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(共76张PPT)
一轮复习
必修一 分子与细胞
细胞
各种化合物
复杂结构
代谢活动
生命进程
构成
具有
进行
发展
第十讲 光合作用和呼吸作用的的综合分析
1.光合作用和呼吸作用的关系。
2.辨析净光合速率与总光合速率。
3.光合速率的测定方法
4.光呼吸和光合作用。
5.C4植物
6. 光系统及电子传递链
复习目标要求
主要考点 必备知识
考点一　光合作用与细胞呼吸的联系
考点二 光合速率的测定方法　
考点三 C3植物、C4植物和CAM植物及光呼吸
考点四 光系统及电子传递链
考点一
光合作用与细胞呼吸联系
光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础——有机物和氧气；
细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用。
一、光合作用与呼吸作用过程示意图
光合作用 有氧呼吸
在哪些细胞进行
反应场所
反应条件
物质转化
能量转变
联系 含叶绿体的细胞
叶绿体
光、色素、酶
光能转变为化学能储存在有机物中
无机物 有机物
线粒体（主要场所）
氧气、酶
活细胞
将有机物中的能量释放出来，一部分转移到ATP中
分解有机物
光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础——有机物和氧气；
细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用。
二、绿色植物的光合作用与有氧呼吸的比较
三、光合作用与有氧呼吸的过程图解
四、光合作用与细胞呼吸物质及能量转化
1.光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向
1.光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向
四、光合作用与细胞呼吸物质及能量转化
1.光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向
四、光合作用与细胞呼吸物质及能量转化
习题巩固
1.（2022，原创）下图是发生在动植物体内的部分生理过程示意图，相关叙述错误的是（ ）
D
光反应
固定
还原
有二三
消化吸收
有、无一
无二
A.消耗ATP的生理过程有③⑤⑧
B.消耗【H】的生理过程有③④⑦
C.产生和消耗等量葡萄糖，过程①生成的ATP数量多于过程④
D.只发生在动物细胞内的生理过程有⑤⑦⑧⑨
习题巩固
2.下图表示植物叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中氢元素的转移途径，下列相关叙述不正确的是（ ）
A.过程①④在生物膜上进行
B.光合作用的原料H2O中的氧可以依次经过①②③④转移到细胞呼吸的产物H2O中
C.植物体光补偿点时，叶肉细胞内的过程③④中合成的ATP少于过程①合成的ATP
D.过程①②③④都有能量的转化
B
2.光合作用和有氧呼吸的能量联系
四、光合作用与细胞呼吸物质及能量转化
①当净光合速率＞0时，植物因积累有机物而生长。
②当净光合速率＝0时，植物不能生长。
③当净光合速率＜0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。
（1）当光照强度为0时，若CO2
吸收值为负值，该值绝对值代表
呼吸速率，该曲线代表净光合速率；
（2）当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。
五、光合速率与植物生长
A:只进行呼吸作用
B：光合作用=呼吸作用
细胞呼吸释放的CO2
全部用于光合作用
BC：光合作用>呼吸作用
AB：光合作用<呼吸作用
五、光合速率与植物生长
从语言文字中辨析
净光合速率 呼吸速率
“同化”“固定”或“消耗”的CO2量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量 黑暗中释放的CO2量
“产生”或“制造”的O2量 “释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2量 黑暗中吸收的O2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
总(真正)光合速率
还有“叶绿体吸收”也表示总光合速率
五、光合速率与植物生长
习题巩固
3.下图是在一定的CO2浓度和温度下，某阳生植物CO2的吸收量和
光照强度的关系曲线，据图回答：
5
10
15
20
25
30
35
5
10
20
15
光照强度（Klx）
25
CO2吸收量 mg/dm2·h
b
c
d
-5
a
⑴该植物的呼吸速率为每小时释放
CO2___mg/dm2。
⑵b点表示：
⑶若该植物叶面积为10dm2，在光照强度为25Klx条件下光照1小时，
则该植物进行光合作用时叶绿体吸收CO2 mg。　　
5
光合作用与呼吸作用速率相等
250
习题巩固
3.下图是在一定的CO2浓度和温度下，某阳生植物CO2的吸收量和
光照强度的关系曲线，据图回答：
5
10
15
20
25
30
35
5
10
20
15
光照强度（Klx）
25
CO2吸收量 mg/dm2·h
b
c
d
-5
a
⑷若白天光照强度较长时期
为b该植物能否正常生长？
为什么？　
不能正常生长。
白天光照强度为b时，无有机物积累，而夜间消耗有机物，从全天来看，有机物的消耗多于积累，不能正常生长。
1.曲线中补偿点和饱和点的移动规律
CO2(或光)补偿点（B）和饱和点（C）的移动方向：一般有左移、右移之分
（2）呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，
CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。
（3）阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点（B）和饱和
点(C)都应向左移动。
（1）呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移，
反之左移。
六、光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动
在外界条件的影响下，通过分析光合速率和呼吸速率的变化，进而对曲线上某一点的纵、横坐标进行具体分析，确定横坐标左移或右移，纵坐标上移或下移，最后得到该点的移动方向。
2.曲线上其他点(补偿点之外的点)的移动方向
左下方
呼吸速率不变，相关条件的改变使光合速率下降时，曲线上的A点不动，其他点(D)向 移动，反之向右上方移动。
六、光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动
习题巩固
4.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是（ ）
A.下移、右移、上移
B.下移、左移、下移
C.上移、左移、上移
D.上移、右移、上移
C
【自然环境中一昼夜植物光合作用曲线】 【密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线】
a-b
b-c
c点
黑暗时仅进行细胞呼吸
细胞呼吸产生CO2，曲线上升
出现光照且逐渐增强，此时光合速率小于呼吸速率
CO2释放速率减小，曲线上升缓慢
光合速率=呼吸速率
CO2释放量达到最大（C点）
七、自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析
【自然环境中一昼夜植物光合作用曲线】 【密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线】
f-g
g点
g-h
h-i
光合速率=呼吸速率
装置中CO2含量最小（G点）
光照逐渐减弱，
光合速率大于呼吸速率
曲线下降较慢
光照进一步减弱，
光合速率小于呼吸速率
CO2增多，曲线上升
黑暗时仅进行细胞呼吸
细胞呼吸产生CO2，曲线上升
七、自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析
【自然环境中一昼夜植物光合作用曲线】 【密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线】
能积累有机物的时间 （光合速率大于呼吸速率）
开始进行光合作用的点
一昼夜能否积累有机物
有机物积累最少 /最多的点
净光合速率大于0，即c-g（不含c、g点）
曲线下降时，即C-G（不含C、G点）
C点之前（B点）
b点
计算：P -( M + N )是否大于0
比较I点时CO2浓度是否比A点时低
c点/g点
C点/G点
七、自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析
光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。
注意：
七、自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析
自然环境与密闭环境中—昼夜内光合速率曲线的比较
五、光合速率与植物生长
习题巩固
5.如图是大棚番茄在24小时测得CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是( )
A.a点CO2释放量减少可能是由温度降低导致细胞呼吸强度减弱
B.番茄通过光合作用合成有机物的时间是c～e段
C.由P点条件变为d点，C5生成减少
D.植物干重最大的时刻是e点
B
考点二
光合速率的测定方法
1.气体体积变化法（液滴移动法）——
测定光合作用O2增加的体积或CO2消耗的体积
（1）测定呼吸速率
①装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。
②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。
③置于适宜温度环境中。
④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。
一、三率测定的6种实验模型
1.气体体积变化法（液滴移动法）——
测定光合作用O2增加的体积或CO2消耗的体积
(2)测定净光合速率
①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2
浓度恒定，满足光合作用需求。
②必须给予足够光照处理，且温度适宜。
③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。
(3)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物、烧杯中放入蒸馏水分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
一、三率测定的6种实验模型
习题巩固
6.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，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.若要测真光合强度，需另加设一装置遮光
处理，X溶液为NaOH溶液
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
C
2.黑白瓶法——测溶氧量的变化
黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。
一、三率测定的6种实验模型
瓶身 是否放入长势良好的植物 放入适 宜水深 测定时间 测定项目 取值表示量
A 黑瓶 不放 相同 放入时测定 水中溶氧量 水中溶氧量为：
初始量
B 黑瓶 放入 相同 一段时间后测定水中溶氧量 与初始值的差值为：有氧呼吸量
C 白瓶 放入 相同 与B瓶相同时间后测定水中溶氧量 与初始值的差值为：净光合量
设初始值为x，白瓶现有量为M白，
黑瓶现有量为M黑，则：总光合量=？
【解析】净光合量 = M白 – x，呼吸量 = x - M黑
总光合量 = 净光合量 + 呼吸量
=（M白 - x） + （x - M黑）= M白 - M黑
①若有初始值，可推出
呼吸量和净光合量；
②无论是否有初始值，
均可用白瓶现有量-
黑瓶现有量算出总光
合量。
习题巩固
7.研究小组从池塘不同深度采集水样，分别装入大小相同的黑白瓶中（白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布包裹的玻璃瓶）并封闭。然后将黑白瓶对应悬挂于原水样采集位置。24h后，测定各黑白瓶中溶氧量。若测得白瓶溶氧量为Amg L﹣1，黑瓶溶氧量为Bmg L﹣1。下列说法正确的是（ ）
A.该方法可以在未测得呼吸作用的条件下，测得实际光合作用的强度
B.B可表示在24h内黑瓶呼吸作用强度的大小
C.（A﹣B）可表示24h内白瓶中的净光合作用强度的大小
D.该实验设计缺少对照组，无法测得光合作用的强度
A
3.半叶法
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表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出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切断左右叶片间的联系，以防止有机物的运输。计算可参考黑白瓶法：
总光合量 = MB - MA
一、三率测定的6种实验模型
习题巩固
8.（2021·江西省会昌中学高一月考）现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将对称叶片的一半遮光（A），另一半不遮光（B），并采用适当的方法阻止A、B间物质和能量的转移。在适宜光照和温度下照射一段时间，在A、B中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称重，分别记作m1和m2，单位mg/·（dm2·h）。下列说法正确的是（ ）
A.该方法在未测出细胞呼吸强度的条件下，
能得出实际光合作用的强度
B.（m2-m1）表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的积累量
C.m2表示被截取的部分在光照时间内
净光合作用的大小
D.m1表示被截取的部分在光照时间内细胞呼吸的大小
A
4.叶圆片称重法——测定有机物的变化量
(1)操作图示
本方法通过测定单位时间、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)。
(2)结果分析
净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
一、三率测定的6种实验模型
5.叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率
本方法通过利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。
一、三率测定的6种实验模型
习题巩固
9.利用装置甲，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，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是(　　)
A.从图乙可看出，F植物适合在
较强光照下生长
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，液滴不移动
C.光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率相等
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
D
6.间隔光照法——比较有机物的合成量
光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和NADPH不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的NADPH和ATP不能及时被暗反应消耗，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，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应，因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对多。
一、三率测定的6种实验模型
考点三
C3植物、C4植物和CAM植物及光呼吸
自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可以分为C3、C4和CAM三种类型。
1.C3途径：也称卡尔文循环，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见C3植物有大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。
一、C3植物、C4植物和CAM植物
2.C4途径：某些植物叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2在PEP羧化酶的作用下被整合到C4化合物中，随后C4化合物被运输进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合物分解释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。
C4植物具有耐高温、
光照强烈、干旱的能力，
原因是：PEP羧化酶与CO2亲和力大且不与O2亲和，它提高了C4植物固定CO2的能力，并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。
一、C3植物、C4植物和CAM植物
3.CAM途径
CAM植物夜间气孔开放吸进CO2，CO2经一系列反应转化为苹果酸储存在液泡中。白天气孔关闭，苹果酸经一系列反应转化为CO2，进入C3途径合成淀粉；
常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等，可适应干旱炎热的环境。
一、C3植物、C4植物和CAM植物
3.CAM途径：CAM植物夜间吸进CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降。
而白天气孔关闭，苹果酸转
移到细胞质中脱羧，放出CO2，
进入C3途径合成淀粉；形成
的丙酮酸可以形成PEP再还
原成三碳糖，最后合成淀粉
或者转移到线粒体，进一步
氧化释放CO2，又可进入C3途
径。从而表现出白天淀粉增
加，苹果酸减少，细胞液pH
上升。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。
一、C3植物、C4植物和CAM植物
C3植物
C4植物
CAM植物
如：水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。
如甘蔗、玉米、高粱等。
如:菠萝、龙舌兰、仙人掌和兰花等。
特征 C3植物 C4植物 CAM植物
与CO2结合的物质 RuBP(C5) PEP PEP
CO2固定的最初产物 C3 C4 草酰乙酸
CO2固定的时间 白天 白天 夜晚和白天
光反应的场所 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞
类囊体薄膜
卡尔文循环的场所 叶肉细胞的 叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质 叶肉细胞的
叶绿体基质
有无光合午休 有 无 无
C3途径是碳同的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。
一、C3植物、C4植物和CAM植物
C3植物与C4植物对CO2浓度的响应
①C4植物CO2补偿点低，
几乎接近0。
②C3植物CO2补偿点高
③C4植物CO2饱和点低，说明C4植物具有有效的CO2浓缩机制。
④C3植物CO2饱和点高，因为RuBP羧化酶固定CO2能力弱。
从以上分析可知，C4植物能够利用低CO2浓度进行光合作用，因此，目前大气CO2浓度不断增加，对C3植物有利，对C4植物益处不大。
一、C3植物、C4植物和CAM植物
习题巩固
1.百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。
下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，
据图分析错误的是（ ）
A.图中B物质可能是葡萄糖
B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2
C.PEP、RuBP均能与CO2结合
D.夜间细胞液pH可能会下降
A
1.光呼吸的发现
1955年科学家德柯尔用红外线气体分析仪测定烟草光合速率时发现正在进行光合作用的烟草叶片在光照停止后会快速释放CO2，这种现象称为“二氧化碳的猝发”
二、光呼吸
1.光呼吸的发现
（1）A表示光下净光合速率。
（2）B和C表示光下时植物呼吸速率。
（3）B表示无论是光下还是暗处都
可进行的呼吸速率。
（4）C表示只有光下才有的呼吸速率。即光呼吸现象。
二、光呼吸
2.光呼吸的起因
光呼吸：
（1）卡尔文循环中CO2固定的酶(Rubisco)具有两面性(或双功能)
（2）Rubisco即RuBP羧化加氧酶
①高CO2浓度、低O2时，进行羧化
②低CO2浓度、高O2时，进行加氧
C5+CO2
2C3
Rubisco
C5+O2
C2+C3
Rubisco
2C2+O2
C3+CO2
ATP、[H]
酶
C3进入卡尔文循环
C3进入卡尔文循环
二、光呼吸
3.卡尔文循环与光呼吸
光照强度增强
↓
产生的O2增多
↓
光呼吸增强
二、光呼吸
4.光呼吸的危害
（1）如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。
（2）光呼吸过程中消耗了ATP和还原氢，即造成了能量的损耗。
二、光呼吸
5.光呼吸的意义
防止强光对叶绿体的破坏
强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积累ATP和还原氢，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，这些自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和还原力，从而减轻对叶绿体的伤害。
当然植物体还有很多避免强光下损伤叶绿体的机制。光呼吸算是其中之一。
二、光呼吸
6.光呼吸与细胞呼吸的比较
比较项目 光呼吸 细胞呼吸
底物 C2化合物 糖类等有机物
发生部位 叶绿体、线粒体等 细胞质基质、线粒体
反应条件 光照 光或暗都可以
能量 消耗能量 产生能量
共同点 消耗O2、释放CO2 二、光呼吸
习题巩固
1.研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的
变化，每2S记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。
（1）在开始检测后的200s内，拟南芥
叶肉细胞利用光能分解______， 同化CO2。而在实验的整个过程中，叶片可通过__________将储藏在有机物中稳定的化学能转化为___________________
和热能。
ATP中的活跃的化学能
水
细胞呼吸
习题巩固
（2）图中显示，拟南芥叶片在照光条件下，CO2吸收量在___________μmol.m-2s-1范围内，在300s时CO2________达到2.2μmol.m-2s-1。由此得出，叶片的总（真实）光合速率大约是___________μmol CO2.m-2s-1。
（本小题所填数值保留到小数点后一位）
1.研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的
变化，每2S记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。
2.4～2.8
0.2～0.6
释放量
习题巩固
1.研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的
变化，每2S记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。
（3）从图中还可看出，在转入黑暗条件下100s以后，叶片的CO2释放_________，并达到一个相对稳定的水平，这提示在光下叶片可能存在一个________________________过程。
逐渐减少
与在黑暗中不同的呼吸
（4）为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物，可利用________________________技术进行探究。
放射性14C同位素示踪
考点四
光系统及电子传递链
1.光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气和H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。
2.电子(e－)经过电子传递链：质体醌→细胞色素b6f复合体→质体蓝素→光系统Ⅰ→铁氧还蛋白→NADPH。
一.光系统及电子传递链
3.电子传递过程是高电势到低电势(光系统Ⅱ和Ⅰ中的电子传递由于光能的作用，从而逆电势传递，这是一个吸能的过程)，因此，电子传递过程中释放能量，质体醌利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。
当然，光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)以及在类囊体的基质侧H＋和NADP＋形成NADPH的过程，为建立质子浓度(电化学)梯度也有所贡献。
一.光系统及电子传递链
4.类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。
一.光系统及电子传递链
例1.下图所示生理过程中，P680和P700表示两种特殊状态的叶绿素，M表示某种生物膜，其中乙侧的H＋浓度远高于甲侧，在该浓度差中储存着一种势能，该势能是此处形成ATP的前提。据图分析，下列说法正确的是（ ）
A.乙侧的H＋完全来自甲侧
B.生物膜M是叶绿体类囊体薄膜，
　属于叶绿体内膜
C.CF0和CF1与催化ATP的合成、
　转运H＋有关，很可能是蛋白质
D.该场所产生的NADPH和ATP将参与暗反应中CO2的固定
B
[例5] (2023·山东泰安调研)下图是番茄植株的叶肉细胞中进行光合作用的示意图，PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，是吸收、传递、转化光能的光系统。下列叙述错误的是(　　)
B
A.自然界中能发生光合作用的生物，不
一定具备PSⅡ和PSⅠ系统
B.光反应过程将吸收的光能转换为活跃
的化学能全部储存在ATP中
C.在ATP合成酶的作用下，H＋顺浓度梯
度转运提供分子势能，促进ADP和Pi合成ATP
D.PSⅡ中的色素吸收光能后，将H2O分解为O2和H＋，产生电子传递给PSⅠ将NADP＋和H＋结合形成NADPH
解析　分析图示可知，光反应过程将吸收的一部分光能转换为活跃的化学能储存在ATP中，还有一部分储存在NADPH中，B错误。
1.(2022·全国甲卷，29)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。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题：
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是____________________(答出3点即可)。
(2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是__________________________________(答出1点即可)。
O2、NADPH和ATP
自身呼吸消耗或建造植物体结构
(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是_______________________________________________________________。
C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2
解析　(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体薄膜，光反应发生的物质变化包括水的光解以及NADPH和ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、NADPH和ATP。(2)叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)干旱会导致气孔开度减小，CO2吸收减少，由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此在同等程度干旱条件下，光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。
2.(2021·山东卷，21)光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SoBS溶液对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
SoBS浓度/(mg·L－1) 0 100 200 300 400 500 600
光合作用强度/ (CO2μmol·m－2·s－1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸强度/ (CO2μmol·m－2·s－1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的________中，正常进行光合作用的水稻突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是_____________________________________________________________
________________________________。
(2)与未喷施喷SoBS溶液相比，喷施100(mg·L－1)SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度________(填“高”或“低”)，据表分析，原因是____________________________________________________________
________________________________________________________________
____________________________。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在________(mg·L－1)之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
基质
光照停止，产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多
低
喷施SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸(及呼吸作用)释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等
100～300
解析　(1)根据题干条件“O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸”，而C5存在于叶绿体基质中，所以C5与O2结合的反应发生在叶绿体的基质中。突然停止光照，叶片光反应停止，产生的ATP和NADPH减少，暗反应也会减慢，所以C5积累，与O2结合增加，产生的CO2增多。
(2)根据表中数据可知，与未喷施SoBS溶液相比，喷施100(mg·L－1)SoBS溶液的水稻叶片光合作用强度增大，固定的CO2增多，而光呼吸强度降低，产生的CO2减少，若使二者相等，则需适当降低光照强度，才能使叶片吸收和放出CO2量相等。
(3)光合作用固定CO2，制造有机物，光呼吸产生CO2，消耗有机物。根据表中数据可知，有利于增产的最适SoBS溶液浓度，应该是光合作用强度与光呼吸强度差值最大的一组，而在表中SoBS溶液浓度为200(mg·L－1)时，差值相对最大，所以最适浓度在200(mg·L－1)左右，则应该在100～300(mg·L－1)之间设置多个浓度梯度进一步进行实验。
3.(2021·辽宁卷，22)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390(μmol·mol－1)，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题：
(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成___________，进而被还原生成糖类，此过程发生在____________中。
三碳化合物
叶绿体基质
图1
叶绿体
细胞呼吸和光合作用
5.(不定项)(2023·山东名校联考)图一是某绿色植物细胞内生命活动示意图：其中1、2、3、4、5表示生理过程；A、B、C、D表示生命活动产生的物质。图二为将生长状况相同的等量花生叶片分成4等份，在不同温度下分别暗处理1 h，再光照1 h(光照强度相同)，测其有机物变化，得到如下数据，下列相关叙述正确的是(　　)
图一
图二
A.图一中在生物膜上发生的生理过程有2、3和4
B.该细胞中CO2由2过程产生到5过程利用，至少穿过8层磷脂双分子层
C.若昼夜恒温，白天光照10小时，实验中最适合花生生长的温度是27 ℃
D.实验中，花生叶片CO2固定速率最大时的温度为29 ℃
答案　CD
解析　图一中2是有氧呼吸的第二阶段，其发生场所为线粒体基质，没有发生在生物膜上，3表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜，4表示光合作用的光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体薄膜，A错误；该细胞中CO2由2(场所为线粒体)基质过程产生到5(场所为叶绿体基质)过程利用，至少穿过4层膜，8层磷脂分子层，B错误；昼夜恒温，呼吸速率不变，所以呼吸速率最小则有机物积累最多，所以适合花生生长的温度是27 ℃，C正确；由图二可知，花生叶片真正的光合作用强度为：27 ℃真正的光合作用强度是3＋1＋1＝5，
28 ℃真正的光合作用强度是3＋2＋2＝7，29 ℃真正的光合作用强度是3＋3＋3＝9，30 ℃真正的光合作用强度是1＋1＋1＝3，所以当花生叶片所处温度为29 ℃时，CO2固定速率最大，数值为9(mg/h)，D正确。

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