2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章細(xì)胞的代謝素能提升課光合作用與呼吸作用的綜合應(yīng)用教案浙科版必修第一冊

PAGE8-光合作用與呼吸作用的綜合應(yīng)用光合作用與呼吸作用的區(qū)分與聯(lián)系[核心精要]1．利用表格厘清光合作用和需氧呼吸的區(qū)分項(xiàng)目光合作用需氧呼吸物質(zhì)變更無機(jī)物→有機(jī)物有機(jī)物→無機(jī)物能量變更光能→化學(xué)能(儲能)穩(wěn)定的化學(xué)能→活躍的化學(xué)能(放能)實(shí)質(zhì)合成有機(jī)物，儲存能量分解有機(jī)物，釋放能量，供細(xì)胞利用場所葉綠體活細(xì)胞(主要在線粒體)條件只在光下進(jìn)行有光、無光都能進(jìn)行2.利用流程圖厘清兩個(gè)聯(lián)系(1)物質(zhì)聯(lián)系①C元素：CO2eq\o(→,\s\up8(碳反應(yīng)))(CH2O)eq\o(→,\s\up8(需氧呼吸Ⅰ))C3H4O3eq\o(→,\s\up8(需氧呼吸Ⅱ))CO2②O元素：H2Oeq\o(→,\s\up8(光反應(yīng)))O2eq\o(→,\s\up8(需氧呼吸Ⅲ))H2O③H元素：H2Oeq\o(→,\s\up8(光反應(yīng)))[H]eq\o(→,\s\up8(碳反應(yīng)))(CH2O)eq\o(→,\s\up8(需氧呼吸Ⅰ、Ⅱ))[H]eq\o(→,\s\up8(需氧呼吸Ⅲ))H2O(2)能量聯(lián)系[對點(diǎn)訓(xùn)練]1．下列有關(guān)細(xì)胞呼吸和光合作用的敘述，錯(cuò)誤的是()A．線粒體和葉綠體都能合成蛋白質(zhì)B．光合作用和細(xì)胞呼吸都能產(chǎn)生ATPC．水體的pH影響藻類的細(xì)胞呼吸和光合作用D．光合作用產(chǎn)生的葡萄糖可進(jìn)入線粒體被氧化分解D[蛋白質(zhì)合成的場所是核糖體，線粒體、葉綠體中含有核糖體，可以合成蛋白質(zhì)，A正確；光合作用和細(xì)胞呼吸都能產(chǎn)生ATP，B正確；pH能通過影響酶的活性進(jìn)而影響光合作用和細(xì)胞呼吸，C正確；葡萄糖不能進(jìn)入線粒體，必需先在細(xì)胞溶膠中分解成丙酮酸后才能進(jìn)入線粒體接著氧化分解，D錯(cuò)誤。]2．下圖表示高等植物光合作用與呼吸作用過程中物質(zhì)變更的關(guān)系，下列說法正確的有()A．2過程消耗的ATP來自1、3、4、5過程產(chǎn)生的ATPB．1、2過程在葉綠體中進(jìn)行，3、4、5過程在線粒體中進(jìn)行C．1過程產(chǎn)生NADPH參加2過程，3和4過程產(chǎn)生的NADH與氧結(jié)合產(chǎn)生水D．高等植物全部的細(xì)胞都可以進(jìn)行1、2、3、4、5過程C[2碳反應(yīng)過程消耗的ATP只能來自過程1光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP，A錯(cuò)誤；1、2過程在葉綠體中，3過程在細(xì)胞溶膠中，4、5過程在線粒體中，B錯(cuò)誤；1光反應(yīng)過程產(chǎn)生的NADPH參加2碳反應(yīng)過程，3呼吸作用第一階段和4需氧呼吸其次階段過程產(chǎn)生的NADH與氧結(jié)合產(chǎn)生水，C正確；光合作用的場所是葉綠體，葉綠體主要在葉肉細(xì)胞中，故主要是葉肉細(xì)胞中能進(jìn)行光合作用1、2過程，高等植物全部的細(xì)胞都可以進(jìn)行需氧呼吸3、4、5過程，D錯(cuò)誤。]3．下圖是細(xì)胞中糖類合成與分解過程示意圖。下列敘述正確的是()(CH2O)＋O2eq\o(,\s\up15(①),\s\do8(②))CO2＋H2O＋能量A．過程①只在線粒體中進(jìn)行，過程②只在葉綠體中進(jìn)行B．過程①產(chǎn)生的能量全部儲存在ATP中C．過程②產(chǎn)生的(CH2O)中的氧全部來自H2OD．過程①和②中均能產(chǎn)生[H]，二者還原的物質(zhì)不同D[過程①為需氧呼吸過程，反應(yīng)場所是細(xì)胞溶膠和線粒體；過程②是光合作用，真核生物在葉綠體中進(jìn)行；原核生物細(xì)胞中除了核糖體無其它細(xì)胞器，但有些原核細(xì)胞卻能進(jìn)行光合作用，例如：藍(lán)細(xì)菌，藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行光合作用的場所是光合片層和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；A項(xiàng)錯(cuò)誤。需氧呼吸釋放的能量大部分以熱能的形式散失，少部分儲存在ATP中；B項(xiàng)錯(cuò)誤。光合作用中參加反應(yīng)的水，通過水的光解進(jìn)入到生成的氧氣中，而光合作用產(chǎn)物糖類中的氧來自CO2；C項(xiàng)錯(cuò)誤。過程①和②都能產(chǎn)生[H]，前者主要與氧結(jié)合產(chǎn)生水并釋放大量能量，后者主要用于C3還原；D項(xiàng)正確。]4．將題圖所示細(xì)胞置于密閉容器中培育。在不同光照強(qiáng)度下細(xì)胞內(nèi)外的CO2和O2濃度在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生了相應(yīng)變更。下列敘述錯(cuò)誤的是()相宜培育條件下懸浮培育的水稻葉肉細(xì)胞示意圖A．黑暗條件下，①增大、④減小B．光強(qiáng)低于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，①、③增大C．光強(qiáng)等于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，②、③保持不變D．光強(qiáng)等于光飽和點(diǎn)時(shí)，②減小、④增大B[黑暗條件下，細(xì)胞只有呼吸作用，呼吸作用消耗氧氣產(chǎn)生的CO2擴(kuò)散至細(xì)胞外，因此①增大、④減小，A正確；光強(qiáng)低于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，即光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度，此時(shí)①增大、③減小，B錯(cuò)誤；光強(qiáng)等于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，②、③保持不變，C正確；光強(qiáng)等于光飽和點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，②減小、④增大，D正確。]5．下圖是某植物葉肉細(xì)胞中與能量代謝有關(guān)的細(xì)胞器。下表是某生物小組在光照、CO2濃度及其他外界條件相宜且恒定的條件下，測得某植物凈光合速率(單位：μmol·dm－2·h－1)及呼吸速率(單位：μmol·dm－2·h－1)的相對值(如表)。請回答下列問題：溫度(℃)2025303540455055凈光合速率相對值24530－4－3－2呼吸速率相對值233.54.554.532(1)圖中物質(zhì)c是________________。提取A中的色素時(shí)需加入________________以防止色素被破壞。圖中A、B增大膜面積的結(jié)構(gòu)分別是________________。(2)依據(jù)表中信息推想，50～55℃時(shí)間合速率較45℃發(fā)生變更的主要緣由是_______________________________________________。(3)40℃時(shí)該植物葉肉細(xì)胞中O2的移動(dòng)方向是__________________，需氧呼吸過程中，葡萄糖中碳元素的轉(zhuǎn)移途徑是_________________________。(4)表中溫度為________________時(shí)，該植物光合作用制造的有機(jī)物是呼吸作用消耗有機(jī)物的兩倍。若每天交替進(jìn)行12h光照、12h黑暗，則該植物能正常生長的溫度范圍為________________(填表中溫度)。解析：(1)依據(jù)題意可知，圖中的物質(zhì)c是葡萄糖分解產(chǎn)生的，進(jìn)入線粒體，故c是丙酮酸。在提取色素時(shí)，為防止色素被破壞，須要加入碳酸鈣。圖A為葉綠體，葉綠體增大膜面積的結(jié)構(gòu)是基粒。B為線粒體，線粒體增大膜面積的結(jié)構(gòu)是嵴。(2)50～55℃時(shí)，總光合速率均為0，比45℃光合速率弱的緣由是溫度過高，與光合作用有關(guān)的酶活性丟失，光合速率降為0。(3)依據(jù)題意可知，40℃時(shí)植株的凈光合速率為0，即植株的光合速率和呼吸速率相等，但葉肉細(xì)胞的光合速率大于呼吸速率，故葉肉細(xì)胞產(chǎn)生的氧氣移動(dòng)方向是從葉綠體移向線粒體和細(xì)胞外；需氧呼吸過程中，葡萄糖中碳元素的轉(zhuǎn)移途徑是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。(4)植物光合作用制造的有機(jī)物為總光合速率，總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，依據(jù)題中表格可知，在20℃時(shí)，該植物的光合作用制造的有機(jī)物是呼吸作用消耗有機(jī)物的2倍。假如每天交替進(jìn)行12小時(shí)間照、12小時(shí)黑暗，那么光照期間積累的有機(jī)物須要滿意黑暗期間呼吸作用消耗的有機(jī)物，植物才能正常生長，即12小時(shí)的凈光合量，大于12小時(shí)呼吸消耗量，所以該植物正常生長的溫度范圍是25～30℃。答案：(1)丙酮酸碳酸鈣(或CaCO3)基粒(和類囊體)、嵴(2)溫度過高，與光合作用有關(guān)的酶活性丟失，光合速率降為0(3)從葉綠體移向線粒體和細(xì)胞外葡萄糖→丙酮酸→CO2(4)20℃25～30℃光合作用與細(xì)胞呼吸曲線中的“關(guān)鍵點(diǎn)”移動(dòng)[核心精要]1．模型構(gòu)建2．模型推斷據(jù)圖可知，OA表示呼吸作用釋放的CO2量，由光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)到光(CO2)飽和點(diǎn)圍成△BCD面積代表凈光合作用有機(jī)物的積累量。變更影響光合作用某一因素，對補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)會有肯定的影響，因此凈光合作用有機(jī)物的積累量也會隨之變更。詳細(xì)分析如下表所示：條件變更△BCD面積光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)光(CO2)飽和點(diǎn)適當(dāng)提高溫度削減右移左移適當(dāng)增大光照強(qiáng)度(CO2濃度)增加左移右移適當(dāng)削減光照強(qiáng)度(CO2濃度)削減右移左移植物缺少M(fèi)g元素削減右移左移注：適當(dāng)提高溫度指在最適光合作用溫度的基礎(chǔ)上；光照強(qiáng)度或CO2濃度的變更均是在飽和點(diǎn)之前。[對點(diǎn)訓(xùn)練]1.已知某植物光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃，如圖表示30℃時(shí)間合作用與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若溫度降到25℃(原光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度不變)，理論上圖中相應(yīng)點(diǎn)a、b、d的移動(dòng)方向分別是()A．下移、右移、上移 B．下移、左移、下移C．上移、左移、上移 D．上移、右移、上移C[圖中a、b、d三點(diǎn)分別表示細(xì)胞呼吸強(qiáng)度、光補(bǔ)償點(diǎn)和在光飽和點(diǎn)時(shí)的光合作用強(qiáng)度。由題干“光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃”可知，當(dāng)溫度從30℃降到25℃時(shí)，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度降低，a點(diǎn)上移；光合作用強(qiáng)度增加，所以光飽和點(diǎn)(d點(diǎn))時(shí)汲取的CO2增多，d點(diǎn)上移。b點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度＝細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，在25℃時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度降低，光合作用強(qiáng)度增加，在除光照強(qiáng)度外其他條件不變的狀況下要使光合作用強(qiáng)度仍舊與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，需降低光照強(qiáng)度，即b點(diǎn)左移。]2．如圖表示20℃時(shí)玉米光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系，S1、S2、S3表示所在部位的面積，下列說法中不正確的是()A．S1＋S3可表示玉米呼吸作用消耗的有機(jī)物量B．S1＋S2＋S3可表示玉米光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物總量C．S2－S1表示玉米光合作用有機(jī)物的凈積累量D．若植株缺Mg，則B點(diǎn)右移、D點(diǎn)左移B[玉米在整個(gè)過程中都進(jìn)行呼吸作用，并且由于溫度不變，呼吸作用強(qiáng)度保持不變，因此可用S1＋S3表示呼吸作用消耗量，A正確；S2＋S3表示玉米光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物總量，B錯(cuò)誤；玉米光合作用有機(jī)物凈積累量＝光合作用總量－呼吸作用消耗量＝S2＋S3－(S1＋S3)＝S2－S1，C正確；若植株缺Mg，則會缺少葉綠素，達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)所需的光照強(qiáng)度會增大，B點(diǎn)右移，同時(shí)達(dá)到光飽和點(diǎn)所需的光照強(qiáng)度將會減小，D點(diǎn)左移，D正確。]開放和密閉環(huán)境中CO2、O2含量晝夜變更分析[核心精要]1．自然環(huán)境中一晝夜植物CO2汲取或釋放速率的變更曲線a點(diǎn)：凌晨，溫度降低，細(xì)胞呼吸減弱，CO2釋放削減。b點(diǎn)：有微弱光照，植物起先進(jìn)行光合作用。bc段：光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。c點(diǎn)：上午7時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。ce段：光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。d點(diǎn)：溫度過高，部分氣孔關(guān)閉，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。e點(diǎn)：下午6時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。ef段：光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。fg段：沒有光照，光合作用停止，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。bf段：制造有機(jī)物的時(shí)間段。ce段：積累有機(jī)物的時(shí)間段。一晝夜有機(jī)物的積累量＝S1－(S2＋S3)。(S1、S2、S3分別表示曲線和橫軸圍成的面積)。2．密閉容器中一晝夜CO2濃度的變更曲線(留意：分析光合作用或細(xì)胞呼吸速率的變更時(shí)，應(yīng)分析曲線變更趨勢的快慢，也就是斜率。)AB段：無光照，植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。BC段：溫度降低，細(xì)胞呼吸減弱(曲線斜率下降)。CD段：4時(shí)后，微弱光照，起先進(jìn)行光合作用，但光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。D點(diǎn)：隨光照增加，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。DH段：光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。其中FG段表示“光合午休”現(xiàn)象。H點(diǎn)：隨光照減弱，光合作用強(qiáng)度下降，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。HI段：光照接著減弱，光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，直至光合作用完全停止。I點(diǎn)低于A點(diǎn)：一晝夜，密閉容器中CO2濃度減小，即光合作用大于細(xì)胞呼吸，植物能正常生長(若I點(diǎn)高于A點(diǎn)，植物不能正常生長)。[對點(diǎn)訓(xùn)練]1．如圖是夏季連續(xù)兩晝夜內(nèi)，某野外植物CO2汲取量和釋放量的變更曲線圖。S1～S5表示曲線與橫軸圍成的面積。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．圖中B點(diǎn)和I點(diǎn)，該植物的光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相同B．圖中DE段不是直線的緣由是夜間溫度不穩(wěn)定，影響植物的呼吸作用C．假如S1＋S3＋S5＞S2＋S4，表明該植物在這兩晝夜內(nèi)有機(jī)物的積累量為負(fù)值D．圖中S2明顯小于S4，造成這種狀況的主要外界因素最可能是CO2濃度D[B點(diǎn)和I點(diǎn)植物既不汲取二氧化碳也不釋放二氧化碳，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，為光補(bǔ)償點(diǎn)，A正確；圖中DE段植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不是直線的緣由是夜間溫度不穩(wěn)定，溫度影響酶的活性，進(jìn)而影響植物的呼吸作用強(qiáng)度，B正確；S1＋S3＋S5為無光時(shí)呼吸的消耗量，S2＋S4為有光時(shí)凈光合量，若前者大于后者，則有機(jī)物積累量為負(fù)，C正確；圖中S2明顯小于S4，造成這種狀況的主要外界因素最可能是光照強(qiáng)度不同，D錯(cuò)誤。]2．某探討小組進(jìn)行某植物的栽培試驗(yàn)，圖1表示在相宜的光照、CO2濃度等條件下測得的光合曲線和黑暗條件下的呼吸曲線；圖2為在恒溫密閉玻璃溫室中，連續(xù)24h測定的溫室內(nèi)CO2濃度以及植物CO2汲取速率的變更曲線。據(jù)圖分析，下列說法中錯(cuò)誤的是()圖1圖2A．圖1中，當(dāng)溫度達(dá)到55℃時(shí)，植物光合作用相關(guān)的酶失活B．6h時(shí)，圖2葉肉細(xì)胞產(chǎn)生[H]的場全部葉綠體、線粒體和細(xì)胞溶膠C．18h時(shí)，圖2葉肉細(xì)胞中葉綠體產(chǎn)生的O2量大于線粒體消耗的O2量D．該植株在進(jìn)行光合作用且汲取CO2的量為0時(shí)，在兩圖中的描述點(diǎn)共有4個(gè)D[圖1中的虛線始終為二氧化碳的釋放，從圖中看出，當(dāng)溫度達(dá)到55℃時(shí)，光合作用不再汲取二氧化碳，只剩下細(xì)胞呼吸釋放二氧化碳的曲線，表示植物不再進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，A正確；圖