2026届高三二轮复习生物：光合与呼吸课件

[由课标析高考——让方向明起来] 一、明课标要求 1．说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖和氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。 2．说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。 二、知考查热点 1．综合考查光合作用和细胞呼吸的物质转化和能量转换。 2．以曲线分析题形式考查影响光合作用的环境因素及在生产中的应用。 3．结合生产、生活实践，考查细胞呼吸的原理和应用。 专题四 光合作用和细胞呼吸 一.细胞器与细胞的能量供应 固定光能，储存在有机物中 +细胞质基质 分解有机物，释放能量，为各项生命活动提供能量 叶绿体： 1.新增知识点：希尔实验和阿尔农实验 （必修一P102）1937年，英国植物学家希尔在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有 ，没有 ），在光照下发现可以释放氧气。 1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。 1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 光反应中的物质变化 H2O 2H＋＋1/2O2＋2e－ NADP＋＋H＋＋2e－(电能) NADPH ； ADP＋Pi＋能量(质子动力势能) ATP 光能 酶 酶 线粒体 1.希尔的实验不能说明植物光合作用产生的氧气中氧元素全部都来自于水，原因是： ___________________________________________________________________ 2.希尔的实验可以说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，理由是 _________ __________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移 希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有 ，没有 ，因此， 该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段 二轮学案 P25 翠园中学生物组 1．(2022·湖北模拟)在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，光照条件下可以释放出O2，该反应称为希尔反应。结合所学知识，分析下列说法正确的是（ ） A．只提供水、光合色素和酶，在适宜光照等条件下也可能产生O2 B．希尔反应可以证明水的光解产生的O2全部来自水 C．希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似 D．希尔反应说明有机物的最终合成和水的光解无关 C 解析：根据题意可知，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，光照条件下可以释放出O2，因此只提供水、光合色素和酶，适宜光照等条件不能产生O2，A错误； 希尔反应的结果仅说明离体的叶绿体在适当的条件下可以发生水的光解，产生氧气，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移，因此不能说明所产生的氧气中的氧元素全部来自水，B错误； 希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似，能与水光解产生的H＋反应，C正确； 希尔反应说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应，若要证明有机物的最终合成和水的光解无关，还需要对照实验，D错误。 解析： 3 二.光合色素与光敏色素 1.光对植物生长发育的作用： 2.植物具有接受光信号的分子——光敏色素(其中的一种) (1) 化学本质: (2) 分布: (3) 吸收光的类型: 蛋白质(色素—蛋白复合体) 植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。 主要是红光(620∽700nm)和远红光(700∽800nm) 能量、促进叶绿素的合成、影响生长素分布、信号 远红光不是可见光 3.光敏色素被光激活，结构改变可逆，可多次发挥作用 4.光敏色素黑暗中在细胞质内合成，吸收红光后变为有活性的远红光吸收型 光敏色素是植物体感受红光和远红光的受体，但不是唯一感受光的受体 (4)植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光(380∽500nm)的受体。 可见光的波长是400-760nm； (5)光合色素是光的受体吗？ 受体识别和接收信号，作出反应；光合色素吸收、传递、转化光能 名称 场所 条件 物质 变化 光反应 暗反应 类囊体薄膜上 叶绿体基质 光照、光合色素、酶 有光或无光均可，CO2、多种酶 ①CO2的固定： ②C3的还原: CO2+C5 2C3 酶 2C3+H++能量 （CH2O)+C5+H2O 酶 （希尔反应） （卡尔文循环） NADPH NADP+ + H+ +能量 ATP ADP+Pi+能量 酶 酶 ①水的光解： ③合成ATP： 2H2O O2 + 4H+ + 4e- 光、色素 ADP+Pi+光能 ATP 酶 ②合成NADPH： NADP+ + H+ + 2e- NADPH 酶 1.光合作用 [H]：还原型辅酶Ⅱ，即NADPH 2.有氧呼吸 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量（2870kJ） 酶 总反应式： C6H12O6 酶 2丙酮酸+4[H]+少量能量 2丙酮酸 +6H2O 6CO2 + 20[H]+少量能量 酶 24[H] + 6O2 12H2O + 大量能量 酶 ①葡萄糖的初步分解： 场所：细胞质基质 ②丙酮酸彻底分解： 场所：线粒体基质 ③[H]的氧化 场所：线粒体内膜 少数能量转移到ATP中,多数以热能形式散失 [H] ：NADH 还原型辅酶Ⅰ 5 有氧呼吸总反应式 反应场所： 有氧呼吸各阶段反应式、场所 实验：探究酵母菌的呼吸方式 NaOH溶液吸收CO2，观察液滴移动 影响因素： 细胞呼吸与发酵工程 光合作用 细胞呼吸 CO2 C6H12O6 O2 总反应式 反应场所 光反应的场所、反应式、能量变化 暗反应的场所、反应式、能量变化 影响因素 实验1：绿叶中色素的提取和分离 (提取色素和分离色素的原理、实验结果) 实验2：液滴移动法测植物光合速率(NaHCO3维持CO2含量稳定) 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 叶绿体 细胞质基质、线粒体 外因：光照、CO2浓度、温度、无机盐、水 内因：色素含量、酶的数量和活性 温度、O2浓度、水、CO2 四.光合与呼吸 翠园中学生物组 (3）叶绿体中光反应产生的能量既用于固定CO2，也参与叶绿体中生物大分子____________ 的合成。 (4）在光合作用过程中，CO2与RuBP （五碳化合物）结合的直接产物是磷酸丙糖(TP), TP的去向主要有三个。下图为叶肉细胞中部分代谢途径示意图。 淀粉是暂时存储的光合作用产物，其合成场所应该在叶绿体的_______。淀粉运出叶绿体时 先水解成TP或_________，后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中，合成由 ________________________糖构成的蔗糖，运出叶肉细胞。 问题1：光反应产生的ATP只能用于暗反应吗？ 节选自 2016年江苏卷T32 ； 2011年全国卷T33 核酸、蛋白质 基质中 葡萄糖 葡萄糖和果糖 7 2.有氧呼吸 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量（2870kJ） 酶 总反应式： C6H12O6 酶 2丙酮酸+4[H]+少量能量 2丙酮酸 +6H2O 6CO2 + 20[H]+少量能量 酶 24[H] + 6O2 12H2O + 大量能量 酶 ①葡萄糖的初步分解： 场所：细胞质基质 ②丙酮酸彻底分解： 场所：线粒体基质 ③[H]的氧化 场所：线粒体内膜 少数能量转移到ATP中 多数以热能形式散失 (977.28kJ,约34%) 约产生32个ATP [H] ：NADH 还原型辅酶Ⅰ 第一阶段与有氧呼吸第一阶段相同 场所：细胞质基质 酶 1.葡萄糖的初步分解 C6H12O6 +4[H] + 少量能量 2丙酮酸 3.无氧呼吸 2.丙酮酸不彻底分解 场所：细胞质基质 B.乳酸发酵 2丙酮酸+4[H] 酶 2C3H6O3（乳酸） A.酒精发酵 2C2H5OH（酒精+ 2CO2 2丙酮酸+4[H] 酶 3.无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量（196.65KJ），产生2个ATP；部分能量以热能形式散失，还有部分能量储存在酒精或乳酸中 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量 4.总反应式： (酵母菌、多数植物水淹时) (乳酸菌、动物、极少数植物) 核心考向2 影响细胞呼吸的因素及实验探究 例2 （2024·辽宁二模）生物兴趣小组利用下 图装置探究酵母菌的细胞呼吸方式，并计划 用此装置继续探究乳酸菌的细胞呼吸方式。 下列关于实验结果的分析，错误的是( ) A.溶液若是澄清石灰水，两个装置中溶液 变浑浊的速度不同 B.待酵母菌耗尽培养液中的葡萄糖后，方可用重铬酸钾检测酒精的生成 C.若仅探究乳酸菌的呼吸方式，可将盛放溶液 的试管去除，精简装置 D.若改为乳酸菌，其他条件不变，实验结果不能说明氧气是否抑制乳酸菌的细胞呼吸 √ 重酪酸钾有强氧化性，葡萄糖和酒精都有还原性，二者都能与酸性重酪酸钾发生氧化还原反应变为灰绿色。为避免葡萄糖干扰酒精的检测，应待葡萄糖反应完再检测是否产生酒精。 二轮学案 P24 9 [H]和ATP来源、去路的比较 来 源 去 路 光合作用 光反应中水的光解 作还原剂,为暗反应还原C3供氢供能 有氧呼吸 第1阶段：葡萄糖、 第2阶段：丙酮酸和水 用于第3阶段：还原O2产生H2O，同时释放大量能量 光合作用 光反应时，能量来自色素吸收的太阳能 用于暗反应C3还原，以稳定化学能的形式储存于有机物中 有氧呼吸 第1、2、3阶段产生，第3阶段最多。能量来自有机物的氧化分解 作为能量通货用于各项生命活动 [H] ATP 无氧呼吸只在第一阶段产生少量【H]和ATP，第二阶段不产生能量 NADPH NADH 翠园中学生物组 1.（2023·全国高考乙卷）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放 的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是( ) A.在时间 之前，植物根细胞无 释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 B. 时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和 的过程 C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的 比产生乳酸时的多 D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗 C 二轮学案P22 2.（2023·山东高考）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足， 使液泡膜上的 转运减缓，引起细胞质基质内 积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞 质基质 降低。 降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中 的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是( ) A.正常玉米根细胞液泡内 高于细胞质基质 B.检测到水淹的玉米根有 的产生不能判断是否有酒精生成 C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的 增多以缓解能量供应不足 D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的 增多以缓解酸中毒 B 二轮学案P22 12 例4 （2023·湖北高考）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上 Ⅰ和 Ⅱ光复合 体， Ⅱ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现， Ⅱ光复合 体上的蛋白质 Ⅱ，通过与 Ⅱ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所 示）。 Ⅱ与 Ⅱ的分离依赖 蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是( ) A.叶肉细胞内 蛋白激酶活性下降， Ⅱ光复合体对光能的捕获增强 B. 含量减少会导致 Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下 Ⅱ与 Ⅱ结合，不利于对光能的捕获 D. Ⅱ光复合体分解水可以产生 、电子和 C 二轮学案P26 13 ①防止强光对叶绿体的破坏：强光时，光反应积累的ATP和NADPH使自由基产生，损伤叶绿体；强光下，光呼吸加强，消耗光反应积累的ATP和NADPH，减轻对叶绿体的伤害。 ②C2可在叶绿体内分解为 CO2，避免C2积累，使细胞免受伤害，干旱时光呼吸释放的CO2促进叶绿体光合作用 光呼吸： (1)高CO2浓度、低O2，有光照时，进行光合作用暗反应 (2)干旱、炎热时，气孔关闭，叶肉细胞内CO2浓度低、O2浓度高，光照时，进行光呼吸 C5+CO2 2C3 RuBP羧化酶 C5+O2 C2+C3 RuBP羧化酶 2C2+O2 C3+CO2 ATP、[H] 酶 ①CO2固定： 2.光呼吸的发生条件 考点1 光呼吸 3.光呼吸的危害 1）减少光合产物的形成和积累 2）光呼吸时消耗ATP和还原氢，造成能量的损耗。 1.场所： 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 4.光呼吸的意义 ②C3还原： (RuBP羧化酶有两面性) 2C3+【H】 (CH2O)+C5+H2O ATP 酶 14 6．(2022·山东，21)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图。 (1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是__________。 (2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用 暗反应速率不再增加，可能的原因有 ___________________、____________ (答出2种原因即可)； 氧气的产生速率继续增加的原因是_____ ____________________________ _____________________________ (3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR 后光抑制_____(填“增强”或“减弱”)； 乙组与丙组相比，说明BR可能通过____________________________发挥作用。 一轮学案P74 蓝紫光 NADPH、ATP有限　CO2浓度有限 光能的吸收速率继续增加，使水的光解速率继续增加 减弱 促进光反应中关键蛋白的合成 考点2 光抑制 1.C3植物： 2.C4植物: 3.CAM植物: 水稻、小麦、棉花、大豆等多数植物。 PEP羧化酶提高C4植物固定CO2的能力，使C4植物光合作用更强（特别是在高温、光照强烈、干旱时），且无光合午休现象。常见植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。 夜间吸收CO2，淀粉经糖酵解形成C3，在PEP羧化酶催化下，与CO2结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液PH下降。白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，暗反应合成淀粉。白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液PH上升 考点3 CO2浓缩机制 CO2+C5 2C3 RUBP羧化酶 叶肉细胞的叶绿体基质 菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。 总结： C3植物、C4植物和CAM植物的比较 特征 C3植物 C4植物 CAM植物 与CO2结合的物质 RuBP(C5) PEP PEP CO2固定最初产物 C3 C4 草酰乙酸 CO2固定的时间 白天 白天 夜晚和白天 光反应的场所 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜 卡尔文循环的场所 叶肉细胞的叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质 叶肉细胞的叶绿体基质 有无光合午休 有 无 无 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 CO2+C5 2C3 RUBP羧化酶 叶肉细胞的叶绿体基质 CO2+C3 C4 PEP 羧化酶 叶肉细胞的叶绿体基质 C4 CO2+C3 酶 维管束鞘细胞的叶绿体基质 CO2+C5 2C3 RUBP羧化酶 CO2+C3 草酰乙酸 PEP 羧化酶 晚上： 草酰乙酸还原为苹果酸储存在液泡中 白天：苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，暗反应合成淀粉。 例3 景天科植物生长环境恶劣，白天气温高，阳光充足；夜晚气温低，整体环境干燥。 如图为景天科植物细胞内发生的部分细胞代谢过程示意图。回答下列问题： （1） 在景天科植物的光合作用过程中，________可以作为临时储存 的载体物质。 景天科植物的气孔通常在白天关闭，而在夜晚打开吸收 ，这一特性带来的优势是 ________________________________________________。 减少因蒸腾作用散失水分，又不影响光合作用 苹果酸 （2） 某研究小组为了探究温度对某一非景天科绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响， 测定了不同条件下 吸收速率与释放速率，结果如下表所示。 温度/ 5 10 15 20 25 30 光照下吸收速率/ 1 1.5 2.9 3.5 3.1 3 黑暗下释放速率/ 0.6 0.9 1.1 2 3.3 3.9 ① 假设环境温度稳定为 ，该绿色植物在密闭装置内光照 的情况下，一昼夜后装置内 减少量为_______。 二轮学案P32 18 ② 科研人员发现，在光照条件下，叶肉细胞中还会进行光呼吸， 即与竞争性结合，与在 催化作用 下经一系列反应释放的过程，该过程会消耗和 ， 因此提高农作物的产量需要降低光呼吸。有人认为，增施有机肥 可以降低光呼吸，理由是__________________________________ _____________________________________________________。 从反应条件和能量变化来看，光呼吸与有氧呼吸的区别在于____ ________________________________________________________ _____________________________________________________。 有机肥被微生物分解后，使浓度升高，促进催化与反应，从而降低光呼吸 光呼吸需要在光照条件下进行，消耗能量； 有氧呼吸在有光或无光条件下都能进行，且释放能量 二轮学案P32 19 （2022·全国甲卷）根据光合作用中的固定方式不同，可将植物分为 植物和植物等 类型。植物的补偿点比植物的低。 补偿点通常是指环境浓度降低导致光合 速率与呼吸速率相等时的环境 浓度。回答下列问题： （1）不同植物（如植物和 植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应 阶段的产物是__________________（答出3点即可）。 、和 （2）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）。 植物叶 片的光合产物为糖类等有机物，一部分要用于叶片细胞自身呼吸作用消耗，所以不 会全部运输到其他部位 （3）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，植物比 植物 生长得好。从两种植物 补偿点的角度分析，可能的原因是____________________ ________________________________________。 植物的补偿点 低于植物，植物能够利用较低浓度的 20 （1）白天叶肉细胞产生 的场所有________________________________________ _________________。光合作用所需的 来源于苹果酸脱羧和_________释放的 细胞质基质、线粒体（线粒体基质和线粒体内膜）、叶绿体类囊体薄膜 细胞呼吸 （2021·全国乙卷）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的 固定方式。 这类植物晚上气孔打开吸收，吸收的 通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关 闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的 可用于光合作用。请回答下列问题： （2）气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止 ______________________________，又能保证__________正常进行。 蒸腾作用过强导致水分散失过多 光合作用 （3）若以 作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊 的 固定方式，简要写出实验思路和预期结果： _____________________________ _________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 。 实验思路：取生理状态良好的植物甲， 在与其相同的干旱环境中培养，分别检测并比较白天和夜间叶肉细胞中液 泡（细胞液）高低（大小）。预期结果：叶肉细胞中液泡白天 高于晚上 解析： 特殊的固定方式为白天气孔关闭，晚上气孔打开吸收 ，因此实验自变 量为白天和晚上，因变量为液泡（细胞液） 21 三、光合作用强度的测定方法 1.“液滴移动法”——测定装置中气体(O2)体积变化 2.“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化 1.在有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 2.在没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。(为什么呢？) 三、光合作用强度的测定方法 例．从池塘一定深度采取水样，分别等量装于透光白瓶和不透光黑瓶中。测定初始含氧量m0后，将样瓶悬浮于水体某深度4 h，测得白瓶和黑瓶的含氧量分别为m1和m2。下列叙述错误的是(　　) A．m1－m2为植物在4 h内制造的O2量，可以代表真正光合作用强度 B．将白瓶中自养生物过滤烘干，4 h前后干重之差可代表净光合作用强度 C．m0－m2是黑瓶中生物呼吸消耗的O2量，可用来代表呼吸作用强度 D．若黑瓶中生物的细胞呼吸强度与白瓶相同，则该方法没有实验误差 D 例．(2019·全国卷Ⅱ，节选)回答下列与生态系统相关的问题。 通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答问题。 在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内___________________________；C与B的差值表示这段时间内____________________________；A与B的差值表示这段时间内______________________ “黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的方法，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下： 规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即为总光合作用量。 生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量 “黑白瓶”测定光合速率与呼吸速率 3.“半叶法”——测定有机物的变化量 思考：WB、WA并非净光合作用、呼吸作用造成的有机物的变化，怎么可以用ΔW=WB-WA表示真光合作用制造的有机物的量呢？ 三、光合作用强度的测定方法 4.“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量 净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S (S为叶圆片面积) 三、光合作用强度的测定方法 几种方法测定的有的是气体的体积变化，有的是有机物含量的变化，但有一个共同点就是“分别测出表观光合作用强度和呼吸作用强度，两者求和就是真光合作用的强度”。 27 5．(2020·武汉模拟)利用如图所示的装置可探究某绿色植物的生理作用。假如该植物的光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖，且不能进行产生乳酸的无氧呼吸。回答下列问题： (1)简述“光反应和暗反应相互依存，不可分割”的原因是_______________________ ________________________________________________________________________ (2)可利用装置________ 来探究该植物的呼吸作用类型(忽略装置内其他微生物的干扰)，此时应对实验装置进行____________处理。若_______________________________________ ______________________,在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸；该植物的根尖细胞内，能产生CO2，但不伴随ATP合成的生理过程是_______________________ (3)忽略装置内其他微生物的干扰，最好选择装置____________来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。 光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi　 甲和乙　 完全遮光 装置甲中的有色液滴向左移，装置乙中的有色液滴向右移　 无氧呼吸的第二阶段 甲和丙 10.（2023·全国高考乙卷）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞 吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可 作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收 ，有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时， 植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的 左右 1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、_______________________________________等生理过程。 （2）红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是_____________________________ ______________________________________________ （3）某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们 认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收 。请推测该研究小组得 出这一结论的依据是__________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ （4）已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔______ （填“能”或“不能”）维持一定的开度。 光合作用、呼吸作用、水和无机盐的吸收 红光下保卫细胞光合作用产生的有机物使细胞渗透压升高，促进细胞吸水体积膨大，促进气孔开放 蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收 ，即蓝光促进 通过主动运输进入保卫细胞，导致保卫细胞渗透压升高，细胞吸水，促进气孔开度进一步增大 不能 [解析] 除草剂组断了光合作用的光反应，暗反应也不会单独进行，光合作用不能进行，气孔无法维持一定的开度。 二轮课时训练P10 29 核心考点3 细胞呼吸与光合作用的联系及影响光合作用的因素 1.（2023·湖北高考）高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、 变褐。研究发现平均气温每升高 ，水稻、小麦等作物减产约 。关于高 温下作物减产的原因，下列叙述错误的是( ) A.呼吸作用变强，消耗大量养分 B.光合作用强度减弱，有机物合成减少 C.蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D.叶绿素降解，光反应生成的 和 减少 D 30 考法(三)　光暗交替与持续光照对光合作用有机物合成的影响 5．(2020·武汉模拟)自然条件下植物所处的光环境非常复杂，其中强光和弱光都是植物经常遭遇的环境光照强度。将黄瓜盆栽苗分为3个组处理：T1组为持续5 h强光，然后持续5 h弱光；T2组是强光和弱光每3 min更替1次，总时间为10 h; T3为完全弱光处理10 h。处理结束后测量了幼苗干重、叶绿素含量及叶绿素a与叶绿素b的比值等指标，结果如图。有关分析正确的是(　　) A．T2组较T1组幼苗干重偏低是由于光照强度减弱所致 B．T2组处理后导致了叶绿素a含量降低较叶绿素b更加明显 C．T3组叶绿素含量增加但幼苗干重下降与CO2供应不足有关 D．光照能量相同时，稳定光照比更替频繁光照更有利于幼苗的生长 D 叶绿体(基质)、线粒体(内膜)　光呼吸消耗ATP(能量)，有氧呼吸产生ATP(能量)　(2)①空间结构　光反应(光合作用)　②为进一步的实验探究条件；检验实验设计的科学性和可行性(避免盲目开展实验造成人力、物力、财力的浪费)　③增多　光能利用增加，水的光解加快；亚硫酸氢钠通过抑制乙醇酸氧化酶的活性，进而抑制了光呼吸进行 3．Rubisco普遍分布于玉米、大豆等植物的叶绿体中，它是光呼吸(细胞在有光、高O2、低CO2情况下发生的生化反应)中不可缺少的加氧酶，也是卡尔文循环中固定CO2最关键的羧化酶。Rubisco能以五碳化合物(RuBP)为底物，在CO2与O2比值高时，使其结合CO2发生羧化；在CO2与O2比值低时，使其结合O2发生氧化，具体过程如图所示。请回答以下问题： (1)玉米、大豆等植物的叶片中消耗O2的场所有______________________________。从能量代谢的角度看，光呼吸和有氧呼吸最大的区别是________________________________ (2)科研人员利用大豆来探究光呼吸抑制剂亚硫酸氢钠的增产效果。 ①亚硫酸氢钠可通过改变二碳化合物(乙醇酸)氧化酶的__________来抑制该酶的活性，从而抑制光呼吸的进行。另外，亚硫酸氢钠还能促进色素对光能的捕捉，从而促进__________的进行。 ②为探究亚硫酸氢钠使大豆增产的适宜浓度，一般要先做预实验，目的是_____________ ________________________________________________________________________。 ③喷施适宜浓度的亚硫酸氢钠溶液后，大豆单位时间内释放氧气的量较喷施前________(填“增多”“减少”或“不变”)，原因是__________________ 叶绿体基质、线粒体内膜 光呼吸消耗ATP(能量)，有氧呼吸产生ATP(能量)　 空间结构 光反应 为进一步的实验探究条件；检验实验设计的科学性和可行性(避免盲目开展实验造成人力、物力、财力的浪费)　 增多 光能利用增加，水的光解加快；亚硫酸氢钠通过抑制乙醇酸氧化酶的活性，进而抑制了光呼吸进行 分析影响光合速率的三大因素 P30 光照强度 ①原理：主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生 ②分析P点后的限制因素： CO2的浓度 ①原理：影响暗反应阶段C3的生成 ②分析P点后的限制因素： ③CO2浓度过高会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用 温度 主要影响暗反应，通过影响酶的活性而影响光合作用 影响 呼吸 速率 的因素 (1)净光合速率是指__________________________________。图中A点和____点对应，在0～25 ℃范围内，光合速率明显比呼吸速率升高得快，说明________________________ _________________________________________________________________。 (2)在0～10 ℃，大豆植株的光合速率较低，可能原因是____________。(填编号) A．低温引起叶片的部分气孔关闭，造成CO2供应不足 B．低温降低酶的活性，使CO2的固定和还原速率显著下降 C．暗反应过程受阻，不能为光反应及时供应原料，阻碍了光反应进行 D．低温环境使植物接收更多光能维持体温，光合作用利用的光能减少 E．光合产物运输速率下降，致使在叶肉细胞积累，反过来抑制光合作用 F．低温使细胞质流动性减弱，不利于叶绿体调整方向充分接受光照 G．低温降低了生物膜的流动性，影响物质运输使光合作用减弱 (3)当温度高于30 ℃时，大豆植株光合速率随温度升高明显下降的主要原因是___________ _____________________________________________________________________________________ (4)在其他条件适宜情况下，探究适合大豆植株生长的最适温度。请简要写出实验设计思路和预期结果。 实验思路： ________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。 _________________________________________________________________ 预期结果：____________________________ 4．(2020·临沂一模)温度对植物光合作用的不利影响包括低温和高温，低温又可分为冷害和冻害两种。冷害通常是指在1～12 ℃以下植物所遭受的危害；冻害是指温度在0 ℃以下，引起细胞结冰而使植物受到伤害。大豆植株光合作用、呼吸作用与温度的关系如图所示，A～D点分别表示曲线中不同的交点。回答下列问题： 单位时间内绿色植物有机物的积累量 B 此温度范围内随温度的升高，光合作用酶的活性比呼吸作用酶的活性增加地更快、活性更高，对光合作用的影响更大　 ABCEFG 高温引起催化暗反应的酶钝化，甚至变性；高温下蒸腾速率增高，导致气孔关闭，使CO2供应不足；高温导致叶绿体结构变化 取生长状况相同的健壮大豆植株若干，均分成5～6个实验组，分别置于20～30 ℃范围内的一系列温度梯度下、其他条件适宜的环境中培养，测量不同温度下的CO2吸收量(或干物质的增加量)，根据测量结果判断最适温度所在的温度区间，然后缩小温度梯度范围继续重复实验 测得CO2吸收量最高值对应的温度即为适合大豆植株生长的最适温度 4．拟柱胞藻是一种水华蓝藻，其色素分布于光合片层上。拟柱胞藻优先利用水体中的CO2，也能利用水体中的HCO-(胞外碳酸酐酶催化HCO-分解为CO2)。科研人员用不同浓度的CO2驯化培养拟柱胞藻，20天后依次获得藻种1、2、3。测定藻种1、2、3胞外碳酸酐酶活力并探究不同浓度NaHCO3溶液对藻种1、2、3生长的影响，结果如图。 (1)拟柱胞藻细胞产生O2的场所是____________，产生的O2来自____________(过程)。 (2)经过20天的驯化培养，藻种1、2、3中种群数量最大的可能是________，原因是_______________________________________________________ (3)据图1分析，在低浓度CO2水体中，拟柱胞藻能保持一定的竞争优势，这是因为_______________________________________________________________________________。 (4)图2中，B点净光合速率比A点高的原因是____________________________________ A点之前藻种1、2、3净光合速率相等的原因是___________________________ P32 光合片层 水的光解 藻种3　 CO2浓度高，光合速率快，繁殖速度快　 碳酸酐酶的活力高，充分利用水体中的HCO-　 NaHCO3溶液浓度较高，分解产生的CO2多 HCO-浓度过低，分解产生的CO2过少，成为光合作用的限制因子 根据液滴移动方向探究酵母菌细胞的呼吸方式 1．实验试剂分析。 (1)NaOH溶液 _________，清水____________。 (2)在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，装置二中有氧呼吸气体体积_____，无氧呼吸气体体积_____。 装置一现象 装置二现象 结　果 红色液滴____ 红色液滴____ 只进行有氧呼吸 红色液滴____ 红色液滴____ 只无氧呼吸产生酒精和CO2 红色液滴_____ 红色液滴____ 既有氧呼吸又无氧呼吸产生酒精和CO2 不变 增加 左移 右移 不动 不动 右移 左移 吸收CO2 作为对照 增加或不变 只有氧呼吸或有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸同时 红色液滴不动 红色液滴不动 只无氧呼吸产生乳酸或种子已死亡 翠园中学生物组 2．某研究小组测定种子萌发时进行的细胞呼吸类型(若进行无氧呼吸，则产生酒精和CO2，不产生乳酸)，装置如图所示，红色液滴起始位置相同，同时关闭活塞后，在25 ℃下保温一段时间后读出装置1刻度管中红色液滴向左移动x个单位，装置2刻度管中红色液滴向右移动y个单位，不考虑实验前后外界温度等条件变化对液滴移动的影响。下列对实验结果的分析不符合实际的是(　　) A．装置1中20%的NaOH溶液的作用是吸收CO2 B．若x＝3，y＝0，说明该过程中种子只进行有氧呼吸 C．若x＝3，y＝3，说明有氧呼吸消耗的葡萄糖的量等于无氧呼吸消耗的葡萄糖的量 D．若x＝0，y＝3，说明该过程中种子只进行无氧呼吸 C 二、呼吸速率和净光合速率的测定方法 1．液滴移动法测定光合速率与呼吸速率 1.呼吸速率的测定 ①植物呼吸速率指标： ②整个装置必须______处理，目的_______________________ 植物呼吸作用吸收氧气，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移。单位时间内水滴左移的体积即是呼吸速率。 遮光 避免植物的光合作用干扰呼吸速率的测定 由于外界的大气压可以影响到E点的位置，即红墨水滴的读数，因此，常用乙装置来校正外界因素所引起的误差。 2.净光合速率的测定 ①NaHCO3作用： ②植物光合速率指标： 保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。 光合作用释放O2，使气体压强增大，毛细管内的水滴右移。 光照下 $