2019版高考生物大二輪復(fù)習(xí) 專題三 細(xì)胞呼吸與光合作用高考熱點專題學(xué)案

專題三 細(xì)胞呼吸與光合作用考情分析光合作用與細(xì)胞呼吸是細(xì)胞代謝的核心知識，學(xué)考、選考都把兩者結(jié)合起來考查，一般以坐標(biāo)曲線圖、表格和光合作用流程圖為載體，選擇題與非選擇題均有較大幾率出現(xiàn)。主要考查角度有以下幾點：(1)表觀光合速率及其影響因素，如 2015 年浙江 10 月選考，26T；2017 年浙江 11 月選考，30T；2018 年浙江 4 月選考，26T 等。(2)光強度對光合速率的影響，如 2015 年浙江 10 月選考，30T；2017 年浙江 4 月選考，30T；2018 年浙江 4 月選考，30T 等。(3)光合作用與細(xì)胞呼吸的過程，如 2015 年浙江 10 月選考，30T；2016 年浙江 4 月選考，17T等。(4)光反應(yīng)和碳反應(yīng)的過程，如 2016 年浙江 4 月選考，30T；2017 年浙江 11 月選考，26T；2017年浙江 11 月選考，30T 等。(5)葉綠體色素的種類及提取與分離，2016 年浙江 4 月選考，30T；2017 年浙江 4 月選考，30T；2018 年浙江 4 月選考，30T 等。1.表觀(凈)光合速率和真正(總)光合速率的判定方法(1)若為坐標(biāo)曲線形式，當(dāng)光強度為 0 時，CO2 吸收值為 0，則該曲線表示真正(總)光合速率，若 CO2 吸收值為負(fù)值，則該曲線表示表觀光合速率。(2)若所給數(shù)值為有光條件下綠色植物 O2 釋放量或 CO2 吸收量的測定值，則為表觀光合速率。(3)有機(jī)物積累量為表觀光合速率，制造量為真正(總)光合速率。2.光合作用與細(xì)胞呼吸“關(guān)鍵點”移動的判斷技巧CO2(或光)補償點和飽和點的移動方向：一般有左移、右移之分，其中 CO2(或光)補償點 B 是曲線與橫軸的交點，CO2(或光)飽和點 C 則是最大光合速率對應(yīng)的最低 CO2 濃度(或光強度)，位于橫軸上。(1)呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點 B 應(yīng)右移，反之左移。(2)呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時，CO2(或光)補償點 B 應(yīng)右移，反之左移。1(3)陰生植物與陽生植物相比，CO2(或光)補償點和飽和點都應(yīng)向左移動。3.解讀密閉容器及自然環(huán)境中植物光合作用曲線解讀(1)夏季的一天中 CO2 吸收量和釋放量變化曲線分析(如圖 1 所示)a 點：凌晨 34 時，溫度較低，細(xì)胞呼吸較弱，CO2 釋放量較少。b 點：上午 6 時左右，溫度升高，細(xì)胞呼吸增強，CO2 釋放量增多；太陽出來，開始進(jìn)行光合作用。bc 段：光合速率小于呼吸速率。c 點：上午 7 時左右，光合速率等于呼吸速率。ce 段：光合速率大于呼吸速率。d 點：溫度過高，部分氣孔關(guān)閉，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。e 點：下午 6 時左右，光合速率等于呼吸速率。ef 段：光合速率小于呼吸速率。fg 段：太陽落山，光合作用停止，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。(2)有關(guān)一天中有機(jī)物情況的曲線分析(如圖 2 所示)積累有機(jī)物的時間段：ce 段。制造有機(jī)物的時間段：bf 段。消耗有機(jī)物的時間段：Og 段。一天中有機(jī)物積累最多的時間點：e 點。一晝夜有機(jī)物的積累量：SPSMSN。(3)在相對密閉的環(huán)境中，一晝夜 CO2 含量的變化曲線分析(如圖 3 所示)如果 N 點低于 M 點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量增加。如果 N 點高于 M 點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量減少。如果 N 點等于 M 點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量不變。CO2 含量最高點為 c 點對應(yīng)時刻，CO2 含量最低點為 e 點對應(yīng)時刻。2(4)在相對密閉的環(huán)境中，一晝夜 O2 含量的變化曲線分析(如圖 4 所示)如果 N 點低于 M 點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量減少。如果 N 點高于 M 點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量增加。如果 N 點等于 M 點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量不變。O2 含量最高點為 e 點對應(yīng)時刻，O2 含量最低點為 c 點對應(yīng)時刻。4.測定光合速率與呼吸速率的三種方法(1)利用裝置圖法測定植物光合速率與呼吸速率裝置中溶液的作用：在測細(xì)胞呼吸速率時，NaOH 溶液可吸收容器中的 CO2；在測凈光合速率時，NaHCO3 溶液可提供 CO2，保證容器內(nèi) CO2 濃度的恒定。測定原理a.甲裝置在黑暗條件下植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH 溶液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的 CO2，所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的 O2 吸收速率，可代表呼吸速率。b.乙裝置在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于 NaHCO3 溶液保證了容器內(nèi) CO2 濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的 O2 釋放速率，可代表凈光合速率。c.真正光合速率凈光合速率呼吸速率。測定方法a.將植物(甲裝置)置于黑暗條件中一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。b.將同一植物(乙裝置)置于光下一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算凈光合速率。c.根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真正光合速率。物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實驗，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實驗，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進(jìn)行校正。(2)“半葉法”測定光合速率例如：某研究小組采用“半葉法”對番茄葉片的光合作用強度進(jìn)行測定，如圖所示?！鞍肴~法”的原理是將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒?可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理 )阻止兩部分的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射 6 小時后，在 A、B 的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲3得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是 mg/(dm2·h)。若 MMBMA，則 M表示 B 葉片被截取部分在 6 小時內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量。(3)利用“黑白瓶”法測定光合速率(將裝有水和光合植物的黑、白瓶置于相同水層中，測定單位時間內(nèi)瓶中溶解氧含量的變化，借此測定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物僅能進(jìn)行細(xì)胞呼吸；白瓶透光，瓶中生物可進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸。因此，真正光合作用氧氣產(chǎn)生量 光合作用總量)白瓶中氧氣增加量黑瓶中氧氣減少量。題型一光合作用與細(xì)胞呼吸的過程判斷1.如圖是生物體內(nèi)能量供應(yīng)及利用的示意圖，下列說法錯誤的是()A.A 過程一定伴隨 O2 的釋放，D 過程不需要 O2 的直接參與B.A 過程產(chǎn)生的 ATP 可用于 B 過程中三碳酸分子的還原C.A 過程產(chǎn)生的 ATP 遠(yuǎn)多于 C 過程產(chǎn)生的 ATPD.C 過程葡萄糖中的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)移到 ATP 中答案D解析A 是光反應(yīng)，產(chǎn)物有 O2、ATP 和 NADPH 等，D 是 ATP 的利用，不需要 O2 的直接參與，A 正確；A 過程中產(chǎn)生的 ATP 和 NADPH 可用于 B 碳反應(yīng)中三碳酸分子的還原，B 正確；A 光反應(yīng)過程產(chǎn)生的 ATP 全部被用來進(jìn)行碳反應(yīng)合成有機(jī)物，C 細(xì)胞呼吸分解的有機(jī)物只是光合作用合成的有機(jī)物中的一部分，且細(xì)胞呼吸過程中大部分的能量以熱能形式散失，故A 過程產(chǎn)生的 ATP 遠(yuǎn)多于 C 過程產(chǎn)生的 ATP，C 正確；C 細(xì)胞呼吸過程葡萄糖中的化學(xué)能只有少部分轉(zhuǎn)移到 ATP 中，大部分以熱能形式散失，D 錯誤。2.如圖為綠色植物光合作用過程示意圖(物質(zhì)轉(zhuǎn)換用實線表示，能量傳遞用虛線表示，圖中 ag 為物質(zhì)，為反應(yīng)過程)。下列判斷錯誤的是()A.a 物質(zhì)為色素，綠色植物能利用它將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能貯存在 c 中B.一個葉肉細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的 CO2 到被自身光合作用利用，至少穿過了 8 層磷脂分子4C.將 b 物質(zhì)用 18O 標(biāo)記，最終在合成的葡萄糖中能檢測到放射性 18OD.在 g 物質(zhì)供應(yīng)充足時，突然停止光照，三碳酸的含量將迅速下降答案D解析分析題圖可知，圖中 a 物質(zhì)表示色素，葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，綠色植物能利用它將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能貯存在 ATP 中；葉肉細(xì)胞產(chǎn)生的 CO2 進(jìn)入同一細(xì)胞葉綠體中進(jìn)行光合作用被利用，至少需要穿過 2 層線粒體膜和 2 層葉綠體膜，即 4 層生物膜，8 層磷脂分子；將 b 物質(zhì)(O2)用 18O 標(biāo)記，18O2 首先參與需氧呼吸生成 H218O，該 H218O 可以參與需氧呼吸第二階段，此時 18O 將轉(zhuǎn)移到 C18O2 中，然后 C18O2 參與光合作用，最終在有機(jī)物中能檢測到放射性 18O；突然停止光照，光反應(yīng)停止，NADPH 和 ATP 的含量下降，故在 CO2 供應(yīng)充足時，三碳酸被還原的量減少，但生成量不變，因此三碳酸含量會迅速上升。題型二分析坐標(biāo)曲線中補償點和飽和點的移動3.將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調(diào)節(jié)小室 CO2 濃度，在一定光強度下測定葉片光合作用強度(以 CO2 吸收速率表示)，測定結(jié)果如圖所示，下列敘述正確的是()A.如果光強度適當(dāng)降低，a 點左移，b 點左移B.如果光強度適當(dāng)降低，a 點左移，b 點右移C.如果光強度適當(dāng)增強，a 點右移，b 點右移D.如果光強度適當(dāng)增強，a 點左移，b 點右移答案D解析a 點、b 點分別是 CO2 補償點、CO2 飽和點，在 a 點濃度時，光合速率等于呼吸速率；ba點濃度時，光合速率達(dá)到最大。如果光強度適當(dāng)降低，則光合作用強度會降低， 點應(yīng)右移，b點左移；如果光強度適當(dāng)增強，則光合作用強度會增加，a 點左移，b 點右移。4.將小麥植株置于密閉玻璃罩內(nèi)，在不同溫度條件下測定小麥對氧氣的吸收或釋放速率隨光強度的變化，實驗結(jié)果如圖所示。請回答下列問題：(1)b 點的生物學(xué)含義是_。此時小麥根尖細(xì)胞中產(chǎn)生 ATP 的場所為_。適當(dāng)提高 CO2 濃度后再測定，圖中的 b 點5將向_移動。(2)由圖可知，影響 c 點變動的主要因素是_。(3) 若 適 當(dāng) 提 高 CO2 濃 度 ， d 點 將 向 _ 移 動 。 此 時 葉 綠 體 產(chǎn) 生 的 O2 的 去 向 是_(填“線粒體”“細(xì)胞外”或“兩者都有”)。答案(1)光合作用產(chǎn)生氧氣的速率等于需氧呼吸消耗氧氣的速率細(xì)胞溶膠和線粒體左(2)光強度和溫度(3)右下兩者都有解析(1)分析題圖發(fā)現(xiàn)，縱坐標(biāo)表示氧氣吸收速率即凈光合速率的負(fù)值，橫坐標(biāo)表示光強度；b 點氧氣吸收速率為 0，即凈光合速率為 0，其含義為：光合作用產(chǎn)生氧氣的速率等于需氧呼吸消耗氧氣的速率 ；此時小麥根尖(根尖中無葉綠體)，只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生 ATP，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生 ATP 的場所是細(xì)胞溶膠和線粒體。圖中適當(dāng)提高CO2 濃度后，光合速率增加，光補償點減小，b 點將向左移動。(2)由題圖可知，變量只有兩個：光強度、溫度。分析25 曲線可知，隨著光強度增強，氧氣釋放速率增強，光強度是影響 c 點變動的主要限制因素；分析 15 曲線可知，c 點時雖然二者溫度不同，但凈光合速率相同，由于二者的呼吸速率不同，說明二者總光合速率不同，進(jìn)而說明溫度也影響光合速率，進(jìn)而影響 c 點的變動。d(3)提高二氧化碳濃度后，植物的最大光合速率增加， 點會向下移，最大光合速率增加，需要的光強度會增加，所以 d 點會向右移；因此 d 點向右下移。題型三密閉容器和自然環(huán)境中光合作用曲線分析5.將一植物放在密閉的玻璃罩內(nèi)，置于室外進(jìn)行培養(yǎng)，假定玻璃罩內(nèi)植物的生理狀態(tài)與自然環(huán)境中相同。用 CO2 濃度測定儀測得了該玻璃罩內(nèi) CO2 濃度的變化情況，繪制成如圖所示曲線，下列有關(guān)說法正確的是()A.H 點 CO2 濃度最低，說明此時植物對 CO2 的吸收最多，光合作用最強B.CO2 濃度下降從 D 點后開始，說明植物進(jìn)行光合作用是從 D 點開始的C.D 點表明植物光合速率和呼吸速率相等，F(xiàn)G 段 CO2 濃度下降不明顯，是因為氣孔關(guān)閉，葉片對 CO2 的吸收減少D.D 點較 B 點 CO2 濃度高，是因為 D 點溫度高，使植物細(xì)胞呼吸增強答案C解析H 點 CO2 濃度最低，說明此時植物吸收 CO2 總量最多，光合作用積累的有機(jī)物最多，此時6光合速率等于呼吸速率；植物進(jìn)行光合作用是從 D 點之前開始的，D 點時光合速率和呼吸速率相等；D 點較 B 點 CO2 濃度高，是因為 D 點之前，呼吸速率大于光合速率，CO2 積累。研繪(6.某校生物興趣小組以玉米為實驗材料， 究不同條件下光合速率和呼吸速率， 制了如圖所示的四幅圖，除哪幅圖外，其余三幅圖中“a”點都可以表示光合速率與呼吸速率相等)答案A解析A 項圖中 a 點的含義是 CO2 的吸收量等于釋放量，表示表觀光合速率等于呼吸速率，此時光合速率大于呼吸速率；B 項圖中 a 點后 CO2 的含量降低，說明光合速率大于呼吸速率，故a點含義是光合速率等于呼吸速率；C 項圖中 a 點代表光合速率等于呼吸速率；D 項圖中 a 點 CO2的吸收量為 0，說明此時光合速率等于呼吸速率。題型四實驗探究光合速率與呼吸速率的測定方法7.用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙，同時從某池塘水深 0.5 m 處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶，分別測定兩瓶中的氧氣含量，結(jié)果如下(不考慮化能合成作用)。有關(guān)分析合理的是()透光玻璃瓶甲4.9 mg透光玻璃瓶乙5.6 mg不透光玻璃瓶丙3.8 mgA.丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生 NADH 的場所是線粒體內(nèi)膜B.在一晝夜內(nèi)，丙瓶生物細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量約為 1.1 mgC.在一晝夜后，乙瓶水樣的 pH 比丙瓶的低D.在一晝夜內(nèi)，乙瓶中生產(chǎn)者實際光合作用釋放的氧氣量約為 1.1 mg答案B解析不透光玻璃瓶內(nèi)浮游植物只進(jìn)行需氧呼吸，丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生 NADH 的場所有細(xì)胞溶膠、線粒體基質(zhì)，A 錯誤；本實驗中氧氣含量甲瓶丙瓶1.1 mg，可表示一晝夜丙瓶7中生物細(xì)胞呼吸量，乙瓶甲瓶0.7 mg，可表示一晝夜乙瓶中生物凈產(chǎn)生的氧氣量，因此乙瓶中生產(chǎn)者實際光合作用釋放的氧氣量1.1 mg0.7 mg1.8 mg，B 正確，D 錯誤；一晝夜后，乙瓶水樣中的 CO2 含量下降，因此其 pH 上升，而丙瓶中生物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，CO2 含量上升，pH 下降，因此乙瓶水樣的 pH 比丙瓶的高，C 錯誤。8.某轉(zhuǎn)基因作物有很強的光合作用能力。某中學(xué)生物興趣小組在暑假開展了對該轉(zhuǎn)基因作物光合作用強度測試的研究課題，設(shè)計了如圖所示裝置。請你利用這些裝置完成光合作用強度的測試實驗，并分析回答有關(guān)問題：(1)先測定植物的細(xì)胞呼吸強度，方法步驟如下：甲、乙兩裝置的 D 中都放入_，裝置乙作為對照。將甲、乙裝置的玻璃鐘罩進(jìn)行_處理，放在溫度等相同且適宜的環(huán)境中。30 分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。(2)測定植物的凈光合作用強度，方法步驟如下：甲、乙兩裝置的 D 中放入_。把甲、乙裝置放在_。30 分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。(3)實驗進(jìn)行 30 分鐘后，記錄的甲、乙裝置中紅墨水滴移動情況如下表：項目測定植物細(xì)胞呼吸強度測定植物凈光合作用強度甲裝置乙裝置甲裝置乙裝置實驗 30 分鐘后紅墨水滴移動情況_(填“左”或“右”)移 1.5 cm右移 0.5 cm_(填“左”或“右”)移 4.5 cm右移 0.5 cm(4)假設(shè)紅墨水滴每移動 1 cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少 1 g，那么該植物的呼吸速率是_ g/h；白天光照 15 h，一晝夜葡萄糖的積累量是_ g(不考慮晝夜溫差的影響)。答案(1)NaOH 溶液遮光(2)NaHCO3 溶液，裝置乙作為對照光照充足、溫度等相同且適宜的環(huán)境中(3)左右(4)484解析要測定光合作用強度必須先測定細(xì)胞呼吸強度，在測定細(xì)胞呼吸強度時一定要將實驗裝置置于黑暗條件下，使植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。用NaOH 溶液除去玻璃鐘罩內(nèi)的 CO2，植物進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗一定量的 O2，釋放等量的 CO2，而 CO2 被 NaOH 溶液吸收，根據(jù)一定時間內(nèi)玻璃鐘罩8內(nèi)氣體體積的減少量即可計算出細(xì)胞呼吸強度。在測定凈光合作用強度時要滿足光合作用所需的條件：充足的光照、一定濃度的 CO2(由 NaHCO3 溶液提供)，光合作用過程中消耗一定量 CO2，產(chǎn)生等量 O2，而 NaHCO3 溶液可保證裝置內(nèi) CO2 濃度的恒定，因此，玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的變化只受 O2 釋放量的影響，而不受 CO2 氣體減少量的影響。對照實驗裝置乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素(如氣壓等)對實驗產(chǎn)生影響的結(jié)果。實驗裝置甲同樣也受環(huán)境因素的影響，因此，植物細(xì)胞呼吸消耗 O2 量等于玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的改變量，則該植物的呼吸速率為(1.50.5)÷0.54(g/h)；凈光合速率為(4.50.5)÷0.58(g/h)，白天光照 15 h 的凈光合作用量是 8×15120(g)，一晝夜葡萄糖的積累量為 1204×984(g)。9.某同學(xué)利用如圖所示的裝置研究 CO2 含量以及光強度對某種樹葉光合作用的綜合影響。實驗用生長狀況相同的若干同種新鮮葉片，在室溫 25 下進(jìn)行，緩沖液能調(diào)節(jié)密閉小室 CO2 濃度始終保持相對恒定。用相應(yīng)裝置精確測量，結(jié)果如下表。請分析回答下列問題：CO2(%)組別實驗條件光強度(lx)液滴移動(mL·h1)123458001 0001 0001 5001 5000.030.030.050.050.03右移 6.0右移 9.0右移 11.2右移 11.2右移 9.0(1)第 3 組裝置液滴右移的生理原因是_。該裝置在 2 h 內(nèi)，緩沖液釋放到密閉小室空間的 CO2 約為_ mg。第 3、4 兩組的結(jié)果相同，限制第 4 組光合作用的非生物因素主要是_。(2)裝置雖均置于 25 環(huán)境下，但有同學(xué)認(rèn)為液滴移動的量不一定真正代表光合作用釋放 O2的量，因為光照引起的_會導(dǎo)致密閉小室氣體的物理膨脹。由此，實驗方案應(yīng)再作相應(yīng)完善。(3)某同學(xué)認(rèn)為本實驗不能令人信服地說明光照和 CO2 濃度的相互作用，使光合作用進(jìn)一步增強。該同學(xué)又增設(shè)了一組實驗，你認(rèn)為該組的實驗條件組合是_。答案(1)光合作用產(chǎn)生的 O2 多于細(xì)胞呼吸消耗的 O244CO2 濃度(2)溫度變化(升高)(3)9光強為 800 lx，CO2 濃度為 0.05%解析緩沖液的作用是維持密閉空間內(nèi) CO2 濃度的穩(wěn)定，即樹葉從空間吸收的 CO2 量與緩沖液釋放的 CO2 量相等。而空間氣體體積增加量(樹葉釋放 O2 量)等于樹葉從空間吸收的 CO2 量，即 11.2mL/h×2 h22.4 mL。第 3、4 組接受的光強度不同，但光合速率相同，故 CO2 濃度是限制第 4組光合作用的主要非生物因素。10