专题二 第2讲 光合作用与细胞呼吸
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第2讲 光合作用与细胞呼吸
考点整合
一、光合作用的基本过程：21世纪教育网
1．光合作用的基本过程：
过程项目 光反应 暗反应
场所 类囊体的薄膜上 叶绿体基质中
物质变化 光H2O [H]+ O 2 酶ADP+Pi ATP 光能 固定① CO 2 C 3 （CH 2O）酶② ATP ADP+Pi+能量
能量变化 光有→ATP中活跃化学能→稳定的化学能
2.光反应和暗反应中C 3 、C 5 、ATP和CO 2直接按的转化关系
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(1)停止光照，短时间内C3、C5、ATP、ADP相对含量变化
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即：停止光照，ATP ↓，ADP ↑，C3 ↑，C5↓，
(2)停止CO 2供应，短时间内C3、C5、ATP、ADP相对含量变化21世纪教育网
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即：停止CO2供应，ATP↑，ADP↓ C3↓，C5↑，
(3)同理可分析并得出：
突然增强光照，ATP↑，ADP↓ C3↓，C5↑，
突然增加CO!供应，ATP↓，ADP↑ C3↑，C5↓。
二、影响光合作用速率的环境因素：
1．温度、光照强度、C0：浓度综合因素对光合作用强度的影响
2．曲线分析
①P点以前限制光合作用的因素为横坐标所示的因素，P点以后横坐标所示的因素不再是影响光合作用的唯一因素了。21世纪教育网
②当到达Q点时，横坐标所示的因素不再是影响光合作用的因素了，要进一步提高光合速率就必须适当改变图示的其他因素。
3．应用分析
农业生产过程中可根据实际情况，适当改变相应因素以提高光合速率，达到增产的目的。
三、细胞呼吸：
1．有氧呼吸与无氧呼吸过程：
(1)图解：21世纪教育网
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(2)过程分析
①无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。
②有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且H2O的氧全部来自于O2。
③有氧呼吸的三个阶段共同的产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。
2．光合作用与细胞呼吸的转换关系
(1)光合作用与细胞呼吸过程关系图
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(2)物质转化关系
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①C02的转化
CO2 → C3 → C6H12O6 → C3H4O3 → CO2
光合作用 有氧呼吸
②H2O的转化
H：H2O → [H] → C6H12O6 →[H] → H2O
光合作用 有氧呼吸
0：H2O → O 2 → H2O
光合作用 有氧呼吸
热点示例
热点① 叶绿体与光合作用：
[例1] (2009·安徽)叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是 ( )
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中21世纪教育网
C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的21世纪教育网
[解析] 本题主要考查了叶绿体的结构和功能。叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上；水的光解发生在基粒上；CO2的固定发生在基质中。光合作用产物的合成是在基质中最终生成，所以D项正确。
[答案] D
变式①
(2008·江苏)下列关于叶绿体和光合作用的描述中，正确的是 ( )
A．叶片反射绿光故呈绿色，因此日光中绿光透过叶绿体的比例最小
B．叶绿体类囊体的薄膜上含有自身光合作用所需的各种色素
C．光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的
D．光合作用强烈时，暗反应过程直接将3个CO2分子合成一个三碳化合物
[答案] B
[解析] 解答此题时应先对光合色素及光合作用的过程进行分析，再逐一分析选项，可选出答案。叶绿素对绿光的吸收量最少，故日光中透过叶绿体的绿光比例最多。光照下叶绿体中的ATP是利用光合色素吸收光能，在有关酶的催化作用下由叶绿体自身合成的。暗反应过程中，植物吸收一分子C02与一分子五碳化合物结合，生成两分子三碳化合物。21世纪教育网
热点② 影响光合作用的因素：21世纪教育网
[例2] (2009·江苏)某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析正确的有 ( )
A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2～4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2～4天，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的
[解析] 本题考查水分对植物光合作用的影响。可采用排除法来求解，A、B两项内容很容易由图示得出；实验2—4天，引起光合速率下降的因素主要是植物为适应干旱环境而使气孔关闭，从而导致C02供应不足。21世纪教育网
[答案] ABD
变式②
(2008·上海)请回答下列有关光合作用的问题。
(1)光合作用受到温度、二氧化碳浓度和光照强度的影响。其中，光照强度直接影响光合作用的 过程；二氧化碳浓度直接影响光合作用的 过程。
(2)甲图表示在二氧化碳充足的条件下，某植物光合速率与光照强度和温度的关系。
①在温度为10℃、光照强度大于 千勒克斯时，光合速率不再增加。当温度为30℃、光照强度小于L3千勒克斯时，光合速率的限制因素是 。
②根据甲图，在乙图的坐标上标出光照强度为L2千勒克斯，温度分别为10℃、20℃和30℃时的光合速率。
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(3)丙图表示A、B两种植物的光合速率与光照强度的关系，当在——千勒克斯光照条件下，A、B两种植物固定CO2量相同。
[答案] (1)光反应暗反应(2) ① L1光照强度
②见下图
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(3)6
[解析] (1)光合作用的光反应必须在光下才能进行，CO2是暗反应必需的原料，因此光照强度直接影响光反应，CO2浓度直接影响暗反应。
(2)①分析甲图可知，在温度为l0％时，光照强度大于L1千勒克斯时，光合速率不再增加，在温度为30℃、光照强度小于L3千勒克斯时，限制光合速率的因素是光照强度。(参据甲图可知，光照强度为L2千勒克斯，温度分别为lO℃、20℃、30℃时的光合速率为2、4、4，在乙图中标出即可。
(3)由丙图可知，无光照时，A、B两植物C02释放量分别为4mg和2mg，在光照强度为6千勒克斯时，A植物固定CO2量为(4+4)mg，B植物固定CO2量为(6+2)mg。21世纪教育网
热点③ 光合作用与呼吸作用的关系：
[例3] (2009·广东)在充满N2与C02的密闭容器中，用水培法栽培几株番茄，C02充足。测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图，请回答问题。
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(1)6～8h间，光合速率 (大于、小于)呼吸速率，容器内的O2含量 ，CO2含量 ，植株干重 。
(2)9～10h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是 ；10h时不再产生ATP的细胞器是 ；若此环境因素维持不变，容器内的O2含量将逐渐下降并完全耗尽，此时另一细胞器即 停止ATP的合成， 成为ATP合成的唯一场所。
(3)若在8h时，将容器置于冰浴中，请推测呼吸速率会出现的变化及其原因 。
[解析] 本题考查了光合作用和呼吸作用的关系，各细胞器的功能等知识点。读图非常关键，由图可直接看出，6～8h间，光合速率大于呼吸速率，据此以下三个空能顺理成章的得出来。第二小题推测可能的变化因素，可根据光合速率明显下降而呼吸速率基本不变，推知此时变化的条件必然只影响光合速率，不影响呼吸速率，因而该因素是光照强度。植物细胞中能产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，其中叶绿体在有光条件下，光反应过程中产生，线粒体需在有氧条件下产生，细胞质基质是有氧呼吸无氧呼吸共同的场所，有氧无氧都能产生。呼吸作用需要多种酶的参与，酶的催化活性受温度的影响，冰浴条件下酶活性下降，呼吸速率随之下降。
[答案] (1)大于上升下降增加21世纪教育网
(2)光照强度叶绿体线粒体细胞质基质
(3)呼吸速率下降，相关酶的活性因降温而下降21世纪教育网
变式③
以测定的C02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细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 ( )
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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．光照相同时问，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多21世纪教育网
C．温度高于25％时，光合作用制造的有机物的量开始减少21世纪教育网
D．两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等
[答案] A
[解析] 光合作用制造的有机物的量可用光照下C02吸收量和黑暗下C02释放量之和表示。由图知35℃时光合作用制造的有机物的量为(3.50+3.00)，30℃时光合作用制造的有机物的量为(3.00+3.50)，二者相等，选项A正确。因为净光合作用量可代表有机物的积累量，所以由图知25℃时C02吸收量最大，即有机物积累量最多，选项B错误。光合作用制造有机物量25℃后并未下降，只是由于细胞呼吸加强，有机物积累减少，选项C错误。两曲线的交点是有机物积累量与细胞呼吸消耗的有机物量相等，选项D错误。
考情通报21世纪教育网
1．“光合作用与呼吸作用”的考点一般较少直接再现知识点，而是与实验、模型或生产生活实际相联系，并以此为背景，进行理科综合或大综合试题的命制，主要考查考生的获取信息能力和通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理、作出合理的判断的能力。如2008山东理综．7通过叶绿体类囊体薄膜的物理模型为载体考查学生光合作用能量的转换；2008宁夏理综．28则以大豆幼苗的实验考查光合作用速率的影响因素与农业应用；2009广东生物．30以水培法栽培蕃茄为载体，综合考查光合作用与呼吸作用的关系。
2．考查题型上，新课标地区的高考试题几乎每年都是选择题、简答题都有出现，选择题比较注重生物学知识的直接考查。21世纪教育网
21世纪教育网友情提醒：
同学们：针对你们复习内容的巩固与掌握，请认真完成课后强化作业(四)及阶段性检测题（二)
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 10 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 7 页 （共 7 页） 版权所有@21世纪教育网
第2讲 光合作用与细胞呼吸
考点整合
一、光合作用的基本过程：21世纪教育网
1．光合作用的基本过程：
过程项目 光反应 暗反应
场所 类囊体的薄膜上 叶绿体基质中
物质变化 光H2O [H]+ O 2 酶ADP+Pi ATP 光能 固定① CO 2 C 3 （CH 2O）酶② ATP ADP+Pi+能量
能量变化 光有→ATP中活跃化学能→稳定的化学能
2.光反应和暗反应中C 3 、C 5 、ATP和CO 2直接按的转化关系
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(1)停止光照，短时间内C3、C5、ATP、ADP相对含量变化
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即：停止光照，ATP ↓，ADP ↑，C3 ↑，C5↓，
(2)停止CO 2供应，短时间内C3、C5、ATP、ADP相对含量变化21世纪教育网
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即：停止CO2供应，ATP↑，ADP↓ C3↓，C5↑，
(3)同理可分析并得出：
突然增强光照，ATP↑，ADP↓ C3↓，C5↑，
突然增加CO!供应，ATP↓，ADP↑ C3↑，C5↓。
二、影响光合作用速率的环境因素：
1．温度、光照强度、C0：浓度综合因素对光合作用强度的影响
2．曲线分析
①P点以前限制光合作用的因素为横坐标所示的因素，P点以后横坐标所示的因素不再是影响光合作用的唯一因素了。21世纪教育网
②当到达Q点时，横坐标所示的因素不再是影响光合作用的因素了，要进一步提高光合速率就必须适当改变图示的其他因素。
3．应用分析
农业生产过程中可根据实际情况，适当改变相应因素以提高光合速率，达到增产的目的。
三、细胞呼吸：
1．有氧呼吸与无氧呼吸过程：
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(2)过程分析
①无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。
②有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且H2O的氧全部来自于O2。
③有氧呼吸的三个阶段共同的产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。
2．光合作用与细胞呼吸的转换关系
(1)光合作用与细胞呼吸过程关系图
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(2)物质转化关系
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①C02的转化
CO2 → C3 → C6H12O6 → C3H4O3 → CO2
光合作用 有氧呼吸
②H2O的转化
H：H2O → [H] → C6H12O6 →[H] → H2O
光合作用 有氧呼吸
0：H2O → O 2 → H2O
光合作用 有氧呼吸
热点示例
热点① 叶绿体与光合作用：
[例1] (2009·安徽)叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是 ( )
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中21世纪教育网
C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的21世纪教育网
[解析] 本题主要考查了叶绿体的结构和功能。叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上；水的光解发生在基粒上；CO2的固定发生在基质中。光合作用产物的合成是在基质中最终生成，所以D项正确。
[答案] D
变式①
(2008·江苏)下列关于叶绿体和光合作用的描述中，正确的是 ( )
A．叶片反射绿光故呈绿色，因此日光中绿光透过叶绿体的比例最小
B．叶绿体类囊体的薄膜上含有自身光合作用所需的各种色素
C．光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的
D．光合作用强烈时，暗反应过程直接将3个CO2分子合成一个三碳化合物
[答案] B
[解析] 解答此题时应先对光合色素及光合作用的过程进行分析，再逐一分析选项，可选出答案。叶绿素对绿光的吸收量最少，故日光中透过叶绿体的绿光比例最多。光照下叶绿体中的ATP是利用光合色素吸收光能，在有关酶的催化作用下由叶绿体自身合成的。暗反应过程中，植物吸收一分子C02与一分子五碳化合物结合，生成两分子三碳化合物。21世纪教育网
热点② 影响光合作用的因素：21世纪教育网
[例2] (2009·江苏)某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析正确的有 ( )
A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2～4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2～4天，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的
[解析] 本题考查水分对植物光合作用的影响。可采用排除法来求解，A、B两项内容很容易由图示得出；实验2—4天，引起光合速率下降的因素主要是植物为适应干旱环境而使气孔关闭，从而导致C02供应不足。21世纪教育网
[答案] ABD
变式②
(2008·上海)请回答下列有关光合作用的问题。
(1)光合作用受到温度、二氧化碳浓度和光照强度的影响。其中，光照强度直接影响光合作用的 过程；二氧化碳浓度直接影响光合作用的 过程。
(2)甲图表示在二氧化碳充足的条件下，某植物光合速率与光照强度和温度的关系。
①在温度为10℃、光照强度大于 千勒克斯时，光合速率不再增加。当温度为30℃、光照强度小于L3千勒克斯时，光合速率的限制因素是 。
②根据甲图，在乙图的坐标上标出光照强度为L2千勒克斯，温度分别为10℃、20℃和30℃时的光合速率。
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(3)丙图表示A、B两种植物的光合速率与光照强度的关系，当在——千勒克斯光照条件下，A、B两种植物固定CO2量相同。
[答案] (1)光反应暗反应(2) ① L1光照强度
②见下图
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(3)6
[解析] (1)光合作用的光反应必须在光下才能进行，CO2是暗反应必需的原料，因此光照强度直接影响光反应，CO2浓度直接影响暗反应。
(2)①分析甲图可知，在温度为l0％时，光照强度大于L1千勒克斯时，光合速率不再增加，在温度为30℃、光照强度小于L3千勒克斯时，限制光合速率的因素是光照强度。(参据甲图可知，光照强度为L2千勒克斯，温度分别为lO℃、20℃、30℃时的光合速率为2、4、4，在乙图中标出即可。
(3)由丙图可知，无光照时，A、B两植物C02释放量分别为4mg和2mg，在光照强度为6千勒克斯时，A植物固定CO2量为(4+4)mg，B植物固定CO2量为(6+2)mg。21世纪教育网
热点③ 光合作用与呼吸作用的关系：
[例3] (2009·广东)在充满N2与C02的密闭容器中，用水培法栽培几株番茄，C02充足。测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图，请回答问题。
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(1)6～8h间，光合速率 (大于、小于)呼吸速率，容器内的O2含量 ，CO2含量 ，植株干重 。
(2)9～10h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是 ；10h时不再产生ATP的细胞器是 ；若此环境因素维持不变，容器内的O2含量将逐渐下降并完全耗尽，此时另一细胞器即 停止ATP的合成， 成为ATP合成的唯一场所。
(3)若在8h时，将容器置于冰浴中，请推测呼吸速率会出现的变化及其原因 。
[解析] 本题考查了光合作用和呼吸作用的关系，各细胞器的功能等知识点。读图非常关键，由图可直接看出，6～8h间，光合速率大于呼吸速率，据此以下三个空能顺理成章的得出来。第二小题推测可能的变化因素，可根据光合速率明显下降而呼吸速率基本不变，推知此时变化的条件必然只影响光合速率，不影响呼吸速率，因而该因素是光照强度。植物细胞中能产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，其中叶绿体在有光条件下，光反应过程中产生，线粒体需在有氧条件下产生，细胞质基质是有氧呼吸无氧呼吸共同的场所，有氧无氧都能产生。呼吸作用需要多种酶的参与，酶的催化活性受温度的影响，冰浴条件下酶活性下降，呼吸速率随之下降。
[答案] (1)大于上升下降增加21世纪教育网
(2)光照强度叶绿体线粒体细胞质基质
(3)呼吸速率下降，相关酶的活性因降温而下降21世纪教育网
变式③
以测定的C02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细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 ( )
( http: / / www.21cnjy.com )
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．光照相同时问，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多21世纪教育网
C．温度高于25％时，光合作用制造的有机物的量开始减少21世纪教育网
D．两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等
[答案] A
[解析] 光合作用制造的有机物的量可用光照下C02吸收量和黑暗下C02释放量之和表示。由图知35℃时光合作用制造的有机物的量为(3.50+3.00)，30℃时光合作用制造的有机物的量为(3.00+3.50)，二者相等，选项A正确。因为净光合作用量可代表有机物的积累量，所以由图知25℃时C02吸收量最大，即有机物积累量最多，选项B错误。光合作用制造有机物量25℃后并未下降，只是由于细胞呼吸加强，有机物积累减少，选项C错误。两曲线的交点是有机物积累量与细胞呼吸消耗的有机物量相等，选项D错误。
考情通报21世纪教育网
1．“光合作用与呼吸作用”的考点一般较少直接再现知识点，而是与实验、模型或生产生活实际相联系，并以此为背景，进行理科综合或大综合试题的命制，主要考查考生的获取信息能力和通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理、作出合理的判断的能力。如2008山东理综．7通过叶绿体类囊体薄膜的物理模型为载体考查学生光合作用能量的转换；2008宁夏理综．28则以大豆幼苗的实验考查光合作用速率的影响因素与农业应用；2009广东生物．30以水培法栽培蕃茄为载体，综合考查光合作用与呼吸作用的关系。
2．考查题型上，新课标地区的高考试题几乎每年都是选择题、简答题都有出现，选择题比较注重生物学知识的直接考查。21世纪教育网
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同学们：针对你们复习内容的巩固与掌握，请认真完成课后强化作业(四)及阶段性检测题（二)
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 10 页）
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