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微专题1 光合作用与呼吸作用
考法1 光合作用和细胞呼吸过程的比较
1. 光合作用与细胞呼吸区别
光合作用
细胞呼吸
发生范围
含叶绿体的植物细胞；蓝细菌、光合细菌等
所有活细胞
发生场所
叶绿体（真核生物）；细胞质（原核生物）
细胞质基质、线粒体
发生条件
光下
时刻进行
实质
无机物→有机物；储存能量
有机物→无机物；释放能量
能量变化
光能→ATP、NADPH 中活跃的化学能→有机
物中稳定的化学能
有机物中稳定的化学能→ATP 中活跃的化学能
及热能
2. 光合作用与有氧呼吸的联系
（1）光合作用为细胞呼吸提供物质基础，细胞呼吸为光合作用提供原料CO2。
（2）元素转移
①C：
②H：
③O：
（3）能量转换
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3. 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]
本质
NADPH（还原型辅酶II）
NADH（还原型辅酶I）
来源
H2O 的光解产生
有氧呼吸第一、二阶段
去向
用于暗反应，还原C3
用于第三阶段，还原O2
ATP
来源
光反应阶段产生
三个阶段都产生
去向
用于C3的还原供能
用于各项生命活动(植物C3的还原除外)
4. 不同光照条件下叶肉细胞的代谢活动
光照条件
CO2、O2的来源和去
向
含义
黑暗
黑暗时，只进行呼吸作用，不进行光合作用，单位时间内
O 2的吸收量
或
CO
2 的释放量代表呼吸速率。
弱光照
弱光照时，细胞呼吸作用强于光合作用，细胞呼吸所需的O2，一部分
来自光合作用，一部分从外界吸收；细胞呼吸产生的CO2，一部分供
给光合作用利用，一部分释放到外界环境中。
较强光照
光照达到一定强度时，光合作用强度与细胞呼吸强度相同，细胞呼吸
产生的CO2量与光合作用需要的CO2量相等，光合作用产生的O2与细
胞呼吸需要的O2量相等，净光合速率为零。
强光照
强光照时，光合作用强于细胞呼吸，光合作用所需的CO2，一部分由
细胞呼吸产生，一部分从外界环境吸收；光合作用产生的O2，一部分
供给细胞呼吸利用，一部分释放到外界环境中，单位时间内
CO
2的吸
收量或
O 2的释放量即为净光合速率。
如果题干给出的信息是叶绿体消耗CO2或叶绿体产生O2的量，则该数据代表总光合速率。
整株绿色植物净光合速率为0 时，叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸强度。因为植株还有非绿色部分（如根部细胞等），该
部分只能进行呼吸作用产生二氧化碳，而对于叶肉细胞来说，二氧化碳的吸收量大于释放量。
【典例1】 （2022 春•长安区校级期末）下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量
C．光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为ATP
D．CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6的分解发生在线粒体中
【典例2】 （2023•大理市校级开学）如图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况，图中a、b 为
光合作用的原料，①～④表示相关过程，有关说法不正确的是（ ）
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A．图中①过程进行的场所是叶绿体基粒囊状结构薄膜
B．光合作用过程中NADPH 来源于①过程中的水在光的作用下的分解，用于③过程C3的还原
C．在有氧呼吸的第一阶段，除了产生了[H]、ATP 外，产物中还有丙酮酸
D．①②④过程中产生ATP 最多的是②过程
【典例3】 （2022 秋•宝安区期末）夏季晴朗的白天，某些植物10 时左右光合作用强度达到峰值，但在中
午12 时左右光合作用强度相对减弱，被称为“光合午休”现象。关于该现象中的变化，错误的是（ ）
A．叶片蒸腾作用过强，失水过多使气孔部分关闭，这是植物的一种自我保护
B．光合酶活性降低，但光合作用固定的CO2量仍大于呼吸作用释放的CO2量
C．叶绿体内膜上的部分光合色素会被强光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D．该过程中光反应产物会有所积累，进而导致叶片转化光能的能力有所下降
【变式1】（2022 秋•道里区校级月考）如图表示细胞中某些结构及其生理功能，以下叙述错误的是
（ ）
A．光合速率小于呼吸速率时，乙产生的CO2一部分会释放到细胞外
B．甲、乙中都会生成还原性物质，但是还原的对象不同
C．甲和乙中都含有将腺苷二磷酸转变成腺苷三磷酸的酶
D．甲产物O2中O 全部来自H2O，乙产物CO2中O 全部来自H2O
【变式2】（多选）（2021•山东）关于细胞中的H2O 和O2，下列说法正确的是（ ）
A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O 产生
B．有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O
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C．植物细胞产生的O2只能来自光合作用
D．光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O
考法2 光合作用影响因素综合分析
1. 自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化
O~b 段
夜晚植物只进行细胞呼吸；植物体内的有机物总量减少。
a 点
凌晨，温度降低，呼吸酶活性降低，使细胞呼吸减弱，释放的CO2减少。
b 点
开始光合作用
b~f 段
光合作用与细胞呼吸同时进行
bc 和ef 段
清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度＜呼吸作用强度；植物体内有机物的总量减少，环境中
CO2量增加，O2量减少
c 点和e 点
光合作用强度＝呼吸作用强度，CO2的吸收与释放达到动态平衡；植物体内有机物总量不
变，环境中CO2量不变，O2量不变。
其中c 点开始积累有机物，e 点有机物积累量达到最大。
c~e 段
光合作用强度＞呼吸作用强度；植物体内有机物总量增加，环境中CO2量减少，O2量增多
d 点
中午气温过高，为减少蒸腾作用的水分散失，叶片表皮气孔部分关闭，CO2吸收量减少，光
合作用强度下降。此现象被称为“光合午休”。
当植物的光合作用强度=呼吸作用强度时，叶肉细胞的光合作用强度＞呼吸作用强度。原因是植物只有含叶绿体的细胞进行
光合作用，而整个植物的所有活细胞都要进行呼吸作用，所以只有叶肉细胞的光合作用强度＞呼吸作用强度时，才可能使植
物的光合作用强度=呼吸作用强度。
经过一昼夜植物生长与否的判断——面积法（S1-（S2+S3））
当S1-（S2+S3）＞0 时，说明一昼夜内有有机物积累，植物生长；
当S1-（S2+S3）=0 时，说明一昼夜内有机物既不积累，也不消耗，植物不生长；
当S1-（S2+S3）＜0 时，说明一昼夜内有机物不积累，被消耗，植物不生长。
2. 密闭容器内一昼夜CO2浓度与时间的关系曲线
AB 段
无光照，植物只进行细胞呼吸
BC 段
温度降低，细胞呼吸减弱
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CD 段
微弱光照，开始光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度
D 点
光合作用强度=呼吸作用强度
DH 段
光合作用强度＞呼吸作用强度
H 点
光合作用强度=呼吸作用强度
HI 段
光照减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，甚至光合作用完全停止
FG 段
“光合午休”现象
经过一昼夜植物生长与否的判断——端点比较法（A 点与I 点的大小）
当I 点＜A 点时，说明一昼夜内密闭容器中CO2减少，即光合作用强度＞呼吸作用强度，有有机物积累，植物生长；
当I 点=A 点时，说明一昼夜内密闭容器中CO2不变，即光合作用强度=呼吸作用强度，有机物既不积累，也不消耗，植
物不生长；
当I 点＞A 点时，说明一昼夜内密闭容器中CO2增多，即光合作用强度＜呼吸作用强度，有机物不积累，被消耗，植物
不生长。
密闭容器内一昼夜O2相对含量与时间的关系曲线
3. 光合速率与植物生长
（1）当净光合速率＞0 时，植物因积累有机物而生长
（2）当净光合速率=0 时，植物因无有机物积累而不能生长
（3）当净光合速率＜0 时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡
（4）白天12 消失光照，晚上12 小时黑暗，若植物正常生长，必须满足净光合速率＞呼吸速率。
【典例1】
（2021 秋•通海县校级期末）晴朗的夏季，将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，
假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情
况，绘制成如图所示的曲线，据图判断下列有关说法错误的是（ ）
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A．h 点CO2浓度最低，说明此时植物积累有机物最多
B．bc 段较ab 段CO2浓度增加减慢，是因为低温使植物细胞呼吸减弱
C．fg 段CO2浓度下降不明显，是因为中午温度过高使酶活性降低
D．从0 时开始计算，经过24 小时，植物体内的有机物量有所增加
【典例2】
（2023•平罗县校级二模）科研人员将生长状况相似的三株天竺葵分别置于透明的密闭气室中，探
究不同光照强度对植物光合作用强度的影响，其他条件相同且适宜，定时测定气室中二氧化碳浓度，实验
结果如图。回答下列问题：
（1）A 组天竺葵叶肉细胞内产生ATP 的场所是
。
（2）B 组天竺葵叶肉细胞的光合速率
（填“大于”、“小于”或“等于”）它的呼吸速率，
判断依据是
。
（3）在0～x1时间范围内，C 组天竺葵植株的平均净光合速率是
ppm/s（用二氧化碳浓
度变化表示）。
（4）在实验过程中发现，随着时间的推移，C 组密闭气室中二氧化碳浓度不会一直下降为零，请分析
原因：
。
【变式1】（2022 秋•岳阳期末）如图为某植物CO2消耗速率和CO2吸收速率随时间的变化曲线，下列说法
正确的是（ ）
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A．该植物在7：00，能产生ATP 的细胞结构只有线粒体和细胞质基质
B．在18：00 时，该植物有机物的积累量达到最大
C．18：00 时该植物停止光合作用
D．曲线b 在10：00～12：00 之间下降的主要原因是光反应减弱
【变式2】（2021•海南）植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂
常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。
（1）植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是
。
除通气外，还需更换营养液，其主要原因是
。
（2）植物工厂选用红蓝光组合LED 灯培植生菜，选用红蓝光的依据是
。生菜成熟叶片在不同光照强度下
光合速率的变化曲线如图1，培植区的光照强度应设置在
点所对应的光照强度；为提高生菜产量，
可在培植区适当提高CO2浓度，该条件下B 点的移动方向是
。
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