高考生物二轮专题突破 第5讲 细胞呼吸与光合作用课件

第五讲细胞呼吸与光合作用考纲点击考纲点击1.细胞呼吸细胞呼吸()。2.光合作用的基本过程光合作用的基本过程()。3.影响光合影响光合作用速率的环境因素作用速率的环境因素()。4.实验：实验：(1)探究酵母菌的呼吸方式；探究酵母菌的呼吸方式；(2)叶叶绿体色素的提取和分离。绿体色素的提取和分离。1影响光合作用的外界因素有光照、温度、CO2浓度、矿质元素等。(1)其中光照强度是通过影响 阶段，制约 的产生进而制约 阶段；温度是通过影响 进而影响光合速率主要是制约 阶段；CO2浓度影响暗反应阶段 的生成；矿质元素是通过参与组成光合作用的有关化合物对光合作用造成直接或间接影响，譬如说：镁是合成 的重要元素，缺镁不能合成 ，光反应强度会 ，为暗反应提供 减少，暗反应强度降低。自查自查 光反应光反应ATP和和H暗反应暗反应酶活性酶活性暗反应暗反应C3叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素降低降低ATP、H(2)光合“午休”是由于气温过高，水分散失过多，导致 关闭，大气中 无法进入叶肉细胞，导致植物光合作用的 阶段减弱，有机物的产量下降。2有氧呼吸、无氧呼吸的共同点是 ，其中第 阶段完全相同。3进行有氧呼吸的细胞不一定含有 ，但一定含有 ；进行光合作用的细胞不一定含有 ，但一定含有 。气孔气孔CO2暗反应暗反应都是有机物氧化分解都是有机物氧化分解过程，都能释放能量合成过程，都能释放能量合成ATP一一线粒体线粒体有氧呼吸相关的酶有氧呼吸相关的酶叶绿体叶绿体光合色素及光合作用相关的酶光合色素及光合作用相关的酶1在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，下列生命活动会同时发生：ATP的合成与分解；光能的吸收与转化以及细胞的增殖与分化(2013四川，1ABC改编)()2菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料，研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分，加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏(2013海南，8ABD合编)()3叶绿体在光下和黑暗中均能合成ATP(2012全国，2B)()自纠自纠 4红枫液泡中色素吸收的光能用于光合作用(2011海南，12D)()5破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖(2011海南，3C)()6与酵母菌相比，硝化细菌具有的特点是无线粒体，只能通过无氧呼吸获得能量 (2010四川，1A)()7破坏叶绿体外膜后，O2不能产生 (2011浙江，1A)()8番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，光反应强度和暗反应强度都降低 (2011新课标，3B)()9在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质和线粒体内膜 (2010天津，1A)()10将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是升高至一定水平时保持相对稳定(2012海南，8D)()答案1.2.3.4.5.6.7.89.10.必考点一透彻分析光合作用与细胞呼吸的过程，确定呼吸速率、真正(实际)光合速率与净(表观)光合速率的关系【典例1】 (2013大连模考)A图表示番茄叶肉细胞的两个重要生理过程中C、H、O的变化(其中数字代表过程，、代表物质)，B图为大棚中番茄叶肉细胞部分代谢过程示意图(其中数字代表物质，字母代表过程或结构)。请据图回答：(1)A图甲过程中是_，其在_上产生(答具体结构)；该物质用于乙过程的_阶段，该阶段所发生的场所是_(答具体结构)。(2)B图中细胞器a是_，进入a的方式是_，物质是_。(3)B图中光照充足条件下理论上可以完成的过程有_(用字母表示)。解析(1)A图中，过程是光合作用的光反应阶段，将水分解产生H和氧气，说明是氧气，该过程发生在叶绿体类囊体的薄膜上；氧气在有氧呼吸的第三阶段与H结合形成水，这一阶段发生在线粒体内膜上。(2)B图中细胞器a为叶绿体提供光合作用的原料水，故a为液泡，物质是水，其跨膜运输的方式是自由扩散；物质是葡萄糖分解的产物，且能进入线粒体，说明是丙酮酸和H。(3)光照充足条件下，植物细胞既可以进行光合作用，也可以进行呼吸作用，且光合作用强度大于细胞呼吸强度，故植物体可发生的过程有c(二氧化碳从外界环境进入叶绿体)、d(氧气从叶绿体进入外界环境)、e(线粒体产生的二氧化碳进入叶绿体被利用)、f(叶绿体产生的氧气进入线粒体被利用)、b(水分从外界被吸收进入细胞内)。答案(1)O2(叶绿体)类囊体的薄膜第三线粒体内膜(2)液泡自由扩散(或渗透)丙酮酸(H)(3)c、d、e、f(b)【链接提升】1完善下面光合作用与细胞呼吸的关系图解2总结光合作用与有氧呼吸过程中H和ATP的来源和去向光合作用有氧呼吸H来源有氧呼吸第 阶段去向用于第 阶段还原O2ATP来源 阶段都产生去向H2O光解产生光解产生还原还原C3光反应阶段产生光反应阶段产生用于用于C3还原供能还原供能一、二一、二三三三个三个用于各项生命活动用于各项生命活动(植物植物C3的还原除外的还原除外)呼吸速率呼吸速率 释放量释放量 呼吸作用呼吸作用 消耗量消耗量 释放量释放量 生产量生产量 归纳总结三种速率的表示方式注意文字表述是历届考生的易错点！(3)下列为叶肉细胞在不同条件下气体交换示意图，据图判断各自所处的条件，并在上面曲线图中找到图所对应的点或线段。表示只进行 无光合作用，对应上面曲线图上 。表示 ，对应曲线图上 (不包括B点)。表示 ，对应曲线图上 。表示 ，对应曲线图 。细胞呼吸细胞呼吸A点点实际光合速率实际光合速率呼吸速率呼吸速率(或净光合速率或净光合速率呼吸速率呼吸速率(或净光合速率或净光合速率0)B点以后点以后【应用1】 (2013东北名校联考)有人对农田中甲、乙两植物做了有关光合作用的研究，图1是它们单位时间内吸收与释放二氧化碳的量随光照强度变化的曲线，图2表示甲植物叶肉细胞中两种细胞器在图1中四种不同光照强度(O、B2、B1、C)下的生理状态。请据图分析回答问题。(1)药用植物细辛适宜在密林下潮湿背阴处生活，蒲公英则适宜生长在旷野路边。图1中，能代表蒲公英的曲线是_；当光照强度为B1时，甲植物叶肉细胞内产生ATP的场所有_。(2)图2中细胞器利用CO2的场所和细胞器产生CO2的场所分别是_、_；状态下影响O2消耗速率的环境因素主要是_。(3)对甲植物来说图1四种不同光照强度(O、B1、B2、C)对应图2中的状态依次是_。(4)生产实践中经常在大棚中栽培乙植物。若图1表示大棚内乙植物在温度、水分适宜的条件下测得的曲线，则D点之后限制增产的主要外界因素最可能是_。(5)以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如表所示：5 10 20 25 30 35 光照条件下CO2吸收量/(mgh1)11.83.23.73.53黑暗条件下CO2释放量/(mgh1)0.50.7512.333.5温度在2530 间光合作用制造的有机物总量逐渐_(填“增加”或“减少”)。假设呼吸作用昼夜不变，植物在25 时，一昼夜中给植物光照15 h，则一昼夜CO2吸收量为_mg。解析(1)由题干分析可知，蒲公英生活在旷野路边，因此蒲公英需要较强的光照才可达到光饱和点，可判断甲植物为蒲公英；当光照强度为B1时，甲植物叶肉细胞既可进行光合作用也可进行呼吸作用，因此此时产生ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质。(2)状态时叶肉细胞只进行呼吸作用，此时影响O2消耗速率的环境因素主要是温度。细胞器为叶绿体，光合作用暗反应阶段利用CO2，其场所为叶绿体基质，细胞器为线粒体，有氧呼吸第二阶段产生CO2，其场所为线粒体基质。 (3)对甲植物来说，光照强度为0时，只进行呼吸作用；光照强度为B1时，光合作用强度呼吸作用强度；光照强度为B2时，光合作用强度呼吸作用强度，分别对应图2中的、状态。(5)25 时光合作用制造的有机物总量为6 mg/h，30 时光合作用制造的有机物总量为6.5 mg/h，因此温度在2530 间光合作用制造的有机物总量逐渐增加。若呼吸作用昼夜不变，植物在25 时，一昼夜中给植物光照15小时，则一昼夜CO2吸收量为153.792.334.8(mg)。答案(1)甲叶绿体、线粒体、细胞质基质(2)叶绿体基质线粒体基质温度(3)、(4)CO2浓度(5)增加34.8必考点二影响生物界两大基础代谢的因素及其应用【典例2】 (2013四川理综，8)将玉米的PEPC酶基因导入水稻后，测得光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如下图所示。(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)(1)水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是_，捕获光能的色素中含量最多的是_。(2)CO2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与_结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供_。(3)光照强度低于8102molm2s1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是_；光照强度为1014102molm2s1时，原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变，可能的原因是_。(4)分析图中信息，PEPC酶所起的作用是_；转基因水稻更适宜栽种在_环境中。解析(1)植物叶肉细胞进行光合作用的场所均为叶绿体，叶绿体中捕获光能的色素有叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a含量最多。(2)CO2进入叶肉细胞内首先与C5结合形成C3化合物，此过程称“CO2的固定”，C3化合物需接受光反应为之提供的H、ATP后被还原。(3)如图显示，8102/( mol/m2S1)光照强度尚未达到转基因水稻光饱和点。在此之前，影响转基因水稻光合速率的主要因素是光照强度；在光照强度为1014102( molm2s1)时，气孔导度虽然下降，但该气孔导度下CO2供应可能已充足，且该光照强度已经达到了原种水稻的光饱和点。故光合速率可能不受影响。(4)两图信息显示，与原种水稻相比，转基因水稻气孔导度更得以提升，且光饱和点明显增大，由此可推知，PEPC酶可增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合速率，使水稻更适宜于强光环境。答案(1)叶绿体叶绿素a(2)C5H和ATP(3)光照强度光照强度增加与CO2供给不足对光合速率的正负影响相互抵消(或“CO2供应已充足且光照强度已达饱和点”)(4)增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合速率强光【归纳提升】1解读影响光合作用的因素的相关曲线影响光反应阶段影响光反应阶段ATP、H的产生的产生 温度、温度、CO2的供应量的供应量 色素含量、酶的数量和活性、色素含量、酶的数量和活性、C5的含量的含量 影响暗反应阶段影响暗反应阶段C3的生成的生成 温度、光照强度温度、光照强度 酶的数量和活性、色素含量、酶的数量和活性、色素含量、C5的含量的含量 (3)温度(如图丙)原理：通过影响 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。酶的活性酶的活性2分析影响细胞呼吸的因素影响因素比较内容温度氧气浓度水分影响原理坐标曲线 影响酶的活性影响酶的活性决定呼吸决定呼吸类型和强度类型和强度自由水含量较自由水含量较高时呼吸旺盛高时呼吸旺盛 影响因素比较内容温度氧气浓度水分实践应用在 下贮存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中，_ _ ，提高产量常利用_抑制细胞有氧呼吸、降低有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间贮藏作物种子时，将种子 ，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗零上低温零上低温增加增加昼夜温差以减少昼夜温差以减少有机物的消耗有机物的消耗降低氧降低氧的浓度的浓度风干风干【典例3】 如图表示温室内光照强度(E)与作物光合速率(v)的关系。问：(1)在温度、水分和无机盐均适宜的条件下，当EB时，增大光合速率的主要措施是_；当BEC时，可采取_措施，保证作物的最大光合速率。(2)如遇连阴天，温室需补光，选用_光最有效。解析EB时，从图中来看影响因素是光照强度；BEC时光合作用下降的原因是光照太强造成植物气孔关闭，所以应采取遮光措施，来保证作物的最大光合速率。答案(1)增大光照强度(增加CO2浓度)CO2浓度遮光(2)红(蓝紫)归纳总结光合作用影响因素(原理)的应用(1)根据光照强度影响光合速率的特点：轮作延长光合作用时间；合理密植增加光合作用面积。(2)根据光质影响光合速率的特点：温室大棚使用无色透明玻璃充分利用各色光能。(3)根据CO2浓度影响光合速率的特点：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”、增施农家肥等措施增大CO2浓度，提高光能利用率。(4)根据温度影响光合速率的特点：冬天，温室栽培可适当提高温度，夏天，温室栽培也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。【应用2】 (2013皖北十二校联考)如图表示某植物非绿色器官在不同氧气浓度下氧气的吸收量和二氧化碳释放量的变化情况，根据所提供的信息，以下判断正确的是()。AN点时，该器官氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸BM点是贮藏该器官的最适氧气浓度，此时无氧呼吸的强度最低C该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解DL点时，该器官产生二氧化碳的场所是细胞中的线粒体基质解析N点之后，氧气的吸收量与CO2的释放量不等，说明该植物非绿色器官呼吸作用过程中还有非糖物质的氧化分解，C正确；由于有非糖物质参与氧化分解，故O2吸收量与CO2释放量相等不能说明该器官只进行有氧呼吸，A错误；M点细胞的总呼吸强度最低，但无氧呼吸强度并不是最低的，B错误；L点时，细胞只进行无氧呼吸，产生二氧化碳的场所是细胞质基质，D错误。答案C必考点三光合作用与细胞呼吸的实验探究【典例4】 某生物兴趣小组为探究某植物光合强度，设计了如图装置进行实验。假设实验期间均处于适宜且相对稳定的环境条件下。请分析回答有关问题。(1)实验一：测定植物呼吸作用强度时，向烧杯中加入_(NaHCO3/NaOH溶液)。将装置置于_条件下。1 h后装置中红墨水滴向左移动，原因是_。读取移动刻度为2 cm。(2)实验二：测定植物的净光合作用强度时，向烧杯中加入_(NaHCO3/NaOH溶液)。将装置置于_条件下。1 h后装置红墨水滴移动的方向是_，移动刻度为10 cm。(3)根据上述实验。假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的O2增加或减少1 g，且昼夜温度控制相等，那么该植物的呼吸作用速率是_g/h；给予光照12 h，黑暗12 h，则24 h葡萄糖的积累量是_g。(4)实验三：假如实验装置移到不够稳定的环境条件下，增加一对照装置，玻璃钟罩内植物以已死亡植物代替，实验装置中另放入一只昆虫，其他均与原装置相同。在光照下1 h，读取对照装置红墨水滴左移0.5 cm，实验装置红墨水滴右移0.4 cm。光照24 h后，玻璃钟罩内昆虫仍然成活还是死亡？_，请用数据说明你的理由_。答案(1)NaOH溶液遮光(黑暗)且密闭植物在黑暗下呼吸作用，吸收氧气，释放CO2，释放的CO2被NaOH溶液吸收，气体体积减小(2)NaHCO3溶液光照充足且密闭向右(3)290(4)存活实验装置中氧气体积增加0.9 cm/h，说明植物光合作用大于动植物呼吸作用，释放的O2供昆虫呼吸有余【链接提升】1上述装置测定植物呼吸速率时，表示呼吸速率的指标是单位时间内液滴 移的体积，其原因是由于植物进行细胞呼吸吸收 ，释放二氧化碳，二氧化碳被 溶液吸收，使容器内气压 ，毛细管内的水滴 移。左左氧气氧气氢氧化钠氢氧化钠减小减小左左2上述装置测定植物净光合速率时，表示净光合速率的指标是单位时间内液滴 移的体积，其原因是由于烧杯中盛有的 溶液保证了容器中 浓度的恒定，给予适宜的光照强度，植物的 强度大于 强度，植物释放 ，使容器内气压 ，毛细管内的液滴 移。但是若实验过程中给予的光照强度比较弱，则液滴将 移。右右碳酸氢钠碳酸氢钠二氧化碳二氧化碳光合作用光合作用细胞呼吸细胞呼吸氧气氧气增大增大右右左左3若利用上述装置，探究某植物发芽种子的细胞呼吸类型(假设呼吸底物只有葡萄糖且不考虑外界条件的影响)，某同学设计实验装置如图，请完善下面的结果预测：(1)若甲液滴左移，乙液滴不动，则 。(2)若甲液滴不动，乙液滴右移，则 。(3)若甲液滴左移，乙液滴右移，则 。只进行有氧呼吸只进行有氧呼吸只进行无氧呼吸只进行无氧呼吸既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸归纳总结细胞呼吸方式的判断(1)如果某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等，则该生物只进行有氧呼吸。(2)如果某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧呼吸。(3)如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多，则两种呼吸方式都进行。(4)如果某生物无O2的吸收和CO2的释放，则该生物只进行无氧呼吸(产物为乳酸)或生物已死亡。(5)无氧呼吸的产物中没有水，如果呼吸作用的产物中有水，则一定是进行了有氧呼吸。(6)由于酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸均可以产生CO2，故不能依据有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用方式。【应用3】 (2013唐山一模)取一植物形态、大小、生长状况相同的四片叶片按图示进行实验，烧杯中的液体可以保证叶片所需的水与无机盐的正常供应，气体的变化可以通过观察油滴的运动判断(不考虑气体在水中的溶解与外界气压的变化和蒸腾作用的影响。)(1)在一定时间内，装置a中油滴不移动，则光合作用与细胞呼吸强度_(填“一定”或“不一定”)相等。(2)在适宜的光照下，在一段时间内装置b中油滴将向_移动，原因是_。(3)将装置c突然从光下移动到黑暗处，短时间内C3的含量_(填“升高”或“降低”)。(4)某同学想直接利用装置b、d证明光是光合作用的必要条件，是否可行？_，理由是_。解析(1)若装置a植物在一段时间内进行有氧呼吸与光合作用，呼吸底物为糖类，光合作用吸收CO2体积等于释放O2体积，有氧呼吸吸收O2体积等于释放CO2体积，两种生理过程都不会引起气体体积改变，因此无法根据油滴是否移动比较两个生理过程的强弱。(2)装置b中NaOH吸收CO2导致容器内无CO2，植物无法进行光合作用，但消耗氧气进行呼吸作用，导致容器内压强减小，油滴左移。(3)装置c从光下突然移到黑暗处，H和ATP的产生减少，C3的还原受阻，导致细胞内C3含量升高。(4)装置b和d中都有NaOH溶液，导致容器中无CO2，植物无法进行光合作用，因此不能用于探究光合作用的相关实验。答案(1)不一定(2)左b装置中不存在CO2，植物只进行细胞呼吸消耗O2，而释放的CO2被NaOH吸收，导致装置内气压变小，液滴左移(3)升高(4)不可行因为d装置与b装置中都不存在CO2，都不能进行光合作用 研析种子萌发与细胞呼吸的关系 【答案】 (1)葡萄糖呼吸(或生物氧化)(2)729626.5(3)22(4)下降幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用