2024届高考生物一轮总复习第2单元第10讲光合作用与细胞呼吸的关系(讲义)新教材(通用版).docx
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1、第10讲光合作用与细胞呼吸的关系一光合作用与细胞呼吸过程、物质和能量的关系比较项目光合作用呼吸作用代谢类型合成作用(或同化作用)分解作用(或异化作用)发生范围含叶绿体的植物细胞;光合细菌(如蓝细菌)等所有活细胞发生场所叶绿体(真核生物);细胞质(原核生物)有氧呼吸:细胞质基质、线粒体;无氧呼吸:细胞质基质发生条件只在光下进行有光、无光都能进行物质变化无机物有机物有机物无机物能量变化光能化学能化学能ATP中活跃的化学能、热能实质无机物有机物;储存能量有机物无机物(或简单有机物);释放能量能量转化的联系元素转移的联系C:CO2(CH2O)有氧呼吸第一阶段丙酮酸有氧呼吸第二阶段CO2O:H2OO2有
2、氧呼吸第三阶段H2OH:H2OHNADPH(CH2O)HH2O过程联系1线粒体与叶绿体的内膜均参与代谢过程。()2线粒体、叶绿体中都含有少量DNA、RNA。()3线粒体、叶绿体中都含有葡萄糖。()4线粒体、叶绿体都能产生ATP,且均可用于各项生命活动。()5提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液,可以独立完成有氧呼吸和光合作用过程。() 二真正光合速率、净光合速率和呼吸速率1植物三率间的关系(1)呼吸速率:植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。(2)净光合速率:植物绿色组织在有光条件下测得的值单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量
3、或释放的O2量。(3)真正光合速率净光合速率呼吸速率。 1阳生植物的光补偿点和光饱和点都比阴生植物高。2植物进行光合作用的同时还进行呼吸作用。 2曲线模型及分析(1)有关点或线段的解读曲线对应点或线段细胞生理活动植物组织外观表现图示A点光照强度为零,只进行细胞呼吸从外界吸收O2,向外界排出CO2AB段随光照强度增强,光合作用强度增强,但仍比呼吸作用强度弱从外界吸收O2,向外界排出CO2B点光合作用强度等于呼吸作用强度,此时的光照强度为光补偿点与外界不发生气体交换BD段光合作用强度随光照强度的增强而增强,而且光合作用强度大于呼吸作用强度从外界吸收CO2,向外界释放O2此时植物可更新空气C点光合作
4、用强度达到最大值时所需要的最小光照强度,即光饱和点DE段光合作用强度达到饱和,不再随光照强度增大而增强(2)限制因素AD段主要限制因素:光照强度。DE段主要限制因素:CO2浓度等。考点1光合作用与细胞呼吸过程、物质、能量的关系1下图所示为甘蔗叶肉细胞内的系列反应过程,下列有关说法正确的是()A过程产生NADPH,过程消耗NADPH,过程既产生也消耗HB过程只发生在叶绿体基质中,过程只发生在线粒体基质中C过程消耗CO2、释放O2,过程消耗O2、释放CO2D若叶肉细胞内过程的速率大于过程的速率,则甘蔗的干重必然增加答案A解析过程分别为光反应、暗反应、细胞呼吸和ATP的水解,NADPH产生于光反应,
5、用于暗反应,细胞呼吸中,既可产生H也可消耗H,A正确;暗反应只发生在叶绿体基质中,细胞呼吸中只有有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中,B错误;光反应阶段不消耗CO2,C错误;甘蔗植株的非叶肉细胞进行呼吸作用时消耗有机物,所以只有当整个植株的光合速率大于呼吸速率时,甘蔗干重才会增加,D错误。2如图表示某植物叶肉细胞进行光合作用和有氧呼吸的过程,其中甲丁表示场所,ad表示相关物质。下列叙述正确的是()Aa表示NADPH,该物质和呼吸作用产生的H是同一物质B乙为叶绿体基质,该处主要发生CO2固定和C3还原过程Cd表示O2,在线粒体内膜上和d结合的H都来自葡萄糖D该叶肉细胞在夜间合成ATP数量最多的场所
6、是丙答案B解析图中甲是叶绿体的类囊体薄膜,乙为叶绿体基质,丙为细胞质基质,丁是线粒体,a是NADPH,b为ATP,c为CO2,d是O2。光合作用产生的NADPH与呼吸作用产生的H不是同一物质,后者是NADH,A错误;暗反应包括CO2的固定和C3的还原两个过程,发生在叶绿体基质,B正确;细胞呼吸中产生的H最终来自葡萄糖和水,C错误;夜间叶肉细胞只能进行细胞呼吸,细胞呼吸中产生ATP最多的过程是发生在线粒体内膜上的有氧呼吸第三阶段,D错误。3(2018江苏高考节选)如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图,请回答下列问题:(1)甲可以将光能转变为化学能,参与这一过程
7、的两类色素为_,其中大多数高等植物的_需在光照条件下合成。(2)在甲发育形成过程中,细胞核编码的参与光反应中心的蛋白,在细胞质中合成后,转运到甲内,在_(填场所)组装;核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内,在_(填场所)组装。(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为_后进入乙,继而在乙的_(填场所)彻底氧化分解成CO2;甲中过多的还原能可通过物质转化,在细胞质中合成NADPH,NADPH中的能量最终可在乙的_(填场所)转移到ATP中。答案(1)叶绿素、类胡萝卜素叶绿素(2)类囊体膜上基质中(3)丙酮酸基质中内膜上考点2光合速率与呼吸速率题型一 光合速率与呼吸速
8、率的关系1如图是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解,据图判断下列说法错误的是()AA、C表示叶绿体释放氧气的量,AC可以表示总光合速率BB、C表示线粒体吸收氧气的量,BC可以表示呼吸速率C黑暗中,A、C的量为零D叶肉细胞的净光合速率可以用C或D来表示答案D解析叶绿体吸收二氧化碳,放出氧气,A、C表示叶绿体释放氧气的量,AC可以表示总光合速率,A正确;线粒体吸收氧气,放出二氧化碳,B、C表示线粒体吸收氧气的量,BC可以表示呼吸速率,B正确;黑暗中植物不进行光合作用,C正确;净光合速率可以用A或E表示,D错误。2(2022湖南长郡中学月考)富含重金属镉(Cd)的污水进入沿岸水域,成为当前海洋污染
9、的重要污染物之一。为研究镉污染对水生植物生长的影响,某科研小组以石莼(一种绿色海藻)为材料,用不同浓度CdCl2溶液处理三天后,测得石莼叶肉细胞总光合速率(mol O2mg FW1h1)、叶绿素含量(gmg FW1)和呼吸速率(mol O2mg FW1h1)的数据如图。回答下列问题:(1)为保证实验结果科学有效,在用不同浓度CdCl2溶液处理石莼的过程中,除了每组实验所用的培养器材、石莼数量和生长发育状况要相同外,还需要控制_、_等主要的无关变量相同且适宜。(2)在实验设置的浓度范围内,当Cd2浓度高于10106 mol/L时,石莼净光合速率的变化趋势是_,判断依据是_ _。(3)研究发现金属
10、镉并不会影响光合作用相关酶的活性,试推断随Cd2浓度增加,石莼总光合速率变化的主要原因是_,由此可知,金属镉的富集可能会直接影响光合作用的_阶段。(4)研究发现,植物在受到轻度有害物质的刺激时,会通过加快细胞呼吸来补偿生理上受到的损害,以适应有害物质的刺激,称为伤呼吸。据图分析,能刺激石莼发生伤呼吸的Cd2浓度范围是_,而超过这一范围伤呼吸就不能发生,这说明了植物的适应性能力具有_。答案(1)温度(或水温)光照强度(2)逐渐增大净光合速率等于总光合速率减去呼吸速率,当Cd2浓度高于10106 mol/L时,随Cd2浓度增加,石莼的总光合速率略有下降,但呼吸速率逐渐明显下降(或总光合速率和呼吸速
11、率均逐渐减弱,但对呼吸速率的影响更大)(3)Cd2浓度的增加会使叶绿素含量降低(或抑制叶绿素的合成、促进叶绿素分解)光反应(4)小于15106mol/L一定限度3(2021成都七中高三入学考试)在一定条件下,测定植物甲、乙在不同CO2浓度下的光合速率,结果如图所示。请据图回答问题:(1)CO2浓度为q时,限制植物甲、乙光合速率的环境因素分别是_、_。(2)已知植物甲呼吸作用的最适温度比光合作用的高,若图中曲线是在光合作用的最适温度下测定的,适当提高环境温度,q点将向_移动。(3)若将植物甲、乙同时种植在同一个透明的密闭环境中,在适宜光照下,一段时间后,植物_可能无法正常生长,原因是_ _。(4
12、)CO2浓度为r时,植物甲的总光合速率_(填“大于”“等于”或“小于”)植物乙的总光合速率;当CO2浓度为q时,植物乙与植物甲固定的CO2量的差值为_。答案(1)CO2浓度光照强度(2)右(3)甲随着时间的延长,环境中CO2浓度不断下降,在低CO2浓度下,植物甲的净光合速率可能小于0,无法正常生长(4)大于bcd解析(1)由题干可知,图中结果是在适宜光照下测得的。据图可知CO2浓度为q时,甲植物光合速率未到达饱和,所以限制植物甲光合速率的环境因素是CO2浓度;乙植物光合速率达到饱和,所以此时限制植物乙光合速率的环境因素是光照强度。(2)若图中曲线是在光合作用的最适温度下测得,提高环境温度,植物
13、甲的光合速率会下降,呼吸速率会增大,只有在更高的CO2浓度下,植物甲的光合速率才能与呼吸速率相等,q点将右移。(4)当CO2浓度为0时,纵坐标所示数值表示呼吸速率,当CO2浓度大于0时,纵坐标所示数值表示净光合速率,而净光合速率总光合速率呼吸速率。据此分析可知:当CO2浓度为r时,植物甲、植物乙的净光合速率均等于b,但植物甲的呼吸速率(d)大于植物乙的呼吸速率(c),所以植物甲的总光合速率大于植物乙的总光合速率。当CO2浓度为q时,植物甲的净光合速率为0,植物乙的净光合速率为b,此时植物乙与植物甲固定的CO2量(总光合速率)的差值bcd。 植物“三率”的判定(1)根据坐标曲线判定:当光照强度为
14、0时,若CO2吸收值为负值,该值的绝对值代表呼吸速率,该曲线代表净光合速率,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。(2)根据关键词判定项目表示方法(单位时间内)呼吸速率线粒体产生CO2量;黑暗条件下细胞(植物体)释放CO2量线粒体吸收O2量;黑暗条件下细胞(植物体)吸收O2量有机物的消耗量净光合速率细胞(植物体)吸收CO2量细胞(植物体)释放O2量有机物的积累量真正光合速率叶绿体固定CO2量叶绿体产生O2量有机物的制造量题型二 光合作用与细胞呼吸曲线中“关键点”移动方向分析4下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图,有关描述错误的是()A图1中,若光照强度适当增强至
15、最适状态,a点左移,b点右移B图2中,若CO2浓度适当增大至最适状态,a点右移,b点左移C图3中,a点与b点相比,a点时叶绿体中C3含量相对较多D图3中,限制b点光合作用的主要因素是光照强度和CO2浓度答案B解析由图示分析可知:图1中,a点表示CO2补偿点,b点表示CO2饱和点,当光照强度适当增强至最适状态,光合速率增大,CO2饱和点右移,要使光合速率等于呼吸速率,所需的CO2浓度降低,a点左移,A正确;图2中,a点表示光补偿点,b点表示光饱和点,若CO2浓度适当增大,光合速率增大,光饱和点(b点)右移,要使光合速率等于呼吸速率,所需光照强度降低,a点左移,B错误;图3中,b点时,光照强度和C
16、O2浓度均是光合作用的限制因素,a点和b点的光照强度相同,a点的CO2浓度高于b点的CO2浓度,故a点时叶绿体中C3含量比b点多,C、D正确。5. 已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和30 ,如图表示30 时光合速率与光照强度的关系。若温度降到25 (原二氧化碳浓度不变),理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是()A下移、右移、右上移 B下移、左移、左下移C上移、左移、右上移 D上移、右移、右上移答案C解析图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸速率、光补偿点和光饱和点时的光合速率。据题意,由于光合作用酶和细胞呼吸酶的最适温度不同,当温度由30 降到25 时,细胞呼吸速率降低,a
17、点上移;b点表示光合速率细胞呼吸速率,在25 时细胞呼吸速率降低,光合速率增大,在除光照强度外其他条件不变的情况下,要使其仍然相等,需降低光照强度以使光合速率减弱,即b点左移;d点表示光饱和点时的光合速率,当温度由30 降到光合作用最适温度25 时,光饱和点增大,最大净光合速率增大,d点向右上方移动。 光(CO2)补偿点与光(CO2)饱和点及其移动问题(1)光(CO2)补偿点的移动呼吸速率增加,其他条件不变时,光(CO2)补偿点应右移,反之左移。呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,光(CO2)补偿点应右移,反之左移。(2)光(CO2)饱和点的移动:相关条件的改变,使光合速率增大时
18、,光(CO2)饱和点C应右移(C点右上移),反之左移(C点左下移)。(3)阴生植物与阳生植物相比,CO2(或光)补偿点和饱和点都低。题型三 植物是否生长的判断6将某种植物放在特定的实验装置内,研究温度对光合作用与呼吸作用的影响,实验以该植物叶绿体光合作用吸收的CO2总量与线粒体呼吸作用CO2的释放量为指标,实验结果如下表所示。下列对该植物数据表格分析正确的是()温度()202530354045光照下叶绿体CO2吸收总量(mg/h)1.001.752.503.253.753.50黑暗中CO2释放量(mg/h)0.500.751.001.502.253.00A昼夜不停地光照,温度为20 时该植物不
19、能生长B昼夜不停地光照,温度为45 时,最有利于有机物的积累C每天交替进行12 h光照12 h黑暗,温度均保持在45 条件下,能正常生长D每天交替进行12 h光照12 h黑暗,温度均保持在35 条件下,能正常生长答案D解析温度为20 时,光照下叶绿体CO2吸收总量为1.00 mg/h,该值表示真光合速率,黑暗中CO2释放量表示呼吸速率,真光合速率大于呼吸速率,净光合速率大于0,昼夜不停地光照,该植物能够正常生长,A错误;昼夜不停地光照,温度为35 时有机物积累最多,B错误;每天交替进行12 h光照、12 h黑暗,温度均保持在45 时,该植物的有机物积累量为3.50123.002430(mg)0
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