高考生物二轮优化设计：2.2《光合作用和细胞呼吸》ppt精编课件.ppt

第2讲光合作用和细胞呼吸 专题二细胞的代谢 2018高考导航 专题二细胞的代谢 叶绿体类囊体薄膜 H ATP 多种酶 CO2的固定C3的还原 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 链接思考 1 以碳的转移为例 写出光合作用与细胞呼吸的联系 提示 2 光合作用与细胞呼吸是怎样完成能量转换的 真题自测 判一判 1 人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供 2018全国新课标 6C 2 肺炎双球菌无线粒体 但能进行有氧呼吸 2018全国 3A 3 光合作用推动碳循环过程 促进了生物群落中的能量循环 2018天津 3A 4 叶片黄化 叶绿体对红光的吸收增多 2018福建 1D 5 有氧呼吸产生的 H 在线粒体基质中与氧结合生成水 2018全国新课标 2B 6 破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖 2018海南 3C 7 与夏季相比 植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短 2018浙江 1C 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 2018全国新课标 3B改编 9 乳酸杆菌在细胞质基质中产乳酸 2018北京 2B 10 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 2018天津 1C 提示 1 人体在剧烈运动时所需的能量是由葡萄糖分解提供的 2 肺炎双球菌属于原核生物 细胞中只有核糖体一种细胞器 与有氧呼吸有关的酶存在于细胞膜和细胞质基质中 3 光合作用可促进物质循环 但是能量不能循环 4 叶片黄化 说明叶片缺少叶绿素 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 剩下的类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 因此叶片黄化 叶绿体对红光的吸收减少 5 有氧呼吸前两个阶段产生的 H 在线粒体内膜上与氧结合生成水 6 破伤风杆菌属于厌氧菌 在有氧条件下 其繁殖受抑制 7 植物在冬季光合速率低的主要原因是光照强度弱 气温低 8 由于叶绿素的合成需要镁元素 故在缺镁的培养液中番茄幼苗叶绿素合成受影响 所以光反应强度降低 导致 H 和ATP含量下降 进而使暗反应强度也跟着降低 9 乳酸杆菌进行无氧呼吸 在细胞质基质中产生乳酸 10 CO2的固定发生在暗反应阶段 场所为叶绿体基质 CO2的产生发生在有氧呼吸的第二阶段 场所为线粒体基质 命题点1用模式图分析光合作用与细胞呼吸的物质和能量的关系如图为某植物叶肉细胞内发生的生理过程图解 据图回答下列问题 1 A物质是 C物质跨膜运输的方式是 2 场所 是通过 结构 来增大膜面积的 酶1作用的部位是场所 中的 光合作用的光反应为暗反应提供 物质 场所 是指 3 在场所 中 如果用放射性同位素对B物质示踪 则放射性最先出现在 物质中 E物质在场所 的 生成 4 长期水淹的植物会出现烂根现象 是因为图中 物质 的积累造成的 5 植物根尖细胞中产生ATP的结构有 水 自由扩散 类囊体薄膜 叶绿体基质 H 和ATP 细胞质基质 E 线粒体 F 酒精 细胞质基质和线粒体 解析 1 由图可知 A物质是水 C物质为二氧化碳 其跨膜运输的方式是自由扩散 2 场所 为叶绿体 通过类囊体薄膜来增大膜面积 酶1为参与光合作用暗反应的酶 在叶绿体基质中起作用 光反应为暗反应提供ATP和 H 场所 是细胞质基质 在该处进行有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸 3 场所 为线粒体 B物质为氧气 氧气参与有氧呼吸第三阶段 在线粒体内膜上与 H 结合生成水 E物质 4 长期水淹使土壤中缺少氧气 根细胞进行无氧呼吸产生酒精 F物质 5 根尖细胞中的ATP来自有氧呼吸和无氧呼吸 产生ATP的结构有细胞质基质和线粒体 思维拓展 1 场所 和场所 都能产生ATP 其作用一样吗 提示 不一样 中产生的ATP只能作用于暗反应 中产生的ATP用于物质合成 细胞分裂 植物生长等生命活动 2 场所 和场所 两结构增大膜面积的方式有何不同 提示 是通过囊状结构堆叠而成的基粒增大膜面积 从而为光反应提供场所 是内膜通过向腔内折叠成嵴结构 增大膜的面积 3 B物质从场所 到场所 被利用 共经过几层磷脂分子 提示 8层 4 上题该条件下叶肉细胞是否积累有机物 提示 光合速率大于呼吸速率 表现为积累有机物 5 请在下面的坐标系中绘出相关物质 C3 C5 H 和ATP的含量 CH2O 的生成量 量的变化曲线 提示 6 正常生长的番茄 照光培养一段时间后 用黑布迅速将其罩上 此后番茄细胞的叶绿体内不可能发生的现象有哪些 O2的产生停止 CO2的固定加快 ATP ADP比值下降 NADPH NADP 比值下降提示 7 若某种生物细胞中没有场所 和场所 则题图所示过程能否发生呢 提示 不一定 该细胞若是蓝藻细胞 则可以发生图示过程 光合作用和细胞呼吸 1 光合作用与有氧呼吸的物质转化关系的图表解读 1 CO2和H2O的转化 2 H 和ATP的来源 去向分析 H2O光解产生 有氧呼吸第一 二阶段 无氧呼吸第一阶段 还原C3 用于第三阶段还原O2 用于第二阶段还原丙酮酸 光反应阶段产生 三个阶段都产生 只在第一阶段产生 用于C3还原供能 用于各项生命活动 植物的C3还原除外 2 图解物质含量变化关系在解答光合作用相关物质含量变化的试题中 要结合图解或其中部分图解 如下图1所示 进行分析推理 如在突然停止光照 CO2供应不变的情况下 分析细胞中C3的含量变化 如下图2所示 另外 应记住在这种情况下C5 H ATP的含量变化是一致的 且都与C3的含量变化相反 猜想1图一表示一个番茄叶肉细胞内发生的部分代谢过程 图中 表示反应过程 A L表示细胞代谢过程中的相关物质 a b c表示反应过程 图二中T0 T1表示在适宜条件下生长的番茄幼苗的结构a中的某两种化合物 B C E或F 的相对含量 T1 T3表示改变某个条件后两种化合物含量的变化 请回答下列问题 1 图中 过程发生的场所分别是 和 2 过程中产生能量最多的是 H进入b的条件是 3 当环境条件适宜 G I D K时 该细胞的代谢特点是 叶绿体类囊体薄膜 线粒体基质 有氧气存在 光合作用强度等于细胞呼吸强度 4 干旱初期光合作用强度下降的主要原因是 在阴雨天气光合作用强度下降的原因是 5 在一定条件下 当G I D K时 产生ATP的场所有 若用含有18O的水浇灌番茄 则番茄周围空气中含有18O的物质有 6 若图二中 在T1时刻突然降低CO2浓度 则物质甲 乙分别指的是 乙升高的原因是 若T1时刻突然降低光照强度 则物质甲 乙又分别指的是 因缺水 气孔关闭 使二氧化碳供应不足 光照不足 使光反应减弱 细胞质基质 线粒体和叶绿体 HO 18O2 C5和 H 由于C3生成减少 暗反应消耗的 H 和ATP相应减少 而光反应仍产生 H ADP和C3 解析 1 图一过程 表示光合作用的光反应阶段 发生场所是叶绿体的类囊体薄膜 过程 表示有氧呼吸的第二阶段 场所是线粒体基质 2 过程分别表示有氧呼吸的第一 二 三阶段 在有氧呼吸中产生能量最多的是在第三阶段 H 和O2的结合过程 3 G I D K 即呼吸作用释放的CO2量等于光合作用吸收的CO2量 呼吸作用吸收的O2量等于光合作用释放的O2量 此时呼吸强度 光合强度 4 植物缺水会导致气孔关闭 二氧化碳吸收量减少 所以在干旱初期 光合作用强度下降 而阴雨天光照强度弱 影响光反应过程 5 G I D K 即光合作用强度大于呼吸作用 细胞中产生ATP的场所有细胞质基质 线粒体和叶绿体 光合作用的O2中的氧来源于H2O 再经过呼吸作用 O2中的氧的去向是H2O中的氧 所以用HO浇灌番茄 周围空气中的HO和18O2中会含有18O 6 突然降低CO2浓度 物质含量会升高的是 H C5 突然降低光照强度 物质含量会升高的是C3和ADP 技法点拨 分析光合作用和细胞呼吸的过程及物质转化问题的策略应答时 应结合所给条件 从以下几个方面进行 1 理解教材中光合作用和细胞呼吸的过程图解 把握相关生理过程中的物质变化和能量变化 光合作用 物质变化为CO2 C3 C5 CH2O H2O O2 H 能量变化为光能 电能 活跃的化学能 H 和ATP中的能量 CH2O 中稳定的化学能 细胞呼吸 物质变化为C6H12O6 2C3H4O3 丙酮酸 4 H 2C3H4O3 丙酮酸 6H2O 6CO2 20 H 24 H 6O2 12H2O 能量变化为 CH2O 中稳定的化学能 活跃的化学能 ATP中的能量 和热能 2 应结合教材图解 准确获取图示中的物质转化信息 据此确定相应生理过程是光合作用过程还是呼吸作用过程 是光反应阶段还是暗反应阶段 或者是有氧呼吸的哪一个阶段 命题点2借助图表 曲线考查影响光合作用和细胞呼吸的因素为了更好地提高温室大棚栽种作物的经济效益 科研人员对某作物进行了温度和O2浓度的相关研究 图1表示在适宜的光照 CO2浓度等条件下测得的温度与光合 呼吸的关系 图2中曲线表示不同O2浓度下光照强度与光合作用速率的关系 已知O2可与C5结合 生成一个三碳化合物和一个二碳化合物 此二碳化合物不参与光合作用 请回答 1 图1中 当温度达到 时 植物不再进行光合作用 在温度为30 时 叶肉细胞内的 H 用于 55 与O2结合形成水 还原三碳化合物 C3 2 图1中 40 与60 时 CO2的吸收量均为0 二者的区别是前者 后者 3 结合暗反应的过程 解释图2中高O2浓度更能抑制光合作用速率的原因 4 根据以上研究结果 该温室大棚作物白天 适宜的温度 在0 03 CO2浓度时 生长的最佳环境条件是 光照强度为30千勒克斯 光合速率等于呼吸速率 光合速率和呼吸速率均为0 植物死亡 高O2与更多的C5结合 减少了用于还原的C3 从而降低了光合作用速率 温度为30 O2浓度为1 5 解析 1 由图1可知 细线表示光合作用CO2的净吸收量 粗线表示呼吸作用CO2的释放量 当温度达到55 时 净光合作用强度等于呼吸作用强度 植物不再进行光合作用 当温度为30 时 叶肉细胞内进行光合作用和呼吸作用 光合作用中光反应产生的 H 用于暗反应C3的还原 而呼吸作用中产生的 H 与O2结合生成水 2 图1中 在40 时 净光合速率为0 光合速率等于呼吸速率 在60 时 温度过高导致植物死亡 细胞代谢停止 3 根据题干信息 可知当氧气浓度较高时 会与更多的C5结合 用于CO2固定的C5相应减少 生成的C3减少 从而降低了光合作用速率 4 由两图分析可知 温度为30 O2浓度为1 5 时 净光合速率最大 最适宜植物生长 思维拓展 1 由图1中纵坐标含义 CO2吸收量 和 CO2产生量 可得出什么信息 提示 由 CO2吸收量 可知细线部分所描述的是 净量 由 CO2产生量 可知粗线表示呼吸速率 2 图1中的粗线表示什么 提示 呼吸速率随温度的变化曲线 3 图1中F点时的代谢特点是什么 在下面的坐标图中绘出25 时的真正的光合作用强度的线段示意图 提示 F点时光合速率与细胞呼吸速率相等 如下图 4 根据图1绘出温度影响总光合作用强度的曲线 并作简要分析 提示 见下图 低温时光合作用强度低但不为零 最适温度在30 到55 时降为零 5 图2中C点的主要限制因素是什么 提示 光照强度 6 依据右面的叶肉细胞示意图分别标出A点 B点 F点的气体交换情况 并标出气体名称 提示 1 解读真正光合速率和净 表观 光合速率的曲线图 1 解读 A点 只进行细胞呼吸无光合作用 AB段 光合作用 细胞呼吸 B点 光合作用 细胞呼吸 称其为光补偿点 B点以后 光合作用 细胞呼吸 其中C点对应的光照强度称为光饱和点 图1 2 表观光合速率与真正光合速率的判定方法 1 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 2 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 3 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 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 3 补偿点与饱和点的移动 分析 1 据上图1分析光补偿点与光饱和点的变化 比较 左移 右移 右移 左移 右移 左移 限制因素a 光饱和点之前 光照强度 原因是此前光合速率随光照加强而加快 b 光饱和点之后 CO2浓度或温度 叶绿体中色素及酶的含量 2 据下图2分析CO2补偿点和CO2饱和点的变化 图2 比较 限制因素a CO2饱和点之前 CO2浓度 b CO2饱和点之后 光照强度或温度 叶绿体中色素及酶的含量 左移 右移 右移 左移 右移 左移 猜想2 2018 河北唐山调研 将某绿色盆栽植物置于密闭容器内暗处理后 测得容器内CO2和O2浓度相等 气体含量相对值为1 在天气晴朗时的早6时移至阳光下 日落后移到暗室中继续测量两种气体的相对含量 变化情况如图所示 下列对此过程的分析正确的是 注 两条曲线在20时前沿水平虚线上下对称 A 只有在8时光合作用强度与呼吸作用强度相等B 在9 16时之间 光合速率 呼吸速率 O2浓度不断上升C 该植物体内17时有机物积累量小于19时的有机物积累量D 该植物从20时开始进行无氧呼吸解析 选B 8时和17时 光合作用强度都与呼吸作用强度相等 A项错误 17时光合速率 呼吸速率 植物体内积累有机物最多 C项错误 最终CO2释放量大于O2吸收量 说明植物进行了无氧呼吸 但并非从20时开始进行无氧呼吸 D项错误 解题模板 光合作用和呼吸作用曲线图像题解题要点 1 识标 坐标曲线实际上是 横坐标 对 纵坐标 的影响结果 如 横坐标为光照强度 纵坐标为二氧化碳吸收量或氧气释放量 则该曲线表示不同光照强度对净光合作用强度的影响 区分和搞清楚 量 的关系是解题的突破口 2 明点 曲线的起点 转折点 终点 或极限点 曲线与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等 往往隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义 如CO2的吸收量为零的点 与纵横坐标的交叉点 表示光合作用强度和呼吸作用强度相当 光合作用强度达到极限点表示当光照强度 横坐标所示变量 达到一定值时 光合作用强度最高 光照强度 横坐标所示变量 再增加 光合作用强度不再增加等 明确这些特殊点的含义是解题的基础 3 析线 正确分析曲线形状 对曲线何时开始上升 何时趋向平缓 何时出现转折 其原因分别是什么等方面进行分析 如 光合作用极限点以前 光合作用强度随光照强度 或其他影响因素 增强而增强 此时 光合作用强度的主要限制因素是光照强度 横坐标所示变量 影响的是光反应 光反应或暗反应 极限点以后 光合作用强度的主要限制因素不是光照强度 横坐标所示变量 而是除横坐标所示变量外的其他因素 温度 CO2等 猜想3荔枝叶片发育过程中 净光合速率及相关指标的变化见下表 注 表示未测数据 1 B的净光合速率较低 推测原因可能是 叶绿素含量低 导致光能吸收不足 导致 2 将A D分别置于光温恒定的密闭容器中 一段时间后 A的叶肉细胞中 将开始积累 D的叶肉细胞中 ATP含量将 3 与A相比 D合成生长素的能力 与C相比 D的叶肉细胞的叶绿体中 数量明显增多的结构是 气孔相对开放度较低 CO2吸收不足 酒精 增加 低 基粒 解析 1 分析表格数据 叶片B的净光合速率低是因为叶片B中总叶绿素含量低 为1 1mg g fw 吸收光能的能力差 气孔相对开放度也比较低 为55 导致CO2吸收量比较少 2 在光照条件下 因A的新叶还未展开 不能进行光合作用 在密闭的容器中随O2减少会进行无氧呼吸 故将有酒精积累 D叶片在密闭容器中 CO2因消耗而减少 则会引起ATP消耗减少而合成不变 导致细胞中ATP的含量增加 3 成熟的叶片中生长素的合成量很少 成熟的叶片与刚展开完成的叶片相比 虽然叶面积相同 但从表格中可推知 由于总叶绿素含量增加 而叶绿素分布在叶绿体中基粒的类囊体薄膜上 因此D在叶肉细胞的叶绿体中基粒明显增多 误区清零 根据题中获取的有效信息 用规范 准确的生物学术语组织答案 尽量用教材语言或题中出现的语言 但要避免名词混淆 1 如题中 1 易错答为 气孔关闭 导致CO2吸收不足 其实这个时候气孔没有关闭 只是开放度较小 导致CO2吸收不足影响了光合速率 2 如题中 2 第一空易错答为 葡萄糖 正确答案为 酒精或乙醇 A叶未展开 没有叶绿体 不能进行光合作用 A叶放在密闭容器中 一段时间后 容器内氧气不足 A叶进行无氧呼吸 积累酒精 3 如题中 3 第一空易错答为 高 错误地认为 D叶已成熟 合成生长素的能力强 A叶新叶未展开 合成生长素能力低 4 如题中 3 第二空易错答为 基质 质粒 囊膜 片层 气孔等 这是答题不规范或获取解题信息能力差而造成失误 由表中信息知 叶片D比C总叶绿素含量多 又知叶绿素分布在叶绿体中基粒的类囊体薄膜上 所以正确答案为 基粒 类囊体 类囊体薄膜或基粒片层 命题点3光合作用与细胞呼吸的实验设计实验小组想利用下列装置测定某植物的光合作用强度 请回答有关问题 1 若乙装置为对照组 则其和甲装置的区别应为 2 测定植物的净光合作用强度 装置中放置死亡的植物 在甲 乙两装置的烧杯中加入 填 NaOH 或 NaHCO3 溶液 其作用是 将两装置放在适宜的光照下照射1小时 测定红墨水滴的移动距离 实验结果 乙装置中红墨水滴向右移动0 5cm 甲装置中红墨水滴向 移动4cm NaHCO3 提供CO2 右 3 测定植物的呼吸强度 在甲 乙装置的烧杯中加入 溶液 其作用是 将两装置放在 环境中1小时 温度与 2 中温度相同 实验结果 乙装置中红墨水滴向右移动0 1cm 甲装置中红墨水滴向 移动1 5cm 4 综合分析可知 该植物的实际光合强度为每小时红墨水滴向 移动 cm NaOH 吸收装置中的CO2 黑暗 左 右 5 1 解析 为防止装置自身影响实验结果 该实验需要设置空白对照 对照组中应用死亡的植物代替正常生长的植物 该实验是通过测定氧气的变化来反映光合作用速率和细胞呼吸强度 故其他气体的量应该固定不变 在测定净光合作用强度时 需NaHCO3提供CO2 在测定细胞呼吸强度时需要用NaOH吸收装置中的CO2 光合作用使装置中的氧气增加 气压增大 故液滴应向右移动 细胞呼吸过程中 装置中的氧气减少 气压减小 液滴应向左移动 实际光合强度应为净光合强度和呼吸强度之和 故实际光合强度 4 0 5 1 5 0 1 5 1 cm 思维拓展 1 为防止气压 温度等物理因素所引起的误差 应怎样设置对照实验 提示 将所测的生物材料灭活 如将种子煮熟 其他条件均不变 2 测量呼吸速率时 如果实验材料是种子 为防止微生物呼吸对实验结果的干扰应如何处理 提示 应对装置及所测种子进行消毒处理 3 若类比上述装置设计思路 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 若甲液滴左移 乙液滴不动 则 若甲液滴不动 乙液滴右移 则 若甲液滴左移 乙液滴右移 则 只进行有氧呼吸 只进行无氧呼吸 既进行有氧呼吸 又进行无氧呼吸 4 若将典例中甲装置中的烧杯中加入NaHCO3置于不同光照强度下 记录装置中红墨水滴移动的方向 来探究不同光照强度下光合作用和细胞呼吸强度的大小 请预测并分析出现的结果 提示 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 1 细胞呼吸方式的判断方法 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或还进行了产乳酸的无氧呼吸 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细胞呼吸方式 2 光合作用与细胞呼吸实验的设计方法 1 用实验条件的控制方法 增加水中氧气 泵入空气或放入绿色水生植物 减少水中氧气 容器密封或油膜覆盖或用凉开水 除去容器中二氧化碳 氢氧化钠溶液 除去叶中原有淀粉 置于黑暗环境中 除去叶中叶绿素 酒精隔水加热 除去光合作用对呼吸作用的干扰 给植株遮光 如何得到单色光 棱镜色散或薄膜滤光 线粒体提取 细胞匀浆离心 保持容器中CO2体积不变 NaHCO3溶液 2 常见相关实验装置的分析及应用 提供无氧环境的实验装置a 图1用水隔绝空气 b 图2用石蜡或油膜密封玻璃容器 隔绝液体与空气 与CO2相对含量有关的实验装置a 图3容器内的NaHCO3溶液可放出CO2 保持容器内CO2浓度恒定 使容器内的植物能够长时间进行光合作用 b 图4在容器中加入NaOH溶液 可以除去容器中的CO2 减弱容器中植物的光合作用 或降低容器内的压力 引起玻璃管中液滴的移动 c 图5中NaOH可以除去空气中的CO2 澄清的石灰水能够检验气体中是否存在CO2 3 常用的测定方法 呼吸速率表示方法将植物置于黑暗中 实验容器中单位时间内CO2增加量 O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率 表观 净 光合速率的测定方法 如图 a 植物光合速率指标 植物光合作用释放氧气 使容器内气体压强增大 毛细管内的水滴右移 单位时间内水滴右移的体积即是表观 净 光合速率 b 条件 整个装置必须置于光下 猜想4有多种方法可以测定植物的光合作用速率 请回答以下相关问题 1 在光照适宜 温度恒定的条件下 图甲的实验装置为密闭容器 图甲中的曲线为测量1h内该容器中CO2的变化量 图甲中AB段 叶绿体内ADP含量最高的场所是 导致AB段曲线变化的主要原因是 该绿色植物前30min实际光合作用的平均速率为 L L 1CO2 min 叶绿体基质 容器中CO2逐渐被光合作用消耗 146 2 某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况 设计了由透明的玻璃罩构成的