素养提升课(四) 光合作用和细胞呼吸的关系及综合应用
例1 C [解析] 呼吸作用和光合作用不一定是同时进行的,如夜晚只能进行呼吸作用,A错误;光合作用光反应产生的ATP只能用于暗反应,B错误;光合作用的产物是糖类,而糖类是细胞呼吸利用的主要物质,C正确;光合作用与呼吸作用都可在叶肉细胞中进行,D错误。
例2 A [解析] 据题图可知,a可发生水的光解,为光反应,b为暗反应,c有氧气参与,为有氧呼吸第三阶段,d为有氧呼吸第一、二阶段,A错误;O中的氧元素能通过有氧呼吸第二阶段进入C18O2,若a过程中用O,一段时间后能在d过程检测出C18O2,B正确;C18O2中的氧元素能进入有机物中,从而使有机物带上18O标记,C正确;光反应的产物有NADPH和ATP,若突然降低光照强度,光反应产生的NADPH和ATP减少,D正确。
例3 D [解析] M是叶绿体,能利用CO2合成有机物,因此a是CO2;N是线粒体,能利用光合作用产生的O2将有机物氧化分解释放能量,因此b是O2,A正确。结合题图所示可知,线粒体产生的a(CO2)一部分用于光合作用,一部分释放到细胞外,说明该叶肉细胞呼吸速率大于光合速率,即呼吸作用消耗的O2多于光合作用产生的O2,因此玻璃箱中b(O2)的含量可能正在减少,此时光合速率小于呼吸速率,该叶肉细胞的净光合速率小于0,B、C正确。a是CO2,在线粒体基质中产生,在叶绿体基质中被消耗,D错误。
例4 B [解析] 图甲中,CO2吸收速率表示净光合速率,CO2产生速率表示呼吸速率,叶绿体消耗CO2的速率是指总光合速率,根据总光合速率=净光合速率+呼吸速率可知,温度为 30 ℃时,叶绿体消耗 CO2的速率=8+2=10 mmol/(cm2·h); 40 ℃时,叶绿体消耗CO2的速率=5+5=10 mmol/(cm2·h),A正确。40 ℃条件下,龙血树净光合速率和呼吸速率相等,均为5 mmol/(cm2·h),若白天和黑夜时间相等,则黑夜(12小时)呼吸作用消耗5×12=60 mmol/cm2,白天(12小时)有机物积累量为5×12=60 mmol/cm2,一昼夜之后,植物有机物积累量为0,植物不能正常生长,B错误。补充适量的镁元素,有利于叶绿素的合成,可能使龙血树的光合速率增加,则光补偿点可能会降低 ,即D点左移,C正确。图乙中影响 C、D 、E 三点光合速率的主要环境因素都是光照强度,D正确。
例5 (1)细胞质基质、线粒体、叶绿体(类囊体薄膜) O2
(2)50 200 160
(3)其他条件相同,新鲜叶片改为经消毒的死叶片
[解析] (1)图甲中,新鲜绿叶可以进行光合作用和呼吸作用,可以产生ATP的具体位置有细胞质基质、 线粒体 、叶绿体(类囊体薄膜);光合作用能吸收二氧化碳,释放氧气,二氧化碳缓冲液可以维持试管中二氧化碳量的恒定,因此试管中气体含量的变化就是氧气含量的变化。(2)根据图乙可知呼吸作用每小时吸收的氧气体积是光照强度为0时的气体体积变化,据图可知,是50 mL;由于总光合量=净光合量+呼吸量,光照强度为15 klx时,1小时气体体积变化量为150 mL,所以1小时光合作用产生的气体量为150+50=200 mL;新鲜绿叶呼吸作用每小时消耗50 mL氧气,根据新鲜绿叶的呼吸商为0.8可知,新鲜绿叶呼吸作用每小时释放0.8×50=40 mL二氧化碳,而光合作用每小时一共需要200 mL二氧化碳,所以新鲜绿叶还需从外界吸收二氧化碳160 mL。(3)为了使实验结果更具说服力,本实验还应设置对照实验,即把新鲜叶片改为经消毒的死叶片进行对照,以排除温度、大气压等环境中的物理因素对实验结果的影响。
例6 B [解析] 影响b~c段光合速率的外界因素主要是光照强度,除此之外还有温度等, A错误;c~e段光合速率下降的原因是温度过高,光照过强,部分气孔关闭,CO2吸收量减少,而f~g段光合速率下降则是因为光照强度降低,B正确,C错误;当CO2释放量减少时说明出现光合作用,因此该植物进行光合作用的时间区段是a~h,D错误。
例7 C [解析] B点前,莴苣已开始进行光合作用,B点时,大棚内CO2浓度达到最高,莴苣的光合速率等于呼吸速率,A错误;C点后,大棚内CO2浓度持续下降,表明莴苣的光合速率大于呼吸速率,B错误;B点到D点(不包括B、D两点),光合速率大于呼吸速率,有机物含量增加,D点时,莴苣的光合速率等于呼吸速率,过了D点,呼吸速率大于光合速率,有机物含量减少,因此D点时莴苣的有机物含量在昼夜24 h内达到最大值,C正确;分析题图中大棚内CO2浓度的变化,24时的CO2浓度低于0时,说明经过昼夜24h后,大棚内CO2浓度降低,莴苣的有机物含量增加,长期下去,莴苣能够生长,D错误。
课外拓展
例8 C [解析] 根据题图中信息,A~F依次为NADPH、NADP+、ADP+Pi、ATP、C3、C5,故图中表示RuBP(C5)的是F,不是E,A错误;整个光合作用是在叶绿体中进行的,而Rubisco是在叶绿体基质中发挥作用的,B错误;夏季晴朗的中午出现“午休”现象时,气孔暂时关闭,此时胞内的CO2浓度下降,光反应能够正常进行,产生的O2增加,因此O2与Rubisco的结合能力增强,光呼吸强度与通常情况相比有所增大,C正确;当植物细胞产生的ATP和NADPH过多时会破坏细胞,通过光呼吸消耗多余的ATP和NADPH,对植物细胞来说是一种保护,因此有利于农业生产,D错误。
当堂自测
1.A [解析] 葡萄糖是光合作用的产物,但葡萄糖不能直接进入线粒体中氧化分解,葡萄糖氧化分解的第一阶段在细胞质基质中进行,A错误;光合作用和细胞呼吸的过程都比较复杂,都需要酶的催化,但光合酶和呼吸酶的最适温度可能不同,B正确;水参与有氧呼吸的第二阶段,也参与光合作用的光反应,C正确;细胞呼吸分解有机物所释放的化学能主要是通过光合作用由光能转化而来,D正确。
2.D [解析] 题图中过程①②③④⑤分别是光反应、有氧呼吸第三阶段、有氧呼吸第二阶段、CO2的固定、C3的还原,过程①②③都有ATP生成,而④无ATP生成,A错误;①是光合作用的光反应,生成NADPH,无NADH的生成,③为有氧呼吸的第二阶段,有NADH的产生,B错误;⑤为C3的还原,在叶绿体基质中进行,C错误;过程②可为过程③提供水,过程③可为过程②提供[H],D正确。
3.D [解析] 由于最终B植物所在的密闭小室中的CO2浓度更低,所以B植物固定CO2的能力较A植物强,故此实验可用于验证B植物比A植物具有更强的固定CO2的能力,A错误。CO2浓度约为0.8 mmol·L-1时,A、B两植物曲线相交,表明密闭小室中被植物吸收的CO2量相等,而总光合作用强度是指单位时间、单位面积植物利用CO2的量,B错误。若A植物在第5 min时光照突然降低,光反应产生的ATP和NADPH的量变少,C3的还原变慢,短时间内CO2的固定不变,故C3变多,C5变少,C5/C3的值将减小,C错误。30 min后,小室中的CO2浓度不再变化,说明A、B植物不再吸收CO2,此时A、B植物光合作用固定CO2的量分别等于各自呼吸作用放出CO2的量,D正确。
4.C [解析] 光照强度为a时,叶肉细胞没有氧气的产生,因此不进行光合作用,只进行呼吸作用,A正确;光照强度为b时,叶肉细胞的呼吸速率不变,与a时相同,即呼吸作用二氧化碳释放量为6,只是部分二氧化碳被光合作用吸收,因此光合作用强度为3,呼吸作用强度为6,呼吸作用强度是光合作用强度的两倍,B正确;光照强度为c时,叶肉细胞二氧化碳释放量为0,叶肉细胞光合作用强度为6,呼吸作用强度为6,叶肉细胞光合作用强度等于呼吸作用强度,C错误;光照强度为d时,题图中看出,氧气的产生量为8个单位,即光合作用要吸收8个单位的二氧化碳,呼吸作用产生6个单位的二氧化碳,因此叶肉细胞单位时间内从外界吸收2个单位的二氧化碳,D正确。
5.B [解析] b点时,甲、乙植物的净光合速率相等,但二者呼吸速率不一定相等,因此叶绿体固定CO2的速率不一定相等,A正确;对于乙植物来说,bc段曲线下降的原因是中午气温过高,气孔关闭,导致CO2吸收减少,de段曲线下降的原因是光照强度降低,两者不同,B错误;甲植物中午气孔关闭CO2吸收减少时,仍能保持较高的光合速率,推测其可能存在特殊途径从而适应低浓度CO2的环境,C正确;一天内,甲、乙植物坐标轴上方的面积远大于坐标轴下方的面积,即白天积累的有机物的量大于夜间消耗的有机物的量,有机物均得到了积累,D正确。
6.(1)中午温度过高,气孔开放程度减小,吸收二氧化碳减少,光合作用强度降低
(2)NaHCO3 绿色植物不同
(3)植物的净光合速率是1mg/h 1.5
(4)25 等于
[解析] (1)在夏季炎热晴朗的中午,由于温度过高,为避免蒸腾作用导致植物失水过多,植物气孔关闭,二氧化碳吸收减少,光合作用强度减弱,出现“光合午休”现象。(2)若用图甲装置测定20℃条件下的光合速率,则X应为NaHCO3溶液,为植物的光合作用提供CO2,同时需要适宜的光照强度;为了排除环境中无关因素的影响,还需要设计除绿色植物(将植物换为死的植物)不同外,其他条件均与实验组相同的对照组。(3)图甲装置中若有色液滴右移,表示有氧气的释放,植物的光合速率>呼吸速率,若左移,证明呼吸速率>光合速率,若在适宜的光照和5℃的条件下,有色液滴在1小时内向右移动了1cm,这1cm代表的含义是1h内氧气的释放量,即植物的净光合速率是1mg/h;结合图乙的相关数据,可知此时该植物的总光合速率=净光合速率+呼吸速率=1+0.5=1.5 mg/h。(4)有色液滴向右移动的速率表示净光合速率,据图乙可知,在光照等其他条件适宜的情况下,在25℃光照下二氧化碳的吸收量最大,表示净光合速率最大;b点是净光合速率与呼吸速率的交点,表示净光合速率=呼吸速率;b点的光合速率≈3.25×2=6.5 mg/h,35℃下的光合速率=3+3.5=6.5 mg/h,两者相等。素养提升课(四) 光合作用和细胞呼吸的关系及综合应用
一、光合作用和细胞呼吸过程的比较
项目 光合作用 细胞呼吸
场所 叶绿体(真核细胞) 细胞质基质、线粒体(真核细胞)
条件 光、光合色素、酶、水、CO2等 酶、H2O、O2、C6H12O6
物质 变化 无机物→有机物 有机物→无机物或小分子有机物
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+热能
实质 合成有机物,储存能量 分解有机物,释放能量
范围 主要为绿色植物叶肉细胞 活细胞
联系
[提醒]光合作用与有氧呼吸中各种元素的去向
C:CO2有机物丙酮酸CO2
H:H2ONADPH葡萄糖等[H]H2O
O:H2OO2H2OCO2有机物
例1[2024·黑龙江鸡西高一期末]下列关于光合作用和呼吸作用的叙述正确的是 ( )
A.光合作用和呼吸作用总是同时进行的
B.光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用
C.光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用
D.光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行
例2[2024·陕西安康高一月考]如图是某同学构建的植物叶肉细胞代谢过程图,下列相关叙述错误的是 ( )
A.图中c过程为有氧呼吸第二、三阶段,d过程为有氧呼吸第一、二阶段
B.若a过程中用O,一段时间后能在d过程检测出C18O2
C.若b过程中用C18O2,一段时间后能检测出含18O的(CH2O)
D.若突然降低光照强度,叶肉细胞光反应产生的NADPH和ATP减少
二、总(真)光合速率、净(表观)光合速率和呼吸速率的关系
1.净(表观)光合速率:可用单位时间单位叶面积吸收CO2的量或释放O2的量表示(也可用单位叶面积单位时间积累的干物质的量表示)。
2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法
总(真)光合速率 O2产生速率 CO2固定(或消耗)速率 有机物产生(或制造、生成)速率
净(表观)光合速率 O2释放速率 CO2吸收速率 有机物积累速率
呼吸速率 黑暗中O2 吸收速率 黑暗中CO2释放速率 黑暗中有机物消耗速率
3.光合作用和细胞呼吸关系曲线解读(如图所示)
(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用,测得的数值为呼吸速率(图中A点)。
(2)绿色组织在有光条件下,光合作用与呼吸作用同时进行,测得的数值为净(表观)光合速率。
(3)总(真)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率。
(4)图形分析
①A点:只进行呼吸作用,不进行光合作用。
②AB段:总(真)光合速率小于呼吸速率,净光合速率小于0。
③B点:总(真)光合速率等于呼吸速率,净光合速率等于0。
④B点以后:总(真)光合速率大于呼吸速率,净光合速率大于0。
(5)关键点的移动(在密闭环境中,其他条件适宜)
①呼吸作用强度变大,A点(呼吸速率)下移,B点(呼吸速率等于光合速率时对应的光照强度)右移。
②呼吸作用强度变小,A点(呼吸速率)上移,B点(呼吸速率等于光合速率时对应的光照强度)左移。
4.光合速率与植物生长
(1)当净(表观)光合速率>0时,植物因积累有机物而生长。
(2)当净(表观)光合速率=0时,植物不能生长。
(3)当净(表观)光合速率<0时,植物不能生长,若长时间处于此种状态,植物将死亡。
例3将某绿色植物置于透明的密闭玻璃箱中,如图所示为该植物某一叶肉细胞正在进行的生理活动,其中M、N表示细胞器,a、b表示气体。下列说法错误的是 ( )
A.图中a表示CO2,b表示O2
B.此时玻璃箱中b的含量可能正在减少
C.此时该叶肉细胞的净光合速率小于0
D.a在M中消耗和在N中产生均是在膜上进行的
例4[2025·湖南邵阳高一期末]龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”,有消肿止痛、收敛止血的功效,图甲、乙分别为龙血树在不同条件下相关指标的变化曲线[单位:mmol/(cm2·h)]。下列叙述错误的是 ( )
A.据图甲分析,温度为30℃和40℃时,叶绿体消耗CO2的速率相等
B.40℃条件下,若黑夜和白天时间相等,龙血树能正常生长
C.补充适量的镁元素可能导致图乙中D点左移
D.图乙中影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素是光照强度
例5[2024·河北石家庄高一月考]下图中甲为测定光合作用速率的装置,在密封的试管内放一些新鲜叶片和CO2缓冲液,试管内气体体积的变化可根据毛细玻璃刻度管内红色液滴移动的距离测得。在一定温度,不同强度的光照条件下,测得的气体体积变化如图乙所示。请据图回答问题:
(1)图甲中,新鲜绿叶中可以产生ATP的具体位置有 ,试管内引起气压变化的气体是 。
(2)根据图乙可知呼吸作用每小时吸收的氧气体积为 mL。若此时图乙光照强度为15klx,则新鲜绿叶1小时光合作用产生的气体量为 mL。若此时新鲜绿叶的呼吸商(CO2/O2)为0.8(呼吸时产生的CO2和消耗的O2的比值),那么新鲜绿叶光合作用除自身呼吸提供的CO2外,还需从外界吸收CO2 mL。
(3)利用甲装置测定光合速率时,为了排除无关因子对实验结果的干扰,本实验还应设置对照实验,对照实验的设置是 。
三、自然和密闭环境中一昼夜植物光合作用曲线分析
1.自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
(1)a点:夜间温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。
(2)开始进行光合作用的点:b;结束光合作用的点:m。
(3)光合速率与呼吸速率相等的点:c、h;有机物积累量最大的点:h。
(4)de段下降的原因是气孔关闭,CO2吸收减少;fh段下降的原因是光照强度减弱。
2.密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化
(1)光合速率等于呼吸速率的点:C、E。
(2)图(一)中若N点低于虚线,则该植物一昼夜表现为生长,其原因是N点低于M点,说明一昼夜密闭容器中CO2含量减少,即总光合量大于总呼吸量,植物体内的有机物总量增加。
(3)图(二)中若N点低于虚线,则该植物经一昼夜后不能生长,其原因是N点低于M点,说明一昼夜密闭容器中O2含量减少,即总光合量小于总呼吸量,植物体内的有机物总量减少。
例6下图为某种植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况。下列相关说法正确的是 ( )
A.影响b~c段光合速率的外界因素只有光照强度
B.c~e段下降主要是部分气孔关闭造成的
C.c~e段与f~g段光合速率下降的原因相同
D.该植物进行光合作用的时间区段是b~g
例7[2024·湖北鄂州高一月考]在冬季种植莴苣的蔬菜大棚内,测得CO2浓度在昼夜24h内的变化曲线如图所示。下列相关分析正确的是 ( )
A.B点时,莴苣开始进行光合作用
B.C点时,莴苣的光合速率等于呼吸速率
C.D点时,莴苣的有机物含量为所测时间段中的最大值
D.若以图中大棚内CO2浓度变化推测,则长期下去莴苣不能正常生长
课外拓展——光呼吸1.光呼吸在光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合RuBP(C5),O2与RuBP结合后经一系列反应释放CO2的过程。这种反应在光照下进行,与有氧呼吸类似,故称光呼吸。2.过程3.光呼吸的危害(1)如果在较强光下,光呼吸加强,使得C5氧化分解加强,一部分碳以CO2的形式散失,从而减少了光合产物的形成和积累。(2)光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH,即造成了能量的损耗。4.光呼吸的意义强光时,由于光反应速率大于暗反应速率,因此,叶肉细胞中会积累ATP和NADPH,这些物质积累会产生自由基,尤其是超氧阴离子,这些自由基能损伤叶绿体,而强光下,光呼吸加强,会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH,从而减轻强光对叶绿体的伤害。例8[2024·辽宁大连高一月考]RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco,CO2和O2竞争性与Rubisco结合,当CO2浓度高时,Rubisco催化C5与CO2反应;当O2浓度高时,Rubisco催化C5与O2反应生成磷酸乙醇酸和C3,磷酸乙醇酸经过一系列化学反应,消耗ATP和NADPH,生成CO2和C3,这一过程称为光呼吸。植物细胞产生的ATP和NADPH过多时会破坏细胞。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程,大写字母代表相应的物质。下列叙述合理的是 ( )
A.图中表示RuBP的是E,其组成元素中含有磷元素
B.植物叶肉细胞中,Rubisco发挥作用的场所是叶绿体基质和线粒体内膜
C.夏季晴朗的中午出现“午休”现象时,植物光呼吸的强度与通常情况相比会有所增大
D.光呼吸能消耗ATP、NADPH,从而降低暗反应的速率,对农业是非常不利的
1.[2024·江西九江高一月考]下列关于光合作用和细胞呼吸的叙述中,错误的是 ( )
A.葡萄糖产生于光合作用,可直接在线粒体中被彻底氧化分解
B.光合作用和细胞呼吸都需要酶的催化,但光合酶和呼吸酶的最适温度可能不同
C.水作为原料参与有氧呼吸的第二阶段和光合作用的光反应阶段
D.细胞呼吸所释放的有机物中的化学能主要来自于光能
2.[2024·重庆黔江区高一月考]下图表示植物叶肉细胞内光合作用、呼吸作用中O的转移过程。下列相关叙述正确的是 ( )
H2OO2H2OCO2C3(CH2O)
A.过程②④都有ATP生成
B.过程①③都有NADH生成
C.过程①②⑤都需在生物膜上进行
D.过程②③可相互提供物质
3.将叶面积相等的A、B两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中,给予充足的光照,利用红外测量仪每隔5min测定一次小室中的CO2浓度,结果如图所示。下列对此实验叙述正确的是 ( )
A.此实验可用于验证A植物比B植物具有更强的固定CO2的能力
B.当CO2浓度约为0.8mmol·L-1时,A、B两植物的总光合作用强度相等
C.若A植物在第5min时光照突然降低,C5/C3的值将增大
D.30min以后,两种植物光合作用强度都与呼吸作用强度相等
4.[2025·黑龙江哈尔滨高一月考]如图表示某绿色植物的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时,单位时间内叶肉细胞CO2释放量和叶绿体O2释放总量的变化情况。下列判断错误的是 ( )
A.光照强度为a时,叶肉细胞只进行呼吸作用
B.光照强度为b时,呼吸作用强度是光合作用强度的两倍
C.光照强度为c时,与叶肉细胞呼吸作用相比,光合作用较强
D.光照强度为d时,叶肉细胞单位时间内从外界吸收2个单位的CO2
5.[2025·河南郑州高一月考]在相同、适宜的条件下,测得甲、乙植物同一天的CO2吸收速率变化情况如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.b点时,甲、乙植物的叶绿体固定CO2的速率不一定相等
B.对于乙植物来说,bc段下降和de段下降的原因是一样的
C.甲植物可能存在特殊途径从而适应低浓度CO2的环境
D.一天后,甲、乙植物的有机物均得到了积累
6.[2024·广西玉林高一月考]为了研究温度对绿色植物光合作用与呼吸作用的影响,某生物兴趣小组利用植物光合测定装置进行实验(如图甲),在适宜的光照和不同的温度条件下测定的CO2的吸收量与释放量并绘制了图乙。结合相关知识,回答下列问题:(提示:有色液滴移动1cm相当于图乙中的1个单位)
(1)在夏季炎热晴朗的中午,很多植物往往会出现“光合午休”的现象,此现象出现的原因可能是 。
(2)若用图甲装置测定20℃条件下的光合速率,则X应为 溶液,同时需要适宜的光照强度;为了排除环境中无关因素的影响,还需要设计除 外,其他条件均与实验组相同的对照组。
(3)若在适宜的光照和5℃的条件下,有色液滴在1小时内向右移动了1cm,这1cm代表的含义是 ,结合图乙的相关数据,可知此时该植物的总光合速率等于 mg/h。
(4)在光照等其他条件适宜的情况下,在 ℃条件下,有色液滴向右移动的距离最大,b点的总光合速率 (填“大于”“等于”或“小于”)35℃下的总光合速率。(共65张PPT)
素养提升课(四) 光合作用和细胞呼
吸的关系及综合应用
一、光合作用和细胞呼吸过程的比较
项目 光合作用 细胞呼吸
场所 叶绿体(真核细胞) 细胞质基质、线粒体
(真核细胞)
条件
物质 变化
项目 光合作用 细胞呼吸
能量 变化
实质 合成有机物，储存能量 分解有机物,释放能量
范围 主要为绿色植物叶肉细胞 活细胞
续表
项目 光合作用 细胞呼吸
联系 ____________________________________________________________________________________________________________________ 续表
［提醒］光合作用与有氧呼吸中各种元素的去向
有机物丙酮酸
葡萄糖等
有机物
例1 ［2024·黑龙江鸡西高一期末］ 下列关于光合作用和呼吸作用
的叙述正确的是( )
A.光合作用和呼吸作用总是同时进行的
B.光合作用产生的 主要用于呼吸作用
C.光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用
D.光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行
[解析] 呼吸作用和光合作用不一定是同时进行的，如夜晚只能进行
呼吸作用，A错误；光合作用光反应产生的 只能用于暗反应，B
错误；光合作用的产物是糖类，而糖类是细胞呼吸利用的主要物质，
C正确；光合作用与呼吸作用都可在叶肉细胞中进行，D错误。
√
例2 ［2024·陕西安康高一月考］ 如图是某
同学构建的植物叶肉细胞代谢过程图，下列
相关叙述错误的是( )
A.图中过程为有氧呼吸第二、三阶段， 过程为有氧呼吸第一、二
阶段
B.若过程中用，一段时间后能在过程检测出
C.若过程中用，一段时间后能检测出含的
D.若突然降低光照强度，叶肉细胞光反应产生的和 减少
√
[解析] 据题图可知， 可发生水的光解，为
光反应，为暗反应， 有氧气参与，为有氧
呼吸第三阶段， 为有氧呼吸第一、二阶段，
A错误；中的氧元素能通过有氧呼吸第二阶段进入，若 过程
中用，一段时间后能在过程检测出，B正确； 中的氧
元素能进入有机物中，从而使有机物带上 标记，C正确；光反应的产
物有和，若突然降低光照强度，光反应产生的和
减少，D正确。
二、总(真)光合速率、净(表观)光合速率和呼吸速率的关系
1.净(表观)光合速率：可用单位时间单位叶面积吸收 的量或释放
的量表示(也可用单位叶面积单位时间积累的干物质的量表示)。
2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法
总(真)光合 速率 有机物产生
(或制造、生成)速率
净(表观)光 合速率 有机物积累速率
呼吸速率 黑暗中有机物消耗速率
3.光合作用和细胞呼吸关系曲线解读(如图所示)
(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数
值为呼吸速率(图中A点)。
(2)绿色组织在有光条件下，光合作用与呼吸作用同时进行，测得的
数值为净(表观)光合速率。
(3)总(真)光合速率净(表观)光合速率 呼吸速率。
(4)图形分析
点：只进行呼吸作用，不进行光合作用。
段：总(真)光合速率小于呼吸速率，净光合速率小于0。
点：总(真)光合速率等于呼吸速率，净光合速率等于0。
点以后：总(真)光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0。
(5)关键点的移动(在密闭环境中，其他条件适宜)
①呼吸作用强度变大,A点(呼吸速率)下移,B点(呼吸速率等于光合速
率时对应的光照强度)右移。
②呼吸作用强度变小,A点(呼吸速率)上移,B点(呼吸速率等于光合速
率时对应的光照强度)左移。
4.光合速率与植物生长
(1)当净(表观)光合速率时,植物因积累有机物而生长。
(2)当净(表观)光合速率时,植物不能生长。
(3)当净(表观)光合速率时,植物不能生长,若长时间处于此种状态,
植物将死亡。
例3 将某绿色植物置于透明的密闭玻璃箱中，如图所示为该植物某
一叶肉细胞正在进行的生理活动，其中、表示细胞器，、 表示
气体。下列说法错误的是( )
A.图中表示，表示
B.此时玻璃箱中 的含量可能正在减少
C.此时该叶肉细胞的净光合速率小于 0
D.在中消耗和在 中产生均是在膜上进行的
√
[解析] 是叶绿体，能利用 合成有机物，
因此是； 是线粒体，能利用光合作用产
生的将有机物氧化分解释放能量，因此 是
，A正确。结合题图所示可知，线粒体产生
的 一部分用于光合作用，一部分释放到细胞外，说明该叶肉细胞
呼吸速率大于光合速率，即呼吸作用消耗的多于光合作用产生的 ，
因此玻璃箱中 的含量可能正在减少，此时光合速率小于呼吸速率，
该叶肉细胞的净光合速率小于0，B、C正确。是 ，在线粒体基质中
产生，在叶绿体基质中被消耗，D错误。
例4 ［2025·湖南邵阳高一期末］ 龙血树在《本草纲目》中被誉为
“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效，图甲、乙分别为龙血
树在不同条件下相关指标的变化曲线［单位： 。下
列叙述错误的是( )
A.据图甲分析，温度为和时，叶绿体消耗 的速率相等
B. 条件下，若黑夜和白天时间相等，龙血树能正常生长
C.补充适量的镁元素可能导致图乙中D点左移
D.图乙中影响C、D、 三点光合速率的主要环境因素是光照强度
√
[解析] 图甲中，吸收速率表示净光合速率， 产生速率表示呼
吸速率，叶绿体消耗的速率是指总光合速率，
根据总光合速率 净光合速率呼吸速率可知，
温度为时，叶绿体消耗 的速率
；时，叶绿体消耗 的
速率，A正确。
条件下，龙血树净光合速率和呼吸速率相等，均
为 ，若白天和黑夜时间相
等，则黑夜(12小时)呼吸作用消耗
，白天(12小时)有机物积累量为
，一昼夜之后，植物有机物积累量为0，植物不能正常生
长，B错误。补充适量的镁元素，有利于叶绿素的合成，可能使龙血
树的光合速率增加，则光补偿点可能会降低，即D点左移，C正确。
图乙中影响C、D、 三点光合速率的主要环境因素都是光照强度，D
正确。
例5 ［2024·河北石家庄高一月考］ 下图中甲为测定光合作用速率
的装置，在密封的试管内放一些新鲜叶片和 缓冲液，试管内气体
体积的变化可根据毛细玻璃刻度管内红色液滴移动的距离测得。在
一定温度，不同强度的光照条件下，测得的气体体积变化如图乙所
示。请据图回答问题：
(1)图甲中，新鲜绿叶中可以产生 的具体位置有_______________
________________________，试管内引起气压变化的气体是____。
细胞质基质、线
粒体、叶绿体(类囊体薄膜)
[解析] 图甲中，新鲜绿叶可以进行光合作用和呼吸作用，可以产生
的具体位置有细胞质基质、 线粒体 、叶绿体(类囊体薄膜)；光
合作用能吸收二氧化碳，释放氧气，二氧化碳缓冲液可以维持试管
中二氧化碳量的恒定，因此试管中气体含量的变化就是氧气含量的
变化。
(2)根据图乙可知呼吸作用每小时吸收的氧气体积为____ 。若此时
图乙光照强度为 ，则新鲜绿叶1小时光合作用产生的气体量为
_____。若此时新鲜绿叶的呼吸商为 (呼吸时产生的
和消耗的 的比值)，那么新鲜绿叶光合作用除自身呼吸提供的
外，还需从外界吸收_____ 。
50
200
160
[解析] 根据图乙可知呼吸作用每小时吸收的氧气体积是光照强度为0
时的气体体积变化，据图可知，是；由于总光合量 净光合量
呼吸量，光照强度为时，1小时气体体积变化量为 ，
所以1小时光合作用产生的气体量为 ；新鲜绿叶
呼吸作用每小时消耗 氧气，根据新鲜绿叶的呼吸商为0.8可知，
新鲜绿叶呼吸作用每小时释放 二氧化碳，而光合作
用每小时一共需要 二氧化碳，所以新鲜绿叶还需从外界吸收
二氧化碳 。
(3)利用甲装置测定光合速率时，为了排除无关因子对实验结果的干
扰，本实验还应设置对照实验，对照实验的设置是_______________
___________________________。
其他条件相同，
新鲜叶片改为经消毒的死叶片
[解析] 为了使实验结果更具说服力，本实验还应设置对照实验，即
把新鲜叶片改为经消毒的死叶片进行对照，以排除温度、大气压等
环境中的物理因素对实验结果的影响。
三、自然和密闭环境中一昼夜植物光合作用曲线分析
1.自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
(1)点:夜间温度降低,细胞呼吸减弱, 释放减少。
(2)开始进行光合作用的点:；结束光合作用的点: 。
(3)光合速率与呼吸速率相等的点:、；有机物积累量最大的点: 。
(4)段下降的原因是气孔关闭,吸收减少; 段下降的原因是光照
强度减弱。
2.密闭环境中一昼夜和含量的变化
(1)光合速率等于呼吸速率的点:C、 。
(2)图(一)中若点低于虚线,则该植物一昼夜表现为生长,其原因是 点
低于点,说明一昼夜密闭容器中 含量减少,即总光合量大于总呼
吸量,植物体内的有机物总量增加。
(3)图(二)中若点低于虚线,则该植物经一昼夜后不能生长,其原因是
点低于点,说明一昼夜密闭容器中 含量减少,即总光合量小于总呼
吸量,植物体内的有机物总量减少。
例6 下图为某种植物在夏季晴天一昼夜内 吸收量的变化情况。下
列相关说法正确的是 ( )
A.影响 段光合速率的外界因素只有光照强度
B. 段下降主要是部分气孔关闭造成的
C.段与 段光合速率下降的原因相同
D.该植物进行光合作用的时间区段是
√
[解析] 影响 段光合速率的
外界因素主要是光照强度，除
此之外还有温度等， 错误；
段光合速率下降的原因是
温度过高，光照过强，部分气
孔关闭，吸收量减少，而 段光合速率下降则是因为光照强度降
低，B正确，C错误；当 释放量减少时说明出现光合作用，因此该植
物进行光合作用的时间区段是 ，D错误。
例7 ［2024·湖北鄂州高一月考］ 在冬季种植莴苣的蔬菜大棚内，
测得浓度在昼夜 内的变化曲线如图所示。下列相关分析正确
的是( )
A.B点时，莴苣开始进行光合作用
B.C点时，莴苣的光合速率等于呼吸速率
C.D点时，莴苣的有机物含量为所测时间段中的最大值
D.若以图中大棚内 浓度变化推测，则长期下去莴苣不能正常生长
√
[解析] B点前，莴苣已开始进行光合作
用，B点时，大棚内 浓度达到最高，
莴苣的光合速率等于呼吸速率，A错误；
C点后，大棚内 浓度持续下降，表明
莴苣的光合速率大于呼吸速率，B错误；B点到D点(不包括B、D两点)，
光合速率大于呼吸速率，有机物含量增加，D点时，莴苣的光合速率等
于呼吸速率，过了D点，呼吸速率大于光合速率，有机物含量减少，因
此D点时莴苣的有机物含量在昼夜 内达到最大值，C正确；分析题图
中大棚内浓度的变化，24时的 浓
度低于0时，说明经过昼夜 后，大棚
内 浓度降低，莴苣的有机物含量增加，
长期下去，莴苣能够生长，D错误。
课外拓展——光呼吸
1.光呼吸
在光照条件下，叶肉细胞中与竞争性结合，与
结合后经一系列反应释放的过程。这种反应在光照下进行，
与有氧呼吸类似，故称光呼吸。
2.过程
3.光呼吸的危害
(1)如果在较强光下，光呼吸加强，使得氧化分解加强，一部分碳
以的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。
(2)光呼吸过程中消耗了和，即造成了能量的损耗。
4.光呼吸的意义
强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积
累和，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，
这些自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应
过程中积累的和，从而减轻强光对叶绿体的伤害。
例8 ［2024·辽宁大连高一月考］羧化/加氧酶缩写为 ，
和竞争性与结合，当浓度高时，催化 与
反应;当浓度高时，催化与 反应生成磷酸乙醇酸和
，磷酸乙醇酸经过一系列化学反应，消耗和，生成
和，这一过程称为光呼吸。植物细胞产生的和 过多时
会破坏细胞。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字
母代表相应的物质。下列叙述合理的是( )
A.图中表示的是 ，其组成元素中含有磷元素
B.植物叶肉细胞中， 发挥作用的场所是叶绿体基质和线粒体
内膜
C.夏季晴朗的中午出现“午休”现象时，植物光呼吸的强度与通常情
况相比会有所增大
D.光呼吸能消耗、 ，从而降低暗反应的速率，对农业是
非常不利的
√
[解析] 根据题图中信息，
依次为、 、
、、、 ，故
图中表示的是 ，不
是 ，A错误；整个光合作用是
在叶绿体中进行的，而 是在叶绿体基质中发挥作用的，B错误；
夏季晴朗的中午出现 “午休”现象时，气孔暂时关闭，此时胞内的 浓
度下降，光反应能够正常进行，产生的增加，因此与 的结
合能力增强，光呼吸强度与通
常情况相比有所增大，C正确；
当植物细胞产生的 和
过多时会破坏细胞，通
过光呼吸消耗多余的 和
，对植物细胞来说是一
种保护，因此有利于农业生产，
D错误。
1.［2024·江西九江高一月考］下列关于光合作用和细胞呼吸的叙述
中，错误的是( )
A.葡萄糖产生于光合作用，可直接在线粒体中被彻底氧化分解
B.光合作用和细胞呼吸都需要酶的催化，但光合酶和呼吸酶的最适
温度可能不同
C.水作为原料参与有氧呼吸的第二阶段和光合作用的光反应阶段
D.细胞呼吸所释放的有机物中的化学能主要来自于光能
√
[解析] 葡萄糖是光合作用的产物，但葡萄糖不能直接进入线粒体中
氧化分解，葡萄糖氧化分解的第一阶段在细胞质基质中进行，A错误；
光合作用和细胞呼吸的过程都比较复杂，都需要酶的催化，但光合
酶和呼吸酶的最适温度可能不同，B正确；水参与有氧呼吸的第二阶
段，也参与光合作用的光反应，C正确；细胞呼吸分解有机物所释放
的化学能主要是通过光合作用由光能转化而来，D正确。
2.［2024·重庆黔江区高一月考］下图表示植物叶肉细胞内光合作用、
呼吸作用中 的转移过程。下列相关叙述正确的是( )
A.过程②④都有 生成
B.过程①③都有 生成
C.过程①②⑤都需在生物膜上进行
D.过程②③可相互提供物质
√
[解析] 题图中过程①②③④⑤分别是光反应、有氧呼吸第三阶段、
有氧呼吸第二阶段、的固定、的还原，过程①②③都有 生
成，而④无 生成，A错误；①是光合作用的光反应，生成
，无的生成，③为有氧呼吸的第二阶段，有 的产
生，B错误；⑤为 的还原，在叶绿体基质中进行，C错误；过程②
可为过程③提供水，过程③可为过程②提供 ，D正确。
3.将叶面积相等的A、B两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适
宜且恒定的密闭小室中，给予充足的光照，利用红外测量仪每隔
测定一次小室中的 浓度，结果如图所示。下列对此实验叙
述正确的是( )
A.此实验可用于验证A植物比B植物具有更强的固定 的能力
B.当浓度约为 时，A、B两植物的总光合作用强度
相等
C.若A植物在第时光照突然降低， 的值将增大
D. 以后，两种植物光合作用强度都与呼吸作用强度相等
√
[解析] 由于最终B植物所在的密闭
小室中的 浓度更低，所以B植
物固定 的能力较A植物强，故
此实验可用于验证B植物比A植物
具有更强的固定 的能力,A错
误。浓度约为 时，A、B两植物曲线相交，表明密闭小
室中被植物吸收的 量相等，而总光合作用强度是指单位时间、单位
面积植物利用的量，B错误。若A植物在第 时光照突然降低，
光反应产生的和 的量
变少， 的还原变慢，短时间内
的固定不变，故变多， 变
少， 的值将减小，C错误。
后，小室中的 浓度不再
变化，说明A、B植物不再吸收
，此时A、B植物光合作用固
定 的量分别等于各自呼吸作用
放出 的量，D正确。
4.［2025·黑龙江哈尔滨高一月考］
如图表示某绿色植物的叶肉细胞
在光照强度分别为、、、 时，
单位时间内叶肉细胞 释放量和
叶绿体 释放总量的变化情况。
下列判断错误的是( )
A.光照强度为 时，叶肉细胞只进行呼吸作用
B.光照强度为 时，呼吸作用强度是光合作用强度的两倍
C.光照强度为 时，与叶肉细胞呼吸作用相比，光合作用较强
D.光照强度为时，叶肉细胞单位时间内从外界吸收2个单位的
√
[解析] 光照强度为 时，叶肉细胞
没有氧气的产生，因此不进行光
合作用，只进行呼吸作用，A正确；
光照强度为 时，叶肉细胞的呼吸
速率不变，与 时相同，即呼吸作
用二氧化碳释放量为6，只是部分二氧化碳被光合作用吸收，因此光合
作用强度为3，呼吸作用强度为6，呼吸作用强度是光合作用强度的两倍，
B正确；光照强度为 时，叶肉细胞二氧化碳释放量为0，叶肉细胞光合
作用强度为6，呼吸作用强度为6，
叶肉细胞光合作用强度等于呼吸
作用强度，C错误；光照强度为
时，题图中看出，氧气的产生量
为8个单位，即光合作用要吸收8
个单位的二氧化碳，呼吸作用产
生6个单位的二氧化碳，因此叶肉
细胞单位时间内从外界吸收2个单
位的二氧化碳，D正确。
5.［2025·河南郑州高一月考］在相同、适宜的条件下，测得甲、乙
植物同一天的 吸收速率变化情况如图所示。下列说法错误的是
( )
A.点时，甲、乙植物的叶绿体固定 的速率不一定相等
B.对于乙植物来说，段下降和 段下降的原因是一样的
C.甲植物可能存在特殊途径从而适应低浓度 的环境
D.一天后，甲、乙植物的有机物均得到了积累
√
[解析] 点时，甲、乙植物的净
光合速率相等，但二者呼吸速率
不一定相等，因此叶绿体固定
的速率不一定相等，A正确；
对于乙植物来说， 段曲线下降的原因是中午气温过高，气孔关闭，导
致吸收减少， 段曲线下降的原因是光照强度降低，两者不同，B
错误；甲植物中午气孔关闭 吸收减少时，仍能保持较高的光合速率，
推测其可能存在特殊途径从而适应低浓度 的环境，C正确；一天内，
甲、乙植物坐标轴上方的面积远大于坐标轴下方的面积，即白天积累的
有机物的量大于夜间消耗的有机物的量，有机物均得到了积累，D正确。
6.［2024·广西玉林高一月考］为了研究温度对绿色植物光合作用与
呼吸作用的影响，某生物兴趣小组利用植物光合测定装置进行实验
(如图甲)，在适宜的光照和不同的温度条件下测定的 的吸收量与
释放量并绘制了图乙。结合相关知识，回答下列问题：(提示：有色
液滴移动 相当于图乙中的1个单位)
(1)在夏季炎热晴朗的中午，很多植物往往会出现“光合午休”的现象，
此现象出现的原因可能是_____________________________________
_______________________________。
中午温度过高，气孔开放程度减小，吸收
二氧化碳减少，光合作用强度降低
[解析] 在夏季炎热晴朗的中午，由于温度过高，为避免蒸腾作用导
致植物失水过多，植物气孔关闭，二氧化碳吸收减少，光合作用强
度减弱，出现“光合午休”现象。
(2)若用图甲装置测定条件下的光合速率，则 应为_________溶
液，同时需要适宜的光照强度；为了排除环境中无关因素的影响，
还需要设计除______________外，其他条件均与实验组相同的对照组。
绿色植物不同
[解析] 若用图甲装置测定条件下的光合速率，则应为
溶液，为植物的光合作用提供 ，同时需要适宜的光照强度；为了
排除环境中无关因素的影响，还需要设计除绿色植物(将植物换为死
的植物)不同外，其他条件均与实验组相同的对照组。
(3)若在适宜的光照和 的条件下，有色液滴在1小时内向右移动了
，这 代表的含义是__________________________，结合图
乙的相关数据，可知此时该植物的总光合速率等于____ 。
植物的净光合速率是
1.5
[解析] 图甲装置中若有色液滴右移，表示有氧气的释放，植物的光
合速率 呼吸速率，若左移，证明呼吸速率 光合速率，若在适宜
的光照和的条件下，有色液滴在1小时内向右移动了 ，这
代表的含义是 内氧气的释放量，即植物的净光合速率是
；结合图乙的相关数据，可知此时该植物的总光合速率 净光
合速率呼吸速率 。
(4)在光照等其他条件适宜的情况下，在____ 条件下，有色液滴向
右移动的距离最大， 点的总光合速率______(填“大于”“等于”或“小
于”) 下的总光合速率。
25
等于
[解析] 有色液滴向右移动的速率表示净光合速率，据图乙可知，在
光照等其他条件适宜的情况下，在 光照下二氧化碳的吸收量最
大，表示净光合速率最大； 点是净光合速率与呼吸速率的交点，表
示净光合速率呼吸速率；点的光合速率 ，
下的光合速率 ，两者相等。
