第4章 微专题突破 4光合作用和呼吸作用的关系

(四)光合作用和呼吸作用的关系

[核心精要]

1．光合速率与呼吸速率的关系

植物叶肉细胞进行光合作用吸收CO2的同时，还进行呼吸作用释放CO2，所以测定的CO2的吸收量并不是实际光合速率，而是净光合速率。如图，图1表示CO2的吸收与光照强度变化的关系，图2表示线粒体与叶绿体的关系。

图1

图2

结合图2与图1中的曲线分析如下：

(1)图1中a点光照强度为0，表示只进行呼吸作用，与图2中B图对应。

(2)图1中ab段由于光照强度较弱，光合作用速率小于呼吸作用速率，所以呼吸作用释放的CO2一部分被叶绿体吸收，另一部分释放出去，与图2中A图对应。

2．光合速率与呼吸速率的测定装置

(1)装置中溶液的作用

在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时，NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。

(2)测定原理

①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。

②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。

③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

[对点训练]

1．植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定CO2

浓度和适宜温度条件下，测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率。下列有关说法不正确的是()

A．在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是线粒体B．该植物叶片的呼吸速率是5 mg CO2/(100 cm2叶·小时)

C．在一昼夜中，将该植物叶片置于c点所示光照强度条件下11小时，其余时间置于黑暗中，则每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45 mg D．已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。若将温度提高到30℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变)，则图中b点将右移，c 点将下移

A[由题图可知，在a点该植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用，所以在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是细胞质基质和线粒体。将该植物叶片置于c点所示光照强度条件下11小时，每100 cm2叶片CO2的净吸收量为10×11＝110(mg)；其余时间置于黑暗中，每100 cm2叶片CO2的释放量为5×13＝65(mg)，故每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为110－65＝45(mg)。若将温度升高到30 ℃，则细胞呼吸强度会增大，光合作用强度会减小，故b点将右移，c点将下移。]

2．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是()

【导学号：95252149】

A．丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜

B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg

C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低

D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1 mg

B[本实验中氧气含量甲瓶－丙瓶即4.9－3.8＝1.1(mg)，可表示一昼夜丙瓶中生物细胞呼吸量，乙瓶－甲瓶即5.6－4.9＝0.7(mg)，可表示一昼夜乙瓶中生物净产生的氧气量，因此乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量＝1.1 mg＋0.7 mg＝1.8 mg，B正确、D错误；丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所有细胞质基质、线粒体基质，A错误；一昼夜后，乙瓶水样中的CO2含量下降，因此其pH上升，而丙瓶中只进行细胞呼吸，CO2含量上升，pH下降，乙瓶水样的pH比丙瓶的高，C错误。]

3．将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作)，测得两种植物的光合速率如下图所示(注：光饱和点是使光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析，下列叙述正确的是()

A．与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响

B．与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大

C．间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率

D．大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作

C[从图中信息可知，光照强度为0时只进行呼吸作用，单作与间作有区别。与单作相比，间作时桑树光合作用的光饱和点增大，而大豆变小。大豆植株在光的补偿点时开始积累有机物。]

4．将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是()

【导学号：95252150】

适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图

A．黑暗条件下，①增大、④减小

B．光强低于光补偿点时，①、③增大

C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变

D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大

B[当光强低于光补偿点或黑暗条件下，水稻叶肉细胞消耗胞外和胞内O2，释放CO2，故①②增大，③④减小；当光强等于光补偿点时，水稻叶肉细胞呼吸速率等于光合作用速率，②③①④保持不变；当光强等于光饱和点时，水稻叶肉细胞光合作用速率大于细胞呼吸速率，②减小，④增大。]

5．将一盆栽植物连同花盆一起置于密闭的玻璃钟罩内(内有充足的二氧化碳且浓度恒定，温度等条件适宜，植物和花盆未经消毒)，测得光照强度与钟罩内氧气的释放速率关系如右图所示。下列有关该图的分析正确的是() A．a点表示植物的光合作用速率与呼吸作用速率相同

B．光照强度为a时叶肉细胞内光合速率大于呼吸速率

C．bc段限制植物光合速率的因素不可能是光合色素和酶的含量

D．某光照强度下测得的氧气增加量就是该植物光合作用净产氧量

B[将一盆栽植物连同花盆一起置于密闭的玻璃钟罩内，既有植物的光合作用和呼吸作用，也有花盆土壤中小动物和微生物的呼吸作用。光照强度为a时，植物的光合速率等于植物、小动物和微生物的呼吸速率之和，A错误；由上面对A的分析可知，a点时植物的光合速率大于呼吸速率，B正确；bc段氧气释放速率不变，影响光合速率的因素除了光照强度外，其他都有可能，C错误；某光照强度下测得的氧气增加量就是该植物光合作用净产氧量减去小动物、微生物呼吸消耗量，D错误。]

6．如图是一种可测定呼吸速率的密闭实验装置，把装置放在隔热且适宜的条件下培养。下列分析不合理的是()

A．该装置可用来测定小麦种子有氧呼吸速率

B．若将NaOH溶液换为清水，可用来测定小麦种子无氧呼吸速率

C．若把小麦种子换为死种子，可作为该装置的对照，排除无关变量的影响D．在实验全过程中温度计的示数不变

D[小麦种子进行有氧呼吸吸收了O2产生了CO2，CO2被NaOH溶液吸收，