2024屆高考生物二輪專題復(fù)習(xí)與測試專題二細(xì)胞代謝第4講細(xì)胞呼吸與光合作用課件

專題二細(xì)胞代謝第4講細(xì)胞呼吸與光合作用思維導(dǎo)圖體系構(gòu)建第4講細(xì)胞呼吸與光合作用思維導(dǎo)圖體系構(gòu)建第4講細(xì)胞呼吸與光合作用1．(教材必修1P95“思考·討論”)包扎傷口時，需要選用透氣的消毒紗布或“創(chuàng)可貼”等敷料的道理是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________2．(教材必修1P99“旁欄思考”)植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源？______________________________________________________________________________________________________________________________________教材剖析擴(kuò)展提升提示：創(chuàng)造疏松通氣環(huán)境，避免厭氧菌繁殖。提示：綠色光源發(fā)出綠色的光，這種波長的光線不能被光合色素吸收，因此無法用于光合作用中制造有機(jī)物。第4講細(xì)胞呼吸與光合作用3．(教材必修1P103“相關(guān)信息”改編)光合作用過程中NADPH是怎樣形成的？______________________________________________________________________________________________________________________________________4．(教材必修1P105“旁欄思考”)植物在進(jìn)行光合作用的同時，還會進(jìn)行呼吸作用。我們觀測到的光合作用指標(biāo)，如觀測到的O2的產(chǎn)生量，是植物光合作用實(shí)際產(chǎn)生的總O2量嗎？___________________________________________________________________教材剖析擴(kuò)展提升提示：水分解為氧和H＋的同時，被葉綠體奪去兩個電子。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP＋與H＋結(jié)合形成NADPH。提示：實(shí)際產(chǎn)生的總O2量應(yīng)是觀測到的O2的產(chǎn)生量＋呼吸作用O2的消耗量。第4講細(xì)胞呼吸與光合作用5．(教材必修1P106“拓展應(yīng)用1”改編)晴天無云而太陽光照射強(qiáng)烈時，光合作用強(qiáng)度便形成雙峰曲線：一個高峰在上午，一個高峰在下午。中午前后光合速率下降，呈現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，請解釋原因。___________________________________________________________________教材剖析擴(kuò)展提升提示：原因是缺水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，限制CO2進(jìn)入葉片。第4講細(xì)胞呼吸與光合作用1．1mol葡萄糖有氧呼吸能釋放2870kJ的能量，而1mol葡萄糖分解生成乳酸，只釋放196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量儲存在ATP中。據(jù)此分析在進(jìn)行無氧呼吸過程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解釋放的能量的主要去向是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________教材剖析擴(kuò)展提升答案：無氧呼吸過程中，葡萄糖中的能量主要轉(zhuǎn)移到乳酸或酒精中沒有釋放出來；而葡萄糖氧化分解釋放的能量主要以熱能形式散失。第4講細(xì)胞呼吸與光合作用2．(1)夏季中午，光照強(qiáng)、溫度高，但植物的光合作用強(qiáng)度反而減弱，原因是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________(2)生態(tài)農(nóng)業(yè)中有“多使用農(nóng)家肥”的措施，該措施除了能減少化肥對土壤的影響外，還有一些有利于農(nóng)作物生長的因素，請你從光合作用的原理進(jìn)行分析。______________________________________________________________________________________________________________________________________教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用答案：(1)當(dāng)光照強(qiáng)、溫度高時，為了降低植物的蒸騰作用，減少水分的散失，部分氣孔關(guān)閉，從而使葉肉細(xì)胞中的CO2供應(yīng)不足，暗反應(yīng)減弱，從而導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度減弱。(2)農(nóng)家肥中的有機(jī)物可被土壤中的微生物分解成CO2和無機(jī)鹽，其中CO2可作為農(nóng)作物進(jìn)行光合作用的原料。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用3．據(jù)研究報道，在澇脅迫條件下玉米幼苗根部可同時產(chǎn)生乙醇和乳酸。在淹水處理?xiàng)l件下，甜櫻桃砧木根系無氧呼吸也能同時產(chǎn)生乙醇和乳酸。以上研究均表明，一種細(xì)胞的無氧呼吸方式可以有兩種。有些微生物原本只有一種無氧呼吸方式，但是通過基因工程方法可以使微生物出現(xiàn)新的代謝途徑。例如，科學(xué)家將乳酸脫氫酶基因?qū)虢湍?轉(zhuǎn)基因酵母)，從而使其具有兩條無氧呼吸途徑。請據(jù)此回答下列問題：(1)不同的呼吸方式其產(chǎn)物不同的直接原因是______________________。在澇脅迫條件下玉米幼苗根部可進(jìn)行無氧呼吸的意義是__________________________________________________________________________________________。(2)玉米幼苗根能否長時間進(jìn)行無氧呼吸，原因是什么？___________________________________________________________________教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(3)請設(shè)計實(shí)驗(yàn)證明轉(zhuǎn)基因酵母具有兩條無氧呼吸途徑(材料：普通酵母、轉(zhuǎn)基因酵母、培養(yǎng)液，其他需要的材料任選)。______________________________________________________________________________________________________________________________________教材剖析擴(kuò)展提升答案：(1)酶的種類不同保證玉米幼苗根部在缺氧的條件下可以獲得能量(2)不能，原因是無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸或酒精會損害根。(3)第一組在無氧條件下培養(yǎng)普通酵母，第二組在無氧條件下培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因酵母，然后用酸性重鉻酸鉀檢驗(yàn)培養(yǎng)液，再分別測出培養(yǎng)液的pH。結(jié)果為兩組培養(yǎng)液均可使酸性重鉻酸鉀變?yōu)榛揖G色，第二組的pH小于第一組，可以證明轉(zhuǎn)基因酵母產(chǎn)生了乙醇和乳酸，說明轉(zhuǎn)基因酵母具有兩條無氧呼吸途徑。第4講細(xì)胞呼吸與光合作用考點(diǎn)一細(xì)胞呼吸與光合作用的過程(2023·廣東卷)在游泳過程中，參與呼吸作用并在線粒體內(nèi)膜上作為反應(yīng)物的是(

)A．還原型輔酶Ⅰ B．丙酮酸C．氧化型輔酶Ⅰ D．二氧化碳教材剖析擴(kuò)展提升解析：游泳過程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一階段和第二階段都產(chǎn)生了[H]，這兩個階段產(chǎn)生的[H]在第三階段經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，在線粒體內(nèi)膜上與氧結(jié)合生成水，這里的[H]是一種簡化的表示方式，實(shí)際上指的是還原型輔酶Ⅰ，A項(xiàng)正確。答案：A第4講細(xì)胞呼吸與光合作用1．不同角度圖解光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系(1)過程教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(2)C、H、O三種元素的轉(zhuǎn)移途徑教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用特別提醒①葡萄糖不能直接進(jìn)入線粒體被分解，必須在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸才能進(jìn)入線粒體被分解。②人體細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸，無CO2，人體內(nèi)產(chǎn)生的CO2只能是有氧呼吸的產(chǎn)物。③無氧呼吸有機(jī)物氧化分解不徹底，還有大量能量儲存在乳酸或者酒精中，釋放出來的只是少量的能量。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(3)光合作用與細(xì)胞呼吸中[H]、NADPH和ATP的來源及去路①比較[H]和NADPH的來源和去路：教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用②比較ATP的來源與去路：教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(4)圖解4種狀況下“光合作用與細(xì)胞呼吸”關(guān)系教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用2．圖解環(huán)境條件改變與光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)移動方向的關(guān)系教材剖析擴(kuò)展提升(1)光補(bǔ)償點(diǎn)的兩種生理狀態(tài)①整個植株：光合作用強(qiáng)度＝呼吸作用強(qiáng)度。②葉肉細(xì)胞：光合作用強(qiáng)度>呼吸作用強(qiáng)度。第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(2)光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)移動方向①光補(bǔ)償點(diǎn)的移動：a．呼吸速率增加，其他條件不變時，光補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。b．呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時，光補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。②光飽和點(diǎn)的移動：相關(guān)條件的改變(如增大CO2濃度)使光合速率增大時，光飽和點(diǎn)C應(yīng)右移(C′點(diǎn)右上移)，反之左移(C′點(diǎn)左下移)。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用題點(diǎn)一：圍繞細(xì)胞呼吸和光合作用的過程，考查理解能力1．(2023·廣州模擬)淀粉是糧食最主要的組分，也是重要的工業(yè)原料。中國科學(xué)院實(shí)現(xiàn)了人工合成淀粉，其途徑(ASAP)如圖所示，該成果不依賴植物光合作用，在實(shí)驗(yàn)室人為提供能量的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了從CO2和H2到淀粉分子的人工全合成。圖2表示光合作用合成葡萄糖的過程。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(1)光合作用中NADPH和ATP參與的過程相當(dāng)于圖1中的__________(用“C1模塊、C3模塊、C6模塊或Cn模塊”及箭頭表示)。圖1中Cn是由C6組成的淀粉，以C6為單位組成的生物大分子還有__________。(2)據(jù)圖2所示過程18O的轉(zhuǎn)移路徑和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推測用18O標(biāo)記CO2的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀___________________________________________________________________________________________________________________________________。光合作用過程既能分解水也能產(chǎn)生水，結(jié)合圖2分析光合作用的__________(填“光反應(yīng)”或“暗反應(yīng)”)過程產(chǎn)生水，判斷的依據(jù)是_______________________________________________________________________________________。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(3)從能量的角度看，光合作用的本質(zhì)是將太陽能轉(zhuǎn)化為_______________。人工合成淀粉的成功能否表明對光合作用的完全替代，請從能量的角度闡釋你的理由_______________________________________________________________________________________________________________________________。教材剖析擴(kuò)展提升解析：(1)NADPH和ATP參與光合作用暗反應(yīng)中C3的還原過程，所以光合作用中NADPH和ATP參與的過程相當(dāng)于圖1中的C3模塊→C6模塊；圖1中Cn是由C6組成的淀粉，淀粉的基本單位為葡萄糖，即C6為葡萄糖，故以C6為單位組成的生物大分子除淀粉外還有糖原、纖維素。(2)根據(jù)圖2分析可知，用18O標(biāo)記CO2的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄緾O2中氧轉(zhuǎn)化為水中氧的途徑；由圖2可知，合成ATP時，也產(chǎn)生了水，光反應(yīng)階段產(chǎn)生ATP，故圖2中光合作用的光反應(yīng)過程產(chǎn)生水，第4講細(xì)胞呼吸與光合作用因?yàn)楫a(chǎn)生水的場所為葉綠體類囊體，與ATP同時生成。(3)光合作用的本質(zhì)是將太陽能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中儲存的化學(xué)能；由于人工合成淀粉所需能量是人為提供的能量，而光合作用合成淀粉是直接固定的太陽能，所以人工合成淀粉的成功不能表明對光合作用的完全替代。教材剖析擴(kuò)展提升答案：(1)C3模塊→C6模塊糖原、纖維素(2)探究CO2中氧轉(zhuǎn)化為水中氧的途徑光反應(yīng)產(chǎn)生水的場所為葉綠體類囊體，與ATP同時生成(3)有機(jī)物中儲存的化學(xué)能不能，人工合成淀粉所需能量是人為提供的能量，而光合作用合成淀粉是直接固定的太陽能第4講細(xì)胞呼吸與光合作用題點(diǎn)二：通過細(xì)胞呼吸和光合作用關(guān)系，考查綜合應(yīng)用能力2．(2023·廣東校聯(lián)考)光合作用效率是指綠色植物通過光合作用制造的有機(jī)物中所含的能量與光合作用中吸收的光能的比值。某研究人員將密閉容器內(nèi)的某綠色植物先經(jīng)黑暗再經(jīng)恒定光照處理，容器內(nèi)氧氣的變化量如圖所示(光照對呼吸作用的影響可忽略不計)。下列說法錯誤的是(

)教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用A．C點(diǎn)時該植物葉肉細(xì)胞中合成ATP的場所有線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B．A點(diǎn)以后的短時間內(nèi)，葉綠體內(nèi)C5含量將增加C．5－15min內(nèi)，該植物光合作用產(chǎn)生O2的平均速率是5×10－8mol/minD．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用農(nóng)家肥主要是通過提高光合作用效率來提高產(chǎn)量的教材剖析擴(kuò)展提升解析：A、C點(diǎn)時在黑暗條件下，植物葉肉細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用，因此合成ATP的場所有線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，A項(xiàng)正確；A點(diǎn)以后的短時間內(nèi)，光照增強(qiáng)，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH增加，葉肉細(xì)胞的葉綠體內(nèi)C3被還原增多，產(chǎn)生的C5量增加，B項(xiàng)正確；結(jié)合圖示可知，黑暗下氧氣量的變化量為呼吸速率，為(5×10－7mol－4×10－7mol)÷5＝2×10－8mol/min，在5－15min內(nèi)，凈光合速率為(8×10－7mol－4×10－7mol)÷10＝4×10－8mol/min，該植物光合作第4講細(xì)胞呼吸與光合作用用產(chǎn)生氧氣的平均速率即總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝4×10－8mol/min＋2×10－8mol/min＝6×10－8mol/min，C項(xiàng)錯誤；農(nóng)家肥中富含有機(jī)物，可以被分解者分解，產(chǎn)生的無機(jī)鹽可以被植物吸收利用，增強(qiáng)光合作用，增強(qiáng)光合產(chǎn)物量，D項(xiàng)正確。教材剖析擴(kuò)展提升答案：C第4講細(xì)胞呼吸與光合作用題點(diǎn)三：從光呼吸與光合作用關(guān)系的角度理解光合作用的過程，考查科學(xué)思維能力3．(2023·廣東統(tǒng)考三模)不同溫度條件下，植物對光的需求存在差異，如圖1是溫度和其他條件適宜時光照強(qiáng)度與番茄凈光合速率的關(guān)系，圖中A點(diǎn)為光補(bǔ)償點(diǎn)，B點(diǎn)為光飽和點(diǎn)；圖2是番茄光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)的高低與溫度變化的關(guān)系?；卮鹣铝袉栴}：教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(1)由圖1可知，光補(bǔ)償點(diǎn)的含義為當(dāng)______________________時的光照強(qiáng)度。(2)由圖2可以看出，在5～10℃時，光補(bǔ)償點(diǎn)較低，該狀態(tài)下，溫度對光合速率及呼吸速率的影響效果分別為__________；超過35℃，光飽和點(diǎn)不升反降，可能的原因是____________________________________________________________________________________________________________(寫出兩點(diǎn))。(3)光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)的高低不僅受溫度影響，還受CO2濃度的影響。若降低CO2濃度，圖1中A點(diǎn)和B點(diǎn)將分別向________和向________移動。在采用人工光源提高番茄產(chǎn)量時，對光照強(qiáng)度的控制應(yīng)考慮到_______________________________________________________________等多個方面(寫出兩點(diǎn))。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(4)若要得到番茄的真正光合速率，要對呼吸速率進(jìn)行測定，測定番茄呼吸速率的實(shí)驗(yàn)思路為________________________________________________________________________________________________________________________。教材剖析擴(kuò)展提升解析：(1)由圖1可知，光補(bǔ)償點(diǎn)的含義為當(dāng)凈光合速率為0時的光照強(qiáng)度，由于凈光合速率等于總光合速率減去呼吸速率，故光補(bǔ)償點(diǎn)的含義也可以表述為當(dāng)光合速率等于呼吸速率時的光照強(qiáng)度。(2)在5～10℃時，光補(bǔ)償點(diǎn)不變，但是光飽和點(diǎn)增大，意味著光合速率增強(qiáng)，即溫度對光合速率的效果是促進(jìn)，而光補(bǔ)償點(diǎn)光合速率等于呼吸速率，光合速率增大意味著呼吸速率增大，即溫度對呼吸速率的效果也為促進(jìn)。光飽和點(diǎn)是指光合速率達(dá)到最大時所需要的最低光照強(qiáng)度，溫度會影響酶的活性和光合色素的分解從而影響光合速率，第4講細(xì)胞呼吸與光合作用故超過35℃，光飽和點(diǎn)不升反降，可能的原因是溫度升高，影響與光合作用有關(guān)酶的活性(酶活性降低)；光合色素分解增多，含量減少，能夠利用的光能減少，光飽和點(diǎn)降低。(3)二氧化碳減少，第二階段生成的碳三化合物減少，導(dǎo)致第一階段反應(yīng)減弱，生成的氧氣不再滿足細(xì)胞呼吸。此時需要提高光強(qiáng)來促進(jìn)第一階段反應(yīng)，光補(bǔ)償點(diǎn)右移；隨著光強(qiáng)從光補(bǔ)償點(diǎn)逐漸增強(qiáng)，第一階段反應(yīng)增強(qiáng)，促進(jìn)第二階段反應(yīng)，當(dāng)?shù)诙A段反應(yīng)到達(dá)某個值時，受二氧化碳濃度限制，即使再增大光強(qiáng)也無法使第二階段反應(yīng)增強(qiáng)。由于二氧化碳的濃度降低，這個值也會減少，因此所需第一階段反應(yīng)產(chǎn)生的氫減少，第一階段相比之前減弱，光飽和點(diǎn)左移；結(jié)合圖2和相應(yīng)題干可知，在采用人工光源提高番茄產(chǎn)量時，對光照強(qiáng)度的控制應(yīng)考慮到番茄所處環(huán)境的溫度以及CO2教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用濃度等多個方面，均會影響所用光照強(qiáng)度對番茄植株光合速率的效果。(4)真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，故則還需各組的呼吸速率，測定呼吸速率意味著不能讓植物進(jìn)行光合作用，需要遮光(暗)處理，故測定呼吸速率的基本實(shí)驗(yàn)思路是其他條件保持相同且一致，將同種植物放置于黑暗條件下，測定其呼吸速率(單位時間內(nèi)氧氣的消耗量或二氧化碳的釋放量)。教材剖析擴(kuò)展提升答案：(1)凈光合速率為0(或光合速率等于呼吸速率)(2)促進(jìn)、促進(jìn)溫度升高，影響與光合作用有關(guān)酶的活性(酶活性降低)；光合色素分解增多，含量減少(3)右左番茄所處環(huán)境的溫度以及CO2濃度(4)其他條件保持相同且一致，將番茄放置于黑暗條件下，測定其呼吸速率(單位時間內(nèi)氧氣的消耗量或二氧化碳的釋放量)第4講細(xì)胞呼吸與光合作用考點(diǎn)二細(xì)胞呼吸與光合作用的影響因素及其應(yīng)用(2023·廣東卷)光合作用機(jī)理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)。大田常規(guī)栽培時，水稻野生型(WT)的產(chǎn)量和黃綠葉突變體(ygl)的產(chǎn)量差異不明顯，但在高密度栽培條件下ygl產(chǎn)量更高，其相關(guān)生理特征見下表和圖。(光飽和點(diǎn)：光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加時的光照強(qiáng)度；光補(bǔ)償點(diǎn)：光合過程中吸收的CO2與呼吸過程中釋放的CO2等量時的光照強(qiáng)度。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用分析圖表，回答下列問題：(1)ygl葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低和________________，葉片主要吸收可見光中的________________光。(2)光照強(qiáng)度逐漸增加達(dá)到2000μmol·m－2·s－1時，ygl的凈光合速率較WT更高，但兩者凈光合速率都不再隨光照強(qiáng)度的增加而增加，比較兩者的光飽和點(diǎn)，可得ygl________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有較高的光補(bǔ)償點(diǎn)，可能的原因是葉綠素含量較低和________。(3)與WT相比，ygl葉綠素含量低，高密度栽培條件下，更多的光可到達(dá)下層葉片，且ygl群體的凈光合速率較高，表明該群體________________，是其高產(chǎn)的原因之一。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(4)試分析在0～50μmol·m－2·s－1范圍的低光照強(qiáng)度下，WT和ygl凈光合速率的變化，在給出的坐標(biāo)系中繪制凈光合速率趨勢曲線。在此基礎(chǔ)上，分析圖a和你繪制的曲線，比較高光照強(qiáng)度和低光照強(qiáng)度條件下WT和ygl的凈光合速率，提出一個科學(xué)問題：___________________________________________________________________________________________________________________。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用1．掌握影響細(xì)胞呼吸的四類因素(1)溫度(2)O2含量教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(3)CO2濃度(4)含水量教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用2．分析影響光合速率的三大因素教材剖析擴(kuò)展提升光照強(qiáng)度①原理：主要影響光反應(yīng)階段ATP和NADPH的產(chǎn)生②分析P點(diǎn)后的限制因素：外因：溫度、CO2濃度；內(nèi)因：色素的含量、酶的數(shù)量和活性CO2的濃度①原理：影響暗反應(yīng)階段C3的生成②分析P點(diǎn)后的限制因素：外因：溫度、光照強(qiáng)度；內(nèi)因：酶的數(shù)量和活性③CO2濃度過高會抑制植物的細(xì)胞呼吸，進(jìn)而影響光合作用第4講細(xì)胞呼吸與光合作用教材剖析擴(kuò)展提升溫度主要影響暗反應(yīng)，通過影響酶的活性而影響光合作用續(xù)上表第4講細(xì)胞呼吸與光合作用3.辨明一晝夜植物代謝強(qiáng)度變化的兩條曲線教材剖析擴(kuò)展提升曲線解讀：(1)c點(diǎn)和g點(diǎn)：光合速率等于呼吸速率。(2)c～g段：光合速率大于呼吸速率。(3)g點(diǎn)：有機(jī)物積累最多的點(diǎn)。(4)b點(diǎn)：開始進(jìn)行光合作用的點(diǎn)。(5)一晝夜后有機(jī)物有積累：甲：Ⅱ－(Ⅰ＋Ⅲ)大于0；乙：i點(diǎn)CO2濃度比a點(diǎn)時低。第4講細(xì)胞呼吸與光合作用特別提醒(1)圖甲中c點(diǎn)和g點(diǎn)為光補(bǔ)償點(diǎn)，此時光合作用速率與細(xì)胞呼吸速率相等，分別相當(dāng)于圖乙中的c點(diǎn)和g點(diǎn)；c點(diǎn)玻璃罩內(nèi)CO2濃度最高，g點(diǎn)CO2濃度最低。(2)光補(bǔ)償點(diǎn)時，葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度等于植物細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，但是葉肉細(xì)胞中光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用題點(diǎn)一：通過環(huán)境因素對細(xì)胞呼吸和光合作用的影響，考查信息獲取能力1．(2023·廣東模擬預(yù)測)蘿卜是世界古老的栽培作物之一，主要分布于歐洲大陸、北非、中亞、日本以及中國等地。下圖1代表蘿卜葉肉細(xì)胞光合作用的部分圖解，圖2表示在最適溫度條件下，蘿卜植株CO2釋放量或吸收量隨光照強(qiáng)度變化的曲線。請分析回答：教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(1)圖1過程發(fā)生的場所是____________，白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所有______________________，如果其他條件不變，白天突然增加光照強(qiáng)度，短時間內(nèi)細(xì)胞中三碳化合物含量的變化趨勢為______(選填“升高”或“降低”)。(2)圖2中，C點(diǎn)后曲線保持水平不變，此時限制植物光合作用速率的主要環(huán)境因素是____________。(3)某實(shí)驗(yàn)小組為了研究鹽脅迫對某植物的影響情況，探究了不同濃度NaCl對其凈光合速率、胞間CO2濃度、光合色素含量的影響，結(jié)果如下：(假設(shè)整個實(shí)驗(yàn)期間，細(xì)胞的呼吸強(qiáng)度不變)教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用請結(jié)合上圖分析，當(dāng)NaCl濃度高于50mmol/L時，隨著NaCl濃度的增加，凈光合速率下降的原因是：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。教材剖析擴(kuò)展提升解析：(1)圖1過程是光反應(yīng)，類囊體薄膜是光反應(yīng)的場所，白天葉肉細(xì)胞可進(jìn)行光合作用和呼吸作用，所以產(chǎn)生ATP的場所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體，如果其他條件不變，白天突然增加光照強(qiáng)度，短時間內(nèi)三碳化合物的還原加快，但是暗反應(yīng)生成三碳化合物的速率不變，所以細(xì)胞中三碳化合物含量下降。(2)圖2表示在最適溫度條件下，蘿卜植株CO2釋放量或吸收量隨光照強(qiáng)度變化的曲線，則溫度不是限制因素，C點(diǎn)以后已經(jīng)達(dá)到光飽和點(diǎn)，則此時限制第4講細(xì)胞呼吸與光合作用植物光合作用速率的主要環(huán)境因素是CO2的濃度。(3)據(jù)圖乙和丙可知，當(dāng)NaCl濃度高于50mmol/L時，隨著NaCl濃度的增加，胞間CO2的濃度上升，葉綠素和類胡蘿卜素的含量下降，影響了葉肉細(xì)胞的光合作用，則導(dǎo)致凈光合速率下降。教材剖析擴(kuò)展提升答案：(1)類囊體/類囊體薄膜細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體降低(2)CO2濃度(3)當(dāng)NaCl濃度高于50mmol/L時，隨著NaCl濃度的增加，胞間CO2的濃度上升，葉綠素和類胡蘿卜素的含量下降，導(dǎo)致凈光合速率下降第4講細(xì)胞呼吸與光合作用題點(diǎn)二：通過植物光合作用和呼吸作用的曲線變化，考查識圖能力和綜合應(yīng)用能力2．(2023·廣東高三統(tǒng)考)番茄含有豐富的營養(yǎng)，據(jù)營養(yǎng)學(xué)家研究測定：每人每天食用50～100克鮮番茄即可滿足人體對幾種維生素和礦物質(zhì)的需要。為了進(jìn)一步了解番茄的生理特征，某興趣小組在補(bǔ)充CO2和升高溫度條件下，測定番茄在不同時間的光合速率，結(jié)果如圖1所示?；卮鹣铝袉栴}：教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(1)番茄果實(shí)有紅色和黃色等，果實(shí)中的色素主要分布在細(xì)胞的________(填結(jié)構(gòu)名稱)中。由圖1可知，高溫組與常溫組相比，隨著時間延長，葉片凈光合速率最先下降的是________組，該組葉片凈光合速率下降的原因可能是__________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2點(diǎn))。(2)高溫組和常溫組都補(bǔ)充CO2后，兩組葉片光合速率變化的相同點(diǎn)是__________________________________________________________________________，不同點(diǎn)是_____________________________________________________________________________________________________________________________。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(3)圖2曲線表示30℃條件下測得的結(jié)果，對番茄a(bǔ)而言，假如白天和黑夜的時間各為12h，平均光照強(qiáng)度在________klx以上才能使該番茄處于生長狀態(tài)。已知番茄b光合速率和呼吸速率的最適溫度分別是25℃和30℃，若將溫度降低到25℃，其他條件不變，則理論上圖2中N點(diǎn)的位置變化是向______移動。教材剖析擴(kuò)展提升解析：(1)使番茄果實(shí)呈現(xiàn)紅色和黃色的色素主要分布在液泡中。由于高溫影響酶的活性，使與光合作用和呼吸作用有關(guān)的酶活性降低，同時高溫引起葉片氣孔關(guān)閉減少葉片對二氧化碳的吸收，所以和常溫組相比，隨著高溫持續(xù)時間延長，高溫組的葉片光合作用速率最先下降。(2)分析曲線可知，分別與高溫組和常溫組相比，兩組補(bǔ)充CO2后番茄光合速率均有提升，常溫＋CO2與高溫＋CO2相比，在高溫下比常溫下補(bǔ)充CO2時光合速率提升的幅度更大，效第4講細(xì)胞呼吸與光合作用果更為顯著。(3)圖2為30℃條件下測得的曲線，縱坐標(biāo)CO2的吸收量反映的是凈光合速率。對番茄a(bǔ)而言，呼吸速率是1mg·m－2·h－1，要想使該番茄處于生長狀態(tài)，總光合速率應(yīng)大于呼吸速率，設(shè)凈光合速率為x，則假如白天和黑夜的時間各為12h，即12×(1＋x)＝24×1，解得x＝1，故平均光照強(qiáng)度在Aklx以上才能使該植物處于生長狀態(tài)。已知番茄b光合速率和呼吸速率的最適溫度分別是25℃和30℃，若將溫度由30℃降低到25℃，其他條件不變，光合速率升高，呼吸速率降低，則圖中N點(diǎn)向右上移動。教材剖析擴(kuò)展提升答案：(1)液泡高溫高溫使光合作用和呼吸作用有關(guān)酶的活性降低、氣孔關(guān)閉影響了CO2的吸收(2)高溫組與常溫組都補(bǔ)充CO2后29天內(nèi)番茄光合速率均有提升高溫組補(bǔ)充CO2后光合速率提升的幅度更大更持久(或高溫組補(bǔ)充CO2后光合速率提高的效果更為顯著)(3)A右上第4講細(xì)胞呼吸與光合作用考點(diǎn)三細(xì)胞呼吸與光合作用的實(shí)驗(yàn)探究與分析(2023·湖南卷)下圖是水稻和玉米的光合作用暗反應(yīng)示意圖?？栁难h(huán)的Rubisco酶對CO2的Km為450μmol·L－1(K越小，酶對底物的親和力越大)，該酶既可催化RuBP與CO2反應(yīng)，進(jìn)行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與O2反應(yīng)，進(jìn)行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應(yīng))。該酶的酶促反應(yīng)方向受CO2和O2相對濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細(xì)胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細(xì)胞葉綠體是水光解的主要場所，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體主要與ATP生成有關(guān)。玉米的暗反應(yīng)先在葉肉細(xì)胞中利用PEPC酶(PEPC對CO2的Km為7μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應(yīng)生成C4，固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞后釋放CO2，再進(jìn)行卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉栴}：教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(1)玉米的卡爾文循環(huán)中第一個光合還原產(chǎn)物是________________(填具體名稱)，該產(chǎn)物跨葉綠體膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通過________長距離運(yùn)輸?shù)狡渌M織器官。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(2)在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度________(填“高于”或“低于”)水稻。從光合作用機(jī)制及其調(diào)控分析，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三點(diǎn)即可)。(3)某研究將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強(qiáng)度無明顯變化。其原因可能是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三點(diǎn)即可)。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用解析：(1)玉米的光合作用過程與水稻相比，雖然CO2的固定過程不同，但其卡爾文循環(huán)的過程是相同的，結(jié)合水稻的卡爾文循環(huán)圖解，可以看出CO2固定的直接產(chǎn)物是3磷酸甘油酸，然后直接被還原成3磷酸甘油醛。3磷酸甘油醛在葉綠體中被轉(zhuǎn)化成淀粉，在葉綠體外被轉(zhuǎn)化成蔗糖，蔗糖是植物長距離運(yùn)輸?shù)闹饕穷?，蔗糖在長距離運(yùn)輸時是通過維管組織。(2)干旱、高光強(qiáng)時會導(dǎo)致植物氣孔關(guān)閉，吸收的CO2減少，而玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能將葉綠體內(nèi)的光合產(chǎn)物通過維管組織及時轉(zhuǎn)移出細(xì)胞。因此在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度高于水稻。(3)將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻葉肉細(xì)胞，只是提高了葉肉細(xì)教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用胞內(nèi)的CO2濃度，而植物的光合作用強(qiáng)度受到很多因素的影響；在光飽和條件下如果光合作用強(qiáng)度沒有明顯提高，可能是水稻的酶活性達(dá)到最大，對CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物質(zhì)含量的限制，也可能是因?yàn)樗{(lán)細(xì)菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用機(jī)制有所不同。教材剖析擴(kuò)展提升答案：(1)3-磷酸甘油醛蔗糖維管組織(2)高于高光照條件下玉米可以將光合產(chǎn)物及時轉(zhuǎn)移；玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸(3)酶的活性達(dá)到最大，對CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物質(zhì)含量的限制；原核生物和真核生物光合作用機(jī)制有所不同第4講細(xì)胞呼吸與光合作用1．測定光合速率與呼吸速率的幾種方法(1)利用裝置圖法測定植物光合速率與呼吸速率教材剖析擴(kuò)展提升①裝置中溶液的作用：在測細(xì)胞呼吸速率時，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測表觀光合速率時，NaHCO3溶液可提供CO2，保證容器內(nèi)CO2濃度的恒定。第4講細(xì)胞呼吸與光合作用②測定原理：a．甲裝置在黑暗條件下植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。b．乙裝置在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表表觀光合速率。c．真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。③測定方法：a．將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用b．將同一植物(乙裝置)置于光下一定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算表觀光合速率。c．根據(jù)呼吸速率和表觀光合速率可計算得到真正光合速率。教材剖析擴(kuò)展提升④物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。(2)利用“半葉法”測定光合速率第4講細(xì)胞呼吸與光合作用例如：某研究小組采用“半葉法”對番茄葉片的光合作用強(qiáng)度進(jìn)行測定，如圖所示?！鞍肴~法”的原理是將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒?可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理)阻止兩部分的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合作用強(qiáng)度。若M＝MB－MA，則M表示B葉片被截取部分在6小時內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量。(3)利用“黑白瓶”法測定光合速率將裝有水和光合植物的黑、白瓶置于相同水層中，測定單位時間內(nèi)瓶中溶解氧含量的變化，借此測定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物僅能進(jìn)行細(xì)胞呼吸；白瓶透光，瓶中生物可進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸。因此，真正光合作用氧氣產(chǎn)生量(光合作用總量)＝白瓶中氧氣增加量＋黑瓶中氧氣減少量。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(4)葉圓片稱重法——測定有機(jī)物的變化量①操作圖示：如圖所示，以有機(jī)物的變化量測定光合速率(S為葉圓片面積)。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(5)葉圓片上浮法——定性檢測O2釋放速率本方法通過利用真空技術(shù)排出葉肉細(xì)胞間隙中的空氣，充以水分，使葉片沉于水中；在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短)，即能比較光合作用強(qiáng)度的大小。2．交替光照與連續(xù)光照問題光反應(yīng)和暗反應(yīng)在不同酶的催化作用下相對獨(dú)立進(jìn)行，由于催化暗反應(yīng)的酶的催化效率和數(shù)量都是有限的，因此在一般情況下，光反應(yīng)的速率比暗反應(yīng)快，光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和NADPH不能被暗反應(yīng)及時消耗掉。持續(xù)光照，光反教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用應(yīng)產(chǎn)生的大量的NADPH和ATP不能及時被暗反應(yīng)消耗，暗反應(yīng)限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替進(jìn)行，則黑暗間隔有利于充分利用光照時積累的光反應(yīng)的產(chǎn)物，持續(xù)進(jìn)行一段時間的暗反應(yīng)，因此在光強(qiáng)度和光照時間不變的情況下，制造的有機(jī)物相對多。教材剖析擴(kuò)展提升3．實(shí)驗(yàn)設(shè)計中的相關(guān)注意事項(xiàng)(1)變量的控制手段，如光照強(qiáng)度的大小可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡，但與植物的距離不同)進(jìn)行控制，不同溫度可用不同恒溫裝置控制，CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液調(diào)節(jié)。(2)對照原則的應(yīng)用，不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)該用一系列裝置進(jìn)行相互對照。(3)無論哪種裝置，在光下測得的數(shù)值均為“凈光合作用強(qiáng)度值”。第4講細(xì)胞呼吸與光合作用題點(diǎn)一：通過測定光合速率與呼吸速率，考查應(yīng)用能力1．(2022·咸陽高三校考)大豆是世界重要的糧食作物，富含豐富的蛋白質(zhì)，同時大豆也常常作為生物實(shí)驗(yàn)材料用來探究植物體的一些生命活動規(guī)律。下面分別以大豆種子和幼苗為實(shí)驗(yàn)材料來設(shè)計實(shí)驗(yàn)，請分別根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計過程回答相關(guān)問題：(1)大豆種子收獲之后，常放在低溫，干燥，低氧的環(huán)境中儲存，其目的是：______________________________________________________________________________________________________________________________________。教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用(2)在密閉玻璃裝置中，測定光照強(qiáng)度對大豆幼苗光合速率的影響。甲圖表示實(shí)驗(yàn)裝置；乙圖表示在一定條件下測得的該幼苗光照強(qiáng)度與凈光合速率的關(guān)系，回答下列問題：教材剖析擴(kuò)展提升第4講細(xì)胞呼吸與光合作用①在G點(diǎn)，產(chǎn)生ATP的場所有________________；在E點(diǎn)，葉肉細(xì)胞中葉綠體和線粒體之間的CO2和O2的交換情況如圖丙中的__________所示；在H點(diǎn)，用圖丙中的________所示。②將甲裝置放在黑暗的環(huán)境中，燒杯中裝入的液體是適量NaOH溶液，則該裝置內(nèi)紅色液滴在單位時間內(nèi)移動的體積可以用來測定該植株的__________值。③將甲裝置放在充足的光照的環(huán)境中，燒杯中裝入的液體是適量NaHCO3溶液，則該裝置內(nèi)紅色液滴在單位時間內(nèi)向右移動的體積可以用來測定該植株的__________值。④將甲裝置