高考总复习光合作用和细胞呼吸
编稿：宋辰霞审稿：闫敏敏
【考纲要求】
1．掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程及它们的关系
2．掌握呼吸作用相关知识在生产上的应用，如在果蔬储存中的应用
3．知道探究酵母菌细胞呼吸方式实验的实验原理及产物检测原理
4．掌握光合色素提取和分离的实验原理、实验结果及实验注意事项
5．掌握光合作用的过程及影响光合作用速率的因素
6．理解光合作用和呼吸作用的关系
【考点梳理】
【高清课堂：光合作用与细胞呼吸388584细胞呼吸——有氧呼吸】
考点一、呼吸作用——有氧呼吸
1.总反应式：
有氧呼吸是对葡萄糖等有机物的彻底氧化分解，产物为无机物二氧化碳和水，且释放出大量能量。
2.有氧呼吸过程
有氧呼吸过程主要在线粒体中进行，可分为三个阶段，如下图：
（黄色箭头代表第一阶段、绿色箭头代表第二阶段、紫色箭头代表第三阶段）
第一阶段：
反应场所：细胞质基质
反应式：C6H12O6C3H4O3(丙酮酸)+[H]+少量能量(ATP)
反应式：C3H4O3(丙酮酸)+H2O[H]+CO2+少量能量(ATP)
反应式：[H]+O2H2O+大量能量(ATP)
））
产物为酒精和二氧化碳，进行此种无氧呼吸的有大多数植物、酵母菌等
产物为乳酸，进行此种无氧呼吸的有动物、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌等
2.无氧呼吸过程：
无氧呼吸可分为两个阶段，均在细胞质基质中进行。
第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同，即：
C6H12O6C3H4O3(丙酮酸)+[H]+少量能量(ATP)
用上述实验装置进行操作后，还需取少量酵母液置于试管中，然后滴加重铬酸钾的浓硫酸溶液，以检测产物中是否有酒精。
2.各种试剂的作用
（1）NaOH溶液：用于除掉空气中的二氧化碳，避免对呼吸产物的判断形成干扰。
（2））C6H12O66O26CO2
产生酒精和二氧化碳的无氧呼吸的总反应式中，有如下数量关系：
1C6H12O62C2H５不消耗氧气
（2）若二氧化碳释放量酒精二氧化碳释放量等于氧气的吸收量
（4）若二氧化碳释放量大于氧气的吸收量
多余二氧化碳
（5）若产生酒精小于二氧化碳
多余的二氧化碳
考点五、呼吸作用——呼吸作用原理在生产中的应用
1.应在什么条件下贮藏小麦种子？
小麦种子萌发需要细胞呼吸提供能量，为避免小麦种子萌发，贮藏时应尽量减弱小麦的细胞呼吸，可将小麦晒干后，贮存于零上低温、低氧、干燥的环境中。
2.怎样才有利于新鲜的瓜果蔬菜的保存？
果蔬保鲜应尽量降低有机物的消耗，即降低呼吸作用有利于果蔬的保鲜，所以应将果蔬置于低温、低氧、适宜温度的环境中保存。
考点六、光合作用——光合色素
1.分布：
植物体的光合色素分布于能进行光合作用的组织细胞的叶绿体类囊体薄膜上。
2.种类：
3.对光的吸收
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
（叶绿素a、b）（胡萝卜素和叶黄素）
考点七、光合作用——光合作用过程
1.总反应式：
6CO2+12H2O6H2O+C6H12O6+6O2
【高清课堂：光合作用与细胞呼吸388584光合作用——光合作用过程】
2.光合作用过程：
光合作用并不全在有光的条件下进行，按是否需要光可将其分为光反应和暗反应两个阶段，如下
图：
（1）水的光解：2H2O[H]+O2↑
ATP的合成：ADP+PiATP
（2）
CO2+C52C3C6H12O6
C5
要点诠释：中断光照时，ATP和还原剂[H]的生成受阻，C3的还原便受阻，其反应物C3的含量将升高，
生成物C5的含量将降低。
中断CO2供应时，CO2的固定受阻，其反应物C5的含量将升高，
生成物C3的含量将降低。
（3） 光反应 暗反应 区
别 反应部位 类囊体膜上 叶绿体基质中 是否需要光 由光引起，在光下进行 不需要光 反应步骤
①叶绿体色素吸收和转化光能②水光解和放氧?③ATP的合成（也叫光合磷酸化） ①CO2的固定②CO2或三碳化合物的还原 主要产物 O2?、ATP、[H] 葡萄糖等有机物 反应实质 光能→电能→化学能 同化CO2形成储能的有机物 联系 光反应为暗反应过程中C3的还原提供ATP和还原剂[H]（NADPH）；暗反应继续完成储存能量于光合产物的过程
考点八、光合作用——影响光合作用速率的因素
光合速率：指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行光合作用的量，可以用CO2吸收量、O2释放量、有机物的生成量作指标。
真光合速率（总光合速率）=净光合速率（表观光合速率）+呼吸速率
真光合速率或总光合速率：指植物在光照下制造的有机物的总量（吸收的CO2总量）。
净光合速率：指在光照下单位时间内制造的有机物总量（或吸收的CO2总量）减去植物进行呼吸作用所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量（或吸收的CO2量）。
1.光照强度对光合作用速率的影响
在一定范围内，随着光照强度的增加，光合作用强度也增强，当光照强度达到一定值时，受CO2浓度的限制，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。
①光饱和点：光合作用强度不再随着光照强度增加而增强时的光照强度称为植物光合作用的光饱和点
②光补偿点：植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2量等于进行呼吸作用所释放的CO2量，此时植物开始积累有机物，这一光照强度称为光补偿点。
注意：阳生植物的光补偿点和光饱和点均高于阴生植物。
2.CO2浓度对光合作用强度的影响
在一定范围内，随着CO2浓度的升高，光合作用强度将增强，当CO2浓度达到一定值时，受光强及酶等条件的限制，光合作用的强度不再随着CO2浓度的升高而增强。
①CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。
②当光合作用的强度不再随着CO2浓度的升高而增强时，如果继续升高CO2浓度，植物的光合作用反而会降低，甚至会使植物因CO2中毒而影响正常的生长发育。
3.温度对光合作用强度的影响
由于温度可以影响与光合作用有关的酶的活性，所以也会影响光合作用强度
从上图可看出：一定范围内随着温度的升高，光合速率加快，增加到一定程度便不再增加；
一定范围内随着温度的升高，呼吸作用速率也加快，且比光合作用速率的增加速率更快，而净光合速率=真光合速率－呼吸速率，所以到某一温度时，净光合速率开始下降；
4.温度、光照强度、CO2浓度的对光合速率的综合影响
影响A点光合速率的主要因素是：光照强度
限制B点光合速率的主要因素是：温度
限制C点光合速率的主要因素是：CO2浓度
【典型例题】
类型一、细胞呼吸原理将酵母菌研磨，离心后，把得到的上清液（含细胞质基质）、沉淀物（含细胞器）和未离心的匀浆，分别加入甲、乙、丙三只试管中，向试管滴加等量的丙酮酸后，其终产物是CO2和水的试管是：A甲和乙B.乙C.丙D.乙和丙
本题考的知识点是有氧呼吸的场所，乙和丙中均含有线粒体，能将丙酮酸进一步氧化分解为二氧化碳和水。下列关于叶绿体和线粒体的比较，正确的是()
A.叶绿体中可发生CO2―→C3―→C6H12O6，在线粒体中则会发生C6H12O6―→C3―→CO2
B.ATP和[H]在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中随水的生成而产生
C.光能转变成化学能发生在叶绿体中，化学能转变成光能发生在线粒体中
D.都具有较大膜面积和复杂的酶系统，有利于新陈代谢高效而有序地进行
D
【解析】在光合作用的暗反应过程中，叶绿体内可发生CO2―→C3―→C6H12O6，在有氧呼吸过程中，C6H12O6―→发生在细胞质基质中，―→CO2发生在线粒体中。在线粒体中进行有氧呼吸的二、三阶段，第三阶段伴随着水生成的是[H]的消耗，而不是[H]的产生；线粒体中稳定的化学能形成活跃的化学能和热能，线粒体和叶绿体都具有双层膜结构，有较大膜面积和复杂的酶系统，有利光合作用和呼吸作用高效而有序地进行。25℃的室温中移至5℃的环境中，这两种动物的需氧量会发生什么变化（）
A.两种动物的耗氧量都减少
B.两种动物的耗氧量都增加
C.青蛙耗氧量减少，小白鼠耗氧量增加
D.青蛙耗氧量增加，小白鼠耗氧量减少
【答案】C
【解析】小鼠为恒温动物，环境温度降低时，小鼠需加强呼吸以保持体温；青蛙为变温动物，环境温度降低时，其体温也降低，酶活性降低，小鼠呼吸作用减弱。
【变式4】一密封容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1小时后该容器中氧气减少24ml,二氧化碳增加48ml，则在1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的多少倍
【答案】３倍
【解析】酵母菌是兼性厌氧菌，即可以进行无氧呼吸又可以进行有氧呼吸
mol，又因为有氧呼吸过程中有以下关系：
1C6H12O6——6O2——6CO2
所以有氧呼吸消耗的葡萄糖为４mol，产生的二氧化碳为２４mol
无氧呼吸产生的二氧化碳为２４mol（４８－２４），又因为无氧呼吸过程中有以下关系：
1C6H12O6——2C2H5OH——2CO2
所以无氧呼吸消耗的葡萄糖为１２mol
则无氧呼吸即酒精发酵消耗的葡萄糖是有氧呼吸的３倍。
类型二、细胞呼吸原理在生产中的应用
A.呼吸作用减弱
B.呼吸作用加强
C.光合作用减弱
D.促进了物质的分解
【答案】A
【解析】高于４℃的低温可降低酶活性，减弱呼吸作用，减少有机物消耗，且不会将蔬菜冻伤，有利于蔬菜保鲜。
【总结升华】解答本题只要清楚细胞呼吸原理在果蔬保存中的应用即可。
举一反三：
【变式1】油料种子和其他种子相比，在播种时，不可过深埋于土壤中，其原因是A幼苗不能顶出土面?B.土壤深处水分不足?C.油料种子萌发时需要更多的氧气来氧化分解储藏物质?D.油料种子不耐寒本题考的知识点是糖类、脂类、蛋白质分子作为呼吸底物的差异。由于油料作物种子含有更多的脂肪，脂肪氢，需要更多的氧气，所以播种时，不可埋得过深。
A.根细胞吸收水分过多
B.营养缺乏
C.光合作用强度不够
D.细胞有氧呼吸受阻
【答案】D
类型三、光合色素
．
A．1、3B．1、4
C．2、3D．2、4
【答案】D
【解析】光合色素吸收蓝紫光和红橙光，所以这两处释放的氧气较多，不利于厌氧菌生长，相反黄绿光和红外光处，氧气浓度低，有利于厌氧菌生长。
【总结升华】解答此题需知道光合色素的吸收光谱，并要注意到题中问的为严格厌氧菌浓度较大的部分而非好氧菌。
举一反三：
【变式1】下列关于的叙述，错误的是()
A．B．低温抑制叶绿素的合成C．质元素影响叶绿素的合成
D．提取的叶绿素溶液，给予适宜的温度、光照和CO2，可进行光合作用
类型四、光合作用
将题4图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应的变化。下列叙述错误的是
A.黑暗条件下①增大，④减小
B.光强度低于光补偿点时，①、③增大
C.光强度等于光补偿点时，②、③保持不变
D.光强度等于光饱和点时，②减小，④增大，
【答案】B
【解析】黑暗条件下该细胞不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，因此胞外CO2浓度会增大，而胞外O2浓度会减小，A项正确；光强低于光补偿点时，光合速率小于呼吸速率，同样会导致胞外CO2浓度会增大，而O2浓度会减小，B项错误；光强等于光补偿点时，光合速率等于呼吸速率，胞外二氧化碳浓度和氧气浓度保持稳定，C项正确；光强等于光饱和点时，光合速率大于呼吸速率，该植物需从外界吸收CO2而释放O2，导致CO2浓度会减小，O2浓度增大，D项正确。【总结升华】本题考查细胞呼吸和光合作用对细胞内外氧气和二氧化碳的影响。正确理解光补偿点和光饱和点是解答本题的关键。
CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如下图所示。下列分析正确的是（）
A.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
【答案】A
【解析】
单位时间制造的有机物的量为真光合作用速率
单位时间积累的有机物的量为净光合作用速率
图中实线表示的为呼吸作用速率，虚线表示的为净光合速率
真光合速率=净光合速率+呼吸速率
从图中可看出：
35℃时“呼吸速率+净光合作用速率”的值与30℃时相等，所以光照相同时间它们制造的有机物
的量相等；
25℃时净光合速率最大，而20℃时净光合速率并非最大，积累的有机物不是最多；
温度高于25℃时，净光合速率下降，光合作用积累的有机物的量开始减少
两条曲线的交点处呼吸速率等于净光合速率，即光合作用积累的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
类型五、光合作用与细胞呼吸的综合性题目
卷我省某经济植物光合作用的研究结果如图。
（1）图甲表示全光照和不同程度遮光对该植物叶片中叶绿素含量的影响。叶绿素存在于叶绿体中的___________上。需先用___________（填溶剂名称）提取叶片中的色素，再测定叶绿素含量。用纸层析法进一步分离色素时，叶绿素a和叶绿素b在层析液中溶解度较大的是_____________。据图分析，该植物可通过___________以增强对弱光的适应能力。
（2）图乙表示初夏某天在遮光50%条件下，温度、光照强度、该植物净光合速率和气孔导度（气孔张开的程度）的日变化趋势。8：00到12：00光照强度增强而净光合速率降低，主要原因是___________。18:00时叶肉细胞内产生ATP的细胞器有。
（3）实验过程中，若去除遮光物，短时间内叶肉细胞的叶绿体中C3化合物含量_____________。
【答案】（1）类囊体膜（或类囊体，基粒）；无水乙醇（或丙酮）；叶绿素a；增加叶绿素含量
（2）呼吸作用增强，光合速率与呼吸速率的差值减小；线粒体、叶绿体
（3）减少
【解析】（1）吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上，一个个圆饼状的类囊体堆叠成基粒；绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，可以用无水乙醇（或丙酮）提取绿叶中的色素；绿叶中的溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快，层析后叶绿素a比叶绿素b扩散得更远说明叶绿素a在层析液中溶解度较大；由图甲可知，叶绿素含量随着遮光面积的增加而升高，因此植物是通过增加叶绿素含量来增加对弱光的适应能力。
（2）8：00到12：00气温升高呼吸速度增强，光照强度增加，但气孔导度相对稳定，由于受到CO2供应的限制，光合速率升高远不如呼吸速率升高的幅度大，光合速率与呼吸速率的差值减小，净光合速率降低。18：00时光合速率=呼吸速率，既进行光合作用也进行呼吸作用，叶肉细胞中的线粒体和叶绿体都能产生ATP。
（3）突然去除遮光物，光反应加强，为暗反应提向更多的ATP和[H]，导致较多的C3被还原，C3含量减少。【总结升华】
举一反三：
【变式1】下图表示光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换，下列有关此图的叙述正确的是()
A．在黑暗中A将停止生理作用
B．A结构能产生ATP，B结构不能产生ATP
C．植物正常生长时，B结构产生的O2全部被A结构利用
D．夜晚适当降温，能降低A结构的生理功能，白天适当升温，B结构的生理功能提高比A结构更显著，故白天适当升温，夜晚适当降温能增加农作物的产量
低氧条件呼吸强度最弱
本图的横坐标为O２浓度，在低氧条件下，即图中的b点时，无氧呼吸与有氧呼吸均最弱，有机物的消耗最少。
光能
叶绿体
暗反应阶段
光反应阶段
光能
CO2(或C3)的还原
CO2的固定
净光合速率
呼吸速率
真光合速率
红外光
红橙光
黄绿光
蓝紫光
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