资源简介 (共100张PPT)细胞代谢高中生物专题二聚焦高考考点高考考情具体分析1. 细胞内的能量通货——ATP2. 酶在代谢中的作用3.光合和呼吸(2024安徽卷)(2024甘肃卷)(2024浙江卷)(2024广东卷)(2024河北卷)(2024贵州卷)(2024安徽卷)(2024广东卷)(2024山东卷)(2024天津卷)(2024福建卷)(2024重庆卷)(2024江苏卷)(2024江西卷)(2024北京卷)(2024浙江卷)(2024河北卷)(2024四川卷)(2024湖北卷)(2024吉林卷)细胞内的能量通货——ATP考点一酶在代谢中的作用考点二细胞呼吸分解有机物考点三光合作用合成有机物考点四光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系考点五光合与呼吸中的常考曲线与农作物增产措施考点六光合作用与细胞呼吸的实验探究考点七特殊的代谢类型考点八内容索引【知识导图】细胞代谢酶光合作用ATP温度、O2、H2O细胞呼吸一、细胞内的能量通货——ATP1.ATP的结构及拓展化学元素结构简式ATP、ADP和AMP结构关系ATP与核酸的关系ATP(腺苷三磷酸)C、H、O、N、PA–P~P~PA:腺苷P:磷酸基团—:普通磷酸键~:高能磷酸键ATP不是唯一的直接能源物质一、细胞内的能量通货——ATP2.ATP的来源与去路ADP+Pi+能量 ATP合成酶ATP ADP+Pi+能量水解酶ATP水解时,远离腺苷的高能磷酸键容易断裂,释放能量用于各项生命活动吸能反应来自光反应:在叶绿体类囊体膜上将光能转化为AIP中活跃的化学能来自细胞呼吸:细胞呼吸第一阶段及有氧呼吸第上、三阶段来自化能合成作用中体外无机物氧化时所释放的“能量”将ADP合成ATP动物体磷酸肌酸转化为肌酸时释放的“能量”将ADP合成ATP放能反应一、细胞内的能量通货——ATP注意:ATP合成酶水解酶ADP +Pi① ATP与ADP的相互转化不是可逆反应,从物质方面来看是可逆的,从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。②生命活动需要消耗大量能量,但细胞中ATP含量很少。是因为ATP与ADP之间可以发生快速的相互转化,并且处于动态平衡之中。③ATP合成往往与放能反应(如呼吸作用)相联系(合成ATP相当于合成了一种高能化合物),ATP水解往往与吸能反应(如主动运输、物质合成、神经传导等)相联系。一、细胞内的能量通货——ATP3.细胞内ATP合成与水解的生理过程及场所转化场所 生理过程细胞膜细胞质基质叶绿体线粒体核糖体细胞核消耗ATP:主动运输、胞吞胞吐产生ATP:细胞呼吸第一阶段产生ATP:光反应;消耗ATP:暗反应、自身DNA复制产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段;消耗ATP:自身DNA复制消耗ATP:蛋白质的合成消耗ATP:DNA复制、转录一、细胞内的能量通货——ATP4.ATP为主动运输供能的过程1.参与Ca2+ 主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+ 与其相应位点结合时,其酶活性就被激活了。2.在载体蛋白这种酶的作用下,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,这一过程伴随着能量的转移,这就是载体蛋白的磷酸化。3.载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化,使Ca2+ 的结合位点转向膜外侧,将Ca2+ 释放到膜外。一、细胞内的能量通货——ATP5.ATP产生量与O2供应量、呼吸强度的关系①图甲表示ATP产生量与O2供应量的关系。②图乙表示ATP产生量与呼吸强度的关系。a.A点表示在无氧条件下,细胞可通过进行无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。b.AB段表示随O2供应量增多,有氧呼吸明显加强,通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多,ATP的产生量随之增加。c.BC段表示O2供应量超过一定范围后,ATP的产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。当横坐标表示细胞呼吸强度时,ATP产生速率的变化曲线应该从原点开始。【真题练习】1.(2022·浙江·高考真题)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键C.在水解酶的作用下不断地合成和水解D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带D【真题练习】2.(2021·海南·高考真题)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是( )A.该实验表明,细胞内全部ADP都转化成ATPB.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等D.ATP与ADP相互转化速度快,且转化主要发生在细胞核内B【真题练习】3.(2021·北京·高考真题)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )A.含有C、H、O、N、PB.必须在有氧条件下合成C.胞内合成需要酶的催化D.可直接为细胞提供能量B二、酶在代谢中的作用1. 酶、激素、抗体与神经递质的区别不同之处 来源 化学本质 作用机理 作用的去向酶激素抗体神经递质几乎所有活细胞都产生一般由内分泌细胞产生只由浆细胞产生由神经细胞(突触前神经元)产生绝大多数为蛋白质少数为RNA蛋白质、多肽、类固醇、氨基酸衍生物等全为蛋白质乙酰胆碱、多巴胺、NO、甘氨酸等唯一功能为降低化学反应的活化能,即催化功能作为信号分子作用于靶细胞,调节细胞代谢状况与特定抗原特异性结合,一般形成沉淀等,被某些免疫细胞吞噬消化与突触后膜上的特异性受体结合,引起突触后膜膜电位改变(兴奋或抑制)作为催化剂,在发挥作用前后数量及其化学性质不变,且可反复多次使用发挥作用后被灭活发挥作用后被吞噬消化被降解或被突触前神经元回收二、酶在代谢中的作用2.酶的相关曲线①酶的作用原理曲线:①AC段表示BC段表示AB段表示② 若将酶变为无机催化剂,B在纵轴上如何移动?无酶催化时化学反应所需的活化能有酶催化时化学反应所需的活化能酶催化所降低的活化能向上移动酶只是提高化学反应速率,缩短达到平衡的时间,但不改变化学反应方向和平衡点。酶在反应前后的数量和性质不变。酶只能催化原本能进行的反应,而不能催化原本不能进行的反应。注意二、酶在代谢中的作用②酶作用特性曲线图1图2图1中:酶具有催化作用a、b相比表明:a、c相比表明:酶具有高效性图2中:两曲线比较,表明:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。(琐钥模型)酶具有专一性二、酶在代谢中的作用③酶促反应速率影响因素温度和PH反应速率pH最适pHABC抑制失活失活失活高温、过酸、过碱会破坏酶的空间结构,使酶失活。低温不会使酶结构破坏,只是酶活性受到抑制,但在适宜的温度下其活性可以恢复。酶的保存方法:低温、最适PH二、酶在代谢中的作用据图可知,不同pH条件下,酶最适温度不变;不同温度条件下,酶最适pH不变,即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。或二、酶在代谢中的作用③酶促反应速率影响因素酶浓度在有足够底物而又不受其他因素影响的情况下,酶促反应速率与酶浓度成正比。二、酶在代谢中的作用③酶促反应速率影响因素底物浓度在其他条件适宜、酶量一定的情况下,酶促反应速率随底物浓度增加而 _________,但当底物达到一定浓度后,受__________________,酶促反应速率_____________。加快不再增加酶数量的限制二、酶在代谢中的作用3.酶活性的两种抑制机理①竞争性抑制剂竞争性抑制剂与被抑制的酶的正常底物通常有结构上的相似性,能与底物竞争酶分子的结合位点,从而产生酶活性的抑制作用。竞争性抑制剂的作用是可逆的,只要底物的浓度高于抑制剂的浓度,那么活性部位就不易被抑制剂占据,底物可照常发生反应,如曲线乙。②非竞争性抑制剂非竞争性抑制剂在化学结构和分子形状上与正常底物无相似之处,因此并不在活性部位与酶结合,而是在活性部位以外的地方与酶结合。然而一旦结合,酶的构象就发生变化,从而导致活性中心不能再结合底物,如曲线丙。二、酶在代谢中的作用3.酶活性的两种抑制机理(酸会催化淀粉自身水解)(不宜选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。)(用斐林试剂鉴定时需水浴加热,而该实验中需严格控制温度。)二、酶在代谢中的作用实验设计中的四个易错点(1)探究酶的高效性时,应设置“无机催化剂”作为对照组。(2)验证酶的专一性,既可用同一种酶(如淀粉酶)作用于不同的底物(如淀粉和蔗糖),也可以用不同的酶(如淀粉酶和蔗糖酶)作用于同一底物(如淀粉)。(3)验证酶活性受温度和酸碱度影响时,要先让酶和底物均达到相应的条件后再让二者混合,且不宜用H2O2作为底物来探究温度对酶活性的影响。(4)检验蛋白酶对蛋白质的分解时应选用蛋白块,通过观察其消失情况而得出结论,不能用双缩脲试剂进行鉴定(因为蛋白酶本身也是蛋白质)。【真题练习】1.(2024·海南·高考真题)在D-甘露糖作用下,玉米细胞的线粒体结构受损,一类蛋白酶家族被激活,这些蛋白酶可以切割细胞骨架蛋白,并使DNA内切酶的抑制蛋白失活。下列有关叙述错误的是( )A.D-甘露糖会影响玉米细胞内ATP的合成B.D-甘露糖会改变玉米细胞内各种具膜细胞器的分布C.D-甘露糖会导致玉米细胞内的DNA被酶切成片段D.D-甘露糖作用后,被激活的蛋白酶家族各个成员所催化的反应底物相同D【真题练习】2.(2024·江苏·高考真题)关于人体中肝糖原、脂肪和胃蛋白酶,下列叙述正确的是( )A.三者都含有的元素是C、H、O、NB.细胞中肝糖原和脂肪都是储能物质C.肝糖原和胃蛋白酶的基本组成单位相同D.胃蛋白酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸B【真题练习】3.(2024·广东·高考真题)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )BAy3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关注:一表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。三、细胞呼吸分解有机物1.细胞呼吸过程图注意:①葡萄糖不能进入线粒体,需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后,丙酮酸才能进入线粒体中进一步分解。②有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段反应场所和过程完全相同。③无氧呼吸第二阶段不产能。④产乳酸的无氧呼吸,无CO2生成。三、细胞呼吸分解有机物2.判断细胞呼吸方式的三大依据消耗O2:产生H2O:有酒精或乳酸:无CO2释放:(1)反应物和产物一定存在有氧呼吸一定存在有氧呼吸一定存在无氧呼吸一定为产生乳酸的无氧呼吸CO2=O2:CO2>O2:CO2(2)物质量的关系只进行有氧呼吸,或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸两类呼吸并存,差值为无氧呼吸的量存在脂质等的氧化分解三、细胞呼吸分解有机物2.判断细胞呼吸方式的三大依据(3)场所无氧呼吸有氧呼吸或两类呼吸并存真核细胞原核细胞只在细胞质基质中:有线粒体参与:呼吸场所为细胞质与细胞膜,呼吸类型可依据产物中是否有H2O、酒精、乳酸等确认三、细胞呼吸分解有机物3.影响细胞呼吸的四类曲线原理:通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸作用强度。应用:①低温下储存蔬菜水果。②降低夜间温度以减少夜间呼吸消耗有机物原理:O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸有抑制作用。应用:①作物栽培中进行中耕松土②稻田及时排水只进行无氧呼吸三、细胞呼吸分解有机物3.影响细胞呼吸的四类曲线原理:CO2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会抑制细胞呼吸的进行。应用:对蔬菜、水果进行保鲜时,增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。原理:水作为有氧呼吸的原料,自由水含量较高时细胞呼吸旺盛。应用:粮食在入仓前要进行晾晒处理长期浸入水中可因无氧呼吸产生毒害粮食贮藏:零上低温,低氧,干燥;果蔬储存:零上低温,低氧,适宜湿度【真题练习】1.(2024·甘肃·高考真题)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是( )A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加B【真题练习】2.(2024·广东·高考真题)研究发现,敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中,线粒体出现碎片化现象,且数量减少。下列分析错误的是( )A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱C.有氧条件下,WT 比△sqr的生长速度快D.无氧条件下,WT 比△sqr产生更多的ATPD【真题练习】3.(2020·全国·高考真题)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多D【真题练习】4.(2024·山东·高考真题)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( )A.p点为种皮被突破的时间点B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多ABD【真题练习】5.(2023·山东·高考真题)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确的是( )A.甲曲线表示O2吸收量B.O2浓度为b时,该器官不进行无氧呼吸C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小BC【真题练习】6.(2024·贵州·高考真题)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。 回答下列问题。(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有______;参与有氧呼吸的酶是 ______(选填“甲”或“乙”)。(2)在水淹0~3d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ______ ;水淹第3d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 ______ 倍。(3)若水淹3d后排水、作物长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是 ________(答出2点即可)。【真题练习】6.【答案】(1) 需要氧气参与;有机物被彻底氧化分解;释放大量能量,生成大量ATP 乙(2) O2的含量 3(3)无氧呼吸积累的酒精较少,对细胞毒害较小;0~3d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动;催化有氧呼吸的酶活性并未完全丧失四、光合作用合成有机物1、光合色素的提取和分离(实验)①原理提取:色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中;分离:色素能溶解在层析液中,不同色素的溶解度不同。纸层析法②步骤:提取色素—制备滤纸条—画滤液细线—分离色素③重要材料:二氧化硅,使研磨充分;碳酸钙,防止研磨中色素被破坏;无水乙醇,溶解色素④实验结果:滤纸条上从上到下四条色素带依次为:胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b四、光合作用合成有机物1、光合色素的提取和分离(实验)⑤实验异常现象分析异常现象 原因分析色素带颜色较浅滤纸条下面两条色素带较浅色素带重叠无色素带未加二氧化硅,研磨不充分一次加入过量的无水乙醇,提取浓度太低画滤液细线时次数太少未加碳酸钙或加入太少,叶绿素被破坏实验材料中叶绿色含量较少,如泛黄的叶片等滤液细线不直滤液细线过粗忘记画滤液细线滤液细线接触或浸没于层析液中,色素全部溶解到层新液中四、光合作用合成有机物2、光合作用图解类囊体薄膜叶绿体基质①物质联系:光反应为暗反应提供________________,暗反应为光反应提供___________________ 。 ②能量联系:光反应为暗反应提供了活跃的化学能,暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。NADPH和ATPADP、Pi/NADP+四、光合作用合成有机物3、“模型法”表示环境改变时光合作用过程中物质含量变化下图中Ⅰ表示光反应,Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的还原,当外界条件(如光照强度、CO2浓度)突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化:四、光合作用合成有机物4.掌握影响光合作用因素的三类曲线【真题练习】1.(2024·贵州·高考真题)为探究不同光照强度对叶色的影响,取紫鸭跖草在不同光照强度下,其他条件相同且适宜,分组栽培,一段时间后获取各组光合色素提取液,用分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是( )A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段D【真题练习】2.(2024·广东·高考真题)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是( )A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨B.研磨时用水补充损失的提取液C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析D.用过的层析液直接倒入下水道C【真题练习】3.(2024·福建·高考真题)叶片从黑暗中转移到光照下,其光合速率要先经过一个增高过程,然后达到稳定的高水平状态,这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系,科研人员将大豆叶片分为两组,A组不处理,B组用壳梭孢素处理,将两组叶片从黑暗中转移到光照下,测定光合速率,结果如图所示。下列分析正确的是( )A.0min时,A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度B.30min时,B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组C.30min时,限制A组光合速率的主要因素是光照时间D.与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更长B【真题练习】4.(2024·贵州·高考真题)种子萌发形成幼苗离不开糖类等能源物质,也离不开水和无机盐。下列叙述正确的是( )A.种子吸收的水与多糖等物质结合后,水仍具有溶解性B.种子萌发过程中糖类含量逐渐下降,有机物种类不变C.幼苗细胞中的无机盐可参与细胞构建,水不参与D.幼苗中的水可参与形成NADPH,也可参与形成NADHD【真题练习】5.(2024·天津·高考真题)蓝细菌所处水生环境随时会发生光线强弱变化。蓝细菌通过调控图1中关键酶XPK的活性以适应这种变化。(1)图1所示循环过程为蓝细菌光合作用的暗反应,反应场所为 ____ 。(2)光暗循环条件下,将蓝细菌的野生型和xpk基因敲除株(Δxpk)分别用含NaH14CO3的培养基培养,测定其碳固定率和胞内ATP浓度,结果如图2。在第10-11分钟,野生型菌XPK被激活,将暗反应的中间产物6-磷酸果糖等转化为其它物质,导致暗反应快速终止。推测ATP是XPK的_____(激活剂/抑制剂)。在同一时期,Δxpk会继续进行暗反应,此时消耗的ATP和NADPH来源于 ______。【真题练习】在第11-13分钟,Δxpk碳固定率继续升高,胞内____ 过程来源的ATP被用于 ______而消耗,导致Δxpk的生长速率比野生型更慢。(3)蓝细菌在高密度培养时,由于互相遮挡,菌体环境也会出现光线强弱变化。为验证该条件下,蓝细菌是否采用上述机制进行调节,可分别使用野生型和Δxpk、选用如下______条件组合进行实验,定时测定14C固定率和胞内ATP浓度。①高浓度蓝细菌②低浓度蓝细菌③持续光照④光暗循环⑤培养基中加入NaH14CO3 ⑥培养基中加入14C6H12O6【答案】(1)细胞质基质(或细胞质)(2) 抑制剂 第10分钟之前的光反应 细胞呼吸(或呼吸作用) 暗反应(或碳固定,或C3还原,或碳反应)(3)①③⑤五、光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系1.图解光合作用与细胞呼吸的过程五、光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系2.光合作用与呼吸作用中的物质变化关系五、光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系3.光合作用与呼吸作用中的能量变化关系五、光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系4、光合作用与细胞呼吸过程中有关的NADPH、NADH、ATP的来源和去路NADPHNADH:(有氧呼吸)细胞质基质第一阶段线粒体基质第二阶段第三阶段线粒体内膜叶绿体基质暗反应光反应类囊体薄膜NADPH:(光合作用)葡萄糖丙酮酸和水水还原C3NADH与氧气结合生成水(释放大量能量)五、光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系ATP:ATP光能C3的还原葡萄糖光合作用有氧呼吸类囊体薄膜光反应叶绿体基质暗反应作为各项生命活动(除暗反应以外)的“直接”能源物质第一、二、三阶段(线粒体、细胞质基质)【真题练习】1.(2022·全国·高考真题)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中,在适宜且恒定的温度和光照条件下培养,发现容器内CO2含量初期逐渐降低,之后保持相对稳定。关于这一实验现象,下列解释合理的是( )A.初期光合速率逐渐升高,之后光合速率等于呼吸速率B.初期光合速率和呼吸速率均降低,之后呼吸速率保持稳定C.初期呼吸速率大于光合速率,之后呼吸速率等于光合速率D.初期光合速率大于呼吸速率,之后光合速率等于呼吸速率D【真题练习】2.(2022·福建·高考真题)栅藻是一种真核微藻,具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。为提高栅藻的培养效率和油脂含量,科研人员在最适温度下研究了液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养(如图1)对栅藻生长和产油量的影响,结果如图2。【真题练习】回答下列问题:(1)实验中,悬浮培养和膜培养装置应给予相同的 ____(答出2点即可)。(2)为测定两种培养模式的栅藻光合速率,有人提出可以向装置中通入C18O2,培养一段时间后检测18O2释放量。你认为该方法 _____(填“可行”或“不可行”),理由是_______。(3)由图2的结果可知,膜培养的栅藻虽然叶绿素含量较低,但膜培养仍具一定的优势,体现在_______。结合图1,从影响光合效率因素的角度分析,膜培养具有这种优势的原因是 _______ 。【真题练习】(4)根据图2的结果,对利用栅藻生产油脂的建议是______ 。【真题练习】【答案】(1)光照强度、通气量、接种量(2) 不可行 C18O2中的18O在暗反应中随C18O2转移到糖类等有机物中( C18O2→C3→CH218O),光反应中释放的O2来自H2O,排出的气体中检测不到18O2(3) 生物量(产率)和油脂产率较高 膜培养时栅藻更充分利用光照和CO2/膜培养时栅藻对光照和CO2利用率更高(4)使用2%琼脂浓度培养基对应含水量的膜培养方式六、光合与呼吸中的常考曲线与农作物增产措施1.不同条件下光合作用与细胞呼吸的关系(1)真正光合速率与呼吸速率的关系(图示)净光合速率吸收量六、光合与呼吸中的常考曲线与农作物增产措施(2)关系图解六、光合与呼吸中的常考曲线与农作物增产措施2.光补偿点及光饱和点的移动问题(1)光补偿点对应的两种生理状态①整个植株:光合作用强度=细胞呼吸强度。②叶肉细胞:光合作用强度>细胞呼吸强度。(2)B点与C点的变化(注:只有横坐标为自变量,其他条件不变)(3)D点:代表饱和点对应的最大光合速率,若增大光照强度(或增大CO2浓度)使光合速率增大时,D点向右上方移动;反之,移动方向相反。变化 补偿点(B) 饱和点(C)呼吸速率增加,光合速率减小 右移 左移光合速率增加,呼吸速率减小 左移 右移注意:①在一定条件下,饱和点越大,表示植物的光合作用能力越强。②高于补偿点,植物开始生长;低于补偿点,植物会净消耗有机物。补偿点低,说明植物在较弱光照或低CO2浓度下就能生长。③通常,阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低,由此可以区分判断阴生植物和阳生植物。六、光合与呼吸中的常考曲线与农作物增产措施3.辨明一昼夜植物代谢强度变化的两条曲线六、光合与呼吸中的常考曲线与农作物增产措施4.提高农作物产量的措施合理施肥无机肥料(氮肥、邻肥):扩大叶面积、增加叶绿素含量,延长光合时间,提高光合作用强度;增加光合产物积累有机肥料(粘秆、義尿等):被土壤微生物分解后,不仅提供矿质元素、还提供一CO2,促进光合作用,提高产量,还可改善土壤结构中耕松土①可疏松表士,增加土壤透气性,提高地温②促进好氧微生物活动和养分有效化,去除杂草,促使农作物根系伸展,调节土壤水分状况轮作也称换茬,如小麦收割后利植玉米既能显著提高土地利用率,同时也延长了有限土地面积的年有效光照时间,从而提高了光能利用率合理密植作物密度要适当,行距、株距要合理充分利用光能和土壤中矿质元素;有利于作物后期通风,提高农田CO2的含量套种在前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物的一种种植模式不仅能阶段性地充分利用空间,更重要的是延长了后季作物的生长期,增加了单位土地的有效光照时间,从而增加了光能利用率,提高了年总产量间作通常是将长势较高的喜阳作物与较矮的喜阴作物进行搭配,如玉米和大豆间作增加单位土地的有效光合面积,提高光能利用率;降低作物之间的竞争,提高士地资源利用率温室大棚具有透光、保温的作用温室大棚所用的塑科薄膜应该选用无色透明薄膜;大柳内每天要适时、适量通风,可以起到降温、排湿的作用,同时维持空气中必要的二氧化碳浓度提高农作物产量的措施的有关分析六、光合与呼吸中的常考曲线与农作物增产措施解答光合作用和细胞呼吸曲线类试题的模型【真题练习】1.(2023·北京·高考真题)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( )CA.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大【真题练习】2.(2021·海南·高考真题)植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。(1)植物工厂用营养液培植生菜过程中,需定时向营养液通入空气,目的是________ 。除通气外,还需更换营养液,其主要原因是_______ 。(2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜,选用红蓝光的依据是 _________ 。生菜成熟叶片在不同光照强度下光合速率的变化曲线如图,培植区的光照强度应设置在_______ 点所对应的光照强度;为提高生菜产量,可在培植区适当提高CO2浓度,该条件下B点的移动方向是 ______ 。【真题练习】(3)将培植区的光照/黑暗时间设置为14h/10h,研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响,结果如图,光合作用最适温度比呼吸作用最适温度 _______;若将培植区的温度从T5调至T6,培植24h后,与调温前相比,生菜植株的有机物积累量 _______ 。【真题练习】【答案】(1) 增加培养液中的溶氧量,促进根部细胞进行呼吸作用 根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸,导致营养液pH下降;植物根系吸收了营养液中的营养元素,导致营养液成分发生改变(2) 植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光 B 右上方(3) 低 下降【真题练习】3.(2024·宁夏四川·高考真题)在自然条件下,某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。(1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等,叶片有机物积累速率___________(填“相等”或“不相等”),原因是 __________ 。(2)在温度d时,该植物体的干重会减少,原因是 __________ 。(3)温度超过b时,该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是 _________ 。(答出一点即可)(4)通常情况下,为了最大程度地获得光合产物,农作物在温室栽培过程中,白天温室的温度应控制在 ______ 最大时的温度。【真题练习】【答案】(1) 不相等 温度a和c时的呼吸速率不相等(2)温度d时,叶片的光合速率与呼吸速率相等,但植物的根部等细胞不进行光合作用,仍呼吸消耗有机物,导致植物体的干重减少(3)温度过高,导致部分气孔关闭,CO2供应不足,暗反应速率降低;温度过高,导致酶的活性降低,使暗反应速率降低(4)光合速率和呼吸速率差值七、细胞呼吸与光合作用的实验设计1.光合速率和呼吸速率测定中控制变量的方法七、细胞呼吸与光合作用的实验设计2.光合速率和呼吸速率的测定实验及方法液滴移动法(如图)七、细胞呼吸与光合作用的实验设计(1)判定细胞呼吸类型同时设置甲装置:NaOH溶液组;乙装置:蒸馏水组。植物需遮光处理,根据两组装置中有色液滴移动的情况可分析被测生物的细胞呼吸类型(如下表)。七、细胞呼吸与光合作用的实验设计(2)测定细胞呼吸速率(3)测定净光合速率NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸释放的CO2。随着O2的消耗,容器内气体压强减小,毛细管内的有色液滴左移,单位时间内有色液滴左移的体积表示细胞呼吸耗氧速率。若被测生物为植物,整个装置必须遮光处理。对照组的设置是将所测生物灭活,其他各项处理与实验组完全一致。NaHCO3级冲溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,满足了绿色植物光合作用的需求。①光照条件下植物释放的O2使容器内气体压强增大,毛细管内的有色液滴右移,单位时间内有色液滴右移的体积表示净光合作用释放O2的速率。②若有色液滴左移,说明光照较弱,细胞呼吸强度大于光合作用强度,吸收O2使瓶内气压减小。③若有色液滴不动,说明在此光照强度下光合作用强度等于细胞呼吸强度,生成O2量等于消耗O2量,瓶内气压不变。七、细胞呼吸与光合作用的实验设计3.“黑白瓶法”测定水生植物的光合速率“黑白瓶法”是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的方法。其中“黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光照,测定的是净光合作用量。可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下:七、细胞呼吸与光合作用的实验设计4.“半叶法”测定光合作用有机物的产生量“半叶法”原理是将对称叶片一部分(如图A区)遮光,另一部分(如图B区)不作处理,并采用适当方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡烫伤等)阻止两部分的物质和能量转移,在适宜光照下照射N小时后,在A、B区对应部分用打孔器打下相同面积的叶圆片,烘干称重,分别为 MA、MB,则可计算出该叶片的光合作用强度,即 M=MB -MA。M即为B区叶圆片在N小时内光合作用合成的有机物总量。【真题练习】1.(24-25高三上·四川雅安)某校生物兴趣小组以绿色植物为实验材料,利用如图装置测定其呼吸作用和光合作用强度,下列相关叙述错误的是( )DA.装置1测定呼吸速率时,单位时间内广口瓶中水减少的体积即为O2的消耗量B.装置2测定净光合速率时,溶液W应为碳酸氢钠溶液,以维持容器中的CO2量C.若在某光照强度时,该植物净光合速率大于0,则装置2的外部锥形瓶中会收集到水D.若装置2的两个锥形瓶中均收集不到水,则此时的光照强度为该植物的光饱和点【真题练习】2.(24-25高三上·黑龙江)为了研究温度对番茄植株光合作用与呼吸作用的影响,某生物兴趣小组利用植物光合测定装置进行实验(如甲图),在适宜的光照和不同的温度条件下测定的CO2的吸收速率与释放速率绘制了乙图(提示:有色液滴移动1cm相当于乙图中纵轴的1个单位)。回答下列问题:【真题练习】(1)测定番茄植株光合速率时,X应为_____ 溶液(填“NaOH”或“NaHCO3”),为了使实验结果更准确,还需要设计一个对照组,请在甲图所示装置中进行修改,使其变成对照组,具体的修改措施是 _____ 。若要利用甲图装置测定番茄植株的呼吸速率,需要进行的操作是______ 。(2)乙图中虚线表示番茄植株的 _____(填“净”或“真”)光合速率变化,温度为15℃时,番茄植株的真光合速率为____ mg/h。(3)若在5℃和一定的光照条件下,发现甲图装置的有色液滴在1小时内没有移动,其原因是_____ 。(4)乙图中a点后虚线下降的原因是 _____ ;b点条件下,每天光照14h,番茄植株 _____(填“能”或“不能”)正常生长。【真题练习】【答案】(1) NaHCO3 将甲图中的番茄植株换成死亡的番茄植株,其他条件保持不变 将甲装置移入黑暗环境中(2) 净 3.5(3)番茄植株的光合速率等于呼吸速率(4) 温度过高,与光合作用有关的酶的活性降低,光合速率降低、呼吸速率增大,净光合速率降低 能八、特殊的代谢类型1.光呼吸光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco。在暗反应中,Rubisco能够以CO2为底物实现CO2的固定;在光下,当O2浓度高、CO2浓度低时,O2会竞争Rubisco,在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应,正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%~30%。过程如图所示:八、特殊的代谢类型2.C4植物C4植物的叶片结构八、特殊的代谢类型水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著,而高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有机物很少,C4途径如图所示。与C3植物相比,C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP羧化酶,它催化如下反应:C3+CO2―→C4(苹果酸)。C4进入维管束鞘细胞,生成CO2用于暗反应,再生出的C3(丙酮酸)回到叶肉细胞中,进行循环利用。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周,形成花环状结构。PEP羧化酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍,能固定低浓度的CO2。八、特殊的代谢类型3.景天科植物①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区,其特点是气孔夜间开放,吸收并固定CO2,形成以苹果酸为主的有机酸,储存于液泡中;白天时气孔关闭,不吸收CO2,但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖,该机制也称CAM途径。八、特殊的代谢类型②从进化角度看,这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚该类植物不能合成葡萄糖,原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。③如果白天适当提高CO2浓度,景天科植物的光合作用速率基本不变。④分析图中信息推测,CAM途径是对干旱环境的适应;该途径除维持光合作用外,对植物的生理意义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。八、特殊的代谢类型4.蓝细菌的CO2浓缩机制蓝细菌具有CO2浓缩机制,如下图所示。注:羧化体具有蛋白质外壳,可限制气体扩散。八、特殊的代谢类型5.光系统及电子传递链(1)光系统 Ⅱ 进行水的光解,产生 O2 、 H+ 和自由电子 (e ) ,光系统 Ⅰ 主要是介导 NADPH 的产生。(2)光反应时,通过光合色素将光能转化为电能,电子在电子传递体之间的传递导致 ATP 和 NADPH 的合成。(3)光合作用 ATP 的合成依赖 ATP 合酶,通过光系统中电子传递链释放的能量在类囊体薄膜两侧建立质子梯度,质子顺电化学梯度流动时驱动 ATP 的合成。【真题练习】1.(24-25高三上·湖北)CO2是制约光合作用的重要因素。蓝细菌具有特殊的CO2浓缩机制,如下图所示。羧化体具有蛋白质外壳可限制气体扩散,其中的碳酸酐酶可催化和H+反应生成CO2。下列叙述正确的是( )BA.CO2以自由扩散的方式通过蓝细菌的光合片层膜B.若羧化体中含量突然下降,短时间内C3的含量会减少C.蓝细菌光反应产生的ATP和NADPH分别为暗反应提供能量和还原剂D.若将羧化体合成基因成功转入烟草内,则该植株光补偿点高于正常烟草【真题练习】2.(24-25高三上·天津南开)下图甲表示某同学利用轮叶黑藻(一种沉水植物)探究“光照强度对光合速率的影响”的实验装置;图乙表示在一定光强度下轮叶黑藻叶肉细胞的部分代谢过程, 其中a、b、c、d代表不同的细胞结构,①~⑤代表不同的物质;图丙是轮叶黑藻细胞光合作用相关过程示意图(有研究表明,水中CO2浓度降低能诱导轮叶黑藻光合途径由C3途径向C4途径转变, 而且两条途径在同一细胞中进行)。请据图回答问题:【真题练习】(1)图甲中有色液滴的移动是由装置中____(填某物质)引起的。若要测轮叶黑藻有氧呼吸速率的大小,则应将图甲装置进行____ 的处理。(2)图乙所给的结构中,能够产生⑤的结构有____(用字母表示),K+从细胞外进入细胞的跨膜运输速率受_____ 的限制。(3)图丙CO2转变为HCO3过程中,生成的H+以____的方式运出细胞;结合图丙轮叶黑藻细胞光合作用相关过程,分析催化过程①和过程④CO2固定的两种酶(PEPC、Rubisco)中,与CO2亲和力较高的是___酶。【真题练习】【答案】(1) 氧气/O2 黑暗(2) a、b、d 载体蛋白和能量(3) 主动运输 PEPC【真题练习】3.(23-24高三下·重庆)照光时,叶肉细胞中的O2与CO2竞争性结合C5。O2和CO2与RuBP羧化酶/加氧酶的亲和力与各自的相对浓度有关,相对浓度高则与酶的亲和力高。O2与C5结合后经一系列的反应,最终释放CO2的过程称为光呼吸,如图所示。科研人员获得了水稻叶绿体中酶X缺陷型的突变植株,给予不同CO2浓度后检测植株的生长情况与部分代谢产物的含量,结果如表所示。回答下列问题:【真题练习】【真题练习】(1)叶肉细胞中进行光呼吸的结构包括___,产生乙醇酸的具体场所是___。甘油酸转化为C3会消耗ATP产生ADP和Pi,产生的ADP和Pi在叶绿体中被再利用的途径是____。(2)结合实验结果分析,在光呼吸的过程中酶X的功能是____。在较低的大气CO2浓度(0.03%)条件下,突变植株的长势不如野生植株的,机制可能是_____。(3)研究人员通过转基因技术使水稻叶绿体表达酶Y,酶Y能催化乙醇酸生成CO2,并抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达。该途径提高了水稻的净光合速率,原因是_______。A.改变了乙醇酸的利用途径 B.减少了叶绿体中碳的损失C.加速了C3生成C5 D.提高了RuBP羧化酶/加氧酶的活性E.抑制了光呼吸【真题练习】【答案】(1) 叶绿体、线粒体 叶绿体基质 进行光反应重新生成ATP(2) 催化乙醇酸生成乙醛酸 因酶X缺陷,乙醇酸无法正常转变为C3,糖类生成受阻;而自然状态下CO2含量较低,固定的效率较低,积累有机物较少(3)ABCE【真题练习】4.(2023·贵州·模拟预测)水稻是我国重要的粮食作物之一,开展水稻高产攻关是促进粮食高产优产、筑牢粮食安全根基的关键举措。为获得优质的水稻品种,科学家开展了多项研究。分析回答下列问题。(1)水稻将H2O分解为NADPH和氧气的场所是叶绿体的____,发生的能量转换是____。科研人员将水稻植株置于透明且密闭的容器内,给予适宜强度的光照,并通入一定比例的18O2和CO2,结果在光合作用产生的有机物中检测到了18O,请写出该过程中氧元素的转移途径:______ 。(2)为研究水稻对弱光和强光的适应性,科研人员对水稻叶片照光1h后,通过观察发现弱光照射的细胞中叶绿体集中分布在细胞的受光面,生理意义是_____。【真题练习】(3)在强光条件下,叶肉细胞气孔关闭使CO2吸收受阻,此时过高的O2会在R酶的作用下氧化C5,生成CO2,被称为光呼吸,研究人员通过研究光呼吸拟通过在植物体内构建人工代谢途径进一步提高植物的固碳能力。光呼吸与光合作用相伴发生,其过程如图所示:【真题练习】①已知R酶具有双重催化功能,既可催化CO2与C5结合,生成C3;又能催化O2与C5结合,生成C3和乙醇酸(C2)。实际生产中,可以通过适当升高CO2浓度达到增产的目的,请从光合作用原理和R酶的作用特点两个方面解释其原理:_____。②研究人员利用水稻自身的基因成功构建了一条新的光呼吸支路,简称GOC支路,并成功将支路导入水稻叶绿体,该支路的作用是使光呼吸的中间产物C2直接在叶绿体内代谢释放CO2,请分析该支路能显著提高水稻产量的原因:______。【真题练习】【答案】(1) 类囊体薄膜 光能转化为ATP和NADPH中的化学能 18O2→H218O→C18O2→(CH218O)(2)最大程度吸收光能,以适应弱光环境(3) 二氧化碳是光合作用暗反应过程的原料,CO2浓度升高可促进光合作用暗反应的进行,进而提高光合作用强度;同时还可促进 R酶催化更多的C5与CO2结合,减少C5与O2的结合,从而降低光呼吸 光呼吸使一部分碳以 CO2的形式散失,GOC支路使光呼吸产生的CO2直接在叶绿体内释放,提高了CO2的利用率【注意】字体安装之后必须要重启PPT,字体(适用于字体种类较少的情况) 才能显示出来。找到压缩包中 鼠标左键双击 双击后,选择左上角的“安装”的字体文件夹 字体文件【注意】字体安装之后也必须重启PPT。(适用于字体种类较多的情况)找到压缩包中 打开后有较多字体安装包,Ctrl+A全选 将字体文件包粘贴到:C盘 >的字体文件夹 windows文件夹 > fonts文件夹(Mac系统的安装与windows系统类似,仅提供路径)找到压缩包中的字体文件夹 应用窗口中打开“字体册”鼠标左键双击字体文件 界面左上方点击“+”双击后,选择左上角的“安装” 选中要安装的字体,点击“打开”【注意】Mac系统与Windows系统一样,都需要重启PPT,字体才能显示出来。“明明自己电脑上安装成功了,播放也正常的,但拿去教室电脑上播放,字体又变得乱七八糟!”老师们自己电脑上安装成功了,代表安装在自己电脑上的C盘(一般情况下),但如果教室电脑上没有安装过PPT内所用的特殊字体,在打开PPT时,会出现字体不一或缺失的情况。把字体文件复制粘贴到教室电脑上的 C盘> windows > fonts文件夹里即可。在教室电脑上找到压 打开后框选中字体 将字体文件包粘贴到:C盘 >缩包中的字体文件夹 包,Ctrl+C复制 windows文件夹 > fonts文件夹【注意】转图片后,图片会自动对齐页面正中在自己的电脑上将有特殊字体的可编辑文字转化成图片即可。 心,需自己移动到原位选中含有特殊字体的可编 Ctrl+V粘贴,点击右下角 点击“粘贴选项” 下右边辑文字框,Ctrl+X剪切 图标 的图标,选择粘贴为图片“下载了字体,安装也成功了,电脑也重启了,但PPT内却找不到这款字体了?!”一般这种情况出现在有多种字重的情况(例:阿里巴巴普惠体),部分字体隐藏了。字重:可以理解为改款字体的不同粗细呈现最直接的方法是 完毕后,打开PPT,直接搜索字体+字重。前提是确保完成一下操作:①字体安装后重启PPT; ②把这款字体整个系列(全部字重)都已下载 展开更多...... 收起↑ 资源列表 《专题二细胞代谢 》(课件版权归属“一起课件”,只供个人使用,请勿私自传播,违者必究).pptx 【一起课件】字体安装说明书.pdf