【知识点详解】
1. 细胞呼吸:细胞呼吸是生物体获取能量的主要方式,包括有氧呼吸和无氧呼吸。有氧呼吸分为三个阶段,分别发生在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜,每个阶段都有ATP的生成,其中第三阶段生成的ATP最多。无氧呼吸则在细胞质基质中完成,产生少量ATP和酒精或乳酸。
2. 光合作用:光合作用是植物、藻类和某些细菌将太阳能转化为化学能的过程,主要发生在叶绿体中。这个过程分为光反应和暗反应两个阶段。光反应在类囊体薄膜上进行,将光能转化为化学能(ATP和NADPH),同时释放氧气;暗反应在叶绿体基质中进行,利用光反应产生的ATP和NADPH将CO2还原为有机物。
3. 影响因素:光合作用和细胞呼吸都受到多种环境因素的影响,如光照强度、CO2浓度、温度等。例如,光照强度直接影响光反应,而CO2浓度影响暗反应;温度会影响酶的活性,进而影响呼吸速率。
4. 实验探究:生物学实验常用于探究细胞呼吸和光合作用,如叶绿体色素的提取和分离实验,揭示光合作用中色素的作用;酵母菌呼吸方式的探究实验,可以区分有氧呼吸和无氧呼吸。
5. 错误判断解析:
- 高等生物并非都进行有氧呼吸,如肌肉细胞在缺氧时会进行无氧呼吸。
- 有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜上产生的ATP最多。
- 线粒体是大多数细胞进行有氧呼吸的主要场所,但原核生物没有线粒体,其有氧呼吸在细胞膜上进行。
- 人体剧烈运动时,CO2主要在线粒体中产生,细胞质基质不产生CO2。
- 排涝可以避免根部无氧呼吸产生酒精,防止酒精毒害。
- 离体叶绿体基质添加ATP、[H]和CO2后,可以进行暗反应。
- 停止供应CO2后,C5/C3的比例会上升,因为暗反应中C3的消耗增多而合成减少。
- 改变CO2浓度直接影响暗反应,降低光照影响光反应,两者都会影响光合速率。
6. 综合应用:
- CO2固定在叶绿体中,C6H12O6的分解在线粒体中。
- 光合作用中光能转化为化学能,细胞呼吸中化学能转化为热能和ATP。
- 夏季连续阴天,增加光照和降低夜间温度可以提高作物光合效率。
- 当净光合速率长期为零时,植物无法积累有机物,生长会停止。
- 密闭容器中,随着光合作用的进行,CO2浓度会降低,最终达到稳定状态。
7. 其他能源:硝化细菌等可以通过化能合成作用,利用化学能(如氨的氧化)来合成有机物。
8. 应用实例:
- 葡萄糖分解产生的丙酮酸在无氧条件下会转化为酒精,这是发酵过程的一部分。
- 18O在光合作用和呼吸作用中传递,释放的O2中含18O是因为18O2参与了光合作用的水的光解,形成的18O2再参与呼吸作用。
- 中午光合作用减弱可能因气温过高导致气孔关闭,影响CO2吸收;黄昏则因光照强度减弱影响光反应。
- 土壤板结会导致土壤缺氧,影响根部呼吸,进而降低光合速率。
通过深入理解这些知识点,学生可以在高考生物复习中对细胞呼吸与光合作用有更全面的理解,并能解决相关问题。