聚焦新課標(biāo):2.2.3說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量,這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中,轉(zhuǎn)化并儲存為糖分子中的化學(xué)能;2.2.4說明生物通過細(xì)胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可以利用的能量。
縱 引 橫 連————建網(wǎng)絡(luò)
邊 角 掃 描————全面清提醒:判斷正誤并找到課本原話1.葡萄糖能進入線粒體氧化分解。(必修1 P93正文和圖5-9)(  )2.無氧呼吸兩個階段都釋放能量。(必修1 P94正文)(  )3.細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]指的是還原型輔酶Ⅰ(NADH)。(必修1 P93“相關(guān)信息”)(  )4.人體肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸不能再度利用。(必修1 P94“相關(guān)信息”)(  )5.一般情況下,光合作用所利用的光都是可見光。(必修1 P99“學(xué)科交叉”)(  )6.水綿葉綠體呈螺旋帶狀分布。(必修1 P100“思考·討論”)(  )
7.希爾實驗說明了植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部來自水。(必修1 P102“思考·討論”)(  )8.NADPH和ATP驅(qū)動在葉綠體基質(zhì)中進行的暗反應(yīng)。(必修1 P104正文)(  )9.光合作用的強度就是指植物在單位時間內(nèi)通過光合作用積累糖類的數(shù)量。(必修1 P105正文)(  )10.“探究光照強度對光合作用強度的影響”實驗中,小燒杯分別倒入NaHCO3溶液的目的是來提供無機鹽。(必修1 P105“探究·實踐”)(  )11.細(xì)胞內(nèi)沒有葉綠素的細(xì)菌一定是異養(yǎng)生物。(必修1 P106小字)(  )
整合考點5 “共同擔(dān)當(dāng)”的細(xì)胞呼吸與光合作用考點整合 固考基一、完善光合作用與細(xì)胞呼吸原理及關(guān)系圖解1.自繪簡圖——深化理解物質(zhì)轉(zhuǎn)變過程
填出圖中序號代表的物質(zhì)名稱:①__________,②__________,③__________,④__________,⑤__________,⑥__________。
C3H4O3(丙酮酸)
4.四種狀況下“光合與呼吸”的關(guān)系
二、影響細(xì)胞呼吸和光合作用的因素及相關(guān)模型解讀1.把握影響細(xì)胞呼吸的“四類”曲線
特別提醒(1)不要認(rèn)為有氧呼吸的全過程都需要O2。有氧呼吸只有第三階段消耗O2。(2)原核生物沒有線粒體,但有些原核生物因為含有與有氧呼吸有關(guān)的酶,也可以進行有氧呼吸;無線粒體的真核生物或真核細(xì)胞只能進行無氧呼吸,如蛔蟲、哺乳動物成熟的紅細(xì)胞等。(3)寫細(xì)胞呼吸的反應(yīng)式時不能用ATP來代替能量,細(xì)胞呼吸釋放的能量包括儲存在ATP中的能量和以熱能形式散失的能量。
2.對影響光合作用的三大因素相關(guān)曲線的分析
3.把握光合作用中C3、C5、NADPH、ATP含量和(CH2O)合成量變化的四條曲線(1)CO2供應(yīng)不變,光照強度變化
C5、NADPH、ATP、(CH2O)合成量
(2)光照強度不變,CO2濃度變化
C5、NADPH、ATP
C3、(CH2O)合成量
三、通過曲線分析植物光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系1.自然環(huán)境中一晝夜植物的光合作用曲線
2.密閉環(huán)境中一晝夜CO2和O2含量的變化(1)光合速率等于呼吸速率的點:____________。(2)圖甲中N點低于虛線,說明該植物一晝夜表現(xiàn)為生長,其原因是___________________________________________________________。(3)圖乙中N點低于虛線,說明該植物一晝夜不能生長,其原因是___________________________________________________________。
N點低于M點,一晝夜密閉容器中CO2濃度減小,即總光合量大于總呼吸量,植物生長
N點低于M點,一晝夜密閉容器中O2濃度減小,即總光合量小于總呼吸量,植物不能生長
3.光合作用、呼吸作用的“三率”圖分析(1)“三率”的表示方法①呼吸速率:綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織一定時間內(nèi)CO2的釋放量或O2的吸收量,即圖1中____點。②凈光合速率:綠色組織在有光條件下測得的一定時間內(nèi)O2的釋放量、CO2的吸收量或有機物的積累量,即圖1中的________段對應(yīng)的CO2的量,也稱為表觀光合速率。③總(實際)光合速率=凈光合速率+呼吸速率,即圖1中的________段對應(yīng)的CO2總量。
(2)圖2中曲線Ⅰ表示總光合量,曲線Ⅲ表示呼吸量,曲線Ⅱ表示凈光合量。交點D對應(yīng)點E,此時凈光合量為____,____點時植物生長最快。
(3)圖3中曲線c表示凈光合速率,d表示呼吸速率,c+d表示總光合速率。在____點時,總光合速率是呼吸速率的2倍。(4)圖1中B點對整個植株而言,光合速率=呼吸速率,而對于葉肉細(xì)胞來說,光合速率____呼吸速率。
4.面積法快速分析坐標(biāo)圖中光補償點、光飽和點的移動據(jù)圖可知,OA表示細(xì)胞呼吸釋放的CO2量,由光(CO2)補償點到光(CO2)飽和點圍成△BCD的面積代表凈光合作用有機物的積累量。改變影響光合作用某一因素,對補償點和飽和點會有一定的影響,因此凈光合作用有機物的積累量也會隨之變化。具體分析如下表所示:
注:適當(dāng)提高溫度指在最適光合作用溫度的基礎(chǔ)上而適當(dāng)提高;光照強度或CO2濃度的改變均是在飽和點之前。
四、完善光合作用與細(xì)胞呼吸相關(guān)實驗設(shè)計的六種方法總結(jié)1.實驗裝置法(氣體體積變化法)測定光合速率與呼吸速率(1)測定裝置(2)測定方法及解讀a.測定呼吸強度Ⅰ.裝置中燒杯里放入適宜濃度的NaOH溶液:用于________;Ⅱ.玻璃鐘罩________處理,以排除光合作用的干擾;Ⅲ.置于適宜溫度環(huán)境中;Ⅳ.紅色液滴向_____移動(代表呼吸耗氧量)。
b.測定凈光合速率Ⅰ.裝置燒杯中放入適宜濃度的NaHCO3溶液,用于保證容器內(nèi)________恒定,滿足光合需求;Ⅱ.必須給予較強光照處理,且溫度適宜;Ⅲ.紅色液滴向________移動(代表凈光合速率)。
(3)光合作用與呼吸作用實驗設(shè)計中常用實驗條件的控制方法①增加水中氧氣——泵入空氣或放入綠色水生植物。②減少水中氧氣——容器密封或油膜覆蓋或用涼開水。③除去容器中二氧化碳——氫氧化鈉溶液。④除去葉中原有淀粉——置于黑暗環(huán)境中。⑤除去葉中葉綠素——酒精隔水加熱。⑥除去光合作用對呼吸作用的干擾——給植株遮光。⑦如何得到單色光——棱鏡色散或薄膜濾光。⑧線粒體的提取——細(xì)胞勻漿離心。⑨保持容器中CO2體積不變——NaHCO3溶液。
2.黑白瓶法:取三個玻璃瓶,一個用黑膠布包上,并包以錫箔。從待測的水體深度取水,保留一瓶以測定水中原來的溶氧量(初始值)。將剩余的兩個黑、白瓶沉入取水深度,經(jīng)過一段時間,將其取出,并進行溶氧量的測定。①有初始值的情況下,黑瓶中氧氣的減少量為___________;白瓶中氧氣的增加量為凈光合作用量;二者之和為總光合作用量。②沒有初始值的情況下,白瓶中測得的現(xiàn)有氧氣量與黑瓶中測得的現(xiàn)有氧氣量之差即總____________。
3.葉圓片稱重法測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量,如圖所示以有機物的變化量測定光合速率(S為葉圓片面積)。凈光合速率=____________;呼吸速率=________________;總光合速率=凈光合速率+呼吸速率=________________。
(x+z-2y)/2S
4.半葉法將植物對稱葉片的一部分(A)遮光或取下置于暗處,另一部分(B)則留在光下進行光合作用(即不做處理),并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。一定時間后,在這兩部分葉片的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片,分別烘干稱重,記為MA、MB,開始時二者相應(yīng)的有機物含量應(yīng)視為相等,照光后的葉片重量大于暗處的葉片重量,超出部分即為光合作用產(chǎn)物的量,再通過計算可得出光合速率。5.葉圓片上浮法首先通過對葉片打孔、抽氣、沉底的材料處理,然后根據(jù)不同的實驗?zāi)康慕o予不同的單一變量操作,最后觀察并記錄葉片上浮所用的平均時間。6.梯度法用一系列不同光照強度、溫度或CO2濃度的實驗裝置,可探究光照強度、溫度或CO2濃度對光合作用強度的影響。
7.光合作用與細(xì)胞呼吸實驗的設(shè)計技巧(1)實驗設(shè)計中必須注意三點①變量的控制手段,如光照強度的強弱可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡,但與植物的距離不同)進行控制,不同溫度可用不同恒溫裝置控制,CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液來調(diào)節(jié)。②對照原則的應(yīng)用,不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進行實驗,而應(yīng)該用一系列裝置進行相互對照。③無論哪種裝置,在光下測得的數(shù)值均為“凈光合作用強度”值。(2)解答光合作用與細(xì)胞呼吸的實驗探究題時必須關(guān)注的信息是加“NaOH”還是加“NaHCO3”;給予“光照”處理還是“黑暗”處理;是否有“在溫度、光照最適宜條件下”等信息。
類研真題 明考向類型1 等級考真題體驗尋趨勢1.[2022·浙江6月]下列關(guān)于細(xì)胞呼吸的敘述,錯誤的是(  )A.人體劇烈運動會導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞產(chǎn)生較多的乳酸B.制作酸奶過程中乳酸菌可產(chǎn)生大量的丙酮酸和CO2C.梨果肉細(xì)胞厭氧呼吸釋放的能量一部分用于合成ATPD.酵母菌的乙醇發(fā)酵過程中通入O2會影響乙醇的生成量
解析:人體劇烈運動會導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞進行厭氧呼吸,產(chǎn)生較多的乳酸,A正確;制作酸奶過程中乳酸菌進行厭氧呼吸,產(chǎn)生的是乳酸,沒有CO2,B錯誤;厭氧呼吸釋放的能量一部分用于合成ATP,C正確;酵母菌的乙醇發(fā)酵過程中,通入O2會抑制厭氧呼吸,使乙醇的生成量減少,D正確。
2.[2022·浙江1月]線粒體結(jié)構(gòu)模式如圖所示,下列敘述錯誤的是(  )A.結(jié)構(gòu)1和2中的蛋白質(zhì)種類不同B.結(jié)構(gòu)3增大了線粒體內(nèi)膜的表面積C.厭氧呼吸生成乳酸的過程發(fā)生在結(jié)構(gòu)4中D.電子傳遞鏈阻斷劑會影響結(jié)構(gòu)2中水的形成
解析:結(jié)構(gòu)1外膜和結(jié)構(gòu)2內(nèi)膜的功能不同,所含的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量不同,A正確;線粒體內(nèi)膜折疊形成嵴,增大了內(nèi)膜的表面積,B正確;無氧呼吸第二階段發(fā)生在細(xì)胞溶膠中,C錯誤;電子傳遞鏈阻斷劑會使有氧呼吸第三階段受到抑制,在第三階段,[H]與O2反應(yīng)生成水,該過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,D正確。
3.[2022·廣東卷]種子質(zhì)量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提和保障。生產(chǎn)實踐中常用TTC法檢測種子活力,TTC(無色)進入活細(xì)胞后可被[H]還原成TTF(紅色)。大豆充分吸脹后,取種胚浸于0.5%TTC溶液中,30℃保溫一段時間后部分種胚出現(xiàn)紅色。下列敘述正確的是(  )A.該反應(yīng)需要在光下進行B.TTF可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中生成C.TTF生成量與保溫時間無關(guān)D.不能用紅色深淺判斷種子活力高低
解析:TTC(2,3,5-三苯基氯化四氮唑)的氧化態(tài)是無色的,可被氫還原成不溶性的紅色TTF。大豆種子充分吸水脹大,此時未形成葉綠體,不能進行光合作用,該反應(yīng)不需要在光下進行,A錯誤;細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中可通過細(xì)胞呼吸第一階段產(chǎn)生[H],TTF可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中生成,B正確;保溫時間較長時,較多的TTC進入活細(xì)胞,生成較多的紅色TTF,C錯誤;相同時間內(nèi),種胚出現(xiàn)的紅色越深,說明種胚代謝越旺盛,據(jù)此可判斷種子活力的高低,D錯誤。
4.[2022·山東卷]植物細(xì)胞內(nèi)10%~25%的葡萄糖經(jīng)過一系列反應(yīng),產(chǎn)生NADPH、CO2和多種中間產(chǎn)物,該過程稱為磷酸戊糖途徑。該途徑的中間產(chǎn)物可進一步生成氨基酸和核苷酸等。下列說法錯誤的是(  )A.磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的NADPH與有氧呼吸產(chǎn)生的還原型輔酶不同B.與有氧呼吸相比,葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的能量少C.正常生理條件下,利用14C標(biāo)記的葡萄糖可追蹤磷酸戊糖途徑中各產(chǎn)物的生成D.受傷組織修復(fù)過程中所需要的原料可由該途徑的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化生成
解析:根據(jù)題意,磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的NADPH是為其他物質(zhì)的合成提供原料,而有氧呼吸產(chǎn)生的還原型輔酶是NADH,能與O2反應(yīng)產(chǎn)生水,A正確;有氧呼吸是葡萄糖徹底氧化分解釋放能量的過程,而磷酸戊糖途徑產(chǎn)生了多種中間產(chǎn)物,中間產(chǎn)物還進一步生成了其他有機物,所以葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的能量比有氧呼吸少,B正確;正常生理條件下,只有10%~25%的葡萄糖參與了磷酸戊糖途徑,其余的葡萄糖會參與其他代謝反應(yīng),例如有氧呼吸,所以用14C標(biāo)記葡萄糖,除了追蹤到磷酸戊糖途徑的含碳產(chǎn)物,還會追蹤到參與其他代謝反應(yīng)的產(chǎn)物,C錯誤;受傷組織修復(fù)即是植物組織的再生過程,細(xì)胞需要增殖,所以需要核苷酸和氨基酸等原料,而磷酸戊糖途徑的中間產(chǎn)物可生成氨基酸和核苷酸等,D正確。
5.[2022·湖南卷]在夏季晴朗無云的白天,10時左右某植物光合作用強度達(dá)到峰值,12時左右光合作用強度明顯減弱。光合作用強度減弱的原因可能是(  )A.葉片蒸騰作用強,失水過多使氣孔部分關(guān)閉,進入體內(nèi)的CO2量減少B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影響,呼吸釋放的CO2量大于光合固定的CO2量C.葉綠體內(nèi)膜上的部分光合色素被光破壞,吸收和傳遞光能的效率降低D.光反應(yīng)產(chǎn)物積累,產(chǎn)生反饋抑制,葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降
解析:夏季中午葉片蒸騰作用強,失水過多使氣孔部分關(guān)閉,進入體內(nèi)的CO2量減少,暗反應(yīng)減慢,光合作用強度明顯減弱,A正確;夏季中午氣溫過高,導(dǎo)致光合酶活性降低,呼吸酶不受影響(呼吸酶最適溫度高于光合酶),光合作用強度減弱,但此時光合作用強度仍然大于呼吸作用強度,即呼吸釋放的CO2量小于光合固定的CO2量,B錯誤;光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上而非葉綠體內(nèi)膜上,C錯誤;夏季中午葉片蒸騰作用強,失水過多使氣孔部分關(guān)閉,進入體內(nèi)的CO2量減少,暗反應(yīng)減慢,導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)物積累,產(chǎn)生反饋抑制,使葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降,光合作用強度明顯減弱,D正確。
6.[2022·廣東卷]研究者將玉米幼苗置于三種條件下培養(yǎng)10天后(圖a),測定相關(guān)指標(biāo)(圖b),探究遮陰比例對植物的影響。
回答下列問題:(1)結(jié)果顯示,與A組相比,C組葉片葉綠素含量________,原因可能是_______________________________________________。(2)比較圖b中B1與A組指標(biāo)的差異,并結(jié)合B2相關(guān)數(shù)據(jù),推測B組的玉米植株可能會積累更多的________________,因而生長更快。
遮陰條件下植物合成較多的葉綠素
(3)某興趣小組基于上述B組條件下玉米生長更快的研究結(jié)果,作出該條件可能會提高作物產(chǎn)量的推測,由此設(shè)計了初步實驗方案進行探究:實驗材料:選擇前期________一致、生長狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗90株。實驗方法:按圖a所示的條件,分A、B、C三組培養(yǎng)玉米幼苗,每組30株;其中以______為對照,并保證除__________外其他環(huán)境條件一致。收獲后分別測量各組玉米的籽粒重量。結(jié)果統(tǒng)計:比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。分析討論:如果提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立,下一步探究實驗的思路是________________________________________。
探究能提高作物產(chǎn)量的具體的最適遮光比例是多少
解析:(1)分析題圖b結(jié)果可知,培養(yǎng)10天后,A組葉綠素含量為4.2,C組葉綠素含量為4.7,原因可能是遮陰條件下植物合成較多的葉綠素,以盡可能多地吸收光能。(2)比較圖b中B1組葉綠素含量為 5.3,B2的葉綠素含量為3.9,A組葉綠素含量為4.2;B1組凈光合速率為20.5,B2的凈光合速率為7.0,A組凈光合速率為11.8,可推測B組的玉米植株總?cè)~綠素含量為5.3+3.9=9.2,凈光合速率為(20.5+7.0)/2=13.75,兩項數(shù)據(jù)B組均高于A組,推測B組可能會積累更多的糖類等有機物,因而生長更快。(3)分析題意可知,該實驗?zāi)康氖翘骄緽組條件下是否能提高作物產(chǎn)量。該實驗自變量為玉米遮光程度,因變量為作物產(chǎn)量,可用籽粒重量表示。實驗設(shè)計應(yīng)遵循對照原則、單一變量原則、等量原則等,無關(guān)變量應(yīng)保持相同且適宜,故實驗設(shè)計如下:實驗材料:選擇前期光照條件一致、生長狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗90株。實驗方法:按圖a所示條件,分為A、B、C三組培養(yǎng)玉米幼苗,每組30株;其中以A組為對照,并保證除遮光條件外其他環(huán)境條件一致,收獲后分別測量各組玉米的籽粒重量。結(jié)果統(tǒng)計:比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。分析討論:如果B組遮光條件下能提高作物產(chǎn)量,則下一步需要探究能提高作物產(chǎn)量的具體的最適遮光比例是多少。
7.[2022·浙江1月]不同光質(zhì)及其組合會影響植物代謝過程。以某高等綠色植物為實驗材料,研究不同光質(zhì)對植物光合作用的影響,實驗結(jié)果如圖1,其中氣孔導(dǎo)度大表示氣孔開放程度大。該高等植物葉片在持續(xù)紅光照射條件下,用不同單色光處理(30 s/次),實驗結(jié)果如圖2,圖中“藍(lán)光+綠光”表示先藍(lán)光后綠光處理,“藍(lán)光+綠光+藍(lán)光”表示先藍(lán)光再綠光后藍(lán)光處理。
回答下列問題:(1)高等綠色植物葉綠體中含有多種光合色素,常用____________方法分離。光合色素吸收的光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學(xué)能,可用于碳反應(yīng)中___________的還原。(2)據(jù)圖1分析,相對于紅光,藍(lán)光照射下胞間CO2濃度低,其原因是_________________________。氣孔主要由保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成,保衛(wèi)細(xì)胞吸收水分,氣孔開放,反之關(guān)閉。由圖2可知,綠光對藍(lán)光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用,但這種作用可被____光逆轉(zhuǎn)。由圖1、圖2可知藍(lán)光可刺激氣孔開放,其機理是藍(lán)光可使保衛(wèi)細(xì)胞光合產(chǎn)物增多,也可以促進K+、Cl-的吸收等,最終保衛(wèi)細(xì)胞____________________,細(xì)胞吸水,氣孔開放。
光合速率大,消耗的二氧化碳多
(3)生產(chǎn)上選用________LED燈或濾光性薄膜獲得不同光質(zhì)環(huán)境,已用于某些藥用植物的栽培。紅光和藍(lán)光以合理比例的______或_________、合理的光照次序照射,利于次生代謝產(chǎn)物的合成。
解析:(1)可用層析法分離光合色素。光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH可用于碳反應(yīng)中3-磷酸甘油酸的還原。(2)由圖1可知,藍(lán)光條件下植物的光合速率遠(yuǎn)大于紅光條件下的,因此會消耗更多的CO2,導(dǎo)致胞間CO2濃度降低。由圖2可知,藍(lán)光+綠光組氣孔導(dǎo)度明顯低于藍(lán)光組,表明綠光對藍(lán)光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用;而藍(lán)光+綠光+藍(lán)光組氣孔導(dǎo)度比藍(lán)光+綠光組的大,且比藍(lán)光組更大,說明先藍(lán)光再綠光后藍(lán)光處理可逆轉(zhuǎn)綠光的阻止作用。(3)可采用不同顏色的LED燈或者利用濾光性薄膜來獲得不同的光質(zhì)環(huán)境。
8.[2022·浙江6月]通過研究遮陰對花生光合作用的影響,為花生的合理間種提供依據(jù)。研究人員從開花至果實成熟,每天定時對花生植株進行遮陰處理。實驗結(jié)果如表所示。注:光補償點指當(dāng)光合速率等于呼吸速率時的光強度。光合曲線指光強度與光合速率關(guān)系的曲線。
回答下列問題:(1)從實驗結(jié)果可知,花生可適應(yīng)弱光環(huán)境,原因是在遮陰條件下,植株通過增加__________,提高吸收光的能力;結(jié)合光飽和點的變化趨勢,說明植株在較低光強度下也能達(dá)到最大的________;結(jié)合光補償點的變化趨勢,說明植株通過降低__________,使其在較低的光強度下就開始了有機物的積累。根據(jù)表中____________________的指標(biāo)可以判斷,實驗范圍內(nèi),遮陰時間越長,植株利用弱光的效率越高。(2)植物的光合產(chǎn)物主要以____形式提供給各器官。根據(jù)相關(guān)指標(biāo)的分析,可知較長遮陰處理下,植株優(yōu)先將光合產(chǎn)物分配至___中。
低于5 klx光合曲線的斜率
(3)與不遮陰相比,兩種遮陰處理的光合產(chǎn)量均________。根據(jù)實驗結(jié)果推測,在花生與其他高稈作物進行間種時,高稈作物一天內(nèi)對花生的遮陰時間為________(A.4小時),才能獲得較高的花生產(chǎn)量。
解析:該實驗的自變量是遮陰處理的時間。 (1)從實驗結(jié)果可知,在一定范圍內(nèi),隨遮陰時間的延長,植株的葉綠素含量逐漸升高,有利于植株吸收光能,制造更多的有機物,使花生適應(yīng)弱光環(huán)境;隨遮陰時間的延長,植株的光飽和點逐漸降低,但是光合曲線斜率逐漸升高,說明植株在較低光強度下也能達(dá)到最大的光合速率;隨著遮陰時間的延長,光補償點變小,說明植株可通過降低呼吸速率使其在較低的光強度下開始進行有機物的積累;根據(jù)表中的低于5 klx光合曲線的斜率指標(biāo)可以判斷,實驗范圍內(nèi),遮陰時間越長,植株利用弱光的效率越高。(2)植物的光合產(chǎn)物三碳糖大部分轉(zhuǎn)移到葉綠體外合成蔗糖,以蔗糖形式提供給各器官利用。遮陰4小時與遮陰2小時比較,葉中的光合產(chǎn)量相同,但是果實中的光合產(chǎn)量下降,這表明較長遮陰處理下,植株優(yōu)先將光合產(chǎn)物分配至葉中。(3)由表中數(shù)據(jù)可知,與不遮陰相比,兩種遮陰處理的光合產(chǎn)量均降低,根據(jù)實驗結(jié)果推測,在花生與其他高稈作物進行間種時,高稈作物一天內(nèi)對花生的遮陰時間小于2小時時,才能獲得較高的花生產(chǎn)量。
類型2 全國卷真題體驗尋共性9.[2022·全國甲卷]線粒體是細(xì)胞進行有氧呼吸的主要場所。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)常運動的人肌細(xì)胞中線粒體數(shù)量通常比缺乏鍛煉的人多。下列與線粒體有關(guān)的敘述,錯誤的是(  )A.有氧呼吸時細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中都能產(chǎn)生ATPB.線粒體內(nèi)膜上的酶可以參與[H]和氧反應(yīng)形成水的過程C.線粒體中的丙酮酸分解成CO2和[H]的過程需要O2的直接參與D.線粒體中的DNA能夠通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成
解析:有氧呼吸的全過程分為三個階段,分別在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜上進行,這三個階段都能釋放能量,產(chǎn)生ATP,A正確;在線粒體內(nèi)膜上進行有氧呼吸第三階段的反應(yīng),則線粒體內(nèi)膜上的酶可以催化前兩個階段產(chǎn)生的[H]和氧反應(yīng)形成水,B正確;丙酮酸分解成CO2和[H]屬于有氧呼吸第二階段,在線粒體基質(zhì)中進行,這一階段不需要O2直接參與,C錯誤;線粒體為半自主性細(xì)胞器,其中含有DNA和核糖體,故線粒體中的DNA能夠通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成,D正確。
10.[2022·全國乙卷]某同學(xué)將一株生長正常的小麥置于密閉容器中,在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)CO2含量初期逐漸降低,之后保持相對穩(wěn)定。關(guān)于這一實驗現(xiàn)象,下列解釋合理的是 (  )A.初期光合速率逐漸升高,之后光合速率等于呼吸速率B.初期光合速率和呼吸速率均降低,之后呼吸速率保持穩(wěn)定C.初期呼吸速率大于光合速率,之后呼吸速率等于光合速率D.初期光合速率大于呼吸速率,之后光合速率等于呼吸速率
解析:將一株生長正常的小麥置于密閉容器中,在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng),小麥同時進行光合作用和呼吸作用,而容器內(nèi)CO2含量初期逐漸降低。說明初期小麥的光合速率大于呼吸速率,之后CO2含量保持相對穩(wěn)定,說明光合速率等于呼吸速率,D正確。
11.[2022·全國甲卷]根據(jù)光合作用中CO2的固定方式不同,可將植物分為C3植物和C4植物等類型。C4植物的CO2補償點比C3植物的低。CO2補償點通常是指環(huán)境CO2濃度降低導(dǎo)致光合速率與呼吸速率相等時的環(huán)境CO2濃度?;卮鹣铝袉栴}。(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反應(yīng)階段的產(chǎn)物是相同的,光反應(yīng)階段的產(chǎn)物是_______________________ (答出3點即可)。(2)正常條件下,植物葉片的光合產(chǎn)物不會全部運輸?shù)狡渌课唬蚴莀_____________________________________________(答出1點即可)。(3)干旱會導(dǎo)致氣孔開度減小,研究發(fā)現(xiàn)在同等程度干旱條件下,C4植物比C3植物生長得好。從兩種植物CO2補償點的角度分析,可能的原因?
O2、NADPH(或[H])、ATP
部分光合產(chǎn)物用于葉片自身的細(xì)胞呼吸,為新陳代謝提供能量;部分光合產(chǎn)物用于葉片自身的生長發(fā)育
干旱會導(dǎo)致氣孔開度減小,胞間CO2濃度降低,與C3植物相比,C4植物的CO2補償點較低,能在較低濃度的CO2條件下,固定利用更多的CO2進行光合作用,以維持自身的生長。
解析:(1)植物光合作用過程中光反應(yīng)階段發(fā)生水的光解、NADPH和ATP的合成,其中水的光解過程中會釋放O2,并產(chǎn)生H+、e-,H+、e-與NADP+反應(yīng)生成NADPH,ATP的合成過程中以ADP和Pi為原料,利用光能合成ATP,因此光反應(yīng)階段的產(chǎn)物有O2、NADPH和ATP。(2)正常情況下,葉片光合作用合成的有機物一部分用于葉片自身的呼吸作用,為葉片的生命活動提供能量;一部分光合產(chǎn)物會儲存在葉片中,用于葉片自身的生長發(fā)育,因此植物葉片的光合產(chǎn)物不會全部運輸?shù)狡渌课弧?3)干旱會導(dǎo)致氣孔開度減小,胞間CO2濃度降低,CO2補償點是衡量植物對低CO2濃度適應(yīng)能力的指標(biāo),和C3植物相比,C4植物的CO2補償點較低,C4植物能在較低濃度的CO2條件下,固定并利用更多的CO2進行光合作用,以維持自身的生長。
長句專練 強素養(yǎng)1.事實概述類(1)(必修1 P99圖5-12)葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值相同嗎?(2)(必修1 P105“旁欄思考”)植物在進行光合作用的同時,還會進行呼吸作用。我們觀測到的光合作用指標(biāo),如O2的產(chǎn)生量,是植物光合作用實際產(chǎn)生的總O2量嗎?
不同,葉綠素a在紅光區(qū)的吸收峰值大于葉綠素b的吸收峰值
實際產(chǎn)生的總O2量應(yīng)是觀測到的O2的產(chǎn)生量+呼吸作用O2的消耗量
(3)(必修1 P93“思考·討論”,P94“相關(guān)信息”)1 ml 葡萄糖有氧呼吸能釋放2 870 kJ的能量,而1 ml葡萄糖分解生成乳酸,只釋放196.65 kJ的能量,其中只有61.08 kJ的能量儲存在ATP中。據(jù)此分析在進行無氧呼吸過程中,葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解釋放的能量的主要去向是什么?
無氧呼吸過程中,葡萄糖中的能量主要轉(zhuǎn)移到乳酸或酒精中沒有釋放出來;而葡萄糖氧化分解釋放的能量主要以熱能形式散失
2.原因分析類(1)(必修1 P99“旁欄思考”)植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源?(2)(必修1 P106“拓展應(yīng)用”)晴天無云而太陽光照射強烈時,光合作用強度便形成雙峰曲線:一個高峰在上午,一個高峰在下午。中午前后光合速率下降,呈現(xiàn)“午休”現(xiàn)象,請解釋原因。
綠色光源發(fā)出綠色的光,這種波長的光線不能被光合色素吸收,因此無法用于光合作用中制造有機物
原因是缺水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉,限制CO2進入葉片
3.情境應(yīng)用類(1)海洋中的藻類植物,習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻,它們在海水中的垂直分布依次是淺、中、深,這與光能的捕獲有關(guān)嗎?請說明原因。
有關(guān)。不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光,即紅藻反射出了紅光,綠藻反射出綠光,褐藻反射出黃色的光。水層對光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對藍(lán)、綠部分的吸收,即到達(dá)深水層的光線是相對富含短波長的光,所以吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層,吸收藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方
(2)生態(tài)農(nóng)業(yè)中有“多使用農(nóng)家肥”的措施,該措施除了能減少化肥對土壤的影響外,還有一些有利于農(nóng)作物生長的因素,請你從光合作用的原理進行分析。
農(nóng)家肥中的有機物可被土壤中的微生物分解成CO2和無機鹽,其中CO2可作為農(nóng)作物進行光合作用的原料
4.科學(xué)探究類(1)據(jù)研究報道,在澇脅迫條件下玉米幼苗根部可同時產(chǎn)生乙醇和乳酸。在淹水處理條件下,甜櫻桃砧木根系無氧呼吸也能同時產(chǎn)生乙醇和乳酸。以上研究均表明,一種細(xì)胞的無氧呼吸方式可以有兩種。有些微生物原本只有一種無氧呼吸方式,但是通過基因工程方法可以使微生物出現(xiàn)新的代謝途徑。例如,科學(xué)家將乳酸脫氫酶基因?qū)虢湍?轉(zhuǎn)基因酵母),從而使其具有兩條無氧呼吸途徑。設(shè)計實驗證明轉(zhuǎn)基因酵母具有兩條無氧呼吸途徑(材料:普通酵母、轉(zhuǎn)基因酵母、培養(yǎng)液,其他需要的材料任選)。
第一組在無氧條件下培養(yǎng)普通酵母,第二組在無氧條件下培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因酵母,然后用酸性重鉻酸鉀檢驗培養(yǎng)液,再分別測出培養(yǎng)液的pH。結(jié)果為兩組培養(yǎng)液均可使酸性重鉻酸鉀變?yōu)榛揖G色,第二組的pH小于第一組,可以證明轉(zhuǎn)基因酵母產(chǎn)生了乙醇和乳酸,說明轉(zhuǎn)基因酵母具有兩條無氧呼吸途徑
(2)(必修1 P104正文)光照下卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2,一定時間后殺死小球藻,同時提取產(chǎn)物并分析。實驗發(fā)現(xiàn),僅僅30 s的時間,放射性代謝產(chǎn)物多達(dá)幾十種??s短時間到7 s,發(fā)現(xiàn)放射性代謝產(chǎn)物減少到12種,想要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物是什么,可能的實驗思路是什么?
不斷縮短光照時間后殺死小球藻,同時提取產(chǎn)物并分析,直到最終提取物中只有一種放射性代謝產(chǎn)物,該物質(zhì)即為CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物
題組集訓(xùn) 提考能題組預(yù)測一  細(xì)胞呼吸與光合作用的過程及其相互關(guān)系1.[2022·湖北武漢模擬]維生素B1與ATP反應(yīng)生成焦磷酸硫胺素(TPP)。丙酮酸脫氫酶只有與TPP結(jié)合,才能催化丙酮酸氧化分解。維生素B1缺乏的人丙酮酸脫氫酶活性降低,丙酮酸會被轉(zhuǎn)化為乳酸,引起高乳酸血癥。下列有關(guān)敘述正確的是(  )A.TPP主要在線粒體基質(zhì)中起作用B.甲亢患者對維生素B1的需求量降低C.高乳酸血癥患者無氧呼吸產(chǎn)生的CO2增多D.維生素B1缺乏導(dǎo)致供給丙酮酸氧化分解的活化能減少
解析:分析題干信息可知,丙酮酸脫氫酶只有與TPP結(jié)合,才能催化丙酮酸氧化分解,丙酮酸氧化分解主要發(fā)生在線粒體中,故TPP主要在線粒體基質(zhì)中起作用,A正確;維生素B1缺乏者,丙酮酸脫氫酶活性降低,丙酮酸氧化分解供能減少,而甲亢患者甲狀腺激素分泌較多,需要維生素B1促進丙酮酸的氧化分解,因此甲亢患者對維生素B1的需求量升高 ,B錯誤;高乳酸血癥患者無氧呼吸不產(chǎn)生CO2,C錯誤;維生素B1缺乏使丙酮酸脫氫酶活性降低,丙酮酸氧化分解反應(yīng)所需的活化能升高,而不是供給丙酮酸氧化分解反應(yīng)所需的活化能減少,D錯誤。
2.[2022·廣東省梅州市高三月考]下圖為綠色植物某細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的兩個生理過程。下列分析正確的是(  )A.進行②過程的細(xì)胞也能進行①過程B.①過程產(chǎn)生的能量,大部分用于合成ATPC.①、②過程中的還原型輔酶是同種物質(zhì)D.①過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,②過程發(fā)生在葉綠體內(nèi)膜上
解析:②表示光合作用光反應(yīng)階段,①表示有氧呼吸的第三階段,能夠進行光合作用的細(xì)胞一定能夠進行有氧呼吸,A正確;①過程產(chǎn)生的能量,大部分以熱能的形式散失,B錯誤;①、②過程中的還原型輔酶不是同種物質(zhì),前者是還原型輔酶Ⅰ,后者是還原型輔酶Ⅱ,C錯誤;根據(jù)以上分析已知,①過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,②過程發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上,D錯誤。
3.[2022·江蘇省海安市實驗中學(xué)高三月考](不定項選擇)如圖為植物體內(nèi)發(fā)生的光合作用和光呼吸作用的示意圖,在CO2與C5反應(yīng)過程中,O2能與CO2競爭相關(guān)酶的活性部位。下列相關(guān)敘述正確的是(  )A.在高O2環(huán)境中植物不能進行光合作用B.光呼吸的存在會降低糖的合成效率C.可以通過適當(dāng)增大CO2的濃度來抑制光呼吸D.在特殊環(huán)境下,光呼吸可以為暗反應(yīng)提供原料
解析:在高O2環(huán)境中O2能與CO2競爭相關(guān)酶的活性部位,使CO2與C5固定生成C3的速率減小,植物光合作用減弱,A錯誤;光呼吸的存在會使CO2與C5固定生成C3的速率減小,從而降低糖的合成效率,B正確;O2能與CO2競爭相關(guān)酶的活性部位,適當(dāng)增大CO2濃度可抑制氧氣與C5結(jié)合,從而抑制光呼吸,C正確;由圖可知,光呼吸可產(chǎn)生C2,生成的C2可在線粒體內(nèi)生成CO2,為暗反應(yīng)提供原料,D正確。
題組預(yù)測二 玩轉(zhuǎn)圖表線,難點不再難4.[2022·山東省泰安市新泰市一中高三月考](不定項選擇)下圖是桃樹葉肉細(xì)胞內(nèi)光合與呼吸過程中碳元素和氫元素的轉(zhuǎn)移途徑,其中①~⑧代表有關(guān)生理過程。相關(guān)敘述正確的是(  )A.表示光合作用暗反應(yīng)的過程是①⑥B.有ATP產(chǎn)生的過程有①②③④⑤C.在生物膜上進行的過程有④⑤D.過程③中參與反應(yīng)的物質(zhì)除丙酮酸外,還有H2O和[H]
解析:根據(jù)題圖分析可知,表示光合作用暗反應(yīng)的過程是①⑥,A正確;有氧呼吸三個階段和光合作用的光反應(yīng)階段均有ATP產(chǎn)生,所以有ATP產(chǎn)生的過程有②③④⑤,①⑥過程為暗反應(yīng),無ATP產(chǎn)生,B錯誤;有氧呼吸第三階段和光反應(yīng)發(fā)生在生物膜上,所以在生物膜上進行的過程有④⑤,C正確;過程③為有氧呼吸第二階段,其中參與反應(yīng)的物質(zhì)除丙酮酸外,還有H2O,沒有[H],D錯誤。
5.[2022·山東省高三適應(yīng)性大聯(lián)考](不定項選擇)研究表明,耐力性運動能使線粒體數(shù)量發(fā)生適應(yīng)性改變,是預(yù)防冠心病和肥胖的關(guān)鍵因素;缺氧會導(dǎo)致肌纖維線粒體碎片化,ATP合成量減少約50%,而Drp1是保證線粒體正常分裂的重要蛋白。下圖表示相關(guān)測量數(shù)據(jù)。下列相關(guān)敘述正確的是(  )A.葡萄糖進入線粒體氧化分解為二氧化碳是在線粒體基質(zhì)中完成的B.耐力性運動訓(xùn)練的時間與肌纖維中線粒體的數(shù)量成正比例關(guān)系C.Drp1分子磷酸化增強導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)損傷,使ATP合成大量減少D.堅持每周3~5天進行一定時間和強度的耐力運動,有助于提高肌纖維的功能
解析:葡萄糖分解發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),產(chǎn)生二氧化碳是在線粒體基質(zhì)中完成的,A錯誤;由圖分析可知,5周內(nèi)耐力性運動訓(xùn)練的時間與肌纖維中線粒體的數(shù)量成正比例關(guān)系,超過5周繼續(xù)耐力訓(xùn)練,線粒體數(shù)量并沒有增加,B錯誤;由題圖可知,Drpl是保證線粒體正常分裂的重要蛋白,缺氧導(dǎo)致Drpl分子磷酸化增強,導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)損傷,使ATP合成大量減少,C正確;耐力運動有助于提高肌纖維中線粒體數(shù)量,因此有助于提高肌纖維的功能,D正確。
題組預(yù)測三 細(xì)胞呼吸與光合作用的實驗探究6.[2022·廣東省惠州市高三調(diào)研考試]某研究性學(xué)習(xí)小組采用盆栽實驗,探究土壤干旱對某種植物葉片光合速率的影響。實驗開始時土壤水分充足,然后實驗組停止?jié)菜?,對照組土壤水分條件保持適宜,實驗結(jié)果如下圖所示。下列有關(guān)分析錯誤的是(  )A.葉片光合速率隨干旱時間延長而呈下降趨勢B.葉片光合速率下降先于葉片葉綠素含量下降C.實驗2~4天,光合速率下降是由葉片葉綠素含量下降引起的D.持續(xù)嚴(yán)重干旱,對植物的光反應(yīng)和暗反應(yīng)均有可能產(chǎn)生影響
解析:由圖甲中可以看出,隨干旱時間延長,葉片光合速率呈下降趨勢,A正確;比較圖甲和乙,圖甲中光合速率在第2天就開始下降,而圖乙中葉綠素含量在第4天才開始下降,因此葉片光合速率下降先于葉片葉綠素含量下降,B正確;圖乙中,實驗2~4天中葉片葉綠素含量并沒有下降,但甲圖中光合速率已經(jīng)下降,C錯誤;持續(xù)嚴(yán)重干旱,植物的葉綠素含量下降,對植物的光反應(yīng)有直接影響,干旱還會導(dǎo)致氣孔關(guān)閉,葉片中CO2濃度下降,進而引起暗反應(yīng)下降,D正確。
7.[2022·廣東省普通高中質(zhì)量檢測]BTB是一種酸堿指示劑。BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍(lán)變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和呼吸作用,進行了如下實驗:用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍(lán)色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色,之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中。其中6支加入生長狀況一致的等量水草,另一支不加水草,密閉所有試管。各試管的實驗處理和結(jié)果見下表。*遮光是指用黑紙將試管包裹起來,并放在距日光燈100 cm的地方。
若不考慮其他生物因素對實驗結(jié)果的影響,下列敘述錯誤的是(  )A.2~7號試管溶液的顏色取決于水草的光合作用和呼吸作用強度的相對強弱B.若1號試管溶液顏色由淺綠色變?yōu)樗{(lán)色,2~7號試管的結(jié)果仍然是可靠的C.由于2號試管只進行呼吸作用,溶液中CO2濃度高于3號管,故X為黃色D.5號試管溶液顏色在實驗前后不變,說明水草在此條件下凈光合速率為0
解析:植物呼吸作用的產(chǎn)物是二氧化碳,光合作用消耗二氧化碳,結(jié)合題意可知,BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度變化而變化,故2~7號試管溶液的顏色取決于水草的光合作用和呼吸作用強度的相對強弱,A正確;若1號試管的溶液是藍(lán)色,則說明環(huán)境能導(dǎo)致試管內(nèi)溶液CO2濃度下降,2至7號試管的實驗結(jié)果是不可靠的,B錯誤;2號試管為遮光條件,植物只進行呼吸作用,產(chǎn)生二氧化碳,不消耗二氧化碳,其二氧化碳濃度高于3號試管,黃色應(yīng)該比3號試管更深,故2號管的顏色應(yīng)為黃色,C正確;5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化,說明在此條件下水草光合作用強度等于呼吸作用強度,即呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳=光合作用消耗的二氧化碳,水草在此條件下凈光合速率為0,D正確。
題組預(yù)測四 基于學(xué)科核心素養(yǎng)的長句應(yīng)答類專訓(xùn)8.[2022·四川樹德中學(xué)模擬]城市小區(qū)綠化植物容易受到建筑物遮蔭的困擾。風(fēng)箱果是珍貴的灌木綠化樹種,為研究光照對其生活的影響,研究人員以1年生風(fēng)箱果幼苗為研究對象,選取生長一致的幼苗60株,設(shè)置3組實驗:甲組(X處理)、乙組(輕度遮蔭,即60%全光)和丙組(重度遮蔭,即20%全光)進行實驗。下表為研究結(jié)果,其中AQY反映了葉片利用弱光的能力,其值越大表明植物利用弱光能力越強。
(1)甲組的X處理是指________________。(2)乙組的凈光合速率為0時,風(fēng)箱果葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的具體場所有__________________________________________________________。(3)甲組與丙組相比,風(fēng)箱果幼苗最大光合速率的差值為____μml·m-2·s-1。光照強度大于1 066.8時,影響甲組光合速率的主要外界因素是_______________。(4)表中數(shù)據(jù)顯示遮蔭降低了風(fēng)箱果的AQY,表明風(fēng)箱果利用弱光能力變?nèi)?,請推測遮蔭條件下呼吸速率降低的意義:________________________________________________________。(5)請結(jié)合實驗結(jié)果,對生產(chǎn)實踐中風(fēng)箱果幼苗的栽植提出合理建議:_____________________________________________________。
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)、線粒體內(nèi)膜、葉綠體類囊體薄膜
通過減少有機物的消耗,將更多的碳用于生長
盡量將其栽植在陽光充足的環(huán)境中

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新教材高考生物二輪復(fù)習(xí)專題二第2講光合作用與細(xì)胞呼吸課件

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