资源简介

人教版《细胞的能量供应和利用》知识扫盲+随堂训练
【知识扫盲】
【考点1】
光合作用、呼吸作用关系的常考术语及含义
条件 题目中常见的关键语句 所指的含义
光照条件下 植物“产生”的O2量或植物“合成”的有机物的量 实质上是在叶绿体中产生的量，即光合作用总量或真光合作用量
植物“释放”的O2量或植物“积累”的有机物的量 实质上是净光合作用量，即光合作用总量—呼吸作用消耗量
植物“吸收”的CO2量 实质上是净光合作用量
黑暗条件下 植物“释放”的CO2量 实质上是呼吸作用释放量
植物“吸收”的O2量 实质上是呼吸作用吸收量
关系式 光合作用实际产O2量＝实测的O2释放量＋呼吸作用消耗的O2量；光合作用实际CO2消耗量＝实测的CO2吸收量＋呼吸作用释放的CO2量光合作用葡萄糖积累量＝光合作用产生葡萄糖量—呼吸作用消耗葡萄糖量
【考点2】
光合作用、呼吸作用测定的有关装置
1．实验装置
2．实验原理：因呼吸作用类型不同，瓶内气压增大、减小或不变，可通过液滴的右移、左移或不动来呈现；也可根据光照强度不同，通过光合作用与呼吸作用的大小导致瓶内气压变化而引起液滴位置的变化来呈现。
3．装置比较——单一变量的控制及作用
装置1 装置2 装置3
材料 发芽种子 发芽种子 煮熟的种子
试剂 20%NaOH溶液5 mL 蒸馏水5 mL 蒸馏水5 mL
续表
装置1 装置2 装置3
导致瓶内气压变化的气体 O2(因CO2被吸收)(呼吸引起) CO2—O2　(差值)(呼吸引起) CO2—O2(差值)(环境引起)
作用 — — 物理误差的校正
对照(装置1和2) 等量NaOH溶液和蒸馏水单一变量控制 —
对照(装置2和3) — 等量萌发的种子和煮熟的种子单一变量控制
4.若将装置1改为探究光合作用和呼吸作用与光照强度的关系，则需进行三处改动
(1)将“发芽种子”换成“能进行光合作用的材料”。
(2)将“NaOH溶液”换成“Na2CO3/NaHCO3缓冲液”，保证CO2的相对稳定。
(3)置于不同的光照强度下，观察液滴移动。
5．测定与确认某生物的呼吸类型的实验装置
(1)设置两套呼吸装置，即装置1和装置2。
(2)设置装置3排除实验误差，进行校正。
【考点3】
种子萌发过程中吸水和呼吸速率的变化
信息解读　
(1)在种子吸水的第 Ⅰ 阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升。
(2)在种子吸水的第Ⅱ阶段，呼吸作用产生的CO2要比O2的消耗量大得多，说明此期间主要进行无氧呼吸。
(3)在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的进入量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水(渗透吸水)。
解题技法　
(1)分析此类问题时应结合种子萌发过程中的物质变化和生理变化过程。
(2)解答此类问题还要依据细胞呼吸过程中CO2和O2量的变化来判断。
【考点4】
光合作用曲线点移动问题
1．CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点，CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度(或光照强度)，位于横轴上。
(1)呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。
(2)呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。
(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。
2．曲线上其他点(补偿点之外的点)的移动方向：在外界条件的影响下，通过分析光合速率和呼吸速率的变化，进而对曲线上某一点的纵、横坐标进行具体分析，确定横坐标左移或右移，纵坐标上移或下移，最后得到该点的移动方向。
(1)呼吸速率增加，其他条件不变时，曲线上的A点下移、其他点向左下方移动，反之A点上移、其他点向右上方移动。
(2)呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，曲线上的A点不动，其他点向左下方移动，反之向右上方移动。
【考点5】
呼吸熵问题全突破
呼吸熵，又称呼吸系数，是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一个指标。植物组织在一定时间内，放出二氧化碳的摩尔数与吸收氧气的摩尔数的比值叫做呼吸熵(简称RQ)，呼吸熵能够说明呼吸作用的底物性质，但受氧气供应状态影响较大，因此由同一种现象可能得出不同的结论。分析和研究呼吸熵，有利于解决关于呼吸作用的很多问题，所以呼吸熵是高考命题的切入点之一。
1．呼吸熵测定装置
实验原理：在该呼吸熵测定装置中，装置1中加入NaOH溶液的目的是吸收二氧化碳，根据着色液滴移动的刻度可测出呼吸作用消耗的氧气的体积。装置2的作用是比较种子发芽时进行呼吸作用消耗的氧气体积和释放二氧化碳的体积变化大小。
2．实验现象分析
(1)有氧呼吸的底物不同，释放的二氧化碳体积和消耗的氧气体积的比值(即呼吸熵)不同。
①当呼吸底物是糖类(例如葡萄糖)而且被完全氧化时，呼吸熵是1，则装置1中着色液滴向左移动，装置2中着色液滴不移动。
C6H12O6＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量；
RQ＝＝1。
②如果呼吸底物是一些比碳水化合物含氧多的物质(例如苹果酸)，则呼吸熵大于1。在这种情况下，装置1中着色液滴向左移动，装置2中着色液滴向右移动。
＋3O24CO2＋3H2O＋能量；
RQ＝≈1.33。
③如果呼吸底物是一些富含氢的物质(例如脂肪酸)，则呼吸熵小于1，以棕榈酸为例，油料种子萌发初期，棕榈酸在胚乳中转变为蔗糖，其呼吸熵为0.36。在这种情况下，装置1中着色液滴向左移动，装置2中着色液滴也向左移动。
＋4CO2＋5H2O＋能量；
RQ＝≈0.36。
(2)氧气供应状态对呼吸熵也会产生很大影响，假设以糖类为底物。如果糖类被彻底氧化分解，生成CO2和H2O，则呼吸熵为1；如果在缺氧情况下进行酒精发酵，则呼吸熵大于1；如果在呼吸作用进程中形成未被完全氧化分解的中间产物(如有机酸)，吸收的氧大多被保留在中间产物中，放出的二氧化碳就相对较少，呼吸熵就小于1。
(3)上述两个装置也可用于呼吸类型的判定。
比如：假设装置1中的液滴向左移动，装置2中的液滴向右移动，如果是利用装置测定细胞呼吸类型，则可以说明萌发的种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；
如果是测定呼吸底物，则说明呼吸底物是一些比碳水化合物含氧多的物质(例如苹果酸)，于是就出现了不同的结论。
【考点6】
酶实验的三种设计方法
1．试剂检测法——鉴定酶的本质
(1)设计思路
从酶的化学本质上来讲，绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以对酶本质的鉴定常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，使用双缩脲试剂产生紫色反应的鉴定方案即可。
(2)设计方案
2．梯度法——探究酶的最适温度和最适pH
(1)设计思路
常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH)，设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照，最后根据实验现象得出结论：酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小，测定的最适温度(或pH)就越精确。特别注意：在设计实验过程中，根据“单一变量原则”，除自变量(如温度或pH等)成等差数列相互对照外，其他所有无关变量都必须相同且适宜(包括材料的大小、质量、生长状况等)。
(2)设计方案
组别编号 1 2 … n
实验材料 等量的同种底物
pH a1 a2 … an
温度 T1 T2 … Tn
衡量指标 相同时间内，各组酶促反应中生成物量的多少，或底物剩余的多少
实验结论 生成物量最多的一组，或底物剩余最少的一组所处温度(或pH)为最适温度(或pH)
3.对比法——验证酶的高效性和专一性
(1)验证酶的高效性
①设计思路
验证酶高效性的方法是“对比法”，即通过对不同类型催化剂(主要是与无机催化剂作比较)催化底物反应速率进行比较，得出结论。
②设计方案
项目 实验组 对照组
材料 等量的同一种底物
试剂 与底物相对应的酶溶液 等量的无机催化剂
现象 反应速率很快；或反应用时短 反应速率缓慢；或反应用时长
结论 酶具有高效性
③实验操作
(2)验证酶的专一性
①设计思路
验证酶专一性的方法也是“对比法”，常见的有两种方案：底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
②设计方案
【随堂训练】
1.油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。
(1)油菜果皮细胞内通过光合作用固定CO2的细胞器是________。光合作用产生的有机物主要以蔗糖的形式运输至种子。种子细胞内的蔗糖浓度比细胞外高，说明种子细胞吸收蔗糖的跨(穿)膜运输方式是________。
(2)图甲表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化。分析可知，第24天的果实总光合速率________(填“大于”或“小于”)第12天的果实总光合速率。第36天后果皮逐渐变黄，原因是叶绿素含量减少而________(填色素名称)的含量基本不变。叶绿素含量减少使光反应变慢，导致光反应供给暗反应的________和________减少，光合速率降低。
(3)图乙表示油菜种子中储存有机物含量的变化。第36天，种子内含量最高的有机物可用________染液检测；据图分析，在种子发育过程中该有机物由________________转化而来。
2．为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是_______________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
(2)A、B、C三组处理相比，随着____________的增加，使光下产生的________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
3．某植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖与淀粉合成代谢途径如图所示。图中叶绿体内膜上磷酸转运器转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi(无机磷酸)。请回答：
(1)磷除了是光合作用相关产物的组分外，也是叶绿体内核酸和________的组分。
(2)卡尔文循环中3 磷酸甘油酸生成三碳糖磷酸的还原反应属于________________。
(3)若蔗糖合成或输出受阻，则进入叶绿体的________数量减少，使三碳糖磷酸大量积累于________中，也导致了光反应中合成的________数量下降，卡尔文循环减速。上述这种三碳糖磷酸对卡尔文循环的调节属于________。此时过多的三碳糖磷酸将用于________，以维持卡尔文循环运行。
4．为了研究2个新育品种P1、P2幼苗的光合作用特性，研究人员分别测定了新育品种与原种(对照)叶片的净光合速率、蛋白质含量和叶绿素含量，结果如图所示。请回答下列问题：
(1)图1的净光合速率是采用叶龄一致的叶片，在________________相同的实验条件下，测得的单位时间、单位叶面积________的释放量。
(2)光合作用过程中，CO2与C5结合生成________，消耗的C5由________经过一系列反应再生。
(3)由图可知，P1的叶片光合作用能力最强，推断其主要原因有：一方面是其叶绿素含量较高，可以产生更多的________；另一方面是其蛋白质含量较高，含有更多的________________________。
(4)栽培以后，P2植株干重显著大于对照，但籽实的产量并不高，最可能的生理原因是_____________________________________。
5．氢是一种清洁能源。莱茵衣藻能利用光能将H2O分解成[H]和O2，[H]可参与暗反应，低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气。
(1)莱茵衣藻捕获光能的场所在叶绿体的________。
(2)CCCP(一种化学物质)能抑制莱茵衣藻的光合作用，诱导其产氢。已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，设完全培养液(A组)和缺硫培养液(B组)，在特定条件下培养莱茵衣藻，一定时间后检测产氢总量。
实验结果：B组>A组，说明缺硫对莱茵衣藻产氢有________作用。
为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系，则需增设两实验组，其培养液为__________________和________________。
(3)产氢会导致莱茵衣藻生长不良，请从光合作用物质转化的角度分析其原因__________________________________________。
(4)在自然条件下，莱茵衣藻几乎不产氢的原因是___________，因此可通过筛选高耐氧产氢藻株以提高莱茵衣藻产氢量。
6．某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：
(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是________，其产物是____________________。
(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是_______________________________________________。
(3)胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。
7．我省某经济植物光合作用的研究结果如图。
(1)图甲表示全光照和不同程度遮光对该植物叶片中叶绿素含量的影响。叶绿素存在于叶绿体中的________上。需先用________(填溶剂名称)提取叶片中的色素，再测定叶绿素含量。用纸层析法进一步分离色素时，叶绿素a和叶绿素b在层析液中溶解度较大的是________。据图分析，该植物可通过________以增强对弱光的适应能力。
(2)图乙表示初夏某天在遮光50%条件下，温度、光照强度、该植物净光合速率和气孔导度(气孔张开的程度)的日变化趋势。8：00到12：00光照强度增强而净光合速率降低，主要原因是__________。18：00时叶肉细胞内产生ATP的细胞器有________________。
(3)实验过程中，若去除遮光物，短时间内叶肉细胞的叶绿体中C3化合物含量________。
8．某课题小组研究红光与蓝光对花生幼苗光合作用的影响，实验结果如图所示。(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)
(1)与15 d幼苗相比，30 d幼苗的叶片净光合速率________。与对照组相比，________光处理组的叶肉细胞对CO2的利用率高，据图分析，其原因是________________________________。
(2)叶肉细胞间隙CO2至少需要跨________层磷脂双分子层才能到达CO2固定的部位。
(3)某同学测定30 d幼苗的叶片叶绿素含量，获得红光处理组的3个重复实验数据分别为2.1 mg·g－1、3.9 mg·g－1和4.1 mg·g－1。为提高该组数据的可信度，合理的处理方法是_____________________。
9．大豆种子萌发过程中鲜重的变化曲线如图：
(1)阶段Ⅰ和Ⅲ大豆种子的鲜重增加明显。阶段Ⅰ中，水进入种子胚细胞的穿(跨)膜运输方式为________。阶段Ⅲ中，种子胚细胞内水的主要存在形式是________。
(2)阶段Ⅱ期间，大豆种子胚细胞合成的________解除种子休眠，促进种子萌发。阶段Ⅲ中根向地生长的原因是________分布不均，使根的近地侧生长受到________。
(3)若测得阶段Ⅱ种子吸收O2与释放CO2的体积比为1∶3，则此时种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为________。
(4)大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时，若突然停止CO2供应，短时间内叶绿体中C5和ATP含量的变化分别为________、________。大田种植大豆时，“正其行，通其风”的主要目的是通过________提高光合作用强度以增加产量。
10．将玉米的PEPC酶基因导入水稻后，测得光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如下图所示。(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)
(1)水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是________，捕获光能的色素中含量最多的是________。
(2)CO2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与________结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供________。
(3)光照强度低于8×102 μmol·m－2·s－1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是________；光照强度为10～14×102 μmol·m－2·s－1时，原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变，可能的原因是________________________。
(4)分析图中信息，PEPC酶所起的作用是__________________；转基因水稻更适宜栽种在________环境中。
11．为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。
请回答：
(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是________，分析图中A、B、C三点，可知________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。
(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有________作用，其中________mmol·L－1的KNO3溶液作用效果最好。
(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，地上部分叶色变黄，叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的[H]和________减少；根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明________________
_________________________________________________________。
12．为研究棉花去棉铃(果实)后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。结果如图。
(1)光合作用碳(暗)反应利用光反应产生的ATP和________，在________中将CO2转化为三碳糖，进而形成淀粉和蔗糖。
(2)由图1可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率________。本实验中对照组(空白对照组)植株的CO2固定速率相对值是________。
(3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中______________增加。已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，________降低，进而在叶片中积累。
(4)综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会________光合作用。
(5)—种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测________叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测结果是__________________，则支持上述推测。
参考答案
答案　
(1)叶绿体　主动运输
(2)小于　类胡萝卜素(或：叶黄素和胡萝卜素)　[H](或：NADPH)　ATP(注：两空可颠倒)
(3)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)　可溶性糖和淀粉
答案　
(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　基质
(2)光照和黑暗交替频率　ATP和[H]
答案　
(1)磷脂
(2)吸能反应
(3)Pi　叶绿体基质　ATP　负反馈调节　淀粉合成
答案　
(1)光照强度、CO2浓度　O2
(2)C3　C3
(3)[H]和ATP　参与光合作用的酶
(4)P2光合作用能力强，但向籽实运输的光合产物少
答案　
(1)类囊体薄膜
(2)促进'添加CCCP的完全培养液'添加CCCP的缺硫培养液
(3)莱茵衣藻光反应产生的[H]转变为H2，参与暗反应的[H]减少，有机物生成量减少
(4)氧气抑制产氢酶的活性
答案　
(1)无氧　细胞质基质　酒精和二氧化碳
(2)减少　种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降
(3)有氧
答案　
(1)类囊体膜(或类囊体，基粒)'无水乙醇(或丙酮)'叶绿素a'增加叶绿素含量
(2)呼吸作用增强，光合速率与呼吸速率的差值减小'线粒体、叶绿体
(3)减少
答案　
(1)高　蓝　蓝光促进了气孔开放，CO2供应充分，暗反应加快
(2)3
(3)随机取样进行重复测定
答案　
(1)自由扩散　自由水
(2)赤霉素(或GA)　生长素(或IAA)　抑制
(3)6∶1
(4)升高(或增加)　升高(或增加)　增加CO2浓度
答案　
(1)叶绿体　叶绿素a
(2)C5　[H]和ATP
(3)光照强度　光照强度增加与CO2供给不足对光合速率的正负影响相互抵消(或“CO2供应已充足且光照强度已达饱和点”)
(4)增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合速率　强光
答案　
(1)线粒体基质　A
(2)减缓　30
(3)ATP　不能，因为无氧呼吸可能会产生CO2
答案　
(1)[H]/NADPH　叶绿体基质
(2)逐渐下降　28
(3)淀粉和蔗糖含量　输出量
(4)抑制
(5)未遮光的　光合产物含量下降，光合速率上升

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