光合作用和細胞呼吸綜合題型專訓第一頁，共六十一頁，2022年，8月28日一、光合——呼吸中“CO2與O2交換”的物理模型

綠色植物的光合作用是在葉綠體內完成的，而細胞呼吸主要在線粒體內進行。兩者之間的關系從物質交換的角度來看，主要涉及的是O2和CO2的去路與來源問題。通過構建物理模型可以進一步加深對光合作用強度與呼吸作用強度之間的內在聯系的理解和認識。第二頁，共六十一頁，2022年，8月28日1．模型構建第三頁，共六十一頁，2022年，8月28日2．模型解讀

綠色植物進行光合——呼吸過程中，O2和CO2的去路與來源：(1)葉綠體光合作用產生O2的去路：①用于植物呼吸作用；②釋放到周圍的環境中。(2)葉綠體光合作用利用CO2的來源：①來自植物自身的呼吸作用；②從外界環境中吸收(若是水生植物，則從周圍的水中吸收)。光合作用強度與呼吸作用強度間的關系，可參見下表：光照條件生理過程氣體進出圖解生物學含義無光照(或黑暗)⑤和⑥只進行呼吸作用第四頁，共六十一頁，2022年，8月28日弱光照①②⑤⑥光合作用強度小于呼吸作用強度較強光照①②光合作用強度等于呼吸作用強度強光照①②③④光合作用強度大于呼吸作用強度第五頁，共六十一頁，2022年，8月28日二、光合——呼吸中“光合速率與光照、溫度”的數學模型

更多的曲線參見前面所講內容！第六頁，共六十一頁，2022年，8月28日模型解讀1．界定總光合速率、呼吸速率與表觀(凈)光合速率

(1)呼吸速率 ①概念：是指單位面積的葉片在單位時間內分解有機物的速率。 ②表示方法：單位時間內，釋放的CO2量或吸收的O2量。 ③測定條件：黑暗條件下。

(2)表觀(凈)光合速率：光照下測定的CO2吸收速率(或O2釋放速率)。第七頁，共六十一頁，2022年，8月28日(3)實際(總)光合速率：植物在光下實際合成有機物的速率。計算公式：實際光合速率＝表觀(凈)光合速率＋呼吸速率。具體可表示為：實際光合速率＝從外界吸收CO2的速率＋呼吸釋放CO2的速率，或實際光合速率＝釋放O2的速率＋呼吸消耗O2的速率。(4)真正光合速率、凈光合速率與呼吸速率的常用表示方法(如下表)第八頁，共六十一頁，2022年，8月28日真正光合速率O2產生(生成)速率或葉綠體釋放O2量CO2固定速率或葉綠體吸收CO2量有機物產生(制造、生成)速率凈光合速率植物或葉片或葉肉細胞O2釋放速率植物或葉片或葉肉細胞CO2吸收速率有機物積累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率有機物消耗速率第九頁，共六十一頁，2022年，8月28日2.光合速率與植物生長的關系

(1)當凈(表觀)光合速率>0時，植物積累有機物而生長；

(2)凈光合速率＝0時，植物不能生長；

(3)凈光合速率<0時，植物不能生長，長時間處于此種狀態，植物將死亡。 由圖乙可看出，最有利于植物生長的應為凈光合速率的至高點，而非真正光合速率的至高點。第十頁，共六十一頁，2022年，8月28日【典例1】

如圖甲表示a、b兩種植物光合速率隨光照強度改變的變化曲線，圖乙表示將a植物放在不同濃度CO2環境條件下，a植物光合速率受光照強度影響的變化曲線。第十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日請分析回答下列問題。(1)在較長時間連續陰雨的環境中，生長受到顯著影響的植物是________。(2)圖甲中的A點表示________。如果以缺鎂的完全營養液培養a植物幼苗，則B點的移動方向是__________________。(3)在C點時，葉綠體中ADP的移動方向是從________向________移動。如圖所示中與C點相符合的是_______。第十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日(4)與D點相比，E點時葉肉細胞中C3的含量________；與F點相比，E點時葉肉細胞中C3的含量________。(填“高”“低”或“基本一致”)(5)當光照強度為g時，比較植物a、b的有機物積累速率M1、M2的大小和有機物合成速率N1、N2的大小，結果應分別為M1________M2、N1________N2。(6)增施農家肥可以提高光合效率的原因是________。第十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日解析根據坐標曲線的含義可知，圖甲是以光照強度和植物種類為自變量的多變量模型，圖乙是以光照強度和CO2濃度為自變量的多變量模型。(1)在較長時間連續陰雨的環境中，由于光照不足，a植物生長受到顯著影響。(2)圖甲中，A點光照強度為零，植物不能進行光合作用，此時A點表示a植物的呼吸速率。若缺Mg，a植物中的葉綠素減少，使光反應受到抑制，只有通過增加光照強度來提高光合速率，才能使光合速率與呼吸速率相等，即B點右移。(3)C點時，光合作用強度最大，在葉綠體基質中ATP不斷被分解產生ADP，并移向類囊體薄膜參與ATP的合成。

第十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日

(4)E點與D點相比，兩者CO2濃度相等，所以C3的來源不變，但E點的光照強度較大，光反應產生的ATP和[H]多，有利于C3的還原，使其去路增多，所以C3含量降低；E點與F點相比，光照強度相同，光反應產生的ATP和[H]相等，所以C3的去路不變，但E點CO2濃度較大，即有利于C3的生成，故C3的含量增加。(5)G點是a與b曲線的交點，所以此時M1＝M2，而a植物的呼吸速率大于b植物的，因此N1>N2。(6)農家肥即有機肥，分解后可為農作物提供CO2和礦質元素，有利于光合作用的進行。第十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日答案(1)a

(2)a植物的呼吸速率向右(3)葉綠體基質類囊體薄膜D

(4)低高(5)＝>

(6)農家肥被微生物分解為農作物提供CO2；提供礦質元素；促進土壤微生物的活動，提高土壤的通氣性，促進植物對礦質元素的吸收(答出任意兩項即可)第十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日【訓練1】

如圖是葉肉細胞在不同光照強度下葉綠體與線粒體的代謝簡圖。以下相關敘述錯誤的是(

)。第十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日A．細胞①處于黑暗環境中，那么該細胞單位時間釋放的CO2量即為呼吸速率B．細胞②沒有與外界發生O2和CO2交換，可斷定此時光合速率等于呼吸速率C．細胞③處在較強光照條件下，細胞光合作用所利用的CO2量為n1與n2的和D．分析細胞④可得出，此時的光照強度較弱且n1小于m2第十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日解析細胞④中，線粒體利用的O2除來自葉綠體外，還要從細胞外吸收，說明細胞呼吸強度大于光合作用強度，細胞進行有氧呼吸和光合作用的過程中，O2的凈消耗量(吸收量)m2與CO2的凈生成量n1相等，D錯誤。答案D第十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日三、光合作用、細胞呼吸的測定方法及實驗裝置1．表觀(凈)光合速率的測定方法

(1)NaHCO3溶液作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定，滿足了綠色植物光合作用的需求。

(2)植物光合速率指標：植物光合作用釋放氧氣，使容器內氣體壓強增大，毛細管內的水滴右移。 單位時間內水滴右移的體積即是光合速率。第二十頁，共六十一頁，2022年，8月28日(3)條件：整個裝置必須在光下。動態分析：當外界條件變化時，CO2(光)補償點移動規律①若呼吸速率增加，CO2(光)補償點應右移，反之應左移。②若呼吸速率基本不變，條件的改變使光合速率下降時，CO2(光)補償點應右移，反之應左移。③陰生植物與陽生植物相比，CO2(光)補償點和飽和點都相應向左移動。第二十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日2．細胞呼吸狀況的實驗測定歸納

欲測定與確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，兩套呼吸裝置中的單一變量為NaOH與蒸餾水，即用等量的蒸餾水取代實驗組的NaOH溶液，其他所有項目均應一致，加蒸餾水的裝置內氣壓變化應由CO2與O2共同決定。兩套裝置可如下圖所示，當然，此時仍有必要設置另一組作誤差校正之用。第二十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日第二十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日結果與分析①若裝置1液滴左移，裝置2液滴不動，則表明所測生物只進行有氧呼吸(因有氧呼吸產CO2量與耗O2量相等)。②若裝置1液滴不動，裝置2液滴右移，則表明所測生物只進行無氧呼吸(因無氧呼吸只產CO2，不耗O2)。③若裝置1液滴左移，裝置2液滴右移，則表明該生物既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸。④裝置1與裝置2液滴均左移，則呼吸過程中O2吸收量大于CO2釋放量，呼吸底物中可能有脂質參與。a．為使實驗結果精確，排除實驗誤差還應設置如圖裝置3，以便校正。b．進行結果與結論的描述時應“先結果后結論”，而不是“先結論后結果”，如上。第二十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日【典例2】 (2013·皖南八校聯考)以小球藻為材料做下列兩組實驗，根據實驗回答下列問題。 實驗一

小球藻在適宜條件下進行光合作用時，其繁殖速度較快。在相同培養液中，以圖中的裝置Ⅰ和Ⅱ(密封環境)分別培養相同品質和數量的小球藻。將兩個裝置都放在陽光下，一定時間后，觀察裝置Ⅰ和Ⅱ發生的變化。第二十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日(1)比較B、C兩試管中的小球藻的繁殖速度，可以發現________試管的繁殖速度較快，其原因在于__________________________________________________。第二十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日實驗二如果用圖中E試管和F試管敞開口培養小球藻，E試管用完全培養液，F試管用缺鎂的營養液，研究光照強度對E、F兩試管中小球藻產生氧氣量的影響，結果如圖。據圖回答問題。(2)P點的坐標值表示的意義是______________________。(3)Q點小球藻釋放的氧氣量為________，其原因是_____________________________________________。(4)當光照強度小于M時，限制試管中小球藻光合作用強度的主要環境因素是_________________________________。(5)當光照強度沿Q→M方向移動時，造成E、F兩試管氧氣增加量差異的原因是______________________________。第二十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日實驗三將若干小球藻、水草及一條小魚放在一個盛有水的玻璃容器內，使之處于氣體密閉狀態。實驗在溫度適宜的暗室中進行，將玻璃容器用黑紙包裹遮光，在距玻璃容器0.3m處用不同功率的燈泡給予光照1h時(每換一次燈泡有一個間歇期，間歇期間足以使玻璃容器內的含氧量恢復到初始實驗狀態)，其間用儀器記錄該容器內氧氣濃度的變化(濃度單位：g/m3)。遮光實驗結束后，去掉黑紙，實施上述同樣的實驗操作步驟．實驗結果如下。

15W20W25W30W35W40W45W遮光－10－10－10－10－10－10－10不遮光－6－4－20＋2＋5＋10第二十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日(6)不遮光的容器在光照為25W時產生的氧氣量是________g/m3，消耗的氧氣量是________g/m3。(7)當光照強度大于________W時，這個生態系統才有可能得以長期維持。(8)實驗中黑紙包裹容器的作用是用來測定________________________________________________。第二十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日解析(1)A燒瓶中的酵母菌是兼性厭氧型生物，通過呼吸作用可產生CO2，而D燒瓶進行的是乳酸發酵，乳酸發酵不產生CO2，因此B試管小球藻能進行光合作用，繁殖的速度較快。(2)P點時，光照強度為零，小球藻只進行呼吸作用不進行光合作用，因此P點表示光照強度為零時，E試管內小球藻呼吸作用吸收的氧氣量。(3)Q點表示光合作用強度等于呼吸作用強度，此時凈光合速率為0，(4)分析坐標圖可知，當光照強度小于M時，限制試管中小球藻光合作用強度的主要環境因素是光照強度。(5)F試管的培養液中缺少鎂元素，影響葉綠素的正常合成，因此其中小球藻的光合作用效率比E試管低。第三十頁，共六十一頁，2022年，8月28日(6)分析表可知，小球藻的呼吸速率為10g/m3，當光照強度為25W時，產生的氧氣量是8g/m3。(7)當光照強度大于30W時，凈光合速率大于0，這個生態系統有可能得以長期維持。(8)測定呼吸作用強度需要在黑暗條件下進行，這樣可以排除光合作用對測量結果的干擾。第三十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日答案(1)B

A瓶產生CO2，D瓶產生乳酸時不產生CO2(2)在光照強度為零時，E試管內小球藻呼吸作用吸收的氧氣量(3)0呼吸作用消耗的氧氣量等于光合作用產生的氧氣量(4)光照強度(5)F試管的培養液中缺少鎂元素，影響葉綠素的正常合成，其中小球藻的光合作用效率比E試管低(6)8

10

(7)30

(8)呼吸作用消耗的氧氣量第三十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日【訓練2】 (2013·湖南重點中學調研)下面三個裝置可用于研究萌發的種子的呼吸作用的方式及其產物，有關分析不正確的是

(

)。

A．三個裝置中的種子都必須進行消毒處理，都不需要設置對照實驗

B．甲裝置可用于探究呼吸作用是否產生熱量

C．乙裝置可用于探究萌發的種子是否進行有氧呼吸

D．丙裝置可用于探究萌發的種子的呼吸作用是否產生CO2第三十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日解析為排除微生物呼吸作用的影響，種子必須進行消毒處理，為排除無關變量(外界溫度、氣壓等)對實驗的影響，上述實驗需要設置對照實驗。若乙裝置中種子進行有氧呼吸，就會有氧氣的消耗，產生的等體積的二氧化碳被NaOH溶液吸收，裝置瓶內氣體體積減小，液滴左移；若只進行無氧呼吸，則沒有氧氣的消耗，液滴不移動。答案A第三十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日專項集訓光合作用、細胞呼吸綜合題型

第三十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.(2013·安徽東至一模)下列甲、乙、丙、丁是生物體中部分物質和能量代謝的相關圖解，其中分析不正確的是(

)。

光合作用、細胞呼吸關系的綜合題第三十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日A．圖甲中物質X和Y的合成場所分別在葉綠體基質和細胞質基質B．圖乙中光照強度小于A時，影響兩曲線的主要原因是光照強度，光照強度為B時，甲圖細胞內X物質的產生速率比Y物質產生速率要快C．圖丙中的細胞可表示紫色洋蔥鱗片葉內表皮細胞，d和f分別代表相同的氣體D．圖丁為不完整的人體細胞呼吸示意圖，僅②過程發生在線粒體內膜，①②③能夠散失熱量第三十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日解析圖甲中物質X是3-碳酸甘油酸，暗反應過程中CO2被固定的產物，合成場所葉綠體基質，Y為丙酮酸呼吸作用第一階段的產物，合成場所細胞質基質。圖乙中光照強度小于光的飽和點時影響兩曲線的原因是光照強度。光照強度為B時光合速率大于呼吸速率。圖丙中的細胞有葉綠體不能表示洋蔥表皮細胞。答案C第三十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日2．(2012·山西省四校聯考)圖1為某植物 在不同O2濃度條件下，無氧呼吸與有氧呼吸的CO2釋放量變化曲線。圖2為不同光照強度條件下，CO2體積變化量曲線。假定圖2情況下與圖1呼吸速率相同，呼吸底物全部為葡萄糖；圖1中氧氣的吸收量用a表示，有氧呼吸與無氧呼吸共同釋放的二氧化碳總量用b表示。請據圖回答下列問題。第三十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日(1)圖1中，當O2濃度在________范圍時(填字母)，a＝b。O2濃度為A時，a與b的關系式是____________。(2)圖2為氧濃度為A點時開始測量的光合速率隨光照強度變化的曲線。當光照強度為F時，光合作用固定的CO2量可表示為________(僅用字母a表示)。(3)圖2中G點處葉肉細胞進行的生理活動是________________________。(4)在黑暗條件下，葉肉細胞中消耗ADP的場所有________________________。第四十頁，共六十一頁，2022年，8月28日解析(1)當細胞只進行有氧呼吸時，O2的吸收量等于CO2的釋放量，即a＝b。當O2濃度為A時，由圖可知，有氧呼吸和無氧呼吸釋放的CO2量相等，且與有氧呼吸消耗的O2量相同，故b＝2a。(2)O2濃度為A時，植物呼吸作用釋放的CO2量為2a。光照強度為F時，光合作用固定的CO2量＝CO2的吸收量＋呼吸作用CO2釋放量＝7a。(3)G點時，凈光合速率為0，此時植物同時進行光合作用和呼吸作用，但光合作用強度等于呼吸作用強度。(4)葉肉細胞中消耗的ADP用于合成ATP，黑暗時不能進行光合作用，只能進行細胞呼吸，故合成ATP的場所是細胞質基質、線粒體。答案

(1)C～E

b＝2a

(2)7a

(3)光合作用、呼吸作用(4)細胞質基質、線粒體第四十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日3．植物細胞光合作用與細胞呼吸之間有密切的聯系。如圖表示了兩者之間的關系，請根據圖示分析回答下面的問題。

(1)表示光合作用的是圖①～⑤過程中的________過程。

(2)表示有氧呼吸的是圖①～⑤過程中的________過程，在真核細胞中其發生場所是__________________________。

(3)①過程正常進行所必需的外界條件是________。第四十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日(4)有氧呼吸與無氧呼吸的共同途徑是________過程。(用圖中數字表示)(5)如果用同位素3H標記參加①過程的水，則同位素3H在上圖光合作用過程中最可能的轉移途徑是_______________。(6)在光照最強的夏季中午，由于________(用圖中數字表示)過程部分受阻，會導致光合作用速率下降。(7)對溫室栽培的植物而言，當陰雨連綿、光照不足時，為避免大量減產，應設法降低農作物的________(用圖中數字表示)過程。

第四十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日解析本題綜合考查了光合作用與細胞呼吸過程中物質和能量的變化關系。首先明確圖解中①～⑤過程分別代表“光合－呼吸”中的哪一生理過程是解題的切入點，然后從物質轉化的“起點”與“終點”及其中的條件來分析判斷。①和②過程分別為光合作用過程中的光反應階段——H2O的光解和暗反應階段——CO2的固定、還原過程；③④⑤過程分別代表有氧呼吸的第一階段、第二階段和第三階段。有氧呼吸與無氧呼吸的相同之處在于第一階段都是在細胞質基質中完成的。①過程中3H標記的水光解后會產生[3H]，[3H]作為還原劑參與暗反應中C3的還原，最終進入葡萄糖中。第四十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日夏季中午，光照最強時，植物氣孔會關閉以避免水分的過度散失，這樣外界空氣中的CO2無法進入細胞，導致暗反應受阻，而出現“午休現象”。處于光照不足條件下的溫室植物，可通過適當降低細胞呼吸以減少植物對有機物的消耗。答案(1)①②

(2)③④⑤

細胞質基質和線粒體(3)光照(4)③

(5)3H2O→[3H]→C63H12O6(6)②

(7)③④⑤第四十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日4.某同學為了探究不同條件對植物光合作用速率和呼吸作用速率的影響，做了如下實驗：將8株各有20片葉片、大小和長勢相似的天竺葵盆栽植株，分別放在密閉的玻璃容器中，在不同實驗條件下，利用傳感器定時測定密閉容器中CO2含量的變化。實驗結果統計如下表，請分析回答下列問題。側重坐標曲線、柱狀圖、表格的試題

第四十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日編號12345678溫度/℃1010202030304040光照強度/lx10000100001000010000開始時CO2量/g5.05.05.05.05.05.05.05.012h后CO2量/g4.55.13.55.41.95.92.05.8第四十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日(1)表中序號1、3、5、7可構成另一個相對獨立的實驗組合，在該實驗組合中，自變量是________，無關變量是____________(至少答兩個)。(2)序號2、4、6、8可構成另一個相對獨立的實驗組合，則該實驗組合研究的主題是______________________________。

(3)根據表中實驗數據，在圖中的坐標上標出光照強度為1000lx，溫度分別為10℃、20℃、30℃和40℃時的光合作用速率(標出相應的點即可)，并請注明橫坐標所表示的變量和具體數值。第四十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日(4)在光照強度為1000lx，溫度為30℃時，12h每株天竺葵可積累葡萄糖約________g。(計算結果保留一位小數。相對原子質量C—12，H—1，O—16)第四十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日解析(1)表中序號1、3、5、7可構成一個相對獨立的實驗組合，在該實驗組合中，探究的是溫度對光合作用速率的影響，根據單一變量原則，自變量是溫度，因變量是密閉容器中二氧化碳含量的變化，無關變量有光照強度、二氧化碳濃度、天竺葵盆栽植株的大小和長勢、葉片的數目等。(2)序號2、4、6、8可構成另一個相對獨立的實驗組合，該實驗的自變量也是溫度，但沒有光照，所以該實驗組合研究的主題是溫度對植物呼吸作用速率的影響。

第五十頁，共六十一頁，2022年，8月28日第五十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日答案(1)溫度光照強度、二氧化碳濃度(2)溫度對植物呼吸作用速率的影響(3)見下圖(四個點正確，橫坐標含義正確，不得連線，四個點對應的數值依次為0.6、1.9、4.0、3.8)

(4)2.1第五十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日5．(2013·豫北五校教學質量檢測)屋頂種植植物既利于室內降溫又利于改善空氣質量。為了提高屋頂植物的生態效益，有人做了相關實驗，繪出下列四圖。請回答有關的問題。第五十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日(1)圖甲中a物質的形成過程中，位于葉綠體的類囊體薄膜上的________將光能轉換成化學能。(2)圖乙表示在二氧化碳充足的條件下，某植物光合速率與光照強度和溫度的關系。在溫度為10℃，光照強度大于________klx后，該植株光合速率不再隨光照強度的增加而增加。當溫度為20℃時，光照強度由4klx瞬時上升至12klx，此刻該植株葉綠體內C5的含量將________。當溫度為30℃、光照強度小于12klx，限制該植株光合速率的主要外界因素是________。第五十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日

(3)圖丙表示某植物的非綠色器官在O2濃度為a、b、c、d時，CO2釋放量和O2吸收量的關系圖。若細胞呼吸的底物是葡萄糖，則在O2濃度為b時，無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸消耗葡萄糖量的________倍。(4)圖丁表示在適宜的條件下，一定時間內某無機鹽離子從大麥幼根不同部位向莖葉的輸出量和在大麥幼根相應部位積累量的變化。在自然情況下，土壤中該無機鹽離子的濃度比根細胞中該無機鹽離子的濃度________(填“低”或“高”)，幼根表皮細胞通過________方式吸收土壤中該無機鹽離子。只依據“幼根相應部位積累量”變化的曲線不能確定幼根20～60mm部位對該無機鹽離子的吸收量，理由是_______________________________________________。第五十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日解析(1)光合色素吸收的光能，在有關酶的作用下，促進ATP的形成。(2)由圖乙可知，溫度為10℃時，當光照強度大于4klx時，植株光合速率不再隨光照強度的增加而增加。溫度為20℃時，當光照強度突然增強時，光反應增加，被還原的C3增