2027届高中生物一轮复习讲义第三单元　第15课时　光合作用和细胞呼吸的综合分析

第15课时　光合作用和细胞呼吸的综合分析 考点一　细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化 (1)物质方面 训练　如果用18O标记土壤中的水，那么植物产生的二氧化碳和氧气是否含有18O？如果有，写出18O的转移途径。 提示　有，H218O经过光合作用的光反应转移给18O2，H218O经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。 (2)能量方面 (3)ATP、NADH和NADPH的来源与去路 考向一　细胞呼吸、光合作用的物质和能量变化 1．(2025·豫北名校期末联考)如图表示某自养型生物进行光合作用和细胞呼吸的过程示意图，图中①～④表示反应过程。下列叙述正确的是(　　) A．反应①②发生的场所只能分别是类囊体薄膜和线粒体内膜 B．反应③④分别表示CO2的固定和有氧呼吸的第一、二阶段 C．反应①产生的ATP可用于反应③和其他消耗能量的反应 D．NADP＋是氧化型辅酶Ⅰ，是光合作用产生的e－的最终受体 答案　C 解析　若该自养型生物为蓝细菌，则其反应①②发生的场所不在类囊体薄膜和线粒体内膜，A错误；反应③表示暗反应过程，包括CO2的固定和C3的还原，B错误；反应①产生的ATP可用于反应③和其他消耗能量的反应，如叶绿体内基因的表达等，C正确；NADP＋是氧化型辅酶Ⅱ，D错误。 2．(2025·河北，4)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，涉及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，合成糖类等有机物，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。 考点二　“三率”的关系及测定 1．微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 2．光合速率与呼吸速率的常用表示方法 项目 含义 表示方法(单位面积的叶片在单位时间内的变化量) 真正光 合速率 植物在光下实际合成有机物的速率 O2产生(生成)速率或叶绿体释放O2量 CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量 有机物产生(制造、生成)速率 净光 合速率 植物有机物的积累速率 植物或叶片或叶肉细胞O2释放速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2吸收速率 有机物积累速率 呼吸速率 单位面积的叶片在单位时间内分解有机物的速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 点拨　总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 ①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量 ②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量 3．自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的变化 (1)图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨约2时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。 (2)图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照，光合作用启动。 (3)图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度。 (4)图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭，CO2供应不足，出现“光合午休”现象。 (5)图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。 (6)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。 (7)图2 所示一昼夜密闭容器中植物能(填“能”或“不能”)正常生长，原因是J′点低于A′点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合作用量大于总细胞呼吸量。 4．测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法 (1)“液滴移动法”——测定装置中气体体积变化 ①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即“真正光合速率”。 ②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。与图中两装置相比，对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。 (2)“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量 将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。 (3)“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化 a．“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。 b．在有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量；二者之和为真正光合作用量。 c．在没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝真正光合作用量。 (4)“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量 本方法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。 净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 考向二　“三率”的关系及测定 3．(2023·北京，3)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(　　) A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 答案　C 解析　CO2吸收速率代表净光合速率，在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，植物需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高，主要原因是随着温度的升高，光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 4．某同学欲测定植物叶片的总光合速率，做如图所示实验。在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于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质量，测得叶圆片的总光合速率＝(7y－6z－x)/6(g·cm－2·h－1)。不考虑取叶圆片的机械损伤和温度微小变化对叶片生理活动的影响，则M处的实验条件是(　　) A．下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时 B．下午4时后将整个实验装置遮光3小时 C．下午4时后将整个实验装置遮光1小时 D．下午4时后在阳光下照射3小时 答案　C 解析　上午10时叶圆片干重为x克，下午4时叶圆片干重为y克，这段时间内叶圆片既进行了光合作用，又进行了细胞呼吸，因此(y－x)/6 (g·cm－2·h－1)可表示这段时间内叶圆片的净光合速率；已测得叶圆片的总光合速率，因此叶圆片的呼吸速率可求得为(7y－6z－x)/6－(y－x)/6＝(y－z)(g·cm－2·h－1)，因此M处的实验条件是下午4时后将整个实验装置遮光1小时，C符合题意。 考向三　光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 5．(2024·新课标，31)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题： (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是______________________________，原因是________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (2)光照t时间时，a组CO2浓度____________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。 (3)若延长光照时间，c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是______组，判断依据是_________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会__________(填“升高”“降低”或“不变”)。 答案　(1)红光和蓝紫光　光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，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)大于　(3)b　密闭容器中，c的O2浓度不再增加，说明此时由于CO2不足，导致光合速率减弱，光合速率等于呼吸速率；a组O2浓度等于初始浓度，也意味着光合速率等于呼吸速率；而b组此时的光合速率仍然大于呼吸速率。综上所述，b组的光合速率最大　(4)升高 解析　(2)b组O2浓度高于a组，说明光合速率大于呼吸速率，整体表现为吸收CO2，释放O2。因此，a组CO2浓度大于b组。(4)d组O2浓度等于c组是由于密闭容器中CO2的限制，此时光合速率等于呼吸速率，打开容器之后，提供了更多的CO2，此时即便以c组的光照强度照光仍然可以使幼苗的光合速率上升，大于呼吸速率。 课时精练 [分值：100分] [1～5题，每题6分；6～9题，每题7分。共58分] 一、选择题 1．(2025·黄石二模)如图是某植株叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。下列叙述错误的是(　　) A．若细胞①处于黑暗环境中，那么该细胞单位时间内放出的CO2量即为呼吸速率 B．若将该植株置于细胞②对应的光照强度下一段时间，则植株的干重将减小 C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和 D．对细胞④的分析可得出，此时的光照强度较弱且物质的量N1小于m2 答案　D 解析　细胞①处于黑暗环境中，细胞只进行呼吸作用，因此该细胞单位时间内放出的CO2量即为呼吸速率，A正确；细胞②对应的光照强度下光合作用强度等于呼吸作用强度，但由于植株中存在不能进行光合作用的细胞，会消耗有机物，所以若将该植株置于细胞②对应的光照强度下一段时间，则植株的干重将减小，B正确；细胞③光合作用强度大于呼吸作用强度，光合作用所需的CO2来源于外来的CO2和呼吸作用产生的CO2，故光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和，C正确；细胞④表示细胞从外界吸收O2并释放CO2，吸收O2与释放CO2的量相等，物质的量N1等于m2，D错误。 2．(2025·巴中二模)如图为植物叶肉细胞内的部分代谢过程，①～⑦为相关生理过程。下列叙述正确的是(　　) A．干旱缺水时和植物缺铁时，首先受到影响的均为过程③ B．转运蛋白在过程①和②中均可起重要作用 C．若过程③中O2的产生量等于过程⑥中O2的吸收量，则该细胞所在植株的有机物总量将增加 D．图中过程③⑤⑥⑦均可产生ATP 答案　B 解析　干旱缺水时，会引起叶片气孔关闭，首先受到影响的是过程④，A错误；过程①表示水分子进入细胞，其方式有自由扩散和协助扩散，过程②表示无机盐离子进入细胞，主要通过主动运输，因此转运蛋白在过程①和②中均可起重要作用，B正确；图中光反应过程③中O2的产生量等于有氧呼吸过程⑥中O2的消耗量，则该叶肉细胞净光合作用量等于0，该细胞所在植株的有机物总量将减少，C错误；无氧呼吸第二阶段不产生ATP(过程⑦)，因此图中产生ATP的过程有③⑤⑥，D错误。 3．如图为某绿色植物自然状态下一天中的CO2量的变化情况。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．一天中的光合作用时间大于12小时 B．一天中该植物干重最大的时刻是18：00 C．中午时b曲线下降原因是气孔关闭，CO2供应不足 D．一天中呼吸作用产生的CO2量可用两曲线之间围成的面积表示 答案　C 解析　据题图分析可知，6：00之前有CO2的消耗，18：00之后仍然有CO2的消耗，说明这些时间段内都能进行光合作用，故一天中的光合作用时间大于12小时，A正确；据图可知，18：00时CO2吸收量接近0，净光合速率接近0，此后细胞呼吸速率大于光合速率，消耗更多的有机物，故大约18：00 时该植物干重最大，B正确；中午曲线b吸收CO2速率下降，代表净光合速率下降，但是CO2的消耗量增加，即总光合速率增强，由于总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故曲线b下降的原因是该植物的呼吸速率增强，C错误；据图可知，一天中呼吸作用产生的CO2量可以通过计算两曲线(a和b)之间围成的面积来得到，这是因为曲线a表示CO2消耗量，代表总光合速率，曲线b表示CO2吸收量，代表净光合速率，呼吸速率＝总光合速率－净光合速率，D正确。 4．(2025·郑州一模)用不同强度的光照射某种植物叶片，并将其每100 cm2叶面积的CO2吸收速率表示在图中。假设每天光照为14小时，昼间的光照强度超过光饱和点，而夜晚为完全黑暗，根据如图所示数据计算该植物每100 cm2叶面积每天会从外界净吸收的CO2量是(　　) A．370 mg B．300 mg C．360 mg D．440 mg 答案　A 解析　由题图可知，该植物在光照强度为光饱和点时的净光合速率为30 mg/(100 cm2叶面积·小时)，呼吸速率为5 mg/(100 cm2叶面积·小时)；由题意可知，该植物每天光照为14小时，黑暗时间为10小时。故该植物每100 cm2叶面积每天会从外界净吸收的CO2量＝14×30－5×10＝370 (mg)，A正确。 5．生物兴趣小组在密封容器的两侧放置完全相同的植株A、B，A植株左上角有适宜光源，B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)(如图甲)。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A植株的光合速率与呼吸速率，得到图乙曲线L1。不考虑温度、水分等因素的影响，下列叙述错误的是(　　) A．a点对应的时刻为测定的起始时刻 B．ab、cd段限制光合速率的因素均为CO2浓度 C．b点为撤去挡板的时刻 D．c点时A植株光合速率等于B植株 答案　D 解析　观察图乙，a点之前没有对A植株的光合速率与呼吸速率进行测定相关操作，所以a点对应的时刻为测定的起始时刻，A正确；ab段挡板存在，A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，cd段挡板撤去后，B植株的呼吸作用释放CO2被A植株利用，但随CO2消耗，CO2浓度再次成为限制因素，因此ab、cd段光合作用均受CO2浓度限制，B正确；ab段，A植株光合速率逐渐降低，由于有适宜光源，因此ab段A植株光合速率下降的原因是随着容器内CO2浓度逐渐降低，在b点之后，光合速率又逐渐上升，说明b点对应撤去挡板的时刻，C正确；挡板打开后，B植株有光照，但因为距离远，光照强度小于A植株，所以c点时A植株光合速率大于B植株，D错误。 6．氧化石墨烯(GO)是一种纳米材料，被广泛应用于农业生产中。研究人员为探究GO是否会影响植物的生长发育，利用黑麦草进行相关实验，得到如表数据。下列叙述正确的是(　　) 组 别 GO浓度 /(mg·g－1) 总叶绿素/ (mg·g－1) 净光合速 率/(μmol CO2·m－2·s－1) 气孔导度/(μmol H2O·m－2·s－1) 胞间二氧化碳浓度/ (μmol CO2·mol－1) 1 0 3.31 15.23 0.314 185.25 2 10 3.47 15.70 0.324 182.25 3 20 3.19 14.53 0.309 191.50 4 30 3.02 13.85 0.288 194.75 5 40 2.83 13.25 0.282 201.75 6 50 2.45 13.00 0.280 200.20 A.净光合速率可用黑麦草单位时间内CO2的固定量表示 B．第3～6组净光合速率降低是由于GO引起黑麦草叶片气孔部分关闭 C．推测20～50 mg·g－1 GO可能会破坏叶绿体结构，降低总叶绿素含量 D．上述实验说明少量GO释放到土壤中就会抑制植物的生长 答案　C 解析　净光合速率可用黑麦草单位时间内 CO2 的吸收量表示，A错误；第3～6组净光合速率降低的原因是叶绿素含量下降，因为第3～6组气孔导度虽然下降，但胞间二氧化碳浓度反而上升，可见第3～6组净光合速率降低的原因不是GO引起黑麦草叶片气孔部分关闭，B错误；上述实验不能说明少量GO释放到土壤中就会抑制植物的生长，因为第2组实验结果表现为净光合速率上升，D错误。 7．(2026·湖北部分高中协作体联考)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。下列叙述错误的是(　　) 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 答案　C 解析　根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点比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。 8．(2026·安徽鼎尖名校大联考)某研究者为探究某种植物光合速率与呼吸速率对生长发育的影响，进行如下实验：选取长势一致的该植物幼苗，均分为7组，分别置于20 ℃、23 ℃、26 ℃、29 ℃、32 ℃、35 ℃、38 ℃的恒温环境中(光照强度、CO2浓度等其他条件均相同且适宜)。每组幼苗先暗处理1 h，再光照1 h，测定从实验初始到光照结束时的干重变化量(结果如表)。下列叙述正确的是(　　) 温度/℃ 20 23 26 29 32 35 38 从实验初始到光照结束时的干重变化/mg 1 3 4 3 1 －1 －4 暗处理1 h后干重变化量/mg －2 －4 －6 －8 －10 －8 －8 A.该植物进行光合作用时，当光照强度突然增强，短时间内C5的量将会减少 B．23 ℃和29 ℃时，该植物的净光合速率相等 C．35 ℃时，该植物幼苗的总光合速率为7 mg/h D．26 ℃恒温24 h条件下，只有光照时间超过9 h，该植物幼苗才能正常生长 答案　D 解析　当光照强度突然增强时，光反应增强，产生的ATP和NADPH增多，从而促进C3的还原，C5的生成速率增加，此时C5的消耗速率尚未改变，故C5的量增加，A错误；据题意，暗处理1 h的干重变化量(设为x)即呼吸速率，从实验初始到光照结束时的干重变化(设为y)是1 h的光合作用与2 h呼吸作用带来的有机物变化量，总光合速率等于y＋2x，净光合速率等于y＋x,23 ℃时的净光合速率＝3＋4＝7(mg/h)，29 ℃时的净光合速率＝3＋8＝11(mg/h)，35 ℃时的总光合速率＝－1＋8×2＝15(mg/h)，B、C错误；26 ℃恒温24 h条件下，需通过“有机物积累量>0”判断植物能否正常生长，26 ℃时的呼吸速率＝6 mg/h，净光合速率＝4＋6＝10 mg/h，设光照时间为t h，则黑暗时间为(24－t)h，即10 t－6(24－t)>0，即只有光照时间超过9 h，该植物幼苗才有有机物积累，才能正常生长，D正确。 9．芝麻是我国主要的油料作物之一，也是四大食用油料作物的佼佼者。科研人员以室内盆栽为实验材料，测定了黑芝麻、白芝麻在中度干旱土壤中的相关代谢指标，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．随着实验天数的增加，白芝麻和黑芝麻的叶绿素含量都降低，且白芝麻组的叶绿素含量降低幅度较黑芝麻组的大 B．若实验第10 d与第20 d时的气孔导度、呼吸速率、酶的量及活性均相同，则与实验第10 d时相比，实验第20 d时白芝麻暗反应速率升高 C．干旱条件下黑芝麻根细胞内的可溶性氨基酸含量可能会升高，从而提高根的细胞液浓度进而提高植物根系的吸水力 D．实验进行到第50天时，白芝麻的净光合作用速率降为0，此时其叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率 答案　B 解析　由图1可知，白芝麻的叶绿素含量低于黑芝麻，随着实验天数的增加，白芝麻和黑芝麻的叶绿素含量都降低，白芝麻组的叶绿素含量降低幅度较黑芝麻组的大，A正确；若实验第10 d与第20 d时的气孔导度、呼吸速率、酶的量及活性均相同，但据图2、3可知，第20 d白芝麻胞间CO2浓度升高但净光合速率下降，说明白芝麻的暗反应速率降低，B错误；白芝麻植株的净光合作用速率降为0，整个植株的光合作用速率等于呼吸作用速率，但由于只有叶肉细胞能进行光合作用，故此时其叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率，D正确。 二、非选择题 10．(14分)(2025·安徽，16)为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT，模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。 回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸____________，原因是__________________________________________________________________________。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为____________中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积(图2a)；当加入F、G或H时，E也同样累积(图2b)。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设：________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是____________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质(最终电子受体)是________，而最终提供电子的物质(最终电子供体)是________。 答案　(1)增强　在低氧胁迫时，OE的根细胞氧浓度明显高于WT　NADH　(2)有氧呼吸第二阶段是从A到H再到A的循环过程　(3)OE根细胞呼吸速率高于WT，有利于根细胞吸收N、Mg等矿质元素，促进OE光合速率的增加，且光合速率的增加量高于呼吸速率的增加量　(4)NADP＋　H2O 解析　(1)比较图1左图可知，低氧胁迫下，OE组会使根细胞有氧呼吸增强；比较图1右图可知，低氧胁迫下，OE组的氧浓度明显高于WT组。(2)丙二酸的加入会导致E积累：分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化为E，表明有氧呼吸第二阶段代谢路径具有循环性。故提出：假设物质H能转化为A。(3)低氧条件下，与野生型相比，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，则NtPIP基因过量表达株需要更多的光合产物输出；对于植株来说，进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞，而进行呼吸作用的细胞是整个植株所有的细胞，因此低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型，由此才能满足低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强。(4)光反应中水在光下分解为H＋、O2和e－，e－经传递最终与H＋和NADP＋结合生成NADPH，因此，光反应中最终的电子供体是H2O，最终的电子受体是NADP＋。 11．(14分)何首乌块根可入药，具有极高的药用价值。图1为何首乌叶肉细胞进行光合作用和有氧呼吸的过程，图中A代表细胞结构，3-磷酸丙糖(PGAL)是一种重要的三碳化合物，既参与光合作用，又参与呼吸作用，光合作用过程中，部分PGAL被磷酸转运器转入细胞质基质中生成蔗糖，何首乌合成的淀粉主要运输到块根储存。研究发现，保卫细胞中淀粉积累会导致气孔开放程度降低。图2为某何首乌植株氧气吸收速率和氧气释放速率随时间的变化曲线，其中，0～4 h为无光条件，4～8 h光照强度逐渐增加，其他条件相同且适宜。回答下列问题： (1)结构A是________________，水释放的高能电子经过一系列的传递，最后在A的表面与电子受体________以及H＋结合，使高能电子的能量转移并储存在NADPH中。 (2)图1中⑥过程产生CO2的场所是________。卡尔文循环过程中，每产生6个PGAL就会有1个PGAL离开卡尔文循环，若离开卡尔文循环的PGAL为4个，则需要________次卡尔文循环。 (3)研究人员发现去除何首乌的块根后，植株光合速率降低，分析导致这一结果的原因可能是____________________________________________________________________________。 (4)图2中该何首乌植株消耗氧气的过程是有氧呼吸的第________阶段。在4～6 h之间，该绿色植物的光合作用速率________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用速率。 答案　(1)叶绿体类囊体(薄膜)　NADP＋(或氧化型辅酶Ⅱ)　(2)线粒体基质　12　(3)去除块根后，保卫细胞中淀粉积累，导致气孔导度下降，CO2供应减少，使得暗反应原料不足，光合速率降低　(4)三　小于 解析　(1)据图1分析，结构A上可以进行ATP的合成以及NADPH的合成，因此结构A为叶绿体类囊体薄膜，水作为电子供体，释放的高能电子经过一系列的传递，最后在A的表面与电子受体NADP＋以及H＋结合，使高能电子的能量转移并储存在NADPH中。(2)图1中⑥过程属于有氧呼吸第二阶段，产生CO2的场所是线粒体基质。卡尔文循环过程中，每产生6个PGAL就会有1个PGAL离开卡尔文循环，PGAL为三碳化合物，1次卡尔文循环中，1个CO2经过固定，与C5形成2个三碳化合物(PGAL)，因此若离开卡尔文循环的PGAL为4个，则产生24个PGAL，需要12次卡尔文循环。(4)在有氧呼吸第三阶段，NADH与O2结合生成水。在4～6 h之间，氧气的吸收速率>0，说明该绿色植物的光合作用速率小于呼吸作用速率。 12．(14分)(2025·黄山二模)光合作用原理是提高作物产量的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl 产量更高，其相关生理特征如表、图。(光饱和点：达到最大光合作用强度时的最小光照强度；光补偿点：光合作用强度等于呼吸作用强度时的光照强度。)回答下列问题： 水稻材料 叶绿素(mg/g) 类胡萝卜素(mg/g) 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 (1)水稻光合作用光反应阶段发生在叶绿体的__________(部位)，其中产生的NADPH可作为______参与暗反应阶段，并为暗反应阶段提供能量。 (2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m－2·s－1左右时，ygl的净光合速率较WT更高，______(填“能”或“不能”)说明此时ygl品种的总光合速率也较WT品种更高，理由是____________________________________________________________________________。 (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体__________________，是其高产的原因之一。 (4)(4分)试分析在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率变化趋势曲线。 答案　(1)类囊体薄膜　还原剂　(2)能　据图 3 可知ygl 品种在黑暗下的呼吸速率也更强， 所以此时的总光合速率比 WT 品种更高　(3)光能利用率较高　(4)如图所示 解析　(1)在光合作用中，光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上，光反应产生的NADPH在暗反应中作为还原剂参与暗反应，并为暗反应提供能量。(2)净光合速率＝总光合速率－呼吸速率，据图1和图3可知ygl品种在黑暗下的呼吸速率更强，在2 000 μmol·m－2·s－1光照强度下净光合速率也更强，所以此时的总光合速率比WT品种更高。(3)ygl叶绿素含量低，在高密度栽培条件下更多光可到达下层叶片，且群体净光合速率较高，这表明该群体对光能的利用率更高，这是其高产的原因之一。(4)从图2可知WT的光补偿点比ygl低，从图3可知WT的呼吸速率比ygl低。在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，由于光照强度较低，光合速率也较低，且两者的光合速率都随着光照强度的增加而增加。又因为WT的呼吸速率低，光补偿点低，所以在该光照强度范围内WT的净光合速率大于ygl，绘制曲线如答案所示。 学科网（北京）股份有限公司 $