復(fù)習(xí)生物課件：21.2-光合作用和細(xì)胞呼吸

第2講光合作用和細(xì)胞呼吸

一、細(xì)胞呼吸

1．(多選)(2012·江蘇卷T23)下圖表示細(xì)胞呼吸作用的過程，其中1～3代表有關(guān)生理過程發(fā)生的場(chǎng)所，甲、乙代表有關(guān)物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是()A．1和3都具有雙層生物膜B．1和2所含酶的種類不同C．2和3都能產(chǎn)生大量ATPD．甲、乙分別代表丙酮酸、[H]【解析】

分析有氧呼吸過程可知：在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成有氧呼吸第一階段，將葡萄糖分解為丙酮酸、[H]，并產(chǎn)生少量ATP，所以1為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，甲為丙酮酸；在線粒體基質(zhì)中完成有氧呼吸第二階段，將丙酮酸和水分解為CO2、[H]，并產(chǎn)生少量ATP，所以2為線粒體基質(zhì)，乙為[H]；在線粒體內(nèi)膜上完成有氧呼吸第三階段，[H]與O2反應(yīng)生成H2O，同時(shí)產(chǎn)生大量ATP，所以3為線粒體內(nèi)膜。1代表的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)無生物膜，A項(xiàng)錯(cuò)誤；細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)中所含酶的種類不同，進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)也不同，B項(xiàng)正確；2代表的線粒體基質(zhì)中不能產(chǎn)生大量ATP，C項(xiàng)錯(cuò)誤；據(jù)上述分析可知甲為丙酮酸，乙為[H]，D項(xiàng)正確?！敬鸢浮?/p>

BD2．(2012·上海卷)人體內(nèi)糖類代謝的中間產(chǎn)物可生成()①乳酸②乙醇③氨基酸④脂肪酸A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④【解析】

人體細(xì)胞中葡萄糖無氧分解可產(chǎn)生乳酸，不會(huì)產(chǎn)生酒精(乙醇)，但可通過轉(zhuǎn)氨基作用形成氨基酸；此外，糖類與脂肪可以相互轉(zhuǎn)化，脂肪分解可以形成脂肪酸。綜上，C選項(xiàng)正確?！敬鸢浮?/p>

C3．(2012·上海卷)下圖表示細(xì)胞內(nèi)葡萄糖分解的反應(yīng)式。

下列關(guān)于該過程的說法正確的是()A．只發(fā)生在細(xì)胞有氧時(shí)B．只發(fā)生在細(xì)胞缺氧時(shí)C．只發(fā)生在線粒體內(nèi)D．只發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)【解析】

圖中表示的細(xì)胞內(nèi)葡萄糖分解的反應(yīng)式為呼吸作用的第一階段，無論有氧呼吸還是無氧呼吸，都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行?！敬鸢浮?/p>

D二、光合作用

4．(2012·海南卷)關(guān)于葉綠體色素的敘述，錯(cuò)誤的是()A．葉綠素a和b主要吸收紅光和藍(lán)紫光B．綠葉中葉綠素和類胡蘿卜素含量不同C．利用紙層析法可分離4種葉綠體色素D．乙醇提取的葉綠體色素不能吸收光能【解析】

葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光，A正確；葉綠體中葉綠素含量為3/4，類胡蘿卜素含量為1/4，B正確；不同色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙條上的擴(kuò)散速度不同，可用紙層析法對(duì)其進(jìn)行分離，C正確；乙醇提取的葉綠素只要結(jié)構(gòu)沒有被破壞，仍是可以吸收光能的。綜上，本題選D?！敬鸢浮?/p>

D6．(2012·山東卷T2)夏季晴朗的一天，甲乙兩株同種植物在相同條件下其CO2吸收速率的變化如右圖所示。下列說法正確的是()A．甲植株在a點(diǎn)開始進(jìn)行光合作用B．乙植株在e點(diǎn)有機(jī)物積累量最多C．曲線b～c段和d～e段下降的原因相同D．兩曲線b～d段不同的原因可能是甲植株氣孔無法關(guān)閉【解析】

由圖可知，a點(diǎn)是光合速率和呼吸速率相等的點(diǎn)，在a點(diǎn)之前就進(jìn)行光合作用，A項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2的吸收速率(凈光合速率)大于零，說明植物在積累有機(jī)物，6時(shí)～18時(shí)，植物一直在積累有機(jī)物，所以有機(jī)物積累量最多是在18時(shí)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；b～c段的變化是由于溫度高，蒸騰作用旺盛，植物為了減少水分的散失而關(guān)閉氣孔，致使植物吸收CO2量減少，d～e段的變化由光照強(qiáng)度減弱引起，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在b～d段，甲植株沒有出現(xiàn)CO2吸收速率下降，有可能是某種原因?qū)е缕淙~片的氣孔無法關(guān)閉，D項(xiàng)正確?！敬鸢浮?/p>

D1．光合作用與細(xì)胞呼吸的基本過程分析(1)光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系：(2)光合作用與有氧呼吸的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系：

③[H]和ATP的來源、去向分析：

2.總光合速率、凈光合速率和呼吸速率三者之間的關(guān)系

(2012·四川卷改編)Ⅰ.科研人員獲得一種葉綠素b完全缺失的水稻突變體，該突變體對(duì)強(qiáng)光照環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)。請(qǐng)回答：(1)提取水稻突變體的光合色素，應(yīng)在研磨葉片時(shí)加入________，以防止色素被破壞。用紙層析法分離該突變體葉片的光合色素，缺失的色素帶應(yīng)位于濾紙條的________。(2)該突變體和野生型水稻的O2釋放速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系如上圖所示。當(dāng)光照強(qiáng)度為n時(shí)，與野生型相比，突變體單位面積葉片中葉綠體的氧氣產(chǎn)生速率________。當(dāng)光照強(qiáng)度為m時(shí)，測(cè)得突變體葉片氣孔開放程度比野生型更大，據(jù)此推測(cè)，突變體固定CO2形成________的速率更快，對(duì)光反應(yīng)產(chǎn)生的________________消耗也更快，進(jìn)而提高了光合放氧速率。(3)如果水稻出現(xiàn)葉綠素a完全缺失的突變，將無法進(jìn)行光合作用，其原因是________。Ⅱ.研究表明，癌細(xì)胞和正常分化細(xì)胞在有氧條件下產(chǎn)生的ATP總量沒有明顯差異，但癌細(xì)胞從內(nèi)環(huán)境中攝取并用于細(xì)胞呼吸的葡萄糖是正常細(xì)胞的若干倍。下圖是癌細(xì)胞在有氧條件下葡萄糖的部分代謝過程，據(jù)圖分析回答問題。(1)圖中A代表細(xì)胞膜上的________。葡萄糖進(jìn)入癌細(xì)胞后，在代謝過程中可形成非必需氨基酸，也可通過形成五碳糖進(jìn)而合成________作為DNA復(fù)制的原料。(2)在有氧條件下，癌細(xì)胞呼吸作用的方式為________________。與正常細(xì)胞相比，①～④過程在癌細(xì)胞中明顯增強(qiáng)的有________(填編號(hào))，代謝途徑發(fā)生這種變化的意義在于能夠_____________，從而有利于癌細(xì)胞的增殖。(3)細(xì)胞在致癌因子的影響下，________基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而被激活，進(jìn)而調(diào)控________的合成來改變代謝途徑。若要研制藥物來抑制癌癥患者細(xì)胞中的異常代謝途徑，圖中的過程________(填編號(hào))不宜選為作用位點(diǎn)?！窘馕觥?/p>

Ⅰ.(1)在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，研磨葉片時(shí)要加入少量的CaCO3，以防止研磨過程中色素被破壞。由于葉綠素b在層析液中的溶解度最低，用紙層析法分離色素時(shí)，葉綠素b應(yīng)該出現(xiàn)在濾紙條的最下端。(2)當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，O2的釋放速率為植物細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。當(dāng)光照強(qiáng)度為n時(shí)，突變體和野生型的O2釋放速率相同，即凈光合作用強(qiáng)度相等。但是根據(jù)圖中光照強(qiáng)度為0時(shí)與縱軸的交點(diǎn)來看，野生型水稻的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度小于突變體水稻的，說明此時(shí)突變體的真正光合作用強(qiáng)度大于野生型的，即單位面積葉片中葉綠體的O2產(chǎn)生速率大于野生型的。當(dāng)光照強(qiáng)度為m時(shí)，突變體葉片氣孔開放程度比野生型大，則其固定CO2能力強(qiáng)。在光合作用過程中固定的CO2形成C3，C3還原過程中需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP。(3)在光合作用過程中，少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換為化學(xué)能，當(dāng)缺少葉綠素a時(shí)光能不能被轉(zhuǎn)換，因此光合作用無法進(jìn)行。Ⅱ.(1)葡萄糖進(jìn)入癌細(xì)胞的方式是主動(dòng)運(yùn)輸，運(yùn)輸過程中需要細(xì)胞膜上載體蛋白的協(xié)助，因此A為載體蛋白。進(jìn)入細(xì)胞的葡萄糖可以轉(zhuǎn)化為人體非必需氨基酸。DNA復(fù)制的原料是四種游離的脫氧核苷酸。(2)根據(jù)題目條件已知，癌細(xì)胞與正常細(xì)胞在有氧條件下產(chǎn)生的ATP總量差別不大，但是攝取并用于細(xì)胞呼吸的葡萄糖是正常細(xì)胞的若干倍，說明癌細(xì)胞在有氧條件下攝取的葡萄糖除了用于進(jìn)行有氧呼吸外，還用于進(jìn)行無氧呼吸。因此，與正常細(xì)胞相比較①③過程明顯增強(qiáng)，而④過程沒有增強(qiáng)；在癌細(xì)胞的不斷分裂增殖過程中，需要葡萄糖轉(zhuǎn)化為脫氧核糖作為合成脫氧核苷酸的原料，因此②過程也增強(qiáng)。癌細(xì)胞這種代謝途徑的變化可以增加代謝過程中中間產(chǎn)物的種類和數(shù)量，為DNA的復(fù)制和相關(guān)蛋白質(zhì)的合成提供所需的原料。(3)原癌基因存在于一切正常細(xì)胞中，具有引起細(xì)胞癌變的潛能。在致癌因子的作用下，原癌基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，可造成相關(guān)酶的合成改變而改變代謝過程。根據(jù)分析可知，與正常細(xì)胞相比，癌細(xì)胞的①②③過程明顯加強(qiáng)，但如果抑制①過程，正常細(xì)胞也不能吸收葡萄糖，因此要研制藥物來抑制癌細(xì)胞的異常代謝途徑，應(yīng)該選用過程②③作為藥物的作用位點(diǎn)，而不能選擇過程①④作為藥物的作用位點(diǎn)?！敬鸢浮?/p>

Ⅰ.(1)CaCO3最下端(2)較大C3NADPH、ATP(3)缺失葉綠素a不能完成光能轉(zhuǎn)換Ⅱ.(1)載體蛋白脫氧核苷酸(2)有氧呼吸和無氧呼吸①②③產(chǎn)生大量的中間產(chǎn)物，為合成DNA和蛋白質(zhì)等重要物質(zhì)提供原料(3)原癌酶①④1．(2012·上海卷)下圖代表人體內(nèi)有機(jī)物氧化分解過程(Y代表徹底分解的產(chǎn)物)。下列說法錯(cuò)誤的是()

A．過程②發(fā)生于線粒體內(nèi)B．過程②產(chǎn)生的ATP多于過程①C．若X代表糖類，則Y代表CO2和H2OD．若X代表氨基酸，則Y代表CO2、H2O和尿素【解析】

圖中的X是有機(jī)物，Y是CO2和水，若X代表氨基酸，首先形成丙酮酸，再形成乙酰輔酶A，再產(chǎn)生CO2、H2O，沒有尿素?！敬鸢浮?/p>

D2．(2012·廣東卷)荔枝葉片發(fā)育過程中，凈光合速率及相關(guān)指標(biāo)的變化見下表。

(1)B的凈光合速率較低，推測(cè)原因可能是：①葉綠素含量低，導(dǎo)致光能吸收不足；②___________，導(dǎo)致____________。(2)將A、D分別置于光照恒定的密閉容器中，一段時(shí)間后，A的葉肉細(xì)胞中，將開始積累________；D的葉肉細(xì)胞中，ATP含量將________。(3)與A相比，D合成生長(zhǎng)素的能力________；與C相比，D的葉肉細(xì)胞的葉綠體中，數(shù)量明顯增多的結(jié)構(gòu)是________。(4)葉片發(fā)育過程中，葉面積逐漸增大，是__________________的結(jié)果；D的葉肉細(xì)胞與表皮細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能差異顯著，其根本原因是__________?！窘馕觥?/p>

(1)分析表格數(shù)據(jù)，葉片B的凈光合速率低是因?yàn)槿~片B中總?cè)~綠素含量低(為1.1mg/g·fw)，吸收光能的能力差；氣孔相對(duì)開放度也比較低(為55%)，導(dǎo)致CO2吸收量比較少。(2)在光照條件下，因A的新葉還未展開，不能進(jìn)行光合作用，在密閉的容器中隨O2減少會(huì)進(jìn)行無氧呼吸，故將有酒精積累；D葉片在密閉容器中，CO2因消耗而減少，則會(huì)引起ATP消耗減少而合成不變，導(dǎo)致細(xì)胞中ATP的含量增加。(3)成熟的葉片中生長(zhǎng)素的合成量很少。成熟的葉片與剛展開完成的葉片相比，雖然葉面積相同，但從表格中可推知，由于總?cè)~綠素含量增加，而葉綠素分布在葉綠體中基粒的類囊體薄膜上，因此D的葉肉細(xì)胞的葉綠體中基粒明顯增多。(4)葉面積逐漸增大是由于細(xì)胞的生長(zhǎng)和細(xì)胞的分裂，主要是細(xì)胞分裂；細(xì)胞分化的根本原因是基因的選擇性表達(dá)?！敬鸢浮?/p>

(1)氣孔相對(duì)開放度較低CO2吸收不足(2)酒精增加(3)低基粒(4)細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞分裂基因的選擇性表達(dá)1．解讀影響光合作用因素的相關(guān)曲線

(1)光照強(qiáng)度(圖甲)①原理：影響光反應(yīng)階段ATP、[H]的產(chǎn)生。②分析P點(diǎn)的限制因素：溫度、CO2的供應(yīng)量。③生產(chǎn)中的應(yīng)用a．間作套種農(nóng)作物的種類配置，可合理利用光能。b．適當(dāng)提高光照強(qiáng)度，可增加大棚作物的產(chǎn)量。(2)CO2濃度(圖乙)①原理：影響暗反應(yīng)階段C3的生成。②分析P點(diǎn)的限制因素：溫度、光照強(qiáng)度。③生產(chǎn)中的應(yīng)用a．種植大棚蔬菜時(shí)，多施有機(jī)肥、人工增施CO2。b．大田作物應(yīng)多施有機(jī)肥和實(shí)施秸稈還田，或“正其行，通其風(fēng)”以保證空氣順行流通。(3)溫度(圖丙)①原理：通過影響酶的活性而影響光合作用。②分析：P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為進(jìn)行光合作用的最適溫度。③應(yīng)用：大田農(nóng)作物適時(shí)種植；冬天，利用大棚種植蔬菜。(4)礦質(zhì)元素(圖丁)①原理：N、Mg是葉綠素的成分，P是NADPH和ATP的成分，K＋有助于光合產(chǎn)物的運(yùn)輸。②分析：P～Q的形成原因是施肥過多，植物吸水困難甚至失水，進(jìn)而影響光合作用。③應(yīng)用：合理、適量施肥。2．影響呼吸作用因素的分析

(2012·大綱全國(guó)卷)金魚藻是一種高等沉水植物，有關(guān)研究結(jié)果如下圖所示(圖中凈光合速率是指實(shí)際光合速率與呼吸速率之差，以每克鮮重每小時(shí)釋放O2的微摩爾數(shù)表示)。據(jù)圖回答下列問題：(1)該研究探討了________________對(duì)金魚藻________的影響。其中，因變量是________________。(2)該研究中凈光合速率達(dá)到最大時(shí)的光照度為______lx。在黑暗中，金魚藻的呼吸速率是每克鮮重每小時(shí)消耗氧氣______μmol。(3)該研究中凈光合速率隨pH變化而變化的主要原因是________________________?！窘馕觥?/p>

(1)根據(jù)題目中所給的四個(gè)曲線的縱軸和橫軸可以看出，本研究探討的是光照度、NaHCO3濃度和pH值對(duì)金魚藻凈光合速率的影響。因變量是凈光合速率。(2)由b圖可以看出，在光照強(qiáng)度達(dá)到12.5×103lx時(shí)，凈光合速率不再增加，此為光的飽和點(diǎn)。而呼吸速率的值也可以通過a圖中曲線與y軸的交點(diǎn)得出，為8μmol·g－1·h－1。(3)pH值對(duì)凈光合速率的影響，主要是通過影響光合作用和呼吸作用過程中所需酶的活性來實(shí)現(xiàn)的?！敬鸢浮?/p>

(1)光照度、NaHCO3濃度、pH值凈光合速率凈光合速率(2)12.5×1038(3)pH的大小會(huì)影響光合作用和呼吸作用過程中所需酶的活性3．(2012·福建卷)下列有關(guān)豌豆的敘述，正確的是()A．萌發(fā)初期，種子的有機(jī)物總重量增加B．及時(shí)排澇，能防止根細(xì)胞受酒精毒害C．進(jìn)入夜間，葉肉細(xì)胞內(nèi)ATP合成停止D．葉片黃化，葉綠體對(duì)紅光的吸收增多【解析】

在萌發(fā)初期，種子不能進(jìn)行光合作用，其所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是由種子儲(chǔ)存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解提供的，所以在萌發(fā)初期，種子內(nèi)有機(jī)物不斷消耗，有機(jī)物總重量減少，A項(xiàng)錯(cuò)誤。積水過多時(shí)，豌豆根周圍的氧氣濃度較低，根細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸而產(chǎn)生酒精；及時(shí)排澇，可以避免酒精的產(chǎn)生，進(jìn)而可以防止酒精對(duì)根細(xì)胞的毒害，B項(xiàng)正確。進(jìn)入夜間，葉肉細(xì)胞的細(xì)胞呼吸仍在繼續(xù)，可以產(chǎn)生ATP，C項(xiàng)錯(cuò)誤。葉綠體中的葉綠素主要吸收紅橙光和藍(lán)紫光，黃化的葉片中葉綠素含量減少，葉綠體對(duì)紅光的吸收會(huì)減少，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮?/p>

B4．(2012·海南卷)取生理狀態(tài)相同的某植物葉片，分離得到大量的葉肉細(xì)胞，將等量的葉肉細(xì)胞分別懸浮在不同濃度的蔗糖溶液中，并在適宜的條件下，測(cè)定該葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。據(jù)圖回答下列問題：(1)葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大后，隨著蔗糖濃度升高，葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度________，從滲透作用的角度分析出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是______。(2)如果要研究光照強(qiáng)度等因素對(duì)蔗糖溶液中葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度的影響，最好將葉肉細(xì)胞放在濃度為________的蔗糖溶液中，原因是_______。(3)除蔗糖濃度外，如果分別改變?nèi)~肉細(xì)胞懸浮液中CO2濃度和溫度也能影響葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度，原因是___________?！窘馕觥?/p>

本題考查考生對(duì)光合作用的影響因素、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸和酶活性的影響等知識(shí)的掌握。(1)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖示可看出，隨著蔗糖濃度升高，光合作用達(dá)到最大值后，若蔗糖濃度繼續(xù)升高，則葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度下降。因?yàn)楫?dāng)蔗糖溶液的濃度高于葉肉細(xì)胞細(xì)胞液的濃度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致葉肉細(xì)胞失水，從而影響葉肉細(xì)胞光合作用的進(jìn)行。(2)從圖示可看出，葉肉細(xì)胞在濃度為0.2mol·L－1的蔗糖溶液中具有最大的光合作用強(qiáng)度，此時(shí)便于研究光照強(qiáng)度等因素對(duì)蔗糖溶液中的葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度的影響。(3)植物的光合作用會(huì)受光照強(qiáng)度、葉綠素含量、CO2濃度、溫度、酶的數(shù)量等多種因素的影響，其中CO2是植物進(jìn)行光合作用的原料之一，而酶的活性會(huì)受溫度的影響?！敬鸢浮?/p>

(1)下降在較高濃度的蔗糖溶液中葉肉細(xì)胞失水(其他合理答案也可)(2)0.2mol·L