2020届高考生物二轮教师用书：第4讲　细胞呼吸与光合作用


第4讲　细胞呼吸与光合作用
★ [最新考纲]
1．细胞呼吸(Ⅱ)；2.光合作用的基本过程(Ⅱ)；3.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。



精读教材——记一记
1．重铬酸钾在酸性条件下，可用来检测酒精，日常生活中可检测汽车司机是否酒驾。(P92探究交流)
2．线粒体，一般均匀分布在细胞质中，但活细胞往往分布在代谢旺盛的部位。(P93小字部分)
3．无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。(P94下部正文)
4．细胞呼吸中[H]的形成过程实际上是氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)转化成还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(P94相关信息)
5．(1)鸟类和哺乳动物需要维持体温的恒定，主要是靠细胞呼吸产生的热量来维持，一般不是由ATP水解来供能的。
(2)酵母菌细胞破碎离心后，可分离成甲、乙、丙三部分，甲只含细胞质基质，乙只含细胞器，丙全有。加入葡萄糖溶液，在有氧条件下能产生二氧化碳和水的，只有丙。原因是细胞质基质的无氧呼吸在有氧时难以进行，而且也不产水；葡萄糖又不能直接进入线粒体。(P96练习)
6．(1)一般情况下，光合作用利用的光都是可见光(不能利用紫外光)。(P99学科交叉)
(2)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(注意它们的吸收光谱曲线图，波峰表示吸收多)。(P99正文)
7．光合作用中的[H]形成过程实际上是辅酶Ⅱ(NADP＋)与电子和质子(H＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。(P103相关信息)
8．硝化细菌属于自养生物。能将土壤中的NH3氧化成HNO2进而将HNO2氧化成HNO3，释放出的化学能将CO2和H2O合成糖类。(P105正文下部)
9．科学家用含有14C的CO2追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径：CO2→C3→糖类。(P106练习)
10．夏季晴朗的白天的中午，有些植物会关闭气孔，这直接限制暗反应；而早晨和黄昏，光照较弱，直接限制的是光反应。(P106拓展题)
11．松土有利于植物根系有氧呼吸从而更好地吸收矿质元素，但不利于水土保持和减缓温室效应，因为植物和微生物有氧呼吸会产生更多二氧化碳。(P108知识迁移)自我诊断——判一判
1．有关细胞呼吸的正误判断
(1)(2019·全国卷Ⅱ，T2A)马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖。(×)
解析：　马铃薯块茎无氧呼吸的产物只有乳酸
(2)(2018·全国卷Ⅲ，T5C)有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸。(×)
解析：　有氧呼吸的产物是CO2和H2O；无氧呼吸的产物是CO2和酒精或乳酸。
(3)水是有氧呼吸的产物，也是有氧呼吸的反应物。(√)
(4)各种细胞进行有氧呼吸的主要场所都是线粒体。(×)
(5)细胞呼吸的结果如果没有水的产生，就一定是无氧呼吸。(√)
(6)人体剧烈运动时，CO2/O2＞1，即CO2既可在线粒体又可在细胞质基质中产生。(×)
(7)及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害。(√)
(8)无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜。(×)
2．有关光合作用的正误判断
(1)叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的。(√)
(2)用纸层析法提取菠菜绿叶中的色素。(×)
(3)叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢。(×)
(4)真核生物中，光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，暗反应是在叶绿体基质中进行的。(√)
(5)光反应为暗反应提供[H]和H2O。(×)
(6)离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应。(√)
(7)适宜条件下光合作用过程中C5/C3的比值，停止供应CO2后比停止前高。(√)
(8)降低光照将直接影响到光反应的进行，从而影响暗反应，改变CO2浓度则直接影响暗反应的进行。(√)
3．有关光合作用与细胞呼吸综合应用的正误判断
(1)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。(×)
(2)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成热能和ATP。(×)
(3)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。(√)
(4)净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长。(√)
(5)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。(√)

高频命题点1　光合作用与细胞呼吸原理及相互关系
真题领航——目标方向导入高考
1．(2019·全国Ⅱ卷，2)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是(　　)
A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
解析：B　[本题以细胞呼吸相关知识为载体，考查运用所学知识和观点，解释某些生物学问题的能力；试题以马铃薯变酸为背景，体现了对生命观念素养中的结构与功能观的考查。马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物只有乳酸，A错误；其无氧呼吸第一阶段产生[H]和丙酮酸，并释放少量能量合成少量ATP，第二阶段[H]把丙酮酸转化为乳酸，B正确，C错误；氧气浓度升高，对无氧呼吸抑制作用增强，所以乳酸产生量减少、酸味产生减弱，D错误。]
2．(2019·全国Ⅰ卷，3)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自于(　　)
A．水、矿质元素和空气　　　　B．光、矿质元素和水
C．水、矿质元素和土壤 D．光、矿质元素和空气
解析：A　[本题借助光合作用的原理与应用等知识，考查学生运用所学知识与观点，对生物学问题进行推理、判断的能力；试题融合了组成生物体的元素、化合物及光合作用等相关知识，体现了对生命观念素养中物质与能量观的考查。该黄瓜幼苗质量增加部分可分为干重的增加和含水量的增加，干重增加量来源于从土壤中吸收的矿质元素及利用CO2(空气)和H2O合成的有机物。故选A。]
3．(2018·全国Ⅱ卷，4)有些作物的种子入库前需要经过风干处理。与风干前相比，下列说法错误的是(　　)
A．风干种子中有机物的消耗减慢
B．风干种子上微生物不易生长繁殖
C．风干种子中细胞呼吸作用的强度高
D．风干种子中结合水与自由水的比值大
解析：C　[风干种子中自由水含量减少，细胞呼吸强度降低，有机物消耗减慢，A项正确、C项错误；风干种子中自由水含量减少，其上微生物不易生长繁殖，B项正确；风干种子中自由水含量减少，其结合水与自由水的比值较风干前大，D项正确。]
4．(2018·全国Ⅲ卷，5)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
解析：C　[植物在黑暗中既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸，A正确；食物链上某一营养级同化的能量大部分用于呼吸消耗，B正确；对于以糖类为底物的呼吸作用来说，有氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物为乳酸或者酒精和CO2，C错误；植物光合作用的光反应阶段、有氧呼吸过程的第一、第二、第三阶段以及无氧呼吸第一阶段都可以合成ATP，D正确。]
5．(2017·全国Ⅱ卷，29)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。

据图回答下列问题：
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是____________、________________、________________、________________，[H]代表的物质主要是________________。
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是________________。
解析：(1)分析图示，A过程为光合作用的光反应阶段，B过程是光合作用的暗反应阶段。图中①为水光解产生的O2；由②和H2O产生①与NADPH([H]，即还原型辅酶Ⅱ)可知，②是NADP＋；由③转化成ATP可知，③是ADP＋Pi；由④与CO2结合生成C3可知，④为C5。呼吸作用过程中的[H]代表的物质主要是NADH(还原型辅酶Ⅰ)。(2)光合作用的光反应阶段(A)可产生ATP，而暗反应阶段(B)不产生ATP。有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，其中细胞质基质中进行有氧呼吸的第一阶段(C)，线粒体中进行有氧呼吸的第二和第三阶段(D)。(3)在缺氧条件下，植物细胞可进行无氧呼吸，将丙酮酸转化成酒精。
答案：(1)O2　NADP＋　ADP＋Pi　C5　NADH(或答：还原型辅酶Ⅰ　(2)C和D　(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸
知识拓展——培养学生科学探究能力
1．给甲植物浇灌HO，发现叶肉细胞中出现了(CHO)。分析其最可能的转化途径是什么？
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________________________________________________________________________
答案：HO的水参与细胞有氧呼吸第Ⅱ段，生成了C18O2，然后进入C3再进入(CHO)。
2.

正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上后，请分析绿藻细胞的叶绿体中CO2的固定速率会__________，ATP/ADP的值会__________。如果在右图中A时刻突然停止CO2的供应，短时间内绿藻细胞中C3和C5含量变化分别与图中的__________曲线变化一致。请分析原因。
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案：减慢　下降　a、b　原因是用黑布将培养瓶罩住，光反应停止，氧气的产生停止，[H]和ATP的产生停止，导致暗反应C3的还原速率减慢，C3在叶绿体内积累导致CO2的固定减慢；光反应停止，ATP的生成减少，ATP/ADP的值下降；C3含量变化与图中a曲线一致，C5含量变化与图中b曲线一致。原因是突然停止CO2供应，不再消耗C5，C3生成停止，而C3还原生成C5仍在进行，造成C3减少C5积累。
核心整合——掌握必备生物知识
1．光合作用与细胞呼吸的过程(填空)
　过程图解

(1)写出物质名称：b：①O2，c：ATP，d：②ADP，e：[H]，
f：③C5，g：CO2，h：④C3。
(2)写出A→E的具体反应场所：⑤叶绿体类囊体膜、叶绿体基质、细胞质基质，线粒体基质、线粒体内膜。
(3)根据上图可知光合作用和有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向


光合作用
有氧呼吸
[H]
来源
H2O光解产生
有氧呼吸第⑥一、二阶段
去向
⑦还原C3
用于第三阶段还原O2
ATP
来源
光反应阶段产生
三个阶段都产生
去向
用于C3的还原
用于⑧各项生命活动
注意：a.细胞呼吸产生的ATP不能用于植物C3的还原。
b．细胞呼吸的底物是有机物并不只是糖类，糖类是主要的能源物质。
c．线粒体只能利用丙酮酸和[H]，不能吸收利用葡萄糖。
(4)3种元素的转移途径分析
(5)光合作用与细胞呼吸在能量上的联系

2．外界环境变化时，C3、C5和ATP、[H]含量变化的分析方法(填空)
(1)据卡尔文循环，叶绿体基质中C3的含量通常是C5的⑯__2__倍。
(2)当光照强度或CO2浓度改变后，短时间内C3和C5的含量均可发生变化。无论分析哪种物质的含量变化，都要从生成和消耗两个角度分析。C3产生于CO2的固定过程，消耗于C3的还原过程；C5产生于C3的还原过程，消耗于CO2的固定过程。
条件
光照
二氧化碳浓度
强→弱
弱→强
高→低
低→高
C3
增加
减少
减少
⑰增加
C5
减少
⑱增加
增加
减少
ATP、[H]
⑲减少
增加
增加
减少

考向立意——突显科学思维和科学探究能力的考查
[考向一]　以细胞呼吸的原理及应用为载体，考查学生的学科素养及理解能力
1．将酵母菌研磨、离心分离后，得到上清液(含细胞质基质)和沉淀物质(含细胞器)。把等量上清液、沉淀物和未离心处理的匀浆分别放入甲、乙、丙3支试管中，进行4组实验。下列对该实验的叙述，正确的有(　　)
A．实验一：向3支试管中分别滴加等量的葡萄糖溶液，只有乙没有反应
B．实验二：向3支试管中分别滴加等量的丙酮酸，只有甲没有反应
C．实验三：在隔绝空气的条件下，重复实验一，甲、乙没有反应
D．实验四：在隔绝空气的条件下，重复实验二，甲、乙、丙都没有反应
解析：A　[本题考查了学科核心素养的科学探究，难度适中。葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸，在有氧的条件下，丙酮酸进入线粒体，被彻底氧化分解，葡萄糖不能直接进入线粒体，A项正确，B项错误；在无氧的条件下，在细胞质基质中可以进行无氧呼吸，葡萄糖被分解为酒精和二氧化碳，C、D项错误。]

2．“有氧运动”近年来成为一个很流行的词汇，得到很多学者和专家的推崇，它是指人体吸入的氧气与需求相等，达到生理上的平衡状态。下图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。结合所学知识分析，下列说法正确的是(　　)
A．ab段为有氧呼吸，bc段为有氧呼吸和无氧呼吸，cd段为无氧呼吸
B．运动强度大于c后，肌肉细胞内CO2产生量将大于O2消耗量
C．无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能散失，其余储存在ATP中
D．若运动强度长时间超过c，会因为乳酸大量积累而使肌肉酸胀乏力
解析：D　[本题考查了学科核心素养的科学思维和社会责任，难度适中。人体在生活状态下始终以有氧呼吸为主，A项错误；人体细胞无氧呼吸只产生乳酸，不产生二氧化碳，有氧呼吸消耗的O2量始终与产生的CO2量相等，B项错误；无氧呼吸不能彻底将有机物分解，大部分能量仍储存在乳酸中，C项错误；分析图中曲线可知，若运动强度长时间超过c，会因为乳酸大量积累而使肌肉酸胀乏力，D项正确。]
　判断细胞呼吸类型的方法(以葡萄糖为底物)
根据反应物和
产物判断
根据物质的量的关系
不消耗O2
消耗O2，产生CO2
消耗氧气或产物中有水，一定是有氧呼吸
无CO2产生，一定为乳酸发酵
耗O2量＝产生CO2量→有氧呼吸
产物中有酒精或乳酸，一定是无氧呼吸
产生CO2，一定为酒精发酵
耗O2量