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文档简介
专题02光合作用和细胞呼吸综合
知识网络
热点题型一光合作用与细胞呼吸过程的辨析
典例1(2021•吉林•模拟预测)下列有关光合作用和细胞呼吸的叙述,正确的是()
①除光合作用光反应外,光合作用暗反应和细胞呼吸过程均需要酶催化
②从能量转换角度看,光合作用暗反应和细胞呼吸的能量转换正好相反
③线粒体内膜上存在与有氧呼吸相关的酶,但叶绿体内膜上无与光合作用相关的酶
A.①②B.②③C.③D.①②③
【答案】C
【解析】①光合作用的光反应阶段包括水的光解和ATP的形成,ATP的形成也需要酶的催
化,①错误;②从能量转换角度看,光合作用暗反应是将ATP中活跃的化学能转变成有机
物中稳定的化学能;细胞呼吸的能量转换是将有机物中的化学能转变为热能以及ATP中活
跃的化学能,②错误;③线粒体内膜是进行有氧呼吸的第三场所,其上存在与有氧呼吸相
关的酶,但叶绿体内膜上无与光合作用相关的酶,③正确。综上所述,①②错误,③正
1
确,C正确。故选c。
典例2(2022•辽宁•模拟预测)下图为植物细胞光合作用和细胞呼吸等代谢的部分过程简
图,图中⑦为相关生理过程。请据图回答下列问题:
(1)进行光合作用的色素存在于叶肉细胞的上;“看万山红遍,层林尽染”
是因为秋季植物叶肉细胞中的叶绿素被分解,剩下的色素几乎不吸收o
(2)马铃薯块茎细胞进行的细胞呼吸与上图中不同之处是»
(3)相关生理过程□〜口中,可发生在洋葱根尖成熟区细胞中的为,其中
需要消耗ATP的生理过程为o
(4)适宜自然条件下正常生长的植物,在突然增大CO2供应后,短期内叶绿体中C3的含
量(填“增多”、“不变”或“减少
【答案】(1)类囊体薄膜红光
(2)马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸
(3)①②⑤⑥⑦口(或②⑤)
(4)增多
【解析】分析题图,①表示细胞通过渗透作用吸水,②表示吸收矿质元素离子,③表示光
反应阶段,④表示暗反应阶段,⑤表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段,⑥表示有氧呼吸
的第二、三阶段,⑦表示无氧呼吸的第二阶段。
(1)进行光合作用的色素存在于叶肉细胞的类囊体薄膜上;“看万山红遍,层林尽染”是因
为秋季植物叶肉细胞中的叶绿素被分解,剩下的类胡萝卜素几乎不吸收红光。
(2)马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸,而不是酒精和CO2。
(3)在洋葱根尖成熟区细胞中可发生的生理过程是①吸收水分,②吸收无机盐,⑤细胞呼
吸第一阶段,⑥有氧呼吸第二、第三阶段,⑦无氧呼吸第二阶段,其中需要消耗ATP的生
理过程为②通过主动运输吸收无机盐,同时细胞呼吸第一阶段产生ATP,也消耗ATP。
(4)适宜自然条件下正常生长的植物,在突然增大CO?供应后,CO?的固定会加快,短期
内C?的含量增多。
2
题型一攻略
表格法辨析光合作用和细胞呼吸的过程
项目光合作用细胞呼吸
发生范围含叶绿体的植物细胞、蓝细菌等所有活细胞
发生条件在光下进行时时刻刻都进行
实质合成有机物、储存能量分解有机物、释放能量
过程联系
热能
光光反应ATP、NADPH端反应“机构中自定
施中活跃的化学能的化学的ATP中活以「「各以
能量联系的化学健'I命活动
JI
光合作用细胞呼吸
热点题型二光合速率和呼吸速率的计算与分析
典例1(2022•北京延庆•一模)为提高草毒的产量,科研人员研究了大棚内不同条件对草莓
植株光合速率的影响,结果如下图所示,下列有关叙述错误的是()
.CO,吸收艮沁T)
44.822℃
17℃
22.4
0
-11.2光照湖度(klx)
-22.4
A.A点数值可代表草莓植株的呼吸作用速率
B.在C、D两点相同时间草莓植株制造有机物的量相等
C.在B点草莓植株的光合作用速率等于呼吸作用速率
D.科研人员研究了光照强度和温度对草莓植株光合速率的影响
【答案】B
【解析】据图可知,A点时无光照,植物只进行呼吸作用,故A点数值可代表草毒植株的
在22时的呼吸作用速率,A正确;据图可知,植物在C点和D点的净光合速率相等,但
D点对应的曲线条件下的呼吸速率大于C点曲线对应的呼吸速率,总光合速率=净光合速
3
率+呼吸速率,因此植株在C点光合作用制造的有机物的量低于D点,B错误;B点条件
下,植物的净光合速率为0,此时草莓植株的光合作用速率等于呼吸作用速率,C正确;
据图分析,本实验的自变量是温度和光照强度,因变量是光合速率,故科研人员研究了光
照强度和温度对草莓植株光合速率的影响,D正确。故选B。
典例2(2022・山东•模拟预测)连续48h测定温室内CO2浓度及植物CO?吸收(或释放)速
率,得到下图所示曲线(整个过程中呼吸作用强度恒定)。下列有关叙述正确的是()
相对值
,室内CO?浓度
CO:吸收解放速率
A.实验的前3小时叶肉细胞产生ATP的场所是线粒体内膜和线粒体基质
B.如改用相同强度绿光进行实验,c点的位置将下移,48小时净积累量为负值
C.由图可知在植物叶肉细胞中,呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时
D.实验中该植物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量
【答案】D
【解析】实验的前3小时CO2释放速率不变,说明叶肉细胞只进行呼吸作用,故叶肉细胞
产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质,A错误;如改用相同强度绿光
进行实验,光合作用减弱,吸收的CO2减少,c点的位置将升高,B错误;由图可知在植
物呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时,但由于植物还有很多不进行
光合作用的部位,故在这4个时刻,叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率,C错误;
分析曲线可知,在24时,室内CO2浓度高于0时,48时室内CO2浓度低于24时,故该植
物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量,D正确。
典例3(2022•全国甲卷•高考真题)根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为
C3植物和C4植物等类型。C,植物的CO?补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境
CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物(如C?植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的,光反应阶段
的产物是(答出3点即可)。
(2)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,原因是
(答出1点即可)。
(3)干旱会导致气孔开度减小,研究发现在同等程度干旱条件下,C4植物比C;,植物生长
得好。从两种植物CO?补偿点的角度分析,可能的原因是。
【答案】(1)O,、NADPH和ATP
4
(2)自身呼吸消耗或建造植物体结构
(3)Q植物的CO,补偿点低于C、植物,C,植物能够利用较低浓度的CO,
【解析】(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜上,光反应发生的物质变化包
括水的光解以及ATP的形成,因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、NADPH和ATP»
(2)叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗,其余部分被输送到植
物体的储藏器官储存起来。故正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。
(3)C4植物的CO2固定途径有和C3途径,其主要的CO2固定酶是PEPC,Rubisco;而
C3植物只有C3途径,其主要的CO2固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小,CO2吸
收减少;由于植物的CO2补偿点低于C3植物,则C,植物能够利用较低浓度的CO2,因
此光合作用受影响较小的植物是C‘植物,C,植物比C3植物生长得好。
题型二攻略
巧妙运用光合作用、呼吸作用的“三率”解题
1.数学关系
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
2.坐标曲线图。
I真
光
正
会
y光
第
合
速
率
柳刚度
图1图2
(1)“三率”的表示方法
①呼吸速率:绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO?释放量或。2吸收量,
即图1中A点。
②净光合速率:绿色组织在有光条件下测得的一定时间内0,释放量、co2吸收量或有
机物积累量,即图1中的C'C段对应CO2量,也称为净光合速率。
③总(实际)光合速率=净光合速率+呼吸速率,即图1中的AD段对应的CO?总量。
(2)图乙:光照强度为0时,光合速率也为0,该曲线代表真正光合速率。
热点题型三植物光合速率和呼吸速率的常用测定方法分析
典例1(2022•全国•模拟预测)某同学将一株绿色植物在黑暗中放置一夜后,选取一叶片用
刀片将叶片的主脉切断,以阻止水分的运输,然后移到阳光下照射,一段时间后检测叶片
的下半部分(靠近叶柄)和上半部分是否产生淀粉。下列叙述错误的是()
5
A.该实验的实验目的是探究光合作用是否需要水参与
B.在黑暗环境中放置的目的是消耗叶片中原有的淀粉
C.检测淀粉前可用酒精溶解色素以使叶片脱色
D.下半部分叶为实验组,上半部分叶为对照组
【答案】D
【解析】该实验将主脉切断后水分不能由叶片的下半部分向上半部分运输,上半部分无水
供应,下半部分有水供应,因此该实验的目的是探究光合作用是否需要水,A项正确;在
黑暗环境中放置的目的是消耗叶片中原有的淀粉,B项正确;检测淀粉前可以用酒精溶液
脱色,脱色后颜色反应更加明显,C项正确;该实验下半部分叶有水供应,是能够进行光
合作用的,上半部分叶无水供应,对水分进行了控制,实验探究的结果可在此部分展现,
因此上半部分叶为实验组,D项错误。故选D。
典例2(2022•天津•模拟预测)图甲是测定温度与某绿色植物光合作用、呼吸作用变化关系
的曲线。图乙是测定该植物相关生理过程的实验装置。下列叙述正确的是()
圻4..00
恻32..OO
缪OO
1.W
卷O
0
3
A.全天光照,则在25口条件下植物制造的有机物的量最多
B.测净光合速率时,一段时间后若液滴不移动,此时该植物叶肉细胞净光合速率一定为0
C.若将乙装置中NaHCC)3溶液换成蒸储水,则在黑暗条件下可测得B曲线
D.交替进行12h光照、12h黑暗,24h后植物体内有机物含量,在30一条件下增加,在
35口条件下减少
【答案】D
【解析】甲图中,实线表示呼吸速率,虚线表示净光合速率,乙图中液滴是否移动取决于
是否产生或者消耗氧气。在全天光照的情况下,30时CO)吸收量与25口时比下降的不
多,但呼吸作用增加的更多,故制造的有机物更多,A错误;测量光合速率时,一段时间
后若液滴对应的数据保持不变,植物光合速率等于呼吸速率,但植物非绿色部分只能进行
呼吸作用,植物叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用,B错误;将乙装置中NaHCC>3溶液换
成氢氧化钠溶液,才可在黑暗条件下可测得B曲线,C错误;由于12h光照、12h黑暗,
30口时和35口时的净光合作用分别大于和小于呼吸作用,所以30口时有机物增加,35口时
有机物减少,D正确。故选D。
典例3(2022•安徽•模拟预测)用等容积的三个玻璃瓶甲、乙、丙,同时从某池塘水深
6
0.5m处的同一位置取满水样,立即测定甲瓶中的氧气含量,并将乙、丙瓶密封后沉回原
处。一昼夜后取出玻璃瓶,分别测定两瓶中的氧气含量,结果如下表(不考虑化能合成作
用)。下列分析合理的是()
透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙
4.9mg5.6mg3.8mg
A.一昼夜后,乙瓶水样的pH比丙瓶的低
B.乙瓶中浮游植物的细胞产生ATP的场所是线粒体、叶绿体
C.一昼夜内,乙瓶中生产者光合作用产生的氧气量约为0.7mg
D.一昼夜内,丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为Llmg
【答案】D
【解析】一昼夜后,乙瓶由于有进行光合作用,故二氧化碳含量比丙瓶低,pH比丙瓶的
高,A错误;由于乙瓶是透光的玻璃瓶,里面的浮游植物细胞能进行光合作用和有氧呼
吸,产生ATP的场所有叶绿体、细胞质基质和线粒体,B错误;由于丙瓶中氧气减少了
Llmg为呼吸量,而乙瓶中氧气增加了5.64.9=0.7(mg)为净光合量,故实际上光合作用
制造的氧气量为:净光合量+呼吸量=0.7+1.1=1.8(mg),C错误;由于丙瓶不透光,其中
的生物只进行呼吸作用,经过一昼夜后,丙瓶中的氧气减少了4.93.8=1.
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