第15課時光合作用和細胞呼吸的綜合分析

課標說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和

要求水轉變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能。

2024?新課標-T312024?安徽-T162024?全國甲?T29

光合作用與

考情2023?重慶―T192023?北京-T32023?廣東?T18

細胞呼吸綜

分析2023?河北-T192023?遼寧―T212022?天津-T16

合分析

2022?全國乙?T22022?湖南1172022?福建110

考點一細胞呼吸、光合作用的物質和能量轉化

整合必備知識

加/券作用/不島婢邕蟹國

/\\LATP、各項

NADPHNADP+ATPADP+Pif＞生命

\J\I'ADP+P—活動

4一篇4°，詢達0

在葉綠體中主要在線粒體中

(1)物質方面

有氧呼吸「?c有氧呼吸

第一階威34。3第二階屣C5

物

質O“C光反應C有氧呼吸

方一HQ-5第三階段一-

面

光反應.暗反應〃口c有氧呼吸

HHQ6

-已06第一、二階或

有氧呼吸

—第三階座乩。

(2)能量方面

暗

光儲存在

反

反有機熱能I

應

ATP、應

一物中

細胞儲存在用于

的化呼吸

中的化—中的生命

學能

學能化學能活動

(3)ATP和還原型輔酶在葉綠體、細胞質基質、線粒體間的轉移方向

①ATP和還原型輔酶H在葉綠體、細胞質基質間的轉移方向：葉綠體產生的ATP基本不轉移至細胞質基質,

NADPH能轉移至細胞質基質中，細胞質基質中的ATP和NADPH都能轉移至葉綠體中。

②ATP和還原型輔酶I在細胞質基質、線粒體間的轉移方向：線粒體產生的ATP和NADH都可以轉移至細

胞質基質中，細胞質基質中的ATP不轉移至線粒體中，NADH能轉移至線粒體中。

■評價遷移應用

考向一細胞呼吸、光合作用的物質和能量變化

1.（2024?宜昌質檢）如圖表示光合作用和細胞呼吸之間的能量轉變過程，下列說法錯誤的是（）

A.只有含葉綠素的細胞才能進行過程①和③

B.過程③④發(fā)生的場所分別為葉綠體基質和線粒體基質

C.過程①中光能轉變?yōu)榛瘜W能儲存在ATP和NADPH中

D.有氧呼吸過程中產生的NADH主要來自第二階段

2.（2023?河北，19）擬南芥發(fā)育早期的葉肉細胞中，未成熟葉綠體發(fā)育所需ATP須借助其膜上的轉運蛋白H

由細胞質基質進入。發(fā)育到一定階段，葉肉細胞H基因表達量下降，細胞質基質ATP向成熟葉綠體轉運受

阻?；卮鹣铝袉栴}：

（1）未成熟葉綠體發(fā)育所需ATP主要在________________________________________合成，經(jīng)細胞質基質進

入葉綠體。

（2）光照時，葉綠體類囊體薄膜上的色素捕獲光能，將其轉化為ATP和中的化學能，這些化學

能經(jīng)階段釋放并轉化為糖類中的化學能。

（3）研究者通過轉基因技術在葉綠體成熟的葉肉細胞中實現(xiàn)H基因過量表達，對轉H基因和非轉基因葉肉細

胞進行黑暗處理，之后檢測二者細胞質基質和葉綠體基質中ATP相對濃度，結果如圖。相對于非轉基因細

胞，轉基因細胞的細胞質基質ATP濃度明顯__________。據(jù)此推測，H基因的過量表達造成細胞質基質ATP

被（填“葉綠體”或“線粒體”）大量消耗，細胞有氧呼吸強度o

1(X?-匚二I細胞質基質

80-匚二）葉綠體基質

60-

40-

20-

0-

非轉基因轉H基因

葉肉細胞葉肉細胞

（4）綜合上述分析，葉肉細胞通過下調阻止細胞質基質ATP進入成熟的葉綠體，從而防止

線粒體,以保證光合產物可轉運到其他細胞供能。

考點二“三率”的關系及測定

■整合必備知識

1.微觀辨析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關系

CO2

來自空氣［4收g-----1凈光合速辜1

一

總

光

合

速

率

一

進人空氣|釋放小一-----T凈光合速率］

O2

（以光合速率大于呼吸速率為例）

2.光合速率與呼吸速率的常用表示方法

表示方法（單位面積的葉片在單位時間內的變化量）

項目含義

有機物

02co2

。2

植物在光下實際合CO2固定速率或葉有機物

真正光合速率速率或葉綠

成有機物的速率綠體吸收CO2量_______速率

體釋放。2量

植物或葉片或葉植物或葉片或葉

植物有機物的有機物積累

凈光合速率肉細胞02____肉細胞co2

_________速率速率

速率速率

單位面積的葉片在

_________中02黑暗中CO2釋放速有機物消耗

呼吸速率單位時間內分解有

吸收速率率速率

機物的速率

3.計算公式：真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。

4.測定植物光合速率和呼吸速率的常用方法

（1）“液滴移動法”?測定裝置中氣體體積變化

有色液滴有色液滴

FT毛細管毛細管

---綠色植物綠色植物

出_NaOH溶液NaHCO,溶液

（吸收COJ（提供CO?）

“黑暗”下，有色液滴“光照”下，有色液滴

左移距離代表右移距離代表

量，即速率的量，即

①在測定了凈光合速率和呼吸速率的基礎上可計算得出二者之和，即“真正光合速率”。

②物理誤差的校正：為使實驗結果精確，除減少無關變量的干擾外，還應設置對照裝置。與圖示兩裝置相

比，對照裝置的不同點是用“死亡的綠色植物”代替“綠色植物”，其余均相同。

⑵“半葉法”一測定光合作用有機物的產生量

AW=%-WA（A卬

表示截取部分葉片

在，小時內光合作用

合成的有機物）

同一葉片，給截取對稱位置真正光合速率=AW

予遮光和光照面積均為S的葉的平均值/（Sxt）,

處理且阻止兩片，烘干稱重，即單位時間單位面

部分的物質和記為WA和WB積的葉片制造的有

能量轉移機物的量

將葉片一半遮光、一半曝光，遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表強度值，曝光的一半

測得的數(shù)據(jù)變化值代表強度值，最后計算真正光合作用強度值。需要注意的是

該種方法在實驗之前需對葉片進行特殊處理，以防止有機物的運輸。

⑶“黑白瓶法”——測定溶氧量的變化

令①從某一水層取樣，裝入若干個等體積黑瓶和白

瓶中，并分別測得初始溶氧量

<?>---------------令---③--一-段時間后，分別

⑨把黑、白瓶懸于原水

測出黑、白瓶的溶

氧量并算出平均值

&④計算

a.“黑瓶”不透光，測定的是；“白瓶”給予光照，

測定的是0

b.在有初始值的情況下，黑瓶中為有氧呼吸量；白瓶中

為凈光合作用量；二者之和為O

C.在沒有初始值的情況下，=真正光合作用量。

（4）“葉圓片稱重法”—測定有機物的變化量

本方法測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機物的變化量測定光合速率（S為葉圓

片面積）。

在10時將整個.在12時將整個,

并少裝置移動至黑暗中溝”裝置移動至光照產冷/

在：0時移走的在12時移走的在14時移走的

葉圓片X（干重xg）葉圓片Y（干重yg）葉圓片Z（干重zg）

凈光合速率=（z—y）/2S；呼吸速率=；真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率=

■評價遷移應用

考向二“三率”的關系及測定

3.（2023?北京，3）在兩種光照強度下，不同溫度對某植物CO2吸收速率的影響如圖。對此圖理解錯誤的是

A.在低光強下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升

B.在高光強下，M點左側CCh吸收速率升高與光合酶活性增強相關

C.在圖中兩個CP點處，植物均不能進行光合作用

D.圖中M點處光合速率與呼吸速率的差值最大

4.（2025?襄陽月考）某同學欲測定植物葉片的總光合速率，做如圖所示實驗。在葉柄基部做環(huán)剝處理（僅限制

葉片有機物的輸入和輸出），于不同時間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1cn?的葉圓片烘干后稱其質量,

測得葉圓片的總光合速率=（7y—6z—x）/6（g-cm-2.h-1）。不考慮取葉圓片的機械損傷和溫度微小變化對葉片

生理活動的影響，則M處的實驗條件是（）

環(huán)剝后的葉,

上部2篇獸）葉下霜（馨整葉圓片（干重Z克）

A.下午4時后在陽光下照射3小時再遮光3小時

B.下午4時后將整個實驗裝置遮光3小時

C.下午4時后將整個實驗裝置遮光1小時

D.下午4時后在陽光下照射3小時

考點三光合作用與細胞呼吸的綜合曲線分析

■整合必備知識

圖2密閉容器中一晝夜CO?濃度變化

1.圖1的B點、圖2的B'C'段形成的原因：凌晨約2時?4時，溫度降低，減弱，

C02釋放量減少。

2.圖1的C點、圖2的C'點：此時開始出現(xiàn)光照，啟動。

3.圖1的D點、圖2的D'點：此時光合作用強度細胞呼吸強度。

4.圖1的E點、圖2的F'G'段形成的原因：溫度過高，部分氣孔關閉，供應不足，出現(xiàn)“光

合午休”現(xiàn)象。

5.圖1的F點、圖2的H'點：此時光合作用強度細胞呼吸強度，之后光合作用強度小于細胞呼

吸強度。

6.圖1的G點、圖2的點：此時光照強度降為0,光合作用停止。

7.圖2所示一晝夜密閉容器中植物（填“能”或“不能”）

正常生長，原因是。

評價遷移應用

考向三光合作用與細胞呼吸的綜合曲線分析

5.如圖是在24小時測得大棚番茄CO2的含量和CO2的吸收速率的變化曲線圖，下列有關敘述錯誤的是（）

A.a點CO2釋放量減少可能是由于溫度降低導致細胞呼吸強度減弱

B.番茄通過光合作用合成有機物的時間是c?e段

C.如果N點低于M點，說明經(jīng)過一晝夜植物體內的有機物總量增加

D.植物干重最大的時刻是e點

6.（2024?新課標，31）某同學將一種高等植物幼苗分為4組（a、b、c、d）,分別置于密閉裝置中照光培養(yǎng)，a、

b、c、d組的光照強度依次增大，實驗過程中溫度保持恒定。一段時間⑺后測定裝置內02濃度，結果如圖

所示，其中M為初始。2濃度，c、d組。2濃度相同。回答下列問題：

⑴太陽光中的可見光由不同顏色的光組成，其中高等植物光合作用利用的光主要是

，原因是。

⑵光照t時間時，a組CO2濃度（填“大于”“小于”或“等于"）b組。

（3）若延長光照時間，c、d組02濃度不再增加，則光照r時間時，a、b、c中光合速率最大的是組，

判斷依據(jù)是。

（4）光照f時間后，將d組密閉裝置打開，并以c組光照強度繼續(xù)照光，其幼苗光合速率會（填“升

高”“降低”或“不變”）。

查落實固基礎

1.（2022?福建，10節(jié)選）柵藻是一種真核微藻，具有生長繁殖快、光合效率高、可產油脂等特點。

為測定兩種培養(yǎng)模式的柵藻光合速率,有人提出可以向裝置中通入C18O2,培養(yǎng)一段時間后檢測1802釋放量。

你認為該方法（填“可行”或“不可行”），理由是

2.（2020?山東，21節(jié)選）人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類，相關裝置及過程如圖所示，其中甲、乙

表示物質，模塊3中的反應過程與葉綠體基質內糖類的合成過程相同。請回答下列問題：

發(fā)電光電極氣泵

裝置。能，

。量

轉

h糖類

落L

n開關

模3

模塊模塊2塊

'等

或'

于"

”“低

“高于

_（填

_______

累量

的積

糖類

系統(tǒng)

下，該

情況

等的

2量相

的CO

固定

作用

光合

植物

在與

o

是

，原因

）植物

于“

析

答案精

合

一整

考點

ATP

DPH

（2）NA

H]

H[

NADP

Ho

l2。6

⑴C6H

2

評價

素

需要色

反應中

程，光

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和③

則①

應，

暗反

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表示

程①

[過

1.B

在葉

發(fā)生

應，