2025届高考生物二轮专题复习与测试板块二植物生理学专题四细胞呼吸与光合作用课件

这是一份2025届高考生物二轮专题复习与测试板块二植物生理学专题四细胞呼吸与光合作用课件，共60页。PPT课件主要包含了叶绿体类囊体薄膜，O2H2O，CO2，有氧呼吸，H2O，暗反应，光合作用，净光合速率，CO2吸收量，无氧呼吸等内容，欢迎下载使用。
将光能转变为ATP和NADPH中的化学能
考点1　细胞呼吸、光合作用过程及其关系 1．光合作用与细胞呼吸过程中物质和能量转换过程(1)物质转换
2．不同条件下光合作用与细胞呼吸的关系(1)真正光合速率与呼吸速率的关系(图示)
【真题研读】1．(2023·广东选择考)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是(　　)A．还原型辅酶Ⅰ　　B．丙酮酸C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳
解析：有氧呼吸第一个阶段发生在细胞质基质，此过程中1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]；有氧呼吸第二个阶段发生在线粒体基质，该过程中丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]；有氧呼吸第三个阶段发生在线粒体内膜，该过程中[H](还原型辅酶Ⅰ)与氧气反应生成水，同时释放大量的能量，A符合题意。
2．(2024·广东选择考)2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小的是(　　)A．ATP　B．NADP＋　C．NADH　D．DNA
解析：由题干信息可知，采集到的蓝细菌细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以使ADP与Pi反应形成ATP，NADP＋与H＋结合形成NADPH，用于暗反应，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA存在于蓝细菌的拟核中，D符合题意。
3．(2024·广东选择考)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是(　　)A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸B．线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱C．有氧条件下，WT比△sqr的生长速度快D．无氧条件下，WT比△sqr产生更多的ATP
解析：有氧呼吸的主要场所是线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B正确；与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比△sqr快，C正确；无氧呼吸的场所是细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同，D错误。
[命题延伸]——判断与填空(1)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。则与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少。(　　)(2)酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2。(　　)(3)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(　　)(4)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。 (　　)
(5)以葡萄糖为底物的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜。(　　)(6)无氧条件培养酵母菌时向酵母菌培养液中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成。(　　)(7)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是__________________________________________(答出1点即可)。提示：自身呼吸作用要消耗一部分　
(8)用差速离心法将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有氧气释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光，______(填“有”或“没有”)氧气释放，原因是________________________。提示：有　类囊体薄膜是H2O分解释放O2的场所，叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能
【对点突破】1．光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相对的独立性。下图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，其中Ⅰ～Ⅶ代表物质，①～⑤代表过程。下列叙述正确的是(　　)
A．图中Ⅶ被相邻细胞利用至少需要穿过5层生物膜B．图中Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅵ分别是同一种物质，Ⅰ和Ⅳ是不同物质C．图中①～⑤均伴随着ATP的合成或水解，其中③合成的ATP可被②利用D．光合作用的产物脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来
2．(2024·广州高三模拟)酵母菌在密闭容器内以葡萄糖为底物的呼吸速率变化过程如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．0～6 h内，容器中O2剩余量不断减少，有氧呼吸速率先加快后减慢B．6～8 h内，容器中O2的消耗量大于CO2的产生量C．8～10 h内，酵母菌细胞呼吸释放的能量主要储存在ATP中D．6～10 h内，用溴麝香草酚蓝溶液可检测到酵母菌无氧呼吸产生的酒精
解析：由题图可知，0～6 h内，酵母菌有氧呼吸速率先上升后下降，因有氧呼吸消耗O2，密闭容器内O2剩余量不断减少，A正确；6～8 h内，酵母菌进行有氧呼吸消耗的O2与产生的CO2相同，同时进行不消耗O2但产生酒精与CO2的无氧呼吸，因此在此期间，容器中的O2消耗量小于CO2产生量，B错误；8～10 h内，酵母菌只进行无氧呼吸，葡萄糖中的大部分能量转移至酒精中，少部分释放出来，其中大部分以热能的形式散失，少部分转化为ATP中的化学能，C错误；溴麝香草酚蓝溶液用于检测CO2，不能用于检测酒精，用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，D错误。
考点2　细胞呼吸和光合作用的影响因素 1．影响细胞呼吸的因素
2．影响光合作用的因素
3．两条变化曲线的比较
【真题研读】(2023·广东选择考)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和下图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)
分析图表，回答下列问题：(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和________________________，叶片主要吸收可见光中的________________光。
类胡萝卜素/叶绿素的值较高
解析：水稻叶绿体中的光合色素有4种：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。据表格信息可知，与野生型水稻相比，黄绿叶突变体(ygl)的叶绿素含量低，类胡萝卜素/叶绿素的值较高，导致ygl叶色黄绿。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此ygl叶片主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μml·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和____________________。
解析：光饱和点是光合速率不再随光照强度增加时的光照强度。据图a可知，ygl的光饱和点高于WT的。光补偿点是光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。根据图c可知，与WT相比，ygl的呼吸速率较高。据表格信息可知，与WT相比，ygl的叶绿素含量较低，当光照强度较低时，叶绿素含量低会导致光反应为暗反应提供的NADPH和ATP较少，使光合速率降低。综合上述分析可知，ygl具有较高的光补偿点的原因可能是其叶绿素含量较低和细胞呼吸速率较高。
(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体_________________，是其高产的原因之一。解析：与WT相比，在高密度栽培条件下，更多的光可到达ygl下层叶片，导致ygl下层叶片的光合速率较高；与WT相比，ygl的叶绿素含量低，但ygl群体的净光合速率较高，表明该群体的光能利用率较高，有机物积累量多。
(4)试分析在0～50 μml·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题。_________________________________。
答案：如图所示探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度(或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度)
解析：绘制曲线图时要注意：ygl的呼吸速率约为0.9 CO2 μml·m－2·s－1，WT的呼吸速率约为0.6 CO2 μml·m－2·s－1，而且ygl的光补偿点(约为30 μml·m－2·s－1)大于WT的光补偿点(约为15 μml·m－2·s－1)，具体曲线图见答案。由题可知，为保证水稻高产，可关注最适栽培密度或最适光照强度，因此可以继续探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度。
[命题延伸]——判断与填空(1) 某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象的解释是初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率。(　　)(2)柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用。(　　)(3)合理控制昼夜温差有利于提高作物产量。(　　)
(4)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降。 (　　)(5)油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。(　　)(6)马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生。 (　　)
(7)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________________，选择这两种作物的理由是________________________。
提示：作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
(8)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会________，出现这种变化的主要原因是__________________________________________。
气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少
(9)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：
从图可知，A叶片是树冠________(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是_____________________________________________________。
A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片的
【对点突破】1．为研究低温对作物光合特性的影响，科研人员以某作物为实验材料，以大田平均温度10 ℃为对照(CK)，设置3个低温处理组T1(－2 ℃)、T2(－4 ℃)、T3(－6 ℃)，结果如下表所示。回答下列问题：
(1)进行该实验时，应控制的无关变量有___________________________________________(至少写出2点)相同且适宜。根据表中数据分析，T2组的净光合速率小于T1组的，与气孔导度________(填“有关”或“无关”)，理由是_________________________________________________。解析：由题意可知，该实验的自变量为不同的低温条件，无关变量有光照强度、CO2浓度、矿质元素、水分等。根据表中数据分析，与T1组相比，T2组净光合速率小、气孔导度低，但胞间CO2浓度高，故此时气孔导度不是制约其净光合速率的因素。
光照强度、CO2浓度、水分、
T2 组的气孔导度小于T1组的，
但其胞间CO2浓度较高
(2)低温条件下，细胞中自由水/结合水的值会____________。有研究表明，低温处理也会影响叶绿体中基粒的体积、形态及数量，为了验证该结论，可采用的方法为_______________________。解析：结合水与植物体的抗逆性有关，故低温处理时，细胞中的部分自由水会转化成结合水，从而使细胞中自由水/结合水的值降低。验证低温处理会影响叶绿体中基粒的体积、形态及数量，可采用电子显微镜观察法。
(3)为了研究低温处理对叶绿素a和叶绿素b含量的影响，可用___________法分离色素，其原理是___________________________________。解析：为了研究低温处理对叶绿素a和叶绿素b含量的影响，可用层析法分离色素，其原理是不同色素在层析液中的溶解度不同。
不同色素在层析液中的溶解度不同
2．化石燃料的大量使用是大气CO2浓度不断升高的重要因素，研究大气CO2浓度可指导农业生产。大气CO2浓度会影响叶肉细胞中CO2固定酶的含量。科研小组为研究大气CO2浓度和施氮量对小麦光合速率的影响，进行了相关实验，实验处理及结果如下图所示。回答下列问题：
(1)小麦光合速率一般不能直接测量，需要分两步进行，先在光照条件下测____________，再在黑暗环境中测______________。(2)根据实验结果可知，在相同培养条件下，高氮素处理组的光合速率均高于低氮素处理组，原因可能是__________________________。N参与构成叶绿素和光合作用相关酶，高氮素处理组叶片中叶绿素和光合作用相关酶的含量高
(3)若要了解低大气CO2浓度对小麦光合速率的影响，可以增设D组和E组实验。若仅考虑CO2浓度这一变量，则D组的处理是__________________，E组的处理是___________________________________________。将低大气CO2浓度下长期生长的叶片，置于正常大气CO2浓度下培养　在低大气CO2浓度下培养
3．干旱对植物光合作用的抑制包括气孔限制和非气孔限制，前者是指干旱使气孔开放数减少，从而使光合速率下降；后者指干旱使光合结构遭到破坏或活性下降，此时胞间CO2浓度并不亏缺。科研工作者探究干旱对某植物光合作用的气孔限制和非气孔限制的实验结果如图所示。CK为对照组(土壤含水量为75%～80%)，W1为轻度干旱组(土壤含水量为60%～65%)，W2为中度干旱组(土壤含水量为50%～55%)，W3为重度干旱组(土壤含水量为 35%～40%)。
(3)在重度干旱条件下，植物胞间CO2浓度和净光合速率的变化________(填“相同”或“相反”)。研究者分析其净光合速率大幅下降主要是非气孔限制因素所致，其判断的理由是______________________________________________________________________________________________________________________________，请你分析植物在重度干旱条件下，生理方面的变化：①水分亏缺导致______________被破坏，从而直接影响光反应；②干旱胁迫导致将CO2固定、合成_____的一系列酶活性减弱；③光合产物的输出变慢，导致细胞内光合产物积累，阻碍了光合作用继续进行。
虽然气孔导度下降，但是胞间CO2浓度升高，且叶绿素含量下降，说明植物自身光合作用利用的CO2少于该条件下可为暗反应提供的CO2浓度
事实概述类 1．研究发现，全光照条件下植物的蒸腾速率较大，水分利用效率较低。据此并结合所学知识分析，育苗时适度遮光的意义为___________________。答案：适度遮光有利于降低温度、减小蒸腾速率，提高植物的水分利用效率，提高幼苗的成活率
2．给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是________________________。
实践应用类3．粮食储藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为_____________________________________________。答案：种子在有氧呼吸过程中产生了水4．相对低温条件有利于储存果实，主要原因是_________________。答案：低温降低了细胞呼吸相关酶的活性，减少有机物消耗
5．早春采用密闭玻璃温室育苗时，一段时间后植物光饱和点对应的光合速率往往__________(填“降低”或“升高”)，植物的光补偿点会________(填“降低”或“升高”)，因此要提高育苗质量应当采取____________________________________________________(答出两点即可)等措施。答案：降低　升高　增施农家肥，适当通风
原因分析类6．光照停止后，植物的光反应立即停止，但暗反应没有立即停止，原因是__________________________________。答案：光反应已经产生的ATP和NADPH还可以供暗反应进行一小段时间7．在适宜温度下，大田中光照强度处于光补偿点与光饱和点之间时，________________是限制光合作用的主要因素；光照强度高于光饱和点后农作物的光合作用不再增强的外界原因主要是__________________。答案：光照强度　环境中的CO2浓度较低，导致暗反应限制了光反应
8．如果两种农作物的光补偿点相同，则它们在光补偿点时实际光合作用速率________(填“相同”“不同”或“不一定相同”)，原因是_____________________________________。答案：不一定相同　它们的呼吸速率不一定相同
9．一种农作物单独种植称为单作，不同种类农作物间行种植称为间作。某农科所要研究花生和玉米单作和间作对作物产量的影响，则应该设置________组实验。下图是某作物(花生或玉米)间作和单作时，在不同光照强度下测得的单株该作物吸收CO2的速率。假设间作与单作时各农作物间的株距相同。
(1)光照强度为a时，无论间作，还是单作，该作物的光合速率无明显差别，导致该现象的主要原因是___________________________________________。(2)该作物很可能是________，理由是____________________________。答案：3　(1)此时光照强度弱，光反应限制光合速率，间作和单作的光合速率均较小　(2)玉米　玉米植株比花生植株高，间作情况下玉米与玉米的间距较大，不会彼此遮光，且有利于行间通风，局部CO2浓度较高，所以间作时玉米对CO2和光能的利用优于单作，光合速率高
10．植物的CO2补偿点是指植物光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度，CO2饱和点是指植物光合速率达到最大值时环境中的最低CO2浓度。在适宜温度、一定光照条件下，某兴趣小组分别测定了玉米、小麦幼苗的CO2补偿点和CO2饱和点，测定结果如下表。
(1)据表分析，在CO2浓度为40 μml/L的环境中培养小麦幼苗，限制小麦幼苗光合速率的主要环境因素是______________。(2)若将正常生长的玉米、小麦幼苗放置在同一密闭小室中培养，一段时间后发现两种植物的光合速率都降低，原因是___________________________________________________________________________________________________________________。继续培养，玉米、小麦幼苗存活时间更长的是____________，判断理由是___________________________________________________________________________________________。
植物在光下进行光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低
玉米的CO2补偿点比小麦的低，在相对较低的CO2浓度下仍然存在有机物的积累
11．CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度(375 μml·ml－1)，乙组提供CO2浓度倍增的环境(750 μml·ml－1)，丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60 d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如下图所示。
(1)与甲组相比，乙组CO2浓度倍增，光合作用速率并没有倍增，此时限制光合速率增加的因素有___________________________。(2)解释丙组的光合速率比甲组低的原因：_____________________。答案：(1)光照强度的限制(NADPH和ATP的供应限制)、固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等(2)植物长期处于CO2浓度倍增环境下，降低了固定CO2的酶含量或活性，当恢复到大气CO2浓度后，已经降低的固定CO2的酶的含量或活性未能恢复，又失去了高浓度CO2的优势，因此会表现出比大气CO2浓度下更低的光合速率
判断依据类 12．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。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__________________________。
答案：甲　光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙的大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物的净光合速率下降幅度比乙的大
13．科研人员向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质，在适宜条件下进行闪光实验。结果如下图：
据图推测，光照总时间和实验时间相同的情况下，闪光照射的光合作用合成有机物的量与连续光照下的光合作用合成有机物的量相同吗？____________，判断的依据是____________________________________。答案：不相同　光照总时间和实验时间相同的情况下，闪光照射的光合作用合成有机物的量较多。因为闪光照射，暗反应更能充分利用光反应提供的NADPH和ATP
实验探究类 14．生活在干旱地区的一些植物 (如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)____________________ _____________。
答案：实验思路：取若干生理状态相同的植物甲，平均分为A、B两组，将A组置于干旱环境中培养，B组置于水分充足的环境中培养，其他条件保持相同且适宜。培养一段时间后，先在夜晚分别测定A、B两组植物甲细胞液的pH并记录，再在白天分别测定其细胞液的pH并记录。预期结果：与夜晚测量的pH相比，A组白天测量的pH升高，而B组白天测量的pH变化不大，可以证明植物甲在干旱环境下存在这种特殊的CO2固定方式
15．异戊二烯能清除活性氧，降低高温、强光等环境因素对类囊体薄膜造成的伤害。下图是叶肉细胞中合成异戊二烯的有关过程，其中A、B代表相关细胞器。回答下列问题：
(1)当光照强度突然增强时，短时间内A细胞器中的3-磷酸甘油醛的含量__________。长时间的高温、强光等环境因素对类囊体薄膜造成伤害后，会直接影响图中_______________________________(填物质名称)的产生，进而影响光合作用和细胞呼吸。(2)高温下呼吸链受抑制，耗氧量下降，异戊二烯合成量增加，主要原因是高温下叶片的呼吸作用降低，使向叶绿体输送的__________________量增加，促进了异戊二烯的合成。
ATP、NADPH和O2(缺一不可)
(3)为进一步验证高温可使呼吸链受抑制，导致异戊二烯合成增多，科研人员用呼吸链抑制剂等进行了如下实验，完成下表：