资源简介

(共24张PPT)
课前读内容
01 1、有氧呼吸和无氧呼吸的过程（P93-94)
2、光合作用的过程(P103-104)
3、光合作用原理的应用（P105)
必修一课本
二轮复习专题 细胞代谢
光合作用和细胞呼吸的关系及应用
—提高农作物产量
【2024黑、吉、辽,21,12分】在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2的值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。
(1)反应①是___过程。
(2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是__和__。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外,还可来自___和____(填生理过程)。7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是　　　　　　　　　_________。据图3中的数据___(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是__。
【2024黑、吉、辽,21,12分】在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2的值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。
(4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据
________________________________________________________________________
01 光合作用和呼吸作用的过程
学习目标
02 光合作用速率和呼吸速率的关系
03 从光合和呼吸角度分析，作物增产措施
01
02
03
01 一、细胞呼吸与光合作用的过程
例1.图一表示光合作用的________过程，膜上发生的反应过程将H2O分解成O2、H+和e-,光能转化成电能，最终转化为________的化学能。若将O2标记为18O2，则细胞中会出现C6H1218O6,请写出18O2转移路径：____________________________________________________(用箭头连接）。
光反应
ATP、NADPH
18O2→H218O→C18O2→C6H1218O6
01 一、细胞呼吸与光合作用的过程
例2.土壤贫瘠肥力不足是制约玉米产量的主要因素之一，图1表示玉米体内的部分生理过程示意图，表1表示不同施氮量下玉米的光合作用情况 (假设呼吸作用强度不变)，其中气孔导度是气孔的开放程度，RUBP羧化酶是催化CO2固定的酶。
（1）图1中①②生理过程在细胞内进行的具体场所分别是___________________，
过程____（填序号）能为叶肉细胞吸收Mg2+提供动力。
例3.突然将植物从光下移入黑暗环境中，短时间内，该植物的叶肉细胞中的叶绿体内的C3的含量将___________（填“增加”“不变”或者“减少”）。
类囊体薄膜、线粒体内膜
②④
增加
【归纳一】
1.光合作用和呼吸作用的过程在物质上的内在联系模型。(“物质”和“→”构建模式图）
2.当光照强度或CO2浓度突然改变时，叶绿体中各种物质（如NADPH、ATP、C3、C5）含量短时间内是如何变化的？
【归纳一】
3.光合作用与细胞呼吸中物质和能量的变化
（1）光合作用和有氧呼吸中各元素的去向
①C：__________________________________________
②H：__________________________________________
③O：__________________________________________
（2）能量变化
热能的
形式散失
CO2→C3→C6H12O6→C3H4O3→CO2
H2O→NADPH→C6H12O6→NADH→H2O
H2O→O2→H2O
ATP、NADPH
中活跃的化学能
二、总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
例4【2024黑吉辽卷（3）】据图3中的数据______(填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是___________________________________________________________________。
不能
总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为二氧化碳的浓度，无法得出呼吸速率
二、总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
例5、某研究小组从植物工厂取得生长状况相同的同种生菜植株(阴生植物)，获取叶肉细胞平均分成若干组，将它们分别置于六种不同的光照条件下的密闭透明容器中，分别用 传感器测定起始CO2和24小时后各组CO2的含量，数据如下：
光照强度K1X a (黑暗) b c d e f
CO2初始量M1(mg) 22 22 22 22 22 22
24小时后CO2量M2 (mg) 29 22 16 8 2 2
24小时后CO2变化量
请将实验表格数据补充完整，并思考回答以下问题：
(1)该种生菜细胞呼吸速率是多少
(2)请分析光照强度为b时，真正的光合速率为多少
7/24
7/24
-7
0
6
14
20
20
二、总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
呼吸速率（黑暗) 净光合速率 总光合速率（叶绿体）
【归纳二】
O2
CO2
有机物
计算公式：
总光合速率=净光合速率+呼吸速率
O2的吸收量
O2的释放量
O2的产生量
CO2的释放量
CO2的吸收量
CO2的固定量
有机物的消耗量
有机物的积累量
有机物的制造量
【模型构建】————叶肉细胞在不同光照下的CO2\O2交换模式图
模型一：无光时
线粒体
叶绿体
叶肉细胞
模型二：弱光时
模型三：一定光强时
模型四：较光强时
线粒体
叶绿体
模型二：弱光时
线粒体
叶绿体
叶肉细胞
线粒体
叶绿体
叶肉细胞
叶肉细胞
【模型构建】————叶肉细胞在不同光照下的CO2\O2交换模式图
模型一：无光时
线粒体
叶绿体
叶肉细胞
CO2
O2
模型二：弱光时
线粒体
叶绿体
叶肉细胞
CO2
O2
CO2
O2
只进行呼吸作用
呼吸作用速率 > 光合作用速率
【模型构建】————叶肉细胞在不同光照下的CO2、O2交换模式图
模型三：一定光照时
线粒体
叶绿体
叶肉细胞
CO2
O2
模型四：较强光时
线粒体
叶绿体
叶肉细胞
O2
CO2
CO2
O2
光合作用速率>呼吸作用速率
呼吸作用速率 = 光合作用速率
【易错辨析】
1、当叶肉细胞净光合速率为零时，植物的光合作用速率和呼吸作用速率的关系是？
2、 当植物净光合速率为零时，叶肉细胞的光合作用速率和呼吸作用速率的关系是？
光合速率＜呼吸速率
光合速率＞呼吸速率
【模型构建】————光合速率和呼吸速率曲线模型
A:补偿点
总光合速率=呼吸速率时对应的光照强度。
B:饱和点
达到最大光合速率时，所需的最小光照强度。
【错题重做】
处理 实际光合速率(μmolCO ·m ·s ) 光饱和点(μmol·m ·s ) 气孔导度(mmol·m ·s ) 胞间CO 浓度(μL·L ) 总叶绿素含量。(μg·cm )
对照组 20.57 1 200 1 072 260 135
镉处理组 5.4 900 188 300 0.56
镉+CaCl 处理组 12.55 1 166 180 265 1.25
注：光饱和点为光合速率达到最大时所需的最小光照强度。CaCl2不会影响烟草的细胞呼吸。
17(2)光照强度为1200μmol·m ·s 时，能否算出镉处理组烟草从环境中吸收CO 的速率，原因是 ____________________________________________________________________
不能，从环境中吸收CO2的速率是光合作用CO2的固定速率与呼吸作用CO2释放速率的差值，由表中信息无法得知呼吸速率，因而无法计算CO2的吸收速率。
例6【2023·浙江·统考高考真题】植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光∶蓝光＝1∶2）、B组（红光∶蓝光＝3∶2）、C组（红光∶蓝光＝2∶1），每组输出的功率相同。
(2)由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为_______，最有利于生菜产量的提高，原因是_____________________________________________________________。
三、光合作用和呼吸作用的关系应用——提高农作物产量
红光：蓝光=3:2
B组幼苗的叶绿素含量和氮含量都比A、C组高，有利于植物的光合作用，即B组的净光合速率更大，积累的有机物最多。
三、光合作用和呼吸作用的关系应用——农作物增产措施
【小组讨论】
通过以上例题及根据所学知识，从改善细胞代谢的条件出发，归纳提高农作物产量的具体措施。（用思维导图的形式表示）
适当降低细胞呼吸的强度
提高光合作用的强度
三、光合作用和呼吸作用的关系应用——农作物增产措施
通过以上例题及根据所学知识，从改善细胞代谢的条件出发，归纳提高农作物产量的具体措施。（用思维导图的形式表示）
降低细胞呼吸的强度
提高光合作用的强度
光照条件
CO2浓度
矿质元素
水分
温度
O2浓度
CO2浓度
水分
温度
增大光照强度
调整光质成分
延长光照时间
增大光合面积
增施有机肥
合理施肥
合理灌溉
增大昼夜温差
【2023·海南卷，16】海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
（1）光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是__________；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第________条。
（2）本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是___________，该光源的最佳补光时间是_______小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是_______________________________________________________________。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【真题演练】
叶绿素
一和二
红光和蓝光
6
不同的补光时间条件下，红光＋蓝光光源组平均花朵数均最多
【真题演练】
【2020全国卷，T30】农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物）的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是_______________，选择这两种作物的理由是________________________________________________________________________
A和C
作物A光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；
作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/(μmolCO ·m ·s ) 1200 1180 560 623
【课堂小结及作业布置】
1、光合作用和呼吸作用的过程
2、光合作用速率和呼吸速率的关系
3、从光合和呼吸角度， 归纳农作物增产措施
课后完成：
《练习手册》
P170第12题、P171第13题

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