1、微专题三 光合作用和细胞呼吸的相关应用一、生物细胞呼吸方式的判断1.根据生物的类型判断：原核生物无线粒体，大多进行无氧呼吸产生乳酸(如乳酸菌) 或者酒精和二氧化碳，但也有些原核生物进行有氧呼吸，如醋酸杆菌、蓝藻等。高等动物无氧呼吸都是产生乳酸的，高等植物绝大部分无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，也有产生乳酸的，如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚(可记忆为“马吃甜玉米”) 等。2.根据反应物、产物的类型判断(1)消耗 O2进行有氧呼吸，但无法确定是否同时进行了无氧呼吸。(2)有 H2O 生成进行有氧呼吸，但无法确定是否同时进行了无氧呼吸。(3)无 CO2 生成 只进行产生乳酸的无氧呼吸。(4)有 CO2
2、 生成CO 2 生成量O 2 消耗量只进行有氧呼吸。CO 2 生成量O 2 消耗量有氧呼吸与无氧呼吸并存。只生成 CO2 不消耗 O2只进行产生酒精的无氧呼吸。(5)有酒精生成酒精量CO 2 量只进行产生酒精的无氧呼吸。酒精量小于 CO2 量既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸，多余的 CO2 来自有氧呼吸。(6)有乳酸生成产生乳酸不产生 CO2只进行产生乳酸的无氧呼吸。同时产生乳酸和 CO2进行产生乳酸的无氧呼吸和有氧呼吸。3.液滴移动法探究细胞呼吸的方式(1)实验装置欲确认某生物的细胞呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例) ：(2)实验结果预测和结论实验现象装置一着色
3、液滴 装置二着色液滴结论不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移 不动只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸(3)物理误差的校正为了使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。例 1 如图所示是测定酵母菌的细胞呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖，并且不考虑外界条件的影响)，下列有关说法错误的是 ( )现象选项甲装置 乙装置结论A 液滴左移 液滴不动 只进行有氧呼吸B 液滴不动 液滴右移 只进行无氧呼吸C 液滴
4、不动 液滴不动 只进行有氧呼吸D 液滴左移 液滴右移 既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸答案 C解析 甲装置中的 NaOH 溶液能将酵母菌产生的 CO2吸收，所以着色液滴的移动只和 O2体积的变化有关，如果着色液滴左移，说明酵母菌进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；如果甲装置中着色液滴不移动，说明酵母菌进行无氧呼吸。乙装置中试管内的液体是蒸馏水，着色液滴的移动与容器内气体体积的变化(O 2的消耗量和 CO2的产生量的差值)有关；如果酵母菌只进行有氧呼吸，则乙装置中着色液滴不移动；如果乙装置中着色液滴右移，则说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，或只进行无氧呼吸；若甲、乙两装置中液滴不移动，说
5、明酵母菌已死亡。例 2 将等量且足量的苹果果肉分别放在 O2 浓度不同的密闭容器中，1 h 后测定 O2 吸收量和 CO2 释放量，结果如表所示：O2 浓度 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25%O2 吸收量 /mol 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8CO2 释放量/mol 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8下列有关叙述中正确的是( )A.苹果果肉细胞在 O2 浓度为 03%和 5%25%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸B.储藏苹果时，应选择 O2 浓度为 5%的适宜环境条件C.O2 浓度
6、越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生 ATP 越多D.苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和二氧化碳答案 B解析 只 要 O2吸 收 量 不 为 0， 就 说 明 进 行 了 有 氧 呼 吸 ， 故 O2浓 度 为 1% 3%时 既 进 行 有 氧呼 吸 又 进 行 无 氧 呼 吸 ， A 项 错 误 ； O2浓 度 为 5%时 ， CO2释 放 量 最 少 ， 说 明 细 胞 呼 吸 最 弱 ，有 机 物 消 耗 最 少 ， 有 利 于 储 藏 苹 果 ， B 项 正 确 ； O2浓 度 超 过 20%时 ， 随 O2浓 度 的 增 大 ， 有氧 呼 吸 不 再 增 强 ， C 项 错 误
7、 ； 苹 果 果 肉 细 胞 进 行 无 氧 呼 吸 时 ， 产 生 酒 精 和 二 氧 化 碳 ， D 项 错误 。二、分析当光照与 CO2 浓度发生骤变时，C 3、C 5、H和 ATP 的变化条件 C3 C5 H和 ATP (CH2O)合成量 模型分析光照强度由强到弱，CO2 供应不变增加 减少 减少 减少光照强度由弱到强，CO2 供应不变减少 增加 增加 增加CO2 量由充足到不足，光照不变减少 增加 增加 减少CO2 量由不足到充足，光照不变增加 减少 减少 增加例 3 如图表示在夏季晴朗的白天，植物细胞内 C3 和 C5 的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况，下列对这一环境因素
8、的改变分析正确的是( )A.突然停止光照 B.突然增加 CO2 浓度C.降低环境温度 D.增加光照强度答案 D解析 突然停止光照，光反应产生的H和 ATP 减少，被还原的 C3减少，生成的 C5减少，而 CO2被 C5固定形成 C3的过程不变，故 C3的含量将增加，C 5的含量将减少，A 项错误；突然增加 CO2浓度，CO 2被 C5固定形成的 C3增加，则消耗的 C5增加，故 C5的含量将减少，B 项错误；降低环境温度，光合作用的过程均会变慢，故 C3、C 5的含量都将减少，C项错误；增加光照强度，光反应产生的H和 ATP 增多，被还原的 C3增多，生成的 C5增多，而 CO2被 C5固定形
9、成 C3的过程不变，故 C3的含量将减少，C 5的含量将增加，D 项正确。例 4 (2018河南郑州一中期末) 如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图，C 点和 B 点相比较，叶肉细胞内的 C3、C 5、ATP 和 H的含量发生的变化依次是( )A.升高、升高、升高、升高B.下降、下降、下降、下降C.下降、升高、升高、升高D.升高、升高、下降、下降答案 C解析 C 点时光照强度太强导致植物叶肉细胞气孔关闭，细胞内 CO2浓度降低，在短时间内，CO 2的固定(CO 2C 52C 3)变慢，而 C3的还原2C 3(CH 2O)C 5基本不变，从而导致C3含量下降，C 5含量升高。C
10、3含量的持续下降会引起 C3的还原变慢，从而导致对H 和ATP 的消耗量减少，故H和 ATP 的含量均升高，C 正确。三、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，NaHCO 3 溶液可提供 CO2，保证容器内 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
11、 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。例 5 (2018浙江杭州模拟)以测定的 CO2 的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细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。下列分析正确的是( )A.光照相同时间，在 20 条件下植物积累的有机物的量最多B.光照相同时间，35 时光合作用制造的有机物的量与 30 时的相等C.如果该植物原重 m kg，置于暗处 4 h 后重( m
12、1) kg，然后光照 4 h 后重(m2) kg，则总光合速率为 3/4 kgh1D.若将图乙所示装置中的 NaHCO3 溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得 B 曲线答案 B解析 A在光照时间相同的情况下，在 25 时，CO 2吸收量最大，即净光合作用量最大，积累的有机物最多错误B在光照时间相同的情况下，30 时总光合作用量为 3.503.006.50(mgh 1 )，35 时总光合作用量为 3.003.56.50(mgh 1 )，二者相同正确C该植物原重 m kg，置于暗处 4 h 后重( m1) kg，然后光照 4 h 后重(m 2) kg，则总光合速率为 1 kgh 1错误D将图乙所示
13、装置中的 NaHCO3溶液换成 NaOH 溶液，则在黑暗条件下可测得B 曲线错误四、光合速率与呼吸速率的计算1.绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。2.绿 色 植 物 组 织 在 有 光 的 条 件 下 ， 光 合 作 用 与 细 胞 呼 吸 同 时 进 行 ， 测 得 的 数 值 表 示 净 光 合 速率 。3.真正光合速率净光合速率呼吸速率。用 O2、CO 2 或葡萄糖的量表示如下：(1)光合作用产生的 O2 量实测的 O2 释放量细胞呼吸消耗的 O2 量。(2)光合作用固定的 CO2 量实测的 CO2 吸收量细胞呼吸释放的 CO2 量。(3)光合作用产生的葡萄糖量葡萄糖的积累
14、量( 增重部分)细胞呼吸消耗的葡萄糖量。例 6 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 mgD.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
15、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 点将下移答案 A解析 由题图可知，在 a 点所示条件下，该植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用，所以在 a 点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 1011110(mg)，其余时间置于黑暗中，每 100 cm2叶片 CO2的释放量为 51365(mg)，故每 100 cm2叶片一昼夜中 CO2的净吸收量为 1106545(mg)；若将温度升高到 30 ，则细胞呼吸强度会增大，光合作
16、用强度会减小，故 b 点将右移，c 点将下移。1.(2018黑龙江大庆模考)如图三个装置可用于研究萌发的种子细胞呼吸的方式及产物，下列有关分析不正确的是( )A.甲装置可用于探究细胞呼吸是否产生热量B.乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸C.丙装置可用于探究萌发的种子进行细胞呼吸时是否产生 CO2D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验答案 B解析 乙装置中 NaOH 溶液的作用是吸收 CO2，若装置中的液滴左移，种子可能既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸。2.如图所示为某阳生植物细胞在夏季某一晴天内的光合作用过程中，C 3、C 5 的含量变化。若第二天中午天气由晴
17、天转为阴天，叶绿体中 C3、C 5 的含量变化分别相当于曲线中的 ( )A.cd 段(X)、bc 段(Y)B.de 段(X)、de 段(Y)C.de 段(Y)、cd 段(Y)D.bc 段(Y)、bc 段(X)答案 B解析 光照增强时，光反应阶段增强，ATP、H生成量增加，C 3被还原成(CH 2O)和再生C5的过程增强，而 CO2供应量不变， CO2固定消耗 C5的量基本不变，所以 C3减少、C 5增加。光照减弱时则相反。由此判断 X 曲线表示的是在一天中 C3的含量变化，Y 曲线表示的是 C5的含量变化。与晴天相比，阴天光照强度减弱，所以 C3的含量变化如 X 曲线的de 段，C 5的含量变
18、化如 Y 曲线的 de 段。3.将单细胞绿藻置于适宜的温度、光照以及充足的 CO2 条件下培养，经一段时间后，突然停止光照，则下列叙述中不会发生的是( )A.光反应停止，不能形成H和 ATPB.短时间内暗反应仍进行，CO 2 与 C5 继续结合形成 C3C.短时间内绿藻体内 C3 的含量会上升D.由于没有H和 ATP 供应，C 3 不能形成糖类等物质，积累了许多 C5答案 D解析 光照突然停止，光反应不能进行，不能形成 ATP 和H，短时间内在 CO2充足的条件下，CO 2继续与 C5结合形成 C3，但因H及 ATP 供应不足，C 3的还原受阻，无法合成C5和有机物，故细胞内 C3增加，C 5
19、减少。4.呼吸熵(RQ) 细胞呼吸释放的 CO2 量/吸收的 O2 量。如图是生物氧化分解葡萄糖过程中呼吸熵与氧分压的关系，以下叙述正确的是( )A.呼吸熵越大，细胞呼吸产生的 CO2 越多B.b 点有氧呼吸强度大于 a 点C.为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至 c 点D.c 点以后细胞呼吸强度不随氧分压变化而变化答案 B解析 呼吸熵越大，表明细胞呼吸释放的 CO2量/吸收的 O2量的比值越大，A 错误；分析题图可知，呼吸熵降为 1 时，生物只进行有氧呼吸，a 点生物主要进行无氧呼吸，b 点时有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，因此，b 点有氧呼吸强度大于 a 点，B 正确；c 点以后生物完全进行
20、有氧呼吸，a、c 点消耗葡萄糖都较多，为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至有氧呼吸和无氧呼吸都较弱的点，C 错误；c 点以后细胞呼吸强度可能仍会随氧分压增大而增强，但呼吸熵仍是 1，D 错误。5.如图表示在不同光照强度下，某植物的氧气释放量。该植物在 2 000 lx 光照强度下，每小时光合作用所产生的氧气量(毫升) 是( )A.17 B.12 C.23 D.18答案 C解析 实 际 光 合 作 用 产 生 的 氧 气 量 净 光 合 作 用 积 累 量 细 胞 呼 吸 消 耗 量 17 6 23(毫 升 )。6.(2018江苏泰州高一上月考) 如图 1 表示绿色植物体内光合作用和有氧呼吸过
21、程中含碳化合物的变化过程，图 2 表示净光合速率与光照强度之间的关系。请据图回答：(1)图 1 中和过程表示光合作用的_ 阶段，过程进行的场所是_。(2)图 1 中过程能产生 ATP 的是_，分别表示_(填过程名称) 。(3)若绿色植物由图 2 中 A 环境转移到 B 环境，短时间内叶绿体中 C3 的含量会_。BC 段限制净光合速率增加的主要环境因素是_。答案 (1)暗反应 线粒体基质( 或线粒体) (2) 有氧呼吸第二阶段和有氧呼吸第一阶段 (3)下降 温度和 CO2 浓度解析 图 1 中和过程表示光合作用的暗反应阶段，分别表示有氧呼吸的第一阶段和第二阶段；过程产生 ATP。图 2 中，由 A 点到 B 点，光照强度增强，短时间内 C3还原加快，而 C3的合成仍正常进行，细胞中的 C3含量会下降。 BC 段限制光合作用的因素不再是光照强度，而是温度和 CO2浓度等。
