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课时作业5　细胞呼吸与光合作用
一、选择题
1.细胞进行需氧呼吸过程中水参与反应的阶段和氧气参与反应的阶段分别是(　　)
A.第一和第二　　　　　
B.第二和第三
C.第三和第二
D.第一和第三
2.研究发现海带叶绿体的捕光色素—蛋白质复合体中含有叶绿素c,能更高效吸收水域中的蓝紫光。下列关于叶绿素c的叙述,正确的是(　　)
A.分布于叶绿体内膜中
B.合成时需要光照和适宜温度
C.常用无水乙醇分离
D.化学本质是含镁的蛋白质
3.(2024浙江宁波高一期中)科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,发现需氧细菌大量聚集在如图所示区域。下列分析错误的是(　　)
A.本实验的自变量是光的波长
B.需氧细菌主要分布在红光和蓝紫光照射的区域
C.需氧细菌聚集多的原因是光合作用释放的O2多
D.氧气能进入需氧细菌的线粒体与[H]结合生成H2O
4.很多驻守高海拔地区的边防战士通过大棚种植,解决了新鲜蔬菜的短缺问题。下列措施不能增加蔬菜产量的是(　　)
A.适当降低大棚的CO2浓度
B.适当延长大棚的光照时间
C.适当增大大棚内昼夜温差
D.合理灌溉和施肥
5.“麦生黄色,伤于太稠。稠者,锄而稀之。”这段论述出自《氾胜之书》,古人的这种措施对小麦光合作用的影响是(　　)
A.只增强光反应
B.只增强碳反应
C.降低呼吸速率
D.增强光反应和碳反应
6.(2024浙江绍兴越城期中)下列关于“光合色素的提取与分离”实验的叙述,正确的是 (　　)
A.提取光合色素时加入CaCO3粉末可以保护所有光合色素
B.提取的光合色素溶液中不能发生H2O的裂解
C.利用95%的酒精分离色素可得到四条色素带
D.分离时滤纸上滤液细线应该低于层析液液面
7.(2024浙江学考模拟)多种外界条件会影响植物的细胞呼吸和光合作用,下列相关叙述错误的是(　　)
A.较低的贮藏温度通常可以降低果实和蔬菜的呼吸强度,延长果实和蔬菜的贮藏时间
B.通常情况下,果实被贮藏于较高二氧化碳浓度环境中,以降低贮藏果实呼吸速率
C.夏季中午光强度最强,植物出现“午休”现象,导致CO2供应减少,植物光合速率下降
D.增施农家肥,为植物提供有机营养物质,以提高农作物的产量
8.(2024浙江宁波九校期末)下列关于人体细胞呼吸的叙述,正确的是(　　)
A.人体运动消耗的能量全部由线粒体提供
B.葡萄糖进入线粒体,最终分解成水和CO2
C.由于厌氧呼吸,细胞吸收的O2少于释放的CO2
D.需氧呼吸过程中,水既是反应物,又是生成物
9.农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田光能利用率。现有四种作物,在正常条件下能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的最小光强度)见下表,从提高光能利用率的角度考虑,最适合间作的两种作物是(　　)
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点 1 200 1 180 560 623
A.A和C
B.A和D
C.B和C
D.B和D
阅读以下材料,回答第10~11题。
人体酒精代谢主要在肝脏进行,酒精经一系列脱氢氧化生成乙酸,乙酸可直接进入线粒体参与需氧呼吸的第二、三阶段,从而彻底氧化分解。酗酒可引发肝硬化,甚至肝癌。酒后驾驶是危害交通安全的危险违法行为,对酒后驾驶人员可采用吹气式检测仪快速筛查。某种吹气式检测仪内芯含有重铬酸钾的硅胶柱,通过变色反应可初步判定是否饮酒。
10.下列关于酒精在肝细胞内代谢和酒后驾驶检测的叙述,正确的是(　　)
A.酒精以扩散的方式进入细胞影响代谢
B.肝脏分解酒精的酶在光面内质网上合成
C.人体细胞厌氧呼吸能产生酒精
D.酒驾检测时重铬酸钾遇到酒精变成橙色
11.下列关于肝细胞需氧呼吸第二、三阶段的叙述,正确的是(　　)
A.场所均是线粒体内膜
B.产物均有ATP
C.过程均有H2O参与
D.葡萄糖可以在第二阶段直接利用
12.在适宜的温度等条件下,某同学利用右图装置中淀粉溶液、酵母菌等进行酒精发酵的研究,X溶液用于检测相关的发酵产物。下列叙述错误的是(　　)
A.淀粉的水解终产物在酵母菌的细胞溶胶中被初步分解
B.气阀关闭后呼吸作用释放的能量大部分用于发酵液的升温
C.X溶液可以是溴麝香草酚蓝溶液或Ca(OH)2溶液,可用于检测CO2
D.探究酵母菌呼吸方式时连接气阀的管子既可作为进气管,也可作为排气管
二、非选择题
13.(2024浙江卓越联盟期中)番茄在我国被广泛种植。现有3个不同株系的番茄,研究人员人工模拟涝渍胁迫,处理7天后,不同株系的“叶绿素含量”“净光合速率”等指标变化后数据与变化前数据的比值如下表所示。回答下列问题。
株系 叶绿素含量 净光合速率(Pn) 胞间CO2浓度(Ci) 气孔导度(Gs)
甲系 80.3% 36.2% 99.1% 50.4%
乙系 61.0% 58.8% 135.6% 10.1%
野生型 60.7% 17.0% 152.6% 5.8%
(1)叶肉细胞利用光合色素能够捕获光能,光合色素位于　　　　,利用　　　　分离,光能经过光合作用转换,最终转化为　　　　。
(2)涝渍胁迫会抑制番茄根系需氧呼吸,使其进行厌氧呼吸,番茄根厌氧呼吸的场所是　　　　,厌氧呼吸积累　　　　,从而对根系造成毒害作用。
(3)涝渍胁迫7天后,植株净光合速率下降主要由　　　　引起,该变化会影响光反应阶段,CO2在植物细胞的　　　　(场所)中被固定形成三碳酸。涝渍胁迫间接抑制碳反应中的三碳酸的还原阶段,因为光反应为三碳酸的还原提供　　　　。野生型株系涝渍胁迫7天后与初始实验时相比,叶绿体内三碳酸含量变化是　　　　(填“升高”“降低”或“不变”)。
(4)三个株系在涝渍胁迫后气孔导度均有不同程度的下降,但胞间二氧化碳浓度并未明显下降,乙株系与野生型株系反而明显上升,根据表中数据分析原因是涝渍胁迫下植株净光合速率下降,消耗CO2的量减少,且减少幅度　　　　(填“高于”或“低于”)气孔导度下降对胞间CO2浓度的影响。
14.杭州是龙井茶的主要产地,而茶树的产量取决于树冠的整体光合能力。为研究不同冠层叶片的光合能力,某同学摘取茶树不同冠层的叶片,在相同且适宜的条件下进行了对比测定,结果如下图所示。
(1)光合色素分布于茶树叶片叶肉细胞叶绿体的　　　　　　　上,用　　　　　(试剂)提取,再用　　　　　　法分离。
(2)光合作用的碳反应阶段发生在　　　　　　(场所),该阶段合成的三碳糖大部分用于　　　　,小部分运出叶绿体,在细胞溶胶中合成　　　　　或参与其他代谢。
(3)图中光照强度为0.50 klx时,CO2固定速率最低的是　　　　　叶片。在1.25 klx光照条件下,上层叶片的叶肉细胞内产生ATP的场所有　　　　　　　　,此时它的真正光合速率的相对值为　　　　。
(4)在光照充足的情况下,其所需的CO2可来源于　　　　　　　　。
参考答案
课时作业5　细胞呼吸与光合作用
一、选择题
1.B　解析 需氧呼吸过程中,水参与第二阶段,水与丙酮酸反应生成二氧化碳和[H],并释放少量的能量;需氧呼吸过程中,氧气参与第三阶段,氧气与[H]反应生成水,并释放大量的能量,B项符合题意。
2.B　解析 海带叶绿体的捕光色素—蛋白质复合体中含有叶绿素c,位于类囊体薄膜上,A项错误;叶绿素c属于叶绿体中的色素,合成时需要光照和适宜温度,B项正确;叶绿素c属于叶绿体中的色素,常用无水乙醇提取,C项错误;叶绿素c是含镁的色素,D项错误。
3.D　解析 由题图可知,本实验的自变量是光的波长,A项正确;结合题图中需氧细菌分布较多的区域对应的光的波长可知,需氧细菌主要分布在红光和蓝紫光照射的区域,B项正确;需氧细菌聚集在氧气释放多的部位,故需氧细菌聚集多的原因是光合作用释放的O2多,C项正确;需氧细菌为原核生物,无线粒体,D项错误。
4.A　解析 CO2是光合作用的原料之一,降低大棚的CO2浓度,会降低光合作用速率,导致蔬菜减产,A项符合题意;光合作用需要在光照条件下进行,因此适当延长光照时间,可以增加有机物产量,B项不符合题意;夜晚没有光照,只进行呼吸作用,消耗有机物,因此适当增大大棚内昼夜温差,可以减少有机物的消耗,增加蔬菜产量,C项不符合题意;光合作用需要无机盐,如氮肥、磷肥等,因此合理灌溉和施肥有助于蔬菜增收,D项不符合题意。
5.D　解析 合理密植可以保证每一株植物能够获得充足的光照、CO2、水和矿质元素等,所以能够增强光反应和碳反应。
6.B　解析 提取光合色素时加入CaCO3粉末可以保护叶绿素,A项错误;提取的光合色素溶液中缺乏相关酶,所以不能发生H2O的裂解,B项正确;分离色素用的是层析液,C项错误;分离时滤纸上滤液细线要高于层析液液面,以防止色素溶解在层析液中而得不到色素带,D项错误。
7.D　解析 较低的贮藏温度会降低酶的活性,从而可以降低果实和蔬菜的呼吸强度,减少有机物的消耗,延长果实和蔬菜的贮藏时间,A项正确;较高二氧化碳浓度环境会抑制细胞呼吸,通常情况下,果实被贮藏于较高二氧化碳浓度环境中,能降低贮藏果实呼吸速率,B项正确;夏季中午光强度最强,温度较高,植物蒸腾作用旺盛,部分气孔关闭,导致CO2供应减少,植物光合速率下降,出现“午休”现象,C项正确;增施农家肥,农家肥中的有机物被微生物分解,产生二氧化碳和无机盐,可为植物提供无机营养物质,以及增加二氧化碳浓度,从而提高农作物的产量,D项错误。
8.D　解析 人体运动消耗的能量由细胞呼吸提供,细胞呼吸场所有细胞溶胶和线粒体,A项错误;葡萄糖在细胞溶胶中初步分解,不会进入线粒体,B项错误;人体细胞进行厌氧呼吸不会产生CO2,因此人体细胞通过细胞呼吸消耗的O2量等于产生的CO2量,C项错误;需氧呼吸第二阶段消耗水,第三阶段产生水,D项正确。
9.A　解析 农业生产常采用间作的方法提高农田的光能利用率,分析表格数据可知,从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作物是A和C,选择这两种作物的理由是作物A光饱和点高且长得高,可以利用上层光照进行光合作用,而作物C的株高最低,且光饱和点最低,两者间作可以充分利用光能,提高光合作用效率,A项符合题意。
10.A　解析 酒精进入细胞的方式为扩散,A项正确;酶的本质主要是蛋白质,其合成场所在核糖体,B项错误;人体细胞厌氧呼吸的产物是乳酸,C项错误;酒精在酸性条件下与重铬酸钾反应变成灰绿色,D项错误。
11.B　解析 需氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞溶胶、线粒体基质和线粒体内膜,A项错误;需氧呼吸的三个阶段都会产生ATP,其中第三阶段产生的ATP最多,B项正确;需氧呼吸的第二阶段消耗水,第三阶段有水的生成,C项错误;葡萄糖需在细胞溶胶中发生糖酵解过程生成丙酮酸后才能在第二阶段被利用,D项错误。
12.D　解析 淀粉的水解终产物是葡萄糖,其在细胞溶胶中被初步分解形成丙酮酸和[H],A项正确;气阀关闭后呼吸作用释放的能量大部分以热能的形式散失,可用于发酵液的升温,少部分储存在ATP中,B项正确;酵母菌需氧呼吸和厌氧呼吸都会释放二氧化碳,二氧化碳可用溴麝香草酚蓝溶液或Ca(OH)2溶液鉴定,因此X溶液可以是溴麝香草酚蓝溶液或Ca(OH)2溶液,C项正确;探究酵母菌呼吸方式时连接气阀的管子只可作为进气管,不可作为排气管,否则会导致发酵液溢出,D项错误。
二、非选择题
13.解析 (1)叶肉细胞中叶绿体中的色素能够捕获光能,光合色素位于类囊体膜(或叶绿体基粒或光合膜),利用纸层析法分离,这些光能经过光合作用转换,最终转化为有机物中稳定的化学能。(2)涝渍胁迫会抑制番茄根系需氧呼吸,使其进行厌氧呼吸,番茄根厌氧呼吸的场所是细胞溶胶,厌氧呼吸积累酒精,从而对根系造成毒害作用。(3)由题表可知,在涝渍胁迫7天后,胞间CO2浓度并未下降,但叶绿素含量出现下降,故推测涝渍胁迫7天后,植株净光合速率下降主要由叶绿素含量降低引起,该变化会影响光反应阶段,CO2在植物细胞的叶绿体基质中被固定形成三碳酸。涝渍胁迫间接抑制碳反应中的三碳酸的还原阶段,因为光反应为三碳酸的还原提供ATP、NADPH,在一段时间后与初始实验时相比,叶绿体内三碳酸含量变化是降低。(4)由题表可知,三个株系的气孔导度均有不同程度的下降,但胞间二氧化碳浓度并未下降,乙株系与野生型株系反而明显上升。根据表中数据分析,这是由于三个株系叶绿素含量均下降,光合作用碳反应消耗的二氧化碳量减少,且减少幅度高于气孔导度下降对胞间CO2浓度的影响,导致胞间CO2浓度并未下降。
答案 (1)类囊体膜(或叶绿体基粒或光合膜)　纸层析法　化学能　(2)细胞溶胶　酒精　(3)叶绿素含量降低　叶绿体基质　ATP、NADPH　降低　(4)高于
14.解析 (1)叶肉细胞的叶绿素分布在叶绿体的类囊体膜上,测定光合色素含量时,常用95%的酒精提取光合色素,再通过纸层析法分离色素。(2)碳反应的过程发生在叶绿体基质中,卡尔文循环形成的第一个糖产物是三碳糖,经还原后大部分生成五碳化合物(即用于五碳糖的再生),少部分运出叶绿体,在细胞溶胶中转变成蔗糖或参与其他代谢。(3)光照强度为0.50 klx时,固定速率最低的是下层叶片,因为图中显示上层叶片净光合作用速率较高,下层和中层叶片净光合作用速率相同,但是下层叶片的呼吸速率低,所以光合速率最低;在1.25 klx光照条件下,上层叶片的叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用,产生ATP的场所有细胞溶胶、线粒体、叶绿体,此时上层叶片真正光合速率的相对值为8+2=10。(4)在光照充足的情况下,其所需的CO2可来源于外界大气和线粒体(呼吸作用产生)。
答案 (1)类囊体膜　95%的酒精　纸层析　
(2)叶绿体基质　五碳糖再生　蔗糖　
(3)下层　线粒体、叶绿体、细胞溶胶　10　
(4)外界大气和线粒体(共76张PPT)
专题二
专题突破5　细胞呼吸与光合作用
生 物
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1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量,这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中,转换并储存为糖分子中的化学能
2.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量
考点1 需氧呼吸与厌氧呼吸过程、酵母菌呼吸方式探究
1.细胞呼吸是细胞吸收O2,释放CO2的一种气体交换过程。(　　)
2.探究酵母菌呼吸方式的实验中NaOH和澄清石灰水的作用都是吸收CO2。 (　　)
3.厌氧呼吸发生时,有机物中的能量大部分未被释放。(　　)
4.需氧呼吸的三个阶段均能产生和消耗[H]。 ( 　　)
×
√
×
×
提示 细胞呼吸的本质为分解有机物释放能量的过程。
提示 NaOH的作用是吸收空气中的CO2,澄清石灰水的作用是检测反应过程是否有CO2的生成。
提示 需氧呼吸第一、第二阶段产生[H],第三阶段消耗[H]。
基础自检·微知著
5.在氧气充足条件下,线粒体能将葡萄糖彻底氧化分解为CO2和H2O。(　)
6.需氧呼吸释放的能量大部分转移至ATP,厌氧呼吸释放的能量少部分转移至ATP。(　　)
7.厌氧呼吸能产生ATP,但没有[H]的生成过程。(　　)
8.探究酵母菌呼吸方式中,在需氧呼吸的装置中,应将空气持续通入酵母菌培养液中以保障O2供应。(　　)
×
×
×
×
提示 有氧与无氧条件下,葡萄糖的分解均发生在细胞溶胶中。
提示 需氧呼吸与厌氧呼吸释放的能量均大部分以热能的形式散失。
提示 厌氧呼吸糖酵解阶段产生ATP与[H]。
提示 在需氧呼吸的装置中,不可将空气直接通入酵母菌的培养液,应先用NaOH吸收除去空气中的CO2。
一、需氧呼吸与厌氧呼吸的基本过程
1.需氧呼吸的基本过程
知能构建·强技能
2.厌氧呼吸的基本过程
项目 乙醇发酵 乳酸发酵
概念 细胞在无氧条件下,将葡萄糖分子分解成乳酸或乙醇和CO2,并释放少量能量的过程 总反 应式 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量 C6H12O6 2C3H6O3+能量 具体 过程 二、探究酵母菌的呼吸方式
1.实验原理
(1)酵母菌的代谢类型:在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。
(2)细胞呼吸方式的判断:在有氧和无氧条件下,细胞呼吸的产物不同,以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。
2.实验装置
3.检测细胞呼吸产物所用试剂与实验现象
检测产物 所用试剂 实验现象
二氧化碳 澄清的石灰水 变混浊
溴麝香草酚蓝溶液 由蓝变绿再变黄
酒精 (酸性)重铬酸钾溶液 橙色变成灰绿色
4.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水。
(3)在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精,还产生少量的二氧化碳。
考向1　 需氧呼吸的基本过程
典例1(2024浙江湖州高一期末)下图表示细胞的需氧呼吸过程,数字代表相关物质,下列叙述正确的是(　　)
A.产生物质①的阶段生成的[H]最多,物质③代表的是氧气
B.物质①②④中④的产量最多,其合成场所是线粒体基质
C.若用同位素18O标记物质⑤,一段时间后可检测到C18O2
D.线粒体不能完成图示全过程,原核生物也不能完成图示全过程
C
实战演练·明方向
解析 产生②的这一阶段产生的[H]最多(20[H]),③代表的物质是水,A项错误;产生物质④的过程为需氧呼吸第三阶段,在线粒体内膜上进行,B项错误;若对⑤(氧气)进行同位素18O标记,最先检测到18O的是⑥(水),一段时间后水参与需氧呼吸第二阶段,还可能检测到C18O2,C项正确;葡萄糖不能进入线粒体,线粒体不能完成图示全过程,原核生物如果有与需氧呼吸有关的酶,能完成图示全过程,D项错误。
考向2　 厌氧呼吸的基本过程
典例2(2024浙江杭州期末)人体剧烈运动时,氧气供应不足,机体会进行厌氧呼吸。下列叙述正确的是(　　)
A.人体在高原地区时才会进行厌氧呼吸
B.人体厌氧呼吸在细胞溶胶中产生CO2
C.人体厌氧呼吸第二阶段不产生ATP
D.人体能利用厌氧呼吸克服长期缺氧
C
考向3　 需氧呼吸与厌氧呼吸过程比较
典例3(2024浙江绍兴期末)下图表示马铃薯某细胞内部分物质的转变过程,①②③表示反应过程。下列叙述正确的是(　　)
A.过程②③都有O2参与
B.过程①可发生在细胞溶胶或线粒体基质中
C.马铃薯块茎细胞既能发生需氧呼吸,也能发生厌氧呼吸
D.过程②既可发生在需氧呼吸过程中,也可发生在厌氧呼吸过程中
C
解析 O2不参与过程②,A项错误;分析题图,①是需氧呼吸第一阶段,是葡萄糖分解为丙酮酸和[H]以及释放能量的过程,②是需氧呼吸的第二阶段,是丙酮酸与H2O反应生成CO2和[H]以及释放能量的过程,③是需氧呼吸第三阶段,是第一、第二阶段产生的[H]与O2反应生成H2O以及释放大量能量的过程,过程①只能发生在细胞溶胶中,B项错误;马铃薯块茎细胞在有氧条件下发生需氧呼吸,缺氧条件下发生厌氧呼吸,C项正确;过程②产生了[H]和CO2,只能发生在需氧呼吸过程中,D项错误。
考向4　 探究酵母菌的呼吸方式
典例4(2024浙江衢州期末)为探究酵母菌细胞呼吸方式,有同学利用如下装置进行实验。下列叙述错误的是(　　)
A.若要探究需氧呼吸,则需要打开阀门a通入O2
B.在探究厌氧呼吸时可在溶液表面加入一层植物油隔绝O2
C.为检验细胞呼吸产物是否含有CO2,在管口2接入装有澄清石灰水的试剂瓶
D.用酸性重铬酸钾检测管口3取出的溶液变橙色,说明酵母菌发生了厌氧呼吸
D
解析 酵母菌在有氧条件下才可以进行需氧呼吸产生水和二氧化碳,故若要探究需氧呼吸,则需要打开阀门a通入O2,A项正确;酵母菌在无氧或缺氧条件下可进行厌氧呼吸产生酒精和二氧化碳,因此在探究厌氧呼吸时可在溶液表面加入一层植物油以隔绝O2,B项正确;二氧化碳可以使澄清的石灰水变浑浊,为检验细胞呼吸产物是否含有CO2,在管口2接入装有澄清石灰水的试剂瓶,C项正确;厌氧呼吸产生的酒精可使酸性重铬酸钾溶液发生反应由橙色变成灰绿色,因此用酸性重铬酸钾检测管口3取出的溶液变灰绿色,说明酵母菌发生了厌氧呼吸,D项错误。
探究酵母菌呼吸方式的实验装置及相关试剂的作用
能力提升
考点2 光合作用的基本过程及光合色素的提取
1.光反应的产物是O2、H+和e-。(　　)
2.NADPH和ATP产生于光反应中,消耗于碳反应中。(　　)
3.提取色素研磨时加入少许CaCO3,可防止叶绿体被破坏。(　　)
4.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素。 ( 　　)
×
√
×
√
提示 光反应的产物是ATP、NADPH和O2。
提示 加入少许CaCO3用于保护叶绿素。
基础自检·微知著
5.光合作用与细胞呼吸均属于氧化还原反应,两者互为可逆反应。(　　)
6.卡尔文循环从1个五碳糖开始,光反应产生的NADPH将五碳糖还原为三碳糖。(　　)
7.进行光合色素分离时,不要让层析液触及滤液细线,否则色素会溶解在层析液中使实验失败。 ( 　　)
×
√
×
提示 光合作用与细胞呼吸的条件、场所均不同,两者不是可逆反应。
提示 光反应产生的NADPH将三碳酸还原为三碳糖。
一、叶绿体与光合色素
1.叶绿体的结构与功能
结构模式图 结构与功能分析

功能:进行光合作用的场所
知能构建·强技能
2.捕获光能的色素
种类 色素本身的颜色 主要吸收的光能 功能
类胡萝卜素 (约占1/4) 胡萝卜素 橙色 蓝紫光 吸收、传递、转化光能
叶黄素 黄色 叶绿素 (约占3/4) 叶绿素a 蓝绿色 红光、 蓝紫光 叶绿素b 黄绿色 二、光合作用的基本过程光反应与碳反应的联系
项目 光反应 碳反应
场所 叶绿体光合膜 叶绿体基质
条件 光合色素、光、酶、水 酶、ATP、NADPH、CO2
物质 变化 (1)水在光下裂解为O2、H+和e-;在光下H+与e-将NADP+还原为NADPH (2)ATP的生成:H+通过ATP合成酶由类囊体膜内侧运至类囊体膜外侧,促成ADP与Pi生成ATP (1)CO2的固定,具体为:CO2+五碳糖→三碳酸分子
(2)三碳酸分子的还原,具体为:三碳酸分子+ATP+NADPH→三碳糖分子+ADP+NADP+
(3)五碳糖的再生:三碳糖分子→五碳糖
项目 光反应 碳反应
能量 变化 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
联系 光反应为碳反应提供NADPH和ATP,碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+,二者紧密联系,缺一不可 三、光合色素的提取与分离
1.实验原理
提取色 素原理 光合色素是脂溶性物质,可用体积分数为95%的酒精等脂溶剂溶解、提取光合色素
分离色 素原理 各种色素在层析液中的溶解度不同,溶解度大的色素随层析液在滤纸条上扩散得快,反之则扩散得慢,从而使各种色素相互分离;采用纸层析法进行分离
2.实验步骤及现象
3.异常现象分析
(1)收集到的滤液绿色过浅
①未加二氧化硅,研磨不充分。
②使用放置数天的叶片,滤液中色素(叶绿素)太少。
③一次加入大量的95%的酒精(正确做法:多次加入少量95%的酒精)。
④未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。
(2)滤纸条色素带重叠:滤纸条上的滤液细线画得不整齐或较粗。
(3)滤纸条看不见色素带
①忘记画滤液细线或没有提取出色素。
②滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中。
考向1　 光合色素的提取与分离
典例1(2024浙江绍兴期中)下列关于“光合色素的提取与分离”实验的叙述,正确的是(　　)
A.提取光合色素时加入CaCO3粉末可以保护所有光合色素
B.提取的光合色素溶液中不能发生H2O的裂解
C.利用95%的酒精溶液分离色素可得到四条色素带
D.分离时滤纸上滤液细线应该低于层析液液面
B
实战演练·明方向
解析 提取光合色素时加入CaCO3粉末可以保护叶绿素,A项错误;提取的光合色素溶液中缺乏相关酶,所以不能发生H2O的裂解,B项正确;分离色素用的是层析液,C项错误;分离时滤纸上滤液细线要高于层析液液面,以防止色素溶解在层析液中而得不到色素带,D项错误。
考向2　 光合作用的基本过程
典例2(2024浙江杭州西湖期中)下列关于光合作用的叙述,正确的是(　　)
A.光反应在叶绿体基质中进行
B.光反应为卡尔文循环提供O2和NADPH
C.卡尔文循环只有在黑暗环境中才能进行
D.卡尔文循环中固定CO2的物质是一种五碳化合物
D
解析 光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的,A项错误;光反应为卡尔文循环提供ATP和NADPH,B项错误;卡尔文循环在光照、黑暗中都可以进行,C项错误;卡尔文循环中二氧化碳和五碳化合物结合形成三碳化合物,即卡尔文循环中固定CO2的物质是一种五碳化合物,D项正确。
典例3(2025浙江丽水期末)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,催化CO2固定形成三碳酸的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是(　　)
A.Rubisco存在于叶绿体基粒中
B.Rubisco催化五碳糖和CO2发生反应
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.必须在光照条件下Rubisco才能发挥作用
B
解析 Rubisco参与碳反应过程,碳反应的场所是叶绿体基质,因此Rubisco存在于叶绿体基质中,A项错误;催化CO2固定形成三碳酸的酶被称为Rubisco,说明Rubisco催化五碳糖和CO2发生反应生成三碳酸,B项正确;Rubisco催化CO2固定不需要ATP,三碳酸还原需要ATP,C项错误;Rubisco参与碳反应过程,碳反应过程不需要光照,D项错误。
考点3 细胞呼吸、光合作用的影响因素及生产实践应用
1.在相同光照条件下,各种植物的光合作用强度相同。(　　)
2.温室种植蔬菜,要提高蔬菜产量,夜晚可适当降低温度。(　　)
3.某植株的光补偿点的含义是其叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率。 (　　)
×
√
×
提示 不同植物对光照的需求不同,在相同光照下,不同植物的光合作用强度不同。
提示 某植株的光补偿点的含义是当该植株的光合速率等于呼吸速率时,所对应的光强度。
基础自检·微知著
4.稻田定期排水可防止厌氧呼吸产生的乳酸对细胞造成毒害。(　　)
5.光照强度、温度和CO2浓度对光合作用的影响是综合性的。(　　)
6.与夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短。(　　)
×
√
×
提示 稻田定期排水可防止根细胞厌氧呼吸产生的酒精对细胞造成毒害。
提示 与夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是温度降低。
1.影响细胞呼吸的主要环境因素
影响 因素 氧气浓度 温度 CO2浓度 含水量
曲线 图
知能构建·强技能
原理 O2是需氧呼吸所必需的,且O2对厌氧呼吸过程有抑制作用 通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率 CO2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会抑制细胞呼吸的进行 水作为需氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率
应用 ①中耕松土促进植物根部需氧呼吸;②厌氧发酵过程需要严格控制无氧环境;③低氧仓贮存粮食、水果和蔬菜 ①低温下贮藏蔬菜和水果;②蔬菜大棚夜间适当降温以降低呼吸消耗,提高产量 在蔬菜和水果保鲜中,提高CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗 ①粮食在收仓前要进行晾晒处理;②干种子萌发前进行浸泡处理
2.环境因素对光合速率的影响
影响因素 曲线图 曲线解读 在生产上的应用
光强度 A点:只进行细胞呼吸;AB段:随光强度增大,光合速率逐渐增大;B点(光补偿点):光合速率等于细胞呼吸速率;BC段:光强度不断加强,光合速率不断加大,C点对应的光强度为光饱和点 延长光合作用时间:通过轮作,延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间
影响因素 曲线图 曲线解读 在生产上的应用
CO2 浓度 a点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点;b点表示CO2饱和点 施用有机肥;大田生产“正其行,通其风”,提高CO2浓度,增加产量
温度 温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率 增加昼夜温差,保证植物有机物的积累
考向1　 细胞呼吸的影响因素及实践应用
典例1制作馒头时,通常需要把面粉、温水和酵母菌按比例混合揉成面团。面团需“醒”上一段时间,才能制作出松软的馒头。若面团发酵时间过长,会产生淡淡的酒味。下列叙述错误的是 (　　)
A.适当提高环境温度可缩短“醒”面的时间
B.“醒”面过程酵母菌细胞呼吸释放热能会使面团发热
C.馒头松软主要是酵母菌需(有)氧呼吸产生的H2O所致
D.面团产生酒味是酵母菌厌(无)氧呼吸产生的乙醇所致
C
实战演练·明方向
解析 适当提高温度,使酵母菌代谢旺盛,可加快发酵进程,A项正确;“醒”面时,酵母菌进行呼吸代谢,释放热量,B项正确;馒头松软主要是酵母菌进行需氧呼吸产生CO2所致,C项错误;面团的酒味是酵母菌进行厌氧呼吸产生乙醇导致,D项正确。
考向2　 探究环境因素对光合速率的影响
典例2(2024浙江嘉兴高一期末)为研究CO2浓度对绿萝光合作用速率的影响,某同学以绿萝为材料,采用真空渗水法进行了实验。取长势相同的新鲜绿萝叶,用打孔器(避开大的叶脉)打出直径相同的叶圆片若干,用注射器使叶圆片内的气体全部逸出,处理过的叶圆片放入黑暗中盛有清水的烧杯中,此时的叶圆片因细胞间隙充满水而全部沉到水底;将烧杯置于适宜的光强下,会观察到叶圆片上浮。实验结果如图。
(1)光合作用的光反应可为碳反应提供　　　和　　 　。卡尔文循环中固定CO2的物质是RuBP,RuBP含有　　　个碳原子,卡尔文循环包括CO2的固定、　　　　　　的还原和RuBP的再生。
(2)实验还利用溶解氧传感器测得的溶解氧变化来反映光合速率。由于叶片同时进行着　　　　　　,所以测得的数据反映的是净光合速率。沉在水底的叶圆片上浮,原因是　　　　　 　　　　　　　　　　。
(3)每组初始叶圆片数量均为　　　片。结果表明:一定范围内,叶圆片的光合作用速率随CO2浓度增加而增加,
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)结合实验分析,温室中增施有机肥可以增产的原因是　　　　　　　　　　　。
ATP
NADPH　
5
三碳酸
需氧呼吸
叶肉细胞光合作用释放O2并在细胞间积累
20
当CO2超过一定浓度,光合作用速率下降
有机肥分解可释放CO2
解析 (1)光合色素吸收的光能一部分用于将水分解为氧、H+和e-,H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结合,形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH),同时在有关酶的催化作用下,促使ADP与Pi反应形成ATP,这样,光能就转化为储存在ATP和NADPH中活跃的化学能,光反应过程形成的ATP和NADPH都参与碳反应;卡尔文循环中固定CO2的物质是RuBP,RuBP是一种五碳化合物,含有五个碳原子;卡尔文循环包括CO2的固定、三碳酸的还原和RuBP的再生。
(2)为研究CO2浓度对绿萝光合作用速率的影响,必须保证叶片是有活性的,因此实验过程中叶片同时进行着需氧呼吸,所以测得的数据反映的是净光合速率;光合作用强度大于需氧呼吸的强度时,叶肉细胞光合作用释放O2并在细胞间积累,使沉在水底的叶圆片上浮。
(3)据图可知,当叶圆片上升数达到20时,数量不再增加,可推测每组初始叶圆片数量均为20片;NaHCO3溶液的作用是为反应体系提供CO2,溶液浓度在0~1.5%范围时,相同时间内叶片上升数逐渐增加,溶液浓度为2.0%时,相同时间叶片上升数小于1.5%时叶片上升数,因此一定范围内,叶圆片的光合作用速率随CO2浓度增加而增加,超过一定浓度,CO2浓度增加,光合作用速率下降。
(4)在温室中增施有机肥,有机肥分解可释放CO2,适当提高温室中CO2的浓度,可达到增产的目的。
考向3　 环境因素变化引起光合作用相关物质含量变化
典例3(2025浙江期中)外界环境条件的改变会影响光合作用过程中物质含量的变化。当其他条件不变时,适当降低光照强度,则短时间内三碳酸的含量会(　　)
A.上升　　　　 B.下降
C.不变 D.无法确定
A
解析 若适当降低光照强度,光反应产生的NADPH和ATP减少,被还原的三碳酸减少,但CO2固定速率不变,三碳酸的来源基本不变,故短时间内三碳酸的含量会上升。
能力提升
外界环境因素改变时,光合作用相关物质变化情况
(1)当CO2供应不变,光照发生变化时
(2)当光照不变,CO2供应发生变化时
CO2 供应 分析 结果 模型分析
充足→ 不足 CO2的固定减慢,三碳酸分子的产生减少,五碳糖分子消耗减少 三碳酸分子含量减少,五碳糖含量增多,ATP和NADPH含量增多
不足→ 充足 CO2的固定加快,三碳酸分子的产生增多,五碳糖分子消耗增多 三碳酸分子含量增多,五碳糖含量减少, ATP和NADPH含量减少
学 考
大 题 突 破
命题方向预测(一)　细胞呼吸方式的实验探究与实践应用
思维点拨不同类型的生物,细胞呼吸的产物不同,通过设置不同实验装置,探究呼吸产物或装置内气体变化,综合判断细胞呼吸类型。
典例 甜酒酿是以糯米为主要原料,通过发酵而成的含乙醇食品,清甜可口,参与发酵形成甜酒酿的微生物主要是糖化菌和酵母菌。制备甜酒酿的工艺流程简图如下。
糯米 处理 拌酒药 搭窝 发酵
回答下列问题。
(1)酒药中含有发酵所需的微生物,其中的主要微生物是糖化菌和_______。
(2)发酵过程中,淀粉被糖化菌分解成单糖或二糖后才能被酵母菌利用。推测酵母菌不能直接利用淀粉的原因是_________________。
酵母菌
酵母菌缺乏淀粉酶
(3)搭窝是将拌好酒药的米饭装入容器,搭成中间低、周边高的凹窝。搭窝可以确保在发酵初期有较多的O2,以利于糖化菌和酵母菌进行呼吸。随着发酵进行___________呼吸,O2被逐渐消耗殆尽,此时酵母菌发酵生成_____和CO2,最终形成了清甜可口的酒酿。
(4)若要生产甜度低、酒味浓郁的甜酒酿,请提出两条可行的措施: _______________________________。
需氧
乙醇
延长发酵时间;增加酒药用量等
变式训练
(2025浙江杭州期末)如图表示生物细胞内葡萄糖的代谢过程,其中X、Y表示相关物质,其中NADH为[H],C3H6O3为乳酸。回答下列问题。
(1)图中物质X表示　　　　　　,物质Y表示　　　　　　　　;过程①进行的场所是　　　　　　　　　　,过程②③④中,释放的能量最多的是过程　　　　　　　　　　。
丙酮酸
水和氧气
细胞溶胶
④
(2)运动员在长跑运动过程中,其肌肉细胞内可发生图中的代谢过程　　　　　　;图中可表示松树叶肉细胞需氧呼吸过程的是　　　　。
(3)为进一步探究酵母菌的呼吸方式,某同学设计了如下三个装置,下列相关叙述正确的是　　　。
A.若要探究酵母菌的厌氧呼吸,
则直接连接a、b装置即可
B.若要检测酵母菌细胞呼吸是否
产生酒精,需要先短时间培养后从
a装置取样用酸性重铬酸钾检测
C.若要探究酵母菌的需氧呼吸,则可将装置按c、a、b顺序连接
D.b装置中的溶液遇CO2的颜色变化为由橙色变灰绿色
①③④
①④
C
解析 (1)过程①是细胞呼吸的第一阶段,葡萄糖分解成丙酮酸和NADH,合成少量ATP,因此物质X是丙酮酸,需氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH,合成少量ATP;第三阶段是氧气和NADH反应生成水,合成大量ATP,因此物质Y是水和氧气。过程①是细胞呼吸的第一阶段,场所是细胞溶胶。过程②和过程③均是厌氧呼吸第二阶段,不释放能量,过程④是需氧呼吸第二、三阶段,其中第三阶段释放大量能量,因此过程②③④中,释放的能量最多的是过程④。
(2)运动员在长跑运动过程中,其肌肉细胞内可进行需氧呼吸和产生乳酸的厌氧呼吸,即发生题图中过程①③④。过程①和过程④是需氧呼吸过程,可表示松树叶肉细胞需氧呼吸过程。
(3)若要探究酵母菌的厌氧呼吸,不能直接用a装置,需要隔绝外界空气,A项错误。葡萄糖也能与酸性重铬酸钾溶液反应出现灰绿色,因此经过短时间培养,从a装置中取样加入酸性重铬酸钾溶液出现灰绿色不能证明有酒精生成,B项错误。若要探究酵母菌的需氧呼吸,则需要将装置按c、a、b顺序连接,其中装置c中的NaOH溶液可除去空气中的CO2,酵母菌在装置a中进行需氧呼吸,装置b中溴麝香草酚蓝溶液用于检测需氧呼吸产物CO2,C项正确。CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄,D项错误。
命题方向预测(二)　影响光合作用因素的实践探究
思维点拨环境因素对光合速率的影响,本质上是对其光反应与碳反应过程的影响。针对此类问题,突破口在于明确题干(包括题目中的图表)中所给的信息是影响光反应过程还是影响碳反应过程,如引起叶绿素含量变化,主要影响光反应过程,引起气孔导度、胞间二氧化碳浓度等变化则主要影响碳反应过程。
典例(2024浙江名校协作体开学考)小麦是我国的主要粮食作物之一,为提高小麦的亩产量,科研工作者探究了小麦播种行距(R1:20 cm、R2:25 cm、R3:30 cm)对其产量的影响,实验结果如下,回答下列问题。
图1
图2
图3
注:Pn:净光合速率;Gs:气孔导度。
(1)小麦叶片通过光合色素　　　　　　　　　　　　光能,经光合作用产生的糖类主要以　　　　　　的形式供小麦所有细胞利用,或转运至籽粒中主要合成　　　　　　进行储存,由图1可知,　　　　　　播种行距最有利于提高小麦籽粒产量。
(2)由图2可知,小麦光合速率与播种行距呈　　　　　　　　　　(填“正相关”或“非正相关”)的关系,R1处理光合速率小于R2处理,可能与播种行距过窄,导致　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　有关。
吸收、传递和转化
蔗糖　
淀粉
R2
非正相关
叶片相互遮挡,光照不足
(3)由图2、图3可知,随着开花后天数的增加,各处理组小麦光合速率的变化趋势为　　　　　　　　　　　　,R2处理相比于其他处理,能够显著保持较高的产量优势,这可能与图中　　　　　　　　　　　　　有关。
(4)综上,适宜播种行距有利于增加小麦籽粒产量,与该行距促进小麦光合作用有关,除此之外,还可能与光合产物的　　　　　　　　　　　　有关,为探究该机制,可采用　　　　　　　　　　　　法进行光合产物位置的追踪研究。
先增加后降低
气孔导度较大
运输和分配
同位素标记
解析 (1)小麦叶片通过光合色素吸收、传递和转化光能,经光合作用产生的糖类主要以蔗糖的形式供小麦所有细胞利用,或转运至籽粒中主要合成淀粉进行储存;由图1可知,R2播种行距时,籽粒的产量最高,故R2播种行距最有利于提高小麦籽粒产量。
(2)由图2可知,小麦光合速率与播种行距呈非正相关的关系,R1处理光合速率小于R2处理,可能与播种行距过窄,导致叶片相互遮挡,光照不足有关。
(3)由图2、图3可知,随着开花后天数的增加,各处理组小麦光合速率的变化趋势为先增加后降低,R2处理相比于其他处理,能够显著保持较高的产量优势,这可能与图中气孔导度较大有关,因为气孔导度较大时,气体交换更顺畅,二氧化碳能够更充足地进入细胞,从而为光合作用提供更多的原料,有利于光合作用的进行,进而使得小麦在R2处理下能保持较高的产量优势。
(4)适宜播种行距有利于增加小麦籽粒产量,与该行距促进小麦光合作用有关,除此之外,还可能与光合产物的运输和分配有关,为探究该机制,可采用同位素标记法进行光合产物位置的追踪研究。
变式训练
(2025浙江宁波期末)为探究秸秆覆盖提高春小麦产量的光合生理机制,某科研小组研究了秸秆不覆盖(NT)和秸秆覆盖(NTS)两种措施对春小麦光合特性和产量的影响,结果如下表。
处理 叶绿素相对含量 RuBP羧化酶活性/(μmol·g-1· min-1) 光和速率/(μmol·m-2 ·s-1) 蒸腾速率/(mmol·m-2·s-1)　 气孔导度/(mmol·m-2·s-1)　 产量/(kg·hm-2)
NT 50.2 0.22 14.4 5.1 182.1 2 597.4
NTS 52.9 0.39 16.9 6.6 223.4 3 020.2
注:RuBP羧化酶是催化RuBP和CO2反应生成三碳酸的酶。
回答下列问题。
(1)叶绿素位于叶绿体的　　 　　,用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中,按照自上而下的次序,叶绿素的色素带位于第　　　　条。与NT相比,NTS可使小麦叶片保持较高的叶绿素含量,可能是由于秸秆中的有机物被微生物分解,提供　　 　(至少答出两种元素)促进叶绿素的合成,有利于小麦吸收可见光中的　　　 　光,使水光解为　　 　　。
(2)据表分析,NTS还能显著提高春小麦叶的　　　　 ,从而提高碳反应速率。
类囊体薄膜　
3、4
N、Mg(P)
红光和蓝紫光
O2、H+、(e-)
RuBP羧化酶活性、气孔导度
(3)该小组进一步探究不同措施对春小麦有机物分配及穗数的影响,结果如图所示:
光合产物以　　　　形式运到籽粒
等部位长期储存,从图中可知NTS产量
比NT高的原因是_________________
　　　　　　 　　　　　　　　。充足的土壤水分对有机物分配到籽粒的比例有促进作用,请分析秸秆覆盖(NTS)可有效提高产量的原因是___________________________________________________________
　 。
蔗糖
NTS组与NT组相比
有机物分配到籽粒的比例高,并且穗数多
秸秆覆盖可以减少地表水分蒸发,增加土壤含水量,促进有机物向籽粒的分配,增加穗数,有效提高了产量
解析 (1)叶绿素位于叶绿体的类囊体薄膜上,用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中,按照自上而下的次序分别为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,所以叶绿素的条带位于第3、4条。与NT相比,NTS可使小麦叶片保持较高的叶绿素含量,可能是由于秸秆被微生物分解,为植物提供N、Mg(P)或(含N、Mg的无机盐)促进叶绿素的合成,进而有利于小麦吸收可见光中的红光和蓝紫光,在类囊体薄膜上使水光解为O2、H+和(e-)。
(2)RuBP羧化酶是催化RuBP和CO2反应生成三碳酸的酶,气孔导度大有利于CO2进入细胞间隙被固定,这两个指标高均有利于碳反应的进行。与NT相比,NTS的RuBP羧化酶活性和气孔导度较高,故NTS还能显著提高春小麦叶的RuBP羧化酶活性、气孔导度。
(3)蔗糖是植物体内糖类的主要运输形式,据此可知,光合产物以蔗糖的形式运到籽粒等部位长期储存,从图中可知NTS表现出有机物分配到籽粒的比例高,并且穗数多的特征,因而其产量比NT高。充足的土壤水分对有机物分配到籽粒的比例有促进作用,因为充足的水分能加快有机物的运输,同时也有利于促进光合作用的进行。结合图示数据可知,秸秆覆盖(NTS)可有效提高产量的原因表现在秸秆覆盖可以减少地表水分蒸发,增加土壤含水量,促进有机物向籽粒的分配,增加穗数,进而有效提高了产量。
重难微专题2　呼吸与光合综合分析及生产应用
突破1　 比较呼吸速率、净光合速率及总光合速率
能力强化比较呼吸速率、净光合速率及总光合速率
下图1表示光照强度与CO2的吸收速率的关系,图2表示线粒体与叶绿体释放与吸收CO2的关系。
图1
图2
(1)图1中A点光强度为0,只进行呼吸作用,与图2中乙对应。OA代表呼吸速率。
(2)图1中AB段由于光强度较弱,光合速率小于呼吸速率,所以呼吸作用释放的CO2一部分被叶绿体吸收,另一部分释放出去,与图2中甲对应。
(3)图1中B点表示光合速率与呼吸速率相等,表现为细胞既不吸收CO2也不释放CO2,与图2中丙对应。B点对应的光强度为光的补偿点。
(4)B点以后,由于光强度继续增大,光合速率大于呼吸速率,呼吸作用释放的CO2不能够满足光合作用的需求,表现为从外界吸收CO2,与图2中丁对应;C点以后,光强度再增加,光合速率不再增大,C点对应的光强度为光的饱和点;OD为净光合速率。
由以上分析可知:总光合速率=净光合速率+呼吸速率。
结合图2与图1中的曲线分析如下:
典例1(2025浙江杭州期末)在温室栽培过程中,菠菜叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示,其他条件都适宜。下列叙述正确的是(　　)
A.温度a和c时,叶片有机物积累速率相等
B.温度a时,叶片光合速率低的原因是光照不足
C.菠菜叶片光合作用酶和呼吸作用酶的最适温度不同
D.温度b时,叶片光合作用产生的氧气全部释放到大气中
C
解析 有机物积累速率是净光合速率,温度a和c时,光合速率相等,但温度c的呼吸速率>温度a的呼吸速率,故有机物积累速率不相等,A项错误;其他条件都适宜,温度a时光合速率低,是因为温度低导致光合作用的酶活性低,B项错误;光合速率在温度b达到峰值,呼吸速率随温度升高仍在上升,故光合酶和呼吸酶的最适温度不同,C项正确;温度b时,光合速率>呼吸速率,光合作用产生的氧气一部分供呼吸消耗,一部分释放到大气中,D项错误。
突破2　 光合作用和细胞呼吸过程综合比较
能力强化列表比较细胞呼吸与光合作用
项目 光合作用 细胞呼吸(需氧呼吸)
物质变化 无机物→有机物 有机物→无机物
能量变化 光能→稳定的化学能 化学能→ATP中活跃的化学能、热能(放能)
实质 合成有机物,储存能量 分解有机物,释放能量
场所 叶绿体(真核细胞) 主要在细胞溶胶、线粒体(真核细胞)
条件 光、色素、CO2、酶等 O2、酶等,有光、无光均可进行
项目 光合作用 细胞呼吸(需氧呼吸)
H的来源 NADPH:光反应中水的光解 NADH:第一阶段及第二阶段
H的去路 NADPH:作为还原剂和能源物质用于碳反应阶段中还原三碳酸 NADH:用于第三阶段与O2结合生成H2O,同时释放大量能量
ATP的 来源 光反应阶段ATP合成所需能量来自光能 第一、二、三阶段均产生ATP,第三阶段产生ATP最多,能量来自有机物的氧化分解
ATP的 去路 用于碳反应中三碳酸分子的还原,以稳定化学能的形式贮存于有机物中 作为能量通货用于多项生命活动
典例2(2024浙江杭州富阳月考)光合作用与呼吸作用环环相扣、相互依存,两者虽然都是为植物的存活而进行服务,但二者又有各自独立的工作系统。如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图,Ⅰ~Ⅶ代表物质,①~③代表过程。下列叙述正确的是(　　)
A.甲图中的Ⅱ物质与乙图中Ⅵ物质是同一种物质,甲图中的Ⅲ物质与乙图中Ⅶ物质不是同一种物质
B.乙图中①过程与②过程所产生的能量之和多于③过程所产生的能量
C.叶肉细胞中甲图所示过程中产生的Ⅳ物质多于乙图所示过程中消耗的Ⅳ物质时,植物将生长
D.乙图所示过程产生的ATP并不能用于甲图所示过程
答案 D　
解析 甲图中的Ⅱ物质是氧气,乙图中的Ⅵ物质是氧气,甲图中的Ⅲ物质是二氧化碳,乙图中的Ⅶ物质是二氧化碳,A项错误;乙图中①过程是需氧呼吸第一阶段,②过程是需氧呼吸第二阶段,③过程是需氧呼吸第三阶段,③过程所产生的能量远远多于①和②产生能量之和,B项错误;甲图所示过程是光合作用,乙图所示过程是需氧呼吸,叶肉细胞有机物的产生量多于所有细胞细胞呼吸消耗量植物才能生长,叶肉细胞光合作用产生的葡萄糖多于叶肉细胞需氧呼吸过程消耗的葡萄糖时,植物未必生长,C项错误;甲图所示过程中碳反应需要的ATP来自光反应,乙图所示过程中产生的ATP不用于甲,用于其他各项生命活动,D项正确。

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