必修1 第3单元 第5讲 细胞呼吸和光合作用的相关实验设计与分析（课件）-【新高考方案】2025版高考生物Ⅰ一轮总复习

细胞呼吸和光合作用的相关实验设计与分析 第5讲 与细胞呼吸和光合作用相关的实验探究类试题多以真实的科研实验为情境，以数据表格、实验装置图、柱形图、曲线图为命题信息，主要考查考生辨析“实验变量”、补充“实验步骤”、分析“实验数据”、预测“实验结果”、得出“实验结论”等的能力，其中写出实验思路并预期实验结果类试题是近年高考考查的热点和重点，考生要重点关注。 目录 主题研习（一） 主题研习（二） 光合速率与呼吸速率的测定 与光合作用、细胞呼吸有关的实验设计分析 课时跟踪检测 主题研习（一）光合速率与 呼吸速率的测定 [典例导析] (2024·衡水调研)图1为测定植物细胞呼吸强度和光合作用强度的常用装置，图2表示在相同环境条件下，Ⅰ、Ⅱ两种植物随着光照强度的变化，CO2吸收量的变化曲线图。请据图分析并回答下列问题： (1)如果用图1中甲、乙装置测定植物光合速率，乙装置中X溶液为________________。X溶液的作用是__________________________。实验一段时间后，甲装置红色液滴右移距离为a，乙装置红色液滴右移距离为b，则这段时间内光合作用释放的氧气量为________(用液滴移动的距离表示)。 (2)图2中，光照强度为A时，植物Ⅰ净光合速率________(填“大于”“小于”或“等于”)植物Ⅱ真正光合速率，此时限制植物Ⅱ光合作用强度的内因有____________________(答两点)；若光照强度为B时，经12小时光照和12小时黑暗后植物Ⅰ比植物Ⅱ多吸收CO2______mg。 [解析]　(1)如果用图1中甲、乙装置测定植物光合速率，乙装置中X溶液应能保持容器中的CO2量基本不变，为碳酸氢钠溶液。实验一段时间后，甲装置红色液滴右移距离为a，表示环境因素变化导致的装置内气体体积的变化，乙装置红色液滴右移距离为b，则这段时间内光合作用释放的氧气量为b－a。 (2)图2中，光照强度为A时，植物Ⅰ与植物Ⅱ的CO2吸收量相同，即它们净光合速率相同，植物Ⅰ净光合速率小于植物Ⅱ真正光合速率，此时植物Ⅱ已经达到光饱和点，限制植物Ⅱ光合作用强度的内因有光合色素的含量、酶的含量等；光照强度为B时，植物Ⅰ的净光合速率为8 mg/h，植物Ⅱ的净光合速率为6 mg/h，植物Ⅰ的呼吸速率为2 mg/h，植物Ⅱ的呼吸速率为1 mg/h，若光照强度为B时，经12小时光照和12小时黑暗后植物Ⅰ比植物Ⅱ多吸收CO2＝(8×12－2×12)－(6×12－1×12)＝12(mg)。 [答案]　(1)碳酸氢钠溶液　保持容器中的CO2基本不变　b－a　(2)小于　光合色素的含量、酶的含量　12 [思维建模] 1．光合速率与呼吸速率的测定方法 (1)液滴移动法 图示 解读 ①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 ②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 ③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率 续表 (2)叶圆片称重法 图示 解读 测定单位时间、单位面积叶片中有机物的变化量(S为叶圆片面积)。 ①净光合速率＝(z－y)/2S； ②呼吸速率＝(x－y)/2S； ③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S (3)黑白瓶法 图示 解 读 “黑白瓶法”是通过净光合作用强度和呼吸作用强度推算总光合作用强度的方法，其中“黑瓶”不透光，测定的是呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下： ①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为呼吸量；白瓶中氧气的增加量为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 ②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即总光合作用量 续表 (4)半叶法 图示 解读 ①将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不作处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。 ②一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率 续表 2．实验设计中的注意点 变量的 控制手段 如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节 对照原则 的应用 不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照 相关数值 的判定 无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用速率”值 [应用体验] 1．在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，利用装置图甲，进行光合速率测定。图乙是利用装置图甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述不正确的是(　 ) A．从图乙可看出，F植物适合在较弱光照下生长 B．光照强度为1 klx时，装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴左移 C．光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生O2的速率相等 D．光照强度为6 klx时，装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短 √ 解析：根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比E植物低，则两植物中F适合在较弱光照下生长，A正确； 光照强度为1 klx时，E植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率，装置甲中E植物叶圆片会吸收装置中的O2，使液滴左移，B正确； 光照强度为3 klx时，E、F两种植物叶圆片释放O2的速率相等，但E植物叶圆片的呼吸作用强度大于F植物叶圆片，故光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生O2的速率不相等，C错误； 光照强度为6 klx时，E植物叶圆片净光合作用强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度，E植物叶圆片释放的O2多，故装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短，D正确。 2．(2024·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，短时间内叶绿体基质中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 √ 解析：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； 不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，因此照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由光合作用引起的，C错误； 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，D错误。 3．下表是采用黑白瓶法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。下列有关分析正确的是(　 ) 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 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 √ 解析：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呼吸作用。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。   主题研习（二）与光合作用、细胞呼吸有关的实验设计分析 [典例导析] (2023·全国甲卷)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。 (1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是__________(答出1种即可)。叶绿体中光合色素分布在__________上，其中类胡萝卜素主要吸收________(填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。 (2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下叶绿体悬浮液中不能产生糖，原因是__________________ ____________________________________________________________。 (3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。 [解析]　(1)一般采用差速离心法分离细胞器。叶绿体中吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 (2)糖是在光合作用的暗反应阶段产生的，暗反应的进行需要光反应提供ATP和NADPH，而黑暗条件下，光反应不能正常合成NADPH和ATP，因此不能正常合成糖。 (3)淀粉遇碘显蓝色。叶绿体呈绿色，要证明叶绿体中有淀粉存在，需要将叶绿体进行脱色处理，之后用碘液进行检测，实验设计思路及结果详见答案。 [答案]　(1)差速离心法　类囊体薄膜(或基粒)　蓝紫光　(2)黑暗条件下不能产生还原三碳化合物所需要的还原型辅酶Ⅱ(NADPH)和ATP　(3)实验思路：将照光和黑暗处理的叶绿体悬浮液离心得到叶绿体，分别记为A组和B组，之后将得到的叶绿体进行脱色处理，向经脱色处理的叶绿体滴加碘液，观察颜色变化。预期结果：A组叶绿体变为蓝色，B组叶绿体不变色。 [思维建模] 1．光合作用和细胞呼吸探究实验中常用条件的控制方法 实验条件 控制方法 增加水中O2 泵入空气或吹气或放入绿色水生植物 减少水中O2 容器密封或油膜覆盖或用凉开水 除去容器中CO2 NaOH溶液 维持容器内CO2浓度的恒定 适宜浓度的NaHCO3溶液 除去叶中原有淀粉 置于黑暗环境中 除去叶中叶绿素 酒精隔水加热 除去光合作用对细胞呼吸的干扰 植株遮光处理 得到单色光 棱镜色散或薄膜滤光 续表 2．实验思路设计、预测实验结果与结论的答题策略 (1)实验思路设计的一般书写模式 实验思路设计的书写模式一般为“分组＋施加自变量＋检测因变量”，题目中涉及的无关变量必写，题目未涉及的可略写或简写，具体如下： (2)倒推法预测实验结果与结论 基本思路为“根据已知条件找变量→描述变量间的关系作结论→倒推结论对应的结果→理清顺序，先结果后结论”。两类实验的结果和结论叙写关键点分析如下： ①探究性实验 结果的预测对应假设，常需分类讨论。可以先分析可能的结论，再假设某一结论成立，结合实验过程推测出应有的结果，最后正向表述为“若出现某结果，则假定的某结论成立”。 ②验证性实验 一般只有一个结果和一个相应的结论，且结论就在题目中，如“验证……”“证明……”等。故只要依据此结论，结合实验过程推测出应有的结果，再正向表述为“出现某结果，则某结论成立”即可。   [应用体验] 1．(2022·广东高考)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a)，测定相关指标(图b)，探究遮阴比例对植物的影响。 回答下列问题： (1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量______________，原因可能是________________________________________________ __________________________________________________________。 (2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的____________________________，因而生长更快。 (3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究： 实验材料：选择前期____________________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。 实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以____________为对照，并保证除____________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。 结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。 分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是________________________________________________________ ____________________________________________________________。 解析：(1)分析图b可知，与A组相比，C组叶片叶绿素含量较高，原因可能是遮阴条件一方面减弱了叶绿素的降解，另一方面增加了叶绿素的合成。 (2)由图b可知，B组的平均净光合速率大于A组和C组的，推测B组的玉米植株可能会积累更多的糖类等光合产物，因而生长更快。 (3)结合题意可知，该实验的目的是探究B组条件可能会提高作物产量。因此，应选择前期光照等培养条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组作为对照，并保证除遮阴比例外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。然后比较各组玉米的平均单株产量。如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是探究能提高作物产量的最适遮阴比例。 答案：(1)较高　遮阴条件减弱了叶绿素的降解，同时增加了叶绿素的合成　(2)糖类等光合产物　(3)光照等培养条件　A组　遮阴比例　探究能提高作物产量的最适遮阴比例 2．在适宜温度及CO2浓度条件下，某实验小组测得某森林中石栎和青冈幼苗叶片的生理指标如下表所示。请回答： 植物 光补偿点/ 光饱和点/ 种类 (μmol·m－2·s－1) (μmol·m－2·s－1) 石栎 29 980 青冈 23 930 (1)光照直接影响光合作用的____________阶段，当光照强度为39 μmol·m－2·s－1时，青冈叶肉细胞消耗ADP的场所有________________。 (2)研究的2种植物中，更适合在较弱的光照环境中生长的是________，判断的依据是____________________________________。 (3)研究发现，空气中氧气浓度不同时，对受冷害的植物的光合速率的影响是不同的。某实验小组欲探究低氧浓度(1%)对受冷害青冈幼苗的光合速率的影响，请简要写出实验思路并预测实验结果及结论(实验所需材料及条件都充足)。 解析：(1)光照直接影响光合作用的光反应阶段；由表格数据可知，当光照强度为39 μmol·m－2·s－1时，超过了青冈的光补偿点，所以光合作用大于呼吸作用，则合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。 (2)分析表格数据可知，青冈的光补偿点和光饱和点都低于石栎，在较弱光照强度下即可生长，所以更适合在较弱的光照环境中生长。 (3)科学探究实验过程中，需要遵循对照原则、单一变量原则和平行重复原则，除了自变量以外，其他的无关变量都需要适宜且相同。实验目的是探究低氧浓度(1%)对受冷害青冈幼苗的光合速率的影响，自变量是氧气浓度，因变量是青冈的光合速率，实验思路、预测实验结果及结论见答案。 答案：(1)光反应　细胞质基质、线粒体和叶绿体　(2)青冈　青冈的光补偿点和光饱和点均较低，在较弱光照强度下即可生长　(3)实验思路：将受冷害的青冈幼苗植株均分成甲、乙两组，分别置于低氧浓度(1%)和正常氧浓度条件下培养，其他条件相同且适宜，一段时间后测定两组植株的平均光合速率。　预测实验结果及结论：若甲组的光合速率大于乙组，则低氧浓度对受冷害的青冈幼苗的光合作用有一定促进(保护)作用；若甲组的光合速率小于乙组，则说明低氧浓度对受冷害的青冈幼苗的光合作用有一定抑制作用；若甲组的光合速率等于乙组，则低氧浓度对受冷害的青冈幼苗的光合作用无影响。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 一、选择题 1．某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组， 在室温25 ℃下进行了一系列的实验(装置内氧气充足， 不考虑无氧呼吸)，下列对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是(　 ) A．若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小 B．若要测真正光合强度，需另加设一X溶液为NaOH溶液并遮光处理的装置 6 7 8 C．若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移 D．若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移 解析：当给予光照时，装置内植物既进行光合作用也进行呼吸作用，CO2缓冲液可保持装置内CO2浓度不变，那么液滴移动距离即表示净光合作用释放O2的多少，A正确； 1 2 3 4 5 √ 6 7 8 真正光合强度＝净光合强度＋呼吸强度，测呼吸强度需另设一装置，遮光处理(不能进行光合作用)，为排除有氧呼吸产生的CO2的干扰，将X溶液更换为NaOH溶液，那么测得的液滴移动距离即有氧呼吸消耗O2的量，B正确； 若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，装置内植物光合作用吸收的CO2量＝释放的O2量，植物有氧呼吸吸收的O2量＝释放的CO2量，液滴不移动，C错误； 若X溶液为清水并遮光处理，开始一段时间内，植物进行有氧呼吸，消耗的底物为脂肪时，其氧化分解需要O2的量大于产生CO2的量，液滴向左移动，D正确。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 2．如图表示在不同温度下，测定某植物叶片重量变化情况(均考虑为有机物的重量变化)的操作流程及结果，据图分析下列说法错误的是(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 A．从图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X B．从图分析可知，该植物光合速率可表示为Y＋2X C．在13～16 ℃时，随着温度的升高，呼吸作用强度增强，光合作用先增后降 D．恒定在上述14 ℃温度下，维持10小时光照，10小时黑暗，该植物叶片增重最多，增重30 mg 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 解析：无光时，植物只进行呼吸作用，呼吸速率为M－(M－X)＝X，A正确； 该植物的呼吸速率可表示为X，而单位时间光照下叶片重量的增加量表示净光合速率，故光照1 h总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝Y＋2X，B正确； 在13～16 ℃时，呼吸作用不断增强，光合作用(Y＋2X)也在增强，C错误； 温度是14 ℃时，植物增重量＝10×净光合速率－10×呼吸速率＝10×(Y＋X)－10X＝10Y，Y为3时，植物增重量最大，为30 mg，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 3．(2024·佛山高三期末)科研人员将两株长势相同的小麦幼苗放在两个密闭、透明、大小相同的容器内，分别在黑暗和适宜光照条件下，定时(秒)测定密闭容器中的CO2含量(mg)，结果如表所示。下列叙述正确的是(　 ) 2 3 4 条件 时间/秒 0 50 100 150 黑暗 340 347 354 361 光照 340 336 332 328 1 5 6 7 8 A.给幼苗黑暗处理，线粒体利用葡萄糖氧化分解释放CO2 B．给幼苗光照处理50秒，该植物进行光合作用消耗CO2 4 mg C．将幼苗先黑暗处理100秒，再光照处理100秒，装置内CO2的量增加6 mg D．将幼苗光照处理第150秒时幼苗光合作用强度小于呼吸作用强度 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 解析：给幼苗黑暗处理，幼苗只能进行细胞呼吸，线粒体是有氧呼吸的主要场所，进入线粒体中进行氧化分解的是丙酮酸，不是葡萄糖，A错误； 给幼苗光照处理50秒，此时的呼吸消耗的CO2为347－340＝7 mg，光照条件下50秒时CO2的吸收量为340－336＝4 mg，则该植物进行光合作用消耗的CO2的量＝呼吸作用产生的CO2量＋光合作用从外界吸收的CO2量＝7＋4＝11 mg，B错误； 2 3 4 1 5 6 7 8 将幼苗先黑暗处理100秒，再光照处理100秒，装置内CO2的增加量为(354－340)－(340－332)＝6 mg，C正确； 将幼苗光照处理第150秒时，密闭容器内的CO2的减少速率不变，说明幼苗从容器内吸收CO2，因而可知，幼苗此时净光合速率大于0，因此此时幼苗的光合作用强度大于呼吸作用强度，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 4．下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和细胞呼吸过程中气体产生情况的实验示意图，给这两组实验提供相同的环境条件，下列相关叙述错误的是(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 A．装置中的碳酸氢钠溶液可使瓶内的CO2浓度维持在稳定水平 B．若装置甲和乙中水滴的移动方向相反，则装置甲中的绿色植物能正常生长 C．装置甲中的水滴可能不动，装置乙中的水滴左移 D．若装置甲中的水滴左移，则装置甲中绿色植物的叶绿体中不能产生NADPH和ATP 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 解析：碳酸氢钠溶液可吸收多余的CO2，也可释放CO2，因此可使瓶内的CO2浓度维持在稳定水平，A正确； 分析题图中装置乙可知，青蛙处于正常存活状态，就需要消耗容器内的O2，由于CO2浓度稳定，故装置乙中的水滴会左移，若装置甲和乙中水滴的移动方向相反，则装置甲中的水滴右移，说明植物光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物能正常生长，B正确； 2 3 4 1 5 6 7 8 当装置甲中的绿色植物的光合作用强度等于细胞呼吸强度时，水滴可能不动，装置乙中的水滴左移，C正确； 若装置甲中的水滴左移，可表示植物光合作用强度小于细胞呼吸强度，但不能说明绿色植物的光合作用不进行，在光照条件下，绿色植物叶绿体中能产生NADPH和ATP，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 5．玉米固定CO2的能力比小麦强，这与其具有的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC，玉米等C4植物特有的固定CO2的关键酶)密切相关。将转玉米PEPC基因的高产小麦幼苗与普通小麦幼苗分别放置在相同的密闭小室中，在充足光照条件下，检测小室中的CO2浓度随时间的变化情况，结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 A．曲线Ⅰ表示的是普通小麦幼苗CO2浓度随时间的变化 B．30～40 min，两种小麦幼苗的光合速率都与其各自的呼吸速率相等 C．若突然降低光照强度，则短时间内两种小麦幼苗叶肉细胞中C3的含量与合成速率都增大 D．将两种小麦幼苗放在同一小室中重复实验，一段时间后普通小麦幼苗先停止生长 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 解析：结合题干可知，转玉米PEPC基因的高产小麦幼苗固定CO2的速率更大，相同时间内，CO2浓度下降幅度更大，如图中的曲线Ⅱ，则曲线Ⅰ表示的是普通小麦幼苗CO2浓度随时间的变化，A正确； 30～40 min，两个容器内的CO2浓度都不变，说明两种小麦幼苗的光合速率都与其各自的呼吸速率相等，B正确； 若突然降低光照强度，光反应减弱，短时间内两种小麦幼苗C3的还原减慢，C3的合成速率不变，C3含量增加，C错误； 由于转基因小麦能利用更低浓度的CO2，因此将两种小麦幼苗放在同一小室中重复实验，一段时间后普通小麦幼苗先停止生长，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 二、非选择题 6．小麦的叶绿体在白天进行光合作用制造淀粉，晚上可将淀粉降解。磷酸丙糖转运体(TPT)能将卡尔文循环中的磷酸丙糖不断运到叶绿体外，同时会将磷酸等量运回叶绿体。TPT的活性受光的调节，在适宜光照条件下活性最高。光合产物在叶肉细胞内转化成蔗糖后进入筛管，再转运至其他器官转化为淀粉储存或分解供能。相关过程如下图所示。 2 3 4 1 5 6 7 8 (1)卡尔文循环发生的场所是__________________(填具体部位)，该过程还需要光反应提供的物质是__________________。 (2)利用专一抑制剂抑制小麦TPT使其失去运输能力，导致________________受阻，从而在叶绿体中合成淀粉________(填“增加”或“减少”)，同时导致光合作用整体速率________。 (3)在小麦灌浆期，籽粒的干重在晚上也可能增加，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。 2 3 4 1 5 6 7 8 (4)科研人员测定小麦旗叶在自然条件下的真正光合速率(用有机物表示)，操作方法是：将小麦旗叶中间用刀片纵向切开，一半叶片用黑纸片遮光，另一半曝光，在自然条件下光照1 h后，将叶片摘下用打孔器从两半叶片各打下3个1 cm2的叶圆片迅速烘干称重，遮光组平均干重为M(g)，曝光组平均干重为N(g)。通过上述方案测定小麦旗叶在自然条件下的真正光合速率＝________[g/(h·cm2)]。 2 3 4 1 5 6 7 8 解析：(1)卡尔文循环发生在叶绿体基质中，该过程需要光反应提供的ATP和NADPH用于C3的还原。 (2)磷酸丙糖转运体(TPT)能将卡尔文循环中的磷酸丙糖不断运到叶绿体外，利用专一抑制剂抑制小麦TPT使其失去运输能力，则会导致磷酸丙糖输出受阻，从而导致在叶绿体中合成淀粉增加，由于光合产物在叶绿体中的积累和Pi的供应不足，导致光合作用整体速率下降。 2 3 4 1 5 6 7 8 (3)结合图示可以看出，叶绿体白天积累的淀粉在晚上可以降解为麦芽糖和葡萄糖运出，并在细胞质中合成蔗糖，通过筛管转运到籽粒中转化为淀粉储存起来，且淀粉储存量大于籽粒进行细胞呼吸消耗的有机物的量，因此，在小麦灌浆期，籽粒的干重在晚上也可能增加。 (4)该过程中遮光组只进行呼吸作用，曝光组进行呼吸作用和光合作用，这里可以设实验前的干重为x，则呼吸消耗可表示为x－M，净光合速率可表示为N－x，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝N－x＋x－M＝N－M。 2 3 4 1 5 6 7 8 答案：(1)叶绿体基质　ATP和NADPH　(2)磷酸丙糖输出　增加　下降　(3)叶绿体白天积累的淀粉在晚上可以降解为麦芽糖和葡萄糖运出，并在细胞质中合成蔗糖，通过筛管转运到籽粒中转化为淀粉储存，且淀粉储存量大于籽粒进行细胞呼吸消耗的有机物的量　(4)N-M 2 3 4 1 5 6 7 8 7．某学者为探讨干旱—高温交叉迫胁对水稻幼苗光合特性的影响，开展相关研究。该团队以水稻品种“N22”为试材，设置水稻幼苗正常生长(CK)、单一高温处理(H)、干旱—高温交叉处理(DH)的水培实验，一周后测定相关指标，结果如表所示(表中数据为相对值)： 2 3 4 处理 净光合速率 气孔导度 胞间 CO2浓度 蒸腾速率 叶绿素 含量 CK 5.37 0.34 395.32 1.42 2.05 H 1.78 0.12 362.78 0.48 0.42 DH 4.75 0.39 425.65 1.66 1.93 1 5 6 7 8 (1)水稻细胞进行光合作用的色素分布在____________上，光合色素的作用是 ________________。叶绿素含量提取实验中，一般会加入一定量碳酸钙，其作用是____________________________________________ ____________________________________________________________。 (2)由上表可知，高温处理会影响叶绿素含量，从而影响光反应生成____________________________________________________________________________________________________________________________。 2 3 4 1 5 6 7 8 (3)若叶肉细胞光反应产生氧气的速率为32 mg/(cm2·h)，则合成C3的速率为 ______mmol/(cm2·h)。 (4)据上表可知，水稻幼苗在单一高温处理胁迫下，气孔导度和胞间CO2浓度均下降，原因是 __________________________________。气孔因素引起的光合速率降低，是由于CO2直接影响了光合作用中 ________反应阶段的 ____________过程。 2 3 4 1 5 6 7 8 (5)有研究表明，在干旱条件下脱落酸会导致气孔导度减小，现用该植物的脱落酸缺失突变体为材料，设计实验证明上述结论，简述实验思路：__________________________________________________________ _______________________________________________________________。 2 3 4 解析：(1)(2)略。 (3)氧气的相对分子质量为32，若叶肉细胞光反应产生氧气的速率为32 mg/cm2·h，则光反应产生氧气的速率为1 mmol/(cm2·h)，其吸收CO2的速率与产生氧气相同，1分子CO2和1分子C5结合生成2分子C3，则C3的合成速率为2 mmol/(cm2·h)。 1 5 6 7 8 (4)据题表可知，水稻幼苗在单一高温处理胁迫下，气孔导度和胞间CO2浓度均下降，原因是植株为了减少水分的散失，部分气孔关闭，CO2供应不足。属于气孔因素引起的光合速率降低，是由于CO2直接影响了光合作用中暗反应阶段的CO2的固定过程。 (5)实验思路见答案。 2 3 4 1 5 6 7 8 答案：(1)类囊体薄膜　吸收、传递和转化光能　防止研磨中色素被破坏　(2)ATP、NADPH、氧气　(3)2　(4)植株为了减少水分的散失，部分气孔关闭，CO2供应不足　暗　CO2的固定　(5)将生理状况相近的脱落酸缺失突变体随机均分为两组，一组进行施加脱落酸处理，一组不作处理作为对照，置于干旱条件下培养一段时间后，测量两组植株的气孔导度并进行比较 2 3 4 1 5 6 7 8 8．某科研人员将一株正常生长的蓝莓幼苗放在透明且密闭的容器中，在适宜条件下培养一段时间(如图1所示)，并用三个如图1所示的装置(烧杯中装水)在其他环境因素相同且适宜的条件下，探究自然条件下不同光照强度对蓝莓植株光合作用强度的影响，传感器测定锥形瓶中CO2浓度变化如图2所示(设实验过程中三组蓝莓的呼吸速率相同)。 2 3 4 1 5 6 7 8 (1)若图1所示的烧杯中放入的物质是水，且起始时光合作用强度大于呼吸作用强度，则一段时间内，锥形瓶内 CO2浓度可出现的变化趋势是________________________________。 (2)若图 1所示的烧杯中放入的物质是一定浓度的 NaHCO3溶液，则用该实验装置探究“光照强度对蓝莓幼苗净光合速率的影响”时，净光合速率可用该实验装置测得的结果——该幼苗单位时间内________________的量来表示。如果利用该装置测定在一定光照强度下蓝莓幼苗的实际光合速率， 请简单写出实验思路： ________________ _______________________________________________________________。 2 3 4 1 5 6 7 8 (3)图2中A组蓝莓叶肉细胞内能产生ATP的具体场所是__________________________。B组蓝莓叶肉细胞的光合速率________(填“大于”“小于”或“等于”)蓝莓叶肉细胞的呼吸速率，原因是______________________________________________________ _______________________________________________________________。 2 3 4 1 5 6 7 8 解析：(1)若图1烧杯中放入的物质是水，且起始时光合作用强度大于呼吸作用强度，使得锥形瓶内CO2浓度降低，光合速率下降，最后光合速率会等于呼吸速率，锥形瓶内CO2浓度保持相对稳定，故锥形瓶内CO2浓度可出现的变化趋势是降低至一定水平时保持相对稳定。 2 3 4 1 5 6 7 8 (2)若图1烧杯中放入的物质是一定浓度的NaHCO3溶液，用该实验装置探究“光照强度对蓝莓幼苗净光合速率的影响”时，可用图1实验装置测得的结果——该幼苗单位时间内氧气释放的量来表示。如果利用该装置测定在一定光照强度下该幼苗的实际光合速率，则实验的思路是先将装置移到黑暗处(或不给予光照)，测出蓝莓幼苗单位时间内的O2吸收量(即呼吸速率)，然后将该装置移至一定光照强度下，测出蓝莓幼苗单位时间内的O2释放量，二者相加即为实际光合速率。 2 3 4 1 5 6 7 8 (3)图2中A组在黑暗条件下，蓝莓植株只进行呼吸作用，其叶肉细胞内能产生ATP的具体场所是细胞质基质、线粒体基质和内膜。B组装置中的CO2浓度不变，表明整个蓝莓植株的光合速率与呼吸速率相等，而蓝莓植株中有许多细胞只能进行呼吸作用。因此B组蓝莓叶肉细胞的光合速率应该大于其呼吸速率。 2 3 4 1 5 6 7 8 答案：(1)降低至一定水平时保持相对稳定　(2)O2释放　先将装置移到黑暗处(或不给予光照)，测出蓝莓幼苗单位时间内的O2吸收量(即呼吸速率)，然后将该装置移至一定光照强度下，测出蓝莓幼苗单位时间内的O2释放量，二者相加即为实际光合速率　(3)细胞质基质、线粒体基质和内膜　大于　B组装置中的CO2浓度不变，表明整个蓝莓植株的光合速率与呼吸速率相等，植株中有许多细胞只能进行呼吸作用，因此B组蓝莓叶肉细胞的光合速率应该大于其呼吸速率 2 3 4 $$