2026届高考生物一轮复习讲义微专题1　光合作用与细胞呼吸综合分析

微专题1 光合作用与细胞呼吸综合分析 重点1　光合作用与细胞呼吸过程关系 重 点 研 析 1. 细胞呼吸和光合作用的物质、能量转化关系 (1)物质转化 ①C：CO2有机物丙酮酸 。 ②H：H2ONADPH [H] 。 ③O：H2O H2O (CH2O)。 (2)能量变化 2. NADH、NADPH、ATP的来源与去路 典 题 说 法 考向　光合作用和细胞呼吸过程综合 例 (2023·江苏卷)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题： 图1 (1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在 (从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有 (从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、 (填写2种)等。 (2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有 (从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为 进入线粒体，经过TCA循环产生的 最终通过电子传递链氧化产生ATP。 (3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活细胞(质)膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的 ，驱动细胞吸收K＋等离子。 (4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞 ，促进气孔张开。 (5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有 (2分)。 图2 A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关 C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用 D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉 变式1 (2024·广东卷)2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小的是( ) A. ATP B． NADP＋ C. NADH D． DNA 变式2 (2021·江苏卷节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图表示叶肉细胞中部分代谢途经，虚线框内示“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 。 (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。 (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。 重点2　光合速率与呼吸速率 重 点 研 析 1. 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的判定和计算 (1)曲线图示 (2)相关判定 (3)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光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－ 。 2. CO2的昼夜变化曲线分析 (1)开放环境中CO2的昼夜变化曲线分析 注：一昼夜有机物的积累量＝S2－(S1＋S3)。 (2)密闭玻璃罩中CO2的昼夜变化曲线分析 注：I点低于A点，说明光合作用强度>呼吸作用强度，植物生长；若I点高于A点或与A点齐平，则植物不能生长。 典 题 说 法 考向1　光合速率和呼吸速率的分析 例1 (2024·江苏卷)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题： (1)图1中H＋从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特性是 。碳反应中C3在 的作用下转变为(CH2O)，此过程发生的区域位于蓝细菌的 中。 (2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是 (填“甲”或“乙”)。据图判断，总光合速率最高时对应的温度是 (填“20℃”“25℃”或“30℃”)，理由为 。 (3)在一定条件下，测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量，建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线，用于估算水体中蓝细菌密度。请完成下表： 实验目的 简要操作步骤 测定样液蓝细菌数量 按一定浓度梯度稀释样液，分别用血细胞计数板计数，取样前需① 浓缩蓝细菌 ② ③ 将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮 ④ 用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放 建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量，计算 (多选)在光照强度等其他条件相同且适宜的情况下，测定了某幼苗在不同温度下的CO2吸收速率，在黑暗条件下测定了该幼苗在不同温度下的CO2生成速率，实验结果如表所示。下列叙述正确的是( ) 温度/℃ CO2吸收速率/(μmolCO2·dm－2·h－1) CO2释放速率/(μmolCO2·dm－2·h－1) 25 3.0 1.5 30 4.0 2.0 35 4.0 3.0 40 2.0 4.0 45 －1.0 3.5 50 －3.0 3.0 55 －2.0 2.0 A. 分析表中的数据，可知35 ℃时植物实际光合速率最大 B. 若进一步测量实际光合速率的最适宜温度，需要在30～40 ℃设置温度梯度继续实验 C. 若昼夜时间相等，植物在25～35 ℃时可以正常生长 D. 30 ℃与40 ℃时实际光合速率相同，说明酶的活性不受温度的影响 考向2　光合速率和呼吸速率的测定 例2 (多选)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，可能出现的是( ) A. 甲、乙装置水滴都左移 B. 甲、乙装置水滴都右移 C. 甲装置水滴不动，乙装置水滴左移 D. 甲装置水滴右移，乙装置水滴左移 配套精练 微专题1　光合作用与细胞呼吸综合分析 一、 单项选择题 1. (2022·江苏卷)下列关于细胞代谢的叙述，正确的是( ) A．光照下， 叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化 B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇 C．蓝细菌没有线粒体， 只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP 2. (2024·淮安段考)图1是植物体内部分代谢过程的示意图(①～④代表代谢过程，字母代表物质)，图2表示光照强度与植物叶片吸收CO2速率的关系。据图分析，下列说法错误的是( ) 图1 图2 A．光照强度为图2中A点时，图1中过程①④不进行 B．光照强度为图2中B点时，图1中过程①生成a的速率与过程③生成b的速率相等 C．光照强度为图2中C点时，图1中过程①生成a的速率为18 μmol·m－2·s－1 D．图1中过程①产生的ATP全部用于过程④ 3. (2024·盐城考前指导)研究者把细菌紫膜质(一种光合细菌质膜的光驱动H＋泵)和从牛心脏细胞线粒体中纯化出来的ATP合酶一起构建在脂质体上，结构如上图所示；接着研究者把ADP和Pi加至培养该脂质体的介质中，形成脂质体悬液；最后把该悬液置于光照下，发现脂质体周围出现ATP。下列相关叙述错误的是( ) A．图中的去垢剂可能是在提取紫膜质和ATP合酶时用于破坏细胞脂双层 B．将悬液置于光照之下时，细菌紫膜质将H＋泵入脂质体未消耗能量 C．图中脂质体构成密封的小泡，可以防止H＋泄露 D．图示实验可以说明电子传递和ATP合成是两个相对独立进行的生化反应 4. 黑藻是一种绿色高等植物，是进行生物学实验的好材料。下列关于黑藻的叙述，正确的是( ) A．用黑藻观察叶绿体和细胞质的流动是因为叶片细胞呈单层、叶绿体大而清晰 B．用黑藻验证光合作用产生氧气和光合作用需要光可用需氧细菌的分布来观察氧气的产生 C．用黑藻做质壁分离和复原实验的过程中可以看到液泡颜色先变深然后变浅 D．验证植物同时进行光合作用和呼吸作用时用两支试管装相同量的黑藻，一支试管给予适宜光照，另一支试管遮光 5. 下图为在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化曲线。据图分析，下列叙述错误的是( ) A．在温度d时，该植物体的干重会减少 B．该植物叶片在温度a和c时叶片有机物积累速率不同 C．呼吸酶的最适温度比光合作用酶的低 D．温度为b时该植物可快速生长 6. (2024·常州期末)将小球藻培养在密封玻璃瓶内，实验在保持适宜温度的暗室中进行，5 min后开始持续给予充足恒定光照，20 min时补充一次NaHCO3(维持瓶内CO2含量的稳定)，实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是( ) A．0～5 min时，小球藻仅进行呼吸作用不进行光合作用，其呼吸速率基本不变 B．15～20 min，限制小球藻光合作用的主要因素不是光照强度而是CO2浓度 C．20 min后，小球藻光合速率提高是因为光反应速率不变、暗反应速率增强 D．20 min时加入NaHCO3，短时间内小球藻叶绿体中ATP、NADPH的含量会下降 7. (2024·宿迁模拟)在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机肥对植物生长发育的影响，科研小组将无机肥溶于土壤浸出液，配制了不同浓度的盐溶液，利用这些盐溶液进行了相关实验，结果见下表。下列说法正确的是( ) 盐浓度/ (mmol·L－1) 最大光合速率/ (μmol CO2·m－2·s－1) 呼吸速率/ (μmol CO2·m－2·s－1) 0(对照) 31.65 1.44 100(低盐) 36.59 1.37 500(中盐) 31.75 1.59 900(高盐) 14.45 2.63 A．细胞中无机盐大多以化合物形式存在 B．植物的呼吸速率是通过叶肉细胞呼吸作用产生的CO2量来测定 C．与对照组相比，植物在低盐条件下产生和消耗的有机物更多 D．高盐条件下植物细胞失水，气孔关闭，导致最大光合速率下降 8. (2024·淮安期末)龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。图甲、乙分别为龙血树在不同条件下相关指标的变化曲线(单位：mmol·cm－2·h－1)。下列叙述正确的是( ) 甲 乙 A．补充适量的Mg2＋可能导致图乙中D点右移 B．图甲30 ℃时，该植物固定CO2的速率为10 mmol·cm－2·h－1 C．图甲40 ℃条件下，若黑夜和白天时间相等，龙血树能不断长高 D．图乙中影响D、E两点光合速率的环境因素不同 9. 将一株绿色植物放入一个密闭的三角瓶中，如图甲所示，在瓶口放置一个测定瓶中CO2浓度变化的传感器，传感器的另一端连接计算机，以检测一段时间瓶中CO2浓度的变化。 根据实验所测数据绘制曲线图如图乙，下列叙述错误的是( ) 甲 乙 A．将装置甲置于黑暗条件下，可测植株的呼吸速率 B．25 min后植株的光合速率几乎不变，最可能的原因是装置内CO2减少 C．装置甲测得的CO2吸收速率就是总光合速率 D．若将甲图中蒸馏水换成NaHCO3溶液，则CO2吸收速率可能会增大 二、 多项选择题 10. (2024·南通四模)右图是菠菜叶肉细胞光合作用和呼吸作用的部分过程，a、b代表气体。相关叙述正确的是( ) A．物质a、b分别代表O2和CO2 B．过程②④都在生物膜上进行 C．过程③消耗的ATP可由过程①②④提供 D．只有在有光条件下过程①②③④才能同时进行 11. (2024·南通期中)某实验小组研究温度对水绵光合作用的影响，实验结果如图所示，据图分析，下列有关说法错误的有( ) A．据图可知，水绵细胞呼吸作用的最适温度为35 ℃ B．每天光照12 h，最有利于水绵生长的温度是25 ℃ C．图中水绵细胞积累有机物速率最大时的温度是25 ℃ D．在5 ℃时，水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的2倍 三、 非选择题 12. (2025·海安期初)发菜是一种陆生多细胞丝状蓝藻。科研人员测定了不同的pH对发菜细胞(从发菜藻体中分离获得)光合放氧速率和呼吸耗氧速率的影响，结果如下图。请回答下列问题： (1)发菜细胞中催化二氧化碳固定的酶分布在 ，C3的还原需要光反应提供 。 (2)取发菜细胞培养液置于液相氧电极反应室中，以 3～6 min为间隔，交替进行 处理，循环三次，测定溶氧量变化，计算光合速率和呼吸速率。 (3)有人认为pH为4时发菜细胞不能进行光合作用，你是否同意他的观点？请说明理由： (2分)。 (4)过酸和过碱的环境通过影响 ，从而影响了发菜的光合作用和呼吸作用。根据实验结果可知，发菜细胞光合作用对 环境有较强的适应能力。 (5)为了探究不同浓度磷酸盐对发菜细胞光合速率和呼吸速率的影响，科研人员进行了如下实验。请补全表格： 实验步骤的名称 实验操作的要点 ① 将完全培养基配方中的K2HPO4去除，代之以等摩尔浓度的② (填“NaCl”或“KCl”或“Na2HPO4”) 培养、收集发菜细胞 将发菜细胞接种于无磷培养基中培养10 d，通过③ (技术)收集发菜细胞 分组实验 将收集的发菜细胞分组接种于添加了④ 的培养基中继续培养 24 h 测定相关指标 测定各组发菜细胞的光合速率和呼吸速率 13. (2025·如皋期初)番茄的果实营养丰富，在我国南北方广泛栽培。为了研究番茄的生理特性，某科研小组在9月份选择晴朗天气对自然条件下生长的番茄植株的光合参数日变化情况进行观测，得到如图1的调查结果。 图1 图2 (1)图1中，9：00～11：00番茄植株净光合速率上升的主要环境因素是 ,11：00～13：00时，净光合速率下降的原因之一是 ，引起CO2供应不足，导致暗反应受到限制。除此之外，温度升高，也可能导致叶绿体类囊体薄膜上的 的活性降低，使光反应减弱，供给暗反应的 减少，导致光合作用减弱。 (2)为探究高温如何影响Q蛋白(参与光反应)的含量，科研人员进行了相关实验，已知药物L会完全抑制Q蛋白合成，结果如图2所示，该实验的自变量是 。研究发现，13：00时的高温会导致Q蛋白含量下降，进而对光合作用造成影响。据实验结果分析，高温时Q蛋白含量下降的原因主要是 (填“合成减少”“降解增加”或“合成减少和降解增加”)。 (3)11：00～13：00时由于光照较强，O2和CO2竞争性与Rubisco结合，番茄进行光呼吸，主要过程如图3所示。 图3 ①O2参与光呼吸的场所为 ，此时参与暗反应的CO2的来源有 。 ②番茄进行光呼吸的意义是 ，玉米等C4植物在CO2不足的条件下，光呼吸比番茄(C3植物)低很多，主要是因为具有高效的PEP羧化酶，能利用较低浓度的CO2，从而使 中占有优势。 14. (2024·南通三调)光合作用、有氧呼吸、厌氧发酵的和谐有序进行是土壤底栖藻类正常生命活动的基础。某单细胞土壤底栖藻类在黑暗条件下无氧发酵产生乙酸等有机酸(HA)，导致类囊体、线粒体酸化，有利于其从黑暗向黎明过渡，相关过程如图1，字母B～H代表相关物质。请回答下列问题： 图1 (1)物质B是 ，除TCA循环外，图中能产生物质B的过程还有 (2分)；物质C、H分别是 、 。 (2)黑暗条件下，PQ等电子传递体处于 (填“氧化”或“还原”)状态。从黑暗转黎明时，整体光合电子传递速率慢，导致 (填字母)量成为卡尔文循环的限制因素，此时吸收的光能过剩，对电子传递链造成压力。 (3)光合色素吸收的光能有三个去向：用于光合作用、以热能散失、以荧光的形式发光。由光合作用引起的荧光淬灭称为光化学淬灭(qP)，由热能散失引起的荧光淬灭称为非光化学淬灭(NPQ)。为了探究厌氧发酵产酸对光能利用的影响，研究人员以npq4突变体(缺失LHCSR蛋白，LHCSR催化NPQ)和正常藻为材料，在黑暗中进行厌氧发酵，发酵180 min后添加KOH。整个实验过程中连续抽样，在光下测定荧光强度，结果如图2、图3。下列推断合理的是 (2分)。 图2　npq4突变体 图3　正常藻 A．突变体厌氧发酵时间越长，光化学淬灭越强 B．正常藻厌氧发酵后加入KOH，非光化学淬灭增强 C．正常藻厌氧发酵产生有机酸，降低类囊体pH，促进非光化学淬灭 D．正常藻厌氧发酵产生有机酸，有利于缓解黎明时电子传递链的压力 (4)为进一步研究厌氧发酵产酸对光下放氧的影响，研究人员将正常藻平均分为两组，在黑暗条件下厌氧发酵3 h后，对照组不加KOH，实验组用KOH处理，在弱光下连续测定放氧量并计算达到最大氧气释放量的百分比，结果如下表。 组别 光照时间/h 0.5 1 2 3 对照组 30% 80% 100% 100% 实验组 0 0 60% 100% 放氧速率等于光合作用产生氧气的速率减去呼吸作用消耗氧气的速率。实验数据说明厌氧发酵产 酸 (填“促进”或“抑制”)有氧呼吸。实验组放氧速率比对照组低，主要原因是 (2分)。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微专题1 光合作用与细胞呼吸综合分析 重点1　光合作用与细胞呼吸过程关系 重 点 研 析 1. 细胞呼吸和光合作用的物质、能量转化关系 (1)物质转化 ①C：CO2有机物丙酮酸CO2。 ②H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O。 ③O：H2OO2H2OCO2(CH2O)。 (2)能量变化 2. NADH、NADPH、ATP的来源与去路 典 题 说 法 考向　光合作用和细胞呼吸过程综合 例 (2023·江苏卷)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题： 图1 (1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在④(从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有①④(从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、K＋、苹果酸/Mal(填写2种)等。 (2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有①②④(从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为丙酮酸进入线粒体，经过TCA循环产生的[H](或NADH)最终通过电子传递链氧化产生ATP。 (3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活细胞(质)膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的电化学势梯度(或H＋浓度差)，驱动细胞吸收K＋等离子。 (4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞吸收水分(吸水)，促进气孔张开。 (5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有ABD(2分)。 图2 A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关 C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用 D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉 【解析】图中①～④分别表示细胞质基质、线粒体、液泡和叶绿体。(1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在叶绿体即④中。图中CO2固定发生在叶绿体的暗反应及PEP生成OAA的过程，后者发生场所为细胞质基质即①中；据图可知，K＋和Mal进入液泡中，其与气孔开闭相关。(2)光合作用的光反应、有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，即产生ATP的场所有①②④。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为丙酮酸，丙酮酸在线粒体基质中转化为乙酰辅酶A参与TCA循环，产生的NADH最终通过电子传递链氧化产生ATP。(3)蓝光激活细胞(质)膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的氢离子浓度梯度，即形成的电化学势能驱动细胞吸收K＋等离子，提高细胞液浓度，促进细胞吸水，促进气孔张开。(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，进入细胞液中，使细胞内水势下降，导致保卫细胞吸水，促进气孔张开。(5)结合图示可知，突变体ntt1叶绿体失去运入ATP的能力，黑暗时突变体ntt1淀粉粒面积远小于WT，表明保卫细胞中淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP，A正确；光照条件会促进保卫细胞淀粉粒的水解，表明光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B正确；光照条件下突变体ntt1的淀粉粒几乎无变化，表明光合速率和呼吸速率基本相等，C错误；较长时间光照可使WT叶绿体中淀粉粒面积增大，即积累较多的淀粉，D正确。 变式1 (2024·广东卷)2019年，我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌，其细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中，下列物质存在的可能性最小的是(D) A. ATP B． NADP＋ C. NADH D． DNA 【解析】由题干信息可知，采集到的蓝细菌细胞内存在由两层膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用，进行光合作用时，光反应阶段可以将ADP和Pi转化为ATP，NADP＋和H＋转化为NADPH，用于暗反应，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都可以生成NADH，而DNA存在于蓝细菌的拟核中。 变式2 (2021·江苏卷节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图表示叶肉细胞中部分代谢途经，虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题： (1)叶绿体在类囊体膜上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是叶绿素和类胡萝卜素。 (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C5；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12个CO2分子。 (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NADPH中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为ATP中的化学能。 【解析】图示表示植物叶肉细胞光合作用的暗反应、蔗糖的合成以及呼吸作用过程的代谢途径。(1)光合作用的光反应场所为类囊体薄膜，将光能转变成化学能，参与该反应的光合色素是叶绿素、类胡萝卜素。(2)据题意，为维持光合作用持续进行，在暗反应进行中，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个碳原子，因为还要再生成C5，每固定3个CO2分子净生成1个C3，需要4个C3分子合成一分子蔗糖，即需要固定12个CO2分子。(3)NADPH起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中释放的能量转化成热能和ATP中的化学能。重点2　光合速率与呼吸速率 重 点 研 析 1. 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的判定和计算 (1)曲线图示 (2)相关判定 (3)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＋细胞呼吸耗氧量。 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＋细胞呼吸CO2释放量。 ③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。 2. CO2的昼夜变化曲线分析 (1)开放环境中CO2的昼夜变化曲线分析 注：一昼夜有机物的积累量＝S2－(S1＋S3)。 (2)密闭玻璃罩中CO2的昼夜变化曲线分析 注：I点低于A点，说明光合作用强度>呼吸作用强度，植物生长；若I点高于A点或与A点齐平，则植物不能生长。 典 题 说 法 考向1　光合速率和呼吸速率的分析 例1 (2024·江苏卷)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题： (1)图1中H＋从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特性是选择透过性。碳反应中C3在ATP、NADPH和酶的作用下转变为(CH2O)，此过程发生的区域位于蓝细菌的细胞质基质中。 (2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是乙(填“甲”或“乙”)。据图判断，总光合速率最高时对应的温度是30_℃(填“20℃”“25℃”或“30℃”)，理由为30_℃蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率两者之和最高。 (3)在一定条件下，测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量，建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线，用于估算水体中蓝细菌密度。请完成下表： 实验目的 简要操作步骤 测定样液蓝细菌数量 按一定浓度梯度稀释样液，分别用血细胞计数板计数，取样前需①摇匀 浓缩蓝细菌 ②将稀释样液离心，取下层沉淀物 ③提取叶绿素(溶解蓝细菌) 将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮 ④防止叶绿素降解 用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放 建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量，计算 【解析】(1)类囊体膜允许某些物质通过，而限制另一些物质通过，这体现了类囊体膜具有选择透过性。碳反应中，C3在光反应产生的ATP、NADPH和酶的作用下，被还原为糖类等有机物，蓝细菌是原核生物，此过程发生在蓝细菌的细胞质基质中。(2)光合作用产生氧气，而呼吸作用消耗氧气。一般来说，光合作用在一定温度范围内随温度升高而增强，产生的氧气增多；呼吸作用在一定温度范围内随温度升高而增强，消耗的氧气增多。但在环境温度下，通常光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样植物才能积累有机物，正常生长，所以图2中蓝细菌光合放氧的曲线是乙。 变式 (多选)在光照强度等其他条件相同且适宜的情况下，测定了某幼苗在不同温度下的CO2吸收速率，在黑暗条件下测定了该幼苗在不同温度下的CO2生成速率，实验结果如表所示。下列叙述正确的是(ABC) 温度/℃ CO2吸收速率/(μmolCO2·dm－2·h－1) CO2释放速率/(μmolCO2·dm－2·h－1) 25 3.0 1.5 30 4.0 2.0 35 4.0 3.0 40 2.0 4.0 45 －1.0 3.5 50 －3.0 3.0 55 －2.0 2.0 A. 分析表中的数据，可知35 ℃时植物实际光合速率最大 B. 若进一步测量实际光合速率的最适宜温度，需要在30～40 ℃设置温度梯度继续实验 C. 若昼夜时间相等，植物在25～35 ℃时可以正常生长 D. 30 ℃与40 ℃时实际光合速率相同，说明酶的活性不受温度的影响 【解析】CO2吸收速率代表净光合速率，黑暗条件下CO2生成速率代表呼吸速率，两者的和为实际光合速率，因此可算出表中35 ℃时植物实际光合速率最大，A正确。图示温度范围内，35 ℃时植物实际光合速率最大，进一步测最适温度，应在35 ℃左右的范围内设置梯度，即需要在30～40 ℃设置更小的温度梯度继续实验，B正确。若昼夜时间相等，有机物的积累量＝净光合速率×12－呼吸速率×12，由表中数据可知，植物在25～35 ℃时净光合速率大于呼吸速率，可以积累有机物正常生长，C正确。30 ℃与40 ℃时实际光合速率相同，但呼吸速率不同，说明酶活性受温度影响，D错误。 考向2　光合速率和呼吸速率的测定 例2 (多选)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，可能出现的是(ACD) A. 甲、乙装置水滴都左移 B. 甲、乙装置水滴都右移 C. 甲装置水滴不动，乙装置水滴左移 D. 甲装置水滴右移，乙装置水滴左移 【解析】据题意可知，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平，故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的，较强光照条件下(光合速率大于呼吸速率)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合速率小于呼吸速率)甲装置内水滴左移，适宜光照条件下(光合速率等于呼吸速率)甲装置内水滴不动；乙装置内的青蛙只进行细胞呼吸而不进行光合作用，故乙装置内水滴只能左移。 配套精练 微专题1　光合作用与细胞呼吸综合分析 一、 单项选择题 1. (2022·江苏卷)下列关于细胞代谢的叙述，正确的是(B) A．光照下， 叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化 B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇 C．蓝细菌没有线粒体， 只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP 【解析】光照下， 叶肉细胞中的ATP来自光合作用和细胞呼吸，A错误；蓝细菌虽然没有线粒体，但具有有氧呼吸所需的酶等，可以进行有氧呼吸，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。 2. (2024·淮安段考)图1是植物体内部分代谢过程的示意图(①～④代表代谢过程，字母代表物质)，图2表示光照强度与植物叶片吸收CO2速率的关系。据图分析，下列说法错误的是(D) 图1 图2 A．光照强度为图2中A点时，图1中过程①④不进行 B．光照强度为图2中B点时，图1中过程①生成a的速率与过程③生成b的速率相等 C．光照强度为图2中C点时，图1中过程①生成a的速率为18 μmol·m－2·s－1 D．图1中过程①产生的ATP全部用于过程④ 【解析】①是光合作用光反应阶段，④是光合作用暗反应阶段，光照强度为图2中A点时，只进行细胞呼吸，光合作用不进行，所以图1中过程①④不进行，A正确；光照强度为图2中B点(光补偿点)时，呼吸速率＝光合速率，图1中过程①生成a(O2)的速率与过程③生成b(CO2)的速率相等，B正确；光照强度为图2中C点(光饱和点)时，图1中过程①生成a(O2)的速率(真正光合速率)＝呼吸速率＋净光合速率＝6＋12＝18 μmol·m－2·s－1，C正确；图1中过程①(光反应阶段)产生的ATP不仅用于过程④(暗反应阶段)，还可用于叶绿体中DNA的复制、转录、翻译等过程，D错误。 3. (2024·盐城考前指导)研究者把细菌紫膜质(一种光合细菌质膜的光驱动H＋泵)和从牛心脏细胞线粒体中纯化出来的ATP合酶一起构建在脂质体上，结构如上图所示；接着研究者把ADP和Pi加至培养该脂质体的介质中，形成脂质体悬液；最后把该悬液置于光照下，发现脂质体周围出现ATP。下列相关叙述错误的是(B) A．图中的去垢剂可能是在提取紫膜质和ATP合酶时用于破坏细胞脂双层 B．将悬液置于光照之下时，细菌紫膜质将H＋泵入脂质体未消耗能量 C．图中脂质体构成密封的小泡，可以防止H＋泄露 D．图示实验可以说明电子传递和ATP合成是两个相对独立进行的生化反应 【解析】生物膜的主要成分为磷脂和蛋白质，要获得纯净的蛋白质，需要破坏脂双层，A正确；题干提出“紫膜质是一种光合细菌质膜的光驱动H＋泵”，因此将H＋泵入脂质体需要消耗光能，B错误；图中脂质体构成密封的小泡，可以防止H＋泄露，使脂质体内H＋浓度高，脂质体外H＋浓度低，再利用H＋的电化学梯度驱动ATP的合成，C正确；利用取自亲缘关系极为疏远的生物的组分合在一起进行实验，可以有力说明电子传递和ATP合成是两个独立进行的生化反应，D正确。 4. 黑藻是一种绿色高等植物，是进行生物学实验的好材料。下列关于黑藻的叙述，正确的是(A) A．用黑藻观察叶绿体和细胞质的流动是因为叶片细胞呈单层、叶绿体大而清晰 B．用黑藻验证光合作用产生氧气和光合作用需要光可用需氧细菌的分布来观察氧气的产生 C．用黑藻做质壁分离和复原实验的过程中可以看到液泡颜色先变深然后变浅 D．验证植物同时进行光合作用和呼吸作用时用两支试管装相同量的黑藻，一支试管给予适宜光照，另一支试管遮光 【解析】用黑藻观察叶绿体是因为其叶片结构简单，叶片细胞呈单层，叶绿体大而清晰，可直接取整个小叶直接制片观察，A正确；由于黑藻叶绿体相对于水绵的螺旋带状的叶绿体来说比较小，因此不适合用好氧细菌的分布来观察氧气的产生，B错误；黑藻叶片细胞含有无色大液泡，可用于观察质壁分离和复原实验，但由于其大液泡为无色，所以实验的过程中不会看到液泡颜色先变深然后变浅，C错误；验证植物同时进行光合作用和呼吸作用时用两支试管装相同量的黑藻，一支试管给予适宜光照，另一支试管遮光，另外还需要再设置一个不放黑藻的空白对照，D错误。 5. 下图为在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化曲线。据图分析，下列叙述错误的是(C) A．在温度d时，该植物体的干重会减少 B．该植物叶片在温度a和c时叶片有机物积累速率不同 C．呼吸酶的最适温度比光合作用酶的低 D．温度为b时该植物可快速生长 【解析】据图可知，温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但是植物体内存在一些不能进行光合作用的细胞，如根尖细胞，只能消耗有机物，故该植物体的干重会减少，A正确；光合速率由呼吸速率和叶片有机物积累速率(净光合速率)组成，据图可知，温度a和c时光合速率相等，但是两点的呼吸速率不相等，则叶片有机物积累速率也不同，B正确；据图可知，在图示温度内，呼吸速率可能未达到峰值，而光合速率最适温度在b，故呼吸酶的最适温度比光合作用酶的高，C错误；温度为b时，光合速率与呼吸速率的差值较大，净光合速率＞0，故该植物可快速生长，D正确。 6. (2024·常州期末)将小球藻培养在密封玻璃瓶内，实验在保持适宜温度的暗室中进行，5 min后开始持续给予充足恒定光照，20 min时补充一次NaHCO3(维持瓶内CO2含量的稳定)，实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是(C) A．0～5 min时，小球藻仅进行呼吸作用不进行光合作用，其呼吸速率基本不变 B．15～20 min，限制小球藻光合作用的主要因素不是光照强度而是CO2浓度 C．20 min后，小球藻光合速率提高是因为光反应速率不变、暗反应速率增强 D．20 min时加入NaHCO3，短时间内小球藻叶绿体中ATP、NADPH的含量会下降 【解析】0～5 min时，小球藻处于黑暗条件下，仅进行呼吸作用，不进行光合作用，氧气含量下降速率不变，说明其呼吸速率基本不变，A正确；15～20 min氧气含量基本不增加，20 min时加入NaHCO3，CO2浓度增加，氧气含量增加，说明加入的CO2能促进光合作用进行，则15～20 min，限制小球藻光合作用的主要因素不是光照强度而是CO2浓度，B正确；20 min后，加入的NaHCO3使瓶内CO2浓度上升，小球藻暗反应增强，进而促进光反应速率加快，最终提高光合速率，C错误；20 min时加入NaHCO3，CO2浓度增加，短时间内生成的C3增多，促进C3还原的进行，则ATP、NADPH的消耗增多，ATP、NADPH的含量会下降，D正确。 7. (2024·宿迁模拟)在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机肥对植物生长发育的影响，科研小组将无机肥溶于土壤浸出液，配制了不同浓度的盐溶液，利用这些盐溶液进行了相关实验，结果见下表。下列说法正确的是(D) 盐浓度/ (mmol·L－1) 最大光合速率/ (μmol CO2·m－2·s－1) 呼吸速率/ (μmol CO2·m－2·s－1) 0(对照) 31.65 1.44 100(低盐) 36.59 1.37 500(中盐) 31.75 1.59 900(高盐) 14.45 2.63 A．细胞中无机盐大多以化合物形式存在 B．植物的呼吸速率是通过叶肉细胞呼吸作用产生的CO2量来测定 C．与对照组相比，植物在低盐条件下产生和消耗的有机物更多 D．高盐条件下植物细胞失水，气孔关闭，导致最大光合速率下降 【解析】细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，A错误；植物的呼吸速率应测定整株植物，即所有细胞的呼吸速率，而非只测定叶肉细胞的呼吸速率，B错误；在低盐条件下，植物的最大光合速率比对照组大，而呼吸速率比对照组小，产生有机物更多，而消耗的有机物更少，C错误；高盐条件下，植物的最大光合速率下降，可能是因为外界溶液浓度过高，导致植物细胞失水，从而使气孔关闭，CO2吸收减少，D正确。 8. (2024·淮安期末)龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。图甲、乙分别为龙血树在不同条件下相关指标的变化曲线(单位：mmol·cm－2·h－1)。下列叙述正确的是(B) 甲 乙 A．补充适量的Mg2＋可能导致图乙中D点右移 B．图甲30 ℃时，该植物固定CO2的速率为10 mmol·cm－2·h－1 C．图甲40 ℃条件下，若黑夜和白天时间相等，龙血树能不断长高 D．图乙中影响D、E两点光合速率的环境因素不同 【解析】D点为光补偿点，补充适量的Mg2＋(Mg2＋是叶绿素的必需成分)可能导致光合速率上升，光合速率与呼吸速率相等时所需的光照强度减弱，图乙中D点左移，A错误；图甲中，实线表示吸收CO2速率，为净光合作用速率，虚线为CO2产生速率，表示呼吸作用速率，图甲30 ℃时，该植物固定CO2的速率为8＋2＝10 mmol·cm－2·h－1，B正确；图甲40 ℃条件下，龙血树净光合速率和呼吸速率相等，若白天和黑夜时间相等，则有机物不会积累，植物不能生长，C错误；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，D错误。 9. 将一株绿色植物放入一个密闭的三角瓶中，如图甲所示，在瓶口放置一个测定瓶中CO2浓度变化的传感器，传感器的另一端连接计算机，以检测一段时间瓶中CO2浓度的变化。 根据实验所测数据绘制曲线图如图乙，下列叙述错误的是(C) 甲 乙 A．将装置甲置于黑暗条件下，可测植株的呼吸速率 B．25 min后植株的光合速率几乎不变，最可能的原因是装置内CO2减少 C．装置甲测得的CO2吸收速率就是总光合速率 D．若将甲图中蒸馏水换成NaHCO3溶液，则CO2吸收速率可能会增大 【解析】将该装置置于黑暗条件下，绿色植物只进行细胞呼吸，此时测得数值表示的是呼吸作用速率，A正确；25 min之前光合速率大于呼吸速率，装置内CO2减少，导致光合速率减慢，25 min后光合速率和呼吸速率相等，B正确；装置甲中植物进行光合作用消耗CO2，进行呼吸作用产生CO2，故测得的CO2吸收速率是净光合速率，C错误；若将甲图中蒸馏水换成NaHCO3溶液，可以使得装置内CO2浓度不变，则光合速率不会减小，则CO2吸收速率可能会增大，D正确。 二、 多项选择题 10. (2024·南通四模)右图是菠菜叶肉细胞光合作用和呼吸作用的部分过程，a、b代表气体。相关叙述正确的是(ACD) A．物质a、b分别代表O2和CO2 B．过程②④都在生物膜上进行 C．过程③消耗的ATP可由过程①②④提供 D．只有在有光条件下过程①②③④才能同时进行 【解析】图中①②③④分别是有氧呼吸第三阶段，光反应，暗反应，有氧呼吸第一、二阶段，场所分别是线粒体内膜、类囊体膜、叶绿体基质、细胞质基质和线粒体基质。 11. (2024·南通期中)某实验小组研究温度对水绵光合作用的影响，实验结果如图所示，据图分析，下列有关说法错误的有(ABD) A．据图可知，水绵细胞呼吸作用的最适温度为35 ℃ B．每天光照12 h，最有利于水绵生长的温度是25 ℃ C．图中水绵细胞积累有机物速率最大时的温度是25 ℃ D．在5 ℃时，水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的2倍 【解析】由于没有对高于35℃条件下水绵细胞的呼吸作用进行研究，因此无法判断水绵细胞呼吸作用的最适温度为35 ℃，A错误。水绵在一昼夜中积累的有机物越多，越有利于水绵生长。由题图可知，温度为20 ℃时，水绵光照下吸收CO2的量与黑暗中释放CO2的量的差值最大，在一昼夜中积累的有机物最多，B错误。有机物的积累速率取决于净光合速率。由图中可知，温度为25 ℃时，水绵细胞在光照下吸收CO2的量最大，即净光合速率最大，积累有机物速率最大，C正确。由题图可知，温度为5 ℃时，水绵细胞产生氧气的速率＝净光合速率＋呼吸速率＝光照下吸收CO2的量＋黑暗中释放CO2的量＝1＋0.5＝1.5 mg·h－1。由于呼吸作用消耗氧气的速率为0.5 mg·h－1，所以水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的3倍，D错误。 三、 非选择题 12. (2025·海安期初)发菜是一种陆生多细胞丝状蓝藻。科研人员测定了不同的pH对发菜细胞(从发菜藻体中分离获得)光合放氧速率和呼吸耗氧速率的影响，结果如下图。请回答下列问题： (1)发菜细胞中催化二氧化碳固定的酶分布在细胞质基质，C3的还原需要光反应提供NADPH和ATP。 (2)取发菜细胞培养液置于液相氧电极反应室中，以 3～6 min为间隔，交替进行光照和黑暗处理，循环三次，测定溶氧量变化，计算光合速率和呼吸速率。 (3)有人认为pH为4时发菜细胞不能进行光合作用，你是否同意他的观点？请说明理由：不同意，pH为4时净光合速率为0，此时发菜细胞光合速率与呼吸速率相等(2分)。 (4)过酸和过碱的环境通过影响酶的活性，从而影响了发菜的光合作用和呼吸作用。根据实验结果可知，发菜细胞光合作用对碱性环境有较强的适应能力。 (5)为了探究不同浓度磷酸盐对发菜细胞光合速率和呼吸速率的影响，科研人员进行了如下实验。请补全表格： 实验步骤的名称 实验操作的要点 ①配制无磷培养基 将完全培养基配方中的K2HPO4去除，代之以等摩尔浓度的②KCl(填“NaCl”或“KCl”或“Na2HPO4”) 培养、收集发菜细胞 将发菜细胞接种于无磷培养基中培养10 d，通过③离心(技术)收集发菜细胞 分组实验 将收集的发菜细胞分组接种于添加了④等量的不同浓度磷酸盐的培养基中继续培养 24 h 测定相关指标 测定各组发菜细胞的光合速率和呼吸速率 【解析】(1)发菜细胞属于原核细胞，没有叶绿体，因此发菜细胞中催化二氧化碳固定的酶分布在细胞质基质中。C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH。(2)因为要计算光合速率和呼吸速率，所以交替进行光照和黑暗处理。(3)图中，pH约为4时光合放氧速率(净光合速率)为0，说明发菜呼吸速率等于光合速率。(4)过酸和过碱的环境通过影响酶的活性，从而影响发菜的光合作用和呼吸作用。pH为12时，细胞呼吸速率为0，但光合放氧速率直到pH等于13时才为0，说明光合作用对碱性环境有较强的适应能力。(5)根据实验操作要点，可知①是配制无磷培养基；②要探究不同浓度磷酸盐对发菜细胞光合速率和呼吸速率的影响，因此将完全培养基配方中的K2HPO4去除。为了保证K的含量，代之以等摩尔浓度的KCl。③通过离心法收集发菜细胞。④将收集的发菜细胞分组接种于添加了不同浓度的磷酸盐的培养基中继续培养24 h。 13. (2025·如皋期初)番茄的果实营养丰富，在我国南北方广泛栽培。为了研究番茄的生理特性，某科研小组在9月份选择晴朗天气对自然条件下生长的番茄植株的光合参数日变化情况进行观测，得到如图1的调查结果。 图1 图2 (1)图1中，9：00～11：00番茄植株净光合速率上升的主要环境因素是光照强度,11：00～13：00时，净光合速率下降的原因之一是气孔导度降低，引起CO2供应不足，导致暗反应受到限制。除此之外，温度升高，也可能导致叶绿体类囊体薄膜上的酶(光合色素)的活性降低，使光反应减弱，供给暗反应的NADPH和ATP减少，导致光合作用减弱。 (2)为探究高温如何影响Q蛋白(参与光反应)的含量，科研人员进行了相关实验，已知药物L会完全抑制Q蛋白合成，结果如图2所示，该实验的自变量是温度、是否药物处理。研究发现，13：00时的高温会导致Q蛋白含量下降，进而对光合作用造成影响。据实验结果分析，高温时Q蛋白含量下降的原因主要是降解增加(填“合成减少”“降解增加”或“合成减少和降解增加”)。 (3)11：00～13：00时由于光照较强，O2和CO2竞争性与Rubisco结合，番茄进行光呼吸，主要过程如图3所示。 图3 ①O2参与光呼吸的场所为叶绿体基质，此时参与暗反应的CO2的来源有外界吸收、细胞呼吸、光呼吸。 ②番茄进行光呼吸的意义是消耗多余的ATP和NADPH，减少对叶绿体的损伤，玉米等C4植物在CO2不足的条件下，光呼吸比番茄(C3植物)低很多，主要是因为具有高效的PEP羧化酶，能利用较低浓度的CO2，从而使CO2与O2竞争Rubisco中占有优势。 【解析】(1)图1中，9：00～11：00番茄植株净光合速率上升的主要环境因素是光照强度，11：00～13：00时，净光合速率下降的原因之一是气孔导度降低，引起CO2供应不足，导致暗反应受到限制。除此之外，温度升高，也可能导致叶绿体类囊体薄膜上的酶的活性降低，使光反应减弱，供给暗反应的NADPH和ATP减少，导致光合作用减弱。(2)根据图2所示，该实验的自变量是温度、是否药物处理。据实验结果分析，高温会导致Q蛋白含量下降，进而对光合作用造成影响。药物处理后，高温组比正常组的Q蛋白少62－20＝42，此时Q蛋白合成完全被抑制，说明高温条件下Q蛋白降解了42。不使用药物情况下，高温组与常温组差值是100－70＝30，说明高温下Q蛋白的含量下降是Q蛋白降解增加，但Q蛋白合成也增加，只是降解的比合成的要多。(3)①O2参与光呼吸的场所为叶绿体基质，此时参与暗反应的CO2的来源有外界吸收、细胞呼吸、光呼吸。②番茄进行光呼吸的意义是消耗多余的ATP和NADPH，减少对叶绿体的损伤。C4植物在CO2不足的条件下，光呼吸比C3植物低很多，主要是因为C4植物具有高效的PEP羧化酶，能利用较低浓度的CO2，从而使CO2与O2竞争Rubisco中占有优势。 14. (2024·南通三调)光合作用、有氧呼吸、厌氧发酵的和谐有序进行是土壤底栖藻类正常生命活动的基础。某单细胞土壤底栖藻类在黑暗条件下无氧发酵产生乙酸等有机酸(HA)，导致类囊体、线粒体酸化，有利于其从黑暗向黎明过渡，相关过程如图1，字母B～H代表相关物质。请回答下列问题： 图1 (1)物质B是CO2，除TCA循环外，图中能产生物质B的过程还有丙酮酸分解为乙酰辅酶(或乙酸)、丙酮酸分解为酒精(2分)；物质C、H分别是H2O、ATP。 (2)黑暗条件下，PQ等电子传递体处于氧化(填“氧化”或“还原”)状态。从黑暗转黎明时，整体光合电子传递速率慢，导致F、H(填字母)量成为卡尔文循环的限制因素，此时吸收的光能过剩，对电子传递链造成压力。 (3)光合色素吸收的光能有三个去向：用于光合作用、以热能散失、以荧光的形式发光。由光合作用引起的荧光淬灭称为光化学淬灭(qP)，由热能散失引起的荧光淬灭称为非光化学淬灭(NPQ)。为了探究厌氧发酵产酸对光能利用的影响，研究人员以npq4突变体(缺失LHCSR蛋白，LHCSR催化NPQ)和正常藻为材料，在黑暗中进行厌氧发酵，发酵180 min后添加KOH。整个实验过程中连续抽样，在光下测定荧光强度，结果如图2、图3。下列推断合理的是CD(2分)。 图2　npq4突变体 图3　正常藻 A．突变体厌氧发酵时间越长，光化学淬灭越强 B．正常藻厌氧发酵后加入KOH，非光化学淬灭增强 C．正常藻厌氧发酵产生有机酸，降低类囊体pH，促进非光化学淬灭 D．正常藻厌氧发酵产生有机酸，有利于缓解黎明时电子传递链的压力 (4)为进一步研究厌氧发酵产酸对光下放氧的影响，研究人员将正常藻平均分为两组，在黑暗条件下厌氧发酵3 h后，对照组不加KOH，实验组用KOH处理，在弱光下连续测定放氧量并计算达到最大氧气释放量的百分比，结果如下表。 组别 光照时间/h 0.5 1 2 3 对照组 30% 80% 100% 100% 实验组 0 0 60% 100% 放氧速率等于光合作用产生氧气的速率减去呼吸作用消耗氧气的速率。实验数据说明厌氧发酵产酸抑制(填“促进”或“抑制”)有氧呼吸。实验组放氧速率比对照组低，主要原因是实验组与对照组光合作用放氧速率相当，实验组有氧呼吸速率大于对照组(2分)。 【解析】(1)图1中B参与卡尔文循环，且TCA循环产生B，故物质B是CO2。除TCA循环外，图中能产生物质B的过程还有丙酮酸分解为乙酰辅酶A、丙酮酸分解为酒精(无氧呼吸第二阶段)；物质C、D、E、F、G、H分别是H2O、O2、NADP＋、NADPH、ADP、ATP。(2)黑暗条件下，PQ等电子传递体没有接受电子，处于氧化状态。由图知，从黑暗转黎明时，整体光合电子传递速率慢，NADPH、ATP的含量成为卡尔文循环的限制因素。(3)根据吸收的光能有三个去向：用于光合作用、以热能散失、以荧光的形式发光，可以得出：正常藻荧光强度＝光能－qP－NPQ。突变体荧光强度＝吸收的光能－qP，突变体基本无NPQ，随发酵时间延长，荧光强度略有上升，说明厌氧发酵时间越长，光化学淬灭越弱，A错误；突变体的荧光强度基本不变，说明发酵产生的酸对qP影响不大，正常藻厌氧发酵后加入KOH，荧光强度快速上升，说明非化学淬灭减弱，B错误；根据正常藻的荧光强度变化，可以确定厌氧发酵产生有机酸，促进非光化学淬灭，C正确；结合题中信息，可以确定正常藻厌氧发酵产生有机酸，有利于缓解黎明时电子传递链的压力，D正确。(4)放氧速率＝光合作用产生氧气的速率－呼吸作用消耗氧气的速率，对照组没有解除酸的抑制(未加KOH)，放氧速率快，说明呼吸速率弱，意味着发酵产酸对呼吸作用有抑制作用。实验组与对照组光合作用放氧速率相当，而实验组的放氧速率较低，是因为实验组有氧呼吸速率大于对照组。 学科网（北京）股份有限公司 $$