光合作用和细胞呼吸综合导学案 2025—2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学导学案聚焦光合作用和细胞呼吸的综合关系及应用，通过比较表梳理两者代谢类型、场所等差异，结合物质转化图解与元素转移模型建立联系，从基础过程延伸至自然环境及密闭容器内CO₂变化曲线分析，辅以同位素标记法练习题作为学习支架，帮助学生构建知识脉络。 特色在于融合科学思维与探究实践，通过表格比较、曲线各点成因分析培养模型建模能力，结合同位素标记实验题提升探究实践素养，渗透物质与能量观等生命观念，拓展C3、C4及CAM植物内容，习题设计贴近课标，助力学生综合分析与解决实际问题，有效培养核心素养。

5.4.4 光合作用和细胞呼吸综合 导学案 一、学习目标 1.熟练掌握光合作用和细胞呼吸的关系。 2.通过阐述光合作用与细胞呼吸的相互关系，形成归纳与概括、模型与建模的科学思维方法。 二、学习过程 【光合作用与细胞呼吸综合应用】 1．光合作用与有氧呼吸的关系 (1)图解光合作用与细胞呼吸过程中的物质转化关系 (2)光合作用和细胞呼吸的比较 比较项目 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) 发生范围 含叶绿体的植物细胞； 、光合细菌等 所有活细胞 发生场所 叶绿体(真核生物)；细胞质(原核生物) 有氧呼吸：_______________(真核生物)；细胞质(原核生物) 无氧呼吸：细胞质基质 发生条件 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 元素转移的联系 C：CO2(CH2O)→ →CO2 O：H2OO2→______________ H：H2OH＋→NADPH(CH2O)→[H]→H2O 过程联系 【练习】下列是几个使用同位素标记法的实验，对其结果的叙述错误的是（ ） A．给水稻提供14CO2，则14C的转移途径大致是：14CO2→14C3→（14CH2O） B．给水稻提供14CO2，则其根细胞在缺氧状态下可能产生14C2H5OH C．利用含15N标记的丙氨酸的培养液培养细胞，附着在内质网上的核糖体将出现放射性 D．小白鼠吸入18O2后，在其尿液中可能检测到H218O，呼出的气体也可能含有C18O2 2. 自然环境中(夏季)一昼夜植物CO2吸收量与CO2释放量变化曲线 （1）曲线各点的含义及形成原因分析 ①a点：凌晨3时～4时，温度降低，___________________，CO2释放减少。 ②b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。 ③bc段：光合作用强度________细胞呼吸强度。 ④c点：上午7时左右，光合作用强度____细胞呼吸强度。 ⑤ce段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。 ⑥d点：温度过高，部分__________________，出现“光合午休”现象。 ⑦e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。 ⑧ef段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。 ⑨fg段：太阳落山，光合作用停止，只进行细胞呼吸。 (2)绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“消耗”与“积累” 3．密闭容器内一昼夜CO2浓度变化曲线 曲线 模型 AB段 无光照，植物___________ BC段 温度降低，细胞呼吸减弱 CD段 C点后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<细胞呼吸强度 D点 光合作用强度 细胞呼吸强度 DH段 光合作用强度>细胞呼吸强度。其中FG段表示“ ”现象 H点 光合作用强度＝细胞呼吸强度，有机物积累______ HI段 光照继续减弱，光合作用强度<细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止 I点 I点低于A点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度 ，即总光合量 总呼吸量，植物 生长。 方法技巧：　巧据小室内CO2(或O2)的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长(注意：植株≠叶肉细胞) 密闭小室中气体变化是整棵植株(绿色、非绿色部位)光合与细胞呼吸综合影响的结果。 【课上选学】 【C3植物、C4植物和CAMP植物】 1.玉米的叶肉细胞含有正常的叶绿体,维管束鞘细胞含没有基粒的叶绿体①。在其进行光合作用时,CO2中的碳首先转移到有机物C4中,该过程称为C4途径。C4在维管束鞘细胞中再释放出CO2,参与卡尔文循环②。具体过程如图所示,其中PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于Rubisco③。像玉米这样具有C4途径的植物称为C4植物,不具有C4途径的植物称为C3植物。 (1)C4植物中可固定CO2的物质是　　　　　　　　　　,光反应主要发生在　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填“叶肉细胞”“维管束鞘细胞”或“叶肉细胞和维管束鞘细胞”)的叶绿体中。  (2)干旱条件下,很多植物的光合作用速率降低,主要原因是　　　　　　　　　。一般来说,C4植物与C3植物相比,　　　　植物的CO2补偿点较低,原因是　　　　　。  (3) 科学家以14CO2为原料,通过放射性同位素标记法探明了玉米光合作用过程中CO2中碳的转移途径。请推测该科学探究的实验思路:_____________________________。 答案：(1)PEP和C5　叶肉细胞 (2)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少 　C4　 C4植物的CO2先被PEP羧化酶催化固定成C4,C4释放出CO2用于卡尔文循环,因此C4植物在较低浓度的CO2条件下,也可以吸收并利用CO2进行光合作用,而C3植物在低浓度的CO2条件下不能生长 (3)利用14CO2为原料培养玉米,培养一段时间后,检测含14C的物质,若含14C的物质不止一种,则需要缩短反应时间,直至反应中只出现一种含14C的物质,即为CO2中碳转移形成的第一种化合物,然后再依次延长反应时间,检测出形成的第二种化合物、第三种化合物等,从而探明玉米光合作用过程中CO2中碳的转移途径。 2. 以景天科植物为代表的多种植物，其体内具有特殊的CO2固定方式，即CAM途径又称为景天酸代谢途径。其过程为：夜晚气孔开放，在PEP羧化酶等酶催化作用下，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸内，储存在液泡中；白天气孔关闭，苹果酸从液泡中运出并释放CO2，为叶绿体提供光合作用的原料。具体过程如下图所示，请据图回答下列问题： （1） 此类植物夜晚吸收CO2，但并不能合成有机物，原因是____________________________________。 （2） 白天进行光合作用所需CO2的来源是______________，CO2在卡尔文循环中首先被固定为______。 （3） 白天叶肉细胞产生ATP的部位是________________。 （4） 具有景天酸代谢过程的植物通过改变其代谢途径以适应特殊环境，这种特殊环境最可能是____________。此途径可以使植物在白天______________________________，从而保证其生命活动能够正常进行。 答案：（1）夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP和[H]，不能进行暗反应生成有机物 （2）苹果酸分解和呼吸作用 C3 （3）叶绿体、线粒体和细胞质基质 （4）干旱环境 降低蒸腾作用减少水分的散失 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $