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2015-11-25
[拓展链接]有氧呼吸时1mol葡萄糖彻底氧化分解释放出2870KJ的能量,有1161KJ的能量储存在ATP中。由此可见,有氧呼吸释放出的能量多,所以有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。无氧呼吸不管生成酒精和二氧化碳,还是转化为乳酸,都只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量ATP,而葡萄糖分子中大部分能量则存留在酒精或乳酸中。以乳酸为例,1mol葡萄糖在分解成乳酸后,只释放出196.65KJ的能量,其中只有61.08KJ的能量储存在ATP中。
类型三 影响细胞呼吸的因素分析
【例3】下图表示大气中氧的浓度对植物组织内产生CO2的影响,试根据图完成问题:
(1)A点表示植物组织释放的CO2较多,这些是________的产物。
(2)由A到B,CO2的释放量急剧减少,其原因是____________________________
(3)由B到C,CO2的释放量又不断增加,其主要原因是_____________________。
(4)为了有利于贮藏蔬菜或水果,贮藏室内的氧气应调节到图中的______________点所对应的浓度。采取这一措施的理由是______________。
【思路解析】:此题主要考查氧气浓度对呼吸作用的影响,关键在于抓住A点、B点、C点二氧化碳释放的相对值与大气中氧浓度的关系。由A—B随氧浓度增大,呼吸作用减弱.而由B—C呼吸作用随氧浓度增大又逐渐增强,至最高峰,这就说明了由A—B无氧呼吸由于氧浓度的增大被抑制,当超过B点所对应的氧浓度时,植物进行的主要是有氧呼吸。
【答案】:(1)无氧呼吸 (2)氧气增加,无氧呼吸受到抑制 (3)有氧呼吸加强,CO2释放增多 (4)B 此时植物组织呼吸最弱,有机物分解量最少
第3讲 能量之源—光与光合作用
要点一、对“绿叶中色素的提取和分离”实验解读
1.实验原理:
①利用色素溶于有机溶剂而不溶于水的性质,可以用无水乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。
②利用各种色素在层析液中溶解度不同,随层析液在滤纸上扩散速度不同的原理可以使各种色素相互分离,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。
2.实验过程:
观察结果:滤纸条上色素带有四条,分别是(由上到下)橙黄色的胡萝卜素,黄色的叶黄素,蓝绿色的叶绿素a,黄绿色的叶绿素b。如图:
3.实验中几种化学试剂的作用:
①无水乙醇用于提取绿叶中的色素;
②层析液用于分离绿叶中的色素;
③SiO2可增加杵棒与研钵间的摩擦力,破坏细胞结构,使研磨充分;.
④碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。
4.注意的问题:
①剪取干燥的定性滤纸,双手尽量不要接触纸面,手要干净、干燥(可以套上塑料袋),以免污染滤纸。
②加入的SiO2和CaCO3一定要少,否则滤液混浊,杂质多,颜色浅,实验效果差。
③根据试管的长度制备滤纸条,让滤纸条长度高出试管约1 cm,高出部分做直角弯折。
④画滤液细线时,用力要均匀,速度要适中。
[特别提醒]色素提取液呈淡绿色的原因:①研磨不充分,色素未能充分提取出来。 ②称取绿叶过少或加入无水乙醇过多,色素溶液浓度小。③未加碳酸钙或加入过少,色素分子部分被破坏。
要点二、叶绿体的结构和功能及色素的种类和作用的理解新课 标第 一网
1.叶绿体的结构和功能
(1)结构(如下图所示)
①双层膜:分内、外膜,包围着几个到几十个绿色基粒等细微结构。
②基粒:每个基粒由许多圆饼状的囊状结构堆叠而成,这些囊状结构称为类囊体,色素就分布在类囊体的薄膜上。
③基质:在基粒和基粒之间充满基质,含有与光合作用有关的酶。
(2)功能:叶绿体内的基粒和类囊体扩展了其受光面积,含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶,因此叶绿体是高等植物进行光合作用的场所。
2.叶绿体中的色素种类及作用
(1)色素的种类和作用
(2)色素与吸收光谱
(3)不同颜色温室大棚的光合效率
①无色透明大棚日光中各色光均能透过,有色大棚主要透过同色光,其他光被其吸收,所以用无色透明的大棚光合效率最高。
②叶绿素对绿光吸收最少,因此绿色塑料大棚光合效率最低。
[特别提醒]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合成有关的酶的活性,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)必需元素:叶绿素中含N、Mg等必需元素,缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成,叶变黄。另外,Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分,缺Fe也将导致叶绿素合成受阻,叶变黄。
[特别提醒]将叶绿体长时间置于暗处,叶绿体则转变成不含色素的白色体或只有类胡萝卜素的有色体,但光照后叉可恢复为具有叶绿素的叶绿体。基粒之间还有基粒类囊体与基粒的类囊体相连,从而使各类囊体的腔彼此相通。与光反应有关的色素和酶都分布在类囊体的膜上;与暗反应有关的酶则分布在基质上;叶绿体还含有少量的DNA、RNA。
3.正确分析光合作用的探究历程中的几个重要实验
1.普利斯特利的实验:
(1)实验过程及现象:
(2)结论:植物可以更新空气
(3)实验分析:
①由于缺少空白对照,实验结果说服力不强,应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内,作为空白对照。
②没有认识到光在植物更新空气中的作用,而将空气的更新归因于植物的生长。
③限于当时科学发展水平的限制,没有明确植物更新气体的成分。
2.萨克斯的实验:
(1)实验过程及现象:
(2)结论:绿色叶片在光合作用中产生淀粉。
(3)实验分析:
①设置了自身对照,自变量为光照,因变量是颜色变化。
②实验的关键是饥饿处理,以使叶片中的营养物质消耗掉,增强了实验的说服力。
③本实验除了证明光合作用的产物有淀粉外,还证明光是光合作用的必要条件。
3.鲁宾和卡门的实验:
(1)实验过程及结论:
①过程:H218O+C02→植物1802 C18O2+H20→植物→02
②结论:光合作用释放的氧气全部来自于水的分解。
(2)实验分析:设置了对照实验,自变量是标记物质(H218O和C18O2),因变量是O2的放射性.
[特别提醒]科学的发展和技术的关系:通过这几个实验可以看出,光合作用的研究发展与物理学和化学的研究进展密切相关,同时科学技术的进步也推动了生物科学研究的发展。
要点四、对光合作用的过程的理解
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧的过程。用反应式概括为:CO2+H2O (CH2O)+O2。其实光合作用的过程十分复杂,人们根据是否需要光能,把它分为光反应和暗反应两个阶段。具体过程用图解来表示:
1.光反应和暗反应具有明显的区别和联系,如下表:
注:本表中“物质转化”中的序号与上图中的序号一致
[特别提醒]叶绿体处于不同条件下,C3、C5、[H]、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化
2.光合作用过程中的能量转换过程
要点五、影响光合作用的环境因素分析及其应用
1.光合作用强度表示方法
①单位时间内光合作用产生糖的数量
②单位时间内光合作用吸收CO2的量
③单位时间内光合作用放出O2的量
注意:最容易检测的是③。
2.环境因素对光合作用强度的影响及应用
(1)光照强度
①曲线分析
A点光照强度为O,此时只进行细胞呼吸,释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
AB段:随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强,CO2释放量逐渐减少,这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用,此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
B点:细胞呼吸释放的C02全部用于光合作用,即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时,植物才能正常生长),B点所示光照强度称为光补偿点。
BC段:表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,到C点以上不再加强了,C点所示光照强度称为光饱和点。
②应用:阴生植物的B点前移,C点较低,如图中虚线所示,间作套种农作物的种类搭配,林带树种的配置,可合理利用光能;适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
(2)CO2 浓度
①曲线分析:图l和图2都表示在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合作用速率不再增加。
图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点;图2中的A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
图1和图2中的B和B'点都表示CO2饱和点。
②应用:在农业生产上可以通过“正其行,通其风”,增施农家肥等增大CO2浓度,提高光能利用率。
(3)温度
①曲线分析:温度主要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。
②应用:冬天,温室栽培可适当提高温度,温室栽培也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用;晚上适当降低温室温度,以降低细胞呼吸,保证植物有机物的积累。
(4)必需元素供应
①曲线分析:在一定浓度范围内,增大必需元素的供应,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而导致植物渗透失水而萎蔫。
②应用:根据作物的需肥规律,适时、适量地增施肥料,可提高农作物产量。
(5)水分
①影响:水是光合作用的原料,缺水既可直接影响光合作用,又会导致叶片气孔关闭,限制CO2进入叶片,从而间接影响光合作用。
②应用:根据作物的需水规律合理灌溉。
[自主探究3]将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室,调节小室CO2浓度,在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度(以CO2吸收速率表示),测定结果如图。下列相关叙述,正确的是( )
A.如果光照强度适当降低,a点左移,b点左移
B.如果光照强度适当降低,a点左移,b点右移
C.如果光照强度适当增加,a点右移,b点右移
D.如果光照强度适当增加,a点左移,b点右移
【答案与解析】D 假定光照强度降低,要达到点a,则需要浓度更高的二氧化碳,a点应右移;假定光照强度升高,二氧化碳利用率升高,要达到点a,在二氧化碳浓度低一些的时候即可达到,a点应左移。另外,光照强度升高.则需要更高浓度的CO2才能达到最大光合作用强度,b点应右移。
[特别提醒]
叶龄与光合效率之间的关系:如图随幼叶的生长,叶面积不断增大,叶内叶绿体不断增加,光合作用速率不断增加;壮叶的叶面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态,光合速率也基本稳定;随着叶龄的增加,叶内的叶绿素被破坏,光合速率随之下降。
农业生产中主要通过延长光照时间,增加光照面积和增强光合作用效率等途径提高光能利用率,如轮作、套种和间作等,合理密植。设法满足光合作用的各种环境因素,如利用大棚适当增加光照强度,提高CO2浓度和温度,来提高光合作用效率。
要点六、光合作用与细胞呼吸的区别和联系
1.光合作用与细胞呼吸的区别:
2.联系:
①物质方面
②能量方面
总之,光合作用与细胞呼吸既有区别又相互联系,是相辅相成的。
[特别提醒]光合作用与细胞呼吸的计算
植物进行光合作用吸收CO2的同时,还进行呼吸作用释放CO2,而呼吸作用释放的部分或全部CO2未出植物体又被光合作用利用,这时在光照下测定的CO2的吸收量称为表观光合速率或净光合速率。表观光合速率与真正光合速率的关系如图:
在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下,OA段代表植物呼吸速率,OD段表示植物表观光合作用速率,OA+0D段表示真正光合速率,它们的关系为:真正光合速率=表现光合速率+呼吸速率。
具体表达为:光合作用消耗总CO2=从外界吸收的CO2+呼吸产生的CO2;
光合作用产生的总O2=释放到外界的O2+呼吸消耗的O2
一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示):积累量=白天从外界吸收的CO2—晚上呼吸释放的CO2。
要点七、自养生物和异养生物以及化能合成作用的区分
【例1】(2008广东6)关于蛋白酶的叙述,不正确的
A.蛋白酶是蛋白质 B.蛋白酶可以作为药品治疗某些疾病
C.蛋白酶可以水解所有的肽键 D.利用酶工程可以提高蛋白酶的稳定性
【思路解析】酶是活细胞产生的,具有催化作用的有机物,绝大多数的酶是蛋白质,少数是RNA。蛋白酶可以水解特定的肽键,将蛋白质水解为多肽,并不是可以水解所有的肽键;利用酶工程可以提高蛋白酶的稳定性,固定化酶比液体的稳定性高
【答案】C
[拓展链接]酶化学本质的实验验证:酶的化学本质还可利用酶的专一性原理进行证明,其方法是将某一待测酶分别用蛋白酶和核糖核酸酶进行处理,然后观察该待测酶是否还具有催化作用。
(1)证明某种酶是蛋白质:
实验组:待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应。
对照组:已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应。
(2)证明某种酶是RNA:
实验组:待测酶液+吡罗红染液→是否呈现红色。
对照组:已知RNA溶液+吡罗红染液→出现红色。
标签:高一生物试题
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