新高考生物一轮复习第11讲光合作用和细胞呼吸的关系及影响因素培优学案.docx
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新高考生物一轮复习第11讲光合作用和细胞呼吸的关系及影响因素培优学案
新高考生物一轮复习第11讲光合作用和细胞呼吸的关系及影响因素培优学案
[考纲明细] 1.影响光合速率的环境因素（Ⅱ） 2.光合作用与细胞呼吸的综合应用
板块一 知识·自主梳理
一、光合作用与细胞呼吸的关系
1．细胞呼吸与光合作用过程图解
（1）物质名称：
b：
O2，c：
ATP，d：
ADP，e：
NADPH（[H]），f：
C5，g：
CO2，h：
C3。
（2）生理过程及场所
2．光合作用与有氧呼吸的联系
（1）物质方面
C：
CO2C6H12O6C3H4O3CO2
O：
H2OO2H2O
H：
H2O[H]C6H12O6[H]H2O
（2）能量方面
光能ATP中活跃化学能C6H12O6中稳定的化学能
特别提醒
1光合作用中产生的[H]是还原型辅酶ⅡNADPH简化的表示方式，而细胞呼吸中产生的[H]是还原型辅酶ⅠNADH简化的表示方式，二者不是一种物质，尽管书写形式相同。
2还原氢的书写形式一定不能写成H、H＋或H2，只能写成[H]、NADH或NADPH。
二、光合作用的影响因素及应用
1．光质
（1）原理
①叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
②叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。
③单色光中，蓝紫光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。
（2）应用
①大棚薄膜的选择：
无色透明大棚能透过日光中各色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。
②补充单色光的选择：
蓝紫光。
2．光照强度
（1）原理
光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。
光照强度增加，光反应速率加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
（2）植物三率间关系
①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O2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——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
（3）曲线模型及分析
3．CO2浓度
（1）曲线分析
图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
C和C′点都表示CO2饱和点。
（2）应用：
在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等措施增大CO2浓度，提高光合作用速率。
4．温度
（1）曲线分析
AB段：
在B点之前，随着温度升高，光合速率增大
B点：
酶的最适温度，光合速率最大
BC段：
随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50℃左右光合速率几乎为零。
（2）应用：
冬季，温室栽培可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸速率，减少有机物消耗。
5．多因子变量对光合作用速率的影响
（1）曲线分析
P点：
限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：
横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
（2）应用：
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率；也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
板块二 考点·题型突破
考点1
光合作用与呼吸作用的关系
[2017·全国卷Ⅱ]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__________________________________________________________。
[解析]
（1）根据题目示意图可知，过程A和B分别代表光合作用的光反应和暗反应，①是水光解的产物且不参与暗反应，为氧气，②和③分别是合成NADPH、ATP的原料，即②是NADP＋、③是ADP和磷酸，④参与CO2的固定，为C5，[H]参与了有氧呼吸过程，为还原型辅酶Ⅰ（NADH）。
（2）在植物叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体类囊体薄膜，即除了A过程，ATP的合成还发生在C和D。
（3）C中的丙酮酸可以转化为酒精，是因为细胞质基质中存在与无氧呼吸过程相关的酶，在缺氧条件下叶肉细胞可以发生无氧呼吸。
[答案]
（1）O2 NADP＋ ADP＋Pi C5 NADH（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
题型一 光合作用与细胞呼吸过程的判断
1．[2017·宿州质检]下图是绿色植物叶肉细胞内部分生命活动示意图，其中①～⑤表示生理过程，A～D表示物质。
下列分析错误的是（ ）
A．在生物膜上发生的生理过程有③和④
B．①②⑤过程均发生在细胞质基质中
C．A和B分别表示丙酮酸和[H]
D．有氧呼吸包括图中的①②③过程
答案 B
解析 由图可知，①、②、③依次为有氧呼吸的第一、二、三阶段，④为光反应，⑤为暗反应，A为丙酮酸，B为[H]，C为ADP和Pi、NADP＋，D为ATP和[H]，C、D正确；在生物膜上发生的生理过程有有氧呼吸的第三阶段③（线粒体内膜）和光反应④（类囊体膜），A正确；有氧呼吸的第一阶段①在细胞质基质中完成，有氧呼吸的第二阶段②在线粒体基质中完成，暗反应阶段⑤在叶绿体基质中完成，B错误。
2．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）＋O2CO2＋H2O＋能量
A．过程①只能在线粒体中进行，过程②只能在叶绿体中进行
B．过程①产生的能量全部都储存在ATP中
C．过程②产生的O2中的氧来自H2O
D．过程①和②中均能产生[H]，且二者还原的物质相同
答案 C
解析 图中过程①表示有氧呼吸过程，发生在细胞质基质和线粒体中，少数原核生物也能进行有氧呼吸，但是没有线粒体，过程②表示光合作用，场所一般为叶绿体，但是蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用，A错误；有氧呼吸过程中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错误；光合作用产生的O2中的氧全部来自于H2O，C正确；光合作用光反应阶段产生的[H]用于暗反应中三碳化合物的还原，有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]用于第三阶段中氧气的还原，D错误。
3．[2018·山东德州一模]下图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的
B．乙中的ATP用于固定二氧化碳和还原三碳化合物
C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同
D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等
答案 C
解析 从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是有氧呼吸，丁是ATP的水解。
有氧呼吸丙产生的ATP不能用于光合作用的暗反应，A错误；光反应过程中产生的ATP只用于还原三碳化合物，B错误；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而丙过程合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能，C正确；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，需要载体但不消耗ATP，D错误。
技法提升
光合作用与细胞呼吸中[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H2O
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
有氧呼吸
三个阶段均能产生，但第三阶段相对较多
用于各项生命活动
题型二 线粒体与叶绿体之间物质转化问题
4．如图为植物的某个叶肉细胞中两种膜结构及其上发生的生化反应模式图。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．图1、2中的两种生物膜依次存在于线粒体和叶绿体中
B．图1中的[H]来自水，图2中的[H]来自丙酮酸
C．两种生物膜除产生上述物质外，还均可产生ATP
D．影响图1、2中两种膜上生化反应的主要外界因素分别是温度和光照
答案 C
解析 根据题图所示信息可判断，图1所示是叶绿体的类囊体薄膜，其上进行的是光合作用的光反应，图示生化反应是水的光解，[H]来自水。
图2所示是线粒体内膜，其上进行的是有氧呼吸的第三阶段，[H]来自葡萄糖、丙酮酸和H2O，A、B错误；光合作用光反应阶段除了进行水的光解，还进行ATP合成，主要影响因素为光照，有氧呼吸第三阶段产生的能量少部分用于合成ATP，主要影响因素为温度，C正确、D错误。
5．[2017·山东日照质检]如图为某植物细胞部分结构示意图。
据图分析，下列四项叙述中，正确的是（ ）
A．a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程
B．e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程
C．以C18O2作原料进行光合作用，在较强光照下，测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d
D．以HO作原料进行光合作用，在较强呼吸作用下，测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b
答案 C
解析 a表示叶绿体吸收CO2，b表示叶绿体释放O2，e表示线粒体吸收O2，f表示线粒体释放CO2，c表示叶绿体产生的O2被线粒体利用，d表示线粒体产生的CO2被叶绿体利用，A、B错误；以C18O2作原料进行光合作用然后再进行呼吸作用，18O的转移途径为C18O2→有机物→C18O2，在较强光照下，光合作用速率大于呼吸作用速率，呼吸产物C18O2主要被叶绿体利用，即主要去向是图中的d，C正确；以HO作原料进行光合作用，18O全部生成氧气，在较强呼吸作用下，氧气主要被线粒体利用，进行有氧呼吸，即主要去向是图中的c，D错误。
考点2
光合作用的影响因素及应用
[2016·全国卷Ⅰ]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____________________________________________________________
__________________________________________________________。
[解析]
（1）在光饱和点（b点）之前，甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。
（2）光饱和点之后，光合作用的限制因子是温度、CO2浓度等。
（3）对比甲组、乙组曲线可知，在低光照下培养后乙组植物的光合能力比甲组的低，但其子代在甲组的条件下培养，光合能力与甲组相同，这说明低光照培养未能改变植物的遗传特性，乙组光合作用强度与甲组
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