高三生物一轮复习课件：细胞代谢综合分析

高中生物学2025届一轮复习课例

第三单元

细胞的能量供应和利用

第11讲细胞代谢综合分析

1.熟练掌握光合作用和细胞呼吸的关系。2.通过阐述光合作用与细胞呼吸的相互关系，形成归纳与概括、模型与建模的科学思维方法。课标要求考点由高考知核心知识点预测细胞代谢综合分析考点一：光合作用和细胞呼吸之间的关系（2023广东）综合题型（2023北京）综合题型（2023山东）综合题型（2023全国）综合题型（2022广东）综合题型（2022北京）综合题型（2022山东）综合题型（2022河北）综合题型（2022天津）综合题型（2022浙江）综合题型（2022全国）综合题型（2022海南）综合题型（3年59考，全国卷3年5考）题型：解答题内容：可能在呈现现实中的问题情景，让学生在真实的背景下发挥核心价值引领，运用必备知识全面综合展现学科素养水平，呼吸作用和光合作用的基础过程反应物和产物、新情境资料分析和书本基础知识的联系。需要熟练掌握基础知识、综合分析能力和探究能力。考点二：光合作用与细胞呼吸综合应用考情分析目录任务二光合作用与细胞呼吸综合曲线分析任务三真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率任务一分析光合作用与有氧呼吸的关系任务四测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法分析光合作用与有氧呼吸的关系考点一活动1：据图分析光合作用与细胞呼吸过程中的物质转化关系光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础——有机物和氧气；细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用。活动2：比较光合作用和细胞呼吸比较项目光合作用细胞呼吸代谢类型合成作用(或同化作用)分解作用(或异化作用)发生范围含叶绿体的植物细胞；

、光合细菌等所有活细胞发生场所叶绿体(真核生物)；细胞质(原核生物)有氧呼吸：

_(真核生物)；

细胞质(原核生物)无氧呼吸：细胞质基质发生条件只在光下进行有光无光都能进行蓝细菌细胞质基质、线粒体活动2：比较光合作用和细胞呼吸比较项目光合作用细胞呼吸物质变化

能量变化光能→有机物中化学能化学能→热能、ATP中活跃的化学能实质无机物合成有机物；储存能量有机物分解成无机物(或简单有机物)；释放能量过程联系

活动3：光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向CO2丙酮酸CO2(CH2O)H2OO2活动4：光合作用与有氧呼吸中的能量转化比较项目来源去路[H]光合作NADPH有氧呼吸NADHATP光合作用有氧呼吸活动5：光合作用与有氧呼吸中[H]和ATP的来源、去路在光反应阶段合成ATP，其合成所需能量来自色素吸收转化的光能用于暗反应阶段C3的还原，以稳定的化学能形式储存在有机物中三个阶段均产生，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反应中水的光解第一、二阶段为暗反应阶段中C3的还原供氢、供能第三阶段与O2结合生成H2O分析真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率考点二活动1：分析真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的内在关系(1)呼吸速率的测定：植物绿色组织在

条件下或非绿色组织，测定实验容器内CO2释放量、O2减少量或有机物减少量，测得的数值为

速率(A点)。呼吸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。黑暗活动1：分析真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的内在关系(2)净光合速率的测定：植物绿色组织在

条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为_______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。(3)真正光合速率＝

速率＋

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。净光合呼吸净光合有光活动2：判定真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的方法(1)根据关键词判定检测指标细胞呼吸速率净光合速率真正光合速率CO2释放量(黑暗)吸收量(植物)、减少量(环境)利用量、固定（同化）量、消耗量或叶绿体吸收CO2量O2吸收量(黑暗)、消耗量(黑暗)释放量(植物)、增加量(环境)产生、生成、制造、合成量或叶绿体释放O2量有机物消耗量(黑暗)积累量、增加量、净生产量、产生、生成、制造、合成量活动2：判定真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的方法(1)根据关键词判定若用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＝

。②光合作用固定CO2量＝

。③光合作用葡萄糖产生量＝

。氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量葡萄糖积累量＋细胞呼吸消耗葡萄糖量活动2：判定真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的方法(2)根据坐标曲线判定：①当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率；②当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。(3)根据实验条件判定：实验结果所给数值若为黑暗条件下绿色植物的测定值，则为呼吸速率；若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法考点三方法1测定装置中气体体积变化(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（或CO2缓冲液）可为光合作用提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。活动4：测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法(2)测定原理①在黑暗条件下甲装置中的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在光照条件下乙装置中的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。③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。甲乙两装置中液滴的移动均是由O2含量的变化引起的活动4：测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法任务三测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法(3)测定方法①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用等量死亡的绿色植物去替换，其它条件均不变，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。（向左移动）（向右移动）真正光合速率=净光合速率+呼吸速率

活动4：测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法例.下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和细胞呼吸过程中气体产生情况的实验示意图，给这两组实验提供相同的环境条件，下列相关叙述不正确的是

A.装置中的碳酸氢钠溶液可使瓶内的CO2浓度维持在稳定水平B.若装置甲和乙中水滴的移动方向相反，则装置甲中的绿色植物能正常生长C.装置甲中的水滴可能不动，装置乙中的水滴左移D.若装置甲中的水滴左移，则装置甲中绿色植物的叶绿体中不能产生NADPH和ATP碳酸氢钠溶液可吸收多余的CO2，也可释放CO2，因此可使瓶内的CO2浓度维持在稳定水平则装置甲中的水滴右移，说明植物光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物能正常生长当装置甲中的绿色植物的光合作用强度等于细胞呼吸强度时，水滴可能不动，装置乙中的水滴左移若装置甲中的水滴左移，可表示植物光合作用强度小于细胞呼吸强度，但不能说明绿色植物的光合作用不进行，在光照条件下，绿色植物叶绿体中能产生NADPH和ATPD方法2

“半叶法”测定光合作用有机物的产生量

将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度，曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，切断左右叶片间的联系，以防止有机物的运输。计算可参考黑白瓶法：总光合量=MB

-MA活动4：测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法净光合呼吸测水体中溶氧量的变化在适宜光照下照射6h后，测量A（黑瓶）、B（白瓶）的溶氧量，分别记为OA、OB，获得相应数据，则可计算出该叶片的真光合速率（以产氧速率计），M＝

mg/(dm2·h)，AB

方法3

“黑白瓶法”测定溶氧量的变化设初始值为x，白瓶现有量为M白，黑瓶现有量为M黑，则：总光合量=？【解析】净光合量=M白–x，呼吸量=x

-M黑总光合量=净光合量+呼吸量=（M白-x）+（x

-M黑）=M白

-M黑瓶身是否放入长势良好的植物放入适宜水深测定时间测定项目取值表示量A黑瓶不放相同放入时测定水中溶氧量水中溶氧量为：初始量B黑瓶放入相同一段时间后测定水中溶氧量与初始值的差值为：有氧呼吸量C白瓶放入相同与B瓶相同时间后测定水中溶氧量与初始值的差值为：净光合量规律一：有初始值的情况：黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸作用的量；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用的量；二者之和为总光合作用量。规律二：没有初始值的情况：白瓶中测得的现有量-黑屏中测得的现有量=总光合作用量。白瓶中的现有量为净光合作用量，黑瓶中的现有量是指细胞呼吸量。两者之间的差值实际上是指净光合作用的量+细胞呼吸量。例1.取三个玻璃瓶，两个黑布包上，并包以锡箔，记为A、B瓶，另一个玻璃瓶不做处理，记为C瓶，其中B、C瓶中放入生长状况相同且良好的同种植物。从待测的水体深度取水并装入三个瓶中，保留A瓶以测定水中原来的溶氧量。将B、C瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。下列叙述错误的是()A.B瓶中氧气的减少量表示呼吸作用量B.C瓶中氧气的增加量表示净光合作用量C.C瓶中测得的现有氧气量与B瓶中测得的现有氧气量之和表示总光合作用量D.C瓶中测得的现有氧气量与B瓶中测得的现有氧气量之差表示总光合作用量设测定的溶氧量为:A瓶:MaB瓶:MbC瓶:Mc呼率＝Ma－Mb净光率＝Mc－Ma总光率＝(Mc－Ma)+(Ma－Mb)C方法4叶圆片称重法——测定有机物的变化量

本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。净光合速率＝

；呼吸速率＝

；总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝

。(z－y)/2S(x－y)/2S(x＋z－2y)/2S活动4：测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法方法5叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率

本方法利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。活动4：测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法方法6间隔光照法——比较有机物的合成量

光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和NADPH不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的NADPH和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下制造的有机物相对多。活动4：测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法光合作用与细胞呼吸综合曲线分析考点四活动1：自然环境中(夏季)一昼夜植物CO2吸收量与CO2释放量变化曲线(1)曲线各点的含义及形成原因分析①a点：凌晨3时～4时，温度降低，

，CO2释放减少。②b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。③bc段：光合作用强度

细胞呼吸强度。④c点：上午7时左右，光合作用强度

细胞呼吸强度。细胞呼吸强度减弱小于等于活动1：自然环境中(夏季)一昼夜植物CO2吸收量与CO2释放量变化曲线(1)曲线各点的含义及形成原因分析⑤ce段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。⑥d点：温度过高，部分

，CO2供应不足,出现“光合午休”现象。⑦e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。⑧ef段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。⑨fg段：太阳落山，光合作用停止，只进行细胞呼吸。气孔关闭①积累有机物的时间段：

；②制造有机物的时间段：

；③消耗有机物的时间段：

；④一天中有机物积累量最多的时间点：

；⑤一昼夜有机物的积累量：

；活动1：自然环境中(夏季)一昼夜植物CO2吸收量与CO2释放量变化曲线(2)绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“耗”与“积累”c→eb→fo→geS1—（S2+S3）活动2：密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线分析AB段无光照，植物__________________BC段温度降低，细胞呼吸减弱CD段C点后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<细胞呼吸强度D点光合作用强度

细胞呼吸强度DH段光合作用强度>细胞呼吸强度。其中FG段表示“

”现象H点光合作用强度＝细胞呼吸强度，有机物积累____HI段光照继续减弱，光合作用强度<细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止I点I点低于A点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度

，即总光合量

总呼吸量，植物

生长。只进行细胞呼吸＝光合午休最多减少大于能活动2：密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线分析项目一昼夜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/高于/等于M点曲线分析①c点、e点：光合作用强度=呼吸作用强度。②ce段：CO2含量下降(O2含量上升)，光合作用强度>呼吸作用强度。③Mc段和eN段：CO2含量上升(O2含量下降)，光合作用强度＜呼吸作用强度。④光合作用开始与c点之前，结束于e点之后。说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加/减少/不变说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少/增加/不变活动2：密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线分析①巧据小室内CO2(或O2)的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长(注意：植株≠叶肉细胞)②密闭小室中气体变化是整棵植株(绿色、非绿色部位)光合与细胞呼吸综合影响的结果。活动3：光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点

；细胞呼吸减弱，A点

。(2)光(CO2)补偿点的移动：①呼吸速率增加，其他条件不变时，光(CO2)补偿点应

，反之

。②呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光(CO2)补偿点应

，反之

。右移左移下移上移右移左移活动3：光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动(3)光(CO2)饱和点的移动：相关条件的改变，使光合速率增大时，饱和点C点应

移(D点

移)，反之左移(D点左下移)。(4)阴生植物与阳生植物相比，光(CO2)补偿点和饱和点都应

移动。(5)一般来讲呼吸作用的最适温度（30℃）比光合作用（25℃）的高。如果由光合作用的最适温度改为呼吸作用的最适温度，则A点

移，B点

移，C点

移，D点

移。向左右右上下右左左下活动3：光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动条件改变B点(补偿点)C点(饱和点)D点（最大光合速率）适当增大CO2浓度土壤缺Mg2＋（叶绿素含量减少）适当提高温度(在最适温度的基础上)左移右移右上移右移右移左移左移左下移左下移构建概念图光合作用与有氧呼吸的关系及综合应用光合作用与细胞呼吸综合曲线光合作用与有氧呼吸的关系真正(总)光合速率净光合速率呼吸速率表示方式曲线联系图形1.(科学思维)如果用18O标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有18O？如果有，写出18O的转移途径?有，H218O经过光合作用的光反应转移给18O2，H218O经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。2.(科学思维)给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，分析其最可能的转移途径是什么？有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了H218O，有氧呼吸第二阶段利用H218O生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物(CH218O)。1．零上低温对植物造成的危害称为冷害。研究发现，小麦在遭受冷害时，细胞内可溶性糖含量明显提高，氧气消耗速率先升高后降低。如图表示与冷害相关的两个重要代谢活动，图中①～⑤表示不同的生理过程，下列相关叙述错误的是(

)A．冷害初期③④过程增强，细胞获得更多的能量，有利于抵御寒冷B．持续低温使呼吸酶活性减弱，导致细胞内可溶性糖含量提高C．X、Y物质为两种不同的三碳酸，增强光照对②过程无影响D．③④过程也能产生[H]，但其与图中的[H]并不相同C2．为探究酵母菌的细胞呼吸，将部分酵母菌破碎，并做差速离心处理，再将只含有酵母菌线粒体的沉淀物分别放入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三支试管中，分别进行如下操作。请回答：组别加入物质氧的消耗量Ⅰ丙酮酸较大Ⅱ葡萄糖几乎为零Ⅲ细胞质基质和葡萄糖较大

(1)根据以上实验简述有氧呼吸过程中碳原子的转移途径：葡萄糖→丙酮酸→CO2(2)Ⅰ试管中加入2,4二硝基苯酚(DNP)，DNP对有氧呼吸产生的[H]与氧结合形成水的过程没有影响，但会使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，则DNP会影响________的合成。Ⅲ号试管中加入适量的甲烯蓝溶液(甲烯蓝氧化态为蓝色，被还原后为无色)，试管中液体呈蓝色，液体表面覆盖适量的石蜡油，37℃保温一段时间后，发现试管中蓝色变浅，原因是_________________________________________。(3)用酵母菌生产果酒过程中，如发酵罐密闭性不好，酒会变酸并且发酵液表面会形成一层菌膜，形成原因是________________________。随着发酵的进行，发酵液呈缺氧、酸性，但不影响发酵的进行，原因是ATP

在无氧呼吸过程中产生的[H]能使甲烯蓝被还原醋酸菌在液面大量繁殖缺氧、酸性条件下，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受抑制3.（2023·全国·高考真题）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺．有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、