微專題2　光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合分析專題知識(shí)1　光合作用與細(xì)胞呼吸的區(qū)別與聯(lián)系
1．光合作用與細(xì)胞呼吸的比較
2.光合作用與細(xì)胞呼吸的聯(lián)系(1)過程聯(lián)系。
(3)能量形式的轉(zhuǎn)變。
1．(2022·山東煙臺(tái))下圖表示植物葉肉細(xì)胞光合作用和細(xì)胞呼吸過程中氫元素的轉(zhuǎn)移途徑，下列相關(guān)敘述不正確的是(　　)
A．過程①④在生物膜上進(jìn)行B．光合作用的原料H2O中的氧可以依次經(jīng)過①②③④轉(zhuǎn)移到細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物H2O中C．植物體光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，葉肉細(xì)胞內(nèi)的過程③④中合成的ATP少于過程①合成的ATPD．過程①②③④都有能量的轉(zhuǎn)化
解析：圖中過程①是光反應(yīng)，過程②是暗反應(yīng)，過程③是有氧呼吸第一、二階段，過程④是有氧呼吸第三階段。過程①在葉綠體的類囊體薄膜上進(jìn)行，過程④在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行，A項(xiàng)正確；光合作用的原料H2O中的氧可以依次經(jīng)過過程①釋放到環(huán)境中，環(huán)境中的氧可通過過程④轉(zhuǎn)移到細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物H2O中，中間不經(jīng)過過程②③，B項(xiàng)錯(cuò)誤；植物體光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，整體植株的光合作用等于呼吸作用，但植物的非綠色組織只能進(jìn)行呼吸作用，不能進(jìn)行光合作用，故葉肉細(xì)胞的光合作用應(yīng)大于自身的呼吸作用，即過程③④中合成的ATP少于過程①合成的ATP，C項(xiàng)正確；過程①②③④不僅有物質(zhì)的變化，也伴有能量的轉(zhuǎn)化，D項(xiàng)正確。
2．(2022·哈爾濱)下圖表示綠色植物葉肉細(xì)胞內(nèi)的部分代謝過程，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生過程①時(shí)，會(huì)釋放少量能量B．過程③和④都發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中C．過程③主要消耗過程①②產(chǎn)生的[H]D．突然增大光照強(qiáng)度，則短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3含量會(huì)減少
解析：圖示表示細(xì)胞呼吸和光合作用的部分過程，其中①表示有氧呼吸或無氧呼吸的第一階段，②表示有氧呼吸或無氧呼吸的第二階段，③表示暗反應(yīng)中C3的還原，④表示暗反應(yīng)中CO2的固定。有氧呼吸或無氧呼吸第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
中，其中有機(jī)物分解為丙酮酸，同時(shí)釋放少量的能量，A項(xiàng)正確；過程③④表示暗反應(yīng)的兩個(gè)階段，都發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，B項(xiàng)正確；細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的[H]不用于光合作用，C項(xiàng)錯(cuò)誤；突然增大光照強(qiáng)度，光反應(yīng)會(huì)增強(qiáng)，導(dǎo)致NADPH和ATP生成增加，而短時(shí)間內(nèi)CO2濃度基本不變，暗反應(yīng)中CO2固定(C3的來源)速率基本不變，但C3的還原(C3的去路)速率增大，故短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3含量會(huì)減少，D項(xiàng)正確。
3．(2022·湖北荊州)圖1為某植物葉肉細(xì)胞中葉綠體內(nèi)部分生理過程示意圖，圖2為某研究人員根據(jù)研究結(jié)果繪制的該植物葉片在光照等環(huán)境因素影響下吸收和釋放CO2速率的變化曲線。請回答下列問題：
(1)圖1表示的過程是光合作用的________階段，該階段發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換是______________________________________________________________________________。
(2)圖2中t1→t2，葉綠體________________(填場所)的色素吸收光能增加，加快水的光解，進(jìn)而加快圖1中______________(填字母A～D)的利用。(3)圖2中t2→t3，限制光合速率的環(huán)境因素主要是________。與t2→t3相比，t3→t4和t4后短暫時(shí)間內(nèi)，圖1中B的含量變化分別為__________。(4)圖2中________(填“a”“b”或“a＋b”)的面積可表示該植物在一定時(shí)間內(nèi)單位面積葉片光合作用固定CO2的總量。
解析：(1)圖1表示光合作用的暗反應(yīng)階段，該階段能將ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。(2)圖2中t1→t2，光照增強(qiáng)，葉綠體類囊體薄膜上的色素吸收光能增加，光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP增加，會(huì)加快暗反應(yīng)中CO2、C3、C5等物質(zhì)的利用。(3)圖2中t2→t3，光照充足，在t3時(shí)補(bǔ)充CO2后光合速率迅速增加，說明t2→t3限制光合速率的環(huán)境因素主要是CO2濃度。與t2→t3相比，t3→t4有較多的CO2
與C5結(jié)合，從而使C3的含量增加；t4后短暫時(shí)間內(nèi)，光反應(yīng)提供的NADPH和ATP減少，導(dǎo)致C3的還原受阻，故葉綠體中C3的含量增加。(4)圖2中a的面積可表示該植物在一定時(shí)間內(nèi)單位面積葉片凈光合作用吸收CO2的量，b的面積可表示該植物在一定時(shí)間內(nèi)單位面積葉片呼吸作用釋放CO2的量，故a＋b的面積可表示該植物在一定時(shí)間內(nèi)單位面積葉片光合作用固定CO2的總量。
答案：(1)暗反應(yīng)　ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能　(2)類囊體薄膜上　A、B、D(3)CO2濃度　增加、增加(4)a＋b
專題知識(shí)2　光合速率和呼吸速率及CO2、O2含量變化曲線分析
1．總光合速率、凈光合速率和呼吸速率(1)內(nèi)在關(guān)系。
注：①植物綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(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，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。③真正光合速率＝呼吸速率＋凈光合速率。
2．不同環(huán)境中CO2、O2含量變化(1)自然環(huán)境中一晝夜CO2量變化曲線分析。
(2)密閉環(huán)境中一晝夜CO2含量和O2含量變化曲線分析。
1．下圖是大棚番茄在24小時(shí)內(nèi)測得CO2含量和CO2吸收速率的變化曲線圖，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．a(chǎn)點(diǎn)CO2釋放量減少可能是由溫度降低導(dǎo)致細(xì)胞呼吸強(qiáng)度減弱B．番茄通過光合作用合成有機(jī)物的時(shí)間是ce段C．由P點(diǎn)條件變?yōu)閐點(diǎn)，C5生成減少D．植物干重最大的時(shí)刻是e點(diǎn)
解析：a點(diǎn)溫度降低導(dǎo)致細(xì)胞呼吸減弱，CO2釋放量減少，A項(xiàng)正確；番茄通過光合作用制造有機(jī)物的時(shí)間是bf段，B項(xiàng)錯(cuò)誤；d時(shí)氣溫高，蒸騰作用過強(qiáng)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，光合速率減慢，C5生成減少，C項(xiàng)正確；ce段光合作用大于呼吸作用，有機(jī)物積累，e點(diǎn)之后光合作用小于呼吸作用，故有機(jī)物積累最多的時(shí)刻是e點(diǎn)，D項(xiàng)正確。
2．圖甲表示黑藻在適宜溫度下O2釋放速率隨光照強(qiáng)度變化的情況。圖乙表示將黑藻放在適宜溫度的密閉環(huán)境中(不同時(shí)間內(nèi)光照強(qiáng)度不同)測得的CO2濃度隨時(shí)間變化的情況。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．圖甲中，當(dāng)光照強(qiáng)度相對值為2時(shí)，黑藻的O2產(chǎn)生速率相對值為2B．圖甲中，當(dāng)光照強(qiáng)度相對值為7時(shí)，若要提高黑藻光合速率，可適當(dāng)增加CO2濃度C．圖乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的時(shí)間段是4～6 h、8～10 hD．由圖乙分析，黑藻在該密閉環(huán)境中經(jīng)過12 h后有機(jī)物的含量下降
解析：由圖甲可知，黑藻呼吸作用消耗氧氣的速率為2，當(dāng)光照強(qiáng)度相對值為2時(shí)，黑藻的氧氣釋放速率為0，則其產(chǎn)生氧氣的速率與呼吸作用消耗氧氣的速率相同，也為2，A項(xiàng)正確；圖甲中，當(dāng)光照強(qiáng)度相對值為7時(shí)，繼續(xù)增加光照強(qiáng)度不能提高黑藻光合速率，已知黑藻處于適宜溫度下，故可通過增加環(huán)境中CO2濃度來提高光合速率，B項(xiàng)正確；圖乙中，在4～6h、8～10h內(nèi)，密閉環(huán)境中CO2濃度不變，說明光合作用吸收CO2的量與呼吸作用釋放CO2的量相等，即光合速率等于呼吸速率，C項(xiàng)正確；據(jù)圖乙可知，黑藻在該密閉環(huán)境中經(jīng)過12h后，密閉玻璃容器中的CO2濃度比起始時(shí)的濃度低，減少的CO2用于有機(jī)物的積累儲(chǔ)存，有機(jī)物含量上升，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3．(2022·湖南益陽)4月和9月，茶樹樹冠上層葉片的凈光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系如下圖所示。回答下列問題：
(1)本研究可通過測定________的吸收速率來表示上層葉片的凈光合速率，該物質(zhì)進(jìn)入葉肉細(xì)胞后在________中被固定。(2)光照強(qiáng)度為0和b時(shí)，葉肉細(xì)胞中都能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是________。(3)光照強(qiáng)度小于a時(shí)，限制茶樹樹冠上層葉片凈光合速率的主要環(huán)境因素是________，判斷依據(jù)是____________________。光照強(qiáng)度為a時(shí)，4月茶樹樹冠上層葉片單位時(shí)間內(nèi)固定的太陽能________(填“大于”“等于”或“小于”)9月的。
解析：(1)茶樹樹冠上層葉片的凈光合速率可用CO2的吸收速率、O2的釋放速率或者有機(jī)物的積累速率來表示；CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞后首先被葉綠體基質(zhì)中的C5固定。(2)光照強(qiáng)度為0時(shí)，葉肉細(xì)胞只能進(jìn)行呼吸作用，不能進(jìn)行光合作用，此時(shí)能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體；光照強(qiáng)度為b時(shí)，葉肉細(xì)胞既能進(jìn)行呼吸作用，又能進(jìn)行光合作用，此時(shí)能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體和葉綠體；因此光照強(qiáng)度為0和b時(shí)，葉肉細(xì)胞中都能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體。(3)光照強(qiáng)度小于a時(shí)，隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng)，凈光合速率增大，故光照強(qiáng)度小于a時(shí)，限制茶樹樹冠上層葉片凈光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度。分析題圖可知，光照強(qiáng)度為a時(shí)，4月和9月茶樹樹冠上層葉片的凈光合速率相等，而4月茶樹樹冠上層葉片的呼吸速率小于9月茶樹葉冠上層葉片的呼吸速率，總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，因此4月茶樹樹冠上層葉片的總光合速率小于9月茶樹樹冠上層葉片的總光合速率，4月茶樹樹冠上層葉片單位時(shí)間內(nèi)固定的太陽能小于9月的。

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