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第2讲细胞呼吸和光合作用基础自查明晰考位[纵引横连建网络][边角扫描全面清]提醒：判断正误并找到课本原话1．重铬酸钾可以检测有无酒精存在，这一原理在日常生活中可以检测汽车司机是否喝酒。(P91探究)(√)2．线粒体一般均匀分布在细胞质中，但也可以定向运动到细胞代谢旺盛的部位。(P93小字)(√)3．对比实验有两个或两个以上的实验组，结果在事先都未知，探究某因素与实验对象的关系。(P93对比实验)(√)4．无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。(P94下部正文)(√)5．细胞呼吸中[H]的形成过程实际上是氧化型辅酶Ⅰ(NADP＋)转化成还原型辅酶Ⅰ(NADPH)。(P94相关信息)(×)6．(1)鸟类和哺乳动物需要维持体温的恒定，主要是靠细胞呼吸产生的热量来维持，一般是由ATP水解来供能的。(×)(2)酵母菌细胞破碎离心后，可分离成甲、乙、丙三部分，甲只含细胞质基质，乙只含细胞器，丙全有。加入葡萄糖溶液，在有氧条件下能产生二氧化碳和水的，只有丙。原因是细胞质基质的无氧呼吸在有氧时难以进行，而且也不产水；葡萄糖又不能直接进入线粒体。(P96练习)(√)7．(1)一般情况下，光合作用利用的光都是可见光，也能利用紫外光。(P99学科交叉)(×)(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光(注意它们的吸收光谱曲线图，波峰表示吸收多)。(P99正文)(√)8．光合作用中的[H]形成过程实际上是辅酶Ⅱ(NAD＋)与电子和质子(H＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADH)。(P103相关信息)(×)9．硝化细菌属于自养生物，能将土壤中的NH3氧化成HNO2进而将HNO2氧化成HNO3，释放出的化学能将CO2和H2O合成糖类。(P105正文下部)(√)10．科学家用含有14C的CO2追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径：CO2→C3→糖类。(P106练习)(√)11．夏季晴朗的白天的中午，有些植物会关闭气孔，这直接限制光反应；而早晨和黄昏，光照较弱，直接限制的是暗反应。(P106拓展题)(×)12．松土有利于植物根系有氧呼吸从而更好地吸收矿质元素，但不利于水土保持和减缓温室效应，因为植物和微生物有氧呼吸会产生更多二氧化碳。(P108知识迁移)(√)考点梳理整合突破整合考点5“共同担当”的光合作用与细胞呼吸[考点突破固考基]一、光合作用与细胞呼吸原理及关系图解1．物质转变过程：物质名称：a：光合色素，b：O2，c：ATP，d：ADP，e：NADPH([H])，f：C5，g：CO2，h：C3。2．相应元素转移过程：元素转移过程COH3.能量转换过程：二、影响细胞呼吸和光合作用的因素及相关模型解读1．把握影响细胞呼吸的“四类”曲线(1)甲图：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。(2)乙图：①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。②0O2浓度10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。(3)丙图：自由水含量较高时呼吸作用旺盛。(4)丁图：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。2．影响光合作用的三大因素的曲线分析(据图填空)(1)光照强度：(如图1)①原理：主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生。②分析P点后的限制因素：外因：温度、CO2浓度内因：色素的含量、酶的数量和活性(2)CO2的浓度：(如图2)①原理：影响暗反应阶段C3的生成。②分析P点后的限制因素：外因：温度、光照强度内因：酶的数量和活性(3)温度：通过影响酶的活性而影响光合作用(如图3)。3．把握光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量和(CH2O)合成量变化的四条曲线(1)CO2供应不变(2)光照强度不变三、通过曲线分析植物光合作用与细胞呼吸的关系1．自然环境中一昼夜植物的光合作用曲线甲图：(1)a点：凌晨3时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。(2)b点：上午6时左右，有微弱光照，开始进行光合作用。(3)bc段(不含b、c点)：光合作用强度小于细胞呼吸强度。(4)c点：上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。(5)ce段(不含c、e点)：光合作用强度大于细胞呼吸强度。(6)d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。(7)e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。(8)ef段(不含e、f点)：光合作用强度小于细胞呼吸强度。(9)fg段：没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。乙图：(1)积累有机物时间段：ce段。(2)制造有机物时间段：bf段。(3)消耗有机物时间段：Og段。(4)一天中有机物积累最多的时间点：e点。(5)一昼夜有机物的积累量表示为：SP－SM－SN(SP、SM、SN表示面积)。2．密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化(1)光合速率等于呼吸速率的点：C、E。(2)图甲中N点低于虚线，说明该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。(3)图乙中N点低于虚线，说明该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，一昼夜密闭容器中O2浓度减小，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。3．解读总光合速率与呼吸速率的关系(1)图示(2)解读①A点：只进行细胞呼吸。②AB段：总光合速率呼吸速率。③B点：为光补偿点，总光合速率＝呼吸速率。④B点以后：总光合速率呼吸速率。⑤C点：为光饱和点。4．明确各种速率的表示方法及相互关系(1)呼吸速率：有机物或O2消耗量、CO2产生量。(2)净光合速率：有机物积累量、O2释放量、CO2吸收量。(3)总光合速率：有机物或O2产生量、CO2固定量。(4)总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。5．面积法快速分析坐标图中光补偿点、光饱和点的移动据图可知，OA表示细胞呼吸释放的CO2量，由光(CO2)补偿点到光(CO2)饱和点围成△BCD面积代表净光合作用有机物的积累量。改变影响光合作用某一因素，对补偿点和饱和点会有一定的影响，因此净光合作用有机物的积累量也会随之变化。具体分析如下表所示：条件改变△面积光(CO2)补偿点光(CO2)饱和点适当提高温度减少右移左移适当增大CO2浓度(光照强度)增加左移右移适当减少CO2浓度(光照强度)减少右移左移植物缺少Mg元素减少右移左移注：适当提高温度指在最适光合作用温度的基础上而适当提高；光照强度或CO2浓度的改变均是在饱和点之前。四、光合作用与细胞呼吸相关实验设计的六种方法总结1．实验装置法(气体体积变化法)测定光合速率与呼吸速率(1)测定装置(2)测定方法及解读a．测定呼吸强度Ⅰ.装置中烧杯里放入适宜浓度的NaOH溶液：用于吸收CO2；Ⅱ.玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用的干扰；Ⅲ.置于适宜温度环境中；Ⅳ.红色液滴向左移动(代表呼吸耗氧量)。b．测定净光合速率Ⅰ.装置烧杯中放入适宜浓度的NaHCO3溶液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合需求；Ⅱ.必须给予较强光照处理，且温度适宜；Ⅲ.红色液滴向右移动(代表净光合速率)。(3)光合作用与呼吸作用实验设计中常用实验条件的控制方法①增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物。②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。③除去容器中二氧化碳——氢氧化钠溶液。④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。⑤除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。⑧线粒体的提取——细胞匀浆离心。⑨保持容器中CO2体积不变——NaHCO3溶液。2．黑白瓶法：取三个玻璃瓶，一个用黑胶布包上，并包以锡箔。从待测的水体深度取水，保留一瓶以测定水中原来的溶氧量(初始值)。将剩余的两个黑、白瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即总光合作用量。3．叶圆片称重法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。4．半叶法将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。5．叶圆片上浮法首先通过对叶片打孔、抽气、沉底的材料处理，然后根据不同的实验目的给予不同的单一变量操作，最后观察并记录叶片上浮所用的平均时间。6．梯度法用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的实验装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。7．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧(1)实验设计中必须注意三点①变量的控制手段，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。(2)解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。[题组集训提考能]题组一高考对点练明考向类型1翻阅教材，原味品高考1．[2019·全国卷Ⅱ，2]马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是()A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATPD．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生解析：本题以细胞呼吸相关知识为载体，考查运用所学知识和观点，解释某些生物学问题的能力；试题以马铃薯变酸为背景，体现了对生命观念素养中的结构与功能观的考查。马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物只有乳酸，A错误；其无氧呼吸第一阶段产生[H]和丙酮酸，并释放少量能量合成少量ATP，第二阶段[H]把丙酮酸转化为乳酸，B正确，C错误；氧气浓度升高，对无氧呼吸抑制作用增强，所以乳酸产生量减少、酸味产生减弱，D错误。答案：B[高考VS,教材][人教必修1]P942．[2019·全国卷Ⅰ，3]将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40g，其增加的质量来自于()A．水、矿质元素和空气B．光、矿质元素和水C．水、矿质元素和土壤D．光、矿质元素和空气解析：该黄瓜幼苗质量增加部分可分为干重的增加和含水量的增加，干重增加量来源于从土壤中吸收的矿质元素及利用CO2(空气)和H2O合成的有机物。答案：A[高考VS,教材][人教必修1]P1033．[2017·全国卷Ⅲ，3]植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是()A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D．叶片在640～660nm波长光下释放的O2是由叶绿素参与光合作用引起的解析：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A错误；吸收光谱就是通过不同色素对不同波长光的吸收值来绘制的，B正确；光合作用光反应阶段色素对光的吸收会直接影响到暗反应阶段对CO2的利用，所以光合作用的作用光谱也