1、专题3 细胞呼吸与光合作用,答案速填: 分解有机物,释放能量 细胞质基质、线粒体 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量 同位素标记法 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 CO2+H2O (CH2O)+O2 光能 活跃的化学能 稳定的化学能,考纲要求: 1.细胞呼吸 2.光合作用的基本过程 3.影响光合作用速率的环境因素,热点一 细胞呼吸与光合作用过程的联系 【示范题1】(2018江苏高考T29)如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指H),请回答下列问题:,(1)甲可以将
2、光能转变为化学能,参与这一过程的两类色素为_,其中大多数高等植物的_需在光照条件下合成。,(2)在甲发育形成过程中,细胞核编码的参与光反应中心的蛋白,在细胞质中合成后,转运到甲内,在_(填场所)组装;核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内,在_(填场所)组装。,(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为_后进入乙,继而在乙的_(填场所)彻底氧化分解成CO2;甲中过多的还原能可通过物质转化,在细胞质中合成NADPH,NADPH中的能量最终可在乙的_ _(填场所)转移到ATP中。,(4)乙产生的ATP被甲利用时,可参与的代谢过程包括_(填序号)。 C3的还原 内外物质
3、运输 H2O裂解释放O2 酶的合成,【考题追问】葡萄糖分解为丙酮酸后才能进入线粒体, 说明葡萄糖不能直接进入线粒体,原因是_ _ _。,线粒体膜上没,有转运葡萄糖的载体,线粒体内部没有分解葡萄糖的,酶,【热点纵横联】 细胞呼吸与光合作用过程联系 类型一 从H入手分析 1.图解:,2.解读: (1)光合作用过程:H(NADPH)产生于光反应,用于暗反应;有氧呼吸过程:H(NADH)产生于有氧呼吸第一、二阶段,用于第三阶段。,(2)图中分别表示:光反应、有氧呼吸第二阶段、暗反应、有氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第三阶段。 (3)图中甲丁分别表示:ATP、丙酮酸、CO2、O2。,类型二 从O2、CO2入手
4、分析 1.图解:,2.解读: (1)O2产生于光合作用光反应、用于有氧呼吸第三阶段;CO2产生于有氧呼吸第二阶段、用于光合作用的暗反应。 (2)图中分别表示:光反应、有氧呼吸第三阶段、暗反应、有氧呼吸第一和第二阶段。,(3)光反应和有氧呼吸第一、二阶段产生H、ATP;暗反应消耗H、ATP;有氧呼吸第三阶段消耗H、产生ATP。 (4)图中物质a、b分别表示:H、ATP。,类型三 从光照入手分析 1.图解:,2.解读: (1)光用于光合作用的光反应阶段,分解H2O,产生H(NADPH)和ATP。 (2)图中甲戊分别表示:光反应,暗反应,有氧呼吸第一阶段、第二阶段、第三阶段。 (3)图中物质a、b、
5、c、d分别表示:H(NADPH)和ATP、ADP和Pi、O2、CO2。,【对点聚焦练】 1.(2017海南高考)将叶绿体悬浮液置于阳光下,一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是( ) A.离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气 B.若将叶绿体置于红光下,则不会有氧气产生 C.若将叶绿体置于蓝紫光下,则不会有氧气产生 D.水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量,【解析】选A。将叶绿体悬浮液置于阳光下,一段时间后发现有氧气放出,说明离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气,A项正确;叶绿素主要吸收红光、蓝紫光,若将叶绿体置于红光或蓝紫光下,则会有氧气产生,B、C项错误;水在叶绿体中分解产
6、生氧气,需要光能,同时产生ATP,D项错误。,2.如图为人体细胞内葡萄糖代谢过程简图,是生化反应过程,甲丁代表相关物质。下列说法错误的是( ),A.过程都伴有ATP的生成 B.甲、乙、丙、丁表示的物质各不同 C.过程均有乙生成,但催化过程的酶不同 D.图示生理过程既能发生在真核生物的细胞中,也能发生在原核生物的细胞中,【解析】选B。有氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第二 阶段、有氧呼吸第三阶段都伴有ATP的生成,其中过 程生成的ATP最多,A正确;甲代表的是丙酮酸,乙代表 的是H,丙和丁代表的都是水,B错误;过程均有乙 (H)的生成,但过程是葡萄糖分解,发生在细胞质基 质中;过程是丙酮酸分解,发生在线
7、粒体基质中,所以 催化过程的酶不同,C正确;原核生物没有线粒体,但醋酸菌、蓝藻等原核生物也能进行图示的有氧呼吸过程,D正确。,3.(2018长沙一模)如图表示放射性同位素3H在光合作用和细胞呼吸过程中的转移情况,表示生理过程,甲、乙、丙表示物质,下列相关说法错误的是 ( ),A.图中甲为H,乙为丙酮酸 B.过程在叶绿体类囊体的薄膜上进行 C.能产生ATP的过程不包括 D.过程需要氧气的参与,【解析】选C。题图中甲是水的光解产生的,用于葡萄糖的合成,因此甲为H,乙和丙均为有氧呼吸第一阶段的产物,丙还是有氧呼吸第二阶段的产物,则乙为丙酮酸,丙为H,A正确;过程为光反应,在叶绿体类囊体的薄膜上进行,
8、B正确;图中能产生ATP的过程为、,C错误;过程为有氧呼吸第三阶段,需要氧气的参与,D正确。,4.(新题预测)如图为植物细胞代谢的部分过程简图,为相关生理过程。下列有关叙述错误的是 ( ),A.若植物缺Mg,则首先会受到显著影响的是 B.的进行与密切相关 C.蓝藻细胞中发生在类囊体薄膜上,发生在叶绿体基质中 D.叶肉细胞中O2产生量小于中O2吸收量,则该细胞内有机物的总量将减少,【解析】选C。Mg是合成叶绿素的成分,光反应阶段需 要叶绿素吸收光能,若植物缺Mg,则叶绿素的合成受到 影响,首先会受到显著影响的生理过程是光反应,A正 确;植物细胞吸收矿质元素离子是主动运输过程,需 要消耗能量,故与
9、呼吸作用过程密切相关,B正确; 蓝藻细胞是原核细胞,没有叶绿体,其光合作用发生在 光合片层上,C错误;图中光反应过程O2产生量小于,有氧呼吸过程O2吸收量,则净光合作用量0,该植物体细胞内有机物的总量将减少,D正确。,5.(新题预测)图1为植物光合作用与有氧呼吸的过程示意图,图中字母表示有关物质,据图回答问题:,(1)写出下列字母所表示的含义:A_, B_,C_。,(2)若图1中化合物B的含量在24小时内发生的变化如图2所示,请回答:G点时B化合物含量升高的主要原因是_所致。_段的出现可能是由于白天天气暂时由晴转阴造成的。,(3)氧气是光合作用的产物之一,若要设计一实验,证明氧气的氧原子来自何
10、种反应物,请简述该实验设计思路:_ _ _。,【解析】(1)根据光合作用过程中物质转变,可推断出:A为O2,B为五碳化合物,C为NADP+。,(2)图2中,中午由于温度较高,蒸腾作用较强,植物为了降低水分的流失,气孔部分关闭,导致CO2的吸收受到影响,影响了CO2的固定,导致暗反应减弱,消耗的五碳化合物减少,所以剩余的五碳化合物增多;CD段五碳化合物的含量下降,如果天气由晴转阴,光照强度下降,导致NADPH和ATP的含量减少,影响三碳化合物的还原,导致五碳化合物生成量减少;根据CO2的固定的反应式,三碳化合物和五碳化合物的量基本是成反比的。,(3)用18O标记水中氧元素,然后检测氧气分子中是否
11、有18O。在密闭透光容器中,用含18O标记的水培养绿色植物,然后检测氧气分子中有无18O标记;再在另一密闭透光的容器中加入C18O2和绿色植物,检测植物产生的氧气中有无18O标记。,答案:(1)O2 五碳化合物 NADP+ (2)温度过高,气孔部分关闭,叶肉细胞吸收CO2减少 CD (3)在密闭透光的容器中,用含18O标记的水培养绿色植物,然后检测氧气分子中有无18O标记;再在另一密闭透光的容器中加入C18O2和绿色植物,检测植物产生的氧气中有无18O标记,热点二 细胞呼吸与光合作用的影响因素 【示范题2】(2018全国卷T30)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
12、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。,【考题追问】某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合 速率明显下降,叶肉细胞内C3和C5含量的变化是_ _。叶肉细胞内ATP的含量变化是_ _,原因是_ _。,C3含量,减少,C5含量增加,增,加,暗反应减弱,ATP消耗减少,而光反应正
13、常进,行,【热点纵横联】 1.光照强度和CO2浓度变化对C3、C5含量的影响: (1)图示:,(2)解读: 图甲中虚线代表C3含量变化,实线可代表C5、H、ATP含量及(CH2O)合成速率。 图乙中虚线代表C3含量及(CH2O)合成速率变化,实线可代表C5、H、ATP含量变化。,2.生物细胞呼吸类型判定的实验设计: 假设实验材料为植物种子,呼吸底物只有葡萄糖且不考虑外界条件的影响。实验装置如图:,(1)若甲装置中红墨水滴左移,乙装置中红墨水滴不动,则只进行有氧呼吸。 (2)若甲装置中红墨水滴不动,乙装置中红墨水滴右移,则只进行无氧呼吸。 (3)若甲装置中红墨水滴左移,乙装置中红墨水滴右移,则既
14、进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸。 (4)物理误差的校正:除将装置中实验材料换为杀死的等量同种实验材料外,其余均与乙装置相同。,3.呼吸速率与光合速率的关系: (1)图示:,(2)解读: A点:只进行细胞呼吸。 AB段:总光合速率呼吸速率。 C点:光饱和点,光合速率达到最大值。,4.光合速率与呼吸速率的测定: (1)测定装置:,(2)测定方法及解读。 测定呼吸强度。 a.装置小烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。 b.玻璃钟罩进行遮光处理,以排除光合作用的干扰。 c.置于适宜温度环境中。 d.红色液滴向左移动(代表呼吸耗氧量)。,测定净光合速率。 a.装置小烧杯中放入适宜浓度的CO2缓
15、冲液,用于保证容器内CO2浓度恒定,满足绿色植物光合需求。 b.必须给予较强光照处理,且温度适宜。 c.红色液滴向右移动(代表净光合速率)。,【对点聚焦练】 1.(2017天津高考)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是 ( ),A.光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型 B.光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型 C.光照强度低于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度 D.光照强度高于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度,【解析】选D。题图中光照强度低
16、于P时,突变型CO2吸 收速率低于野生型,原因是突变型叶绿素含量较低,吸 收光的能力较弱,光反应强度低于野生型,A项正确;光 照强度高于P时,突变型CO2吸收速率大于野生型,原因是 突变型固定CO2酶的活性显著高于野生型,导致暗反 应强度高于野生型,B项正确;光照强度低于P时,突变型 光合速率随光照强度增加而增加,限制突变型光合速率,的主要环境因素是光照强度,C项正确;光照强度高于P时,在达到光饱和点以前,突变型光合速率仍随光照强度增加而增加,此时限制突变型光合速率的主要环境因素仍是光照强度,D项错误。,【方法规律】曲线图中限制因素的判断方法 (1)曲线上升阶段:纵坐标随横坐标增加而增加,限制
17、因素为横坐标代表的物理量(横坐标为时间时,限制因素不是时间,而是随时间变化而变化的温度或光照等环境因素)。 (2)曲线水平阶段:纵坐标不再随横坐标增加而增加,限制因素为横坐标以外的物理量。,【加固训练】 如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述正确的是 ( ),A.t1t2,叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加,基质中水光解加快、O2释放增多 B.t2t3,暗反应限制光合作用,若在t2时刻增加光照,光合速率将再提高 C.t3t4,光照强度不变,光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果 D.t4后短暂时间内,叶绿体中ADP和Pi含量升高,C3还原后的
18、直接产物含量降低,【解析】选D。水光解释放O2发生在叶绿体类囊体薄膜 上,而不是叶绿体基质中,A错误;t2t3,限制光合速率 的因素为CO2浓度,此时光照充足且恒定,若增加光照, 光合速率不会提高,B错误;t3t4,暗反应增强,一定程 度上加快ATP和ADP的转化,H和ATP不再积累,导致光 反应速率加快,C错误;突然停止光照,光反应减弱甚至 停止,类囊体薄膜上ATP合成受阻,ATP含量减少,ADP和,Pi含量升高,被还原的C3减少,所以直接产物含量降低,D正确。,2.(2017北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物生理特性理解错误的是( ),A.呼吸作用的最适温度
19、比光合作用的高 B.净光合作用的最适温度约为25 C.在025 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1050 ,【解题指导】解答本题时需要关注两点: (1)图解中曲线最高点对应的温度表示最适温度。 (2)植物生长的必需条件是净光合速率大于0。,【解析】选D。由图分析知,呼吸作用的最适温度是 55 左右,光合作用的最适温度是30 左右,A项正 确。当温度约为25 时,CO2的净吸收量最大,所以该 温度为净光合作用的最适温度,B项正确。根据总光合 速率、呼吸速率与温度关系图可知,025 范围内, 总光合速率增加程度比呼吸速率增加程度大,温度变化 对光合速
20、率影响比对呼吸速率影响大,C项正确。超过,45 时净光合速率为负值,没有有机物积累,植物不能正常生长,D项错误。,3.(新题预测)某同学为了探究不同条件对植物光合速率和呼吸速率的影响,做了如下实验:用8株有20片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株,分别放在密闭的玻璃容器中,在不同实验条件下,利用传感器定时测定密闭容器中二氧化碳含量的变化。实验结果统计如表,分析回答下列问题:,(1)序号1、3、5、7可构成一个相对独立的实验组合,在该实验组合中,自变量是_,需要控制的无关变量是_ _(至少答两个)。,(2)序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合,则该实验组合研究的目的是_。 (3)在
21、光照强度为1 000 lx,温度为30 时,12 h后每株天竺葵可积累葡萄糖_g。(计算结果保留一位小数。相对原子质量C-12,H-1,O-16)。,【解析】(1)由题表中1、3、5、7对应的数据分析可知,最初这几个实验所提供的光照强度和CO2量是相同的,不同的是温度,故自变量是温度,无关变量是光照强度、CO2浓度、pH等。,(2)由题表中2、4、6、8对应的数据分析可知,最初这几个实验均在无光条件下进行,植物不能进行光合作用,但能进行细胞呼吸,并设置了不同的温度为自变量,因此该组实验的目的是探究温度对植物呼吸作用的影响。,(3)光照强度为1 000 lx,温度为30 时,12 h后每株天竺葵
22、净消耗的CO2量是3.1 g,根据光合作用的反应式可知植物消耗264 g的CO2能产生180 g的葡萄糖,因此消耗3.1 g CO2量可为天竺葵积累葡萄糖2.1 g。,答案:(1)温度 光照强度、CO2浓度、pH等 (2)探究温度对植物呼吸作用的影响 (3)2.1,4.某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题:,(1)当CO2浓度为a时,高光强下该植物的净光合速率为_,此时,该植物的光合速率_(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸速率。CO2浓度在ab时,曲线_表示净光合速率随CO2浓度的升高而增高。,(2)CO2浓度大于c时,曲线B和C所表示的净光合速率不再增加,限制其增加的环境因
23、素是_。 (3)当环境中CO2浓度小于a时,在图示3种光照强度下,该植物呼吸作用产生的CO2量_(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。,(4)据图可推测,在温室中,若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量,还应该同时考虑_这一因素的影响,并采取相应措施。 (5)植物光合作用过程中能量转换过程是_ _;当该植物在晴朗白天进行正常生命活动时,突然停止光照,C3和C5的短时变化分别是_。,【解析】(1)由题图可知,当CO2浓度为a时,高光强下该植物的净光合速率为0,此时,该植物的光合速率等于呼吸速率。CO2浓度在ab时,曲线A、B、C都表示净光合速率随CO2浓度的升高而增高
24、。,(2)当CO2浓度大于c时,随着CO2浓度的增加,B、C曲线净光合速率不变,而在不同光照强度下不同,所以限制因素是光照强度。 (3)当CO2浓度小于a时,此时三条曲线的净光合速率均小于0,由于净光合速率=总光合速率-呼吸速率,因此在此区段内呼吸速率大于光合速率,所以植物呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。,(4)据图可推测,在温室中,若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量,还应该同时考虑光照强度的大小,保证净光合速率最大。,(5)植物光合作用过程中能量转换过程是光能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能;当该植物在晴朗白天进行正常生命活动时,突然停止光照,产生的H和ATP减少,C3的还原减少,所以C3和C5的短时变化分别是升高和下降。,答案:(1)0 等于 A、B、C (2)光照强度 (3)大于 (4)光照强度 (5)光能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能 升高和下降,交汇命题点:“细胞呼吸与光合作用”跨专题考查,
