专题02光合作用与呼吸作用综合分析原卷版.docx
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专题02光合作用与呼吸作用综合分析原卷版
DNA
RNA
A•能够在生物膜上完成的过程是
2、5、6、7、8
2020届高考生物难点及易错题精讲精练
专题02光合作用与呼吸作用综合分析
【难点精讲】
一、光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量关系
例题：
如图表示细胞内部分物质转变过程，相关描述正确的是（）
ATP
12
ADP
B•过程3、4的进行需要同种酶的催化
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
【难点突破】
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
暗反应亠m%呼吸I工丽详呼吸n
C:
CO2有机物丙酮酸>CO2
光反应暗反应有氧呼吸i、n有氧呼吸皿
H:
H2>[H]>（CH2O）>[H]>H2O
光反应有氧呼吸皿有氧呼吸n暗反应亠，“
O:
H2O>02>H2O>CO2有机物
⑵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
有氧呼吸
产生于第一、二阶段
消耗于第三阶段，与O2结合生
成出0
ATP
光合作用
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
（3）光合作用与有氧呼吸中的能量转化
光
光反应.
ATP屮
沽跃的化学能
昭反应.
糖稳代
细胞/
热能］
能
呼吸\
活跃的
J用于生|
化孑能
|命活动|
2.不同光照条件下叶肉细胞的气体代谢特点
只进行细胞呼吸
吸收02，释放C02
细胞呼吸强度大于光合AB段作用强度
吸收。
2，释放C02
细胞呼吸强度等于光合
B点
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C02,释放02
变式训练：
（2017全国H,29）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。
lr
ATP
NADPH
D
1riU
—IHQ）二新萄糖
®+
CO
co,
据图回答下列问题:
（i）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'“（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
、光合作用与细胞呼吸的综合应用
例题：
如图表示20C时玉米光合速率与光照强度的关系，Sa、Sb、Sc依次表示有关物质量
的相对值,
A.Sa+Sb+Sc表示光合作用总量
B.Sc—Sa表示净光合作用量
C.光照强度从B点到D点变化过程中，C3逐渐减少
D.若提高CO2浓度，则B点左移
【难点突破】
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02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一一单位时间内一定量叶面积所吸收的
C02量或释放的02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
B•—Jfflf
yj
卜净光合速率
比難强度
速率
A
a.当光照强度为0时，若C02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
C02
释放量（黑暗）
吸收量
利用量、固疋量、消耗量
02
吸收量（黑暗）
释放量
产生量
有机物
消耗量（黑暗）
积累量
制造量、产牛量
2•光合作用与细胞呼吸曲线中的关键点”移动
co2
1
D
的吸收速率与释放速率
/
4
/
'CQ浓度
（或光照强度）
（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，C02（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，C02（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C02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C02吸收或释放速率的变化曲线
a点：
凌晨,
b点：
有微弱光照，植物开始进行光合作用。
be段：
光合作用强度小于细胞呼吸强度。
也就是斜率。
）
（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，
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：
光合作用强度大于细胞呼吸强度。
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）。
变式训练：
（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25C
C.在0〜25C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10〜50C
三、细胞呼吸速率测定
例题：
某研究小组想测量萌发的小麦种子、蚯蚓呼吸速率的差异，设计了以下的实验装置。
实验中分别以20粒萌发的种子和4条蚯蚓为材料，每隔5min记录一次有色液滴在刻度玻
璃管上的读数，结果如表所示。
请分析回答下列问题:
¥溶液煮熟的小左种子
有色液滴移动的距离（mm）
生物
时间（min）
0
5
10
15
20
25
萌发的种子
0
8
16
23
9
34
蚯蚓
0
4.5
9
11.5
13.5
15.5
（1）装置图中的Y溶液是，其作用是c
设置乙装置的目的是C
（2）实验开始后保持注射器的活塞不移动，有色液滴将向移动（填左”或右”）以蚯
蚓为材料时有色液滴移动的最大速率是。
（3）另一组该实验装置每隔5min测量时，将注射器活塞往（填上”或下”移动，待
有色液滴回到实验开始时的位置停止，根据活塞移动距离可测出气体的变化量，其中以小麦
为材料的结果如下表所示：
时间（min）
0
5
10
15
20
25
注射器量取的气体变化体积（mL）
0
1.5
3.0
4.2
5.0
5.5
分析数据可知该段时间小麦种子的有氧呼吸速率为，在此过程中，有氧呼吸的强度
越来越。
【难点突破】
测定细胞呼吸速率的液滴移动法
（1）实验装置
-^-n-
发芽一观；一20%的NuOH溶漲5mL种子UeD
（2）指标：
细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或02吸收量来表示。
⑶原理：
组织细胞呼吸吸收02，释放C02，C02被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的液滴左移。
单位时间内液滴左移的体积即表示细胞呼吸速率。
（4）物理误差的校正
①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰细胞呼吸速
率的测定。
2如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消
毒处理。
3为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活（如将种子煮熟），其他条件均不变。
特别提醒脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，
而产生C02量少。
因此以脂肪为底物进行有氧呼吸时，产生的C02量小于消耗的02量，
着色液滴移动明显。
变式训练：
某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的细胞呼吸速率。
实验所用毛细管横截面积为1mm2,实验开始时，打开软管夹，将装置放入25C水浴中，10min后关闭软管夹,随后每隔5min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。
下列分析正确的是
1橡皮管刻库尺
软管夹
玻璃管
毛细管液滴
镀锌丝网
实验时间（min）
10
15
20
25
30
35
液滴移动距离（mm）
0
32.5
65
100
130
162.5
A.图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动
B.在20〜30min内氧气的平均吸收速率为6.5mm3/min
C.如将X换成清水，并向试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率
D•增设的对照实验只需将装置中的X换成清水，并将该装置置于相同的环境中
四、光合速率测定
例题：
高一生物科研兴趣小组从校博雅湖的某一深度取得一桶水样，分装于六对密封黑白瓶
中（白瓶为透明瓶，黑瓶为不透光瓶），剩余的水样测得初始溶氧量为10mg/L。
将六对密封
黑白瓶分别置于六种不同的光照条件下（由a^e逐渐加强），其他条件相同，24小时后，实
光照强度（klx）
0（黑暗）
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量（mg/L）
3
10
16
24
30
30
黑瓶溶氧量（mg/L）
3
3
3
3
E
E
（
）
A.
测获得六对黑白瓶中溶氧量，记录数据如下。
下列分析错误的是
瓶中所有生物正常生活所需耗氧量在24h内为7mg/L
B.光照强度为d、e时，黑瓶中溶氧量应为3mg/L
C.光照强度为c时，在24h内白瓶中植物产生的氧气量为28mg/L
D•光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加
【难点突破】
测定光合作用速率的黑白瓶法”
黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以用黑瓶（无光照的一组）测得的为细胞呼吸强度值，用白瓶（有光照的一
组）测得的为表观（净）光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。
测定光合作用速率的称重法”
将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一
半测得的数据变化值代表表观（净）光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。
需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
测定光合作用速率的半叶法”
本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物
的光合速率测定。
在测定时，叶片一半遮光，一半曝光，分别测定两半叶的干物质重量，进而计算叶片的真正光合速率、呼吸速率和净光合速率。
测定光合作用速率的叶圆片称重法”
本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率（S为叶圆片面积）。
尹上牛1。
时样动在屮午12时務动
整个装总于兒喑中整个装置干光照中
••“
在上T10时移走的在屮午12时務起的在下午L*时移卫的
叶圖片X（干重山g）叶圖片Y叶務g）叶岡片Z（干竜g）
净光合速率=（z—y）/2S;
呼吸速率=（x—y）/2S;
总光合速率=净光合速率+呼吸速率=（x+z—2y）/2So
变式训练1:
用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取
满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。
一昼夜后取出玻璃瓶，
分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下（不考虑化能合成作用）。
下列有关分析合理的是（）
透光玻璃瓶甲
透光玻璃瓶乙
不透光玻璃瓶丙
4.9mg
5.6mg
3.8mg
A.丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜
B.在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1mg
C.在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低
D•在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1mg
（均考虑为有机物的质
变式训练2:
如图表示在不同温度下，测定某植物叶片质量变化情况
量变化）的操作流程及结果，据图分析回答问题：
叶片质最（M}无光处理Ih
叶片质變（M・X）
操作流程.
光即处理1h
（1）由图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为，总光合速率可表示为。
在
13〜16C之间，随着温度的升高，细胞呼吸强度将（填增强”减弱”或不变”，）实
际光合作用的强度将（填增强”减弱”或不变”。
（2）恒定在上述C温度下，维持10小时光照，10小时黑暗，该植物叶片增重最多,
增重了mg。
变式训练3:
某研究小组采用半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。
将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。
在适
宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为
mg/（dm2•h）请分析
MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是回答下列问题：
（1）MA表示6h后叶片初始质量一呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6h后（）
+（）—呼吸作用有机物的消耗量。
（2）若M=MB—MA，贝HM表示。
（3）真正光合速率的计算方法是。
（4）本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。
变式训练4:
某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：
在叶柄基部做环
剥处理（仅限制叶片有机物的输入和输出），于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1
cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片叶绿体的光合速率是（3y—2z—x）/6（g•crfi•—1）（不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响）M处的实验条
件是（）
ulhW剥右的
A.下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时
B.下午4时后将整个实验装置遮光6小时
C.
下午4时后在阳光下照射6小时
D.下午4时后将整个实验装置遮光3小时
【真题回顾】
1.（2019全国I理综，6分）将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中段时间后植株达到40g,其增加的质量来自于
A.水、矿质元素和空气
C.水、矿质元素和土壤
B.光、矿质元素和水
D.光、矿质元素和空气
2.（2019天津理综，6分）叶色变异是由体细胞突变引起的芽变现象。
红叶杨由绿叶杨芽变
后选育形成，其叶绿体基粒类囊体减少，光合速率减小，液泡中花青素含量增加。
下列叙述正确
的是
A.红叶杨染色体上的基因突变位点可用普通光学显微镜观察识别
B•两种杨树叶绿体基粒类囊体的差异可用普通光学显微镜观察
C.两种杨树叶光合速率可通过探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验作比较
D.红叶杨细胞中花青素绝对含量可通过植物细胞的吸水和失水”实验测定
3.（2019浙江4月选考，7分）回答与光合作用有关的问题：
（1）在探究环境因素对光合作用的影响”活动中，正常光照下，用含有0.1%CO2的溶液培
养小球藻一段时间。
当用绿光照射该溶液，短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸的含量
会。
为3-磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是。
若停止CO2供应，
短期内小球藻细胞中RuBP的含量会。
研究发现Rubisco是光合作用过程中的关
键酶，它催化CO2被固定的反应，可知该酶存在于叶绿体中。
（2）在光合色素的提取与分离”活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后，滤纸条
自上而下两条带中的色素合称为。
分析叶绿素a的吸收光谱可知，其主要吸收
可见光中的光。
环境条件会影响叶绿素的生物合成，如秋天叶片变黄的现象主
要与抑制叶绿素的合成有关。
4.（2019全国I理综，12分）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处
理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸（ABA）含量增高，叶片气孔开度减
小。
回答下列问题。
（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力。
（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会,出现这种变化的主要
原因是。
（3）有研究表明：
干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。
请以该种植物的ABA缺失突变体（不能合成ABA）植株为材料，设计实验来验证这一结论。
要求简要写出实验思路和预期结果。
5.（2019北京理综，16分）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。
在碳（暗）反应中，RuBP
羧化酶（R酶）催化C02与RuBP（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）。
⑵R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（蓝细菌）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？
青
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C02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
6.（2019江苏，8分）叶绿体中催化C02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
⑵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C02固定产生C3化合物（C3-I）,C3-1还原为三碳糖（C3-n）,这一步骤需要作为还原剂。
在叶绿体中C3-n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C02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C3-n输出速度
4酶R催化X与02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。
7.（2019全国n理综，6分）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
8.（2019全国川理综，6分）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
9.（2019浙江4月选考，2分）将豌豆根部组织浸在溶液中达到离子平衡后，测得有关数据如下表：
离了
外部溶液的离子浓度
根细胞内部离子浓度（mtnol/L）
\1戶
0.25
3
N0；
2
28
II：
IF
1
21
下列叙述正确的是
A.溶液通氧状况与根细胞吸收Mg2+的量无关
B.若不断提高温度，根细胞吸收H2POI的量会不断增加
C•若溶液缺氧，根细胞厌氧呼吸产生乳酸会抑制NO-3的吸收
D.细胞呼吸电子传递链阶段产生的大量ATP可为吸收离子供能
10.（2019浙江4月选考，2分）生物利用的能源物质主要是糖类和油脂，油脂的氧原子含
量较糖类中的少而氢的含量多。
可用一定时间内生物产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数
的比值来大致推测细胞呼吸底物的种类。
下列叙述错误的是
A.将果蔬储藏于充满氮气的密闭容器中，上述比值低于1
B.严重的糖尿病患者与其正常时相比，上述比值会降低
C.富含油脂的种子在萌发初期，上述比值低于1
D•某动物以草为食，推测上述比值接近1
11.（2019全国n理综节选，7分）
（2）通常,对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量（生产者所制造的有机物总量）。
若要测定
某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，
将水样分成三等份，一份直接测定O2含量（A）;另两份分别装入不透光（甲）和透光（乙）的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量（B）和乙瓶中的02含量（C）。
据此回答下列问题。
在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表
示这段时间内;C与B的差值表示这段时间内;A与B的
差值表示这段时间内。
【新题精练】
一、单选题
1.（2020陕西省西安中学高三二模）某课外小组用传感器测定了不同条件下250ml有鱼和
无鱼池塘水的
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