高三生物二轮复习 第一部分 知识落实篇 专题二 细胞的代谢 第2讲 光合作用和细胞呼吸讲解.docx
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高三生物二轮复习第一部分知识落实篇专题二细胞的代谢第2讲光合作用和细胞呼吸讲解
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高三生物二轮复习第一部分知识落实篇专题二细胞的代谢第2讲光合作用和细胞呼吸讲解
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第2讲 光合作用和细胞呼吸
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．（20xx·福建卷）在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5（即RuBP）→2C3。
为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物14C3的放射性强度。
下列分析错误的是（B）
A．菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B．RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C．测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D．单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
解析：
由题意可知，该酶催化的过程为光合作用暗反应过程中的CO2的固定，反应场所是叶绿体基质，A正确；暗反应指反应过程不依赖光照条件，有没有光，反应都可进行，B错误；对14CO2中的C元素进行同位素标记，检测14C3的放射性强度，可以用来测定RuBP羧化酶的活性，C正确；14C3的生成量的多少表示固定过程的快慢，可以说明该酶活性的高低，D正确。
2．（20xx·安徽卷）下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。
下列叙述正确的是（C）
A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B．CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类
C．被还原的C3在相关酶的催化作用下，可再形成C5
D．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高
解析：
根据图示可知：
CO2＋C5→2C3是二氧化碳的固定，ATP中的能量转化到有机物中，成为稳定的化学能，不参与CO2的固定，A错误；CO2＋C5→2C3是二氧化碳的固定，[H]不参与CO2的固定反应，B错误；被还原的C3在有关酶的催化作用下，可以再形成C5，称为卡尔文循环，C正确；光照强度由强变弱时，在短时间内，造成[H]和ATP减少，C5的合成速率下降，而其分解速率不变，所以C5的含量会下降，D错误。
3．（20xx·重庆卷）将如图所示细胞置于密闭容器中培养。
在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应的变化。
下列叙述错误的是（B）
适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图
A.黑暗条件下①增大，④减小
B．光强度低于光补偿点时，①、③增大
C．光强度等于光补偿点时，②、③保持不变
D．光强度等于光饱和点时，②减小，④增大
解析：
黑暗条件下该细胞不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，因此胞外CO2浓度会增大，而胞外O2浓度会减小，A项正确；光强低于光补偿点时，光合速率小于呼吸速率，同样会导致胞外CO2浓度会增大，而O2浓度会减小，B项错误；光强等于光补偿点时，光合速率等于呼吸速率，胞外二氧化碳浓度和氧气浓度保持稳定，C项正确；光强等于光饱和点时，光合速率大于呼吸速率，该植物需从外界吸收CO2而释放O2，导致CO2浓度会减小，O2浓度增大，D项正确。
4．（20xx·新课标Ⅰ卷）正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（B）
A．O2的产生停止 B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降 D．NADPH/NADP＋比值下降
解析：
用黑布将培养瓶罩住，光反应停止，氧气的产生停止，A项会发生；光反应停止，[H]和ATP的产生停止，导致暗反应C3的还原速度减慢，C3在叶绿体内积累导致CO2的固定减慢，B项不会发生；光反应停止，ATP的生成减少，ATP/ADP比值下降，C项会发生；光反应停止，NADPH（[H]）的产生减少，NADPH/NADP＋比值下降，D项会发生。
5．（2015·新课标卷Ⅰ）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。
各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。
处理方法和实验结果如下：
A组：
先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：
先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：
先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。
D组（对照组）：
光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________（填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是__________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要__________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
（2）A、B、C三组处理相比，随着__________的增加，使光下产生的________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
解析：
（1）在该实验中，作为对照组的D组，其是全光照135s，而C组实验的处理是光照和黑暗交替进行，即其仅用了D组的一半时间的光照，但合成的有机物的量是94%（D组为100%），故单位光照时间内，C组植物合成有机物的量高于D组植物合成有机物的量。
C组光照时间的缩短，说明在光合作用过程中，有些反应，如暗反应不需要光照，而这个过程发生在叶绿体的基质中。
（2）光合作用过程有两个阶段：
光反应阶段和暗反应阶段。
光反应阶段必须在光下进行，其将水分解，产生ATP和还原型辅酶II（[H]）用于暗反应。
A、B、C三组处理相比，随着光照时间间隔的减少，光照频率的增加，使光下产生的ATP和[H]能够及时被利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
答案：
（1）高于 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% 光照 基质
（2）光照和黑暗交替频率 ATP和还原型辅酶II
填充关键点
思考连接处
（1）空气中被标记的CO2被植物吸收如何又返回到大气中？
提示：
CO2→C3→C6H12O6→C3H4O3→CO2。
（2）若光照由强到弱，CO2浓度不变，有可能会影响细胞呼吸速率吗？
提示：
由于[H]、ATP减少，生成C6H12O6减少，有可能会影响呼吸速率。
1．细胞呼吸原理在生产生活中应用广泛，以下分析错误的是（A）
A．选用透气性好的“创可贴”，是为保证人体细胞的有氧呼吸
B．要及时为板结的土壤松土透气，以保证根细胞的正常呼吸
C．皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清
D．慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量
解析：
选用透气性好的“创可贴”，是为了避免厌氧菌的繁殖，有利于伤口的痊愈；A错误。
要及时为板结的土壤松土透气，以保证根细胞的正常呼吸；B正确。
皮肤破损较深的患者，伤口深处有可能感染并藏匿破伤风杆菌，所以应及时到医院注射破伤风抗毒血清；C正确。
慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量；D正确。
2．荔枝叶片发育过程中，净光合速率及相关指标的变化见下表。
下列有关叙述错误的是（C）
注：
“－”表示未测数据。
A．将甲置于光照和温度恒定的密闭容器中，一段时间后，叶肉细胞中将开始积累酒精
B．乙的净光合速率较低的原因，除了叶绿素含量低外还与气孔相对开放度低有关
C．将丙置于光照和温度恒定的密闭容器中，可测得容器中的氧气浓度将长时间持续升高
D．由表中数据可推知，与丙相比，丁的叶肉细胞叶绿体中基粒的数量可能增多
解析：
甲中新叶未展开，不能进行光合作用，将其置于密闭容器内，细胞先进行有氧呼吸，随着氧气减少，细胞进行无氧呼吸，产生酒精，A正确；乙中由于叶绿素含量和气孔开放程度都较低，导致乙的净光合作用速率较低，B正确；由于密闭容器内CO2的量有限，当植物细胞光合作用等于呼吸作用时，容器内的氧气浓度不再升高，C错误；与丙相比，丁中新叶已经成熟，叶绿素含量较高，则叶绿体中基粒的数量可能增多，D正确。
3．（20xx·绵阳诊断）下图甲为绿藻细胞中光合作用过程简图，图乙为适宜温度条件下绿藻光合速率与光照强度的关系，图丙为25℃条件下，将绿藻置于密闭玻璃容器中，每2h测一次CO2浓度变化情况（假设细胞呼吸强度恒定）。
回答下列问题：
（1）图甲中吸收光能的色素位于叶绿体的______，细胞利用D的具体场所是______，E～F过程的中间产物是______。
（2）图乙中光照强度相对值大于7时，限制光合作用的主要环境因素是________。
该实验能否确定叶绿体产生O2的最大速率相对值？
________。
若能，最大值为多少？
若不能，请说明理由__________。
（3）图丙所示实验中有2小时是没有光照的，这个时间段________h，实验12小时后绿藻干重变化情况是________________________________________________________________________。
（4）图丙实验过程中4～6h平均光照强度________（填“小于”、“等于”或“大于”）8～10h平均光照强度，判断依据是__________________。
解析：
（1）光合作用在叶绿体中进行，其分为光反应和暗反应，光反应在叶绿体的类囊体的薄膜上进行，在类囊体的薄膜上分布有光合色素；暗反应在叶绿体的基质中进行；分析甲图可知，产物D是O2，在有氧呼吸中，O2进入线粒体并在线粒体内膜上与[H]反应生成H2O；E～F过程是暗反应过程，首先CO2被C5形成C3，同时C3被还原形成（CH2O）和C5等。
（2）影响光合速率的主要外界因素是光照强度、CO2浓度和温度等，当光合速率达到最大值后，影响光合速率增加的因素就是自变量之外的因素，即温度和CO2浓度，而题中温度为适宜温度，故限制光合作用的主要环境因素是CO2浓度。
该实验不能确定叶绿体产生O2的最大速率相对值，因为没有在此时测定黑暗条件下的呼吸速率。
（3）由图丙CO2浓度随时间变的柱形图可以看出，完全没有光照的时间段在2～4h；实验12小时后绿藻干重基本不变，因为实验开始时CO2浓度与试验结束时CO2浓度基本相等。
（4）图丙实验过程中4～6h平均光照强度小于8～10h平均光照强度，因为4～6h时密闭玻璃容器中CO2浓度大于8～10h时的CO2浓度。
答案：
（1）类囊体薄膜 线粒体内膜 C3和C5
（2）CO2浓度 不能 没有测定黑暗中细胞呼吸的速率
（3）2～4 基本不变 （4）小于 两时间段内细胞呼吸与光合作用强度相等，但是4～6小时CO2浓度较大，所以光照较低
4．酵母菌、大肠杆菌等微生物是遗传学上常用的实验材料之一，在生物技术上应用广泛。
请分析回答下列问题：
（1）与其他生物相比，微生物代谢非常旺盛，其原因是___________________________________________________________
__________________________________________________________。
（2）图1是一研究酵母菌呼吸作用的实验装置，A烧杯溶液中是酵母菌和煮沸后冷却的葡萄糖液，表面覆盖石蜡；B试管内有某种溶液。
据图回答问题：
①实验中会产生__________气体，验证该气体一般采用__________溶液。
用煮沸又冷却了的葡萄糖液，并在其表面覆盖一层液状石蜡，是为了________。
②写出装置A内发生反应的方程式：
_______________________。
（3）如图表示在有限容器中培养大肠杆菌的生长曲线。
①AC段大肠杆菌的增长________（填“是”或“不是”）“J”型增长曲线吗？
试分析原因____________________________________。
②图中BC段表示大肠杆菌数量相对稳定，但CD段出现快速下降，其原因是_______________________________________________。
（4）某生物兴趣小组为了探究不同量的氧气与酵母菌有氧呼吸强度的关系，请根据以下实验装置中的相关信息，设计实验表格。
（要求：
表格中要注明自变量、因变量）
解析：
（1）细胞体积越小，细胞相对表面积越大，物质交换的速率越快。
（2）由图1可知，该图是研究酵母菌无氧呼吸的实验装置，酵母菌无氧呼吸的产物是二氧化碳和酒精，检测二氧化碳一般用溴麝香草酚蓝水溶液或澄清的石灰水。
（3）图2是大肠杆菌种群数量增长曲线，AB段大肠杆菌数量增长的原因是此时营养物质较为丰富，细胞代谢产生的有毒物质较少，大肠杆菌种群出生率大于死亡率，随着营养物质的消耗，种群的出生率减小，死亡率增大，出生率与死亡率相等，此时大肠杆菌数量相对稳定，即图中BC段，随着容器中营养物质的进一步消耗，大肠杆菌自身代谢废物的积累等都导致该种群的死亡率进一步增大，种群出生率进一步减小，结果出生率小于死亡率，种群数量快速下降，即图中的CD段。
（4）图3是探究不同量的氧气与酵母菌有氧呼吸强度的关系的实验装置，该实验的自变量是氧气的含量，可以用橡皮球吹气的时间的长短，控制不同的氧气浓度，因变量是产生二氧化碳的多少，可以用石灰水的混浊程度表示。
答案：
（1）微生物个体小，相对表面积大，物质交换快
（2）①CO2 溴麝香草酚蓝水溶液或澄清的石灰水 防污染、隔绝氧气
②C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2＋能量
（3）①不是 大肠杆菌是在有限容器中培养，不符合“J”型增长曲线的条件
②容器中营养物质的消耗，大肠杆菌自身代谢废物的积累等都导致该种群的死亡率大于出生率
（4）
橡皮球吹气时间/min（自变量）
10
20
30
40
50
石灰水变混浊程度（因变量）
自变量或者为：
橡皮球吹气次数（每次吹气时间相同）。
5．（20xx·滨州二模）在华北地区晴朗的中午，水稻的光合速率开始下降，即存在一定的“午休”现象，对其原因存在两种解释：
气孔限制与非气孔限制。
下图曲线A、B、C分别是科学家测定的水稻光合速率、气孔导度（气孔张开的程度）和细胞间CO2浓度变化。
请回答有关问题：
（1）图中9：
00时，为K＋进入水稻叶肉细胞提供ATP的场所是______，磷酸分子在叶绿体中的移动方向是________。
（2）气孔限制可解释如下：
8：
00前光照强度和叶片温度逐渐上升，气孔导度逐渐________，蒸腾作用逐渐增强；当达到某一阈值时，叶片失水速率大于吸水速率，气孔部分关闭，光合效率下降，此时在短时间内叶绿体中[H]的含量________。
（3）非气孔限制的机理是：
过强的光照损伤了叶绿体中的________膜，直接导致________过程减弱，光合效率下降，该因素会导致细胞间CO2浓度________。
（4）图中曲线可以推断，该实验中水稻“午休”现象的原因是________。
解析：
根据题干的信息：
A、B、C分别表示水稻光合速率、气孔导度和细胞间二氧化碳浓度变化。
（1）K＋进入细胞的运输方式是主动运输，其消耗的能量由细胞呼吸提供，场所是细胞质基质和线粒体。
此时刻植物同时在进行光合作用，故磷酸分子在叶绿体中的移动方向是由叶绿体基质到类囊体薄膜，用于ATP的合成。
（2）根据曲线的变化可知，8：
00前光照强度和叶片温度逐渐上升，气孔导度逐渐增大，导致蒸腾作用逐渐增强；当到达某一阈值时，叶片的失水速率大于吸水速率，气孔会部分关闭，二氧化碳供给量减少，短时间内暗反应二氧化碳供给不足，此时光合效率下降，叶绿体中[H]的含量会有所升高。
（3）根据曲线分析，非气孔限制是过强的光照损伤了叶绿体的类囊体薄膜，进而直接导致光反应过程减弱，光合速率下降，二氧化碳消耗减少，导致细胞间二氧化碳浓度升高。
（4）根据曲线分析可知，午休现象的结果是中午光合速率降低，根据（3）可知与气孔限制和非气孔限制均有关系
答案：
（1）细胞质基质、线粒体 由叶绿体基质到类囊体薄膜
（2）增大 增多 （3）类囊体薄（基粒片层） 光反应 升高 （4）气孔限制和非气孔限制。
6．（20xx·唐山三模）已知在黑暗条件下蔗糖可以通过气孔进入叶片转化成淀粉，某科研小组为验证这一结论，将一株绿色植物在黑暗中放置一段时间后，取生理状态一致的叶片（去掉叶柄并用石蜡封口），平均分成4组，实验处理如下表所示。
一段时间后，脱色用碘液检测叶片颜色变化，结果如下表（无氧呼吸产生的能量忽略不计）。
请回答：
（1）实验前要将植物在黑暗中放置一段时间的目的________________，实验后叶片一般用________（试剂）进行脱色处理，再用碘液处理。
（2）组1中蔗糖转化成淀粉的直接能源物质是________，是通过________产生的。
与组1相比，组2叶片无淀粉的原因是____________________。
（3）前三组实验不能证明蔗糖通过气孔进入叶片，因此必须增加组4，组4的处理是_____________________________________
______________________________________________________。
解析：
（1）本实验需要鉴定淀粉的生产，故该消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰实验结果。
淀粉遇碘变蓝，而叶片本身是绿色，所以需要去除叶片中叶绿体中的色素，而无水乙醇可以溶解叶绿体中的色素。
（2）生物体直接能源物质是ATP，而为生物各项生命活动提供ATP的主要是呼吸作用，组2无氧气供应，不能进行有氧呼吸，缺乏能量供应，无法吸收蔗糖合成淀粉。
（3）前三组气孔都可以允许气体通过，所以应该增设一组
气孔封闭，根据题干信息可以利用石蜡到达封闭气孔的目的，而其他条件与1组相同。
答案：
（1）（饥饿处理以）消耗叶片中原有淀粉 无水乙醇
（2）ATP 有氧呼吸 组2叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP
（3）用石蜡封闭的叶片浸泡在5%蔗糖溶液中，通入O2
1.模型法分析影响因素骤变时物质量的变化
条件
曲线
光照强度由强到弱、CO2供应不变
光照强度由弱到强、CO2供应不变
光照不变、CO2量由充足到不足
光照不变、CO2量由不足到充足
2.分析光照强度、CO2浓度、温度与光合速率的变化曲线
（1）曲线图：
（2）图形分析：
在P点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素。
随着该因素的不断增强，光合速率不断提高。
在Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，要提高光合速率，可适当提高图示的其他因素的含量或强度等。
3．解读真正光合速率和净（表观）光合速率的曲线图
（1）图示。
（2）解读。
4．光合速率与呼吸速率的关系的曲线解读
（1）图1中，①在一定范围内，随叶面积指数的增大，光合作用实际量和呼吸量均增加；②超过A点后，光合作用实际量不再随叶面积指数的增加而增加，原因是叶片相互遮挡；③干物质的量＝光合作用实际量－呼吸量。
干物质的量为零时，即叶面积指数为D时，光合速率＝呼吸速率。
（2）图2中，①在一定范围内，光合速率和呼吸速率都会随温度的升高而增加；②细胞呼吸的最适温度高于光合作用，所以超过20℃时，光合速率增加缓慢，但呼吸速率增加很快，且可判断20℃时净光合速率最大；③净光合速率＝光合速率－呼吸速率，即两曲线之间的距离n代表了相应温度下的净光合速率，n＝0时，光合速率＝呼吸速率。
以香蕉（核相为3X＝33）幼苗为材料，进行短期高温（42℃）和常温（25℃）对照处理，在不同时间取样测定，得到的其叶片净光合速率、气孔导度（注：
气孔导度越大，气孔开启程度越大）及叶绿素含量等指标变化如下图，请据图回答问题：
（1）核相为“3X＝33”表示的意思是__________。
若大规模快速繁殖脱毒香蕉苖，最好采用其__________部位用__________技术。
在光学显微镜下不能观察到香蕉叶肉细胞中染色体的变化的原因是__________________________________________________________。
（2）叶肉细胞中的色素常用________法分离，在高温（42℃）处理过程中，每6h取样，提取香蕉叶肉细胞中光合色素进行分离，色素带会出现什么变化？
______________________________________________________。
（3）依图分析，经过42℃处理后净光合速率降低，原因最可能是___________________________________________________________
__________________________________________________________。
（4）42℃下实验第6h，叶肉细胞产生ATP的场所有________，叶肉细胞内的O2的转移途径是______________________________。
（5）25℃时，若突然停止光照，叶肉细胞中的C3含量________，C5含量________。
解析：
（1）核相为“3X＝33”，说明该生物体细胞核中含有3个染色体组，每个染色体组含有11条染色体。
茎尖含病毒少或几乎不含病毒，故可利用茎尖细胞进行植物组织培养获得脱毒苗。
细胞增殖过程中，染色质高度螺旋缩短变粗形成染色体，而香蕉叶肉细胞为高度分化的细胞，正常情况下不分裂，不会出现染色体。
（2）叶绿体中四种光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散快，故可用纸层析法分离色素。
叶绿素不稳定，高温条件可使叶绿素分解导致叶绿素含量降低，所以滤纸条上蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b的色素带变窄。
（3）42℃处理后的叶片中叶绿素含量降低，则光反应吸收光能减少，导致光反应减弱，同时叶片的气孔导度减小，进入叶肉细胞的CO2减少，使暗反应速率降低。
（4）24℃下实验第6小时，净光合速率大于零，光合作用、细胞呼吸都有ATP产生，所以产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质；光合作用产生的氧气一部分用于有氧呼吸，剩余部分释放到细胞外。
（5）25℃时，若突然停止光照，则光反应产生的ATP和[H]减少，暗反应中C3的还原减少，故C3含量上升，同时C3的还原生成的C5减少，故C5含量下降。
答案：
（1）其体细胞核中含有3个染色体组，每个染色体组含有11条共33条染色体 茎尖 组织培养（微型繁殖） 因为叶肉细胞高度分化，（正常情况下不再分裂，）没有染色体的形态
（2）纸层析 （第三条）蓝绿色的叶绿素a和（第四条）黄绿色的叶绿素b的色素带变窄（第三条第四条色素带变窄） （3）叶绿素含量低，使光反应减弱，CO2吸收减少，使暗反应减弱 （4）叶绿体、线粒体和细胞质基质 从叶绿体到线粒体和细胞外 （5）增加或上升 减少或下降
为了提高设施农业的经济效益，科研人员对温室栽种的作物进行了相关研究。
表中数据为在密闭实验装置内，给予不同光照强度时所测得的该作物氧气释放量；图1表示该作物相对光合速率（即不同叶龄时的净光合速率与B点时的比值）与叶龄的关系，A点表示幼叶成折叠状，B点表示叶片充分展开；图2中曲线1、2分别表示作物在适宜的光照强度下不同温度时的实际光合量和净光合量。
请回答：
光照强度（klx）
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