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第2讲光合作用和细胞呼吸[考纲要求]1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。3.细胞呼吸(Ⅱ)。1．细胞呼吸(1)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻等，原因是原核生物细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。(2)真核生物的细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只进行无氧呼吸。(3)对动物和人体而言，有CO2生成的呼吸方式一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸的产物为乳酸。(4)分解葡萄糖的酶只存在于细胞质基质中，故线粒体只能分解丙酮酸不能分解葡萄糖。(5)细胞呼吸中的[H](NADH)≠光合作用中的[H](NADPH)。(6)有氧呼吸时，生成物H2O中的[H]来自线粒体基质中H2O和丙酮酸的分解及细胞质基质中葡萄糖的分解。(7)无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，第二阶段不能产生ATP，[H]在第一阶段产生，第二阶段被利用，无[H]的积累。(8)破伤风芽孢杆菌在伤口深处繁殖，其代谢类型与乳酸菌一样，属于厌氧异养型。(9)无氧呼吸的产物酒精或乳酸对细胞有毒害作用，例如酵母菌酿酒时酒精含量超过16%时，发酵停止，意味着酵母菌被杀死；稻田定期排水，是为了防止水稻幼根因缺氧而变黑、腐烂；玉米种子浸泡在水中会腐烂等。2．光合作用(1)叶绿体不是所有植物光合作用的必要条件，如原核生物中蓝藻没有叶绿体但能进行光合作用。(2)破坏叶绿体外膜后，O2的产生不受影响。(3)离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应。(4)暗反应不直接需要光照，但是如果没有光照，光反应停止后，暗反应很快也会停止。(5)与光合作用有关的色素是脂溶性的，而液泡中的花青素是水溶性的，不能参与光能的吸收、转化和传递。(6)光合作用中产生的ATP只能用于暗反应，不能用于其他各项生命活动。(7)影响光合作用的因素：温度主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多；CO2浓度影响暗反应，当CO2浓度很低时，光合作用不能进行；光照强度直接影响光反应的速率。1．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收()2．细胞呼吸时，促进ATP合成的酶主要分布在线粒体外膜上()3．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是CO2和乳酸()4．人体细胞线粒体内O2/CO2的比值比细胞质基质高()5．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸()6．H2O在光下分解，产生的[H]将C3还原为(CH2O)()7．光合作用光反应阶段产生的[H]可在叶绿体基质中作为还原剂()8．进入叶绿体的CO2不能直接被[H]还原()9．进入夜间，叶肉细胞内ATP的合成停止()10．种子萌发过程中，种子中有机物种类增加()答案1.√2.×3.×4.×5.√6.√7.√8.√9.×10.√1．土壤板结时光合速率下降的原因是土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞呼吸产生的ATP减少，影响了矿质元素的吸收，从而影响了光合色素和酶的合成，光合作用减弱。2．高温、干旱环境中植物出现光合午休的原因是为防止水分过度蒸发，气孔部分关闭，CO2的供应减少，影响了光合作用的暗反应。考点一光合作用和细胞呼吸的过程1．光合作用和细胞呼吸中的物质和能量转化(1)光合作用①物质变化：H2O→O2＋[H]、CO2→C3→C5＋(CH2O)；②能量变化：光能→ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能。(2)细胞呼吸①物质变化：C6H12O6―→2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]、2C3H4O3(丙酮酸)＋6H2O―→6CO2＋20[H]、24[H]＋6O2―→12H2O；②能量变化：(CH2O)中稳定的化学能→活跃的化学能(ATP)和热能。2．光合作用与细胞呼吸过程的联系考向一细胞呼吸过程的分析1．(2019·广东珠海模拟)如图是酵母菌细胞呼吸示意图，下列相关叙述正确的是()A．甲条件下葡萄糖释放的能量大部分转移到ATP中B．乙条件下葡萄糖内的能量只流向酒精和ATPC．甲、乙条件下产生物质a的部位是不同的D．试剂X是酸性重铬酸钾溶液答案C解析甲条件下葡萄糖释放的能量，少部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失，A错误；乙条件下葡萄糖内的能量大部分未释放出来，仍储存在酒精中，释放的能量少部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失，B错误；甲、乙条件下产生物质a(CO2)的部位是不同的，无氧呼吸产生CO2的场所为细胞质基质，有氧呼吸产生CO2的场所为线粒体基质，C正确；酸性重铬酸钾溶液可用于检测酒精，不能用于检测CO2，试剂X是溴麝香草酚蓝溶液或澄清的石灰水，用于检测CO2，D错误。2．(2019·吉林“五地六校”联考)如图是某动物体细胞呼吸的过程。有关叙述不正确的是()A．4、6分别是水和氧气B．3产生于线粒体基质C．产生的8主要用于合成ATPD．植物细胞也能进行该过程答案C解析4是水，6是氧气，A正确；3是二氧化碳，在有氧呼吸第二阶段产生，场所是线粒体基质，B正确；8表示能量，大部分以热能形式散失，少部分用于合成ATP，C错误；该图表示有氧呼吸过程，植物细胞也可以进行，D正确。考向二光合作用和细胞呼吸的关系综合分析3．还原氢([H])在生物的生理活动中起重要作用，下列有关叙述不正确的是()A．高等植物的光合作用中，[H]产生自水的光解B．光合作用中，[H]的作用是在暗反应中将二氧化碳还原为糖等有机物C．有氧呼吸中，[H]的受体是氧气，该过程释放大量的能量D．无氧呼吸中，[H]的受体是丙酮酸等中间代谢产物答案B解析光合作用中[H]用于三碳化合物的还原；有氧呼吸中[H]用于与氧结合生成水，该过程释放大量能量；无氧呼吸中[H]用于与丙酮酸等中间代谢产物结合生成乳酸或酒精和CO2。4．如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法错误的是()A．X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATPB．①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④C．②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定D．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外答案B解析据图可知，Z是ATP，Y是丙酮酸，X是C3，A正确；光合作用的光反应阶段①和有氧呼吸的第一、二阶段③④产生ATP，而光合作用的暗反应阶段中的三碳化合物的还原过程②不能产生ATP，B错误；图中②表示三碳化合物的还原过程，⑤表示二氧化碳的固定过程，C正确；光合速率小于呼吸速率时，叶肉细胞会有二氧化碳的净释放，即④过程产生的CO2会释放到细胞外，D正确。考点二光合作用和细胞呼吸的影响因素1．影响光合作用的三大因素(1)光照强度(如图1)①原理：主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生。②分析P点后的限制因素外因：温度、CO2浓度内因：光合色素的含量、酶的数量和活性(2)CO2的浓度(如图2)①原理：影响暗反应阶段C3的生成。②分析P点后的限制因素外因：温度、光照强度内因：酶的数量和活性(3)温度：通过影响酶的活性而影响光合作用(如图3)。2．光合速率与呼吸速率的表示方法项目表示方法测定方法净光合速率(又称表观光合速率)单位时间O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量光照下测定植物单位时间内CO2吸收量或O2释放量真正光合速率(又称总光合速率)单位时间O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量不能直接测得呼吸速率(黑暗中测量)单位时间CO2的释放量、O2的黑暗下测定植物单位时间内吸收量、有机物的消耗量CO2释放量或O2吸收量3.一昼夜中植物代谢强度变化曲线(1)图甲中BC段变化原因：由于温度下降，呼吸酶活性降低，CO2释放速率有所下降。(2)图甲CD段中，光合作用强度小于呼吸作用强度，相当于乙图中的cd段。光合作用开始的点在甲图中为C点，在乙图中为c点。(3)图甲DF段中，光合作用强度大于呼吸作用强度，拐点D表示光合作用强度等于呼吸作用强度，相当于乙图中d点。(4)图甲中FG段曲线下降趋势变缓的原因是正午时分，由于部分气孔关闭，CO2进入细胞减少。GH段罩内CO2浓度继续下降，说明光合作用强度仍大于呼吸作用强度；18h，罩内CO2浓度最低，此时植物体内积累的有机物最多，罩内O2浓度最高。拐点H表示光合作用强度等于呼吸作用强度，相当于乙图中h点。图乙中ef段与gh段都是下降趋势，但原因不同：ef段是由于部分气孔关闭，CO2供应不足；gh段是因为光照强度逐渐减弱。(5)图甲中18h后，光照越来越弱，罩内CO2浓度开始增加，说明呼吸作用强度已大于光合作用强度；判断一昼夜植物体内出现有机物积累的依据是I点时玻璃罩内二氧化碳浓度低于A点。考向一借助曲线考查光合作用的影响因素5．(2019·厦门质检)下图表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对某植物光合作用速率和呼吸速率的影响。下列叙述正确的是()A．15℃时呼吸作用为暗反应提供的ATP不足B．5℃～37℃范围内，植物均表现为生长状态C．当温度达到50℃时，植物因蛋白质失活而死亡D．温室栽培中温度控制在37℃左右最利于该植物生长答案B解析暗反应需要的ATP来自光反应，而不是呼吸作用，A错误；图中显示，5℃～37℃范围内，实际光合速率始终大于呼吸速率，因此植物均表现为生长状态，B正确；当温度达到50℃时，植物仍然能够进行呼吸作用，说明植物没有死亡，C错误；在温度为30℃条件下，实际光合作用速率与呼吸作用速率的差值最大，即植物的有机物净积累量最多，最利于该植物生长，D错误。6．(2019·河北衡水中学高三调研)三倍体西瓜由于含糖量高且无子而备受青睐。某研究人员对三倍体西瓜进行了一系列相关研究，请分析回答：(1)如图是该研究者对三倍体西瓜叶片净光合速率(Pn，以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化研究结果。13：00时叶绿体中合成C3的速率____________(填“高于”“等于”或“低于”)11：00时。17：00时后叶片的Ci快速上升，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是_______________________________________________________________________________________________________________________。(2)该研究人员研究发现，西瓜果肉细胞内蔗糖的浓度比细胞外高，说明果肉细胞吸收蔗糖的跨膜运输方式是_________________________________________________________________。(3)以三倍体西瓜幼苗为实验材料，进行短期高温(42℃)和常温(25℃)对照处理，在不同时间取样测定其叶片净光合速率、气孔导度(气孔导度越大，气孔开放程度越大)及叶绿素含量等指标，结果如图所示。根据图乙和图丙可知，经过短期高温处理后，西瓜幼苗的净光合速率降低，原因可能是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。叶肉细胞中的色素常用________________进行提取，在短期高温处理过程中，每6h取样，提取西瓜幼苗叶肉细胞中的光合色素后，再通过纸层析法进行分离，色素带会出现的变化是________________________________________________________________________________________________________________________