2021高考生物一轮复习第3单元拓展微课3光合作用与细胞呼吸的关系整合课件 45页

[拓展微课3]　光合作用与细胞呼吸的关系整合   1.光合作用与细胞呼吸的过程图解 2.物质转化关系 (1)元素转移途径 C:CO 2   C 6 H 12 O 6   C 3 H 4 O 3   CO 2 O:H 2 O   O 2   H 2 O H:H 2 O   [H]   C 6 H 12 O 6   [H]   H 2 O (2)[H]的来源和去路比较 3.能量转化关系 (1)能量形式的转变   (2)ATP的来源与去路比较 4.光合作用与有氧呼吸过程的比较 项目 光合作用 有氧呼吸 场所 叶绿体 细胞质基质和线粒体 C的变化 CO 2 →C 3 →C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 →C 3 H 4 O 3 →CO 2 [H]的变化 H 2 O→[H]→C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 →[H]→H 2 O [H]的作用 还原C 3 还原O 2 O的变化 H 2 O→O 2 O 2 →H 2 O 能量变化 光能→C 6 H 12 O 6 中的化学能 C 6 H 12 O 6 中的化学能→ATP中的能量和热能 ATP 产生于光反应,用于暗反应中C 3 的还原 有氧呼吸三个阶段都产生,用于除暗反应外的各项生命活动 影响因素 光照、温度、CO 2 浓度等 O 2 浓度、温度等 5.光合作用与呼吸作用相关曲线分析 (1)总光合速率、净光合速率和呼吸速率的常用表示方法 总光合速率 O 2 产生速率 CO 2 固定 (或消耗)速率 有机物产生(或制 造、生成)速率 净光合速率 O 2 释放速率 CO 2 吸收速率 有机物积累速率 呼吸速率 黑暗中O 2 吸收速率 黑暗中CO 2 释放速率 有机物消耗速率 　　(2)总光合速率、净光合速率和呼吸速率常考曲线分析   图1 图2 图3 ①“三率”的表示方法: a.呼吸速率:绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO 2 释放量或O 2 吸收量,即图1中A点对应的数值。 b.净光合速率:绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O 2 释放量、CO 2 吸 收量或有机物积累量,即图1中的C'C段对应的CO 2 吸收量,也称为表观光合速 率。 c.总光合速率=净光合速率+呼吸速率,即图1中的AD段对应的CO 2 总量。 ②图2中曲线Ⅰ表示总光合量,曲线Ⅲ表示呼吸量,曲线Ⅱ表示净光合量。交 点D对应点E,此时净光合量为0,B点时植物生长最快。 ③图3中曲线c表示净光合速率,d表示呼吸速率,c+d表示总光合速率。在G点 时,总光合速率是呼吸速率的2倍。 ④图1中B点对整个植株而言,光合速率=呼吸速率,而对于叶肉细胞来说,光合 速率>呼吸速率。 6.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,CO 2 (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,CO 2 (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CO 2 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。 7.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CO 2 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,CO 2 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= S 1 -( S 2 + S 3 )。 ( S 1 、 S 2 、 S 3 分别表示曲线和横轴围成的面积)。 (2)密闭容器中一昼夜CO 2 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时后有微弱光照,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,密闭容器中CO 2 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)。 8.植物光合速率与呼吸速率测定方法 (1)装置法   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。 (2)叶圆片上浮法——定性检测O 2 释放速率 本方法通过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CO 2 放出O 2 ,由于O 2 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。 (3)黑白瓶法 “黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作 用强度的试题,其中“黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光 照,测定的是净光合作用量,可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下: 规律1:有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有 氧呼吸量;白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量;二者 之和为总光合作用量。 规律2:没有初始值的情况下,白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之 差即总光合作用量。 (4)叶圆片称量法 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 )/2 S ; 呼吸速率=( x - y )/2 S ; 总光合速率=净光合速率+呼吸速率=( x + z -2 y )/2 S 。 (5)半叶法 将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处,另一部分(B)则留在光下 进行光合作用(即不做处理),并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转 移。一定时间后,在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片,分别烘干 称重,记为 M A 、 M B ,开始时二者相应的有机物含量应视为相等,照光后的叶片 重量大于暗处的叶片重量,超过部分即为光合作用产物的量,再通过计算可得 出光合速率。   1. (2019山东新泰一中质检)如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生 理过程示意图,①~⑤表示有关过程,X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判 断下列说法,错误的是   (　 　) A.X、Y、Z物质分别表示C 3 、丙酮酸和ATP B.①~⑤过程中能产生ATP的有①②③④ C.②⑤过程分别表示C 3 的还原和CO 2 的固定 D.光合速率小于呼吸速率时,④过程产生的CO 2 会释放到细胞外 答案    B 　X物质是CO 2 固定后的产物,X表示C 3 ;Y物质是葡萄糖氧化分解成 CO 2 的中间产物,Y表示丙酮酸;Z物质是光反应产生、用于暗反应的ATP,A正 确。图中①过程表示光反应,能产生ATP,②过程表示暗反应中C 3 的还原,此过 程消耗ATP,③过程表示有氧呼吸的第一阶段,能产生ATP,④过程表示有氧呼 吸第二阶段,能产生ATP,⑤过程表示暗反应中CO 2 的固定,不能产生ATP,B错 误,C正确。光合速率小于呼吸速率时,④过程产生的CO 2 会释放到细胞外,D 正确。 2. 下列关于曲线的描述,正确的是   (　 　)   图1 图2   图3 A.图1中,两曲线的交点对应的横坐标是净光合速率为0时的温度 B.图2中,C点对所有进行光合作用的细胞来说,叶绿体消耗的CO 2 量等于细胞 呼吸产生的CO 2 量 C.图3中A、B两点为光合速率和呼吸速率相等的点 D.若呼吸作用的原料全部为葡萄糖,则图1中30 ℃时10 h需消耗葡萄糖15 mg 答案    C 　图1中,两曲线的交点对应的横坐标是净光合速率与呼吸速率相等 时的温度,A错误;图2中,C点时,对植物整体来说,光合作用等于呼吸作用,但是 由于根细胞等不能进行呼吸作用,因此对所有进行光合作用的细胞来说,叶绿 体消耗的CO 2 量大于细胞呼吸产生的CO 2 量,B错误;图3中A、B两点为光合速 率和呼吸速率相等的点,C正确;图1中30 ℃时呼吸速率为3 mg/h,根据呼吸作 用的总反应式可知:C 6 H 12 O 6 →6CO 2 ,设1 h需消耗葡萄糖 x mg,即6 × 44 ÷ 3=180 ÷ x , x ≈ 2.045 mg/h,所以10 h约需要消耗葡萄糖20.45 mg,D错误。 3. (2019四川成都质检)如图曲线表示某植物在恒温30 ℃、CO 2 浓度一定时光 合速率与光照强度的关系,下列叙述错误的是   (　 D 　) A.与b点相比较,c点时叶肉细胞中三碳化合物的含量降低 B.若将CO 2 浓度降低,则叶绿体中[H]合成速 率将会变小,c点向左下方向移动 C.当光照强度为 x 时,叶肉细胞中产生ATP的 场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体 D. 已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为 25 ℃ 和 30 ℃, 在其他 条件不变的情况下 , 将温度调节到 25 ℃, 图中 a 点将向上移动 ,b 点将向右移动 答案    D 　与b点相比,c点时光照强度增强,光反应产生的[H]、ATP增多,此 时CO 2 固定速率不变、C 3 还原速率增强,所以c点时C 3 含量降低,A正确;若CO 2 浓度降低,合成的C 3 减少,随之消耗的[H]、ATP减少,所以[H]合成速率减慢,c 点向左下方移动,B正确;光照强度为 x 时,叶肉细胞既可以进行光合作用也可 以进行有氧呼吸,所以此时细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶 绿体,C正确;温度由30 ℃调节到25 ℃时,光合作用速率增强、呼吸作用速率 降低,所以a点向上移动、b点向左移动,D错误。 4. (2019吉林长春外国语学校月考)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光 合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图,装置中的NaHCO 3 溶 液可维持瓶内的CO 2 浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境 条件),不可能出现的是   (　 　)   A.甲、乙装置水滴都左移 B.甲、乙装置水滴都右移 C.甲装置水滴不动,乙装置水滴左移 D.甲装置水滴右移,乙装置水滴左移 答案    B 　根据题意可知,装置中的NaHCO 3 溶液可维持瓶内的CO 2 浓度在恒 定水平,故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的,较强光照条件下 (光合速率大于呼吸速率)甲装置内水滴右移,黑暗或较弱光照条件下(光合速 率小于呼吸速率)甲装置内水滴左移,适宜光照条件下(光合速率等于呼吸速 率)甲装置内水滴不动;乙装置内的青蛙只进行细胞呼吸而不进行光合作用, 故乙装置内水滴只能左移,不能右移。 5. 某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率,做了如图所示实验。在叶 柄基部做环剥处理(仅限叶片有机物的输入和输出),于不同时间分别在同一 叶片上陆续取下面积为1 cm 2 的叶圆片烘干后称其重量,测得叶片的叶绿体光 合作用速率=(3 y -2 z - x )/6 g·cm -2 ·h -1 (不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和 温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是   (　 　) A.下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时 B.下午4时后将整个实验装置遮光6小时 C.下午4时后在阳光下照射6小时 D.下午4时后将整个实验装置遮光3小时 答案    D 　计算光合作用时,也要计算出呼吸作用的强度,题干中只有光照条 件,没有遮光的条件,所以M应是在遮光条件下进行数据测量,假设遮光 a 小时, 根据实际光合速率=呼吸速率+净光合速率,即(3 y -2 z - x )/6=( y - x )/6+( y - z )/ a ,解得 a =3小时,所以下午4时后将整个实验装置遮光3小时,故选D。 6. 某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样,分装于六对黑白瓶中, 剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10 mg/L,白瓶为透明玻璃瓶,黑瓶为黑 布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下,24小时后,实测获 得六对黑白瓶中溶解氧的含量,记录数据如下,以下说法不正确的是(　 　) 光照强度(klx) 0(黑暗) a b c d e 白瓶溶氧量(mg/L) 3 10 16 24 30 30 黑瓶溶氧量(mg/L) 3 3 3 3 3 3 A. 若只考虑光照强度 , 该深度湖水中所有生物在晚上 8 h 内呼吸消耗 O 2 的量为 7/3 mg B. 光照强度为 a klx 时 , 该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡 C.当该水层中的溶氧量达到30 mg/L时,光照强度将不再成为限制溶氧量增加 的主要因素 D.若将 e klx光照下的白瓶置于 b klx光照下,瓶中光合生物细胞的C 3 含量会增 加,C 5 含量会减少 答案    A 　黑瓶中溶解氧的含量降低为3 mg/L,因为黑瓶没有光照,植物不能 进行光合作用产生氧,其中的生物呼吸消耗氧气,该瓶中所有生物24小时细胞 呼吸消耗的O 2 量为:原初溶解氧-24小时后氧含量,即10-3=7(mg/L),故该深度 湖水中生物在晚上8 h内呼吸消耗O 2 的量7/3(mg/L),而所有生物氧气消耗量需 乘以湖水体积,A错误;光照强度为 a klx时,白瓶中溶氧量不变,说明植物光合 作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗,故光照强度为 a klx时,该水 层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡,B正确;由表中数据可知,当该水 层中的溶氧量达到30 mg/L时,白瓶中含氧量不再增加,所以此时光照强度将 不再成为限制溶氧量增加的主要因素,C正确;若将 e klx光照下的白瓶置于 b klx光照下,光照减弱,光反应产生的[H]和ATP减少,三碳化合物的还原减慢,二 氧化碳的固定继续进行,所以瓶中光合生物细胞的三碳化合物含量会增加,五 碳化合物含量会减少,D正确。 7. (2019广西河池中学高三月考)采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度 进行测定,其原理是将对称叶片的一部分A遮光,另一部分B不做处理,并采用 适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后, 在A、B的对应部位截取相等面积的叶片(图中虚线所示),烘干称重,分别记为 M A 、 M B ,获得相应数据,则可计算出该叶片的光合作用强度,其单位是mg/(dm 2 ·h)。若 M = M B - M A ,则 M 表示   (　 　)   A.B叶片被截取部分在6小时内有机物净积累量 B.B叶片被截取部分在6小时内呼吸作用消耗的有机物总量 C.B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量 D.A叶片被截取部分在6小时内呼吸作用消耗的有机物总量 答案    C      M A 表示A叶片被截取部分在6小时内呼吸作用后剩余的有机物总 量。 M B 表示B叶片被截取部分在6小时内同时进行呼吸作用和光合作用后有 机物的总量。设原来的质量为 X ,则呼吸作用消耗的有机物= X - M A , M B = X +光 合作用合成的有机物-呼吸作用消耗的有机物,即光合作用合成的有机物= M B +呼吸作用消耗的有机物- X = M B +( X - M A )- X = M B - M A 。因此, M 表示B叶片被截取 部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。综上所述,A、B、D错误,C正 确。