資源簡介

　　　　　　　光合作用和細胞呼吸的綜合應用
一、光合作用與細胞呼吸的聯系
①CO2；②O2；③H2O；④ATP；⑤ADP＋Pi；⑥NADP＋；⑦五碳糖；⑧三碳酸；⑨三碳糖合成葡萄糖等其他有機物；⑩丙酮酸； [H]。
1．綠色植物光合作用與細胞呼吸兩個生理過程同時發生在葉肉細胞中，與這兩個生理過程相關的細胞器都具有雙層膜。
2．物質方面
(1)C：CO2C6H12O6C3H4O3CO2
(2)O：H2OO2H2O
[H]H2O
3．能量方面
光能ATP＋NADPH中的化學能有機物中的化學能
例1　圖中①②③表示生物體內的細胞代謝過程，下列敘述錯誤的是(　　)
A．合成葡萄糖時，過程①利用的是化學能，過程②利用的是光能
B．能進行過程①或過程②的生物都是自養生物
C．白天綠色植物在過程②大于過程③時，不一定能正常生長
D．綠色植物進行過程②產生的葡萄糖可在過程③的線粒體中被利用
例2　如圖是細胞中糖類合成與分解過程示意圖，下列敘述正確的是(　　)
(CH2O)＋O2 CO2＋H2O＋能量
A．過程①只在線粒體中進行，過程②只在葉綠體中進行
B．過程①產生的能量全部儲存在ATP中
C．過程②產生的(CH2O)中的氧全部來自水
D．過程①能產生[H]，還原的物質為氧
二、光合與呼吸“三率”的分析
1．植物“三率”間的內在關系
(1)呼吸速率：植物非綠色組織(如蘋果果肉細胞)或在黑暗條件下綠色組織單位時間內一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量或有機物消耗量。
(2)表觀光合速率(凈光合速率)：在光照條件下，植物綠色組織單位時間內一定量葉面積的CO2吸收量或O2釋放量或有機物積累量。
(3)真正光合速率＝表觀光合速率＋呼吸速率。
2．植物“三率”的判定
(1)根據坐標曲線判定：當光強度為0時，若CO2吸收值為負值，該值絕對值代表呼吸速率，該曲線代表表觀光合速率；當光強度為0時，若CO2吸收值為0，該曲線代表真正光合速率。
①曲線判斷：如圖曲線代表表觀光合速率與光強度的關系
②曲線分析
曲線、點、段 進行的生理過程 氣體轉移情況 對應的生理狀態模型
A點 只進行細胞呼吸 吸收O2、釋放CO2
AB段 細胞呼吸、光合作用同時進行且呼吸速率＞光合速率 吸收O2、釋放CO2
B點 細胞呼吸、光合作用同時進行且呼吸速率＝光合速率 不與外界進行氣體交換
B點以后 細胞呼吸、光合作用同時進行且呼吸速率＜光合速率 吸收CO2、釋放O2
(2)植物“三率”的常用表示方法
真正光合速率(又稱總光合速率) O2的產生(生成)速率 CO2的固定速率 有機物產生(制造、生成)速率
表觀光合速率(又稱凈光合速率) O2的釋放速率 CO2的吸收速率 有機物積累速率
呼吸速率(黑暗中測得) O2的吸收速率 CO2的釋放速率 有機物消耗速率
特例：如果題干給出的信息是葉綠體吸收CO2或葉綠體釋放O2的速率，則該數據為真正光合速率。
3．光合速率的測定方法
(1)液滴移動法——測光合作用O2釋放(或CO2吸收)的量
①裝置中溶液的作用：在測細胞呼吸速率時，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測表觀光合速率時，NaHCO3 溶液可提供CO2，保證容器內CO2濃度的恒定。
②測定原理
a．在黑暗條件下，甲裝置中的植物只進行細胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產生的CO2，所以單位時間內紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收量，可代表呼吸速率。
b．在光照條件下，乙裝置中的植物進行光合作用和細胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定，所以單位時間內紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放量，可代表表觀光合速率。
c．根據呼吸速率和表觀光合速率可計算得到真正光合速率。
(2)葉圓片上浮法
利用真空滲入法排除葉肉細胞間隙的空氣，并投入水中，使葉片沉于水底。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在細胞間積累，結果使原來下沉的葉片上浮。根據在相同時間內上浮葉片數目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短)比較光合作用的強弱。
(3)半葉法
將葉片一半遮光，一半曝光，遮光的一半測得的數據變化值代表細胞呼吸強度值，曝光的一半測得的數據變化值代表表觀光合作用強度值，最后計算真正光合作用強度值。需要注意的是該種方法在實驗之前需對葉片進行特殊處理，以防止有機物的運輸。
(4)黑白瓶法
黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只能進行細胞呼吸，而白瓶既能進行光合作用又能進行細胞呼吸，所以用黑瓶(無光照的一組)測得的為細胞呼吸強度值，用白瓶(有光照的一組)測得的為表觀光合作用強度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強度值。
例3　以測定的CO2的吸收量或釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與細胞呼吸的影響，結果如圖甲所示，圖乙所示裝置可用來測定植物的表觀光合速率。下列分析正確的是(　　)
A．光照相同時間，在20 ℃條件下植物積累的有機物的量最多
B．光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時的相等
C．如果該植物原重m kg，置于暗處4 h后重(m－1) kg，然后光照4 h后重(m＋2) kg，則總光合速率為3/4 kg·h－1
D．若將圖乙所示裝置中的NaHCO3溶液換成蒸餾水，則在黑暗條件下可測得B曲線
例4　某同學研究甲湖泊中某深度生物的光合作用和需氧呼吸強度。具體操作如下：取三個相同的透明玻璃瓶a、b、c，將a先包以黑膠布，再包以鋁箔。用a、b、c三個瓶分別從待測深度的水體取水樣，測定瓶中水體的氧含量。將a瓶、b瓶密封再沉入待測深度的水體，經24小時后取出，測兩瓶中氧含量，結果如圖所示。則24小時內待測深度水體中生物光合作用和需氧呼吸的情況是(　　)
A．24小時內待測深度水體中生物需氧呼吸消耗的氧氣量是v mol/瓶
B．24小時內待測深度水體中生物需氧呼吸消耗的氧氣量是(w－v)mol/瓶
C．24小時內待測深度水體中生物光合作用產生的氧氣量是k mol/瓶
D．24小時內待測深度水體中生物光合作用產生的氧氣量是(k－w)mol/瓶
三、光合作用與細胞呼吸相關曲線解讀與分析
1．曲線中光補償點和光飽和點的移動規律
(1)增強影響光合作用的因素(或減弱細胞呼吸的因素)，會使光補償點a左移，反之右移。如在一定范圍內，增加CO2濃度，細胞呼吸減弱，光合作用增強，光補償點左移；減少CO2濃度，光補償點右移。
(2)增強影響光合作用的因素，光飽和點b將右移，反之左移。如增加CO2濃度，光飽和點右移；減少CO2濃度，光飽和點左移。
(3)當由陽生植物變為陰生植物時，細胞呼吸減弱，光補償點a、光飽和點b都左移。
2．葉面積指數與相關物質的量的關系
圖中，在一定范圍內，隨葉面積指數的增大，光合作用實際量和呼吸量均增加；超過A點后，因葉片相互遮擋，光合作用實際量不再增加；干物質的量＝光合作用實際量－呼吸量，干物質的量為零時，即葉面積指數為D時，光合速率＝呼吸速率。
3．自然環境中植物光合作用曲線分析
圖中各點含義及形成原因分析：
a點：凌晨3時～4時，溫度降低，細胞呼吸減弱，CO2的釋放減少；
b點：上午6時左右，日出后，開始進行光合作用；
bc段(不包括b、c兩點)：光合強度＜細胞呼吸強度；
c點：上午7時左右，光合強度＝細胞呼吸強度；
ce段(不包括c、e兩點)：光合強度＞細胞呼吸強度；
d點：溫度過高，部分氣孔關閉，出現“光合午休”現象；
e點：下午6時左右，光合強度＝細胞呼吸強度；
ef段(不包括e點)：光合強度＜細胞呼吸強度；
fg段：日落后，停止光合作用，只進行細胞呼吸。
4．密閉容器中植物光合作用曲線分析
圖中各點含義及形成原因分析：
AB段：無光照，植物只進行細胞呼吸；
BC段：溫度降低，細胞呼吸減弱；
CD段(不包括D點)：4時后，微弱光照，開始進行光合作用，但光合強度＜細胞呼吸強度；
D點：隨光強度增加，光合強度＝細胞呼吸強度；
DH段(不包括D、H兩點)：光強度繼續增加，光合強度＞細胞呼吸強度，其中FG段表示“光合午休”現象；
H點：隨光強度減弱，光合強度下降，到H點時光合強度＝細胞呼吸強度；
HI段(不包括H點)：光強度繼續減弱，光合強度＜細胞呼吸強度，直至光合作用完全停止。
5．植物是否生長的問題
在相對密閉的環境中一晝夜CO2含量的變化曲線圖分析(O2變化與CO2相反)
(1)如果N點低于M點，說明經過一晝夜，植物體內的有機物總量增加(即植物生長)；
(2)如果N點高于M點，說明經過一晝夜，植物體內的有機物總量減少；
(3)如果N點等于M點，說明經過一晝夜，植物體內的有機物總量不變；
(4)CO2含量最高點為C點(C′點)，CO2含量最低點為E點(E′點)；
(5)CE為積累有機物時段；
(6)BF為制造有機物時段；
(7)AG為消耗有機物時段。
注：a.圖中光合速率與呼吸速率相等的點有C(C′)、E(E′)點。b.圖中曲線與橫軸圍成的面積S2－(S1＋S3)的數值即為表觀光合量，若該值＞0，則植物生長；若該值≤0，則植物不生長。
例5　在充滿N2和CO2的密閉容器中，用水培法栽培幾株番茄，CO2充足。測得系統的呼吸速率和光合速率變化曲線如圖所示。下列分析正確的是(　　)
A．導致9～10 h光合速率急速下降的原因是缺乏CO2
B．10 h之前能合成ATP的場所是細胞溶膠和線粒體
C．10 h之后線粒體可持續不斷地合成ATP
D．10 h之后細胞溶膠可持續不斷地合成ATP
例6　將一植株放在密閉玻璃罩內，置于室外一晝夜，獲得實驗結果如圖所示。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．圖甲中的光合作用開始于C點之前，結束于F點之后
B．到達圖乙中的d點時，玻璃罩內的CO2濃度最高
C．圖甲中的F點對應圖乙中的g點
D．經過這一晝夜之后，植物體的有機物含量會增加
1．(2024·紹興高一期末)如圖為綠色植物某細胞內發生的兩個生理過程。下列敘述正確的是(　　)
A．①過程產生的能量大部分用于合成 ATP
B．整株植物光合速率等于呼吸速率時，該細胞內①②過程的強度也相等
C．①過程發生在線粒體內膜上，②過程發生在葉綠體內膜上
D．O2充足時，能進行②過程的細胞也能進行①過程
2．如圖為某植株在24 h內，所有葉綠體內的CO2消耗量和植株CO2吸收量隨時間變化的曲線圖，假設在此過程中細胞呼吸強度保持不變，據此分析，下列敘述錯誤的是(　　)
A．12：00左右曲線b下降主要是由光反應降低引起
B．由曲線b可知，植物的呼吸速率為5 mg·10－2cm－2·h－1
C．曲線a、b分別代表植物的總光合速率、表觀光合速率
D．根據曲線a、b的比較，可知存在除細胞呼吸之外產生CO2的其他生理過程
3．(2024·臺州路橋中學高一月考)某研究小組在探究環境因素對黃瓜幼苗光合作用的影響時，得到適宜溫度條件下的實驗結果(圖中lx為光強度單位)，如圖所示。
下列敘述錯誤的是(　　)
A．光強度直接影響光合作用的光反應階段
B．處于a點的CO2濃度時，產生CO2的場所有葉綠體、線粒體和細胞溶膠
C．處于b點的CO2濃度時，800 lx高光強下黃瓜幼苗的光合速率和呼吸速率相等
D．c點后可以通過提高光強度來增大光合速率
4．如圖是密閉大棚內番茄在24小時測得的CO2含量和CO2吸收速率的變化曲線圖。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．a點CO2釋放量減少可能是由于溫度降低使細胞呼吸減弱
B．d點時光合速率雖有所下降，但仍大于呼吸速率
C．如果N點低于M點，說明經過一晝夜，植物體內的有機物總量增加
D．番茄通過光合作用制造有機物的時間是ce段
5．(2024·溫州高一期末)研究小組用圖甲密閉裝置進行某綠色植物光合作用和細胞呼吸的探究實驗。在環境溫度為25 ℃條件下先黑暗處理15 min，再轉移至最適光強度下繼續實驗，結果如圖乙所示。已知25 ℃是該植物光合作用的最適溫度，30 ℃是該植物細胞呼吸的最適溫度。下列敘述正確的是(　　)
A．M點前，葉肉細胞中產生ATP的場所是線粒體
B．M點時，光合速率與呼吸速率相等
C．MN段光合速率逐漸減小
D．N點時，植物不進行光合作用
6．(2024·寧波高一期中)如圖是某生物研究小組以雞蛋茄為實驗材料所做的相關實驗。圖甲是光合作用的光反應示意圖，圖乙、丙是探究環境因素對光合作用影響的實驗示意圖，圖丁是將葉片左側遮光，右側曝光，并采取適當的方法阻止兩部分之間物質和能量的轉移。回答下列問題：
(1)雞蛋茄葉片細胞中含量最多的色素是____________，位于葉綠體中的____________上，吸收的光能可以將水分解為________(填圖甲中的字母)。光合色素的提取與分離實驗中通常可以用____________提取光合色素，分離后的色素在濾紙條上，從下往上數，含量最少的色素位于第________條。
(2)圖甲中 ATP合成酶的作用是運輸和______________________________________。
(3)圖乙裝置可以用來探究________________對光合作用的影響。
(4)圖丙若增加 NaHCO3溶液的濃度，短時間內五碳糖的含量將________(填“增加”“減少”或“基本不變”)。
(5)若圖丁在適宜光照下照射 12 小時，從兩側截取同等面積的小葉圓片，烘干稱重，分別記為 x和y(單位：g)，則圖中右側小葉圓片光合作用制造的有機物總量為________。
答案精析
例1　D　[過程①表示化能合成作用，過程②表示光合作用，所以合成葡萄糖時，過程①利用的是化學能，過程②利用的是光能，A正確；能進行過程①或過程②的生物可以將CO2轉變為葡萄糖，是自養生物，B正確；由于植物夜間會進行細胞呼吸消耗有機物，所以白天綠色植物在過程②大于過程③時，不一定能正常生長，C正確；葡萄糖不能在線粒體中分解，需要在細胞溶膠中被分解為丙酮酸后才能進入線粒體被進一步分解，D錯誤。]
例2　D　[過程①為需氧呼吸過程，反應場所是細胞溶膠和線粒體，過程②是光合作用，真核生物在葉綠體中進行，原核生物在細胞溶膠中進行，A錯誤；需氧呼吸產生的能量大部分以熱能形式散失，少部分儲存到ATP中，B錯誤；光合作用產生的糖中的氧全部來自二氧化碳，C錯誤；過程①能產生[H]，其主要與氧氣結合生成水，并釋放大量能量，D正確。]
例3　B　[光照時間相同的情況下，在25 ℃時，CO2吸收量最大，即表觀光合作用量最大，積累的有機物的量最多，A錯誤；在光照時間相同的情況下，30 ℃時真正光合作用的量為3.50＋3.00＝6.50(mg·h－1)，35 ℃時真正光合作用的量為3.00＋3.50＝6.50(mg·h－1)，二者相等，B正確；該植物原重 m kg，置于暗處4 h后重(m－1) kg，然后光照4 h后重(m＋2) kg，光照4 h光合作用積累有機物為(m＋2)－(m－1)＝3(kg)，黑暗4 h細胞呼吸消耗1 kg有機物，則總光合速率為1 kg·h－1，C錯誤；若將圖乙所示裝置中的NaHCO3溶液換成NaOH溶液，則在黑暗條件下可測得B曲線，D錯誤。]
例4　B　[24小時內待測深度水體中生物需氧呼吸消耗的氧氣量為初始瓶溶解氧(w)－a瓶溶解氧(v)，是(w－v)mol/瓶，A錯誤，B正確；24小時內待測深度水體中生物光合作用產生的氧氣量為表觀光合量＋呼吸量，是(k－v)mol/瓶，C、D錯誤。]
例5　D　[影響光合作用的環境因素包括光強度、溫度和CO2濃度等。9～10 h間，光合速率迅速下降，而呼吸速率未有明顯變化，因此可以排除溫度變化的原因；細胞呼吸可以不斷釋放CO2，由題干中“CO2充足”可知，CO2不是導致光合速率急速下降的原因，因此推測最可能發生變化的環境因素是光照，A錯誤；10 h之前既存在光合作用又存在細胞呼吸，因此能合成ATP的場所是細胞溶膠、線粒體和葉綠體，B錯誤；10 h后不再進行光合作用釋放O2，密閉容器內的O2含量將逐漸下降并完全耗盡，此后細胞只能進行厭氧呼吸，即線粒體停止ATP的合成，細胞溶膠成為合成ATP的唯一場所，C錯誤，D正確。]
例6　C　[圖甲中的C、F點時光合速率等于細胞呼吸速率，根據相應的時間可知，與圖乙中的d、h點相對應，即C點對應d點，F點對應h點，C錯誤。]
跟蹤訓練
1．D　[①過程為需氧呼吸第三階段，產生的能量大部分以熱能形式散失，少部分用于合成ATP，A錯誤；①過程為需氧呼吸第三階段，②過程為光反應階段，整株植物光合速率等于呼吸速率時，該細胞能同時進行細胞呼吸和光合作用，故該細胞的光合速率大于呼吸速率，該細胞內①②過程的強度不相等，B錯誤；①過程(需氧呼吸第三階段)發生在線粒體內膜上，②過程(光反應中水的光解)發生在葉綠體類囊體膜上，C錯誤；O2充足時，所有細胞均能進行需氧呼吸，故能進行②過程的細胞也能進行①過程(需氧呼吸第三階段)，D正確。]
2．A　[12：00左右曲線b下降主要是由光照過強，溫度過高，部分氣孔關閉，導致CO2供應不足，碳反應下降引起，A錯誤；曲線b代表表觀光合速率，與縱坐標的交點即為呼吸速率，為5 mg·10－2cm－2·h－1，B正確；曲線a為CO2的消耗量，代表總光合速率，曲線b代表植物的表觀光合速率，C正確；根據曲線a、b的比較，CO2的消耗量減去CO2的吸收量會大于細胞呼吸釋放的CO2量，可知存在除細胞呼吸之外產生CO2的其他生理過程，D正確。]
3．B　[光反應過程吸收光能，合成ATP和NADPH，光強度直接影響光合作用的光反應階段，A正確；處于a點的CO2 濃度時，植物只進行細胞呼吸，產生 CO2 的場所有線粒體和細胞溶膠，B錯誤；b點為CO2補償點，處于b點的 CO2 濃度時，800 lx高光強下黃瓜幼苗的光合速率和呼吸速率相等，C正確；c點為光強度為70 lx的CO2飽和點，c點后可以通過提高光強度來增大光合速率，D正確。]
4．D　[a點之后CO2的釋放量又增加，可推測a點是溫度降低導致細胞呼吸減弱，CO2釋放量減少，A正確；d點時氣溫高，蒸騰作用過強導致氣孔導度下降，CO2供應不足，光合速率下降，但表觀光合速率仍大于0，即光合速率仍大于呼吸速率，B正確；番茄通過光合作用制造有機物的時間是bf段，ce段屬于有機物的積累階段，D錯誤。]
5．C　[M點前，黑暗時葉肉細胞只進行細胞呼吸，需氧呼吸的第一階段也會產生ATP，場所是細胞溶膠，A錯誤；M點時，O2濃度開始增加，說明光合速率大于呼吸速率，B錯誤；M到N曲線的斜率逐漸減小，說明光合速率逐漸減小，C正確；N點時，O2濃度不變，說明光合速率等于呼吸速率，D錯誤。]
6．(1)葉綠素 a　類囊體膜　a、b、d　95%的酒精　四　(2)催化　(3)光強度、光質(光波長)　(4)減少　(5)y－x
解析　(1)葉片細胞中葉綠體中的色素包括胡蘿卜素(橙色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍綠色)、葉綠素b(黃綠色)，其中含量最多的色素是葉綠素a，位于葉綠體中的類囊體膜上。圖中a表示氧氣，c表示水，d表示e－(電子)，k表示NADP＋，b表示H＋，f表示NADPH，g表示ADP和Pi，h表示ATP，據圖可知，光合色素吸收的光能可以將水分解為a、b、d。葉綠體中的色素能溶解在脂溶劑中，因此可以用95%的酒精提取光合色素。葉綠體中的色素含量最少的是胡蘿卜素，濾紙條從下到上依次是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，因此分離后的色素在濾紙條上，從下往上數，含量最少的色素位于第四條。(2)據圖甲可知，ATP合成酶的作用是運輸H＋和催化ADP和Pi合成ATP。(3)據圖乙可知，可通過移動臺燈與燒杯的距離來探究光強度對光合作用的影響，也可以用不同顏色的臺燈來探究光質(光波長)對光合作用的影響。(4)若增加圖丙中NaHCO3溶液的濃度，即增加CO2的濃度，CO2與五碳糖結合增多，三碳酸還原形成五碳糖暫時不變，即五碳糖來源不變，消耗增多，因此短時間內五碳糖的含量將減少。(5)假定葉圓片原來質量為m，左側遮光，只能進行細胞呼吸消耗有機物，因此12小時內細胞呼吸消耗的有機物量為m－x；右側曝光，則既能進行細胞呼吸也能進行光合作用，因此12小時內凈光合作用積累的有機物量為y－m,12小時內右側小葉圓片光合作用制造的有機物總量＝凈光合作用積累的有機物量＋細胞呼吸消耗的有機物量＝y－m＋(m－x)＝y－x。(共60張PPT)
微專題四
光合作用和細胞呼吸的綜合應用
第三章 細胞的代謝
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一、光合作用與細胞呼吸的聯系
①CO2；②O2；③H2O；④ATP；⑤ADP＋Pi；⑥NADP＋；⑦五碳糖；⑧三碳酸；⑨三碳糖合成葡萄糖等其他有機物；⑩丙酮酸； [H]。
1.綠色植物光合作用與細胞呼吸兩個生理過程同時發生在葉肉細胞中，與這兩個生理過程相關的細胞器都具有雙層膜。
2.物質方面
3.能量方面
例1　圖中①②③表示生物體內的細胞代謝過程，下列敘述錯誤的是
A.合成葡萄糖時，過程①利用
的是化學能，過程②利用的
是光能
B.能進行過程①或過程②的生
物都是自養生物
C.白天綠色植物在過程②大于過程③時，不一定能正常生長
D.綠色植物進行過程②產生的葡萄糖可在過程③的線粒體中被利用
√
過程①表示化能合成作用，
過程②表示光合作用，所
以合成葡萄糖時，過程①
利用的是化學能，過程②利用的是光能，A正確；
能進行過程①或過程②的生物可以將CO2轉變為葡萄糖，是自養生物，B正確；
由于植物夜間會進行細胞呼吸消耗有機物，所以白天綠色植物在過程②大于過程③時，不一定能正常生長，C正確；
葡萄糖不能在線粒體中分解，需要在細胞溶膠中被分解為丙酮酸后才能進入線粒體被進一步分解，D錯誤。
例2　如圖是細胞中糖類合成與分解過程示意圖，下列敘述正確的是
A.過程①只在線粒體中進行，過程②只在葉綠體中進行
B.過程①產生的能量全部儲存在ATP中
C.過程②產生的(CH2O)中的氧全部來自水
D.過程①能產生[H]，還原的物質為氧
√
過程①為需氧呼吸過程，反應場所是細胞溶膠和線粒體，過程②是光合作用，真核生物在葉綠體中進行，原核生物在細胞溶膠中進行，A錯誤；
產生的能量大部分以熱能形式散失，少部分儲存到ATP中，B錯誤；
光合作用產生的糖中的氧全部來自二氧化碳，C錯誤；
過程①能產生[H]，其主要與氧氣結合生成水，并釋放大量能量，D正確。
二、光合與呼吸“三率”的分析
1.植物“三率”間的內在關系
(1)呼吸速率：植物非綠色組織(如蘋果果肉細胞)或在黑暗條件下綠色組織單位時間內一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量或有機物消耗量。
(2)表觀光合速率(凈光合速率)：在光照條件下，植物綠色組織單位時間內一定量葉面積的CO2吸收量或O2釋放量或有機物積累量。
(3)真正光合速率＝表觀光合速率＋呼吸速率。
2.植物“三率”的判定
(1)根據坐標曲線判定：當光強度為0時，若CO2吸收值為負值，該值絕對值代表呼吸速率，該曲線代表表觀光合速率；當光強度為0時，若CO2吸收值為0，該曲線代表真正光合速率。
①曲線判斷：如圖曲線代表表觀光合速率與光強度的關系
②曲線分析
曲線、 點、段 進行的生理過程 氣體轉移情況 對應的生理狀態模型
A點 只進行細胞呼吸 吸收O2、釋放CO2
AB段 細胞呼吸、光合作用同時進行且呼吸速率＞光合速率 吸收O2、釋放CO2
曲線、 點、段 進行的生理過程 氣體轉移情況 對應的生理狀態模型
B點 細胞呼吸、光合作用同時進行且呼吸速率＝光合速率 不與外界進行氣體交換
B點以后 細胞呼吸、光合作用同時進行且呼吸速率＜光合速率 吸收CO2、釋放O2
(2)植物“三率”的常用表示方法
真正光合速率(又稱總光合速率) O2的產生(生成)速率 CO2的固定速率 有機物產生(制造、生成)速率
表觀光合速率(又稱凈光合速率) O2的釋放速率 CO2的吸收速率 有機物積累速率
呼吸速率(黑暗中測得) O2的吸收速率 CO2的釋放速率 有機物消耗速率
特例：如果題干給出的信息是葉綠體吸收CO2或葉綠體釋放O2的速率，則該數據為真正光合速率。
3.光合速率的測定方法
(1)液滴移動法——測光合作用O2釋放(或CO2吸收)的量
①裝置中溶液的作用：在測細胞呼吸速率時，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測表觀光合速率時，NaHCO3 溶液可提供CO2，保證容器內CO2濃度的恒定。
②測定原理
a.在黑暗條件下，甲裝置中的植物只進行細胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產
生的CO2，所以單位時間內紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收量，可代表呼吸速率。
b.在光照條件下，乙裝置中的植物進行光合作用和細胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定，所以單位時間內紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放量，可代表表觀光合速率。
c.根據呼吸速率和表觀光合速率可計算得到真正光合速率。
(2)葉圓片上浮法
利用真空滲入法排除葉肉細胞間隙的空氣，并投入水中，使葉片沉于水底。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在細胞間積累，結果使原來下沉的葉片上浮。根據在相同時間內上浮葉片數目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短)比較光合作用的強弱。
(3)半葉法
將葉片一半遮光，一半曝光，遮光的一半測得的數據變化值代表細胞呼吸強度值，曝光的一半測得的數據變化值代表表觀光合作用強度值，最后計算真正光合作用強度值。需要注意的是該種方法在實驗之前需對葉片進行特殊處理，以防止有機物的運輸。
(4)黑白瓶法
黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只能進行細胞呼吸，而白瓶既能進行光合作用又能進行細胞呼吸，所以用黑瓶(無光照的一組)測得的為細胞呼吸強度值，用白瓶(有光照的一組)測得的為表觀光合作用強度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強度值。
例3　以測定的CO2的吸收量或釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與細胞呼吸的影響，結果如圖甲所示，圖乙所示裝置可用來測定植物的表觀光合速率。
下列分析正確的是
A.光照相同時間，在20 ℃條件下植物積累的
有機物的量最多
B.光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有
機物的量與30 ℃時的相等
C.如果該植物原重m kg，置于暗處4 h后重
(m－1) kg，然后光照4 h后重(m＋2) kg，
則總光合速率為3/4 kg·h－1
D.若將圖乙所示裝置中的NaHCO3溶液換成蒸
餾水，則在黑暗條件下可測得B曲線
√
光照時間相同的情況下，在25 ℃時，CO2吸收量最大，即表觀光合作用量最大，積累的有機物的量最多，A錯誤；
在光照時間相同的情況下，30 ℃時真正光合作用的量為3.50＋3.00＝6.50(mg·h－1)，35 ℃時真正光合作用的量為3.00＋3.50＝6.50(mg·h－1)，二者相等，B正確；
該植物原重m kg，置于暗處4 h后重(m－1) kg，然后光照4 h后重(m＋2) kg，光照4 h光合作用積累有機物為(m＋2)－(m－1)＝3(kg)，黑暗4 h細胞呼吸消耗1 kg有機物，則總光合速率為1 kg·h－1，C錯誤；
若將圖乙所示裝置中的NaHCO3溶液換成NaOH溶液，則在黑暗條件下可測得B曲線，D錯誤。
例4　某同學研究甲湖泊中某深度生物的光合作用和需
氧呼吸強度。具體操作如下：取三個相同的透明玻璃瓶
a、b、c，將a先包以黑膠布，再包以鋁箔。用a、b、c三
個瓶分別從待測深度的水體取水樣，測定瓶中水體的氧
含量。將a瓶、b瓶密封再沉入待測深度的水體，經24小時后取出，測兩瓶中氧含量，結果如圖所示。則24小時內待測深度水體中生物光合作用和需氧呼吸的情況是
A.24小時內待測深度水體中生物需氧呼吸消耗的氧氣量是v mol/瓶
B.24小時內待測深度水體中生物需氧呼吸消耗的氧氣量是(w－v)mol/瓶
C.24小時內待測深度水體中生物光合作用產生的氧氣量是k mol/瓶
D.24小時內待測深度水體中生物光合作用產生的氧氣量是(k－w)mol/瓶
√
24小時內待測深度水體中生物需氧呼吸消耗的氧氣量為初始瓶溶解氧(w)－a瓶溶解氧(v)，是(w－v)mol/瓶，A錯誤，B正確；
24小時內待測深度水體中生物光合作用產生的氧氣量為表觀光合量＋呼吸量，是(k－v)mol/瓶，C、D錯誤。
三、光合作用與細胞呼吸相關曲線解讀與分析
1.曲線中光補償點和光飽和點的移動規律
(1)增強影響光合作用的因素(或減弱細胞呼吸的因素)，會使光補償點a左移，反之右移。如在一定范圍內，增加CO2濃度，細胞呼吸減弱，光合作用增強，光補償點左移；減少CO2濃度，光補償點右移。
(2)增強影響光合作用的因素，光飽和點b將右移，反之左移。如增加CO2濃度，光飽和點右移；減少CO2濃度，光飽和點左移。
(3)當由陽生植物變為陰生植物時，細胞呼吸減弱，光補償點a、光飽和點b都左移。
2.葉面積指數與相關物質的量的關系
圖中，在一定范圍內，隨葉面積指數的增大，光合作用實際量和呼吸量均增加；超過A點后，因葉片相互遮擋，光合作用實際量不再增加；干物質的量＝光合作用實際量－呼吸量，干物質的量為零時，即葉面積指數為D時，光合速率＝呼吸速率。
3.自然環境中植物光合作用曲線分析
圖中各點含義及形成原因分析：
a點：凌晨3時～4時，溫度降低，
細胞呼吸減弱，CO2的釋放減少；
b點：上午6時左右，日出后，開
始進行光合作用；
bc段(不包括b、c兩點)：光合強度＜細胞呼吸強度；
c點：上午7時左右，光合強度＝細胞呼吸強度；
ce段(不包括c、e兩點)：光合強度＞細胞呼吸強度；
d點：溫度過高，部分氣孔關閉，出現“光合午休”現象；
e點：下午6時左右，光合強度＝細胞呼吸強度；
ef段(不包括e點)：光合強度＜細胞呼吸強度；
fg段：日落后，停止光合作用，只進行細胞呼吸。
4.密閉容器中植物光合作用曲線分析
圖中各點含義及形成原因分析：
AB段：無光照，植物只進行細胞呼吸；
BC段：溫度降低，細胞呼吸減弱；
CD段(不包括D點)：4時后，微弱光照，
開始進行光合作用，但光合強度＜細胞呼吸強度；
D點：隨光強度增加，光合強度＝細胞呼吸強度；
DH段(不包括D、H兩點)：光強度繼續增加，光合強度＞細胞呼吸強度，其中FG段表示“光合午休”現象；
H點：隨光強度減弱，光合強度下降，到H點時光合強度＝細胞呼吸強度；
HI段(不包括H點)：光強度繼續減弱，光合強度＜細胞呼吸強度，直至光合作用完全停止。
5.植物是否生長的問題
在相對密閉的環境中一晝夜CO2含量的變
化曲線圖分析(O2變化與CO2相反)
(1)如果N點低于M點，說明經過一晝夜，
植物體內的有機物總量增加(即植物生長)；
(2)如果N點高于M點，說明經過一晝夜，
植物體內的有機物總量減少；
(3)如果N點等于M點，說明經過一晝夜，植物體內的有機物總量不變；
(4)CO2含量最高點為C點(C′點)，CO2含量最低點為E點(E′點)；
(5)CE為積累有機物時段；
(6)BF為制造有機物時段；
(7)AG為消耗有機物時段。
注：a.圖中光合速率與呼吸速率相等的點有C(C′)、E(E′)點。b.圖中曲線與橫軸圍成的面積S2－(S1＋S3)的數值即為表觀光合量，若該值＞0，則植物生長；若該值≤0，則植物不生長。
例5　在充滿N2和CO2的密閉容器中，用水培法栽培幾株番茄，CO2充足。測得系統的呼吸速率和光合速率變化曲線如圖所示。下列分析正確的是
A.導致9～10 h光合速率急速下降的
原因是缺乏CO2
B.10 h之前能合成ATP的場所是細胞
溶膠和線粒體
C.10 h之后線粒體可持續不斷地合成
ATP
D.10 h之后細胞溶膠可持續不斷地合成ATP
√
影響光合作用的環境因素包括光強
度、溫度和CO2濃度等。9～10 h間，
光合速率迅速下降，而呼吸速率未
有明顯變化，因此可以排除溫度變
化的原因；細胞呼吸可以不斷釋放
CO2，由題干中“CO2充足”可知，CO2不是導致光合速率急速下降的原因，因此推測最可能發生變化的環境因素是光照，A錯誤；
10 h之前既存在光合作用又存在細胞呼吸，因此能合成ATP的場所是細胞溶膠、線粒體和葉綠體，B錯誤；
10 h后不再進行光合作用釋放O2，密閉容器內的O2含量將逐漸下降并完全耗盡，此后細胞只能進行厭氧呼吸，即線粒體停止ATP的合成，細胞溶膠成為合成ATP的唯一場所，C錯誤，D正確。
例6　將一植株放在密閉玻璃罩內，置于室外一晝夜，獲得實驗結果如圖所示。下列有關敘述錯誤的是
A.圖甲中的光合作用開始于C點
之前，結束于F點之后
B.到達圖乙中的d點時，玻璃罩
內的CO2濃度最高
C.圖甲中的F點對應圖乙中的g點
D.經過這一晝夜之后，植物體的有機物含量會增加
√
圖甲中的C、F點時光合速率等于細胞呼吸速率，根據相應的時間可知，與圖乙中的d、h點相對應，即C點對應d點，F點對應h點，C錯誤。
1.(2024·紹興高一期末)如圖為綠色植物某細胞內發生的兩個生理過程。下列敘述正確的是
A.①過程產生的能量大部分用于合成 ATP
B.整株植物光合速率等于呼吸速率時，該細胞內①②過程的強度也相等
C.①過程發生在線粒體內膜上，②過程發生在葉綠體內膜上
D.O2充足時，能進行②過程的細胞也能進行①過程
√
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
①過程為需氧呼吸第三階段，產生的能量大部分以熱能形式散失，少部分用于合成ATP，A錯誤；
①過程為需氧呼吸第三階段，②過程為光反應階段，整株植物光合速率等于呼吸速率時，該細胞能同時進行細胞呼吸和光合作用，故該細胞的光合速率大于呼吸速率，該細胞內①②過程的強度不相等，B錯誤；
1
2
3
4
5
6
①過程(需氧呼吸第三階段)發生在線粒體內膜上，②過程(光反應中水的光解)發生在葉綠體類囊體膜上，C錯誤；
O2充足時，所有細胞均能進行需氧呼吸，故能進行②過程的細胞也能進行①過程(需氧呼吸第三階段)，D正確。
1
2
3
4
5
6
2.如圖為某植株在24 h內，所有葉綠體內的CO2消耗量和植株CO2吸收量隨時間變化的曲線圖，假設在此過程中細胞呼吸強度保持不變，據此分析，下列敘述錯誤的是
A.12：00左右曲線b下降主要是由光
反應降低引起
B.由曲線b可知，植物的呼吸速率為
5 mg·10－2cm－2·h－1
C.曲線a、b分別代表植物的總光合速率、表觀光合速率
D.根據曲線a、b的比較，可知存在除細胞呼吸之外產生CO2的其他生理過程
√
1
2
3
4
5
6
12：00左右曲線b下降主要是由光照過強，溫度過高，部分氣孔關閉，導致CO2供應不足，碳反應下降引起，A錯誤；
曲線b代表表觀光合速率，與縱坐
標的交點即為呼吸速率，為5 mg·10－2cm－2·h－1，B正確；
1
2
3
4
5
6
曲線a為CO2的消耗量，代表總光合速率，曲線b代表植物的表觀光合速率，C正確；
根據曲線a、b的比較，CO2的消耗量減去CO2的吸收量會大于細胞
呼吸釋放的CO2量，可知存在除細胞呼吸之外產生CO2的其他生理過程，D正確。
1
2
3
4
5
6
3.(2024·臺州路橋中學高一月考)某研究小組在探究環境因素對黃瓜幼苗光合作用的影響時，得到適宜溫度條件下的實驗結果(圖中lx為光強度單位)，如圖所示。
下列敘述錯誤的是
A.光強度直接影響光合作用的光反應階段
B.處于a點的CO2濃度時，產生CO2的場所
有葉綠體、線粒體和細胞溶膠
C.處于b點的CO2濃度時，800 lx高光強下
黃瓜幼苗的光合速率和呼吸速率相等
D.c點后可以通過提高光強度來增大光合速率
√
1
2
3
4
5
6
光反應過程吸收光能，合成ATP和NADPH，光強度直接影響光合作用的光反應階段，A正確；
處于a點的CO2 濃度時，植物只進行細胞呼吸，產生 CO2 的場所有線粒體和細胞溶膠，B錯誤；
b點為CO2補償點，處于b點的 CO2 濃度時，800 lx高光強下黃瓜幼苗的光合速率和呼吸速率相等，C正確；
1
2
3
4
5
6
c點為光強度為70 lx的CO2飽和點，c點后可以通過提高光強度來增大光合速率，D正確。
1
2
3
4
5
6
4.如圖是密閉大棚內番茄在24小時測得的CO2含量和CO2吸收速率的變化曲線圖。下列有關敘述錯誤的是
A.a點CO2釋放量減少可能是由于溫度
降低使細胞呼吸減弱
B.d點時光合速率雖有所下降，但仍大
于呼吸速率
C.如果N點低于M點，說明經過一晝夜，植物體內的有機物總量增加
D.番茄通過光合作用制造有機物的時間是ce段
√
a點之后CO2的釋放量又增加，可
推測a點是溫度降低導致細胞呼吸
減弱，CO2釋放量減少，A正確；
d點時氣溫高，蒸騰作用過強導致
氣孔導度下降，CO2供應不足，光
合速率下降，但表觀光合速率仍大于0，即光合速率仍大于呼吸速率，B正確；
番茄通過光合作用制造有機物的時間是bf段，ce段屬于有機物的積累階段，D錯誤。
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
5.(2024·溫州高一期末)研究小組用圖甲密閉裝置進行某綠色植物光合作用和細胞呼吸的探究實驗。在環境溫度為25 ℃條件下先黑暗處理15 min，再轉移至最適光強度下繼續實驗，結果如圖乙所示。已知25 ℃是該植物光合作用的最適溫度，30 ℃是該植物細胞呼吸的最適溫度。下列敘述正確的是
A.M點前，葉肉細胞中產生ATP的場
所是線粒體
B.M點時，光合速率與呼吸速率相等
C.MN段光合速率逐漸減小
D.N點時，植物不進行光合作用
√
1
2
3
4
5
6
M點前，黑暗時葉肉細胞只進
行細胞呼吸，需氧呼吸的第一
階段也會產生ATP，場所是細
胞溶膠，A錯誤；
M點時，O2濃度開始增加，說明光合速率大于呼吸速率，B錯誤；
M到N曲線的斜率逐漸減小，說明光合速率逐漸減小，C正確；
N點時，O2濃度不變，說明光合速率等于呼吸速率，D錯誤。
1
2
3
4
5
6
6.(2024·寧波高一期中)如圖是某生物研究小組以雞蛋茄為實驗材料所做的相關實驗。圖甲是光合作用的光反應示意圖，圖乙、丙是探究環境因素對光合作用影響的實驗示意圖，圖丁是將葉片左側遮光，右側曝光，并采取適當的方法阻止兩部分之間物質和能量的轉移。回答下列問題：
1
2
3
4
5
6
(1)雞蛋茄葉片細胞中含量最多的色素是________，位于葉綠體中的___________上，吸收的光能可以將水分解為_______
(填圖甲中的字母)。光合色素的提取與分離實驗中通常可以用_____________提取
葉綠素a
類囊體膜
a、b、d
95%的酒精
四
光合色素，分離后的色素在濾紙條上，從下往上數，含量最少的色素位于第______條。
1
2
3
4
5
6
葉片細胞中葉綠體中的色素包括胡蘿卜素(橙色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍綠色)、葉綠素b(黃綠色)，其中含量最多的色素是葉綠素a，位于葉綠體中的類囊體膜上。圖中a表示氧氣，c表
示水，d表示e－(電子)，k表示NADP＋，b表示H＋，f表示NADPH，g表示ADP和Pi，h表示ATP，據圖可知，光合色素吸收的光能可以將水分解為a、b、d。
1
2
3
4
5
6
葉綠體中的色素能溶解在脂溶劑中，因此可以用95%的酒精提取光合色素。葉綠體中的色素含量最少的是胡蘿卜素，濾紙條從下到上依次是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，因此分
離后的色素在濾紙條上，從下往上數，含量最少的色素位于第四條。
1
2
3
4
5
6
(2)圖甲中 ATP合成酶的作用是運輸
和______。
催化
據圖甲可知，ATP合成酶的作用是運輸H＋和催化ADP和Pi合成ATP。
1
2
3
4
5
6
(3)圖乙裝置可以用來探究____________________
對光合作用的影響。
光強度、光質(光波長)
據圖乙可知，可通過移動臺燈與燒杯的距離來探究光強度對光合作用的影響，也可以用不同顏色的臺燈來探究光質(光波長)對光合作用的影響。
1
2
3
4
5
6
(4)圖丙若增加 NaHCO3溶液的濃度，短時間內五碳糖的含量將______(填“增加”“減少”或“基本不變”)。
減少
若增加圖丙中NaHCO3溶液的濃度，即增加CO2的濃度，CO2與五碳糖結合增多，三碳酸還原形成五碳糖暫時不變，即五碳糖來源不變，消耗增多，因此短時間內五碳糖的含量將減少。
1
2
3
4
5
6
(5)若圖丁在適宜光照下照射 12 小時，從兩側截取同等面積的小葉圓片，烘干稱重，分別記為 x和y(單位：g)，則圖中右側小葉圓片光合作用制造的有機物總量為________。
y－x
1
2
3
4
5
6
假定葉圓片原來質量為m，左側遮光，只能進行細胞呼吸消耗有機物，因此12小時內細胞呼吸消耗的有機物量為m－x；右側曝光，則既能進行細胞呼吸也能進行光合作用，因此12小時內凈光合作用積累的有機物量為y－m,12小時內右側小葉圓片光合作用制造的有機物總量＝凈光合作用積累的有機物量＋細胞呼吸消耗的有機物量＝y－m＋(m－x)＝y－x。

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