高考生物总复习 第四章 细胞代谢课件.pptVIP

第四章细胞代谢 考点9酶和atp 高考考法突破 考法1关于酶的本质 功能及特性的分析 应试基础必备 考法2与酶有关曲线的分析与判断 考法3atp的结构和功能 考法4 实验 探究影响酶活性的条件 应试基础必备 1 酶的本质和特性 本质 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 特性 具有高效性 具有专一性 作用条件温和 2 酶的作用机理 活化能 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能 酶催化作用的原理 降低化学反应的活化能 改变化学反应的速率 1 酶 1 atp分子的结构 atp的元素组成 c h o n p 化学组成 由一分子腺苷和三分子磷酸组成 如图所示 结构简式 a p p p atp水解时 离腺苷最远端的高能磷酸键首先断裂 释放出能量 生成adp 由简式可看出 atp的结构特点可用 一 二 三 来总结 即一个腺苷 二个高能磷酸键 三个磷酸集团 注意 atp断裂两个高能磷酸键后得到的物质即为rna的基本组成单位一直 腺嘌呤核糖核苷酸 2 atp 2 atp和adp相互转化 3 atp的形成途径 自养生物 绿色植物 化能合成细菌 光合作用与细胞呼吸或化能合成作用与细胞呼吸 异养生物 人 动物 绝大多数细菌 真菌等 细胞呼吸 4 atp的功能 atp是细胞生命活动的直接能源物质 考法1关于酶的本质 功能及特性的分析 高考考法突破 1 人发烧时不想吃东西 2 唾液淀粉酶随食物进入胃内就会失活 3 胰岛素等蛋白质类或多肽类激素只能注射 解析 由于细胞中的线粒体和叶绿体中含有少量的dna 也能进行自我复制 所以核外的线粒体和叶绿体中也有参与dna合成的酶 a错误 活细胞产生的酶可以在生物体外发挥催化作用 如pcr反应中应用的taq酶 肝脏研磨液中的过氧化氢酶可以在体外催化过氧化氢分解 b错误 盐析不会破坏蛋白质的结构 可用盐析的方法从胃蛋白酶的提取液中沉淀析出该酶 c正确 酶制剂适于在低温 0 4 下保存 d错误 c 考法2与酶有关曲线的分析与判断 1 酶的高效性曲线 2 酶的专一性曲线 酶的高效性是与无机催化剂比较厚得出的 在该曲线中只有曲线a与b对比才可得出酶催化的高效性 a与c曲线的对比只可说明酶具有催化作用 当底物的量一定时 酶只能缩短达到化学平衡所需时间 不改变反应的方向和平衡点 专一性是指一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应的进行 如图所示 加入酶b反应速率与无酶条件下的反应速率相同 而加入酶a的反应速率随反应物浓度增大而明显加快 说明酶b对此反应无催化作用 酶具有专一性 1 温度和ph变化对酶促反应的影响 在一定温度 ph 范围内 随温度 ph 的升高 酶的催化作用增强 超过这一范围 酶的催化作用减弱 过酸 过碱 高温都会使酶变性失活 而低温只是抑制酶的活性 酶分子的结构未被破坏 温度升高即可恢复活性 从丙图可以看出 纵坐标为反应物剩余量 剩余量越多 生成物越少 反应速率越慢 图示ph 7时 反应物生物量最少 该ph应为最适ph或最接近最适ph 反应溶液ph的变化不影响酶作用的最适温度 2 底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响 甲图 在其他条件适宜 酶量一定的情况下 酶促反应速率随底物浓度增加而加快 但当底物达到一定浓度后 受酶数量和酶活性限制 酶促反应速率不再增加 乙图 在底物充足 其他条件适宜的情况下 酶促反应速率与酶浓度成正比 天津理综2017 3 6分 将a b两种物质混合 t1时加入酶c 如图为最适温度下a b浓度的变化曲线 叙述错误的是 a 酶c降低了a生成b这一反应的活化能 b 该体系中酶促反应速率先快后慢c t2后b增加缓慢是酶活性降低导致的d 适当降低反应温度 t2值增大 解析 加入酶c后 a物质浓度下降 b物质浓度上升 说明该反应是利用a物质作为反应物生成b物质 酶c可降低该反应的活化能 a正确 由题图可看出 t1 t2期间 a b物质的浓度出现明显变化 t2之后 曲线趋向平缓 说明t1 t2期间酶促反应速率较快 t2之后反应速率较慢 b正确 t2之后b增加缓慢 是反应物a浓度降低导致的 c错误 该反应是在最适温度下进行的 适当降低反应温度 酶促反应速率减慢 反应时间延长 t2值增大 d正确 c 考法3atp的结构和功能 1 atp是细胞代谢的直接能源物质 但不是唯一的直接能源物质 2 a 代表的含义归纳 1 关于atp与adp相互转化的场所及对应的生理过程的总结 2 atp和adp相互转化图解 由图可知 atp和adp的相互转化过程中 反应类型 反应所需酶以及能量的来源 去路和反应场所都不相同 因此atp和adp的相互转化是不可逆反应 但物质是可循环利用的 atp在生物体内的含量很少 但很稳定 主要原因是atp和adp之间时刻进行着相互转化 坐标曲线如图所示 1 在无氧条件下 可通过无氧呼吸分解有机物 产生少量atp 如a点 2 随o2供应量增多 有氧呼吸明显加强 atp产生量随之增加 如ab段 3 当o2供应量达到一定值后 如达到图中p点的氧气含量时 atp产生量不再增加 此时的限制因素可能是酶 有机物 adp 磷酸等 如b点及bc段 4 当横轴表示呼吸强度时 atp产生量的曲线应从原点开始 课标全国 理综2016 29题节选 在有关dna分子的研究中 常用32p来标记dna分子 用 和 表示atp或datp d表示脱氧 上三个磷酸基团所处的位置 a p p p 或da p p p 回答下列问题 1 某种酶可以催化atp的一个磷酸基团转移到dna末端上 同时产生adp 若要用该酶把32p标记到dna末端上 那么带有32p的磷酸基团应在atp的 填 或 位上 2 若用带有32p的datp作为dna生物合成的原料 将32p标记到新合成的dna分子上 则带有32p的磷酸基团应在datp的 填 或 位上 解析 1 atp的结构简式 a p p p 其水解时远离a的高能磷酸键断裂 所以带有32p的磷酸基团应在atp的 位上 2 参照atp中去掉2个磷酸基团即是构成rna的基本单位之一 腺嘌呤核糖核苷酸 那么datp中去掉2个磷酸基团即是构成dna的基本单位之一 腺嘌呤脱氧核苷酸 则带有32p的磷酸基团应在datp的 位上 答案 1 2 考法4 实验 探究影响酶活性的条件 1 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验原理 新鲜的肝脏中含有较多的过氧化氢酶 过氧化氢酶可以催化过氧化氢分解为水和氧气 过氧化氢酶在不同的温度下催化效率不同 fecl3溶液中的fe3 也对过氧化氢具有催化作用 但催化效率要低很多 实验步骤 取4支试管编号 分别加入2ml的过氧化氢溶液 分别置于如图所示的4种条件下 观察哪支试管产生的气泡多 实验结果与结论 2号比1号产生的气泡多 说明温度升高有利于过氧化氢的分解 3号 4号未经加热也有大量气泡产生 说明催化剂能降低化学反应的活化能 加快化学反应的速率 4号比3号产生的气泡多 说明在相同的条件下 酶的催化效率原元高于无机催化剂的催化效率 2 探究影响酶活性的条件 温度对酶活性的影响a 实验原理 淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖 而温度影响酶的活性 从而影响淀粉的水解 滴加碘液 根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性 b 实验设计思路 c 实验结论 温度能影响酶的活性 酶的活性有一定的最适温度范围 b 实验设计思路 c 实验结论 ph影响酶的活性 酶活性有一定的最适ph范围 ph对酶活性的影响a 实验原理 过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解为水和氧气 ph影响酶的活性 从而影响氧气的生成量 可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少 3 有关酶的实验探究中的 三宜 四不宜 若底物选择淀粉和蔗糖 用淀粉酶来验证酶的专一性时 检测底物是否被分解时试剂宜选用斐林试剂 不宜选用碘液 因为碘液无法检测蔗糖是否被分解 若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度 检测底物被分解的试剂宜选用碘液 不宜选用斐林试剂 因为用斐林试剂鉴定时需水浴加热 而该实验中需严格控制温度 在探究酶的适宜温度的实验中 不宜选择过氧化氢 h2o2 和过氧化氢酶作实验材料 因为过氧化氢 h2o2 在常温常压时就能分解 加热的条件下分解会加快 从而影响实验结果 在探究ph对酶活性影响时 宜保证酶的最适温度 排除温度干扰 且将酶溶液的ph调至实验要求的ph后再让反应物与底物接触 不宜在未达到预设ph前 让反应物与酶接触 1 自变量的确定和控制根据实验目的确定实验的自变量 进而确定控制的措施 如 探究ph对过氧化氢酶活性的影响 的实验 自变量是ph 即 探究什么 什么 就是自变量 控制自变量的方法常用的有 施加 改变 去除 等 2 无关变量的确定与控制无关变量是指除自变量外 其他对实验结果能造成影响的可能因素 探究ph对过氧化氢酶活性的影响 的无关变量包括温度 过氧化氢酶的用量 过氧化氢的用量 反应时间等 做实验时 对照组和实验组的无关变量都要保持相同且适宜 3 与酶有关的实验变量分析 4 关于酶的本质 功能和生理特性的实验设计思路总结 课标全国 理综2016 3 6分 若除酶外所有试剂均已预保温 则在测定酶活力的实验中 下列操作顺序合理的是 a 加入酶 加入底物 加入缓冲液 保温并计时 一段时间后检测产物的量b 加入底物 加入酶 计时 加入缓冲液 保温 一段时间后检测产物的量c 加入缓冲液 加入底物 加入酶 保温并计时 一段时间后检测产物的量d 加入底物 计时 加入酶 加入缓冲液 保温 一段时间后检测产物的量 解析 在测定酶活力的实验中 为了防止酶和底物反应引起溶液的ph变化 所以在酶和底物接触前加入缓冲液 a b d错误 加缓冲液后再加底物和酶 然后保温计时 一段时间后检测产物的量 c正确 c 返回目录 考点10细胞呼吸的类型和过程 高考考法突破 考法5有氧呼吸和无氧呼吸过程的分析和比较 应试基础必备 考法6细胞呼吸方式的判断 应试基础必备 1 细胞呼吸 1 概念 指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 生成二氧化碳或其他产物 释放出能量并生成atp的过程 2 类型 有氧呼吸和无氧呼吸 对绝大多数生物来说 有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式 1 有氧呼吸 过程 2 细胞呼吸的过程 1 实质 氧化分解有机物 释放能量 形成atp 2 意义 为生物体的生命活动提供能量 是体内各物质相互转化的枢纽 为体内其他化合物的合成提供原料 其相互联系的物质是丙酮酸 3 细胞呼吸的实质 意义 考法5有氧呼吸和无氧呼吸过程的分析和比较 高考考法突破 1 有氧呼吸的过程分析 三个阶段的比较 各元素的来源和去路分析 a co2是在第二阶段产生的 是丙酮酸和水反应生成的 场所是线粒体基质 co2中的氧来自葡萄糖和水 碳来自葡萄糖 b o2是在第三阶段参与的 与 h 结合生成水 同时生成大量能量 场所是线粒体内膜 c 有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水 反应物中的水在第二阶段参与反应 生成物中的水是由第一 二阶段产生的 h 在第三阶段与o2结合产生的 因此生成物中水中的氧来自氧气 氢来自葡萄糖和水 2 有氧呼吸和无氧呼吸过程的比较 过程图解 相同点和不同点 二氧化碳 在有氧呼吸的第二阶段 线粒体中产生 或者在无氧呼吸的第二阶段 细胞质基质中产生 动植物体内均可产生二氧化碳 水 在有氧呼吸的第三阶段 线粒体内产生 能进行有氧呼吸的细胞内均可产生水 酒精或乳酸 在无氧呼吸的第二阶段 细胞质基质内产生 atp 有氧呼吸三个阶段都产生atp 无氧呼吸只在第一阶段产生atp 1 细胞呼吸产物的产生阶段及场所的分析 2 辨析无氧呼吸产物与生物种类的关系 不同生物无氧呼吸产物的总结 不同生物的无氧呼吸的产物不同 其直接原因在于催化反应的酶不同 根本原因在于控制酶合成的基因不同 水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用 玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用 解析 与成熟组织细胞相比 分生组织细胞代谢旺盛 呼吸速率快 a错误 某些植物组织细胞无氧呼吸产物为乳酸 产生乳酸的无氧呼吸过程 既不吸收o2也不放出co2 b错误 适当降低氧气浓度 有氧呼吸减弱 有机物消耗减慢 c正确 利用葡萄糖进行有氧呼吸时 吸收o2与释放co2的摩尔数相同 d错误 c 考法6细胞呼吸方式的判断 1 在以c6h12o6为呼吸底物的情况下 根据o2的消耗量和co2的产生量是判断细胞呼吸方式的重要依据 不消耗o2a 无co2产生 细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸 气体体积无变化 b 有co2产生 细胞只进行产生酒精的无氧呼吸 容器内气体体积增大 消耗o2 产生co2 2 根据生成物的种类和数量进行判断 有水生成 一定是有氧呼吸 有酒精产生 若酒精量 co2量 只进行无氧呼吸 若酒精量 co2量 既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 有乳酸产生 若产生乳酸不产生co2 只进行无氧呼吸 若产生乳酸和co2 既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 以酵母菌为例 其曲线图如下 1 有线粒体的生物 真核生物 一定能进行有氧呼吸 无氧条件下也可进行无氧呼吸 2 无线粒体的真核细胞 生物 只能进行无氧呼吸 如哺乳动物成熟红细胞和蛔虫等 3 无线粒体的原核生物 有些也能进行有氧呼吸 如蓝藻 硝化细菌等 原核生物的有氧呼吸发生在细胞质基质和细胞膜上 湖南湘中名校2017二模 不同种类的生物在不同的条件下 呼吸作用方式不同 若分解底物是葡萄糖 则下列对呼吸作用方式的判断不正确的是 双选 a 若只释放co2 不消耗o2 则细胞只进行无氧呼吸b 若co2的释放量多于o2的吸收量 则细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸c 若co2的释放量等于o2的吸收量 则细胞只进行有氧呼吸d 若既不吸收o2也不释放co2 则说明该细胞已经死亡 解析 若细胞只释放co2 不消耗o2 说明只进行无氧呼吸 酒精发酵 a正确 若分解底物是葡萄糖 细胞进行有氧呼吸时co2的释放量等于o2的吸收量 若co2的释放量多于o2的吸收量 则细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸 b正确 对于大多数植物细胞而言 若co2的释放量等于o2的吸收量 则细胞只进行有氧呼吸 对于人和动物细胞而言 若co2的释放量等于o2的吸收量 则细胞可能只进行有氧呼吸 也可能同时进行无氧呼吸 乳酸发酵 和有氧呼吸 c错误 若既不吸收o2也不释放co2 也有可能是进行无氧呼吸 如乳酸菌细胞的无氧呼吸 d错误 cd 考点11影响细胞呼吸的因素及应用 高考考法突破 考法7影响细胞呼吸的因素及应用 应试基础必备 考法8 实验 有关细胞呼吸的探究 应试基础必备 1 影响细胞呼吸的因素 1 内部因素 内部因素主要指遗传因素 它决定了酶的种类和数量 造成不同器官 不同发育期 不同生物之间呼吸速率存在差异 2 外部因素 温度 通过影响酶的活性来影响呼吸强度 o2浓度 对于有氧呼吸 在一定范围内 随着o2浓度的增大 有氧呼吸强度加强 但由于酶的数量和呼吸底物浓度的限制 o2浓度增加到一定程度 有氧呼吸强度不再增加 对于无氧呼吸 随o2浓度增加 无氧呼吸受到的抑制作用加强 co2浓度 co2是有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸的产物 当co2浓度过高时会抑制细胞呼吸 水分 水为细胞呼吸提供反应环境 一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加快 细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的枢纽 细胞呼吸原理在生产实践中的医学护理 工业生产 农业生产 运动健身等方面都有广泛的应用 2 细胞呼吸原理的应用 1 外部因素对细胞呼吸的影响分析 高考考法突破 考法7影响细胞呼吸的因素及应用 1 曲线adb 无氧呼吸释放的co2量 2 曲线odce 有氧呼吸释放的co2量 3 曲线afce 细胞呼吸释放的co2量 4 a点 只进行无氧呼吸且无氧呼吸强度最大 5 b点 无氧呼吸终止点 氧气浓度再增大 只进行有氧呼吸 6 c点 该点再向右的ce段产生的co2全部为有氧呼吸产生 7 d点 无氧呼吸与有氧呼吸产生的co2量相同 但葡萄糖消耗速率不同 8 f点 细胞呼吸产生的co2总量最小 该点对应的氧气浓度一般作为贮存水果 蔬菜的最佳氧气浓度 1 伤口过深或被生锈铁钉扎伤后 如不及时治疗 会导致破伤风芽孢杆菌进行无氧呼吸而大量繁殖 引发破伤风 2 酵母菌既可进行有氧呼吸 又可进行无氧呼吸 有氧时 进行有氧呼吸 大量繁殖 无氧时 进行无氧呼吸 可用来生产酒精 3 作物栽培时要及时松土透气 利于根系的有氧呼吸 促进对水和无机盐的吸收 稻田需定期排水 否则会因根长期进行无氧呼吸产生大量酒精对细胞发生毒害作用 使根腐烂 4 剧烈运动时无氧呼吸积累过多的乳酸会使肌肉酸胀无力 所以人在进行体育锻炼时 提倡慢跑等有氧运动 5 蔬菜 水果和种子都储藏时都应在低温 低氧条件下 种子还应保持干燥 例 浙江温州2017模拟 如图表示光照 贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响 下列有关叙述中不正确的是 a 番茄果实细胞产生co2的场所是线粒体和细胞质基质b 光照对番茄果实呼吸的抑制作用8 时比15 时更强c 低温 黑暗条件下更有利于贮存番茄果实d 贮藏温度下降时果实呼吸减弱 可能与细胞内酶活性降低有关 解析 分析柱形图可知 随温度的降低呼吸强度降低 在每一温度下 黑暗条件下比有光条件下呼吸作用强度大 即光照对呼吸强度有抑制作用 不同温度下其抑制作用不同 番茄果实有氧呼吸产生co2的场所是线粒体 无氧呼吸产生co2的场所是细胞质基质 a正确 由题图可看出 8 时黑暗条件下与光照条件下呼吸强度的差值比15 时大 即抑制作用更强 b正确 由图可看出低温条件下呼吸强度更低 但黑暗条件下比光照条件下呼吸强度高 所以黑暗条件下不利于果实的贮存 c错误 呼吸过程是酶促反应 酶活性受温度影响 温度降低酶活性降低 贮藏温度下降时果实呼吸减弱 可能与细胞内酶活性降低有关 d正确 考法8 实验 有关细胞呼吸的探究 1 实验原理 酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存 属于兼性厌氧型菌 co2可使澄清石灰水变浑浊 也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 橙色的重铬酸钾溶液 在酸性条件下与乙醇 酒精 发生反应 变成灰绿色 2 实验流程 3 实验现象 甲 乙两装置中石灰水都变浑浊 但甲中浑浊程度高且速度快 2号试管中溶液由橙色变成灰绿色 1号试管不变色 4 实验结论 装置一中红色液滴移动的距离代表呼吸作用吸收的o2量 装置二中红色液滴移动的距离表示细胞呼吸作用吸收o2量和产生co2量的差值 两套装置中的单一变量是naoh溶液与蒸馏水 naoh溶液可以吸收co2 蒸馏水则基本不吸收co2 1 欲确认某生物的呼吸类型 应设置两套呼吸装置 如图所示 以发芽种子为例 2 实验结果预测和结论 说明 为使实验结果精确 除减少无关变量的干扰外 还应设置对照装置 对照装置与装置二相比 不同点是用 煮熟的种子 代替 发芽种子 其余均相同 测定植物组织细胞呼吸速率的装置与原理 1 装置 如图所示 2 指标 细胞呼吸速率常用单位时间内co2释放量或o2吸收量来表示 3 原理 组织细胞呼吸作用吸收o2 释放co2 co2被naoh溶液吸收 使容器内气体压强减小 刻度管内的有色液滴左移 单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率 4 物理误差的校正 如果实验材料是绿色植物 整个装置应遮光处理 否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定 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 应对装置及所测种子进行消毒处理 为防止外界气压 温度等物理因素所引起的误差 应设置对照实验 将所测的生物材料灭活 如将种子煮熟 其他条件均不变 5 用脂肪 或脂质 含量高的种子 如油料种子做测定实验 则有色液滴移动更明显 因其消耗o2量更大 一般探究有氧呼吸第二阶段的场所 通常是用离心的方法把动物细胞的细胞质基质和线粒体分开 分别加入丙酮酸 检测co2的产生 4 细胞呼吸场所的探究 辽宁大连2017一模 在自然界中 洪水 灌溉不均匀等因素易使植株根系供氧不足 造成 低氧胁迫 不同植物品种对 低氧胁迫 的耐受能力不同 研究人员采用无土栽培的方法 研究了 低氧胁迫 对两个黄瓜品种 a b 根系细胞呼吸的影响 测得第6天时根系细胞中丙酮酸和乙醇含量 结果如表所示 请回答 1 黄瓜根系细胞产生丙酮酸的场所是 丙酮酸转变为乙醇的过程 填 能 或 不能 生成atp 2 由表中信息可知 该实验的自变量是 正常通气情况下 黄瓜根系细胞的呼吸方式为 3 实验结果表明 品种a耐低氧能力比b 填 强 或 弱 其原因可借助下面的柱形图做出进一步解释 请根据品种a的柱形图在相应位置绘出品种b的柱形图 并标出对应数值 解析 1 黄瓜细胞产生丙酮酸的过程属于细胞呼吸的第一阶段 其场所是细胞质基质 在供氧不足时 细胞进行无氧呼吸 其中丙酮酸转变为乙醇的过程属于无氧呼吸的第二阶段 此阶段不释放能量 所以不能生成atp 2 由表中信息可知 该实验的自变量是黄瓜品种和通气情况 正常通气情况下 黄瓜根系细胞也产生少量的乙醇 说明此时细胞呼吸的方式为有氧呼吸和无氧呼吸 在低氧胁迫下 黄瓜有氧呼吸受阻 无氧呼吸增强 产生的乙醇增多 3 实验结果表明 品种a耐低氧能力比b强 在低氧时 品种a产生的丙酮酸比品种b产生的丙酮酸少 品种a为0 21 0 18 0 03 mol g 1 品种b为0 34 0 19 0 15 mol g 1 而产生的乙醇比品种b产生的乙醇多 品种a为6 00 2 45 3 55 mol g 1 品种b为4 00 2 49 1 51 mol g 1 其柱形图为 答案 1 细胞质基质不能 2 黄瓜品种和通气情况有氧呼吸和无氧呼吸 3 强如图所示 考点12色素及光合作用的基本过程 高考考法突破 考法9 实验 叶绿体中色素的提取和分离 应试基础必备 考法10光合作用过程的分析 考法11环境条件骤变对光合作用过程的影响 考法12光合作用反应条件和产物的实验探究 应试基础必备 1 捕获光能的色素和结构 1 色素的种类 2 叶绿体 进行光合作用的场所 2 光合作用的过程 3 化能合成作用 自然界中少数种类的细菌 能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物 这种合成作用叫作化能合成作用 高考考法突破 叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂中 用无水乙醇可提取叶绿体中的色素 色素在层析液中溶解度不同 可用层析液将不同的色素分离 1 实验原理 考法9 实验 叶绿体中色素的提取和分离 2 实验步骤 3 色素与吸收光谱叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光 这些色素吸收的光都可用于光合作用 因为叶绿素对绿光吸收最少 绿光被反射出来 所以叶片呈现绿色 1 收集到的滤液绿色过浅的原因分析 未加石英砂 二氧化硅 研磨不充分 使用放置数天的菠菜叶 滤液中色素 叶绿素 含量太少 一次加入大量的无水乙醇 提取浓度太低 正确做法 分次加入少量无水乙醇提取色素 未加碳酸钙或加入过少 导致色素分子被破坏 2 滤纸条色素带重叠 画滤液细线时连续画3 4次 滤液细线不齐 色素带不整齐 经层析液后 色素带有重叠 3 滤纸条看不见色素带 忘记画滤液细线 滤液细线接触到层析液 且时间较长 色素全部溶解到层析液中 1 颜色深绿的叶片内叶绿素a的含量高 应选取鲜嫩 色深绿 无浆汁的叶片 以保证含有较多的色素 如菠菜叶 棉花叶 洋槐叶等 2 若将长条形滤纸条换成圆形滤纸观察层析实验结果 将出现四个同心圆 色素种类从外向内顺序与滤纸条从上到下顺序相同 1 参与光合作用的色素只位于叶绿体类囊体薄膜上 液泡中的色素不参与光合作用 2 不同种类的色素对不同波长的光吸收率不同 对蓝紫光和红光吸收率最高 对绿光吸收率最低 因此 如果使用透光膜 最好选用无色的 因为它可以使各种颜色的光通过 而绿色的薄膜只透过绿光 故使用有色薄膜会使大棚内的光照强度大大降低 3 补充光源时 在同等光照强度下 或使用相同功率的灯泡下 最好选用吸收率高的有色光 如蓝紫光或红光 4 参与光合作用的色素的应用 解析 叶绿体中的色素为脂溶性 故可用无水乙醇提取 a正确 花青苷为水溶性 据花青苷在水 层析液 中的溶解度可进行层析 分离出色素带 b正确 月季成熟的紫红色叶片含有紫红色的大液泡 可作为质壁分离与复原实验的材料探究细胞的失水与吸水 c正确 表皮细胞是高度分化的细胞 不能分裂 不能形成染色体 d错误 d 天津理综2017 5 6分 叶绿体中的色素为脂溶性 液泡中紫红色的花青苷为水溶性 以月季成熟的紫红色叶片为材料 下列实验无法达到目的的是 a 用无水乙醇提取叶绿体中的色素b 用水做层析液观察花青苷的色素带c 用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水d 用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目 考法10光合作用过程的分析 注意 氧气是水光解的产物 在叶绿体类囊体薄膜上产生 淀粉是在叶绿体基质内产生的 色素吸收 传递 转化能量过程中不需要酶的催化 而atp的合成 co2的固定 c3的还原离不开酶的催化 叶绿体离不开细胞 保持适宜条件仍可进行光合作用 离体的叶绿体基质中添加atp nadph和co2后 也可完成暗反应 光合作用光反应产生的atp只用于暗反应阶段 不能用于其他生命活动 其他生命活动所需atp只能来自细胞呼吸 1 光合作用的反应式 2 元素去向 课标全国 理综2017 29 9分 如图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图 据图回答下列问题 1 图中 代表的物质依次是 h 代表的物质主要是 2 b代表一种反应过程 c代表细胞质基质 d代表线粒体 则atp合成发生在a过程 还发生在 填 b和c c和d 或 b和d 3 c中的丙酮酸可以转化成酒精 出现这种情况的原因是 解析 图中a表示光合作用的光反应阶段 b表示光合作用的暗反应阶段 c为细胞质基质 在其中进行细胞呼吸的第一阶段 d为线粒体 在其中进行有氧呼吸的第二和第三阶段 1 图中 为光反应中水的光解产生的o2 为nadp 为adp和pi 为c5 图中 h 为细胞呼吸过程中产生的还原型辅酶 nadh 2 叶肉细胞中atp合成的场所有叶绿体中的类囊体 细胞质基质和线粒体 所以atp合成除发生在图中a过程外 还发生在c和d中 3 无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段完全相同 叶肉细胞在缺氧的情况下进行无氧呼吸 第一阶段产生的丙酮酸在酶的作用下分解成酒精和二氧化碳 答案 1 o2nadp adp pic5nadh 或还原型辅酶 2 c和d 3 在缺氧条件下进行无氧呼吸 考法11环境条件骤变对光合作用过程的影响 1 当外界条件改变时 短时间内将直接影响光合作用中c3 c5 h atp及 ch2o 的含量 其含量变化可以采用如图分析 根据 变谁从谁入手 的方法进行分析 例如 co2供应正常 光照变弱时 c3化合物的含量变化 2 光照与co2浓度变化对植物细胞内c3 c5 h atp ch2 合成量的影响及对应曲线图 解析 改用光照强度与白光相同的红光照射时 红光对光反应的促进效果更好 会导致短时间内atp和 h 增加 c3减少 c5增加 a b错误 叶绿体中色素吸收绿光最少 改用光照强度与白光相同的绿光照射时 atp和 h 减少 c3增加 c5减少 c正确 d错误 c 考法12光合作用反应条件和产物的实验探究 1 实验材料选得妙 用水绵作为实验材料 2 排除干扰的方法妙 临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中 3 观测指标设计得妙 通过好氧细菌的分布进行检测 4 实验对照设计得妙 将极细的光束照射处的叶绿体与黑暗处的叶绿体 完全曝光的叶绿体进行对照 1 萨克斯 自身对照 自变量为光照 因变量为颜色变化 2 恩格尔曼 自身对照 自变量为光照 因变量为好氧细菌的分布 3 鲁宾和卡门 相互对照 自变量为标记物质 因变量为o2的放射性 江苏生物2017 29 9分 科研人员对猕猴桃果肉的光合色素 光合放氧特性进行了系列研究 图1为光合放氧测定装置示意图 图2为不同光照条件下果肉随时间变化的光合放氧曲线 请回答下列问题 1 取果肉薄片放入含乙醇的试管 并加入适量 以防止叶绿素降解 长时间浸泡在乙醇中的果肉薄片会变成白色 原因是 2 图1中影响光合放氧速率的因素有 氧电极可以检测反应液中氧气的浓度 测定前应排除反应液中 的干扰 3 图1在反应室中加入nahco3的主要作用是 若提高反应液中nahco3浓度 果肉放氧速率的变化是 填 增大 减小 增大后稳定 或 稳定后减小 4 图2中不同时间段曲线的斜率代表光合放氧的速率 对15 20min曲线的斜率几乎不变的合理解释是 若在20min后停止光照 则短时间内叶绿体中含量减少的物质有 填序号 c5 atp h c3 可推测20 25min曲线的斜率为 填 正值 负值 或 零 解析 1 caco3能防止叶绿素被破坏 因叶绿体中的色素溶解在乙醇中 故果肉薄片长时间浸泡在乙醇中 果肉薄片会变成白色 2 光合放氧速率可用于表示光合速率 图1中影响光合速率的因素有光照 温度 co2 nahco3 浓度 反应液中氧气浓度属于因变量 则测定前应排除反应液中溶解氧的干扰 3 nahco3为光合作用提供co2 若提高反应液中nahco3浓度 果肉细胞的光合作用会逐渐增强 但由于光照强度 温度等因素的限制 果肉细胞的光合速率最终趋于稳定 4 15 20min曲线的斜率几乎不变 反应液中o2浓度不变 说明此时光合产氧量与呼吸耗氧量相等 若在20min后突然停止光照 则光反应减弱 短时间内叶绿体中 h 和atp含量减少 c3的还原减弱 而co2的固定正常进行 则短时间内叶绿体中c5的含量减少 由于20min后停止光照 则光合作用逐渐减弱直至停止 而呼吸作用正常进行 反应液中o2含量减少 曲线的斜率为负值 答案 1 caco3光合色素溶解在乙醇中 2 光照 温度 co2 nahco3 浓度溶解氧 3 提供co2增大后稳定 4 光合产氧量与呼吸耗氧量相等 负值 考点13影响光合作用的因素及应用 高考考法突破 考法13单一因素对光合速率影响的分析与探究 应试基础必备 考法14多因素对光合速率影响的分析 考法15光合作用的昼夜变化曲线的分析 应试基础必备 影响光合作用的因素 1 内部因素植物自身的遗传特性 植物叶片的叶龄 叶面积指数 2 外部因素 考法13单一因素对光合速率影响的分析与探究 高考考法突破 1 光照时间 光质 光照强度对光合作用的影响 光照时间 光照时间越长 产生的光合产物越多 光质 由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多 吸收绿光最少 故不同波长的光对光合作用的影响不同 建温室时 选用无色透明的玻璃 或塑料薄膜 作顶棚 能提高光能利用率 光照强度 在一定范围内 增加光照强度可提高光合作用速率 2 光照强度对光合作用速率影响的曲线分析 a点 光照强度为0 此时只进行呼吸作用 释放的co2量可表示细胞呼吸的强度 ab段 随光照强度增强 光合作用强度也逐渐增强 co2释放量逐渐减少 这是因为细胞呼吸释放的co2有一部分用于光合作用 此时呼吸作用强度大于光合作用强度 b点 细胞呼吸释放的co2全部用于光合作用 即光合作用强度等于呼吸作用强度 光照强度只有在b点以上时 植物才能正常生长 b点所示光照强度称为光补偿点 bc段 随着光照强度的不断增加 光合作用强度不断曾洽 到c点以后不再增加 c点所对应的横轴光照强度称为光饱和点 限制c点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量 酶的数量和最大活性 外部因素是co2浓度等除光照强度之外的环境因素 3 叶面积指数对光合作用的影响 oa段表明随叶面积指数不断增大 光合作用实际量不断增大 a点为叶面积指数的饱和点 随着叶面积指数的增大 a点以后大部分叶片重叠 进行光合作用的叶片面积不再增大 总光合作用速率几乎不再增加 ob段表明干物质量随叶面积指数增加而增加 而由于a点以后光合作用强度不再增加 但叶片随叶面积指数不断增加 呼吸量 oc段 不断增加 所以干物质积累量不断降低 bc段 1 co2浓度对光合作用强度的影响 曲线分析 图1表示在一定范围内 光合作用速率随co2浓度的增加而增大 但当co2浓度增加到一定范围后 光合作用速率不再增加 各点含义 图1中a点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的co2浓度 即co2补偿点 图1中的b点表示饱和点 2 温度对光合作用速率的影响 温度主要是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合速率 温度改变 不管光反应还是暗反应均受影响 但主要影响暗反应 因为暗反应不管酶的种类还是数量都比光反应多 3 水分和矿质元素对光合作用的影响 水分 水既是光合作用的原料 又是体内各种化学反应的介质 另外 水分还能影响气孔的开闭 间接影响二氧化碳进图植物体内 如夏季中午 植物为防止蒸腾作用失水过多 气孔关闭 二氧化碳供应不足 光合速率下降 这种现象称为植物的 光合午休 现象 矿质元素 矿质元素直接或间接影响光合作用 n是构成叶绿素 酶 atp等的元素 p是构成atp的元素 并参与叶绿体膜的构成 mg是构成叶绿素的元素 k影响糖类的合成与运输 n p k mg缺乏时主要导致光反应强度降低 从而使植物的产量减少 因此在农业生产中要适当的施肥以增加农作物的产量 考点14影响光合作用的因素及应用 天津理综2017 6 6分 某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半 但固定co2酶的活性显著高于野生型 如图显示两者在不同光照强度下的co2吸收速率 叙述错误的是 a 光照强度低于p时 突变型的光反应强度低于野生型b 光照强度高于p时 突变型的暗反应强度高于野生型c 光照强度低于p时 限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度d 光照强度高于p时 限制突变型光合速率的主要环境因素是co2浓度 解析 由图示可知 光照强度低于p时 突变型的co2吸收速率低于野生型 结合题干中提到的 突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半 但固定co2酶的活性显著高于野生型 可知这是突变型的叶绿素含量较低 在相同低光照条件下光反应强度比野生型低的缘故 a正确 光照强度高于p时 突变型的co2吸收速率明显高于野生型 这种现象应与突变型固定co2酶的活性高有关 即暗反应强度高于野生型 b正确 光照强度低于p时 表示突变型co2吸收速率的曲线处于上升段 此时的限制因素为横坐标所代表的因子 即光照强度 c正确 光照强度高于p时 表示突变型co2吸收速率的曲线先上升后趋于水平 上升段的限制因素依然是光照强度 水平段的限制因素是co2浓度 d错误 d 考法14多因素对光合速率影响的分析 多因素对光合速率影响的曲线如图所示 p点前 限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子 随该因子的不断加强 光合速率不断提高 q点后 横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子 要想提高光合速率 可适当提高图示中的其他影响因子的强度 课标全国 理综2016 29 10分 为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对a品种小麦光合作用的影响 某研究小组将生长状态一致的a品种小麦植株分为5组 1组在田间生长作为对照组 另4组在人工气候室中生长作为实验组 并保持其光照和co2浓度等条件与对照组相同 于中午12 30测定各组叶片的光合速率 各组实验处理及结果如表所示 回答下列问题 1 根据本实验结果 可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是 其依据是 并可推测 填 增加 或 降低 麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用 2 在实验组中 若适当提高第 组的环境温度能提高小麦的光合速率 其原因是 3 小麦叶片气孔开放时 co2进入叶肉细胞的过程 填 需要 或 不需要 载体蛋白 填 需要 或 不需要 消耗atp 午休 的程度 解析 1 通过题表可知 温度均为36 时 相对湿度增加 光合速率明显增大 而相对湿度均为52 时 温度不同 光合速率变化较小 由此可知 湿度对光合速率影响较大 增加相对湿度可降低光合午休的程度 2 由实验组二 三 四可看出 相对湿度相同时 31 36 时小麦的光合速率明显高于25 时的 说明25 温度较低 未达到光合作用相关酶的最适温度 若适当提高温度 能够提高小麦的光合速率 3 co2经气孔进入叶肉细胞的方式是自由扩散 不需要载体协助 也不需要消耗能量 答案 1 湿度 或相对湿度 在相同温度条件下 相对湿度改变时光合速率变化较大增加 2 四该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度 3 不需要不需要 考法15光合作用的昼夜变化曲线的分析 1 一昼夜有机物的积累量 用co2量表示 的表示方法方法1 一昼夜有机物的积累量 白天从外界吸收的co2量 晚上呼吸释放的co2量 方法2 一昼夜有机物的积累量 白天固定的co2量 24小时呼吸释放的co2量 注意 方法1中用的是净光合作用量 方法2中用的是总光合作用量 2 一昼夜有机物的积累量变化的分析 na和ep 清晨和傍晚光照较弱 光合作用强度小于细胞呼吸强度 植物体内有机物总量减少 环境中co2量增加 o2减少 a点和e点 光合作用强度等于细胞呼吸强度 co2的吸收和释放达到动态平衡 植物体内有机物的总量不变 环境中co2量不变 o2量不变 ae 光合作用强度大于细胞呼吸强度 植物体内有机物的总量增加 环境中co2量减少 o2量增加 c点 叶片表皮细胞部分气孔关闭 出现 光合午休 现象 e点 光合作用产物的积累量最大 一天内 24h 空气中o2浓度最高 co2浓度最低 mn和pq 夜间植物只进行细胞呼吸 植物体内有机物的总量减少 环境中co2量增加 o2量减少 np 白天光合作用与呼吸作用同时进行 1 图中ab段 ij段的c3含量较高 原因是夜间无光 h 和atp缺乏 c3不能被还原 2 bc段的c3含量下降 原因是bc段的光照强度增强 产生 h 和atp增多 c3被还原 c3减少 gi段的c3含量上升 原因是gi段的光照强度减弱 产生 h 和atp减少 c3被还原的量减少 c3增多 3 cd段的c3含量升高 原因可能是白天该地区天气暂时由晴转阴 光反应不足 4 g点的c3含量最低 原因是g点气孔关闭 二氧化碳不足 生成c3的量减少 而c3的还原正常进行 所以c3含量低 相反c5的消耗减少 而还原过程又产生c5 因此g点c5含量较高 各点含义及形成原因的分析 ab段 无光照 植物只进行呼吸作用 bc段 温度降低 呼吸作用减弱 cd段 微弱光照 开始进行光合作用 但是光合作用强度 呼吸作用强度 3 一昼夜密闭钟罩内co2浓度与时间的关系曲线及分析 d点 随着光照增强 光合作用强度 呼吸作用强度 dh段 光照强度较强 光合作用强度 呼吸作用强度 其中fg段表示 光合午休 现象 h点 随着光照减弱 光合作用强度下降 光合作用强度 呼吸作用强度 hi段 光照继续减弱 光合作用强度 呼吸作用强度 直至光合作用完全停止 返回目录 高考考法突破 考法16光合作用和细胞呼吸过程的比较 考法17影响光合作用和细胞呼吸速率因素的分析和应用 考法18光合作用和细胞呼吸的综合计算 专题3光合作用和细胞呼吸 考法16光合作用和细胞呼吸过程的比较 高考考法突破 1 叶绿体的类囊体薄膜 atp h 和o2产生的场所 2 叶绿体基质 co2固定的场所 atp和 h 消耗的场所 3 线粒体基质 co2产生的场所 4 线粒体内膜 o2消耗的场所 1 光合作用为细胞呼吸提供物质基础 细胞呼吸为光合作用提供原料co2 2 元素的转移 d 北京理综2017 2 6分 某植物光合作用 呼吸作用与温度的关系如图 据此 对该植物生理特性理解错误的是 a 呼吸作用的最适温度比光合作用的高b 净光合作用的最适温度约为25 c 在0 25 范围内 温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大d 适合该植物生长的温度范围是10 50 图中光合作用和呼吸作用曲线的峰值对应的温度分别代表光合作用和呼吸作用的最适温度 由图可知呼吸作用的最适温度比光合作用的高 a正确 同上分析 净光合作用的最适温度约为25 b正确 在0 25 范围内 光合作用曲线明显上升 而呼吸作用曲线变化不明显 故在该温度范围内 温度变化对光合速率的影响更大 c正确 分析温度对净光合速率的影响曲线可知 在 10 45 范围内 净光合速率均大于0 在这一温度范围内 都适合该植物生长 d错误 解析 考法17影响光合作用和细胞呼吸速率因素的分析和应用 高考考法突破 1 水分的变化 干旱时 植物气孔关闭 影响二氧化碳的吸收 水分过多造成淹水时 无氧呼吸产生的酒精对植物体产生毒害作用 2 二氧化碳的变化 低浓度的二氧化碳抑制光合作用 二氧化碳浓度过高时抑制细胞的有氧呼吸 3 光照强度 弱光时抑制光反应 光照过强往往伴随着气温升高 气孔关闭 影响暗反应 4 温度 影响酶的活性 1 合理密植 增大光合作用面积 提高光能利用率 2 间作套种 充分利用光能 提高光能利用率 3 增施农家肥 农家肥富含有机物 通过微生物的分解作用产生无机盐和二氧化碳 4 遮光或补光 5 夜间降温 降低细胞呼吸强度 课标全国 理综2017 30 9分 植物的co2补偿点是指由于co2的限制 光合速率与呼吸速率相等时环境中的co2浓度 已知甲种植物的co2补偿点大于乙种植物的 回答下列问题 1 将正常生长的甲 乙两种植物放置在同一密闭小室中 适宜条件下照光培养 培养后发现两种植物的光合速率都降低 原因是 甲种植物净光合速率为0时 乙种植物净光合速率 填 大于0 等于0 或 小于0 2 若将甲种植物密闭在无o2 但其他条件适宜的小室中 照光培养一段时间后 发现植物的有氧呼吸增加 原因是 解析 1 由于小室是密闭的 所以容器中的co2是有限的 将正常生长的甲 乙两种植物放置在其中 适宜条件下照光培养 此时植物光合作用吸收co2的量大于细胞呼吸释放co2的量 密闭小室中的co2减少 导致两种植物的光合速率都降低 甲种植物净光合速率为0时 其光合速率与呼吸速率相等 此时为甲种植物的co2补偿点 甲种植物的co2补偿点大于乙种植物的 因此此时co2浓度大于乙种植物的co2补偿点 所以乙种植物净光合速率大于0 2 无o2 其他条件适宜的小室中 甲种植物在光照条件下会进行光合作用 光合作用的光反应释放的o2使密闭小室中的o2增加 o2参与有氧呼吸的第三阶段与 h 结合生成水 所以o2增加时 植物的有氧呼吸增加 答案 1 植物在光下光合作用吸收co2的量大于呼吸作用释放co2的量 使密闭小室中co2浓度降低 光合速率也随之降低大于0 2 甲种植物在光下光合作用释放的o2使密闭小室中o2增加 而o2与有机物分解产生的nadh发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节 所以o2增多时 有氧呼吸会增加 考法18光合作用和细胞呼吸的综合计算 高考考法突破 1 光合作用速率表示方法 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以表示呼吸速率 净光合速率 将植物置于光下 实验容器中o2增加量 co2减少量或有机物增加量都可以表示净光合速率 2 净光合速率和总光合速率