高考生物复习夺标学案：专题05 光合作用和细胞呼吸

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高考生物夺标系列专题05 光合作用和细胞呼吸一、考纲解读（一）   呼吸作用考纲下载考纲解读命题规律命题趋势1. 细胞呼吸     Ⅱ1. 理解细胞呼吸过程中物质与能量的转换过程并设计实验探究影响细胞呼吸的因素。2. 会设计实验探究酵母菌的呼吸方式，并能对已设计好的装置进行分析。3. 酵母菌的呼吸特点及其探究实验中有氧与无氧条件的控制方法。1.常考内容：近五年课标高考试题涉及的考点主要集中在主要侧重于考查细胞呼吸的种类、过程、场所、条件及能量应用，共出现19次，如2012广东卷26、2012江苏单科24、2011安徽理综3、2011山东理综4等。2.考查热点题型：以选择题为主，单科卷每题分值1～3分，理综卷每题分值4分或6分；非选择题主要与光合作用结合起来进行考查。3.能力要求：本专题试题的能力考查集中在理解和实验探究探究层次，相关考题的难度中等。1.命题趋势：光合作用原理和在实践中的应用仍然是考查的重点所在。2.热点预测：预计2014年高考对细胞呼吸的考查，还将将继续与光合作用相结合，联系生产生活实际以实验分析或图表曲线的形式综合考查。“探究酵母菌的呼吸方式”考点主要包括对比实验设计的规律方法、实验变量（有氧和无氧条件）的确定与控制、实验结果的检测手段，以及实验预测、推断及相关结论的得出和分析等。试题既有选择题，也有非选择题。2.实验：探究酵母菌的呼吸方式（二）   光合作用考纲下载考纲解读命题规律命题趋势1. 光合作用的基本过程      Ⅱ1. 识记光合作用光反应和暗反应的场所、条件、物质与能量转换。2. 影响光合作用的各种因素及其在生产实践中的应用。3.联系教材光合作用的发现中涉及到的实验，特别是萨克斯的实验，恩格尔曼的实验处理过程，高考试题往往以这些经典实验为典范，经过改变处理，以新的情境、新的问题考查同学们对这些处理过程涉及的实验手段和实验思想的理解。4.掌握叶绿体色素的提取和分离实验的原理、试剂、基本操作及实验结果。1.常考内容：知识点主要侧重于考查光合作用探究历程中的经典实验及分析，光反应与暗反应的场所、条件、物质与能量转换，影响光合速率的因素，叶绿素的种类、作用及提取与分离过程中的注意事项，共出现60次，如2012海南卷8、2012天津理综卷5、2012广东单科卷26、2012山东理综2等。2.考查热点题型：命题的形式既有选择题，也有简答题，但往往以简答题为主。简答题常与细胞呼吸的过程相联系。3.能力要求：本专题试题的能力考查集中在理解和实验探究探究层次，相关考题的难度较大。1.命题趋势：主要考查叶绿体中色素的作用及其提取和分离、有关光合探究的几个经典实验分析、光合作用过程和影响光合作用的的因素。考题选择题、非选择题都有出现，主要是非选择题。2.热点预测：预计2014年高考对光合作用的考查，还将集中在将继续与细胞呼吸相结合，联系生产生活实际以实验分析或图表曲线的形式综合考查，试题的灵活性强，分值稳定，难度系数维持在0.62左右。 2. 影响光合作用速率的环境因素 Ⅱ3.实验：叶绿体色素的提取和分离二、热点热点题型分析热点题型一  明确光合作用的场所与原理，解答光合作用过程中的物质变化和能量转化问题【例1】叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内B.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上D.光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的【解析】  本题考查叶绿体的结构及功能，掌握光反应和暗反应的场所及相关产物是正确解题的基础。叶绿体中的色素主要分布在类囊体膜上，水光解在特殊的叶绿素a的作用下实现，因此，光反应在类囊体膜上进行，产物包括O2、ATP和NADPH；暗反应是酶促反应，包括CO2的固定和淀粉等有机物的合成，在叶绿体基质中进行。【答案】  D【例2】根据下面的光合作用图解判断，相关说法不正确的是A.⑥过程发生于叶绿体基质中B.⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上C.图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、（CH2O）D.②不仅用于还原C3化合物，还可用于矿质离子吸收等热点题型攻略 【知识储备】1.光合作用的场所、条件、物质与能量转化 光反应暗反应场所叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的基质中条件光、色素和酶等酶、ATP和[H]物质变化水光解产生：[H]和O2ADP和Pi合成ATPCO2的固定：CO2＋C52C3C3的还原：2C3＋HCH2O＋C5能量变化光能→电能→活跃的化学能活跃的化学能→有机物中稳定的化学能2.光合作用过程中，瞬时改变条件（其它条件适宜）时相关物质含量的动态变化瞬时改变条件C3C5[H]和ATP光照停止（减弱）增加下降没有（减少）光照增强减少增加增加停止供应CO2减少增加增加增加CO2供应增加减少减少【方法技巧】对光合作用中[H]、ATP、C3和C5含量变化的判断，可以光合作用过程图解为线索，围绕影响光合作用的光照强度和CO2浓度展开。热点题型二  分类对比，解答细胞呼吸过程中的物质与能量问题【例1】按下表设计进行实验，分组后，在相同的适宜条件下培养8～10小时，并对实验结果进行分析。实验材料取样处理分组培养液供氧情况适宜浓度酵母菌液50 mL破碎细胞（细胞不完整）甲25 mL75 mL无氧乙25 mL75 mL通氧50 mL未处理丙25 mL75 mL无氧丁25 mL75 mL通氧下列叙述正确的是A.甲组不产生CO2而乙组产生  B.甲组的酒精产量与丙组相同C.丁组能量转化率与丙组相同  D.丁组的氧气消耗量大于乙组【例2】 下图中，甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。相关叙述不正确的是A.甲图中氧浓度为a时的情况对应乙图中的A点B.甲图中氧浓度为b时的情况对应乙图中的CD段C.甲图的a、b、c、d四个浓度中c是最适合贮藏的D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生热点题型攻略 【知识储备】1.有氧呼吸 第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物葡萄糖丙酮酸和水[H]和O2生成物丙酮酸 [H]CO2  [H]H2O生成ATP数量少量少量大量是否需氧否否是 反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量注意：⑴反应式中前后的水不可消去；⑵不能用等号，要用箭头；⑶反应式后面的能量不能写成ATP；⑷条件是酶不可省去。2.无氧呼吸 第一阶段第二阶段场所细胞质基质细胞质基质反应物葡萄糖丙酮酸生成物丙酮酸、[H]酒精和CO2或乳酸生成ATP数量少量少量反应式：⑴在动物细胞、马铃薯块茎和玉米胚乳中：C6H12O6C3H6O3（乳酸）＋少量能量⑵在酵母菌或植物的根中：C6H12O6C2H5OH＋CO2＋少量能量【例1】下图表示光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系。相关说法正确的是A.1、5过程都能为绿色植物的各种生命活动提供能量B.具有细胞结构的生物都能进行的过程是3C.1、3和4过程产的[H]都能与氧结合产生水D.某植物细胞内1过程产生的O2若参与到5过程中需穿越4层磷脂分子【例2】下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是A.无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜B.CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中C.光合作用过程中光能转变成化学能，细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATPD.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【例3】图甲表示利用溶液培养法栽培某植物的简图，图乙表示植物光合作用强度与光照强度的关系，请分析回答问题：⑴若用放射性32P标记培养液中的KH2PO4，则一段时间后，在叶肉细胞中能够检测到放射性的结构或物质有＿＿。A.核糖核酸 B.脂肪 C.ATP D.高尔基体 E.辅酶Ⅱ F.核糖⑵若该装置不通气，则培养一段时间后发现叶片发黄（此时培养液中不缺Mg2＋）。分析其原因可能是＿＿＿＿＿。 正常通气状况下，当植物缺乏Mg2＋时，图乙中曲线b点位置应＿＿（填“左称”、“右移”或“不变”）。⑶在曲线b点，该植物叶肉细胞中能够产生ATP的部位是＿＿＿＿＿＿。⑷已知该植物光合作用和呼吸作用最适温度分别为25℃和30℃，乙图曲线表示该植物在25℃时光合作用强度与光照强度的关系，若将温度提高到的30℃条件下（原光照强度和CO2浓度不变），理论上图中相应点的移动分别是a点＿＿，b点＿＿，d点＿＿（填“上移”、“下移”、“左移”、“右移”或“不动”）。热点题型攻略 【知识储备】光合作用和细胞呼吸的区别和联系（绿色植物）比较光合作用细胞呼吸区别场所叶绿体细胞质基质和线粒体原料CO2和H2OC6H12O6 （或和O2）； C6H12O6是光合作用的产物，其中所含的能量最终来自光能条件光能、酶酶联系（CH2O）和O2；（CH2O）中的能量由光能转化而来，（CH2O）可以为细胞呼吸提供原料CO2和H2O，或C3H6O3，或C2H5OH和CO2；C3H6O3和C2H5OH中含有的能量最终来自光能【方法技巧】注意提高获取信息的能力，准确获取图文信息，尤其是光合作用和细胞呼吸的过程图解，光照强度、CO2浓度对光合作用影响曲线中的补偿点、饱和点、细胞呼吸作用点的含义。热点题型四 把握光合作用和细胞呼吸过程中的物质变化，解答有关计算题【例1】将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中，研究其在10℃、20℃的温度条件下，分别置于5klx、10klx光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用，结果如图。据图所作的推测中，正确的是A.该叶片在20℃、10klx的光照下，每小时光合作用固定的CO2量约是8.25mgB.该叶片在5klx光照下，10℃时积累的有机物比20℃时少C.该叶片在10℃、5klx的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是3mgD.通过实验可知，叶片的净光合速率与温度和光照强度均成正比【例2】在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定某双子叶植物叶片在不同光照条件下的光合作用速度，结果如下表，表中负值为CO2释放量、正值为CO2吸收量。请据表回答：光照强度1.03.05.07.08.010.0光合作用速率（CO2 mg/100cm2叶·小时）－2.0＋2.0＋6.0＋10.0＋12.0＋12.0⑴在坐标系上绘出光照强度与该植物叶片光合作用速度的关系图。⑵该植物叶片的呼吸速度是＿＿＿CO2mg/100cm2叶·小时。⑶在光照强度为＿＿＿千勒克司时，该植物叶片光合生成量和呼吸消耗量相等。⑷在一天中，将该植物叶片置于10千勒克司光照下10小时，其余时间置于黑暗中，则每100cm2叶片产生的葡萄糖中有＿＿＿mg将转化为淀粉（保留至小数点后一位）。⑸据图分析，在0～8千勒克司范围内，光合作用速度受＿＿＿因素影响；超过8千勒克司时，光合作用速度受＿＿＿因素影响。【例3】回答下列有关细胞代谢的问题：材料一　图甲表示在最适光合温度下某植物光合作用速率与光照强度之间的关系。⑴在光照强度为5千勒克司时，光照半小时该植物经光合作用制造的葡萄糖数量为＿＿＿（用CO2消耗量表示）。⑵光照强度由1千勒克司增强至3千勒克司时，叶绿体内C3的含量＿＿＿。若将CO2提高到1%，则A点的位置将＿＿＿，C点将＿＿＿。材料二　森林中，阳光可能会穿过森林中的空隙，在地上投下“光斑”，它们随着太阳的运动和枝叶的摆动而移动。图乙显示了在“光斑”照耀前后一株生长旺盛的植物光合作用过程中吸收CO2和释放O2的情况。⑶“光斑”照耀开始时，CO2吸收速率和O2的释放速率分别发生了什么变化？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。此时限制光合作用产物（糖类）合成的主要因素是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。⑷当“光斑”移开时，O2的释放速率立刻恢复原水平的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿；而CO2吸收速率延续了一段时间后才下降，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。热点题型攻略 【知识储备】植物的光合作用强度常用光合速率衡量光合作用强度的大小，光合速率则用单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量或干物质的积累量。由于植物在进行光合作用的同时，也可能进行细胞呼吸，光合作用吸收CO2，而呼吸作用放出CO2。⑴在暗处：植物只进行细胞呼吸而没有光合作用，光合作用速率为零，此时测得的CO2的吸收量或O2的释放量或干物质的积累量均为负值，为植物的呼吸作用速率。⑵在光下：植物同时进行光合作用和呼吸作用，此时测得的数值为光合作用与细胞呼吸的代数和，即净光合作用强度。若用CO2消耗量或O2释放量为指标表示光合作用强度，总光合作用强度与净光合作用强度、呼吸作用强度之间存在如下关系：①植物释放O2量（净光合作用强度或表观光合作用强度）＝光合作用产生O2的量（光合作用总量或实际光合强度）－呼吸耗O2量②光合作用总量（消耗CO2量）＝呼吸释放CO2量－植物吸收CO2量【易错指导】解题时，容易混淆“释放O2量”与“产生O2量”、“固定CO2量”与“吸收CO2量”、“总光合作用”与“净光合作用”、“表观光合作用”与“实际光合作用”导致出错。热点题型五 理解曲线关键点，准确解答光合作用曲线题【例1】下图为光照强度与光合作用固定CO2的量（光合量）之间的关系，对这一曲线的叙述，错误的是A.在A点时，光合量与呼吸量相等B.在过B点后，再提高光照强度，光合量不再提高C.在 B点时，总的光合量为7mg/m2·hD.在A点时，总的光合量为0【例2】下图表示棉花在夏季晴朗无云的一天中光合作用强度的变化曲线。请回答：⑴棉花一天中积累有机物最多的时刻是＿＿。⑵在12:00左右出现光合作用强度“低谷”，此时叶片气孔处于关闭状态的数量增多。请比较图中B、C两个点对应的时刻，＿＿时刻叶肉细胞之间的CO2浓度相对较高，＿＿时刻叶肉细胞叶绿体中C5（五碳化合物）的含量相对较大。⑶研究发现，在其他环境因子相对稳定时，植物根系部位土壤相对缺水是导致气孔关闭的主要因素。请据此推测图中C、D两个点对应的时刻中，＿＿时刻根系部位土壤溶液的浓度较高。⑷根据上图，若要增加温室作物的产量，我们可采取何种措施？（回答两点）【例3】甲、乙、丙三种植物光合作用强度与光照强度的关系如下图所示。据图回答：⑴强光下上述三种植物固定CO2能力最强的植物是＿＿。⑵乙植物达到最大光合作用强度所需的最低光照强度是＿＿（a、b、c、d）。⑶当光照强度从a到b时，＿＿植物光合作用强度增加的最快。热点题型攻略 【知识储备】影响光合作用的环境因素因素原理图像 应用光照强度                                  通过影响光反应阶段中ATP及NADPH的产生，制约暗反应的进行（光照强度大于光补偿点，植物才能生长）延长光合作用时间：通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间CO2浓度影响暗反应阶段，制约C3化合物生成[大气中CO2浓度过低时(OA段)植物无法进行光合作用]⑴大田中增加空气流动，以增大CO2浓度；⑵温室中可增施有机肥，以增大CO2浓度温度通过影响酶活性影响光合作用(主要影响酶促反应，如暗反应)⑴大田中适时播种；⑵温室中，增加昼夜温差，增多有机物积累必需矿质元素矿质元素是形成与光合作用有关的化合物，对光合作用造成直接或间接影响。如K＋对光合产物的运输和积累有影响合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，增加光合作用速率。施用有机肥，微生物分解后既可补充CO2又可提供各种矿质元素【方法技巧】⑴明标，即关注横坐标和纵坐标所表示的因素。⑵找点，即找出曲线中的起点、止点、顶点、交点和转折点等关键点。如光照强度或CO2浓度对光合作用强度影响曲线中，在光照强度或CO2浓度为0时，曲线在纵坐标上的点表示细胞呼吸所释放的CO2量或消耗的O2量。⑶理解曲线含义，即找出曲线形状及上升、下降或波动等变化趁势，并找出其变化的原因。如夏天一天中的光合作用中，往往会出现“M”型变化，其“午休”效应出现的关键是缺水导致气孔关闭使得CO2供应不足。⑷在多种因素影响时，找出曲线的限制因素。方法是对纵坐标或横坐标作垂线、或者只看某一条曲线的变化，从而将多因素转变为单一因素的影响，进而确定限制因素。热点题型六 掌握光合作用和细胞呼吸的原理与过程，解答相关实验题【例1】为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图所示。请回答：⑴与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是＿＿＿＿，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是＿＿＿＿。⑵实验结果表明，在＿＿＿＿的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取＿＿＿＿措施能提高玉米的光能利用率。【例2】下图中，图甲为测定光合作用速度的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细玻璃刻度管内红色液滴移动距离测得。在不同 强度的光照条件下，测得的气体体积如图乙所示。⑴标记实验开始时毛细刻度管中液滴所在位置。实验时，试管内变化的气体是＿＿＿＿。⑵若此时图1植物光照强度为15千勒克司，则1小时光合作用产生的气体量为＿＿毫升。若此时植物叶片的呼吸熵（CO2/O2）为0.8（呼吸时产生的CO2和消耗的O2的比值），那么植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，植物还需从外界吸收CO2＿＿毫升。⑶为了防止无关因子对实验结果的干扰，本实验还应没置对照实验，对照实验装置与实验组装置的区别是＿＿＿＿。如果对照组在相同光照情况下，刻度管中的红色液滴较之实验组向右移了5毫升，其原因是＿＿＿＿。⑷如果将试管中的CO2缓冲液改为无菌水，则实验测得的数据指标是＿＿＿＿值。该方法测得的实验数据不能较准确说明光合作用速率变化，原因是＿＿＿＿。热点题型攻略 【方法技巧】在进行相关实验时，一是应明确所需探究的问题，理解实验原理，确定实验的单一变量，即探究的问题是什么？是光照强度、温度、O2浓度或者CO2浓度对实验的影响。二是在确定单一变量后，根据单一变量设置对照，并保证其它无关变量相同且适宜。三是应依据实验原理，合理确定实验现象的观察方法，如例2中通过观察有色液滴的移动来判断内部发生的变化。四是合理分析实验现象和数据，得出相关结论，如例1中根据所得曲线进行分析。【易错指导】变量分析不到位，不能准确地控制自变量、无关变量，检测因变量，不能科学地安排实验设计步骤，对实验结果和现象分析到位，是导致出错的主要原因。热点题型七  酵母菌呼吸方式的实验探究题【例1】如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。以下说法中正确的是A.两个装置均需要在黑暗条件下进行B.装置乙在Ⅲ瓶处可检测到有酒精生成C.装置乙中应让Ⅱ瓶先放置一会儿再与Ⅲ瓶连接D.装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ瓶处的CO2【例2】下图为探究酵母菌进行的细胞呼吸类型的装置图，下列现象中能说明酵母菌既进行需氧呼吸，同时又进行厌氧呼吸的是A.装置1中液滴左移 ，装置2中液滴不移 B.装置1中液滴左移 ，装置2中液滴右移C.装置1中液滴不动 ，装置2中液滴右移 D.装置1中液滴右移 ，装置2中液滴左移【例3】右图表示的是测定保湿桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具：保温桶（500mL）、温度计活性干酵母、质量浓度0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。⑴取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容： 装置方法步骤一方法步骤二方法步骤三A加入240mL的葡萄糖溶液加入10g活性干酵母①＿＿＿＿B加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液②＿＿＿＿加入石蜡油，铺满液面⑵B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是＿＿＿，这是控制实验的＿＿变量。⑶要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：装置方法步骤一方法步骤二方法步骤三C③＿＿＿＿④＿＿＿＿加入石蜡油，铺满液面⑷实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：＿＿＿＿（用“＜、=、＞”表示），则假设成立。【答案】  ⑴①不加入石蜡油　 ②加入10g活性干酵母　　⑵去除氧气　自　⑶③加入240ml煮沸后冷却的葡萄糖溶液   ④不加入活性干酵母；⑷A＞B＞C热点题型攻略 【知识储备】酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的比较、变量控制项目有氧呼吸无氧呼吸是否消耗O2消耗不消耗产生CO2量、消耗O2量与消耗葡萄糖量的关系产生的CO2量=消耗的O2量=6×葡萄糖产生的CO2量=2×葡萄糖供氧方法将空气通过浓的NaOH溶液，除去CO2不提供产物CO2和水CO2和酒精CO2的检测CO2可使澄清的石灰水变混浊或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水的混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测培养液中CO2的产生情况酒精的检测橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生灰绿色反应【方法技巧】酵母菌在有氧呼吸和无氧呼吸时都有CO2产生，但有氧呼吸时消耗O2的量与产生CO2的量相等，没有气体的净生成；无氧呼吸时，未消耗O2、产生CO2，有气体的净生成。在不同装置内的压力变化为：⑴实验装置不吸收CO2：只有有氧呼吸时压力不变，有无氧呼吸时压力变大。⑵实验装置吸收CO2：有有氧呼吸时压力变小，只进行无氧呼吸时压力不变。