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

1素养加强课2光合作用与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。[解析]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)能量方面光能――→光反应ATP中活跃的化学能――→暗反应C6H12O6中稳定的化学能――→有氧呼吸热能ATP中活跃的化学能―→各项生命活动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、转换的太阳用于暗反应阶段C3还原时的能量之需，以稳定的化学能形式储存在有3能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。4据图回答问题：(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中自然和密闭环境中植物生长问题(2017·全国卷Ⅰ)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题：(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是_______________________________________________________________________________5_____。甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率________(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。[审题指导](1)题干给出了“CO2补偿点”的概念，即光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。题干还给出了“甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的”。(2)第(1)问给出的问题情景是“甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养”，问培养后发现两种植物光合速率都下降的原因是什么？植物在培养过程中，光合速率大于呼吸速率，密闭环境中CO2浓度降低。甲植物的净光合速率为0时，光合速率等于呼吸速率，根据题干信息，推出此时，乙种植物的净光合速率。(3)第(2)问的问题情景是“甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中”，问题是“照光培养一段时间后，植物的有氧呼吸增加的原因是什么？”有氧呼吸增加一定是O2含量增加了，O2含量增加的原因是植物光合作用产生了O2。[解析](1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，刚开始时小室内CO2浓度较高，光合作用强度大于呼吸作用强度，一段时间后，CO2浓度降低，暗反应受阻，进而使两种植物的光合速率都降低。甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，因此当甲种植物的净光合速率为0时，CO2浓度达到甲种植物的CO2补偿点，此时乙种植物光合作用强度仍大于呼吸作用强度，净光合速率大于0。(2)将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中照光培养一段时间，该小室内是有CO2的，植物可以进行光合作用，甲种植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2含量增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2含量增加时，有氧呼吸会增强。[答案](1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低大于0(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2含量增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2含量增加时，有氧呼吸会增强1．自然环境中一昼夜植物的光合作用曲线如图表示自然环境中一昼夜植物吸收CO2的速率6(1)a点：夜温降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。(2)开始进行光合作用的点：b；结束光合作用的点：m。(3)光合速率与呼吸速率相等的点：c、h；有机物积累量最大的点：h。(4)de段下降的原因是气孔关闭，CO2吸收减少，fh段下降的原因是光照减弱。2．自然光照下，密闭环境中植物生长问题下面两图表示自然光照下，密闭环境中植物生长引起的密闭环境中CO2含量和O2含量的变化。(一)(二)(1)光合速率等于呼吸速率的点：A、C。(2)图(一)中若N点低于虚线，则该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。(3)图(二)中若N点低于虚线，则该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中O2浓度减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。3．恒定光照下，密闭环境中植物生长问题生长发育状况相同的甲、乙两种植物，分别放在两个完全相同的密闭无色玻璃罩内，在相同且适宜的条件下培养一段时间，测量培养过程中玻璃罩内CO2浓度的变化如图所示。(1)开始时，容器内CO2浓度逐渐降低，表明光合速率大于呼吸速率。后来，容器内CO2浓度不再降低，维持稳定，表明光合速率与呼吸速率相等。(2)t1之前，甲植物固定CO2的能力大于乙植物；t1之后，乙植物固定CO2的能力大于甲植物。(3)若将甲、乙两种植物放在同一密闭玻璃罩内，一段时间后，甲植物的生长最先受到7严重影响，因为甲植物的CO2补偿点比乙植物的高，光合作用最先受到CO2浓度限制。1．两棵同种生长状况基本相同的植物，分别置于透明的玻璃罩内，如图甲、乙所示；在相同自然条件下，测得一昼夜中植物氧气释放速率分别如图丙、丁曲线所示。回答下列问题：(1)ab段和cd段，引起曲线下降的主要环境因素分别是____________和________。(2)一昼夜中，装置甲、乙中植物积累的有机物较多的是________(填“甲”或“乙”)。(3)导致e点(12时左右)时