資源簡介

(共66張PPT)
第
17
講
光合作用和細胞呼吸的綜合分析
考點 五年考情（2020-2024） 命題趨勢
考點1 細胞呼吸的過程、影響因素與應用（5年5考） 2024·貴州、甘肅、廣東、安徽、湖南、山東、江西、湖北、吉林、浙江2023·全國、山西、湖北、廣東、北京、湖南、山東、浙江2022·全國、山東、廣東、浙江2021·湖南、湖北、福建、浙江、全國、廣東、浙江2020·江蘇、全國、浙江、山東 從近五年全國各地的高考試題來看，細胞呼吸和光合作用專題以一種或多種環境因素對呼吸和光合作用過程影響的實驗數據表或坐標曲線為情境，復雜程度較大，綜合考查獲取信息、分析問題的能力。該部分內容的命題選擇題和非選擇題均有出現，選擇題重點考查呼吸作用中有氧呼吸和無氧呼吸的方式和過程、細胞呼吸方式的判斷，而非選擇題側重考查細胞呼吸原理在日常的生產和生活實踐中的應用；光合作用在非選擇題中側重分析不同環境條件下光合作用過程中物質和能量的變化、探究環境因素對光合作用速率的影響及光合作用速率和呼吸作用速率的測定。
考點2 光合作用的過程及其影響因素（5年5考） 2024·貴州、廣東、北京、浙江、江西、全國、山東、湖北、甘肅、河北、安徽、湖南、廣東、吉林2023·湖北、北京、全國、山東、浙江、廣東、湖南2022·湖南、山東、廣東、全國、浙江2021·北京、湖南、河北、全國、遼寧、江蘇、海南、福建、浙江、山東、天津2020·江蘇、全國、浙江、天津、山東
光合作用與細胞呼吸聯系
考點一
(1)圖中①、②、③、④代表的物質依次是____、________、__________、______，[H]代表的物質主要是_______________________。
考點情境
O2
下圖是某植物葉肉細胞光合作用和細胞呼吸過程示意圖。據圖回答下列問題
NADP+
NADP+Pi
C5
NADH（還原型輔酶I）
(2)若圖示A、B、C、D代表生化反應的場所，則ATP合成發生在__________；
ACD
乙酰輔酶A
(3)植物的葉綠體通過A階段的反應，將太陽能轉變為活躍的化學能并儲存在________________________(填寫物質名稱)中;D階段發生的場所是________，其中釋放能量最多時伴隨產生的物質是_____________________。
考點情境
下圖是某植物葉肉細胞光合作用和細胞呼吸過程示意圖。據圖回答下列問題
還原型輔酶Ⅱ和腺苷三磷酸
水和腺苷三磷酸(ATP)
線粒體
乙酰輔酶A
ATP
ADP+Pi
214C3
14C5
14C6H1218O6
214C2H518OH+214C18O2
214C3H618O3
614C18O2
14C18O2
光反應
暗反應
類囊體
類囊體
類囊體
類囊體
類囊體
c3
的
還
原
co2
的
固
定
場所：類囊體薄膜
場所：葉綠體基質
24[H]+618O2
大量能量
12H218O
以真核生物為例，分析光合作用與呼吸的關系
【任務1】
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
(1)物理模型辨析(完成下圖間的聯系)
少量能量
214C3H418O3
還原型型輔酶ⅰ
4NAD+
氧化型輔酶ⅰ
4NADH
H2180
18O2
少量能量
20NAD+ 20NADH
214C3H4O3+6H218O
輔酶ⅱ
NADPH
NADP+
還原型輔酶ⅱ
H+ e-
光反應
暗反應
有氧呼吸第一、二階段
有氧呼吸第三階段
細胞呼吸
第一階段
有氧呼吸第二階段
酒精發酵第二階段
光反應
有氧呼吸第三階段
CO2的固定
C3的還原
細胞呼吸
第一階段
有氧呼吸第二階段
酒精發酵第二階段
CO2的固定
C3的還原
C
CO2
C3
(CH2O)
丙酮酸
CO2
H2O
H2O
H2O
NADPH
(CH2O)
NADH
H2O
O
H
光合作用
呼吸作用
O2
CO2
C3
(CH2O)
丙酮酸
CO2
光合作用
呼吸作用
H2O
H2O
光合作用
有氧呼吸
光合作用
呼吸作用
(2)物質轉化(流程圖的形式展示)
以真核生物為例，分析光合作用與呼吸的關系
【任務1】
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
光能
ATP
NADPH
中活躍的化學能
有機
物中
穩定的化
學能
熱能(散失)
不徹底氧化產物中的化學能
釋放大量能量
釋放少量能量
有氧呼吸
無氧呼吸
大量
少量
ATP
NADPH
中活躍的化學能
(3)能量變化(流程圖的形式展示)
以真核生物為例，分析光合作用與呼吸的關系
【任務1】
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
(4)NADH、NADPH和ATP的來源和去路
NADH
ATP
NADPH
來源：
去向：
有氧呼吸第一階段(葡萄糖）、第二階段（丙酮酸和水）
第三階段還原02，產生H20
來源：
去向：
光反應H2O光解
用于暗反應還原C3
有氧呼吸：
光合作用：
光反應階段產生
主要用于C3還原供能
還可用手葉綠體內其他耗能過程，如葉綠體內DNA的復制過程
來源：
去向：
有氧呼吸第一、二、三(最多)階段
用于各項生命活動(綠色植物葉綠體內耗能過程除外）
來源：
去向：
以真核生物為例，分析光合作用與呼吸的關系
【任務1】
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
考向一：光合作用與細胞呼吸的聯系
B
細節拾遺
考向突破
歸納提示
考向突破
必備知識
1.如圖所示為菠菜葉肉細胞內的部分能量轉換過程,下列說法正確的是(　 )

A.①②都發生在葉綠體,③④分別發生在細胞質基質和線粒體
B.類囊體膜上的四種色素吸收的光波長有差異,但都可用于①
C.光合速率等于呼吸速率時②儲存的能量等于④釋放的能量
D.②一般與放能反應相聯系,③一般與吸能反應相聯系
細節拾遺
考向突破
歸納提示
考向突破
必備知識
[解析]①過程表示光反應,②過程表示暗反應,都發生在葉綠體中,③過程是細胞呼吸,有氧呼吸發生在細胞質基質和線粒體中,④表示ATP水解釋放能量的過程,發生在細胞中,A錯誤;
四種色素中葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光,而胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光,它們吸收的光波長有差異,但都可用于①光反應,B正確;
②將能量儲存在有機物中,而有機物氧化分解釋放的能量主要以熱能形式散失,部分儲存在ATP中,故光合速率等于呼吸速率時,②儲存的能量大于④ATP釋放的能量,C錯誤;
②是ATP的水解過程,一般與吸能反應相聯系,③是ATP的合成過程,一般與放能反應相聯系,D錯誤。
2.(2024·河南名校聯盟)如圖是生物體內能量供應及利用的示意圖，下列說法錯誤的是(　　)
D
A.a過程一定伴隨O2的釋放，d過程不需要O2的直接參與
B.a過程產生的ATP和NADPH可用于b過程中C3的還原
C.a、c中合成ATP所需的能量來源不同
D.c過程葡萄糖中的化學能全部轉移到ATP中
考向一：光合作用與細胞呼吸的聯系
細節拾遺
考向突破
歸納提示
考向突破
必備知識
【解析】　a表示光反應階段，該過程一定伴隨O2的釋放，d表示ATP水解過程，該過程不需要O2的直接參與，A正確；a光反應過程產生的ATP和NADPH可用于b暗反應過程中C3的還原，B正確；a、c中合成ATP所需的能量來源不同，a過程合成ATP所需能量來自光能，而c過程合成ATP所需能量來自有機物，C正確；c過程葡萄糖中的化學能只有少部分轉移到ATP中，大部分以熱能的形式散失，D錯誤。
實際光合速率 = 凈光合速率 + 呼吸速率
O2
CO2
CO2
辨析實際光合速率、凈光合速率 、呼吸速率的關系
【任務2】
(1)物理模型辨析
總光合速率
O2
呼吸速率
凈光合速率
凈光合速率
來自空氣的吸收m2
進入空氣 的吸收n2
產生n3
吸收n1
釋放m1
固定m3
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
O2
CO2
光照強度
0
CO2吸
收
CO2
釋
放
呼吸速率
凈光合速率
總光合速率
A
B
C
呼吸速率
光補償點
光飽和點
D
只進行細胞呼吸
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
O2
CO2
①如果圖1的實驗對象是離體的葉肉細胞，則圖2中的甲圖對應的是圖1中的______，乙圖對應圖1中的__________________________，丙圖對應圖1中的______________________，丁圖對應圖1中的______。
A點
AB段(不含A、B兩點)
B點以后(不含B點)
B點
(2)數學模型辨析
CO2
甲
乙
丙
丁
圖1
圖2
辨析實際光合速率、凈光合速率 、呼吸速率的關系
【任務2】
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
②如果圖1的實驗對象是葉片或者植株，則圖1中的A點、B點、C點分別對應圖2中的____圖、____圖和____圖。
甲
丙
丙
O2
CO2
光照強度
0
CO2吸
收
CO2
釋
放
呼吸速率
凈光合速率
總光合速率
A
B
C
呼吸速率
光補償點
光飽和點
D
只進行細胞呼吸
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
O2
CO2
(2)數學模型辨析
CO2
甲
乙
丙
丁
圖1
圖2
辨析實際光合速率、凈光合速率 、呼吸速率的關系
【任務2】
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
③如果實驗對象是離體的葉綠體，則圖1______ (填“能”或“不能”)表示光照強度對其光合速率的影響，原因是___________________________________
______________________________________________________________。
不能
葉綠體不能進行細胞呼吸，因此光照強度為0時其CO2吸收量應為0，光照強度大于0時其CO2吸收量應大于0
O2
CO2
光照強度
0
CO2吸
收
CO2
釋
放
呼吸速率
凈光合速率
總光合速率
A
B
C
呼吸速率
光補償點
光飽和點
D
只進行細胞呼吸
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
O2
CO2
(2)數學模型辨析
CO2
甲
乙
丙
丁
圖1
圖2
辨析實際光合速率、凈光合速率 、呼吸速率的關系
【任務2】
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
①如果題干中給出的信息是葉綠體消耗CO2或葉綠體產生O2的量，則該數據為總光合速率。
(3)從語言文字中辨析
總(真正)光合速率 凈(表觀)光合速率 呼吸速率
“同化”“固定”或 “消耗”的CO2量 “從環境(容器)中吸收”或“環境(容器)中減少”的CO2量 黑暗中釋放的
CO2量
“產生”或“制造” 的O2量 “釋放至環境(容器)中”或“環境(容器)中增加”的O2量 黑暗中吸收的O2量
“產生”“合成”或 “制造”的有機物的量 “積累”“增加”或“凈產生”的有機物的量 黑暗中消耗的有機物的量
辨析實際光合速率、凈光合速率 、呼吸速率的關系
【任務2】
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
②整株綠色植物凈光合速率為0時，葉肉細胞的光合作用強度大于細胞呼吸強度。
①光合作用實際產氧量(葉綠體產氧量)＝
②光合作用實際CO2消耗量(葉綠體消耗CO2量)＝
③光合作用葡萄糖凈生產量(葡萄糖積累量)＝
辨析實際光合速率、凈光合速率 、呼吸速率的關系
【任務2】
(4)相關計算
實測植物氧氣釋放量＋細胞呼吸耗氧量。
實測植物CO2吸收量＋細胞呼吸CO2釋放量。
光合作用實際葡萄糖生產量(葉綠體產生或合成的葡萄糖量)－細胞呼吸葡萄糖消耗量。
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
考向二：實際光合速率、凈光合速率 、呼吸速率的關系
C
細節拾遺
考向突破
歸納提示
考向突破
必備知識
3.[2024·河北石家莊模擬] 用密閉的培養瓶培養等量的綠藻(單細胞藻類),將其置于4種不同溫度(t1A.氧氣消耗的場所為線粒體基質,產生的場所為葉綠體中的類囊體薄膜
B.溫度逐漸升高過程中,綠藻的光反應速率不變,暗反應速率增加
C.溫度逐漸升高過程中,綠藻的光合速率和呼吸速率均逐漸增加
D.溫度為t3時,光照時間至少長于16小時綠藻才能正常生長
細節拾遺
考向突破
歸納提示
考向突破
必備知識
[解析]綠藻是真核生物,有氧呼吸的主要場所是線粒體,氧氣消耗的場所為線粒體內膜,光合作用中O2產生的場所為葉綠體中的類囊體薄膜,A錯誤;
總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,圖中光照條件下氧氣增加量可代表凈光合速率,黑暗條件下氧氣消耗量可表示呼吸速率,據圖可知,溫度逐漸升高的過程中,綠藻的光合速率逐漸增加,即綠藻的光反應速率和暗反應速率均增加,綠藻的呼吸速率也逐漸增加,B錯誤,C正確;
溫度為t3時,假設光照時間至少長于n小時綠藻才能正常生長,則應滿足12n-8(24-n)=0,可求得n=9.6,D錯誤。
C
細節拾遺
考向突破
歸納提示
考向突破
必備知識
考向二：實際光合速率、凈光合速率 、呼吸速率的關系
4.[2023·福建福州聯考] 將某種植物放在特定的實驗裝置內,研究溫度對光合作用與呼吸作用的影響,實驗以該植物光合作用吸收的CO2量與線粒體呼吸作用釋放的CO2量為指標,實驗結果如下表所示。下列分析正確的是 (　 )

A.晝夜不停地光照,溫度為20 ℃時該植物不能生長
B.晝夜不停地光照,溫度為45 ℃時,最有利于有機物的積累
C.每天交替進行12 h光照、12 h黑暗,溫度在30 ℃條件下最有利于有機物的積累
D.40 ℃條件下光合速率最大
溫度/℃ 10 20 25 30 35 40 45
光照下CO2吸收量/(mg/h) -0.50 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50
黑暗中CO2釋放量/(mg/h) 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 4.00 4.50
細節拾遺
考向突破
歸納提示
考向突破
必備知識
[解析]晝夜不停地光照,溫度為20 ℃時CO2吸收量(代表凈光合速率)為1.00 mg/h,該植物存在有機物的積累,能生長,A錯誤;
晝夜不停地光照,從表中可看出40 ℃時凈光合速率(為3.75 mg/h)最大,最有利于有機物的積累,B錯誤;
每天交替進行12 h光照、12 h黑暗,裝置中CO2的減少量為(光照下CO2吸收量-黑暗中CO2釋放量)×12,當溫度分別為10 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃時,裝置CO2減少量分別為-12 mg、0 mg、3 mg、6 mg、3 mg、-3 mg、-12 mg,減少的CO2用于合成有機物,故溫度在30 ℃條件下最有利于有機物的積累,C正確;
光照下CO2吸收量代表凈光合速率,黑暗中CO2釋放量代表呼吸速率,總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,當溫度分別為10 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃時,總光合速率分別為0 mg/h、2 mg/h、3.25 mg/h、4.5 mg/h、6.25 mg/h、7.75 mg/h、8 mg/h,故45 ℃條件下光合速率最大,D錯誤。
一晝夜CO2吸收速率
24h
a
0
數學模型分析光合速率與呼吸速率的關系
【任務3】
b
c
CO2吸收速率
CO2釋放速率
d
e
f
g
h
(1)植物開始進行光合作用的時間點是 ;
停止光合作用的時間點是 ;
(2)光合速率等于呼吸速率的時間點是 ;
(3)de段下降的原因是 ;
(4)一晝夜植物體的有機物量是 (填：增加、減少、不變)
a
h
c和g
氣溫過高，部分氣孔關閉，CO2供應不足
增加
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
數學模型分析光合速率與呼吸速率的關系
【任務3】
密閉容器內的CO2濃度變化
24h
A
0
B
C
D
F
G
H
I
(1)光合速率等于呼吸速率的時間點是 ;
(2)與EF段相比，FG段、GH段下降幅度較小的原因分別是：
(3)一晝夜植物體的有機物量是 (填：增加、減少、不變)
C
E
D和H
部分氣孔關閉，CO2供應不足
光照強度逐漸減弱
增加
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
D
5.(2024·云南師大附中適應性考試)下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片凈光合作用速率(實際光合作用速率－呼吸作用速率)變化曲線圖。下列相關分析錯誤的是(　　)
A.凈光合速率可用單位時間內葉片吸收CO2的量表示
B.BC段和DE段凈光合速率下降的原因不同
C.A點與E點相比，葉綠體產生O2的速
率不一定相同
D.E點后植物體內積累有機物的量開始
減少
考向三：光合作用與細胞呼吸相關曲線
細節拾遺
考向突破
歸納提示
考向突破
必備知識
【解析】　凈光合速率是實際光合作用速率與呼吸作用速率的差值，可用單位時間內葉片吸收CO2的量表示，也可用單位時間內葉片釋放O2的量表示，A正確；圖中曲線BC段凈光合速率下降的原因是光照過強、溫度過高引起部分氣孔關閉，暗反應受阻，而DE段凈光合速率下降的原因是光照強度減弱，B正確；
A點與E點的凈光合速率相等，即葉片釋放O2的速率相等，由于呼吸作用速率不一定相同，故葉綠體產生O2的速率不一定相同，C正確；
E點后該植物的凈光合速率雖然在下降，但其數值大于0，仍存在有機物的積累，故植物體內積累有機物的量仍在增加，D錯誤。
細節拾遺
考向突破
歸納提示
考向突破
必備知識
總光合速率的測定方法
考點二
考點情境
為了研究溫度對綠色植物光合作用與呼吸作用的影響,某生物興趣小組利用植物光合測定裝置進行實驗(如圖甲),在適宜的光照和不同的溫度條件下測定的CO2的吸收量與釋放量繪制了乙圖。結合相關知識，回答下列問題
(提示:有色液滴移動1cm相當于乙圖中的1個單位)
考點情境
(1)若用甲圖裝置測定20℃條件下的光合速率，則X應為___________溶液，同時需要適宜的光照強度；為了排除環境中無關因素的影響，還需要設計除__________外均與實驗組相同的對照組。
綠色植物
NaHCO3
(2)用甲圖裝置測定20℃條件下該植物的呼吸速率，需要對該裝置做______
處理；根據乙圖的相關數據，計算此時植物的呼吸速率為_____mg/h。
黑暗
1.5
(3)若在5℃和一定的光照條件下,發現甲圖裝置的有色液滴在1小時內沒有移動,其原因是_________________;若在適宜的光照和5℃的條件下,有色液滴在1小時內向右移動了1cm,這1cm代表的含義是__________________________，結合乙圖的相關數據，可知此時該植物的光合速率等于______________mg/h。
光合速率=呼吸速率
植物的凈光合速率是1mg/h
1.5
(4)在光照等其他條件適宜的情況下，在_____℃條件下，有色液滴向右移動的距離最大。b點代表的含義是____________________________，b點的光合速率-__________（填“大于”“等于”或“小于”）35℃的光合速率
考點情境
凈光合速率=呼吸速率
25
等于
測定裝置 測量條件
測定呼吸速率
測定光合速率
(1)“液滴移動法”——測定裝置中O2的變化
光合速率與呼吸速率的測定及實驗設計
【任務3】
黑暗，適宜溫度
光照，適宜溫度
黑暗條件下綠色植物僅進行細胞呼吸，產生的CO2被NaOH溶液吸收，消耗O2導致液滴左移
當光照下綠色植物
光合作用大于細胞
呼吸時，O2釋放導致液滴右移
單位時間內液滴左移距離可表示細胞呼吸消耗O2的速率，即呼吸速率
單位時間內液滴右移距離可表示O2的釋放速率，即凈光合速率
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
①總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。
②物理誤差的校正：
(1)“液滴移動法”——測定裝置中O2的變化
光合速率與呼吸速率的測定及實驗設計
【任務3】
為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應設置對照實驗，即用死亡的綠色植物分別進行上述實驗，根據紅色液滴的移動距離對原實驗結果進行校正。　　　
教學分析
細節拾遺
考向突破
歸納提示
必備知識
【典例1】圖甲為光合作用最適溫度條件下，植物光合速率測定裝置圖，圖乙中a、b為測定過程中某些生理指標相對值的變化。下列說法錯誤的是(　　)
甲　　　　　　　　乙
A.圖甲裝置在較強光照下有色液滴
向右移動，再放到黑暗環境中有色
液滴向左移動
B.若將圖甲中的CO2緩沖液換成
質量分數為1%的NaOH溶液，
其他條件不變，則植物幼苗葉綠體產生NADPH的速率將不變
C.一定光照條件下，如果再適當升高溫度，真正光合速率會發生圖乙中從b到a的變化
D.若圖乙表示圖甲植物光合速率由a到b的變化，則可能是適當提高了CO2緩沖液的濃度
B
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考向突破
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考向突破
必備知識
【解析】B　圖甲裝置在較強光照下，植物光合作用強度大于細胞呼吸強度，植物所需CO2由CO2緩沖液提供，而產生的O2會使裝置中氣體體積增大，因此有色液滴向右移動，如果再放到黑暗環境中，植物呼吸消耗O2，而產生的CO2又被CO2緩沖液吸收，因此有色液滴向左移動，A正確；若將圖甲中的CO2緩沖液換成質量分數為1%的NaOH溶液，裝置內的CO2被NaOH溶液吸收，植物只能利用自身呼吸作用產生的CO2進行光合作用，因此光合速率下降，產生NADPH的速率將下降，B錯誤；在光合作用最適溫度時再升高溫度，與光合作用有關的酶活性會下降，真正光合速率下降，C正確；影響光合速率的因素有光照強度、CO2濃度等，適當提高圖甲裝置中CO2緩沖液的濃度，可能會增大光合速率，D正確。
細節拾遺
考向突破
歸納提示
考向突破
必備知識
(2)“黑白瓶法”——測定溶氧量的變化
“黑瓶”不透光，測定的是 ；“白瓶”給予光照，測定的是_____
_________。
有氧呼吸量
凈光
合作用量
光合速率與呼吸速率的測定及實驗設計
【任務3】
教學分析
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必備知識
③在沒有初始值的情況下，______________________________________＝總光合作用量。
②在有初始值的情況下，黑瓶中_________________
__________為有氧呼吸量；白瓶中_________________
________為凈光合作用量；二者之和為 。
O2的減少量(或CO2
的增加量)
O2的增加量(或CO2
的減少量)
總光合作用量
白瓶中測得的現有量－黑瓶中測得的現有量
(2)“黑白瓶法”——測定溶氧量的變化
光合速率與呼吸速率的測定及實驗設計
【任務3】
教學分析
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必備知識
【典例2】某生物科研小組從池塘的某一深度取得一桶水樣，分裝于六對黑白瓶中，剩余的水樣測得初始溶解氧的含量為10 mg/L，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件下(a＜b＜c＜d＜e)，溫度保持不變，24 h后，測得六對黑白瓶中溶解氧的含量(如下表)，請根據表中數據判斷，下列選項中不正確的是(　　)
光照強度(klx) 0(黑暗) a b c d e
白瓶溶氧量(mg/L) 3 10 16 24 30 30
黑瓶溶氧量(mg/L) 3 3 3 3 3 3
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考向突破
必備知識
A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧氣,但沒有光照,植物不能進行光合作用產生氧氣
B.光照強度為a時，白瓶中溶解氧的含量與初始溶解氧量相等，說明此光照強度下植物仍然不能進行光合作用
C.當光照強度為c時，白瓶中植物產生的氧氣量為21 mg/L
D.當光照強度為d時，再增加光照強度，白瓶中植物的光合速率不再增加
下列選項中不正確的是(　　)
B
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歸納提示
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必備知識
【解析】B　黑瓶中的生物呼吸消耗氧氣，但沒有光照，植物不能進行光合作用產生氧氣，A正確；光照強度為a時，白瓶中溶解氧的含量與初始溶解氧的含量相等，說明植物光合作用產生的氧氣剛好用于瓶內生物的呼吸作用消耗，B錯誤；當光照強度為c時，白瓶中植物光合作用產生的氧氣量即為總光合作用量＝凈光合作用量＋呼吸作用消耗量＝(24－10)＋(10－3)＝21(mg/L)，C正確；由d、e兩組數據可知，當光照強度為d時，再增加光照強度，白瓶中溶解氧的含量也不再增加，即白瓶中植物的光合速率不再增加，D正確。
提醒：遮光的一半測得的數據變化值代表細胞呼吸強度值，曝光的一半測得的數據變化值代表凈光合作用強度值，最后計算總光合作用強度值。
(3)“半葉法”——測定光合作用有機物的產生量
光合速率與呼吸速率的測定及實驗設計
【任務3】
教學分析
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必備知識
本方法測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機物的變化量測定光合速率(S為葉圓片面積)。
凈光合速率＝ ；呼吸速率＝ ；
總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝ 。
光合速率與呼吸速率的測定及實驗設計
【任務3】
(4)“葉圓片稱重法”——測定有機物的變化量
教學分析
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必備知識
(z－y)/2S
(x－y)/2S
(x＋z－2y)/2S
【典例3】某研究小組采用“半葉法”對番茄葉片的光合速率進行測定。將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不作處理，并采用適當的方法阻止兩部分的物質和能量轉移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應數據，則可計算出該葉片的光合速率，其單位是mg/(dm2·h)。請分析回答下列問題：
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必備知識
(1)MA表示6小時后葉片初始質量－細胞呼吸有機物的消耗量；MB表示6小時后(______________)＋(__________________________)－細胞呼吸有機物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，則M表示______________________。
(3)總光合速率的計算方法是___________________________。
葉片初始質量　
光合作用有機物的總產量　
B葉片被截取部分在6小時內光合作用合成的有機物總量
M/(截取面積×時間)　
【解析】(1)(2)葉片A部分遮光，雖不能進行光合作用，但仍可照常進行細胞呼吸。葉片B部分不作處理，既能進行光合作用，又可以進行細胞呼吸。分析題意可知，MB表示6小時后葉片初始質量＋光合作用有機物的總產量－細胞呼吸有機物的消耗量，MA表示6小時后葉片初始質量－細胞呼吸有機物的消耗量，則MB－MA就是光合作用6小時干物質的生成量(B葉片被截取部分在6小時內光合作用合成的有機物總量)。(3)由以上分析可知，總光合速率＝M/(截取面積×時間)。(4)本方法也可用于測定葉片的呼吸速率，實驗設計思路為從葉片B部分切割等面積葉片若干，均分成兩部分，一部分立即烘干稱重，另一部分在暗中保存幾小時后再烘干稱重，根據二者干重差即可計算出葉片的呼吸速率。
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必備知識
從葉片B部分切割等面積葉片若干，均分成兩部分，一部分立即烘干稱重，另一部分在暗中保存幾小時后再烘干稱重，根據二者干重差即可計算出葉片的呼吸速率
(4)本方法也可用于測定葉片的呼吸速率，寫出實驗設計思路：
光合速率與呼吸速率的測定及實驗設計
【任務3】
(5)紅外線CO2傳感器
由于CO2對紅外線有較強的吸收能力，CO2的多少與紅外線的降低量之間有一定的線性關系，因此CO2含量的變化即可靈敏地反映在檢測儀上，常用紅外線CO2傳感器來測量CO2濃度的變化。
(6)梯度法探究影響光合作用的因素
用一系列不同光照強度、溫度或CO2濃度的裝置，可探究光照強度、溫度或CO2濃度對光合作用強度的影響。
教學分析
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光合速率與呼吸速率的測定及實驗設計
【任務3】
(7)葉圓片上浮法
首先通過對葉片打孔、抽氣、沉底的材料處理，然后根據不同的實驗目的給予不同的單一變量操作，最后觀察并記錄葉片上浮所用的平均時間。
(8)指示劑測定法
利用指示劑在參與細胞代謝的過程中顏色的變化，來判斷或測量代謝的過程和方式。
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必備知識
【典例4】(2024·湖北模擬預測)BTB是一種酸堿指示劑，BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍變綠再變黃。某同學為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進行了如下實驗：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色，之后將等量的綠色溶液分別加入到7支試管中，其中6支加入生長狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實驗處理和結果見下表。不考慮其他生物因素對實驗結果的影響，下列說法正確的是(　　)
試管編號 1 2 3 4 5 6 7
距日光燈的距離(cm) 20 遮光* 100 80 60 40 20
50 min后試管中溶液的顏色 淺綠色 X 淺黃色 黃綠色 淺綠色 淺藍色 藍色
注：遮光*是指用黑紙將試管包裹起來，并放在距日光燈100 cm的地方。
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必備知識
A.若50 min后1號試管的溶液是淺綠色，則說明2至7號試管的實驗結果是由水草生命活動引起的
B.若1號試管的溶液是藍色，則說明2至7號試管的實驗結果是可靠的
C.表中X代表的顏色應為藍色
D.若5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下水草只進行呼吸作用
下列說法正確的是(　　)
A
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必備知識
【解析】A　若50 min后，1號試管的溶液是淺綠色，則1號試管為未加入水草的對照組，2至7號試管加入水草，實驗結果是由水草生命活動引起的，A正確；若1號試管的溶液是藍色，則說明未加水草也有顏色變化，2至7號試管的實驗結果是不可靠的，B錯誤；2號試管遮光，其內的水草不能進行光合作用，但能進行呼吸作用，溶液顏色因CO2濃度的增高而由淺綠變黃，C錯誤；若5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下水草呼吸強度與光合強度相等，D錯誤。
實驗設計中必須注意的三點
(1)變量的控制手段：如光照強度的強弱可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡，但與植物的距離不同)進行控制，不同溫度可用不同恒溫裝置控制，CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液調節。
(2)對照原則的應用：不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進行實驗，而應該用一系列裝置進行相互對照。
(3)相關數值的判定：無論哪種裝置,在光下測得的數值均為“凈光合速率”值。
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必備知識
經典真題
1．（2024·全國·高考真題）在自然條件下，某植物葉片光合速率和呼吸速率隨溫度變化的趨勢如圖所示。回答下列問題。
(1)該植物葉片在溫度a和c時的光合速率相等，葉片有機物積累速率 （填“相等”或“不相等”），原因是 。(2)在溫度d時，該植物體的干重會減少，原因是 。(3)溫度超過b時，該植物由于暗反應速率降低導致光合速率降低。暗反應速率降低的原因可能是 。（答出一點即可）(4)通常情況下，為了最大程度地獲得光合產物，農作物在溫室栽培過程中，白天溫室的溫度應控制在 最大時的溫度。
經典真題
【答案】(1) 不相等 溫度a和c時的呼吸速率不相等(2)溫度d時，葉片的光合速率與呼吸速率相等，但植物的根部等細胞不進行光合作用，仍呼吸消耗有機物，導致植物體的干重減少(3)溫度過高，導致部分氣孔關閉，CO2供應不足，暗反應速率降低；溫度過高，導致酶的活性降低，使暗反應速率降低(4)光合速率和呼吸速率差值
【詳解】（1）該植物葉片在溫度a和c時的光合速率相等，但由于呼吸速率不同，因此葉片有機物積累速率不相等。（2）在溫度d時，葉片的光合速率與呼吸速率相等，但由于植物有些細胞不進行光合作用如根部細胞，因此該植物體的干重會減少。（3）溫度超過b時，為了降低蒸騰作用，部分氣孔關閉，使CO2供應不足，暗反應速率降低；同時使酶的活性降低，導致CO2固定速率減慢，C3還原速率減慢，進而使暗反應速率降低。（4）為了最大程度地獲得光合產物，農作物在溫室栽培過程中，白天溫室的溫度應控制在光合速率與呼吸速率差值最大時的溫度，有利于有機物的積累。
2.(2023·湖北卷)高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發現平均氣溫每升高1 ℃，水稻、小麥等作物減產約3%～8%。關于高溫下作物減產的原因，下列敘述錯誤的是(　　)
A.呼吸作用變強，消耗大量養分 B.光合作用強度減弱，有機物合成減少
C.蒸騰作用增強，植物易失水發生萎蔫D.葉綠素降解，光反應生成的NADH和ATP減少
D
經典真題
【解析】D　高溫使呼吸酶的活性增強，呼吸作用變強，消耗大量養分，A正確；高溫使氣孔導度變小，光合作用強度減弱，有機物合成減少，B正確；高溫使作物蒸騰作用增強，植物易失水發生萎蔫，C正確；高溫使作物葉綠素降解，光反應生成的NADPH和ATP減少，D錯誤。
D
經典真題
3．（2022·全國乙卷·高考真題）某同學將一株生長正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養，發現容器內CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對穩定。關于這一實驗現象，下列解釋合理的是（　　）A．初期光合速率逐漸升高，之后光合速率等于呼吸速率B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持穩定C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
【詳解】A、初期容器內CO2含量較大，光合作用強于呼吸作用，植物吸收CO2釋放O2，使密閉容器內的CO2含量下降，O2含量上升，A錯誤；B、根據分析由于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下，容器內的CO2含量下降,所以說明植物光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐漸降低，從而使植物光合速率逐漸降低，直到光合作用與呼吸作用相等，容器中氣體趨于穩定，B錯誤；CD、初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C錯誤，D正確。
4.(2021·北京卷)將某種植物置于高溫環境(HT)下生長一定時間后，測定HT植株和生長在正常溫度(CT)下的植株在不同溫度下的光合速率，結果如圖。由圖不能得出的結論是(　　)
A.兩組植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃時兩組植株的真正(總)光合速率相等
C.50 ℃時HT植株能積累有機物而CT植株不能
D.HT植株表現出對高溫環境的適應性
B
經典真題
【解析】B　由圖可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3 mmol·cm－2·s－1，A不符合題意；CO2吸收速率代表凈光合速率，而總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，由圖可知35 ℃時兩組植株的凈光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃時兩組植株的真正(總)光合速率無法比較，B符合題意；由圖可知，50 ℃時HT植株的凈光合速率大于零，說明能積累有機物，而CT植株的凈光合速率不大于零，說明不能積累有機物，C不符合題意；由圖可知，在較高的溫度下HT植株的凈光合速率仍大于零，能積累有機物進行生長發育，體現了HT植株對高溫環境較適應，D不符合題意。
經典真題
5.(經典高考題)將某植物葉片分離得到的葉綠體，分別置于含不同蔗糖濃度的反應介質溶液中，測量其光合速率，結果如圖所示。圖中光合速率用單位時間內單位葉綠素含量消耗的二氧化碳量表示。下列敘述正確的是(　　)
A.測得的該植物葉片的光合速率小于該葉片
分離得到的葉綠體的光合速率
B.若分離的葉綠體中存在一定比例的破碎葉綠體，
測得的光合速率與無破碎葉綠體的相比,光合速率偏大
C.若該植物較長時間處于遮陰環境，葉片內蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中B～C段對應的關系相似
D.若該植物處于開花期，人為摘除花朵，葉片內蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中A～B段對應的關系相似
經典真題
A
【解析】A　測得植物葉片的光合速率是葉片的總光合速率減去葉片的呼吸速率，而分離得到的葉綠體的光合速率，就是總光合速率，A正確；破碎葉綠體，其葉綠素釋放出來，被破壞，導致消耗二氧化碳減少，測得的光合速率與無破碎葉綠體的相比，光合速率偏小，B錯誤；若該植物較長時間處于遮陰環境，光照不足，光反應減弱，影響暗反應速率，蔗糖合成一直較少，C錯誤；若該植物處于開花期，人為摘除花朵，葉片光合作用產生的蔗糖不能運到花瓣，在葉片積累，光合速率下降，葉片內蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中B～C段對應的關系相似，D錯誤。
經典真題
B
經典真題
5．（2021年北京高考真題）將某種植物置于高溫環境（HT）下生長一定時間后，測定HT植株和生長在正常溫度（CT）下的植株在不同溫度下的光合速率，結果如圖。由圖不能得出的結論是（　　）
A．兩組植株的CO2吸收速率最大值接近B．35℃時兩組植株的真正（總）光合速率相等C．50℃時HT植株能積累有機物而CT植株不能D．HT植株表現出對高溫環境的適應性
經典真題
【詳解】A、由圖可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3nmol cm-2 s-1，A正確；B、CO2吸收速率代表凈光合速率，而總光合速率=凈光合速率+呼吸速率。由圖可知35℃時兩組植株的凈光合速率相等，但呼吸速率未知，故35℃時兩組植株的真正（總）光合速率無法比較，B錯誤；C、由圖可知，50℃時HT植株的凈光合速率大于零，說明能積累有機物，而CT植株的凈光合速率不大于零，說明不能積累有機物，C正確；D、由圖可知，在較高的溫度下HT植株的凈光合速率仍大于零，能積累有機物進行生長發育，體現了HT植株對高溫環境較適應，D正確。
7.(2023·廣東卷)光合作用機理是作物高產的重要理論基礎。大田常規栽培時，水稻野生型(WT)的產量和黃綠葉突變體(ygl)的產量差異不明顯，但在高密度栽培條件下ygl產量更高，其相關生理特征見下表和圖。(光飽和點：光合速率不再隨光照強度增加時的光照強度；光補償點：光合過程中吸收的CO2與呼吸過程中釋放的CO2等量時的光照強度。)
水稻材料 葉綠素(mg/g) 類胡蘿卜素 (mg/g) 類胡蘿卜素
/葉綠素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
經典真題
　b　　　　　　　c
a
經典真題
分析圖表，回答下列問題：
(1)ygl葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低和____________________________，葉片主要吸收可見光中的______________光。
類胡蘿卜素/葉綠素的值較高　
紅光和藍紫
經典真題
(2)光照強度逐漸增加達到2000 μmol·m－2·s－1時，ygl的凈光合速率較WT更高，但兩者凈光合速率都不再隨光照強度的增加而增加，比較兩者的光飽和點，可得ygl__________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有較高的光補償點，可能的原因是葉綠素含量較低和__________________。
高于
細胞呼吸速率較高　
(3)與WT相比，ygl葉綠素含量低，高密度栽培條件下，更多的光可到達下層葉片，且ygl群體的凈光合速率較高，表明該群體___________________，是其高產的原因之一。
有機物積累較多　
(4)試分析在0～50 μmol·m－2 ·s－1范圍的低光照強度下，WT和ygl凈光合速率的變化，在給出的坐標系中繪制凈光合速率趨勢曲線。在此基礎上,分析圖a和你繪制的曲線,比較高光照強度和低光照強度條件下WT和ygl的凈光合速率,提出一個科學問題_________________________________________________。
為什么達到光飽和點時,ygl的凈光合速率高于WT
經典真題
【解析】(1)根據表格信息可知，ygl植株葉綠素含量較低且類胡蘿卜素/葉綠素的值較高，故葉片呈現出黃綠色。葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，由ygl葉色呈黃綠可推測，主要吸收紅光和藍紫光。(2)根據圖a凈光合速率曲線變化可知，WT先到達光飽和點，即ygl的光飽和點高于WT。光補償點是光合速率等于呼吸速率的光照強度，ygl有較高的光補償點，可能原因是一方面光合速率偏低，另一方面是細胞呼吸速率較高，結合題意可知，ygl有較高的光補償點是因為葉綠素含量較低導致相同光照強度下光合速率較低，且由圖c可知ygl細胞呼吸速率較高。
(3)凈光合速率較高則有機物的積累量較多，更有利于植株生長發育，因此產量較多。(4)由于ygl呼吸速率較高，且有較高的光補償點，因此在0～50 μmol·m－2·s－1范圍的低光照強度下，WT和ygl的凈光合速率見答案。根據兩圖提出問題：為什么達到光飽和點時，ygl的凈光合速率高于WT。
8．（2024·全國·高考真題）某同學將一種高等植物幼苗分為4組（a、b、c、d），分別置于密閉裝置中照光培養，a、b、c、d組的光照強度依次增大，實驗過程中溫度保持恒定。一段時間（t）后測定裝置內O2濃度，結果如圖所示，其中M為初始O2濃度，c、d組O2濃度相同。回答下列問題。
(1)太陽光中的可見光由不同顏色的光組成，其中高等植物光合作用利用的光主要是 ，原因是 。(2)光照t時間時，a組CO2濃度 （填“大于”“小于”或“等于”）b組。(3)若延長光照時間c、d組O2濃度不再增加，則光照t時間時a、b、c中光合速率最大的是 組，判斷依據是 。(4)光照t時間后，將d組密閉裝置打開，并以c組光照強度繼續照光，其幼苗光合速率會 （填“升高”“降低”或“不變”）。
【答案】(1) 紅光和藍紫光 光合色素可分為葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光(2)大于(3) b 再延長光照時長，c和d組氧氣的濃度不再增加，說明此時受CO2的影響，光合速率等于呼吸速率，由于溫度保持恒定，所以a、b、c三組的呼吸速率都是一樣的，ac兩組的光合速率都等于呼吸速率，說明a、c兩組的光合速率都相等且都等于呼吸速率，而b組的由于光照較弱，消耗的CO2較少，所以t時光合速率仍然大于呼吸速率(4)升高
【詳解】（1）光合色素可分為葉綠素和類胡蘿卜兩大類，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，屬于可見光。（2）植物會進行光合作用和呼吸作用，光合作用消耗CO2產生O2，呼吸作用消耗O2產生CO2。分析圖可知，光照t時間時，a組中的O2濃度少于b組，說明b組產生的O2更多，光合速率更大，消耗的CO2更多，即a組CO2濃度大于b組。（3）再延長光照時長，c和d組氧氣的濃度不再增加，說明此時受CO2的影響，光合速率等于呼吸速率，由于溫度保持恒定，所以a、b、c三組的呼吸速率都是一樣的，ac兩組的光合速率都等于呼吸速率，說明a、c兩組的光合速率都相等且都等于呼吸速率，而b組的由于光照較弱，消耗的CO2較少，所以t時光合速率仍然大于呼吸速率。（4）光照t時間后，c、d組O2濃度相同，即c、d組光合速率不再變化，c組的光照強度為光飽和點。將d組密閉裝置打開，會增加CO2濃度，并以c組光照強度繼續照光，其幼苗光合速率會升高。
知識網絡
光 合 作 用
細 胞 呼 吸
O2
CO2
總反應式
光反應
條件
場所
物質變化
光、色素、酶
葉綠體類囊體的薄膜
水的光解和ATP形成
暗反應
場所
物質變化
NADPH、ATP多種酶
CO2的固定C3的還原
條件
葉綠體基質
影響因素
光、CO2濃度、溫度等
有氧
呼吸
總反應式:
場所:
C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量
酶
細胞質基質和線粒體
三個階段
C6H12O6 2C3H4O3+4[H]+能量(少量)
酶
2C3H4O3+6H2O 6CO2+20[H]+能量(少量)
酶
24[H]+6O2 12H2O+能量(大量)
酶
溫度、O2濃度、H2O等
C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量
酶
或C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量
酶
細胞質基質
無氧
呼吸
總反應式:
場所:
影響因素
CO2+H2O 　 (CH2O)+O2
光能
葉綠體

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