高考生物答题技巧题型06 光合作用与细胞呼吸大题（4大考向模型解题）（解析版）Word（31页）

非选择题解题模板 题型06 光合作用与呼吸作用 考向1 光合呼吸曲线类（包括影响因素） 考向2 光合作用过程的判断 考向3 C3、C4、CAM 植物及光呼吸 考向4 呼吸作用过程及方式判断 （说明：模型解题+做题技巧+真题演练+迁移运用，全方位解透题型） 考向1 光合呼吸曲线类（包括影响因素） 曲线分析 位点移动 (1)A 点的移动:A 点代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A 点下移;反之,A 点上移。 (2)光补偿点的移动 ①呼吸速率增加,其他条件不变时,光补偿点应右移,反之左移。 ②呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,光补偿点应右移,反之左移。 (3)光饱和点的移动 从关于光合作用与呼吸作用的历年多地高考题来看，这是一个比较成熟的考试内容，此类题型 属于高考非选择题中的高频考点，首先考生要熟悉掌握光合与呼吸作用的相关基础知识点，然 后结合题干中的有效信息进行作答，此类非选择题中做题技巧包括识图，表格，图像，情境信 息及实验设计等体现综合能力比较强的一类简答题。 相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时,光饱和点C 应右移(C'点右上移),反之C 应左移(C'点左下移)。  1.注意题干中的细节信息： 例如：(1)若题干中给出的信息是叶绿体吸收CO2或叶绿体释放O2的量,则该数据为总光合速 率。 (2)整株绿色植物净光合速率为0 时,叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度。  2.做题中要注意“关键词”来研究总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 （1）总(真正)光合速率 ①用CO2的量来衡量：“同化”、“固定”或“消耗” ②用O2的量来衡量：“产生”或“制造” ③用有机物的量来衡量：“产生”、“合成”或“制造” （2）净(表观)光合速率 ①用CO2的量来衡量：“吸收”、“减少” ②用O2的量来衡量：“释放”或“增加” ③用有机物的量来衡量：“积累”、“增加”或“净产生”  3.真正光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率  4.影响光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度，内因有叶绿体中色素含量、酶的含量、酶 的活性等 例1（2023·广东·统考高考真题）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 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表，回答下列问题： (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 WT（填“高于”、 “低于”或“等于”）。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，在给出的 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 。 【答案】(2) 高于 呼吸速率较高 （4） 为什么在低光照强度下，WT 的净光合速率大于ygl，而在高光照强度下，WT 的净光合速 率小于ygl 【分析】（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，说明WT 更早到达饱和点。光补偿点是 光合速率等于呼吸速率的光照强度，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。 （4）结合图b 和c 在图中找到WT 的光照为0 时呼吸的点为0.6，光补偿点为15 即净光合为 零时光照强度为15umol·m-2·s-1，同理找到ygl 的光照为0 时的1.0，光补偿点为 30umol·m-2·s-1，注意曲线上只画曲线上升走向，在0~50μmol m-2 s-1 范围的低光照强度下， 达不到饱和点，所以标注出WT 和ygl 的净光合速率如下图： 分析图a 和图示曲线，高光照强度和低光照强度条件下WT 和ygl 的净光合速率不同，根据两 图可提出问题：为什么在低光照强度下，WT 的净光合速率大于ygl，而在高光照强度下， WT 的净光合速率小于ygl？ 例2（2023·辽宁·统考高考真题）花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个 品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图 2）。回答下列问题： (3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl 添加的条件下，LH12 的光合速率 （填“大 于”“等于”或“小于"）HH1 的光合速率，判断的依据是 。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl 添加量为3．0g·kg¹ 的条 件下，HY25 的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25 的 含量高，光反应生成更多的 ，促进了暗反应进行。 【答案】大于 在光照强度为500μmol·m-2·s-1、无NaCl 添加的条件下，LH12 的净光合速率 和HH1 的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率 和呼吸速率之和 叶绿素 ATP 和NADPH 【分析】（3）在光照强度为500μmol·m-2·s-1、无NaCl 添加的条件下，LH12 的净光合速率和 HH1 的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和 呼吸速率之和，因此可以判断，LH12 的光合速率大于HH1 的光合速率。在光照强度为 1500μmolm-2·s-1、NaCl 添加量为3．0g·kg¹ 的条件下，HY25 的净光合速率大于其他三个品种 的净光合速率，原因可能是HY25 的叶绿素含量高与其他三个品种，光反应生成更多的ATP 和NADPH，进而促进了暗反应进行，提高了光合速率。 1.通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果 实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。 处理 指标 光饱和 点 （klx） 光补偿 点 （lx） 低于5klx 光合 曲线的斜率 （mgCO2． dm-2．hr-1． 叶绿素含量 （mg·dm-2 ） 单株光合 产量 （g 干 单株叶光 合产量 （g 干 单株果实 光合产量 （g 干 klx-1） 重） 重） 重） 不遮阴 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25 遮阴2 小时 35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21 遮阴4 小时 30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13 注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的 曲线。 回答下列问题： (1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加 ，提 高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的 ；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低 ，使其在较低的光强度下就开始了有 机物的积累。根据表中 的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光 的效率越高。 【答案】(1) 叶绿素含量 光合速率 呼吸速率 低于5klx 光合曲线的斜率 【详解】（1）从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高 了对光的吸收能力。光饱和点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达 到饱和点。光补偿点也在降低，说明植物的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证 植物在较低的光强下就能达到净光合大于0 的积累效果。 低于5klx 光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴 时间增长，光合速率提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率变高。 2.图1 所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系（①～⑦表示代谢途径）。Rubisco 是光合 作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合 成糖；C5氧化则产生乙醇酸（C2），C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化 循环。请都图回各下列问题 (3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0 和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度 的变化，获得曲线a、b（图Ⅱ）。 ②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是 。 【答案】光合作用强度等于呼吸作用 【详解】b 曲线有光照后t1～t2时段CO2下降最后达到平衡，说明光呼吸细胞呼吸和光合作用 达到了平衡。 3.将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某 水稻品种在光照强度为8～10μmol/（s·m2）时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量;日 照时长短于12 小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1 天后，播 种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35 /25 ℃ ℃，光照强度为 2μmol/（s·m2），每天光照时长为14 小时。回答下列问题: (2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/（s·m2），其他条件与上述实 验相同，该水稻 （填“能”或“不能”）繁育出新的种子，理由是 （答出两点即可）。 【答案】 不能 光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14 小时，此时 光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每 天光照时长大于12 小时，植株不能开花 【详解】（2）将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补 偿点，每天光照时长为14 小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有 机物，且每天光照时长大于12 小时，植株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。 4.不同条件下植物的光合速率和光饱和点（在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增 大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点）不同，研究证实高浓度臭氧（O3）对植 物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75 天，在第55 天、65 天、 75 天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2 和图3 所示。 【注】曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。 回答下列问题： (1)图1 中，在高浓度O3处理期间，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会 （填“减小”、“不变”或“增大”）。 【答案】(1)增大 【分析】光饱和点：在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率 时的光照强度为光饱和点。影响光饱和点的环境因素有温度、CO2 浓度，内因有叶绿体中色 素含量、酶的含量、酶的活性等。 【详解】（1）限制光饱和点的环境因素有温度、CO2 浓度，图1 中，在高浓度O3 处理期间， 当光照强度增大到一定程度时，净光合速率不再增大，出现了光饱和现象，若适当增加环境 中的CO2 浓度，甲、乙植物的光饱和点会增大。 考向2 光合作用过程的判断 1.光合作用过程 （1）光反应阶段：场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP 和NADPH 的生成； 光反应阶段：必须有光才能进行，反应部位在类囊体的薄膜上。在这个阶段，叶绿体中光合 色素吸收的光能首先将水分解成氧和H+。其中氧以分子形式氧气释放，H+与NADP+结合，形 成NADPH。NADPH 是活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应。光合色素吸收的另一部 分光能，在酶的作用下，使ADP 与Pi 反应形成ATP，用于暗反应。 （2）暗反应阶段：场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3 的还原，消耗ATP 和 NADPH。 暗反应阶段：需要多种酶参与，在有光、无光的条件下均可进行，反应部位在叶绿体基质中。 这个阶段绿叶通过气孔从外界吸收CO2，在特定酶（CO2固定酶）的作用下与C5（一种五碳 化合物）结合，这个过程叫作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3。在酶 的作用下C3 接受ATP 和NADPH 释放的能量，并且被NADPH 还原，一部分接受能量并被还 原的C3 经过一系列酶的作用转化为糖类，另一些接受能量被还原的C3 又形成C5，参与CO2 的固定。暗反应的实质是同化CO2，将活跃的化学能转化为稳定的化学能，储存在有机物中。 2.绿叶中色素的提取和分离实验 提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素 被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩 散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶 黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。 3.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。  (1)光合作用产生的H+不同于细胞呼吸产生的[H],其中光合作用产生的H+与氧化型辅酶 Ⅱ(NADP+)结合形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH),细胞呼吸产生的[H]是指氧化型辅酶Ⅰ(NAD+) 转化成的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。  (2)在光反应中,水分解为氧和H+的同时,被叶绿体夺去两个电子。电子经传递,可用于 NADP+与H+结合形成NADPH。  (3)在暗反应中,NADPH 既作为还原剂,也能为C3的还原提供能量。  (4)光反应产生的ATP 主要用于C3的还原。 例1（2023·全国·统考高考真题）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⁺．有研究发现，用饱和红光 （只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度 可达最大开度的60%左右。回答下列问题。 (2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是 。 (3)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 。 【答案】 (2)叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机 物，使保卫细胞的渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔开放 (3)蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞渗透压上升，细胞吸水膨 胀，气孔张开 【详解】 （2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。红光照射下保卫细胞进行光合作用制造的有机物，使细 胞的渗透压，促进保卫细胞吸水，细胞体积膨涨，气孔开放。 （3）题中显示，蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+，提高了细胞的渗透 压，保卫细胞吸水能力增强，体积膨大，气孔开放，因此，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。 例2（2023·全国·统考高考真题）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 （答出1 种即可）。叶绿体中光合色素分布 上，其中 类胡萝卜素主要吸收 （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 。 【答案】(1) 差速离心 类囊体（薄）膜 蓝紫光 (2)悬液中具有类囊体膜以及叶绿体基质暗反应相关的酶，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。 【详解】（1）植物细胞器的分离方法可用差速离心法，叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜 上，光合色素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）光合作用光反应和暗反应同时进行，黑暗条件下无光，光反应不能进行，无法为暗反应 提供原料ATP 和NADPH，暗反应无法进行，产物不能生成。 例3（2023·海南·高考真题）海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物， 冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花， 提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响， 结果如图。 回答下列问题。 (1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是 ；用纸层析法分离 叶绿体色素获得的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的 色素带位于第 条。 (2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是 ，该光源的最佳补光时间是 小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是 。 【答案】(1)叶绿素（或叶绿素a 和叶绿素b） 一和二 (2) 红光+蓝光 6 不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多 【详解】（1）火龙