光合作用与呼吸作用之间的关系

加强提升课(一) 光合作用与呼吸作用之间的关系

及其实验探究

光合作用与细胞呼吸的关系

1．光合作用与有氧呼吸过程的比较

项目 光合作用 有氧呼吸 场所 叶绿体 细胞质基质和线粒体 C 的变化 CO 2→C 3→C 6H 12O 6 C 6H 12O 6→C 3H 4O 3→CO 2 [H]的变化 H 2O →[H]→C 6H 12O 6

C 6H 12O 6→[H]→H 2O

[H]的作用 还原C 3 还原O 2 O 2的变化 H 2O →O 2

O 2→H 2O

能量变化

光能→C 6H 12O 6中的化学能 C 6H 12O 6中的化学能→ATP 中的能量和热能

ATP 产生于光反应，用于暗反应中C 3

的还原

有氧呼吸三个阶段都产生，用于除

暗反应外的各项生命活动

影响因素

光照、温度、CO 2浓度等

O 2浓度、温度等

2.光合作用与有氧呼吸的联系

(1)物质方面

C ：CO 2――→暗反应

C 6H 12O 6――→有氧呼吸

第一阶段C 3H 4O 3――→有氧呼吸

第二阶段CO 2； O ：H 2O ――→光反应

O 2――→有氧呼吸

第三阶段H 2O ；

H ：H 2O ――→光反应

[H]――→暗反应

C 6H 12O 6――→有氧呼吸

第一、二阶段[H]――→有氧呼吸

第三阶段H 2O 。 (2)能量方面 光能――→光反应ATP

中活跃的化学能――→暗反应C 6H 12O 6中稳定的化学能――→有氧

呼吸

⎩

⎪⎨⎪⎧热能

ATP 中活跃的化学能―→各项生命活动 3．相关计算

植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系：

(1)光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。

(2)光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2消耗量＋细胞呼吸CO2释放量。

(3)光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。

角度1光合作用与细胞呼吸的关系

1．(2018·河北保定月考)如图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素的转移途径以及能量转换过程。图中序号表示相关的生理过程。下列叙述不正确的是()

A．在元素转移途径中，④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同

B．在元素转移途径中，能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程有②③⑥⑦⑨

C．在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是⑦

D．ATP中的化学能可以转变为有机物中的化学能而不能转变为光能

解析：选D。④和⑧都表示光反应中水分子在光照下的分解，⑦和⑨都表示有氧呼吸第三阶段中氧气与[H]反应生成水，A正确。小麦根尖成熟区细胞中有线粒体、没有叶绿体，因而可以发生有氧呼吸过程即②③⑥⑦⑨，但不能进行光合作用，B正确。在有氧呼吸过程中，产生能量最多的是第三阶段，即⑦或⑨，C正确。ATP中的化学能可以转变为有机物中的化学能，也可以转变为光能，如萤火虫发光由A TP供能，D错误。

2．(2018·河北衡水中学联考)如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法错误的是()

A．X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和A TP

B．①～⑤过程中能产生A TP的有①②③④

C．②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定

D．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外

解析：选B。分析图示，①过程表示光反应阶段，②过程表示C3的还原，⑤过程表示CO2的固定，③④过程表示有氧呼吸的第一阶段和第二阶段。Z物质是光反应阶段产生的ATP，Y物质是呼吸作用第一阶段产生的丙酮酸，X物质是暗反应的中间产物C3，A项、C项正确；

①～⑤过程中能产生A TP的有①③④，②⑤过程不产生ATP，B项错误；光合速率小于呼吸速率时，呼吸作用产生的CO2会有一部分释放到细胞外，D项正确。

(1)“图解法”理解光合作用与细胞呼吸过程

(2)光合作用与细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向

项目光合作用有氧呼吸

[H] 来源H2O光解产生有氧呼吸第一、二阶段去向还原C3用于第三阶段还原O2

ATP 来源光反应阶段产生三个阶段都产生

去向用于C3还原供能用于各项生命活动(植物C3的还原除外)

角度2光合作用和细胞呼吸的相关计算

3．(曲线类)(2018·河南六市联考)将某种绿色植物的叶片放在特定的实验装置中，研究其在10 ℃、20 ℃的温度条件下，分别置于5 klx、10 klx光照和黑暗条件下的光合作用强度和呼吸作用强度，结果如图。据图所作的推测中，正确的是()

A．该叶片在20 ℃、10 klx的光照下，每小时光合作用固定的CO2量约是8.25 mg

B．该叶片在5 klx光照下，10 ℃时积累的有机物比20 ℃时少

C．该叶片在10 ℃、5 klx的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是3 mg

D．通过实验可知，叶片的净光合速率与温度和光照强度均成正比

解析：选A。叶片在20 ℃、10 klx时，每小时光合作用固定的CO2量是(10＋2)/2×(44/32)＝8.25 mg；在5 klx光照强度下，10 ℃时积累的有机物比20 ℃时的多；在10 ℃、5 klx 的光照强度下每小时光合作用所产生的O2量是(6＋1)/2＝3.5 mg；净光合速率与植物细胞的呼吸速率和真正光合速率有关，仅就图中曲线而言，不能得出净光合速率与温度和光照强度的关系。

4．(表格类)在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率，结果如表，以下有关说法错误的是()

B．当光照强度超过9 klx时，B植物光合速率不再增加，造成这种现象的原因可能是暗反应跟不上光反应

C．当光照强度为9 klx时，B植物的总光合速率是45 mg CO2/100 cm2叶·小时

D．当光照强度为3 klx时，A植物与B植物固定CO2速率的差值为4 mg CO2/100 cm2叶·小时

解析：选D。由表可知，光合速率与呼吸速率相等时的光照强度是植物的光补偿点，A植物的光补偿点低，则A植物属于弱光条件下生长的植物。B植物光饱和时的光照强度是9 klx，此时光反应产生的[H]和A TP不会限制暗反应，则光照强度超过9 klx时，B植物光合速率不再增加的原因是暗反应跟不上光反应。光饱和时CO2吸收速率表示净光合速率，黑暗条件下CO2释放速率表示呼吸速率，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此，当光照强度为9 klx 时，B植物的总光合速率＝30＋15＝45(mg CO2/100 cm2叶·小时)。当光照强度为3 klx时，对B植物来说，此光照强度是光补偿点，因此总光合速率＝呼吸速率＝15 mg CO2/100 cm2叶·小时，对A植物来说，此光照强度是光饱和点，因此总光合速率＝11＋5.5＝16.5(mg CO2/100 cm2