考點6　透過光合作用和細胞呼吸原理掌握過程關(guān)系圖解

1、考點6 透過光合作用和細胞呼吸原理，掌握過程關(guān)系圖解依綱聯(lián)想項目光合作用有氧呼吸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(yīng)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C3的還原除外)2.光合作用和細胞呼吸中物質(zhì)和能量的變化關(guān)系3改變條件后C3、C5、H、ATP的含量及(CH2O)合成量變化分析光照強度和二氧化碳濃度突然改變后，C3、C5、H、ATP的含量及(CH2O)合成量的動態(tài)變化時要將光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程結(jié)合起來分析，從具體的反應(yīng)過程提煉出模型：“來路某物質(zhì)去路”，分析其來路和去路的變化來確定含量變化。如下面四幅模型圖：1(2

2、014天津，2)下圖是細胞中糖類合成與分解過程示意圖。下列敘述準(zhǔn)確的是( )A過程只在線粒體中實行，過程只在葉綠體中實行B過程產(chǎn)生的能量全部儲存有ATP中C過程產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來自H2OD過程和中均能產(chǎn)生H，二者還原的物質(zhì)不同答案 D解析 過程分別是有氧呼吸、光合作用。A項，在有線粒體的真核生物細胞中，過程發(fā)生的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，過程只發(fā)生在葉綠體中，而在原核細胞中，過程都發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中。B項，過程通過有氧呼吸氧化分解有機物，釋放的能量一部分以熱能形式散失，一部分轉(zhuǎn)移至ATP中。C項，過程產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來自CO2，而不是來自H2O，H2O中的氧在光反應(yīng)過程

3、中通過水的光解產(chǎn)生O2。D項，過程的第一、二階段產(chǎn)生的H，用于第三階段還原O2，生成H2O；過程通過光反應(yīng)產(chǎn)生的H，用于暗反應(yīng)還原C3，所以二者還原的物質(zhì)不同。2判斷下列關(guān)于光合作用原理及過程的敘述(1)光合作用中葉綠素吸收光能不需要酶的參與(2014新課標(biāo)，6)( )(2)在葉肉細胞中，H2O在光下分解和CO2的固定均發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，而在線粒體基質(zhì)中可產(chǎn)生CO2(2009安徽，1B和2010天津，1改編)( )(3)大豆幼苗在適宜條件下實行光合作用時，若突然停止CO2供應(yīng)，短時間內(nèi)葉綠體中C5和ATP含量都會升高(2013山東，25節(jié)選)( )(4)正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間后，用

4、黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后綠藻細胞的葉綠體內(nèi)O2的產(chǎn)生停止、ATP/ADP比值下降、NADPH/NADP比值下降，而CO2的固定會減慢(2014新課標(biāo)，2ACD)( )(5)如圖所示為葉綠體中色素蛋白等成分在膜上的分布。在圖示結(jié)構(gòu)上可完成光合作用的全過程，所產(chǎn)生的ATP可用于植物體的各項生理活動(2008山東，7BD)( )(6)將一株生長正常的綠色植物置于密閉的玻璃容器內(nèi)，在適宜條件下光照培養(yǎng)，隨培養(yǎng)時間的延長，玻璃容器內(nèi)CO2濃度可出現(xiàn)的變化趨勢是降低至一定水平時保持相對穩(wěn)定(2012海南，8C)( )3判斷下列關(guān)于呼吸作用的敘述(1)有氧呼吸產(chǎn)生的H在線粒體基質(zhì)中與氧結(jié)合生成水；無氧呼吸

5、不需要O2的參與，該過程最終有H的積累(2010課標(biāo)全國，2改編)( )(2)下圖為細胞呼吸作用的過程，其中物質(zhì)甲、乙分別代表丙酮酸、H，而場所1、2、3所含酶的種類不同，只有場所3能產(chǎn)生大量ATP(2012江蘇，23改編)( )(3)如圖為細胞內(nèi)糖分解代謝過程，則植物細胞能實行過程1和3或過程1和4；真核細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)中能實行過程1和2；動物細胞內(nèi)，過程2比過程1釋放的能量多；乳酸菌細胞內(nèi)，過程1產(chǎn)生H，過程3消耗H(2011海南，4改編)( )4(2014海南，26)某豆科植物種子萌發(fā)過程中CO2釋放和O2吸收速率的變化趨勢如圖所示。請據(jù)圖回答問題：(1)在1224 h期間，呼吸速率逐漸

6、增強，在此期間呼吸作用的主要方式是_呼吸，該呼吸方式在細胞中發(fā)生的部位是_，其產(chǎn)物是_。(2)從第12 h到胚根長出期間，萌發(fā)種子的干物質(zhì)總量會_，主要原因是_。(3)胚根長出后，萌發(fā)種子的_呼吸速率明顯升高。答案 (1)無氧 細胞質(zhì)基質(zhì) 酒精和二氧化碳(2)減少 種子不實行光合作用制造有機物，同時實行呼吸作用消耗有機物，使有機物的總量下降 (3)有氧解析 (1)據(jù)圖可知，在1224 h期間，氧氣吸收量很少，而二氧化碳釋放量很多，表明此時的呼吸作用主要是無氧呼吸；無氧呼吸的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)，產(chǎn)物是酒精和二氧化碳。(2)第12 h到胚根長出期間，種子不進行光合作用制造有機物，同時進行呼吸作用消耗

7、有機物，使有機物的總量下降。(3)胚根長出后，氧氣的吸收量明顯增多，說明有氧呼吸的速率明顯提高。5完善如下有關(guān)光合作用和細胞呼吸內(nèi)容(1)(2014安徽，29(2)葉肉細胞間隙CO2至少需要跨_層磷脂雙分子層才能到達CO2固定的部位。(2)(2014山東，26(3)在對某經(jīng)濟植物不同程度的遮光實驗過程中，若去除遮光物，短時間內(nèi)葉肉細胞的葉綠體中C3化合物含量_。(3)(2014廣東，26(1)CO2以_方式進入葉綠體后，與_結(jié)合而被固定，固定產(chǎn)物的還原需要光反應(yīng)提供的_。(4)(2013福建，26(1)為研究淹水時KNO3對甜櫻桃根呼吸的影響，設(shè)四組盆栽甜櫻桃，其中一組淹入清水，其余三組分別淹

8、入不同濃度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定時測定甜櫻桃根有氧呼吸速率，結(jié)果如圖，則細胞有氧呼吸生成CO2的場所是_，分析圖中A、B、C三點，可知_點在單位時間內(nèi)與氧結(jié)合的H最多。答案(1)3(2)減少(3)自由擴散C5(五碳化合物)H(或NADPH)和ATP(4)線粒體基質(zhì)A6(2011新課標(biāo)全國，29)在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如圖?；卮饐栴}：(1)圖中物質(zhì)A是_(C3化合物、C5化合物)。(2)在CO2濃度為1%的環(huán)境中，物質(zhì)B的濃度比A的低，原因是_；

9、將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質(zhì)B濃度升高的原因是_。(3)若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，暗反應(yīng)中C3和C5化合物濃度達到穩(wěn)定時，物質(zhì)A的濃度將比B的_(低、高)。(4)CO2濃度為0.003%時，該植物光合速率最大時所需要的光照強度比CO2濃度為1%時的_(高、低)，其原因_。答案(1)C3化合物(2)暗反應(yīng)速率在該環(huán)境中已達到穩(wěn)定，即C3和C5化合物的含量穩(wěn)定。根據(jù)暗反應(yīng)的特點，此時C3化合物的分子數(shù)是C5化合物的2倍當(dāng)CO2濃度突然降低時，C5化合物的合成速率不變，消耗速率卻減慢，導(dǎo)致C5化合物積累(3)高(4)低CO2濃度低時，暗反應(yīng)的強度低，所需

10、的ATP和H少1.光合作用和細胞呼吸是最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝，二者的原料和產(chǎn)物可以相互利用，二者綜合考查是常見形式，同學(xué)們在備考過程中：(1)要利用圖解或表理解光合作用和細胞呼吸中生理過程變化、有氧呼吸三個階段的差異、光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的關(guān)系；(2)結(jié)合同位素標(biāo)記法理解光合作用和細胞呼吸過程中的元素去向和來源問題。2光合作用與細胞呼吸過程的圖解突破案例解讀命題時常將教材中光合作用與細胞呼吸過程的圖解綜合起來，考查考生對光合作用和細胞呼吸過程內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識和識圖能力、分析理解能力。如圖則是將光合作用和細胞呼吸的圖解整合在一起的方式之一。此圖分析時可從H入手，光合作用過程中，H產(chǎn)生于光反應(yīng)階段

11、，用于暗反應(yīng)階段；有氧呼吸過程中，H產(chǎn)生于有氧呼吸的第一、二階段，用于有氧呼吸的第三階段。故圖中表示的過程分別是光反應(yīng)、有氧呼吸第二階段、暗反應(yīng)、有氧呼吸第一階段、有氧呼吸第三階段；甲丁表示的物質(zhì)分別是ATP、丙酮酸、CO2、O2。1如圖表示某生物膜結(jié)構(gòu)及其發(fā)生的部分生理過程，下列敘述正確的是()A圖示膜結(jié)構(gòu)為葉綠體內(nèi)膜BA側(cè)為葉綠體基質(zhì)，其中含有少量DNAC甲表示色素，在層析液中溶解度最高的是葉綠素aD圖示過程為光反應(yīng)，該過程不需酶的催化答案B解析圖示膜結(jié)構(gòu)為葉綠體的類囊體薄膜，A錯誤；A側(cè)為葉綠體基質(zhì)，其中含有少量DNA，B正確；甲表示色素，在層析液中擴散最快、溶解度最高的是胡蘿卜素，C錯

12、誤；圖示過程為光反應(yīng)，該過程需要酶的催化，D錯誤。思維延伸判斷下列敘述的正誤：(1)原題圖是葉綠體中的類囊體薄膜，其內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的氣體擴散到相鄰細胞中被用于細胞呼吸，至少需要穿過14層磷脂分子()(2)由原題圖中信息可推知H從內(nèi)側(cè)到達外側(cè)時是逆濃度梯度進行的，屬于主動運輸()(3)原題圖中膜的功能不同于其他生物膜的主要原因是膜上有色素和光合酶()(4)由原題圖分析可推知，合成ATP的直接動力來自于H的跨膜運輸，產(chǎn)生后不能運出所在細胞器()(5)原題圖所生成的ATP參與的生理過程是暗反應(yīng)，體現(xiàn)出生物膜具有能量轉(zhuǎn)換功能()(6)該題圖膜上含量最少的色素是胡蘿卜素，在層析液中的溶解度最大()(7)若要提

13、取題圖膜上的色素，需要使用的試劑是無水乙醇，常利用紙層析法將各種色素分離開來()(8)如果適當(dāng)增加光照強度，在該圖生物膜上產(chǎn)生速率會增加的物質(zhì)有H、ATP和O2()(9)科學(xué)家將離體葉綠體浸泡在pH4的酸性溶液中不能產(chǎn)生ATP(圖1)，當(dāng)葉綠體基質(zhì)和類囊體均達到pH4時(圖2)，將其轉(zhuǎn)移到pH8的堿性溶液中(圖3)發(fā)現(xiàn)有ATP合成。則：光可為該實驗提供能量，是該實驗進行的必要條件()該實驗中葉綠體完整，保證反應(yīng)過程高效、有序地進行()產(chǎn)生ATP的條件是類囊體腔中的H濃度高于葉綠體基質(zhì)()葉肉細胞中的葉綠體依靠水的光解產(chǎn)生類似于圖3的條件()2如圖表示綠色植物葉肉細胞中的兩個代謝過程，圖中C3代

14、表含有3個碳原子的有機化合物，下列有關(guān)說法錯誤的是()A過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中B過程中都產(chǎn)H和ATPC過程消耗ATP和HD過程只產(chǎn)生C3化合物答案D解析是有氧呼吸的第一階段，發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，A正確；過程是有氧呼吸的第一、第二階段，都能產(chǎn)生H和ATP，B正確；三碳化合物的還原過程需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的H和ATP，C正確；過程是二氧化碳的固定過程，主要產(chǎn)生C3化合物，D錯誤。思維延伸判斷下列敘述的正誤：(1)題中過程均可發(fā)生在藍藻細胞中，且發(fā)生場所分別為線粒體和葉綠體()(2)如圖表示綠色植物光合作用和細胞呼吸過程中化合物在體內(nèi)的轉(zhuǎn)移過程，判斷如下敘述：a過程，H在基粒中產(chǎn)生到葉綠體基質(zhì)被利用(

15、)b過程需要氧氣參與，可以發(fā)生在植物體的根、莖等細胞內(nèi)()c合成的(CH2O)大于消耗的(CH2O)，植物表現(xiàn)生長現(xiàn)象()d產(chǎn)生的H和產(chǎn)生的H都來自水()(3)如圖是某植物葉肉細胞中光合作用與細胞呼吸過程中相關(guān)物質(zhì)變化示意圖，則：a過程發(fā)生于線粒體中()b光合作用與細胞呼吸產(chǎn)生的H均用于產(chǎn)生水()c當(dāng)該細胞中過程強度大于過程時，則該植株一定表現(xiàn)為正常生長()d過程產(chǎn)生的H參與暗反應(yīng)中三碳化合物的生成()e過程的H并非全部來自于線粒體基質(zhì)，過程中的H從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)()f若溫度下降可能引起過程的反應(yīng)速率下降；但若停止光照，則過程發(fā)生，過程不發(fā)生()g有過程發(fā)生而沒有過程發(fā)生時，該細胞所

16、處的生理狀態(tài)一定是光合作用強度等于細胞呼吸強度()3(新情景過程圖)百合以氣孔白天關(guān)閉、夜間開放的特殊方式適應(yīng)高溫干旱環(huán)境。下圖為百合葉肉細胞內(nèi)的部分代謝示意圖，據(jù)圖分析錯誤的是()A圖中B物質(zhì)可能是葡萄糖B線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)均能產(chǎn)生CO2CPEP、C5均能與CO2結(jié)合D夜間細胞液pH可能會下降答案A解析據(jù)圖分析，B物質(zhì)進入了線粒體后，被氧化分解為二氧化碳，所以B是丙酮酸，不是葡萄糖，A錯誤；據(jù)圖可知，指向二氧化碳的箭頭有兩個，既有線粒體中的，也有細胞質(zhì)基質(zhì)中的蘋果酸的分解，B正確；據(jù)圖分析，細胞內(nèi)的二氧化碳能夠與C5結(jié)合形成C3，來自于細胞外的二氧化碳與PEP結(jié)合形成OAA，C正確；據(jù)圖分析

17、，蘋果酸夜間會進入液泡的細胞液中，所以夜間細胞液的pH會降低，D正確。思維延伸(1)如原題圖所示，PEP、OAA、C5、C3、A、B為菠蘿葉肉細胞內(nèi)的部分相關(guān)代謝物質(zhì)，能參與CO2固定的有_，推測B是_。(2)干旱條件下，白天為菠蘿光合作用提供CO2的主要生理過程是_，其具體部位分別是_；菠蘿細胞夜間pH下降，原因是_。(3)下圖表示綠色植物葉肉細胞進行光合作用和有氧呼吸的過程及其關(guān)系的圖解，其中ae表示有關(guān)物質(zhì)，AD表示相關(guān)過程。則：圖中a物質(zhì)為_，D過程的場所為_；如圖所示的生理過程中，能夠產(chǎn)生ATP的有_(填字母)。(4)如圖是某植物葉肉細胞中兩種細胞器生理活動示意圖，其中ae代表相關(guān)物

18、質(zhì)，代表相關(guān)生理過程。則圖中代表的生理過程稱為_，a代表的物質(zhì)有_。圖中表示的生理過程是_，寫出所示過程的總反應(yīng)方程式：_。(5)如圖表示某綠色植物葉肉細胞中進行的兩個相關(guān)的生理過程，其中a、b、c表示相關(guān)物質(zhì)，甲和乙分別表示某種細胞器，則從圖分析，如果物質(zhì)a為_，它在細胞器甲的_(場所)產(chǎn)生，物質(zhì)c是一種含3個碳原子的化合物，它最可能是_。H2O在結(jié)構(gòu)乙的產(chǎn)生部位是_。(6)如圖為某綠色植物細胞內(nèi)部分代謝活動圖解，其中表示代謝過程，AF表示代謝過程中產(chǎn)生的物質(zhì)，則圖中，物質(zhì)A是_，過程為_。物質(zhì)C在該過程中的作用是_。答案(1)PEP、C5丙酮酸(2)有氧呼吸(第二階段)和蘋果酸分解線粒體基

19、質(zhì)和細胞質(zhì)基質(zhì)夜間菠蘿細胞合成蘋果酸；夜間細胞呼吸產(chǎn)生CO2形成H2CO3(3)水細胞質(zhì)基質(zhì)ABD(4)光合作用的光反應(yīng)H和ATP有氧呼吸的第三階段C6H12O66H2O6O26CO212H2O能量(5)O2(葉綠體)基粒(或類囊體薄膜)丙酮酸(線粒體)內(nèi)膜(6)ATP和H有氧呼吸第三階段與H結(jié)合形成水，同時產(chǎn)生大量能量4植物的光合作用是合成有機物的主要途徑。下圖1是光合作用過程示意圖，其中A、B、C代表物質(zhì)；圖2表示在不同條件下某植株的光合作用速率。請據(jù)圖分析回答：(1)圖1中A代表的物質(zhì)是_。(2)充足光照下光合作用利用的CO2主要來自_，也有部分是由細胞的_(填場所)產(chǎn)生的。(3)磷酸轉(zhuǎn)

20、運器能將磷酸丙糖運出的同時將無機磷酸等量運入葉綠體。當(dāng)細胞質(zhì)基質(zhì)中無機磷酸相對含量降低時，_(促進/抑制)磷酸丙糖的外運，同時_的合成量增加。(4)圖2是利用密閉大棚進行實驗所得結(jié)果，這一實驗過程中的自變量有_；30 時，給飽和CO2濃度的大棚通風(fēng)，圖1中C物質(zhì)合成速率_(增加/減小/不變)。(5)冬季晴天大棚蔬菜的生產(chǎn)除了應(yīng)適當(dāng)升溫外，還可采取施用有機肥的方法達到增產(chǎn)目的，原因是_。答案(1)ATP和H(2)大氣線粒體(基質(zhì))(3)抑制淀粉(4)溫度和二氧化碳濃度減小(5)有機肥被微生物分解既可提高環(huán)境中二氧化碳濃度也可為植物提供無機鹽解析(1)由圖1可知，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)A表示AT

21、P和H。(2)充足光照下，光合作用大于呼吸作用，所以光合作用利用的CO2主要來自大氣中的二氧化碳和呼吸作用由線粒體產(chǎn)生的二氧化碳。(3)由圖可知，當(dāng)細胞質(zhì)基質(zhì)中無機磷酸相對含量降低時，磷酸轉(zhuǎn)運器不能將無機磷酸等量運入葉綠體，抑制磷酸丙糖的外運，磷酸丙糖在葉綠體中合成淀粉，使淀粉的合成量增加。(4)由圖2可知，該實驗過程中的自變量有溫度和二氧化碳濃度。圖1中的C表示五碳化合物，30 時，給飽和CO2濃度的大棚通風(fēng)，導(dǎo)致CO2濃度下降，二氧化碳固定減少，C3的量減少，則C5的合成速率減小。(5)有機肥被微生物分解既可提高環(huán)境中二氧化碳濃度也可為植物提供無機鹽。思維延伸讀圖1思考填充下列問題：(1)

22、圖1中B和C分別代表的物質(zhì)是_，生成物質(zhì)A的過程中所發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化形式為_，發(fā)生的場所為_，其上所分布的物質(zhì)為_；圖示卡爾文循環(huán)發(fā)生的場所為_，所實現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換形式為_，該過程中若追蹤C元素的去向可用_技術(shù)。(2)光合作用光反應(yīng)階段的產(chǎn)物除圖1中已標(biāo)注的外，還有_。CO2以_方式從細胞質(zhì)基質(zhì)進入葉綠體內(nèi)。(3)請說明過程的生理意義：_。(4)根據(jù)圖中信息，光合作用的直接產(chǎn)物是_，間接產(chǎn)物是_。(5)卡爾文循環(huán)的進行并不直接需要光。那么，在黑暗中，卡爾文循環(huán)在植物體內(nèi)能正常進行嗎？并說明理由：_。(6)圖中所示葉綠體結(jié)構(gòu)還缺少一個重要的部分，這個部分的名稱為_。(7)據(jù)圖分析若磷酸轉(zhuǎn)運器的活性受抑制，則卡爾文循環(huán)會被_，可能的機制是_。(8)T0T1表示的是適宜條件下生長的小球藻葉綠體(H、ADP、C3或C5)中某兩種化合物的含量，T1T3則表示改變其生長條件后兩種化合物的含量變化。若T1時刻降低了培養(yǎng)液中NaHCO3的濃度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是_。若T1時刻降低了光照強度，則物質(zhì)甲、乙分別指的是_。答案(1)C3和C5光能活躍的化學(xué)能葉綠體類囊體薄膜色素和酶葉綠體基質(zhì)活躍的化學(xué)能有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能同位素示蹤(2)O2自由擴散(3)有效調(diào)控葉綠體中光合作用的正常進行(4)磷酸丙糖蔗