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第5讲
光合作用和呼吸作用综合分析
2
考点 由高考知核心知识点 预测
光合作用和呼吸作用综合分析 （2023广东）综合题型（2023北京）综合题型 （2023山东）综合题型 （2023全国）综合题型 （2022广东）综合题型 （2022北京）综合题型 （2022山东）综合题型 （2022河北）综合题型 （2022天津）综合题型 （2022浙江）综合题型 （2022全国）综合题型 （2022海南）综合题型
可能在呈现现实中的问题情景，让学生在真实的背景下发挥核心价值引领，运用必备知识全面综合展现学科素养水平，呼吸作用和光合作用的基础过程反应物和产物、新情境资料分析和书本基础知识的联系。需要熟练掌握基础知识、综合分析能力和探究能力。
1
2
光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量关系
3
光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
光合速率和呼吸速率的测定
方法
1
光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量关系
光合作用
呼吸作用
丙酮酸
光能
1
光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量关系
1．比较法理清光合作用与细胞呼吸中NADH、NADPH和 ATP的来源及去路
(1)NADH、NADPH的来源和去路比较。
比较项目 来源 产所 去向
NADPH
NADH
光合作用
有氧呼吸
光反应中
水的光解
第一阶段
用于还原C3合成有机物等
用于第三阶段还原氧气产生水，同时释放大量能量
第二阶段
类囊体薄膜上
线粒体基质
细胞质基质
无氧呼吸
第一阶段
细胞质基质
用于还原丙酮酸
1
光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量关系
1．图解法理清光合作用与细胞呼吸中NADH、NADPH和 ATP的来源及去路
(2)ATP的来源与去路比较。
比较项目 来源 产所 去向
ATP
ATP
光合作用
有氧呼吸
无氧呼吸
在光反应阶段合成ATP，其合成所需能量来自色素吸收转化的太阳能
类囊体薄膜
用于暗反应阶段C3还原时的能量之需
第一、二、三阶段
第一阶段
能量来自有机物的分解
能量来自有机物的分解
线粒体基质
细胞质基质
细胞质基质
线粒体内膜
1
光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量关系
2．流程法理清两个联系
(1)物质联系。
CO2
(CH2O)
C3H4O3
CO2
暗反应
有氧呼吸Ⅰ
有氧呼吸Ⅱ
①C元素：
②O元素：
③H元素：
H2O
O2
H2O
光反应
有氧呼吸Ⅲ
H2O
NADPH
光反应
(CH2O)
[H]
H2O
暗反应
有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ
有氧呼吸Ⅲ
1
光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量关系
(2)能量联系。
2．流程法理清两个联系
光能
光反应
ATP和NADPH中活跃的化学能
暗反应
有机物中稳定的化学能
热能
ATP中活跃的化学能
用于各项生命活动
光合作用
有氧呼吸
2
光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
1．曲线辨析真正光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系
A
B
C
D
呼吸速率
净光合速率
真正光合速率
0
CO2吸收
CO2释放
光照强度
A点
AB段
(不含A、B点)
B点
B点之后
真正光合速率＝
净光合速率＋呼吸速率
2
光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
2.植物“三率”的判断方法。
(1)呼吸速率的测定方法：
将植物置于黑暗环境中或非绿色组织，测定实验容器单位时间内内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。
(2)净光合速率和真正光合速率
净光合速率：单位时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。
(3)真正光合速率
真正光合速率：单位时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。
2
光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
(4)光合速率与呼吸速率的关系：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
2.植物“三率”的判断方法。
光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量。
光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量
若用O2、CO2或葡萄糖的量表示可得到以下关系式：
光合作用固定葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗葡萄糖量
2
光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
(5)根据关键词判定。
2.植物“三率”的判断方法。
检测指标 呼吸速率 净光合速率 真正(总)光合速率
CO2
O2
O2
释放量(黑暗)
吸收量
利用量、固定量、消耗量
吸收量(黑暗)
释放量
产生量
消耗量(黑暗)
积累量
制造量、产生量
2
光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
3.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速率大于呼吸速率为例)
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光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
项目 表示方法
呼吸 速率
净光合 速率
真正光 合速率
线粒体释放CO2量(m1)；
黑暗条件下细胞(植物体)释放CO2量(葡萄糖消耗量)
线粒体吸收O2量(n1)；
黑暗条件下细胞(植物体)吸收O2量
细胞(植物体)吸收的CO2量(m2)；植物(叶片)积累葡萄糖量
细胞(植物体)释放的O2量(n2)
叶绿体固定CO2量[m3(或m1＋m2)]；植物(叶绿体)产生葡萄糖量
叶绿体产生O2量[n3(或n1＋n2)]
2
光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
4．常考曲线分析
(1)叶面积指数对光合作用和细胞呼吸的影响
交点D 对应E，此时净光合量为“0”，
B点为植物生长最快点。
2
光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
(2)温度对光合作用和细胞呼吸的影响
ab间差(a－b)：净光合强度或干物质量。交点F：光合强度＝呼吸强度(此时净光合速率＝0，植物不能生长)。
4．常考曲线分析
提醒：总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时总光合速率是呼吸速率的2倍。
2
光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
5．光合速率与植物生长的关系
(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。
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光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
6.自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析
(1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线(a点温度最低)。
①积累有机物时间段：
②制造有机物时间段：
③消耗有机物时间段：
④一天中有机物积累最多的时间点：
⑤一昼夜有机物的积累量：
ce段
bf段
Og段
e点
SP－SM－SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。
2
光合作用和细胞呼吸的综合曲线分析
(2)密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线。
①光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：D、H。
②该植物一昼夜表现为生长，其原因是I点CO2浓度低于A点CO2浓度，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即植物光合作用>呼吸作用，植物生长。
提醒：a．光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起，可作为呼吸强度指标。b．光照下吸收CO2量应为净光合量。c．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。
3
光合速率和呼吸速率的测定方法
(1)装置。
(2)实验原理。
NaOH的作用是吸收掉细胞呼吸产生的CO2，红墨水滴移动的距离代表细胞呼吸吸收O2的量。
红墨水滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2量的差值。
原理
装置甲
装置乙
1．细胞呼吸的测定
3
光合速率和呼吸速率的测定方法
现　象 结　论
装置甲 装置乙
不动 不动
不动 右移
左移 右移
左移 不动
只进行产生乳酸的无氧呼吸或生物材料已死亡
只进行产生酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或同时进行产生乳酸的无氧呼吸
(3)实验结果预测和结论(见下表)：
3
光合速率和呼吸速率的测定方法
(4)空白对照组。
为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，设置如图所示的丙装置，(除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。)
装置丙
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光合速率和呼吸速率的测定方法
2．光合速率的测定
(1)有色液滴移动法。
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
3
光合速率和呼吸速率的测定方法
(2)叶圆片称重法。
2．光合速率的测定
测定单位时间、单位面积叶片中有机物的生成量，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呼吸速率＝(x－y)/2S
①净光合速率＝(z－y)/2S
③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S
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光合速率和呼吸速率的测定方法
(3)黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中:
“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，
规律1：
有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；
白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；
二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差为总光合作用量。
3
光合速率和呼吸速率的测定方法
（4）叶圆片上浮法——定性比较光合作用强度的大小
测定方法：取生长旺盛的菠菜绿色叶片，注意避开大的叶脉，用直径为1 cm的打孔器打出小圆形叶片若干。处理小圆形叶片，使叶片内的气体逸出，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。叶片因细胞间隙充满水而全都沉到水底
本实验可通过观察相同时间内叶片上浮数量的多少或上浮相同数量叶片所用时间的长短来反映不同条件下光合作用强度的大小。该实验方法只能比较大小，无法测出具体的光合作用强度
2．光合速率的测定
（2023·北京卷）20. 学习以下材料，回答下面问题。调控植物细胞活性氧产生机制的新发现，能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。我国科学家发现一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。
在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。（1）叶绿体通过___________作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分___________。（2）结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：_________________________________________，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。
光合
脂肪酸
长时间光照促进叶绿体产生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸转化为A酸
（3）请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：___________。①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株（4）本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以概括说明___________。
②④①③
叶绿体产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代谢产生的B酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从而维持A酸-B酸的稳态与平衡
（2023·山东卷）21. 当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
（1）该实验的自变量为_________________________。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有_________________（答出2个因素即可）。（2）根据本实验，____（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是__________。
（3）据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量_____（填“多”或“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是_____________________________________。
拟南芥种类、光照强度
CO2浓度、温度
不能
强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱
少
突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSII的损伤
（2023·全国·高考真题）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K ．有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 （答出2点即可）等生理过程。(2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是 。
光合作用和呼吸作用
叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细胞的渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔开放
(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据是 。
(4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔 （填“能”或“不能”）维持一定的开度。
蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔张开
能
（2023·全国卷）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。回答下列问题。(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是 （答出1种即可）。叶绿体中光合色素分布 上，其中类胡萝卜素主要吸收 （填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是 。
差速离心
类囊体（薄）膜
蓝紫光
悬液中具有类囊体膜以及叶绿体基质暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，暗反应没有光反应提供的原料ATP和NADPH，所以无法形成糖类。
(3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。
思路：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲乙两组，两组植物应均进行饥饿处理（置于黑暗中一段时间消耗有机物），甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液后观察。结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。
（2022·全国卷）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）。(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 。
O2、NADPH和ATP
自身呼吸消耗或建造植物体结构
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
（2022·天津卷）利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。(1)蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于 和和 等生理过程，为各项生命活动提供能量。(2)蓝细菌可通过D—乳酸脱氢酶（Ldh），利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D—乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，是由于细胞质中的NADH被大量用于 作用产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。
光合作用
呼吸作用
有氧呼吸
(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D—乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。注：数据单位为pmol∕OD730
菌株 ATP NADH NADPH
初始蓝细菌 626 32 49
工程菌K 829 62 49
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段 （被抑制∕被促进∕不受影响），光反应中的水光解 （被抑制∕被促进∕不受影响）。
被抑制
不受影响
(4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积累更多D—乳酸，是因为其__________（双选）。A．光合作用产生了更多ATP
B．光合作用产生了更多NADPHC．有氧呼吸第三阶段产生了更多ATP
D．有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
AD
（2023·广东卷）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。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，其相关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。
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
分析图表，回答下列问题：(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ，叶片主要吸收可见光中的 光。(2)光照强度逐渐增加达到2000μmol m-2 s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和 。
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
类胡萝卜素/叶绿素比例上升
红光和蓝紫
高于
呼吸速率较高
(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)试分析在0~50μmol 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趋势曲线 。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题 。
有机物积累较多
WT
ygl
为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT？
（2022浙江卷）27. 通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。
处理 指标
光饱和点（klx） 光补偿点（lx） 低于5klx光合曲线的斜率（mgCO2．dm-2．hr-1．klx-1） 叶绿素含量（mg·dm-2） 单株光合产量 （g干重） 单株叶光合产量 （g干重） 单株果实光合产量
（g干重）
不遮阴 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25
遮阴2小时 35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21
遮阴4小时 30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。
回答下列问题：（1）从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加___________，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的___________；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低___________，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中_______________________________的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。（2）植物的光合产物主要以___________形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至___________中。（3）与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均___________。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为___________（A.<2小时 B．2小时 C．4小时 D．>4小时），才能获得较高的花生产量。
叶绿素含量
光合速率
呼吸速率
低于5klx光合曲线的斜率
蔗糖
叶
下降
A
（2022广东卷）18. 研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（图a），测定相关指标（图b），探究遮阴比例对植物的影响。
回答下列问题：（1）结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量_________，原因可能是________________________________________________________________。（2）比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的________________，因而生长更快。
高
遮阴条件下植物合成较多的叶绿素
糖类等有机物
（3）某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：实验材料：选择前期________________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以________________为对照，并保证除________________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是__________________________________________________________________。
光照条件
A组、C组
遮光程度
探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多少
（2022河北卷）19. 某品种茶树叶片呈现阶段性白化：绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色，而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体（仅残留少量片层结构）。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如下图。回答下列问题：
（1）从叶片中分离叶绿体可采用__________法。（2）经检测，白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低，其原因是______________________________________（写出两点即可）。（3）白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作用对CO2的需求，又有助于减少____________________。（4）叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于________中的基因编码，通过特定的机制完成跨膜运输：其余蛋白质由存在于________中的基因编码。
差速离心
叶绿体内部结构解体；光合色素减少
水分的散失
细胞核
叶绿体
【答案】C
（2022山东卷）4. 植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是（ ）A. 磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同B. 与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少C. 正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成D. 受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
【答案】D
（2022北京卷）2. 光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出（　　）
A. 低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高B. 在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高C. CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小D. 10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
【答案】B
（2022海南卷）3. 某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用
影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（ ）
A. 本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量B. 叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率C. 四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高D. 若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
A．鲫鱼细胞无氧呼吸的终产物可以是乳酸或者酒精和CO2B．鲫鱼细胞无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能散失C．骨骼肌细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程均需要线粒体参与D．图示两种细胞线粒体中与呼吸作用有关的酶不完全相同
【答案】B
（2023·深圳一模）鲫鱼能够在寒冷、缺氧的水环境中生存数天。其细胞呼吸过程如下图所示。下列叙述错误的是（ ）
【答案】C
（2023·揭阳一模）我国药学家屠呦呦带领团队成功从黄花蒿中分离出用于治疗疟疾的青蒿素，为世界的抗疟事业做出了卓越贡献。研究表明，青蒿素可直接作用于疟原虫的线粒体内膜，诱导线粒体肿胀，损害线粒体的功能。据此推断青蒿素的作用不会影响（ ）A．疟原虫细胞内ATP的形成 B．[H]和O2反应生成H2O
C．葡萄糖在线粒体中的分解 D．疟原虫细胞内的吸能反应
【答案】B
（2023·茂名一模）为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的ATP和ADP含量变化的影响。某研究小组测定的实验结果如图所示。结合图中结果分析，下列叙述错误的是（ ）
A．光照0-5min，叶肉细胞中发生了ADP与ATP之间的相互转化B．光照5-20mim，叶绿体中的ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP转化逐渐停止C．黑暗20-30分钟，暗反应继续进行导致叶绿体中ATP和ADP的含量呈相反变化D．光暗交替处理30min，光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大
（2023·广东省一模）光照条件下，植物细胞的Rubisco酶具有“两面性”：CO2浓度较高时，该酶催化C5（RuBP）与CO2反应完成光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5与O2结合后经一系列反应释放CO2，称为光呼吸。光呼吸在正常生长条件下会损耗25%~30%的光合产物，在高温干旱等逆境条件下损耗比例可高达50%。下图为相关过程。
回答下列问题：(1)Rubisco酶分布在叶绿体内的__________中，它催化CO2与C5反应生成C3的过程称为_____________。C3转化为（CH2O）和C5需要光反应提供的物质有___________________。
基质
CO2的固定
ATP和NADPH
(2)晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO2生成量明显增加，其原因是___________。
(3)华南农业大学的研究团队利用基因工程技术将水稻催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达，在叶绿体内构建了光呼吸支路（GOC支路），大大提高水稻产量，其原理是__________。
气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下О2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强
乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿体中CO2的浓度：一方面使CO2在与O2竞争Rubisco酶中有优势，使光呼吸减弱；另一方面光合作用原料增多，促进光合作用
（2023·广州市一模）研究人员为探究氮肥施用量对大麦叶片光合性能的影响，将试验田中的大麦分成A、B、C、D共4组，在4组大麦生长的拔节期(主茎基部第一节间露出地面达2cm时)分别施用0、90、180、270kg·hm-2的氮肥，在大麦开花后的不同阶段测得相关数据，部分数据如下表所示。
组别 开花后不同天数叶片的平均净光合速率／(μmol·m-2·s-1)
7天 14天 21天 28天 35天
A 23.6 22.1 18.6 12.0 4.5
B 24.5 23.2 20.5 15.3 5.3
C 26.5 25.0 21.2 15.6 6.3
D 30.5 27.2 24.3 19.5 7.5
回答下列问题。(1)大麦从氮肥中吸收的氮元素可用于合成_______________(2种小分子物质)，它们直接参与光合作用的光反应阶段。
NADP+、ADP
(2)分析表中数据，可得出的结论是___________________________________。(3)开花后的10天左右，大麦籽粒开始沉积淀粉粒，进入灌浆期，籽粒中淀粉主要来源于____(器官)。据此分析，灌浆期后期大麦叶片净光合速率明显下降的原因是______________________。(4)研究人员发现，D组的大麦产量低于C组，推测是施氮量过多使大麦在生长期内将更大比例的能量用于营养生长(主要为秸秆的生长)，减少了用于生殖生长(主要为籽粒的生长)所导致。研究人员进一步测定了籽粒和秸秆的干重，若_________________________________________________，则上述推测正确。
施用氮肥有助于提高开花后不同天数叶片净光合速率
叶
叶绿素含量降低
C组籽粒的干重大于D组籽粒的干重，C组秸秆的干重小于D组秸秆的干重
（2023·深圳一模）有研究表明，大气中CO2浓度上升会促进C3植物（如小麦、水稻等）的光合速率，但对C4植物（如玉米、甘蔗等）的光合速率未产生明显的促进作用。当光照强度持续增加， C3植物光合速率不再增加， C4植物仍可增加。（注:光合作用时，CO2首先被固定在C4中，然后才转移到C3中，这类植物称为C4植物，二氧化碳直接固定在C3中的植物称为C3植物）。下图为C4植物光合作用过程示意图。回答下列问题。
(1)植物光合作用的光反应在叶肉细胞的__________________________（具体部位）发生，产生的_________________（具体物质）为卡尔文循环提供能量。
叶绿体中的类囊体薄膜上
ATP和NADPH
(2)根据题干推测，在一般条件下，C4植物的CO2饱和点（光合速率不再随CO2增加而增加时的CO2浓度）______（填“大于”、“等于”或“小于”）C3植物，其光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）______（填“大于”、 “等于”或“小于”）C3植物。(3)大气中CO2浓度上升能够促进C3植物光合作用效率，但对C4植物无明显影响。据上图分析可能的原因是______________________________。(4)有人认为干旱环境对C4植物光合作用的影响比C3植物小，请设计实验验证这一结论，写出实验思路和预期结果（检测方法不做要求）。实验思路: __________________________________________________________。
预期结果:__________________________________________________________。
小于
大于
PEP含量少或PEP转化为C4的酶活性较低
将长势相同的C3植物与C4植物置于同样的干旱环境中培养，一段时间后检测两种植株的生长情况
C4植物的生长量大于C3植物
（2023·佛山一模）黑藻固定CO2有两条途径（如图）：①CO2在核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶（Rubisco）催化下直接与C5反应生成C3；②CO2先在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）催化下与磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）反应生成C4（四碳化合物），当C4储存到一定量时分解放出CO2参与暗反应。已知PEPC对CO2亲和力是Rubisco的几十倍。回答下列问题：
(1)由图可知，丙酮酸转化为PEP的过程属于______（填“吸能”或“放能”）反应。黑藻细胞固定CO2的具体场所是________________________。C3的还原需要______________________提供能量。
吸能
细胞质基质、叶绿体基质
NADPH和ATP
(2)研究发现黑藻经低浓度CO2处理后，PEPC与Rubisco的活性比值由0.47上升到4.17，试分析发生这一变化的意义：____________________。
黑藻具有这种生理特性是长期______的结果。(3)为了探究在低浓度CO2处理下黑藻固定CO2途径改变的分子机制，研究人员检测了低浓度CO2处理前后黑藻体内两种PEPC基因的表达情况，结果如图所示。
由图可知，在低浓度CO2处理下黑藻固定CO2途径改变的分子机制是______。
低浓度CO2处理后，PEPC的活性提高，改变了黑藻固定CO2的途径，有利于黑藻细胞在低浓度CO2条件下，增强固定CO2的能力，以提高光合作用强度
进化
低浓度CO2处理诱导PEPC2基因表达增强，使PEPC2基因的表达相对含量增加，导致PEPC活性提高，引起固定CO2的能力增强
（2023·湛江一模）为研究低温对作物光合特性的影响，科研人员以某作物为实验材料，以大田平均温度10℃为对照（CK），设置3个低温处理组T1（-2℃）、T2（-4℃）、T3（-6℃），结果如下表所示。回答下列问题：
处理 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 气孔导度（μmol·m-2·s-1） 蒸腾速率（μmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度（μmol·mol-1）
CK 16.2 512.6 3.7 261.4
T1 13.3 376.1 2.6 230.6
T2 8.6 272.8 1.8 276.3
T3 6.5 183.6 1.6 310.5
(1)进行该实验时，应控制无关变量____________________________________（至少写出2点）相同且适宜。根据表中数据分析，T2低温处理组的净光合速率小于T1低温处理组，与气孔导度_________（填“有关”或“无关”），理由是______________________________________________________。(2)低温条件下，细胞中自由水/结合水的值会____________。有研究表明，低温处理也会影响叶绿体中基粒的体积、形态及数量，为了验证该结论，可采用的方法为_____________________________________________________。
(3)为了研究低温处理对叶绿素a和叶绿素b含量的影响，可用_________方法分离色素，其原理是____________________________________________。
光照强度、CO2浓度、水分、矿质元素等
无关
T2低温处理组的气孔导度小于T1处理组，但胞间CO2浓度较高
降低
用电子显微镜分别观察经过低温处理和未经低温处理的番茄叶肉细胞中叶绿体的基粒
纸层析
不同色素在层析液中的溶解度不同
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