高三二轮复习《光合作用与呼吸作用》分解.ppt

1、第2讲光合作用与细胞呼吸,专题二细胞的代谢,2015高考导航,专题二细胞的代谢,叶绿体类囊体薄膜中,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空气中被标记的CO2被植物吸收如何又返回到大气中？ 提示：CO2C3C6H12O6C3H4O3CO2。 2光合作用和有氧呼吸是怎样联系的？ 提示：,如图表示某种生理作用的过程。其中甲、乙、丙代表有关生理过程发生的场所，、代表有关物质。下列有关叙述中，正确的是(),命题点1用模式图分析光合作用与细胞呼吸的关系,A该图表示光合作用的生理过程 B酵母菌和乳酸菌都可在甲和乙内发生生理过程 C物质表示丙酮酸，物质

2、表示ATP D丙表示线粒体内膜，该处能产生大量的ATP 解析该图表示有氧呼吸过程；甲、乙分别表示细胞质基 质、线粒体基质，酵母菌是真核生物，可以在甲、乙中发生生理过程，乳酸菌是原核生物,只能在甲中发生生理过程；物质表示丙酮酸，物质表示H；丙表示线粒体内膜,在该处H和氧气反应生成水,同时产生大量能量,生成大量ATP。 答案：D,思维拓展 (1)下图表示一个水稻叶肉细胞内发生的部分代谢简图。图中表示反应过程,AL表示细胞代谢过程中的相关物质, a、b、c表示细胞的相关结构。请分别说出其代表的内容。,提示：光反应、暗反应、细胞呼吸第一阶段、有氧呼 吸第二阶段、有氧呼吸第三阶段。 A：ATP、B：AD

3、PPi、C：H、D：O2、E：C3、F：C5、 G：CO2、H：丙酮酸、I：CO2、J：H、K：O2、L:H2O。 a：叶绿体、b：线粒体、c：细胞质基质。,(2)当光照强度不变，CO2突然停止供应时,则细胞中C3、C5、H、ATP、C6H12O6如何变化？ 提示：C3、C5、H、ATP、C6H12O6。 (3)当某叶肉细胞处于下图状态时，光合作用和呼吸作用有什么特点？对应右图的哪一点？ 提示：光合作用速率呼吸作用速率，对应右图中的B点。,1光合作用与细胞呼吸的联系 (1)光合作用和细胞呼吸的关系图,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

4、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质基质和细胞膜上。 真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。,3不同光照条件下细胞中的气体交换情况分析 与此图对应的细胞中气体变化情况如下图：,4.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

5、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(净光合速率)呼吸速率，如图所示。,(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。 呼吸速率：将植物置于黑暗中，实验容器

6、中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。 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。,猜想1环境变化时光合作用过程中物质变化情况 如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中含量的变化将会是() Aa上升、b下降 Ba、b都上升 Ca、b都下降 Da下降、b上升,B,解析：由图解分析，c是CO2，a和b是H、ATP，若在其他条件不变的情况下,将c降低至极低水平，CO2的固定减弱，C3还原减慢，消耗H和ATP减少，则a、b

7、在叶绿体中含量将会都上升。,探规寻律分析光照强度和CO2浓度突然改变后C3、C5含量的变化思路 (1)明确来源和去路：C3产生于CO2的固定,消耗于C3的还原; C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定。 (2)分析方法：某因素改变后，只要分析是影响消耗过程还是影响产生过程，就可以判断出C3或C5的含量变化情况。,(3) 影响因素骤变时物质的量的变化,猜想2种子萌发过程中考查呼吸作用 种子在适宜的条件下可萌发成幼苗，幼苗能长成植物体。从种子到植物体的变化过程中，下列图中能正确表示有机物质量变化的是() 解析：在种子萌发过程中，能量来自于自身有机物的消耗，故含量下降，在成为幼苗后，可以进行光合作

8、用，有机物含量增加。,C,探规寻律种子萌发过程的条件及变化分析 (1)萌发条件 外部条件：适宜的温度、水分和充足的氧气。 内部条件：胚是活的，不在休眠期。 (2)物质变化 水分的变化：先吸胀吸水再渗透吸水，萌发前期是吸胀吸水，后期因为有根的出现变为渗透吸水。种子吸水使自由水增多，代谢增强。,有机物变化：随着萌发过程中种子细胞呼吸增强，细胞内小分子有机物增多。 (3)干重变化：种子萌发初期，种子中的脂肪等物质转化和分解，进行细胞呼吸而为种子萌发提供能量，物质消耗增多，干重下降；子叶出土后，进行光合作用，干重会逐渐升高。,猜想3净光合速率、真正光合速率和呼吸速率的相关计算 将一绿色植物置于密闭玻璃

9、罩内，在黑暗条件下，罩内CO2含量每小时增加了20 mg；在充足光照条件下,罩内CO2含量每小时减少了45 mg。据测定,上述光照条件下,光合作用每小时共制造葡萄糖45 mg。若呼吸底物和光合产物均为葡萄糖,请回答：(保留2位小数) (1)该植物在光照条件下通过光合作用每小时共消耗CO2_mg。则该植物在光照条件下呼吸作用每小时产生CO2_ mg。 (2)若上述条件不变，该植物光照10小时，其余时间不给光照,则该植物一昼夜积累葡萄糖_ mg。,66,21,143.12,解析：(1)“制造”葡萄糖45 mg应该是总光合量，依据光合作用总反应式，生成1 mol的葡萄糖需要利用6 mol的CO2 。

10、葡萄糖的相对分子质量为180，6分子的CO2的相对分子质量为264。所以若X代表在光照条件下，每小时制造45 mg葡萄糖所利用的CO2的质量，则180/26445/X，X66 mg。根据给出的已知条件：充足的光照，容器中CO2含量每小时减少45 mg，用于光合作用。由于每小时制造45 mg葡萄糖需要66 mg CO2 ,所以还有21 mg CO2来自自身呼吸作用产生的(664521 mg)。(2) 在光照条件下，每小时呼吸作用产生21 mg CO2，若用Y代表每小时消耗葡萄糖的量，可依据有氧呼吸的总反应式推算出Y多少毫克：180/264Y/21，消耗葡萄糖约,为14.32 mg。光照10小时,

11、呼吸作用消耗葡萄糖约为143.2 mg (14.32 mg10)。在黑暗条件下，每小时呼吸作用产生20 mg二氧化碳，若用Z代表每小时消耗葡萄糖的量,可依据有氧呼吸的总反应式推算出Z多少毫克：180/264Z/20，消耗葡萄糖约为13.64 mg。黑暗12小时,呼吸作用消耗葡萄糖约为163.68 mg(13.64 mg12)。所以此植物一昼夜共消耗葡萄糖约为306.88 mg(143.2 mg163.68 mg)。在光照条件下,每小时制造45 mg葡萄糖,10小时共制造450 mg葡萄糖。一昼夜共消耗约306.88 mg的葡萄糖,所以一昼夜积累葡萄糖为143.12 mg。,方法技巧光合速率与呼

12、吸速率的常用表示方法,O2产生 (生成)速率,CO2固 定速率,有机物产生(制 造、生成)速率,O2释 放速率,CO2吸 收速率,有机物 积累速率,黑暗中O2 吸收速率,黑暗中CO2 释放速率,有机物 消耗速率,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,观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表，请回答下列问题：,注：括号内的百分数以强光照的数据作为参考 (1)CO2以_方式进入叶绿体后，与_结合而被固 定，固定产物的还原需要光反应提供的_。 (2)在弱光下，柑橘通过_和_来吸收更多的光能，以适应弱光环境。 (3)与弱光下相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数_，单位时间内平均每片叶

13、CO2吸收量_。对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观测叶色、平均叶面积和净光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是_，最后发生改变的是_。,自由扩散,C5,ATP和H,叶色,平均叶面积,多,高,平均叶面积,净光合速率,解析(1)CO2进入细胞的方式是自由扩散；在光合作用的暗反应过程中，CO2与细胞中的C5结合生成C3，该过程叫做CO2的固定；C3在ATP供能下，被H还原成有机物或C5。(2)据表可知，弱光下,柑橘可以通过增加叶绿素的含量和增大平均叶面积来吸收更多的光能。(3)强光比弱光的气孔总数多；单位时间内平均每片叶CO2吸收量高；据表可知，弱光下，色素吸收的光能少，净光合作用速率下降，首先发

14、生变化，平均叶面积是最后发生改变。,思维拓展 (1)氧气含量对细胞呼吸有什么影响？请用坐标曲线图形式 表示。 提示：,(2)下图分别表示什么因素对光照强度的影响？请分析图甲P点之后的影响因素主要是什么？ 提示：图甲是光照强度，图乙是CO2浓度，图丙是温度。图甲中P点之后的限制因素是温度和CO2浓度。 (3)温度如何影响光合作用和呼吸作用？ 提示：通过影响相关酶的活性进而影响反应速率。,(4)夏季晴朗的一天中，某植物CO2吸收速率随时间的变化曲线如图甲，另一植物密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系如图乙，请分析：图甲中c点CO2吸收速率下降的原因是什么？一天积累的有机物的量可以用什么表示？图乙所示

15、中24小时内该植物是否积累有机物？为什么？,提示：温度过高，气孔关闭，CO2含量下降，光合作用减弱；一天内积累的有机物的量可以用曲线与横坐标轴围成的上半部分面积与下半部分面积之差来表示。能积累有机物。因为和开始时相比，玻璃罩内的CO2浓度降低。若最终I点位于虚线上方，则植物不能积累有机物。,1氧气对呼吸作用的影响 氧气促进有氧呼吸，对无氧呼吸则有抑制作用。如图所示： 低氧气浓度时，有氧呼吸较弱，无氧呼吸速率随氧气浓度升高而迅速下降,故总呼吸速率下降，在氧气浓度为5%左右时,总呼吸速率最低，为储存粮食、水果等的最适宜氧气浓度。,2影响光合作用的因素 在上图中，(1)曲线分析： P点：限制光合速率

16、的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。,Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因子，影响因子主要为各曲线所表示的因子。 (2)除上图所示的因素外，影响光合作用的外界因素还包括光质、光照时间、水分等；内因则包括叶绿体数量、酶的含量及活性、色素含量、C5含量等。,猜想1 单因素对光合作用和细胞呼吸的影响 将状况相同的某种绿叶分成四等组，在不同温度下分别暗处理1h，再光照1h(光照相同)，测其重量变化。得到如下表的数据。可以得出的结论是(),A.该植物光合作用的最适温度约是27 B该植物呼吸作用的最适温度约是29 C27 29 下的净光合速率相等 D30 下的真正

17、光合速率为2 mg/h 解析：选B。暗处理1 h测得数据为该温度下的呼吸速率；真正光合速率即总光合速率；光照后与暗处理前的重量变化是2小时的变化量。图表中信息可转换成下表：,探规寻律因光合作用最适温度略高于细胞呼吸的最适温度，故在温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率，降低细胞呼吸速率；晚上适当降低温度，降低细胞呼吸速率，则有利于有机物积累，提高产量。白天时也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。,猜想2多因素对光合作用的影响 如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析错误的是(),A甲图

18、中A点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量 B乙图中D点与C点相比，相同时间内叶肉细胞中C3的生成量多 C图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度 D丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变,解析：选D。甲图中A点对应的光照强度及CO2浓度均较高,此时限制光合速率的因素可能是叶绿体中酶的数量；乙图中, D点比C点对应的光照强度强,且光合速率高,因此暗反应进行得快，相同时间内叶肉细胞中C3的生成量多；图中M、N、P三点处曲线正在上升，因此限制因素为横坐标对应的量；丙图中,当温度高于光合作用的最适温度时，光合速率将降低。,易错易混影响光合作用强度因素的两个易忽略点 (1)易忽略温度改变

19、对光合作用强度的影响。温度改变时，不管是光反应还是暗反应均会受影响，但主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。 (2)易忽略CO2浓度对光合作用强度的影响。CO2浓度很低时,光合作用不能进行；当CO2浓度大于某值时，光合作用才能进行。对于植物来说，也存在CO2的补偿点和饱和点，CO2浓度过大时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响到光合作用强度。,猜想3结合农业生产实践考查光合作用和呼吸作用原理 将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作)，测得两种植物的光合速率如下图所示(注：光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析，下列叙述正确的是(),A

20、与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响 B与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大 C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率 D.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作 解析：选D。由图曲线分析可知，桑树间作时比单作时呼吸强度增大,大豆间作时比单作时呼吸强度减小，均受到影响；间作时，桑树光饱和点增大，大豆光饱和点减小；在某一光照强度范围内，间作也提高了大豆的光合速率；从大豆曲线图中可看到光合速率大于零表示有有机物的积累，其最低光照强度单作大于间作。,探规寻律提高作物产量的途径,人工补充光照、轮种,间作、合理密植,适当提高光照强度(如地面反光膜)、

21、提高CO2浓度(如通风、农家肥)、合理施肥,温室大棚(白天适当升温，晚上适当降温)、适时播种,命题点3光合作用与呼吸作用的实验设计,某生物兴趣小组利用如图1装置(若干个)开展了有关光合作用和细胞呼吸的实验研究，实验开始时打开活塞开关，使水柱液面平齐，然后关闭活塞开关，8小时后，观察记录实验数据如表。 图1,请根据以上图1及表回答下列问题： (1)上表探究性实验课题中的自变量是_。研究不同植物的光合作用，最好选择的容器标号是_。 (2)若容器1的烧杯中加入的是CO2的缓冲液，U型管左侧液面的变化是_(填“上升”或“下降”),植物的净光合作用速率是_mL/h。为了更准确的测定,应对实验结果进行校正

22、(排除非生物因素对实验结果的影响),如果校正装置的实验结果是左侧液面比右侧液面低,则校正之后的净光合速率比原来_ (“大”或“小”)。,植物的种类和光质,1和3,上升,15,大,(3)利用图1所示装置测量天竺葵植株的呼吸速率,实验思路是 _ _。 (4) 下图2表示容器3中紫罗兰叶片叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为() 图2 A红色 B黄色 C绿色 D紫色,对装置进行遮光处理，烧杯中盛放氢氧化钠溶液(或能吸收CO2的液体)，测量单位时间内水柱移动的距离,B,解析(1)表中实验课题的自变量有两个，植物的种类和光质。研究不同植物的光合作用，根据单一变量原则，自

23、变量为植物的种类，其他条件均适宜。红光更有利于植物的光合作用,所以最好选择的容器标号为1和3。(2)若容器1的烧杯中加入的是CO2的缓冲液，装置内不断产生氧气，会使U型管左侧液面上升。由表中容器1两侧水柱高度差为240 mL/8 h可知,每小时水柱差高度变化为30 mL。因为原来两液面高度相同,所以每小时氧气变化量为15 mL/h，此即净光合作用速率。如果校正装置的实验结果是左侧液面比右侧液面低，说明实验受温度、大气压的影响,原装置气体体积减小,则容器1校正之后的净光合速率比原来大。(3)要测量天竺葵植株的呼吸速率,必须避免光合作用的发生，要对装置进行遮光处理。又因为呼吸作用中吸收氧气和放出二

24、氧化碳的量相等,烧杯中盛放氢氧化钠溶液,吸收掉二氧化碳,则装置中氧气的变化量即为植物的呼吸速率。(4)叶绿体色素提取分离实验中,在纸层析上,从上往下(距离点样处由远到近)的色素依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。而从图2可看出，胡萝卜素、叶黄素明显高于叶绿素a、叶绿素b,故叶片呈黄色，B正确。,思维拓展 (1)如何利用下面装置1测定种子的呼吸方式？为准确说明问题，还需要如何操作？,提示：要准确说明呼吸类型，还需要补充装 置2(如右图)，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

25、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)在色素提取的实验中，得到右图所示的色素带， 请说出，从上到下色素名称分别是什么？某同学在 秋天做色素提取分离实验时，提取和分离过程操作 正确，而实验结果只出现了图中的最上面的两条色 素带，最可能的原因是什么？ 提示：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b；叶绿素被 降解。,1表观(净)光合速率的测定方法 (1)利用如图实验装置,NaHCO3溶液作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。 条件：整个装置必须置于光下。 测定方法及结果判定：将上述装置置于不同光照强度下，记录装置中红

26、墨水滴移动的方向。结果分析：a.若水滴右移,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。b.若水滴左移，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。c.若水滴不动，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。,(2)黑白瓶法。黑白瓶法是生物学中的一种常用技术方法，一般用于测定生态系统中生产者绿色植物光合作用固定的太阳能量或制造的有机物量。每对样瓶中有一个白瓶和一个黑瓶,根据白瓶中含氧量的变化可以确定净光合作用量，而黑瓶中所测得的数据可以得知正常的呼吸耗氧量，由此可计算出光合作用总量。,(3)半叶法，如下

27、图所示，假使全天温度保持不变，则从上午10时到下午4时，一个叶圆片制造的有机物为(2yxz)g。,2在色素提取的实验中，实验结果的拓展分析 (1)在滤纸条上距离最近的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b，距离最远的两条色素带是胡萝卜素和叶绿素b。 (2)四条色素带的分布与扩散速度有关,扩散速度与溶解度呈正相关,从色素带的位置可推知色素在层析液中溶解度的大小。 (3)色素带的粗细与色素的含量有关，从色素带的宽度可推知色素含量的多少。,3在色素提取的实验中，实验的异常现象分析 (1)提取液颜色浅的原因 研磨不充分，色素未充分提取出来。 称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小。 未加碳酸钙或加入过少，

28、色素分子部分被破坏。 (2)色素带呈弧形的原因是滤纸条未剪去两角。 (3)滤纸条上只有两条色素带，原因是使用的叶片中叶绿素被破坏或不含叶绿素。 (4)滤纸条上看不见色素带的原因 忘记画滤液细线。 滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全溶解到层析液中。,猜想1考查识图、判断能力和综合分析问题的能力 某同学运用下图实验装置探究酵母菌细胞呼吸的类型。,实验开始时，关闭活塞，观察两个装置中着色液位置的变化,实验结果如下表：,请回答下列问题： (1)装置1中使用NaOH溶液的目的是 _。 (2)装置1中着色液移动的距离x表示_ _；装置2中着色液移动的距离y表示_ _。 (3)请根据表中的数据分析：装

29、置2中酵母菌1 h时的呼吸类型为_，3 h后酵母菌的呼吸类型为_。,吸收酵母菌细胞呼吸产生的CO2,有氧呼吸,无氧呼吸,解析:因装置1中产生的CO2被NaOH溶液吸收,故该气体不会导致着色液的移动；又因酵母菌有氧呼吸消耗O2,所以装置1中着色液移动的距离x表示酵母菌有氧呼吸消耗的O2的量。据表中数据分析，01 h这段时间内，装置2中的酵母菌只进行有氧呼吸，消耗的O2的量与释放的CO2的量相等，着色液不移动；1.52.5 h这段时间内,酵母菌既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,其呼吸产生的CO2的量大于消耗的O2的量,因此这段时间内着色液移动的距离y表示酵母菌细胞呼吸产生的,CO2的量与消耗的O2的量之差；34 h这段时间内，装置1中无O2的消耗，无氧呼吸产生的CO2被NaOH吸收，表现为x移动距离不变；装置2中无NaOH，34 h时间段内CO2不断释放，使y不断变化，据此判断酵母菌只进行无氧呼吸，着色液