(课程标准卷地区专用)2013高考生物二轮复习 第2单元 生命系统的代谢基础课件(解析版).ppt

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专题三 物质跨膜、酶和 ATP 专题四 两个重要的生理作用 第二单元生命系统的代谢基础 第二单元生命系统的 代谢基础 第二单元 单元网络 单元网络 第二单元 单元网络 第二单元 高考纵览 高考纵览 第二单元 高考纵览 第二单元 高考纵览 第二单元 高考纵览 第二单元 高考纵览 专题三物质跨膜、酶和专题三物质跨膜、酶和 ATP 专题三 物质跨膜、酶和 ATP 专题三 考纲导航 热点考向 1对酶的本质、特点及参与代谢的考查 2对渗透作用及物质跨膜运输方式的考查 3对探究影响酶活性的因素的考查 考纲导航 复习策略 1能把物质出入细胞的方式等知识归纳成表格,进行比较。 2抓住酶这个核心概念,注意区别酶与激素的异同。 3注意实验中的自变量和因变量的区别。 专题三 考纲导航 探究点一有关物质跨膜运输与 ATP 1. 影响主动运输的因素内部因素和外部因素。 内部因素生物膜上载体的种类和数量。 外部因素由于主动运输消耗呼吸作用释放的能量,因此凡是 影响呼吸作用的因素都影响主动运输,如氧气、温度或 pH、离 子浓度等。 要点热点探究 专题三 要点热点探究 专题三 要点热点探究 影响因 素 曲 线图 因果关系 氧气 浓 度 A点 时 ,无氧呼吸 为 离子吸收提供 能量 AB段表示在一定范 围 内,随氧气 增多,有氧呼吸加 强 ,主 动 运 输 方式吸收离子速率加快 BC段限制离子吸收速率的因素主 要是 载 体数量 专题三 要点热点探究 温度 或 pH 温度或 pH主要通 过 影响与 细 胞呼吸有 关的 酶 的活性,从 而影响离子的吸收 速率 专题三 要点热点探究 离子 浓 度 AB段, 载 体未 饱 和,随离子 浓 度增大,离子吸收速率加 快 BC段, 载 体已 饱 和,限制因 素主要是 载 体的数量 CD段,离子 浓 度 过 高,根 细 胞渗透失水,影响了根 细 胞 的正常代 谢 活 动 ,离子吸收 速率下降 2.ATP在能量代谢中的转化和利用 1能量代谢过程和利用 专题三 要点热点探究 图 2 3 1 2ATP与 ADP转化发生的场所及相关生理过程 专题三 要点热点探究 转 化 场 所 ATP ADP ADP ATP 细 胞膜 葡萄糖、氨基酸、无机 盐 离子等物质 的主 动 运 输 否 细 胞 质 基 质 许 多生化反 应 的 进 行消耗 ATP 细 胞呼吸 产 生 ATP 叶 绿 体 暗反 应 消耗光反 应产 生的 ATP 光反 应产 生 ATP 线 粒体 自身 DNA复制等消耗 ATP 有氧呼吸第二、三 阶段 产 生 ATP 核糖体 氨基酸合成蛋白 质 等消耗 ATP 否 专题三 要点热点探究 高 尔 基体 植物 细 胞形成 细 胞壁, 动 物 细 胞形成分泌物等消耗 ATP 否 内 质 网 有机物的合成、运 输 等消耗 ATP 否 细 胞核 DNA的复制、 转录 等消耗 ATP 否 中心体 形成 纺锤 体, 牵 引染色体移 动 等消耗 ATP 否 特别提醒 光反应产生的 ATP只用于暗反应。病毒的增殖过程消耗的 ATP来自宿 主细胞。 专题三 要点热点探究 例 1 图 2 3 2为动物肌肉细胞细胞膜对部分物质的转运过程,与图 中信息不相符的是 专题三 要点热点探究 图 2 3 2 D A甲侧为细胞外,乙侧为细胞内 B Na 既可顺浓度梯度运输也可逆浓度梯度运输 C葡萄糖跨膜运输的直接驱动力不是 ATP D葡萄糖与甘油跨膜运输的方式相同 专题三 要点热点探究 解析 正常情况下膜外钠离子高于膜内, A与图中信息相符。图示中 Na 通过细胞膜内流是顺浓度梯度经过离子通道的协助扩散,外流是 逆浓度梯度经过钾钠泵的主动运输, B相符。由图示中可看出葡萄 糖由细胞外向细胞内运输的过程中只有载体蛋白,而没有消耗能量, 是协助扩散,其直接动力是膜内外的浓度差,而不是 ATP, C对。甘 油进入细胞内是自由扩散,与葡萄糖不同, D错。 专题三 要点热点探究 点评 主动运输是指物质逆浓度梯度,在载体的协助下,在能量的作 用下运进或运出细胞的过程。 Na 、 K 和 Ca2 等离子,都不能自由 地通过磷脂双分子层,它们从低浓度一侧运输到高浓度一侧,需要载 体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。主动 运输的特点是 逆浓度梯度运输; 需要能量 由 ATP直接供能 ; 都有载体蛋白,依赖于膜运输蛋白; 具有选择性和特异性。协助扩 散是指非脂溶性物质或亲水性物质,如氨基酸、葡萄糖和 Na 等借助 细胞膜上的膜蛋白的帮助顺浓度梯度,不消耗 ATP进入膜内的一种运 输方式。 专题三 要点热点探究 变式题 如图 2 3 3所示,纵坐标表示物质通过细胞膜的运输速率, 以下哪种物质通过细胞膜的方式与该图所示运输方式不符 A乙醇 B苯 C抗体 D CO2 专题三 要点热点探究 图 2 3 3 C 解析 题图中所示方式运输的特点是膜两侧浓度差越大,物质通过细 胞膜的运输速率也越大,显然这是自由扩散的特点。抗体是大分子物 质,通过细胞膜的方式是胞吐。进行自由扩散常见的物质是 气体 CO2、 O2; 脂质类甘油、脂肪酸 相似相溶 ; 小分子有机物乙 醇、苯、尿素。 专题三 要点热点探究 探究点二酶促反应及其影响因素 1与酶相关实验的设计思路比较 专题三 要点热点探究 专题三 要点热点探究 专题三 要点热点探究 特别提醒 1对照实验和对比实验的区别 对照实验是要设计实验组和对照组,对照组在实验过程中除所探究条 件外,其他条件与实验组相同,实验完后,将实验组和对照组的现象 进行对照,然后得出结论。 而对比实验不需要设计对照组,要设计两组以上的实验组,两组实验 组一开始的条件相同,然后在实验中分别加入不同的物质或改变条件 ,两组实验组进行对比。 专题三 要点热点探究 2验证酶的专一性需要注意的地方 选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖,酶溶液为淀 粉酶,验证酶的专一性,检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试 剂,不能选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。 要保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。 专题三 要点热点探究 3探究酶的最适温度需要注意的地方 在酶溶液和反应物混合之前,需要把两者先分别放在各自所需温度 下保温一段时间。 若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度,检测反 应物被分解的试剂宜选用碘液,不应该选用斐林试剂,因斐林试剂需 水浴加热,而该实验中需严格控制温度。 专题三 要点热点探究 2影响酶促反应的因素 专题三 要点热点探究 影响因素 曲 线图 解 读 酶 浓 度 在底物量足 够 ,其他条件 不 变 的情况下,反 应 系 统 中不含有抑制 酶 活性 的物 质 及其他不利于 酶 发挥 作用的因素 时 , 酶 促反 应 速率与 酶 浓 度成 正比 专题三 要点热点探究 底物 浓 度 当底物 浓 度在一定范 围 内, 酶 促 反 应 速率随底物 浓 度增加而加快 , 酶 促反 应 速率与底物 浓 度几乎 成正比 当底物 浓 度很大且达到一定程度 时 , 酶 促反 应 速率就达到一个最 大 值 ,此 时 即使再增加底物 浓 度 , 酶 促反 应 速率也几乎不再改 变 专题三 要点热点探究 pH 每一种 酶 只能在一定限度 的 pH范 围 内才表 现 活性, 超 过这 个范 围 酶 就会失去 活性 在一定条件下,每一种 酶 在某一 pH时 的活性最大 时 为 最适 pH 专题三 要点热点探究 温度 在一定温度范 围 内, 酶 促反 应 速率随温度升高而加快 但当温度升高到一定程度 时 , 酶 促反 应 速率不 仅 不再加快 ,反而随着温度升高而下降 在一定条件下, 酶 在某一温度 时 活性最高,此温度 为 最适 温度 特别提醒 温度作为横坐标,低温段比较平缓,高温段较陡 温度升高 ,酶迅速失活 ,两端开口宽些; pH作为横坐标两端都较陡 过酸、过 碱酶迅速失活 ,开口窄些。 专题三 要点热点探究 3酶与激素的区别与联系 专题三 要点热点探究 酶 激素 区 别 来源 所有活 细 胞 植物一定部位的活 细 胞 产 生; 动 物由内分泌腺 细 胞 产 生 本 质 有机物 大多数 酶 是蛋白 质 ,少量的 酶 是 RNA 蛋白 质 或多 肽 胰 岛 素、生 长 激素 、胰高血糖素等; 氨基酸的衍生 物甲状腺激素、 肾 上腺素等; 固醇 类 性激素、孕激素等; 有 机物生 长 素、乙 烯 等 专题三 要点热点探究 区 别 生理作 用 催化功能 调节 功能 作用范 围 与特点 在 细 胞内或分泌到 细 胞外催化特定的化学 反 应 ,具有功能的 专 一性 通 过 体液运 输 ,作用于相 应 的靶器官,具有作用 部位的特异性,但一种 激素可以有多种功能 作用条 件 受 pH、温度等因素 的影响 与神 经 系 统 密切 联 系 专题三 要点热点探究 相同点 微量,作用大,属于高效能物 质 联 系 激素 对 新 陈 代 谢 具有 调节 作用,离不开 酶 的催化;激素可以激活 酶 的活性; 酶 和 激素的合成与分泌在一定程度上相互影 响 例 2 下列有关酶的叙述,正确的是 A高温和低温均能破坏酶的结构,使其失去活性 B酶是活细胞产生的并有催化作用的蛋白质 C细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶 D细胞质中没有作用于 DNA的解旋酶 专题三 要点热点探究 C 解析 高温能破坏酶的结构,使酶永久失去活性, 0 左右时,酶的 活性很低,但酶的空间结构稳定,在适宜的温度下酶的活性可以恢复 , A错误。酶是活细胞产生的并有催化作用的有机物,其中绝大多数 是蛋白质, B错误。有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同, 1分子的 葡萄糖分解成 2分子的丙酮酸,产生少量的 H,并且释放出少量的能 量,故细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶, C正确。细胞质中线粒 体、叶绿体中有 DNA,其复制过程或转录过程中有 DNA解旋酶, D错 误。 专题三 要点热点探究 点评 各种酶在最适温度范围内,酶活性最强,酶促反应速率最大。 在适宜的温度范围内,温度每升高 10 ,酶促反应速率可以相应提 高 1 2倍。当温度达到 60 80 时,大部分酶被破坏,发生不可逆 变性;当温度接近 100 时,酶的催化作用完全丧失。酶是催化特定 化学反应的蛋白质或 RNA。酶是生物催化剂,能通过降低反应的活化 能加快反应速度,但不改变反应的平衡点。绝大多数酶的化学本质是 蛋白质。相应的酶能分别对葡萄糖分解、 DNA解旋等反应进行催化。 专题三 要点热点探究 变式题 用某种酶进行有关实验的结果如图 2 3 4所示,下列有关说 法错误的是 专题三 要点热点探究 图 2 3 4 A A该酶的最适催化温度为 30 B图 2和图 4能说明该酶一定不是胃蛋白酶 C由图 4实验结果可知酶具有专一性 D由图 3实验结果可知 Cl 促进此酶的催化作用, Cu2 抑制此酶的催 化作用 解析 图示只有三种温度下酶的催化效果,不能说明该酶的最适催化 温度为 30 , A错误;图 2中最适 pH为 7,因此不可能是胃蛋白酶, B 正确。由图 4实验结果可知酶具有专一性。 专题三 要点热点探究 对细胞膜和物质运输的关系理解不到位 例题 如图 2 3 5表示生物膜结构 A、 B、 C表示组成成分 及 物质进出膜方式 用 a、 b、 c表示 ,下列说法正确的是 常见易错示例 专题三 常见易错示例 图 2 3 5 A若图为小肠绒毛上皮细胞膜,则图中 c过程可表示 K 的吸收过程 B b、 c两种方式的共同特点是逆浓度梯度运输物质 C母乳中的免疫球蛋白进入细胞过程中,不需要消耗能量 D脑部毛细血管的红细胞所携带的 O2进入脑细胞内并被利用,至少 需经 6层生物膜 尝试解答 ________ 易错提示 解答本题的关键是知道细胞膜的主要成分是蛋白质分子和 磷脂分子,磷脂分子双层排列,物质跨膜运输的方式有三种及物质通 过膜的层数。 专题三 常见易错示例 解析 D图示中 A是蛋白质, B是磷脂双分子层, C是糖蛋白, a、 c 是主动运输, b是自由扩散,小肠绒毛上皮细胞向细胞内吸收 K 为主 动运输过程,即 a过程,不是 c过程, A错误;被动运输的特点是物质 顺浓度梯度运输, B错误;免疫球蛋白进入细胞过程为胞吞,在此过 程中要消耗由细胞呼吸作用产生的 ATP, C错误;脑部毛细血管中红 细胞内 O2进入脑细胞并被利用需经过红细胞 1层膜 、毛细血管壁 2层 膜 、脑细胞 1层膜 、线粒体 2层膜 ,共 6层膜, D正确。 专题三 常见易错示例 【 纠错笔记 】 物质跨膜运输的归纳比较 专题三 常见易错示例 专题三 常见易错示例 备选理由第 1题涉及的是有关 ATP变化等相关知识,由于不是 常考点,所以在此作为补充;第 2题有关物质运输,由于版面有 限,在此作为补充。 1 下列有关细胞的能量 “ 通货 ” ATP 变化的叙述错误的是 A ATP与 ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性 B人体在紧张或愤怒状态下,细胞内产生 ATP的速率大大超过 产生 ADP的速率 备用习题 专题三 备用习题 C ATP中的能量可以来源于光能或化学能 D人体在剧烈运动中,通过机体神经和体液调节,细胞产生 ATP的速率迅速增加 解析 B生物界的共性之一都是以 ATP为主要的直接能源物质 , A正确;人体在紧张或愤怒状态下, ATP含量少,产生速率大 ,水解速率也会相应增大,所以不可能是大大超过,细胞内合 成 ATP的速率与分解速率大致相等, B错误;合成 ATP的能量主要 来源于有机物的分解,也可来自光能, C正确; ATP是直接能源 物质,人在剧烈运动时,需要能量较多,通过机体神经和体液 调节,使肌肉细胞合成大量的 ATP, D正确。 专题三 备用习题 2 2012 浙江卷 人体肝细胞内 CO2分压和 K 浓度高于细胞外 ,而 O2分压和 Na 浓度低于细胞外,上述四种物质中通过主动转 运进入该细胞的是 A CO2 B O2 C K D Na 解析 C本题考查物质的跨膜运输,考查学生的理解、分析 能力。要求学生理解主动转运和被动转运的特点。 CO2是肝细胞 代谢产物,需要运出细胞。 O2和 Na 是顺浓度梯度进入肝细胞。 只有 K 是逆浓度梯度进入肝细胞,所以答案选 C。 专题三 备用习题 专题四两个重要的生理作用专题四两个重要的生理作用 专题四 两个重要的生理作用 专题四 考纲导航 热点考向 1对光合作用、呼吸作用过程的考查 2对光合作用的影响因素的考查 3对光合作用与呼吸作用的综合考查 考纲导航 复习策略 1以光合作用的概念为中心,以及影响光合作用的因素所建立的 数学模型,提高识图能力,并能与呼吸作用结合,应用到实际中。 2能把呼吸作用中的无氧呼吸和有氧呼吸进行列表比较。 专题四 考纲导航 探究点一光合作用和呼吸作用的比较 1光合作用与呼吸作用的区别 要点热点探究 专题四 要点热点探究 光合作用 呼吸作用 场 所 光反 应 在叶 绿 体内 囊状 结 构薄膜上 进 行 第一个 阶 段在 细 胞 质 基 质 中 进 行的 第二个 阶 段在 线 粒体基 质 中 进 行的 暗反 应 在叶 绿 体基 质 中 进 行 第三个 阶 段在 线 粒体内膜中 进 行 条件 只在光下 进 行 有光、无光都能 进 行 专题四 要点热点探究 2光合作用与呼吸作用的模型构建 专题四 要点热点探究 图 例 概念模型 专题四 要点热点探究 模型解 读 专题四 要点热点探究 模型解 读 专题四 要点热点探究 图 例 物 理 模 型 专题四 要点热点探究 图 例 数 学 模 型 专题四 要点热点探究 模型解 读 专题四 要点热点探究 模型解 读 1光合作用速率表示方法通常以一定 时间 内 CO2等原料的消耗或 O2、 CH2O等 产 物的生成量来表示 2呼吸速率将植物置于黑暗中,光照 强 度 为 0时 , 实验 容器中 CO2增加量 、 O2减少量或有机物减少量 3净 光合速率又称表 观 光合速率,植物真正光合速率 净 光合速率呼吸 速率 专题四 要点热点探究 模型解 读 4光合作用 实际产 氧量 实测 的氧气 释 放量呼吸作用耗氧 量 光合作用 实际 二氧化碳消耗量 实测 二氧化碳消耗量呼吸作 用二氧化碳 释 放量 5一昼夜有机物的 积 累量 用 CO2量表示 可用下式表示 积 累 量白天从外界吸收的 CO2量晚上呼吸 释 放的 CO2量 专题四 要点热点探究 图 例 数 学 模 型 专题四 要点热点探究 模型解 读 1OA段表明随叶面 积 的不断增大,光合作用 实际 量不断增大, A点后随叶 面 积 的 进 一步增大,光合作用不再增 强 ,原因是有很多叶被遮 挡 在光 补偿 点以下 2OB段干物 质 量随光合作用增 强 而增加,但由于 A点以后光合作用量不再 增加,叶片随叶面 积 的不断增加呼吸量不断增加,所以干物 质积 累量不 断降低,如 BC段 3植物的叶面 积 指数不能超 过 C点,若超 过 C点,植物将 “ 入不敷出 ” , 无法生活下去 专题四 要点热点探究 图 例 举 例 应 用 一天 24小时,光合作用与呼吸作用变化曲线 专题四 要点热点探究 图 例 举 例 应 用 专题四 要点热点探究 模型解 读 甲 图 解 读 A C测 得玻璃罩里 CO2含量上升,是由于呼吸作用大于光合作用 C F测 得 CO2含量下降,是由于呼吸作用小于光合作用 C、 F两点光合速率等于呼吸速率 乙 图 解 读 a时细 胞只 进 行呼吸作用 b、 c时 呼吸作用 强 度光合作用 强 度 d、 h时 呼吸作用 强 度光合作用 强 度 专题四 要点热点探究 模型解 读 f点光合作用速率出 现 了低谷,即 “ 午休 现 象 ” ,原因是中午光照 强 烈, 为 减少体内水分散失,气孔关 闭 ,通 过 气孔 进 入的 CO2量减少 一天内有机物的 积 累量即可用曲 线 与横坐 标围 成的正 负 面 积 的和表示,在 d h之 间 ,光合作用速率 为 正 值 ,其余 时间为负值 h时 以后,植物的呼吸作用开始 强 于光合作用,此 时 有机物的 积 累最多 e f段下降的原因是气孔部分关 闭导 致二氧化碳供 应 不足, g i段下降的 原因是光照 强 度减弱,光反 应 提供的 H和 ATP不足 例 1 图 2 4 1为某植物细胞的部分生理过程示意图,请回答 专题四 要点热点探究 图 2 4 1 1 过程的反应场所是 ________,此过程中 H来自于 __________________细胞结构 。 2如果温度下降,过程 的反应速率 ________,原因是 ______________________。 3过程 中, H的移动方向是 __________________。如果空气 中 CO2浓 度下降, 则 H的含量 变 化 为 __________。 4如果用 18O标记 的 H2O灌 溉该 植株, 则 可能出 现 含 18O的气体有 ____________。 5当 细 胞中有 过 程 发 生而没有 过 程 发 生 时 , 该细 胞 处 于的生理 状 态 是 _____________________;若要 过 程 发 生而 过 程不 发 生, 则 需要改 变 的外界条件是 ______________。 专题四 要点热点探究 答案 1线粒体内膜细胞质基质和线粒体基质 2下降低温时酶的活性下降 3从类囊体膜到叶绿体基质上升 4CO2、 O2、水蒸气 5光合作用 强 度小于或等于呼吸作用 强 度停止光照 专题四 要点热点探究 解析 1 表示 H和 O2结 合生成水,是在 线 粒体内膜中 进 行的有氧 呼吸第三 阶 段,其消耗的 H来自于有氧呼吸前两个 阶 段 场 所是 细 胞 质 基 质 和 线 粒体基 质 。 2呼吸作用是一个 酶 促反 应 ,温度可以通 过 影响 酶 的活性影响呼吸 速率,降温, 酶 活性下降,呼吸作用 强 度下降。 3过 程 代表在叶 绿 体 类 囊体薄膜上 进 行的光反 应 水的光解是其主 要的物 质变 化 , 产 生 H和 O2,同 时 消耗叶 绿 体基 质 提供的 ADP和 Pi ,生成 ATP, 为 暗反 应 场 所是叶 绿 体基 质 提供 H和 ATP;当 CO2浓 度下降,引起 C3含量下降, 单 位 时间 内消耗的 H量降低,使得 H含 量上升。 专题四 要点热点探究 418O标记 的 H218O 18O2光反 应 , 18O2 H H218O有氧呼吸第三 阶 段 ; H218O丙 酮 酸 C18O2 H有氧呼吸第二 阶 段 。 5当没有光照的情况下,只能 进 行呼吸作用;当光合作用 强 度小于或 等于呼吸作用 强 度 时 ,没有氧气的 释 放 过 程 。 点评 光合作用中的 H来源于光反 应阶 段水的光解,而呼吸作用中 的 H来源于有氧呼吸的第一、二 阶 段;光合作用光反 应阶 段 产 生的 ATP主要用于暗反 应阶 段 C3的 还 原,而呼吸作用 产 生的 ATP主要是作 为 能量直接用于各种生命活 动 。 专题四 要点热点探究 探究点二影响光合作用、呼吸作用的内外因素 1影响光合作用的因素 1内在因素 植物种类不同光合作用速率不同; 同一叶片的不同生长发育时期光合作用速率不同。 专题四 要点热点探究 2外部因素的改变导致各点位置移动变化 专题四 要点热点探究 专题四 要点热点探究 专题四 要点热点探究 专题四 要点热点探究 3光合作用条件骤变时各物质含量的变化 专题四 要点热点探究 条件 C3 C5 H和 ATP CH2O合成量 光照 强 度由弱到 强 , CO2供 应 不 变 减少 增加 增加 增加 光照 强 度由 强 到 弱, CO2供 应 不 变 增加 减少 减少或没有 减少 光照不 变 , CO2量由 不足到充足 增加 减少 减少 增加 光照不 变 , CO2量由 充足到不足 减少 增加 增加 减少 专题四 要点热点探究 模型分析 专题四 要点热点探究 模型分析 专题四 要点热点探究 模型分析 专题四 要点热点探究 模型分析 4叶绿体中的色素 专题四 要点热点探究 专题四 要点热点探究 2影响呼吸作用的因素 1内在因素 不同生物具有不同的呼吸作用速率; 同一生物不同的器官,因代谢不同,呼吸速率也有很大的差异。 2外部因素 温度温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞 的呼吸作用。 温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内, 温度越低,细胞呼吸越弱;温度越高,细胞呼吸越强。 专题四 要点热点探究 氧气氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将 会减弱或受抑制。 专题四 要点热点探究 图 2 4 2 水分一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。但陆生植物根 部如长时间被水浸没,根部缺氧,则会进行无氧呼吸,从而产生过多 酒精,可使根部细胞坏死。 CO2环境中 CO2的浓度过高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮 藏水果和蔬菜。 专题四 要点热点探究 3呼吸速率和呼吸熵的区别 呼吸速率 CO2释放量 Qco2或 O2的吸收量 Qo2/单位时间单位重量 干重、鲜重 的植物组织或单位细胞毫克碳,呼吸速率是最常用的代 表呼吸强弱的生理指标。 呼吸熵 RQ二氧化碳释放量 /氧气的吸收量 植物组织在一定时间内 ,在氧气充足的情况下,用呼吸熵的数值可推断呼吸底物。 通常都是以糖类作为主要的呼吸底物,故呼吸熵为 1。如果是脂肪、 蛋白质作为呼吸底物,则呼吸熵会小于 1,如果是有机酸作为呼吸底 物,则呼吸熵会大于 1。 专题四 要点热点探究 4探究酵母菌的呼吸方式要点 1CO2检测方法澄清的石灰水变浑浊;使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝 变绿再变黄;溶液中的 pH。 2酒精检测方法橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与酒精发生化 学反应变成灰绿色。 3葡萄糖溶液煮沸后冷却的原因排除其中的氧气。 4呼吸强度测定由于呼吸作用强度是一个抽象概念无法直接测出, 所以只能间接测定。根据呼吸作用方程式 专题四 要点热点探究 专题四 要点热点探究 例 2 科研人员为研究氧气浓度与光合作用的关系,测定了烟草叶片在 25 时,不同氧 气浓度下的光合作用速率 以 CO2的吸收速率为指标 ,部分数据如下表,请分析回答 专题四 要点热点探究 氧气 浓 度 2 20 CO2的吸收速率 mg/hcm2 23 9 1O2浓度由 2增大为 20时,烟草叶片吸收 CO2的速率大幅下降,推测这种变化与 ________增强有关,还可能与 ________的变化有关。 2为了探究 O2浓 度 对 光合作用是否构成影响,在上表所 获 得数据的 基 础 上, 还 需 测 定黑暗条件下 对应 的呼吸速率。假 设 在 25 ,氧 浓 度 为 2时 ,呼吸速率 为 X mg/hcm2, 氧 浓 度 为 20时 ,呼吸速率 为 Y mg/hcm2。 如果 23 X 9 Y, 说 明 _________________________。 如果 23 X9 Y, 说 明 __________________________。 3如果氧气 浓 度 对 光合作用具有抑制作用, 请 推 测 其机理 ______________________。 专题四 要点热点探究 答案 1呼吸作用光合作用 2 氧气浓度增加不影响光合作用 氧气浓度增加抑制光合作用 3可能抑制与光合作用有关酶的活性 或可能与光合作用过程中的某 些中间产物反应而抑制光合作用等 解析 1O2浓度增大,细胞呼吸增强,细胞呼吸释放的 CO2增多; O2 浓度增大还可能影响光合作用,使烟草光合作用吸收的 CO2量发生改 变。 专题四 要点热点探究 2O2浓度 2和 20时,烟草 叶片 CO2的吸收速率 23 mg/hcm2和 9 mg/hcm2为 叶片的 净 光合量, X mg/hcm2和 Y mg/hcm2为 O2浓 度 2 和 20时 的 细 胞呼吸量。 23 X为 O2浓 度 2时 的 总 光合量, 9 Y为 O2浓 度 20时 的 总 光合量。两种氧 浓 度下的 总 光合量相等, 说 明氧 浓 度增加不影响光合作用;如果 23 X9 Y, 说 明氧气 浓 度增加抑 制光合作用。 3分析氧气 浓 度增大 时对 光合作用具有抑制作用,可 从 对 酶 和 对 光合作用的中 间产 物的影响等方面分析。 专题四 要点热点探究 点评 无论哪种题型,只要明确以下几点就能抓住问题的本质 专题四 要点热点探究 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 ” 的氧气量,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 ” 的氧气量,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 专题四 要点热点探究 黑暗条 件下 植物 “ 释 放 ” 的 CO2量 实质 上是呼吸作用量 植物 “ 吸收 ” 的氧气量 实质 上是呼吸作用吸收量 关系式 光合作用 实际产 氧量 实测 的氧气 释 放量呼吸作用 耗氧量 光合作用 实际 CO2消耗量 实测 的 CO2消耗量呼吸 作用 CO2释 放量 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 变式题 图甲为大棚中番茄叶肉细胞部分代谢过程示意图,图乙表示 番茄在不同温度和光照强度条件下的光合作用强度。请根据图中所给 信息回答下列问题 专题四 要点热点探究 图 2 4 3 1图甲中细胞器 a是 ______,物质 和 分别是 ______、 _____。 2若某叶肉细胞 c、 d、 g、 h过程都不进行,此时细胞的生理状态对应乙图 中的 ________点。 3分析图乙中的两条曲线,温度为 25 、光照强度小于 2 klx时,采取 ______________措施有助于提高作物的产量,判断的根据是 ______________________________。 4由图乙可知,若某一天温度为 25 ,光照强度大于 1 klx小于 2 klx,光 照时间为 12小时,则一昼夜后番茄的干重将 _________填 “增加 ”“减少 ”或 “ 不变 ”。 5乙图中 C点之前限制光合作用强度的主要环境因素是 __________________。 专题四 要点热点探究 答案 1液泡水丙酮酸 丙酮酸和 H 2A和 B 3适当降低温度光照强度小于 2 klx时, 25 下净光合作用强度低 于 15 净光合作用强度 4减少 5温度和光照强度 专题四 要点热点探究 解析 本题考查光合作用和呼吸作用的关系以及影响光合作用的因素。 1 由图示可知,物质 通过 b过程进入细胞器 a,然后进入叶绿体参与光反应 ,可推知物质 是水,细胞器 a是液泡;葡萄糖在细胞质基质中分解成丙 酮酸和 H,丙酮酸和 H进入线粒体参与代谢。 2若某叶肉细胞 c、 d、 g、 h过程都不进行,只进行 e、 f过程,说明此时有氧呼吸速率和光合作用速率 相等,对应图乙光补偿点 A、 B。 3对比图乙中的两条曲线,光照强度小 于 2 klx时,温度为 25 时的光合速率低于 15 ,因此在较低的光照强度 下,适当降低温度可以提高农作物产量。 专题四 要点热点探究 425 时的呼吸速率为 22.4 mL,当光照强度大于 1 klx小于 2 klx时光 合速率小于 22.4 mL,12小时光照下的净积累量不足以维持 12 h的呼吸 消耗,因此一昼夜后番茄的干重将减少。 5由图示可知,温度和光照强度都是限制光合作用强度的因素。 专题四 要点热点探究 例 3 呼吸熵指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳量与吸收 氧气量的比值 RQ释放的二氧化碳体积 /消耗的氧气体积 。图 1表示 萌发小麦种子中发生的相关生理过程, A E表示物质, 表示 过程。图 2表示测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸熵的实验装置。请 分析回答 专题四 要点热点探究 图 2 4 4 1图 1中,催化过程 的酶存在于细胞的 _______________,物质 E表 示 ______________。 2图 2实验装置乙中, KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是 ______________________________。 3假设小麦种子只以糖类为呼吸底物,在 25 下经 10 min观察墨滴的移 动情况,如发现甲装置中墨滴不动,乙装置中墨滴左移,则 10 min内小 麦种子中发生图 1中的 ________填序号 过程;如发现甲装置中墨滴右移 ,乙装置中墨滴不动,则 10 min内小麦种子中发生图 1中的 __________ 填序号 过程。 专题四 要点热点探究 4在 25 下 10 min内,如果甲装置中墨滴左移 30 mm,乙装置中墨 滴左移 200 mm,则萌发小麦种子的呼吸熵是 __________。 5为校正装置甲中因物理因素引起的气体体积变化,还应设置一个对 照装置。对照装置的大试管和小烧杯中应分别放入 ______________________________。 专题四 要点热点探究 答案 1细胞质基质酒精 2增大吸收二氧化碳的面积 3 40.85 5煮沸杀死的小麦种子、清水 专题四 要点热点探究 解析 1图 1中, 过程表示小麦种子的有氧呼吸, 过程表示无 氧呼吸,催化过程 的酶存在于细胞的细胞质基质,物质 A为丙酮酸 、物质 B为 CO2、物质 C为 H、物质 D为 O2、物质 E 表示酒精。 2图 2实 验装置乙中, KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是增大 CO2的吸收面积。 3假设小麦种子只以糖类为呼吸底物,在 25 下经 10 min观察墨滴的移 动情况,如发现甲装置中墨滴不动,乙装置中墨滴左移,则 10 min内小 麦种子中发生有氧呼吸;如发现甲装置中墨滴右移,乙装置中墨滴不动 ,则 10 min内小麦种子中发生无氧呼吸。 专题四 要点热点探究 4甲乙装置为对照组,根据呼吸熵 RQ释放的二氧化碳量 /消耗的氧 气量 200 30/200 0.85。 5为校正装置甲中因物理因素引起的 气体体积变化,还应设置大试管和小烧杯中应分别放入煮沸杀死的小 麦种子、清水的一个对照装置。 专题四 要点热点探究 点评 呼吸熵是生物体在同一时间内,释放二氧化碳与吸收氧气的体 积之比或摩尔数之比,即指呼吸作用所释放的 CO2和吸收的 O2的分子 比。当其完全氧化分解 时 ,氧只用于与碳形成二氧化碳,也就是 说 每 释 放 m摩 尔 CO2需吸收 m摩 尔 O2,故呼吸 熵为 1。通 过测 定植物不同 组织 或器官的 RQ,可以判断呼吸底物的 类 型。不 过 ,呼吸 熵 往往 还 受到 许 多其他因素的影响而 变 得更 为 复 杂 。例如无氧呼吸 时 ,没 有 O2的吸收,只有 CO2的 释 放,此 时 RQ值为 无 穷 大;当植物体内 发 生物 质 的 转 化,呼吸作用中 间产 物用于其他物 质 的生物合成 时 , RQ 值 会受到影响;植物体内往往是多种呼吸底物同 时进 行呼吸作用,其 呼吸 熵实际 上是 这 些物 质 氧化 时细 胞耗 O2量和 释 放 CO2量的 总 体 专题四 要点热点探究 结 果;此外,一些物理因素如种皮不透气性,很 难获 得种子萌 发时 的耗 O2量和 CO2释 放量的真 实 数据,因而 测 定的 RQ值 的可信程度低 。 专题四 要点热点探究 变式题 呼吸熵 RQ放出的 CO2量 /吸收的 O2量 可作为描述细胞呼吸 过程中氧气供应状态的一种指标。图 2 4 5是酵母菌氧化分解葡萄 糖过程中氧分压与呼吸熵的关系,以下叙述正确的是 A呼吸熵越大,细胞有氧呼吸越强, 无氧呼吸越弱 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 专题四 要点热点探究 图 2 4 5 B 解析 此题考查的是酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸,属于曲线分析及推理 层次。酵母菌既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸。当氧气浓度极低时 ,此时酵母菌只进行无氧呼吸,将葡萄糖分解成二氧化碳和酒精,此时 , RQ放
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