第2单元 第16讲 光合作用与细胞呼吸的关系(Word学案)-【高考快车道】2026年高考生物大一轮专题复习总复习

该高中生物学高考复习学案聚焦光合作用与细胞呼吸的关系核心考点，系统整合过程物质转化、能量联系及速率关系等内容，通过思维探究问题链（如物质跨膜路径、ATP合成过程分析）和模型建构任务（物质转化模型、比较表格），引导学生自主梳理内在逻辑，形成结构化知识网络，培养生命观念与科学思维。 亮点在于“问题驱动-真题演练-易错警示”的自主学习设计，如思维探究中“NADPH与NADH辨析”等问题深化理解，精练环节整合2023北京卷、2024全国甲卷等真题，结合易错点（如有机物积累与呼吸速率关系）助学生自主诊断。培养科学思维与探究实践能力，教师可通过答题情况精准指导，支持因材施教。

第16讲　光合作用与细胞呼吸的关系 课程标准解读 知识网络概览 【课标要求】 1.阐明光合作用和细胞呼吸的关系。 2.应用光合作用和细胞呼吸的原理解决生产实践中的问题。 【能力要求】 1.理解能力:运用模型与建模的方法分析光合作用和细胞呼吸的关系。 2.解决问题能力:利用光合作用与细胞呼吸原理解决植物生长问题。 考点一　光合作用与细胞呼吸过程的关系 【精研　强思维】 【思维探究】 光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分,各自又具有相对的独立性。下图是小麦光合作用和细胞呼吸过程示意图,其中Ⅰ~Ⅶ代表物质,①~⑤代表过程。 (1)(生命观念)图中Ⅶ被相邻细胞利用依次穿过哪些生物膜?哪些序号代表相同的物质? 提示:线粒体内膜、外膜→细胞膜→相邻细胞的细胞膜→相邻细胞的叶绿体外膜、内膜。图中Ⅱ和Ⅴ均表示O2,Ⅲ和Ⅶ均表示CO2。 (2)(生命观念)图中伴随ATP合成的过程有哪些?合成ATP最多的过程是什么? 提示:伴随着ATP合成的过程有②③④⑤,合成的ATP最多的过程是②。 (3)(科学思维)图中Ⅰ和Ⅳ是否为同一种物质?判断的依据是什么? 提示:不是。Ⅰ表示光反应产生的NADPH,Ⅳ表示有氧呼吸第一、二个阶段生成的NADH。 (4)(科学思维)与缺氧时的代谢相比,右图特有的过程是什么?(填序号) 提示:④⑤。 【思维建构】 1.“模型法”分析光合作用与细胞呼吸过程中的物质转化关系: 2.“比较法”分析光合作用与细胞呼吸的关系: 项目 光合作用 细胞呼吸 代谢 类型 合成作用(或同化作用) 分解作用(或异化作用) 范围 含叶绿体的植物细胞;蓝细菌、光合细菌等 所有活细胞 场所 叶绿体(真核生物);细胞质(原核生物) 有氧呼吸:细胞质基质、线粒体(真核生物);细胞质(原核生物) 无氧呼吸:细胞质基质 条件 只在光下进行 有光、无光都能进行 物质 变化 无机物有机物 有机物无机物 能量 变化 光能→化学能 化学能→热能、ATP中活跃的化学能 实质 无机物有机物;储存能量 有机物无机物(或简单有机物);释放能量 能量转化的联系 精练　提能力 1.线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图表示叶肉细胞中部分代谢途径,虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”,请据图回答下列问题。 (1)在叶绿体________________上将光能转变成化学能,参与这一过程的两类色素是____________________。  (2)叶肉细胞进行光合作用时,CO2与C5结合产生三碳酸,继而还原成三碳糖(C3),为维持光合作用进行,部分新合成的C3必须用于再生_______;运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。  (3)在光照过强时,细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能,避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的___________中的还原能输出叶绿体,并经线粒体转化为_________中的化学能。  【解析】(1)光合作用光反应场所为类囊体薄膜,将光能转变成化学能,参与该反应的光合色素是叶绿素、类胡萝卜素。 (2)据题意:在暗反应过程中为维持光合作用进行,部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用。 (3)NADPH起还原剂的作用,含有还原能,呼吸作用过程中能量释放用于合成ATP中的化学能和热能。 答案:(1)类囊体薄膜　叶绿素、类胡萝卜素 (2)C5　(3)NADPH　ATP 2.(2025·安康模拟)图甲是天竺葵植株叶肉细胞中进行光合作用和呼吸作用的过程简图,①~⑤表示有关过程,X、Y、Z和W表示相关物质;图乙是将天竺葵植株置于密闭玻璃容器中培养24 h,用专门的仪器测定密闭容器中24 h内CO2和O2的相对含量。请据图分析回答问题: (1)用纸层析法分离天竺葵叶肉细胞叶绿体中的光合色素,滤纸条上最窄的色素带主要吸收可见光中的_________光。  (2)图甲中过程⑤_________(填“能”或“不能”)发生在人体细胞中;W表示的相关物质是_________。  (3)图乙中天竺葵植株光合作用强度与呼吸作用强度相等的时刻是___________________,此时天竺葵的叶肉细胞光合作用强度_________(填“大于”或“小于”)呼吸作用强度。  (4)图甲中的Z代表的相关物质,在图乙中的12:00时的移动轨迹是                  　;  该物质在光合作用过程中的作用是                                                                      　。  【解析】(1)用纸层析法分离天竺葵叶肉细胞叶绿体中的光合色素,滤纸条上从上至下的条带是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b,其中最窄的色素带是胡萝卜素,主要吸收可见光中的蓝紫光。 (2)图甲中⑤过程表示暗反应中CO2的固定,不能发生在人体细胞中;W表示的相关物质是水(或H2O)。 (3)图乙中8:00时和18:00时光合作用强度与呼吸作用强度相等,由于植物中只有部分细胞进行光合作用,在该时刻植株的叶肉细胞中的光合作用强度大于呼吸作用强度。 (4)分析可知,图甲中的Z代表的相关物质是ATP,在图乙中的12:00时,由于光合作用强度大于呼吸作用强度,光反应产生的ATP用于暗反应,所以ATP的移动轨迹是从叶绿体类囊体薄膜到叶绿体基质;该物质在光合作用过程中的作用是用于暗反应中三碳化合物的还原。 答案:(1)蓝紫　(2)不能　H2O (3)8:00和18:00　大于　(4)从叶绿体的类囊体薄膜到叶绿体基质　用于暗反应中三碳化合物的还原 【加固训练】 下图表示植物叶肉细胞中光合作用、有氧呼吸的过程及两者之间的联系。其中甲~戊表示生理过程,a~d表示相关物质。下列说法正确的是(　　) A.物质a表示ATP,物质c表示O2,物质d表示CO2 B.甲表示光合作用的光反应阶段,对光能的吸收不需要酶的直接参与 C.若该叶肉细胞产生的物质c和物质d的量相等,则该植物的净光合速率为0 D.用18O同时标记H2O和CO2,可探究光合产物O2中O的来源 【解析】选B。物质a表示光反应产生的ATP和NADPH,物质c表示O2,物质d表示有氧呼吸第二阶段产生的CO2,A错误;甲表示光合作用的光反应阶段,对光能的吸收不需要酶的参与,B正确;若物质c和物质d的量相等,则该植物的叶肉细胞的净光合速率为0,但是还有一些细胞只进行细胞呼吸不进行光合作用,就整个植株而言,净光合速率小于0,C错误;用18O分别标记H2O和CO2,才可探究光合产物O2中O的来源,D错误。 考点二　光合速率与呼吸速率的关系 【精研　强思维】 【思维探究】 图1是在一定光照强度下测定樟树叶片光合速率的实验装置,图2是利用图1实验装置统计的实验数据绘制的曲线图。回答下列问题: (1)(生命观念)低于5 ℃时,叶室CO2不减少,原因是什么? 提示:细胞呼吸强度大于光合作用强度。 (2)(科学探究)利用图1实验装置检测图2中叶室CO2减少量时,光照强度、CO2浓度等应控制什么状态?利用图1实验装置检测图2中叶室CO2增加量时,应控制的条件有哪些? 提示:适宜且相同状态;黑暗环境、CO2浓度等相同且适宜。 (3)(科学思维)图2中B点时,叶肉细胞中光合速率和细胞呼吸速率的关系是怎样的?O2的移动途径是什么? 提示:光合速率是呼吸速率的2倍。O2的转移途径是叶绿体移向线粒体和外界环境(叶室)中。 (4)(科学思维)叶室内温度由20 ℃到30 ℃变化的过程中,CO2固定量是否增加?为什么? 提示:增加。20 ℃到30 ℃,叶肉细胞净光合速率不变,但是呼吸速率增加,总光合速率增加。  【思维建构】 1.光合速率与呼吸速率关系分析: (1)光合速率与呼吸速率的常用表示方法: 项目 表示方法 O2 CO2 有机物 真正 光合 速率 O2产生(生成)速率或叶绿体释放O2速率 CO2固定速率或叶绿体吸收CO2速率 有机物产生(制造、生成)速率 净光 合速 率　 植物或叶片或叶肉细胞O2释放速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2吸收速率 有机物积累速率 呼吸 速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 (2)表达式:真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。 (3)曲线模型: 2.密闭容器内一昼夜植物光合作用与细胞呼吸的关系分析: 精练　提能力 1.(2023·北京高考)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 【解析】选C。本题主要考查光照和温度对光合作用速率的影响。CO2吸收速率代表净光合速率,低光强下光反应比较弱,呼吸速率随叶温升高而上升,CO2吸收速率下降,A正确;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强,B正确;CP点呼吸速率等于光合速率,植物可以进行光合作用,C错误;图中M点处CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。 2.(2024·全国甲卷)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。  【解析】本题考查植物的光合速率和呼吸速率。 (1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等,但由于呼吸速率不同,因此叶片有机物积累速率不相等。 (2)在温度d时,叶片的光合速率与呼吸速率相等,但由于植物有些细胞不进行光合作用,但进行细胞呼吸,如根部细胞,因此该植物体的干重会减少。 (3)温度超过b时,植物为了降低蒸腾作用,部分气孔关闭,使CO2供应不足,暗反应速率降低;同时酶的活性降低,导致CO2固定速率减慢,C3还原速率减慢,进而使暗反应速率降低。 (4)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光合速率与呼吸速率差值(净光合速率)最大时的温度,有利于有机物的积累。 答案:(1)不相等　 温度a和c时的呼吸速率不相等 (2)在温度d时,叶片的光合速率与呼吸速率相等,但植物的根部细胞等不进行光合作用,仍进行细胞呼吸消耗有机物,导致植物体的干重减少 (3)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 (4)光合速率和呼吸速率差值(净光合速率) 借题发挥|易错警示 忽视有机物的积累与光合作用和细胞呼吸两个因素有关 (1)光合作用相等时,呼吸作用越强,有机物积累越少。 (2)呼吸作用相等时,光合作用越强,有机物积累越多。 3.(2023·辽宁高考)花生抗逆性强,部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值(SPAD)(图1)和净光合速率(图2)。回答下列问题: (1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括___________________________,主要吸收__________________光,可用___________等有机溶剂从叶片中提取。  (2)NaCl添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的品种是___________。  (3)在光照强度为500 μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下,LH12的光合速率___________(填“大于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率,判断的依据是　     　 　     　　     　　     　　     　　     　　     　　     　　     　　     　　     　　。  在光照强度为1 500 μmol·m-2·s-1、NaCl添加量为3.0 g·kg-1的条件下,HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率,原因可能是HY25的_____________含量高,光反应生成更多的____________________　,促进了暗反应进行。  (4)依据图2,在中盐(2.0 g·kg-1)土区适宜选择种植___________品种。  【解析】(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b,主要吸收红光和蓝紫光,可用无水乙醇等有机溶剂从叶片中提取,因为叶片中的色素能溶解到有机溶剂中。 (2)结合图1实验结果可以看出,NaCl添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的品种是HH1,因为该品种的叶绿素含量受NaCl浓度变化影响最显著。 (3)在光照强度为500 μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下,LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同,但前者的呼吸速率大于后者,且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和,因此可以判断,LH12的光合速率大于HH1的光合速率。在光照强度为1 500 μmol·m-2·s-1、NaCl添加量为3.0 g·kg-1的条件下,HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率,原因可能是HY25的叶绿素含量高于其他三个品种,光反应生成更多的ATP和NADPH,进而促进了暗反应进行,提高了光合速率。 (4)根据图2数据可知,在中盐(2.0 g·kg-1)土区适宜选择种植LH12品种,因为在该条件下,该品种的净光合速率更大,说明产量更高,因而更适合在该地区种植。 答案:(1)叶绿素a和叶绿素b　红光和蓝紫　无水乙醇　(2)HH1 (3)大于　在光照强度为500 μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下,LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同,但前者的呼吸速率大于后者,且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和　叶绿素　ATP和NADPH (4)LH12 - 7 - 学科网（北京）股份有限公司 $