2025届高考生物一轮复习：第4讲 光合作用与细胞呼吸(二)

第4讲　光合作用与细胞呼吸(二) 高二生物组 今日寄语： 人生没有彩排， 每一天都是现场直播！ 本节主要解决的困惑 2. 光合作用与细胞呼吸的综合运用 1. 测定细胞呼吸与光合速率实验 困惑点一：测定细胞呼吸与光合速率实验 “三率”的概念及相互关系 “液滴移动法” 【点拨提升2】 “三率”的实验探究的5个方法 (1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，因此单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表有氧呼吸速率。 (2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，因此单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。 (3)真正(总)光合速率=净光合速率+有氧呼吸速率。 (4)物理误差的校正: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，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 本方法适合以气体的含量变化作为测定指标，通过红色液滴的移动判断气体含量的变化，从而测定三率。由于CO2比O2容易操控，因此可通过控制CO2来测定O2的含量变化。 特别提醒 ：①实验变量控制：上述实验测定过程中，除了提及的实验条件，其他条件应保持相同且适宜，从而避免无关变量对实验的干扰。 ②也可利用装置乙在黑暗条件下测定呼吸速率。NaHCO3溶液维持容器内CO2含量的恒定，单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2消耗量，可代表呼吸速率。 ③测定净光合速率时，装置乙的液滴也可能往左移动，说明此时呼吸速率＞光合速率。 （5）计算方法 装置甲 装置乙 装置丙 呼吸速率 净光合速率 总光合速率 左移x 右移y 不动 左移x 右移y 左移z 左移x 右移y 右移z 左移x 左移y 右移z “液滴移动法” x y x+y x-z y+z （x-z）+（y+z） x+z y-z （x+z）+（y-z） x+z y-x x-y （1）本方法适合测定小型水生植物如水绵、绿藻、黑藻等的光合作用和呼吸作用。 （2）本方法可用氧气传感器检测O2的含量变化作为测定指标。 （3）测定方法 ①呼吸速率 实验操作：从富含藻类的某一深度的水层取样，测定初始含氧量x，将瓶口密封后再沉入取水处，24小时后取出，测定两瓶中的氧气含量y。 计算方法：呼吸速率=x-y ②净光合速率 实验操作：从①相同位置的水层取等量水样，测定初始含氧量x，将瓶口密封后再沉入取水处，24小时后取出，测定两瓶中的氧气含量z。 计算方法：净光合速率=z-x ③总光合速率 真正光合速率=呼吸速率+净光合速率=（x-y）+（z-x） 若只计算总光合速率，可不用测定初始含氧量， 直接利用： 白瓶最终含氧量z－黑瓶最终含氧量y即为总光合作用量x-y 8 【点拨提升2】 10 【整体建构】 叶绿体的类囊体薄膜 光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 H+、O2　 光、CO2、温度等 温度、O2、H2O等 【学以致用1】 1.(2022届邹城期中,17)(不定项)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。下列说法正确的是(　　) A.图甲中的C点之前植物已经开始进行了光合作用 B.图甲中的F点对应图乙中的g点 C.到达图乙中的d点时,玻璃罩内的CO2浓度最高 D.经过这一昼夜之后,植物体的有机物含量会增加 ACD 1.(2020·江西师大附中模拟)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光合速率 D.随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大 A 【学以致用2】 解析　由于CO2缓冲液维持装置中的CO2含量不变，所以引起装置中气压变化的原因是O2变化，无光条件下绿色植物只进行细胞呼吸，消耗O2，液滴左移，A正确；有光条件下，绿色植物既进行细胞呼吸消耗O2，又进行光合作用产生O2，若光合作用>呼吸作用，液滴右移，若光合作用＝呼吸作用，液滴不移动，若光合作用<呼吸作用，液滴左移，B错误；在有光条件下，液滴向右移动的距离代表净光合速率，C错误；光照强度小于光补偿点时，液滴向左移，光照强度大于光补偿点，小于光饱和点时，随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大，D错误。 2.(不定项)如图为测定细胞代谢相关速率的实验装置。下列叙述正确的是(　　) A.测定植株的呼吸速率时，应在黑暗条件下进行 B.测定植株的呼吸速率时，小烧杯的液体应为清水 C.直接测定植株实际光合速率时，小烧杯的液体应为NaHCO3溶液 D.测定植株的净光合速率时，应在光下进行，且小烧杯的液体应为NaHCO3溶液 AD 解析　若要测定植株的呼吸速率，需排除光合作用的影响，实验装置应置于黑暗条件下，烧杯内的液体应为NaOH溶液，A正确，B错误；若要测定实际光合速率，则需要分别测定净光合速率和呼吸速率，测呼吸速率时烧杯内的液体应为NaOH溶液，测净光合速率时烧杯内的液体应为NaHCO3溶液，C错误、D正确。 3.(2021·西安模拟)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，不可能出现的是(　　) A.甲、乙装置水滴都左移 B.甲、乙装置水滴都右移 C.甲装置水滴不动，乙装置水滴左移 D.甲装置水滴右移，乙装置水滴左移 B 解析　根据题意可知，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平，故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的，较强光照条件下(光合速率大于呼吸速率)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合速率小于呼吸速率)甲装置内水滴左移，适宜光照条件下(光合速率等于呼吸速率)甲装置内水滴不动；乙装置内的青蛙只进行细胞呼吸而不进行光合作用，故乙装置内水滴只能左移。 4.(2021·陕西咸阳期末)如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图。该装置放置在20 ℃环境中，实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，毛细管内的水滴在位置X，30 min后，针筒的容量需要调至0.6 mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置。据此回答下列问题： (1)若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是 ________mL/h。 (2)与植物的实际光合速率相比，用上述装置所测得的光合作用速率数值 ________(填“偏高”“偏低”或“相同”)，原因是_______________。 (3)若在该植物的叶片上涂上一层凡士林，光合作用的速率会大幅度下降，这一做法主要限制了光合作用的________反应阶段。 (4)如果在原实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍维持在0.6 mL读数处。在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30 ℃，针筒容量需要调至0.8 mL读数，才能使水滴维持在X的位置上。比较两个实验可以得出结论：__________________________________________________________________。 (5)利用无水乙醇提取该植物叶片中色素，经过层析，在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带，这些色素依次是________________________，它们分布在叶绿体________________。 答案 (1)0.8　(2)偏低　植物同时进行呼吸作用，消耗了氧气　(3)暗　(4)在这两个实验中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素　(5)叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素　类囊体薄膜(或基粒) 5.(2020·河南新乡一模)请回答下列问题。 (1)某研究小组对甲、乙两种植物在不同光照强度下的相关指标进行了测定，得到了如表所示数据(光照强度的单位为千勒克斯，CO2的吸收和释放速率为相对值)： 项目 光合速率与呼吸速率相等时的光照强度 光饱和点对应的光照强度 达到光饱和点时CO2的吸收速率 黑暗条件下释放CO2的速率 甲 1 3 18 10 乙 3 8 30 15 当光照强度为2千勒克斯时，甲植物光合作用产生的O2的去向是________________，乙植物光合作用产生的O2的去向是______________。当光照强度为8千勒克斯时，乙植物的总光合速率相对值是________。 (2)如图所示装置可以测定一些生理活动强度(仅考虑以葡萄糖为呼吸作用底物)： ①若甲烧杯中为酵母菌培养液，乙烧杯中为NaOH溶液，液滴向左移动， 则单位时间内液滴移动的距离可代表______________________________。 ②若甲烧杯中为小球藻培养液，乙烧杯中为________，将装置置于适宜光照条件下，液滴向_________移动，则单位时间内液滴移动的距离可以代表小球藻净光合作用的强度。 答案　(1)一部分供自身线粒体有氧呼吸消耗，一部分释放到外界环境中　全部供自身线粒体有氧呼吸消耗　45　 (2)①酵母菌有氧呼吸的强度　②NaHCO3溶液(或CO2缓冲液)　右 困惑点三：光合作用与细胞呼吸的综合运用 1.(2020·合肥市调研)植物的光合作用是合成有机物的主要途径。下图一是光合作用过程示意图，其中A、B、C代表物质；图二表示在不同条件下某植株的光合作用速率。请据图分析回答： (1)图一中A代表的物质是__________________________________________。 (2)充足光照下，光合作用利用的CO2主要来自________，也有部分是由细胞的__________(填场所)产生的。 (3)磷酸转运器能将磷酸丙糖运出的同时将无机磷酸等量运入叶绿体。当细胞质基质中无机磷酸相对含量降低时，________(填“促进”或“抑制”)磷酸丙糖的外运，同时________的合成量增加。 (4)图二是利用密闭大棚进行实验所得结果，这一实验过程中的自变量有___________________________； 30 ℃时，给提供饱和CO2浓度的大棚通风，图一中C物质合成速率________(填“增加”“减小”或“不变”)。 (5)冬季晴天大棚蔬菜的生产除了应适当升温外，还可采取施用有机肥的方法达到增产目的，原因是_______________________________________________。 答案　(1)ATP和NADPH　(2)大气　线粒体(基质)　(3)抑制　淀粉　(4)温度和二氧化碳浓度　减小　(5)有机肥被微生物分解既可提高环境中的二氧化碳浓度也可为植物提供无机盐 2.(2021·开封市摸底调研)小麦是常见的农作物，某科研小组以小麦为实验材料做了有关光合作用的实验。下面图中，甲图表示光合作用部分过程；乙图表示某植株叶片在光斑(阳光穿过上层叶片的空隙会在下层叶片上形成光斑，它会随太阳的运动而移动)照射前后吸收CO2和释放O2的情况；丙图表示植物细胞有氧呼吸过程(以葡萄糖为底物)图解。 (1)甲图CO2中O的最终去向是________。 (2)乙图中C点时，该植物叶肉细胞叶绿体光合作用所需CO2的来源是________________________。 (3)丙图中的数字，哪两个代表同一物质________。 (4)乙图中B点叶肉细胞间隙的O2浓度________(填写“>”“<”或“＝”)A点叶肉细胞间隙的O2浓度。 (5)丙图中8代表的是________。 答案　(1)有机物　(2)线粒体与从外界环境吸收　(3)4和7　(4)>　(5)能量(ATP) 3.(2021·山西省八校联考)黄瓜是人们餐桌上的常见蔬菜，某科研小组在晴朗的白天，分别对生长在强光下和弱光下的黄瓜幼苗吸收CO2的速率[单位：g/(cm2·h)]、气孔阻力(气孔开度减小，气孔阻力增大)等生理指标进行了测定，结果如图。请据图回答下列问题。 (1)由图1可知，与强光下相比，弱光下黄瓜幼苗吸收CO2的速率下降的主要原因是__________________________。 (2)10：00～12：00，光照强度不断增强，但实验测得强光下黄瓜幼苗吸收CO2的速率却下降，请结合图2分析原因：__________________________________________________________________。 (3)若要测定强光和弱光对黄瓜幼苗光合色素的影响，需提取光合色素进行研究，则提取色素的原理是_____________________________________________________________________，分离色素的方法是________。 (4)温度在一天中会发生变化，科研小组若要测定黄瓜幼苗一天中某一时段的总光合速率，还要测定这一时段幼苗的________，若在白天进行该过程，需采取的措施是_______________________________________________________。　　　　 答案　(1)弱光下光反应产生的NADPH和ATP比强光下少，还原C3生成有机物的量少 (2)该时段气孔阻力增大，黄瓜幼苗吸收CO2的速率减慢 (3)绿叶中的光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可用无水乙醇提取绿叶中的光合色素　纸层析法 (4)呼吸速率　遮光处理 【当堂检测】 1.(2021滨州期末,7)光合作用和细胞呼吸过程中出现的含碳化合物可用CX表示,其中X代表的数值为化合物中含有的碳原子个数。下列关于小麦叶肉细胞中CX的说法正确的是(　　) A.C3转化为C1的过程与C1转化为C3的过程可以同时发生 B.C5与C1结合生成C3需要光反应产生的NADPH提供能量 C.黑暗条件下,C3的生成过程是一种吸能反应 D.有氧条件下,C6转化为C1的过程发生在线粒体内膜上　 A 2.(2021青岛莱西期末,19)如图中①②③表示生物体内的代谢反应过程,下列叙述不正确的是 (　　) A. 图中过程①利用的是化学能,可以表示硝化细菌的化能合成作用 B.图中过程②利用的是光能,只能表示高等绿色植物的光合作用 C.图中过程③释放能量,可以是动植物细胞的有氧呼吸 D.在真核生物中,发生图中过程②和③的细胞器都具有双层膜结构　 B 3.(2021滕州一中月考,20)如图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况,图中a、b为光合作用的原料,①~④表示相关过程,有关说法不正确的是(　　) A.图中①过程进行的场所是叶绿体类囊体薄膜 B.生长阶段①过程产生的O2量少于②过程消耗的O2量 C.有氧呼吸的第一阶段,除了产生[H]、ATP外,产物中还有丙酮酸 D.②、④过程中产生ATP较多的是②过程 B 2C3H4O3+6H2O6CO2+20[H]+能量(少) 24[H]+6O212H2O+能量(大量) C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量(少) CO2+H2O(CH2O)+O2 ADP+Pi+能量ATP CO2+C52C3 C6H12O6+6H2O+6O212H2O+6CO2+能量 $$