光合作用和呼吸作用的綜合運(yùn)用2022年高考生物大一輪復(fù)習(xí)精講課件

第三單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和運(yùn)用第四講

光合作用和呼吸作用綜合分析解讀課標(biāo)能力層級素養(yǎng)目標(biāo)1.通過比較細(xì)胞呼吸和光合作用的原理，建立生命活動對立統(tǒng)一的觀點(diǎn)；理解能力生命觀念2.通過分析與細(xì)胞呼吸與光合作用的相關(guān)曲線，培養(yǎng)學(xué)生能用文字、圖表及數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確描述生物學(xué)知識的能力信息獲取能力科學(xué)思維光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系光合作用、細(xì)胞呼吸的測定方法及實(shí)驗(yàn)裝置知識點(diǎn)一

光合作用和呼吸作用的關(guān)系1.1[H]、ATP的來源和去路比較比較項(xiàng)目來源去路[H]ATP光合作用有氧呼吸在光反應(yīng)階段合成ATP，其合成所需能量來自色素吸收轉(zhuǎn)化的太陽能用于暗反應(yīng)階段C3還原時(shí)的能量之需，以穩(wěn)定的化學(xué)能形式儲存在有機(jī)物中第一、二、三階段均產(chǎn)生，其中第三階段產(chǎn)生最多，能量來自有機(jī)物的分解無氧呼吸第一階段產(chǎn)生少量直接用于除暗反應(yīng)外的各項(xiàng)生命活動光合作用有氧呼吸光反應(yīng)中水的光解第一、二階段產(chǎn)生用于還原C3合成有機(jī)物等用于第三階段還原氧氣產(chǎn)生水，同時(shí)釋放大量能量光合作用和呼吸作用的關(guān)系1.2光合作用速率與細(xì)胞呼吸速率(1)呼吸速率的測定方法：將植物置于黑暗環(huán)境中或非綠色組織，測定實(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：常用一定時(shí)間內(nèi)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：常用一定時(shí)間內(nèi)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到以下關(guān)系式：①光合作用產(chǎn)氧量＝氧氣釋放量＋細(xì)胞呼吸耗氧量。②光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋細(xì)胞呼吸釋放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)胞呼吸消耗葡萄糖量。光合作用和呼吸作用的關(guān)系(4)曲線各點(diǎn)(段)光合作用和呼吸作用分析曲線對應(yīng)點(diǎn)細(xì)胞生理活動ATP產(chǎn)生場所細(xì)胞或植物體外觀表現(xiàn)圖示A點(diǎn)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行光合作用細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體從外界吸收O2，向外界排出CO2光合作用和呼吸作用的關(guān)系曲線對應(yīng)點(diǎn)細(xì)胞生理活動ATP產(chǎn)生場所細(xì)胞或植物體外觀表現(xiàn)圖示AB段(不含A、B點(diǎn))B點(diǎn)B點(diǎn)之后呼吸量＞光合量光合量＝呼吸量光合量＞呼吸量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體從外界吸收O2，向外界排出CO2與外界不發(fā)生氣體交換從外界吸收CO2，向外界釋放O2光合作用和呼吸作用的關(guān)系1.3有機(jī)物含量變化曲線及密閉環(huán)境中一晝夜CO2含量的變化曲線(1)綠色植物24h內(nèi)有機(jī)物的“制造”“消耗”與“積累”典型圖示：曲線解讀：①積累有機(jī)物時(shí)間段：②制造有機(jī)物時(shí)間段：③消耗有機(jī)物時(shí)間段：④一天中有機(jī)物積累最多的時(shí)間點(diǎn)：⑤一晝夜有機(jī)物的積累量：ce段bf段Og段e點(diǎn)SP－SM－SN(SP、SM、SN分別表示P、M、N的面積)。光合作用和呼吸作用的關(guān)系(2)在相對密閉的環(huán)境中，一晝夜CO2含量的變化曲線圖和O2含量的變化曲線圖的比較項(xiàng)目一晝夜CO2含量的變化曲線圖(密閉小室內(nèi)CO2變化情況)一晝夜O2含量的變化曲線圖(密閉小室內(nèi)O2變化情況)圖示如果N點(diǎn)低于M點(diǎn)說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量增加說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量減少光合作用和呼吸作用的關(guān)系項(xiàng)目一晝夜CO2含量的變化曲線圖(密閉小室內(nèi)CO2變化情況)一晝夜O2含量的變化曲線圖(密閉小室內(nèi)O2變化情況)如果N點(diǎn)高于M點(diǎn)說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量減少說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量增加如果N點(diǎn)與M點(diǎn)一樣高說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量不變說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)物總量不變含量最高點(diǎn)CO2含量最高點(diǎn)為C點(diǎn)O2含量最高點(diǎn)為E點(diǎn)含量最低點(diǎn)CO2含量最低點(diǎn)為E點(diǎn)O2含量最低點(diǎn)為C點(diǎn)光合作用和呼吸作用的關(guān)系光合速率與呼吸速率的拓展(1)圖1中干物質(zhì)的量與光合作用實(shí)際量、呼吸量有什么關(guān)系？(2)圖2虛線表示什么？與光合速率和呼吸速率有什么關(guān)系？(3)圖2虛線在20℃的最大值表示什么？干物質(zhì)的量＝光合作用實(shí)際量－呼吸量。凈光合速率；凈光合速率＝真正光合速率－呼吸速率。凈光合速率在20℃時(shí)最大。光合作用和呼吸作用的關(guān)系延伸思考（2021年廣東卷）15.與野生型擬南芥WT相比，突變體t1和t2在正常光照條件下，葉綠體在葉肉細(xì)胞中的分布及位置不同（圖1示意圖），造成葉綠體相對受光面積的不同（圖2），進(jìn)而引起光合速率差異，但葉綠素含量及其它性狀基本一致。在不考慮葉綠體運(yùn)動的前提下，下列敘述錯(cuò)誤的是（

）t2比t1具有更高的光飽和點(diǎn)（光合速率不再隨光強(qiáng)增加而增加時(shí)的光照強(qiáng)度）B.t1比t2具有更低的光補(bǔ)償點(diǎn)（光合吸收CO2與呼吸釋放CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度）C.三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關(guān)D.三者光合速率的差異隨光照強(qiáng)度的增加而變大【答案】D（2021年湛江一模）6．某植物種子的種皮透水性和透氣性極差，導(dǎo)致萌發(fā)率低。生物小組為了解該植物種子萌發(fā)過程中細(xì)胞呼吸的情況，在適宜條件下測得CO2的吸收速率(單位：mL·g-1·h-1)結(jié)果如右圖。下列有關(guān)敘述正確的是（）A．種子萌發(fā)前主要進(jìn)行無氧呼吸，并產(chǎn)生乳酸B．種子萌發(fā)前需要先合成相關(guān)色素才能進(jìn)行光合作用C．在萌發(fā)后的第4天，幼苗在線粒體基質(zhì)中生成CO2D．在萌發(fā)后的第6天，幼苗的光合速率是30mLCO2·g-1·h-1答案：C知識點(diǎn)二

光合作用、細(xì)胞呼吸的測定方法

及實(shí)驗(yàn)裝置

光合作用、細(xì)胞呼吸的測定方法及實(shí)驗(yàn)裝置2.1實(shí)驗(yàn)裝置2.2實(shí)驗(yàn)原理：因呼吸作用類型不同，瓶內(nèi)氣壓增大、減小或不變，可通過液滴的右移、左移或不動來呈現(xiàn)；也可根據(jù)光照強(qiáng)度不同，通過光合作用與呼吸作用的大小導(dǎo)致瓶內(nèi)氣壓變化而引起液滴位置的變化來呈現(xiàn)。2.3裝置比較——單一變量的控制及作用項(xiàng)目裝置1裝置2裝置3材料發(fā)芽的種子發(fā)芽的種子煮熟的種子試劑20%NaOH溶液5mL蒸餾水5mL蒸餾水5mL導(dǎo)致瓶內(nèi)氣壓變化的氣體O2(因CO2被吸收)(呼吸引起)CO2－O2(差值)(呼吸引起)—作用——物理誤差的校正對照(裝置1和2)等量NaOH溶液和蒸餾水單一變量控制—對照(裝置2和3)—等量萌發(fā)的種子和煮熟的種子單一變量控制光合作用、細(xì)胞呼吸的測定方法及實(shí)驗(yàn)裝置2.4若將裝置1改為探究光合作用和呼吸作用與光照強(qiáng)度的關(guān)系(1)裝置需改動的地方有三處①將“發(fā)芽的種子”換成能進(jìn)行光合作用的材料。②將“NaOH溶液”換成“NaHCO3溶液”，以保證裝置中CO2的相對穩(wěn)定。③置于不同的光照強(qiáng)度下，觀察液滴的移動情況。光合作用、細(xì)胞呼吸的測定方法及實(shí)驗(yàn)裝置(2)結(jié)果分析①若著色液滴右移，說明

。②若著色液滴左移，說明

。③若著色液滴不動，說明

。光照較強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，釋放O2使瓶內(nèi)氣壓增大光照較弱，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，吸收O2使瓶內(nèi)氣壓減小在此光照強(qiáng)度下光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，釋放的O2量等于吸收的O2量，瓶內(nèi)氣壓不變光合作用、細(xì)胞呼吸的測定方法及實(shí)驗(yàn)裝置2.5探究細(xì)胞呼吸狀況的實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)果分析(1)欲測定與確認(rèn)某生物的呼吸類型，應(yīng)設(shè)置兩套呼吸裝置，即裝置1和裝置2。如果使用的生物材料是幼苗，則實(shí)驗(yàn)裝置需要遮光。光合作用、細(xì)胞呼吸的測定方法及實(shí)驗(yàn)裝置(2)結(jié)果與分析①若裝置1液滴左移，裝置2液滴不動，則表明

。②若裝置1液滴不動，裝置2液滴右移，則表明

。③若裝置1液滴左移，裝置2液滴右移，則表明

。所測生物只進(jìn)行有氧呼吸(因有氧呼吸產(chǎn)生CO2的量與消耗O2的量相等)所測生物只進(jìn)行無氧呼吸該生物既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行無氧呼吸光合作用、細(xì)胞呼吸的測定方法及實(shí)驗(yàn)裝置④裝置1與裝置2液滴均左移，則呼吸過程中O2吸收量大于CO2釋放量，呼吸底物中可能有脂肪參與。(與糖類相比，脂肪的C、H比例高，O的比例低，故氧化分解時(shí)釋放相同CO2時(shí)，脂肪消耗的O2多，故CO2/O2<1，而葡萄糖只進(jìn)行有氧呼吸時(shí)，CO2/O2＝1；若有氧呼吸和無氧呼吸同時(shí)進(jìn)行，則CO2/O2>1。)(3)為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確，排除實(shí)驗(yàn)誤差還應(yīng)設(shè)置裝置3，以便校正。(4)進(jìn)行結(jié)果與結(jié)論的描述時(shí)應(yīng)“先結(jié)果后結(jié)論”，而不是“先結(jié)論后結(jié)果”。光合作用、細(xì)胞呼吸的測定方法及實(shí)驗(yàn)裝置（2021·河北高考真題）為探究水和氮對光合作用的影響，研究者將一批長勢相同的玉米植林隨機(jī)均分成三組，在限制水肥的條件下做如下處理：（1）對照組；（2）施氮組，補(bǔ)充尿素（12g·m-2）（3）水十氮組，補(bǔ)充尿素（12g·m-2）同時(shí)補(bǔ)水。檢測相關(guān)生理指標(biāo)，結(jié)果見下表。生理指標(biāo)對照組施氮組水+氮組自由水/結(jié)合水6．26．87．8氣孔導(dǎo)度（mmol·m-2s-1）8565196葉綠素含量（mg·g-1）9．811．812．63RuBP羧化酶活性（μmol·h-1g-1）316640716光合速率（μmol·m-2s-1）6．58．511．4注：氣孔導(dǎo)度反映氣孔開放的程度回答下列問題：（1）植物細(xì)胞中自由水的生理作用包括__________________________________等（寫出兩點(diǎn)即可）。補(bǔ)充水分可以促進(jìn)玉米根系對氮的__________，提高植株氮供應(yīng)水平。（2）參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與_______離子參與組成的環(huán)式結(jié)構(gòu)使葉綠素能夠吸收光能，用于驅(qū)動__________________________兩種物質(zhì)的合成以及_________________的分解；RuBP羧化酶將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)轸然拥絖_____分子上，反應(yīng)形成的產(chǎn)物被還原為糖類。（3）施氮同時(shí)補(bǔ)充水分增加了光合速率，這需要足量的CO2供應(yīng)。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，葉肉細(xì)胞CO2供應(yīng)量增加的原因是______________________________。細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑，能夠參與生化反應(yīng)，能為細(xì)胞提供液體環(huán)境，還能運(yùn)送營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物

鎂

ATP和NADPH（或[H]）水

C5（或RuBP）氣孔導(dǎo)度增加，CO2吸收量增多，同時(shí)RuBP羧化酶活性增大，使固定CO2的效率增大

主動吸收（2021·全國高考真題）生活在干旱地區(qū)的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用?；卮鹣铝袉栴}：（1）白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所有_______________________________________________________________。光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和____________________________釋放的CO2。（2）氣孔白天關(guān)閉、晚上打開是這類植物適應(yīng)干旱環(huán)境的一種方式，這種方式既能防止________________________________，又能保證_____________正常進(jìn)行。（3）若以pH作為檢測指標(biāo)，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。_____（簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果）

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體（線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜）、葉綠體類囊體薄膜細(xì)胞呼吸（或呼吸作用）

蒸騰作用過強(qiáng)導(dǎo)致水分散失過多光合作用實(shí)驗(yàn)思路：取生長狀態(tài)相同的植物甲若干株隨機(jī)均分為A、B兩組；A組在（濕度適宜的）正常環(huán)境中培養(yǎng)，B組在干旱環(huán)境中培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時(shí)間后，分別檢測兩組植株夜晚同一時(shí)間液泡中的pH，并求平均值。預(yù)期結(jié)果：A組pH平均值高于B組。

（2021·浙江高考真題）現(xiàn)以某種多細(xì)胞綠藻為材料，研究環(huán)境因素對其葉綠素a含量和光合速率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖，圖中的綠藻質(zhì)量為鮮重?；卮鹣铝袉栴}：（1）實(shí)驗(yàn)中可用95%乙醇溶液提取光合色素，經(jīng)處理后，用光電比色法測定色素提取液的_________，計(jì)算葉綠素a的含量。由甲圖可知，與高光強(qiáng)組相比，低光強(qiáng)組葉綠素a的含量較_______，以適應(yīng)低光強(qiáng)環(huán)境。由乙圖分析可知，在_________條件下溫度對光合速率的影響更顯著。（2）葉綠素a的含量直接影響光反應(yīng)的速率。從能量角度分析，光反應(yīng)是一種_______反應(yīng)。光反應(yīng)的產(chǎn)物有_______________和O2。（3）圖乙的綠藻放氧速率比光反應(yīng)產(chǎn)生O2的速率_____，理由是__________________。（4）綠藻在20℃、高光強(qiáng)條件下細(xì)胞呼吸的耗氧速率為30μmol·g-1·h-1，則在該條件下每克綠藻每小時(shí)光合作用消耗CO2生成________μmol的3-磷酸甘油酸。光密度值高

高光強(qiáng)吸能

ATP、NADPH小綠藻放氧速率等于光反應(yīng)產(chǎn)生氧氣的速率減去細(xì)胞呼吸消耗氧氣的速率360(2021年湛江二模)17．(12分)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一些栽培措施可以影響作物的生理活動，促進(jìn)作物的生長發(fā)育，達(dá)到增加產(chǎn)量的目的?；卮鹣铝袉栴}：(1)光照強(qiáng)度對玉米、甘蔗和大豆植株凈光合速率的影響如圖所示，據(jù)圖可知光照強(qiáng)度為A時(shí)玉米植株葉肉細(xì)胞中光合作用產(chǎn)生O2的去向是

。光照強(qiáng)度由A增大到B時(shí)，暗反應(yīng)速率增大的原因是

。(2)間作是指在同一塊田地上同時(shí)分行相間種植兩種或兩種以上的作物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常將玉米植株和大豆植株間作，這樣做的好處是

(要求答出2點(diǎn))。到線粒體中和釋放到外界

光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP的含量增加，C3的還原增強(qiáng)，暗反應(yīng)速率增大利于通風(fēng)、利于透光或提高光能的利用率(充分利用光能)、與大豆共生的根瘤菌固定的N，可以肥田。(3)某研究小組又進(jìn)一步測定了玉米作物的葉面積與產(chǎn)量的關(guān)系。測得葉面積系數(shù)(單位土地面積上的葉面積總和)與玉米作物群體光合速率、呼吸速率及干物質(zhì)積累速率之間的關(guān)系如下圖所示。由圖可知：當(dāng)葉面積系數(shù)小于a時(shí)，隨葉面積系數(shù)增加，群體光合速率和干物質(zhì)積累速率均

，當(dāng)葉面積系數(shù)超過b時(shí)，群體干物質(zhì)積累速率降低，其原因是