聚焦细胞代谢相关题型

昵称3826483 2013-12-10

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题型1　光合作用与有氧呼吸的关系

1．区别

2．联系

(1)物质方面

3．光合作用与细胞呼吸的关系图示

4．细胞内[H]、ATP来源、去路的比较

比较项目		来源	去路
[H]	光合作用	光反应中水的光解	作为暗反应阶段的还原剂，用于还原C₃合成有机物等
[H]	有氧呼吸、无氧呼吸	有氧呼吸第一阶段、第二阶段及无氧呼吸第一阶段产生	有氧呼吸用于第三阶段还原氧气产生水，同时释放大量能量；无氧呼吸用于第二阶段还原丙酮酸生成相应产物
ATP	光合作用	在光反应阶段合成ATP，其合成所需能量来自色素吸收转化的太阳能	用于暗反应阶段C₃的还原，并以稳定的化学能形式贮存在有机物中
ATP	有氧呼吸、无氧呼吸	有氧呼吸第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生最多，能量来自有机物的分解；无氧呼吸第一阶段	直接用于各项生命活动

典例1　如图表示光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系，下列说法不正确的是

(　　)

A．能提供给绿色植物各种生命活动所需能量最多的过程是5

B．各种生物体(病毒除外)都能进行的过程是3

C．1、3和4过程产生的[H]都能与氧结合产生水

D．2过程需多种酶参与，且需ATP供能

解析　据图可知，1、2、3、4、5分别是光反应、暗反应、有氧呼吸第一、第二、第三阶段。五个过程中，1、3、4、5都能合成ATP，但1过程合成的ATP只能用于光合作用的暗反应；有氧呼吸合成的ATP可供给各种生命活动所需能量，其中5过程产生最多，故A正确；1、2过程表示光合作用，4、5过程属于有氧呼吸过程，并不是所有细胞都能进行光合作用和有氧呼吸，因此只有3过程在具有细胞结构的生物体内都能进行，故B正确。1、3和4过程都有[H]的产生，其中1过程产生的[H]在暗反应阶段用于还原C_3,3、4过程产生的[H]在5过程中与氧结合产生水，故C错误。光合作用的暗反应除需要光反应提供ATP和[H]外，还需要多种酶参与，故D正确。

答案　C

题型2　光合作用与细胞呼吸在不同光照条件下的气体变化

观察下面的图示，确定相应点、段的含义及相应的气体交换图示。

1．A点时，只进行呼吸作用，如图甲。

2．AB段，呼吸作用强度大于光合作用强度，如图乙。

3．B点时，呼吸作用强度等于光合作用强度，如图丙。

4．BC段及C点以后，呼吸作用强度小于光合作用强度，如图丁。

5．甲、乙、丙、丁所处的条件分别为黑暗、弱光照、中性光照、强光照。

典例2　如图为某植物细胞部分结构示意图，据图分析，下列四项叙述中，正确的是

(　　)

A．a、b箭头表示的是O₂进出细胞的过程

B．e、f箭头表示的是CO₂进出细胞的过程

C．以C¹⁸O₂作原料进行光合作用，在较强光照下，测得含¹⁸O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d

D．以HO作原料进行光合作用，在较强呼吸作用下，测得含¹⁸O的光合作用产物的主要去向是图中的b

解析　a表示叶绿体吸收CO₂，b表示叶绿体释放O₂，e表示线粒体吸收O₂，f表示线粒体释放CO₂，c表示叶绿体产生的O₂被线粒体利用，d表示线粒体产生的CO₂被叶绿体利用。以C¹⁸O₂作原料进行光合作用，¹⁸O的转移为C¹⁸O₂→有机物→C¹⁸O₂，在较强光照下，光合作用速率大于呼吸作用速率，呼吸产物C¹⁸O₂主要被叶绿体利用，即主要去向是图中的d。以HO作原料进行光合作用，¹⁸O全部生成氧气，在较强呼吸强度下，氧气主要被线粒体利用，进行有氧呼吸，即主要去向是图中的c。

答案　C

题型3　光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置

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
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：

(1)装置需改动的地方有三处

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。

(2)结果分析：①若红色液滴右移，说明光照较强，光合作用大于细胞呼吸，释放O₂使瓶内气压增大；②若红色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸大于光合作用，吸收O₂使瓶内气压减小；③若红色液滴不动，说明在此光照强度下光合作用等于细胞呼吸，释放的O₂量等于吸收的O₂量，瓶内气压不变。

5．探究细胞呼吸状况的实验装置及结果分析

(1)欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，即装置1和装置2。

(2)结果与分析

①若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产CO₂量与耗O₂量相等)。

②若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸(因无氧呼吸只产CO₂，不耗O₂)。

③若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。

④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O₂吸收量大于CO₂释放量，呼吸底物中可能有脂质参与。(与糖类相比，脂肪C、H比例高，O的比例低，故氧化分解时释放相同CO₂时，脂肪消耗的O₂多，故CO₂/O₂<1，而葡萄糖只进行有氧呼吸时，CO₂/O₂＝1；若有氧和无氧呼吸同时进行，则CO₂/O₂>1。)

a．为使实验结果精确，排除实验误差还应设置装置3，以便校正。

b．进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”，如上。

典例3　取一植物形态、大小、生长发育状况相同的4张叶片按如图所示的装置进行实验，烧杯中的液体可以保证叶片所需的水与矿质元素的正常供应，气体的体积变化可以通过观察油滴的运动进行判断。(不考虑气体在水中的溶解、外界气压的变化和蒸腾作用的影响)

(1)适宜的光照下，装置A中油滴的移动情况是________，原因是______________。

(2)适宜的光照下短时间内(装置内仍有O₂存在)装置B中油滴的移动情况是________________。放置一段时间后，装置中的O₂消耗完毕，这时油滴的移动方向是__________，写出此时的反应方程式：_______________________________________

________________________________________________________________________。

(3)分析装置C中的油滴移动情况与光合作用和细胞呼吸的关系：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)能否直接用装置C、D证明光合作用需要CO₂，为什么？_____________________。如果用装置B、C证明光合作用需要CO₂，实验前应该将叶片进行怎样的处理？________________________________________________________________________。

(5)要测定叶片细胞呼吸的强度最好选择装置______________________________。

解析　(1)由于装置A处于适宜的光照下，再根据光合作用和有氧呼吸的总反应式，可知消耗的气体量与产生的气体量相等，而装置A内的清水不影响气压变化，则压强不变，故油滴不移动。(2)装置B内的NaOH溶液能吸收CO₂，有氧呼吸消耗O₂使压强减小，则油滴向左移动。装置B中的O₂消耗完毕时，则叶片只能进行无氧呼吸产生酒精和CO₂，而CO₂又被NaOH溶液吸收，压强不变，油滴不移动。(3)装置C中CO₂缓冲液提供一定浓度的CO₂，且保持不变，若光合作用产生的O₂量大于细胞呼吸消耗的O₂量，则压强增大，油滴向右移动；若光合作用产生的O₂量等于细胞呼吸消耗的O₂量，则压强不变，油滴不移动；若光合作用产生的O₂量小于细胞呼吸消耗的O₂量，则压强减小，油滴向左移动。(4)要证明光合作用需要CO₂，则自变量为CO₂的有无，其他条件都相同，但装置C、D不符合单一变量原则。对叶片进行饥饿处理消耗原有淀粉，有利于检测是否新产生了淀粉。(5)测定叶片细胞呼吸的强度，需要排除光合作用的干扰，所以装置应遮光。

答案　(1)不移动　光合作用吸收的CO₂体积等于释放出的O₂体积，细胞呼吸吸收的O₂体积等于释放出的CO₂体积　(2)向左移动　不移动　C₆H₁₂O₆2C₂H₅OH＋2CO₂＋少量能量　(3)①当光合作用强度大于细胞呼吸强度时，油滴向右移动；②当光合作用强度等于细胞呼吸强度时，油滴不移动；③当光合作用强度小于细胞呼吸强度时，油滴向左移动(因为CO₂缓冲液在CO₂浓度低时可以释放出CO₂，而在浓度高时要吸收CO₂，从而保证装置内CO₂浓度的稳定)　(4)不能。因为二者不符合单一变量原则　饥饿处理　(5)D

题型4　光合作用与细胞呼吸的相关计算

总结下列相关概念的含义与它们之间的关系

1．呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO₂增加量、O₂减少量或有机物减少量。

2．净光合速率和真正光合速率

(1)净光合速率：常用一定时间内O₂释放量、CO₂吸收量或有机物积累量表示。

(2)真正光合速率：常用一定时间内O₂产生量、CO₂固定量或有机物产生量表示。

3．光合速率与呼吸速率的关系

4．相关计算

植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系：

(1)光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。

(2)光合作用实际CO₂消耗量(叶绿体消耗CO₂量)＝实测植物CO₂消耗量＋细胞呼吸CO₂释放量。

(3)光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。

5．以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长(自然状态下以一天24小时为单位)

(1)净光合速率大于0时，植物因积累有机物而正常生长。

(2)净光合速率等于0时，植物因无有机物积累不能生长。

(3)净光合速率小于0时，植物因有机物量减少而不能生长，且长时间处于此种状态下植物将死亡。

易错警示　植物进行光合作用的同时，一定进行着呼吸作用，但在进行呼吸作用时不一定进行光合作用，因为光合作用只有在有光存在时才能进行，而呼吸作用无时无刻不在进行着。因此在计算时不要忽略无光照时呼吸作用也存在。

典例4　以测定的CO₂吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 (　　)

A．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等

B．光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多

C．温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少

D．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等

解析　该图纵坐标分别表示光照下二氧化碳的吸收量(即植物积累的有机物量)和黑暗中二氧化碳的释放量(即呼吸作用)，因此，光合作用制造的有机物应该是两条曲线的数值之和。35 ℃时光合作用制造的有机物的量为(3．5＋3)mg/h,30 ℃时光合作用制造的有机物的量为(3．5＋3)mg/h，故光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等；制造有机物最多的应该不是25 ℃而是30～35 ℃，积累量最多的才是25 ℃；光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等的点应该是光照下植物不吸收二氧化碳的点，而不是图中二者曲线的交点。

答案　A

题型5　光合作用速率关系曲线图中各点移动

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。

典例5　如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO₂净吸收速率与CO₂浓度的关系。下列分析正确的是 (　　)

A．CO₂浓度大于a时，甲才能进行光合作用

B．适当增加光照强度，a点将左移

C．CO₂浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等

D．甲、乙光合作用强度随CO₂浓度的增大而不断增强

解析　对于甲植物而言，a点时CO₂净吸收速率为0，说明此时光合作用强度等于呼吸作用强度，故在a点之前，甲植物已经开始进行光合作用；适当增加光照强度，光合速率增大，a点将左移；CO₂浓度为b时，甲、乙的净光合作用强度相等，而总光合作用强度＝净光合作用强度＋呼吸作用强度，由图可知，甲的呼吸作用强度大于乙，故b点时，甲的总光合作用强度大于乙；在一定范围内随CO₂浓度的增大，甲、乙的光合作用强度增强，超过这一范围，随CO₂浓度的增大，光合作用强度不再增强。