高考生物大二輪專題復習與增分策略 專題4 細胞呼吸與光合作用

《高考生物大二輪專題復習與增分策略 專題4 細胞呼吸與光合作用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考生物大二輪專題復習與增分策略 專題4 細胞呼吸與光合作用（36頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

專題4 細胞呼吸與光合作用 [重溫考綱要求]　1.光合作用的基本過程(Ⅱ)。2.影響光合作用速率的環(huán)境因素(Ⅱ)。3.細胞呼吸(Ⅱ)。 1.有關細胞呼吸的正誤判斷 (1)高等生物都進行有氧呼吸，低等生物都進行無氧呼吸(　　) (2)有氧呼吸的三個階段都有ATP產生，但第三階段產生的ATP最多(　√　) (3)水是有氧呼吸的產物，也是有氧呼吸的反應物(　√　) (4)各種細胞進行有氧呼吸的主要場所都是線粒體(　　) (5)細胞呼吸的結果如果沒有水的產生，就一定是無氧呼吸(　√　) (6)人體劇烈運動時，CO2/O2>1，即CO2既可在線粒體又可在細胞質基質中產生(　　) (7)及時排澇，能防止根細胞受酒精毒害(　√　) (8)無氧和零下低溫環(huán)境有利于水果的保鮮(　　) 2.有關光合作用的正誤判斷 (1)葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍紫光(　√　) (2)用紙層析法提取菠菜綠葉中的色素(　　) (3)葉綠體色素在層析液中的溶解度越高，在濾紙上擴散就越慢(　　) (4)真核生物中，光反應是在葉綠體類囊體的薄膜上進行的，暗反應是在葉綠體基質中進行的(　√　) (5)光反應為暗反應提供[H]和H2O(　　) (6)離體的葉綠體基質中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反應(　√　) (7)適宜條件下光合作用過程中C5/C3的比值，停止供應CO2后比停止前高(　√　) (8)降低光照將直接影響到光反應的進行，從而影響暗反應；改變CO2濃度則直接影響暗反應的進行(　√　) 3.有關光合作用與細胞呼吸綜合應用的正誤判斷 (1)CO2的固定過程發(fā)生在葉綠體中，C6H12O6分解成CO2的過程發(fā)生在線粒體中(　　) (2)光合作用過程中光能轉變?yōu)榛瘜W能，細胞呼吸過程中化學能轉變成熱能和ATP(　　) (3)夏季連續(xù)陰天，大棚中白天適當增加光照，夜晚適當降低溫度，可提高作物產量(　√　) (4)凈光合速率長期為零時會導致幼苗停止生長(　√　) (5)將一株生長正常的綠色植物置于密閉的玻璃容器內，在適宜條件下光照培養(yǎng)，隨培養(yǎng)時間的延長，玻璃容器內CO2濃度可出現(xiàn)的變化趨勢是降低至一定水平時保持相對穩(wěn)定(　√　) 一、“生命不息”的細胞呼吸 1.(2013新課標全國Ⅱ，3)下列與微生物呼吸有關的敘述，錯誤的是(　　) A.肺炎雙球菌無線粒體，但能進行有氧呼吸 B.與細菌呼吸有關的酶由擬核中的基因編碼 C.破傷風芽孢桿菌適宜生活在有氧的環(huán)境中 D.有氧和無氧時，酵母菌呼吸作用產物不同 答案　C 解析　破傷風芽孢桿菌的代謝類型是異養(yǎng)厭氧型，在有氧的環(huán)境中，破傷風芽孢桿菌的代謝要受到抑制，C錯。 2.(2012新課標全國，29)將玉米種子置于25 ℃、黑暗、水分適宜的條件下萌發(fā)，每天定時取相同數(shù)量的萌發(fā)種子，一半直接烘干稱重，另一半切取胚乳烘干稱重，計算每粒的平均干重，結果如下圖所示。若只考慮種子萌發(fā)所需的營養(yǎng)物質來源于胚乳，據(jù)圖回答下列問題。 (1)萌發(fā)過程中胚乳組織中的淀粉被水解成__________，再通過__________作用為種子萌發(fā)提供能量。 (2)萌發(fā)過程中在__________小時之間種子的呼吸速率最大，在該時間段內每粒種子呼吸消耗的平均干重為__________mg。 (3)萌發(fā)過程中胚乳的部分營養(yǎng)物質轉化成幼苗的組成物質，其最大轉化速率為_______mg粒－1d－1。 (4)若保持實驗條件不變，120小時后萌發(fā)種子的干重變化趨勢是______，原因是_______。 答案　(1)葡萄糖　呼吸(或生物氧化)　(2)72～96　26.5　(3)22　(4)持續(xù)下降　幼苗呼吸作用消耗有機物，且不能進行光合作用 解析　解答本題的突破點：①正確分析坐標曲線的生物學含義：隨著時間的延續(xù)，胚乳干重逐漸減少，種子的干重也逐漸減少。②兩條曲線變化趨勢不一致的原因：第(3)小問提到的“胚乳的部分營養(yǎng)物質轉化成幼苗的組成物質”。(1)淀粉被水解成葡萄糖后才能被細胞通過呼吸作用利用，為種子萌發(fā)提供能量。(2)因為胚乳減少的干重中有一部分轉化成幼苗的組成物質，所以衡量種子的呼吸速率應以種子的干重減少量為指標。由圖示曲線可以看出，在72～96 h之間，單位時間內種子的干重減少量最大，該時間段(24 h)內每粒種子呼吸消耗的平均干重為204.2－177.7＝26.5(mg)。(3)轉化速率＝(胚乳的減少量－種子的干重減少量)/單位時間。在72～96 h內，轉化速率為(161.7－118.1)－(204.2－177.7)＝17.1(mg粒－1d－1)，96～120 h內，轉化速率為(118.1－91.1)－(177.7－172.7)＝22(mg粒－1d－1)，因此最大轉化速率為22 mg粒－1d－1。(4)黑暗條件下，萌發(fā)種子只能進行細胞呼吸而不能進行光合作用，因而種子干重持續(xù)下降。 悟規(guī)律 細胞呼吸一般借助圖、表、線等形式考查，常與光合作用聯(lián)系在一起，常以實驗分析為主，題型以非選擇題為主。 1.判斷細胞呼吸類型的五大方法(以葡萄糖為底物) (1)產生CO2量＝消耗O2量→有氧呼吸。 (2)不消耗O2，產生CO2→無氧呼吸(酒精發(fā)酵)。 (3)釋放CO2量>吸收O2量→同時進行有氧呼吸和無氧呼吸(酒精發(fā)酵)。 (4)不吸收O2，不釋放CO2→乳酸發(fā)酵或細胞已經死亡。 (5)有水生成一定是有氧呼吸，有二氧化碳生成一定不是乳酸發(fā)酵。 2.把握影響細胞呼吸的“四類”曲線 (1)甲圖：溫度通過影響與細胞呼吸有關酶的活性來影響呼吸速率。 (2)乙圖：①O2濃度＝0時，只進行無氧呼吸。 ②0B>C，因此，在單位時間內與氧結合的[H]最多的是A點。(2)分析題圖可知，淹水時KNO3對甜櫻桃根有氧呼吸速率降低有減緩作用；其中30 mmolL－1的KNO3溶液處理的曲線處于其他曲線之上，所以該濃度的KNO3溶液作用效果最好。(3)根系缺氧會導致根細胞進行無氧呼吸，而根細胞無氧呼吸能產生CO2，所以實驗過程中不能改用CO2作為檢測有氧呼吸速率的指標。 題型三　細胞呼吸方式的探究與呼吸速率的測定 6.下列有關“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗的敘述，錯誤的是(　　) A.煮沸葡萄糖溶液是為了滅菌和去除溶液中的O2 B.實驗過程中，泵入的空氣應去除CO2 C.實驗中的無關變量有溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等 D.通過觀察澄清石灰水是否變混濁來判斷酵母菌的呼吸方式 答案　D 解析　酵母菌既可以進行有氧呼吸也可以進行無氧呼吸，不管是哪種呼吸方式都會產生二氧化碳，均會使澄清的石灰水變混濁，所以不能通過觀察石灰水的變化來判斷酵母菌的呼吸方式，故D選項錯誤，A、B和C選項均是為了排除無關變量對實驗結果的干擾。 7.呼吸熵(RQ＝釋放二氧化碳體積/消耗的氧氣體積)表示生物用于有氧呼吸的能源物質的不同。測定發(fā)芽種子呼吸熵的裝置如圖。關閉活塞，在25 ℃下經20分鐘讀出刻度管中著色液滴移動距離。設裝置1和裝置2的著色液滴分別向左移動x mm和y mm。下列說法錯誤的是(　　) A.若測得x＝180 mm，y＝50 mm，則該發(fā)芽種子的呼吸熵是0.72(保留兩位小數(shù)) B.若發(fā)芽種子僅進行有氧呼吸，且呼吸熵小于1，則分解的有機物可能為脂肪 C.為使測得的x和y值更精確，還應再設置對照裝置 D.若呼吸底物是葡萄糖，且測得x＝300 mm，y＝－100 mm(向右移動了100 mm)，則可推斷有氧呼吸消耗的葡萄糖與無氧呼吸消耗的葡萄糖的摩爾比值是1∶2 答案　D 解析　若測得x＝180 mm，y＝50 mm，則細胞呼吸產生的二氧化碳是180－50＝130 (mm)，呼吸熵是130180≈0.72，A正確；由于脂肪中的碳氫比例高，若發(fā)芽種子僅進行有氧呼吸，且呼吸熵小于1，則分解的有機物可能為脂肪，B正確；為使測得的x和y值更精確，還應再設置對照裝置，排除無關因素對實驗結果的影響，C正確；若呼吸底物為葡萄糖，且測得x＝300 mm，y＝－100 mm，說明消耗氧氣300，總共產生二氧化碳400，其中有氧呼吸消耗氧氣300，產生二氧化碳300，消耗葡萄糖50，無氧呼吸產二氧化碳400－300＝100，消耗葡萄糖50，因此有氧呼吸消耗葡萄糖與無氧呼吸消耗葡萄糖的摩爾比值是1∶1，D錯誤。 8.科研人員探究了不同溫度(25 ℃和0.5 ℃)條件下密閉容器內藍莓果實的CO2生成速率的變化，結果見圖1和圖2。 (1)由圖可知，與25 ℃相比，0.5 ℃條件下果實的CO2生成速率較低，主要原因是__________；隨著果實儲存時間的增加，密閉容器內的_____________________濃度越來越高，抑制了果實的細胞呼吸。該實驗還可以通過檢測______________________濃度的變化來計算呼吸速率。 (2)某同學擬驗證上述實驗結果，設計如下方案： ①稱取兩等份同一品種的藍莓果實，分別裝入甲、乙兩個容積相同的瓶內，然后密封。 ②將甲、乙瓶分別置于25 ℃和0.5 ℃條件下儲存，每隔一段時間測定各瓶中的CO2濃度。 ③記錄實驗數(shù)據(jù)并計算CO2生成速率。 為使實驗結果更可靠，請給出兩條建議，以完善上述實驗方案(不考慮溫度因素)。 a.________________________________________________________________________； b.________________________________________________________________________。 答案　(1)低溫降低了細胞呼吸相關酶的活性　CO2　O2　(2)a.選取的果實成熟度應一致　b.每個溫度條件下至少有3個平行重復實驗 解析　(1)由圖可知，與25 ℃相比，0.5 ℃條件下的CO2生成速率較低，主要原因是溫度較低，導致酶的活性較低，呼吸速率較慢，所以其主要原因是：低溫降低了細胞呼吸相關酶的活性；隨著果實儲存時間的增加，密閉容器內的CO2濃度越來越高，抑制了果實的細胞呼吸，該實驗還可以通過檢測O2濃度變化來計算呼吸速率。(2)根據(jù)單一變量原則，要控制唯一變量而排除其他無關變量的干擾，從而驗證唯一變量的作用，所以，選取的果實成熟度應一致；根據(jù)可重復性原則，同一處理在實驗中出現(xiàn)的次數(shù)稱為重復。重復的作用有二：一是降低實驗誤差，擴大實驗的代表性；二是估計實驗誤差的大小，判斷實驗可靠程度，所以，每個溫度條件下至少有3個平行重復實驗。 技法提煉 1.酵母菌呼吸方式探究題解法 對于判斷酵母菌呼吸方式的實驗分析題，若遇到裝置圖，應首先分析裝置圖中各部分的作用，再結合有氧呼吸和無氧呼吸的反應式進行分析，若呼吸底物是葡萄糖，則有氧呼吸消耗的O2量與釋放的CO2量相等，無氧呼吸不消耗O2，但釋放CO2。 若遇到實驗步驟，則解答的關鍵是分析變量，自變量是O2的有無，可設置通入無菌O2和密封(如用石蠟油鋪滿液面)對照；因變量是酵母菌呼吸方式，可通過檢測CO2釋放量、酒精的有無或熱量產生的多少來判斷，其中CO2釋放量可通過澄清石灰水或溴麝香草酚藍水溶液判斷，酒精的有無可利用酸性重鉻酸鉀溶液來判斷，產生熱量的多少可通過溫度計測量；無關變量有溫度、pH、培養(yǎng)液量、培養(yǎng)液濃度等。 2.測定組織細胞呼吸速率的裝置與原理 (1)裝置(如圖所示) (2)指標：細胞呼吸速率常用單位時間CO2釋放量或O2吸收量來表示。 (3)原理：組織細胞有氧呼吸吸收O2，釋放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器內氣體壓強減小，刻度管內的有色液滴左移。單位時間內液滴左移的體積即表示呼吸速率。 (4)誤差校正 ①如果實驗材料是綠色植物，整個裝置應遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。 ②如果實驗材料是種子，為防止微生物呼吸對實驗結果的干擾，應對裝置及所測種子進行消毒處理。 ③為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應設置對照實驗，將所測的生物材料滅活(如將種子煮熟)，其他條件均不變。 二、“食物源泉”的光合作用 1.(2016全國Ⅱ，4)關于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是(　　) A.葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑乙醇中 B.構成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收 C.通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用 D.黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的 答案　C 解析　葉綠體中的色素能夠溶解在包括乙醇在內的有機溶劑中，A正確；鎂作為細胞中的無機鹽，可以離子狀態(tài)由植物的根從土壤中吸收，進而參與葉綠素的合成，B正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光，可見光不包括紅外光和紫外光，C錯誤；葉綠素的合成需要光，黑暗中生長的植物幼苗，因沒有光照而導致葉綠素合成受阻，使類胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)出來，因而葉片呈黃色，D正確。 2.(2013新課標全國Ⅱ，2)關于葉綠素的敘述，錯誤的是(　　) A.葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素 B.被葉綠素吸收的光可用于光合作用 C.葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同 D.植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光 答案　D 解析　葉綠素的中心元素是鎂離子，A項正確；色素的作用是吸收、傳遞、轉化光能，進行光合作用，B項正確；葉綠素a比葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值高，C項正確；植物主要的吸收峰在藍紫光區(qū)和紅光區(qū)，綠光吸收最少，反射多，所以葉片呈現(xiàn)綠色，D項錯誤。 3.(2014新課標全國Ⅰ，2)正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細胞的葉綠體內不可能發(fā)生的現(xiàn)象是(　　) A.O2的產生停止 B.CO2的固定加快 C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP＋比值下降 答案　B 解析　正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間，說明綠藻可以正常進行光合作用，用黑布遮光后，改變了綠藻光合作用的條件，此時光合作用的光反應停止，光反應的產物O2、ATP和[H](即NADPH)停止產生，所以A、C、D項所敘述現(xiàn)象會發(fā)生；光照停止，暗反應中C3還原受影響，C5減少，CO2的固定減慢，B項所敘述現(xiàn)象不會發(fā)生。 4.(2016全國乙，30)為了探究生長條件對植物光合作用的影響，某研究小組將某品種植物的盆栽苗分成甲、乙兩組，置于人工氣候室中，甲組模擬自然光照，乙組提供低光照，其他培養(yǎng)條件相同。培養(yǎng)較長一段時間(T)后，測定兩組植株葉片隨光照強度變化的光合作用強度(即單位時間、單位葉面積吸收CO2的量)，光合作用強度隨光照強度的變化趨勢如圖所示。回答下列問題： (1)據(jù)圖判斷，光照強度低于a時，影響甲組植物光合作用的限制因子是________。 (2)b光照強度下，要使甲組的光合作用強度升高，可以考慮的措施是提高_________(填“CO2濃度”或“O2濃度”)。 (3)播種乙組植株產生的種子，得到的盆栽苗按照甲組的條件培養(yǎng)T時間后，再測定植株葉片隨光照強度變化的光合作用強度，得到的曲線與甲組的相同。根據(jù)這一結果能夠得到的初步結論是___________________________________________________________________。 答案　(1)光照強度　(2)CO2濃度　(3)乙組光合作用強度與甲組的不同是由環(huán)境因素低光照引起的，而非遺傳物質的改變造成的 解析　(1)甲組在a點條件下，增加光照強度，光合作用強度繼續(xù)增加，故光合作用的限制因子是光照強度。(2)甲組在b點條件下，光照強度不再是光合作用的限制因子，要增加光合作用強度，需增加光合作用原料，而O2是光合作用產物，CO2才是光合作用的原料，故應該增加CO2濃度。(3)個體的表現(xiàn)型受遺傳因素與環(huán)境因素共同影響。若乙組的光合作用強度變化受遺傳因素影響，則在甲組的光照條件下，乙組的子代光合作用強度隨光照強度變化情況應與甲組不同，此與題干矛盾，故可排除遺傳因素影響，因此乙組光合作用強度的變化應由環(huán)境因素(即低光照)引起，并非遺傳物質改變所致。 5.(2016全國丙，29節(jié)選)為了探究某地夏日晴天中午時氣溫和相對濕度對A品種小麥光合作用的影響，某研究小組將生長狀態(tài)一致的A品種小麥植株分為5組，1組在田間生長作為對照組，另4組在人工氣候室中生長作為實驗組，并保持其光照和CO2濃度等條件與對照組相同，于中午12：30測定各組葉片的光合速率，各組實驗處理及結果如表所示： 對照組 實驗 組一 實驗 組二 實驗 組三 實驗 組四 實驗 處理 溫度/℃ 36 36 36 31 25 相對濕度/% 17 27 52 52 52 實驗 結果 光合速率/ mg CO2dm－2h－1 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7 回答下列問題： (1)根據(jù)本實驗結果，可以推測中午時對小麥光合速率影響較大的環(huán)境因素是___________，其依據(jù)是_______________________________________； 并可推測，________(填“增加”或“降低”)麥田環(huán)境的相對濕度可降低小麥光合作用“午休”的程度。 (2)在實驗組中，若適當提高第________組的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率，其原因是________________________________________________________________________。 答案　(1)相對濕度　相同溫度條件下，相對濕度改變時，光合速率變化較大　增加　(2)四　該實驗組的環(huán)境溫度未達到光合作用的最適溫度 解析　(1)根據(jù)本實驗結果可知，相同溫度條件下，小麥光合速率隨相對濕度的增加而明顯加快，但相對濕度相同時，小麥光合速率隨溫度的變化不明顯，由此可推知中午時對小麥光合作用速率影響較大的環(huán)境因素是相對濕度；并可推測，增加麥田環(huán)境的相對濕度可降低小麥光合作用“午休”的程度。(2)比較實驗組二、三、四可知小麥光合速率在31 ℃時高于另兩組，而第四組的25 ℃低于31 ℃，所以在實驗組中，若適當提高第四組的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率。 6.(2015全國Ⅰ，29)為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135 s，處理結束時測定各組材料中光合作用產物的含量。處理方法和實驗結果如下： A組：先光照后黑暗，時間各為67.5 s；光合作用產物的相對含量為50%。 B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5 s；光合作用產物的相對含量為70%。 C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75 ms(毫秒)；光合作用產物的相對含量為94%。 D組(對照組)：光照時間為135 s；光合作用產物的相對含量為100%。 回答下列問題： (1)單位光照時間內，C組植物合成有機物的量_____(填“高于”“等于”或“低于”)D組植物合成有機物的量，依據(jù)是________________________________________________； C組和D組的實驗結果可表明光合作用中有些反應不需要________，這些反應發(fā)生的部位是葉綠體的________。 (2)A、B、C三組處理相比，隨著______________________________________________的增加，使光下產生的_________能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。 答案　(1)高于　C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產物的相對含量卻是D組的94%　光照　基質 (2)光照和黑暗交替頻率　ATP和[H] 解析　(1)C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產物的相對含量卻是D組的94%，說明C組黑暗條件下進行了部分光合作用，暗反應消耗了ATP和[H]，為下一次的光照時間內光反應提供了充足的原料ADP、Pi和NADP＋等，所以C組單位光照時間內，合成有機物的量較高。光合作用暗反應在葉綠體基質中進行。(2)A、B、C三組實驗中光照時間之和均為67.5 s，但是處理方法不同，結果也不一樣，并且是單位時間內光照和黑暗交替頻率越高，光合作用產物相對量越高，可知光照時產生的ATP和[H]在光照時沒有用完，可以在黑暗中繼續(xù)利用，還原C3化合物生成糖類等有機物及C5化合物，C5化合物繼續(xù)與CO2結合，因此提高了光合作用中CO2的同化量。 悟規(guī)律 對光合作用的考查常以實驗分析的形式出現(xiàn)，是歷年來高考的重點，?？碱}型為非選擇題。 1.理清外界條件變化時，C5、C3、[H]、ATP等物質的量變化的4種模型分析 (1)光照強度變化 (2)CO2濃度變化： 2.把握影響光合作用因素的3類曲線 影響 因素 原理 圖像 圖像解讀 光照 強度 影響光反應階段ATP、[H]的產生 P點的限制因素 ①外因：溫度、CO2濃度 ②內因：色素含量、酶的數(shù)量和活性、C5的含量 CO2 濃度 影響暗反應階段C3的生成 P點的限制因素 ①外因：溫度、光照強度 ②內因：酶的數(shù)量和活性、色素含量、C5的含量 溫度 通過影響酶的活性來影響光合作用 P點對應的溫度為進行光合作用的最適溫度 題型一　光合作用的過程分析 1.下圖為大豆葉片光合作用暗反應階段的示意圖。下列敘述正確的是(　　) A.CO2的固定實質上是將ATP中的化學能轉變?yōu)镃3中的化學能 B.CO2可直接被[H]還原，再經過一系列的變化形成糖類 C.被還原的C3在相關酶的催化作用下，可再形成C5 D.光照強度由強變弱時，短時間內C5含量會升高 答案　C 解析　ATP中的能量轉化到有機物中，成為穩(wěn)定的化學能，不參與CO2的固定，A錯誤；CO2必須先與C5反應形成C3方可被[H]還原，B錯誤；C3化合物被[H]還原后可再形成C5，此過程中需要酶參與，C正確；光照強度由強變弱時，會造成[H]和ATP在短時間內減少，C5的生成速率下降，而其利用速率不變，所以C5的含量會下降，D錯誤。 2.下圖表示某植物葉片暗反應中C3和C5微摩爾濃度的變化趨勢，該植物在Ⅰ階段處于適宜環(huán)境條件下，Ⅱ階段改變的環(huán)境條件是降低光照強度或者降低CO2濃度中的某一項。下列分析正確的是(　　) A.圖中物質甲轉變成乙需要消耗光反應提供的ATP B.圖中Ⅱ階段所改變的環(huán)境條件是降低了光照強度 C.Ⅱ階段甲上升是因為葉綠體中[H]和ATP的積累 D.Ⅱ階段光合速率最大時所需光照強度比Ⅰ階段低 答案　D 解析　因為暗反應中1 mol C5＋1 mol CO2生成2 mol C3，所以在適宜條件下，葉肉細胞內C3是C5的2倍，因此圖中甲是C5，乙是C3。圖中物質甲與CO2結合形成乙，該過程只需要酶的催化，不需要消耗ATP，A錯誤；植物在Ⅰ階段處于適宜環(huán)境條件下，如果Ⅱ階段改變的環(huán)境條件是降低光照強度，那么C3將增加，C5減少，與圖形的走勢不符，而如果改變的條件是降低CO2濃度，那么C3將減少，C5增加，與圖形走勢符合，所以本題改變的條件是降低CO2濃度，B錯誤；CO2濃度降低，由于CO2供應量減少，C5消耗減少，而C3還原正常，所以C5(甲)含量會上升，C錯誤；低CO2濃度下的光的飽和點也低，D正確。 題型二　影響光合作用因素的曲線分析 3.植物的光合作用受溫度和光照強度的影響，下圖表示植物在三種不同光照強度下消耗CO2的情況。下列分析正確的是(　　) A.在－5～0 ℃時，溫度和光照強度都是限制光合作用的因素 B.在10～30 ℃時，溫度是限制光合作用的主要因素 C.在光照強度相同的情況下，0 ℃時的光合作用強度一定小于15 ℃時的光合作用強度 D.在溫度相同的情況下，4倍光照強度時的光合作用強度一定大于1倍光照強度時的光合作用強度 答案　C 解析　由圖可知，在－5～0 ℃時，溫度是限制光合作用的因素；在10～30 ℃時，光照強度是限制光合作用的主要因素；光照強度相同，0 ℃時植物體內光合作用酶的活性低于15 ℃時酶的活性，所以0 ℃時的光合作用強度一定小于15 ℃時的光合作用強度；由圖可知，在較低溫度時，相同溫度條件下，4倍光照強度和1倍光照強度下，光合作用強度相同，另外如果溫度較高，蒸騰作用增強，植物會出現(xiàn)氣孔關閉的現(xiàn)象，所以在溫度相同的情況下，4倍光照強度時的光合作用強度不一定大于1倍光照強度時的光合作用強度。 4.下圖是水生植物黑藻在光照等環(huán)境因素影響下光合速率變化的示意圖。下列有關敘述，正確的是(　　) A.t1→t2，葉綠體類囊體膜上的色素吸收光能增加，基質中水光解加快、O2釋放增多 B.t2→t3，暗反應限制光合作用。若在t2時刻增加光照，光合速率將再提高 C.t3→t4，光照強度不變，光合速率的提高是由于光反應速率不變、暗反應增強的結果 D.t4后短暫時間內，葉綠體中ADP和Pi含量升高，C3化合物還原后的直接產物含量降低 答案　D 解析　水的光解、O2釋放發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上，而不是葉綠體基質中，A項錯誤；t2→t3，限制光合速率的因素為CO2濃度，此時光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不會提高，B項錯誤；t3→t4，暗反應增強，一定程度上加快ATP和ADP的相互轉化，同時促進了光反應，C項錯誤；突然停止光照，光反應減弱甚至停止，類囊體薄膜上ATP合成受阻，ATP含量減少，ADP和Pi含量升高，被還原的C3化合物減少，直接產物含量降低，D項正確。 5.某科研小組于夏季一晴天在一個大棚中以某桃樹為實驗材料，探究不同光照強度對葉片光合速率的影響，得到的變化曲線如圖所示。實驗期間分別于11時和15時打開和關閉通風口，請據(jù)圖回答： (1)上述實驗中，大棚覆蓋的塑料薄膜應選用________(顏色)；通過改變________________來設置不同的弱光環(huán)境。 (2)圖中10時到11時的時間段內，限制各組光合速率的主要因素是________________；各組光合速率分別于12時、13時、14時又下降的原因可能是________________________。 (3)如表所示為用不同光照強度處理該桃樹和某種櫟樹后得到的數(shù)據(jù)： 光合參數(shù) (μmolm－2s－1) CK組 T1組 T2組 桃樹 櫟樹 桃樹 櫟樹 桃樹 櫟樹 光補償點 29.7 32.8 20.7 31.4 18.2 31.2 光飽和點 752.5 1 188.2 522 1 164.5 417.5 1 133.5 ①分析表中數(shù)據(jù)可知，____________更適應弱光環(huán)境。 ②Rubisco酶是植物光合作用過程中的一個關鍵酶，它所催化的反應是無機碳進入生物群落的主要途徑，由此可知它應存在的場所是____________，它參與催化的是__________。 答案　(1)無色透明　黑色遮陽網的層數(shù)　(2)CO2濃度(或CO2含量)　大棚內溫度升高，引起氣孔關閉(氣孔導度下降)，光合速率下降　(3)①桃樹?、谌~綠體基質　CO2的固定 解析　(1)由題干和題圖可知，該探究實驗的自變量是光照強度，改變黑色遮陽網的層數(shù)是改變自變量的手段。(2)由CO2濃度曲線可知，10時到11時，CO2濃度迅速下降到低點，成為限制各組光合速率的主要因素；12時、13時、14時各組的光合速率分別又下降，而CO2濃度并不低，可推測其原因最可能是大棚內溫度升高引起氣孔關閉，從而使光合速率下降。(3)①各組桃樹的光補償點和飽和點都比櫟樹的低，說明桃樹更適應弱光環(huán)境。②由題意可知，Rubisco酶是參與CO2固定的關鍵酶，而CO2固定發(fā)生在葉綠體基質中，所以Rubisco酶應存在的場所是葉綠體基質。 技法提煉 深入認識影響光合作用的“限制因素” (1)限制因素在曲線圖中一般為橫軸所示因素，即相關實驗的自變量。 (2)限制因素可變，如“飽和點”的出現(xiàn)會改變限制因素，總結如下： a點前限制因素為光照強度，之后為其他因素，外因如CO2濃度、溫度等，內因如酶的活性、色素的含量等。b點前限制因素為CO2濃度，之后為其他因素，外因如光照強度、溫度等，內因如酶的活性等。a、b點之后只有改變其他限制因素才能提高光合作用強度。 三、“共同擔當”的呼吸與光合 1.(2014新課標全國Ⅱ，6)關于光合作用和呼吸作用的敘述，錯誤的是(　　) A.磷酸是光反應中合成ATP所需的反應物 B.光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與 C.人體在劇烈運動時所需要的能量由乳酸分解提供 D.病毒核酸的復制需要宿主細胞的呼吸作用提供能量 答案　C 解析　A項，光合作用的光反應中有ATP的合成，需要原料ADP和磷酸。B項，光合作用中葉綠素吸收并轉化光能的過程與酶的催化作用無關。C項，乳酸是無氧呼吸的產物，在人體內不能繼續(xù)分解供能，人體在劇烈運動時所需的能量是由葡萄糖分解提供的。D項，病毒無獨立的代謝系統(tǒng)，病毒核酸的復制所需要的能量由宿主細胞的呼吸作用提供。 2.(2016全國甲，31)BTB是一種酸堿指示劑，BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍變綠再變黃。某同學為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進行了如下實驗：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色，之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中，其中6支加入生長狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實驗處理和結果見下表。 試管編號 1 2 3 4 5 6 7 水草 無 有 有 有 有 有 有 距日光燈 的距離(cm) 20 遮光* 100 80 60 40 20 50 min后 試管中溶 液的顏色 淺綠色 X 淺黃色 黃 綠 色 淺 綠 色 淺 藍 色 藍 色 注：*遮光是指用黑紙將試管包裹起來，并放在距日光燈100 cm的地方。 若不考慮其他生物因素對實驗結果的影響，回答下列問題： (1)本實驗中，50 min后1號試管的溶液是淺綠色，則說明2至7號試管的實驗結果是由__________________________________引起的；若1號試管的溶液是藍色，則說明2至7號試管的實驗結果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。 (2)表中X代表的顏色應為________(填“淺綠色”、“黃色”或“藍色”)，判斷依據(jù)是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下水草_________________。 答案　(1)不同光強下水草的光合作用與呼吸作用　不可靠的 (2)黃色　水草不能進行光合作用，只能進行呼吸作用，溶液中CO2濃度高于3號試管 (3)光合作用強度等于呼吸作用強度，吸收與釋放的CO2量相等 解析　(1)依題意并結合表中信息可知：距日光燈的距離表示光照的強弱。2號試管遮光，其內的水草不能進行光合作用，但能進行呼吸作用；3～7號試管內的水草在有光的條件下，溶液顏色的變化是光合作用吸收的CO2量與呼吸作用釋放的CO2量的綜合作用的結果；1號試管為對照組，其中的NaHCO3可維持CO2濃度的相對穩(wěn)定，2～7號試管為實驗組。綜上所述，若50 min后，1號試管的溶液是淺綠色，則說明2～7號試管的實驗結果是由水草在不同光強下光合作用與呼吸作用引起的；若1號試管的溶液是藍色，表明即使無水草，也會引起溶液顏色變化，因而2～7號試管的實驗結果是不可靠的。(2)2號試管因遮光，其內的水草不能進行光合作用消耗CO2，但能通過呼吸作用釋放CO2，所以試管內CO2濃度最高，X代表的顏色應為黃色。(3)5號試管中的溶液顏色與對照組1號試管的相同，均為淺綠色，說明在此條件下水草并未引起溶液中CO2含量變化，這意味著其光合作用強度與呼吸作用強度相等。 3.(2014新課標全國Ⅱ，29)某植物凈光合速率的變化趨勢如圖所示。據(jù)圖回答下列問題： (1)當CO2濃度為a時，高光強下該植物的凈光合速率為________。CO2濃度在a～b之間時，曲線____________表示了凈光合速率隨CO2濃度的增高而增高。 (2)CO2濃度大于c時，曲線B和C所表示的凈光合速率不再增加，限制其增加的環(huán)境因素是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)當環(huán)境中CO2濃度小于a時，在圖示的3種光強下，該植物呼吸作用產生的CO2量________(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。 (4)據(jù)圖可推測，在溫室中，若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產量，還應該同時考慮__________這一因素的影響，并采取相應措施。 答案　(1)0　A、B和C　(2)光強　(3)大于　(4)光強 解析　(1)根據(jù)曲線圖可知，當CO2濃度為a時，高光強下(曲線A)該植物的凈光合速率為0；分析坐標圖中曲線的走勢可以看出，當CO2濃度在a～b之間時，曲線A、B、C的凈光合速率都隨著CO2濃度的增高而增高。(2)由題圖可知，影響凈光合速率的因素為CO2濃度和光強。當CO2濃度大于c時，由于受光強的限制，光反應產生的[H]和ATP不足，暗反應受到限制，曲線B和C的凈光合速率不再增加。(3)當環(huán)境中的CO2濃度小于a時，在圖示的3種光強下，植物的凈光合速率小于0，說明該植物此時呼吸作用產生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)據(jù)圖可推測，光強和CO2濃度都會影響植物的凈光合速率，因此若要采取提高CO2濃度的措施來提高該種植物的產量，還應同時考慮光強這一因素的影響。 悟規(guī)律 主要探究環(huán)境因素(光照強度、光質、CO2濃度、溫度、水分、肥料、鹽溶液等)對細胞呼吸、光合作用的影響，常命制實驗類非選擇題。 1.理清光合作用與細胞呼吸的關系 2.明確3種元素的轉移途徑 C：CO2有機物丙酮酸CO2 H：H2O[H](CH2O)[H]H2O O：H2OO2H2O 3.解讀真正(總)光合速率、表觀(凈)光合速率與呼吸速率的關系 (1)圖示 (2)解讀 ①A點：只進行細胞呼吸。 ②AB段：光合速率<呼吸速率。 ③B點：光合速率＝呼吸速率，稱為光補償點。 ④B點以后：光合速率>呼吸速率。 ⑤C點：稱為光飽和點。 (3)明確最常用計算公式 凈光合速率(O2釋放量或CO2吸收量)＝總光合速率(O2產生量或CO2固定量)－細胞呼吸速率(O2消耗量或CO2產生量)。 題型一　光合作用與細胞呼吸的過程分析 1.如圖為某植物葉肉細胞中兩種膜結構以及發(fā)生的生化反應模式圖。下列有關敘述正確的是(　　) A.圖1、2中的兩種生物膜上都發(fā)生能量的轉換，且轉換形式相同 B.兩種生物膜除了產生上述物質外，還均可產生ATP C.圖l中的A是[H]，圖2中的B全來自丙酮酸和H2O D.由于圖1、圖2中的生物膜來自不同細胞器，所以它們的主要成分不同 答案　B 解析　根據(jù)發(fā)生的反應，可判斷圖1是類囊體薄膜，圖2是線粒體內膜，A錯誤。兩種生物膜除了產生上述物質外，還均可產生ATP，B正確。類囊體薄膜上，發(fā)生的是光合作用的光反應，水在光照下生成[H]和氧氣；線粒體內膜上，發(fā)生的是有氧呼吸的第三階段，[H]與氧氣反應，生成水，同時釋放大量能量，[H]來自于第一階段葡萄糖和第二階段的丙酮酸和水，C錯誤。圖中兩種生物膜依次存在于葉綠體和線粒體中，主要成分都為蛋白質和脂質，D錯誤。 2.如圖是某植物葉肉細胞中光合作用和呼吸作用的物質變化示意簡圖，其中a、b表示物質，①～④表示生理過程。據(jù)圖回答： (1)圖中物質a是________________。 (2)②過程中發(fā)生的能量變化是_____________________________________，圖中生理過程的能量最終來源于____________。 (3)④過程中a被利用的具體部位是________________________。若無a供應，則此植物細胞呼吸的產物一般是______________________。 (4)圖中有氧呼吸相關酶的分布場所是_____________________________________。 答案　(1)O2　(2)活躍的化學能轉變成穩(wěn)定的化學能　太陽能(光能) (3)線粒體內膜　酒精和CO2 (4)細胞質基質和線粒體 解析　(1)結合題圖，水的光解產物有a和[H]，且a參與有氧呼吸的第三階段，聯(lián)系教材知識可知a為O2。(2)光合作用和呼吸作用過程中的能量變化是：光合作用將光能轉變成ATP中活躍的化學能，最終轉變成有機物中穩(wěn)定的化學能；呼吸作用將有機物中穩(wěn)定的化學能轉變成ATP中活躍的化學能和熱能。②過程是光合作用的暗反應階段，其能量變化是活躍的化學能轉變成穩(wěn)定的化學能；圖示植物葉肉細胞中生理過程的能量最終來源于太陽能。(3)④過程中的a表示O2，可與[H]結合生成水，即有氧呼吸第三階段，場所是線粒體內膜。若沒有O2供應，植物細胞進行無氧呼吸，產物一般是酒精和CO2。(4)有氧呼吸的三個階段都需要酶催化，因此與有氧呼吸有關的酶分布在細胞質基質和線粒體中。 技法提煉 光合作用與細胞呼吸過程題解法 對于與光合作用和呼吸作用過程相關的試題，應先判斷相關生理過程的類別，可根據(jù)有機物、O2或CO2的產生或消耗來判斷，合成有機物、消耗CO2、釋放O2的過程屬于光合作用，分解有機物、消耗O2、釋放CO2的過程屬于呼吸作用。 然后根據(jù)不同階段的物質變化以及發(fā)生的場所來判斷每個生理過程具體的階段，如光合作用包括光反應和暗反應兩個階段，分別發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜、葉綠體基質中；有氧呼吸包括三個階段，發(fā)生部位分別是細胞質基質、線粒體基質和線粒體內膜；無氧呼吸兩個階段均發(fā)生在細胞質基質中。再如，水的光解發(fā)生在光反應階段，葡萄糖等有機物的合成發(fā)生在暗反應階段，葡萄糖的分解發(fā)生在有氧呼吸第一階段，O2的消耗發(fā)生在有氧呼吸第三階段，CO2的產生發(fā)生在有氧呼吸第二階段，H2O的產生發(fā)生在有氧呼吸第三階段。 題型二　凈光合速率、總光合速率及其相關計算 3.以測定的CO2吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是(　　) A.光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時相等 B.光照相同時間，在20 ℃條件下植物積累的有機物的量最多 C.溫度高于25 ℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少 D.兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等 答案　A 解析　該圖縱坐標分別表示光照下二氧化碳的吸收量(即植物積累的有機物量)和黑暗中二氧化碳的釋放量(即呼吸作用)，因此，光合作用制造的有機物應該是兩條曲線的數(shù)值之和。35 ℃時光合作用制造的有機物的量為(3.5＋3)mg/h,30 ℃時光合作用制造的有機物的量為(3.5＋3)mg/h，故光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時相等；制造有機物的量最多的應該不是25 ℃而是30～35 ℃，積累量最多的才是25 ℃；光合作用制造的有機物與呼吸作用消耗的有機物的量相等的點應該是光照下植物不吸收二氧化碳的點，而不是圖中二者曲線的交點。 4.將某種大小相同的綠色植物葉片在不同溫度下分別暗處理1 h，測其重量變化，立即光照1 h，再測其重量變化。結果如下表： 組別 1 2 3 4 溫度(℃) 25 27 29 31 暗處理后質量變化(mg) －1 －2 －3 －1 光照后與暗處理前質量變化(mg) ＋3 ＋3 ＋3 ＋1 分析表中數(shù)據(jù)可判定(　　) A.光照的1 h時間內，第4組合成葡萄糖總量為2 mg B.光照的1 h時間內，第1、2、3組釋放的氧氣量相等 C.光照的1 h時間內，四組光合作用強度均大于呼吸作用強度 D.呼吸酶的最適溫度是29 ℃ 答案　C 解析　從表中數(shù)據(jù)可知，光照1 h與暗處理1 h后相比，質量變化分別為4 mg、5 mg、6 mg、2 mg，可知光合速率均大于呼吸速率，每組釋放的氧氣量均不相等，每組合成的葡萄糖總量分別為5 mg、7 mg、9 mg、3 mg，A、B項錯誤，C項正確；暗處理1 h，其質量變化反映了呼吸強度，可知四組溫度中29 ℃是適宜溫度，但由于實驗組別少，不能確定最適溫度，D項錯誤。 5.圖甲表示水稻的葉肉細胞在光照強度分別為A、B、C、D時，單位時間內CO2釋放量和O2產生總量的變化。圖乙表