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專題3　細胞呼吸與光合作用 一、核心概念的實質 1.細胞呼吸:有機物在細胞內(nèi)氧化分解,生成CO2或其他產(chǎn)物,釋放出能量并生成ATP。 2.光合作用:將光能轉換成細胞能夠利用的化學能。 二、光合作用與有氧呼吸過程 1.快速填出Ⅰ～Ⅶ代表的物質名稱: ⅠNADPH?、騉2?、驝O2　Ⅳ葡萄糖?、鮊ADH　 ⅥO2　ⅦCO2 2.快速填出①～③代表的過程及發(fā)生場所: ①有氧呼吸第一階段、細胞質基質。 ②有氧呼吸第二階段、線粒體基質。 ③有氧呼吸第三階段、線粒體內(nèi)膜。 三、無氧呼吸 1.第一階段: (1)場所:細胞質基質。 (2)物質變化:葡萄糖→丙酮酸、ATP、[H]。 (3)能量變化:穩(wěn)定化學能→熱能、活躍的化學能。 2.第二階段: (1)場所:細胞質基質。 (2)物質變化:丙酮酸+[H]→酒精+CO2(乳酸)。 四、兩大代謝過程的主要影響因素 1.細胞呼吸:O2濃度、CO2濃度、溫度、含水量等。 2.光合作用:光照、CO2濃度、溫度、含水量等。 1.下列關于細胞呼吸的說法,正確的有②③④。 ①細胞無氧呼吸過程中,葡萄糖中的能量大部分以熱能形式散失。 ②葡萄糖→丙酮酸→CO2的物質轉化過程中,都會產(chǎn)生ATP。 ③有氧呼吸和無氧呼吸的實質都是氧化分解有機物,釋放能量,生成ATP。 ④對于人和動物而言,有CO2生成的呼吸方式一定是有氧呼吸。 ⑤若細胞既不吸收O2,也不放出CO2,說明細胞已經(jīng)停止無氧呼吸。 ⑥人體在劇烈運動時所需要的能量主要來自無氧呼吸。 2.下列關于光合作用的說法,正確的有①④⑥。 ①光合作用過程中葉綠素吸收光能不需要酶的參與。 ②類胡蘿卜素可在紅光區(qū)吸收大量光能用于光反應中ATP的合成。 ③黑暗條件下,只能完成化學能→熱能的轉化。 ④進入葉綠體的CO2不能被[H]直接還原。 ⑤進入夜間,葉肉細胞內(nèi)ATP合成停止。 ⑥用14C標記的CO2進行光合作用,放射性會出現(xiàn)在C3和C5中。 ⑦植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光。 3.下列關于細胞呼吸和光合作用的說法,正確的有②⑤。 ①提供氧氣,線粒體能為葉綠體提供CO2和ATP。 ②細胞呼吸過程和光合作用過程中產(chǎn)生的[H]不是一種物質。 ③玉米光合作用和有氧呼吸過程中,水都在生物膜上參與反應。 ④光合作用過程中光能轉變?yōu)榛瘜W能,細胞呼吸過程中化學能轉變?yōu)闊崮芎虯TP。 ⑤細胞呼吸和光合作用過程中均有ATP的生成。 ⑥有氧呼吸的場所是線粒體,光合作用的場所是葉綠體。 1.(2017全國卷Ⅲ改編)植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是 (　　) A.類胡蘿卜素主要在藍紫光區(qū)吸收光能用于光反應中ATP的合成 B.葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制 C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示 D.葉片釋放出的O2是在葉綠體基質中產(chǎn)生的 【解析】選D。類胡蘿卜素主要吸收藍紫光,不能吸收紅光,A項正確;通過測量葉綠素對不同波長光的吸收值,可以繪制其吸收光譜,B項正確;CO2的吸收速率反映光合作用速率的變化,光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示,C項正確;葉片釋放出的O2是在葉綠體類囊體薄膜上產(chǎn)生的,D項錯誤。 2.(2016全國卷Ⅱ改編)關于高等植物葉綠體中色素的敘述,正確的是 (　　) A.葉綠體色素的分離原理是葉綠體色素能溶解在有機溶劑乙醇中 B.構成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收 C.通常,紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用 D.黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉黃素合成較多引起的 【解析】選B。本題主要考查葉綠體中色素的性質、作用與色素合成的條件。葉綠體中的色素能夠溶于有機溶劑無水乙醇中,是提取葉綠體色素的原理,A錯誤;鎂是合成葉綠素的原材料,可以由根從土壤中吸收,B正確;葉綠體中的色素主要吸收藍紫光和紅光進行光合作用,C錯誤;葉綠素的合成需要光照,無光環(huán)境中葉綠素不能合成,表現(xiàn)為黃化現(xiàn)象,D錯誤。 3.(2014全國卷Ⅰ改編)正常生長的綠藻,照光培養(yǎng)一段時間后,用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上,此后綠藻細胞的葉綠體內(nèi)發(fā)生的變化是 (　　) A.O2的產(chǎn)生停止　　 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP比值上升 D.NADPH/NADP+比值上升 【解析】選A。本題主要考查光合作用過程中光反應階段與暗反應階段相關物質的變化。由于用黑布將培養(yǎng)瓶罩住,綠藻細胞光合作用過程中光反應停止,O2的產(chǎn)生停止,A正確;暗反應階段會因為光反應階段的停止,供應ATP與NADPH停止,使C3的還原速度減慢,C3在葉綠體內(nèi)積累而導致CO2的固定減慢,B錯誤;光反應停止,NADPH和ATP的產(chǎn)生停止,而暗反應階段繼續(xù)消耗ATP生成ADP,ATP/ADP比值下降,C錯誤;暗反應階段C3的還原繼續(xù)消耗NADPH生成NADP+,使NADPH/NADP+比值下降,D錯誤。 4.(2016全國卷Ⅲ)為了探究某地夏日晴天中午時氣溫和相對濕度對A品種小麥光合作用的影響,某研究小組將生長狀態(tài)一致的A品種小麥植株分為5組,1組在田間生長作為對照組,另4組在人工氣候室中生長作為實驗組,并保持其光照和CO2濃度等條件與對照組相同,于中午12:30測定各組葉片的光合速率,各組實驗處理及結果如表所示: 對照組 實驗 組一 實驗 組二 實驗 組三 實驗 組四 實驗 處理 溫度(℃) 36 36 36 31 25 相對濕 度(%) 17 27 52 52 52 實驗 結果 光合速率 (mgCO2dm-2h-1) 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7 　回答下列問題: (1)根據(jù)本實驗結果,可以推測中午時對小麥光合速率影響較大的環(huán)境因素是________,其依據(jù)是________________________________________;并可推測,________(填“增加”或“降低”)麥田環(huán)境的相對濕度可降低小麥光合作用“午休”的程度。 (2)在實驗組中,若適當提高第________組的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率,其原因是____________________________。 (3)小麥葉片氣孔開放時,CO2進入葉肉細胞的過程________(填“需要”或“不需要”)載體蛋白,________(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。 【解題指導】(1)題干及表格信息:“小麥植株分為5組,1組在田間生長作為對照組,另4組在人工氣候室中生長作為實驗組,并保持其光照和CO2濃度等條件與對照組相同,于中午12:30測定各組葉片的光合速率”,表格中相當于5個不同的溫度和相對濕度組合條件下的光合速率。 (2)變量分析:單一變量原則分析溫度或相對濕度對光合速率的影響,如對照組和實驗一、二組,溫度相同,可分析出相對濕度對光合速率的影響,實驗二、三、四組相對濕度相同,可分析出溫度對光合速率的影響。 【解析】本題考查對物質跨膜運輸方式、植物的光合作用及其相關知識的理解能力和實驗分析能力。 (1)在相同溫度(36 ℃)條件下,小麥光合速率隨著相對濕度的增加而明顯加快,但相對濕度相同時(實驗二、三、四組),即52%時,小麥光合速率隨溫度變化不明顯,因此增加麥田環(huán)境的相對濕度可降低小麥光合作用“午休”的程度。 (2)實驗二、三、四組相比,小麥光合作用的最適溫度在31 ℃左右,而第四組 25 ℃離最適溫度較遠。 (3)CO2進出細胞的方式是自由擴散,既不需要載體蛋白,也不需要消耗ATP。 答案:(1)濕度(或相對濕度)　在相同溫度條件下,相對濕度改變時光合速率變化較大　增加 (2)四　該實驗組的環(huán)境溫度未達到光合作用的最適溫度 (3)不需要　不需要 5.(2018全國卷Ⅱ)為了研究某種樹木樹冠上下層葉片光合作用的特性,某同學選取來自樹冠不同層的A、B兩種葉片,分別測定其凈光合速率,結果如圖所示。據(jù)圖回答問題: (1)從圖可知,A葉片是樹冠________(填“上層”或“下層”)的葉片,判斷依據(jù)是_________________________________________________________ __________________________________________________________。 (2)光照強度達到一定數(shù)值時,A葉片的凈光合速率開始下降,但測得放氧速率不變,則凈光合速率降低的主要原因是光合作用的__________反應受到抑制。 (3)若要比較A、B兩種新鮮葉片中葉綠素的含量,在提取葉綠素的過程中,常用的有機溶劑是__________________。 【解題指導】突破本題的關鍵有兩點: (1)關鍵信息:分析題干兩圖的區(qū)別,比較光飽和點、光補償點的大小。 (2)關鍵知識:光合作用過程、影響光合作用的外界因素。 【解析】(1)題干兩圖橫坐標都是光照強度,縱坐標都是凈光合速率。A葉片的細胞呼吸弱,光補償點低,光飽和點低,適應弱光環(huán)境,判斷為下層葉片。 (2)放氧速率不變,說明光反應速率不變,凈光合速率下降的主要原因是暗反應受到抑制。 (3)綠葉中的色素易溶于有機溶劑,常用無水乙醇提取。 答案:(1)下層　A葉片的凈光合速率達到最大時所需光照強度低于B葉片 (2)暗　(3)無水乙醇