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1、人教版高中生物光合作用与细胞呼吸的综合运用教案【知识储备库】1 光合作用与细胞呼吸的区别与联系项目光合作用细胞呼吸范围绿色植物的绿色细胞一切生物的活细胞与光的关系再光照下才能进行与光无关，每时每刻都在进行物质变化无机物有机物有机物无机物能量变化光学能化学能(储能)稳定的化学能活跃的化学能(放能)及热能实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量，供细胞利用场所叶绿体活细胞(主要在线粒体)条件只在光下进行有光、无光都能进行联系光合作用储存于有机物中的能量只有通过细胞呼吸才能用于各项生命活动；光合作用是自然界中最基本的物质代谢和能量代谢，细胞呼吸则为生命活动提供动力并成为物质转化的枢纽。【特别提醒
2、】光合作用所需要的CO2有两个来源：自身细胞呼吸产生；从周围空气中吸收。光合作用释放的O2有两个去向：用于自身细胞呼吸；细胞呼吸用不完，才释放到周围的空气中。光合作用制造的葡萄糖有两个去向：用于细胞呼吸消耗；细胞呼吸消耗不完，才用于积累。2.光合作用速率与呼吸作用速率(1)呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。(2)净光合速率和真正光合速率净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示；真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。(3)光合速率与呼吸速率的关系：绿色组织在黑暗条件下或非绿色
3、组织测得的数值为呼吸速率(A点)。绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。真正光合速率净光合速率呼吸速率。关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：A光合作用产氧量氧气释放量细胞呼吸耗氧量B光合作用固定CO2量CO2吸收量细胞呼吸释放CO2量C光合作用葡萄糖产生量葡萄糖积累量(增重部分)细胞呼吸消耗葡萄糖量【特别提醒】植物所有的生活过程都受温度的影响。在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。但是温度对光合作用和呼吸作用的影响不同(如图所示)，所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。 3.利用典型装置测定光合、呼吸速率(1)
4、净光合速率的测定（如右图）NaHCO3溶液的作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。植物光合速率指标：植物光合作用释放O2，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是净光合速率。条件：整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。(2)呼吸速率的测定(如右图)上图同样可以用于呼吸速率的测定，但要把NaHCO3溶液换成NaOH溶液，吸收植物呼吸作用释放的CO2。植物呼吸速率指标：植物呼吸作用吸收氧气，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移。单位时间内水滴左移的体积即是呼吸速率
5、。条件：整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。4.利用气体含量变化判断光合强度和呼吸强度一般以光合速率和呼吸速率（即单位时间单位叶面积吸收和放出CO2的量或放出和吸收O2的量）来表示植物光合作用和呼吸作用的强度，并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少。（1）在黑暗条件下植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，因此此时测得的O2吸收量（即空气中O2的减少量）或CO2释放量（即空气中CO2的增加量）直接反映呼吸速率。（2）在光照条件下，植物同时进行光合作用和呼吸作用，因此此时测得的值并不能反映植物的实际光合速率，而反映表观光合速率或称净光合速率。光合作用实际产氧量实测的O
6、2释放量 呼吸作用消耗O2量光合作用实际CO2消耗量实测的CO2消耗量 呼吸作用CO2释放量光合作用葡萄糖净生产量光合作用实际葡萄糖生产量 呼吸作用葡萄糖消耗量（3）光合速率与植物生长当净(表观)光合速率0时，植物积累有机物而生长；净光合速率0时，植物不能生长；净光合速率0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。5.光合量和呼吸量的比较光合作用和呼吸作用两者的原料与产物的互用说明：光合作用的产物氧和葡萄糖可作为呼吸作用的原料，而呼吸作用的产物二氧化碳和水也可作为光合作用的原料CO2的来源和去路说明：A图表示线粒体释放的CO2直接释放到大气中，即植物只进行呼吸作用；B图表示线粒体释放的
7、CO2一部分进入叶绿体中，一部分释放到大气中，此时光合作用小于呼吸作用，仍释放CO2；C图表示线粒体释放的CO2全部进入叶绿体中，但没有从大气中吸收CO2，说明光合作用等于呼吸作用，所以表现为既不吸收CO2，也不放出CO2；D图表示线粒体释放的CO2全部进入叶绿体中，同时还从大气中吸收CO2，则表示光合作用大于呼吸作用。说明：A图不进行光合作用，呼吸作用时只吸收O2；B图光合作用小于呼吸作用时，还需从大气中吸收O2；C图光合作用等于呼吸作用时，既不吸收O2，也不放出O2；光合作用等于呼吸作用时，则向大气放O2。一天24小时中，CO2释放和CO2吸收说明：AB和HI分别表示06h和1824h之间
8、只进行呼吸作用产生CO2，AB之间的M点表示气温最低，呼吸作用最弱。BH段光合作用与呼吸作用同时进行，BC（68h）、GH（1618h）表示光照强度较弱时，进行微弱的光合作用，前者光合作用逐渐增强，后者光合作用逐渐减弱，但光合作用强度小于呼吸作用强度，也产生O2，C（8h）与G（16h）点表示光合作用吸收CO2量等于呼吸作用产生的CO2量，CG（816h）光合作用强度大于呼吸作用强度。E时（12h）表示夏季中午光照最强，温度过高，蒸腾作用增大，导致叶片表皮气孔关闭，从而使CO2供应不足。由上述图2与图3可具体化为：（1） 光合作用呼吸作用（图2：C、D,图3：C、D） 光合作用CO2的总吸收量
9、=环境中CO2的减少量 + 呼吸作用CO2释放量光合作用O2的总释放量=环境中O2的增加量 + 呼吸作用O2消耗量（2）光合作用呼吸作用（图2：B,图3：B） 光合作用吸收的CO2量=呼吸作用释放CO2量 - 环境中增加的CO2量 光合作用释放的O2量=呼吸作用消耗的O2量 - 环境中减少的O2量 如果将上述公式推广到葡萄糖，则得到下列公式：光合作用呼吸作用光合作用葡萄糖合成量=表现光合作用葡萄糖合成量 + 呼吸作用葡萄糖分解量（见图5）举例 如下图5：B点光合作用葡萄糖合成速度=A点光合作用葡萄糖合成速度 + C点分解葡萄糖速度说明：从图5可知，在一定的温度范围内，正常的光照强度下，提高温度
10、会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用，所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。【变式加油站】1.光合作用和细胞呼吸的基本过程光合作用与细胞呼吸混在一起考查是非常常见的一种题型，也是很能反映考生能力的一种题型，这类试题主要以选择题的形式出现，但在非选择题中某一空或几空联系基础知识进行考查也是非常常见的，主要涉及场所、过程、酶、ATP等知识。此外也涉及实验设计试题。核心母题【例题1】（09海南卷第1题）下列有关线粒体和叶绿体的叙述，错误的是（B）A线粒体和叶绿体携带的遗传信息可以表达出来B线粒体和叶绿体为双层膜结构，其内膜中酶的种类相同C线粒体内膜向内折叠形成嵴，叶
11、绿体类囊体堆叠形成基粒D蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用【解析】本题考查有关线粒体和叶绿体的知识，叶绿体内进行光合作用，线粒体内进行有氧呼吸，这两个反应的酶不一样。所以B错，线粒体和叶绿体是半自主细胞器，其遗传物质可以表达。蓝藻有叶绿素和藻蓝素能吸收光能，进行光合作用。【答案】B变式子题1.以纯文字的方式进行考查【变式1】（09浙江卷第4题）下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（D）A无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜B的固定过程发生在叶绿体中，分解成的过程发生在线粒体中C光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATPD夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚
12、适当降低温度，可提高作物产量【解析】无氧时细胞会进行无氧呼吸，产生酒精对细胞有毒害作用，零下低温环境会使细胞中的水结冰，破坏水果的营养成分，达不到保鲜的目的。的固定过程发生在叶绿体中，分解发生在细胞质基质中，的生成在线粒体中；光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能、ATP中的化学能以及其他形式的能（如电能、光能等）；夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照（提高光合作用的强度），夜晚适当降低温度（降低酶的活性，从而降低呼吸消耗），以利于作物产量的提高。故D正确。【答案】D2.以图表分析和实验设计的方式进行考查【变式2】（11年大纲版全国卷第33题）为探究不同条件对叶片中淀粉
13、合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。编号组1组2组3组4组5组6组7组8处理葡萄糖溶液浸泡溶液中通入空气葡萄糖溶液浸泡溶液中通入CO2和N2蒸馏水浸泡水中通入空气蒸馏水浸泡水中通入CO2和N2光照黑暗光照黑暗光照黑暗光照黑暗检测结果有淀粉有淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉回答问题：（1）光照条件下，组5叶片通过_作用产生淀粉：叶肉细胞释放出的氧气来自于_的光解。（2）在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是_。（3）组2叶片中合成淀粉的原料是_，直接能源物质是
14、_，后者是通过_产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是_ _。（4）如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中_（有、无）淀粉。【解析】考查学生获取信息、图表分析的能力。图表分组比较是解决问题的核心所在，能够考查学生对光合作用与呼吸作用的生理过程、关系、影响因素等的掌握情况。（1）组5叶片有光照、CO2，可进行光合作用产和淀粉。叶肉细胞释放出的氧气来自于光反应中H2O的光解。（2）进行有氧呼吸的条件是有氧气，还要注意题中条件是“黑暗条件下”，组2和组 6符合要求。（3）组2叶片，没有CO2，不能进行光合作用，但可以利用葡萄糖合成淀粉，此过程需要有氧呼吸产生的ATP作为直接能源物质。与组2相比，组4叶片不同的条件是组4叶片无氧气，所以组4叶片无淀粉的原因是4组无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺少ATP。（4）如果组7的蒸馏水中只通入N2，无CO2，不能进行光合作用，预期实验结果是叶片中无淀粉。【答案】（1）光合 H2O （2）组2和组 6 （3）葡萄糖 ATP 有氧呼吸 4组无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺少ATP （4）无以纯文字的方式进行考查
