高考生物二轮复习精品考点学与练 专题04 细胞呼吸与光合作用解析版Word下载.docx

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光合作用

有氧呼吸

来源

H2O光解产生

有氧呼吸第一、二阶段

去向

还原C3

用于第三阶段还原O2

ATP

光反应阶段产生

三个阶段都产生

用于C3还原供能

用于各项生命活动（植物C3的还原除外）

知识点二、光合作用和呼吸作用速率测定

利用典型装置测定光合、呼吸速率（如下图）

（1）净光合速率的测定：

①NaHCO3溶液的作用：

玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。

②植物光合速率指标：

植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。

单位时间内水滴右移的体积即是净光合速率。

③条件：

整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。

（2）呼吸速率的测定（如上图）：

①上图同样可以用于呼吸速率的测定，但要把NaHCO3溶液换成NaOH溶液，吸收植物呼吸作用释放的CO2。

②植物呼吸速率指标：

植物呼吸作用吸收氧气，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移。

单位时间内水滴左移的体积即是呼吸速率。

整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。

高频考点一　细胞呼吸

例1．（2019全国卷II·

2）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

【答案】B

【解析】马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，无葡萄糖，A错误；

马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖被分解成丙酮酸，丙酮酸在第二阶段转化成乳酸，B正确；

马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸属于无氧呼吸的第一阶段，会生成少量ATP，C错误；

马铃薯块茎储存时，氧气浓度增加会抑制其无氧呼吸，酸味会减少，D错误。

【举一反三】

（2018全国Ⅲ卷，5）下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是（　　）

A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸

B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失

C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸

D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP

【答案】C

【解析】本题主要考查植物细胞的光合作用、细胞呼吸及生态系统能量流动的有关知识。

植物在黑暗中有氧时可进行有氧呼吸，无氧时可进行无氧呼吸，A正确；

食物链上的营养级同化的能量有三个去向：

呼吸散失、传递给下一个营养级（除了最高营养级）和被分解者分解利用，B正确；

有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是CO2和H2O、CO2和酒精，某些组织或器官是乳酸，C错误；

植物光合作用的光反应阶段和呼吸作用过程中都可以合成ATP，D正确，所以选C。

【变式探究】

（2017年海南卷，7）下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是（　　）

A．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小

B．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸

C．适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗

D．利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同

【解析】与成熟组织细胞相比，分生组织细胞代谢旺盛，呼吸速率快，A错误。

某些植物组织细胞无氧呼吸产物为乳酸，产生乳酸的无氧呼吸过程，既不吸收O2也不放出CO2，B错误。

降低氧气浓度，有氧呼吸减弱，有机物消耗减慢，C正确。

利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同，D错误。

【变式探究】将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。

培养条件及实验结果见下表：

培养瓶中气体

温度（℃）

离子相对吸收量（%）

空气

17

100

氮气

10

3

28

下列分析正确的是（　　）

A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收

B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关

C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP

D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收

【答案】A

【解析】A项，温度为17℃时，在空气环境中，根对该离子的相对吸收量高于在氮气环境中的，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根对该离子的相对吸收量与氧气有关，为主动运输。

B项，在空气环境中，低温下幼根对该离子的相对吸收量较低，说明温度能够影响根对该离子的吸收。

C项，幼根对该离子的吸收方式为主动运输，需要消耗ATP，在氮气环境中，植物可通过无氧呼吸产生ATP。

D项，温度为17℃时，与空气环境中相比，氮气环境中该植物幼根对该离子的相对吸收量较低，说明氮气环境不利于该植物幼根对该离子的吸收。

【变式探究】下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是（　　）

A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸

B．与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码

C．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中

D．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同

【解析】本题主要考查微生物有氧呼吸、无氧呼吸的相关知识。

肺炎双球菌为原核生物，其细胞内没有线粒体，但含有与有氧呼吸有关的酶，能进行有氧呼吸；

细菌细胞中的拟核中包含原核生物主要的遗传信息，编码与细菌呼吸有关的酶的基因也在拟核中；

破伤风芽孢杆菌为厌氧菌，适宜生活在无氧环境中；

酵母菌为兼性厌氧菌，在有氧条件下，进行有氧呼吸，产生CO2和H2O，在无氧条件下，进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。

高频考点二　光合作用及影响因素

例2．（2019北京卷·

31）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CO2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）。

（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（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？

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

【答案】

（1）光能

温度、CO2浓度

R酶活性、R酶含量、C5含量、pH（其中两个）

（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基因的表达产物的可能性。

②a、b、c

【解析】

（1）地球上生物生命活动所需的能量来自有机物，有机物主要来自植物的光合作用，光合作用合成有机物需要光反应吸收光能，转化为ATP的化学能，然后ATP为暗反应中C3的还原提供能量，合成糖类。

在暗反应中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2与RuBP（C5）结合，生成2分子C3，这是光合作用的暗反应的二氧化碳的固定。

暗反应的进行需要相关酶的催化，二氧化碳做原料，需要光反应提供[H]和ATP，光反应需要色素、酶、水、光照等，故影响该反应的外部因素有光照、温度、CO2浓度、水、无机盐等；

内部因素包括色素含量及种类、酶的含量及活性等。

（2）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由细胞核基因通过转录成mRNA，mRNA进入细胞质基质，与核糖体结合，合成为S蛋白；

因R酶是催化CO2与C5结合的，在叶绿体基质中进行，故S蛋白要进入叶绿体，在叶绿体的基质中与L组装成有功能的酶。

（3）①据题设条件可知，将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，只去除甲的L基因，没有去除甲的S基因。

因此，转基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除转基因植株中R酶是由蓝藻的L蛋白和甲的S蛋白共同组成。

故由上述实验不能得出“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。

②根据上述实验，可以看出蓝藻的基因能导入到甲的DNA中，说明蓝藻和甲植株都以DNA为遗传物质；

蓝藻中R酶的活性高于高等植物，说明两者都以R酶催化CO2的固定；

由于蓝藻S、L基因均转入甲的叶绿体DNA中，且去除了甲的L基因，结果转基因植株合成了R酶，说明蓝藻R酶大亚基蛋白L在甲的叶绿体中合成，以上体现了生物界的统一性。

在蓝藻中R酶组装是在细胞质基质，甲的叶肉细胞组装R酶是在叶绿体基质，则说明了不同生物之间具有差异性。

因此，选abc。

（2018江苏卷，18）如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是（　　）

A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度

B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度

C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度

D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度

【答案】D

【解析】若横坐标是CO2浓度，较高温度下，呼吸速率高，较低温度下，呼吸速率低，所以甲乙与纵坐标的交点不一样，A错误；

若横坐标是温度，则随着温度的升高光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势，B错误；

若横坐标是光波长，则净光合曲线的变化趋势为先升高后降低，与图中甲乙曲线变化不符，C错误；

若横坐标是光照强度，较高浓度的二氧化碳有利于光合作用的进行，因此甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度，D正确。

（2017年天津卷，6）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】突变型水稻叶片叶绿素含量低于野生型，光照强度低于P时，对光照的吸收能力低于野生型，则光反应强度低于野生型，A正确；

突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型，光照强度高于P时，突变型的CO2吸收速率大于野生型，则暗反应强度高于野生型，B正确；

光照强度低于P时，由于突变型水稻叶片叶绿素含量低，则限制其光合速率的因素主要是光照强度，C正确；

光照强度高于P时，由于突变型水稻叶片固定CO2酶的活性高，则限制其光合速率的因素是除CO2浓度外的其他因素，D错误。

【变式探究】关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是（　　）

A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中

B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收

C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用

D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的

【解析】提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中，A项正确。

叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输方式从土壤溶液中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收，B项正确。

叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光，C项错误。

叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素（叶黄素和胡萝卜素）的颜色，即幼苗叶片表现为黄色，D项正确。

【变式探究】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________。

（1）根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度低于a时，随光照强度的增加，光合作用强度逐渐升高，说明限制其光合作用强度的主要因素为光照强度。

（2）根据图示信息。

对于甲组植物而言，当光照强度高于b时，随光照强度的增加，光合作用强度不变，说明受其他环境因素的限制。

由于光合作用需要不断消耗环境中的CO2，故提高CO2浓度可使b光照强度下甲组的光合作用强度升高。

（3）由题目信息可知，乙组和甲组是同一种植物，只是环境中的光照强度不同，虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低，但其子代在模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高，说明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。

（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

高频考点三　光合作用与细胞呼吸的综合应用

例3．（2017年新课标Ⅱ卷，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。

据图回答下列问题：

（1）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”“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_________________。

（1）O2NADP+ADP+PiC5NADH（或答：

还原型辅酶Ⅰ）

（2）C和D

（3）在缺氧条件下进行无氧呼吸

【解析】光反应中物质变化：

H2O→2H+1/2O2（水的光解）；

NADP++2e-+H+→NADPH 

能量变化：

ADP+Pi+光能→ATP 

暗反应中物质变化：

CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定）2C3+4NADPH+ATP→（CH2O）+C5+H2O（有机物的生成或称为C3的还原）

能量变化：

ATP→ADP+Pi（耗能）

（1）由图可知A、B过程分别为光合作用的光反应和暗反应，图中类囊体膜上发生水的光解，产生NADPH

和①氧气；

暗反应阶段消耗ATP和NADPH，产生②NADP+、③（ADP和Pi）；

暗反应过程为卡尔文循环，CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定），所以④为C5。

呼吸作用的第一阶段的场所为C细胞质基质，在第一阶段中，各种能源物质循不同的分解代谢途径转变成乙酰辅酶A；

呼吸作用的第二、三阶段的场所为D线粒体，在第二阶段中，乙酰辅酶A（乙酰CoA）的二碳乙酰基，通过三羧酸循环转变为CO2和氢原子；

在第三阶段中，氢原子进入电子传递链（呼吸链），最后传递给氧，与之生成水。

呼吸作用中的[H]为还原型辅酶I（NADH）。

（2）植物叶肉细胞能产生ATP的生理过程有：

光合作用光反应阶段（A）和有氧呼吸的三个阶段（C和D）。

（3）酒精是植物细胞无氧呼吸的产物。

【变式探究】BTB是一种酸碱指示剂。

BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。

某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：

用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。

其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。

各试管的实验处理和结果见下表。

试管编号

1

2

4

5

6

7

水草

无

有

距日光灯

的距离（cm）

20

遮光*

80

60

40

50min后试管

中溶液的颜色

浅绿色

X

浅黄色

黄绿色

浅蓝色

蓝色

*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100cm的地方。

若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：

（1）本实验中，50min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由

________________________________________________________________________

引起的；

若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________（填“可靠的”或“不可靠的”）。

（2）表中X代表的颜色应为________（填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”），判断依据是

________________________________________________________________________。

（3）5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草____________

____________________________________________________________。

（1）1号试管中没有加水草，50min后1号试管的溶液颜色仍为浅绿色，说明无关变量不会引起溶液颜色的变化，2至7号试管的实验结果应是由水草的光合作用、呼吸作用引起的；

若1号试管的溶液是蓝色，说明无水草的光照条件下溶液中CO2含量减少了，无关变量对实验结果有影响，则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的。

（2）2号试管进行了遮光，水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用产生CO2，而且与3号试管（光合作用强度小于呼吸作用强度）相比，2号试管溶液中的CO2含量更多，颜色应为黄色。

（3）5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下溶液中CO2含量没有变化，水草的光合作用强度与呼吸作用强度相等，吸收与释放的CO2量相等。

（1）不同光强下水草的光合作用和呼吸作用　不可靠的

（2）黄色　水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号管

（3）光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等

【变式探究】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只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行

B．过程①产生的能量全部储存在ATP中

C．过程②产生的（CH2O）中的氧全部来自H2O

D．过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同

【解析】过程①为有氧呼吸过程，反应场所是细胞质基质和线粒体，过程②为光合作用，真核生物在叶绿体中进行，原核生物在细胞质基质中进行，A项错误；

有氧呼吸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；

光合作用产生的糖类中的氧仅来自CO2，C项错误；

过程①和②都能产生[H]，前者主要与氧结合生成水并释放大量能量，后者主要用于C3的还原，D项正确。

高频考点四光合作用和细胞呼吸的测定和分析

例4、利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的“圆叶”，抽出空气，进行光合作用速率测定。

图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。

下列叙述正确的是（多选）（　　）

A．从图乙可看出，F植物更适合在较强光照下生长

B．光照强度为1klx，装置甲中放置植物E叶片进行测定时，液滴向左移动

C．光照强度为3klx时，E、F两种植物的叶片合成有机物的速率之比为3∶2

D．光照强度为6klx时，装置甲中E植物叶片比F植物叶片浮到液面所需时间短

【答案】BCD

【解析】由图可知，E植物在较强光照强度下净光合速率大于F植物，说明E植物更适合在较强光照下生长，A项错误；

由图乙可知，光照强度为1klx，植物E的净光合速率（-10mL·

10cm-2·

h-1）小于0，即需要从外界吸收氧气，故装置甲中放置植物E叶片进行测定时，液滴向左移动，B项正确；

光照强度为3klx时，E、F两种植物的叶片净光合速率相等，均为10mL·

h-1，而E植物的呼吸速率为20mL·

h-1，F植物的呼吸速率为10mL·

h-1，所以E、F两种植物合成有机物的速率之比为30∶20＝3∶2，C项正确；

光照强度为6klx时，E植物的净光合速率大于F植物，细胞间充满的氧气较多，故装置甲中E植物叶片比F植物叶片浮到液面所需时间短，D项正确。

【举一反三】某生物兴趣小组利用下图所示的实验装置来探究绿色植物的生理作用。

据此回答