2027届高三生物人教版一轮复习课件常考主题2 光合作用和呼吸作用的关系

第三单元 细胞的能量供应和应用 常考主题2 光合作用和呼吸作用的关系 一轮复习:必修1 分子与细胞 细胞质基质 合成作用(同化作用) 含叶绿体的植物细胞; 蓝细菌、光合细菌等 无氧呼吸: 所有活细胞 原核—细胞质、膜 分解作用(异化作用) 有氧呼吸: 叶绿体(真核生物); 细胞质(原核生物) 真核—细胞质基质、线粒体; 常考主题2 光合作用和呼吸作用的关系 目录 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 三、光合速率与呼吸速率的测定 常考主题2 光合作用和呼吸作用的关系 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 四、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析及关键点的移动 1.光合作用与细胞呼吸的物质关系 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。 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 2.光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向 H:3H2O NADP3H 光反应 有氧呼吸 第 、 阶段 [H] (C3H2O) 暗反应 C:14CO2 (14CH2O) 暗反应 有氧呼吸第 阶段 14C3H4O3 有氧呼吸 第 阶段 14CO2 O:H218O 18O2 光反应 有氧呼吸 第 阶段 H218O C18O2 (CH218O) 暗反应 有氧呼吸第 阶段 C3H418O3 有氧呼吸 第 阶段 C18O2 有氧呼吸 第 阶段 3H2O 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 H218O C18O2 有氧呼吸第 阶段 (CH218O) 暗反应 有氧呼吸第 阶段 C3H418O3 有氧呼吸 第 阶段 C18O2 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。 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 (1)如果白天用 18 O的水浇灌植物,周围空气中的都能检测出 18 O 。 (2)若植物放入密闭容器中,向密闭容器中加入 18 O标记的O2 ,可在该绿色植物叶肉细胞中检测到含 18 O的淀粉。 18 O最短的转移途径是(用箭头表示方向)。 (3) 【2016年浙江卷,30题,节选】给某植物提供C18O2和H2O,释放的氧气中含有18O。氧气中含有18O是由于,H218O又作为原料参与了光合作用之故。 水、氧气、二氧化碳 18O2 H218O C18O2 (CH218O) C18O2中的部分氧转移到H218O中 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。 6 3.光合作用与细胞呼吸中的能量联系 光能 释放大 量能量 有氧 呼吸 无氧 呼吸 释放少量能量 不彻底氧化产物中的化学能 大部分以热能形式散失 少部分转化为ATP中活跃的化学能 用于各项生命活动 光合作用 细胞呼吸 能量源头 ATP和NADPH中活跃的化学能 光反应 有机物中稳定的化学能 暗反应 注意:叶绿体光反应产生的ATP一般只能用于暗反应。 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 4、NADH([H])、NADPH、ATP的来源和去路 光反应水的光解 还原C3 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 5、光合作用和有氧呼吸的结构基础——ATP合成酶 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 ATP产生机制:线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜的磷脂双分子层对H+高度不通透,因此膜高浓度侧的H+只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出,而ATP合成酶把H+的电化学势能转化成ATP中的化学能。 A 1.(2025 河北卷,T4)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,而线粒体基质中生成 B.叶绿体基质中消耗,而线粒体基质中生成 C.类囊体膜上生成,而线粒体内膜上消耗 D.叶绿体基质中合成有机物,而线粒体基质中分解有机物 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 植物在光下实际合成有机物的速率 植物有机物的积累速率 植物消耗有机物的速率 制造量、产生量或叶绿体释放O2量 释放量、环境(容器)中O2增加量 消耗量、O2吸收量(黑暗条件) 消耗量、固定量、同化量 吸收量 产生量、CO2释放量(黑暗条件) 合成量、制造量、产生量 积累量、增加量 消耗量、减少量(黑暗条件) 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 注意:叶绿体吸收的CO2≠植物体吸收的CO2≠叶肉细胞吸收的CO2 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 当光照强度为0时,光合速率也为0,该曲线代表随光照强度的变化 真正光合速率 光合速率与植物生长 (1)当净光合速率>0时,植物因积累有机物而生长。 (2)当净光合速率=0时,植物不能生长。 (3)当净光合速率<0时,植物不能生长,长时间处于此种状态,植物将死亡。 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 光合速率与呼吸速率的常考曲线 曲线I: 曲线II: 曲线III: 总光合作用量 净光合量 呼吸量 思考:净光合速率最高的点? 叶面积指数超过哪个点,植物将不能正常生长? B E 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 光合速率与呼吸速率的常考曲线 思考: 1.净光合作用强度如何表示? 2.哪个点净光合速率为0? a-b F 3.当温度大于F点对应的温度时,植物能否正常生长? 不能 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 光合速率与呼吸速率的常考曲线 思考: 1.c曲线代表什么? 2.d曲线代表什么? 3.总光合速率如何计算? 4.G代表什么?此时植物能否正常生长? 净光合速率 呼吸速率 c+d 净光合速率=呼吸速率 能正常生长 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 例:水稻是我国重要的粮食作物,其光合作用强度和呼吸作用强度受多种因素的影响。研究人员用水稻幼苗和完全培养液进行了相关实验,结果如图所示。下列叙述正确的是( )。 A.当环境温度高于 时,光合作用 积累的有机物量开始减少 B.当环境温度为时,若一天中 光照 ,水稻幼苗可正常生长 C.当环境温度为 时,真正光合 作用速率等于呼吸速率 D.当环境温度为时,水稻幼苗叶肉 细胞所需 来源于自身线粒体和细胞外 D 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 三、光合速率与呼吸速率的测定 测定原则: 先将植物置于黑暗中,测量呼吸速率 。 在有光条件下,测定净光合速率。 计算:真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率 18 三、光合速率与呼吸速率的测定 1.液滴移动法 ①装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于。 ②玻璃钟罩,以排除光合作用干扰,置于适宜温度环境中。 ③红色液滴移动 ①装置烧杯中放入适宜浓度的NaHCO3 溶液,用于,满足光合作用需求。 ②必须给予足够光照处理,且温度适宜。 ③红色液滴移动 吸收CO2 遮光处理 向左 向右 黑暗条件下有氧呼吸吸收的氧气 ——呼吸速率 光照条件下光合作用释放的氧气 ——净光合速率 + 保证容器内CO2浓度恒定 总光合速率 19 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 对照组的设置 死亡的 温度、气压等非生物 三、光合速率与呼吸速率的测定 1.液滴移动法 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 例: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 三、光合速率与呼吸速率的测定 2、“黑白瓶法”——测水体中溶氧量的变化 “黑瓶”不透光,测定的 是 ; “白瓶”给予光照,测定的 是 。 有氧呼吸量 净光合作用量 三、光合速率与呼吸速率的测定 22 设初始值为x,白瓶现有量为M白, 黑瓶现有量为M黑,则:总光合量=? 有氧呼吸量 净光合量 2、“黑白瓶法”——测水体中溶氧量的变化 【解析】净光合量 = M白 – x,呼吸量 = x - M黑 总光合量 = 净光合量 + 呼吸量 =(M白 - x) + (x - M黑)= M白 - M黑 三、光合速率与呼吸速率的测定 例:下表是采用黑白瓶(不透光瓶、可透光瓶)测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度,并比较计算后的数据。下列有关分析错误的是( )。 D A.水深处白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为 B.水深 处白瓶中植物光合速率大于呼吸速率 C.水深处白瓶中产生 的细胞器是叶绿体和线粒体 D.水深 处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用 三、光合速率与呼吸速率的测定 例:某生物科研小组,从鸭绿江的某一深度取得一桶水样,分装于六对黑白瓶中,剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10 mg/L,白瓶为透明玻璃瓶,黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下,温度保持不变,24小时后,实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量,请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中错误的是( ) A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧气,但没有光照,植物不能进行光合作用产生氧 B.光照强度为a时,白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等,说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用 C.当光照强度为c时,白瓶中植物产生的氧气量为21 mg/(L 24 h) D.当光照强度为d时,再增加光照强度,白瓶中植物的光合速率不会增加 B 三、光合速率与呼吸速率的测定 三、光合速率与呼吸速率的测定 3、叶圆片称重法——测定有机物的变化量 本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中有机物的生成量,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)。 叶柄处环割的目的: 阻断叶片的光合产物向外运输。 净光合速率=, 呼吸速率= , 总光合速率= . (z-y)/2S (x-y)/2S (x+z-2y)/2S 26 三、光合速率与呼吸速率的测定 例.将若干生长状况相同的植物平均分成6组,设置不同的温度,每组黑暗处理 ,然后给予适宜白光照射 ,在黑暗处理后和光照后分别截取同等面积的叶圆片,烘干称重,获得下表所示数据。请根据表中数据分析,下列有关说法错误的是 ( ) A.若将实验中白光突然改为强度相同的红光,则短时间内,植株叶绿体中C5 含量上升 B.该实验结果缺乏黑暗处理前的叶圆片的干重数据,故无法计算呼吸速率 C.若每天交替光照、黑暗各12小时,则25 时该植物积累的有机物最多 D.若昼夜不停地光照,则表中25 为该植物生长的最适温度 D 27 三、光合速率与呼吸速率的测定 4、半叶法——测定光合作用有机物的制造量 设被截取部分初始干重为 。 .被截取部分的呼吸速率 .被截取部分的净光合速率 .被截取部分的真正光合速率呼吸速率净光合速率 将植物对称叶片的一部分遮光,另一部分则留在光下进行光合作用,并采用适当方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后(h)在这两部分叶片的对应部位截取相同面积(S)的叶片,分别烘干称重,记为MA、MB。 (? ? − ? ? )/? ? (? − ? ? )/? ? (? ? − ? )/? ? 28 例.半叶法”测定光合速率时,将对称叶片的一部分遮光,另一部分 不做处理,设法阻止两部分联系。光照6小时,在A、B截取等面积的叶片,烘干称重,分别记为、,光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为 ,下列说法错误的是( )。 A A.若 ,则表明该实验条件下番茄叶片的光合速率等于呼吸速率 B.本实验需阻止叶片光合产物向外运输,同时不影响水和无机盐的输送 C.忽略水和无机盐的影响,可在给B光照时剪下A部分叶片进行等时长的暗处理 D.选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性 三、光合速率与呼吸速率的测定 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。 三、光合速率与呼吸速率的测定 例: 下图所示装置可用来探究光照强度对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置,下列说法错误的是( )。 A.叶圆片上浮说明叶肉细胞的光合作用强度等于 呼吸作用强度 B.实验前将各叶圆片内的气体排出,其目的是排除 原有气体对实验结果的干扰 C.最直接的净光合速率观测指标是相同时间内叶圆片上浮数量 D.此装置也可以用于探究 浓度对光合作用强度的影响 三、光合速率与呼吸速率的测定 A 31 1、自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 四、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 (1)Ob段: (2) 段, 释放减少的原因是。 (点开始, 释放减少的原因是。 ( 段,光合作用强度(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。 只进行细胞呼吸 凌晨,温度降低,呼吸作用减弱,释放减少 有微弱光照,植物开始进行光合作用 小于 四、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 (5)c点,光合作用强度(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。 (6)ce 段光合作用强度(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。 (7)d点, 吸收下降的原因是。 (8)e点,光合作用强度(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度 1、自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 等于 大于 温度过高,部分气孔关闭,出现光合“午休”现象 等于 33 四、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 1、自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 (9)ef段,光合作用强度(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。 (10)fg段没有光照,光合作用,只进行。 (11)制造有机物的时间段为段。 (12)积累有机物的时间段为段。 (13)一昼夜有机物的积累量为。 小于 停止 呼吸作用 消耗有机物时间段: 一天中有机物积累最多的时间点: Og段 e点 34 二、自然环境(炎热夏天)中绿色植物一昼夜CO2的吸收与释放速率的曲线分析 光照强度和温度 凌晨3时~4时,温度降低, 呼吸作用减弱,CO2释放减少。 上午6时左右,太阳出来, 开始进行光合作用。 光合作用强度小于呼吸 作用强度。 上午7时左右,光合作用强度等于呼吸作用强度。 光合作用强度大于呼吸作用强度。 温度过高,部分气孔关闭,出现“光合午休”现象。 下午6时左右,光合作用强度等于呼吸作用强度。 光合作用强度小于呼吸作用强度。 太阳落山,光合作用停止,只进行细胞呼吸。 限制光合作用的主要因素是: ①a点: ②b点: ③bc段: ④c点: ⑤ce段: ⑥d点: ⑦e点: ⑧ef段: ⑨fg段: ⑿一昼夜有机物 制造量: ; 消耗量: ; 积累量: , 积累量>0植株才能正常生长。 ⑩有机物开始积累: ⑪有机物积累量最大: S1-S2-S3 S1+S0 S2+S3+S0 S0 c点 e点 第1讲 走近细胞 (1)图中b点出现的原因可能是,从而使细胞呼吸减弱, 释放减少。图中有机物积累最多的点是点。 温度降低 例:夏季晴朗的一天,某绿色植物在自然环境中一昼夜 吸收速率的变化图像如图所示。回答下列相关问题: h (2)上午7时左右,当太阳光的光照强度 慢慢增强,植物个体的光合作用和细胞 呼吸的强度相等时,处于图中的点,此时叶肉细胞的光合作用强度(填“大于”“小于”或“等于”)叶肉细胞的细胞呼吸强度。 大于 d (3)图中段和 段,曲线都呈现下降的趋势,但是变化的主要原因不同,前者是因为不足,后者是因为。 二氧化碳供应 光照强度逐渐降低 四、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 四、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 2、密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 AB段: BC段: CD段: D点: DH段: H点: HI段: 无光照,植物只进行呼吸作用。 温度降低,呼吸作用减弱。 微弱光照,开始进行光合作用,但光合作用强度小于呼吸作用强度。 光合作用强度等于呼吸作用强度。 光合作用强度大于呼吸作用强度, 其中 段出现“光合午休”现象。 光合作用强度等于呼吸作用强度 光照继续减弱,光合小于呼吸,直至光合作用完全停止。 FG 该环境下,植物能否正常生长?如何判断? I点CO2浓度大小跟A点相比减小(I<A),减少的CO2转化成有机物积累在植物体内。 说明有有机物的积累,植物能正常生长。 I=A: ;I>A: 。 未生长 负生长 37 四、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 变式图: 密闭容器中一昼夜O2浓度的变化曲线 N高于M: N等于M: N低于M: 植物体内的有机物总量增加 植物体内的有机物总量不变 植物体内的有机物总量减少 38 A.可利用C点与点对应的 浓度差值来判断有机物是否积累 B.该植物光合速率等于呼吸速率的时间大约是上午10时 C.细胞呼吸作用产生的和 都能用于光合作用的暗反应 D.据图分析可知,该植物经过一昼夜,体内有机物总量有所增加 例: 将某植物置于密闭玻璃罩中,可通过检测 玻璃罩内 浓度的变化,来了解该植物一天内 的生理状态。下图为该植物生长过程中,一昼夜 (24小时)密闭玻璃罩中 浓度随时间的变化 曲线。下列说法正确的是( )。 D 四、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 $