光合作用和呼吸作用的综合运用2022年高考生物大一轮复习精讲课件

第三单元细胞的能量供应和运用第四讲

光合作用和呼吸作用综合分析解读课标能力层级素养目标1.通过比较细胞呼吸和光合作用的原理，建立生命活动对立统一的观点；理解能力生命观念2.通过分析与细胞呼吸与光合作用的相关曲线，培养学生能用文字、图表及数学模型准确描述生物学知识的能力信息获取能力科学思维光合作用与细胞呼吸的关系光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置知识点一

光合作用和呼吸作用的关系1.1[H]、ATP的来源和去路比较比较项目来源去路[H]ATP光合作用有氧呼吸在光反应阶段合成ATP，其合成所需能量来自色素吸收转化的太阳能用于暗反应阶段C3还原时的能量之需，以稳定的化学能形式储存在有机物中第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生最多，能量来自有机物的分解无氧呼吸第一阶段产生少量直接用于除暗反应外的各项生命活动光合作用有氧呼吸光反应中水的光解第一、二阶段产生用于还原C3合成有机物等用于第三阶段还原氧气产生水，同时释放大量能量光合作用和呼吸作用的关系1.2光合作用速率与细胞呼吸速率(1)呼吸速率的测定方法：将植物置于黑暗环境中或非绿色组织，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。(2)净光合速率和真正光合速率①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。(3)光合速率与呼吸速率的关系：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。若用O2、CO2或葡萄糖的量表示可得到以下关系式：①光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。②光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量。③光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗葡萄糖量。光合作用和呼吸作用的关系(4)曲线各点(段)光合作用和呼吸作用分析曲线对应点细胞生理活动ATP产生场所细胞或植物体外观表现图示A点只进行细胞呼吸，不进行光合作用细胞质基质和线粒体从外界吸收O2，向外界排出CO2光合作用和呼吸作用的关系曲线对应点细胞生理活动ATP产生场所细胞或植物体外观表现图示AB段(不含A、B点)B点B点之后呼吸量＞光合量光合量＝呼吸量光合量＞呼吸量细胞质基质、线粒体、叶绿体从外界吸收O2，向外界排出CO2与外界不发生气体交换从外界吸收CO2，向外界释放O2光合作用和呼吸作用的关系1.3有机物含量变化曲线及密闭环境中一昼夜CO2含量的变化曲线(1)绿色植物24h内有机物的“制造”“消耗”与“积累”典型图示：曲线解读：①积累有机物时间段：②制造有机物时间段：③消耗有机物时间段：④一天中有机物积累最多的时间点：⑤一昼夜有机物的积累量：ce段bf段Og段e点SP－SM－SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。光合作用和呼吸作用的关系(2)在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较项目一昼夜CO2含量的变化曲线图(密闭小室内CO2变化情况)一昼夜O2含量的变化曲线图(密闭小室内O2变化情况)图示如果N点低于M点说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少光合作用和呼吸作用的关系项目一昼夜CO2含量的变化曲线图(密闭小室内CO2变化情况)一昼夜O2含量的变化曲线图(密闭小室内O2变化情况)如果N点高于M点说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加如果N点与M点一样高说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变含量最高点CO2含量最高点为C点O2含量最高点为E点含量最低点CO2含量最低点为E点O2含量最低点为C点光合作用和呼吸作用的关系光合速率与呼吸速率的拓展(1)图1中干物质的量与光合作用实际量、呼吸量有什么关系？(2)图2虚线表示什么？与光合速率和呼吸速率有什么关系？(3)图2虚线在20℃的最大值表示什么？干物质的量＝光合作用实际量－呼吸量。净光合速率；净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率。净光合速率在20℃时最大。光合作用和呼吸作用的关系延伸思考（2021年广东卷）15.与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同（图1示意图），造成叶绿体相对受光面积的不同（图2），进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（

）t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）B.t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度）C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大【答案】D（2021年湛江一模）6．某植物种子的种皮透水性和透气性极差，导致萌发率低。生物小组为了解该植物种子萌发过程中细胞呼吸的情况，在适宜条件下测得CO2的吸收速率(单位：mL·g-1·h-1)结果如右图。下列有关叙述正确的是（）A．种子萌发前主要进行无氧呼吸，并产生乳酸B．种子萌发前需要先合成相关色素才能进行光合作用C．在萌发后的第4天，幼苗在线粒体基质中生成CO2D．在萌发后的第6天，幼苗的光合速率是30mLCO2·g-1·h-1答案：C知识点二

光合作用、细胞呼吸的测定方法

及实验装置

光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置2.1实验装置2.2实验原理：因呼吸作用类型不同，瓶内气压增大、减小或不变，可通过液滴的右移、左移或不动来呈现；也可根据光照强度不同，通过光合作用与呼吸作用的大小导致瓶内气压变化而引起液滴位置的变化来呈现。2.3装置比较——单一变量的控制及作用项目装置1装置2装置3材料发芽的种子发芽的种子煮熟的种子试剂20%NaOH溶液5mL蒸馏水5mL蒸馏水5mL导致瓶内气压变化的气体O2(因CO2被吸收)(呼吸引起)CO2－O2(差值)(呼吸引起)—作用——物理误差的校正对照(装置1和2)等量NaOH溶液和蒸馏水单一变量控制—对照(装置2和3)—等量萌发的种子和煮熟的种子单一变量控制光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置2.4若将装置1改为探究光合作用和呼吸作用与光照强度的关系(1)装置需改动的地方有三处①将“发芽的种子”换成能进行光合作用的材料。②将“NaOH溶液”换成“NaHCO3溶液”，以保证装置中CO2的相对稳定。③置于不同的光照强度下，观察液滴的移动情况。光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置(2)结果分析①若着色液滴右移，说明

。②若着色液滴左移，说明

。③若着色液滴不动，说明

。光照较强，光合作用强度大于细胞呼吸强度，释放O2使瓶内气压增大光照较弱，细胞呼吸强度大于光合作用强度，吸收O2使瓶内气压减小在此光照强度下光合作用强度等于细胞呼吸强度，释放的O2量等于吸收的O2量，瓶内气压不变光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置2.5探究细胞呼吸状况的实验装置及结果分析(1)欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，即装置1和装置2。如果使用的生物材料是幼苗，则实验装置需要遮光。光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置(2)结果与分析①若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明

。②若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明

。③若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明

。所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产生CO2的量与消耗O2的量相等)所测生物只进行无氧呼吸该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂肪参与。(与糖类相比，脂肪的C、H比例高，O的比例低，故氧化分解时释放相同CO2时，脂肪消耗的O2多，故CO2/O2<1，而葡萄糖只进行有氧呼吸时，CO2/O2＝1；若有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，则CO2/O2>1。)(3)为使实验结果精确，排除实验误差还应设置装置3，以便校正。(4)进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”。光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置（2021·河北高考真题）为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植林随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：（1）对照组；（2）施氮组，补充尿素（12g·m-2）（3）水十氮组，补充尿素（12g·m-2）同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。生理指标对照组施氮组水+氮组自由水/结合水6．26．87．8气孔导度（mmol·m-2s-1）8565196叶绿素含量（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：气孔导度反映气孔开放的程度回答下列问题：（1）植物细胞中自由水的生理作用包括__________________________________等（写出两点即可）。补充水分可以促进玉米根系对氮的__________，提高植株氮供应水平。（2）参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与_______离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动__________________________两种物质的合成以及_________________的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到______分子上，反应形成的产物被还原为糖类。（3）施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是______________________________。细胞内良好的溶剂，能够参与生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和代谢废物

镁

ATP和NADPH（或[H]）水

C5（或RuBP）气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使固定CO2的效率增大

主动吸收（2021·全国高考真题）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：（1）白天叶肉细胞产生ATP的场所有_______________________________________________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和____________________________释放的CO2。（2）气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________________________，又能保证_____________正常进行。（3）若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。_____（简要写出实验思路和预期结果）

细胞质基质、线粒体（线粒体基质和线粒体内膜）、叶绿体类囊体薄膜细胞呼吸（或呼吸作用）

蒸腾作用过强导致水分散失过多光合作用实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在（湿度适宜的）正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。预期结果：A组pH平均值高于B组。

（2021·浙江高考真题）现以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响。实验结果如下图，图中的绿藻质量为鲜重。回答下列问题：（1）实验中可用95%乙醇溶液提取光合色素，经处理后，用光电比色法测定色素提取液的_________，计算叶绿素a的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较_______，以适应低光强环境。由乙图分析可知，在_________条件下温度对光合速率的影响更显著。（2）叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应是一种_______反应。光反应的产物有_______________和O2。（3）图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率_____，理由是__________________。（4）绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μmol·g-1·h-1，则在该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成________μmol的3-磷酸甘油酸。光密度值高

高光强吸能

ATP、NADPH小绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率360(2021年湛江二模)17．(12分)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量的目的。回答下列问题：(1)光照强度对玉米、甘蔗和大豆植株净光合速率的影响如图所示，据图可知光照强度为A时玉米植株叶肉细胞中光合作用产生O2的去向是

。光照强度由A增大到B时，暗反应速率增大的原因是

。(2)间作是指在同一块田地上同时分行相间种植两种或两种以上的作物，农业生产中常将玉米植株和大豆植株间作，这样做的好处是

(要求答出2点)。到线粒体中和释放到外界

光照强度增强，光反应产生的[H]和ATP的含量增加，C3的还原增强，暗反应速率增大利于通风、利于透光或提高光能的利用率(充分利用光能)、与大豆共生的根瘤菌固定的N，可以肥田。(3)某研究小组又进一步测定了玉米作物的叶面积与产量的关系。测得叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与玉米作物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如下图所示。由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均

，当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是