第3单元 第4讲 细胞呼吸与光合作用的关系（学生讲义）-【新高考方案】2026年高考生物Ⅱ一轮总复习

第4讲　细胞呼吸与光合作用的关系 　　细胞呼吸与光合作用相互联系的考题,可全面考查结构与功能观、物质与能量观等生命观念,在高考命题中考查频次较高。命题多借助图示模型或情境信息等进行考查,选择题、非选择题都是常见题型。本讲从“细胞呼吸与光合作用的物质和能量之间的关系”“真正(总)光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系”“自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率的变化”三个角度进行剖析,提高考生对细胞呼吸与光合作用的关系的综合分析能力。 主题研习(一)　细胞呼吸与光合作用的物质和能量之间的关系 [典例导析] 　　(2023·天津高考)如图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程示意图,关于此图说法错误的是 (　　) A.HC经主动运输进入细胞质基质 B.HC通过通道蛋白进入叶绿体基质 C.光反应生成的H+促进了HC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 听课随笔: [思维建模] 1.细胞呼吸和光合作用的物质、能量转化关系 (1)物质转化 C CO2(CH2O)丙酮酸 CO2 H H2ONADPH(CH2O)[H]H2O O H2OO2H2OCO2(CH2O) (2)能量变化 2.光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路 [应用体验] 1.(2025·太原模拟)下图表示植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的相关过程,其中①~⑤表示代谢过程,A~F表示代谢过程中产生的物质。下列相关叙述错误的是 (　　) A.过程①③④⑤都可以产生ATP B.过程①和过程③在生物膜上进行 C.物质C的元素只来自H2O D.物质A、B、D、E、F中都含H 2.科研人员用适宜光照条件下正常生长的水稻植株,进行同位素标记实验。下列有关叙述错误的是 (　　) A.提供O,一段时间后,能在CO2中检测到18O B.提供O,一段时间后,不能在有机物中检测到18O C.提供14CO2,则根细胞在缺氧状态下可能出现14C2H5OH D.提供14CO2,叶绿体中14C的转移途径大致是14CO2→→(14CH2O) 3.研究表明,相对于动物,植物的细胞呼吸还包括另一条由交替氧化酶(AOX)主导的途径,该呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境,具体过程如图所示,其中iATP为细胞内ATP,eATP为细胞外ATP。 (1)若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等其他细胞器分离,常采用的方法是　　　　(答1种即可)。从结构上来看,二者都具有　　　层膜。  (2)据图推测,图中的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ应位于　　　　膜上。在暗反应阶段,NADPH参与卡尔文循环时的具体作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)强光下,光反应产生的NADPH量大于暗反应的消耗量,使叶绿体内NADP+含量　　　　。植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径,将过多的NADPH转移出叶绿体,并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以　　　的形式散失,从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。同时,eATP通过DORN1(受体)可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降,进一步避免光抑制现象产生,因此强光照射下植物可避免光抑制,该调节过程为　　　(填“正反馈”或“负反馈”)。  (4)目前尚未发现在植物细胞的表面或细胞膜上存在ATP合酶,eATP可来源于　　　　　　　　　　　　　　　　(填场所)产生的iATP,据图判断,eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用,理由是________ ____________________________________________________。  听课随笔: 主题研习(二)　真正(总)光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 [典例导析] 　　 (2024·全国甲卷,改编)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。 (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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (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。  听课随笔: [思维建模] 1.构建光合作用与细胞呼吸关系的模型 2.真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 (1)判定方法 (2)相关计算 ①光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)=实测植物氧气释放量+细胞呼吸耗氧量。 ②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)=实测植物CO2吸收量+细胞呼吸CO2释放量。 ③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)=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。 [应用体验] 1.(2025·鞍山模拟)如图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。以下相关叙述错误的是 (　　) A.若细胞①处于黑暗环境中,那么该细胞单位时间内放出的CO2量即为呼吸速率 B.细胞②没有与外界发生O2和CO2交换,可断定此时光合速率等于呼吸速率 C.细胞③处在较强光照条件下,细胞光合作用所利用的CO2量为n1与n2的和 D.对细胞④分析可得出,此时的光照强度较弱且物质的量n1小于m2　 2.以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响,结果如图所示。下列分析正确的是 (　　) A.光照相同时间,35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等 B.光照相同时间,在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多 C.温度高于25 ℃时,光合作用制造的有机物的量开始减少 D.两曲线的交点表示光合作用制造的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等 主题研习(三)　自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率的变化 [典例导析] 　　(2024·新课标卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d),分别置于密闭装置中照 光培养,a、b、c、d组的光照强度依次增大,实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度,结果如图所示,其中M为初始O2浓度,c、d组O2浓度相同。回答下列问题。 (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成,其中高等植物光合作用利用的光主要是　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)光照t时间时,a组CO2浓度　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)b组。  (3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加,则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是　　　　组,判断依据是　　　　　　　　　。  (4)光照t时间后,将d组密闭装置打开,并以c组光照强度继续照光,其幼苗光合速率会　　　　 (填“升高”“降低”或“不变”)。  听课随笔: [思维建模] 1.开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析 MN和PQ 夜晚植物只进行细胞呼吸;植物体内有机物的总量减少,环境中CO2量增加,O2量减少 N~P 光合作用与呼吸作用同时进行 NA和EP 清晨和傍晚光照较弱,光合作用强度小于细胞呼吸强度;植物体内有机物的总量减少,环境中CO2量增加,O2量减少 A点和E点 光合作用强度等于细胞呼吸强度;植物体内有机物的总量不变,环境中CO2量不变,O2量不变 一昼夜有机物的积累量(用CO2表示)=白天从外界吸收的CO2量-晚上呼吸作用释放的CO2量,即S3-(S1+S2) A~E 光合作用强度大于细胞呼吸强度;植物体内有机物的总量增加,环境中CO2量减少,O2量增加 BC 叶片表皮气孔部分关闭,出现“光合午休”现象 E点 光合作用产物的积累量最大 2.密闭小室内O2浓度、CO2浓度与时间的关系分析 模型图 图示分析 一昼夜 CO2浓 度变化 ①MA'(OA)段,小室内O2减少,CO2增加,表明光合速率<呼吸速率,净光合速率<0,植物不生长,空气变得“浑浊”。 ②A'B'(AB)段,小室内O2增加,CO2减少,光合速率>呼吸速率,净光合速率>0,植物生长,空气得以更新。 ③“终点N”与“始点M”比较:若曲线表示CO2含量变化,N>M时有机物总量减少,N<M时有机物总量增加,N=M时有机物总量不变;当曲线表示O2含量变化时则相反 一昼夜 O2浓 度变化 [应用体验] 1.(2025·滕州质检)图甲为黑藻在适宜温度下O2释放速率随光照强度的变化。图乙是将黑藻放在适宜温度的密闭环境中,测得的密闭环境中CO2浓度随时间的变化情况(不同时间内光照强度不同)。下列叙述错误的是 (　　) A.图甲中,当光照强度相对值为2时,黑藻的氧气产生速率相对值为0 B.图甲中,当光照强度相对值为7时,若要提高黑藻光合速率,可适当增加CO2浓度 C.图乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的时间段是4~6 h和8~10 h D.由图乙分析,黑藻在该密闭环境中经过12 h后有机物的含量上升　 2.(2025·南京模拟)如图为自然环境中一昼夜测得某植物CO2的吸收速率曲线图。下列关于该图的叙述,错误的是 (　　) A.a点产生的原因是夜间温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少 B.开始进行光合作用的点是b点,结束光合作用的点是m点 C.光合速率与呼吸速率相等的点是c、h点,有机物积累量最大的点是m点 D.de段下降的原因是气孔部分关闭,CO2吸收减少,fh段下降的原因是光照减弱　 课下请完成课时跟踪检测(十三) 学科网（北京）股份有限公司 $$