2026届高三二轮复习生物：光合作用和细胞呼吸的原理课件

专题(四)光合作用和细胞呼吸

明考点·析考情

考点1.光合作用和细胞呼吸的过程及其相互关系。2.影响光合作用速率的环境因素。考情该部分内容的命题以非选择题为主，属于年年必考的题目。试题情境以下两种居多：(1)以大学教材中有氧呼吸和光合作用过程的文字或图解为情境；(2)以科学家所做的一种或多种环境因素对两过程影响的实验数据表或坐标曲线为情境。总反应式①____________________________CO2+H2O(CH2O)+O2光反应条件场所物质变化光、色素、酶叶绿体类囊体的薄膜水的光解和ATP形成光合作用细胞呼吸有氧呼吸总反应式场所C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶②___________和线粒体细胞质基质三个阶段反应式酶C6H12O62C3H4O3+4[H]+能量(少量)2C3H4O3+6H2O6CO2+20[H]+能量(少量)24[H]+6O212H2O+能量(大量)酶酶光合作用细胞呼吸暗反应场所物质变化NADPH、ATP、多种酶③___________CO2的固定、

④_________条件叶绿体基质C3的还原影响因素光、CO2浓度、温度等光合作用细胞呼吸无氧呼吸总反应式场所C6H12O6

2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量或C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量⑤____________温度、O2浓度、H2O等酶酶细胞质基质影响因素光合作用细胞呼吸光合作用和细胞呼吸的原理命题点1主干整合真题研究题组集训内容索引主干整合1.光合作用和有氧呼吸的结构基础——ATP合酶ATP产生机制：线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因此膜高浓度侧的质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出，而ATP合酶把质子的电化学势能转化成ATP中的化学能。2.光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系3.光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系(4)能量变化4.改变条件后，C3、C5、NADPH、ATP的含量及(CH2O)合成量变化分析光照强度和CO2浓度突然改变后，C3、C5、NADPH、ATP、ADP、NADP＋的含量及(CH2O)合成量的动态变化时，要将光反应和暗反应过程结合起来分析，从具体的反应过程提炼出模型：“来路→某物质→去路”，通过分析其来路和去路的变化来确定含量变化。如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原。当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：返回真题研究1.(2020·山东，21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是_______________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为__________________。模块1和模块2五碳化合物(或C5)分析题图可知，模块1将光能转换为电能，模块2电解水，同时转换能量供模块3还原CO2产生糖类，比较这一过程与光合作用的全过程可知，模块1和模块2相当于光合作用的光反应阶段，模块3相当于光合作用的暗反应阶段。根据上面的分析可知，该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块，即吸收和转化光能的模块是模块1和模块2。光合作用的暗反应包括两步反应，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，与C5结合，形成C3。二是C3的还原：C3接受ATP和NADPH释放的能量，在酶的作用下最终转化为糖类和C5。比较该过程与模块3的反应过程可知，甲与CO2反应产生乙，这一阶段为CO2的固定，那么甲为C5，即五碳化合物，乙为C3，即三碳化合物。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________________________________________。减少模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足若正常运转过程中气泵突然停转，相当于光合作用过程中突然停止供应CO2，CO2的固定受阻，进而导致乙(C3)的合成量减少，短时间内C3的还原正常进行，消耗量不变，C3含量减少。光合作用的暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若气泵停转时间较长，相当于暗反应无法进行，就无法为模块2提供ADP、Pi和NADP＋，从而影响了模块2中的能量转换效率。(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量______(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是______________________________________________________________。高于统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)人工光合作用系植物有机物的积累量称为净光合作用量，即有机物的制造量(真正光合作用量)减去呼吸作用消耗的有机物量。这个人工光合作用系统中只有有机物的制造，没有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量(即真正光合作用量)相等的情况下，有机物(糖类)的积累量将高于植物。(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是______________________________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少干旱条件下，植物为降低蒸腾作用对水分的过度散失，气孔的开放程度降低，进而影响CO2的吸收，会间接影响光合作用速率。2.(2021·湖南，21)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题：(1)图b表示图a中的____________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为__________和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低。暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或“减慢”)。类囊体薄膜NADPH减慢光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，即图b表示图a的类囊体薄膜，光反应过程中，色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速率会减慢。(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。

叶绿体

类型

相对值实验项目叶绿体A：双层膜结构完整叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量100167.0425.1281.3实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量100106.7471.1109.6注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。据此分析：①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以_______(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Fecy

实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用。②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于_________________________________，从而提高光反应速率。类囊体上的色素吸收光能、转化光能在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C。③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低根据图b可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。(1)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP(2020·山东，2)(

)×提示：癌细胞中丙酮酸转化为乳酸发生在无氧呼吸的第二阶段，无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP。(2)(2021·重庆，6)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图辨析下列说法：①水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜(

)提示：水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜的内侧，若被有氧呼吸利用，最少要穿过1层类囊体薄膜，2层叶绿体膜，穿过同一细胞中的线粒体的2层膜，共5层膜。×②产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应(

)(3)光反应阶段中水在光下分解需ATP水解提供能量(2019·天津，2)(

)×提示：水在光下分解不消耗ATP。(4)(经典高考题)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含量的变化分别为

、

。大田种植大豆时，“正其行，通其风”的主要目的是通过__________

提高光合作用强度以增加产量。√增加增加增加二氧化碳浓度(5)(经典高考题)叶绿素含量减少使光反应变慢，导致光反应供给暗反应的

和

减少，光合速率降低。(6)(2019·江苏，28)光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体

。ATPNADPH吸水涨破(7)(2020·江苏，27节选)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是

。(8)(2022·全国甲，29节选)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)。返回非还原糖较稳定自身呼吸消耗或建造植物体结构题组一光合作用与细胞呼吸的过程辨析1.(2023·山东，4)水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒题组集训√12341234玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度运输，液泡中H＋浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；如果玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，因此检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B正确；1234转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D错误。2.(2023·聊城高三调研)绿色植物光合作用光反应的机理如图1所示，其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。科研人员做了天竺葵应对高光照条件的光保护机制的探究实验，结果如图2所示。请回答下列问题：12341234(1)图1中PSⅡ接受光能激发释放的e－的最初供体是________。e－经过一系列的传递体形成电子流，e－的最终受体是________，在有氧呼吸过程中产生的H＋和e－最终受体是_____。H2ONADP＋O21234从图中可以看出，光系统Ⅱ可以将H2O光解产生e－、O2、H＋，e－经过一系列的传递体形成电子流，接受e－的是NADP＋，该物质接受e－和H＋后，生成了NADPH。在有氧呼吸过程中产生的H＋和e－，与NAD＋生成NADH，NADH与O2反应生成H2O。1234(2)质醌分子是在PSⅡ和PSⅠ间传递e－的重要膜蛋白，PSⅡ将e－传递给质醌使之还原，PSⅠ从质醌夺取e－使之氧化，但一般植物的PSⅡ∶PSⅠ的比例大约为1.5∶1，这说明________________________________________________。电子在沿类囊体薄膜传递过程中有逸出(流失或散失)1234PSⅡ将e－传递给质醌使之还原，PSⅠ从质醌夺取e－使之氧化，由于电子在沿类囊体薄膜传递过程中有逸出，故一般植物的PSⅡ∶PSⅠ的比例大约为1.5∶1。1234(3)植物应对高光照条件的光保护机制除与类囊体蛋白PsbS(一种光保护蛋白，可将植物吸收的多余光能以热能形式散失)含量相关外，还可以通过提高催化叶黄素转化的关键酶VDE的活性使叶绿素猝灭。据图2分析，在高光照条件下，类囊体蛋白PsbS数量变化比叶黄素转化对绿色植物的保护作用____(填“强”或“弱”)，理由是____________________________________________________________________________________________________。强

验C组(抑制类囊体蛋白PsbS)与实验B组(抑制叶黄素转化)相比较，C组(抑制叶黄素转化)光合效率降低更多1234据图可知，实验C组(抑制类囊体蛋白PsbS)与实验B组(抑制叶黄素转化)相比较，C组(抑制类囊体蛋白PsbS)光合效率降低更多，因此在高光照条件下，类囊体蛋白PsbS数量变化比叶黄素转化对绿色植物的保护作用强。题组二辨析条件骤变引起代谢过程中物质含量的变化3.(2023·岳阳高三联考)阳光穿过森林会在地上投下“光斑”。如图显示了生长旺盛的某植物的一片叶子在“光斑”照耀前后的光合作用过程中吸收CO2和释放O2的情况。虚线代表O2的释放速率，实线代表CO2的吸收速率。下列判断错误的是A.a点细胞中ATP的产量增加B.a点后O2释放速率下降与ADP和NADP＋

供应不足有关C.c与d的面积可能相等D.b点细胞中C5含量增加√12341234a点时，由于光照强度突然增强，光反应速率加快，产生的O2、ATP、NADPH增加，但a点后暗反应速率较慢，从而限制了光合速率，光反应减弱，O2释放速率下降，A、B正确；在较理想的情境中，整个光合作用过程中O2的释放量和CO2的吸收量相等，c、d的面积分别代表二者之间的差值的绝对值，理论上应该相等，