資源簡介

重點題型1　光合作用和細胞呼吸的關系
1.圖解法理解光合作用與細胞呼吸的聯系
2.流程法理清兩個聯系
(1)物質聯系
①C元素：CO2(CH2O)C3H4O3CO2
②O元素：H2OO2H2O
③H元素：H2O[H](CH2O)[H]H2O
(2)能量聯系
【例證】 (2017·全國卷Ⅱ，29)下圖是表示某植物葉肉細胞光合作用和呼吸作用的示意圖。
據圖回答下列問題：
(1)圖中①②③④代表的物質依次是　　　　、　　　　、　　　　、　　　　，[H]代表的物質主要是__________________________________________________。
(2)B代表一種反應過程，C代表細胞質基質，D代表線粒體，則ATP合成發生在A過程，還發生在　　　　(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以轉化成酒精，出現這種情況的原因是　　　　。
解析　(1)光合作用光反應階段，水光解形成NADPH和氧氣，因此圖中①是O2；②可形成NADPH，應為NADP＋；③可形成ATP，應為ADP＋Pi；三碳化合物還原可形成有機物和五碳化合物，因此④表示C5。細胞呼吸過程中產生的[H]代表的物質主要是NADH。
(2)圖中A表示光反應階段，B表示暗反應階段，C代表細胞質基質(可發生細胞呼吸的第一階段)，D代表線粒體(可發生有氧呼吸的第二階段和第三階段)，其中光反應階段、有氧呼吸的三個階段都能合成ATP，而暗反應階段不但不能合成ATP還會消耗ATP。因此，ATP合成發生在A過程，還發生在C和D。
(3)植物葉肉細胞中，有氧條件下，丙酮酸進入線粒體最終分解形成二氧化碳和水；在缺氧條件下，轉化成酒精和二氧化碳。
答案　(1)O2　NADP＋　ADP和Pi　C5　NADH
(2)C和D　(3)缺氧
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理清光合作用與有氧呼吸中[H]、ATP來源與去路是正確解答該題的關鍵
　　　
1.(2019·山師附中模擬)下圖表示芍藥葉肉細胞光合作用和細胞呼吸過程中CO2和[H]的變化，相關敘述正確的是(　　)
A.過程①發生在葉綠體類囊體薄膜上，過程④發生在線粒體的內膜上
B.過程⑦發生在線粒體中
C.過程⑤⑥均需要[H]和ATP的參與
D.過程①③產生的[H]是相同的物質，過程⑧在線粒體中進行
解析　過程①表示光合作用的光反應，發生在葉綠體類囊體薄膜上，過程④表示有氧呼吸的第三階段，發生在線粒體的內膜上；過程⑦表示細胞呼吸的第一階段，發生在細胞質基質中；過程⑤是CO2的固定，不需要[H]和ATP的參與；過程①③產生的[H]是不同的物質，過程⑧是有氧呼吸的第二階段，發生在線粒體中。
答案　A
2.(2019·山東名校聯盟)下列物質轉化過程在綠色植物不同活細胞中都會發生的是(　　)
A.O2中的O轉移到H2O中
B.CO2中C轉移到C6H12O6中
C.H2O中的O轉移到O2
D.C6H12O6中的H轉移到C3H6O3(乳酸)中
解析　O2中的O轉移到H2O中，表示有氧呼吸第三階段，綠色植物不同活細胞都可以進行有氧呼吸，A正確；CO2中C轉移到C6H12O6中，表示光合作用暗反應，只有葉肉細胞等可以進行，B錯誤；H2O中的O轉移到O2，表示光合作用光反應，只有葉肉細胞等可以進行，C錯誤；C6H12O6中的H轉移到C3H6O3(乳酸)中，表示產生乳酸的無氧呼吸，而大多數綠色植物無氧呼吸產生的是酒精和二氧化碳，D錯誤。
答案　A
3.下圖為綠色植物葉肉細胞光合作用與有氧呼吸的部分過程，據圖回答問題。
(1)光合色素吸收的光能用于水的分解和在酶的作用下合成ATP，該過程是光合作用的　　　　階段，其在葉綠體的　　　　　　　　上進行的。
(2)在有氧呼吸過程中，O2參與有氧呼吸的第　　　　階段反應。有氧呼吸過程中ADP轉換成ATP所需能量來源于________________________________________。
(3)溫度主要是通過影響　　　　，進而影響光合作用與呼吸作用的速率。
(4)植物一天中有機物的積累量，是由光合作用的有機物生產量和呼吸作用的有機物消耗量決定的。從減少有機物消耗量的角度分析，提高蔬菜大棚的生產量，可采用的方法是_________________________________________________________。
解析　(1)光合色素吸收的光能用于水的分解和在酶的作用下合成ATP發生在光合作用的光反應中，是在葉綠體的類囊體薄膜上進行的。
(2)在有氧呼吸過程中，O2參與有氧呼吸的第三階段，和[H]生成水和大量的ATP。有氧呼吸過程中形成ATP的能量來源于有機物中的化學能。
(3)在光合作用和呼吸作用過程中需要一系列的酶進行催化，所以溫度主要是通過影響酶的活性而影響光合作用與呼吸作用速率的。
(4)呼吸作用是消耗有機物的，所以從減少有機物消耗量的角度來提高蔬菜大棚的生產量，可采用的方法是在夜晚適當降低溫度，即降低細胞呼吸作用強度。
答案　(1)光反應　類囊體薄膜(或類囊體)　(2)三(Ⅲ)　有機物中的化學能(或有機物分解釋放的能量或有機物的氧化分解)　(3)酶的活性　(4)夜晚適當降低溫度
重點題型2　開放和密閉環境中CO2、O2含量晝夜變化分析
1.綠色植物一晝夜內有機物的“制造”“消耗”與“積累”
2.相對密閉的環境中，一晝夜CO2含量的變化曲線圖和O2含量的變化曲線
巧據小室內CO2(或O2)的“初測值”與“末測值”確認植物是否生長
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植株≠葉肉細胞：
密閉小室中氣體變化是整棵植株(綠色、非綠色部位)光合與呼吸作用綜合影響的結果
當密閉小室中CO2(或O2)初測值與末測值相等時：
　　　
【例證】 (2015·安徽卷，29Ⅰ)科研人員探究了不同溫度(25 ℃和0.5 ℃)條件下密閉容器內藍莓果實的CO2生成速率的變化，結果見圖1和圖2。
(1)由圖可知，與25 ℃相比，0.5 ℃條件下果實的CO2生成速率較低，主要原因是_____________________________________________________________________；
隨著果實儲存時間的增加，密閉容器內的　　　　濃度越來越高，抑制了果實的細胞呼吸。該實驗還可以通過檢測　　　　濃度的變化來計算呼吸速率。
(2)某同學擬驗證上述實驗結果，設計如下方案：
①稱取兩等份同一品種的藍莓果實，分別裝入甲、乙兩個容積相同的瓶內，然后密封。
②將甲、乙瓶分別置于25 ℃和0.5 ℃條件下儲存，每隔一段時間測定各瓶中的CO2濃度。
③記錄實驗數據并計算CO2生成速率。
為使實驗結果更可靠，請給出兩條建議，以完善上述實驗方案(不考慮溫度因素)。
a.__________________________________________________________________，
b.__________________________________________________________________。
解析　(1)由圖可知，與25 ℃相比，0.5 ℃條件下的CO2生成速率較低，主要原因是溫度較低，導致酶的活性較低，呼吸速率較慢，所以其主要原因是：低溫降低了細胞呼吸相關酶活性；隨著果實儲存時間的增加，密閉容器內的CO2濃度越來越高，抑制了果實的細胞呼吸，該實驗還可以通過檢測O2濃度變化來計算呼吸速率。
(2)根據單一變量原則，控制唯一變量而排除其他無關變量的干擾從而驗證唯一變量的作用，所以，選取的果實成熟度也應一致；根據可重復性原則，同一處理在實驗中出現的次數稱為重復。重復的作用有二：一是降低實驗誤差，擴大實驗的代表性；二是估計實驗誤差的大小，判斷實驗可靠程度，所以，每個溫度條件下至少有3個平行重復實驗。
答案　(1) 低溫降低了細胞呼吸相關酶的活性　CO2　O2
(2) a.選取的果實成熟度應一致　b.每個溫度條件下至少有3個平行重復實驗
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解答(1)題的一個關鍵在于敏銳捕獲圖1、圖2中縱軸“數字”不同。如圖1為30～50，而圖2為0～5，故單位時間內CO2變化量差異明顯。
解答(2)題時必須熟練實驗評價題的解題策略，常用“五看”法
　　　
1.(2019·山東威海模擬)科研人員檢測晴朗天氣下露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日變化情況，并將檢測結果繪制成下圖。下列相關說法錯誤的是(　　)
A.光照強度增大是導致ab段、lm段Pn增加的主要原因
B.致使bc段、mn段Pn下降的原因是氣孔關閉
C.致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐漸減弱
D.適時澆水、增施農家肥是提高大田作物產量的重要措施
解析　早晨日出后光照強度不斷增大，使得露地栽培的和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升。大棚栽培條件下的油桃在bc段Pn下降，主要原因是日出后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚內密閉環境中CO2濃度迅速下降；而露地栽培的油桃在mn段Pn下降，是因環境溫度過高導致氣孔關閉，不能吸收CO2。15時以后，兩種栽培條件下的光合速率持續下降，是光照強度逐漸減弱所致。適時澆水避免植物因缺水導致氣孔關閉、增施農家肥從而增加土壤中CO2濃度是提高大田作物產量的可行性重要措施。
答案　B
2.(原創)如圖甲表示某單子葉植物種子萌發成幼苗的過程中總干重和胚乳干重的變化曲線，圖乙表示萌發過程中氧氣吸收量和二氧化碳釋放量變化曲線。據圖分析，可以得出的結論是(　　)
A.種子萌發初期以有氧呼吸為主
B.總干重減少的原因主要是呼吸作用分解有機物
C.A點時萌發的種子開始進行光合作用
D.胚乳干重減少快是由于胚乳的呼吸速率高于胚
解析　由圖乙可知，種子萌發初期以無氧呼吸為主，A錯誤；種子的干重是在不含水的狀態下測得的，萌發初期總干重減少的原因主要是呼吸作用消耗有機物，B正確；A點時，種子總干重曲線上升，有機物增加，表明萌發的種子已經進行光合作用且光合作用大于呼吸作用，C錯誤；胚乳的干重減少快主要是由于胚乳在種子萌發過程中為其他胚細胞提供營養物質，D錯誤。
答案　B
3.(2019·北京義順模擬)下圖為兩種植物單獨種植時光合速率的變化曲線。據圖回答下列問題：
(1)大豆植株ab段與cd段光合速率下降的原因是否相同　　　　(填“是”或“否”)，解釋為_______________________________________________________
_____________________________________________________________________。
若玉米和大豆合理間作，則12時大豆的光合速率比單獨種植時　　　　(填“快”或“慢”)；兩者間作可提高土壤肥力，原因是________________________
_____________________________________________________________________。
(2)若玉米和大豆按不同的年份進行輪作，可以利用它們的根系對于元素吸收的差異性，防止某些元素吸收過多而不足，導致差異性，直接原因是______________
_____________________________________________________________________。
若土壤中磷元素不足，不僅會影響光合作用相關產物的合成，而且也會影響葉綠體內核酸和　　　　(填物質名稱)的組成。
解析　(1)對于大豆植株而言，ab段對應白天10～12時，此時光照過強引起蒸騰失水過多，導致氣孔關閉，胞間CO2濃度降低，暗反應中C3合成減少，引起光合速率下降，所以限制ab段光合作用的因素是CO2濃度；cd段對應白天14～16時，由于光照強度逐漸減弱，光反應產生的[H]和ATP減少，進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強度。綜上分析，大豆植株ab段與cd段光合速率下降的原因不相同。與單獨種植時相比，玉米和大豆合理間作，由于玉米植株較大豆高，使得大豆接受的光照減弱，蒸騰失水減少，胞間CO2濃度會有所升高，所以12時大豆的光合速率比單獨種植時快。兩者間作，因根瘤菌與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)元素是以離子的形態、通過主動運輸的方式被根系吸收，主動運輸需要載體協助和能量。由于不同植物的根系，吸收離子的載體的種類和數量都存在差異，所以若玉米和大豆按不同的年份進行輪作，可以利用它們的根系對于元素吸收的差異性，防止某些元素吸收過多而不足。磷元素是合成核酸、磷脂、ATP等物質的原料，而磷脂是構成生物膜的主要成分之一，因此，若土壤中磷元素不足，不僅會影響光合作用相關產物的合成，而且也會影響葉綠體內核酸和磷脂的組成。
答案　(1)否　ab段由于氣孔關閉，導致胞間CO2濃度降低，暗反應中C3合成減少；cd段由于光照強度減弱，光反應產生的[H]和ATP減少　快　根瘤菌與大豆共生形成根瘤，具有固氮作用。
(2)不同植物的根系吸收離子的載體的種類和數量都存在差異　磷脂
(時間：15分鐘)
1.(2019·山東聊城模擬)[H]是細胞代謝過程中產生的一種還原劑，下列有關[H]的敘述，正確的是(　　)
A.細胞呼吸和光合作用過程中產生的[H]是同種物質
B.細胞呼吸和光合作用過程中都在生物膜上產生[H]
C.光合作用中的[H]都來自水，呼吸作用中的[H]都來自于有機物
D.細胞呼吸和光合作用產生[H]的過程都伴隨ATP的產生
解析　細胞呼吸中產生的[H]實際上是還原型輔酶Ⅰ(NADH)，光合作用中產生的[H]實際上是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)，故細胞呼吸和光合作用中產生的[H]不是同一種物質，A錯誤；光合作用光反應階段產生[H]的場所在類囊體膜上，有氧呼吸的第一、第二階段產生[H]的場所在細胞質基質和線粒體基質，B錯誤；有氧呼吸第二階段產生的[H]來自于有機物丙酮酸和無機物水，C錯誤；細胞呼吸和光合作用產生[H]的過程都伴隨ATP的產生，D正確。
答案　D
2.(2019·北京東城模擬)如圖為某一葉肉細胞表示光合作用與呼吸作用過程中物質變化的關系，③④⑤表示細胞呼吸的不同階段，下列說法錯誤的是(　　)
A.①過程表示水在光下分解
B.適宜條件下，③過程在活細胞中都能進行
C.與④相比，⑤過程消耗的ADP較多
D.圖中②④過程涉及的酶均存在于生物膜上
解析　圖中①表示植物光合作用的光反應階段，發生的是水的光解反應，A正確；③表示呼吸作用的第一階段，在活細胞中都能進行，B正確；④表示有氧呼吸的第二階段，⑤表示有氧呼吸的第三階段，與④相比，⑤過程生成的ATP較多，消耗的ADP較多，C正確；②表示暗反應階段，暗反應的酶在葉綠體基質中，④表示有氧呼吸的第二階段，有氧呼吸第二階段的酶可以在線粒體基質，D錯誤。
答案　D
3.(2019·山東泰安模擬)下圖所示為甘蔗一個葉肉細胞內的系列反應過程，下列敘述正確的是(　　)
A.過程①中類胡蘿卜素主要吸收的是紅光和藍紫光
B.過程②只發生在葉綠體基質，過程③只發生在線粒體
C.過程③釋放的能量大部分儲存于ATP中
D.過程④一般與吸能反應相聯系
解析　過程①中葉綠素主要吸收的是紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收的是藍紫光，A錯誤；過程②只發生在葉綠體基質，過程③是有機物氧化分解釋放能量的過程，發生在細胞質基質、線粒體，B錯誤；過程③釋放的能量大部分以熱能形式散失，少部分儲存于ATP中，C錯誤；過程④ATP水解釋放能量，所以一般與吸能反應相聯系，D正確。
答案　D
4.(2019·上海模擬)下圖表示在夏季晴朗的白天，某植物處于密閉、透光但原料充足的環境下所測得的某些物質的變化情況。下列敘述錯誤的是(　　)
A.圖A曲線可表示O2濃度的變化
B.圖B曲線可表示CO2濃度的變化
C.圖A曲線可表示植株重量的變化
D.圖B曲線可表示土壤中礦質元素量的變化
解析　夏季晴朗的白天，某植物處于密閉、透光但原料充足的環境下，植物開始只能進行呼吸作用，所以氧氣和有機物的含量都下降，二氧化碳的濃度增加；6點到18點之間光合作用大于呼吸作用，所以氧氣和有機物的含量都增加，二氧化碳濃度降低；之后光合作用小于呼吸作用，氧氣和有機物又減少，二氧化碳的濃度又增加，因此圖A曲線可表示O2濃度和植株重量的變化，A、C正確；根據以上分析可知，圖B曲線可表示CO2濃度的變化，B正確；圖B曲線不能表示土壤中礦質元素量的變化，D錯誤。
答案　D
5.(2019·北京十一中學模擬)圖1表示夏季晴朗的一天，某種綠色植物在24小時內O2吸收和釋放速率的變化示意圖，A、B點對應時刻分別為6點和19點。圖2表示光照強度與植物光合速率的關系。下列有關說法錯誤的是(　　)
A.圖1中24小時內不進行光合作用的時段是0～5點和20～24點
B.圖1的陰影部分可表示6～19點有機物的積累量
C.圖2中限制A～C段光合速率的主要外界因素是光照強度
D.圖2的C點時，每個細胞合成ATP的場所都有細胞質基質、線粒體、葉綠體
解析　據圖分析，圖1中0～5點和20～24點氧氣吸收速率一直保持最大，只進行呼吸作用，A正確；圖1的陰影部分可表示6～19點有機物的積累量，B正確；圖2中限制A～C段光合速率的主要外界因素是光照強度，C正確；圖2的C點時，每個細胞合成ATP的場所都有細胞質基質、線粒體，能夠進行光合作用的細胞產生ATP的場所還含有葉綠體，D錯誤。
答案　D
6.(2019·青島模擬)某研究小組進行某植物的栽培實驗，圖1表示在適宜的光照、CO2濃度等條件下測得的光合曲線和黑暗條件下的呼吸曲線；圖2為在恒溫密閉玻璃溫室中，連續24 h測定的溫室內CO2濃度以及植物CO2吸收速率的變化曲線。據圖分析，下列說法中錯誤的是(　　)
A.圖1中，當溫度達到55 ℃時，植物光合作用相關的酶失活
B.6 h時，圖2葉肉細胞產生[H]的場所有葉綠體、線粒體和細胞質基質等
C.18 h時，圖2葉肉細胞中葉綠體產生的O2量大于線粒體消耗的O2量
D.該植株在進行光合作用且吸收CO2的量為0時，在兩圖中的描述點共有4個
解析　圖1中的虛線始終為二氧化碳的釋放，從圖中看出，當溫度達到55 ℃時，表示凈光合速率隨溫度變化的實線消失，只剩下呼吸作用釋放二氧化碳的曲線，表示植物不再進行光合作用，只進行呼吸作用，A正確；圖2中6 h時，二氧化碳的吸收速率為0，此時光合作用強度與呼吸作用強度相等，因此葉肉細胞產生[H]的場所有葉綠體、線粒體和細胞質基質等，B正確；圖2中18 h，二氧化碳的吸收速率等于0，說明植物的光合作用強度等于呼吸作用強度，植株的葉肉細胞的葉綠體產生的O2量必須大于線粒體消耗的O2量，才能保證非葉肉細胞的O2供應，而使植物的光合作用強度等于有氧呼吸的強度，C正確；圖2中當光合速率等于呼吸速率時，凈光合速率為0，處于室內二氧化碳濃度曲線的拐點，因此圖2中光合速率和呼吸速率相等的時間點有2個，圖1中，光合作用與呼吸作用相等的溫度條件是40 ℃，共3個，D錯誤。
答案　D
7.(2018·高考江蘇卷，29)如圖為某植物葉肉細胞中有關甲、乙兩種細胞器的部分物質及能量代謝途徑示意圖(NADPH指[H])，請回答下列問題：
(1)甲可以將光能轉變為化學能，參與這一過程的兩類色素為　　　　，其中大多數高等植物的　　　　需在光照條件下合成。
(2)在甲發育形成過程中，細胞核編碼的參與光反應中心的蛋白，在細胞質中合成后，轉運到甲內，在　　　　(填場所)組裝；核編碼的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亞基轉運到甲內，在　　　　(填場所)組裝。
(3)甲輸出的三碳糖在氧氣充足的條件下，可被氧化為　　　　后進入乙，繼而在乙的　　　　(填場所)徹底氧化分解成CO2；甲中過多的還原能可通過物質轉化，在細胞質中合成NADPH，NADPH中的能量最終可在乙的　　　　(填場所)轉移到ATP中。
(4)乙產生的ATP被甲利用時，可參與的代謝過程包括　　　　(填序號)。
①C3的還原　②內外物質運輸　③H2O裂解釋放O2　④酶的合成
解析　(1)由題圖可知甲為葉綠體，乙為線粒體。植物通過光合作用將光能轉變為化學能，參與光合作用的兩類色素為葉綠素和類胡蘿卜素，其中大多數高等植物的葉綠素需在光照條件下合成。(2)光反應的場所為類囊體膜，參與光反應中心的蛋白在類囊體膜上組裝；Rubisco(催化CO2固定的酶)是參與暗反應的相關酶，在葉綠體基質中組裝。(3)葉綠體輸出的三碳糖在氧氣充足的條件下，可被氧化為丙酮酸后進入線粒體，在線粒體基質中被徹底氧化分解成CO2；NADPH可被線粒體內膜上發生的有氧呼吸第三階段利用，NADPH中的能量最終被轉移到ATP中。(4)線粒體產生的ATP被葉綠體利用時，可參與葉綠體內C3的還原、內外物質運輸、有關酶的合成等代謝過程，水光解釋放O2利用的是光能。
答案　(1)葉綠素、類胡蘿卜素　葉綠素 (2)類囊體膜上　基質中 (3)丙酮酸　基質中　內膜上 (4)①②④

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