2025届高三生物二轮复习课件细胞代谢专题

2.3 基因工程的应用 二轮：细胞代谢专题 RNA 活化能 专一性 C、H、O、N、P 细胞质基质 细胞质基质 ATP和NADPH 有机物中稳定的化学能 一、绿叶中色素的提取和分离　 (1)实验原理(背) 有机溶剂 层析液 快 捕获光能的色素和结构 可看作两个实验：①色素的提取实验 ②色素的分离实验 也可以用丙酮 胡萝卜素（橙黄色） 叶绿素a (蓝绿色) 叶绿素b（黄绿色） 叶 黄 素（黄 色） 叶绿素 类胡萝卜素 3/4 1/4 从分离的色素得出： 1.含量最少的色素是 ；含量最多的色素是 。 2.溶解度最高，扩散速度最快的色素是 ；溶解度最低，扩散速度最慢的色素是 。 3.相邻两条色素带之间的距离最远的是 ，最近的是 胡萝卜素 叶绿素a 胡萝卜素 叶绿素b 实验结果及分析： 胡萝卜素和叶黄素 叶绿素a和叶绿素b 400～760 nm 可见光 红光和蓝紫光 蓝紫光 （海南高考2023年，16）海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。 回答下列问题。(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光 和蓝光的光合色素是 ；用 纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中， 以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光 合色素的色素带位于第 条。(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是 ，该光源的最佳补光时间是 小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是 。 叶绿素a和叶绿素b 1、2 红光+蓝光 6 三个处理组中，红光+蓝光的补光光源在同一补光时间条件下，诱导产生的花朵数量最多；且该光源诱导火龙果成花所用补光时间最短 试卷P1 (3) 现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。 ①取材分组： ②处理自变量： ③描述无关变量（培养）： ④观察因变量： 成花诱导完成后，选取生长发育状况一致的火龙果植株随机均分为三组。 分别以三种不同光照强度的白色光源照射 其他条件相同且适宜。 待火龙果成熟后测量其产量，产量最高组的光照强度即为最适光照强度。 细胞呼吸：有氧呼吸 Ⅰ： Ⅱ： Ⅲ： 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 葡萄糖 丙酮酸+[H]+少量能量 酶 丙酮酸+H2O CO2+[H]+少量能量 酶 [H]+O2 H2O+大量能量 酶 释放出来的能量 热能散失（大部分） 合成ATP（少部分） 2.过程 二、无氧呼吸 教材p94 细胞质基质 2.“三看”法判断细胞呼吸的类型 提醒　不同生物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。 有氧呼吸 有氧呼吸 二轮大本P22 1.整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解 提醒　①葡萄糖需在细胞质基质中分解成丙酮酸后进入线粒体。 ②无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 ③人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2生成。 二轮大本P22 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 2.内膜的内外形成H+浓度差。 3.最终，H＋沿着线粒体内膜上ATP合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动ATP的合成 知识拓展：有氧呼吸中的电子传递链 1.蛋白质Ⅰ~Ⅳ将第1、2阶段产生的[H]中的高能电子进行传递，最终传递给O2，生成水。 二轮大本P32 2、 在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法不正确的是（    ） A. 4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻 B. 与25℃时相比，4℃时有氧呼吸产热多 C. 与25℃时相比，4℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多 D. DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，生成的ATP减少 A 试卷P3 3.掌握影响细胞呼吸的曲线 影响细胞呼吸的环境因素：温度、O2、CO2、含水量 ①O2浓度＝0时，只进行 。 ②0<O2浓度<10%时，同时进行 。 ③O2浓度≥10%时，只进行 。 ④O2浓度＝5%时，有机物消耗 。 无氧呼吸 有氧呼吸 最少 有氧呼吸和无氧呼吸 二轮大本P22 此时，CO2释放量最少，呼吸作用最弱，有机物消耗最少。最适宜储藏粮食、水果和蔬菜 据图分析： 根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应）两个阶段。 叶绿体 中的色素 可见光 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 光反应（叶绿体类囊体薄膜） 暗反应（叶绿体的基质） NADP+ NADPH 酶 光合作用的过程 教材103页 例1、(2023·重庆高三第一次联考.节选)如图表示绿色植物光合作用光反应过程中质子(H＋)和电子(e－)的传递情况，实线代表H＋传递，虚线代表e－传递，PQ既可传递e－，又可传递H＋。请回答下列问题： （1）少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为________；e－经光系统Ⅱ→PQ→细胞色素b6f→PC→光系统Ⅰ等最终传递给_______，合成NADPH；伴随着e－的传递，H＋通过________方式从叶绿体基质转运至类囊体腔积累，形成一定的H＋梯度，驱动ATP合成，最终实现光能转换为______________。 O2和H+  NADP+   主动运输 NADPH 和ATP中活跃的化学能 光合作用中的电子传递链 试卷P2 二轮大本P32 1.  对点练1.(2022·江苏，20节选)图Ⅰ所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸(C2)，C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题： （1）图Ⅰ中，类囊体薄膜直接参与的代谢途径有_____(从①～⑦中选填)，在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是__________________。 ①⑥ 叶绿素 1.  对点练1.(2022·江苏，20节选)图Ⅰ所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸(C2)，C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题： (2) 在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的__________在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。 过氧化氢 光照强度 CO2吸收量 CO2释放量 A B C A点：只进行呼吸作用 光补 偿点 光饱 和点 O d CO2 AB段：呼吸作用＞光合作用 B点： BC段：呼吸作用<光合作用 呼吸作用＝光合作用 光饱和点（d）：植物达到最大光合速率所需要的最小光照强度 光合作用的环境因素 ①当整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。 ②叶肉细胞中：光合作用强度>细胞呼吸强度。 二轮P29 19 有机物的制造量= 呼吸作用有机物的消耗量+有机物的积累量 光合作用的CO2消耗量＝黑暗中CO2释放量（呼吸）＋从环境中的CO2吸收量 光合作用的 O2 产生量 ＝黑暗中的O2消耗量（呼吸）＋释放到环境中的O2 释放量 总光合速率= 净光合速率 +呼吸速率 当（总）光合速率小于呼吸速率时，净光合速率为负值，但光合速率和呼吸速率不可能出现负值。 环境条件改变时光补偿点和光饱和点的移动问题 增大CO2浓度： B点 移 C点 移 左 右 D点 移 右上 植物缺镁时： B点 移 C点 移 右 左 D点 移 左下 总结：不利于呼吸作用，A点____移。 不利于光合作用，光补 ，光饱 ，最大速率点 . 有利于光合作用，光补 ，光饱 ，最大速率点 . 右移 左移 左下移 上 （特殊情况：阴生植物的补偿点和饱和点都比阳生植物的低） 左移 右移 右上移 二轮P30 3.两条变化曲线的比较 ab段： bc段： c点： cg段： g点： gh段： hi段： 有机物积累最多的点： 如何判断一昼夜后能否积累有机物： 只进行呼吸作用 呼吸作用强度＞光合作用强度 呼吸作用强度＝光合作用强度 呼吸作用强度＜光合作用强度 呼吸作用强度＝光合作用强度 呼吸作用强度＞光合作用强度 只进行呼吸作用 g点 Ⅱ-（Ⅰ+Ⅲ） 二轮大本P30 3.两条变化曲线的比较 ac段： c点： cg段： g点： gi段： 有机物积累最多的点： 如何判断一昼夜后能否积累有机物： 呼吸作用强度＞光合作用强度 呼吸作用强度＝光合作用强度 呼吸作用强度＜光合作用强度 呼吸作用强度＝光合作用强度 呼吸作用强度＞光合作用强度 g点 比较i点和a点的CO2浓度 二轮大本P30 （海南高考2021年，21）植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。（1）植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是 。除通气外，还需更换营养液，其主要原因是____________。 。 加培养液中的溶氧量，促进根细胞进行呼吸作用 根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降;植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生改变 坐标曲线图类 试卷P4 （海南高考2021年，21）植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。（2）植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是 。生菜成熟叶片在不同光照强度下光合速率的变化曲线如图，培植区的光照强度应设置在____________点所对应的光照强度；为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度，该条件下B点的移动方向是____________。 植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光 右上方 B 试卷P4 （3）将培植区的光照/黑暗时间设置为14h/10h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度____________；若将培植区的温度从T5调至T6，培植24h后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量________________________。 下降 低 试卷P4 对点练 3、（2022北京） 光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出（　　） A. 低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B. 在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C. CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小 D. 10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 D 试卷P4 （四）表格数据类 例4(2021·山东,21)光照条件下,叶肉细胞中 O2与CO2竞争性结合C5, O2与C结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见表。光合作用强度用固定的CO2量表示,SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。 SoBS浓度/（mg.L-1） 0 100 200 300 400 500 600 光合作用强度/(CO2umol.m-2.s-1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7 光呼吸强度/(CO2umol.m-2.s-1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3 （1）与未喷施SoBS溶液相比,喷施100mg·L- SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度          (填“高”或“低”),据表分析,原因是                                                                                                              低 喷施SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸（及呼吸作用）释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等 试卷P5 （四）表格数据类 例4(2021·山东,21)光照条件下,叶肉细胞中 O2与CO2竞争性结合C5, O2与C结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见表。光合作用强度用固定的CO2量表示,SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。 SoBS浓度/（mg.L-1） 0 100 200 300 400 500 600 光合作用强度/(CO2umol.m-2.s-1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7 光呼吸强度/(CO2umol.m-2.s-1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3 (2)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究 SoBS 溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在           mg·L-1之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。 100-300 试卷P5 活学现用 （2023.广东.）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。 分析图表，回答下列问题： （1）ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ，叶片主要吸收可见光中的 光。 类胡萝卜素/叶绿素比例上升 红光和蓝紫 试卷P5 （2）光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________。 高于 呼吸速率较高 试卷P6 （3）与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体 ，是其高产的原因之一。 光能利用率较高 试卷P6 （4）试分析在0~50μmol m-2 s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线_________。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题________。 为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl,而在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl。 WT ygl 试卷P6 （海南高考2020年，21） 在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题。 （1）据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光 合作用强度低，此时，主要的外界限制因素 是_________；从10时到12时，该蔬菜的光合 作用强度____________。 （2）为探究如何提高该蔬菜光合作用强度， 小组成员将菜地分成A、B两块，10~14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是_____________________。 光照强度 减弱 10-14时，上方遮阳可以适当降低照射到A菜地叶片的光照强度。与B菜地相比，A菜地叶片温度较低。关闭的气孔较少，二氧化碳进入叶片组织较多，光合作用强度较高。（3分） （海南高考2020年，21） 在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题。 （3）小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是_____________________________。 用遮阳网全部覆盖后，照射到C菜地叶片的光照强度减弱。光合作用强度较低，合成的有机物减少。棚内通风不畅，温度升高，呼吸作用消耗的有机物增多。因此，蔬菜的有机物积累量减少。产量降低。（4分） （海南高考2024年，16） 海南是我国芒果（也称杧果）的重要种植地，芒果的生长和果实储藏受诸多因素影响。回答下列问题： （1）芒果的生长依赖于光合作用：光合作用必需的酶分布在叶绿体的 _____ 和_____ 。 （2）生产中用植物生长调节剂乙烯利浸泡采摘后的芒果，可促进果实成熟，原因是                   。 （3）为延长芒果的储藏期，应减弱芒果的呼吸作用，其目的是                                    。从环境因素考虑；除了降低温度外，减弱芒果呼吸作用的措施还有                      （答出1点即可）。 类囊体膜 基质 乙烯利被芒果细胞吸收后，会水解释放出乙烯，乙烯可促进果实成熟  减少有机物消耗 增加CO2含量、降低O2含量（或真空包装、密封处理、干冰处理） （4）芒果在冷藏期间呼吸速率会降低，有利于保鲜。但芒果对低温敏感，冷藏期间易受到冷害，导致呼吸速率持续下降，影响果实品质。为了探究冷藏前用褪黑素处理芒果是否具有减轻冷害的作用，请以呼吸速率为测定指标，简要写出实验设计思路、预期结果和结论_____（注：褪黑素可用蒸馏水配制成溶液）。 实验设计思路：选择大小均一、刚采摘的品质良好的芒果果实若干，均分为两组，即实验组A 和对照组B，分别测定其呼吸速率，记为A1、B1；实验组A用褪黑素溶液浸泡，对照组B用等量蒸馏水浸泡，然后将两组芒果储藏在同一冷库中；冷藏一段时间后测定两组果实的呼吸速率，分别记为A2、B2。 预期结果和结论：若（A1-A2）小于（B1-B2），表明褪黑素处理具有减轻冷害的作用；若（A1-A2）大于或等于（B1-B2），表明褪黑素处理不具有减轻冷害的作用； $$