第五章 章末总结课件PPT

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第5章　细胞的能量供应和利用章末总结构建 · 知识网络 归纳 · 专题小结 1．不同光照条件下叶肉细胞的气体代谢特点光合作用与细胞呼吸“三率”的判断及相关计算2．光合作用、呼吸作用的“三率”图示分析(1)“三率”的表示方法①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2吸收量，即图1中A点。②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量，即图1中的C′C段对应CO2量，也称为表观光合速率。③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD对应的CO2总量。(2)图2中曲线Ⅰ表示总光合量，曲线Ⅲ表示呼吸量，曲线Ⅱ表示净光合量。交点D对应点E，此时净光合量为0，B点时植物生长最快。(3)图3中曲线c表示净光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在G点时，总光合速率是呼吸速率的2倍。(4)图1中B对整个植株而言，光合速率＝呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率＞呼吸速率。 　科研人员研究不同温度条件下菠菜叶片的净光合速率的变化情况结果如下图。下列分析不正确的是(　　)A．温度通过影响酶活性对光合作用的影响只与暗反应有关B．此实验中CO2浓度是无关变量，各组间需保持一致和稳定C．温度为40 ℃，光照为1 500 lx条件下菠菜实际光合速率为6D．菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度【答案】A　【解析】温度通过影响酶活性对光合作用的影响与光反应和暗反应均有关，A错误；本实验的自变量是光照强度与温度，因变量是净光合速率，CO2浓度等其他因素是无关变量，B正确；据图可知，温度为40 ℃，光照为1 500 lx条件下菠菜净光合速率为2，呼吸速率为4，根据真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，可知，此时其实际光合速率为6，C正确；据图可知，菠菜叶片进行光合作用的最适温度是30 ℃左右，呼吸作用的最适温度是40 ℃左右，因此菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度，D正确。 　如图表示某高等植物叶肉细胞中的A、B两种细胞器及相关生理活动。下列有关叙述错误的是(　　)A．A内的光合作用强度大于B内的呼吸作用强度B．A细胞器产生的ATP只能用于暗反应过程C．葡萄糖进入B细胞器被彻底氧化分解生成CO2和H2O并释放能量D．图示叶肉细胞中有有机物的积累，这是植物得以生长的物质基础【答案】C　【解析】A、B分别表示叶绿体和线粒体。叶绿体中的CO2来自线粒体和细胞外，叶绿体释放的O2的去向是进入线粒体和释放到细胞外，说明叶绿体内的光合作用强度大于线粒体内的呼吸作用强度，A正确；叶绿体产生的ATP只能用于暗反应过程，B正确；丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解生成CO2和H2O并释放能量，C错误；图示叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度，有有机物的积累，这是植物得以生长的物质基础，D正确。1．绿色植物24 h内有机物的“制造”“消耗”与“积累”(1)典型图示自然环境及密闭容器中相关变量的模型构建(2)曲线解读①积累有机物时间段：CE段。②制造有机物时间段：BF段。③消耗有机物时间段：OG段。④一天中有机物积累最多的时间点：E点。⑤一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。2．在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较 下图表示在夏季晴朗的白天，某植物处于密闭、透光但原料充足的环境下所测得的某些物质的变化情况。下列叙述不正确的是(　　)A．图A曲线可表示O2浓度的变化B．图B曲线可表示CO2浓度的变化C．图A曲线可表示植株重量的变化D．图B曲线可表示土壤中矿质元素量的变化【答案】D　【解析】夏季晴朗的白天，某植物处于密闭、透光但原料充足的环境下，植物开始只能进行呼吸作用，所以O2和有机物的含量都下降，CO2的浓度增加；6点到18点之间光合作用大于呼吸作用，所以O2和有机物的含量都增加，CO2浓度降低；之后光合作用小于呼吸作用，O2和有机物又减少，CO2的浓度又增加，因此图A曲线可表示O2浓度和植株重量的变化，A、C正确；根据以上分析可知，图B曲线可表示CO2浓度的变化，B正确；图B曲线不能表示土壤中矿质元素量的变化，D错误。 　(2020·福建漳州模拟)如图表示的是一昼夜北方某作物植株CO2吸收量的变化。甲图为盛夏的某一晴天，乙图为春天的某一晴天。对两图的相关原因分析不正确的是(　　)A．适当提高温度可以增加OA的绝对值B．甲图中有机物积累最多的是G点，两图中B点植物干重均低于A点时的干重C．两图中DE时间段叶绿体中C3含量均大大减少D．甲图中E点和G点相比，E点叶绿体中的ATP含量较多【答案】C　【解析】有机物总积累量可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可提高呼吸强度，A正确；甲图中G点光合强度＝呼吸强度，以后呼吸强度大于光合强度，故有机物积累最多的是G点，两图中AB段只进行呼吸作用，故B点植物干重均低于A点时的干重，B正确；甲图中DE段是因为光照强，气温高，导致蒸腾作用强，水分散失多，气孔关闭，CO2供应不足，光合作用速率略有下降，C3来源减少，去路未变，含量减少，乙图是因为光照强度减弱，光反应减弱，导致光合速率减弱，C3来源不变，去路降低，含量会升高，C错误；甲图中E点与G点相比，叶绿体中的ATP含量较多，D正确。1．测定光合速率的常用方法(1)利用装置法测定植物光合速率与呼吸速率“三率”常用的测定方法及实验探究①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。(2)叶圆片称量法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。(3)黑白瓶法“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。(4)半叶法将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。(5)红外线CO2传感器由于CO2对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红外线的降低量之间有一定的线性关系，因此CO2含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上，常用红外线CO2传感器来测量CO2浓度的变化。(6)“梯度法”探究影响光合作用的因素用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。2．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧(1)实验设计中必须注意的三点①变量的控制手段，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。(2)解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。 某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，室温25 ℃下进行了一系列的实验，对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是(　　)A．若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小B．若要测真光合强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液C．若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移D．若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移【答案】C　【解析】当装置给予光照时，装置内植物既进行光合作用也进行呼吸作用，CO2缓冲液可保持装置内CO2浓度不变，液滴移动距离即表示净光合作用产生O2的多少，A正确；真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，测呼吸速率需另加设一装置遮光处理(不能进行光合作用)，为去除有氧呼吸产生CO2的干扰，将X溶液更换为NaOH溶液，那么测得液滴移动距离即为有氧呼吸消耗O2的量，B正确；若X溶液为清水并给予光照，装置内植物光合作用吸收的CO2量＝释放O2量，植物有氧呼吸吸收的O2量＝释放的CO2量，液滴不移动，C错误；若X溶液为清水并遮光处理，植物只进行有氧呼吸，但由于消耗的底物为脂肪，其消耗O2的量大于产生CO2的量，液滴向左移动，D正确。 某同学为了体验光照强度与植物光合作用的关系，设计了如下实验：取4株带有5个叶片、株高相近的西红柿植株，分别放在4个密闭的玻璃容器内，以4种不同的光照强度进行实验；实验开始前先测定CO2浓度并使各组容器内的CO2浓度保持相同，12小时后，再测定CO2浓度。实验装置如下图，实验结果见如下表格。(1)该同学的实验目的是________________________________；实验的自变量是________；需控制的条件是_______________________(答2点)等。(2)实验中设置1组的目的是____________；2至4组，实验前后CO2浓度的差值可表示______________________________。(3)该同学的实验设计缺乏严谨性，请对其提出合理的改进建议：______________________________________________________。【答案】(1)研究光照强度与光合作用速率的关系　光照强度　温度、开始时的CO2浓度、植物叶片数和高度等　(2)作为空白对照　西红柿植株12 h内的净光合作用量　(3)每种光强下设置3个重复的实验(或缩小相邻组别之间的光照强度差值，增加实验组)【解析】(1)由题意“体验光照强度与植物光合作用的关系”和“以4种不同的光照强度进行实验”可知：该同学的实验目的是研究光照强度与光合作用速率的关系，实验的自变量是光照强度。为了排除无关变量对实验结果的干扰，对于诸如“温度、开始时的CO2浓度、植物叶片数和高度”等无关变量，各组均需加以控制相同条件。(2)实验中，1组控制的光照强度为0，属于对照组，即设置1组的目的是作为空白对照。在有光的条件下，密闭玻璃容器内的植物幼苗既能进行光合作用，也能进行呼吸作用，容器内CO2浓度的变化是其中植物幼苗光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量的差值所致，据此可知：2～4组所对应的实验前后CO2浓度的差值可表示西红柿植株12 h内的净光合作用量。(3)为了增加实验设计的严谨性，减少实验误差，依据实验设计应遵循的原则和表中信息可知，合理的改进建议是：每种光强下设置3个重复的实验，或缩小相邻组别之间的光照强度差值，增加实验组。典练 · 素养提升 1．生命观念：通过对酶、ATP的学习，理解细胞的功能绝大多数基于化学反应；从物质与能量的视角，探索光合作用与呼吸作用，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化；能用局部与整体观分析细胞各部分结构分工与合作的过程。2．科学思维：基于酶的特性、ATP的结构特点、细胞呼吸的机理以及光合作用的机理，能运用归纳、演绎等科学思维方法，用图示、模型等方式，说明细胞代谢的规律。3．科学探究：通过对酶的特性、细胞呼吸的方式、光合色素的提取和分离、影响光合作用的因素等学习实践活动，加深对细胞代谢的理解；提出对特定问题的设计方案，通过实验与探究等方式探讨相关问题。4．社会责任：主动关注生产和生活实践，能运用细胞代谢的相关知识，为农业生产和健康生活实践提出合理建议。1．(科学探究)(2020·威海模拟)某生物兴趣小组要设计实验验证酶的专一性。请根据题意回答问题：备选实验材料和用具：蛋白块，牛胰蛋白酶溶液，牛胰淀粉酶溶液，蒸馏水，双缩脲试剂，试管若干，恒温水浴锅，时钟等。(1)该实验的自变量是______________。(2)实验步骤：①取两支洁净的相同试管，编号为甲、乙。②取5 mL牛胰蛋白酶溶液加到甲试管中，再取牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中。③将两支试管置于恒温水浴锅中，保温(39 ℃)5 min。④分别加入等体积等质量的蛋白块，其他条件相同且适宜。⑤一段时间后，分别加入等量的双缩脲试剂进行检测，记录实验结果。上述实验步骤中，有两处明显错误，请找出这两处错误并更正。a．______________________________。b．_________________________________。【答案】(1)酶的种类　(2)a.不符合单一变量原则(或不符合等量原则)，取5 mL牛胰淀粉酶溶液加到乙试管中　b．不能用双缩脲检测，应直接观察蛋白块体积的大小【解析】(1)探究酶的专一性，需要设计对照实验，该实验变量是酶的种类。(2)实验步骤中加入到乙试管中的牛胰淀粉酶溶液没有注明用量，不符合单一变量原则。两支试管中都有蛋白质类酶，遇双缩脲试剂呈紫色，因而不能用双缩脲试剂检测。2．(科学探究)以下是某同学关于酶特性的实验操作步骤，请根据要求回答：(1)甲、乙两支试管内各物质的量要求相同的目的是____________________________________________________________。(2)若该实验的目的是验证酶作用的专一性，则步骤4可以选用________或________两种不同类别的酶。(3)如果按上述步骤进行操作，分析A、B可能出现的现象及原因。现象：_______________________________________________。原因：_________________________________________________。(4)出现(3)中现象的原因是该实验步骤中存在明显的缺陷，请写出正确的操作步骤。(用上表中数字表示，需增加的步骤用文字表达)___________________________________________________。【答案】(1)排除物质的量这一无关变量的不同对实验结果的影响，便于结果分析　(2)蔗糖酶　淀粉酶(3)可能A、B都不形成砖红色沉淀　①先加斐林试剂再加酶，斐林试剂可能影响酶活性；②加入酶溶液后，立即加热，既可能使酶不能充分催化反应，又可能使酶失活而无催化作用(4)1→2→4→适宜温度条件下，保温5 min→3→5→6【解析】本实验验证的是酶的专一性，可设置同一种酶作用于不同的底物，通过底物被分解来验证，因此可选用淀粉酶或蔗糖酶；由于斐林试剂中含有NaOH，在反应前先加斐林试剂，会对酶活性造成影响。酶与底物结合需要一定的时间，加入酶后立即加热，可能使酶因高温而失活，从而不能充分催化反应。3．(社会责任)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。请回答：(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是__________，分析图中A、B、C三点，可知________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有______作用，其中________mmol·L－1的KNO3溶液作用效果最好。(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明。________________________________________。【答案】(1)线粒体基质　A　(2)减缓　30(3)不能，因为无氧呼吸也会产生CO2【解析】(1)细胞有氧呼吸第二阶段生成CO2，进行的场所是线粒体基质；由图示可知，A、B、C三点中A点有氧呼吸速率最高，在单位时间内生成的[H]最多。(2)据图可知，加KNO3溶液组与清水组对照，有氧呼吸速率在相同时间内都高于清水组，说明KNO3溶液对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用，其中30 mmol·L－1的KNO3溶液组速率最高，作用效果最好。(3)根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，但不能改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标，因为无氧呼吸也会产生CO2。4．(科学思维)图甲表示光合作用过程的图解，图乙为大棚中栽培的某种蔬菜在水肥充足、温度适宜条件下，光合强度受环境因素影响的变化曲线图。请据图分析并回答下列问题：(1)参与光合作用的色素分布在叶绿体的______上。(2)光合作用的过程可以分为两个阶段，图甲中B表示________阶段，反应场所是__________。(3)图甲A生理过程的产物是____________。(4)由图乙可知，影响光合作用的外界因素是______和______。(5)比较图乙中Ⅰ、Ⅱ两条曲线，当光照强度大于a时，曲线Ⅱ的光合强度不再增大的原因是____________，限制了光合作用________阶段的进行。(6)写出光合作用的总反应式：__________________________。【解析】(1)光合作用的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，A表示光反应阶段，场所是类囊体薄膜；B表示暗反应阶段，场所是叶绿体基质。(3)光反应产物有NADPH、ATP、O2。(4)图乙表示影响光合作用的外界因素有光照强度和CO2浓度。(5)图乙曲线Ⅱa点以后CO2浓度过低，限制了暗反应进行。对话 · 命题专家 典例　人体内氢随化合物在生物体内代谢转移的过程如图所示，下列分析合理的是(　　)A．①过程发生在核糖体中，水中的H来自－NH2B．在缺氧的情况下，③过程中不会发生脱氢反应C．M物质是丙酮酸，④过程发生在线粒体基质中D．在氧气充足的情况下，④过程不会发生解题思路：(1)解题角度　从图像中分析出每一个编号代表的生理过程，结合教材中的相关知识进行推理。(2)解题步骤　找出题目与教材中密切相关的知识点，结合作答。第二步　图示信息的解读。图示信息显示①为氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程，反应部位是－NH2和－COOH，依次要经过核糖体、内质网、高尔基体，在此过程中线粒体供能。④过程是无氧呼吸第二阶段丙酮酸和[H]转化为乳酸的过程，该过程在细胞质基质内完成不形成ATP。由此可知M为丙酮酸，N为葡萄糖，③过程为有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，在细胞质基质内进行，可产生丙酮酸和[H]，形成ATP。②过程为有氧呼吸第二、三阶段，分别在线粒体基质和线粒体内膜进行，分别需要H2O和O2的参与，均产生ATP，第三阶段产生ATP多。第三步　选项信息的判断。对每个选项的描述作出准确的判断。选项描述的知识要迅速与自己记忆的知识及图示解读的信息做出比对，判断对错。当描述的知识综合性较强时，要学会分割和推理。如A选项：与图示信息不吻合，①过程发生在核糖体中，氨基酸脱水缩合产生的水中的H来自－NH2和羧基(－COOH)，故A项错误；B选项：在缺氧的条件下，③过程仍然是葡萄糖的酵解形成丙酮酸和还原氢，B项错误；C选项：M物质是葡萄糖酵解的产物丙酮酸，④是无氧呼吸的第二阶段，发生在细胞质基质中，与图示信息不吻合，C错误；D选项：氧气充足的情况下，进行有氧呼吸，所以④过程不会发生，D正确。第四步　做出选择。本题考查细胞呼吸的过程和意义；蛋白质的合成——氨基酸脱水缩合。意在考查学生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。四个选项皆围绕图示信息展开，识图能力是做题的关键。学生平时要把教材中的生理过程以图像形式记入脑中，善于图像和知识的相互转化，以达到熟练运用。