光合作用与呼吸作用的关系

二轮复习·理清光合作用与呼吸作用的关系

Ⅰ 光合作用

一、光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把CO2和H2O合成有机物，同时

把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。

二、总反应式：

CO2H2O(CH2O)O2　　其中，(CH2O)表示糖类6CO212H2OC6H12O66H2O6O2（1）根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。 （2）光反应阶段：必须有光才能进行 场所：类囊体薄膜上，包括水的光解和ATP形成。光反应中，光能转化为ATP中活跃的化学能。

（3）暗反应阶段：有光无光都能进行，场所：叶绿体基质，包括CO2的固定和C3的还原。暗反应中，ATP中活跃的化学能转化为（CH2O）中稳定的化学能。

（4）光反应和暗反应的联系：光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供合成ATP的原料ADP和Pi。

三、色素

【总结】绿叶中的色素包括叶绿素（叶绿素a 、叶绿素b）和类胡萝卜素（胡萝卜素、叶黄素），其中叶绿素a 呈现蓝绿色，叶绿素b呈现黄绿色，胡萝卜素呈现橙黄色，叶黄素呈现黄色。

绿叶中的四种色素含量依次是：叶绿素a >叶绿素b >叶黄素>胡萝卜素（叶绿素a与叶绿素b的比约为3∶1，叶黄素与胡萝卜素之比约2∶1） 色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸上扩散得慢，因而可用层析液将不同色素分离。四种色素的溶解度高低依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a 、叶绿素b。

在滤纸条上出现四条宽度、颜色不同的色带，从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a 、叶绿素b。在滤纸条上，两色素带间距离最大的是：胡萝卜素与叶绿素b，两色素带间距离最小的是：叶绿素a 与叶绿素b，相邻两色素带间距离最大的是：胡萝卜素与叶黄素。 【练习】1．用纸层析法分离叶绿体中的色素，可以看到滤纸上出现4条色素带，其中最宽的色素带是（ A ），最窄的色素带是（ C ）。

A．叶绿素a B．叶绿素b C．胡萝卜素 D．叶黄素

2．用层析法分离叶绿体中的色素，滤纸条上距离滤液细线由近到远的颜色依次为 （ C ）

A．橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色 B．蓝绿色、黄绿色、橙黄色、黄色 C．黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色 D．黄色、橙黄色、黄绿色、蓝绿色 3．对圆形滤纸点的叶绿体色素滤纸进行色素分离，会得到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是 （ A ）

A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素 C．蓝绿色的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b

4．用纸层析法分离叶绿体中的色素，可以看到滤纸上出现4条色素带，其中两色素带间距离最大的是 （ D ），两色素带间距离最小的是（ C ）

A．胡萝卜素与叶黄素 B．叶黄素与叶绿素a

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C．叶绿素a与叶绿素b D．叶绿素b与胡萝卜素

5．用纸层析法分离叶绿体中的色素，可以看到滤纸上出现4条色素带，其中相邻两色素带间距离最大的是 （ A ）

A．胡萝卜素与叶黄素 B．叶黄素与叶绿素a C．叶绿素a与叶绿素b D．叶绿素b与胡萝卜素

【第5题的解析】 根据实验结果，滤纸条上出现四条色素带，自上而下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。由于胡萝卜素扩散的速度最快，所以，相邻色素带之间距离最大的是胡萝卜素和叶黄素。

四、影响光合作用的因素：

1、光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增强，同化CO2的速率也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用：

①当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的。

②当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的。（如图Ⅰ—1所示）

图Ⅰ—1

总（真）光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量（吸收的CO2总量）。

净光合作用是指在光照下制造的有机物总量（或吸收的CO2总量）中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量。

2、温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速率。光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。（如图Ⅰ—2所示）所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。

图Ⅰ—2

【应用】冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培又可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室的温度，以降低呼吸作用，保证

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植物有机物的积累。

3、CO2浓度： CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2的补偿点，即在此CO2浓度条件下，植物通过光合作用吸收的CO2与植物呼吸作用释放的CO2相等。环境中的CO2低于这一浓度，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗大于积累，长期如此植物就会死亡。

一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。如图Ⅰ—3所示：

图Ⅰ—3

【应用】农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理。又可降低其呼吸作用消耗有机物。

4、必需矿质元素的供应：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。 ①氮是催化光合作用过程各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分； ②磷也是NADP+和ATP的重要组成成分。科学家发现，用磷脂酶将离体叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍，可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。

③绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要钾。

④镁是叶绿体的重要组成成分，没有镁就不能合成叶绿素等。

5、光照面积

①图象（如图Ⅰ—4）

图Ⅰ—4

②关键点含义

OA段表明随叶面积的不断增大。光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱

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和点，随叶面积的增大，光合作用不再增加，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。

OB段干物质量随光合作用增加而增加．而由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加OC段呼吸量不断增加，所以干物质积累量不断降低，如BC段。植物的叶面积指数不能超过C点，若超过C点，植物将人不敷出，无法生活下去。

③应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长，封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。

五、影响光合作用的某个条件在短时间内对叶绿体中某些化合物含量的影响 ATP、[H] C3 C5 （CH2O） 减少 增加 减少 减少 光 照 较强→弱（黑暗） 弱→较强 增加 减少 增加 增加 增加 减少 增加 减少 二 氧 化 碳 较高→低 低→较高 减少 增加 减少 增加 六、光合速率、光能利用率与光合作用效率的辨析

光合速率：光合作用的指标，是指植物在一定时间内将光能转化为化学能的多少。通常以每小时每平方分米叶面积吸收CO2毫克数表示。它由植物在单位时间内吸收光能的多少及它对光能的转化率决定。 光能利用率：植物将一年中照射到该土地上的光能转化成化学能的效率。指植物光合作用所累积的有机物所含能量，占照射在同一地面上的日光能量的比率。它由该土地上植物的多少、进行光合作用时间的长短及植物吸收利用光能的能力决定。提高的途径有延长光合时间（如轮作）、增加光合面积（如间作、套种），提高光合作用效率。 光合作用效率：是指植物将照射到植物上的光能转化为化学能的效率。植物通过光合作用制造有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值，它由植物叶片吸收光能的能力、及将吸收了的光能转化为化学能的能力决定。提高的途径有光照强度的控制，温度的控制，CO2的供应，水分的供应，必需矿质元素的供应。

光能利用率和光合作用效率这“两率”的比例式中，主要是分母不同。光能利用率比例式中分母是指照射在同一时期同一地面上太阳辐射能，而光合作用效率比例式中分母是同一时期同一土地面积农作物光合作用所接受的太阳能；两比例式中分子都是作物光合作用积累的有机物中所含能量。

光能利用率与复种指数、合理密植、作物生育期、植株株型、CO2浓度、光照强度、温度、矿质元素等都有密切关系；农作物的光合作用效率与光照强度、温度、CO2浓度、矿质元素等有密切关系。 提高光能利用率，主要是通过延长光合作用时间、增加光合作用面积和提高光合作用效率等途径。阳光、温度、水分、矿质元素和CO2等都可以影响单位绿叶面积的光合作用效率。

Ⅱ 细胞呼吸

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。

一、有氧呼吸与无氧呼吸

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1、有氧呼吸

①概念：细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，但脂肪、蛋白质也可作为有氧呼吸的底物。

②总反应式：

③过程：水在第二阶段参与，氧气在第三阶段参与；二氧化碳在第二阶段形成，水在第三阶段形成；第一、二阶段产生能量少，第三阶段产生能量多；三个阶段都形成ATP。

④场所：线粒体是有氧呼吸的主要场所。第一阶段在细胞质基质中，第二阶段在线粒体基质中，第三阶段在线粒体内膜上。第一阶段产生的丙酮酸通过协助扩散的方式进入到线粒体中。

⑤能量：1mol葡萄糖彻底分解释放2870kJ能量，1161kJ储存在ATP中，形成38ATP（第一阶段形成2ATP、第二阶段形成2ATP、第三阶段形成34ATP），其余以热能散失。

⑥需氧型细菌等原核生物体内虽然无线粒体，但细胞膜上存在着有氧呼吸酶，也能进行有氧呼吸。

2、无氧呼吸

①概念：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。 ②总反应式：

[酵母菌、植物细胞在无氧条件下的呼吸]

[高等动物和人体的骨骼肌细胞、马铃薯块茎、甜菜块根、胡萝卜的叶、玉米的胚等细胞在无氧条件下的呼吸，蛔虫和人体成熟的红细胞中（无细胞核）无线粒体，也只进行无氧呼吸。]

③过程：第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，第二阶段丙酮酸生成酒精和二氧化碳，或乳酸。

④场所：细胞质基质

⑤能量：在第一阶段产生2ATP；第二阶段释放的能量太少，不足于形成ATP，释放的能量全部以热能的形式散失了。在产生酒精的无氧呼吸中，转移到ATP的能量与产生乳酸的无氧呼吸是相同的，都是61.08kJ /mol，形成2ATP，但释放的能量要多一些，1mol葡萄糖分解成酒精释放225.94kJ能量，1mol葡萄糖分解成乳酸释放196.65kJ能量，61.08kJ储存在ATP中，其余以热能散失。

二、细胞呼吸的意义：①为生命活动提供能量；②为体内其他化合物的合成提供原

料。

三、异化作用类型：判断标准：根据能否有氧、无氧的条件下生存。

1、需氧型：需要生活在氧气充足的环境中，也叫有氧呼吸型。需氧型生物在缺氧时，某些器官在短时间内可进行无氧呼吸，但不能持久。

2、厌氧型：在无氧条件下，能够将体内的有机物氧化，从而获得自身生命活动所需要

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的能量。在有氧的条件下，生长受抑制，也叫无氧呼吸型。主要包括蛔虫、乳酸菌、破伤风杆菌等。

3、兼性厌氧型：在有氧的条件下将糖类分解成二氧化碳和水；在无氧的条件下，将糖类分解成二氧化碳和酒精。如酵母菌。

四、与细胞呼吸相关的“主要”知识链接：

1、线粒体是活细胞进行有氧呼吸的“主要”场所

【解析】对真核生物而言，有氧呼吸可分为三个阶段，第一阶段将葡萄糖分解成丙酮酸的过程是在细胞质基质，而第二和第三阶段则是在线粒体中进行，其中第二阶段是在线粒体基质中进行、第三阶段是在线粒体内膜上进行。而一些原核生物（如好氧性细菌——硝化细菌、根瘤菌等、蓝藻）也进行有氧呼吸，因它们没有线粒体，进行有氧呼吸的场所是细胞膜。

2、ATP的“主要”来源是细胞呼吸

【解析】对于动物和人来说，主要是通过细胞呼吸来形成ATP，此外，在骨骼肌细胞中还含有另一种高能化合物——磷酸肌酸，当人或动物体内由于能量大量消耗而使ATP过分减少时，磷酸肌酸可把能量转移给 ADP形成 ATP。对于绿色植物来说，是通过细胞呼吸和光合作用来形成ATP。

3、生命活动的“主要”供能方式是有氧呼吸

【解析】人体活动的直接能源来源于三磷酸腺苷（ATP）的分解，如神经传导兴奋时的离子转运、腺体的分泌活动、消化道的消化吸收、肾小管的重吸收、肌肉收缩等。生物体的生命活动需要能量，能量主要通过细胞呼吸分解有机物而释放出来。细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸和无氧呼吸分解相同量的葡萄糖产生的ATP之比是19：1。分解相同量的有机物无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量少，原因是有一部分的能量储存在无氧呼吸的不完全分解产物（酒精或乳酸）中。有氧呼吸是高等动物和植物细胞呼吸的主要形式。

4、呼吸作用的“主要”（重要）意义是为生命活动提供ATP

【解析】呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。呼吸作用释放出来的能量，一部分转变为热能而散失，另一部分储存在ATP中。当ATP在酶的作用下分解时，就把储存的能量释放出来，用于生物体的各项生命活动，如细胞的、植物体的生长、矿质元素的吸收、肌肉的收缩、神经冲动的传导等等。同时细胞呼吸能为体内其他化合物的合成提供原料。在呼吸过程中所产生的一些中间产物，可以成为合成体内一些重要化合物的原料。例如，葡萄糖分解时产生的丙酮酸是合成氨基酸的原料等。

五、影响呼吸作用的因素：

1、温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度，以减少呼吸消耗。（如图Ⅱ—1）

图Ⅱ—1

2、氧气：有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用下图（如图Ⅱ—2）所示的曲线来表示：

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图Ⅱ—2

①氧浓度影响植物的无氧呼吸。植物在完全缺氧的条件下进行无氧呼吸，大多数植物无氧呼吸的产物是酒精和CO2。有氧环境对无氧呼吸起抑制作用，抑制作用随氧浓度的增加而增强，直至无氧呼吸完全停止。如果以CO2的释放表示无氧呼吸的强度，则氧浓度影响植物无氧呼吸的曲线可表示为图Ⅱ—3的a曲线。

②氧浓度影响植物的有氧呼吸。O2是植物进行有氧呼吸的反应物，因此，氧浓度是影响植物有氧呼吸的重要因子。在一定氧浓度范围内，有氧呼吸的强度随氧浓度的增加而增强，同样以CO2的释放表示有氧呼吸的强度，则氧浓度影响植物有氧呼吸的曲线可表示为图Ⅱ—3的b曲线。当然也可以用植物对O2的吸收来表示植物有氧呼吸的强度，则氧浓度影响植物有氧呼吸的曲线可表示为图Ⅱ—4所示曲线，即氧浓度增加，有氧呼吸的强度增强，植物对O2的吸收也随之增加（由于受到有氧呼吸酶等因素的影响，在达到一定氧浓度后植物的有氧呼吸强度将不再增强）。

综上所述，氧浓度不仅影响植物的呼吸强度，而且影响着植物呼吸作用的类型。即在无氧条件下进行无氧呼吸，在低氧条件下既进行无氧呼吸，也进行有氧呼吸，且随氧浓度的增加，无氧呼吸逐渐减弱，有氧呼吸逐渐增强，至某一氧浓度后植物只进行有氧呼吸。因此在氧浓度变化过程中，植物呼吸作用CO2的总释放的变化可表示为图Ⅱ—5曲线。

根据氧对呼吸作用影响的原理，在贮存蔬菜、水果时就降低氧的浓度，一般降到无氧呼吸的消失点（即图Ⅱ—2中的氧浓度为10％）。

3、CO2：增加CO2浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。在蔬菜和水果保鲜中可适当增加CO2的浓度。

Ⅲ 光合作用与呼吸作用量化计算的综合

一、光合作用与呼吸作用关系明确两者的原料与产物的互用，通过图解（如图

Ⅲ—1）表示：

图Ⅲ—1

由下图（如图Ⅲ—2）说明光合作用的产物氧和葡萄糖可作为呼吸作用的原料，而呼吸

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作用的产物CO2和水也可作为光合作用的原料。

CO2

H2O

C3H4O3 C6H12O6

O2

图Ⅲ—2

二、以气体变化探究光合作用与呼吸作用

思考植物在何种情况下释放CO2，何种情况既不吸收CO2也不释放CO2，何种情况下吸收CO2，通过下图（如图Ⅲ—3）分析：

CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 A

B C D

图Ⅲ—3

图1A图表示线粒体释放的CO2直接释放大气中，即植物只进行呼吸作用。

图1B图表示线粒体释放CO2一部分进入叶绿体中，一部分释放到大气中，此时光合作用小于呼吸作用，仍释放CO2。

图1C图表示线粒体释放的CO2全部进入叶绿体中，但没有从大气中吸收CO2，说明光合作用等于呼吸作用，所以表现为既不吸收CO2，也不放出CO2。

图1D图表示线粒体释放的CO2全部进入叶绿体中，同时还从大气中吸收CO2，则表示光合作用大于呼吸作用。

若以O2该怎么表示呢？（如图Ⅲ—4）

O2 O2 O2 O2 O2 O2

B C D A

图Ⅲ—4

图2A图表示线粒体需要的O2直接从大气中吸收，即植物只进行呼吸作用。 图2B图表示叶绿体释放O2一部分进入线粒体中，一部分从大气中吸收，此时光合作用小于呼吸作用，仍释放需要从大气中吸收O2。

图2C图表示叶绿体释放O2全部进入线粒体中，但没有从大气中吸收O2，说明光合作

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用等于呼吸作用，所以表现为既不吸收O2，也不释放O2。

图2D图表示叶绿体释放O2全部进入线粒体中，同时还向大气中释放O2，则表示光合作用大于呼吸作用。 在此基础上进一步理解一天24小时中，何时放CO2，何时吸CO2呢？由于在光下，植物既进行光合作用，又进行呼吸作用，而夜晚只进行呼吸作用，可用下图（如图Ⅲ—5）表示：

图Ⅲ—5

AB和HI分别表示0～6小时和18～24时之间只进行呼吸呼吸作用放出CO2，BH段光合作用与呼吸作用同时进行，BC、GH表示光照强度较弱时，光合作用小于呼吸作用，也放出CO2，C与G点表示光合作用等于呼吸作用，所以既不吸收CO2也不放出CO2，CG光合作用大于呼吸作用，则吸收CO2。E时表示夏季中午光照过强，温度过高，蒸腾作用增大，导致叶片表皮气孔关闭，从而减少CO2供应。

总光合量、净光合量与呼吸量的关系。可用下述公式表示：总光合量=净光合量+呼吸量 （1）光合作用≥呼吸作用（图Ⅲ—3：C、D，图Ⅲ—4：C、D）

光合作用CO2的总吸收量＝环境中CO2的减少量＋呼吸作用CO2释放量 光合作用O2释放总量=环境中O2增加量+呼吸作用O2消耗量 （2）光合作用＜呼吸作用（图Ⅲ—3：B，图Ⅲ—4：B）

光合作用吸收的CO2量＝呼吸作用释放的CO2量－环境中增加的CO2量 光合作用释放O2的量＝呼吸作用消耗的O2量－环境中减少的O2量 如果将上述公式推广到葡萄糖，则得到下列公式：

真光合作用葡萄糖合成量＝净光合作用葡萄糖合成量＋呼吸作用葡萄糖分解量

三、光合作用与呼吸作用的相关计算

呼吸作用与光合作用的联系：呼吸作用是新陈代谢过程一项最基本的生命活动，它是为生命活动的各项具体过程提供能量（ATP）。所以呼吸作用在一切生物的生命活动过程是一刻都不能停止的，呼吸作用的停止意味着生命的结束。光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，一切生物的生命活动都直接或间接地依赖于光合作用制造的有机物和固定的太阳能。呼吸作用和光合作用表面看起来是2个相反的过程，但这是2个不同的生理过程，在整个新陈代谢过程中的作用是不同的。在植物体内，这2个过程是互相联系，互相制约的。光合作用的产物是呼吸作用的原料，呼吸作用的产物也是光合作用的原料；光合作用的光反应

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过程产生的ATP主要用于暗反应，很少用于植物体的其他生命活动过程，呼吸作用过程释放的能量主要是用于植物体的各项生命活动过程，包括光合作用产物的运输。如图Ⅲ—6。

图Ⅲ—6

【总结】

①产生的ATP最多的阶段：光反应阶段。

②为各种生命活动提供的ATP最多的阶段：有氧呼吸第三阶段。

③因为光反应产生的ATP几乎都用于暗反应，植物生长发育过程的生命活动所需ATP还是由呼吸作用来提供的。

④暗反应用到的ATP是不是最多的？——是的，最多。叶绿体形成的ATP多于线粒体及细胞质基质形成的ATP。

【练习】绿色植物通过呼吸作用合成的ATP通常比同化作用消耗的ATP多或少？动物呼吸作用合成的ATP通常比同化作用消耗的ATP多或少？以上分别是 （ ）B

A．少、少 B．少、多 C．多、多 D．多、少 【解析】

①此题属对光合作用、呼吸作用考查的能力题。只要分段讨论，此题易解。第一：植物光合作用（这里的同化作用主要考虑光合作用）消耗的ATP通常用于合成糖类等有机物，而呼吸作用产生的ATP来自于光合作用产生有机物的分解。因此，植物呼吸作用消耗的ATP通常远远小于光合作用消耗的ATP量。第二：动物呼吸作用合成的ATP用于生命活动各个方面（如细胞增殖等），同化作用消耗的ATP只是其中一部分。

②原因是：植物的ATP开始是全部来自光合作用的合成，然后再用于呼吸作用，满足其他各项生命活动的需要，所以绿色植物通过呼吸作用合成的ATP通常比同化作用中消耗的ATP少。动物所有能量的获得都来自对物质的分解，释放能量后形成ATP来进行其他各项生命活动包括同化作用，所以动物呼吸作用合成的ATP通常比同化作用消耗的多。

光合作用与呼吸作用在物质代谢上有密切的关系，一方面光合作用的产物是呼吸作用的反应物，另一方面呼吸作用的产物又可作为光合作用的原料。但它们并不是可逆的反应，这是因为它们是在不同的场所进行的；光合作用利用了光能，而呼吸作用释放的能量被用于各项生命活动；光合作用必须在有光的条件下进行，而呼吸作用时时刻刻都在进行。

【光合作用产量】植物的光合作用产量（即植物积累有机物的总量）取决于光合作用和呼吸作用两方面，植物通过光合作用制造有机物，同时通过呼吸作用消耗有机物，因此光合作用产量 =光合作用合成的有机物总量 — 呼吸作用分解的有机物总量。凡是影响光合作用和呼吸作用的因素都会影响植物的光合作用产量，这些因素包括光（含光照强度、日照长度和光质）、温度、大气中CO2含量等等。

四、光合作用强度和呼吸作用强度

一般以光合速率和呼吸速率（即单位时间单位叶面积吸收和放出CO2的量或放出和吸收O2的量）来表示植物光合作用和呼吸作用的强度，并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少。

1、在黑暗条件下植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，因此此时测得的氧气吸收量（即空气中O2的减少量）或二氧化碳释放量（即空气中的CO2增加量）直接反映呼吸速率。

2、在光照条件下，植物同时进行光合作用和呼吸作用，此时测得的空气中氧气的增加量（或二氧化碳减少量）比植物实际光合作用所产生的O2量（或消耗的CO2量要）少，因为植物在光合作用的同时也在通过呼吸作用消耗氧气、放出二氧化碳。因此此时测得的值并不能反映植物的实际光合速率，而反映出表观光合速率或称净光合速率。 （1）光合作用实际产氧量＝实测的氧气释放量＋呼吸作用耗氧量

（2）光合作用实际二氧化碳消耗量＝实测的二氧化碳消耗量＋呼吸作用二氧化碳释放量

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（3）光合作用葡萄糖净生产量＝光合作用实际葡萄糖生产量—呼吸作用葡萄糖消耗量 3、呼吸类型

（1）O2的浓度对细胞呼吸的影响 O2浓度直接影响呼吸作用的性质。O2浓度为0时只进行无氧呼吸；浓度为10％以下时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10％以上时，只进行有氧呼吸。

（2）细胞呼吸时气体的变化情况（以植物为例）

①如果只进行有氧呼吸，则吸收的氧气量和放出的二氧化碳量相等； ②如果只进行无氧呼吸，则不吸收氧气，能放出二氧化碳；

③如果既有有氧呼吸又进行无氧呼吸，则吸收的氧气量小于放出的二氧化碳量。

【练习1】下图是探究酵母菌进行呼吸方式类型的装置，下面叙述正确的是 （ ）

A．假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴不动，则说明酵母菌只进行有氧呼吸。 B．假设装置一中的液滴不移动，装置二中的液滴右移，则说明酵母菌只进行无氧呼吸 C．假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴右移，则说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸

D．假设装置一、二中的液滴均不移动说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸 【练习1·答案】ABC

【练习2】实验是人们认识事物的基本手段，在实验过程中，不仅需要相应的知识、精密的仪器，还要注意运用科学的方法。

（1）为了探究种子萌发时进行的呼吸类型，某研究性学习小组设计了下列实验。请根据要求填空。

①实验目的： 。 ②实验原理：种子萌发过程如果只进行有氧呼吸，则吸收的氧气量和放出的二氧化碳量相等；如果只进行无氧呼吸，则不吸收氧气，能放出二氧化碳；如果既有有氧呼吸又进行无氧呼吸，则吸收的氧气量小于放出的二氧化碳量。

③实验材料和用具：萌发的豌豆种子、带橡皮塞的玻璃钟罩两只、100mL烧杯4个、两根弯曲的其中带有红色液珠的刻度玻璃管、NaOH溶液、清水、凡士林等。

④实验方法：将实验材料和用具按上图配置好实验装置，如想得到实验结论还必须同时设计另一个实验，请指出另一个实验应如何设计（绘装置图表示，并用简短的文字说明）

⑤实验结果及预测： Ⅰ． ； Ⅱ． ； Ⅲ． 。

【练习2·答案】（1）

①探究种子萌发时所进行的呼吸类型 ④如图。

（说明：强调等量的种子，即用等量的清水代替NaOH，观察红色

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液滴的移动情况。）

⑤实验结果及预测：

Ⅰ．装置一中的液滴左移，装置二的液滴不移动，则说明萌发的种子只进行有氧呼吸； Ⅱ．装置一中的液滴不动，装置二中的液滴右移，则说明萌发的种子只进行无氧呼吸； Ⅲ．装置一中的液滴左移，装置二中的液滴右移，则说明萌发的种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。

【练习3】右图是一种可测定呼吸速率的密闭系统装置。

（1）关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，读取有色液滴向 有色液活塞 （左/右）移动的距离。 滴 （2）为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正。 校正装置的容器和小瓶中应分别放入 、 。 橡皮塞 容器 刻度管 （3）生活中发现，受到机械损伤后的樱桃易烂。有人推测易

烂与机械损伤引起樱桃呼吸速率升高有关。请结合测定呼吸速率

消毒的 20%NaOH5mL 实验装置，设计实验探究机械损伤能否引起樱桃呼吸速率升高。 鲜樱桃 ①实验变量： 。

测定呼吸速率装置图

②实验假设： 。 ③实验步骤：

第一步：按装置图中所示进行操作，30分钟后，记录有色液滴移动距离为a。 第二步： 。 第三步： 。 ④预期结果及结论：

结果1： ，结论1： ； 结果2： ，结论2： ； 结果3： ，结论3： 。 【练习3·答案】（1）左

（2）与实验组等量消毒的无活力（如加热后冷却）的樱桃 与实验组等量的20％NaOH

（3）

①机械损伤

②机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高（或机械损伤不能引起樱桃呼吸速率升高） ③第二步：向容器内加入与实验组等量消毒的受到机械损伤后的樱桃，其它处理及装置与实验组完全相同，记录相同时间内有色液滴移动距离为b。

第三步：比较a、b数值的大小

④如果a＜b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高； 如果a＝b，则说明机械损伤对樱桃呼吸速率没有影响； 如果a＞b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率降低。

【练习4】如下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下C02的释放量和O2吸收量的变化，请据图回答：

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（1）在外界氧浓度为10％以下时，该器官的呼吸作用方式是 。 （2）说明无氧呼吸强度与O2浓度之间的关系 。 （3）实线和虚线相交于C点，对于B、C点，以下叙述正确的有 （ ） A．C点时，植物既进行无氧呼吸，又进行有氧呼吸

B．C点时，植物只进行有氧呼吸，此时无氧呼吸被完全抑制 C．B点时，无氧呼吸强度最弱 D．B点时，植物呼吸作用最弱

（4）AB段表示C02释放量减少，其原因是 。 （5）图中阴影部分的面积代表 。 （6）当外界氧浓度为4％～5％时，该器官C02的释放量相对值为0.6，而O2的吸收量相对值为0.4。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的 倍。

（7）由此可见，保存水果、蔬菜，应控制空气流通，使氧浓度保持在 。 【练习4·答案】（1）无氧呼吸和有氧呼吸

（2）无氧呼吸强度随氧气浓度的升高而逐渐减弱 （3）BD

（4）氧气浓度逐渐升高到5％时，无氧呼吸逐渐被抑制，而有氧呼吸仍十分微弱 （5）不同氧浓度下的无氧呼吸强度 （或）CO2释放量与O2的消耗量之差 （6）1.5 （7）5％

Ⅳ 同位素示踪法研究物质运行和变化过程

1、光合作用：H2O18→18O2 14CO2→14C3→14C6H12O6或（14CH2O） 2、呼吸作用：18O2→H2O18 C6H1218O6→C3H418O3→C18O2

Ⅴ 从光合作用和呼吸作用角度分析物质循环和能量流动

（1）物质循环

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