2025年高考生物考点复习第15课时光合作用和细胞呼吸的综合分析.docx

第15课时光合作用和细胞呼吸的综合分析

课标要求

说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。

考情分析

光合作用与细胞呼吸综合分析

2024·新课标·T312024·安徽·T162024·全国甲·T292023·重庆·T192023·北京·T32023·广东·T182023·河北·T192023·辽宁·T21

2022·天津·T162022·全国乙·T22022·湖南·T172022·福建·T10

考点一细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化

(1)物质方面

(2)能量方面

(3)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向

①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质间的转移方向：叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质，NADPH能转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。

②ATP和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向：线粒体产生的ATP和NADH都可以转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP不转移至线粒体中，NADH能转移至线粒体中。

考向一细胞呼吸、光合作用的物质和能量变化

1．(2024·宜昌质检)如图表示光合作用和细胞呼吸之间的能量转变过程，下列说法错误的是()

A．只有含叶绿素的细胞才能进行过程①和③

B．过程③④发生的场所分别为叶绿体基质和线粒体基质

C．过程①中光能转变为化学能储存在ATP和NADPH中

D．有氧呼吸过程中产生的NADH主要来自第二阶段

答案B

解析过程①表示光反应中水的光解，过程③表示暗反应，则①和③是光合作用过程，光反应中需要色素吸收、传递、转化光能，其中叶绿素是转化光能必不可少的色素，A正确；过程③表示暗反应，发生在叶绿体基质中，过程④包括有氧呼吸的第一、二阶段，第一阶段发生在细胞质基质中，第二阶段发生在线粒体基质中，B错误；过程①光反应中，光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，二者可被暗反应利用，C正确。

2．(2023·河北，19)拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。回答下列问题：

(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在______________合成，经细胞质基质进入叶绿体。

(2)光照时，叶绿体类囊体薄膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和____________中的化学能，这些化学能经________________阶段释放并转化为糖类中的化学能。

(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显__________。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被______(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗，细胞有氧呼吸强度________。

(4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调________________阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体__________________，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。

答案(1)线粒体(或线粒体内膜)(2)NADPH(或还原型辅酶Ⅱ)暗反应(或卡尔文循环)(3)降低叶绿体升高(4)H基因表达(或H蛋白数量)过多消耗光合产物(或有氧呼吸增强)

解析(1)由题干信息可知，拟南芥幼苗叶肉细胞的叶绿体仍在发育时，消耗的ATP主要来自自身线粒体。线粒体中能够大量合成ATP的化学反应在线粒体内膜上进行。(2)在植物光合作用的光反应阶段，光能被光合色素捕获后，转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。在暗反应阶段ATP和NADPH中的化学能再进一步转化为糖类等有机物中的化学能。(3)由图可知，叶绿体成熟的非转基因叶肉细胞中H基因表达量下降，细胞质基质ATP浓度远高于叶绿体基质；H基因过量表达后，细胞质基质中ATP含量下降，且叶绿体基质中ATP含量未显著升高，表明叶绿体消耗了从细胞质基质中转入的ATP。由此推测，H基因过量表达后，细胞质基质中大量的ATP转运至叶绿体中被消耗，细胞需提高线粒体呼吸强度，以补充细胞质基质中的ATP。(4)由题分析，ATP由细胞质基质向叶绿体转运过程中，H转运蛋白的数量是限制运输速率的一个主要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H基因的表达量下降，H转运蛋白的数量减少，ATP向叶绿体的流入被有效阻止，故细胞质基质ATP可保持正常生理水平，避免了线粒体呼吸作用的额外增强而过多消耗光合产物，保证光合产物能被转运到