上课光合作用与细胞呼吸.ppt

专题二 细胞的代谢 第二讲 光合作用与细胞呼吸 网 络 构 建 考点1 光合作用与细胞呼吸的关系 1光合作用和细胞呼吸的关系图 反应方程式：？ 2光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系 (1)物质变化： 思考：(1)产生ATP最多的阶段是什么阶段？ 答案：光反应阶段。 (2)为各种生命活动提供的ATP最多的阶段是什么阶段？ 答案：细胞有氧呼吸阶段。 光合作用=呼吸作用 3以气体变化探究光合作用与呼吸作用的关系 (1)不同状态下植物的代谢特点及相对强度的关系 光合作用小于呼吸作用 光合作用大于呼吸作用 (2)光合速率与呼吸速率的关系 绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得 的数值为呼吸速率。 绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼 吸同时进行，测得的数据为净光合速率。 真正光合速率、净光合速率、呼吸速率的 关系： 真正光合速率净光合速率呼吸速率 三者的常用表示方法： 0 0 吸收量吸收量 光照强度光照强度 A A B B C C B B：光补偿点：光补偿点： C C：光饱和点：光饱和点 COCO 2 2 B：光补偿点：光合作用和呼吸作用达到平衡时的光照强度 ，或者光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放CO2的量 释放量释放量 COCO 2 2 A点：光照强度为零，只有呼吸作用 主要受光反应产物的限制主要受光反应产物的限制 主要受暗反应酶活性和主要受暗反应酶活性和CO2CO2浓度限制浓度限制 4、总光合净光合曲线： (1)净光合速率的测定 NaHCO3溶液的作用 ：？ 植物光合速率指标： 条件：？ 5、光合、呼吸速率的测定实验探究 (2)呼吸速率的测定 （同问） 活塞 上图同样可以用于呼吸速率的测定，但要把 NaHCO3溶液换成NaOH溶液，吸收植物呼吸作用释放 的CO2。 植物呼吸作用的指标：植物呼吸作用吸收氧气，释 放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减 小，毛细管内的水滴左移。单位时间内液滴左移的体 积即是呼吸速率。 条件：整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作 用会干扰呼吸速率的测定。 6光合作用和呼吸作用中H、ATP的来源和去向 【例1】(经典题)光合作用和细胞呼吸是植物体 最重要的生命活动，右图为其简单过程示 意图。下列有关叙述正确的是 ( ) A图中代表光合作用的是，代表细胞呼吸的是 B图中发生在叶绿体内，过程发生在线粒体内 C植物细胞内部都能发生过程，且都能产生ATP D图中X和Y代表同一物质，X产生于叶绿体基质中，Y产生于线粒 体中 听 课 心 得 审题关键：“糖”、“CO2”、以及“箭头方向” 命题来源：光合作用与细胞呼吸过程图解和反应场所。 思路分析：从图中看代表光合作用暗反应阶段，CO2的固定 和C3还原的场所是叶绿体基质。分别代表有氧呼吸第一阶段 和第二阶段，场所分别是细胞质基质和线粒体基质。X代表三碳 化合物(C3)，产生于叶绿体基质，Y代表丙酮酸，产生于细胞质 基质，X、Y不是同一种物质。植物细胞能发生过程的 只有能进行光合作用的细胞，如叶肉细胞等；植物根尖细胞没有 叶绿体，不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸。所以，植物细 胞内不是都能发生过程，且过程不能产生ATP，要消 耗光反应生成的ATP。 答案：A 【例2】(2010南京调研)下图是测定发芽种子的呼吸类型所用装置(假设 呼吸底物只有葡萄糖，并且不考虑外界条件的影响)，下列有关说法 错误的是 ( ) 选 项 现 象 结 论 甲装置乙装置 A液滴左移液滴不动只进行有氧呼吸 B液滴不动液滴右移只进行无氧呼吸 C液滴不动液滴不动只进行有氧呼吸 D液滴左移液滴右移 既进行有氧呼吸， 又进行无氧呼吸 听 课 心 得 审题关键：“呼吸底物只有葡萄糖”、“NaOH溶液”、“蒸 馏水和液滴移动方向” 命题来源：细胞呼吸类型、区别和反应式的特点、NaOH溶液 的特点。 思路分析：如果发芽的种子进行有氧呼吸，那么装置甲由于消 耗氧气而产生的CO2被NaOH溶液吸收，使得装置甲中的气压 降低而使装置甲中液滴左移，但装置乙由于产生的CO2没有被 吸收，消耗的氧气和产生的CO2的量相等，所以装置乙中的气 压没有发生变化，故装置乙中液滴不移动。 答案：C 考点2 影响光合作用和呼吸作用因素的图象分析 1影响细胞呼吸的外部因素及应用 2.影响光合作用的因素及应用 (1)内部因素 2.影响光合作用的外部因素及应用 (3)多因子影响 光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用 途径措施或方法 延长光照时间补充光照 增大光合 作用面积 间作、合理密植 提高光合 作用效率 控制适宜光强、提高CO2浓度(如通风)、合理施 肥(供应适量必需矿质元素) 提高净光合 作用速率 维持适当昼夜温差(白天适当升温，晚上适当降 温) 【例3】 (改编题)下图甲表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变 化。乙图曲线a表示某种植物在20、CO2浓度为0.03%的环境中随着 光照强度的变化光合速率的变化情况；在B点时改变某种条件，结果发 生了如曲线b变化。丁、戊分别表示在一定实验条件下测得的某植物光 合作用速率与光照强度之间的关系、呼吸作用与氧气浓度之间的关 系。请分析回答： (1)甲图中，一昼夜CO2浓度最高和最低的分别是a、b对应的时刻，a、 b两个时刻的生物学意义是 (2)分析乙图在B点时改变的某种条件可能是(列举两种情况)： 理由： 理由： (3)乙图中A点与B点相比较，A点时叶绿体中C3的含量_(填“多 ”或“少”)，H的含量_(填“多”或“少”)。乙图中如果在C点时温 度降低10，则曲线有何变化？请在丙图中表示出来。 表示光合作用强度等于细胞呼吸的强度 温度适当增加 在一定的温度范围内，随着温度的增加光合作用增强 CO2的浓度增加 一定的CO2浓度范围内，随着CO2浓度的增加光合作用增强 多 少 (4)影响图丁中E点上下移动的主要外因是 。 (5)图戊中的数据需要在适宜光照条件下测量吗？ 。 温度 不需要 v完 浮 想 联 篇 1.核心术语：(1)光合作用(光反应、暗反应、水的光解、CO2的固定、C3 的还原、C5的再生、类囊体、叶绿体基质) (2)细胞呼吸(有氧呼吸、无氧呼吸、细胞质基质、线粒体基质、线粒体 内膜) (3)绿叶中色素的提取和分离(纸层析法、层析液、无水乙醇、二氧化 硅、碳酸钙、滤液细线) 2内连外展：本讲内容可与前后面的知识相关联。 (1)可与细胞的结构相联系 (2)可与细胞的生命历程相关联 (3)可与遗传与变异相关联 (4)可与生命活动调节相关联 (5)可与生态系统的物质循环与能量流动相联系 你能具体说出他们之间的联系吗？ 内化知识、系统归纳、编织成网，方能做到游刃有余 体验高考 一、理解能力 1(2010全国新课标，2)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是 ( ) A无氧呼吸的终产物是丙酮酸 B有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水 C无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有H的积累 D质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多 解析：无氧呼吸的终产物是酒精和二氧化碳或者是乳酸，而丙酮酸是无氧呼 吸和有氧呼吸第一阶段的共同产物；有氧呼吸产生的H在线粒体内膜上与氧 结合生成水；无氧呼吸不需要O2的参与，该过程中产生的H最终进到酒精 或乳酸中，没有积累；质量相同时，脂肪比糖原有氧呼吸释放的能量多，产 生的水多，消耗的O2也多，这与脂肪中H与O的比值较高有关。 答案：D 2(2010天津理综，1)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是 ( ) 叶绿体基质 类囊体薄膜 线粒体基质 线粒体内膜 A B C D 解析：CO2的固定发生在光合作用暗反应阶段，进行场所是叶绿体基 质。CO2产生于有氧呼吸的第二阶段，进行场所是线粒体基质。 答案：A 3(2010全国，31)请回答下列问题： (1)氮、磷、镁3种元素中，构成生命活动所需直接能源物质的元素是 _，构成细胞膜的元素是_。 (2)缺镁时植物叶片发黄，其原因是 。 (3)在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、 碳酸钙及适量丙酮。二氧化硅的作用是 ；碳酸 钙的作用是_； 丙酮的作用是_。 (4)光反应中能把光能转换成电能的叶绿素是少数处于特殊状态的 _。 氮、磷 氮、磷 镁是叶绿素的组成成分，缺镁导致 叶绿素合成受阻 有助于磨碎植物细胞 防止研磨过程中叶绿体色素被破坏 色素的提取溶剂 叶绿素a 解析：(1)生命活动所需直接能源物质是ATP，构成细胞膜的化合物主要 是磷脂、蛋白质，以上物质均含氮、磷。(2)镁是叶绿素的组成元素，缺 镁导致叶绿素合成受阻而类胡萝卜素合成正常，故叶片呈黄色。(3)通过 研磨可以破坏细胞，使其释放出色素，丙酮是有机溶剂，可以溶解提取 色素。因色素易被细胞中的有机酸破坏，故加入碳酸钙可中和因细胞结 构被破坏而释放的有机酸进而保护色素。(4)光反应中叶绿体色素均能吸 收、传递光能，而只有少数处于特殊状态的叶绿素a可以将光能转换成电 能。 二、获取信息的能力 4(2010上海生物，21)下图是酵母菌发酵实验示意图，其中X、Y、Z分 别代表( ) A石蜡油、CO2、蓝色 B石蜡油、O2、黄色 C菜油、O2、蓝色 D菜油、CO2、黄色 解析：酵母菌发酵实验过程中，可在发酵液表面滴加油滴形成油膜 来造成无氧环境；CO2通入BTB试剂(溴麝香草酚蓝溶液)后，水溶 液的颜色由蓝变绿再变黄，故选项D符合题意。 答案：D 5(2010上海生物，26)右图中代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析 结果，则右图所示结果最有可能来自于 ( ) A水培的洋葱叶 B生长的柳树幼叶 C培养的衣藻 D秋冬的银杏落叶 解析：新鲜菠菜叶中的光合色素含量充足完整，据图可知，滤纸上 的四条色素带完整，从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、 叶绿素b。图滤纸上的色素带不完整，只有胡萝卜素、叶黄素。秋 冬的银杏落叶呈黄色(或橙黄色)，这是由于低温破坏了叶绿素所致， 因此叶片中几乎不含叶绿素。其他选项中的材料中都含有充足的四种 色素。 答案：D 6(2010浙江理综，29，)试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适 应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“改变植物组织培养 条件缩短试管苗适应过程”的实验，实验在适宜温度下进行，图甲和 图乙表示其中的两个实验结果。 请回答： (1)图甲的实验是在大气CO2浓度下进行的。据图分析，试管苗在不加蔗糖 的培养基中 和 更高。 (2)图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24 h内CO2浓度变化曲 线。图中bc段CO2浓度升高缓慢是因为 ， cd段CO2浓度急剧下降是因为试管苗 。若d 点时打开培养瓶塞，试管苗的光合速率_。 (3)根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、 和 可缩短试管苗的适应过程。 光合速率 光饱和点 CO2浓度过高使细胞呼吸减弱 进行光合作用吸收了CO2 提高 适当提高CO2浓度 适当提高光照强度 解析：(1)图甲中自变量有两个：一是光照强度大小，二是是否加蔗糖。 因变量是光合速率，指真正光合速率。相比之下，不加蔗糖的试管苗光 合速率和光饱和点较高。(2)bc段没有光合作用，只有呼吸作用，CO2 浓度上升缓慢肯定是呼吸速率慢，温度和CO2都会影响呼吸速率，温度不 变，只能考虑CO2浓度过高。cd段CO2浓度急剧下降说明试管苗光合速 率远远大于呼吸速率。d点CO2浓度低于大气，CO2浓度已成为限制因素 ，该点光合速率等于呼吸速率，打开瓶塞，提高CO2浓度，光合速率提高 。(3)本实验的核心是改变植物组织培养条件，提高光合速率，从而缩短 试管苗的适应过程。影响光合作用的外界因素有：光照长短与强度、光 的成分、温度、水分、无机盐等，从本题的变量来看只能考虑无糖培养 基、适当提高CO2浓度和适当提高光照强度，其他因素都是适宜的、相等 的、不是变量，不予考虑。 三、实验与探究能力 7(2010福建理综，26，)东海原甲藻(简称甲藻)是我国东海引发赤潮 的藻种之一，研究甲藻光合作用的生理特性可为认识赤潮发生机理 提供重要信息。 (一)某研究小组探究pH对甲藻光合作用的影响，设计了以下实验： 将生长旺盛的甲藻等量分成5组培养，各组藻液pH分别设定为6.0、 7.0、8.0、9.0、10.0，在黑暗中放置12 h，然后在适宜光照等相同条 件下培养，随即多次测定各组氧气释放量并计算净光合速率。将实 验结果绘制成下图。 (1)本实验除了通过测定氧气释放量，还可以通过测定_吸收量来 计算净光合速率。 (2)黑暗放置过程中，藻液pH会有所变化，因此在测定氧气释放量前，需 多次将各组pH分别调到 ，这是控制实验的_变量。 CO2 原设定的pH 自 (3)若甲藻长时间处于pH为10.0条件下，甲藻_(能、不能)正常生 长繁殖，请据图分析并说明原因： (4)实验表明，甲藻光合作用适宜pH为6.09.0。但海水在该pH条件下 ，一般不会发生赤潮，原因是发生赤潮除了与pH、温度、光照强度等 因素有关外，最主要还与海水的 有关。 不能 因为长时间处于pH为10.0条件下， 甲藻的净光合速率为负值，甲藻不能正常生长繁殖。 富营养化(N、P含量) (二)研究小组进一步探究了温度对甲藻光合作用的影响。根据实验结果 得出：甲藻生长繁殖的适宜温度为1530，最适温度为25左右， 当温度为9和33时，甲藻不能正常生长繁殖。请根据这些信息在下 图中画出净光合速率随温度变化的示意曲线。 (二)见图 解析：(一)(1)净光合速率的表示方法有多种。可以通过测定氧气的释放 量、CO2的吸收量、有机物的积累量等来计算净光合速率。 (2)该实验的自变量为藻液的pH，需要严格控制实验的自变量。 (3)只有当净光合速率为正值时，植物才能正常生长繁殖。 (4)海水的富营养化是引发赤潮的主要原因。 (二)由题干信息，可确定曲线最高点对应的温度及与横轴的交点。 8(2010安徽理综，29，)为探究影响光合作用强度的因素，将同 一品种玉米苗置于25条件下培养，实验结果如图所示。请回答： (1)与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是 _，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是 _。 (2)实验结果表明，在 的条件下施肥效果明显 。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取 _措施能提高玉米的光能利用率。 光照强度(或光强) 土壤含水量 土壤含水量40%60% 合理密植 解析：(1)由图示曲线知：D点与B点相比，土壤含水量、施肥情况相同 ，而光强不同。D点与C点相比，光强、施肥情况相同，而土壤含水量 不同，故与D点相比，B、C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素分 别是光强与土壤含水量。(2)判断施肥效果的标准是对比施肥前后植物 CO2吸收量的变化幅度，由图示知：在土壤含水量40%60%条件下施 肥效果明显。合理