微专题三 光合作用和细胞呼吸的综合应用

专题2 细胞代谢微专题3光合作用与细胞呼吸的影响因素及实验设计1.掌握影响细胞呼吸的4类曲线①不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。

②线粒体能分解丙酮酸，但不能分解葡萄糖，葡萄糖需在细胞质基质中分解。

③对于细胞呼吸来说，有H2O生成一定在进行有氧呼吸，有CO2生成一定不是产生乳酸的无氧呼吸。

有酒精生成的一定在进行无氧呼吸，动物细胞无氧呼吸不会产生酒精。

2.掌握影响光合作用因素的3类曲线3.光补偿点、光饱和点的移动(1)光补偿点对应的两种生理状态①整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。

②叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。

(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)注：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。

(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。

4.呼吸速率和净光合速率测定的常用方法(1)液滴移动法(气体体积变化法)①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即“总光合速率”。

②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。

对照装置与两装置相比，不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。

(2)黑白瓶法“黑白瓶”问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，题中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：经典考题重现农作物增产的本质就是充分利用光能，提高植物的光合作用。

下列关于光合作用和细胞呼吸影响因素的表述正确的有①②③。

①在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降。

(2021·湖南卷，7C)②合理控制昼夜温差有利于提高作物产量。

细胞呼吸和光合作用的综合应用令狐采学(40分钟100分)1.(12分)科学家在黑暗条件下，将离体叶绿体浸泡在pH=4的酸性溶液中不能产生ATP(图1)，当叶绿体基质和类囊体腔均达到pH=4时也不能产生ATP(图2)，将其转移到pH=8的碱性溶液中(图3)发现能产生ATP。

回答下列问题：(1)该实验是研究叶绿体中ATP产生的机理，由实验结果可以推测，叶绿体中ATP合成的必要条件是________________________________________。

(2)绿色植物在光合作用时，叶绿体中ATP的合成部位是__________，叶绿体依靠光反应中__________过程在类囊体腔部位积累H+产生类似于图3的条件。

(3)图3实验状态下，叶绿体________(填“会”或“不会”)释放氧气，其原因是________________________。

【解题指南】解答本题的关键是：(1)三图所示只有图3叶绿体中能产生ATP。

(2)实验条件是离体的叶绿体、黑暗的环境条件。

(3)三图的主要不同是不同部位pH不同(H+浓度不同)。

【解析】(1)由实验结果可知，三种条件下只有图3的条件才能产生ATP，与图1、图2相比，图3的条件是类囊体腔中的pH低于叶绿体基质，即类囊体腔中的H+浓度高于叶绿体基质。

(2)绿色植物在光合作用时，叶绿体中ATP的合成部位是类囊体薄膜上，叶绿体中水的光解会产生H+，H+积累形成类似于图3的条件。

(3)由于实验在黑暗条件下进行，叶绿体内无法进行水的光解，因此不能释放氧气。

答案：(1)类囊体腔中的H+浓度高于叶绿体基质(或类囊体腔中的pH低于叶绿体基质)(2)类囊体薄膜上水的光解(3)不会在黑暗条件下，叶绿体不能进行水的光解，不能释放氧气2.(12分)(2017·武汉模拟)下图1为植物光合作用与有氧呼吸的过程示意图，图中字母表示有关物质，序号表示相关生理过程，请据图回答问题：(1)写出下列符号所表示的含义：C________，D________，①________。

高三生物微专题三光合作用与细胞呼吸的综合应用一、表观光合速率与真正光合速率的内涵及表示方法1．净(表观)光合速率和总(真正)光合速率的关系：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

凡是进行光合作用的植物，同时也在进行着细胞呼吸。

在不考虑光强度对呼吸速率影响的情况下，OA段代表植物呼吸速率，OD段代表植物净光合速率，OA＋OD表示总光合速率，故总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

图中B点既不吸收也不释放二氧化碳，表示总光合速率＝呼吸速率，净光合速率为0。

在考题中，常需根据图表中的信息找出净光合速率和呼吸速率，进而推出总光合速率。

2．净光合速率和总光合速率的判定方法(1)若为坐标曲线形式，当光强度为0时，CO2吸收值为0，则为总(真正)光合速率；若是负值，则为净(表观)光合速率。

(2)若所给数值表示有光条件下绿色植物的测定值，则表示净光合速率。

(3)有机物积累量表示净光合速率，制造量表示总光合速率。

3．植物有机物积累量的计算方法(1)计算方法：常见以下两种情况①持续光照条件下：有机物积累量V净·t。

②有时光照有时黑暗条件下，有两种计算方法：方法一：有机物积累量＝光合作用产生量－细胞呼吸消耗量＝(V净＋V呼)·t光－V呼·(t光＋t暗)。

方法二：有机物积累量＝光照时的积累量－黑暗时的消耗量＝V净·t光－V呼·t暗。

(2)注意事项①判断植物体能否正常生长，即判断植物有机物积累量是否大于0。

②注意所求与已知的物质是否一致，如已知CO2的量求葡萄糖的量，则需要借助反应式运用化学计算方法进行换算。

③计算结果还应注意时间、面积、质量、物质的量等单位是否统一。

二、光合作用坐标图中关键点移动分析1．模型构建如图1是光强度对某一植物光合作用强度的影响，适当改变CO2浓度，则会引起关键点的移动：适当提高CO2浓度，细胞呼吸不变，光合作用增强，对光合作用有利，A点的光合作用强度等于细胞呼吸强度，此点为光补偿点，要维持两者相等，则不需要那么高的光强度，故A点左移；B点是光合作用强度达到最大值所需的最低的光强度，此点为光饱和点，此时该植物需要更大的光强度才能达到饱和，故B点右移；C点为光合作用最强的点，同时该植物需要更大的光强度才能达到饱和，故C点右上移；反之，当适当降低CO2浓度时，则情况相反。

光合作用和细胞呼吸的影响因素及应用1．影响细胞呼吸曲线分析(1)甲图：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。

(2)乙图：①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。

②0<O2浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。

随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。

③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。

④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。

(3)丙图：自由水含量较高时呼吸作用旺盛。

(4)丁图：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。

2．影响光合作用的因素影响因素原理图像图像解读光照强度影响光反应阶段ATP、[H]的产生P点的限制因素①外因：温度、CO2浓度等②内因：色素含量、酶的数量和活性、C5的含量等CO2浓度影响暗反应阶段C3的生成P点的限制因素①外因：温度、光照强度等②内因：酶的数量和活性、色素含量、C5的含量等温度通过影响酶的活性来影响光合作用P点对应的温度为进行光合作用的最适温度(1)曲线中特殊点含义分析①A点：只进行细胞呼吸。

AB段：光合速率小于呼吸速率。

B点以后：光合速率大于呼吸速率。

②B点：光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用。

③C点：光饱和点(光合速率达到最大时的最低光照强度)，继续增加光照强度，光合作用强度不再增加。

④D点的含义：光照强度为C时该植物吸收CO2的速率。

(2)曲线中的“关键点”移动①细胞呼吸对应点(图中A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。

②光补偿点(图中B点)的移动细胞呼吸速率提高，其他条件不变时，光补偿点右移，反之左移。

细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点右移，反之左移。

③光饱和点(图中C点)和D点的移动：其他相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。

1．在光照较强的夏季中午，绿色植物的光合作用强度会降低，原因是什么？提示：夏季中午，光照过强、温度过高，导致气孔部分关闭，叶肉细胞吸收CO2减少，C3生成减少，故光合作用强度会降低。

《光合作用和细胞呼吸原理的应用》讲义一、光合作用原理的应用（一）提高光能利用率在农业生产中，提高光能利用率是增加作物产量的重要途径。

我们可以通过合理密植，让作物的叶片充分接受光照，避免相互遮挡。

同时，合理的间作套种，如高矮作物搭配种植，也能充分利用光能。

例如，玉米和大豆间作，玉米植株较高，能充分利用上层光照，而大豆植株较矮，能利用下层光照，从而提高光能的利用率。

（二）延长光合作用时间通过轮作的方式，可以在不同季节种植不同的作物，使土地全年都能进行光合作用，从而延长光合作用的时间。

温室大棚种植中，在光照不足的情况下，可以通过人工补充光照，如安装日光灯等，来延长光合作用的时间，增加作物的产量。

（三）增加二氧化碳浓度二氧化碳是光合作用的原料之一。

在农业生产中，可以通过增施农家肥的方式，增加土壤中微生物的分解作用，从而释放出更多的二氧化碳。

另外，在温室大棚中，可以直接施放二氧化碳气体肥料，提高二氧化碳浓度，促进光合作用的进行。

（四）控制温度和水分温度会影响光合作用相关酶的活性。

在一定范围内，适当提高温度可以增强光合作用，但温度过高或过低都会影响光合作用的效率。

同时，水分也是光合作用的重要条件，缺水会导致气孔关闭，影响二氧化碳的进入，从而降低光合作用的速率。

因此，合理灌溉，保持适宜的水分条件，对于提高光合作用效率至关重要。

二、细胞呼吸原理的应用（一）作物栽培在作物栽培中，要注意合理中耕松土，增加土壤的透气性，促进根部细胞的有氧呼吸，从而为根部吸收矿质元素提供更多的能量。

但在储存粮食和蔬菜时，要降低氧气浓度，增加二氧化碳浓度，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。

（二）果蔬保鲜果蔬在储存过程中，仍然会进行细胞呼吸，消耗有机物。

为了延长果蔬的保鲜期，可以降低温度，降低细胞呼吸的速率。

同时，控制氧气和二氧化碳的浓度，如采用低氧高二氧化碳的储存环境，也能有效地抑制细胞呼吸，减少果蔬的营养物质消耗。

（三）发酵工程细胞呼吸原理在发酵工程中有着广泛的应用。

《光合作用和细胞呼吸原理的应用》讲义一、光合作用原理光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

光合作用的反应式可以概括为：6CO₂＋ 6H₂O → C₆H₁₂O₆＋ 6O₂光合作用的过程可以分为光反应和暗反应两个阶段。

光反应阶段发生在类囊体薄膜上，必须在有光的条件下才能进行。

叶绿体中的色素吸收光能，将水分解成氧气和H（还原型辅酶Ⅱ），同时将光能转化为活跃的化学能，储存在 ATP 中。

暗反应阶段发生在叶绿体基质中，有没有光都可以进行。

在多种酶的催化作用下，二氧化碳与五碳化合物结合生成两个三碳化合物，三碳化合物在H和 ATP 的作用下被还原成有机物和五碳化合物。

影响光合作用的因素主要有光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分和矿质元素等。

在农业生产中，我们可以利用光合作用的原理来提高农作物的产量。

例如，合理密植可以增加单位面积内的光照面积，提高光能利用率；在大棚种植中，适当增加二氧化碳浓度可以促进光合作用；通过调节温度，可以为光合作用提供适宜的条件。

二、细胞呼吸原理细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成 ATP 的过程。

细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。

有氧呼吸的总反应式为：C₆H₁₂O₆＋ 6O₂＋ 6H₂O → 6CO₂＋ 12H₂O ＋能量有氧呼吸的过程分为三个阶段。

第一阶段在细胞质基质中进行，葡萄糖分解成丙酮酸和少量H，释放少量能量。

第二阶段在线粒体基质中进行，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和H，释放少量能量。

第三阶段在线粒体内膜上进行，H与氧气结合生成水，释放大量能量。

无氧呼吸的总反应式有两种：对于大多数植物和酵母菌，无氧呼吸的反应式为：C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH ＋ 2CO₂＋能量对于动物和乳酸菌等，无氧呼吸的反应式为：C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃＋能量无氧呼吸在细胞质基质中进行，第一阶段与有氧呼吸的第一阶段相同，第二阶段是丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳或者乳酸。