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第7课时
光合作用和细胞呼吸的综合分析
2024届生物一轮复习第三单元
课 标 要 求
1.熟练掌握光合作用和细胞呼吸的关系。
2.通过阐述光合作用与细胞呼吸的相互关系，形成归纳与概括、模型与建模的科学思维方法。
考点一
光合作用与有氧呼吸的关系
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
一、光合作用与有氧呼吸的关系
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
考查方向一：光合作用与有氧呼吸过程的联系
典例.(2023·上海徐汇高三学情调研)下图表示植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的相关过程，其中①～⑤表示代谢过程，A～F表示代谢过程中产生的物质。下列相关叙述错误的是
A.过程①③④⑤都可以产生ATP
B.过程①和过程③在生物膜上进行
C.物质C的元素只来自水
D.物质A、B、D、E、F中都含H
√
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
考查方向二：光合作用与有氧呼吸过程中元素的转移途径
以C元素为例，用同位素标记法标记CO2中的C，追踪C的转移途径
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
例1.如果用18O标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有18O？如果有，写出18O的转移途径。
2.给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，分析其最可能的转移途径是什么？
提示　有，H218O经过光合作用的光反应转移给18O2，H218O经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。
提示　有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了H218O，有氧呼吸第二阶段利用H218O生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物(CH218O)。
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
(2016年浙江卷，30题，节选)给某植物提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O。氧气中含有18O是由于__________________________________，H218O又作为原料参与了光合作用之故。
C18O2中的部分氧转移到H218O中
注意结合上下文思考
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
光反应
暗反应
热能
（大部分）
注意：叶绿体光反应产生的ATP只能用于叶绿体，如暗反应或其他吸能反应
考查方向三：光合作用与有氧呼吸能量上的联系
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
二、真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率
项目 含义 表示方法(单位面积的叶片在单位时间内变化量) O2 CO2 有机物
真正光合速率 植物在光下实际合成有机物的速率 O2__________速率或叶绿体释放O2量 CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量 有机物______
___________速率
净光合速率 植物有机物的____速率 植物或叶片或叶肉细胞O2_____速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2 速率 有机物积累
速率
产生(生成)
(制造、生成)
产生
积累
释放
吸收
呼吸 速率 单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率 中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗
速率
黑暗
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
例1：用密闭的培养瓶培养等量的绿藻（单细胞藻类），将其置于4种不同温度下（t1A．氧气消耗的场所为线粒体基质，产
生的场所为叶绿体中的类囊体薄膜
B．温度逐渐升高过程中，绿藻的光反
应速率不变，暗反应速率增强
C．温度逐渐升高过程中，绿藻的光合速率和呼吸速率均逐渐增强
D．温度为t3时，光照时间至少长于16小时绿藻才能正常生长
C
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
例2：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。图乙表示蓝细菌光合速率与光照强度的关系。下列说法正确的是
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个单位的二氧化碳
C.图乙中，当光照强度为X时，细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线
粒体和叶绿体
D.图乙中，限制a、b、c点光合速率的因素主要是光照强度
√
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
如何测得植物的真光合速率呢？
①植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为 速率(A点)。
②植物绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为
速率。
③真正光合速率＝ 速率＋ 速率。
呼吸
净光合
呼吸
净光合
（表观光合速率）
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
三、测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法
方法1　测定装置中气体体积变化
1、装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
三、测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法
方法1　测定装置中气体体积变化
2、方法：②测净光合速率
光照条件下，利用乙装置，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。
（若液滴左移则为负值）
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
三、测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法
方法1　测定装置中气体体积变化
3、设置对照
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。
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
典例1.下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和细胞呼吸过程中气体产生情况的实验示意图，给这两组实验提供相同的环境条件，下列相关叙述不正确的是
A.装置中的碳酸氢钠溶液可使瓶内的CO2浓度维持在稳定水平
B.若装置甲和乙中水滴的移动方向相反，则装置甲中的绿色植物能正常生长
C.装置甲中的水滴可能不动，装置乙中的水滴左移
D.若装置甲中的水滴左移，则装置甲中绿色植物的叶绿体中不能产生NADPH和ATP
√
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
典例2.（2023·山东菏泽·山东省鄄城县第一中学校考三模）为了研究温度对绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，某生物兴趣小组利用植物光合测定装置进行实验（如图甲），在适宜的光照和不同的温度条件下测定的CO2的吸收量与释放量绘制了乙图。结合相关知识，回答下列问题：（提示：有色液滴移动1cm相当于乙图中的1个单位）
(1)若用甲图装置测定20℃条件下的光合速率，则X应为___________溶液，同时需要适宜的光照强度；为了排除环境中无关因素的影响，还需要设计除__________外均与实验组相同的对照组。
NaHCO3
绿色植物
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
(2)用甲图装置测定20℃条件下该植物的呼吸速率，需要对该装置做__________处理；根据乙图的相关数据，计算此时植物的呼吸速率为__________mg/h。
(3)若在5℃和一定的光照条件下，发现甲图装置的有色液滴在1小时内没有移动，其原因是____________________；若在适宜的光照和5℃的条件下，有色液滴在1小时内向右移动了1cm，这1cm代表的含义是________________________，结合乙图的相关数据，可知此时该植物的光合速率等于__________mg/h。
遮光
1.5
光合速率=呼吸速率
植物的净光合速率是1mg/h
1.5
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
(2)用甲图装置测定20℃条件下该植物的呼吸速率，需要对该装置做__________处理；根据乙图的相关数据，计算此时植物的呼吸速率为__________mg/h。
(3)若在5℃和一定的光照条件下，发现甲图装置的有色液滴在1小时内没有移动，其原因是____________________；若在适宜的光照和5℃的条件下，有色液滴在1小时内向右移动了1cm，这1cm代表的含义是________________________，结合乙图的相关数据，可知此时该植物的光合速率等于__________mg/h。
遮光
1.5
光合速率=呼吸速率
植物的净光合速率是1mg/h
1.5
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
(4)在光照等其他条件适宜的情况下，在__________℃条件下，有色液滴向右移动的距离最大。b点代表的含义是________________________________，b点的光合速率__________（填“大于”“等于”或“小于”）35℃的光合速率。
25
净光合速率=呼吸速率
等于
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
典例.(2023·江苏扬州高三阶段练习)用某种绿色植物轮藻的大小相似叶片分组进行光合作用实验：已知叶片实验前质量相等，在不同温度下分别暗处理1 h，测其质量变化，立即光照1 h(光照强度相同)，再测其质量变化。得到如下结果：
组别 一 二 三 四
温度/℃ 27 28 29 30
暗处理后质量变化/mg －2 －3 －4 －1
光照后与暗处理前质量变化/mg ＋3 ＋3 ＋3 ＋2
方法2　“黑白瓶法”
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
据表分析，以下说法错误的是
A.29 ℃时轮藻呼吸酶的活性高于其他3组
B.光照时，第一、二、三组轮藻释放的氧气量相等
C.光照时，第四组轮藻光合作用强度大于细胞呼吸强度
D.光照时，第三组轮藻制造的有机物总量为11 mg
组别 一 二 三 四
温度/℃ 27 28 29 30
暗处理后质量变化/mg －2 －3 －4 －1
光照后与暗处理前质量变化/mg ＋3 ＋3 ＋3 ＋2
√
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
典例.马铃薯是中国五大主食之一，其营养价值高、适应力强、产量高，是全球第 三大重要的粮食作物。为了探究便于其储藏的有利条件，某研究小组利用马铃薯块茎做了相应实验，实验结果如图甲所示。在研究温度对光合作用与细胞呼吸的影响时，在不同温度下采用“半叶法”对马铃薯植株上叶片的光合速率进行
测定，将A侧遮光，B侧照光，
在适宜的光照强度下照射1小
时后，分别在A、B两侧截取
同等单位面积的叶片称出干重
(如图乙)，
方法3　半叶法
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
实验结果如下表所示(光合速率的单位为mg/h)。请据此回答下列问题：
温度(℃) 10 15 20 25 30 35
MA(干重，mg) 4.25 4.00 3.50 2.75 2.00 1.50
MB(干重，mg) 6.75 7.50 8.25 8.75 8.50 8.00
(1)马铃薯植株中根细胞无氧
呼吸的产物是___________，
马铃薯块茎细胞无氧呼吸的
产物是______，造成这种差
异的直接原因是_______________________。
酒精和CO2
乳酸
催化反应的酶的种类不同
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
(2)由图甲可知，在________________条件下更有利于储藏马铃薯块茎；与25 ℃相比，在3 ℃条件下光照对马铃薯块茎细胞呼吸的促进作用较___
(填“强”或“弱”)。
低温(3 ℃)、黑暗
强
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
(3)根据表格数据分析，与30 ℃相比，35 ℃时的总光合速率______(填“更强”“更弱”“不变”或“不确定”)，理由是__________________
_______________________。
不变
速率，两者均为6.5 mg/h
温度(℃) 10 15 20 25 30 35
MA(干重，mg) 4.25 4.00 3.50 2.75 2.00 1.50
MB(干重，mg) 6.75 7.50 8.25 8.75 8.50 8.00
MB－MA表示总光合
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
(4)昼夜不停地光照，在_____℃时该马铃薯叶片生长得相对最快，判断依据是_________________________________________________________
______________________________________________________________________________________。
25
MB减去实验开始时的干重可表示其净光合速率，不同温度下，叶片在实验开始时的干重相同，所以MB值越大，则净光合速率就越大，叶片生长的速度相对就越快
考点二
光合作用与细胞呼吸综合应用
考点二 光合作用与细胞呼吸的综合应用
一、自然（开放）环境中（夏季）一昼夜植物CO2浓度变化曲线
呼吸＞光合
光合＞呼吸
c点和e点：
光合＝呼吸
oa：
bc：
光合＜呼吸，但随光照强度增加，光合作用逐渐增强，释放的CO2减少
凌晨3-4点，温度降低，呼吸作用减弱，释放的CO2减少
hi：
“光合午休”
h
i
j
je：
光照强度逐渐减小，光合作用减弱
考点二 光合作用与细胞呼吸的综合应用
一、自然（开放）环境中（夏季）一昼夜植物CO2浓度变化曲线
呼吸＞光合
光合＞呼吸
S1
S2
S3
一昼夜积累的有机物为：
S1—（S2+S3）
此值大于0时，植物可以生长，否则不生长
有机物积累最多的点：
e点
考点二 光合作用与细胞呼吸的综合应用
二、密闭环境中一昼夜植物CO2浓度变化曲线
呼＞光
呼＞光
光＞呼
D点和H点：
光合=呼吸
I点：
一昼夜后容器内剩余的CO2
经过一昼夜植物能否积累有机物：
I点低于A点，总光合＞总呼吸，能积累有机物，植物能生长
积累有机物最多的点：
H点
考点二 光合作用与细胞呼吸的综合应用
典例.番茄含有丰富的营养，据营养学家研究测定：每人每天食用50～100克鲜番茄，即可满足人体对几种维生素和矿物质的需要。为了进一步了解番茄的生理特征，某兴趣小组在一定浓度的CO2和适宜的温度(25 ℃)下，测定番茄在不同光照条件下的光合速率，结果如下表。据表中数据回答问题：
光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx) 光饱和时光照强度(klx) 光饱和时CO2吸收量/(mg·100 cm－2叶·h－1) 黑暗条件下CO2释放量/(mg·100 cm－2叶·h－1)
3 9 32 8
考点二 光合作用与细胞呼吸的综合应用
(1)本实验的自变量是_________。当光照强度超过9 klx时，番茄光合速率不再增加，此时限制番茄光合作用的主要外界因素是________。
光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx) 光饱和时光照强度(klx) 光饱和时CO2吸收量/(mg·100 cm－2叶·h－1) 黑暗条件下CO2释放量/(mg·100 cm－2叶·h－1)
3 9 32 8
光照强度
CO2浓度
考点二 光合作用与细胞呼吸的综合应用
(2)当光照强度为9 klx时，番茄的根细胞中能产生ATP的场所有_________
__________。当光照强度为3 klx时，番茄固定的CO2量为___mg·100 cm－2叶·h－1；当光照强度为9 klx时，番茄固定的CO2量为___mg·100 cm－2叶·h－1。
光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx) 光饱和时光照强度(klx) 光饱和时CO2吸收量/(mg·100 cm－2叶·h－1) 黑暗条件下CO2释放量/(mg·100 cm－2叶·h－1)
3 9 32 8
质和线粒体
细胞质基
8
40
考点二 光合作用与细胞呼吸的综合应用
(3)下面图甲表示种植番茄的密闭大棚内，一昼夜空气中CO2含量的变化情况。由图可知番茄开始进行光合作用的时间是_________(填“早于6点”
“始于6点”或“晚于6点”)；BD段CO2相对含量显著下降，影响其变化的主要环境因素是___________；一天之中植物有机物积累量最多的时候是曲线中的____(填字母)点。
光照强度
早于6点
F
考点二 光合作用与细胞呼吸的综合应用
(4)图乙表示空气中CO2含量对番茄植株光合作用的影响，在X、Y对应的CO2含量下，叶绿体中NADPH和ATP的生成速率的关系为________(填“X>Y”“X＝Y”或“XX

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