2022-2023学年新教材高中生物第5章细胞的能量供应和利用微专题3光合作用和细胞呼吸的综合问题课件新人教版必修1

微专题3光合作用和细胞呼吸的综合问题第5章一、光合作用和细胞呼吸的区别和联系

项目光合作用细胞呼吸场所叶绿体(植物细胞)细胞质基质和线粒体或细胞质基质条件只在光下进行有光、无光都能进行能量变化光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能+热能实质合成有机物,储存能量分解有机物,释放能量范围含叶绿体的植物细胞和光合细菌所有活细胞项目光合作用细胞呼吸联系

典例剖析例1图甲表示某植物叶肉细胞光合作用强度与光照强度的关系,图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两种气体)。据图判断,下列说法正确的是(注:不考虑无氧呼吸)(

)A.图甲中的纵坐标数值对应图乙中的m4B.图甲中C点时,图乙中有m1=n1=m4=n4C.图甲中E点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m1值太低D.图甲中A、B、C、D、E任意一点,图乙中都有m1=n1>0,m2=n2>0答案

B解析

分析题图可知,图乙中上面的细胞器是线粒体,下面的细胞器是叶绿体。M代表CO2,N代表O2。图甲中的纵坐标数值为净光合作用量,故当光照强度小于C点对应的光照强度时,对应图乙中的m2,当光照强度大于C点对应的光照强度时,对应图乙中的m3,即从外界吸收的CO2量,A项错误;图甲中C点既没有CO2的释放也没有CO2的吸收,此时图乙中m1=n1=m4=n4,B项正确;图甲中E点以后,图乙中n4不再增加,说明光合作用强度不再随光照强度的增强而增强,其主要原因不是m1值太低,而是受外界CO2量的影响,也就是受m3的影响,C项错误;图甲中A、B、C、D、E任意一点,图乙中都有m1=n1>0,但由于D、E点细胞呼吸强度小于光合作用强度,所以m3=n3>0,C点细胞呼吸强度等于光合作用强度,m3=n3=0,C、D、E点时都有m2=n2=0,D项错误。对点训练1.(2022黑龙江绥化高一期末)如图表示水稻体内的部分生理过程,下列相关叙述正确的是(

)A.图中的②④过程能为根毛细胞吸收

供能B.图中过程②是在线粒体的外膜上进行的C.图中过程①需要叶绿体内膜上色素的参与D.图中过程能发生在人体细胞中的有①②④答案

A解析

图中的②④过程为细胞呼吸过程,产生的ATP能为根毛细胞吸收供能,A项正确;图中过程②是有氧呼吸第三阶段,在线粒体的内膜上进行的,

B项错误;图中过程①需要叶绿体类囊体薄膜上色素的参与,C项错误;图中过程能发生在人体细胞中的有②④细胞呼吸,D项错误。2.下图表示光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换。下列有关此图的叙述,正确的是(

)A.在黑暗中A将停止生理作用B.A结构能产生ATP,B结构不能产生ATPC.植物正常生长时,B结构产生的O2全部被A结构利用D.夜晚适当降温,能降低A结构的生理功能,白天适当升温,B结构的生理功能提高比A结构更显著,故白天适当升温,夜晚适当降温能增加农作物的产量答案

D解析

分析题图可知,A结构为线粒体,B结构为叶绿体。适当控制昼夜温差,可使白天光合作用强度增强,夜间细胞呼吸强度减弱,有利于有机物的积累。二、光合速率与呼吸速率的关系1.净光合速率、总光合速率和呼吸速率的辨析项目表示方法净光合速率(或表观光合速率)CO2吸收量、O2释放量、C6H12O6积累量总光合速率(实际或真正光合速率)CO2固定量、O2产生量、C6H12O6制造量项目表示方法呼吸速率(遮光条件下测得)CO2释放量、O2吸收量、C6H12O6消耗量

①净光合速率和总光合速率的关系:总光合速率=净光合速率+呼吸速率。②凡是进行光合作用的植物,同时也在进行着呼吸作用。在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下,C点时,OA段代表植物呼吸速率,OD段代表植物净光合速率,OA+OD表示总光合速率。图中B点既不吸收也不释放CO2,表示总光合速率=呼吸速率,净光合速率为02.植物“三率”的含义、关系及判定(1)植物“三率”间的内在关系①呼吸速率:植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。②净光合速率:植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。③总光合速率=净光合速率+呼吸速率。(2)植物“三率”的判定①根据坐标曲线判定:当光照强度为0时,若CO2吸收值为负值,该值的绝对值代表呼吸速率,该曲线代表净光合速率,当光照强度为0时,若CO2吸收值为0,该曲线代表总光合速率。②根据关键词判定检测指标呼吸速率净光合速率总(真正)光合速率CO2释放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)释放量产生量有机物消耗量(黑暗)积累量制造量、产生量【特别提醒】

光合速率与植物生长(1)当净光合速率>0时,植物因积累有机物而生长。(2)当净光合速率=0时,植物不能生长。(3)当净光合速率<0时,植物不能生长,长时间处于此种状态,植物将死亡。典例剖析例2某生物小组在密闭玻璃温室内进行植物栽培实验,他们对温室内CO2含量、O2含量及CO2吸收速率进行了24h测定,得到如图所示曲线,则以下说法正确的是(

)A.C、E两点的光合速率为零B.DE段光合速率小于呼吸速率C.C、D之间的区段光合速率大于呼吸速率D.进行细胞呼吸的区段只有AB段和FG段答案

C解析

C、E两点的CO2吸收速率为零,光合速率等于呼吸速率,净光合速率为0,故C、E两点的总光合速率大于零,A项错误;DE段CO2吸收速率大于零,光合速率大于呼吸速率,B项错误;C、D之间的区段CO2吸收速率大于零,光合速率大于呼吸速率,C项正确;AG区段一直在进行细胞呼吸,D项错误。对点训练1.(2022湖南百所学校大联考高二期中)图甲表示某植物叶肉细胞光合作用强度与光照强度的关系;图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构,其中M和N代表两种气体,m和n代表气体的体积。下列相关叙述正确的是(

)甲

乙A.图甲中C点时,图乙中有m1=n1>m4=n4B.图甲中纵坐标的正值即图乙中的m3C.图甲中的E点之后,只需要提高环境温度即可提高光合作用强度D.若图乙中有m1=n1>0,m2=n2>0,则可以对应图甲中的D点答案

B解析

图甲中C点时,该植物叶肉细胞的光合作用强度与其细胞呼吸强度相等,此时图乙中有m1=n1=m4=n4,A项错误;图甲中纵坐标的正值表示CO2吸收量,即图乙中的m3,B项正确;图甲中E点之后,限制因子可能是环境温度或环境CO2含量,也可能是植物自身因素,提高环境温度可能会提高光合作用强度,也可能会降低光合作用强度,C项错误;若图乙中有m1=n1>0,m2=n2>0,表明该植物叶肉细胞细胞呼吸强度大于光合作用强度,D项错误。2.(2022河北邢台一中高一月考)某研究小组进行某植物的栽培实验,图1表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的光合曲线和黑暗条件下的呼吸曲线;图2为在恒温密闭玻璃温室中,连续24h测定的温室内CO2浓度以及植物CO2吸收速率的变化曲线。下列说法错误的是(

)图1图2A.图1中,当温度达到55℃时,植物光合作用相关的酶失活B.图1中30℃时有机物制造的最多C.18时,图2叶肉细胞中叶绿体产生的O2量大于线粒体消耗的O2量D.该植株在进行光合作用且吸收CO2的量为0时,在两图中的描述点共有6个答案

D解析

分析可知图1中,当温度达到55

℃时,净光合速率与呼吸速率相同,说明植物光合作用相关的酶失活,A项正确;图1中在适宜的光照、CO2浓度等条件下,30

℃时测得的光合曲线(最高)与黑暗条件下的呼吸曲线差值最大,此时有机物制造的最多,B项正确;18时,图2植株的光合速率等于呼吸速率,但植物有些部位不进行光合作用,所以叶肉细胞中叶绿体产生的O2量大于线粒体消耗的O2量,C项正确;该植物在进行光合作用且吸收CO2的量为0时,包括图1中40

℃实线与横轴的交点、图2中6时和18时两条曲线的对应点4个,在两图中的描述点共有5个,D项错误。三、光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向(如下图):一般有左移、右移之分,其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点,CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度(或光照强度),位于横轴上。(1)呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点B应右移。(2)呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)补偿点B应右移。典例剖析例3如下图所示,在图甲装置中敞口培养一定数量的小球藻,以研究光照强度(其他条件均为最适)对小球藻产生O2的影响,实验结果如图乙。下列叙述正确的是(

)A.P点时小球藻细胞产生的ATP可用于暗反应B.适当降低温度,P点将下移C.若装置内的培养液为缺镁培养液,则Q点应右移D.降低CO2浓度,R点应右移答案

C解析

P点时细胞只进行细胞呼吸产生ATP,该ATP不能用于光合作用暗反应过程;适当降低温度,呼吸酶的活性随之降低,P点将上移;若培养液为缺镁培养液,则小球藻细胞内叶绿素含量较低,Q点将右移;降低CO2浓度,R点将向左下方移动。四、细胞呼吸方式判定与光合作用速率测定1.根据液滴移动判断植物组织的呼吸方式(1)实验设计欲确认某生物的呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如下图所示(以发芽种子为例)。(2)实验结果预测和结论

实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡不动右移只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸2.光合速率与呼吸速率的测定装置

(1)装置中溶液的作用:在测细胞呼吸速率时,NaOH溶液可吸收容器中的CO2;在测净光合速率时,NaHCO3

溶液可提供CO2,保证容器内CO2浓度的恒定。(2)测定原理①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸,由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。典例剖析例4下图是某研究性学习小组为了探究酵母菌的细胞呼吸类型而设计的实验装置(酵母菌利用葡萄糖作为能源物质),下列有关实验装置和结果的分析,错误的是(

)A.通过装置1仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸B.用水代替NaOH溶液设置装置2,通过装置2液滴的移动情况可以探究出酵母菌是否进行无氧呼吸C.用水代替NaOH溶液设置装置2,如果装置1中液滴左移,装置2中液滴右移,说明酵母菌既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸D.用水代替NaOH溶液设置装置2,装置2中液滴可能向左移答案

D解析

烧杯中的NaOH溶液能吸收细胞呼吸产生的CO2,所以液滴移动的距离代表细胞呼吸消耗O2的量,因此通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸;用水代替NaOH溶液设置装置2,由于水不吸收气体也不释放气体,所以液滴移动的距离代表细胞呼吸释放的CO2量与消耗O2量的差值,如果液滴移动说明酵母菌进行了无氧呼吸,如果液滴不移动,说明酵母菌不进行无氧呼吸;用水代替NaOH溶液设置装置2,如果装置1中液滴左移,说明有O2的消耗,可以推断出酵母菌进行了有氧呼吸,装置2中液滴右移,说明细胞呼吸释放的CO2量多于O2的消耗量,推断出酵母菌还进行了无氧呼吸;用水代替NaOH溶液设置装置2,由于葡萄糖作底物不可能出现O2的消耗量大于CO2的释放量的情况,所以装置2中液滴不可能向左移。对点训练1.为探究某植物生长的最佳光照条件,设计如图所示的实验装置进行有关实验,下列叙述正确的是(

)A.光合作用产生O2的速率可以用单位时间内装置中液滴移动距离来表示B.为使测得的O2变化量更精确,该装置烧杯中盛放CO2缓冲液,还应增加对照装置,换死亡的同种植物幼苗替代装置中的植物幼苗C.给予黑暗条件,图中液滴移动距离即为细胞呼吸消耗的O2量D.因为叶绿素对光的吸收效率与光的波长呈正相关,所以适当增加光波长可提高植物有机物产量答案

B解析

实验过程中,单位时间内装置中液滴移动距离可表示净光合作用速率(O2的释放速率),A项错误;为使测得的O2变化量更精确,装置中的小烧杯中的蒸馏水应该换成CO2缓冲液排除CO2的影响,