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1、,第5章 细胞的能量供应和利用,微专题三 光合作用和细胞呼吸的相关应用,一、生物细胞呼吸方式的判断,1.根据生物的类型判断：原核生物无线粒体，大多进行无氧呼吸产生乳酸(如乳酸菌)或者酒精和二氧化碳，但也有些原核生物进行有氧呼吸，如醋酸杆菌、蓝藻等。高等动物无氧呼吸都是产生乳酸的，高等植物绝大部分无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，也有产生乳酸的，如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚(可记忆为“马吃甜玉米”)等。,(1)消耗O2进行有氧呼吸，但无法确定是否同时进行了无氧呼吸。 (2)有H2O生成进行有氧呼吸，但无法确定是否同时进行了无氧呼吸。 (3)无CO2生成只进行产生乳酸的无氧呼吸。,2.根据反应物、产
2、物的类型判断,(4)有CO2生成 CO2生成量O2消耗量只进行有氧呼吸。 CO2生成量O2消耗量有氧呼吸与无氧呼吸并存。 只生成CO2不消耗O2只进行产生酒精的无氧呼吸。 (5)有酒精生成 酒精量CO2量只进行产生酒精的无氧呼吸。 酒精量小于CO2量既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸，多余的CO2来自有氧呼吸。 (6)有乳酸生成 产生乳酸不产生CO2只进行产生乳酸的无氧呼吸。 同时产生乳酸和CO2进行产生乳酸的无氧呼吸和有氧呼吸。,(1)实验装置 欲确认某生物的细胞呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)：,3.液滴移动法探究细胞呼吸的方式,(2)实验结果预测和结论,(3
3、)物理误差的校正 为了使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。,例1 如图所示是测定酵母菌的细胞呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖，并且不考虑外界条件的影响)，下列有关说法错误的是,解析 甲装置中的NaOH溶液能将酵母菌产生的CO2吸收，所以着色液滴的移动只和O2体积的变化有关，如果着色液滴左移，说明酵母菌进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；如果甲装置中着色液滴不移动，说明酵母菌进行无氧呼吸。乙装置中试管内的液体是蒸馏水，着色液滴的移动与容器内气体体积的变化(O2的消耗量和CO2的产生量
4、的差值)有关；如果酵母菌只进行有氧呼吸，则乙装置中着色液滴不移动；如果乙装置中着色液滴右移，则说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，或只进行无氧呼吸；若甲、乙两装置中液滴不移动，说明酵母菌已死亡。,例2 将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1 h后测定O2吸收量和CO2释放量，结果如表所示：,下列有关叙述中正确的是 A.苹果果肉细胞在O2浓度为03%和5%25%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸 B.储藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件 C.O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多 D.苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和二氧化碳,解析 只要O2吸收
5、量不为0，就说明进行了有氧呼吸，故O2浓度为1%3%时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，A项错误； O2浓度为5%时，CO2释放量最少，说明细胞呼吸最弱，有机物消耗最少，有利于储藏苹果，B项正确； O2浓度超过20%时，随O2浓度的增大，有氧呼吸不再增强，C项错误； 苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生酒精和二氧化碳，D项错误。,二、分析当光照与CO2浓度发生骤变时，C3、C5、H和ATP的变化,例3 如图表示在夏季晴朗的白天，植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况，下列对这一环境因素的改变分析正确的是 A.突然停止光照 B.突然增加CO2浓度 C.降低环境温度 D.增加光照强
6、度,解析 突然停止光照，光反应产生的H和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将减少，A项错误； 突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成的C3增加，则消耗的C5增加，故C5的含量将减少，B项错误； 降低环境温度，光合作用的过程均会变慢，故C3、C5的含量都将减少，C项错误； 增加光照强度，光反应产生的H和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将减少，C5的含量将增加，D项正确。,例4 (2018河南郑州一中期末)如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲
7、线图，C点和B点相比较，叶肉细胞内的C3、C5、ATP和H的含量发生的变化依次是 A.升高、升高、升高、升高 B.下降、下降、下降、下降 C.下降、升高、升高、升高 D.升高、升高、下降、下降,解析 C点时光照强度太强导致植物叶肉细胞气孔关闭，细胞内CO2浓度降低，在短时间内，CO2的固定(CO2C52C3)变慢，而C3的还原2C3(CH2O)C5基本不变，从而导致C3含量下降，C5含量升高。C3含量的持续下降会引起C3的还原变慢，从而导致对H和ATP的消耗量减少，故H和ATP的含量均升高，C正确。,三、光合速率与呼吸速率的测定装置,1.装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收
8、容器中的CO2；在测净光合速率时，NaHCO3 溶液可提供CO2，保证容器内CO2浓度的恒定。,(1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。 (2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。 (3)真正光合速率净光合速率呼吸速率。,2.测定原理,例5 (2018浙江杭州模拟)以测定的CO2的吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影
9、响，结果如图甲所示。下列分析正确的是,A.光照相同时间，在20 条件下植物积累的有机物的量最多 B.光照相同时间，35 时光合作用制造的有机物的量与30 时的相等 C.如果该植物原重m kg，置于暗处4 h后重(m1) kg，然后光照4 h后重(m2) kg，则 总光合速率为3/4 kgh1 D.若将图乙所示装置中的NaHCO3溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得B曲线,解析,四、光合速率与呼吸速率的计算,1.绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。 2.绿色植物组织在有光的条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数值表示净光合速率。 3.真正光合速率净光合速率呼吸速率。用O2、CO
10、2或葡萄糖的量表示如下： (1)光合作用产生的O2量实测的O2释放量细胞呼吸消耗的O2量。 (2)光合作用固定的CO2量实测的CO2吸收量细胞呼吸释放的CO2量。 (3)光合作用产生的葡萄糖量葡萄糖的积累量(增重部分)细胞呼吸消耗的葡萄糖量。,例6 植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下，测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率。下列有关说法不正确的是,A.在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP 的部位是线粒体 B.该植物叶片的呼吸速率是5 mg CO2/(100 cm2叶小时) C.在一昼夜中，将该植物叶片置于c点所示光照强度
11、条件下11小时，其余时间置于黑 暗中，则每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45 mg D.已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 和30 。若将温度提高到 30 的条件下(原光照强度和CO2浓度不变)，则图中b点将右移，c点将下移,解析 由题图可知，在a点所示条件下，该植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用，所以在a点该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是细胞质基质和线粒体；将该植物叶片置于c点所示光照强度条件下11小时，每100 cm2叶片CO2的净吸收量为1011110(mg)，其余时间置于黑暗中，每100 cm2叶片CO2的释放量为51365(mg)，故每100 cm
12、2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为1106545(mg)；若将温度升高到30 ，则细胞呼吸强度会增大，光合作用强度会减小，故b点将右移，c点将下移。,跟踪训练,1.(2018黑龙江大庆模考)如图三个装置可用于研究萌发的种子细胞呼吸的方式及产物，下列有关分析不正确的是 A.甲装置可用于探究细胞呼吸是否产生热量 B.乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发 只进行有氧呼吸 C.丙装置可用于探究萌发的种子进行细胞呼吸时是否产生CO2 D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验,解析 乙装置中NaOH溶液的作用是吸收CO2，若装置中的液滴左移，种子可能既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸。,1,2
13、,3,4,5,6,2.如图所示为某阳生植物细胞在夏季某一晴天内的光合作用过程中，C3、C5的含量变化。若第二天中午天气由晴天转为阴天，叶绿体中C3、C5的含量变化分别相当于曲线中的 A.cd段(X)、bc段(Y) B.de段(X)、de段(Y) C.de段(Y)、cd段(Y) D.bc段(Y)、bc段(X),1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,解析 光照增强时，光反应阶段增强，ATP、H生成量增加，C3被还原成(CH2O)和再生C5的过程增强，而CO2供应量不变，CO2固定消耗C5的量基本不变，所以C3减少、C5增加。光照减弱时则相反。由此判断X曲线表示的是在一天中C3的含量变化，
14、Y曲线表示的是C5的含量变化。与晴天相比，阴天光照强度减弱，所以C3的含量变化如X曲线的de段，C5的含量变化如Y曲线的de段。,3.将单细胞绿藻置于适宜的温度、光照以及充足的CO2条件下培养，经一段时间后，突然停止光照，则下列叙述中不会发生的是 A.光反应停止，不能形成H和ATP B.短时间内暗反应仍进行，CO2与C5继续结合形成C3 C.短时间内绿藻体内C3的含量会上升 D.由于没有H和ATP供应，C3不能形成糖类等物质，积累了许多C5,解析 光照突然停止，光反应不能进行，不能形成ATP和H，短时间内在CO2充足的条件下，CO2继续与C5结合形成C3，但因H及ATP供应不足，C3的还原受阻
15、，无法合成C5和有机物，故细胞内C3增加，C5减少。,1,2,3,4,5,6,4.呼吸熵(RQ)细胞呼吸释放的CO2量/吸收的O2量。如图是生物氧化分解葡萄糖过程中呼吸熵与氧分压的关系，以下叙述正确的是 A.呼吸熵越大，细胞呼吸产生的CO2越多 B.b点有氧呼吸强度大于a点 C.为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至c点 D.c点以后细胞呼吸强度不随氧分压变化而变化,解析 呼吸熵越大，表明细胞呼吸释放的CO2量/吸收的O2量的比值越大，A错误； 分析题图可知，呼吸熵降为1时，生物只进行有氧呼吸，a点生物主要进行无氧呼吸，b点时有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，因此，b点有氧呼吸强度大于a点，B正确；
16、 c点以后生物完全进行有氧呼吸，a、c点消耗葡萄糖都较多，为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至有氧呼吸和无氧呼吸都较弱的点，C错误； c点以后细胞呼吸强度可能仍会随氧分压增大而增强，但呼吸熵仍是1，D错误。,1,2,3,4,5,6,5.如图表示在不同光照强度下，某植物的氧气释放量。该植物在2 000 lx光照强度下，每小时光合作用所产生的氧气量(毫升)是 A.17 B.12 C.23 D.18,解析 实际光合作用产生的氧气量净光合作用积累量细胞呼吸消耗量17623(毫升)。,1,2,3,4,5,6,6.(2018江苏泰州高一上月考)如图1表示绿色植物体内光合作用和有氧呼吸过程中含碳化合物的变
17、化过程，图2表示净光合速率与光照强度之间的关系。请据图回答： (1)图1中和过程表示光合作用的_阶段，过程进行的场所是_ _。 (2)图1中过程能产生ATP的是_，分别表示_ _(填过程名称)。 (3)若绿色植物由图2中A环境转移到B环境，短时间内叶绿体中C3的含量会_。BC段限制净光合速率增加的主要环境因素是_。,暗反应,线粒体基质,有氧呼吸第二阶段和,下降,温度和CO2浓度,(或线粒体),有氧呼吸第一阶段,1,2,3,4,5,6,解析 图1中和过程表示光合作用的暗反应阶段，分别表示有氧呼吸的第一阶段和第二阶段；过程产生ATP。 图2中，由A点到B点，光照强度增强，短时间内C3还原加快，而C3的合成仍正常进行，细胞中的C3含量会下降。BC段限制光合作用的因素不再是光照强度，而是温度和CO2浓度等。,1,2,3,4,5,6,第5章 细胞的能量供应和利用,微专题三 光合作用和细胞呼吸的相关应用,