第7課時(shí)光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合分析課標(biāo)要求1.熟練掌握光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系。2.通過闡述光合作用與細(xì)胞呼吸的相互關(guān)系，形成歸納與概括、模型與建模的科學(xué)思維方法?？键c(diǎn)一光合作用與有氧呼吸的關(guān)系1．光合作用與有氧呼吸的關(guān)系(1)圖解光合作用與細(xì)胞呼吸過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系(2)光合作用和細(xì)胞呼吸的比較比較項(xiàng)目光合作用細(xì)胞呼吸代謝類型合成作用(或同化作用)分解作用(或異化作用)發(fā)生范圍含葉綠體的植物細(xì)胞；藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌等所有活細(xì)胞發(fā)生場所葉綠體(真核生物)；細(xì)胞質(zhì)(原核生物)有氧呼吸：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體(真核生物)；細(xì)胞質(zhì)(原核生物)無氧呼吸：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)發(fā)生條件只在光下進(jìn)行有光、無光都能進(jìn)行物質(zhì)變化無機(jī)物eq\o(→,\s\up7(合成))有機(jī)物有機(jī)物eq\o(→,\s\up7(分解))無機(jī)物能量變化光能→化學(xué)能化學(xué)能→熱能、ATP中活躍的化學(xué)能實(shí)質(zhì)無機(jī)物eq\o(→,\s\up7(合成))有機(jī)物；儲存能量有機(jī)物eq\o(→,\s\up7(分解))無機(jī)物(或簡單有機(jī)物)；釋放能量能量轉(zhuǎn)化的聯(lián)系元素轉(zhuǎn)移的聯(lián)系C：CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)→丙酮酸→CO2O：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))O2→H2OH：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))H＋→NADPHeq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)→[H]→H2O過程聯(lián)系2.真正(總)光合速率、凈光合速率和呼吸速率(1)光合速率與呼吸速率的常用表示方法項(xiàng)目含義表示方法(單位面積的葉片在單位時(shí)間內(nèi)變化量)O2CO2有機(jī)物真正光合速率植物在光下實(shí)際合成有機(jī)物的速率O2產(chǎn)生(生成)速率或葉綠體釋放O2量CO2固定速率或葉綠體吸收CO2量有機(jī)物產(chǎn)生(制造、生成)速率凈光合速率植物有機(jī)物的積累速率植物或葉片或葉肉細(xì)胞O2釋放速率植物或葉片或葉肉細(xì)胞CO2吸收速率有機(jī)物積累速率呼吸速率單位面積的葉片在單位時(shí)間內(nèi)分解有機(jī)物的速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率有機(jī)物消耗速率(2)曲線模型及分析①植物綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率(A點(diǎn))。②植物綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。③真正光合速率＝呼吸速率＋凈光合速率。3．測定植物光合速率和呼吸速率的常用方法方法1測定裝置中氣體體積變化(1)裝置中溶液的作用：在測細(xì)胞呼吸速率時(shí)NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測凈光合速率時(shí)NaHCO3溶液可提供CO2，保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。(2)測定原理①在黑暗條件下甲裝置中的植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。②在光照條件下乙裝置中的植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。(3)測定方法①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動的距離，計(jì)算呼吸速率。②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動的距離，計(jì)算凈光合速率。③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計(jì)算得到真正光合速率。(4)物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。方法2“半葉法”測定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量將葉片一半遮光、一半曝光，遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表凈光合作用強(qiáng)度值，最后計(jì)算真正光合作用強(qiáng)度值。需要注意的是該種方法在實(shí)驗(yàn)之前需對葉片進(jìn)行特殊處理，以防止有機(jī)物的運(yùn)輸。方法3“黑白瓶法”測定溶氧量的變化黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只有細(xì)胞呼吸，而白瓶既能進(jìn)行光合作用又能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，所以用黑瓶(無光照的一組)測得的為細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值，用白瓶(有光照的一組)測得的為凈光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強(qiáng)度值。方法4葉圓片稱重法——測定有機(jī)物的變化量本方法通過測定單位時(shí)間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機(jī)物的變化量測定光合速率(S為葉圓片面積)。凈光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。方法5葉圓片上浮法——定性檢測O2釋放速率本方法利用真空技術(shù)排出葉肉細(xì)胞間隙中的空氣，充以水分，使葉片沉于水中；在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時(shí)間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時(shí)間的長短)，即能比較光合作用強(qiáng)度的大小。方法6間隔光照法——比較有機(jī)物的合成量光反應(yīng)和暗反應(yīng)在不同酶的催化作用下相對獨(dú)立進(jìn)行，由于催化暗反應(yīng)的酶的催化效率和數(shù)量都是有限的，因此在一般情況下，光反應(yīng)的速率比暗反應(yīng)快，光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和NADPH不能被暗反應(yīng)及時(shí)消耗掉。持續(xù)光照，光反應(yīng)產(chǎn)生的大量的NADPH和ATP不能及時(shí)被暗反應(yīng)消耗，暗反應(yīng)限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替進(jìn)行，則黑暗間隔有利于充分利用光照時(shí)積累的光反應(yīng)的產(chǎn)物，持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間的暗反應(yīng)。因此在光照強(qiáng)度和光照時(shí)間不變的情況下，光照、黑暗交替進(jìn)行條件下制造的有機(jī)物相對多。1．如果用18O標(biāo)記土壤中的水，那么植物產(chǎn)生的二氧化碳和氧氣是否含有18O？如果有，寫出18O的轉(zhuǎn)移途徑。提示有，H218O經(jīng)過光合作用的光反應(yīng)轉(zhuǎn)移給18O2，H218O經(jīng)過有氧呼吸的第二階段轉(zhuǎn)移給C18O2。2．給小球藻提供18O2，在小球藻合成的有機(jī)物中檢測到了18O，分析其最可能的轉(zhuǎn)移途徑是什么？提示有氧呼吸第三階段18O2與[H]結(jié)合生成了H218O，有氧呼吸第二階段利用H218O生成C18O2，C18O2再參與光合作用的暗反應(yīng)生成含18O的有機(jī)物(CH218O)。1．(2023·江蘇南通高三期末)如圖所示為甘蔗葉肉細(xì)胞內(nèi)的一系列反應(yīng)過程，下列有關(guān)說法不正確的是()A．過程①中葉綠體中的四種色素都主要吸收藍(lán)紫光和紅光B．過程②只發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，過程②釋放的能量用于C3的還原C．過程③既產(chǎn)生[H]也消耗[H]D．若過程①②的速率大于過程③的速率，甘蔗植株的干重不一定增加答案A解析過程①表示光反應(yīng)，葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，而胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，A錯誤；過程②表示暗反應(yīng)，只發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，暗反應(yīng)中釋放的能量用于C3的還原，B正確；③是細(xì)胞呼吸過程，有氧呼吸的第一、二階段產(chǎn)生[H]，用于第三階段與氧氣發(fā)生反應(yīng)，因此過程③既產(chǎn)生[H]也消耗[H]，C正確；如圖所示為甘蔗葉肉細(xì)胞內(nèi)的一系列反應(yīng)過程，過程①②的速率大于過程③的速率，由于甘蔗植株部分細(xì)胞只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，甘蔗植株的干重不一定增加，D正確。2．如圖的縱坐標(biāo)表示某種植物O2吸收相對速率的變化(非適宜條件下)，下列說法不正確的是()A．可以判斷d點(diǎn)開始進(jìn)行光合作用B．降低土壤中的Mg2＋濃度，一段時(shí)間后d點(diǎn)將向右移C．提高大氣中的CO2濃度，e點(diǎn)將向右下移D．該植物細(xì)胞呼吸消耗O2的相對速率是4答案A解析根據(jù)圖示分析可知，d點(diǎn)以前就開始進(jìn)行光合作用了，A錯誤；降低土壤中的Mg2＋濃度，則葉綠素合成不足，導(dǎo)致光合速率降低，因此一段時(shí)間后d點(diǎn)將向右移，B正確；提高大氣中的CO2濃度，光合速率增強(qiáng)，因此e點(diǎn)將向右下移，C正確；曲線與縱坐標(biāo)相交的點(diǎn)代表細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，即該植物細(xì)胞呼吸消耗O2的相對速率是4，D正確?？键c(diǎn)二光合作用與細(xì)胞呼吸綜合應(yīng)用1．自然環(huán)境中(夏季)一晝夜植物CO2吸收量與CO2釋放量變化曲線(1)曲線各點(diǎn)的含義及形成原因分析①a點(diǎn)：凌晨3時(shí)～4時(shí)，溫度降低，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度減弱，CO2釋放減少。②b點(diǎn)：上午6時(shí)左右，太陽出來，開始進(jìn)行光合作用。③bc段：光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。④c點(diǎn)：上午7時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。⑤ce段：光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。⑥d點(diǎn)：溫度過高，部分氣孔關(guān)閉，出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象。⑦e點(diǎn)：下午6時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。⑧ef段：光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。⑨fg段：太陽落山，光合作用停止，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。(2)綠色植物一晝夜內(nèi)有機(jī)物的“制造”“消耗”與“積累”2．密閉容器內(nèi)一晝夜CO2濃度變化曲線曲線模型模型分析AB段無光照，植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸BC段溫度降低，細(xì)胞呼吸減弱CD段C點(diǎn)后，微弱光照，開始進(jìn)行光合作用，但光合作用強(qiáng)度<細(xì)胞呼吸強(qiáng)度D點(diǎn)光合作用強(qiáng)度＝細(xì)胞呼吸強(qiáng)度DH段光合作用強(qiáng)度>細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。其中FG段表示“光合午休”現(xiàn)象H點(diǎn)光合作用強(qiáng)度＝細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，有機(jī)物積累最多HI段光照繼續(xù)減弱，光合作用強(qiáng)度<細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，直至光合作用完全停止I點(diǎn)I點(diǎn)低于A點(diǎn)，說明一晝夜密閉容器中CO2濃度減少，即總光合量大于總呼吸量，植物能生長。方法技巧巧據(jù)小室內(nèi)CO2(或O2)的“初測值”與“末測值”確認(rèn)植物是否生長(注意：植株≠葉肉細(xì)胞)密閉小室中氣體變化是整棵植株(綠色、非綠色部位)光合與細(xì)胞呼吸綜合影響的結(jié)果。3．光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)與光(CO2)飽和點(diǎn)及其移動問題(1)光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)的移動①呼吸速率增加，其他條件不變時(shí)，光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。②呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時(shí)，光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。(2)光(CO2)飽和點(diǎn)的移動：相關(guān)條件的改變，使光合速率增大時(shí)，光(CO2)飽和點(diǎn)C點(diǎn)應(yīng)右移(C′點(diǎn)右上移)，反之左移(C′點(diǎn)左下移)。(3)陰生植物與陽生植物相比，光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都應(yīng)向左移動。4．植物“三率”的含義、關(guān)系及判定(1)微觀辨析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系(2)?？记€分析①②③以“測定的CO2吸收量與釋放量”為指標(biāo)：科研人員將綠色的甲植物放在溫度適宜的密閉容器內(nèi)，在不同的光照條件下，測定該容器內(nèi)氧氣量的變化如下圖所示。(1)5min時(shí)容器中的二氧化碳濃度最大。(2)如果葉片的呼吸速率始終不變，則在5～15min內(nèi)，小麥葉片光合作用的平均速率(用氧氣產(chǎn)生量表示)是6×10－8mol/min。(3)B點(diǎn)時(shí)，容器內(nèi)氧氣量不再增加的原因是什么？提示容器內(nèi)CO2濃度降低，導(dǎo)致光合速率等于呼吸速率，O2含量不再增加。3．玻璃溫室里栽培植物，對室內(nèi)空氣中CO2含量進(jìn)行了24小時(shí)測定，圖中曲線能正確表示測定結(jié)果的是(橫軸為時(shí)間，縱軸為CO2濃度)()答案D解析0點(diǎn)到6點(diǎn)這一時(shí)間段，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，產(chǎn)生CO2多，導(dǎo)致玻璃溫室中的CO2濃度越來越高；6點(diǎn)與18點(diǎn)之間，光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，消耗了更多的CO2，使玻璃溫室中的CO2濃度逐漸降低；18點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，之后，光合作用強(qiáng)度逐漸減小直至停止，而細(xì)胞呼吸一直進(jìn)行，所以玻璃溫室中的CO2濃度又逐漸升高，D正確。4．下面甲、乙兩圖分別表示一天內(nèi)某叢林水分的失與得(A、B)和CO2的吸收與釋放(m、N、L)的變化情況(S代表面積)。請據(jù)圖分析，下列說法錯誤的是()A．若SB－SA>0，則多余的水分用于光合作用等生理過程B．若SB－SA>0，且Sm－SN－SL>0，則叢林樹木凈光合作用大于0C．從暗反應(yīng)的角度考慮，若在一晝夜內(nèi)SN＋SL<Sm，植物就能正常生長D．若SB－SA<0，僅從環(huán)境推測，當(dāng)日氣溫可能偏高或土壤溶液濃度偏低答案D解析分析題圖可知，SB是植物細(xì)胞吸收的水分，SA是植物通過蒸騰作用散失的水分，SB－SA>0，多余的水分用于光合作用等生理過程，A正確；SB－SA>0，代表植物細(xì)胞吸收的水分大于蒸騰作用散失的水分，Sm－SN－SL>0，代表有機(jī)物的積累量大于0，B正確；若在一晝夜內(nèi)SN＋SL<Sm，說明有機(jī)物的積累量大于0，該植物能正常生長，C正確；SB－SA<0，代表植物細(xì)胞吸收的水分小于蒸騰作用散失的水分，從環(huán)境推測，當(dāng)日氣溫可能偏高，蒸騰作用強(qiáng)或者土壤溶液濃度高，細(xì)胞不能吸水，甚至失水，D錯誤。1．(2022·全國乙，2)某同學(xué)將一株生長正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對穩(wěn)定。關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列解釋合理的是()A．初期光合速率逐漸升高，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，之后呼吸速率保持穩(wěn)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答案D解析培養(yǎng)初期，容器內(nèi)CO2含量逐漸降低，光合速率逐漸減慢，之后光合速率等于呼吸速率，A錯誤；初期光合速率減慢，由于光合速率大于呼吸速率，容器內(nèi)O2含量升高，呼吸速率會有所升高，之后保持穩(wěn)定，B錯誤；根據(jù)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錯誤，D正確。2．(2021·北京，3)將某種植物置于高溫環(huán)境(HT)下生長一定時(shí)間后，測定HT植株和生長在正常溫度(CT)下的植株在不同溫度下的光合速率，結(jié)果如圖。由圖不能得出的結(jié)論是()A．兩組植株的CO2吸收速率最大值接近B．35℃時(shí)兩組植株的真正(總)光合速率相等C．50℃時(shí)HT植株能積累有機(jī)物而CT植株不能D．HT植株表現(xiàn)出對高溫環(huán)境的適應(yīng)性答案B解析CO2吸收速率代表凈光合速率，而總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。35℃時(shí)兩組植株的凈光合速率相等，但呼吸速率未知，故35℃時(shí)兩組植株的真正(總)光合速率無法比較，B錯誤。3．(2018·江蘇，29)下圖為某植物葉肉細(xì)胞中有關(guān)甲、乙兩種細(xì)胞器的部分物質(zhì)及能量代謝途徑示意圖(NADPH指[H])，請回答下列問題：(1)甲可以將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，參與這一過程的兩類色素為________________________，其中大多數(shù)高等植物的________需在光照條件下合成。(2)在甲發(fā)育形成過程中，細(xì)胞核編碼的參與光反應(yīng)中心的蛋白，在細(xì)胞質(zhì)中合成后，轉(zhuǎn)運(yùn)到甲內(nèi)，在________________(填場所)組裝；核編碼的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亞基轉(zhuǎn)運(yùn)到甲內(nèi)，在________(填場所)組裝。(3)甲輸出的三碳糖在氧氣充足的條件下，可被氧化為________后進(jìn)入乙，繼而在乙的________(填場所)徹底氧化分解成CO2；甲中過多的還原能可通過物質(zhì)轉(zhuǎn)化，在細(xì)胞質(zhì)中合成NADPH，NADPH中的能量最終可在乙的________(填場所)轉(zhuǎn)移到ATP中。(4)乙產(chǎn)生的ATP被甲利用時(shí)，可參與的代謝過程包括____________(填序號)。①C3的還原②內(nèi)外物質(zhì)運(yùn)輸③H2O裂解釋放O2④酶的合成答案(1)葉綠素、類胡蘿卜素葉綠素(2)類囊體膜上基質(zhì)中(3)丙酮酸基質(zhì)中內(nèi)膜上(4)①②④解析(1)圖中甲是葉綠體，是進(jìn)行光合作用的場所。葉綠體中含有葉綠素和類胡蘿卜素，可以吸收光能，并將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能；葉綠素通常需要在有光的條件下才能合成。(2)光反應(yīng)在葉綠體的類囊體膜上進(jìn)行，參與光反應(yīng)的酶(蛋白質(zhì))在細(xì)胞質(zhì)中合成后，轉(zhuǎn)運(yùn)到葉綠體的類囊體膜上組裝；CO2的固定發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，催化CO2固定的酶在葉綠體基質(zhì)中組裝。(3)圖中乙為線粒體，是進(jìn)行有氧呼吸的主要場所。氧氣充足時(shí)，光合作用產(chǎn)生的三碳糖可被氧化為丙酮酸后進(jìn)入線粒體，丙酮酸在線粒體基質(zhì)中被徹底氧化分解成CO2，同時(shí)產(chǎn)生[H]和ATP；有氧呼吸前兩個階段產(chǎn)生的[H]在線粒體內(nèi)膜上參與有氧呼吸的第三階段，即和O2反應(yīng)生成水，同時(shí)產(chǎn)生大量ATP。葉綠體中產(chǎn)生的過多的還原能通過物質(zhì)轉(zhuǎn)化合成NADPH，NADPH可通過參與有氧呼吸第三階段產(chǎn)生ATP。(4)由圖示可知，乙(線粒體)產(chǎn)生的ATP能夠進(jìn)入甲(葉綠體)，所以在線粒體中合成的ATP可以用于C3的還原，同時(shí)還能用于內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸、酶的合成等。水的光解不需要ATP。4．(2022·江蘇，20)圖Ⅰ所示為光合作用過程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系(①～⑦表示代謝途徑)。Rubisco是光合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2和O2競爭與其結(jié)合，分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2)，C2在過氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖Ⅰ中，類囊體膜直接參與的代謝途徑有__________(從①～⑦中選填)，在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是________________。(2)在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的__________在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。(3)將葉片置于一個密閉小室內(nèi)，分別在CO2濃度為0和0.03%的條件下測定小室內(nèi)CO2濃度的變化，獲得曲線a、b(圖Ⅱ)。①曲線a,0～t1時(shí)(沒有光照，只進(jìn)行呼吸作用)段釋放的CO2源于細(xì)胞呼吸；t1～t2時(shí)段，CO2的釋放速度有所增加，此階段的CO2源于__________。②曲線b，當(dāng)時(shí)間到達(dá)t2點(diǎn)后，室內(nèi)CO2濃度不再改變，其原因是___________________________________________________________________________________________________。(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科學(xué)家在煙草葉綠體中組裝表達(dá)了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋果酸合酶，形成了圖Ⅲ代謝途徑，從而降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的__________價(jià)值。答案(1)①⑥葉綠素a和葉綠素b(2)過氧化氫(3)①光呼吸②光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度(4)直接解析(1)類囊體薄膜發(fā)生的反應(yīng)有水的光解產(chǎn)生NADPH與氧氣，以及ATP的形成，即①⑥。葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，葉綠素主要有葉綠素a和葉綠素b兩種，葉綠素a呈藍(lán)綠色，葉綠素b呈黃綠色；類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，用紅光照射參與反應(yīng)的主要是葉綠素a和葉綠素b。(2)過氧化氫酶能將過氧化氫分解為O2和H2O，所以在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的過氧化氫在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。(3)②曲線b有光照后t1～t2時(shí)段CO2下降最后達(dá)到平衡，說明細(xì)胞呼吸和光合作用達(dá)到了平衡。(4)圖Ⅲ代謝途徑降低了光呼吸，提高了植株生物量，直接提升了流入生態(tài)系統(tǒng)的能量，是直接價(jià)值的體現(xiàn)。1．判斷關(guān)于光合作用與細(xì)胞呼吸關(guān)系的敘述(1)線粒體、葉綠體都能產(chǎn)生ATP，且均可用于各項(xiàng)生命活動(×)(2)提取完整的線粒體和葉綠體懸浮液，可以獨(dú)立完成有氧呼吸和光合作用過程(×)(3)用Heq\o\al(18,2)O澆灌植物，周圍空氣中的H2O、O2、CO2都能檢測到18O(√)(4)整株植物處于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等(×)(5)植物細(xì)胞都能產(chǎn)生還原型輔酶Ⅱ(NADPH)(×)2．填空默寫下圖是在夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析曲線圖并回答下列問題：(1)7～10時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)的原因是光照強(qiáng)度逐漸增大。(2)10～12時(shí)左右的光合作用強(qiáng)度明顯減弱的原因是此時(shí)溫度很高，蒸騰作用加強(qiáng)導(dǎo)致氣孔大量關(guān)閉，CO2無法進(jìn)入葉片組織，致使光合作用暗反應(yīng)受到限制。(3)14～17時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷下降的原因是光照強(qiáng)度不斷減弱。(4)從圖中可以看出，限制光合作用的因素有光照強(qiáng)度、溫度、CO2。(5)依據(jù)本題提供的信息，提出提高綠色植物光合作用強(qiáng)度的措施有可以利用溫室大棚控制光照強(qiáng)度、溫度的方式，如補(bǔ)光、遮陰、生爐子、噴淋降溫等，提高綠色植物光合作用強(qiáng)度；“正其行、通其風(fēng)”，增施有機(jī)肥增大CO2濃度。課時(shí)精練一、選擇題1．下列關(guān)于細(xì)胞內(nèi)ATP、NADH、NADPH等活性分子的敘述，錯誤的是()A．ATP脫去兩個磷酸基團(tuán)后可參與RNA的合成B．ATP的合成通常與細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng)相聯(lián)系C．NADH和NADPH都是具有還原性的活性分子D．葉肉細(xì)胞可通過光合作用和細(xì)胞呼吸合成NADPH答案D解析NADH是細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的還原型輔酶Ⅰ，而NADPH是光合作用產(chǎn)生的還原型輔酶Ⅱ，是兩種不同的物質(zhì)，D錯誤。2．(2023·安徽六安高三檢測)請根據(jù)下圖分析，下列有關(guān)植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸的敘述，正確的是()A．植物長時(shí)間處于黑暗中時(shí)，②③④⑥過程都會發(fā)生B．晴朗夏天的中午，③④將減弱，凈光合速率降低C．晴朗夏天的上午10時(shí)左右，北方植物的葉肉細(xì)胞中①多于⑥D(zhuǎn)．進(jìn)行②和③時(shí)，物質(zhì)從產(chǎn)生部位到利用部位都將穿過8層膜答案B解析植物葉肉細(xì)胞處于黑暗環(huán)境下，不能進(jìn)行光合作用，只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，②③④⑥過程都不會發(fā)生，A錯誤；晴朗夏天的中午，植物為了降低蒸騰作用，大量氣孔關(guān)閉，影響了葉肉細(xì)胞吸收二氧化碳，導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度減弱，B正確；晴朗夏天的上午10時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，故沒有二氧化碳①的釋放，C錯誤。月下旬，在某校園內(nèi)，甲、乙兩株不同種植物CO2吸收速率的變化如圖。若按一晝夜進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，則下列說法中，正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)之前，甲植株均同時(shí)進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸B．e點(diǎn)時(shí)，乙植株有機(jī)物積累量達(dá)到最高C．曲線b～c段和d～e段下降的原因相同D．b～d段，觀測到甲植株氣孔保持關(guān)閉，可推測其擁有更為高效的光合系統(tǒng)答案D解析圖中曲線的b～c段下降的主要原因是氣溫較高，蒸騰作用旺盛，氣孔部分關(guān)閉導(dǎo)致CO2吸收速率降低，d～e段下降的原因是光照強(qiáng)度減弱，光反應(yīng)產(chǎn)生NADPH和ATP的速率減慢，這兩段下降的原因不相同，C錯誤；b～d段，觀測到甲植株氣孔保持關(guān)閉，但甲的光合作用并沒有減少，因此推測其擁有更為高效的光合系統(tǒng)，D正確。4．圖甲表示水稻的葉肉細(xì)胞在光照強(qiáng)度分別為a、b、c、d時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的變化。圖乙表示藍(lán)細(xì)菌光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系。下列說法正確的是()A．圖甲中，光照強(qiáng)度為b時(shí)，光合速率等于呼吸速率B．圖甲中，光照強(qiáng)度為d時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周圍吸收2個單位的二氧化碳C．圖乙中，當(dāng)光照強(qiáng)度為X時(shí)，細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體D．圖乙中，限制a、b、c點(diǎn)光合速率的因素主要是光照強(qiáng)度答案B解析圖甲中，光照強(qiáng)度為a時(shí)，O2產(chǎn)生總量為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，據(jù)此可知，呼吸強(qiáng)度為6；光照強(qiáng)度為b時(shí)，CO2釋放量大于0且有氧氣產(chǎn)生，說明此時(shí)光合速率小于細(xì)胞呼吸速率，A錯誤；光照強(qiáng)度為d時(shí)，O2產(chǎn)生總量為8，則光合作用總吸收CO2量為8，因而單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周圍吸收8－6＝2(個)單位的CO2，B正確；圖乙中所示生物為藍(lán)細(xì)菌，藍(lán)細(xì)菌為原核生物，不含線粒體和葉綠體，C錯誤；圖乙中c點(diǎn)時(shí)光合速率達(dá)到最大值，此時(shí)限制光合速率的因素不再是光照強(qiáng)度，可能是溫度或CO2濃度等，D錯誤。5．下列關(guān)于曲線的描述，正確的是()A．圖1中，兩曲線的交點(diǎn)對應(yīng)的是凈光合速率為0時(shí)的溫度B．圖2中，C點(diǎn)對所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞來說，葉綠體消耗的CO2量等于細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量C．圖3中A、B兩點(diǎn)為光合速率和呼吸速率相等的點(diǎn)D．若在30℃時(shí)一晝夜光照10h，則一天CO2的凈吸收量為7答案C解析圖1中，兩曲線的交點(diǎn)對應(yīng)的是凈光合速率與呼吸速率相等時(shí)的溫度，A錯誤；圖2中，C點(diǎn)表示整個植物體光合作用吸收的CO2量等于細(xì)胞呼吸釋放的CO2量，由于植株部分細(xì)胞不進(jìn)行光合作用，因此葉綠體消耗的CO2量大于細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量，B錯誤；圖3中，A點(diǎn)前呼吸速率大于光合速率，A點(diǎn)后呼吸速率小于光合速率，B點(diǎn)前光合速率大于呼吸速率，B點(diǎn)后光合速率小于呼吸速率，故A、B兩點(diǎn)為光合速率和呼吸速率相等的點(diǎn)，C6．(2023·江蘇揚(yáng)州高三階段練習(xí))用某種綠色植物輪藻的大小相似葉片分組進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)：已知葉片實(shí)驗(yàn)前質(zhì)量相等，在不同溫度下分別暗處理1h，測其質(zhì)量變化，立即光照1h(光照強(qiáng)度相同)，再測其質(zhì)量變化。得到如下結(jié)果：組別一二三四溫度/℃27282930暗處理后質(zhì)量變化/mg－2－3－4－1光照后與暗處理前質(zhì)量變化/mg＋3＋3＋3＋2據(jù)表分析，以下說法錯誤的是()A．29℃時(shí)輪藻呼吸酶的活性高于其他3組B．光照時(shí)，第一、二、三組輪藻釋放的氧氣量相等C．光照時(shí)，第四組輪藻光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度D．光照時(shí)，第三組輪藻制造的有機(jī)物總量為11mg答案B解析第一組的凈光合速率為2＋3＝5(mg/h)，第二組的凈光合速率為3＋3＝6(mg/h)，第三組的凈光合速率為4＋3＝7(mg/h)，因此這三組在光下的凈光合作用是不同的，氧氣的釋放量不相等，B錯誤。7．(2023·江西吉安高三調(diào)研)“半葉法”測定光合速率時(shí)，將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不作處理，設(shè)法阻止兩部分聯(lián)系。光照6小時(shí)，在A、B截取等面積的葉片，烘干稱重，分別記為a、b，光照前截取同等面積的葉片烘干稱重的數(shù)據(jù)為m0，下列說法錯誤的是()A．若m0－a＝b－m0，則表明該實(shí)驗(yàn)條件下葉片的光合速率等于呼吸速率B．本實(shí)驗(yàn)需阻止葉片光合產(chǎn)物向外運(yùn)輸，同時(shí)不影響水和無機(jī)鹽的輸送C．忽略水和無機(jī)鹽的影響，A部分葉片可在給B光照時(shí)剪下，進(jìn)行等時(shí)長的暗處理D．選擇葉片時(shí)需注意葉齡、著生節(jié)位、葉片的對稱性及受光條件的一致性答案A解析A遮光，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，故m0－a代表細(xì)胞呼吸消耗，B不作處理，進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，b－m0代表凈光合作用積累，若m0－a＝b－m0，即凈光合速率等于呼吸速率，則表明該實(shí)驗(yàn)條件下葉片的光合速率大于呼吸速率，A錯誤。8．(2023·河北石家莊高三檢測)下圖表示夏季時(shí)某植物體在不同程度遮光條件下凈光合速率的部分日變化曲線，據(jù)圖分析，有關(guān)敘述正確的是()A．一天中30%的適當(dāng)遮光均會顯著增強(qiáng)凈光合速率B．a(chǎn)～b段大部分葉表皮細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的場所只有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體C．M點(diǎn)時(shí)該植物體內(nèi)葉肉細(xì)胞消耗的CO2量等于該細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量D．該植物c點(diǎn)和d點(diǎn)有機(jī)物含量相同答案B解析據(jù)圖分析，在5：30至7：30間，30%遮光時(shí)的凈光合速率較不遮光的低，A錯誤；a～b段位于圖中80%遮光曲線上，此時(shí)凈光合速率小于0，葉表皮細(xì)胞沒有葉綠體，只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，能產(chǎn)生ATP的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，B正確；M點(diǎn)80%遮光時(shí)該植物體凈光合速率等于0，即植物體內(nèi)葉肉細(xì)胞光合作用消耗的CO2量等于所有細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量，葉肉細(xì)胞光合作用消耗的CO2量應(yīng)大于該細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量，C錯誤；該植物c點(diǎn)和d點(diǎn)的凈光合速率都大于0，則有機(jī)物會積累，隨著時(shí)間的延長有機(jī)物的積累量增加，所以d點(diǎn)有機(jī)物的含量多于c點(diǎn)有機(jī)物的含量，D錯誤。9．(2023·上海徐匯高三學(xué)情調(diào)研)下圖表示植物葉肉細(xì)胞中光合作用和細(xì)胞呼吸的相關(guān)過程，其中①～⑤表示代謝過程，A～F表示代謝過程中產(chǎn)生的物質(zhì)。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．過程①③④⑤都可以產(chǎn)生ATPB．過程①和過程③在生物膜上進(jìn)行C．物質(zhì)C的元素只來自水D．物質(zhì)A、B、D、E、F中都含H答案D解析①為光反應(yīng)過程，場所是類囊體薄膜；③為有氧呼吸第三階段，場所為線粒體內(nèi)膜，兩者均在生物膜上進(jìn)行，B正確；C為氧氣，在光反應(yīng)過程中O元素只來自水，C正確；D為二氧化碳，不含H，D錯誤。10．(2023·江蘇六校聯(lián)合模擬)下圖表示在光照充足、CO2濃度適宜的條件下，溫度對某植物光合速率和呼吸速率的影響。下列有關(guān)敘述正確的是()A．15℃時(shí)細(xì)胞呼吸為暗反應(yīng)提供的ATP不足B．5～37℃范圍內(nèi)，植物均表現(xiàn)為生長狀態(tài)C．當(dāng)溫度達(dá)到50℃時(shí)，植物因蛋白質(zhì)失活而死亡D．溫室栽培中溫度控制在30℃左右，不利于該植物生長答案B解析暗反應(yīng)所需ATP只能來自光反應(yīng)，A錯誤；5～37℃范圍內(nèi)，實(shí)際光合速率大于呼吸速率，凈光合速率大于0，所以植物均表現(xiàn)為生長狀態(tài)，B正確；當(dāng)溫度達(dá)到50℃時(shí)，植物細(xì)胞仍能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，說明植物沒有因蛋白質(zhì)失活而死亡，C錯誤；由于在溫度為30℃條件下，實(shí)際光合速率與呼吸速率的差值最大，所以溫室栽培中溫度控制在30℃左右時(shí)最利于該植物生長，D錯誤。11．(2023·湖北宜昌高三模擬)植物光合速率目前主要使用CO2紅外分析儀進(jìn)行測定，一般用單位時(shí)間內(nèi)同化CO2的微摩爾數(shù)表示。將生長狀況相同的某種植物在不同溫度下分別暗處理1h，再光照1h(光照強(qiáng)度相同)，測定分析儀密閉氣路中CO2的濃度，轉(zhuǎn)換得到如圖數(shù)據(jù)。下列分析正確的是()A．該植物在29℃和30℃時(shí)依然表現(xiàn)生長現(xiàn)象B．該植物細(xì)胞呼吸和光合作用的最適溫度分別是29℃和28℃C．在27℃、28℃和29℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量相等D．30℃時(shí)，光合速率等于細(xì)胞呼吸速率，CO2變化都是20微摩爾/小時(shí)答案A解析暗處理后CO2濃度的增加量表示細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，光照后與暗處理前CO2濃度的減少量表示光合作用進(jìn)行了1h和細(xì)胞呼吸進(jìn)行了2h后的重量變化。四組溫度下，該植物都表現(xiàn)為生長現(xiàn)象，A正確；因?yàn)楣夂献饔脧?qiáng)度即：CO2濃度的減少量＋2×CO2濃度的增加量，29℃最大；細(xì)胞呼吸強(qiáng)度也是在29℃最大，B錯誤；27℃、28℃、29℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量分別為60＋20×2＝100(微摩爾/小時(shí))、60＋40×2＝140(微摩爾/小時(shí))、60＋60×2＝180(微摩爾/小時(shí))，光合作用制造的有機(jī)物的量不相等，C錯誤；30℃時(shí)，光合速率大于細(xì)胞呼吸速率，D錯誤。12．下圖是某生物興趣小組探究不同條件下光合作用和細(xì)胞呼吸過程中氣體產(chǎn)生情況的實(shí)驗(yàn)示意圖，給這兩組實(shí)驗(yàn)提供相同的環(huán)境條件，下列相關(guān)敘述不正確的是()A．裝置中的碳酸氫鈉溶液可使瓶內(nèi)的CO2濃度維持在穩(wěn)定水平B．若裝置甲和乙中水滴的移動方向相反，則裝置甲中的綠色植物能正常生長C．裝置甲中的水滴可能不動，裝置乙中的水滴左移D．若裝置甲中的水滴左移，則裝置甲中綠色植物的葉綠體中不能產(chǎn)生NADPH和ATP答案D解析碳酸氫鈉溶液可吸收多余的CO2，也可釋放CO2，因此可使瓶內(nèi)的CO2濃度維持在穩(wěn)定水平，A正確；分析題圖中裝置乙可知，青蛙處于正常生活狀態(tài)，就需要消耗容器內(nèi)的O2，由于CO2濃度穩(wěn)定，故裝置乙中的水滴會左移，若裝置甲和乙中水滴的移動方向相反，則裝置甲中的水滴右移，說明植物光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，植物能正常生長，B正確；當(dāng)裝置甲中的綠色植物的光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度時(shí)，水滴可能不動，裝置乙中的水滴左移，C正確；若裝置甲中的水滴左移，可表示植物光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，但不能說明綠色植物的光合作用不進(jìn)行，在光照條件下，綠色植物葉綠體中能產(chǎn)生NADPH和ATP，D錯誤。二、非選擇題13．番茄含有豐富的營養(yǎng)，據(jù)營養(yǎng)學(xué)家研究測定：每人每天食用50～100克鮮番茄，即可滿足人體對幾種維生素和礦物質(zhì)的需要。為了進(jìn)一步了解番茄的生理特征，某興趣小組在一定濃度的CO2和適宜的溫度(25℃)下，測定番茄在不同光照條件下的光合速率，結(jié)果如下表。據(jù)表中數(shù)據(jù)回答問題：光合速率與呼吸速率相等時(shí)光照強(qiáng)度(klx)光飽和時(shí)光照強(qiáng)度(klx)光飽和時(shí)CO2吸收量/(mg·100cm－2葉·h－1)黑暗條件下CO2釋放量/(mg·100cm－2葉·h－1)39328(1)本實(shí)驗(yàn)的自變量是________。當(dāng)光照強(qiáng)度超過9klx時(shí)，番茄光合速率不再增加，此時(shí)限制番茄光合作用的主要外界因素是__________________。(2)當(dāng)光照強(qiáng)度為9klx時(shí)，番茄的根細(xì)胞中能產(chǎn)生ATP的場所有____________________。當(dāng)光照強(qiáng)度為3klx時(shí)，番茄固定的CO2量為________mg·100cm－2葉·h－1；當(dāng)光照強(qiáng)度為9klx時(shí)，番茄固定的CO2量為________mg·100cm－2葉·h－1。(3)下面圖甲表示種植番茄的密閉大棚內(nèi)，一晝夜空氣中CO2含量的變化情況。由圖可知番茄開始進(jìn)行光合作用的時(shí)間是__________(填“早于6點(diǎn)”“始于6點(diǎn)”或“晚于6點(diǎn)”)；BD段CO2相對含量顯著下降，影響其變化的主要環(huán)境因素是________________；一天之中植物有機(jī)物積累量最多的時(shí)候是曲線中的__________(填字母)點(diǎn)。(4)圖乙表示空氣中CO2含量對番茄植株光合作用的影響，在X、Y對應(yīng)的CO2含量下，葉綠體中NADPH和ATP的生成速率的關(guān)系為________(填“X>Y”“X＝Y(jié)”或“X<Y”)。答案(1)光照強(qiáng)度CO2濃度(2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體840(3)早于6點(diǎn)光照強(qiáng)度F(4)X<Y解析(1)根據(jù)題干“測定番茄在不同光照條件下的光合速率”可知，本實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)度。當(dāng)光照強(qiáng)度超過9klx時(shí)，番茄光合速率不再增加，由于此結(jié)果是在適宜溫度(25℃)條件下測定的，所以此時(shí)的外界限制因素主要是CO2濃度。(2)光合作用和細(xì)胞呼吸都能產(chǎn)生ATP，番茄的根細(xì)胞中沒有葉綠體，當(dāng)光照強(qiáng)度為9klx時(shí)，番茄的根細(xì)胞中能產(chǎn)生ATP的場所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。當(dāng)光照強(qiáng)度為3klx時(shí)，達(dá)到了光補(bǔ)償點(diǎn)，番茄固定的CO2量等于黑暗條件下CO2釋放量，即8mg·100cm－2葉·h－1。光照強(qiáng)度為9klx時(shí)，達(dá)到了光飽和點(diǎn)，番茄固定的CO2量為光飽和時(shí)CO2吸收量與黑暗條件下CO2釋放量之和，即40mg·100cm－2葉·h－1。(3)據(jù)圖甲分析，圖中B、F點(diǎn)植物光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，密閉大棚內(nèi)CO2含量既不增加也不減少。所以番