微专题二 光合作用与细胞呼吸的关系、曲线模型及相关实验设计
题型一 归纳概括光合作用与细胞呼吸物质和能量转化的关系
1.物质联系
2.能量联系
【典例1】 如图表示光合作用与细胞呼吸过程中物质变化的关系，下列说法不正确的是（ ）
A.能提供给绿色植物各种生命活动所需能量最多的是5过程
B.等物质的量的葡萄糖无氧呼吸产生乳酸和乙醇生成ATP的量相等
C.1、3和4过程产生的[H]都能与氧结合产生水
D.2过程需多种酶参与，且需ATP供能
【典例2】 如图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素的转移途径以及能量转换过程，图中序号表示相关的生理过程。下列叙述错误的是（ ）
A.在元素转移途径中，④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同
B.在元素转移途径中，能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程有②③⑥⑦⑨
C.在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是⑦或⑨
D.⑩ 产生的ATP中的化学能都可以转变为光能和机械能
题型二 微观辨析总（真正）光合速率、净（表观）光合速率和呼吸速率的关系
1.表示方法
总（真正） 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
2.关系曲线解读
（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（真正）光合速率＝净（表观）光合速率＋呼吸速率。
（4）分析图：
①A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合量小于0。
②AB段：总（真正）光合速率小于呼吸速率，净光合量小于0。
③B点：总（真正）光合速率等于呼吸速率，净光合量等于0。
④B点以后：总（真正）光合速率大于呼吸速率，净光合量大于0。
3.与植物生长的关系
（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。
【典例3】
如图是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解，据图判断下列说法错误的是（ ）
A.A、C表示叶绿体释放氧气的量，A＋C可以表示总光合速率
B.B、C表示线粒体吸收氧气的量，B＋C可以表示呼吸速率
C.黑暗中，A、C的量为零
D.叶肉细胞的净光合速率可以用C或D来表示
【典例4】 以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（ ）
A.光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等
B.光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示绿色植物制造的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等
题型三 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：夜晚温度降低，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1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，植物生长。
（3）图2中若N点低于虚线，则该植物一昼夜不能生长，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，植物不能生长。
【典例5】 如图为某种植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况。下列判断正确的是（ ）
A.影响BC段光合速率的外界因素只有光照强度
B.CE段下降主要是部分气孔关闭造成的
C.CE段与FG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BG
【典例6】 （2024·江苏扬州中学期末）在天气晴朗的夏季，将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度，绘制成如图所示的曲线（水平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓度）。据图得出的判断错误的是（ ）
A.d点和h点分别表示24 h中光合速率的最大值和最小值
B.bc段和ab段曲线斜率差异可能是温度变化造成的
C.fg段和ef段曲线斜率差异可能是气孔导度变化造成的
D.从a点和k点可以看出该植株24 h体内有机物含量增加
题型四 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的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）。
②测定净光合速率（装置乙）
a.装置乙烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。
b.必须给予较强光照处理，且温度适宜。
c.红色液滴向右移动（用红色液滴单位时间内向右移动的距离代表净光合速率）。
③根据“总（真正）光合速率＝呼吸速率＋净光合速率”可计算得到总（真正）光合速率。
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。
2.黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的问题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量（或二氧化碳的增加量）为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量（或二氧化碳的减少量）为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。
3.半叶法
如图所示，将植物对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）则留在光下进行光合作用（即不做处理），并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
【典例7】 某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，室温25 ℃下进行了一系列的实验，对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是（ ）
A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小
B.若要测真正光合强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液
C.若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移
D.若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移
【典例8】 （2024·江苏盐城射阳一中月考）“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，设法阻止两部分之间的物质运输。适宜光照下4小时，在A、B截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b。下列说法错误的是（ ）
A.若要测定叶片的呼吸速率，需要在光照前截取同等面积的叶片烘干称重
B.选择叶片时需注意叶龄、着生部位、叶片对称性及受光条件等的一致性
C.分析实验数据可知，该叶片的净光合作用速率的数值为：（b－a）/4
D.若用“半叶法”探究光合作用的产物是否为淀粉，则实验前需要对植物做饥饿处理
1.（2024·江苏南通月考）如图是某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。下列说法错误的是（ ）
A.当光照强度突然降低，短时间内X物质会增加
B.①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④
C.如果③过程是有氧呼吸的第一阶段，Y物质可能含有3个碳原子
D.光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外
2.（2024·江苏徐州期末）如图是西瓜幼苗光合作用速率、呼吸作用速率随温度变化的曲线图，下列相关叙述错误的是（ ）
A.图中虚线是该西瓜幼苗在黑暗条件下测出的呼吸作用的曲线
B.图中B、D点光合作用制造的有机物等于呼吸消耗的有机物
C.限制AB段CO2吸收速率的主要因素是温度
D.白天气温为20～30 ℃时有利于西瓜积累有机物
3.（2024·江苏连云港灌南一中月考）利用气压瓶法研究光合作用和呼吸作用速率以及有氧呼吸和无氧呼吸方式判定，下列有关实验的过程与方法不正确的是（ ）
A.利用甲装置测绿色植物的呼吸速率，应将装置黑暗处理，红色液滴左移代表耗氧量
B.要进行绿色植物细胞呼吸方式的判定，除黑暗处理的甲装置外，另设一组NaOH换为等量的清水的对照装置，其余条件同甲装置相同
C.将乙装置照光后红色液滴右移代表氧气释放量，测出的是植物的总光合作用速率
D.测定呼吸速率和净光合速率时，如需消除物理误差可通过设置放入死亡的植物的对照组来实现
4.（2024·江苏苏南八校联考）生物科技小组的同学利用完全培养液，对某种植物离体的叶肉细胞进行悬浮培养，进行了一系列实验测定，绘制成如图所示曲线。据图分析，正确的是（ ）
A.在35 ℃时，叶肉细胞的光合作用速率与呼吸作用速率相等
B.该实验的目的是探究光照和黑暗条件下温度对叶肉细胞光合作用速率与呼吸作用速率的影响
C.叶肉细胞中光合作用相关酶比呼吸作用相关酶的最适温度更高
D.保持其他条件不变，突然增强光照时，短时间内叶肉细胞中C3的含量将增多
5.（2024·江苏泰州中学期末）科学家研究发现：在强光下，激发态叶绿素会与氧分子反应形成单线态氧而损伤叶绿体，然而类胡萝卜素可快速淬灭激发态叶绿素，起到保护叶绿体的作用。如图是夏季连续两昼夜内，某杏树CO2吸收量和释放量的变化曲线图。S1～S5表示曲线与横轴围成的面积。请据图回答下列问题：
（1）图中B点时，该杏树的叶肉细胞中光合速率 呼吸速率（填“大于”“小于”或“等于”）。造成MN段波动的主要外界因素是 。
（2）图中MN段杏树叶肉细胞合成ATP的场所有 ，图中FG段CO2吸收量下降，造成这一变化的主要原因是 。
（3）经过这两昼夜，该杏树能正常生长，则有机物的积累量在图示 （填字母）时刻达到最大值。图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是 。
（4）对缺乏类胡萝卜素的突变体进行叶绿体色素提取，需要用到的有机溶剂是 ，再经过分离，获得的色素条带与正常植株相比有何不同？ ﹔缺乏类胡萝卜素的突变体与正常植株对红光的吸收是否有差异？ （填“有”或“无”）。
（5）在强光条件下，与正常植株相比，缺乏类胡萝卜素的突变体的光合速率 （填“上升”“不变”或“下降”），原因是
微专题二 光合作用与细胞呼吸的关系、曲线模型及相关实验设计
【典例1】 C 1、3、4和5过程都能产生能量，但1过程的能量只能用于暗反应，3、4、5中5过程产生的能量最多，因此为绿色植物各种生命活动提供能量最多的是5过程，A正确；等物质的量的葡萄糖无氧呼吸产生乳酸和乙醇生成ATP的量相等，B正确；1、3和4过程都能产生[H]，其中1过程产生的[H]只能用于暗反应，只有3和4过程产生的[H]与O2结合产生水，C错误；2是暗反应过程，需要光反应产生的[H]和ATP，还原C3形成有机物，完成了从活跃化学能到稳定化学能的转变，D正确。
【典例2】 D ⑩产生的ATP只能用于暗反应，转化为有机物中的化学能，D错误。
【典例3】 D 图示中，左侧为叶绿体，右侧为线粒体，A、C、B为氧气，D、E、F为二氧化碳。叶绿体吸收二氧化碳，放出氧气，A、C表示叶绿体释放氧气的量，A＋C可以表示总光合速率，A正确；线粒体吸收氧气，放出二氧化碳，B、C表示线粒体吸收氧气的量，B＋C可以表示呼吸速率，B正确；黑暗中植物不进行光合作用，A、C的量为零，C正确；净光合速率可以用A或E表示，D错误。
【典例4】 A 虚线表示光合作用净积累有机物量，实线表示呼吸作用消耗有机物的量，因此总光合作用＝制造的有机物量＝虚线量＋实线量。在光照相同时间的条件下，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等，A正确。光照相同时间，植物积累的有机物的量为净光合作用量，有机物的量最多应是在25 ℃条件下，B错误。在30 ℃和35 ℃时该植物光合作用制造的有机物量相等，故不可能在温度高于25 ℃时光合作用制造的有机物的量开始减少，C错误。两曲线的交点为净光合作用积累或增加的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，D错误。
【典例5】 B 影响BC段光合速率的外界因素除了光照强度，还有温度等，A错误；CE段下降主要是温度过高，光照过强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少造成的，B正确；CE段光合速率下降的原因是温度过高，光照过强，导致气孔关闭，CO2吸收量减少，而FG段下降则是因为光照强度减弱，C错误；当二氧化碳释放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AH，D错误。
【典例6】 A d点和h点表示光合速率＝呼吸速率，A错误；bc段和ab段曲线斜率差异，可能是温度变化影响呼吸速率造成的，B正确；fg段和ef段光合速率大于呼吸速率，曲线斜率差异可能是气孔导度变化造成光合速率不同，C正确；从a点和k点可以看出，经过24 h，室内二氧化碳浓度下降，说明光合强度大于呼吸强度，故该植株24 h体内有机物含量增加，D正确。
【典例7】 C 清水既不吸收和释放O2，也不吸收和释放CO2，光合作用产生的O2量和细胞呼吸释放的CO2量相等，液滴不移动，C错误。
【典例8】 C 黑暗条件下植物只进行呼吸作用，不进行光合作用，因此对称叶的遮光部分在单位时间内干重的减少量为细胞呼吸速率，因此若要测定叶片的呼吸速率，需要在光照前截取同等面积的叶片烘干称重，作为起始干重，A正确；本实验的自变量为是否光照，叶龄、着生部位、叶片对称性及受光条件等属于无关变量，各组应保证其他条件相同且适宜，否则会导致实验结果不准确，B正确；该叶片的净光合作用速率＝（b－初始干重）÷4，初始干重＝a＋呼吸速率×4，因此净光合作用速率＝（b－a－呼吸速率×4）÷4，由于初始干重和呼吸速率都是未知的，因此不能确定该叶片的净光合作用速率，C错误；若用“半叶法”探究光合作用的产物是否为淀粉，则实验前需要对植物做饥饿处理，以排除自身储存的淀粉对实验结果的影响，D正确。
针对练习
1.B X物质是C3，如果光照强度突然降低，则由于ATP和NADPH含量减少而使物质X（C3）的还原速度降低，所以其含量会在一段时间内升高，A正确；光合作用的光反应阶段（①）和有氧呼吸的三个阶段（③④）均能产生ATP，而光合作用暗反应阶段中的C3的还原过程（②）不能产生ATP，B错误；如果③过程是有氧呼吸的第一阶段，Y物质是丙酮酸（C3H4O3），Y物质含有3个碳原子，C正确；呼吸作用产生的CO2可以作为光合作用的原料，但是当光合作用速率小于呼吸作用速率时，光合作用不需要利用那么多的CO2，④过程产生的CO2会释放到细胞外，D正确。
2.B 单位时间内O2的消耗量可表示呼吸作用的速率，所以图中虚线是该西瓜幼苗在黑暗条件下测出的呼吸作用的曲线，A正确；单位时间内从空气中吸收的CO2量可表示净光合作用速率，B、D点表示净光合作用速率等于呼吸作用速率，所以B、D点光合作用制造的有机物大于呼吸消耗的有机物，B错误；AB段CO2吸收速率随着温度的升高而增大，所以限制AB段CO2吸收速率的主要因素是温度，C正确；气温为20～30 ℃，西瓜的净光合作用速率达到最大，所以气温为20～30 ℃时有利于西瓜积累有机物，D正确。
3.C 利用甲装置测绿色植物的呼吸速率，应将装置黑暗处理，可以避免光合作用产生的氧气对呼吸速率的干扰，因此若利用甲装置测绿色植物的呼吸速率，需要将装置黑暗处理，红色液滴左移代表耗氧量，A正确；要进行绿色植物细胞呼吸方式的判定，除黑暗处理的甲装置外，另设一组NaOH换为等量的清水的对照装置，其余条件同甲装置相同，这样可以一组测有氧呼吸，另一种测无氧呼吸，B正确；将乙装置照光后红色液滴右移代表氧气释放量，测出的是植物释放的氧气，因此，测出的是植物的净光合作用速率，C错误；测定呼吸速率和净光合速率时，如需消除物理误差可通过设置放入死亡的植物的对照组来实现，从而对实验的数据进行校正，减小误差，D正确。
4.B 35 ℃时，叶肉细胞的净光合速率与呼吸速率相等，那么真正（总）光合速率是呼吸速率的两倍，A错误；该实验的目的是探究光照和黑暗条件下温度对叶肉细胞光合作用速率与呼吸作用速率的影响，B正确；根据图像分析，光合作用的最适温度大约在25 ℃，而呼吸作用的最适温度不低于50 ℃，因此叶肉细胞中与呼吸作用有关酶的最适温度更高，C错误；突然增强光照时，C3的还原速率加快，而CO2的固定不变，因此短时间内叶肉细胞中C3的含量将减少，D错误。
5.（1）大于 温度 （2）细胞质基质和线粒体 部分气孔关闭，CO2供应量减少 （3）I 光照强度不同 （4）无水乙醇 滤纸条上只有2条色素带 无 （5）下降 强光下缺乏类胡萝卜素的植株不能对叶绿体起到保护作用
解析：（1）B点时，整个植株的光合强度等于呼吸强度，由于存在如根细胞等不进行光合作用只进行呼吸作用的细胞，所以此时叶肉细胞的光合速率应大于呼吸速率。影响植物呼吸作用的主要因素是温度，夜间温度有起伏，故造成MN段波动的因素为温度。（2）图中MN段无光照，杏树叶肉细胞不能进行光合作用，只进行呼吸作用，合成ATP的场所有细胞质基质和线粒体。图中FG段为中午，由于温度较高，植物体为降低蒸腾作用，部分气孔关闭，导致CO2吸收量下降。（3）I点时植株的光合强度等于呼吸强度，超过I点有机物消耗大于合成速率，故这两昼夜有机物的积累量在I时刻达到最大值。影响光合作用的环境因素主要有光照强度、温度和CO2浓度，故两昼夜中，造成S2明显小于S4的外界因素最可能是光照强度。（4）色素易溶于有机溶剂，常用无水乙醇提取色素，由于缺乏类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素，分离后在滤纸条最上面），其分离得到的色素带与正常植株相比，滤纸条上只有靠下的两条色素带。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以缺乏类胡萝卜素的突变体与正常植株对红光的吸收无差异。（5）由于类胡萝卜素可快速淬灭激发态叶绿素，故缺乏类胡萝卜素的突变体因无法淬灭激发态叶绿素而使叶绿体受损，同时缺乏类胡萝卜素会导致光反应吸收的蓝紫光减少，所以光合速率下降。
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微专题二 光合作用与细胞呼吸的关系、曲线模型及相关实验设计
题型一 归纳概括光合作用与细胞呼吸物质和能量转化的关系
1. 物质联系
2. 能量联系
【典例1】 如图表示光合作用与细胞呼吸过程中物质变化的关系，
下列说法不正确的是（ ）
A. 能提供给绿色植物各种生命活动所需能量最多的是5过程
B. 等物质的量的葡萄糖无氧呼吸产生乳酸和乙醇生成ATP的量相等
C. 1、3和4过程产生的[H]都能与氧结合产生水
D. 2过程需多种酶参与，且需ATP供能
解析： 1、3、4和5过程都能产生能量，但1过程的能量只能用
于暗反应，3、4、5中5过程产生的能量最多，因此为绿色植物各
种生命活动提供能量最多的是5过程，A正确；等物质的量的葡萄
糖无氧呼吸产生乳酸和乙醇生成ATP的量相等，B正确；1、3和4
过程都能产生[H]，其中1过程产生的[H]只能用于暗反应，只有3
和4过程产生的[H]与O2结合产生水，C错误；2是暗反应过程，需
要光反应产生的[H]和ATP，还原C3形成有机物，完成了从活跃化
学能到稳定化学能的转变，D正确。
【典例2】 如图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素
的转移途径以及能量转换过程，图中序号表示相关的生理过程。下列
叙述错误的是（ ）
A. 在元素转移途径中，④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同
B. 在元素转移途径中，能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程有
②③⑥⑦⑨
C. 在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是⑦或⑨
D. ⑩ 产生的ATP中的化学能都可以转变为光能和机械能
解析： ⑩产生的ATP只能用于暗反应，转化为有机物中的化学
能，D错误。
题型二 微观辨析总（真正）光合速率、净（表观）光合速率和
呼吸速率的关系
1. 表示方法
总（真正） 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
2. 关系曲线解读
（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（真正）光合速率＝净（表观）光合速率＋呼吸速率。
（4）分析图：
①A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合量小于0。
②AB段：总（真正）光合速率小于呼吸速率，净光合量小于0。
③B点：总（真正）光合速率等于呼吸速率，净光合量等于0。
④B点以后：总（真正）光合速率大于呼吸速率，净光合量大于0。
3. 与植物生长的关系
（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。
【典例3】 如图是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解，据图
判断下列说法错误的是（ ）
A. A、C表示叶绿体释放氧气的量，A＋C可以表示总光合速率
B. B、C表示线粒体吸收氧气的量，B＋C可以表示呼吸速率
C. 黑暗中，A、C的量为零
D. 叶肉细胞的净光合速率可以用C或D来表示
解析： 图示中，左侧为叶绿体，右侧为线粒体，A、C、B为氧
气，D、E、F为二氧化碳。叶绿体吸收二氧化碳，放出氧气，A、C表
示叶绿体释放氧气的量，A＋C可以表示总光合速率，A正确；线粒体
吸收氧气，放出二氧化碳，B、C表示线粒体吸收氧气的量，B＋C可
以表示呼吸速率，B正确；黑暗中植物不进行光合作用，A、C的量为
零，C正确；净光合速率可以用A或E表示，D错误。
【典例4】 以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色
植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是
（ ）
A. 光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等
B. 光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
C. 温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D. 两曲线的交点表示绿色植物制造的有机物的量与呼吸作用消耗的有
机物的量相等
解析： 虚线表示光合作用净积累有机物量，实线表示呼吸作用消
耗有机物的量，因此总光合作用＝制造的有机物量＝虚线量＋实线
量。在光照相同时间的条件下，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与
30 ℃时相等，A正确。光照相同时间，植物积累的有机物的量为净光
合作用量，有机物的量最多应是在25 ℃条件下，B错误。在30 ℃和35
℃时该植物光合作用制造的有机物量相等，故不可能在温度高于25 ℃
时光合作用制造的有机物的量开始减少，C错误。两曲线的交点为净
光合作用积累或增加的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相
等，D错误。
题型三 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：夜晚温度降低，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1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，植物生长。
（3）图2中若N点低于虚线，则该植物一昼夜不能生长，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，植物不能生长。
【典例5】 如图为某种植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情
况。下列判断正确的是（ ）
A. 影响BC段光合速率的外界因素只有光照强度
B. CE段下降主要是部分气孔关闭造成的
C. CE段与FG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BG
解析： 影响BC段光合速率的外界因素除了光照强度，还有温度
等，A错误；CE段下降主要是温度过高，光照过强，导致部分气孔关
闭，CO2吸收量减少造成的，B正确；CE段光合速率下降的原因是温
度过高，光照过强，导致气孔关闭，CO2吸收量减少，而FG段下降则
是因为光照强度减弱，C错误；当二氧化碳释放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AH，D错误。
【典例6】 （2024·江苏扬州中学期末）在天气晴朗的夏季，将用全
素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。每隔一
段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内
CO2浓度，绘制成如图所示的曲线（水
平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓
度）。据图得出的判断错误的是（ ）
A. d点和h点分别表示24 h中光合速率的最大值和最小值
B. bc段和ab段曲线斜率差异可能是温度变化造成的
C. fg段和ef段曲线斜率差异可能是气孔导度变化造成的
D. 从a点和k点可以看出该植株24 h体内有机物含量增加
解析： d点和h点表示光合速率＝呼吸速率，A错误；bc段和ab段曲
线斜率差异，可能是温度变化影响呼吸速率造成的，B正确；fg段和ef
段光合速率大于呼吸速率，曲线斜率差异可能是气孔导度变化造成光
合速率不同，C正确；从a点和k点可以看出，经过24 h，室内二氧化碳
浓度下降，说明光合强度大于呼吸强度，故该植株24 h体内有机物含
量增加，D正确。
题型四 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的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）。
②测定净光合速率（装置乙）
a.装置乙烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内
CO2浓度恒定，满足光合作用需求。
b.必须给予较强光照处理，且温度适宜。
c.红色液滴向右移动（用红色液滴单位时间内向右移动的距离
代表净光合速率）。
③根据“总（真正）光合速率＝呼吸速率＋净光合速率”可计算
得到总（真正）光合速率。
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。
2. 黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光
合作用强度的问题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白
瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初
始值两种情况，规律如下：
规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量（或二氧化碳的
增加量）为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量（或二氧化碳的减少
量）为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得
的现有量之差即总光合作用量。
3. 半叶法
如图所示，将植物对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分
（B）则留在光下进行光合作用（即不做处理），并采用适当的
方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分
叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为
MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的
叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的
量，再通过计算可得出光合速率。
【典例7】 某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，室温25
℃下进行了一系列的实验，对实验过程中装置条件及结果的叙述错误
的是（ ）
A. 若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作
用强度大小
B. 若要测真正光合强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH
溶液
C. 若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移
D. 若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移
解析： 清水既不吸收和释放O2，也不吸收和释放CO2，光合作用
产生的O2量和细胞呼吸释放的CO2量相等，液滴不移动，C错误。
【典例8】 （2024·江苏盐城射阳一中月考）“半叶法”测定光合速率
时，将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，设法
阻止两部分之间的物质运输。适宜光照下4小时，在A、B截取等面积
的叶片，烘干称重，分别记为a、b。下列说法错误的是（ ）
A. 若要测定叶片的呼吸速率，需要在光照前截取同等面积的叶片烘干称重
B. 选择叶片时需注意叶龄、着生部位、叶片对称性及受光条件等的一致性
C. 分析实验数据可知，该叶片的净光合作用速率的数值为：（b－a）/4
D. 若用“半叶法”探究光合作用的产物是否为淀粉，则实验前需要对植物做饥饿处理
解析： 黑暗条件下植物只进行呼吸作用，不进行光合作用，因
此对称叶的遮光部分在单位时间内干重的减少量为细胞呼吸速
率，因此若要测定叶片的呼吸速率，需要在光照前截取同等面积
的叶片烘干称重，作为起始干重，A正确；本实验的自变量为是否
光照，叶龄、着生部位、叶片对称性及受光条件等属于无关变
量，各组应保证其他条件相同且适宜，否则会导致实验结果不准
确，B正确；该叶片的净光合作用速率＝（b－初始干重）÷4，初
始干重＝a＋呼吸速率×4，因此净光合作用速率＝（b－a－呼吸
速率×4）÷4，由于初始干重和呼吸速率都是未知的，因此不能
确定该叶片的净光合作用速率，C错误；若用“半叶法”探究光合作用的产物是否为淀粉，则实验前需要对植物做饥饿处理，以排除自身储存的淀粉对实验结果的影响，D正确。
1. （2024·江苏南通月考）如图是某高等植物体内有关的生理过程示意
图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W
表示相关物质。下列说法错误的是（ ）
A. 当光照强度突然降低，短时间内X物质会增加
B. ①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④
C. 如果③过程是有氧呼吸的第一阶段，Y物质可能含有3个碳原子
D. 光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外
解析： X物质是C3，如果光照强度突然降低，则由于ATP和
NADPH含量减少而使物质X（C3）的还原速度降低，所以其含量会
在一段时间内升高，A正确；光合作用的光反应阶段（①）和有氧
呼吸的三个阶段（③④）均能产生ATP，而光合作用暗反应阶段中
的C3的还原过程（②）不能产生ATP，B错误；如果③过程是有氧
呼吸的第一阶段，Y物质是丙酮酸（C3H4O3），Y物质含有3个碳原
子，C正确；呼吸作用产生的CO2可以作为光合作用的原料，但是当
光合作用速率小于呼吸作用速率时，光合作用不需要利用那么多的
CO2，④过程产生的CO2会释放到细胞外，D正确。
2. （2024·江苏徐州期末）如图是西瓜幼苗光合作用速率、呼吸作用速
率随温度变化的曲线图，下列相关叙述错误的是（ ）
A. 图中虚线是该西瓜幼苗在黑暗条件下测出的呼吸作用的曲线
B. 图中B、D点光合作用制造的有机物等于呼吸消耗的有机物
C. 限制AB段CO2吸收速率的主要因素是温度
D. 白天气温为20～30 ℃时有利于西瓜积累有机物
解析： 单位时间内O2的消耗量可表示呼吸作用的速率，所以图
中虚线是该西瓜幼苗在黑暗条件下测出的呼吸作用的曲线，A正
确；单位时间内从空气中吸收的CO2量可表示净光合作用速率，B、
D点表示净光合作用速率等于呼吸作用速率，所以B、D点光合作用
制造的有机物大于呼吸消耗的有机物，B错误；AB段CO2吸收速率
随着温度的升高而增大，所以限制AB段CO2吸收速率的主要因素是
温度，C正确；气温为20～30 ℃，西瓜的净光合作用速率达到最
大，所以气温为20～30 ℃时有利于西瓜积累有机物，D正确。
3. （2024·江苏连云港灌南一中月考）利用气压瓶法研究光合作用和呼
吸作用速率以及有氧呼吸和无氧呼吸方式判定，下列有关实验的过
程与方法不正确的是（ ）
A. 利用甲装置测绿色植物的呼吸速率，应将装置黑暗处理，红色液滴
左移代表耗氧量
B. 要进行绿色植物细胞呼吸方式的判定，除黑暗处理的甲装置外，另
设一组NaOH换为等量的清水的对照装置，其余条件同甲装置相同
C. 将乙装置照光后红色液滴右移代表氧气释放量，测出的是植物的总
光合作用速率
D. 测定呼吸速率和净光合速率时，如需消除物理误差可通过设置放入
死亡的植物的对照组来实现
解析： 利用甲装置测绿色植物的呼吸速率，应将装置黑暗处
理，可以避免光合作用产生的氧气对呼吸速率的干扰，因此若利用
甲装置测绿色植物的呼吸速率，需要将装置黑暗处理，红色液滴左
移代表耗氧量，A正确；要进行绿色植物细胞呼吸方式的判定，除
黑暗处理的甲装置外，另设一组NaOH换为等量的清水的对照装
置，其余条件同甲装置相同，这样可以一组测有氧呼吸，另一种测
无氧呼吸，B正确；将乙装置照光后红色液滴右移代表氧气释放
量，测出的是植物释放的氧气，因此，测出的是植物的净光合作用
速率，C错误；测定呼吸速率和净光合速率时，如需消除物理误差可通过设置放入死亡的植物的对照组来实现，从而对实验的数据进行校正，减小误差，D正确。
4. （2024·江苏苏南八校联考）生物科技小组的同学利用完全培养液，
对某种植物离体的叶肉细胞进行悬浮培养，进行了一系列实验测
定，绘制成如图所示曲线。据图分析，正确的是（ ）
A. 在35 ℃时，叶肉细胞的光合作用速率与呼吸作用速率相等
B. 该实验的目的是探究光照和黑暗条件下温度对叶肉细胞光合作用速
率与呼吸作用速率的影响
C. 叶肉细胞中光合作用相关酶比呼吸作用相关酶的最适温度更高
D. 保持其他条件不变，突然增强光照时，短时间内叶肉细胞中C3的含
量将增多
解析： 35 ℃时，叶肉细胞的净光合速率与呼吸速率相等，那么
真正（总）光合速率是呼吸速率的两倍，A错误；该实验的目的是
探究光照和黑暗条件下温度对叶肉细胞光合作用速率与呼吸作用速
率的影响，B正确；根据图像分析，光合作用的最适温度大约在25
℃，而呼吸作用的最适温度不低于50 ℃，因此叶肉细胞中与呼吸作
用有关酶的最适温度更高，C错误；突然增强光照时，C3的还原速
率加快，而CO2的固定不变，因此短时间内叶肉细胞中C3的含量将
减少，D错误。
5. （2024·江苏泰州中学期末）科学家研究发现：在强光下，激发态叶
绿素会与氧分子反应形成单线态氧而损伤叶绿体，然而类胡萝卜素
可快速淬灭激发态叶绿素，起到保护叶绿体的作用。如图是夏季连
续两昼夜内，某杏树CO2吸收量和释放量的变化曲线图。S1～S5表
示曲线与横轴围成的面积。请据图回答下列问题：
（1）图中B点时，该杏树的叶肉细胞中光合速率 呼吸速率
（填“大于”“小于”或“等于”）。造成MN段波动的主要外界因
素是 。
解析：B点时，整个植株的光合强度等于呼吸强度，由于存在如根细胞等不进行光合作用只进行呼吸作用的细胞，所以此时叶肉细胞的光合速率应大于呼吸速率。影响植物呼吸作用的主要因素是温度，夜间温度有起伏，故造成MN段波动的因素为温度。
大于
温度
（2）图中MN段杏树叶肉细胞合成ATP的场所有
，图中FG段CO2吸收量下降，造成这一变化的主要原因
是 。
解析：图中MN段无光照，杏树叶肉细胞不能进行光合作用，只进行呼吸作用，合成ATP的场所有细胞质基质和线粒体。图中FG段为中午，由于温度较高，植物体为降低蒸腾作用，部分气孔关闭，导致CO2吸收量下降。
细胞质基质和线粒
体
部分气孔关闭，CO2供应量减少
（3）经过这两昼夜，该杏树能正常生长，则有机物的积累量在图
示 （填字母）时刻达到最大值。图中S2明显小于S4，造成这
种情况的主要外界因素最可能是 。
解析：I点时植株的光合强度等于呼吸强度，超过I点有机物消耗大于合成速率，故这两昼夜有机物的积累量在I时刻达到最大值。影响光合作用的环境因素主要有光照强度、温度和CO2浓度，故两昼夜中，造成S2明显小于S4的外界因素最可能是光照强度。
I
光照强度不同
（4）对缺乏类胡萝卜素的突变体进行叶绿体色素提取，需要用到
的有机溶剂是 ，再经过分离，获得的色素条带与正
常植株相比有何不同？ ﹔缺乏类胡
萝卜素的突变体与正常植株对红光的吸收是否有差异？
（填“有”或“无”）。
无水乙醇
滤纸条上只有2条色素带
无
解析：色素易溶于有机溶剂，常用无水乙醇提取色素，由于缺乏类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素，分离后在滤纸条最上面），其分离得到的色素带与正常植株相比，滤纸条上只有靠下的两条色素带。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以缺乏类胡萝卜素的突变体与正常植株对红光的吸收无差异。
（5）在强光条件下，与正常植株相比，缺乏类胡萝卜素的突变体
的光合速率 （填“上升”“不变”或“下降”），原因是
。
解析：由于类胡萝卜素可快速淬灭激发态叶绿素，故缺乏类胡萝卜素的突变体因无法淬灭激发态叶绿素而使叶绿体受损，同时缺乏类胡萝卜素会导致光反应吸收的蓝紫光减少，所以光合速率下降。
下降
强光
下缺乏类胡萝卜素的植株不能对叶绿体起到保护作用
感 谢 观 看!
