屆新教材高考生物一輪復(fù)習(xí)第三單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用能力素養(yǎng)提升課2光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合分析及應(yīng)用課件新人教10221388

能力素養(yǎng)提升課2光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合分析及應(yīng)用第三單元2022一、光合作用與有氧呼吸的內(nèi)在關(guān)系典例剖析1.下列關(guān)于葉綠體和線粒體的敘述,正確的是(

)A.在葉綠體中可發(fā)生CO2→C3→C6H12O6的變化,在線粒體中則會(huì)發(fā)生C6H12O6→C3→CO2的變化B.NADPH在葉綠體中隨水的分解而產(chǎn)生,在線粒體中隨水的生成而產(chǎn)生C.光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能發(fā)生在葉綠體中,化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能發(fā)生在線粒體中D.都具有較大的膜面積和復(fù)雜的酶系統(tǒng),有利于新陳代謝高效有序地進(jìn)行D葡萄糖分解為丙酮酸是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的,而不是在線粒體內(nèi)進(jìn)行的,A項(xiàng)錯(cuò)誤。NADPH在葉綠體中隨水的光解而產(chǎn)生,但在線粒體中并不是隨水的生成而產(chǎn)生,B項(xiàng)錯(cuò)誤。線粒體中發(fā)生的能量變化是有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能和ATP中的化學(xué)能,并不能發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能,C項(xiàng)錯(cuò)誤。葉綠體內(nèi)有很多基粒,線粒體內(nèi)膜的某些部位向內(nèi)腔折疊形成嵴,使葉綠體和線粒體都具有較大的膜面積和復(fù)雜的酶系統(tǒng),有利于新陳代謝高效有序地進(jìn)行,D項(xiàng)正確。2.某生物研究小組在密閉恒溫玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行植物栽培實(shí)驗(yàn),連續(xù)48h測(cè)定溫室內(nèi)CO2含量及植物的CO2吸收速率,得到下圖所示曲線(整個(gè)過(guò)程呼吸速率恒定)。據(jù)圖分析,下列敘述正確的是(

)A.圖中植物呼吸速率與光合速率相等的時(shí)間點(diǎn)有3個(gè)B.綠色植物的CO2吸收速率達(dá)到最大的時(shí)刻是第45小時(shí)C.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的前24h比后24h的平均光照強(qiáng)度弱D.實(shí)驗(yàn)全過(guò)程葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是線粒體和葉綠體C呼吸速率與光合速率相等時(shí),植物從外界吸收CO2的速率為0,所以呼吸速率與光合速率相等的時(shí)間點(diǎn)有4個(gè),即第6小時(shí)、第18小時(shí)、第30小時(shí)、第42小時(shí),A項(xiàng)錯(cuò)誤。葉綠體利用CO2速率最大的時(shí)刻是CO2吸收速率曲線的最高點(diǎn),即第36小時(shí),B項(xiàng)錯(cuò)誤。由溫室內(nèi)CO2含量曲線及CO2吸收速率曲線可知,第24小時(shí)溫室內(nèi)CO2含量與初始時(shí)相等;第48小時(shí)溫室內(nèi)CO2含量比第24小時(shí)低,所以前24

h比后24

h的平均光照強(qiáng)度弱,C項(xiàng)正確。由曲線可知,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有些時(shí)段植物既進(jìn)行光合作用,又進(jìn)行細(xì)胞呼吸,所以葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體,D項(xiàng)錯(cuò)誤。要點(diǎn)整合1.光合作用與細(xì)胞呼吸中的物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)化(1)物質(zhì)轉(zhuǎn)化注呼吸Ⅰ表示有氧呼吸的第一階段或無(wú)氧呼吸的第一階段,呼吸Ⅱ、Ⅲ分別表示有氧呼吸的第二、第三階段。(2)能量轉(zhuǎn)化

2.光合速率與呼吸速率(1)呼吸速率的表示方法:將植物置于黑暗環(huán)境中或選用非綠色組織,測(cè)定實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)CO2增加量、O2減少量或有機(jī)物減少量。(2)凈光合速率和真正光合速率。①凈光合速率:常用單位時(shí)間內(nèi)單位面積的葉片O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量表示。②真正光合速率:常用單位時(shí)間內(nèi)單位面積的葉片O2產(chǎn)生量、CO2固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量表示。(3)光合速率與呼吸速率的關(guān)系:真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。若用O2、CO2或葡萄糖的量表示可得以下關(guān)系式。①光合作用產(chǎn)氧量=O2釋放量+細(xì)胞呼吸消耗的O2量。②光合作用固定CO2量=CO2吸收量+細(xì)胞呼吸釋放的CO2量。③光合作用葡萄糖產(chǎn)生量=葡萄糖積累量(增重部分)+細(xì)胞呼吸消耗的葡萄糖量。(4)各點(diǎn)(段)光合作用和細(xì)胞呼吸分析。

3.有機(jī)物的變化曲線及密閉環(huán)境中一晝夜CO2含量的變化曲線(1)用曲線表示綠色植物一晝夜有機(jī)物的制造、消耗與積累。①典型圖示②曲線解讀a.積累有機(jī)物時(shí)間段:CE段(不包括C、E兩點(diǎn))。b.制造有機(jī)物時(shí)間段:BF段(不包括B、F兩點(diǎn))。c.消耗有機(jī)物時(shí)間段:OG段。d.一天中有機(jī)物積累最多的時(shí)間點(diǎn):E點(diǎn)。e.一晝夜有機(jī)物的積累量:SP-SM-SN(SP、SM、SN分別表示P、M、N的面積)。(2)在相對(duì)密閉的環(huán)境中,一晝夜CO2含量變化曲線圖和O2含量變化曲線圖的比較。即時(shí)演練1.下圖為植物細(xì)胞代謝的部分過(guò)程簡(jiǎn)圖,①~⑦為相關(guān)生理過(guò)程。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.若植物缺Mg,則首先會(huì)受到顯著影響的是③B.②的進(jìn)行與⑤⑥密切相關(guān),與③⑦無(wú)直接關(guān)系C.葉肉細(xì)胞中③發(fā)生在類(lèi)囊體薄膜上,④發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中D.如果經(jīng)過(guò)一晝夜,葉肉細(xì)胞③中O2的產(chǎn)生量等于⑥中O2的消耗量,則該植物體內(nèi)有機(jī)物的總量不變DMg是合成葉綠素的成分,光反應(yīng)階段需要葉綠素吸收光能,若植物缺Mg,則葉綠素的合成會(huì)受到影響,首先會(huì)受到顯著影響的生理過(guò)程是③光反應(yīng),A項(xiàng)正確。植物細(xì)胞吸收無(wú)機(jī)鹽(過(guò)程②)是主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程,需要消耗能量,故與細(xì)胞呼吸產(chǎn)生能量的過(guò)程⑤⑥密切相關(guān),③光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP僅用于暗反應(yīng),無(wú)氧呼吸第二階段不產(chǎn)生能量,故②的進(jìn)行與③⑦無(wú)直接關(guān)系,B項(xiàng)正確。題圖中的③光反應(yīng)階段發(fā)生在類(lèi)囊體薄膜上,④暗反應(yīng)階段發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中,C項(xiàng)正確。葉肉細(xì)胞③中O2的產(chǎn)生量等于⑥中O2的消耗量,說(shuō)明葉肉細(xì)胞中有機(jī)物的總量不變,而其他不含葉綠體的細(xì)胞中有機(jī)物的總量會(huì)減少,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.下圖表示的是一晝夜北方某作物植株CO2吸收量的變化。圖甲為盛夏的某一晴天,圖乙為春天的某一晴天。下列關(guān)于兩圖的相關(guān)原因的分析,錯(cuò)誤的是(

)A.適當(dāng)提高溫度可以增加OA的絕對(duì)值B.圖甲中有機(jī)物積累最多的是G點(diǎn),兩圖中B點(diǎn)植物干重均低于A點(diǎn)時(shí)的干重C.兩圖中DE段葉綠體中C3含量均大大減少D.圖甲中E點(diǎn)和G點(diǎn)相比,E點(diǎn)葉綠體中的ATP含量較多C據(jù)題圖分析可知,有機(jī)物總積累量可用曲線與橫軸圍成的有關(guān)面積表示。適當(dāng)提高溫度可提高細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,A項(xiàng)正確。G點(diǎn)光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,之后細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度,故有機(jī)物積累最多的是G點(diǎn),兩圖中AB段只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,故B點(diǎn)植物干重均低于A點(diǎn)時(shí)的干重,B項(xiàng)正確。圖甲DE段,光照強(qiáng),氣溫高,導(dǎo)致蒸騰作用強(qiáng)度大,水分散失多,氣孔關(guān)閉,CO2供應(yīng)不足,光合作用速率略有下降,C3來(lái)源減少,去路未變,含量減少;圖乙DE段,光照強(qiáng)度減弱,光反應(yīng)減弱,導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度減弱,C3來(lái)源不變,去路減少,含量會(huì)增加,C項(xiàng)錯(cuò)誤。圖甲中E點(diǎn)與G點(diǎn)相比,葉綠體中的ATP含量較多,D項(xiàng)正確。3.取某種植物生長(zhǎng)狀態(tài)一致的新鮮葉片,用打孔器打出若干圓片,平均分成4組,各置于相同的密閉裝置內(nèi),其他條件相同且適宜,分別于4種不同溫度下(t1<t2<t3<t4)測(cè)得裝置內(nèi)O2的變化值(相對(duì)值)如下表。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.在實(shí)驗(yàn)的溫度范圍內(nèi),細(xì)胞呼吸隨著溫度的升高而增強(qiáng)B.在t3溫度條件下,該植物葉片的光合作用產(chǎn)生的O2量是細(xì)胞呼吸消耗的O2量的3倍C.光照條件下,溫度為t4時(shí)裝置內(nèi)O2的生成量與細(xì)胞呼吸消耗的O2量不相等D.在4種溫度條件下,若均給予12h光照條件和12h黑暗條件,則植物葉片有機(jī)物的積累量均大于0氣體變化值溫度/℃t1t2t3t4光照條件下O2的增加值2.76.016.013.0黑暗條件下O2的消耗值2.04.08.013.0D由表格數(shù)據(jù)可知,在實(shí)驗(yàn)的溫度范圍內(nèi),隨著溫度的升高,黑暗條件下O2的消耗值增加,細(xì)胞呼吸增強(qiáng),A項(xiàng)正確。在t3溫度條件下,該植物葉片光合作用產(chǎn)生的O2量的相對(duì)值為16+8=24,是細(xì)胞呼吸消耗的O2量的3倍,B項(xiàng)正確。表格顯示,在t4溫度和光照條件下,O2的增加值是凈光合量,而不是生成量,所以O(shè)2的生成量大于細(xì)胞呼吸消耗的O2量,C項(xiàng)正確。在4種溫度條件下,若均給予12

h光照條件和12

h黑暗條件,則植物葉片有機(jī)物的積累量在t1、t2、t3時(shí)均大于0,而在t4時(shí)等于0,D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、測(cè)定真正光合速率、凈光合速率和呼吸速率的常用方法及實(shí)驗(yàn)探究典例剖析某興趣小組設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置若干組,在室溫(25℃)下進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中裝置條件及結(jié)果的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.若X溶液為CO2緩沖液并給予光照,則液滴移動(dòng)距離可表示凈光合作用強(qiáng)度大小B.若要測(cè)定真正光合作用強(qiáng)度,則需另加設(shè)一組裝置遮光處理,X溶液為NaOH溶液C.若X溶液為清水并給予光照,光合作用大于細(xì)胞呼吸時(shí),液滴右移D.若X溶液為清水并遮光處理,消耗的底物為脂肪時(shí),液滴左移C當(dāng)裝置給予光照時(shí),裝置內(nèi)植物既進(jìn)行光合作用也進(jìn)行細(xì)胞呼吸,CO2緩沖液可保持裝置內(nèi)CO2含量不變,那么液滴移動(dòng)距離即表示凈光合作用釋放O2的多少,A項(xiàng)正確。真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率,測(cè)定呼吸速率需另加設(shè)一組裝置遮光處理(不能進(jìn)行光合作用),為去除有氧呼吸產(chǎn)生的CO2的干擾,將X溶液更換為NaOH溶液,那么測(cè)得液滴移動(dòng)距離即為有氧呼吸消耗O2的量,B項(xiàng)正確。若X溶液為清水并給予光照,裝置內(nèi)植物光合作用吸收的CO2量=釋放的O2量,液滴不移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤。若X溶液為清水并遮光處理,植物只進(jìn)行有氧呼吸,但由于消耗的底物為脂肪,其消耗O2的量大于產(chǎn)生CO2的量,液滴向左移動(dòng),D項(xiàng)正確。要點(diǎn)整合測(cè)定真正光合速率、凈光合速率和呼吸速率的常用方法及實(shí)驗(yàn)探究(1)利用裝置法測(cè)定植物的光合速率與呼吸速率①將植物(裝置甲)置于黑暗中一定時(shí)間,記錄紅色液滴移動(dòng)的距離,計(jì)算呼吸速率。②將同一植物(裝置乙)置于光下一定時(shí)間,記錄紅色液滴移動(dòng)的距離,計(jì)算凈光合速率。③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計(jì)算出真正光合速率。(2)葉圓片稱(chēng)量法測(cè)定單位時(shí)間、單位面積葉片中淀粉的生成量,如下圖所示,以有機(jī)物的變化量為指標(biāo)測(cè)定真正光合速率(S為葉圓片面積)。凈光合速率=(z-y)/2S;呼吸速率=(x-y)/2S;真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。(3)黑白瓶法“黑白瓶法”是通過(guò)凈光合作用強(qiáng)度和有氧呼吸強(qiáng)度推算總光合作用強(qiáng)度的方法,其中黑瓶不透光,測(cè)定的是有氧呼吸量;白瓶給予光照,測(cè)定的是凈光合作用量,可分為有初始值與沒(méi)有初始值兩種情況,規(guī)律如下。規(guī)律1:有初始值的情況下,黑瓶中氧氣的減少量(或二氧化碳的增加量)為有氧呼吸量;白瓶中氧氣的增加量(或二氧化碳的減少量)為凈光合作用量;二者之和為真正光合作用量。再通過(guò)計(jì)算得出真正光合速率、凈光合速率和呼吸速率。規(guī)律2:沒(méi)有初始值的情況下,白瓶中測(cè)得的現(xiàn)有氣體量與黑瓶中測(cè)得的現(xiàn)有氣體量之差為真正光合作用量。再通過(guò)計(jì)算得出真正光合速率。(4)半葉法將植物對(duì)稱(chēng)葉片的一部分(A)遮光或取下置于暗處,另一部分(B)則留在光下進(jìn)行光合作用(即不做處理),并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠诌M(jìn)行物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移。一定時(shí)間后,在這兩部分葉片的對(duì)應(yīng)部位截取同等面積的葉片,分別烘干稱(chēng)重,記為MA、MB,開(kāi)始時(shí)二者相應(yīng)的有機(jī)物含量應(yīng)視為相等,照光的葉片質(zhì)量大于暗處的葉片質(zhì)量,超過(guò)部分即為光合作用產(chǎn)物的量,再通過(guò)計(jì)算可得出真正光合速率。即時(shí)演練1.某同學(xué)欲測(cè)定植物葉片葉綠體的光合作用速率,進(jìn)行了下圖所示的實(shí)驗(yàn)。在葉柄基部做環(huán)剝處理(僅限制葉片有機(jī)物的輸入和輸出),在不同時(shí)間分別于同一葉片上陸續(xù)取下面積為1cm2的葉圓片,烘干后稱(chēng)其重量,測(cè)得葉片的光合作用速率=(3y-2z-x)/6[g/(cm2·h)](不考慮取葉圓片后對(duì)葉生理活動(dòng)的影響和溫度微小變化對(duì)葉生理活動(dòng)的影響)。則M處的實(shí)驗(yàn)條件是(

)A.下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光3hB.下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光6hC.下午4時(shí)后在陽(yáng)光下照射1hD.晚上8時(shí)后在無(wú)光下放置3hA起始干重為上午10時(shí)移走的葉圓片干重x

g,從上午10時(shí)到下午4時(shí),葉片在這6

h內(nèi)既進(jìn)行光合作用,又進(jìn)行細(xì)胞呼吸,所以下午4時(shí)移走的葉圓片干重(y

g)減去上午10時(shí)移走時(shí)的葉圓片干重(x

g)的差值,就等于該葉圓片凈光合作用產(chǎn)生干物質(zhì)的量(y-x)g。若要求出細(xì)胞呼吸消耗的干物質(zhì)量,應(yīng)將葉片遮光處理,先假設(shè)葉片遮光處理為a

h后干重為z

g,則細(xì)胞呼吸消耗干物質(zhì)量為(y-z)

g。已知測(cè)得葉片的葉綠體光合作用速率為(3y-2z-x)/6[g/(cm2·h)],據(jù)真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率,得出(3y-2z-x)/6

=(y-x)/6+(y-z)/a

,計(jì)算出