第10讲 光合作用与细胞呼吸的综合应用
【课件】高三生物二轮复习生物光合作用与呼吸作用综合应用课件
辨析：
叶绿体产生的[H]可供线粒体使用
×
白天细胞产生的还原H，全部来自线粒体 ×
【对位练习】
9.如图是［H］随化合物在生物体内的转移过程，下列对其分析
错误的是
( D)
A.［H］经①→②转移到葡萄糖，首先［H］与C3结合，该转变 过程属于暗反应 B.［H］经②→①转移到水中，此过程需要氧气参与 C.［H］经②→④过程一般在缺氧条件下才能进行 D.②→①产生的［H］和①→②产生的［H］全部来自水
(1) 自然环境下一昼夜内光合速率曲线的变化
• 只进行呼吸作用的区间？ ab段 hi段 • 光合作用开始和消失的点？ b 、 h
• 光合速率等于呼吸速率的点？c、g • 光合速率大于呼吸速率的区间？cg段 • cd段上升的原因？光照增强
• de段下降的原因？气孔关闭，CO2供应不足 • fg段下降的原因？光照减弱
现在线粒体中
5.光合作用和细胞呼吸中ATP的来源及去路分析
光合作用光反应
ATP
暗反应还原C3
有氧呼吸三个阶段 无氧呼吸第一阶段
ATP
用于各种生命活动
（除光合作用外）
提醒无氧呼吸只在第一阶段产生少量的ATP,有 氧呼吸第三阶段产生的ATP最多。
5.光合作用和细胞呼吸中ATP的来源及去路分析 哺乳动物成熟红细胞产生ATP的场所： 细胞质基质 植物叶肉细胞产生ATP的场所：
CO2
吸
C
光
收
合
量
速
率
mg/dm2·h
0
CO2
释
放A
量
B
光照强度
净光合速率
0
A
光照强度
真正光合速率
光合作用与细胞呼吸的关系
光合作用与细胞呼吸的关系在生命的舞台上，光合作用和细胞呼吸是两个至关重要的过程，它们如同舞台上的两位主角，各自发挥着独特而又相互关联的作用。
光合作用，简单来说，就是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的过程。
想象一下，阳光如同神奇的魔法棒，触碰到植物的叶片时，启动了一系列复杂而精妙的化学反应。
在叶绿体这个小小的“工厂”里，叶绿素等色素分子像是敏锐的“光线捕捉器”，它们抓住了阳光中的能量。
这些能量驱动着二氧化碳和水经过一系列的步骤，逐渐转化为葡萄糖等有机物。
同时，氧气作为这个过程的“副产品”，被释放到大气中，为地球上的生物提供了维持生命所必需的气体。
细胞呼吸则是一个与光合作用相反的过程，但同样不可或缺。
细胞呼吸发生在细胞的线粒体中，它可以分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
有氧呼吸就像是一场精心编排的“能量舞会”，葡萄糖等有机物在氧气的参与下，被逐步分解为二氧化碳和水，并释放出大量的能量。
这些能量以 ATP（三磷酸腺苷）的形式储存起来，为细胞的各种生命活动提供动力，比如细胞的分裂、物质的运输、肌肉的收缩等等。
无氧呼吸则是在缺氧的情况下发生的，它产生的能量相对较少，而且还会产生乳酸或者酒精等物质。
那么，光合作用和细胞呼吸之间到底有着怎样千丝万缕的联系呢？首先，它们在物质上是相互依存的。
光合作用产生的有机物和氧气，为细胞呼吸提供了物质基础。
而细胞呼吸产生的二氧化碳和水，又可以被光合作用所利用。
可以说，它们就像是一个循环的“生态链”，彼此为对方提供着必要的“原料”。
从能量的角度来看，光合作用将光能转化为化学能，储存在有机物中。
而细胞呼吸则通过分解有机物，将其中储存的化学能释放出来，转化为细胞能够直接利用的能量形式——ATP。
这就好像是一个“能量的储存与释放”的过程，光合作用是能量的“储存者”，细胞呼吸则是能量的“释放者”。
在自然界的生态系统中，光合作用和细胞呼吸的协同作用维持着整个生态系统的平衡。
高考生物高频考点：1.光合作用与细胞呼吸的综合应用
(1)白天叶肉细胞产生 ATP 的场所有__________________。光合 作 用 所 需 的 CO2 来 源 于 苹 果 酸 脱 羧 和 ________________ 释放 的 CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方 式 ， 这 种 方 式 既 能 防 止 ________________________ ， 又 能 保 证 ______________正常进行。
5．自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析 (1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线(a 点温度最低)。
①开始进行光合作用的点：b。 ②光合作用与呼吸作用相等的点：c、e。 ③开始积累有机物的点：c。 ④有机物积累量最大的点：e。
(2)密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线。
①光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：D、H。 ②该植物一昼夜表现为生长，其原因是 I 点 CO2 浓度低于 A 点 CO2 浓度，说明一昼夜密闭容器中 CO2 浓度减小，即植物光合作用> 呼吸作用，植物生长。
2．(2021·北京卷)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时 间后，测定 HT 植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下 的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是( )
B 解析：光合速率＝光照后与暗处理前重量变化＋2×暗处理 后重量变化，经过计算可知，27 ℃、28 ℃、29 ℃、30 ℃的光合 速率依次是：3＋1＋1＝5(mg/h)、3＋2＋2＝7(mg/h)、3＋3＋3＝ 9(mg/h)、1＋1＋1＝3(mg/h)，故给出的实验条件下 29 ℃时光合速 率最快，植物光合作用的最适温度是 29 ℃，A、D 错误；结合表中 数据可知，27 ℃、28 ℃、29 ℃、30 ℃的呼吸速率依次是：1 mg/h、 2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h，故 29 ℃时植物呼吸速率最快，植物呼 吸作用消耗有机物最多，B 正确；净光合速率＝光照后与暗处理前重 量变化＋暗处理后重量变化，经过计算可知，27 ℃、28 ℃、29 ℃ 的净光合速率依次是：4 mg/h、5 mg/h 和 6 mg/h，C 错误。
光合作用与呼吸作用
光合作用与呼吸作用光合作用和呼吸作用是生物体的两种基本代谢过程，它们在能量转化和物质循环中起着重要作用。
光合作用是指绿色植物、藻类和一些细菌利用光能将水和二氧化碳转化为有机物质（例如葡萄糖）和氧气的过程。
光合作用包括两个主要的反应：光能反应和暗反应。
光能反应是在叶绿体中进行的，它使用叶绿素吸收太阳光的能量，并将其转化为化学能。
在光能反应中，太阳光的能量被用来分解水分子，产生氧气和氢离子。
氢离子被用来生成高能化合物ATP（三磷酸腺苷），同时还产生能够转移电子的辅酶NADPH。
这些高能化合物将在后续的暗反应中用于合成有机物质。
暗反应是在叶绿体中进行的光合作用的第二部分。
它不需要光能的直接参与，而是利用在光能反应中产生的ATP和NADPH。
在暗反应中，二氧化碳分子被固定并转化为有机物质（例如葡萄糖）。
这个过程被称为卡尔文循环，其中利用酶的作用将二氧化碳转化为有机物质。
暗反应的产物是能够提供能量和材料的有机物质，同时还产生氧气作为副产品。
与光合作用相对的是呼吸作用，它是指生物体将有机物质（例如葡萄糖）分解为水和二氧化碳，并释放出能量的过程。
呼吸作用包括三个主要的步骤：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
糖酵解是在细胞质中进行的呼吸作用的第一步。
在这一步中，葡萄糖分子被分解成两个分子的丙酮酸，同时产生一定量的ATP和NADH。
接下来，丙酮酸进入线粒体，在三羧酸循环中进一步氧化，产生更多的ATP和电子携带者NADH和FADH2、最后，这些电子携带者经过氧化磷酸化过程，在线粒体内产生更多的ATP。
另外，光合作用和呼吸作用还在碳循环中起着重要作用。
光合作用在暗反应中固定二氧化碳，将其转化为有机物质，并在呼吸作用中释放出二氧化碳。
两者共同推动着碳的循环，维持了大气中二氧化碳和氧气的含量平衡。
综上所述，光合作用和呼吸作用是生物体的两种基本代谢过程。
光合作用将光能转化为化学能，并将水和二氧化碳转化为有机物质和氧气。
呼吸作用则将有机物质分解为能量和二氧化碳。
《光合作用和细胞呼吸原理的应用》 讲义
《光合作用和细胞呼吸原理的应用》讲义一、光合作用原理光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。
其反应式可以简单表示为：6CO₂＋ 6H₂O → C₆H₁₂O₆＋ 6O₂光合作用的过程可以分为光反应和暗反应两个阶段。
光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上。
在光的作用下，叶绿体中的色素吸收光能，将水光解为氧气和H（还原型辅酶Ⅱ），同时在类囊体薄膜上合成 ATP（三磷酸腺苷）。
暗反应阶段发生在叶绿体基质中。
在酶的催化下，二氧化碳与五碳化合物结合生成两个三碳化合物。
三碳化合物经过一系列反应被还原为有机物，同时五碳化合物得以再生。
影响光合作用的因素有很多，主要包括光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分和矿质元素等。
在一定范围内，光照强度增强，光合作用速率加快；当光照强度达到一定值后，光合作用速率不再增加。
二氧化碳是光合作用的原料，二氧化碳浓度增加，光合作用速率增强。
温度通过影响酶的活性来影响光合作用，在一定范围内，温度升高，酶的活性增强，光合作用速率加快；但温度过高，酶会失活，光合作用速率下降。
水分既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。
缺水会导致气孔关闭，影响二氧化碳的吸收，从而影响光合作用。
矿质元素如氮、镁等是叶绿素的组成成分，缺乏这些元素会影响叶绿素的合成，进而影响光合作用。
二、细胞呼吸原理细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成 ATP 的过程。
细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
有氧呼吸的总反应式为：C₆H₁₂O₆＋ 6O₂＋ 6H₂O → 6CO₂＋ 12H₂O ＋能量有氧呼吸分为三个阶段。
第一阶段发生在细胞质基质中，葡萄糖分解为丙酮酸和少量H，并释放出少量能量。
第二阶段发生在线粒体基质中，丙酮酸和水彻底分解为二氧化碳和H，并释放出少量能量。
第三阶段发生在线粒体内膜上，前两个阶段产生的H与氧气结合生成水，并释放出大量能量。
光合作用与呼吸作用
光合作用与呼吸作用光合作用和呼吸作用是生物体中两个重要的能量转化过程。
光合作用是指植物通过光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程，而呼吸作用则是指生物体将有机物质氧化分解为二氧化碳和水释放能量的过程。
本文将详细介绍光合作用和呼吸作用的过程、作用机制以及它们在生物体中的重要性。
一、光合作用光合作用是植物和一些蓝藻、原藻等光合有机体利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程。
光合作用主要发生在植物的叶绿体中，包括光能捕获、光化学反应和暗反应三个阶段。
1. 光能捕获：植物叶绿体中的叶绿素能够吸收光能，其中主要的吸收峰位于蓝光和红光区域。
当光能被吸收后，它会激发叶绿素中的电子，使其跃迁到一个较高的能级上。
2. 光化学反应：在光化学反应中，激发的电子会通过一系列的电子传递过程，最终被接受并转化为化学能。
这个过程中，光能被转化为化学能，同时产生了氧气。
3. 暗反应：暗反应是光合作用的最后一个阶段，也是最重要的阶段。
在暗反应中，植物利用光化学反应产生的化学能将二氧化碳还原为有机物质，主要是葡萄糖。
这个过程中需要ATP和NADPH的参与，它们是光合作用过程中产生的能量和电子供应体。
光合作用是生物体中最重要的能量来源之一，它不仅能够提供植物自身所需的能量，还能够为其他生物提供能量。
此外，光合作用还能够产生氧气，维持地球上的氧气含量，维持生态平衡。
二、呼吸作用呼吸作用是生物体将有机物质氧化分解为二氧化碳和水释放能量的过程。
呼吸作用主要发生在细胞的线粒体中，包括糖酵解和细胞呼吸两个阶段。
1. 糖酵解：糖酵解是呼吸作用的第一个阶段，它发生在细胞质中。
在糖酵解过程中，葡萄糖被分解为两个分子的丙酮酸，同时产生了少量的ATP和NADH。
2. 细胞呼吸：细胞呼吸是呼吸作用的第二个阶段，它发生在线粒体中。
在细胞呼吸过程中，丙酮酸被进一步氧化分解为二氧化碳和水，同时产生了大量的ATP。
细胞呼吸包括三个步骤：乳酸发酵、酒精发酵和氧化磷酸化。
第10讲 细胞呼吸
•
4.根据CO2释放量和O2消耗量判 断细胞呼吸状况 • 在以C6H12O6为呼吸底物的情况下， CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸 类型的重要依据，现总结如下： • (1)无CO2释放时，细胞只进行产 生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器 内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎 的无氧呼吸。
•
(2)不消耗O2但产生CO2，细胞 只进行产生酒精的无氧呼吸，此种情况 下容器内气体体积可增大，如酵母菌的 无氧呼吸。 • (3)当CO2释放量等于O2消耗量 时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下， 容器内气体体积不发生变化，但若将 CO2吸收，则可引起气体体积减小。
• •
ATP 热能
各项生命活动
• • • •
影响细胞呼吸的因素及其应用 1.影响细胞呼吸的因素 (1)影响细胞呼吸的内部因素 ①不同种类的植物呼吸速率不同， 如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于 阳生植物。
要点3
•
②同一植物在不同生长发育时期呼 吸速率不同，如幼苗、开花期呼吸速率升 高，成熟期呼吸速率下降。 • ③同一植物的不同器官的呼吸速率 不同，如生殖器官大于营养器官。 • ④细胞的含水量不同呼吸速率不同， 含水量多则呼吸作用强，含水量少则呼吸 作用弱。
•
• • •
无氧呼吸 概 念： 细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用， 把葡萄糖等有机物分解为 不彻底的氧化 产物， 同时释放出少量能量的过程 • 反应式： • C6H12O6 酶 2C2H5OH+2CO2+能 量
• 高等动物、马铃薯块茎等： • C6H12O6 酶 2C3H6O3+能量 ． • 过程：第一阶段和 有氧呼吸 第一阶段完全相 同 C2H5OH+CO2或C3H6O3 • 第二阶段产物 • 细胞呼吸的意义 是 ． • 1.为生物体的生命活动提供 能量 . • 场所：细胞质基质 • 2.为体内其他化合物的合成提供 原料 ， 196.65 • 1mol葡萄糖分解成乳酸， 61.08 如丙酮酸是三大营养物质相互转化的枢纽物质 • 共放出能量 kJ，其中 kJ的能量储 存在ATP中，其余以热能形式散失
第10讲 光合作用与呼吸作用的关系-【2023大一轮】备战2023年高考生物一轮复习精讲课件
耗”的 CO2 的量
(容器)中减少”的 CO2 的量
CO2 的量
“产生”或“制造”的 O2 “释放至容器(环境)中”或“容器 黑暗中吸收的 O2
的量
(环境)中增加”的 O2 的量
的量
“产生”“合成”或“制 “积累”“增加”或“净产生” 黑暗中消耗的有
造”的有机物的量
的有机物的量
注 真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
图解联系
能量联系
物质联系
暗反应
有氧呼吸第一阶段
有氧呼吸第二阶段
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ素： CO2 <m>
CH2O
丙酮酸
CO2 </m>
光反应 暗反应
有氧呼吸第一、二阶段
H元素： H2 <m> O
[H]
CH2O
[H
有氧呼吸第三阶段
]
H2 O</m>
光反应 有氧呼吸第三阶段
O元素： H2 <m> O
O2
H2O
有氧呼吸第二阶段 暗反应
4 </m>
2
<m>
3 </m>
<m>
4 </m>
[解析] 在实验温度范围内，绿藻呼吸作用相关酶的活性与温度呈正相关，A正 确； T3 <m> </m> 条件下绿藻的净光合速率大于0，因此绿藻细胞产生的氧气扩散到细胞外和 线粒体中，B正确； T4 <m> </m> 条件下绿藻的净光合速率与呼吸速率相等，而净光合速率= 总光合速率-呼吸速率，所以其总光合速率是呼吸速率的两倍，C错误； T4 <m> </m> 时培养 瓶光下O2增加值降低，原因是光合速率增加幅度小于呼吸速率增加幅度，导致净 光合速率下降，D正确。
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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 ：O 2，c ：ATP ，d ：ADP ，e ：NADPH([H])，f ：C 5，g ：CO 2，h ：C 3。
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Ⅱ
CO 2
H ：H 2O ――→光反应
[H]――→暗反应
(CH 2O)――――――→有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ
[H]―――――→有氧呼吸Ⅲ
H 2O O ：H 2O ――→光反应
O 2――――→有氧呼吸Ⅲ
H 2O ――――→有氧呼吸Ⅱ
CO 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。