第二讲 光合作用与细胞呼吸

第二讲光合作用与细胞呼吸第一页，共四十七页，2022年，8月28日体验高考一、理解能力1．(2010·全国新课标，2)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是(

)A．无氧呼吸的终产物是丙酮酸

B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水

C．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累

D．质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多

解析：无氧呼吸的终产物是酒精和二氧化碳或者是乳酸，而丙酮酸是无氧呼吸和有氧呼吸第一阶段的共同产物；有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水；无氧呼吸不需要O2的参与，该过程中产生的[H]最终进到酒精或乳酸中，没有积累；质量相同时，脂肪比糖原有氧呼吸释放的能量多，产生的水多，消耗的O2也多，这与脂肪中H与O的比值较高有关。

答案：D第二页，共四十七页，2022年，8月28日2．(2010·天津理综，1)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是

(

)①叶绿体基质②类囊体薄膜③线粒体基质④线粒体内膜

A．①③B．②③C．①④D．②④

解析：CO2的固定发生在光合作用暗反应阶段，进行场所是叶绿体基质。CO2产生于有氧呼吸的第二阶段，进行场所是线粒体基质。

答案：A第三页，共四十七页，2022年，8月28日3．(2010·全国Ⅱ，31)请回答下列问题：

(1)氮、磷、镁3种元素中，构成生命活动所需直接能源物质的元素是

________，构成细胞膜的元素是________。

(2)缺镁时植物叶片发黄，其原因是。

(3)在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮。二氧化硅的作用是

；碳酸钙的作用是________________________________________________；丙酮的作用是____________________________________________。

(4)光反应中能把光能转换成电能的叶绿素是少数处于特殊状态的

_______________________________________________________。氮、磷氮、磷镁是叶绿素的组成成分，缺镁导致叶绿素合成受阻

有助于磨碎植物细胞防止研磨过程中叶绿体色素被破坏色素的提取溶剂叶绿素a第四页，共四十七页，2022年，8月28日解析：(1)生命活动所需直接能源物质是ATP，构成细胞膜的化合物主要是磷脂、蛋白质，以上物质均含氮、磷。(2)镁是叶绿素的组成元素，缺镁导致叶绿素合成受阻而类胡萝卜素合成正常，故叶片呈黄色。(3)通过研磨可以破坏细胞，使其释放出色素，丙酮是有机溶剂，可以溶解提取色素。因色素易被细胞中的有机酸破坏，故加入碳酸钙可中和因细胞结构被破坏而释放的有机酸进而保护色素。(4)光反应中叶绿体色素均能吸收、传递光能，而只有少数处于特殊状态的叶绿素a可以将光能转换成电能。第五页，共四十七页，2022年，8月28日二、获取信息的能力4．(2010·上海生物，21)下图是酵母菌发酵实验示意图，其中X、Y、Z分别代表(

)A．石蜡油、CO2、蓝色B．石蜡油、O2、黄色C．菜油、O2、蓝色D．菜油、CO2、黄色解析：酵母菌发酵实验过程中，可在发酵液表面滴加油滴形成油膜来造成无氧环境；CO2通入BTB试剂(溴麝香草酚蓝溶液)后，水溶液的颜色由蓝变绿再变黄，故选项D符合题意。答案：D第六页，共四十七页，2022年，8月28日5．(2010·上海生物，26)右图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则右图②所示结果最有可能来自于(

)A．水培的洋葱叶B．生长的柳树幼叶

C．培养的衣藻D．秋冬的银杏落叶

解析：新鲜菠菜叶中的光合色素含量充足完整，据图①可知，滤纸上的四条色素带完整，从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。图②滤纸上的色素带不完整，只有胡萝卜素、叶黄素。秋冬的银杏落叶呈黄色(或橙黄色)，这是由于低温破坏了叶绿素所致，因此叶片中几乎不含叶绿素。其他选项中的材料中都含有充足的四种色素。

答案：D第七页，共四十七页，2022年，8月28日6．(2010·浙江理综，29，Ⅰ)试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程”的实验，实验在适宜温度下进行，图甲和图乙表示其中的两个实验结果。第八页，共四十七页，2022年，8月28日请回答：(1)图甲的实验是在大气CO2浓度下进行的。据图分析，试管苗在不加蔗糖的培养基中

和

更高。(2)图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24h内CO2浓度变化曲线。图中b～c段CO2浓度升高缓慢是因为

，c～d段CO2浓度急剧下降是因为试管苗

。若d点时打开培养瓶塞，试管苗的光合速率__________________________。(3)根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、

和

可缩短试管苗的适应过程。光合速率光饱和点CO2浓度过高使细胞呼吸减弱进行光合作用吸收了CO2

提高适当提高CO2浓度适当提高光照强度第九页，共四十七页，2022年，8月28日解析：(1)图甲中自变量有两个：一是光照强度大小，二是是否加蔗糖。因变量是光合速率，指真正光合速率。相比之下，不加蔗糖的试管苗光合速率和光饱和点较高。(2)b～c段没有光合作用，只有呼吸作用，CO2浓度上升缓慢肯定是呼吸速率慢，温度和CO2都会影响呼吸速率，温度不变，只能考虑CO2浓度过高。c～d段CO2浓度急剧下降说明试管苗光合速率远远大于呼吸速率。d点CO2浓度低于大气，CO2浓度已成为限制因素，该点光合速率等于呼吸速率，打开瓶塞，提高CO2浓度，光合速率提高。(3)本实验的核心是改变植物组织培养条件，提高光合速率，从而缩短试管苗的适应过程。影响光合作用的外界因素有：光照长短与强度、光的成分、温度、水分、无机盐等，从本题的变量来看只能考虑无糖培养基、适当提高CO2浓度和适当提高光照强度，其他因素都是适宜的、相等的、不是变量，不予考虑。第十页，共四十七页，2022年，8月28日三、实验与探究能力7．(2010·福建理综，26，Ⅰ)东海原甲藻(简称甲藻)是我国东海引发赤潮的藻种之一，研究甲藻光合作用的生理特性可为认识赤潮发生机理提供重要信息。

(一)某研究小组探究pH对甲藻光合作用的影响，设计了以下实验：将生长旺盛的甲藻等量分成5组培养，各组藻液pH分别设定为6.0、

7.0、8.0、9.0、10.0，在黑暗中放置12h，然后在适宜光照等相同条件下培养，随即多次测定各组氧气释放量并计算净光合速率。将实验结果绘制成下图。第十一页，共四十七页，2022年，8月28日(1)本实验除了通过测定氧气释放量，还可以通过测定________吸收量来计算净光合速率。(2)黑暗放置过程中，藻液pH会有所变化，因此在测定氧气释放量前，需多次将各组pH分别调到

，这是控制实验的_____变量。CO2

原设定的pH自第十二页，共四十七页，2022年，8月28日(3)若甲藻长时间处于pH为10.0条件下，甲藻________(能、不能)正常生长繁殖，请据图分析并说明原因：(4)实验表明，甲藻光合作用适宜pH为6.0～9.0。但海水在该pH条件下，一般不会发生赤潮，原因是发生赤潮除了与pH、温度、光照强度等因素有关外，最主要还与海水的

有关。不能因为长时间处于pH为10.0条件下，甲藻的净光合速率为负值，甲藻不能正常生长繁殖。富营养化(N、P含量)(二)研究小组进一步探究了温度对甲藻光合作用的影响。根据实验结果得出：甲藻生长繁殖的适宜温度为15℃～30℃，最适温度为25℃左右，当温度为9℃和33℃时，甲藻不能正常生长繁殖。请根据这些信息在下图中画出净光合速率随温度变化的示意曲线。第十三页，共四十七页，2022年，8月28日(二)见图解析：(一)(1)净光合速率的表示方法有多种。可以通过测定氧气的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量等来计算净光合速率。(2)该实验的自变量为藻液的pH，需要严格控制实验的自变量。(3)只有当净光合速率为正值时，植物才能正常生长繁殖。(4)海水的富营养化是引发赤潮的主要原因。(二)由题干信息，可确定曲线最高点对应的温度及与横轴的交点。第十四页，共四十七页，2022年，8月28日8．(2010·安徽理综，29，Ⅰ)为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图所示。请回答：(1)与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是____________________，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是__________________。(2)实验结果表明，在

的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取________措施能提高玉米的光能利用率。光照强度(或光强)土壤含水量土壤含水量40%～60%合理密植第十五页，共四十七页，2022年，8月28日解析：(1)由图示曲线知：D点与B点相比，土壤含水量、施肥情况相同，而光强不同。D点与C点相比，光强、施肥情况相同，而土壤含水量不同，故与D点相比，B、C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素分别是光强与土壤含水量。(2)判断施肥效果的标准是对比施肥前后植物CO2吸收量的变化幅度，由图示知：在土壤含水量40%～60%条件下施肥效果明显。合理密植可有效增加光合作用面积，进而提高玉米的光能利用率。第十六页，共四十七页，2022年，8月28日四、综合应用能力9．(2010·江苏生物，33)不同生态环境对植物光合速率会产生影响。某课题组测定生长于A地(平原)和B地(山区)银杏叶片不同时间的光合速率，结果如图。

(1)植物中叶绿素通常和蛋白质结合成为结合型叶绿素。在某些环境因素影响下，部分结合型叶绿素与蛋白质分离，成为游离型叶绿素。A、B两地银杏叶片中叶绿素含量测定结果见下表：第十七页，共四十七页，2022年，8月28日采样日期(月－日)A地银杏叶绿素含量(mg/g)B地银杏叶绿素含量(mg/g)总量游离型结合型总量游离型结合型7－12.340.112.232.430.212.228－12.300.122.182.360.292.079－11.920.211.712.110.581.5310－11.580.291.291.750.810.9411－11.210.410.801.441.050.39①请完成总叶绿素含量与采样日期关系的二维曲线图。答案：第十八页，共四十七页，2022年，8月28日②从表中数据分析，导致银杏叶片光合速率下降的主要原因是

。(2)为提取银杏叶片中的叶绿素，研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外，还应加入

。经快速研磨、过滤，将滤液收集到试管中，塞上橡皮塞；将试管置于适当的光照下2～3min后，试管内的氧含量

。(3)a、b是7月1日和10月1日B地银杏叶绿体亚显微结构典型照片，推测________(填字母)是10月1日的叶绿体照片，理由是结合型叶绿素含量降低酒精(丙酮)、碳酸钙、石英砂(二氧化硅)基本不变a10月1日的光合速率低，a中叶绿体中的类囊体膜结构破坏。第十九页，共四十七页，2022年，8月28日考点1光合作用与细胞呼吸的关系1．光合作用和细胞呼吸的关系图场所：叶绿体场所：细胞质基质、线粒体光合作用反应方程式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2呼吸作用反应方程式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量第二十页，共四十七页，2022年，8月28日2．光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系

(1)物质变化：思考：(1)产生ATP最多的阶段是什么阶段？答案：光反应阶段。(2)为各种生命活动提供的ATP最多的阶段是什么阶段？答案：细胞有氧呼吸阶段Ⅲ。第二十一页，共四十七页，2022年，8月28日3．以气体变化探究光合作用与呼吸作用的关系

(1)不同状态下植物的代谢特点及相对强度的关系第二十二页，共四十七页，2022年，8月28日(2)光合速率与呼吸速率的关系①绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率。②绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。③真正光合速率、净光合速率、呼吸速率的关系：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率④三者的常用表示方法：第二十三页，共四十七页，2022年，8月28日光合、呼吸速率的测定实验探究(1)净光合速率的测定(如图)①NaHCO3溶液的作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。②植物光合速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内液滴右移的体积即是净光合速率。③条件：整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。(2)呼吸速率的测定(如上图)第二十四页，共四十七页，2022年，8月28日①上图同样可以用于呼吸速率的测定，但要把NaHCO3溶液换成NaOH溶液，吸收植物呼吸作用释放的CO2。②植物呼吸作用的指标：植物呼吸作用吸收氧气，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移。单位时间内液滴左移的体积即是呼吸速率。③条件：整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。第二十五页，共四十七页，2022年，8月28日4．光合作用和呼吸作用中[H]、ATP的来源和去向比较第二十六页，共四十七页，2022年，8月28日1．细胞呼吸与血糖调节、体温调节的关系

(1)细胞呼吸是血糖的主要去路；(2)体温调节过程中，热量的来源是细胞呼吸释放的热能。2．光合作用、细胞呼吸与能量流动和物质循环间的关系

(1)能量流动过程中，绿色植物通过光合作用固定的太阳能总量是流经整个生态系统的总能量，而生物体内能量最终通过细胞呼吸主要以热能形式散失，所以能量不可循环。

(2)在碳循环中，光合作用是CO2由大气进入生物群落的主要途径，而细胞呼吸是CO2由生物群落返回大气的主要途径。参见下图：第二十七页，共四十七页，2022年，8月28日3．细胞代谢是生物体进行各项生命活动的基础

(1)当同化作用大于异化作用时生物体才能正常生长发育；

(2)激素与神经系统是通过改变细胞代谢而实现调节的；

(3)遗传和变异是以细胞内基因的传递和变化为基础的；

(4)生物与无机环境间物质和能量的变换是以细胞代谢为基础的。第二十八页，共四十七页，2022年，8月28日【例1】(经典题)光合作用和细胞呼吸是植物体最重要的生命活动，右图为其简单过程示意图。下列有关叙述正确的是(

)A．图中代表光合作用的是③②，代表细胞呼吸的是①④

B．图中②③发生在叶绿体内，①④过程发生在线粒体内

C．植物细胞内部都能发生①②③④过程，且都能产生ATPD．图中X和Y代表同一物质，X产生于叶绿体基质中，Y产生于线粒体中第二十九页，共四十七页，2022年，8月28日听课心得审题关键：“糖”、“CO2”、以及“箭头方向”命题来源：光合作用与细胞呼吸过程图解和反应场所。思路分析：从图中看③②代表光合作用暗反应阶段，CO2的固定和C3还原的场所是叶绿体基质。①④分别代表有氧呼吸第一阶段和第二阶段，场所分别是细胞质基质和线粒体基质。X代表三碳化合物(C3)，产生于叶绿体基质，Y代表丙酮酸，产生于细胞质基质，X、Y不是同一种物质。植物细胞能发生①②③④过程的只有能进行光合作用的细胞，如叶肉细胞等；植物根尖细胞没有叶绿体，不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸。所以，植物细胞内不是都能发生①②③④过程，且②过程不能产生ATP，要消耗光反应生成的ATP。答案：A第三十页，共四十七页，2022年，8月28日【例2】(2010·南京调研)下图是测定发芽种子的呼吸类型所用装置(假设呼吸底物只有葡萄糖，并且不考虑外界条件的影响)，下列有关说法错误的是(

)选项现象结论甲装置乙装置A液滴左移液滴不动只进行有氧呼吸B液滴不动液滴右移只进行无氧呼吸C液滴不动液滴不动只进行有氧呼吸D液滴左移液滴右移既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸第三十一页，共四十七页，2022年，8月28日听课心得审题关键：“呼吸底物只有葡萄糖”、“NaOH溶液”、“蒸馏水和液滴移动方向”命题来源：细胞呼吸类型、区别和反应式的特点、NaOH溶液的特点。思路分析：如果发芽的种子进行有氧呼吸，那么装置甲由于消耗氧气而产生的CO2被NaOH溶液吸收，使得装置甲中的气压降低而使装置甲中液滴左移，但装置乙由于产生的CO2没有被吸收，消耗的氧气和产生的CO2的量相等，所以装置乙中的气压没有发生变化，故装置乙中液滴不移动。答案：C第三十二页，共四十七页，2022年，8月28日考点2影响光合作用和呼吸作用因素的图象分析1．影响细胞呼吸的外部因素及应用第三十三页，共四十七页，2022年，8月28日第三十四页，共四十七页，2022年，8月28日2.影响光合作用的因素及应用

(1)内部因素第三十五页，共四十七页，2022年，8月28日(2)外部因素(单因子)第三十六页，共四十七页，2022年，8月28日第三十七页，共四十七页，2022年，8月28日(3)多因子影响第三十八页，共四十七页，2022年，8月28日光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用途径措施或方法延长光照时间补充光照增大光合作用面积间作、合理密植提高光合作用效率控制适宜光强、提高CO2浓度(如通风)、合理施肥(供应适量必需矿质元素)提高净光合作用速率维持适当昼夜温差(白天适当升温，晚上适当降温)第三十九页，共四十七页，2022年，8月28日【例3】(改编题)下图甲表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化。乙图曲线a表示某种植物在20℃、CO2浓度为0.03%的环境中随着光照强度的变化光合速率的变化情况；在B点时改变某种条件，结果发生了如曲线b变化。丁、戊分别表示在一定实验条件下测得的某植物光合作用速率与光照强度