第11讲 光合作用和细胞呼吸的综合分析①

第11讲 光合作用与细胞呼吸的综合分析 考点一 细胞代谢的类型 考点二 光合作用与细胞呼吸的联系 【核心要点1】辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率 【核心要点2】自然环境中一昼夜内光合速率曲线 【核心要点3】密闭环境中一昼夜内光合速率曲线 细胞代谢的类型 01 概念 生物体把从外界环境中获取的 营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。 生物体把自身物质分解， 释放能量，并且把分解的终产物排出体外的变化过程。 本质 类型 ① 型： 如：光合作用、化能合成作用； ② 型： 如：消化吸收； ① 型：有氧存活； ② 型：无氧存活； ③ 型：都能存活； 举例 ①哺乳动物的代谢类型是： ； ②绿色植物的代谢类型是： ； ③乳酸菌的代谢类型是： ； ④酵母菌的代谢类型是： ； 同化作用(合成代谢) 异化作用(分解代谢) 合成物质、固定能量 分解物质、释放能量 自养 异养 需氧 厌氧 兼性厌氧 异养需氧型 自养需氧型 异养厌氧型 异养兼性厌氧型 同化作用：即把非己的变成自己的，同时储存能量的过程。 硝化细菌 利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。 氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸， 这两个反应释放出的化学能，被硝化细菌用来将CO2和H2O合成糖类。 【补充】化能合成作用 概念 例如 过程 01 补充：铁细菌、硫细菌也属于 进行化能合成作用的自养生物。 光合作用与细胞呼吸的联系【P85】 02 【概念回顾】 ：指单位时间内呼吸作用反应物的消耗量或生成物的产生量。 ：指单位时间内光合作用反应物的消耗量或生成物的产生量。 思考 能否直接测定呼吸速率和光合速率？ ①呼吸速率 直接测定，原因： 。 ②光合速率 直接测定，原因： 。 植物在进行光合作用的同时会进行细胞呼吸（消耗O2，产生CO2） 呼吸速率 光合速率 能 黑暗条件下，只进行细胞呼吸，可以排除光合作用的干扰 不能 板书：光合作用、有氧呼吸的定量方程式。 光合作用与细胞呼吸的联系【P85】 02 一、微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率 注：当光合速率＞呼吸速率，以CO2和O2的变化量为例分析 消耗CO2 产生O2 吸收CO2（可测） 释放O2（可测） 释放CO2 吸收O2 ①光合作用消耗的CO2量 ＝从环境中吸收的CO2量 ＋呼吸作用释放的CO2量 ②光合作用产生的O2量 ＝释放到环境中的O2量 ＋呼吸作用吸收的O2量 【小结】总光合速率=净光合速率(可测)+呼吸速率(黑暗中可测) 光合作用与细胞呼吸的联系【P86】 02 二、文字辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率 同化、固定、消耗 的CO2量 从环境中吸收、环境中减少 的CO2量 黑暗中释放 的CO2量 产生、制造 的O2量 释放至环境中、环境中增加 的O2量 黑暗中吸收 的O2量 产生、合成、制造 的有机物的量 积累、增加、净产生 的有机物的量 黑暗中消耗 的有机物的量 总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率 光合作用与细胞呼吸的联系【P86】 02 三、深度解读总光合速率与呼吸速率的关系 注：下列CO2吸收量和CO2释放量为单位时间内测得的数据 只有呼 光＜呼 光＞呼 光＝呼 呼吸速率 净光合 速率 总光合 速率 光合作用与细胞呼吸的联系【P86】 02 ①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞， 则图2中的甲图对应的是图1中的 ， 乙图对应图1中的 ， 丙图对应图1中的 ， 丁图对应图1中的 。 A点 AB段(不含A、B两点) B点以后(不含B点) B点 光合作用与细胞呼吸的联系【P86】 02 ②如果图1的实验对象是叶片或者植株， 图1中的A点对应图2中的 图, 图1中的B点对应图2中的 图, 图1中的C点对应图2中的 图, 注：叶片或者植株中，并不是所有细胞 均含有叶绿体(进行光合作用的场所)。 含叶绿体细胞的光合速率＝所有细胞的呼吸速率 甲 丙 丙 含叶绿体细胞的光合速率＞所有细胞的呼吸速率 光合作用与细胞呼吸的联系【P86】 02 ③如果实验对象是离体的叶绿体， 则图1 (填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响，原因是: . 。 不能 叶绿体不能进行细胞呼吸， 因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0 考向 结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维能力【P86】 02 1.(2025·广东佛山质检)用密闭的培养瓶培养等量的绿藻(真核藻类)，将其置于4种不同温度(t1＜t2＜t3＜t4)下培养，其他条件均适宜且相同，光照和黑暗条件下瓶中O2的含量变化如图所示。下列叙述正确的是(　　) B ＜ ＜ ＜ →净光合速率 →呼吸速率 01 A.O2在细胞的线粒体基质处被消耗，在叶绿体的类囊体薄膜处产生 B.温度为t3时，每天光照时间至少为9.6小时绿藻才能正常生长 C.t4的呼吸速率较t3的高，但二者的光合速率相同 D.随着温度逐渐升高，绿藻的光反应速率不变，暗反应速率增强 绿藻是真核生物，O2在细胞内线粒体内膜处被消耗，×； 总光合≥呼吸才能正常生长，(12+8)x≥(8×24)，解得x≥9.6，√； 随着温度逐渐升高，光合速率增加，即光反应速率和暗反应速率均增强，×； t3总光合速率=12+8=20，t4总光合速率=12+12=24，×； 【思考】自变量： 。 因变量： 。 自然环境中一昼夜内光合速率曲线【P86】 03 注：若无特殊说明，一般认为 00-06时：光照强度为0； 06-12时：光照强度↑； 12-14时：光照强度最大； 14-18时：光照强度↓； 18-24时：光照强度为0； 时间，24小时(主要变化因素是光照强度) CO2吸收速率 【曲线分析】 ①只进行呼吸作用的时间段： 。 ②光合作用开始点是 ，消失点是 。 ③光合速率＝呼吸速率的时间点： 。 ④光合速率＜呼吸速率的时间段： 。 ⑤光合速率＞呼吸速率的时间段： 。 b h ab、hi 注：稳定释放CO2的时间段. [解题技巧] 比较CO2吸收速率 与0的关系 CO2吸收速率＝0 CO2吸收速率＜0 CO2吸收速率＞0 c、g bc、gh cg 【曲线分析】 ⑥制造有机物时间段： 。 ⑦积累有机物时间段： 。 ⑧有机物积累最多的时间点： 。 ⑨出现“午休现象”的时间段： 。 bh 注：光合作用开始点→光合作用消失点 cg 注：光合速率＞呼吸速率的时间段 注：光合速率＞呼吸速率的转折点 g de 【午休现象】 指植物在中午光照强烈、气温较高的时段，光合速率(光合作用强度)显著下降的现象。 原因： 。 光照强度过强，气温过高，导致气孔关闭，CO2供应不足，光合作用减弱 【思考】自变量： 。 因变量： 。 密闭环境中一昼夜内光合速率曲线【P86】 04 注：若无特殊说明，一般认为 00-06时：光照强度为0； 06-12时：光照强度↑； 12-14时：光照强度最大； 14-18时：光照强度↓； 18-24时：光照强度为0； 时间，24小时(主要变化因素是光照强度) 玻璃罩内CO2浓度 【曲线分析】 ①只进行呼吸作用的时间段： 。 ②光合作用开始点是 ，消失点是 。 ③光合速率＝呼吸速率的时间点： 。 ④光合速率＜呼吸速率的时间段： 。 ⑤光合速率＞呼吸速率的时间段： 。 B H AB、HI 注：稳定释放CO2的时间段. [解题技巧] 看曲线的走向 转折点 曲线向上 曲线向下 C、G BC、GH CG 注：密闭环境中， 一昼夜O2浓度的变化曲线与CO2相反。 【曲线分析】 ⑥制造有机物时间段： 。 ⑦积累有机物时间段： 。 ⑧有机物积累最多的时间点： 。 ⑨出现“午休现象”的时间段： 。 BH 注：光合作用开始点→光合作用消失点 CG 注：光合速率＞呼吸速率的时间段 注：光合速率＞呼吸速率的转折点 G EF 注：斜率改变 【扩展思考】植物是否生长的判断依据是： 比较终点I与始点A的大小： I＜A，植株 ； I＝A，植株 ； I＞A，植株 。 生长 未生长 负生长 考向 结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维能力【P87】 01 2.(2024·新课标卷，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。 [解题技巧]看变化趋势： O2浓度增加，说明光合速率 呼吸速率； O2浓度减少，说明光合速率 呼吸速率； O2浓度不变，说明光合速率 呼吸速率。 ＞ ＝ ＜ ＜ ＜ ＜ 01 (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。 红光和蓝紫光 光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素， 其中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 大于 注：密闭装置中，O2和CO2进行气体交换，O2少，则CO2多。 01 (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”)。 b 密闭装置中O2浓度不再增加时光合速率等于呼吸速率，仅b组光合速率大于呼吸速率 升高 注：实验过程中温度保持恒定→呼吸速率不变。 注：cd组光照强度增加，光合速率不再增加→主要限制因素为CO2浓度； 1.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 ， 原因是: 。 (2)在温度D时，该植物体的干重会减少，原因是: . . 关键·真题必刷【P88】 不相等 叶片的呼吸速率不相等 在温度D时，该植物叶片的光合速率与呼吸速率相等, 植物体的非绿色部分只进行呼吸作用。 (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: . . (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。 关键·真题必刷【P88】 ①温度超过B时，随着温度升高，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少。 ②温度超过B时，随着温度升高，与暗反应有关酶的活性降低。 净光合速率 补充答案：光合速率与呼吸速率差值。 2.(2024·安徽卷，16)为探究基因OsNAC对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC 敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE)， 测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端) 净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。 关键·真题必刷【P88】 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 (1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖－1，5－二磷酸结合，在特定酶作用下形成 2分子3－磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3－磷酸甘油酸接受 .释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为 。 (2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的 、 (填科学方法)。 ATP和NADPH （CH2O）和C5 减法原理 加法原理 (3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率 。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合 速率发生相应变化的原因： 关键·真题必刷【P88】 ① . ； ② . 。 增大 与WT组相比，OE组叶绿素含量较高， 增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用 与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高， 可以及时将更多的光合产物(蔗糖)从叶绿体中运出，从而促进旗叶的光合作用 $