5.4.5光合与呼吸的联系导学案-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与呼吸作用的关系，涵盖两者的比较、物质能量联系、“三率”模型、综合曲线分析及光合速率测定方法，通过比较表格、物质能量联系图、模型图和曲线分析等支架，帮助学生从基础对比过渡到综合应用，构建完整知识网络。 资料特色在于融合生命观念（物质与能量观）、科学思维（模型与曲线分析）和探究实践（装置液滴移动法、半叶法等实验），通过分层习题和实验设计，培养学生分析问题和实验探究能力，助力提升学科核心素养。

集 集体备课统一教学案·高一生物 第五章　 第4节　光合作用（5） 光合作用与呼吸作用的关系 【素养目标】 1.根据光合作用与呼吸作用之间的物质联系形成物质与能量观。 【本节学习内容】 一、光合作用与细胞呼吸的关系 1.光合作用与有氧呼吸的比较 项目 光合作用 有氧呼吸 物质变化 无机物有机物 有机物无机物 能量变化 光能→稳定的化学能(储能) 稳定的化学能→ATP中活跃化学能及热能(放能) 实质 合成有机物,储存能量 分解有机物,释放能量 场所 一般为叶绿体 细胞质基质、线粒体 条件 只在光下进行 有光、无光都能进行 2.光合作用与有氧呼吸的联系 (1)物质联系 C：CO2(CH2O)丙酮酸CO2 H：H2ONADPH(CH2O)NADHH2O O：H2OO2H2OCO2(CH2O) (2)能量联系 （3）光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路 3．“三率”图示模型 (1)“三率”的表示方法 ①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2吸收量,图1中A点。 ②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量，即图1中的C′C段对应的CO2量，也称为表观光合速率。 ③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD段对应的CO2总量，也称为总光合速率或实际光合速率。 (2)图2中曲线 Ⅰ 表示真正光合量，曲线 Ⅲ 表示呼吸量，曲线 Ⅱ 表示净光合量。交点D对应E点，此时净光合量为0，B点时植物生长最快。 (3)图3中曲线c表示净光合速率，曲线d表示呼吸速率，c＋d表示真正光合速率。在G点时，真正光合速率是呼吸速率的2倍。 4．光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 （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，细胞呼吸减弱，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，光合作用启动。 （3）图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度。 （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，CO2供应不足，出现“光合午休”现象。 （5）图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。 （6）图1的G点、图2的I′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能(填“能”或“不能”)正常生长，原因是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。 【知识延展】尝试画出密闭容器中一昼夜O2浓度变化曲线 【课堂练习】 [例1]如图为某绿色植物在生长阶段体内细胞物质的转变情况，有关叙述正确的是（　　） A．图中用于合成ATP的能量形式是化学能 B．由③到④的完整过程，由线粒体完成 C．该绿色植物的所有活细胞都能完成图示全过程 D．图中①、③、④过程都能产生ATP [例2]如图所示为甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程，下列有关说法正确的是（    ） A．过程A中类胡萝卜素吸收的紫外光可为ATP的合成提供能量 B．过程A产生的ATP和NADPH可用于B过程中CO2的固定 C．提高CO2浓度均可使④的含量在短时间内增加 D．过程B发生在叶绿体基质中，过程C和过程D均会产生ATP [例3]下图是研究水稻在晴朗的夏季光合作用与细胞呼吸两种变化曲线。据图分析，下列叙述正确的是（　　） A．图1的G点、图2的I'点，此时光照强度降为0，光合作用停止，净光合速率为0 B．影响图1的B点、图2的B'C'段变化的原因是温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少 C．图2中与18：00相比，12：00时C3的合成速率较慢 D．图1的光合作用起始于D点，结束于F点 [例4]在植物叶肉细胞中会同时进行光合作用和呼吸作用两种生理过程，下面是相关物质变化示意图，其中A~E为生理过程，请回答： (1)上述A~E过程中，能够产生ATP的过程是 （填字母），B过程中突然减少CO2的供应，C₅的含量短时间内将 （填“上升”、“下降”、“不变”），黑暗条件下，能产生[H]的场所是 ，若该细胞为植物根细胞，可进行的过程是 （填字母）。 (2)过程A发生的场所是 ，过程A为过程B提供的物质有 和 。标记的14CO2在 （填场所）被C5固定后才能被还原。 (3)有氧呼吸与无氧呼吸的共同阶段是 （填字母），该阶段反应发生的场所是 ；细胞呼吸生成的[H]指的是 。 二、光合速率的测定方法及实验探究 1.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 （1）装置液滴移动法 ①装置中溶液的作用 在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，能保证容器内CO2浓度的恒定。 ②测定原理 1）甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。 2）乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。 3）真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 ③测定方法 1）将植物置于黑暗中（甲装置）一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 2）将同一植物置于光下（乙装置）一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 3）根据呼吸速率＋净光合速率＝真正光合速率可计算得到真正光合速率。 ④物理误差的校正 为排除气压、温度等物理因素的影响，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 （2）半叶法 ①测定：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤）阻止物质转移。在适宜光照下照射6h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB。 ②计算：设被截取部分初始干重为M。 1）被截取部分的呼吸速率＝（M－MA）/6。 2）被截取部分的净光合速率＝（MB－M）/6。 3）被截取部分的总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝（MB－MA）/6。 【课堂练习】 [例1]如图是某同学为了测定某光照强度下，苦荬菜的净光合作用强度而设计的实验装置。其中A装置中为生理状态正常的苦荬菜植株，B为A的校正装置。实验进行30分钟后，记录到A装置中的红色液滴向右移动4cm，B装置中的红色液滴向右移动0.5cm。若红色液滴每移动lcm，苦荬菜内葡萄糖增加或减少1g，对实验过程中装置条件及结果推测的叙述中，正确的是（　　） A．A、B装置烧杯中溶液分别为NaOH溶液、NaHCO3溶液 B．分析实验数据可知，装置A中苦荬菜的净光合速率是7g/h C．B装置为排除物理因素的影响，应放置生理状态相同的苦荬菜植株 D．若A装置中的溶液为NaOH溶液并遮光处理，一段时间后液滴向右移动 [例2]图甲是某生物小组以番茄为材料探究浓度对光合作用强度影响所做的实验，该小组又将对称叶片左侧遮光右侧曝光（图乙），并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移，在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重分别记为a和b（单位：g）。下列说法正确的是（    ） A．根据图甲的材料及装置，该实验的自变量是光照强度 B．图甲实验随着溶液浓度的增大，光合速率随之不断增大 C．图甲装置的溶液换成NaOH溶液也可以探究光照强度对光合速率的影响 D．图乙12小时后测得b—a的量表示右侧截取部分有机物的产生量 [例3]采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，其原理是：将对称叶片的一部分A遮光，另一部分B不做处理（如图），并采用适当的方法阻止两部分的物质转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取相等面积的叶片（图中虚线所示），烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/（dm2·h）。若M=MB－MA，则M表示（    ） A．B叶片被截取部分在6小时内有机物净积累总量 B．B叶片被截取部分在6小时内细胞呼吸消耗的有机物总量 C．B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量 D．A叶片被截取部分在6小时内细胞呼吸消耗的有机物总量 [例4]将某种大小相同的绿色植物叶片在不同温度下分别暗处理1h，测其重量变化，立即光照1h再测其重量变化，结果如下表，分析表中数据可判定（    ） 组别 1 2 3 4 温度（℃） 25 27 29 31 暗处理后重量变化（mg） -1 -2 -3 -1 光照后与暗处理前重量变化（mg） +3 +3 +3 +1 A．光照的1h内，第4组合成葡萄糖总量为2mg B．光照的1h内，第1、2、3组释放的氧气量相等 C．光照的1h内，四组光合强度均大于呼吸强度 D．本实验中呼吸作用酶的适宜温度是25℃ [例5]某研究小组为测定不同光照条件下黑藻的光合速率，将等量且生理状态相同的黑藻植株，分装于6对黑白瓶(白瓶透光，黑瓶不透光)中，并向瓶中加入等量且溶氧量相同的干净湖水，分别置于六种不同的光照条件下，24h后6对黑白瓶中溶氧量变化情况(不考虑其它生物)如下表，以下说法错误的是（    ） 光照强度(klx) 0(黑暗) a b c d e 白瓶溶氧量(mg/L) -7 +0 +6 +8 +10 +10 黑瓶溶氧量(mg/L) -7 -7 -7 -7 -7 -7 A．可以根据黑瓶中溶氧量的变化来计算实验条件下黑藻的呼吸速率 B．该实验条件下光照强度为a时白瓶中的黑藻不能生长 C．可以根据白瓶中溶氧量的变化计算不同光强下黑藻的净光合速率 D．白瓶中光照强度为d时，只降低CO2浓度，短时间内叶肉细胞中C5化合物含量减少 参考答案 一、①光反应 ②叶绿体基质 ④线粒体基质 ⑤线粒体内膜 【课堂练习】例1 D 例2 D 例3 B 例4(1) ACDE 上升 细胞质基质和线粒体基质 CDE (2)叶绿体类囊体薄膜 NADPH ATP 叶绿体基质 (3) C 细胞质基质 NADH 二、【课堂练习】 BDCCD 第 页（共8 页）- 3 - 学科网（北京）股份有限公司 $