专题5　细胞呼吸与光合作用的过程（教师版）

10/11专题5细胞呼吸与光合作用的过程1.细胞呼吸的基本过程（1）需氧呼吸的基本过程（2）厌氧呼吸的基本过程项目乙醇发酵乳酸发酵概念细胞在无氧或缺氧条件下，将糖分子分解成乳酸或乙醇和CO2，并释放少量能量的过程总反应式C6H12O6酶2C2H5OH＋2CO2＋能量C6H12O6酶2C3H6O具体过程2.光合作用过程分析3.细胞呼吸与光合作用的物质、能量转化关系（1）光合作用与细胞呼吸的过程图解（2）光合作用和需氧呼吸中各种元素的去向（3）光合作用和细胞呼吸之间物质和能量的相互关系|特别提醒|细胞呼吸方式的判断4.细胞呼吸与光合作用中相关实验分析（1）探究酵母菌呼吸方式的实验装置及相关试剂的作用实验装置相关物质检测（2）光合色素的提取与分离考向1围绕需氧呼吸与厌氧呼吸的过程，考查物质与能量观1.人线粒体呼吸链受损可导致代谢产物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。下列叙述错误的是（）A．呼吸链受损会导致需氧呼吸异常，细胞产能减少B．生成代谢产物X的过程②会产生少量的ATPC．过程⑤使用的酶B可避免H2O2对细胞的毒害D．过程④消耗代谢产物X有助于维持细胞内pH稳定解析：B由图可知，呼吸链受损会影响线粒体，会导致需氧呼吸异常，细胞产能减少，A正确；线粒体呼吸链受损，丙酮酸只在线粒体外参与厌氧呼吸使代谢产物X积累，动物细胞厌氧呼吸的产物是乳酸，故产物X为乳酸，产生乳酸的过程不产生ATP，B错误；结合题图可知，酶B可以催化丙酮酸和H2O2反应形成H2O和O2，故酶B催化H2O2的分解可避免H2O2对细胞的毒害，C正确；动物细胞厌氧呼吸的产物是乳酸，消耗乳酸有助于维持细胞内pH稳定，D正确。2.（2026•山东高考5题）水稻根细胞中，无氧呼吸第二阶段通过以下两个反应完成。水稻根系细胞在水淹一段时间后，酶Ⅰ和酶Ⅱ的表达量明显增加，无氧呼吸增强。下列说法错误的是（）①丙酮酸酶Ⅰ乙醛＋②乙醛＋NADH＋H＋酶Ⅱ乙醇＋A．根细胞利用葡萄糖进行无氧呼吸释放CO2只发生在反应①中B．反应①和②均发生在细胞质基质中C．该时间段内，反应①和②产生的ATP增加D．水稻根细胞中的葡萄糖经过无氧呼吸时，其中的能量大部分存留在乙醇中解析：C水稻根细胞利用葡萄糖进行无氧呼吸时，第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸的过程不产生CO2，仅第二阶段进行反应①生成CO2，因此无氧呼吸释放的CO2只发生在反应①中，A正确；无氧呼吸的两个阶段全部发生在细胞质基质中，反应①和②均属于无氧呼吸第二阶段，场所均为细胞质基质，B正确；无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量、生成少量ATP，第二阶段的反应①和②均不产生ATP，C错误；水稻根细胞无氧呼吸只释放少量能量，葡萄糖中的大部分能量存留在无氧呼吸的终产物乙醇中，D正确。考向2围绕光合作用的过程及各物质含量的变化，考查物质与能量观3.载人航天器密闭舱内的人工生态系统，是实现物质循环利用、保障航天员长期在轨生存的关键设计。下图为该人工生态系统的物质循环模式图，下列相关叙述错误的是（）A．图中a可代表航天员细胞呼吸产生的CO2，能为藻类的光合作用提供原料B．若图中b代表O2，则该物质在藻类细胞叶绿体的类囊体薄膜上生成C．若图中c代表藻类输送给航天员的有机物，主要包括糖类、蛋白质等营养物质D．分解罐可分解航天员的粪便等废弃物，产生的有机物和无机盐可直接被藻类吸收利用解析：D图中a是从航天员指向藻类的物质，代表航天员细胞呼吸产生的CO2，可作为藻类光合作用的原料，A正确。若b代表O2，它是藻类光合作用的产物，光合作用中O2的生成发生在叶绿体的类囊体薄膜上（光反应阶段），B正确。若c代表藻类输送给航天员的有机物，藻类通过光合作用合成的有机物主要包括糖类，还可以进一步转化为蛋白质等营养物质，为航天员提供营养，C正确。分解罐分解粪便等废弃物时，将有机物分解为无机物（如CO2、无机盐）后才能被藻类吸收利用。有机物无法直接被藻类吸收，D错误。4.某同学对菠菜叶中的叶绿体进行了相关研究，回答下列问题：（1）不同光照条件下，植物可以通过改变叶绿体在细胞内的位置来优化光的捕获，该过程中叶绿体的移动和定位与细胞内（填细胞结构）有关。若要将叶肉细胞中的叶绿体与其他细胞器分离，可以采用的方法是。（2）若菠菜幼苗长期处于弱光下，叶绿体的发育会产生适应性变化，类囊体数目会。制备类囊体时，为避免膜蛋白被降解，提取液应保持（填“低温”或“常温”），提取液中往往含有适宜浓度的蔗糖，目的是。（3）对类囊体悬液进行光照处理，根据下图分析，类囊体薄膜进行电子传递过程中电子的最初供体是；类囊体腔内pH的变化为，造成这一现象的过程有（答出两点）。（4）用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。生产中发现即使增加光强度，产量也不再增加，若要增产，可调整的外界因素有（答出两点）。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有。答案：（1）细胞骨架差速离心法（2）增多低温保持类囊体内外的渗透压，维持类囊体的正常形态和功能（3）水降低水光解生成H＋；H＋从基质一侧跨膜运输进入类囊体腔（4）适当提高温度，提高二氧化碳浓度ATP、NADPH、CO2解析：（1）细胞器可以沿着细胞骨架移动，因此叶绿体的移动和定位与细胞内的细胞骨架有关。分离细胞器用差速离心法。（2）弱光会使光合作用减弱，类囊体上的光合色素可以吸收光能，叶绿体的发育会产生适应性变化，可推测长期处于弱光下类囊体数目会增多。蛋白质低温下结构更稳定，因此制备类囊体时，提取液应保持低温；提取液中的适宜浓度的蔗糖溶液作用是保持类囊体内外的渗透压，维持类囊体的正常形态和功能。（3）由图可知，电子是水的光解产生的，故电子的最初供体为水。由于水的光解还产生了H＋，同时还有H＋从叶绿体基质向类囊体腔内运输，因此类囊体腔的pH下降。（4）光照强度直接影响的是光反应，合成有机物发生于碳反应，若增加光照强度产量也不再增加，说明碳反应速率受到了影响，由于碳反应需要多种酶的催化才能进行，因此可适当提高温度，提高酶的活性，还可以提高二氧化碳浓度，提高碳反应速率。光反应为碳反应提供ATP、NADPH，碳反应还需要CO2为原料，因此若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有ATP、NADPH、CO2。考向3围绕细胞呼吸和光合作用的过程，考查物质与能量观5.对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是（）A．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2OB．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2C．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2D．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物解析：A光反应发生在类囊体膜上，水分解产生氧和H＋；暗反应发生在叶绿体基质，该过程发生CO2的固定和C3的还原，生成有机物；需氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质，该阶段丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和［H］，并释放出少量的能量；需氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜，［H］和氧气结合形成水。A错误，B、C、D正确。6.光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相对的独立性。下图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，其中Ⅰ~Ⅶ代表物质，①~⑤代表过程。下列叙述错误的是（）A．图中Ⅶ被相邻细胞利用至少需要穿过6层生物膜B．图中Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅶ分别是同一种物质，Ⅰ和Ⅳ是不同种物质C．图中①~⑤均伴随着ATP的合成或水解，其中③合成的ATP可被②利用D．光合作用的产物脂质、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来解析：C图中Ⅶ是需氧呼吸第二阶段的产物，表示CO2，产生场所是线粒体基质，被相邻细胞利用的场所是相邻细胞的叶绿体基质，至少需要穿过线粒体（2层膜）、线粒体所在细胞的细胞膜（1层膜）、相邻细胞的细胞膜（1层膜）、相邻细胞的叶绿体（2层膜），至少需要穿过6层生物膜，A正确；图中Ⅱ是H2O光解产物O2，Ⅲ能与C5结合形成C3，表示CO2，Ⅶ是需氧呼吸第二阶段的产物CO2，Ⅴ与需氧呼吸前两个阶段产生的Ⅳ参与需氧呼吸第三阶段形成H2O，因此Ⅴ是O2，Ⅳ是［H］（NADH），即Ⅱ（O2）和Ⅴ（O2）是同一种物质，Ⅲ（CO2）和Ⅶ（CO2）是同一种物质，Ⅰ是NADPH（光反应产物），Ⅳ是NADH，是不同种物质，B正确；据题图可知，①表示CO2固定，②表示C3还原，③表示需氧呼吸第一阶段，④表示需氧呼吸第三阶段，⑤表示需氧呼吸第二阶段，其中②过程伴随着ATP的水解，③④⑤过程伴随着ATP的合成，③合成的ATP不能被②利用，C错误；呼吸作用一方面能为生物体的生命活动提供能量，另一方面能为体内其他化合物的合成提供原料，光合作用的产物脂质、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来，D正确。考向4围绕呼吸方式的探究及色素的提取与分离，考查科学探究7.（2025•浙江6月选考9题）某同学欲研究酵母菌的细胞呼吸方式，设置有氧组和无氧组，装置如图所示。已知有氧组装置内氧气量仅满足部分葡萄糖氧化分解。下列叙述正确的是（）A．装置内有氧气或无氧气可作为实验的无关变量B．有氧组和无氧组酵母菌细胞产生CO2的场所均为细胞质基质C．若葡萄糖充分反应，有氧组和无氧组均可检测到酒精D．若葡萄糖充分反应，有氧组和无氧组产生的CO2比值大于3∶1解析：C本实验研究酵母菌的细胞呼吸方式，有氧气或无氧气是实验的自变量，而不是无关变量，A错误。有氧组因为氧气仅满足部分葡萄糖氧化分解，所以既进行需氧呼吸（产生CO2的场所是线粒体基质），又进行厌氧呼吸（产生CO2的场所是细胞质基质）；无氧组只进行厌氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质。所以有氧组产生CO2的场所是线粒体基质和细胞质基质，无氧组是细胞质基质，B错误。有氧组虽然进行需氧呼吸，但也进行厌氧呼吸（因为氧气不足），厌氧呼吸会产生酒精；无氧组进行无氧呼吸，也产生酒精。所以有氧组和无氧组均能检测到酒精，C正确。需氧呼吸时，1分子葡萄糖产生6分子CO2；厌氧呼吸时，1分子葡萄糖产生2分子CO2。由于有氧组同时进行需氧和厌氧呼吸，所以有氧组产生的CO2量比仅进行需氧呼吸时少，那么有氧组和无氧组产生CO2的比值会小于3∶1，D错误。8.兴趣小组改进了“光合色素的提取与分离”实验的装置（如图1），最终实验结果如图2，其中①~④为得到的4条色素带。下列叙述错误的是（）A．实验中应在培养皿中加入色素提取液，在a处滴加层析液B．若图2中色素带③④偏窄可能是因为研磨时忘记加入CaCO3C．色素带①中的色素在