1、知识能力提升2 光合作用与细胞呼吸的关系及曲线分析一、光合作用与细胞呼吸的联系1.光合作用与细胞呼吸的关系2.光合作用与细胞呼吸的联系（1）过程联系。（2）物质转化关系。元素转移途径。C：CO2C6H12O6C3H4O3CO2O：H2OO2H2OH：H2OHC6H12O6HH2OH的来源和去路比较。（3）能量转化关系。能量形式的转变。ATP的来源与去路比较。【典例1】（2020佛山模拟）图1为某植物在不同O2浓度条件下，无氧呼吸与有氧呼吸的CO2释放量变化曲线。图2为不同光照强度条件下，CO2体积变化量曲线。假定图2情况下与图1呼吸速率相同，呼吸底物全部为葡萄糖；图1中氧气的吸收量用a表示，有
2、氧呼吸与无氧呼吸共同释放的二氧化碳总量用b表示。请据图回答下列问题：（1）图1中，当O2浓度在范围时（填字母），ab。O2浓度为A时，a与b的关系式是。（2）图2为氧浓度为A点时开始测量的光合速率随光照强度变化的曲线。当光照强度为F时，光合作用固定的CO2量可表示为（仅用字母a表示）。（3）图2中G点处叶肉细胞进行的生理活动是_。（4）在黑暗条件下，叶肉细胞中消耗ADP的场所有。解析：（1）当细胞只进行有氧呼吸时，O2的吸收量等于CO2的释放量，即ab。当O2浓度为A时，由图可知，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，且与有氧呼吸消耗的O2量相同，故b2a。（2）O2浓度为A时，植物呼吸作用释
3、放的CO2量为2a。光照强度为F时，光合作用固定的CO2量CO2的吸收量呼吸作用CO2释放量7a。（3）G点时，净光合速率为0，此时植物同时进行光合作用和呼吸作用，但光合作用强度等于呼吸作用强度。（4）叶肉细胞中消耗的ADP用于合成ATP，黑暗时不能进行光反应，只能进行细胞呼吸，故合成ATP的场所是细胞质基质、线粒体。答案：（1）CEb2a（2）7a（3）光合作用、呼吸作用（4）细胞质基质、线粒体1.光合作用与有氧呼吸中H、ATP的来源与去路2.对于光合作用与细胞呼吸的两个认识误区（1）误以为植物在白天只进行光合作用。细胞呼吸无论是在有光还是无光条件下，都会一直进行。即使在进行光合作用时，细胞
4、呼吸也没有停止。（2）误以为光合作用与细胞呼吸是两个没有联系的过程。光合作用积累的有机物被细胞呼吸利用，储存的能量通过细胞呼吸释放出来，细胞呼吸产生的CO2等物质可以被光合作用利用。1.（2020焦作模拟）用同位素标记法研究光合作用和有氧呼吸过程中氧原子的“来龙去脉”，下列错误的结论是（）A.光合作用的产物O2中的O全部来自原料中的H2OB.光合作用的产物C6H12O6中的O全部来自原料中的CO2C.有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2D.有氧呼吸的产物CO2中的O全部来自原料中的C6H12O6解析：光合作用过程中产生的O2来自光反应过程中水的光解，因此O2中的O全部来自原料中的H2
5、O，A正确；光合作用过程中葡萄糖产生于暗反应阶段，其中的O全部来自原料中的CO2，B正确；有氧呼吸的产物H2O产生于有氧呼吸的第三阶段，是H与氧气结合形成的，因此有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2，C正确；有氧呼吸过程中二氧化碳是丙酮酸与水反应产生的，丙酮酸是葡萄糖分解产生的，因此有氧呼吸的产物CO2中的O来自原料中的C6H12O6和水，D错误。答案：D2.（2020金太阳联考）图1为某植物叶肉细胞中叶绿体内部分生理过程示意图，图2为某研究人员根据研究结果绘制的该植物叶片在光照等环境因素影响下吸收和释放CO2速率的变化曲线。请回答下列问题：（1）图1表示的过程是光合作用的阶段，该阶
6、段发生的能量转换是_。（2）图2中t1t2，叶绿体（填场所）的色素吸收光能增加，加快水的光解，进而加快图1中（填字母AD）的利用。（3）图2中t2t3，限制光合速率的环境因素主要是。与t2t3相比，t3t4和t4后短暂时间内，图1中B的含量变化分别为。（4）图2中（填“A”“B”或“AB”）的面积可表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用固定CO2的总量。解析：（1）图1表示光合作用的暗反应阶段，该阶段能将ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。（2）图2中t1t2，光照增强，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，光反应产生的H和ATP增加，会加快暗反应中CO2（A）、C3（B）、C
7、5（D）等物质的利用。（3）图2中t2t3，光照充足，在t3时补充CO2后光合速率迅速增加，说明t2t3限制光合速率的环境因素主要是CO2浓度。与t2t3相比，t3t4有较多的CO2（A）与C5（D）结合，从而使C3（B）的含量增加；t4后短暂时间内，光反应提供的H和ATP减少，导致C3（B）的还原受阻，故叶绿体中C3（B）的含量增加。（4）图2中A的面积可表示该植物在一定时间内单位面积叶片净光合作用吸收CO2的量，B的面积可表示该植物在一定时间内单位面积叶片呼吸作用释放CO2的量，故AB的面积可表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用固定CO2的总量。答案：（1）暗反应ATP中活跃的化学能
8、转变成有机物中稳定的化学能（2）类囊体薄膜上A、B、D（3）CO2浓度增加、增加（4）AB二、光合作用与细胞呼吸中CO2、O含量变化曲线分析1.不同环境中CO2、O2含量变化开放环境中CO2吸收、释放量昼夜变化曲线分析：2.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【典例2】（2020汕尾模拟）下表是某科研小组成员在不同的光照强度下测得的玉米幼苗叶肉细胞氧气释放量的情况（假设温度不变，其他条件适宜）。下图表示该玉米幼苗的叶肉细胞在某一光照强度下细胞内两种细胞器所进行的生理活动间的关系。请分析回答下列问题：不同光照强度下植物氧气释放量光照强度/（lx）0246810121
9、4氧气释放量/（Lcm2min1）0.300.30.50.71.01.01.0（1）在光照强度为2 lx时，玉米幼苗同化二氧化碳的速率为Lcm2min1。（2）上表显示，随着光照强度的增加，玉米幼苗光合速率的变化趋势是_。（3）在光照强度为12 lx时，限制玉米幼苗光合速率的环境因素主要是_。（4）若改变光照强度，是否一定能改变图中A细胞器中生理活动的强度？，为什么？_。解析：（1）在光照强度为2 lx时，氧气释放量为0，说明此时玉米幼苗的光合速率和呼吸速率相等，呼吸速率为0.3 Lcm2min1（氧气吸收速率），因此，光合速率也为0.3Lcm2min1（氧气产生速率），则此时同化二氧化碳的速
10、率也为0.3 Lcm2min1。（2）氧气释放量表示净光合速率，净光合速率实际光合速率呼吸速率，即实际光合速率净光合速率呼吸速率。由于温度不变，呼吸速率也不变，故表中结果显示，随着光照强度的增加，玉米幼苗的光合速率逐渐增大，当光照强度增大到一定程度，光合速率不再发生变化。（3）在光照强度为12 lx时，随着光照强度的增加，玉米幼苗的光合速率不变，这说明此时限制光合速率的环境因素主要是温度、二氧化碳浓度。（4）当光照强度大于10 lx时，光照强度增大，光合速率不变。答案：（1）0.3（2）逐渐增大，当光照强度增大到一定程度，光合速率不再发生变化（3）温度、二氧化碳浓度（4）不一定当光照强度大于1
11、0 lx时，光照强度增大，玉米幼苗的光合速率不变（合理即可）（1）巧据小室内CO2（或O2）的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长。（2）植株叶肉细胞：密闭小室中气体变化是整棵植株（绿色、非绿色部位）光合与呼吸作用综合影响的结果。当密闭小室中CO2（或O2）初测值与末测值相等时：（2020湘东五校联考）有两种植物，分别生长在强光下和隐蔽处。现从这两种植物体上各取一片彼此相似的叶片，分别放在两个透明盒子中，在适宜温度条件下，逐渐增加光照强度，测定叶片放氧速率，结果如表：光照强度mol光子/（m2s）0102550100250500600放氧速率molO2/（m2s）叶片A20105151530
12、30叶片B20.51.536101211（1）由表中数据可以推测，取自强光下的叶片是。（2）光照强度500 mol光子/（m2s）时，可推知叶片A放氧速率的主要限制因素是，叶肉细胞呼吸作用产生的CO2转移途径是_。（3）若将A、B两叶片放氧的速率绘制成曲线图，大约在175 mol光子/（m2s）时两条曲线相交，则此交叉点的生物学含义是_。（4）为提取叶片B中的色素，研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外，还应加入_，经快速研磨、过滤，将滤液收集到试管中，塞上橡皮塞，将试管置于适当的光照条件下23 min后，试管内的氧含量。解析：（1）由表中数据可知，叶片A的光补偿点和光饱和点均高于叶片B，并且叶片A
13、的最大光合速率高于B，因此叶片A取自强光下。（2）光照强度500 mol光子/（m2s）时，叶片A已经达到光饱和点，表明光照强度已经不是光合作用的限制因素；又由于题干中提出，实验条件为“适宜温度条件”，因此叶片A放氧速率的主要限制因素是CO2浓度；由于此时光合作用大于呼吸作用，因此叶肉细胞呼吸作用产生的CO2转移途径是从线粒体进入叶绿体。（3）根据题意，大约在175 mol光子/（m2s）时两条曲线相交，此交点的生物学含义是A、B两叶片净光合作用速率相等。（4）为提取叶片B中的色素，研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外，还应加入无水乙醇、碳酸钙、石英砂（二氧化硅），经快速研磨、过滤，将滤液收集到试管中，塞上橡皮塞。由于研磨后叶绿体遭破坏，只有色素不能进行光合作用，所以试管内氧气含量基本不变。答案：（1）叶片A（2）CO2浓度从线粒体进入叶绿体（3）阳生植物和阴生植物的净光合速率相等（A、B两叶片净光合速率相等）（4）无水乙醇、碳酸钙、石英砂（二氧化硅）（基本）不变