_光合作用和细胞呼吸

1、光合作用和细胞呼吸的知光合作用和细胞呼吸的知 识梳理与题型探究识梳理与题型探究梳理一梳理一 光合作用和细胞呼吸的多角度多层次比较光合作用和细胞呼吸的多角度多层次比较1.1.光合作用与细胞呼吸关系的图示比较光合作用与细胞呼吸关系的图示比较 （1 1）从反应式上追踪元素的来龙去脉）从反应式上追踪元素的来龙去脉 光合作用总反应式：光合作用总反应式：聚焦知识梳理聚焦知识梳理 O O2 2中中O O原子全部来自水；原子全部来自水；COCO2 2中中C C经经C C3 3进入进入 （CHCH2 2O O），不经），不经C C5 5。 有氧呼吸反应式：有氧呼吸反应式： 产生的产生的H H2 2O O中的中的

2、O O原子全部来自原子全部来自O O2 2，与反，与反 应物应物H H2 2O O中中O O原子无关。原子无关。提醒提醒提醒提醒（2 2）从具体过程中寻找物质循环和能量流动（如图）从具体过程中寻找物质循环和能量流动（如图）物质循环物质循环（3 3）植物细胞中两大生理过程联系图解）植物细胞中两大生理过程联系图解2.2.光合作用和细胞呼吸中光合作用和细胞呼吸中H H的来源和去路分析的来源和去路分析光合作用光合作用 细胞呼吸细胞呼吸 来来源源 过程过程 H H2 2O O H H+ +O O2 2 （1 1）C C6 6H H1212O O6 6 2 2丙酮酸丙酮酸+4+4H H（2 2）丙酮酸）丙

3、酮酸+ +H H2 2O O COCO2 2+20+20H H 场所场所 叶绿体内的叶绿体内的类囊体薄膜类囊体薄膜 （1 1）细胞质基质）细胞质基质（2 2）线粒体基质）线粒体基质 光光酶酶酶酶去去路路 过过程程 C C3 3 （CHCH2 2O O） 2424H H+6+6O O2 2 12 12H H2 2O O 场场所所 叶绿体基质叶绿体基质 线粒体内膜线粒体内膜 H H、ATPATP 酶酶酶酶 光合作用中产生的光合作用中产生的H H是还原型辅是还原型辅酶酶（NADPHNADPH）十分简化的表示方式（教材）十分简化的表示方式（教材P P103103相关信息），而细胞呼吸中产生的相关信息）

4、，而细胞呼吸中产生的H H是还原型是还原型辅酶辅酶I I（NADHNADH）十分简化的表示方式（教材）十分简化的表示方式（教材P P9494相关相关信息），二者不是一种物质，尽管书写形式相同。信息），二者不是一种物质，尽管书写形式相同。还原氢的书写形式一定不能写成还原氢的书写形式一定不能写成H H、H H+ +、H H2 2，只能写成只能写成H H或或NADHNADH或或NADPHNADPH。提醒提醒3.3.光合作用和细胞呼吸中光合作用和细胞呼吸中ATPATP的来源及去路分析的来源及去路分析（1 1）光合作用）光合作用ATPATP（光反应（光反应类囊体膜上）类囊体膜上）ADPADP+ +PiP

5、i（暗反应（暗反应叶绿体基质中）叶绿体基质中）（2 2）细胞呼吸）细胞呼吸 都产生都产生ATPATP，场所为细胞质基质和线，场所为细胞质基质和线 粒体）粒体）ADPADP+ +PiPi（各项生命活动需要）（各项生命活动需要）ATP(ATP(对位训练对位训练1.1.绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有着密切绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有着密切 的联系。下面物质代谢简图表示了两者之间的的联系。下面物质代谢简图表示了两者之间的 关系，请根据图示分析回答：关系，请根据图示分析回答： （1 1）是在）是在 上进行的，所需要的外界条上进行的，所需要的外界条 件是件是 ，发生的能量变化是，发生的能量变化是

6、 。 无氧呼吸只在第一阶段产生少量的无氧呼吸只在第一阶段产生少量的ATP,ATP,有有氧呼吸第三阶段产生的氧呼吸第三阶段产生的ATPATP最多。最多。提醒提醒（2 2）、表示）、表示 过程。在这一过程过程。在这一过程中，所需要的外部条件主要有中，所需要的外部条件主要有 和和 。（3 3）上述）上述过程中，能产生过程中，能产生ATPATP的过程是的过程是 （写代号）。（写代号）。（4 4）产生的）产生的ATPATP去向是去向是 ，其作用是，其作用是 ；、中产生的；、中产生的ATPATP作用是作用是 。答案答案 （1 1）叶绿体内的类囊体薄膜）叶绿体内的类囊体薄膜 一定强度的一定强度的光照光照 光

7、能转变为活跃的化学能光能转变为活跃的化学能（2 2）有氧呼吸）有氧呼吸 O O2 2 适宜的温度适宜的温度（3 3）（4 4）转移到叶绿体基质中利用）转移到叶绿体基质中利用 为暗反应提供能为暗反应提供能 量量 为各项生命活动供能为各项生命活动供能梳理二梳理二 细胞中能量供应和利用细胞中能量供应和利用1.1.不同能源物质之间的关系不同能源物质之间的关系2.2.生态系统中能量转化及转移途径生态系统中能量转化及转移途径2.2.如图表示生物体与外界环境之间进行物质交换如图表示生物体与外界环境之间进行物质交换 和能量转变的简图，分析回答：和能量转变的简图，分析回答： （1 1）能进行或生理活动的生物属于

8、）能进行或生理活动的生物属于 型型 生物，它们分别进行或过程的区别在于：生物，它们分别进行或过程的区别在于： 。对位训练对位训练（2 2）编号和生理活动所示能量的去向是）编号和生理活动所示能量的去向是 , ,中未释放的能量储存在中未释放的能量储存在 （物质）中。（物质）中。（3 3）植物完成过程，首先以）植物完成过程，首先以 的方式吸收的方式吸收NONO ，若吸收，若吸收NO NO 必须进叶绿体才能合成氨基必须进叶绿体才能合成氨基酸，则从土壤到被利用至少穿过酸，则从土壤到被利用至少穿过 层磷脂分子。层磷脂分子。（4 4）图示分析完成过程的硝化细菌生活的气体）图示分析完成过程的硝化细菌生活的气体

9、环境中必须有环境中必须有 。（5 5）过程中属于吸能反应的有过程中属于吸能反应的有 ，属，属于放能反应的有于放能反应的有 。33解析解析 土壤中土壤中NONO 先经根部成熟区表皮细胞吸收先经根部成熟区表皮细胞吸收, ,再转移到导管运输，经过再转移到导管运输，经过2 2层膜，经输导组织到叶层膜，经输导组织到叶肉细胞附近，进细胞再进叶绿体，又穿过肉细胞附近，进细胞再进叶绿体，又穿过3 3层膜，层膜，共穿过共穿过5 5层膜层膜1010层磷脂分子。层磷脂分子。答案答案 （1 1）自养）自养 合成有机物所利用的能源不合成有机物所利用的能源不同，是利用光能，是利用化学能同，是利用光能，是利用化学能 （2

10、2）供给生物体各项生命活动，其余以热能的形）供给生物体各项生命活动，其余以热能的形式散失掉式散失掉 酒精酒精 （3 3）主动运输）主动运输 1010（4 4）O O2 2、NHNH3 3、COCO2 2（5 5） 3 凝练方法规律凝练方法规律题型一题型一 坐标曲线题的解题技巧坐标曲线题的解题技巧 解决坐标曲线题的方法，可概括为解决坐标曲线题的方法，可概括为“一识标一识标”、 “二明点二明点”、“三析线三析线”三个基本步骤。三个基本步骤。 一识标一识标 坐标曲线，实际上是坐标曲线，实际上是“横坐标横坐标”对对“纵坐标纵坐标”的的影响结果，影响结果，“标标”不同，曲线的含义就不同，形不同，曲线的含

11、义就不同，形状也不相同。所以，认真识别坐标图中纵、横坐状也不相同。所以，认真识别坐标图中纵、横坐标的含义，找出纵、横坐标之间的联系，是解标的含义，找出纵、横坐标之间的联系，是解 题的前提。题的前提。 二明点二明点 曲线是满足一定条件的点曲线是满足一定条件的点 的集合，在这些点中，有的集合，在这些点中，有 些点特殊，如：曲线的起些点特殊，如：曲线的起 点、转折点、终点，曲线点、转折点、终点，曲线 与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等，往往隐与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等，往往隐 含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义，含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义， 明确这些特殊点的含义是解题的基础。例如

12、，明确这些特殊点的含义是解题的基础。例如， 上图曲线中，特殊点就有上图曲线中，特殊点就有A A、B B、C C、D D四个，而四个，而 这些点的含义往往就是试题考查的内容。这些点的含义往往就是试题考查的内容。 三析线三析线 正确分析曲线形状，如：何正确分析曲线形状，如：何 时开始上升、何时趋向平缓、时开始上升、何时趋向平缓、 何时出现转折、其原因分别何时出现转折、其原因分别 是什么等等，这是解题的关键。如右图，我们是什么等等，这是解题的关键。如右图，我们 就要在就要在“一识标一识标”、“二明点二明点”的基础上，进的基础上，进 一步分析得出：一步分析得出：A A点为光合作用面积的饱和点；点为光合

13、作用面积的饱和点； OAOA段表明叶面积指数从段表明叶面积指数从0606时，光合作用实际时，光合作用实际 量随叶面积的不断增大而增大；当叶面积指数量随叶面积的不断增大而增大；当叶面积指数 大于大于6 6时，光合作用实际量不再随叶面积的增大时，光合作用实际量不再随叶面积的增大 而增大，因为有很多叶子被遮挡在光补偿点以而增大，因为有很多叶子被遮挡在光补偿点以 下；下；OBOB段表明干物质量随光合作用的增加而增段表明干物质量随光合作用的增加而增 加；由于加；由于A A点以后光合作用量不再增加，而叶片点以后光合作用量不再增加，而叶片 随叶面积的不断增加其呼吸量也不断增加（直随叶面积的不断增加其呼吸量也

14、不断增加（直 线线OCOC）, ,所以干物质积累量不断降低，如所以干物质积累量不断降低，如BCBC段。段。4.4.图中纵轴表示植物光合作用或呼图中纵轴表示植物光合作用或呼 吸作用的速度，横轴表示各种外吸作用的速度，横轴表示各种外 界条件（其余的条件都是适宜的）。界条件（其余的条件都是适宜的）。 对曲线中对曲线中M M点的描述，不正确的是点的描述，不正确的是 （ ） A.A.若横轴表示光强度，则若横轴表示光强度，则M M点光合速度最大点光合速度最大 B.B.若横轴表示若横轴表示COCO2 2浓度，则浓度，则M M点光合速度最大点光合速度最大 C.C.若横轴表示若横轴表示O O2 2浓度，则浓度，

15、则M M点呼吸速度最大点呼吸速度最大 D.D.若横轴表示光强度或若横轴表示光强度或COCO2 2浓度，则浓度，则M M点表示点表示 光合速度与呼吸速度相等光合速度与呼吸速度相等D题型二题型二 光合作用与细胞呼吸的相关测定光合作用与细胞呼吸的相关测定 1.1.光合作用速率表示方法：通常以一定时间光合作用速率表示方法：通常以一定时间 内内COCO2 2等原料的消耗或等原料的消耗或O O2 2、（、（CHCH2 2O O）等产物的）等产物的 生成数量来表示。但由于测量时的实际情况，生成数量来表示。但由于测量时的实际情况， 光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合光合作用速率又分为表观光合速率和真正光

16、合 速率。速率。2.2.在有光条件下，植物同时进行光合作用和在有光条件下，植物同时进行光合作用和 细胞呼吸细胞呼吸, ,实验容器中实验容器中O O2 2增加量、增加量、COCO2 2减少量减少量 或有机物的增加量或有机物的增加量, ,称为表观光合速率，而植称为表观光合速率，而植 物真正光合速率物真正光合速率= =表观光合速率表观光合速率+ +呼吸速率。如呼吸速率。如 下图所示。下图所示。 3.3.呼吸速率：将植物置于黑暗中，实验容器中呼吸速率：将植物置于黑暗中，实验容器中COCO2 2 增加量、增加量、O O2 2减少量或有机物减少量都可表示呼减少量或有机物减少量都可表示呼 吸速率。吸速率。4

17、.4.一昼夜有机物的积累量（用一昼夜有机物的积累量（用COCO2 2量表示）可用下量表示）可用下 式表示式表示: :积累量积累量= =白天从外界吸收的白天从外界吸收的COCO2 2量量- -晚上晚上 呼吸释放的呼吸释放的COCO2 2量。量。5.5.判定方法判定方法 (1)(1)若为坐标曲线形式，当光照强度为若为坐标曲线形式，当光照强度为0 0时，时，COCO2 2 吸收值为吸收值为0 0，则为真正（实际）光合速率，若是，则为真正（实际）光合速率，若是 负值则为表观光合速率。负值则为表观光合速率。 (2)(2)若所给数值为有光条件下绿色植物的测定若所给数值为有光条件下绿色植物的测定 值，则为表

18、观光合速率。值，则为表观光合速率。 (3)(3)有机物积累量一般为表观光合速率，制造量有机物积累量一般为表观光合速率，制造量 一般为真正（实际）光合速率。一般为真正（实际）光合速率。题型三题型三 光合作用与细胞呼吸在不同光照条件下光合作用与细胞呼吸在不同光照条件下 气体变化规律气体变化规律 1.1.黑暗状态时，植物只进行细胞呼吸，不进黑暗状态时，植物只进行细胞呼吸，不进 行光合作用。此状态下，植物从外界吸收行光合作用。此状态下，植物从外界吸收O O2 2， 并将细胞呼吸产生的并将细胞呼吸产生的COCO2 2释放到体外，如图甲释放到体外，如图甲 所示。所示。2.2.弱光情况下，植物同时进行光合作

19、用和细胞弱光情况下，植物同时进行光合作用和细胞 呼吸。呼吸。 （1 1）细胞呼吸速率大于光合作用速率，此状态）细胞呼吸速率大于光合作用速率，此状态 下，植物的气体代谢特点与黑暗情况下相同。下，植物的气体代谢特点与黑暗情况下相同。 但吸收但吸收O O2 2与放出与放出COCO2 2量较少（如图乙）。细胞呼量较少（如图乙）。细胞呼 吸相对强度可用如下三种方式表示：吸相对强度可用如下三种方式表示：用用COCO2 2释释 放量表示：放量表示：N N1 1= =N N2 2- -N N；用用O O2 2吸收量表示：吸收量表示：m m2 2= = m m1 1-m-m；用植物重量（有机物）减少量表示。用植

20、物重量（有机物）减少量表示。 （2 2）细胞呼吸速率等于光合作用速率时，植物）细胞呼吸速率等于光合作用速率时，植物 与外界不进行气体交换与外界不进行气体交换, ,即没有即没有O O2 2和和COCO2 2的吸收的吸收 与释放（如图丙）。此时表现为呼吸速率或光与释放（如图丙）。此时表现为呼吸速率或光 合速率等于合速率等于0 0。3.3.较强光照时，植物同时进行光合作用和细胞呼较强光照时，植物同时进行光合作用和细胞呼 吸，且光合作用速率大于细胞呼吸速率。吸，且光合作用速率大于细胞呼吸速率。 （1 1）气体代谢特点（如图丁）：植物光合作用）气体代谢特点（如图丁）：植物光合作用 所利用的所利用的COC

21、O2 2（用（用N N表示）除来自植物自身细胞表示）除来自植物自身细胞 呼吸（呼吸（N N2 2）之外，不足部分来自外界（）之外，不足部分来自外界（N N1 1）；）； 植物光合作用产生的氧气（植物光合作用产生的氧气（m m）除用于自身细）除用于自身细 胞呼吸之外胞呼吸之外( (m m1 1),),其余氧气释放到周围环境中其余氧气释放到周围环境中 （m m2 2）。分析图可知：）。分析图可知：N N= =N N1 1+ +N N2 2，m m= =m m1 1+ +m m2 2。 (2)(2)光合作用相对强度的表示方法光合作用相对强度的表示方法 用用O O2 2释放量（或容器中释放量（或容器中

22、O O2 2的增加量）表示：的增加量）表示： m m2 2 = =m m- -m m1 1；用用COCO2 2吸收量吸收量( (或容器中或容器中COCO2 2的减的减 少量少量) )表示表示: :N N1 1= =N N- -N N2 2；用植物重量（或有机用植物重量（或有机 物量）的增加量表示。物量）的增加量表示。对位训练对位训练6.6.如下图所示，其中如下图所示，其中a af f代表代表O O2 2或或COCO2 2。图乙表示该。图乙表示该植物在适宜的条件下，植物在适宜的条件下，O O2 2净产量（光合作用的净产量（光合作用的O O2 2产产生量生量- -呼吸作用的呼吸作用的O O2 2消

23、耗量）与光照强度之间的关消耗量）与光照强度之间的关系曲线。据图回答下列问题：系曲线。据图回答下列问题：（1 1）在图甲中，）在图甲中，b b可代表可代表 ，物质，物质b b进入箭头进入箭头所指的结构后与所指的结构后与 结合，生成大量的结合，生成大量的 。（2 2）在适宜的条件下）在适宜的条件下, ,若用若用COCO2 2、H H2 21818O O供给植物供给植物进行代谢，则甲图中的进行代谢，则甲图中的d d所代表的物质应是所代表的物质应是 。（3 3）在图乙中，）在图乙中，A A点时叶肉细胞内生成的物质有点时叶肉细胞内生成的物质有 ，在，在N N点后点后O O2 2净产量的增长逐渐减慢并趋向

24、净产量的增长逐渐减慢并趋向平衡，其制约的内在和外在因素分别是平衡，其制约的内在和外在因素分别是 、 。（4 4）在其他条件不变的情况下，适当提高棚内的）在其他条件不变的情况下，适当提高棚内的温度，可以提高蔬菜的产量，此时乙图中温度，可以提高蔬菜的产量，此时乙图中N N点向点向 （左、右）移动。（左、右）移动。（5 5）在图乙）在图乙P P点所处的状态时，叶绿体内点所处的状态时，叶绿体内ATPATP移移动的方向是动的方向是 。A A点状态时，可以发生图甲点状态时，可以发生图甲中的哪些过程（用图中字母表示）？中的哪些过程（用图中字母表示）？ ；D D点点时发生（字母表示）时发生（字母表示） 。解析

25、解析 该题以图解和坐标曲线的形式考查光合作用、该题以图解和坐标曲线的形式考查光合作用、呼吸作用的过程。两者互相提供原料，光合作用呼吸作用的过程。两者互相提供原料，光合作用需要线粒体呼吸作用释放的需要线粒体呼吸作用释放的COCO2 2来合成有机物，线来合成有机物，线粒体呼吸作用要消耗光合作用产生的粒体呼吸作用要消耗光合作用产生的O O2 2，同时会，同时会分解光合作用合成的有机物为生物生命活动提供分解光合作用合成的有机物为生物生命活动提供直接的能源物质。曲线的直接的能源物质。曲线的A A点光照强度为零，此时点光照强度为零，此时只进行呼吸作用，只进行呼吸作用，P P点表示光合作用强度等于呼吸点表示

26、光合作用强度等于呼吸作用强度。作用强度。 答案答案 （1 1）O O2 2 H H ATPATP和水和水 （2 2）1818O O2 2（3 3）COCO2 2和和H H2 2O O 叶绿体的数量叶绿体的数量 二氧化碳浓度二氧化碳浓度（或温度）（或温度） （4 4）左）左 （5 5）从类囊体膜到）从类囊体膜到叶绿体基质叶绿体基质 ef abcdef abcd题型四题型四 根据特定装置进行光合作用和呼吸作用根据特定装置进行光合作用和呼吸作用 强度的比较强度的比较 测定细胞呼吸作用或确认呼吸类型常采取测定细胞呼吸作用或确认呼吸类型常采取U U型管型管 液面升降或玻璃管液滴移动的观察法，即在广液面升

27、降或玻璃管液滴移动的观察法，即在广 口瓶或锥形瓶内放入被测生物（活种子或植物口瓶或锥形瓶内放入被测生物（活种子或植物 或动物），通过生物呼吸过程中释放或动物），通过生物呼吸过程中释放COCO2 2或吸入或吸入 O O2 2引起的气压变化，进而推测或计算生物的呼引起的气压变化，进而推测或计算生物的呼 吸状况，如图装置所示。吸状况，如图装置所示。由于生物呼吸时既产生由于生物呼吸时既产生COCO2 2又消耗又消耗O O2 2，前者可引，前者可引起装置内气压升高，而后者则引起装置内气压下起装置内气压升高，而后者则引起装置内气压下降，为便于测定真实呼吸情况，应只测其中一种降，为便于测定真实呼吸情况，应只

28、测其中一种气体变化情况。为此，测定过程中气体变化情况。为此，测定过程中, ,往往用往往用NaOHNaOH或或KOHKOH吸收掉呼吸所产生的吸收掉呼吸所产生的COCO2 2，这样，整个装，这样，整个装置中的气压变化，只能因吸收置中的气压变化，只能因吸收O O2 2所引起，从而排所引起，从而排除除COCO2 2对气压变化的干扰。对气压变化的干扰。（1 1）物理误差的校正）物理误差的校正由于装置的气压变化也可能会由温度等物理因素由于装置的气压变化也可能会由温度等物理因素所引起，为使测定结果更趋准确，应设置对照实所引起，为使测定结果更趋准确，应设置对照实验，以校正物理膨胀等因素对实验结果造成的误验，以

29、校正物理膨胀等因素对实验结果造成的误差。此时，对照实验与呼吸装置相比，应将所测差。此时，对照实验与呼吸装置相比，应将所测生物灭活，如将种子煮熟，而其他各项处理应与生物灭活，如将种子煮熟，而其他各项处理应与实验组完全一致（包括实验组完全一致（包括NaOHNaOH溶液，所用种子数溶液，所用种子数量，装置瓶及玻璃管的规格等）。量，装置瓶及玻璃管的规格等）。（2 2）探究光合作用和细胞呼吸与光照强度的关系）探究光合作用和细胞呼吸与光照强度的关系将上述装置置于不同光照强度（可用不同功率的将上述装置置于不同光照强度（可用不同功率的灯泡实验或同一功率灯泡通过改变光照距离进行灯泡实验或同一功率灯泡通过改变光照

30、距离进行控制）条件下，被研究生物应为绿色植物。控制）条件下，被研究生物应为绿色植物。结果分析：若红色液滴右移，说明光照较强，结果分析：若红色液滴右移，说明光照较强，光合作用大于细胞呼吸，释放光合作用大于细胞呼吸，释放O O2 2使瓶内气压增大。使瓶内气压增大。若红色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸大若红色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸大于光合作用，吸收于光合作用，吸收O O2 2使瓶内气压减小。若红色使瓶内气压减小。若红色液滴不动，说明在此光照强度下光合作用等于细液滴不动，说明在此光照强度下光合作用等于细胞呼吸，释放胞呼吸，释放O O2 2等于吸收等于吸收O O2 2, ,瓶内气压不变。瓶内

31、气压不变。（3 3）细胞呼吸状况的实验测定归纳）细胞呼吸状况的实验测定归纳欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，两套呼吸装置中的单一变量为吸装置，两套呼吸装置中的单一变量为NaOHNaOH与蒸与蒸馏水馏水, ,即用等量的蒸馏水取代实验组的即用等量的蒸馏水取代实验组的NaOHNaOH溶液溶液, ,其他所有项目均应一致，加蒸馏水的装置内气压其他所有项目均应一致，加蒸馏水的装置内气压变化应由变化应由COCO2 2与与O O2 2共同决定。两套装置可如下图共同决定。两套装置可如下图所示，当然，此时仍有必要设置另一组作误差校所示，当然，此时仍有必要设置另一组作误差校正之用。正之用。结果与分析结果与分析若装置若装置1 1液滴左移，装置液滴左移，装置2 2液滴不动，则表明所测生物液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸（因有氧呼只进行有氧呼吸（因有氧呼吸产吸产C