2024届高考二轮细胞呼吸和光合作用 学案

专题四细胞呼吸和光合作用[课标内容]1．说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖和氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。2.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。1．(必修1P94小字)细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是____________的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。提示：生物体代谢2．(必修1P96拓展应用1)松土有利于植物吸收无机盐，也有利于保护生态环境吗？为什么？提示：不利于保护生态环境；因为植物和微生物有氧呼吸会产生更多的二氧化碳。3．(必修1P99学科交叉)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吗？提示：不能，可见光的波长范围是400～760nm。不同波长的光，颜色不同。波长小于400nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。4．(必修1P106拓展应用1)夏季晴朗的白天，中午光合速率下降的原因是____________________________________________________________，导致CO2供应不足，直接限制________阶段；早晨和傍晚光合速率较低的原因是光照较弱，直接限制的是________阶段。提示：光照过强、温度过高，有些植物为了减少水分的散失会关闭部分气孔暗反应光反应要点1细胞呼吸和光合作用的过程1．图解光合作用与细胞呼吸的过程2．光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量转换过程3．模型法分析物质的量的变化注意：(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，NADPH和ATP含量变化是一致的。eq\a\vs4\al(易错警示)1．与细胞呼吸有关的3个易错易混点(1)误认为有氧呼吸的全过程都需要O2：有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2，第三阶段需要O2。(2)误认为有氧呼吸的场所只有线粒体：①原核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和细胞膜。②真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。(3)误认为O2一定抑制无氧呼吸：哺乳动物的成熟红细胞的无氧呼吸不受O2的影响。2．与光合作用有关的2个易错易混点(1)误认为暗反应不需要光也能长期进行：暗反应在有光、无光条件下都可以进行，但是如果没有光照，光反应停止后不提供NADPH和ATP，暗反应很快也会停止。(2)误认为光反应产生的ATP用于各种生命活动：光反应产生的ATP只能用于叶绿体自身的生命活动需要，不能直接用于细胞中其他部位的生命活动。1．(2023·广东卷)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是()A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳解析：游泳过程中主要是有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]用于有氧呼吸第三阶段，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A正确。答案：A2．(2023·湖北卷)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是()A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2解析：叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱，B正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。答案：C3．(2022·重庆卷)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是____________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。(2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是____________________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是________。(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有______________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有____________________________________(答两点)。解析：(1)制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂，以保证其结构完整。提取液应该保持低温以降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。(2)从图Ⅱ实验中可知，在光照条件下，将处于pH＝4的类囊体转移到pH＝8的锥形瓶中，再在遮光的条件下加入ADP和Pi，也产生了ATP，但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，因为图Ⅱ实验是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H＋浓度差。(3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，光反应过程中，水的光解伴随着电子的传递，故电子的最终来源是水。(4)人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP，以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明暗反应已经达到最大速率，增加CO2的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高光合效率。答案：(1)保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂低温(2)实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H＋浓度差(3)类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高水(4)NADPH、ATP和CO2增加CO2的浓度和适当提高环境温度1．葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜。(2021·湖北卷，1A)(×)2．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。(2019·全国Ⅱ卷，2C)(×)3．植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(2021·山东卷，16C)(×)4．类囊体产生的ATP和O2，参与CO2固定与还原。(2020·天津卷，5C)(×)5．光反应阶段中水在光下分解需ATP水解提供能量。(2019·天津卷，2C)(×)科学思维——在正确理解与掌握知识内在联系的基础上，提升演绎推理、信息获取与知识输出能力1．大豆种子萌发过程中，O2消耗量等于CO2释放量时，大豆种子只进行有氧呼吸吗？提示：大豆种子富含脂肪，而脂肪氧化分解时耗氧量大于CO2释放量，故当二者相等时，大豆种子应该还在进行一定程度的无氧呼吸。2．植物生长过程中，光合作用产生的ATP的量远大于细胞呼吸产生的ATP的量，请解释原因。提示：植物在生长过程中，光合作用产生的ATP中的能量转移到有机物中，植物体中的有机物只有部分通过细胞呼吸氧化分解释放能量，且释放的能量也只有部分转移到ATP中。eq\a\vs4\al(题组1)细胞呼吸过程1．(2022·全国甲卷)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是()A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATPB．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成解析：有氧呼吸的全过程分为三个阶段，分别在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜上进行，这三个阶段都能释放能量，产生ATP，A正确；在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段的反应，则线粒体内膜上的酶可以催化前两个阶段产生的[H]和氧反应形成水，B正确；丙酮酸分解成CO2和[H]属于有氧呼吸第二阶段，在线粒体基质中进行，这一阶段不需要O2直接参与，C错误；线粒体为半自主性细胞器，其中含有DNA和核糖体，故线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。答案：C2．(2023·河南模拟预测)玉米的胚只在有氧条件下产生CO2，若给其接种酵母菌，则无论在有氧条件还是无氧条件下存放一段时间后均有CO2生成。下列分析错误的是()A．玉米的胚细胞中不存在与酒精合成相关的酶B．玉米的胚在有氧条件下产生CO2时需要水的参与C．接种酵母菌后无氧条件下产生的CO2来自线粒体基质D．不同条件下酵母菌消耗等量葡萄糖释放的CO2量不同解析：根据“玉米的胚只在有氧条件下产生CO2”可知，玉米的胚在无氧条件下不产生酒精和CO2，进而推断出玉米的胚细胞中不存在与酒精合成相关的酶，A正确；根据有氧呼吸第二阶段的反应式可知，玉米的胚在有氧条件下产生CO2时需要水的参与，B正确；接种酵母菌后，无氧条件下产生的CO2来自细胞质基质，C错误；在有氧条件下，酵母菌消耗1分子葡萄糖释放6分子CO2，在无氧条件下，酵母菌消耗1分子葡萄糖释放2分子CO2，因此不同条件下酵母菌消耗等量葡萄糖释放的CO2量不同，D正确。答案：C3．(2023·山东卷)水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是()A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒解析：题干中“玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累”，说明H＋进入液泡是消耗能量的主动运输，为逆浓度梯度转运，可推知液泡内H＋浓度较细胞质基质高，pH较低，A错误；玉米根部短时间水淹，根部含有少量氧气，可进行有氧呼吸，根细胞进行有氧呼吸或产生酒精的无氧呼吸均有CO2产生，B正确；无氧呼吸只有第一阶段生成ATP，产酒精和产乳酸的无氧呼吸第一阶段的过程相同，生成等量的ATP，C错误；细胞将无氧呼吸过程中丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径，可减少乳酸的产生以缓解酸中毒，D错误。答案：Beq\a\vs4\al(题组2)光合作用过程4．(2023·福建校联考三模)如图是小麦植株的叶肉细胞进行光合作用的部分示意图，光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白质和光合色素组成的复合物，具有吸收、传递、转化光能的作用。下列叙述正确的是()A．小麦叶肉细胞的光合色素分布在液泡和类囊体膜上B．阻断电子传递，不影响NADPH的生成和ATP的合成C．CF0－CF1复合物具有催化ATP合成和运输H＋的作用D．若降低环境中CO2的浓度，短时间内ATP的含量会下降解析：小麦叶肉细胞的光合色素分布在类囊体膜上，液泡中的色素不能进行光合作用，A错误；据图可知，NADPH的生成需要来自PSⅡ传递过来的电子，B错误；据图可知，ATP的合成是在CF0－CF1复合物的催化作用下完成的，同时CF0－CF1复合物还能运输H＋，C正确；若降低环境中CO2的浓度，暗反应减慢，消耗的ATP减少，短时间内ATP的含量会上升，D错误。答案：C5．(多选)蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示，其中Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶，也能催化O2与C5结合，下列叙述正确的是()A.CO2与O2可能竞争性结合Rubisco的同一活性位点B．CO2通过细胞膜和光合片层膜的跨膜运输方式相同C．CO2固定过程不消耗能量与Rubisco作用机理有关D．蓝细菌的CO2浓缩机制可以提高羧化体中CO2的浓度解析：Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶，也能催化O2与C5结合，因此CO2与O2可能竞争性结合Rubisco的同一活性位点，A正确；据题图可知，CO2进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜的方式为主动运输，B错误；Rubisco可以降低化学反应的活化能，因此CO2固定过程不消耗能量，C正确；蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisco周围的CO2浓度升高，从而促进CO2固定进行光合作用，D正确。答案：ACD要点2细胞呼吸和光合作用的影响因素及应用1．影响细胞呼吸的因素2．影响光合作用的因素3．关注光合作用3类影响因素曲线中的“关键点”(1)光照强度(2)CO2浓度①图乙中A点的代谢特点为植物光合速率与细胞呼吸速率相等，此时的CO2浓度为CO2补偿点，而图甲中D点的CO2浓度是植物进行光合作用时最小CO2浓度，从D点才开始启动光合作用。②B点和P点的限制因素：外因有温度和光照强度等，内因有酶的数量和活性、C5的含量、色素含量等。(3)多因子影响上述图1、2、3中的曲线分析：P点时，限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中其他因子的方法。4．有关光合作用特殊曲线分析1．(2023·湖北卷)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是()A．呼吸作用变强，消耗大量养分B．光合作用强度减弱，有机物合成减少C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少解析：高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。答案：D2．(2023·新课标卷)我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物关于这些措施，下列说法合理的是()A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度解析：经历低温诱导促使植物开花的作用，称为春化作用，措施②反映了低温与作物开花的关系；很多植物的开花与昼夜长短有关，措施④可反映昼夜长短与作物开花的关系，A合理。措施③风干储藏，可以降低小麦、玉米等种子的呼吸作用强度，降低有机物的消耗，但措施⑤合理密植的主要目的是提高光合作用强度，B不合理。措施②的主要目的是促进作物开花；措施⑤合理密植有利于作物充分利用光能，提高光合作用的效率；措施⑥间作种植的主要目的是提高光能利用率，C不合理。措施①低温储存和措施③风干储藏的主要目的都是降低作物或种子的呼吸作用强度，但措施④光周期处理的主要目的是影响作物开花，D不合理。答案：A3．(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。)水稻材料叶绿素(mg/g)类胡萝卜素(mg/g)类胡萝卜素/叶绿素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27分析图表，回答下列问题。(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和________________，叶片主要吸收可见光中的________光。(2)光照强度逐渐增加达到2000μmol·m-2·s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________________________。(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体________________，是其高产的原因之一。(4)试分析在0～50μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在如图坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)根据图a净光合速率曲线变化可知，WT先到达光饱和点，即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，据图b和图c可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。(3)ygl群体的净光合速率较高则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此产量较多。(4)由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0～50μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下，WT的净光合速率高于ygl，因此两者的净光合速率曲线见下图：分析图a和新绘制的图示曲线，高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率大小不同，根据两图可提出问题：为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT?答案：(1)类胡萝卜素/叶绿素比例上升红光和蓝紫(2)高于呼吸速率较高(3)有机物积累较多(4)为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT?1．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南卷，7A)(×)2．红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a。(2019·海南卷，9B)(×)3．正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是自身呼吸消耗或建造植物体结构(答出1点即可)。(2022·全国甲卷，29节选)4．图示为一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NOeq\o\al(－,3)的速率与O2浓度的关系。作物甲和作物乙各自在NOeq\o\al(－,3)最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是甲的NOeq\o\al(－,3)最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗O2多。(2022·全国乙卷，29节选)科学思维——在正确理解与掌握知识内在联系的基础上，提升信息获取与识别、演绎推理语言表达批判性思维模型认知与构建等能力1．(2023·全国乙卷，节选)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：蓝光作为一种信号促进保卫细胞逆浓度吸收K＋，使保卫细胞内渗透压升高，保卫细胞吸水，体积膨大，气孔进一步打开科学探究——通过对情境材料下实验设计思路的梳理和检测方法的使用提升科学探究能力2．[情境材料]为了探究弱光和强光对某种绿色植物的叶片内各种光合色素含量的影响，请简要写出实验设计思路并利用所学知识进行检测。提示：将某种生理状态、大小等相同的绿色植株平均分为甲、乙、丙3组，甲组给予弱光照，乙组给予自然光照，丙组给予强光照，其他条件相同且适宜，一段时间后取每组相同部位的等量叶片进行色素的提取和分离，比较滤纸条上各种色素带的宽度。eq\a\vs4\al(题组1)细胞呼吸影响因素1．零上低温对植物造成的危害称为冷害，研究发现，小麦在遭受冷害时，细胞内可溶性糖含量明显提高，氧气消耗速率先升高后降低。如图表示与冷害相关的两个重要代谢活动，图中①～⑤表示不同的生理过程，下列相关叙述错误的是()A．冷害初期③④过程增强，细胞获得更多的能量，有利于抵御寒冷B．持续低温使合成油脂的酶活性减弱，导致细胞内可溶性糖含量提高C．X、Y物质为两种不同的三碳酸，增强光照对②过程无直接影响D．③④过程能产生[H]，其与图中的NADPH并不相同解析：过程③为有氧呼吸第一阶段、过程④为有氧呼吸的第二阶段，冷害初期过程③④增强，细胞获得更多的能量，有利于抵御寒冷，A正确；温度影响酶的活性，降低温度，酶的活性降低，因此，持续低温使合成淀粉的酶活性减弱，影响可溶性糖合成淀粉，B错误；物质X为C3，物质Y为丙酮酸，增强光照能增加NADPH和ATP的产生，间接影响过程②C3的还原，C正确；③④过程能产生[H]即NADH，其与图中的NADPH并不相同，D正确。答案：B2．(多选)(2022·山东卷)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是()A．4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻B．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸产热多C．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D．DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少解析：与25℃相比，4℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，说明电子传递未受阻，A错误；与25℃相比，短时间低温4℃处理，ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4℃时有氧呼吸释放的能量较多地用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确；DNP使H＋不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少，D正确。答案：BCDeq\a\vs4\al(题组2)光合作用影响因素3．(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是()A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率解析：在适宜且恒定的温度和光照条件下，密闭容器中的小麦会同时进行光合作用和呼吸作用，“容器内CO2含量初期逐渐降低”，并不能说明初期的光合速率逐渐升高，但可确定初期光合速率大于呼吸速率；由于密闭容器内的CO2含量有限，随着光合作用持续进行，CO2逐渐被消耗，其含量降低，进而光合作用强度减小；当CO2含量降低到一定水平时，小麦的光合速率和呼吸速率相等，此时净光合速率为0，容器内的CO2含量保持相对稳定。答案：D4．(2023·河北张家口二模)科研人员在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗光合速率的变化情况，结果如图所示。下列有关叙述错误的是()A．若a点时叶肉细胞内光合速率等于呼吸速率，则此时苦菊幼苗干重不变B．若处于b点的苦菊突然给予c点对应的光照强度，幼苗叶肉细胞中C3含量将减少C．气孔关闭导致细胞吸收的CO2量减少，使得cd段光合速率下降D．夏季一天中不同时间点的光照强度可能相同解析：若a点时叶肉细胞内光合速率等于呼吸速率，由于非叶肉细胞还存在细胞呼吸消耗有机物，故此时苦菊幼苗干重下降，A错误；若处于b点的苦菊突然给予c点对应的光照强度，即增加光照强度，光反应速率增加，幼苗叶肉细胞中C3含量减少，B正确；气孔关闭导致细胞吸收的CO2量减少，光合速率下降，即cd段下降，C正确；据图可知，夏季一天中不同时间点的光照强度可能相同，D正确。答案：A要点3细胞呼吸和光合作用的相关实验1．分析生物呼吸类型判定的实验设计探究某生物材料的细胞呼吸类型(假设生物材料为植物种子，呼吸底物只有葡萄糖且不考虑外界条件的影响)，某同学设计实验装置如图。(1)分析：甲装置中的NaOH溶液可吸收CO2，则装置内的气体变化由O2引起，故红墨液滴移动反映O2吸收量；乙装置中，蒸馏水不会吸收任何气体，则装置内的气体变化由CO2和O2共同引起，故红墨液滴移动反映释放CO2和吸收O2的差值。(2)实验结果①若甲液滴左移，乙液滴不动，则只进行有氧呼吸。②若甲液滴不动，乙液滴右移，则只进行无氧呼吸。③若甲液滴左移，乙液滴右移，则既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。(3)物理误差的校正：除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外，其余均与乙装置相同。2．光合速率与呼吸速率的测定(1)测定装置(2)测定方法及解读①测定呼吸速率a．装置小烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。b．玻璃钟罩进行遮光处理，以排除光合作用的干扰。c．置于适宜温度环境中。d．红色液滴向左移动(代表呼吸速率)。②测定净光合速率a．装置小烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足绿色植物光合作用需求。b．必须给予较强光照处理，且温度适宜。c．红色液滴向右移动(代表净光合速率)。3．光合作用与细胞呼吸实验设计中实验条件的控制方法(1)增加水中O2——泵入空气或放入绿色水生植物。(2)减少水中O2——容器密封或油膜覆盖。(3)除去容器中的CO2——NaOH溶液。(4)保持容器中CO2浓度不变——NaHCO3溶液。(5)除去叶片中原有的淀粉——置于黑暗环境中一段时间。(6)排除光合作用对细胞呼吸的干扰——给植株遮光。(7)消除种子表面微生物对种子细胞呼吸速率测定的影响——消毒。(8)探究酵母菌的呼吸方式，检测产生的CO2情况——用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝溶液。(9)除去叶片中叶绿素——酒精隔水加热。(10)如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。1．(2022·重庆卷)从如图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是()注：箭头表示气流方向。A．⑤→⑧→⑦和⑥→③B．⑧→①→③和②→③C．⑤→⑧→③和④→⑦D．⑧→⑤→③和⑥→⑦解析：酵母菌属于异养兼性厌氧型生物，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。进行有氧呼吸时，先用NaOH去除空气中的CO2，再将空气通入酵母菌培养液，最后连接澄清石灰水检测CO2的生成，通气体的管子要注意应该长进短出，装置组合是⑧→①→③；无氧呼吸装置是直接将酵母菌培养液与澄清石灰水相连，装酵母菌溶液的瓶子不能太满，以免溢出，装置组合是②→③，B正确，A、C、D错误。答案：B2．(2023·全国乙卷)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是()A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢解析：叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg，因此氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；叶绿素和类胡萝卜素属于光合色素，均存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，因此用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，D错误。答案：D3．(2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是()A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率C．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高D．若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短解析：本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸释放的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。答案：B1．酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2。(2021·全国甲卷，2D)(√)2．无氧条件培养酵母菌时向酵母菌培养液中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成。(2021·广东卷，9A)(×)3．纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。(2021·河北卷，3C)(√)4．(2023·全国甲卷，29节选)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是差速离心法(答出1种即可)。叶绿体中光合色素分布类囊体薄膜上，其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光(填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是悬浮液中具有类囊体膜、叶绿体基质以及与暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，暗反应没有光反应提供的原料ATP和NADPH，所以无法形成糖类。科学探究——通过对实验方法的判断、结果的预期和分析提升科学探究能力1．为验证酵母菌细胞中线粒体对相关物质的利用情况，现从酵母菌细胞中分离得到具有活性的线粒体为实验材料进行如下实验。组别步骤一步骤二步骤三1加入线粒体加入葡萄糖加入溴麝香草酚蓝溶液，一段时间后观察溶液颜色的变化情况2加入线粒体加入丙酮酸(1)从酵母菌细胞中分离得到线粒体常用的实验方法是什么？(2)请预期两组实验的实验结果，并简述判断理由。提示：(1)差速离心法。(2)第1组溶液为蓝色，第2组溶液颜色由蓝变绿再变黄。第1组中由于葡萄糖不能进入线粒体被利用，所以无CO2生成；第2组丙酮酸可进入线粒体被利用，有CO2生成。2．(2023·全国甲卷，节选)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。提示：实验思路：将生长状况良好且相同的植物叶片均分为甲、乙两组，甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲、乙两组的叶绿体，制作成匀浆，分别加入碘液后观察颜色变化。预期结果：甲组匀浆出现蓝色，说明叶绿体中有淀粉存在；乙组匀浆无蓝色出现，说明叶绿体中无淀粉存在。eq\a\vs4\al(题组1)光合作用与细胞呼吸原理的应用1．(2023·湖南校联考二模)我国耕地退化，土壤肥力有所下降，农业专家建议农民在农田放养红萍(与红萍共生的蓝细菌中的项圈蓝细菌能固定大气中的氮气)，种植紫云英、花生、大豆等豆科植物(根部含有根瘤菌能固氮)，对土壤进行改良和保护，下列有关说法错误的是()A．土壤肥力下降主要是由于缺氮B．豆科植物与项圈蓝细菌都可以通过液泡来储存营养C．旱田施肥后要灌水，原因是无机盐要溶解在水中才能够被吸收D．对水田排水晒田的目的是促进根的有氧呼吸，有利于根吸收无机盐解析：植物从土壤中吸收氮元素，肥力下降主要是由于缺氮，A正确；蓝细菌是原核生物，没有液泡，B错误；无机盐溶解在水中才能被吸收