1、高考提分课(二)光合作用和细胞呼吸综合分析考向一 光合作用与细胞呼吸的关系【高考这样考】【典例】(2019全国卷)如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、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_。【解题探究】1.明确H的含义:在细胞呼吸过程中,H表示_,在光合作用过程中,H表示_。还原型辅酶(NADH)还原型辅酶(NADPH)2.理解丙酮酸的来源与去向
2、:在细胞呼吸第一阶段,葡萄糖分解产生丙酮酸,有氧呼吸第二阶段丙酮酸分解为_,无氧呼吸第二阶段丙酮酸分解为_。CO2酒精、CO2或乳酸【解析】(1)据题图分析可知,为水光解的产物之一,应为O2;为NADPH还原C3后的产物,应为NADP+;为ATP的水解产物,应为ADP和Pi;为CO2固定的反应物,应为C5;H所表示的物质为还原型辅酶,即NADH。(2)题图中A过程为光反应,B过程为暗反应,ATP合成发生在A过程;在细胞质基质中进行细胞呼吸第一阶段,线粒体内进行有氧呼吸第二、三阶段,这三个阶段都有ATP的合成。(3)在无氧条件下,植物细胞进行无氧呼吸,第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸,第二阶段丙酮酸分
3、解为酒精和CO2。答案:(1)O2NADP+ADP+PiC5NADH(或还原型辅酶)(2)C和D(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸【备考这样做】1.光合作用与细胞呼吸的关系辨析:暗反应C3H4O3光反应H2O H有氧呼吸、(2)能量联系:光反应暗反应热能2.明确光合作用与有氧呼吸中H、ATP的来源与去路:一、二第三阶段还原O2，产生H2O 光反应水光解产生作为各项生命活动“直接”能源光反应(光能ATP)还原C3【应考这样练】如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图。代表物质,代表过程。据图回答下列问题:世纪金榜导学号14120197(1)将该植物由光下突然置于黑暗中,甲图中的C3的含量将_,C5的
4、含量将_。(2)与马铃薯块茎细胞在缺氧时的代谢相比,乙图特有的步骤是_(填数字),这些过程发生在_中。(3)若用18O标记甲图中的H2O,则在细胞呼吸产物中能首先测到放射性的物质是_,甲、乙两图中不同数字代表同一物质的标号是_。(4)根据上图写出根吸收无机盐离子所需能量的形成过程:光能_ _用于吸收无机盐离子的能量。【解析】(1)将植物由光下突然置于黑暗环境中,光反应停止,不能合成H和ATP,C3还原过程减慢,C3含量增多,C5含量减少。(2)乙图表示有氧呼吸过程,马铃薯块茎在缺氧条件下进行无氧呼吸,与无氧呼吸相比,有氧呼吸特有的阶段是第二、三阶段,即乙图中的过程,分别发生在线粒体基质中和线粒
5、体内膜上。(3)甲图中的H218O通过光解产生18O2,在有氧呼吸第三阶段与H结合生成H218O。甲、乙两图分别表示光合作用和有氧呼吸,其中、分别表示NADPH、O2、CO2、(CH2O)、H、O2、CO2,、都表示O2,、都表示CO2。答案:(1)增多 减少(2)线粒体的基质和内膜(或线粒体)(3)水 与、与(4)活跃的化学能 葡萄糖等有机物中稳定的化学能 ATP中活跃的化学能【加固训练】图甲表示某植物叶肉细胞气体交换情况,图乙表示夏季晴朗的一天,某种绿色植物在24 h内O2吸收和释放速率的变化示意图(单位:mg/h),A、B点对应时刻分别为6点和19点。请据图回答:(1)图甲中水参与反应并
6、产生H的部位有_(填图中字母)。(2)叶肉细胞处于图甲状态时对应图乙中的_。图乙中24 h内不进行光合作用的时段是_。(3)图乙中,若适当增加植物生长环境中CO2的浓度,B点将向_(填“左”或“右”)移动。在生产实践中,常采用施用农家肥的方法增加CO2浓度,其原理是_。【解析】(1)图甲中水参与反应并产生H的过程有光反应阶段和有氧呼吸第二阶段,分别发生在叶绿体类囊体薄膜和线粒体基质。(2)图甲表示叶肉细胞吸收二氧化碳,释放氧气,光合速率大于呼吸速率,对应图乙中的AB段。图乙中,A、B点对应时刻分别为6点和19点,05时只进行细胞呼吸、56时细胞呼吸强度大于光合作用强度、619时光合作用强度大于
7、细胞呼吸强度、1920时细胞呼吸强度大于光合作用强度、2024时只进行细胞呼吸。(3)适当增加植物生长环境中CO2的浓度,光合速率提高,实际光合量增加,故B点右移。农家肥富含有机物,土壤中的微生物分解有机物产生CO2和无机盐,促进植物的光合作用。答案:(1)a和c(2)AB段 05时和2024时(3)右 农家肥富含有机物,土壤中的微生物分解有机物产生CO2和无机盐,促进植物的光合作用考向二 光合速率与呼吸速率的分析【高考这样考】【典例】(2019全国卷)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:(
8、1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是_。甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率_(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是_。【解题探究】1.明确一个概念:净光合速率(或表观光合速率):即绿色植物在有光条件下,单位时间内实验容器中_的增加量或_的减少量。O2CO22.理解光合作用与呼吸作用的物质与能量联系:O2CO2【解析】(1)将正常生长的甲、乙两种植物放入同一密闭小室中,适宜条件下给予光照,甲、乙两种植物
9、都进行光合作用,当光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量时,密闭小室中的CO2浓度逐渐下降,受CO2浓度的制约,光合作用速率也随之降低。当密闭小室中CO2浓度下降到CO2补偿点时,植物的光合速率等于呼吸速率,净光合速率为0。因为甲种植物CO2补偿点大于乙种植物,所以当密闭小室中CO2浓度达到甲种植物CO2补偿点时,乙种植物光合速率大于呼吸速率,即净光合速率大于0。(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,给予光照,甲种植物可进行光合作用,通过光合作用释放了O2,O2与NADH反应生成水,这是有氧呼吸的第三阶段。故光合作用产生O2增多时,使细胞的有氧呼吸增加。答案:(1)
10、植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之下降 大于0(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以当O2增多时,有氧呼吸会增加【备考这样做】1.记住基本关系式:真正(总)光合速率=净(表观)光合速率+_。呼吸速率2.理解“三率”的表示方法:根据表格内容完善下面的公式:(1)光合作用O2的产生量=光合作用O2的_量+黑暗中O2的_量。(2)光合作用CO2的固定量=光合作用CO2的_量+黑暗中CO2的_量。(3)光合作用有机物的产生量=光合作用有机物的
11、_量+有机物的_量。释放吸收吸收释放积累消耗3.辨析补偿点、饱和点的移动问题:(1)光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点的含义:光(CO2)补偿点B是曲线与横轴的交点,光(CO2)饱和点C则是最大光合速率对应的光照强度(或CO2浓度),位于横轴上。(2)环境条件对光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点的影响:环境条件的改变导致光合速率和呼吸速率发生不同程度的改变,导致光(CO2)补偿点、光(CO2)饱和点左移或右移。若环境条件改变导致呼吸速率增加,光合速率减小,则光(CO2)补偿点B右移,光(CO2)饱和点C左移。若环境条件改变导致光合速率增加,呼吸速率减小,则光(CO2)补偿点B左移,光(
12、CO2)饱和点C右移。阴生植物与阳生植物相比,光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点都应向左移动。【应考这样练】1.如图表示一生长迅速的植物在夏季24 h内的CO2净吸收量和净释放量(单位:mg)。请回答:世纪金榜导学号14120198(1)在_时,该植物既没有CO2的净吸收,也没有CO2的净释放,说明植物此时刻_。(2)测定植物呼吸速率比较简单的方法是_。假设该植物在24 h内呼吸速率不变,则该植物的呼吸速率为_mg/h,最高光合速率约为_mg/h。(3)该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为_(用字母表示)。(4)若一阶段,该植物体对CO2的吸收量与释放量总是符合图中所示的曲线,说明
13、植物正处于旺盛的生长状态,因为这一阶段_。【解析】(1)从题图中可以看出,在18:00时和6:00时,该植物CO2的净吸收量和CO2的净释放量均为0,即细胞呼吸产生的CO2刚好被光合作用吸收利用,光合作用强度与细胞呼吸强度相等。(2)在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸,单位时间内CO2的释放量可以表示呼吸速率,故测定植物呼吸速率比较简单的方法是测定在黑暗条件下单位时间内CO2的释放量。图中植物夜间CO2的释放量为10 mg,该值可表示呼吸速率。图中C区段CO2吸收量的最高值为75 mg,此值可表示净光合速率,此时真正光合速率为净光合速率+呼吸速率=75+10=85 mg/h。(3)白天植物光合速率
14、大于呼吸速率,则A和C区段表示白天积累的有机物;夜间只进行细胞呼吸,则B区段表示夜间消耗的有机物,故该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为 A+C-B。(4)图中A+C的面积大于B的面积,表示光合作用大于细胞呼吸,植物积累较多的有机物,说明该植物正处于生长旺盛阶段。答案:(1)18:00时和6:00 光合作用强度与细胞呼吸强度相等(2)测定在黑暗条件下单位时间内CO2的释放量 1085(3)A+C-B(4)A+C的总面积大于B的面积,表示植物光合作用大于细胞呼吸,植物积累较多的有机物2.将某植物置于密闭玻璃罩内,在25 恒温条件下,测定该植物对某气体的吸收量或释放量随光照强度的变化,实验
15、结果如图所示。据图回答下列问题:世纪金榜导学号14120199(1)实验所测的气体应为_。(2)B点时植物叶肉细胞产生CO2的场所是_。若适当增加CO2浓度,则短时间内叶肉细胞内C5的含量将_。(3)该植物的光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25 和30,若将温度从25 提高到30 时,A点将_移。(4)D点时,该植物叶肉细胞(不考虑其他能进行光合作用的细胞)产生O2的量为_(填“V1”“V2”或“V1+V2”),叶绿体释放的O2的去向是_。(5)光照条件下若玻璃罩内低氧高二氧化碳时,细胞内的Rubisco酶催化C5与CO2反应,完成光合作用;在高氧低二氧化碳情况下,该酶却催化C5与O2反应,经
16、一系列变化后生成CO2,这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。由此推测,Rubisco酶的存在场所为_。在北方夏季晴朗的中午,细胞内O2/CO2值较高,此时有利于_(填“光呼吸”或“光合作用”)过程。【解析】(1)分析题图,光照强度为0时,植物只进行细胞呼吸,不进行光合作用,此时气体的吸收量为正值,且随着光照强度增加,气体的吸收量减少,当光照强度大于一定值时,随着光照强度增加,气体的释放量增加,故所测的气体是O2。(2)B点时,植物的光合速率与呼吸速率相等,叶肉细胞通过有氧呼吸第二阶段产生CO2,场所是线粒体基质。CO2在暗反应中与C5结合生成C3,增加CO2的浓度,则短时间内C5
17、的含量降低。(3)A点时光照强度为0,植株只进行细胞呼吸,当温度由25 上升至30 时,细胞呼吸增强,A点上移。(4)在光照强度为0时O2的吸收量为V1,D点时O2的释放量为V2,根据总光合速率=呼吸速率+净光合速率可得,D点时该植物叶肉细胞产生O2的量为V1+V2。D点时光合速率大于呼吸速率,叶绿体释放的O2一部分进入线粒体参与有氧呼吸第三阶段,另一部分释放到外界环境中。(5)Rubisco酶催化C5与CO2反应的过程属于光合作用的暗反应,发生的场所为叶绿体基质。北方夏季晴朗的中午,由于温度高,部分气孔关闭,CO2进入叶肉细胞的量减少,O2/CO2的值较高,属于高氧低二氧化碳的环境,因此有利于光呼吸进行。答案:(1)O2(2)线粒体(或线粒体基质)减少(3)上(4)V1+V2 进入线粒体和释放到外界环境中(5)叶绿体基质 光呼吸