“光合作用和呼吸作用”专题复习策略

贵州 雷昌富

“光合作用和呼吸作用”专题复习策略

贵州 雷昌富

在近几年的高考中，光合作用和呼吸作用的综合应用一直是高考的必考题型之一，所占分值比例逐年加大，题型灵活多样，考生丢分较多。因此，笔者分析了最近五年高考真题，根据最新考纲，将光合作用和呼吸作用的相关考点进行归纳整理，探寻高三专题复习策略，以期抛砖引玉，提高学生复习效率和解题能力，希望对高三学生备考有所帮助。

一、理解光合作用和呼吸作用的生理过程图解及物质和能量变化

要解答光合作用和呼吸作用过程中的物质和能量变化试题，关键要理解光合作用和呼吸作用的相互关系生理过程图解，主要是光合作用中光反应阶段和暗反应阶段及有氧呼吸三个阶段中ATP 和[H]的来源和去路等。

【例1】（2014·全国新课标卷Ⅱ）关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是 （ ）

A. 磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物

B. 光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与

C. 人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供

D. 病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量

【解析】本题考查对光合作用和呼吸作用的过程及其联系的理解。合成ATP的原料是ADP和磷酸，故A项正确；光合作用吸收光能是通过色素蛋白复合体完成的，不需要酶的参与，故B项正确；人体剧烈运动时，肌细胞无氧呼吸产生乳酸，同时释放少量能量，乳酸是无氧呼吸的产物不能提供能量，故C项错误；病毒无细胞结构，不具有独立代谢能力，病毒的增殖所需的能量都是由宿主细胞呼吸作用产生的，故D项正确。

【答案】C

二、影响因素及其在生产实践中的应用

影响光合作用的因素有外因和内因，外因包括温度、光照强度、CO2浓度、矿质元素、水分等；内因包括叶绿体中色素的含量、酶的活性和数量等；影响呼吸作用的因素主要有温度、O2浓度、CO2浓度和含水量等。试题通常以坐标曲线图形式综合考查环境因素对光合作用速率和呼吸作用速率的影响，以及光合作用曲线中特殊点的移动情况分析等。

【例2】（2015·全国新课标卷Ⅰ）为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：

A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。

B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。

C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。

D组（对照组）：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。

回答下列问题：

（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量_______（填“高于”“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是________________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要_______，这些反应发生的部位是叶绿体的_______。

（2）A、B、C三组处理相比，随着____________________的增加，使光下产生的________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。

【解析】本题考查环境因素对光合作用的影响，主要考查学生的观察、对比及实验设计综合运用能力。（1）据题意可知，在A、B、C、D四组实验中，各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，C组光照、黑暗交替处理，而且时间相同，D组全为光照。可见C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%，所以单位光照时间内，C组合成有机物的量高于D组。由此说明光合作用中有些反应不需要光照，即暗反应阶段发生在叶绿体基质中。（2）据题意可知，A、B、C三组处理相比，光照和黑暗每次持续时间缩短，光照和黑暗交替频率增加，从而使光反应阶段产生的ATP和[H]增加，进一步增加了光合作用暗反应阶段C3的还原，即提高了光合作用中CO2的同化量。

【答案】（1）高于 C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94% 光照 基质（2）光照和黑暗交替频率 ATP和[H]

三、条件骤变对光合作用过程中物质含量变化分析

在分析环境因素或条件改变引起光合作用过程中相关物质的变化时，需要将光合作用的光反应和暗反应联系起来考虑，同时分析相关物质的来源和去路。命题角度通常是改变光照强度和CO2浓度，考查叶肉细胞中C3和C5，ATP和[H]的相对含量以及（CH2O）的相对含量的变化曲线分析等。

【例3】（2011·全国新课标卷）在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0．003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。回答问题：

（1）图中物质A是_________（填“C3化合物”或“C5化合物”）。

（2）在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比物质A的浓度低，原因是_________；将CO2浓度迅速降低到0．003%后，物质B的浓度升高的原因是________。

（3）若使该植物继续处于CO2浓度为0．003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度比物质B的浓度_______（填“低”或“高”）。

（4）CO2浓度为0．003%时，该植物光合速率最大时所需的光照强度比CO2浓度为1%时的_________（填“高”或“低”），其原因是__________________________。

【解析】本题以坐标曲线形式通过改变CO2浓度，对光合作用过程中相关物质的变化曲线分析，考查学生的观察、对比、理解和解释生物学现象的能力，试题难度较大。（1）据题意可知，当降低CO2浓度时，光合作用暗反应阶段CO2的固定减弱， 三碳化合物的含量降低，五碳化合物的含量上升，所以A物质代表三碳化合物。（2）在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍；从1% CO2环境转移到0.003% CO2环境中，暗反应的CO2固定反应“CO2+C5→2C3”会因CO2的供应减少而减慢。所以，C3化合物的生成减少而含量降低；C5化合物的生成不减少而消耗减少，C5化合物的含量上升。（3）重新达到平衡后，即C3和C5化合物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍，所以C3化合物的含量高于C5化合物的含量。（4）该植物在CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少，限制了光反应的进行，光合速率最大的最大值比CO2浓度高时的最大值低，所需光照强度减小。

【答案】（1）C3化合物 （2）暗反应速率在该环境中达到稳定，即C3和C5化合物含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍 当CO2的浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累 （3）高 （4）低 CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少

四、细胞呼吸方式及底物类型的判断

1. 通常以葡萄糖为呼吸底物，O2的吸收量和CO2的释放量之间的关系是判断细胞呼吸方式的重要依据。其判断方法归纳如下：

（1）根据反应物、产物来判断：如果要消耗氧气，则一定是有氧呼吸；如果产物有水，则一定是有氧呼吸；如果产物中有酒精或乳酸，则为无氧呼吸。但要注意，产物中如果有二氧化碳，要分情况讨论。

（2）根据反应中的物质的量的关系进行判断：不消耗氧气，释放二氧化碳，只进行无氧呼吸；酒精量等于二氧化碳的量，只进行无氧呼吸；二氧化碳的释放量大于氧气的吸收量，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，多余的二氧化碳来自于无氧呼吸；酒精量小于二氧化碳量，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，多余的二氧化碳来自于有氧呼吸。

（3）根据反应场所来判断：有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体中；无氧呼吸在细胞质基质中。

2. 若以脂肪为呼吸底物，由于脂肪中碳、氢比例较高，含氧少，吸收的O2量大于释放的CO2量。因此，当题中出现吸收的O2量大于释放的CO2量时，呼吸底物应是脂肪而不是葡萄糖。命题主要以坐标曲线图、柱形图、表格呈现CO2释放量和O2吸收量之间的关系，或以酵母菌培养液、正在萌发的种子为实验材料，观察实验装置中有色液滴移动的方向和刻度为题材进行命题，试题难度较大。

【例4】下图是验证酵母菌细胞呼吸类型的实验装置，两套装置的培养条件一致（不考虑环境中物理因素的影响），下列相关叙述不正确的是 （ ）

A.若装置1中的红色液滴向左移，移动距离可表明酵母菌有氧呼吸所消耗的氧气量

B.若酵母菌只进行无氧呼吸，则装置1中红色液滴不移动，装置2中红色液滴向右移

C.若酵母菌只进行有氧呼吸，则装置1中红色液滴不移动，装置2中红色液滴向左移

D.若酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则装置1中红色液滴向左移，装置2中红色液滴向右移

【解析】本题以酵母菌葡萄糖培养液为实验材料，观察呼吸装置中红色液滴移动的方向为题材，考查探究酵母菌呼吸方式。装置1中，氢氧化钠溶液的作用是吸收呼吸作用产生的CO2，装置1左移表明酵母菌进行有氧呼吸，所以装置1测量的是呼吸作用消耗的氧气的量，故A项正确；装置2中，清水不能吸收气体，也不释放气体，所以装置2测量的是呼吸作用释放的二氧化碳量和消耗氧气量的差值。若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸，故B项正确；因有氧呼吸CO2产生量与O2消耗量相等，若酵母菌只进行有氧呼吸，则装置1中红色液滴不移动，装置2中红色液滴应该向右移，故C项错误；若酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，因CO2产生量大于O2消耗量，则装置1中红色液滴向左移，装置2中红色液滴向右移，故D项正确。

【答案】C

（作者单位：贵州省织金县第五中学）