专题二第2讲细胞呼吸与光合作用

1(2010重庆高考改编重庆高考改编)下图为光能在叶绿体中转换的示下图为光能在叶绿体中转换的示 意图，意图，U、W、X、Y代表参与光能转换的物质。代表参与光能转换的物质。下列选项，错误的是下列选项，错误的是 ()AU在光合作用中的作用是吸收、传递和转换光能在光合作用中的作用是吸收、传递和转换光能BW为为CO2的还原剂，其能量是稳定化学能的来源之一的还原剂，其能量是稳定化学能的来源之一CU至至Y的能量转换在叶绿体囊状结构薄膜上进行的能量转换在叶绿体囊状结构薄膜上进行D光反应为暗反应提供的物质是光反应为暗反应提供的物质是ATP和和W解析解析由图可知：由图可知：U代表具有吸收、传递和转换光能作用代表具有吸收、传递和转换光能作用的色素、的色素、W代表代表NADPH(H)、X代表代表NADP、Y代表代表(CH2O)。U在光合作用中的作用是吸收、传递和转换光能；在光合作用中的作用是吸收、传递和转换光能；W既是既是还原剂，又能为暗反应提供能量；还原剂，又能为暗反应提供能量；U至至Y的能量转换经历：的能量转换经历：光能光能电能电能活跃的化学能活跃的化学能稳定的化学能，在叶绿体囊稳定的化学能，在叶绿体囊状结构薄膜上发生的是光能状结构薄膜上发生的是光能电能电能活跃的化学能，由活活跃的化学能，由活跃的化学能跃的化学能稳定的化学能是在叶绿体基质中进行的，稳定的化学能是在叶绿体基质中进行的，C错；错；光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATP和和NADPH(W)。答案答案C1光合作用过程图解光合作用过程图解类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体基质叶绿体基质活跃活跃化学能化学能稳定化学能稳定化学能环境条件改变与光合作用中各物质含量变化的关系环境条件改变与光合作用中各物质含量变化的关系 当外界因素中如光照强度、当外界因素中如光照强度、CO2浓度、浓度、C6H12O6运输情况运输情况骤变时，短时间内将直接影响光合作用过程中骤变时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、H、ATP及及C6H12O6的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下表：量，它们的关系归纳如下表：条件条件C3C5H和和ATPC6H12O6合成量合成量停止光照，停止光照，CO2供供应不变应不变增加增加减少减少 减少或没有减少或没有减少或没有减少或没有突然光照，突然光照，CO2供供应不变应不变减少减少增加增加增加增加增加增加光照不变，停止光照不变，停止CO2供应供应减少减少增加增加增加增加减少或没有减少或没有光照不变，光照不变，CO2供供应过量应过量增加增加减少减少减少减少增加增加光照不变，光照不变，CO2供供应不变，应不变，C6H12O6运输受阻运输受阻增加增加减少减少增加增加减少减少特别提示特别提示以上只是在条件变化后短时间内相对含量的以上只是在条件变化后短时间内相对含量的变化，而不是合成速率的变化。变化，而不是合成速率的变化。2(2010江苏高考江苏高考)不同生态环境对不同生态环境对 植物光合速率会产生影响。某课植物光合速率会产生影响。某课 题组测定生长于题组测定生长于A地地(平原平原)和和B地地 (山区山区)银杏叶片不同时间的光合银杏叶片不同时间的光合 速率，结果如图。速率，结果如图。(1)植物中叶绿素通常和蛋白质结合成为结合型叶绿素。在某植物中叶绿素通常和蛋白质结合成为结合型叶绿素。在某些环境因素影响下，部分结合型叶绿素与蛋白质分离，成为些环境因素影响下，部分结合型叶绿素与蛋白质分离，成为游离型叶绿素。游离型叶绿素。A、B两地银杏叶片中叶绿素含量测定结果见两地银杏叶片中叶绿素含量测定结果见下表。下表。采样日采样日期期(月月日日)A地银杏叶绿素含量地银杏叶绿素含量(mg/g)B地银杏叶绿素含量地银杏叶绿素含量(mg/g)总量总量游离型游离型 结合型结合型总量总量游离型游离型结合结合型型712.340.112.232.430.212.22812.300.122.182.360.292.07911.920.211.712.110.581.531011.580.291.291.750.810.941111.210.410.801.441.050.39请画出总叶绿素含量与采样日期关系的二维曲线图。请画出总叶绿素含量与采样日期关系的二维曲线图。从表中数据分析，导致银杏叶片光合速率下降的主要原因从表中数据分析，导致银杏叶片光合速率下降的主要原因是是_。(2)为提取银杏叶片中的叶绿素，研磨前在研钵中除加入剪碎为提取银杏叶片中的叶绿素，研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外，还应加入的叶片外，还应加入_。经快速研磨、。经快速研磨、过滤，将滤液收集到试管中，塞上橡皮塞；将试管置于适当过滤，将滤液收集到试管中，塞上橡皮塞；将试管置于适当的光照下的光照下23 min后，试管内的氧含量后，试管内的氧含量_。解析解析在在711月，随时间的推移叶绿素的总量下降，主月，随时间的推移叶绿素的总量下降，主要与结合型叶绿素含量下降有关；在提取叶绿体中的色素要与结合型叶绿素含量下降有关；在提取叶绿体中的色素时，要加入无水乙醇时，要加入无水乙醇(丙酮丙酮)、碳酸钙和少量的二氧化硅；、碳酸钙和少量的二氧化硅；研磨后，叶绿体的结构被破坏，所以功能丧失；在研磨后，叶绿体的结构被破坏，所以功能丧失；在10月份，月份，游离型叶绿素增多，所以叶绿体的结构部分被破坏。游离型叶绿素增多，所以叶绿体的结构部分被破坏。答案答案(1)如下图如下图结合型叶绿素含量降低结合型叶绿素含量降低(2)无水酒精无水酒精(丙酮丙酮)、碳酸钙、石英砂、碳酸钙、石英砂(二氧化硅二氧化硅)基本不变基本不变1叶绿体色素的种类和功能叶绿体色素的种类和功能(1)色素的提取和分离色素的提取和分离 提取：叶绿体中的色素能够溶解在提取：叶绿体中的色素能够溶解在 等等 有机溶剂，因此可用作提取液。有机溶剂，因此可用作提取液。分离：叶绿体中的色素在分离：叶绿体中的色素在 中的溶解度不同，中的溶解度不同，的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。种类：叶绿体中的色素共有种类：叶绿体中的色素共有4种，在滤纸条上自上而下种，在滤纸条上自上而下 依次是依次是 、叶黄素、叶黄素、和叶绿素和叶绿素b。(2)色素的功能：吸收、传递和转换光能，其中叶绿素主要吸色素的功能：吸收、传递和转换光能，其中叶绿素主要吸 收收 ，类胡萝卜素主要吸收，类胡萝卜素主要吸收 。无水乙醇无水乙醇(丙酮丙酮)溶解溶解叶绿素叶绿素a胡萝卜素胡萝卜素度高度高红光和蓝紫光红光和蓝紫光蓝紫光蓝紫光层析液层析液2影响光合作用速率的因素影响光合作用速率的因素内在因素：遗传特性、色素种类和含量内在因素：遗传特性、色素种类和含量环境因素：光照、环境因素：光照、温度等、温度等CO2浓度浓度1色素提取和分离的几种结果分析色素提取和分离的几种结果分析(1)提取液颜色浅的原因提取液颜色浅的原因研磨不充分，色素未充分提取出来。研磨不充分，色素未充分提取出来。称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小。称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小。未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。(2)色素带呈弧形的原因是滤纸条未剪去两角。色素带呈弧形的原因是滤纸条未剪去两角。(3)滤纸条上只有两条色素带，原因是使用的叶片中叶绿素滤纸条上只有两条色素带，原因是使用的叶片中叶绿素 被破坏或不含叶绿素。被破坏或不含叶绿素。2影响光合作用的环境因素及相关应用影响光合作用的环境因素及相关应用 温度、光照强度、温度、光照强度、CO2浓度、矿质营养、水分等均可制浓度、矿质营养、水分等均可制 约光合速率，现分析如下：约光合速率，现分析如下：(1)曲线模型曲线模型(2)关键点的含义关键点的含义 P点：此点之前，限制光合速率的因素为横坐标所标示的点：此点之前，限制光合速率的因素为横坐标所标示的 因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：此时横坐标所标示的因子不再是影响光合速率的因点：此时横坐标所标示的因子不再是影响光合速率的因 子，影响因素为坐标图中三条曲线所标示的其他因子。子，影响因素为坐标图中三条曲线所标示的其他因子。(3)应用应用 农业生产实践中可据实际情况，适当改变相应因素以提高农业生产实践中可据实际情况，适当改变相应因素以提高 光合速率达到增产目的，如温室大棚中冬季日照较强时适光合速率达到增产目的，如温室大棚中冬季日照较强时适 当提高温度，增施当提高温度，增施CO2气肥，阴雨天补充光照等均可提高气肥，阴雨天补充光照等均可提高 光合速率。光合速率。3(2010新课标全国卷新课标全国卷)下列关于呼吸作用的叙述，正确的下列关于呼吸作用的叙述，正确的 是是 ()A无氧呼吸的终产物是丙酮酸无氧呼吸的终产物是丙酮酸B有氧呼吸产生的有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水在线粒体基质中与氧结合生成水C无氧呼吸不需要无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有的参与，该过程最终有H的积累的积累D质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多解析解析 A项无氧呼吸过程有机物分解不彻底，其产物为乳酸项无氧呼吸过程有机物分解不彻底，其产物为乳酸或酒精和二氧化碳；或酒精和二氧化碳；B项项H在线粒体内膜上与氧结合生成水；在线粒体内膜上与氧结合生成水；C项无氧呼吸不需要项无氧呼吸不需要O2的参与，该过程没有的参与，该过程没有H的积累；的积累；D项相项相同质量的脂肪和糖原氧化分解时，脂肪释放的能量多。同质量的脂肪和糖原氧化分解时，脂肪释放的能量多。答案答案 D有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸场所场所 和和过过程程细胞质基质细胞质基质线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质 有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸释放释放能量能量多多(2870 kJ)，三个阶段都产，三个阶段都产生生ATP少少(197 kJ或或225 kJ)，只，只在第一阶段产生在第一阶段产生ATP产物产物鉴定鉴定CO2可用澄清石灰水或可用澄清石灰水或 鉴定，鉴定，后者颜色变化为由蓝变绿再变黄后者颜色变化为由蓝变绿再变黄酒精可用酒精可用 检验，颜色变化为检验，颜色变化为 溴麝香草酚蓝水溶液溴麝香草酚蓝水溶液酸性重铬酸钾溶液酸性重铬酸钾溶液灰绿色灰绿色光合作用与细胞呼吸的关系光合作用与细胞呼吸的关系1两者关系图示两者关系图示(1)CO2的转化的转化(2)H2O的转化的转化(3)H和和ATP的来源、去向分析的来源、去向分析光合作用光合作用有氧呼吸有氧呼吸H来源来源H2O光解产生光解产生有氧呼吸第一、二阶段有氧呼吸第一、二阶段去向去向还原还原C3用于第三阶段还原用于第三阶段还原O2ATP来源来源光反应阶段产生光反应阶段产生三个阶段都产生三个阶段都产生去向去向用于用于C3还原供能还原供能用于各项生命活动用于各项生命活动(植物的植物的C3还原除外还原除外)2两者共同维持自然界的碳循环两者共同维持自然界的碳循环考向一考向一光合作用与细胞呼吸光合作用与细胞呼吸热点指数热点指数 命题点命题点(1)光合作用与细胞呼吸的物质、能量转换光合作用与细胞呼吸的物质、能量转换(2)光合速率与呼吸速率的关系光合速率与呼吸速率的关系命题角度命题角度高考对此类问题的考查有以下几种形式：一是高考对此类问题的考查有以下几种形式：一是考查光反应、暗反应、有氧呼吸、无氧呼吸的考查光反应、暗反应、有氧呼吸、无氧呼吸的过程、场所及相互关系；二是综合考查光合作过程、场所及相互关系；二是综合考查光合作用与细胞呼吸的物质、能量转化关系；三是考用与细胞呼吸的物质、能量转化关系；三是考查光合速率与呼吸速率的关系查光合速率与呼吸速率的关系例例1将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响合作用与呼吸作用的影响(其他实验条件均适宜其他实验条件均适宜)，实验以，实验以CO2的吸收量与释放量为指标，实验结果如下表所示。下列对该的吸收量与释放量为指标，实验结果如下表所示。下列对该表数据的分析正确的是表数据的分析正确的是 ()温度温度()10152025303540光照下吸收光照下吸收CO2(mg/h)1.752.503.253.753.503.002.50黑暗下释放黑暗下释放CO2(mg/h)0.751.001.502.253.003.503.75A光照条件下，当温度为光照条件下，当温度为25时该植物合成有机物的速时该植物合成有机物的速 率最快率最快B.光照条件下，当温度为光照条件下，当温度为20时该植物积累有机物的速率时该植物积累有机物的速率 最快最快C光照条件下，光照条件下，30比比35的温度条件更有利于植物的的温度条件更有利于植物的 光合作用光合作用D该植物光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度该植物光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度答案答案D解析解析光照下吸收光照下吸收CO2为表观光合速率，黑暗下释放为表观光合速率，黑暗下释放CO2为为呼吸速率，两者之和为真正光合速率。合成有机物速率为呼吸速率，两者之和为真正光合速率。合成有机物速率为真正光合速率，由表可知在真正光合速率，由表可知在3035时，合成有机物速时，合成有机物速率最快。积累有机物速率为表观光合速率，由表可知，在率最快。积累有机物速率为表观光合速率，由表可知，在25时积累有机物速率最大。时积累有机物速率最大。30和和35时，植物合成有时，植物合成有机物的速率相同。由表可知，光合作用的最适温度为机物的速率相同。由表可知，光合作用的最适温度为3035，呼吸作用的最适温度为，呼吸作用的最适温度为40左右。左右。解答此类问题，应首先区分表观光合速率和真正光合解答此类问题，应首先区分表观光合速率和真正光合速率，明确表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率三者之速率，明确表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率三者之间的关系：间的关系：(1)绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸 速率。速率。(2)绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼吸同时进行，绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。测得的数据为净光合速率。(3)真正光合速率净光合速率呼吸速率。真正光合速率净光合速率呼吸速率。表观表观(净净)光合速率通常用光合速率通常用O2释放量、释放量、CO2吸收量或有机吸收量或有机物积累量来表示。物积累量来表示。真正真正(实际实际)光合速率通常用光合速率通常用O2产生量、产生量、CO2固定量或有固定量或有机物制造量来表示。机物制造量来表示。呼吸速率通常用黑暗中呼吸速率通常用黑暗中CO2释放量、释放量、O2吸收量或有机物吸收量或有机物消耗量来表示。消耗量来表示。1下图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况，下图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况，图中图中a、b为光合作用的原料，为光合作用的原料，表示相关过程，有表示相关过程，有 关说法不正确的是关说法不正确的是 ().A图中图中过程进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜过程进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜B光合作用过程中光合作用过程中H来源于来源于过程中水的光解，用于过程中水的光解，用于 过程过程C3的还原的还原C在有氧呼吸的第一阶段，除了产生了在有氧呼吸的第一阶段，除了产生了H、ATP外，产物外，产物 中还有丙酮酸中还有丙酮酸D、过程中产生过程中产生ATP最多的是最多的是过程过程解析：解析：为光反应，为光反应，为有氧呼吸第三阶段，为有氧呼吸第三阶段，为暗为暗反应，反应，为有氧呼吸第一、二阶段；其中为有氧呼吸第一、二阶段；其中产生产生ATP最多。最多。答案：答案：D考向二考向二影响光合作用的因素影响光合作用的因素热点指数热点指数命题点命题点(1)温度、光照强度、温度、光照强度、CO2浓度等环境因素对光合浓度等环境因素对光合作用的影响作用的影响(2)叶龄、色素含量等内部因素对光合作用的影响叶龄、色素含量等内部因素对光合作用的影响命题角度命题角度此类问题一直是高考命题的重点，多以图表、曲此类问题一直是高考命题的重点，多以图表、曲线形式考查，正确识读曲线是解决问题的关键线形式考查，正确识读曲线是解决问题的关键例例2(2010安徽高考安徽高考)为探究影响光合作用强度的因素，为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种的玉米苗置于将同一品种的玉米苗置于25条件下培养，实验结果如图条件下培养，实验结果如图所示。请回答：所示。请回答：(1)与与D点相比，点相比，B点条件下限制玉米点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是吸收量的因素是 _，C点条件下限制玉米点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素吸收量的主要因素 是是_。(2)实验结果表明，在实验结果表明，在_的条件下施肥效果明显，的条件下施肥效果明显，除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考 虑，采取虑，采取_措施能提高玉米的光能利用率。措施能提高玉米的光能利用率。解析解析 (1)(1)依图可知，影响光合作用的因素有土壤含水量、依图可知，影响光合作用的因素有土壤含水量、施肥情况和光照强度等。解题时，要遵循单一变量原则，施肥情况和光照强度等。解题时，要遵循单一变量原则，B B点点与与D D点相比，土壤含水量和施肥情况相同，不同之处在于光照点相比，土壤含水量和施肥情况相同，不同之处在于光照强度，故限制强度，故限制B B点玉米点玉米COCO2 2吸收量的因素为光照强度。限制吸收量的因素为光照强度。限制C C点玉点玉米米COCO2 2吸收量的因素为土壤含水量。吸收量的因素为土壤含水量。(2)(2)从曲线图可知，在土壤从曲线图可知，在土壤含水量为含水量为20%20%40%40%条件下，施肥和未施肥的两条曲线重叠，在条件下，施肥和未施肥的两条曲线重叠，在土壤含水量为土壤含水量为40%40%60%60%条件下，光强为条件下，光强为800 molm800 molm2 2ss1 1条件下施肥效果明显；从增加光合面积的角度考虑，提高光能条件下施肥效果明显；从增加光合面积的角度考虑，提高光能利用率的措施有合理密植、间种和套种等。本小题易忽视题干利用率的措施有合理密植、间种和套种等。本小题易忽视题干中的限定范围，而错答为中的限定范围，而错答为“提高提高COCO2 2浓度，适当提高温度浓度，适当提高温度”等。等。答案答案(1)光照强度光照强度(或光强或光强)土壤含水量土壤含水量(2)土壤含水量土壤含水量40%60%合理密植合理密植2有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结 果如下表果如下表(净光合速率以净光合速率以CO2的吸收速率表示，其他条件适的吸收速率表示，其他条件适 宜且相对恒定宜且相对恒定)。下列相关分析不正确的是。下列相关分析不正确的是 ().光强光强(mmol光子光子m2s1)00.10.20.30.40.50.60.70.80.9龙龙眼眼光能利用率光能利用率(%)2.302.202.001.801.601.501.401.301.20净光合速率净光合速率(mm2s1)ol CO20.602.505.106.557.457.908.208.508.508.50芒芒果果光能利用率光能利用率(%)1.201.050.900.850.800.750.700.650.60净光合速率净光合速率(mol CO2m2s1)2.101.103.705.406.507.257.607.607.607.60A光强大于光强大于0.1 mmol光子光子m2s1，随光照增强两种果树的，随光照增强两种果树的 光能利用率逐渐减小光能利用率逐渐减小B光强小于光强小于0.5 mmol光子光子m2s1，限制净光合速率的主要，限制净光合速率的主要 因素是叶绿素含量因素是叶绿素含量C光强大于光强大于0.7 mmol光子光子m2s1，限制净光合速率的主要，限制净光合速率的主要 生态因素是生态因素是CO2浓度浓度D龙眼的最大光能利用率大于芒果，但龙眼的最大总光合龙眼的最大光能利用率大于芒果，但龙眼的最大总光合 速率反而小于芒果速率反而小于芒果解析：解析：从表中可以看出：芒果的最大光能利用率从表中可以看出：芒果的最大光能利用率龙眼的最大龙眼的最大光能利用率，龙眼的呼吸强度光能利用率，龙眼的呼吸强度0.1 mmol光子光子m2s1时，随光照增强，两种果树的光能利用率时，随光照增强，两种果树的光能利用率均呈现逐渐减小的趋势；当光强均呈现逐渐减小的趋势；当光强0.7 mmol光光子子m2s1时，限制净光合速率的主要因素是时，限制净光合速率的主要因素是CO2浓度；龙眼浓度；龙眼的最大光能利用率大于芒果，龙眼的最大总光合速率为的最大光能利用率大于芒果，龙眼的最大总光合速率为9.1(mol CO2m2s1)，而芒果的最大总光合速率为，而芒果的最大总光合速率为9.7(mol CO2m2s1)，大于龙眼的最大总光合速率。，大于龙眼的最大总光合速率。答案：答案：B点击此图片进入电子稿点击此图片进入电子稿