必修1 第3单元 第4讲 细胞呼吸与光合作用的关系（课件）-【新高考方案】2025版高考生物Ⅰ一轮总复习

细胞呼吸与光合作用的关系 第4讲 细胞呼吸与光合作用相互联系的考题，可全面考查结构与功能观、物质与能量观等生命观念，常受到高考命题者的青睐，在高考命题中考查频次较高。命题多借助图示模型或情境信息等进行考查，选择题、非选择题都是常见题型。本讲从“细胞呼吸与光合作用的物质和能量之间的关系”“真正(总)光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系”“自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率的变化”三个角度进行剖析，提高考生对细胞呼吸与光合作用的关系综合分析能力。 目录 主题研习（一） 主题研习（二） 主题研习（三） 细胞呼吸与光合作用的物质和能量之间的关系 真正(总)光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率的变化 课时跟踪检测 主题研习（一）细胞呼吸与光合作用的物质和能量之间的关系 [典例导析] (2023·天津高考)如图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程示意图，关于此图说法错误的是(　 ) √ [思维建模] 1．细胞呼吸和光合作用的联系(如图) (1)物质转化 C H O (2)能量变化 2．光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路 [应用体验] 1．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(　 ) √ 2．(2024·阆中市一模)如图表示高等植物体内某些生理过程。据图分析，下列说法不正确的是(　 ) A．Ⅰ阶段生成ATP和NADPH所需要的能量可以是光能也可以是化学能 B．③和④过程进行的场所分别是叶绿体基质和细胞质基质 C．Ⅰ、Ⅱ阶段所示的过程是生态系统赖以维持的重要基础 D．④和⑤过程可发生在同一个体不同部位的组织细胞中 √ 解析：高等植物体内，Ⅰ阶段生成ATP和NADPH所需要的能量只能来自光能，不可以是化学能，A错误； ③和④过程分别表示二氧化碳的固定和无氧呼吸，所以进行的场所分别是叶绿体基质和细胞质基质，B正确； Ⅰ、Ⅱ阶段所示的过程将无机物合成有机物，并储存能量，是生态系统赖以维持的重要基础，C正确； ④和⑤过程分别表示有氧呼吸和无氧呼吸，可发生在同一个体不同部位的组织细胞中，如人体的心肌细胞和红细胞等，D正确。 3．线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图为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____________________。 (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。 解析：(1)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)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)分析题图可知，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。 答案：(1)类囊体薄膜　叶绿素、类胡萝卜素　(2)C5　12　(3)NADPH　ATP 主题研习（二）真正(总)光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 [典例导析] (2021·北京高考)将某种植物置于高温环境(HT)下 生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度 (CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是(　 ) A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近 B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等 C．50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能 D．HT植株表现出对高温环境的适应性 √ [解析]　由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近3 mmol·cm－2·s－1，A正确。 CO2吸收速率代表净光合速率，而真正(总)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。由图可知，35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较，B错误。 由图可知，50 ℃时HT植株的净光合速率大于零，说明其能积累有机物，而CT植株的净光合速率不大于零，说明其不能积累有机物，C正确。 在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境的适应性，D正确。 [思维建模] (一)构建光合作用与细胞呼吸关系的模型 1．建构模型 2．模型解读 数学模型 代谢过程 物理模型(对应过程) A点 只有细胞呼吸，无光合作用 c、d、g、h AB段 真正光合速率<呼吸速率 a、c、d、e、g、h B点(光补偿点) 真正光合速率＝呼吸速率 a、d、e、g B点以后 真正光合速率>呼吸速率 a、b、d、e、f、g C′点(光饱和点) 真正光合速率达到最大 a、b、d、e、f、g (二) 三种速率的判定方法及相关计算 1．判定方法 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＋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。 [应用体验] 题点(一)　光合速率和呼吸速率的关系 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(　 ) 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基质 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2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 √ 解析：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，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； 30 ℃时棉花植株的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2倍，此时棉花植株固定CO2的量是其产生CO2量的2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．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有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等 √ 解析：光照下CO2的吸收量表示净光合速率，黑暗下CO2的释放量表示呼吸速率。光照时间相同(假设为1 h)，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(mg)，A正确； 植物积累的有机物等于净光合积累量，光照相同时间，约26 ℃时植物积累的有机物的量最多，B错误； 由图中数据计算可知，温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量并未减少，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。 题点(二)　三种速率在生产、生活中的应用 3．(2023·全国新课标卷)我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下： ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放　②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理　③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏　④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长　⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理　⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物关于这些措施，下列说法合理的是(　 ) A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系 B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用 D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度 √ 解析：选A　有些植物在生长期需要经历一段时期的低温之后才能开花，措施②反映了低温与作物开花的关系；控制光照时间可以调控植物的花期，使植物提前或延后开花，措施④反映了昼夜长短与作物开花的关系，A合理。 措施③可以降低种子中的自由水含量，使细胞呼吸速率降低，以降低有机物的消耗；措施⑤能够提高植物叶片对光能的利用率，进而提高光合速率，其主要目的是增加有机物的积累，B不合理。 措施⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用；措施②的主要目的是调控植物的开花，C不合理。 措施①③的主要目的是降低呼吸作用强度；措施④反映了昼夜长短与作物生长的关系，其主要目的不是降低呼吸作用强度，D不合理。 主题研习（三）自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率的变化 [典例导析] [例1]　(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 √ [解析]　初期容器内CO2浓度较大，光合速率大于呼吸速率，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2浓度逐渐下降，O2浓度逐渐上升，导致光合速率逐渐降低，A错误； 密闭容器在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2浓度下降，说明植物光合速率大于呼吸速率，呼吸速率保持稳定，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合速率与呼吸速率相等，容器中气体趋于稳定，B错误； 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。 [例2]　(2024·南京模拟)如图为自然环境中一昼夜测得某植物CO2的吸收速率曲线图，下列关于该图的叙述错误的是(　 ) A．a点产生的原因是夜间温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少 B．开始进行光合作用的点是b点，结束光合作用的点是m点 C．光合速率与呼吸速率相等的点是c、h点，有机物积累量最大的点是m点 D．de段下降的原因是部分气孔关闭，CO2吸收减少，fh段下降的原因是光照减弱 √ [解析]　a点释放CO2的速率减小的原因是夜间温度降低，呼吸酶活性降低，呼吸速率降低，CO2释放减少，A正确。 由图可知，b点是光合作用开始的点，m点之后，CO2释放速率不变，说明m点之后不再进行光合作用，B正确。 h点之后，光合速率小于呼吸速率，有机物减少，因此有机物积累量最大的点是h点，C错误。 de段光照较强，温度较高致使部分气孔关闭，CO2通过气孔进入叶肉细胞间隙的量减少，光合速率降低；fh段光合速率下降的原因是光照减弱，D正确。 [思维建模] 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；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 续表 BC 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(用CO2表示)＝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) 续表 2.密闭小室内O2浓度、 CO2浓度与时间的关系 [应用体验] 1．(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 √ 解析：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均大于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，植物体的有机物就可以积累，所以图中18时有机物积累量达到最大，D错误。 2．(2024·广州一模)为测定某植物的光合速率，某同学将该植物放入如图甲所示装置中，在光合作用最适温度下进行培养，然后测量不同时段密闭的透明玻璃罩内植物的O2释放速率，结果如图乙所示。下列说法不正确的是(　 ) A．若培养液中缺少镁元素，t1～t2时间段会延长 B．在t5时适当升高温度，植株光合速率将会进一步加快 C．在t4时向玻璃罩内适量补充CO2会加快植株的光反应速率 D．在t3～t4阶段，O2释放速率降低的主要原因是玻璃罩内CO2含量下降 √ 解析：镁是合成叶绿素的必需元素，所以用缺镁的培养液培养一段时间，叶肉细胞内叶绿素合成减少，导致光合速率降低，则t1～t2时间段会延长，A正确； 该实验是在光合作用最适温度下进行的，因此t5时适当升高温度，植株光合速率将会减弱，B错误； 由图乙可知，在t4时向玻璃罩内适量补充CO2，植株的光反应速率和暗反应速率都加快，C正确； 在t4时向玻璃罩内适量补充CO2会加快植株的光反应速率，说明在t3～t4阶段，O2释放速率降低的主要原因是玻璃罩内CO2含量下降，D正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 一、选择题 1．(2024·南阳模拟)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 √ 13 6 7 8 9 10 11 12 解析：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。 1 2 3 4 5 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2．(2024·宁德一模)如图表示菠菜叶肉细胞光合作用与细胞呼吸过程中碳元素和氢元素的转移途径，其中①～⑥代表有关生理过程。下列叙述错误的是(　 ) 2 3 4 √ A．过程①②③不在生物膜上进行 B．参与过程②③⑤的酶的种类不同 C．过程②③④⑤都有ATP产生 D．过程③产生的[H]全部来自丙酮酸 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：过程①为光合作用暗反应过程中C3的还原，发生在叶绿体基质中；过程②为有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质；过程③为有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体基质，均不在生物膜上进行，A正确。 酶具有专一性，过程②③⑤的反应物和生成物不相同，故参与过程②③⑤的酶的种类不相同，B正确。 过程②③④为有氧呼吸的三个阶段，过程⑤为光反应阶段，均有ATP产生，C正确。 过程③(有氧呼吸第二阶段)是丙酮酸和H2O反应产生CO2和[H]，释放少量能量，产生的[H]部分来自丙酮酸，部分来自H2O，D错误。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 3．如图表示植物细胞代谢的过程，下列有关叙述正确的是(　 ) 2 3 4 A．过程①可表示渗透吸水，对过程④⑤⑥⑦⑧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 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 C．过程③产生的C6H12O6的氧全部来自CO2，过程⑧可在根尖细胞线粒体内膜上进行 D．就叶肉细胞来说，若过程②O2的释放量大于过程⑧O2的吸收量，则该植物体内有机物的量将增加 解析：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。 2 3 4 √ 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 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中的氧全部来自CO2；过程⑧表示有氧呼吸第三阶段，可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 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 4．(2024·中山调研)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。在上述整个时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　 ) A．降低至一定水平时再升高 B．持续保持相对稳定状态 C．降低至一定水平时保持不变 D．升高至一定水平时保持相对稳定 2 3 4 √ 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：根据题意，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变，说明密闭容器内的CO2浓度从照光开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，然后净光合速率为0，保持不变，密闭容器内的CO2浓度也保持不变，C正确。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 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 3 4 √ 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：前30分钟密闭容器中CO2减少量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； 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 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 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 6．(2024·达州质检)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测得的CO2浓度随时间的变化情况(不同时间内光照强度不同)。下列叙述错误的是(　 ) 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 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 2 3 4 √ 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：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； 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 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，所以黑藻有机物含量上升，D正确。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 7．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(　 ) 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 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 3 4 √ 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：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有光照强度、CO2浓度、温度等，C点时光合作用的限制因素有CO2浓度、温度等，D错误。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 8．连续48 h 测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收(或释放)速率，得到如图所示曲线(整个过程中呼吸作用强度恒定)。下列有关叙述正确的是(　 ) 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 A．实验的前3 h叶肉细胞产生 ATP的场所是线粒体内膜和线粒体基质 B．如改用相同强度绿光进行实验，c 点的位置将下移，48 h净积累量为负值 C．由图可知在植物叶肉细胞中，呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时 D．实验中该植物前24 h 有机物积累量小于后24 h有机物积累量 2 3 4 √ 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：实验的前3 h CO2释放速率不变，说明叶肉细胞只进行呼吸作用，故叶肉细胞产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质，A错误； 如改用相同强度绿光进行实验，光合作用减弱，吸收的CO2减少，c点的位置将上移，B错误； 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 由题图可知，植物呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时，但由于植物还有很多不进行光合作用的部位，故在这4个时刻，叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，C错误； 分析曲线可知，实验中24 h与0 h相比室内CO2浓度无变化，48 h与24 h相比CO2浓度下降，故该植物前24 h有机物积累量小于后24 h有机物积累量，D正确。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 9．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(　 ) 2 3 4 光照强度 叶色 平均 叶面积/cm2 净光合速率/ (μmolCO2·m－2·s－1) 强 浅绿 13.6 4.33 中 绿 20.3 4.17 弱 深绿 28.4 3.87 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 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正光合速率并降低了呼吸速率 2 3 4 √ 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：三种光照条件下的净光合速率均大于0，因此在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，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； 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 随光照强度减弱，平均叶面积增大，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正光合速率并降低了呼吸速率，D错误。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 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(　 ) 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 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，对光能的吸收不需要酶的参与 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同时标记H2O和CO2，可探究光合产物O2中O元素的来源 2 3 4 √ 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：分析题图可知，图中物质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，对光能的吸收不需要酶的参与，B正确； 若物质c(O2)和物质d(CO2)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，才可探究光合产物O2中O元素的来源，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 11．(2024·天津河西区高三期末)农业生产中有多种因素影响作物生长，农业专家在光照充足，CO2浓度适宜的条件下，探究大棚种植西瓜的最适生长温度，得到在5～25 ℃温度区间，光合作用强度和呼吸作用强度的曲线图如下。下列相关叙述错误的是(　 ) 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 A．15 ℃时，西瓜植株光合作用消耗的CO2来自外界和自身呼吸作用 B．根据图中实验数据不能确定西瓜生长的最适温度 C．25 ℃时突然降低光照强度，叶绿体中C3的含量会短暂升高 D．温度为10 ℃时，西瓜植株需要从外界环境吸收的CO2相对值为1.4 2 3 4 √ 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：在温度为15 ℃时，光合作用大于呼吸作用，此时西瓜植株光合作用消耗的CO2的获得途径有从外界吸收和自身呼吸作用产生，A正确； 据图可知，温度在5～25 ℃温度区间光合作用强度与呼吸作用强度的差值(净光合作用强度)一直在上升未出现峰值，因此根据图中实验数据不能确定西瓜生长的最适温度，B正确； 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 25 ℃时突然降低光照强度，光反应速率减慢，产生的NADPH和ATP减少，C3还原减慢，C3的消耗减少，但C3的生成速率暂时不变，故叶绿体中C3的含量会短暂升高，C正确； 在温度为10 ℃时，呼吸作用产生CO2的相对值为1，光合作用消耗的CO2的相对值为1.4，所以西瓜植株需要从外界环境吸收的CO2相对值为1.4－1＝0.4，D错误。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 二、非选择题 12．某生物兴趣小组为研究环境因素对水稻突变型植株和野生型植株光合速率的影响，进行了相关实验，结果如图所示。图1是在30 ℃下测得的光照强度对两种植株光合速率的影响；图2是在光照强度为1 000 μmol·m－2·s－1下测得的温度对光合速率的影响。回答下列问题： 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 (1)该实验的自变量是______________________。若在35 ℃下重复图1实验，则A、B点向________移动，且B的移动幅度比A______。若在1 200 μmol·m－2·s－1光照强度下重复图2实验，D点______(填“向右移动”“向左移动”或“不移动”)。 (2)给水稻提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O，是因为______________________________________________________________________________________________________________________________。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 (3)由图可知，更适合在高温强光下种植的是__________植株，如果想要进一步研究其原因是不是由光合色素含量引起的，请写出简要实验思路：_________________________________________________________ _______________________________________________________________。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：(1)根据图示可知，本实验的自变量有光照强度、温度、植株类型；结合图1和图2分析可知，35 ℃与30 ℃相比，突变型植株与野生型植株的净光合速率均增加，能利用的最大光照强度也增加，因此A、B点向右上移动，且B的移动幅度比A大；结合图1和图2，在1 200 μmol·m－2·s－1光照强度下重复图2实验，由于野生型植株在1 000 μmol·m－2·s－1和1 200 μmol·m－2·s－1光照强度下光合速率不变，故D点不移动。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 答案：(1)光照强度、温度、植株类型　右上　大　不移动　(2)C18O2经光合作用的暗反应过程产生HO，然后光合作用利用HO产生含18O的氧气　(3)突变型　提取两种类型植株叶绿体中的光合色素，并用层析液对光合色素提取液进行层析分离，观察并比较色素带的宽度 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13．植物光合作用的速率受温度、CO2浓度等外界因素的影响，如图1表示某植物在不同温度条件下(适宜的光照和CO2浓度)的净光合速率和呼吸速率曲线，图2表示将该种植物叶片置于适宜的光照和温度条件下，叶肉细胞中C5的相对含量随细胞间隙CO2浓度的变化曲线。回答下列问题： 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 (1)根据图1判断，该植物能正常生长所需要的温度不高于______℃，判断的依据是__________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________。与M点相比较，N点的总光合速率(填“大”或“小”)，判断的依据是_______________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)图2中，CO2在RuBP羧化酶作用下与C5结合生成C3，据此推测，RuBP羧化酶分布在________中。图中A→B的变化是由于叶肉细胞吸收CO2的速率________(填“增加”或“减少”)，B→C保持稳定的内因是受到________________________限制。 (3)为探究其他因素对实验结果的影响，某科研所利用多株生长状况相同的该植物、完全培养液、多种缺素培养液，设计实验验证缺铁与缺镁对光合速率的影响机理相似，请补充下列实验步骤并对实验结果进行预测： 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 ①将生长状况相同的该植物平均分为____组； ②________________________________________________________ __________________________________________________________； ③将该植物在温度、阳光、二氧化碳浓度适宜的环境中培养一段时间； ④一段时间后，检测_________________________________________。 预期实验结果：_____________________________________________ ___________________________________________________________。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：(1)据图分析，图1中曲线乙是呼吸速率，曲线甲表示净光合速率，植物能正常生长，其净光合速率必须大于0，当温度升高到40 ℃时，净光合速率等于0，高出该温度时，其净光合速率小于0，所以该植物的生长所需温度不超过40 ℃。总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，M点和N点对应的净光合速率相等，而M点的呼吸速率小于N点，所以M点的总光合速率小于N点。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)已知CO2在RuBP羧化酶作用下与C5结合生成C3，该过程即CO2的固定过程，发生在叶绿体基质，据此推测，RuBP羧化酶分布在叶绿体基质中。图2中，A→B的变化是C5含量减少，是由于叶肉细胞吸收CO2速率增加所致。B→C保持稳定的内因是受到RuBP羧化酶数量(浓度)限制。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 (3)镁离子主要参与植物叶绿素的形成，进而影响植物的光合作用，若要验证缺铁与缺镁对光合速率的影响机理相似，则可将缺镁与缺铁的实验组与完全培养液组进行对照，并通过检测叶绿素含量和光合速率进行比较，缺少上述成分的实验组叶绿素含量和光合速率接近且均低于对照组，说明缺铁与缺镁对光合速率的影响机理相似。 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 答案：(1)40　根据图示信息可以判断，曲线甲表示为温度影响净光合速率曲线，只有在净光合速率大于0时植物才能正常生长，当温度升高到40 ℃时，净光合速率等于0，高出该温度时，净光合速率小于0　大　总光合速率等于净光合速率与呼吸速率之和，M点和N点对应的净光合速率相等，而M点的呼吸速率小于N点　 2 3 4 13 1 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)叶绿体基质　增加　RuBP羧化酶数量(浓度)　(3)①3　②第1组用完全培养液培养，第2组用缺镁培养液培养，第3组用缺铁培养液培养　④叶片中叶绿素含量，测定光合速率　第2组与第3组叶片中叶绿素含量、光合速率相同(或接近)且都低于第1组 2 3 4 13 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 D．光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应 据图可知，光反应阶段生成的物质X为O2，O2浓度增大会使有氧呼吸增强，产生的ATP增多，有利于HCO进入叶绿体基质，HCO分解可产生CO2，从而保障暗反应的CO2供应，D正确。 [解析]　据图分析可知，HCO进入细胞质基质需要消耗线粒体产生的ATP，方式为主动运输，A正确。 HCO进入叶绿体基质需要消耗线粒体产生的ATP，方式为主动运输，通道蛋白介导的运输方式为协助扩散，B错误。 据图可知，光反应阶段水光解产生的H＋促进了HCO进入类囊体，C正确。 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 C．提供14CO2，则根细胞在缺氧状态下可能出现14C2H5OH D．提供14CO2，叶绿体中14C的转移途径大致是14CO2→14C3→(14CH2O) 解析：给水稻提供HO，HO可参与有氧呼吸的第二阶段，所以生成的CO2中会有18O，含有18O的二氧化碳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)给水稻提供C18O2和H2O，C18O2经暗反应过程：C18O2―→C3―→(CHO)＋HO，产生HO，然后光合作用利用HO产生含18O的氧气。(3)由图1、图2分析可知，相比野生型植株，突变型植株在高温及较强光照强度下仍具有较大的光合速率，因此更适合在高温强光下种植。若要进一步研究其原因是不是由光合色素含量引起的，可提取两种类型植株叶绿体中的光合色素，并用层析液对光合色素提取液进行层析分离，观察并比较色素带的宽度。 $$