第15讲　光合作用和细胞呼吸的综合分析 高中生物第一轮总复习

SHENGWUXUE光合作用和细胞呼吸的综合分析第15讲(1)熟练掌握光合作用和细胞呼吸的关系。(2)通过阐述光合作用与细胞呼吸的相互关系，形成归纳与概括、模型与建模的科学思维方法。课标内容1目

录光合作用与细胞呼吸联系23光合速率的测定方法关键·真题必刷基础·精细梳理典例·精心深研考点一光合作用与细胞呼吸联系1.细胞呼吸和光合作用的联系(如图)(1)物质转化CH(1)物质转化OO2CO2[微思考]如果用18O标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有18O？如果有，写出18O的转移途径。(2)能量变化(3)光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路光反应水的光解还原C32.辨析净光合速率与总光合速率(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(2)深度解读总光合速率与呼吸速率的关系①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的______，乙图对应图1中的__________________________，丙图对应图1中的______________________，丁图对应图1中的______。②如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的____图、____图和____图。③如果实验对象是离体的叶绿体，则图1______

(填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响，原因是________________________________________________________________________________________________________。A点AB段(不含A、B两点)B点以后(不含B点)B点甲丙丙不能

叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0(3)从语言文字中辨析总(真正)光合速率净(表观)光合速率呼吸速率“同化”“固定”或“消耗”的CO2量“从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量黑暗中释放的CO2量“产生”或“制造”的O2量“释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2量黑暗中吸收的O2量“产生”“合成”或“制造”的有机物的量“积累”“增加”或“净产生”的有机物的量黑暗中消耗的有机物的量总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量

3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较考向1

结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维1.(2024·广州名校联考)如图是生物体内能量供应及利用的示意图，下列说法错误的是(

)DA.a过程一定伴随O2的释放，d过程不需要O2的直接参与B.a过程产生的ATP和NADPH可用于b过程中C3的还原C.a、c中合成ATP所需的能量来源不同D.c过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中解析a表示光反应阶段，该过程一定伴随O2的释放，d表示ATP水解过程，该过程不需要O2的直接参与，A正确；a光反应过程产生的ATP和NADPH可用于b暗反应过程中C3的还原，B正确；a、c中合成ATP所需的能量来源不同，a过程合成ATP所需能量来自光能，而c过程合成ATP所需能量来自有机物，C正确；c过程葡萄糖中的化学能只有少部分转移到ATP中，大部分以热能的形式散失，D错误。C2.(2024·福州一中质检)将不同种类的种子分别置于条件适宜的密闭玻璃容器中，并检测其在萌发过程中的相关物质的变化量，下列叙述正确的是(

)A.若某一种子发芽前O2吸收量大于CO2释放量，则呼吸作用的底物只有糖类B.若在密闭容器中充入18O标记的O2，一段时间后能检测到放射性的CO2C.若经过一昼夜，密闭容器中CO2的浓度降低，则萌发的种子已进行光合作用D.种子发芽长出绿叶后，若光照条件变弱，叶肉细胞中C5的含量会突然升高解析只以糖类为呼吸底物时，O2的吸收量小于或等于CO2的释放量；若呼吸底物为脂肪时，与糖类相比，等量脂肪中氢含量高、氧含量低，故氧化分解时O2的消耗增多，而使O2吸收量大于CO2释放量，A错误；15N、18O等是稳定同位素，不具有放射性，B错误；若经过一昼夜，密闭容器中CO2浓度降低，说明CO2转化为糖类储存在植物体中，该萌发的种子已进行光合作用，C正确；光照突然减弱，短时间内光反应生成的ATP和NADPH减少，C3的还原减弱，生成的C5减少，而CO2固定中C5的消耗不变，故C5含量降低，D错误。D考向2

结合光合作用与细胞呼吸相关曲线，考查科学思维3.(2024·广东东莞调研)下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片净光合作用速率(实际光合作用速率－呼吸作用速率)变化曲线图。下列相关分析错误的是(

)A.净光合速率可用单位时间内叶片吸收CO2的量表示B.BC段和DE段净光合速率下降的原因不同C.A点与E点相比，叶绿体产生O2的速率不一定相同D.E点后植物体内积累有机物的量开始减少解析净光合速率是实际光合作用速率与呼吸作用速率的差值，可用单位时间内叶片吸收CO2的量表示，也可用单位时间内叶片释放O2的量表示，A正确；图中曲线BC段净光合速率下降的原因是光照过强、温度过高引起部分气孔关闭，暗反应受阻，而DE段净光合速率下降的原因是光照强度减弱，B正确；A点与E点的净光合速率相等，即叶片释放O2的速率相等，由于呼吸作用速率不一定相同，故叶绿体产生O2的速率不一定相同，C正确；E点后该植物的净光合速率虽然在下降，但其数值大于0，仍存在有机物的积累，故植物体内积累有机物的量仍在增加，D错误。A4.(2024·泉州市联考)室内栽培绿萝能够有效清除甲醛污染。为研究其作用机制，科学家首先研究在密闭环境下绿萝正常的呼吸作用和光合作用，测定环境中的CO2浓度变化，结果如图甲所示；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究绿萝处理甲醛的途径。图乙所示为光合作用和甲醛代谢的相关过程(其中HCHO为甲醛，RU5P和HU6P是中间产物)。下列相关说法错误的是(

)A.d时间内完全光照组植株固定CO2的速率是(b－c)/dppm/sB.弱光照组叶肉细胞叶绿体产生的O2可扩散至线粒体和细胞外C.可采用同位素示踪法追踪并探明循环②甲醛的碳同化路径D.推测绿萝细胞同化甲醛(HCHO)的场所应是叶绿体基质解析根据图甲可知，d时间内呼吸作用释放二氧化碳量为(a－b)，净光合作用吸收的二氧化碳量为b－c，d时间内完全光照组植株的固定CO2的速率(总光合作用速率)＝呼吸作用速率＋净光合作用速率＝(a－b)/d＋(b－c)/d＝(a－c)/dppm/s，A错误；弱光组密闭环境中二氧化碳含量没有变化，推测绿萝光合作用速率等于呼吸作用速率，由于植株存在不能进行光合作用的细胞，所以弱光照组叶肉细胞的光合速率大于其呼吸速率，其叶绿体产生的O2可扩散至线粒体和细胞外，B正确；同位素示踪法是利用放射性元素或稀有稳定元素作为示踪剂，对研究对象进行标记的微量分析方法，故可采用同位素示踪法研究碳元素转移路径，例如14C，C正确；由图乙可知，同化甲醛(HCHO)的场所应是叶绿体基质，D正确。基础·精细梳理典例·精心深研考点二光合速率的测定方法1.“液滴移动法”——测定装置中O2的变化①总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。②物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。

2.“黑白瓶法”——测溶氧量的变化3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量提醒遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算总光合作用强度值。考向

结合光合速率的测定，考查科学探究1.(2024·广东实验中学联考)利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是(

)DA.从图乙可看出，F植物适合在较强光照下生长B.光照强度为1klx时，装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴不移动C.光照强度为3klx时，E、F两种植物的叶圆片产生O2的速率相等D.光照强度为6klx时，装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短解析根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低，适合在较弱光照下生长，A错误；光照强度为1klx时，E植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率，装置甲中E植物叶圆片会吸收装置中的O2，使液滴左移，B错误；光照强度为3klx时，E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E植物叶圆片的细胞呼吸强度大于F植物叶圆片，故光照强度为3klx时，E、F两种植物的叶圆片产生O2的速率不相等，C错误；光照强度为6klx时，E植物叶圆片净光合作用强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度，故此光照强度下，E植物叶圆片释放的O2多，故装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短，D正确。B2.(2024·湖南雅礼中学调研)某生物科研小组从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10(mg·L－1)，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下(a<b<c<d<e)，温度保持不变，24h后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量。请根据其记录数据(如下表)判断，下列选项错误的是(

)光照强度/klx0(黑暗)abcde白瓶溶氧量/(mg·L－1)31016243030黑瓶溶氧量/(mg·L－1)333333A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧B.光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用C.当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21(mg·L－1)D.当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不再增加解析

黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，A正确；光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧的含量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于细胞呼吸消耗，B错误；当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋细胞呼吸消耗量＝(24－10)＋(10－3)＝21(mg·L－1)，C正确；由d、e两组数据可知，当光照强度为d时，再增加光照强度，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正确。关键·真题必刷1.(2023·北京卷，3)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(

)CA.在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升B.在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关C.在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大解析CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。D2.(2022·全国乙卷，2)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(

)A.初期光合速率逐渐升高，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，之后呼吸速率保持稳定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解析培养初期，容器内CO2含量逐渐降低，光合速率逐渐降低，之后光合速率等于呼吸速率，A错误；初期光合速率减慢，由于容器内CO2含量初期逐渐降低，即光合速率大于呼吸速率，容器内O2含量升高，呼吸速率会有所升高，之后保持稳定，B错误；根据上述分析，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错误，D正确。3.(2023·广东卷，18)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。)水稻材料叶绿素/(mg·g－1)类胡萝卜素/(mg·g－1)类胡萝卜素/叶绿素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27分析图表，回答下列问题：(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和____________________________，叶片主要吸收可见光中的______光。类胡萝卜素/叶绿素比例上升蓝紫(2)光照强度逐渐增加达到2000(μmol·m－2·s－1)时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________________。高于呼吸速率较高(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体________________，是其高产的原因之一。光能利用率较高(4