届二轮复习 光合作用和细胞呼吸考点1光合作用和细胞呼吸的过程及联系 教案 全国通用.docx

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届二轮复习光合作用和细胞呼吸考点1光合作用和细胞呼吸的过程及联系教案全国通用

　光合作用和细胞呼吸的过程及联系

1．有氧呼吸

（1）第一阶段——细胞质基质：

消耗葡萄糖，产生[H]和丙酮酸，释放少量能量。

（2）第二阶段——线粒体基质：

分解丙酮酸，产生[H]和CO2，释放少量能量。

（3）第三阶段——线粒体内膜：

[H]与O2结合产生H2O，释放大量能量。

2．无氧呼吸

（1）产物不同的原因

①直接原因是参与催化的酶不同。

②根本原因是控制酶合成的基因不同。

（2）释放少量能量的原因：

大部分能量储存在酒精或乳酸中。

（3）水稻等植物长期水淹后烂根的原因：

无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。

3．色素的作用、提取和分离

（1）色素提取和分离的原理

①色素提取：

叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂——无水乙醇中，因此，可以用无水乙醇提取色素。

②色素分离：

叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢，这样，叶绿体中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。

（2）色素的作用

叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

（3）光合色素吸收的光能有两大重要用途

①分解H2O产生O2和[H]；

②使ADP＋Pi合成ATP。

4．光合作用与有氧呼吸过程图解

（1）物质名称：

b氧气，cATP，dADP，e[H]，fC5，g二氧化碳，hC3。

（2）填写生理过程及场所

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

生理过程

光反应

暗反应

有氧呼吸

第一阶段

有氧呼吸

第二阶段

有氧呼吸

第三阶段

场所

叶绿体类

囊体薄膜

叶绿体

基质

细胞质基质

线粒体基质

线粒体内膜

5.光合作用与细胞呼吸的物质转化与能量转换关系

（1）物质转化关系

①元素转移途径

C：

CO2

C3

（CH2O）

丙酮酸

CO2

O：

H2O

O2

H2O

H：

H2O

[H]

（CH2O）

[H]

②[H]的来源和去路比较

（注：

光合作用中[H]为NADPH，即还原型辅酶Ⅱ，细胞呼吸中[H]为NADH，即还原型辅酶Ⅰ，二者不是同种物质）

（2）能量转化关系

光能―→[H]和ATP中活跃的化学能―→有机物中稳定的化学能―→ATP中活跃的化学能和热能

1．给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，分析其最可能的转化途径是什么？

提示：

有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了H

O，有氧呼吸第二阶段利用H

O生成二氧化碳C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物（CH

O）。

2．植物在生长过程中，光合作用产生的ATP的量远大于细胞呼吸产生的ATP的量，请解释原因。

提示：

植物在生长过程中，光合作用产生的ATP中的能量转移到有机物中，植物体中的有机物只有部分通过细胞呼吸氧化分解释放能量，且释放的能量也只有部分转移到ATP中。

3．为验证酵母菌细胞中线粒体对相关物质的利用情况，现从酵母菌细胞中分离得到的具有活性的线粒体为实验材料进行如下实验。

组别

步骤一

步骤二

步骤三

1

加入线粒体

加入葡萄糖

加入溴麝香草酚蓝水溶液，一段时间后观察溶液颜色的变化情况

2

加入线粒体

加入丙酮酸

（1）从酵母菌细胞中分离得到线粒体常用的实验方法是什么？

（2）请预期两组实验的实验结果，并简述判断理由。

提示：

（1）差速离心法。

（2）第1组溶液为蓝色，第2组溶液颜色由蓝变绿再变黄。

第1组中由于葡萄糖不能进入线粒体被利用，所以无CO2生成，第2组丙酮酸可进入线粒体被利用，生成CO2。

4．某同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液，并均分为两组，进行如下实验：

组别

加入物质

条件

实验现象

A组

DCPIP溶液

适宜温度和光照等条件

产生气泡，DCPIP溶液变为无色

B组

适量磷酸、NaHCO3

（CH2O）/C3比值增高

（注：

DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色）

（1）A组气泡中的成分是什么？

DCPIP溶液由蓝紫色变为无色的原因是什么？

（2）B组（CH2O）/C3比值增高的原因是什么？

提示：

（1）O2。

光反应阶段产生的[H]使DCPIP还原。

（2）适量磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原，形成（CH2O）。

1．（2019·全国卷Ⅰ）将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40g，其增加的质量来自于（　　）

A．水、矿质元素和空气

B．光、矿质元素和水

C．水、矿质元素和土壤

D．光、矿质元素和空气

A　[水是占细胞鲜重最多的化合物，矿质元素是构成细胞中主要化合物的基础，植物幼苗生长过程中可从土壤中吸收水分和矿质元素使植株质量增加；另外，植物在光照条件下可进行光合作用，通过吸收空气中的CO2合成有机物使植株质量增加。

故A符合题意。

]

2．（2019·全国卷Ⅲ）若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。

那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为（　　）

A．有机物总量减少，呼吸强度增强

B．有机物总量增加，呼吸强度增强

C．有机物总量减少，呼吸强度减弱

D．有机物总量增加，呼吸强度减弱

A　[种子在黑暗中萌发得到黄化苗，该过程中细胞代谢增强，呼吸强度增加，由于整个过程中不能进行光合作用，而且细胞呼吸需要消耗有机物，所以有机物总量减少，A正确，B、C、D错误。

]

3．（2019·全国卷Ⅱ）马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。

下列叙述正确的是（　　）

A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖

B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来

C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP

D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生

B　[在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解成丙酮酸，第二阶段在相应酶的催化下，丙酮酸转化为乳酸，B选项正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸，葡萄糖是细胞呼吸的原料而不是产物，A选项错误；在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，并且释放出少量能量，C选项错误；一般来说，氧气浓度的升高会抑制细胞的无氧呼吸，故马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高不会增加酸味的产生，D选项错误。

]

4．（2018·全国卷Ⅱ）有些作物的种子入库前需要经过风干处理。

与风干前相比，下列说法错误的是（　　）

A．风干种子中有机物的消耗减慢

B．风干种子上微生物不易生长繁殖

C．风干种子中细胞呼吸作用的强度高

D．风干种子中结合水与自由水的比值大

C　[风干种子中自由水含量减少，细胞呼吸强度降低，有机物消耗减慢。

]

5．（2018·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

C　[对于以糖类为底物的呼吸作用来说，有氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物为乳酸或酒精和CO2。

]

6．（2017·全国卷Ⅲ）植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的。

下列叙述错误的是（　　）

A．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

B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制

C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示

D．叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的

A　[类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A错；叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B对；题干中给出“光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的”，光合作用吸收CO2、释放O2，O2的释放意味着CO2的吸收，C对；640～660nm波长光正好是叶绿素的吸收区，故叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D对。

]

7．（2017·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）分析图示，A过程为光合作用的光反应阶段，B过程是光合作用的暗反应阶段。

图中①为水光解产生的O2；由②和H2O产生①与NADPH（[H]，即还原型辅酶Ⅱ）可知，②是NADP＋；由③转化成ATP可知，③是ADP＋Pi；由④与CO2结合生成C3可知，④为C5。

呼吸作用过程中的[H]代表的物质主要是NADH（或还原型辅酶Ⅰ）。

（2）光合作用的光反应阶段（A）可产生ATP，而暗反应阶段（B）不产生ATP。

有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，其中细胞质基质中进行有氧呼吸的第一阶段（C），线粒体中进行有氧呼吸的第二和第三阶段（D）。

（3）在缺氧条件下，植物细胞可进行无氧呼吸，将丙酮酸转化成酒精和CO2。

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

年份

考查内容和角度

2017

以选择题的形式考查色素的吸收光谱，以非选择题的形式通过图解考查光合作用和细胞呼吸的过程及联系，考查对知识的理解和综合

2018

结合实例考查细胞呼吸的过程及环境因素对细胞呼吸的影响

2019

结合实例考查光合作用和细胞呼吸，考查利用光合作用和细胞呼吸分析实际问题的能力

备考建议

利用光合作用和细胞呼吸的相关知识分析生产和生活中的实际问题，加强光合作用和细胞呼吸知识的联系

　考查细胞呼吸的类型和过程

1．（2019·衡水中学四调）如图表示人体中细胞呼吸的过程，数字代表反应过程。

下列叙述正确的是（　　）

A．过程①代表人体细胞中糖原或淀粉的水解

B．过程②后，葡萄糖分子中少部分化学能存在于丙酮酸中

C．过程③只发生在线粒体中

D．过程④产生的乳酸可在原细胞中再生成葡萄糖

C　[人体细胞没有淀粉的水解过程，A项错误；过程②后，葡萄糖分子中大部分化学能存在于丙酮酸中，B项错误；人体细胞中过程③只发生在线粒体中，C项正确；肌肉细胞中产生的乳酸能在肝脏细胞中再生成葡萄糖，不能在肌肉细胞中再生成葡萄糖，D项错误。

]

2．（2019·唐山期末）将酵母菌置于下列条件下培养一段时间后，测得细胞呼吸产生的CO2量如图所示。

下列有关分析错误的是（　　）

A．在一定条件下，酵母菌的细胞质基质和线粒体能同时产生CO2

B．在一定范围内，随温度升高细胞呼吸速率加快

C．20℃条件下，酵母菌在前6h消耗的葡萄糖的量一定比后6小时消耗的多

D．40℃条件下，培养酵母菌6h，培养液中葡萄糖可能已经被消耗完

C　[在一定条件下，酵母菌既能进行无氧呼吸，也能进行有氧呼吸，CO2产生的场所分别为细胞质基质和线粒体，A正确；在一定温度范围内，呼吸酶的活性随着温度升高而升高，细胞呼吸速率随之加快，B正确；20℃下，随着CO2产生量的增多，酵母菌无氧呼吸速率增大，但不知道无氧呼吸和有氧呼吸的比率，因而无法确定消耗的葡萄糖量，C错误；40℃条件下，6h和12h产生的CO2量相同，所以可能是葡萄糖已经被消耗完，D正确。

]

　“三看法”判断细胞呼吸的类型

“一看”反应物和产物：

“二看”物质的量的关系：

“三看”场所：

　考查捕获光能的色素及光合作用的过程

1．（2019·烟台期末）秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而一些光合色素含量降低所致，实验小组对此进行实验验证：

用无水乙醇提取叶片中色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现四条色素带，靠近层析液的两条色素带非常窄，有关推断合理的是（　　）

A．低温类胡萝卜素容易被破坏

B．变窄的是叶黄素和叶绿素a

C．叶绿素难溶于无水乙醇

D．滤纸条未显现花青素的原因可能是其为水溶性色素

D　[叶绿体中色素分离实验中色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，因此变窄的两条色素带是叶绿素a和叶绿素b，A、B错误；提取色素的依据是相关色素易溶于有机溶剂——无水乙醇，C错误；提取光合色素用的有机溶剂，如果花青素溶于有机溶剂，则滤纸条上会有花青素，所以滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素，D正确。

]

●2.（2019·日照期末）右图表示将某植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。

以下推测不合理的是（　　）

A．a→b，暗反应消耗ATP的速率增加

B．a→b，CO2固定速率比C3的还原速率快

C．b→c，光合作用速率等于呼吸作用速率

D．b→c，可能是光反应限制了光合速率

C　[a→b，随着细胞间隙CO2浓度的增加，C5的含量减少，暗反应加快，消耗ATP的速率增加，A项推测是合理的；a→b，C5的含量减少，说明C5的生成速率小于C5的利用速率，故CO2固定速率比C3的还原速率快，B项推测合理；b→c，C5的含量不变，说明C5的生成速率等于C5的利用速率，即CO2固定速率等于C3的还原速率，C项推测不合理；b→c，C5的含量保持不变，暗反应速率不再增加，可能是光反应限制了光合速率，D项推测合理。

]

○3.（2019·衡水中学月考）光合作用的暗反应阶段主要包括：

C5和CO2结合生成C3，C3经一系列变化生成糖类和C5。

为确定光合作用暗反应阶段哪个反应间接依赖光，科学家利用小球藻进行实验，结果如图所示。

请回答下列问题：

（1）利用热酒精处理小球藻能终止细胞内的化学反应。

欲探究14CO2中14C的转移路径，给小球藻提供14CO2后，应怎样处理？

____________________________________________________

____________________________________________________。

（2）暗反应阶段间接依赖光照的反应是___________，作出此判断的依据是

____________________________________________________

____________________________________________________。

（3）若其他条件不变，突然降低光照条件下CO2的浓度，短时间内细胞中C3和C5含量的变化趋势分别是_______________________________。

解析：

（1）据题意可知：

欲探究14CO2中14C的转移路径，给小球藻提供14CO2后，应每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质。

（2）分析图示可知：

当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量升高而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关，据此可判断：

暗反应阶段间接依赖光照的反应是C3经一系列变化生成糖类和C5。

（3）若其他条件不变，突然降低光照条件下CO2的浓度，导致CO2固定过程减弱，新生成的C3减少，而原有的C3继续被还原为C5和糖类，所以短时间内细胞中C3含量降低，C5含量升高。

答案：

（1）每间隔一段时间用热酒精终止暗反应进程，提取并鉴定含14C的物质

（2）C3经一系列变化生成糖类和C5　当反应条件由光照变为黑暗时，C3含量升高而C5及各种中间产物的含量下降，说明C3的还原与光照条件有关

（3）C3含量降低，C5含量升高

　C3和C5含量变化的分析方法

当光照强度或CO2浓度改变后，短时间内C3和C5的含量均可发生变化。

无论分析哪种物质的含量变化，都要从生成和消耗两个角度分析。

C3产生于CO2的固定过程，消耗于C3的还原过程，C5产生于C3的还原过程而消耗于CO2的固定过程。

光照

二氧化碳

较强→弱（黑暗）

弱→较强

较高→低

低→较高

C3

增加

减少

减少

增加

C5

减少

增加

增加

减少

ATP、[H]

减少

增加

增加

减少

　综合考查光合作用和细胞呼吸的过程

1.（2019·潍坊期中）右图表示某植物叶肉细胞内部分物质的代谢途径，其中①～⑥表示过程。

下列相关分析错误的是（　　）

A．①②产生的[H]与④产生的[H]不是同一种物质

B．③与④都发生在细胞器的膜结构上

C．只要⑤生成（CH2O）的量大于①消耗的（CH2O）的量，植株就能正常生长

D．对生物界来说，④产生ATP的量远远大于①②③

C　[①②产生的[H]是NADH，④产生的[H]是NADPH，A项正确；③表示有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体的内膜上，④表示光合作用的光反应阶段，发生在叶绿体类囊体膜上，B项正确；该图表示某植物叶肉细胞内部分物质的代谢途径，仅叶肉细胞中⑤生成（CH2O）的量大于①消耗的（CH2O）的量，植株不一定能正常生长，因为植物的非绿色部分还要进行细胞呼吸，C项错误；对生物界的生物来说，光合作用产生的ATP的量大于细胞呼吸产生的ATP的量，D项正确。

]

2.（2019·日照期中）研究小组将某亚热带绿色植物置于15℃的密闭透明玻璃容器内，测定装置中的氧气含量，结果如右图所示。

下列叙述错误的是（　　）

A．ab段叶肉细胞吸收的氧气可参与水的生成

B．开始光照的b时刻，叶肉细胞中C5会减少

C．由b到c，植物的光合速率逐渐降低

D．适当提高温度，可缩短达到c点的时间

B　[ab段叶肉细胞在黑暗环境中进行有氧呼吸，在有氧呼吸过程中氧气与[H]结合生成水，A项正确；b时刻开始光照，叶绿体中产生ATP和[H]，ATP和[H]还原C3生成C5，叶肉细胞中C3减少，C5增多，B项错误；由b到c曲线斜率变小，植物的光合速率逐渐降低，C项正确；该植物是亚热带植物，在环境温度为15℃的条件下，适当提高温度，光合速率加快，达到c点的时间缩短，D项正确。

]