2026届高三一轮复习生物：光合作用和细胞呼吸课件

主题二 细胞代谢 专题一 酶和ATP 专题二 光合作用和细胞呼吸 考点1：以教材中光合作用和细胞呼吸的基本过程等考察基础知识。 考点2：以质子泵、光系统、C4植物、CAM植物、光呼吸等作为材料考察理解能力。 考点3：以图表等形式，借助补偿点、饱和点等知识考察图表分析能力。 考点4：以真实的生产实践为背景，考察逆境、气孔、激素等对植物的影响。 一、光合作用与细胞呼吸的基本过程 细胞呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 三阶段反应式 总反应式 场所 两阶段反应式 总反应式 场所 光合作用 光反应 暗反应 物质变化 场所 物质变化 场所 “三看法”判断细胞呼吸的类型 一、光合作用与细胞呼吸的基本过程 1. 场所 ①线粒体能直接分解葡萄糖吗？为什么、 ②真核细胞产生CO2的场所是 ，酵母菌产生CO2的场所是 。 ③真核植物固定CO2的场所是 ，蓝细菌、硝化细菌固定CO2的场所是 。 ④不同细胞无氧呼吸的方式不一样，直接原因是 ，根本原因是 。 2.能量 有氧呼吸能量有几个去向？无氧呼吸能量有几个去向？ [H]有能量吗？去向如何？ 暗反应哪一步需要能量？由谁提供？ 3. 物质 无氧呼吸产CO2吗？ 光合作用电子的来源和受体是？ 光合产物有哪些存在形式，分别有什么意义？ a.光合作用旺盛时，很多植物合成的大量可溶性糖通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中， 意义是： ； b. 蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，蔗糖作为运输物质的有点是： 。 线粒体、细胞质基质 叶绿体 细胞质基质 酶不一样 控制酶的基因不一样 线粒体 防止叶绿体渗透压升高，吸水涨破，有利于维持叶绿体正常形态。 蔗糖是非还原糖，比还原糖稳定；蔗糖对渗透压的影响较小。 1. 光合作用和细胞呼吸过程的联系 2. 光合作用和细胞呼吸中物质关系 细胞呼吸 第一阶段 有氧呼吸第二阶段 酒精发酵第二阶段 CO2的固定 C3的 还原 C CO2 C3 (CH2O) 丙酮酸 CO2 (CH2O) C3的还原 CO2的固定 CO2 C3 H2O 有氧呼吸第三阶段 光反应 O2 H2O O 细胞呼吸 第一阶段 有氧呼吸第二阶段 酒精发酵第二阶段 丙酮酸 CO2 H2O 光反应 暗反应 有氧呼吸第一、二阶段 有氧呼吸第三阶段 H2O NADPH (CH2O) NADH H2O H2O H NADH ATP NADPH 来源： 去向： 有氧呼吸第一阶段(葡萄糖）、第二阶段（丙酮酸和水） 第三阶段还原02，产生H20 来源： 去向： 光反应H2O光解 用于暗反应还原C3 来源： 去向： 光反应阶段产生；有氧呼吸第一、二、三阶段 主要用于C3还原供能 用于各项生命活动(绿色植物叶绿体内耗能过程除外） 还可用手叶绿体内其他耗能过程，如叶绿体内DNA的复制过程 3. 条件骤变对光合作用中物质含量的影响 方法： 先分析直接受影响的物质； 再通过来源与去路两个方面分析间接受影响的物质。 4. 连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 ①光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 ②在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多(填“多”或“少”)。 （P24典题重演1）下列关于细胞呼吸和光合作用的表述正确的有____。 ①(2022·浙江6月选考)制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2。 ②(2021·全国甲卷)酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2。 ③(2020·山东卷)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。 ④(2021·湖北卷)葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜。 ⑤(2021·山东卷)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。 ② (P24典题重演2)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。 据图辨析下列说法正确的是____。   ①水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜。 ②产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应。 ③(2019·天津卷)光反应阶段中水在光下分解需ATP水解提供能量。 ④(2020·天津卷)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。 ② 3.语言组织与表达训练： (1)(经典高考题)大田种植大豆时，“正其行，通其风”的主要目的是____________________________________________。 (2)(2019·江苏卷，28)光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致______________________________。 (3)(2022·全国甲卷，29节选)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是______________________________(答出1点即可)。 增加二氧化碳浓度提高光合作用强度以增加产量 叶绿体内渗透压升高，吸水涨破 自身呼吸消耗或建造植物体结构 (1)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为__________后进入乙，继而在乙的__________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的__________(填场所)转移到ATP中。 丙酮酸　 基质中　 内膜上 (2)乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括_________(填序号)。 ①C3的还原　②内外物质运输　③H2O裂解释放O2　④酶的合成 ①②④ √ (P24第1题2024·安徽卷)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是 A.在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B.PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活 C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节 D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快 二、光系统和电子传递链 【信息挖掘】 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生__________，光系统Ⅰ主要是介导______的产生。 (2)建立质子(H＋)浓度梯度的途径有三条：电子传递过程中释放能量，利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度从叶绿体的____侧泵入到_____侧；光系统Ⅱ在叶绿体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)；叶绿体的_____侧H＋和NADP＋形成NADPH。 (3)类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，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流出的能量来合成ATP。 O2和H＋和e－ NADPH 基质 囊腔 基质 线粒体内膜上的电子传递链 光系统及电子传递链 (P28第2题2022·重庆卷)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。 (1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是______________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持__________(填“低温”或“常温”)。 保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂 低温 (2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是_________________________________________________________ _____________________________________________________。 实验Ⅱ是在光照以及低pH条件下对类囊体进行培养，无法证明　 某种能量是来自于光能还是来自类囊体膜内外H＋的浓度差 (3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是___________________________________________________。 类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是____。 类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高 水 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有__________ 生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有__________________________________________(答两点)。 NADPH、 ATP和CO2 增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度 √ (P26高考热点第1题2023·湖北卷)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ 光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是 A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B.Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 三、光合作用和细胞呼吸的影响因素及实践应用 （一）影响细胞呼吸的四类曲线 （二）影响光合作用因素的三类曲线 （三）总光合速率与呼吸速率的关系 净光合速率 呼吸作用速率 总光合速率 总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸作用速率 真正光合速率= 表观光合速率 + 呼吸作用速率 总光合的描述 有机物制造量、产生量 CO2消耗量、固定量、同化量、利用量 O2产生量、制造量、生成量 净光合的描述 有机物积累量 CO2吸收量 O2释放量 A：呼吸作用强度 B：光补偿点 总光合=呼吸作用 净光合=0 C：光饱和点 达到最大光合作用速率所需要的最小光照强度 A-B：光合作用＜呼吸作用 B-C：光合作用＞呼吸作用 （1）如图是某叶肉细胞光合作用速率对光照强度的影响的曲线图，则各细胞气体交换情况为： （2）如图是某植株光合作用速率对光照强度的影响的曲线图： ①某植物体处于B点所示的状态时，其叶肉细胞内光合作用强度_____呼吸作用强度。 ②某植物叶肉细胞处于B点所示的状态时，则该植物体光合作用强度____呼吸作用强度。 大于 小于 注意区分：曲线图的研究对象是整个植物还是细胞 （3）如果是离体叶绿体释放的氧气表示总光合还是净光合？吸收的CO2呢？ 改变因素 分析技巧 新曲线图 关键点的移向 A点 B点 C点 D点 对呼吸______ 对光合______ 对呼吸______ 对光合______ 适当提高 CO2浓度 不影响 有利 不移动 左移 右移 右上 适当降低 CO2浓度 不影响 不利 不移动 左移 右移 左下 （4）关键点的移动 总结：不利于呼吸作用，A点____移。 不利于光合作用，光补偿点 ，光饱和点 ，最大速率点 ，反之相反 右移 左移 左下移 上 改变因素 分析技巧 新曲线图 关键点的移向 A点 B点 C点 D点 对呼吸______ 对光合______ 对呼吸______ 对光合______ 加Mg培养 不影响 有利 × ← → ↗ 缺Mg培养 不影响 不利 × ← → ↙ （4）关键点的移动 （四）光合作用日变化曲线 （P33典题重演1)农作物增产的本质就是充分利用光能，提高植物的光合作用。下列关于光合作用和细胞呼吸影响因素的表述，正确的有________。 ①(2021·湖南卷)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降。 ②(2021·辽宁卷)合理控制昼夜温差有利于提高作物产量。 ③(2021·湖南卷)油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。 ④(2019·全国卷Ⅱ)马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生。 ①②③ （P33典题重演2(2)2020·全国卷Ⅰ)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是__________，选择这两种作物的理由是: 作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用； 作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用 A和C (2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是_______________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 在温度d时，该叶片的光合速率与呼吸速率相等(即该植物叶片的净光合速率为0)，没有有机物积累，由于该植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，且需要通过细胞呼吸消耗有机物，因此，在温度d时，该植物体的干重会减少 (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1点即可)。 温度超过b时，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少(或温度超过b时，与暗反应有关酶的活性降低)(合理即可)　 (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。 光合速率与呼吸速率差值(或净光合速率) （P34真题细研22024全国甲卷) √ 考向一　三率关系的分析 1.(2024·广东大亚湾一模)滴灌是干旱缺水地区最有效的节水灌溉方式。为制定珍稀中药龙脑香樟的施肥方案，研究者设置3个实验组(T1～T3，滴灌)和对照组(CK，传统施肥方式)，按下表中施肥量对龙脑香樟林中生长一致的个体施肥，培养一段时间后测得相关指标如下表。据表分析错误的是 (光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。) A.光照强度为100 μmol·m－2·s－1时，实验组比对照组积累更多有机物 B.光照强度为1 600 μmol·m－2·s－1时，实验组的光合速率比对照组更高 C.实验结果不能说明滴灌能够提高水肥利用效率 D.各处理中T2的施肥方案最有利于龙脑香樟生长 处理 施肥量/(mg/kg) 呼吸速率/ (μmol·m－2·s－1) 最大净光合速率/ (μmol·m－2·s－1) 光补偿点/ (μmol·m－2·s－1) 光饱和点/ (μmol·m－2·s－1) T1 35.0 2.74 13.74 84 1 340 T2 45.5 2.47 16.96 61 1 516 T3 56.0 2.32 15.33 61 1 494 CK 35.0 3.13 11.59 102 1 157 √ 2.(2024·河南质检)将玉米的PEPC酶基因与PPDK酶基因导入水稻后，在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率影响如图1；在光照为1 000 μmol·m－2·s－1下测得温度影响光合速率如图2。(假设呼吸强度不受外界环境因素影响。)请据图分析，下列叙述错误的是 A.PEPC酶基因与PPDK酶基因不影响水稻的呼吸强度 B.用温度25 ℃重复图1相关实验，A点会向左下方移动 C.转双基因水稻提高了酶的最适温度而增强光合速率 D.转双基因水稻更适合栽种在强光照环境中 【信息挖掘】 (1)间作是指在同一块田地上同时分行相间种植两种或两种以上的作物的种植方式。农业生产中应将玉米植株和_____(填“甘蔗”或“大豆”)植株间作，好处是： (2)轮作是指在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物的种植方式。农民通常将玉米植株和大豆植株按不同的年份进行轮作，好处是 大豆 利于通风、透光，增加CO2、提高光能的利用率； 与大豆共生的根瘤菌具有固氮能力，可增加土壤肥力　 均衡利用土壤营养或者矿质元素；防止杂草大量滋生；与大豆共生的根瘤菌具有固氮能力，可以增加土壤肥力；可防止专一寄生的病虫害等 （3）套种是指前一作物快成熟时种后一种作物。 （四）光呼吸 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25％～30％。过程如图所示： 【信息挖掘】 (1)光呼吸的不利影响：消耗掉暗反应的底物_____，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 (2)光呼吸的有利影响：强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此叶肉细胞中会积累___________，这些物质积累会产生自由基，这些自由基会损伤叶绿体。而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的这些物质，从而 对叶绿体的伤害。 (3)高______环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显_____光呼吸。 C5 ATP和NADPH O2 抑制 减轻 （五）C4植物 【信息挖掘】 (1)C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体。所以C4植物光反应发生在__________________________上，而CO2固定发生在_____________________________________________ (2)C4植物PEP羧化酶对CO2亲和力___，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙___浓度的CO2继续生长。故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得__________。 叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜 叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质 高 低 好 （六）CAM景天科植物 【信息挖掘】 (1)仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于__________地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸，贮存于__________中；白天则气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖，该机制也称CAM途径。 (2)如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率__________。 (3)分析图中信息推测，CAM途径是对干旱环境 的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在有效避免白天___________________________。 炎热干旱 液泡 基本不变　 蒸腾作用造成水分过多散失 $