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第 7 课时 光合作用和细胞呼吸的综合分析
课标要求 1.熟练掌握光合作用和细胞呼吸的关系。2.通过阐述光合作用与细胞呼吸的相互
关系，形成归纳与概括、模型与建模的科学思维方法。
考点一 光合作用与有氧呼吸的关系
1．光合作用与有氧呼吸的关系
(1)图解光合作用与细胞呼吸过程中的物质转化关系
(2)光合作用和细胞呼吸的比较
比较项目 光合作用 细胞呼吸
代谢类型 合成作用(或同化作用) 分解作用(或异化作用)
含叶绿体的植物细胞； 、光合细菌
发生范围 所有活细胞
等
有氧呼吸：_______________(真
发生场所 叶绿体(真核生物)；细胞质(原核生物) 核生物)；细胞质(原核生物)
无氧呼吸：细胞质基质
发生条件 只在光下进行 有光、无光都能进行
物质变化 无机物――→有机物 有机物――→无机物
化学能→热能、ATP中活跃的
能量变化 光能→化学能
化学能
有机物――→无机物(或简单有机
实质 无机物――→有机物；储存能量
物)；释放能量
能量转化
的联系C：CO――→(CHO)→ →CO
2 2 2
元素转移
O：HO――→O→_____
2 2
的联系
H：HO――→H＋→NADPH――→(CHO)→[H]→HO
2 2 2
过程联系
2.真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率
(1)光合速率与呼吸速率的常用表示方法
表示方法(单位面积的叶片在单位时间内变化量)
项目 含义
O CO 有机物
2 2
植物在光下实
真正光 O_________速率或 CO 固定速率或叶绿 有 机 物
2 2
际合成有机物
合速率 叶绿体释放O 量 体吸收CO 量 _____速率
2 2
的速率
净光合 植物有机物的 植物或叶片或叶肉细 植物或叶片或叶肉细 有机物积
速率 ____速率 胞O_____速率 胞CO 速率 累速率
2 2
单位面积的叶
呼吸 片在单位时间 有机物消
中O 吸收速率 黑暗中CO 释放速率
2 2
速率 内分解有机物 耗速率
的速率
(2)曲线模型及分析
①植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为________速率(A点)。
②植物绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为________速率。
③真正光合速率＝________速率＋________速率。
3．测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法
方法1 测定装置中气体体积变化(1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时 NaOH溶液可吸收容器中的CO ；在测净光合
2
速率时NaHCO 溶液可提供CO，保证了容器内CO 浓度的恒定。
3 2 2
(2)测定原理
①在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸，由于 NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的
CO，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O 吸收速率，可代表呼吸速率。
2 2
②在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸，由于 NaHCO 溶液保证了容器内
3
CO 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O 释放速率，可代表净
2 2
光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(3)测定方法
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用
死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
方法2 “半叶法”测定光合作用有机物的产生量
将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度，曝光的一半
测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该
种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
方法3 “黑白瓶法”测定溶氧量的变化
黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有细胞呼吸，而白瓶既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所
以用黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合
作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。
方法4 叶圆片称重法——测定有机物的变化量
本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定
光合速率(S为叶圆片面积)。
净光合速率＝(z－y)/2S；
呼吸速率＝(x－y)/2S；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
方法5 叶圆片上浮法——定性检测O 释放速率
2
本方法利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用
过程中，植物吸收CO 放出O ，由于O 在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来
2 2 2
下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。
方法6 间隔光照法——比较有机物的合成量
光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数
量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物 ATP和
NADPH不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的NADPH和ATP不能及
时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交
替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反
应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下制造的有机物相
对多。
1．如果用18O标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有 18O？如果有，写
出18O的转移途径。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
2．给小球藻提供18O ，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，分析其最可能的转移途径是
2
什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
1．(2023·江苏南通高三期末)如图所示为甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，下列有关说法
不正确的是( )
A．过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光
B．过程②只发生在叶绿体基质中，过程②释放的能量用于C 的还原
3
C．过程③既产生[H]也消耗[H]
D．若过程①②的速率大于过程③的速率，甘蔗植株的干重不一定增加
2．如图的纵坐标表示某种植物O 吸收相对速率的变化(非适宜条件下)，下列说法不正确的
2
是( )A．可以判断d点开始进行光合作用
B．降低土壤中的Mg2＋浓度，一段时间后d点将向右移
C．提高大气中的CO 浓度，e点将向右下移
2
D．该植物细胞呼吸消耗O 的相对速率是4
2
考点二 光合作用与细胞呼吸综合应用
1．自然环境中(夏季)一昼夜植物CO 吸收量与CO 释放量变化曲线
2 2
(1)曲线各点的含义及形成原因分析
①a点：凌晨3时～4时，温度降低，________________________，CO 释放减少。
2
②b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。
③bc段：光合作用强度________细胞呼吸强度。
④c点：上午7时左右，光合作用强度________细胞呼吸强度。
⑤ce段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。
⑥d点：温度过高，部分__________________，出现“光合午休”现象。
⑦e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
⑧ef段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
⑨fg段：太阳落山，光合作用停止，只进行细胞呼吸。
(2)绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“消耗”与“积累”2．密闭容器内一昼夜CO 浓度变化曲线
2
曲线
模型
模型分析
AB段 无光照，植物___________
BC段 温度降低，细胞呼吸减弱
CD段 C点后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<细胞呼吸强度
D点 光合作用强度 细胞呼吸强度
DH段 光合作用强度>细胞呼吸强度。其中FG段表示“ ”现象
H点 光合作用强度＝细胞呼吸强度，有机物积累______
HI段 光照继续减弱，光合作用强度<细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止
I点低于A点，说明一昼夜密闭容器中CO 浓度 ，即总光合量 总呼
2
I点
吸量，植物 生长。
方法技巧 巧据小室内CO(或O)的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长(注意：植
2 2
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)光合与细胞呼吸综合影响的结果。
3．光(CO)补偿点与光(CO)饱和点及其移动问题
2 2(1)光(CO)补偿点的移动
2
①呼吸速率增加，其他条件不变时，光(CO)补偿点应________，反之________。
2
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(CO)补偿点应右移，反之左
2
移。
(2)光(CO)饱和点的移动：相关条件的改变，使光合速率________时，光(CO)饱和点C点应
2 2
右移(C′点右上移)，反之左移(C′点左下移)。
(3)阴生植物与阳生植物相比，光(CO)补偿点和饱和点都应________移动。
2
4．植物“三率”的含义、关系及判定
(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
(2)常考曲线分析
①
②
③以“测定的CO 吸收量与释放量”为指标：
2科研人员将绿色的甲植物
放在温度适宜的密闭容器内，在不同的光照条件下，测定该容器内氧气量的变化如图所示。
(1)________时容器中的二氧化碳浓度最大。
(2)如果叶片的呼吸速率始终不变，则在5～15 min内，小麦叶片光合作用的平均速率(用氧
气产生量表示)是________________。
(3)B点时，容器内氧气量不再增加的原因是什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
3．玻璃温室里栽培植物，对室内空气中CO 含量进行了24小时测定，图中曲线能正确表示
2
测定结果的是(横轴为时间，纵轴为CO 浓度)( )
2
4．下面甲、乙两图分别表示一天内某丛林水分的失与得(A、B)和CO 的吸收与释放(m、
2
N、L)的变化情况(S代表面积)。请据图分析，下列说法错误的是( )A．若S －S >0，则多余的水分用于光合作用等生理过程
B A
B．若S －S >0，且S －S －S >0，则丛林树木净光合作用大于0
B A m N L
C．从暗反应的角度考虑，若在一昼夜内S ＋S <S ，植物就能正常生长
N L m
D．若S －S <0，仅从环境推测，当日气温可能偏高或土壤溶液浓度偏低
B A
1．(2022·全国乙，2)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和
光照条件下培养，发现容器内CO 含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现
2
象，下列解释合理的是( )
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
2．(2021·北京，3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT植株和生长在
正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是( )
A．两组植株的CO 吸收速率最大值接近
2
B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C．50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
3．(2018·江苏，29)下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢
途径示意图(NADPH指[H])，请回答下列问题：(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为_________________________，
其中大多数高等植物的______________需在光照条件下合成。
(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运
到甲内，在________________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO 固定的酶)小亚基转
2
运到甲内，在____________(填场所)组装。
(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入乙，继而在乙的
________(填场所)彻底氧化分解成CO ；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合
2
成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的________(填场所)转移到ATP中。
(4)乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括____________(填序号)。
①C 的还原 ②内外物质运输 ③HO裂解释放O ④酶的合成
3 2 2
4．(2022·江苏，20)图Ⅰ所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。
Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO 和O 竞争与其结合，分别催化C 的羧化与氧化。C
2 2 5 5
羧化固定CO 合成糖；C 氧化则产生乙醇酸(C )，C 在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成
2 5 2 2
光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题：(1)图Ⅰ中，类囊体膜直接参与的代谢途径有__________(从①～⑦中选填)，在红光照射条件
下，参与这些途径的主要色素是________________。
(2)在C 循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的__________在过氧
2
化氢酶催化下迅速分解为O 和HO。
2 2
(3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO 浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO 浓度
2 2
的变化，获得曲线a、b(图Ⅱ)。
①曲线a,0～t 时(没有光照，只进行呼吸作用)段释放的CO 源于细胞呼吸；t ～t 时段，CO
1 2 1 2 2
的释放速度有所增加，此阶段的CO 源于__________。
2
② 曲 线 b ， 当 时 间 到 达 t 点 后 ， 室 内 CO 浓 度 不 再 改 变 ， 其 原 因 是
2 2
_________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
。
(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸
脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，从而降低了光呼吸，提高了植株生物量。
上述工作体现了遗传多样性的__________价值。
1．判断关于光合作用与细胞呼吸关系的叙述
(1)线粒体、叶绿体都能产生ATP，且均可用于各项生命活动( )
(2)提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，可以独立完成有氧呼吸和光合作用过程( )(3)用HO浇灌植物，周围空气中的HO、O、CO 都能检测到18O( )
2 2 2
(4)整株植物处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和细胞呼吸强度相等( )
(5)植物细胞都能产生还原型辅酶Ⅱ(NADPH)( )
2．填空默写
下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答下
列问题：
(1)7～10时的光合作用强度不断增强的原因是________________________。
(2)10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是_________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)14～17时的光合作用强度不断下降的原因是______________________________________
_______________________________________________________________________________
。
(4)从图中可以看出，限制光合作用的因素有________________________________________
______________________________________________________________________________。
(5)依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的措施有____________________
______________________________________________________________________________。
