2020版高考生物第四单元光合作用与细胞呼吸的关系与影响因素及相关曲线分析学案中图版.docx

光合作用与细胞呼吸的关系与影响因素及相关曲线分析重点题型1光合作用与细胞呼吸的关系1.光合作用与细胞呼吸的关系2.光合作用与细胞呼吸三个层面上的联系(1)过程联系(2)物质联系C：CO2(CH2O)C3H4O3CO2O：H2OO2H2OH：H2OH(CH2O)HH2O(3)能量联系【例证】 (2017全国卷，29)下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_。解析(1)光合作用光反应阶段，水光解形成NADPH和氧气，因此图中是O2；可形成NADPH，应为NADP；可形成ATP，应为ADPPi；三碳化合物还原可形成有机物和五碳化合物，因此表示C5。细胞呼吸过程中产生的H代表的物质主要是NADH。(2)图中A表示光反应阶段，B表示暗反应阶段，C代表细胞质基质(可发生细胞呼吸的第一阶段)，D代表线粒体(可发生有氧呼吸的第二阶段和第三阶段)，其中光反应阶段、有氧呼吸的三个阶段都能合成ATP，而暗反应阶段不但不能合成ATP还会消耗ATP。因此，ATP合成发生在A过程，还发生在C和D。(3)植物叶肉细胞中，有氧条件下，丙酮酸进入线粒体最终分解形成二氧化碳和水；在缺氧条件下，转化成酒精和二氧化碳。答案(1)O2NADPADP和PiC5NADH(2)C和D(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸光合作用与有氧呼吸中H、ATP来源与去路1.(2019江西金太阳全国大联考)如图为某植物叶肉细胞内生理活动的示意图，其中a、b代表细胞结构，代表物质，下列说法正确的是()A.色素只存在于结构a中，可以用无水乙醇进行提取B.图中a实现的能量转换为光能直接转换为稳定的化学能C.分别为H2O和CO2，该细胞的光合速率小于呼吸速率D.代表的物质为ATP，图中细胞外K运输到细胞内的方式是主动运输解析分析题图可知，图中结构a代表叶绿体、b代表线粒体，叶肉细胞中叶绿体中含有色素，液泡中也可能含有色素，A错误；a代表叶绿体，叶绿体是进行光合作用的场所，光合作用过程中发生的能量变化是光能先转换成ATP中活跃的化学能，ATP中活跃的化学能再转换成(CH2O)中稳定的化学能，B错误；可用于光合作用和细胞呼吸，且细胞呼吸也可产生，所以为H2O，可来自细胞外和线粒体，推知其为CO2，该细胞需要从外界吸收CO2，所以光合速率大于呼吸速率，C错误；代表的物质为ATP，由此可以判定K由细胞外运输到细胞内的方式为主动运输，D正确。答案D2.(2019河南、河北重点高中联考)下图表示某自养型生物细胞内光合作用、细胞呼吸过程中H的转移过程。下列叙述错误的是()H2OH(CH2O)HH2OA.图中过程都能产生ATPB.过程需要H2O参与，能产生CO2C.过程和过程离不开叶绿体和线粒体D.过程和过程产生的H不是同种物质解析由图分析可知，过程表示光合作用，过程表示有氧呼吸，蓝藻可以进行光合作用，但属于原核生物，没有叶绿体；没有线粒体，C错误。答案C重点题型2开放和密闭环境中CO2、O2含量昼夜变化状况分析1.开放环境中CO2吸收、释放量昼夜变化曲线分析2.相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线巧据小室内CO2(或O2)的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长植株叶肉细胞：密闭小室中气体变化是整棵植株(绿色、非绿色部位)光合与呼吸作用综合影响的结果当密闭小室中CO2(或O2)初测值与末测值相等时：【例证】 (2016全国卷，29)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同，于中午12：30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：对照组实验组一实验组二实验组三实验组四实验处理温度/3636363125相对湿度/%1727525252实验结果光合速率/ (mgCO2dm2h1)11.115.122.123.720.7回答下列问题：(1)根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是_，依据是_；并可推测，_(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)在实验组中，若适当提高第_组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是_。(3)小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程_(填“需要”或“不需要”)载体蛋白，_(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。历练审题(1)分析如下(2)对比实验实验组三和组四因温度降低，叶片的光合速率下降，适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)CO2为气体分子其进入叶肉细胞的方式为单纯扩散即不需要载体蛋白，也不需要消耗ATP。点悟分析多因子变量时，一定要遵循单一变量原则，分析温度对光合速率的影响时，温度为单一变量，相对湿度为无关变量，其应该相同，同理，相对湿度为单一变量时，温度应该相同。答案(1)湿度(或相对湿度)相同温度条件下，相对湿度改变时，光合速率变化较大增加(2)四该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(3)不需要不需要1.(2019唐山市质检)将两棵生长状况相同的同种植物分别置于透明的玻璃罩内，如图甲、乙所示；在相同自然条件下，测得甲、乙装置一昼夜中植物氧气释放速率分别如图丙、丁曲线所示。下列说法正确的是()A.一昼夜中，装置乙的植物积累的有机物多B.E点时，气孔关闭导致光合作用停止C.14点时，与装置乙相比，甲中植物叶绿体在C3生成量相对较高D.AB段和CD段，曲线下降的原因相同解析图丙、丁中横轴上方曲线与横轴围成的面积均表示相应时间段内植物有机物的积累量，横轴下方曲线与横轴围成的面积表示相应时间段内，有机物的消耗量，二者的差值表示的是一昼夜中有机物的积累量，A正确；丁图中E点时大多数气孔关闭，少数气孔仍开放，同时叶肉细胞间隙中仍存在CO2，光合作用仍进行，B错误；图甲植物处于密闭空间内，当光合作用强度大于呼吸作用强度时，容器内CO2量随光合作用的进行逐渐减少，而图乙植物处于开放空间内，CO2浓度为外界大气中的浓度，则14点时图甲植物生存环境中CO2浓度低于乙，且图甲植物14点时O2释放速率明显低于乙，光合作用强度小于乙，则C3的生成量低于乙，C错误；AB段光合速率下降的主要原因是CO2浓度降低，CD段光合速率下降的主要原因是光照强度降低，D错误。答案A2.(2019北京义顺模拟)下图为两种植物单独种植时光合速率的变化曲线。据图回答下列问题：(1)大豆植株ab段与cd段光合速率下降的原因是否相同_(填“是”或“否”)，解释为_。若玉米和大豆合理间作，则12时大豆的光合速率比单独种植时_(填“快”或“慢”)；两者间作可提高土壤肥力，原因是_。(2)若玉米和大豆按不同的年份进行轮作，可以利用它们的根系对于元素吸收的差异性，防止某些元素吸收过多而不足，导致差异性，直接原因是_。若土壤中磷元素不足，不仅会影响光合作用相关产物的合成，而且也会影响叶绿体内核酸和_(填物质名称)的组成。解析(1)对于大豆植株而言，ab段对应白天1012时，此时光照过强引起蒸腾失水过多，导致气孔关闭，胞间CO2浓度降低，暗反应C3合成减少，引起光合速率下降，所以限制ab段光合作用的因素是CO2浓度；cd段对应白天1416时，由于光照强度逐渐减弱，光反应产生的H和ATP减少，进而引起光合速率下降，因此限制cd段光合作用的因素是光照强度。综上分析，大豆植株ab段与cd段光合速率下降的原因不相同。与单独种植时相比，玉米和大豆合理间作，由于玉米植株较大豆高，使得大豆接受的光照减弱，蒸腾失水减少，胞间CO2浓度会有所升高，所以12时大豆的光合速率比单独种植时快。两者间作，因根瘤菌与大豆共生形成的根瘤具有固氮作用，所以可提高土壤肥力。(2)元素是以离子的形态、通过主动运输的方式被根系吸收，主动运输需要载体协助和能量。由于不同植物的根系，吸收离子的载体的种类和数量都存在差异，所以若玉米和大豆按不同的年份进行轮作，可以利用它们的根系对于元素吸收的差异性，防止某些元素吸收过多而不足。磷元素是合成核酸、磷脂、ATP等物质的原料，而磷脂是构成生物膜的主要成分之一，因此，若土壤中磷元素不足，不仅会影响光合作用相关产物的合成，而且也会影响叶绿体内核酸和磷脂。 答案(1)否ab段由于气孔关闭，导致胞间CO2浓度降低，暗反应C3合成减少；cd段由于光照强度减弱，光反应产生的H和ATP减少(2)快根瘤菌与大豆共生形成根瘤，具有固氮作用不同植物的根系吸收离子的载体的种类和数量都存在差异(3)磷脂课后加强训练(时间：30分钟)1.(2019湖北黄冈第一次调研)如图所示，在适宜温度和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法正确的是()A.在CO2浓度低于b的环境中植物乙比植物甲生长得更好B.CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用C.适当增加光照强度，a点将右移D.CO2浓度为b时，甲、乙植物的实际光合作用强度相等解析据图分析，可知在CO2浓度低于b的环境中，植物乙比植物甲生长得更好，A正确；CO2浓度等于a时，甲的光合作用速率与呼吸作用速率相等，B错误；适当增加光照强度，光合作用增强，则a点将左移，C错误；CO2浓度为b时，甲、乙两种植物的净光合作用强度相等，但是甲、乙的呼吸作用强度与实际光合作用强度不一定相等，D错误。答案A2.(2019贵阳市统考)如图为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，下列有关描述错误的是()A.图1中，若光照强度适当增强，A点左移，B点右移B.图2中，若CO2浓度适当增大，A点左移，B点右移C.图3中，A点与B点相比，A点时叶绿体中C3含量相对较多D.图4中，当温度高于25 时，光合作用制造的有机物的量开始减少解析图1中A为CO2补偿点，B为CO2饱和点，若光照强度适当增强，则光合作用强度也随之增强，所以A点左移，B点右移；图2中，A为光补偿点，B为光饱和点，若CO2浓度适当增大，则光合作用强度也随之增强，所以A点左移，B点右移；图3中，在光照未达饱和时，限制光合作用的主要因素是光照强度，由于A点时CO2浓度比B点时的高，所以A点与B点相比，A点时叶绿体中C3含量相对较多；图4中，温度为25 时，净光合量最多，当温度高于25 时，呼吸作用增强，净光合量减少，但不能判断光合作用制造的有机物的量是否开始减少。答案D3.(2019山东青岛质检)甲图表示某种植物从外界吸收二氧化碳的速率与光照强度和温度的关系，乙图表示植物体内两种生理活动，则下列说法不正确的是()A.在甲图A点之前(不含A点)表示光照太弱，植物没有进行光合作用B.与乙图所对应的状态是甲图中的A点C.在10 时，限制甲图B点二氧化碳吸收速率不再增大的环境因素包括二氧化碳浓度D.温度对二氧化碳吸收速率有影响是由于温度影响了有关生理活动中酶的活性解析A点时光合速率与呼吸速率相等，因此，在A点之前植物已经进行光合作用，只是光合速率小于呼吸速率。答案A4.(2019安徽省淮北市高三考试)某研究小组在温室大棚内测得某植株体在适宜温度、CO2浓度为0.03%时，光照强度与CO2吸收量的关系，结果如图所示(B为光补偿点，D为光饱和点)。下列有关说法正确的是()A.图中CD段、DE段分别表示实际光合作用强度与呼吸作用强度B.植物细胞呼吸产生的CO2总量S1S2S4，实际光合作用吸收CO2的总量S2S3S4C.适当提高温度，有利于该植物有机物的积累D.当适当提高大棚内的CO2浓度时，B点将向右移，D点将向左移解析图中CD段是二氧化碳吸收量，是净光合量，DE段是二氧化碳释放量，是呼吸量，可以用CDDE表示实际光合作用强度，DE表示呼吸作用强度，A错误；看图可知植物细胞呼吸产生的CO2总量为S1S2S4，实际光合作用吸收CO2的总量S2S3S4，B正确；该温度条件已是适宜温度，再提高温度不利于有机物积累，C错误；适当提高大棚内的CO2浓度时，光合速率加快，光补偿点减小，B点将向左移，同时光饱和点增大，D点将向右移，D错误。答案B5.(2019江西省赣州市摸底考试)图甲表示植物在不同光照强度下单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，图乙表示植物光合速率与光照强度的关系曲线，假设不同光照强度下细胞呼吸强度相等，则下列说法正确的是()A.若图甲代表水稻，图乙代表蓝藻，则图甲的c时与图乙的c时细胞中产生ATP的场所都有细胞质基质、线粒体和叶绿体B.若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的b相当于图乙的b点C.图甲的d时，单位时间内细胞从周围环境吸收2个单位的CO2D.图乙的a、b、c点光合作用限制因素只有光照强度解析蓝藻没有叶绿体，A错误；若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的b表示O2产生总量CO2释放量，即光合作用O2产生总量CO2产生总量，光合速率呼吸速率，而乙图中的b是光补偿点，表示光合作用量呼吸量，B错误；图甲中，植物在d时，O2产生总量为8，无CO2释放，即光合作用量为8，而且细胞呼吸释放的CO2都被植物吸收，所以细胞从周围环境吸收2个单位的CO2，C正确；图乙的a、b、c点光合作用限制因素除了光照强度外，还有其他因素，如温度，D错误。答案C6.(2019昆明市高三复习教学质检)甲种水稻的叶片呈浅绿色，乙种水稻的呈绿色。科学家在相同且适宜的条件下研究了光照强度对两种水稻的影响，结果如图。回答下列问题：(1)科学家推测甲种水稻叶片呈浅绿色的原因是叶绿素a含量显著低于乙种水稻，若用纸层析法验证该推测，预期结果是：甲种水稻组滤纸条从下往上的第_条色素带，比乙种水稻组的该条色素带_。(2)在强光条件下_水稻固定CO2的能力更强。(3)光照强度为a时，甲种水稻叶肉细胞内生成H的场所有_。(4)若将这两种水稻置于光照强度为b的条件下光照12 h，再黑暗处理12 h，发现甲种水稻有机物的增加量多于乙种水稻，原因是_。研究结果表明，甲种水稻更具有推广应用价值。解析(1)滤纸条上色素带的深浅和宽窄与色素的含量呈正相关，且滤纸条上的色素从下往上依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素。因此预期结果是甲种水稻组滤纸条从下往上的第二条色素带比乙种水稻组的颜色浅且色素带窄。(2)据图分析，甲种水稻在较强光照强度下CO2吸收速率较大，因此在强光条件下，甲种水稻固定CO2的能力更强。(3)光合作用的光反应可以产生H，有氧呼吸的第一、二阶段也能产生H。在光照强度为a时，甲种水稻的净光合速率等于0，说明此时该植物的光合作用速率和细胞呼吸速率相等，叶肉细胞内生成H的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质。(4)据图分析可知，在光照强度为b的条件下，两种水稻净光合速率相同，12 h光照条件下两种水稻有机物的增加量(即积累量)相同，但甲种水稻的呼吸速率较弱，12 h黑暗处理条件下甲种水稻消耗的有机物量更少，因此将这两种水稻置于光照强度为b的条件下光照12 h，再黑暗处理12 h，甲种水稻有机物的增加量多于乙种水稻，甲种水稻更具有推广应用价值。答案(1)二颜色浅、带形窄(2)甲种(3)叶绿体、线粒体、细胞质基质(4)光照强度为b时，两种水稻净光合速率相同，12 h光照条件下两种水稻有机物增加量相同，但甲种水稻的呼吸速率更低，12 h黑暗处理时甲种水稻消耗的有机物量更少7.(2019河南八市下学期第二次测评)植物固定与产生CO2速率相等时的光照强度，称作植物的光补偿点；植物光合作用速率最大时所需要的最小光照强度，称作饱和光强。某学者利用实验测定了不同叶温条件下草莓幼苗的光补偿点与饱和光强，如表所示。请回答：叶温/光补偿点/(molm2s1)饱和光强/(molm2s1)1545.16322046.27782548.08093051.37713576.6695(1)在草莓幼苗的光补偿点时，叶肉细胞吸收CO2的速率_(填“大于”“等于”或“小于”)细胞呼吸释放CO2的速率；与相同温度下的光补偿点相比较，饱和光强时叶绿体内NADPH和NADP含量的比值_(填“增大”“不变”或“减小”)；限制幼苗光补偿点与饱和光强的环境因素主要有_。(2)表中数据表明，草莓光合作用酶的最适温度在_ 左右，做出此判断的依据是_。(3)在饱和光照条件下，给草莓幼苗提供含18O的水，一段时间后，在幼苗周围的空气中含18O的物质有水、18O2和C18O2。上述过程中产生18O2的膜结构是_，水中的18O转移并形成C18O2的场所与路径为_。解析本题主要考查光合作用、呼吸作用的过程及影响因素，主要考查理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识网络结构的能力及从提供的材料中获取信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关生物学问题的能力。(1)光补偿点时，植物体整体的呼吸速率和光合速率相同，但植物体内只有叶肉细胞等少部分细胞能进行光合作用，而所有的细胞都进行细胞呼吸，故光补偿点时叶肉细胞光合作用呼吸CO2的速率大于其呼吸作用释放CO2的速率。相同温度下饱和光强比光补偿点要大，光照强度越大，光反应阶段产生的NADPH越多。光合作用的限制因素主要是光照强度、温度、CO2浓度。(2)由表可看出，25 时草莓幼苗的饱和光强相对最大，说明此时光合作用速率大，光合作用酶的活性相对最高，故最适温度为25 左右。(3)提供18O的水后，水可蒸发或通过植物蒸腾作用散发到空气中，水也可通过光反应而生成18O2，水还可在线粒体基质中与丙酮酸反应生成CO2。答案(1)大于增大温度与CO2浓度(2)25与其他温度相比较，表中25 时草莓幼苗的饱和光强相对最大，说明此时光合作用酶的活性高(答案要点包括饱和光强相对最大和酶活性高两点)(3)类囊体(膜)在线粒体基质中，丙酮酸与水反应生成二氧化碳8.(2019福州市质检)植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示，保卫细胞吸水导致气孔开放，保卫细胞失水则气孔关闭，回答下列问题。(1)植物在高温、强光照条件下光合速率反而下降的现象称作“光合午休”。某些植物可观察到表皮上大量气孔关闭，此类“光合午休”产生的原因是_；另一些植物“光合午休”现象出现时，气孔并不关闭，此类“光合午休”产生的原因可能是_。(2)已知某植物叶片细胞液的渗透压与0.10 molL1 KNO3溶液的渗透压相当，现撕取该植物叶片表皮，将其置于不同浓度的KNO3溶液中处理，一定时间后测量叶片气孔内径，得到如下的结果(内径越大，表明气孔开放程度越大)气孔内径/m处理液浓度0.05 (molL1)0.10(molL1)0.20(molL1)2小时0.791.240.793小时1.551.581.34请回答：用0.20(molL1) KNO3处理时，较短时间内即可观察到气孔关闭，产生该现象的原因是保卫细胞_，2小时后，气孔开放程度增大，原因是_。本实验中，在载玻