第3单元 第10讲 第四课时 光合作用与细胞呼吸的联系及综合运用（PPT课件）-【满分思维】2027年高考一轮总复习·生物（人教版）

该高中生物学高考复习课件聚焦光合作用与细胞呼吸的联系及综合运用，覆盖物质能量转化、“三率”关系测定、实验设计三大核心考点，对接高考评价体系，分析近五年真题中“三率”计算、曲线分析等高频题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题演练+科学思维建模+探究实践指导”，如以2024新课标卷O₂浓度变化题为例，解析“净光合=总光合-呼吸”计算逻辑，培养科学思维和探究实践素养。设“易错点警示”，帮助学生掌握实验变量控制技巧，教师可据此精准复习，提升备考效率。

第10讲　第四课时　光合作用与细胞呼吸的联系及 综合运用 考点一 考点二 目录索引 高考真题•演练 考点三 考点一　光合作用与细胞呼吸的物质和能量转化 必备知识•精读教材 1.光合作用与细胞呼吸的物质转化过程 必备知识•精读教材 关键能力•练透考法 物质转化 C H 必备知识•精读教材 关键能力•练透考法 O O2 CO2 必备知识•精读教材 关键能力•练透考法 2.能量变化 必备知识•精读教材 关键能力•练透考法 3.NADPH、NADH([H])、ATP的来源与去路 必备知识•精读教材 关键能力•练透考法 关键能力•练透考法 1.(2025·河北卷)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较,下列叙述错误的是(　　) A.类囊体膜上消耗H2O,而线粒体基质中生成H2O B.叶绿体基质中消耗CO2,而线粒体基质中生成CO2 C.类囊体膜上生成O2,而线粒体内膜上消耗O2 D.叶绿体基质中合成有机物,而线粒体基质中分解有机物 A 必备知识•精读教材 关键能力•练透考法 解析 光合作用的光反应在类囊体膜上进行,会消耗H2O;有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行,会生成H2O,A项错误。光合作用的暗反应在叶绿体基质中进行,会消耗CO2;有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行,会生成CO2,B项正确。光合作用的光反应在类囊体膜上进行,会生成O2;有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行,会消耗O2,C项正确。光合作用的暗反应在叶绿体基质中进行,会合成有机物;有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行,会发生丙酮酸(属于有机物)的分解,D项正确。 必备知识•精读教材 关键能力•练透考法 2.(2025·江西三模)如图为某植物在不同温度下,测得相关指标的变化曲线。下列叙述错误的是(　　) A.光下叶肉细胞的线粒体基质生成CO2,叶绿体基质消耗CO2 B.在40 ℃时,该植物在光下的呼吸速率等于光合速率,不能正常生长 C.该植物细胞呼吸的最适温度高于光合作用的最适温度 D.给该植物浇灌含18O的H2O,一段时间后可在O2、CO2和糖类中检测到18O B 必备知识•精读教材 关键能力•练透考法 解析 光下叶肉细胞会进行光合作用和细胞呼吸,进行光合作用时,叶绿体基质消耗CO2,进行细胞呼吸时,线粒体基质中有CO2生成,A项正确。40 ℃条件下,净光合速率和呼吸速率相等,由于光照时长未知,无法判断植物一天的有机物积累量,即无法判断植物能否正常生长,B项错误。由题图可知,实验范围内,该植物细胞呼吸的最适温度约为40 ℃,而光合作用的最适温度约为30 ℃,C项正确。给该植物浇灌含18O的O,光反应时水发生光解,生成18O标记的18O2,18O标记的O参与有氧呼吸第二阶段,可生成C18O2,一段时间后空气中能检测出C18O2,C18O2参与光合作用暗反应合成(CO),D项正确。 必备知识•精读教材 关键能力•练透考法 考点二　“三率”的 关系及测定 必备知识•精读教材 1.辨析净光合速率与总光合速率 (1)微观辨析(以光合速率大于呼吸速率为例) 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 (2)结合曲线辨析 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法及相关计算 (1)表示方法 项目 含义 表示方法(单位面积的叶片在单位时间内变化量) O2 CO2 有机物 真正 光合 速率 植物在光下实际合成有机物的速率 O2　　　　　速率或叶绿体释放O2量　  CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量 有机物_______________　　　　　　　　速率  产生(生成) 产生(制造、生成) 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 项目 含义 表示方法(单位面积的叶片在单位时间内变化量) O2 CO2 有机物 净光 合速 率 植物有机物的 　　　　速率  植物或叶片或叶肉细胞O2　　　　速率  植物或叶片或叶肉细胞CO2　 　　　速率  有机物积累速率 呼吸 速率 单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率 　　　　中O2吸收速率  黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 积累 释放 吸收 黑暗 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 (2)相关计算 ①光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)=实测植物氧气　　　　+ 　　　　　　　　。  ②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)=实测植物　　　　　　+ 细胞呼吸CO2释放量。  ③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)=光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)-细胞呼吸葡萄糖消耗量。 释放量 细胞呼吸耗氧量 CO2吸收量 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 科学思维•教考衔接 与光合作用和细胞呼吸有关的曲线分析 图1　自然环境中一昼夜植物CO2吸收速率变化 图2　密闭容器中一昼夜CO2浓度变化 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 (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, 　　　　　　　　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,　　　　　　　　启动。  (3)图1的D点、图2的D'点:此时光合作用强度　　　　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,　　　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　　　　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　　　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　　　(填“能”或“不能”)正常生长,原因是___________________________________________________________ __________________________。  细胞呼吸 光合作用 等于 CO2 等于 I'　 能 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 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 关键能力•练透考法 命题角度一　光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 1.(多选)(2025·湖南长沙模拟)将小麦幼苗叶片放在温度适宜的密闭容器内,测得该容器内氧气量的变化情况如图所示。下列说法正确的是(　　) A.用溴麝香草酚蓝溶液检测0~5 min容器内的气体, 可观察到溶液由蓝变绿再变黄 B.若小麦叶片的呼吸速率保持不变,则5~15 min叶 片产生氧气的速率为6×10-5mol/min C.B点时,小麦叶片的光合作用速率等于细胞呼吸速率 D.与A点相比,B点时叶绿体基质中C3含量增加 AC 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 解析 溴麝香草酚蓝溶液可用于检测二氧化碳,0~5 min,黑暗条件下,叶片只进行细胞呼吸,释放二氧化碳,可观察到溶液由蓝变绿再变黄,A项正确。黑暗条件下测得的细胞呼吸速率=[(5-4)×10-7]/5=2×10-8(mol/min);而在光照下测得的是净光合作用速率=[(8-4)×10-7]/10=4×10-8(mol/min),氧气产生量为总光合作用速率,即为细胞呼吸速率与净光合作用速率之和,是6× 10-8mol/min,B项错误。密闭容器中氧气浓度取决于有氧呼吸强度和光合作用强度的大小,B点时氧气浓度不变,说明B点时叶片的光合作用速率等于细胞呼吸速率,C项正确。与A点相比,B点时容器内的二氧化碳含量变少,C3生成减少,还原不变,所以叶绿体基质中C3含量减少,D项错误。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 2.(2025·北京东城一模)将玉米的P基因导入水稻后,测得不同光照强度下转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率,结果如图。下列叙述错误的是(　　) A.转入的P基因可以提高水稻的气孔导度 B.光照强度为4时,气孔导度是限制原种水稻光合速率的主要因素 C.光照强度为8时,两种水稻的真正光合速率约为25 μmol/(m2·s) D.转基因水稻比原种水稻更适宜栽种在光照强度较强的环境中 B 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 解析 由题图可知,在相同光照强度下,转基因水稻的气孔导度相对值普遍高于原种水稻,所以推测转入的P基因可以提高水稻的气孔导度,A项正确。光照强度为4时,原种水稻光合速率随光照强度的增加而增加,说明此时光照强度是限制原种水稻光合速率的主要因素,而非气孔导度,B项错误。由题图可知,光照强度为8时,两种水稻的净光合速率约为20 μmol/(m2·s),原种水稻和转基因水稻的呼吸速率约为5 μmol/(m2·s)(光照强度为0时CO2释放速率),根据真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,可得真正光合速率约为20+5=25 [μmol/(m2·s)],C项正确。根据题图可知,在光照强度较强(大于8)时,转基因水稻的光合速率明显高于原种水稻,所以转基因水稻比原种水稻更适宜栽种在光照强度较强的环境中,D项正确。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 【以题悟道】　气孔导度与胞间CO2浓度 通常认为在自然环境条件下植物光合作用降低的原因包括两个方面,一方面是由气孔导度的限制引起的,称为气孔限制;另一方面是由于在高光照条件下,植物吸收过量的光能无法及时利用而发生光抑制,称为非气孔限制。 (1)胞间CO2浓度 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 (2)气孔限制、非气孔限制与环境胁迫 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 命题角度二　不同环境中光合速率变化分析 3.(2025·全国卷)在一定温度下,生长在大田的某种植物光合速率(CO2固定速率)和呼吸速率(CO2释放速率)对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.光照强度为a时,该植物的干重不会增加 B.光照强度从a逐渐增加到b时,该植物生长速率逐渐增大 C.光照强度小于b时,提高大田CO2浓度,CO2固定速率会增大 D.光照强度为b时,适当降低光反应速率,CO2固定速率会降低 C 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 解析 光照强度为a时,光合速率等于呼吸速率,即净光合速率为0,植物干重增加依赖净光合作用积累有机物,此时净光合速率为0,干重不会增加,A项正确。光照强度从a逐渐增加到b时,光合速率与呼吸速率的差值逐渐增大,净光合速率越大,植物积累有机物越多,生长速率逐渐增大,B项正确。光照强度小于b时,光照强度未达饱和的阶段,在光照强度为主要限制因素时,提高大田CO2浓度,CO2固定速率不会增大,C项错误。光反应为暗反应提供ATP和NADPH,光照强度为b时,适当降低光反应速率,提供的ATP和NADPH减少,会使暗反应中CO2固定速率降低,D项正确。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 4.(2026·天津模拟)下图表示夏季时某植物体在不同程度遮光条件下净光合速率的部分日变化曲线,据图分析,有关叙述正确的是(　　) A.一天中30%适当遮光均会显著增强净光合速率 B.AB段大部分叶肉细胞能产生ATP的场所只有细胞质基质、线粒体和叶绿体 C.M点时该植物体内叶肉细胞消耗的CO2量等于其细胞呼吸产生的CO2量 D.该植物C点和D点有机物含量相同 B 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 解析 由图可知,M点之前,30%遮光条件下的净光合速率低于不遮光条件下的净光合速率,A项错误。AB段位于图中80%遮光曲线上,此时净光合速率小于0,即光合作用强度小于细胞呼吸强度,所以AB段大部分叶肉细胞能产生ATP的场所只有细胞质基质、线粒体和叶绿体,B项正确。M点80%遮光时该植物体净光合速率等于0,也就是植物体内所有能进行光合作用的细胞消耗的CO2量等于所有细胞细胞呼吸产生的CO2量,但是就叶肉细胞来说,其光合作用消耗的CO2量一般大于其细胞呼吸产生的CO2量,因为植物细胞中还有不能进行光合作用的细胞,它们消耗的有机物由能进行光合作用的叶肉细胞提供,C项错误。由图可知,C点到D点,植物一直在进行光合作用,且净光合速率大于0,因而有机物一直在积累,故D点有机物多于C点,D项错误。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 5.(2025·河南卷)光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响,将作物分组处理一段时间后,结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 回答下列问题。 (1)光对植物生长发育的作用有　 　　　　　　　　和_______________ 　　　　　　　　　两个方面。  (2)上述实验需控制变量,为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述　　　　组(填组别)进行对比分析,该实验中的无关变量有　　　 　　　　(答出2点即可)。  (3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系),④组的总光合速率　 　　　(填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率,判断依据是　  　。  为光合作用提供能量 作为信号调节 植物生长发育 ①③④　 温度和CO2浓度等　 始终大于 ④组呼吸速率大于③组,但是两组光补偿点相同,即在光补偿点时④组的总光合速率大于③组,CO2消耗量与光照强度视为正比关系,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 解析 (1)光可以为植物光合作用提供光能;同时光可以作为信号调节植物生长发育。 (2)探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,实验的自变量为光质(正常光和实验光)以及是否盐胁迫,因变量是作物生长情况,故该实验至少应选用题述①③④组进行对比分析。实验中除了自变量和因变量,其余变量称为无关变量,该实验中的无关变量有温度和CO2浓度等。 (3)由于④组呼吸速率大于③组,但是两组光补偿点相同,即在光补偿点时④组的总光合速率大于③组,CO2消耗量与光照强度视为正比关系,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。 必备知识•精读教材 科学思维•教考衔接 关键能力•练透考法 考点三　细胞呼吸和光合作用的相关实验设计与分析 突破题型•掌握解法 测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 (1)“液滴移动法”——测定装置中气体体积变化 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 ①在测定了　　　　　　　和　　　　　　　　的基础上可计算得出二者之和,即总光合速率。  ②物理误差的校正:为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置。与图示两装置相比,对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”,其余均相同。 净光合速率 呼吸速率 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 (2)“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量 将叶片一半遮光、一半曝光,遮光的一半测得的数据变化值代表________　　　　　　　　强度值,曝光的一半测得的数据变化值代表　　　　　　　　　强度值,最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理,以防止有机物的运输。  细胞呼吸 净光合作用 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 (3)“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 Ⅰ.“黑瓶”不透光,测定的是　　　　　　;“白瓶”给予光照,测定的是 　 。  Ⅱ.在有初始值的情况下,黑瓶中　　 　　　　为有氧呼吸量;白瓶中　　　　　　　　 　　　为净光合作用量;二者之和为　　　　　　　。  Ⅲ.在没有初始值的情况下,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　= 总光合作用量。  有氧呼吸量 净光合作用量 O2的减少量(或CO2的增加量) O2的增加量(或CO2的减少量) 总光合作用量 白瓶中测得的现有量-黑瓶中测得的现有量 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 (4)“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量 本方法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量,下图表示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。 净光合速率=　　　　　　　　　;呼吸速率=　　　　　　　　;总光合速率=净光合速率+呼吸速率=　　　　　　　　　　　　　　。  (z-y)/2S (x-y)/2S　 (x+z-2y)/2S 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 关键能力•练透考法 1.图甲为光合作用最适温度条件下,植物光合速率测定装置图,图乙中a、b为测定过程中某些生理指标相对值的变化。下列说法错误的是(　　) A.图甲装置在较强光照下有色液滴向右移 动,再放到黑暗环境中有色液滴向左移动 B.若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分 数为1%的NaOH溶液,其他条件不变,则 植物幼苗叶绿体产生NADPH的速率将不变 C.一定光照条件下,如果再适当升高温度,真正光合速率会发生图乙中从b到a的变化 D.若图乙表示图甲植物光合速率由a到b的变化,则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度 B 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 解析 图甲装置在较强光照下,植物光合作用强度大于细胞呼吸强度,植物所需CO2由CO2缓冲液提供,而产生的O2会使装置中气体体积增大,因此有色液滴向右移动,如果再放到黑暗环境中,植物呼吸消耗O2,而产生的CO2又被CO2缓冲液吸收,因此有色液滴向左移动,A项正确。若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液,装置内的CO2被NaOH溶液吸收,植物只能利用自身呼吸作用产生的CO2进行光合作用,因此光合速率下降,产生NADPH的速率将下降,B项错误。在光合作用最适温度时再升高温度,与光合作用有关的酶活性会下降,真正光合速率下降,C项正确。影响光合速率的因素有光照强度、CO2浓度等,适当提高图甲装置中CO2缓冲液的浓度,可能会增大光合速率,D项正确。 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 2.黑白瓶法可用于研究赛里木湖中浮游植物生产量,所用白瓶完全透光,黑瓶不透光。用若干个黑白瓶,装入某湖泊一定水层的1 L湖水后密闭,进行实验测试,结果如图所示。下列相关说法正确的是(　　) A.a光照强度下白瓶24小时后的溶解氧为浮游植物的总生产量 B.瓶中生物24小时呼吸消耗氧气量为7 mg C.a光照下不能满足瓶中生物对氧气所需量 D.a光照下白瓶中生物光合作用释放氧气7 mg B 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 解析 白瓶中24小时后的溶解氧代表初始溶解氧+光合生产量-呼吸消耗量,A项错误。黑瓶中生物只进行细胞呼吸,所以瓶中呼吸消耗氧气量代表了湖水中所有生物的呼吸强度,消耗的氧气为10-3=7(mg),B项正确。a光照下,白瓶中生物24小时后溶解氧的含量还是10,说明净光合作用等于0,即a光照下,刚好满足瓶中生物对氧气所需量,白瓶中生物光合作用释放氧气0 mg,C、D两项错误。 关键能力•练透考法 突破题型•掌握解法 高考真题•演练 (2024·新课标卷) 某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d),分别置于密闭装置中照光培养,a、b、c、d组的光照强度依次增大,实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度,结果如图所示,其中M为初始O2浓度,c、d组O2浓度相同。回答下列问题。 (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成,其中高等植物光合作用利用的光主要是　　 　　　,原因是________________________________ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)光照t时间时,a组CO2浓度　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)b组。  (3)若延长光照时间,c、d组O2浓度不再增加,则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是　　组,判断依据是__________________________________ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)光照t时间后,将d组密闭装置打开,并以c组光照强度继续照光,其幼苗光合速率会　　　　　　(填“升高”“降低”或“不变”)。  红光和蓝紫光 光合色素中的叶绿素主要吸收红光和 蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 大于 b 密闭装置中O2浓度不再增加时光合速率等于呼吸速率,仅b组光合速率大于呼吸速率 升高 解析 (1)光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。因此,高等植物光合作用利用的光主要是红光和蓝紫光。 (2)光照t时间时,a组O2浓度小于b组,说明a组光合作用吸收的CO2少于b组,a组CO2浓度大于b组。 (3)由题意和题图可知,a、b、c组的呼吸速率相同。延长光照时间,c组O2浓度不再增加,说明c组光合速率等于呼吸速率;a组O2浓度没有变化,说明光合速率等于呼吸速率;b组O2浓度增加,说明光合速率大于呼吸速率。 (4)d组O2浓度等于c组是由于密闭装置中CO2的限制,此时光合速率等于呼吸速率。将d组密闭装置打开后,提供了更多的CO2,此时以c组光照强度继续照光,可以使幼苗光合速率升高。 $