新高考生物二轮考前复习方略课标版讲义专题五 细胞呼吸与光合作用.docx

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新高考生物二轮考前复习方略课标版讲义专题五细胞呼吸与光合作用

专题五　细胞呼吸与光合作用

最新考纲：

　1．细胞呼吸（Ⅱ）　2．光合作用的基本过程（Ⅱ）　3．影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）

［知识网络构建］

[疏漏诊断]

1．有关细胞呼吸、光合作用的正误判断

（1）高等生物都进行有氧呼吸，低等生物都进行无氧呼吸（×）

（2）有氧呼吸的三个阶段都有ATP产生，但第三阶段产生的ATP最多（√）

（3）各种细胞进行有氧呼吸的主要场所都是线粒体（×）

（4）人体剧烈运动时，CO2/O2>1，即CO2既可在线粒体又可在细胞质基质中产生（×）

（5）及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害（√）

（6）离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应（√）

（7）适宜条件下光合作用过程中C5/C3的值，停止供应CO2后比停止前高（√）

（8）降低光照将直接影响到光反应的进行，从而影响暗反应；改变CO2浓度则直接影响暗反应的进行（√）

2．有关光合作用与细胞呼吸综合应用的正误判断

（9）CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中（×）

（10）光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATP（×）

（11）夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量（√）

（12）净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长（√）

（13）将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是降低至一定水平时保持相对稳定（√）

[长句冲关]

1．概述性知识

（1）细胞呼吸的实质是氧化分解有机物，释放能量。

（2）有氧呼吸过程中葡萄糖中能量的去向为大部分以热能的形式散失，少部分转化为ATP中活跃的化学能。

（3）除光能、有机物中的化学能之外，硝化细菌等进行化能合成作用的细菌可利用体外无机物（如NH3）氧化时所释放的能量来合成ATP。

2．程序性诱问

（4）葡萄糖分解产生的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是在缺氧条件下进行无氧呼吸。

（5）给某植物提供C18O2和H2O，释放的O2中含有18O。

O2中含有18O是由于C18O2中的部分18O转移到H2O中，H

O又作为原料参与了光合作用。

（6）夏季晴朗白天的中午、黄昏光合作用都会减弱，说出其中的原因中午温度过高，出现“午休”现象，气孔关闭，吸收的CO2减少，从而影响了暗反应；黄昏光照强度减弱，从而影响了光反应。

（7）土壤板结，光合速率下降的原因是土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞进行无氧呼吸，产生的ATP减少，供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减少，光合色素的合成和酶数量减少，光合作用减弱。

　细胞呼吸与光合作用过程的联系

【知识整合】

1．图解光合作用与细胞呼吸的过程

2．光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量转换过程

3．四种状况下“光合与呼吸”的关系

【高考体验】

1．（2019·高考全国卷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

解析：

选B。

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项错误；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项正确；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，生成少量ATP，C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项错误。

2．（2018·高考北京卷）光反应在叶绿体类囊体上进行。

在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。

该反应过程中（　　）

A．需要ATP提供能量

B．DCIP被氧化

C．不需要光合色素参与

D．会产生氧气

解析：

选D。

光合作用中的光反应发生在类囊体薄膜上，光合色素吸收光能，一方面使水光解，释放出氧气、形成[H]，另一方面在有关酶的催化作用下，促使ADP与Pi发生化学反应形成ATP，D项符合题意，A、C项不符合题意。

结合题干信息，加入氧化还原指示剂DCIP后，DCIP会被[H]还原，B项不符合题意。

3．（2019·高考江苏卷）叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，其合成过程及部分相关代谢途径如下图所示。

请回答下列问题：

（1）合成酶R时，细胞核DNA编码小亚基的遗传信息________到RNA上，RNA进入细胞质基质后指导多肽链合成；在叶绿体中，参与大亚基肽链合成的RNA中，种类最多的是________。

（2）进行光合作用时，组装完成的酶R需ATP参与激活，光能转化为ATP中的化学能是在________________________________________________________________________

上（填场所）完成的。

活化的酶R催化CO2固定产生C3化合物（C3Ⅰ），C3Ⅰ还原为三碳糖（C3Ⅱ），这一步骤需要________作为还原剂。

在叶绿体中C3Ⅱ除了进一步合成淀粉外，还必须合成化合物X以维持卡尔文循环，X为________。

（3）作为光合作用的重要成分，X在叶绿体中的浓度受多种因素调控，下列环境条件和物质代谢过程，与X浓度相关的有________（填序号）。

①外界环境的CO2浓度

②叶绿体接受的光照强度

③受磷酸根离子浓度调节的C3Ⅱ输出速度

④酶R催化X与O2结合产生C2化合物的强度

（4）光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体________。

解析：

（1）遗传信息从DNA流动到RNA的过程叫转录。

参与蛋白质合成的RNA有tRNA、mRNA和rRNA，由于tRNA与特定的氨基酸相结合，其功能具有特异性，种类最多。

（2）光合作用过程中，发生在类囊体薄膜上的光反应，将光能转化为ATP中的化学能。

光反应为暗反应提供了[H]和ATP，其中[H]是将C3Ⅰ还原形成C3Ⅱ的还原剂。

暗反应过程中，C5和CO2结合形成C3，其中一部分C3又会被还原成C5，从而使卡尔文循环持续地进行下去。

（3）凡是影响光反应和暗反应的因素，都可以引起C3、C5相对含量的暂时变化。

外界环境的CO2浓度改变，会暂时影响C5的消耗；叶绿体接受的光照强度变化，会暂时影响C5的生成；C3Ⅱ的输出速度会影响C5的生成；酶R催化C5与O2结合产生C2化合物的强度会直接影响C5的浓度。

（4）若叶绿体中存在大量可溶性糖，其渗透压会增大，造成叶绿体大量吸水而涨破。

答案：

（1）转录　tRNA　

（2）类囊体薄膜　[H]　C5（五碳化合物）　（3）①②③④　（4）吸水涨破

本部分选择题和非选择题均有考查，主要体现在光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量的变化以及二者的相互联系，可体现生命观念核心素养中的物质与能量观，试题难度适中。

【题组模拟】

一、考查生命观念

1．（2019·河南八市高三测评）在光合作用的探究历程中，人们利用离体的叶绿体进行实验，逐渐探明了水的光解和[H]的产生过程，如图所示（e－为负电子）。

下列分析正确的是（　　）

A．完成过程①需要叶绿体色素和酶的共同作用

B．过程②发生在类囊体薄膜上并存在能量的转换

C．NADPH进入叶绿体基质并参与合成C3的反应

D．自养生物细胞的过程①②均发生在叶绿体中

解析：

选B。

过程①是水在光下分解，需要叶绿体色素分子吸收的光能，但不需要酶的催化，A错误；过程②表示NADPH的形成，发生在类囊体薄膜上并将色素分子吸收的光能转变成活跃的化学能储存起来，B正确；NADPH进入叶绿体基质并参与C3的还原反应，C错误；自养生物蓝藻为原核生物，没有叶绿体，因此其过程①②一定不是在叶绿体中进行的，故过程①②不一定在叶绿体中进行，D错误。

2．下图表示光合作用和细胞呼吸的部分过程，下列相关叙述不正确的是（　　）

A．X物质为C3，②过程除需[H]外，还需要光反应提供的ATP

B．③④过程产生的[H]与图中的[H]不同

C．③④过程发生在线粒体中，④过程需要水的参与

D．植物的同一细胞中可以同时发生①②③④⑤过程

解析：

选C。

C3的还原需要光反应提供的[H]和ATP，A正确。

有氧呼吸的第一、二阶段均会产生[H]，即NADH，光合作用的光反应中产生的[H]为NADPH，两者不相同，B正确。

③过程发生在细胞质基质中，④过程发生在线粒体基质中，C错误。

光照条件下，在植物的叶肉细胞中可同时发生光合作用和细胞呼吸，D正确。

二、考查科学思维

3．（2019·天津十二重点中学高三联考）科研人员为研究某植物的光合特性，测定了该植物在光、暗条件下的CO2吸收速率，结果如下图。

下列叙述错误的是（　　）

A．暗期CO2吸收速率大于0

B．从暗期变到光期的瞬间，叶绿体中C3含量升高

C．光期CO2吸收速率下降可能是CO2浓度降低所致

D．暗期植物不能将CO2转化为糖类等光合产物的原因是没有光反应提供的ATP和[H]

解析：

选B。

从图示曲线可知，暗期CO2吸收速率大于0，A正确；从暗期变到光期的瞬间，光反应增强，C3的还原增强，C3消耗增加，而C3合成速率不变，故C3含量减少，B错误；光期CO2吸收速率有下降趋势，可能是随着光合作用的进行，CO2不断被吸收，导致环境中CO2浓度降低所致，C正确；没有光反应提供ATP和[H]，暗反应无法进行，故暗期植物不能将CO2转化为糖类等光合产物是因为没有光反应提供的ATP和[H]，D正确。

4．将某植物置于一定的温度和CO2浓度条件下，测定光照强度对光合作用强度的影响，结果如图1。

图2表示该植物叶肉细胞中的叶绿体和线粒体。

请分析回答下列问题：

（1）在A点时，该植物叶肉细胞内产生ATP的细胞器有____________；若适当增加CO2浓度使光合速率增大，图1中的A点将向________移动，B点将向________移动。

（2）若将该植物放在缺镁的土壤中培养一段时间，则该植物处于B点条件下时，光合作用强度________________________________________________________________________

C点对应的光合作用强度，原因是在缺镁时__________________________合成量变化，使光合作用强度发生改变。

（3）请在图2中绘制出图1中C点时O2（用实线表示）和CO2（用虚线表示）的转移方向。

解析：

（1）据题图1可知，P点表示光照强度为0时，该植物的呼吸作用强度，故图1纵轴中的光合作用强度表示的是该植物净光合作用强度。

A点时，净光合作用强度为0，则总光合作用强度大于0，此时该植物叶肉细胞中产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体。

若适当增加CO2浓度使光合速率增大，而呼吸速率不变，因此，较弱的光照就能使总光合作用强度等于呼吸作用强度，即A点将左移；CO2浓度增加，该植物需要更强的光照才能充分利用CO2，即B点将右移。

（2）缺镁会影响叶绿素的合成，导致该植物光合作用能力减弱，B点条件下植物光合作用强度会小于C点对应光合作用强度。

（3）在C点时，植物总光合作用强度大于呼吸作用强度，叶肉细胞中叶绿体利用的CO2一方面来自线粒体，另一方面来自外界环境；同时光合作用释放的O2一部分被自身线粒体利用，其余的释放到细胞外。

答案：

（1）线粒体、叶绿体　左　右

（2）小于　叶绿素　（3）如下图

光合作用曲线中光补偿点和光饱和点移动规律

（1）名词解释

①光补偿点是指植物的光合作用强度与呼吸作用强度相等时的光照强度，如图中的B点。

②光饱和点是指植物的光合作用强度初始达到最大时所对应的光照强度，如图中的D点。

（2）光补偿点的移动

①呼吸速率增大，其他条件不变时，光补偿点右移，反之左移。

②呼吸速率基本不变，其他相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点右移，反之左移。

（3）光饱和点的移动

相关条件的改变（如增加CO2浓度）使光合速率增大，而其他条件不变时，光饱和点右移，反之左移。

注：

当影响光合作用的某一条件发生改变时，光补偿点和光饱和点的移动方向正好相反。

光合作用和细胞呼吸的影响因素分析

【知识整合】

【高考体验】

1．（2019·高考北京卷改编）光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、藻类和光合细菌中。

（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的____________。

在暗反应中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2与C5结合，生成2分子C3。

影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括_________________________（写出两个）；内部因素包括_____________（写出两个）。

（2）R酶由8个大亚基蛋白（L）和8个小亚基蛋白（S）组成。

高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在___________中由核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的___________中与L组装成有功能的酶。

（3）研究发现，原核生物蓝藻R酶的活性高于高等植物，有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。

研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，同时去除甲的L基因。

转基因植株能够存活并生长。

检测结果表明，转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。

①由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测？

请说明理由。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

②基于上述实验，下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括________。

a．蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质

b．蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定

c．蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成

d．在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同

解析：

（1）光合作用可将光能（太阳能）转变为有机物中稳定的化学能，以供地球上的生命活动利用。

影响光合作用的主要环境因素是光照、温度、CO2浓度，光照可直接影响光反应进而影响暗反应，温度主要通过影响光合作用（光反应阶段和暗反应阶段）所需酶的活性来影响光合作用，CO2是暗反应的原料。

C5含量、pH、R酶的含量及活性可影响暗反应的进行。

（2）叶绿体为半自主性细胞器，其蛋白质主要由细胞核基因控制合成，合成场所为细胞质中的核糖体，少数由叶绿体自身DNA控制合成，合成场所是叶绿体基质中的核糖体。

S与L在叶绿体的基质中组装成有功能的R酶。

（3）①实验中只去除了高等植物甲的L基因，但没有去除其S基因，转基因植株中可能有植物甲S基因的表达产物，也可能有蓝藻S基因的表达产物，故不能得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测。

②a、b、c项分别体现了高等植物和蓝藻在遗传物质、新陈代谢、细胞结构和功能等方面具有统一性，d项体现了生物多样性。

答案：

（1）光能　温度、CO2浓度　R酶活性、R酶含量、C5含量、pH　

（2）细胞质　基质　（3）①不能。

转入蓝藻S、L基因的同时没有去除甲的S基因，无法排除转基因植株R酶中的S是甲的S基因表达产物的可能性　②a、b、c

2．（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）由题图可知，乙种植物的光饱和点及光补偿点都比甲种植物的低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙种植物更具有生长优势。

当光照强度大于a时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。

（2）根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。

当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。

（3）乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。

（4）夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。

答案：

（1）甲

（2）甲　光照强度降低导致甲种植物净光合速率降低的幅度比乙种植物的大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲种植物净光合速率下降幅度比乙种植物的大

（3）乙

（4）CO2

3．（2018·高考全国卷Ⅱ）为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。

据图回答问题：

（1）从图可知，A叶片是树冠________（填“上层”或“下层”）的叶片，判断依据是______________________________________________________________________。

（2）光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的________反应受到抑制。

（3）若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是________。

解析：

（1）树冠下层叶片达到最大净光合速率时所需的光照强度会低于上层叶片，故由题图中曲线可知，A叶片是树冠下层叶片。

（2）光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，说明CO2的吸收量减少，但测得放氧速率不变，由此可知，光反应速率基本不变，因此，净光合速率下降的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。

（3）常用有机溶剂无水乙醇对叶绿素进行提取。

答案：

（1）下层　A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片　

（2）暗　（3）无水乙醇

本部分在高考中属于高频考点，主要以非选择题的形式出现，体现在对影响光合作用和细胞呼吸环境因素的考查，常以图表、曲线为信息载体，难度中等。

【题组模拟】

一、考查科学思维和科学探究

1．科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如下图所示。

下列叙述正确的是（　　）

A．在30℃条件下，60h以后呼吸速率为0的原因是呼吸底物消耗殆尽

B．储存水蜜桃的最适宜温度是2℃

C．如果在开放环境中做该实验，呼吸速率曲线可能与图中的结果不同

D．在三种温度条件下，三条曲线的变化趋势说明呼吸速率只与温度有关

解析：

选C。

根据呼吸速率单位可知，本实验测定的是有氧呼吸速率，是在密闭环境中进行的，在30℃条件下，60h以后O2消耗速率为0的原因可能是呼吸底物消耗殆尽，也可能是密闭环境中的O2消耗殆尽，A错误。

该实验中只有三个温度，在这三个温度中2℃比较适宜储存水蜜桃，但不一定就是其最适宜的储存温度，B错误。

根据题干可知，该实验是在密闭罐中进行的，呼吸速率受O2浓度的限制，如果在开放环境中做该实验，O2浓度变化较小，所测得的呼吸速率曲线可能与图中的结果不同，C正确。

呼吸速率除与温度有关外，还与O2浓度等有关，D错误。

2．下图表示为在一定条件下，CO2浓度对菜豆植株光合速率的影响，假设呼吸速率不变。

图中的x、y、z可能表示不同的光照强度或温度。

下列说法正确的是（　　）

A．CO2浓度越高，菜豆植株的总光合速率越大

B．若x、y、z表示不同的光照强度，则x＞y＞z

C．若x、y、z表示不同的温度，则x＞y＞z

D．若光照强度突然由z变为y，短时间内叶绿体中C3含量增多

解析：

选B。

由曲线信息可知，在一定范围内，CO2浓度越高，菜豆植株的CO2吸收速率（代表的是植株的净光合速率）越大，超过一定范围，随着CO2浓度增加，CO2吸收速率不再增加，而呼吸速率不变，则总光合速率也不再增加，A错误。

若x、y、z表示不同的光照强度，一定范围内，其他条件相同时光照强度越大，植株的光合速率越大，超过光饱和点后，光合速率不再增大，则x＞y＞z，B正确。

若x、y、z表示不同的温度，x可能大于或小于y，C错误。

由B项解析可知，x、y、z表示不同的光照强度时，y＞z，当光照强度突然增大时，光反应产生的ATP和[H]增多，短时间内能还原更多的C3，生成更多的C5，而CO2固定速率基本不变，因此C3含量会下降，D错误。

3．图甲、乙为分别置于透明玻璃罩内的两棵相同的植物。

在自然条件下，测得一昼夜植物氧气释放速率分别如图丙、丁曲线所示，下列说法正确的是（　　）

A．b点时甲玻璃罩内二氧化碳浓度高于a点

B．e点时，气孔关闭导致光合作用基本停止

C．c点时，植物叶绿体中三碳化合物含量低于d点

D．图丁中积累有机物最多的时间点是d点对应的时间

解析：

选C。

根据题图可判断图丙所示曲线表示的是密闭透明玻璃罩（甲玻璃罩）内植物的氧气释放速率，ab段下降的原因是二氧化碳供应不足，故b点时甲玻璃罩内二氧化碳浓度低于a点，A错误；由图丁可知，e点光合速率降低，但光合作用仍在进行，即e点时，气孔部分关闭导致光合速率下降，但并没有停止，B错误；结合题干信息可知，c点时的光照强度高于d点，c点时光反应产生的ATP和[H]多于d点，三碳化合物的还原量较多，而三碳化合物的生成量基本不变，故c点时，植物叶绿体中三碳化合物含量比d点时低，C正确；图丁中与横轴相交的两个点代表光合速率等于呼吸速率，一昼夜中，图丁中积累的有机物最多的时间点应在d点之后，D错误。

4．下图是大棚番茄在24小时测得的CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是（　　）

A．a时CO2释放量减少可能是由于温度降低使细胞呼吸减弱

B．d时由于温度升高，蒸腾作用过强使气孔关闭，CO2供应减少

C．如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加

D．番茄通过光合作用制造有机物的时间段是ce段

解析：

选D。

图中虚线表示CO2的吸收速率，Oc段所对应的虚线位于横轴下面，表示CO2的释放速率，相当于细胞呼吸速率，Oa段对应的虚线上升，即细胞呼吸减弱，原因可能是环境温度降低，A项正确。

d时由于温度过高，蒸腾作用过强使植物气孔关闭，从而降低了CO2的吸收速率，B项正