第13讲 光合作用和细胞呼吸的综合分析——2026届高中生物学 一轮复习课件

第13讲 光合作用和细胞呼吸的综合分析 贺老师 大概念二 细胞的生存需要能量和营养物质 1 1. 光合作用与细胞呼吸的过程（以光合作用产物葡萄糖为例） 项目 光合作用 细胞呼吸 部位 条件 原料 产物 实质 联系 含光合色素的细胞 所有活细胞，主要场所是线粒体 光、光合作用有关的酶 与有氧呼吸有关的酶 CO2和H2O CO2和H2O 葡萄糖、H2O和O2 葡萄糖和O2 合成有机物，储存能量 分解有机物，释放能量 光合作用可以为细胞呼吸提供O2和葡萄糖 细胞呼吸可以为光合作用提供CO2和H2O 1 光合作用和细胞呼吸的联系 2 1. 光合作用与细胞呼吸的物质变化联系 C CO2 (CH2O) 丙酮酸 CO2 H H2O NADPH (CH2O) [H] H2O O H2O O2 (CH2O) H2O CO2 暗反应 有氧Ⅰ 有氧Ⅱ 光反应 暗反应 有氧ⅠⅡ 有氧Ⅲ 光反应 有氧Ⅲ 有氧 呼吸 暗反应 2. 光合作用与细胞呼吸的能量变化联系 光能 ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 无氧 呼吸 释放大 量能量 释放少量能量 不彻底氧化产物中的化学能 大部分以热能形式散失 少部分转化为ATP中活跃的化学能 有氧Ⅱ 1 光合作用和细胞呼吸的联系 3 2 辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速率＞呼吸速率为例) 实际光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 O2 CO2 CO2 (1)物理模型辨析 总光合速率 O2 呼吸速率 净光合速率 净光合速率 来自空气的吸收m2 进入空气 的吸收n2 产生n3 吸收n1 释放m1 固定m3 4 1.“植物体在光下O2释放量”是指_______________________。 2.“植物体在光下O2吸收量”是指_______________________。 3.“植物体在光下CO2吸收量”是指______________________。 4.“植物体在光下CO2释放量”是指______________________。 5.“植物体在光下产生/制造O2量”是指________。 6.“植物体在光下固定/利用/消耗CO2量”是指________。 7.“植物体制造/生产有机物量”是指________。 8.“植物体积累有机物量” 是指________。 9.“植物体黑暗中干重的减少量”是指______。 10.“植物体光照下干重的减少量”是指_______________________。 11.“植物体光照下干重的增加量”是指_______________________。 光合量-呼吸量=净光合量 总光合量 净光合量 总光合量 呼吸量 总光合量 呼吸量-光合量=-净光合量 光合量-呼吸量=净光合量 呼吸量-光合量=-净光合量 呼吸量-光合量=-净光合量 光合量-呼吸量=净光合量 (2)从语言文字中辨析 5 检测指标 呼吸速率 净光合速率 真正(总) 光合速率 CO2 O2 有机物 2 辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速率＞呼吸速率为例) (2)从语言文字中辨析 释放量(黑暗) 吸收量 利用量、固定量、消耗量 吸收量(黑暗) 释放量 产生量 消耗量(黑暗) 积累量、储存量 制造量、产生量 总光合速率 (真正光合v) 净光合速率 (表观光合v) 呼吸速率 = + ①光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝ ②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝ ③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝ 实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量 实测植物CO2吸收量＋细胞呼吸CO2释放量 光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量 6 制造有机物： 积累有机物： 一天中有机物积累最多的时间点： 一天中有机物最少的时间点： 一昼夜有机物积累量＝ ac段：无光照，只进行 。 b点： 降低， 减弱，CO2释放减少。 c点：开始进行 。 cd段：光合作用 细胞呼吸。 d点：光合作用 细胞呼吸。 dh段：光合作用 细胞呼吸。 呼吸 光合作用 小于 等于 大于 ef段： h点：光合作用 细胞呼吸。 hi段：光合作用 细胞呼吸。 ij段：停止 ，只进行 。 温度过高，部分气孔关闭， CO2供应量下降，出现“午休现象”。 等于 小于 光合作用 呼吸作用 呼吸作用 ci段 dh段 h点 d点 温度 SⅡ－(SⅠ＋SⅢ) 3 自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 7 AB段：只进行 。 BC段：温度降低， 减弱。 CD段：光合作用 细胞呼吸。 D点：光合作用 细胞呼吸。 DH段：光合作用 细胞呼吸。 其中 段出现“光合午休”现象。 H点：光合作用 细胞呼吸。 HI段：光合作用 细胞呼吸。 直至光合作用完全停止 呼吸 小于 等于 大于 等于 小于 呼吸作用 I点：CO2浓度大小跟A点相比减小，减少的CO2转化成 积累在植物体内。 说明有 有机物的积累,植物能正常生长。 有机物 4 密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 FG 该环境下，植物能否正常生长？如何判断？ 8 5 总光合速率的测定方法 大本p87 （1）“液滴移动法”——测定装置中O2的变化 测定装置 测量条件 测量原理 测量指标 测定呼吸速率 测定光合速率 黑暗，适宜温度 光照，适宜温度 黑暗条件下绿色植物仅进行细胞呼吸，产生的CO2被NaOH溶液吸收，消耗O2导致液滴左移 当光照下绿色植物光合作用大于细胞呼吸时，O2释放导致液滴右移 单位时间内液滴左移距离可表示细胞呼吸消耗O2的速率，即呼吸速率 单位时间内液滴右移距离可表示O2的释放速率，即净光合速率 维持CO2恒定 吸收容器中的CO2 9 5 总光合速率的测定方法 大本p87 （1）“液滴移动法”——测定装置中O2的变化 对照组处理： 目的： 放置死亡的植物 为排除温度、气压等物理因素引起的气体体积膨胀。若液滴移动，则需要对实验结果进行校正。 物理误差矫正 物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，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。 10 5 总光合速率的测定方法 大本p87 “黑瓶”不透光，测定的是 ； “白瓶”给予光照，测定的是 。 有氧呼吸量 净光合作用量 将装有水和水生植物的黑、白瓶置于相同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定 植物的光合速率。 如：初始瓶中溶解氧为A，反应后黑瓶溶解氧为B，白瓶溶解氧为C，请问： 呼吸速率= =______ 净光合速率= =______ 总光合速率= =______真正光合作用量 (光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。 初始瓶溶解氧-黑瓶溶解氧 A-B 白瓶溶解氧-初始瓶溶解氧 C-A 白瓶溶解氧-黑瓶溶解氧 C-B 注：该方法假设植物不进行 。 (2)“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化 水生 无氧呼吸 注意：黑白瓶法常用于水生生态系统光合速率和呼吸速率的测定。 11 ①测定：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不作处理，并采用适当的 方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤）阻止物质转移。在适宜光照下照射 <m></m> 后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为 <m></m> 、 <m></m> 。 ②计算：设被截取部分初始干重为 <m></m> 。 a.被截取部分的呼吸速率 <m> b.被截取部分的净光合速率 <m> c.被截取部分的总光合速率＝呼吸速率 <m></m> 净光合速率 <m></m> </m> </m> 5 总光合速率的测定方法 大本p87 (3)半叶法——测定光合作用有机物的制造量 12 识别常考图 内侧面 类囊体膜 叶绿体基质 内侧面 线粒体内膜 内外膜间隙 光反应 暗反应 呼Ⅰ ⅡⅢ 多数耗能 生命活动 光反应 暗反应 吸ⅠⅡ 呼Ⅲ 呼Ⅰ 呼Ⅱ CO2固定 C3还原 丙酮酸 三碳化合物 13 1.请判断下列图示中的有光时段。 春季晴天 夏季晴天 CO2 释 放 量 CO2 吸 收 量 14 (1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率__________（填“相等”或“不相等”），原因是__________________________________。 (2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是__________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 。 （2024·全国·高考真题）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。 真题演练 不相等 温度a和c时的呼吸速率不相等 温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但植物的根部等细胞不进行光合作用，仍呼吸消耗有机物，导致植物体的干重减少 （2024·全国·高考真题）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。 真题演练 (3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是____________________________________________________________________________ __________________________________________________________________。（答出一点即可）(4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在_____________________________最大时的温度。 温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应速率降低； 温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低 光合速率和呼吸速率差值 拓展：光合作用中光系统及电子传递链 大本p91 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、H＋和自由电子(e－)，电子(e－)经过电子传递链传递，最终介导还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的产生。 (2)类囊体薄膜两侧的质子浓度(电化学)梯度主要靠以下途径建立： ①电子传递过程中释放能量，利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度梯度从叶绿体基质侧泵入类囊体腔侧；②光系统Ⅱ在类囊体腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)； ③在叶绿体基质侧H＋和NADP＋形成NADPH的过程消耗H＋。通过以上途径建立了质子浓度(电化学)梯度。 (3)类囊体薄膜对质子(H＋)是高度不通透的，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出的能量来合成ATP。 光合磷酸化 光系统：色素+蛋白质复合物 17 根据以上情境素材中的信息，光合作用过程中水的光解发生在____________，其上发生的反应产物有____________。叶绿素a接受光的照射后被激发，释放高势能的电子，电子的最终供体是________，水的光解造成膜内外质子势能差，而高势能的电子沿电子传递链传递时又促进H＋的转运，进一步加大了质子势能差，导致质子势能差加大的另一个原因是_________________________________ ___________________________________________________________________________， NADPH在暗反应中的作用是_________________________________________ ___________________________________________________________________。 类囊体腔内 O2、H＋和e－ 水 氧化型辅酶Ⅱ与H＋、e－结合形成还原型辅酶Ⅱ时消耗叶绿体基质中的H＋ 既能为暗反应提供能量，又能为暗反应提供还原剂 18 1.增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物； 2.减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或煮沸冷却； 3.除去容器中的二氧化碳——氢氧化钠溶液； 4.保持容器中二氧化碳浓度不变——NaHCO3溶液； 5.除去叶片中原有的淀粉——置于黑暗环境中较长时间； 6.除去光合作用对呼吸作用影响——给植株遮光处理； 7.消除种子表面对种子呼吸速率测定的影响——消毒； 8.除去叶片中的叶绿素——酒精隔水加热（脱色）。 19 $$