2024年高考生物大一轮必修1复习讲义：：第11讲　光合作用与细胞呼吸的综合分析

这是一份2024年高考生物大一轮必修1复习讲义：：第11讲　光合作用与细胞呼吸的综合分析，共23页。试卷主要包含了光合作用与有氧呼吸的关系，辨析净光合速率与总光合速率，5＝1等内容，欢迎下载使用。
第11讲　光合作用与细胞呼吸的综合分析
考点一　光合作用与细胞呼吸联系

1.光合作用与有氧呼吸的关系

(1)物质方面
①C：CO2有机物丙酮酸CO2。
②H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O。
③O：H2OO2H2OCO2(CH2O)。
(2)能量方面

(3)NADH([H])、NADPH、ATP

2.辨析净光合速率与总光合速率
(1)结合曲线辨析

提醒　当植株净光合速率为0时，叶肉细胞的净光合速率大于0；当叶肉细胞中净光合速率为0时，植株的净光合速率小于0。
(2)从语言文字中辨析
还有“叶绿体吸收”也表示总光合速率
总(真正)光合速率
净(表观)光合速率
呼吸速率
“同化”“固定”或“消耗”的CO2量
“从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量
黑暗中释放的CO2量
“产生”或“制造”的O2量
“释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2量
黑暗中吸收的O2量
“产生”“合成”或“制造”的有机物的量
“积累”“增加”或“净产生”的有机物的量
黑暗中消耗的有机物的量

真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量
②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量　　　　　　
3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较




考向1　结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维
1.(2023·江苏百校大联考)蓝细菌是引起“水华”现象的主要微生物。如图是蓝细菌光合作用和呼吸作用过程中含碳化合物相互转化的部分图解。下列相关叙述正确的是(　　)

A.与过程①②有关的酶分布在叶绿体基质中
B.有氧呼吸中，与过程③相比，过程④产生[H]的量较多
C.过程③④能为过程②提供ATP和NADPH
D.在乳酸菌细胞中能发生的过程是③和④
答案　B
解析　分析题图，对于绿色植物来讲，过程①②分别表示二氧化碳的固定和C3还原过程，为光合作用的暗反应阶段，发生在叶绿体基质中，但图示的过程发生在蓝细菌细胞中，蓝细菌没有叶绿体，因此，蓝细菌细胞中，与过程①②有关的酶分布在细胞质基质中，A错误；有氧呼吸中，与过程③有氧呼吸的第一阶段相比，过程④有氧呼吸的第二阶段产生[H]的量较多，B正确；过程③是有氧呼吸的第一阶段，过程④是有氧呼吸的第二阶段，这两个过程有ATP的产生，同时也有[H]的生成，但这两个过程的[H]是NADH，C错误；乳酸菌为厌氧细菌，在乳酸菌细胞中发生乳酸发酵过程，该过程不产生CO2，能发生的过程是③，D错误。
2.(2023·江苏连云港期初)光合作用和细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)
A.适宜的光照下，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
B.细胞呼吸过程中有机物中稳定的化学能主要转变为ATP中活跃的化学能
C.用HO培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O
D.夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，有利于提高作物产量
答案　B
解析　光合作用的光反应阶段产生ATP，光反应的条件是光照，场所是叶绿体，有氧呼吸的三个阶段都能合成ATP，有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，A正确；光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中有机物中的化学能大部分以热能形式散失，少部分转变为ATP中活跃的化学能，B错误；用HO培养小球藻，在叶绿体中进行光合作用，进行水的光解形成氧气和[H]，则最先检测到含有放射性的产物是氧气；HO可参与有氧呼吸的第二阶段，在CO2中可检测到被标记的18O，再通过光合作用的暗反应阶段，转移到糖类等有机物中，C正确；夏季连续阴天，光照强度减弱，光合作用合成的有机物减少，夏季的气温较高，细胞呼吸作用较强，细胞呼吸分解的有机物较多，不利于植物生长，所以大棚中白天适当增加光照，提高光合作用强度，夜晚适当降低温度，降低细胞呼吸强度从而增加净光合作用强度，可提高作物产量，D正确。
考向2　结合光合作用与细胞呼吸相关曲线考查科学思维
3.(2023·河南九师联盟)某科研人员将某品种茄子置于密闭的大棚中，测量其CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A.17 ℃时的呼吸速率大于22 ℃时的呼吸速率
B.22 ℃时B点处叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
C.C点和D点处茄子的净光合速率相同
D.C点和E点处限制茄子光合速率的主要因素相同
答案　C
解析　曲线与纵坐标的交点是呼吸速率，17 ℃时的呼吸速率小于22 ℃时的呼吸速率，A错误；22 ℃时B点处茄子的光合速率等于呼吸速率，由于茄子中存在不能进行光合作用但可进行呼吸作用的细胞，故叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，B错误；C点和D点处茄子的CO2吸收速率相同，即净光合速率相同，C正确；C点和E点处限制茄子光合速率的主要因素不同，前者是光照强度，后者主要是温度，D错误。
4.(2023·广东珠海一中调研)将某一植株放在密闭玻璃罩内，在夏季晴朗的一天置于室外一昼夜，获得实验结果如图1(C点开始有光照)、2所示。下列有关说法错误的是(　　)

A.图1中BC段较AB段CO2浓度增加减慢，是因为低温使植物呼吸作用减弱
B.图1、图2中分别出现FG段与ef段的变化，原因是部分气孔关闭，叶片吸收CO2的量减少
C.图2中gh段O2含量增加，且到达i点时，该植株积累的有机物最多
D.图示结果表明，该植株经过这一昼夜之后，植物体内有机物含量有所增加
答案　C
解析　图1中的B点为凌晨，此时植物只进行呼吸作用，凌晨气温下降，植物呼吸作用减弱，因此BC段较AB段CO2浓度增加减慢的原因是低温使植物呼吸作用减弱，A正确；图1、图2中分别出现FG段与ef段的变化，原因是此时处于中午，光照较强，温度较高，部分气孔关闭，叶片吸收CO2的量减少，B正确；图2中gh段仍表现为吸收CO2，说明O2含量仍在增加，且到达h点时，该植株积累的有机物最多，C错误；图1中比较A点和J点，J点的CO2浓度低于A点，说明该植物一昼夜总体表现为吸收CO2用于合成有机物，因此经过这一昼夜之后，植物体内有机物含量会有所增加，D正确。
考点二　光合速率的测定方法

1.“液滴移动法”——测定装置中O2的变化


①真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
②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。　　　
2.“黑白瓶法”——测溶氧量的变化

提醒　①黑白瓶法常用于水生生态系统光合速率和呼吸速率的测定。
②在没有初始值m0时，可利用计算出真正光合速率。
3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量

提醒　①本方法又叫半叶称重法，即测定单位时间、单位叶面积干物质的产生总量，常用于大田农作物光合速率的测定。
②本方法的要点是一半叶片遮光，另一半叶片照光，同时开始实验。
③可选择对称于主脉的多组叶圆片，烘干称重，分别求出WA和WB的平均值，以减小实验误差。

1.(2023·江西九江模拟)为探究光照强度对光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在25 ℃条件下进行了一系列实验。下列说法正确的是(　　)

A.在无光条件下，液滴向左移动
B.在有光条件下，液滴向右移动
C.在有光条件下，液滴向右移动的距离代表光合速率
D.随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大
答案　A
解析　由于CO2缓冲液维持装置中的CO2含量不变，所以引起装置中气压变化的原因是O2变化，无光条件下绿色植物只进行细胞呼吸，消耗O2，液滴左移，A正确；有光条件下，绿色植物既进行细胞呼吸消耗O2，又进行光合作用产生O2，若光合作用>呼吸作用，液滴右移，若光合作用＝呼吸作用，液滴不移动，若光合作用”“　NaHCO3浓度较高，植物吸水困难，光合作用强度和细胞呼吸强度均减弱，而且氧气产生量和消耗量相等
解析　(1)该实验中检测了不同条件下溶解氧的变化，其中的条件包括不同的光照强度和NaHCO3浓度，溶解氧还会随着时间的变化而变化，所以本实验中涉及的自变量有光照强度、NaHCO3浓度、时间。(2)从图来看，实验开始时，溶解氧量为4 mg，光照强度为3 000 lx时，10 min后溶解氧量约为7 mg，所以10 min内黑藻积累的氧气量为7－4＝3(mg)，而10 min内黑藻呼吸作用消耗的氧气量为4－2＝2(mg)，因此，光照强度为3 000 lx时，10 min内黑藻通过光合作用产生的氧气量约为3＋2＝5(mg)。光照强度为4 500 lx时，早期溶解氧量上升，因为光照强度较大，光合速率大于呼吸速率，而后期(8～10 min)溶解氧量几乎不变，可能是自来水中二氧化碳浓度降低，使植物光合速率下降，当光合速率与呼吸速率相等时，溶解氧量不变。(3)烧杯中的溶解氧量不变，说明黑藻植株的光合速率与呼吸速率相等，又因为黑藻植株中进行光合作用的主要是叶肉细胞，而所有细胞都进行呼吸作用，所以对叶肉细胞而言，其光合速率大于呼吸速率。
8.(2023·河北衡水金卷)某生物小组利用图1装置测定自然条件下某植物幼苗一天的光合速率，测定结果如图2所示。回答下列问题：

(1)图1的完全培养液中一定含有________(填无机盐)等合成叶绿素的原料。完全培养液对植物而言是一种________(填“等渗”“低渗”或“高渗”)溶液。
(2)请依据图2画出一天中密闭玻璃内CO2浓度变化的曲线(表示出CO2浓度的大概变化即可)。
(3)图3中，叶绿素分布在________(在A、B、C、D四个场所中选择填入)，产ATP的场所是________(在A、B、C、D四个场所中选择填入)。
(4)图3中①③可代表________(填“CO2”或“O2”)，图3所表示的情况是否可以发生在图2中t2时刻？________(填“是”或“否”)。
答案　(1)Mg、N　低渗
(2)
(3)D　A、D　(4)CO2　否
解析　(1)叶绿素中含有的矿质元素有Mg、N等。植物生活的溶液应该是低渗溶液，这样植物才能正常地吸水。
(2)图2给的是图1中植物光合作用过程中O2释放的速率，要求画出该密闭环境中CO2的浓度变化情况。因此图2中的横轴之上部分对应的是答案中曲线的单调递减区间，反之横轴之下部分对应答案中曲线的单调递增区间。
(3)A为线粒体内膜，进行有氧呼吸第三阶段，D为类囊体薄膜，进行光反应。叶绿素分布在类囊体薄膜上，对应图3中的D。产生ATP的过程有光合作用的光反应，有氧呼吸的三个阶段，无氧呼吸第一阶段，图3 A、B、C、D中只有A和D可以产生ATP。
(4)①③为CO2，②④为O2，图2中t2时氧气释放速率为正值且以最大的速率释放，应该是光合作用大于呼吸作用，图3体现的是，呼吸作用大于光合作用，所以图2中t2时刻不能对应图3所表示的情况。
9.(2023·湖北黄冈调研)某研究所为研究不同“果树—农作物”复合种植模式对果树光合作用的影响，选择了苹果＋玉米和苹果＋绿豆两种种植模式(苹果株高约400 cm，树冠离地约100 cm；玉米株高约200 cm；绿豆株高约45 cm)，种植时，行间距和株距等均相同，每隔2小时测定苹果树的净光合速率，结果如下图所示。回答下列相关问题：

(1)植物叶肉细胞中能捕获光能的物质存在的具体场所是________，叶肉细胞吸收的CO2直接参与的反应过程是________。上图中检测净光合速率的各时间点，叶肉细胞光合作用利用的CO2的来源有______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)分析上图，两种种植模式下，苹果树在夏季12：00时，净光合速率低的原因是___________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
在14：00之前，“苹果＋玉米”模式下苹果树的净光合速率相对较低，原因可能是___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)从研究结果可得出，苹果树不适合与________(填“高秆”或“矮秆”)农作物复合种植。
答案　(1)类囊体薄膜　CO2的固定　线粒体产生、外界环境吸收　(2)12：00左右温度高，植物部分气孔关闭，CO2进入叶肉细胞的量减少　玉米植株较高，对苹果树叶片有遮挡作用，使苹果树部分叶片获得的光照减少，导致其光照强度降低，光合速率降低(答出“玉米植株对苹果树叶片有遮挡作用，光照强度降低，光合速率降低”即可)　(3)高秆
解析　(1)植物叶肉细胞中能捕获光能的物质为吸收光能的色素，其存在的具体场所是类囊体薄膜。叶肉细胞吸收的CO2直接参与光合作用暗反应过程中的CO2的固定。叶肉细胞光合作用利用的CO2的来源有植物呼吸作用通过线粒体产生，以及从外界环境吸收。(2)由于夏季12：00左右温度高，植物部分气孔关闭，使CO2进入叶肉细胞的量减少，导致净光合速率低。“苹果＋玉米”模式下，玉米植株较高，与苹果树争夺空气中的CO2，导致苹果树冠周围空气中的CO2浓度下降，影响苹果树光合作用的暗反应，因此光合作用速率降低。(3)由于高秆农作物会导致苹果树冠周围空气中的CO2浓度下降，从而影响苹果树的光合作用，故苹果树不适合与高秆农作物复合种植。