第10讲 呼吸与光合综合应用-【大鹏生物】2025年高考生物一轮复习讲义

第10讲　呼吸与光合综合应用 一、光合作用与细胞呼吸过程及物质和能量的联系 知识回顾 1．物质名称 2．生理过程及场所 序号 ① ② ③ ④ ⑤ 生理过程 光反应 暗反应 有氧呼吸 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 3.物质和能量的联系 (1)光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向 C：CO2 有机物 丙酮酸 CO2 H：H2O [H] (CH2O) [H] H2O O：H2O O2 H2O CO2 有机物 (2)光合作用与有氧呼吸中[H]和ATP的来源、去路 比较项目 来源 去路 [H] 光合作用 水的光解 C3的还原 有氧呼吸 第一、二阶段 第三阶段 ATP 光合作用 光反应 主要用于C3的还原 有氧呼吸 三个阶段均能产生， 但第三阶段相对较多 用于各项生命活动 (3)光合作用与有氧呼吸中的能量转化 考向预测 1．下图表示菠菜叶肉细胞光合作用与细胞呼吸过程中碳元素和氢元素的转移途径，其中①～⑥代表有关生理过程。下列叙述错误的是(　　) A．过程①、②、③不在生物膜上进行 B．参与过程②、③、⑤的酶种类不同 C．过程②、③、④、⑤都有ATP产生 D．过程③产生的[H]全部来自丙酮酸 2．如图表示某高等绿色植物体内的生理过程，下列有关分析不正确的是(　　) A．阶段Ⅰ生成的[H]可作为还原剂用于⑥过程生成水 B．Ⅲ的某些反应阶段能够在生物膜上进行 C．过程③进行的场所是叶绿体基质 D．影响过程Ⅱ的外界因素主要是CO2浓度和温度 考向二　光合与呼吸在物质和能量代谢上的联系 3．下图为植物细胞代谢的部分过程简图，①～⑦为相关生理过程。下列叙述错误的是(　　) A．若植物缺镁，则首先会受到显著影响的是③ B．②的进行与⑤⑥密切相关 C．蓝藻细胞中④发生在叶绿体基质中 D．叶肉细胞③中O2的产生量小于⑥中O2的吸收量，则该细胞内有机物的总量将减少 4．某绿色植物细胞内部分代谢过程如图所示，其中①～⑤表示代谢过程，A～F表示代谢过程中产生的物质。下列叙述正确的是(　　) A．图中属于细胞呼吸过程的是③④⑤，E是NADPH，F是丙酮酸 B．若在代谢过程中物质D含量下降，则物质A在短时间内含量上升 C．若给绿色植物提供H218O，图中能检测到含18O的物质只有C和D D．光照等条件适宜时，④过程产生的D能够满足细胞②过程的需求 二、真正光合作用和净光合作用的关系及其速率测定 知识回顾 1．不同光照条件下叶肉细胞的气体代谢特点 曲线 光合作用强度与细胞呼吸强度的关系 气体代谢特点 图示 A点 只进行细胞呼吸 吸收O2，释放CO2 AB段 细胞呼吸强度大于光合作用强度 吸收O2，释放CO2 B点 细胞呼吸强度等于光合作用强度 不与外界发生气体交换 B点后 光合作用强度大于细胞呼吸强度 吸收CO2，释放O2 2．真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析 (1)内在关系 ①细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量的CO2释放量或O2吸收量。 ②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。 ③真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。 (2)根据关键词判定 检测指标 细胞呼吸速率 净光合速率 真正光合速率 CO2 释放量(黑暗) 吸收量(植物)、减少量(环境) 利用量、固定量、消耗量 O2 吸收量(黑暗)、 消耗量(黑暗) 释放量(植物)、增加量(环境) 产生量、生成量、制造量、合成量 葡萄糖 消耗量(黑暗) 积累量、增加量 产生量、生成量、制造量、合成量 3.光合速率的测定方法 (1)“液滴移动法” ①测定呼吸速率 a．装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。 b．玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。 c．置于适宜温度环境中。 d．红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。 ②测定净光合速率 a．装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。 b．必须给予足够光照处理，且温度适宜。 c．红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。 (2)“黑白瓶法” 黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。 水深（m） 瓶中O2浓度变化（g/m3） 白瓶 黑瓶 1 +7 －2 2 +5 －2 3 +2 －2 4 0 －2 5 －2 －2 水底 －3 －3 呼吸作用量=初始瓶溶解氧－黑瓶溶解氧 净生产量（净光合）=白瓶溶解氧－初始瓶溶解氧 总生产量（总光合）=白瓶溶解氧－黑瓶溶解氧 (3)“称重法” 将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。 如图，在同一片叶主脉两侧对称位置取等大的两部分A，B。 给B光照，A黑暗，一段时间后， 取下A与B同时烘干，称重，质量差值与时间的比值表示真正的光合速率。 考向预测 考向一　总光合、净光合和呼吸速率的辨析 考向二　光合速率的测定 5．在CO2浓度为0.03%和适宜的恒定温度条件下，测定植物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率，结果如图。下列有关分析正确的是(　　) A．a点时，植物甲不进行光合作用 B．c点时，植物甲和植物乙制造的有机物一样多 C．b点时，植物乙的叶肉细胞中只有细胞质基质和线粒体能产生ATP D．d点时，主要是CO2浓度限制了植物乙光合速率的增大 6．如图表示在适宜温度和CO2浓度下的大棚中，光照强度对某植物体光合作用的影响。下列有关说法正确的是(　　) A．光照强度为D时，光反应最强，细胞中的ATP大量积累 B．B点时叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度 C．植物细胞呼吸产生的CO2总量＝S2＋S4 D．大棚用红色或蓝紫色薄膜对提高棚内植物的产量最有效 7．为探究光照强度对光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在25 ℃条件下进行了一系列实验。下列说法正确的是(　　) A．在无光条件下，液滴向左移动 B．在有光条件下，液滴向右移动 C．在有光条件下，液滴向右移动的距离代表总光合速率 D．随着光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大 8．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。下列有关分析合理的是(　　) 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙 4.9 mg 5.6 mg 3.8 mg A. 丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜 B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低 D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1 mg 9．将某种大小相同的绿色植物叶片在不同温度下分别暗处1h，测其重量变化，立即光照1 h，再测其重量变化。结果如下表：分析表中数据可判定（ ）。 组别 1 2 3 4 温度（℃） 25 27 29 31 暗处理后质量变化（mg） －1 －2 －3 －1 光照后与暗处理前质量变化（mg） ＋3 ＋3 ＋3 ＋1 A.光照的1 h时间内，第4组合成葡萄糖总量为2 mg B.光照的1 h时间内，第1、2、3组释放的氧气量相等 C.光照的1 h时间内，四组光合作用强度均大于呼吸作用强度 D.呼吸作用酶的最适温度是29 ℃ 10．测定植物叶片的光合作用速率，作如图所示实验．在叶柄基部作环剥处理（仅限制叶片有机物的输入和输出），于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量，M处的实验条件是下午4时后将整个实验装置遮光3小时，则测得叶片的叶绿体光合作用速率是？单位是g•cm-2•h-1，且不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶 生理活动的影响）（　　）。 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 模型总结 1．光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 (1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。 (2)补偿点(B点)的移动 ①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 ②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 (3)饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。 2．植物光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析 图1的B点，图2的B′C′段形成的原因是：凌晨3时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。 图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照，光合作用启动。 图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度。 图1的E点、图2的F′G′段形成的原因是：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。 图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，之后光合小于呼吸。 图1的G点、图2的I′点：此时光照强度降为0，光合作用停止。 3．温度对光合作用和细胞呼吸的影响 图中，细胞呼吸速率(黑暗中CO2的释放量)的最适温度为30 ℃，真正光合速率(CO2的消耗量)的最适温度为25 ℃，净光合速率(CO2的吸收量)的最适温度为20 ℃。 考向预测 考向一　不同条件下光合作用和细胞呼吸速率曲线的分析 考向二　光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析 12．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是(　　) A．下移、右移、上移 B．下移、左移、下移 C．上移、左移、上移 D．上移、右移、上移 13．RuBP羧化酶催化C5与CO2结合生成C3。将某种植物置于适宜的光照和温度条件下，测定叶片不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量，得到如下图所示的结果。据图作出的推测合理的是(　　) A．b→a，叶肉细胞吸收CO2的速率增加 B．b→c，RuBP羧化酶量限制了光合速率 C．b→a，光反应产生ATP的速率增加 D．b→c，叶片的光合速率等于呼吸速率 14．将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后 B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内的CO2浓度最高 C．图甲中的F点对应图乙中的g点 D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加 15．下面甲、乙两图分别表示一天内某丛林水分的失与得(A、B)和CO2的吸收与释放(m、N、L)的变化情况(S代表面积)。请据图分析，下列说法错误的是(　　) A．若SB－SA＞0，则多余的水分用于光合作用等生理过程 B．若SB－SA＞0，且Sm－SN－SL＞0，则丛林中树木的净光合作用大于0 C．从暗反应的角度考虑，若在一昼夜内SN＋SL＜Sm，植物就能正常生长 D．若SB－SA＜0，仅从环境推测，当日气温可能偏高或土壤溶液浓度偏低 随堂演练 一、选择题 1．下列有关光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是(　　) A．无氧呼吸的第一、二阶段均可产生[H] B．马拉松比赛中人体主要通过无氧呼吸获得能量 C．CO2固定不需要光照，但需要酶的催化 D．光合作用过程中产生的(CH2O)中的氧一部分来自H2O，一部分来自CO2 2．如图表示细胞内部分物质转变过程，下列相关描述正确的是(　　) A．能够在生物膜上完成的过程是2、5、6、7、8 B．过程3、4的进行需要同种酶的催化 C．图中过程7需要过程1的参与，而过程8中同时进行了过程2 D．在绿色植物的叶肉细胞内，线粒体通过过程2合成的ATP比叶绿体通过过程2合成的ATP用途单一 3．下列关于同位素标记法应用的描述，不恰当的是(　　) A．可用18O2探究有氧呼吸的整个过程 B．可用l4CO2探究光合作用中碳的转移途径 C．可用3H标记的亮氨酸研究分泌蛋白合成和分泌过程 D．可用131I研究甲状腺吸收碘量与甲状腺激素合成的关系 4．百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下图为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，据图分析，错误的是(　　) A．图中B物质可能是葡萄糖 B．线粒体和细胞质基质均能产生CO2 C．PEP、C5均能与CO2结合 D．夜间细胞液pH可能会下降 5．将长势相似的甲、乙两株同种植物分别置于两个同样大小密闭的透明玻璃罩a、b中，甲给予适宜强度的光照，乙遮光(黑暗)处理，其他条件相同。下列分析正确的是(　　) A．a玻璃罩中的CO2含量将持续降低 B．b玻璃罩中植株的干重将持续降低 C．甲、乙两植株的叶肉细胞中形成ATP的场所均不同 D．甲植株的光合作用强度不会等于乙植株的细胞呼吸强度 6.如图中纵坐标表示植物某种气体吸收量或释放量的变化(注：不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式，单位的表示方法相同)。下列说法正确的是(　　) A．若f点以后进一步提高光照强度，光合作用强度会一直不变 B．若a代表O2吸收量，d点时，叶肉细胞既不吸收O2也不释放O2 C．c点时，叶肉细胞中能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体 D．若a代表CO2释放量，适当提高大气中的CO2浓度，e点可能向右下方移动 7．下列关于细胞代谢的叙述，正确的是(　　) A．同一细胞中同时存在催化丙酮酸生成乳酸或酒精的酶 B．白天用含18O的水浇灌黄瓜植株，则黄瓜植株周围空气中含18O的物质可能有H218O、18O2、C18O2 C．人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供 D．黑暗条件下绿豆萌发成豆芽的过程中有机物总量先减少后增加 8．科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．20 h内，果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体 B．50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加 C．50 h后，30 ℃的有氧呼吸速率比2 ℃和15 ℃慢，是因为温度高使酶活性降低 D．实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大 9．某实验小组研究温度对水绵光合作用和细胞呼吸的影响，实验结果如图所示。据图分析，下列有关说法正确的是(　　) A．依图可知，水绵细胞呼吸的最适温度为35 ℃ B．图中水绵细胞积累有机物速率最大时的温度是25 ℃ C．每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度是25 ℃ D．在5 ℃时，水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的2倍 10．图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，图乙表示水稻CO2吸收速率与光照强度的关系。下列有关说法正确的是(　　) A．图甲中，光照强度为b时，光合速率等于呼吸速率 B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2 C．图甲中的c点和图乙中的h点对应 D．图乙中，限制e、f、g点光合速率的因素主要是光照强度 二、非选择题 11．小球藻细胞中的叶绿体和线粒体采用一定方法分离后，进行了如下实验：将叶绿体和线粒体分别加入甲、乙两支试管中，甲中盛有适宜浓度的NaHCO3溶液，乙中盛有适宜浓度的丙酮酸溶液，当处于充足光照且其他条件适宜的环境中，两支试管内都会产生气泡。请分析回答： (1)提取小球藻叶绿体中色素并分离的过程中，在滤纸条上扩散速度最快的色素是_________，其中叶绿素主要吸收____________光，其分子中含有_______(填“Fe2＋”“Ca2＋”或“Mg2＋”)。 (2)从小球藻细胞中分离得到叶绿体和线粒体的常用方法是____________。 (3)甲中的气泡产生于光合作用的________阶段，该阶段同时产生的NADPH转移途径是_____________；乙中的气体可使______________水溶液由蓝变绿再变黄。 (4)若原实验在黑暗且其他条件相同的环境中进行，则甲、乙两支试管内的实验现象分别是________________。原因是? 学科网（北京）股份有限公司 $$