高考生物二轮复习专题专练(4) 光合作用和细胞呼吸中的“物质与能量观”

高考生物二轮复习专题专练(4) 光合作用和细胞呼吸中的“物质与能量观”从“高度”上研究高考[典例]如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。

据图分析，下列叙述错误的是()A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过3层膜B．NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPHC．产生的ATP可用于暗反应D．电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节[解析]水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体膜上，产生的O2可被有氧呼吸第三阶段利用，其场所在线粒体内膜，氧气从叶绿体类囊体膜开始，穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，经过线粒体两层膜后才能被利用，所以至少要穿过4层膜，A错误；光反应中NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH，提供给暗反应，B正确；由图可知，产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢、色素合成等其他消耗能量的反应，C正确；电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节，D正确。

[答案]A从“深度”上提升知能(一)细胞呼吸和光合作用的物质、能量转化关系[图示关系][图示解读]1．物质转化2.能量变化3．光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路分析(二)不同条件下的物质含量变化的分析1．连续光照和间隔光照下有机物合成量的分析(1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。

(2)持续光照条件下，会造成对NADPH、ATP的利用不充分使其有一定积累；光照和黑暗间隔条件下，NADPH、ATP基本不积累，能够被充分利用；因此在光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比持续光照处理有机物的积累量要多。

2．分析C3、C5等物质含量变化的一般思路(1)绘制光合作用模式简图(2)从物质的生成和消耗两个方面综合分析。

如CO2供应正常、光照停止时C3的含量变化：从“宽度”上拓展训练1．(2022·山东高考)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。

该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。

下列说法错误的是()A．磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少C．正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成解析：选C根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供原料，而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，A正确；有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；正常生理条件下，植物细胞内只有10%～25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，例如有氧呼吸产生的CO2也会被标记，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物，还会追踪到参与其他代谢反应的含碳产物，C错误；受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。

2．(2022·辽阳模拟)如图表示植物细胞代谢的过程，下列有关叙述正确的是()A．过程①可表示渗透吸水，对④⑤⑥⑦⑧过程研究，发现产生的能量大部分储存于ATP 中B．过程④发生在细胞质基质中，过程②产生的能量可用于矿质离子的吸收过程C．过程③产生的C6H12O6的氧全部来自CO2，过程⑧可在根尖细胞线粒体内膜上进行D．就叶肉细胞来说，若②O2的释放量大于⑧O2的吸收量，则该植物体内有机物的量将增加解析：选C过程①表示渗透吸水，过程④⑤⑥⑦⑧产生的能量大部分以热能的形式散失掉了，少部分储存于ATP中，A错误；过程④表示细胞呼吸第一阶段，发生在细胞质基质中。

过程②表示光反应阶段，该阶段产生的能量只能用于暗反应阶段，不可用于矿质离子的吸收过程，B错误；过程③表示暗反应阶段，产生的C6H12O6中的氧来自CO2，过程⑧表示有氧呼吸第三阶段，可在根尖细胞线粒体内膜上进行，C正确；就叶肉细胞来说，若过程②O2的释放量大于过程⑧O2的吸收量，说明叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，但整个植株所有细胞的呼吸作用可能大于或等于所有叶肉细胞的光合作用，则该植物体内有机物的量可能会减少或不变，D错误。

3．(2022·石家庄二模)在适宜的光照条件下，向某一密闭环境通入14CO2，并改变其浓度，测定不同时间叶片中葡萄糖、C5和C3三种化合物中14C的变化情况，实验结果如图。

下列分析正确的是()A．图中曲线a、b、c分别表示C5、C3、葡萄糖的含量变化B．在暗反应阶段中14C的转移途径是14CO2→14C5→14C3→(14CH2O)C．0～20分钟内该叶片光合作用强度等于呼吸强度，维持动态平衡D．第15分钟时，14CO2浓度由0.003%变成1%，NADPH和ATP都减少解析：选D0～5分钟内，CO2供给稳定，C3与C5含量保持稳定，葡萄糖含量增多，故曲线c为葡萄糖的含量变化，5分钟时突然降低CO2浓度，C5与CO2固定生成C3速度减慢，C3的还原正常进行，故C3减少，C5增多，所以a应当是C3含量、b应当是C5含量，A错误；在暗反应阶段中14C的转移途径是14CO2→14C3→(14CH2O)，B错误；由曲线c可知，实验过程中葡萄糖的含量整体呈上升趋势，可知实验过程中该叶片光合作用强度大于呼吸强度，葡萄糖积累，C错误；第15分钟时，14CO2浓度由0.003%变成1%，CO2浓度升高，那么C3的含量就会升高，消耗的NADPH和ATP将会增多，而产生的NADPH和ATP基本不变，因此NADPH和ATP的含量都减少，D正确。

4．人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。

动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。

据图回答以下问题：(1)呼吸链受损会导致________(填“有氧”或“无氧”)呼吸异常，代谢物X是________。

(2)过程⑤中酶B的名称为______________，使用它的原因是______________________。

(3)过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是_______________________________________________________________________________________________。

解析：(1)有氧呼吸主要在线粒体内，而无氧呼吸在细胞质基质。

人线粒体呼吸链受损，会导致有氧呼吸异常。

丙酮酸能够分解转化成代谢产物X，场所在细胞质基质中，可以得出X 是无氧呼吸的产物乳酸。

(2)酶B可以使过氧化氢分解为水和氧气，所以为过氧化氢酶，其作用是催化过氧化氢的分解，避免过氧化氢对细胞的毒害作用。

(3)代谢物X为乳酸，过程④可以将其分解，避免了乳酸的大量积累，维持细胞内的pH稳定；是机体进行正常生命活动的必要条件。

答案：(1)有氧乳酸(C3H6O3)(2)过氧化氢酶催化过氧化氢的分解，避免过氧化氢对细胞的毒害(3)避免乳酸的积累，维持细胞内的pH；是机体进行正常生命活动的必要条件[微课微练·一点一评]一、选择题1．如图表示细胞呼吸作用的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。

下列相关叙述正确的是()A．①和②都具有双层生物膜B．①和②都能产生少量A TPC．②和③所含酶的种类相同D．甲、乙分别代表NADH、丙酮酸解析：选B①表示细胞质基质，②表示线粒体基质，二者都不含生物膜，A错误；①中进行的是有氧呼吸的第一阶段，②中进行的是有氧呼吸的第二阶段，都会释放少量的能量，产生少量的ATP，B正确；②中进行的是有氧呼吸的第二阶段，③中进行的是有氧呼吸的第三阶段，由于酶的专一性，两者所含酶的种类不同，C错误；甲是有氧呼吸第一阶段生成的物质，表示丙酮酸；乙能与氧气结合生成水，表示NADH，D错误。

2．(2022·衡阳三模)人体正常细胞中的P53蛋白能促进丙酮酸进入线粒体，以维持正常的代谢途径。

癌细胞中的P53蛋白功能异常，从而影响了细胞呼吸过程。

下列说法错误的是() A．丙酮酸在细胞质基质中转化为乳酸的过程不会生成ATPB．人体细胞中的丙酮酸只有进入线粒体才能被氧化分解产生CO2C．P53蛋白功能异常会导致癌细胞从内环境中摄取更多的葡萄糖D．与正常细胞相比，癌细胞分解等质量的葡萄糖会产生更多热能解析：选D丙酮酸在细胞质基质中转化为乳酸的过程为无氧呼吸第二阶段，不会生成ATP，A正确；人体细胞只有进行有氧呼吸的第二阶段时才能产生CO2，因此丙酮酸只有进入线粒体才能被分解产生CO2，B正确；P53蛋白功能异常会导致癌细胞从内环境中摄取更多的葡萄糖以满足自身对能量的需求，C正确；癌细胞中的丙酮酸不能进入线粒体，不能被彻底地氧化分解，因此与正常细胞相比，癌细胞分解等质量的葡萄糖释放的热能较少，D错误。

3．(2022·丹东二模)缺氧状态下，金鱼的大部分组织(如大脑、肝脏和心脏)细胞中进行正常的乳酸发酵，生成的乳酸能够通过血液循环被运输到骨骼肌细胞中进行一系列物质转化，产生的终产物则是乙醇，其生理机制如图。

下列相关分析错误的是()A．金鱼的乳酸转化机制可使其在缺氧环境中生存一段时间B．图中①②③过程均发生在细胞质基质中C．金鱼体内同时存在催化产生乳酸和酒精的酶D．金鱼肌细胞和其他细胞无氧呼吸产物不同的根本原因是基因不同解析：选D金鱼的乳酸转化机制可使其在缺氧环境中进行无氧呼吸提供能量，可在缺氧环境中生存一段时间，A正确；①过程无氧呼吸产生乳酸，发生的场所是细胞质基质，②过程表示葡萄糖被氧化分解成丙酮酸，发生的场所是细胞质基质；过程③是丙酮酸经过不彻底地氧化形成酒精，发生的场所也是细胞质基质，B正确；据图分析可知，金鱼体内可产生乳酸和酒精，说明金鱼体内同时存在催化产生乳酸和酒精的酶，C正确；金鱼肌细胞和其他细胞无氧呼吸产物不同的根本原因是基因的选择性表达，D错误。

4．(2022·枣庄模拟)卡尔文等人研究了CO2转化为糖的途径：用放射性14C标记的CO2(即14CO2)供小球藻进行光合作用，追踪14C的去向。

在不同时间段对产物进行了分析，下列有关该实验的叙述错误的是()A．光照几分之一秒时，放射性首先出现在C3中，说明CO2可以转化成C3B．光照几秒后，将检测到六碳糖中含有放射性C．实验条件不变的情况，C3和C5的含量保持相对稳定D．如果突然中断供应CO2，C5就会积累，C3浓度则急剧上升解析：选D光照几分之一秒时，放射性首先出现在一种三碳化合物(C3)中，说明CO2可以转化成C3，A正确；六碳糖是光合作用的产物之一，其是由C3被还原后生成的，故光照几秒后，可检测到其中含有放射性，B正确；条件不变的情况下，小球藻的光合速率相对稳定，C3和C5的含量也保持相对稳定，C正确；如果突然中断CO2供应，导致CO2的固定速率降低，C5就会积累，C3的还原仍可进行，因此C3浓度急剧下降，D错误。