第11講 細(xì)胞代謝綜合分析（講義）（解析版）-2025年高考生物一輪復(fù)習(xí)

11/11第11講細(xì)胞代謝綜合分析目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航 102知識(shí)導(dǎo)圖·思維領(lǐng)航 203考點(diǎn)突破·考法探究 2考點(diǎn)一光合作用和細(xì)胞呼吸之間的關(guān)系 2知識(shí)點(diǎn)1光合作用與有氧呼吸過(guò)程的聯(lián)系 2知識(shí)點(diǎn)2光合作用與有氧呼吸過(guò)程中元素的轉(zhuǎn)移途徑 5知識(shí)點(diǎn)3光合作用與有氧呼吸能量上的聯(lián)系 6知識(shí)點(diǎn)4歸納光合作用與有氧呼吸中有關(guān)的NADPH、NADH、ATP的來(lái)源與去路 6知識(shí)點(diǎn)5辨析真正(總)光合速率、凈光合速率和呼吸速率 6知識(shí)點(diǎn)6測(cè)定植物光合速率和呼吸速率的常用方法（?？键c(diǎn)） 8考向1結(jié)合光合速率的測(cè)定，考查科學(xué)探究 13考點(diǎn)二光合作用與細(xì)胞呼吸綜合應(yīng)用 14知識(shí)點(diǎn)1自然環(huán)境中（夏季）一晝夜植物CO2濃度變化曲線 15知識(shí)點(diǎn)2密閉環(huán)境中一晝夜植物CO2濃度變化曲線 1604真題練習(xí)·命題洞見(jiàn) 1805長(zhǎng)句分析·規(guī)范作答 19一、教材知識(shí)鏈接 19二、教材深挖拓展 20三、長(zhǎng)句規(guī)范作答 20考點(diǎn)由高考知核心知識(shí)點(diǎn)預(yù)測(cè)細(xì)胞代謝綜合分析考點(diǎn)一：光合作用和細(xì)胞呼吸之間的關(guān)系2023廣東）綜合題型（2023北京）綜合題型（2023山東）綜合題型（2023全國(guó)）綜合題型（2022廣東）綜合題型（2022北京）綜合題型（2022山東）綜合題型（2022河北）綜合題型（2022天津）綜合題型（2022浙江）綜合題型（2022全國(guó)）綜合題型（2022海南）綜合題型（3年59考，全國(guó)卷3年5考）題型：解答題內(nèi)容：可能在呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題情景，讓學(xué)生在真實(shí)的背景下發(fā)揮核心價(jià)值引領(lǐng)，運(yùn)用必備知識(shí)全面綜合展現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)水平，呼吸作用和光合作用的基礎(chǔ)過(guò)程反應(yīng)物和產(chǎn)物、新情境資料分析和書(shū)本基礎(chǔ)知識(shí)的聯(lián)系。需要熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)、綜合分析能力和探究能力?？键c(diǎn)二：光合作用與細(xì)胞呼吸綜合應(yīng)用課標(biāo)要求1.熟練掌握光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系。2.通過(guò)闡述光合作用與細(xì)胞呼吸的相互關(guān)系，形成歸納與概括、模型與建模的科學(xué)思維方法?？键c(diǎn)一光合作用和細(xì)胞呼吸之間的關(guān)系知識(shí)點(diǎn)1光合作用與有氧呼吸過(guò)程的聯(lián)系1.圖解光合作用與細(xì)胞呼吸過(guò)程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系2.光合作用和細(xì)胞呼吸的比較比較項(xiàng)目光合作用細(xì)胞呼吸代謝類型合成作用(或同化作用)分解作用(或異化作用)發(fā)生范圍含葉綠體的植物細(xì)胞；藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌等所有活細(xì)胞發(fā)生場(chǎng)所葉綠體(真核生物)；細(xì)胞質(zhì)(原核生物)有氧呼吸：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體(真核生物)；細(xì)胞質(zhì)(原核生物)無(wú)氧呼吸：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)發(fā)生條件只在光下進(jìn)行有光、無(wú)光都能進(jìn)行物質(zhì)變化無(wú)機(jī)物eq\o(→,\s\up7(合成))有機(jī)物有機(jī)物eq\o(→,\s\up7(分解))無(wú)機(jī)物能量變化光能→化學(xué)能化學(xué)能→熱能、ATP中活躍的化學(xué)能實(shí)質(zhì)無(wú)機(jī)物eq\o(→,\s\up7(合成))有機(jī)物；儲(chǔ)存能量有機(jī)物eq\o(→,\s\up7(分解))無(wú)機(jī)物(或簡(jiǎn)單有機(jī)物)；釋放能量能量轉(zhuǎn)化的聯(lián)系元素轉(zhuǎn)移的聯(lián)系C：CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)→丙酮酸→CO2O：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))O2→H2OH：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))H＋→NADPHeq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)→[H]→H2O過(guò)程聯(lián)系【名師點(diǎn)撥】如果用18O標(biāo)記土壤中的水，那么植物產(chǎn)生的二氧化碳和氧氣是否含有18O？如果有，寫(xiě)出18O的轉(zhuǎn)移途徑。提示：有，Heq\o\al(18,2)O經(jīng)過(guò)光合作用的光反應(yīng)轉(zhuǎn)移給18O2，Heq\o\al(18,2)O經(jīng)過(guò)有氧呼吸的第二階段轉(zhuǎn)移給C18O2?！究键c(diǎn)訓(xùn)練】1.下圖表示植物葉肉細(xì)胞中光合作用和細(xì)胞呼吸的相關(guān)過(guò)程，其中①～⑤表示代謝過(guò)程，A～F表示代謝過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.過(guò)程①③④⑤都可以產(chǎn)生ATPB.過(guò)程①和過(guò)程③在生物膜上進(jìn)行C.物質(zhì)C的元素只來(lái)自水D.物質(zhì)A、B、D、E、F中都含H【分析】分析題圖可知：E可以與C結(jié)合生成H2O，故③為有氧呼吸第三階段，E為NADPH，C為O2；則⑤應(yīng)為呼吸作用的第一階段，F(xiàn)為丙酮酸；④為呼吸作用第二階段，D為CO2；①為光反應(yīng)過(guò)程，A為[H]和ATP；過(guò)程②生成C6H12O6，為暗反應(yīng)過(guò)程，B為ADP和Pi等?！驹斀狻緼、結(jié)合分析可知，①③④⑤都可以產(chǎn)生ATP，A正確；B、①為光反應(yīng)過(guò)程，場(chǎng)所是類囊體薄膜；③為有氧呼吸第三階段，場(chǎng)所為線粒體內(nèi)膜，兩者均在生物膜上進(jìn)行，B正確；C、C為氧氣，在光反應(yīng)過(guò)程中氧元素只來(lái)自水，C正確；D、結(jié)合分析可知，D為二氧化碳，不含H，D錯(cuò)誤。故選D。2.如圖表示高等植物體內(nèi)某些生理過(guò)程。據(jù)圖分析，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．Ⅰ階段生成ATP和NADPH所需要的能量可以是光能也可以是化學(xué)能B．③和④過(guò)程進(jìn)行的場(chǎng)所分別是葉綠體基質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C．Ⅰ、Ⅱ階段所示的過(guò)程是生態(tài)系統(tǒng)賴以維持的重要基礎(chǔ)D．④、⑤過(guò)程可發(fā)生在同一個(gè)體不同部位的組織細(xì)胞中【分析】據(jù)圖分析：①②表示三碳化合物的還原，③表示二氧化碳的固定，④表示無(wú)氧呼吸，⑤表示有氧呼吸。X表示酒精和二氧化碳。I表示光反應(yīng)階段，Ⅱ表示暗反應(yīng)階段，Ⅲ表示呼吸作用過(guò)程?！驹斀狻緼、高等植物體內(nèi)，Ⅰ階段（光反應(yīng)）生成ATP和NADPH所需要的能量來(lái)自光能，A錯(cuò)誤；B、③過(guò)程是暗反應(yīng)，④過(guò)程是無(wú)氧呼吸，進(jìn)行的場(chǎng)所分別是葉綠體基質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，B正確；C、Ⅰ（光反應(yīng)）、Ⅱ階段（暗反應(yīng)）所示的過(guò)程是光合作用，可以將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，是生態(tài)系統(tǒng)賴以維持的重要基礎(chǔ)，C正確；D、④（無(wú)氧呼吸）、⑤（有氧呼吸）過(guò)程可發(fā)生在同一個(gè)體不同部位的組織細(xì)胞中，如植物某些細(xì)胞可以進(jìn)行有氧呼吸，某些細(xì)胞可以進(jìn)行無(wú)氧呼吸，D正確。故選A。知識(shí)點(diǎn)2光合作用與有氧呼吸過(guò)程中元素的轉(zhuǎn)移途徑1.以C元素為例，用同位素標(biāo)記法標(biāo)記CO2中的C，追蹤C(jī)的轉(zhuǎn)移途徑2.以H元素為例，用同位素標(biāo)記法標(biāo)記H2O中的H，追蹤H的轉(zhuǎn)移途徑3.以O(shè)元素為例，用同位素標(biāo)記法標(biāo)記H2O中的O，追蹤O的轉(zhuǎn)移途徑【考點(diǎn)訓(xùn)練】3.(2016年浙江卷，30題，節(jié)選)給某植物提供C18O2和H2O，釋放的氧氣中含有18O。氧氣中含有18O是由于_C18O2中的部分氧轉(zhuǎn)移到H218O中_，H218O又作為原料參與了光合作用之故。4.關(guān)于細(xì)胞中的H2O和O2，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．由葡萄糖合成糖原的過(guò)程中一定有H2O產(chǎn)生B．有氧呼吸第二階段一定消耗H2OC．植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2只能來(lái)自光合作用D．光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素只能來(lái)自于H2O【分析】有氧呼吸可以分為三個(gè)階段：第一階段：在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中：1分子葡萄糖被分解為2分子丙酮酸和少量的還原型氫，釋放少量能量；第二階段：在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行，丙酮酸和水在線粒體基質(zhì)中被徹底分解成二氧化碳和還原型氫；釋放少量能量；第三階段：在線粒體的內(nèi)膜上，前兩個(gè)階段產(chǎn)生的還原型氫和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成水并釋放大量的能量。光合作用的光反應(yīng)階段（場(chǎng)所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產(chǎn)生[H]與氧氣，以及ATP的形成；光合作用的暗反應(yīng)階段（場(chǎng)所是葉綠體的基質(zhì)中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反應(yīng)提供的ATP和[H]的作用下還原生成糖類等有機(jī)物?！驹斀狻緼、葡萄糖是單糖，通過(guò)脫水縮合形成多糖的過(guò)程有水生成，A正確；B、有氧呼吸第二階段是丙酮酸和水反應(yīng)生成CO2和[H]，所以一定消耗H2O，B正確；C、有些植物細(xì)胞含有過(guò)氧化氫酶（例如土豆），可以分解過(guò)氧化氫生成O2，因此植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2不一定只來(lái)自光合作用，C錯(cuò)誤；D、光反應(yīng)階段水的分解產(chǎn)生氧氣，故光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素只能來(lái)自于H2O，D正確。故選C。知識(shí)點(diǎn)3光合作用與有氧呼吸能量上的聯(lián)系注意：葉綠體光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP只能用于葉綠體，如暗反應(yīng)或其他吸能反應(yīng)知識(shí)點(diǎn)4歸納光合作用與有氧呼吸中有關(guān)的NADPH、NADH、ATP的來(lái)源與去路知識(shí)點(diǎn)5辨析真正(總)光合速率、凈光合速率和呼吸速率項(xiàng)目含義表示方法(單位面積的葉片在單位時(shí)間內(nèi)變化量)O2CO2有機(jī)物真正光合速率植物在光下實(shí)際合成有機(jī)物的速率O2產(chǎn)生(生成)速率或葉綠體釋放O2量CO2固定速率或葉綠體吸收CO2量有機(jī)物產(chǎn)生(制造、生成)速率凈光合速率植物有機(jī)物的積累速率植物或葉片或葉肉細(xì)胞O2釋放速率植物或葉片或葉肉細(xì)胞CO2吸收速率有機(jī)物積累速率呼吸速率單位面積的葉片在單位時(shí)間內(nèi)分解有機(jī)物的速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率有機(jī)物消耗速率【歸納總結(jié)】1.植物“三率”——關(guān)鍵詞判定判斷法檢測(cè)指標(biāo)呼吸速率凈光合速率真正(總)光合速率CO2釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2釋放量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量O2釋放量(黑暗)積累制造量、產(chǎn)生量2.微觀辨析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系(以光合速率大于呼吸速率為例)【考點(diǎn)訓(xùn)練】5.圖甲表示水稻的葉肉細(xì)胞在光照強(qiáng)度分別為a、b、c、d時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的變化。圖乙表示藍(lán)細(xì)菌光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系。下列說(shuō)法正確的是()A.圖甲中，光照強(qiáng)度為b時(shí)，光合速率等于呼吸速率B.圖甲中，光照強(qiáng)度為d時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周?chē)?個(gè)單位的二氧化碳C.圖乙中，當(dāng)光照強(qiáng)度為X時(shí)，細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體D.圖乙中，限制a、b、c點(diǎn)光合速率的因素主要是光照強(qiáng)度【分析】題圖分析：甲圖中，單位時(shí)間內(nèi)O2的產(chǎn)生總量表示總光合速率，單位時(shí)間內(nèi)O2釋放量表示表示凈光合速率，當(dāng)有光照時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放量表示凈光合速率為負(fù)值，說(shuō)明此時(shí)光照較弱，光合速率小于呼吸速率，總光合速率=凈光合速率+呼吸速率；乙圖中a表示呼吸速率；b表示光合等于呼吸速率，該點(diǎn)為光的補(bǔ)償點(diǎn)；c對(duì)應(yīng)的X表示光的飽和點(diǎn)?！驹斀狻緼、圖甲中：光照強(qiáng)度為a時(shí)，O2產(chǎn)生總量為0，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，據(jù)此可知，呼吸強(qiáng)度為6；光照強(qiáng)度為b時(shí)，CO2釋放量大于0，說(shuō)明光合作用速率小于呼吸作用速率，A錯(cuò)誤；B、光照強(qiáng)度為d時(shí)，O2產(chǎn)生總量為8，則光合作用總吸收二氧化碳為8，因而單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周?chē)?-6=2個(gè)單位的CO2，B正確；C、圖乙中所示生物為藍(lán)細(xì)菌，藍(lán)細(xì)菌為原核生物，不含線粒體和葉綠體，C錯(cuò)誤；D、圖乙中c點(diǎn)時(shí)光合速率達(dá)到最大值，此時(shí)限制光合速率的因素不再是光照強(qiáng)度，可能是溫度或CO2濃度等，D錯(cuò)誤。故選B。問(wèn)題1：如何測(cè)得植物的真光合速率呢？①植物綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測(cè)得的數(shù)值為呼吸速率(A點(diǎn))。②植物綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測(cè)得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。（表觀光合速率）③真正光合速率＝呼吸速率＋凈光合速率。知識(shí)點(diǎn)6測(cè)定植物光合速率和呼吸速率的常用方法（常考點(diǎn)）1.液滴移動(dòng)法（1）裝置中溶液的作用：在測(cè)細(xì)胞呼吸速率時(shí)NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測(cè)凈光合速率時(shí)NaHCO3溶液可提供CO2，保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。（2）測(cè)定原理①在黑暗條件下甲裝置中的植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。②在光照條件下乙裝置中的植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。（3）測(cè)定方法①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動(dòng)的距離，計(jì)算呼吸速率。②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動(dòng)的距離，計(jì)算凈光合速率。③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計(jì)算得到真正光合速率。（4）物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正?！究键c(diǎn)訓(xùn)練】6.下圖是某生物興趣小組探究不同條件下光合作用和細(xì)胞呼吸過(guò)程中氣體產(chǎn)生情況的實(shí)驗(yàn)示意圖，給這兩組實(shí)驗(yàn)提供相同的環(huán)境條件，下列相關(guān)敘述不正確的是()A.裝置中的碳酸氫鈉溶液可使瓶?jī)?nèi)的CO2濃度維持在穩(wěn)定水平B.若裝置甲和乙中水滴的移動(dòng)方向相反，則裝置甲中的綠色植物能正常生長(zhǎng)C.裝置甲中的水滴可能不動(dòng)，裝置乙中的水滴左移D.若裝置甲中的水滴左移，則裝置甲中綠色植物的葉綠體中不能產(chǎn)生NADPH和ATP【分析】題圖分析，（1）植物光合作用吸收二氧化碳，放出氧氣；植物和青蛙呼吸作用吸收氧氣，放出二氧化碳；碳酸氫鈉溶液可維持瓶?jī)?nèi)的二氧化碳濃度在恒定水平，因此裝置中氣體量的變化表示的是氧氣的變化量；

（2）在相同的環(huán)境條件下，若甲裝置中的綠色植物的光合作用大于呼吸作用時(shí)裝置中水滴向右移；若甲裝置中的綠色植物的光合作用等于呼吸作用時(shí)水滴不動(dòng)；若甲裝置中的綠色植物光合作用小于呼吸作用時(shí)裝置中水滴向左移；乙裝置中，青蛙呼吸作用消耗氧氣，放出的二氧化碳又因碳酸氫鈉溶液的存在而沒(méi)有變化，所以氣體總量會(huì)減少，裝置中水滴應(yīng)向左移?！驹斀狻緼、碳酸氫鈉溶液可吸收多余的CO2，也可釋放CO2，因此可維持瓶?jī)?nèi)的CO2濃度在穩(wěn)定水平，A正確；B、分析題圖中裝置乙可知，青蛙處于正常生活狀態(tài)，就需要消耗容器內(nèi)的O2，由于CO2濃度穩(wěn)定，故裝置乙中的水滴會(huì)左移，若裝置甲和乙中水滴的移動(dòng)方向相反，則裝置甲中的水滴右移，說(shuō)明植物光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，植物能正常生長(zhǎng)，B正確；C、當(dāng)裝置甲中的綠色植物的光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，水滴可能不動(dòng)，裝置乙中的水滴左移，C正確；D、若裝置甲中的水滴左移，可表示植物光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度，但不能說(shuō)明綠色植物的光合作用不進(jìn)行，在光照條件下，綠色植物葉綠體中能產(chǎn)生[H]和ATP，D錯(cuò)誤。故選D。2.黑白瓶法法測(cè)水體中溶氧量的變化，在適宜光照下照射6h后，測(cè)量A（黑瓶）、B（白瓶）的溶氧量，分別記為OA、OB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計(jì)算出該葉片的真光合速率（以產(chǎn)氧速率計(jì)），M＝（OB－OA提示：黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只有細(xì)胞呼吸，而白瓶既能進(jìn)行光合作用又能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，所以用黑瓶(無(wú)光照的一組)測(cè)得的為細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值，用白瓶(有光照的一組)測(cè)得的為凈光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強(qiáng)度值?！究键c(diǎn)訓(xùn)練】7.取三個(gè)玻璃瓶，兩個(gè)黑布包上，并包以錫箔，記為A、B瓶，另一個(gè)玻璃瓶不做處理，記為C瓶，其中B、C瓶中放入生長(zhǎng)狀況相同且良好的同種植物。從待測(cè)的水體深度取水并裝入三個(gè)瓶中，保留A瓶以測(cè)定水中原來(lái)的溶氧量。將B、C瓶沉入取水深度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，將其取出，并進(jìn)行溶氧量的測(cè)定。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.B瓶中氧氣的減少量表示呼吸作用量B.C瓶中氧氣的增加量表示凈光合作用量C.C瓶中測(cè)得的現(xiàn)有氧氣量與B瓶中測(cè)得的現(xiàn)有氧氣量之和表示總光合作用量D.C瓶中測(cè)得的現(xiàn)有氧氣量與B瓶中測(cè)得的現(xiàn)有氧氣量之差表示總光合作用量【分析】黑白瓶法：也是一種定量測(cè)定光合作用和呼吸作用強(qiáng)度的方法。原理及方法：取三只玻璃瓶，一只用黑膠布包上，并包以錫箔，從待測(cè)的水體深度取水，保留一瓶以測(cè)定水中原來(lái)的溶氧量。將另一對(duì)黑白瓶沉入取水深度，經(jīng)過(guò)24小時(shí)或其他時(shí)間，將其取出，并進(jìn)行溶氧量的測(cè)定，黑瓶中的浮游植物由于得不到光照只能進(jìn)行呼吸作用，因此黑瓶中的溶解氧就會(huì)減少；而白瓶完全被曝曬在光下，瓶中的浮游植物可進(jìn)行光合作用，因此白瓶中的溶解氧量一般會(huì)增加。所以通過(guò)黑白瓶中溶解氧量的變化，就可以估算出水體的生產(chǎn)力?！驹斀狻緼、黑瓶B中的植物只能進(jìn)行呼吸作用，不能進(jìn)行光合作用，因此在有初始值的情況下，黑瓶中氧氣的減少量為有氧呼吸量，A正確；B、白瓶C中的植物就可以進(jìn)行光合作用，也可以進(jìn)行呼吸作用，因此在有初始值的情況下，白瓶中氧氣的增加量為凈光合作用量，B正確；CD、黑瓶中的氧氣變化量為有氧呼吸的消耗量，白瓶中的氧氣變化量是光合作用與有氧呼吸的差值，因此在沒(méi)有初始值的情況下，白瓶中測(cè)得的現(xiàn)有氧氣量與黑瓶中測(cè)得的現(xiàn)有氧氣量之差為總光合作用量，C錯(cuò)誤、D正確。故選C?！疽?guī)律歸納】①有初始值的情況下，黑瓶中氧氣的減少量為有氧呼吸量；白瓶中氧氣的增加量為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。②沒(méi)有初始值的情況下，白瓶中測(cè)得的現(xiàn)有氧氣量與黑瓶中測(cè)得的現(xiàn)有氧氣量之差即總光合作用量。3.葉圓片稱重法測(cè)定單位時(shí)間、單位面積葉片中淀粉的生成量,如圖所示,以有機(jī)物的變化量測(cè)定光合速率(S為葉圓片面積)。凈光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。【考點(diǎn)訓(xùn)練】8.某同學(xué)欲測(cè)定植物葉片葉綠體的光合作用速率，作如圖所示實(shí)驗(yàn)。在葉柄基部作環(huán)剝處理(僅限制葉片有機(jī)物的輸入和輸出)，于不同時(shí)間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1cm2的葉圓片烘干后稱其重量，測(cè)得葉片的總光合作用速率＝(3y－2z－x)/6g·cm－2·h－1(不考慮取葉圓片后對(duì)葉生理活動(dòng)的影響和溫度微小變化對(duì)葉生理活動(dòng)的影響)。則M處的實(shí)驗(yàn)條件是()A.下午4時(shí)后在陽(yáng)光下照射3小時(shí)再遮光3小時(shí)B.下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光6小時(shí)C.下午4時(shí)后在陽(yáng)光下照射6小時(shí)D.下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光3小時(shí)【詳解】分析實(shí)驗(yàn)：從上午10時(shí)葉片干重為x克，下午4時(shí)葉片干重為y克，此時(shí)的干重變化可表示這6個(gè)小時(shí)的凈光合作用量，由此可計(jì)算凈光合速率；如果通過(guò)實(shí)驗(yàn)M測(cè)定出植物的呼吸速率，即可求出植物的總光合速率。而要測(cè)定呼吸速率，應(yīng)將裝置放在暗黑條件下。假設(shè)遮光a小時(shí)，根據(jù)實(shí)際光合作用=凈光合作用+呼吸作用，總光合速率＝(3y－2z－x)÷6，凈光合速率=(y－x)÷6，呼吸速率=(y－z)÷a，因此（3y-2z-x）÷6=(y-x)÷6+(y-z)÷a，計(jì)算得出a=3小時(shí)。所以下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光3小時(shí)，所以D選項(xiàng)是正確的。故選D。4.葉圓片上浮法——定性檢測(cè)O2釋放速率本方法利用真空技術(shù)排出葉肉細(xì)胞間隙中的空氣，充以水分，使葉片沉于水中；在光合作用過(guò)程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來(lái)下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時(shí)間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時(shí)間的長(zhǎng)短)，即能比較光合作用強(qiáng)度的大小。5.間隔光照法——比較有機(jī)物的合成量光反應(yīng)和暗反應(yīng)在不同酶的催化作用下相對(duì)獨(dú)立進(jìn)行，由于催化暗反應(yīng)的酶的催化效率和數(shù)量都是有限的，因此在一般情況下，光反應(yīng)的速率比暗反應(yīng)快，光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和NADPH不能被暗反應(yīng)及時(shí)消耗掉。持續(xù)光照，光反應(yīng)產(chǎn)生的大量的NADPH和ATP不能及時(shí)被暗反應(yīng)消耗，暗反應(yīng)限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替進(jìn)行，則黑暗間隔有利于充分利用光照時(shí)積累的光反應(yīng)的產(chǎn)物，持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間的暗反應(yīng)。因此在光照強(qiáng)度和光照時(shí)間不變的情況下，光照、黑暗交替進(jìn)行條件下制造的有機(jī)物相對(duì)多。6.“半葉法”測(cè)定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量將葉片一半遮光、一半曝光，遮光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，曝光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表凈光合作用強(qiáng)度值，最后計(jì)算真正光合作用強(qiáng)度值。需要注意的是該種方法在實(shí)驗(yàn)之前需對(duì)葉片進(jìn)行特殊處理，以防止有機(jī)物的運(yùn)輸。考向1結(jié)合光合速率的測(cè)定，考查科學(xué)探究例1．利用裝置甲，在相同條件下分別將綠色植物E、F的葉片制成大小相同的葉圓片，抽出空氣，進(jìn)行光合作用速率測(cè)定。圖乙是利用裝置甲測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制成的坐標(biāo)圖。下列敘述正確的是()A.從圖乙可看出，F(xiàn)植物適合在較強(qiáng)光照下生長(zhǎng)B.光照強(qiáng)度為1klx時(shí)，裝置甲中放置植物E的葉圓片進(jìn)行測(cè)定時(shí)，液滴不移動(dòng)C.光照強(qiáng)度為3klx時(shí)，E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生O2的速率相等D.光照強(qiáng)度為6klx時(shí)，裝置甲中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時(shí)間短【答案】D【解析】根據(jù)圖乙可知，F(xiàn)植物葉圓片的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都比較低，適合在較弱光照下生長(zhǎng)，A錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度為1klx時(shí)，E植物葉圓片的呼吸速率大于光合速率，裝置甲中E植物葉圓片會(huì)吸收裝置中的O2，使液滴左移，B錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度為3klx時(shí)，E、F兩種植物葉圓片的凈光合強(qiáng)度相等，但E植物葉圓片的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于F植物葉圓片，故光照強(qiáng)度為3klx時(shí)，E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生O2的速率不相等，C錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度為6klx時(shí)，E植物葉圓片凈光合作用強(qiáng)度大于F植物葉圓片的凈光合作用強(qiáng)度，故此光照強(qiáng)度下，E植物葉圓片釋放的O2多，故裝置甲中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時(shí)間短，D正確。【變式訓(xùn)練】1.某生物科研小組從鴨綠江的某一深度取得一桶水樣，分裝于六對(duì)黑白瓶中，剩余的水樣測(cè)得初始溶解氧的含量為10(mg·L－1)，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件下(a<b<c<d<e)，溫度保持不變，24h后，實(shí)測(cè)獲得六對(duì)黑白瓶中溶解氧的含量。請(qǐng)根據(jù)其記錄數(shù)據(jù)(如下表)判斷，下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是()光照強(qiáng)度/klx0(黑暗)abcde白瓶溶氧量/(mg·L－1)31016243030黑瓶溶氧量/(mg·L－1)333333A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧氣，但沒(méi)有光照，植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧B.光照強(qiáng)度為a時(shí)，白瓶中溶解氧的含量與初始溶解氧量相等，說(shuō)明此光照強(qiáng)度下植物仍然不能進(jìn)行光合作用C.當(dāng)光照強(qiáng)度為c時(shí)，白瓶中植物產(chǎn)生的氧氣量為21(mg·L－1)D.當(dāng)光照強(qiáng)度為d時(shí)，再增加光照強(qiáng)度，白瓶中植物的光合速率不再增加【答案】B【解析】黑瓶中的生物呼吸消耗氧氣，但沒(méi)有光照，植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧，A正確；光照強(qiáng)度為a時(shí)，白瓶中溶解氧的含量與初始溶解氧的含量相等，說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧剛好用于細(xì)胞呼吸消耗，B錯(cuò)誤；當(dāng)光照強(qiáng)度為c時(shí)，白瓶中植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量即為總光合作用量＝凈光合作用量＋細(xì)胞呼吸消耗量＝(24－10)＋(10－3)＝21(mg·L－1)，C正確；由d、e兩組數(shù)據(jù)可知，當(dāng)光照強(qiáng)度為d時(shí)，再增加光照強(qiáng)度，白瓶中溶解氧的含量也不再增加，即白瓶中植物的光合速率不再增加，D正確。【變式訓(xùn)練】2.如圖所示為甘蔗葉肉細(xì)胞內(nèi)的一系列反應(yīng)過(guò)程，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A．過(guò)程①中葉綠體中的四種色素都主要吸收藍(lán)紫光和紅光B．過(guò)程②只發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，過(guò)程②釋放的能量用于C3的還原C．過(guò)程③既產(chǎn)生[H]也消耗[H]D．若過(guò)程①②的速率大于過(guò)程③的速率，甘蔗植株的干重不一定增加【答案】A【解析】過(guò)程①表示光反應(yīng)，葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，而胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，A錯(cuò)誤；過(guò)程②表示暗反應(yīng)，只發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，暗反應(yīng)中釋放的能量用于C3的還原，B正確；③是細(xì)胞呼吸過(guò)程，有氧呼吸的第一、二階段產(chǎn)生[H]，用于第三階段與氧氣發(fā)生反應(yīng)，因此過(guò)程③既產(chǎn)生[H]也消耗[H]，C正確；如圖所示為甘蔗葉肉細(xì)胞內(nèi)的一系列反應(yīng)過(guò)程，過(guò)程①②的速率大于過(guò)程③的速率，由于甘蔗植株部分細(xì)胞只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，甘蔗植株的干重不一定增加，D正確。考點(diǎn)二光合作用與細(xì)胞呼吸綜合應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)1自然環(huán)境中（夏季）一晝夜植物CO2濃度變化曲線（1）曲線各點(diǎn)的含義及形成原因分析①c點(diǎn)和e點(diǎn)：光合＝呼吸。②oa：凌晨3-4點(diǎn)，溫度降低，呼吸作用減弱，釋放的CO2減少。③bc段：光合＜呼吸，但隨光照強(qiáng)度增加，光合作用逐漸增強(qiáng)，釋放的CO2減少。④hi：“光合午休”溫度過(guò)高，蒸騰過(guò)強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，CO2攝入不足，暗反應(yīng)受阻，光合減弱。⑤je：光照強(qiáng)度逐漸減小，光合作用減弱。⑥⑥一晝夜積累的有機(jī)物為：S1—（S2+S3）此值大于0時(shí)，植物可以生長(zhǎng)，否則不生長(zhǎng)。⑦有機(jī)物積累最多的點(diǎn)：e點(diǎn)。⑧ef段：光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。⑨fg段：太陽(yáng)落山，光合作用停止，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。（2）綠色植物一晝夜內(nèi)有機(jī)物的“制造”“消耗”與“積累”知識(shí)點(diǎn)2密閉環(huán)境中一晝夜植物CO2濃度變化曲線D點(diǎn)和H點(diǎn)：光合=呼吸。I點(diǎn)：一晝夜后容器內(nèi)剩余的CO2。經(jīng)過(guò)一晝夜植物能否積累有機(jī)物：I點(diǎn)低于A點(diǎn)，總光合＞總呼吸，能積累有機(jī)物，植物能生長(zhǎng)。積累有機(jī)物最多的點(diǎn)：H點(diǎn)。提醒：a．光照強(qiáng)度為“0”意味著光合作用不能進(jìn)行，此時(shí)氣體變化量全由細(xì)胞呼吸引起，可作為呼吸強(qiáng)度指標(biāo)。b．光照下吸收CO2量應(yīng)為凈光合量。c．光照培養(yǎng)階段，密閉裝置中CO2濃度變化量應(yīng)為光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度間的“差值”，切不可僅答成“光合作用消耗”導(dǎo)致裝置中CO2濃度下降?！究键c(diǎn)訓(xùn)練】9.下列關(guān)于曲線的描述，正確的是()A．圖1中，兩曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是凈光合速率為0時(shí)的溫度B．圖2中，C點(diǎn)對(duì)所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞來(lái)說(shuō)，葉綠體消耗的CO2量等于細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量C．圖3中A、B兩點(diǎn)為光合速率和呼吸速率相等的點(diǎn)D．若在30℃時(shí)一晝夜光照10h，則一天CO2的凈吸收量為7【分析】光合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段：光反應(yīng)發(fā)生場(chǎng)所在葉綠體的類囊體薄膜上，色素吸收光能、傳遞光能，并將一部分光能用于水的光解生成[H]和氧氣，另一部分光能用于合成ATP；暗反應(yīng)發(fā)生場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)中，首先發(fā)生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物結(jié)合形成兩分子的三碳化合物，三碳化合物在光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP的作用下被還原，進(jìn)而合成有機(jī)物。影響光合作用的外界因素主要有光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度和溫度?！驹斀狻緼、圖1中，兩曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是凈光合速率與呼吸速率相等時(shí)的溫度，A錯(cuò)誤；B、圖2中，C點(diǎn)表示整個(gè)植物體光合作用吸收的CO2量等于細(xì)胞呼吸釋放的CO2量，由于植株部分細(xì)胞不進(jìn)行光合作用，因此葉綠體消耗的CO2量大于細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量，B錯(cuò)誤；C、圖3中，A點(diǎn)前呼吸速率大于光合速率，A點(diǎn)后呼吸速率小于光合速率，B點(diǎn)前光合速率大于呼吸速率，B點(diǎn)后光合速率小于呼吸速率，故A、B兩點(diǎn)為光合速率和呼吸速率相等的點(diǎn)，C正確；D、若在30℃時(shí)一晝夜光照10h，則一天CO2的凈吸收量為3.5×10－3×14＝－7，即植物一天中的有機(jī)物的積累量為0，D錯(cuò)誤。故選C。1.（2023·山東卷·高考真題）當(dāng)植物吸收的光能過(guò)多時(shí)，過(guò)剩的光能會(huì)對(duì)光反應(yīng)階段的PSⅡ復(fù)合體（PSⅡ）造成損傷，使PSⅡ活性降低，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度減弱。細(xì)胞可通過(guò)非光化學(xué)淬滅（NPQ）將過(guò)剩的光能耗散，減少多余光能對(duì)PSⅡ的損傷。已知擬南芥的H蛋白有2個(gè)功能：①修復(fù)損傷的PSⅡ；②參與NPQ的調(diào)節(jié)?？蒲腥藛T以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)光照射時(shí)對(duì)野生型和突變體光照的強(qiáng)度相同，且強(qiáng)光對(duì)二者的PSⅡ均造成了損傷。（1）該實(shí)驗(yàn)的自變量為擬南芥種類、光照強(qiáng)度_。該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量中，影響光合作用強(qiáng)度的主要環(huán)境因素有CO2濃度、溫度（答出2個(gè)因素即可）。（2）根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，不能（填“能”或“不能”）比較出強(qiáng)光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強(qiáng)弱，理由是強(qiáng)光照射下突變體的NPQ/相對(duì)值比野生型的NPQ/相對(duì)值高，能減少?gòu)?qiáng)光對(duì)PSⅡ復(fù)合體造成損傷。但是野生型含有H蛋白，能對(duì)損傷后的PSⅡ進(jìn)行修復(fù)，故不能確定強(qiáng)光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強(qiáng)弱。（3）據(jù)圖分析，與野生型相比，強(qiáng)光照射下突變體中流向光合作用的能量少（填“多”或“少”）。若測(cè)得突變體的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)推測(cè)，原因是突變體的NPQ強(qiáng)度大，能夠減少?gòu)?qiáng)光對(duì)PSII的損傷。2.（2023·全國(guó)·高考真題）植物的氣孔由葉表皮上兩個(gè)具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成。保衛(wèi)細(xì)胞吸水體積膨大時(shí)氣孔打開(kāi)，反之關(guān)閉，保衛(wèi)細(xì)胞含有葉綠體，在光下可進(jìn)行光合作用。已知藍(lán)光可作為一種信號(hào)促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K?．有研究發(fā)現(xiàn)，用飽和紅光（只用紅光照射時(shí)，植物達(dá)到最大光合速率所需的紅光強(qiáng)度）照射某植物葉片時(shí)，氣孔開(kāi)度可達(dá)最大開(kāi)度的60%左右。回答下列問(wèn)題。(1)氣孔的開(kāi)閉會(huì)影響植物葉片的蒸騰作用、光合作用和呼吸作用（答出2點(diǎn)即可）等生理過(guò)程。(2)紅光可通過(guò)光合作用促進(jìn)氣孔開(kāi)放，其原因是葉綠體中的葉綠素對(duì)紅光有較高的吸收峰值，紅光照射下保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物，使保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓上升，細(xì)胞吸水膨脹，氣孔開(kāi)放。(3)某研究小組發(fā)現(xiàn)在飽和紅光的基礎(chǔ)上補(bǔ)加藍(lán)光照射葉片，氣孔開(kāi)度可進(jìn)一步增大，因此他們認(rèn)為氣孔開(kāi)度進(jìn)一步增大的原因是，藍(lán)光促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K＋。請(qǐng)推測(cè)該研究小組得出這一結(jié)論的