光合作用与细胞呼吸的关系.docx

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光合作用与细胞呼吸的关系

光合作用与细胞呼吸的关系

1．区别

光合作用

有氧呼吸

物质变化

无机物

有机物

有机物

无机物

能量变化

光能→化学能（储能）

化学能→ATP中活跃的化学能、热能（放能）

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

2.联系（物质或能量变化的生理过程）

（1）物质方面：

C：

CO2

（CH2O）

C3H4O3

CO2

O：

H2O

O2

H2O

H：

H2O

[H]

（CH2O）

[H]

H2O

（2）能量方面：

光能

ATP中活跃的化学能

（CH2O）

3．光合作用与细胞呼吸的关系图示

（1）光合作用只有植物的绿色细胞和光合细菌能进行，细胞呼吸则是所有的活细胞都能进行。

（2）光合作用中光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。

（3）光合作用的光反应中产生的[H]来自水的光解，用于暗反应中C3的还原以生成（CH2O）；有氧呼吸中产生的[H]来自第一、二阶段有机物的氧化，用于第三阶段与O2结合生成H2O，并产生大量的ATP。

角度一　以物质转化示意图为载体，考查光合作用与细胞呼吸的关系

1．（2014·天津高考）如图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。

下列叙述正确的是（　　）

A．过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行

B．过程①产生的能量全部储存在ATP中

C．过程②产生的（CH2O）中的氧全部来自H2O

D．过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同

解析：

选D　过程①②分别表示有氧呼吸和光合作用。

若题中所述细胞为真核细胞，则过程①进行的场所是细胞质基质和线粒体，过程②只发生在叶绿体中；若题中所述细胞为原核细胞，则过程①②均发生在细胞质中，A错误；过程①通过有氧呼吸氧化分解有机物释放的能量大部分以热能的形式散失，只有小部分储存在ATP中，B错误；过程②产生的（CH2O）中的氧全部来自CO2，而不是H2O，C错误；过程①通过光反应产生的[H]，用于暗反应还原C3，而有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]，用于第三阶段还原O2，生成H2O，因此二者还原的物质不同，D正确。

2．如图表示绿色植物体内某些代谢过程中物质的变化，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示不同的代谢过程。

以下表述正确的是（　　）

A．水参与Ⅲ中第二阶段的反应

B．Ⅱ在叶绿体囊状结构上进行

C．Ⅰ中产生的O2参与Ⅲ的第二阶段

D．X代表的物质从叶绿体的基质移向类囊体

解析：

选A　由图可知，Ⅰ代表光合作用的光反应阶段，Ⅱ代表光合作用的暗反应阶段，Ⅲ代表有氧呼吸过程。

Ⅱ在叶绿体基质中进行；Ⅰ中产生的O2参与Ⅲ的第三阶段；X代表的物质是ATP，ATP的移动方向是从叶绿体类囊体薄膜到叶绿体基质。

3．（2012·海南高考）将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是（　　）

A．一直降低，直至为零

B．一直保持稳定，不变化

C．降低至一定水平时保持相对稳定

D．升高至一定水平时保持相对稳定

解析：

选C　在适宜的条件下培养密闭容器内的植物，密闭容器内的CO2含量有限，随着光合作用的持续进行，CO2逐渐被消耗，浓度降低，进而光合作用强度降低，当CO2浓度降低到一定水平时，植物的光合作用和呼吸作用强度相等，则装置内的CO2浓度保持相对稳定。

角度二　以图、表、曲线为载体，考查影响光合作用和细胞呼吸的因素及光合、呼吸强度的计算

4．（2014·四川高考）将桑树和大豆分别单独种植（单作）或两种隔行种植（间作），测得两种植物的光合速率如图所示（注：

光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度）。

据图分析，下列叙述正确的是（　　）

A．与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响

B．与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大

C．间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率

D．大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作

解析：

选D　A项，当光照强度为0时，植物只进行细胞呼吸，由坐标图中数据可知，桑树间作时的呼吸强度比单作时的大，大豆间作时的呼吸强度比单作时的小。

B项，由坐标图中数据可知，与单作相比，间作时桑树光合作用的光饱和点增大，大豆光合作用的光饱和点减小。

C项，由坐标图中数据可知，在较低光照强度范围内，大豆间作时的光合速率比单作时增强，在较高光照强度范围内，大豆间作时的光合速率比单作时减弱。

D项，由坐标图中数据可知，单作时大豆开始积累有机物时的最低光照强度大于间作时。

5．如图①～④表示不同条件下，植物叶肉细胞的CO2转移途径。

某小组在密闭玻璃温室中进行植物栽培实验，他们对室内空气中的CO2含量进行24小时监测，并根据数据绘制了如图所示的曲线。

下列分析正确的是（忽略土壤微生物代谢活动产生的CO2量）（　　）

A．①与曲线中a点相符　　　B．②与曲线中b点相符

C．③与曲线中c点相符D．④与曲线中d点相符

解析：

选C　据图分析：

①表示呼吸速率大于光合速率，曲线中a点只进行细胞呼吸，故A错误；②表示只进行细胞呼吸，与曲线中a点相符，故B错误；③表示光合速率等于呼吸速率，与曲线中b、c点相符，故C正确；④表示光合速率大于呼吸速率，与曲线bc段相符，故D错误。

6．（2012·天津高考）设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率（光合速率＝净光合速率＋呼吸速率），结果如图。

据图判断，下列叙述正确的是（　　）

A．与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多

B．与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多

C．若d1、d2、d3浓度下蓝藻种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1>K2>K3

D．密闭光照培养蓝藻，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物

解析：

选A　选项A，由题图可以看出，d1和d3浓度下的净光合速率相等，而d1浓度下的呼吸速率高于d3浓度下的，由“光合速率＝净光合速率＋呼吸速率”可推出，d1浓度下的光合速率较高，单位时间内细胞光反应生成的[H]也较多，正确。

选项B，d3浓度下的呼吸速率低于d2浓度下的呼吸速率，呼吸过程中产生的ATP也较少，错误。

选项C，由题图可知K2最大，错误。

选项D，光照条件下，蓝藻进行光合作用会影响代谢产物，不能依此判断蓝藻是否为兼性厌氧生物，错误。

7.（2014·全国卷Ⅱ）某植物净光合速率的变化趋势如图所示。

据图回答下列问题：

（1）当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。

CO2浓度在a～b之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。

（2）CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是______________。

（3）当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________（选填“大于”“等于”或“小于”）光合作用吸收的CO2量。

（4）据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑________这一因素的影响，并采取相应措施。

解析：

（1）根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下（曲线A）该植物的净光合速率为0；CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B和C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。

（2）由图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。

当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的[H]和ATP不足，光合作用受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。

（3）当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率均小于0，即该植物呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。

（4）据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量时，还要考虑光强这一因素的影响。

答案：

（1）0　A、B和C　

（2）光强　（3）大于　（4）光强

（1）光合速率与呼吸速率的表示方法

①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。

②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呼吸速率：

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）表观（净）光合速率与真正光合速率的关系

①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率（A点）。

②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。

③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。

角度三　以实验分析的形式，考查光合速率的测定

8．如图甲为测定光合速率的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片和CO2缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。

在不同强度的光照条件下，测得的气体体积变化如图乙所示。

（1）标记实验开始时毛细刻度管中红色液滴所在位置。

实验时，试管内变化的气体是____________。

（2）若此时图甲植物光照强度为15klx，则1h光合作用产生的气体量为________mL。

若此时植物叶片的呼吸熵（CO2/O2）为0.8（呼吸时产生的CO2和消耗的O2的比值），那么植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，还需从外界吸收________mLCO2。

（3）为了防止无关因子对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，对照组实验装置与实验组实验装置的区别是__________________。

如果对照组在相同光照条件下，毛细刻度管中的红色液滴较实验组向右移了5mL，其原因是_________________________________。

解析：

由于图甲中存在CO2缓冲液，所以在不同光照强度下，液滴位置改变的本质是O2的消耗和释放。

光合作用产生O2的气体量应包括积累量和叶片消耗量（15klx时为150＋50＝200mL），若呼吸熵为0.8，则植物自身呼吸作用产生的CO2为0.8×50＝40（mL），植物光合作用产生的O2量等于消耗的CO2量，故植物还需从外界吸收160mLCO2；设置对照时可将新鲜叶片改为经消毒的死叶片；除叶片本身会影响实验外，环境因素也可能影响实验结果。

答案：

（1）O2　

（2）200　160　（3）新鲜叶片改为经消毒的死叶片　环境因素（如温度变化等）对实验的影响

表观光合速率测定方法的图示和解读

（1）NaHCO3溶液作用：

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。

（2）植物光合速率指标：

植物光合作用释放氧气，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表观光合速率。

（3）条件：

整个装置必须在光下。