2021高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 素养加强课2 光合作用细胞呼吸的综合教学案

-1-素养加强课2光合作用细胞呼吸的综合光合作用和细胞呼吸过程的联系(2017·全国卷Ⅱ)如图是某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题：(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是________、________、________、________，[H]代表的物质主要是____________。(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是______________________________。[审题指导](1)题目给出了叶肉细胞光合作用和呼吸作用的过程图解，首先根据光合作用和呼吸作用的过程判断A、B、C、D表示的过程，然后判断①②③④代表的物质。(2)光合作用和呼吸作用中产生ATP的过程和结构。(3)丙酮酸转化成酒精发生在无氧呼吸过程，无氧呼吸是在缺氧的条件下进行的。[审题指导]本题考查光合作用的过程、有氧呼吸和无氧呼吸的过程。(1)分析图示，A过程为光合作用的光反应阶段，B过程是光合作用的暗反应阶段。图中①为水光解产生的O2；由②和H2O产生①与NADPH([H]，即还原型辅酶Ⅱ)可知，②是NADP＋；由③转化成ATP可知，③是ADP＋Pi；由④与CO2结合生成C3可知，④为C5。呼吸作用过程中的[H]代表的物质主要是NADH(还原型辅酶Ⅰ)。(2)光合作用的光反应阶段(A)可产生ATP，而暗反应阶段(B)不产生ATP。有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，其中细胞质基质(C)中进行有氧呼吸的第一阶段，线粒体(D)中进行有氧呼吸的第二和第三阶段。(3)在缺氧条件下，植物细胞可进行无氧呼吸，将丙酮酸转化成酒精和CO2。[答案](1)O2NADP＋ADP＋PiC5NADH(或还原型辅酶Ⅰ)(2)C和D(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸1．光合作用与细胞呼吸过程的联系-2-(1)写出下列物质名称：b.O2，c.ATP，d.ADP，e.NADPH([H])，f.C5，g.CO2，h.C3。(2)填写下表生理过程及场所序号①②③④⑤生理过程光反应暗反应有氧呼吸第一阶段有氧呼吸第二阶段有氧呼吸第三阶段场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质细胞质基质线粒体基质线粒体内膜(3)物质方面C：CO2――→暗反应C6H12O6――――→有氧呼吸第一阶段丙酮酸――――→有氧呼吸第二阶段CO2O：H2O――→光反应O2――――→有氧呼吸第三阶段H2OH：H2O――→光反应[H]――→暗反应C6H12O6――――――→有氧呼吸第一、二阶段[H]――→有氧呼吸第三阶段H2O(4)能量方面2．光合作用和有氧呼吸中[H]、ATP的来源和去路比较项目来源去路[H]光合作用光反应中水的光解作为暗反应阶段的还原剂，用于还原C3合成有机物等有氧呼吸第一、二阶段产生用于第三阶段与氧气结合产生水，同时释放大量能量ATP光合作用在光反应阶段合成ATP，其合成所需能量来自色素吸收、转用于暗反应阶段C3还原时的能量之需，以稳定的化学能形式储存-3-换的太阳能在有机物中有氧呼吸第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生最多，能量来自有机物的分解作为直接能源物质用于各项生命活动1．(2019·衡水中学二调)如图为绿色植物部分物质和能量转换过程的示意图，下列叙述正确的是()A．过程①发生在叶绿体中，过程③发生在线粒体中B．过程①产生NADH，过程③消耗NADPHC．若叶肉细胞中过程②的速率大于过程③的，则植物干重增加D．过程③中ATP的合成与放能反应相联系，过程④与吸能反应相联系D[过程①为光合作用的光反应，发生在叶绿体中，过程③是有氧呼吸或无氧呼吸过程，不一定发生在线粒体中，A错误；过程①产生NADPH，过程③消耗NADH，B错误；若叶肉细胞中过程②的速率大于过程③的，则植物干重不一定增加，因为还有其他部分不能进行光合作用的细胞还要通过呼吸消耗有机物，C错误；过程③中ATP的合成需要能量，与放能反应相联系；过程④是ATP的水解，释放能量，与吸能反应相联系，D正确。]2．(2019·深圳一模)如图中的a、b、c为植物细胞内物质转化的过程。下列有关叙述错误的是()A．b、d过程都有热能的释放B．b、d过程在人体细胞中也可进行C．a、c、d过程都是在生物膜上进行的D．在光照充足等适宜条件下，a强于b，c强于dC[据图分析可知，b是有氧呼吸的第一、二阶段，d是有氧呼吸的第三阶段，这三个阶段都有热能释放，A正确；人体内可以进行呼吸作用，b、d属于有氧呼吸，B正确；在生物膜上发生的生理过程是[c]光反应(场所是叶绿体的类囊体膜上)和[d]有氧呼吸的第三阶段(线粒体内膜)；[a]暗反应过程发生在叶绿体基质中，[b]有氧呼吸的第一、第二阶段发生的场所是细胞质基质和线粒体基质，C错误；在光照充足，条件适宜的情况下，光合作用强度大于呼吸作用强度，所以a强于b，c强于d，D正确。]3．(2019·枣庄期末)如图为植物细胞代谢的部分过程简图，①～⑦为相关生理过程。据-4-图回答问题：(1)图中C3的名称是________________，可为②提供能量的生理过程是__________________(填图中序号)。(2)在适宜光照下，若用H182O浇灌植物，则放射性的18O______(填“会”或“不会”)出现在葡萄糖中，原因是________。(3)图中⑤⑦过程中，葡萄糖中能量的去向是______________。(4)过程⑥发生的具体部位是___________________________。(5)一棵植物在生长过程中，光合作用产生的ATP的量远大于细胞呼吸产生的ATP的量，原因是_________________________。[解析](1)为植物细胞吸收无机盐提供能量的是细胞呼吸产生的ATP。(2)在有氧呼吸过程中，水中的氧能够转移到CO2中。(3)图中⑤⑦过程中，葡萄糖中能量的去向是包括热能的形式散失、转移到ATP中、储存在酒精中。[答案](1)丙酮酸⑤⑥(2)会用H182O浇灌植物时，水中的18O通过有氧呼吸的第二阶段形成C18O2，进而被光合作用的暗反应阶段利用，形成葡萄糖，(或用H182O浇灌植物时，水中的18O通过过程⑥形成C18O2，进而被④过程利用，形成葡萄糖)(3)以化学能的形式储存在酒精和ATP中及以热能的形式散失(4)线粒体基质和线粒体内膜(5)植物在生长过程中，光合作用产生的ATP中的能量转移到有机物中，植物体中的有机物只有部分通过细胞呼吸氧化分解释放能量，且释放的能量也只有部分转移到ATP中总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(2018·全国卷Ⅲ)回答下列问题：(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的________上，该物质主要捕获可见光中的________。(2)植物的叶面积与产量关系密切。叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均________。当叶面积系数超-5-过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是______________________________________________________。(3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度________(填“高”或“低”)。[审题指导](1)第二问第一空考查识图。第二空考查群体干物质积累速率(净光合速率)与群体总光合速率和群体呼吸速率的关系。即：净光合速率＝总光合速率一呼吸速率。(2)第三问明确阴生植物的特点：阴生植物适宜在弱光下生长，注意关键语句：“光合作用吸收和呼吸作用放出的CO2相等时”的理解，明确问的是“光照强度的高低”。[解析](1)高等植物光合作用中捕获光能的物质为叶绿体中的色素，分布于类囊体膜上，主要吸收蓝紫光和红光。(2)由图可知，叶面积系数小于a时，群体干物质积累速率和群体光合速率都增加；叶面积系数超过b时，群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，因此群体净光合速率降低，干物质积累速率降低。(3)植物光合作用吸收与呼吸作用释放的CO2量相等时所需要的光照强度即光补偿点。通常，与阳生植物相比，阴生植物的光饱和点及光补偿点都比较低，即达到光补偿点需要的光照强度低。[答案](1)类囊体膜蓝紫光和红光(2)增加群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低(3)低1．真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系(1)内在关系①细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。③真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。(2)判定方法①根据坐标曲线判定-6-a．当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，则该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表净光合速率，如图甲。b．当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正光合速率，如图乙。②根据关键词判定检测指标细胞呼吸速率净光合速率真正(总)光合速率CO2释放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)释放量产生量有机物消耗量(黑暗)积累量制造量、产生量2.光合作用和细胞呼吸的曲线分析(1)植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”，如图中n值为净光合速率(虚线表示)，n值＝总光合速率－呼吸速率。(2)解答与呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息①光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起，可作为呼吸强度指标。②光照下吸收CO2量应为净光合量。③光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用消耗CO2的量与呼吸作用产生CO2量间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。1．(2019·五省创优联考)如图表示在适宜的条件下，两种植物Ⅰ、Ⅱ的光合速率随光照强度的变化情况。下列相关叙述正确的是()-7-A．当光照强度为P时，植物Ⅰ、Ⅱ的O2产生速率相等B．若白天光照时间为12h，则平均光照强度需大于N，植物Ⅰ才能正常生长C．当光照强度为Q时，限制植物Ⅰ、Ⅱ的光合速率的因素均为光照强度D．当光照强度为Q时，光照14h，黑暗10h，植物Ⅰ固定的CO2量为92mgB[当光照强度为P时，植物Ⅰ、Ⅱ的净光合速率相等，但由于两者呼吸速率不同，因此植物Ⅰ、Ⅱ的O2产生速率即总光合速率不相等，A错误；若要植物Ⅰ能正常生长，且白天光照时间为12h，则白天12h有机物的积累量必须至少等于晚上12h有机物的消耗量，因此平均光照强度需大于N，B正确；当光照强度为Q时，光照强度已经不是限制植物Ⅰ、Ⅱ的光合速率的因素，C错误；当光照强度为Q时，植物Ⅰ净光合速率为8mg·h－1，光照14h，黑暗10h，植物Ⅰ固定的CO2量即总光合作用强度为14×(8＋2)＝140(mg)，D错误。]2．(2019·哈尔滨模拟)某同学研究某湖泊中X深度生物的光合作用和有氧呼吸时，设计了如下操作：①取三个相同的透明玻璃瓶标号a、b、c，并将a瓶用不透光的黑布包起来；②将a、b、c三个瓶子均在湖中X深度取满水，并测定c瓶中水的溶氧量；③将a、b两瓶密封后再沉入X深度水体中，24h后取出；④测定a、b两瓶中水的溶氧量，三个瓶子的测量结果如图所示。下列有关24h内X深度水体中生物光合作用和有氧呼吸情况的分析，正确的是()A．光合作用产生的氧气量为(k－v)mol/瓶B．光合作用产生的氧气量为(k－w)mol/瓶C．有氧呼吸消耗的氧气量为(k－v)mol/瓶D．有氧呼吸消耗的氧气量为vmol/瓶A[实验中测定的c瓶中水的溶氧量为wmol/瓶，是湖中X深度瓶中初始溶氧量。a瓶-8-为不透光黑瓶，a、b两瓶密封后再沉入X深度水体中，24h后取出，测定a