高三生物复习教案：专题2 细胞代谢2 光合作用和细胞呼吸

1/23小专题二光合作用和细胞呼吸核心考点整合考点整合一：光合作用过程光合作用的过程包括光反应和暗反应两个阶段，二者的比较如下：阶段工程光反应阶段暗反应阶段所需条件必须有光、酶有光无光均可、酶进行场所类囊体的薄膜上叶绿体内的基质中物质变化能量转换光能转变为ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能联系物质联系：光反应阶段产生的[H]，在暗反应阶段用于还原C3；能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能【例1】2010山东临沂检测）下列关于光合作用的描述中，正确的是A．黑暗情况下叶肉细胞内无ATP产生B．叶绿体的类囊体薄膜上含有自身光合作用所需的各种色素C．光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的D．光合作用强烈时，暗反应过程直接将3个CO2分子合成一个三碳化合物p7[解读]在黑暗情况下，叶肉细胞可通过进行细胞呼吸产生ATP；叶绿体的类囊体薄膜上含有自身光合作用所需的各种色素；光照下叶绿体中的ATP是由光反应产生的；在暗反应过程中，一分子CO2被C5固定，产生两分子C3。xUUkQgis4Y[答案]Bp8[知识总结]①叶绿体在离体条件下，只需保持其正常生存状态的条件，即可2/23正常发挥其生理作用。②在植物体中，并非是每个细胞都存在叶绿体，如高等植物的根细胞就没有。③进行光合作用的生物不一定都有叶绿体，但必须都有相关的色素和酶，如蓝藻和光合细菌，因其为原核细胞，没有叶绿体等典型的细胞器，靠细胞质中的色素和酶进行光合作用。④改变条件后，C3、C5、[H]和ATP、葡萄糖合成量等的变化规律：xUUkQgis4Y条件停止光照，CO2供应不变突然光照，CO2供应不变光照不变，停止CO2供应光照不变，CO2供应过量C3增加减少减少增加C5下降增加增加减少[H]和ATP减少或没有增加增加减少葡萄糖合成量减少或没有增加减少或没有增加【互动探究1】如图表示某植物的叶肉细胞在温室中、一定的光照强度N点后停止光照）条件下，O点开始提供14C标记的质量分数为0.03%的CO2，叶肉细胞内C3和C5中14C含量相对值随时间的变化曲线。分析回答：xUUkQgis4Y1）图中表示用14C标记C5含量相对值变化的曲线是________填字母）。2）a曲线在P至N时间段内14C含量相对值稳定不变的原因是________________________________________。xUUkQgis4Y3）N点后，b曲线下降的原因是____________________________________________________________________3/23____。xUUkQgis4YbCO2固定的速率等于C3被还原的速率停止光照后，ATP和[H]不能合成、C3不能被还原形成C5，C5和CO2还能形成C3p124）实验过程中，叶肉细胞内糖类中14C含量相对值随时间变化的趋势是__________________________。xUUkQgis4Y逐渐增加，N点后逐渐减少[解读]在黑暗条件下，对CO2＋C52C3的反应影响不大，C5不断被消耗，C3不断生成，而对C3的还原影响较大，因为随着光反应产生的[H]和ATP的逐渐消耗，被还原的C3也越来越少，生成的糖类也越来越少。分析曲线可知，曲线a代表的物质含量在黑暗的条件下不断上升，说明它代表的是C3，b代表的是C5。图中曲线a在P至N时间段，由于CO2固定的速率等于C3被还原的速率，所以14C含量相对值稳定不变。xUUkQgis4Y考点整合二：影响光合作用速率的主要因素及其在生产中的应用4/23【例2】2010·宁夏理综、辽宁理综）请回答与光合作用有关的问题：1）甲、乙、丙三种植物光合作用强度与光照强度的关系如图所示。据图回答：①强光下上述三种植物固定CO2能力最强的植物是________。5/23②乙植物达到最大光合作用强度所需的最低光照强度是________a、b、c、d）。③当光照强度从a到b时，________植物光合作用强度增加最快。2）植物光合作用产生的O2来自H2O，还是来自CO2？请写出简单实验思路证明你的结论。[解读]1）①由图示可知，在强光下甲植物光合作用强度较乙、丙两植物高，因此，甲固定CO2的能力最强。②随着光照强度的增加，乙植物在c点最先达到最大光合作用强度。③在a点时，三种植物的光合作用强度相同，而在b点时，甲的光合作用强度最大，所以当光照强度从a到b时，甲植物光合作用强度增加最快。2）分别用18O标记的C18O2和H\o\al18，2）O提供给两组植物进行光合作用实验，分析两组植物光合作用释放的O2，18O2仅在提供H\o\al18，2）O的那组植物中产生，即可证明光合作用产生的O2来自H2O。xUUkQgis4Y[答案]1）①甲②c③甲2）来自于H2O。分别将C18O2和HO提供给两组植物，分析两组植物光合作用释放的氧气，18O2仅在提供HO的那组植物中产生，即可证明上述结论。xUUkQgis4Y【互动探究2】2010·苏州模拟）如图是光照强度、CO2浓度、温度对光合速率的影响的曲线，据图回答下列有关问题：xUUkQgis4Y6/231）图1表明，光照强度对光合速率的影响是______________________________________________________________________________________________，xUUkQgis4Y限制CD段的主要的内部因素最可能是____________________________________。xUUkQgis4Y2）若图1表示在适宜的温度下某玉M幼苗光合作用强度的变化，曲线CD段产生的原因是光合作用受到___________等外界条件的影响。xUUkQgis4Y在一定范围内，随着光照强度的增强，植物光合速率增加，超过这一范围，光合速率不再增加色素种类和含量、酶含量及活性CO2浓度3）根据图2信息，适当提高CO2浓度可以促进植物的光合作用，试举出两种可以增加大田种植作物周围CO2浓度的方法。_______________________________________________。xUUkQgis4Y4）图2中当CO2浓度由F点突然降到E点时，叶绿体中C3的含量将会________。5）图3表明在一定的温度范围内，随着温度的升高，光合速率不断增强，超过这一范围，光合速率反而迅速下降，产生这一现象的根本原因是温度影响了______________________________。UB6K3fsu3S正行通风、增施农家肥等下降光合作用酶的活性[解读]光照是限制光合作用速率的主要因素，低光照下，光照强度是光合作7/23用的限制因素，随着光照强度的增强，植物光合速率增加，当到达一定限度时，即使再增加光照，光合速率也不再增加，此时的限制因素是温度或CO2浓度等。限制光合作用速率的内部因素主要有色素种类和含量、酶含量及活性等。适当提高CO2浓度有利于促进光合作用暗反应中CO2的固定，提高CO2浓度的方法主要有正行通风通风有利于植物周围的CO2得到及时补充）、增施农家肥利用微生物分解有机物释放CO2）、深施有机肥使根部吸收的CO2增多）等。当CO2浓度突然降低，暗反应中CO2的固定减少，形成的C3将减少。温度影响参与光合作用的酶的活性，由于光合作用过程有许多酶促反应，因此温度影响光合作用的速率。UB6K3fsu3S考点整合三：细胞呼吸的原理及其在生产中的应用1．有氧呼吸的过程类型第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜过程1分子葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放少量的能量。这一阶段不需要O2的参与丙酮酸和H2O彻底分解成CO2和[H]，同时释放出少量的能量。这一阶段不需要O2的参与前两个阶段产生的[H]和O2结合生成水，同时释放大量的能量。此阶段需要O2的参与反应式2．有氧呼吸与无氧呼吸的比较8/233．影响细胞呼吸的主要因素及其在生产中的应用因素对呼吸作用的影响在生产中的应用温度温度通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性而影响呼吸作用。在一定范围内，细胞的呼吸速率随温度的升高而明显加快，但超过一定的温度后，细胞的呼吸速率反而会减慢O2浓度在一定范围内，随O2浓度的增加，有氧呼吸速率增加，超过一定浓度，O2浓度再增加，有氧呼吸速率不再增加1）在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，抑制呼吸作用，减少有机物的消耗，可达到增产的目的；2）无土栽培通入空气，农耕松土等都是为了增加氧气的含量，加强根部的有氧呼吸，保证能量供应，促进矿质元素的吸收；3）贮藏蔬菜和水果时，通过控制细胞呼吸强度以降低其代谢强度，达到保鲜的目的，如置于低温环境或降低空气中的含氧量及增加CO2的浓度，降低器官代谢速率，延缓老化达到保鲜效果；4）作物种子的贮藏，必须降低含水量，使种子呈风干状态，使呼吸作用降至最低，以减少有机物消耗CO2浓度增加CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应含水量在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而增加，随含水量的减少而降低【例3】2010·石家庄调研）为了探究植物呼吸强度的变化规律，研究者在遮光状态下，测得了相同的新鲜菠菜叶在不同温度和O2含量条件下的CO2释放量，结果如下表表中数据为相对值）。下列有关分析，错误的是UB6K3fsu3SO2含量0.1%1.0%3.0%10.0%20.0%40.0%9/23CO2释放量温度3℃6.23.61.24.45.45.310℃31.253.75.921.533.332.920℃46.435.26.438.965.556.230℃59.841.48.856.6100.0101.6A．根据变化规律，表中10℃、1.0%条件下的数据很可能是错误的B．温度为3℃、O2含量为3.0%是贮藏菠菜叶的最佳环境条件组合C．O2含量从20.0%升至40.0%时，O2含量限制了呼吸强度的继续升高D．在20℃条件下，O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中，细胞无氧呼吸逐渐减弱[解读]随着氧浓度的升高，二氧化碳的释放量表现为由多到少，再由少到多的变化过程，表中显示温度、O2含量为10℃、1.0%时，CO2释放量太高，在温度不变的情况下，O2含量为1.0%时释放的CO2量应比O2含量为0.1%时低，因此A正确；贮藏菠菜叶的最佳环境条件组合是释放CO2量最少的一组条件，因此B正确；比较相同温度下，O2含量为20.0%和40.0%时的CO2释放量可见，氧气达到一定浓度后，再改变O2含量，对细胞呼吸影响不大，因此C错误；当氧气浓度升高时，无氧呼吸受到抑制，O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中，细胞无氧呼吸逐渐减弱，因此D正确。UB6K3fsu3S[答案]C[知识总结]巧判细胞呼吸类型1）根据反应物、产物来判断：如果要消耗氧气，则一定是有氧呼吸；如果产物有水，则一定是有氧呼吸；如果产物中有酒精或乳酸，则为无氧呼吸；但要注意，产物中如果有二氧化碳，要分情况讨论。UB6K3fsu3S10/232）根据反应中的物质的量的关系进行判断：不消耗氧气，释放二氧化碳，只进行无氧呼吸；酒精量等于二氧化碳的量，只进行无氧呼吸；二氧化碳的释放量大于氧气的吸收量，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，多余的二氧化碳来自于无氧呼吸；酒精量小于二氧化碳量，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，多余的二氧化碳来自于有氧呼吸。UB6K3fsu3S3）根据反应场所来判断：有氧呼吸：第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体中；无氧呼吸：在细胞质基质中。UB6K3fsu3S【互动探究3】如图是验证酵母菌细胞呼吸类型的实验装置，两套装置的培养条件一致不考虑环境中物理因素的影响），下列相关叙述不正确的是UB6K3fsu3SA．若装置1中的红色液滴向左移，移动距离可表明酵母菌有氧