2013高考生物一轮复习教学案——————光合作用和细胞呼吸综合题型专训

疑难聚焦，专讲专练（一）——光合作用和细胞呼吸综合题型专训对应学生用书P55

一、光合作用、细胞呼吸关系图解及动态分析

动态分析如下：

(1)强光光照：光合作用速率大于细胞呼吸速率。叶绿体产生的O2的去向：供给线粒体＋释放到叶片外。叶绿体需要的CO2的来源：线粒体产生＋外界吸收。过程如图1所示。

图1图2

(2)中性光照：光合作用速率等于细胞呼吸速率。叶绿体产生的O2供给线粒体进行细胞呼吸。线粒体产生的CO2供给叶绿体进行光合作用，叶片与外界环境不进行气体交换。过程如图2所示。

(3)弱光光照：光合作用速率小于细胞呼吸速率。叶绿体产生的全部O2和从外界吸收的O2供给线粒体利用。线粒体产生的CO2除供给叶绿体利用外，其余释放到叶片外。过程如图3所示。

图3图4

(4)黑暗情况：不进行光合作用，只进行细胞呼吸，叶片从外界吸收O2，释放CO2。过程如图4所示。

二、光合作用、细胞呼吸坐标曲线解读(参见前面知识，此处不再展开)

三、光合作用、细胞呼吸的测定方法及实验装置

1.表观(净)光合速率的测定方法(如图)

(1)NaHCO3溶液作用：玻璃瓶中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿

色植物光合作用的需求。

(2)植物光合速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是光合速率。

(3)条件：整个装置必须在光下。

动态分析：当外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律

①若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。

②若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。

③阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。

2．细胞呼吸状况的实验测定归纳

欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，两套呼吸装置中的单一变量为NaOH与蒸馏水，即用等量的蒸馏水取代实验组的NaOH溶液，其他所有项目均应一致，加蒸馏水的装置内气压变化应由CO2与O2共同决定。两套装置可如下图所示，当然，此时仍有必要设置另一组作误差校正之用。

结果与分析

①若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产CO2量与耗O2量相等)。

②若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸(因无氧呼吸只产CO2，不耗O2)。

③若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。

④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂质参与。

a．为使实验结果精确，排除实验误差还应设置如图装置3，以便校正。

b．进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”，如上。

重点题型升格训练

,光合作用、细胞呼吸关系的综合题1.如图为光合作用和呼吸作用之间的能量转变图解。下列有关该图的说法中正确的是()。

A．只有在强光下同一叶肉细胞呼吸作用产生的二氧化碳直接供自身光合作用利用

B．光合作用光反应阶段产生的[H]只来自水，而呼吸作用产生的[H]只来自有机物

C．耗氧量相同的情况下，同一植株的绿色细胞和非绿色细胞产生A TP的量可能相同D．在强光下一株植物所有细胞呼吸消耗的氧气全部来自光合作用过程中产生的氧气

解析在有光的条件下，细胞呼吸产生的二氧化碳都可以直接被光合作用利用，故A错误；光合作用的光反应阶段产生的[H]来自水，有氧呼吸第一阶段产生的[H]来自有机物葡萄糖，第二阶段产生的[H]来自丙酮酸和水，故B错误；强光下植物呼吸作用消耗的氧气可能来自光合作用产生的氧气，也可能来自外界环境，故D错误。

答案 C

2．如图为某种植物细胞部分结构示意图，据图分析，下列四项叙述中，正确的是()。

A．a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程

B．e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程

C．以C18O2作原料进行光合作用，在较强光照下，测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d

D．以H182O作原料进行光合作用，在较强呼吸作用下，测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b

解析a表示叶绿体吸收CO2，b表示叶绿体释放O2，e表示线粒体吸收O2，f表示线粒体释放CO2，c表示叶绿体产生的O2被线粒体利用，d表示线粒体产生的CO2被叶绿体利用。以C18O2作原料进行光合作用，18O的转移为C18O2―→有机物―→C18O2，在较强光照下，光合作用速率大于呼吸作用速率，呼吸产物C18O2主要被叶绿体利用，即主要去向是图中的d。以H182O作原料进行光合作用，18O全部生成氧气，在较强呼吸作用下，氧气主要被线粒体利用，进行有氧呼吸，即主要去向是图中的c。

答案 C

3．(2010·广州六中调研)下图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系，图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两种气体的体积)，下列说法正确的是(注：不考虑无氧呼吸)()。

A．图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m4

B．处于图甲中A、B、C、D、E任意一点，图乙中都有m1＝n1>0，m2＝n2>0

C．图甲中E点以后，图乙中n4不再增加，其主要原因是m1值太低

D．图甲中C点时，图乙中有m1＝n1＝m4＝n4

解析图乙中m1～m4分别表示线粒体释放、细胞释放、细胞吸收、叶绿体吸收的CO2量，n1～n4分别表示线粒体吸收、细胞吸收、细胞释放、叶绿体释放的O2量。A错误：图甲中的纵坐标数值是整个细胞吸收的CO2量，即为图乙中的m3；B错误：如在E点时，叶绿体

产生的O 2足够线粒体呼吸消耗，n 2＝0；C 错误：图甲中E 点以后，图乙中n 4不再增加，即达到光饱和点，其主要原因是叶绿体中的色素等有限，来不及吸收和利用更多的光能；D 正确：图甲中C 点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，故有m 1＝n 1＝m 4＝n 4。 答案 D

4．(2012·天津市河西质调)小麦植株进行光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。下图甲为小麦叶肉细胞中的部分代谢示意图；图乙是在CO 2浓度一定、环境温度为25 ℃、不同光照强度条件下测得的小麦叶片的光合作用强度。请据图分析回答问题。

(1)当图甲中细胞有d 过程发生而没有e 过程发生时，该细胞处于的生理状态是________________。若是d 过程也不发生，则此时该细胞内进行的生理过程是(用化学反应式表示)________________。

(2)在图乙中B 点时，叶肉细胞中产生A TP 的场所有________________。C 点时，该植物的总光合速率为________mg/(dm 2·叶·h)。C 点以后限制光合作用强度继续上升的环境因素是________________________________________________________________________。

(3)适当提高CO 2浓度时，C 点将________(填“上移”“下移”或“不动”)；当植物缺镁时，B 点将________(填“左移”或“右移”)。

(4)某同学以绿色植物叶片为材料，探究环境条件对细胞呼吸速率的影响，请帮助他提出一个探究的课题：________________。需要特别注意的是，该实验需要在______________条件下进行。

答案 (1)光合作用强度小于或等于呼吸作用强度 6O 2＋C 6H 12O 6＋6H 2O ――→酶

6CO 2＋12H 2O ＋能量 (2)细胞质基质和线粒体、叶绿体 20 CO 2浓度 (3)上移 右移

(4)探究温度(O 2浓度)对细胞呼吸速率的影响 黑暗 ,侧重坐标曲线、柱状图、表格的试题 5．如图为不同温度下金鱼的代谢率(耗氧量)与氧分压的关系图。据图不能得出的结论是

( )。

A ．在一定范围内，代谢率随氧分压下降而下降

B ．25 ℃环境中金鱼的代谢率比15 ℃环境中的高

C ．代谢率最大时的最低氧分压随温度不同而不同

D ．氧分压超过一定范围后，代谢率不再随氧分压增加而增加

解析 金鱼的代谢率(耗氧量)除受温度影响外，还受氧分压影响。在25 ℃时，若氧分压很低，则其代谢率也将很低。

答案 B

6．(2011·湖南十二校联考)阳光穿过森林空隙形成的“光斑”会随太阳移动和枝叶的摆动而移动。如图表示一株生长旺盛的植物在光斑照射前后光合作用过程中与吸收CO2和释放O2有关的变化曲线，此曲线说明()。

A．光斑照射前光合作用无法进行

B．光斑照射开始后，光反应和暗反应迅速同步增加

C．光斑照射后O2释放曲线的变化说明暗反应对光反应有限制作用

D．CO2曲线中AB段的变化说明进行暗反应与光照无关

解析光斑照射前氧气的释放速率大于0，说明光合作用在进行；光斑照射开始后，氧气释放速率增加相对较快，而二氧化碳吸收速率增加相对较慢，说明光反应和暗反应不是迅速同步增加的；光斑移开后，AB段中二氧化碳吸收速率下降，说明进行暗反应与光照有关。

答案 C

7．某同学为了探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响，做了如下实验：将8株各有20片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中，在不同实验条件下，利用传感器定时测定密闭容器中CO2含量的变化。实验结果统计如下表，请分析回答下列问题。

________，无关变量是____________(至少答两个)。

(2)序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，则该实验组合研究的主题是________________________________________________________________________。

(3)根据表中实验数据，在图中的坐标上标出光照强度为1 000 lx，温度分别为10 ℃、20 ℃、30 ℃和40 ℃时的光合作用速率(标出相应的点即可)，并请注明横坐标所表示的变量和具体数值。

(4)在光照强度为1 000 lx，温度为30 ℃时，12 h每株天竺葵可积累葡萄糖约________g。(计

算结果保留一位小数。相对原子质量C —12，H —1，O —16)

解析 (1)表中序号1、3、5、7可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，探究的是温度对光合作用速率的影响，根据单一变量原则，自变量是温度，因变量是密闭容器中二氧化碳含量的变化，无关变量有光照强度、二氧化碳浓度、天竺葵盆栽植株的大小和长势、叶片的数目等。(2)序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，该实验的自变量也是温度，但没有光照，所以该实验组合研究的主题是温度对植物呼吸作用速率的影响。(3)根据表中实验数据，光照强度为1 000 lx ，温度为10 ℃时的实际光合作用速率为净光合作用速率＋此温度下的呼吸作用速率，即(5.0－4.5)＋(5.1－5.0)＝0.6(g/12 h)，以此类推20 ℃、30 ℃和40 ℃时的实际光合作用速率分别为1.9 g/12 h 、4.0 g/12 h 和3.8 g/12 h 。(4)根据光合作用的反应式：6CO 2＋12H 2O ――→光能

叶绿体C 6H 12O 6

＋6O 2＋6H 2O ，在光照强度为1 000 lx ，温度为30 ℃时，12 h 每株天竺葵可积累葡萄糖180×3.16×44

≈2.1(g)。 答案 (1)温度 光照强度、二氧化碳浓度 (2)温度对植物呼吸作用速率的影响 (3)见下图(四个点正确，横坐标含义正确，不得连线，四个点对应的数值依次为0.6、1.9、4.0、3.8)

(4)2.1

8．在一定实验条件下，测得某植物光合作用速率与光照强度之间的关系(氧气浓度为15%)、呼吸作用与氧气浓度之间的关系及光合作用速率与温度之间的关系如下图所示，请据图回答下列问题。

(1)在光合作用过程中，光反应为暗反应提供的两种物质是

________________________________________________________________________。

(2)影响图甲中a 曲线A 点上下移动的主要外界因素是________；图乙中细胞呼吸有关曲线的数据需在__________________条件下测量。

(3)由图丙可知，40 ℃时，植物体________(填“能”或“不能”)显示生长现象；而5 ℃时的状态可用图甲中________(填“A”、“B”或“C”)点表示。

(4)用大棚种植蔬菜时，白天应控制光照强度为________点对应的光照强度，温度为________℃最佳。

(5)在图甲和图乙中绘制下列有关曲线：①图甲中光合作用强度是用CO2吸收量(mol/h)表示的，请改用O2的吸收量(mol/h)表示光合作用强度，并在图甲中再绘出光合作用强度与光照强度的关系曲线；②在图乙中再绘出无氧呼吸CO2的释放量与O2浓度的关系。

解析(1)光反应为暗反应提供了还原性氢和A TP。(2)在甲图中，A点时无光照，只进行呼吸作用，影响呼吸作用强度的主要外界因素是温度。在图乙中，为排除光照对气体交换量的影响，可以在无光或黑暗的条件下进行测量。(3)在图丙中40 ℃时真正光合速率已经很低，而呼吸速率很高，说明与光合作用有关的酶的活性较低而与呼吸作用有关的酶的活性较高，使植物体总有机物量减少，不能显示生长现象。在5 ℃时光合速率和呼吸速率相等，可用甲图中的B点表示。(4)大棚蔬菜在种植时，白天应在较大光照强度下，以增强光合作用，温度应在真正光合速率和呼吸速率的差值最大时，即图丙中的25 ℃时最好。(5)在绘制氧气的吸收量曲线时，对应于二氧化碳吸收量的曲线，找到光照强度为0时氧气的消耗量、光照强度和呼吸强度相等时的B点和最大二氧化碳吸收量时氧气的释放量，绘制出氧气吸收量的曲线。从图乙可以看出D点时，只进行有氧呼吸，无氧呼吸释放的CO2为0，在氧气浓度为0时，二氧化碳的释放量为1，连点进行描线即可得到曲线。

答案(1)A TP和[H](NADPH)(2)温度无光(或黑暗)

(3)不能B(4)C25(5)如下图

,光合作用、细胞呼吸相关的实验探究9.欲通过观察倒置的装有水生植物和水的

试管中有无气泡产生，来验证植物的光合作用产生了氧气。下列四个倒置的试管中，最佳设计的一组是()。

A．a试管和d试管B．a试管和b试管

C．b试管和c试管D．a试管和c试管

解析该实验变量为倒置的装水试管中是否有植物，故应该选a与c对照。

答案 D

10．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合强度测试的研究课题。研究中设计了下图所示的装置。

请利用以上装置完成对该转基因作物光合作用强度的测试。

实验步骤：

(1)测定植物的呼吸作用强度，方法步骤：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

答案(1)①甲、乙装置D中放入NaOH溶液，乙装置作为对照组②将装置甲、乙的广口瓶遮光处理，放在温度等相同的环境中③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和刻度(2)①甲、乙装置D中放入NaHCO3溶液，乙装置作为对照组②将装置甲、乙放在光照强度、温度等相同的环境中③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和刻度

11．(2012·江西师大附中、临川一中联考)Ⅰ.为了研究植物的呼吸作用，小刚设计了如图所示的装置。请你和小刚一起探究下列问题。

(1)实验时，广口瓶用不透光的黑纸包住，其目的是防止瓶内的植物进行________________作用，对实验产生干扰。

(2)经过一段时间后，可以看到细玻璃管中的红墨水将________(选填“左移”、“右移”或“不动”)。揭去广口瓶外的黑纸，观察到广口瓶中发生的现象是________________________________________________________________________，

原因是________________________________________________________________________。Ⅱ.为了探究植物的光合作用是否需要光，小刚同学设计并完成如下图所示的实验。请你对他的实验进行分析，然后回答有关问题。

(1)实验时首先将植物放在黑暗处，其目的是使叶片中的________________耗尽。

(2)图中a选用的液体应该是_________________________________________________。

(3)滴加碘液后叶片变成了蓝色，说明叶片中产生了________________。

(4)小刚设计的实验的不足之处是_________________________________________________。解析Ⅰ.由于实验材料是植物幼苗，而探究的是植物的呼吸作用，故要将广口瓶用不透光的黑纸包住，其目的是防止瓶内的植物进行光合作用对实验产生干扰。由于呼吸作用过程中消耗氧气，产生二氧化碳，二氧化碳被澄清石灰水吸收，装置内气体减少，红墨水将左移。由于吸收了二氧化碳，导致澄清石灰水变浑浊。

Ⅱ.探究植物光合作用是否需要光的实验中，首先将植物放在黑暗处，目的是消耗叶片中的有机物，减少对实验结果的干扰。光照后要用酒精对叶片进行脱色处理，避免叶绿体色素对实验结果的影响。在实验时要设置对照组排除无关变量的干扰。

答案Ⅰ.(1)光合(2)左移澄清石灰水变浑浊呼吸作用产生了CO2

Ⅱ.(1)有机物(淀粉) (2)酒精(3)淀粉(4)没有对照组