高考生物一輪復(fù)習(xí)第三單元第11課光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合應(yīng)用課件

第11課光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合應(yīng)用第三單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用·學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求·1.利用構(gòu)建物理模型的方法分析光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系，形成生命的物質(zhì)和能量觀。2.通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型分析光合速率與呼吸速率的關(guān)系，并用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。考點(diǎn)一光合作用和細(xì)胞呼吸之間的物質(zhì)和能量關(guān)系1．光合作用和有氧呼吸過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系C3C5丙酮酸2．光合作用和細(xì)胞呼吸的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系光反應(yīng)暗反應(yīng)熱能1．下圖表示植物葉肉細(xì)胞中光合作用、有氧呼吸的過程及兩者之間的聯(lián)系。其中甲～戊表示生理過程，a～d表示相關(guān)物質(zhì)。下列說法正確的是(

)

A．物質(zhì)a表示ATP，物質(zhì)c表示O2，物質(zhì)d表示CO2B．甲表示光合作用的光反應(yīng)階段，對(duì)光能的吸收不需要酶的直接參與C．若該葉肉細(xì)胞產(chǎn)生的物質(zhì)c和物質(zhì)d的量相等，則該植物的凈光合速率為0D．用18O同時(shí)標(biāo)記H2O和CO2，可探究光合產(chǎn)物O2中O元素的來源√B

解析：物質(zhì)a表示光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH，物質(zhì)c表示O2，物質(zhì)d表示有氧呼吸第二階段產(chǎn)生的CO2，A錯(cuò)誤；甲表示光合作用的光反應(yīng)階段，對(duì)光能的吸收不需要酶的直接參與，B正確；若物質(zhì)c和物質(zhì)d的量相等，則該植物的葉肉細(xì)胞的凈光合速率為0，但是還有一些細(xì)胞只進(jìn)行細(xì)胞呼吸不進(jìn)行光合作用，就整個(gè)植株而言，凈光合速率小于0，C錯(cuò)誤；用18O分別標(biāo)記H2O和CO2，才可探究光合產(chǎn)物O2中O元素的來源，D錯(cuò)誤。2．(2021·全國卷Ⅰ)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲(chǔ)存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用?；卮鹣铝袉栴}：(1)白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有______________________________________________________________。光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和______________________釋放的CO2。(2)氣孔白天關(guān)閉、晚上打開是這類植物適應(yīng)干旱環(huán)境的一種方式，這種方式既能防止______________________________，又能保證__________________正常進(jìn)行。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體(線粒體基質(zhì)和線粒體細(xì)胞呼蒸騰作用過強(qiáng)導(dǎo)致水分散失過多光合作用(暗反應(yīng))內(nèi)膜)、葉綠體類囊體薄膜吸(或呼吸作用)(3)若以pH作為檢測(cè)指標(biāo)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式(簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果)。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)思路：取生長狀態(tài)相同的植物甲若干株隨機(jī)均分為A、B兩組；A組在(濕度適宜的)正常環(huán)境中培養(yǎng)，B組在干旱環(huán)境中培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時(shí)間后，分別檢測(cè)兩組植株夜晚同一時(shí)間液泡中的pH，并求平均值。預(yù)期結(jié)果：A組pH平均值高于B組解析：(1)白天葉肉細(xì)胞既能進(jìn)行光合作用，又能進(jìn)行呼吸作用，因此葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體(線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜)、葉綠體類囊體薄膜。光合作用為有氧呼吸提供有機(jī)物和氧氣，反之，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2也能用于光合作用暗反應(yīng)，故光合作用所需的CO2可來源于蘋果酸脫羧和細(xì)胞呼吸釋放的CO2。(2)由于環(huán)境干旱，植物吸收的水分較少，為了維持機(jī)體的平衡，氣孔白天關(guān)閉能防止白天因溫度較高、蒸騰作用較強(qiáng)，導(dǎo)致植物體水分散失過多，晚上氣孔打開吸收CO2儲(chǔ)存固定，以保證光合作用(暗反應(yīng))的正常進(jìn)行。(3)該實(shí)驗(yàn)的自變量是植物甲所處的生存環(huán)境是否干旱，由于夜間氣孔打開吸收CO2，生成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中，會(huì)導(dǎo)致液泡pH降低，故可通過檢測(cè)液泡的pH驗(yàn)證植物甲存在該種特殊的CO2固定方式，即因變量檢測(cè)指標(biāo)是液泡中的pH。厘清光合作用與細(xì)胞呼吸中氫和ATP的來源及去路(1)氫的來源和去路比較(2)ATP的來源與去路比較考點(diǎn)二光合作用和細(xì)胞呼吸速率的關(guān)系1．光照強(qiáng)度對(duì)光合速率和呼吸速率的影響(1)構(gòu)建模型(2)模型分析①綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測(cè)得的數(shù)值為__________(A點(diǎn))。②綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測(cè)得的數(shù)據(jù)為____________。③真正光合速率＝________速率＋______速率。呼吸速率凈光合速率凈光合呼吸2．一晝夜植物光合作用和細(xì)胞呼吸變化的關(guān)系(1)自然環(huán)境中一晝夜植物氣體交換速率變化曲線

①開始進(jìn)行光合作用的點(diǎn)：___。②光合作用與呼吸作用相等的點(diǎn)：___、___。③開始積累有機(jī)物的點(diǎn)：___。④有機(jī)物積累量最大的點(diǎn)：___。bcece(2)一晝夜密閉容器中CO2濃度變化曲線

①光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等的點(diǎn)：____、____。②該植物一晝夜表現(xiàn)為生長，其原因是I點(diǎn)CO2濃度低于____點(diǎn)CO2濃度，說明一晝夜密閉容器中CO2濃度______，即植物光合作用強(qiáng)度>呼吸作用強(qiáng)度，植物生長。DHA減小考向1|

光照強(qiáng)度對(duì)光合速率和呼吸速率的影響1．(2023·北京卷)在兩種光照強(qiáng)度下，不同溫度對(duì)某植物CO2吸收速率的影響如圖。對(duì)此圖理解錯(cuò)誤的是(

)A．在低光強(qiáng)下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升B．在高光強(qiáng)下，M點(diǎn)左側(cè)CO2吸收速率升高與光合酶活性增強(qiáng)相關(guān)C．在圖中兩個(gè)CP點(diǎn)處，植物均不能進(jìn)行光合作用D．圖中M點(diǎn)處光合速率與呼吸速率的差值最大√C

解析：CO2吸收速率代表凈光合速率，低光強(qiáng)下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要從外界吸收的CO2減少，A正確；在高光強(qiáng)下，M點(diǎn)左側(cè)CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增強(qiáng)，B正確；CP點(diǎn)代表呼吸速率等于光合速率，植物可以進(jìn)行光合作用，C錯(cuò)誤；題圖中M點(diǎn)處CO2吸收速率最大，即凈光合速率最大，也就是光合速率與呼吸速率的差值最大，D正確。2．(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(shí)，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(shí)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(shí)的光照強(qiáng)度。)水稻材料葉綠素/(mg/g)類胡蘿卜素/(mg/g)類胡蘿卜素/葉綠素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27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)度逐漸增加到2000μmol·m-2·s-1時(shí)，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______(填“高于”“低于”或“等于”)WT。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。類胡蘿卜素/葉綠素的值上升紅光和藍(lán)紫等于呼吸速率較高光能利用率較高(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(shì)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(gè)科學(xué)問題：____________?如下圖所示答案：為什么在低光照強(qiáng)度下，WT的凈光合速率大于ygl，而在高光照強(qiáng)度下，WT的凈光合速率小于ygl解析：(1)根據(jù)表格信息可知，ygl植株葉綠素含量較低且類胡蘿卜素/葉綠素的值較高，故葉片呈現(xiàn)出黃綠色。葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，由ygl葉色呈黃綠色可推測(cè)，其主要吸收紅光和藍(lán)紫光。水稻材料葉綠素/(mg/g)類胡蘿卜素/(mg/g)類胡蘿卜素/葉綠素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27(2)光照強(qiáng)度逐漸增加到2000μmol·m-2·s-1時(shí)，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，說明二者的光飽和點(diǎn)相同。光補(bǔ)償點(diǎn)是光合速率等于呼吸速率時(shí)的光照強(qiáng)度，據(jù)圖b和圖c可知，ygl有較高的光補(bǔ)償點(diǎn)是因?yàn)槠淙~綠素含量較低導(dǎo)致相同光照強(qiáng)度下光合速率較低，且由圖c可知，ygl呼吸速率較高。(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，表明該群體光能利用率高，是其高產(chǎn)的原因之一。(4)由于ygl呼吸速率較高，且有較高的光補(bǔ)償點(diǎn)，因此在0～50μmol·m-2·s-1范圍的低光照強(qiáng)度下，WT和ygl的凈光合速率圖見答案。分析圖a和圖示曲線，高光照強(qiáng)度和低光照強(qiáng)度條件下WT和ygl的凈光合速率不同，根據(jù)兩圖可提出問題：為什么在低光照強(qiáng)度下，WT的凈光合速率大于ygl，而在高光照強(qiáng)度下，WT的凈光合速率小于ygl?3．(2024·吉林、黑龍江1月適應(yīng)性測(cè)試)為探究某植物生長所需的適宜光照，在不同光照條件下，測(cè)得該植物葉片的呼吸速率、凈光合速率和葉綠素含量如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

注：自然光下用遮陽網(wǎng)遮光，透過的光占自然光的百分?jǐn)?shù)為透光率。(1)圖1表明，植物葉片在透光率25%～75%內(nèi)，呼吸速率隨透光率降低而下降，可能的原因是________________________________________________________________________________________。在線粒體中，____________經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)與氧氣結(jié)合形成水，催化這一反應(yīng)過程的酶分布在____________。[H](或NADH)線粒體內(nèi)膜通過降低葉片呼吸速率減少自身消耗，以確保自身有機(jī)物正常積累量，從而保證自身正常生長(2)據(jù)圖可知，在25%透光率下葉片固定CO2的速率是_____μmol·m-2·s-1。(3)根據(jù)上述結(jié)果，初步判斷最適合該植株生長的透光率是______，依據(jù)是______________________________________________。(4)圖3中50%、75%透光率下植物葉片中葉綠素含量不同，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種差異：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果)。7.575%此透光率下凈光合速率最高，有機(jī)物的積累量最多實(shí)驗(yàn)思路：取等量的50%、75%透光率下植物葉片若干，分為甲、乙兩組，分別提取兩組葉片中的葉綠素，并比較兩組中葉綠素的含量。預(yù)期結(jié)果：75%透光率的組內(nèi)葉片中葉綠素的含量高于50%透光率的組內(nèi)葉片中葉綠素的含量解析：(1)植株在遮光環(huán)境下通過降低葉片呼吸速率減少自身消耗，以確保自身有機(jī)物正常積累量，從而保證自身正常生長。在線粒體中，有氧呼吸第一階段和第二階段產(chǎn)生的[H]和氧氣結(jié)合，形成水和大量能量，此過程為有氧呼吸的第三階段，在線粒體內(nèi)膜進(jìn)行，所以催化這一反應(yīng)過程的酶分布在線粒體內(nèi)膜。(2)據(jù)圖可知，在25%透光率下葉片固定CO2的速率是總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝6＋1.5＝7.5μmol·m-2·s-1。(3)根據(jù)上述結(jié)果，初步判斷最適合該植株生長的透光率是75%，依據(jù)是此透光率下凈光合速率最高，有機(jī)物的積累量最多。(4)實(shí)驗(yàn)思路：取等量的50%、75%透光率下植物葉片若干，分為甲、乙兩組，分別提取兩組葉片中的葉綠素，并比較兩組中葉綠素的含量。預(yù)期結(jié)果：75%透光率的組內(nèi)葉片中葉綠素的含量高于50%透光率的組內(nèi)葉片中葉綠素的含量。植物“三率”的判斷方法(1)根據(jù)坐標(biāo)曲線判定：當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，若CO2吸收值為負(fù)值，該值絕對(duì)值代表呼吸速率，該曲線代表凈光合速率；當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，若CO2吸收值為0，該曲線代表真正光合速率。(2)根據(jù)關(guān)鍵詞判定說明：若測(cè)定指標(biāo)為葉綠體中O2釋放量、CO2吸收量，則表示總光合速率。檢測(cè)指標(biāo)呼吸速率凈光合速率真正(總)光合速率CO2釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量有機(jī)物消耗量(黑暗)積累量制造量、產(chǎn)生量考向2|

一晝夜植物光合作用和細(xì)胞呼吸變化的關(guān)系4．下圖表示科研人員測(cè)得的某株紫蘇一天中CO2固定速率和CO2吸收速率隨時(shí)間的變化曲線。據(jù)圖分析錯(cuò)誤的是(

)

A．7：00時(shí)，紫蘇根尖細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體B．曲線b在10：00～12：00之間下降的主要原因是此時(shí)氣孔導(dǎo)度減小，CO2供應(yīng)減少，光合速率減慢C．18：00時(shí)會(huì)發(fā)生NADPH從類囊體薄膜向葉綠體基質(zhì)的移動(dòng)D．與7：00相比，12：00時(shí)C3的合成速率較快√B

解析：曲線a(CO2固定速率)表示總光合速率，曲線b(CO2吸收速率)表示凈光合速率，據(jù)此并結(jié)合題圖分析可知，7：00時(shí)，紫蘇根尖細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用，產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體，A正確；在10：00～12：00時(shí)曲線a(CO2固定速率)一直在增加，說明光合作用在增強(qiáng)，曲線b下降的主要原因是此時(shí)溫度高，光合速率與呼吸速率均上升，但呼吸速率上升幅度大于光合速率，B錯(cuò)誤；18：00時(shí)，光合作用中NADPH從類囊體薄膜向葉綠體基質(zhì)移動(dòng)，C正確；與7：00相比，12：00時(shí)光照強(qiáng)，光反應(yīng)速率加快，暗反應(yīng)速率也加快，因此C3的合成速率較快，D正確。5．(2024·山東濟(jì)南模擬)圖1表示某植物光合作用與呼吸作用的過程，圖中序號(hào)表示代謝過程。圖2表示兩晝夜(48h)溫室大棚內(nèi)CO2濃度和該植物CO2吸收速率的變化曲線。假定該溫室大棚48h內(nèi)溫度為光合作用最適溫度且不變?；卮鹣铝袉栴}：

(1)圖1中若W物質(zhì)具有吸收光能的作用，則W物質(zhì)表示__________。光合色素(2)有氧條件下，③④過程發(fā)生的場(chǎng)所分別為________________________，該兩個(gè)過程________(填“消耗”或“不消耗”)氧氣。(3)據(jù)圖2判斷，兩晝夜內(nèi)該植物是否積累有機(jī)物？____(填“是”或“否”)，依據(jù)是________________________________。(4)推測(cè)圖2中12h時(shí)，限制該植物光合速率的因素有___________________(答出兩點(diǎn))，36h比12h的CO2吸收速率大的原因可能是____________________________________________________________________(答出一點(diǎn))。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)不消耗是兩晝夜后，室內(nèi)CO2濃度低于初始值CO2濃度、光照強(qiáng)度經(jīng)過24h后，該植物有所生長，能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞增多，光合速率增加(5