第10講光合作用與呼吸作用課標(biāo)要求素養(yǎng)目標(biāo)1.說(shuō)明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過(guò)程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能。2.說(shuō)明生物通過(guò)細(xì)胞呼吸將儲(chǔ)存在有機(jī)分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動(dòng)可以利用的能量從物質(zhì)與能量視角，探索呼吸作用與光合作用，闡明細(xì)胞生命活動(dòng)過(guò)程中貫穿著物質(zhì)與能量的變化(生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究)【知識(shí)框架】考點(diǎn)一光合作用與細(xì)胞呼吸過(guò)程及物質(zhì)和能量的聯(lián)系

1．細(xì)胞呼吸與光合作用過(guò)程圖解序號(hào)①②③④⑤生理過(guò)程光反應(yīng)暗反應(yīng)有氧呼吸第一階段有氧呼吸第二階段有氧呼吸第三階段場(chǎng)所葉綠體類(lèi)囊體薄膜葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜(2)光合作用和細(xì)胞呼吸中ATP的來(lái)源和去路分析。①光合作用中ATP的來(lái)源和去路。來(lái)源：光反應(yīng)——類(lèi)囊體薄膜上。去路：暗反應(yīng)——葉綠體基質(zhì)中。②細(xì)胞呼吸中ATP的來(lái)源和去路。ATP合成：a、b、c都產(chǎn)生ATP，場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜。ATP去路：ATP水解為各項(xiàng)生命活動(dòng)供能。

哈密瓜產(chǎn)于新疆維吾爾自治區(qū)的哈密市，該市陽(yáng)光充沛、晝夜溫差大，試從哈密瓜的生長(zhǎng)環(huán)境因素分析，哈密瓜特別甜的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：白天溫度高、光照強(qiáng)，哈密瓜光合作用強(qiáng)，制造有機(jī)物較多；夜間溫度低，哈密瓜細(xì)胞呼吸較弱，消耗的有機(jī)物較少，一晝夜積累的有機(jī)物較多考向一圍繞光合作用與細(xì)胞呼吸基本過(guò)程，考查科學(xué)思維[典型例題1]

(2021·汕頭一模)綠色植物的葉肉細(xì)胞既能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，又能進(jìn)行光合作用，下列相關(guān)敘述正確的是(

)A．有氧呼吸和光合作用中都有水參與反應(yīng)，并且都在生物膜上進(jìn)行B．暗反應(yīng)中接受能量并被還原的C3，一部分形成糖類(lèi)，另一部分形成C5C．葉綠體產(chǎn)生的O2大部分釋放到空氣中，少部分被線粒體吸收利用D．光合作用和細(xì)胞呼吸都能產(chǎn)生還原氫，且化學(xué)本質(zhì)相同【典型例題】B考向二圍繞光合作用與細(xì)胞呼吸在物質(zhì)和能量代謝上的聯(lián)系，考查科學(xué)思維[典型例題2]

(經(jīng)典高考題)下圖是表示某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖。據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)圖中①②③④代表的物質(zhì)依次是____________、____________、____________、__________，[H]代表的物質(zhì)主要是__________________。(2)B代表一種反應(yīng)過(guò)程，C代表細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，D代表線粒體，則ATP合成發(fā)生在A過(guò)程，還發(fā)生在__________________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)過(guò)程。(3)C中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精，出現(xiàn)這種情況的原因是_______________。O2NADP＋ADP＋PiC5NADH(或還原型輔酶Ⅰ)C和D在缺氧條件下進(jìn)行無(wú)氧呼吸1．(2021·山西運(yùn)城高三月考)下圖表示某綠色植物在生長(zhǎng)階段體內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)變情況，圖中a、b為光合作用的原料，①—④表示相關(guān)過(guò)程，有關(guān)說(shuō)法不正確的是(

)A．圖中①過(guò)程進(jìn)行的場(chǎng)所是葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜B．生長(zhǎng)階段①過(guò)程合成的ATP少于②過(guò)程產(chǎn)生的ATPC．有氧呼吸的第一階段，除了產(chǎn)生[H]、ATP外，產(chǎn)物中還有丙酮酸D．②④過(guò)程中產(chǎn)生ATP最多的是②過(guò)程B生長(zhǎng)階段綠色植物凈光合大于零NN2．下面是綠色植物體內(nèi)能量供應(yīng)及利用的示意圖，下列說(shuō)法正確的是(

)A．乙過(guò)程利用的ATP只能由甲提供B．乙中的ATP用于固定CO2和還原C3C．甲、丙中合成ATP所需的能量來(lái)源相同D．丁中的能量可用于肌肉收縮、人的紅細(xì)胞吸收葡萄糖、興奮傳導(dǎo)等A考點(diǎn)二“三率”的關(guān)系及其測(cè)定方法

1．核心概念(1)細(xì)胞呼吸速率：植物非綠色組織(如蘋(píng)果果肉細(xì)胞)或綠色組織在黑暗條件下測(cè)得的值——單位時(shí)間內(nèi)一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量。(2)凈光合速率：植物綠色組織在有光條件下測(cè)得的值——單位時(shí)間內(nèi)一定量葉面積所吸收的CO2量或釋放的O2量。(3)真正(總)光合速率＝凈光合速率＋細(xì)胞呼吸速率。2.(科學(xué)探究)光合速率和呼吸速率的幾個(gè)測(cè)定方法(1)“液滴移動(dòng)法”①測(cè)定呼吸速率(裝置甲)。a．裝置甲燒杯中放入適宜濃度NaOH溶液用于：b．玻璃鐘罩遮光處理的目的：c．置于適宜溫度環(huán)境中。d．紅色液滴

移動(dòng)(用紅色液滴單位時(shí)間內(nèi)向左移動(dòng)的距離代表呼吸速率)。吸收CO2以排除光合作用的干擾向左②測(cè)定凈光合速率(裝置乙)。a．裝置乙燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液的目的是：b．必須給予較強(qiáng)光照處理，且溫度適宜。c．紅色液滴

移動(dòng)(用紅色液滴單位時(shí)間內(nèi)向右移動(dòng)的距離代表凈光合速率)。③總(真正)光合速率＝呼吸速率＋凈光合速率用于保證容器內(nèi)CO2濃度恒定，滿足光合作用需求。向右物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。(2)“半葉法”：將葉片一半遮光，一半曝光。遮光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值，曝光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表

作用強(qiáng)度值，最后計(jì)算真正光合作用強(qiáng)度值。需要注意的是該種方法在實(shí)驗(yàn)之前需對(duì)葉片進(jìn)行特殊處理，以防止有機(jī)物的運(yùn)輸。(3)黑白瓶法：黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只進(jìn)行

，而白瓶既能進(jìn)行光合作用又能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，所以用黑瓶(無(wú)光照的一組)測(cè)得的為細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值，用白瓶(有光照的一組)測(cè)得的為凈光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強(qiáng)度值。細(xì)胞呼吸凈光合(4)葉圓片上浮法：利用真空滲入法排除葉肉細(xì)胞間隙的空氣，使葉片下沉于水中。在光合作用過(guò)程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來(lái)下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時(shí)間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時(shí)間的長(zhǎng)短)，即能比較光合作用的強(qiáng)弱。(1)光合作用的指標(biāo)是光合速率。光合速率通常以單位時(shí)間單位面積CO2的吸收量表示，一般測(cè)定的光合速率都沒(méi)有把葉子的呼吸作用考慮在內(nèi)，測(cè)到的是凈光合速率，而總光合速率還應(yīng)加上呼吸速率。(2)存在CO2的釋放或O2的吸收并非就一定沒(méi)有光合作用。當(dāng)光合速率小于呼吸速率時(shí)，仍然會(huì)存在CO2的釋放及向外吸收O2的氣體代謝過(guò)程。(3)有光照，植物不一定就能夠生長(zhǎng)：①當(dāng)凈光合速率＞0時(shí)，植物因積累有機(jī)物而生長(zhǎng)。②當(dāng)凈光合速率＝0時(shí)，植物不能生長(zhǎng)。③當(dāng)凈光合速率＜0時(shí)，植物不能生長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間處于此狀態(tài)，植物將死亡?？枷蛞粐@“三率”辨析及計(jì)算，考查科學(xué)思維[典型例題1]

(2021·湛江一模)某植物種子的種皮透水性和透氣性極差，導(dǎo)致萌發(fā)率低。生物小組為了解該植物種子萌發(fā)過(guò)程中細(xì)胞呼吸的情況，在適宜條件下測(cè)得CO2的吸收速率(單位：mL·g－1·h－1)結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．種子萌發(fā)前主要進(jìn)行無(wú)氧呼吸，并產(chǎn)生乳酸B．種子萌發(fā)前需要先合成相關(guān)色素才能進(jìn)行光合作用C．在萌發(fā)后的第4天，幼苗在線粒體基質(zhì)中生成CO2D．在萌發(fā)后的第6天，幼苗的光合速率是30mLCO2·g－1·h－1【典型例題】C解析：由圖可知，種子萌發(fā)前主要進(jìn)行無(wú)氧呼吸，且會(huì)釋放二氧化碳，說(shuō)明其無(wú)氧呼吸產(chǎn)物是酒精和二氧化碳，不會(huì)產(chǎn)生乳酸，A錯(cuò)誤；

種子萌發(fā)后需要先合成相關(guān)色素才能進(jìn)行光合作用，B錯(cuò)誤；

在萌發(fā)后的第4天，有氧呼吸能產(chǎn)生二氧化碳，而有氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳的場(chǎng)所是線粒體基質(zhì)，C正確；第3天CO2的釋放量為0，此時(shí)呼吸速率等于光合速率，也就是從第三天前，即第二天的時(shí)候已經(jīng)有了光合作用，所以第二天的數(shù)值并非等于呼吸作用的強(qiáng)度，是真正呼吸作用產(chǎn)生的CO2減去一部分給光合作用后剩余的釋放量，故呼吸作用的速率應(yīng)該大于15mLCO2·g－1·h－1，故第6天的光合速率應(yīng)該是大于30mLCO2·g－1·h－1，D錯(cuò)誤?？枷蚨@光合速率的測(cè)定，考查科學(xué)探究[典型例題2]

(2021·潮州二模)用等體積的三個(gè)玻璃瓶甲、乙、丙同時(shí)從某池塘水深0.5m處的同一位置取滿水樣，立即測(cè)定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶，分別測(cè)定兩瓶中的氧氣含量，結(jié)果如下表所示(不考慮化能合成作用)。有關(guān)分析不合理的是(

)透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9mg5.6mg3.8mgA．丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生[H]的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)B．在一晝夜內(nèi)，丙瓶生物細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量約為1.1mgC．在一晝夜后，乙瓶水樣的pH比丙瓶的高D．在一晝夜內(nèi)，乙瓶中生產(chǎn)者實(shí)際光合作用釋放的氧氣量約為0.7mgD考點(diǎn)三光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合曲線

1．核心概念(1)光補(bǔ)償點(diǎn)：光合速率等于呼吸速率時(shí)的光照強(qiáng)度。(2)光飽和點(diǎn)：光合速率不再隨光強(qiáng)增加而增加時(shí)對(duì)應(yīng)的最小光照強(qiáng)度。2．構(gòu)建模型解決綜合曲線中“關(guān)鍵點(diǎn)”的移動(dòng)問(wèn)題據(jù)圖可知，OA表示呼吸作用釋放的CO2量，由光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)到光(CO2)飽和點(diǎn)圍成△BCD面積代表凈光合作用有機(jī)物的積累量。改變影響光合作用某一因素，對(duì)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)會(huì)有一定的影響，因此凈光合作用有機(jī)物的積累量也會(huì)隨之變化。具體分析如下表所示：注：適當(dāng)提高溫度指在最適光合作用溫度的基礎(chǔ)上；光照強(qiáng)度或CO2濃度的改變均是在飽和點(diǎn)之前。條件改變△面積光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)光(CO2)飽和點(diǎn)適當(dāng)提高溫度左移適當(dāng)增大光照強(qiáng)度(CO2濃度)增加右移適當(dāng)減小光照強(qiáng)度(CO2濃度)減小右移植物缺少M(fèi)g元素減小左移減小右移左移左移右移3．植物光合作用和呼吸作用的日變化曲線分析(1)自然環(huán)境中一晝夜植物CO2吸收或釋放速率的變化曲線分析。分析：①a點(diǎn)之前、h點(diǎn)之后：只進(jìn)行

。②a點(diǎn)：有微弱光照，光合作用

；h點(diǎn)：光合作用停止。③ac段、gh段：光合速率

呼吸速率。④c點(diǎn)、g點(diǎn)：光合速率

呼吸速率。⑤cg段：光合速率

呼吸速率。⑥de段：溫度過(guò)高，

關(guān)閉，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象(整個(gè)過(guò)程消耗有機(jī)物；

段制造有機(jī)物；

段積累有機(jī)物)。細(xì)胞呼吸開(kāi)始＜＝＞部分氣孔ahcg光補(bǔ)償點(diǎn)光補(bǔ)償點(diǎn)(2)密閉容器中一晝夜CO2濃度的變化曲線分析。分析：①AB段：無(wú)光照，植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。②BC段：溫度降低，細(xì)胞呼吸

，此時(shí)植物仍只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。③CD段：4時(shí)后，微弱光照，開(kāi)始進(jìn)行光合作用，但光合作用

細(xì)胞呼吸。④D點(diǎn)、H點(diǎn)：光合作用

細(xì)胞呼吸。⑤DH段：光合作用

細(xì)胞呼吸，其中FG段表示“光合午休”現(xiàn)象。⑥HI段：光照繼續(xù)減弱，光合作用

細(xì)胞呼吸，直至光合作用完全停止，植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸(

段容器內(nèi)CO2濃度增加，為消耗有機(jī)物；DH段容器內(nèi)CO2濃度減少，為

有機(jī)物；HI段容器內(nèi)CO2濃度

，為消耗有機(jī)物)。減弱＜＝＞＜AD積累增加光補(bǔ)償點(diǎn)光補(bǔ)償點(diǎn)判斷正誤。1．整株植物處于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相等。(×)提示：整株植物處于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，該植物的光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，而葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度應(yīng)該大于呼吸作用強(qiáng)度。2．(2019·全國(guó)卷Ⅰ)干旱處理導(dǎo)致葉片氣孔開(kāi)度減小，與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會(huì)降低，出現(xiàn)這種變化的主要原因是植物缺水。(×)提示：出現(xiàn)這種變化的主要原因并非缺水，而是由于干旱條件下導(dǎo)致的氣孔開(kāi)度減小，使供應(yīng)給光合作用所需的CO2減少。1．(經(jīng)典高考題)將正常生長(zhǎng)的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養(yǎng)。培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)兩種植物的光合速率都降低，原因是____________________________________________________________________________________________________________。植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用釋放的量，使密閉小室中CO2濃度降低，光合速率也隨之降低2．(經(jīng)典高考題)某植物夏日晴天中午12：00時(shí)葉片的光合速率明顯下降，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________。夏日晴天中午溫度過(guò)高，植物為避免蒸騰過(guò)度，關(guān)閉部分氣孔導(dǎo)致進(jìn)入葉肉細(xì)胞的CO2不足(科學(xué)思維)辨析不同圖形中的光補(bǔ)償點(diǎn)以下四幅圖中所有的a點(diǎn)及圖乙中的b點(diǎn)均表示光補(bǔ)償點(diǎn)，因此在判斷時(shí)一定要認(rèn)真分析。考向一圍繞光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)移動(dòng)問(wèn)題，考查科學(xué)思維[典型例題1]如圖表示某植物CO2吸收量隨光照強(qiáng)度改變的變化曲線。下列敘述正確的是(

)A．若在缺鎂環(huán)境中培養(yǎng)，圖甲中B點(diǎn)向右移，C點(diǎn)向左下移B．圖中A點(diǎn)產(chǎn)生CO2的場(chǎng)所是細(xì)胞中的線粒體基質(zhì)C．陰生植物與陽(yáng)生植物相比，B點(diǎn)向左移，C點(diǎn)向右下移D．若實(shí)驗(yàn)時(shí)將光照由白光改為藍(lán)光(光照強(qiáng)度不變)，則B點(diǎn)向右移【典型例題】A解析：圖甲中，B點(diǎn)表示光合速率等于呼吸速率時(shí)的光照強(qiáng)度，在C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度時(shí)光合速率達(dá)到最大值。鎂元素是合成葉綠素的重要元素，缺鎂時(shí)，葉綠素的合成受阻，光合速率降低，要想光合速率等于呼吸速率，只有增大光照強(qiáng)度，因此B點(diǎn)向右移，C點(diǎn)向左下移，A正確；圖甲中A點(diǎn)時(shí)的光照強(qiáng)度為0，植物細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用，有氧呼吸第二階段和無(wú)氧呼吸都能產(chǎn)生CO2，所以此時(shí)產(chǎn)生CO2的場(chǎng)所是細(xì)胞中的線粒體基質(zhì)或細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，B錯(cuò)誤；由于陰生植物適宜生活在較低光照條件下，因此光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)均低于陽(yáng)生植物，故陰生植物與陽(yáng)生植物相比，B點(diǎn)向左移，C點(diǎn)向左下移，C錯(cuò)誤；當(dāng)光照由白光改為藍(lán)光(光照強(qiáng)度不變)時(shí)由于藍(lán)光利用率高，