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专题三 细胞的代谢2


专题三

细胞的代谢
光 反 应

二、光合作用与细胞呼吸 核心术语——(记准、写准、理解透,把握内涵和外延) 1.光合作用(光反应、暗反应、水的光解、CO2 的固定、CO2 的还原、 C5 的再生、类囊体、叶绿体基质) 2.细胞呼吸(有氧呼吸、无氧呼吸、细胞质基质、线粒体基质、线粒体 内膜) 3.色素提取和分离(纸层析法、层析液

、无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙、 滤液细线)

暗 反 应

热点问题一:光合作用过程的相关内容整合 问题探究: (1)比较分析光反应和暗反应(条件、场所、物质变化、能量 变化、实质、联系) 。 (2)请分析 CO2 量不变,光照强度由强→弱→强及当光照强度不变,而 CO2 充足→不足→充足时,叶肉细胞中 C3、C5、 [H]和 ATP 的含量及 (CH2O)合成量将如何变化?并绘出相应的坐标曲线。 (1) 比较 场所 项目 条件 物质变化 能量变化 实质 联系

(2) 条件 C3 C5 [H]和 ATP (CH2O) 合成量 曲线

光照强度由强 减少或没 到弱 增加 减少 有 CO2 供应不变

减少

1

光照强度由弱 到强 减少 增加 CO2 供应不变

增加

增加

光照不变 CO2 量由充足到 减少 增加 不足

增加

减少

(1)C5 化合物的产生和消耗主要发生在叶绿体的 中。 (2) AB 段和 IJ 段的 C5 含量维持在较低的水平, 其主要原因是缺乏 。 G 点时 C5 化合物含量升高的主要原因是缺乏 (物质) 。 (3) (填字母)点的出现可能是由白天该地区天气晢时由晴转阴所造 成的。 热点问题二:有氧呼吸与无氧呼吸的比较 问题探究:比较分析有氧呼吸与无氧呼吸(条件、场所、物质变化、能量 释放、特点、联系) ,并回答下列问题 (1)为什么不同生物无氧呼吸的产物不同?根本原因是什么? (2)凡能进行有氧呼吸的生物都有线粒体吗? (3)当人剧烈运动使大量乳酸进入血液时,如何缓冲体内过多的酸? 类型 条件 有氧呼吸 无氧呼吸

光照不变 CO2 量由不足到 增加 减少 充足

减少

增加

典例应用 1: (经典题)下图表示一株水稻叶肉细胞的叶绿体内 C5 化合物 含量在 24 h 内的变化过程,请据图分析: 场所

2

物质变化

典例应用 2: (09· 南京调研)下图是测定发芽种子的呼吸类型所用装置(假 设呼吸底物只有葡萄糖, 并且不考虑外界条件的影响) ,下列有关说法错误 的是 ( )

能量释放

特点

现象 联系 选项 甲装置 乙装置 结论

A (1)

液滴左移

液滴不动

只进行有氧呼吸

B

液滴不动

液滴右移

只进行无氧呼吸

(2)

C

液滴不动

液滴不动

只进行有氧呼吸

(3)

D

液滴左移

滴液右移

既进行有氧呼吸,又进行无 氧呼吸

3

知识拓展:据 CO2 释放量和 O2 消耗量判断细胞呼吸状况。在以 C6H12O6 为呼吸底物的情况下, CO2 释放量和 O2 的消耗量是判断细胞呼吸类型的重 要依据,总结如下: (1)无 CO2 释放时,细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸,此种情况下,容 器内气体体积不发生变化,如马铃薯块茎的无氧呼吸。 (2)不消耗 O2,但产生 CO2,细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此种情 况下容器内气体体积可增大,如酵母菌的无氧呼吸。 (3)CO2 释放量等于 O2 消耗量时,细胞只进行有氧呼吸,此种情况下, 容器内气体体积不变化,但若将 CO2 吸收,可引起气体体积减小。 (4)当 CO2 释放量大于 O2 消耗量时,细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸 和有氧呼吸两种方式, 如酵母菌在不同 O2 浓度下的细胞呼吸。 此种情况下, 判断哪种呼吸方式占优势,可如下分析: ①若 ,有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。 ②若 ③若 ,无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸。 ,有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于无氧呼吸。

有氧呼吸与光合作用的关系

热点问题三:有氧呼吸与光合作用的比较 问题探究:比较分析光合作用与有氧呼吸(场所、条件、物质变化、能量 变化、实质、联系) ,并回答以下问题。 (1)上述两生理过程中[H] 、ATP 的来源和去路的比较? (2)若测某植物的呼吸速率,需对该植物做什么处理? (3)植物每天的有机物积累量取决于什么?何种情况下植物才能正常生 长?

4

(1) [H]和 ATP 来源、去路的比较 来源 去路

(2) (3) 典例应用 3: (经典题)光合作用和细胞呼吸是植物体最重要的生命活动, 下图为其简单过程示意图。下列有关叙述正确的是 ( )

光 合 作 用 [H] 有 氧 呼 吸 光 合 作 用 ATP 有 氧 呼 吸

A.图中代表光合作用的是③②,代表细胞呼吸的是①④ B.图中②③发生在叶绿体内,①④过程发生在线粒体内 C.植物细胞内部都能发生①②③④过程,且都能产生 ATP D.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 热点问题四:有关光合作用和细胞呼吸的曲线图分析 问题探究:完成下列坐标曲线图并思考下列问题。

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两点的位置如何移动? (3)在 H 图中标出 CO2 的补偿点和饱和点?在农业生产中,如何增大 CO2 浓度以提高光合速率?

典例应用 4: (改编题)下图甲表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜 CO2 浓度 的变化。乙图曲线 a 表示某种植物在 20℃、CO2 浓度为 0.03%的环境中随 着光照强度的变化光合速率的变化情况;在 B 点时改变某种条件,结果发 生了如曲线 b 变化。丁、戊、己分别表示在一定实验条件下测得的某植物 光合作用速率与光照强度之间的关系、呼吸作用与氧气浓度之间的关系及 光合作用速率、呼吸速率与温度之间的关系。请分析回答:

(1)粮油种子的贮藏和果实蔬菜的保鲜分别要求的环境是什么?

(2)在 G 图中标出光补偿点和光饱合点的位置?当植物少量缺 Mg 时,

6

图 像

(1)甲图中,一昼夜 CO2 浓度最高和最低的分别是 a、b 对应的时刻,a、 b 两个时刻的生物学意义是 。 (2)分析乙图在 B 点时改变的某种条件可能是(列举两种情况) : ① 。 理由: 。 ② 。 理由: 。 (3) 乙图中 A 点与 B 点相比较, A 点时叶绿体中 C3 的含量 (填“多” 或“少”) , [H]的含量 (填或“少”) 。乙图中如果在 C 点时温度降 低 10 ℃ ,则曲线有何变化?请在丙图中表示出来。 (4)影响图丁中 E 点上下移动的主要外因是 。 (5)图戊中的数据需要在适宜光照条件下测量吗? 。 知识拓展:多种因子对光合作用的影响

关 键 点 含 义

P 点时,限制光合速率的因素应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。当到 Q 点时,横坐标所表示的 因子,不再影响光合速率,要想提高光合速率,可适当提高图示的 其他因子

应 用

温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,可提高光合 酶的活性,从而提高光合速率,也可同时适当补充 CO2,进一步 提高光合速率。当温度适宜时,可适当提高光照强度和 CO2 浓度, 以提高光合作用速率。 总之, 可根据具体情况, 通过提高光照强度, 调节温度或提高 CO2 浓度来充分提高光合速率,以达到增产的目 的

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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。

一、选择题 1.如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图,下列有关 叙述错误的是 ( ) A.①②所示结构都是选择透过性膜 B.与光合作用有关的酶都分布在③上 C.把光能转化为活跃的化学能的生化 过程是在③上进行的 D.把活跃的化学能转化为稳定的化学 能的过程是在④中完成的 2.(09· 绍兴模拟)下列有关叶绿素的说法,正确的是 ( ) A.叶绿素在高等植物体内有两种,叶绿素 a 呈黄绿色,叶绿素 b 呈蓝绿色 B.叶绿体的类囊体薄膜和基质中均含有与光合作用有关的色素和酶 C.叶绿体色素提取和分离实验中,在滤纸条上叶绿素 a 比叶绿素 b 扩散得 慢 D.叶绿素是光合作用中重要的物质,能吸收光能 3.(09· 潍坊模拟)下列关于同位素示踪实验的叙述,不正确的是( ) A.给小麦提供 14CO2,则 14C 的转移途径是 14CO2→14C3→(14CH2O) B.用含有 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的营养液培养洋葱根尖, 在核糖体 处检测不到放射性 C.要得到含 32P 的噬菌体,必须先用含 32P 的培养基培养细菌 D.小白鼠吸入 18O2 后,呼出的二氧化碳不可能含有 18O 4.(09· 广州质检)下面关于细胞呼吸的叙述,正确的是 ( ) A.线粒体是有氧呼吸的主要场所,没有线粒体的细胞只能进行无氧呼吸

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B.水果贮藏在完全无氧的环境中,可将损失减小到最低程度 C.绿藻细胞中有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质 D.细胞呼吸中有机物的分解必须有水和氧气参与才能释放储存的能量 5.下图为探究酵母菌进行的呼吸作用类型的装置图,下列现象中能说明酵 母菌既进行有氧呼吸,同时又进行无氧呼吸的是 ( ) A.装置 1 中液滴左移,装置 2 中液滴不移动 B.装置 1 中液滴左移,装置 2 中液滴右移 C.装置 1 中液滴不动,装置 2 中液滴右移 D.装置 1 中液滴右移,装置 2 中液滴左移

A.①②;③④ B.①③;①④ C.①④;②③ D.③④;①③ 7. ( 09· 菏泽模拟)如图表示同一植物在不同条件下进行光合作用时, 有关中间产物的量的变化情况。下列判断中,正确的是( ) A.曲线 a 可表示 C5 量的变化 B.曲线 a 可表示还原氢量的变化 C.曲线 b 可表示三磷酸腺苷量的变化 D.曲线 b 可表示 C3 量的变化 8.(09· 杭州质检)某同学在培养皿底部铺上棉花并加入适量的清水,然后 把胚具活性且大小相同的豌豆种子各 15 粒放在棉花上。 实验过程与结果如 下表。下列叙述正确的是 ( ) 装置 场所 温度 棉花状态 数日后的现象

6.(09· 菏泽模拟)把经过相同时间饥饿处理长势相近的同种植物放在透明 玻璃钟罩内(密封) ,玻璃钟罩内的烧杯中放有不同物质,如下图所示。探 究光合作用是否需要 CO2, 以及探究 CO2 浓度对光合速率的影响的实验装 置分别是 ( )



日光

23℃

潮湿

全部发芽



日光

23 ℃

干燥

没有发芽



黑暗

23 ℃

潮湿

全部发芽



黑暗

23 ℃

干燥

没有发芽

A.该实验研究的目的是:探究光照、温度和水分对种子萌发的影响 B.该实验的自变量为光照、温度和水分,因变量为种子是否萌发

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C.该实验选用胚具活性且大小相同的豌豆作为实验材料属于对无关变量的 控制 D.该实验的结论是:种子萌发只与光照和水分有关 9.(09· 广州调研改编)某校生物兴趣小组在玻璃温室里进行植物栽培实验, 为此他们对室内空气中的 CO2 含量进行了 24 小时测定,并根据数据绘制 了下面曲线。以下说法正确的是 ( )

C.昼夜恒温为 25 ℃时,该植物利用的 CO2 量与昼温 25 ℃ 、夜温 0 ℃ 时相等 D.昼温 25 ℃ 、夜间温度为 5 ℃时,一昼夜该植物没有有机物积累 11.(09· 广州调研)科学家研究小麦 20 ℃时光合作用强度与光照强度的关 系,得到如图曲线。下列有关叙述错误的是 ( )

A.B、C 点表示光合速率等于呼吸速率 B.该植物进行光合作用的时间区段是 BC C.在 AB 区段,植物产生 ATP 的场所是细胞质基质、线粒体 D.CD 段 CO2 浓度的变化只与温度有密切关系 10.(09· 潍坊模拟)下图表示某植物生长与温度的关系,由图可知( )

A.在 25 ℃条件下研究时,cd 段位置会下移,a 点会上移 B.a 点时叶肉细胞产生 ATP 的细胞器只有线粒体 C.其他条件适宜,当植物缺 Mg 时,b 点将向右移动 D.c 点之后小麦光合作用强度不再增加可能与叶绿体中酶的浓度有关 12.(09· 南通模拟)在一定浓度(满足实验所需)的 CO2 和适宜温度条件 下,测定不同光照条件下放有某双子叶植物叶片的密闭装置中 CO2 的变化 量,结果如下表。分析表中数据,不正确的推论是( ) 光照强度(klx) 1.0 CO2 变化量 +2.0 (mg/100cm2· h) 3.0 -2.0 5.0 -6.0 7.0 -10.0 8.0 -12.0 10.0 -12.0

A.昼温为 25 ℃时,植物干物质增长最快的夜间温度是 15 ℃ B.昼夜恒温条件下,当温度低于 12.5 ℃时,植物将停止生长

A.光照强度为 1 klx 时,光合作用吸收的 CO2 量少于呼吸作用释放的 CO2 量 B.光照强度为 2 klx 时,该植物光合作用速率定为 0 C.光照强度由 5 klx 增强到 7 klx 时,叶肉细胞中 C3 合成速率增大

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D.光照强度为 9 klx 时, 叶绿体中色素的含量是限制植物光合作用速率的内 因 13.(09· 海淀区模拟)如图所示为苹果果实在一段时间内,随着环境中 O2 浓度的提高,其吸收 O2 量和释放 CO2 量的曲线。结合此图,正确的表述 是( ) A.O2 浓度为 a 时,果实的无氧 呼吸水平最低 B.O2 浓度为 b 时,无氧呼吸与 有氧呼吸释放的 CO2 量相等 C.O2 浓度为 a 时,若 cd=ca, 则有氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸相等 D.O2 浓度达到 b 以后,果实基本上靠有氧呼吸 提供能量 二、简答题 14. (09· 福建质检)下面是某植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的物质变 化示意图。其中 I~V 为生理过程,a~h 为物质名称,请回答:

(1)图中物质 b 和 g 的名称分别为 。 (2)过程Ⅲ进行的场所是细胞中的 。 (3)上述Ⅰ~V 过程中,能够产生 ATP 的过程是 。 (4)a 中的叶绿素合成与光照有关。某生物兴趣小组为了验证这一结论, 利用刚萌发的绿豆种子及其他用具,设计并进行实验。请补充完成相关实 验步骤: ①取刚萌发的绿豆种子,平均分为两组,分别标记为 A、B; ② ; ③ 。 实验结果:A 组幼苗变绿,B 组幼苗 。 实验结论: 。 15.在高等植物细胞中,线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器。图二表 示光照强度对植物 CO2 吸收量的影响,请据图回答以下问题:

( 1)叶绿体中合成 ATP 的能量来源是 于 ,线粒体中合成 ATP 的能量来源是 合成用于 。

,合成的 ATP 用 ,ATP 的

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(2)图一中的物质 A 是 ,物质 A 进入线粒体的条件 是 。 (3)在图二甲状态时,可以发生图一中的哪些过程? (用图中字母表示) ,影响甲点上下移动的主要外界因素是 。 ( 4 )若外部因素适宜,图二中丁点时限制光合作用的内部因素最可能 是 ,在乙点所处的状态时,叶绿体内 ATP 移动 的方向是 。 ( 5 ) 如 果 在 图 二 的 乙 点 突 然 停 止 光 照 , 叶 绿 体 内 C3 化 合 物 的 含 量 。 (6)将提取的完整线粒体和叶绿体悬浮液,分别加入盛有丙酮酸溶液和 NaHCO3 溶液的两支大小相同的试管中,给予充足光照,都会产生气泡, 请问这两种气泡成分是否一样?请解释原因。

如果将两试管移到黑暗环境中,温度保持不变,则两支试管产生气泡的量 分别有什么变化?为什么?

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