科学前沿 组装细胞优质课教案内容

光合作用的基础知识梳理

一、捕获光能的色素及提取与分离

1.叶绿体色素

（1）分布：主要在① 。

（2）功能：吸收、传递、转化光能，其中叶绿素主要吸收② 光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

2.色素的提取分离原理

（1）提取：叶绿体的色素能够溶解在③ 中

（1）分离：层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂，色素在层析液中的溶解度不同：溶解度④ 的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散的慢。因此，叶绿体中的色素就在扩散过程中被分离开来. 3.色素的提取和分离用到了一些材料，他们的主要作用是：

（1）二氧化硅：⑤ ；（2）碳酸钙：⑥ ；

（3）无水乙醇：⑦ ；（4）层析液：⑧ 。

4.滤纸条上的色素带从上到下依次是：⑨ 颜色从上到下依次是：⑩ 。

二、光合作用的原理及应用

1.光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。

（1）光反应的场所是① 上

，原料是② ，动力是光能，产物是③ ，光反应阶段的生化过程有两个：水的光解（2H2O→4[H]+O2）

和ATP的形成（ADP+Pi+光能→ATP）

（2）暗反应场所是④ ，原料是⑤ ，动力是 ATP水解释放的能量

，产物是⑥ ，暗反应阶段所发生的生化过程有两个：CO2的固定（C5＋CO2 →2C3）和C3的还原。

2. 影响光合作用的因素主要有光照强度、CO2浓度、水分和温度等。

（1）温度主要是影响⑦ ，进而影响光合作用的进行。

（2）水分对光合作用的影响主要是因为光照强度影响水分的散失，而影响⑧ 的开闭，进而影响⑨ 的进入. （3）在大棚蔬菜等植物栽种过程中，可采用白天适当提高温度、夜间适当降低温度的方法，来提高作物的产量，这样做的原理⑩ 。

基础梳理答案

一、①类囊体薄膜

②红光和蓝紫光

③无水乙醇

④高

⑤使研磨充分

⑥防止叶绿体中的色素被破坏

⑦溶解色素

⑧分离色素

⑨胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b （记忆口诀：胡叶a b）⑩橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色

二、①叶绿体类囊体膜

②ADP、Pi和H2O ③O2、[H]和ATP ④叶绿体基质

⑤CO2和ATP ⑥有机物（CH2O）、H2O和ADP、Pi ⑦与光合作用有关的酶的活性

⑧气孔

⑨CO2 ⑩降低呼吸作用的消耗

核心考点突破

一、 叶绿体中的色素

1、色素的种类、含量、颜色、功能及层析后的位置

叶绿素（3/4）

色素种类

分布

类胡萝卜素（1/4）

胡萝卜素

橙黄色

叶黄素

黄色

叶绿素a

蓝绿色

叶绿素b

黄绿色

叶绿体基粒的囊状结构薄膜上

1

吸收光谱

化学特性

分离方法

A为叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；

B为类胡萝卜素主要吸收吸收蓝紫光。

不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂

纸层析法

在滤纸条上的分布

正常绿色

色素与叶叶色变黄

片颜色

叶色变红

【例 1】（2008海南生物，2）关于叶绿体色素在光合作用过程作用的描述，错误的是

A．叶绿体色素与ATP的合成有关 B．叶绿体色素参与ATP的分解

C．叶绿体色素与O2和[H]的形成有关 D．叶绿体色素能吸收和传递光能

[解析] 叶绿体中的色素能够吸收．传递和转化光能，少数特殊状态的叶绿素a能够将吸收的光能转化成电能，将水光解，释放氧气，同时生成ATP和[H]。 [答案]B 2.色素的种类及吸收光谱

色素种类

叶绿素

（3/4）

类胡萝卜素

（1/4）

叶绿素a（蓝绿色）

叶绿素b（黄绿色）

胡萝卜素（橙黄色）

叶黄素（黄色）

吸收光谱

吸收红光和蓝紫光

吸收红光和蓝紫光

吸收蓝紫光

吸收蓝紫光

3、色素的分布、功能、特性及分离方法

(1)分布：叶绿体基粒的囊状结构薄膜上

(2)功能：吸收光能、传递光能（四种色素）；转化光能（只有少量叶绿素a）

(3)特性：不溶于水，能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂。

(4)植物叶片的颜色与所含色素的关系

【例 2】（09广东文基，70）从高等植物叶片中分离出4种光合色素，其中呈橙黄色的是

A．叶绿素a

B．叶绿素b

C．胡萝卜素

D．叶黄素

【解析】本题考查叶绿体色素的种类，胡萝卜素：橙黄色，叶黄素：黄色，叶绿素a：蓝绿色，叶绿素b：黄绿色。【答案】C 【例 3】关于高等植物细胞内色素的叙述中，错误的是

A.叶绿体内叶绿素a可以将光能转化为活跃化学能

B.所有植物细胞中都只含有四种色素

C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收和传递光能

D.有的植物细胞的液泡中也含有一定量的色素

2

滤纸条上的位置

[解析]植物细胞的叶绿体中含有四种色素，其液泡中还含有其他色素，而有的细胞中不含色素。[答案]B 4.叶绿素a的结构

5、影响叶绿素合成的因素

（1）光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中不能合成叶绿素，因此呈黄色。

（2）温度：叶绿素的合成都需要酶的催化。叶绿素形成的最低温度为2—4℃，最适宜的温度为30℃，最高温度为40℃，秋天叶片变黄，是由于低温抑制叶绿素合成，同时原有的叶绿素分解的结果。

（3）矿质元素：镁是构成叶绿素的成份之一，缺镁时叶绿素合成受阻；铁、锰、铜、锌等是叶绿素形成过程中某些酶的辅助成分，因此缺少铁、锰、铜、锌等矿质元素时，也不能合成叶绿素。

6、叶绿体中色素的吸收光谱

7、不同颜色温室大棚的光合效率

二、光合作用的过程

1、光合作用的过程分析

比较项目

实质

时间

需要条件

反应场所

光反应

光能转换为化学能，并放出O2

短促，以微秒计

需叶绿素、光、酶

叶绿体囊状结构薄膜上（基粒）

物质转化

（1）水的光解2H2O——→4[H]+O2

光能

酶

光能

暗反应

同化CO2形成有机物

较缓慢

不需叶绿素和光．需要多种酶

叶绿体基质内

（1）CO2固定：CO2+C5——→2C3

ATP [H]（2）CO2还原：2C3——→酶(CH

2O)+C5

（2）ATP的生成：ADP+Pi—→ATP 能量转换

完成标志

两者关系

光能→电能→活跃化学能，并储存在ATP中

ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能

O2释放、ATP和NADPH的生成

葡萄糖等有机物等的生成

光反应为暗反应提供能量（ATP、NADPH）、还原剂NADPH；

暗反应为光反应提供ADP和Pi 3

2.光合作用过程的概念模型

【例 1】（2008宁夏理综,2）为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是

A.光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 B.光照、无空气、临时装片中有

NaHCO3稀溶液

C.黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 D.黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液

【解析】叶绿体必须在光照条件下，由NaHCO3稀溶液提供CO2和H2O作为原料，通过光合作用才能产生氧气。要通过观察好氧细菌在叶绿体周围分布集中、在其他部位分布稀少而证明水绵光合作用产生了氧气，临时装片必须隔绝空气，才能排除无关变量的干扰，形成对照。【答案】B。

【例 2】（2010天津理综，1）在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是

①叶绿体基质

②类囊体薄膜

③线粒体基质

④线粒体内膜

A. ①③

B. ②③

C. ①④

D. ②④

【解析】CO2的固定发生在暗反应阶段，场所为叶绿体基质，CO2的产生发生在有氧呼吸的第二阶段，场所为线粒体基质，所以A对。【答案】

A

【例 3】下图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是

A．该反应的场所是叶绿体的类囊体

B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶

C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成

D．无光条件有利于暗反应进行

【解析】图示的光合作用阶段为光合作用暗反应，该反应发生的场所是叶绿体基质，该过程在有光、无光的条件下均会进行，该过程的物质变化为CO2的固定和C3的还原，其中C3还原需要光反应提供[H]和ATP，此外还需多种酶的参与。温度通过影响该过程中酶的活性影响C6H12O6的生成，因此，在最适温度以上，提高温度不能促进C6H12O6的生成。【答案】B 三、

影响光合作用的因素

（一）光照强度对光合作用的影响

1．光补偿点和光饱和点

（1）概念：植物光合作用所吸收的CO2与该温度条件下呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时的光照强度叫做光补偿点。

当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为光饱和点。

（2）影响：不同植物的光补偿点不同，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。

不同植物的光饱和点不同。阳生植物的光饱和点高于阴生植物。

2．光照强度对光合作用的影响

光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合效率。植物的光合速率在一定范围内随着光照强度的增加而增强，但当光照强度达到一定时，光合速率不再随着光照强度的增加而增强。（此时影响光合速率的主要因素为CO2浓度，详见图1）

4

【例 1】（2009海南生物,13）取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。照光相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如右图所示

。列叙述错误的是

A．装置内增加的氧气来自于水

B．光照强度为a时，光合作用停止

C．丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低

D.该图反映了光合作用强度与光照强度的关系

【解析】光合作用产生的氧气来自反应物中的“水”；光照强度为a时，光合作用强度与呼吸作用强度相等，而生物体呼吸作用时刻都进行。【答案】B。

【例 2】（2010四川高考理综，1）有人对不同光照强度下，两种果树的光合特性进行研究，结果如下表（净光合速率以CO2的吸收速率表示，其他条件适宜且相对恒定）。下列相关分析，不正确的是

光强(mmol光子/m2·s) 龙眼

光能利用率（%）

净光合速率（μmol CO2 / m2·s）

光能利用率（%）

净光合速率（μmol CO2 / m2·s）

0 -- -0.60 -- -2.10 0.1 2.30 2.50 1.20 1.10 0.2 2.20 5.10 1.05 3.70 0.3 2.00 6.55 0.90 5.40 0.4 1.80 7.45 0.85 6.50 0.5 1.60 7.90 0.80 7.25 0.6 1.50 8.20 0.75 7.60 0.7 1.40 8.50 0.70 7.60 0.8 1.30 8.50 0.65 7.60 0.9 1.20 8.50 0.60 7.60 芒果

A．光强大于0.1 mmol光子/m2·s，随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减小

B．光强小于0.5 mmol光子/m2·s，限制净光合速率的主要因素是叶绿素含量

C．光强大于0.7 mmol光子/m2·s，限制净光合速率的主要因素是CO2 浓度

D．龙眼的最大光能利用率大于芒果，但龙眼的最大总光合速率反而小于芒果

【解析】当光强小于0.5 mmol光子/m2·s时，随着光强的增加，净光合速率逐渐增加，所以限制净光合速率的主要因素是光强；从光能利用率栏数据明显可以看出A选项正确；当光强大于0.7mmol光子/m2·s时，净光合速率都达到最大值，可以推测此时限制净光合速率的主要因素是CO2 浓度；总光合速率是净光合速率与呼吸速率的和，简单相加即可推断D项正确。【答案】B （二）二氧化碳浓度对光合作用的影响

1．CO2补偿点和CO2饱和点

（1）概念：植物光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2相等时的CO2浓度称为CO2补偿点。

CO2达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。（见图2）

2．二氧化碳浓度对光合作用的影响

（1）二氧化碳是光合作用的原料，通过影响暗反应来影响光合速率。植物的光合速率在一定范围内随着CO2浓度的增加而增强，但当CO2浓度达到一定浓度时，光合效率不再随着CO2浓度的增加而增强。如CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。

（2）植物光合作用的最适CO2浓度为0.1%，而空气中③CO2仅为0.03%，温室大棚里的CO2浓度仅为0.01%。因此适当增加空气中CO2浓度，可提高光合作用速率。

（3）由于C4植物可以利用低浓度得CO2补进行光合作用，因此C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。

【例 1】右图甲表示某种植物光合效率受光照强度影响的变化曲线。图乙表示某

种植物光合效率在不同光照强度下，光合效率受CO2浓度影响的变化曲线。a点与c点相比较，c点时叶肉细胞中C3的含量（ ），b点与c点相比较，b点时叶肉细5

胞中C5的含量（

）

A．高、高

B．低、基本一致 C．低、高

D．高、基本一致

【解析】光照强度相同时，二氧化碳浓度越高，光合作用速率越大，因此a、c两点比较，c点的C3的含量高；二氧化碳浓度相同时，光照越强，光合作用速率越大，因此b、c两点比较，b点的C3的含量高；【答案】A （三）温度对光合作用的影响

1．影响原因：

温度直接影响光合作用中所需酶的活性，对光合作用的影响很大。在低温中，植物酶促反应下降，限制了光合作用的进行；在高温中，叶绿体和细胞质的膜结构会遭到破坏、叶绿体的酶发生钝化。

2．最适温度：

一般植物可在10～35℃下正常地进行光合作用，其中以25～30℃最适宜，在35℃以上时光合作用就开始下降，40～50℃时即完全停止

3．温度对净光合效率的影响。

低温会影响光合酶的活性，使植物净光合效率较低；高温使呼吸作用加强，净光合效率下降。详见图4。

（四）矿质元素对光合作用的影响

1．矿质元素在光合作用中的作用：

+①N是各种酶以及NADP和ATP的重要组成成分；

+②P是NADP和ATP的重要组成成分；③Mg、是叶绿素的重要组成成分；

④K对光合产物的运输和转化起促进作用。

2．矿质元素对光合作用的影响：

在一定范围内，矿质元素越多，光合效率就越快；超过一定浓度，光合速率不再增强，甚至由于渗透失水反而使光合速率下降。

（五）水分对光合作用的影响

水分是光合作用原料之一。缺水使气孔关闭，影响二氧化碳进入叶肉细胞；缺水使叶片淀粉水解加强，糖类堆积，光合产物输出缓慢；因此植物体水分减少会使光合效率下降。

四、图解分析各种因素对光合作用速率的影响

1．单因子对光合作用的影响

图像

关键点的含义

①OA段随叶面积不断增大，光合作用实际量不断增大。A点为最大光合叶面积，光合作用实际量达到最大值。A点以后光合作用量不再增加，这是因为叶片相互遮盖，最大光合叶面积不再增加。

②OB段干物质量随着光合作用的增加而增加，BC段干物质积

累量不断降低，这是因为A点后光合作用量不再增加，但随叶面积指数的不断增加，OC段呼吸量不断增加。

①AB段表示CO2浓度、含水量或矿质元素含量很低时，光合作用几乎不能进行。

②BC段表示CO2浓度、含水量或矿质元素含量达到一定值时，在一定范围内，光合作用强度随上述各量的增大而增强。

③当CO2浓度、含水量或矿质元素含量超过一定值时，光合作用强度不再随上述各量增大而增强。

光合

面积

CO2浓

度、含

水量、

矿质元

素含量

6

光照

强度

①A点光照强度为0，此时只进行呼吸作用，释放的CO2量，即为呼吸作用强度。

②AB段表明随光照强度的加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用，此阶段光合作用强度<呼吸作用强度。

③到B点时，呼吸作用释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度＝呼吸作用强度，B点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上，植物才能正常生长)。

④BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强了。C点为光饱和点。

①AB段(10～35 ℃)表示随温度的升高，酶的活性增大，光合作用强度逐渐加强。

②B点(35 ℃)表示此温度为该植物酶的最适温度，其光合作用强度最大。

③BC段(35～50 ℃)表示随温度升高，酶活性降低，光合作用强度逐渐下降。

④C点(50 ℃)表示此温度下该植物酶变性失活，光合作用完全停止。

①OA段为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增加，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加。

②AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。

③BC段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。

温度

叶龄

2.多因子对光合作用的影响

图像

P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，限制光合速率的因子是图示的其他因子。

关键

点的

含义

温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强应用

度和CO2浓度以提高光合作用速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度、调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的。

【例 1】（2007北京理综,3）科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图所示。请据图判断下列叙述不正确的是

A.光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同

B.光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同

C.光照强度a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高

D.光照强度a～c，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高

7

【解析】从图中可以看出，光照强度为a～c，曲线Ⅰ光合作用强度随光照强度升高而升高，而曲线Ⅲ光合作用强度并没有随光照强度升高而升高。【答案】D。

【例 3】（2009辽宁理综,29）请回答与光合作用有关的问题：

（1）甲、乙、丙三种植物光合作用强度与光照强度的关系如右图所示。据图回答：

①强光下上述三种植物固定CO2能力最强的植物是 。

②乙植物达到最大光合作用强度所需的最低光照强度是 （a、b、c、d）。

③当光照强度从a到b时， 植物光合作用强度增加的最快。

（2）植物光合作用产生的O2来自H2O，还是来自CO2？请写出简单实验思路证明你的结论。

1818【答案】⑴①甲/②c/③甲；⑵来自于H2O。分别将CO2和H2O提供给两组植物，分析两组植物光合1818作用释放的氧气，O2仅在H2O组植物中产生，即可证明上述结论。

【解析】⑴①依题意,在强光下甲植物光合作用强度较乙丙植物高,因此,甲固定CO2能力最强.②随着光照强度的增强乙植物在C光照强度时先达到最大光合作用强度。③在a点三种植物的光合作用强度相同,而b点时甲的光合作用最大,所以甲植物光合作用强度增加的最快。⑵首先分别标记CO2 和H2O中的氧18提供给两组植物作为光合作用的原料,分析两组植物光合作用释放的O2仅在H2O组的植物中产生。

【例 4】（2010高考安徽卷，I）为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图所示。请回答：

（1）与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是____，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是_______。

（2）实验结果表明，在________的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取_________措施能提高玉米的光能利用率。

【答案】Ⅰ（1）光照强度（或光强） 土壤含水量（2）土壤含水量40%～60% 合理密植

【解析】

Ⅰ（1）从图表中D点、B点两点，纵坐标土壤含水量相同，只有横坐标光照强度的不同，B点对应的光照强度明显比D点的小。A点、C点两点纵坐标相同，由于含水量都很低，以致不同光照强度下CO2吸收量都较低。

（2）从图表中CO2吸收量的变化率有较大变化施肥与不施肥都是在土壤含水量

40%～60%，除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，一般进行合理密植。

【例 5】下图中的甲、乙两图为—昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：

（1）甲图曲线中C点和正点(外界环境中C02浓度变化为零)处，植株处于何种生理活动状态？

（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的 段，其中8

光合作用强度最高的是 点，植株积累有机物最多的是 点

（3）乙图中FG段C02吸收量逐渐减少是因为 ，以致光反应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了C02固定。

（4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为? 【答案】（1）呼吸作用释放C02的量等于光合作用吸收C02的量时；（2）BF； D； E （3）光照强度逐步减弱； ATP； NADPH （4）温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了C02原料的供应

[解析]本例主要考查影响光合作用因素：CO2浓度、光强，以及光合效率、呼吸速率和表观速率的关系（表观速率=光合效率－呼吸速率）。首先，要认真看清坐标的含义，然后进行曲线分析；其次，要把光合作用和呼吸作用联系起来考虑，并用两个生理过程进行的条件和时间进行分析。注意光合作用强度决定的制造有机物量与有机物总积累量之间的联系和区别；第三，乙图的E点C02吸收率降低的机理，不仅要从外界因子的整天变化情况及此时的限制因素考虑，还要联系植株的其他生理活动进行思考。

五、光合作用与呼吸作用的综合分析

1.光合作用与呼吸作用的比较

场

所

条

件

物质变化

能量变化

光合作用

叶绿体

只在光下进行

无机物有机物

呼吸作用

细胞质基质、线粒体或细胞质基质

有光、无光都能进行

有机物无机物

+ 热能

分解有机物，释放能量

异化作用（或分解作用）

几乎所有活细胞

光能→ATP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

实

质

代谢类型

范围

联

系

合成有机物，储存能量

同化作用（或合成作用）

绿色植物细胞

2.光合作用与呼吸作用过程中[H]、ATP来源、去路的比较

比较项目

光合作用

[H] 有氧呼吸

第一阶段、第二阶段产生

在光反应阶段合成ATP，其合成所需能量来自于色素吸收转换的太阳能

第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生最多，能量来自有机物的分解

来

源

光反应中水的光解

去

路

作为碳反应阶段中的还原剂，用于还原C3成有机物等

用于第三阶段还原氧气，产生水，同时释放大量能量

用于碳反应阶段C3还原时的能量之需，以稳定的化学能储存在有机物中。

作为能量直接用于各项生命活动

光合作用

ATP 有氧呼吸

【例 1】 (2009浙江理综，4)下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）

A．无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜

B．CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中

C．光合作用过程中光能转变成化学能，细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATP D．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量

[解析]

无氧时细胞会进行无氧呼吸，产生的酒精对细胞有毒害作用。零下低温环境会使细胞中的水结冰，达不到保鲜的目的。CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2发生在细胞质基质和线粒体9

中；光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP中的化学能；夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照（提高光合作用的强度），夜晚适当降低温度（降低酶的活性，从而降低呼吸消耗），以利于作物产量的提高。[答案] D

[点拨与拓展] （1）光合作用只有植物的绿色细胞和光合细菌能进行，但细胞呼吸则是所有活细胞都能进行的。

（2）光合作用光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。

（3）光合作用的光反应中产生的NADPH，用于暗反应中C3的还原以生成糖类等有机物；有氧呼吸中产生的[H]（NADH)来自第一、二阶段有机物的氧化，用于第三阶段与氧气结合生成H20，并产生大量ATP。

（4）光合作用与呼吸作用元素转移途径分析

4、光合速率的表示方法

【例 2】（07山东理综）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．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等

【解析】图中实线表示黑暗下CO2释放量，即呼吸作用量；虚线表示植物对CO2吸收量，即净光合作用量。在光照时间相同的情况下，35℃时光合作用制造的有机物的量=净光合作用量（3.0）+呼吸作用消耗量（3.5）=6.5mg/h；30℃时，光合作用制造的有机物的量=净光合作用量（3.5）+呼吸作用消耗量（3.0）=6.5mg/h，二者相等。同理计算，B、C、D均不准确。【答案】A 【例 3.】（2009广东生物,30）在充满N2与CO2的密闭容器中，用水培法栽培几株番茄，CO2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。

（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。

【答案】⑴大于/上升/下降/增加；⑵光照强度/叶绿体/线粒体/细胞质基质；⑶呼吸速率下降，相关酶的活性因降温而下降。

【解析】考查光合作用和呼吸作用的关系，各细胞器的功能等知识点。识图是关键，由图可直接看出，6～8h间，光合速率大于呼吸速率，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，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。

六、生物的化能合成作用：

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【例 1.】绿色植物的光合作用与硝化细菌的化能合成作用相比较，不同之处在于

A．合成有机物的无机原料不同 B．合成的有机物种类不同C．所需能量的来源不同D．所需要的酶不同

解析：硝化细菌通过化能合成作用，利用氨氧化释放的化学能，把CO2

和H2O 合成为糖类（有机物）。

答案： C 八、光合速率的测定方法

（1）

NaHCO3溶液作用：玻璃瓶中的碳酸氢钠溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。

（2）植物光合速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内液滴右移的体积即是光合速率。

（3）条件：整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。

【例 1】（2008宁夏理综，2）为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是

A．光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 B．光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液

C．黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 D．黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液

[解析]空气中有氧气，因此实验条件中不能有空气；光合作用需要光照和吸收CO2，需要有光照，NaHCO3稀溶液可分解放出CO2。[答案] B 【例 2.】（2010山东青岛一模）用大小相似的轮藻叶片分组进行光合作用实验：已知叶片实验前重量，在不同温度下分别暗处理1 h，测其重量变化，立即再将此叶片移入光下光照1 h(光强度相同)，再测其重量变化。得到如下表结果：

以下说法正确的是：

A.光照时，第1组轮藻合成葡萄糖总量为4mg B.光照时，第1、2、3组轮藻释放的氧气量相等 C.光照时，第4组轮藻光合作用强度等于呼吸作用强度 D.该轮藻光合作用和呼吸作用的最适温度约为29℃ [解析] 轮藻叶片暗处理1 h减少的重量，实际上就是轮藻叶片呼吸作用1h消耗的有机物的量，再将此叶片移入光下光照1 h，与暗处理前相比叶片增加的重量，即在这一个小时中光合作用的净积累量，那叶片在这一小时中光合作用的量是净积累量与呼吸量相加，据此可推之轮藻在27℃、28℃、29℃、30℃时光合作用的量分别是3+1+1=5mg、7mg、9mg、3mg，呼吸作用的量分别是1mg、2mg、3mg、1mg，该轮藻光合作用和呼吸作用的最适温度约为29℃。[答案] D 11