内容正文:
小专题2 光合作用和细胞呼吸
1.图解光合作用与细胞呼吸的过程
2.分析光合作用和细胞呼吸中物质变化和能量转化关系
(1)“三种”元素转移途径
(2)NADPH、[H]和ATP的来源和去路
(3)能量变化
3.掌握影响细胞呼吸的四类曲线
4.深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
(1)如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞,则图2中的甲图对应的是图1中的A点,乙图对应图1中的AB段(不含A、B两点),丙图对应图1中的B点以后(不含B点),丁图对应图1中的B点。
(2)如果图1的实验对象是叶片或者植株,则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的甲图、丙图和丙图。
(3)如果实验对象是离体的叶绿体,则图1不能(填“能”或“不能”)表示光强度对其光合速率的影响,原因是叶绿体不能进行细胞呼吸,因此光强度为0时其CO2吸收量应为0,光强度大于0时其CO2吸收量应大于0。
5.光补偿点、光饱和点的移动
(1)光补偿点对应的两种生理状态
①整个植株:光合作用强度=细胞呼吸强度。
②叶肉细胞:光合作用强度>细胞呼吸强度。
(2)B点与C点的变化(注:只有横坐标为自变量,其他条件不变)
条件
B点(补偿点)
C点(饱和点)
适当增大CO2浓度(光照强度)
左移
右移
适当减小CO2浓度(光照强度)
右移
左移
土壤缺Mg2+
右移
左移
注:细胞呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点应右移,反之左移。
(3)D点:代表饱和点对应的最大光合速率,若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时,D点向右上方移动;反之,移动方向相反。
6.两条变化曲线的比较
1.判断下列有关细胞呼吸叙述的正误
(1)(2025·北京卷)无氧运动比有氧运动更有利于控制体重,是践行“健康饮食、科学运动”的正确方法。(×)
(2)(2025·山东卷)经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失。(×)
(3)(2025·江苏卷)人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析,有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与。(×)
(4)(2024·安徽卷)[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上。(×)
(5)(2023·广东卷)还原型辅酶Ⅰ参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物。(√)
2.判断下列有关光合作用叙述的正误
(1)(2025·河北卷)光合作用的暗反应不消耗ATP。(×)
(2)(2024·江西卷)光合作用中,水的光解发生在类囊体薄膜上。(√)
(3)(2023·湖北卷)光合作用强度减弱,有机物合成减少是高温下作物减产的原因之一。(√)
(4)(2021·湖南卷)弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用。(×)
1.无氧呼吸只释放少量能量的原因是无氧呼吸有机物氧化分解不彻底,大量能量储存在氧化分解不彻底的产物(酒精或乳酸)中。
2.向只含有线粒体和葡萄糖的试管中通入氧气,结果没有CO2和H2O产生,其原因是葡萄糖不能进入线粒体,线粒体中呼吸的底物为丙酮酸,丙酮酸才可以进入线粒体发生化学反应。
3.夏季雨水过多时,农作物出现烂根现象的主要原因是水淹造成土壤中缺乏氧气,无氧呼吸产生的酒精会对根细胞产生毒害作用,导致农作物出现烂根现象。
4.新鲜蔬菜水果放在冰箱冷藏室中,能延长保鲜时间的原因是低温抑制酶的活性,降低细胞呼吸作用,使有机物分解速率减慢,进而延长保鲜时间。
5.下图表示人和动物营养物质的代谢,请据图回答:
(1)上图中糖类、脂类、蛋白质之间转化的枢纽是丙酮酸等中间产物(物质),体现细胞呼吸的意义是为生物体提供能量和生物体代谢的枢纽。(答出两点)
(2)若线粒体数量和功能下降,则细胞分裂和细胞增大所需要的中间产物(物质)、能量(答出两点)不足。
6.正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有需要氧气参与;有机物被彻底氧化分解;释放大量能量,生成大量ATP。
7.某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中,给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。
(1)将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖,原因是黑暗条件下,光反应无法进行,进行暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH,所以无法形成糖类。
(2)叶片进行光合作用时,叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在,简要写出实验思路和预期结果。
实验思路:将生长状况良好且相同的植物叶片随机均分为甲、乙两组(均已进行“饥饿处理”),甲组放置在有光环境中,乙组放置在其他条件与甲组相同的黑暗环境中,一段时间后,用差速离心法提取出甲、乙两组的叶绿体并进行脱色处理,制成匀浆,分别加入碘液后观察。
预期结果:甲组匀浆出现蓝色,有淀粉产生;乙组无蓝色出现,无淀粉产生。
8.光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时,可利用无水乙醇作为溶剂。测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,选择红光可排除类胡萝卜素的干扰。
9.光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2,一定时间后杀死小球藻,同时提取产物并分析。实验发现,仅仅30 s的时间,放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7 s,发现放射性代谢产物减少到12种,想要探究CO2转化成的第一个产物,可能的实验思路是不断缩短光照时间后杀死小球藻,同时提取产物并分析,直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物,该物质即为CO2转化成的第一个产物。
10.在传统的水产养殖中,随着鱼的排泄物积累,水体的NH3增加,毒性逐步增大,此系统中设计增加了硝化床,其中富含硝化细菌,硝化细菌可以将硝化作用过程中产生的能量转为有机物中的化学能。推测硝化床的作用是硝化细菌能将水中的NH3氧化成亚硝酸(HNO2)和硝酸(HNO3),净化鱼废水水质的同时又为植物提供营养物质。
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