第3单元 第13讲 光合作用和细胞呼吸的综合分析（课件PPT）-【金版新学案】2025年高考生物学高三总复习大一轮复习讲义（不定项版）

第三单元 细胞的能量供应和利用 第13讲　光合作用和细胞呼吸的综合分析 学习目标 1.熟练掌握光合作用和细胞呼吸的关系。　 2.通过阐述光合作用与细胞呼吸的相互关系，形成归纳与概括、模型与建模的科学思维方法。 考点一　光合作用与细胞呼吸的联系 考点二　真正(总)光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 内容索引 链接新情境命题 重温高考　典题演练 课时测评 科学探究专栏 培优课 光合作用与细胞呼吸的联系 考点一 返回 基础梳理 1．光合作用与细胞呼吸的物质转化 (1)填写图中相关物质的名称 b：____，c：_____，d：ADP，e：________，f：C5，g：CO2，h：____。 O2 ATP NADPH C3 (2)生理过程及场所 序号 ① ② ③ ④ ⑤ 生理过程 _______ 暗反应 有氧呼吸第一阶段 有氧呼吸第二阶段 有氧呼吸第三阶段 场所 叶绿体类囊体薄膜 __________ __________ 线粒体基质 __________ 光反应 叶绿体基质 细胞质基质 线粒体内膜 (3)光合作用与细胞呼吸的物质联系 丙酮酸 NADPH 2.光合作用和细胞呼吸的能量转化 ATP 有机物 ATP 1．(2020·全国Ⅲ卷)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。 链接高考 反应部位 (1)________ ___ 叶绿体的类囊体膜 线粒体 反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等 反应名称 (2)________ 光合作用的光反应 有氧呼吸的部分过程 合成ATP的能量来源 化学能 (3)_____ 化学能 终产物(除ATP外) 乙醇、CO2 (4)______________ (5)___________ 细胞质基 质 无氧呼吸 光能 O2、NADPH H2O、CO2 2．(经典高考)下图是表示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　　　　 　　　　。 链接高考 O2 NADP＋ ADP＋Pi C5 NADH(或答：还原型辅酶Ⅰ) (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_______ _________________________。 链接高考 C和D 在缺氧 在缺氧条件下进行无氧呼吸 核心突破 光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路 能力提升 考向一　结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维能力 1．(2024·安阳模拟)下列有关水稻叶肉细胞内NADH和NADPH的叙述，正确的是 A．有氧条件下，NADH在细胞质基质中产生，在线粒体中被消耗 B．无氧条件下，NADH在细胞质基质中产生，但不被消耗 C．光照条件下，NADPH在叶绿体的类囊体薄膜上产生 D．黑暗条件下，NADPH在叶绿体基质中产生 √ 有氧条件下，NADH在细胞质基质和线粒体基质中产生，在线粒体内膜上被消耗，A错误；无氧条件下，NADH在细胞质基质中产生和消耗，B错误；光照条件下，NADPH在叶绿体的类囊体薄膜上产生，C正确；黑暗条件下，叶绿体中不产生NADPH，D错误。 给水稻提供HO ，水参与有氧呼吸的第二阶段，所以生成的CO2中会有18O，含有18O的CO2可参与光合作用暗反应过程，故能在有机物中检测到18O，A正确，B错误；给水稻提供14CO2，14C在水稻光合作用过程中的转移途径大致是14CO2→14C3→14C6H12O6(14CH2O)，根细胞在缺氧状态下进行无氧呼吸时，14C6H12O6会分解形成14C2H5OH，C、D正确。 2．科研人员用适宜光照条件下正常生长的水稻植株，进行同位素标记实验。下列有关叙述错误的是 C．提供14CO2，则根细胞在缺氧状态下可能出现14C2H5OH　 D．提供14CO2，14C的转移途径大致是14CO2→14C3→(14CH2O) √ 考向二　创设情境，考查创新应用能力 3．(2021·江苏高考节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图是叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。 (1)叶绿体在　　　　 上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是____________。 类囊体薄膜 类囊体薄膜 光合作用光反应的场所为类囊体薄膜，该过程将光能转化为化学能，参与该反应的光合色素是叶绿素、类胡萝卜素。 (2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生　　；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了　　个CO2分子。 C5 12 据题意并结合题图分析可知，为维持光合作用持续进行，暗反应中部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分子蔗糖含12个C原子，C5含有5个C原子，每固定1分子CO2会合成2分子C3，因为还要再生出C5，故需要12个CO2才能合成一分子蔗糖。 (3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的　　　　中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为　　　　中的化学能。 NADPH ATP NADPH起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中能量释放用于合成ATP中的化学能和热能。 返回 真正(总)光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 考点二 返回 基础梳理 1．辨析净光合速率与总光合速率 (1)微观辨析 (2)结合曲线辨析 2．真正(总)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 (1)判定方法 固定量 产生量 吸收量 释放量 积累量 (2)相关计算 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＋_________ _______。 ②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2吸收量＋__ ________________。 ③光合作用有机物净生产量(有机物积累量)＝光合作用实际有机物生产量(叶绿体产生或合成的有机物量)－_____________________。 细胞呼吸 耗氧量 细 胞呼吸CO2释放量 细胞呼吸有机物消耗量 1．(2020·海南卷)(1)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10～14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是_________________________________________________ ____________________________。 (2)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是_____________________________________________ __________________________________________________________________________________。 链接高考 B菜地光照强度过高，导致蔬菜气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低 C菜地的温度上升，光合作用有关酶活性下降，呼吸作用有关酶活性增加，C菜地的净光合作用降低，产量下降，因此C的蔬菜产量低于B 2．(2021·海南卷)将培植区的光照/黑暗时间设置为14 h/10 h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度　　；若将培植区的温度从T5调至T6，培植24 h后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量　　　。 链接高考 低 下降 核心突破 1．开放环境中光合作用昼夜变化曲线 MN和PQ 夜晚植物只进行细胞呼吸；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少 N～P 光合作用与呼吸作用同时进行 NA和EP 清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少 A点和E点 光合作用强度等于细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变 A～E 光合作用强度大于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加；环境中CO2量减少，O2量增加 C点 叶片表皮气孔部分关闭，出现“光合午休”现象 E点 光合作用产物的积累量最大 一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2表示)： 一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2量，即S3－(S1＋S2) 2.密闭环境中绿色植物一昼夜内CO2 含量的变化曲线分析 分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，应分析曲线变化趋势的快慢，也就是斜率。 考向一　围绕光合速率和呼吸速率的关系，考查科学思维 1．某生物兴趣小组测定了不同温度条件 下，棉花植株在黑暗中单位时间内O2的消 耗速率以及光照条件下单位时间内O2的释 放速率，结果如图所示。下列说法正确的 是（不定项） A．O2产生的场所是叶肉细胞的类囊体薄膜，消耗的场所是线粒体内膜 B．20 ℃时棉花植株的总光合速率最大 C．30 ℃时棉花植株固定CO2的量是其产生CO2量的二倍 D．40 ℃时棉花叶肉细胞光合作用酶的活性丧失，光合作用停止 能力提升 √ √ O2产生的场所是叶肉细胞的类囊体薄膜， 消耗的场所是线粒体内膜，A正确；由 曲线图可知，20 ℃时棉花植株的净光 合速率最大，但呼吸速率较低，总光合 速率不是最大（25 ℃时棉花植株的总光 合速率大于20 ℃时），B错误；图中O2的消耗速率表示呼吸速率，氧气的释放速率表示净光合速率，两条曲线的交点表示净光合速率等于呼吸速率，故30 ℃时，棉花植株的总光合速率是呼吸速率的二倍，此时棉花植株固定CO2的量是其产生CO2量的二倍，C正确；40 ℃时棉花净光合速率为0，光合作用并未停止，D错误。 2．(2023·宜丰县期末)以测定的CO2吸收量 与释放量为指标，研究温度对某绿色植物 光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所 示。下列分析正确的是 A．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造 的有机物的量与30 ℃时相等 B．光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多 C．温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少 D．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等 √ 光照时间相同，30 ℃时光合作用制造的 有机物的量等于35 ℃时光合作用制造 的有机物的量，都为3.0＋3.5＝6.5，A 正确。植物积累的有机物等于净光合积 累量，图中虚线表示净光合积累量，光 照相同时间，在25 ℃条件下植物积累的 有机物的量最多，B错误。从图中可以看出：25 ℃时，总光合作用产生的有机物的量约等于2.30＋3.75＝6.05；30 ℃时为3.00＋3.50＝6.50；35 ℃时为3.50＋3.00＝6.50；故而温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量先上升后不变，C错误。两曲线的交点表示绿色植物积累的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，D错误。 考向二　自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率的变化 3．(2024·成都模拟)某禾本科植物有甲、 乙两个品种，在夏季某晴朗的一天对这两 个品种不同时间段的净光合速率进行测定， 结果如图所示。下列分析错误的是 A．10～12时两种植物的净光合速率均有所 下降的原因可能是气孔关闭影响了暗反应 B．16～18时两种植物的净光合速率均有所下降的原因可能是光照强度下降影响了光反应 C．8～18时两种禾本科植物叶肉细胞的光合速率均大于呼吸速率 D．由于16时两种植物的净光合速率达到最大，因此此时有机物积累量也达到最大 √ 10～12时两种植物的净光合速率均有所 下降的原因可能是光照过强、温度过高， 植物气孔关闭降低蒸腾作用，但同时影 响了二氧化碳进入植物体，从而影响了 暗反应，A正确；16～18时可能是光照 强度下降影响了光反应，导致两种植物的净光合速率均有所下降，B正确；8～18时两种禾本科植物的净光合速率大于0，叶肉细胞的光合速率均大于呼吸速率，C正确；只要净光合速率大于0，植物的有机物就可以积累，所以图中有机物积累量达到最大是18时，D错误。 4．(2024·山东滕州模拟)图甲为黑藻在适宜温度下O2释放速率随光照强度的变化。图乙是将黑藻放在适宜温度的密闭环境中，(不同时间内光照强度不同)测得的密闭环境中CO2浓度随时间的变化情况。下列叙述错误的是(不定项) A．图甲中，当光照强度相对值为2时，黑藻的氧气产生速率相对值为0 B．图甲中，当光照强度相对值为7时，若要提高黑藻光合速率，可适当增加CO2浓度 C．图乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的时间段是4～6 h、8～10 h D．由图乙分析，黑藻在该密闭环境中经过12 h后有机物的含量上升 √ 由图甲可知，光照强度相对值为2时，黑藻的氧气释放速率为0，其呼吸作用消耗氧气的速率相对值为2，所以其产生氧气的速率相对值为2，A错误；图甲中，当光照强度相对值为7时，继续增加光照强度，黑藻光合速率不能提高，已知黑藻处于适宜温度下，故可通过增加环境中CO2浓度来提高光合速率，B正确；图乙中，在4～6 h、8～10 h内，黑藻光合作用固定CO2的量与呼吸作用释放CO2的量相等(即光合速率等于呼吸速率)，导致密闭环境中CO2浓度没有发生变化，C正确；由图乙可知，黑藻在该密闭环境中经过12 h后，密闭环境中的二氧化碳浓度比起始时的浓度低，所以黑藻光合速率大于呼吸速率，有机物含量上升，D正确。 返回 探索提高粮食产量的新途径 　　　链接新情境命题13 返回 命题素材 为探索采用生物工程技术提高光合作用效率的途径，提高粮食产量，科研工作者以作物甲为材料进行了一系列研究。图1是作物甲光合产物的形成及运输大致示意图，图2是作物甲改造后叶肉细胞中部分碳代谢过程的模式图(图中TP、X、Y等代表物质，数字编号①～⑧代表代谢或运输过程)，已知乙醇酸的积累对叶绿体有较强毒害作用，叶绿体中碳原料的丢失会降低光合效率。 命题示例 角度一　考查图文转化及对所学知识的迁移应用 (1)由图1可知，蔗糖可作为该作物长 距离运输的主要有机物。与葡萄糖相 比，蔗糖作为运输物质的优点是____ ________________________________ ________________________________ ________________________________ _____(请至少答出两点)；蔗糖及时地 运输进入维管束，有利于直接促进叶 绿体内　　 (填数字编号)过程。 蔗糖为二糖，比单糖运输效率高，(溶液中溶质分子个数相对少)对渗透压的影响小；蔗糖为非还原糖，性质较稳定等 ② 蔗糖是大多数作物长距离运输的主要有机物，蔗糖及时地运输进入维管束，有利于直接促进叶绿体中②过程产生更多的TP。葡萄糖是单糖，而蔗糖是二糖，以蔗糖作为运输物质，其溶液中溶质分子个数相对较少，渗透压相对稳定，而且蔗糖为非还原糖，性质较稳定。 (2)由图2可知，在改造前的作物甲叶绿体 中缺乏乙醇酸代谢途径。在光合作用条 件下，R酶可催化C5与CO2反应生成____ 　　　　　；在另一些条件下(如CO2缺 乏时)，R酶也可催化C5与O2反应产生C3 与2-磷酸乙醇酸，后者在酶的作用下转 化成乙醇酸后经载体T运离叶绿体，再经 叶绿体外的代谢途径(途径Ⅰ)转变为甘油 酸运回叶绿体。此图中相当于教材中光 合作用暗反应的是　　　　(填数字编号)过程。经测定，由代谢途径Ⅰ回到叶绿体中的碳有所减少，原因是__________________________________ ___________________________________________________。 3-磷 ⑤⑦⑧ 代谢途径Ⅰ(即叶绿体外的代谢途径)中产生了CO2，并释放出去，这部分碳不能回到叶绿体中 酸甘油酸 由图2细胞代谢途径可知，叶绿体基 质中，R酶可催化⑤过程C5与CO2形 成3-磷酸甘油酸进而进行⑦过程合成 C3，再被还原成(CH2O)。在CO2缺 乏的条件下，R酶还可以催化C5和O2 反应生成1分子C3和1分子2-磷酸乙醇 酸。故此图中相当于教材中光合作用 暗反应的是⑤⑦⑧。因为代谢途径Ⅰ (即叶绿体外的代谢途径)中产生了CO2，并释放出去，这部分碳不能回到叶绿体中，故代谢途径Ⅰ回到叶绿体中的碳有所减少。 角度二　考查运用知识解决问题的能力 (3)研究人员利用转基因技术将C酶(乙醇酸 脱氢酶)的基因和M酶(苹果酸合成酶)基因 转入作物甲，与原有的代谢途径Ⅲ相连， 人为地在叶绿体中建立一个新的乙醇酸代 谢途径(图2中的途径Ⅱ)，将C酶和M酶的 编码基因转入作物甲，能够实现的目的： 利用途径Ⅱ，通过_____________________， 降低叶绿体基质中该物质的含量，减少其 对叶绿体的毒害作用；在此基础上，途径 Ⅱ和途径Ⅲ能够提高光合作用效率的两个原因是①______________________ ____________________________________________________________；②___ ______________________________________________________________________________________________________。 将乙醇酸转化为苹果酸 途径Ⅱ减少了乙醇酸从叶绿体的输出，从而减少了由此过程造成的叶绿体中碳原料的丢失 途径Ⅱ提高了苹果酸的含量，经途径Ⅲ使叶绿体基质内CO2的浓度增加，直接增加了光合作用中暗反应的反应(底)物 通过转基因技术将C酶和M酶的编码基 因转入作物甲，增加了途径Ⅱ，通过 该途径将乙醇酸转化为苹果酸，降低 叶绿体基质中乙醇酸的含量，减少其 对叶绿体的毒害作用。在此基础上， 途径Ⅱ和途径Ⅲ能够提高光合作用效 率的两个原因是途径Ⅱ减少了乙醇酸 从叶绿体的输出，从而减少了由此过 程造成的叶绿体中碳原料的丢失，同 时，途径Ⅱ提高了苹果酸的含量，经途径Ⅲ使叶绿体基质内CO2的浓度增加，直接增加了光合作用中暗反应的反应(底)物。 返回 重温高考　典题演练 返回 1．(2023·天津卷)如图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是 D．光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应 √ 2．(2023·湖北卷)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是 A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 √ 呼吸作用的最适温度高于光合作用，气温升高，植物呼吸作用增强，消耗的有机物增多，造成农作物减产，A正确；温度升高，可能导致光合作用相关酶的活性降低，光合作用强度降低，有机物合成减少，B正确；温度升高，蒸腾作用增强，植物易失水萎蔫，从而影响正常的生命活动，造成减产，C正确；据题干信息可知，高温使叶片变黄、变褐，推测高温导致叶绿素降解，光反应产生的NADPH和ATP减少，NADH在细胞呼吸过程中产生，D错误。 3．(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是 A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率 B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定 C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率 D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率 √ 培养初期，容器内CO2含量逐渐降低，光合速率逐渐减慢，之后光合速率等于呼吸速率，A错误；初期光合速率减慢，由于光合速率大于呼吸速率，容器内O2含量升高，呼吸速率会有所升高，之后保持稳定，B错误；根据上述分析，初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。 4．(2022·湖南卷)将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10 μmol/(s·m2)时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35 ℃/25 ℃，光照强度为2 μmol/(s·m2)，每天光照时长为14小时。回答下列问题。 (1)在此条件下，该水稻种子　　　　(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗)，理由是________________________ ______________________________________________________________________________。 能 种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且光照有利于叶片叶绿素的形成 种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光照强度为2 μmol/(s·m2)，每天光照时长为14小时，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶绿素的形成，种子仍能萌发并成苗。 (2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10 μmol/(s·m2)，其他条件与上述实验相同，该水稻　　　　　(填“能”或“不能”)繁育出新的种子，理由是______________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________ (答出两点即可)。 不能 光照强度为10 μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每天光照时长大于12小时，植株不能开花 将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10 μmol/(s·m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长大于12小时，植株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。 (3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有　　　　　　　　　　特性。 耐受酒精毒害 该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，此时种子获得氧气较少，可通过无氧呼吸分解有机物供能，无氧呼吸产生的酒精对种子有一定的毒害作用，推测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。 返回 科学探究专栏 返回 1．“液滴移动法”——测定装置中O2的变化 提醒　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。 重点归纳 2.“黑白瓶法”——测溶氧量的变化 提醒　①黑白瓶法常用于水生生态系统光合速率和呼吸速率的测定。 3．“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量 提醒　①本方法又叫半叶称重法，即测定单位时间、单位叶面积干物质的产生总量，常用于大田农作物光合速率的测定。②本方法的要点是一半叶片遮光，另一半叶片照光，同时开始实验。③可选择对称于主脉的多组叶圆片，烘干称重，分别求出WA和WB的平均值，以减小实验误差。 1．利用以下装置可探究绿色植物的某些生理作用。假如该植物光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖，且不进行产生乳酸的无氧呼吸。下列有关叙述错误的是 A．在黑暗条件下，利用装置甲探究植物能否进行有氧呼吸 B．在光照条件下，利用装置乙、丙探究植物光合作用需要CO2 C．如果装置丙的红色液滴向右移动，则该装置中氧气增多 D．如果装置甲的红色液滴向左移动，则该装置中氧气减少 实例探究 √ 装置甲内为氢氧化钠溶液，可以吸收容器中的CO2，并且黑暗条件下植物不能进行光合作用，因此可以在黑暗条件下，利用装置甲探究该植物的呼吸类型，若为有氧呼吸，消耗装置内的氧气，则液滴向左移动；若为无氧呼吸，不消耗氧气，产生的CO2被吸收，液滴不移动，A正确。装置乙、丙内都有CO2，因此不适合在光照条件下，利用装置乙、丙探究植物光合作用需要CO2，B错误。装置丙内为CO2缓冲液，维持装置内CO2的浓度稳定，因此如果装置丙的红色液滴向右移动，则该装置中氧气增多，C正确。如果装置甲的红色液滴向左移动，则说明该装置中植物进行了有氧呼吸，氧气减少，D正确。 2．(2024·福建厦门模拟)研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是 A．遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低 B．照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合 C．照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的 D．要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重 √ 遮光后，光反应停止，短时间内C3被还原成C5的过程减弱乃至停止，而C5固定CO2的过程仍能继续，故遮光后C3含量会比照光时的C3含量高，A错误；照光处理时类囊体薄膜上可产生NADPH，故可发生NADP＋与电子和H＋结合，B正确；照光处理后与遮光处理后叶片的干重差(单位时间内)是真正光合作用速率，因此不需要测定同等面积叶片的初始干重，C、D错误。 3．下表是采用黑白瓶（不透光瓶—可透光瓶）测定的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，并进行比较计算后的数据。下列有关分析不正确的是（不定项） A．水深1 m处白瓶中水生植物24小时制造的O2为3 g·m-3 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 水深/m 1 2 3 4 白瓶中O2浓度/(g·m-3) ＋3 ＋1.5 0 －1 黑瓶中O2浓度/(g·m-3) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5 √ √ √ 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细胞呼吸。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O2量，为1.5 g·m-3，白瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2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O2量为3＋1.5＝4.5 g·m-3，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物能进行光合作用，因此能进行水的光解和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O2量与呼吸作用消耗的O2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O2量为－1＋1.5＝0.5 g·m-3，能进行光合作用，D错误。 水深/m 1 2 3 4 白瓶中O2浓度/(g·m-3) ＋3 ＋1.5 0 －1 黑瓶中O2浓度/(g·m-3) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5 4．如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图。该装置放置在20 ℃环境中，实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，毛细管内的水滴在位置X，30 min后，针筒的容量需要调至0.6 mL 的读数，才能使水滴仍维持在X的位置。据此回答下列问题。 (1)若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是_____mL/h。 0.8 根据题意，烧杯中的NaHCO3溶液能保持容器内CO2浓度的平衡，故针筒移动的距离代表植物通过光合作用释放出的氧气量。针筒的起始读数为0.2 mL，30 min后读数为0.6 mL，则若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是(0.6－0.2)÷(30÷60)＝0.8 mL/h。 (2)与植物的实际光合速率相比，用上述装置所测得的光合作用速率数值_____(填“偏高”、“偏低”或“相同”)，原因是____________________ _______________。 偏低 植物同时进行呼吸作 用，消耗了氧气 由于植物在进行光合作用的同时也进行呼吸作用，光合作用产生的氧气一部分用于植物本身的细胞呼吸，故测得的光合作用速率低于植物实际的光合作用速率。 (3)若在该植物的叶片上涂上一层凡士林，光合作用的速率会大幅度下降，这一做法主要限制了光合作用的　　　　反应阶段。 凡士林能封闭气孔，阻止叶片对CO2的吸收，影响植物光合作用暗反应中CO2的固定，从而影响光合作用。 暗 (4)如果在原实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍维持在0.6 mL读数处。在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30 ℃，针筒容量需要调至 0.8 mL 读数处，才能使水滴维持在X的位置。比较两个实验可以得出结论：________________________________________________________________ ___________________________。 在这两个实验中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素 根据题意可知，只增加光照强度，植物光合作用速率不变，说明光照强度不是其限制因素。将温度提升至30 ℃，针筒容量需要调至0.8 mL读数处，才能使水滴维持在X的位置，说明适当升高温度后，植物光合作用速率增加，故在这两个实验中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素。 (5)利用无水乙醇提取该植物叶片中色素，经过层析，在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带，这些色素依次是________________ ______________________，它们分布在叶绿体的　　 。 叶绿素b、叶绿 素a、叶黄素、胡萝卜素 植物光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，故可利用无水乙醇提取该植物叶片中的色素，经过层析，在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带，这些色素依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，它们分布在叶绿体的类囊体薄膜(或基粒)上。 返回 类囊体薄膜(或基粒) 培优课 返回 1．不同生物的CO2浓缩机制 (1)C4植物的CO2浓缩机制 C4植物(如玉米)的叶片结构和光合作用过程 C4途径中能固定CO2的PEP羧化酶对CO2有很高的亲和力，使叶肉细胞能有效地固定和浓缩CO2，供维管束鞘细胞中叶绿体内的C3途径利用。玉米植株中固定CO2的酶的能力要远远强于水稻植株中相应的酶，因此玉米的光合效率大于水稻，特别是在低CO2浓度下，这种差别更为明显。 科学思维 (2)景天科植物的CO2固定 景天科酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式，在夜间，大气中CO2从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸(OAA)，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，贮存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环，作用机制如图所示(该机制也称CAM途径)。 2．光呼吸与细胞呼吸 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。 光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示： 光呼吸对生物体有一定的危害。如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。其次，光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗。其实光呼吸和卡尔文循环是一种动态平衡，适当的光呼吸对植物体有一定积极意义，光呼吸可以回收碳元素，防止强光对叶绿体的破坏。 1．（2023·泉州期末）光合作用暗反应过程中，CO2与RuBP在酶Rubisco的催化下生成3­磷酸甘油酸。O2与CO2竞争性结合RuBP，O2与RuBP反应后生成磷酸乙醇酸，最终释放CO2，该过程称为光呼吸。正在进行光合作用的绿色植物叶片在光照停止后，CO2释放量突然增加，称为“二氧化碳的猝发”。下列说法正确的是 A．光照过强气孔关闭，若植物呼吸强度不变，则CO2的产生量减少 B．光呼吸会消耗有机物，对植物生长不利，应该抑制 C．突然停止光照，磷酸乙醇酸的生成量增加 D．O2与RuBP反应的过程必须在光下进行 强化训练 √ 光照过强导致气孔关闭，O2与RuBP反应后释放CO2，若此时植物呼吸强度不变，则CO2的产生量增多，A错误；光合作用中光反应的产物是ATP、NADPH和O2，因此光呼吸可以消耗强光下的产物ATP、NADPH和O2，又可防止强光下气孔关闭导致的二氧化碳的吸收减少，避免了细胞间隙CO2浓度过度降低的现象，这在一定程度上起到保护光合色素免受强光破坏的作用，对植物生长有利，B错误；根据题干信息可知，正在进行光合作用的绿色植物叶片在光照停止后，CO2释放量突然增加，O2结合RuBP的几率减小，因此磷酸乙醇酸的生成量减少，C错误；O2与RuBP反应发生在有光的条件下，D正确。 2．（2023·厦门期末）绿色植物在光照条件下，吸收O2并释放CO2的过程称为光呼吸。如图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图，下列叙述正确的是 A．不同条件下，C2和葡萄糖均可在线粒体内被分解成CO2 B．在高O2含量的环境中，植物不能进行光合作用 C．CO2∶O2的值增大时，有利于进行光合作用而不利于进行光呼吸 D．光呼吸通过增加叶绿体内C3的合成量，增强光合效率 √ 葡萄糖在细胞质基质中被分解，而不是在线粒体内被分解，A错误；在高O2含量的环境中，五碳化合物与氧结合生成三碳化合物参与卡尔文循环，同时生成二碳化合物进入线粒体参与呼吸作用释放出二氧化碳，因此，在高O2含量的环境中，植物能进行光合作用，B错误；CO2∶O2的值增大时，增大CO2浓度可抑制氧气与C5结合，有利于进行光合作用而不利于进行光呼吸，C正确；光呼吸能生成C3，但同时生成二碳化合物进入线粒体参与呼吸作用释放出二氧化碳，不利于增强光合效率，D错误。 3．(2023 ·江西抚州月考)研究发现， 玉米、甘蔗等植物除了和其他C3植 物一样具有卡尔文循环(固定CO2的 初产物为C3，简称C3途径)外，还有 另一条固定CO2的途径，固定CO2 的初产物为C4，简称C4途径，这种 植物为C4植物，其固定CO2的途径如图。研究发现，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。下列有关叙述错误的是 A．图中CO2进入叶肉细胞被固定的最初产物是草酰乙酸 B．高温条件下，C4植物光合效率高的原因是气孔不关闭 C．低浓度CO2条件下，C4植物可能比C3植物生长得好 D．苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞 √ 图中CO2进入叶肉细胞后，与磷酸烯醇式丙酮酸结合，生成草酰乙酸，A正确；高温条件下，C4植物光合效率高的原因是C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于Rubisco酶，故C4植物能够利用较低浓度的CO2进行光合作用，B错误；低浓度CO2条件下，C4植物能够利用低浓度的CO2进行光合作用，C3植物则不能，因此C4植物可能比C3植物生长得好，C正确；由图可知，苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞，D正确。 4．(2023·湖南卷)下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L-1(K越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题。 (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是　　　　 (填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成　　　 (填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过　　　　　长距离运输到其他组织器官。 3-磷酸甘油醛 蔗糖 维管组织 玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的来源不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过维管组织运输。 (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度　　　 (填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是_____________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ _____________________________ (答出三点即可)。 高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸 干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时抑制植物的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。 (3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是__________________________________________ ________________________________________________________________ _____________ (答出三点即可)。 酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同 将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。 返回 课时测评 返回 1．细胞呼吸和光合作用的原理在农业生产中具有广泛的运用。下列有关叙述错误的是 A．中耕松土有利于根细胞的有氧呼吸，从而促进根细胞对无机盐的吸收 B．农作物生长发育过程中，及时去掉衰老变黄的叶片有利于有机物的积累 C．合理密植和增施有机肥均有利于提高农作物的光合作用强度 D．温室种植农作物时，为促进光合作用，白天要适时通风，以保证O2供应 √ 温室种植农作物时，为促进光合作用，白天要适时通风，以保证CO2供应，D错误。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2．(2024·山东聊城调研)光合作用和细胞呼吸无论从物质还是能量上都有紧密联系，下图a至d表示叶肉细胞中的物质转化过程。下列有关叙述错误的是 A．在生物膜上进行的生理过程有c、d B．人体细胞中也可发生的过程有b、d C．过程c中固定的光能是生物圈主要的能量源头 D．一昼夜中旺盛生长的植物体内ATP产生量b＋d>c √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 c是光合作用中水的光解阶段，在叶绿体类囊体薄膜上进行，d是有氧呼吸第三阶段，在线粒体内膜上进行，A正确；b是有氧呼吸第一、二阶段，d是有氧呼吸第三阶段，可以发生在人体中，B正确；c是光合作用中水的光解阶段，c中固定的光能是生物圈主要的能量源头，C正确；一昼夜中旺盛生长的植物体内ATP产生量b＋d<c，D错误。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3．如图表示植物细胞代谢的过程，下列有关叙述正确的是 A．过程①可表示渗透吸水，对④⑤⑥⑦⑧过程研究，发现产生的能量大部分储存于ATP中 B．过程④发生在细胞质基质中，过程②产生的能量可用于矿质离子的吸收过程 C．过程③产生的C6H12O6的氧全部来自CO2，过程⑧在根尖细胞线粒体内膜上进行 D．就叶肉细胞来说，若②O2的释放量大于⑧O2的吸收量，则该植物体内有机物的量将增加 √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 过程①可表示渗透吸水，过程④⑤⑥⑦⑧产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存于ATP中，A错误；过程④表示细胞呼吸第一阶段，发生在细胞质基质中，过程②表示光反应阶段，该阶段产生的能量只能用于暗反应阶段，不可用于矿质离子的吸收过程，B错误；过程③表示暗反应阶段，产生的C6H12O6中的氧来自于CO2，过程⑧表示有氧呼吸第三阶段，在根尖细胞线粒体内膜上进行，C正确；就叶肉细胞来说，若过程②O2的释放量大于过程⑧O2的吸收量，说明叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，但不一定大于整个植株所有细胞的呼吸速率，故该植物体内有机物的量不一定增加，D错误。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4．(2024·广东惠州模拟)在适宜的光照和温度 条件下，向豌豆植株供应14CO2，测定不同的 细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量， 得到如图所示的结果。下列叙述错误的是 A．叶肉细胞中最先出现的含14C的化合物为C3 B．A→B，叶肉细胞吸收CO2速率增加 C．B→C，叶片的光合速率等于呼吸速率 D．B→C，叶肉细胞中的酶量限制了光合速率 √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 CO2在叶绿体基质首先与C5结合形成C3， 因此叶肉细胞中最先出现的含14C的化合 物为C3，A正确；据图分析，A→B，随 着CO2浓度增加，C5的相对含量逐渐减小， 说明C5与CO2结合生成C3的速率增加，因 此该段叶肉细胞吸收CO2速率增加，B正 确；B→C，叶片叶肉细胞间隙的CO2浓度较高，C5相对含量基本维持不变，表示豌豆植株达到了CO2饱和点，此时叶片的光合速率大于呼吸速率，C错误；B→C达到了CO2饱和点，由于该实验是在适宜的光照和温度条件下进行的，因此限制光合速率的因素可能是叶肉细胞内酶的数量，D正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5．将植株置于透明密闭容器内，测量容器中CO2的浓度变化情况。在适宜温度条件下，用一定强度的光照处理30分钟，容器中CO2的浓度由 2 000 ppm降低到180 ppm。随后将装置置于相同温度的黑暗条件下30分钟，容器中CO2的浓度上升到600 ppm。下列叙述正确的是 A．前30分钟CO2减少量可表示该植株的实际光合速率大小 B．经过完整的1小时处理后，该植株的有机物含量会增加 C．光照条件下，提高环境温度会加快植物细胞对CO2的固定 D．若后30分钟继续光照会使容器中CO2含量持续下降直至为零 √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 由题干信息可知，前30分钟密闭容器中CO2减少量属于光合速率与呼吸速率之间的差值，可表示该植株的净光合速率大小，A错误；经过完整的1小时处理后，容器中CO2浓度由2 000 ppm降到600 ppm，减少的CO2用于光合作用合成有机物，因此该植株的有机物含量会增加，B正确；根据题干可知，温度条件是适宜的，若提高环境温度会降低与光合作用有关酶的活性，从而减慢植物细胞对CO2的固定，C错误；由于密闭容器内的CO2含量有限，若后30分钟继续光照，随着光合作用的持续进行，CO2逐渐被消耗，进而光合作用强度随之降低，当CO2浓度降低到一定水平时，植物的光合作用和呼吸作用强度相等，则装置内的CO2浓度就保持相对稳定，即若后30分钟继续光照会使容器中CO2含量下降直至保持相对稳定，D错误。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6．图甲表示植物在不同光照强度下单位 时间内CO2释放量和O2产生总量的变化， 图乙表示植物光合速率与光照强度的关 系曲线。假设不同光照强度下细胞呼吸 强度相等，下列说法正确的是 A．若图甲代表水稻，图乙代表蓝细菌，则图甲的c光照强度下与图乙的C时细胞中产生ATP的场所都有细胞质基质、线粒体和叶绿体 B．若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的c光照强度下相当于图乙的B点 C．图甲植物的d光照强度下单位时间内细胞从周围环境吸收8个单位的CO2 D．图乙的A、B、C点光合作用限制因素只有光照强度 √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 蓝细菌为原核生物，细胞中无线粒体和叶绿体，A错误；图甲中c光照强度下O2产生总量与无光照时CO2释放量相等，说明此时呼吸速率等于光合速率，图乙中的B点为光补偿点，光合速率等于呼吸速率，B正确；图甲植物d光照强度下O2的产生总量为8个单位，即光合作用需消耗8个单位的CO2，因为呼吸作用产生的CO2的量仍为6个单位，故细胞要从周围环境吸收2个单位的CO2，C错误；图乙中A、B点光合作用的限制因素主要是光照强度，C点时光合作用的限制因素有CO2浓度、温度等，D错误。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7．(2024·重庆模拟)羊草属禾本科植物，据叶色 可分为灰绿型和黄绿型两种。在夏季晴朗日子 的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定， 结果如图。据图分析错误的是 A．这段时间内两种羊草的叶肉细胞光合速率大 于呼吸速率 B．这段时间内两种羊草的有机物积累量在16时最大 C．10～12时两种羊草净光合速率下降的原因可能是气孔关闭影响暗反应过程 D．灰绿型羊草净光合速率高于黄绿型可能与叶中叶绿素含量不同有关 √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 这段时间内两种羊草的净光合速率大于0，则 叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，A正确； 8～18时两种羊草的净光合速率都大于0，因 此两种羊草始终处于有机物的积累状态，则 有机物积累量在18时最大，B错误；10～12时 两种羊草净光合速率下降可能是正午温度过高，蒸腾作用过强，导致植物的气孔关闭，影响了CO2的吸收，进而影响了暗反应过程，C正确；叶绿素可吸收并转化光能，因此叶绿素的含量会影响植物的光合速率，灰绿型羊草净光合速率高于黄绿型可能与叶中叶绿素含量不同有关，D正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8．(2023·东城区二模)科研人员研究不同光照条件对柑橘生长的影响，部分检测结果见下表。据此无法推断的是 A．三种光照条件下柑橘叶片均能将光能转化为NADPH和ATP中的化学能 B．与强光条件相比，弱光下柑橘叶片叶绿素含量虽高但CO2吸收速率较低 C．随光照强度减弱，平均叶面积增大可体现出柑橘对不同光照条件的适应 D．光照强度增强主要提高了柑橘叶片的真光合速率并降低了呼吸速率 光照强度 叶色 平均叶面积/cm2 净光合速率/(μmolCO2·m-2·s-2) 强 浅绿 13.6 4.33 中 绿 20.3 4.17 弱 深绿 28.4 3.87 √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 在光合作用的光反应阶段，在三种光照条件下柑橘叶片能将光能转化为NADPH和ATP中的化学能，A正确；在强光条件下，叶色为浅绿色，在弱光下叶色为深绿色，说明弱光下叶绿素含量多，但弱光下净光合速率较低，说明弱光下柑橘叶片叶绿素含量虽高但CO2吸收速率较低，B正确；随光照强度减弱，平均叶面积最大，因此可以判断，柑橘通过增加叶面积来吸收更多的光能，以适应弱光环境，C正确；光照强度增强提高了叶片的净光合速率，但从表格数据无法判断光照强度增强主要提高了柑橘叶片的真光合速率并降低了呼吸速率，D错误。 光照强度 叶色 平均叶面积/cm2 净光合速率/(μmolCO2·m-2·s-2) 强 浅绿 13.6 4.33 中 绿 20.3 4.17 弱 深绿 28.4 3.87 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 9．甲、乙两株不同种植物CO2吸收速率的变化如图。若按一昼夜进行统计，则下列说法中，正确的是 A．a点之前，甲植株同时进行光合作用和细胞呼吸 B．e点时，乙植株有机物积累量达到最高 C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同 D．b～d段，观测到甲植株气孔保持关闭，可推测其拥有更为高效的光合系统 √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 甲植株在a点时CO2吸收速率为0，说明此时的 光合速率等于呼吸速率，a点之前光合速率小 于呼吸速率或者只进行呼吸作用，A错误；在 18时后，甲、乙两植物的光合速率小于呼吸 速率，则有机物的积累量最多时应为18时，B错误；图中曲线的b～c段下降的主要原因是气温较高，蒸腾作用旺盛，气孔部分关闭导致CO2吸收速率降低，d～e段下降的原因是光照强度减弱，光反应产生NADPH和ATP的速率减慢，这两段下降的原因不相同，C错误；b～d段，观测到甲植株气孔保持关闭，但甲的光合作用并没有减少，因此推测其拥有更为高效的光合系统，D正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10．如图表示植物叶肉细胞中光合作用、有氧呼吸的过程及两者之间的联系。其中甲～戊表示生理过程，a～d表示相关物质。下列有关说法正确的是 A．物质a表示ATP，物质c表示O2，物质d表示CO2　 B．甲表示光合作用的光反应阶段 C．若物质c和物质d的量相等，则该植物的净光合速率为0 D．用18O分别标记H2O和CO2，可探究光合产物O2中O元素的来源 √ √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 由图示分析可知，图中a表示ATP和NADPH，物质c表示O2，物质d表示CO2，A错误；甲表示光合作用的光反应阶段，B正确；若物质c和物质d的量相等，则该植物的叶肉细胞的净光合速率为0，但是还有一些细胞只进行细胞呼吸不进行光合作用，就整个植株而言，净光合速率小于0，C错误；用18O分别标记H2O和CO2，可探究光合产物O2中O元素的来源，D正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11．图甲为某阳生植物在不同温度条件下CO2吸收或产生速率的变化曲线，图乙为该植物叶片不同光照强度条件下CO2吸收量的变化曲线（单位均为：mmol·cm-2·h-1）。下列叙述正确的是 A．温度为30 ℃和40 ℃时，该植物叶绿体消耗CO2的速率相等 B．该植物在光照强度为1 klx时，只要白天时间比晚上长，即可正常生长 C．如果换成阴生植物，图乙中的D点一般要左移 D．图乙中影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素都是光照强度 √ √ √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 据图甲分析，温度为30 ℃时，叶绿体 固定二氧化碳的速率为2＋8＝10，温 度为40 ℃时，叶绿体固定二氧化碳的 速率5＋5＝10，两者相等，A正确； 据图乙可知，该植物在光照强度为1 klx时，叶片光合速率等于呼吸速率，但整株植株而言光合速率小于呼吸速率，无法正常生长，B错误；图中的D点是叶片的呼吸速率与光合速率相等的点，若换成阴生植物，叶片光合速率与呼吸速率相等时所需光照强度减弱，因此一般图乙中D点左移，C正确；图乙中C、D、E三点随光照强度增加而光合速率增加，即影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素都是光照强度，D正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12．植物光合速率目前主要使用CO2红 外分析仪进行测定，一般用单位时间内 同化CO2的微摩尔数表示。将生长状况 相同的某种植物在不同温度下分别暗 处理1 h，再光照1 h（光照强度相同）， 测定分析仪密闭气路中CO2的浓度，转 换得到如图数据。下列分析正确的是 A．该植物在29 ℃和30 ℃时依然表现生长现象 B．该植物细胞呼吸和光合作用的最适温度分别是29 ℃和28 ℃ C．在27 ℃、28 ℃和29 ℃时，光合作用制造的有机物的量相等 D．30 ℃时，光合速率等于细胞呼吸速率，CO2变化都是20微摩尔/小时 √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 暗处理后CO2浓度的增加量表示细胞 呼吸强度，光照后与暗处理前CO2浓 度的减少量表示光合作用进行了1 h 和细胞呼吸进行了2 h后的重量变化。 四组温度下，该植物都表现为生长现 象，A正确；因为光合作用强度即： CO2浓度的减少量＋2×CO2浓度的增加量，29 ℃最大；细胞呼吸强度也是在29 ℃最大，B错误；27 ℃、28 ℃、29 ℃时，光合作用制造的有机物的量分别为60＋20×2＝100微摩尔/小时、60＋40×2＝140微摩尔/小时、60＋60×2＝180微摩尔/小时，光合作用制造的有机物的量不相等，C错误；30 ℃时，光合速率大于细胞呼吸速率，D错误。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13．(10分)(2023·广东名校联考)将长势相同的 黑藻均分为八份，编为A、B两组，每组四份。 将A组分别放入装有300 mL自来水的4只烧杯 中，放入光照培养箱中，控制光照强度分别为 0 lx、1 500 lx、3 000 lx、4 500 lx；将B组分别 放入装有300 mL自来水且溶解有0、0.1%、 0.5%、2%NaHCO3的4只烧杯中，放入光照培 养箱中，控制光照强度为1 500 lx。用溶解氧 传感器检测两组烧杯中黑藻的放氧情况，每 2 min采集一次数据，连续采集10 min，实验结果如图所示(忽略不同光照强度对水温的影响)。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (1)本实验中涉及的自变量为_____________________________。 光照强度、NaHCO3浓度、时间 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 该实验中检测了不同条件下溶解氧的变化，其中的条件包括不同的光照强度和NaHCO3浓度，溶解氧还会随着时间的变化而变化，所以本实验中涉及的自变量有光照强度、NaHCO3浓度、时间。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)A组实验中，光照强度为3 000 lx时，10 min内黑藻通过光合作用产生的氧气量大约为____mg；光照强度为4 500 lx时，8～10 min溶解氧量几乎没有发生变化，原因是__________ _________________________________________________________________________________________________。 1.5 随着植物光合作用的进行，自来水中CO2浓度降低，植物光合速率下降，与呼吸速率大致相等，溶解氧量几乎不变 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 从图来看，实验开始时，溶解氧量为4 mg·L-1，光 照强度为3 000 lx时，10 min后溶解氧量约为 7 mg·L-1，所以10 min内黑藻积累的氧气量为7－4 ＝3 mg·L-1，而10 min内黑藻呼吸作用消耗的氧气 量为4－2＝2 mg·L-1，因此，光照强度为3 000 lx时， 10 min内黑藻通过光合作用产生的氧气量约为3＋2 ＝5 mg·L-1。由于烧杯中的自来水量为300 mL，所 以10 min内黑藻通过光合作用产生的氧气量＝ 5 mg·L-1×0.3 L＝1.5 mg。光照强度为4 500 lx时， 早期溶解氧量上升，因为光照强度较大，光合速率大于呼吸速率，而后期(8～10 min)溶解氧量几乎不变，可能是自来水中二氧化碳浓度降低，使植物光合速率下降，当光合速率与呼吸速率相等时，溶解氧量不变。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (3)B组实验中有一只烧杯中溶解氧量几乎未发生变化，该烧杯中黑藻所处的实验条件是　　　　 ，此时叶肉细胞中光合速率___(填“>”、“<”或“＝”)呼吸速率。该烧杯中溶解氧量变化与其他三只烧杯明显不同的原因是________________________________ _______________________________________________________________。 2%NaHCO3、1 500 lx > NaHCO3浓度较高，植物吸水困难，光合作用强度和细胞呼吸强度均减弱，而且氧气产生量和消耗量相等 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 结合题图，2% NaHCO3、光照强度为1 500 lx 时，烧杯中的溶解氧量不变，说明黑藻植株的 光合速率与呼吸速率相等，又因为黑藻植株中 进行光合作用的主要是叶肉细胞，而所有细胞 都进行呼吸作用，所以对叶肉细胞而言，其光 合速率大于呼吸速率。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14．(10分)番茄含有丰富的营养，据营养学家研究测定：每人每天食用50～100克鲜番茄，即可满足人体对几种维生素和矿物质的需要。为了进一步了解番茄的生理特征，某兴趣小组在一定浓度的CO2和适宜的温度 (25 ℃)下，测定番茄在不同光照条件下的光合速率，结果如下表。据表中数据回答问题： (1)本实验的自变量是　　　　 。当光照强度超过9 klx时，番茄光合速率不再增加，此时限制番茄光合作用的主要外界因素是　　　　 。 光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx) 光饱和时光照强度(klx) 光饱和时CO2吸收量/(mg·100 cm-2叶·h-1) 黑暗条件下CO2释放量/(mg·100 cm-2叶·h-1) 3 9 32 8 光照强度 CO2浓度 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 根据题干“测定番茄在不同光照条件下的光合速率”可知，本实验的自变量是光照强度。当光照强度超过9 klx时，番茄光合速率不再增加，由于此结果是在适宜温度(25 ℃)条件下测定的，所以此时的外界限制因素主要是CO2浓度。 光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx) 光饱和时光照强度(klx) 光饱和时CO2吸收量/(mg·100 cm-2叶·h-1) 黑暗条件下CO2释放量/(mg·100 cm-2叶·h-1) 3 9 32 8 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)当光照强度为9 klx时，番茄的根细胞中能产生ATP的场所有　　　　　　　　　。当光照强度为3 klx时，番茄固定的CO2量为__mg·100 cm-2叶·h-1；当光照强度为9 klx时，番茄固定的CO2量为___mg·100 cm-2叶·h-1。 细胞质基质和线粒体 8 40 光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx) 光饱和时光照强度(klx) 光饱和时CO2吸收量/(mg·100 cm-2叶·h-1) 黑暗条件下CO2释放量/(mg·100 cm-2叶·h-1) 3 9 32 8 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 光合作用和细胞呼吸都能产生ATP，番茄的根细胞中没有叶绿体，当光照强度为9 klx时，番茄的根细胞中能产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。当光照强度为3 klx时，达到了光补偿点，番茄固定的CO2量等于黑暗条件下CO2释放量，即8 mg·100 cm-2叶·h-1。光照强度为9 klx时，达到了光饱和点，番茄固定的CO2量为光饱和时CO2吸收量与黑暗条件下CO2释放量之和，即40 mg·100 cm-2叶·h-1。 光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx) 光饱和时光照强度(klx) 光饱和时CO2吸收量/(mg·100 cm-2叶·h-1) 黑暗条件下CO2释放量/(mg·100 cm-2叶·h-1) 3 9 32 8 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (3)下面图甲表示种植番茄的密闭大棚内，一昼夜空气中CO2含量的变化情况。由图可知番茄开始进行光合作用的时间是　　　　(填“早于6点”、“始于6点”或“晚于6点”)；BD段CO2相对含量显著下降，影响其变化的主要环境因素是　　　 　；一天之中植物有机物积累量最多的时候是曲线中的　　　　(填字母)点。 早于6点 光照强度 F 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 据图甲分析，图中B、F点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等，密闭大棚内CO2含量既不增加也不减少。所以番茄开始进行光合作用的时间是早于6点。BD段CO2相对含量显著下降，影响其变化的主要环境因素是光照强度。CO2含量降低表示番茄的净光合速率大于0，当CO2含量降低到F点之后，密闭大棚内CO2含量随即增加，净光合速率开始小于0，所以一天之中植物有机物积累量最多的时候是曲线中的F点。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (4)图乙表示空气中CO2含量对番茄植株光合作用的影响，在X、Y对应的CO2含量下，叶绿体中NADPH和ATP的生成速率的关系为　　　　(填“X>Y”、“X＝Y”或“X<Y”)。 X<Y 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 分析图乙，X对应的CO2含量低于Y，X对应的暗反应弱，影响光反应，所以在X、Y对应的CO2含量下，叶绿体中NADPH和ATP的生成速率的关系为X<Y。 返回 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 谢谢观看 本讲内容到此结束 C CO2(CH2O)_______ CO2 O H2OO2H2O H H2O________ (CH2O)[H]H2O 注：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表有氧呼吸的第一、二、三阶段 A．提供HO，一段时间后，能在CO2中检测到18O B．提供HO，一段时间后，不能在有机物中检测到18O A．HCO经主动运输进入细胞质基质 B．HCO通过通道蛋白进入叶绿体基质 C．光反应生成的H＋促进了HCO进入类囊体 据图可知，HCO进入细胞质基质需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，A正确；HCO进入叶绿体基质也需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误；据图可知，光反应中水光解产生的H＋促进HCO进入类囊体，C正确；据图可知，光反应生成的物质X(O2)促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP，有利于HCO进入叶绿体基质，产生CO2，保证了暗反应的CO2供应，D正确。 ②在没有初始值m0时，可利用计算出真正光合速率。 $$