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生物第三单元细胞的能量供应和利用加强提升课(1)光合作用与细胞呼吸综合应用01突破一光合作用和细胞呼吸过程的相互关系分析02突破二开放或密闭环境中CO2含量昼夜变化情况分析03突破三光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题04高效作业知能提升突破一光合作用和细胞呼吸过程的相互关系分析1．光合作用与有氧呼吸的联系(1)物质方面(2)能量方面2．光合作用与细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向项目光合作用有氧呼吸[H]来源H2O光解产生有氧呼吸第一、二阶段去向还原C3用于第三阶段还原O2ATP来源光反应阶段产生三个阶段都产生去向用于C3的还原供能用于各项生命活动(植物C3的还原除外)1．(2020·黑龙江大庆实验中学月考)下图表示大豆叶肉细胞光合作用和呼吸作用的过程示意图，其中A～D为不同的反应过程，①～④代表不同物质。下列相关叙述正确的是()A．过程A和过程D的生物化学反应均发生在生物膜上B．强光时，NADPH的合成速率明显大于物质②的生成速率C．过程D产生的CO2用于过程B至少要穿过4层生物膜D．过程D产生的ATP能在过程B中大量用于(CH2O)的合成解析：选C。题图中过程A、B分别表示光反应和暗反应，过程C代表细胞呼吸第一阶段，过程D代表有氧呼吸第二、三阶段；图中①是O2，②为NADP＋，③为ADP＋Pi，④为C5。光反应阶段发生在叶绿体类囊体薄膜上，有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中，A错误；强光时，如果光合速率稳定，则光反应中NADPH的生成速率与暗反应中NADP＋的产生速率应基本相等，B错误；线粒体基质中产生的CO2依次穿过线粒体内、外膜和叶绿体外、内膜后才可在叶绿体基质中被固定利用，所以至少穿过4层生物膜，C正确；暗反应中合成(CH2O)所需的ATP来源于光反应合成的ATP，而不是大量来源于细胞呼吸产生的ATP，D错误。2．(2018·高考江苏卷改编)下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指[H])，请回答下列问题：(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为____________，其中大多数高等植物的____________需在光照条件下合成。(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在____________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内，在____________(填场所)组装。(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为____________后进入乙，继而在乙的____________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的____________(填场所)转移到ATP中。解析：(1)由题图可知，甲为叶绿体，乙为线粒体。植物通过光合作用将光能转变为化学能，参与光合作用的两类色素为叶绿素和类胡萝卜素，其中大多数高等植物的叶绿素需在光照条件下合成。(2)光反应的场所为类囊体薄膜，参与光反应中心的蛋白在类囊体薄膜上组装；Rubisco(催化CO2固定的酶)是参与暗反应的相关酶，在叶绿体基质中组装。(3)叶绿体输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为丙酮酸后进入线粒体，在线粒体基质中被彻底氧化分解成CO2；NADPH可被线粒体内膜上发生的有氧呼吸第三阶段利用，NADPH中的能量最终被转移到ATP中。答案：(1)叶绿素、类胡萝卜素叶绿素(2)类囊体薄膜上基质中(3)丙酮酸基质中内膜上突破二开放或密闭环境中CO2含量昼夜变化情况分析1．自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线分析2．密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线分析注意：分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，应分析曲线变化趋势的快慢，也就是斜率。3．(2020·湖南株洲一模)将绿色的小麦叶片放在温度适宜的密闭容器内，在光照条件下，测定该容器内O2量的变化，实验结果如图所示。以下说法错误的是()A．A点以后的短时间内，叶肉细胞内C5的量将增加，B点时叶肉细胞的光合作用速率等于呼吸作用速率B．在5～15min内，容器内O2量增加的速率逐渐减小，是因为CO2浓度逐渐减少，光合作用速率与呼吸作用速率的差值减小C．同一小麦植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱，其内部原因最可能是底部叶片衰老，酶活性降低D．若向密闭容器中加入18O标记的O2，可在该绿色植物叶肉细胞中检测到放射性的淀粉。18O最短的转移途径是18O2→C18O2→(CH218O)解析：选D。A点给予光照，植物开始进行光反应，C3开始还原，短时间内，C3含量减少，C5含量将增加，B点之后容器中O2含量不再发生变化，此阶段叶肉细胞光合作用速率等于呼吸作用速率，A正确；给予光照后，密闭容器中O2含量增加，说明叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率，在5～15min内，随着光合作用的进行，环境中CO2浓度降低，使光合作用速率减慢，净光合作用速率减小，故容器内O2量增加的速率逐渐减小，B正确；底部衰老叶片细胞中多种酶的活性降低，呼吸作用速率减慢，故同一小麦植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱，C正确；18O标记的O2参与有氧呼吸第三阶段生成H182O，H182O与丙酮酸反应生成C18O2，C18O2参与暗反应生成(CH182O)，故向密闭容器中加入18O标记的O2，可在该绿色植物叶肉细胞中检测到放射性的淀粉的最短转移途径是18O2→H182O→C18O2→(CH182O)，D错误。4．下图甲是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题：(1)由图甲可看出大约中午12时时，光合作用强度明显减弱(C点)，其主要原因是___________________________________________________________________________。(2)由B点到C点的过程中，短时间内C3和C5的变化分别是________________________。(3)测得该植物的一些实验数据如下：30℃15℃黑暗5h一定光照15h黑暗下5h吸收CO2660mg释放CO2220mg释放CO2110mg若该植物处于白天均温30℃，晚上均温15℃，有效日照12h的环境下，该植物一昼夜积累的葡萄糖的量为________mg。(4)将该植物置于一密闭的容器内一昼夜，此过程中容器内O2的相对含量变化如图乙所示。据图回答下列问题：①图乙中植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是________。②该植株经过一昼夜后，能否积累有机物？________，理由是________________。解析：(1)夏季中午温度高，植物蒸腾作用比其他时间强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱。(2)由(1)知，B点到C点光合作用强度减弱的根本原因是植物吸收的CO2减少，光合作用的暗反应阶段CO2固定减少，C3生成量减少，而C5消耗量减少，由此得出在光合作用的动态变化中，C3减少、C5增多。(3)CO2吸收量代表的是净光合量，注意题目中白天和晚上对应的温度，结合题意计算CO2的吸收量为(660/15)×12－(110/5)×12＝264(mg)，一昼夜积累的葡萄糖的量为(264×180)/(6×44)＝180(mg)。(4)①分析曲线可知，AB段(不含B点)和CD段(不含C点)，密闭容器内O2含量呈下降趋势，说明光合作用强度小于呼吸作用强度；BC段(不含B、C点)，密闭容器内O2含量呈上升趋势，说明光合作用强度大于呼吸作用强度；B、C点为转折点，所以B点、C点是光合作用强度等于呼吸作用强度的点。②能否积累有机物，是看一昼夜总的光合作用和呼吸作用的大小，可以通过一昼夜CO2或O2的变化量来判断，本题是比较A点、D点O2的相对含量：D点O2的相对含量低于A点O2的相对含量，说明一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，即一昼夜总的光合作用小于呼吸作用，所以植物不能积累有机物。答案：(1)温度高，蒸腾作用强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱(2)C3减少、C5增多(3)180(4)①B点和C点②不能一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，说明该植物一昼夜呼吸作用大于光合作用提高大棚内农作物产量的途径途径具体方法和注意事项延长光照时间夜间适当补充光照：最好选择日光灯，时间不能太长，保证经济效益增大光合面积合理密植：要适度，避免相互遮光造成减产间作、套种：要选择合适的两种作物，减少竞争导致的减产途径具体方法和注意事项提高光合作用强度提高CO2浓度：如适当通风、焚烧秸秆、施用农家肥合理施肥：如农家肥和化肥配合使用，还要避免施肥过度造成“烧苗”提高净光合作用速率适当增大昼夜温差：白天适当升温，夜间适当降温，增加有机物的积累量突破三光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题结合坐标曲线分析，光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题5．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃，下图表示30℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25℃(原光照强度和CO2浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是()A．下移、右移、上移B．下移、左移、下移C．上移、左移、上移D．上移、右移、上移解析：选C。图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。由题干“光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃”可知，当温度从30℃降到25℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点时吸收的CO2增多，d点上移。b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，在25℃时细胞呼吸强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度，即b点左移。6．(不定项)(2020·山东烟台月考)如图所示，在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度(其他条件均为最适)对小球藻产生O2的影响。装置A的曲线如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是()A．P点处产生的ATP可用于暗反应B．适当降低温度，P点将下移C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应向左下方移动解析：选CD。P点时细胞只进行呼吸作用产生ATP，该ATP不能用于光合作用暗反应过程；适当降低温度，呼吸酶的活性随之降低，P点将上移；由于缺镁，B试管中小球藻细胞内叶绿素含量较低，所以光合作用强度等于呼吸作用强度的Q点将右移；降低CO2浓度，R点将向左下方移动。本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放