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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
CO2→C3→C6H12O6
C6H12O6→C3H4O3→CO2
[H]的变化
H2O→[H]→C6H12O6
C6H12O6→[H]→H2O
[H]的作用
还原C3
还原O2
O2的变化
H2O→O2
O2→H2O
能量变化
光能→C6H12O6中的化学能
C6H12O6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C3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、CO2浓度等
O2浓度、温度等
2.光合作用与有氧呼吸的联系

(1)物质方面
C：CO2C6H12O6C3H4O3CO2；
O：H2OO2H2O；
H：H2O[H]C6H12O6[H]H2O。
(2)能量方面
光能ATP中活跃的化学能C6H12O6中稳定的化学能
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ATP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ATP
B．①～⑤过程中能产生ATP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ATP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(　　)

光合速率与呼吸速率相等时的光照强度(klx)
光饱和时的光照强度(klx)
光饱和时的CO2吸收速率(mg/100 cm2叶·小时)
黑暗条件下CO2释放速率(mg/100 cm2叶·小时)
A植物
1
3
11
5.5
B植物
3
9
30
15
A.与B植物相比，A植物是在弱光照条件下生长的植物
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ATP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叶·小时)，因此差值为1.5 mg CO2/100 cm2叶·小时。
5．(柱形图类)某实验小组研究温度对水绵光合作用的影响，实验结果如图所示，据图分析下列有关说法正确的是(　　)

A．据图可知，水绵细胞呼吸作用的最适温度为35 ℃
B．图中水绵细胞积累有机物速率最大时的温度是25 ℃
C．每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度是25 ℃
D．在5 ℃时，水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的2倍
解析：选B。图中纵坐标表示光照下吸收CO2的量(即净光合速率)或黑暗中释放CO2的量(即呼吸速率)。由于没有对高于35 ℃条件下水绵细胞的呼吸作用进行研究，因此，不能说明水绵细胞呼吸作用的最适温度为35 ℃。水绵细胞积累有机物的速率是指净光合速率，从图中可以看出，在25 ℃时水绵细胞在光照下吸收CO2的量最高，即积累有机物的速率最大。每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度应是20 ℃，因为在20 ℃时，每天光照10小时，一昼夜水绵积累的有机物最多，为11.5 mg(3.25×10－1.5×14＝11.5)(用CO2吸收量表示)。在5 ℃ 时，水绵细胞产生氧气的速率是1.5(用CO2吸收量表示)，消耗氧气的速率是0.5(用CO2释放量表示)，可知水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的3倍。

植物“三率”的判定
(1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。
(2)根据关键词判定
检测指标
呼吸速率
净光合速率
真正(总)光合速率
CO2
释放量(黑暗)
吸收量
利用量、固定量、消耗量
O2
吸收量(黑暗)
释放量
产生量
有机物
消耗量(黑暗)
积累量
制造量、产生量
　密闭环境中昼夜CO2/O2含量变化过程分析

1．绿色植物24 h内有机物的“制造”“消耗”与“积累”
(1)典型图示

(2)曲线解读
①积累有机物时间段：CE段。
②制造有机物时间段：BF段。
③消耗有机物时间段：OG段。
④一天中有机物积累最多的时间点：E点。
⑤一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。
2．在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较
项目
一昼夜CO2含量的变化曲线图(小室中CO2变化状况)
一昼夜O2含量的变化曲线图(小室中O2变化状况)
图示

如果N点低于M点
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
如果N点高于M点
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
如果N与M点一样高
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变
含量最高点
CO2含量最高点为C点
O2含量最高点为E点
含量最低点
CO2含量最低点为E点
O2含量最低点为C点

1．如图表示夏季晴天某植物放在密闭的玻璃罩内一昼夜CO2浓度的变化曲线(实线)，据图判断正确的是(　　)

A．H点时植物产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体
B．光合作用是从D点开始的，因为D点后CO2浓度开始下降
C．处于实线与虚线交叉点时的光合作用强度等于呼吸作用强度
D．经历一天植物体内的有机物有积累，容器内O2含量增加
解析：选D。由题图分析可知，H点是CO2浓度变化曲线的拐点，光合作用强度等于呼吸作用强度，此时植物体内产生ATP的场所应是细胞质基质、线粒体和叶绿体，A错误；D点时光合作用强度也等于呼吸作用强度，光合作用在D点前已开始，B错误；图中H、D点代表光合作用强度等于呼吸作用强度，实线与虚线的交叉点代表此时CO2浓度与起始点相同，植物体内的有机物积累量为0，C错误；与初始相比，24时CO2浓度下降，说明一天中有机物有积累，容器内O2含量增加，D正确。
2．如图甲是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题：

(1)由图甲可看出大约中午12时时，光合作用强度明显减弱(C点)，其主要原因是________________________________________________________________________。
(2)由B点到C点的过程中，短时间内C3和C5的变化分别是________________________________________________________________________。
(3)测得该植物的一些实验数据如下：
30 ℃
15 ℃黑暗5 h
一定光照15 h
黑暗下5 h
吸收CO2 660 mg
释放CO2 220 mg
释放CO2 110 mg
若该植物处于白天均温30 ℃，晚上均温15 ℃，有效日照12 h的环境下，该植物一昼夜积累的葡萄糖的量为________mg。
(4)将该植物置于一密闭的容器内一昼夜，此过程中容器内O2的相对含量变化如图乙所示。据图回答下列问题：

①图乙中植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是________。
②该植株经过一昼夜后，能否积累有机物？________，理由是________________________________________________________________________。
解析：(1)夏季中午温度高，植物蒸腾作用比其他时间强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱。(2)由(1)知，B点到C点光合作用强度减弱的根本原因是植物吸收的CO2减少，光合作用的暗反应阶段CO2固定减少，C3生成量减少，而C5消耗量减少，由此得出在光合作用的动态变化中，C3减少、C5增加。(3)CO2吸收量代表的是净光合量，注意题目中白天和晚上对应的温度，结合题意计算CO2的吸收量为(660/15)×12－(110/5)×12＝264(mg)，一昼夜积累的葡萄糖的量为(264×180)/(6×44)＝180(mg)。(4)①分析曲线可知，AB段(不含B点)和CD段(不含C点)，密闭容器内O2含量呈下降趋势，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度；BC段(不含B、C点)，密闭容器内O2含量呈上升趋势，说明光合作用强度大于呼吸作用强度；B、C点为转折点，所以B点、C点是光合作用强度等于呼吸作用强度的点。②能否积累有机物，是看一昼夜总的光合作用和呼吸作用的大小，可以通过一昼夜CO2或O2的变化量来判断，本题是比较A点、D点O2的相对含量：D点O2的相对含量低于A点O2的相对含量，说明一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，即一昼夜总的光合作用小于呼吸作用，所以植物不能积累有机物。
答案：(1)温度高，蒸腾作用强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱　(2)C3减少、C5增多　(3)180　(4)①B点和C点　②不能　因为一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，说明该植物一昼夜呼吸作用大于光合作用

以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长
(自然状态下以一天24小时为单位)
(1)净光合速率大于0时，植物因积累有机物而正常生长。
(2)净光合速率等于0时，植物因无有机物积累不能生长。
(3)净光合速率小于0时，植物因有机物量减少而不能生长，且长时间处于此种状态下植物将死亡。　
　植物光合速率与呼吸速率测定的常用方法
突破点1　气体体积变化法——测光合作用O2产生、CO2消耗的体积

(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在黑暗条件下甲装置中的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在光照条件下乙装置中的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真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(3)测定方法
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真光合速率。
(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
[突破训练]
1．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题：

(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入________，装置乙作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入______________，装置乙作为对照。
②把甲、乙装置放在_______________________________________________________。
③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30 min后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如表：

实验30 min后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用强度
甲装置
____(填“左”或“右”)移1.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
测定植物净光合作用强度
甲装置
____(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是________g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是________g(不考虑昼夜温差的影响)。
解析：要测定光合作用强度必须先测定呼吸作用强度，在测定呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的CO2，植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.5＋0.5)×2＝4(g/h)；净光合速率为(4.5－0.5)×2＝8(g/h)，白天光照15 h的净光合作用量是8×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84(g)。
答案：(1)①NaOH溶液　②遮光　(2)①NaHCO3溶液
②光照充足、温度等相同且适宜的环境中　(3)左　右　(4)4　84

光合作用和细胞呼吸实验探究中
常用实验条件的控制
(1)增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物。　
(2)减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
(3)除去容器中CO2——氢氧化钠溶液。
(4)除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。
(5)除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。
(6)除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
(7)如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。
(8)线粒体提取——细胞匀浆离心。
突破点2　“黑白瓶”——测透光、不透光两瓶中氧气的剩余量
“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”透光，给予光照，测定的是净光合作用量。“黑白瓶”试题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题。一般规律如下：
(1)总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸消耗量(强度)。
(2)有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
(3)没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。
[突破训练]
2．(2018·河北冀州月考)某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，测得最初溶解氧的含量为10 mg/L，取等量水样分装于6对黑白瓶中。白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下(光照强度随A→E逐渐增强)，分别在24小时后测定各组培养瓶中的氧含量，记录数据如下，回答下列问题：
光照强度(klx)
0(黑暗)
A
B
C
D
E
白瓶溶O2量(mg/L)
3
10
17
24
30
30
黑瓶溶O2量(mg/L)
3
3
3
3
3
3
(1)黑瓶中溶解O2的含量降低为3 mg/L的原因是________________________________________________；该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为____________ mg/(L·24 h)。
(2)当光照强度为C时，白瓶中植物光合作用产生的O2量为____________mg/(L·24 h)。
(3)如果白天12小时，晚上12小时，则光照强度至少为____________(填字母)时，该水层产氧量才能维持生物一昼夜正常生活耗氧量所需。
解析：(1)黑瓶中溶解氧的含量降低为3 mg/L的原因是：黑瓶没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，其中的生物呼吸消耗氧气；该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为：原初溶解氧－24小时后氧含量，即10－3＝7 mg/(L·24 h)。
(2)当光照强度为C时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋呼吸作用消耗量＝(24－10)＋7＝21 mg/(L·24 h)。
(3)根据题意可知，要求该水层产氧量能维持生物一昼夜正常生活耗氧量所需，则需要白天的氧气的净生成量大于等于夜间的呼吸作用。由于白天和黑夜的时间等长，夜间呼吸作用消耗量为7 mg/(L·24 h)，则白天氧气净生成量大于等于7 mg/(L·24 h)即可，即对应表中B点。
答案：(1)黑瓶中植物不能进行光合作用产生O2，而生物呼吸消耗O2　7
(2)21　(3)B

进行光合速率、呼吸速率计算，常用如下关系：
(1)摩尔数关系C6H12O6∶CO2∶O2＝1∶6∶6。
(2)分子量关系：C6H12O6(180)∶6CO2(6×44)∶6O2(6×32)。　
突破点3　“半叶法”——测光合作用有机物的产生量
半叶法的原理是：植物进行光合作用形成有机物，而有机物的积累可使叶片单位面积的干重增加，但是，叶片在光下积累光合产物的同时，还会通过输导组织将同化物运出，从而使测得的干重积累值偏低。为了消除这一偏差，必须将待测叶片的一半遮黑，测量相同时间内叶片被遮黑的一侧单位面积干重的减少值，作为同化物输出量(或呼吸消耗量)的估测值。
“改良半叶法”采用烫伤、环割或化学试剂处理等方法来损伤叶柄韧皮部活细胞，以防止光合产物从叶中输出(这些处理几乎不影响木质部中水和无机盐向叶片的输送)，仅用一组叶片，且无须将一半叶片遮黑，既简化了实验过程，又提高了测定的准确性。
[突破训练]
3．某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：

(1)MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6 h后(________)＋(________)－呼吸作用有机物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，则M表示____________________________________ 。
(3)真正光合速率的计算方法是______________________________________________。
(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示6 h后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6 h内有机物的总产量(B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算真正光合速率，即M值除以时间再除以面积。
答案：(1)叶片初始质量　光合作用有机物的总产量
(2)B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量
(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)
(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在黑暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率

(2016·高考四川卷)叶肉细胞内的下列生理过程，一定在生物膜上进行的是(　　)
A．O2的产生　　　　　 B．H2O生成
C．[H]的消耗 D．ATP的合成
解析：选A。氧气是在光合作用光反应中产生的，场所在叶绿体的类囊体薄膜上，A正确；在核糖体上翻译成蛋白质，在细胞核中DNA转录形成RNA等过程中可产生水，B错误；[H]的消耗可发生在叶绿体基质中(C3的还原)，C错误；细胞呼吸第一阶段产生ATP在细胞质基质中进行，D错误。
(2015·高考重庆卷)将下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(　　)

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
解析：选B。A项，图示细胞为水稻叶肉细胞。在黑暗条件下、密闭容器中，该细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸，吸收O2，放出CO2，因此①增大、④减小。B项，光强低于光补偿点时，光合作用和细胞呼吸同时进行，但细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞吸收O2，放出CO2，此时在密闭容器中①增大、③减小。C项，光强等于光补偿点时，细胞呼吸强度等于光合作用强度，因此细胞吸收O2速度等于放出CO2速度，即②、③保持不变。D项，光强等于光饱和点时，光合作用强度最大，细胞光合作用吸收CO2速度大于细胞呼吸吸收O2的速度，因此②减小、④增大。
(2017·高考北京卷)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是(　　)

A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B．净光合作用的最适温度约为25 ℃
C．在0～25 ℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D．适合该植物生长的温度范围是10～50 ℃
解析：选D。从第二幅图的曲线中可以看出，光合作用的最适温度为30 ℃左右，呼吸作用的最适温度为55 ℃左右，因此呼吸作用的最适温度比光合作用的高，A项正确；从第一幅图的曲线中可以看出，净光合作用的最适温度为25 ℃左右，B项正确；通过第二幅图的曲线，可以看出在0～25 ℃范围内，光合作用曲线变化明显大于呼吸作用曲线，C项正确；植物总光合作用大于呼吸作用时，即净光合作用大于0时，适合植物的生长，从图中可以看出，适合该植物生长的温度范围是－10～45 ℃，D项错误。
(2017·高考全国卷Ⅱ)如图是某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。

据图回答下列问题：
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是______、______、______、________，[H]代表的物质主要是_______________________________________________________________________。
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)由分析可知，图中①表示光合作用光反应阶段水光解的产物O2；②是生成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的反应物NADP＋；③是生成ATP的原料ADP＋Pi；④代表光合作用暗反应阶段参与固定CO2的物质C5；图中[H]代表的物质是呼吸作用过程中的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(2)细胞中生成ATP的场所除叶绿体外还有细胞质基质(C)和线粒体(D)。(3)细胞质基质中的丙酮酸可以转化成酒精的原因是植物细胞缺氧，导致细胞进行无氧呼吸。
答案：(1)O2　NADP＋　ADP＋Pi　C5　NADH(或还原型辅酶Ⅰ)　(2)C和D
(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸
(2017·高考江苏卷)科研人员对猕猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性进行了系列研究。图1为光合放氧测定装置示意图，图2为不同光照条件下果肉随时间变化的光合放氧曲线。请回答下列问题：

(1)取果肉薄片放入含乙醇的试管，并加入适量______，以防止叶绿素降解。长时间浸泡在乙醇中的果肉薄片会变成白色，原因是________________________________________。
(2)图1中影响光合放氧速率的因素有____________________________。氧电极可以检测反应液中氧气的浓度，测定前应排除反应液中________________的干扰。
(3)图1在反应室中加入NaHCO3的主要作用是________________________________
________________________________________________________________________。若提高反应液中
NaHCO3浓度，果肉放氧速率的变化是________(填“增大”“减小”“增大后稳定”或“稳定后减小”)。
(4)图2中不同时间段曲线的斜率代表光合放氧的速率，对15～20 min曲线的斜率几乎不变的合理解释是________________________；若在20 min后停止光照，则短时间内叶绿体中含量减少的物质有________(填序号：①C5　②ATP　③[H]　④C3)，可推测20～25 min曲线的斜率为________(填“正值”“负值”或“零”)。
解析：(1)由教材实验可知，CaCO3能防止叶绿素被破坏，叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。长时间浸泡在乙醇中的果肉薄片会因光合色素溶解于乙醇中而变成白色。(2)图1装置中放氧量的多少与影响光合作用的因素(如光照强度、温度和CO2浓度等)有关。要通过氧电极检测反应液中氧气的浓度，应排除反应液中溶解氧的干扰。(3)反应室中加入的NaHCO3能为光合作用提供CO2。若提高反应液中NaHCO3浓度，一定范围内果肉细胞的光合作用增强，超过一定范围后，受光照强度等因素的限制，光合作用不再增强。(4)15～20 min曲线的斜率几乎不变，是因为此时光合作用产氧量与呼吸作用耗氧量相等。若突然停止光照，则光反应阶段产生的[H]和ATP减少，暗反应中C3的还原过程减弱而C3的合成速率不变，故短时间内叶绿体中C5的含量减少。光照停止，光合作用的光反应不再发生，则20～25 min反应液中无氧气的释放，只有呼吸作用消耗氧气，故曲线的斜率为负值。
答案：(1)CaCO3　光合色素溶解在乙醇中　(2)光照、温度、CO2(NaHCO3)浓度　溶解氧　(3)提供CO2　增大后稳定　(4)光合产氧量与呼吸耗氧量相等　①②③　负值
[课时作业]
1．(2018·山东潍坊模拟)如图表示可在植物细胞内发生的一些生理过程，下列分析错误的是(　　)

A．不同条件下发生a过程的场所可能不同
B．a、c、d均发生在生物膜上
C．在光照充足、条件适宜的条件下，a＜b，c＜d
D．根尖分生区细胞内能发生a、c过程
解析：选B。a过程为细胞呼吸，不同条件下发生a过程的场所可能不同，有氧时发生在线粒体中，无氧时发生在细胞质基质中，A正确；在生物膜上发生的生理过程是d光反应(场所是叶绿体的类囊体膜上)和c有氧呼吸的第三阶段(线粒体内膜)；b暗反应过程发生在叶绿体基质中，a有氧呼吸的第一、第二阶段场所是细胞质基质和线粒体基质，B错误；在光照充足，条件适宜的情况下，光合作用强度大于呼吸作用强度，所以a＜b，c＜d，C正确；根尖分生区细胞内不含叶绿体，不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，所以能发生a、c过程，D正确。
2．某一生物兴趣小组利用如图装置(若干个)开展了有关光合作用和细胞呼吸的实验研究。实验开始时，打开活塞开关使水柱液面平齐，然后关闭活塞开关，4小时后，观察记录实验数据如表。下列叙述错误的是(　　)

组号
植物
部位
光质(强度
相同且适宜)
温度(℃)
两侧水柱高
度差(mL/4 h)
a
天竺葵
叶
红
25
240
b
天竺葵
叶
黄
25
30
c
紫罗兰
叶
红
25
160
d
紫罗兰
叶
黄
25
20
A.实验的自变量是植物的种类和光质
B．若要研究不同植物的光合作用，应选a组和c组
C．若烧杯中加入的是CO2的缓冲液，则U型管两侧的高度差是由于O2的变化引起的
D．a组天竺葵的净光合速率为120 mL/h
答案：D
3．(2018· 北京朝阳模拟)下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并比较计算后的数据。下列有关分析正确的是(　　)
水深(m)
1
2
3
4
白瓶中O2浓度(g/m3)
＋3
＋1.5
0
－1
黑瓶中O2浓度(g/m3)
－1.5
－1.5
－1.5
－1.5
A.水深1 m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气为 3 g/m3
B．水深2 m处白瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原
C．水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体
D．水深4 m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
解析：选C。白瓶透光，瓶内水生植物可进行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶内水生植物只能进行呼吸作用。在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物呼吸作用所消耗的氧气量为1.5 g/m3，白瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量的差值。综上分析可知：在水深1 m处，白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为3＋1.5＝4.5 g/m3，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物能进行光合作用，也能进行水的光解和C3的还原，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量相等，因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C正确；在水深4 m处，白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为－1＋1.5＝0.5 g/m3