高考生物复习 专题四细胞呼吸与光合作用.docx
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高考生物复习专题四细胞呼吸与光合作用
[重温考纲] 1.光合作用的基本过程（Ⅱ）。
2.影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）。
3.细胞呼吸（Ⅱ）。
高考生物复习核心考点1 细胞呼吸
1．图解有氧呼吸与无氧呼吸的联系
2．理清细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路
来源
去路
有氧呼吸
无氧呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
[H]
葡萄糖和水
葡萄糖
与O2结合生成H2O
还原丙酮酸
ATP
三个阶段都产生
只在第一阶段产生
用于各项生命活动
3.判断细胞呼吸类型的五大方法（以葡萄糖为底物）
（1）产生CO2量＝消耗O2量→有氧呼吸。
（2）不消耗O2，产生CO2→无氧呼吸（酒精发酵）。
（3）释放CO2量>吸收O2量→同时进行有氧呼吸和无氧呼吸（酒精发酵）。
（4）不吸收O2，不释放CO2→乳酸发酵或细胞已经死亡。
（5）有水生成一定是有氧呼吸，有二氧化碳生成一定不是乳酸发酵。
提醒
（1）细胞呼吸的实质是氧化分解有机物，释放能量，无论是否有氧气的参与，都是生物氧化过程。
（2）细胞呼吸的底物是有机物而并不只是糖类，糖类是主要的能源物质。
（3）线粒体只能利用丙酮酸，不能吸收利用葡萄糖。
（4）真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。
（5）原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等，因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。
4．把握影响细胞呼吸的“四类”曲线
（1）甲图：
温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。
（2）乙图：
①图中O2浓度为0时，并非细胞呼吸强度为0，而是只进行无氧呼吸，大于0小于10%时两种呼吸类型均有，大于等于10%时只进行有氧呼吸。
②图中AB＝BC，但是氧浓度为C点时，无氧呼吸和有氧呼吸消耗葡萄糖的速率并不相同。
③图中R点时，细胞呼吸释放出的CO2总量最小，由此可知，在贮藏种子或蔬菜水果保鲜时应保持低温、低氧而非无氧。
（3）丙图：
自由水含量较高时细胞呼吸旺盛。
（4）丁图：
CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。
设计1 围绕细胞呼吸的过程考查理解能力
1．关于人体细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）
A．有机物分解释放的能量只有小部分用于合成ATP
B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C．CO2来自细胞质基质和线粒体
D．细胞供氧不足时，无氧呼吸可将糖类氧化为乳酸或酒精
答案 A
解析 细胞呼吸过程中释放的能量，大部分以热能的形式散失，小部分用于合成ATP，A项正确；在有氧呼吸过程中，[H]和氧气结合生成水发生在线粒体内膜上，B项错误；人体细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体基质，无氧呼吸不产生CO2，C项错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，D项错误。
2．如图表示细胞细胞呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．①和②都是线粒体的组成部分
B．在②和③中都能产生大量的ATP
C．在②和③中所含酶的种类相同
D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
答案 D
解析 ①代表细胞质基质，②代表线粒体基质，A项错误；仅有③过程产生大量ATP，B项错误；③代表线粒体内膜，与②所含酶的种类不同，C项错误；葡萄糖分解产生丙酮酸和[H]，甲代表丙酮酸，乙代表[H]，D项正确。
设计2 围绕细胞呼吸的影响因素考查获取信息的能力
3．某生物小组探究果实中不同浓度的乙烯对呼吸速率的影响，结果如图，下列相关叙述正确的是（ ）
A．乙烯能调节细胞的呼吸速率，从而促进果实发育
B．随着乙烯浓度增大，呼吸峰值不断增大
C．随着乙烯浓度增大，呼吸峰出现的时间提前
D．乙烯通过影响酶的活性来影响呼吸速率
答案 C
解析 乙烯能调节呼吸速率，但乙烯是促进果实成熟的激素，故A错误。
由图可知，随着乙烯浓度增大，呼吸峰值不变，故B错误。
由图可知，随着乙烯浓度的增大，呼吸峰出现的时间提前，故C正确。
乙烯通过什么方式影响呼吸速率从图中不能得出，故D错误。
4．有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示，在氧浓度为a时（ ）
A．酵母菌只进行无氧呼吸
B．
的葡萄糖用于无氧呼吸
C．
的葡萄糖用于无氧呼吸
D．酵母菌停止发酵
答案 B
解析 分析题图曲线可知，在氧浓度为a时，酵母菌无氧呼吸产生的酒精是6mol，无氧呼吸产生的二氧化碳也是6mol，有氧呼吸产生的二氧化碳则是15－6＝9mol；根据细胞呼吸的反应式可知，无氧呼吸消耗的葡萄糖是3mol，有氧呼吸消耗的葡萄糖是1.5mol。
在氧浓度为a时，酵母菌既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，A错误；无氧呼吸消耗的葡萄糖的比例是3÷（3＋1.5）＝
，B正确、C错误；酵母菌能进行无氧呼吸，产生酒精，发酵没有停止，D错误。
设计3 围绕细胞呼吸的方式考查实验与探究
5．为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验（见下表）。
试管编号
加入的物质
细胞质基质
线粒体
酵母菌
A
B
C
D
E
F
葡萄糖
－
＋
－
＋
＋
＋
丙酮酸
＋
－
＋
－
－
－
氧气
＋
－
＋
－
＋
－
注：
“＋”表示加入了适量的相关物质，“－表示未加入相关物质。
（1）会产生CO2和H2O的试管有________，会产生酒精的试管有________，根据试管________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。
（均填试管编号）
（2）有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。
2,4二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在____________的酶无法合成ATP。
若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解________（填“能”或“不能”）继续进行。
答案
（1）C、E B、F B、D、F
（2）线粒体内膜 能
解析
（1）酵母菌在有氧呼吸条件下（既E试管）能产生CO2和H2O；线粒体能利用丙酮酸，不能直接分解葡萄糖，故C试管也能产生CO2和H2O。
据表分析可知，能够产生酒精的试管有B和F。
若要研究酵母菌进行无氧呼吸的场所，必须在无氧条件下进行对照实验，因此通过试管B、D、F的实验结果可以作出判断。
（2）有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，该过程是在线粒体内膜进行的，2,4二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在线粒体内膜的酶无法合成ATP。
若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解能继续进行。
6．（2015·安徽，29Ⅰ）科研人员探究了不同温度（25℃和0.5℃）条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。
（1）由图可知，与25℃相比，0.5℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是______________________________________________________________________________________________________；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的________浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。
该实验还可以通过检测________浓度变化来计算呼吸速率。
（2）某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25℃和0.5℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。
为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案（不考虑温度因素）。
a．________________________________________________________________________；
b．________________________________________________________________________。
答案
（1）低温降低了细胞呼吸相关酶的活性 CO2 O2
（2）a.选取的果实成熟度应一致 b．每个温度条件下至少有3个平行重复实验
解析
（1）由图可知，与25℃相比，0.5℃条件下的CO2生成速率较低，主要原因是温度较低导致酶的活性较低，呼吸速率较慢，所以其主要原因是低温降低了细胞呼吸相关酶的活性；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的CO2浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸，该实验还可以通过检测O2浓度变化来计算细胞呼吸速率。
（2）根据单一变量原则，控制唯一变量而排除其他无关变量的干扰从而验证唯一变量的作用，所以，选取的果实成熟度也应一致；根据可重复性原则，同一处理在实验中出现的次数称为重复。
重复的作用有二，一是降低实验误差，扩大实验的代表性；二是估计实验误差的大小，判断实验可靠程度，所以，每个温
度条件下至少有3个平行重复实验。
核心考点2 光合作用
1．C3和C5含量变化的分析方法
（1）据卡尔文循环，叶绿体基质中C3的含量通常是C5的2倍。
（2）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，消耗于CO2的固定过程。
条件
光照
二氧化碳浓度
强→弱
弱→强
高→低
低→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
2.分析影响光合作用的3类曲线
（1）光照强度（如图1）
①原理：
主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生。
②分析P点后的限制因素
（2）CO2的浓度（如图2）
①原理：
影响暗反应阶段C3的生成。
②分析P点后的限制因素
（3）温度：
通过影响酶的活性而影响光合作用（如图3）。
3．关注光合作用的6个易错点
（1）光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与。
（2）叶绿体中的色素能吸收、传递、转换光能，不能制造能量。
（3）蓝藻没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用。
（4）叶绿体和线粒体中含有DNA、RNA和核糖体。
（5）液泡中色素吸收的光能不能用于光合作用。
（6）光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生[H]和ATP还可以维持一段时间的暗反应。
设计1 围绕光合色素和光合作用的过程考查理解能力
1．（2017·全国Ⅲ，3）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
答案 A
解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，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正确。
2．（2015·全国Ⅰ，29改编）为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。
每组处理的总时长相同，光照与黑暗处理情况如图所示（A、B、C三组光照与黑暗处理总时长相同）。
结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为M%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。
请回答下列问题：
（1）光照期间，能进行________（填“光反应”“暗反应”或“光反应和暗反应”）。
光下产生的____________用于C3的还原。
（2）四组实验中，实验的自变量是__________________，实验组是________组。
（3）B组的结果中M对应数字应为________（填“小于50”“大于50小于94”或“大于94”）。
（4）可以判断，单位光照时间内，C组植物合成有机物的量高于D组，依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）光反应和暗反应 [H]和ATP
（2）光照和黑暗交替频率（或不同光照时间处理） A、B、C
（3）大于50小于94
（4）C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%
解析
（1）光反应需要光照，必须有光才能进行；暗反应不需要光照，有光无光都可以进行，所以光照期间，能进行光反应和暗反应。
光下产生的[H]和ATP用于三碳化合物的还原。
（2）由题意可知，本实验自变量是光照和黑暗交替频率，在四组实验中，对照组是D组。
（3）B组的结果中M对应数字应为大于50小于94。
（4）C组只用了D组一半的光照时间，但光合产物的相对含量却是D组的94%，由此可推知，单位光照时间内C组合成的有机物量高于D组合成的有机物量。
设计2 围绕影响光合作用的因素考查获取信息的能力
3．（2016·全国Ⅰ，30）为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。
培养较长一段时间（T）后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度（即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量），光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
（1）据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是________。
（2）b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高______________（填“CO2浓度”或“O2浓度”）。
（3）播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。
根据这一结果能够得到的初步结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）光照强度
（2）CO2浓度 （3）乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的
解析
（1）甲组在a点条件下，增加光照强度，光合作用强度继续增加，故光合作用的限制因子是光照强度。
（2）甲组在b点条件下，光照强度不再是光合作用的限制因子，要增加光合作用强度，需增加光合作用原料，而O2是光合作用产物，CO2才是光合作用的原料，故应该增加CO2浓度。
（3）个体的表现型受遗传因素与环境因素共同影响。
若乙组的光合作用强度变化受遗传因素影响，则在甲组的光照条件下，乙组的子代光合作用强度随光照强度变化情况应与甲组不同，此与题干矛盾，故可排除遗传因素影响，因此乙组光合作用强度的变化应由环境因素（即低光照）引起，并非遗传物质改变所致。
技法提炼
光合作用“限制因素”的判断
（1）限制因素在曲线图中一般为横轴所示因素，即相关实验的自变量。
（2）限制因素可变，如“饱和点”的出现会改变限制因素，总结如下：
a点前限制因素为光照强度，之后为其他因素，外因如CO2浓度、温度等，内因如酶的活性、色素的含量等。
b点前限制因素为CO2浓度，之后为其他因素，外因如光照强度、温度等，内因如酶的活性等。
a、b点之后只有改变其他限制因素才能提高光合作用强度。
4．（2016·全国Ⅲ，29节选）为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同，于中午12：
30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：
对照组
实验组一
实验组二
实验组三
实验组四
实验
处理
温度/℃
36
36
36
31
25
相对湿度/%
17
27
52
52
52
实验
结果
光合速率/
mgCO2·dm－2·h－1
11.1
15.1
22.1
23.7
20.7
回答下列问题：
（1）根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是______________________，其依据是________________________________________________；
并可推测，________（填“增加”或“降低”）麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
（2）在实验组中，若适当提高第________组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）相对湿度 相同温度条件下，相对湿度改变时，光合速率变化较大 增加
（2）四 该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度
解析
（1）根据本实验结果可知，相同温度条件下，小麦光合速率随相对湿度的增加而明显加快，但相对湿度相同时，小麦光合速率随温度的变化不明显，由此可推知中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是相对湿度；并可推测，增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
（2）比较实验组二、三、四可知小麦光合速率在31℃时高于另两组，而第四组的25℃低于31℃，所以在实验组中，若适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。
5．（2017·邯郸一模）下图所示生理过程中，P680和P700分别表示两种特殊状态的叶绿素a，M表示某种生物膜。
据图回答问题：
（1）此膜M的名称是________________。
CF0和CF1是复杂的蛋白质，其在图中所示生理过程中的作用是__________________。
ATP的合成除发生于图中的膜M上，还发生于真核细胞的________上。
（2）该场所产生的NADPH和ATP将参与暗反应的________过程，并将它们中活跃的化学能转变为稳定的化学能储存在糖类等有机物中。
（3）乙侧的H＋除来自甲侧，还来自乙侧的____________过程，并使乙侧的H＋远高于甲侧，在该浓度差中储存一种势能，该势能是此处形成ATP的前提。
答案
（1）（叶绿体）类囊体（薄）膜 催化ATP的合成、转运H＋ 线粒体内膜
（2）C3的还原 （3）水的光解
解析
（1）分布有光合色素的生物膜应是叶绿体内的类囊体薄膜。
CF0和CF1是复杂的蛋白质，其在图中所示生理过程中的作用是催化ATP的合成、转运H＋。
ATP的合成除发生在叶绿体的类囊体薄膜上外，还发生于真核细胞的细胞呼吸的相关场所，即细胞质基质和线粒体基质中与线粒体内膜上。
（2）光反应产生的NADPH和ATP将参与暗反应的C3的还原过程，并将它们中活跃的化学能转变为稳定的化学能储存在糖类等有机物中。
（3）分析图中可知，乙侧的H＋除来自甲侧，还来自乙侧的水的光解，即2H2O→O2＋4H＋。
设计3 围绕光合作用考查实验与探究
6．为研究磷对光合作用的影响，农学家利用某植物进行了一系列实验，实验结果如图所示。
下列说法错误的是（ ）
A．在一定浓度范围内磷可促进叶绿素的生成
B．据图1推测：
C3的含量在磷浓度为0mg/L时比1.024mg/L时低
C．图2中磷浓度为5.12mg/L时，CO2的吸收速率降低可能与细胞的失水有关
D．磷浓度增高对暗反应速率的影响可能与叶绿素含量的变化有关
答案 B
解析 据图1推测：
磷浓度为0mg/L时叶绿素含量比1.024mg/L时低，吸收光能少，参与C3还原的ATP和[H]少，则C3的含量高。
7．1937年，植物学家希尔发现，离体的叶绿体中加入“氢接受者”，比如二氯酚吲哚酚（DCPIP），光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化状态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2。
研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下实验：
溶液种类
A试管
B试管
C试管
D试管
叶绿体悬浮液
1mL
－
1mL
－
DCPIP
0.5mL
0.5mL
0.5mL
0.5mL
0.5mol/L蔗糖溶液
4mL
5mL
4mL
5mL
光照条件
光照
光照
黑暗
黑暗
上层液体颜色
无色
蓝色
蓝色
蓝色
（1）自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是______________，这些氢在暗反应的______________过程中被消耗。
（2）实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是________________，A试管除了颜色变化，实验过程中还能观察到的现象是________。
（3）A与C试管的比较可以说明氢产生的条件是______________，B和D试管是为了说明DCPIP________________。
（4）实验结束后A试管中叶绿体________（填“有”或“没有”）（CH2O）的产生，主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）类囊体薄膜 C3的还原
（2）避免叶绿体吸水涨破 有气泡产生
（3）需要光照 在光照和黑暗条件下自身不会变色
（4）没有 氢转移到DCPIP中而不能参与暗反应或密闭环境中没有CO2
解析
（1）水的光解发生在叶绿体类囊体薄膜上。
（2）加入蔗糖溶液是为了维持渗透压。
（3）A与C试管的自变量为有无光照，B与D试管的自变量为有无光照。
（4）A试管中由于[H]被转移
至DCPIP中或密闭环境中没有CO2，故无（CH2O）产生。
核心考点3 光合作用与细胞呼吸的关系
1．理清光合作用与细胞呼吸两个关系图解
（1）[H]的来源、去路过程图解
（2）ATP的来源、去路过程图解
2．明确3种元素的转移途径
（1）
（2）
（3）
3
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