2026届高三生物一轮复习课件：光合作用和细胞呼吸的综合分析

第三单元　细胞的能量供应和利用 第15课时 光合作用和细胞呼吸的综合分析 1 细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化 < 考点一 > 必备知识—学习笔记P78 光合作用与细胞呼吸的过程图解 4 (1)物质方面 C6H12O6 H2O NADPH [H] (2)能量方面 ATP NADPH 思考：给小球藻提供 ，在小球藻合成的有机物中检测到了 ，其最可能的转化途径是： 有氧呼吸第三阶段 与 结合生成了 ，有氧呼吸第二阶段利用 生成 ， 再参与光合作用的暗反应生成含 的有机物 (3)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向 ①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质间的转移方向：叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质，NADPH能转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。 ②ATP和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向：线粒体产生的ATP和NADH都可以转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP不转移至线粒体中，NADH能转移至线粒体中。 考向一　细胞呼吸、光合作用的物质和能量变化 1.(2024·宜昌质检)如图表示光合作用和细胞呼吸之间的能量转变过程，下列说法错误的是 A.只有含叶绿素的细胞才能进行 过程①和③ B.过程③④发生的场所分别为叶 绿体基质和线粒体基质 C.过程①中光能转变为化学能储存在ATP和NADPH中 D.有氧呼吸过程中产生的NADH主要来自第二阶段 √ 迁移应用—学习笔记P7 2.(2023·河北，19)拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。回答下列问题： (1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在______________________合成，经细胞质基质进入叶绿体。 线粒体(或线粒体内膜) (2)光照时，叶绿体类囊体薄膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和__________________________中的化学能，这些化学能经________________ ______阶段释放并转化为糖类中的化学能。 NADPH(或还原型辅酶Ⅱ) 暗反应(或卡尔文 循环) (3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的 细胞质基质ATP浓度明显______。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被________(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗，细胞有氧呼吸强度______。 降低 叶绿体 升高 (4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调__________________________阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体___________________ ______________，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。 H基因表达(或H蛋白数量) 过多消耗光合产物(或 有氧呼吸增强) “三率”的关系及测定 < 考点二 > 1.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 必备知识—学习笔记P79 =m1+m2 =n1+n2 结合曲线辨析 常见曲线模型分析 ①图2中曲线Ⅰ表示 ，曲线Ⅲ表示 ，曲线Ⅱ表示 ________。交点D对应点E，此时净光合量为 ， _____点时植物生长最快。 ②图3中曲线c表示 ，d表示 ，c＋d表示___________。在G点时，总光合速率是呼吸速率的 倍。30℃和35℃时的总光合速率的关系是______。 总光合量 呼吸量 净光合量 0 B 净光合速率 呼吸速率 总光合速率 2 相等 ③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。(填“>”“＝”或“<”) ＝ ＞ 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的变化量) O2 CO2 有机物 真正光合速率 植物在光下实际合成有机物的速率 O2_______________速率或叶绿体释放O2量 CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量 有机物_______ 速率 净光合速率 植物有机物的 速率 植物或叶片或叶肉细胞O2 速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2 速率 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 ______中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 产生(生成) 产生(制 造、生成) 积累 释放 吸收 黑暗 “植物体在光下O2释放量”是指_____________。 “叶肉细胞在光下O2释放量”是指____________。 “叶绿体在光下O2释放量”是指______________。 净光合量 净光合量 总光合量 17 3.计算公式：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 4.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 (1)“液滴移动法”——测定装置中气体体积变化 有氧呼吸 消耗O2 呼吸 释放O2 净光合 ①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即“真正光合速率”。 ②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。与图示两装置相比，对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。 光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制： ①增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物； ②减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水； ③除去容器中CO2——氢氧化钠溶液； ④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中； ⑤除去叶中叶绿素——酒精隔水加热； ⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光； ⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。 19 (2)“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量 将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表_______ 强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表 强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。 细胞 呼吸 净光合作用 (3)“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化 a.“黑瓶”不透光，测定的是______ ；“白瓶”给予光照，测定的是 。 b.在有初始值的情况下，黑瓶中______ 为有氧呼吸量； 白瓶中 为净光合作用量；二者之和为 _____ 。 c.在没有初始值的情况下，___________________________________________＝真正光合作用量。 有氧呼 吸量 净光合作用量 O2的 减少量(或CO2的增加量) O2的增加量(或CO2的减少量) 真正光合作用量 白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量 (4)“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量 本方法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如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＝ ；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝ 。 (x－y)/2S (x＋z－2y)/2S （5）叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率 本方法通过利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。 23 考向二　“三率”的关系及测定 3.(2023·北京，3)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是 A.在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高 而下降的原因是呼吸速率上升 B.在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高 与光合酶活性增强相关 C.在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 √ 迁移应用—学习笔记P80 4.(2025·襄阳月考)某同学欲测定植物叶片的总光合速率，做如图所示实验。在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其质量，测得叶圆片的总光合速率＝(7y－6z－x)/6(g·cm－2·h－1)。不考虑取叶圆片的机械损伤和温度微小变化对叶片生理活动的影响，则M处的实验条件是 A.下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时 B.下午4时后将整个实验装置遮光3小时 C.下午4时后将整个实验装置遮光1小时 D.下午4时后在阳光下照射3小时 √ 5.(2022·河南九师联盟)某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在室温25 ℃下进行了一系列的实验，下列对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是(　　) A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小 B.若要测真光合强度，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，液滴右移 D.若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移 √ 27 6.(2022·福建厦门双十学校质检)研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是(　　) A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低 B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合 C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的 D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重 √ 28 7.(2021·南京一模)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氧气的速率相等 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 √ 29 8.某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于6对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg/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6种不同的光照条件下，24小时后，实测获得6对黑白瓶中溶解氧的含量，记录数据如下，请回答下列问题： A．若只考虑光照强度，该深度湖水中所有生物在晚上8h内呼吸消耗O2的量7/3mg B．光照强度为aklx时，该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡 C．当水层中的溶氧量达到30mg/L时，光照强度不再成为限制溶氧量增加的主要因素 D．若将eklx光照下的白瓶置于bklx光照下，瓶中光合生物细胞的C3含量会增加，C5 含量会减少 光照强度 白瓶溶氧量 黑瓶溶氧量 √ 光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 < 考点三 > 1.图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨约2时～4时，温度降低， 减弱，CO2释放量减少。 2.图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照， 启动。 细胞呼吸 光合作用 必备知识—学习笔记P81 3.图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度 细胞呼吸强度。 4.图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭， 供应不足，出现“光合午休”现象。 5.图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度 细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。 等于 CO2 等于 6.图1的G点、图2的 点：此时光照强度降为0，光合作用停止。 7.图2 所示一昼夜密闭容器中植物 (填“能”或“不能”)正常生长，原因是_________________________________________________________ 。 I′ 能 J′点低于A′点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光 合作用量大于总细胞呼吸量 考向三　光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 5.如图是在24小时测得大棚番茄CO2的含量和CO2的吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是 A.a点CO2释放量减少可能是由于温度降低导致 细胞呼吸强度减弱 B.番茄通过光合作用合成有机物的时间是c～e段 C.如果N点低于M点，说明经过一昼夜植物体内 的有机物总量增加 D.植物干重最大的时刻是e点 √ 迁移应用—学习笔记P81 (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________________________________ _________________________________________________________。 光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 6.(2024·新课标，31)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： 红光和蓝紫光 (2)光照t时间时，a组CO2浓度_____(填“大于”“小于”或“等于”)b组。 大于 (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： b 密闭容器中，c的O2浓度不再增加，说明此时由于CO2不足，导致光合速率减弱，光合速率等于呼吸速率；a组O2浓度等于初始浓度，也意味着光合速率等于呼吸速率；而b组此时的光合速率仍然大于呼吸速率。综上所述，b组的光合速率最大。 (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”)。 升高 1.(2022·福建，10节选)栅藻是一种真核微藻，具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。 为测定两种培养模式的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入C18O2，培养一段时间后检测18O2释放量。你认为该方法 (填“可行”或“不可行”)，理由是__________________________________________ ________________________________________________________________________________________________。 不可行 C18O2中的18O在暗反应中随C18O2转移到糖类等有机物中[C18O2→C3→(CH218O)]，光反应中释放的O2来自H2O，排出的气体中检测不到18O2 查落实固基础—学习笔记P82 2.(2020·山东，21节选)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。请回答下列问题： 在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量 (填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是________________ 。 高于 人工光合作用系统 不进行细胞呼吸消耗糖类(或植物细胞呼吸消耗糖类) $