【备考2026】高考生物一轮复习资源：第3单元 第15课时 光合作用和细胞呼吸的综合分析（课件）

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说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
考点一　细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化
考点二　“三率”的关系及测定
考点三　光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化
(3)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质间的转移方向：叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质，NADPH能转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。②ATP和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向：线粒体产生的ATP和NADH都可以转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP不转移至线粒体中，NADH能转移至线粒体中。
考向一　细胞呼吸、光合作用的物质和能量变化1.(2024·宜昌质检)如图表示光合作用和细胞呼吸之间的能量转变过程，下列说法错误的是A.只有含叶绿素的细胞才能进行 过程①和③B.过程③④发生的场所分别为叶 绿体基质和线粒体基质C.过程①中光能转变为化学能储存在ATP和NADPH中D.有氧呼吸过程中产生的NADH主要来自第二阶段
2.(2023·河北，19)拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。回答下列问题：(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在____________________合成，经细胞质基质进入叶绿体。
线粒体(或线粒体内膜)
(2)光照时，叶绿体类囊体薄膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和_______________________中的化学能，这些化学能经______________________阶段释放并转化为糖类中的化学能。
NADPH(或还原型辅酶Ⅱ)
(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的
细胞质基质ATP浓度明显______。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被________(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗，细胞有氧呼吸强度______。
(4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调_______________________阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体_________________________________，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。
H基因表达(或H蛋白数量)
1.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法
3.计算公式：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。4.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法(1)“液滴移动法”——测定装置中气体体积变化
①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即“真正光合速率”。②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。与图示两装置相比，对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。
(2)“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表_______ 强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表 强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
(3)“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化a.“黑瓶”不透光，测定的是______ ；“白瓶”给予光照，测定的是 。b.在有初始值的情况下，黑瓶中______ 为有氧呼吸量；白瓶中 为净光合作用量；二者之和为_____ 。c.在没有初始值的情况下，______________________________________＝真正光合作用量。
减少量(或CO2的增加量)
O2的增加量(或CO2的减少量)
白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量
(4)“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量本方法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝ ；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝ 。
(x＋z－2y)/2S
考向二　“三率”的关系及测定3.(2023·北京，3)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是A.在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高 而下降的原因是呼吸速率上升B.在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高 与光合酶活性增强相关C.在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
4.(2025·襄阳月考)某同学欲测定植物叶片的总光合速率，做如图所示实验。在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其质量，测得叶圆片的总光合速率＝(7y－6z－x)/6(g·cm－2·h－1)。不考虑取叶圆片的机械损伤和温度微小变化对叶片生理活动的影响，则M处的实验条件是A.下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时B.下午4时后将整个实验装置遮光3小时C.下午4时后将整个实验装置遮光1小时D.下午4时后在阳光下照射3小时
光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
1.图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨约2时～4时，温度降低， 减弱，CO2释放量减少。2.图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照， 启动。
3.图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度 细胞呼吸强度。4.图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭， 供应不足，出现“光合午休”现象。5.图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度 细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。
6.图1的G点、图2的 点：此时光照强度降为0，光合作用停止。7.图2 所示一昼夜密闭容器中植物 (填“能”或“不能”)正常生长，原因是_________________________________________________________ 。
J′点低于A′点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光
合作用量大于总细胞呼吸量
考向三　光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析5.如图是在24小时测得大棚番茄CO2的含量和CO2的吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是A.a点CO2释放量减少可能是由于温度降低导致 细胞呼吸强度减弱B.番茄通过光合作用合成有机物的时间是c～e段C.如果N点低于M点，说明经过一昼夜植物体内 的有机物总量增加D.植物干重最大的时刻是e点
6.(2024·新课标，31)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题：
(1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是_____________，原因是_________________________________________________________________________________________。
光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
(2)光照t时间时，a组CO2浓度_____(填“大于”“小于”或“等于”)b组。
(3)若延长光照时间，c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是_____组，判断依据是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
密闭容器中，c的O2浓度不再增加，说明此时由于CO2不足，导致光合速率减弱，光合速率等于呼吸速率；a组O2浓度等于初始浓度，也意味着光合速率等于呼吸速率；而b组此时的光合速率仍然大于呼吸速率。综上所述，b组的光合速率最大
(4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会______(填“升高”“降低”或“不变”)。
1.(2022·福建，10节选)栅藻是一种真核微藻，具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。为测定两种培养模式的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入C18O2，培养一段时间后检测18O2释放量。你认为该方法 (填“可行”或“不可行”)，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________。
C18O2中的18O在暗反应中随C18O2转移到糖类等有机物中[C18O2→C3→(CH218O)]，光反应中释放的O2来自H2O，排出的气体中检测不到18O2
2.(2020·山东，21节选)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。请回答下列问题：
在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量 (填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是________________ 。
不进行细胞呼吸消耗糖类(或植物细胞呼吸消耗糖类)
(1)叶绿素a和叶绿素b　红光和蓝紫　无水乙醇(2)HH1(3)大于　在光照强度为500 μml·m－2·s－1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的细胞呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率与细胞呼吸速率之和　叶绿素　ATP和NADPH(4)LH12
(1)类囊体薄膜　叶绿素、类胡萝卜素(2)C5　12(3)NADPH　ATP(4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮　②减少叶片差异造成的误差　③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
(1)凌晨温度下降，酶活性降低，细胞呼吸减弱　温度过高，导致叶片部分气孔关闭，二氧化碳供应减少，暗反应减慢　细胞质基质、叶绿体、线粒体(2)左侧　h　de(3)设置与图甲相同的装置，并将该装置遮光放在与图甲装置相同的环境条件下
一、选择题1.(2024·武汉模拟)甲植物和乙植物的净光合速率随 CO2 浓度变化的曲线如图所示。下列相关叙述正确的是A.CO2浓度为0 时，甲植物的呼吸速率大 于乙植物B.CO2浓度为 400 μL·L－1 时，甲、乙植物 的总光合速率相等C.CO2浓度为 500 μL·L－1 时，甲植物水的 光解速率小于乙植物D.与甲植物相比，乙植物更适合在高 CO2浓度条件下生存
2.(2024·扬州中学期中)如图表示某绿色植物在15 ℃和25 ℃条件下，光照强度和氧气释放速率的关系。下列说法错误的是A.当光照强度等于0时，该植物在25 ℃时比15 ℃ 时多吸收氧气10毫升/小时B.当光照强度等于5千勒克斯时，该植物在两种温 度下制造有机物的量相等C.当光照强度小于5千勒克斯时，适当降低温度有利于温室内该植物的增产D.当光照强度大于8千勒克斯时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素主要是二 氧化碳浓度等
3.某生物兴趣小组在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗光合速率的变化情况，结果如图所示。下列叙述正确的是A.若b点时天气突然转阴，短时间内叶肉细胞 叶绿体中C3含量降低B.一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼 苗的光合速率可能相同C.一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼 苗的光合速率一定不同D.若a点时叶片的净光合速率为0，则此状态下苦菊幼苗的干重保持不变
4.“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分(甲)遮光，另一部分(乙)不作处理，并设法阻止两部分联系。光照6小时，在甲、乙截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b，光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为m0，下列说法错误的是A.若m0－a＝b－m0，则表明该实验条件下叶片的光合速率等于呼吸速率B.本实验需阻止叶片光合产物向外运输，同时不影响水和无机盐的输送C.忽略水和无机盐的影响，甲部分叶片可在给乙光照时剪下，进行等时长的暗 处理D.选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性
5.(2024·恩施质检)科研人员检测晴朗天气下露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成图。下列相关说法错误的是A.光照强度增大是导致ab段、lm段Pn 增加的主要原因B.致使bc段、mn段Pn下降的原因是气 孔关闭C.致使ef段、p段Pn下降的原因是光照逐渐减弱D.适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施
6.(2024·南通期中)如图是某科研小组利用药用植物黄精进行光合作用和细胞呼吸研究实验过程中测得的实验数据绘制的曲线图，其中图1的光合曲线(图中实线)是在光照、CO2浓度等条件都适宜的环境中测得，图1的呼吸曲线(图中虚线)是在黑暗条件下测得；图2的实验环境是恒温密闭玻璃温室中，测定指标是连续24 h室内CO2浓度和植物CO2吸收速率。据图分析，下列说法错误的是
A.图1中，当温度达到55 ℃时， 植物光合作用已停止，可能 原因是与光合作用相关的酶 失去活性B.图1中，当温度达到55 ℃时， 植物的净光合速率与呼吸速率相等，总光合速率是呼吸速率的2倍C.结合图1数据分析，进行图2所示实验时，为了减少无关变量带来的干扰，温 度应设置在30 ℃左右D.图1中温度为40 ℃时对应的光合曲线点与图2中6 h和18 h对应的曲线点有相 同的净光合速率
7.科研人员在不同条件下测定大棚种植的、发育良好的某植物光合速率变化情况，调查时间为每天的8：30～14：00，连续调查数天，记录、分析相关数据，绘制了如图所示曲线图。下列有关说法正确的是A.在该调查时段内，该植物晴天积累有机物 总量最多的时刻为12：00B.从图中a～b段可以看出，该植物净光合速 率为负值，可能与环境因素中温度和光照 强度有关C.图中c～d时段，植物体内有机物总量的变化情况是先增加后减少D.j点时，该植物光合作用消耗的CO2量等于植物从外界吸收的CO2量
8.薇甘菊是外来入侵物种，研究人员测量薇甘菊在不同光照强度下的ATP和淀粉含量变化。以12：00时的光照强度为100%,8：00时的光照强度为40%,17：00时的光照强度为20%,18：00时的光照强度为0%，结果如图所示。下列说法正确的是A.17：00～18：00淀粉含量下降是因为细胞呼吸强度 大于光合作用强度B.8：00～12：00薇甘菊ATP含量未提高，说明此时光 合速率较低C.8：00时薇甘菊叶肉细胞中产生ATP的细胞结构是线 粒体和叶绿体D.薇甘菊长期在弱光下生长时，叶片会变厚，有利于捕获更多光能来适应弱光环境
9.自然界中C4植物比C3植物具有更强的固定低浓度CO2的能力。现将取自甲、乙两种植物且面积相等的叶片分别放置到相同大小的密闭小室中，在温度均为25 ℃的条件下给予充足的光照，每隔一段时间测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。下列说法不正确的是A.甲、乙两种植物中，乙植物可能为C4植物B.实验开始的10 min内，甲、乙两种植物光 合作用强度大于细胞呼吸强度C.M点处两种植物叶片的净光合速率相等D.40 min时乙植物叶片光合速率等于呼吸速率
二、非选择题10.(2023·辽宁，21)花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。如图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值(SPAD)(图1)和净光合速率(图2)。回答下列问题：
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括_________________，主要吸收_____________光，可用__________等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是________。
(3)在光照强度为500 μml·m－2·s－1、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率______(填“大于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率，判断的依据是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。在光照强度为1 500 μml·m－2·s－1、NaCl添加量为3.0 g·kg－1的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的________含量高，光反应生成更多的_______________，促进了暗反应进行。
在光照强度为500 μml·m－2·s－1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的细胞呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率与细胞呼吸速率之和
(4)依据图2，在中盐(2.0 g·kg－1)土区适宜选择种植________品种。
11.(2021·江苏，20)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题：
(1)叶绿体在__________上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是___________________。
(2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生_____；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了_____个CO2分子。
(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的__________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为_____中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：取培养10～14 d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定、计算光合放氧速率(单位为μml O2·mg－1chl·h－1，chl为叶绿素)。请完成下表。
在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮
减少叶片差异造成的误差
叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
12.为测定光合速率的变化，某科研小组将某植物放入密闭的透明玻璃小室中，如图甲所示。将该装置放于自然环境中，测定夏季一昼夜小室内植物氧气释放速率的变化，结果如图乙所示。请据图分析并回答下列问题：
(1)图乙曲线中，a～b段上升的原因是__________________________________________；e～f段下降是因为______________________________________________________________，从而导致光合速率下降；h点时该植物叶肉细胞内产生ATP的场所有______________________________。
凌晨温度下降，酶活性降低，细
温度过高，导致叶片部分气孔关闭，二氧化碳供应减少，暗反应减慢
细胞质基质、叶绿体、线粒体
(2)图乙曲线中d时刻，图甲装置中有色液滴的位置位于起始位置(0点)的______(填“左侧”“右侧”或“起始位置”)。有色液滴移到最右侧对应图乙曲线中的____点。小组成员在上午某段时间内，记录有色液滴移动位置时，获得了以下数据：
则该组实验数据是在图乙曲线的______段获得的。
(3)如果要测定该植物的真正光合速率，还需增加一组实验，其设计思路是_____________________________________________________________________。
设置与图甲相同的装置，并将该装置遮光放在与图甲装置相同的环境条件下