2027届高三生物人教版一轮复习课件第11讲 光合作用与呼吸作用的的综合分析

匡廷云，植物生理学家，1934年12月29日出生，四川资中县人。1956年毕业于北京农业大学土壤农业化学系。1962年于苏联莫斯科大学生物系研究生毕业，获副博士学位。中国科学院植物研究所研究员。中国科学院院士，国际欧亚科学院院士。六十多年投身光合作用的研究，致力于揭开光能转化之谜，是我国光合膜结构与功能研究领域的开拓者，为国家农业、能源等重大战略提供基础性、前瞻性理论和技术支持，为我国光合作用研究走向世界做出杰出贡献。 匡廷云 一轮复习✸必修1：分子与细胞 第2单元 第11讲 光合作用与呼吸作用的综合分析 细胞的能量供应与利用 一轮复习✸必修1：分子与细胞 课标要求 核心素养要求 1.说明光合作用与细胞呼吸的联系。 2.掌握光合速率的测定方法。 1.理解光合作用与呼吸作用的联系，学以致用(理性 思维) 2.通过“液滴移动法”、“黑白瓶法”、“半叶法” 等测定光合速率实验，培养学生的实验探究能力 (科学探究) 光合作用与呼吸作用的综合分析 一轮复习✸必修1：分子与细胞 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 考点2 光合速率的测定方法 考点聚集 光合作用与呼吸作用的综合分析 光合作用与细胞呼吸的综合 光合作用 有氧呼吸 在哪些细胞进行 反应场所 反应条件 物质转化 能量转变 联系 含叶绿体的细胞 叶绿体 光、色素、酶 光能转变为化学能储存在有机物中 无机物 有机物 线粒体（主要场所） 氧气、酶 活细胞 将有机物中的能量释放出来，一部分转移到ATP中 分解有机物 光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础——有机物和氧气； 细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用。 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 5 一.光合作用与有氧呼吸的关系 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 1、光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向 （1）C元素 一.光合作用与有氧呼吸的关系 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 7 1、光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向 一.光合作用与有氧呼吸的关系 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 （2）H元素 根据高中所学的代谢过程，CO2中的氧元素无法进入H2O和O2。 其实，CO2可以通过某些代谢过程将氧元素转移到H2O，然后通过光反应转移到O2。 1、光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向 一.光合作用与有氧呼吸的关系 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 （3）O元素 2、光合作用和有氧呼吸的能量联系 光能 ATP、NADPH中活跃的化学能 （CH2O）中稳定的化学能 NADH中活跃的化学能 热能散失 光反应电能 暗反应 有氧呼吸 Ⅰ、Ⅱ ATP中 活跃的化学能 细胞中各项生命活动 机械能、化学能、光能、电能等 各种形式的能 有氧呼吸 Ⅲ 一.光合作用与有氧呼吸的关系 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 10 下图是发生在动植物体内的部分生理过程示意图，相关叙述错误的是（ ） D 光反应 固定 还原 有二三 消化吸收 有、无一 无二 A.消耗ATP的生理过程有③⑤⑧ B.消耗【H】的生理过程有③④⑦ C.产生和消耗等量葡萄糖，过程①生成的ATP数量多于过程④ D.只发生在动物细胞内的生理过程有⑤⑦⑧⑨ 习题检测 11 2.下图表示植物叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中氢元素的转移途径，下列相关叙述不正确的是（ ） A.过程①④在生物膜上进行 B.光合作用的原料H2O中的氧可以依次经过①②③④ 转移到细胞呼吸的产物H2O中 C.植物体光补偿点时， 叶肉细胞内的过程③④中合成的ATP少于过程①合成的ATP D.过程①②③④都有能量的转化 B 习题检测 12 3.(2023·广东广州模拟)下图是绿色植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸的过程及其关系图解，其中，A～D表示相关过程，a～e表示有关物质。据图判断，下列相关说法正确的是(　　) A.图中B、C、D过程可以在整个夜间进行 B.有氧呼吸和无氧呼吸共有的过程是D C.图中a、c都是在细胞质基质中产生的 D.A、C、D过程产生的ATP 用于生物体的各项生命活动 B 习题检测 图中A、B分别表示光反应阶段、暗反应阶段，C表示有氧呼吸的第二、三阶段，D表示有氧呼吸的第一阶段；a～e分别表示H2O、O2、CO2、NADPH和ATP。细胞有氧呼吸的各个阶段在有光和无光条件下都可进行，光合作用暗反应的进行需要光反应提供的NADPH和ATP，因此不能长时间在黑暗条件下进行，A错误；葡萄糖氧化分解成丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸共有的阶段，B正确；图中的H2O(a)在有氧呼吸第三阶段(场所是线粒体内膜)产生，CO2(c)在有氧呼吸第二阶段(场所是线粒体基质)产生，C错误；光反应阶段产生的ATP全部用于叶绿体内的生命活动，D错误。 13 有关光合作用和呼吸作用关系的变化曲线图中，最典型的就是夏季的某一晴天中CO2吸收和释放变化曲线。(大写字母为曲线上的某点，小写字母为对应的时间点，S代表某时间段内有机物的量) CO2吸收 CO2释放 时间 24 0 A B C D E F G H I b e h i f d c a g S1 S2 S3 S4 S6 S5 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 二.夏季晴天某一植物的光合速率变化 a-b点：只进行呼吸作用 b点：开始光合作用 b-c点：光合速率 < 呼吸速率 c点：光合速率 = 呼吸速率 c-g点：光合速率 > 呼吸速率 g-h点：光合速率 < 呼吸速率 h-i点：只进行呼吸作用 g点：光合速率 = 呼吸速率 h点：停止光合作用 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 二.夏季晴天某一植物的光合速率变化 积累有机物的时间段： 制造有机物的时间段： 消耗有机物的时间段： 有机物最多的时间点： 有机物最少的时间点： cg段 bh段 ai段 c点 g点 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 二.夏季晴天某一植物的光合速率变化 16 制造有机物的量： 消耗有机物的量： 一昼夜积累有机物的量： c-g段积累有机物的量： b-h段积累有机物的量： S3+S4 S1+S2+S4+S5+S6 S3-S1-S2-S5-S6 S3 S3-S2-S5 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 二.夏季晴天某一植物的光合速率变化 17 三.密闭玻璃罩内CO2浓度与时间（一昼夜）的关系曲线 AB: BC: CD: D : 仅呼吸作用能够释放CO2 低温抑制了呼吸作用, CO2释放减少 C点开始光照，呼吸速率>光合速率 光合速率= 呼吸速率 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 FG: H: HI: 光合速率 > 呼吸速率 光合午休 光照开始结束，呼吸速率=光合速率 只进行呼吸作用 DH: 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 三.密闭玻璃罩内CO2浓度与时间（一昼夜）的关系曲线 AD段: CO2浓度上升， DH段: CO2浓度下降， HI段: CO2浓度上升， 光合速率<呼吸速率； 光合速率>呼吸速率; 光合速率<呼吸速率. (乙图：ad段) (乙图：dh段) (乙图：hi段) 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 三.密闭玻璃罩内CO2浓度与时间（一昼夜）的关系曲线 光照强度下降 （1）上图中，光合速率等于呼吸速率的点是 。 D、H （2）上图中，有机物积累最多的点： 。 H、 （乙图：h） (乙图：d、h) 【拓展】一昼夜中植物代谢强度变化曲线 （3）甲图中I点低于A点，植物一昼夜表现为 。 生长 M N P （4）乙图中植物一昼夜有机物的积累量表示为： 。 SP－SM－SN 考点1 光合作用与细胞呼吸的联系 1.(2023·江苏连云港期初)光合作用和细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，错误的是(　　) B 习题检测 2.将某一植株放在密闭玻璃罩内，在夏季晴朗的一天置于室外一昼夜，获得实验结果如图1(C点开始有光照)、2所示。下列有关说法错误的是(　　) C A.图1中BC段较AB段CO2浓度增加减慢，是因为低温使植物呼吸作用减弱 B.图1、图2中分别出现FG段与ef段的变化，原因是部分气孔关闭，叶片吸收 CO2的量减少 C.图2中gh段O2含量增加，且到达i点时，该植株积累的有机物最多 D.图示结果表明，该植株经过这一昼夜之后，植物体内有机物含量有所增加 习题检测 总光合速率 = 呼吸速率 + 净（表观）光合速率 有机物的制造量 CO2固定或消耗量 O2的产生量 有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量 有机物的消耗量 CO2的释放量 O2的吸收量 叶绿体吸收CO2的速率是 速率， 叶肉细胞和植物体吸收CO2的速率是 速率。 总光合 净光合 考点2 光合速率的测定方法 一、真正(总)光合速率、表观(净)光合速率和细胞呼吸速率的判断 24 检测指标 呼吸速率 净光合速率 真正(总) 光合速率 CO2 O2 有机物 释放量(黑暗) 吸收量 利用量、固定量、消耗量 吸收量(黑暗) 释放量 产生量 消耗量(黑暗) 积累量 制造量、产生量 1.根据关键词判定 一、真正(总)光合速率、表观(净)光合速率和细胞呼吸速率的判断 考点2 光合速率的测定方法 还有“叶绿体吸收”也表示总光合速率 25 2.根据坐标曲线判定 【图甲】 当光照强度为0时， 若CO2吸收值为负值， 该值绝对值代表呼吸速率， 该曲线代表净光合速率； 【图乙】 当光照强度为0时， 若CO2吸收值为0， 该曲线代表真正光合速率。 考点2 光合速率的测定方法 一、真正(总)光合速率、表观(净)光合速率和细胞呼吸速率的判断 考点2 光合速率的测定方法 1.“液滴移动法”测定装置中O2的变化量 （1）实验装置 二、三率测定的5种实验模型 ①呼吸速率的测定 O2被吸收后，装置内气体总量 ， 压强 ，刻度管内的小液滴向 移动。所以，可用 代表细胞有氧呼吸消耗O2的速率 1.“液滴移动法”测定装置中O2的变化量 （2）实验过程 减少 减小 左 单位时间内小液滴左移的距离 甲装置，黑暗处理 考点2 光合速率的测定方法 ②净光合速率的测定 装置的烧杯中放入适宜浓度 溶液，用于保证容器内 满足光合作用需求，同时使容器中CO2浓度保持恒定。 NaHCO3 CO2 红色液滴向_____移动的距离，是光合作用__________的量。（代表净光合速率） 右 释放O2 1.“液滴移动法”测定装置中O2的变化量 （2）实验过程 乙装置，照光处理 考点2 光合速率的测定方法 另设一组实验，将正常植物换成 植物，其余与实验组相同，作为对照。可以排除 因素对实验结果的干扰。 为了保证实验结果更准确，如何设置对照？对照的目的是什么？ 实验组 对照组 NaHCO3 NaHCO3 1.“液滴移动法”测定装置中O2的变化量 ③对照组的设置 死亡的 温度、气压等非生物 ④计算：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 考点2 光合速率的测定方法 （2）实验过程 1.(2022·河南九师联盟)某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在室温25 ℃下进行了一系列的实验，下列对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是(　　) A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度 大小 B.若要测真光合强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液 C.若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移 D.若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移 C 习题检测 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.若将图甲中的缓冲液换成质量分数为 的 溶液，其他条件不变，则植物 幼苗叶绿体产生 的速率不变 C.一定光照条件下，如果再适当升高温度，真光合速率会发生图乙中从到 的变化， 同时呼吸速率可能会发生从到 的变化 D.若图乙表示图甲植物光合速率由到 的变化，则可能是适当提高了 缓冲液的 浓度 2.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、 为测定过程中某些生理指标相对量的变化。下列说法错误的是( )。 B 习题检测 ①“黑瓶”不透光，测定的是 量；“白瓶”给予光照，测定的是 量。 总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸量(强度)。 ②有初始值的情况下：黑瓶中 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。 ③在没有初始值的情况下： 2.黑白瓶法——测溶氧量的变化 有氧呼吸 （1）测定原理： 净光合作用 O2的减少量(或CO2的增加量) 适合水生生物 考点2 光合速率的测定方法 白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。 （2）测定方法： 注：另取一瓶直接测定初始溶氧量记作：m0 时间为：t 考点2 光合速率的测定方法 ①t时间后，分别测定“黑瓶”与“白瓶”溶氧量，记为m1、m2。 ②有初始值m0的情况下： 2.黑白瓶法——测溶氧量的变化 （3）结果分析： A.黑瓶：只细胞呼吸 B.白瓶：呼吸、光合 ③在没有初始值m0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。 考点2 光合速率的测定方法 1.研究小组从池塘不同深度采集水样，分别装入大小相同的黑白瓶中（白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布包裹的玻璃瓶）并封闭。然后将黑白瓶对应悬挂于原水样采集位置。24h后，测定各黑白瓶中溶氧量。若测得白瓶溶氧量为Amg•L﹣1，黑瓶溶氧量为Bmg•L﹣1。下列说法正确的是（ ） A.该方法可以在未测得呼吸作用的条件下， 测得实际光合作用的强度 B.B可表示在24h内黑瓶呼吸作用强度的大小 C.（A﹣B）可表示24h内白瓶中的净光合作用强度的大小 D.该实验设计缺少对照组，无法测得光合作用的强度 A 习题检测 36 2.(2022·辽宁实验中学高三质检)某生物科研小组从池塘某一深度取水样，分装到六对黑白瓶中(白瓶为透光瓶，黑瓶为不透光瓶)。剩余水样立即测定初始溶解氧为10 mg/L。将瓶密封后有五对置于五种不同强度的光照条件下(温度相同)，一对放回原水层，24小时后，测定瓶中溶解氧量。请根据记录数据(如表)判断，下列说法正确的是（ ） 光照强度(klx) a b c d e 原水层 白瓶溶氧量(mg/L) 3 10 19 30 30 19 黑瓶溶氧量(mg/L) 3 3 3 3 3 2 习题检测 请根据记录数据(如表)判断，下列说法正确的是（ ） A.光照强度为a时，白瓶和黑瓶的溶解氧量相同，说明a为黑暗条件 B.光照强度为b时，植物不能发生光合作用 C.原水层与c的白瓶溶解氧含量相同，可以推测原水层的光照强度为c D.当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量都是30 mg/L A 光照强度(klx) a b c d e 原水层 白瓶溶氧量(mg/L) 3 10 19 30 30 19 黑瓶溶氧量(mg/L) 3 3 3 3 3 2 习题检测 3.下表所示是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)法测定夏季某池塘不同深度水体中，初始平均O2浓度与24小时后平均O2浓度比较后的数据。下列有关分析正确的是(　　) A. 水深1 m处白瓶中水生植物24小时产生的O2为3 g/L B. 水深2 m处白瓶中水生植物光合速率等于所有生物的呼吸速率 C. 水深3 m处白瓶中水生植物不进行光合作用 D. 水深4 m处白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体 水深(m) 1 2 3 4 白瓶中O2浓度(g/L) ＋3 ＋1.5 0 －1 黑瓶中O2浓度(g/L) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5 D 习题检测 又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积 总量，常用于大田农作物的光合速率测定。 在测定时，叶片一半(A) ，一半(B) ，分别测定两半叶的 重量，进而计算叶片的真正光合速率、呼吸速率和净光合速率。（测定时设法 两部分的物质转移） 3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量 干物质产生 阻止 遮光 曝光 干物质 (1)实验原理 考点2 光合速率的测定方法 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，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度M，M＝ ，单位是mg/(dm2·h)，M表示B叶片被截取部分在6h内光合作用合成的有机物总量。 3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量 (2)结果分析 注意：① M÷6=总光合速率 ② A\B处应选择对称于主脉的多组叶圆片，烘干储称重取平均值，以减小误差 考点2 光合速率的测定方法 MA MB MA-MB 1.(2022·福建厦门双十学校质检)研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是(　　) A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低 B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合 C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的 D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重 B 习题检测 2.（2021·江西省会昌中学高一月考）现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将对称叶片的一半遮光（A），另一半不遮光（B），并采用适当的方法阻止A、B间物质和能量的转移。在适宜光照和温度下照射一段时间，在A、B中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称重，分别记作m1和m2，单位mg/·（dm2·h）。下列说法正确的是（ ） A.该方法在未测出细胞呼吸强度的条件下， 能得出实际光合作用的强度 B.（m2-m1）表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的积累量 C.m2表示被截取的部分在光照时间内净光合作用的大小 D.m1表示被截取的部分在光照时间内细胞呼吸的大小 A 习题检测 43 上午10时 置于黑暗中 上午12时 置于光下 14时叶圆片干重z克 烘干 12时叶圆片干重 y克 烘干 叶圆片面积为S 10时叶圆片干重x克 烘干 环割 (z－y) / 2S (x－y) / 2S 净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y) / 2S 4.叶圆片称重法——测定有机物的变化量 （1）操作图示:本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。 考点2 光合速率的测定方法 呼吸速率＝ 净光合速率＝ 总光合速率＝ （2）结果分析 5.叶圆片上浮法 ——定性检测O2释放速率 叶片含有空气，上浮 叶片下沉 O2充满细胞间隙，叶片上浮 抽气 光合作用 产生O2 通过利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少（或者叶片全部上浮所需时间的长短），即能比较光合作用强度的大小。 考点2 光合速率的测定方法 本讲结束，记得点个赞哦！ A.适宜的光照下，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成 B.细胞呼吸过程中有机物中稳定的化学能主要转变为ATP中活跃的化学能 C.用Heq \o\al(18,2)O培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O D.夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，有利于提高作物产量 $