2023年高考生物一轮复习(新人教新高考) 第3单元 微专题二 光合作用和细胞呼吸的综合分析
2023届高考生物二轮复习专题2 考点3 光合作用、细胞呼吸的过程分析-讲义(通用版)
第 1 页 共 7 页 考点三 光合作用、细胞呼吸的过程分析 1．光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系
2．光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系
(4)能量变化 3．改变条件后，C3、C5、NADPH、ATP的含量及(CH2O)合成量变化 分析光照强度和二氧化碳浓度突然改变后，C3、C5、NADPH、ATP、ADP、NADP＋的含量及(CH2O)合成量的动态变化时要将光反应和暗反应过程结合起来分析，从具体的反应过程提炼出模型：“来路→某物质→去路”，通过分析其来路和去路的变化来确定含量变化。 下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： 第 2 页 共 7 页
1．(2020·山东，21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是_______________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为____________________________________。 (2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_________________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是_______ _______________________________________________________________________________。 (3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量____________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是____________________________________________。 (4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是______________________________。 人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。 答案 (1)模块1和模块2 C5(或五碳化合物) (2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足 (3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类) (4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少 解析 分析题图可知，模块1将光能转换为电能，模块2电解水，同时转换能量供模块3还原CO2产生糖类，比较这一过程与光合作用的全过程可知，模块1和模块2相当于光合作用的光反应阶段，模块3相当于光合作用的暗反应阶段。(1)根据上面的分析可知，该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块，即吸收和转化光能的模块是模块1和模块2。光合作用的暗反应包括两步反应，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，与C5结合，形成C3；二是C3的还原：C3接受ATP和NADPH释放的能量，在酶的作用下最终转化为糖类和C5。比较该过程与模块3的反应过程可知，甲与CO2反应产生乙，这一阶段为CO2的固定，那么第 3 页 共 7 页
2023年高考生物一轮复习(全国版) 第3单元 第4课时 细胞呼吸的影响因素及其应用
第4课时细胞呼吸的影响因素及其应用目标要求 1.通过曲线分析认识O2浓度、温度、水分等对细胞呼吸的影响。
2.通过种子储藏、酒精发酵等了解细胞呼吸在生产实践中的应用。
1．内部因素(1)遗传特性：不同种类的植物呼吸速率不同。
实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
(2)生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。
实例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。
(3)器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。
实例：生殖器官大于营养器官。
2．外界因素(1)温度①原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。
②应用：储存水果、蔬菜时应选取零上低温(填“高温”“零上低温”或“零下低温”)。
(2)O2浓度①原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
②解读：a.O2浓度低时，无氧呼吸占优势。
b．随着O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。
c．当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
③应用a．选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
b．作物栽培中及时松土，保证根的正常细胞呼吸。
c．提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
d．稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
(3)CO2浓度①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
②应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
(4)含水量①解读：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。
②应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的自由水含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消耗。
水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。
考向一细胞呼吸的影响因素分析1．(2022·济南外国语学校高三模拟)下表是某植物X在适宜条件下，从开始播种到长出两片真叶期间CO2释放速率和O2吸收速率相对值的变化。
2023年高考生物一轮复习(新人教新高考) 第3单元 第6课时 光合作用的原理
第6课时 光合作用的原理 课标要求 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
1．探索光合作用原理的部分实验 时间/发现者内容 19世纪末 科学界普遍认为，在光合作用中，CO 2分子的C 和O 被分开，O 2被释放，C 与H 2O 结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖1928年 科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖1937年希尔 (英国) 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H 2O ，没有CO 2)，在光照下可以释放出氧气1941年鲁宾、卡门(美国) 用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H 218O ＋CO 2―→植物―→18O 2，H 2O ＋C 18O 2―→植物―→O 2，得出光合作用释放的氧全部来自水1954年阿尔农(美国)在光照下，叶绿体可合成ATP ，这一过程总是与水的光解相伴随2.光合作用过程(1)光合作用过程图解项目光反应 暗反应 场所叶绿体类囊体的薄膜 叶绿体基质 条件光、色素、酶 酶、NADPH 、ATP 等 物质变化 (1)H 2O ――→光能酶O 2＋H ＋ (1)CO 2＋C 5――→酶2C 3(2)NADP ＋＋H ＋―→NADPH (3)ADP ＋Pi ――――→光能色素、酶ATP (2)2C 3――――――→ATP 、NADPH酶(CH 2O)＋C 5 能量变化联系光反应为暗反应提供NADPH 和ATP ，暗反应为光反应提供NADP ＋、ADP 和Pi 。
①源于必修1 P 103“思考·讨论”：尝试用示意图来表示ATP 的合成与希尔反应的关系。
提示 如图所示②源于必修1 P 103“相关信息”：水分解为氧和H ＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。
电子经传递，可用于NADP ＋与H ＋结合形成NADPH 。
NADPH 的作用是什么？提示 可作为暗反应的还原剂；储备部分能量供暗反应利用。
总光合速率、净光合速率、呼吸速率的辨析与测定-备战2023年高考生物一轮复习考点微专题(新高考专用)
[解析] 黑瓶中的生物没有光照,植物不能进行光合作用产生氧气,但呼吸消耗氧气。 a 条件下黑、白瓶溶氧量相同,说明二者相同时间内耗氧量相同,所以 a 为黑暗条件,A项 正确；光照强度为 b 时,白瓶溶氧量与初始溶氧量（初始溶氧量为 10 mg/L ）相等,说 明净光合速率为零,总光合作用产氧量和呼吸作用耗氧量相同,B项错误；原水层与 c 的 白瓶溶氧量虽相同,但呼吸速率不同（原水层的呼吸速率 = 10 − 2 = 8 mg/L , c 的白瓶 呼吸速率 = 10 − 3 = 7 mg/L ）,所以两者的总光合速率不同,光照强度不同,C项错误 ；当光照强度大于 d 时,白瓶中的植物产生的氧气量即为总光合量=表观光合量+呼吸消 耗量 = 30 − 10 + 10 − 3 = 27 mg/L ,D项错误。
①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量 为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之 差即为总光合作用量。
黑白瓶法测定方法：
题组一
某生物科研小组从池塘某一深度取水样，分装到六对黑白瓶中（白瓶为透光瓶，黑瓶为 不透光瓶）。剩余水样立即测定初始溶氧量为 10 mg/L 。将瓶密封后五对置于五种不同 强度的光照条件下（温度相同），一对放回原水层，24小时后测定瓶中溶氧量。根据记 录数据（如表）分析，下列说法正确的是( A )。
解析 根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低，适合在较 弱光照下生长，A错误；光照强度为1 klx时，E植物叶圆片的呼吸速率大于光合 速率，装置甲中E植物叶圆片会吸收装置中的氧气，使液滴左移，B错误；光照 强度为3 klx时，E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E植物叶圆片的呼 吸作用强度大于F植物叶圆片，故光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片 产生氧气的速率不相等，C错误；光照强度为6 klx时，E植物叶圆片净光合作用 强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度，故此光照强度下，E植物叶圆片释放 的氧气多，故装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短，D正确。
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微专题二 光合作用和细胞呼吸的综合分析题型一 光合作用与细胞呼吸过程中的物质能量关系1．光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向(1)C ：CO 2―――→暗反应有机物――――→有氧呼吸第一阶段丙酮酸――――→有氧呼吸第二阶段CO 2。
(2)H ：H 2O ―――→光反应NADPH ―――→暗反应(CH 2O)――――――→有氧呼吸第一、二阶段[H]――――→有氧呼吸第三阶段H 2O 。
(3)O ：H 2O ―――→光反应O 2――――→有氧呼吸第三阶段H 2O ――――→有氧呼吸第二阶段CO 2―――→暗反应(CH 2O)。
2．光合作用与有氧呼吸中的能量转化跟踪训练1．如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X 、Y 、Z 和W 表示相关物质。
请据图判断下列说法，错误的是( )A ．X 、Y 、Z 物质分别表示C 3、丙酮酸和A TPB ．①～⑤过程中能产生A TP 的有①②③④C ．②⑤过程分别表示C 3的还原和CO 2的固定D ．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO 2会释放到细胞外答案 B解析 据图可知，物质X 是CO 2固定的产物，所以X 表示C 3。
物质Y 是葡萄糖氧化分解成CO 2的中间产物，所以Y 表示丙酮酸。
物质Z 是光反应产生用于暗反应的ATP ，A 项正确；图中①过程表示光反应，能产生ATP。
②过程表示暗反应中C3的还原，消耗ATP而不能产生A TP。
③过程表示有氧呼吸的第一阶段，能产生ATP。
④过程表示有氧呼吸第二阶段(或第二、三阶段)，能产生ATP。
⑤过程表示暗反应中CO2的固定，不能产生A TP，B项错误、C 项正确；光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2要比⑤过程消耗的CO2多，所以会有一部分CO2释放到细胞外，D项正确。
2．下图表示植物叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中氢元素的转移途径，下列相关叙述不正确的是()A．过程①④在生物膜上进行B．光合作用的原料H2O中的氧可以依次经过①②③④转移到细胞呼吸的产物H2O中C．植物体光补偿点时，叶肉细胞内的过程③④中合成的ATP少于过程①合成的ATP D．过程①②③④都有能量的转化答案 B解析过程①光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行，④有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，A正确；光合作用的原料H2O中的氧可以依次经过①光反应释放到环境中，环境中的氧可通过④有氧呼吸第三阶段转移到细胞呼吸的产物H2O中，中间不经过②③，B错误；植物体光补偿点时，整体植株的光合作用等于呼吸作用，但植物的非绿色组织只能进行呼吸作用不能进行光合作用，故叶肉细胞的光合作用应大于自身的呼吸作用，即③④中合成的A TP 少于过程①合成的A TP，C正确；过程①②③④不仅有物质的变化过程也伴有能量的转化，D正确。
题型二光合作用与呼吸作用的相关计算1．根据关键词判定真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率检测指标细胞呼吸速率净光合速率真正光合速率CO2释放量(黑暗) 吸收量(植物)、减少量(环境) 利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)、消耗量(黑暗)释放量(植物)、增加量(环境)产生量、生成量、制造量、合成量葡萄糖消耗量(黑暗) 积累量、增加量产生量、生成量、制造量、合成量2.真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的内在关系(1)植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。
(2)植物绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
(3)真正光合速率＝呼吸速率＋净光合速率。
跟踪训练3．将某植物放在透明且密闭的容器内，并在适宜条件下培养。
测得植物吸收和产生的CO2的速率如图所示。
下列相关叙述正确的是()A．T1时刻，该植物固定CO2的速率是10 mg·h－1B．T2时刻，该植物能进行光合作用但无有机物积累C．T1～T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降D．T3时刻后，密闭容器中的CO2浓度不断升高答案 C解析T1时刻，该植物固定CO2的速率为总光合速率，即总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝10＋2＝12 (mg·h－1)，A错误；T2时刻，该植物净光合速率大于0，有有机物的积累，B 错误；密闭容器内二氧化碳的含量一定，随着光合作用的进行，二氧化碳浓度逐渐降低，所以T1～T3时间段，该植物的净光合速率逐渐下降，C正确；T3时刻之后，该植物的光合速率等于呼吸速率，容器中CO2浓度保持不变，D错误。
4．植物光合速率目前主要使用CO2红外分析仪进行测定，一般用单位时间内同化CO2的微摩尔数表示。
将生长状况相同的某种植物在不同温度下分别暗处理1 h，再光照1 h(光照强度相同)，测定分析仪密闭气路中CO2的浓度，转换得到如图数据。
下列分析正确的是()A．该植物在29 ℃和30 ℃时依然表现生长现象B．该植物细胞呼吸和光合作用的最适温度分别是29 ℃和28 ℃C．在27 ℃、28 ℃和29 ℃时，光合作用制造的有机物的量相等D．30 ℃时光合作用速率等于细胞呼吸速率，CO2变化都是20微摩尔/小时答案 A解析暗处理后CO2浓度的增加量表示呼吸作用强度，光照后与暗处理前CO2浓度的减少量表示光合作用进行了1 h和细胞呼吸进行了2 h后的重量变化。
四组温度下，该植物都表现为生长现象，A正确；植物细胞呼吸和光合作用的最适温度都是29 ℃，因为光合作用强度即：CO2浓度的减少量＋2×CO2浓度的增加量，29 ℃最大；呼吸作用强度也是在29 ℃最大，B 错误；27 ℃时，光合作用制造的有机物的量等于60＋20×2＝100(微摩尔/小时)；28 ℃时，光合作用制造的有机物的量等于60＋40×2＝140(微摩尔/小时)；29 ℃时，光合作用制造的有机物的量等于60＋60×2＝180(微摩尔/小时)，光合作用制造的有机物的量不相等，C错误；30 ℃时，光合作用速率大于细胞呼吸速率，呼吸作用：CO2变化是20微摩尔/小时；光合作用：CO2变化是60微摩尔/小时，D错误。
题型三植物光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析1．图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨3时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。
2．图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照，光合作用启动。
3．图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度等于呼吸作用强度。
4．图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭，CO2供应不足，出现“午休”现象。
5．图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度等于呼吸作用强度，之后光合作用强度小于呼吸作用强度。
6．图1的G点、图2的I′点：此时光照强度降为0，光合作用停止。
跟踪训练5．如图是大棚番茄在24小时测得CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是()A．a点CO2释放量减少可能是由温度降低导致细胞呼吸强度减弱B．番茄通过光合作用合成有机物的时间是c～e段C．由P点条件变为d点，C5生成减少D．植物干重最大的时刻是e点答案 B解析a点温度降低导致细胞呼吸减弱，CO2释放量减少，A正确；番茄通过光合作用制造有机物的时间是b～f段，B错误；d时气温高，蒸腾作用过强导致气孔关闭，CO2供应不足，光合速率减慢，C5生成减少，C正确；c～e段光合作用大于呼吸作用，有机物积累，e点之后光合作用小于呼吸作用，故有机物积累最多的时刻是e点，D正确。
6．图甲为黑藻在适宜温度下O2释放速率随光照强度的变化。
图乙是将黑藻放在适宜温度的密闭环境中，(不同时间内光照强度不同)测得的密闭环境中CO2浓度随时间的变化情况。
下列叙述错误的是()A．图甲中，当光照强度相对值为2时，黑藻的氧气产生速率相对值为2B．图甲中，当光照强度相对值为7时，若要提高黑藻光合速率，可适当增加CO2浓度C．图乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的时间段是4～6 h、8～10 hD．由图乙分析，黑藻在该密闭环境中经过12 h后有机物的含量下降答案 D解析由图甲可知，黑藻呼吸作用消耗氧气的速率为2，当光照强度相对值为2时，因黑藻的氧气释放速率为0，则其产生氧气的速率与呼吸作用消耗氧气的速率相同，也为2，A正确；图甲中，当光照强度相对值为7时，继续增加光照强度黑藻光合速率不能提高，已知黑藻处于适宜温度下，故可通过增加环境中CO2浓度来提高光合速率，B正确；图乙中，黑藻在4～6 h、8～10 h内，密闭环境中CO2浓度不变，说明光合作用吸收CO2的量与呼吸作用释放CO2的量相等，即光合速率等于呼吸速率，C正确；据图乙可知，黑藻在该密闭环境中经过12 h 后，密闭玻璃容器中的二氧化碳浓度比起始时的浓度低，减少的二氧化碳用于有机物的积累储存，有机物含量上升，D错误。
题型四光合速率的测定方法1．“液滴移动法”(1)测定呼吸速率①装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。
②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。
③置于适宜温度环境中。
④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。
(2)测定净光合速率①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。
②必须给予足够光照处理，且温度适宜。
③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。
(3)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
2．“黑白瓶法”：黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。
3．“称重法”：将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。
需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
跟踪训练7．(2022·辽宁实验中学高三质检)某生物科研小组从池塘某一深度取水样，分装到六对黑白瓶中(白瓶为透光瓶，黑瓶为不透光瓶)。
剩余水样立即测定初始溶解氧为10 mg/L。
将瓶密封后有五对置于五种不同强度的光照条件下(温度相同)，一对放回原水层，24小时后，测定瓶中溶解氧量。
请根据记录数据(如表)判断，下列说法正确的是()光照强度(klx) a b c d e 原水层白瓶溶氧量(mg/L) 3 10 19 30 30 19黑瓶溶氧量(mg/L) 3 3 3 3 3 2A.光照强度为a时，白瓶和黑瓶的溶解氧量相同，说明a为黑暗条件B．光照强度为b时，植物不能发生光合作用C．原水层与c的白瓶溶解氧含量相同，可以推测原水层的光照强度为cD．当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量都是30 mg/L答案 A解析光照强度为b时，白瓶溶解氧量与初始溶解氧量相等，说明净光合速率为零，植物能发生光合作用，B错误；原水层与c的白瓶溶解氧含量虽相同，但呼吸速率不同[原水层的呼吸速率＝10－2＝8 (mg/L)，c的白瓶呼吸速率＝10－3＝7 (mg/L)]，所以两者的总光合速率不同，光照强度不同，C错误；当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量即为总光合量＝表观光合量＋呼吸消耗量＝30－10＋10－3＝27(mg/L)，D错误。