微专题（一）光合作用和细胞呼吸的综合问题导学案-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

廊坊市第一中学高一年级生物 每一滴汗水都是未来的甘露，高中之路，以梦为马，不负韶华。 高一生物学案 内容：微专题（一）光合作用和细胞呼吸的综合问题 使用时间 ：2024年 月 日 第一编题人 ：董鹏 校对人 ：刘静 第二编题人 ：刘静 审核人 ： 一、光合作用和细胞呼吸的联系与区别 项目 光合作用 有氧呼吸 代谢类型 合成作用(或同化作用) 分解作用(或异化作用) 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(储能) 化学能ATP中的能量、热能(放能) 实质 合成有机物、储存能量 分解有机物、释放能量,供细胞利用 场所 叶绿体(真核生物) 活细胞(主要在线粒体) 条件 只在光下进行 有光、无光都能进行 · 典型例题 1.如图①～⑨表示植物某个叶肉细胞代谢的过程，下列有关说法错误的是（ ） A.过程③所需NADPH不能由过程⑧供给 B.鲁宾和卡门用同位素标记法证明了过程②释放的氧气来自水 C.若突然停止光照，短时间内植物过程③的中间产物C3含量增加 D.红光条件下类胡萝卜素可通过过程②将光能转化为ATP中活跃的化学能 答案：D 【解析】③是暗反应过程，过程③所需NADPH只能由光反应提供，不能由⑧有氧呼吸提供，A项正确；鲁宾和卡门用同位素标记法证明了过程②释放的氧气来自水，B项正确；若突然停止光照,植物光反应停止，NADPH和ATP的合成减少，所以短时间内过程③的中间产物C3含量增加，C项正确；红光条件下主要是叶绿素通过过程②将光能转化为ATP中活跃的化学能，D项错误。 ２.如图为某细胞内葡萄糖的代谢过程，其中a～d表示物质，①～④表示过程。下列相关叙述正确的是（ ） A.a是[H]，与O2在线粒体内膜上反应生成d，d可参与过程③的反应 B.叶肉细胞中产生的a可参与C3的还原，c可用于光合作用的暗反应 C.b为ATP，过程①③④产生的能量大部分都存储在b中，过程④产生的b最多 D.缺氧条件下，人体肌细胞的丙酮酸不能转化为酒精是因为肌细胞中无相关的酶 答案：D 【解析】由题图分析可知，a是[H]，b是ATP，c是CO2，d是水，水参与有氧呼吸的第二阶段，原核细胞和真核细胞中葡萄糖代谢的场所有所不同，如细菌为原核生物，其细胞膜上有与细胞呼吸相关的酶，所以原核细胞的有氧呼吸可能会在细胞膜上进行，真核细胞有氧呼吸的第二、三阶段在线粒体中进行，A项错误；叶肉细胞呼吸产生的[H]，为还原型辅酶Ⅰ(NADH)，光合作用所产生的是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，两者不是同一种物质，所以不能用于光合作用中C3的还原，但细胞呼吸产生的CO2可参与光合作用的暗反应，B项错误；有氧呼吸的三个阶段都有能量产生，有氧呼吸第三阶段产生的能量最多，但是大部分能量都以热能形式散失，只有小部分存储在ATP中，C项错误；缺氧条件下，在不同物种细胞中丙酮酸转化为酒精还是乳酸，取决于细胞质基质中存在的相关酶的种类，D项正确。 二、光合速率与呼吸速率的关系 1.净光合速率、总光合速率和呼吸速率的辨析 项目 表示方法 净光合速率(或表观光合速率) CO2吸收量、O2释放量、C6H12O6积累量 总光合速率(实际或真正光合速率) CO2固定量、O2产生量、C6H12O6制造量 呼吸速率(遮光条件下测得) CO2释放量、O2吸收量、C6H12O6消耗量 ①净光合速率和总光合速率的关系：总光合速率=净光合速率+呼吸速率。 ②凡是进行光合作用的植物，同时也在进行着细胞呼吸。在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下，C点时，OA段代表植物呼吸速率,OD段代表植物净光合速率，OA+OD表示总光合速率。图中B点既不吸收也不释放CO2，表示总光合速率=呼吸速率，净光合速率为0 2.植物“三率”的含义、关系及判定 （1）植物“三率”间的内在关系 ①呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。 ②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。 ③总光合速率=净光合速率+呼吸速率。 （2）植物“三率”的判定 ①根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表总光合速率。 ②根据关键词判定 检测指标 呼吸速率 净光合速率 总(真正)光合速率 CO2 释放量(黑暗) 吸收量 利用量、固定量、消耗量 O2 吸收量(黑暗) 释放量 产生量 有机物 消耗量(黑暗) 积累量 制造量、产生量 3.光补偿点和光饱和点的移动问题 （1）细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强, A点下移，细胞呼吸减弱，A点上移。 （2）补偿点(B点)的移动 ①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，光(或CO2)补偿点应右移,反之左移。 ②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光(或CO2)补偿点应右移，反之左移。 （3）饱和点(D点)的移动 相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，D点右移，C点上移的同时右移；反之，移动方向相反。 ★方法技巧：光补偿点和光饱和点移动的规律 · 典型例题 3.如图表示实验室条件下，花生和田七两种植物在不同光照强度下O2释放量变化情况。据图分析，下列说法错误的是（ ） A.光照强度为A时，花生和田七都能进行光合作用 B.增大环境中CO2浓度，B、D点均会右移 C.光照强度为C时，花生的总光合速率大于田七的总光合速率 D.通过比较两条曲线可知，花生比田七更适合生长在弱光照环境中 答案：D 【解析】光照强度为A时，是田七的光补偿点，此时田七的光合速率=呼吸速率，花生的光合速率<呼吸速率，故此时花生和田七都能进行光合作用，A项正确；B点为田七的光饱和点，D点为花生的光饱和点，若增大环境中的CO2浓度，田七和花生的光合速率会增大，光饱和点都会右移，B项正确；光照强度为C时，两种植物的净光合速率相同，但据图可知，花生的细胞呼吸强度>田七的细胞呼吸强度，故温度不变的条件下，花生的总光合速率大于田七的总光合速率，C项正确；通过比较两条曲线可知，花生的光补偿点和光饱和点都更大，故其比田七更适合生长在强光照环境中，D项错误。 4.细叶桉(阳生)和蛤蒌(阴生)均为我国南方地区常见的植物。下图为这两种植物在温度、水分均适宜且恒定的环境下，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图，下列有关说法错误的是（ ） A.在C点之后，限制b植物P/R值增大的主要外界因素是CO2浓度 B.光照强度为A时，细胞产生ATP的膜结构有类囊体薄膜、线粒体内膜 C.若适当增加土壤中镁的含量，一段时间后，b植物的A点右移 D.每日光照12h，强度为x(B<x<C)，一昼夜细叶桉干重减少 答案：C 【解析】细叶桉属于阳生植物，蛤蒌属于阴生植物，阳生植物的光饱和点大于阴生植物的光饱和点，因此图中a表示细叶桉，b表示蛤蒌。据图可知，光照强度在C点之后，已达到b植物的光饱和点，光照不再是其限制因素，限制b植物P/R值增大的主要外界因素是CO2浓度，A项正确；光照强度为A时，植物可同时进行光合作用和细胞呼吸，故叶肉细胞内产生ATP的膜结构有类囊体薄膜(光反应场所)、线粒体内膜(有氧呼吸第三阶段场所)，B项正确；A点表示b植物的光合速率和呼吸速率相等，镁是合成叶绿素的原料，适当增加镁含量，叶绿体中叶绿素含量增加，光合速率加快，光照弱一点光合速率和呼吸速率就相等，A点应左移，C项错误；图中a植物为细叶桉，光照强度为x(B<x<C)时，细叶桉光合速率与呼吸速率的比值(P/R)<2，白天光照12 h积累的有机物比夜间12 h分解的有机物少，故一昼夜细叶桉干重减少，D项正确。 三、细胞呼吸方式判定与光合作用速率测定 1.根据液滴移动判断植物组织的呼吸方式 （1）实验设计 欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如下图所示(以发芽种子为例)。 （2）实验结果预测和结论 实验现象 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 2.光合速率与呼吸速率的测定装置 （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溶液可提供CO2，保证容器内CO2浓度的恒定。 （2）测定原理 ①甲装置在黑暗条件下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乙装置在光照条件下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。 · 典型例题 5.【多选】如图表示研究NaHCO3溶液浓度影响光合作用速率的实验，下列说法错误的是（ ） A.将整个装置放在光下，毛细刻度管内的红色液滴会向左移动 B.将整个装置置于暗室，一段时间后检查红色液滴是否移动，可以证明光是光合作用的必要条件 C.当NaHCO3溶液浓度不变时，在试管乙内加入少量蠕虫(无氧呼吸)，红色液滴左移 D.为使对照更具有说服力，试管甲中的蒸馏水应不含NaHCO3并放入等量的伊乐藻 答案：BC 【解析】将整个装置放在光下，伊乐藻在光下进行光合作用产生O2，试管乙内气压增大，毛细刻度管内的红色液滴会向左移动，A项正确；没有以光为变量的对照实验，无法证明光是光合作用的必要条件，B项错误；当NaHCO3溶液浓度不变时，在试管乙内加入少量蠕虫，蠕虫进行的是无氧呼吸(产生乳酸)，不会引起装置中气体量的变化，对红色液滴的移动不产生明显影响，C项错误；探究实验遵循单一变量原则，而无关变量要求相同且适宜，因此为使对照更具说服力，试管甲中的蒸馏水应不含NaHCO3并放入等量的伊乐藻，D项正确。 四、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 1.光合作用和细胞呼吸综合曲线解读 2.自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 3.密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 4.光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 · 典型例题 6.【多选】下图为某植物CO2消耗速率和CO2吸收速率随时间的变化曲线。下列说法正确的是（ ） A.该植物在7：00开始进行光合作用 B.在18：00时，该植物有机物的积累量达到最大 C.与18：00相比，7：00时C3的还原速率较快 D.曲线b在10：00—12：00下降的主要原因是气孔关闭导致暗反应减弱 答案：BC 【解析】该植物在7：00前就已进行光合作用，只是光合作用强度小于呼吸作用强度，A错误；18：00时是一天中第二个光补偿点，植物有机物的积累量达到最大，B正确；7：00与18：00相比，CO2消耗速率高，故7：00时C3的还原速率较快，C正确；曲线a在10:00—12：00继续升高，说明暗反应并未减弱，曲线b在10：00—12：00下降的主要原因是气温升高，呼吸作用强度增强，所以吸收的CO2减少，D错误。 7.图1表示空气中的CO2含量对某绿色植物净光合作用的影响，图2表示一天（24小时）内蔬菜大棚内CO2浓度随时间的变化曲线（水平虚线为实验开始时大棚内的CO2浓度），图3是绿叶中色素的提取和分离实验的结果，下列说法错误的是（ ） A.图1中的M点及图2中的D点和H点光合速率与呼吸速率相等 B.图2中积累有机物最多的点是I点 C.由图2分析可知，经过24小时大棚内植物体内有机物的含量增加 D.图3中乙表示叶绿素a，丁在层析液中的溶解度最大 答案：B 【解析】分析题图可知，图1中的M点及图2中的D点和H点光合作用强度和呼吸作用强度相等，A正确；图2中积累有机物最多的点是蔬菜大棚中二氧化碳浓度最低的点，即H点，B错误；分析图2可知，经过24小时后，蔬菜大棚内二氧化碳含量降低，说明光合作用合成的有机物多于细胞呼吸消耗的有机物，即经过24小时大棚内植物体内有机物的含量增加，C正确；由题图可知，甲、乙、丙、丁分别表示叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素，丁（胡萝卜素）在层析液中的溶解度最大，D正确。 8.下图表示植物光合速率随光照强度改变的曲线，下列叙述错误的是（ ） 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.若图示曲线为阳生植物的光合速率曲线，则换为阴生植物，B点向左移动，D点向左下方移动 答案：B 【解析】若增加二氧化碳浓度，则光合作用强度增强，B点左移，C点右移，D点向右上方移动，B错误。 高一生物学案·微专题（一）光合作用和细胞呼吸的综合问题·第2页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$