光合作用和细胞呼吸过程图解
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光合作用和细胞呼吸中典型曲线的分析
光合作用和细胞呼吸中典型曲线的分析【方法归纳】从以下两个角度综合分析光合作用和细胞呼吸的曲线(1)光合作用与细胞呼吸典型曲线上各点的分析:有关光合作用和细胞呼吸关系的变化曲线图中,最典型的就是夏季的一天中CO2的吸收和释放变化曲线图,如下图1所示。
曲线的各点含义及形成原因分析如下:a点:凌晨3时～4时,温度降低,细胞呼吸强度减弱,CO2释放减少;b点:上午6时左右,太阳出来,开始进行光合作用;bc段:光合作用强度小于细胞呼吸强度;c点:上午7时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度;ce段:光合作用强度大于细胞呼吸强度;d点:温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象;e点:下午6时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度;ef段:光合作用强度小于细胞呼吸强度;fg段:太阳落山,光合作用停止,只进行细胞呼吸。
(2)有机物产生与消耗情况的分析(见下图2):①积累有机物时间段:ce段。
c点和e点时,光合作用强度与细胞呼吸强度相等,c～e由于光照强度的增强,光合作用强度大于细胞呼吸强度,故不断积累有机物。
②制造有机物时间段:bf段。
b点大约为早上6点,太阳升起,有光照,开始进行光合作用;f点大约为下午6点,太阳落山,无光,停止光合作用。
③消耗有机物时间段:Og段。
一天24小时,细胞的生命活动时刻在进行,即不停地消耗能量,故细胞呼吸始终进行。
④一天中有机物积累最多的时间点:e点。
白天,光合作用强度大于细胞呼吸强度,积累有机物;e点后,随着光照的减弱,细胞呼吸强度大于光合作用强度,故e点时积累的有机物最多。
⑤一昼夜有机物的净积累量表示:SP-SM-SN。
SP表示白天的净积累量,SM和SN表示夜晚的净消耗量,故SP-(SM+SN)为一昼夜的净积累量。
【易错提醒】(1)注意区分图1与典例图中纵坐标的含义,前者表示细胞吸收或释放二氧化碳的量,后者表示容器内二氧化碳浓度,两者变量不同。
(2)曲线的坡度表示反应速率的大小,坡度越大,表明光合作用或呼吸作用速率越大。
光合作用和呼吸作用
三、光合作用和细胞呼吸的关系 1.区别 1.区别
2.联系 2.联系 (1)过程图解 (1)过程图解
(2)物质和能量转化关系 (2)物质和能量转化关系 ①物质方面
暗反应 呼吸Ⅰ 呼吸Ⅱ C：CO 2 ( CH 2 O ) C3 CO 2 → → → 光反应 呼吸Ⅲ O：H 2 O O 2 H 2 O → → 光反应 呼吸Ⅰ、Ⅱ H：H 2 O ［Ｈ］ 暗反应 → ( CH 2 O ) ［Ｈ］ 呼吸Ⅲ→Ｈ2 O → →
角度二
以气体变化探究光合作用与呼吸作用的关系
【典例4】图一是八月份某一晴天，一昼夜中棉花植株CO2的 典例4 图一是八月份某一晴天，一昼夜中棉花植株CO 吸收和释放曲线； 吸收和释放曲线；图二表示棉花叶肉细胞两种细胞器的四种 生理活动状态。 生理活动状态。请分别指出图一中表示时间的字母与图二中 (1)、(2)、(3)、(4)所发生的生理活动相对应的选项是 (1)、(2)、(3)、(4)所发生的生理活动相对应的选项是
答案：(1)丙酮酸 F 放射性同位素示踪 答案： 丙酮酸 (标记 标记) 标记 (2)线粒体 细胞器膜 或生物膜 或生物膜) 线粒体 细胞器膜(或生物膜 (3)①B ②增大 增大CO2浓度 ③保持相对稳定 ① 浓度
拓展提升 1.光合作用和细胞呼吸的关系 1.光合作用和细胞呼吸的关系 (1)光合作用和细胞呼吸条件分析 (1)光合作用和细胞呼吸条件分析 有光照时进行光合作用，有光和无光时都可以进行细胞呼吸。 有光照时进行光合作用，有光和无光时都可以进行细胞呼吸。 (2)光合作用和细胞呼吸的原料与产物分析 (2)光合作用和细胞呼吸的原料与产物分析 ①光合作用所需要的CO2有两个来源：自身细胞呼吸产生；从周 光合作用所需要的CO 有两个来源：自身细胞呼吸产生； 围空气中吸收。 围空气中吸收。 ②光合作用释放的O2有两个去向：用于自身细胞呼吸；细胞呼 光合作用释放的O 有两个去向：用于自身细胞呼吸； 吸用不完，才释放到周围的空气中。 吸用不完，才释放到周围的空气中。 ③光合作用制造的葡萄糖有两个去向：用于细胞呼吸消耗；细 光合作用制造的葡萄糖有两个去向：用于细胞呼吸消耗； 胞呼吸消耗不完，才用于积累。 胞呼吸消耗不完，才用于积累。
人教版 必修一 微专题四 光合作用与细胞呼吸的关系、曲线模型及相关实验设计 课件 (48张)
√B.40 ℃条件下，若黑夜和白天
时间相等，龙血树能正常生长 C.补充适量的无机盐可能导致图乙中D点左移 D.图乙中影响D、E两点光合速率的主要环境因素相同
叶绿体消耗二氧化碳的速率表示总光合速率，总光合速率＝呼吸速 率＋净光合速率，据图甲 分析，温度为30 ℃和40 ℃ 时，叶绿体消耗二氧化碳 的速率相等，A正确； 40 ℃条件下，净光合速率等于呼吸速率，若黑夜和白天时间相等， 则植物积累有机物的量为(5＋5)×12－5×24＝0，故龙血树不能正常 生长，B错误；
实质
分解有机物、释放能量，供细 合成有机物，储存能量
胞利用
场所 条件
联系
叶绿体 只在光下进行
活细胞(主要在线粒体) 有光、无光都能进行
(1)物质方面 ①C：CO2—反暗—应→(CH2O)—有—氧—呼—吸——第—一—阶—段→丙酮酸—有—氧—呼—吸——第—二—阶—段→ CO2。 ②O：H2O—光—反—应→O2—有—氧—呼—吸——第—三—阶—段→H2O。 ③H ： H2O —光—反—应→ NADPH —暗—反—应→ (CH2O) —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 和 NADPH 中的能量—反—暗应→(CH2O)中的 热能
能量—细呼—胞吸→A各T项P中生的命能活量动
2.微观辨析真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速 率大于呼吸速率为例)
项目
表示方法(单位：g·cm－2·h－1)
呼吸 速率
净光合 速率
三、测定光合速率和呼吸速率的方法 1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率 (1)测定装置
(2)测定方法及解读 ①测定呼吸速率(装置甲) a.装置甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸 收CO2。 b.玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用的干扰。 c.置于适宜温度环境中。 d.红色液滴向左移动(用红色液滴单位时间内向左移动的距离代表呼吸速率)。
时间相等，龙血树能正常生长 C.补充适量的无机盐可能导致图乙中D点左移 D.图乙中影响D、E两点光合速率的主要环境因素相同
叶绿体消耗二氧化碳的速率表示总光合速率，总光合速率＝呼吸速 率＋净光合速率，据图甲 分析，温度为30 ℃和40 ℃ 时，叶绿体消耗二氧化碳 的速率相等，A正确； 40 ℃条件下，净光合速率等于呼吸速率，若黑夜和白天时间相等， 则植物积累有机物的量为(5＋5)×12－5×24＝0，故龙血树不能正常 生长，B错误；
实质
分解有机物、释放能量，供细 合成有机物，储存能量
胞利用
场所 条件
联系
叶绿体 只在光下进行
活细胞(主要在线粒体) 有光、无光都能进行
(1)物质方面 ①C：CO2—反暗—应→(CH2O)—有—氧—呼—吸——第—一—阶—段→丙酮酸—有—氧—呼—吸——第—二—阶—段→ CO2。 ②O：H2O—光—反—应→O2—有—氧—呼—吸——第—三—阶—段→H2O。 ③H ： H2O —光—反—应→ NADPH —暗—反—应→ (CH2O) —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 和 NADPH 中的能量—反—暗应→(CH2O)中的 热能
能量—细呼—胞吸→A各T项P中生的命能活量动
2.微观辨析真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速 率大于呼吸速率为例)
项目
表示方法(单位：g·cm－2·h－1)
呼吸 速率
净光合 速率
三、测定光合速率和呼吸速率的方法 1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率 (1)测定装置
(2)测定方法及解读 ①测定呼吸速率(装置甲) a.装置甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸 收CO2。 b.玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用的干扰。 c.置于适宜温度环境中。 d.红色液滴向左移动(用红色液滴单位时间内向左移动的距离代表呼吸速率)。
(新高考适用)2023版高考生物二轮总复习 专题2 细胞代谢 第2讲 细胞呼吸与光合作用课件
2．环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化 (1)分析方法：需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。 示例：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化
(2)物质含量变化
条件
光 照 由 强 到 光照由弱到强，CO2 供 应 由 CO2供应由不
弱，CO2供应 不变
CO2供应不变
充足到不足，足 到 充 足 ， 光照不变 光照不变
【解析】 分析题图可知，H＋由线粒体基质进入线粒体膜间腔时需 要蛋白的协助，A正确；有氧呼吸过程中，第三阶段在线粒体的内膜上 进行，前两个阶段产生的NADH与O2反应生成水，并产生大量能量形成 大量ATP，B正确；分析题图可知，还原型辅酶NADH中的H＋和电子被 电子传递体所接受，结果使得线粒体内膜外侧H＋浓度升高，线粒体内膜 两侧形成H＋梯度，C错误；分析题图，NADH中的H＋和电子被电子传 递体所接受，使得线粒体内膜外侧H＋浓度升高，在线粒体内膜两侧形成 一个质子跨膜梯度，NADH中的能量变为H＋的电化学势能，再通过H＋ 向膜内跨膜运输变为ATP中的能量，D正确。
变式三 影响细胞呼吸的环境因素及应用
3．(2022·开封模拟)干种子萌发过程中，CO2释放量(QCO2)和O2吸 收量(QO2)的变化趋势如图所示(假设呼吸底物都是葡萄糖)。回答下列问 题：
(1)干种子吸水后，自由水比例大幅增加，会导致细胞中新陈代谢速 率明显加快，原因是_自__由__水__是__细__胞__内__的__良__好__溶__剂__，__许__多__生__物___化__学__反__应__ _需__要__水__的__参__与__，__水__参__与__物__质__运__输_____(至少答出两点)。
【解析】 有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段 在线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体 都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶 段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为 CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参 与，不需要氧气的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有 少量DNA，可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。
2-2光合作用与细胞呼吸
CO2 吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶兰 在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。
《 走 向 高 考 》 二 轮 专 题 复 习 · ( ) 生 物 新 课 标 版
专题二
细胞的代谢
(1)依图1分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0～4时
________(填“有”或“无”)ATP和[H]的合成，原因是 ________；此时段________(填“有”或“无”)光合作用 的暗反应发生，原因是________；10～16时无明显CO2 吸 收的直接原因是________。 (2)从图2可知，栽培蝴蝶兰应避免________，以利于 其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需 适当________。
(1)长期干旱，植物体内水分少，白天由于温度高，蒸 腾作用强，所以气孔关闭，CO2吸收减少，但是光反应仍 然进行，所以ATP和[H]不断积累，到了晚上，温度下降， 气孔打开，植物细胞可以利用白天积累的ATP和[H]，进行 暗反应，O2吸收增加。 (2)由于在干旱条件下，干重增加量明显少于正常条件， 所以栽培蝴蝶兰应避免缺水。阴生植物需要的光照强度较 弱，应注意适当遮光。 (3)植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性，细 胞分化的根本原因是基因的选择性表达。
《 走 向 高 考 》 二 轮 专 题 复 习 · 生 物 新 课 标 版
还原C3
光反应阶 段产生
用于第三阶段还原O2 三个阶段都产生
用于各项生命活动(植物的C3 还原除外)
(
来源
AT P 去向
)
用于C3还
原供能
专题二
细胞的代谢
3.光合速率与呼吸速率的关系 (1)绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为 呼吸速率。
《 走 向 高 考 》 二 轮 专 题 复 习 · 生 物 新 课 标 版
光合作用与细胞呼吸
ATP和[H]少，因此所需的光照强度也较低。
答案 (1)C3化合物 (2)暗反应速率在该环境中已到稳定，即C3和C5化合
物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的
2倍
当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减
(3)高 (4)低 CO2浓度低时，暗反应的强度低，
(2011· 山东理综，4)某兴趣小组在室温下进行了酵母菌 无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析错误的是( )。 A．滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果 B．试管中加水的主要目的是制造无氧环境 C．若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降 D．被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的 存留在酒精中 答案 D
葡萄糖溶液浸泡 溶液中通入CO2
蒸馏水浸泡水 中通入空气 光照 黑暗
蒸馏水浸泡水中 通入CO2和N2 光照 黑暗
和N2
光照 黑暗
有淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉 有淀粉 无淀粉
回答问题。
(1)光照条件下，组5叶片通过________作用产生淀粉；叶肉细胞释放出 的氧气来自于________的光解。
(2011· 全国理综，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合 成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间， 耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶 片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段 时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。
编号 组1 组2 组3 组4 组5 组6 组7 组8
葡萄糖溶液浸泡 处理 溶液中通入空气 光照 检测 结果 有淀粉 黑暗
注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。 根据所学知识和实验结果，请回答： (1)提取食用叶绿素的X应该为___________________________________， 原因是_______________________________________________________。 (2)表中Y应该为__________，原因是_____________________________。
生物高频考点13：光合作用和细胞呼吸的能量转化
2．光合作用与呼吸作用的联系
(1)物质转化关系： 暗反应 呼吸Ⅰ 呼吸Ⅱ C：CO2―——→(CH2O)―——→C3H4O3―——→CO2 光反应 呼吸Ⅲ O：H2O―——→O2―——→H2O 光反应 暗反应 呼吸Ⅰ、Ⅱ 呼吸Ⅲ H：H2O ——→ [H] ——→ (CH2O) —-----→ [H]——--→H2O (2)能量转化关系： 光反应 暗反应 光能 ——→ ATP 中活跃化学能―——→(CH2O)
光合作用 ATP
有氧呼吸第一、二、三阶段均 产生， 其中第三阶段产生最多， 有氧呼吸、 无氧呼吸 直接用于各项生命活动 能量来自有机物的分解；无氧 呼吸第一阶段
热能 细胞呼吸 ―——―→ ATP中活跃化学能→各项生命活动
3．光合作用与细胞呼吸的关系图示
4．细胞内[H]、ATP 来源、去路的比较
项目 光合作用 [H] 来源 光反应中水的光解 去路 作为暗反应阶段的还原剂，用 于还原 C3 合成有机物等
有氧呼吸用于第三阶段还原氧 有氧呼吸第一阶段、第二阶段 气产生水， 同时释放大量能量； 有氧呼吸、 无氧呼吸 及无氧呼吸第一阶段产生 无氧呼吸用于第二阶段还原丙 酮酸生成相应产物 在光反应阶段合成 ATP，其合 用于暗反应阶段 C3 的还原， 并 成所需能量来自色素吸收转化 以稳定的化学能形式贮存在有 的太阳能 机物中
光合作的比较
项目 物质变化 能量变化 实质 场所 条件 光合作用 合成 无机物――→有机物 光能―→化学能(储能) 合成有机物，储存能量 叶绿体 只在光下进行 有氧呼吸 分解 有机物――→无机物 化学能―→ATP 中活跃的化学能、热能(放能) 分解有机物、释放能量，供细胞利用 活细胞(主要在线粒体) 有光、无光都能进行
第10讲 光合作用与呼吸作用的关系-【2023大一轮】备战2023年高考生物一轮复习精讲课件
耗”的 CO2 的量
(容器)中减少”的 CO2 的量
CO2 的量
“产生”或“制造”的 O2 “释放至容器(环境)中”或“容器 黑暗中吸收的 O2
的量
(环境)中增加”的 O2 的量
的量
“产生”“合成”或“制 “积累”“增加”或“净产生” 黑暗中消耗的有
造”的有机物的量
的有机物的量
注 真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
图解联系
能量联系
物质联系
暗反应
有氧呼吸第一阶段
有氧呼吸第二阶段
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ素： CO2 <m>
CH2O
丙酮酸
CO2 </m>
光反应 暗反应
有氧呼吸第一、二阶段
H元素： H2 <m> O
[H]
CH2O
[H
有氧呼吸第三阶段
]
H2 O</m>
光反应 有氧呼吸第三阶段
O元素： H2 <m> O
O2
H2O
有氧呼吸第二阶段 暗反应
4 </m>
2
<m>
3 </m>
<m>
4 </m>
[解析] 在实验温度范围内，绿藻呼吸作用相关酶的活性与温度呈正相关，A正 确； T3 <m> </m> 条件下绿藻的净光合速率大于0，因此绿藻细胞产生的氧气扩散到细胞外和 线粒体中，B正确； T4 <m> </m> 条件下绿藻的净光合速率与呼吸速率相等，而净光合速率= 总光合速率-呼吸速率，所以其总光合速率是呼吸速率的两倍，C错误； T4 <m> </m> 时培养 瓶光下O2增加值降低，原因是光合速率增加幅度小于呼吸速率增加幅度，导致净 光合速率下降，D正确。