课时4 细胞呼吸与光合作用的综合分析

1、2021新亮剑高考总复习细胞的能量供应与利用第三单元课时4细胞呼吸与光合作用的综合分析1磨剑：课前自学目录CONTENTS2悟剑：课堂精讲3目 录 磨剑：课前自学考点诊断目标导航磨剑：课前自学悟剑：课堂精讲目 录学科素养课程标准考向预测1. 生命观念:探明光合作用与细胞呼吸的关系,建立物质和能量观。2. 科学思维:综合分析光合作用与呼吸作用的关系,并能用文字准确表述。3.科学探究:探究呼吸速率与光合速率及影响因素。4.社会责任:利用细胞呼吸与光合作用的原理,提高光能利用率。1. 光合作用与呼吸作用的关系。2. 利用光合作用与呼吸作用的原理,提高农作物产量。3. 探究影响光合作用和细胞呼吸作用的

2、因素。命题形式多是非选择题。侧重考查光合作用与呼吸作用的物质与能量变化、光合速率与呼吸速率的探究实验、在农业生产中的应用,常以曲线、图表、实验等形式进行考查。目标导航考点诊断目 录1. 蓝藻细胞在光下产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。 ( 2. 光合作用产生的葡萄糖可以进入线粒体被分解成CO2和H2O。 ( )3.玉米茎尖细胞进行有丝分裂消耗的能量主要来自线粒体。 ()4.豌豆叶肉细胞释放气体的过程中伴随ATP的合成。 ()5.植物在单位时间内合成的有机物越多,生长速度就越快。 ( )6.光合作用产生的H和细胞呼吸产生的H是同一种物质。 ()7. 叶肉细胞中氧气的消耗和产生都可以发

3、生在生物膜上。 ( 8. 叶绿体释放的氧气可以进入线粒体和释放到空气中。 ( )答案目标导航考点诊断6目 录 悟剑：课堂精讲考点巧讲易错警示真题体验磨剑：课前自学悟剑：课堂精讲目 录考点1光合作用与有氧呼吸的区别和联系1.光合作用和有氧呼吸的区别与联系(针对真核生物)项目光合作用有氧呼吸区别物质变化无机物合成有机物有机物被分解成无机物能量变化光能稳定的化学能稳定的化学能热能、ATP中活跃的化学能实质合成有机物,储存能量分解有机物、释放能量,供细胞利用场所叶绿体细胞质基质和线粒体条件只在光下进行时刻都在进行联系考点巧讲易错警示真题体验(CC3H4O3OHHO目 录2.光合作用和有氧呼吸中的元素及

4、相关物质转化元素元素去向及其相关的化合物转换CCO2H2O)C6H12O6CO2OH2O22OHH2H(CH2O)H2O考点巧讲易错警示真题体验目 录3.光合作用和有氧呼吸中的能量转化途径考点巧讲易错警示真题体验目 录例1下图1表示的是八月的某一晴天,一昼夜棉花植株CO2的吸收和释放曲线;图2表示棉花叶肉细胞的两种细胞器中的四种生理活动状态。则图1中时间a、b、c、d发生的生理活动最可能依次对应于图2中的(A.(1)(2)(3)(4)B.(3)(2)(4)(1)C.(4)(3)(2)(1)D.(4)(3)(1)(1)。D答案解析考点巧讲易错警示真题体验目 录解析图1曲线中横坐标以上表示光合速率

5、大于呼吸速率,横坐标以下表示光合速率小于呼吸速率或只有呼吸作用,曲线与横坐标的交点处表示光合速率等于呼吸速率。图2中(1)表示光合速率大于呼吸速率,(2)表示光合速率等于呼吸速率,(3)表示光合速率小于呼吸速率,(4)表示只有呼吸作用。图1曲线反映的是整个植株的光合速率与呼吸速率的关系,而图2反映的只是棉花叶肉细胞的光合速率与呼吸速率的关系,因此a点(只进行细胞呼吸)对应图2-(4);仅从题中信息不能准确判断b点时叶肉细胞的生理活动,可能对应图2的(1)(2)或(3);c点(植株净光合速率等于0,但叶肉细胞的净光合速率大于0)对应图2-(1);d点(植株净光合速率和叶肉细胞的净光合速率均大于0

6、)对应图2-(1)。考点巧讲易错警示真题体验目 录据气体流向判断光合速率与呼吸速率的方法:(1) 曲线与纵轴交叉点时没有光照,细胞只进行呼吸作用,数值表示呼吸速率。(2) 光补偿点时,光合作用产生的O2全部用于呼吸作用,呼吸作用产生的CO2全部用于光合作用,细胞与外界没有进行气体交换,光合速率等于呼吸速率。(3) 光合作用产生的O2除用于呼吸外,多余的释放到大气中,光合作用消耗的CO2除来源于呼吸作用释放外,还要从外界吸收时,光合速率大于呼吸速率。(4) 呼吸作用产生的CO2除用于光合作用外,多余的释放,呼吸作用消耗的O2除光合作用释放外,还要从外界吸收时,光合作用强度小于呼吸作用强度。考点巧

7、讲易错警示真题体验目 录对位训练1(2019年池州质检)下列有关光合作用和细胞呼吸的叙述,错误的是)。(BA. 有氧呼吸过程中生成的H可在线粒体内与氧结合生成水B. 有氧呼吸过程中产生的能量大部分储存在ATP中C.光反应阶段产生的H可作为暗反应的还原剂D.向离体的叶绿体基质中添加ATP、H和CO2后,可完成暗反应解析真核细胞内,有氧呼吸过程前两个阶段生成的H,在线粒体内膜上与氧结合生成水,A项正确;有氧呼吸过程中,分解葡萄糖释放的能量,只有部分储存在ATP中,更多的是以热能的形式散失掉了,B项错误;光反应阶段产生的H用于暗反应阶段C3的还原,C项正确;叶绿体基质是进行暗反应的场所,向离体的叶绿

8、体基质中添加ATP和H以及CO2等,暗反应仍可进行,D项正确。答案解析考点巧讲易错警示真题体验目 录考点2光合作用与细胞呼吸的综合应用1.呼吸速率、净光合速率和总光合速率的表示方法(1)呼吸速率:将植物置于环境中,用测得的单位时间内实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量来表示。(2) 净光合速率:常用在光照条件下测得单位时间内O2的增加量、CO2的减少量或有机物的增加量来表示。(3) 总光合速率:常用单位时间内O2的产生量、CO2的固定量或有机物的产生量来表示。考点巧讲易错警示真题体验目 录例 2利用以下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

9、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: 光反应为暗反应提供ATP和 H,暗反应为光反应提供ADP和Pi。解析(1)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,光反应为暗反应提答案解析供ATP和H,暗反应为光反应提供ADP和Pi。考点巧讲易错警示真题体验目 录(2) 可利用装置 甲和乙 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 完全遮光 处理;若 装置甲中的有色液滴向左 移,装置乙中的有色液滴向右移 ,则该植物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

10、伴随ATP合成的生理过程是 无氧呼吸的第二阶段 。(3) 忽略装置内其他微生物的干扰,最好选择装置 甲和丙 来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。答案解析考点巧讲易错警示真题体验目 录解析(2)装置甲和乙一起比较可用来探究该植物的呼吸作用类型,为了排除光合作用产生的气体对呼吸作用产生气体的影响,因此装置应该完全遮光。装置甲烧杯中盛放NaOH溶液,能够吸收呼吸作用产生的CO2,装置乙烧杯中盛放蒸馏水,不能吸收CO2,若装置甲中的有色液滴向左移,装置乙中的有色液滴向右移,则说明该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸。 无氧呼吸的第二阶段能产生CO2,但不伴随ATP的生成。(

11、3)验证CO2是植物进行光合作用的必需原料,自变量是CO2。装置甲中NaOH溶液吸收了CO2,装置丙中的CO2缓冲液可以为植物的光合作用提供CO2,因此可以选择装置甲和丙来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。考点巧讲易错警示真题体验目 录在进行相关实验时,应注意几点:(1)明确所要探究的问题,理解实验原理,确定实验的单一变量。(2)根据单一变量设置对照,并保证无关变量相同且适宜。(3) 依据实验原理,确定合理的实验现象的观察方法,如图中通过观察有色液滴的移动来判断内部气体体积发生的变化。(4) 合理分析实验现象和数据,得出相关结论。考点巧讲易错警示真题体验目 录对位训练2下图甲为光合作用最

12、适温度条件下,植物光合速率测定装置图,该植物呼吸作用的最适温度略高于光合作用。CO2缓冲液在特定条件下可提供或吸收CO2。图乙中 a、b 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答案考点巧讲易错警示真题体验目 录A.图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动,再放到环境中有色液滴向左移动B. 若将图甲中的CO2缓冲液换成1%的NaOH溶液,其他条件不变,叶绿体中C3含量增多C. 一定光照条件下,如果再适当升高温度,总光合速率会发生图乙中从b到a的变化,同时呼吸速率会发生从a到b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缓冲液的浓度解析考点巧讲

13、易错警示真题体验目 录解析图甲装置在较强光照下,植物的光合作用强度大于呼吸作用强度,光合作用所需要的CO2由CO2 缓冲液提生的O2 会使装置中的气体压强增大,因此有色液滴向右移动,再放到环境中,植物通过呼吸作用产生的CO2被CO2缓冲液吸收,消耗了O2使装置中的气体压强减小,所以有色液滴向左移动,A项正确;若将图甲中的 CO2 缓冲液换为1%的NaOH溶液,其他条件不变,因无CO2提供,C3含量减少,B项错误;实验在光合作用最适温度条件下进行,而该植物呼吸作用的最适温度略高于光合作用的,一定光照条件下,如果再适当升高温度,则总光合速率会下降,发生图乙中从 b 到 a 的变化,同时呼吸速率增大

14、,会发生从 a 到 b 的变化,C项正确;若图乙表示图甲植物光合速率由a到b的变化,说明光合速率增大,则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度,进而提高了装置中的CO2浓度,D项正确。考点巧讲易错警示真题体验目 录例3以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用和呼吸作用的影响,结果如下表所示。下列分析正确的是()。AA.15 时每小时光合作用固定的CO2量为3.50 mgB.最利于植物积累有机物的温度为20 C.35 时光合作用制造的有机物量与呼吸作用消耗的有机物量相等D.温度高于25 时,植物每小时光合作用制造的有机物量开始减少答案解析温度()5101520253035光照

15、下吸收CO2(mg/h)1.001.752.503.253.753.503.00下释放CO2(mg/h)0.500.751.001.502.253.003.00考点巧讲易错警示真题体验目 录解析下CO2释放量代表呼吸作用强度,光照下CO2吸收量代表净光合作用强度,CO2的固定量表示总光合作用强度,是净光合作用强度与呼吸作用强度的总和。在15 时,每小时光合作用固定的CO2量是1.00+2.50=3.50(mg),A项正确;有机物的积累量是指净光合作用强度,可用CO2的吸收量来表示,最利于植物积累有机物的温度是25 ,B项错误;35 时植物在光照下吸收CO2量与下释放CO2量相等,光合作用积累的

16、有机物量与呼吸作用消耗的有机物量相等,光合作用制造的有机物量大于呼吸作用消耗的有机物量,C项错误;25 时植物每小时光合作用制造的有机物量为2.25+3.75=6.00(mg),30 时植物每小时光合作用制造的有机物量为3.00+3.50=6.50(mg),当温度高于25 时,植物每小时光合作用制造的有机物量还会增加,D项错误。考点巧讲易错警示真题体验目 录解题时应该关注几点:(1)若为表格数据,光照下CO2吸收量或O2释放量表示净光合速率,或CO2释放量表示呼吸速率,二者之和为总光合速率。中O2吸收量(2) 若为坐标曲线数据,光照强度为0时表示呼吸速率,CO2吸收量表示净光合速率,二者之和(

17、CO2固定量)表示总光合速率。(3) 根据关键词判断,光照下,“O2释放量”或“CO2吸收量”或“有机物积累量”表示净光合速率,“O2产生量”或“CO2固定量”或“有机物制造量”表示总光合速率。(4) 注意最终结果以什么物质表示,若把“CO2量”用“葡萄糖”表示,则需要通过化学方程式进行物质转化。考点巧讲易错警示真题体验目 录对位训练3(2019年郑州模拟)将某种绿色植物的叶片,放在特定的实验装置中,研究在10 、20 的温度条件下,分别置于5 klx、10 klx光照和条件下的光合作用和呼吸作用。结果如图甲、乙所示(横坐标为时间,单位:h)。对以下结果分析正确的是该叶片()。DA.20 时的

18、呼吸速率是10 时的4倍B. 在10 、5 klx的光照下,每小时光合作用产生的氧气量是3 mgC. 在5 klx光照下,10 时积累的有机物比20 时的少D. 在20 、10 klx光照下,每小时光合作用产生的氧气量是6 mg答案解析考点巧讲易错警示真题体验目 录解析从甲图可知,氧气的吸收量反映的是呼吸速率,所以呼吸速率在20 下是10下的2倍,A项错误;在10 、5 klx的光照下,经过2 h,产生的净氧气量为6 mg,呼吸消耗的氧气量为1 mg,因此,每小时光合作用产生的氧气量是(6+1)2=3.5(mg),B 项错误;在5 klx光照下,10 时净释放的氧气量比20 时的多,因此积累的

19、有机物比20 时的多,C项错误;在20 、10 klx光照下,经过2 h,产生的净氧气量为10 mg,呼吸消耗的氧气量为2 mg,因此,每小时光合作用产生的氧气量是122=6(mg),D项正确。考点巧讲易错警示真题体验目 录2.总光合速率、净光合速率和呼吸速率的实验测定(1) 装置中溶液的作用:在测细胞呼吸速率时,NaOH溶液可吸收容器中的CO2;在测净光合速率时,NaHCO3溶液可提供CO2,保证了容器内CO2浓度的恒定。(2) 测定原理在条件下,甲装置中的植物只进行细胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。

20、考点巧讲易错警示真题体验目 录在光照条件下,乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸,由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。总光合速率=净光合速率+呼吸速率。(3)测定方法将植物(甲装置)置于中一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算呼吸速率。将同一植物(乙装置)置于光下一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算净光合速率。根据呼吸速率和净光合速率可计算得到总光合速率。考点巧讲易错警示真题体验释放量细胞呼吸消耗的目 录(4)物理误差的校正:为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进

21、行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。3.光合速率与呼吸速率的关系(1)光合作用产生的O2量=实测的O2O2量。+(2) 光合作用固定的CO2量=实测的CO2吸收量+细胞呼吸释放的CO2量。(3) 光合作用产生的葡萄糖量=葡萄糖的积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗的葡萄糖量。考点巧讲易错警示真题体验目 录4.以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长(持续光照条件下)(1) 净光合速率0时,植物积累有机物而正常生长。(2) 净光合速率=0时,植物因无有机物积累而不能生长。(3) 净光合速率0时,植物因有机物减少而不能生长,长时间处于此种状态下的植物将死亡。考点巧讲易错警示真题体验

22、目 录5.对改变条件后曲线变化的综合分析(1)当缺镁时,其他条件不变,a点不变,b点右移,d点下移。(2)当原图表示阳生植物时,阴生植物的a点上移,b点左移,d点下移。(3) 当CO2浓度较低时,其他条件不变,a点不变,b点右移,d点下移。(4) 干旱初期,对呼吸作用影响不大,a点不变,但植物气孔关闭,CO2吸收量少,则b点右移,d点下移。(5) 当原图表示蓝紫光时的光合作用强度,则改用红光后,a点不变,b点右移,d点下移。考点巧讲易错警示真题体验目 录1. 易混淆总光合速率与净光合速率。要看清关键词:CO2是“固定量”还是“吸收量”,O2是“产生量”还是“释放量”,有机物是“制造量”还是“积

23、累量”。2. 细胞呼吸与光合作用产生的H不是同一种物质:细胞呼吸产生的H是还原型辅酶(NADH),光合作用产生的H是还原型辅酶(NADPH)。还原型辅酶在细胞质基质和线粒体基质中产生,还原型辅酶在叶绿体基粒中产生。考点巧讲易错警示真题体验目 录1.(2019年海南高考)下列关于绿色植物的叙述,错误的是(A.植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸B.植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的C. 遮光培养可使植物叶肉细胞的叶绿素含量下降D. 植物幼茎的绿色部分能进行光合作用和呼吸作用)。B解析有氧呼吸不需要光照,植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸,A项正确;植物细胞中的ATP不一定都在膜上合成,如细

24、胞质基质和线粒体基质中也可以合成ATP,B项错误;叶绿素的合成需要光照,遮光培养使得光照减弱,会导致叶肉细胞的叶绿素含量下降,C项正确;植物幼茎的绿色部分 含有叶绿体,能进行光合作用,所有的活细胞都能进行呼吸作用,D项正确。答案解析考点巧讲易错警示真题体验目 录2.(2019年全国高考)回答下列与生态系统相关的问题。(1)在森林生态系统中,生产者的能量来自 太阳能,生产者的能量可以直接流向初级消费者、分解者(答出2点即可)。解析(1)在森林生态系统中,生产者的能量来自生产者通过光合作用固定的太阳能。生产者的能量可以直接随着初级消费者的摄食作用而流入初级消费者,也可以随残枝败叶流向分解者。答案解

25、析考点巧讲易错警示真题体验目 录(2)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)。据此回答下列问题。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 生产者净光合作用的放氧量;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 生产者呼吸作用的耗氧量。答案解析考点巧讲易错警示真题体验目 录解析(2)依题意可知:甲、乙两瓶中只有生产者,A值表示甲、乙两瓶中水样的初始O2含量;甲瓶O2含量的变化反映的是呼吸作用耗氧量,因此B=A-呼吸作用耗氧量;乙瓶O2含量变化反映的是净光合作用放氧量,所以C=A+光合作用总放氧量-呼吸作用耗氧量。综上分析,本实验中,C-A=光合作用总放氧量-呼吸作用耗氧