細胞代謝專題二光合作用、細胞呼吸的過程分析考點三內容索引主干整合真題研究題組集訓主干整合1.光合作用與細胞呼吸過程變化的內在聯系(1)光合作用與有氧呼吸過程中[H]和ATP的來源和去向歸納項目光合作用有氧呼吸[H]來源H2O光解有氧呼吸第一、二階段去向還原C3用于第三階段還原O2ATP來源光反應階段產生有氧呼吸第一、二、三階段去向用于C3還原供能用于各項生命活動(綠色植物C3的還原除外)(2)光合作用和細胞呼吸中物質和能量的變化關系④能量變化2.改變條件后，C3、C5、[H]、ATP的含量及(CH2O)合成量變化分析光照強度和二氧化碳濃度突然改變后，C3、C5、[H](NADPH)、ATP、ADP、NADP＋的含量及(CH2O)合成量的動態變化時要將光反應和暗反應過程結合起來分析，從具體的反應過程提煉出模型：“來路→某物質→去路”，通過分析其來路和去路的變化來確定含量變化。下圖中Ⅰ表示光反應，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原，當外界條件(如光照、CO2)突然發生變化時，分析相關物質含量在短時間內的變化：真題研究1.(2022·山東，16改編)在有氧呼吸第三階段，線粒體基質中的還原型輔酶脫去氫并釋放電子，電子經線粒體內膜最終傳遞給O2，電子傳遞過程中釋放的能量驅動H＋從線粒體基質移至內外膜間隙中，隨后H＋經ATP合酶返回線粒體基質并促使ATP合成，然后與接受了電子的O2結合生成水。為研究短時低溫對該階段的影響，將長勢相同的黃瓜幼苗在不同條件下處理，分組情況及結果如圖所示。已知DNP可使H＋進入線粒體基質時不經過ATP合酶。下列相關說法不正確的是A.4℃時線粒體內膜上的電子傳遞受阻B.與25℃時相比，4℃時有氧呼吸產熱多C.與25℃時相比，4℃時有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D.DNP導致線粒體內外膜間隙中H＋濃度降低，生成的ATP減少√與25℃相比，4℃耗氧量增加，根據題意，電子經線粒體內膜最終傳遞給O2，說明4℃時線粒體內膜上電子傳遞未受阻，A錯誤；與25℃相比，短時間低溫4℃處理，ATP合成量較少，耗氧量較多，說明4℃時有氧呼吸釋放的能量較多地用于產熱，消耗的葡萄糖量多，B、C正確；DNP使H＋不經ATP合酶返回線粒體基質中，會使線粒體內外膜間隙中H＋濃度降低，導致ATP合成減少，D正確。2.(2021·全國甲，2)某同學將酵母菌接種在馬鈴薯培養液中進行實驗，不可能得到的結果是A.該菌在有氧條件下能夠繁殖B.該菌在無氧呼吸的過程中無丙酮酸產生C.該菌在無氧條件下能夠產生乙醇D.該菌在有氧和無氧條件下都能產生CO2√酵母菌有細胞核，是真核生物，其代謝類型是異養兼性厭氧型，與無氧條件相比，在有氧條件下，產生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符合題意；酵母菌無氧呼吸在細胞質基質中進行，無氧呼吸第一階段產生丙酮酸、[H]，并釋放少量的能量，第二階段丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，B符合題意，C不符合題意；酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都在第二階段生成CO2，D不符合題意。CO2結合，甲為________________。3.(2020·山東，21)人工光合作用系統可利用太陽能合成糖類，相關裝置及過程如下圖所示，其中甲、乙表示物質，模塊3中的反應過程與葉綠體基質內糖類的合成過程相同。(1)該系統中執行相當于葉綠體中光反應功能的模塊是______________，模塊3中的甲可與模塊1和模塊2五碳化合物(或C5)分析題圖可知，模塊1將光能轉換為電能，模塊2電解水，同時轉換能量供模塊3還原CO2產生糖類，比較這一過程與光合作用的全過程可知，模塊1和模塊2相當于光合作用的光反應階段，模塊3相當于光合作用的暗反應階段。根據上面的分析可知，該系統中執行相當于葉綠體中光反應功能的模塊，即吸收和轉化光能的模塊是模塊1和模塊2。光合作用的暗反應包括兩步反應，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，與C5結合，形成C3。二是C3的還原：C3接受ATP和NADPH釋放的能量，在酶的作用下最終轉化為糖類和C5。比較該過程與模塊3的反應過程可知，甲與CO2反應產生乙，這一階段為CO2的固定，那么甲為C5，即五碳化合物，乙為C3，即三碳化合物。(2)若正常運轉過程中氣泵突然停轉，則短時間內乙的含量將_____(填“增加”或“減少”)。若氣泵停轉時間較長，模塊2中的能量轉換效率也會發生改變，原因是________________________________________。減少模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足若正常運轉過程中氣泵突然停轉，相當于光合作用過程中突然停止供應CO2，CO2的固定受阻，進而導致乙(C3)的合成量減少，短時間內C3的還原正常進行，消耗量不變，C3含量減少。光合作用的暗反應為光反應提供ADP、Pi和NADP＋，若氣泵停轉時間較長，相當于暗反應無法進行，就無法為模塊2提供ADP、Pi和NADP＋，從而影響了模塊2中的能量轉換效率。(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統糖類的積累量_____(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_______________________________________________________________。高于人工光合作用系統沒有呼吸作用消耗糖類(或植物呼吸作用消耗糖類)植物有機物的積累量稱為凈光合作用量，即有機物的制造量(真正光合作用量)減去呼吸作用消耗的有機物量。這個人工光合作用系統中只有有機物的制造，沒有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量(即真正光合作用量)相等的情況下，有機物(糖類)的積累量將高于植物。(4)干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_________________________________________。人工光合作用系統由于對環境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區有廣闊的應用前景。葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少干旱條件下，植物為降低蒸騰作用對水分的過度散失，氣孔的開放程度降低，進而影響CO2的吸收，會間接影響光合作用速率。(1)無氧條件培養酵母菌時向酵母菌培養液中加入重鉻酸鉀以便檢測乙醇生成(2021·廣東，9)(

)(2)植物在黑暗中可進行有氧呼吸也可進行無氧呼吸(2018·全國Ⅲ，5)(

)(3)紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素a(2019·海南，9)(

)(4)光反應階段中水在光下分解需ATP水解提供能量(2019·天津，2)(

)判斷正誤√×××(5)植物幼莖的綠色部分能進行光合作用和呼吸作用(2019·海南，12)(

)(6)光反應中，將光能轉變為化學能需要有ADP的參與(2019·海南，9)(

)(7)弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進行光合作用(2021·湖南，7)(

)判斷正誤√×√題組集訓題組一光合作用與細胞呼吸的過程辨析1.(2022·甘肅蘭州高三二模)在光照等條件下，番茄葉片葉肉細胞進行光合作用與有氧呼吸以及細胞內外交換的示意圖如下(數字表示結構，小寫字母代號表示物質的移動情況)。1234下列有關說法正確的是A.圖中線粒體中2處釋放的能量遠

多于3處B.葉綠體產生的O2被線粒體利用，

至少需穿過3層生物膜C.物質A進入線粒體后徹底分解不需要水的參與D.h＝c、d＝g時的光照強度是滿足番茄植株光合速率等于呼吸速率的光

照強度√1234根據題圖分析可知，2代表線粒體內膜，發生有氧呼吸第三階段的反應，而3代表線粒體基質，發生有氧呼吸第二階段的反應，因為有氧呼吸第三階段產生的能量最多，所以2處釋放的能量遠多于3處，A正確；1234O2在葉綠體的類囊體薄膜上產生，在線粒體內膜被利用，故葉綠體產生的O2被線粒體利用至少需要穿過葉綠體的3層膜(包括類囊體膜)和線粒體的2層膜，共5層生物膜，B錯誤；根據題圖分析可知，物質A是丙酮酸，進入線粒體后徹底分解需要水的參與，C錯誤；1234若h＝c、d＝g時，說明凈光合作用速率為零，但題圖是表示番茄葉片葉肉細胞，所以h＝c、d＝g時只是葉肉細胞中的光合速率等于呼吸速率，而番茄植株還有根尖等部位不能進行光合作用，只進行呼吸作用，所以整個番茄植株呼吸作用速率應該大于光合作用速率，D錯誤。1234(1)圖b表示圖a中的_________結構，膜上發生的光反應過程將水分解成O2、H＋和e－，光能轉化成電能，最終轉化為________和ATP中活躍的化學能。若CO2濃度降低。暗反應速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中電子傳遞速率會______(填“加快”或“減慢”)。2.(2021·湖南，18)圖a為葉綠體的結構示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結構及光反應過程的簡化示意圖。請回答下列問題：1234類囊體膜NADPH減慢光反應發生在葉綠體的類囊體膜上，即圖b表示圖a的類囊體膜，光反應過程中，色素吸收的光能最終轉化為ATP和NADPH中活躍的化學能，若二氧化碳濃度降低，暗反應速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中的電子去路受阻，電子傳遞速率會減慢。1234(2)為研究葉綠體的完整性與光反應的關系，研究人員用物理、化學方法制備了4種結構完整性不同的葉綠體，在離體條件下進行實驗，用Fecy或DCIP替代NADP＋為電子受體，以相對放氧量表示光反應速率，實驗結果如表所示。

葉綠體

類型相對值實驗項目葉綠體A：雙層膜結構完整葉綠體B：雙層膜局部受損，類囊體略有損傷葉綠體C：雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂葉綠體D：所有膜結構解體破裂成顆粒或片段實驗一：以Fecy為電子受體時的放氧量100167.0425.1281.3實驗二：以DCIP為電子受體時的放氧量100106.7471.1109.6注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。1234據此分析回答下列問題：①葉綠體A和葉綠體B的實驗結果表明，葉綠體雙層膜對以______(填“Fecy”或“DCIP”)為電子受體的光反應有明顯阻礙作用，得出該結論的推理過程是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1234Fecy

實驗一中葉綠體B雙層膜局部受損時，以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜完整時，實驗二中葉綠體B雙層膜局部受損時，以DCIP為電子受體的放氧量與雙層膜完整時無明顯差異，可推知葉綠體雙層膜對以Fecy為電子受體的光反應有明顯阻礙作用比較葉綠體A和葉綠體B的實驗結果，實驗一中葉綠體B雙層膜局部受損時，以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜完整時，實驗二中葉綠體B雙層膜局部受損時，以DCIP為電子受體的放氧量與雙層膜完整時無明顯差異，可推知葉綠體雙層膜對以Fecy為電子受體的光反應有明顯阻礙作用。1234②該實驗中，光反應速率最高的是葉綠體C，表明在無雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下，更有利于__________________________________，從而提高光反應速率。1234類囊體上的色素吸收光能、轉化光能在無雙層膜阻礙、類囊體松散的條件下，更有利于類囊體上的色素吸收、轉化光能，從而提高光反應速率，所以該實驗中，光反應速率最高的是葉綠體C。③以DCIP為電子受體進行實驗，發現葉綠體A、B、C和D的ATP產生效率的相對值分別為1、0.66、0.58和0.41。結合圖b對實驗結果進行解釋______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1234ATP的合成依賴于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過類囊體膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產生效率逐漸降低根據圖b可知，ATP的合成依賴于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過類囊體薄膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產生效率逐漸降低。1234題組二辨析條件驟變引起代謝過程中物質含量的變化3.(2022·貴州銅仁高三檢測)研究人員利用圖1裝置研究植物葉片在不同光照強度下對密閉水浴箱內的CO2濃度變化速率的影響，測得實驗結果如圖2曲線所示。實驗過程中的葉片呼吸強度不變，其他條件適宜，a～e時間段光源逐漸向左移動。1234C.d時刻葉片光合作用消耗CO2的速率為2m，且此速率在de時間段內逐漸

減小D.葉片光合作用在e時刻暫停，光照強度是f時刻葉片光合速率的限制因素下列敘述正確的是A.植物葉片葉肉細胞的呼吸速率

為m，提高水浴溫度可使m增大B.a時刻開始光照，在ab時間段內

小室中CO2濃度逐漸減小1234√植物葉片葉肉細胞的呼吸速率為m，題中溫度適宜，提高水浴溫度，酶的活性會降低，故可使m減小，A錯誤；ab時間段，由于光照強度逐漸增強(光源向左移動)，光合作用逐漸增強，光合作用消耗的CO2逐漸增多，而呼吸速率不變，導致葉片釋放CO2的速率逐漸減慢，但ab時間段內小室中CO2濃度在逐漸增大，B錯誤；1234d時刻葉片光合作