專題4光合作用和細胞呼吸的原理1．葉綠體中色素共有4類，在濾紙條上從上到下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。2．類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光。3．光反應eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(場所：葉綠體類囊體薄膜,物質變化：水的光解和ATP的合成,能量變化：光能→電能→活躍的化學能))4．暗反應eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(場所：葉綠體基質,物質變化：CO2的固定、C3的還原及ATP分解,能量變化：活躍的化學能→穩定的化學能))5．有氧呼吸的場所是細胞質基質和線粒體，反應式為：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())6CO2＋12H2O＋能量6．無氧呼吸的場所是細胞質基質，反應式為：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())2C2H5OH＋2CO2＋能量；或C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())2C3H6O3＋能量。7．光反應的產物是ATP、[H]和O2，其中O2全部來源于H2O。8．光反應為暗反應提供[H]和ATP，暗反應產生的ADP和Pi為光反應形成ATP提供了原料。9．H2O既是有氧呼吸的原料，也是有氧呼吸的產物。10．有氧呼吸的三個階段都產生ATP，產生ATP最多的是第三階段。1．(·海南高考)關于葉綠體色素的敘述，錯誤的是()A．葉綠素a和b主要吸收紅光和藍紫光B．綠葉中葉綠素和類胡蘿卜素含量不同C．利用紙層析法可分離4種葉綠體色素D．乙醇提取的葉綠體色素不能吸收光能[命題立意]本題主要考查葉綠體中色素的種類、含量、吸收光譜等知識。[知識依托]①葉綠體中色素有葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素4種。其中綠葉中葉綠素含量約占3/4，類胡蘿卜素約占1/4。②提取、分離葉綠體中色素常用方法分別是有機溶劑溶解，紙層析法。③葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。[解析]選D葉綠體中葉綠素含量約為3/4，類胡蘿卜素含量約為1/4；不同色素在層析液中的溶解度不同，所以在濾紙條上的擴散速度不同，可用紙層析法對其進行分離；乙醇提取的葉綠素只要結構沒有被破壞，仍可以吸收光能。2．(·上海高考)下圖表示葉綠體色素提取分離實驗中紙層析的結果，據圖判斷用作實驗材料的葉片顏色為()A．紅色 B．黃色C．綠色 D．紫色[命題立意]本題主要考查葉綠體色素提取和分離實驗及濾紙條上各色素帶的位置，粗細(含量)、顏色等方面的相關知識。[知識依托]①葉綠體中色素有葉綠素a、葉綠素b、葉黃素和胡蘿卜素4種，在濾紙條上從上到下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。②層析分離時溶解度大的色素擴散快，溶解度小的擴散慢。③色素的含量決定葉片的顏色。[解析]選B在葉綠體色素提取和分離實驗中，濾紙條上的四條色素帶距點樣處的距離由近及遠分別是：葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，由圖可知，葉綠素含量比類胡蘿卜素含量少，用作實驗材料的葉片應呈黃色。3．(·江蘇高考)右圖表示細胞呼吸作用的過程，其中1～3代表有關生理過程發生的場所，甲、乙代表有關物質。下列相關敘述正確的是(多選)()A．1和3都具有雙層生物膜B．1和2所含酶的種類不同C．2和3都能產生大量ATPD．甲、乙分別代表丙酮酸、[H][命題立意]考查細胞呼吸的場所、條件、過程等知識及識圖分析能力。[知識依托]①有氧呼吸過程中CO2產生于第二階段，O2消耗及前兩階段產生的[H]在第三階段被利用形成水，產生大量ATP。②有氧呼吸第一階段進行的場所是細胞質基質。第二、三階段在線粒體內完成。[解析]選BD圖示中1表示有氧呼吸第一階段的場所——細胞質基質，葡萄糖在此被分解為丙酮酸和[H]，并產生少量ATP，所以甲表示丙酮酸；2表示有氧呼吸第二階段的場所——線粒體基質，丙酮酸和水在此反應生成CO2和[H]，并產生少量ATP，所以乙表示[H]；3表示有氧呼吸第三階段的場所——線粒體內膜，[H]與O2在此反應生成H2O，同時產生大量ATP。1表示的細胞質基質無雙層生物膜，A項錯誤；細胞質基質和線粒體基質中進行的化學反應不同，所含酶的種類也不同，B項正確；2所表示的線粒體基質中不能產生大量ATP，C項錯誤；據上述分析可知甲表示丙酮酸，乙表示[H]，D項正確。4．(·安徽高考)為探究酵母菌的細胞呼吸，將酵母菌破碎并進行差速離心處理，得到細胞質基質和線粒體，與酵母菌分別裝入A～F試管中，加入不同的物質，進行了如下實驗(見下表)。試管編號加入的物質細胞質基質線粒體酵母菌ABCDEF葡萄糖－＋－＋＋＋丙酮酸＋－＋－－－氧氣＋－＋－＋－注：“＋”表示加入了適量的相關物質，“－”表示未加入相關物質。(1)會產生CO2和H2O的試管有____________，會產生酒精的試管有____________，根據試管____________的實驗結果可判斷出酵母菌進行無氧呼吸的場所(均填試管編號)。(2)有氧呼吸產生的[H]，經過一系列的化學反應，與氧結合形成水。2,4-二硝基苯酚(DNP)對該氧化過程沒有影響，但使該過程所釋放的能量都以熱的形式耗散，表明DNP使分布在______________________的酶無法合成ATP。若將DNP加入試管E中，葡萄糖的氧化分解________(填“能”或“不能”)繼續進行。[命題立意]考查細胞呼吸過程、條件、原料及產物及實驗分析能力。[知識依托]①細胞基質中只能進行有氧呼吸第一階段和無氧呼吸過程。②線粒體內只能分解丙酮酸不能分解葡萄糖，氧氣參與有氧呼吸第三階段，在線粒體內膜上完成。③酵母菌既能在有氧時進行有氧呼吸，又能在無氧時進行無氧呼吸。[解析](1)酵母菌在有氧條件下(即E試管)能產生CO2和H2O；線粒體能利用丙酮酸，不能直接分解葡萄糖，故C試管也能產生CO2和H2O。據表分析可知，能夠產生酒精的試管有B和F。若要研究酵母菌進行無氧呼吸的場所，必須在無氧條件下進行對照實驗，因此通過B、D、F試管的實驗結果可以作出判斷。(2)[H]與O2結合形成水的過程發生在線粒體內膜上，故DNP使分布在線粒體內膜上的酶無法合成ATP。DNP不影響葡萄糖的氧化分解。[答案](1)C、EB、FB、D、F(2)線粒體內膜能1．從考查內容上看，集中在對葉綠體色素、光合作用的原理應用、細胞呼吸原理等知識的考查。2．從考查角度上看，以實驗為背景考查光合作用、呼吸作用原理及實驗分析能力，將細胞呼吸與光合作用聯系在一起考查物質、能量轉化過程。聯系生活生產實際考查原理應用。3．從命題趨勢上看，預計年高考命題，仍然是以圖表曲線為信息載體、以實驗探究或生產實踐為背景考查光合作用、呼吸作用過程、場所，二者聯系及原理應用等問題。光合作用和細胞呼吸過程[例1]下圖表示某植物葉肉細胞內發生的生理過程，其中A至H代表物質，據圖回答：(1)圖中D是________，________(字母代號)直接為細胞生命活動提供能量。用________________法，可以研究物質B的去向。(2)場所Ⅱ是________________。多種化學反應能夠互不干擾地在場所Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ內進行，是由于________(結構)的分隔作用。(3)選用A、B兩種植物進行光合作用的探究實驗，實驗結果如下表。請分析回答：A、B植物在不同條件下單位時間內O2的釋放量(mL)CO2濃度燈泡的功率(單位：W)2050751002003000.1%A植物3.416.028.240.556.556.5B植物2.69.119.255.775.6102.60.03%A植物2.311.219.827.627.527.6B植物1.88.418.954.275.2101.8①在陽光不充足的地區，大棚種植A、B兩種植物時，光照將最可能成為限制________植物正常生長的主要因素。②分析上表數據可以看出，處于燈泡功率為200W、CO2濃度為0.03%條件下的A植物，采取________________措施能顯著提高光合作用強度。③A植物在CO2濃度為0.1%時，若將燈泡功率由300W再逐漸增大至400W，請預測O2釋放量的變化趨勢是_________________________________________________________________________________。[解析]該題考查了光合作用與細胞呼吸的關系及影響光合作用的因素，綜合性較強，但難度系數不大。根據圖示中物質的轉化關系，可以確定A、B、C、D、E、F、G、H分別代表了水、氧氣、二氧化碳、丙酮酸、酒精、ATP、ADP、Pi，進一步可以確定場所Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別是葉綠體、線粒體和細胞質基質。(1)根據以上分析可知，D是丙酮酸，直接為細胞生命活動提供能量的是F(ATP)。(2)場所Ⅱ是線粒體。細胞內多種化學反應能順利進行且互不干擾，是由于生物膜的分隔作用。(3)①據表中數據分析，在CO2濃度為0.1%時，隨著光照強度增加，單位時間內A植物O2釋放量增加，說明光合速率增大，當燈泡功率達到200W時，燈泡功率繼續增加，光合速率不再增加，此時限制光合速率的因素不再是光照強度，但B植物隨燈泡功率增加，光合速率繼續增加。由此可見，低光照區域，B植物正常生長明顯受到抑制。②當CO2濃度為0.03%、燈泡功率達到200W時，燈泡功率繼續增加，A的光合速率不再增加，說明此時限制光合速率的因素不再是光照強度。在燈泡功率相同時，對照CO2濃度為0.1%時的光合速率，說明采取增大CO2濃度的措施能顯著提高光合作用強度。③在CO2濃度為0.1%、燈泡功率達到200W時，燈泡功率繼續增加，A的光合速率不再增加，此時限制光合速率的因素不再是光照強度，即使燈泡功率由300W再逐漸增大至400W，光合速率也不再增加。[答案](1)丙酮酸F放射性同位素示蹤(標記)(2)線粒體細胞器膜(或生物膜)(3)①B②增大CO2濃度③保持相對穩定1．光合作用與細胞呼吸的聯系(1)光合作用和細胞呼吸的關系圖：(2)光合作用和細胞呼吸中物質和能量的變化關系：①物質變化：C：CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應))有機物eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅰ))丙酮酸eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅱ))CO2H：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應))[H]eq\o(→,\s\up7(暗反應))(CH2O)eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅰ、Ⅱ))[H]eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅲ))H2OO：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應))O2eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅲ))H2O②能量變化：光能eq\o(→,\s\up7(光反應))ATPeq\o(→,\s\up7(暗反應))(CH2O)eq\o(→,\s\up7(呼吸作用))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(ATP,熱能))→各項生命活動2．光合作用和有氧呼吸中[H]和ATP的來源、去向分析光合作用有氧呼吸[H]來源H2O光解產生有氧呼吸第一、二階段去向還原C3用于第三階段還原O2ATP來源光反應階段產生三個階段都產生去向用于C3還原供能用于各項生命活動(植物C3的還原除外)1．下圖表示高等植物細胞的兩個重要生理過程中C、H、O的變化，某個同學在分析時，做出了如下判斷，你認為其中判斷有錯誤的是()A．甲為光合作用，乙為呼吸作用B．甲中的H2O在類囊體薄膜上被消耗，乙中H2O的消耗與產生都在線粒體中C．甲和乙過程中都有[H]的產生與消耗D．甲過程全在葉綠體中進行，乙過程全在線粒體中進行解析：選D甲過程是將CO2和H2O合成為有機物的過程，為光合作用；乙過程是將有機物分解為無機物的過程，為呼吸作用。有氧呼吸的第一階段是在細胞質基質中進行的，第二、三階段是在線粒體中進行的。2．下圖是[H]隨化合物在生物體內轉移的過程，下列分析中正確的是()eq\a\vs4\al(乳酸或酒精)水eq\a\vs4\al(\o(,\s\up7(①),\s\do5(⑤)))[H]eq\a\vs4\al(\o(,\s\up7(②),\s\do5(⑥)))eq\a\vs4\al(葡萄糖)eq\a\vs4\al(\o(,\s\up7(③),\s\do5(⑦)))eq\a\vs4\al(多糖)A．①產生的[H]可在②過程中將五碳化合物還原B．[H]經⑤轉移到水中，其過程需CO2參與C．能形成ATP的過程有①②④⑤⑥⑦D．晴天時小麥①過程比在陰雨天時旺盛解析：選D①是光合作用的光反應階段，②是光合作用的暗反應階段，光反應階段產生的[H]用于暗反應還原三碳化合物；⑤是有氧呼吸第三階段，合成水時需要的是O2，而不是CO2；形成ATP的過程有光合作用的光反應階段，有氧呼吸三個階段和無氧呼吸第一階段，圖中②③④⑦過程不能合成ATP；晴天比陰雨天光照強度強，因此小麥的光反應強些。光合作用和呼吸作用速率測定[例2]某同學設計了一個探究實驗，把培養在完全營養液中、生長狀態一致的3組某種植物幼苗分別放入A、B、C三個完全相同的玻璃罩內(如下圖所示)，其中A不密封，B、C密封；B內培養皿中盛有Ba(OH)2溶液，A、C內培養皿中盛有蒸餾水，各培養皿中液體體積相同。該實驗在光照充足、溫度適宜的環境中進行?；卮饐栴}：(1)根據上述實驗設計判斷，該實驗的目的是________________________________________________________________________________________________________。(2)從理論上講，培養一段時間后，預期實驗結果是：B中的幼苗生長量比C中的________(大、小)，原因是________________________________________；A中的幼苗生長量比C中的________(大、小)，原因是_________________________________________________________________________________________________________________。[解析]分析三個裝置的自變量，A不密封，正常二氧化碳供應；B密封且其中二氧化碳被吸收無二氧化碳；C密封，二氧化碳濃度較低，因此該實驗是探究二氧化碳濃度對幼苗光合強度(或生長量)的影響。預計B中的幼苗生長量比C中的小，因為缺二氧化碳，影響暗反應的進行，也就影響了生長。A中的幼苗生長量比C中的大，因為二氧化碳較為充足，光合作用強。[答案](1)探究二氧化碳濃度對幼苗光合強度(或生長量)的影響(2)小缺少二氧化碳，不能進行光合作用大二氧化碳較充足，光合作用強利用典型裝置測定光合、呼吸速率(如下圖)(1)凈光合速率的測定：①NaHCO3溶液的作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定，滿足了綠色植物光合作用的需求。②植物光合速率指標：植物光合作用釋放氧氣，使容器內氣體壓強增大，毛細管內的水滴右移。單位時間內水滴右移的體積即是凈光合速率。③條件：整個裝置必須在光下，光是植物進行光合作用的條件。(2)呼吸速率的測定(如上圖)：①上圖同樣可以用于呼吸速率的測定，但要把NaHCO3溶液換成NaOH溶液，吸收植物呼吸作用釋放的CO2。②植物呼吸速率指標：植物呼吸作用吸收氧氣，釋放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器內氣體壓強減小，毛細管內的水滴左移。單位時間內水滴左移的體積即是呼吸速率。③條件：整個裝置必須遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。3．設置不同CO2濃度，分組光照培養藍藻，測定凈光合速率和呼吸速率(光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率)，結果見右圖。據圖判斷，下列敘述正確的是()A．與d3濃度相比，d1濃度下單位時間內藍藻細胞光反應生成的[H]多B．與d2濃度相比，d3濃度下單位時間內藍藻細胞呼吸過程產生的ATP多C．若d1、d2、d3濃度下藍藻種群的K值分別為K1、K2、K3，則K1>K2>K3D．密閉光照培養藍藻，測定種群密度及代謝產物即可判斷其是否為兼性厭氧生物解析：選A由題圖可以看出，d1和d3濃度下的凈光合速率相等，而d1濃度下的呼吸速率高于d3濃度，由“光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率”可推出d1濃度下的光合速率較高，單位時間內細胞光反應生成的[H]也較多。d3濃度下的呼吸速率低于d2濃度下的呼吸速率，呼吸過程中產生的ATP也較少。由題圖可知K2最大。光照條件下，藍藻進行光合作用會影響代謝產物，不能依此判斷藍藻是否為兼性厭氧生物。4．下圖是探究綠色植物光合作用速率的實驗示意圖，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內的二氧化碳濃度，該裝置放在20℃(1)以釋放出的氧氣量來代表光合作用速率，該植物的光合作用速率是________mL/h。(2)與植物的實際光合速率相比，用上述裝置所測得的光合作用速率數值________(偏高/偏低/相同)，原因是__________________________________。(3)假若將該植物葉的下表皮涂上一層凡士林，光合作用的速率會大幅度下降，這一做法主要限制了光合作用的________反應階段。(4)如果在原實驗中只增加光照強度，則針筒的容量仍維持在0.6mL讀數處。在另一相同實驗裝置中，若只將溫度提升至30℃________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)20℃時光合作用的速率為(0.6－0.2)mL/0.5h＝0.8mL/h。(2)此裝置測得的光合速率為凈光合速率，低于實際光合速率。(3)植物葉的下表皮涂上凡士林后，減少了二氧化碳的供應，影響到光合作用的暗反應。(4)溫度提升后，針筒內氣體變化量大于增加光照對內部光合作用的影響，可以得出在上述條件下，光照不是限制光合作用速率的主要因素，溫度才是限制光合作用速率的主要因素。答案：(1)0.8(2)偏低植物同時進行呼吸作用，消耗了部分氧氣(3)暗(4)在上述條件下，光照不是限制光合作用速率的主要因素，溫度才是限制光合作用速率的主要因素(其他合理答案也可)色素提取與分離實驗拓展[例3]秋天來臨之際，許多植物的葉片會變紅。為了探究楓葉變紅的原因，某校生物課外活動小組的同學們對同一植株上的正常綠葉和紅葉各若干片進行了色素的提取與分離，用紙層析法得到了兩種葉片色素分離的濾紙條。請回答：(1)濾液中色素的分離原理：葉綠體中的色素在層析液中的________不同，隨層析液在濾紙條上的________不同，從而將它們分離開。(2)若該組同學的實驗假設是葉片變紅與葉片葉綠體中的胡蘿卜素含量增加有關。你認為同學們應著重觀察和比較濾紙條中的第________條色素帶(從上到下)，原因是________________________。(3)實驗預期和結論：①紅葉組與綠葉組相比，若紅葉組著重觀察的那條色素帶________，則假設成立；否則，假設不成立。②若同學們比較結果發現，除綠色的色素帶變窄甚至缺失外，其他色素帶的寬窄沒有改變。你認為該種葉片變紅最可能的原因與葉片細胞內________中的色素有關，實驗中未檢出的原因是___________________________________________________________________。③實驗安全是實驗必須遵循的原則，在本次實驗中，試管加塞，這是為了減少________________，從而確保實驗者的安全。[解析]本題考查色素提取的原理及應用。(1)分離色素的原理是葉綠體中的色素在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙條上擴散的速度不同，溶解度越大擴散的速度越快，從而將不同色素分離開。(2)若要確定葉片變紅是否是胡蘿卜素增加所致，應著重比較自上而下的第一條色素帶(即橙黃色的色素帶)，因為該色素的溶解度最大。(3)若第一條色素帶變寬，說明該種色素增多，假設成立；若僅有綠色色素帶的變窄，其他色素帶不變，說明不是胡蘿卜素增加所致。在植物細胞中除葉綠體中含有色素外，液泡中也分布有色素，葉片變紅可能與液泡中的色素有關，由于液泡中的色素不溶于有機溶劑(無水乙醇、丙酮和層析液)，故未檢出。實驗中試管加塞，是為了減少丙酮揮發。[答案](1)溶解度擴散速度(2)一胡蘿卜素在層析液中的溶解度最大(3)①加寬②液泡液泡中的色素是水溶性色素，不溶于有機溶劑(合理即可)③丙酮揮發(1)葉綠體中色素是脂溶性色素，溶于有機溶劑可選用酒精或丙酮提取。(2)不同植物葉片的不同顏色決定于含有的色素種類及含量。(3)通過對不同葉片中所含色素進行提取和分離，通過對比不同濾紙條上的色素帶，可以確定不同葉片色素的種類，如黃色葉片中的色素在分離時，可能缺少藍綠色和黃綠色的色素帶。5．某研究組獲得了水稻的葉黃素缺失突變體。將其葉片進行了紅光照射光吸收測定和色素層析條帶分析(從上至下)，與正常葉片相比，實驗結果是()A．光吸收差異顯著，色素帶缺第2條B．光吸收差異不顯著，色素帶缺第2條C．光吸收差異顯著，色素帶缺第3條D．光吸收差異不顯著，色素帶缺第3條解析：選B水稻葉片中的葉黃素缺失，其對藍紫光的吸收減小，但對紅光的吸收無明顯差異。色素層析條帶從上至下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，葉黃素缺失則會導致色素層析條帶從上至下缺失第2條。6．提取光合色素，進行紙層析分離，對該實驗中各種現象的解釋，正確的是()A．未見色素帶，說明材料可能為黃化葉片B．色素始終在濾紙上，是因為色素不溶于層析液C．提取液呈綠色是由于含有葉綠素a和葉綠素bD．胡蘿卜素處于濾紙最前方，是因為其在提取液中的溶解度最高解析：選C紙層析分離后，未見色素帶的原因有多種，如忘記畫濾液細線等，材料為黃化葉時如果操作正確也能得到胡蘿卜素、葉黃素兩條色素帶；色素始終在濾紙上，是因為層析液已揮發；四條色素帶從上往下依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，顏色依次是橙黃色、黃色、藍綠色、黃綠色，提取液呈綠色是由于含有葉綠素a和葉綠素b；胡蘿卜素在層析液中溶解度最高，所以擴散得最快，位于濾紙最前方。細胞呼吸方式判斷[例4]下圖為探究酵母菌細胞呼吸類型的裝置圖，下列現象中能說明酵母菌既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸的是()A．裝置1中紅色液滴左移，裝置2中紅色液滴不移B．裝置1中紅色液滴左移，裝置2中紅色液滴右移C．裝置1中紅色液滴不動，裝置2中紅色液滴右移D．裝置1中紅色液滴右移，裝置2中紅色液滴左移[解析]本題考查酵母菌細胞呼吸方式的實驗探究。當內部小燒杯中盛裝NaOH溶液時，可除去裝置中的CO2，若進行無氧呼吸，內部氣體體積不變，紅色液滴不移動；若進行有氧呼吸，消耗O2，產生的CO2被吸收，氣壓變化，紅色液滴左移。當內部小燒杯中盛裝清水時，若進行有氧呼吸，氣壓不變，紅色液滴不移動；若進行無氧呼吸，則氣體增多，紅色液滴右移。因此，既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸時，裝置1中紅色液滴左移、裝置2中紅色液滴右移。[答案]B細胞呼吸方式探究裝置中的液滴移動及原因(例4裝置圖)呼吸方式加入溶液移動方向移動原因只進行有氧呼吸或有氧呼吸與乳酸發酵同時進行堿液左移有氧呼吸消耗O2，產生的CO2被吸收，乳酸發酵無氣體的消耗與生成，裝置中氣體量減少清水不移動有氧呼吸消耗O2，產生等量CO2，乳酸發酵無氣體的消耗與生成，裝置中氣體量不變只進行酒精發酵堿液不移動酒精發酵不消耗O2，產生的CO2被吸收，裝置中氣體量不變清水右移酒精發酵不消耗O2，但產生CO2，裝置中氣體量增多有氧呼吸和酒精發酵同時進行堿液左移有氧呼吸消耗O2，產生的CO2被吸收，酒精發酵產生的CO2被吸收，裝置中氣體量減少清水右移有氧呼吸消耗O2，產生等量CO2，不引起氣體體積變化；但酒精發酵產生CO2，裝置中氣體量增多只進行乳酸發酵堿液不移動無氣體的產生與消耗，裝置中氣體量不變(在不知道生物是否存活的情況下，無法作出準確判斷)清水7．下圖是某同學為了研究酵母菌的無氧呼吸所制作的一個實驗裝置。開始時錐形瓶中裝有質量分數為2%的葡萄糖溶液，并在其中加入了適量的酵母菌。實驗過程中，刻度玻璃管中的有色液滴會向右移動。表中數據是該同學在不同溫度條件下進行實驗時，測得有色液滴右移的距離(單位：cm)。下列選項是該同學對實驗現象的解釋，不正確的是()時間(min)溫度123454000.10.20.3100.21.01.93.14.0200.41.32.23.34.5350.71.42.84.45.05500.10.20.30.4A．實驗開始前應對葡萄糖溶液做煮沸處理，以除去O2和滅菌B．表中數據可以表示酵母菌無氧呼吸所產生的CO2的量C．在一定范圍內，隨著溫度的升高，酵母菌的無氧呼吸強度越來越大D．35℃解析：選D實驗前煮沸葡萄糖溶液可以除去O2和滅菌，以避免O2和其他微生物對實驗的影響；有色液滴右移的距離代表酵母菌無氧呼吸產生的CO2的量，可反映其無氧呼吸的強弱；由表中數據可知：在35℃以下時，隨溫度的升高，相同時間內產生氣體的量逐漸增多，至35℃時達到最多，此時，酵母菌細胞的無氧呼吸最強；35℃時，第1min移動的距離為0.7cm，第2min為0.7cm，第3min為1.4cm，第4min為1.6cm，第5min為0.6cm，第5min比前4min右移的速率要小。8．下圖為探究酵母菌細胞呼吸的實驗裝置，錐形瓶裝有正常生長的酵母菌及足量培養液，試管裝有溴麝香草酚藍溶液，從閥門通入的空氣已去除CO2，實驗過程中其他條件適宜。下列敘述錯誤的是()A．若打開閥門進行實驗，探究溫度對酵母菌有氧呼吸的影響，則通入錐形瓶的O2屬于無關變量B．若關閉閥門進行實驗，在酸性條件下，可用重鉻酸鉀檢測錐形瓶的培養液中是否有乙醇產生C．若打開閥門，在不同溫度下進行實驗，試管溶液顏色變化所需的時間越短，則表明酵母菌在所處溫度下的有氧呼吸越旺盛D．若關閉閥門，以乳酸菌替代酵母菌進行實驗，試管中溶液顏色由藍變綠再變黃解析：選D乳酸菌進行無氧呼吸，不產生二氧化碳，不會觀察到試管中的顏色變化。一、光合作用和細胞呼吸的區別類型項目光合作用細胞呼吸范圍綠色植物的綠色細胞一切生物的活細胞與光的關系在光照下才能進行與光無關，每時每刻都進行場所葉綠體細胞質基質和線粒體物質變化無機物eq\o(→,\s\up7(合成))有機物分解有機物能量變化光能→化學能實質合成有機物儲存能量分解有機物釋放能量二、CO2、光照條件驟變時光合作用過程中各物質量的變化eq1\a\vs4\al(CO2不變,光照由強變弱)eq\o(→,\s\up7(光反應),\s\do5(減弱))eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1([H]減少,ATP減少)))eq\o(→,\s\up7(暗反應),\s\do5())eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(C3還原減弱,CO2固定仍在進行))→eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(C3含量上升,C5含量下降)))→(CH2O)合成減少同理：CO2不變，光照由弱變強時C5含量上升，C3含量減少。eq\a\vs4\al(2)eq\a\vs4\al(光照不變,CO2供應減少)eq\o(→,\s\up7(暗反應),\s\do5(減弱))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(CO2固定減弱,C3還原正常進行))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(C3含量下降,C5含量上升))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1([H]相對增加,ATP相對增加))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(CH2O合,成相對減少))同理：光照不變，CO2供應增加，C3含量上升，C5含量下降，(CH2O)合成相對增加。三、根據細胞呼吸的產物判斷細胞呼吸方式有氧呼吸的反應簡式為：C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量無氧呼吸的反應簡式為：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋少量能量或C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量分析以上反應簡式可知：(1)若細胞呼吸產生水，則一定存在(但不一定只存在)有氧呼吸方式；(2)若細胞呼吸產生的二氧化碳量多于消耗的氧氣量，則存在有氧呼吸和無氧呼吸兩種細胞呼吸方式；(3)若細胞呼吸產生的二氧化碳量等于消耗的氧氣量，則只存在有氧呼吸方式；(4)若細胞呼吸產生的二氧化碳量等于酒精量，則只存在無氧呼吸方式；(5)若細胞呼吸產生的二氧化碳量大于酒精量，則存在有氧呼吸和無氧呼吸兩種細胞呼吸方式。根據細胞呼吸是否產生二氧化碳，不能判斷細胞呼吸的方式，因為無氧呼吸和有氧呼吸均可產生二氧化碳。一、選擇題1．某同學在做葉綠體色素的提取和分離的實驗中，觀察到的色素帶顏色較淺，其可能原因是()①無水乙醇加入量太多②未加CaCO3③未加SiO2④使用放置了兩天的菠菜葉⑤只畫了一次濾液細線A．2種 B．3種C．4種 D．5種解析：選D無水乙醇加入量過多，造成乙醇中的葉綠素含量濃度小，導致色素帶顏色淺；不加CaCO3，研磨時會使葉綠素遭到破壞，提取到的葉綠素少，導致色素帶顏色淺；未加SiO2導致研磨得不充分，使色素帶淺；菠菜葉失綠，導致色素帶顏色淺；畫濾液細線次數少，導致色素帶淺。2．(·衡陽六校聯考)在做“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，甲、乙、丙、丁四位同學對相關試劑的使用情況如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他們所得的實驗結果依次應為()甲乙丙丁丙酮－＋＋＋水＋－－－CaCO3＋＋－＋SiO2＋＋＋－A．①②③④ B．②④①③C．④②③① D．③②①④解析：選B由表可知，甲同學加的溶劑為水，而不是有機溶劑丙酮，色素不溶于水，因而提取不到葉綠體中的色素，所得結果應為②；乙同學的操作正確，結果應為④，即自上而下依次出現胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b，且葉綠素a和葉綠素b的含量較多；丙同學盡管使用了有機溶劑丙酮，可以提取到色素，但由于未加CaCO3，葉綠素可能會被破壞，因而下邊的兩條色素帶比正常的窄，結果應為①；丁同學未加SiO2，可能研磨不充分，導致各種色素的提取量均少于正常水平，結果應為③。3．近年來南極上空的臭氧空洞逐漸增大，地表紫外線照射量增加，紫外線為高能量光線，在生物體內易激發超氧化物形成，致使脂質氧化而破壞其功能。據此分析，植物短暫暴露在高紫外線條件下，光合作用能力立即明顯受到抑制的原因主要是()A．光合作用酶受到破壞 B．囊狀膜受到破壞C．暗反應受抑制 D．DNA受到破壞解析：選B從題干中的信息“高能量紫外線能夠破壞脂質”可知，高能量紫外線能夠破壞葉綠體中的類囊體膜，從而影響到光合作用的光反應。4．卡爾文用同位素標記法追蹤碳元素在光合作用過程中的運行：在供給小球藻14CO2后的60s內，相隔不同時間取樣，殺死細胞并以層析法分析細胞代謝產物。發現7s后的代謝產物中有多達12種產物含有放射性，而5s內的代謝產物大多集中在一種物質上，該物質是()A．1,5-二磷酸核酮糖(五碳化合物)B．ATPC．3-磷酸甘油酸(三碳化合物)D．葡萄糖解析：選C在光合作用中CO2中C轉移途徑是CO2→C3→有機物。5．下圖為光合作用過程示意圖，在適宜條件下栽培小麥，如果突然將c降低至極低水平(其他條件不變)，則a、b在葉綠體中含量的變化將會是()A．a上升、b下降 B．a、b都上升C．a、b都下降 D．a下降、b上升解析：選B分析題圖可知：a、b代表[H]和ATP，c代表CO2。在暗反應階段，CO2供應突然降低，則C3的含量降低，[H]和ATP的消耗速率減小，因此總體來說，其他條件不變的情況下，[H]和ATP含量會相對上升，即a和b的含量都會上升。6．某同學在研究馬鈴薯塊莖無氧呼吸產物時，設計了如下實驗：取新鮮馬鈴薯塊莖，洗凈、切成碎屑。向錐形瓶中放入適量的馬鈴薯塊莖碎屑，并向瓶中充入N2，安裝成如下圖裝置。下列說法不正確的是()A．錐形瓶中充入N2的目的是制造無氧環境B．若溴麝香草酚藍水溶液不變色，則說明馬鈴薯塊莖細胞進行的是酒精發酵C．實驗前應對馬鈴薯塊莖碎屑消毒D．溴麝香草酚藍水溶液也可以換成澄清的石灰水解析：選B根據實驗目的“研究馬鈴薯塊莖無氧呼吸產物”，則應對其創設無氧環境，充入N2是制造無氧環境；溴麝香草酚藍水溶液是鑒別CO2而不是酒精，且馬鈴薯塊莖無氧呼吸的產物是乳酸；為防止馬鈴薯塊莖上雜菌呼吸作用對實驗有干擾，實驗前需對其消毒；檢驗CO2也可用澄清石灰水鑒別。7．(·合肥二模)為研究酵母菌的發酵產物，某研究小組設計了如下圖甲所示的裝置，并將有關檢測結果繪制成圖乙。①號、②號試管中均加入3mL蒸餾水和一定量的檢驗試劑。據圖分析下列說法正確的是()A．檢驗發酵產物酒精需向①號試管中滴加含重鉻酸鉀的濃硫酸B．設②號試管對照組是為了排除無關變量溫度對實驗的干擾C．圖乙曲線b表示①號試管內玻璃管口氣泡釋放速率變化D．圖乙曲線a表示酵母菌培養液中酵母菌數量變化規律解析：選C酒精不存在于①號試管中，檢驗酒精應對培養液取樣檢測；①、②號試管中加入的是澄清的石灰水或溴麝香草酚藍水溶液，②試管的設置是為了排除空氣中二氧化碳的干擾。隨著培養時間的延長，由于營養物質的消耗和有害代謝產物的積累等因素，導致酵母菌的數量先增加后減少，①號試管內玻璃管口的氣泡釋放速率先增加后下降。8．在a、b、c、d條件下，測得某植物種子萌發時CO2和O2體積變化的相對值如表。若底物是葡萄糖，則下列敘述中正確的是()abcdCO2釋放量10867O2吸收量0347A．a條件下，呼吸產物除CO2外還有乙醇或乳酸B．b條件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比無氧呼吸少C．c條件下，種子消耗的葡萄糖最少D．d條件下，產生的CO2來自細胞質基質和線粒體解析：選B無氧條件下產生了CO2，這說明該植物的無氧呼吸產物是酒精，不會是乳酸；b條件下，氧氣消耗的相對值為3，可計算出葡萄糖消耗的相對值為0.5，無氧呼吸產生CO2的相對值為5，可計算出消耗葡萄糖的相對值為2.5；有氧呼吸時，消耗葡萄糖最少；d條件下，種子只進行有氧呼吸，CO2全部來自線粒體。9．下圖為植物的某個葉肉細胞中兩種膜結構以及發生的生化反應模式圖。有關敘述正確的是()A．圖1、2中的兩種生物膜依次存在于線粒體和葉綠體中B．圖1中的[H]來自水，圖2中的[H]來自丙酮酸C．兩種生物膜除了產生上述物質外，還均可產生ATPD．影響圖1、2中的兩種膜上生化反應的主要外界因素分別是溫度和光解析：選C圖1表示光合作用光反應階段，圖2表示有氧呼吸第三階段，因而圖1、2中的兩種生物膜依次存在于葉綠體和線粒體中；圖1中的[H]來自水，圖2中的[H]來自葡萄糖(不僅僅是丙酮酸)；兩種生物膜除了產生上述物質外，光合作用光反應階段和有氧呼吸第三階段均可產生ATP；影響圖1中膜上生化反應(光反應)的主要外界因素是光照強度、溫度等；影響圖2中膜上生化反應(有氧呼吸)的主要外界因素是溫度和氧氣濃度等。10．(·安徽名校聯考)下圖表示生物細胞內的某些代謝過程，下列說法錯誤的是()A．①過程可發生在原核細胞中，⑥過程發生在人體的肝臟細胞和肌肉細胞中B．⑥⑦⑧過程僅發生在動物細胞中，①過程只發生在綠色植物細胞中C．胰島素能促進圖中的④⑤⑥⑧過程，胰高血糖素能促進圖中的⑦過程D．在生態系統組成成分中，能發生④⑤過程的有生產者、消費者、分解者解析：選B①過程既可以發生在綠色植物細胞中，也能發生在硝化細菌細胞中，⑥過程發生在人體肝臟細胞和肌肉細胞中。⑥⑦過程發生在動物細胞中，⑧過程在動植物細胞中都可以發生。胰島素能促進細胞對葡萄糖的攝取、利用和貯存，胰高血糖素能促進糖原分解成葡萄糖，使血糖濃度升高。動植物和微生物都可以將葡萄糖分解成CO2。二、非選擇題11．下圖甲表示植物細胞代謝的某些過程，圖乙表示光照強度與二氧化碳變化量的關系。請據圖回答問題。(圖中數字代表物質，a、b、c代表細胞器)(1)圖甲中，細胞器a為________。(2)圖甲中物質④在________的情況下，全部進入c中被分解。(3)將一株植物放置于密閉的容器中，用紅外測量儀進行測量，測量時間均為1小時，測定的條件和結果如上圖乙所示，(數據均在標準狀況下測的)據此回答：若該植物在充分光照下積累的有機物都是葡萄糖，在25℃(4)從圖乙中可發現，影響A點光合速率的因素是____________________。(5)若給該密閉裝置通入C18O2，一段時間后，裝置內出現了18O2，請用文字或圖解簡要說明________________________________________________________________________。解析：(1)分析圖甲可知，b是進行光合作用的葉綠體，c為進行有氧呼吸的主要場所線粒體，a可吸收H2O供葉綠體利用，為液泡。(2)圖甲中物質④為丙酮酸，在氧氣充足的情況下，全部進入線粒體中被分解。(3)分析圖乙可知：在25℃、4千勒克斯光照條件下，植物1小時從外界凈吸收CO244.8mL，積累葡萄糖的量為1/3×180＝60mg。(4)分析圖乙可知：影響A點光合速率的因素是光照強度和溫度。(5)若給該密閉裝置通入C18O2，參與光合作用，其氧進入葡萄糖和水分子中，水分子再參與光合作用被光解，產生氧氣，即C18O2→Heq\o\al(18,2)O→18O2。答案：(1)液泡(2)氧氣充足(3)60(4)溫度和光照強度(5)C18O2→Heq\o\al(18,2)O→18O212．(·廣州二模)請回答與酵母菌有關的問題：(1)在基因工程中酵母菌常作為________。酵母菌與T2噬菌體都具有的可遺傳變異類型是________。(2)從含有酵母菌、醋酸菌、藍藻的培養液中分離出酵母菌，最簡單的培養方法是：在______________________條件下進行培養。(3)在利用酵母菌進行釀酒時，嚴格密封的情況下發現酒中酸味過重，最可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)下圖是探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置，在實驗過程中酵母菌始終保持活性(忽略實驗室的溫度和大氣壓強對實驗結果的影響)。①請填寫下表：紅色液滴移動情況結論Ⅰ.向________移動進行有氧呼吸，同時可能進行無氧呼吸Ⅱ.不移動________________②如果要確定酵母菌只進行有氧呼吸，應如何完善實驗設計？_______________________