苏教版生物必修1《第4章 光合作用和细胞呼吸》学案(含答案)
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1、章末总结章末总结 1.酶并非都是蛋白质,少数酶是 RNA;酶具有催化作用,其原理是降低化学反应的活化能。 2.酶的作用具有高效性、专一性和作用条件温和等特性。 3.ATP 中远离 A 的高能磷酸键易断裂, 也易形成(伴随能量的释放和储存)。生物体内 ATP 含 量不多,但转化迅速,能保证持续供能。 4.植物产生 ATP 的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体,而动物产生 ATP 的场所是细胞质 基质和线粒体。光合作用的光反应产生的 ATP 只用于暗反应中 C3的还原,而细胞呼吸产生 的 ATP 用于除 C3还原之外的各项生命活动。 5.光反应的场所是叶绿体类囊体膜,产物是 O2、H和 ATP。暗反
2、应的场所是叶绿体基质, 产物是有机物、NADP 和 ADP、Pi。 6.光合作用中的物质转变为: (1)14CO214C3(14CH2O); (2)H218O18O2。 7.光合作用的能量转变为:光能ATP 中活跃的化学能有机物中稳定的化学能。 8.有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,反应式为: C6H12O66O26H2O 酶 6CO212H2O能量。 无氧呼吸的场所是细胞质基质,反应式为: C6H12O6 酶 2C2H5OH2CO2少量能量 或 C6H12O6 酶 2C3H6O3少量能量。 一、验证酶特性的实验方法整合 1.酶的高效性实验探究 对照组:反应物无机催化剂 检测 底物分解速率。
3、 实验组:反应物等量酶溶液 检测 底物分解速率。 实验中自变量是无机催化剂和酶,因变量是底物分解速率。 2.酶作用的适宜条件实验探究 (1)最适温度的探究思路 淀粉t1温度下淀粉酶t1温度下 淀粉t2温度下淀粉酶t2温度下 淀粉tn温度下淀粉酶tn温度下 碘液 检测是否 出现蓝色 及蓝色深浅 (2)最适 pH 的探究思路 pH1酶液H2O2溶液 pH2酶液H2O2溶液 pHn酶液H2O2溶液 检测 O2的产生速率 例 1 关于探究酶特性的实验叙述中,正确的是( ) A.若探究温度对酶活性的影响,可选择过氧化氢溶液为底物 B.若探究过氧化氢酶的高效性,可选择无机催化剂作为对照 C.若探究温度对淀
4、粉酶活性的影响,可选择斐林试剂对实验结果进行检测 D.若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性,可用碘液对实验结果进行检测 答案 B 解析 因加热本身能加快过氧化氢的分解, 故不能用过氧化氢溶液作为底物来探究温度对酶 活性的影响; 探究酶的高效性时可用酶与无机催化剂作比较; 探究温度对淀粉酶活性的影响, 不能选择斐林试剂对实验结果进行检测, 因为斐林试剂检测中水浴加热时会使低温条件下的 酶的活性升高; 用淀粉、 蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性, 不能用碘液对实验结果进行检测, 因为无论蔗糖水解与否遇碘液都没有颜色变化。 二、分析当光照与 CO2浓度发生骤变时,C3、C5、H和 ATP 的变化 条件
5、 C3 C5 H和 ATP (CH2O) 合成量 模型分析 光照强度由强到弱, CO2供应不变 增加 减少 减少 减少 光照强度由弱到强, CO2供应不变 减少 增加 增加 增加 光照不变,CO2量由 充足到不足 减少 增加 增加 减少 光照不变,CO2量由 不足到充足 增加 减少 减少 增加 例 2 在光照等适宜条件下,将培养在 CO2浓度为 1%环境中的某植物迅速转移到 CO2浓 度为 0.003%的环境中,其叶片暗反应中 C3和 C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。请据 图回答问题: (1)图中物质 A 是_(填“C3化合物”或“C5化合物”)。 (2)在 CO2浓度为 1%的环境中,物
6、质 B 的浓度比 A 的低,原因是_, 将 CO2浓度从 1%迅速降低到 0.003%后,物质 B 浓度升高的原因是_。 (3)若使该植物继续处于 CO2浓度为 0.003%的环境中,暗反应中 C3和 C5化合物浓度达到稳 定时,物质 A 的浓度将比 B 的_(填“低”或“高”)。 (4)CO2浓度为 0.003%时,该植物光合速率最大时所需要的光照强度比 CO2浓度为 1%时的 _(填“高”或“低”),其原因是_。 答案 (1)C3化合物 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定, 即C3和C5化合物的含量稳定, 根据暗反应的特点,此时 C3化合物的分子数是 C5化合物的 2 倍 当 CO2浓度
7、突然降低时, C5化合物的合成速率不变,消耗速率却减慢,导致 C5化合物积累 (3)高 (4)低 CO2浓度 低时,暗反应的强度低,所需的 ATP 和H少 解析 (1)CO2浓度降低时,C3化合物产生减少而消耗继续,故 C3化合物的浓度降低,所以 物质 A 代表的是 C3化合物。(2)在正常情况下,1 mol CO2与 1 mol C5化合物结合形成 2 mol C3化合物,即 C3化合物的浓度是 C5化合物浓度的 2 倍。CO2浓度迅速下降到 0.003%后, C5化合物的产生量不变而消耗量减少, 故C5化合物的浓度升高。 (3)CO2浓度继续处于0.003% 时,因光反应产物H和 ATP
8、的积累而抑制光反应过程,从而引起暗反应中 C5化合物的浓 度又逐渐降低,而 C3化合物的浓度逐渐升高,在达到相对稳定时,C3化合物的浓度仍是 C5 化合物浓度的 2 倍。(4)CO2浓度较低时,暗反应减弱,需要的H和 ATP 量减少,故 CO2 浓度为 0.003%时,在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。 三、生物细胞呼吸方式的判断 1.根据生物的类型判断:原核生物无线粒体,大多进行无氧呼吸产生乳酸(如乳酸菌)或者乙 醇和二氧化碳,但也有些原核生物进行有氧呼吸,如醋酸菌、蓝藻等。高等动物无氧呼吸都 是产生乳酸的,高等植物绝大部分无氧呼吸产生乙醇和二氧化碳,也有产生乳酸的,如马铃 薯块茎、甜
9、菜块根、玉米的胚(可记忆为“马吃甜玉米”)等。 2.根据反应物、产物的类型判断 (1)消耗 O2有氧呼吸,但无法确定是否同时进行了无氧呼吸。 (2)有 H2O 生成有氧呼吸,但无法确定是否同时进行了无氧呼吸。 (3)无 CO2产生产生乳酸的无氧呼吸。 (4)有 CO2生成 CO2产生量O2消耗量有氧呼吸。 CO2产生量O2消耗量有氧呼吸与无氧呼吸并存。 只生成 CO2不消耗 O2产生乙醇的无氧呼吸。 (5)有乙醇产生 乙醇量CO2量只进行产生乙醇的无氧呼吸。 乙醇量小于 CO2量既进行有氧呼吸,又进行产生乙醇的无氧呼吸,多余的 CO2来自有 氧呼吸。 (6)有乳酸产生 产生乳酸不产生 CO2只
10、进行产生乳酸的无氧呼吸。 同时产生乳酸和 CO2进行产生乳酸的无氧呼吸和有氧呼吸。 例 3 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 h 后测定 O2的吸收 量和 CO2的释放量,如表所示: O2浓度 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25% O2吸收量 /mol 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 CO2释放量 /mol 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 下列有关叙述中正确的是( ) A.苹果果肉细胞在 O2浓度为 03%和 525%时,分别进行无氧呼吸和有氧呼吸 B
11、.储藏苹果时,应选择 O2浓度为 5%的适宜环境条件 C.O2浓度越高,苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛,产生 ATP 越多 D.苹果果肉细胞进行无氧呼吸时,产生乳酸和二氧化碳 答案 B 解析 只要氧气的吸收量不为 0,就说明进行了有氧呼吸,故 O2浓度为 1%3%时既进行 有氧呼吸又进行无氧呼吸,A 项错误;O2浓度超过 20%时,随 O2浓度的增大,有氧呼吸不 再增强,C 项错误;苹果果肉细胞进行无氧呼吸时,产生乙醇和二氧化碳,D 项错误;O2 浓度为 5%时,CO2释放量最少,说明细胞呼吸最弱,有机物消耗最少,有利于储藏苹果, B 项正确。 四、光合速率与呼吸速率的计算 1.绿色植物组织在黑暗
12、条件下测得的数值表示呼吸速率。 2.绿色植物组织在有光的条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数值表示净光合速 率。 3.真正光合速率净光合速率呼吸速率。用 O2、CO2或葡萄糖的量表示如下: (1)光合作用产生的 O2量实测的 O2释放量细胞呼吸消耗的 O2量。 (2)光合作用固定的 CO2量实测的 CO2吸收量细胞呼吸释放的 CO2量。 (3)光合作用产生的葡萄糖量葡萄糖的积累量(增重部分)细胞呼吸消耗的葡萄糖量。 例 4 植物的光合作用受 CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定 CO2浓度和适 宜温度条件下, 测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率。 下列有关说法不正确
13、的 是( ) A.在 a 点所示条件下,该植物的叶肉细胞内能够产生 ATP 的部位是线粒体 B.该植物叶片的呼吸速率是 5 mg CO2/(100 cm2叶 小时) C.在一昼夜中, 将该植物叶片置于 c 点所示光照强度条件下 11 小时, 其余时间置于黑暗中, 则每 100 cm2叶片一昼夜中 CO2的净吸收量为 45 mg D.已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为 25 和 30 。若将温度提高到 30 的条件下(原光照强度和 CO2浓度不变),则图中 b 点将右移,c 点将下移 答案 A 解析 由题图可知,在 a 点所示条件下,该植物只进行细胞呼吸,不进行光合作用,所以在 a 点
14、该植物的叶肉细胞内能够产生 ATP 的部位是细胞质基质和线粒体;将该植物叶片置于 c 点所示光照强度条件下 11 小时,每 100 cm2叶片 CO2的净吸收量为 1011110(mg),其余 时间置于黑暗中,每 100 cm2叶片 CO2的释放量为 51365(mg),故每 100 cm2叶片一昼 夜中 CO2的净吸收量为 1106545(mg); 若将温度升高到 30 , 则细胞呼吸强度会增大, 光合作用强度会减小,故 b 点将右移,c 点将下移。 五、光合速率与呼吸速率的测定装置 1.装置中溶液的作用:在测细胞呼吸速率时,NaOH 溶液可吸收容器中的 CO2;在测净光合 速率时,NaHC
15、O3 溶液可提供 CO2,保证容器内 CO2浓度的恒定。 2.测定原理 (1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸, 由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2, 所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的 O2吸收速率,可代表呼吸速率。 (2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸, 由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2 浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的 O2释放速率,可代表净光合 速率。 (3)真正光合速率净光合速率呼吸速率。 例 5 用等体积的三个玻璃瓶甲、 乙、 丙, 同时从某池塘水深 0.5 m 处的同一位置取满水样, 立即测定甲瓶中的氧气含量,并将乙、
16、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶,分别测 定两瓶中的氧气含量,结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是( ) 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙 4.9 mg 5.6 mg 3.8 mg A.丙瓶中浮游植物的细胞产生H的场所是线粒体内膜 B.在一昼夜内,丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为 1.1 mg C.在一昼夜后,乙瓶水样的 pH 比丙瓶的低 D.在一昼夜内,乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为 1.1 mg 答案 B 解析 本实验中氧气含量甲瓶丙瓶即 4.93.81.1(mg), 可表示一昼夜丙瓶中生物细胞呼 吸量,乙瓶甲瓶即 5.64.90.7(mg),可表示一
17、昼夜乙瓶中生物产生的净氧气量,因此乙 瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量1.1 mg0.7 mg1.8 mg,B 项正确,D 项错误; 丙瓶中浮游植物的细胞产生H的场所有细胞质基质、线粒体基质,A 项错误;一昼夜后, 乙瓶水样中的 CO2含量下降,因此其 pH 上升,而丙瓶中只进行细胞呼吸,CO2含量上升, pH 下降,乙瓶水样的 pH 比丙瓶的高,C 项错误。 “科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题, 针对特定的生物学现象, 进行观 察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。在探究中,乐于并善于团 队合作,勇于创新。 生物学科是实验性很强的自然学科, 生物学知识是在实
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