加强提升课(1) 光合作用与细胞呼吸综合应用
突破一 光合作用和细胞呼吸过程的相互关系分析
1．光合作用与有氧呼吸的联系
(1)物质方面
(2)能量方面
2．光合作用与细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向
项目 [H] 来源 去向 ATP 来源 去向 光合作用 H2O光解产生 还原C3 光反应阶段产生 用于C3的还原供能 有氧呼吸 有氧呼吸第一、二阶段 用于第三阶段还原O2 三个阶段都产生 用于各项生命活动(植物C3的还原除外)
1．(2020·黑龙江大庆实验中学月考)下图表示大豆叶肉细胞光合作用和呼吸作用的过程示意图，其中A～D为不同的反应过程，①～④代表不同物质。下列相关叙述正确的是( )
A．过程A和过程D的生物化学反应均发生在生物膜上 B．强光时，NADPH的合成速率明显大于物质②的生成速率
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C．过程D产生的CO2用于过程B至少要穿过4层生物膜 D．过程D产生的ATP能在过程B中大量用于(CH2O)的合成
解析：选C。题图中过程A、B分别表示光反应和暗反应，过程C代表细胞呼吸第一阶段，过程D代表有氧呼吸第二、三阶段；图中①是O2，②为NADP，③为ADP＋Pi，④为C5。光反应阶段发生在叶绿体类囊体薄膜上，有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中，A错误；强光时，如果光合速率稳定，则光反应中NADPH的生成速率与暗反应中NADP的产生速率应基本相等，B错误；线粒体基质中产生的CO2依次穿过线粒体内、外膜和叶绿体外、内膜后才可在叶绿体基质中被固定利用，所以至少穿过4层生物膜，C正确；暗反应中合成(CH2O)所需的ATP来源于光反应合成的ATP，而不是大量来源于细胞呼吸产生的ATP，D错误。
2．(2018·高考江苏卷改编)下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指[H])，请回答下列问题：
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(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为____________，其中大多数高等植物的____________需在光照条件下合成。
(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在____________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内，在____________(填场所)组装。
(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为____________后进入乙，继而在乙的____________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的____________(填场所)转移到ATP中。
解析：(1)由题图可知，甲为叶绿体，乙为线粒体。植物通过光合作用将光能转变为化学能，参与光合作用的两类色素为叶绿素和类胡萝卜素，其中大多数高等植物的叶绿素需在光照条件下合成。(2)光反应的场所为类囊体薄膜，参与光反应中心的蛋白在类囊体薄膜上组装；Rubisco(催化CO2固定的酶)是参与暗反应的相关酶，在叶绿体基质中组装。(3)叶绿体输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为丙酮酸后进入线粒体，在线粒体基质中被彻底氧化分解成CO2；NADPH可被线粒体内膜上发生的有氧呼吸第三阶段利用，NADPH中的能量最终被转移到ATP中。
答案：(1)叶绿素、类胡萝卜素 叶绿素 (2)类囊体薄膜上 基质中 (3)丙酮酸 基质中 内膜上
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突破二 开放或密闭环境中CO2含量昼夜变化情况分析
1．自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线分析
2．密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线分析
注意：分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，应分析曲线变化趋势的快慢，也就是斜率。
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3．(2020·湖南株洲一模)将绿色的小麦叶片放在温度适宜的密闭容器内，在光照条件下，测定该容器内O2量的变化，实验结果如图所示。以下说法错误的是( )
A．A点以后的短时间内，叶肉细胞内C5的量将增加，B点时叶肉细胞的光合作用速率等于呼吸作用速率
B．在5～15 min内，容器内O2量增加的速率逐渐减小，是因为CO2浓度逐渐减少，光合作用速率与呼吸作用速率的差值减小
C．同一小麦植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱，其内部原因最可能是底部叶片衰老，酶活性降低
D．若向密闭容器中加入O标记的O2，可在该绿色植物叶肉细胞中检测到放射性的淀粉。
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O最短的转移途径是O2→CO2→(CH2O)
解析：选D。A点给予光照，植物开始进行光反应，C3开始还原，短时间内，C3含量减
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少，C5含量将增加，B点之后容器中O2含量不再发生变化，此阶段叶肉细胞光合作用速率等于呼吸作用速率，A正确；给予光照后，密闭容器中O2含量增加，说明叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率，在5～15 min内，随着光合作用的进行，环境中CO2浓度降低，使光合作用速率减慢，净光合作用速率减小，故容器内O2量增加的速率逐渐减小，B正确；底部衰老叶片细胞中多种酶的活性降低，呼吸作用速率减慢，故同一小麦植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱，C正确；O标记的O2参与有氧呼吸第三阶段生成H2O，H2O与丙酮酸反应生成CO2，CO2参与暗反应生成(CH2O)，故向密闭容器中加入O标记的O2，可在该绿
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色植物叶肉细胞中检测到放射性的淀粉的最短转移途径是O2→H2O→CO2→(CH2O)，D错误。
4．下图甲是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题：
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(1)由图甲可看出大约中午12时时，光合作用强度明显减弱(C点)，其主要原因是__________________________________________________________________________。
(2)由B点到C点的过程中，短时间内C3和C5的变化分别是___________________。 (3)测得该植物的一些实验数据如下：
30 ℃ 一定光照15 h 吸收CO2 660 mg 黑暗下5 h 释放CO2 220 mg 15 ℃黑暗5 h 释放CO2 110 mg 若该植物处于白天均温30 ℃，晚上均温15 ℃，有效日照12 h的环境下，该植物一昼夜积累的葡萄糖的量为________mg。
(4)将该植物置于一密闭的容器内一昼夜，此过程中容器内O2的相对含量变化如图乙所示。据图回答下列问题：
①图乙中植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是________。 ②该植株经过一昼夜后，能否积累有机物？________，理由是________________。 解析：(1)夏季中午温度高，植物蒸腾作用比其他时间强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱。(2)由(1)知，B点到C点光合作用强度减弱的根本原因是植物吸收的CO2减少，光合作用的暗反应阶段CO2固定减少，C3生成量减少，而C5消耗量减少，由此得出在光合作用的动态变化中，C3减少、C5增多。(3)CO2吸收量代表的是净光合量，注意题目中白天和晚上对应的温度，结合题意计算CO2的吸收量为(660/15)×12－(110/5)×12＝264(mg)，一昼夜积累的葡萄糖的量为(264×180)/(6×44)＝180(mg)。(4)①分析曲线可知，AB段(不含B点)和CD段(不含C点)，密闭容器内O2含量呈下降趋势，说明光合作用强
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2021版新人教版新高考生物一轮复习精品教学案：1光合作用与细胞呼吸综合应用
