光合作用和细胞呼吸.ppt
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1、第2讲光合作用和细胞呼吸,专题二细胞的代谢,2015高考导航,专题二细胞的代谢,叶绿体类囊体薄膜,H、ATP、多种酶,CO2 的固定 C3 的还原,细胞质基质和线粒体,细胞质基质,链接思考1以碳的转移为例,写出光合作用与细胞呼吸的联系。提示:2光合作用与细胞呼吸是怎样完成能量转换的?,真题自测判一判(1)人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供(2014全国新课标,6C)()(2)肺炎双球菌无线粒体,但能 进行 有氧 呼吸(2013全国,3A)()(3)光合作用推动碳循环过程,促进了生物群落中的能量循环(2013天津,3A)()(4)叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多(2012福建,1D)()
2、(5)有氧呼吸产生的H 在线粒体基质中与氧 结合生成水(2010全国新课标,2B)(),(6)破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖(2011海南,3C)()(7)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(2011浙江,1C)()(8)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,光反应强度和暗反应强度都降低(2011全国新课标,3B改编)()(9)乳酸杆菌在细胞质基质中产乳酸(2010北京,2B)()(10)在叶肉细胞中,CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质和线粒体内膜(2010天津,1C)(),提示:(1)人体 在 剧烈 运动时所需的能量是由葡萄糖分解提供的。(2)肺炎双球菌属于原核
3、生物,细胞中只有核糖体一种细胞器,与有氧呼吸有关的酶存在于细胞膜和细胞质基质中。(3)光合作用可促进物质循环,但是能量不能循环。(4)叶片黄化,说明叶片缺少叶绿素,叶绿素主要 吸收红光和蓝紫光,剩下的类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,因此叶片黄化,叶绿体对红光的吸收减少。(5)有氧呼吸前两个阶段产生的H在线粒体内膜上与氧结合生成水。,(6)破伤风杆菌属于厌氧菌,在有氧条件下,其繁殖受抑制。(7)植物在冬季光合速率低的主要原因是光照强度弱,气温低。(8)由于叶绿素的合成需要镁元素,故在缺镁的培养液中番茄幼苗叶绿素合成受影响,所以光反应强度降低,导致H和ATP含量下降,进而使暗反应强度也跟着降低。(9)乳
4、酸杆菌进行无氧呼吸,在细胞质基质中产生乳酸。(10)CO2的固定发生在暗反应阶段,场所为叶绿体基质;CO2的产生发生在有氧呼吸的第二阶段,场所为线粒体基质。,命题点1用模式图分析光合作用与细胞呼吸的物质和能量的关系 如图为某植物叶肉细胞内发生的生理过程图解。据图回答下列问题:,(1)A物质是_;C物质跨膜运输的方式是_。(2)场所是通过_(结构)来增大膜面积的,酶1作用的部位是场所中的_。光合作用的光反应为暗反应提供_(物质);场所是指_。(3)在场所中,如果用放射性同位素对B物质示踪,则放射性最先出现在物质中。E物质在场所的_生成。(4)长期水淹的植物会出现烂根现象,是因为图中 _(物质)的
5、积累造成的。(5)植物根尖细胞中产生ATP的结构有_。,水,自由扩散,类囊体薄膜,叶绿体基质,H和ATP,细胞质基质,E,线粒体,F,酒精,细胞质基质和线粒体,解析(1)由图可知,A物质是水,C物质为二氧化碳,其跨膜运输的方式是自由扩散。(2)场所为叶绿体,通过 类囊体薄膜来增大膜面积。酶1为参与光合作用暗反应的酶,在叶绿体基质中起作用。光反应为暗反应提供ATP和H,场所是细胞质基质,在该处进行有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸。(3)场所为线粒体,B物质为氧气,氧气 参与有氧呼吸 第三阶段,在线粒体内膜上与H结合生成水(E物质)。(4)长期水淹使土壤中缺少氧气,根细胞进行无氧呼吸产生酒精(F物质)。
6、(5)根尖细胞中的ATP来自有氧呼吸和无氧呼吸,产生ATP的结构有细胞质基质和线粒体。,思维拓展(1)场所和场所都能产生ATP,其作用一样吗?提示:不一样。中产生的ATP只能作用于暗反应。中产生的ATP用于物质合成、细胞分裂、植物生长等生命活动。(2)场所和场所两结构增大膜面积的方式有何不同?提示:是通过囊状结构堆叠而成的基粒增大膜面积,从而为光反应提供场所;是内膜通过向腔内折叠成嵴结构,增大膜的面积。(3)B物质从场所到场所被利用,共经过几层磷脂分子?提示:8层。(4)上题该条件下叶肉细胞是否积累有机物?提示:光合速率大于呼吸速率,表现为积累有机物。,(5)请在下面的坐标系中绘出相关物质C3
7、、C5、H和ATP的含量、(CH2O)的生成量量的变化曲线。提示:,(6)正常生长的番茄,照光培养一段时间后,用黑布迅速将其罩上,此后番茄细胞的叶绿体内不可能发生的现象有哪些?O2的产生停止CO2的固定加快ATP/ADP比值下降NADPH/NADP比值下降提示:(7)若某种生物细胞中没有场所和场所,则题图所示过程能否发生呢?提示:不一定。该细胞若是蓝藻细胞,则可以发生图示过程光合作用和细胞呼吸。,1光合作用与有氧呼吸的物质转化关系的图表解读,(1)CO2和H2O的转化:,(2)H和ATP的来源,去向分析:,H2O光解产生,有氧呼吸第一、二阶段,无氧呼吸第一阶段,还原C3,用于第三阶段还原O2,
8、用于第二阶段还原丙酮酸,光反应阶段产生,三个阶段都产生,只在第一阶段产生,用于C3还原供能,用于各项生命活动(植物的C3还原除外),2.图解物质含量变化关系在解答光合作用相关物质含量变化的试题中,要结合 图解或其中部分图解(如下图1所示)进行分析推理,如在突然停止光照、CO2供应不变的情况下,分析细胞中C3的含量变化(如下图2所示)。另外,应记住在这种情况下C5、H、ATP的含量变化是一致的,且都与C3的含量变化相反。,猜想1图一表示一个番茄叶肉细胞内发生的部分代谢过程。图中表示反应过程,AL表示细胞代谢过程中的相关物质,a、b、c表示反应过程,图二中T0T1表示在适宜条件下生长的番茄幼苗的结
9、构a中的某两种化合物(B、C、E或F)的相对含量,T1T3表示改变某个条件后两种化合物含量的变化。请回答下列问题:,(1)图中过程发生的场所分别是_和_。(2)过程中产生能量最多的是_,H进入b的条件是_。(3)当环境条件适宜,GI、DK时,该细胞的代谢特点是_。,叶绿体类囊体薄膜,线粒体基质,有氧气存在,光合作用强度等于细胞呼吸强度,(4)干旱初期光合作用强度下降的主要原因是_;在阴雨天气光合作用强度下降的原因是_。(5)在一定条件下,当GI、DK时,产生ATP的场所有_;若用含有18O的水浇灌番茄,则番茄周围空气中含有18O的物质有_。(6)若图二中,在T1时刻突然降低CO2浓度,则物质甲
10、、乙分别指的是_,乙升高的原因是_。若T1时刻突然降低光照强度,则物质甲、乙又分别指的是_。,因缺水,气孔关闭,使二氧化碳供应不足,光照不足,使光反应减弱,细胞质基质、线粒体和叶绿体,HO、18O2,C5和H,由于C3生成减少,暗反应消耗的H和ATP相应减少,而光反应仍产生H,ADP和C3,解析:(1)图一过程表示光合作用的光反应阶段,发生场所是叶绿体的类囊体薄膜;过程表示有氧呼吸的 第二阶段,场所是线粒体基质。(2)过程分别表示有氧呼吸的第一、二、三阶段,在有氧呼吸中产生能量最多 的是在第三阶段H和O2的结合过程。(3)GI,DK,即呼吸作用释放的CO2量等于光合作用吸收的 CO2量,呼吸
11、作用吸收的O2量等于光合作用释放的O2量,此时呼吸强度光合强度。(4)植物缺水会导致气孔关闭,二氧化碳吸收量减少,所以在干旱初期,光合作用强度下降。而阴雨天光照强度弱,影响光反应过程。,(5)GI,DK,即 光合作用强度大于呼吸 作用,细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体 和 叶绿体。光合作用的O2中的氧来源于H2O,再经过 呼吸作用,O2中的氧的去向是H2O中的氧。所以用HO浇灌番茄,周围空气中 的 HO 和18O2中 会含有18O。(6)突然 降低 CO2浓度,物质含量会 升高 的是H、C5;突然 降低光照强度,物质含量会升高的是C3和ADP。,【技法点拨】分析光合作用和细胞呼吸的过
12、程及物质转化问题的策略应答时,应结合所给条件,从以下几个方面进行:(1)理解教材中光合作用和细胞呼吸的过程图解,把握相关生理过程中的物质变化和能量变化。光合作用:物质变化为CO2C3C5(CH2O)、H2OO2H,能量变化为光能电能活跃的化学能(H和ATP中的能量)(CH2O)中稳定的化学能。细胞呼吸:物质变化为C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)4H、2C3H4O3(丙酮酸)6H2O6CO220H、24H6O212H2O,能量变化为(CH2O)中稳定的化学能活跃的化学能(ATP中的能量)和热能。,(2)应结合教材图解,准确获取图示中的物质转化信息,据此确定相应生理过程是光合作用过程还是呼吸
13、作用过程,是光反应阶段还是暗反应阶段,或者是有氧呼吸的哪一个阶段。,命题点2借助图表、曲线考查影响光合作用和细胞呼吸的因素 为了更好地提高温室大棚栽种作物的经济效益,科研人员对某作物进行了温度和O2浓度 的相关研究。图1 表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的 温度与光合、呼吸的关系,图2中曲线表示不同O2浓度下 光照强度与 光合作用速率的 关系(已知O2可与C5结合,生成一个 三碳化合物和一个二碳化合物,此二碳化合物不参与光合作用)。请回答:,(1)图1中,当温度达到_时,植物不再进行光合作用。在温度为30 时,叶肉细胞内的H用于_。,55,与O2结合形成水、还原三碳化合物(C3),(2
14、)图1中,40 与60 时,CO2的吸收量均为0,二者的区别是前者_,后者_。(3)结合暗反应的过程,解释图2中高O2浓度更能抑制光合作用速率的原因:_。(4)根据以上研究结果,该温室大棚作物白天(适宜的温度)在0.03%CO2浓度时,生长的最佳环境条件是_(光照强度为30千勒克斯)。,光合速率等于呼吸速率,光合速率和呼吸速率均为0(植物死亡),高O2与更多的C5结合,减少了用于还原的C3,从而降低了光合作用速率,温度为30,O2浓度为1.5%,解析(1)由图1可知,细线表示光合作用CO2的净吸收量,粗线表示 呼吸作用CO2的释放量,当温度 达到55 时,净光合作用强度等于呼吸作用强度,植物不
15、再进行光合作用;当温度为30 时,叶肉细胞内进行 光合作用 和呼吸作用,光合作用中光反应产生的H用于暗反应C3的还原,而呼吸作用中产生的H与O2结合生成水。(2)图1中,在40 时,净光合速率为0,光合速率等于呼吸速率;在60 时,温度过高导致植物死亡,细胞代谢停止。(3)根据题干信息,可知当氧气浓度较高时,会与更多的C5结合,用于CO2固定的C5相应减少,生成的C3减少,从而降低了光合作用速率。(4)由两图分析可知,温度为30、O2浓度为1.5%时,净光合速率最大,最适宜植物生长。,思维拓展(1)由图1中纵坐标含义“CO2吸收量”和“CO2产生量”可得出什么信息?提示:由“CO2吸收量”可知
16、细线部分所描述的是“净量”,由“CO2产生量”可知粗线表示呼吸速率。(2)图1中的粗线表示什么?提示:呼吸速率随温度的变化曲线。,(3)图1中F点时的代谢特点是什么?在下面的坐标图中绘出25 时的真正的光合作用强度的线段示意图。,提示:F点时光合速率与细胞呼吸速率相等。如下图:,(4)根据图1绘出温度影响总光合作用强度的曲线,并作简要分析。提示:见下图。低温时光合作用强度低但不为零,最适温度在30,到55 时降为零。,(5)图2中C点的主要限制因素是什么?提示:光照强度。(6)依据右面的叶肉细胞示意图分别标出A点、B点、F点的气体交换情况,并标出气体名称?提示:,1解读真正光合速率和净(表观)
17、光合速率的曲线图(1)解读A点:只进行细胞呼吸无光合作用。AB段:光合作用细胞呼吸。B点:光合作用细胞呼吸,称其为光补偿点。B点以后:光合作用细胞呼吸,其中C点对应的光照强度称为光饱和点。,图1,2表观光合速率与真正光合速率的判定方法(1)若为坐标曲线形式,当光照强度为0时,CO2吸收值为0,则为表观光合速率,若是负值则为真正(实际)光合速率。(2)若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为表观光合速率。(3)有机物积累量一般为表观光合速率,制造量一般为真正(实际)光合速率。(4)有机物积累量的表示方法:一昼夜有机物的积累量(用CO2的量表示)可用式子表示为:积累量白天从外界吸收的CO2量晚
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