2024届高考一轮复习生物教案(新教材人教版鲁湘辽)：光合作用和细胞呼吸的综合分析

第7课时 光合作用和细胞呼吸的综合分析课标要求 1.熟练掌握光合作用和细胞呼吸的关系。

2.通过阐述光合作用与细胞呼吸的相互关系，形成归纳与概括、模型与建模的科学思维方法。

考点一 光合作用与有氧呼吸的关系1．光合作用与有氧呼吸的关系(1)图解光合作用与细胞呼吸过程中的物质转化关系(2)光合作用和细胞呼吸的比较 比较项目 光合作用 细胞呼吸 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；蓝细菌、光合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(真核生物)；细胞质(原核生物) 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――→合成有机物 有机物――→分解无机物 能量变化光能→化学能化学能→热能、ATP 中活跃的化学能实质无机物――→合成有机物；储存能量有机物――→分解无机物(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――→暗反应(CH2O)→丙酮酸→CO2O：H2O――→光反应O2→H2OH：H2O――→光反应H＋→NADPH――→暗反应(CH2O)→[H]→H2O过程联系2.真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率(1)光合速率与呼吸速率的常用表示方法项目含义表示方法(单位面积的叶片在单位时间内变化量)O2CO2有机物真正光合速率植物在光下实际合成有机物的速率O2产生(生成)速率或叶绿体释放O2量CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量有机物产生(制造、生成)速率净光合速率植物有机物的积累速率植物或叶片或叶肉细胞O2释放速率植物或叶片或叶肉细胞CO2吸收速率有机物积累速率呼吸速率单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率有机物消耗速率(2)曲线模型及分析①植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。

②植物绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。

③真正光合速率＝呼吸速率＋净光合速率。

3．测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法方法1测定装置中气体体积变化(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①在黑暗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。

②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。

③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

(3)测定方法①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。

②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。

③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。

(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。

方法2“半叶法”测定光合作用有机物的产生量将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度，曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。

需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。

方法3“黑白瓶法”测定溶氧量的变化黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有细胞呼吸，而白瓶既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。

方法4叶圆片称重法——测定有机物的变化量本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。

净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。

方法5叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率本方法利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。

根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。

方法6间隔光照法——比较有机物的合成量光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和NADPH 不能被暗反应及时消耗掉。

持续光照，光反应产生的大量的NADPH和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。

但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。

因此在光照强度和光照时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下制造的有机物相对多。

1．如果用18O标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有18O？如果有，写出18O的转移途径。

提示有，H218O经过光合作用的光反应转移给18O2，H218O经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。

2．给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，分析其最可能的转移途径是什么？提示有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了H218O，有氧呼吸第二阶段利用H218O生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物(CH218O)。

1．(不定项)(2023·江苏南通高三期末)如图所示为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，下列有关说法不正确的是()A．过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光B．过程②只发生在叶绿体基质中，过程②释放的能量用于C3的还原C．过程③既产生[H]也消耗[H]D．若过程①②的速率大于过程③的速率，则甘蔗植株的干重一定增加答案AD解析过程①表示光反应，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，而胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，A错误；过程②表示暗反应，只发生在叶绿体基质中，暗反应中释放的能量用于C3的还原，B正确；③是细胞呼吸过程，有氧呼吸的第一、二阶段产生[H]，用于第三阶段与氧气发生反应，因此过程③既产生[H]也消耗[H]，C正确；如图所示为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，过程①②的速率大于过程③的速率，由于甘蔗植株部分细胞只进行细胞呼吸，甘蔗植株的干重不一定增加，D错误。

2．如图的纵坐标表示某种植物O2吸收相对速率的变化(非适宜条件下)，下列说法不正确的是()A．可以判断d点开始进行光合作用B．降低土壤中的Mg2＋浓度，一段时间后d点将向右移C．提高大气中的CO2浓度，e点将向右下移D．该植物细胞呼吸消耗O2的相对速率是4答案 A解析根据图示分析可知，d点以前就开始进行光合作用了，A错误；降低土壤中的Mg2＋浓度，则叶绿素合成不足，导致光合速率降低，因此一段时间后d点将向右移，B正确；提高大气中的CO2浓度，光合速率增强，因此e点将向右下移，C正确；曲线与纵坐标相交的点代表细胞呼吸强度，即该植物细胞呼吸消耗O2的相对速率是4，D正确。

考点二光合作用与细胞呼吸综合应用1．自然环境中(夏季)一昼夜植物CO2吸收量与CO2释放量变化曲线(1)曲线各点的含义及形成原因分析①a点：凌晨3时～4时，温度降低，细胞呼吸强度减弱，CO2释放减少。

②b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。

③bc段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。

④c点：上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。

⑤ce段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。

⑥d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“光合午休”现象。

⑦e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。

⑧ef段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。

⑨fg段：太阳落山，光合作用停止，只进行细胞呼吸。

(2)绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“消耗”与“积累”2．密闭容器内一昼夜CO2浓度变化曲线曲线模型模型分析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CD段C点后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<细胞呼吸强度D点光合作用强度＝细胞呼吸强度DH段光合作用强度>细胞呼吸强度。

其中FG段表示“光合午休”现象H点光合作用强度＝细胞呼吸强度，有机物积累最多HI段光照继续减弱，光合作用强度<细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止I点I点低于A点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸量，植物能生长。

方法技巧巧据小室内CO2(或O2)的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长(注意：植株≠叶肉细胞)密闭小室中气体变化是整棵植株(绿色、非绿色部位)光合与细胞呼吸综合影响的结果。

3．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①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。

②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，光(CO2)饱和点C点应右移(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，光(CO2)补偿点和饱和点都应向左移动。

4．植物“三率”的含义、关系及判定(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(2)常考曲线分析①②③以“测定的CO2吸收量与释放量”为指标：科研人员将绿色的甲植物放在温度适宜的密闭容器内，在不同的光照条件下，测定该容器内氧气量的变化如下图所示。

(1)5 min时容器中的二氧化碳浓度最大。

(2)如果叶片的呼吸速率始终不变，则在5～15 min内，小麦叶片光合作用的平均速率(用氧气产生量表示)是6×10－8 mol/min。

(3)B点时，容器内氧气量不再增加的原因是什么？提示容器内CO2浓度降低，导致光合速率等于呼吸速率，O2含量不再增加。

3．玻璃温室里栽培植物，对室内空气中CO2含量进行了24小时测定，图中曲线能正确表示测定结果的是(横轴为时间，纵轴为CO2浓度)()答案 D解析0点到6点这一时间段，细胞呼吸强度大于光合作用强度，产生CO2多，导致玻璃温室中的CO2浓度越来越高；6点与18点之间，光合作用强度大于细胞呼吸强度，消耗了更多的CO2，使玻璃温室中的CO2浓度逐渐降低；18点时，光合作用强度等于细胞呼吸强度，之后，光合作用强度逐渐减小直至停止，而细胞呼吸一直进行，所以玻璃温室中的CO2浓度又逐渐升高，D正确。