光合作用与细胞呼吸的关系

光合作用与细胞呼吸的关系光合作用与细胞呼吸物质和能量转化关系考点一1．归纳概括光合作用和有氧呼吸的区别深理解以联系为桥梁——融会贯通·探规寻律有氧呼吸光合作用项目有光、无光都能进行只在光下进行条件活细胞(主要在线粒体)叶绿体场所分解有机物，释放能量，供细胞利用合成有机物，储存能量实质稳定的化学能→活跃的化学能(放能)光能→化学能(储能)能量变化有机物→无机物无机物→有机物物质变化2．光合作用与细胞呼吸中[H]和ATP的来源及去路分析(1)[H]的来源和去路比较(2)ATP的来源与去路比较[特别提醒]光合作用中的[H]为NADPH，细胞呼吸中[H]为NADH。1．(2019·南昌一模)在细胞中，下列哪个生化反应过程需要消耗ATP()A．溶酶体中大分子水解成小分子B．呼吸作用中葡萄糖分解成丙酮酸C．光反应中水分解成O2和[H]D．暗反应中C3的还原对点落实解析：溶酶体中大分子在水解酶的作用下水解成小分子，不一定消耗ATP；呼吸作用中葡萄糖分解成丙酮酸为细胞呼吸第一阶段，会产生ATP；光反应中水在光下分解成O2和[H]，伴随产生ATP；暗反应中C3的还原需要光反应产生的ATP和[H]。答案：D2．下图表示芍药叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中CO2和[H]的变化，相关叙述正确的是()A．过程①发生在叶绿体类囊体薄膜上，过程④发生在线粒体的内膜上B．过程⑦发生在线粒体中C．过程⑤⑥均需要[H]和ATP的参与D．过程①③产生的[H]是相同的物质，过程⑧在线粒体中进行解析会迁移以图表为载体——信息蕴含·图文转换光合作用与呼吸作用过程中的物质转化图分析[典型图示][问题设计]据图填表提供的标记物最先出现放射性的物质最终出现放射性的物质“对18O的示踪分析”的注意点18O2(①途径)①→水→②→二氧化碳→⑧→⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸H182O氧气(④途径)；水(蒸腾作用)_________________________________________________________________________________________________C18O2__________(⑤途径)(一)⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸；(二)⑤→水→⑥→④→氧气14CO2三碳化合物(⑤途径)_____________________________________________如果分析“首先出现在”“短时间出现在”，一般是要求分析第一步反应，不必沿箭头所指路线过多分析；如果是分析“在哪些物质中出现”，则需要沿箭头所指路线将所有可能出现的情况分析出来水④→氧气→⑦→①→水→②→二氧化碳→⑧→⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸三碳化合物⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸3．下列有关放射性同位素示踪实验的叙述，错误的是()A．给水稻提供14CO2，则其根细胞在缺氧环境有可能出现14C2H5OHB．给水稻提供14CO2，则14C的转移途径是：14CO2→14C3→(14CH2O)C．用15N标记某种氨基酸，出现放射性的顺序依次是核糖体、高尔基体、内质网D．小白鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到H182O，呼出的二氧化碳也可能含有18O对点落实解析4．(2016·浙江高考)下面是关于植物光合作用的问题。请回答：(1)光反应发生在叶绿体的___________中，H2O在光反应中裂解为_____________。(2)若以14CO2作为光合作用的原料，在卡尔文循环中首先出现含14C的三碳化合物是______。该三碳化合物在NADPH的氢和ATP的__________等物质存在的情况下，被还原为三碳糖磷酸。(3)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_______________________________________，H182O又作为原料参与了光合作用之故。(4)植物光合作用光饱和点可通过测定不同________下的光合速率来确定。在一定条件下，某植物在温度由25℃降为5℃的过程中光饱和点逐渐减小，推测该植物在光照充足时的光合作用最适温度________(选填：＜、≤、＝、≥、＞)25℃。解析[归纳拓展]C18O2、18O2、H182O、14CO2在光合作用和细胞呼吸中元素转移途径的分析(1)葡萄糖参与的有氧呼吸与光合作用反应式①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O――→酶6CO2＋12H2O②光合作用：6CO2＋12H2O―――→叶绿体光能C6H12O6＋6O2＋6H2O(2)18O和14C的转移过程①18O2――→有氧呼吸H182O――→有氧呼吸C18O2――→光合作用C6H1812O6考点二光合速率、呼吸速率及其相互关系[重难深化类]会迁移以图表为载体——信息蕴含·图文转换[典型图示]光合作用、呼吸作用的“三率”图示分析[问题设计](1)“三率”的表示方法①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内释放量或吸收量，即图1中点。②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2______、CO2或有机物，即图1中的段对应CO2量，也称为表观光合速率。③总(实际)光合速率＝＋，即图1中的____段对应的CO2总量。CO2O2A释放量吸收量积累量C′C净光合速率呼吸速率AD(3)图3中曲线c表示，d表示，c＋d表示___________。在G点时，总光合速率是呼吸速率的2倍。(4)图1中B点对整个植株而言，光合速率呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率呼吸速率。(填“”“＝”或“”)(2)图2中曲线Ⅰ表示，曲线Ⅲ表示，曲线Ⅱ表示_____。交点D对应点E，此时净光合量为，点时植物生长最快。总光合量呼吸量净光合量0B净光合速率呼吸速率总光合速率＝＞1．(2017·北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是()A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高B．净光合作用的最适温度约为25℃C．在0～25℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大D．适合该植物生长的温度范围是10～50℃对点落实解析2．(2018·全国卷Ⅲ)回答下列问题：(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的___________上，该物质主要捕获可见光中的_____________。(2)植物的叶面积与产量关系密切。叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均________。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是__________________________________________________。(3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度_____(填“高”或“低”)。解析[归纳拓展]解答呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息(1)光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起，可作为呼吸强度指标。(2)光照下吸收CO2量应为净光合量。(3)光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。(4)植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”。只有净光合量＞0时植物才能生长。精探究以实验为途径——追根溯源·理解更深光合速率的测定1．气体体积变化法——测光合作用O2产生的体积或CO2消耗的体积[实验原理](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，所以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，所以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＋呼吸速率。2．半叶法——测定光合作用有机物的产生量[实验原理]将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。3．黑白瓶法——测溶氧量的变化[实验原理]将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。对点落实3．(2019·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，乙装置水滴左移解析4.某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。如图所示，“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)。若M＝MB－MA，则M表示_______________________________。解析A．黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧B．光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用C．当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21mg/LD．当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不再增加解析5．某生物科研小组，从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下(abcde)，温度保持不变，24h后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中错误的是()光照强度(klx)0(黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333一、光补偿点与光饱和点及其移动问题深理解以联系为桥梁——融会贯通·探规寻律1．光补偿点的两种生理状态(1)整个植株：光合作用强度＝呼吸作用强度。(2)叶肉细胞：光合作用强度＞呼吸作用强度。2．环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系(1)光补偿点的移动①呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。②呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。(2)光饱和点的移动：相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，光饱和点C应右移(C′点右上移)，反之左移(C′点左下移)。[例1]已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，右图表示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CO2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、上移解析二、归纳有关光合作用中的计算问题1．物质的量换算法根据光合作用总化学方程式：6CO2＋12H2O――→叶绿体光照C