新高考生物二轮复习讲练测第4讲 光合作用和细胞呼吸（讲练）（2份，原卷版+解析版）

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易错辨析
细胞呼吸与光合作用的过程
线粒体将葡萄糖氧化分解产生二氧化碳和水。( × )
人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。( √ )
无氧呼吸不需要O2参与，最终有[H]的积累。( × )
无氧呼吸产生的ATP少，是因为大部分能量以热能的形式散失。 ( × )
放置时间过长的牛奶发生胀袋，是乳酸菌污染导致的。( × )
无水乙醇在色素的提取和分离实验中起到分离色素的作用。( × )
叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。( √ )
光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP。( × )
暗反应中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)。( × )
[解析]
葡萄糖的初步分解发生在细胞质基质中。
人在剧烈运动时，既会进行有氧呼吸也会进行无氧呼吸，但人无氧呼吸产物是乳酸，无CO2，故人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。
无氧呼吸第二阶段消耗[H]，无[H]的积累。
无氧呼吸过程中，有机物中的能量大部分未释放，储存在不彻底氧化分解产物中，仅释放少量能量。在释放的能量中仅有少部分用于合成ATP，故产生的ATP少。
乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不能产生气体，所以胀袋不是乳酸菌污染导致的。
无水乙醇在色素的提取和分离实验中起到提取色素的作用，层析液起分离色素的作用。
叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。
细胞呼吸过程中有机物中的化学能转变为热能和ATP中的能量，ATP是直接能源物质，不是能量。
暗反应中14C的转移途径是14CO2→14C3→(14CH2O)。
出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度高，气孔关闭，二氧化碳吸收减少。
细胞呼吸与光合作用的影响因素及应用
及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害。( √ )
降低光照将直接影响光反应的进行，从而影响暗反应；改变CO2浓度则直接影响暗反应的进行。 ( √ )
番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，光反应强度降低，暗反应强度也降低。 ( √ )
夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量。 ( √ )
夏季晴天，植物光合作用的“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。( × )
净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长。 ( √ )
将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是降低至一定水平时保持相对稳定。( √ )
[解析]
由于植物根细胞在水中进行无氧呼吸，产生酒精，所以及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害。
由于光反应需要在光照条件下进行，暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，所以降低光照将直接影响光反应的进行，从而影响暗反应；CO2是暗反应的原料之一，所以改变CO2浓度直接影响暗反应的进行。
镁是叶绿素合成的必需元素，叶绿素的主要功能是吸收、传递、转化光能，所以缺镁条件下幼苗叶绿素合成受阻，光反应强度降低，为暗反应提供的ATP、NADPH减少，故暗反应强度也降低。
连续阴天，光照强度不足，所以白天适当增加光照，可以增大光合作用速率，从而增加有机物的积累；夜晚适当降低温度，可以降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗，从而提高作物产量。
出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度高，气孔关闭，二氧化碳吸收减少。
净光合速率长期为零，说明长期没有有机物积累，故幼苗停止生长。
在适宜条件下光照，开始一段时间容器内CO2浓度较高，光合速率较高，大于呼吸速率，吸收的CO2量大于细胞呼吸释放的CO2量，容器内CO2浓度不断下降；当CO2浓度下降到较低浓度时，这是光合速率较低，等于呼吸速率，吸收的CO2量大于细胞呼吸释放的CO2量，容器内CO2浓度不再下降，维持在一个较低浓度。
光合作用和细胞呼吸的实验
检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。( × )
在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。( × )
制备小圆形叶片，用打孔器打孔时，不需要避开大的叶脉。( × )
在探究光照强度对光合作用的影响实验中，光照越强，相同时间内叶片浮起的数量越多。( × )
[解析]
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，故不能通过是否产生CO2来判断酵母菌的呼吸方式。
在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，但不能直接向酵母菌培养液中添加，而应先得到酵母菌培养液的滤液，再向滤液中添加酸性重铬酸钾溶液检测酒精。
叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
在一定范围内，随光照强度增强，光合作用强度逐渐增加，但当达到光饱和点之后，光照强度再增加，光合作用强度不会再增加。
规范表述
高温、干旱环境中植物出现光合午休的原因是 防止水分过度蒸发，气孔部分关闭，CO2的供应减少，影响光合作用的暗反应 。
在农业生产中为避免出现光合“午休”现象，应采取的措施是 适时进行合理灌溉 。
“正其行，通其风”提高作物产量的原理是 增大田间CO2浓度;使植株分布均匀，有利于充分接受光照;降低田间温度，减少呼吸作用对有机物的消耗 。
施用农家肥可以促进植物生长的原理是 ①农家肥中的有机物被微生物分解成无机盐，为植物提供养分;②有机肥被微生物分解释放CO2，为光合作用提供原料，使生成的有机物增多 。
秋天，植物叶片变黄，光合速率下降的原因是 叶绿素含量减少使光反应速率减小，导致光反应供给暗反应的NADPH和ATP减少，光合速率降低 。
土壤板结时，光合速率下降的原因是 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，使光合速率下降 。
短暂无光期间，植物体内依旧能生成(CH2O)的原因是 无光期间，光反应已经产生的[H]和ATP还能继续用于C3的还原 。
将小球藻细胞中的叶绿体和线粒体采用一定方法分离后，进行了如下实验：将叶绿体和线粒体分别加入甲、乙两支试管中，甲中盛有适宜浓度的NaHCO3溶液，乙中盛有适宜浓度的丙酮酸溶液，当处于充足光照且其他条件适宜的环境中，两支试管内都会产生气泡。若原实验在黑暗且其他条件相同的环境中进行，则甲、乙两支试管内的实验现象分别是 甲试管中无气泡产生，乙试管中有气泡产生 ，原因是 黑暗条件下甲试管中不能进行光合作用(光反应)，而乙试管中线粒体基质中丙酮酸和水反应产生CO2 。
考点1 光合作用与细胞呼吸的过程及内在联系
光合作用与有氧呼吸过程图解
(1)物质名称：b O2 ，c ATP ，d ADP ，e NADPH ，f C5 ，g CO2 ，h C3 。
(2)填写生理过程及场所
光合作用与细胞呼吸的物质转化与能量转换关系
(1)元素转移
C：
H：
O：
(2)能量转换
注意无氧呼吸的4点提醒
（1）不同生物无氧呼吸的产物
（2）产物不同的直接原因是 参与催化的酶 不同，根本原因是 控制酶合成的基因 不同。
（3）无氧呼吸只释放少量能量的原因：大部分能量储存在 酒精或乳酸 中。
（4）水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸产生的 酒精 对细胞有毒害作用。
改变条件后，C3、C5、NADPH、ATP的含量及（CH2O）合成量的变化
（1）分析方法——借助模式图，利用表格进行分析（提示：从物质生成和消耗两个方面综合分析）
（2）结果归纳
（3）注意（CH2O）的含量变化
①正常情况下，（CH2O）的含量变化只与 C3的还原 有关，且呈正相关。如：当光照不变，CO2供应由充足到不足时，CO2的固定减少，C3的还原暂时不变→C3的含量减少→C3还原减少→（CH2O）的含量减少。
②若（CH2O）运出受阻，则会导致光合作用速率 减慢 。
考法1 综合考查光合作用与细胞呼吸的关系
（2022•湖北模拟）人的肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种，快肌纤维几乎不含有线粒体，与短跑等剧烈运动有关；慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。下列叙述错误的是（ ）
A．两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、[H]和ATP
B．消耗等摩尔葡萄糖，快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP少
C．短跑时，快肌纤维中ATP的消耗速率远高于它的合成速率
D．慢跑时，慢肌纤维产生的ATP主要来自于线粒体内膜
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，释放少量能量；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，释放大量能量。无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。
【解答】解：A、两种肌纤维均可发生细胞呼吸，无论有氧呼吸还是无氧呼吸，均可在细胞质基质发生细胞呼吸的第一阶段的过程，且产物是丙酮酸、[H]和ATP，A正确；
B、快肌纤维几乎不含有线粒体，所以进行无氧呼吸，消耗等摩尔葡萄糖，无氧呼吸产生的ATP少，即快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP少，B正确；
C、短跑时，快肌纤维中ATP的消耗速率和它的合成速率依然处于动态平衡之中，只不过此时ATP和合成与消耗速率都加快而已，从而满足短跑过程中能量的需求，C错误；
D、由题意知，慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关，有氧呼吸能量主要来自于第三阶段产生，场所在线粒体内膜，D正确。
故选：C。
【点评】本题考查细胞呼吸相关知识，意在考查考生从题目所给的文字中获取有效信息的能力，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力．
（2022•涪陵区校级一模）如图是生物体内能量供应及利用的示意图，下列说法错误的是（ ）
A．a过程一定伴随O2的释放，d过程不需要O2的直接参与
B．a过程产生的ATP和NADPH可用于b过程中C3的还原
C．a、c中合成ATP所需的能量来源不同
D．c过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中
【分析】分析题图：图中a表示光反应阶段，b表示暗反应阶段，c表示细胞呼吸过程，d表示ATP水解供能过程。
【解答】解：A、a表示光反应阶段，该过程一定伴随O2的释放，d表示ATP水解过程，该过程不需要O2的直接参与，A正确；
B、a光反应过程产生的ATP和NADPH可用于b暗反应过程中C3的还原，B正确；
C、a、c中合成ATP所需的能量来源不同，a过程合成ATP所需能量来自光能，而c过程合成ATP所需能量来自有机物，C正确；
D、c过程葡萄糖中的化学能只有少部分转移到ATP中，大部分以热能的形式散失，D错误。
故选：D。
【点评】本题结合图解，考纲光合作用和细胞呼吸的相关知识，要求考生识记光合作用和细胞呼吸的具体过程，能正确分析题图，再结合所学的知识准确答题。
（2022•保定模拟）如图表示植物叶肉细胞叶绿体的类囊体膜上发生的部分代谢过程，其中运输H+的载体蛋白有两种类型，从而实现H+在膜两侧间的穿梭。下列分析不正确的是（ ）
A．图中过程产生了氧气、ATP和NADPH等
B．H+可由叶绿体基质进入类囊体腔，该过程属于主动运输但消耗的能量不是由ATP提供的
C．通过类囊体膜转运H+的两种机制不相同
D．据图分析，氧气产生后扩散到细胞外共需要穿过3层生物膜
【分析】叶绿体是绿色植物细胞中重要的细胞器，其主要功能是进行光合作用。叶绿体由双层膜、类囊体和基质三部分构成。类囊体是一种扁平的小囊状结构，在类囊体薄膜上，有进行光合作用必需的色素和酶。许多类囊体叠合而成基粒。基粒之间充满着基质，其中含有与光合作用有关的酶。
【解答】解：A、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，图示过程为光合作用的光反应阶段，发生在类囊体膜上，该过程产生了氧气、ATP和NADPH等，A正确；
B、图中在类囊体膜上H+的顺浓度梯度的推动下促进了ATP的合成，显然H+由叶绿体基质进入类囊体腔是逆浓度梯度进行的属于主动运输，消耗能量，从图中看出，没有消耗ATP，B正确；
C、通过类囊体膜转运H+的两种机制不相同，H+进入类囊体腔是逆浓度进入的属于主动运输，而从类囊体腔转运出去是通过协助扩散完成的，C正确；
D、O2在类囊体腔中产生，首先需要穿过类囊体膜达到叶绿体基质中，再穿过叶绿体的两层膜结构到达细胞质基质中，再穿过细胞膜到达细胞外，该过程穿越了4层生物膜，D错误。
故选：D。
【点评】本题主要考查光合作用过程中的物质和能量转化的相关知识，意在考查学生对基础知识的理解掌握，难度适中。
（2021•新华区校级模拟）同位素标记法是生物学实验中常用的方法，下列各项表示利用该方法进行物质转移路径的探究，相关叙述正确的是（ ）
A．用14C标记CO2，卡尔文循环中14C的转移路径为14CO2→14C3→14C5→（14CH2O）
B．给浆细胞提供15N标记的氨基酸，15N在具膜细胞器间的转移路径为核糖体→内质网→高尔基体
C．在含15N标记的尿嘧啶核糖核苷酸的培养液中培养洋葱根尖，15N的转移路径可为细胞质→细胞核→核糖体
D．用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，35S的传递路径是亲代T2噬菌体→子代T2噬菌体
【分析】同位素标记法在生物学中具有广泛的应用：
（1）用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA，分别侵染细菌，最终证明DNA是遗传物质。
（2）用3H标记氨基酸，探明分泌蛋白的合成与分泌过程。
（3）15N标记DNA分子，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制。
（4）卡尔文用14C标记CO2，研究出碳原子在光合作用中的转移途径，即CO2→C3→有机物。
（5）鲁宾和卡门用18O标记水，证明光合作用所释放的氧气全部来自于水。
【解答】解：A、14C在卡尔文循环中的转移路径为14CO2→14C3→（14CH2O）或（14CH2O）和C5，A错误；
B、核糖体是无膜的细胞器，B错误，
C、15N标记的尿嘧啶核糖核苷酸可参与转录过程，培养液中15N标记的尿嘧啶核糖核苷酸可先进入细胞质，再进入细胞核中参与转录，转录生成的mRNA与核糖体结合作为翻译的模板，C正确；
D、在T2噬菌体亲、子代之间传递的物质是DNA，35S标记的是T2噬菌体的蛋白质，子代T2噬菌体中不含35S，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查课本基础实验的原理和选材，意在考查学生能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用；并对实验现象和结果进行解释、分析、处理。
（2022•烟台三模）我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列叙述不正确的是（ ）
A．①、②过程模拟暗反应中CO2的固定，③、④过程模拟C3的还原
B．步骤①需要催化剂，②、③、④既不需要催化剂也不需消耗能量
C．该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中
D．该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，植物体内淀粉的积累量较低
【分析】分析题图可知，该过程利用无机催化剂将二氧化碳还原为甲醛，再通过酶转化为三碳化合物和六碳化合物，最后转化为聚合淀粉；①②过程模拟二氧化碳的固定，③④过程模拟三碳化合物的还原。
【解答】解：A、分析题图，①②过程模拟暗反应中二氧化碳的固定，③④过程模拟暗反应中三碳化合物的还原，A正确；
B、由图可知，①过程是利用催化剂在一定条件下进行的化学反应，反应过程较剧烈，②③④是在酶的催化下完成的，反应较温和，B错误；
C、植物光合作用的本质是利用光能将无机物二氧化碳和水转化为有机物，同时将光能转化为有机物中的化学能，图示过程也将二氧化碳和水转化为淀粉，同时储存能量，二者的本质是相同的，C正确；
D、该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，因为植物体内会有一些不参与光合作用的细胞消耗糖类，所以植物体内淀粉的积累量较低，D正确；
故选：B。
【点评】熟知光合作用过程中的物质变化和能量变化是解答本题的关键，掌握影响光合作用的影响因素的影响机理是解答本题的另一关键。
考法2 考查光合色素与光合作用的过程
（2022•湖北模拟）叶绿体内的叶绿素和类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，其中叶绿素a分子含有一个卟啉环的是亲水的“头部”和一个叶绿醇的疏水的“尾部”，呈蝌蚪型，该特点与磷脂有很大相似性；这也决定了叶绿素分子在类囊体膜上有规则的定向排列。下列分析错误的是（ ）
A．叶绿素a分子与磷脂共有的元素是C、H、O、N
B．叶绿素a与磷脂的元素组成说明无机盐能构成复杂的化合物
C．叶绿素a分子的尾部与磷脂“尾部”相亲和利于其在类囊体膜上的固定
D．叶绿素a分子的“头部”是亲水的，不能与类囊体膜上的蛋白质结合在一起
【分析】1、无机盐的主要存在形式是离子，有些无机盐是某些复杂化合物的组成成分；许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用，有的无机盐还对维持渗透压和酸碱平衡具有重要作用。
2、绿叶中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素a含有Mg元素。
【解答】解：A、叶绿素a分子C55H72MgN4O5与磷脂的组成C、H、O、N、P共有的元素是C、H、O、N，A正确；
B、N、Mg参与构成叶绿素a，N、P参与构成磷脂等复杂的化合物，B正确；
CD、叶绿素a分子的疏水性“尾部”与磷脂的疏水性“尾部”相亲和，叶绿素分子的亲水“头部”与亲水性蛋白质也能亲和，两两相互作用决定了叶绿素分子在类囊体膜上有规则的定向排列，C正确、D错误。
故选：D。
【点评】本题考查细胞内的元素和化合物以及叶绿素的相关知识，意在考查学生对基础知识的理解掌握，难度适中。
（2022•重庆模拟）研究发现，小球藻在高氮条件下光合作用强，油脂积累少；在低氮条件下生长较慢，但能积累更多油脂。为获得油脂生产能力强的小球藻用于制造生物质燃料，科研人员进行了图1所示实验，发现培养基上的藻落（由一个小球藻增殖而成的群体）中，只有一个为黄色（小球藻X），其余均为绿色（小球藻Y）。为检测油脂生产能力，研究者进一步实验，得到图2所示结果。下列相关说法正确的是（ ）
A．小球藻通过光反应，将水裂解产生氧气、[H]和ATP
B．为增大小球藻目标变异类型产生的可能性，诱变处理设置为高氮营养条件
C．小球藻X可能无法合成叶绿素，可检测其叶绿体颜色来初步判断
D．图2表明低氮条件下的小球藻Y更适于制造生物质燃料
【分析】1、叶绿素是高等植物和其它所有能进行光合作用的生物体含有的一类绿色色素。叶绿素有多种，例如叶绿素a、b、c和d，以及细菌叶绿素和绿菌属叶绿素等，与食品有关的主要是高等植物中的叶绿素a和b两种。
2、光合作用的过程图解：
。
【解答】解：A、小球藻通过光反应，将水裂解产生氧气、[H]，没有产生ATP，A错误；
B、变异是不定向的，小球藻目标变异类型产生的概率，与诱变处理设置为高氮或低氮营养条件无关，B错误；
C、小球藻X为黄色，可能无法合成叶绿素，可检测其叶绿体颜色来初步判断，C正确；
D、图2表明在高氮条件下的小球藻X更适于制造生物质燃料，D错误。
故选：C。
【点评】本题以小球藻生产生物质燃料为材料，考查对光合作用的基础知识掌握，以及对题干信息的提取、分析运用的能力。
考点2 光合作用与细胞呼吸的影响因素及应用
影响细胞呼吸因素相关的曲线
影响光合作用因素相关的曲线
光合作用过程中特殊点的含义及移动情况分析
(1)曲线中特殊点含义分析
①A点：表示 呼吸速率 的大小。
②B点：表示 光补偿点 ，指的是当光合速率=呼吸速率时的光照强度。
③C点：表示 光饱和点 ，指的是达到最大光合速率所需要的最小光照强度。
(2)曲线中的“关键点”移动
①细胞呼吸对应点(图中A点)的移动：细胞呼吸增强，A点 下移 ；细胞呼吸减弱，A点 上移 。
②光补偿点(图中B点)的移动：细胞呼吸速率提高，其他条件不变时，光补偿点 右移 ，反之 左移 。
细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点 右移 ，反之 左移 。
③光饱和点(图中C点)和D点的移动：其他相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点 右移 ，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。
理解光合速率与呼吸速率的关系
曲线判定
①当光照强度为0时，若CO2吸收量为负值，则该值的绝对值表示 呼吸速率 ，该曲线表示净光合速率。
②当光照强度为0时，若CO2吸收量为0，则该曲线仅表示 真正光合速率 。
关键词判定
（3）相关计算
净光合速率= 真正光合速率-呼吸速率
①当净光合速率>0时，植物因积累有机物而生长。
②当净光合速率=0时，植物不能生长。
③当净光合速率