2020-2021学年生物新教材人教必修1学案：第5章素能提升课光合作用和细胞呼吸过程的综合（教师备课版）

2020-2021学年生物新教材人教必修1学案：第5章素能提升课光合作用和细胞呼吸过程的综合（教师备课版）

www.ks5u.com ‎　光合作用和细胞呼吸的综合 ‎[素能建构]‎ ‎1．光合作用与细胞呼吸中物质及能量转化 ‎(1)物质方面：‎ ‎①C：CO2(CH2O)C3H4O3CO2。‎ ‎②O：H2OO2H2O。‎ ‎③H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O。‎ ‎(2)能量方面：‎ 光能ATP和NADPH(CH2O) ‎(3)光合作用与有氧呼吸中[H]、ATP来源与去路 ‎2．不同光照条件下叶肉细胞的气体代谢特点 曲线 光合作用强度与细胞呼吸强度的关系 气体代谢特点 图示 A点 只进行细胞呼吸 吸收O2，释放CO2‎ AB段 细胞呼吸强度大于光合作用强度 吸收O2，释放CO2‎ B点 细胞呼吸强度等于光合作用强度 不与外界发生气体交换 B点后 光合作用强度大于细胞呼吸强度 吸收CO2，释放O2‎ ‎[对点训练]‎ ‎1．下图为植物细胞代谢的部分过程简图，①～⑦为相关生理过程。下列叙述错误的是(　　)‎ A．若植物缺镁，则首先会受到显著影响的是③‎ B．②的进行与⑤⑥密切相关 C．蓝细菌细胞中④发生在叶绿体基质中 D．叶肉细胞③中O2的产生量小于⑥中O2的吸收量，则该细胞内有机物的总量将减少 C　[镁是合成叶绿素的成分，光反应阶段需要叶绿素吸收光能，若植物缺镁则叶绿素的合成受到影响，首先会受到显著影响的生理过程是③光反应过程，A项正确；②是植物细胞通过主动运输吸收无机盐离子的过程，需要消耗能量，故与⑤⑥过程密切相关，B项正确；蓝细菌细胞是原核细胞，没有叶绿体，C项错误；图中③光反应过程O2的产生量小于⑥有氧呼吸过程O2的吸收量，‎ 则净光合作用量小于0，该植物体内有机物的量将减少，D项正确。]‎ ‎2．下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体的代谢简图，下列相关叙述错误的是 (　　)‎ A．细胞①处于黑暗环境中，该细胞单位时间释放的CO2量即为呼吸速率 B.细胞②没有与外界发生O2和CO2的交换，可断定此时光合速率等于呼吸速率 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．分析细胞④可得出，此时的光照强度较弱且N1小于M2‎ D　[结合图示可知，细胞①中仅线粒体中有气体的消耗和生成，故应处在黑暗环境中，此时细胞单位时间内释放的CO2量可表示呼吸速率，A项正确；细胞②没有与外界进行气体交换，此时光合速率与呼吸速率相等，B项正确；细胞③需要从外界环境吸收CO2，并向细胞外释放O2，此时细胞所处环境的光照强度大于光补偿点，细胞所利用的CO2包括细胞呼吸产生的N2和从环境中吸收的N1，C项正确；细胞④中，线粒体利用的O2除来自叶绿体外，还要从细胞外吸收，说明此时细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞进行有氧呼吸和光合作用的过程中，O2的净消耗量(吸收量)M2与CO2的净生成量N1相等，D项错误。]‎ ‎　总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系及计算 ‎[素能建构]‎ ‎1．内在关系 ‎(1)细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。‎ ‎(2)净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。‎ ‎(3)总(真正)光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。‎ ‎2．判定方法 ‎(1)根据坐标曲线判定 ‎①当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表净光合速率，如图甲。‎ ‎②当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表总(真正)光合速率，如图乙。‎ ‎(2)根据关键词判定 检测指标 细胞呼吸速率 净光合速率 真正(总)光合速率 CO2‎ 释放量(黑暗)‎ 吸收量 利用量、固定量、消耗量 O2‎ 吸收量(黑暗)‎ 释放量 产生量 有机物 消耗量(黑暗)‎ 积累量 制造量、产生量 ‎[对点训练]‎ ‎3．如图表示‎20 ℃‎时玉米光合速率与光照强度的关系，Sa、Sb、Sc依次表示有关物质量的相对值。下列说法中不正确的是(　　)‎ A．Sa＋Sb＋Sc表示光合作用总量 B．Sc－Sa表示净光合作用量 C．光照强度从B点到D点变化过程中，C3逐渐减少 D．若提高CO2浓度，则B点左移 A　[由图可知，Sc－Sa表示净光合作用量，Sa＋Sb表示呼吸消耗的总量，玉米光合作用总量＝呼吸消耗量＋净光合量＝Sb＋Sc；光照强度从B点到D点变化过程中，光照强度增加，光反应产生的[H]和ATP增加，被还原的C3增多，所以细胞中的C3逐渐减少；若提高CO2浓度，光补偿点减小，则B点左移。]‎ ‎4．图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2‎ 释放量和O2产生总量的变化。图乙表示蓝细菌光合速率与光照强度的关系，下列说法正确的是(　　)‎ 甲　　　　　　乙 A．图甲中，光照强度为b时，光合速率等于呼吸速率 B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2‎ C．图乙中，当光照强度为x时，细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体 D．图乙中，限制e、f、g点光合作用速率的因素主要是光照强度 B　[分析甲图可知，光照强度为b时，CO2释放量和O2产生总量相等，细胞呼吸释放的CO2首先供应叶绿体进行光合作用，剩余部分释放到外界，则此时细胞呼吸速率大于光合速率，A项错误；光照强度为d时，水稻叶肉细胞的光合速率大于细胞呼吸速率，光照强度为a时，CO2释放量即为细胞呼吸速率，则光照强度为d时，O2产生总量为8个单位，需要消耗的CO2也为8个单位，所以单位时间内需从外界吸收CO2为2个单位，B项正确；图乙中所示生物为蓝细菌，蓝细菌不含线粒体和叶绿体，C项错误；图乙中，限制g点光合作用速率的因素不是光照强度，可能是二氧化碳浓度及温度等，D项错误。]‎ ‎　植物的光补偿点和饱和点问题 ‎[素能建构]‎ 光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 ‎(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。‎ ‎(2)补偿点(B点)的移动 ‎①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。‎ ‎②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。‎ ‎(3)饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。‎ ‎[对点训练]‎ ‎5．图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是 (　　)‎ 甲　　　　　　乙 A.Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零 B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降 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点应右移 C　[Q点时净光合速率为0，光合作用强度不为0，A错误；P点对应的数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率可能上升或下降，则P点会下移或上移，B错误；装置B中缺镁影响叶绿素的合成，小球藻光合速率低，Q点应右移，C正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下移动，D错误。]‎ ‎6．下图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合速率的影响。下列有关叙述错误的是(　　)‎ A.曲线中a点转向b点时，叶绿体中C3浓度降低 B．曲线中d点转向b点时，叶绿体中C5浓度升高 C．ab段影响光合速率的主要因素是光照强度 D．bc段影响光合速率的限制性因素可能是温度等其他条件 B　[a点转向b点时，光反应增强能提供更多的还原氢和ATP用于C3的还原，故C3浓度会下降；d点转向b点时CO2浓度增加，会有更多的C5用于CO2的固定，故C5浓度会下降；ab段表示随光照强度的增大，光合速率增加，故光照是影响光合速率的主要因素；bc段光照强度已经饱和，温度等成为光合速率的影响因素。]‎ ‎　自然环境和密闭环境中植物的生长问题 ‎[素能建构]‎ ‎1．自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线 a点：凌晨，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。‎ b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。‎ bc段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。‎ c点：上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。‎ ce段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。‎ d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。‎ e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。‎ ef段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。‎ fg段：没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。‎ bf段：制造有机物的时间段。‎ ce段：积累有机物的时间段。‎ 一昼夜有机物的积累量＝S1－(S2＋S3)(S1、S2、S3分别表示曲线和横轴围成的面积)。‎ ‎2．密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 ‎(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)‎ AB段：无光照，植物只进行细胞呼吸。‎ BC段：温度降低，细胞呼吸减弱(曲线斜率下降)。‎ CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度小于细胞呼吸强度。‎ D点：随光照增强，光合作用强度等于细胞呼吸强度。‎ DH段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。其中FG段表示“光合午休”现象。‎ H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度等于细胞呼吸强度。‎ HI段：光照继续减弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止。‎ I点低于A点：一昼夜后，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用大于细胞呼吸，植物能正常生长(若I点高于A点，植物不能正常生长)。‎ ‎[对点训练]‎ ‎7．科研人员检测晴朗天气下露地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下图。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、op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 B　[早晨太阳出来后光照强度不断增大，使得露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，A项正确；大棚栽培条件下的油桃在bc段Pn下降，‎ 主要原因是太阳出来后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度迅速下降，而露地栽培的油桃在mn段Pn下降，是因为环境温度过高导致气孔关闭，吸收CO2减少，B项错误；15时以后，两种栽培条件下的光合速率持续下降，是光照强度逐渐减弱所致，C项正确；适时浇水从而避免植物因缺水导致气孔关闭，增施农家肥从而增加CO2浓度是提高大田作物产量的重要措施，D项正确。]‎ ‎8．下图甲表示在一定条件下测得的该植物光照强度与光合速率的关系；图乙表示某绿色植物的细胞代谢状况；图丙是某兴趣小组将植物栽培在密闭玻璃温室中，用红外线测量仪测得室内的CO2浓度与时间关系的曲线。请分析回答下列问题：‎ ‎(1)图甲中c点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有____________。‎ ‎(2)图乙所示植物的细胞代谢情况，可用图甲中a、b、c、d四点中的哪一点来表示？________。‎ ‎(3)如图甲，在相同温度下，将该植物的叶片置于8 klx光照下9 h，然后移到黑暗处15 h，则该24 h内每‎100 cm2叶片的光合作用所固定的CO2总量为________mg。‎ ‎(4)由图丙可推知，密闭玻璃温室中氧气浓度最大的点是______，光合速率与呼吸速率相等的点是______，j点与e点相比，植物体内有机物含量将_______(填“增加”“减小”或“不变”)。‎ ‎[解析]　(1)据图可知，a点的光照强度为0，此时的数值的绝对值表示呼吸作用速率；c点有光照，因此此时细胞中能合成ATP的部位有细胞质基质、线粒体、叶绿体。(2)图乙表示光合作用速率大于呼吸作用速率，与图甲中的d点相符。(3)根据图甲可知，光照强度为8 klx时，植物的光合作用速率等于18 mg/(‎100 cm2·h)，光照9 h，固定的CO2为18×9＝162(mg)。(4)f点后，光合作用速率大于呼吸作用速率，密闭容器中O2浓度不断增加，而h点后，呼吸作用速率大于光合作用速率，消耗容器中的O2，因此h点时，容器中O2浓度最高。与e点相比，j点CO2浓度高，说明呼吸作用速率大于光合作用速率，即有机物在减少。‎ ‎[答案]　(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体　(2)d ‎(3)162　(4)h　f和h　减少