2024届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和作用第4讲光合作用与细胞呼吸的综合分析(提升课)课件

这是一份2024届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和作用第4讲光合作用与细胞呼吸的综合分析(提升课)课件，共50页。PPT课件主要包含了CO2浓度，答案D，叶片初始质量，耐受酒精毒害，右上方等内容，欢迎下载使用。
(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。
(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。
【答案】(1)提示：干物质量＝光合作用实际量－呼吸量。　(2)提示：净光合速率；净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率。(3)提示：净光合速率在20 ℃时最大。
[考向预测](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)
【答案】D　【解析】图1中甲中物质能吸收光能，因此甲表示类囊体薄膜，A正确；过程②表示有氧呼吸第二阶段，物质e表示CO2，进行的场所在线粒体基质，B正确；光合速率＝净光合速率+呼吸速率，在温度为30 ℃时，图2中青椒净光合速率为3.5 CO2 mg·h－1，呼吸速率为3 CO2 mg·h－1，因此光合速率为3.5+3＝6.5 CO2 mg·h－1，C正确；35 ℃时，净光合速率大于0，光合作用大于呼吸作用，因此固定的CO2大于呼吸作用释放的CO2，D错误。
(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 __________。 
叶绿体类囊体膜与线粒体内膜
(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，做出此判断的理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________。 (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_______________________________________________________________________________________________________________。 
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
【解析】(1)植物细胞通过光合作用与细胞呼吸产生ATP，合成ATP的场所有叶绿体类囊体膜、细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。光照强度为a klx时，幼苗叶肉细胞中能合成ATP的生物膜结构有叶绿体类囊体膜和线粒体内膜。光照强度小于a klx时，限制乙组光合作用的环境因素主要是光照强度；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CO2浓度。(2)通常情况下，环境中CO2浓度的升高有利于幼苗吸收与固定CO2，从而使幼苗光合作用速率加快。在相同的温度和光照强度等条件下，图中甲与乙的呼吸速率相同，而甲的净光合速率高于乙，故甲曲线表示CO2浓度为800 μL·L－1的气候室中的幼苗的净光合速率随光照强度的变化。
(3)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。该事实表明种子的粒大饱满不属于可遗传的变异，是环境条件(环境中CO2浓度)影响了植物的表型，而非遗传物质改变导致的。
(2)乙装置在光照条件下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)总光合速率＝净光合速率+有氧呼吸速率。(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。
测定方法：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(可先在叶柄基部用热水或热石蜡烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分间物质转移。若在适宜光照下照射t h，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，则(MB－MA)表示该时间段内，相应面积的叶片有机物的制造量。
4.黑白瓶法——测定水生植物的光合速率测定方法：将装有水和水生植物的黑、白瓶置于相同水层中，测定单位时间内瓶中溶氧量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用，溶氧量变化代表呼吸作用耗氧量，白瓶透光，瓶中生物能进行光合作用和呼吸作用。溶氧量变化代表净光合作用放氧量。因此，真正光合作用量(总光合作用量)＝白瓶中氧气增加量(净光合作用量)+黑瓶中氧气减少量(呼吸作用量)。
5.间隔光照法——比较有机物的合成量测定方法：光反应和暗反应在不同的酶的催化作用下相对独立进行。在一般情况下，光反应的速率比暗反应的速率快得多，光反应产生的ATP和NADPH除满足暗反应正常利用外，还有一定量的剩余。持续光照，光反应产生的大量ATP和NADPH不能及时被完全利用，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，则黑暗间隔可利用光照时积累的光反应产物，再持续进行一段时间的暗反应。因此，在光照强度与光照时间不变的情况下，交替光照较连续光照条件下制造的有机物多。
6.叶圆片上浮法——定性比较光合作用强度的大小测定方法：取生长旺盛的菠菜绿色叶片，注意避开大的叶脉，用直径为1 cm的打孔器打出小圆形叶片若干。处理小圆形叶片，使叶片内的气体逸出，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。叶片因细胞间隙充满水而全都沉到水底。本实验可通过观察相同时间内叶片上浮数量的多少或上浮相同数量叶片所用时间的长短来反映不同条件下光合作用强度的大小。该实验方法只能比较大小，无法测出具体的光合作用强度。
[考向预测]总光合速率、净光合速率、呼吸速率测定的实验模型(素养目标：科学探究)
【答案】D　【解析】A~B段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断缩短，说明氧气生成速率不断提高，因此类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增加，A正确；C~D段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断延长，说明氧气生成速率在降低，即光合速率减弱，因此叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱，B正确；细胞氧气的净释放就表示有机物的积累，C~D段叶圆片上浮至液面所用的时间不断延长，说明氧气释放速率在降低，即表示单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小，C正确；题中提出“装置置于光温恒定且适宜的条件下”，因此此时如果增加光照强度或温度，都会使光合速率降低，导致叶圆片上浮至液面的时间延长，D错误。
(1)MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6 h后____________+_______________________－呼吸作用有机物的消耗量。 (2)若M＝MB－MA，则M表示________________________________________________。 (3)真正光合速率的计算方法是_____________________________________________。 (4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 
光合作用有机物的总产量　
B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量　
M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)　
将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在黑暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率
【解析】叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示6 h后叶片初始质量+光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6 h有机物的总产量(B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算真光合速率，即M除以时间再除以面积。
【答案】D　【解析】从图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X，A正确；从图分析可知，Y+X代表净光合速率、Y+2X代表实际光合速率，B正确；10小时光照，每小时的净光合速率＝Y+X＝3+2＝5 mg；10小时黑暗，每小时的有机物减少2 mg，因此该植物叶片增重5×10－2×10＝30 mg，C正确。在13~16 ℃之间，随着温度的升高，呼吸作用强度增强，实际光合作用强度增强，D错误。
【答案】B　【解析】由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3 mml·cm－2·s－1，A正确。CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率＝净光合速率+呼吸速率。由图可知35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较，B错误。由图可知，50 ℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率不大于零，说明不能积累有机物，C正确；由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境较适应，D正确。
2.(2022年湖南卷)将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8~10μ ml/(s·m2)时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μ ml/(s·m2)，每天光照时长为14小时。回答下列问题：(1)在此条件下，该水稻种子______(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗)，理由是__________________________________________________________________________________________________。
种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且光照有利于叶片叶绿素的形成
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μ ml/(s·m2)，其他条件与上述实验相同，该水稻______(填“能”或“不能”)繁育出新的种子，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。 
光照强度为10 μml/(s·m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每天光照时长大于12小时，植株不能开花
(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有_____________特性。 
【解析】(1)种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照强度为2 μml/(s·m2)，每天光照时长为14小时的情况下，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的形成，种子仍能萌发并成苗。(2)将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10 μml/(s·m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长大于12小时，植株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。
(3)该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，此时种子获得氧气较少，可通过无氧呼吸分解有机物供能，无氧呼吸产生的酒精对种子有一定的毒害作用，推测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。
3.(2021年海南卷)植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。(1)植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是_______________________________________________。 除通气外，还需更换营养液，其主要原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。 
根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生改变
增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用
(2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是________________________________。生菜成熟叶片在不同光照强度下光合速率的变化曲线如图，培植区的光照强度应设置在__________点所对应的光照强度；为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度，该条件下B点的移动方向是__________。 
植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光　
(3)将培植区的光照/黑暗时间设置为14 h/10 h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度________；若将培植区的温度从T5调至T6，培植24 h后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量__________________。 
【解析】(1)营养液中的生菜长期在液体的环境中，根得不到充足的氧，影响呼吸作用，从而影响生长，培养过程中要经常给营养液通入空气，其目的是促进生菜根部细胞呼吸；营养液中的无机盐在培植生菜的过程中会被大量吸收，导致营养液成分改变；并且根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降，因此需要更换培养液。(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以选用红蓝光组合LED灯培植生菜可以提高植物的光合作用，从而提高生菜的产量；B点为光饱和点对应的最大光合速率，因此培植区的光照强度应设置在B点所对应的光照强度，根据题干“为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度”可知：该条件下光合速率增大，则B点向右上方移动。