者既进行光合作用,又进行细胞呼吸。生产者光合作用的总放氧量=生产者净光合作用的放氧量+生产者细胞呼吸的耗氧量。A为水体初始溶氧量,处理后乙瓶中的O2含量(C)与A的差值为生产者净光合作用的放氧量;A与处理后甲瓶中的O2含量(B)的差值为生产者细胞呼吸的耗氧量;C与B的差值,即(C-A)+(A-B),表示这段时间内生产者光合作用的总放氧量。角度2液滴移动法的应用2.(2023·黑龙江鹤岗模拟)三倍体西瓜由于含糖量高且没有种子,备受人们青睐。图1为三倍体西瓜叶片叶肉细胞光合作用简图,图2是三倍体西瓜叶片净光合速率Pn(以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线。回答下列问题。图1图2(1)图1中,吸收光能的物质分布在叶绿体

,吸收的光能主要用途是

。

(2)分析图1、2,上午9:00~11:00,限制光合作用强度的因素是

;与11:00相比,13:00时d的含量将

(填“增加”或“减少”)。

(3)据图2分析,Pn曲线两次降低的原因分别是

。Ci曲线17:00后快速上升的原因是

。

类囊体的薄膜上

水的光解和ATP的合成

光照强度

减少

第一次是温度过高,气孔关闭,胞间CO2浓度降低导致;第二次是由光照强度减弱导致的光合速率固定的CO2量小于呼吸速率产生的CO2量

(4)如图是某同学为了测定三倍体西瓜苗净光合作用强度而设计的实验装置。A装置

B装置

①A、B装置烧杯中溶液为

(填“NaOH”或“NaHCO3”)。

②实验进行30min后,记录到A装置中的红色液滴向

移动4.5cm,B装置中的红色液滴向右移动0.5cm。若红色液滴每移动1cm,西瓜苗内葡萄糖增加或减少1g,那么该西瓜苗的净光合速率是

g/h。

③若用该装置测定三倍体西瓜苗的细胞呼吸强度,则应改进的两处是

。

NaHCO3右

8一是烧杯中溶液换成NaOH,二是A、B装置进行遮光处理

3.(2022·重庆第四次质检)在课外研究时做出以下调查数据。下图中甲为测定光合作用速率的装置,在密封的试管内放一新鲜绿叶和CO2缓冲液。图乙表示该叶片分别在15℃、25℃下O2释放速率与光照强度的关系。图丙表示该绿叶在15℃、25℃下,某一光照强度时O2量和时间的关系。请回答下列问题。(1)如果用18O标记光合作用产物葡萄糖,18O

(填“能”或“不能”)在短时间内形成18O2,请说明理由

。

(2)图甲显示标记实验开始时毛细刻度管中液滴所在位置。25℃、光照强度为5klx时先光照2h,再黑暗4h后,液滴所在位置应在实验初始标记的

(填“左侧”“右侧”或“原始”)位置处。

(3)当图丙纵坐标分别表示光合作用所产生O2的净量和总量时,则它们分别是光照强度为

klx和

klx下的测定值。

(4)假如该绿叶呼吸只利用葡萄糖,如果某实验小组要用图甲装置来检测该绿叶是否进行了无氧呼吸,则除了要对整个装置

外,还应对该装置作出的变动是

。

不能

用氧标记葡萄糖时,葡萄糖中的氧会转移到二氧化碳中,因而短时间内不能生成被标记的氧气右侧

42.5遮光/置于黑暗下

将CO2缓冲液换成蒸馏水

解析

(1)用18O标记葡萄糖时,葡萄糖中的氧会转移到二氧化碳中,因而短时间内不能生成被标记的氧气。(2)25

℃、光照强度为5

klx时先光照2

h(绿叶释放O2量约为58×2=116

mL),再黑暗4

h(绿叶呼吸消耗O2量为20×4=80

mL),试管内气压增大,液滴右移。(3)图乙纵坐标代表净光合速率。当图丙纵坐标表示光合作用所产生O2的净量(净量为净光合速率,根据图丙,15

℃为40

mL/h,25

℃为50

mL/h),对应图乙光照强度为4

klx下的净光合速率。当图丙纵坐标表示光合作用所产生O2