高考生物专题二 第二讲 光合作用与细胞呼吸 Word版含答案.docx
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高考生物专题二第二讲光合作用与细胞呼吸Word版含答案
第二讲 光合作用与细胞呼吸
[考纲要求]
1．光合作用的基本过程（Ⅱ） 2.影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ） 3.细胞呼吸（Ⅱ）
[知识主干·系统联网] 理基础 建网络 回扣关键知识
授课提示：
对应学生用书第29页
■高考必背——记一记
1．光合作用的核心知识
（1）光反应在光下才能进行，暗反应在有光、无光的条件下都可以进行，但需要光反应的产物[H]和ATP；光反应产生的ATP只为暗反应供能，细胞呼吸产生的ATP为其他各项生命活动供能。
（2）影响光合作用的因素，温度主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多；CO2浓度影响暗反应，但CO2浓度很低时，光合作用不能进行。
光照强度是直接影响光反应的速率，光反应产物[H]和ATP的数量多少会影响暗反应的速率。
（3）总光合量、净光合量的表示方法
①CO2的吸收量；②O2的产生量、制造量；③CO2的固定量、消耗量；④O2的释放量；⑤有机物的增加量、积累量；⑥有机物的制造量。
其中，②③⑥表示总光合量，①④⑤表示净光合量。
2．细胞呼吸的核心知识
（1）真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，无氧呼吸的场所是细胞质基质。
（2）水参与有氧呼吸第二阶段的化学反应，水生成于有氧呼吸的第三阶段；CO2生成于有氧呼吸的第二阶段。
（3）温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率；O2是有氧呼吸所必需的，且对无氧呼吸有抑制作用；水直接参与有氧呼吸过程，又是化学反应的介质，因此在一定范围内，随水含量的增加细胞呼吸速率加快；CO2浓度过高会抑制细胞呼吸的进程。
■易混易错——判一判
1．判断下列有关光合作用叙述的正误
（1）类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成。
（2017·全国卷Ⅲ）（×）
（2）在叶绿体中可进行CO2的固定但不能合成ATP。
（2016·全国卷Ⅰ）（×）
（3）光合作用中CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类。
（2015·安徽卷）（×）
（4）在适宜反应条件下，用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照射，则未被还原的C3上升。
（2016·天津卷）（×）
（5）适宜条件下光合作用过程中C5/C3的比值，停止供应CO2后比停止前高。
（2015·山东卷）（√）
（6）大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时，若突然停止CO2供应，短时间内叶绿体中C5和ATP含量都会升高。
（√）
2．判断下列有关细胞呼吸叙述的正误
（1）构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收。
（2016·全国卷Ⅱ）（√）
（2）呼吸作用中，催化ATP合成的酶分布在线粒体外膜上。
（2016·海南卷）（×）
（3）有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸。
（2018·全国卷Ⅲ）（×）
（4）细胞呼吸的结果如果没有水的产生，就一定是无氧呼吸。
（√）
（5）人体细胞内O2/CO2的比值，线粒体内比细胞质基质高。
（×）
[高频考点·融会贯通] 析考点 做题组 攻破热点难点
授课提示：
对应学生用书第30页
考点一 光合作用与呼吸作用的过程及相互关系
[真题试做·明考向]
1．（2018·高考全国卷Ⅰ）甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
（1）当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是________。
（2）甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是______________________________________________________。
（3）甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
（4）某植物夏日晴天中午12：
00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________（填“O2”或“CO2”）不足。
解析：
（1）由曲线图可知，光照强度大于a时，甲植物的净光合速率随着光照强度的增加而增加的幅度更大，说明甲植物对光能的利用率较高。
（2）当种植密度过大时，植株的叶片会相互遮挡，植株接受的光照强度减弱，导致植物净光合速率下降。
由曲线图可知，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大。
（3）由曲线图可知，在低光照强度下，乙植物的净光合速率较高，在高光照强度下，乙植物的净光合速率明显低于甲植物，所以乙植物更适合在林下低光照强度的环境下种植。
（4）夏日晴天中午12点，温度较高，部分气孔关闭，进入叶肉细胞的CO2明显减少，抑制了暗反应，导致叶片的光合速率明显降低。
答案：
（1）甲
（2）甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大 （3）乙 （4）CO2
2．（2017·高考全国卷Ⅱ）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________。
（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：
（1）由分析可知，图中①表示光合作用光反应阶段水光解的产物O2；②是生成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）的反应物NADP＋；③是生成ATP的原料ADP＋Pi；④代表光合作用暗反应阶段参与固定CO2的物质C5；图中[H]代表的物质是呼吸作用过程中的还原型辅酶Ⅰ（NADH）。
（2）细胞中生成ATP的场所除叶绿体外还有细胞质基质（C）和线粒体（D）。
（3）细胞质基质中的丙酮酸可以转化成酒精的原因是植物细胞缺氧，导致细胞进行无氧呼吸。
答案：
（1）O2 NADP＋ ADP＋Pi C5 NADH（或还原型辅酶Ⅰ）
（2）C和D
（3）在缺氧条件下进行无氧呼吸
3．（2016·高考全国卷Ⅱ）BTB是一种酸碱指示剂。
BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。
某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：
用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的绿色溶液分别加入到7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。
各试管的实验处理和结果见下表。
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的距离（cm）
20
遮光*
100
80
60
40
20
50min后试管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色
黄绿色
浅绿色
浅蓝色
蓝色
*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
（1）本实验中，50min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________（填“可靠的”或“不可靠的”）。
（2）表中X代表的颜色应为________（填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”），判断依据是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草
________________________________________________________________________。
解析：
（1）BTB（溴麝香草酚蓝）的弱碱性溶液可检验溶液中CO2含量的变化，1号试管作为空白对照组，反应前后颜色不变，则说明2至7号试管的实验结果是由于不同光照强度下水草的光合作用和呼吸作用共同引起的；若1号试管中溶液呈蓝色，那么2至7号试管的实验结果不可靠。
（2）2号试管遮光，水草只能进行呼吸作用，并且CO2量比3号试管多，因此依据表格中颜色变化规律，2号试管中溶液颜色应为黄色。
（3）5号试管光照前后颜色不变，说明水草既没有吸收CO2也没有释放CO2，因此，该条件下水草的光合作用强度等于呼吸作用强度。
答案：
（1）不同光强下水草的光合作用和呼吸作用 不可靠的
（2）黄色 水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管
（3）光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等
[融会贯通·析考点]
1．光合作用与细胞呼吸关系模型透析
结合图1从[H]入手对图2分析：
光合作用过程中，[H]产生于[①]光反应阶段，用于[③]暗反应阶段；有氧呼吸过程中，[H]产生于有氧呼吸的[④][②]第一、二阶段，用于有氧呼吸的[⑤]第三阶段。
图2中甲～丁表示的物质分别是ATP、丙酮酸、CO2、O2。
2．外界条件变化时，C5、C3、[H]、ATP等物质的量的变化模式图
（1）光照强度变化
（2）CO2浓度变化
3．影响光合作用的三大因素曲线分析
（1）光照强度（如图1）
①原理：
主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生。
②分析P点后的限制因素
（2）CO2的浓度（如图2）
①原理：
影响暗反应阶段C3的生成。
②分析P点后的限制因素
（3）温度：
通过影响酶的活性而影响光合作用（如图3）。
[易错警示·防易误]
（1）误认为有氧呼吸的全过程都需要O2。
有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2，只有第三阶段需要O2。
（2）误认为有氧呼吸的场所只有线粒体。
①原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。
②真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
（3）呼吸作用中有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成不一定是有氧呼吸，但对动物和人体而言，有CO2生成一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸产物为乳酸。
（4）水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。
玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
[方法技巧·会应用]
光合作用与细胞呼吸过程及物质转化问题的解题策略
解答时，应结合所给条件，从以下几个方面进行分析。
（1）理解教科书中光合作用和细胞呼吸的过程图解，把握相关生理过程中的物质变化和能量变化。
①光合作用：
物质变化为H2O→O2＋[H]、CO2→C3→C5＋（CH2O），能量变化为光能→活跃的化学能（NADPH和ATP）→（CH2O）中稳定的化学能。
②细胞呼吸：
物质变化为C6H12O6―→2C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]、2C3H4O3（丙酮酸）＋6H2O―→6CO2＋20[H]、24[H]＋6O2―→12H2O，能量变化为（CH2O）中稳定的化学能→活跃的化学能（ATP）和热能。
（2）结合教科书图解，准确获取图示中的物质转化信息，据此确定相应生理过程是光合作用过程还是细胞呼吸过程，是光反应阶段还是暗反应阶段，或者是有氧呼吸的哪一个阶段。
[巩固提升·练题组]
►题组一 细胞呼吸过程的考查
4．（2018·高考全国卷Ⅲ）下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是（ ）
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
解析：
植物体的细胞呼吸在有光或无光条件下都可以进行，氧气充足时进行有氧呼吸，氧气缺少时进行无氧呼吸。
在食物链中，输入某一营养级的能量，一部分用于此营养级生物自身的生长、发育和繁殖等生命活动，一部分则通过细胞呼吸以热能的形式散失。
有氧呼吸的产物是水和CO2，无氧呼吸的产物是酒精和CO2或者是乳酸。
有氧呼吸的三个阶段都有ATP产生，光合作用的光反应阶段有ATP产生。
答案：
C
5．（2018·高考全国卷Ⅲ）回答下列问题：
（1）高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的________上，该物质主要捕获可见光中的____________________。
（2）植物的叶面积与产量关系密切。
叶面积系数（单位土地面积上的叶面积总和）与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。
由图可知：
当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均________。
当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是__________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度________（填“高”或“低”）。
解析：
（1）高等植物进行光合作用捕获光能的物质是色素，该物质分布在叶绿体的类囊体膜上，其捕获的光主要是蓝紫光和红光。
（2）由图中曲线可以看出，当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率都在增加；当叶面积系数超过b时，群体光合速率不变，但群体呼吸速率增加，两者差值降低，故群体干物质积累速率降低。
（3）通常，阴生植物的光合速率和呼吸速率都比阳生植物低，因此与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度低。
答案：
（1）类囊体膜 蓝紫光和红光
（2）增加 群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低 （3）低
►题组二 光合作用的场所及结构考查
6．如图为叶绿体的结构和功能示意图，请回答：
（1）光合作用光反应产生的________可以被暗反应所利用；在光照条件下，ATP的移动方向是________（用图中字母和箭头表示）。
（2）若暗反应被抑制，可能的外部影响因素是________、________。
（3）在电子显微镜下观察，可见到叶绿体基质中含量最多的物质是________颗粒（光合产物）。
（4）暗反应通过________________来影响光反应，从而影响光合作用速率。
解析：
（1）光合作用光反应为暗反应提供了还原性氢和ATP，用于三碳化合物的还原。
光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜A，暗反应的场所是叶绿体基质B，所以光照下ATP从A移向B。
（2）暗反应主要受外界环境中二氧化碳浓度和温度的影响。
（3）光合作用的产物葡萄糖最终以多糖淀粉的形式储存起来，且淀粉颗粒在电子显微镜下是可以观察到的，所以电子显微镜下叶绿体基质中含量最多的物质是淀粉。
（4）暗反应消耗ATP产生ADP和Pi，而ADP和Pi为光反应过程中ATP合成的原料。
答案：
（1）还原性氢和ATP A→B
（2）二氧化碳供应不足 温度过高或过低
（3）淀粉
（4）提供ADP和Pi
7．如图甲表示某绿色植物光合作用的部分过程，图中A、B、C表示三种化合物，图乙表示在密封恒温小室内测定的该植株上一组幼叶和成熟叶光合作用强度与光照强度间的关系图。
据此回答下列问题：
（1）图甲所示过程中消耗的ATP其合成场所为________，A、B、C中不可循环利用的是________（填字母）。
（2）图乙中曲线F代表________（填“幼叶”或“成熟叶”）的光合作用强度。
当光照强度为5klx时，F组叶肉细胞中能产生[H]的细胞器是_____________________________________。
（3）图乙中光照强度为3klx时，相同时间内，等面积的F、E两组叶片合成葡萄糖的质量之比为________。
光照强度为8klx时，F组叶片的光合作用速率小于E组的，主要的内在限制因素有________________（答出一个即可）。
（4）图丙表示“绿叶中色素的提取和分离”实验装置，将提取出的含有色素的滤液滴在滤纸上的a点，通过棉线将培养皿中的________（填“层析液”或“无水乙醇”）引到a点，最后应得到4个同心圆，最小的一个圆呈现的颜色是________（填“蓝绿色”或“黄绿色”）。
解析：
（1）图甲所示过程中消耗ATP的过程是光合作用的暗反应过程，ATP合成场所为类囊体薄膜。
暗反应过程中，C是五碳化合物，可以循环再生，A、B分别表示三碳化合物和[H]，不能循环再生。
（2）图乙中，幼叶和成熟叶相比代谢旺盛，叶绿体中色素的含量高，故E曲线表示幼叶的光合作用强度曲线，F曲线表示成熟叶的光合作用强度曲线。
当光照强度为5klx时，F组叶肉细胞中既能进行光合作用也能进行呼吸作用，故能产生[H]的细胞器是线粒体、叶绿体。
（3）当光照强度为3klx时，相同时间内，等面积的E组叶片的实际光合作用强度为10＋20＝30，F的实际光合作用强度为10＋10＝20，故F、E两组叶片中实际光合作用强度之比为2∶3；光照强度为8klx时，成熟叶片光合作用速率小于幼叶的原因为叶绿体中色素的含量和光合作用相关的酶含量低。
（4）图丙表示分离光合作用色素的装置，将提取出的含有色素的滤液滴在滤纸上的a点，通过棉线将培养皿中的层析液引到a点，最后应得到4个同心圆，最小的一个圆是叶绿素b，呈现的颜色是黄绿色。
答案：
（1）类囊体薄膜 A、B
（2）成熟叶 线粒体、叶绿体
（3）2∶3 色素的含量或酶的含量
（4）层析液 黄绿色
►题组三 光合作用过程的考查
8．（2018·陕西榆林模拟）将小球藻细胞中的叶绿体和线粒体采用一定方法分离后，进行了如下实验：
将叶绿体和线粒体分别加入甲、乙两支试管中，甲中盛有适宜浓度的NaHCO3溶液，乙中盛有适宜浓度的丙酮酸溶液，当处于充足光照且其他条件适宜的环境中，两支试管内都会产生气泡。
请分析回答：
（1）提取小球藻叶绿体中色素并分离过程中，在滤纸条上扩散速度最快的色素是________，其中叶绿素主要吸收____________光，其分子中含有________（填“Fe”“Ca”或“Mg”）。
（2）从小球藻细胞中分离得到叶绿体和线粒体的常用方法是____________。
（3）甲中的气泡产生于光合作用的________阶段，该阶段同时产生的NADPH转移途径是________________________________________________________________________
________；乙中的气体可使______________水溶液由蓝变绿再变黄。
（4）若原实验在黑暗且其他条件相同的环境中进行，则甲、乙两支试管内的实验现象分别是________________________________，原因是_______________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）叶绿体中色素的提取和分离过程中，在滤纸条上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其分子中含有Mg。
（2）分离细胞器的常用方法是差速离心法。
（3）甲试管中在光下类囊体薄膜上能够进行光合作用的光反应，该反应能将水分解成氧气和NADPH，氧气以气泡的形式释放出去。
NADPH在类囊体薄膜上生成后会进入叶绿体基质中参与暗反应。
乙试管无法进行光合作用，没有氧气生成，乙试管中的丙酮酸能够进入线粒体中参与有氧呼吸的第二阶段，生成CO2，CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
（4）若原实验在黑暗且其他条件相同的环境中进行，则甲试管中光合作用的光反应阶段不能进行，乙试管线粒体中丙酮酸仍能分解，产生CO2。
答案：
（1）胡萝卜素 红光和蓝紫 Mg
（2）差速离心法
（3）光反应 从类囊体薄膜向叶绿体基质 溴麝香草酚蓝
（4）甲试管中无气泡产生，乙试管中有气泡生成 黑暗条件下甲试管中光合作用的光反应阶段不能进行，乙试管线粒体中丙酮酸仍能分解，产生CO2
9．为研究种植密度较高的玉米田中去叶对单株和群体产量的影响，研究者选取开花后3天的植株进行处理，从顶部去除不同数量叶片，每隔13天测定穗位叶的叶绿素含量和光合速率（代表单株产量），同时在一定面积的样方中测定群体光合速率（代表群体产量）。
结果如图（备注：
穗位叶位于植株中下部，其生长状况直接影响玉米籽粒中有机物的积累量）。
（1）叶绿素分布于组成叶绿体基粒的________薄膜上，光反应阶段产生的ATP和[H]将直接参与暗反应阶段中________过程，进而形成有机物。
（2）由图1可知，去叶13天测定时，穗位叶的叶绿素含量随着____________________而增大。
本实验中，穗位叶的叶绿素含量始终高于空白对照组的处理为____________________。
（3）由图2可知，随顶部去除叶片数量增加，________的光合速率持续增加，原因可能是穗位叶________________________。
（4）综合上述结果可推测，种植密度较高的玉米田中适度去除顶部叶片，可使玉米单株光合速率和群体光合速率________________________。
（5）为确认穗位叶的光合产物是否向遮光叶片运输而导致减产，可进一步设计实验：
对玉米植株顶部2片叶遮光处理；用透明袋包住穗位叶，不影响其正常生长。
实验时向包住穗位叶的透明袋中通入________，其他生长条件适宜，一段时间后检测_______________________。
解析：
（1）叶绿素分布于组成叶绿体基粒的类囊体（或囊状结构）薄膜上，光反应阶段产生的ATP和[H]将直接参与暗反应阶段中C3的还原过程，进而形成有机物。
（2）由图1可知，去叶13天测定时，穗位叶的叶绿素含量随着去叶程度的增强（或去叶数量的增多）而增大。
本实验中，穗位叶的叶绿素含量始终高于空白对照组的处理为去除2片叶。
（3）由图2可知，随顶部去除叶片数量增加，单株的光合速率持续增加，原因可能是穗位叶获得的光照和CO2更充足。
（4）综合上述结果可推测，种植密度较高的玉米田中适度去除顶部叶片，可使玉米单株光合速率和群体光合速率增长趋势一致。
（5）为确认穗位叶的光合产物是否向遮光叶片运输而导致减产，可采用放射性同位素标记法检测光合产物的运输方向，所以实验时向包住穗位叶的透明袋中通入带有放射性标记的CO2，其他生长条件适宜，一段时间后检测顶部2片遮光叶片是否有放射性。
如果一段时间后检测顶部2片遮光叶片有放射性，说明穗位叶的光合产物会向遮光叶片运输，
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