人教版生物必修一呼吸作用与光合作用知识点经典例题以及详答.docx
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人教版生物必修一呼吸作用与光合作用知识点经典例题以及详答
学科老师个性化教案
教师
学生姓名
上课日期
2-17
学科
生物
年级
高一
教材版本
浙教版
学案主题
呼吸作用与光合作用
课时数量
（全程或具体时间）
第
（2）课时
授课时段
16：
20-18：
20
教学目标
教学内容
1、光合作用
2、呼吸作用
个性化学习问题解决
知识点讲解与典型应用
教学重点、难点
高考必考题
教学过程
光合作用
一、叶绿体：
（一）叶绿体中的色素
1、位置：
叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。
2、种类：
叶绿素：
叶绿素a（蓝绿色），叶绿素b（黄绿色）
类胡萝卜素：
胡萝卜素（橙黄色），叶黄素（黄色）
3、功能：
叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光；
胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光及保护叶绿素免受强光伤害的作用。
【特别提示】
①叶绿素中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
②叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
③有色大棚主要透过同色光，其他光被吸收，而无色透明大棚日光中各种色光均能通过，所以光合效率最高。
④叶绿素对绿光吸收最少，所以绿色大棚光合效率最低。
4、影响叶绿素合成的因素
（1）光照：
光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
（2）温度：
温度可影响与叶绿素有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。
低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。
（3）必需矿质元素：
叶绿素中含N、Mg等必需矿质元素，缺乏将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。
5、注意：
叶绿体是进行光合作用的场所。
它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
（二）实验：
叶绿体中色素的提取与分离：
1、原理：
（1）叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂（如丙酮、无水乙醇等）形成色素溶液。
据此原理可以提取色素。
（2）叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。
据此原理使各色素分离开来。
2、过程：
提取色素
（1）将干燥的滤纸剪成6cm长、1cm宽的纸条，剪去一端两角
（2）在距剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线
制滤纸条
（1）用毛细吸管吸少量的滤液沿铅笔线处小心均匀地划一条滤液细线
（2）干燥后再重复2-3次
滤液划线
（1）将适量层析液倒入烧杯（以层析液高度不超过滤液细线为准
（2）将滤纸条下端插入层析液中
（3）用培养皿盖盖上烧杯
色素分离
（纸层析）
观察结果滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的色带。
3、结果：
色素在滤纸条上的分布如下图：
（橙黄色）最快、最窄
（黄色）
（蓝绿色）最宽
（黄绿色）最慢
【特别提示】
①从色素带的宽度知色素含量的多少依次为：
叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
②从色素带的位置知再层析液中溶解度大小依次为：
胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b。
③在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b，最远的是胡萝卜素和叶黄素。
4、实验疑难点拨：
●丙酮（或无水乙醇）的用途是溶解（提取）叶绿体中的色素。
●石英砂（二氧化硅）的作用是为了研磨充分。
●碳酸钙的作用是防止研磨过程中色素被破坏。
●层析液的的用途是分离叶绿体中的色素。
5、实验成功的关键：
●叶片新鲜，颜色要深绿，含有较多色素。
●研磨要迅速、充分。
叶绿素不稳定，易被细胞内有机酸破坏。
充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。
●滤液细线要画得细而直，以防止色素带重叠。
且要重复2-3次，以增加色素量，使色素带更加清晰。
●滤液细线不能触及层析液，否则滤液细线上的色素会溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
二、光合作用以及对它的认识过程：
（一）光合作用概念：
指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
（二）光合作用的研究历史：
◆1648比利时，范·海尔蒙特：
植物生长所需要的养料主要来自于水，而不是土壤。
◆1771英国，普利斯特莱：
植物可以更新空气。
◆1779荷兰，扬·英根豪斯：
植物只有绿叶才能更新空气；并且需要阳光才能更新空气。
◆1880美国，恩吉（格）尔曼：
光合光合作用的场所在叶绿体。
◆1864德国，萨克斯：
叶片在光下能产生淀粉
◆1940美国，鲁宾和卡门（用放射性同位素标记法）：
光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。
（糖类中的氢也来自水）。
1948美国，梅尔文·卡尔文：
用标14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，进一步了解到光合作用中复杂的化学反应。
（三）光合作用的过程：
1、光反应
条件：
有光、色素、酶场所：
叶绿体类囊体薄膜
物质变化：
①水的光解：
②ATP的合成：
能量变化：
光能→ATP中活跃的化学能
2、暗反应
条件：
有光和无光、酶场所：
叶绿体基质
物质变化：
①CO2的固定：
②C3的还原：
能量变化：
ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
3、总反应式及元素去向：
光能
叶绿体
CO2+H2O（CH2O）+O2
4、实质：
把无机物转变成有机物，把光能转变成有机物中的化学能
5、意义：
（1）为几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。
（2）维持大气中O2与CO2含量的相对稳定。
（3）促进生物的进化。
光合作用改变了大气成分形成臭氧层，使有氧呼吸的生物和陆生生物得以出现。
练习：
当影响光合作用的外界条件发生骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及（CH2O）的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量。
请填写下表：
条件
C3
C5
[H]、ATP
（CH2O）合成量
停止光照
CO2供应不变
增加
减少
减少或没有
减少或没有
突然光照
CO2供应不变
减少
增加
增加
增加
光照不变
停止CO2供应
减少
增加
增加
减少或没有
光照不变
CO2供应增加
增加
减少
减少
增加
光照不变
CO2供应不变
（CH2O）运输受阻
增加
减少
增加
减少
（4）有氧呼吸与光合作用的比较
光合作用
有氧呼吸
代谢类型
合成代谢
分解代谢
场所
叶绿体
活细胞（主要在线粒体）
条件
光、色素、酶
酶（有光、无光都能进行）
物质变化
无机物（CO2+H2O）→有机物
有机物→无机物（CO2+H2O）
能量变化
光能→化学能（储存能量）
化学能→ATP+热能（释放能量）
实质
合成有机物，储存能量
分解有机物，释放能量
意义
①为几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。
②维持大气中O2与CO2含量的相对稳定。
③促进了生物的进化。
①为生物体的生命活动提供能量。
②为体内物质的合成提供原料。
联系
①光合作用为细胞呼吸提供物质和能量基础，细胞呼吸为光合作用提供原料。
②进化：
光合作用促进有氧呼吸生物的出现。
③共同维持自然界的碳循环。
【特别提示】
①光合作用只有植物的绿色细胞和光合细菌才能进行，但细胞呼吸则是所有活细胞都要进行。
②光合作用光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。
③光合作用的光反应中产生的[H]来自水的光解，用于暗反应中C3的还原，生成（CH2O）；有氧呼吸中产生的[H]来自第一、二阶段有机物的氧化，用于第三阶段与O2结合生成H2O，并产生大量的ATP。
（五）同一植物在不同条件下气体代谢的特点及相对强度的表示方法
1、黑暗状况时
①细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示：
①CO2释放量（或实验容器内CO2增加量）
②O2吸收量（或实验容器内O2减少量）
③有机物的减少量（或植物重量减少量）
②气体代谢特点：
植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用。
植物从外界吸收O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外（如右图）
2、较强光照时
①光合作用相对强度可用如下三种方式表示：
O2释放量（或实验容器内O2增加量）
CO2吸收量（或实验容器内CO2减少量）
有机物的增加量（或植物重量增加量）
②气体代谢特点
植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且光合作用强度大于呼吸作用强度。
分析乙图可知，图乙中有如下数量关系（如右图）：
N=N1+N2；m=m1+m2
3、真正光合速率=表观（净）光合速率+呼吸速率
（六）光合作用原理的应用：
农业生产上许多增加农作物产量的措施，是为了提高光合作用的强度（简单地说，是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量）。
例如，控制光照的强弱和温度的高低，适当增加农作物环境中的CO2浓度等等。
（七）化能合成作用及生物的代谢类型（人教版）
1、化能合成作用：
利用体外环境中某些无机物氧化所释放的能量（化学能）合成有机物。
如：
硝化细菌能将土壤中的氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2），进而将亚硝酸氧化成硝酸（HNO3），利用这两个化学反应中释放出的化学能将CO2和H2O合成为糖类供自身利用。
2、自养生物与异养生物
自养生物：
能利用光能或化学能将体外环境中转变成储存能量的有机物的生物。
如：
绿色植物、光合细菌、化能合成细菌（如硝化细菌）
异养生物：
只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动的生物。
如：
各种动物、营腐生或寄生的生物
3、新陈代谢的基本类型
同化作用
自养型：
如绿色植物、硝化细菌、蓝藻等
异养型：
如各种动物、营腐生或寄生的生物
异化作用
需氧型（有氧呼吸型）：
绝大多数生物
厌氧型（无氧呼吸型）：
如乳酸菌、蛔虫等
注：
酵母菌的异化作用属于兼性厌氧型。
三、影响光合作用的因素分析及应用：
1、内部因素
（1）植物种类不同光合作用速率不同。
（2）同一植物的不同生长发育阶段光合作用速率不同。
如：
同样光照条件下，幼苗期<营养生长期<开花期。
（3）同一叶片的不同生长发育时期光合作用速率不同（如右图）。
2、单因子外界因素对光合作用速率的影响
（1）光照强度：
①曲线分析：
图1：
表示在一定的光照强度范围内，光合作用的速率随着光照强度的增加而加快，超过一定的强度，光合作用速率不再加快。
（图中S点表示进行光合作用所需要的最低光照强度，Q点对应的光照强度称为光饱和点。
）
图2：
●A点光照强度为零，只进行细胞呼吸，A点即表示植物呼吸速率。
●AB段表示随光照强度增强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；B点表示细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，称B为光补偿点。
●BC段表示随光照强度不断增强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。
C点对应的光照强度为光饱和点。
（C点对应的CO2吸收值表示表观光合速率）
②应用：
阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如虚线所示，在林生产上间作、套种、林带树种的配置，合理采伐都要考虑阳生植物要给予较强的光照，阴生植物不需要太强的光。
附：
光质（光的波长）对光合作用速率的影响
不同波长光的光合效率不同，红光的光合效率最高，其他色光的光合效率较低。
（2）CO2浓度：
①曲线分析：
图1：
表示在一定的浓度范围内，光合作用的速率随着CO2浓度的增加而加快，超过一定的浓度，光合作用速率不再加快。
（图中S点表示进行光合作用所需要的最低CO2浓度，Q点对应的CO2浓度称为CO2饱和点。
）
图2：
●A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度。
●AB表示随CO2浓度增加，光合作用不断增强，到B点以上不再加强了。
B点对应的光照强度为CO2饱和点。
（B点对应的CO2吸收值表示表观光合速率）
②应用：
在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等措施适当提高CO2浓度，提高光合作用速率。
（3）温度：
①曲线分析：
温度是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率的。
②应用：
温室栽培时，白天调到光合作用的最适温度（冬天适当升高温度，夏天适当降低温度），以提高光合作用速率；夜间适当降低温度，以降低细胞呼吸，增加有机物的积累。
（4）与光合作用有关的矿质元素的供应
①曲线含义：
在一定的浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难，从而导致光合作用速率下降。
②应用：
在农业生产上，根据植物的需肥规律，实时地、适量地增施肥料，以提高作物的光合作用速率。
（5）水分
水也是光合作用的原料之一，满足作物对水分的需求，有利于提高作物的光合作用速率。
3、多因子外界因素对光合作用速率的影响
①曲线分析：
●P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其不断加强，光合速率不断提高。
●到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
②应用：
在实际农业生产中，可根据具体情况，通过增加光照强度、增加CO2浓度或调节温度来充分提高光合速率，以达到增产的目的。
考点7 光合作用的过程及应用
两年高考真题演练
1．（2015·安徽卷，T2）如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。
下列叙述正确的是（ ）
A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B．CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类
C．被还原的C3在相关酶的催化作用下，可再形成C5
D．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高
2．（2015·江苏卷，T21）（多选）为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，右图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。
下列叙述正确的是（ ）
A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次
3．（2015·福建卷，T3）在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5（即RuBP）→2C3。
为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物14C3的放射性强度。
下列分析错误的是（ ）
A．菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B．RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C．测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D．单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
4．（2014·高考新课标全国卷Ⅰ，T2）正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（ ）
A．O2的产生停止B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降D．NADPH/NDP＋比值下降
5．（2015·广东卷，26）为推动生态文明建设，国务院发布了《大气污染防治行动计划》，某科研小组开展酸雨与生态系统关系的研究，下表是不同pH值的酸雨对三种植物叶绿素含量（mg/g）影响的结果。
pH值
5.8（对照）
4.0
3.0
2.0
桃树
2.20（100）
2.19（99.55）
2.13（96.82）
1.83（83.18）
腊梅
3.65（100）
3.58（98.08）
3.44（94.25）
2.95（80.82）
木樨
1.07（100）
1.07（100）
1.05（98.13）
0.96（89.72）
注：
括号内为与同种植物对照实验的相对百分比。
（1）叶绿素位于叶绿体内的________上，提取后经层析分离，扩散最慢的色素带呈________色，酸雨中的SO
破坏叶绿素，导致光反应产生的________（产物）减少，由于光反应速率降低，将直接影响暗反应过程中的________，最后导致（CH2O）生成减少。
（2）由表可知：
①随着酸雨pH值的降低，叶绿素含量受影响的程度________；②________；③________。
（3）长期酸雨影响会导致部分生物死亡，使生态系统的________稳定性降低，原因是___
6．（2014·高考山东卷，T26）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________。
考点7 光合作用的过程及应用
一年模拟试题精练
1．（2015·北京朝阳区模拟）如图表示小麦细胞内的代谢过程。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．X、Y物质分别代表五碳化合物和三碳化合物B．①④过程可以产生ATP，②③过程需要消耗ATP
C．①发生在线粒体基质中，②发生在叶绿体基质中D．①②③④四个过程既不消耗氧气也不产生氧气
2．（2015·浙江嘉兴一中模拟）下图为植物代谢示意图，下列说法正确的是（ ）
A．若②过程加快，即基质中①过程也随之加快
B．醋酸杆菌与酵母菌进行③的主要场所相同
C．过程④释放的能量直接用于细胞分裂、物质运输等活动
D．过程①必须有光才能进行，过程②在黑暗中才能进行
3．（2015·安徽江淮名校高三第二次联考）科学家提取植物细胞中的叶绿体，将叶绿体膜破坏，分离出基质和基粒，用来研究光合作用的过程（如下表，表中“＋”表示有或添加，“—”表示无或不添加）。
下列条件下能产生葡萄糖的是（ ）
选项
场所
光照
CO2
ATP
[H]
C5
A
基质
－
＋
－
＋
＋
B
基粒
＋
＋
－
－
＋
C
基质和基粒
－
＋
－
－
－
D
基质和基粒
＋
＋
－
－
＋
4.（2015·浙江温州十校联考）大花黄牡丹是我国西藏特有的濒危植物，主要通过种子进行繁殖，下表是大花黄牡丹叶片发育过程中，影响光合速率的相关指标变化。
叶片
发育情况
叶面积（最大面积的%）
气孔相对开放度/%
A
新叶展开前
21
－
－
－2.9
B
新叶展开中
85
1.1
56
1.7
C
新叶展开完成
100
2.8
80
3.1
D
新叶已成熟
100
11.3
100
5.9
注：
“－”表示未测到数据
请据图回答下列问题：
（1）B叶片的净光合速率较低，原因可能是：
①叶绿体中________所含的叶绿素含量低，导致光能吸收不足，使光反应产生的用于暗反应的___________较少；
②由于________________，导致二氧化碳供应不足，从而使净光合速率较低。
③除上述因素外，你认为________________，也可导致B叶片的净光合速率较低。
（2）A叶片的净光合速率为负值，是因为其____________________________________所致。
（3）随着叶片的成熟，净光合速率增加，________中合成的蔗糖也随之增加。
5．（2015·江苏徐州模拟）图1表示番茄叶肉细胞的两个重要生理过程中C、H、O的变化，图2为大棚中番茄叶肉细胞部分代谢过程示意图。
请据图回答：
（1）图1甲过程中“Ⅰ”是________，其在________（答具体结构）上产生；该物质用于乙过程的________阶段，该阶段所发生的场所是________（答具体结构）。
（2）图2中细胞器a是________，物质④是________。
光照充足条件下理论上可以完成的过程有________（用字母表示）。
（3）以测定CO2吸收速率与释放速率为指标，探究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如表所示：
温度/℃
项目
5
10
20
25
30
35
1
1.8
3.2
3.7
3.5
3
0.5
0.75
1
2.3
3
3.5
①温度在25～30℃间光合作用制造的有机物总量逐渐________（填“增加”或“减少”）。
②假设细胞呼吸昼夜不变，植物在30℃时，一昼夜中给植物光照14h，则一昼夜净吸收CO2的量为______mg。
考点8 光合作用与细胞
呼吸的关系
两年高考真题演练
1.（2015·重庆卷，T4）将如图所示细胞置于密闭容器中培养。
在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。
下列叙述错误的是（ ）
注：
适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图
A．黑暗条件下，①增大、④减小
B．光强低于光补偿点时，①、③增大
C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变
D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
2．（2015·海南卷，T24）将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。
从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。
在上述整个时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是（ ）
A．降低至一定水平时再升高
B．降低至一定水平时保持不变
C．持续保持相对稳定状态
D．升高至一定水平时保持相对稳定
3．（2015·安徽卷，T29－Ⅰ）科研人员探究了不同温度（25℃和0.5℃）条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。
（1）由图可知，与25℃相比，0.5℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是_________________________________；
随着果实储存时间的增加，密闭容器内的________浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。
该实验还可以通过检测________浓度的变化来计算呼吸速率。
（2）某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案；
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25℃和0.5℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。
为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案（不考虑温度因素）。
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