通用版高考生物二轮复习专题二第2讲光合作用和细胞呼吸教案.docx

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通用版高考生物二轮复习专题二第2讲光合作用和细胞呼吸教案

第2讲　光合作用和细胞呼吸

[考纲要求]　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）。

1．细胞呼吸

（1）原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻等，原因是原核生物细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。

（2）真核生物的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进行无氧呼吸。

（3）对动物和人体而言，有CO2生成的呼吸方式一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸的产物为乳酸。

（4）分解葡萄糖的酶只存在于细胞质基质中，故线粒体只能分解丙酮酸不能分解葡萄糖。

（5）细胞呼吸中的[H]（NADH）≠光合作用中的[H]（NADPH）。

（6）有氧呼吸时，生成物H2O中的[H]来自线粒体基质中H2O和丙酮酸的分解及细胞质基质中葡萄糖的分解。

（7）无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，第二阶段不能产生ATP，[H]在第一阶段产生，第二阶段被利用，无[H]的积累。

（8）破伤风芽孢杆菌在伤口深处繁殖，其代谢类型与乳酸菌一样，属于厌氧异养型。

（9）无氧呼吸的产物酒精或乳酸对细胞有毒害作用，例如酵母菌酿酒时酒精含量超过16%时，发酵停止，意味着酵母菌被杀死；稻田定期排水，是为了防止水稻幼根因缺氧而变黑、腐烂；玉米种子浸泡在水中会腐烂等。

2．光合作用

（1）叶绿体不是所有植物光合作用的必要条件，如原核生物中蓝藻没有叶绿体但能进行光合作用。

（2）破坏叶绿体外膜后，O2的产生不受影响。

（3）离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应。

（4）暗反应不直接需要光照，但是如果没有光照，光反应停止后，暗反应很快也会停止。

（5）与光合作用有关的色素是脂溶性的，而液泡中的花青素是水溶性的，不能参与光能的吸收、转化和传递。

（6）光合作用中产生的ATP只能用于暗反应，不能用于其他各项生命活动。

（7）影响光合作用的因素：

温度主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多；CO2浓度影响暗反应，当CO2浓度很低时，光合作用不能进行；光照强度直接影响光反应的速率。

1．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收（　　）

2．细胞呼吸时，促进ATP合成的酶主要分布在线粒体外膜上（　　）

3．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是CO2和乳酸（　　）

4．人体细胞线粒体内O2/CO2的比值比细胞质基质高（　　）

5．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸（　　）

6．H2O在光下分解，产生的[H]将C3还原为（CH2O）（　　）

7．光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂（　　）

8．进入叶绿体的CO2不能直接被[H]还原（　　）

9．进入夜间，叶肉细胞内ATP的合成停止（　　）

10．种子萌发过程中，种子中有机物种类增加（　　）

答案　1.√　2.×　3.×　4.×　5.√　6.√　7.√　8.√　9.×　10.√

1．土壤板结时光合速率下降的原因是土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞呼吸产生的ATP减少，影响了矿质元素的吸收，从而影响了光合色素和酶的合成，光合作用减弱。

2．高温、干旱环境中植物出现光合午休的原因是为防止水分过度蒸发，气孔部分关闭，CO2的供应减少，影响了光合作用的暗反应。

考点一　光合作用和细胞呼吸的过程

1．光合作用和细胞呼吸中的物质和能量转化

（1）光合作用

①物质变化：

H2O→O2＋[H]、CO2→C3→C5＋（CH2O）；

②能量变化：

光能→ATP中活跃的化学能→（CH2O）中稳定的化学能。

（2）细胞呼吸

①物质变化：

C6H12O6―→2C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]、2C3H4O3（丙酮酸）＋6H2O―→6CO2＋20[H]、24[H]＋6O2―→12H2O；

②能量变化：

（CH2O）中稳定的化学能→活跃的化学能（ATP）和热能。

2．光合作用与细胞呼吸过程的联系

考向一　细胞呼吸过程的分析

1．（2019·广东珠海模拟）如图是酵母菌细胞呼吸示意图，下列相关叙述正确的是（　　）

A．甲条件下葡萄糖释放的能量大部分转移到ATP中

B．乙条件下葡萄糖内的能量只流向酒精和ATP

C．甲、乙条件下产生物质a的部位是不同的

D．试剂X是酸性重铬酸钾溶液

答案　C

解析　甲条件下葡萄糖释放的能量，少部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失，A错误；乙条件下葡萄糖内的能量大部分未释放出来，仍储存在酒精中，释放的能量少部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失，B错误；甲、乙条件下产生物质a（CO2）的部位是不同的，无氧呼吸产生CO2的场所为细胞质基质，有氧呼吸产生CO2的场所为线粒体基质，C正确；酸性重铬酸钾溶液可用于检测酒精，不能用于检测CO2，试剂X是溴麝香草酚蓝溶液或澄清的石灰水，用于检测CO2，D错误。

2．（2019·吉林“五地六校”联考）如图是某动物体细胞呼吸的过程。

有关叙述不正确的是（　　）

A．4、6分别是水和氧气

B．3产生于线粒体基质

C．产生的8主要用于合成ATP

D．植物细胞也能进行该过程

答案　C

解析　4是水，6是氧气，A正确；3是二氧化碳，在有氧呼吸第二阶段产生，场所是线粒体基质，B正确；8表示能量，大部分以热能形式散失，少部分用于合成ATP，C错误；该图表示有氧呼吸过程，植物细胞也可以进行，D正确。

考向二　光合作用和细胞呼吸的关系综合分析

3．还原氢（[H]）在生物的生理活动中起重要作用，下列有关叙述不正确的是（　　）

A．高等植物的光合作用中，[H]产生自水的光解

B．光合作用中，[H]的作用是在暗反应中将二氧化碳还原为糖等有机物

C．有氧呼吸中，[H]的受体是氧气，该过程释放大量的能量

D．无氧呼吸中，[H]的受体是丙酮酸等中间代谢产物

答案　B

解析　光合作用中[H]用于三碳化合物的还原；有氧呼吸中[H]用于与氧结合生成水，该过程释放大量能量；无氧呼吸中[H]用于与丙酮酸等中间代谢产物结合生成乳酸或酒精和CO2。

4．如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。

请据图判断下列说法错误的是（　　）

A．X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATP

B．①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④

C．②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定

D．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外

答案　B

解析　据图可知，Z是ATP，Y是丙酮酸，X是C3，A正确；光合作用的光反应阶段①和有氧呼吸的第一、二阶段③④产生ATP，而光合作用的暗反应阶段中的三碳化合物的还原过程②不能产生ATP，B错误；图中②表示三碳化合物的还原过程，⑤表示二氧化碳的固定过程，C正确；光合速率小于呼吸速率时，叶肉细胞会有二氧化碳的净释放，即④过程产生的CO2会释放到细胞外，D正确。

考点二　光合作用和细胞呼吸的影响因素

1．影响光合作用的三大因素

（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）。

2．光合速率与呼吸速率的表示方法

项目

表示方法

测定方法

净光合速率（又称表观光合速率）

单位时间O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量

光照下测定植物单位时间内CO2吸收量或O2释放量

真正光合速率（又称总光合速率）

单位时间O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量

不能直接测得

呼吸速率（黑暗中测量）

单位时间CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量

黑暗下测定植物单位时间内CO2释放量或O2吸收量

3.一昼夜中植物代谢强度变化曲线

（1）图甲中BC段变化原因：

由于温度下降，呼吸酶活性降低，CO2释放速率有所下降。

（2）图甲CD段中，光合作用强度小于呼吸作用强度，相当于乙图中的cd段。

光合作用开始的点在甲图中为C点，在乙图中为c点。

（3）图甲DF段中，光合作用强度大于呼吸作用强度，拐点D表示光合作用强度等于呼吸作用强度，相当于乙图中d点。

（4）图甲中FG段曲线下降趋势变缓的原因是正午时分，由于部分气孔关闭，CO2进入细胞减少。

GH段罩内CO2浓度继续下降，说明光合作用强度仍大于呼吸作用强度；18h，罩内CO2浓度最低，此时植物体内积累的有机物最多，罩内O2浓度最高。

拐点H表示光合作用强度等于呼吸作用强度，相当于乙图中h点。

图乙中ef段与gh段都是下降趋势，但原因不同：

ef段是由于部分气孔关闭，CO2供应不足；gh段是因为光照强度逐渐减弱。

（5）图甲中18h后，光照越来越弱，罩内CO2浓度开始增加，说明呼吸作用强度已大于光合作用强度；判断一昼夜植物体内出现有机物积累的依据是I点时玻璃罩内二氧化碳浓度低于A点。

考向一　借助曲线考查光合作用的影响因素

5．（2019·厦门质检）下图表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对某植物光合作用速率和呼吸速率的影响。

下列叙述正确的是（　　）

A．15℃时呼吸作用为暗反应提供的ATP不足

B．5℃～37℃范围内，植物均表现为生长状态

C．当温度达到50℃时，植物因蛋白质失活而死亡

D．温室栽培中温度控制在37℃左右最利于该植物生长

答案　B

解析　暗反应需要的ATP来自光反应，而不是呼吸作用，A错误；图中显示，5℃～37℃范围内，实际光合速率始终大于呼吸速率，因此植物均表现为生长状态，B正确；当温度达到50℃时，植物仍然能够进行呼吸作用，说明植物没有死亡，C错误；在温度为30℃条件下，实际光合作用速率与呼吸作用速率的差值最大，即植物的有机物净积累量最多，最利于该植物生长，D错误。

6．（2019·河北衡水中学高三调研）三倍体西瓜由于含糖量高且无子而备受青睐。

某研究人员对三倍体西瓜进行了一系列相关研究，请分析回答：

（1）如图是该研究者对三倍体西瓜叶片净光合速率（Pn，以CO2吸收速率表示）与胞间CO2浓度（Ci）的日变化研究结果。

13：

00时叶绿体中合成C3的速率____________（填“高于”“等于”或“低于”）11：

00时。

17：

00时后叶片的Ci快速上升，其原因是_____________________________________________

_______________________________________________________________________________。

叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是________________________________________

_______________________________________________________________________________。

（2）该研究人员研究发现，西瓜果肉细胞内蔗糖的浓度比细胞外高，说明果肉细胞吸收蔗糖的跨膜运输方式是_________________________________________________________________。

（3）以三倍体西瓜幼苗为实验材料，进行短期高温（42℃）和常温（25℃）对照处理，在不同时间取样测定其叶片净光合速率、气孔导度（气孔导度越大，气孔开放程度越大）及叶绿素含量等指标，结果如图所示。

根据图乙和图丙可知，经过短期高温处理后，西瓜幼苗的净光合速率降低，原因可能是________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

叶肉细胞中的色素常用________________进行提取，在短期高温处理过程中，每6h取样，提取西瓜幼苗叶肉细胞中的光合色素后，再通过纸层析法进行分离，色素带会出现的变化是________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案　

（1）低于　光合速率减小，导致CO2在胞间积累　CO2浓度和光照强度　

（2）主动运输　（3）叶绿素含量降低，使光反应减弱；气孔部分关闭，CO2吸收减少，使暗反应减弱　无水乙醇　蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b的色素带变窄（或叶绿素a和叶绿素b色素带变窄）

解析　

（1）与11：

00时相比，13：

00时胞间CO2浓度降低，二氧化碳的固定减弱，所以合成C3的速率小于11：

00时。

17：

00时后，叶片的Ci快速上升，是由于细胞呼吸速率大于光合速率，释放出的二氧化碳在胞间积累。

叶片的Pn先后两次下降，第一次下降的主要原因是由于叶片气孔部分关闭，二氧化碳供应不足，第二次下降是由于光照强度减弱引起。

（2）西瓜果肉细胞内蔗糖的浓度比细胞外高，说明果肉细胞能逆浓度梯度进行跨膜运输吸收蔗糖，所以其运输方式是主动运输。

（3）据题图分析可知，经过短期高温处理后由于叶绿素含量降低，使光反应减弱；气孔部分关闭，CO2吸收减少，使暗反应减弱等，所以经过42℃处理后净光合速率降低；常用无水乙醇提取叶肉细胞中的色素；高温（42℃）会破坏叶绿素，故高温（42℃）处理后获得的蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b的色素带变窄（或叶绿素a和叶绿素b色素带变窄）。

考向二　多种形式综合考查光合作用和细胞呼吸的影响因素

7．（2019·泉州3月质检）生产实践中发现，普遍栽培的绿叶辣椒对强光耐受能力弱。

为培育耐强光的辣椒品种，研究人员探究了不同光照强度对绿叶辣椒和紫叶辣椒光合作用的影响，通过实验测得辣椒叶片中相关色素含量及辣椒植株的净光合速率，结果如图所示。

请回答：

（1）适宜光照下，绿叶辣椒叶绿体类囊体薄膜上的____________吸收光能进行光合作用，而强光条件会破坏叶绿体相关结构导致光合作用受抑制。

（2）A点时绿叶辣椒叶肉细胞进行光合作用________（填“有”或“无”）利用细胞外的CO2。

（3）根据实验结果分析，紫叶辣椒__________（填“能”或“不能”）适应强光条件，原因可能是______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案　

（1）光合色素　

（2）有　（3）能　紫叶辣椒叶片花青素含量较高，能够吸收部分光能（或“遮光”），防止叶绿体在强光下被破坏

解析　

（1）植物的光合作用中，吸收光能的光合色素位于叶绿体的类囊体薄膜上。

（2）题图中的A点是绿叶辣椒的光补偿点，但不是叶肉细胞的光补偿点，对于叶肉细胞来说，该点光合速率>呼吸速率，故需要从外界吸收CO2。

（3）由题图可知，紫叶辣椒可以适应强光条件，原因可能是紫叶辣椒花青素含量高，能够吸收部分光能，防止强光破坏叶绿体。

8．在光合作用中NADP＋与NADPH可相互转化（如图1）。

为探究外界因素对NADP＋含量的影响，取某双子叶植物小圆叶片等量分为3组，进行以下实验（见表格）：

组别

处理

甲组

25℃，光照1h→黑暗5min→重新光照

乙组

25℃，光照1h→黑暗5min→不再光照

丙组

42℃，光照1h→黑暗5min→重新光照

各组均在黑暗5min后开始测定NADP＋含量，结果如图2所示。

请回答下列问题：

（1）图2中__________（填“a与d”或“d与e”或“c与f”）NADP＋含量的差异，反映出高温（42℃）抑制该植物的暗反应。

（2）ab段NADP＋含量下降的原因是__________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

（3）资料显示：

抗霉素A能够影响该植物光合作用，导致NADP＋含量减少，请在上述实验的基础上，补充实验加以验证（简要写出实验思路即可）：

__________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案　

（1）a与d　

（2）重新光照时，光反应迅速将水分解，生成氧气和NADPH，消耗NADP＋，暗反应中C3还原消耗NADPH较少，导致NADP＋含量显著下降　（3）增设一组实验，加入抗霉素A、其他条件与甲组相同，测定NADP＋的含量，与甲组进行比较

解析　

（1）据题干信息可知，甲组和丙组以温度作为唯一自变量。

光照1h内，甲、丙两组NADPH和NADP＋相互转化，含量保持动态平衡。

黑暗5min后，甲、丙两组植物仍然在相应温度下进行了一小段时间的暗反应，产生NADP＋。

在高温条件下（丙组）C3的还原减弱，消耗的NADPH减少，产生的NADP＋比25℃条件下（甲组）少。

因此图2中d点比a点的NADP＋含量低，可以反映高温（42℃）抑制该植物暗反应的进行。

d点和e点反映的是在42℃条件下重新光照NADP＋含量的变化。

c点和f点的比较反映的是在25℃条件下有无光照对NADP＋含量的影响。

（2）重新光照时，光反应迅速将水分解，生成O2和NADPH，消耗NADP＋，暗反应中C3还原消耗的NADPH较少，导致NADP＋含量显著下降，所以ab段NADP＋含量下降。

保持在光照条件下，b点到c点，NADPH转化NADP＋的速率逐渐升高；c点后二者的含量达到新的平衡。

（3）若要验证抗霉素A能够影响该植物光合作用，导致NADP＋含量减少，必须以有、无抗霉素A为自变量，NADP＋的含量变化为因变量设计实验组。

根据单一变量原则，对照组不能选择乙组；丙组42℃条件下生成的NADP＋含量少，也不宜作为对照组。

相对丙组而言，甲组的条件较适宜，应选择甲组为对照。

因此实验思路为：

增设一组实验，加入抗霉素A、其他条件与甲组相同，测定NADP＋含量，与甲组进行比较。

考点三　光合作用和细胞呼吸的测定和分析

1．通过液滴移动测定光合速率和呼吸速率

（1）测定细胞呼吸速率

NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸释放的CO2。

随着氧气的消耗，容器内气体压强减小，毛细管内的有色液滴左移，单位时间内有色液滴左移的体积表示细胞呼吸耗氧速率。

若被测生物为植物，整个装置必须遮光处理。

对照组的设置是将所测生物灭活，其他各项处理与实验组完全一致。

（2）测定细胞呼吸类型

同时设置NaOH溶液组和蒸馏水组，植物需遮光处理，根据两组装置中有色液滴移动的情况可分析被测生物的细胞呼吸类型。

容器中气体变化

细胞呼吸类型

不消耗O2，但产生CO2（NaOH溶液组有色液滴不移动，蒸馏水组右移）

进行产生酒精的无氧呼吸

CO2释放量等于O2消耗量（NaOH溶液组有色液滴左移，蒸馏水组有色液滴不移动）

只进行有氧呼吸

CO2释放量大于O2消耗量（NaOH溶液组有色液滴左移，蒸馏水组有色液滴右移）

产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸同时进行

（3）测定净光合速率

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

光照条件下植物释放的氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的有色液滴右移，单位时间内有色液滴右移的体积表示净光合作用释放氧气的速率；若有色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸强度大于光合作用强度，吸收O2使瓶内气压减小；若有色液滴不动，说明在此光照强度下光合作用强度等于细胞呼吸强度，生成O2量等于消耗O2量，瓶内气压不变。

2．黑白瓶法测水生植物的光合速率

取三个玻璃瓶，两个用黑胶布包上，并包以锡箔，记为A、B瓶，另一白瓶不做处理，记为C瓶，其中B、C瓶中放入长势良好的同种植物。

从待测的水体深度取水，保留A瓶以测定水中原来的溶氧量（初始值）。

将B、C瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。

（1）有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。

（2）没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即总光合作用量。

考向一　基本实验装置分析

9．（2019·吉林“五地六校”联考）把一株牵牛花在黑暗中放置一昼夜，然后利用下图装置进行实验。

该实验不能用于验证（　　）

A．光合作用需要CO2B．光合作用能产生O2

C．光合作用需要光D．光合作用需要叶绿体

答案　B

解析　图中NaOH的作用是吸收二氧化碳，瓶内绿叶和瓶外绿叶对比可以证明光合作用需要CO2，所以该装置可以用于验证光合作用需要CO2，A正确；图中没有检验氧气的装置，B错误；图中铝箔的作用是遮光，遮住的叶片和暴露在光下的叶片进行对比，从而证明光合作用需要光照，C正确；图中白斑叶片分为绿色部分和白色部分，可以用于验证光合作用需要叶绿体，D正确。

10．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。

据此回答下列问题：

（1）若要探究植物细胞呼吸的类型，选取的实验装置有______________，为使实验结果更科学，还需设置______________。

若实验中对照组的红色液滴静止不动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则观察到的实验现象是_________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

（2）若要验证CO2是植物光合作用的必需原料，选取的最佳实验装置是____________________，实验中给植物提供C18O2后，在玻璃罩内检测到含18O的氧气，其产生的途径为____________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案　

（1）装置一和装置二　对照实验　装置一红色液滴左移、装置二红色液滴右移　

（2）装置一和装置三　C18O2

H

O

18O2（或：

C18O2参与光合作用暗反应产生H

O，H

O参与光反应产生18O2）

解析　

（1）若要探究植物细胞呼吸的类型，选取的实验装置有装置一和装置二，为使实验结果更科学，还需设置没有植物（或死植物）的对照实验，排除物理因素的影响。

若实验中对照组的红色液滴静止不动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则装置一烧杯中盛放NaOH溶液，能够吸收细胞呼吸产生的二氧化碳，有氧呼吸消耗氧气，则红色液滴向左移；装置二烧杯中盛放水，不能吸收二氧化碳，植物有氧呼吸消耗的氧气量小于产生的二氧化碳量，则红色液滴右移。

（2）装置一烧杯中盛放N