【創(chuàng)新設(shè)計】2022年高三生物(人教版)一輪復習-補上一課1-光合作用及光合作用與細胞呼吸綜合辨析

補上一課1光合作用及光合作用與細胞呼吸綜合辨析重點1光合作用與細胞呼吸的關(guān)系[疑難講解]1．光合作用和細胞呼吸關(guān)系圖解2．光合作用與細胞呼吸過程中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系[典例透析]【典例】(2022·天津卷，2)下圖是細胞中糖類合成與分解過程示意圖。下列敘述正確的是()A．過程①只在線粒體中進行，過程②只在葉綠體中進行B．過程①產(chǎn)生的能量全部儲存在ATP中C．過程②產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來自H2OD．過程①和②中均能產(chǎn)生[H]，二者還原的物質(zhì)不同審題指導解析過程①為有氧呼吸過程，反應場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，過程②是光合作用，真核生物在葉綠體中進行，原核生物在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，A錯誤；有氧呼吸產(chǎn)生的能量大部分以熱能的形式散失，少部分儲存在ATP中，B錯誤；光合作用產(chǎn)物－糖類中的氧來自CO2，C錯誤；過程①和②都能產(chǎn)生[H]，前者主要與氧結(jié)合產(chǎn)生水并釋放大量能量，后者主要用于C3還原，D正確。答案D深度思考(1)用于主動運輸?shù)腁TP來自過程①，還是②，還是二者均可？(2)過程②產(chǎn)生的能量是否全部儲存在ATP中？提示(1)光合作用光反應中產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應中還原C3化合物，主動運輸、物質(zhì)合成等生命活動所需ATP只能來自細胞呼吸所產(chǎn)生。(2)光合作用光反應中產(chǎn)生的能量不僅儲存于ATP中，還儲存于NADPH中。光合作用與有氧呼吸過程中[H]和ATP的來源、去向光合作用有氧呼吸[H]來源H2O光解產(chǎn)生有氧呼吸第一、二階段去向還原C3用于第三階段還原O2ATP來源光反應階段產(chǎn)生三個階段都產(chǎn)生去向用于C3還原供能用于各項生命活動(植物的C3還原除外)[專項集訓]1．如圖為植物細胞代謝的過程圖，有關(guān)敘述正確的是()A.植物因失水過多導致葉片氣孔關(guān)閉，此時葉肉細胞中的C3含量下降，有機物合成速率明顯下降B．藍藻細胞中，水的光解發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上，①②過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)，④⑤過程發(fā)生在線粒體中C．光合作用中產(chǎn)生的[H]通過主動運輸進入線粒體參與H2O的生成D．光合作用和呼吸作用都可以產(chǎn)生ATP，且均用于生物體的多種生命活動解析選項A，氣孔關(guān)閉，葉肉細胞中CO2濃度降低，CO2固定量削減，C3含量下降，有機物合成速率明顯下降。選項B，藍藻為原核生物，不含葉綠體。選項C，光合作用和呼吸作用過程中產(chǎn)生的[H]不是同一種物質(zhì)，其功能也不同，光合作用產(chǎn)生的[H]不能參與線粒體中水的生成。選項D，光合作用產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應中C3的還原，生物體生命活動所需能量主要由呼吸作用供應。答案A2．(2022·人大附中月考，10)下圖是綠色植物體內(nèi)能量供應及利用的示意圖，下列說法正確的是()A．乙過程利用的ATP是由甲和丙過程共同供應的B．乙中的ATP用于固定二氧化碳和還原三碳化合物C．甲、丙中合成ATP所需的能量來源不相同D．丁中的能量可用于肌肉收縮、人的紅細胞吸取葡萄糖、興奮傳導等解析從圖中發(fā)生的變化可推斷，甲是光反應，乙是暗反應，丙是有氧呼吸，丁是ATP的水解。有氧呼吸產(chǎn)生的ATP不能用于光合作用的暗反應，A項錯誤；光反應過程中產(chǎn)生的ATP用于還原三碳化合物，B項錯誤；光反應合成ATP所需的能量來源于光能，而丙過程合成ATP所需的能量來自有機物中的化學能，C項正確；紅細胞吸取葡萄糖的方式是幫忙集中，幫忙集中需要載體但不消耗ATP，D項錯誤。答案C3．下圖表示芍藥葉肉細胞光合作用和細胞呼吸過程中CO2和[H]的變化，相關(guān)敘述正確的是()A．過程①發(fā)生在葉綠體類囊體的薄膜上，過程④發(fā)生在線粒體的內(nèi)膜上B．過程⑦發(fā)生在線粒體中C．過程⑤⑥均需要[H]和ATP供應還原劑和能量D．過程①③產(chǎn)生的[H]是相同的物質(zhì)，過程⑧在線粒體中進行解析過程①為水的光解，發(fā)生在葉綠體類囊體的薄膜上，過程④為[H]與O2反應生成水的過程，屬于有氧呼吸的第三階段，發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，A項正確；過程⑦為細胞呼吸的第一階段，葡萄糖分解為丙酮酸的過程，發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，B項錯誤；過程⑤為暗反應階段中CO2的固定，過程⑥為C3化合物的還原，C3化合物的還原需要[H]和ATP供應還原劑和能量，過程⑤不需要，C項錯誤；過程③為葡萄糖氧化分解產(chǎn)生[H]，與光合作用光反應過程產(chǎn)生的[H]不是同一種物質(zhì)，D項錯誤。答案A4．光合作用和有氧呼吸過程中都有[H]的生成利用，下列分析中合理的是()A．從本質(zhì)上講，二者都具有還原性，肯定是同一種物質(zhì)B．從來源上看，前者來源于水的光解，后者可來源于葡萄糖、H2O和丙酮酸C．從去路上看，前者產(chǎn)生的[H]用于還原C5，后者與O2結(jié)合生成H2OD．二者產(chǎn)生的[H]在還原底物時，都釋放出大量的能量，供應生物體生命活動所需解析光合作用和有氧呼吸過程中產(chǎn)生的[H]不是同一種物質(zhì)，故A錯誤；光合作用產(chǎn)生的[H]來自H2O的光解，用于還原C3，有氧呼吸過程中的[H]來自葡萄糖、水和丙酮酸，與O2結(jié)合釋放出大量的能量供應生物體生命活動所需。答案B5．下圖表示某高等綠色植物體內(nèi)的部分生理過程，有關(guān)分析正確的是()A．能夠在葉肉細胞生物膜上進行的生理過程有Ⅰ、ⅢB．階段Ⅰ生成的[H]可作為還原劑用于⑤過程生成水C．過程①④⑤可為葉肉細胞吸取Mg2＋等供應動力D．過程③④⑤進行的場所分別是葉綠體基質(zhì)、細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體解析據(jù)圖可知，階段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別代表光反應、暗反應、細胞呼吸，①表示光反應產(chǎn)生ATP，②表示C3的還原，③④⑤分別表示二氧化碳的固定、無氧呼吸、有氧呼吸。能夠在葉肉細胞生物膜上進行的生理過程有Ⅰ(光反應發(fā)生于類囊體薄膜)、Ⅲ中的⑤(有氧呼吸的第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上)，故A正確。答案A重點2辨析總光合速率、凈光合速率與呼吸速率[疑難講解]1．理清凈光合速率和真正光合速率在有光條件下，植物同時進行光合作用和細胞呼吸，試驗容器中O2增加量、CO2削減量或有機物的增加量，用于表示凈光合速率，而真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。常用表示方法項目表示方法凈光合速率CO2吸取量、O2釋放量、C6H12O6積累量或小室中CO2削減量(O2增加量)真正光合速率CO2固定量、O2產(chǎn)生量、C6H12O6制造量呼吸速率(遮光條件下測得)CO2釋放量、O2吸取量、C6H12O6消耗量2.曲線分析(1)綠色植物在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率，相當于圖1中A點。圖1(2)綠色植物組織在光下，光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數(shù)據(jù)為凈(表觀)光合速率。(3)真正光合速率、表觀(凈)光合速率和呼吸速率三者之間的關(guān)系(公式)如下。真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率(4)相關(guān)曲線分析eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(曲線Ⅰ：總光合量,曲線Ⅲ：呼吸量,曲線Ⅱ：凈光合量即Ⅰ－Ⅲ差值,交點D對應E此時凈光合量為“0”、B點為植物生長最快點))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(曲線a：總光合強度,曲線b：呼吸強度,\a\vs4\al(ab間差a－b：凈光合強度或,干物質(zhì)量；交點F：光合強度,＝呼吸強度此時凈光合＝0，,植物不能生長，相當于圖2,中D點和E點)))以測定的CO2吸取量與釋放量為指標eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(曲線c：凈光合強度,曲線d：呼吸強度,c＋d：總光合強度,交點G：凈光合強度＝,呼吸強度,此時植物仍能生長直,

至曲線c與橫軸相交,

使得凈光合量降為0,

時，才與圖2中D、E,

點相當))植物生長速率取決于總光合速率與呼吸速率之差即“凈光合速率”，切不行盲目地認為總光合速率越高時，植物生長越快。光合速率的測定(1)裝置中溶液的作用：在測細胞呼吸速率時NaOH溶液可吸取容器中細胞呼吸產(chǎn)生的CO2；在測凈光合速率時NaHCO3溶液可供應CO2，保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。(2)測定原理：①甲裝置在黑暗條件下植物只進行細胞呼吸，由于NaOH溶液吸取了細胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離為細胞呼吸的O2吸取速率，可代表呼吸速率；②乙裝置在光照條件下植物進行光合作用和細胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離為植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率；③真光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。(3)測定方法①將植物(甲裝置)置于黑暗中肯定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。②將同一植物(乙裝置)置于光下肯定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算凈光合速率。③依據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真光合速率。(4)物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等因素所引起的誤差，應設(shè)置對比試驗，即用死亡的相同植物分別進行上述試驗，依據(jù)紅色液滴的移動距離對原試驗結(jié)果進行校正。[典例透析]【典例】(2022·天津理綜，5)設(shè)置不同CO2濃度，分組光照培育藍藻，測定凈光合速率和呼吸速率(光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率)，結(jié)果見圖。據(jù)圖推斷，下列敘述正確的是()A．與d3濃度相比，d1濃度下單位時間內(nèi)藍藻細胞光反應生成的[H]多B．與d2濃度相比，d3濃度下單位時間內(nèi)藍藻細胞呼吸過程產(chǎn)生的ATP多C．若d1、d2、d3濃度下藍藻種群的K值分別為K1、K2、K3，則K1>K2>K3D．密閉光照培育藍藻，測定種群密度及代謝產(chǎn)物即可推斷其是否為兼性厭氧生物審題指導解析由題圖呼吸速率曲線可知，d3濃度下細胞呼吸速率小于d2濃度下的細胞呼吸速率，所以d3濃度下單位時間內(nèi)細胞呼吸過程產(chǎn)生ATP少，故B項錯誤。三個不同濃度下種群的K值大小比較可依據(jù)凈光合速率曲線推斷，凈光合速率越大時，積累有機物就越多，種群K值就越大，所以K2最大，而K1和K3相同，故C項錯誤。推斷藍藻的呼吸方式應在黑暗條件下進行，故D項錯誤。光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，由于d1和d3的凈光合速率相等，但d1細胞呼吸速率大于d3，所以光合速率為d1＞d3，與d3濃度相比，d1濃度下單位時間內(nèi)藍藻光反應生成的[H]多，故A項正確。答案A凈(表觀)光合速率與實際(總)光合速率宏觀與微觀水平分析注m表示CO2n表示O2(1)呼吸速率a．用產(chǎn)物CO2表示：m1即線粒體釋放CO2量或“黑暗”條件下細胞或植物體釋放CO2量(如圖3中①)。b．用底物O2表示：n1即線粒體吸取O2總量或“黑暗”條件下細胞或植物體從外界吸取的O2量。(2)總光合速率a．用CO2表示：m1＋m2即“葉綠體”利用CO2或固定CO2總量(此為呼吸量與凈光合量之和)。b．用O2表示：n1＋n2即葉綠體產(chǎn)生或釋放O2總量(此為呼吸耗O2量與凈光合量之和)。(3)凈光合速率(v凈＝v總－v呼)a．可用底物CO2表示：m2即植物或細胞從外界吸取的CO2量。b.可用產(chǎn)物O2表示：n2即植物或細胞向外界釋放的O2量。其中圖3中①、②v凈<0；③v凈＝0；④v凈>0只有在此狀態(tài)下植株才能生長。[專項集訓]1.農(nóng)科所技術(shù)員爭辯溫度對某蔬菜新品種產(chǎn)量的影響，將試驗結(jié)果繪制成如圖所示的曲線。據(jù)此得出以下結(jié)論，你認為合理的是()A．光合酶的最適溫度高于呼吸酶的最適溫度B．該圖顯示溫度高于27.5℃時，植株將呈現(xiàn)“負增長C．光照越強，該蔬菜新品種的產(chǎn)量越高D．溫室栽培該蔬菜時溫度最好把握在25～30解析圖示虛線為細胞呼吸強度，實線為“總光合量”而不是“凈光合量”，故光合酶的最適溫度為27.5℃，應低于呼吸酶的最適溫度；該圖顯示溫度為35℃時間合速率與呼吸速率相等，凈光合量為0，高于35℃時植物方可呈現(xiàn)“負”30℃答案D2．以測定的CO2吸取量與釋放量為指標，爭辯溫度對某綠色植物光合作用與細胞呼吸的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是()A．光照相同時間，35℃時間合作用制造的有機物的量與30B．光照相同時間，在20℃C．溫度高于25℃D．兩曲線的交點表示光合作用制造的與細胞呼吸消耗的有機物的量相等解析在光照條件下綠色植物同時進行光合作用與細胞呼吸。解題的關(guān)鍵在于明確“測定的CO2吸取量”的含義，是指光合作用減去細胞呼吸的差值，是凈光合速率或表觀光合速率。真正光合速率＝表觀光合速率＋呼吸速率。從圖中可以看出：光照相同時間，35℃時間合作用制造的有機物(光合作用＋細胞呼吸)的相對值是(3.00＋3.50)＝6.50,30℃時是(3.50＋3.00＝6.50)，二者相等，A項正確；光照相同時間，在25℃答案A3.如圖表示葉面積指數(shù)與光合產(chǎn)物實際量、呼吸量等的關(guān)系(葉面積指數(shù)是指植物單位面積中葉面積的數(shù)量，此數(shù)量越大，表示葉片交叉程度越大)。下列相關(guān)敘述正確的是()A．曲線1、2、3依次表示光合作用實際量、細胞呼吸量、干物質(zhì)量；A點表示植物的凈光合作用等于零B．曲線1、2、3依次表示光合作用實際量、干物質(zhì)量、細胞呼吸量；D點表示植物的凈光合作用等于零C．曲線1、2、3依次表示光合作用實際量、干物質(zhì)量、細胞呼吸量；B點最有利于植株生長D．曲線1、2、3依次表示光合作用實際量、細胞呼吸量、干物質(zhì)量；C點最有利于植物生長解析曲線1為光合總量，2為干物質(zhì)量，3為呼吸量，A點表示凈光合量與呼吸量相等，D點為總光合量與呼吸量相等，D點時凈光合量為0，C點凈光合量最大，最有利于植物生長。答案B4．圖甲表示水稻的葉肉細胞在光照強度分別為A、B、C、D時，單位時間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的變化。圖乙表示藍藻光合速率與光照強度的關(guān)系，下列說法正確的是()A．圖甲中，光照強度為B時，光合速率等于呼吸速率B．圖甲中，光照強度為D時，單位時間內(nèi)細胞從四周吸取2個單位的CO2C．圖乙中，當光照強度為X時，細胞中產(chǎn)生ATP的場全部細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體D．圖乙中，限制E、F、G點光合作用速率的因素主要是光照強度解析分析甲圖可知，光照強度為B時，CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量相等，都為3單位，細胞呼吸釋放的CO2首先供應葉綠體進行光合作用，剩余部分釋放到外界，說明此時細胞呼吸大于光合作用，A錯誤；光照強度為D時，水稻葉肉細胞光合作用速率大于細胞呼吸速率，光照強度為A時，CO2釋放量即為呼吸速率，則光照強度為D時，O2產(chǎn)生總量為8單位，需要消耗的CO2也為8單位，所以單位時間內(nèi)需從外界吸取CO2為2單位，B正確；圖乙中所示生物為藍藻，藍藻不含線粒體和葉綠體，C錯誤；圖乙中，限制G點光合作用速率的因素不是光照強度，可能是二氧化碳濃度及溫度等。D錯誤。答案B5.如圖表示20℃時玉米光合作用強度與光照強度的關(guān)系，S1、S2、S3A．S1＋S3表示玉米呼吸消耗的有機物量B．S2＋S3表示玉米光合作用產(chǎn)生的有機物總量C．若土壤中缺Mg，則B點右移，D點左移D．S2－S3表示玉米光合作用有機物的凈積累量解析如題圖所示，縱坐標CO2吸取量表示光合作用強度，CO2吸取量為負值表示呼吸強度，則S1＋S3表示玉米呼吸消耗的有機物量，S2＋S3表示玉米光合作用產(chǎn)生的有機物總量，玉米光合作用有機物的凈積累量為(S2＋S3)－(S1＋S3)＝S2－S1。B點為光補償點，D點為光飽和點，缺Mg條件下，植物光合作用強度低，達到最大光合強度時，光照強度較低，D點左移，B點右移。答案D6．將生長狀況相同的輪藻葉片分成4等份，在不同的溫度下先暗處理1h，再光照1h(光照強度相同)，測其質(zhì)量變化，得到如下的數(shù)據(jù)。以下說法錯誤的是()組別1234溫度/℃27282930暗處理后的質(zhì)量變化/mg－1－2－3－1光照后和暗處理前的質(zhì)量變化/mg＋3＋3＋3＋1A．輪藻細胞內(nèi)呼吸酶最適溫度約為29B．第三組輪藻光合作用產(chǎn)生的氧氣量最多C．第四組輪藻2h合成的有機物總量為2mgD．四個組中的輪藻光合作用強度都大于呼吸作用強度解析暗處理后質(zhì)量變化代表1h呼吸消耗有機物量，光處理后和暗處理前的質(zhì)量變化值加2h的呼吸消耗有機物的量等于光處理1h合成的有機物總量，故輪藻細胞內(nèi)呼吸酶的最適溫度約為29℃答案C7．下圖是葉肉細胞在不同光照強度下葉綠體與線粒體代謝簡圖。以下相關(guān)敘述，錯誤的是()A．若細胞①處于黑暗環(huán)境中，那么該細胞單位時間放出的CO2量即為呼吸速率B．細胞②沒有與外界發(fā)生O2和CO2交換，可斷定此時間合作用速率等于呼吸作用速率C．細胞③處在較強光照條件下，細胞光合作用所利用的CO2量為N1與N2的和D．對細胞④的分析可得出，此時的光照強度較弱且物質(zhì)的量N1小于m2解析黑暗中葉肉細胞只能進行細胞呼吸，不能進行光合作用，所以A項正確；細胞②中線粒體釋放的CO2正好用于葉綠體的光合作用，而葉綠體光合作用釋放的O2正好用于線粒體的有氧呼吸，此時間合作用速率等于呼吸作用速率，B項正確；細胞③需要不斷從外界吸取CO2，可見光合作用速率大于呼吸作用速率，細胞光合作用利用的CO2為線粒體呼吸釋放CO2與從外界吸取CO2之和，C項正確；細胞④需要不斷從外界吸取O2可見其光合作用釋放的O2不足以供應線粒體呼吸，所以N1等于m2，D項錯誤。答案D8．某試驗小組想利用下列裝置測定某植物的光合作用強度和細胞呼吸強度(用紅墨水的移動距離表示)。在兩個裝置中放入的試劑和材料等操作，正確的是()測定光合作用強度測定細胞呼吸強度甲乙甲乙A光照，活的植物、NaOH溶液光照，活的植物、NaOH溶液光照，活的植物、NaHCO3溶液遮光，活的植