复习生物课件：21.2 光合作用和细胞呼吸

第2讲光合作用和细胞呼吸

一、细胞呼吸

1．(多选)(2012·江苏卷T23)下图表示细胞呼吸作用的过程，其中1～3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()A．1和3都具有双层生物膜B．1和2所含酶的种类不同C．2和3都能产生大量ATPD．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]【解析】

分析有氧呼吸过程可知：在细胞质基质中完成有氧呼吸第一阶段，将葡萄糖分解为丙酮酸、[H]，并产生少量ATP，所以1为细胞质基质，甲为丙酮酸；在线粒体基质中完成有氧呼吸第二阶段，将丙酮酸和水分解为CO2、[H]，并产生少量ATP，所以2为线粒体基质，乙为[H]；在线粒体内膜上完成有氧呼吸第三阶段，[H]与O2反应生成H2O，同时产生大量ATP，所以3为线粒体内膜。1代表的细胞质基质无生物膜，A项错误；细胞质基质和线粒体基质中所含酶的种类不同，进行的化学反应也不同，B项正确；2代表的线粒体基质中不能产生大量ATP，C项错误；据上述分析可知甲为丙酮酸，乙为[H]，D项正确。【答案】

BD2．(2012·上海卷)人体内糖类代谢的中间产物可生成()①乳酸②乙醇③氨基酸④脂肪酸A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④【解析】

人体细胞中葡萄糖无氧分解可产生乳酸，不会产生酒精(乙醇)，但可通过转氨基作用形成氨基酸；此外，糖类与脂肪可以相互转化，脂肪分解可以形成脂肪酸。综上，C选项正确。【答案】

C3．(2012·上海卷)下图表示细胞内葡萄糖分解的反应式。

下列关于该过程的说法正确的是()A．只发生在细胞有氧时B．只发生在细胞缺氧时C．只发生在线粒体内D．只发生在细胞质基质内【解析】

图中表示的细胞内葡萄糖分解的反应式为呼吸作用的第一阶段，无论有氧呼吸还是无氧呼吸，都是在细胞质基质中进行。【答案】

D二、光合作用

4．(2012·海南卷)关于叶绿体色素的叙述，错误的是()A．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光B．绿叶中叶绿素和类胡萝卜素含量不同C．利用纸层析法可分离4种叶绿体色素D．乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能【解析】

叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，A正确；叶绿体中叶绿素含量为3/4，类胡萝卜素含量为1/4，B正确；不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同，可用纸层析法对其进行分离，C正确；乙醇提取的叶绿素只要结构没有被破坏，仍是可以吸收光能的。综上，本题选D。【答案】

D5．(2012·天津卷T5)设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率(光合速率＝净光合速率＋呼吸速率)，结果见右图。据图判断，下列叙述正确的是()A．与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多B．与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多C．若d1、d2、d3浓度下蓝藻种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1＞K2＞K3D．密闭光照培养蓝藻，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物【解析】

解答本题应从分析曲线图出发，注意辨析总光合作用量、净光合作用量与呼吸量的含义及其相互关系。A、B项考查对光合作用与细胞呼吸的综合理解，C项考查对种群环境容纳量的理解，D项考查蓝藻进行有氧呼吸与无氧呼吸形成产物的区别。从图中可读出d1、d2、d3三个浓度下对应的净光合速率和呼吸速率，根据题中公式可知d1、d2、d3浓度对应的光合速率大小为：d2>d1>d3，因此d1浓度下光反应形成的[H]多于d3浓度，A项正确。分析图像得出：d2时的呼吸速率大于d3时的呼吸速率，因此后者产生的ATP量少，B项错误。分析净光合速率曲线知，d2时有机物净积累量最大，可推知其环境条件较为适宜，其种群对应的K值应最大，C项错误。蓝藻在进行有氧呼吸时获得能量较多，繁殖速度快，种群密度大，产物为水和二氧化碳；进行无氧呼吸时细胞产生能量较少，繁殖速度慢，产物为酒精和二氧化碳，其中的酒精能抑制自身繁殖，使种群密度减小，因此通过测定种群密度及代谢产物可以判断出其代谢类型，但蓝藻在无氧环境中不能长期生存，其代谢类型为需氧型，D项错误。【答案】

A6．(2012·山东卷T2)夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下其CO2吸收速率的变化如右图所示。下列说法正确的是()A．甲植株在a点开始进行光合作用B．乙植株在e点有机物积累量最多C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭【解析】

由图可知，a点是光合速率和呼吸速率相等的点，在a点之前就进行光合作用，A项错误；CO2的吸收速率(净光合速率)大于零，说明植物在积累有机物，6时～18时，植物一直在积累有机物，所以有机物积累量最多是在18时，B项错误；b～c段的变化是由于温度高，蒸腾作用旺盛，植物为了减少水分的散失而关闭气孔，致使植物吸收CO2量减少，d～e段的变化由光照强度减弱引起，C项错误；在b～d段，甲植株没有出现CO2吸收速率下降，有可能是某种原因导致其叶片的气孔无法关闭，D项正确。【答案】

D1．光合作用与细胞呼吸的基本过程分析(1)光反应与暗反应的关系：(2)光合作用与有氧呼吸的物质转化关系：

③[H]和ATP的来源、去向分析：

2.总光合速率、净光合速率和呼吸速率三者之间的关系

(2012·四川卷改编)Ⅰ.科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体，该突变体对强光照环境的适应能力更强。请回答：(1)提取水稻突变体的光合色素，应在研磨叶片时加入________，以防止色素被破坏。用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素，缺失的色素带应位于滤纸条的________。(2)该突变体和野生型水稻的O2释放速率与光照强度的关系如上图所示。当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率________。当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推测，突变体固定CO2形成________的速率更快，对光反应产生的________________消耗也更快，进而提高了光合放氧速率。(3)如果水稻出现叶绿素a完全缺失的突变，将无法进行光合作用，其原因是________。Ⅱ.研究表明，癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，据图分析回答问题。(1)图中A代表细胞膜上的________。葡萄糖进入癌细胞后，在代谢过程中可形成非必需氨基酸，也可通过形成五碳糖进而合成________作为DNA复制的原料。(2)在有氧条件下，癌细胞呼吸作用的方式为________________。与正常细胞相比，①～④过程在癌细胞中明显增强的有________(填编号)，代谢途径发生这种变化的意义在于能够_____________，从而有利于癌细胞的增殖。(3)细胞在致癌因子的影响下，________基因的结构发生改变而被激活，进而调控________的合成来改变代谢途径。若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的过程________(填编号)不宜选为作用位点。【解析】

Ⅰ.(1)在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，研磨叶片时要加入少量的CaCO3，以防止研磨过程中色素被破坏。由于叶绿素b在层析液中的溶解度最低，用纸层析法分离色素时，叶绿素b应该出现在滤纸条的最下端。(2)当光照强度为0时，O2的释放速率为植物细胞呼吸强度。当光照强度为n时，突变体和野生型的O2释放速率相同，即净光合作用强度相等。但是根据图中光照强度为0时与纵轴的交点来看，野生型水稻的细胞呼吸强度小于突变体水稻的，说明此时突变体的真正光合作用强度大于野生型的，即单位面积叶片中叶绿体的O2产生速率大于野生型的。当光照强度为m时，突变体叶片气孔开放程度比野生型大，则其固定CO2能力强。在光合作用过程中固定的CO2形成C3，C3还原过程中需要消耗光反应产生的NADPH和ATP。(3)在光合作用过程中，少数处于特殊状态的叶绿素a能够将光能转换为化学能，当缺少叶绿素a时光能不能被转换，因此光合作用无法进行。Ⅱ.(1)葡萄糖进入癌细胞的方式是主动运输，运输过程中需要细胞膜上载体蛋白的协助，因此A为载体蛋白。进入细胞的葡萄糖可以转化为人体非必需氨基酸。DNA复制的原料是四种游离的脱氧核苷酸。(2)根据题目条件已知，癌细胞与正常细胞在有氧条件下产生的ATP总量差别不大，但是摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍，说明癌细胞在有氧条件下摄取的葡萄糖除了用于进行有氧呼吸外，还用于进行无氧呼吸。因此，与正常细胞相比较①③过程明显增强，而④过程没有增强；在癌细胞的不断分裂增殖过程中，需要葡萄糖转化为脱氧核糖作为合成脱氧核苷酸的原料，因此②过程也增强。癌细胞这种代谢途径的变化可以增加代谢过程中中间产物的种类和数量，为DNA的复制和相关蛋白质的合成提供所需的原料。(3)原癌基因存在于一切正常细胞中，具有引起细胞癌变的潜能。在致癌因子的作用下，原癌基因的结构发生改变时，可造成相关酶的合成改变而改变代谢过程。根据分析可知，与正常细胞相比，癌细胞的①②③过程明显加强，但如果抑制①过程，正常细胞也不能吸收葡萄糖，因此要研制药物来抑制癌细胞的异常代谢途径，应该选用过程②③作为药物的作用位点，而不能选择过程①④作为药物的作用位点。【答案】

Ⅰ.(1)CaCO3最下端(2)较大C3NADPH、ATP(3)缺失叶绿素a不能完成光能转换Ⅱ.(1)载体蛋白脱氧核苷酸(2)有氧呼吸和无氧呼吸①②③产生大量的中间产物，为合成DNA和蛋白质等重要物质提供原料(3)原癌酶①④1．(2012·上海卷)下图代表人体内有机物氧化分解过程(Y代表彻底分解的产物)。下列说法错误的是()

A．过程②发生于线粒体内B．过程②产生的ATP多于过程①C．若X代表糖类，则Y代表CO2和H2OD．若X代表氨基酸，则Y代表CO2、H2O和尿素【解析】

图中的X是有机物，Y是CO2和水，若X代表氨基酸，首先形成丙酮酸，再形成乙酰辅酶A，再产生CO2、H2O，没有尿素。【答案】

D2．(2012·广东卷)荔枝叶片发育过程中，净光合速率及相关指标的变化见下表。

(1)B的净光合速率较低，推测原因可能是：①叶绿素含量低，导致光能吸收不足；②___________，导致____________。(2)将A、D分别置于光照恒定的密闭容器中，一段时间后，A的叶肉细胞中，将开始积累________；D的叶肉细胞中，ATP含量将________。(3)与A相比，D合成生长素的能力________；与C相比，D的叶肉细胞的叶绿体中，数量明显增多的结构是________。(4)叶片发育过程中，叶面积逐渐增大，是__________________的结果；D的叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著，其根本原因是__________。【解析】

(1)分析表格数据，叶片B的净光合速率低是因为叶片B中总叶绿素含量低(为1.1mg/g·fw)，吸收光能的能力差；气孔相对开放度也比较低(为55%)，导致CO2吸收量比较少。(2)在光照条件下，因A的新叶还未展开，不能进行光合作用，在密闭的容器中随O2减少会进行无氧呼吸，故将有酒精积累；D叶片在密闭容器中，CO2因消耗而减少，则会引起ATP消耗减少而合成不变，导致细胞中ATP的含量增加。(3)成熟的叶片中生长素的合成量很少。成熟的叶片与刚展开完成的叶片相比，虽然叶面积相同，但从表格中可推知，由于总叶绿素含量增加，而叶绿素分布在叶绿体中基粒的类囊体薄膜上，因此D的叶肉细胞的叶绿体中基粒明显增多。(4)叶面积逐渐增大是由于细胞的生长和细胞的分裂，主要是细胞分裂；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。【答案】

(1)气孔相对开放度较低CO2吸收不足(2)酒精增加(3)低基粒(4)细胞生长和细胞分裂基因的选择性表达1．解读影响光合作用因素的相关曲线

(1)光照强度(图甲)①原理：影响光反应阶段ATP、[H]的产生。②分析P点的限制因素：温度、CO2的供应量。③生产中的应用a．间作套种农作物的种类配置，可合理利用光能。b．适当提高光照强度，可增加大棚作物的产量。(2)CO2浓度(图乙)①原理：影响暗反应阶段C3的生成。②分析P点的限制因素：温度、光照强度。③生产中的应用a．种植大棚蔬菜时，多施有机肥、人工增施CO2。b．大田作物应多施有机肥和实施秸秆还田，或“正其行，通其风”以保证空气顺行流通。(3)温度(图丙)①原理：通过影响酶的活性而影响光合作用。②分析：P点对应的温度为进行光合作用的最适温度。③应用：大田农作物适时种植；冬天，利用大棚种植蔬菜。(4)矿质元素(图丁)①原理：N、Mg是叶绿素的成分，P是NADPH和ATP的成分，K＋有助于光合产物的运输。②分析：P～Q的形成原因是施肥过多，植物吸水困难甚至失水，进而影响光合作用。③应用：合理、适量施肥。2．影响呼吸作用因素的分析

(2012·大纲全国卷)金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如下图所示(图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示)。据图回答下列问题：(1)该研究探讨了________________对金鱼藻________的影响。其中，因变量是________________。(2)该研究中净光合速率达到最大时的光照度为______lx。在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气______μmol。(3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是_________