高三生物二轮复习课件 专题四　细胞呼吸与光合作用

板块二植物生理学专题四细胞呼吸与光合作用叶绿体类囊体薄膜将光能转变为ATP和NADPH中的化学能有机物中的化学能光、CO2、温度温度、O2、H2ONADP＋＋H＋＋2e－―→NADPH＋12H2O＋能量＋20[H]＋能量(少量)(酒精)＋2CO2＋少量能量(乳酸)＋少量能量金版P26必修一P94情境一：情境任务知识盘点考题解密人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为_________________________。

(2)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量______(填高于、低于或等于)植物，原因是____________________________________。模块1和模块2五碳化合物（或：C5)高于人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或：植物呼吸作用消耗糖类）【任务1】光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系情境任务知识盘点考题解密识图并回答：(1)请分别写出上图各字母所表示的物质名称。(2)请分别写出上图序号①②③④所表示的生理过程及场所。光反应

叶绿体基质细胞质基质线粒体基质ATP

O2

光合色素

ADP

NADPHC3

CO2CO2O2

线粒体内膜暗反应

类囊体薄膜

有氧呼吸第一阶段

第二

第三(1)若将与呼吸有关的细胞质基质、线粒体与该系统相连,当提供含有18O标记的O2，一段时间后能在模块3中的糖类中检测到18O的存在，请说明理由：情境二：1802参与有氧呼吸第三阶段，可形成H2180；H2180参与有氧呼吸第二阶段，可形成C1802;C1802参与光合作用暗反应阶段，可形成含有180的有机物情境任务知识盘点考题解密情境二：【任务1】图解C、H、O在光合作用与细胞呼吸中的变化关系(2)若将与呼吸有关的细胞质基质、线粒体与该系统相连,则产生

NADH的部位有(填相应场所)___________________________,消耗

NADPH的部位有______。模块3细胞质基质和线粒体基质(3)该过程中光能先转化为___________________________再转化为_________。有机物（或糖类）中稳定的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能总结ATP的来源和去路总结光合作用与细胞呼吸中能量变化情境任务知识盘点考题解密【任务1】光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量转换过程(1)物质转换CO2CO2有氧呼吸H2O金版P26必修一P103暗反应金版P26(2)能量转换光合作用金版P262．光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相对的独立性。右上图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，其中Ⅰ～Ⅶ代表物质，①～⑤代表过程。下列叙述正确的是(

)A.图中Ⅶ被相邻细胞利用至少需要穿过5层生物膜B．图中Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅵ分别是同一种物质，Ⅰ和Ⅳ是不同物质C．图中①～⑤均伴随着ATP的合成或水解，其中③合成的ATP可被②利用D．光合作用的产物脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来D金版P28【真题研读】1．(2023·广东选择考)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是(

)A．还原型辅酶Ⅰ

B．丙酮酸C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳A金版P27C2．(2025·江苏选择考)关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析，下列叙述正确的是(

)A．细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同B．有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与C．呼吸作用都能产生[H]和ATPD．无氧呼吸的产物都有CO2金版P273．(2024·广东选择考)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是(

)A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸B．线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱C．有氧条件下，WT比△sqr的生长速度快D．无氧条件下，WT比△sqr产生更多的ATPD金版P27考点2细胞呼吸和光合作用的影响因素情境一：情境任务知识盘点考题解密某乡镇大力发展大头菜种植产业，成就一道致富风景。为助力乡村振兴科研小组研究了光照强度对作物甲、作物乙两品种“大头菜”光合作用的影响，结果如下图所示。(1)根据科研小组的研究结果，应推荐菜农种植_______品种大头菜，理由是？甲在相同强度的光照下，甲品种的光合作用强度大于乙品种的光合作用强度(2)与800klx光相比，光照强度大于1400klx时增施优质有机肥能显著提高大头菜产量，主要原因是:

光照强度为800k1x时影响光合作用的主要因素是光照强度，光照强度大于1400klx时影响光合作用的主要因素是CO2浓度；土壤微生物分解有机肥为大头菜进行光合作用提供更多的CO2。(3)进一步研究发现，栽培人员向作物乙增施适量氮肥后，作物乙的光合速率有所提高，其原因可能是___（答出1点即可）。情境一：某乡镇大力发展大头菜种植产业，成就一道致富风景。为助力乡村振兴科研小组研究了光照强度对作物甲、作物乙两品种“大头菜”光合作用的影响，结果如下图所示。氮元素是叶绿素合成的重要元素，增施氮肥会增加叶绿素的含量，进而增强光合作用（或增施氨肥会增加光合作用相关酶的含量）【任务1】总结归纳光合作用的影响因素有哪些？影响原理分别是什么？情境任务知识盘点考题解密【任务1】影响光合作用和呼吸作用的因素NADPH、ATP温度金版P29消耗金版P28金版P28果蔬最佳储存点

点（标志为总CO2释放量最低）无氧呼吸消失点：

点AB(1)如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的______，乙图对应图1中的___________________，丙图对应图1中的______________________，丁图对应图1中的______。光照强度0CO2吸收CO2释放A呼吸速率呼吸速率B表观(净)光合速率表总光合速率情境二：甲“大头菜”总光合速率与呼吸速率的关系，结果如图所示,请回答：A点AB段(不含A、B两点)B点以后(不含B点)B点情境任务知识盘点考题解密DC光补偿点光饱和点金版P27情境二：【任务3】(2)若光照强度不变，与正常情况相比,环境中Mg2+减少时，图中D点将_____(填“上移”或“下移”），原因是

？光照强度0CO2吸收CO2释放A呼吸速率呼吸速率B表观(净)光合速率表总光合速率DC条件B点(补偿点)C点(饱和点)适当增大CO2浓度(光照强度)适当减小CO2浓度(光照强度)土壤缺Mg2＋下移Mg2+减少导致叶绿素合成减少，使光反应速率下降，合成的ATP和[H]减少，还原C3速率下降，真光合作用速率下降光补偿点、光饱和点的移动情境任务知识盘点考题解密光补偿点光饱和点左移右移右移左移右移左移1.我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。（1）图a中，当CO2胞间浓度在900-1200μmol.mol-1范围时，红光下光合速率的限制因子是_________，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是_____________________________________________________________________________。（2）图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是_______。光照强度

番茄对蓝光的利用率更高/类胡萝卜素只(仅)吸收蓝光/类胡萝卜素主要吸收蓝光/光合色素主要吸收蓝光气孔开放程度相近。金版P29（3）归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为______________________。通路2中吸收光的物质②为____________。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关______。（4）根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式：________。有机物中稳定的化学能光敏色素植物既可以将光作为能量，也可以将光作为信号光敏色素（-）（+）（-）3．水资源短缺会限制水稻的生长发育，严重影响水稻的产量。具有特定结构的保卫细胞参与水稻气孔的构成。红光能促进水稻气孔的开放，为研究其机理，研究者利用野生型(WT)和OsPIL15基因敲除的水稻m设计并开展相关实验，部分结果如下图所示，其中气孔导度表示气孔张开的程度，OsAB15基因在气孔开闭的调节中具有重要作用。(1)保卫细胞的叶绿体中________(填色素名称)对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞光合作用制造的糖类较多，细胞吸水膨胀使得气孔打开。(2)从光调节植物生长发育的机制看，红光促进气孔开放的机制：①为光合作用提供更多能量；②作为____________________________影响OsPIL15蛋白的含量。实验一的结果表明，红光促进气孔开放的主要机制不是①，理由是__________________________________________________________________________。叶绿素光信号(光信息或信息或信号)

黑暗(或远红光照射)条件下的突变体不进行光合作用，但气孔导度和红光照射条件下相同金版P323．水资源短缺会限制水稻的生长发育，严重影响水稻的产量。具有特定结构的保卫细胞参与水稻气孔的构成。红光能促进水稻气孔的开放，为研究其机理，研究者利用野生型(WT)和OsPIL15基因敲除的水稻m设计并开展相关实验，部分结果如下图所示，其中气孔导度表示气孔张开的程度，OsAB15基因在气孔开闭的调节中具有重要作用。金版P32(3)OsPIL15蛋白是如何对气孔开闭进行调控的？研究者作出假设并进一步探究。①假设一：OsPIL15蛋白通过影响________________________，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验二。②假设二：OsPIL15蛋白__________(填“促进”或“抑制”)OsAB15基因的表达，从而影响气孔开闭。为验证该假设进行了实验三。若想进一步验证该结论，可选用_______________________________________水稻，检测其气孔导度。脱落酸的合成(或降解)促进OsAB15基因敲除(或OsAB15蛋白合成缺陷)(4)研究发现OsPIL15基因过表达的水稻(OE)籽粒产量和WT无明显差异，培育OE品种的意义是_________________________________。OE品种节水抗旱，可用于农业改良2．（13分）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图6。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。）水稻材料叶绿素（mg/g）类胡萝卜素（mg/g）类胡萝卜素/叶绿素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27（2）光照强度逐渐增加达到2000μmolm-2s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl

WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和

。分析图表，回答下列问题：（1）ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和

，叶片主要吸收可见光中的

光。类胡萝卜素/叶绿素比例上升蓝紫光和红光等于呼吸速率较高金版P2918．（13分）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图6。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。）（3）与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体

，是其高产的原因之一。（4）试分析在0～50μmolm-2s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线

。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题光能利用率更高为什么在低光照条件下，WT的净光合速率大于ygl，而在高光照条件下，WT的净光合速率小于ygl?[命题最前沿四]光系统及电子传递链、光呼吸、CAM途径、C4途径——与大学教材知识的衔接1．(2025·广州高三模拟)在光合作用的光反应中，叶绿素吸收的光能会被转化成电子进行传递。电子从光系统Ⅱ(PSⅡ)转移到光系统Ⅰ(PSⅠ)，最终生成NADPH。除此之外，PSⅡ还负责光合生物中水的光依赖性氧化，同时释放氧气和质子(H＋)，质子可以推动ATP合成，过程如右上图所示。下列相关叙述错误的是(

)A.PSⅡ具有吸收利用光能，并进行电子传递的作用B.破坏PSⅡ会影响光反应中氧气的释放和ATP的合成C.若降低B侧的H＋浓度，则有利于光反应过程中产生ATPD.通过光合电子传递链，光能可转化到NADPH和ATP中C【任务1】光系统及电子传递链金版P363．植物消耗氧气，将RuBP(C5)转化成CO2的过程称作光呼吸。RuBP羧化酶/加氧酶(Rubisco)不仅能催化CO2与RuBP进行羧化反应，还能催化氧气与RuBP的氧化反应，相关过程如下图所示。回答下列问题。(1)Rubisco催化RuBP的羧化反应发生在真核细胞的____________(填具体部位)，这一过程称作____________，反应形成的产物被_______________________还原为糖类。叶绿体基质CO2的固定NADPH(还原型辅酶Ⅱ)(2)当CO2与O2的比值________(填“较高”或“较低”)时，更有利于植物进行羧化反应。对农作物的研究表明甲醇可以抑制光呼吸，已知植物细胞的光呼吸与乙醇酸氧化酶活性呈正相关，结合题干信息推测，甲醇抑制光呼吸的机制是__________________________________________________。较高通过抑制乙醇酸氧化酶的活性来抑制光呼吸金版P363．植物消耗氧气，将RuBP(C5)转化成CO2的过程称作光呼吸。RuBP羧化酶/加氧酶(Rubisco)不仅能催化CO2与RuBP进行羧化反应，还能催化氧气与RuBP的氧化反应，相关过程如下图所示。回答下列问题。(3)在小麦、水稻等C3作物中，光呼吸导致光合作用的转化效率降低20%～50%，根据Rubisco的特性，改良作物的措施有__________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。改造Rubisco，使其具有更高的CO2亲和力和催化效率；改进或增加植物浓缩CO2的机制，提升Rubisco附近的CO2浓度金版P363．景天科植物(CAM途径)(1)仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于干旱地区生长，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸；白天则气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过光合碳循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖。(2)这是一种节省水的光合作用，参与CO2转化的细胞器除了叶绿体之外，还有线粒体和液泡。金版P352．原本生活在干旱地区的多肉植物，经研究发现其CO2固定过程非常特殊，被称为景天酸代谢途径。其光合作用产生的中间产物苹果酸在CO2的固定和利用过程中起重要作用，过程如下图所示。据图分析，下列叙述错误的是()A.进行景天酸代谢的植物白天进行光反应，积累ATP和NADPH，晚上进行暗反应合成有机物B.图示的代谢方式可以有效地避免植物由蒸腾过度导致的脱水，从而使该类植物适应干旱环境C.与常见的C3代谢途径植物相比，夜间更适于放置在室内的是进行景天酸代谢途径的植物D.多肉植物在其原生地环境中，其液泡中的pH会呈现白天升高、晚上降低的周期性变化A金版P364．有研究表明，大气中CO2浓度上升会提高C3植物(如小麦、水稻等)的光合速率，但对C4植物(如玉米、甘蔗等)的光合速率未产生明显的促进作用。当光照强度持续增加时，C3植物的光合速率不再增加，C4植物的光合速率仍可增加(注：光合作用时，CO2首先被固定在C4中，然后才转移到C3中，这类植物称为C4植物，CO2直接固定在C3中的植物称为C3植物)。下图为C4植物光合作用过程示意图。(2)根据题干推测，在一般条件下，C4植物的CO2饱和点(光合速率不再随CO2浓度增加而增加时的CO2浓度)________(填“大于”“等于”或“小于”)C3植物的，其光饱和点(光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度)________(填“大于”

“等于”或“小于”)C3植物的。类囊体薄膜ATP和NADPH小于大于(1)植物光合作用的光反应在叶肉细胞的______________(填具体部位)上发生，产生的______________(填具体物质)为卡尔文循环提供能量。金版P374．有研究表明，大气中CO2浓度上升会提高C3植物(如小麦、水稻等)的光合速率，但对C4植物(如玉米、甘蔗等)的光合速率未产生明显的促进作用。当光照强度持续增加时，C3植物的光合速率不再增加，C4植物的光合速率仍可增加(注：光合作用时，CO2首先被固定在C4中，然后才转移到C3中，这类植物称为C4植物，CO2直接固定在C3中的植物称为C3植物)。下图为C4植物光合作用过程示意图。(3)大气中CO2浓度上升能够提高C3植物的光合作用效率，但对C4植物无明显影响。据上图分析可能的原因是________________________________________。(4)有人认为干旱环境对C4植物光合作用的影响比C3植物的小，请设计实验验证这一结论，写出实验思路和预期结果(检测方法不做要求)。实验思路：___________________________________________________________________________________________。预期结果：________________________________。PEP含量少或将PEP转化为C4的酶活性较低

将长势相同的C3植物与C4植物置于同样的干旱环境中培养，一段时间后检测两种植株的生长情况C4植物的生长量大于C3植物的金版P374．C4植物(C4途径)(1)玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。(2)C4植物叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞的叶绿体共同完成CO2的固定。(3)在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔大量关闭。这时，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用(通过CO2泵转变为高浓度的CO2环境)。金版P36金版P37金版P371．(2023·湖北等级考)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1℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。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NADH和ATP减少D金版P382．关于生物学原理在生产实践中的应用，下列叙述错误的是(

)A.“一次施肥不能太多”是为了避免土壤溶液浓度过高，引起烧苗现象B.农家肥在土壤中微生物的分解下产生CO2和无机盐，提高光合作用速率C.“露田、晒田”能为根系提供更多O2，促进细胞呼吸，有利于根吸收无机盐和有机物D.“肥田之法，种绿豆最佳”，利用根瘤菌和绿豆的互利共生肥田C金版P384.农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生