高考生物一轮复习精品课件专题3.4 光合作用和呼吸作用的应用提升课综合（含解析）

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第1讲　降低化学反应活化能的酶
第2讲　ATP与细胞呼吸
第3讲　能量之源——光与光合作用
第4讲　光合作用与细胞呼吸的综合分析
第4讲　光合作用与细胞呼吸的综合分析(提升课)
光合作用与细胞呼吸的关系
光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置
环境因素对光合作用的影响及在农业生产上的应用
1.1 [H]、ATP的来源和去路比较
在光反应阶段合成ATP，其合成所需能量来自色素吸收转化的太阳能
用于暗反应阶段C3还原时的能量之需，以稳定的化学能形式储存在有机物中
第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生最多，能量来自有机物的分解
直接用于除暗反应外的各项生命活动
用于还原C3合成有机物等
用于第三阶段还原氧气产生水，同时释放大量能量
1.2 光合作用速率与细胞呼吸速率
(1)呼吸速率的测定方法：将植物置于黑暗环境中或非绿色组织，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。
(2)净光合速率和真正光合速率①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。
(3)光合速率与呼吸速率的关系：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。若用O2、CO2或葡萄糖的量表示可得到以下关系式：①光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。②光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量。③光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗葡萄糖量。
(4)曲线各点(段)光合作用和呼吸作用分析
只进行细胞呼吸，不进行光合作用
从外界吸收O2，向外界排出CO2
细胞质基质、线粒体、叶绿体
从外界吸收CO2，向外界释放O2
1.3 有机物含量变化曲线及密闭环境中一昼夜CO2含量的变化曲线
(1)绿色植物24 h内有机物的“制造”“消耗”与“积累”典型图示：曲线解读：
④一天中有机物积累最多的时间点：
⑤一昼夜有机物的积累量：
SP－SM－SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。
(2)在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
光合速率与呼吸速率的拓展
(1)图1中干物质的量与光合作用实际量、呼吸量有什么关系？ (2)图2 虚线表示什么？与光合速率和呼吸速率有什么关系？ (3)图2虚线在20 ℃的最大值表示什么？
干物质的量＝光合作用实际量－呼吸量。
净光合速率；净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率。
净光合速率在20 ℃时最大。
(一)光合作用与细胞呼吸的物质和能量变化(素养目标：科学思维)1．如图是绿色植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸及其关系的图解，其中f～i表示相关过程，a～e表示相关物质。据图判断下列说法正确的是(　　)
A．i过程是有氧呼吸和无氧呼吸共有的过程B．叶肉细胞中b的产生速率等于c的产生速 率，则植株的干重保持不变C．a中的O全部来自O2，H全部来自C6H12O6D．f、g、h、i四个过程在植物体的全部细胞中都能发生
(二)光合作用与细胞呼吸综合曲线分析(素养目标：科学思维)2．为探究环境条件对幼苗光合作用的影响，某学者将同品种燕麦幼苗均分为甲、乙两组，一组培养在CO2浓度始终保持在300 μL·L－1的气候室中，另一组培养在CO2浓度始终保持在800 μL·L－1的气候室中。在相同且适宜的温度等条件下，测定两组幼苗净光合速率随光照强度的变化，如图所示。请回答：
(1)光照强度为a klx时，甲组幼苗叶肉细胞中能合成ATP的生物膜结构有________________________；光照强度大于a klx时，限制乙组光合作用的环境因素主要是 ________________________。(2)CO2浓度为800 μL·L－1的气候室中，幼苗净光合速率随光照强度的变化是图中的______(填“甲”或“乙”)曲线，作出此判断的理由是________________。(3)实验发现，与乙组相比，甲组所产生的种子粒大饱满；甲组所产生的种子萌发后，将其幼苗按照乙组的条件进行培养，再产生的种子与乙组的相同。对上述实验现象最合理的解释是_____________________________________。
叶绿体类囊体膜与线粒体内膜
图中相同光照强度和温度等条件下，甲的净光合速率大于乙的，这与环境中CO2浓度的升高有利于幼苗吸收CO2进行光合作用的观点相吻合
与乙组的种子相比，甲组所产生的种子粒大饱满是由环境中CO2浓度高导致光合作用强引起的，而非遗传物质不同造成的
2.2 实验原理：因呼吸作用类型不同，瓶内气压增大、减小或不变，可通过液滴 的右移、左移或不动来呈现；也可根据光照强度不同，通过光合作用与呼吸作用的大小导致瓶内气压变化而引起液滴位置的变化来呈现。
2.3 装置比较——单一变量的控制及作用
2.4 若将装置1改为探究光合作用和呼吸作用与光照强度的关系(1)装置需改动的地方有三处
①将“发芽的种子”换成能进行光合作用的材料。②将“NaOH溶液”换成“NaHCO3溶液”，以保证装置中CO2的相对稳定。③置于不同的光照强度下，观察液滴的移动情况。
(2)结果分析①若着色液滴右移，说明 。②若着色液滴左移，说明 。③若着色液滴不动，说明 。
光照较强，光合作用强度大于细胞呼吸强度，释放O2使瓶内气压增大
光照较弱，细胞呼吸强度大于光合作用强度，吸收O2使瓶内气压减小
在此光照强度下光合作用强度等于细胞呼吸强度，释放的O2量等于吸收的O2量，瓶内气压不变
2.5 探究细胞呼吸状况的实验装置及结果分析
(1)欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，即装置1和装置2。如果使用的生物材料是幼苗，则实验装置需要遮光。
(2)结果与分析①若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明 。②若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明 。③若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明 。
所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产生CO2的量与消耗O2的量相等)
所测生物只进行无氧呼吸
该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂肪参与。(与糖类相比，脂肪的C、H比例高，O的比例低，故氧化分解时释放相同CO2时，脂肪消耗的O2多，故CO2/O21。)
(3)为使实验结果精确，排除实验误差还应设置装置3，以便校正。
(4)进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”。
(一)考查有关光合作用的测定(素养目标：科学探究)1．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的O2含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的O2含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析不合理的是(　　)
A．丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体基质B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的O2量约为1.1 mgC．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的O2量约为1.8 mg
(二)考查有关细胞呼吸的测定(素养目标：科学探究)2．呼吸熵(RQ)是指单位时间内进行细胞呼吸的生物释放CO2量与吸收O2量的比值。如图表示测定消毒过的萌发小麦种子呼吸熵的实验装置，下列说法不正确的是A．KOH中放置筒状滤纸的目的是增大吸收CO2的面积B．假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25 ℃时经10 min观察发现：甲装置中墨滴右移，乙装置中墨滴不动，说明10 min内小麦种子进行了无氧呼吸
C．若在25 ℃时经10 min观察发现：甲装置中墨滴左移30 mm，乙装置中墨滴左移200 mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是0.85D．为了校正还应设置一个对照装置，对照装置的大试管和小烧杯应分别放入死亡的小麦种子、清水，其他条件不变
1．(不定项)(2020年山东泰安模拟)龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类，既能给海洋生态系统提供光合产物，又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响，实验结果如下图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%，实验过程中温度等其他条件适宜，下列相关说法错误的是(　　)
A．实验中CO2浓度为0.1%的组是对照组B．增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率C．高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快D．选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素
2．(2019年全国新课标Ⅰ卷)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自于(　　)A．水、矿质元素和空气　　B．光、矿质元素和水C．水、矿质元素和土壤　　D．光、矿质元素和空气
3．(2019年陕西宝鸡模拟)温室大棚栽培黄瓜时，CO2不足会引起黄瓜苗黄化，畸形瓜增多，产量下降。针对这种现象所采取的措施中，不合理的是(　　)A．白天气温较高时打开大棚换气B．晚上在大棚内进行补光C．将养猪棚与黄瓜棚相连通D．在大棚内适当施用有机肥
4．(2019年海南卷)下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是(　　)A．光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能B．红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素aC．光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与D．红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
5．(2020届山西太原模拟)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中(　　)A．需要ATP提供能量　　B．DCIP被氧化C．不需要光合色素参与　　D．会产生氧气
6．(2018年全国新课标Ⅰ卷)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是_____________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是_________________________________。(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是__________________。(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大