专题二细胞的代谢 第二讲光合作用与细胞呼吸 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24h内CO2浓度变化曲线 图中b c段CO2浓度升高缓慢是因为 c d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 b c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 c d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12h 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 0 9 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15 30 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 合理密植可有效增加光合作用面积 进而提高玉米的光能利用率 四 综合应用能力 9 2010 江苏生物 33 不同生态环境对植物光合速率会产生影响 某课题组测定生长于A地 平原 和B地 山区 银杏叶片不同时间的光合速率 结果如图 1 植物中叶绿素通常和蛋白质结合成为结合型叶绿素 在某些环境因素影响下 部分结合型叶绿素与蛋白质分离 成为游离型叶绿素 A B两地银杏叶片中叶绿素含量测定结果见下表 请完成总叶绿素含量与采样日期关系的二维曲线图 答案 从表中数据分析 导致银杏叶片光合速率下降的主要原因是 2 为提取银杏叶片中的叶绿素 研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外 还应加入 经快速研磨 过滤 将滤液收集到试管中 塞上橡皮塞 将试管置于适当的光照下2 3min后 试管内的氧含量 3 a b是7月1日和10月1日B地银杏叶绿体亚显微结构典型照片 推测 填字母 是10月1日的叶绿体照片 理由是 结合型叶绿素含量降低 酒精 丙酮 碳酸钙 石英砂 二氧化硅 基本不变 a 10月1日的光合速率 低 a中叶绿体中的类囊体膜结构破坏 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 场所 叶绿体场所 细胞质基质 线粒体 光合作用反应方程式 CO2 H2O CH2O O2呼吸作用反应方程式 C6H12O6 6O2 6H2O6CO2 12H2O 能量 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 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 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 光合 呼吸速率的测定实验探究 1 净光合速率的测定 如图 NaHCO3溶液的作用 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 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 单位时间内液滴右移的体积即是净光合速率 条件 整个装置必须在光下 光是植物进行光合作用的条件 2 呼吸速率的测定 如上图 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 4 光合作用和呼吸作用中 H ATP的来源和去向比较 1 细胞呼吸与血糖调节 体温调节的关系 1 细胞呼吸是血糖的主要去路 2 体温调节过程中 热量的来源是细胞呼吸释放的热能 2 光合作用 细胞呼吸与能量流动和物质循环间的关系 1 能量流动过程中 绿色植物通过光合作用固定的太阳能总量是流经整个生态系统的总能量 而生物体内能量最终通过细胞呼吸主要以热能形式散失 所以能量不可循环 2 在碳循环中 光合作用是CO2由大气进入生物群落的主要途径 而细胞呼吸是CO2由生物群落返回大气的主要途径 参见下图 3 细胞代谢是生物体进行各项生命活动的基础 1 当同化作用大于异化作用时生物体才能正常生长发育 2 激素与神经系统是通过改变细胞代谢而实现调节的 3 遗传和变异是以细胞内基因的传递和变化为基础的 4 生物与无机环境间物质和能量的变换是以细胞代谢为基础的 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ATPD 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 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