2020届高三生物第二轮复习课件：第4讲 光合作用与细胞呼吸.pptx

第4讲 光合作用与细胞呼吸,知识联网,参考答案 CO2+H2O (CH2O)+O2 叶绿体类囊体薄膜上 2H2O 4H+O2 ADP+Pi ATP 将光能转变为 ATP中活跃化学能 CO2+C5 2C3 有机物中稳定化学能 光、CO2、温度 C6H12O6+6H2O+6O2 12H2O+6CO2+能量 2C3 H4O3+6H2O 6CO2+20H+能量(少) 24H+6O2 12H2O+能量 (多) C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量(少) 温度、O2、H2O等,记一记 1.真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,无氧呼吸的场所是 细胞质基质。 2.水参与有氧呼吸第二阶段的化学反应,水生成于有氧呼吸的第三阶段; CO2生成于有氧呼吸的第二阶段。 3.温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率;O2是有氧呼吸所必需的, 且对无氧呼吸有抑制作用;水直接参与有氧呼吸过程,又是化学反应的 介质,因此在一定范围内,随水含量的增加细胞呼吸速率加快;CO2浓度 过高会抑制细胞呼吸的进程。,4.O2来源于参与光反应的水中的氧,光反应为暗反应提供H和ATP。 5.光照强度:直接影响光反应的速率,光反应产物H和ATP的数量多少 会影响暗反应的速率。 6.温度:影响光合作用过程,特别是影响暗反应中酶的催化效率,从而影 响光合速率。 7.CO2浓度:CO2是暗反应的原料,CO2浓度高低直接影响光合速率。 8.矿质元素:直接或间接影响光合作用。例如镁是叶绿素的组成成分,氮 对酶的含量有影响,磷是ATP的组成成分。 9.光合速率与呼吸速率的关系:(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的相 关数值表示呼吸速率。(2)绿色植物组织在有光的条件下,光合作用与 细胞呼吸同时进行,测得的相关数值表示净光合速率。(3)真光合速率= 净光合速率+呼吸速率。,辨一辨 ( )1.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成。(2 017课标,3A) ( )2.在叶绿体中可进行CO2的固定但不能合成ATP。(2016课标,1D) ( )3.有氧呼吸的三个阶段都有ATP产生,但第三阶段产生的ATP最多。 ( )4.细胞呼吸的结果如果没有水的产生,就一定是无氧呼吸。 ( )5.呼吸作用中,催化ATP合成的酶分布在线粒体外膜上。(2016海南 单科,3D) ( )6.叶绿体是绿色植物光合作用的场所,光合色素就分布在叶绿体的 类囊体薄膜上,而与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和叶绿体基 质中。,( )7.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收。(2016课标, 4B) ( )8.细胞呼吸中的H和光合作用中的H实质上不是一种物质。 ( )9.光合作用中CO2可直接被H还原,再经过一系列的变化形成糖 类。(2015安徽理综,2B改编) ( )10.在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光照射,则未被还原的C3上升。(201 6天津理综,2B改编) 答案 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.,总纲目录,高频命题点1 光合作用与细胞呼吸的过程及相互关系 新题速递 1.(2017四川凉山二诊,3)下面为植物叶肉细胞中水的合成与分解过程, 下列叙述正确的是 ( ) H+O2 H2O+能量 A.进行过程的细胞器为双层膜结构,其中酶的种类相同 B.过程中均能产生ATP,都能为细胞内各种吸能反应供能 C.进行过程的H来自于葡萄糖和水,在线粒体基质中产生 D.过程产生的H只来自于水,只能用于还原叶绿体中的C3,答案 D 进行过程的细胞器分别为线粒体和叶绿体,它们均为双 层膜结构,但是两者进行的化学反应不同,因此其中酶的种类也不同,A 错误;过程中能产生ATP,但是产生的ATP只能用于光合作用的暗反 应阶段,B错误;进行过程的H来自于葡萄糖和水,在细胞质基质和线 粒体基质中产生,C错误;过程产生的H只来自于水,只能用于还原叶 绿体中的C3,D正确。,2.(2017河南八市重点高中三测,19)如图表示植物细胞代谢的过程,下列 有关叙述正确的是 ( ) A.过程表示渗透吸水,对过程研究,发现产生的能量全部储存于ATP中 B.过程发生在细胞质基质,过程产生的能量可用于矿质离子的吸收过程,C.过程产生的C6H12O6中的氧来自水和CO2,过程可在根尖细胞中发生 D.就整个植株来说,若过程O2的释放量小于过程O2的吸收量,则该 植物体内有机物的量将减少,答案 D 表示细胞渗透作用吸水,表示无氧呼吸的第二阶段, 表示有氧呼吸的第二、第三阶段,对过程研究,发现 产生的能量一部分储存于ATP中,其余以热能形式散失,A错误;表示 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段,发生在细胞质基质,表示光反应阶 段,光反应产生的ATP只能用于暗反应,不能用于植物对矿质离子的吸 收,B错误;过程产生的C6H12O6中的氧全部来自CO2,过程(有氧呼吸 的第二阶段)可在根尖细胞中发生,C错误;若图中过程(光反应阶段)O2 的释放量小于过程(有氧呼吸的第三阶段)O2的吸收量,即净光合作用 量0,则该植物体内有机物的量将减少,D正确。,整合突破 1.光合作用和细胞呼吸关系模型透析 图1,图2 结合图1从H入手对图2分析:光合作用过程中,H产生于光反应阶 段,用于暗反应阶段;有氧呼吸过程中,H产生于有氧呼吸的 第一、二阶段,用于有氧呼吸的第三阶段。图2中甲丁表示的物质,分别是ATP、丙酮酸、CO2、O2。,2.光合作用与细胞呼吸过程及物质转化问题的解题策略 解题时,应结合所给条件,从以下几个方面进行分析。 (1)理解教科书中光合作用和细胞呼吸的过程图解,把握相关生理过程 中的物质变化和能量变化。 光合作用:物质变化为H2OO2+H、CO2C3C5+(CH2O),能量变化 为光能活跃的化学能(NADPH和ATP)(CH2O)中稳定的化学能。 细胞呼吸:物质变化为C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4H、2C3H4O3(丙 酮酸)+6H2O6CO2+20H、24H+6O212H2O,能量变化为(CH2O)中 稳定的化学能活跃的化学能(ATP)和热能。 (2)结合教科书图解,准确获取图示中的物质转化信息,据此确定相应生 理过程是光合作用过程还是细胞呼吸过程,是光反应阶段还是暗反应阶 段,或者是有氧呼吸的哪一个阶段。,经典再练 1.(2017河北唐山一模,2)下列关于光合作用和呼吸过程的叙述,错误的 是 ( ) A.光合作用光反应阶段的产物可为有氧呼吸第三阶段提供原料 B.有氧呼吸第三阶段的产物可为光合作用光反应阶段提供原料 C.两者产生气体的阶段都有水参与 D.两者产生气体的阶段都与生物膜有关,答案 D 光合作用光反应阶段的产物O2可为有氧呼吸第三阶段提供 原料,A正确;有氧呼吸第三阶段的产物H2O可为光合作用光反应阶段提 供原料,B正确;光合作用光反应阶段可将H2O分解产生氧气,有氧呼吸第 二阶段H2O与丙酮酸反应生成二氧化碳,C正确;光合作用光反应阶段将 H2O分解产生氧气的场所是叶绿体类囊体薄膜,有氧呼吸第二阶段H2O 与丙酮酸反应生成二氧化碳的场所是线粒体基质,D错误。,2.(2017江苏泰兴中学月考,14)图示某植物叶肉细胞内光合作用和呼吸 作用的部分代谢途径,有关叙述中正确的是 ( ) A.过程产生的ATP可用于过程中CO2固定和C3的还原 B.过程发生于叶绿体,过程发生于线粒体 C.对于正常光合作用,如果突然降低光照,过程都会减弱 D.叶肉细胞的线粒体内膜、叶绿体内膜和细胞质基质中都含有与合成 ATP有关的酶,答案 C 分析图示可知:过程和分别表示光合作用的光反应阶段 和暗反应阶段,过程表示有氧呼吸的第一、第二阶段,过程表示有 氧呼吸的第三阶段。光反应产生的ATP可用于暗反应中C3的还原,A错 误;光反应和暗反应分别发生于叶绿体的类囊体薄膜上和基质中,有氧 呼吸的第一、第二、第三阶段依次发生于细胞质基质、线粒体基质、 线粒体内膜,B错误;如果突然降低光照,光反应先减弱,由于光反应提供 的H和ATP减少,暗反应也会随之减弱,C正确;光反应与有氧呼吸的三 个阶段都能合成ATP,因此叶绿体的类囊体薄膜、细胞质基质、线粒体 基质、线粒体内膜都含有与合成ATP有关的酶,D错误。,高频命题点2 影响光合作用和细胞呼吸的因素 新题速递 1.(2017天津耀华中学一模,6)下图的纵坐标表示某种植物气体吸收量或 释放量的变化。下列说法正确的是 ( ) 注:不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式,单位的表示方法相同,A.若A代表O2吸收量,E点时光合作用积累的有机物量是12 B.若A代表O2吸收量,可以判断D点开始进行光合作用 C.若A代表CO2释放量,C点时植物根部释放的CO2一定来自线粒体 D.若A代表CO2释放量,提高大气中的CO2浓度,E点向右下移动,答案 D 若A代表O2吸收量,E点时光合作用积累的有机物量是8,A错 误;若A代表O2吸收量,D点表示光补偿点,光合作用从D点以前已经开始, B错误;若A代表CO2释放量,C点时植物根部释放的CO2可能来自细胞质 基质和线粒体,C错误;若A代表CO2释放量,提高大气中的CO2浓度,光饱 和点(E点)增大,向右下移动,D正确。,2.(2017宁夏银川一中四模,5)某研究小组用氧电极法测定了温度对发菜 的光合作用和呼吸作用的影响,结果如图,据图分析正确的是 ( ) A.35 时发菜细胞的光合作用速率和呼吸作用速率相等 B.30 时若增大光照强度,发菜的光合速率一定会增大,C.15 时发菜产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体 D.从图中曲线变化可看出,25 是发菜生长的最适温度,答案 D 题图中O2的消耗量表示呼吸作用速率,O2的释放量表示净光 合作用速率,35 时发菜细胞的净光合作用速率和呼吸作用速率相等, A项错误;由题干信息无法判断进行该实验时的光照强度是否为最适光 照强度,所以在30 时若增大光照强度,发菜的光合速率不一定会增大, B项错误;发菜是原核生物,其细胞中没有线粒体和叶绿体,C项错误;从 图中曲线变化可看出,25 时O2的释放量最大,即有机物积累量最大,所 以25 是发菜生长的最适温度,D项正确。,整合突破 1.透析一昼夜中植物代谢强度变化的3个曲线 甲,夏季自然环境中植物代谢与时间关系曲线 乙,夏季自然环境中植物代谢与时间关系曲线 丙 (1)图甲中BC段变化原因:由于温度下降,呼吸酶活性降低,CO2释放量有 所下降。,(2)图甲中CD段中,光合作用强度小于呼吸作用强度,相当于乙图中的cd 段。光合作用开始的点在甲图中为C点,在乙图中为c点。 (3)图甲DF段中,光合作用强度大于呼吸作用强度,拐点D表示光合作用 强度等于呼吸作用强度,相当于乙图中d点,丙图中n点。 (4)图甲中FG段曲线下降趋势变缓的原因:正午时分,由于部分气孔关闭, CO2进入细胞减少。GH段罩内CO2浓度继续下降,说明光合作用强度仍 大于呼吸作用强度;18时,罩内CO2浓度最低,此时植物体内积累的有机 物最多,罩内O2浓度最高。拐点H表示光合作用强度等于呼吸作用强度, 相当于乙图中h点,丙图中m点。图乙中ef段与gh段都是下降趋势,但原 因不同:ef段气孔部分关闭,CO2供应不足;gh段光照强度逐渐减弱。 (5)图甲中18时后,光线越来越弱,罩内CO2浓度开始增加说明呼吸作用,强度已大于光合作用强度;判断一昼夜植物体内出现有机物积累的依据 是I点时二氧化碳浓度低于A点时。 图丙中一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-B。,2.光合作用和呼吸作用曲线图像题解题策略 解答与呼吸作用、光合作用相关的图解信息题应特别关注如下信息: (1)光照强度为“0”意味着光合作用不能进行,此时气体变化量全由细 胞呼吸引起可作为呼吸强度指标。 (2)光照下吸收CO2量应为净光合量。 (3)光照培养阶段,密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用消耗与呼吸 作用释放间的“差值”,切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中 CO2浓度下降。 (4)答题时务必关注题干信息中诸如“恒温”“最适温度”等关键信 息。,经典再练 1.(2017四川成都七中模拟,2)如图甲表示某植物CO2吸收量随光照强度 改变的变化曲线;图乙表示将该植物放在不同浓度的CO2的环境条件下, 光合作用速率受光照强度影响的变化曲线。下列叙述正确的是 ( ) A.若在缺镁环境中培养,图甲中B点向右移,C点向左下移,B.图甲中A点产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质 C.阴生植物与阳生植物相比,B点向左移,C点向右下移 D.图乙曲线中d点到e点,叶绿体中三碳化合物浓度降低,e点到f点,叶绿 体中五碳化合物浓度降低,答案 A 图甲中,B点表示光合速率等于呼吸速率时的光照强度,在C 点对应的光照强度时光合速率达到最大值。镁元素是合成叶绿素的重 要元素,缺镁时,叶绿素的合成受阻,光合速率降低,要想光合速率等于呼 吸速率,只有增大光照强度,因此B点向右移,C点向左下移,A项正确;图 甲中A点时的光照强度为0,植物细胞只进行呼吸作用,有氧呼吸第二阶 段和无氧呼吸都能产生CO2,所以此时产生CO2的场所是细胞中的线粒 体基质或细胞质基质,B项错误;由于阴生植物适宜生活在较低光照条件 下,因此光补偿点和光饱和点均低于阳生植物,故阴生植物与阳生植物 相比,B点向左移,C点向左下移,C项错误;图乙曲线中e点与d点相比较,e 点时光照强度增强,光反应产生的H和ATP增加,三碳化合物被还原加 快,所以叶绿体中三碳化合物浓度降低,e点与f点相比较,f点CO2浓度降,低了,所以暗反应消耗的五碳化合物减少,导致叶绿体中五碳化合物浓 度升高,D项错误。,2.(2014课标,29,10分)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。 据图回答下列问题: (1)当CO2浓度为a时,高光强下该植物的净光合速率为 。CO2浓 度在ab之间时,曲线 表示了净光合速率随CO2浓度的增高而 增高。,(2)CO2浓度大于c时,曲线B和C所表示的净光合速率不再增加,限制其增 加的环境因素是 。 (3)当环境中CO2浓度小于a时,在图示的3种光强下,该植物呼吸作用产生 的CO2量 (填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收 的CO2量。 (4)据图可推测,在温室中,若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植 物的产量,还应该同时考虑 这一因素的影响,并采取相应措施。,答案 (10分)(1)0(2分) A、B和C(3分) (2)光强(2分) (3)大于(2分) (4)光强(1分) 解析 (1)由图可知,当CO2浓度为a时,高光强下该植物的净光合速率为 0;CO2浓度在ab之间时,曲线A、B和C都表示净光合速率随CO2浓度的 增高而增高。(2)对比A、B、C 3条曲线可知,当CO2浓度大于c时,限 制B、C净光合速率增加的环境因素为光强。(3)当环境中CO2浓度小于 a时,在图示的3种光强下,该植物净光合速率都小于0,说明该植物呼吸作 用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)由图可以看出光强和 CO2浓度都会影响植物的光合作用,所以在温室栽培植物时,可通过控制 光强和CO2浓度等措施来提高产量。,高频命题点3 光合作用与呼吸作用的实验设计 新题速递 1.(2017吉林松原一中期末,34)研究人员以25片直径为3 mm的猕猴桃圆 形叶片为材料,在一定光照强度下测量其在30 、40 和45 恒温环 境下的净光合速率(呼吸速率已知),结果如下表。下列有关说法,错误的 是 ( ),A.实验准备阶段需抽除叶圆片中的空气 B.实验中可用NaHCO3溶液维持CO2浓度的相对稳定 C.实验结果表明,40 时光合作用仍可进行 D.实验结果表明,叶光合酶的最适温度为30 ,答案 D 实验中用叶片释放的氧气量表示净光合速率,因此在实验准 备阶段需抽除叶圆片中的空气,防止叶片中原有的空气对实验结果的影 响,A正确;NaHCO3溶液可以释放二氧化碳,因此实验中可用NaHCO3溶 液维持CO2浓度的相对稳定,B正确;40 时,净光合速率大于0,表明真正 光合速率大于呼吸速率,因此40 时光合作用仍可进行,C正确;由于实 验仅有三个温度组合,不能说明其他温度时的实验情况,因此不能得出 叶光合酶的最适温度,D错误。,2.(2017河南南阳一中四模,4)为了研究两个小麦新品种P1、P2的光合作 用特性,研究人员分别测定了新品种与原种(对照)叶片的净光合速率,结 果如图所示。以下说法错误的是 ( ) A.实验过程中光照强度和CO2初始 浓度必须一致 B.可用单位时间内进入叶绿体的CO2量 表示净光合速率 C.每组实验应重复多次,所得数据取平均值 D.三个品种达到最大净光合速率时的温度 没有显著差异,答案 B 该实验过程中的光照强度和CO2初始浓度均属于无关变量, 无关变量在实验过程中必须一致,A项正确;可用单位时间内植物从外界 环境中吸收的CO2量表示净光合速率,B项错误;为了减小实验误差,每组 实验应重复多次,所得数据取平均值,C项正确;题图显示,三个品种达到 最大净光合速率时的温度都是25 左右,没有显著差异,D项正确。,整合突破 1.测定光合速率和呼吸速率的特定装置分析 (1)测定细胞呼吸速率NaOH溶液的作用是吸收呼吸作用释放的CO2。 随着氧气的消耗,容器内气体压强减小,毛细管内的水滴左移,单位时间 内水滴左移的体积表示细胞呼吸耗氧速率。若被测生物为植物,整个装,置必须遮光处理。对照组的设置是将所测生物灭活,其他各项处理与实 验组完全一致。 (2)测定细胞呼吸类型 同时设置NaOH溶液组和蒸馏水组,植物需遮光处理,根据两组装置中水 滴移动的情况可分析被测生物的细胞呼吸类型。,(3)测定净光合速率 NaHCO3缓冲溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,满足了绿色植物光合 作用的需求。光照条件下植物释放的氧气,使容器内气体压强增大,毛 细管内的水滴右移,单位时间内水滴右移的体积表示净光合作用释放氧 气的速率;若水滴左移,说明光照较弱,细胞呼吸强度大于光合作用强度, 吸收O2使瓶内气压减小;若水滴不动,说明在此光照强度下光合作用强 度等于细胞呼吸强度,生成O2量等于消耗O2量,瓶内气压不变。,2.光合作用与呼吸作用的实验设计应答策略 光合作用相关实验大多结合光合作用的原料、产物、场所和条件展 开。解答此类题目时,需要根据实验目的确定实验自变量,如“验证光 合作用需要CO2”的实验中,自变量为CO2的有无,因此,需设置一组有 CO2,另一组无CO2。对于植物光合作用及其强度,依不同的实验材料等 确定观察对象,如:水生植物可以以气泡的产生量或产生速率为观察 对象;离体叶片若事先沉入水底,可以以单位时间内上浮的叶片数目 为观察对象;植物体上的叶片,可以以指示剂(如碘液)处理后叶片颜色 的变化为观察对象;水绵作为实验材料时要借助显微镜,以好氧细菌 的分布情况为观察对象。,经典再练 1.(2017山东枣庄八中月考,6)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,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,答案 C 当给予光照时,装置内植物既进行光合作用也进行呼吸作用, CO2缓冲液可保持装置内CO2浓度不变,那么液滴移动距离即表示净光 合作用产生O2的多少,A正确;真光合速率=净光合速率+呼吸速率,测呼 吸速率需另加设一装置遮光处理(不能进行光合作用),为排除有氧呼吸 产生的CO2的干扰,将X溶液更换为NaOH溶液,那么测得的液滴移动距 离即为有氧呼吸消耗O2的量,B正确;若X溶液为清水并给予光照,光合作 用大于细胞呼吸时,装置内植物光合作用吸收的CO2量=释放O2量,植物 有氧呼吸吸收的O2量=释放的CO2量,液滴不移动,C错误;若X溶液为清 水并遮光处理,开始一段时间内,植物进行有氧呼吸,消耗的底物为脂肪, 其氧化分解需要O2的量大于产生CO2的量,液滴向左移动,D正确。,2.(2017广东佛山顺德5月质检,29)在昼夜平均温度保持在20 和光照 充足恒定的情况下,研究小组在一段时间内,测定了三组人工气候箱中 的番茄(初始生长状况相同)分别在3个温差条件下的生理活动指标,结 果如下表。请分析回答:,(1)实验过程中随着昼夜温差的增大,叶绿体基质中ATP与ADP相互转 化的速率 (填“降低”或“不变”、“增大”);为保证实验的 顺利进行,要提供充足的水分以及 ,以满足植物生长所需。 (2)随温差增大,有机物积累速率增大,推测其原因是 。 (3)若要探究番茄生长的最适温差,你的实验改进思路是: ;预测实验结果是 。,答案 (1)增大 CO2和无机盐 (2)随温差增大,白天有机物的积累量与夜晚呼吸作用有机物的消耗量 的差值更大(或随温差增大,光合速率与呼吸速率的差值增大) (3)缩小温差梯度,并增加温差大于12 的实验组,测定有机物积累速率 有机物积累速率最大峰值出现在温差为6 12 之间或温差大于12 时 解析 (1)根据实验数据可知,随着昼夜温差的增大,胞间二氧化碳浓度 降低,有机物积累速率增加,叶绿素含量升高,说明光合作用增强,叶绿体 基质中ATP与ADP相互转化的速率增大;实验的自变量为温度差,为保 证实验的顺利进行,要提供充足的水分以及CO2和无机盐,以满足植物生 长所需。(2)随温差增大,白天有机物的积累量与夜晚呼吸作用有机物,的消耗量的差值更大(或随温差增大,光合速率与呼吸速率的差值增大), 导致有机物积累速率增大。(3)探究番茄生长的最适温差,可以缩小温 差梯度,并增加温差大于12 的实验组,测定有机物积累速率。表中三 组实验随着昼夜温差的增大,有机物积累速率依次增大,根据环境因素 影响光合作用的特点,最适温差不可能在0 6 之间,有机物积累速 率峰值应出现在温差为6 12 之间或温差大于12 时。,