【步步高】(福建专用)2021高考生物二轮复习 专题二 第2讲 光合作用和细胞呼吸.doc
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1、第2讲光合作用和细胞呼吸考纲要求5年考情200920102011201220131.光合作用的基本过程()海南,15天津,1大纲全国,31新课标全国,3浙江,1福建,1新课标全国,2海南,2、10重庆,6四川,12.影响光合作用速 率的环境因素()海南,13广东理基,40安徽,29福建,2江苏,23山东,2天津,5新课标全国,29浙江,30江苏,33大纲全国,313. 细胞呼吸的基本过程及其原理的应用()江苏,11福建,26课标全国,2山东,4安徽,3江苏,23新课标全国,29福建,26安徽,3广东,29海南,9填充关键点思考连接处(1)空气中被标记的CO2被植物吸收如何又返回到大气中?提示C
2、O2C3C6H12O6C3H4O3CO2。(2)若光照由强到弱,CO2浓度不变,有可能会影响细胞呼吸速率吗?提示由于H、ATP减少,生成C6H12O6减少,有可能造成影响。考点1光合作用与细胞呼吸的过程1完善光合作用和细胞呼吸的过程图解2总结光合作用与有氧呼吸过程中H和ATP的来源及去向光合作用有氧呼吸H来源H2O光解产生有氧呼吸第一、二阶段去向还原C3用于第三阶段还原O2ATP来源光反应阶段产生三个阶段都产生去向用于C3还原供能用于各项生命活动(植物C3的还原除外)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,并在图中找到图所对应的点或线段。表示只进行细胞呼吸无光合作
3、用,对应图中的A点;表示光合作用细胞呼吸,对应图中的B点以后。【思维辨析】(1)无氧呼吸能产生ATP,但没有H的生成过程(2013海南,2A)( )提示无氧呼吸第二阶段产生H。(2)光合作用推动碳循环过程,促进了生物群落中的能量循环(2013天津,3A)( )提示能量不循环,是单向流动的。(3)光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP (2009浙江,4C)( )提示转变为热能和ATP中活跃的化学能。(4)番茄幼苗在缺镁的培养液中长时间培养后,光反应强度会降低,暗反应强度也降低(2011新课标全国,3改编)( )提示镁是叶绿素合成的原料,光反应为暗反应提供H和AT
4、P。(5)有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水(2010课标全国,2B)( )提示H在线粒体内膜上与氧结合产生水。(6)无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有H的积累(2010课标全国,2C)( )提示无氧呼吸第一阶段产生的H被第二阶段消耗,故没有H的积累。(7)无氧呼吸的终产物是丙酮酸(2010课标全国,2A)( )提示终产物应是乳酸或酒精和二氧化碳。(8)(2012江苏卷,23)如图表示细胞呼吸作用的过程,其中13代表有关生理过程发生的场所,甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(多选)()A1和3都具有双层生物膜B1和2所含酶的种类不同C2和3都能产生大量ATPD甲、乙分别代表
5、丙酮酸、H答案BD解析分析有氧呼吸过程可知:在细胞质基质中完成有氧呼吸第一阶段,将葡萄糖分解为丙酮酸、H,并产生少量ATP,所以1为细胞质基质,甲为丙酮酸;在线粒体基质中完成有氧呼吸第二阶段,将丙酮酸和水分解为CO2、H,并产生少量ATP,所以2为线粒体基质,乙为H;在线粒体内膜上完成有氧呼吸第三阶段,H与O2反应生成H2O,同时产生大量ATP,所以3为线粒体内膜。1代表的细胞质基质无生物膜,A项错误;细胞质基质和线粒体基质中所含酶的种类不同,进行的化学反应也不同,B项正确;2线粒体基质中不能产生大量ATP,C项错误;据上述分析可知甲为丙酮酸,乙为H,D项正确。【归纳提炼】1 光合作用和细胞呼
6、吸中物质和能量的变化关系(1)物质变化C:CO2有机物丙酮酸CO2H:H2OH(CH2O)HH2OO:H2OO2H2O(2)能量变化光能ATP(CH2O)各项生命活动2 对光合作用和细胞呼吸认识的几个误区(1)误认为暗反应不需要光:光合作用的过程可以分为两个阶段,即光反应和暗反应。前者在光下才能进行,并在一定范围内随着光照强度的增加而增强;后者在有光、无光的条件下都可以进行,但需要光反应的产物H和ATP,因此在无光条件下不可以长期进行。(2)误认为有氧呼吸的全过程都需要O2:有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2,只有第三阶段需要O2。(3)误认为有氧呼吸的场所只有线粒体原核生物有氧呼吸的场所是细胞
7、质和细胞膜上。真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。例1绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有着密切的联系。下面的物质代谢简图表示了两者之间的关系,请根据图示分析回答:(1)过程是在_上进行的,发生的能量变化是_。(2)过程表示_过程。(3)上述过程中,能产生ATP的过程是_(写代号)。(4)过程产生的ATP的去向是_,其作用是_;过程中产生的ATP的作用是_。破题思路审题确认过程联想光合作用与细胞呼吸过程确定简图中各标号的过程名称根据设问要求作出解答。个性分析(1)光反应的场所是类囊体的薄膜,该过程中光能转变为活跃的化学能。(2)有氧呼吸第一阶段、第二阶段、第三阶段统称为有氧呼吸。(3)能
8、产生ATP的过程有光反应、有氧呼吸的三个阶段。(4)光反应产生的ATP将转移到叶绿体基质中被利用,为暗反应提供能量;有氧呼吸三个阶段产生的ATP为各项生命活动供能。答案(1)类囊体的薄膜光能转变为活跃的化学能(2)有氧呼吸(3)(4)转移到叶绿体基质中被利用为暗反应提供能量为各项生命活动供能思维延伸(1)过程发生的能量转化是什么?提示由ATP和H中活跃的化学能转变为C6H12O6中稳定的化学能。(2)完成、过程的具体场所分别是_、_、_。提示细胞质基质线粒体基质线粒体内膜(3)若在干旱高温的环境里,则绿色植物从空气中吸收CO2的量会减少,原因是_。提示大量气孔关闭(4)若过程突然降低CO2的供
9、应,其他条件不变且适合,则C3、C5、H、ATP、C6H12O6如何变化?提示C3、C5、H、ATP、C6H12O6。解题模板利用曲线模型解决影响因素骤变时物质的量的变化条件曲线光照强度由强到弱、CO2供应不变光照强度由弱到强、CO2供应不变光照不变、CO2量由充足到不足光照不变、CO2量由不足到充足考点2影响光合作用和细胞呼吸的环境因素1影响光合作用的因素的相关曲线解读(1)光照强度(如图甲)原理:影响光反应阶段ATP、H的产生。分析P点的限制因素(2)CO2浓度(如图乙)原理:影响暗反应阶段C3的生成。分析P点的限制因素(3)温度(如图丙)原理:通过影响酶的活性而影响光合作用。分析:P点对
10、应的温度为进行光合作用的最适温度。2 影响细胞呼吸因素的相关曲线解读(1)温度(如图甲)原理:影响酶活性。实践应用:在零上低温下储存蔬菜、水果;在大棚蔬菜的栽培过程中,通过增加昼夜温差以减少有机物的消耗,提高产量。(2)O2(如图乙)原理:无氧呼吸时氧气起抑制作用,有氧呼吸时第三阶段需要氧气。实践应用:常利用降低氧的浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间。(3)含水量原理:自由水含量较高时呼吸旺盛。实践应用:储藏作物种子时,将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗。【思维辨析】(1)(2013重庆卷,6)如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意
11、图。下列有关叙述,正确的是()At1t2,叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加,基质中水光解加快、O2释放增多Bt2t3,暗反应(碳反应)限制光合作用。若在t2时刻增加光照,光合速率将再提高Ct3t4,光照强度不变,光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果Dt4后短暂时间内,叶绿体中ADP和Pi含量升高,C3化合物还原后的直接产物含量降低答案D解析水的光解、O2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上,而不是叶绿体基质中,A项错误;t2t3,限制光合速率的因素为CO2浓度,此时光照充足且恒定,若增加光照,光合速率不会提高,B项错误;t3t4,暗反应增强,一定程度上加快ATP和ADP的转化,同时促
12、进了光反应,C项错误;突然停止光照,光反应减弱甚至停止,类囊体的薄膜上ATP合成受阻,ATP含量减少,ADP和Pi含量升高,被还原的C3化合物减少,直接产物含量降低,D项正确。(2)(2013安徽卷,3)如图为每10粒水稻种子在成熟过程中干物质和呼吸速率变化的示意图。下列分析不正确的是()A种子干物质快速积累时期,呼吸作用旺盛B种子成熟后期自由水减少,呼吸速率下降C种子成熟后期脱落酸含量较高,呼吸速率下降D种子呼吸速率下降有利于干物质合成答案D解析分析曲线图可知水稻种子在植物开花后的10到30 d(种子成熟前期)干物质快速积累,随后趋缓;而呼吸速率在10到30 d则维持最强,随后快速减弱,即干
13、物质积累速率与呼吸速率成正相关,故A项正确、D项错误。种子成熟后期自由水减少、脱落酸含量较高是植物生理的事实,这两种成分的含量变化影响呼吸速率,使之下降。【归纳提炼】呼吸速率、总(真正)光合速率与表观光合速率的关系的确认(1)光合作用速率表示方法:通常以一定时间内CO2等原料的消耗量或O2、(CH2O)等产物的生成量来表示。但由于测量时的实际情况,光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合速率。(2)表观光合速率与真正光合速率的辨析:在有光条件下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸,实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量,称为表观光合速率,而植物真正光合速率表观光合速率呼吸速率,如图所示
14、。(3)表观光合速率与真正光合速率的判定若为坐标曲线形式,当光照强度为0时,CO2吸收值为0,则为表观光合速率,若是负值则为真正(实际)光合速率。若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为表观光合速率。有机物积累量一般为表观光合速率,制造量一般为真正(实际)光合速率。(4)呼吸速率:将植物置于黑暗中,实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。(5)有机物积累量的表示方法:一昼夜有机物的积累量(用CO2的量表示)可用式子表示为:积累量白天从外界吸收的CO2量晚上呼吸释放的CO2量。例2(2013江苏卷,33)为探讨盐对某生物燃料树种幼苗光合作用的影响,在不同浓度NaCl
15、条件下,对其净光合速率、胞间CO2浓度、光合色素含量等进行测定,结果如下图。检测期间细胞的呼吸强度没有显著变化。请参照图回答下列问题:(1)叶绿体中色素的功能是_。(2)大气中的CO2可通过植物叶片表面的_进入植物体内。光合作用产生的有机物(C6H12O6)中的氧来源于原料中的_,有机物(C6H12O6)中的氧经细胞有氧呼吸后到终产物_中。(3)当NaCl浓度在200250 mmol/L时净光合速率显著下降,自然条件下该植物在夏季晴朗的中午净光合速率也会出现下降的现象。前者主要是由于_,后者主要是由于_。(4)总光合速率可用单位时间内单位叶面积上_表示。请绘制该实验中总光合速率变化趋势的曲线图
16、。破题思路从设问入手联想所学知识直接确定(1)、(2);根据图示信息的对比确定(3)中的第一个空,根据已有知识确定(3)中的第2个空;根据总光合速率、净光合速率和呼吸速率三者含义及关系确定(4)。个性分析(1)叶绿体中色素的功能是吸收、传递和转换光能;(2)气体通过叶表皮上的气孔进出叶肉细胞;光合作用中产生的有机物中的氧来自CO2;细胞进行有氧呼吸时,有机物中的氧进入CO2。本题应注意水中氧的变化方向。(3)通过柱形图中NaCl浓度变化与净光合速率和光合色素量的变化对比可知,NaCl通过影响光合色素含量而影响光合速率。而在自然条件下,中午由于温度较高,植物为减少水分散失而将气孔部分关闭,这将导
17、致叶肉细胞获得的CO2少而使光合速率下降。(4)可用单位时间内光合作用过程中的原料或产物的变化量表示光合速率,如CO2的消耗量、O2的产生量或有机物的产生量。绘制曲线时应注意纵坐标表示的是总光合速率而不是净光合速率,即应大于净光合速率。答案(1)吸收、传递、转换光能(2)气孔CO2CO2(3)光合色素含量降低胞间CO2浓度降低(4)光合作用消耗的CO2量(光合作用产生的O2量或光合作用产生的有机物的量)如图思维延伸(1)当NaCl浓度在200250 mmol/L时植物是否停止了生长甚至死亡?提示没有,因为此时净光合速率仍大于零。(2)如果用装置1测定被研究生物的呼吸强度,NaOH溶液的作用是什
18、么?提示吸收掉呼吸所产生的CO2。解题模板利用液滴移动法对细胞呼吸类型和光合作用强度及类型测定的归类(1)呼吸类型的确定(增加装置2)对思维延伸中装置1与装置2的结果进行比较结果分析:装置1着色液滴左移、装置2着色液滴不动,说明种子只进行有氧呼吸;装置1着色液滴不动、装置2着色液滴右移,说明种子只进行无氧呼吸;装置1着色液滴左移、装置2着色液滴右移,说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。(2)测定净光合作用强度(如装置3所示)将装置3(对照组放置死植物)放在光照充足、温度等相同的环境中,记录装置3与对照组红墨水滴移动的方向和刻度。CO2缓冲液起到平衡二氧化碳的作用。(3)探究不同光照强度下光合
19、作用和细胞呼吸强度的大小将上述装置3置于不同光照强度下,记录装置3中红墨水滴移动的方向。结果分析:若红色液滴右移,说明光照较强,光合作用强度大于细胞呼吸强度,释放O2使瓶内气压增大。若红色液滴左移,说明光照较弱,细胞呼吸强度大于光合作用强度,吸收O2使瓶内气压减小。若红色液滴不动,说明在此光照强度下光合作用强度等于细胞呼吸强度,释放O2量等于吸收O2量,瓶内气压不变。考点3叶绿体色素的提取和分离例3在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“”表示使用,“”表示未使用),其余操作均正确,他们所得的实验结果依次应为()试剂甲乙丙丁无水乙醇水CaC
20、O3SiO2A BC D破题思路确认表格中各种试剂的作用分析每位同学缺少的试剂由缺少试剂所起的作用推测实验结果。个性分析其中乙同学操作完全正确,其他同学与该同学进行对比,分析缺少的试剂并根据该试剂的作用分析可能出现的实验结果。无水乙醇为提取剂,色素提取过程不需要水,若加入水后会使色素提取液颜色变浅;SiO2的作用是使研磨更充分,CaCO3能保护叶绿素分子。甲同学由于没有加入提取剂无水乙醇,所以提取液中不会出现色素,色素分离的结果是;乙同学正常操作,色素分离后得到的色素带有四条,与情况相符;丙同学由于未加CaCO3,所以叶绿素含量减少,所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄,对应;丁同学
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