2019届高考生物二轮复习专题05光合作用与细胞呼吸（讲）.docx

专题05光合作用与细胞呼吸讲考纲名师解读细胞呼吸的过程；细胞呼吸原理的应用；光合作用的基本过程；光合作用原理的应用；影响光合作用速率的环境因素。光合作用和细胞呼吸是高中生物知识体系的核心内容之一，且试题综合性强、灵活性较大、与农业生产联系紧密，是高考命题的重点和热点尤其是“光合作用与呼吸作用”的综合题在高考及水平考试中每年必考，如以坐标曲线图为背景考查相关知识或实验设计、实验探究的考察。因此在平时的复习备考中应对光合作用和细胞呼吸综合题型进行规律和方法的总结，使学生能熟练掌握。该部分试题通常以图文结合的形式分设问题情境，考查光合作用和细胞呼吸的发生场所、生理过程、影响因素和实验操作规范。近几年的高考试题也可以明显看出考查细胞呼吸的种类、过程、场所及能量应用依然是高考热点。题型上多以选择题形式出现，也会出现结合呼吸过程、考查有关细胞呼吸的实验分析题；呼吸速率题型既有选择题，也有非选择题，有图表题，也有实验分析题，主要通过分析氧气消耗量、二氧化碳释放量或有机物干重变化情况来综合考查细胞呼吸的有关内容，甚至还结合相关计算进行考查；色素的提取与分离实验通过对实验的考查课本实验也可依据课本实验中的原理、方法进行拓展、延伸，甚至配合实验所得的一些数据绘制成曲线图、表格、坐标柱形图先进呈现出来，让考生进行实验设计或实验分析；兴光合速率及其影响因素以选择题、非选择题，主要以实验分析为主，并伴有坐标曲线图或表格形式进行考查。讲考点体系构建1有氧呼吸（1）过程图解（2）总反应式2无氧呼吸3细胞呼吸中H和ATP的来源和去路项目来源去路有氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸H葡萄糖和水葡萄糖与O2结合生成H2O还原丙酮酸ATP三个阶段都产生只在第一阶段产生用于各项生命活动4能量的释放与去向（1）有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。（2）细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。【真题再现】（2018全国卷，5）下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是（）A植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸B食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失C有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸D植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP【答案】C【解析】植物在黑暗中有氧时可进行有氧呼吸，无氧时可进行无氧呼吸，A正确；食物链上的营养级同化的能量有三个去向：呼吸散失、传递给下一个营养级（除了最高营养级）和被分解者分解利用，B正确；有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是CO2和H2O、CO2和酒精，某些组织或器官是乳酸，C错误；植物光合作用的光反应阶段和呼吸作用过程中都可以合成ATP，D正确。【举一反三】细胞呼吸过程如图，下列叙述不正确的是（）A酵母菌细胞能进行过程和或过程和B人体所有细胞的细胞质基质都能进行过程C过程都需要O2的参与才能正常进行D乳酸菌细胞内，只有过程会产生H【答案】C【解析】酵母菌属于兼性厌氧性生物，细胞能进行过程和（有氧呼吸）或过程和（无氧呼吸），A正确；人体所有细胞的细胞质基质都能进行过程细胞呼吸第一阶段，B正确；过程不需要O2的参与就能正常进行，C错误；乳酸菌细胞内进行无氧呼吸产生乳酸，只有第一阶段（过程）会产生H，D正确。5温度对细胞呼吸的影响（1）原理：通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率。（2）曲线分析在最适温度时，呼吸强度最大。超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸速率下降。低于最适温度，酶活性下降，呼吸速率下降。（3）应用低温下储存蔬菜和水果。蔬菜大棚夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量。6氧气浓度对细胞呼吸的影响（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）曲线分析O2浓度0时，只进行无氧呼吸。0 O2浓度10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。O2浓度10%时，只进行有氧呼吸。O2浓度5%时，有机物消耗最少。（3）应用中耕松土促进植物根部有氧呼吸。无氧发酵过程需要严格控制无氧环境。低氧仓储粮食、水果和蔬菜。7CO2浓度对细胞呼吸的影响（1）原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。（2）曲线（3）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。8含水量对细胞呼吸的影响（1）原理：水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率。（2）特点：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。（3）应用：粮食在收仓前要进行晾晒处理。干种子萌发前进行浸泡处理。【真题再现】（2018天津卷，5）为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100mL锥形瓶中，加入40mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见下图。有关分析错误的是（）At1t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降Bt3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快C若降低10培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短D实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色【答案】C【解析】在t1t2时刻，单位时间内氧气的减少速率越来越慢，说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降，A正确；t3时刻，培养液中氧气的含量不再发生变化，说明酵母菌基本不再进行有氧呼吸，此时主要进行无氧呼吸，t1和t3产生CO2的速率相同，所以单位时间内产生相同量的CO2，所以单位时间内无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍，因此t3时，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快，B正确；图示所给温度是最适温度，此时酶的活性最高，反应速率最快，因此若降低温度，氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长，C错误；据图可知，酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸过程会产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成灰绿色，D正确。【举一反三】有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的量如下图所示。据图中信息推断，下列说法错误的是（ ）A当氧浓度为a时，酵母菌没有进行有氧呼吸，只进行无氧呼吸B当氧浓度为b和d时，酵母菌细胞呼吸的过程有所不同Ca、b、c、d不同氧浓度下，细胞都能产生H和ATPD当氧浓度为c时，有2/5的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵【答案】D【解析】由题图可知，当氧浓度为a时，产生酒精的量与产生CO2的量相等，说明酵母菌只进行无氧呼吸，不进行有氧呼吸，A正确；当氧浓度为b时，产生酒精的量小于产生CO2的量，说明酵母菌细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。当氧浓度为d时，产生酒精的量为0，说明酵母菌细胞只进行有氧呼吸。因此，当氧浓度为b和d时，酵母菌细胞呼吸的过程有所不同，B正确；无论有氧呼吸，还是无氧呼吸，细胞都能产生H和ATP，C正确；当氧浓度为c时，产生酒精的量小于产生CO2的量，说明酵母菌细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。无氧呼吸产生6mol酒精的同时会产生6mol CO2，需消耗3mol葡萄糖。有氧呼吸产生CO2的量为15mol-6mol=9mol，需消耗1.5mol葡萄糖。因此，有3mol（3mol+1.5mol）=2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵，D错误。9叶绿体的结构与功能（1）结构模式图（2）结构：外表双层膜；基质：含有与暗反应有关的酶；基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶。（3）功能：进行光合作用的场所。10叶绿体中的色素及色素的吸收光谱（1）叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。（2）叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。【真题再现】（2016新课标卷，4）关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是（）A叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的【答案】C【解析】叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A正确；镁属于细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参加叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。【举一反三】学生利用新鲜菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是（）A甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液B乙可能是因为研磨时未加入SiO2C丁可能是因为研磨时未加入CaCO3D丙是正确操作得到的理想结果【答案】D【解析】色素不溶于水，但能溶解于有机溶剂，甲图中没有色素带出现，可能误用蒸馏水做提取液和层析液，A正确；乙色素相对含量低，可能是因为研磨时未加入SiO2，色素不能完全释放出来，导致色素相对含量低，B正确；碳酸钙能防止研磨中色素尤其是叶绿素被破坏，丙中显示叶绿素含量较低，所以丙可能是因为研磨时未加CaCO3而导致叶绿素被破坏，C正确；正确操作得到的理想结果应该是离点样处较远的色素含量少，而离点样处较近的色素含量多，所以D错误。11光合作用的探究历程12光合作用的过程（1）反应式：（2）过程： 13光合作用强度（1）含义：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。（2）两种表示方法一定时间内原料的消耗量。一定时间内产物的生成量。14影响光合作用强度的因素（1）光照强度A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，CO2释放量表示此时的细胞呼吸强度；AB段：光照强度加强，光合速率逐渐增强，但细胞呼吸强度大于光合作用强度；B点：光补偿点，即光合作用强度细胞呼吸强度，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用；BC段：随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，光合作用强度大于细胞呼吸强度。（2）CO2的浓度A点：光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；A点：进行光合作用所需CO2的最低浓度；B和B点：CO2饱和点，即继续增加CO2的浓度，光合速率不再增加；AB段和AB段：在一定范围内，光合速率随CO2浓度增加而增大。（3）温度AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大；B点：酶的最适温度，光合速率最大；BC段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50左右光合速率几乎为零。【真题再现】（2018江苏卷，18）如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是（）A横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度B横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度C横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度D横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度【答案】D【解析】若横坐标是CO2浓度，较高温度下，呼吸速率高，较低温度下，呼吸速率低，所以甲乙与纵坐标的交点不一样，A错误；若横坐标是温度，则随着温度的升高光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势，B错误；若横坐标是光波长，则净光合曲线的变化趋势为先升高后降低，与图中甲乙曲线变化不符，C错误；若横坐标是光照强度，较高浓度的二氧化碳有利于光合作用的进行，因此甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度，D正确。【举一反三】西洋参为我国北方种植的名贵中药材，喜散射光和漫射光。为了探究生长条件对西洋参光合作用的影响，研究小组将西洋参的盆栽苗均分成甲、乙两组，甲组自然光照，乙组给予一定程度的遮光。培养一段时间后，测定实验结果如图所示。请回答下列问题：（1）本实验的实验组是_，13点比9点光照强度大，但两组实验中13点的净光合速率都低于9点，主要原因是_。（2）11点时，乙组净光合速率高于甲组，主要原因是_。（3）实验时间段内乙组光合积累量小于甲组，研究小组据此得出结论：西洋参不适合弱光条件下生长，请指出该实验设计的缺陷：_。（4）叶绿素ba比值可作为植物利用弱光能力的判断指标，研究人员发现遮光处理提高了西洋参叶绿素ba比值。可以通过色素的提取和分离实验验证该结论，你的实验证据是：_。【答案】（1）乙组（温度升高），与光合速率相比呼吸作用速率增加的更快（2）乙组遮阴，蒸腾作用减弱，光合午休现象不明显（CO2吸收量大） （3）未设置其他遮阴度的实验组，不足以说明问题 （4）遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组 【解析】（1）本实验的自变量是是否遮光，故遮光组乙组为实验组。9点13点，光照增强，温度也会上升，可能呼吸速率增加的比光合速率更快，故会出现两组实验中13点的净光合速率都低于9点。（2）11点时，对照组出现明显的午休现象，光合速率下降较明显，实验组进行遮光处理后，午休现象不明显，出现乙组净光合速率高于甲组。（3）题目中遮光组只有一组，结果不准确，应该设置若干组遮光比例不同的实验组，再比较各组的光合积累量，才能做出相应的判断。（4）叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色，若遮光确实遮光处理提高了西洋参叶绿素ba比值，则对两组叶片的色素进行提取分离后，会出现遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组。讲方法技巧点拨1影响细胞呼吸的外界因素的应用注意点（1）影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施，若需降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。（2）储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。2细胞呼吸速率的测定（1）实验装置（2）实验原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。装置乙为对照。（3）误差的校正如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活（如将种子煮熟），其他条件均不变。3光合作用光反应和暗反应之间的关系（1）光反应为暗反应提供H、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。（2）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成，光反应也会受到抑制。4净光合速率和总光合速率的判定方法（1）若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则该曲线表示总（真）光合速率，若CO2吸收值为负值，则该曲线表示净光合速率。（2）若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率。（3）有机物积累量为净光合速率，制造量为总（真）光合速率。5光合作用与细胞呼吸相关计算的两种妙法（1）“半叶法”测光合作用有机物的生产量例如：某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，如图所示。“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理）阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/（dm2h）。若MMBMA，则M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。（2）“黑白瓶”中有关光合作用与细胞呼吸的计算方法“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：规律：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量（或二氧化碳的增加量）为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量（或二氧化碳的减少量）为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。规律：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。讲易