光合作用与呼吸作用之间的关系

加强提升课(一)光合作用与呼吸作用之间的关系及其实验探究光合作用与细胞呼吸的关系1．光合作用与有氧呼吸过程的比较项目光合作用有氧呼吸场所叶绿体细胞质基质和线粒体C的变化CO2→C3→C6H12O6C6H12O6→C3H4O3→CO2[H]的变化H2O→[H]→C6H12O6C6H12O6→[H]→H2O[H]的作用还原C3还原O2O2的变化H2O→O2O2→H2O能量变化光能→C6H12O6中的化学能C6H12O6中的化学能→ATP中的能量和热能ATP产生于光反应，用于暗反应中C3的还原有氧呼吸三个阶段都产生，用于除暗反应外的各项生命活动影响因素光照、温度、CO2浓度等O2浓度、温度等2.光合作用与有氧呼吸的联系(1)物质方面C：CO2――→暗反应C6H12O6――→有氧呼吸第一阶段C3H4O3――→有氧呼吸第二阶段CO2；O：H2O――→光反应O2――→有氧呼吸第三阶段H2O；H：H2O――→光反应[H]――→暗反应C6H12O6――→有氧呼吸第一、二阶段[H]――→有氧呼吸第三阶段H2O。(2)能量方面光能――→光反应ATP中活跃的化学能――→暗反应C6H12O6中稳定的化学能――→有氧呼吸热能ATP中活跃的化学能―→各项生命活动3．相关计算植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系：(1)光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。(2)光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2消耗量＋细胞呼吸CO2释放量。(3)光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。角度1光合作用与细胞呼吸的关系1．(2018·河北保定月考)如图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素的转移途径以及能量转换过程。图中序号表示相关的生理过程。下列叙述不正确的是()A．在元素转移途径中，④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同B．在元素转移途径中，能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程有②③⑥⑦⑨C．在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是⑦D．ATP中的化学能可以转变为有机物中的化学能而不能转变为光能解析：选D。④和⑧都表示光反应中水分子在光照下的分解，⑦和⑨都表示有氧呼吸第三阶段中氧气与[H]反应生成水，A正确。小麦根尖成熟区细胞中有线粒体、没有叶绿体，因而可以发生有氧呼吸过程即②③⑥⑦⑨，但不能进行光合作用，B正确。在有氧呼吸过程中，产生能量最多的是第三阶段，即⑦或⑨，C正确。ATP中的化学能可以转变为有机物中的化学能，也可以转变为光能，如萤火虫发光由ATP供能，D错误。2．(2018·河北衡水中学联考)如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法错误的是()A．X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATPB．①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④C．②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定D．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外解析：选B。分析图示，①过程表示光反应阶段，②过程表示C3的还原，⑤过程表示CO2的固定，③④过程表示有氧呼吸的第一阶段和第二阶段。Z物质是光反应阶段产生的ATP，Y物质是呼吸作用第一阶段产生的丙酮酸，X物质是暗反应的中间产物C3，A项、C项正确；①～⑤过程中能产生ATP的有①③④，②⑤过程不产生ATP，B项错误；光合速率小于呼吸速率时，呼吸作用产生的CO2会有一部分释放到细胞外，D项正确。(1)“图解法”理解光合作用与细胞呼吸过程(2)光合作用与细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向项目光合作用有氧呼吸[H]来源H2O光解产生有氧呼吸第一、二阶段去向还原C3用于第三阶段还原O2ATP来源光反应阶段产生三个阶段都产生去向用于C3还原供能用于各项生命活动(植物C3的还原除外)角度2光合作用和细胞呼吸的相关计算3．(曲线类)(2018·河南六市联考)将某种绿色植物的叶片放在特定的实验装置中，研究其在10℃、20℃的温度条件下，分别置于5klx、10klx光照和黑暗条件下的光合作用强度和呼吸作用强度，结果如图。据图所作的推测中，正确的是()A．该叶片在20℃、10klx的光照下，每小时光合作用固定的CO2量约是8.25mgB．该叶片在5klx光照下，10℃时积累的有机物比20℃时少C．该叶片在10℃、5klx的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是3mgD．通过实验可知，叶片的净光合速率与温度和光照强度均成正比解析：选A。叶片在20℃、10klx时，每小时光合作用固定的CO2量是(10＋2)/2×(44/32)＝8.25mg；在5klx光照强度下，10℃时积累的有机物比20℃时的多；在10℃、5klx的光照强度下每小时光合作用所产生的O2量是(6＋1)/2＝3.5mg；净光合速率与植物细胞的呼吸速率和真正光合速率有关，仅就图中曲线而言，不能得出净光合速率与温度和光照强度的关系。4．(表格类)在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率，结果如表，以下有关说法错误的是()光合速率与呼吸速率相等时的光照强度(klx)光饱和时的光照强度(klx)光饱和时的CO2吸收速率(mg/100cm2叶·小时)黑暗条件下CO2释放速率(mg/100cm2叶·小时)A植物13115.5B植物393015A.与B植物相比，A植物是在弱光照条件下生长的植物B．当光照强度超过9klx时，B植物光合速率不再增加，造成这种现象的原因可能是暗反应跟不上光反应C．当光照强度为9klx时，B植物的总光合速率是45mgCO2/100cm2叶·小时D．当光照强度为3klx时，A植物与B植物固定CO2速率的差值为4mgCO2/100cm2叶·小时解析：选D。由表可知，光合速率与呼吸速率相等时的光照强度是植物的光补偿点，A植物的光补偿点低，则A植物属于弱光条件下生长的植物。B植物光饱和时的光照强度是9klx，此时光反应产生的[H]和ATP不会限制暗反应，则光照强度超过9klx时，B植物光合速率不再增加的原因是暗反应跟不上光反应。光饱和时CO2吸收速率表示净光合速率，黑暗条件下CO2释放速率表示呼吸速率，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此，当光照强度为9klx时，B植物的总光合速率＝30＋15＝45(mgCO2/100cm2叶·小时)。当光照强度为3klx时，对B植物来说，此光照强度是光补偿点，因此总光合速率＝呼吸速率＝15mgCO2/100cm2叶·小时，对A植物来说，此光照强度是光饱和点，因此总光合速率＝11＋5.5＝16.5(mgCO2/100cm2叶·小时)，因此差值为1.5mgCO2/100cm2叶·小时。5．(柱形图类)某实验小组研究温度对水绵光合作用的影响，实验结果如图所示，据图分析下列有关说法正确的是()A．据图可知，水绵细胞呼吸作用的最适温度为35℃B．图中水绵细胞积累有机物速率最大时的温度是25℃C．每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度是25℃D．在5℃时，水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的2倍解析：选B。图中纵坐标表示光照下吸收CO2的量(即净光合速率)或黑暗中释放CO2的量(即呼吸速率)。由于没有对高于35℃条件下水绵细胞的呼吸作用进行研究，因此，不能说明水绵细胞呼吸作用的最适温度为35℃。水绵细胞积累有机物的速率是指净光合速率，从图中可以看出，在25℃时水绵细胞在光照下吸收CO2的量最高，即积累有机物的速率最大。每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度应是20℃，因为在20℃时，每天光照10小时，一昼夜水绵积累的有机物最多，为11.5mg(3.25×10－1.5×14＝11.5)(用CO2吸收量表示)。在5℃时，水绵细胞产生氧气的速率是1.5(用CO2吸收量表示)，消耗氧气的速率是0.5(用CO2释放量表示)，可知水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的3倍。植物“三率”的判定(1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。(2)根据关键词判定检测指标呼吸速率净光合速率真正(总)光合速率CO2释放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)释放量产生量有机物消耗量(黑暗)积累量制造量、产生量密闭环境中昼夜CO2/O2含量变化过程分析1．绿色植物24h内有机物的“制造”“消耗”与“积累”(1)典型图示(2)曲线解读①积累有机物时间段：CE段。②制造有机物时间段：BF段。③消耗有机物时间段：OG段。④一天中有机物积累最多的时间点：E点。⑤一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。2．在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较项目一昼夜CO2含量的变化曲线图(小室中CO2变化状况)一昼夜O2含量的变化曲线图(小室中O2变化状况)图示如果N点低于M点说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少如果N点高于M点说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加如果N与M点一样高说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变含量最高点CO2含量最高点为C点O2含量最高点为E点含量最低点CO2含量最低点为E点O2含量最低点为C点1．如图表示夏季晴天某植物放在密闭的玻璃罩内一昼夜CO2浓度的变化曲线(实线)，据图判断正确的是()A．H点时植物产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体B．光合作用是从D点开始的，因为D点后CO2浓度开始下降C．处于实线与虚线交叉点时的光合作用强度等于呼吸作用强度D．经历一天植物体内的有机物有积累，容器内O2含量增加解析：选D。由题图分析可知，H点是CO2浓度变化曲线的拐点，光合作用强度等于呼吸作用强度，此时植物体内产生ATP的场所应是细胞质基质、线粒体和叶绿体，A错误；D点时光合作用强度也等于呼吸作用强度，光合作用在D点前已开始，B错误；图中H、D点代表光合作用强度等于呼吸作用强度，实线与虚线的交叉点代表此时CO2浓度与起始点相同，植物体内的有机物积累量为0，C错误；与初始相比，24时CO2浓度下降，说明一天中有机物有积累，容器内O2含量增加，D正确。2．如图甲是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题：(1)由图甲可看出大约中午12时时，光合作用强度明显减弱(C点)，其主要原因是________________________________________________________________________。(2)由B点到C点的过程中，短时间内C3和C5的变化分别是________________________________________________________________________。(3)测得该植物的一些实验数据如下：30℃15℃黑暗5h一定光照15h黑暗下5h吸收CO2660mg释放CO2220mg释放CO2110mg若该植物处于白天均温30℃，晚上均温15℃，有效日照12h的环境下，该植物一昼夜积累的葡萄糖的量为________mg。(4)将该植物置于一密闭的容器内一昼夜，此过程中容器内O2的相对含量变化如图乙所示。据图回答下列问题：①图乙中植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是________。②该植株经过一昼夜后，能否积累有机物？________，理由是________________________________________________________________________。解析：(1)夏季中午温度高，植物蒸腾作用比其他时间强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱。(2)由(1)知，B点到C点