第12讲 光合作用与呼吸作用的综合（专项训练）（山东专用）2026年高考生物一轮复习讲练测

第12讲 光合作用与呼吸作用的综合 目录 01 课标达标练 【题型一】细胞呼吸与光合作用在过程上的联系 【题型二】光合作用与细胞呼吸相关曲线 【题型三】光呼吸、C3植物、C4植物CAM植物 02 能力突破练（新考法+新情景+新思维） 03 高考溯源练（含2025高考真题） 题型一 细胞呼吸与光合作用在过程上的联系 1．下面示意图表示植物叶肉细胞内光合作用、呼吸作用中O的转移过程。下列相关叙述不正确的是（    ） H2OO2H2OCO2C3（CH2O） A．过程②③都有ATP生成 B．过程②⑤都要消耗NADPH C．过程①②都需在生物膜上进行 D．过程③可为过程②提供反应物 2．将某种植物栽培于密闭玻璃温室内，下图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变化情况（整个过程呼吸速率恒定）。则下列相关说法正确的是（　　） A．b点叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率 B．经过一昼夜后，该玻璃温室内的O2浓度将下降 C．de段光合速率下降的原因是玻璃温室内的CO2浓度将下降 D．f点时玻璃罩内CO2浓度最低，故此时光合作用速率最慢 3．某同学用若干大小一致的新鲜菠菜叶随机均分为多组进行图示实验。每组实验均包含试管①和试管②，试管中为添加有指示剂的CO2缓冲液，初始颜色均为绿色，不同小组光照强度大小不同，其他环境条件相同且适宜，实验一段时间后观察指示剂颜色变化，所有的试管②仍为绿色。下列相关叙述正确的是（　　） 注：指示剂为溴麝香草酚蓝，变色范围：pH=6.0呈黄色，pH=7.0呈绿色，pH=7.6呈蓝色。 A．本实验的目的是探究不同光照强度对光合速率的影响，同一小组试管①和试管②的光照强度不同 B．若某小组试管①变蓝色，说明该组光照强度下叶片光合速率大于呼吸速率，叶片吸收CO2使溶液的pH上升 C．若某小组的试管①变黄色，说明该组光照强度下叶片光合速率小于呼吸速率，线粒体内膜产生的CO2使pH下降 D．若某小组的试管①仍为绿色，说明该组光照强度下叶片的总光合速率为0 4．（不定项）RuBP羧化酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶。当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应进行光合作用；当O2浓度较高时，该酶可同时催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列说法正确的是（    ） A．CO2浓度较高时，C5和CO2反应消耗ATP和NADPH B．光呼吸中C5与O2结合的反应场所是叶绿体基质 C．在较高O2浓度的环境中，植物不能进行光合作用 D．光呼吸的结果会导致光呼吸减弱，该过程体现了负反馈调节 5．山药的地下块茎是药食同源食物，含有丰富的糖类、蛋白质等成分，具有补脾养胃、补肺益肾等功效。下图1为山药叶肉细胞内光合作用和呼吸作用的部分生理过程；图2为山药块茎发育过程中的还原糖和淀粉积累的变化，请回答下列问题。 (1)图1中过程③称为 ，过程④进行的场所是 。 (2)根据图2，6月份山药块茎中还原糖含量很高而淀粉含量很低的原因是 ，11月淀粉含量大幅增加而还原糖几乎消失的原因是 。 (3)为探究不同光照强度下山药叶片形态结构、光合特性与块茎淀粉积累等相关指标变化情况，设置全光照（CK）及2种不同透光率T1（遮光30%45%）、T2 （遮光60%75%）的生长环境进行研究，其部分指标如下图所示，请据图分析回答：（图中的S1-S5表示分别代表遮光后30、45、60、75、90天，图2的Pn表示植物积累的有机物量） ①根据图3，T1和T2组叶绿素含量变化的总体趋势是 ，其主要原因 。 ②图4显示，Pn值与遮光条件的关系是 ，从光反应过程分析，最可能的影响到是 。据此推测与CK组相比，T1和T2组不同遮光条件下块茎的有机物含量 ，理由是 。 题型二 光合作用与细胞呼吸相关曲线 6．西红柿叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1所示（①～④表示过程）。某实验室用水培法栽培西红柿进行相关实验的研究，在CO2充足的条件下西红柿植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2所示，下列说法正确的是（　　） A．图1中，晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生ATP的过程是①③④ B．图2中，9～10h间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是温度 C．培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，原因是植物排出无机盐导致培养液渗透压升高 D．图2中两曲线的交点时，叶肉细胞不吸收外界的CO2 7．如图表示在密闭恒温（温度为25℃）小室内测定的a、b两种不同植物光合作用强度和光照强度的关系。若a植物光合速率和呼吸速率的最适温度分别是25℃和30℃，两种植物呼吸作用的底物均为葡萄糖，下列叙述错误的是（　　） A．光照强度为Z时，a、b植物叶绿体中固定CO2的速率之比为10∶7 B．若昼夜各为12h，光照强度大于P 就能使a植物正常生长 C．若将温度升高到30℃（其他条件不变），则图中P点将向右移动 D．据图推测a可能为阳生植物，b可能为阴生植物 8．在不同温度下，测得某绿色植物相关指标的变化曲线，如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．给该植物浇灌含18O的H2O，一段时间后可在O2、CO2和糖类中检测到18O B．30℃时，该植物固定CO2的速率为10mmol·cm-2·h-1 C．40℃条件下，若黑暗和光照时间相等，该植物能正常生长 D．与植物呼吸作用相比，光合作用相关酶对温度反应更为敏感 9．生物兴趣小组在密封容器的左、右两侧分别放置长势相同的健康植株甲、乙，甲植株左上角有适宜光源，乙植株无光源，中间用挡板隔开（挡板既能遮光又能隔绝气体交换），然后在适宜条件下培养，一段时间后，撤去挡板继续培养。测定培养过程甲植株的光合速率与呼吸速率，得到曲线LⅠ。不考虑温度、水分等因素的影响，下列说法错误的是（    ） A．段限制光合速率的因素为CO2浓度 B．b点对应挡板打开，此时甲植株光合速率大于呼吸速率 C．撤去挡板后，短时间内甲植株细胞叶绿体中C3含量增加 D．c点时甲植株光合速率大于乙植株 10．为了研究某种植物光合速率和呼吸速率对生长发育的影响，研究者做了以下相关实验：将长势相同的该植物幼苗分成若干组，分别置于不同温度下（其他条件相同且适宜），暗处理1h，再光照1h，测其干重变化，得到如图所示的结果。下列说法错误的是（    ） A．32℃时植物的光合速率等于呼吸速率 B．24小时恒温26℃条件下，若光照时间超过4.8小时，该植物幼苗能正常生长 C．该植物进行光合作用时，当光照强度突然增加，C3的含量减少 D．将该植物放在H218O的水中培养，光照一段时间后可以在该植物体内发现（CH218O） 11．图甲、乙为同种植物叶片分别在不同光照强度、温度下相关指标的变化曲线（其余条件均相同，单位为mmol∙cm-2∙h-1）。下列叙述错误的是（　　） A．若土壤中缺少Mg2+会导致图甲中的D点左移 B．图乙A曲线代表净光合速率，B曲线的测定需要遮光 C．若图甲是30℃下测得的结果，则图乙A点对应的光照强度可为4klx D．据图乙分析，温度为30℃和40℃时，CO2固定的速率相等 题型三 光呼吸、C3植物、C4植物CAM植物 12．根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。CO2中的碳首先转移到草酰乙酸（C4）中，然后转移到C3中，这类植物称为C4植物，比如玉米。下图是C4植物的光合作用和光呼吸过程。已知RuBP羧化酶在CO2浓度高时与CO2亲和性更高，催化C3和CO2反应；在有光且O2浓度高、CO2浓度较低时与O2亲和性更高，进行光呼吸。 (1)由图可知，C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用的原因是C4植物的叶片中存在 酶，玉米的光合作用过程中，光反应阶段发生在 细胞中。 (2)光呼吸被冠以“呼吸”二字，从物质变化角度分析，你认为理由是 。为与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”，从外界环境条件来讲，光呼吸与暗呼吸的不同主要是 。 (3)某兴趣小组以一批长势相同的玉米（C4植物）为实验材料，研究不同光质对玉米光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。将玉米叶片用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。 ①据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是 。气孔主要由保卫细胞构成，保卫细胞吸收水分气孔开放，反之关闭，由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被 光逆转。 ②由图1图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、C1-的吸收等，最终导致保卫细胞 ，细胞吸水，气孔开放。 13．同一地区种植玉米(C4植物)和水稻(C3植物)两种作物，夏季晴朗白天，水稻出现“光合午休”现象，而玉米没有此现象。研究发现：玉米叶肉细胞含有典型叶绿体，维管束鞘细胞含有的叶绿体只能进行暗反应。请结合图表回答问题：        (1)玉米维管束鞘细胞含有的叶绿体只能进行暗反应，因此玉米叶片光反应发生在 (填具体场所)。由图1可知，CO2先后与 物质结合。 玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞结构和功能不同的根本原因是 。 (2)玉米维管束鞘细胞与相邻叶肉细胞通过胞间连丝相连，其作用是 。与水稻相比，玉米的CO2的补偿点较 。 高温、干旱时玉米还能保持高效光合作用的原因是 。据此推测，图2中 (填 “A”或“B”)植物为C4植物。 (3)为了让水稻获得C4途径中固定CO2的酶，提高对CO2的亲和力，利用所学的生物技术与工程相关知识，提出你的设计思路： 。 14．火龙果是典型的CAM（景天酸代谢）植物，其夜间气孔开放固定CO2形成的苹果酸，白天会分解释放CO2进行光合作用，如图是火龙果叶肉细胞内部代谢途径（苹果酸是一种酸性较强的有机酸），回答下列相关问题：    (1)由图可知，参与火龙果植株固定CO2的酶分布在 。白天苹果酸分解释放的CO2进入叶绿体后，首先与 结合形成三碳化合物，三碳化合物还原生成有机物的过程需要光反应提供的 作为能量来源。 (2)由图可知NADH的作用是 ，有氧呼吸过程可以产生NADH的阶段有 。 (3)由图可知，白天液泡中的pH （填“增大”“减小”或“不变”），理由是 。 (4)白天影响火龙果植株光合作用的环境因素有 （答出两点）。根据火龙果的这个光合特性，在适宜光照条件下，若要提高温室栽培的火龙果产量，请提出两条建议： 。 15．不同物种独立演化出相同或相似的性状称为趋同进化。在大多数植物的光合作用中，大气CO2直接被卡尔文循环中的R酶固定。然而，R酶对CO2和O2都有亲和性，当其结合O2而非CO2时就会发生光呼吸作用，导致能量消耗。陆生植物进化出了多种碳浓缩机制避免光呼吸，除C3途径外，许多生活在炎热干燥环境中的植物会采用C4途径或CAM途径。两种机制都使用R酶并将CO2的捕获和固定分开进行，提高碳固定的效率。 (1)植物光合作用的光反应产物 转移至 （场所）参与碳反应。不同植物碳浓缩机制的差异是长期自然选择形成的对环境 的结果。 (2)结合题干信息分析，下列可作为光合作用趋同进化的证据有___（多选）。 A．从蓝细菌到开花植物捕获光能的装置都是叶绿体 B．为避免光呼吸，陆生植物进化出多种碳浓缩机制 C．C4植物和CAM植物都利用R酶来固定CO2 D．C4植物和CAM植物都把CO2的捕获和固定分开 1．石斛具有抗肿瘤、治疗心脑血管疾病等功效，也可作盆栽观赏，具有很高的商业价值。某研究小组研究了3种濒危石斛的光合特性，测得相关指标如表所示。据表分析正确的是（    ） 种名 呼吸速率/（μmol·m-2s-1） 光补偿点/（Klx） 光饱和点 最大净光合速率（μmol·m-2s-1） 灯笼石斛 1.17 0.92 27.99 2.6 具槽石斛 0.72 0.53 27.18 3.3 球花石斛 0.45 0.37 34.29 3.7 A．同一种石斛不同器官的呼吸速率一定相同 B．光照强度为0.92Klx时，球花石斛积累的有机物最多 C．光照强度为0.53Klx时，具槽石斛叶肉细胞中的ATP由光合作用和呼吸作用产生 D．光照强度为34.29Klx时，总光合速率的大小关系为球花石斛>灯笼石斛>具槽石斛 2．科研人员研究了不同浓度细胞分裂素对某植物叶绿素含量、光合速率以及叶片中氮含量的影响，实验结果如下图。以下说法正确的是（　　）    A．植物自身细胞分裂素的合成只受其基因组调控，不受环境的影响 B．叶片中氮含量增加有利于酶、核酸、ATP的合成，促进了光合作用 C．图中光合速率为总光合速率，相关数据为直接测定的结果 D．与未喷施细胞分裂素的植株相比，喷施后植株只改变了对蓝紫光的吸收 3．（不定项）为了研究某绿色植物的代谢情况，某同学将该植物置于密闭容器内（已知该容器内CO2和O2的初始浓度相等，气体含量相对值为1）。在早上6：00将该容器移至阳光下，日落后移到暗室中，测得容器中两种气体的相对含量如图所示。下列对此过程的分析正确的是（    ） A．10：00到16：00，O2含量上升的原因是光合作用速率大于呼吸作用速率 B．17：00时，该绿色植物有机物积累量最大，经历一昼夜该植物不能正常生长 C．8：00时光合作用强度等于呼吸作用强度，此时叶肉细胞叶绿体消耗的CO2全部来自线粒体 D．20：00后，该绿色植物进行有氧呼吸和无氧呼吸 4．在拟南芥叶肉细胞中，有机物分解释放CO2的代谢途径有光呼吸和细胞呼吸等。其中光呼吸与光合作用密切关联，二者强度受CO2和O2相对浓度等因素调节。相关有机物的演变及其关键酶促反应如图1所示，回答下列问题。    (1)细胞呼吸代谢途径与光呼吸存在交集，都与生命活动的能量代谢有关。请参考图1中的表示形式，在虚线框中补充有关的物质变化，使光呼吸和细胞呼吸的代谢途径联系在一起 。 (2)据图1分析，能与R酶结合的底物是 ，完成光呼吸需要 （细胞器）参与。 (3)图1中GDC酶在非光合组织中含量与活性都极低，H蛋白是其重要组分。为了探究H蛋白对拟南芥幼苗生长的影响，研究者在充足光照条件下，做了相关研究，结果如下:    ①强光下，光、暗反应失衡，过剩能量会转移给O₂形成氧自由基。图2中H组和HS组光合速率高于WT组的原因是 ，从而减少氧自由基的含量，使叶绿体的膜损伤程度降低，有利于光反应强度的维持。 ②检测结果表明，与WT组相比，H组植株光合速率更高，但生长却受到了抑制。对此，同学甲给出的解释是：在H组全株细胞的线粒体中，“2C₂→C₃+CO₂”（脱羧反应）的反应增强，使线粒体内NADH/NAD⁺升高，导致有氧呼吸因NAD⁺供应不足而减弱，无氧呼吸分解的有机物增多，干重下降。对于这个解释，你认为是否合理 （是/否），理由是 。 (4)综上所述，要减轻强光对植物的伤害，在不遮光的前提下，可采取的措施有 （答出2点）。 5．图1表示某绿色植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化而变化的趋势。图2表示其他条件均适宜的情况下，实验测得植物光合速率与光照强度的关系。回答下列问题： (1)据图1可知，呼吸速率的最适温度 （填“高于”“等于”或“低于”）光合作用的最适温度。无论是光合作用还是细胞呼吸，温度都是通过 来影响其速率的。 (2)在温度为d时，实际光合速率与呼吸速率的数量关系是 。该植物在温度为 （填字母）时生长速率最快。 (3)图2中当光照强度为2klx时，该植物的叶肉细胞实际光合速率 （填“大于”“等于”或“小于”）呼吸速率。当光照强度为4klx时，限制光合速率的主要环境因素是 。在光照强度为6klx时，适当提高环境温度，光合速率能否会提高？ （填“能”或“否”）。 6．将长势相同的黑藻均分为八等份，编为A、B两组，每组四等份。将A组分别放入装有400mL 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0Lux、1 500 Lux、3 000 Lux、4 500 Lux。将B组分别放入装有400mL自来水且溶解有NaHCO3浓度依次为0、0.1％、0.5％、2％的4只烧杯中，放入光照培养箱中，控制光照强度为1500Lux。用溶解氧传感器检测两组烧杯中黑藻的放氧情况（单位：mg·L-1），每2min采集一次数据，连续采集10min，实验结果如下图所示（忽略不同光照强度对水温的影响）： (1)黑藻叶肉细胞中的光合色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上，光反应除了需要光合色素外，还需要的条件有 ，光合色素可以吸收，传递，转换光能，并将转化的能量储存在 中。 (2)本实验中涉及的自变量有 。 (3)A组实验中，光照强度为4500Lux时，10min内黑藻通过光合作用产生的氧气量大约为 mg（注：曲线上的点对应纵轴上的数值为整数）；光照强度为4500Lux时，8～10min溶解氧量几乎没有发生变化，原因是 。 (4)B组实验中NaHCO3浓度为2％的烧杯，溶解氧量几乎未发生变化，此时叶肉细胞的净光合速率 （填“小于0”“等于0”或“大于0”）。该烧杯中溶解氧量变化与其他三只烧杯明显不同，测定其产氧量较低，原因是 。 1．（2025·全国卷·高考真题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大 D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低 2．（2020·山东·高考真题）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。 （1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ，模块3中的甲可与CO2结合，甲为 。 （2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将 （填：增加或减少）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是 。 （3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量 （填：高于、低于或等于）植物，原因是 。 （4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是 。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。 3．（2025·重庆·高考真题）科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或根部吸收进入植物细胞。 (1)为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水绵，再用通过三棱镜的光照射载有需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。 光质处理 蓝光 绿光 黄光 橙光 红光 培养液（对照） 150 12 10 14 89 培养液+X 139 28 7 13 88 结果表明，X能够促进水绵利用 光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体的 时，水绵光能利用效率最佳。 (2)为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。 ①用离体叶绿体X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算Y的变化量。由图可知，X能 （填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的 （填“甲”或“乙”或“丙”）。 ②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是 。 (3)研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素及其含量变化是 。 4．（2025·河南·高考真题）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。    回答下列问题： (1)光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。 (2)上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述 组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有 （答出2点即可）。 (3)在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率 （填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是 。 5．（2025·甘肃·高考真题）波长为400~700nm的光属于光合有效辐射（PAR），其中400~500nm为蓝光（B），600~700nm为红光（R）。远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两个位置的PAR、红光/远红光比例（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。回答下列问题。 冠层位置 PAR R/FR 叶片厚度（μm） 叶绿素含量（μg·g-1） 线粒体暗呼吸 A B A（施氮肥） B（施氮肥） 0.90 0.20 0.70 0.02 3.40 0.29 1.75 0.01 160 100 150 — 0.15 0.20 0.28 — 1.08 1.08 1.08 — (1)植物叶片中 可吸收红光用于光合作用， 可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置低； 虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。 (2)由表中数据可知，施氮肥 （填“提高”或“降低”）了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是 。 (3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片（未施氮肥）在不同光照强度下的净光合作用速率（下图），发现冠层 位置的叶片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是 。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第12讲 光合作用与呼吸作用的综合 目录 01 课标达标练 【题型一】细胞呼吸与光合作用在过程上的联系 【题型二】光合作用与细胞呼吸相关曲线 【题型三】光呼吸、C3植物、C4植物CAM植物 02 能力突破练（新考法+新情景+新思维） 03 高考溯源练（含2025高考真题） 题型一 细胞呼吸与光合作用在过程上的联系 1．下面示意图表示植物叶肉细胞内光合作用、呼吸作用中O的转移过程。下列相关叙述不正确的是（    ） H2OO2H2OCO2C3（CH2O） A．过程②③都有ATP生成 B．过程②⑤都要消耗NADPH C．过程①②都需在生物膜上进行 D．过程③可为过程②提供反应物 【答案】B 【详解】A、过程②（有氧呼吸第三阶段，在线粒体内膜 ）、③（有氧呼吸第二阶段，在线粒体基质 ）都产生 ATP，A 正确； B、过程②消耗NADH（不是 NADPH ），过程⑤（暗反应 C₃还原 ）消耗 NADPH，B 错误； C、过程①（光反应，类囊体膜 ）、②（有氧呼吸第三阶段，线粒体内膜 ）都在生物膜上进行，C 正确； D、过程③（有氧呼吸第二阶段 ）产生的CO2​是过程④（暗反应 CO₂固定 ）的反应物，D 正确。 故选B。 2．将某种植物栽培于密闭玻璃温室内，下图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变化情况（整个过程呼吸速率恒定）。则下列相关说法正确的是（　　） A．b点叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率 B．经过一昼夜后，该玻璃温室内的O2浓度将下降 C．de段光合速率下降的原因是玻璃温室内的CO2浓度将下降 D．f点时玻璃罩内CO2浓度最低，故此时光合作用速率最慢 【答案】A 【分析】分析图可知，图中曲线上升，表示呼吸作用大于光合作用或只进行呼吸作用；曲线下降，二氧化碳含量下降，表示光合作用吸收的二氧化碳大于呼吸作用释放的二氧化碳，即光合速率大于呼吸速率，据此答题即可。 【详解】A、b点时玻璃温室内CO2浓度最高，说明植物整体的光合作用速率等于呼吸作用速率，但叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率，A正确； B、经过一昼夜后，玻璃温室内CO2浓度降低，说明植物光合作用产生的O2量大于呼吸作用消耗的O2量，该玻璃温室内的O2浓度将上升，B错误； C、de段部分气孔关闭，CO2吸收减少，胞间二氧化碳浓度降低，导致光合速率下降，C错误； D、f 点时玻璃罩内CO2浓度最低，说明此时光合作用积累的有机物最多，但光合作用速率不是最慢，D错误。 故选A。 3．某同学用若干大小一致的新鲜菠菜叶随机均分为多组进行图示实验。每组实验均包含试管①和试管②，试管中为添加有指示剂的CO2缓冲液，初始颜色均为绿色，不同小组光照强度大小不同，其他环境条件相同且适宜，实验一段时间后观察指示剂颜色变化，所有的试管②仍为绿色。下列相关叙述正确的是（　　） 注：指示剂为溴麝香草酚蓝，变色范围：pH=6.0呈黄色，pH=7.0呈绿色，pH=7.6呈蓝色。 A．本实验的目的是探究不同光照强度对光合速率的影响，同一小组试管①和试管②的光照强度不同 B．若某小组试管①变蓝色，说明该组光照强度下叶片光合速率大于呼吸速率，叶片吸收CO2使溶液的pH上升 C．若某小组的试管①变黄色，说明该组光照强度下叶片光合速率小于呼吸速率，线粒体内膜产生的CO2使pH下降 D．若某小组的试管①仍为绿色，说明该组光照强度下叶片的总光合速率为0 【答案】B 【详解】A、本实验的目的是探究不同光照强度对光合速率的影响，实验的自变量是光照强度不同，不同组别的光照强度不同，但同一小组试管①和试管②的光照强度应相同，A错误； B、图中试管①在强光下，新鲜菠菜的叶子光合作用大于呼吸作用，因此溶液的pH升高，溶液的颜色由绿色变成蓝色（pH=7.6呈蓝色），B正确； C、植物细胞在光照下可以进行光合作用和呼吸作用，光合作用吸收二氧化碳，使得溶液的pH升高，呼吸作用释放二氧化碳，使得溶液的pH降低，若某小组的试管①变黄色（pH=6.0呈黄色），说明此时溶液的pH降低，该组光照强度下叶片光合速率小于呼吸速率，但CO2是在线粒体基质产生的，C错误； D、若某小组的试管①仍为绿色，说明叶片光合作用与呼吸作用相当，即净光合速率=0，而非总光合速率为0，D错误。 故选B。 4．（不定项）RuBP羧化酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶。当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应进行光合作用；当O2浓度较高时，该酶可同时催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列说法正确的是（    ） A．CO2浓度较高时，C5和CO2反应消耗ATP和NADPH B．光呼吸中C5与O2结合的反应场所是叶绿体基质 C．在较高O2浓度的环境中，植物不能进行光合作用 D．光呼吸的结果会导致光呼吸减弱，该过程体现了负反馈调节 【答案】BD 【分析】光合作用通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富含能量的有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。 【详解】A、CO2浓度较高时，C5和CO2的反应是暗反应中CO2的固定过程，该过程不消耗ATP和NADPH，ATP和NADPH用于C3的还原，A错误； B、RuBP羧化酶存在于叶绿体基质中，光呼吸C5与O2结合结合的反应由该酶催化，所以反应场所是叶绿体基质，B正确； C、在较高O2浓度环境中，植物可进行光呼吸，同时也能进行光合作用（只要有CO2供应、光照等条件），只是光呼吸会消耗部分光合产物，C错误； D、光呼吸是O2浓度较高时发生的过程，光呼吸会吸收O2产生CO2，导致O2浓度降低，CO2浓度升高，结果会抑制光呼吸该过程体现了负反馈调节（负反馈调节是指系统工作的结果反过来抑制该系统的工作），D正确。 故选BD。 5．山药的地下块茎是药食同源食物，含有丰富的糖类、蛋白质等成分，具有补脾养胃、补肺益肾等功效。下图1为山药叶肉细胞内光合作用和呼吸作用的部分生理过程；图2为山药块茎发育过程中的还原糖和淀粉积累的变化，请回答下列问题。 (1)图1中过程③称为 ，过程④进行的场所是 。 (2)根据图2，6月份山药块茎中还原糖含量很高而淀粉含量很低的原因是 ，11月淀粉含量大幅增加而还原糖几乎消失的原因是 。 (3)为探究不同光照强度下山药叶片形态结构、光合特性与块茎淀粉积累等相关指标变化情况，设置全光照（CK）及2种不同透光率T1（遮光30%45%）、T2 （遮光60%75%）的生长环境进行研究，其部分指标如下图所示，请据图分析回答：（图中的S1-S5表示分别代表遮光后30、45、60、75、90天，图2的Pn表示植物积累的有机物量） ①根据图3，T1和T2组叶绿素含量变化的总体趋势是 ，其主要原因 。 ②图4显示，Pn值与遮光条件的关系是 ，从光反应过程分析，最可能的影响到是 。据此推测与CK组相比，T1和T2组不同遮光条件下块茎的有机物含量 ，理由是 。 【答案】(1) C3的还原 线粒体 (2) 光合作用合成的物质主要是还原糖且被用于植物呼吸作用等其它生命活动 还原糖被大量合成淀粉 (3) 增多，T2组增加更多 植物在弱光环境下需要更多的叶绿素来吸收和转化光能 遮光程度越高，Pn值越低 ATP和NADPH等的产量 下降 弱光使暗反应速率下降，有机物累积不足 【分析】有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。 【详解】（1）分析图1可知，图中①过程表示水的光解，发生在光合作用光反应过程中；②过程表示[H]和氧气结合生成水，发生在有氧呼吸的第三阶段；③表示三碳化合物的还原；④过程（丙酮酸产生二氧化碳）表示有氧呼吸的第二阶段，场所为线粒体。 （2）根据图2，6月份时山药的光合作用合成的物质主要是还原糖，且被用于植物呼吸作用等其它生命活动，导致淀粉合成量低，从而使山药块茎中还原糖含量很高而淀粉含量很低。11月还原糖被大量合成淀粉，导致块茎中淀粉含量大幅增加而还原糖几乎消失。 （3）①由图3可知，T1和T2组叶绿素含量均增多，且T2组增加更多，植物在弱光环境下需要更多的叶绿素来吸收和转化光能，因此遮光会导致叶绿素含量增多。 ②由图4可知，T1和T2组的Pn都低于CK组，且T2组更显著，因此Pn值与遮光条件的关系是遮光程度越高，Pn值越低。遮光程度越高，光反应越弱，产生的ATP和NADPH减少，导致暗反应速率减慢，从而使植物积累有机物量降低（不足），可推测与CK组相比，T1和T2组不同遮光条件下块茎的有机物含量下降。 题型二 光合作用与细胞呼吸相关曲线 6．西红柿叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1所示（①～④表示过程）。某实验室用水培法栽培西红柿进行相关实验的研究，在CO2充足的条件下西红柿植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2所示，下列说法正确的是（　　） A．图1中，晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生ATP的过程是①③④ B．图2中，9～10h间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是温度 C．培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，原因是植物排出无机盐导致培养液渗透压升高 D．图2中两曲线的交点时，叶肉细胞不吸收外界的CO2 【答案】A 【分析】由题图2可知，光合速率的变化情况为：0～2h,光合速率上升；2～9h,光合速率保持相对稳定；9～10h,光合速率迅速下降。呼吸速率的变化情况为：0～8h,呼吸速率上升；8～10h,呼吸速率保持相对稳定；10～12h,呼吸速率下降。 【详解】A、图1中，①过程中H2O分解产生O2和H+，是光合作用的光反应阶段，合成ATP，②过程中H+将CO2还原成C6H12O6的过程是光合作用暗反应，消耗光反应产生的ATP，④过程是C6H12O6分解成CO2和H+是有氧呼吸的第一和第二阶段，产生少量的ATP，③过程是H+与O2结合生成水，有氧呼吸第三阶段，产生大量ATP，A正确； B、图2中，9-10h间，光合速率迅速下降的原因最可能是突然停止光照，导致光合作用停止，呼吸作用没有明显变化，B错误； C、培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，是由于蒸腾作用导致植物体内水分散失，细胞内无机盐浓度升高，C错误； D、图2表示的是植株的光合速率与呼吸速率，A点时光合速率与呼吸速率相等，因植物只有叶肉细胞能光合作用，因此也就是叶肉细胞的光合速率与全株细胞的呼吸速率相等，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，因此叶肉细胞会吸收外界的CO2，D错误。 故选A。 7．如图表示在密闭恒温（温度为25℃）小室内测定的a、b两种不同植物光合作用强度和光照强度的关系。若a植物光合速率和呼吸速率的最适温度分别是25℃和30℃，两种植物呼吸作用的底物均为葡萄糖，下列叙述错误的是（　　） A．光照强度为Z时，a、b植物叶绿体中固定CO2的速率之比为10∶7 B．若昼夜各为12h，光照强度大于P 就能使a植物正常生长 C．若将温度升高到30℃（其他条件不变），则图中P点将向右移动 D．据图推测a可能为阳生植物，b可能为阴生植物 【答案】B 【分析】分析题图：a、b植物光合作用随光照强度变化而变化的曲线，图中可以看出与b植物相比，a植物呼吸作用强度大，净光合强度大。 【详解】A、a植物的呼吸作用速率为：2（mg·m-2·h-1），在光照强度为Z时，a植物的总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率=8+2=10（mg·m-2·h-1）；b植物的呼吸作用速率为）1（mg·m-2·h-1），在光照强度为Z时，b植物的总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率=6+1=7（mg·m-2·h-1）），因此a、b植物叶绿体中固定CO2的速率（总光合速率）之比为10∶7，A正确； B、对a植物而言，若昼夜各为12h，要使CO2的吸收量超过CO2的释放量，即要求白天净光合作用速率大于夜晚的呼吸作用速率，由于a植物的呼吸速率为2（mg·m-2·h-1），因此光照强度在Y以上才能使a植物正常生长，B错误； C、曲线图是在25℃条件下测定的，此时是光合作用的最适温度，将温度升高到30℃，光合速率将下降，呼吸速率上升，导致曲线上P点右移，C正确； D、对比光补偿点与饱和点可推测：a可能为阳生植物，b可能为阴生植物，D正确。 故选B。 8．在不同温度下，测得某绿色植物相关指标的变化曲线，如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．给该植物浇灌含18O的H2O，一段时间后可在O2、CO2和糖类中检测到18O B．30℃时，该植物固定CO2的速率为10mmol·cm-2·h-1 C．40℃条件下，若黑暗和光照时间相等，该植物能正常生长 D．与植物呼吸作用相比，光合作用相关酶对温度反应更为敏感 【答案】C 【分析】据图分析：实线表示吸收二氧化碳速率，为净光合作用速率，虚线为CO₂产生速率，表示呼吸作用速率，40℃时净光合速率等于呼吸速率为5。 【详解】A、给该植物浇灌含18O的H2O，光反应水的光解，生成18O标记的O2，18O标记的H2O参与有氧呼吸第二阶段，可生成C18O2，一段时间后空气中能检测出C18O2，H218O可与丙酮酸在有氧呼吸第二阶段产生C18O2，C18O2参与光合作用暗反应合成（CH218O），A正确； B、实线表示吸收二氧化碳速率，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=10mmol·cm-2·h-1，B正确； C、40℃条件下，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； D、图中可以看出，光合作用有关酶的最适温度在30℃左右，呼吸作用有关酶的最适温度在40℃左右，因此，与光合作用相关的酶对温度反应更为敏感，D正确。 故选C。 9．生物兴趣小组在密封容器的左、右两侧分别放置长势相同的健康植株甲、乙，甲植株左上角有适宜光源，乙植株无光源，中间用挡板隔开（挡板既能遮光又能隔绝气体交换），然后在适宜条件下培养，一段时间后，撤去挡板继续培养。测定培养过程甲植株的光合速率与呼吸速率，得到曲线LⅠ。不考虑温度、水分等因素的影响，下列说法错误的是（    ） A．段限制光合速率的因素为CO2浓度 B．b点对应挡板打开，此时甲植株光合速率大于呼吸速率 C．撤去挡板后，短时间内甲植株细胞叶绿体中C3含量增加 D．c点时甲植株光合速率大于乙植株 【答案】B 【详解】A、ab段挡板存在，甲植株的光合作用消耗CO2，导致容器内CO2浓度逐渐降低，限制光合速率，即ab段限制光合速率的因素为CO2浓度，A正确； B、b点挡板打开前，随着容器内CO2浓度逐渐降低，甲植株光合速率逐渐降低，在撤去挡板（即b点）后，光合速率又逐渐上升，说明挡板打开时甲植株光合速率等于呼吸速率，B错误； C、撤去挡板后，甲植株和乙植株可以共享CO2，对于甲植株而言会增加CO2的供应，短时间内促进C3的生成，C正确； D、挡板打开后，乙植株有光照，但因为距离远，光照强度小于甲植株，所以c点时甲植株光合速率大于乙植株，D正确。 故选B。 10．为了研究某种植物光合速率和呼吸速率对生长发育的影响，研究者做了以下相关实验：将长势相同的该植物幼苗分成若干组，分别置于不同温度下（其他条件相同且适宜），暗处理1h，再光照1h，测其干重变化，得到如图所示的结果。下列说法错误的是（    ） A．32℃时植物的光合速率等于呼吸速率 B．24小时恒温26℃条件下，若光照时间超过4.8小时，该植物幼苗能正常生长 C．该植物进行光合作用时，当光照强度突然增加，C3的含量减少 D．将该植物放在H218O的水中培养，光照一段时间后可以在该植物体内发现（CH218O） 【答案】A 【分析】本图反映的是植物幼苗在不同处理下的干重变化情况，通过测量暗处理前后的重量差，可间接反映植物组织在一定时间内呼吸作用消耗有机物的量，从而评估呼吸作用的强弱；假设暗处理前重量W₀ 、暗处理后重量（W₁ = W₀ - 呼吸消耗的有机物量）、光照后重量（W₂ = W₁ + 光照期间净光合积累的有机物量），光照后与暗处理前的重量变化（ΔW = W₂ - W₀）可拆解为：ΔW = （W₁ - W₀） + （W₂ - W₁） = （- 暗处理呼吸消耗量） + 光照净光合积累量，所以净光合量就等于光照后与暗处理前的重量变化和暗处理呼吸消耗量的和。 【详解】A、32℃时，暗处理 1h 后的重量变化是 -4mg，说明呼吸速率是 4mg/h，光照 1h 后与暗处理前的变化是 0mg，说明净光合速率是 4mg/h，此条件下光合速率是 8mg/h，光合速率与呼吸速率的数量关系为光合速率是呼吸速率的 2 倍，A 错误； B、据图中信息可知，26℃条件下呼吸速率是 1mg/h，净光合速率是 3 + 1 = 4mg/h，光合速率是 3 + 1 + 1 = 5mg/h，设在光照强度适宜且恒定、一昼夜恒温 26℃条件下，至少需要光照 x 小时以上，该植物幼苗才能正常生长，则有 5x - 1×24 = 0，可求出 x = 4.8h，B 正确； C、当光照强度突然增加时，光反应增强，产生的 ATP 和 NADPH 增多，从而促进三碳化合物的还原，但是 CO₂固定形成 C₃的过程不受影响，故当光照强度突然增加时，C₃的量减少，C 正确； D、将该植物放在 H₂¹⁸O 的水中培养，H₂¹⁸O 先通过有氧呼吸第二阶段进入 C¹⁸O₂，然后再通过光合作用暗反应进入有机物（CH₂¹⁸O）中，D 正确。 故选A。 11．图甲、乙为同种植物叶片分别在不同光照强度、温度下相关指标的变化曲线（其余条件均相同，单位为mmol∙cm-2∙h-1）。下列叙述错误的是（　　） A．若土壤中缺少Mg2+会导致图甲中的D点左移 B．图乙A曲线代表净光合速率，B曲线的测定需要遮光 C．若图甲是30℃下测得的结果，则图乙A点对应的光照强度可为4klx D．据图乙分析，温度为30℃和40℃时，CO2固定的速率相等 【答案】A 【分析】据图分析：图甲中，呼吸速率为2，光饱和点时，总光合作用为10。图乙中，实线表示吸收二氧化碳速率，虚线表示呼吸速率，40℃时净光合速率等于呼吸速率为5。 【详解】A、D表示光饱和点，光合速率=呼吸速率，若土壤中缺少Mg2+，叶绿素含量降低，光合速率降低，需要更强光照条件才能使光合速率等于呼吸速率，故图乙中的D点右移，A错误； B、图乙中 A 曲线表示CO2吸收速率，代表净光合速率；B 曲线表示CO2产生速率，即呼吸速率，测定呼吸速率时需要遮光，避免光合作用对其产生影响，B正确； C、图甲中30℃时，净光合速率最大为8mmol⋅cm−2⋅h−1，图乙中 A 点净光合速率也为8mmol⋅cm−2⋅h−1，若图甲是30℃下测得的结果，则图乙 A 点对应的光照强度可为 4klx，C正确； D、CO2固定的速率代表总光合速率，总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率。图乙中温度为30℃时，总光合速率为8+2=10mmol⋅cm−2⋅h−1；温度为40℃时，总光合速率为5+5=10mmol⋅cm−2⋅h−1，所以温度为30℃和40℃时，CO2固定的速率相等，D正确。 故选A。 题型三 光呼吸、C3植物、C4植物CAM植物 12．根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。CO2中的碳首先转移到草酰乙酸（C4）中，然后转移到C3中，这类植物称为C4植物，比如玉米。下图是C4植物的光合作用和光呼吸过程。已知RuBP羧化酶在CO2浓度高时与CO2亲和性更高，催化C3和CO2反应；在有光且O2浓度高、CO2浓度较低时与O2亲和性更高，进行光呼吸。 (1)由图可知，C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用的原因是C4植物的叶片中存在 酶，玉米的光合作用过程中，光反应阶段发生在 细胞中。 (2)光呼吸被冠以“呼吸”二字，从物质变化角度分析，你认为理由是 。为与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”，从外界环境条件来讲，光呼吸与暗呼吸的不同主要是 。 (3)某兴趣小组以一批长势相同的玉米（C4植物）为实验材料，研究不同光质对玉米光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。将玉米叶片用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。 ①据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是 。气孔主要由保卫细胞构成，保卫细胞吸收水分气孔开放，反之关闭，由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被 光逆转。 ②由图1图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、C1-的吸收等，最终导致保卫细胞 ，细胞吸水，气孔开放。 【答案】(1) PEP 叶肉 (2) 光呼吸吸收O2并放出CO2与有氧呼吸过程类似 光呼吸需要光，而暗呼吸有光或没光均可 (3) 光合速率大，消耗的二氧化碳多 蓝 渗透压升高/溶质浓度升高 【分析】图1：蓝光光照比红光光照下光合速率大、气孔导度大、胞间CO2浓度低。图2 ：将玉米叶片用不同单色光处理(30s/次)，对气孔导度的影响：蓝光刺激可引起的气孔开放程度增大，绿光刺激不影响气孔开放程度，先蓝光后绿光处理也基本不影响气孔开放程度，先蓝光再绿光后蓝光处理气孔开放程度增大的最多。由此可知绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用又可被蓝光逆转。 【详解】（1）图中，C4植物的叶肉细胞中含有PEP酶，可以利用浓度较低的CO2。玉米的光合作用过程中，光反应阶段发生在叶肉细胞中。 （2）光呼吸之所以被冠以“呼吸”二字，是因为光呼吸过程中消耗O2并生成CO2与有氧呼吸过程相似。为与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”，从外界环境条件来讲，光呼吸与暗呼吸的不同主要是光呼吸需要光，而暗呼吸有光或没光均可。 （3）①图1中，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是蓝光照射下尽管气孔导度大，但光合速率大，消耗的二氧化碳多。图2中，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用又可被蓝光逆转，并且先蓝光再绿光后蓝光处理的效果比只用蓝光刺激更明显。 ②由图1图2可知，蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、CI-的吸收等，最终导致保卫细胞溶质浓度升高，细胞吸水膨胀，内侧膨胀的多，气孔侧内陷，气孔开放。 13．同一地区种植玉米(C4植物)和水稻(C3植物)两种作物，夏季晴朗白天，水稻出现“光合午休”现象，而玉米没有此现象。研究发现：玉米叶肉细胞含有典型叶绿体，维管束鞘细胞含有的叶绿体只能进行暗反应。请结合图表回答问题：        (1)玉米维管束鞘细胞含有的叶绿体只能进行暗反应，因此玉米叶片光反应发生在 (填具体场所)。由图1可知，CO2先后与 物质结合。 玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞结构和功能不同的根本原因是 。 (2)玉米维管束鞘细胞与相邻叶肉细胞通过胞间连丝相连，其作用是 。与水稻相比，玉米的CO2的补偿点较 。 高温、干旱时玉米还能保持高效光合作用的原因是 。据此推测，图2中 (填 “A”或“B”)植物为C4植物。 (3)为了让水稻获得C4途径中固定CO2的酶，提高对CO2的亲和力，利用所学的生物技术与工程相关知识，提出你的设计思路： 。 【答案】(1) 叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜 PEP、C5 基因的选择性表达 (2) 实现细胞间的物质交换和信息交流 低 玉米叶肉细胞中固定CO2的酶亲和力更高，可利用低浓度CO2进行光合作用 A (3)获取C4途径固定CO2的酶的基因（PEP羧化酶基因），将其导入水稻细胞 【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段： 1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。 【详解】（1）玉米叶片光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜；由图1可知，在玉米叶肉细胞的叶绿体中，在PEP酶的催化作用下，CO2被固定成C4化合物。C4化合物进入内层的维管束鞘细胞，C4化合物再释放出CO2，在Rubisco酶的催化作用下，CO2和C5化合物结合，固定成C3化合物，再被还原成有机物。玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞结构和功能不同的根本原因是基因的选择性表达。 （2）玉米维管束鞘细胞与相邻叶肉细胞通过胞间连丝相连，其作用是实现细胞间的物质交换和信息交流。由于玉米可以利用较低浓度的CO2，与水稻相比，玉米的CO2的补偿点较低。高温、干旱时玉米还能保持高效光合作用的原因是玉米叶肉细胞中固定CO2的酶亲和力更高，可利用低浓度CO2进行光合作用。相比较而言，由于PEP羧化酶的亲和力强，C4植物在低浓度CO2条件下具有更高的光合速率，因此A曲线最可能表示C4植物。 （3）为了让水稻获得C4途径中固定CO2的酶，提高对CO2的亲和力，可以获取C4途径固定CO2的酶的基因（PEP羧化酶基因），将其导入水稻细胞。 14．火龙果是典型的CAM（景天酸代谢）植物，其夜间气孔开放固定CO2形成的苹果酸，白天会分解释放CO2进行光合作用，如图是火龙果叶肉细胞内部代谢途径（苹果酸是一种酸性较强的有机酸），回答下列相关问题：    (1)由图可知，参与火龙果植株固定CO2的酶分布在 。白天苹果酸分解释放的CO2进入叶绿体后，首先与 结合形成三碳化合物，三碳化合物还原生成有机物的过程需要光反应提供的 作为能量来源。 (2)由图可知NADH的作用是 ，有氧呼吸过程可以产生NADH的阶段有 。 (3)由图可知，白天液泡中的pH （填“增大”“减小”或“不变”），理由是 。 (4)白天影响火龙果植株光合作用的环境因素有 （答出两点）。根据火龙果的这个光合特性，在适宜光照条件下，若要提高温室栽培的火龙果产量，请提出两条建议： 。 【答案】(1) 细胞质基质、叶绿体基质 C5 ATP和NADPH (2) 作为还原剂，还原草酰乙酸 第一阶段和第二阶段 (3) 增大 苹果酸呈酸性，白天气孔关闭，苹果酸分解释放参与暗反应过程，故而白天液泡中的pH增大 (4) 温度、光照强度、水分等 晚上适当提高室内浓度；晚上适当补光；夜晚适当降低温度，白天适当升高温度 【分析】景天科等植物夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，夜晚能吸收CO2，却不能合成C6H12O6，故其白天进行光反应及暗反应合成有机物，夜晚只进行二氧化碳固定。 【详解】（1）由图可知，夜晚气孔打开，吸收的CO2与细胞质基质中的磷酸烯醇式丙酮酸反应生成草酰乙酸，而白天苹果酸分解产生的CO2进入叶绿体基质与C5结合形成C3，因此参与火龙果植株固定CO2的酶分布在细胞质基质、叶绿体基质。白天苹果酸分解释放的CO2进入叶绿体后，首先与C5结合形成三碳化合物，三碳化合物还原生成有机物的过程需要光反应提供的ATP和NADPH作为能量来源。 （2）据图可知，NADH在细胞质基质中可为草酰乙酸生成苹果酸提供还原剂，有氧呼吸第一阶段和第二阶段都可产生NADH，第三阶段消耗NADH。 （3）由于苹果酸呈酸性，白天气孔关闭，液泡内的苹果酸进入细胞质分解释放CO2参与暗反应过程，故而白天液泡中的pH会增大。 （4）白天气孔关闭，环境中的CO2浓度不影响胞间CO2浓度，因此白天影响火龙果植株光合作用的环境因素有温度、光照强度、水分等。由于火龙果晚上的气孔才打开吸收CO2，但晚上没有光反应产生的ATP和NADPH为C3还原提供能量，因此晚上不能合成有机物，因此可晚上适当提高室内CO2浓度；或晚上适当补光；或夜晚适当降低温度，以降低细胞呼吸，白天适当升高温度，提高光合速率，这样可提高温室栽培的火龙果产量。 15．不同物种独立演化出相同或相似的性状称为趋同进化。在大多数植物的光合作用中，大气CO2直接被卡尔文循环中的R酶固定。然而，R酶对CO2和O2都有亲和性，当其结合O2而非CO2时就会发生光呼吸作用，导致能量消耗。陆生植物进化出了多种碳浓缩机制避免光呼吸，除C3途径外，许多生活在炎热干燥环境中的植物会采用C4途径或CAM途径。两种机制都使用R酶并将CO2的捕获和固定分开进行，提高碳固定的效率。 (1)植物光合作用的光反应产物 转移至 （场所）参与碳反应。不同植物碳浓缩机制的差异是长期自然选择形成的对环境 的结果。 (2)结合题干信息分析，下列可作为光合作用趋同进化的证据有___（多选）。 A．从蓝细菌到开花植物捕获光能的装置都是叶绿体 B．为避免光呼吸，陆生植物进化出多种碳浓缩机制 C．C4植物和CAM植物都利用R酶来固定CO2 D．C4植物和CAM植物都把CO2的捕获和固定分开 【答案】(1) ATP、NADPH 叶绿体基质 适应 (2)BCD 【分析】趋同进化即源自不同祖先的生物，由于相似的生活方式，整体或部分形态结构向着同一方向改变。趋同是指两种或两种以上亲缘关系甚远的生物，由于栖居于同一类型的环境之中，从而演化成具有相似的形态特征或构造的现象。 【详解】（1）植物光合作用的光反应产物为O2、ATP和NADPH，在类囊体膜上发生；其中ATP和NADPH转移至叶绿体基质参与暗反应；不同植物碳浓缩机制的差异是长期自然选择形成的对环境适应的结果。 （2）A、蓝细菌是原核生物，光合作用在其光合片层上进行，没有叶绿体，A错误； B、为避免光呼吸，陆生植物进化出多种碳浓缩机制，都是促进光合作用的进行，B正确； C、C4植物和CAM植物都利用R酶来固定CO2，是趋同的证据之一，C正确； D、C4植物和CAM植物都把CO2的捕获和固定分开，前者在空间上分开，后者在时间上分开，是趋同的证据之一，D正确。 故选BCD。 1．石斛具有抗肿瘤、治疗心脑血管疾病等功效，也可作盆栽观赏，具有很高的商业价值。某研究小组研究了3种濒危石斛的光合特性，测得相关指标如表所示。据表分析正确的是（    ） 种名 呼吸速率/（μmol·m-2s-1） 光补偿点/（Klx） 光饱和点 最大净光合速率（μmol·m-2s-1） 灯笼石斛 1.17 0.92 27.99 2.6 具槽石斛 0.72 0.53 27.18 3.3 球花石斛 0.45 0.37 34.29 3.7 A．同一种石斛不同器官的呼吸速率一定相同 B．光照强度为0.92Klx时，球花石斛积累的有机物最多 C．光照强度为0.53Klx时，具槽石斛叶肉细胞中的ATP由光合作用和呼吸作用产生 D．光照强度为34.29Klx时，总光合速率的大小关系为球花石斛>灯笼石斛>具槽石斛 【答案】C 【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。 【详解】A、同一种石斛不同器官的呼吸速率可能不同，因为不同器官的代谢活动存在差异，A错误； B、光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度，在光补偿点时，植物有机物的积累量为0。当光照强度大于光补偿点时，植物才开始积累有机物，且光照强度越大，积累的有机物越多。球花石斛的光补偿点是0.37 Klx，光饱和点是34.29，当光照强度为0.92 Klx时，球花石斛积累的有机物不是最多的，B错误； C、具槽石斛的光补偿点是0.53 Klx，当光照强度为0.53 Klx时，具槽石斛的光合速率等于呼吸速率，此时叶肉细胞中的ATP由光合作用和呼吸作用产生，C正确； D、总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率。当光照强度为34.29 Klx（球花石斛的光饱和点）时： 球花石斛的总光合速率 = 3.7 + 0.45 = 4.15（μmol·m⁻²s⁻¹）， 灯笼石斛的总光合速率 = 2.6 + 1.17 = 3.77（ μmol·m⁻²s⁻¹）， 具槽石斛的总光合速率 = 3.3 + 0.72 = 4.02（μmol·m⁻²s⁻¹） 所以总光合速率的大小关系为球花石斛>具槽石斛>灯笼石斛，D错误； 故选C。 2．科研人员研究了不同浓度细胞分裂素对某植物叶绿素含量、光合速率以及叶片中氮含量的影响，实验结果如下图。以下说法正确的是（　　）    A．植物自身细胞分裂素的合成只受其基因组调控，不受环境的影响 B．叶片中氮含量增加有利于酶、核酸、ATP的合成，促进了光合作用 C．图中光合速率为总光合速率，相关数据为直接测定的结果 D．与未喷施细胞分裂素的植株相比，喷施后植株只改变了对蓝紫光的吸收 【答案】B 【分析】1、进行细胞分裂的器官中细胞分裂素含量较高，细胞分裂素的主要作用是促进细胞分裂和扩大，此外还有诱导芽的分化，延缓叶片衰老的作用。2、不同浓度细胞分裂素处理植株后，与未喷施细胞分裂素的植株相比，植物叶绿素含量、光合速率、叶片中氮含量均增加。 【详解】A、在植物的生长发育过程中，根本原因上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果，同时还受环境影响，所以植物自身细胞分裂素的合成既受其基因组调控，也受环境的影响，A错误； B、叶片中氮含量增加有利于酶（C、H、O、N等）、核酸（C、H、O、N、P）、ATP（C、H、O、N、P）的合成，促进了光合作用，B正确； C、图中数据为直接测定的结果，应为净光合速率，总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率，C错误； D、与未喷施细胞分裂素的植株相比，喷施后植株叶绿素含量明显增加，改变了对蓝紫光和红光的吸收，D错误。 故选B。 3．（不定项）为了研究某绿色植物的代谢情况，某同学将该植物置于密闭容器内（已知该容器内CO2和O2的初始浓度相等，气体含量相对值为1）。在早上6：00将该容器移至阳光下，日落后移到暗室中，测得容器中两种气体的相对含量如图所示。下列对此过程的分析正确的是（    ） A．10：00到16：00，O2含量上升的原因是光合作用速率大于呼吸作用速率 B．17：00时，该绿色植物有机物积累量最大，经历一昼夜该植物不能正常生长 C．8：00时光合作用强度等于呼吸作用强度，此时叶肉细胞叶绿体消耗的CO2全部来自线粒体 D．20：00后，该绿色植物进行有氧呼吸和无氧呼吸 【答案】ABD 【分析】光合作用是绿色植物、藻类和某些细菌利用光能，将二氧化碳和水转化为储存着能量的有机物（如葡萄糖），并释放出氧气的过程。呼吸作用是生物体细胞内的有机物（如葡萄糖）在酶的催化作用下，经过一系列氧化分解，最终生成二氧化碳和水（或其他产物），同时释放出能量的过程。 【详解】A、10：00到16：00，光合作用速率大于呼吸作用速率，O2产生量大于消耗量，O2含量上升，A正确； B、17：00光合作用与呼吸作用相等，此时植物体内有机物积累量最大，干重最大，经历一昼夜后，CO2含量相比刚开始时增多，说明没有有机物积累，该植物不能正常生长，B正确； C、8：00该绿色植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，此时对于叶肉细胞而言，光合作用强度大于呼吸作用强度，因此叶绿体的CO2来源是从外界环境吸收（或密闭容器内）和呼吸作用释放，C错误； D、20：00后O2的吸收量小于CO2的释放量，说明该植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，D正确。 故选ABD。 4．在拟南芥叶肉细胞中，有机物分解释放CO2的代谢途径有光呼吸和细胞呼吸等。其中光呼吸与光合作用密切关联，二者强度受CO2和O2相对浓度等因素调节。相关有机物的演变及其关键酶促反应如图1所示，回答下列问题。    (1)细胞呼吸代谢途径与光呼吸存在交集，都与生命活动的能量代谢有关。请参考图1中的表示形式，在虚线框中补充有关的物质变化，使光呼吸和细胞呼吸的代谢途径联系在一起 。 (2)据图1分析，能与R酶结合的底物是 ，完成光呼吸需要 （细胞器）参与。 (3)图1中GDC酶在非光合组织中含量与活性都极低，H蛋白是其重要组分。为了探究H蛋白对拟南芥幼苗生长的影响，研究者在充足光照条件下，做了相关研究，结果如下:    ①强光下，光、暗反应失衡，过剩能量会转移给O₂形成氧自由基。图2中H组和HS组光合速率高于WT组的原因是 ，从而减少氧自由基的含量，使叶绿体的膜损伤程度降低，有利于光反应强度的维持。 ②检测结果表明，与WT组相比，H组植株光合速率更高，但生长却受到了抑制。对此，同学甲给出的解释是：在H组全株细胞的线粒体中，“2C₂→C₃+CO₂”（脱羧反应）的反应增强，使线粒体内NADH/NAD⁺升高，导致有氧呼吸因NAD⁺供应不足而减弱，无氧呼吸分解的有机物增多，干重下降。对于这个解释，你认为是否合理 （是/否），理由是 。 (4)综上所述，要减轻强光对植物的伤害，在不遮光的前提下，可采取的措施有 （答出2点）。 【答案】(1)   (2) C5、CO2、O2 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 (3) H蛋白含量增加促进光呼吸，消耗过剩能量 否 GDC酶在非光合细胞中含量和活性都极低，仅提高H蛋白含量不足以显著增强脱羧反应 (4)在叶中过量表达H基因，适量使用光呼吸促进剂等（合理即可） 【分析】有氧呼吸的全过程，可以分为三个阶段：第一个阶段，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，在分解的过程中产生少量的氢(用[H]表示)，同时释放出少量的能量。这个阶段是在细胞质基质中进行的；第二个阶段，丙酮酸经过一系列的反应，分解成二氧化碳和氢，同时释放出少量的能量。这个阶段是在线粒体中进行的；第三个阶段，前两个阶段产生的氢，经过一系列的反应，与氧结合而形成水，同时释放出大量的能量。 【详解】（1）细胞呼吸代谢途径与光呼吸存在交集，虚线框对应的场所是线粒体基质，且与NAD+、NADH、CO2等物质的变化有关，据此推测是有氧呼吸的第二个阶段，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和NADH，并释放出少量的能量的过程，如下图所示： （2）由图可知，能与R酶结合的底物有C5、CO2、O2。完成光呼吸需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体的参与。 （3）强光下，光、暗反应失衡，过剩能量会转移给O2形成氧自由基。H组的H基因全株过量表达，HS组的H基因在叶细胞特异性过量表达，因此推测:H蛋白含量增加促进光呼吸，消耗过剩能量，从而减少氧自由基的含量，使叶绿体的膜损伤程度降低，有利于光反应强度的维持，使得H组和HS组光合速率高于WT组。GDC酶能催化C2和NAD+转化为C3、CO2、NADH（即脱羧反应），GDC酶主要分布在叶肉细胞，在非光合组织中含量极低，H蛋白是其重要组分；因为仅提高H蛋白含量可能不足以增强脱羧反应或者增强的脱羧反应会使线粒体内NADH/NAD+升高，导致有氧呼吸因NAD+供应不足而减弱，所以甲同学给出的解释不合理。 （4）若要在强光下提高大棚蔬菜产量，除“在叶中过量表达H基因”外，还可以通过其他方法促进叶细胞的光呼吸，所以适当提高大棚内O2的相对含量或适量使用光呼吸促进剂等都是可采取的措施。 5．图1表示某绿色植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化而变化的趋势。图2表示其他条件均适宜的情况下，实验测得植物光合速率与光照强度的关系。回答下列问题： (1)据图1可知，呼吸速率的最适温度 （填“高于”“等于”或“低于”）光合作用的最适温度。无论是光合作用还是细胞呼吸，温度都是通过 来影响其速率的。 (2)在温度为d时，实际光合速率与呼吸速率的数量关系是 。该植物在温度为 （填字母）时生长速率最快。 (3)图2中当光照强度为2klx时，该植物的叶肉细胞实际光合速率 （填“大于”“等于”或“小于”）呼吸速率。当光照强度为4klx时，限制光合速率的主要环境因素是 。在光照强度为6klx时，适当提高环境温度，光合速率能否会提高？ （填“能”或“否”）。 【答案】(1) 高于 影响酶的活性 (2) 实际光合速率是呼吸速率的2倍 b (3) 大于 光照强度 否 【分析】影响光合作用的环境因素： 1、温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。 2、二氧化碳浓度对光合作用的影响： 在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。 3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。 【详解】（1）根据图1中两条曲线的走势可知，呼吸速率的最适温度高于光合作用的最适温度。光合作用和细胞呼吸过程都需要酶的催化，温度可通过影响酶的活性来影响光合作用和细胞呼吸的速率。 （2）由于图1中的光合速率是净光合速率，而实际光合速率是净光合速率和呼吸速率之和，所以在温度为d时，实际光合速率是呼吸速率的2倍。净光合速率的高低能决定植物的生长速率，据图1可知，当温度为b时净光合速率最大，所以该植物在温度为b时生长速率最快。 （3）图2表示的是光照强度对整株植物的光合速率的影响，由于大部分植物细胞不能像叶肉细胞一样可以进行光合作用，所以当光照强度为2klx时，该植物的叶肉细胞实际光合速率大于呼吸速率。据图2可知，在光照强度为4klx时，限制光合速率的主要环境因素是光照强度。由于该实验的温度条件是适宜的，如果提高温度则光合酶的活性会降低，所以在光照强度为6klx时，适当提高环境温度，植物的光合速率并不会提高。 6．将长势相同的黑藻均分为八等份，编为A、B两组，每组四等份。将A组分别放入装有400mL 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0Lux、1 500 Lux、3 000 Lux、4 500 Lux。将B组分别放入装有400mL自来水且溶解有NaHCO3浓度依次为0、0.1％、0.5％、2％的4只烧杯中，放入光照培养箱中，控制光照强度为1500Lux。用溶解氧传感器检测两组烧杯中黑藻的放氧情况（单位：mg·L-1），每2min采集一次数据，连续采集10min，实验结果如下图所示（忽略不同光照强度对水温的影响）： (1)黑藻叶肉细胞中的光合色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上，光反应除了需要光合色素外，还需要的条件有 ，光合色素可以吸收，传递，转换光能，并将转化的能量储存在 中。 (2)本实验中涉及的自变量有 。 (3)A组实验中，光照强度为4500Lux时，10min内黑藻通过光合作用产生的氧气量大约为 mg（注：曲线上的点对应纵轴上的数值为整数）；光照强度为4500Lux时，8～10min溶解氧量几乎没有发生变化，原因是 。 (4)B组实验中NaHCO3浓度为2％的烧杯，溶解氧量几乎未发生变化，此时叶肉细胞的净光合速率 （填“小于0”“等于0”或“大于0”）。该烧杯中溶解氧量变化与其他三只烧杯明显不同，测定其产氧量较低，原因是 。 【答案】(1) 光照和酶 ATP、NADPH (2)光照强度、NaHCO3浓度（或CO2浓度）、时间 (3) 2.4 随着植物光合作用的持续进行，自来水中CO2浓度降低，植物光合速率下降），光合速率与呼吸速率大概相等，所以溶解氧量几乎不变 (4) 大于0 NaHCO3浓度较高，植物吸水困难（或植物失水较多），光合作用强度和呼吸作用强度均减弱，且氧气产生量和消耗量相等 【分析】1、总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 2、分析题文和图形：不同功率的灯泡代表不同强度的光照，不同浓度的NaHCO3浓度代表不同浓度的CO2，本实验的自变量有光照强度、NaHCO3浓度和处理时间，因变量为黑藻的放氧情况，其表示的是净光合速率。 【详解】（1）光反应的条件是：光照、光合色素和酶；在光反应中，吸收的光能转化为ATP、NADPH中的化学能。 （2）不同功率的灯泡代表不同强度的光照，不同浓度的NaHCO3浓度代表不同浓度的CO2故本实验实际上是探究光照强度和CO2对光合作用的影响，因此本实验中涉及的自变量有：光照强度、NaHCO3浓度以及横坐标时间。 （3）光合作用产生氧气量表示总光合速率，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，无光照时黑藻只进行呼吸作用，10分钟内黑藻通过呼吸作用吸收了（4-2）mg/L×0.4L＝0.8mg的氧气，光照强度为4500Lux时，10分钟内氧气的释放量为（（8-4）mg/L×0..4L=1.6mg,故10分钟内黑藻通过光合作用产生的氧气量大约为0.8+1.6=2.4mg；光照强度为4500Lux时，随植物光合作用进行，自来水中CO2浓度降低，植物光合速率下降，与呼吸速率大概相等，溶解氧量几乎不发生变化。 （4）B组实验2％NaHCO3组的烧杯溶解氧量几乎未发生变化，说明植物净光合速率为0，而植物细胞除了进行光合作用的叶肉细胞外，还有一些只进行呼吸作用的细胞（如根尖分生区细胞），所以此时叶肉细胞的净光合速率大于0。分析B组实验结果可知，在一定范围内，随着二氧化碳浓度的增大，光合作用增强，而2％NaHCO3浓度较高，使得外界溶液浓度较大，细胞吸水困难，水作为光合作用和呼吸作用的原料，水的减少使得光合作用和细胞呼吸强度均减弱，并且强度相等，即光合作用氧气产生量和呼吸作用氧气消耗量相等。 1．（2025·全国卷·高考真题）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大 D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低 【答案】C 【分析】该曲线是植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）随光照强度变化的曲线；光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即 “光补偿点”，此时植物光合作用固定的CO2量，恰好抵消呼吸作用释放的CO2量，净光合为为0，植物干重不增不减 。光照强度为b时，光合速率达到“光饱和点”，此后再增加光照强度，光合速率不再提升（受温度、CO2浓度等其他环境因素或自身酶、色素等内部因素限制），此时光合速率与呼吸速率差值最大，植物积累有机物最快 。 【详解】A、光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累有机物，净光合速率=光合速率-呼吸速率，此时净光合为0，干重不会增加，A 正确； B、光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率逐渐增大，B正确； C、光照强度小于b时，光照强度未达饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不会增大（因为光照不足，光反应提供的ATP和NADPH有限，限制暗反应）；只有当光照强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大，C错误； D、光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速率，提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。 故选C。 2．（2020·山东·高考真题）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。 （1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ，模块3中的甲可与CO2结合，甲为 。 （2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将 （填：增加或减少）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是 。 （3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量 （填：高于、低于或等于）植物，原因是 。 （4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是 。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。 【答案】 模块1和模块2 五碳化合物（或：C5） 减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足 高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或：植物呼吸作用消耗糖类) 叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少 【分析】1、光合作用中光反应和暗反应的比较： 比较项目 光反应 暗反应 场所 类囊体薄膜 叶绿体基质 条件 色素、光、酶、水、ADP、Pi 多种酶、CO2、ATP、[H] 反应产物 [H]、O2、ATP 有机物、ADP、Pi、NADP+、水 物质变化 水的光解：2H2O4[H]+O2 ATP的生成：ADP+Pi+光能ATP CO2的固定：CO2+C52C3 C3的还原：2C3（CH2O）+C5 能量变化 光能→电能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能 实质 光能转变为化学能，水光解产生O2和[H] 同化CO2形成（CH2O） 联系 ①光反应为暗反应提供[H]和ATP； ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+； ③ 光反应与暗反应相互偶联，离开了彼此均会受阻，即无光反应，暗反应无法进行。若无暗反应，有机物无法合成，同样光反应也会停止。 2、分析题图，模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，模块3将活跃的化学能转化为糖类（稳定的化学能），结合光合作用的过程可知，模块1和模块2相当于光反应阶段，模块3相当于暗反应阶段。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为C5，乙为C3。 【详解】（1）叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物（或C5）。 （2）据分析可知乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP+不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。 （3）糖类的积累量=产生量-消耗量，在植物中光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。 （4）在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致二氧化碳的吸收量减少，因此光合作用速率降低。 【点睛】本题主要考查了光合作用过程中光反应和暗反应之间的区别与联系，以及影响光合作用速率的因素，需要考生识记相关内容，联系图中三个模块中能量和物质的变化，结合题干进行分析。 3．（2025·重庆·高考真题）科研人员以水稻秸秆为原料合成的一种新型纳米材料X，发现其能通过叶面或根部吸收进入植物细胞。 (1)为分析X对植物光能利用的影响，科研人员用添加X的培养液培养水绵，再用通过三棱镜的光照射载有需氧细菌和水绵的临时装片，观察并统计不同光质下需氧细菌数量，结果见下表。 光质处理 蓝光 绿光 黄光 橙光 红光 培养液（对照） 150 12 10 14 89 培养液+X 139 28 7 13 88 结果表明，X能够促进水绵利用 光。在水绵细胞中，X呈现出随机分布的特点，当X分布在叶绿体的 时，水绵光能利用效率最佳。 (2)为进一步探究X对叶绿体功能的影响，开展了下列实验。 ①用离体叶绿体X和Y（可与NADPH发生反应的化合物）进行实验，在相同光照条件下，实时测定并计算Y的变化量。由图可知，X能 （填“促进”或“抑制”）叶绿体合成NADPH。为保证本实验的严谨性，需增设1个处理，即Y+经煮沸的叶绿体。该处理获得的结果最符合图中曲线的 （填“甲”或“乙”或“丙”）。 ②将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是 。 (3)研究还发现处理植物的X浓度过高，会出现植物叶片气孔开放度下降的现象，推测与之相关的植物激素及其含量变化是 。 【答案】(1) 绿 类囊体/基粒 (2) 促进 丙 x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快 (3)脱落酸含量增加 【分析】1、光反应的场所是类囊体薄膜，包括水的光解和ATP的合成。暗反应的场所是叶绿体基质，包括CO2的固定和C3的还原。 2、脱落酸的作用：抑制细胞分裂；促进气孔关闭；促进叶和果实的衰老和脱落；维持种子休眠。 【详解】（1）分析表格数据可知，与对照组相比，添加X的培养液中，绿光下需氧细菌数量增加最为明显。由于需氧细菌会聚集在氧气释放多的部位，而氧气是光合作用光反应的产物，所以X能够促进水绵利用绿光。叶绿体中类囊体薄膜是光反应的场所，能吸收、传递和转化光能，当X分布在叶绿体的类囊体（基粒）时，能更好地促进光能的吸收和利用，使水绵光能利用效率最佳。 （2）由图可知，与没有添加X的组相比，添加X的组中Y的变化量更大，说明X能促进叶绿体合成NADPH。经煮沸的叶绿体已经失去活性，不能进行光合作用，也就不能合成NADPH，Y的量基本不变，所以该处理获得的结果最符合图中曲线的丙。 将清水和X溶液分别处理后的植物叶片用打孔器打出叶圆片，抽气后，再置于1%的碳酸氢钠溶液中，给予相同的光照，发现X溶液处理的叶圆片先浮出叶面，其原因是x溶液处理叶圆片能提高光能利用率，促进光反应速率，产生氧气速率加快。 （3）脱落酸能促进气孔关闭，当处理植物的X浓度过高时，植物叶片气孔开放度下降，推测与之相关的植物激素是脱落酸，且其含量增加。 4．（2025·河南·高考真题）光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。    回答下列问题： (1)光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。 (2)上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述 组（填组别）进行对比分析，该实验中的无关变量有 （答出2点即可）。 (3)在光照强度达到光补偿点之前（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率 （填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”）③组的总光合速率，判断依据是 。 【答案】(1) 为光合作用提供能量 作为一种信号调节植物生长发育 (2) ①③④ 温度和二氧化碳浓度 (3) 始终大于 ④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相等 ，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组 【分析】光补偿点时呼吸作用速率等于光合作用速率，光饱和点以后时影响各种植物的光合作用速率的因素不再是光照强度，影响作物光合作用的因素有光照强度、温度或二氧化碳浓度等。 【详解】（1）光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种光信号调节植物生长发育，故光对植物生长发育的作用有为光合作用提供能量和作为一种信号调节植物生长发育两个方面。 （2）为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述‌盐胁迫组（③）和盐胁迫加光处理组‌（④）进行对比分析 。①③比较可知盐胁迫对作物生长的影响，①③④比较可判断实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量，其余变量称为无关变量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。 （3）由于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。 5．（2025·甘肃·高考真题）波长为400~700nm的光属于光合有效辐射（PAR），其中400~500nm为蓝光（B），600~700nm为红光（R）。远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A（高）和B（低）两个位置的PAR、红光/远红光比例（R/FR）和叶片指标（厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸），并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。回答下列问题。 冠层位置 PAR R/FR 叶片厚度（μm） 叶绿素含量（μg·g-1） 线粒体暗呼吸 A B A（施氮肥） B（施氮肥） 0.90 0.20 0.70 0.02 3.40 0.29 1.75 0.01 160 100 150 — 0.15 0.20 0.28 — 1.08 1.08 1.08 — (1)植物叶片中 可吸收红光用于光合作用， 可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置低； 虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。 (2)由表中数据可知，施氮肥 （填“提高”或“降低”）了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是 。 (3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片（未施氮肥）在不同光照强度下的净光合作用速率（下图），发现冠层 位置的叶片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是 。 【答案】(1) 叶绿素 光敏色素 类胡萝卜素 (2) 提高 施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少 (3) B B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点 【分析】光合色素包括叶绿素（主要是叶绿素a和b）、类胡罗卜素，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素吸主要收蓝紫光。光敏色素是一种光受体蛋白，能够感受光刺激，调控植物的生长发育。 【详解】（1）叶绿素（主要是叶绿素a和b）是光合作用中的主要色素，能吸收红光（600-700nm）用于光反应。光敏色素是一种光受体蛋白，能吸收红光（R, 600-700nm）和远红光（FR, 700-750nm），并通过构象变化传递光信号，调节植物生长发育。在冠层中，B位置（低处）的R/FR较低，这是因为上层叶片吸收了更多红光，导致下层红光减少、远红光相对增多，从而降低了R/FR比例。类胡萝卜素（如β-胡萝卜素、叶黄素）主要吸收蓝光（400-500nm），不吸收红光；在冠层中，上层叶片的类胡萝卜素吸收蓝光，减少了透射到下层的蓝光，导致B位置PAR降低。 （2）由表中数据可知，施氮肥提高了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少。 （3）据表可知，B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光（700~750nm，FR）通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$