专题 呼吸作用和光合作用含答案.docx
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专题呼吸作用和光合作用含答案
专题光合呼吸专题
（一）光合作用与呼吸作用的过程及内在关系
一、光合作用的过程：
请写出光反应和暗反应的基本过程反应式，并注明场所。
光反应：
（物质变化）___________________________________________________
（能量变化）___________________________________________________
暗反应：
（物质变化）___________________________________________________
（能量变化）___________________________________________________
例1、某小组为探究镁离子对光合作用的影响，将水稻幼苗分为A、B两组，A组在完全培养液中培养，B组在缺少镁离子的培养液中培养，其他条件适宜且相同。
请回答下列问题：
（1）组成生物体的元素根据含量的多少可分为大量元素和微量元素，其中镁属于____________。
（2）叶绿素主要分布在水稻叶肉细胞叶绿体的____________上，主要吸收____________和____________。
（3）该实验中的“其他条件”主要是指（至少答两项）________________________。
（4）在实验过程中，若突然停止光照，则此时两组实验中C5的含量均会____________。
（5）经检测，B组幼苗积累的有机物的量比A组低，原因是___________________________________。
【答案】
（1）大量元素
（2）类囊体薄膜红光蓝紫光
（3）光照、二氧化碳浓度、温度、酸碱度（4）下降
（5）镁离子是构成叶绿素的成分。
B组培养液缺少镁离子，幼苗叶绿素合成量减少，光反应减弱，导致暗反应生成的有机物减少，同时A、B两组幼苗的呼吸强度相同，所以B组幼苗有机物的积累量低于A组
【分析】本题关键要会判断“当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量变化”，可以采用下图分析：
条件
过程变化
C3
C5
[H]和ATP
光照由强到弱，CO2供应不变
过程①②③过程减弱；过程④正常进行
增加
减少
减少或没有
光照由弱到强，CO2供应不变
过程①②③增强；过程④正常进行
减少
增加
增加
光照不变，CO2由充足到不足
④过程减弱；①②③过程正常进行，随C3减少，②③减弱，①过程正常
减少
增加
增加
光照不变，CO2由不足到充足
④过程增强；①②③正常进行；随C3增加②③增强，①过程正常。
增加
减少
减少
注意：
（1）以上各物质的变化是相对含量的变化，且是在条件改变后的短时间内发生的。
（2）在以上各物质的含量变化中：
C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少；[H]和ATP的含量变化是一致的，都增加，或都减少。
例2、将含14C标记的CO2提供给绿藻进行光合作用，图甲、图乙分别表示一部分实验结果。
图甲所示的过程是在进行光照15分钟时，突然停止光照。
图乙所示的过程是在光照条件下，供给浓度为1%的CO2，5分钟后，即在横轴为0时CO2的浓度降低为0.003%，10分钟后再换成浓度为1%的CO2并持续5分钟。
曲线a、b、c各表示C6（主要是葡萄糖）、C5和C3三种化合物中的一种。
下列相关描述不正确的是（ A ）
A．曲线a、b、c分别表示C5、C3、C6三种化合物
B．图甲中AB段14C量突然增加的原因是黑暗条件下C3的生成量不变、消耗量减少
C．图乙中EF段14C量突然增加的原因是CO2量突然减少，固定CO2所消耗的C5减少，积累的C5增多
D．图乙中CD段14C量大幅度增加的原因是CO2量突然增加，固定CO2生成的C3增多
例3、如图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是C
A．乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的
B．乙中的ATP用于固定二氧化碳和还原三碳化合物
C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同
D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等
二、比较光合作用与有氧呼吸过程
1、基本过程
请写出细胞呼吸、光合作用的基本过程反应式，并注明场所。
细胞呼吸：
___________________________________________________
光合作用：
___________________________________________________
例4、下列是光合作用与呼吸作用的关系图解，请按要求回答问题。
（1）图解中①、②、③、④、⑤代表生理过程，具体内容如表所示：
序号[来源:
学.科.网]
①
②
③
④
⑤
生理过程
光反应
暗反应
有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段
有氧呼吸第
二阶段
有氧呼吸第
三阶段
场所
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
（2）图中a、b、c、d、e、f、g代表不同物质：
a代表叶绿体中的色素、b代表O2，c代表ATP，d代表CO2，e代表C3，f代表C5，g代表丙酮酸。
2、联系：
光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系（见《全品》）
例5：
如图所示为甘蔗叶肉细胞内的系列反应过程，下列有关说法正确的是（ A ）
A．过程①产生[H]，过程②消耗[H]，过程③既产生也消耗[H]
B．过程②只发生在叶绿体基质，过程③只发生在线粒体基质
C．过程①消耗CO2释放O2，过程③消耗O2释放CO2
D．若叶肉细胞内过程②的速率大于过程③的速率，则甘蔗的干重必然增加
例6、如图是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图，其中①~⑤为生理过程，a~h为物质名称，请回答：
（1）物质a分布在叶绿体的______，提取该物质时加入CaCO3的目的是____________。
（2）过程②和③发生的场所分别是__________________。
（3）上述①~⑤过程中，必须有氧气参与进行的是____________，图中能够产生ATP的生理过程是____________。
（两空均用图中数字回答）
（4）在光合作用过程中，二氧化碳被还原成糖类等有机物过程中，需要接受______释放的能量并被______还原（两空均用图中字母回答）。
突然停止光照，C3和C5将如何变化________________________。
【答案】
（1）囊状结构的薄膜上防止叶绿体中的色素被破坏
（2）叶绿体基质、细胞质基质
（3）⑤①③④⑤（4）ce前者增加后者减少
专题五光合呼吸专题
（二）光合作用与呼吸作用的影响因素及应用
例1、甲、乙、丙三图分别表示探究几种环境因素对马铃薯光合作用速率影响的实验结果。
下列分析中正确的是A
A．甲图所示实验主要研究光照强度和温度对马铃薯光合作用速率的影响
B．甲图P点时，限制马铃薯光合作用速率的因素为光照强度和温度
C．乙图Q点时高CO2浓度条件下，可通过进一步增加光照强度来提高马铃薯光合作用速率
D．丙图Q点之后三条曲线的走势为保持平稳
一、光合作用过程影响因素的曲线分析
（1）原理分析
①光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段，制约[H]和ATP产生，进而制约暗反应阶段；
②温度通过影响酶活性进而影响光合速率；
③CO2浓度影响光合速率的原理是通过影响暗反应阶段，制约C3化合物的生成。
（2）曲线分析
①对于甲、乙、丙三图来说，图中P点及P点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。
当到达Q点时，横坐标的因子不再是限制光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图中其他因子强度的方法。
②对于乙图来说，图中P点及P点之前可表示不同条件下，温度对光合速率的影响相同；图中Q点对应的温度为光合作用最适温度，光合速率达到最大；Q点之后，随温度继续升高，光合速率逐渐下降，甚至为0。
（3）应用
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用相关酶活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2进一步提高光合速率；当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
例2：
下面是光照强度、CO2浓度、温度对光合速率影响的曲线，据图分析：
（1）图1中D点的含义是：
该植物达到最大光合作用速率所需要的最小光照强度
图1中C点的含义是：
光照强度为D时该植物吸收CO2的速率，且达到最大
图2中E点的含义是：
空气中CO2浓度为E时，该植物吸收CO2的速率为0，即此时该植物的光合速率等于呼吸速率
图3中G点的含义是：
当温度是H时，该植物的光合速率，且为最大速率
（2）图1表明，光照强度对光合作用的影响是：
在一定范围内，随着光照强度的增强植物光合速率增加，超过这一范围光合速率不再增加 ，限制CD段的主要内部因素最可能是 色素种类和含量、酶含量及活性 。
（3）图3表明，温度对光合作用的影响是：
在一定的温度范围内，随着温度的升高光合速率增加，超过这一范围光合作用反而迅速下降，产生这一现象的根本原因是温度影响了 光合作用中酶的活性 。
（4）根据图2信息，适当提高CO2浓度可以促进植物的光合作用，试举出两种可以增加大田种植中作物周围CO2浓度的方法：
正行通风、增施农家肥等 。
图2中当CO2浓度由F突然降到E点时，叶绿体中C3的含量将会 下降 。
例3：
某学校研究小组利用叶面积相等的A、B两种植物的叶片分别进行了以下两组实验（假设两组实验在相同且适宜的温度下进行，且忽略光照对呼吸作用的影响）：
实验一：
将A、B两种植物的叶片分别放置在相同的密闭小室中，给予充足的光照，利用红外测量仪每隔5min测定小室中的CO2浓度，结果如图甲所示。
实验二：
给予不同强度的光照，测定A、B两种植物叶片的CO2吸收量和CO2释放量，结果如图乙所示。
请据图分析回答：
（1）当实验一从开始到10min，A植物通过光合作用制造的有机物总量比B植物 少 ，原因是 A植物的呼吸作用强度小于B植物的呼吸作用强度，所以当净光合速率相等时，A植物的实际光合作用强度小于B植物，即A植物通过光合作用制造的有机物总量比B植物少 。
（2）25～40min期间两个密闭小室内CO2含量相对稳定的原因是 植物呼吸作用释放的CO2量与其光合作用消耗的CO2量相等 。
例4：
：
某植物在停止供水和恢复供水条件下，气孔开度（即气孔开放程度）与光合速率的变化如图所示。
在温度、光照相同的条件下，图中A点与B点相比，光饱和点低的是 B 点，其主要原因是 气孔开度降低，CO2吸收减少 。
二、光合作用与细胞呼吸的曲线分析：
关键：
分析时除需要关注横、纵坐标的含义，还需要特别关注曲线上的“点”“线”“面”的含义。
1、有机物变化情况曲线（如图1）
①积累有机物的时间段：
图1中ce段，该阶段总光合速率>呼吸速率，因此有机物积累。
②制造有机物的时间段：
图1中bf段，植物从b点开始接受光照，f点结束光照，也是植物进行光合作用的阶段。
③消耗有机物的时间段：
图1中Og段，细胞每
时每刻都在进行呼吸作用，因此一直在消耗有机物。
④一天中有机物积累量最多的时间点：
e点，该点时总光合速率=呼吸速率，净光合速率为0。
⑤一昼夜有机物的积累量：
Sp-SM-SN。
2、密闭玻璃容器中，一昼夜CO2含量变化曲线（如图2）
①如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加。
②如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少。
③如果N点和M点一样高，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变。
④CO2含量最高点为c点对应时刻，CO2含量最低点为e点对应时刻。
3、总光合速率、净光合速率及呼吸速率关系的曲线分析
①针对黑暗条件下的绿色组织或非绿色组织测得的数值对应呼吸速率，如图3中A点。
②凡是能进行光合作用的植物，同时也在进行着呼吸作用，针对光照下的绿色植物测得的数据通常代表净光合速率。
例5、如图是夏季连续两昼夜内，某野外植物CO2吸收量和释放量的变化曲线图。
S1～S5表示曲线与x轴围成的面积。
下列叙述错误的是D
A．图中B点和I点，该植物的光合作用强度和呼吸作用强度相同
B．图中DE段不是直线的原因是夜间温度不稳定，影响植物的呼吸作用
C．如果S1+S3+S5＞S2+S4，表明该植物在这两昼夜内有机物的积累量为负值
D．图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是CO2浓度
例6、图甲中试管Ⅰ与试管Ⅱ敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管Ⅰ的结果如图乙曲线所示。
据图分析，下列叙述正确的是C
A．Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零
B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气，适当降低温度，P点将下降
C．在图乙上绘制装置Ⅱ的曲线，Q点应右移
D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置Ⅰ的曲线，R点应右移
例7、将某绿色植物放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其他实验条件都是理想的），实验以CO2的吸收量与释放量为指标。
实验结果（如下表）。
温度/℃
5
10
15
20
25
30
35
光照下吸收
CO2/（mg·h－1）
1.00
1.75
2.50
3.25
3.75
3.50
3.00
黑暗中释放
CO2/（mg·h－1）
0.50
0.75
1.00
1.50
2.25
3.00
3.50
下列对该表数据分析正确的是C
A．昼夜不停地光
照，在5℃时该植物不能生长
B．昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是30℃
C．每天交替进行12h光照、12h黑暗，温度均保持在20℃的条件下，该植物积累的有机物最多
D．每天交替进行12h光照、12h黑暗，温度在30℃时，该植物积累的有机物是温度在10℃时的2倍
例8、下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。
下列有关叙述，正确的是D
A．t1→t2，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多
B．t2→t3，暗反应限制光合作用。
若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高
C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果
D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量
升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低
例9、将两株植物放在封闭的玻璃罩内，用完全营养液并置于室外进行培养（如甲图所示），假定玻璃罩内植物的
生理状态和自然环境中相同，且空气湿度对植物蒸腾作用的影响、微生物对CO2浓度的影响均忽略不计。
现用CO2浓度测定仪测定了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如乙图所示曲线。
请据图分析回答：
（1）上图显示，影响光合作用的外界因素除温度外还有__________。
（2）D点时植物的植物光合作用速率与呼吸作用速率的关系__________（填“相等”“不相等”）。
（3）EF段说明此时植物光合作用速率___________（填“较快”或“较慢”）。
（4）EF段与DE段相比，其叶肉细胞中C5的含量________（填“较低”“不变”或“较高”）
。
（5）24点与0点相比，植物体内有机物总量的变化情况是_____________。
【答案】
（1）光照强度、二氧化碳浓度
（2）相等（3）较慢（4）较高（5）增加
三、光合速率和
呼吸速率关系的相关分析计算：
解答这类试题常见的程序如下：
（1）根据测定条件，判断对应的生理过程。
黑暗条件下，绿色植物只进行呼吸作用，测得的是呼吸速率；光照条件下，绿色植物同时进行光合作用和呼吸作用，测得的是净光合速率。
（2）写出总光合速率、净光合速率和呼吸速率三者的关系式，即总光合速率=净合速率+呼吸速率。
（3）依据光合作用和有氧呼吸反应式推导出C6H12O6、O2、CO2三者间的数量关系（O2充足条件下），如三者的摩尔数或分子数之比为C6H12O6:
O2:
CO2=1：
6：
6等，若实验中测得的是O2的消耗量或释放量，就可依据上述关系推算出C6H12
O6的消耗量或生成量。
例10、图1是甲、乙两种植物在不同光照强度下的光合速率的曲线；图2表示将甲植物放在CO2浓度不同的环境条件下，光合速率受光照强度影响的变化曲线。
请分析回答下列问题：
（1）图1的a点表示_____________，在c点时，叶绿体中ATP的移动方向是_____________。
图2中e点与d点相比较，e点的叶肉细胞中C3的含量_____________；e点与f点相比较，e点时叶肉细胞中C3的含量_____________。
（2）在有氧条件下，生长中的植物细胞内的葡萄糖先在_________（填细胞结构）中脱氢，生成_____。
（3）图1中，如果甲、乙两种植物较长时间处在连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的是________，在晴转阴瞬间，叶肉细胞中C5相对量的变化趋势是____________________________。
光照强度为10千勒克斯时，甲、乙植物的实际光合作用速率差值为_____________mgCO2/（100cm2·h）。
【答案】
（1）呼吸速率从类囊体薄膜向叶绿体基质方向移动低高
（2）细胞质基质丙酮酸（3）甲植物减少6
专题五光合呼吸专题（三）光合作用与呼吸作用实验探究及结果分析
一、教材中的相关科学史
例1、科学是在实验和争论中前进的，光合作用的探究历程就是如此。
在下面几个关于光合作用的实验中，相关叙述正确的是B
A．英格豪斯通过实验认为植物生长所需养料主要来自水，而不是土壤
B．萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉
C．普利斯特莱的实验证明了植物可以更新CO2并产生O2
D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自CO2而不是H2O
二、细胞呼吸的实验探究装置分析：
例2、用如图装置测定种子萌发时进行的呼吸作用类型，同时关闭活塞，在25℃下经过20min再观察红色液滴移动情况，下列对实验结果分析不符合实际的是（注意：
细胞呼吸的底物以葡萄糖计算）B
A．装置l的红色液滴向左移动的体积是呼吸作用消耗O2的体积，装置2的红色液滴向右移动的体积是呼吸作用释放CO2和消耗O2的体积之差
B．若装置1的红色液滴左移，装置2的红色液滴不移动，则说明萌发的种子既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸
C．若装置1红色液滴左移，装置2的红色液滴不移动，则说明萌发的种子只进行有氧呼吸
D．若装置1红色液滴不移动，装置2的红色液滴右移，则说明萌发的种子只进行无氧呼吸
1．细胞呼吸方式的判断
（1）细胞呼吸中各物质之间的比例关系（以葡萄糖为底物的细胞呼吸）
①有氧呼吸：
葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6；
②无氧呼吸：
葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2；
③消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的物质的量之比为1∶3
；
④有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2的物质的量与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生的CO2的物质的量之和的比为3∶4。
（2）依据O2消耗量和CO2产生量来判断
①不消耗O2
a．无CO2产生：
细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸；
b．有CO2产生：
细胞只进行产生
酒精的无氧呼吸。
②消耗O2，产生CO2
a．Vco₂/VO2=1,细胞只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸。
b．Vco₂/VO2<1,细胞进行有氧呼吸分解的底物中可能有脂肪参与。
c．Vco₂/VO2>1,细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸。
此种情况下，判断哪种细胞呼吸方式占优势的方法∶若Vco₂/VO2=4/3，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；若Vco₂/VO2>4/3，无氧呼吸消耗葡葡糖的速率大于有氧呼吸，无氧呼吸占优势；若Vco₂/VO2<4/3，有氧呼吸消耗葡萄糟的速率大于无氧呼吸，有氧呼吸占优势。
（3）根据液滴的移动情况来判断
对装置图中细胞呼吸方式进行判断时，装置中着色液滴的移动反映的是装置内气体（CO2或O2）的体积变化。
如选用如图所示的两套装置，可根据着色液滴移动方向来判断发芽种子的呼吸方式（假设细胞呼吸的底物只有葡萄糖，不考虑产乳酸的无氧呼吸）。
具体分析如表所示∶
实验现象
结论
装置一着色液滴
装置二着色液滴
左移
不移
只进行有氧呼吸
不移
右移
只进行产酒精的无氧呼吸
左移
右移
同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸
总结：
物理误差的校正
①如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。
②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，将所测的生物材料灭活（如将种子煮熟），其他条件均不变。
2．细胞呼吸的相关计算
（1）思路：
根据有氧呼吸和无氧呼吸反应式中物质之间的比例关系，结合化学计算方法进行分析求解。
（2）技巧：
明确以下几个等量关系。
①CO2释放总量=有氧呼吸释放的CO2量+无氧呼吸释放的CO2量；
②O2吸收量=有氧呼吸释放的CO2量；
③酒精产生量=无氧呼吸释放的CO2量。
例3、关于呼吸作用，下列说法不正确的是D
A．有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸
B．酵母菌的无氧呼吸只在第一阶段生成ATP
C．酵母菌细胞呼吸中，若VCO2/VO2小于4/3，则有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸
D．为研究酵母菌的呼吸方式，某同学只做了如图装置，若a中液滴往左移动，b中液滴右移，则说明酵母菌只进行了有氧呼吸
例4、有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的量如图所示。
据图中信息推断错误的是C
A．氧浓度为a时酵母菌不进行有氧呼吸，只进行无氧呼吸
B．当氧浓度为b和d时，酵母菌细胞呼吸的过程会不同
C．当氧浓度为c时，2/5的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵
D．a、b、c、d不同氧浓度下，细胞都产生[H]和ATP
例5、将质量为xg的苹果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1h后测定O2的吸收量和CO2的释放量，结果如下表，由此得出的判断不正确的是A
变化量
O2相对浓度（%）
0
1
2
3
5
7
10
15
20
25
O2吸收量（mol）
0
0.1
0.2
0.3
0.35
0.5
0.6
0.7
0.8
1
CO2释放量（mol）
1
0.8
0.6
0.5
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
1
A．O2相对浓度为3%时，无氧呼吸和有氧呼吸强度均最弱
B．xg的果肉在O2相对浓度为3%时每小时分解葡萄糖0.15mol
C．贮藏苹果的环境中，适宜的O2相对浓度为5%
D．在O2相对浓度为3%时，苹果细胞既有无氧呼吸也有有氧呼吸
例6、为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如下图中a~f所示装置，下列判断不合理的是B
A．若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸
B．若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行有氧呼吸
C．连接e→d→c→d，并从
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