1、- 1 -专题 3 细胞呼吸与光合作用一、核心概念的实质1.细胞呼吸:有机物在细胞内氧化分解,生成 CO2或其他产物,释放出能量并生成 ATP。2.光合作用:将光能转换成细胞能够利用的化学能。二、光合作用与有氧呼吸过程1.快速填出代表的物质名称:NADPH O 2 CO 2 葡萄糖 NADH O 2 CO 22.快速填出代表的过程及发生场所:有氧呼吸第一阶段、细胞质基质。有氧呼吸第二阶段、线粒体基质。有氧呼吸第三阶段、线粒体内膜。三、无氧呼吸1.第一阶段:(1)场所:细胞质基质。(2)物质变化:葡萄糖丙酮酸、ATP、H。(3)能量变化:稳定化学能热能、活跃的化学能。2.第二阶段:(1)场所:细
2、胞质基质。(2)物质变化:丙酮酸+H酒精+CO 2(乳酸)。四、两大代谢过程的主要影响因素1.细胞呼吸:O 2浓度、CO 2浓度、温度、含水量等。2.光合作用:光照、CO 2浓度、温度、含水量等。- 2 -1.下列关于细胞呼吸的说法,正确的有。细胞无氧呼吸过程中,葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失。葡萄糖丙酮酸CO 2的物质转化过程中,都会产生 ATP。有氧呼吸和无氧呼吸的实质都是氧化分解有机物,释放能量,生成 ATP。对于人和动物而言,有 CO2生成的呼吸方式一定是有氧呼吸。若细胞既不吸收 O2,也不放出 CO2,说明细胞已经停止无氧呼吸。人体在剧烈运动时所需要的能量主要来自无氧呼吸。2.下
3、列关于光合作用的说法,正确的有。光合作用过程中叶绿素吸收光能不需要酶的参与。类胡萝卜素可在红光区吸收大量光能用于光反应中 ATP 的合成。黑暗条件下,只能完成化学能热能的转化。进入叶绿体的 CO2不能被H直接还原。进入夜间,叶肉细胞内 ATP 合成停止。用 14C 标记的 CO2进行光合作用,放射性会出现在 C3和 C5中。植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。3.下列关于细胞呼吸和光合作用的说法,正确的有。提供氧气,线粒体能为叶绿体提供 CO2和 ATP。细胞呼吸过程和光合作用过程中产生的H不是一种物质。玉米光合作用和有氧呼吸过程中,水都在生物膜上参与反应。光合作用过程中光能转变为化学能
4、,细胞呼吸过程中化学能转变为热能和 ATP。细胞呼吸和光合作用过程中均有 ATP 的生成。有氧呼吸的场所是线粒体,光合作用的场所是叶绿体。1.(2017全国卷改编)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( )A.类胡萝卜素主要在蓝紫光区吸收光能用于光反应中 ATP 的合成B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制- 3 -C.光合作用的作用光谱也可用 CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片释放出的 O2是在叶绿体基质中产生的【解析】选 D。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不能吸收红光,A 项正确;通过测量叶绿素对不同
5、波长光的吸收值,可以绘制其吸收光谱,B 项正确;CO 2的吸收速率反映光合作用速率的变化,光合作用的作用光谱也可用 CO2的吸收速率随光波长的变化来表示,C 项正确;叶片释放出的 O2是在叶绿体类囊体薄膜上产生的,D 项错误。2.(2016全国卷改编)关于高等植物叶绿体中色素的叙述,正确的是 ( )A.叶绿体色素的分离原理是叶绿体色素能溶解在有机溶剂乙醇中B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶黄素合成较多引起的【解析】选 B。本题主要考查叶绿体中色素的性质、作用与色素合成的条件。叶绿体中的
6、色素能够溶于有机溶剂无水乙醇中,是提取叶绿体色素的原理,A 错误;镁是合成叶绿素的原材料,可以由根从土壤中吸收,B 正确;叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光和红光进行光合作用,C 错误;叶绿素的合成需要光照,无光环境中叶绿素不能合成,表现为黄化现象,D 错误。3.(2014全国卷改编)正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,此后绿藻细胞的叶绿体内发生的变化是 ( )A.O2的产生停止 B.CO2的固定加快C.ATP/ADP 比值上升D.NADPH/NADP+比值上升【解析】选 A。本题主要考查光合作用过程中光反应阶段与暗反应阶段相关物质的变化。由于用黑布将培养瓶罩住,绿藻细胞光合
7、作用过程中光反应停止,O 2的产生停止,A 正确;暗反应阶段会因为光反应阶段的停止,供应 ATP 与 NADPH 停止,使 C3的还原速度减慢,C 3在叶绿体内积累而导致CO2的固定减慢,B 错误;光反应停止,NADPH 和 ATP 的产生停止,而暗反应阶段继续消耗 ATP 生成ADP,ATP/ADP 比值下降,C 错误;暗反应阶段 C3的还原继续消耗 NADPH 生成 NADP+,使 NADPH/NADP+比值下降,D 错误。4.(2016全国卷)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
8、作为对照组,另 4 组- 4 -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:对照组实验组一实验组二实验组三实验组四温度() 36 36 36 31 25实验处理相对湿度(%)17 27 52 52 52实验结果光合速率(mgCO2dm-2h-1)11.1 15.1 22.1 23.7 20.7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“午休”的程度。 (2)在
9、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,CO 2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。 【解题指导】(1)题干及表格信息:“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”,表格中相当于 5 个不同的温度和相对湿度组合条件下的光合速率。(2)变量分析:单一变量原则分析温度或相对湿度对光合速率的影响,如对照组和实验一、二组,温度相同,可分析出相对湿度
10、对光合速率的影响,实验二、三、四组相对湿度相同,可分析出温度对光合速率的影响。【解析】本题考查对物质跨膜运输方式、植物的光合作用及其相关知识的理解能力和实验分析能力。(1)在相同温度(36 )条件下,小麦光合速率随着相对湿度的增加而明显加快,但相对湿度相同时(实验二、三、四组),即 52%时,小麦光合速率随温度变化不明显,因此增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)实验二、三、四组相比,小麦光合作用的最适温度在 31 左右,而第四组- 5 -25 离最适温度较远。(3)CO2进出细胞的方式是自由扩散,既不需要载体蛋白,也不需要消耗 ATP。答案:(1)湿度(或相对湿度)
11、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5.(2018全国卷)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的 A、B 两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。据图回答问题:(1)从图可知,A 叶片是树冠_(填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是_。 (2)光照强度达到一定数值时,A 叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光合速率降低的主要原因是光合作用的_反应受到抑制。 (3)若要比较 A、B 两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是_。 【解题指导】突破本题的关键有两点:(1)关键信息:分析题干两图的区别,比较光饱和点、光补偿点的大小。(2)关键知识:光合作用过程、影响光合作用的外界因素。【解析】(1)题干两图横坐标都是光照强度,纵坐标都是净光合速率。A 叶片的细胞呼吸弱,光补偿点低,光饱和点低,适应弱光环境,判断为下层叶片。- 6 -(2)放氧速率不变,说明光反应速率不变,净光合速率下降的主要原因是暗反应受到抑制。(3)绿叶中的色素易溶于有机溶剂,常用无水乙醇提取。答案:(1)下层 A 叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于 B 叶片(2)暗 (3)无水乙醇
