2019版高三生物一轮复习 考点规范练8 第3单元 光合作用和细胞呼吸 2 光合作用 苏教版
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第3课时光合作用与细胞呼吸的关系考点一光合作用与细胞呼吸物质和能量转化关系1.比较法助记光合作用和有氧呼吸的区别项目光合作用有氧呼吸物质变化无机物→有机物有机物→无机物能量变化光能→化学能(储能) 稳定的化学能→活跃的化学能(放能) 实质合成有机物,储存能量分解有机物,释放能量,供细胞利用场所叶绿体活细胞(主要在线粒体)条件只在光下进行有光、无光都能进行2.图解法助记光合作用与细胞呼吸的联系[对点落实]1.判断下列有关叙述的正误(1)适宜光照下,在叶肉细胞中CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质(√)(2)光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP(×)(3)光合作用的光反应产生的ATP用于C3还原、CO2的固定及物质运输等过程(×)(4)细胞呼吸产生的ATP也可用于暗反应中C3的还原(×)2.(2017·全国卷Ⅱ)下图是某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题:(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是________、________、________、________,[H]代表的物质主要是________。
(2)B 代表一种反应过程,C 代表细胞质基质,D 代表线粒体,则ATP 合成发生在A 过程,还发生在________(填“B 和C”“C 和D”或“B 和D”)。
(3)C 中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是__________________________________________。
解析:(1)由分析可知,图中①表示光合作用光反应阶段水光解的产物O 2;②是生成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的反应物NADP +;③是生成ATP 的原料ADP +Pi ;④代表光合作用暗反应阶段参与固定CO 2的物质C 5;图中[H]代表的物质是呼吸作用过程中的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
(2)细胞中生成ATP 的场所除叶绿体外还有细胞质基质(C)和线粒体(D)。
高三生物一轮复习学案光合作用和细胞呼吸的综合梳理及题型一、光合作用和细胞呼吸的多角度多层次比较1.光合作用与细胞呼吸关系的图示比较(1)从反应式上追踪元素的来龙去脉①光合作用总反应式:思考1:O2中O原子来自;CO2中C经(C3或C5)进入(CH2O),不经(C3或C5)。
②有氧呼吸反应式:思考2:产生的H2O中的O原子来自,与反应物H2O中O原子(有或无)关。
(2)从具体过程中寻找物质循环和能量流动(如图)(3)植物细胞中两大生理过程联系图解2.光合作用和细胞呼吸中[H ]的来源和去路分析光合作用 细胞呼吸 来 源 过程2H 2O 4[H ]+O 2 (1)C 6H 12O 6 2丙酮酸+4[H ] (2)丙酮酸+6H 2O 6CO 2+20[H ] 场所叶绿体内的 类囊体薄膜 (1)细胞质基质 (2)线粒体基质 去 路 过程C 3 (CH 2O ) 24[H ]+6O 2 12H 2O 场所 叶绿体基质 线粒体内膜提醒:①光合作用中产生的[H ]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH )十分简化的表示方式,而细胞呼吸中产生的[H ]是还原型辅酶I (NADH )十分简化的表示方式,二者不是一种物质,尽管书写形式相同。
②还原氢的书写形式一定不能写成H 、H +、H 2,只能写成[H ]或NADH 或NADPH 。
3.光合作用和细胞呼吸中ATP 的来源及去路分析(1)光合作用ATP (光反应——类囊体膜上) ADP+Pi (暗反应——叶绿体基质中) (2)细胞呼吸 ATP ( ①②③都产生ATP ,场所为细胞质基质和线粒体) ADP+Pi (各项生命活动需要)【例1】下图表示高等植物光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系,下列说法正确的有(C )A .2过程消耗的ATP 来自1、3、4、5过程产生的ATPB .1、2过程在叶绿体中进行,3、4、5过程在线粒体中进行C .1过程产生的[H]参与2过程,3和4过程产生的[H]与氧结合产生水D .高等植物所有的细胞都可以进行1、2、3、4、5过程【变式训练】绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有着密切的联系。
第2讲光合作用一、光合作用探索历程1.17世纪中叶,比利时的范·海尔蒙特通过实验,认为植物生长所需的养料主要来自________,而不是________。
2.1771年英国的普利斯特利通过植物和动物之间进行气体交换的实验得出植物生长需要吸收________,同时释放出________。
3.1779年荷兰的英格豪斯认为植物需要阳光才能制造出________。
4.1864年萨克斯采用碘液检测淀粉的方法,确定叶片在光下能产生________。
5.1940年鲁宾和卡门运用同位素标记法证明了光合作用释放的________来自________,糖类中的________也来自________。
6.1948年美国的卡尔文用14C标记的CO2追踪的行踪,发现CO2被用于合成________等有机物。
二、光合作用及其影响因素1.定义光合作用是指绿色植物通过________,利用________,把________和________转化成储存着________的________,并且释放________的过程。
光合作用的总反应式为:__________________________________________________。
2.影响光合速率的环境因素(1)影响光合作用的环境因素⎩⎪⎨⎪⎧H 2O 矿质营养元素(2)提高光能利用率的途径:________(轮作、大棚)、增加光照面积(合理密植)、________等。
三、叶绿体中色素的提取与分离1.绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂________中,所以,可以用________提取绿叶中的色素。
绿叶中的色素不止一种,它们都能溶解在________中,但它们在层析液中的________不同:溶解度高的随________在滤纸上扩散得________;反之则________。
这样几分钟之后,绿叶中的色素就会随着________在滤纸上的扩散而分离开。
实验过程包括:提取色素→画滤液细线→________________________→观察与记录。
光合作用,呼吸作用一、相关概念:1、概念:指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2、叶绿体的功能:叶绿体是进行光合作用的场所。
在类囊体的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素,在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶。
(色素在膜上,酶到处有)3、光合色素(在类囊体的薄膜上):叶绿素a (蓝绿色)叶绿素 主要吸收红光和蓝紫光(3/4) 叶绿素b (黄绿色)色素胡萝卜素 (橙黄色) 类胡萝卜素 主要吸收蓝紫光 叶黄素 (黄色)二、专有名词辨析1、实际光合作用速率(强度):真正的光合作用强度。
2、净光合作用速率(强度):表现光合作用速率,可直接测得。
衡量量:O 2释放量、CO 2吸收量、有机物积累量。
3、呼吸作用速率:衡量量:O 2消耗量、CO 2产生量、有机物消耗量三、光合作用的发现◆ 1648 比利时,范·海尔蒙特:植物生长所需要的养料主要来自于水,而不是土壤。
◆ 1771 英国,普利斯特莱:植物可以更新空气。
◆ 1779 荷兰,扬·英根豪斯:植物只有绿叶才能更新空气;并且需要阳光才能更新空气。
◆ 1880美国,恩吉(格)尔曼:光合作用的场所在叶绿体。
◆ 1864 德国,萨克斯:叶片在光下能产生淀粉◆1940美国,鲁宾和卡门(用放射性同位素标记法):光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。
(糖类中的氢也来自水)。
◆ 1948 美国,梅尔文·卡尔文:用标14C 标记的CO 2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪,进一步了解到光合作用中复杂的化学反应。
四、实验:提取和分离叶绿体中的色素1、原理:叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂(如丙酮、酒精等)。
叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢。
2、过程:(见书P61) 3、结果:色素在滤纸条上的分布自上而下:胡萝卜素(橙黄色) 最快(溶解度最大) 叶黄素 (黄 色)叶绿素a (蓝绿色) 最宽(最多)胡萝卜素:橙黄色叶黄素:黄色叶绿素a :蓝绿色 b :黄绿色叶绿素b (黄绿色)最慢(溶解度最小)4、注意:●丙酮的用途是提取(溶解)叶绿体中的色素,●层析液的的用途是分离叶绿体中的色素;●石英砂的作用是为了研磨充分,●碳酸钙的作用是防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏;●分离色素时,层析液不能没及滤液细线的原因是滤液细线上的色素会溶解到层析液中;5、色素的位置和功能叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。
课时分层集训(十)(建议用时:45分钟)A组基础达标1.向一装有2/3容积葡萄糖溶液的锥形瓶中加入适量酵母菌,密封并静置一段时间后通入充足的氧气,此后锥形瓶中最可能发生的现象是( )A.酒精的浓度降低B.葡萄糖的浓度降低C.酵母菌的数量减少D.CO2的释放量减少B[酵母菌在密封锥形瓶中进行无氧呼吸,当通入充足的氧气后酵母菌开始进行有氧呼吸,酒精的浓度不变;底物被消耗葡萄糖的浓度降低;通入充足的氧气酵母菌的数量增加,有氧呼吸CO2的释放量增加。
]2.下列关于人体呼吸作用的叙述,正确的是( )A.人体成熟红细胞携带氧气并抑制自身的无氧呼吸过程B.有氧呼吸在线粒体内膜上消耗水,在其基质中生成水C.无氧呼吸不需要O2的参与,但仍能生成水D.质量相同的丙酮酸比葡萄糖有氧氧化释放的能量少D[人体成熟红细胞无线粒体及与有氧呼吸相关的酶,只能进行无氧呼吸,其携带氧气但不消耗氧气;有氧呼吸在线粒体基质中消耗水,在线粒体内膜上产生水;无氧呼吸无水的生成;一分子的葡萄糖分解为两分子的丙酮酸,并释放出能量,因而相同质量的丙酮酸比葡萄糖有氧氧化后释放的能量少。
]3.(2018·山东青岛模拟)如图是酵母菌有氧呼吸模式图,①~③代表有关生理过程的场所,甲、乙代表有关物质,下列叙述正确的是( )【导学号:41780048】A.③处释放的能量全部储存在ATP中B.①和②处产生乙的量相等C.②中的生理过程需要H2OD.缺氧条件下甲可以转化为乳酸C[③为线粒体内膜,③处释放的能量大部分以热能的形式散失,A错误;①是细胞质基质,②为线粒体基质,两处所形成的[H]的量相比②处多,B错误;有氧呼吸的第二阶段,水与丙酮酸在酶的催化作用下,生成CO2和[H],C正确;缺氧条件下甲可以转化为酒精和CO2,D错误。
]4.(2018·北京朝阳期中)细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中。
下表中有关措施与对应的目的不恰当的是( )以减少有机物的消耗,A正确;乳酸菌是严格厌氧的微生物,整个过程要严格密封,以加快乳酸菌繁殖,有利于乳酸发酵,B正确;水果保鲜的目的是既要保持水分,又要降低酶的活性以减少通过呼吸作用消耗的有机物,因此需零上低温贮存,零下低温会导致细胞受损,C 错误;植物根对矿质元素的吸收是一个主动运输的过程,需要载体蛋白的协助,消耗能量。
2019版高三生物一轮复习考点规范练8 第3单元光合作用和细胞呼吸2 光合作用苏教版1.下列关于光合作用及光合色素的叙述,正确的是( )A.适宜光照下,叶绿体合成ATP需要O2B.四种光合色素中,呈黄色的是胡萝卜素C.吸收光能的四种色素均分布在叶绿体类囊体的薄膜上D.植物光合作用中的光反应,其主要功能是固定二氧化碳〚导学号74870154〛答案:C解析:叶绿体中进行光反应时释放O2并合成ATP;胡萝卜素呈橙黄色,叶黄素呈黄色;光反应的主要功能是产生ATP和[H]。
2. (2015黑龙江大庆铁人中学模拟)恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域,该实验能得出的结论主要是( )A.好氧细菌没有线粒体也能进行有氧呼吸B.光合作用释放氧气的部位是叶绿体的类囊体C.叶绿素主要吸收红光和蓝光D.叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用,放出氧气答案:D解析:好氧细菌聚集在红光和蓝光区域,主要说明这两个区域有氧气产生;该实验可以证明光合作用释放了氧气,但是不能证明氧气的释放部位是叶绿体的类囊体;叶绿体内的色素包括叶绿素和类胡萝卜素,所以无法证明叶绿素主要吸收红光和蓝光;该实验中恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,发现好氧细菌聚集在红光和蓝光区域,说明红光和蓝光部位有氧气产生,而氧气是光合作用光反应的产物,所以该实验主要说明叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用,并释放出氧气。
3.下列有关叶绿素的叙述,正确的是( )A.叶绿素都在叶绿体内合成B.叶绿素在酸性环境中保持稳定C.纤维素酶不能催化叶绿素分解D.叶绿素比叶黄素更易溶于层析液答案:C解析:蓝藻没有叶绿体,但有的含有叶绿素,其叶绿素的合成不在叶绿体中进行。
叶绿素在酸性环境中不稳定,在提取和分离色素实验中,要加入碳酸钙加以保护。
酶具有专一性,所以纤维素酶不能催化叶绿素分解。
在层析液中,叶黄素比叶绿素溶解度高,在滤纸条上扩散速度快。
4.提取高等植物叶绿体中的色素依据的原理是( )①纸层析法②各种色素随层析液在滤纸上扩散速度不同③叶绿体中各种色素均可溶于有机溶剂④各种色素在层析液中的溶解度不同A.①②③④B.①②③C.②③D.③答案:D解析:①为分离色素的方法;②④为分离色素的原理。
5.绿色植物在进行光合作用时以H2O作为供氢体,而光合细菌则以H2S作为供氢体进行光合作用。
以下有关光合细菌的说法,合理的是( )A.没有成形的细胞核,拟核中分布着多条线性DNAB.以H2S作为供氢体进行光合作用,无法产生氧气C.利用H2S作为原料,其光合作用的产物不可能是糖类D.生存需要光照条件,体内的叶绿体是光合作用的场所答案:B解析:光合细菌为原核生物,无成形细胞核,拟核中分布有大型环状DNA;H2S中不含氧元素,因此无法产生氧气;H2S作为供氢体,可以提供还原氢进行反应产生糖类;光合细菌为原核生物,无叶绿体。
6.下列有关叶绿体及光合作用的叙述,正确的是( )A.破坏叶绿体外膜后,O2不能产生B.植物生长过程中,叶绿体内各种色素的比例保持不变C.与夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短D.离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后,可完成暗反应答案:D解析:光反应阶段产生氧气,场所是类囊体薄膜,所以破坏外膜内部仍然可以进行光合作用,产生O2;植物生长过程中,叶绿体内各种色素比例的改变,与叶龄和环境因素有关;在冬季,光照弱、气温低,也是光合作用速率低的原因;离体的叶绿体基质中含有与暗反应有关的酶,添加ATP、[H]和CO2后,就满足了进行暗反应的所有条件,可完成暗反应。
7.(2015山东实验中学第四次诊断性考试)正常生长的绿藻,照光培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩上,此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是( )A.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP比值下降〚导学号74870155〛答案:B8.下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示,能量传递用虚线表示,图中a~g为物质,①~⑥为反应过程),下列叙述错误的是( )A.绿色植物能利用a物质将光能转化成活跃的化学能储存在c中B.e中不储存化学能,所以e只能充当还原剂C.图中①表示水分的吸收,③表示水的光解D.在g物质供应充足时,突然停止光照,C3的含量将会上升〚导学号74870156〛答案:B解析:a为光合色素,能吸收、传递、转化光能到ATP中;e为光反应阶段生成的NADPH,含有活泼的化学能,参加暗反应C3的还原;图中①表示根系从土壤中吸收水分,③表示水的光解生成NADPH和氧气;g为二氧化碳,供应充足时,突然停止光照,生成NADPH和ATP的量下降,C3的还原下降,C3因消耗下降而积累,另外,二氧化碳的固定仍在进行。
9.右图表示光合作用中部分反应,下列有关叙述正确的是( )A.图中过程发生场所为叶绿体基质B.图中该过程不需要光C.光反应中只需要叶绿素aD.图中X为[H],是暗反应的反应物答案:D解析:题图表示光合作用中的光反应过程,光反应发生的场所为类囊体薄膜上;光反应过程中需要光照等条件;虽然题图中只画出了叶绿素a,但是光反应还需要其他3种色素;H2O的光解会产生O2和[H],[H]的作用是参与暗反应中C3的还原。
10.(2015广西柳州铁一中模拟)研究者探究不同光照条件下,两种不同浓度CO2对某种蓝藻生长的影响,结果如图所示。
下列关于实验的叙述,不正确的是( )A.“●”和“▲”分别表示高浓度和低浓度CO2下的测量结果B.若相同条件下测量O2的释放量,可得到相似的实验结果C.低光强时,不同的CO2浓度对干重增加的影响不显著D.高浓度CO2时,不同的光强对干重增加的影响不显著〚导学号74870157〛答案:D解析:分析题图曲线,可知,高光照强度下,“●”有机物积累多于“▲”,因此“●”为高二氧化碳浓度下的测量结果,“▲”为低二氧化碳浓度下的测量结果;光照和二氧化碳浓度相同,光合作用产生的氧气相同,细胞呼吸强度不变,因此相同条件下测量O2的释放量相同;低光强时,限制光合作用的外界因素主要是光照强度,不是二氧化碳浓度,因此不同的CO2浓度对干重增加的影响不显著;高二氧化碳浓度时,一定的范围内随光照强度增加光合作用强度增强,干重增加速度增大。
11.用一定强度的光束照射一株正常生长的绿色植物,测定光束照射前后植物吸收CO2和释放O2量的变化,结果如右图所示。
下列相关叙述正确的是( )A.开始照射前,光反应和暗反应均无法进行B.结束照射后,光反应和暗反应迅速同步增加C.开始照射后,光反应限制了光合作用速率D.结束照射后,光反应先于暗反应迅速减弱答案:D解析:开始照射前,植物既释放氧气,也吸收二氧化碳,即光反应和暗反应都可进行。
从图中可以看出,结束照射后,光反应迅速减弱,暗反应缓慢减弱。
从图中可以看出,开始照射后,氧气释放量迅速上升,但二氧化碳吸收量上升却很慢,说明暗反应限制了光合作用速率。
12.科学家从发菜(一种蓝藻)藻体中分离出发菜细胞进行液体悬浮培养,通过实验测定了液体悬浮培养条件下温度对离体发菜细胞的光合与呼吸速率的影响,结果如下图。
相关分析正确的是( )A.45 ℃时,发菜细胞不进行光合作用B.35 ℃时,发菜细胞光合速率与呼吸速率相等C.发菜的光合作用和呼吸作用的最适温度相同D.离体发菜细胞培养的适宜温度应为25~30 ℃答案:D解析:图示光合作用曲线表示的是净光合作用,45 ℃时光合作用强度等于呼吸作用强度;35 ℃时,发菜细胞净光合速率与呼吸速率相等;光合作用=净光合作用+呼吸作用,图中总光合作用的最适温度在35 ℃左右,而呼吸作用曲线尚未到达最大值;从细胞生长来看,净光合作用越大,有机物积累越多,越有利于生长,净光合作用曲线的最大值在25~30 ℃之间。
13.1946年美国科学家卡尔文等进行了探究光合作用过程的下列实验。
(1)供给小球藻细胞持续的光照和CO2,使其光合作用处于相对稳定状态。
然后,在短时间内加入放射性同位素标记的14CO2,在5秒光照后,卡尔文找到了含有14C的光合作用产物是、C5和葡萄糖。
卡尔文重复上述实验操作,但在0.5秒光照后,找到的含有14C的化合物主要是。
(2)卡尔文在实验中发现,当把灯关掉后,由于和供应逐步停止,导致的浓度急速升高。
如果在光照下突然中断的供应,则C5就积累起来。
(3)卡尔文等探究的14C转移过程被称为光合作用的反应阶段,其场所是。
〚导学号74870158〛答案:(1)C3(或“三碳化合物”)C3(或“三碳化合物”)(2)[H](或“NADPH”)ATP C3(或“三碳化合物”)二氧化碳(3)暗叶绿体基质解析:(1)卡尔文循环探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。
在光合作用中,CO2中C的转移途径是CO2→C3→有机物。
在0.5秒光照后,14CO2固定产生的C3还没来得及被利用;在5秒光照后,含有14C的C3一部分形成葡萄糖,一部分形成C5。
(2)在实验中卡尔文发现在光照下C3和C5很快达到饱和并保持稳定。
但当把灯关掉后,C3的浓度急速升高,同时C5的浓度急速降低。
如果在光照下突然中断二氧化碳的供应,则C5就积累起来,C3含量降低。
产生以上现象的原因是C5是二氧化碳的受体,C3是二氧化碳固定后的产物。
(3)无论是有光条件下,还是无光条件下光合作用第二个阶段中的化学反应均能进行,因此将其称为光合作用的暗反应阶段(相对于光反应阶段而言),该过程是在叶绿体基质中进行的。
14.(2015河南洛阳二模)研究发现,植物的Rubisco酶具有“两面性”。
当CO2浓度较高时,该酶催化C5与CO2反应,完成光合作用;当O2浓度较高时,该酶却催化C5与O2反应,产物经一系列变化后到线粒体中会生成CO2,这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。
请分析回答下列问题。
(1)在较高CO2浓度环境中,Rubisco酶所催化反应的产物是,该产物被还原生成糖类的过程还需要(物质)。
Rubisco酶的“两面性”与酶的(特性)相矛盾。
(2)与光呼吸相区别,研究人员常把有氧呼吸称为“暗呼吸”。
从反应条件上看,光呼吸需要光,暗呼吸;从反应场所上看,光呼吸发生在叶绿体和线粒体中,暗呼吸发生在中。
(3)如图表示测定某植物每1 cm2叶片的重量(mg)变化情况(均考虑为有机物的重量变化)的操作流程及结果。
该植物的呼吸速率可表示为(mg·cm-2·h-1),实际光合速率可表示为(mg·cm-2·h-1)。
(用图中字母表示)叶片重量(M-X叶片重量(M+Y操作流程答案:(1)C3ATP和[H] 专一性(2)有光无光均可细胞质基质和线粒体(3)X Y+2X解析:根据题意分析,植物的Rubisco酶具有两方面的作用:当CO2浓度较高时,该酶催化C5与CO2反应,生成C3,C3在ATP和[H]的作用下完成光合作用;当O2浓度较高时,该酶催化C5与O2反应,产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2,这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。