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山东省高考生物(2021-2025总结)
细胞呼吸和光合作用高频考点必背汇总
⭐⭐⭐⭐⭐ 五星级高频考点(必考)
一、细胞呼吸核心过程
· 有氧呼吸三阶段对比阶段场所反应物产物能量释放第一阶段细胞质基质葡萄糖丙酮酸、[H](NADH)、少量ATP少量第二阶段线粒体基质丙酮酸、H₂OCO₂、[H]、少量ATP少量第三阶段线粒体内膜[H]、O₂H₂O、大量ATP大量
· 无氧呼吸类型
· 产酒精:大多数植物、酵母菌,反应式:C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 少量能量
· 产乳酸:动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚,反应式:C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 少量能量
· 无氧呼吸仅第一阶段释放能量,大部分能量留存于酒精或乳酸中
· 细胞呼吸的[H]与光合作用的[H]区别:前者是NADH,用于有氧呼吸第三阶段还原O₂;后者是NADPH,用于暗反应还原C₃
· O₂浓度对呼吸的影响:O₂浓度为0时只进行无氧呼吸;随着O₂浓度升高,无氧呼吸受抑制,有氧呼吸增强;CO₂释放量最低点为果蔬储存的适宜氧浓度(此时总呼吸最弱)
二、光合作用核心过程
· 光合色素与提取分离实验
· 色素分类:叶绿素(叶绿素a、叶绿素b,主要吸收红光和蓝紫光)、类胡萝卜素(胡萝卜素、叶黄素,主要吸收蓝紫光)
· 提取原理:无水乙醇溶解色素;分离原理:不同色素在层析液中溶解度不同,溶解度越高扩散越快
· 实验要点:滤液细线要细、直、齐,层析液不能没过滤液细线,否则色素会溶解在层析液中
· 滤纸条色素带从上到下顺序:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)
· 光反应与暗反应的联系过程场所物质变化能量变化光反应类囊体薄膜水的光解(产生O₂、[H])、ATP合成光能→ATP和NADPH中活跃的化学能暗反应叶绿体基质CO₂固定(CO₂+C₅→2C₃)、C₃还原(生成有机物、再生C₅)活跃化学能→有机物中稳定的化学能光反应为暗反应提供ATP和NADPH,暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+
· 环境突变对物质含量的影响
· 突然停止光照:ATP↓、NADPH↓、C₃↑、C₅↓
· 突然降低CO₂浓度:C₃↓、C₅↑、ATP↑、NADPH↑
三、光合与呼吸综合应用
· 三大速率关系:总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
· 总光合速率指标:单位时间CO₂固定量、O₂产生量、有机物产生量
· 净光合速率指标:单位时间CO₂吸收量、O₂释放量、有机物积累量
· 呼吸速率指标:黑暗条件下CO₂释放量、O₂吸收量、有机物消耗量
· 光补偿点与光饱和点
· 光补偿点:光合速率等于呼吸速率时的光照强度,阴生植物光补偿点低于阳生植物
· 光饱和点:光合速率达到最大值时的最低光照强度,阴生植物光饱和点低于阳生植物
· CO₂浓度升高时,光补偿点左移,光饱和点右移
· 农业生产应用原理
· 合理密植:提高光能利用率,增加CO₂供应
· 增施有机肥:微生物分解有机物释放CO₂,提高暗反应速率
· 中耕松土:增加土壤O₂含量,促进根细胞有氧呼吸,利于矿质元素吸收
· 大棚夜间适当降温:降低呼吸消耗,增加有机物积累
四、光抑制与光呼吸
· 光抑制:高光强下过剩光能损伤PSⅡ复合体,导致光合速率下降;植物通过非光化学淬灭能耗散过剩光能、D1蛋白修复损伤PSⅡ等机制减轻损伤
· 光呼吸:O₂与CO₂竞争结合Rubisco酶,C5与O2反应最终生成CO2的过程,场所包括叶绿体基质、过氧化物酶体、线粒体;光呼吸消耗ATP和NADPH,可避免过剩光能对细胞的损伤,农业上可通过适当抑制光呼吸提高产量
⭐⭐⭐⭐ 四星级高频考点(常考)
一、细胞呼吸拓展应用
· 肿瘤细胞代谢特点:主要进行无氧呼吸,消耗更多葡萄糖,通过单羧酸转运蛋白将乳酸运出细胞,避免酸中毒
· 乳酸穿梭机制:乳酸可在不同组织间转运,如骨骼肌产生的乳酸运往肝脏转化为葡萄糖(糖异生),心肌细胞可直接利用乳酸供能
· 呼吸酶的反馈调节:ATP浓度升高会抑制丙酮酸脱氢酶、磷酸果糖激酶活性,属于负反馈调节,避免能量浪费
· 线粒体自噬:损伤的线粒体被溶酶体清除的过程,可减少活性氧积累,维持细胞正常代谢
二、光合作用拓展实验与情境
· 希尔反应:离体叶绿体在无CO₂条件下,加入氧化剂光照可释放O₂,证明O₂来自水的光解,且光反应与暗反应可相对独立进行
· 光合磷酸化机制:电子传递过程中H+被转运到类囊体腔,形成跨膜H+梯度,H+通过ATP合酶返回基质时驱动ATP合成
· 环境胁迫对光合的影响
· 干旱:气孔关闭导致CO₂供应不足,光合色素降解,光系统受损
· 高盐:渗透胁迫导致吸水困难,叶绿素合成受抑制,Rubisco酶活性下降
· 高温:酶活性降低,气孔关闭,生物膜结构损伤
· 植物生长调节剂的调控
· 油菜素内酯(BR):促进光反应关键蛋白合成,缓解光抑制
· 细胞分裂素:延缓叶片衰老,维持类囊体膜蛋白稳定性,提高光合速率
· 脱落酸(ABA):一定浓度下可缓解盐胁迫对光合的抑制作用
三、光合产物转运
· 光合产物主要以蔗糖形式运输:蔗糖为非还原糖,性质稳定,适合长距离运输
· 源-库关系:叶片作为"源"合成光合产物,运往块根、果实、种子等"库"储存或利用
⭐⭐⭐ 三星级考点(偶考)
一、细胞呼吸拓展过程
· 磷酸戊糖途径:葡萄糖代谢的支路,产生NADPH和中间产物,用于核苷酸、氨基酸合成
· 抗氰呼吸:部分植物存在的呼吸途径,电子传递不生成ATP,能量以热能形式释放,如天南星科植物开花时产热吸引传粉昆虫
· 呼吸跃变:部分果实(香蕉、苹果)成熟过程中出现呼吸速率突然升高后下降的现象,与乙烯释放有关
二、光合作用拓展知识
· 光质的影响:红光有利于碳水化合物合成,蓝光促进气孔开放和蛋白质合成,适当红蓝光配比可提高光合速率
· 光暗交替的影响:暗反应可利用光反应产生的ATP和NADPH持续进行,提高光暗交替频率可增加有机物积累量
三、实验设计思路
· 呼吸类型判定实验:用NaOH吸收CO₂,通过气体体积变化判断有氧/无氧呼吸强度
· 光合速率测定:半叶法(检测有机物积累)、黑白瓶法(测溶氧量变化)、气体交换法(测CO₂/O₂浓度变化)
· 实验设计基本原则:设置对照、控制单一变量、平行重复
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