高考生物二輪復(fù)習(xí)（全國(guó)版） 第1篇 專題突破 專題2 考點(diǎn)3　光合作用、細(xì)胞呼吸的過(guò)程分析

細(xì)胞代謝專題二光合作用、細(xì)胞呼吸的過(guò)程分析考點(diǎn)三內(nèi)容索引主干整合真題研究題組集訓(xùn)主干整合1.光合作用與細(xì)胞呼吸過(guò)程變化的內(nèi)在聯(lián)系(1)光合作用與有氧呼吸過(guò)程中[H]和ATP的來(lái)源和去向歸納項(xiàng)目光合作用有氧呼吸[H]來(lái)源H2O光解有氧呼吸第一、二階段去向還原C3用于第三階段還原O2ATP來(lái)源光反應(yīng)階段產(chǎn)生有氧呼吸第一、二、三階段去向用于C3還原供能用于各項(xiàng)生命活動(dòng)(綠色植物C3的還原除外)(2)光合作用和細(xì)胞呼吸中物質(zhì)和能量的變化關(guān)系④能量變化2.改變條件后，C3、C5、[H]、ATP的含量及(CH2O)合成量變化分析光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度突然改變后，C3、C5、[H](NADPH)、ATP、ADP、NADP＋的含量及(CH2O)合成量的動(dòng)態(tài)變化時(shí)要將光反應(yīng)和暗反應(yīng)過(guò)程結(jié)合起來(lái)分析，從具體的反應(yīng)過(guò)程提煉出模型：“來(lái)路→某物質(zhì)→去路”，通過(guò)分析其來(lái)路和去路的變化來(lái)確定含量變化。下圖中Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時(shí)，分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時(shí)間內(nèi)的變化：真題研究1.(2022·山東，16改編)在有氧呼吸第三階段，線粒體基質(zhì)中的還原型輔酶脫去氫并釋放電子，電子經(jīng)線粒體內(nèi)膜最終傳遞給O2，電子傳遞過(guò)程中釋放的能量驅(qū)動(dòng)H＋從線粒體基質(zhì)移至內(nèi)外膜間隙中，隨后H＋經(jīng)ATP合酶返回線粒體基質(zhì)并促使ATP合成，然后與接受了電子的O2結(jié)合生成水。為研究短時(shí)低溫對(duì)該階段的影響，將長(zhǎng)勢(shì)相同的黃瓜幼苗在不同條件下處理，分組情況及結(jié)果如圖所示。已知DNP可使H＋進(jìn)入線粒體基質(zhì)時(shí)不經(jīng)過(guò)ATP合酶。下列相關(guān)說(shuō)法不正確的是A.4℃時(shí)線粒體內(nèi)膜上的電子傳遞受阻B.與25℃時(shí)相比，4℃時(shí)有氧呼吸產(chǎn)熱多C.與25℃時(shí)相比，4℃時(shí)有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D.DNP導(dǎo)致線粒體內(nèi)外膜間隙中H＋濃度降低，生成的ATP減少√與25℃相比，4℃耗氧量增加，根據(jù)題意，電子經(jīng)線粒體內(nèi)膜最終傳遞給O2，說(shuō)明4℃時(shí)線粒體內(nèi)膜上電子傳遞未受阻，A錯(cuò)誤；與25℃相比，短時(shí)間低溫4℃處理，ATP合成量較少，耗氧量較多，說(shuō)明4℃時(shí)有氧呼吸釋放的能量較多地用于產(chǎn)熱，消耗的葡萄糖量多，B、C正確；DNP使H＋不經(jīng)ATP合酶返回線粒體基質(zhì)中，會(huì)使線粒體內(nèi)外膜間隙中H＋濃度降低，導(dǎo)致ATP合成減少，D正確。2.(2021·全國(guó)甲，2)某同學(xué)將酵母菌接種在馬鈴薯培養(yǎng)液中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不可能得到的結(jié)果是A.該菌在有氧條件下能夠繁殖B.該菌在無(wú)氧呼吸的過(guò)程中無(wú)丙酮酸產(chǎn)生C.該菌在無(wú)氧條件下能夠產(chǎn)生乙醇D.該菌在有氧和無(wú)氧條件下都能產(chǎn)生CO2√酵母菌有細(xì)胞核，是真核生物，其代謝類型是異養(yǎng)兼性厭氧型，與無(wú)氧條件相比，在有氧條件下，產(chǎn)生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符合題意；酵母菌無(wú)氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，無(wú)氧呼吸第一階段產(chǎn)生丙酮酸、[H]，并釋放少量的能量，第二階段丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，B符合題意，C不符合題意；酵母菌有氧呼吸和無(wú)氧呼吸都在第二階段生成CO2，D不符合題意。CO2結(jié)合，甲為_(kāi)_______________。3.(2020·山東，21)人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽(yáng)能合成糖類，相關(guān)裝置及過(guò)程如下圖所示，其中甲、乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過(guò)程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過(guò)程相同。(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是______________，模塊3中的甲可與模塊1和模塊2五碳化合物(或C5)分析題圖可知，模塊1將光能轉(zhuǎn)換為電能，模塊2電解水，同時(shí)轉(zhuǎn)換能量供模塊3還原CO2產(chǎn)生糖類，比較這一過(guò)程與光合作用的全過(guò)程可知，模塊1和模塊2相當(dāng)于光合作用的光反應(yīng)階段，模塊3相當(dāng)于光合作用的暗反應(yīng)階段。根據(jù)上面的分析可知，該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊，即吸收和轉(zhuǎn)化光能的模塊是模塊1和模塊2。光合作用的暗反應(yīng)包括兩步反應(yīng)，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，與C5結(jié)合，形成C3。二是C3的還原：C3接受ATP和NADPH釋放的能量，在酶的作用下最終轉(zhuǎn)化為糖類和C5。比較該過(guò)程與模塊3的反應(yīng)過(guò)程可知，甲與CO2反應(yīng)產(chǎn)生乙，這一階段為CO2的固定，那么甲為C5，即五碳化合物，乙為C3，即三碳化合物。(2)若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則短時(shí)間內(nèi)乙的含量將_____(填“增加”或“減少”)。若氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會(huì)發(fā)生改變，原因是________________________________________。減少模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，相當(dāng)于光合作用過(guò)程中突然停止供應(yīng)CO2，CO2的固定受阻，進(jìn)而導(dǎo)致乙(C3)的合成量減少，短時(shí)間內(nèi)C3的還原正常進(jìn)行，消耗量不變，C3含量減少。光合作用的暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP＋，若氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，相當(dāng)于暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，就無(wú)法為模塊2提供ADP、Pi和NADP＋，從而影響了模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率。(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量_____(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_______________________________________________________________。高于人工光合作用系統(tǒng)沒(méi)有呼吸作用消耗糖類(或植物呼吸作用消耗糖類)植物有機(jī)物的積累量稱為凈光合作用量，即有機(jī)物的制造量(真正光合作用量)減去呼吸作用消耗的有機(jī)物量。這個(gè)人工光合作用系統(tǒng)中只有有機(jī)物的制造，沒(méi)有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量(即真正光合作用量)相等的情況下，有機(jī)物(糖類)的積累量將高于植物。(4)干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_________________________________________。人工光合作用系統(tǒng)由于對(duì)環(huán)境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。葉片氣孔開(kāi)放程度降低，CO2的吸收量減少干旱條件下，植物為降低蒸騰作用對(duì)水分的過(guò)度散失，氣孔的開(kāi)放程度降低，進(jìn)而影響CO2的吸收，會(huì)間接影響光合作用速率。(1)無(wú)氧條件培養(yǎng)酵母菌時(shí)向酵母菌培養(yǎng)液中加入重鉻酸鉀以便檢測(cè)乙醇生成(2021·廣東，9)(

)(2)植物在黑暗中可進(jìn)行有氧呼吸也可進(jìn)行無(wú)氧呼吸(2018·全國(guó)Ⅲ，5)(

)(3)紅光照射時(shí)，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a(2019·海南，9)(

)(4)光反應(yīng)階段中水在光下分解需ATP水解提供能量(2019·天津，2)(

)判斷正誤√×××(5)植物幼莖的綠色部分能進(jìn)行光合作用和呼吸作用(2019·海南，12)(

)(6)光反應(yīng)中，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能需要有ADP的參與(2019·海南，9)(

)(7)弱光條件下植物沒(méi)有O2的釋放，說(shuō)明未進(jìn)行光合作用(2021·湖南，7)(

)判斷正誤√×√題組集訓(xùn)題組一光合作用與細(xì)胞呼吸的過(guò)程辨析1.(2022·甘肅蘭州高三二模)在光照等條件下，番茄葉片葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用與有氧呼吸以及細(xì)胞內(nèi)外交換的示意圖如下(數(shù)字表示結(jié)構(gòu)，小寫(xiě)字母代號(hào)表示物質(zhì)的移動(dòng)情況)。1234下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A.圖中線粒體中2處釋放的能量遠(yuǎn)

多于3處B.葉綠體產(chǎn)生的O2被線粒體利用，

至少需穿過(guò)3層生物膜C.物質(zhì)A進(jìn)入線粒體后徹底分解不需要水的參與D.h＝c、d＝g時(shí)的光照強(qiáng)度是滿足番茄植株光合速率等于呼吸速率的光

照強(qiáng)度√1234根據(jù)題圖分析可知，2代表線粒體內(nèi)膜，發(fā)生有氧呼吸第三階段的反應(yīng)，而3代表線粒體基質(zhì)，發(fā)生有氧呼吸第二階段的反應(yīng)，因?yàn)橛醒鹾粑谌A段產(chǎn)生的能量最多，所以2處釋放的能量遠(yuǎn)多于3處，A正確；1234O2在葉綠體的類囊體薄膜上產(chǎn)生，在線粒體內(nèi)膜被利用，故葉綠體產(chǎn)生的O2被線粒體利用至少需要穿過(guò)葉綠體的3層膜(包括類囊體膜)和線粒體的2層膜，共5層生物膜，B錯(cuò)誤；根據(jù)題圖分析可知，物質(zhì)A是丙酮酸，進(jìn)入線粒體后徹底分解需要水的參與，C錯(cuò)誤；1234若h＝c、d＝g時(shí)，說(shuō)明凈光合作用速率為零，但題圖是表示番茄葉片葉肉細(xì)胞，所以h＝c、d＝g時(shí)只是葉肉細(xì)胞中的光合速率等于呼吸速率，而番茄植株還有根尖等部位不能進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，所以整個(gè)番茄植株呼吸作用速率應(yīng)該大于光合作用速率，D錯(cuò)誤。1234(1)圖b表示圖a中的_________結(jié)構(gòu)，膜上發(fā)生的光反應(yīng)過(guò)程將水分解成O2、H＋和e－，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______和ATP中活躍的化學(xué)能。若CO2濃度降低。暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中電子傳遞速率會(huì)______(填“加快”或“減慢”)。2.(2021·湖南，18)圖a為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結(jié)構(gòu)及光反應(yīng)過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：1234類囊體膜NADPH減慢光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類囊體膜上，即圖b表示圖a的類囊體膜，光反應(yīng)過(guò)程中，色素吸收的光能最終轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能，若二氧化碳濃度降低，暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中的電子去路受阻，電子傳遞速率會(huì)減慢。1234(2)為研究葉綠體的完整性與光反應(yīng)的關(guān)系，研究人員用物理、化學(xué)方法制備了4種結(jié)構(gòu)完整性不同的葉綠體，在離體條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用Fecy或DCIP替代NADP＋為電子受體，以相對(duì)放氧量表示光反應(yīng)速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。

葉綠體

類型相對(duì)值實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目葉綠體A：雙層膜結(jié)構(gòu)完整葉綠體B：雙層膜局部受損，類囊體略有損傷葉綠體C：雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂葉綠體D：所有膜結(jié)構(gòu)解體破裂成顆?；蚱螌?shí)驗(yàn)一：以Fecy為電子受體時(shí)的放氧量100167.0425.1281.3實(shí)驗(yàn)二：以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量100106.7471.1109.6注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。1234據(jù)此分析回答下列問(wèn)題：①葉綠體A和葉綠體B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，葉綠體雙層膜對(duì)以______(填“Fecy”或“DCIP”)為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用，得出該結(jié)論的推理過(guò)程是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1234Fecy

實(shí)驗(yàn)一中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜完整時(shí)，實(shí)驗(yàn)二中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以DCIP為電子受體的放氧量與雙層膜完整時(shí)無(wú)明顯差異，可推知葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用比較葉綠體A和葉綠體B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)一中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜完整時(shí)，實(shí)驗(yàn)二中葉綠體B雙層膜局部受損時(shí)，以DCIP為電子受體的放氧量與雙層膜完整時(shí)無(wú)明顯差異，可推知葉綠體雙層膜對(duì)以Fecy為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用。1234②該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C，表明在無(wú)雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下，更有利于__________________________________，從而提高光反應(yīng)速率。1234類囊體上的色素吸收光能、轉(zhuǎn)化光能在無(wú)雙層膜阻礙、類囊體松散的條件下，更有利于類囊體上的色素吸收、轉(zhuǎn)化光能，從而提高光反應(yīng)速率，所以該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C。③以DCIP為電子受體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP產(chǎn)生效率的相對(duì)值分別為1、0.66、0.58和0.41。結(jié)合圖b對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1234ATP的合成依賴于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過(guò)類囊體膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低根據(jù)圖b可知，ATP的合成依賴于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過(guò)類囊體薄膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低。1234題組二辨析條件驟變引起代謝過(guò)程中物質(zhì)含量的變化3.(2022·貴州銅仁高三檢測(cè))研究人員利用圖1裝置研究植物葉片在不同光照強(qiáng)度下對(duì)密閉水浴箱內(nèi)的CO2濃度變化速率的影響，測(cè)得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2曲線所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的葉片呼吸強(qiáng)度不變，其他條件適宜，a～e時(shí)間段光源逐漸向左移動(dòng)。1234C.d時(shí)刻葉片光合作用消耗CO2的速率為2m，且此速率在de時(shí)間段內(nèi)逐漸

減小D.葉片光合作用在e時(shí)刻暫停，光照強(qiáng)度是f時(shí)刻葉片光合速率的限制因素下列敘述正確的是A.植物葉片葉肉細(xì)胞的呼吸速率

為m，提高水浴溫度可使m增大B.a時(shí)刻開(kāi)始光照，在ab時(shí)間段內(nèi)

小室中CO2濃度逐漸減小1234√植物葉片葉肉細(xì)胞的呼吸速率為m，題中溫度適宜，提高水浴溫度，酶的活性會(huì)降低，故可使m減小，A錯(cuò)誤；ab時(shí)間段，由于光照強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)(光源向左移動(dòng))，光合作用逐漸增強(qiáng)，光合作用消耗的CO2逐漸增多，而呼吸速率不變，導(dǎo)致葉片釋放CO2的速率逐漸減慢，但ab時(shí)間段內(nèi)小室中CO2濃度在逐漸增大，B錯(cuò)誤；1234d時(shí)刻葉片光合作