第11講光合作用和細胞呼吸的關系及影響因素

[考綱明細]1.影響光合速率的環(huán)境因素(II)2.光合作用與細胞呼吸的綜合應用

板塊一知識?自主梳理

一、光合作用與細胞呼吸的關系

1.細胞呼吸與光合作用過程圖解

(1)物質(zhì)名稱：b：O2,c：ATP,d：ADP,e：NADPH([H]),f：G,g：世，h：

(2)生理過程及場所

序號①②③④⑤

生理有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸

光反應暗反應

過程第一階段第二階段第三階段

葉綠體

葉綠體細胞質(zhì)線粒體線粒體

場所類囊體

基質(zhì)基質(zhì)基質(zhì)內(nèi)膜

薄膜

2.光合作用與有氧呼吸的聯(lián)系

各項生

命活動

在葉綠體主要在線粒體

(1)物質(zhì)方面

暗反應有氧呼吸有氧呼吸

C：CO2**C6Hl2。6C3H4O3**C02

第一階段第二階段

光反應有氧呼吸

0：HzO——?02——?H20

第三階段

光反應暗反應有氧呼吸有氧呼吸

H：H.0——*m——?C6H12Q6——?回——?IM

第一、二階段第三階段

(2)能量方面

光反應暗反應有氧呼吸

光能一?ATP中活躍化學能一?C6Hl2。6中穩(wěn)定的化學能一?

熱能

ATP中活躍化學能一各項生命活動

特別提醒

⑴光合作用中產(chǎn)生的皿是還原型輔酶II(NADPI1)簡化的表示方式，而細胞呼吸中產(chǎn)生的

［II］是還原型輔酶I(NADH)簡化的表示方式，二者不是一種物質(zhì)，盡管書寫形式相同。

(2)還原氫的書寫形式一定不能寫成II、或只能寫成［川、NADH或NADPH。

二、光合作用的影響因素及應用

1.光質(zhì)

(1)原理

①葉綠體中的色素只吸收可見光，而對紅外光和紫外光等不吸收。

②葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大,類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大。

③單色光中，藍紫光下光合速率最快，紅光次之，綠光最差。

(2)應用

①大棚薄膜的選擇：無色透明大棚能透過日光中各色光,有色大棚主要透過同色光，其

他光被其吸收，所以無色透明的大棚中植物的光合效率最高。

②補充單色光的選擇：藍紫光。

2.光照強度

(1)原理

光照強度通過影響植物的光反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速率加快，

產(chǎn)生的［H］和ATP增多，使暗反應中還原過程加快，從而使光合作用產(chǎn)物增加。

(2)植物三率間關系

①呼吸速率:植物非綠色組織(如蘋果果肉細胞)或綠色組織在黑喳條件下測得的值一

單位時間內(nèi)一定量組織的C02釋放量或吸收量。

②凈光合速率:植物綠色組織在直光條件下測得的值一一單位時間內(nèi)一定量葉面積所吸

收的COz量或釋放的量。

③真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。

(3)曲線模型及分析

c0

吸C

收

原生合真

量

光

曲線速率A

0合

0

模型C/0王皿、出勿光照強度簟

釋/上呼吸速率

放'呼吸所放出的CO?量

量

模型分析

曲線細胞ATP植物組織

圖示

對應點生理活動產(chǎn)生場所外觀表現(xiàn)

只進行細從外界吸

只在細胞

胞呼吸,收a，向

A點質(zhì)基質(zhì)和

不進行光外界排出

線粒體

合作用co2

AB段從外界吸

呼吸量〉

(不含A、收Q,向外

光合量

B點)界排出c(x

光合量=與外界不發(fā)

B點細胞質(zhì)基

呼吸量生氣體交換RBI

質(zhì)、線粒

體、葉綠體

從外界吸收

ax，向外界co

B點光合量〉2

釋放Q——

之后呼吸量w

此時植物可0

更新空氣2

①溫室生產(chǎn)中，適當增強光照強度,以提高光合

速率，使作物增產(chǎn)

“②陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植

物低

光

合B'

作

用

強

度

C'CO?濃度

圖2

(1)曲線分析

圖1中A點表示CO2補償點,即光合作用速率等于呼吸作用速率時的CO?濃度，圖2中A'

點表示進行光合作用所需C02的最低濃度。C和C'點都表示CO?飽和點。

(2)應用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風”，增施農(nóng)家肥等措施增大CO2濃

度，提高光合作用速率。

4.溫度

(1)曲線分析

AB段：在B點之前，隨著溫度升高，光合速率增大

B點：酶的最適溫度，光合速率最大

BC段：隨著溫度升高，酶的活性下降，光合速率減小，50℃左右光合速率幾乎為零。

(2)應用：冬季，溫室栽培可適當提高溫度；晚上可適當降低溫度，以降低細胞呼吸速

率，減少有機物消耗。

5.多因子變量對光合作用速率的影響

高

光

強

光

光

中

光

強

合

合3OV

光

低

2OV強

速

速

1O工

率

率

0P光照強度QP溫度Q

光

高C()2濃度

合中CO,濃度

速低CO2濃度

率

。

P光照強度Q

(1)曲線分析

p點：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子,隨著因子的不斷加強，光合速率

不斷提高。

Q點：橫坐標所表示的因素不再是影響光合速率的因子，影響因素主要為各曲線所表示

的因子。

(2)應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合酶的活性，

提高光合速率；也可同時適當增加CO2濃度，進一步提高光合速率；當溫度適宜時，可適當

增加光照強度和CO?濃度以提高光合速率。

板塊二考點?題型突破

考點1

光合作用與呼吸作用的關系

真題探究

［2017?全國卷II］下圖是表示某植物葉肉細胞光合作用和呼吸作用的示意圖。

ABCD

據(jù)圖回答下列問題：

(1)圖中①、②、③、④代表的物質(zhì)依次是、、、

,［H］代表的物質(zhì)主要是。

(2)B代表一種反應過程，C代表細胞質(zhì)基質(zhì)，D代表線粒體，則ATP合成發(fā)生在A過程,

還發(fā)生在(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。

(3)C中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精，出現(xiàn)這種情況的原因是

［解析］(1)根據(jù)題目示意圖可知，過程A和B分別代表光合作用的光反應和暗反應，

①是水光解的產(chǎn)物且不參與暗反應，為氧氣，②和③分別是合成NADPH、ATP的原料，即②

是NADP+、③是ADP和磷酸，④參與CO2的固定，為Cs,［用參與了有氧呼吸過程，為還原型

輔酶I(NADH).

(2)在植物葉肉細胞中產(chǎn)生ATP的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體類囊體薄膜，即

除了A過程，ATP的合成還發(fā)生在C和D。

(3)C中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化為酒精，是因為細胞質(zhì)基質(zhì)中存在與無氧呼吸過程相關的酶，

在缺氧條件下葉肉細胞可以發(fā)生無氧呼吸。

［答案］(DO/NADP+ADP+PiC5NADH(或答：還原型輔酶I)(2)C和D⑶在

缺氧條件下進行無氧呼吸

題型訓練

題型一光合作用與細胞呼吸過程的判斷

1.［2017?宿州質(zhì)檢］下圖是綠色植物葉肉細胞內(nèi)部分生命活動示意圖，其中①?⑤表

示生理過程，A?D表示物質(zhì)。下列分析錯誤的是()

1

-----------------c6H12o6——

A.在生物膜上發(fā)生的生理過程有③和④

B.①②⑤過程均發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中

c.A和B分別表示丙酮酸和［H］

D.有氧呼吸包括圖中的①②③過程

答案B

解析由圖可知，①、②、③依次為有氧呼吸的第一、二、三階段，④為光反應，⑤為

暗反應，A為丙酮酸，B為［H］,C為ADP和IPi、NADP+,D為ATP和［H］,C,D正確；在生物

膜上發(fā)生的生理過程有有氧呼吸的第三階段③（線粒體內(nèi)膜）和光反應④（類囊體膜），A正

確；有氧呼吸的第一階段①在細胞質(zhì)基質(zhì)中完成，有氧呼吸的第二階段②在線粒體基質(zhì)中完

成，暗反應階段⑤在葉綠體基質(zhì)中完成，B錯誤。

2.下圖是細胞中糖類合成與分解過程示意圖，下列敘述正確的是（）

①

（CH2O）+O2CO2+H2O+能量

②

A.過程①只能在線粒體中進行，過程②只能在葉綠體中進行

B.過程①產(chǎn)生的能量全部都儲存在ATP中

C.過程②產(chǎn)生的02中的氧來自H20

D.過程①和②中均能產(chǎn)生［H］,且二者還原的物質(zhì)相同

答案C

解析圖中過程①表示有氧呼吸過程，發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中，少數(shù)原核生物也

能進行有氧呼吸，但是沒有線粒體，過程②表示光合作用，場所一般為葉綠體，但是藍藻沒

有葉綠體也能進行光合作用，A錯誤；有氧呼吸過程中產(chǎn)生的能量大部分以熱能的形式散失,

少部分儲存在ATP中，B錯誤；光合作用產(chǎn)生的。2中的氧全部來自于HQ,C正確；光合作

用光反應階段產(chǎn)生的［H］用于暗反應中三碳化合物的還原，有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生的［H］

用于第三階段中氧氣的還原，D錯誤。

3.［2018?山東德州一模］下圖是綠色植物體內(nèi)能量供應及利用的示意圖，下列說法正

確的是（）

A.乙過程利用的ATP是由甲和丙過程共同提供的

B.乙中的ATP用于固定二氧化碳和還原三碳化合物

C.甲、丙中合成ATP所需的能量來源不相同

D.丁中的能量可用于肌肉收縮、人的紅細胞吸收葡萄糖、興奮傳導等

答案C

解析從圖中發(fā)生的變化可判斷，甲是光反應，乙是暗反應，丙是有氧呼吸，丁是ATP

的水解。有氧呼吸丙產(chǎn)生的ATP不能用于光合作用的暗反應，A錯誤；光反應過程中產(chǎn)生的

ATP只用于還原三碳化合物，B錯誤；光反應合成ATP所需的能量來源于光能，而丙過程合

成ATP所需的能量來自有機物中的化學能，C正確；紅細胞吸收葡萄糖的方式是協(xié)助擴散，

需要載體但不消耗ATP,D錯誤。

技法提升

光合作用與細胞呼吸中［H］和ATP的來源、去路

比較項目來源去路

光合作用光反應中水的光解用于暗反應中C3的還原

[H]

有氧呼吸產(chǎn)生于第一、二階段消耗于第三階段，與結合生成

產(chǎn)生于光反應階段，其中的能用于暗反應過程中C3的還原，其中的能

光合作用

量來自光能量轉(zhuǎn)變成有機物中穩(wěn)定的化學能

ATP

三個階段均能產(chǎn)生，但第三階

有氧呼吸用于各項生命活動

段相對較多

題型二線粒體與葉綠體之間物質(zhì)轉(zhuǎn)化問題

4.如圖為植物的某個葉肉細胞中兩種膜結構及其上發(fā)生的生化反應模式圖。下列有關

敘述正確的是（）

H0［H］+0

22[H]+02H2O

標幽1色素

料/代麒盛虹分子

圖1圖2

A.圖1、2中的兩種生物膜依次存在于線粒體和葉綠體中

B.圖1中的［H］來自水，圖2中的［H］來自丙酮酸

C.兩種生物膜除產(chǎn)生上述物質(zhì)外，還均可產(chǎn)生ATP

D.影響圖1、2中兩種膜上生化反應的主要外界因素分別是溫度和光照

答案C

解析根據(jù)題圖所示信息可判斷，圖1所示是葉綠體的類囊體薄膜，其上進行的是光合

作用的光反應，圖示生化反應是水的光解，［H］來自水。圖2所示是線粒體內(nèi)膜，其上進行

的是有氧呼吸的第三階段，［H］來自葡萄糖、丙酮酸和H20,A、B錯誤；光合作用光反應階

段除了進行水的光解，還進行ATP合成，主要影響因素為光照，有氧呼吸第三階段產(chǎn)生的能

量少部分用于合成ATP,主要影響因素為溫度，C正確、D錯誤。

5.［2017?山東日照質(zhì)檢］如圖為某植物細胞部分結構示意圖。據(jù)圖分析，下列四項敘

述中，正確的是（）

A.a、b箭頭表示的是。進出細胞的過程

B.e、f箭頭表示的是CO2進出細胞的過程

C.以C'Oz作原料進行光合作用，在較強光照下，測得含”的呼吸作用產(chǎn)物的主要去

向是圖中的d

D.以H九）作原料進行光合作用，在較強呼吸作用下，測得含”0的光合作用產(chǎn)物的主要

去向是圖中的b

答案C

解析a表示葉綠體吸收CO”b表示葉綠體釋放0z,e表示線粒體吸收O2,f表示線粒

體釋放C02,c表示葉綠體產(chǎn)生的02被線粒體利用，d表示線粒體產(chǎn)生的C02被葉綠體利用，

A、B錯誤；以C"02作原料進行光合作用然后再進行呼吸作用，”的轉(zhuǎn)移途徑為C'Oz-有機

物在較強光照下，光合作用速率大于呼吸作用速率，呼吸產(chǎn)物主要被葉綠體利

用，即主要去向是圖中的d,C正確；以甘0作原料進行光合作用，‘'0全部生成氧氣，在較

強呼吸作用下，氧氣主要被線粒體利用，進行有氧呼吸，即主要去向是圖中的c,I）錯誤。

考點2

光合作用的影響因素及應用

真題探究

［2016?全國卷I］為了探究生長條件對植物光合作用的影響，某研究小組將某品種植物

的盆栽苗分成甲、乙兩組，置于人工氣候室中，甲組模擬自然光照，乙組提供低光照，其他

培養(yǎng)條件相同。培養(yǎng)較長一段時間（力后，測定兩組植株葉片隨光照強度變化的光合作用強

度（即單位時間、單位葉面積吸收COz的量），光合作用強度隨光照強度的變化趨勢如圖所示。

回答下列問題：

光

合

作

用

強

度

。

子是

制因

的限

作用

光合

植物

甲組

影響

時，

低于a

強度

光照

斷，

圖判

(1)據(jù)

填

高(

是提

措施

慮的

以考

高，可

度升

用強

合作

的光

使甲組

下，要

強度

光照

(2)b

)?

度”

。2濃

或“

度”

2濃

“C0

測定植

后，再

■時間

培養(yǎng)7

條件

組的

照甲

苗按

盆栽

到的

，得

種子

生的

株產(chǎn)

組植

種乙

(3)播

夠得到

結果能

據(jù)這一

同。根

的相

甲組

線與

的曲

，得到

強度

作用

光合

化的

度變

照強

隨光

株葉片

結論是

的初步

。

照強度

子是光

限制因

作用