復(fù)習生物課件：21.2-光合作用和細胞呼吸

第2講光合作用和細胞呼吸

一、細胞呼吸

1．(多選)(2012·江蘇卷T23)下圖表示細胞呼吸作用的過程，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，同時產(chǎn)生大量ATP，所以3為線粒體內(nèi)膜。1代表的細胞質(zhì)基質(zhì)無生物膜，A項錯誤；細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)中所含酶的種類不同，進行的化學反應(yīng)也不同，B項正確；2代表的線粒體基質(zhì)中不能產(chǎn)生大量ATP，C項錯誤；據(jù)上述分析可知甲為丙酮酸，乙為[H]，D項正確。【答案】

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】

人體細胞中葡萄糖無氧分解可產(chǎn)生乳酸，不會產(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選項正確?！敬鸢浮?/p>

C3．(2012·上海卷)下圖表示細胞內(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)生在細胞有氧時B．只發(fā)生在細胞缺氧時C．只發(fā)生在線粒體內(nèi)D．只發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)【解析】

圖中表示的細胞內(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，都是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行。【答案】

D二、光合作用

4．(2012·海南卷)關(guān)于葉綠體色素的敘述，錯誤的是()A．葉綠素a和b主要吸收紅光和藍紫光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，在濾紙條上的擴散速度不同，可用紙層析法對其進行分離，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點開始進行光合作用B．乙植株在e點有機物積累量最多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點是光合速率和呼吸速率相等的點，在a點之前就進行光合作用，A項錯誤；CO2的吸收速率(凈光合速率)大于零，說明植物在積累有機物，6時～18時，植物一直在積累有機物，所以有機物積累量最多是在18時，B項錯誤；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段的變化由光照強度減弱引起，C項錯誤；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項正確?！敬鸢浮?/p>

D1．光合作用與細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，該突變體對強光照環(huán)境的適應(yīng)能力更強。請回答：(1)提取水稻突變體的光合色素，應(yīng)在研磨葉片時加入________，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釋放速率與光照強度的關(guān)系如上圖所示。當光照強度為n時，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________。當光照強度為m時，測得突變體葉片氣孔開放程度比野生型更大，據(jù)此推測，突變體固定CO2形成________的速率更快，對光反應(yīng)產(chǎn)生的________________消耗也更快，進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，將無法進行光合作用，其原因是________。Ⅱ.研究表明，癌細胞和正常分化細胞在有氧條件下產(chǎn)生的ATP總量沒有明顯差異，但癌細胞從內(nèi)環(huán)境中攝取并用于細胞呼吸的葡萄糖是正常細胞的若干倍。下圖是癌細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代表細胞膜上的________。葡萄糖進入癌細胞后，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而合成________作為DNA復(fù)制的原料。(2)在有氧條件下，癌細胞呼吸作用的方式為________________。與正常細胞相比，①～④過程在癌細胞中明顯增強的有________(填編號)，代謝途徑發(fā)生這種變化的意義在于能夠_____________，從而有利于癌細胞的增殖。(3)細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胞中的異常代謝途徑，圖中的過程________(填編號)不宜選為作用位點?！窘馕觥?/p>

Ⅰ.(1)在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，研磨葉片時要加入少量的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，葉綠素b應(yīng)該出現(xiàn)在濾紙條的最下端。(2)當光照強度為0時，O2的釋放速率為植物細胞呼吸強度。當光照強度為n時，突變體和野生型的O2釋放速率相同，即凈光合作用強度相等。但是根據(jù)圖中光照強度為0時與縱軸的交點來看，野生型水稻的細胞呼吸強度小于突變體水稻的，說明此時突變體的真正光合作用強度大于野生型的，即單位面積葉片中葉綠體的O2產(chǎn)生速率大于野生型的。當光照強度為m時，突變體葉片氣孔開放程度比野生型大，則其固定CO2能力強。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)換為化學能，當缺少葉綠素a時光能不能被轉(zhuǎn)換，因此光合作用無法進行。Ⅱ.(1)葡萄糖進入癌細胞的方式是主動運輸，運輸過程中需要細胞膜上載體蛋白的協(xié)助，因此A為載體蛋白。進入細胞的葡萄糖可以轉(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，癌細胞與正常細胞在有氧條件下產(chǎn)生的ATP總量差別不大，但是攝取并用于細胞呼吸的葡萄糖是正常細胞的若干倍，說明癌細胞在有氧條件下攝取的葡萄糖除了用于進行有氧呼吸外，還用于進行無氧呼吸。因此，與正常細胞相比較①③過程明顯增強，而④過程沒有增強；在癌細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。癌細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胞中，具有引起細胞癌變的潛能。在致癌因子的作用下，原癌基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時，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，與正常細胞相比，癌細胞的①②③過程明顯加強，但如果抑制①過程，正常細胞也不能吸收葡萄糖，因此要研制藥物來抑制癌細胞的異常代謝途徑，應(yīng)該選用過程②③作為藥物的作用位點，而不能選擇過程①④作為藥物的作用位點。【答案】

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)有機物氧化分解過程(Y代表徹底分解的產(chǎn)物)。下列說法錯誤的是()

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)指標的變化見下表。

(1)B的凈光合速率較低，推測原因可能是：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，一段時間后，A的葉肉細胞中，將開始積累________；D的葉肉細胞中，ATP含量將________。(3)與A相比，D合成生長素的能力________；與C相比，D的葉肉細胞的葉綠體中，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的葉肉細胞與表皮細胞的形態(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為葉片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，不能進行光合作用，在密閉的容器中隨O2減少會進行無氧呼吸，故將有酒精積累；D葉片在密閉容器中，CO2因消耗而減少，則會引起ATP消耗減少而合成不變，導(dǎo)致細胞中ATP的含量增加。(3)成熟的葉片中生長素的合成量很少。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的葉肉細胞的葉綠體中基粒明顯增多。(4)葉面積逐漸增大是由于細胞的生長和細胞的分裂，主要是細胞分裂；細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達。【答案】

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

(1)光照強度(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．適當提高光照強度，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點的限制因素：溫度、光照強度。③生產(chǎn)中的應(yīng)用a．種植大棚蔬菜時，多施有機肥、人工增施CO2。b．大田作物應(yīng)多施有機肥和實施秸稈還田，或“正其行，通其風”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點對應(yīng)的溫度為進行光合作用的最適溫度。③應(yīng)用：大田農(nóng)作物適時種植；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際光合速率與呼吸速率之差，以每克鮮重每小時釋放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________________對金魚藻________的影響。其中，因變量是________________。(2)該研究中凈光合速率達到最大時的光照度為______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，在光照強度達到12.5×103lx時，凈光合速率不再增加，此為光的飽和點。而呼吸速率的值也可以通過a圖中曲線與y軸的交點得出，為8μmol·g－1·h－1。(3)pH值對凈光合速率的影響，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，種子的有機物總重量增加B．及時排澇，能防止根細胞受酒精毒害C．進入夜間，葉肉細胞內(nèi)ATP合成停止D．葉片黃化，葉綠體對紅光的吸收增多【解析】

在萌發(fā)初期，種子不能進行光合作用，其所需的營養(yǎng)物質(zhì)是由種子儲存的營養(yǎng)物質(zhì)分解提供的，所以在萌發(fā)初期，種子內(nèi)有機物不斷消耗，有機物總重量減少，A項錯誤。積水過多時，豌豆根周圍的氧氣濃度較低，根細胞進行無氧呼吸而產(chǎn)生酒精；及時排澇，可以避免酒精的產(chǎn)生，進而可以防止酒精對根細胞的毒害，B項正確。進入夜間，葉肉細胞的細胞呼吸仍在繼續(xù)，可以產(chǎn)生ATP，C項錯誤。葉綠體中的葉綠素主要吸收紅橙光和藍紫光，黃化的葉片中葉綠素含量減少，葉綠體對紅光的吸收會減少，D項錯誤?！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胞，將等量的葉肉細胞分別懸浮在不同濃度的蔗糖溶液中，并在適宜的條件下，測定該葉肉細胞的光合作用強度，實驗結(jié)果如圖所示。據(jù)圖回答下列問題：(1)葉肉細胞光合作用強度達到最大后，隨著蔗糖濃度升高，葉肉細胞的光合作用強度________，從滲透作用的角度分析出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是______。(2)如果要研究光照強度等因素對蔗糖溶液中葉肉細胞光合作用強度的影響，最好將葉肉細胞放在濃度為________的蔗糖溶液中，原因是_______。(3)除蔗糖濃度外，如果分別改變?nèi)~肉細胞懸浮液中CO2濃度和溫度也能影響葉肉細胞的光合作用強度，原因是___________?！窘馕觥?/p>

本題考查考生對光合作用的影響因素、物質(zhì)的跨膜運輸和酶活性的影響等知識的掌握。(1)從實驗結(jié)果的圖示可看出，隨著蔗糖濃度升高，光合作用達到最大值后，若蔗糖濃度繼續(xù)升高，則葉肉細胞的光合作用強度下降。因為當蔗糖溶液的濃度高于葉肉細胞細胞液的濃度時，會導(dǎo)致葉肉細胞失水，從而影響葉肉細胞光合作用的進行。(2)從圖示可看出，葉肉細胞在濃度為0.2mol·L－1的蔗糖溶液中具有最大的光合作用強度，此時便于研究光照強度等因素對蔗糖溶液中的葉肉細胞光合作用強度的影響。(3)植物的光合作用會受光照強度、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是植物進行光合作用的原料之一，而酶的活性會受溫度的影響。【答案】

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