專題3細胞呼吸與光合作用一、核心概念的實質(zhì)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(zhuǎn)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.快速填出代表的物質(zhì)名稱:NADPHO2CO2葡萄糖NADHO2CO22.快速填出代表的過程及發(fā)生場所:有氧呼吸第一階段、細胞質(zhì)基質(zhì)。有氧呼吸第二階段、線粒體基質(zhì)。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(zhì)基質(zhì)。(2)物質(zhì)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(zhì)基質(zhì)。(2)物質(zhì)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(guān)于細胞呼吸的說法,正確的有。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。葡萄糖丙酮酸CO2的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中,都會產(chǎn)生ATP。有氧呼吸和無氧呼吸的實質(zhì)都是氧化分解有機物,釋放能量,生成ATP。對于人和動物而言,有CO2生成的呼吸方式一定是有氧呼吸。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。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(guān)于光合作用的說法,正確的有。光合作用過程中葉綠素吸收光能不需要酶的參與。類胡蘿卜素可在紅光區(qū)吸收大量光能用于光反應(yīng)中ATP的合成。黑暗條件下,只能完成化學能熱能的轉(zhuǎn)化。進入葉綠體的CO2不能被H直接還原。進入夜間,葉肉細胞內(nèi)ATP合成停止。用14C標記的CO2進行光合作用,放射性會出現(xiàn)在C3和C5中。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(guān)于細胞呼吸和光合作用的說法,正確的有。提供氧氣,線粒體能為葉綠體提供CO2和ATP。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(zhì)。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(yīng)。光合作用過程中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能,細胞呼吸過程中化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎虯TP。細胞呼吸和光合作用過程中均有ATP的生成。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(yīng)(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(yīng)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(zhì)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全國卷改編)關(guān)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(gòu)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(zhì)、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(yīng)階段與暗反應(yīng)階段相關(guān)物質(zhì)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(yīng)停止,O2的產(chǎn)生停止,A正確;暗反應(yīng)階段會因為光反應(yīng)階段的停止,供應(yīng)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(dǎo)致CO2的固定減慢,B錯誤;光反應(yīng)停止,NADPH和ATP的產(chǎn)生停止,而暗反應(yīng)階段繼續(xù)消耗ATP生成ADP,ATP/ADP比值下降,C錯誤;暗反應(yīng)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)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(jié)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()3636363125相對濕度(%)1727525252實驗結(jié)果光合速率(mgCO2dm-2h-1)11.115.122.123.720.7回答下列問題:(1)根據(jù)本實驗結(jié)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?！窘忸}指導(dǎo)】(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?！窘馕觥勘绢}考查對物質(zhì)跨膜運輸方式、植物的光合作用及其相關(guān)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)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(jié)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(yīng)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_?！窘忸}指導(dǎo)】突破本題的關(guān)鍵有兩點:(1)關(guān)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(guān)鍵知識:光合作用過程、影響光合作用的外界因素?！窘馕觥?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(yīng)弱光環(huán)境,判斷為下層葉片。(2)放氧速率不變,說明光反應(yīng)速率不變,凈光合速率下降的主要原因是暗反應(yīng)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