第三单元　第十五课时　光合作用和细胞呼吸的综合分析-2027年高考生物一轮复习课件（含讲义及答案）

这是一份第三单元　第十五课时　光合作用和细胞呼吸的综合分析-2027年高考生物一轮复习课件（含讲义及答案），共100页。PPT课件主要包含了ONE，TWO，“三率”的关系及测定，课时精练，THREE等内容，欢迎下载使用。
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
细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化
训练　如果用18O标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有18O？如果有，写出18O的转移途径。
提示　有，H218O经过光合作用的光反应转移给18O2，H218O经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。
(3)ATP、NADH和NADPH的来源与去路
考向一　细胞呼吸、光合作用的物质和能量变化1.(2025·豫北名校期末联考)如图表示某自养型生物进行光合作用和细胞呼吸的过程示意图，图中①～④表示反应过程。下列叙述正确的是A.反应①②发生的场所只能分别是类囊体薄膜 和线粒体内膜B.反应③④分别表示CO2的固定和有氧呼吸的 第一、二阶段C.反应①产生的ATP可用于反应③和其他消耗 能量的反应D.NADP＋是氧化型辅酶Ⅰ，是光合作用产生的e－的最终受体
2.(2025·河北，4)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是A.类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2OB.叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2C.类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物
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
产生(制造、生成)
总光合速率＝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变化
(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
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。与图中两装置相比，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。
O2的减少量(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.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1cm2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
考向三　光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析5.(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______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(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”)。
　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
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(1)增强　在低氧胁迫时，OE的根细胞氧浓度明显高于WT　NADH　(2)有氧呼吸第二阶段是从A到H再到A的循环过程　(3)OE根细胞呼吸速率高于WT，有利于根细胞吸收N、Mg等矿质元素，促进OE光合速率的增加，且光合速率的增加量高于呼吸速率的增加量　(4)NADP＋　H2O
(1)叶绿体类囊体(薄膜)　NADP＋(或氧化型辅酶Ⅱ)　(2)线粒体基质　12　(3)去除块根后，保卫细胞中淀粉积累，导致气孔导度下降，CO2供应减少，使得暗反应原料不足，光合速率降低　(4)三　小于
(1)类囊体薄膜　还原剂　(2)能　据图 3 可知ygl 品种在黑暗下的呼吸速率也更强， 所以此时的总光合速率比WT品种更高　(3)光能利用率较高　(4)如图所示
一、选择题1.(2025·黄石二模)如图是某植株叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。下列叙述错误的是A.若细胞①处于黑暗环境中，那么该细胞单 位时间内放出的CO2量即为呼吸速率B.若将该植株置于细胞②对应的光照强度下一段时间，则植株的干重将 减小C.细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2 的和D.对细胞④的分析可得出，此时的光照强度较弱且物质的量N1小于m2
2.(2025·巴中二模)如图为植物叶肉细胞内的部分代谢过程，①～⑦为相关生理过程。下列叙述正确的是
A.干旱缺水时和植物缺铁时，首先受到影响的均为过程③B.转运蛋白在过程①和②中均可起重要作用C.若过程③中O2的产生量等于过程⑥中O2的吸收量，则该细胞所在植株 的有机物总量将增加D.图中过程③⑤⑥⑦均可产生ATP
3.如图为某绿色植物自然状态下一天中的CO2量的变化情况。据图分析，下列叙述错误的是A.一天中的光合作用时间大于12小时B.一天中该植物干重最大的时刻是18：00C.中午时b曲线下降原因是气孔关闭，CO2 供应不足D.一天中呼吸作用产生的CO2量可用两曲线之间围成的面积表示
4.(2025·郑州一模)用不同强度的光照射某种植物叶片，并将其每100 cm2叶面积的CO2吸收速率表示在图中。假设每天光照为14小时，昼间的光照强度超过光饱和点，而夜晚为完全黑暗，根据如图所示数据计算该植物每100 cm2叶面积每天会从外界净吸收的CO2量是A.370 mg B.300 mg C.360 mg D.440 mg
5.生物兴趣小组在密封容器的两侧放置完全相同的植株A、B，A植株左上角有适宜光源，B植株无光源，中间用挡板隔开(挡板既能遮光又能隔绝气体交换)(如图甲)。然后在适宜条件下培养，一段时间后，撤去挡板继续培养，测定培养过程A植株的光合速率与呼吸速率，得到图乙曲线L1。不考虑温度、水分等因素的影响，下列叙述错误的是A.a点对应的时刻为测定的起始时刻B.ab、cd段限制光合速率的因素均为 CO2浓度C.b点为撤去挡板的时刻D.c点时A植株光合速率等于B植株
6.氧化石墨烯(GO)是一种纳米材料，被广泛应用于农业生产中。研究人员为探究GO是否会影响植物的生长发育，利用黑麦草进行相关实验，得到如表数据。
下列叙述正确的是A.净光合速率可用黑麦草单位时间内CO2的固定量表示B.第3～6组净光合速率降低是由于GO引起黑麦草叶片气孔部分关闭C.推测20～50 mg·g－1 GO可能会破坏叶绿体结构，降低总叶绿素含量D.上述实验说明少量GO释放到土壤中就会抑制植物的生长
7.(2026·湖北部分高中协作体联考)在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，利用装置图甲，进行光合速率测定。图乙是利用装置图甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述错误的是
A.从图乙可看出，F植物适合在较弱光照下生长B.光照强度为1 klx时，装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴左移C.光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生O2的速率相等D.光照强度为6 klx时，装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时 间短
8.(2026·安徽鼎尖名校大联考)某研究者为探究某种植物光合速率与呼吸速率对生长发育的影响，进行如下实验：选取长势一致的该植物幼苗，均分为7组，分别置于20 ℃、23 ℃、26 ℃、29 ℃、32 ℃、35 ℃、38 ℃的恒温环境中(光照强度、CO2浓度等其他条件均相同且适宜)。每组幼苗先暗处理1 h，再光照1 h，测定从实验初始到光照结束时的干重变化量(结果如表)。
下列叙述正确的是A.该植物进行光合作用时，当光照强度突然增强，短时间内C5的量将会减少B.23 ℃和29 ℃时，该植物的净光合速率相等C.35 ℃时，该植物幼苗的总光合速率为7 mg/hD.26 ℃恒温24 h条件下，只有光照时间超过9 h，该植物幼苗才能正常生长
9.芝麻是我国主要的油料作物之一，也是四大食用油料作物的佼佼者。科研人员以室内盆栽为实验材料，测定了黑芝麻、白芝麻在中度干旱土壤中的相关代谢指标，结果如图所示。
下列叙述错误的是A.随着实验天数的增加，白芝麻和黑芝麻的叶绿素含量都降低，且白芝 麻组的叶绿素含量降低幅度较黑芝麻组的大B.若实验第10 d与第20 d时的气孔导度、呼吸速率、酶的量及活性均相同， 则与实验第10 d时相比，实验第20 d时白芝麻暗反应速率升高C.干旱条件下黑芝麻根细胞内的可溶性氨基酸含量可能会升高，从而提 高根的细胞液浓度进而提高植物根系的吸水力D.实验进行到第50天时，白芝麻的净光合作用速率降为0，此时其叶肉细 胞的光合作用速率大于呼吸作用速率
二、非选择题10.(2025·安徽，16)为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT，模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。
回答下列问题。(1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸_____，原因是___________________________________________。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为________中储存的能量。
在低氧胁迫时，OE的根细胞氧浓度明显高于WT
(2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积(图2a)；当加入F、G或H时，E也同样累积(图2b)。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设：__________________________
_________________。
有氧呼吸第二阶段是从A到H
(3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。
吸速率高于WT，有利于根细胞吸收N、Mg等矿质元素，促进OE光合速率的增加，且光合速率的增加量高于呼吸速率的增加量
(4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质(最终电子受体)是________，而最终提供电子的物质(最终电子供体)是_____。
11.何首乌块根可入药，具有极高的药用价值。图1为何首乌叶肉细胞进行光合作用和有氧呼吸的过程，图中A代表细胞结构，3-磷酸丙糖(PGAL)是一种重要的三碳化合物，既参与光合作用，又参与呼吸作用，光合作用过程中，部分PGAL被磷酸转运器转入细胞质基质中生成蔗糖，何首乌合成的淀粉主要运输到块根储存。研究发现，保卫细胞中淀粉积累会导致气孔开放程度降低。图2为某何首乌植株氧气吸收速率和氧气释放速率随时间的变化曲线，其中，0～4 h为无光条件，4～8 h光照强度逐渐增加，其他条件相同且适宜。
回答下列问题：(1)结构A是__________________，水释放的高能电子经过一系列的传递，最后在A的表面与电子受体_________________________以及H＋结合，使高能电子的能量转移并储存在NADPH中。
NADP＋(或氧化型辅酶
(2)图1中⑥过程产生CO2的场所是___________。卡尔文循环过程中，每产生6个PGAL就会有1个PGAL离开卡尔文循环，若离开卡尔文循环的PGAL为4个，则需要____次卡尔文循环。
(3)研究人员发现去除何首乌的块根后，植株光合速率降低，分析导致这一结果的原因可能是__________________________________________________________________________________________________。
去除块根后，保卫细胞中淀粉积累，导致气孔导度
下降，CO2供应减少，使得暗反应原料不足，光合速率降低
(4)图2中该何首乌植株消耗氧气的过程是有氧呼吸的第____阶段。在4～6 h之间，该绿色植物的光合作用速率______(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用速率。
12.(2025·黄山二模)光合作用原理是提高作物产量的重要理论基础。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，其相关生理特征如表、图。(光饱和点：达到最大光合作用强度时的最小光照强度；光补偿点：光合作用强度等于呼吸作用强度时的光照强度。)回答下列问题：
(1)水稻光合作用光反应阶段发生在叶绿体的__________(部位)，其中产生的NADPH可作为________参与暗反应阶段，并为暗反应阶段提供能量。
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μml·m－2·s－1左右时，ygl的净光合速率较WT更高，____(填“能”或“不能”)说明此时ygl品种的总光合速率也较WT品种更高，理由是________________________________________________________________________________。
据图 3 可知ygl 品种在黑暗下的呼吸速率也更强，
所以此时的总光合速率比 WT 品种更高
(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。
(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变化趋势曲线。