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生成
①CO2生成量＝O2消耗量→只进行有氧呼吸。 ②CO2生成量>O2消耗量→有氧呼吸与无氧呼吸并存。 ③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
①酒精量＝CO2量→只进行产生酒精的无氧呼吸。
②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
①产生乳酸不产生CO2→只进行产生乳酸的无氧呼吸。 ②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 装置一着色液滴 不动 不动 左移 左移
结论 不动 右移 右移 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸 只进行产生酒精的无氧呼吸 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无1
装置二着色液滴 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( )
选项 A B C D 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(O2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，1h后测定O2吸收量和CO2释放量，结果如表所示：
O2浓度 O2吸收量/mol CO2释放量/mol 下列有关叙述中正确的是( )
2
现象 甲装置 液滴左移 液滴不动 液滴不动 液滴左移 乙装置 液滴不动 液滴右移 液滴不动 液滴右移 结论 只进行有氧呼吸 只进行无氧呼吸 只进行有氧呼吸 既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸 0 0 1 1% 0.1 0.8 2% 0.2 0.6 3% 0.3 0.5 5% 0.4 0.4 7% 0.5 0.5 10% 0.6 0.6 15% 0.7 0.7 20% 0.8 0.8 25% 0.8 0.8 A.苹果果肉细胞在O2浓度为0～3%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；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，C3、C5、[H]和ATP的变化
条件 光照强度由强到弱，CO2供应不变 光照强度由弱到强，CO2供应不变 CO2量由充足到不足，光照不变 CO2量由不足到充足，光照不变 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的改变分析正确的是( )
A.突然停止光照 C.降低环境温度 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，C5的含量将减少，A项错误；突然增加CO2浓度，CO2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、C5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固定形成C3的过程不变，故C3的含量将减少，C5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
3
C3 增加 C5 减少 [H]和ATP 减少 (CH2O)合成量 减少 模型分析 减少 增加 增加 增加 减少 增加 增加 减少 增加 减少 减少 增加 B.突然增加CO2浓度 D.增加光照强度
图，C点和B点相比较，叶肉细胞内的C3、C5、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，CO2的固定(CO2＋C5→2C3)变慢，而C3的还原[2C3→(CH2O)＋C5]基本不变，从而导致C3含量下降，C5含量升高。C3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，NaHCO3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mkg，置于暗处4h后重(m－1) kg，然后光照4h后重(m＋2) kg，则总光合速率为3/4kg·h
D.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
－1
在光照时间相同的情况下，在25℃时，CO2吸收量最大，即净光合作用量最大，错误 4
积累的有机物最多 B 在光照时间相同的情况下，30℃时总光合作用量为3.50＋3.00＝6.50(mg·h1－)，35℃时总光合作用量为3.00＋3.5＝6.50(mg·h)，二者相同 －1正确 C 该植物原重mkg，置于暗处4h后重(m－1) kg，然后光照4h后重(m＋2) kg，则总光合速率为1kg·h 将图乙所示装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，则在黑暗条件下可测得B曲线 －1错误 D 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、CO2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5mgCO2/(100cm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100cm叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45mg
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 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100cm叶片CO2的净吸收量为10×11＝110(mg)，其余时间置于黑暗中，每100cm叶片CO2的释放量为5×13＝65(mg)，故每100cm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。
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
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高中生物第5章微专题三光合作用和细胞呼吸的相关应用学案新人教版必修1
