2027年高考一轮生物学总复习（必修1）讲义---第6讲 光合作用和细胞呼吸的关系

该高中生物学高考复习讲义聚焦光合作用和细胞呼吸的关系及“三率”测定核心考点，按物质能量转化、曲线分析、实验测定的逻辑层次展开，通过考点梳理、方法指导、真题训练、分层练习的教学环节，帮助学生构建知识网络，突破难点。 资料采用表格对比“三率”关键词培养科学思维，设计气体体积变化法等实验提升探究实践能力，结合自然与密闭容器曲线分析建立模型，分层练习确保复习效果，助力学生高效备考，为教师把控复习节奏提供系统指导。

第6讲　光合作用和细胞呼吸的关系 精准研读·备考定位 课标要求 核心素养 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。 1．通过分析光合作用与细胞呼吸的物质和能量转化过程，建立物质和能量观。(生命观念) 2．通过对光合作用、细胞呼吸“三率”曲线分析，培养模型构建与分析能力。(科学思维) 3．通过对光合速率的测定实验，培养实验探究能力。(实验探究) 考点一　光合作用和细胞呼吸的关系 知|识|巩|固 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．光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路 3．辨析净光合速率与总光合速率 (1)微观辨析(以光合速率大于呼吸速率为例) (2)结合曲线辨析 重|难|精|讲 1．自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线分析 2．密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线分析 [提醒]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。 精|准|命|题 考向一　结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维 》例1　(2026·广东佛山质检)用密闭的培养瓶培养等量的绿藻(真核藻类)，将其置于4种不同温度(t1<t2<t3<t4)下培养，其他条件均适宜且相同，光照和黑暗条件下瓶中O2的含量变化如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．O2在细胞的线粒体基质处被消耗，在叶绿体的类囊体薄膜处产生 B．温度为t3时，每天光照时间至少为9.6小时绿藻才能正常生长 C．t4的呼吸速率较t3的高，但二者的光合速率相同 D．随着温度逐渐升高，绿藻的光反应速率不变，暗反应速率增强 》例2　(经典高考全国卷乙)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 考向二　结合光合作用与细胞呼吸相关曲线，考查科学思维 》例3　(2025·福建省龙岩市一级校联盟联考)下图是大棚番茄在24小时内测得的CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述正确的是(　　) A．a点CO2释放量减少可能是由于温度升高导致细胞呼吸强度减弱 B．d点是由于温度过高，蒸腾作用过强导致部分气孔关闭，CO2供应减少 C．如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加 D．番茄细胞时刻进行细胞呼吸，而进行光合作用的时间只有c～e段 》例4　将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．图甲中的C点之前植物已经开始进行光合作用 B．图甲中的F点对应图乙中的g点 C．到达图乙中的d点时，玻璃罩内的CO2浓度最高 D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加 考点二　植物“三率”的判定及测定 重|难|精|讲 1．总光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析 (1)内在关系 ①细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。 ②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。 ③真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。 (2)根据关键词判定 总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率 “同化”“固定”或“消耗”的CO2的量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2的量 黑暗中释放的CO2的量 “产生”或“制造”的O2的量 “释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2的量 黑暗中吸收的O2的量 “产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量 2．光合速率的测定方法 (1)气体体积变化法——测定气体的变化量 注：装置内氧气充足，不考虑无氧呼吸。 ①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，因此单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表有氧呼吸速率。 ②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，因此单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。 ③总光合速率＝净光合速率＋有氧呼吸速率。 ④物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素引起误差，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。 (2)叶圆片称重法——测定单位时间、单位面积叶片中有机物生成量 ①操作图示 ②结果分析 a．净光合速率＝(z－y)/2S(S为叶圆片面积，下同)。 b．呼吸速率＝(x－y)/2S。 c．总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 (3)半叶法——测定光合作用有机物的制造量 ①测定：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤)阻止物质转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB。 ②计算：设被截取部分初始干重为M。 a．被截取部分的呼吸速率＝(M－MA)/6。 b．被截取部分的净光合速率＝(MB－M)/6。 c．被截取部分的总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝(MB－MA)/6。 (4)黑白瓶法——测水中溶氧量的变化 注：瓶中氧气充足，不考虑无氧呼吸。 (5)间隔光照法——比较有机物的合成量 测定方法：光反应和暗反应在不同的酶的催化作用下相对独立进行，在一般情况下，光反应的速率比暗反应的速率快得多，光反应产生的ATP和NADPH除满足暗反应正常利用外，还有一定量的剩余。持续光照，光反应产生的大量ATP和NADPH不能及时被完全利用，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔可利用光照时积累的光反应产物，再持续进行一段时间的暗反应。因此，在光照强度与光照时间不变的情况下，交替光照较连续光照条件下制造的有机物多。 (6)叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率 ①实验原理 ②实验装置分析 a．自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。 b．中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内的水温产生影响。 c．因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量(或浮起相同数量的叶片所用的时间长短)来衡量光合作用的强弱。 精|准|命|题 》例1　(2025·湖北黄冈高三期中)利用下图所示装置可探究某生存状态良好的绿色植物的生理作用。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，且不能进行产生乳酸的无氧呼吸(忽略装置内其他微生物的干扰)。下列相关叙述正确的是(　　) A．若要验证该植物在光下释放O2，应将装置二和装置三分别放在黑暗和光照条件下 B．若要验证CO2是植物进行光合作用的必需原料，应选择装置一和装置三 C．光照条件下，装置一、三中红色液滴移动的距离分别表示O2吸收量和O2生成量 D．黑暗条件下，若装置一、二中的红色液滴均不移动，则该植物只进行有氧呼吸 》例2　某课外小组用传感器测定了不同条件下250 mL有鱼和无鱼池水的溶氧量变化，获得下表数据。下列说法正确的是(　　) 瓶子编号 1 2 3 4 5 条件 26 ℃光照 26 ℃黑暗 26 ℃光照 10 ℃光照 10 ℃黑暗 材料 池水 池水 池水＋鱼 池水 池水＋鱼 2小时后的溶氧量变化/μg 0.378 －0.065 －0.758 －0.03 －0.215 A．1号瓶池水中植物光合作用产生的氧气量为0.378 μg B．4号瓶池水中植物不能进行光合作用 C．26 ℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为1.136 μg D．池水中植物光合作用的最适温度为26 ℃ 》例3　某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了下图所示实验。在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，在不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片，烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率＝[(3y－2z－x)/6]g/(cm2·h)(不考虑取叶圆片和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是(　　) A．下午4时后将整个实验装置遮光3 h B．下午4时后将整个实验装置遮光6 h C．下午4时后在阳光下照射1 h D．晚上8时后在无光下放置3 h 》例4　某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析并回答下列问题： (1)MA表示叶片初始质量－6 h的呼吸作用有机物的消耗量；MB表示__________________________＋__________________________________________－6 h的呼吸作用有机物的消耗量。 (2)若M＝MB－MA，则M表示_________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________。 (3)真正光合速率的计算方法是_______________________________________ _________________________________________________________________________________________________________。 (4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。_____________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 真|题|再|现 1．(2025·河北卷)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是(　　) A．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O B．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 2．(2025·1月浙江卷)西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。 实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50 μmol·m－2·s－1。各处理的西兰花球均贮藏于20 ℃条件下，测定指标和结果如图所示。 注：质量损失率(%)＝×100% 回答下列问题： (1)西兰花球采摘后水和____________供应中断。水是光合作用的原料，在光反应中，水裂解产生O2和__________。 (2)三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而________。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有_________________________________ _____________。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起____________增强从而散失较多水分。 (3)第4天日光组和红光组的__________下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻__________过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 (4)第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是__________________ ______________。综合分析图中结果，________处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 3．(2025·黑吉辽蒙卷)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S)，并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率(如下图)和产量潜力。回答下列问题。 (1)Rubisco在叶绿体的________中催化________与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成(CH2O)，这一过程中能量转换是____________________________ ________。 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于________不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是________。胞间CO2浓度为300 μmol·mol－1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是___________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。_______________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 4．(2025·陕晋宁青卷)叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图(a)。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图(b)。回答下列问题。 (1)R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的________，产物C3在光反应生成的____________参与下合成糖类等有机物。 (2)植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图(a)(b)可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率________(填“增大”或“减小”)；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度________(填“大”“小”或“无法判断”)。 (4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果：____________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5．(2024·吉林卷)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 在叶绿体中：C5＋CO22C3 ① 　 　 　C5＋O2C3＋C2 ② 在线粒体中：2C2＋NAD＋C3＋CO2＋NADH＋H＋③ 注：C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。 图1 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是________过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是________和________。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自________和________(填生理过程)。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________。 据图3中的数据________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是____________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 提能训练　练案[13] A组 一、选择题 1．(2026·辽宁期中)下列关于光合作用和呼吸作用的叙述正确的是(　　) A．光合作用和呼吸作用总是同时进行的 B．光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用 C．光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用 D．光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行 2．(2026·天津阶段练习)如图所示为自然状态下甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，下列相关说法正确的是(　　) A．叶绿体中参与过程①的两类光合色素都主要吸收蓝紫光和红光 B．在过程②中，NADPH和ATP分别为C3的还原供氢和供能 C．过程③有氧或无氧条件都能发生，该过程既产生[H]也消耗[H] D．若过程①②的速率大于过程③的速率，甘蔗植株的干重一定会增加 3．(2026·河北衡水阶段练习)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，9～10 h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，10时对应的图1中的①与③的强度相同 4．(2026·山东烟台期末)如图为某绿色植物的光合速率、呼吸速率随温度变化的曲线图(其余条件均相同)。下列说法错误的是(　　) A．图中虚线是该绿色植物在黑暗条件下测出的呼吸作用曲线 B．AB段叶肉细胞中产生的CO2移动方向是线粒体移向叶绿体 C．限制AB段CO2吸收速率的主要因素是温度 D．图中B点光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物 5．(2025·黑龙江鸡西期中)图1为某植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况，图2为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量转变示意图，图中①～⑥代表物质。据图判断下列说法不正确的是(　　) A．图1中该植物进行光合作用的时间区段是ah段，ce段与fg段光合速率下降的原因不相同 B．图1中若c、f时刻的光合速率相等，则该植物呼吸速率为c时刻小于f时刻 C．图2中①中的能量转化成④中的能量，给植物提供C18O2，则植物释放的CO2中没有18O D．图2中光照突然增强，短时间内可能会导致①与②的比值增大，随后该比值减小，最终基本不变 6．(2026·云南昆明阶段练习)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．通过测定根细胞呼吸作用产生的CO2量可得出石斛的呼吸速率 B．光照强度为0.92 klx时，球花石斛积累的有机物最多 C．光照强度为34.29 klx时，总光合速率的大小关系为球花石斛>灯笼石斛>具槽石斛 D．光照强度为0.53 klx时，具槽石斛叶肉细胞中的ATP由光合作用和呼吸作用产生 7．(2026·湖南长沙阶段练习)呼吸作用和光合作用的原理在农业生产实践过程中有着广泛的应用。下列相关分析错误的是(　　) A．选用透气的纱布或创可贴是因为氧气可以抑制厌氧微生物的繁殖 B．冬季养殖的鸡、牛等不易增肥，需要注意给动物防寒保暖，提高饲料利用率 C．作物种植要“正其行，通其风”，因为种植过密会导致CO2积累抑制呼吸作用 D．棉花套种花生能充分利用土地资源、提高光能利用率，达到增加产量的目的 二、非选择题 8．(2026·湖北省高三期中)图1为某植物的叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意图，其中a、b、c表示物质，①～④表示生理过程。图2表示大田中该植物在不同温度下CO2的吸收或释放量。请回答下列问题： (1)图1中过程②发生的反应称为________，需要①处反应提供______________才能使C3转变成糖类等有机物。 (2)图1中过程③发生的场所是____________；物质a是________，其在白天的去向通常是__________________________________________。 (3)若用18O标记的H2O浇灌植物，那么在图1过程④的最终产物中，有可能检测到18O的物质是____________(答名称或分子式)。 (4)图2中温度从25 ℃上升到30 ℃的过程中，植物体内有机物的总量会________(填“增加”“不变”“减少”或“无法判断”)。 (5)据图2分析，温度为________ ℃时，植株光合作用速率最大，若在该温度条件下，每隔12小时交替黑暗与光照，则该植物在24小时内固定的CO2的量为________ mg。 B组 一、选择题 1．(2025·贵州阶段练习)三角梅的花期长，花瓣颜色丰富，枝干的可塑性高，对城市绿化及精神文明建设都有较高促进作用。图甲为三角梅某叶肉细胞的代谢状况，图乙表示在一定条件下测得的某三角梅植株光照强度与光合速率的关系。下列相关叙述正确的是(　　) A．CO2从其产生场所线粒体到相邻叶肉细胞中被利用，共穿过4层生物膜 B．处于图乙中的b点时的叶肉细胞，其细胞质基质、线粒体、叶绿体均能产生ATP C．将三角梅叶片置于8 klx光照下10小时，每100 cm2叶片消耗的CO2量为120 mg D．适当提高大气中CO2浓度，乙图中的c点会向右移动 2．(2026·湖南长沙阶段练习)下图是研究水稻在晴朗的夏季光合作用与细胞呼吸两种变化曲线。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．图1的G点、图2的I′点，此时光照强度降为0，光合作用停止，净光合速率为0 B．影响图1的B点、图2的B′C′段变化的原因是温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少 C．图2中与18：00相比，12：00时C3的合成速率较快 D．图1的D、F点相当于图2的D′、H′点，此时NADPH会从类囊体薄膜向叶绿体基质移动 3．(2026·吉林省“BEST”合作体六校联考)农科院为提高温室黄瓜的产量，对其光合特性进行了研究。下图为7时至17时内黄瓜叶片光合作用相关指标的测定结果，其中净光合速率和Rubisco(固定CO2的酶)活性日变化均呈“双峰”曲线。下列分析正确的是(　　) A．7时至17时净光合速率两次降低的限制因素相同 B．13时叶绿体内光反应的速率远低于暗反应的速率 C．7时至17时黄瓜叶片干重变化也呈“双峰”曲线 D．胞间CO2浓度既受光合速率影响又会影响光合速率 4．(2026·湖南长沙阶段练习)为研究高温胁迫下CO2浓度升高对番茄生长的影响，研究人员对生长状态一致的番茄幼苗进行CO2浓度控制，分别控制环境CO2浓度为1 000 μmol/mol(A组)，700 μmol/mol(B组)和416 μmol/mol(C组)，在开花结果期进行连续3天高温胁迫和适宜生长温度试验处理，测定番茄净光合速率(An)、CO2固定速率(Vc，max)以及C5再生速率(Jmax)日均值变化，结果如图所示，下列实验分析不正确的是(　　) A．若要获得番茄的总光合速率，还需要进一步测定番茄的呼吸速率 B．据图1分析高温降低了番茄的净光合速率 C．据图2和图3分析高温通过降低CO2固定速率和C5再生速率，从而降低净光合速率，升高CO2浓度得到缓解 D．据实验推测高温条件导致气孔关闭影响暗反应速率，从而影响光反应速率 5．(2025·陕西西安模拟预测)植物的光合作用依赖光照，但光能超过光合系统所能利用的能量时，光合器官可能遭到破坏，该现象称为光抑制。光呼吸能利用部分有机物，在吸收O2放出CO2的同时消耗多余光能，对光合器官起保护作用。下图为某植物叶片在白天和夜晚的气体交换过程，其中PR、R、GP代表不同的生理过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．图中的PR、R过程分别代表呼吸作用、光呼吸，叶片中有机物的积累量取决于GP、R、PR之间的差值 B．光呼吸虽然消耗部分有机物，但是从一定程度上能避免光抑制的发生，有利于植物生长发育 C．植物通过调节叶片角度回避强光或进行细胞内叶绿体的避光运动均可减弱光抑制现象 D．在农业生产中，适当抑制白天光呼吸和夜间呼吸作用的进行，有利于提高农作物产量 6．(2025·湖南邵阳阶段练习)某植物叶片白天气孔关闭，晚上气孔开放吸收固定CO2，如图是其叶肉细胞发生的生理过程，实线代表白天发生的物质变化，虚线代表晚上发生的物质变化。G6P、PEP、OAA分别指葡萄糖－6－磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸、草酰乙酸。CO2与C5和PEP反应分别需要RuBP羧化酶、PEP羧化酶的催化，下列说法不正确的是(　　) A．该植物叶肉细胞内CO2固定的直接产物是OAA和C3 B．叶绿体中光合作用所利用的CO2都是来自苹果酸分解释放的CO2 C．若叶肉细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率，植物的干重不一定增加 D．上述CO2的固定途径是植物对高温环境水分过度蒸发的适应 二、非选择题 7．(2026·烟台联考)为测定光合速率的变化，某科研小组将某植物放入密闭的透明玻璃小室中，如图甲所示。将该装置放于自然环境中，测定夏季一昼夜小室内植物氧气释放速率的变化，结果如图乙所示。请据图分析并回答下列问题： (1)图乙曲线中，a～b段上升的原因是____________________________；e～f段下降是因为____________________________，从而导致光合速率下降；h点时该植物叶肉细胞内产生ATP的场所有______________________。 (2)图乙曲线中d时刻，图甲装置中有色液滴的位置位于起始位置(0点)的________(填“左侧”“右侧”或“起始位置”)。有色液滴移到最右侧对应图乙曲线中的________点。小组成员在上午某段时间内，记录有色液滴移动位置时，获得了以下数据： 每隔20分钟记录一次数据 …… 11 13 17 23 …… 则该组实验数据是在图乙曲线的________段获得的。 (3)如果要测定该植物的真正光合速率，还需增加一组实验，其设计思路是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 8．(2025·河南省许昌市三模)绿色植物通过光合作用将CO2固定并合成有机物，根据固定CO2的途径不同，可将植物主要分为C3植物、C4植物和CAM植物，它们的部分特性如表所示。回答下列问题。 分类 C3植物 C4植物 CAM植物 光呼吸 ？ ？ 低 CO2 固定途径 C3 途径 C3途径和C4途径(C4途径：叶肉细胞中相关酶作用下催化CO2生成C4，C4被运到维管束鞘细胞后生成CO2) C3途径和CAM途径(CAM途径：晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应) Rubisco酶特性 既能催化C5和CO2反应又能催化C5和O2反应 PEP酶特性 PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓度的CO2 (1)三类植物光反应产物相同，它们的光反应产物是________________；Rubisco酶催化C5和CO2反应称为________。 (2)光呼吸是指O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应。正午时C3植物有光合午休现象而C4植物无此现象，请分析在正午时，________(填“C3植物”或“C4植物”)的光呼吸强度更小，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)从CO2固定途径分析(不考虑光呼吸)，与C4植物相比，CAM植物的光合速率________(填“更大”“更小”或“无差异”)，原因是___________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)现提供凡士林(可用于堵塞气孔)，若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM植物，药物b(抑制液泡内苹果酸的分解)，清水，注射器，光合速率检测仪等材料，请设计实验证明CAM植物白天进行暗反应时气孔关闭，所需CO2主要来自液泡中的苹果酸的分解______________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(呼吸作用提供的CO2不予考虑，简要写出实验思路即可)。 答案： 第6讲　光合作用和细胞呼吸的关系 考情研读·备考定位 课标要求 核心素养 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。 1．通过分析光合作用与细胞呼吸的物质和能量转化过程，建立物质和能量观。(生命观念) 2．通过对光合作用、细胞呼吸“三率”曲线分析，培养模型构建与分析能力。(科学思维) 3．通过对光合速率的测定实验，培养实验探究能力。(实验探究) 考点一　光合作用和细胞呼吸的关系 知|识|巩|固 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．光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路 3．辨析净光合速率与总光合速率 (1)微观辨析(以光合速率大于呼吸速率为例) (2)结合曲线辨析 重|难|精|讲 1．自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线分析 2．密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线分析 [提醒]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。 精|准|命|题 考向一　结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维 》例1　(2026·广东佛山质检)用密闭的培养瓶培养等量的绿藻(真核藻类)，将其置于4种不同温度(t1<t2<t3<t4)下培养，其他条件均适宜且相同，光照和黑暗条件下瓶中O2的含量变化如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．O2在细胞的线粒体基质处被消耗，在叶绿体的类囊体薄膜处产生 B．温度为t3时，每天光照时间至少为9.6小时绿藻才能正常生长 C．t4的呼吸速率较t3的高，但二者的光合速率相同 D．随着温度逐渐升高，绿藻的光反应速率不变，暗反应速率增强 答案：B 解析：绿藻是真核生物，O2在细胞内线粒体内膜处被消耗，在叶绿体的类囊体薄膜处产生，A错误；温度为t3时，假设每天光照时间至少为n小时绿藻才能正常生长，则应满足12n>8(24－n)，可求得n>9.6，B正确；光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，黑暗中O2消耗值＝呼吸速率，光下O2增加值＝净光合速率，据题图可知，t4的呼吸速率较t3的高，但两者净光合速率相同，故二者的光合速率不相同，C错误；由题图可知，随着温度逐渐升高，绿藻的光合速率逐渐增加，即绿藻的光反应速率和暗反应速率均增强，D错误。 》例2　(经典高考全国卷乙)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 答案：D 解析：在适宜且恒定的温度和光照条件下，密闭容器中的小麦会同时进行光合作用和呼吸作用，初期光合速率大于呼吸速率，导致容器内CO2含量逐渐降低；由于密闭容器内的CO2含量有限，随着光合作用持续进行，CO2逐渐被消耗，其含量降低，进而光合速率减小；当CO2含量降低到一定水平时，小麦的光合速率和呼吸速率相等，此时净光合速率为0，容器内的CO2含量保持相对稳定，故选D。 考向二　结合光合作用与细胞呼吸相关曲线，考查科学思维 》例3　(2025·福建省龙岩市一级校联盟联考)下图是大棚番茄在24小时内测得的CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述正确的是(　　) A．a点CO2释放量减少可能是由于温度升高导致细胞呼吸强度减弱 B．d点是由于温度过高，蒸腾作用过强导致部分气孔关闭，CO2供应减少 C．如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加 D．番茄细胞时刻进行细胞呼吸，而进行光合作用的时间只有c～e段 答案：B 解析：ab表示只进行呼吸作用，a点温度降低导致细胞呼吸减弱，CO2释放量减少，A错误；d时气温高，蒸腾作用过强导致部分气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，B正确；如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少，C错误；番茄通过光合作用制造有机物的时间是bf段，ce段光合作用大于呼吸作用，有机物积累，D错误。 》例4　将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．图甲中的C点之前植物已经开始进行光合作用 B．图甲中的F点对应图乙中的g点 C．到达图乙中的d点时，玻璃罩内的CO2浓度最高 D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加 答案：B 解析：题图甲中的C点和F点，光合速率等于呼吸速率，分别对应题图乙中的d点和h点，C点之前已经开始进行光合作用，d点玻璃罩内的CO2浓度最高，A、C正确，B错误；比较题图甲中A点和G点可知，经过一昼夜之后，玻璃罩内的CO2浓度降低，则植物体的有机物含量会增加，D正确。 考点二　植物“三率”的判定及测定 重|难|精|讲 1．总光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析 (1)内在关系 ①细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。 ②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。 ③真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。 (2)根据关键词判定 总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率 “同化”“固定”或“消耗”的CO2的量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2的量 黑暗中释放的CO2的量 “产生”或“制造”的O2的量 “释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2的量 黑暗中吸收的O2的量 “产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量 2．光合速率的测定方法 (1)气体体积变化法——测定气体的变化量 注：装置内氧气充足，不考虑无氧呼吸。 ①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，因此单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表有氧呼吸速率。 ②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，因此单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。 ③总光合速率＝净光合速率＋有氧呼吸速率。 ④物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素引起误差，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。 (2)叶圆片称重法——测定单位时间、单位面积叶片中有机物生成量 ①操作图示 ②结果分析 a．净光合速率＝(z－y)/2S(S为叶圆片面积，下同)。 b．呼吸速率＝(x－y)/2S。 c．总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 (3)半叶法——测定光合作用有机物的制造量 ①测定：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤)阻止物质转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB。 ②计算：设被截取部分初始干重为M。 a．被截取部分的呼吸速率＝(M－MA)/6。 b．被截取部分的净光合速率＝(MB－M)/6。 c．被截取部分的总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝(MB－MA)/6。 (4)黑白瓶法——测水中溶氧量的变化 注：瓶中氧气充足，不考虑无氧呼吸。 (5)间隔光照法——比较有机物的合成量 测定方法：光反应和暗反应在不同的酶的催化作用下相对独立进行，在一般情况下，光反应的速率比暗反应的速率快得多，光反应产生的ATP和NADPH除满足暗反应正常利用外，还有一定量的剩余。持续光照，光反应产生的大量ATP和NADPH不能及时被完全利用，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔可利用光照时积累的光反应产物，再持续进行一段时间的暗反应。因此，在光照强度与光照时间不变的情况下，交替光照较连续光照条件下制造的有机物多。 (6)叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率 ①实验原理 ②实验装置分析 a．自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。 b．中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内的水温产生影响。 c．因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量(或浮起相同数量的叶片所用的时间长短)来衡量光合作用的强弱。 精|准|命|题 》例1　(2025·湖北黄冈高三期中)利用下图所示装置可探究某生存状态良好的绿色植物的生理作用。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，且不能进行产生乳酸的无氧呼吸(忽略装置内其他微生物的干扰)。下列相关叙述正确的是(　　) A．若要验证该植物在光下释放O2，应将装置二和装置三分别放在黑暗和光照条件下 B．若要验证CO2是植物进行光合作用的必需原料，应选择装置一和装置三 C．光照条件下，装置一、三中红色液滴移动的距离分别表示O2吸收量和O2生成量 D．黑暗条件下，若装置一、二中的红色液滴均不移动，则该植物只进行有氧呼吸 答案：B 解析：装置二中是水，装置三中是CO2缓冲液，分别放在黑暗和光照条件下，变量不唯一，无法验证该植物在光下释放O2，A错误；若要验证CO2是植物进行光合作用的必需原料，自变量是CO2的有无，装置一中的氢氧化钠溶液吸收CO2，装置三中的CO2缓冲液可提供CO2，B正确；光照条件下，装置一红色液滴移动的距离可表示O2的吸收量，装置三中红色液滴移动的距离可表示O2的释放量，C错误；黑暗条件下，若装置一中的红色液滴不移动，则该植物在装置一中只进行无氧呼吸；装置二中的红色液滴不移动，则该植物在装置二中进行有氧呼吸，D错误。 》例2　某课外小组用传感器测定了不同条件下250 mL有鱼和无鱼池水的溶氧量变化，获得下表数据。下列说法正确的是(　　) 瓶子编号 1 2 3 4 5 条件 26 ℃光照 26 ℃黑暗 26 ℃光照 10 ℃光照 10 ℃黑暗 材料 池水 池水 池水＋鱼 池水 池水＋鱼 2小时后的溶氧量变化/μg 0.378 －0.065 －0.758 －0.03 －0.215 A．1号瓶池水中植物光合作用产生的氧气量为0.378 μg B．4号瓶池水中植物不能进行光合作用 C．26 ℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为1.136 μg D．池水中植物光合作用的最适温度为26 ℃ 答案：C 解析：26 ℃光照条件下，1号瓶溶氧量增加是池水中植物同时进行光合作用和呼吸作用的结果，溶氧量的增加量表示氧气的净积累量，实际氧气产生量为0.378＋0.065＝0.443 μg，A错误；4号瓶池水中植物在有光照情况下，通常会进行光合作用，产生此结果的原因可能是光合作用强度小于呼吸作用强度，B错误；根据1、3号瓶可知，26 ℃光照条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为0.378＋0.758＝1.136 μg，C正确；题表中只有10 ℃和26 ℃两个温度，无法确定池水中植物光合作用的最适温度，D错误。 》例3　某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了下图所示实验。在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，在不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片，烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率＝[(3y－2z－x)/6]g/(cm2·h)(不考虑取叶圆片和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是(　　) A．下午4时后将整个实验装置遮光3 h B．下午4时后将整个实验装置遮光6 h C．下午4时后在阳光下照射1 h D．晚上8时后在无光下放置3 h 答案：A 解析：起始干重为上午10时移走的叶圆片干重x g，从上午10时到下午4时，叶片在这6 h内既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以下午4时移走的叶圆片干重(y g)减去上午10时移走的叶圆片干重(x g)的差值，就等于该叶圆片净光合作用产生干物质的量：(y－x)g。若要求出呼吸作用消耗干物质的量，应将叶片进行遮光处理，先假设叶片遮光处理a小时后干重为z g，下午4时移走的叶圆片干重(y g)减去叶片遮光处理a小时后的干重(z g)的差值，就是呼吸作用消耗干物质的量：(y－z)g。已知测得叶片的光合作用速率＝[(3y－2z－x)/6]g/(cm2·h)，据真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，得出(3y－2z－x)/6＝(y－x)/6＋(y－z)/a，计算出a＝3，A符合题意，B、C、D不符合题意。 》例4　某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析并回答下列问题： (1)MA表示叶片初始质量－6 h的呼吸作用有机物的消耗量；MB表示__________________________＋__________________________________________－6 h的呼吸作用有机物的消耗量。 (2)若M＝MB－MA，则M表示_________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________。 (3)真正光合速率的计算方法是_______________________________________ _________________________________________________________________________________________________________。 (4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。_____________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)叶片初始质量　6 h的光合作用有机物的总产量　(2)叶片B部分被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量　(3)M除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)　(4)将待测叶片的相对应部分截取的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在黑暗环境中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率 解析：叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可正常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示叶片初始质量＋6 h的光合作用有机物的总产量－6 h的呼吸作用有机物的消耗量，MA表示叶片初始质量－6 h的呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6 h的有机物的总产量(叶片B部分被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算真正的光合速率，即M除以时间再除以面积。 真|题|再|现 1．(2025·河北卷)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是(　　) A．类囊体膜上消耗H2O，而线粒体基质中生成H2O B．叶绿体基质中消耗CO2，而线粒体基质中生成CO2 C．类囊体膜上生成O2，而线粒体内膜上消耗O2 D．叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 答案：A 解析：类囊体膜上进行水的光解消耗H2O，而线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段生成H2O，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段不生成H2O，A错误；叶绿体基质中进行暗反应，消耗CO2进行二氧化碳的固定，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，丙酮酸和水反应生成CO2，B正确；类囊体膜上进行水的光解生成O2，线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，消耗O2和NADH生成水，C正确；叶绿体基质中进行暗反应，合成葡萄糖等有机物，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，分解有机物(丙酮酸)，生成CO2和NADH，D正确。 2．(2025·1月浙江卷)西兰花可食用部分为绿色花蕾、花茎组成花球，采摘后容易出现褪色、黄化、老化等现象。某兴趣小组进行如下实验，以探究西兰花花球的保鲜方法。 实验分黑暗组、日光组和红光组三组。日光组和红光组的光照强度均为50 μmol·m－2·s－1。各处理的西兰花球均贮藏于20 ℃条件下，测定指标和结果如图所示。 注：质量损失率(%)＝×100% 回答下列问题： (1)西兰花球采摘后水和____________供应中断。水是光合作用的原料，在光反应中，水裂解产生O2和__________。 (2)三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而________。前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗组，原因有_________________________________ _____________。第4天日光组的质量损失率高于黑暗组，原因可能是日光诱导气孔开放，引起____________增强从而散失较多水分。 (3)第4天日光组和红光组的__________下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，因此推测日光或红光照射能减轻__________过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 (4)第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象，原因是__________________ ______________。综合分析图中结果，________处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 答案：(1)矿质营养　H＋、e－　(2)提高　这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物　蒸腾作用　(3)呼吸强度　细胞代谢　(4)叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现　红光 解析：(1)西兰花球采摘后则不能吸收水以及土壤中矿质营养，所以导致水和矿质营养供应中断。水是光合作用的原料，在光反应中，水在光照条件下裂解产生H＋、e－和O2。 (2)据图可知，三组实验中花球的质量损失率均随着时间延长而提高。由于日光组和红光组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸消耗有机物，所以前3天这两组的质量损失率低于黑暗组。日光诱导气孔开放，导致蒸腾作用增强从而散失较多水分，所以第4天日光组的质量损失率高于黑暗组。 (3)图中，第4天日光组和红光组的呼吸强度下降比黑暗组更明显，但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，过氧化氢酶能将过氧化氢分解为水和氧气，从而降低过氧化氢对细胞的损伤，因此推测日光或红光照射能减轻细胞代谢过程产生的过氧化氢对细胞的损伤，从而延缓衰老。 (4)由于叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现，所以第4天黑暗组西兰花花球出现褪色、黄化现象。综合分析图中结果，第4天时，红光组条件下比日光组和黑暗组，叶绿素降低的幅度低，过氧化氢酶活性最高，能延缓褪色、黄化、老化等现象，所以红光处理对西兰花花球保鲜效果最明显。 3．(2025·黑吉辽蒙卷)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S)，并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率(如下图)和产量潜力。回答下列问题。 (1)Rubisco在叶绿体的________中催化________与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成(CH2O)，这一过程中能量转换是____________________________ ________。 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于________不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是________。胞间CO2浓度为300 μmol·mol－1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是___________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。_______________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)基质　C5　ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物(CH2O)中稳定的化学能　(2)光照强度　CO2浓度　曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高　(3)用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率 解析：(1)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisco在叶绿体基质中催化C5与CO2结合生成C3。在C3的还原过程中需要ATP和NADPH提供能量，部分产物经过一系列反应形成(CH2O)，这一过程中能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物(CH2O)中稳定的化学能。 (2)①②曲线的自变量是有无补光(光照强度)，②③曲线的自变量是有无转入Rubisco基因(Rubisco的含量)。据图分析，当胞间CO2浓度低于B点时，曲线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定CO2的能力强，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合，说明Rubisco的量已经不是限制光合速率的因素，而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线①有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之前曲线①和②重合，说明光照强度不是限制因素，此时最主要的限制因素是CO2浓度。胞间CO2浓度为300 μmol·mol－1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率高。 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。要验证此结论，实验思路为：用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 4．(2025·陕晋宁青卷)叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图(a)。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图(b)。回答下列问题。 (1)R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的________，产物C3在光反应生成的____________参与下合成糖类等有机物。 (2)植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图(a)(b)可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率________(填“增大”或“减小”)；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度________(填“大”“小”或“无法判断”)。 (4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果：____________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)基质　ATP、NADPH　(2)植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快　(3)减小　小　(4)实验思路：以野生型植株W为参照，构建G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。　预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W 解析：(1)叶绿体中R酶催化CO2固定，二氧化碳固定属于暗反应过程，暗反应发生在叶绿体基质中。产物C3在光反应生成的ATP和NADPH的作用下合成糖类等有机物，其中ATP可以提供能量，NADPH作为还原剂并提供能量。 (2)结合图示和题干信息分析，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快，从而使得植株S叶片的净光合速率高于植株W。 (3)叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点，保持环境中CO2浓度不变。当O2浓度从21%升高到40%时，二氧化碳竞争R酶的能力减弱，碳反应速率减小，因此植株S的净光合速率减小。相较于植株W，植株S在相同条件下气孔开度相对较大，有利于二氧化碳的吸收，因此植株S的净光合速率变化幅度较小。 (4)为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，以野生型植株W为参照，构建G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，还需要补充的一个实验组是构建G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株(假设为T)，实验思路是以野生型植株W为参照，构建G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。根据上述分析，G酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W。 5．(2024·吉林卷)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 在叶绿体中：C5＋CO22C3 ① 　 　 　C5＋O2C3＋C2 ② 在线粒体中：2C2＋NAD＋C3＋CO2＋NADH＋H＋③ 注：C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。 图1 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是________过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是________和________。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自________和________(填生理过程)。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________。 据图3中的数据________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是____________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)CO2的固定　(2)细胞质基质　线粒体基质　(3)光呼吸　细胞呼吸　与WT相比，随着光照的增强，改变光呼吸的转基因株系1和2的光呼吸增长较慢，从而使其净光合速率增长较快　不能　总光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率＋光呼吸速率，由题图3中的数据无法获得株系1的细胞呼吸速率和光呼吸速率，因此不能计算出株系1的总光合速率　(4)相同光照强度或CO2浓度下，株系1的净光合速率比株系2和WT的更高 解析：(1)题图1中反应①是CO2和C5在酶的作用下形成C3，此反应是发生在叶绿体基质中的CO2的固定过程。 (2)以葡萄糖为反应物的有氧呼吸会在第一阶段产生少量的NADH，第二阶段产生大量的NADH，有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，第二阶段的场所是线粒体基质。 (3)题图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自细胞呼吸和光呼吸。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是与WT相比，随着光照的增强，改变光呼吸的转基因株系1和2的光呼吸增长较慢，从而使其净光合速率增长较快。总光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率＋光呼吸速率，由题图3中的数据无法获得株系1的细胞呼吸速率和光呼吸速率，因此不能计算出株系1的总光合速率。 (4)据题图2和题图3可知，相同光照强度或CO2浓度下，株系1的净光合速率比株系2和WT的更高，因此其积累的有机物更多，产量可能更具优势。 提能训练　练案[13] A组 一、选择题 1．(2026·辽宁期中)下列关于光合作用和呼吸作用的叙述正确的是(　　) A．光合作用和呼吸作用总是同时进行的 B．光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用 C．光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用 D．光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行 答案：C 解析：光合作用只有在有光的条件下进行，呼吸作用在有光和无光的条件下都能进行，所以在有光的条件下能够同时进行光合作用和呼吸作用，在黑暗中只能进行呼吸作用，A错误；光合作用光反应阶段产生的ATP只用于暗反应阶段，B错误；光合作用形成的糖类可在细胞呼吸中作为原料被氧化分解，C正确；光合作用主要在植物的叶肉细胞进行，细胞呼吸在植物的叶肉细胞和根细胞中均可进行，D错误。 2．(2026·天津阶段练习)如图所示为自然状态下甘蔗叶肉细胞内的一系列反应过程，下列相关说法正确的是(　　) A．叶绿体中参与过程①的两类光合色素都主要吸收蓝紫光和红光 B．在过程②中，NADPH和ATP分别为C3的还原供氢和供能 C．过程③有氧或无氧条件都能发生，该过程既产生[H]也消耗[H] D．若过程①②的速率大于过程③的速率，甘蔗植株的干重一定会增加 答案：C 解析：①过程表示光反应，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A错误；在过程②即暗反应中，NADPH为C3的还原供氢和供能，ATP为C3的还原提供能量，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸有机物的氧化分解都会产生ATP，有氧呼吸中，第一阶段和第二阶段产生[H]，第三阶段[H]和O2反应生成水，并释放大量能量，无氧呼吸中，第一阶段产生[H]，第二阶段[H]与丙酮酸反应生成酒精和CO2或生成乳酸，C正确；甘蔗干重增加与否是由植物体的光合作用与细胞呼吸共同决定的，仅叶肉细胞内光合作用(过程①②)速率大于细胞呼吸(过程③④)速率，不能判断甘蔗的干重是否一定会增加，D错误。 3．(2026·河北衡水阶段练习)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，9～10 h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，10时对应的图1中的①与③的强度相同 答案：A 解析：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，为有氧呼吸第三阶段，产生大量ATP，A正确。图2中，9－10 h间，光合速率迅速下降的原因可能是环境中温度迅速下降，也可能是突然停止光照，但呼吸作用也受到温度影响，而呼吸速率并没有明显下降，故不是温度变化，B错误。培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，原因是蒸腾作用导致植物体内水分散失，C错误。10 h时，光合速率为0，但呼吸速率仍维持在最高水平，因此10时对应的图1中的①与③的强度不同，D错误。 4．(2026·山东烟台期末)如图为某绿色植物的光合速率、呼吸速率随温度变化的曲线图(其余条件均相同)。下列说法错误的是(　　) A．图中虚线是该绿色植物在黑暗条件下测出的呼吸作用曲线 B．AB段叶肉细胞中产生的CO2移动方向是线粒体移向叶绿体 C．限制AB段CO2吸收速率的主要因素是温度 D．图中B点光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物 答案：D 解析：题图中虚线测量的是呼吸速率，应在黑暗条件下进行，否则会有光合作用的干扰，A正确；据图可知，AB段光合作用大于呼吸作用，植物呼吸作用产生的CO2被光合作用利用，因此AB段时叶肉细胞中产生的CO2移动方向是从线粒体移向叶绿体，B正确；A点为光补偿点，此时光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物，AB段随温度升高，净光合作用升高，该阶段限制光合作用的因素是温度，C正确；B点净光合量等于呼吸作用量，光合作用的总量等于呼吸作用的两倍，D错误。 5．(2025·黑龙江鸡西期中)图1为某植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况，图2为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量转变示意图，图中①～⑥代表物质。据图判断下列说法不正确的是(　　) A．图1中该植物进行光合作用的时间区段是ah段，ce段与fg段光合速率下降的原因不相同 B．图1中若c、f时刻的光合速率相等，则该植物呼吸速率为c时刻小于f时刻 C．图2中①中的能量转化成④中的能量，给植物提供C18O2，则植物释放的CO2中没有18O D．图2中光照突然增强，短时间内可能会导致①与②的比值增大，随后该比值减小，最终基本不变 答案：C 解析：分析图1，a点以前植物只进行呼吸作用，a点以后开始进行光合作用，ab段，光合作用小于呼吸作用，b点以后植物的光合作用大于呼吸作用，g点光合作用等于呼吸作用，gh段表示呼吸作用大于光合作用，h点以后植物只进行呼吸作用，即图1中该植物进行光合作用的时间区段是ah段；ce段下降主要是由于光合午休导致气孔关闭使二氧化碳吸收减少，导致光合作用减弱，fg段下降是由于接近傍晚，光照强度减弱是导致光合作用强度下降的主要原因，A正确；呼吸作用速率等于真光合作用速率－净光合作用速率，由于c点净光合作用速率大于f点净光合作用速率，因此若c、f时刻的光合速率相等，则c点的呼吸作用速率低于f点的呼吸作用速率，B正确；①ATP中的能量用于三碳化合物的还原，形成④(CH2O)，ATP中活跃的化学能转化成(CH2O)中稳定的化学能；给植物提供C18O2，会通过光合作用过程出现在有机物中，而后通过有氧呼吸过程转移到二氧化碳中，故植物释放的CO2中含有18O，C错误；光照突然增强，短时间内会产生更多的ATP，因而消耗的ADP会增多，可能会导致①ATP与②ADP的比值增大，随后该比值减小，最终达到新的平衡，保持基本不变，D正确。 6．(2026·云南昆明阶段练习)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．通过测定根细胞呼吸作用产生的CO2量可得出石斛的呼吸速率 B．光照强度为0.92 klx时，球花石斛积累的有机物最多 C．光照强度为34.29 klx时，总光合速率的大小关系为球花石斛>灯笼石斛>具槽石斛 D．光照强度为0.53 klx时，具槽石斛叶肉细胞中的ATP由光合作用和呼吸作用产生 答案：D 解析：测定石斛的呼吸速率应该测定其整体细胞呼吸作用产生的CO2量，而不是仅测定根细胞呼吸作用产生的CO2量，因为石斛其他部位的细胞也会进行呼吸作用，A错误；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；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，C错误；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，D正确。 7．(2026·湖南长沙阶段练习)呼吸作用和光合作用的原理在农业生产实践过程中有着广泛的应用。下列相关分析错误的是(　　) A．选用透气的纱布或创可贴是因为氧气可以抑制厌氧微生物的繁殖 B．冬季养殖的鸡、牛等不易增肥，需要注意给动物防寒保暖，提高饲料利用率 C．作物种植要“正其行，通其风”，因为种植过密会导致CO2积累抑制呼吸作用 D．棉花套种花生能充分利用土地资源、提高光能利用率，达到增加产量的目的 答案：C 解析：选用透气的纱布或创可贴是为了抑制厌氧微生物(如破伤风芽孢杆菌)的无氧呼吸，A正确；冬季动物需要消耗更多能量维持体温，防寒保暖可减少能量散失，使饲料中的有机物更多用于生长(同化作用)，从而提高饲料利用率，B正确；“正其行，通其风”的目的是通过通风补充CO2，增强光合作用，种植过密会导致植物间相互遮挡，光照不足，且CO2浓度可能因光合作用消耗而降低，成为限制因素，而非CO2积累抑制呼吸作用，C错误；棉花(高秆)与花生(矮秆)套种可分层利用光能，同时充分利用不同层次土壤的养分，提高光能利用率和土地资源利用率，D正确。 二、非选择题 8．(2026·湖北省高三期中)图1为某植物的叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意图，其中a、b、c表示物质，①～④表示生理过程。图2表示大田中该植物在不同温度下CO2的吸收或释放量。请回答下列问题： (1)图1中过程②发生的反应称为________，需要①处反应提供______________才能使C3转变成糖类等有机物。 (2)图1中过程③发生的场所是____________；物质a是________，其在白天的去向通常是__________________________________________。 (3)若用18O标记的H2O浇灌植物，那么在图1过程④的最终产物中，有可能检测到18O的物质是____________(答名称或分子式)。 (4)图2中温度从25 ℃上升到30 ℃的过程中，植物体内有机物的总量会________(填“增加”“不变”“减少”或“无法判断”)。 (5)据图2分析，温度为________ ℃时，植株光合作用速率最大，若在该温度条件下，每隔12小时交替黑暗与光照，则该植物在24小时内固定的CO2的量为________ mg。 答案：(1)暗反应　ATP和NADPH　(2)细胞质基质　O2　一部分进入线粒体参与有氧呼吸，另一部分释放到外界环境中　(3)CO2、H2O　(4)增加　(5)30　78 解析：(1)图1中②过程为暗反应，需要①过程光反应提供ATP和NADPH，才能使C3转变成糖类等有机物。 (2)图1中过程③有氧呼吸第一阶段发生的场所是细胞质基质；物质a参与有氧呼吸第三阶段，表示O2，在白天光合作用速率大于呼吸作用速率，其去向通常是一部分进入线粒体参与有氧呼吸，另一部分释放到外界环境中。 (3)若用18O标记水，光合作用可产生18O2，H218O参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2,18O2参与有氧呼吸第三阶段产生H218O，过程④的最终产物中有可能检测到18O的物质有CO2、H2O。 (4)光照下吸收CO2数值表示净光合作用速率，黑暗中释放CO2数值表示呼吸作用速率。图2中温度从25 ℃上升到30 ℃的过程中，净光合作用速率大于呼吸作用速率，植物体内有机物的总量会增加。 (5)温度为30 ℃时，总光合速率为3.5＋3＝6.5(mg/h)，光合速率最大。该温度条件下，光合作用速率为6.5 mg/h，每隔12小时交替黑暗与光照，则该植物叶绿体在24小时内固定的CO2的量为12×6.5＝78 mg。 B组 一、选择题 1．(2025·贵州阶段练习)三角梅的花期长，花瓣颜色丰富，枝干的可塑性高，对城市绿化及精神文明建设都有较高促进作用。图甲为三角梅某叶肉细胞的代谢状况，图乙表示在一定条件下测得的某三角梅植株光照强度与光合速率的关系。下列相关叙述正确的是(　　) A．CO2从其产生场所线粒体到相邻叶肉细胞中被利用，共穿过4层生物膜 B．处于图乙中的b点时的叶肉细胞，其细胞质基质、线粒体、叶绿体均能产生ATP C．将三角梅叶片置于8 klx光照下10小时，每100 cm2叶片消耗的CO2量为120 mg D．适当提高大气中CO2浓度，乙图中的c点会向右移动 答案：B 解析：CO2从出线粒体到相邻叶肉细胞被利用共穿过线粒体内外膜、细胞膜、相邻叶肉细胞细胞膜、叶绿体内外膜，共6层生物膜，A错误；处于图乙中b点时的叶肉细胞既进行光合作用又进行有氧呼吸，因而其细胞质基质、线粒体和叶绿体都能产生ATP，B正确；三角梅叶片在8 klx光照下的净光合速率为12 mg CO2/100 cm2·h，呼吸速率为6 mg CO2/100 cm2·h，总光合速率为18 mg CO2/100 cm2·h,10小时后每100 cm2叶片消耗的CO2量为18×10＝180 mg，C错误；c点时，光合速率等于呼吸速率，适当提高CO2的浓度，光合作用增强，c点应向左移动，D错误。 2．(2026·湖南长沙阶段练习)下图是研究水稻在晴朗的夏季光合作用与细胞呼吸两种变化曲线。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．图1的G点、图2的I′点，此时光照强度降为0，光合作用停止，净光合速率为0 B．影响图1的B点、图2的B′C′段变化的原因是温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少 C．图2中与18：00相比，12：00时C3的合成速率较快 D．图1的D、F点相当于图2的D′、H′点，此时NADPH会从类囊体薄膜向叶绿体基质移动 答案：A 解析：在图1的G点，此时光照强度降为0，植物只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合速率为负值，图2的H′点时，玻璃罩内CO2浓度达到最低，此时净光合速率为0，H′点后光照强度越来越弱，I′时光照强度降为0，植物只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合速率为负值，A错误；图1中B点处于凌晨，温度较低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少，图2中B′C′段也是因为凌晨温度降低，细胞呼吸减弱，使得密闭容器内CO2浓度增加变缓，B正确；图2中12：00时比18：00时密闭容器内CO2浓度高，CO2固定形成C3的速率较快，C正确；图1的D、F点和图2的D′、H′点都表示光合作用强度等于呼吸作用强度，此时光反应产生的NADPH会从类囊体薄膜向叶绿体基质移动，用于C3的还原，D正确。 3．(2026·吉林省“BEST”合作体六校联考)农科院为提高温室黄瓜的产量，对其光合特性进行了研究。下图为7时至17时内黄瓜叶片光合作用相关指标的测定结果，其中净光合速率和Rubisco(固定CO2的酶)活性日变化均呈“双峰”曲线。下列分析正确的是(　　) A．7时至17时净光合速率两次降低的限制因素相同 B．13时叶绿体内光反应的速率远低于暗反应的速率 C．7时至17时黄瓜叶片干重变化也呈“双峰”曲线 D．胞间CO2浓度既受光合速率影响又会影响光合速率 答案：D 解析：7时至17时净光合速率两次降低的限制因素不同，第一次下降是由于Rubisco活性下降，光合速率下降，第二次下降是由于光照减弱，A错误；11～13时，叶片的CO2浓度快速上升，是由于Rubisco活性下降，光反应的速率高于暗反应的速率，B错误；7时至17时净光合速率大于0，干重不断增大，C错误；光合速率会影响胞间CO2浓度，同时胞间CO2浓度又会影响光合速率，D正确。 4．(2026·湖南长沙阶段练习)为研究高温胁迫下CO2浓度升高对番茄生长的影响，研究人员对生长状态一致的番茄幼苗进行CO2浓度控制，分别控制环境CO2浓度为1 000 μmol/mol(A组)，700 μmol/mol(B组)和416 μmol/mol(C组)，在开花结果期进行连续3天高温胁迫和适宜生长温度试验处理，测定番茄净光合速率(An)、CO2固定速率(Vc，max)以及C5再生速率(Jmax)日均值变化，结果如图所示，下列实验分析不正确的是(　　) A．若要获得番茄的总光合速率，还需要进一步测定番茄的呼吸速率 B．据图1分析高温降低了番茄的净光合速率 C．据图2和图3分析高温通过降低CO2固定速率和C5再生速率，从而降低净光合速率，升高CO2浓度得到缓解 D．据实验推测高温条件导致气孔关闭影响暗反应速率，从而影响光反应速率 答案：D 解析：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以若要获得番茄的总光合速率，还需要进一步测定番茄的呼吸速率，A正确；观察图1，对比高温处理组和适宜生长温度处理组，可明显看出高温处理组的净光合速率低于适宜生长温度处理组，即高温降低了番茄的净光合速率，B正确；由图2可知高温降低了CO2固定速率，由图3可知高温降低了C5再生速率，综合来看高温通过降低CO2固定速率和C5再生速率，从而降低净光合速率，且对比A、B、C三组，可发现升高CO2浓度能在一定程度上缓解这种降低的趋势，C正确；实验结果表明高温是通过降低CO2固定速率和C5再生速率来影响暗反应速率，进而影响净光合速率，并没有体现出高温条件导致气孔关闭影响暗反应速率从而影响光反应速率，D错误。 5．(2025·陕西西安模拟预测)植物的光合作用依赖光照，但光能超过光合系统所能利用的能量时，光合器官可能遭到破坏，该现象称为光抑制。光呼吸能利用部分有机物，在吸收O2放出CO2的同时消耗多余光能，对光合器官起保护作用。下图为某植物叶片在白天和夜晚的气体交换过程，其中PR、R、GP代表不同的生理过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．图中的PR、R过程分别代表呼吸作用、光呼吸，叶片中有机物的积累量取决于GP、R、PR之间的差值 B．光呼吸虽然消耗部分有机物，但是从一定程度上能避免光抑制的发生，有利于植物生长发育 C．植物通过调节叶片角度回避强光或进行细胞内叶绿体的避光运动均可减弱光抑制现象 D．在农业生产中，适当抑制白天光呼吸和夜间呼吸作用的进行，有利于提高农作物产量 答案：A 解析：分析题图可知，由于叶片在夜晚和白天都进行R过程，故R代表呼吸作用，PR是叶片吸收O2和放出CO2的过程，因此是光呼吸，A错误；由题干可知光呼吸虽然消耗部分有机物，但可以消耗多余能量，对光合器官起保护作用，从一定程度上能避免光抑制的发生，有利于植物生长发育，B正确；光能超过光合系统所能利用的能量时，光合器官可能遭到破坏，植物本身的调节如叶子调节角度回避强光、叶绿体避光运动等都可以避免强光直射造成光合结构破坏，是对光抑制的保护性反应，C正确；白天光呼吸和夜间呼吸作用均会消耗光合作用的有机物，适当抑制白天光呼吸和夜间呼吸作用的进行，可以增多有机物的积累，增加农作物产量，D正确。 6．(2025·湖南邵阳阶段练习)某植物叶片白天气孔关闭，晚上气孔开放吸收固定CO2，如图是其叶肉细胞发生的生理过程，实线代表白天发生的物质变化，虚线代表晚上发生的物质变化。G6P、PEP、OAA分别指葡萄糖－6－磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸、草酰乙酸。CO2与C5和PEP反应分别需要RuBP羧化酶、PEP羧化酶的催化，下列说法不正确的是(　　) A．该植物叶肉细胞内CO2固定的直接产物是OAA和C3 B．叶绿体中光合作用所利用的CO2都是来自苹果酸分解释放的CO2 C．若叶肉细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率，植物的干重不一定增加 D．上述CO2的固定途径是植物对高温环境水分过度蒸发的适应 答案：B 解析：据图可知，在细胞质基质中CO2与PEP生成OAA，然后经过一系列的变化，在叶绿体中CO2与C5结合形成C3，A正确；叶绿体中光合作用所利用的CO2来源于细胞呼吸产生的CO2和苹果酸分解产生的CO2，B错误；植物细胞除了叶肉细胞，还有其他的细胞也会进行呼吸作用消耗有机物，只有叶肉细胞光合作用速率大于自身和其他植物细胞呼吸速率之和，植物的干重才会增加，C正确；白天气温高，防止水分蒸发过快，气孔会关闭，只有晚上气孔开放吸收固定CO2，这是植物对高温环境水分过度蒸发的适应，D正确。 二、非选择题 7．(2026·烟台联考)为测定光合速率的变化，某科研小组将某植物放入密闭的透明玻璃小室中，如图甲所示。将该装置放于自然环境中，测定夏季一昼夜小室内植物氧气释放速率的变化，结果如图乙所示。请据图分析并回答下列问题： (1)图乙曲线中，a～b段上升的原因是____________________________；e～f段下降是因为____________________________，从而导致光合速率下降；h点时该植物叶肉细胞内产生ATP的场所有______________________。 (2)图乙曲线中d时刻，图甲装置中有色液滴的位置位于起始位置(0点)的________(填“左侧”“右侧”或“起始位置”)。有色液滴移到最右侧对应图乙曲线中的________点。小组成员在上午某段时间内，记录有色液滴移动位置时，获得了以下数据： 每隔20分钟记录一次数据 …… 11 13 17 23 …… 则该组实验数据是在图乙曲线的________段获得的。 (3)如果要测定该植物的真正光合速率，还需增加一组实验，其设计思路是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)凌晨温度下降，酶活性降低，细胞呼吸减弱　温度过高，导致叶片部分气孔关闭，二氧化碳供应减少，暗反应减慢　细胞质基质、叶绿体、线粒体　(2)左侧　h　de　(3)设置与图甲相同的装置，并将该装置遮光放在与图甲装置相同的环境条件下 解析：(1)ab段时外界温度比较低，酶活性降低，植物的细胞呼吸减弱，释放二氧化碳的速率减慢，吸收氧气的速率也减慢，所以在图乙曲线中，ab段表现为上升趋势；中午外界温度较高，蒸腾作用旺盛，为了减少植物体内水分的散失，植物叶片部分气孔关闭，二氧化碳供应减少，暗反应减慢，导致植物此时释放氧气的速率明显降低；由图乙可知，h点时该植物的氧气释放速率为0，即净光合速率为0，该植物同时进行光合作用和细胞呼吸，因此此时叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。 (2)图甲中二氧化碳缓冲液可以保证容器内二氧化碳浓度的恒定，所以气体体积的增加或减少的原因是氧气的释放或消耗，从而导致液滴的移动。d点之前植物细胞呼吸强度大于光合作用强度，由于a～d点的细胞呼吸导致容器内的氧气浓度降低，从而导致液滴左移；图甲装置刻度管中的有色液滴右移到最大值的时刻是光合积累量最大的时刻，对应图乙的h点。根据表格中的数据可以看出，氧气释放速率一直增加，说明该时间段光合作用强度大于细胞呼吸强度，而且增加的速率加快，所以只能是图乙曲线中的de段。 (3)本实验所测数据为植物的净光合速率，如果计算植物的真正光合速率则还需要测定植物的呼吸速率，故实验思路为设置一组实验遮光处理，植物不能进行光合作用，其他条件与图甲装置相同，以测定植物的呼吸速率，最后将测得的呼吸速率和净光合速率相加即可得到真正光合速率。 8．(2025·河南省许昌市三模)绿色植物通过光合作用将CO2固定并合成有机物，根据固定CO2的途径不同，可将植物主要分为C3植物、C4植物和CAM植物，它们的部分特性如表所示。回答下列问题。 分类 C3植物 C4植物 CAM植物 光呼吸 ？ ？ 低 CO2 固定途径 C3 途径 C3途径和C4途径(C4途径：叶肉细胞中相关酶作用下催化CO2生成C4，C4被运到维管束鞘细胞后生成CO2) C3途径和CAM途径(CAM途径：晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应) Rubisco酶特性 既能催化C5和CO2反应又能催化C5和O2反应 PEP酶特性 PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓度的CO2 (1)三类植物光反应产物相同，它们的光反应产物是________________；Rubisco酶催化C5和CO2反应称为________。 (2)光呼吸是指O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应。正午时C3植物有光合午休现象而C4植物无此现象，请分析在正午时，________(填“C3植物”或“C4植物”)的光呼吸强度更小，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)从CO2固定途径分析(不考虑光呼吸)，与C4植物相比，CAM植物的光合速率________(填“更大”“更小”或“无差异”)，原因是___________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)现提供凡士林(可用于堵塞气孔)，若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM植物，药物b(抑制液泡内苹果酸的分解)，清水，注射器，光合速率检测仪等材料，请设计实验证明CAM植物白天进行暗反应时气孔关闭，所需CO2主要来自液泡中的苹果酸的分解______________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(呼吸作用提供的CO2不予考虑，简要写出实验思路即可)。 答案：(1)O2、NADPH、ATP　CO2的固定　(2)C4植物　C3植物有光合午休现象，气孔关闭，CO2浓度低，而CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应，而C4植物无光合午休现象，故而C4植物光呼吸强度小于C3植物　(3)更小　C4途径可以在CO2浓度较低时有效地将其固定，二氧化碳是光合作用的原料之一，C4植物有C4途径，而CAM植物晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应，故与C4植物相比，CAM植物的光合速率更小 (4)将若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM植物均分为两组，一组向植物注射适量清水，另一组注射等量的药物b，植物叶片均涂抹等量凡士林，置于光下，一段时间后，利用光合速率检测仪检测两组植物光合速率大小并比较 解析：(1)光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，发生了水的光解和ATP、NADPH的生成，光反应的产物有O2、NADPH、ATP，其中NADPH、ATP会参与暗反应C3的还原；暗反应包括CO2的固定和C3的还原，Rubisco酶催化C5和CO2反应称为CO2的固定。 (2)正午时C3植物有光合午休现象，光合午休，意味着植物气孔关闭，进入到细胞的CO2减少，CO2浓度降低，结合题干“光呼吸是指O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应”可知，CO2浓度越低，光呼吸强度越大，而C4植物无光合午休现象，故在正午时，C4植物的光呼吸强度更小。 (3)结合题中所给表格可知，C4植物有C4途径，而CAM植物无C4途径，CAM植物只在晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应，故与C4植物相比，CAM植物的光合速率更小。 (4)实验遵循对照原则和单一变量原则，为证明“CAM植物白天进行暗反应时气孔关闭，所需CO2主要来自液泡中的苹果酸的分解”可设计实验思路为：将若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM植物均分为两组，一组向植物注射适量清水，另一组注射等量的药物b，植物叶片均涂抹等量凡士林，置于光下，一段时间后，利用光合速率检测仪检测两组植物光合速率大小并比较。 学科网（北京）股份有限公司 $