2017届高考生物二轮复习 第二单元 生命系统的代谢基础 专题二 两大基础代谢——光合作用和细胞呼吸课件

专题 二 两大基 础 代 谢 光合作用和 细 胞呼吸 考 纲 要求 1.光合作用及其 对 它的 认识过 程（ C）。 2.影响光 合作用速率的 环 境因素（ C）。 3.细 胞呼吸及其原理的 应 用（ C ）。 4.实验 ：叶 绿 体色素的提取和分离（ b）。 5.实验 ：探究酵 母 细 胞的呼吸方式（ c）。 叶 绿 体 类 囊体薄膜上 将光能 转变为 ATP中活 跃 化学能 有机物中 稳 定化学能 光、 CO2、温度等 温度、 O2、 H2O等 考点一 光合作用与 细 胞呼吸的 过 程及内在关系 1.（ 2012江 苏单 科， 23） 如 图 表示 细 胞呼吸作用的 过 程，其中 代表有关生理 过 程 发 生的 场 所，甲、乙代表有关物 质 。下列相关叙述正确的是 （多 选 ） （ ） A. 和 都具有双 层 生物膜 B. 和 所含 酶 的种 类 不同 C. 和 都能 产 生大量 ATP D.甲、乙分 别 代表丙 酮 酸、 H 解析 本题考查呼吸作用的相关知识。分析题图可推测 为细胞 质基质， 为线粒体基质， 为线粒体内膜；甲为丙酮酸，乙为 H。由上述分析可知 A错； 与 中的反应类型不同，故所含酶 也不同， B、 D正确； 中进行有氧呼吸第三阶段能产生大量 ATP， 中进行有氧呼吸第二阶段，产生少量 ATP，故 C错。 答案 BD 2.（ 2014全国 课标 ， 6） 关于光合作用和呼吸作用的叙述， 错误 的是（ ） A.磷酸是光反 应 中合成 ATP所需的反 应 物 B.光合作用中叶 绿 素吸收光能不需要 酶 的参与 C.人体在 剧 烈运 动时 所需要的能量由乳酸分解提供 D.病毒核酸的复制需要宿主 细 胞的呼吸作用提供能量 解析 人体在剧烈运动时有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，但其 所需要的能量主要是由有氧呼吸提供，无氧呼吸产生的乳酸此 种情况下不再供能， C错误。 答案 C 3.（ 2015安徽卷， 2） 如 图为 大豆叶片光合作用暗反 应阶 段的 示意 图 。下列叙述正确的是（ ） A CO2的固定 实质 上是将 ATP中的化学能 转变为 C3中的化学 能 B CO2可直接被 H还 原，再 经过 一系列的 变 化形成糖 类 C被 还 原的 C3在相关 酶 的催化作用下，可再形成 C5 D光照 强 度由 强 变 弱 时 ，短 时间 内 C5含量会升高 解析 在暗反应中 ATP中的能量转化到有机物中，成为稳定的 化学能，不参与 CO2的固定， A错误； CO2必须先与 C5反应形 成 C3方可被 H还原， B错误； C3化合物被 H还原后可再形成 C5，此过程中需要酶参与， C正确；光照强度由强变弱时，会 造成 H和 ATP在短时间内减少， C5的合成速率下降，而其消 耗速率不变，所以 C5的含量会下降， D错误。 答案 C 高考 对 本知 识 点的考 查侧 重于光合作用与 细 胞呼吸的 过 程，物 质 、能量 转 化关系， 对 反 应场 所及各 阶 段反 应 物、生成物确 认 及相关 实验 探究也常作 为 考 查 点， 题 型既有 选择题 也有非 选择 题 。 1.光合作用与 细 胞呼吸关系 图 解 2.光合作用和 细 胞呼吸中物 质 和能量的 变 化 暗反 应 丙 酮 酸 光反 应 H 2O H 有氧呼吸 、 (2)能量 变 化 活 跃 稳 定 光合作用 细 胞呼吸 (1)无氧呼吸只在第一 阶 段生成 ATP，第二 阶 段不生成 ATP，有 氧呼吸生成 ATP最多的是 发 生在 线 粒体内膜上的第三 阶 段。 (2)葡萄糖分子不能直接 进 入 线 粒体被分解，必 须 在 细 胞 质 基 质 中分解 为 丙 酮 酸才能 进 入 线 粒体被分解。 (3)光合作用 过 程在叶 绿 体 类 囊体膜上消耗 H2O，在叶 绿 体基 质 中 产 生 H2O；有氧呼吸 过 程在 线 粒体基 质 中 (第二 阶 段 )消耗 H2O；在 线 粒体内膜上 (第三 阶 段 )产 生 H2O。 (1)证 明光合作用所 释 放的 O2来自于水与用紫外 线 等 处 理青霉素 选 育高 产 青霉素菌株所用核心技 术 相同 (2016全国卷 ， 2A)( ) (2)人体 细 胞内 O2/CO2的比 值 ， 线 粒体内比 细 胞 质 基 质 高 (2015 山 东 ， 4B)( ) (3)适宜条件下光合作用 过 程中 C5/C3的比 值 ，停止供 应 CO2后比 停止前高 (2015山 东 卷， 4D)( ) (4)大豆幼苗在适宜条件下 进 行光合作用 时 ，若突然停止 CO2供 应 ，短 时间 内叶 绿 体中 C5和 ATP含量都会升高 (2013山 东 ， 25 节选 )( ) (5)在叶肉 细 胞中， CO2的固定和 产 生 场 所分 别 是叶 绿 体基 质 、 线 粒体基 质 (2010天津， 1改 编 )( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 提示 (1)前者所用方法是放射性同位素标记法，后者所用方法 为诱变育种技术。 (2)人体细胞内 CO2最高处或 O2最低处应为线 粒体。 1.（ 2016江 苏 卷， 23） 突 变 酵母的 发 酵效率高于野生型，常在 酿 酒工 业发 酵中使用。如 图为 呼吸 链 突 变 酵母呼吸 过 程，下 列相关叙述 错误 的是 （多 选 ） （ ） 命 题 角度 1 细 胞呼吸的 类 型及 过 程 A.突 变 酵母乙醇代 谢 途径未 变 B.突 变 酵母几乎不能 产 生 H C.氧气充足 时 ，野生型酵母种群增殖速率大于突 变 体 D.通入氧气后，突 变 酵母 产 生 ATP的主要部位是 线 粒体 解析 突变酵母细胞能进行正常的乙醇代谢途径， A正确；突变 酵母细胞可通过乙醇代谢途径产生 H， B错误；氧气充足时，野 生型酵母可进行正常的有氧呼吸，突变体不能进行正常的有氧呼 吸，前者释放能量多，增殖速率大于后者， C正确，突变酵母产 生 ATP的主要部位是细胞质基质， D错误。 答案 BD 2.(2016山 东临 沂模 拟 )下 图 表示糖 类 代 谢 的示意 图 ，相关叙述 正确的是 ( ) A. 过 程需要水的参与， 发 生在 线 粒体的内膜上 B. 过 程 产 生少量的 ATP， 、 产 生大量的 ATP C. 过 程可以 发 生在人体的肝 脏 或肌肉 细 胞中 D. 过 程不 发 生在人体 细 胞中，是因 为 缺乏相关的 酶 解析 图中 过程发生在线粒体基质中， 过程发生在线粒体的 内膜上，产生大量的 ATP， A错误；图中 、 过程均产少量 ATP， B错误；肌肉细胞中不能发生糖原向葡萄糖的转化， C错 误；产乳酸还是产酒精的无氧呼吸取决于相应酶，故 D项正确。 答案 D “三看法 ”判断 细 胞呼吸的 类 型 (1)一看反 应 物和 产 物： 消耗 O2或 产 物中有 H2O，一定存在有氧呼吸。 产 物中有酒精或乳酸，一定有无氧呼吸。 (2)二看物 质 的量的关系： 无 CO2产 生 只 进 行无氧呼吸 产 生乳酸。 不耗 O2，但 产 生 CO2 只 进 行 产 生酒精的无氧呼吸。 消耗 O2等于 释 放 CO2 只 进 行以葡萄糖 为 底物的有氧呼吸。 CO2释 放量大于 O2吸收量 既 进 行有氧呼吸，也 进 行无氧呼 吸。 1.(2016全国 课标 卷 ， 4)关于高等植物叶 绿 体中色素的叙述， 错误 的是 ( ) 命 题 角度 2 考 查 光合作用色素、 结 构及 过 程 A.叶 绿 体中的色素能 够 溶解在有机溶 剂 乙醇中 B.构成叶 绿 素的 镁 可以由植物的根从土壤中吸收 C.通常， 红 外光和紫外光可被叶 绿 体中的色素吸收用于光合 作用 D.黑暗中生 长 的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶 绿 素合成受阻 引起的 解析 叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中， A正确；镁作为细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土 壤中吸收，进而参与叶绿素的合成， B正确；一般情况下，光合 作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光， C 错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光 照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而 叶片呈黄色， D正确。 答案 C 2.下面 为 光合作用的 过 程示意 图 ，在适宜条件下栽培小麦，如果 突然将 c降低至极低水平（其他条件不 变 ）， 则 a、 b在叶 绿 体 中的含量 变 化将会是（ ） A.a上升、 b下降 B.a、 b都上升 C.a、 b都下降 D.a下降、 b上升 解析 由图可知， a和 b为 H和 ATP， c为 CO2。如果突然将 CO2 降低至极低水平，其固定形成的 C3减少，对 H和 ATP的利用量 减少，使得 H和 ATP的含量都上升。 答案 B 3.如 图 表示在夏季的一个晴天，某阳生植物叶肉 细 胞光合作用 过 程中 C3、 C5的含量 变 化，若某一天中午天气由晴 转 阴，此 时 细 胞中 C3、 C5含量的 变 化分 别 相当于曲 线 中的哪一段 ( ) A.de 段 (X)， de 段 (Y) B.cd 段 (X)， bc 段 (Y) C.de 段 (Y)， cd 段 (X) D.bc 段 (Y)， bc 段 (X) 解析 题干信息 “由晴转阴 ”是解题的关键。光照强度下降，植物 叶肉细胞光反应速率下降， H和 ATP含量下降，导致 C3还原过 程减弱，短时间内 C3消耗量下降、生成量不变而有所积累， C5的 生成量下降；另一方面， CO2继续与 C5生成 C3， C5消耗量短时间 不变。故 C3含量短时间上升，相当于曲线中的 d e段 (X)，而 C5 含量短时间下降，相当于曲线中的 d e段 (Y)。综上所述， A正 确。 答案 A 改 变 条件后 C3、 C5、 H、 ATP的含量及 (CH2O)合成速率 变 化 分析光照 强 度和二氧化碳 浓 度突然改 变 后 C3、 C5、 H、 ATP 的含量及 (CH2O)合成速率的 动态变 化 时 ，要将光反 应 和暗反 应过 程 结 合起来分析，从某物 质 来源和去路的 变 化来确定其 含量 变 化。如下面四幅模型 图 ： 【典例】 (2016山 东枣 庄模 拟 )图 1中， 表示某植物 细 胞某些代 谢过 程， a e表示相关物 质 ， 图 2表示在不同温度下 ， 测 定 该 植物叶片 1 cm2重量 变 化情况的操作流程及 结 果，以 下分析 错误 的是 ( ) 命 题 角度 3 光合作用与 细 胞呼吸的内在关系 A.图 1中， 过 程，能 产 生 ATP的是 、 、 、 B.物 质 a、 b分 别 是氧气、二氧化碳 C.从 图 2分析， 该 植物的呼吸速率 为 X， 实际 光合速率可表示 为 Y 2X D.从 图 2分析， 维 持 12 h光照， 12 h黑暗，温度 维 持 16 ，植 物不能生 长 慧眼 识图 答案 D 【 对 点小 练 】 （ 2016南通第一次 调 研） 下 图 是 绿 色植物叶肉 细 胞的部分代 谢 过 程 图 解，相关叙述正确的是（ ） A 过 程 表示光合作用暗反 应 ，无光条件下能正常 进 行 B 过 程 发 生在 细 胞 质 基 质 中，所有活 细 胞都能 进 行 C 过 程 表示有氧呼吸第二 阶 段，无氧条件下能正常 进 行 D 过 程 产 生的 H、 ATP、 CO2都用于 过 程 解析 过程 表示光合作用的暗反应阶段，有光和无光在短时间 内都可以进行，但是当暗反应将光反应提供的 ATP和 H消耗尽 后，暗反应无法正常进行， A错误；过程 表示细胞呼吸（有氧 呼吸和无氧呼吸）的第一阶段，场所是细胞质基质，所有活细胞 都能进行， B正确；过程 表示有氧呼吸的第二阶段，在无氧条 件下，丙酮酸无法进入线粒体，在细胞质基质中被还原为酒精和 H2O或乳酸， C错误；过程 产生的 H在有氧呼吸第三阶段与氧 气结合生成水， ATP供给各种生命活动所需要的能量，而 CO2则 一部分供给光合作用，一部分释放到空气中， D错误。 答案 B 光合作用中 H为 NADPH， 细 胞呼吸中 H为 NADH，二者不 是同种物 质 。 考点二 光合作用与 细 胞呼吸的影响因素及 应 用 1.（ 2016江 苏 卷， 32） 为 了 选择 适宜栽种的作物品种，研究人 员 在相同的条件下分 别测 定了 3个品种 S1、 S2、 S3的光 补偿 点 和光 饱 和点， 结 果如 图 1和 图 2。 请 回答以下 问题 ： （ 1）最适宜在果 树 林下套种的品种是 ，最适 应较 高光 强 的品种是 。 （ 2）增加 环 境中 CO2浓 度后， 测 得 S2的光 饱 和点 显 著提高，但 S3的光 饱 和点却没有 显 著改 变 ，原因可能是：在超 过 原光 饱 和 点的光 强 下， S2的光反 应产 生了 过 剩的 ，而 S3在光 饱 和点 时 可能 （填序号）。 光反 应 已基本 饱 和 暗反 应 已基本 饱 和 光、暗反 应 都已基本 饱 和 （ 3）叶 绿 体中光反 应产 生的能量既用于固定 CO2，也参与叶 绿 体中生物大分子 的合成。 （ 4）在光合作用 过 程中， CO2与 RuBP（五碳化合物） 结 合的 直接 产 物是磷酸丙糖（ TP）， TP的去向主要有三个。下 图为 叶 肉 细 胞中部分代 谢 途径示意 图 。 淀粉是 暂时 存 储 的光合作用 产 物，其合成 场 所 应该 在叶 绿 体的 。淀粉运出叶 绿 体 时 先水解成 TP或 ，后者通 过 叶 绿 体膜上的 载 体运送到 细 胞 质 中，合成由 构成的 蔗糖，运出叶肉 细 胞。 解析 （ 1）果树林下光照较弱，适合光补偿点较低的植物生长 。最适应较高光强的品种光饱和点较高。（ 2）光反应的产物为 H和 ATP；增加环境中 CO2浓度后， S3的光饱和点却没有显著 改变，可能是光反应已基本饱和、暗反应已基本饱和，或二者已 基本饱和。（ 3）叶绿体中有机物大分子如核酸、蛋白质的合成 需要消耗 ATP。（ 4）淀粉合成场所位于叶绿体基质，根据图示 ，叶绿体膜上存在六碳糖载体，淀粉运出叶绿体时先水解成 TP 或六碳糖，后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中。蔗糖由 葡萄糖和果糖结合而成。 答案 （ 1） S2 S3 （ 2） H和 ATP （ 3）核酸、蛋 白 质 （ 4）基 质 中 葡萄糖 葡萄糖和果糖 2.（ 2015江 苏单 科， 27） 为 了研究 2个新育品种 P1、 P2幼苗的 光合作用特性，研究人 员 分 别测 定了新育品种与原种（ 对 照 ）叶片的 净 光合速率、蛋白 质 含量和叶 绿 素含量， 结 果如下 图 所示。 请 回答下列 问题 ： （ 1） 图 1的 净 光合速率是采用叶 龄 一致的叶片，在 相 同的 实验 条件下， 测 得的 单 位 时间 、 单 位叶面 积 的 释 放量。 （ 2）光合作用 过 程中， CO2与 C5结 合生成 ，消 牦 的 C5 由 经过 一系列反 应 再生。 （ 3）由 图 可知， P1的叶片光合作用能力最 强 ，推断其主要原因 有：一方面是其叶 绿 素含量 较 高，可以 产 生更多的 ； 另一方面是其蛋白 质 含量 较 高，含有更多的 _ _ _。 （ 4）栽培以后， P2植株干重 显 著大于 对 照，但籽 实 的 产 量并不 高，最可能的生理原因是 _。 解析 （ 1）净光合速率可用单位时间、单位叶面积 O2的释放量 或 CO2的吸收量来表示，一般选用叶龄一致的叶片在相同的光照 强度、 CO2浓度下进行测定。（ 2）光合作用暗反应中， CO2首先 与 C5结合生成 C3，而后 C3在 H和 ATP的作用下生成（ CH2O）和 C5。（ 3）由图可知， P1叶片光合作用能力最强，原因有两个方 面：一是其叶绿素含量较高，可产生更多的 H和 ATP；二是其含 有更多与光合作用有关的酶。（ 4） P2植株干重显著大于对照， 但由于向籽实运输的光合产物较少，最终获得的籽实产量并不高 。 答案 （ 1）光照 强 度、 CO2浓 度 O2 （ 2） C3 C3 （ 3） H和 ATP 参与光合作用的 酶 （ 4） P2光合作用能力 强 ，但向籽 实 运 输 的光合 产 物少 高考常 结 合坐 标 曲 线 或柱形 图 模型，考 查 光合作用、 细 胞呼吸 的影响因素及其在生 产实 践中的 应 用， 对总 光合速率、 净 光合 速率与呼吸速率的考 查 也 较 多，尤其是光合速率曲 线 中不同区 段限制因子分析，光 饱 和点、 补偿 点移 动 等 问题 。 1.影响 细 胞呼吸的 4大外界因素 适当降温 低氧 注： 涉及 “长期浸于水中 烂根 或 发黑 等 ”现象，均由无氧呼吸产 生酒精所致。 CO2 2.在相 对 密 闭 的 环 境中 昼夜 CO2含量的 变 化曲 线图 分析 (O2变 化与 CO2相反 ) 不生 长 3.解 读 真正 (总 )光合速率、表 观 (净 )光合速率与呼吸速率的关系 【典例】 为 研究提高大棚内 CO2浓 度 对 油桃光合作用的影响， 测 得自然种植的大棚和人工一次性施加 CO2的大棚内油桃光合 速率 变 化曲 线 如 图 。据 图 分析正确的是 ( ) 命 题 角度 1 以坐 标图为载 体考 查 影响光合与呼吸速率的因 素 A.光照 时 H的运 动 方向是从叶 绿 体基 质 到 类 囊体薄膜 B.分析两条曲 线 的 变 化 规 律可知人工施加 CO2的最佳 时间 是 10 时 C.两大棚同 时 通 风时间为 10时 D.图 中阴影部分面 积 表示 8 13点的有机物 积 累量 慧眼 识图 答案 C 【 对 点小 练 】 (2016成都 树 德中学模 拟 )将两株植物放在封 闭 的玻璃罩内，用 全素 营 养液置于适宜光照下 进 行培养 (如甲 图 所示 )，假定玻璃罩 内植物的生理状 态 和自然 环 境中的生理状 态 相同，且空气湿度 对 植物蒸 腾 作用的影响、微生物 对 CO2浓 度影响均忽略不 计 。 进 行如下 实验 ： 实验 一：用 CO2浓 度 测 定 仪测 定了 该 玻璃罩内 CO2浓 度的 变 化 情况， 绘 制成如乙 图 所示曲 线 ； 实验 二：利用甲装置研究 该 植物在适宜光照下、不同温度下分 别 暗 处 理 1 h，再光照 1 h(光照 强 度相同 )， 测 其有机物 变 化，得 到数据如 图 丙所示。 请 据 图 分析回答： (1)图 甲中在植物的全素 营 养液中加入 ，在 钟 罩内最初 检测 到的放射性物 质 是 。在 钟 罩内的 CO2中 检测 到放射性 的 18O， 这 是因 为 水参与了 中的反 应 ；植物 对 全素 营 养 液中 矿质 元素的吸收具有 选择 性， 这 取决于 _。 (2)图 乙曲 线 中 EF段 CO2浓 度降低速率 缓 慢，是因 为 ，影响 CD段 CO2相 对 含量下降的主要 环 境因素是 ，若 D点和 H点 对应时 刻的呼吸 强 度相等， 则 D点 时 的光照 强 度 (大于、等于、小于 )H点 时 的光照 强 度。 (3)由 图 丙可知， 该 植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所 给 的四个温度中分 别 是 、 ；在光合作用的最适温 度下， 该 植物每天光照 11 h， 则该 植物一天增重 。 答案 (1)氧气 线 粒体基 质 根 细 胞膜上 载 体的种 类 和数量 (2)正午 时环 境温度 较 高，叶片上的气孔关 闭 ， CO2吸收速率降 低 光照 强 度 大于 (3)29 29 27 mg 植物生 长 速率取决于 净 光合量而不是 “总 光合量 ”(如下 图 中 n值 为净 光合速率， n值 0时 ，光合速率呼吸速率，植物生 长 取决于 图 中虚 线变 化。 ) 注： 快速确认曲线图中 “总光合速率 ”与 “净光合速率 ”：若光照 强度为 “0”时， CO2吸收量 (或光合速率 )从 “0”开始，则描述指 标为 “总光合速率 ”，若此时 CO2吸收量从负值开始，则描述指 标应为净光合速率。 1.(2015四川卷， 4)在适宜温度和大气 CO2浓 度条件下， 测 得某 森林中林冠 层 四种主要 乔 木的幼苗叶片的生理指 标 (见 下表 )。 下列分析正确的是 ( ) 命 题 角度 2 以数据信息 为载 体考 查 两大代 谢 的影响因素 物种 指 标 马 尾松 苦 槠 石 栎 青 冈 光 补偿 点 /(molm 2s 1) 140 66 37 22 光 饱 和点 /(molm 2s 1) 1 425 1 255 976 924 (光 补偿 点：光合速率等于呼吸速率 时 的光 强 ；光 饱 和点：达 到最大光合速率所需的最小光 强 ) A.光 强 大于 140(molm 2s 1)， 马 尾松幼苗叶肉 细 胞中 产 生的 O2全部 进 入 线 粒体 B.光 强 小于 1 255(molm 2s 1)，影响苦 槠 幼苗光合速率的 环 境因素是 CO2浓 度 C.森林中生 产 者 积 累有机物的能量 总 和，即 为输 入 该 生 态 系 统 的 总 能量 D.在群落演替 过 程中，随着林冠密集程度增大青 冈 的种群密度将 会增加 解析 由表格可知光强 140(molm 2s 1)正好是马尾松的光补 偿点，当光强大于光补偿点时，光合速率大于呼吸速率，此时叶 肉细胞产生的 O2不仅进入线粒体参与有氧呼吸，还有多余的 O2 释放到细胞外， A错误；由表格可知光强 1255(molm 2s 1)正 好是苦槠的光饱和点，当光强小于光饱和点时，限制光合速率的 主要环境因素是光照强度，当光强大于光饱和点时，限制光合速 率的主要环境因素是 CO2浓度， B错误；输入生态系统的总能量 是生产者固定的太阳能，而非生产者积累的有机物的能量总和， C 错误。 答案 D 2.（ 2016江 苏扬 、通、泰第二次 调 研， 27） 菹草是一种沉水植 物，是草食性 鱼类 的良好天然 饵 料。 为 了能充分利用和开 发 菹草 资 源，科研人 员 研究了不同因素 对 菹草光合作用的影响， 结 果如下 图 （ 图 中 实线 表示 净 光合速率，虚 线 表示真正光合 速率）。分析回答： （ 1）菹草叶肉 细 胞中含 较 多叶 绿 素，叶 绿 素分布在叶 绿 体的 ，其作用是 _。 （ 2）由 图 1可知，菹草生 长 的最适温度在 左右；在 35 时 ，菹草每小 时 呼吸作用耗氧量 约为 mgg 1L 1。 （ 3）通 过 研究，科研人 员 建 议 在 实际 生 产 中 应 通 过调节 水量 使菹草生 长 于水深 2m左右。 结 合 图 2分析其依据是 。若将水深增加到 3m以上，菹草的呼吸速率将 。 （ 4）在 实际 生 产过 程中，由于水体流 动 不 畅 ，生 长 旺盛的菹草 有 时 突然光合作用能力明 显 降低，甚至衰亡。 结 合 图 3分析，出 现这 一 现 象原因可能是 _。 解析 （ 1）光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，在叶绿体的 类囊体薄膜上分布着与光反应有关的叶绿素；叶绿素的作用是吸 收、传递和转化光能。（ 2）实线表示净光合速率，从图 1可以看 出，在 20 左右时菹草净光合速率最大，所以菹草生长的最适温 度在 20 左右。呼吸速率真正光合速率净光合速率，从图 1 可以看出， 35 时净光合速率是 0.2/（ mgg 1L 1h 1），真 正光合速率是 0.8（ mgg 1L 1h 1），所以呼吸速率是 1.0（ mgg 1 L 1h 1）。（ 3）水深主要通过影响光照强度来影响光合作用， 要使菹草生长最好，应选择净光合速率最大时对应的光照强度。 结合图 2分析，通过调节水量使菹草生长于水深 2m左右，是由于 水深 2m处，光照强度适宜，菹草净光合速率接近最高。水深超过 2m，真正光合速率和净光合速率的差值在减小，即呼吸速率在 降低。（ 4）结合图 3，在一定范围内 pH升高菹草光合速率降低 ，菹草生长旺盛时，水中大量 CO2被利用，由于水体流动不畅 CO2得不到及时补充，导致 pH升高，菹草光合速率降低（碱中毒 ）。 答案 （ 1） 类 囊体薄膜 吸收、 传递 和 转 化光能 （ 2） 20 1.0 （ 3）水深 2m处 ，光照 强 度适宜，菹草 净 光合速率接近最 高 降低 （ 4）菹草生 长 旺盛 时 ，水中大量 CO2被利用，由于 水体流 动 不 畅 CO2得不到及 时补 充， 导 致 pH升高，菹草光合速 率降低（碱中毒） (1)光照 强 度 为 “0”意味着光合作用不能 进 行，此 时 气体 变 化量 全由 细 胞呼吸引起，可作 为 呼吸 强 度指 标 。 (2)光照下植物吸收 CO2量或 “测 定的 ”CO2吸收量 应为净 光合量 。 (3)光照培养 阶 段，密 闭 装置中 CO2浓 度 变 化量 应为 光合作用 强 度与呼吸作用 强 度 间 的 “差 值 ”，切不可 仅 答成 “光合作用消 耗 ”导 致装置中 CO2浓 度下降。 考点三 光合作用与 细 胞呼吸的相关 实验 1.（ 2016江 苏 卷， 17） 下列用 鲜 菠菜 进 行色素提取、分离 实验 的叙述，正确的是（ ） A.应该 在研磨叶片后立即加入 CaCO3，防止酸破坏叶 绿 素 B.即使菜叶剪碎不 够 充分，也可以提取出 4种光合作用色素 C.为获 得 10mL提取液，研磨 时 一次性加入 10mL乙醇研磨效果 最好 D.层 析完 毕 后 应 迅速 记录结 果，否 则 叶 绿 素条 带 会很快随溶 液 挥发 而消失 解析 CaCO3可防止酸破坏叶绿素，应在研磨时加入， A错误； 即使菜中叶剪碎不够充分，但色素并没有减少，也可提取出 4种 光合作用色素， B正确；由于研磨时乙醇挥发，故为获得 10mL 提取液，研磨时加入多于 10mL乙醇， C错误；叶绿素条带不会 随层析液挥发而消失， D错误。 答案 B 2.（ 2013江 苏 卷， 17） 将 图 中果酒 发 酵装置改装后用于探究酵 母菌呼吸方式的 实验 ，下列相关操作 错误 的是（ ） A.探究有氧条件下酵母菌呼吸方式 时 打开 阀 a B.经 管口 3取 样检测 酒精和 CO2的 产 生情况 C.实验 开始前 对 改装后整个装置 进 行气密性 检查 D.改装 时 将盛有澄清石灰水的 试剂 瓶与管口 2连 通 解析 管口 3只能检测非气态的产物，如酒精等， B错误。 答案 B 3.（ 2012江 苏 ， 33） 为 探究低 浓 度 NaHSO3溶液 对 水稻光合速 率的影响，某研究小 组 做了如下 实验 ， 请 完成 实验报 告并回 答下列 问题 。 （ 1） 实验报 告 材料用具：乳熟期的温室盆栽水稻， 1（ mmolL 1） NaHSO3 溶液，蒸 馏 水， 喷壶 ，光合分析 测 定 仪 等。 实验 步 骤 ：第一步： 选 取若干 的水稻植株 随机平均分成甲、乙两 组 ，甲 组为对 照 组 ，乙 组为实验组 。第 二步：每天傍晚分 别 将等量的 、 喷 洒在甲、乙 两 组 的水稻叶片上，次日上午 测 定光合速率。 结 果与分析： 实验结 果 见图 1， 经 分析可以得出的 结论 是 _ _。 （ 2）研究 发现 NaHSO3增加了叶片内叶 绿 体形成 ATP的能力， 推 测 其作用部位是叶 绿 体的 ， 进 而加快 对图 2中 （填字母 A D）物 质 的利用。 （ 3）研究小 组 利用上述条件 设计实验 ， 证 明了 0.2mol/L硫酸 甲 酯 吩 嗪 （ PMS）和 1mmol/LNaHSO3效 应 相同，两者共同 处 理既不存在累加效 应 ，也无抑制效 应 。 请 用柱形 图绘 制出 实验 结 果（ 实验 光照 强 度 为 1000molm 2s 1）。 解析 该题主要考查了光合作用的过程以及光合速率影响因素的 实验探究方法。（ 1）根据实验目的并结合所给实验材料，可以 确定对照组和实验组应分别用蒸馏水和 1mmol/NaHSO3溶液处 理。为减少无关变量对实验结果的影响，所选的水稻植株的生长 状况（包括株型、长势、叶片等）应基本一致。通过分析实验结 果曲线可以看出，用 1mmol/LNaHSO3溶液处理的实验组水稻在 不同光照强度下光合速率均提高。（ 2） NaHSO3可增加叶片内 叶绿体形成 ATP的能力，所以该物质作用于光反应阶段，作用部 位是叶绿体的类囊体。 ATP合成加快，从而促进了暗反应过程， 加快了对 C3（ B）、 C5（ D）、 CO2（ A）等物质的利用。（ 3） 分析 实验结论时，应注意该实验不仅证明了 0.2mol/L的 PMS和 1mol/LNaHSO3溶液效应相同，还得出了两者既不存在累加效 应，也无抑制效应，说明了该实验应设计为四组实验，其中对照 组用蒸馏水处理，实验组分三组：用 0.2mol/L的 PMS处理、用 1mol/LNaHSO3溶液处理、用 0.2mol/L的 PMS和 1mmol/LNaHSO3溶液共同处理。四组实验的实验结果应为三组 实验组促进效果相同，且均高于对照组。绘制柱形图时，还应结 合第（ 1）小题的实验结果：光照强度为 1000molm 2s 1时 ，对照组和 1mmol/LNaHSO3溶液处理的水稻净光合速率分别为 20和 25（ molm 2s 1）。 答案 （ 1） 株型、 长势 、叶片均一 蒸 馏 水 1mol/LNaHSO3溶液 不同光照 强 度下低 浓 度 NaHSO3溶液 均可提高水稻光合速率 （ 2） 类 囊体 A、 B、 D （ 3） 见图 叶 绿 体中色素提取与分离 实验 常渗入到 实验选择题 中作 选项 考 查 ，准确 记忆 色素提取、分离原理、相关 试剂 作用及色素 带 分 离 结 果是解 题 关 键 。 对 于呼吸、光合 实验 探究的考 查则 常 侧 重条件 (如光照 )控制， 实验 装置 设计 与分析，物理 误 差校正， 实验结 果分析与 结论 推 导 ，同 时应 注意分析 NaOH、 NaHCO3、蒸 馏 水等 试剂 的作用 。 1.色素提取、分离 无水乙醇 溶解度 溶解度 胡 萝 卜素 叶黄素 叶 绿 素 a 叶 绿 素 b 蓝 紫光 蓝绿 2.生物呼吸 类 型判定的 实验设计 (1)实验 装置 欲确 认 某生物的呼吸 类 型， 应设 置两套呼吸装置，如 图 所示 (以 发 芽种子 为 例 )： (2)实验结 果 预测 和 结论 甲液滴不 动 ，乙液滴不 动 只 进 行 产 乳酸的无氧呼吸或种子已 死亡 甲液滴 ，乙液滴 只 进 行 产 生酒精的无氧呼吸 甲液滴左移，乙液滴右移 进 行有氧呼吸和 产 生酒精的无氧呼吸 甲液滴 ，乙液滴 只 进 行有氧呼吸或 进 行有氧呼吸和 产 乳酸的无氧呼吸 特 别 提醒 为 使 实验结 果精确，除减少无关 变 量的干 扰 外， 还应设 置 对 照装置。 对 照装置与装置二相比，不同点是用 “煮熟 的种子 ”代替 “发 芽种子 ”，其余均相同。 不 动 右移 左移 不 动 3.光合速率与呼吸速率的 测 定 (1)呼吸速率和 净 光合速率的 测 定方法 (如下 图 ) (2)真正光合速率的 计 算 总 光合速率 呼吸速率 NaOH NaHCO3 净 光合速率 判断与光合作用、 细 胞呼吸相关 实验 探究中的做法 (1)增加水中氧气 泵 入空气或放入 绿 色水生植物 ( ) (2)减少水中氧气 容器密封或油膜覆盖或用凉开水 ( ) (3)除去容器中二氧化碳 碳酸 氢钠 溶液 ( ) (4)除去叶中原有淀粉 置于黑暗 环 境中 ( ) (5)除去叶中叶 绿 素 酒精隔水加 热 ( ) (6)除去光合作用 对 呼吸作用的干 扰 给 植株遮光 ( ) (7)如何得到 单 色光 棱 镜 色散或薄膜 滤 光 ( ) (8)线 粒体提取 细 胞匀 浆 离心 ( ) (9)保持容器中 CO2浓 度不 变 NaOH溶液 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 提示 (3)除去 CO2常用 NaOH溶液。 (9)保持容器中 CO2浓度不变 常用 NaHCO3溶液。 1.（ 2015江 苏 卷， 21） 为 研究高光 强 对 移栽幼苗光合色素的影 响，某同学用乙醇提取叶 绿 体色素，用石油 醚进 行 纸层 析， 如 图为滤纸层 析的 结 果（ 、 、 、 为 色素条 带 ）。下 列叙述正确的是 （多 选 ） （ ） 命 题 角度 1 叶 绿 体中色素的提取与分离 A.强 光照 导 致了 该 植物叶 绿 素含量降低 B.类 胡 萝 卜素含量增加有利于 该 植物抵御 强 光照 C.色素 、 吸收光 谱 的吸收峰波 长 不同 D.画 滤 液 细线时 ， 滤 液在点 样线 上只能画一次 解析 由图示可知，强光下， 、 表示的叶绿素色素带变窄， 说明叶绿体含量降低， A正确；类胡萝卜素可保护叶绿素免受强 光降解， B正确； 是叶绿素 a， 是叶绿素 b，都是主要吸收蓝 紫光和红光，但吸收光谱的吸收峰波长不同， C正确；画滤液细 线时，滤液在点样线上画 2 3次， D错误。 答案 ABC 2.(2016山 东临 沂一模 )下 图 表示用韭菜宿根 进 行的相关 对 照 实 验 流程。下列叙述 错误 的是 ( ) A.提取色素 时 ，要加入 SiO2和 CaCO3进 行充分研磨 B.色素在 滤纸 条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解 度不同 C.实验结 果 可 说 明叶 绿 素合成需要光照 D.实验结 果 表明韭菜中提取的色素吸收光的种 类 更多 解析 色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中溶解度 不同。 答案 B 关注 几 种 试剂 作用 无水乙醇 提取色素； 层 析液 分离色素； CaCO3 保 护 叶 绿 素； SiO2 研磨充分 1.下面三个装置可用于研究萌 发 种子的呼吸作用方式及其 产 物， 有关分析不正确的是 ( ) 命 题 角度 2 与 细 胞呼吸相关的 实验 A.装置甲可用于探究呼吸作用是否 产 生 热 量 B.装置乙的有色液滴向左移 动 ， 说 明种子萌 发 只 进 行有氧呼 吸 C.装置丙可用于探究萌 发 的种子的呼吸作用是否 产 生二氧化碳 D.三个装置中的种子都必 须进 行消毒 处 理，都需要 设 置 对 照 实验 解析 甲装置中含有温度计，可用于探究呼吸作用是否产生热量 ， A正确；乙装置中 NaOH可吸收呼吸产生的二氧化碳，则有色 液滴移动的距离代表呼吸消耗的氧气量，因此该装置可用于探究 萌发的种子是否进行有氧呼吸，但不能说明种子萌发只进行有氧 呼吸， B错误；丙装置中澄清石灰水可检测二氧化碳，因此该装 置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生 CO2， C正确；微 生物也会进行呼吸作用，所以三个装置中的种子都必须进行消毒 处理，都需要设置对照实验， D正确。 答案 B 2.如 图为 “探究酵母菌的呼吸方式 ”的 实验 装置，有关叙述正确 的是 ( ) A.该实验 需 设 置有氧和无氧两种条件的 对 比 实验 ，其中乙 组 作 为对 照 组 B.若向 B瓶和 E瓶中加入酸性重 铬 酸 钾 溶液， 则 E瓶内的溶液会 变 黄 C.可根据溴麝香草酚 蓝 水溶液 变 黄的 时间长 短，来 检测 CO2 的 产 生速率 D.若 C瓶和 F瓶中溶液都 变浑浊 ，不能据此判断酵母菌的呼吸 方式 解析 探究酵母菌呼吸方式的实验中，有氧和无氧条件的两组都 是实验组，通过对比可以看出 O2对细胞呼吸的影响。检测时需将 B瓶和 E瓶中培养液过滤后取等量滤液加入两只试管中； E瓶中酵 母菌进行无氧呼吸，生成酒精，酒精在酸性条件下与重铬酸钾溶 液反应变成灰绿色，而 B瓶进行有氧呼吸，不生成酒精，无灰绿 色出现。 B瓶中进行有氧呼吸，产生 CO2的速率较快，溴麝香草 酚蓝水溶液变黄所需的时间较短； E瓶中酵母菌进行无氧呼吸， 产生 CO2的速率较慢，溴麝香草酚蓝水溶液变黄所需时间较长。 因有氧呼吸和无氧呼吸都能产生 CO2使澄清的石灰水变浑浊，但 两者的浑浊程度不同，故可据此判断酵母菌的呼吸方式。 答案 C 实验 成功关 键 点 (1)通入 A瓶的空气中不能含有 CO2， (故用 NaOH除 CO2)以保 证 使第三个 锥 形瓶中的澄清石灰水 变浑浊 的 CO2是由酵母菌有氧 呼吸 产 生的。 (2)E瓶 应 封口放置一段 时间 ，待酵母菌将 E瓶中的氧气消耗完 后，再 连 通盛有澄清石灰水的 锥 形瓶，确保通入澄清的石灰水 中的 CO2来自无氧呼吸所 产 生。 1.（ 2014江 苏 卷， 31） 为 研究浮游藻 类 的光合作用，将一种 绿 藻培养至指数生 长 期，并以此 为 材料， 测 定了藻 细 胞在不同 条件下的 净 光合速率（ Pn）。 图 1为 光合放氧 测 定装置的示意 图 ； 图 2是不同 NaHCO3浓 度（ pH8.5， 25 ）条件下 测 得的 Pn曲 线图 。 请 回答下列 问题 ： 命 题 角度 3 光合、呼吸速率的 测 定 实验 解析 （ 1）通过图可知，可以通过调节光源改变光照强度、光 的波长（光质），从而研究光强和光质对光合作用的影响。 （ 2）温度是无关变量，温度过高或过低都会影响酶的活性进而 影响光合作用强度，使得难以确定光照对 Pn影响，因此在实验 过程中要遵循单一变量原则，使无关变量相同且适宜，以便排除 对实验结果的干扰。（ 3）由图可以看出，达到最大 Pn值的最低 NaHCO3浓度为 120mgL 1；在更高 NaHCO3浓度下，外界因素 2.某生物 兴 趣小 组 利用下 图 所示的 实验 装置来探究 绿 色植物的 生理作用。据此回答下列 问题 。 (1)若要探究植物呼吸作用的 类 型， 选 取的 实验 装置有 ， 为 使 实验结 果更科学， 还 需 设 置 。若 实验 中 对 照 组 的 红 色液滴静止不 动 ，植物既 进 行有氧呼吸又 进 行无氧呼 吸， 则观 察到的 实验现 象是 _。 (2)若要 验证 CO2是植物光合作用的必需原料， 选 取的最佳 实验 装置是 ， 实验 中 给 植物提供 C18O2后，在玻璃 罩内 检测 到含 18O的氧气，其 产 生的途径 为 _。 解析 (1)若要探究植物呼吸作用的类型，选取的实验装置有装 置一和装置二，为使实验结果更科学，还需设置没有植物的对照 实验，排除物理因素的影响。若实验中对照组的红色液滴静止不 动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则装置一烧杯中盛放 NaOH溶液，能够吸收呼吸作用产生的二氧化碳，有氧呼吸消耗 氧气，则红色液滴向左移；装置二烧杯中盛放水，不能吸收二氧 化碳，植物有氧呼吸消耗的氧气量小于产生的二氧化碳量，则红 色液滴右移。 光合作用、 细 胞呼吸 实验 的 设计 技巧 (1)变 量的控制手段，如光照 强 度的大小可用不同功率的灯泡 ( 或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同 )进 行控制，不同温度 可用不同恒温装置控制，若确 认 CO2是光合作用的原料， 应 以 CO2有无 (如添加 NaHCO3， 还 是添加 NaOH设 置 对 照 实验 )为 变 量，若确 认 CO2浓 度 对 光合速率的影响， 则应 以不同 浓 度 的 CO2缓 冲液 为变 量。 (2)典型的方法 “黑白瓶法 ”：用黑瓶 (无光照的一 组 )测 得的 为 呼吸作用 强 度 值 ，用白瓶 (有光照的一 组 )测 得的 为净 光合作用 强 度 值 ， 综 合 两者即可得到真光合作用 强 度 值 。 梯度法：用一系列不同光照 强 度、温度或 CO2浓 度的装置， 可探究光照 强 度、温度或 CO2浓 度 对 光合作用 强 度的影响。 密 闭 小室中气体 变 化 “拐点 处 ”叶肉 细 胞代 谢 状况辨析 1.总 光合速率、 净 光合速率与呼吸速率常用表示方法 项 目 表示方法 净 光合速率 植物 CO2吸收量或小室中 CO2减少量、 植物 O2释 放量或小室中 O2增加量、 C6H12O6积 累量 总 光合速率 CO2固定量、 O2产 生量或叶 绿 体 CO2 吸收量或叶 绿 体 O2释 放量、 C6H12O6 制造量 呼吸速率 ( 遮光条件下 测 得 ) CO2释 放量、 O2吸收量或 线 粒体 CO2 释 放量或 线 粒体 O2吸收量、 C6H12O6 消耗量注： 在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，实验 “容器 ”中 O2增加量、 CO2减少量应代表 “净光合量 ” 2.高考常考的植物 “三率 ”问题归纳 3.密 闭 装置中气体 变 化曲 线 “拐点 ”处 含 义 1.在某一光照条件下，一株植物的光合作用 强 度等于呼吸作用 强 度。以下示意 图 能代表 该 光照条件下， 该 植物叶肉 细 胞中 发 生的情况的是 ( ) 解析 整株植物光合作用强度等于呼吸作用强度，则叶肉细胞 中光合速率呼吸速率。 答案 D 2.(2016山 东枣 庄模 拟 )某研究小 组进 行某植物的栽培 试验 ， 图 1表示在适宜的光照、 CO2浓