2020高考生物人教(湖北)课件第三单元 第10讲

第10讲光合作用与细胞呼吸的综合应用[目标要求]光合作用与细胞呼吸的综合应用。

1．物质名称：b：O2，c：ATP，d：ADP，e：NADPH([H])，f：C5，g：CO2，h：C3。

2．生理过程及场所考向一光合作用与细胞呼吸基本过程的判断光合作用与细胞呼吸中物质及能量的转化 (1)光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向 C ：CO 2――→暗反应有机物――→呼吸Ⅰ丙酮酸――→呼吸ⅡCO 2H ：H 2O ――→光反应[H]――→暗反应(CH 2O)――――――→有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ[H]―――――→有氧呼吸ⅢH 2O O ：H 2O ――→光反应O 2――――→有氧呼吸ⅢH 2O ――――→有氧呼吸ⅡCO 2――→暗反应有机物 (2)光合作用与有氧呼吸中[H]和ATP 的来源、去路(3)光合作用与有氧呼吸中的能量转化1．(2019·徐州考前模拟)下图表示菠菜叶肉细胞光合作用与细胞呼吸过程中碳元素和氢元素的转移途径，其中①～⑥代表有关生理过程。

下列叙述错误的是()A．过程①、②、③不在生物膜上进行B．参与过程②、③、⑤的酶种类不同C．过程②、③、④、⑤都有A TP产生D．过程③产生的[H]全部来自丙酮酸答案 D解析过程①表示光合作用暗反应，发生的场所是叶绿体基质；②表示有氧呼吸的第一阶段，发生的场所是细胞质基质；③有氧呼吸第二阶段，发生的场所是线粒体基质，都不在生物膜上进行，A正确；②、③为有氧呼吸的过程，其催化酶都为呼吸酶，⑤为光合作用光反应过程，它们的酶种类不相同，B正确；过程②、③、④为有氧呼吸三个阶段，都有ATP产生，⑤为水的光解，有ATP产生，C正确；过程③为有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应产生CO2和[H]，释放少量能量，产生的[H]部分来自丙酮酸，部分来自水，D错误。

2．(2017·全国Ⅱ，29)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。

据图回答下列问题：(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是____________、_____________、______________、________________，[H]代表的物质主要是____________________。

(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。

(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是________________________。

答案(1)O2NADP＋ADP和Pi C5NADH(或还原型辅酶Ⅰ)(2)C和D(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸解析(1)光合作用光反应阶段，水光解形成NADPH和O2，因此图中①是O2；②可形成NADPH，应为NADP＋；③可形成ATP，应为ADP和Pi；C3还原可形成有机物和C5，因此④表示C5。

细胞呼吸过程中产生的[H]代表的物质是NADH(或还原型辅酶Ⅰ)。

(2)图中A表示光反应阶段，B表示暗反应阶段，C代表细胞质基质(可发生有氧呼吸的第一阶段)，D代表线粒体(可发生有氧呼吸的第二阶段和第三阶段)，其中光反应阶段、有氧呼吸的三个阶段都能合成A TP，而暗反应阶段不但不能合成ATP还会消耗A TP。

因此，ATP合成除发生在A过程，还发生在C和D。

(3)植物叶肉细胞中，有氧条件下，丙酮酸进入线粒体最终分解形成二氧化碳和水；在缺氧条件下进行无氧呼吸，转化成酒精和二氧化碳。

考向二光合作用与细胞呼吸中的气体代谢分析不同光照条件下叶肉细胞的气体代谢特点3．(2019·山西大学附中诊断)甲图表示植物叶片气体交换速率与光照强度变化的关系，乙图表示不同光照条件下叶片与外界净气体交换模式图，乙图各模式图与甲图中a、b、c、d、e点的对应关系是()A．②①④③⑤B．④①②③⑤C．⑤③④①②D．⑤③②①④答案 A解析分析题图：a点时，植物只进行细胞呼吸，因此吸收O2，释放CO2，对应乙图中②；b 点时，植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且呼吸速率大于光合速率，所以此时细胞吸收O2，释放CO2，但量要比a点少，对应①；c点时，植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且呼吸速率等于光合速率，所以此时细胞不与外界进行气体交换，对应乙图中④；d点时，植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且呼吸速率小于光合速率，所以此时细胞需要从外界吸收CO2，释放O2，对应乙图中③；e点时，植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且呼吸速率小于光合速率，光合速率达到最大值，所以此时细胞需要从外界吸收CO2，释放O2，比③多，对应乙图中⑤，故选A。

4．下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体的代谢简图，下列相关叙述正确的是(多选)()A．细胞①处于黑暗环境中，该细胞单位时间释放的CO2量即为呼吸速率B．细胞②没有与外界发生O2和CO2的交换，可断定此时光合速率等于呼吸速率C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和D．分析细胞④可得出，此时的光照强度较弱且N1小于M2答案ABC解析结合图示可知，细胞①中仅线粒体中有气体的消耗和生成，故应处在黑暗环境中，此时细胞单位时间内释放的CO2量可表示呼吸速率，A项正确；细胞②没有与外界进行气体交换，可断定此时光合速率与呼吸速率相等，B项正确；细胞③需要从外界环境吸收CO2，并向细胞外释放O2，说明此时细胞所处环境的光照强度大于光补偿点，细胞所利用的CO2包括细胞呼吸产生的N2和从环境中吸收的N1，C项正确；细胞④中，线粒体利用的O2除来自叶绿体外，还要从细胞外吸收，说明此时细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞进行有氧呼吸和光合作用的过程中，O2的净消耗量(吸收量)M2与CO2的净生成量N1相等，D项错误。

1．真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的曲线辨析(1)内在关系①细胞呼吸速率：植物非绿色组织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量或释放的O2量。

③真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。

(2)判定方法①根据坐标曲线判定a．当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表净光合速率，如图甲。

b．当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正光合速率，如图乙。

②根据关键词判定2．光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。

(2)补偿点(B点)的移动①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。

②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。

(3)饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。

3．植物光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析(1)自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线a点：凌晨，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。

b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。

bc段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。

c点：上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。

ce段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。

d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。

e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。

ef段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。

fg段：没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。

bf段：制造有机物的时间段。

ce段：积累有机物的时间段。

一昼夜有机物的积累量＝S1－(S2＋S3)(S1、S2、S3分别表示曲线和横轴围成的面积)。

(2)密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线(注意：分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，应分析曲线变化趋势的快慢，也就是斜率。

) AB段：无光照，植物只进行细胞呼吸。

BC段：温度降低，细胞呼吸减弱(曲线斜率下降)。

CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度小于细胞呼吸强度。

D点：随光照增强，光合作用强度等于细胞呼吸强度。

DH段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。

其中FG段表示“光合午休”现象。

H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度等于细胞呼吸强度。

HI段：光照继续减弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止。

I点低于A点：一昼夜后，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用大于细胞呼吸，植物能正常生长(若I点高于A点，植物不能正常生长)。

考向一不同条件下光合作用和细胞呼吸速率曲线的分析5．(2019·福建厦门湖滨中学检测)某校生物兴趣小组以玉米为实验材料，研究不同条件下光合作用速率和细胞呼吸速率，绘制了甲、乙、丙、丁所示的四幅图。

除哪幅图外，其余三幅图中“a”点都可表示光合作用速率与细胞呼吸速率相等()A．甲B．乙C．丙D．丁答案 A解析图甲中a点的含义是光照下CO2的吸收量等于黑暗中的CO2释放量，表示净光合作用速率等于细胞呼吸速率，此时光合作用速率是细胞呼吸速率的2倍，A错误；图乙中a、b 点光合作用速率等于细胞呼吸速率，B正确；图丙中a点代表光合作用速率等于细胞呼吸速率，C正确；图丁中，a点二氧化碳的吸收量为0，说明此时的光合作用速率等于细胞呼吸速率，D正确。

6．(2018·全国Ⅲ，29)回答下列问题：(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的________上，该物质主要捕获可见光中的__________。

(2)植物的叶面积与产量关系密切。

叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。

由图可知：当叶面积系数小于a 时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均________。

当叶面积系数超过b 时，群体干物质积累速率降低，其原因是______________________________________。

(3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度________(填“高”或“低”)。

答案(1)类囊体薄膜蓝紫光和红光(2)增加群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低(3)低解析(1)高等植物进行光合作用捕获光能的物质是叶绿素和类胡萝卜素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体上的色素主要捕获红光和蓝紫光。

(2)由图可知，当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率都在增加；当叶面积系数大于b时，由于群体光合速率不变，而群体呼吸速率仍在增加，导致群体净光合速率降低，干物质积累速率下降。