课件19张PPT。章末整合网络构建真题体验网络构建真题体验1.(2016·山东6月学考,6)光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。如图为绿色植物光合作用图解,下列叙述正确的是( )
A.①是光合色素,分布在细胞质基质中
B.②是氧气,在类囊体薄膜上产生
C.③是五碳化合物,能被还原为(CH2O)
D.④是ATP,在叶绿体基质中产生B解析:①为叶绿体中的色素,分布在叶绿体类囊体的薄膜上;②是H2O光解产生的氧气,水的光解发生在类囊体薄膜上;③是三碳化合物,可被还原为(CH2O);④是ATP,在类囊体薄膜上形成。2.(2015·山东6月学考,25)如图是夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。18时,该植物的光合作用强度较弱,其主要限制因素是( )
A.水 B.温度
C.光照强度 D.二氧化碳C解析:该曲线图是某种绿色植物叶片在白天的光合作用强度曲线,18时的光合作用强度较弱,其原因是傍晚,光照强度较弱,造成光合作用强度较弱,因此光照强度是其主要限制因素。3.(2016·全国Ⅰ卷)若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力的实验中,下列操作顺序合理的是( )
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量C解析:测定酶活力时,在除酶外所有试剂均已预保温的情况下,应先加入缓冲液,其可以为酶提供一个相对稳定的环境,再依次加入底物和酶,保温并计时,一段时间后检测产物的量。相同时间内产物的量越多,酶活力越强。4.(2016·全国Ⅱ卷)关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是( )
A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的解析:叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,因此蓝紫光和红光被叶绿体中的色素吸收用于光合作用。C5.(2016·山东6月学考,29)如图表示人体组织细胞利用葡萄糖的代谢过程示意图,其中①～④表示生理过程,字母A代表物质,请据图回答:
(1)图中A是 ,产生的部位是 。?解析:(1)A是由葡萄糖分解产生的,并能进入线粒体中彻底氧化分解,A应为丙酮酸,在细胞质基质中产生。答案:(1)丙酮酸 细胞质基质(2)有氧呼吸的主要场所是 ,在该处完成的过程是 (用图中序号表示),产生的CO2至少穿过 层生物膜扩散到细胞外。?
(3)过程①～④中,有氧、无氧条件下都能进行的过程是 ;释放能量最多的是 。?解析:(2)有氧呼吸的主要场所是线粒体,完成有氧呼吸的第二、三两个阶段;第二阶段产生的CO2要穿过线粒体的内膜、外膜、细胞膜这3层膜才能扩散到细胞外。
(3)①是葡萄糖分解为丙酮酸的过程,在有氧、无氧条件下都可发生;②是人体细胞在缺氧条件下由丙酮酸转变为乳酸的过程;③④过程是有氧呼吸的第二、三两个阶段,都是在有氧的条件下发生的。在有氧呼吸的第三阶段释放大量的能量。答案: (2)线粒体 ③④ 3 (3)① ④(4)因剧烈运动而供氧不足,会使肌肉细胞进行 呼吸产生乳酸,乳酸积累会导致肌肉酸胀乏力。酵母菌在无氧时的呼吸产物是 。?解析:(4)人剧烈运动造成供氧不足时,肌肉细胞会进行无氧呼吸产生乳酸,而引起肌肉酸胀乏力。酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO2。答案: (4)无氧 酒精和CO26.(2017·全国Ⅰ卷,30)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是 ?
.
。?
甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率 (填“大于0”“等于0”或“小于0”)。?解析:(1)甲、乙两种植物在同一密闭小室中,在光下同时进行光合作用和呼吸作用,光照适宜时,光合作用强度大于呼吸作用强度,即光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,故一段时间后密闭小室中CO2浓度降低,则光合速率也随之降低。甲种植物净光合速率为0,即光合速率与呼吸速率相等,此时CO2浓度为植物的CO2补偿点;由于甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物,当甲种植物达到CO2补偿点时,此时的CO2浓度高于乙种植物的CO2补偿点,故乙种植物净光合速率大于0。答案:(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之降低 大于0(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是 .
? 。?解析:(2)植物照光后,进行光合作用产生O2,故可进行有氧呼吸,随着O2的增加,有氧呼吸增强。
答案:(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以O2增多时,有氧呼吸会增加7.(2017·全国Ⅱ卷,29)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题:
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是 、 、
、 ,[H]代表的物质主要是 。?解析:(1)分析图可知,A为光反应阶段,水光解产生NADPH和O2,则①为O2, ADP和Pi得到光能生成ATP,因此③为ADP和Pi,同时NADP+与电子和质子H+结合,生成NADPH,因此②为NADP+。B为暗反应阶段,CO2与C5结合生成2个C3,因此④为C5。图中的[H]代表的是NADH。答案:(1)氧气(或O2) NADP+ ADP和Pi C5 NADH(还原型辅酶Ⅰ)(2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还发生在 (填“B和C”“C和D”或“B和D”)。?
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是 。?解析:(2)在A、B、C、D中能产生ATP的为A光反应阶段,细胞质基质(C)中的细胞呼吸第一个阶段和发生在线粒体(D)中的有氧呼吸第二、第三阶段。
(3)C中的丙酮酸在无氧条件下可在相应酶的催化作用下转化成酒精。答案: (2)C和D
(3)没有氧气(无氧条件),进行无氧呼吸的第二个阶段产生酒精8.(2016·全国Ⅱ卷)为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验组:A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同),结果如图。回答下列问题:
(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是 组。?解析:(1)在60 ℃条件下,反应的最终产物浓度比20 ℃和40 ℃条件下小很多,说明酶在60 ℃条件下最终失活。20 ℃与40 ℃条件下相比,40 ℃时酶促反应到达反应平衡的时间短,说明40 ℃条件下酶活性较高。答案:(1)B(2)在时间t1之前,如果A组温度提高10 ℃,那么A组酶催化反应的速度会 .
。?
(3)如果在时间t2时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t3时,C组产物总量 ,原因是 。?解析:(2)在时间t1前,如果A组温度提高10 ℃变成30 ℃,由该酶活性随温度的变化规律可知,30 ℃条件下的该酶活性大于20 ℃条件下的,那么A组酶催化反应的速度会加快。(3)t2时C组的产物浓度已不再增加,但由A和B组t2时的产物浓度可知,t2时C组底物并未全部被分解,C组产物浓度不再增加是由于C组温度条件下t2时酶已经变性失活。因此如果在时间t2时,向C组增加2倍量的底物,在其他条件不变的情况下,t3时产物的总量也不会再增加。答案: (2)加快
(3)不变 60 ℃条件下,t2时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加(4)生物体内酶的化学本质是 ,其特性有 (答出两点即可)。?解析: (4)生物体内酶的化学本质绝大多数是蛋白质,极少数是RNA。酶具有高效性,专一性等特性,并且需要适宜的温度和pH等。答案: (4)蛋白质或RNA 高效性和专一性谢谢观赏！课件32张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用【学业质量标准】第1节 降低化学反应活化能的酶
第1课时 酶的作用和本质自主学习凝练素养自主学习 读教材·学基础一、酶在细胞代谢中的作用
请仔细阅读教材第78～80页,完成下面的问题。
1.细胞代谢
(1)场所:细胞中。
(2)实质:各种 的总称。
(3)意义:细胞生命活动的 。
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理
2H2O2 2H2O+O2↑。化学反应基础(2)实验步骤2 mL水浴肝脏研磨液(3)实验结果
通过观察教材图示可知结果:4号试管内产生的气泡最多,卫生香 。
(4)实验结论
酶具有 作用; 同无机催化剂相比,催化效率 。
(5)对照实验
①含义:除了一个因素以外,其余因素都 的实验。
②原则:除了 外,其他变量都应当 。
3.酶的作用原理
(1)活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的 所需要的能量。燃烧猛烈催化更高保持不变要观察的变量始终保持相同活跃状态(2)原理:同无机催化剂相比,酶降低 的作用更显著,因而催化效率更高。
(3)意义:使细胞代谢能在 条件下快速进行。
?判断?
(1)发生在细胞内外的化学反应统称为细胞代谢。( )
(2)加热、无机催化剂和酶都能降低化学反应的活化能。( )
(3)无关变量是对实验没有影响的变量。( )
(4)酶也参加细胞内的化学反应。( )活化能温和××××二、酶的本质
请仔细阅读教材第80～82页,完成下面的问题。
1.酶本质的探索蛋白质RNA2.酶的概念活催化有机物蛋白质RNA核糖核苷酸核糖体?思考? 生物体内所有的活细胞都能产生酶吗?构成酶的基本单位是什么?
提示:都能产生酶。氨基酸或核糖核苷酸。主题一凝练素养 解难题·提能力“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验剖析教师参考问题引领:
1.请你思考本实验的自变量是什么?因变量是什么?
2.本实验的对照组是哪组?实验组是哪组?
3.通过本实验,你能总结出实验设计应遵循的原则有哪些吗?1.实验设计及现象分析2.实验中的问题剖析
(1)实验中为什么要选用新鲜的肝脏并进行充分的研磨?
新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶,如果肝脏不新鲜,在微生物的作用下,过氧化氢酶可能被分解。另外,肝脏一定要充分研磨,以保证肝细胞破裂,否则,过氧化氢酶没有完全从细胞中释放出来,可能会影响实验效果。
(2)滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时为什么不能共用一个滴管?
若共用一个滴管,滴加的FeCl3溶液中会含有少量的肝脏研磨液,而研磨液中的H2O2酶的催化效率特别高,会使两支试管中产生的气泡一样多,从而影响实验结果的准确性。【典例1】 (2017·广东汕头期末)下表是验证酶的催化特性的几组对比实验,其中,1～4号试管控制的温度、投入物品及产生的现象如表所示,请回答:(1)1号、2号试管相比, 是实验组,从实验结果分析,可以说明酶具有 。?
(2)2号、3号试管相比,自变量是 ,从实验结果分析,可以说明酶具有 。?解析:(1)1、2号试管的唯一变量是过氧化氢酶的有无,1号试管没有催化剂,H2O2自然水解,产生很少量氧气;2号试管加入2滴肝脏研磨液,含有过氧化氢酶,温度也适宜,会迅速产生氧气,因此2号试管为实验组,说明酶具有催化作用。
(2)2号试管加入2滴肝脏研磨液,含有过氧化氢酶,温度也适宜,会迅速产生氧气,3号加入的是无机催化剂,产生氧气的量少而且慢,故自变量为催化剂的种类,说明酶具有高效性。
答案:(1)2号试管 催化作用
(2)催化剂种类 高效性解析:(3)4号和2号试管对照,自变量为温度,两试管中产生的氧气不同,从而说明温度会影响酶的活性。
(4)4支试管装有等量的H2O2液,保证无关变量一致,避免无关变量对实验结果的影响。
答案:(3)2号 4号
(4)保持无关变量一致(其他合理答案也可)(3)如果要证明温度对酶活性的影响,应选用 试管和 试管进行比较。?
(4)实验过程中,4支试管为什么必须装有等量的H2O2液?
。?方法透析 验证性实验步骤设计的一般方法
(1)材料准备与前处理。如果需要提取、配制、处理实验材料,则把提取、配制等步骤作为第一步。
(2)分组、编号。研究对象、器皿等要分组编号,设置实验组和对照组,注意控制无关变量,在语言叙述的措辞上尽可能用“定性”的语言表达,如“一段时间”“适宜的温度”“适量的”“一定量的”“等量的”“相同条件下”“适宜条件”等字眼,如果有测量应测量记录初始值。
(3)实验处理。分别对实验组和对照组施加单一变量,实验处理要遵循“单一变量和对照原则”。
(4)现象观察、记录。依据实验的自变量与因变量(或观察的指标)设计记录表,并观察记录实验现象或记录测量的实验数据。
(5)分析结果,得出结论。备选例题(2017·河北衡水期末)将少许的二氧化锰和鸡肝匀浆分别加入到等量等浓度的过氧化氢溶液中,检测两者产生的气体量。下列有关该实验结果的预测,正确的是(注:实线为加入二氧化锰产生氧气的速率,虚线为加入鸡肝匀浆产生氧气的速率( )A解析:二氧化锰与鸡肝匀浆中的过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解,与无机催化剂二氧化锰相比,过氧化氢酶降低活化能更明显,反应速率更高,即相对产氧速率更高。【题组演练】
1.(2017·福建龙海期末)在下图所示的实验中,属于自变量的是( )
A.试管中的过氧化氢溶液的量
B.过氧化氢分解的速率
C.产生气泡量
D.催化剂的种类解析:图中实验反应物的种类和量相同,所加催化剂的量相同,但催化剂的种类不同。D2.(2017·黑龙江牡丹江开学考)如图新鲜土豆片与过氧化氢接触后,产生的现象及推测错误的是( )
A.若有气体大量产生,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶
B.若增加新鲜土豆片的数量,量筒中产生的气体速率加快
C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限
D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量解析:新鲜土豆片中含有过氧化氢酶,能将过氧化氢分解为水和氧气。若有气体大量产生,可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶。若增加新鲜土豆片的数量,即增加酶的含量,则反应加快。气体量不再增加是因为过氧化氢已经分解完了。温度为无关变量。C3.(2017·湖北武汉期末)为了验证胰腺的分泌液中有蛋白酶,某学生设计了两组实验,如下图所示,在37℃水浴中保温一段时间后,1、2中加入适量双缩脲试剂,3、4不加任何试剂,下列实验能达到目的的是( )
A.实验①
B.实验②
C.实验①、实验②都能
D.实验①、实验②都不能B解析:实验①所用的检测试剂不能是双缩脲试剂,因为即使胰腺的分泌液中有蛋白酶,并且把实验①中的蛋白质全部分解成氨基酸,双缩脲试剂也会与蛋白酶发生显色反应。正确的做法应为实验②,用蛋白块,直接用肉眼观察蛋白块是否消失,若消失,则表明胰腺的分泌液中有蛋白酶,若蛋白块没有变化,则表明胰腺的分泌液中没有蛋白酶。主题二酶的本质和作用机理 【典例2】 (2017·西藏林芝月考)下列关于酶的叙述中正确的是( )
A.酶是由具分泌功能的细胞产生的并且能调节生物体的生命活动的有机物
B.活细胞都可产生酶,酶可在细胞外起作用
C.酶都是在核糖体上合成的
D.所有的酶与双缩脲试剂发生作用都可产生紫色反应解析:酶是活细胞产生的,具有催化作用的有机物;酶在细胞内和细胞外都可以发挥作用;绝大多数酶是蛋白质,在核糖体上合成,与双缩脲试剂呈显色反应;少数酶是RNA。
答案:B【题组演练】
1.(2017·甘肃嘉峪关期末)20世纪80年代科学家发现了一种RnaseP酶, 是由20%蛋白质和80%RNA组成,如果将这种酶中的蛋白质除去,并提高Mg2+的浓度,他们发现留下来的RNA仍然具有这种酶相同的活性,这一结果表明( )
A. RNA具有生物催化作用
B. 酶是由RNA和蛋白质组成的
C.酶的化学本质是蛋白质
D.绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA解析:根据题干可知,实验结果表明RNA具有生物催化作用,不能说明酶的组成及其化学本质。A2.(2017·广东潮州期末)下列所采取的措施,不涉及“降低化学反应活化能”原理的是( )
A.温度升高过氧化氢的分解速率加快
B.滴加FeCl3溶液提高过氧化氢酶的分解速率
C.鸟胃中的肉块消失
D.滴加新鲜肝脏研磨液提高过氧化氢的分解速率解析:升高温度,提高分子的能量,过氧化氢的分解速率加快,不涉及“降低化学反应活化能”原理;FeCl3和酶一样作为催化剂,都涉及“降低化学反应活化能”原理。A图说教材:酶的作用机理(1)活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态(活化态)所需要的能量。如图中ac和bc段分别表示无催化剂催化和有酶催化时反应进行所需要的活化能。
(2)酶降低的活化能=无酶催化时反应进行所需的能量-有酶催化时反应进行所需的能量。如图中ab段表示酶降低的活化能。
(3)酶和无机催化剂的作用机理都是降低化学反应进行所需的活化能,但同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上需向上移动。
(4)用加热的方法不能降低活化能,但会提供反应所需的能量。【跟踪训练】 (2017·湖北武汉期末)下列图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能。正确的图解是( )解析:酶可以有效降低化学反应所需的活化能,以保证细胞内的反应在常温、常压下高效地进行,酶降低的活化能=没有酶催化时化学反应所需的能量-有酶催化时化学反应所需的能量。 C形成学科核心素养(一)重要生物学概念
1.通过比较过氧化氢在不同条件下的分解实验可知酶具有催化作用且催化能力高于无机催化剂。
2.实验中的变量包括自变量、因变量和无关变量,实验遵循单一变量和对照原则。
3.酶的作用机理:降低反应进行所需的活化能。
4.酶的本质:绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。(二)学科核心素养
1.生命观念:形成“酶能够显著降低化学反应所需的活化能”的自然观。
2.理性思维:运用归纳与概括、批判性思维的方法,探讨酶的作用和本质。
3.科学探究:通过对比实验的操作和讨论,认识到酶的催化作用以及与无机催化剂的差别,感悟到酶作为催化剂的高效性。(三)网络构建
请尝试构建本课时知识网络。谢谢观赏！课件36张PPT。第2课时 酶的特性自主学习凝练素养自主学习 读教材·学基础一、酶的高效性和专一性
请仔细阅读教材第83页第2、3自然段,完成下列问题。无机催化剂一种或一类二、酶的作用条件较温和
请仔细阅读教材第83～84页的探究和第85页“酶的作用条件较温合”,完成下面的问题。
1.酶活性的概念:酶对化学反应的 。
2.影响酶活性的主要因素:温度和pH。
(1)在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性 。温度和pH偏高或偏低,酶活性都会 。
(2)过酸、过碱或温度过高,会使酶的 遭到破坏,使酶永久失活。低温时酶的活性很低,但酶的 稳定,在适宜的温度下酶的活性可以 。催化效率最高明显降低空间结构空间结构升高?判断?
(1)细胞生活的环境条件改变,不会影响细胞内酶的活性。( )
(2)酶的专一性是指一种酶只能催化一种化学反应。( )
(3)一般来说与无机催化剂相比,酶的催化作用具有高效性。( )
(4)同种生物体内所有的酶都具有相同的最适温度和最适pH。( )××√×主题一凝练素养 解难题·提能力酶的特性的实验设计思路 教师参考问题引领:
1.在验证酶的特性实验中,自变量和因变量分别是什么?
2.探究温度(或pH)对酶活性影响的实验设计思路是什么?1.验证酶专一性的实验设计思路
(1)思路(2)变量分析:实验中自变量是不同底物或不同酶液,因变量是底物是否被分解。
(3)实例
①探究胃蛋白酶对蛋白块和淀粉块的分解作用。
②探究胃蛋白酶和唾液淀粉酶对蛋白块的分解作用。2.探究酶活性适宜条件的实验设计思路
(1)思路(tn代表不同的温度,pHn代表不同的pH)(2)变量分析(3)步骤设计
若干组等量底物 若干组等量酶液
↓ ↓
各自在所控制温度(或pH)下处理一段时间
↓
同温度(pH)下的底物与酶液混合
↓
在各自所控制的温度(或pH)下处理一段时间
↓
检测、分析结果,得出结论【典例1】 (2017·山东济南期末)某生物兴趣小组欲探究温度对酶活性的影响。假如你是该小组的一员,成员们一致推选你完成设计思路。(要求:实验分5组进行)
可供选择的材料与试剂:①猪肝研磨液、唾液、过氧化氢、淀粉;②斐林试剂、碘液。
可供选择的温度:12 ℃、17 ℃、22 ℃、27 ℃,32 ℃、37 ℃、42 ℃、47 ℃、52 ℃、57 ℃。(其他条件均满足要求)(1)选择的一组材料是唾液和淀粉,不选猪肝研磨液和过氧化氢这一组材料的理由是 ?
。?
解析:(1)在测酶的最适宜温度时,不能选择猪肝研磨液和过氧化氢,因为过氧化氢在一定温度条件下也会分解,干扰实验结果。
答案:(1)过氧化氢在一定温度条件下也会分解,干扰实验结果 解析:(2)唾液淀粉酶的最适温度在37 ℃左右,所以温度设置最科学合理的一组是17 ℃、27 ℃、37 ℃、47 ℃、57 ℃,B正确。
(3)为了严格控制自变量在预设的温度,则先后顺序是恒温处理→混合反应物→恒温处理。
答案:(2)B (3)先恒温处理再混合反应物(或恒温处理→混合反应物→恒温处理) (2)温度设置最科学合理的一组是 。?
A.12 ℃、17 ℃、22 ℃、27 ℃、37 ℃
B.17 ℃、27 ℃、37 ℃、47 ℃、57 ℃
C.17 ℃、22 ℃、27 ℃、37 ℃、47 ℃
D.22 ℃、27 ℃、32 ℃、37 ℃、42 ℃
(3)该实验过程中,恒温处理与混合反应物的先后顺序是 。?解析:(4)唾液淀粉酶分解淀粉,可根据淀粉的含量来探究酶的活性,可用碘液来检测淀粉,若选用斐林试剂,由于该试剂使用过程中需要加热,因此会影响实验结果。
(5)该实验的对照属于相互对照。
答案:(4)碘液 (5)C(4)适合用于该实验检测酶活性的试剂是 。?
(5)该实验的对照属于 。?
A.空白对照 B.前后对照
C.相互对照 D.条件对照方法透析 探究性实验设计的一般方法
探究性实验一般包括:提出问题、作出假设、设计实验、预期实验结果和结论、进行实验、观察并记录结果、分析结果并得出结论七个基本内容。
提出问题就是提出根据观察或搜集到的材料发现的值得探讨的问题。作出假设就是对所提出的问题依据已有的知识或经验所作的假定性结论。设计实验就是针对假设进行的验证性的实验步骤设计,这一步的关键是对变量的处理和控制。预期实验结果和结论就是根据设计的实验预期可能会出现的实验结果及得出的结论;预期实验结果时应将可能会出现的结果一一列举出来。进行实验就是根据设计的实验步骤进行严格的操作。观察并记录结果,一般是采用表格的形式将测量或观察到的数据如实记录到表格中。分析结果并得出结论就是对实验的实际结果与预期结果比较,若一致则说明假设正确,若不一致说明假设错误。备选例题(2017·江西新余段考)下列有关酶的特性及相关实验的叙述正确的是( )
A.pH过高或过低以及温度过高或过低都能使酶变性失活
B.在研究温度影响淀粉酶活性实验中,可以用斐林试剂检测实验结果
C.在温度影响酶活性实验中,不适宜选择过氧化氢酶作为研究对象
D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响C解析:温度过低不会导致酶变性失活;在研究温度影响淀粉酶活性实验中,自变量是温度的不同,而用斐林试剂检测还原糖需水浴加热,会对实验结果产生干扰;胃蛋白酶在较强酸性条件下活性较高,故还应配制pH为1、2的缓冲液用于实验。【题组演练】
1.(2017·福建龙海期末)下表为一项实验设计方案的操作步骤和实验结果。对结果的解释,合理的是( )DA.唾液淀粉酶在37 ℃时活性最高
B.温度对酶活性影响不明显
C.碘液对淀粉的显色反应不明显
D.保温前酶已催化淀粉水解解析:酶在高温条件下会变性失活,两组实验出现相同的实验结果,可能的原因是保温前酶已催化淀粉水解。2.现有3支试管甲、乙、丙,先向各试管内加入2 mL可溶性淀粉溶液,再按图中所示步骤操作,然后分别用斐林试剂检验。下列说法中不正确的是( )
A.实验结果是乙、丙试管内出现砖红色沉淀
B.甲和丙试管对照,说明酶的活性受温度的影响
C.实验结果是甲试管内出现砖红色沉淀
D.甲和乙试管对照,说明酶具有专一性解析:酶具有专一性,胃蛋白酶不能分解淀粉,所以乙试管不会出现砖红色沉淀,丙试管的唾液淀粉酶煮沸10 min后失去了活性,所以不会催化淀粉分解,该试管也不会出现砖红色沉淀。只有甲试管中淀粉被分解,出现砖红色沉淀。A主题二酶活性与酶促反应速率的相关曲线分析教师惨考
问题引领:
1.高温与低温对酶活性的影响相同吗?过酸与过碱呢?
2.影响酶促反应速率的因素一定影响酶活性吗?1.pH和温度对酶活性的影响(1)甲图说明:
①在最适pH时,酶的催化作用最强,高于或低于最适 pH,酶的催化作用将减弱。
②过酸、过碱都会使酶失活。
③不同的酶最适pH不同。
(2)乙图说明:
①在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围酶催化作用将减弱。
②低温只会抑制酶的活性,而高温会使酶失活。
(3)丙图说明:反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。2.酶浓度和底物(反应物)浓度对酶促反应速率的影响曲线(1)甲图说明:在底物充足、其他条件适宜的情况下,酶促反应速率与酶浓度呈正相关。
(2)乙图说明:
①在底物浓度较低时,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近乎成正比。
②当底物浓度达到一定限度时,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,酶促反应速率几乎不再改变。【典例2】 (2017·湖南浏阳月考)胰蛋白酶作用于一定量的某种物质(底物),温度保持37 ℃(最适温度),pH保持在最适值,生成物总量与反应时间关系如图。请回答下列问题。解析:(1)依据酶的专一性,胰蛋白酶作用的底物是蛋白质。
答案:(1)蛋白质 (1)该酶作用的底物是 。?(2)在140分钟后,曲线变成水平,这是因为 。?
(3)若增加胰蛋白酶浓度,其他条件不变,请在原图上画出生成物量变化的示意曲线。解析:(2)因为底物量一定,在140分钟后,底物已被消耗尽,故曲线变成水平。
(3)若增加胰蛋白酶浓度,则能加速化学反应的进程,缩短反应到达平衡点的时间。具体曲线见答案。
答案:(2)底物量一定,底物已被消耗尽
(3)(4)若胰蛋白酶浓度和其他条件不变,反应液pH由2逐渐升高到10,则酶催化反应的速度将如何变化? ,原因是 。?
(5)下图中能正确表示胰蛋白酶对底物的分解速率和温度关系的是( )解析:(4)若胰蛋白酶浓度和其他条件不变,反应液pH由2逐渐升高到10,由于在pH=2时酶已失活,故酶催化反应的速率将不变。
(5)由于胰蛋白酶的最适温度为37℃。在温度达到37℃之前,随温度升高分解速率一直增加。
答案:(4)不变 在pH=2时酶已失活 (5)C方法透析 “四看法”分析酶促反应曲线
一看:两坐标轴的含义,分清自变量与因变量,了解两个变量的关系。
二看:曲线的变化,观察同一条曲线的升、降或平的变化,明确变量变化的生物学意义。
三看:特殊点含义,即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点的生物学意义。
四看:不同曲线的变化,理解曲线之间的内在联系,找出不同曲线的异同及变化的原因。(2017·河北衡水调研)图甲表示人和植物的淀粉酶在不同pH条件下的活性,图乙表示a、b、c三种酶的活性受温度的影响的情况。下列说法正确的是( )①植物和人的淀粉酶的活性相同时,pH也可以相同
②若环境由中性变成酸性,人淀粉酶的活性逐渐升高
③a、b都可能是人体的酶
④c酶的最适温度应等于或大于40 ℃
A.①② B.①④ C.②③ D.②④备选例题B解析:题干甲中两条曲线的交点可知在pH为6的条件下,植物和人的淀粉酶的活性相同,①正确; pH为7时,人的淀粉酶活性最高,所以若环境由中性变成酸性,人淀粉酶的活性逐渐降低,②错误;由图乙a、b酶的最适温度可知,a酶可能是人体内的酶而b酶的最适温度在30℃左右,不可能是人体内的酶,③错误; 根据乙图中虚线分析,c酶的最适温度应等于或大于40℃,④正确。【题组演练】
1.(2017·湖北华中师大附中期末)某同学在进行某一酶促反应实验时,第一次测得产物生成量随时间变化如图中曲线a所示,第二次实验对第一次实验中的条件进行了一处调整,实验结果如曲线b所示。该同学改变的条件可能是( )
A.改变了酶的种类 B.改变了底物浓度
C.改变了酶的用量 D.改变了反应温度解析:据图可知,两次实验不一样的是生成物的量,故该同学改变的条件可能是改变了底物浓度。B2.图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下叙述正确的是( )
A.温度降低时,e点不移,d点右移
B.H2O2量增加时,e点不移,d点左移
C.pH=c时,e点为0
D.pH=a时,e点下移,d点左移解析:温度降低时,酶活性下降,反应变慢,但生成的O2量不变,e点不移,反应完全所需的时间变长,d点右移;H2O2量增加时,生成的O2量增多,e点上移,反应时间变长,d点右移;pH=c时,酶失活,反应在无酶催化时仍能进行,e点不为0;pH=a时,酶活性下降,但生成的O2量不变,e点不移,d点右移。A3.(2017·河北定州月考)如下图所示,是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2分解条件而获得的实验结果。相关叙述错误的是( )
A.图一可以得出酶具有高效性
B.图一bc段产生的原因可能是底物数量(浓度)有限
C.图二bc段产生的原因可能是过氧化氢酶数量(浓度)有限
D.图三可以得出pH越小或越大酶活性越高解析:图三中,由溶液中H2O2的量可知,在一定范围内,随着pH的升高,酶活性逐渐增强,而超过最适pH后,随着pH的升高,酶活性逐渐降低。D形成学科核心素养(一)重要生物学概念
1.酶的特性是高效性、专一性和作用条件较温和。
2.酶具有高效性的原因是:与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著。
3.过酸、过碱或温度过高,都会使酶因空间结构破坏而失活。
4.在一定的低温下,酶的活性低,但空间结构稳定,并未失活,在适宜温度下酶的活性可升高。(二)学科核心素养
1.理性思维:运用归纳与概括、演绎与推理的方法探讨酶的高效性、专一性。
2.科学探究:严格控制自变量,设计实验,探究温度、pH对酶活性的影响,并尝试对实验结果作出解释。
3.社会责任:搜集资料讨论生物技术(酶法生产)对提高生产力的促进作用。(三)网络构建
请尝试构建本课时知识网络。谢谢观赏！课件24张PPT。第2节 细胞的能量“通货”——ATP自主学习凝练素养自主学习 读教材·学基础一、ATP的结构和功能
请仔细阅读教材第88页并结合旁栏相关信息,完成下面的问题。
1.中文名称: 。
2.结构
(1)简式: 。三磷酸腺苷A—P～P～P腺苷高能磷酸键3.特点
(1)ATP是细胞内的一种 磷酸化合物,含有 个高能磷酸键。
(2)ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下, 的那个高能磷酸键很容易水解,释放出大量能量。
4.功能:直接给细胞生命活动提供能量。
?判断?
(1)ATP的结构简式为A～P—P～P。( )
(2)ATP中A的含义是腺嘌呤。( )
(3)ATP和葡萄糖一样可以直接为细胞生命活动提供能量。( )高能两远离A×××二、ATP和ADP可以相互转化
请仔细阅读教材第88～89页“ATP与ADP可以相互转化”,完成下面的问题。
1.相互转化反应式: 。
2.相互转化特点
(1)ATP和ADP相互转化时刻不停地发生且处于 之中。
(2)细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的 。ATP ADP+Pi+能量动态平衡共性三、ATP的利用
请仔细阅读教材第89～90页“ATP的利用”,完成下面的问题。
1.实例主动运输吸能2.ATP是细胞内流通的能量“通货”ATP水解ATP的合成ATP分子?思考? 人体剧烈运动时体内ADP会大量转化为ATP,这种说法正确吗?
提示:不正确。主题一凝练素养 解难题·提能力ATP的结构与生理功能 【典例1】 下图表示ATP的结构,相关叙述正确的是( )
A.b键断裂后形成ADP和Pi
B.图中的3表示ATP中的字母A
C.由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位
D.ATP可为胰岛素的分泌直接供能解析:分析图中1、2、3各一分子是形成RNA的基本单位,其中3表示腺嘌呤,ATP中的A是腺苷,若图中b键断裂后形成的是AMP和2个Pi;胰岛素的分泌为胞吐、需ATP提供能量。
答案:D【题组演练】
1.(2017·江西赣州寻乌中学月考)若ATP脱去了两个磷酸基团,该物质就是组成RNA的基本单位之一,其名称及所含的高能磷酸键数目为( )
A.腺嘌呤核糖核苷酸 0
B.鸟嘌呤核糖核苷酸 1
C.胞嘧啶核糖核苷酸 0
D.尿嘧啶核糖核苷酸 1A解析:ATP中文名称叫三磷酸腺苷,结构简式A—P～P～P,其中A代表腺苷,P代表磷酸基团,～代表高能磷酸键。水解时远离A的高能磷酸键断裂,脱掉一分子磷酸后形成ADP,ADP再脱掉一分子磷酸后形成AMP,即腺嘌呤核糖核苷酸,为构成RNA的基本单位之一,此时腺嘌呤核糖核苷酸内没有高能磷酸键。2.(2017·江西新余月考)当条件满足时,20个腺苷和80个磷酸最多可以组成的ATP和ATP分子所含的高能磷酸键的个数分别是( )
A.20、30 B.20、40
C.40、40 D.40、60解析:一个ATP分子含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个高能磷酸键,所以20个腺苷和80个磷酸分子最多能组成20个ATP,共含有20×2=40(个)高能磷酸键。B主题二 ATP和ADP之间的相互转化分析 教师惨考
问题引领:
1.ATP合成所需的能量有哪些来源?
2.ATP水解释放的能量有哪些应用?1.图示来源利用2.分析
(1)光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系,呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中,另一部分以热能的形式散失。
(2)主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系,所以ATP是直接供能物质。
(3)ATP在生物体内含量很低,但是ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速,从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。3.ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程【典例2】 (2017·福建龙海期末)下列有关“①ATP ADP+Pi+能量、②ADP+Pi+能量 ATP”的叙述,不正确的是( )
A.①、②反应过程分别与细胞的吸能和放能反应相联系
B.所有生物体内的②过程所需要的能量都来自呼吸作用
C.①和②在活细胞中永无休止地循环进行,保证了生命活动的顺利进行
D.①反应中的“能量”一般不能用于推动②反应的进行解析:①反应释放的能量用于吸能反应,②反应吸收的能量来自放能反应;植物体内的②过程所需要的能量可以来自光合作用;①和②在活细胞中永无休止地循环为生命活动提供能量;①反应中的“能量”用于各项生命活动,一般不能用于推动②反应的进行。
答案:B 易错提醒 对反应式ATP ADP+Pi+能量,在生物体内的过程可概括为“物质是可逆的,能量是不可逆的,酶是不相同的,场所是不完全相同的”。ATP是生物体内重要的能源物质,下图为人体内合成ATP的简图。有关叙述正确的是( )
A.催化甲、乙、丙、丁过程的酶肯定属于不同种酶
B.AMP可以作为合成ADP的原料,但不能作为合成RNA的原料
C.丁过程可能是光合作用或呼吸作用
D.图中的能量都是可逆的备选例题A解析:酶具有专一性,催化甲、乙、丙、丁过程的酶肯定属于不同种酶;AMP即腺嘌呤核糖核苷酸,可以作为合成ADP的原料,也能作为合成RNA的原料;丁过程为合成ATP的过程,人体内只能是呼吸作用;图中的物质是可逆的,能量是不可逆的。【题组演练】
1.(2017·海南海南中学期末)下面有关ATP和ADP的描述中,哪一项是正确的( )
A.ATP在酶的作用下,可以连续脱下3个Pi,释放大量能量
B.ATP在酶的作用下,可以加上一个Pi,储存能量
C.ATP和ADP的相互转化都需要酶参加
D.ATP与ADP的相互转化反应中物质和能量都是可逆的解析:在ATP水解酶的作用下,ATP中远离腺苷的高能磷酸键断裂,释放出大量的能量;ADP在ATP合成酶的作用下,吸收能量、合成ATP;将能量储存在ATP中;ATP与ADP的相互转化过程中物质是可逆的,能量是不可逆的。C2.(2017·辽宁六校协作体联考)以下是对生物体ATP的有关叙述,其中正确的一项是( )
A.蓝藻细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体
B.ATP与ADP是同一种物质的两种形态
C.ATP中存在2个高能磷酸键,在一定条件下均可释放其中的能量
D.生物体内的ATP含量很多,从而保证了生命活动所需能量的持续供应解析:蓝藻是原核生物,细胞中没有线粒体和叶绿体;ADP与ATP是两种物质;生物体内的ATP含量很少,但是转化非常迅速,从而保证了生命活动所需能量的持续供应。C形成学科核心素养(一)重要生物学概念
1.ATP的结构简式是A—P～P～P,其中“A”代表腺苷,“P”代表磷酸基团,“～”代表高能磷酸键。
2.一个ATP分子中有1个腺苷,3个磷酸基团,其中含有2个高能磷酸键。
3.ATP与ADP相互转化的反应式是ATP ADP+Pi+能量。
4.细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。
5.动物、人、真菌等合成ATP的途径是呼吸作用。
6.绿色植物合成ATP的途径是光合作用和呼吸作用。
7.ATP是生命活动的直接能源物质。(二)学科核心素养
1.生命观念:形成“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”的科学自然观。
2.理性思维:运用归纳与概括、模型构建等方法分析ATP的化学组成、结构,ATP与ADP的相互转化。(三)网络构建
请尝试构建本课时知识网络。谢谢观赏！课件28张PPT。第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
第1课时 探究酵母菌细胞呼吸的方式、有氧呼吸自主学习凝练素养自主学习 读教材·学基础一、细胞呼吸
请仔细阅读教材第91页,完成下面的问题。
1.概念
(1)物质变化:有机物氧化分解,生成 。
(2)能量变化:释放出能量并生成 。
2.类型:根据 ,可分为 和无氧呼吸两种类型。
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
请仔细阅读教材第91～93页“细胞呼吸的方式”,完成下面的问题。
1.酵母菌作为实验材料的原因:在 的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。二氧化碳或其他产物ATP是否需要氧气有氧呼吸有氧和无氧2.呼吸产物的检测溴麝香草酚蓝绿黄重铬酸钾灰绿3.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行 。
(2)在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量 。
(3)在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生 ,还产生少量的 。细胞呼吸CO2和水酒精CO2?判断?
(1)细胞呼吸的产物都是CO2和H2O。( )
(2)检测CO2的产生除澄清的石灰水外,还可以用溴麝香草酚蓝水溶液。( )
(3)酵母菌无氧呼吸会产生酒精和水。( )
(4)在酸性条件下酒精与橙色的重铬酸钾反应变成灰绿色。( )×√×√三、有氧呼吸
请仔细阅读教材第93～94页“有氧呼吸”,完成下面的问题。CO2、H2O氧大量2.场所及过程细胞质基质少量线粒体基质少量线粒体内膜大量据图可知:
(1)主要场所: 。
(2)总反应式:C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量。
(3)特点
①必要条件:有 参与,多种 催化。
②过程特点:能量是 的,有机物 。
?选择?
在生物体内有机物氧化分解的全过程中,完全在线粒体基质中进行的是( )
A.葡萄糖和O2反应生成CO2和水
B.丙酮酸和水形成CO2和[H]
C.[H]和O2结合生成水
D.葡萄糖产生丙酮酸和[H]线粒体逐步释放彻底氧化分解B氧酶主题一凝练素养 解难题·提能力探究酵母菌细胞呼吸的方式教师参考
问题引领:
1.探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验中,自变量和因变量分别是什么?
2.如何营造有氧和无氧条件?1.实验课题的分析
(1)本实验的探究课题可以转变为探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。
(2)根据检测目的不同,可细化为两个子课题:①在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少;②在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下:2.实验装置的分析
(1)第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液,其目的是使进入A中的空气先经NaOH溶液处理,排除空气中CO2对实验结果的干扰。
(2)第二组装置中B瓶放置一段时间后,才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接,其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉,确保产物CO2均来自无氧呼吸。
3.实验中注意事项
(1)配制酵母菌培养液时,必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入新鲜食用酵母菌。
(2)有氧条件装置必须持续通入空气,保证氧气的充足。【典例1】 (2017·湖北武汉期末)下图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置,有关叙述正确的是( )
A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,其中乙组作为对照组
B.若向B瓶和E瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,则E瓶内的溶液会变黄
C.可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短,来定量检测CO2的产生速率
D.C瓶和F瓶中溶液都变浑浊,澄清石灰水的作用不同解析:该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,甲、乙组互为对照组;若向B瓶和E瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,由于只有无氧呼吸才会产生酒精,所以E瓶内的溶液会变灰绿色;C瓶和E瓶中澄清石灰水的作用都是用来检测CO2。
答案:C易错提醒 对比实验是指设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素与实验对象的关系。对比实验不设对照组,均为实验组(或互为实验组和对照组)是对照实验的一种特殊形式,即相当于“相互对照”。备选例题
(2017·江西赣州月考)下列有关酵母菌细胞呼吸方式的探究实验,下列叙述错误的是( ) A.用酵母菌来研究细胞呼吸不同方式的原因之一是酵母菌属于兼性厌氧菌 B.依据石灰水浑浊程度和速度可以判断培养液中酵母菌的呼吸方式 C.溴麝香草酚蓝水溶液可用来检验CO2 D.检验是否有酒精产生的方法是直接向培养液中加入橙色的重铬酸钾溶液D解析:酵母菌属于兼性厌氧菌,可作为探究细胞呼吸方式的材料,且有氧呼吸产生二氧化碳的量比无氧呼吸多;可用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液来检验CO2;检验是否有酒精产生的方法是吸取少量培养液置于试管中,再向试管中加入酸性重铬酸钾溶液,而不是直接向培养液中加入橙色的重铬酸钾溶液。 【题组演练】
1.(2017·新疆石河子月考)在检测酵母细胞呼吸产物时,常用到的一些特殊的颜色反应,下列描述不正确的是( )
A.CO2可使澄清的石灰水变浑浊
B.CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
C.乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色
D.乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色C解析:检验乙醇是在酸性条件下,能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色。2.(2017·四川南充期末)为了探究酵母菌细胞呼吸的方式,某同学将实验材料和用具按下图所示安装好。以下关于该实验的说法,错误的是( )CA.甲、乙组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的呼吸方式
B.加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
C.为保证实验结果的准确可靠,甲、乙两组均需在黑暗中进行
D.乙组b瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境解析:由于甲组有接气泵的结构,而乙组没有,所以甲、乙组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的呼吸方式;由于空气中有CO2,所以加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2,光照或黑暗对酵母菌的细胞呼吸无影响;由于b瓶中有空气,存在少量的O2,所以乙组b瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境。主题二有氧呼吸的过程【典例2】 (2017·新疆哈密月考)下图表示有氧呼吸过程,下列有关说法正确的是( )
A.①②④中数值最大的是①
B.③代表的物质名称是氧气
C.线粒体能完成图示全过程
D.硝化细菌能完成图示全过程解析:①是有氧呼吸第一阶段释放的能量,②是有氧呼吸第二阶段释放的能量,④是有氧呼吸第三阶段释放的能量,其中有氧呼吸第三阶段释放的能量④最多;③所在的过程表示的是有氧呼吸的第二阶段,反应物是丙酮酸和水分子,所以③代表水分子;有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,线粒体只能完成有氧呼吸的第二阶段和第三阶段;硝化细菌属于需氧型的生物,虽然没有线粒体,但是含有与有氧呼吸有关的酶,所以能够完成图示全过程。
答案:D易错提醒 (1)线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所,而非唯一场所,因为有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中完成的。
(2)线粒体内不能直接将葡萄糖分解。葡萄糖需在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后,丙酮酸才能在线粒体中被进一步分解。
(3)线粒体是细胞进行有氧呼吸的充分但非必要条件,如大肠杆菌(原核生物)无线粒体,但能进行有氧呼吸。【题组演练】
1.(2017·江西赣州月考)关于有氧呼吸的叙述不正确的是( )
A.三个阶段都产生能量 B.三个阶段都能合成ATP
C.三个阶段都需要酶催化 D.三个阶段都产生[H]D解析:有氧呼吸的三个阶段都要释放能量并产生ATP,有氧呼吸三个阶段都需要相关的酶催化;有氧呼吸第一、二阶段产生[H],第三阶段利用前两个阶段的[H]与氧气结合生成水。2.在有氧呼吸过程中,进入细胞的氧将( )
①与氢结合生成水
②与碳结合生成二氧化碳
③在线粒体中被消耗
④在线粒体与细胞质基质中被消耗
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④解析:在有氧呼吸的第三阶段,进入细胞的氧将与氢结合生成水,此过程发生在线粒体内膜上。A3.(2017·广东汕头期末)提取鼠肝细胞的线粒体为实验材料,向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时,测得氧的消耗量很大;当注入葡萄糖时,测得氧的消耗量几乎为零;同时注入细胞质基质和葡萄糖时,氧消耗量又较大。对上述实验结果的解释不正确的是( )
A.丙酮酸彻底分解和水的生成过程都是在线粒体内进行的
B.在线粒体内不能完成葡萄糖的分解,但能完成丙酮酸的分解
C.葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中完成的
D.有氧呼吸中,水的参与和生成都是在细胞质基质中进行的解析:丙酮酸彻底氧化分解生成二氧化碳是有氧呼吸的第二阶段,在线粒体基质中完成,生成水在线粒体内膜上完成;葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中进行,不能在线粒体中进行,在线粒体内能完成丙酮酸的分解;葡萄糖分解成丙酮酸是有氧呼吸的第一阶段,在细胞质基质中进行;小鼠肝细胞有氧呼吸过程中,水的参与和生成都是在线粒体中进行的。D形成学科核心素养(一)重要生物学概念
1.细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程。
2.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验表明,酵母菌既可以在有氧条件下进行有氧呼吸又可以在无氧条件下进行无氧呼吸, 即细胞呼吸的类型分为有氧呼吸和无氧呼吸。
3.线粒体是真核细胞进行有氧呼吸的重要场所。
4.有氧呼吸的全过程十分复杂,可以概括地分为三个阶段,每一阶段的化学反应都有能量的释放。
5.有氧呼吸的反应式可简写成:C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量。(二)学科核心素养
1.生命观念:形成“线粒体的结构与有氧呼吸相适应”的结构与功能观。
2.理性思维:运用归纳与概括的方法,总结有氧呼吸的过程。
3.科学探究:学会基于生物学事实提出问题,作出假设;能根据假设确定实验的总体思路和细化实验方案,学会设置对比实验,分析实验结果。(三)网络构建
请尝试构建本课时知识网络。谢谢观赏！课件41张PPT。第2课时 无氧呼吸、细胞呼吸原理的应用自主学习凝练素养自主学习 读教材·学基础一、无氧呼吸
请仔细阅读教材第94～95页“无氧呼吸”,完成下面的问题。
1.类型:对于微生物而言,根据产物的不同,可分为 发酵和乳酸发酵。
2.两种类型比较酒精[H]+丙酮酸细胞质基质酒精+CO2乳酸第一?思考1? (1)脂肪与糖类相比,含氢高,而氧的含量少,则等量的脂肪与糖类有氧呼吸释放的能量和耗氧量的多少有何不同?
提示:脂肪氧化分解耗氧量大,产生的能量多。
(2)上楼或爬山时,为何有时会感觉肌肉酸痛而无力呢?
提示:主要原因是细胞进行无氧呼吸,产生乳酸,释放的能量少,生成的ATP少。二、细胞呼吸原理的应用
请仔细阅读教材第95～96页的“资料分析”,完成下面的问题。
1.用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口:增加 量,抑制厌氧菌的感染。
2.利用酵母菌酿酒时:早期通气——促进酵母菌 呼吸,利于菌种繁殖;后期密封发酵罐——促进酵母菌 呼吸,利于产生 。
3.食醋、味精制作:向发酵罐中通入无菌空气,促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行 呼吸。
4.种植植物要常给土壤松土:促进根细胞的 呼吸,有利于 ,为矿质元素的吸收供应能量。
5.稻田要定期排水:避免因无氧呼吸产生 而烂根。通气有氧无氧酒精有氧有氧主动运输酒精6.破伤风的预防:破伤风由破伤风芽孢杆菌引起,这种病菌只能进行 呼吸。皮肤破损较 或被锈钉扎伤后,病菌就容易大量繁殖。(遇此情况,需及时到医院治疗,如清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒血清。)
7.提倡慢跑:促进肌细胞 呼吸,防止无氧呼吸产生 使肌肉酸胀乏力。
?思考2? 贮存小麦、玉米等粮食时,最好选择怎样的条件?水果和蔬菜类呢?
提示:无氧深有氧乳酸主题一凝练素养 解难题·提能力有氧呼吸与无氧呼吸的联系和区别教师参考
问题引领:
1.什么原因导致丙酮酸沿着不同途径完成不同的反应?
2.有氧呼吸和无氧呼吸在发生场所、产物和能量上有哪些不同?1.细胞呼吸的过程图解说明:有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同。从丙酮酸开始由于是否有氧的存在及酶种类的差异,才分别沿着不同的途径形成不同的产物。2.有氧呼吸与无氧呼吸的比较【典例1】 (2017·天津静海月考)甲图是细胞呼吸示意图,乙图是某细胞器结构示意图。下列说法中正确的是( )
A.①②④阶段均形成少量ATP
B.水参与第④阶段的反应,该过程发生在乙图中的b处
C.人体细胞分解等量的葡萄糖,③阶段释放CO2的量是④阶段的1/3
D.①⑤分别发生在乙图中的a、c处解析:②是丙酮酸转化成乳酸的过程,不释放能量;水参与第④阶段的反应即有氧呼吸的第二阶段,该过程发生在乙图中的b处即线粒体基质中;人体细胞分解葡萄糖,不可能发生③阶段;①过程发生在细胞质基质中,而不是线粒体内。
答案:B易错提醒 (1)无氧呼吸的产物:一般来说,动物无氧呼吸的产物为乳酸,植物无氧呼吸的产物为酒精和CO2,但也有例外,如玉米的胚、马铃薯的块茎和甜菜的块根,它们无氧呼吸的产物为乳酸。
(2)通过呼吸产物判断呼吸类型,有H2O生成一定是有氧呼吸:H2O在第二阶段是反应物,在第三阶段是生成物。
(3)关于化学元素的转移:H2O中的O全部来自O2;CO2中的氧一半来自C6H12O6,一半来自参与反应的水分子。(2017·甘肃平凉期中)如图表示不同距离的跑步过程中,有氧呼吸和无氧呼吸供能的百分比。正确的说法是( )
A.跑步距离越长,无氧呼吸供能所占比例越大
B.跑1 500米时,有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖相当
C.跑100米时,所需ATP主要由有氧呼吸产生
D.马拉松跑时,肌肉细胞呼吸释放的CO2与吸收的O2之比约为1∶1D备选例题解析:由图可知,跑步距离越长,无氧呼吸供能所占比例越小;跑1 500米时,有氧呼吸与无氧呼吸供能的百分比相同,推测可知有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖少;跑100米时,所需ATP主要由无氧呼吸产生;马拉松跑时,主要进行有氧呼吸,但仍有部分无氧呼吸,人体肌肉细胞进行无氧呼吸时,既不消耗O2也不产生CO2,肌肉细胞呼吸释放的CO2量与吸收的O2量之比为1∶1。【题组演练】
1.(2017·黑龙江牡丹江月考)有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是( )
①都产CO2 ②都需要酶 ③都需要氧 ④都产生ATP ⑤都生成丙酮酸
A.②③⑤ B.②④⑤
C.②③④ D.①②④B解析:无氧呼吸不需要氧气,但有氧呼吸肯定产生二氧化碳,而无氧呼吸不一定产生二氧化碳,①③错误;有氧呼吸和无氧呼吸都需要多种酶的催化,都产生ATP,且第一阶段完全相同,都有丙酮酸生成,故②④⑤正确。2.(2017·新疆石河子月考)下列关于有氧呼吸和无氧呼吸的叙述中,正确的是( )
A.[H]只在有氧呼吸过程中生成
B.无氧呼吸因为分解糖类的效率低,所以释放的能量少
C.若呼吸产物中有水生成,则一定进行了有氧呼吸
D.若呼吸产物中有酒精生成,则只进行无氧呼吸C解析:有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段相同,即葡萄糖分解为丙酮酸,该过程有[H]生成;无氧呼吸因为分解糖类不彻底,大部分能量储存在未分解的有机物中,所以释放的能量少;生成酒精,只能说明一定进行了无氧呼吸,但不能说明只进行无氧呼吸。解析:人体在进行剧烈运动时,虽然由于供氧不足、肌肉细胞会通过无氧呼吸提供能量,但所需能量主要还是由有氧呼吸提供;在有氧条件下,图中的过程②即无氧呼吸将受到抑制;人体细胞内的CO2只产生于有氧呼吸的第二阶段,因此其场所为线粒体;过程③是有氧呼吸第二阶段,需要水的参与,过程④是有氧呼吸第三阶段,产生的ATP最多。3.(2017·宁夏育才中学月考)下图是人体内不完整的细胞呼吸示意图,有关叙述正确的是( )
A.人体在剧烈运动时,所需能量主要由②途径提供
B.在有氧条件下,过程②③将受到抑制
C.细胞内产生CO2的场所为细胞质基质和线粒体
D.过程④产生的ATP最多,过程③需要水的参与D主题二影响细胞呼吸的外界因素及与生产、生活实践的关系教师参考
问题引领:
1.温度为什么会影响细胞呼吸?
2.氧气浓度的升高对有氧呼吸和无氧呼吸分别有什么影响?
3.水分对细胞呼吸有影响吗?1.温度
通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影响酶活性的曲线特征一致。
生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果,在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温,来降低细胞呼吸,减少有机物的消耗。2.O2浓度
(1)对有氧呼吸:O2是有氧呼吸的原料之一,在一定范围内,随着O2浓度增加,有氧呼吸强度也增加,但O2浓度增加到一定值时有氧呼吸强度将不再随O2浓度增加而增加。(2)对无氧呼吸:随O2浓度增加而受抑制,O2浓度越高,抑制作用越强,O2浓度达一定值时,被完全抑制。
作物栽培中,采取中耕松土、定期排水、防止土壤板结等措施,都是为了保证根细胞的正常呼吸。
生产中还常利用降低O2的浓度能够抑制细胞呼吸,减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
生产中利用各种微生物的呼吸类型和发酵各阶段对O2的需要,控制通气的情况,以生产各种产品如酒精、食醋或味精等。3.水分
水为细胞呼吸提供反应环境,一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。
种子在贮藏时,必须降低含水量,使种子呈风干状态,降低细胞呼吸,减少有机物消耗;同时防止微生物大量繁殖,使种子变质。【典例2】 (2017·天津静海月考)将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中,1小时后,测定O2的吸收量和CO2释放量如下表所示。下列分析正确的是( )A.O2浓度越高,苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛,产生ATP越多
B.O2浓度为3%时,有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的2倍
C.苹果果肉细胞在O2浓度为3%和7%时,消耗的葡萄糖量相等
D.苹果果肉细胞在O2浓度为5%～25%时,只进行有氧呼吸解析:从表中可看出在一定范围内,O2浓度越高,苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛,产生ATP越多;O2浓度为3%时苹果果肉细胞的CO2释放量是0.5,O2吸收量是0.3,则有氧呼吸消耗的葡萄糖量是0.3/6=0.05 (mol),无氧呼吸消耗的葡萄糖为0.2/2=0.1 (mol),因此有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的1/2;苹果果肉细胞在O2浓度为3%时消耗的葡萄糖量=0.3/6+0.2/2=0.15 (mol),7%时消耗的葡萄糖量=0.5/6=1/12 (mol);O2浓度为5%以后苹果果肉细胞只进行有氧呼吸。
答案:D易错提醒 影响细胞呼吸的因素非单一,贮存蔬菜和水果的条件非无氧环境
(1)若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度可采取供水、升温、高氧等措施;若需降低细胞呼吸强度,可以采取干燥、低温、低氧等措施。
(2)蔬菜、水果在贮藏时都应在低温、低氧条件下,低温以不破坏植物组织为标准,一般为零上低温;种子贮存时应保持干燥,而蔬菜、水果贮存时应保持一定的湿度。备选例题
(2017·广西桂林段考)下图表示细胞呼吸强度与O2浓度的关系(呼吸底物为葡萄糖)。据图分析回答下列问题:(1)图中D点进行的细胞呼吸方式为 。?
(2)图中当O2浓度达到J点以后,CO2释放量不再继续增加的内因是 .
。 解析:(1)图中D点氧气浓度为0,所以细胞只能进行无氧呼吸。
(2)图中当O2浓度达到J点以后,CO2释放量不再随氧气浓度增加而增加,原因是细胞内有氧呼吸的酶的数量有限。
答案:(1)无氧呼吸
(2)呼吸酶的数量有限(3)图中“O2吸收量”这条线可以表示 呼吸强度,“CO2释放量”这条线可以表示 呼吸强度;当无氧呼吸强度降为0时,其对应的O2浓度为 。?
(4)图中细胞呼吸对有机物中能量的利用率最低的点对应的O2浓度是 .
。?解析:(3)由于吸收的氧气只用于有氧呼吸,因此图中“O2吸收量”这条线可以表示有氧呼吸强度,有氧呼吸和该无氧呼吸过程均有CO2的释放,因此“CO2释放量”这条线可表示有氧呼吸与无氧呼吸强度。当两条曲线相交于I点时,无氧呼吸强度降为0,此时只有有氧呼吸。
(4)图中氧气浓度为0时,无氧呼吸释放的能量最少,即为细胞呼吸对有机物中能量的利用率最低。
答案:(3)有氧 有氧呼吸和无氧 I
(4)0【题组演练】
1.(2017·湖北沙市月考)下列各图表示在固定体积的培养液中,一定时间内酵母菌相关指标与O2浓度的关系,不正确的是( )解析:酵母菌是兼性厌氧型微生物,所以酵母菌细胞呼吸产生的CO2与氧气浓度的关系如图中A项所示;酵母菌在有氧的条件下大量繁殖,但O2浓度达到一定程度时,繁殖速率不再增加;酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳,在有氧的条件下无氧呼吸受到抑制,所以产生的酒精量与O2浓度的关系如图中C项所示;酵母菌有氧呼吸、无氧呼吸均能产生ATP,所以曲线起点不为0。D2.(2017·湖北沙市月考)如图是某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时,CO2释放量和O2吸收量的变化(假设细胞呼吸底物只有葡萄糖),下列相关叙述正确的是( )
A.氧浓度为d时最适于贮藏该植物器官
B.氧浓度为b、c时该器官无氧呼吸强度相等
C.氧浓度为d时,该器官无氧呼吸强度为0
D.氧浓度为a时,没有[H]的产生解析:氧浓度为d时,植物只进行有氧呼吸,此时植物消耗有机物的速率较快,不适于贮藏该植物器官;氧浓度为b时,无氧呼吸释放CO2量为8-3=5,在氧浓度为c时,无氧呼吸释放CO2的量是6-4=2;氧浓度为d时,植物只进行有氧呼吸,此时无氧呼吸强度为0;氧浓度为a时,植物只进行无氧呼吸,在第一阶段会产生[H]。C3.下列关于细胞呼吸原理的应用,错误的是( )
A.蔬菜和水果的保鲜所需要的条件应为低温、干燥、低氧
B.花盆里的土壤板结后应及时松土透气,以促进根系的有氧呼吸
C.选用松软的“创可贴”包扎伤口的目的是防止厌氧菌大量繁殖
D.在控制通气的情况下,利用麦芽、葡萄、粮食、酵母菌和发酵罐等可以生产各种酒解析:蔬菜和水果的保鲜所需要的条件是低温、适当的湿度、低氧;花盆里的土壤板结后应及时松土透气,以促进根系的有氧呼吸,抑制根系的无氧呼吸;选用松软的“创可贴”包扎伤口的目的是保持有氧的环境,防止厌氧菌大量繁殖;在控制通气的情况下,利用麦芽、葡萄、粮食、酵母菌和发酵罐等可以生产各种酒,这是细胞呼吸的应用之一,D正确。A图说教材:O2浓度与细胞呼吸间的关系下图表示酵母菌在细胞呼吸过程中,O2浓度与CO2释放量之间的关系。(1)酵母菌在不同O2浓度条件下,呼吸方式不同:①无氧时,即A点时,只进行无氧呼吸。②低氧时,即O2浓度在0～10%之间时,既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,也就是说AC段CO2的来源包括有氧呼吸和无氧呼吸两部分,此过程中无氧呼吸逐渐减弱(O2会抑制无氧呼吸)、有氧呼吸逐渐增强。③O2浓度等于或超过10%时,即C点(含C点)之后只进行有氧呼吸,此时无氧呼吸完全受抑制。
(2)B点时(即O2浓度为5%左右时)细胞呼吸产生的CO2总量最少,此时细胞呼吸损耗的有机物最少,因此在农业生产上,常采用控制O2浓度并结合控制温度和湿度等方法,达到延长贮存时间的目的。【跟踪训练】 如图表示某种植物的非绿色器官在不同的O2浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化,请据图回答问题。(1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是 。?解析:解题时需注意Q点只进行无氧呼吸,P点只进行有氧呼吸,B点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等,R点释放的CO2量最少。(1)图中曲线QR区段由于随着O2浓度的增加无氧呼吸受到抑制,此时有氧呼吸速率还较小,因此CO2生成量急剧减少。
答案:(1)O2浓度增加,无氧呼吸受抑制(2) 点的生物学含义是无氧呼吸消失点,由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是 。?解析:(2)P点时细胞呼吸产生的CO2量和吸收的O2量相等,说明此时开始只进行有氧呼吸,即P点为无氧呼吸消失点,由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积可代表氧浓度逐渐增大的过程中,无氧呼吸生成的CO2总量。
答案:(2)P O2浓度逐渐增大的过程中,无氧呼吸生成的CO2总量(3)在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随O2浓度变化而变化的曲线。解析:(3)无氧呼吸产生的CO2随O2浓度变化而变化的曲线实际上就是CO2生成量和O2吸收量曲线对应每一O2浓度的差值连线,画曲线时应能表现下降趋势,并经过Q、B以及P点在x轴上的投影点。
答案:(3)如图(点线)所示(所绘曲线应能表现下降趋势,并经过Q、B以及P点在x轴上的投影点)(4)若图中的AB段与BC段的距离等长,说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比 (填“一样多”“更多”或“更少”),有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的 。?解析:(4)若图中的AB段与BC段的距离等长,说明此时有氧呼吸释放的CO2量与无氧呼吸释放的CO2量相等,根据有氧呼吸和酒精发酵的反应式求得此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的1/3。
答案:(4)一样多 (5)在长途运输新鲜蔬菜时,常常向塑料袋中充入N2,目的是 。?
你认为O2浓度应调节到 点的对应浓度,更有利于蔬菜的运输,试说明理由: ?
。?解析:((5)在长途运输新鲜蔬菜时,向塑料袋中充入N2可降低O2浓度,抑制细胞呼吸,从而减少有机物的消耗,分析图中曲线可知,O2浓度在R点的对应浓度时有氧呼吸强度较低,同时又抑制了无氧呼吸,蔬菜中的有机物消耗最少,更有利于蔬菜的运输。
答案:(5)降低O2浓度,减少有机物的消耗 R 此时有氧呼吸强度较低,同时又抑制了无氧呼吸,蔬菜中的有机物消耗最少形成学科核心素养(一)重要生物学概念
1.对于微生物而言,根据产物的不同,无氧呼吸可分为酒精发酵和乳酸发酵。
2.酒精发酵的反应式为C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量。
3.乳酸发酵的反应式为C6H12O6 2C3H6O3+少量能量。
4.细胞呼吸原理在农业生产、发酵工业、医药卫生、人体健康等方面应用广泛。
5.影响细胞呼吸的因素主要有温度、氧气浓度和细胞中的含水量。(二)学科核心素养
1.生命观念:细胞呼吸过程中伴随着物质的转变和能量的转换,形成物质与能量观。
2.理性思维:运用归纳与概括、批判性思维等方法比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同。
3.社会责任:(1)利用细胞呼吸的原理,提高自身保健意识,形成热爱生命的基本观念。(2)关注细胞呼吸原理在实际生产中的运用。(三)网络构建
请尝试构建本课时知识网络。谢谢观赏！课件27张PPT。第4节 能量之源——光与光合作用
第1课时 捕获光能的色素和结构自主学习凝练素养自主学习 读教材·学基础一、实验:提取和分离叶绿体色素
请仔细阅读教材第97～98页的实验,完成下面的问题。
1.提取叶绿体色素
(1)原理:绿叶中叶绿体色素能够溶解在有机溶剂 中。无水乙醇(2)过程剪碎二氧化硅、碳酸钙无水乙醇单层尼龙布过滤色素滤液2.分离叶绿体色素
(1)原理:各种色素在层析液中的 不同, 高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。因而色素就会随着 在滤纸上的扩散而分离开。
(2)步骤溶解度溶解度层析液剪去两角1cm 毛细吸管滤液干一两滤液细线 棉塞观察结果:滤纸条上色素带有四条。?判断?
(1)可以用层析液提取叶绿体色素。( )
(2)加入二氧化硅的目的是使研磨更充分。( )
(3)过滤研磨液时漏斗基部放一块剪好的滤纸进行过滤,将滤液收集到试管中。( )
(4)重复画线时要注意在滤液未干前操作。( )×√××二、叶绿体中色素的种类、分布及吸收光谱
请仔细阅读教材第98～99页,完成下面的问题。蓝绿 橙黄蓝紫三、叶绿体的结构与功能
请仔细阅读教材第99～100页“叶绿体的结构”,完成下面的问题。
1.形态:一般呈扁平的 形或 形。
2.结构椭球外膜内膜基粒类囊体色素和酶基质:球3.功能:是进行 的场所。
4.功能验证——恩格尔曼实验
(1)恩格尔曼实验过程、现象及结论光合作用叶绿体叶绿体(2)恩格尔曼实验设计巧妙之处
①实验材料选择水绵和好氧细菌:水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察;用好氧细菌可确定 的部位。
②没有空气的黑暗环境:排除了 和 的干扰。
③用极细的光束点状投射:叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位,相当于一组 实验。
④进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验:明确实验结果完全是由 引起的等。
?思考? 叶绿体与其功能相适应的结构特点有哪些?
提示:(1)叶绿体的基质和类囊体薄膜上含有与光合作用有关的酶。
(2)类囊体的薄膜上分布有捕获光能的色素。
(3)叶绿体中类囊体堆叠成基粒,增大了内部膜面积。释放氧气氧气光对照光照主题一凝练素养 解难题·提能力提取和分离叶绿体色素实验问题剖析教师参考问题引领:
1.若在滤纸条上观察到的色素颜色过浅,分析可能的原因有哪些?2.在滤纸条上,4种色素位置及含量是怎样的?1.研磨时放入少量二氧化硅和碳酸钙的目的分别是什么?
提示:加入碳酸钙的目的是防止研磨中叶绿素被破坏;加入二氧化硅的目的是使研磨充分。
2.收集到的滤液绿色过浅的原因有哪些?
提示:(1)未加二氧化硅,研磨不充分;
(2)使用放置天数较多的绿叶,色素含量少;
(3)一次加入的无水乙醇太多,提取浓度太低;
(4)未加碳酸钙或加入的太少,色素分子被破坏。
3.滤纸条为什么要剪去两个角?
提示:剪去两个角的目的是防止层析液在滤纸条的两端扩散过快,得到的色素带不整齐。4.为什么滤液细线要画得细、齐、直?为什么要重复画滤液细线?
提示:滤液细线如果画得不细、齐、直,在层析时会导致色素带的重叠而影响分离效果。
要重复画一两次滤液细线的目的是积累更多的色素,使分离后的色素带更明显。
5.为什么滤液细线不能触及层析液?
提示:如果让滤纸上的滤液细线触及层析液,滤液中的部分色素会溶解在层析液中,就会无明显的色素带而影响实验效果。
6.层析时烧杯要加盖,为什么?
提示:层析时烧杯要加盖的目的是防止层析液中的挥发性物质挥发出来对人体有害。7.滤纸条上色素带的排列顺序怎样?宽窄如何?这说明了什么?
提示:从上到下依次是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。宽窄:叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
由宽窄可以看出它们的含量不同;由位置可以得出它们在层析液中的溶解度不同,越靠上的溶解度越大。【典例1】 (2017·四川眉山期末)下图表示利用新鲜菠菜绿叶进行的提取和分离叶绿体色素实验纸层析的结果,下列有关分析错误的是( )
A.产生该实验结果的原因是研磨时没加入无水乙醇
B.产生该实验结果的原因是研磨时没加入碳酸钙
C.色素分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同
D.四种色素中左边两种色素主要吸收蓝紫光和红光解析:图中由左到右四条色素带依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,若研磨时没加入无水乙醇,则层析结果中不会出现色素带;正常叶片中叶绿素含量远多于类胡萝卜素的含量,而该实验结果中类胡萝卜素的含量远多于叶绿素,说明研磨时没加入碳酸钙,导致部分叶绿素被破坏。
答案:A备选例题 (2017?安徽合肥联考)较长时间黑暗中生长的植物,对其叶片进行提取和分离叶绿体色素,结果最可能为( )B解析:叶绿体色素的分离实验结果从上到下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。已知植物处于黑暗环境中较长时间,则不能合成叶绿素,因此导致滤纸条上第三和第四条色素带缺失。【题组演练】
1.(2017·安徽宣城期末)下列对提取叶绿体色素,进行纸层析分离的实验中各种现象的解释,正确的是( )
A.未见色素带,原因可能为材料是黄化叶片
B.色素在滤纸上未发生分离,是因为色素不溶于层析液
C.提取液呈绿色是由于其含有叶绿素a和叶绿素b
D.叶黄素处于滤纸条最前方,是因为其在提取液中的溶解度最高C解析:选择黄化叶片为实验材料,若操作无误,只会缺少部分色素带,但仍会有色素带出现;叶绿体中的色素在滤纸条上未发生分离,其原因可能是滤纸没有接触到层析液;胡萝卜素处于滤纸条最前方,是因为其在层析液中的溶解度最高。2.(2017·安徽合肥期末)如图表示某同学做“提取和分离叶绿体色素”实验的改进装置,下列与之有关的叙述中,错误的是( )
A.应向培养皿中倒入层析液
B.应将滤液滴在a处
C.实验结果应得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形)
D.实验得到的若干个同心圆中,最小的一个圆呈橙黄色D解析:分离色素的试剂是层析液,将色素提取液滴在a处,b处连接层析液,结果能得到4个同心圆,从外向内分别是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色);胡萝卜素溶解度最大,扩散速度最快,则形成的圆最大,颜色是橙黄色。3.(2017·辽宁庄河期末)某研究小组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。如将其叶片进行红光照射并进行光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下),与正常叶片相比,推测实验结果是( )
A.光吸收差异显著,色素带缺第2条
B.光吸收差异不显著,色素带缺第2条
C.光吸收差异显著,色素带缺第3条
D.光吸收差异不显著,色素带缺第3条B解析:叶绿体色素有四种,经纸层析法得到的色素带从上至下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,而叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。所以叶黄素缺失突变体叶片,在进行红光照射并测定光吸收时差异不显著,而色素带缺叶黄素条带,位于第2条。主题二叶绿体的结构和功能【典例2】 (2017·宁夏育才中学联考)如图所示,图甲为叶绿体结构模式图,图乙是图甲的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是( )
A.图甲中生物膜的面积主要靠内膜向内折叠形成嵴而增大
B.图乙所示的结构来自图甲中的③
C.③中含有4种色素,其中叶绿素b含量最多
D.④中含有与光合作用有关的色素,有利于光合作用的进行解析:图甲中主要靠类囊体堆叠形成基粒而增加生物膜的面积;图乙所示的生物膜上含有光合色素,来自图甲中的基粒③;基粒中含有4种色素,其中叶绿素a含量最多;与光合作用有关的色素只分布在基粒上,叶绿体基质④中没有。
答案:B【题组演练】
1.下列关于叶绿体基粒的说法中,正确的一组是( )
①每个叶绿体基粒含有几个到几十个类囊体
②基粒附着在内膜的突起——嵴上
③类囊体的薄膜上有进行光合作用的色素
④光合作用有关的酶全都分布在基粒上
A.①② B.③④ C.①③ D.②④C解析:叶绿体中没有嵴,②错误;光合作用有关的酶不仅分布在基粒上,还分布在叶绿体基质中,④错误。2.下列关于叶绿体的叙述中,正确的是( )
A.植物细胞均含有叶绿体
B.叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质的功能和所含化合物均相同
C.叶绿体中所含色素分布在叶绿体类囊体薄膜上和基质中
D.叶绿体中含有少量DNA和RNAD解析:叶绿体主要分布在植物的绿色叶片等见光的部位,不是植物所有细胞都含有叶绿体,如根尖细胞不含叶绿体;不同的基质中所含化合物的成分不同,功能也不同,叶绿体中具有吸收光能作用的四种色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上,在叶绿体的基质中不含有色素。形成学科核心素养 (一)重要生物学概念
1.无水乙醇能提取叶绿体色素,原理是色素能溶解在无水乙醇中。
2.层析液可分离色素,原理是不同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。
3.二氧化硅有助于研磨充分,碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。
4.层析后滤纸条上自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
5.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。
6.参与光合作用的色素分布于叶绿体类囊体薄膜上,而与光合作用有关的酶则分布于类囊体薄膜和叶绿体基质中。
7.叶绿体是光合作用的场所。(二)学科核心素养
1.生命观念:形成“叶绿体的结构适合于分布色素和多种酶”的科学自然观。
2.理性思维:运用归纳与概括、构建模型方法总结出叶绿体的结构、色素的种类及作用。
3.科学探究:学会提取和分离叶绿体色素的实验操作方法,并能正确分析实验结果。(三)网络构建
请尝试构建本课时知识网络。谢谢观赏！课件26张PPT。第2课时 光合作用的探究历程、光合作用的过程自主学习凝练素养自主学习 读教材·学基础一、光合作用的概念
请仔细阅读教材第101页第一自然段,完成下面的问题。
1.场所:绿色植物的 。
2.物质转化:CO2和H2O →有机物+ 。
3.能量转化: →储存在有机物中的能量。
4.实质:合成有机物、储存能量。叶绿体O2光能二、光合作用的探究历程
请仔细阅读教材第101～102页“光合作用的探究历程”,完成下面的问题。
1.普利斯特利的实验
(1)实验过程及现象
密闭玻璃罩+绿色植物+空气(2)实验结论:植物可以更新 。
(3)实验的不足之处:
①缺少 ,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 。
②没有认识到 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由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。空白对照空白对照光2.英格豪斯的实验
(1)500多次植物更新空气的实验。
(2)实验结论:植物只有绿叶在 下,才能更新污浊的空气。
(3)实验的不足之处:没有阐明植物吸收和释放气体的本质。
3.梅耶实验
根据能量转化和守恒定律明确指出,植物进行光合作用把 能转换成_____能储存起来。
4.萨克斯的实验
(1)实验过程及现象阳光照射光化学黑暗中饥饿处理的绿叶 变深蓝遮光(2)实验分析
①设置了自身对照,自变量为 ,因变量是叶片颜色变化。
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本实验除证明了光合作用的产物有 外,还证明了 是光合作用的必要条件。
5.鲁宾和卡门的实验
(1)实验过程及结论:光照淀粉光(2)实验分析:设置了对照实验,自变量是标记物质( 和C18O2),因变量是
。
6.卡尔文实验
(1)实验过程:用 标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪检测其放射性。
(2)实验结论:探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径,即
循环。
?判断?
(1)叶绿体是光合作用的唯一场所。( )
(2)普利斯特利的实验用到了对照。( )
(3)萨克斯实验将绿叶在黑暗中饥饿处理没有实际意义。( )
(4)光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的“O”。( )O2的放射性14C卡尔文×√××三、光合作用的过程
请仔细阅读教材第103～104页“光合作用的过程”,完成下面的问题。
1.光合作用过程图解光反应 暗反应 2.光反应和暗反应过程的比较4[H]+O2(CH2O)ATP中活跃的化学能稳定的化学能还原剂类囊体基质3.光合作用反应式: 。
?思考? 结合光合作用过程分析,你认为早晨锻炼好还是傍晚锻炼好?
提示:傍晚锻炼好。因为植物在白天进行光合作用,吸收CO2产生O2;晚上只进行细胞呼吸,吸收O2释放CO2,所以傍晚时空气中O2含量比早晨多。主题一凝练素养 解难题·提能力光合作用的探究历程【典例1】 (2017·四川眉山期末)下列关于光合作用探究历程的相关实验的叙述,正确的是( )
A.恩格尔曼的实验只能证明光合作用的场所是叶绿体
B.鲁宾和卡门利用 O验证了光合作用释放的氧气来自水
C.萨克斯实验过程中将绿叶置于暗处的目的是消耗有机物
D.卡尔文的实验探明了光反应过程中的物质转化途径解析:恩格尔曼的实验既能证明光合作用的场所是叶绿体,又能证明光合作用在光照条件下产生了氧气;鲁宾和卡门利用 O和C18O2验证了光合作用释放的氧气来自水;卡尔文利用同位素标记实验探明了暗反应过程中CO2中的碳元素的转化途径。
答案:C【题组演练】
1.下列关于光合作用的探究历程的叙述,不正确的是( )
A.德国植物学家萨克斯的实验证明了叶绿体在光下合成淀粉的同时释放出O2
B.恩格尔曼以好氧细菌和水绵为实验材料进行实验,得出氧气是由叶绿体释放出来的结论
C.梅耶根据能量转化和守恒定律,指出植物在进行光合作用时把光能转换成化学能储存起来
D.鲁宾和卡门利用同位素标记法,证明光合作用释放的O2来自水解析:萨克斯将叶片在暗处放置几小时,然后一半遮光、一半曝光处理,一段时间后用碘蒸气处理叶片,发现曝光的一半呈深蓝色,遮光的一半没有颜色变化,从而得出光是光合作用的必要条件且光合作用的产物中有淀粉。A2.(2017·安徽马鞍山期中)萨克斯将绿色叶片在暗处数小时“饥饿”处理后,然后把此叶片一半遮光,另一半曝光。经过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,成功地证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。上述实验的分析和结论合理的是( )
A.本实验没有对照实验
B.本实验证明叶绿体利用光能将二氧化碳转变成了淀粉
C.实验初始时遮光与曝光区域仍有淀粉存在
D.有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因解析:本实验在同一叶片上进行遮光和照光的对照实验;实验证明叶绿体利用光能合成了淀粉;不能证明将二氧化碳转变成了淀粉;将绿色叶片在暗处数小时“饥饿”处理的目的是消耗原有的淀粉。D 主题二 光合作用的过程分析教师参考问题引领:
1.光合作用过程中,各种元素的转移途径是怎样的?2.当光照、CO2浓度变化时对植物体内的C3、C5等含量的变化是怎样的?1.光合作用过程中元素转移途径
2.光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6相对含量的影响
当外界因素中光照强弱、CO2浓度骤然变化时,短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及C6H12O6合成量,进而影响叶肉细胞中这些物质的相对含量,它们的关系归纳如下:【典例2】 如图1表示光合作用部分过程的图解,图2表示改变光照后,与光合作用有关的C5和C3在细胞内的变化曲线。根据图回答:(1)图1中A表示的物质是 ,它由 产生,其作用主要是 。?
(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自 。若用放射性同位素标记14CO2,则14C最终进入的物质是 。?解析:(1)光反应为暗反应提供的物质是[H]和ATP,由此可确定A是[H],[H]是由水光解后经一系列过程产生的,其作用主要是用于C3的还原。(2)光反应中,光能转换为活跃的化学能储存于ATP等化合物中,14CO2的同化途径为 →(14CH2O)。答案:(1)[H] 水在光下分解 用于C3的还原
(2)太阳光能 (CH2O)(3)图2中曲线a表示的化合物是 ,在无光照时,其含量迅速上升的原因是 ?
。?
(4)曲线b表示的化合物是 ,在无光照时,其含量下降的原因是 ?
。?解析:(3)、(4)题干中已说明曲线a、b表示C3和C5的含量变化,光照停止后,光反应停止,[H]和ATP下降,C3的还原减弱直至停止,而CO2的固定仍将进行,因此C3含量相对升高,C5含量相对下降,即a表示C3,b表示C5。答案:(3)C3 CO2与C5结合形成C3和C3不能被还原
(4)C5 C5与CO2结合形成C3,且C3不能被还原为C5备选例题解析:叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,若在较低光照强度下由白光突然改用光照强度与白光相同的红光照射,则光反应增强,ATP含量增加,未被还原的C3减少;若由白光突然改用光照强度与白光相同的绿光照射,则光反应减弱,[H]和ATP减少,短时间内暗反应依然进行,故[H]减少,C3被还原成C5的量减少。(2017·山东潍坊段考)在适宜反应条件下,用较低光照强度的白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是( )
A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升
C.绿光,[H]下降 D.绿光,C5上升C【题组演练】
1.(2017·天津静海月考)如图表示菠菜叶光合作用的一个阶段。下列各项叙述正确的是( )
A.该阶段的化学反应在叶绿体类囊体薄膜上进行
B.C3生成(CH2O)需要[H]、ATP和多种酶
C.提高温度一定能促进(CH2O)的生成
D.无光条件有利于暗反应进行B解析:图示表示植物光合作用暗反应阶段,该过程在叶绿体基质中进行;若图示是在最适温度条件下进行的,提高温度则会降低酶的活性,进而影响(CH2O)的生成;无光条件下,光反应不能进行,不能为暗反应提供[H]和ATP,不利于暗反应的进行。2.(2017·辽宁庄河期末)番茄幼苗在缺镁培养液中培养一段时间后,与对照组相比,其叶片光合作用强度下降,原因是( )
A.光反应强度升高,暗反应强度降低
B. 光反应强度降低,暗反应强度降低
C.光反应强度不变,暗反应强度降低
D. 光反应强度降低,暗反应强度不变B解析:缺镁影响叶绿素的合成,进而影响光反应,导致光反应强度下降,[H]和ATP减少,进一步导致暗反应中三碳化合物的还原强度降低,进而影响暗反应。3.(2017·宁夏育才中学孔德学区月考)将植物栽培在光照、温度适宜和CO2充足的条件下。如果将环境中CO2含量突然降至极低水平,此时叶肉细胞内的C3、C5和ATP含量的变化情况依次是( )
A.上升;下降;上升
B.下降;上升;下降
C.下降;上升;上升
D.上升;下降;下降C解析:突然降低CO2气体的浓度,则CO2固定过程减弱C3的生成减少,而原有的C3在光反应产生的ATP和[H]的作用下,继续被还原为C5和糖类,因此叶绿体中C3化合物减少,C5化合物增多,由于短时间内ATP的消耗量减少,生成量基本不变,因此ATP的含量上升。形成学科核心素养 (一)重要生物学概念
1.光合作用的探究历程:通过多位科学家的不断探索,到20世纪40年代,基本弄清了光合作用的原料、产物、条件、场所及其过程。
2.光合作用的反应式:CO2+H2O (CH2O)+O2。
3.光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。光反应的场所是类囊体薄膜,条件有:光、色素、酶、水、ADP、Pi,产物是O2、[H]和ATP。暗反应的场所是叶绿体基质,条件有:多种酶、[H]、ATP、CO2、C5,产物是糖类等物质。(二)学科核心素养
1.生命观念:形成光合作用过程中的物质与能量观。
2.理性思维:运用归纳与概括的方法,总结光合作用的概念,掌握光反应与暗反应的区别与联系。(三)网络构建
请尝试构建本课时知识网络。谢谢观赏！课件44张PPT。第3课时 影响光合作用的因素 光合作用的应用自主学习凝练素养自主学习 读教材·学基础一、光合作用原理的应用
请仔细阅读教材第104～105页“光合作用原理的应用”,完成下面的问题。
1.光合作用强度
(1)概念:植物在 内通过光合作用制造 的数量。
(2)表示方法:用一定时间内 的数量来定量表示。单位时间糖类原料消耗或产物生成2.探究环境因素对光合作用强度的影响
(1)影响因素(2)探究光照强弱对光合作用的影响
①实验原理:CO2 强弱 水分温度②变量分析:③实验流程:光照的强弱光合作用强度④实验结论:在一定范围内,随着光照强度不断增强,光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2越多,浮起的越多)。多中少?判断?
(1)炎热的夏天,水绵光合作用旺盛,释放氧气增多,会发生漂浮在水面上的现象。( )
(2)光合作用强度可以用光合作用制造糖类的数量来表示。( )
(3)温度对光合作用强度的影响是通过影响酶的活性来实现的。( )√×√二、化能合成作用
请仔细阅读教材第105页“化能合成作用”,完成下面的问题。
1.化能合成作用无机物的氧化 制造有机物(2)实例:硝化细菌,能利用氧化 释放的化学能将_________合成为糖类,供自身利用。NH3、HNO2CO2和H2O2.自养生物和异养生物无机物合成有机物绿色植物硝化细菌现成的有机物动物主题一凝练素养 解难题·提能力环境因素对光合作用影响的分析教师参考问题引领:
1.光合作用强度会随光照强度的增强或CO2浓度的增强而一直增强对吗?为何?2.怎样合理应用影响光合作用的因素来提高农作物产量?1.光照强度
(1)曲线分析:A点:光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,其单位时间内释放的CO2量,可表示此时的细胞呼吸速率。
AB段:随光照强度加强,光合作用逐渐加强,CO2的释
放量逐渐减少,因为有一部分用于光合作用。
B点:细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用,即光合速率=细胞呼吸速率,B点为光补偿点。
BC段:随着光照强度不断加强,光合速率不断增大,到C点以后不再加强了,C点为光饱和点。
(2)应用:阴雨天适当补充光照;阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低(如上图虚线所示),因此间作套种时农作物的种类注意搭配。2.CO2浓度
(1)曲线分析:AB段:(在一定范围内)光合速率随CO2浓度的增大而加快。
B点:光合速率不再增加时的CO2浓度(B点叫CO2饱和点)。
(2)应用:“正其行,通其风”;通过增施有机肥或增加CO2发生器等措施增大农田或温室中CO2浓度。3.温度
(1)曲线分析:B点是最适温度,此时光合作用最强,高于或低于此温度光合作用强度都会下降,因为温度会影响酶的活性。
(2)应用:温室栽培时白天适当提高温度,以提高光合作用;夜间适当降低温度,以降低细胞呼吸,从而保证植物有机物的积累。
此外,影响光合作用的因素除以上因素外,还包括水分、矿质元素等,水分是光合作用的原料之一,缺少时可使光合作用强度下降。矿质元素如Mg是叶绿素的组成成分,N是光合酶的组成成分,P是ATP分子的组成成分。【典例1】 (2016·山西太原月考)影响光合作用强度的因素主要有光照强度、CO2浓度、温度和矿质营养、水分等。据图分析下列有关这些因素的影响说法正确的是( )
A.由甲图可知,限制AB段光合作用速度的因素一直是光照强度和温度
B.由甲图可知,强光照下因光反应阶段受到限制导致光合作用速度不再增加
C.由乙图可知,CD段光合作用速度下降的原因是气孔关闭,二氧化碳供应不足,影响C3的还原
D.综合两图可知,在光照强度为B、温度为30 ℃时,再适当提高温度,光合作用速度仍会提高解析:甲图中限制AB段光合作用速度因素:曲线稳定以前是光照和温度,稳定以后是温度不是光照,A项错误;由甲图可知,强光照下光合作用速率不再增加的原因是暗反应阶段受到限制,B项错误;乙图CD段光合作用下降的原因是温度过高,导致酶活性下降,C项错误;结合乙图,光合作用速度的最适温度是C点对应的温度37.5 ℃,故甲图在光照强度为B、温度为30 ℃时,再适当提高温度,光合作用速度仍会提高,D项正确。
答案:D方法透析 坐标曲线上限制因变量变化的因素分析
(1)单曲线分析:曲线上升段或下降段的限制因素,主要是横轴对应的变量(自变量);曲线水平段的限制因素是除自变量之外的其他影响因变量的因素。
(2)多曲线分析:两曲线重合部分的限制因素是横轴对应的变量(自变量),两曲线不重合部分的差异是由除自变量之外的其他因素所致。备选例题解析:(1)t0→t1,处于黑暗环境中,植物只进行呼吸作用,故密闭容器内CO2浓度将增加。
答案:(1)增加 (2017·安徽宣城期末)在密闭容器内,受光照等环境因素的影响,某植物净光合速率的变化如图所示。请回答下列问题(不考虑O2浓度变化对呼吸速率的影响):
(1)t0→t1,密闭容器内CO2浓度将 (填
“增加”“不变”或“减少”)。?(2)在t2时,叶肉细胞内合成ATP的场所有 。?
(3)t3→t4,净光合速率下降的主要环境因素是 。?解析:(2)在t2时,叶肉细胞内光合速率和呼吸速率相等,故合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。
(3)在t4时持续充入CO2,净光合速率加快。因此t3→t4,净光合速率下降的主要环境因素是CO2浓度。
答案:(2)细胞质基质、线粒体、叶绿体
(3)CO2浓度(4)在t4后的短时间内,叶绿体中ATP含量将 (填“增加”“不变”或“减少”)。?
(5)t5→t6,限制光合作用的主要环境因素是 。?解析:(4)在t4后的短时间内,突然增加CO2浓度,CO2被C5固定形成的C3增加,C3还原时消耗的ATP增加,故短时间内叶绿体中ATP含量将减少。
(5)在t6时,适当升高温度,净光合速率加快。因此t5→t6,限制光合作用的主要环境因素是温度。
答案:(4)减少
(5)温度【题组演练】
1.(2017·安徽宣城期末)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃、30 ℃,如图曲线表示该植物在30 ℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到25 ℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),从理论上讲,图中相应点的移动分别是( )
A.a点上移,b点左移,m值增加
B.a点下移,b点左移,m值不变
C.a点上移,b点右移,m值下降
D.a点下移,b点不移,m值上升A解析:将温度调至25 ℃的条件下,光合作用增强,而呼吸作用减弱;在曲线中a点表示呼吸作用强度,b点表示光合速率等于呼吸速率,m表示净光合作用强度,所以a点上移,b点左移,m值增加。2.(2017·河北衡水期末)如图表示在适宜温度和一定CO2浓度条件下,光照强度对甲、乙两种绿色植物净光合速率的影响曲线。请回答下列问题:(1)若甲植物吸收光能的色素被破坏,会使叶绿体中光反应产生的 减少,进而影响暗反应中C3的还原,此时图中A点将向 (填“左”或“右”)移动。 ?解析:影响光合作用的环境因素包括:光照强度、温度、二氧化碳浓度等;分析曲线图看出,本实验探究了光照强度对光合作用的影响,曲线中因变量为净光合速率,净光合速率=总光合速率-呼吸速率。
(1)若甲植物吸收光能的色素被破坏,则吸收的光能减少,水的光解减少,会使叶绿体中光反应产生的 ATP和[H]减少,进而影响暗反应中C3的还原,图中A点表示光合速率=呼吸速率的一点,甲植物吸收光能的色素被破坏光合作用减弱,需要增大光照强度才能和呼吸速率相等,所以A点应该右移。答案:(1)ATP和[H](不全不可) 右(2)植物光合作用在遇到一定限制因素时,其速率将受到影响。对于甲植物来说,图中限制Ⅰ和限制Ⅱ分别代表的主要外界因素最可能是 . 和 。此时叶肉细胞中产生ATP的细胞结构是 。?解析:(2)据图分析,对于甲植物来说,图中限制Ⅰ和限制Ⅱ分别代表的主要外界因素最可能是光照强度和CO2浓度。此时叶肉细胞既可以进行光合作用,也可以进行呼吸作用,所以产生ATP的细胞结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体。答案:(2)光照强度 CO2浓度 细胞质基质、线粒体和叶绿体(3)科研人员将绿色的甲植物放在温度适宜的密闭容器内,在不同的光照条件下,测定该容器内氧气量的变化如图所示。分析回答:
B点时,叶片的光合速率 (填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率。如果叶片的呼吸速率始终不变,则在5～15 min 内,小麦叶片光合作用的平均速率(用氧气产生量表示)是 mol/min。?解析:(3)B点时,植物光合作用和呼吸作用同时进行,呼吸作用消耗光合作用产生的氧气,B点时容器内氧气量不再发生变化,说明光合作用产生的氧气正好被呼吸作用消耗掉,即呼吸速率等于光合速率。据图可知,0～5 min,小麦叶片在暗室中只进行呼吸作用,所以呼吸作用每分钟消耗氧气量=(5-4)×10-7mol÷5 min=0.2×10-7mol/min;5～15 min,小麦的净光合作用速率=(8-4)×10-7mol÷10 min=0.4×10-7mol/min;故5～15 min小麦的平均光合作用速率=净光合作用速率+呼吸消耗=0.4×10-7mol/min+0.2×10-7mol/min=6×10-8mol/min。答案: (3)等于 6×10-8主题二光合作用和细胞呼吸的联系与区别教师参考问题引领:
1.从物质代谢和能量代谢看,光合作用和细胞呼吸有何联系?2.如何用O2、CO2和有机物三者表示出光合作用和细胞呼吸间的等量关系? 1.图示两者联系2.表解两者区别3.有关光合作用和细胞呼吸的计算
(1)光合作用所需的CO2的两个来源
①细胞呼吸产生的;
②从周围空气中吸收的(如果是水生植物,则是从周围的水中吸收的)。
(2)光合作用释放的O2的两个去向
①用于细胞呼吸;
②细胞呼吸用不完的,才释放到周围的空气中。
(3)光合作用制造(生产、合成)的有机物的两个去向
①用于细胞呼吸消耗;
②细胞呼吸消耗不完的,才用于积累。
等量关系总结如下:
①光合作用O2产生量=O2释放量+细胞呼吸耗氧量
②光合作用固定CO2量=CO2吸收量+细胞呼吸释放CO2量
③光合作用葡萄糖产生量=葡萄糖积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗葡萄糖量【典例2】 (2017·宁夏育才中学月考)下图表示植物叶肉细胞的两个重要生理过程,下列叙述不正确的是( )
A.a、c过程产生[H]时也产生ATP
B.甲、乙过程中的[H]产生的场所相同
C.甲中的[H]用于还原C3
D.乙中的[H]最终在线粒体内膜上被利用解析:分析图示可知:a、b、c、d分别表示光反应中的水在光下分解、暗反应过程中的CO2固定和C3的还原、有氧呼吸的第一和第二阶段、有氧呼吸的第三阶段。综上分析,a、c过程产生[H]时也产生ATP;甲为光合作用,乙为有氧呼吸,因此甲、乙过程中[H]产生的场所不同;甲中的[H]即光反应产生的[H]可用于还原C3;乙中的[H]即有氧呼吸的第一和第二阶段产生的[H]最终在线粒体内膜上参与有氧呼吸的第三阶段而被利用。
答案:B备选例题 (2017·湖北武汉期末)将一植物放在密闭的玻璃罩内,置于室外进行培养,假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。获得实验结果如图。下列有关说法不正确的是( )
A.图乙中的c点对应图甲中的C点,此时细胞
内的气体交换状态对应图丙中的①
B.图甲中的F点对应图乙中的h点,此时
细胞内的气体交换状态对应图丙中的③
C.到达图乙中的d点时,玻璃罩内CO2浓度最高,此时细胞内气体交换状态对应图丙中的③
D.经过这一昼夜之后,植物体的有机物含量会增加A解析:图甲中的C点表示玻璃罩内二氧化碳浓度达到最高,这时实际光合速率等于呼吸速率,这时线粒体释放的二氧化碳刚好全被叶绿体利用,细胞和个体既没有吸收二氧化碳,也没有释放。所以图甲中的C点应对应图乙中的d点和图丙中的③;图甲中的F点表示玻璃罩内二氧化碳浓度达到最低,这时实际光合速率等于呼吸速率,应对应图乙中的h点和图丙中的③;图乙中的d点时,玻璃罩内CO2浓度最高,此时细胞内气体交换状态对应图丙中的③;从图甲和图乙可看出:经过这一昼夜之后,玻璃罩里的二氧化碳浓度下降,即被吸收了一部分,因此有有机物积累。【题组演练】
1.对于“H2O→O2”和“O2→H2O”这两个过程的分析不正确的是( )
A.前者可表示为光合作用的光反应阶段
B.前者产生的O2中氧全部来自H2O中的氧
C.后者可表示为有氧呼吸第二阶段
D.后者O2中氧全部形成了H2O中的氧C解析:由水产生O2发生在光合作用的光反应阶段,而且O2全部来自水;由氧气到水的过程发生在有氧呼吸的第三阶段。2.如图表示某种植物的叶肉细胞中的A、B两种细胞器及在这两种细胞器中所进行的生理活动之间的关系。下列说法正确的是( )
A.A细胞器内生理活动的强度小于B细胞器内生理活动的强度
B.A、B两种细胞器都能产生ATP,产生的ATP都从细胞器中运出
C.图示叶肉细胞中有有机物的积累,细胞能够正常生长
D.改变光照强度一定会改变A细胞器中生理活动的强度C解析:由图所示植物细胞从外界吸收CO2并释放O2到外界,说明光合作用强度大于细胞呼吸强度,所以A叶绿体的生理活动强度大于B线粒体的强度;叶绿体基粒产生的ATP只供给叶绿体基质进行暗反应利用,所以A叶绿体产生的ATP不能从叶绿体中运出;当光照强度超过一定范围,光合强度不会随着光照强度的变化而变化。3.(2017·天津静海月考)如图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)图中a是一种含有色素的单层膜结构细胞器,
则细胞器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)。?解析:(1)由题意可知图中细胞器a是液泡,物质④是葡萄糖在细胞质基质分解生成的丙酮酸和[H]。在光照充足的条件下,光合作用将大于呼吸作用,因此会有二氧化碳的吸收和氧气的释放,即c、d,同时呼吸作用照常进行与叶绿体之间有气体交换会发生e、f。
答案:(1)液泡 丙酮酸、[H] c、d、e、f(b)(2)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,结果如下表所示: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14 h,则一昼夜净吸收CO2的量为 mg。?
③将该植物放在常温下暗处理2 h,质量减少2 mg,再用适当光照射2 h,测其质量比暗处理前增加6 mg,则该植物的实际光合速率是 mg/h。?解析:(2)①植物制造的有机物为光合作用总量,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,根据表格中数据可知,25 ℃时总光合速率=3.7+2.3=6(mg·h-1);30 ℃时总光合速率=3.5+3=6.5(mg·h-1),故温度在25～30 ℃间光合作用制造的有机物总量逐渐增加。
②假设呼吸速率不变,植物在30℃时,一昼夜中植物积累量为净光合量(可用CO2吸收量表示),净吸收的CO2量=3.5×14-3×10=19(mg)。
③将该植物放在常温下暗处理2 h,质量减少2 mg,再用适当光照射2 h,测其质量比暗处理前增加6 mg,则该植物的实际光合速率是(6+2+2)÷2=5 (mg/h)。答案: (2)①增加 ②19 ③5图说教材：绿色植物光合作用与细胞呼吸的关系植物叶肉细胞进行光合作用吸收CO2的同时,还进行细胞呼吸释放CO2。图1表示CO2的吸收量(释放量)与光照强度变化的关系。图2为不同光照强度下线粒体与叶绿体间的关系。(1)总光合速率、净光合速率、呼吸速率三者之间具有以下数量关系:总光合速率=净光合速率+呼吸速率。
(2)当光照强度为零时,叶肉细胞不能进行光合作用,只进行细胞呼吸,此时CO2的释放量代表叶肉细胞的呼吸速率,且细胞呼吸产生的CO2全部被排出细胞,故图1中的A点,对应于图2的B图。
(3)当光照强度为图1的B点对应的强度时,植物叶肉细胞表现为既不吸收也不释放CO2,表明叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率,则细胞呼吸产生的CO2全部用于光合作用,故图1的B点对应于图2的C图。(4)当光照强度处于图1的AB段对应的强度时,植物叶肉细胞表现为向外释放CO2,即呼吸速率大于光合速率,对应图2的A图;当光照强度处于图1的BC段对应的强度时,植物叶肉细胞表现为从外界吸收CO2,即光合速率大于呼吸速率,对应图2的D图。
(5)当光照强度达到图1的C点对应的强度时,此时光合速率达到最大值,光照强度再增加,光合作用速率也不再增加。此时可通过调控温度,提高CO2浓度等措施来提高光合速率。【跟踪训练】 某校生物兴趣小组以玉米为实验材料,研究不同条件下光合作用和细胞呼吸速率(密闭装置),绘出图甲、乙和丙,图中光合速率与呼吸速率并不相等的点是( )
A.A B.B
C.C D.DA解析:图甲中光照下CO2的吸收量表示植物的净光合作用,即真正光合作用-细胞呼吸,故A点表示有机物的积累量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等。图乙中,从0:00到6:00,温室里CO2浓度升高,B点为转折点,此时光合速率=呼吸速率;C点也为转折点,此时光合速率=呼吸速率。图丙中,曲线表示净光合作用,故D点时,光合速率=呼吸速率。形成学科核心素养(一)重要生物学概念
1.光合作用强度的表示方法:一定时间内原料消耗量或产物生成量。
2.光合作用强度的影响因素:光照、CO2浓度、温度、水分和矿质元素等。
3.光照强度:直接影响光反应速率,光反应产物[H]与ATP的数量多少会影响暗反应速率,这是最主要的因素。
4.温度:影响光合作用过程,特别是暗反应中酶的催化效率即酶的活性,从而影响光合作用强度。
5.CO2浓度:CO2是暗反应的原料,CO2的浓度高低直接影响暗反应速率。
6.硝化细菌能利用氧化NH3释放的化学能将CO2和H2O合成有机物。(二)学科核心素养
1.生命观念:调控环境因素,提高光合作用强度,使物质和能量更多地流向对人类有益的部分, 形成物质与能量观。
2.科学探究:严格控制自变量,设计实验、探究温度、光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响,探索出提高农作物光合作用强度的有效而实用的措施。
3.社会责任:在农业生产上做好“轮作”“套种”等提高光合作用强度的有效措施的宣传与推广。(三)网络构建
请尝试构建本课时知识网络。谢谢观赏！
