第一篇 专题四 光合作用与细胞呼吸-【创新教程】2027年高考生物学大二轮专题增分方案学生用书

生物学 专题四 光合作用与细胞呼吸 [网络重构] 探索光合作用原理的部分实验分析、 场所 ④ (第一阶段)和线粒体 1(第二、三阶段) ① 总反 总反 应式 应式 -CH,0,+6H,0+60,膨6C0+12H,0+能量 光、色素、酶等，条件 有 三个 →CH0,度2C,H.0,+4+能量（少量） ② 。场所 水的光解和ATP、NADPH形成物质变化反 呼 阶段 吸 反应 2C,H,0,+6H,0酶，6C0+20H+能量（少量） 光能-ATP和NADPH中 能量变化 长 细 式 -24可+60，酶12H,0+能量（大量） 活跃的化学能 NADPH、ATP、多种酶，条件 合 胞 实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式（实验步骤、 02 现象及相应产物的检测) ③ 。场所 作 C02 呼 C0,的固定：C0,+C,酶2C,物质 暗 C还原：2 CNADPH ATTCH,0+C, 无 总反 1C,H,0,膨2C,H0H酒精+2C0,+少量能量 或 变化应 分 应式 或CH,0。酶2C,H,0,(乳酸+少量能量 呼 NADPH、ATP中活跃的化学能能量 吸 场所 -⑤ →(CH,0)中稳定的化学能 变化 光照强度、C0浓度、 影响因素 温度、0，浓度、H,0等 温度等 影响因素 探究环境因素对光合作用强度 实验 的影响 光合速率和呼吸速率的测定 光合作用和细胞呼吸在生产、生活中的应用及实例 No.1 知识查漏 1.无氧运动比有氧运动更有利于控制体重。 6.将小麦色素提取液滴加到滤纸条，然后将色 (2025·北京卷，1C)( 素滴加部位浸入层析液进行层析。 2.无氧呼吸都会产生使溴麝香草酚蓝溶液变 (2025·河北卷，5C)( 色的气体 (2026·安徽卷，4B)( 7.叶绿体中的ATP合成酶，可将光能直接转 3.水稻根细胞中的葡萄糖经过无氧呼吸时，其 化为ATP中的化学能。 (2025·安徽卷，1D)() 中的能量大部分存留在乙醇中 8.降低光照将直接影响光反应的进行，从而影 (2026·山东卷，5D)( 响暗反应；改变CO2浓度则直接影响暗反 4.有氧呼吸中氧气的消耗发生在线粒体的 应的进行。 () 内膜。 9.鲁宾、卡门用放射性同位素标记的方法，研 (2025·重庆卷，13B)( 究了光合作用中氧气的来源。 () 5.叶绿体基质中消耗CO2,而线粒体基质中生 10.光合作用强度就是指植物在单位时间内通 成CO2。 (2025·河北卷，4B)( 过光合作用积累糖类的数量。 () 30 第一篇专题四光合作用与细胞呼吸 No.2 概念清障 1.（必修1P0-1“探究·实践”)可根据 7.(必修1P11“拓展应用T1”改编)从水层透 光与植物光能捕获两层面分析，海洋中红 检测酵母菌培养液中CO,的产生情况。 藻、褐藻和绿藻的水层分布情况是 2.(必修1P4“小字内容”)细胞呼吸除了能为 生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。 的代谢，都可以通过细 胞呼吸过程联系起来。 3.(必修1P“思考·讨论”)储藏水果、粮食 8.(必修1P1o4“正文”)光照下卡尔文向小球藻 的仓库，常通过降低温度、降低氧气含量等 悬液通入经过14C标记的14CO2,一定时间后 措施，目的是 杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发 ,以延长保 现，仅仅30s的时间，放射性代谢产物多达 质期。 几十种。缩短时间到7$，发现放射性代谢 4.(必修1Pgs“思考·讨论”)花盆里的土壤板 产物减少到12种，若要探究CO2转化成的 结后，空气不足，会影响根系生长，甚至造成 第一个产物是什么，实验思路是 烂根现象，原因是 5.(必修1P6“拓展应用T1”改编)松土对农作 物的意义是 0 ,对全球 9.(必修1P1“探究·实践”)大棚种植使用有 气候的影响是 机肥有利于增产，从影响光合作用的因素分 析，原因是 6.(必修1Pg,“问题探讨”改编)大棚蔬菜生产 中，用无色透明的塑料薄膜做顶棚时产量 高，原因是 微专题1光合作用与细胞呼吸的原理 核心要点 1.细胞呼吸 特别提醒 “三看法”判断细胞呼吸的类型 看》 反应物广消耗0，或产物中有H,0,一定存在 (1)不要认为有氧呼吸的全过程都需要O2。 产物产物中有酒精或乳酸，一定有 有氧呼吸只有第三阶段消耗O2。 无C0,产生 只进行产生乳酸的无氧呼吸 (2)不要认为进行有氧呼吸一定需要线粒 不消耗0， 但产生CO2,只进行 的无氧呼吸 体，真核生物一定需要线粒体进行有氧 消耗0，= C02/02 释放C0, 只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸 呼吸。原核生物没有线粒体，但有些原 看 或同时进行产生乳酸的无氧呼吸 C0,释放量> 核生物因为含有与有氧呼吸有关的酶， 0吸收量 既进行有氧呼吸，也进行产生酒精 C0,释放量<的无氧呼吸 也可以进行有氧呼吸；无线粒体的真核 0,吸收量 →呼吸底物中可能含“脂质” 生物或真核细胞只能进行无氧呼吸，如 真核→只在细胞质基质进行→无氧呼吸 看反应场所细雨一有线粒体参与一存在有氧呼吸 蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。 原核呼吸场所为细胞质与细胞膜，呼吸类型 (3)写细胞呼吸的反应式时不能用ATP来 细胞可依据H,0、酒精、乳酸等确认 代替能量，因为细胞呼吸释放的能量包 注：动物细胞CO2只产自有氧呼吸过程，产 括储存在ATP中的能量和以热能形式 生的唯一场所为线粒体基质（动物细胞无氧 呼吸只产生乳酸，不产生CO2)。 散失的能量。 31生物学 速率会升高，C正确；底物浓度从1.0×10-3mol·L1升 高到1.0×10-2mol·L1时，反应速率保持不变，并未下 降，不能说明底物浓度过高不利于该酶促反应进行， D错误。 2.C[丙组步骤②应加入2mL淀粉酶溶液，而非蔗糖酶 溶液。验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同，若 加入蔗糖酶则无法证明淀粉酶的作用特性，A错误；第 一次60℃水浴是为酶提供最适温度以催化反应，第二 次水浴是斐林试剂与还原糖反应的条件，B错误；乙组 (淀粉十蒸馏水)未加酶，若未显色说明淀粉本身不含还 原糖，若显色则可能底物被污染或分解，因此乙组结果 可用于判断淀粉是否含还原糖，C正确；甲组（淀粉十淀 粉酶)水解产物为葡萄糖（还原糖），与斐林试剂在水浴 条件下呈砖红色；丙组（蔗糖十淀粉酶）无水解产物，故 丙组出现蓝色，D错误。] 3.D[图1中，无机催化剂催化的反应活化能与酶催化的 反应活化能的差值为，也就是酶与无机催化剂降低活 化能的差值，A正确；判断放能/吸能反应的依据是反应 物和产物的总能量高低：图1中产物1的能量低于反应 物1，属于放能反应。图2中产物2的能量高于反应物 2,属于吸能反应，B正确；图2中②是酶促反应，①是无 机催化剂催化的反应，酶的作用条件一殷比无机催化剂 更温和，C正确；图2中酶促反应（②）的活化能是反应物 2到②反应峰值的能量差，而不是f(f是产物与反应物 的能量差)，D错误。] 4.D[酶的作用机制是通过降低反应的活化能来提高反 应速率，故过氧化氢酶可以降低过氧化氢分解反应所需 的活化能，A正确；利用过氧化氢酶探究温度对酶活性 的影响时，由于高温情况下H2O,也可发生分解，因此应 设置不加酶的对照组，排除H2O2自身分解对实验的影 响，B正确；持续升高H2○2浓度，若酶的含量较低，再增 加底物浓度也无法使反应速率进一步提升，C正确：酶仅 在适宜的pH范围内才表现出较高的活性，若酶促反应 pH过高或过低，酶的活性都会下降，D错误。] 5.D[肌肉收缩通过肌球蛋白与肌动蛋白相互作用，需要 ATP水解供能，A不符合题意；光合作用暗反应中C3的 还原需要消耗ATP(来自光反应产生的ATP),B不符合 题意；ATP为主动运输供能时载体蛋白空间结构发生变 化，Ca2+载体蛋白磷酸需ATP水解提供磷酸基团和能 量，C不符合题意；水的光解发生在光反应阶段，由光能 驱动，不消耗ATP,反而生成ATP,D符合题意。] 6.C[所有生物活细胞中都含有ATP,不同细胞中ATP 浓度差异不大，这是以荧光强度反应来检测微生物含量 的前提，A正确；该检测仪不能对细菌体内的糖类、蛋白 质进行测定，仅检测ATP,不直接测其他有机物，B正 确；荧光素在ATP作用下被激活是ATP水解为ADP 是吸能反应，荧光素被激活需要化学能，在这个过程中 化学能转变为光能，C错误；病毒无ATP合成能力，因此 ATP荧光检测仪检测不出样品中病毒的含量，D正确。] 7.D[从题图中可以看到，PTS系统能够将葡萄糖转运进 细胞，且该过程需要PEP高能磷酸化合物供能，因此在 低糖环境下，该系统能发挥作用使细菌高效摄取葡萄 糖，A正确；酶ⅡC参与葡萄糖的跨膜运输以及磷酸化过 程，其结构改变必然会影响这两个过程，B正确；由题图 可知，PEP水解产生能量，用于细胞通过PTS吸收葡萄 糖的过程，C正确；PEP是提供能量以及磷酸基团的物 质，若PEP供应不足，PTS的转运效率会降低，同时糖 的磷酸化也会受到影响，因为没有足够的磷酸基团供 应，D错误。门 2: 8.C[ATP荧光检测仪的检测原理是荧光素酶在ATP参 与下，能催化荧光素产生氧化荧光素并发出荧光，且荧 光强度与ATP含量成正比，由此可知，ATP荧光检测仪 中含有荧光素和荧光素酶，A正确；能产生ATP的生物 才能用ATP荧光检测仪检测，病毒不能产生ATP,故 ATP荧光检测仪检测不出样品中病毒的含量，B正确； 荧光素酶在ATP参与下，能催化荧光素产生氧化荧光 素并发出荧光，由此可知，该过程伴随着ATP水解供 能，即荧光素酶催化的反应是吸能反应，ATP中的化学 能转化为光能，C错误；所有生物活细胞中都含有ATP, 不同细胞中ATP浓度差异不大，这是以荧光强度反应 来检测微生物含量的前提，D正确。] 命题预测 1.D[由题图可知，即SGLT逆浓度梯度将葡萄糖从肠腔 侧转运进小肠上皮细胞，葡萄糖逆浓度梯度进入细胞的 驱动力是利用了Na浓度梯度所蕴含的势能，其运输方 式为主动运输，A正确；SGLT顺浓度梯度将Na十从肠腔 侧转运进小肠上皮细胞，该运输方式为协助扩散，B正 确；一种载体蛋白往往只适合转运特定的物质，细胞膜 上载体蛋白的种类、数量、载体蛋白空间结构的变化对 许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，细胞膜的选择 透过性与细胞膜上的载体蛋白有关，C正确；Na进细胞 的运输方式是顺浓度进行的协助扩散，不需要消耗 ATP,运输速率不受氧气浓度的影响，Na出细胞的运 输方式是逆浓度进行的主动运输，需要消耗ATP,运输 速率会受氧气浓度的影响，D错误。] 2.C[由图可知，细胞液的pH为3~6，胞质溶胶的pH为 7,5,说明细胞液的H浓度高于胞质溶胶，若要长期维 持膜内外的H+浓度梯度，需通过主动运输将胞质溶胶 中的H运输到细胞液中，A正确；通过离子通道运输为 协助扩散，CI、NO。通过离子通道进入液泡属于协助 扩散，不需要ATP直接供能，B正确；液泡膜上的载体蛋 白能将H转运出液泡的同时将细胞质基质中的Na、 Ca+转运到液泡内，说明Na+、Ca2+进入液泡的直接驱 动力是液泡膜两侧的H+电化学梯度，因此该过程Na+ Ca2+的进入液泡的方式为主动运输，需要消耗能量，能 量由液泡膜两侧的H十电化学梯度提供，C错误；白天蔗 糖进入液泡，使光合作用产物及时转移，减少光合作用 产物蔗糖在细胞质基质中过度积累，有利于光合作用的 持续进行，D正确。] 3.C[GTP中G表示鸟苷，P表示磷酸基团，则GTP是由 鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成，A错误；ARF由 非活跃状态转化为活跃状态，增加一个磷酸，其空间结 构发生改变，B错误；ARF结合GDP的不活跃状态和结 合GTP的活跃状态，则ARF由不活跃状态转化为活跃 状态需要储存能量，属于吸能反应，C正确；核糖体无膜， 运输货物蛋白的裳泡可能来自内质网或高尔基体，体现 膜的流动性，D错误。] 4.B[根据题千信息可知，开关蛋白具有GTP水解酶的 作用，可以降低化学反应的活化能，A正确；图中显示信 号输入过程需提供额外的GTP替换开关蛋白上的 GDP,B错误；GDP释放出一个磷酸后变为鸟嘌吟核糖 核苷酸，可参与形成RNA,C正确；活化和非活化的开关 蛋白都含有肽键，故都可与双缩脲试剂发生紫色反应， D正确。门 专题四光合作用与细胞呼吸 网络重构 光能 ①C0,+H.0叶绿体(CH,O)+0,②叶绿体类囊体的 薄膜上③叶绿体基质④细胞质基质⑤细胞质基质 58 No.1知识查漏 1.×2.×3.√4.√5.√6.×7.×8.√ 9.×10.× No.2概念清障 1.提示：澄清石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄 色的时间长短 2.提示：蛋白质、糖类和脂质 3.提示：减弱水果和粮食的呼吸作用 4.提示：根细胞无氧呼吸产生的酒精会对根系造成伤害 5.提示：使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系 的生长和对无机盐的吸收，促进农作物生长可吸收更 多的CO2,缓解全球气候变暖现象 6.提示：有色塑料薄膜主要透过同色光，其他色光很少或 不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用，日光中各 种颜色的光均能透过无色透明的塑料薄膜，光照强度较 大，有利于光合作用 7.提示：光的波长越短，在水中的穿透性越强，所以吸收红 光的绿藻分布于海水的浅层，吸收黄绿光的褐藻分布于 海水的中层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水 深层 8.提示：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物 并分析，直到最终提取物中只有1种放射性代谢产物，该 物质即为CO2转化成的第一个产物 9.提示：有机肥被微生物分解成CO2、H2O和无机盐，可提 高作物的光合速率 微专题1光合作用与细胞呼吸的原理 核心要点 1.有氧呼吸无氧呼吸产生酒精 2.(1)C3Cs、NADPH、ATP C、NADPH、ATPC3 (2)Cs、NADPH、ATPC3C3Cs、NADPH、ATP 3.(1)①H2O②NADPH③(CH2O)④CO2+H2O+ 能量⑤C2H,OH+CO2(3)还原C3 (4)①CO2的固定②C?③C的还原④丙酮酸⑤呼 吸Ⅱ⑥NADPH⑦CH2O⑧H2O⑨呼吸Ⅱ四光合 作用①有氧呼吸 4.细胞呼吸大于光补偿点 5.(1)负值呼吸速率 命题重点 1.A[两种呼吸方式的第一阶段均为葡萄糖在细胞质基 质中分解生成丙酮酸和[H],同时释放少量能量，反应过 程完全相同，A正确；人体细胞无氧呼吸的全过程都在 细胞质基质中进行，而题干中鲫鱼的丙酮酸转化为己醛 和CO2的过程发生在线粒体，二者反应场所不完全相 同，B错误；鲫鱼该过程的最终产物是乙醇和CO2,人体 细胞无氧呼吸的最终产物是乳酸，二者最终产物不同， C错误；酶具有专一性，二者后续的反应过程不同，因此催 化反应的酶存在差异，D错误。] 2.D[高盐腌制时细胞外的盐溶液浓度远高于细胞内液 浓度，细胞外渗透压更高，会导致细胞渗透失水，A正 确；高盐环境会抑制绝大多数不耐盐微生物的生长，能 在该环境中存活并参与发酵的微生物大多是耐盐或嗜 盐微生物，B正确；发酵产生的乳酸会降低环境的pH,多 数杂菌不适宜在酸性环境中生长，因此乳酸可抑制杂菌 生长，强化防腐效果，C正确；乳酸菌是厌氧微生物，无氧 呼吸的产物只有乳酸，不产生C○2，仅酵母菌发酵过程可 产生CO2,D错误。] 3.B[60s时有氧呼吸供能占比不足100%，说明骨骼肌 细胞同时进行无氧呼吸，人体骨骼肌细胞无氧呼吸的产 物为乳酸，A正确；78.6s时有氧呼吸供能占比为50%， 即有氧呼吸与无氧呼吸释放的能量相等，由于消耗等量 25 讲解册参考答案 葡萄糖时有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸，因此此 时无氧呼吸消耗的葡萄糖量远多于有氧呼吸，二者消耗 葡萄糖量不相等，B错误；细胞中ATP水解生成ADP和 Pi并释放能量，ADP和Pi又可在呼吸作用等放能反应 中重新合成ATP,因此ADP可猜环利用，C正确；运动 后期有氧呼吸供能占比升高，说明供氧逐渐充足，氧气 参与有氧呼吸第三阶段，可促进线粒体内反应物的彻底 氧化分解，D正确。] 4.C[部位1是线粒体基质，进行有氧呼吸第二阶段的反 应，产生少量ATP;部位2是线粒体内膜，进行有氧呼吸 第三阶段的反应，可以产生大量ATP;部位3是线粒体 外膜，没有ATP生成；部位4是细胞质基质，可以进行有 氧呼吸第一阶段的反应，产生少量ATP。C正确。] 5.B[题干明确“盗食体”内的叶绿体来自被摄食的藻类， 且叶绿体可自身合成部分光合蛋白，说明编码光合色素 蛋白的基因来自藻类叶绿体的DNA,并非海蛞蝓细胞 核，A错误；叶绿体进行光合作用需要CO2、水、无机盐、 ADP、Pi等多种原料，这些原料无法由叶绿体全部自主 合成，需要海蛞蝓细胞通过转运蛋白运输到“盗食体”内 部供叶绿体使用，B正确；叶绿体外膜来源于藻类，海蛞 蝓细胞膜来源于动物细胞，二者的来源和功能不同，因 此蛋白质结构存在差异，C错误：叶绿体在藻类细胞中可 分裂增殖，但被包裹进“盗食体”后，失去了藻类细胞的 调控和分裂相关因子，无法自主分裂增殖，其光合能力 只能维持一段时间，D错误。] 6.ACD[单细胞藻叶绿体类囊体薄膜上进行水的光解产 生O2,同时产生的电子和H+用于NADPH的合成，在 叶绿体基质中蛋白F利用H和NADPH生成H2,产生 O2与产生H2的过程既有联系又相对独立，两者可以同 时进行，A错误。根据题干和题图可知，混合均匀后的 致密菌一藻体比松散菌一藻体产生的H2多，故推测 菌一藻体的致密程度可影响H2生成量，B正确。题干 指出单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H十和光合 作用产生的NADPH生成H2,故H2产生的场所是叶绿 体基质，C错误。培养至72h,致密菌一藻体产生的H2 含量明显高于松散菌一藻体，说明致密菌一藻体消耗了 较多的光反应产物NADPH用于生成H2。已知任意时 刻2体系之间的光反应速率无差异，故致密菌一藻体用 于暗反应产生有机物的NADPH会减少，即暗反应产生 的有机物少于松散菌一藻体，D错误。] 7.解析：(1)类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，在适宜 温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体内外膜，获得类囊 体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持 类囊体的渗透压，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存 备用。 (2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量 表示。由于叶绿素溶解在有机溶剂，故吸取5l类囊体 悬液溶于995的有机溶剂溶液中，稀释200倍，混匀后， 测定出叶绿素浓度为3g/ml,则类囊体的浓度为 600μg/m。 (3)光反应产物有O2、NADPH和ATP。 (4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具 有光反应活性的人工细胞，类囊体膜进行类囊体膜上分 布着光合色素（如叶绿素），在适宜光照下，这些色素能 够捕捉光能并将其转化为化学能。在类囊体膜上裂解 水分子，产生氧气、质子(H)和电子，其中氧气释放到 胞外，质子在类囊体腔内累积形成pH梯度，PH降低，荧 光强度变弱。 (5)要进行暗反应，需要原料C02、C5.