2020版高考生物二轮复习 专题二 细胞代谢 考点2 光合作用与细胞呼吸学案

2020版高考生物二轮复习 专题二 细胞代谢 考点2 光合作用与细胞呼吸学案

考点2　光合作用与细胞呼吸 ‎1．光合作用与细胞呼吸过程 ‎(1)物质转变过程 ‎①物质名称：a.光合色素，b.O2，c.ATP，d.ADP，e.NADPH，f.C5，g.CO2，h.C3。‎ ‎②生理过程及场所 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 生理过程 光反应 暗反应 有氧呼吸 第一阶段 有氧呼吸 第二阶段 有氧呼吸 第三阶段 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 ‎(2)光合作用和细胞呼吸中的能量流动 ‎(3)[H]和ATP的来源及去向 9‎ 比较项目 光合作用 有氧呼吸 ‎[H]‎ 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 来源 光反应阶段产生 三个阶段都产生 去向 用于C3还原供能 用于各项需能的生命活动 ‎2.光合作用和细胞呼吸的有关曲线 ‎(1)CO2浓度 ‎①图乙中A点时代谢特点为光合速率与细胞呼吸速率相等，此时的CO2浓度为CO2补偿点，而图甲中D点时CO2浓度是植物进行光合作用时最小CO2浓度，即从D点才开始启动光合作用。‎ ‎②B点和P点的限制因素：外因有温度和光照强度；内因有酶的数量和活性、C5的含量、色素含量等。‎ ‎(2)多因素影响 曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随着该因素的不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因素的方法。‎ ‎(3)聚焦氧气浓度对细胞呼吸相关的两类曲线中关键点 ‎①图甲中O2‎ 9‎ 浓度为0时，并非细胞呼吸强度为0，而是只进行无氧呼吸，氧气浓度大于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；图乙中从c点开始也是只进行有氧呼吸，并且c点以后随着氧分压在一定范围内的增大，有氧呼吸还会加强。另外，图乙中a、b、c的有氧呼吸强度逐渐增强，而无氧呼吸强度逐步减弱，c时降为0。‎ ‎②图甲中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量并不相同。‎ ‎③图甲中R点时，细胞呼吸释放出的CO2总量最小，由此可知，在储藏种子或蔬菜水果保鲜时应保持低温、低氧而非无氧。‎ 9‎ ‎(4)一昼夜中植物代谢强度变化 ‎①图甲中BC段变化原因：由于温度下降，呼吸酶活性降低，CO2释放量有所下降。‎ ‎②图甲中CD段，光合作用强度小于细胞呼吸强度，相当于图乙中的cd段，光合作用开始的点，图甲中为C点，图乙中为c点。‎ ‎③图甲DF段中，光合作用强度大于细胞呼吸强度，拐点D表示光合作用强度等于细胞呼吸强度，相当于图乙中d点，图丙中n点。‎ ‎④图甲中FG段曲线下降趋势变缓的原因：正午时分，环境温度过高导致部分气孔关闭，吸收CO2减少。GH段罩内CO2浓度继续下降，说明光合作用强度仍大于细胞呼吸强度；拐点H，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，此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，相当于乙图中h点，丙图中m点。图乙中ef段与gh段都是下降趋势，但原因不同：ef段是由气孔部分关闭，CO2供应不足导致的；gh段是由光照强度逐渐减弱导致的。‎ ‎⑤图甲中H点后，光照越来越弱，罩内CO2浓度开始增加，说明细胞呼吸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CO2浓度低于A点时，图丙中一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A＋C－B。‎ 9‎ 题型一　光合作用和细胞呼吸的过程及相互关系 ‎1．(2018·江苏，29)下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指[H])，请回答下列问题：‎ ‎(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为________________________，其中大多数高等植物的________需在光照条件下合成。‎ ‎(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在________________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内，在________(填场所)组装。‎ ‎(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入乙，继而在乙的________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的________(填场所)转移到ATP中。‎ ‎(4)乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括____________(填序号)。‎ ‎①C3的还原　②内外物质运输　③H2O裂解释放O2　④酶的合成 答案　(1)叶绿素、类胡萝卜素　叶绿素　(2)类囊体薄膜上　基质中　(3)丙酮酸　基质中　内膜上　(4)①②④‎ 解析　(1)图中甲是叶绿体，是进行光合作用的场所。叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，可以吸收光能，并将光能转变为化学能；叶绿素通常需要在有光的条件下才能合成。(2)光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行，参与光反应的酶(蛋白质)在细胞质中合成后，转运到叶绿体的类囊体薄膜上组装；CO2的固定发生在叶绿体基质中，催化CO2固定的酶在叶绿体基质中组装。(3)图中乙为线粒体，是进行有氧呼吸的主要场所。氧气充足时，光合作用产生的三碳糖可被氧化为丙酮酸后进入线粒体，丙酮酸在线粒体基质中被彻底氧化分解成CO2，同时产生[H]和ATP；有氧呼吸前两个阶段产生的[H]在线粒体内膜上参与有氧呼吸的第三阶段，即和O2反应生成水，同时产生大量ATP。叶绿体中产生的过多的还原能通过物质转化合成NADPH，NADPH可通过参与有氧呼吸第三阶段产生ATP。(4)由图示可知，乙(线粒体)产生的ATP能够进入甲(叶绿体)，所以在线粒体中合成的ATP可以用于C3的还原，同时还能用于内外物质的运输、酶的合成等；水的光解不需要ATP。‎ 9‎ ‎2．(2018·衡水武邑中学三调)光合作用和有氧呼吸过程中都有[H]的生成和利用，下列分析中合理的是(　　)‎ A．从本质上讲，二者都具有还原性，是同一种物质，数量相同，功能相同 B．从去路上看，前者产生的[H]用于还原C3，后者与O2结合生成H2O C．二者产生的[H]在还原底物时，都释放出大量的能量 D．从来源上看，前者来源于水的光解，后者来源于丙酮酸和产物中的H2O 答案　B 解析　从本质上讲，二者都具有还原性，但不是同一种物质，有氧呼吸产生的[H]是NADH，光合作用产生的[H]是NADPH，A错误；光合作用产生的[H]用于还原C3 ，有氧呼吸产生的[H]与氧气结合生成H2O，B正确；C3的还原消耗ATP，该过程不释放大量能量，C错误；光合作用产生的[H]来源于水的光解，有氧呼吸产生的[H]来源于葡萄糖和H2O，D错误。‎ 方法规律　“图解法”理解光合作用与细胞呼吸 ‎(1)过程联系 ‎(2)物质联系 ‎①C元素：CO2(CH2O)丙酮酸CO2。‎ ‎②O元素：H2OO2H2O。‎ ‎③H元素：H2O[H](CH2O)[H]H2O。‎ ‎(3)能量联系 题型二　光合作用和细胞呼吸的影响因素及应用 ‎3．(2018·全国Ⅱ，30)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：‎ 9‎ ‎(1)由图可知，A叶片是树冠________(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的________反应受到抑制。‎ ‎(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)下层　A叶片的净光合速率达到最大时所需的光照强度低于B叶片　(2)暗　(3)无水乙醇 解析　探究某种树木树冠上下层叶片的净光合速率，给出了来自树冠不同层的A、B两种叶片的光照强度与净光合速率的关系曲线图，图中也显示出A、B两种叶片的呼吸速率。(1)根据题图中的曲线可知，A叶片净光合速率最大时，对应的光照强度约为1 200 μmol·m－2·s－1，B叶片净光合速率最大时，对应的光照强度至少为2 000 μmol·m－2·s－1，即A叶片的净光合速率达到最大时所需的光照强度低于B叶片，因此A叶片位于树冠下层。(2)当光照强度达到一定数值时，A叶片的放氧速率不变，但净光合速率下降，原因可能是光合作用的暗反应受到抑制。(3)常用的提取叶绿素的有机溶剂是无水乙醇。‎ ‎4．(2018·青岛一模)如图是北方某干旱地区夏日晴朗天气，黄瓜叶片净光合速率与胞间CO2浓度的日变化曲线。请回答下列问题：‎ 9‎ ‎(1)据图推测13：00时，________(填“增加”或“降低”)环境的相对湿度可降低黄瓜光合作用“午休”的程度，其原因是______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)有同学认为，17：00～18：00胞间CO2浓度快速上升的原因是呼吸速率大于光合速率，你认为是否正确？________，理由是________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)玉米、甘蔗等植物细胞中有一种酶，能通过系列反应将CO2“泵”入某些进行光合作用的细胞，保证暗反应顺利进行。在干旱缺水地区，与11：00时相比，13：00时该类植物光合作用速率反而有所升高，除光照、温度等因素外，主要原因是____________________。‎ 答案　(1)增加　避免因部分气孔关闭导致胞间CO2浓度较低，进而影响暗反应速率　(2)否　由图中实验结果可知该时间段净光合速率大于零　(3)该类植物能利用较低浓度的CO2‎ 解析　(1)图中13：00时黄瓜光合作用出现了“午休”现象，是由部分气孔关闭导致二氧化碳吸收不足，进而影响光合作用暗反应导致的，适当增加环境的相对湿度可降低黄瓜光合“午休”的程度。(2)由图中实验结果可知，17：00～18：00之间黄瓜的净光合速率大于零，说明其光合速率大于呼吸速率。(3)根据题意分析，玉米、甘蔗等植物细胞中有一种酶，能通过系列反应将CO2“泵”入某些进行光合作用的细胞，保证暗反应顺利进行，即玉米、甘蔗等植物能利用较低浓度的CO2，所以在干旱缺水地区，与11：00时相比，13：00时该类植物光合作用速率反而有所升高。‎ 9‎ 方法规律　常考的植物“三率”问题图解 9‎