光合作用与细胞呼吸

1、第2讲光合作用与细胞呼吸I知识概览III链接思考I.有氧呼吸过程，水与氧气的参与、H与水的产生分别在哪个阶段？哪个阶段产生能量最多？提示 产生H的阶段：第一、二阶段（大量）。产生水的阶段：第三阶段。水参与的阶段：第二阶段。O2参与的阶段：第三阶段。产生能量最多的阶段：第三阶段。.以碳的转移为例，写出光合作用与细胞呼吸的联系。提示光合作用一莉丽.光合作用与细胞呼吸是怎样完成能量转换的？提示光能光反这ATP中化学能世犯（CH2O）中化学能如幽呼热能ATP中化学能一 各项生命活动考点1光合作用的过程及影响因素命题角度1光合作用的过程知识链接光反应在类囊体的薄膜上,将 H2O分解为H和O2,并将光能电

2、能一一 ATP中潼 跃的化学能。暗反应发生在叶绿体内的基质中，进行CO2的固定、03_还原禾口 C5的再生，将ATP中活跃的化学能一-糖类等有机物中稳定的化学能。命题角度2外界因素变化对光合作用过程中有关物质的影响知识链接条件C3C5H和 ATP（CH2O）合成量停止光照，CO2供应不变增加减少或没有减少或没有光照不变，停止CO2供应减少增加增加减少或没有光照不变，CO2供应增加增加减少减少增加1光照小艾，CO2供应不变，（CH2O）运 输受阻增加减少增加减少命题角度3影响光合作,用的因素知识链接内部因素：叶绿素的含量、酶的数量、酶的活性等。外部因素：光照强度、CO2浓度、温度、水、矿质元素等

3、。在光合作用过程中，光照和 CO2都是进行光合作用的必需条件，但两者对光合作用的影响不同，光照主要影响光合作用的光反应过程,CO2主要影响光合作用的暗反应过程。命题角度4分析光照强度、CO2浓度与光合速率的变化曲线及其应用知识链接因 素曲线图含义在生产上的应用光照强度* 1.睡翱gy 先修命在一定范围内，光合作 用的强度随光照强度的 增加而增加，但到达一 定光照强度后光合作用 强度不再增加合理密植，间作套种二氧化碳浓度先合作IU速不）.在一定范围内，增加 CO2浓度，可提高光合 作用速率，当到达一定 CO2浓度后光合作用速 率便/、再增加温室栽培植物时，适当 提高室内的CO2浓度， 可米取的措

4、施后定时通cats 度旦施用有机肥等角度发散多因素对光合作用速率的影响曲线图充合速率:|九合速率耳光强度 尤含速率芭B表庄图形分析：在 P点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素。随着该因 素的不断增强，光合速率不断提高。在 Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率 的因素，要提高光合速率，可适当提高图示的其他因素的含量或强度等。应用：温室栽培时，在一定的光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性,提高光合速率，当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度,以提高光合速率。通关演练f注:就去抵为处理开始时阿）（2013重庆，6）如图是水生植物黑藻在光照等环境因素 影响下光合速率

5、变化的示意图。下列有关叙述，正确的是 （ ）。ti-t2,叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质 中水光解加快、。2释放增多t2- t3,暗反应（碳反应）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产生 量降低解析水的光解、。2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质中，A项错误；12ft3,限制光合速率的因素为 CO2浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B项错误；t3一 t4,暗反应增强，一定程度上加

6、快 ATP和ADP的转化，同时促进了光反应，C项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的 C3化合物减少，直接产物产生量降低，D项正确。答案 D2.如图甲、乙分别表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响，据图回答以下问题。(1)图甲中，影响 A点大小的主要非生物因素是 。若白天的光照长期处于 C 点水平，则该植物不能正常生长的原因是 。(2)若适当提高CO2浓度，则图甲中C点和D点将分别向 、移动。(3)图乙中，该植物在 点开始进行光合作用，曲线中AB段的存在说明植物对CO2的利用具有的特点是 ;结合曲线中AB

7、段，在该植物的大田栽培中可以采用 方法提高光合产量。(4)请在图乙中用虚线绘出该植物实际光合作用(即真光合作用)强度的变化曲线。解析 本题考查光合作用的相关知识，意在考查光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。(1) A点可反映出该植物呼吸速率的大小，而影响呼吸速率的主要因素是温度。C点表示光合速率与呼吸速率相同时的光照强度，若白天的光照处于 C点水平，则该植物在白天有机物的积累量为0,而夜晚要消耗有机物，一昼夜有机物的积累量为负值，植物不能正常生长。(2)适当提高 CO2浓度，可增大光合速率，故光补偿点会向左移；光合速率增大则光饱和点将向右移。(3)从图乙可知，B点CO2的吸收量相对

8、增大，即该点开始进行光合作用。AB段不能进行光合作用，说明植物只有在一定的CO2浓度条件下才能进行光合作用。图乙反映的是 CO2浓度对植物光合作用强度的影响，对于大田来说，人为增大CO2浓度不可取，而合理密植可以充分利用空气中的CO2。图乙反映的是净光合速率，真光合速率=净光合速率+呼吸速率。答案 (1)温度 白天有机物积累为零，夜晚要消耗有机物，一昼夜有机物积累则为负值 (2)左右 (3) B植物只有在一定的 CO2浓度条件下才能进行光合作用合理细胞呼吸的原理、影响因素及应用命题角度1细胞呼吸的过程知识链接有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸clf，无场呼吸共府西祚少量人TP I II 少域中T

9、F外 花氏 g南粳)孟A照器体n 1堀胞就革麻能量大量ATPXATP一产物6c仇y l| I :北篦。他能僦 大量ATP少量ATP角度发散(1)不同生物的细胞，无氧呼吸的产物不同：如人体细胞、马铃薯块茎细胞和乳酸菌细胞等无氧呼吸的产物是乳酸，苹果细胞、植物根细胞、酵母菌细胞等无氧呼吸的产物则是酒精(乙醇)。其直接原因是与呼吸作用有关的酶的种类不同，根本原因是生物体内的遗 传物质不同，即 DNA决定了与呼吸作用有关的酶的种类。(2)无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量,产生少量ATP,葡萄糖分子中的大部分能量则贮存在酒精或乳酸中。(3)有线粒体的细胞也可以进行无氧呼吸，如酵母菌细胞、人体细胞、苹

10、果细胞等。(4)无氧呼吸虽然不需要氧气，但仍属于氧化还原反应。命题角度2细胞呼吸类型的判断知识链接(1)根据反应物、产物来判断如果要消耗氧气，则一定有有氧呼吸;如果产物有水，则一定有有氧呼吸;如果产物中有酒精或乳酸，则一定有无氧呼吸；产物中如果有二氧化碳，则要分情况讨论。（2）根据反应中的物质的量的关系进行判断：不消耗氧气，释放二氧化碳，只进行无氧呼吸；酒精量等于二氧化碳的量，只进行无氧呼吸；二氧化碳的释放量大于氧气的吸收量，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，多余的二氧化碳来自于无氧呼吸；酒精量小于二氧化碳量，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，多余的二氧化碳来自于有氧呼吸。（3）根据反应场所来判断

11、：在真核细胞中，有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中，第 二、三阶段在线粒体中;无氧呼吸全过程发生在细胞质基质中。命题角度3影响细胞呼吸的因素知识链接7响因素比较内温度氧气浓度水分影响原理影响酶的活性决定呼吸类型和强度自由水含量较局时呼吸旺盛坐标曲线忆(通关演练3.（组合题）下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是（）。A .葡萄糖分解为丙酮酸，只发生在细胞缺氧时（2012 上海，25B）B.种子风干脱水后，呼吸强度减弱（2011海南，3A改编）C.破伤风杆菌在有氧条件下大量繁殖（2011海南，30）D.无氧呼吸不需要 02的参与，该过程最终有H的积累（2010课标，2C）E.细胞呼吸过程中，线粒体基质和

12、内膜都能产生大量ATP （2012江苏，23改编）答案 B4. （2013安徽，3）如图为每10粒水稻种子在成熟过程中干物质和呼吸速率变化的示 意图。下列分析不正确的是（）。卷零一呼咬速率,E-扇屏 3-I期成A.种子干物质快速积累时期，呼吸作用旺盛B.种子成熟后期自由水减少，呼吸速率下降C.种子成熟后期脱落酸含量较高，呼吸速率下降D.种子呼吸速率下降有利于干物质合成解析 分析曲线图可知水稻种子在植物开花后的10到30 d （种子成熟前期）干物质快速积累，随后趋缓；而呼吸速率在10到30 d则维持最强，随后快速减弱，即干物质积累速率与呼吸速率成正相关，故 A项正确、D项错误。种子成熟后期自由水

13、减少、脱落酸含量较高是植物生理的事实，这两种成分的含量变化影响呼吸速率，使之下降。答案 D5.为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和 线粒体，与酵母菌分别装入 AF试管中，加入不同的物质，进行了如下实验（见下表）试管编号加入的物质、细胞质基质线粒体酵母菌ABCDEF葡萄糖一+一+十+内酮酸十一十一一一氧气十一十一十一注：“十”表示加入了适量的相关物质，“”表示未加入相关物质。（1）会产生CO2和H2O的试管有 ,会产生酒精的试管有 ,根据试 管 的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所（均填试管编号）。（2）有氧呼吸产生的H,经过一系列的化学反应，与氧结合形

14、成水。2,4-二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在 的酶无法合成 ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解 （填“能”或“不能”）继续进行。解析 （1）在有酵母菌细胞质基质的试管中，可将葡萄糖分解成丙酮酸和H,有氧气时可在有线粒体的试管中将丙酮酸和H彻底氧化分解产生 CO2和H2O,无氧气时可在有细胞质基质的试管中将葡萄糖不彻底地氧化分解产生酒精和CO2,故C、E试管中均可产生CO2和H2O, B、F试管中均可产生酒精。F试管中细胞质基质和线粒体未分开，无法确定无氧呼吸的场所，而与 B、D试管的结果进行对比，能确定酵母菌进

15、行无氧呼吸的场所是细胞质基质。（2） H在线粒体内膜上有关酶的作用下，与氧气发生一系列反应形成水，DNP对该过程没有影响，但能影响线粒体内膜上ATP合成酶的活性，从而使能量未用于合成ATP,都以热的形式散失；试管 E中可发生有氧呼吸全过程，加入 DNP后，该过程不受影响，但影响ATP的合成。答案 （1） C、EB、F B、D、F （2）线粒体内膜能考点3细胞呼吸与光合作用的综合运用释放唳收场所工叶林体 场所：加胞血基应、窿粕体命题角度1细胞呼吸与光合作用的关系知识链接命题角度2呼吸速率、总（真正）光合速率与净光合速率的关系角度发散H和ATP的来源、去向分析光合作用有氧呼吸H来源H2O光解产生有

16、氧呼吸A、二阶段去向还原C3用于第三阶段还原 O2ATP来源光反应阶段产生 J三个阶段都产生去向用于C3还原供能再干各项牛命活动（植物的C3还原除外）知识链接n光照强度A在黑喷中叶般 所放出的cm最三种速率的表布方式项目表小方法净光合速率（又称表观光合速率）。2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量真正光合速率（又称实际光合速率）O2的产士、CO2的固定量、有机物的制造量呼吸速率（黑暗中测量）CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量通关演练6. （2013北京，29）为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3 d后测定叶片的C

17、O2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。结果如图。困1夫障棉柠前白介率 国2,在 中将CO2。本实验中对(1)光合作用碳(暗)反应利用光反应产生的ATP和转化为三碳糖，进而形成淀粉和蔗糖。(2)由图1可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率照组(空白对照组)植株的 CO2固定速率相对值是 (3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中 增加。已知叶片光合产物会被运 到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少， 降低，进而在叶片中积累。(4)综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会 光合作用。(5) 一种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光 叶片成为需要光

18、合产物输入的器官，检测 叶片的光合产物含量和光合速率。 与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测结果是 ,则支持上述推测。H和ATP,并在叶绿体基质中解析 (1)光合作用光反应可为碳反应(暗反应)提供将CO2转化为三碳糖，进而形成淀粉和蔗糖。(2)由图1信息知，随去除棉铃百分率的提高，叶片固定 CO2能力明显降低；对照组(未摘除棉铃)植株CO2固定速率的相对值应为“去除棉铃百分率为 0时的CO2固定值即28。(3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中淀粉和蔗糖含量增加；由题干信息知叶片光合产物“被运到棉铃中被利用”故除去棉铃后，叶片光合产物输出量降低，从而导致相应产物在叶片中积累。(4)综合图1,图2

19、相关信息可知，叶片中光合产物积累将明显降低CO2固定速率，即抑制光合作用。(5)该验证实验中，去除植株上的棉铃，使“遮光叶片成为需要光合产物输入的器官 则未遮光叶片光合作用产物会不断转运至遮光叶片中，从而导致未遮光叶片中蔗糖和淀粉含量下降，进而解除产物积累对光合速率的抑制，因此，通过检测未遮光叶片的光合产物含量和光合速率，倘若与只去除棉铃植株的叶片相比，检测结果为CO2固定速率相对值增大,则可支持相关推测。答案 （1） H叶绿体基质（2）降低 28 （3）淀粉和蔗糖含量输出量（4）抑制 （5）未遮光 光合产物（淀粉、蔗糖）含量降低，光合速率（CO2固定速率相对值）增大7.某校生物兴趣小组以玉米

20、为实验材料，研究不同条件下光合作用速率和细胞呼吸速率，绘制了如甲、乙、丙、丁所示的四幅图。除哪幅图外，其余三幅图中A”点都可表示光合作用速率与细胞呼吸速率相等（）。解析一细胞呼吸，故A点表示有机物的积累量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等。图乙中，在夜间植物进行细胞呼吸，温室里空气中的 CO2浓度升高，A点为转折点，此时光合作用速率=细胞呼吸速率；B点也为转折点，此时光合作用速率=细胞呼吸速率。图丁中，曲线表示净光合作用，故A点时，光合作用速率=细胞呼吸速率。答案 A考点4光合作用与细胞呼吸的实验探究命题角度1植物组织细胞呼吸速率的测定与探究知识链接色液精看康日溶霜(1)测定过程中，往往用 时间内

21、红色液滴向左移动的距离即(2)注意事项如果实验材料是绿色植物， 率的测定。NaOH或KOH吸收掉细胞呼吸所产生的 CO2,所以单位 02的吸收速率，可用来表示呼吸速率。整个装置应遮光处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸速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。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。命题角度2净光合速率的测定与探究知识链接净光合速率的测定方法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。植物净光合速

22、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净光合速率。条件：整个装置必须在光工是植物进行光合作用的条件。通关演练(2013四川，8)将玉米的PEPC酶基因导入水稻后，测得光照强度对转基因水稻和(注：气孔导度越大，气孔开放原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如下图所示。 程度越高)光照强度t K JO: n md - s )(1)水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是 ,捕获光能的色素中含量最多的是10CO2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与 结合而被固定，固定产物的还原 需要光反应提供。(3)光照强度低于 8X 102科mol - n

23、2 s1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是；光照强度为1014X 102mol 吊s 1时，原种水稻的气孔导度下降但光合速率 基本不变，可能的原因是 。(4)分析图中信息，PEPC酶所起的作用是;转基因水稻更适宜栽种在 环境中。解析 (1)植物叶肉细胞进行光合作用的场所均为叶绿体，叶绿体中捕获光能的色素有叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a含量最多。(2) CO2进入叶肉细胞内首先与C5结合形成C3化合物，此过程称“CO2的固定”，C3化合物需接受光反应为之提供的H、ATP后被还原。(3)如图显示，8X 102/ (科mol/mf2 S-)光照强度尚未达到转基因水稻光饱和点。

24、在此之前，影响转基因水稻光合速率的主要因素是光照强度；在光照强度为 1014X102 (科mol 2is- 1)时，气孔导度虽然下降，但该气孔导度下 CO2供应可能已充足，且该光照强度已经达到了原种水稻的光饱和点，故光合速率可能不受影响。(4)两图信息显示，与原种水稻相比，转基因水稻气孔导度得以提升，且光饱和点明显增大，由此可推知，PEPC酶可增大气孔导度， 提高水稻在强光下的光合速率， 使水稻更适宜于强光环境。答案 (1)叶绿体 叶绿素aC5 H和 ATP(3)光照强度 光照强度增加与 CO2供给不足对光合速率的正负影响相互抵消(或“CO2供应已充足且光照强度已达饱和点”)(4)增大气孔导度

25、，提高水稻在强光下的光合速率强光9.如图为探究CO2浓度对绿色植物光合作用影响的测量装置，将甲叶片密封在一个玻 璃器皿中，其中放置一个小烧杯。实验如下(温度和其他条件不变，红色液滴的起始位置为11Nit原点）：步骤一：在一定光照强度下，A液体为NaHCO3溶液，30 min后观察红色液滴的移动情况。步骤二：在与步骤一相同的光照强度下，将 A液体换为NaOH溶液，调节红色液滴到 原点，30 min后观察红色液滴的移动情况。步骤三：在与步骤一相同的光照强度下，将A液体换为蒸储水，调节红色液滴到原点，30 min后观察红色液滴的移动情况。步骤四：用乙叶片重复步骤一、二、三。请回答以下问题。（1）步骤

26、一中红色液滴向 移动，步骤二中红色液滴向 移动。（2）步骤一和步骤二互为 ,因变量是 ,观察指标是 。（3）设置步骤四的目的是 。解析本题是一个实验分析题，考查实验设计的对照原则、观察指标的确认、无关变量的排除等。光照条件下，NaHCO3溶液提供CO2,能维持CO2浓度相对稳定，光合作用释放02,使容器内压强增大，红色液滴右移。NaOH溶液吸收CO2,使植物无法进行光合作用,而呼吸作用消耗 O2,使容器内压强减小，红色液滴左移。步骤一和步骤二相互对照，设置步骤四的目的是避免因偶然因素产生的误差，使实验结果更真实可靠。答案 （1）右 左 （2）对照（对比）光合速率 红色液滴的移动情况（3）避免因

27、偶然因素产生的误差12M 1误认为有氧呼吸的全过程都需要O2规避易错易谩力争满分考场失分防范知识链接有氧呼吸的第一、二阶段不需要。2,只有第三阶段需要 O2O2消耗于真核细胞的 线粒体内膜上及原核细胞的细胞膜上。防范演练1 .下列有关酵母菌的呼吸作用的叙述，不正确的是（）。A.在O2充足的环境中，主要进行有氧呼吸B.有氧呼吸过程中产生的H在线粒体内膜上与氧结合生成水C.呼吸作用过程中产生 CO2的部位可能是细胞质基质或线粒体D.在无氧环境中，无氧呼吸过程中产生的H会在细胞中积累解析 酵母菌是兼性厌氧型生物，在。2充足的环境中，主要进行有氧呼吸； 在O2缺乏的环境中，主要进行无氧呼吸。有氧呼吸过

28、程中前两个阶段产生的H在线粒体内膜上与氧结合生成水。酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，其产物是CO2和酒精；有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行，其产物中有CO2。无氧呼吸不需要 O2参与，所产生的H不会在细胞中积累，而是参与反应并生成无氧呼吸的产物。答案 DM 2不能区分净光合作用与真正光合作用知识链接对于密闭透明容器中的绿色植物在黑暗的环境中，容器中二氧化碳或氧气的变化量反映了植物体进行的呼吸作用，在光照下，容器中二氧化碳或氧气的变化量，是植物体净光合作用的结果。净光合作用=总光合作用一呼吸作用。（3）光合色素含量降低胞间CO2浓度降低（4）光合作用消耗的 CO2量（光合作用产生的。2量或光

29、合作用产生的有机物的量）期原 25 Mt IWI 150 200230RHI 承值“eeM,)13绘图防范3不会判断光合作用中物质的变化知识链接判断光反应和暗反应中 03、05、ATP、NADPH和0O2之间的变化时，可结合光合作 用的过程绘制示意图。以停止光照时物质变化为例：停止光照一一光反应停止ATP和NADPH不再产生ATP和NADPH的含量减少且 ADP和NADP十的含量增加；ATP和 NADPH的含量减少03还原减弱，而 0O2固定过程仍在进行一 一 03含量相对增加，05 含量相对减少。防范演练3.用含0标记的0O2提供绿藻进行光合作用，分别测定（ 0H2。）、05和03中140的

30、 含量，如图A、B表不 一部分实验结果，曲线 a、b、c分别表不 （0出0）、05和03三种化 合物中的一种。回答下列问题。io is zn时间加后 用AIWIIJU 203,203 （CH2O） + C5反应中，前者二氧化碳的固定不消耗 H和ATP,后者三碳化合物的还原产糖以及三碳化合物再生为五碳化合物，消耗H和ATP。因此二氧化碳浓度变化，分析 C3和C5的变化，主要分析二氧化碳的固定情况；光照强度变化时，分析C3和05的变化，主要分析三碳化合物还原情况。答案 （1）C305（CH2O）（2）化合物a、b （或03、05）达到一定量后，合成量和转变成其他化合物的量相等（3）由化合物a转变成其他化合物（或还原 03）的反应停止，而生成化合物 a （或03）正常进行而积累（4）生成化合物b的反应正常进行，由化合物b转变成其他化合物（或 05固定0O2）的反应减慢，化合物 b （或05）被利用减少而积累审题方法技巧 传授审题妙招招招制胜审题指导示例与审题E示例】（2QI3,浙江理.30）为册究某植物对他的耐受性，进Kr不同也 斑度对其十光合建卓、呼吸