第第2講講光合作光合作用和細用和細胞呼吸胞呼吸水的光解 ATP的形成 CO2的固定 C3的還原 橙黃 黃 藍綠 黃綠 葉綠體類囊體薄膜上 吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能 CO2濃度 光照強度、光質(zhì) 走進高考1.光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與(2014課標全國,6B)()2.肺炎雙球菌無線粒體,但能進行有氧呼吸(2013課標全國,3A)()3.光合作用推動碳循環(huán)過程,促進了生物群落中的能量循環(huán)(2013天津,3A)()4.葉片黃化,葉綠體對紅光的吸收增多(2012福建,1D) ()5.破傷風桿菌在有氧條件下能大量繁殖(2011海南,3C)()6.與夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間縮短(2011浙江,1C)()7.無氧呼吸不需要O2的參與,該過程最終有H的積累(2010課標全國,2C)()8.乳酸桿菌在細胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)乳酸(2010北京,2B)()9.光反應為暗反應提供的物質(zhì)是H和H2O(2010海南,4A)()10.在葉肉細胞中,CO2的固定和產(chǎn)生場所分別是葉綠體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜(2010天津,1C)()【自我校對】1.2.肺炎雙球菌屬于原核生物, 含有與有氧呼吸有關(guān)的酶。3.光合作用可促進物質(zhì)循環(huán),但是能量不能循環(huán)。4.葉片黃化,說明葉片缺少葉綠素,因此葉綠體對紅光的吸收減少。5.破傷風桿菌屬于厭氧菌,在有氧條件下受抑制。6.植物在冬季光合速率低的主要原因是光照強度弱,氣溫低。7.無氧呼吸第一階段產(chǎn)生的H被第二階段消耗,故沒有H的積累。8.乳酸桿菌進行無氧呼吸,在細胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生乳酸。9.光反應產(chǎn)生ATP,為暗反應提供能量;合成H,為暗反應提供還原劑。10.CO2的固定發(fā)生在暗反應階段,場所為葉綠體基質(zhì);CO2的產(chǎn)生發(fā)生在有氧呼吸的第二階段,場所為線粒體基質(zhì)?？键c一考點二考點三考點一考點二考點三圖表示,對應圖中的點。 圖表示,對應圖中的段(不包括兩個端點)。 圖表示,對應圖中的點。 圖表示,對應圖中的點以后。 只進行細胞呼吸 A 光合作用強度細胞呼吸強度 B 考點一考點二考點三有機物 丙酮酸 H H O2 H2O ATP 各項生命活動 考點一考點二考點三H2O光解產(chǎn)生 有氧呼吸第一、二階段 還原C3 用于第三階段還原O2 光反應階段產(chǎn)生 三個階段都產(chǎn)生 用于C3的還原供能 用于各項生命活動(光合作用過程中C3的還原除外) 考點一考點二考點三例例1：(2014天津理綜,2)下圖是細胞中糖類合成與分解過程示意圖。下列敘述正確的是()A.過程只在線粒體中進行,過程只在葉綠體中進行B.過程產(chǎn)生的能量全部儲存在ATP中C.過程產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來自H2OD.過程和中均能產(chǎn)生H,二者還原的物質(zhì)不同考點一考點二考點三解析:本題考查代謝中的光合作用和呼吸作用相關(guān)知識。過程為有氧呼吸過程,真核生物有氧呼吸第一階段在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行,第二、三階段在線粒體中進行;原核生物無線粒體,部分需氧原核生物在細胞質(zhì)中進行有氧呼吸。過程為光合作用過程,可發(fā)生在綠色植物以及藍藻體內(nèi)。藍藻屬于原核生物,沒有葉綠體,故A項錯誤。過程產(chǎn)生的能量大部分以熱能形式散失,只有一小部分儲存在ATP中,故B項錯誤。過程反應物H2O中的氧元素全部生成O2,(CH2O)中的氧來自于CO2,故C項錯誤。過程產(chǎn)生的H用于還原O2,過程產(chǎn)生的H用于還原C3,故D項正確。答案:D考點一考點二考點三思維鏈接(1)請說出有氧呼吸三個階段的反應場所和光合作用兩個階段的反應場所。提示:有氧呼吸的三個階段分別發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜上;光合作用兩個階段分別發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中。(2)線粒體和葉綠體增大膜面積的方式有何不同?提示:線粒體通過內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊形成嵴來擴大膜面積;葉綠體通過類囊體堆疊形成基粒來擴大膜面積。(3)光合作用和細胞呼吸產(chǎn)生的ATP 能否通用?提示:不能。光合作用光反應產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應還原C3;細胞呼吸產(chǎn)生的ATP可用于絕大多數(shù)生命活動,但不能用于光合作用暗反應?？键c一考點二考點三(4)判斷:正常生長的植物體,光合作用產(chǎn)生的ATP總量一定大于細胞呼吸產(chǎn)生的ATP總量。提示:正確。正常生長的植物體,光合作用產(chǎn)生有機物的總量一定大于細胞呼吸消耗有機物的總量,所以光合作用產(chǎn)生的ATP總量一定大于細胞呼吸產(chǎn)生的ATP總量。(5)判斷:進行有氧呼吸的生物必有線粒體,進行光合作用的生物必有葉綠體。提示:錯誤。有些原核細胞沒有葉綠體和線粒體,但可進行光合作用和有氧呼吸,如藍藻。(6)欲使光合作用過程中的C3的含量迅速降低,可采取何種措施?提示:提高光照強度或降低CO2濃度?？键c一考點二考點三考點一考點二考點三對點訓練11.(2015海南,24)將一株生長正常的某種植物置于密閉的玻璃容器內(nèi),在適宜條件下光照培養(yǎng)。從照光開始,凈光合速率隨著時間延長逐漸下降直至為0,之后保持不變。在上述整個時間段內(nèi),玻璃容器內(nèi)CO2濃度表現(xiàn)出的變化趨勢是()A.降低至一定水平時再升高B.降低至一定水平時保持不變C.持續(xù)保持相對穩(wěn)定狀態(tài)D.升高至一定水平時保持相對穩(wěn)定解析:本題主要考查光合作用和細胞呼吸的知識。凈光合速率是指真光合速率與細胞呼吸速率的差值,可用CO2的吸收量、O2的釋放量表示。若檢測環(huán)境中的CO2濃度,只要凈光合速率大于0(吸收CO2的速率大于0),環(huán)境中的CO2濃度就會下降;當凈光合速率等于0時,環(huán)境中的CO2濃度保持穩(wěn)定,所以本題應該選擇B項。答案:B考點一考點二考點三2.(2015四川樂山一模)下列物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程會發(fā)生在人體內(nèi)的是()A.H2O中的O(氧)轉(zhuǎn)移到O2中B.CO2中的C(碳)轉(zhuǎn)移到C6H12O6中C.C6H12O6中的H轉(zhuǎn)移到C2H5OH中D.O2中的O(氧)轉(zhuǎn)移到H2O和CO2中解析:H2O的光解發(fā)生在植物光合作用過程中,不可能在人體內(nèi),A項錯誤;CO2中的C(碳)轉(zhuǎn)移到C6H12O6中發(fā)生在光合作用的暗反應過程,B項錯誤;人體無氧呼吸產(chǎn)生乳酸,不能產(chǎn)生酒精,C項錯誤;人體細胞進行有氧呼吸,O2中的O(氧)轉(zhuǎn)移到H2O,H2O又可作為呼吸作用的原料,與丙酮酸反應將O(氧)轉(zhuǎn)移到CO2中,D項正確。答案:D考點一考點二考點三3.(2015北京東城區(qū)期末)科學家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后,分別給予小球藻不同時間的光照,結(jié)果如下表。根據(jù)上述實驗結(jié)果分析,下列敘述不正確的是()A.本實驗利用小球藻研究的是光合作用的暗反應階段B.每組照光后需將小球藻進行處理使酶失活,才能測定放射性物質(zhì)分布C.CO2進入葉綠體后,最初形成的主要物質(zhì)是12種磷酸化糖類D.實驗結(jié)果說明光合作用產(chǎn)生的有機物還包括氨基酸和有機酸等考點一考點二考點三解析:CO2是光合作用暗反應階段的原料,A項正確;每組照光后將小球藻進行處理使酶失活,其目的是終止相關(guān)的反應,這樣測定的數(shù)據(jù),才能準確反映光照時間內(nèi)放射性物質(zhì)的分布,B項正確;在光合作用的暗反應過程中,CO2先進行固定,生成三碳化合物,然后是三碳化合物被還原,從表中可以看出,放射性首先出現(xiàn)在3-磷酸甘油酸中,C項錯誤;表中信息顯示,光合作用產(chǎn)生的有機物還包括氨基酸和有機酸等,D項正確。 答案:C考點一考點二考點三(1)光照強度(如圖甲)。原理:。 P點的限制因素:外因包括;內(nèi)因包括。 考點一考點二考點三(2)CO2濃度(如圖乙)。原理:。 P點的限制因素:外因包括;內(nèi)因包括。 (3)溫度(如圖丙)。原理:通過影響而影響光合作用。 分析:P點對應的溫度為進行光合作用的。 答案：答案：(1)影響光反應階段ATP、H的產(chǎn)生溫度、CO2的供應量等色素含量、酶的活性和數(shù)量、葉綠體的數(shù)量等(2)影響暗反應階段C3的生成溫度、光照強度等酶的活性和數(shù)量、葉綠體的數(shù)量等(3)酶的活性 最適溫度 考點一考點二考點三(1)溫度(如圖甲)。原理:。 實踐應用:在下儲存蔬菜、水果;在大棚蔬菜的栽培過程中,通過以減少有機物的消耗,提高產(chǎn)量。 考點一考點二考點三(2)O2(如圖乙)。原理: 。 實踐應用:常利用抑制有氧呼吸、減少有機物消耗這一原理來延長蔬菜、水果的保鮮時間。 (3)含水量(如圖丙)。原理:。 實踐應用:儲藏作物種子時,將種子風干,以減弱,減少有機物的消耗。 答案：答案：(1)影響酶活性零上低溫增加晝夜溫差(2)無氧呼吸時氧氣起抑制作用,有氧呼吸時第三階段需要氧氣降低氧的濃度(3)自由水含量較高時呼吸旺盛細胞呼吸考點一考點二考點三例例2：(2015課標全國理綜,29)為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響,科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定,每組處理的總時間均為135 s,處理結(jié)束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實驗結(jié)果如下。A組:先光照后黑暗,時間各為67.5 s;光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%。B組:先光照后黑暗,光照和黑暗交替處理,每次光照和黑暗時間各為7.5 s;光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。C組:先光照后黑暗,光照和黑暗交替處理,每次光照和黑暗時間各為3.75 ms(毫秒);光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。D組(對照組):光照時間為135 s;光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%?？键c一考點二考點三回答下列問題。(1)單位光照時間內(nèi),C組植物合成有機物的量(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機物的量,依據(jù)是;C組和D組的實驗結(jié)果可表明光合作用中有些反應不需要,這些反應發(fā)生的部位是葉綠體的。 (2)A、B、C三組處理相比,隨著的增加,使光下產(chǎn)生的能夠及時利用與及時再生,從而提高了光合作用中CO2的同化量。 考點一考點二考點三解析:本題通過影響植物光合作用的外界因素考查實驗與探究能力。(1)比較C組和D組可知,前者光照時間為后者的一半,結(jié)果C組光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%,說明單位光照時間內(nèi)C組植物合成有機物的量高于D組。光合作用的暗反應不需要光照,其發(fā)生部位是葉綠體基質(zhì)。(2)A、B、C三組隨著光照和黑暗交替頻率的增加,使光反應產(chǎn)生的ATP和還原型輔酶能夠充分利用與及時再生,從而提高了光合作用中CO2的同化量。答案:(1)高于C組只用了D組一半的光照時間,其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%光照基質(zhì)(2)光照和黑暗交替頻率ATP和還原型輔酶考點一考點二考點三考點一考點二考點三考點一考點二考點三考點一考點二考點三對點訓練2(2014山東理綜,26)山東省某經(jīng)濟植物光合作用的研究結(jié)果如下圖所示。 (1)圖甲表示全光照和不同程度遮光對該植物葉片中葉綠素含量的影響。葉綠素存在于葉綠體中的上。需先用(填溶劑名稱)提取葉片中的色素,再測定葉綠素含量。用紙層析法進一步分離色素時,葉綠素a和葉綠素b在層析液中溶解度較大的是。據(jù)圖分析,該植物可通過以增強對弱光的適應能力。 考點一考點二考點三(2)圖乙表示初夏某天在遮光50%條件下,溫度、光照強度、該植物凈光合速率和氣孔導度(氣孔張開的程度)的日變化趨勢。8:00到12:00光照強度增強而凈光合速率降低,主要原因是 。18:00時葉肉細胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的細胞器有。 (3)實驗過程中,若去除遮光物,短時間內(nèi)葉肉細胞的葉綠體中C3化合物含量。 考點一考點二考點三解析:(1)本題考查綠葉中色素的提取和分離實驗以及葉綠體的結(jié)構(gòu)等知識,較為基礎(chǔ)。葉綠素存在于葉綠體中的類囊體薄膜上,需先用無水乙醇溶解加以提取,再用層析液分離。色素分離的原理是不同色素在層析液中由于溶解度不同,導致沿濾紙條向上擴散的速度不同。葉綠素a比葉綠素b在濾紙條上擴散得快,因此溶解度高的是葉綠素a。由圖甲看出光照強度減弱,葉綠素含量增多。(2)在8:0012:00之間,氣溫逐漸升高,呼吸作用增強;而光照強度雖然增強,但氣孔導度維持在較低水平,CO2供應不足,限制了暗反應的進行,故實際光合速率始終較低,因此實際光合速率與呼吸速率的差值逐漸減小,即凈光合速率降低。18:00時仍有光照,葉肉細胞中同時進行光合作用和呼吸作用,兩者均可產(chǎn)生ATP,故葉肉細胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的細胞器有葉綠體和線粒體。(3)若去除遮光物,則光照強度增強,光反應產(chǎn)生的H和ATP增多,則C3的還原速率加快,產(chǎn)生更多的C5,而CO2的固定速率短時間內(nèi)不變,C5的消耗不變,故C5含量增加,C3含量減少。考點一考點二考點三答案:(1)類囊體膜(或類囊體,基粒)無水乙醇(或丙酮)葉綠素a增加葉綠素含量(2)呼吸作用增強,光合速率與呼吸速率的差值減小線粒體、葉綠體(3)減少考點一考點二考點三(1)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對CO2的需求。(2)條件:必須為整個裝置。 考點一考點二考點三(3)植物光合速率指標:植物光合作用吸收CO2,CO2由CO2緩沖液提供,因此裝置中壓強的變化與無關(guān),使容器內(nèi)氣體壓強增大,毛細管內(nèi)的液滴右移。單位時間內(nèi)液滴右移的體積即代表。 (4)如果要測定真正(總)光合速率,需要再設(shè)計一套裝置,在同樣的條件下處理,用替代NaHCO3溶液,毛細血管內(nèi)的液滴左移,單位時間內(nèi)液滴左移的體積即代表,其與凈光合速率之和就是真正(總)光合速率。 答案：答案： (2)提供光照(3)CO2的吸收釋放的O2凈光合速率(4)遮光NaOH溶液呼吸速率 考點一考點二考點三2.測定細胞呼吸狀況的實驗歸納實驗材料:一般是非綠色器官(萌發(fā)的種子或根細胞)或酵母菌,如果是綠色植物需要進行遮光處理。欲測定某生物的呼吸類型,應設(shè)置兩套呼吸裝置,這兩套呼吸裝置中的單一變量為NaOH溶液與蒸餾水,即對照組(裝置2)用等量的蒸餾水取代實驗組(裝置1)的NaOH溶液,其他所有項目均應一致,對照組裝置內(nèi)氣壓變化由CO2與O2共同決定。如果要排除物理因素(溫度、大氣壓等)的影響,需要設(shè)置另一套裝置作誤差校正之用(裝置3)。考點一考點二考點三結(jié)果與分析:若,則表明所測生物只進行有氧呼吸(因有氧呼吸產(chǎn)CO2量與耗O2量相等);若,則表明所測生物只進行無氧呼吸(因無氧呼吸只產(chǎn)CO2,不耗O2);若,則表明該生物既進行有氧呼吸,又進行無氧呼吸。 答案：答案： 裝置1著色液滴左移,裝置2著色液滴不動裝置1著色液滴不動,裝置2著色液滴右移裝置1著色液滴左移,裝置2著色液滴右移考點一考點二考點三例例3：右圖是探究綠色植物光合作用速率的實驗裝置示意圖,裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內(nèi)的二氧化碳濃度。將該裝置放在20 環(huán)境中。實驗開始時,針筒的讀數(shù)是0.2 mL,毛細管內(nèi)的水滴在甲處。30 min后,針筒的容量需要調(diào)至0.6 mL讀數(shù)處,才能使水滴仍維持在甲處。下列說法錯誤的是()A.實驗中可采用由同一植株經(jīng)單細胞克隆獲得的植株,目的是確保單一變量,消除實驗誤差B.用釋放氧氣的速率表示光合作用速率,該植物的光合作用速率是0.4 mL/hC.用該法測量光合作用速率,比實際的光合速率低,原因是受細胞呼吸影響D.對該裝置加以改造可用來測定實際光合速率考點一考點二考點三解析:實驗設(shè)計要遵循單一變量原則、對照原則,其他條件應相同且適宜,因此實驗中采用由同一植株經(jīng)單細胞克隆獲得的植株,可確保單一變量,A項正確;用釋放氧氣的速率表示光合作用速率,則光合作用速率為(0.6-0.2)1/2=0.8 mL/h,B項錯誤;植物進行細胞呼吸消耗氧氣,所以用這一方法測得的光合作用速率是凈光合速率,比實際的光合速率要低,C項正確;若對該裝置加以改造用來測定實際光合速率,可將裝置中的碳酸氫鈉溶液替換成氫氧化鈉溶液,在同樣的溫度(20 )下,遮光處理一定時間,讀出針筒需要調(diào)整的讀數(shù),即可計算出呼吸速率,呼吸速率和凈光合速率之和就是實際光合速率,D項正確。答案:B考點一考點二考點三對點訓練31.下面是某研究小組以番茄為材料所做的相關(guān)實驗及其結(jié)果,下列判斷錯誤的是()考點一考點二考點三A.由圖甲可推知,與P點相比,Q點限制單株光合作用強度的外界因素是光照強度和CO2濃度B.若圖乙是種植番茄的密閉大棚內(nèi)一晝夜空氣中的CO2含量變化,CF段葉綠體內(nèi)ADP含量最高的部位是葉綠體基質(zhì),一晝夜內(nèi)該植株沒有生長C.將對稱葉片左側(cè)遮光,右側(cè)曝光(如圖丙),在適宜光照下照射12 h后,從兩側(cè)截取同等面積的葉片,烘干稱重,分別記為a和b,則b-a代表12 h內(nèi)從右側(cè)截取的部分葉片進行光合作用制造的有機物總量D.圖丁所示裝置可用來探究光照強度對光合作用強度的影響,實驗的因變量是單位時間內(nèi)上浮圓葉片的數(shù)量考點一考點二考點三解析:隨著種植密度加大,田間的通風、透光條件變差,故與P點比,限制Q點光合強度的因素有光照強度和CO2濃度,A項正確;光合作用過程中ATP在葉綠體基質(zhì)中被消耗,因此ADP在葉綠體基質(zhì)中含量最高,經(jīng)過24 h后大棚內(nèi)CO2濃度較初始濃度低,說明有有機物積累,使植物生長,B項錯誤;照光與不照光的區(qū)別在于光合作用是否進行,假設(shè)初始干重是m,則m-a是12 h左側(cè)葉片呼吸作用消耗有機物的量,b-m是12 h右側(cè)葉片凈積累量,因此12 h內(nèi)從右側(cè)截取的部分葉片進行光合作用制造的有機物總量應為(b-m)+(m-a)=b-a,C項正確;臺燈與燒杯的距離表示光照強度,故該實驗自變量是光照強度,因變量應為單位時間內(nèi)上浮圓葉片的數(shù)量,D項正確。答案:B考點一考點二考點三2.(2015江蘇,27)為了研究2個新育品種P1、P2幼苗的光合作用特性,研究人員分別測定了新育品種與原種(對照)葉片的凈光合速率、蛋白質(zhì)含量和葉綠素含量,結(jié)果如下圖所示。請回答下列問題。 (1)圖1的凈光合速率是采用葉齡一致的葉片,在相同的實驗條件下,測得的單位時間、單位葉面積的釋放量。 (2)光合作用過程中,CO2與C5結(jié)合生成,消耗的C5由經(jīng)過一系列反應再生。 考點一考點二考點三(3)由圖可知,P1的葉片光合作用能力最強,推斷其主要原因有:一方面是其葉綠素含量較高,可以產(chǎn)生更多的;另一方面是其蛋白質(zhì)含量較高,含有更多的。 (4)栽培以后,P2植株干重顯著大于對照,但籽實的產(chǎn)量并不高,最可能的生理原因是。 考點一考點二考點三解析:本題主要考查光合作用的過程、影響光合作用的因素等知識。獲取圖表信息并與所學知識相聯(lián)系是解答本題的關(guān)鍵。(1)由圖1可知:自變量為溫度,因變量為凈光合速率。依據(jù)單一變量原則,無關(guān)變量要相同且適宜,影響光合速率的主要因素為光照強度、CO2濃度和溫度,所以要保持光照強度、CO2濃度相同。凈光合速率的表示方法有單位時間、單位葉面積O2的釋放量或CO2的吸收量等。(2)在光合作用暗反應階段,CO2與C5結(jié)合生成C3,C3還原后又重新生成C5。(3)由圖2可知:P1品種葉綠素含量、蛋白質(zhì)含量均較高,其光合作用能力較強。葉綠素主要是吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能用于光反應階段生成H和ATP;參與光合作用酶的化學本質(zhì)為蛋白質(zhì),酶較多,光合速率較快,光合作用能力也就越強。(4)栽培后,P2植株干重顯著大于對照組,說明P2積累的有機物更多;而籽實的產(chǎn)量不高,最可能的原因是P2光合作用能力強,但向籽實運輸?shù)墓夂袭a(chǎn)物少?？键c一考點二考點三答案:(1)光照強度、CO2濃度O2(2)C3C3(3)H和ATP參與光合作用的酶(4)P2光合作用能力強,但向籽實運輸?shù)墓夂袭a(chǎn)物少