二轮复习专题二第二讲 光合作用和细胞呼吸Word文档格式.docx

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（3）不同生物无氧呼吸的产物不同，是由于催化反应的酶不同。

（4）有氧呼吸中氧元素的来源和去路。

3、叶绿体中的色素

4、光合作用条件骤变时各物质含量的变化

5、在不同光照条件下植物细胞中气体变化规律

（1）黑暗状态时,植物只进行细胞呼吸,不进行光合作用

此状态下，植物从外界吸收O2并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外，如图甲所示。

（2）弱光情况下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸

①细胞呼吸速率大于光合速率，此状态下，植物的气体代谢特点与黑暗情况下相同，都是从外界吸收O2、排出CO2。

但吸收O2与放出CO2量较少（如图乙）。

细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示:

a.用CO2释放量表示:

n1=n2-n;

b.用O2吸收量表示:

m2=m1-m;

c.用植物质量（有机物）减少量表示。

②细胞呼吸速率等于光合速率时，植物与外界不进行气体交换，即没有O2和CO2的吸收与释放（如图丙）。

此时净光合速率等于0。

（3）较强光照时，植物同时进行光合作用和细胞呼吸,且光合速率大于细胞呼吸速率

①气体代谢特点（如图丁）

植物光合作用所利用的CO2（用n表示）除来自植物自身细胞呼吸（n2）之外，不足部分来自外界（n1）;

植物光合作用产生的O2（m）除用于自身细胞呼吸之外（m1），其余部分释放到周围环境中（m2）。

分析图可知:

n=n1+n2,m=m1+m2。

②光合作用相对强度的表示方法

a.用O2释放量（或容器中O2的增加量）表示:

m2=m-m1;

b.用CO2吸收量（或容器中CO2的减少量）表示:

n1=n-n2;

c.用植物质量（或有机物量）的增加量表示。

【考点聚焦】

1、光合作用与细胞呼吸的过程及物质转化问题解题策略

解题时,应结合所给条件,从以下几个方面进行。

（1）理解教材中光合作用和细胞呼吸的过程图解,把握相关生理过程中的物质变化和能量变化。

①光合作用:

物质变化为CO2→C3→C5+（CH2O）、H2O→O2+[H],能量变化为光能→电能→活跃的化学能（NADPH和ATP）→（CH2O）中稳定的化学能。

②细胞呼吸:

物质变化为C6H12O6→2C3H4O3（丙酮酸）+4[H]、2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O→6CO2+20[H]、24[H]+6O2→12H2O,能量变化为（CH2O）中稳定的化学能→活跃的化学能（ATP）和热能。

（2）结合教材图解,准确获取图示中的物质转化信息,据此确定相应生理过程是光合作用过程还是细胞呼吸过程,是光反应阶段还是暗反应阶段,或者是有氧呼吸的哪一个阶段。

例1、（2015陕西三原月考）离体叶绿体在光照下稳定地进行光合作用时,如果中断CO2的供应,下列关于一段时间内叶绿体中ATP与O2的相对含量变化的示意图,正确的是（　　）

解析：

离体叶绿体在光照下稳定地进行光合作用时,突然中断CO2的供应使C3合成减少,一段时间内暗反应逐渐减弱,其消耗的ATP也逐渐减少,故ATP相对含量逐渐增加;

随着暗反应的减弱,光反应也逐渐减弱,故叶绿体内O2含量逐渐减少。

选B

2、图解物质含量变化关系

在解答光合作用相关物质含量变化的试题时,要结合图解或其中部分图解（如图1所示）进行分析推理,如在突然停止光照、CO2供应不变的情况下,分析细胞中C3的含量变化（如图2所示）。

另外,应记住C5、[H]、ATP的含量变化是一致的,且都与C3的含量变化相反。

例2、将下图所示细胞置于密闭容器中培养。

在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。

下列叙述错误的是（　　）

A.黑暗条件下,①增大、④减小

B.光照强度低于光补偿点时,①、③增大

C.光照强度等于光补偿点时,②、③保持不变

D.光照强度等于光饱和点时,②减小、④增大

在黑暗条件下,悬浮培养的水稻叶肉细胞只进行细胞呼吸,吸收利用O2,产生释放CO2,因而胞外CO2浓度增大,而胞外O2浓度却降低,A项正确;

光补偿点是指光合作用强度等于细胞呼吸强度时的光照强度,光照强度低于光补偿点时,光合作用强度小于细胞呼吸强度,胞外CO2浓度增大,胞内O2浓度却降低,B项错误;

光照强度等于光补偿点时,光合作用强度等于细胞呼吸强度,胞内CO2浓度和胞内O2浓度保持相对稳定,C项正确;

光饱和点是指光合作用强度不再增加时的光照强度,光照强度达到光饱和点时,光合作用强度远大于细胞呼吸强度,胞外和胞内的CO2浓度都减小,而胞内和胞外的O2浓度都增大,D项正确。

考点二影响光合作用和细胞呼吸的因素

1、解读影响光合作用的环境因素的相关曲线

（1）光照强度（如图甲中所示）

①原理：

影响光反应阶段ATP、［H］的产生。

外因：

温度、CO2的供应量

②分析：

P点的限制因素

内因：

色素含量、酶的数量和活性、C5的含量

（2）CO2浓度

影响暗反应阶段C3的形成

温度、光照强度

P点的限制因素内因：

酶的数量和活性、色素

含量、C5的含量

（3）温度（如图丙所示）

通过影响酶的活性而影响光合作用。

P点对应的温度为进行光合作用的最适温度。

2、分析影响细胞呼吸的因素

3、“补偿点与饱和点的移动”与环境因素的关系

（1）据图分析光补偿点与光饱和点的变化

①比较

②限制因素

a.光饱和点之前:

光照强度（原因是此前光合速率随光照强度增大而加快）。

b.光饱和点之后:

CO2浓度或温度、叶绿体中色素及酶的含量。

（2）据图分析CO2补偿点和CO2饱和点的变化

a.CO2饱和点之前:

CO2浓度。

b.CO2饱和点之后:

光照或温度、叶绿体中色素及酶的含量。

4、自然环境及密封容器中植物光合作用曲线分析

（1）图1中各点含义及形成原因分析

A点:

凌晨3时~4时,温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。

B点:

上午6时左右,太阳出来,开始进行光合作用。

BC段:

光合作用小于细胞呼吸。

C点:

上午7时左右,光合作用等于细胞呼吸。

CE段:

光合作用大于细胞呼吸。

D点:

温度过高,部分气孔关闭,出现“光合午休”现象。

E点:

下午6时左右,光合作用等于细胞呼吸。

EF段:

FG段;

太阳落山,停止光合作用,只进行细胞呼吸。

（2）图2中各点含义及形成原因分析

AB段:

无光照,植物只进行细胞呼吸。

温度降低,细胞呼吸减弱。

CD段:

4时后,微弱光照,开始进行光合作用,但光合作用强度<

细胞呼吸强度。

光合作用强度=细胞呼吸强度。

DH段:

随着光照不断增强,光合作用强度>

细胞呼吸强度,其中FG段表示“光合午休”现象。

H点:

HI段:

光照继续减弱,光合作用强度<

细胞呼吸强度,直至光合作用完全停止。

例3、（2015河北邯郸摸底）某校生物兴趣小组以玉米为实验材料,研究不同条件下细胞光合作用速率和细胞呼吸速率的关系,并绘制了甲、乙、丙、丁四幅图。

其中图中“A”点不能表示光合作用速率与细胞呼吸速率相等的是（　　）

图甲中A点的含义是CO2的吸收量等于释放量,表示净光合作用速率等于细胞呼吸速率,此时光合作用速率大于细胞呼吸速率;

图乙中,A点前CO2的浓度升高,A点后CO2的浓度降低,说明A点时光合作用速率等于细胞呼吸速率;

根据图丙中曲线的含义可知,A点代表光合作用速率等于细胞呼吸速率;

图丁中,A点CO2的吸收量为0,说明此时的光合作用速率等于细胞呼吸速率。

选A

【解题思路】

光合作用和细胞呼吸曲线图像题解题要点

（1）识标。

坐标曲线,实际上是“横坐标”对“纵坐标”的影响结果,如横坐标为光照强度,纵坐标为二氧化碳吸收量或氧气释放量,则该曲线表示不同光照强度对净光合作用强度的影响。

区分和搞清楚“量”的关系是解题的突破口。

（2）明点。

曲线的起点、转折点、终点（或极限点）,曲线与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等,往往隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义。

如CO2的吸收量为0的点（与纵横坐标的交叉点）,表示光合作用强度和细胞呼吸强度相当;

光合作用强度达到极限点表示当光照强度（横坐标所示变量）达到一定值时,光合作用强度最高,光照强度（横坐标所示变量）再增加,光合作用强度不再增加等。

明确这些特殊点的含义是解题的基础。

（3）析线。

正确分析曲线形状,对曲线何时开始上升、何时趋向平缓、何时出现转折、其原因分别是什么等进行分析。

如光合作用极限点以前,光合作用强度随光照强度增强而增强,此时,光合作用强度的主要限制因素是光照强度,影响的是光反应;

极限点以后,光合作用强度的主要限制因素不是光照强度（横坐标所示变量）,而是除横坐标所示变量外的其他因素（如温度、CO2浓度等）。

例4、（2015海南生物）植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度（叶温）变化的趋势如下图所示。

下列叙述错误的是（　　）

A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能

B.叶温在36~50℃时,植物甲的净光合速率比植物乙的高

C.叶温为25℃时,植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的

D.叶温为35℃时,甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0

植物光合作用所需能量都来自于太阳能,A项正确;

据图可知,叶温在36~50℃时植物甲的净光合速率大于植物乙,B项正确;

植物光合与细胞呼吸强度的差值即为净光合速率,叶温在25℃时植物甲的净光合速率比植物乙小,C项正确;

叶温在35℃时,植物甲的净光合速率等于植物乙,且都大于零,D项错误。

选D

例5、（2015河北廊坊质量监测）下图中,图甲表示该植物在夏季某晴天净光合速率与光照强度的关系,图乙表示将一株该植物放在密闭的玻璃罩内,然后将整个装置置于室外与图甲相同的条件下培养一昼夜过程中,该玻璃罩内CO2浓度的变化曲线（假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同）。

识图并回答下列问题。

（1）在温度和土壤条件适宜的情况下,当L<

光照强度<

M时,限制该植物光合速率的外界因素主要是　　　,图乙中DE段的光照强度最可能对应图甲的M　　　（填“之前”或“之后”）。

（2）图乙中F点对应于图甲中的　　　点。

假如F点和B点时的温度相等,那么F点　　　（填“大于”“等于”或“小于”）B点时的光合作用强度。

（3）图乙中DE段叶绿体中ATP的含量　　　（填“增加”或“减少”）,C5合成速率　　（填“增大”或“减小”）。

如果C、E两点时合成葡萄糖的速率相等,则C、E两点呼吸强度的比较结果是　　　。

答案：

（1）CO2浓度　之后　

（2）K　等于　（3）增加　减小　C<

E

（1）影响光合作用的外界因素主要有温度、光照强度和CO2浓度等。

“夏季某晴天”表明温度适宜,图甲中当L<

M时光合速率不再变化,说明光照强度不是限制光合速率继续增大的因素,则此时限制光合速率的外界因素主要是CO2浓度。

由于中午光照强度较强,气孔关闭,光合速率下降,故图乙中DE段出现平缓现象,此时的光照强度应对应图甲的M点之后。

（2）图乙中F点表示光合速率等于呼吸速率,即净光合速率为0,对应图甲中的K点。

图乙中B、F点都表示光合速率等于呼吸速率,若F点和B点的温度相等,即呼吸速率相等,则此时的光合速率也相等。

（3）图乙中DE段气孔关闭,细胞内CO2浓度减小,CO2与C5反应生成C3的速率减小,同时C3在[H]、ATP的参与下还原生成C5的速率减小,ATP含量增加。

从CO2下降的趋势可以看出C点比E点的净光合速率大,而C、E两点的葡萄糖合成速率相等,即总光合速率相同,则C点的呼吸速率小于E点的呼吸速率。

考点三光合作用与细胞呼吸的综合计算

1、各量间的关系

（1）光合速率：

指在单位时间内,单位面积的叶片合成有机物的速率,是光合作用强度的生理指标。

（2）呼吸速率:

指单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率,是植物细胞呼吸强度的生理指标。

（3）净光合速率:

指植物在光照下积累有机物的速率。

（4）真正光合速率:

指植物在光照下实际合成有机物的速率。

（5）真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。

具体可表示为:

真正光合速率=从外界吸收的CO2+呼吸释放的CO2，或真正光合速率=释放到外界的O2+呼吸消耗的O2。

单位为CO2（或O2）的量/（面积×

时间）。

2、具体计算策略

光合作用和细胞呼吸的过程不同,但二者关系密切,光合作用的原料和产物分别是细胞呼吸的产物和底物。

假定光合产物和呼吸底物都是葡萄糖,则依据其反应式计算:

根据上述关系式

（1）、

（2）可计算CO2、C6H12O6、O2三者之间在光合作用和细胞呼吸中量的变化。

例6、（2015湖南株洲月考）下图表示一株生长迅速的植物在夏季24h内CO2的吸收量和释放量,光合作用速率和细胞呼吸速率用单位时间内CO2的吸收量和CO2的释放量表示（图中A、B、C表示相应图形的面积）。

下列表述不合理的是（　　）

A.在18:

00和6:

00,该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等

B.假设该植物在24h内呼吸速率不变,最大光合速率为85mg/h

C.该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-B

D.中午12:

00左右,与曲线最高点所对应的时间相比,该植物叶绿体内C5的含量

图中可以看出,在18:

00,二氧化碳的吸收量均为0,即细胞呼吸产生的二氧化碳刚好被光合作用吸收,此时植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等,A项正确;

夜间该植物只进行细胞呼吸,其二氧化碳的释放量为10mg/h,该值表示呼吸速率。

假设该植物在24h内呼吸速率不变,在图中C区段二氧化碳吸收的最高值为75mg/h,此值为净光合速率,因此此时的真正光合作用速率=净光合速率+呼吸速率=75+10=85（mg/h）,B项正确;

白天光合速率大于呼吸速率,因此A和C区段表示的是白天积累的有机物;

而夜间只进行细胞呼吸,因此B区段表示夜间消耗的有机物,因此该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-B,C项正确;

中午12:

00左右,二氧化碳浓度低,导致二氧化碳的固定减少,而C3的还原仍在发生,因此与曲线最高点所对应的时间相比,C5的含量增加,D项错误。

考点四光合作用与细胞呼吸的实验设计

1、光合作用与细胞呼吸实验设计中常用的实验条件控制方法

（1）增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物。

（2）减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。

（3）除去容器中二氧化碳——NaOH溶液。

（4）除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。

（5）除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。

（6）除去光合作用对细胞呼吸的干扰——给植株遮光。

（7）如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。

（8）线粒体提取——细胞匀浆离心。

（9）保持容器中CO2体积不变——NaHCO3溶液。

2、与光合作用和细胞呼吸相关的实验装置分析及应用

（1）提供无氧环境的实验装置

①图1用水隔绝空气。

②图2用石蜡（油）密封液面,隔绝液体与空气。

（2）与CO2相对含量有关的实验装置

①图3容器内的NaHCO3溶液可放出CO2,保持容器内CO2浓度恒定,使容器内的植物能够长时间进行光合作用。

②图4在容器中加入NaOH溶液,可以除去容器中的CO2，减弱容器中植物的光合作用,或降低容器内的压力,引起玻璃管中液滴的移动。

③图5中NaOH溶液可以除去空气中的CO2,澄清的石灰水能够检验气体中是否存在CO2。

3、利用液滴移动法确定细胞呼吸类型和测定光合作用强度

（1）呼吸类型的确定（如装置1、2所示）

结果分析:

装置1着色液滴左移、装置2着色液滴不动,说明种子只进行有氧呼吸;

装置1着色液滴不动、装置2着色液滴右移,说明种子只进行无氧呼吸;

装置1着色液滴左移、装置2着色液滴右移,说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。

（2）测定净光合作用强度（如装置3所示）

将装置3的实验组与对照组（放置死植物）放在光照、温度等条件相同且适宜的环境中,记录实验组与对照组红墨水滴移动的方向和刻度。

CO2缓冲液起到平衡CO2的作用。

（3）探究不同光照强度下光合作用和细胞呼吸强度的大小。

将上述装置3置于不同光照强度下,记录装置3中红墨水滴移动的方向。

①若红色液滴右移,说明光照较强,光合作用强度大于细胞呼吸强度,释放O2使瓶内气压增大;

②若红色液滴左移,说明光照较弱,细胞呼吸强度大于光合作用强度,吸收O2使瓶内气压减小;

③若红色液滴不动,说明在此光照强度下光合作用强度等于细胞呼吸强度,释放O2量等于吸收O2量,瓶内气压不变。

例7、（2015课标全国Ⅰ理综）为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。

各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。

处理方法和实验结果如下。

A组:

先光照后黑暗,时间各为67.5s;

光合作用产物的相对含量为50%。

B组:

先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为7.5s;

光合作用产物的相对含量为70%。

C组:

先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）;

光合作用产物的相对含量为94%。

D组（对照组）:

光照时间为135s;

光合作用产物的相对含量为100%。

回答下列问题。

（1）单位光照时间内,C组植物合成有机物的量　　　　（填“高于”“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;

C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要　　　　　,这些反应发生的部位是叶绿体的　　　　　。

（2）A、B、C三组处理相比,随着　　　　　　　　　　　　的增加,使光下产生的　　　　　　　　　　　　能够及时利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。

（1）高于　C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　基质

（2）光照和黑暗交替频率　ATP和还原型

（1）比较C组和D组可知,前者光照时间为后者的一半,结果光合作用产物的相对含量C组却是D组的94%,说明单位光照时间内C组植物合成有机物的量高于D组。

光合作用的暗反应不需要光照,其发生部位是叶绿体基质。

（2）A、B、C三组随着光照和黑暗交替频率的增加,使光反应产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ能够充分利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。

【失分误区】

1、对细胞呼吸的场所、过程把握不准

（1）细胞呼吸的场所及过程

①原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。

真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。

②有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2,只有第三阶段需要O2。

（2）细胞呼吸方式的判定

①如果某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等,则该生物只进行有氧呼吸。

②如果某生物不消耗O2,只产生CO2,则只进行无氧呼吸。

③如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多,则两种呼吸方式都进行。

④如果某生物不吸收O2,也不释放CO2,则该生物只进行无氧呼吸（产物为乳酸）或生物已死亡。

⑤无氧呼吸的产物中没有水,如果细胞呼吸的产物中有水,则一定是进行了有氧呼吸。

⑥由于酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸均可以产生CO2,故不能依据是否产生CO2来判断酵母菌的细胞呼吸方式。

（3）无线粒体的真核细胞（或生物）只能进行无氧呼吸,如成熟红细胞、蛔虫等,线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。

一些原核生物无线粒体,但能进行有氧呼吸。

练习1：

（2015北京房山期中）下列有关检测酵母菌细胞呼吸的产物的叙述,正确的是（　　）

A.如果产生的气体使澄清的石灰水变浑浊,则酵母菌只进行有氧呼吸

B.如果产生的气体使溴麝香草酚蓝溶液变黄色,则酵母菌只进行无氧呼吸

C.无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸,酵母菌都能产生CO2

D.酵母菌发酵时不产生气体,但其发酵液能使重铬酸钾变灰绿色

使澄清的石灰水变浑浊的气体为CO2,而酵母菌不论无氧呼吸还是有氧呼吸均可产生CO2,A项错误,C项正确;

使溴麝香草酚蓝溶液变黄色的气体为CO2,而酵母菌有氧呼吸也能产生CO2,B项错误;

酵母菌发酵时进行无氧呼吸,产生CO2和酒精,D项错误。

选C

2、对光合作用的相关物质及其变化混淆不清

（1）光合作用的相关物质

①光合作用中产生的[H]为NADPH,细胞呼吸中产生的[H]为NADH,二种[H]不是同一种物质。

②光合作用光反应中产生的ATP只被暗反应所利用,细胞呼吸中产生的ATP可被除暗反应外的多项生命活动所利用。

（2）光合作用中物质变化的判断

判断外界条件改变后C3、C5、ATP、NADPH、ADP、NADP+的含量如何变化,可结合光合作用的过程绘制示意图。

以停止光照时物质变化为例:

停止光照→光反应停止→ATP和NADPH不再产生→ATP和NADPH的含量减少且ADP和NADP+的含量增加;

ATP和NADPH的含量减少→C3还原减弱,而CO2固定过程仍在进行→C3含量相对增加,C5含量相对减少。

练习2：

（2015安徽三校联考）下图为绿色植物光合作用过程示意图（物质转换用实线表示,能量传递用虚线表示,图中a~g为物质,①~⑥为反应过程）,下列判断错误的是（　　）

A.绿色植物能利用a物质将光能转换成活跃的化学能储存在c中

B.e中不储存化学能,所以e只能充当还原剂

C.图中①表示水分的吸收,③表示水的光解

D.在g物质供应充足时,突然停止光照,C3的含量将会上升

a为光合色素,能吸收、传递、转化光能,使ADP和磷酸合成ATP,A项正确;

e为水光解生成的NADPH,也含有活泼的化学能,参与暗反应C3的还原,B项错误;

图中①表示根系从土壤中吸收水分,③表示水的光解生成NADPH和氧气,C项正确;

g为CO2,其供应充足时,突然停止光照,生成NADPH和ATP的量减少,C3的还原减少,而CO2的固定仍在进行,所以C5的含量下降,C3的含量上升,D项正确。

3、不能区分净光合作用与真正光合作用

（1）在光照