精品高考生物复习专题讲座第10讲 光合作用与细胞呼吸的综合应用Word文档格式.docx

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线粒体

内膜

1．光合作用与细胞呼吸中物质及能量转化

（1）光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向

C：

CO2

有机物

丙酮酸

H：

H2O

[H]

（CH2O）

[H]

O：

O2

（2）光合作用与有氧呼吸中[H]和ATP的来源、去路

比较项目

来源

去路

[H]

光合作用

光反应中水的光解

用于暗反应中C3的还原

产生于第一、二阶段

消耗于第三阶段，与O2结合生成H2O

ATP

产生于光反应阶段，其中的能量来自光能

用于暗反应过程中C3的还原，其中的能量转变成有机物中稳定的化学能

三个阶段均能产生，但第三阶段相对较多

用于各项生命活动（光合作用的暗反应除外）

（3）光合作用与有氧呼吸中的能量转化

2．不同光照条件下叶肉细胞的气体代谢特点

曲线

光合作用强度与细胞呼吸强度的关系

气体代谢特点

图示

A点

只进行细胞呼吸

吸收O2，释放CO2

AB段

细胞呼吸强度大于光合作用强度

B点

细胞呼吸强度等于光合作用强度

不与外界发生气体交换

B点后

光合作用强度大于细胞呼吸强度

吸收CO2，释放O2

命题点一　光合作用与细胞呼吸基本过程的判断

1．下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图，下列叙述正确的是（　　）

（CH2O）＋O2

CO2＋H2O＋能量

A．过程①只能在线粒体中进行，过程②只能在叶绿体中进行

B．过程①产生的能量全部都储存在ATP中

C．过程②产生的O2中的氧来自H2O

D．过程①和②中均能产生[H]，且二者还原的物质相同

答案　C

解析　图中过程①表示有氧呼吸过程，发生在细胞质基质和线粒体中，少数原核生物也能进行有氧呼吸，但是没有线粒体。

过程②表示光合作用，场所一般为叶绿体，但是蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用，A项错误；

有氧呼吸过程中产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，B项错误；

光合作用产生的（CH2O）中的氧全部来自二氧化碳，O2中的氧全部来自H2O，C项正确；

光合作用光反应阶段产生的[H]用于暗反应中三碳化合物的还原，有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]用于第三阶段中氧气的还原，D项错误。

2．（2017·

重庆第八中学月考）如图表示细胞内部分物质转变过程，相关描述正确的是（　　）

A．能够在生物膜上完成的过程是2、5、6、7、8

B．过程3、4的进行需要同种酶的催化

C．图中7过程需要1过程的参与，而8过程中同时进行了2过程

D．在绿色植物的叶肉细胞内，线粒体通过2过程合成的ATP比叶绿体通过2过程合成的ATP用途单一

解析　图中2表示ATP的合成，可发生在线粒体内膜和类囊体薄膜上；

5表示发生在线粒体内膜上的有氧呼吸的第三阶段；

6表示发生在类囊体薄膜上的光反应过程中的水在光下分解；

7表示发生在叶绿体基质中的光合作用的暗反应阶段；

8表示无氧呼吸或有氧呼吸的第一、第二阶段，无氧呼吸的场所是细胞质基质，有氧呼吸的第一、第二阶段分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，A项错误；

过程3表示转录，需要RNA聚合酶催化，过程4表示逆转录，需要逆转录酶催化，B项错误；

图中7过程需要ATP水解供能，即1过程的参与，8（细胞呼吸）过程中，有机物分解释放的能量部分用于合成ATP，所以8过程中同时进行了2过程，C项正确；

在绿色植物的叶肉细胞内，线粒体通过2过程合成的ATP可用于除了暗反应以外的细胞的各项生命活动，叶绿体通过2过程合成的ATP只能用于三碳化合物的还原，D项错误。

命题点二　以叶绿体和线粒体为载体分析光合作用与细胞呼吸的关系

3．下面是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体的代谢简图，下列相关叙述错误的是（　　）

A．细胞①处于黑暗环境中，该细胞单位时间释放的CO2量即为呼吸速率

B．细胞②没有与外界发生O2和CO2的交换，可断定此时光合速率等于呼吸速率

C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和

D．分析细胞④可得出，此时的光照强度较弱且N1小于M2

答案　D

解析　结合图示可知，细胞①中仅线粒体中有气体的消耗和生成，故应处在黑暗环境中，此时细胞单位时间内释放的CO2量可表示呼吸速率，A项正确；

细胞②没有与外界进行气体交换，此时光合速率与呼吸速率相等，B项正确；

细胞③需要从外界环境吸收CO2，并向细胞外释放O2，此时细胞所处环境的光照强度大于光补偿点，细胞所利用的CO2包括细胞呼吸产生的N2和从环境中吸收的N1，C项正确；

细胞④中，线粒体利用的O2除来自叶绿体外，还要从细胞外吸收，说明此时细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞进行有氧呼吸和光合作用的过程中，O2的净消耗量（吸收量）M2与CO2的净生成量N1相等，D项错误。

4．如图为植物的某个叶肉细胞中两种膜结构及其上发生的生化反应模式图。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．图1、2中的两种生物膜依次存在于线粒体和叶绿体中

B．图1中的[H]来自水，图2中的[H]来自丙酮酸

C．两种生物膜除产生上述物质外，还均可产生ATP

D．影响图1、2中两种膜上生化反应的主要外界因素分别是温度和光照

解析　根据题图所示信息可判断，图1所示是叶绿体的类囊体薄膜，其上进行的是光合作用的光反应，图示生化反应是水的光解，[H]来自水。

图2所示是线粒体内膜，其上进行的是有氧呼吸的第三阶段，[H]来自葡萄糖、丙酮酸和H2O，A、B项错误；

在叶绿体的类囊体薄膜上进行光合作用的光反应，产生ATP，在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，产生大量ATP，C项正确；

图2表示线粒体内膜，其上进行的是有氧呼吸第三阶段，不受光照影响，D项错误。

考点二　光合作用与细胞呼吸的综合应用

1．真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析

（1）内在关系

①细胞呼吸速率：

植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。

②净光合速率：

植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。

③真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。

（2）判定方法

①根据坐标曲线判定

a．当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表净光合速率，如图甲。

b．当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正光合速率，如图乙。

②根据关键词判定

检测指标

细胞呼吸速率

净光合速率

真正（总）光合速率

释放量（黑暗）

吸收量

利用量、固定量、消耗量

吸收量（黑暗）

释放量

产生量

消耗量（黑暗）

积累量

制造量、产生量

2.光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动

（1）细胞呼吸对应点（A点）的移动：

细胞呼吸增强，A点下移；

细胞呼吸减弱，A点上移。

（2）补偿点（B点）的移动

①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2（或光）补偿点应右移，反之左移。

②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2（或光）补偿点应右移，反之左移。

（3）饱和点（C点）和D点的移动：

相关条件的改变（如增大光照强度或增大CO2浓度）使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；

反之，移动方向相反。

3．植物光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析

（1）自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线

a点：

凌晨，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。

b点：

有微弱光照，植物开始进行光合作用。

bc段：

光合作用强度小于细胞呼吸强度。

c点：

上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。

ce段：

光合作用强度大于细胞呼吸强度。

d点：

温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。

e点：

下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。

ef段：

fg段：

没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。

bf段：

制造有机物的时间段。

积累有机物的时间段。

一昼夜有机物的积累量＝S1－（S2＋S3）。

（S1、S2、S3分别表示曲线和横轴围成的面积）。

（2）密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线

（注意：

分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，应分析曲线变化趋势的快慢，也就是斜率。

）

AB段：

无光照，植物只进行细胞呼吸。

BC段：

温度降低，细胞呼吸减弱（曲线斜率下降）。

CD段：

4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度小于细胞呼吸强度。

D点：

随光照增强，光合作用强度等于细胞呼吸强度。

DH段：

其中FG段表示“光合午休”现象。

H点：

随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度等于细胞呼吸强度。

HI段：

光照继续减弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止。

I点低于A点：

一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用大于细胞呼吸，植物能正常生长（若I点高于A点，植物不能正常生长）。

命题点一　真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的分析

1．（2017·

北京，2）某植物光合作用、细胞呼吸与温度的关系如下图。

据此，对该植物生理特性理解错误的是（　　）

A．细胞呼吸的最适温度比光合作用的高

B．净光合作用的最适温度约为25℃

C．在0～25℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大

D．适合该植物生长的温度范围是10～50℃

解析　由图可知，细胞呼吸的最适温度为50℃左右，光合作用的最适温度为30℃左右，A项正确；

由最上图可知，植物体净光合速率最适温度约为25℃，B项正确；

在0～25℃范围内，总光合速率曲线的上升幅度比呼吸速率曲线上升幅度大，说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的影响大，C项正确；

由图可以看出，当温度超过45℃时，净光合速率小于0，植物不能正常生长，D项错误。

2．图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。

图乙表示蓝藻光合速率与光照强度的关系，下列说法正确的是（　　）

A．图甲中，光照强度为b时，光合速率等于呼吸速率

B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2

C．图乙中，当光照强度为x时，细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体

D．图乙中，限制e、f、g点光合作用速率的因素主要是光照强度

答案　B

解析　分析甲图可知，光照强度为b时，CO2释放量和O2产生总量相等，都为3个单位，细胞呼吸释放的CO2首先供应叶绿体进行光合作用，剩余部分释放到外界，说明此时细胞呼吸大于光合作用，A项错误；

光照强度为d时，水稻叶肉细胞光合速率大于细胞呼吸速率，光照强度为a时，CO2释放量即为细胞呼吸速率，则光照强度为d时，O2产生总量为8个单位，需要消耗的CO2也为8个单位，所以单位时间内需从外界吸收CO2为2个单位，B项正确；

图乙中所示生物为蓝藻，蓝藻不含线粒体和叶绿体，C项错误；

图乙中，限制g点光合作用速率的因素不是光照强度，可能是二氧化碳浓度及温度等，D项错误。

命题点二　光合作用与细胞呼吸曲线中“关键点”移动方向的分析　　　　　　　　　　　　　　　　　

3．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃，如图表示30℃时光合作用与光照强度的关系。

若温度降到25℃（原光照强度和二氧化碳浓度不变），理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是（　　）

A．下移、右移、上移B．下移、左移、下移

C．上移、左移、上移D．上移、右移、上移

解析　图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。

由题干“光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃”可知，当温度从30℃降到25℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；

光合作用强度增强，所以光饱和点（d点）时吸收的CO2增多，d点上移。

b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，在25℃时细胞呼吸强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度，即b点左移。

4．（2018·

长沙明德中学质检）下图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合速率的影响。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．曲线中a点转向b点时，叶绿体中C3浓度降低

B．曲线中d点转向b点时，叶绿体中C5浓度升高

C．ab段影响光合速率的主要因素是光照强度

D．bc段影响光合速率的限制性因素可能是温度等其他条件

解析　a点转向b点时，光反应增强能提供更多的还原氢和ATP用于C3的还原，故C3浓度会下降；

d点转向b点时二氧化碳浓度增加，会有更多的C5用于二氧化碳的固定，故C5浓度会下降；

ab段表示随光照强度的增强，光合速率增加，故光照是影响光合速率的主要因素；

bc段光照强度已经饱和，温度等成为光合速率的影响因素。

命题点三　光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析

5．科研人员检测晴朗天气下露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率（Pn）日变化情况，并将检测结果绘制成下图。

下列相关说法错误的是（　　）

A．光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因

B．致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭

C．致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱

D．适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施

解析　早晨太阳出来后光照强度不断增大，使得露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，A项正确；

大棚栽培条件下的油桃在bc段Pn下降，主要原因是太阳出来后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度迅速下降，而露地栽培的油桃在mn段Pn下降，是因为环境温度过高导致气孔关闭，不能吸收CO2，B项错误；

15时以后，两种栽培条件下的光合速率持续下降，是光照强度逐渐减弱所致，C项正确；

适时浇水从而避免植物因缺水导致气孔关闭，增施农家肥从而增加CO2浓度是提高大田作物产量的重要措施，D项正确。

6．在天气晴朗的夏季，将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。

每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度，绘制成下图所示的曲线（水平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓度）。

据图得出的判断不正确的是（　　）

A．d点和h点表示光合速率等于呼吸速率

B．bc段和ab段曲线斜率差异可能主要是温度造成的

C．光合速率最大值可能出现在h点

D．呼吸速率最小值可能出现在b点

解析　图中d点和h点时，玻璃罩内的CO2浓度达到平衡，此时光合速率等于呼吸速率，A项正确；

在夜间只进行细胞呼吸，但是ab段上升速率快，而bc段变缓，这是由于凌晨温度较低，细胞呼吸减弱，B项正确；

h点时光合作用积累的有机物最多，但光合速率不是最大，C项错误；

b点之前，CO2增加的速率快，b点之后，CO2增加的速率慢，因此呼吸速率最小值可能出现在b点，D项正确。

重温高考　演练模拟

海南，5）关于生物体内能量代谢的叙述，正确的是（　　）

A．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成

B．人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化

C．叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程

D．硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量

解析　淀粉是在淀粉酶的作用下被水解成葡萄糖的，该过程没有ATP的生成，A项错误；

人体大脑活动的能量主要来自葡萄糖的有氧氧化，B项错误；

暗反应产生葡萄糖的过程需要光反应提供的能量，C项正确；

硝化细菌生成有机物的能量来自其将NH3和HNO2氧化的过程，D项错误。

2．（2016·

四川，1）叶肉细胞内的下列生理过程，一定在生物膜上进行的是（　　）

A．O2的产生B．H2O的生成

C．[H]的消耗D．ATP的合成

答案　A

解析　O2产生于光反应中，场所是叶绿体类囊体薄膜上，A项正确；

生成H2O的生理过程较多，未必都在“生物膜”上进行，如蛋白质合成时产生水，其场所是核糖体，B项错误；

消耗[H]的过程有有氧呼吸第三阶段、无氧呼吸第二阶段和光合作用暗反应，场所不一定有膜结构，如细胞质基质、叶绿体基质，C项错误；

ATP的合成场所有细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜，不一定有膜结构，D项错误。

3．（2015·

海南，9）植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度（叶温）变化的趋势如图所示。

下列叙述错误的是（　　）

A．植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能

B．叶温在36～50℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高

C．叶温为25℃时，植物甲的光合作用与细胞呼吸强度的差值不同于植物乙的

D．叶温为35℃时，甲、乙两种植物的光合作用与细胞呼吸强度的差值均为0

解析　植物光合作用所需要的能量都来自于太阳能，A项正确；

分析曲线可知，叶温在36～50℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高，B项正确；

光合作用与细胞呼吸强度的差值即净光合速率，叶温为25℃时，植物甲的净光合速率小于植物乙的，C项正确；

叶温为35℃时，甲、乙两种植物的光合作用与细胞呼吸强度的差值相等，均大于0，D项错误。

4．（2015·

重庆，4）将下图所示细胞置于密闭容器中培养。

在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。

注：

适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图。

A．黑暗条件下，①增大、④减小

B．光强低于光补偿点时，①③增大

C．光强等于光补偿点时，②③保持不变

D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大

解析　在黑暗条件下，叶肉细胞只进行细胞呼吸，不进行光合作用，细胞吸收O2，释放CO2，故①增大、④减小，A项正确；

光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度，当光强低于光补偿点时，光合速率小于呼吸速率，细胞吸收O2，释放CO2，故①增大、③减小，B项错误；

当光强等于光补偿点时，光合速率等于呼吸速率，细胞不吸收O2，也不释放CO2，②、③保持不变，C项正确；

光饱和点是指光合速率达到最大时的最低光照强度，当光强等于光饱和点时，光合速率大于呼吸速率，细胞吸收CO2，释放O2，②减小、④增大，D项正确。

5．（2017·

全国Ⅰ，30）植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度，已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，回答下列问题：

（1）将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是_________________________________________

________________________________________________________________________

______________________。

甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率________（填“大于0”、“等于0”或“小于0”）。

（2）若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是___________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低　大于0

（2）甲种植物在光下进行光合作用释放的O2，使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的[H]发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸增加

解析　

（1）在适宜条件下照光培养时，由于光合速率大于呼吸速率，导致密闭容器内CO2浓度下降，进而导致光合作用速率降低。

题干信息表明甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，因此甲种植物净光合速率为0时（即CO2补偿点时）的二氧化碳浓度已超过乙种植物的CO2补偿点，因此其净光合速率大于0。

（2）若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，由于植物进行光合作用能释放氧气，因此植物的有氧呼吸增加。

1．关于光合作用和细胞呼吸的叙述，错误的是（　　）

A．磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物

B．光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与

C．人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供

D．病毒核酸的复制需要宿主细胞的细胞呼吸提供能量

解析　光合作用的光反应中有ATP的合成，需要原料ADP和磷酸，A项正确；

光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与，B项正确；

乳酸是无氧呼吸的产物，在人体内不能继续分解供能，人体在剧烈运动时所需的能量是由葡萄糖分解提供的，C项错误；

病毒无独立的代谢系统，病毒核酸的复制所需要的能量由宿主细胞的细胞呼吸来提供，D项正确。

2．（2018·

天津南开中学模拟）下图所示为甘蔗叶肉细胞内的系列反应过程，下列有关说法正确的是（　　）

A．过程①产生[H]，过程②消耗[H]，过程③既产生也消耗[H]

B．过程②只发生在叶绿体基质，过程③只发生在线粒体基质

C．过程①消耗CO2释放O2，过程③消耗O2释放CO2

D．若叶肉细胞内过程②的速率大于过程③的速率，则甘蔗的干重必然增加

解析　过程①②③分别为光反应、暗反应和细胞呼吸，光反应中水的光解产生[H]，暗反应中C3的还原消耗[H]，细胞呼吸中第一、第二阶段产生[H]，第三阶段消耗[H]，A项正确；

暗反应只发生在叶绿体基质中，细胞呼吸发生在细胞质基质和线粒体中，B项错误；

光反应不消耗CO2，只是释放O2，C项错误；

叶肉细胞内过程②的速率大于过程③的速率，但甘蔗的干重不一定增加，因为甘蔗干重增加的条件是整个植株的有机物合成量大于消耗量，而图示仅为叶肉细胞中能量代谢，D项错误。

3．下图表示某高等绿色植物体内的部分生理过程，有关分析正确的是（　　）

A．能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有Ⅰ、Ⅲ

B．阶段Ⅰ生成的[H]可作为还原剂用于⑤过程生成水

C．过程①、④、⑤可为叶肉细胞吸收Mg2＋等提供动力

D．过程③、④、⑤进行的场所分别是叶绿体基质、细胞质基质、线粒体

解析　据图可知，阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表光反应、暗反应、细胞呼吸，过程①表示光反应产生ATP，