第3单元 第7课时 光合作用和细胞呼吸的综合分析(素养提升课)（Word教参）-【优化指导】2025年高考生物一轮复习高中总复习·第1轮（人教不定项版）

第7课时　光合作用和细胞呼吸的综合分析(素养提升课) [对应学生用书P98] 题型一　光合作用与细胞呼吸的关系 图解细胞呼吸和光合作用的联系 (1)物质转化 C H O (2)能量变化 (3)光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路 1．下图为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，下列有关说法不正确的是(　　) A．过程①中叶绿体中的四种色素主要吸收蓝紫光和红光 B．过程②只发生在叶绿体基质中，过程②释放的能量用于C3的还原 C．过程③既产生[H]也消耗[H] D．若过程①②的速率大于过程③的速率，则甘蔗植株的干重一定增加 D　解析：过程①表示光反应，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，而胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，A正确；过程②表示暗反应，只发生在叶绿体基质中，暗反应中释放的能量用于C3的还原，B正确；③是细胞呼吸过程，有氧呼吸的第一、二阶段产生[H]，用于第三阶段与氧气发生反应，因此过程③既产生[H]也消耗[H]，C正确；题图所示为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，若过程①②的速率大于过程③的速率，由于甘蔗植株部分细胞只进行细胞呼吸，甘蔗植株的干重不一定增加，D错误。 2．绿色植物光合作用和细胞呼吸之间的能量转换如下图所示，图中①～⑥代表物质，下列有关叙述错误的是(　　) A．植物光反应把太阳能转变为活跃的化学能贮存在①中 B．叶绿体中的NADPH和线粒体中的NADH都具有还原性 C．给植物提供HO，短时间内生成的O2和CO2均可含18O D．物质④在叶绿体基质中合成，在线粒体基质中分解 D　解析：植物光反应把太阳能转变为活跃的化学能贮存在①ATP中，A正确；叶绿体中的NADPH参与C3的还原，线粒体中的NADH与氧结合生成水，二者都具有还原性，B正确；给植物提供HO，HO参与光反应生成18O2，HO参与有氧呼吸的第二阶段生成C18O2，因此短时间内生成的O2和CO2均可含18O，C正确；物质④为葡萄糖，在叶绿体基质中合成，在细胞质基质中分解，D错误。 题型二　植物“三率”的判断与测定 1.光合作用和细胞呼吸的“三率”图示模型 (1)“三率”的表示方法 ①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2吸收量，即图1中 A点。 ②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量，即图1中的C′C段对应的CO2量，也称为表观光合速率。 ③总(实际)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD段对应的CO2总量。 (2)图2中曲线 Ⅰ 表示总光合量，曲线 Ⅲ 表示呼吸量，曲线 Ⅱ 表示净光合量。交点D对应点E，此时净光合量为0，B点时植物生长最快。 (3)图3中曲线c表示净光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在G点时，总光合速率是呼吸速率的 2倍。 (4)图1中B点对整个植株而言，光合速率＝呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率 ＞呼吸速率。 2．真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的判定方法 提醒：①对整个植株而言，当光合速率＝呼吸速率，对于叶肉细胞来说，光合速率＞呼吸速率。 ②如果题干中给出的信息是叶绿体消耗CO2或叶绿体产生O2的量，则该数据代表总光合速率。 3．光合速率与呼吸速率的探究方法 (1)利用装置图法测定植物光合速率与呼吸速率 ①将植物(装置甲)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(装置乙)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。 (2)叶圆片称重法 测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如下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＝(z－y)/2S； 呼吸速率＝(x－y)/2S； 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 (3)黑白瓶法 “黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下： [规律1] 有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；两者之和为总光合作用量。 [规律2] 没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。 (4)半叶法 将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，光合作用产物的量为MB－MA，再通过计算可得出光合速率。 1．将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如下图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是(　　) A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率 B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大 C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中BC段对应的关系相似 D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中AB段对应的关系相似 A　解析：测得的植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率，而分离得到的叶绿体的光合速率，就是总光合速率，A正确；破碎叶绿体消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏小，B错误；若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，影响暗反应速率，蔗糖合成一直较少，C错误；若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中BC段对应的关系相似，D错误。 2．(2024·广东江门三模)科研人员研究了温度对人工种植的蒲公英幼苗光合作用与呼吸作用的影响，其他条件相同且适宜，实验结果如下图所示，据图分析，下列说法错误的是(　　) A．在光照条件下，蒲公英幼苗30 ℃与35 ℃总光合速率相同 B．昼夜时间相同且温度不变，则适合蒲公英生长的最适温度是25 ℃ C．P点时，叶肉细胞产生ATP的细胞器为叶绿体和线粒体 D．一直处于光照条件下，25 ℃最有利于蒲公英生长 B　解析：总光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，30 ℃环境中蒲公英的总光合速率为3.5＋3＝6.5 mg·h－1，35 ℃环境中蒲公英的总光合速率为3＋3.5＝6.5 mg·h－1，A正确；每天光照与黑暗时间相等，在恒温条件下，植物积累的有机物最多的温度应该为净光合速率与呼吸速率的差值最大时对应的温度，即20 ℃时植物积累的有机物最多，故适合蒲公英生长的最适温度是20 ℃，B错误；P点时，净光合速率大于0，蒲公英既进行光合作用，又进行呼吸作用，叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体，叶绿体和线粒体是细胞器，C正确；一直处于光照条件下，图中数据表明温度在25 ℃时，植物的净光合速率最大，最有利于植物的生长，D正确。 3．(不定项)某兴趣小组设计了如下图所示的实验装置若干组，室温25 ℃下进行了一系列的实验，对实验过程中装置条件及结果的叙述正确的是(　　) A．若X溶液为CO2缓冲液并给予光照时，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小 B．若要测真正光合强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液 C．若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，呼吸作用产生的CO2全部被光合作用所用 D．若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为淀粉时，液滴右移 ABC　解析：若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，则密闭小室中气压的变化不由二氧化碳引起，此时光合作用吸收CO2、释放O2导致液滴向右移动，液滴移动的距离代表的是O2的变化，可表示净光合作用强度大小，A正确。若要测真正光合强度，而真正光合强度＝净光合作用强度(释放的O2量)＋呼吸作用强度(消耗的O2量)，则X溶液为CO2缓冲液并给予光照，此时测出的是净光合作用强度大小；若X溶液为NaOH溶液并遮光处理，在有氧呼吸过程中吸收O2并产生CO2，而CO2被NaOH吸收，进而导致密闭小室中气体体积减小，此时液滴移动的距离可表示呼吸作用强度。即另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液可测出呼吸作用强度，进而可测出真正光合作用强度，B正确。清水既不吸收和释放O2，也不吸收和释放CO2，若X溶液为清水并给予光照，当光合作用大于细胞呼吸时，呼吸作用产生的CO2全部被光合作用所用，光合作用产生的O2，除满足呼吸作用所用外，又释放到细胞外，同时从细胞外吸收CO2，但是密闭小室中的CO2量有限，影响了光合作用的进行，C正确。若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为淀粉时，此时有氧呼吸时消耗的O2和产生的CO2量相等，因而密闭小室中气体体积不变，液滴不移动，D错误。 [对应学生用书P102] 1．(2023·天津卷，T9)下图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是(　　) A．HCO经主动运输进入细胞质基质 B．HCO通过通道蛋白进入叶绿体基质 C．光反应生成的H＋促进了HCO进入类囊体 D．光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应 B　解析：据图可知，HCO进入细胞质基质需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，A正确；HCO进入叶绿体基质也需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误；据图可知，光反应中水光解产生的H＋促进HCO进入类囊体，C正确；据图可知，光反应生成的物质X(O2)促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP，有利于HCO进入叶绿体基质，产生CO2，保障了暗反应的CO2供应，D正确。 2．(2021·北京卷，T3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是(　　) A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近 B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等 C．50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能 D．HT植株表现出对高温环境的适应性 B　解析：由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近3 nmol·cm－2·s－1，A正确；CO2吸收速率代表净光合速率，而真正(总)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，由图可知，35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较，B错误；由图可知，50 ℃时HT植株的净光合速率大于0，说明其能积累有机物，而CT植株的净光合速率为0，说明其不能积累有机物，C正确；由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于0，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境的适应性，D正确。 3．(2022·全国乙卷，T2)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(　　) A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率 B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定 C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率 D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率 D　解析：培养初期，容器内CO2含量逐渐降低，之后保持稳定，说明光合速率逐渐降低，之后光合速率等于呼吸速率，A错误；初期光合速率降低，由于容器内CO2含量初期逐渐降低，即光合速率大于呼吸速率，容器内O2含量升高，呼吸速率会有所升高，之后保持稳定，B错误；根据上述分析，初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。 4．(经典高考题)下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图，请回答下列问题： (1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为__________________，其中大多数高等植物的________需在光照条件下合成。 (2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在____________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内，在____________(填场所)组装。 (3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为__________后进入乙，继而在乙的____________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终在乙的________(填场所)转移到ATP中。 (4)乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括________(填序号)。 ①C3的还原　②内外物质运输　③H2O裂解释放O2　④酶的合成 答案：(1)叶绿素、类胡萝卜素　叶绿素 (2)类囊体膜上　基质中 (3)丙酮酸　基质中　内膜上 (4)①②④ 解析：(1)图中甲是叶绿体，是进行光合作用的场所。叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，可以吸收光能，并将光能转变为化学能；叶绿素通常需要在有光的条件下才能合成。(2)光反应在叶绿体的类囊体膜上进行，参与光反应的酶(蛋白质)在细胞质中合成后，转运到叶绿体的类囊体膜上组装；CO2的固定发生在叶绿体基质中，催化CO2固定的酶在叶绿体基质中组装。(3)图中乙为线粒体，是进行有氧呼吸的主要场所。氧气充足时，光合作用产生的三碳糖可被氧化为丙酮酸后进入线粒体，丙酮酸在线粒体基质中被彻底氧化分解成CO2，同时产生[H]和ATP；有氧呼吸前两个阶段产生的[H]在线粒体内膜上参与有氧呼吸的第三阶段，即和O2反应生成水，同时产生大量ATP。叶绿体中产生的过多的还原能可通过物质转化在细胞质中合成NADPH，NADPH可通过参与有氧呼吸第三阶段产生ATP。(4)由图示可知，乙(线粒体)产生的ATP能够进入甲(叶绿体)，所以在线粒体中合成的ATP可以用于C3的还原，同时还能用于内外物质的运输、酶的合成等。水的光解不需要ATP。 学科网（北京）股份有限公司 $$