第13讲 光合作用与呼吸作用的综合应用（新高考通用）

一 轮 复 习 第13讲　光合作用与呼吸作用的综合应用 延长符 1 2 目录 Content 01 光合作用与细胞呼吸之间的联系 02 光合速率与呼吸速率的测定与计算 03 光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动 2 光合作用与细胞呼吸之间的联系 01 3 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 1.光合作用与细胞呼吸过程、物质和能量的关系 图解光合作用和细胞呼吸过程中的物质转化关系 4 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 光合作用与细胞呼吸的比较 比较项目 光合作用 呼吸作用 发生范围 含叶绿体的植物细胞； 光合细菌(如 )等 所有活细胞 发生场所 (真核生物) 细胞质(原核生物) 真核细胞：有氧呼吸为 ；无氧呼吸为 原核细胞：细胞质基质和细胞膜 发生条件 只在光下进行 有光、无光都能进行 物质变化 无机物 有机物 有机物 无机物 能量变化 光能→化学能 化学能→ 中活跃的化学能、热能 细胞质基质 细胞质基质、线粒体 蓝细菌 叶绿体 ATP 5 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 2．光合速率与呼吸速率的常用表示方法 项目 含义 表示方法(单位面积的叶片在单位时间内变化量) O2 CO2 有机物 真正（总）光合速率 植物在光下实合成有机物的速率 ①O2产生(生成)速率 ②叶绿体释放O2量 ①CO2固定速率 ②叶绿体吸收CO2量 有机物产生(制造、生成)速率 净光合速率 植物有机物的积累速率 植物或叶片 叶肉细胞O2释放速率 ①植物或叶片 ②叶肉细胞CO2吸收率 有机物积累速率 呼吸 速率 单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 计算公式：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 6 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 ①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 ②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量 7 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 3.光合速率与呼吸速率的曲线模型分析 只进行呼吸作用，无光合作用 呼吸速率大于光合速率 呼吸速率小光合速率 呼吸作用=光合作用 计算公式：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 8 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 4．不同代谢情况下叶肉细胞的气体交换 只进行呼吸作用 光合速率<呼吸速率 光合速率＝呼吸速率 光合速率>呼吸速率 9 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 5. 密闭环境中和开放环境中植物光合速率与呼吸速率分析 C点、E点： 光合作用强度＝呼吸作用强度； 10 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 5. 密闭环境中和开放环境中植物光合速率与呼吸速率分析 CE段： 光合作用强度>呼吸作用强度； CO2含量下降(O2含量上升)， 11 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 5. 密闭环境中和开放环境中植物光合速率与呼吸速率分析 MC段和EN段： 光合作用强度<呼吸作用强度； CO2含量上升(O2含量下降)， 12 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 5. 密闭环境中和开放环境中植物光合速率与呼吸速率分析 注意：光合作用开始于C点之前，结束于E点之后 13 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 5. 密闭环境中和开放环境中植物光合速率与呼吸速率分析 CO2含量最高 O2含量最高 CO2含量最低点 O2含量最低点 14 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 5. 密闭环境中和开放环境中植物光合速率与呼吸速率分析 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少 N点高于M点： 经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加 15 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 5. 密闭环境中和开放环境中植物光合速率与呼吸速率分析 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加 N点低于M点： 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少 16 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 5. 密闭环境中和开放环境中植物光合速率与呼吸速率分析 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变 N点与M点一样高： 经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变 17 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 6.夏季的一天中CO2变化曲线图 温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少 开始出现光照，光合作用开始 光合作用强度等于细胞呼吸强度 18 教学策略设计 Exquisite teaching design template 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 6.夏季的一天中CO2变化曲线图 中午温度过高，气孔关闭，CO2供应不足，出现“光合午休”现象 光合作用强度等于细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度 光照强度降为0，光合作用停止 19 (1)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。 提示　有 H18O经过光合作用的光反应转移给18O2，H18O经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。 一光合作用与细胞呼吸之间的联系 必备知识 整合 现学活用 1．(2023·北京市新高三入学定位考试)以下关于光合作用与细胞呼吸的叙述不正确的是(　　) A．光反应中形成的NADPH，既是暗反应的还原剂，也能为暗反应供能 B．光合作用中捕获光能的色素是位于叶绿体内膜上的叶绿素a和叶绿素b C．细胞呼吸分解糖类等有机物产生的ATP是细胞生命活动的直接能源物质 D．细胞中糖类、脂质和蛋白质的合成或分解都可以通过细胞呼吸联系起来 必备知识 整合 现学活用 2.(2024·河南名校联盟)如图是生物体内能量供应及利用的示意图，下列说法错误的是(　　) A.a过程一定伴随O2的释放，d过程不需要O2的直接参与 B.a过程产生的ATP和NADPH可用于b过程中C3的还原 C.a、c中合成ATP所需的能量来源不同 D.c过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中 必备知识 整合 现学活用 3. 如图表示夏季晴朗一天，种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化曲线。下列叙述错误的是(　　) A.cd段的形成与植物气孔关闭有关 B.该植物经过一昼夜有机物有所增加 C.曲线中该植物光合速率与呼吸速率相等的点有两个 D.植物从b点开始进行光合作用 必备知识 整合 现学活用 4.将某植物放在透明且密闭的容器内，并在适宜条件下培养。测得植物吸收和产生的CO2的速率如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．T1时刻，该植物固定CO2的速率是10 mg·h－1 B．T2时刻，该植物能进行光合作用但无有机物积累 C．T1～T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降 D．T3时刻后，密闭容器中的CO2浓度不断升高 必备知识 整合 光合速率与呼吸速率的测定与计算 02 25 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 光合速率与呼吸速率的测定与计算 1.液滴移动法 吸收容器中的CO2 提供CO2，能保证容器内CO2浓度的恒定 26 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 光合速率与呼吸速率的测定与计算 1.液滴移动法 黑暗 绿色植物进行细胞呼吸 NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2 单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率 呼吸速率 原理 27 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 光合速率与呼吸速率的测定与计算 光照条件 植物进行光合作用和细胞呼吸 NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定 单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率 净光合速率 真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 1.液滴移动法 原理 28 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 光合速率与呼吸速率的测定与计算 1.液滴移动法 测定方法 黑暗 红色液滴移动的距离 呼吸速率 29 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 光合速率与呼吸速率的测定与计算 1.液滴移动法 测定方法 光照 红色液滴移动的距离 净光合速率 呼吸速率＋净光合速率＝真正光合速率 30 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 光合速率与呼吸速率的测定与计算 误差的校正 1.液滴移动法 为排除气压、温度等物理因素的影响，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 31 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 光合速率与呼吸速率的测定与计算 2.半叶法 32 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 光合速率与呼吸速率的测定与计算 3.黑白瓶法 通过净光合作用强度和呼吸作用强度推算总光合作用强度，具体方法如下： (1)“黑瓶”不透光，测定的是呼吸作用量(强度)； “白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量(强度)。 总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋呼吸作用量(强度)。 (2) 黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为呼吸作用量(强度)； 白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量(强度)； 二者之和为总光合作用量(强度)。 (3) 白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量 33 教学策略设计 Exquisite teaching design template 二 光合速率与呼吸速率的测定与计算 4. 间隔光照测定光合速率法 光反应和暗反应相对独立，暗反应酶的数量和催化效率都是有限的，因此光反应速率比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉。 持续光照，光反应产生大量的[H]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。 光照、黑暗交替进行，黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的ATP和[H] ，持续进行一段时间的暗反应。 因此在光照强度和光照总时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下制造的有机物相对多。 34 现学活用 1.(2024·山东日照模拟)利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是(　　) A.从图乙可看出，F植物适合在较强光照下生长 B.光照强度为1 klx时，装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴不移动 C.光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生O2的速率相等 D.光照强度为6 klx时，装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短 必备知识 整合 现学活用 光照强度/klx 0(黑暗) a b c d e 白瓶溶氧量/(mg·L－1) 3 10 16 24 30 30 黑瓶溶氧量/ (mg·L－1) 3 3 3 3 3 3 2. 某生物科研小组，从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10 mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，温度保持不变，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中错误的是(　　) A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧 B．光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用 C．当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21 mg/(L·24 h) D．当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不会增加 必备知识 整合 现学活用 3．某同学研究甲湖泊中X深度生物的光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定c瓶中水内氧含量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24 h取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24 h待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是(　　) A．24 h待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶 B．24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶 C．24 h待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v) mol/瓶 D．24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v) mol/瓶 必备知识 整合 光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动 03 38 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动 1. 光(CO2)补偿点、饱和点的移动 (1)A点：呼吸速率 细胞呼吸增强，A点下移； 细胞呼吸减弱，A点上移。 39 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动 (2)B点与C点的变化   B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度 (光照强度) 适当减小CO2浓度 (光照强度) 土壤缺Mg2＋ 左移 右移 右移 右移 左移 左移 40 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动 细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点怎么移动？ 答案：CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 41 教学策略设计 Exquisite teaching design template 三 光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动 (3)D点：饱和点 意义：最大光合速率 答案：光合速率增大，D点向右上方移动； 光合速率减小，移动向左下方移动。 若增大光照强度或增大CO2浓度时，D点怎么移动？ 若减小光照强度或减小CO2浓度时，D点怎么移动？ 42 现学活用 1. 如图表示25 ℃时，葡萄和草莓在不同光照强度条件下CO2吸收量的变化曲线。下列叙述错误的是(　　) A．M点时葡萄的总光合速率为10 mg·m－2·h－1 B．已知葡萄光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，若将环境温度改变为30 ℃，其他条件不变，则P点将右移 C．对草莓而言，若白天和黑夜的时间各为12 h，则平均光照强度在X klx以上才能正常生长 D．光照强度为Y klx时，葡萄和草莓光合作用合成有机物的量相等 必备知识 整合 现学活用 2. 如图表示植物光合作用速率随光照强度改变的曲线，请分析并选出错误的一项(　　) A.若适当提高温度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，则补偿点B应相应地向右移动 B.若增加二氧化碳浓度，B点左移，C点左移，D点向右上方移动 C.D点时，ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动 D.若图为阳生植物，则换为阴生植物，B点向左移动，D点向左下方移动 必备知识 整合 谢谢观赏 欢迎指正 谢谢聆听！ 45 $$