高三生物一轮复习易错点讲义光合作用与细胞呼吸的综合分析

11/11光合作用与细胞呼吸的综合分析易错归因不能正确辨析呼吸速率、净光合速率和真正光合速率的关系；不能准确分析光合作用和细胞呼吸的综合曲线。典型易错题例1（2022·山东菏泽·一模）菏泽牡丹历史悠久，具有较高的科研价值。科研人员利用密闭玻璃容器探究光照强度对牡丹光合作用速率的影响，甲乙两图是在温度、CO2浓度均适宜的条件下测得的相关曲线。请回答下列问题：（1）图甲中B点时叶肉细胞中产生ATP的细胞器是_______，在叶绿体中为C3的还原提供能量的物质是__________________，分离叶绿体中色素所用试剂是___________。（2）据图乙曲线分析，给植株光照时间共有_______h，其中有光照且光照强度一定保持不变的时间段有________________（用字母回答）。（3）若在图甲实验的环境条件下，每天光照12h，则光照强度至少要大于______klx时，植株才能够正常生长。（4）你认为图丙装置______（填“能”或“不能”）准确测出图甲中A点的数值，并说明理由_________________________________________________________________________。【答案】（1）叶绿体和线粒体

ATP和NADPH

层析液（2）14

AB段和CD段（3）4（4）不能

该装置缺乏对照，不能排除外界环境条件对红色液滴移动的影响【解析】图甲的横坐标是光照强度，当光照强度为0时，所对应的纵坐标是呼吸作用消耗的氧气量，甲图的纵坐标氧气的释放速率是代表净光合作用速率，乙图的纵坐标也是代表净光合作用速率，丙图中的氢氧化钠是用来吸收二氧化碳的，所以液滴的移动代表了在黑暗条件下氧气的消耗。（1）图甲的B点是净光合速率为0的点，此时的叶肉细胞在进行光合作用和呼吸作用，所以B点时叶肉细胞中产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体；在光合作用的暗反应中为C3的还原提供能量的物质是ATP和NADPH；提取和分离叶绿体中色素所用试剂分别是无水乙醇和层析液。（2）对比甲、乙两图可知，图乙中A点时开始进行光合作用，G点时光合作用消失，所以图乙曲线的实验中，给植株光照时间有14h；图乙中的AB段和CD段，氧气的产生速率分别为-1mmol/h和1mmol/h，结合图甲可确定它们所对应的光照强度非常弱，分别为1klx和3klx，所以有光照且光照强度一定保持不变的时间段有AB段和CD段；EF已经达到光合速率的最大值，所以限制EF段光合速率的因素主要是CO2浓度，由于是在密闭容器中，CO2浓度不断下降，要维持最大光合速率，所以推测EF段的光照强度是偏大的。（3）在图甲实验的环境条件下，每天在光照的8小时内，光合作用实际合成的有机物的量大于一昼夜呼吸作用消耗的有机物的量，植株才能够正常生长。分析图甲可知，纵坐标表示净光合速率，每小时呼吸作用消耗氧气的量即呼吸速率为2mmol/h，则一昼夜呼吸作用消耗氧气量为2×24=48mmol。若每天光照12小时，则平均每小时氧气的实际产生量即实际光合速率应大于48÷12=4mmol/h时，植株才能够正常生长。依据净光合速率=实际光合速率－呼吸速率，可解得净光合速率=2mmol/h，所对应的光照强度为4klx。（4）丙装置缺乏相应的对照组，无法排除外界环境条件对红色液滴移动的影响，因此不能准确测出A点数值。解题技巧1．植物的呼吸速率、净光合速率和真正光合速率（1）呼吸速率（黑暗条件）：单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。（2）净光合速率（光照条件）：单位时间内一定量组织的CO2吸收量或O2释放量。（3）真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。（4）曲线解读：①A点：只呼吸不光合，植物释放CO2，吸收O2。②AB段：光合速率＜呼吸速率，植物释放CO2，吸收O2。③B点：光合速率=呼吸速率，植物表观上不与外界发生气体交换。④B点之后：光合速率＞呼吸速率，植物吸收CO2，释放O2。2．自然环境及密闭容器中CO2含量变化分析（1）自然环境中一昼夜植物光合作用曲线及分析图1曲线分析图2曲线分析a点：凌晨2时～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。bc段：光合作用＜呼吸作用。c点：光合作用=呼吸作用，c点后开始积累有机物。ce段：光合作用＞呼吸作用。d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。e点：光合作用等于呼吸作用，有机物积累量最大的点。ef段：光合作用＜呼吸作用。fg段：没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。BC段：温度降低，呼吸作用减弱。CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<呼吸作用强度。D点：随光照增强，光合作用强度＝呼吸作用强度。DH段：光照继续增强，光合作用强度>呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度＝呼吸作用强度。HI段：光照继续减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。同类题练习1．（2022·全国·高考真题）某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是（）A．初期光合速率逐渐升高，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，之后呼吸速率保持稳定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2．（2022·北京房山·二模）研究者测定了野生型和气孔发育不良突变体拟南芥在不同光强下CO2吸收速率，结果如图所示。下列叙述不正确的是（

）A．无光照时突变体呼吸速率与野生型基本相同B．野生型和突变体均在光强为Р时开始进行光合作用C．光强度大于250μmol·m-2·s-1时，单位时间内突变体有机物的积累量小于野生型D．光强为Q时，二者光合速率的差异可能主要是由于二氧化碳浓度引起的3．（2022·湖北·黄冈中学模拟预测）下图表示夏季时某植物体在不同程度遮光条件下净光合速率的部分日变化曲线，据图分析有关叙述正确的是（

）A．一天中适当遮光均会显著增强净光合速率B．b-M段叶肉细胞内合成ATP的场所只有细胞质基质和线粒体C．M点时叶肉细胞消耗的CO2量一般等于呼吸产生的CO2量D．e-f段净光合速率降低的原因是CO2吸收量减少影响暗反应所致4．（2022·天津·模拟预测）图甲是测定温度与某绿色植物光合作用、呼吸作用变化关系的曲线。图乙是测定该植物相关生理过程的实验装置。下列叙述正确的是（

）A．全天光照，则在25℃条件下植物制造的有机物的量最多B．测净光合速率时，一段时间后若液滴不移动，此时该植物叶肉细胞净光合速率一定为0C．若将乙装置中NaHCO3溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得B曲线D．交替进行12h光照、12h黑暗，24h后植物体内有机物含量，在30℃条件下增加，在35℃条件下减少5．（2022·广东惠州·一模）科研人员将某绿色植物置于密闭透明装置内，根据O2传感器获得一天（24小时）的数据，并绘制曲线如图所示。下列相关叙述正确的是（

）A．C点对应的时刻的光照强度为光饱和点B．B、C两点分别表示该植物一天干重最低与最高的点C．B点对应的时刻，植株肯定不进行光合作用D．装置内CO2的相对含量A时刻高于D时刻6．（2022·山东·东营市第一中学模拟预测）连续48h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收（或释放）速率，得到下图所示曲线（整个过程中呼吸作用强度恒定）。下列有关叙述正确的是（

）A．实验的前3小时叶肉细胞产生ATP的场所是线粒体内膜和线粒体基质B．如改用相同强度绿光进行实验，c点的位置将下移，48小时净积累量为负值C．由图可知在植物叶肉细胞中，呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时D．实验中该植物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量7．（2022·江西·模拟预测）将某株植物置于CO2浓度适宜、水分充足、光照强度合适的环境中，测定其在不同温度下光合作用强度（总强度）和呼吸作用强度，得到下图的结果。下列叙述错误的是（

）A．由图可知，该植物光合作用的最适温度介于15℃-25℃之间B．由图可知，随着温度的逐渐升高，该植物细胞呼吸强度也一直在逐渐升高C．若每天的日照时间为12h，则该植物在15℃左右的环境中生长速度最快D．若每天的日照时间为12h，则该植物在5℃环境中与25℃环境中生长速度基本相同8．（2022·广东·模拟预测）图甲、乙分别表示置于透明玻璃罩内的两棵相同的植物。在自然条件下，测得一昼夜中植物氧气释放速率分别如图丙、丁曲线所示，下列说法正确的是（

）A．b点时，甲玻璃罩内二氧化碳浓度高于a点B．e点时，气孔关闭导致光合作用基本停止C．c点时，植物叶绿体产生的氧气会进入线粒体以及释放到空气中D．丁图中积累有机物最多的时间点是d点对应的时间9．（2022·河北·模拟预测）如图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系（D点对应的光照强度是C点对应光照强度的2倍），图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构（M和N分别表示某种气体，m和n表示气体的交换路径），据此回答下列有关问题（不考虑无氧呼吸）。（1）图乙中，产生M和N的具体场所分别是________________________。（2）当该植物处于图甲中的C点时，理论上图乙中发生的气体交换路径有_____________（用图中字母表示）。（3）若图甲是在最适温度和最适CO2浓度下测得的结果，那么E点后随着光照强度的增大，光合作用强度不再改变的原因最可能是__________________________________。（4）若在缺镁的环境下培养该植物，则达到图甲中C点时对应的光照强度会___________（填“增大”或“减小”）。（5）假设一天中白天和夜晚均为12h且该植物细胞呼吸速率不变。只有当白天的平均光照强度大于图甲中D点对应的光照强度时，该植物才能长高。请根据所学知识进行解释：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。10．（2022·陕西西安·三模）蕨麻也叫“人参果”，具有很高的营养价值和药用价值。科研工作者为了研究高原寒冷地区蕨麻的光合作用效率和外界影响因素，选择若尔盖高原（位于青藏高原东部，年平均气温1.7℃）中高寒草地和高寒湿地两个典型生态系统对植物的光合速率进行了实验，结果如下图所示。回答下列有关问题：（1）若要获取蕨麻的总光合速率的数据，还需测量______________数据。（2）上图是根据在晴朗的天气下测得的数据绘制的曲线，分析两条曲线：从总体趋势上来看，两种植物的净光合速率均呈现_____________________的趋势。湿地蕨麻比草地蕨麻在08：00～18：00之间的净光合速率要______________（填“高”或“低”）。（3）两种植物均出现“光合午休”现象，图中曲线出现c1、c2的原因可能是_________________________________________________________________________________________。（4）有人认为，限制高寒地区植物光合作用的因素主要为温度，若将温度上升为20℃，蕨麻的光合速率会有大幅度的提高，为了驳斥这种观点，你的理由是__________________________________________________________________________________________________。

同类题练习参考答案1．D【解析】光合作用会吸收密闭容器中的CO2，而呼吸作用会释放CO2，在温度和光照均适宜且恒定的情况下，两者速率主要受容器中CO2和O2的变化影响。初期容器内CO2浓度较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2浓度下降，O2浓度上升，A错误；根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2浓度下降，所以说明植物光合作用大于呼吸作用，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；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错误，D正确。故选D。2．B【解析】由曲线图可以看出无光照时，两曲线合成一条曲线，表明无光照时突变体呼吸速率与野生型基本相同，A正确；P点是野生型和突变体光合作用强度和呼吸作用强度相等的点，野生型和突变体在光照强度为P点前就已开始进行光合作用，B错误；从图中可以看出，光照强度大于250μmol•m-2•s-1时，突变型净光合作用小于野生型，所以单位时间内有机物的积累量突变体小于野生型，C正确；由于突变体的气孔发育不良，影响了植物对CO2的吸收。结合图像所给信息可知，光照强度为Q时，野生型的光合作用强度比突变型的大，可能是由于突变体的气孔小于野生型，造成突变型对外界CO2的吸收量不足引起的，D正确。故选B。3．D【解析】分析题文和图形：该实验的自变量是时间和遮光程度，因变量是净光合速率，据此分析作答。据图分析，在5：30至7：30间，30%遮光时的净光合速率较不遮光的低，A错误；b-M段光合作用强度小于呼吸作用强度，结合题图可知，此时该植物能进行光合作用，故b-M段叶肉细胞内合成ATP的场所不仅有细胞质基质和线粒体，还有叶绿体，B错误；M点80%遮光时该植物体净光合速率等于0，也就是植物体内所有能进行光合作用的细胞消耗的CO2量等于所有细胞呼吸产生的CO2量，但是就叶肉细胞来说，其光合作用消耗的CO2量一般大于该细胞呼吸作用产生的CO2量，C错误；图示为夏季时某植物体在不同程度遮光条件下净光合速率，不遮光条件下，e-f段净光合速率降低，原因是该时间内气孔关闭，CO2吸收量减少，影响暗反应所致，D正确。故选D。4．D【解析】利用种子探究呼吸速率时，有光无光均可以；利用植物探究呼吸速率时，需要在黑暗条件下进行。甲图中，实线表示呼吸速率，虚线表示净光合速率，乙图中液滴是否移动取决于是否产生或者消耗氧气。在全天光照的情况下，30℃时CO2吸收量与25℃时比下降的不多，但呼吸作用增加的更多，故制造的有机物更多，A错误；测量光合速率时，一段时间后若液滴对应的数据保持不变，植物光合速率等于呼吸速率，但植物非绿色部分只能进行呼吸作用，植物叶肉细胞的光合作用大于呼吸作用，B错误；将乙装置中NaHCO3溶液换成氢氧化钠溶液，才可在黑暗条件下可测得B曲线，C错误；由于12h光照、12h黑暗，30℃时和35℃时的净光合作用分别大于和小于呼吸作用，所以30℃时有机物增加，35℃时有机物减少，D正确。故选D。5．B【解析】由图可知，B点和C点时光合速率等于呼吸速率，AB段呼吸速率大于光合速率，BC段光合速率大于呼吸速率。C点的光合速率=呼吸速率，此时不是光饱和点，A错误；据图可知，B点之前密闭装置内氧气的含量降低，证明此前植物的呼吸速率＞光合速率，B点干重最低；B-C段密闭容器中氧气含量增加，证明该时间内呼吸速率＜光合速率，植物干重一直在积累，C点时干重最多，B正确；B点之前植物的呼吸速率＞光合速率，B点之后植物的光合速率＞呼吸速率，则B点时植物的光合速率=呼吸速率，即植物也进行光合作用，C错误；据图可知，A点O2含量高于D点，说明AD阶段呼吸作用强于光合作用，因此CO2增加，则装置内CO2的相对含量A时刻低于D时刻，D错误。故选B。6．D【解析】分析题图可知，实线表示室内CO2浓度变化，虚线表示CO2吸收或释放速率；若植物只进行呼吸作用或光合作用速率小于呼吸作用速率，则植物会向外界释放CO2，故室内CO2浓度升高；若植物光合作用速率大于呼吸作用速率，则植物会从外界吸收CO2，故室内CO2浓度降低。实验的前3小时CO2释放速率不变，说明叶肉细胞只进行呼吸作用，故叶肉细胞产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质，A错误；如改用相同强度绿光进行实验，光合作用减弱，吸收的CO2减少，c点的位置将升高，B错误；由图可知在植物呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时，但由于植物还有很多不进行光合作用的部位，故在这4个时刻，叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率，C错误；分析曲线可知，在24时，室内CO2浓度高于0时，48时室内CO2浓度低于24时，故该植物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量，D正确。故选D。7．B【解析】图中的光合作用强度指的是总光合作用强度，减去细胞呼吸强度后，可以得到净光合作用强度。由图可知，在15℃和25℃该植物光合作用强度最大（均为6），故可以推测该植物光合作用的最适温度介于15℃~25℃之间，A正确；由图可知，在5℃和15℃植物细胞呼吸强度相等，故在5℃-15℃随着温度的逐渐升高，该植物细胞呼吸强度基本没变，B错误；由图可知，在图示4种温度条件下，若每天的日照时间为12h，则该植物在在5℃环境中与25℃环境中积累有机物的量相等，在15℃的环境中积累有机物的量最多，据此可以推测：该植物在5℃环境中与25℃环境中生长速度基本相同，在15℃左右的环境中生长速度最快，C、D正确。故选B。8．C【解析】ab段氧气释放速率下降，下降的原因是二氧化碳供应不足，所以b点时，甲玻璃罩内二氧化碳浓度低于a点，A错误；e点时，气孔部分关闭导致二氧化碳吸收减少，使光合作用下降但并没有停止，B错误；c点时植物的净光合速率大于0，光合作用大于呼吸作用，植物叶绿体产生的氧气会进入线粒体以及释放到空气中，C正确；丁图中与横轴相交的两个点是植物乙的补偿点，即光合速率等于呼吸速率，所以一昼夜中，装置乙中植物积累的有机物最多的时刻应在d点之后，D错误。故选C。9．（1）线粒体基质、类囊体薄膜（2）m1、m3、m4、n1、n3、n4（3）植物细胞中含有的光合色素和与光合作用相关的酶的数量是有限的（4）增大（5）D点时，该植物的CO2吸收速率与细胞呼吸释放CO2的速率相等，而CO2吸收速率相当于光合产物的积累速率，所以白天和夜晚的时长均为12h的情况下，欲使该植物长高，白天光合产物的积累量需要大于夜晚细胞呼吸的消耗量，即光照强度要大于D点对应的光照强度（合理即可）【解析】据图甲分析：表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系，A表示的是呼吸作用的强度，因为当光照为0时没有光合作用，释放出的二氧化碳由线粒体产生；B表示光合作用强度＜呼吸作用强度，此时线粒体还需从外界环境中吸收氧气；C为光补偿点，此时呼吸作用强度=光合作用强度；D时刻光合作用强度大于呼吸作用的强度，需从外界环境中吸收二氧化碳；e为光的饱和点。据图乙分析：表示该植物叶肉细胞的部分结构，m1是指呼吸作用产生的二氧化碳；m2是指释放到外界环境的二氧化碳；m3是从外界环境中吸收的二氧化碳；m4是指光合作用利用的二氧化碳；n1是指呼吸作用利用的氧气；n2是指从外界环境中吸收的氧气；n3是指释放的外界环境中的氧气；n4是指光合作用产生的氧气。M为CO2，N为O2。（1）M为CO2，N为O2，图乙中产生CO2的具体场所是线粒体基质，产生O2的具体场所是叶绿体的类囊体薄膜。（2）当该植物处于图甲中的C点时，植物的光合速率等于呼吸速率，但因植物还存在不能进行光合作用的细胞，故叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，即光合作用利用的CO2大于呼吸作用产生的CO2（还有一部分CO2需要从外界环境吸收），光合作用产生的O2大于呼吸作用吸收的O2（还有一部分O2会排出叶