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第15讲　光合作用和细胞呼吸的综合分析
课标内容　(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。
考点一　光合作用与细胞呼吸联系
1.细胞呼吸和光合作用的联系(如图)
(1)物质转化
C
H
O
[微思考]
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。_________________________________________
____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
(2)能量变化
(3)光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路
2.辨析净光合速率与总光合速率
(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
(2)深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的________，乙图对应图1中的________________________，丙图对应图1中的____________________，丁图对应图1中的________。
②如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的________图、________图和________图。
③如果实验对象是离体的叶绿体，则图1________(填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响，原因是________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)从语言文字中辨析
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比较
考向1　结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维
1.(2024·广州名校联考)如图是生物体内能量供应及利用的示意图，下列说法错误的是(　　)
A.a过程一定伴随O2的释放，d过程不需要O2的直接参与
B.a过程产生的ATP和NADPH可用于b过程中C3的还原
C.a、c中合成ATP所需的能量来源不同
D.c过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中
2.(2024·福州一中质检)将不同种类的种子分别置于条件适宜的密闭玻璃容器中，并检测其在萌发过程中的相关物质的变化量，下列叙述正确的是(　　)
A.若某一种子发芽前O2吸收量大于CO2释放量，则呼吸作用的底物只有糖类
B.若在密闭容器中充入18O标记的O2，一段时间后能检测到放射性的CO2
C.若经过一昼夜，密闭容器中CO2的浓度降低，则萌发的种子已进行光合作用
D.种子发芽长出绿叶后，若光照条件变弱，叶肉细胞中C5的含量会突然升高
考向2　结合光合作用与细胞呼吸相关曲线，考查科学思维
3.(2024·广东东莞调研)下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片净光合作用速率(实际光合作用速率－呼吸作用速率)变化曲线图。下列相关分析错误的是(　　)
A.净光合速率可用单位时间内叶片吸收CO2的量表示
B.BC段和DE段净光合速率下降的原因不同
C.A点与E点相比，叶绿体产生O2的速率不一定相同
D.E点后植物体内积累有机物的量开始减少
4.(2024·泉州市联考)室内栽培绿萝能够有效清除甲醛污染。为研究其作用机制，科学家首先研究在密闭环境下绿萝正常的呼吸作用和光合作用，测定环境中的CO2浓度变化，结果如图甲所示；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究绿萝处理甲醛的途径。图乙所示为光合作用和甲醛代谢的相关过程(其中HCHO为甲醛，RU5P和HU6P是中间产物)。下列相关说法错误的是(　　)
A.d时间内完全光照组植株固定CO2的速率是(b－c)/dppm/s
B.弱光照组叶肉细胞叶绿体产生的O2可扩散至线粒体和细胞外
C.可采用同位素示踪法追踪并探明循环②甲醛的碳同化路径
D.推测绿萝细胞同化甲醛(HCHO)的场所应是叶绿体基质
考点二　光合速率的测定方法
1.“液滴移动法”——测定装置中O2的变化
①总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
②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.“黑白瓶法”——测溶氧量的变化
提醒　①黑白瓶法常用于水生生态系统光合速率和呼吸速率的测定。②在没有初始值m0时，可利用计算出总光合速率。
3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量
提醒　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，最后计算总光合作用强度值。
考向　结合光合速率的测定，考查科学探究
1.(2024·广东实验中学联考)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
2.(2024·湖南雅礼中学调研)某生物科研小组从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10(mg·L－1)，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下(a光照强度/klx 0(黑暗) a B c d e
白瓶溶氧量/ (mg·L－1) 3 10 16 24 30 30
黑瓶溶氧量/ (mg·L－1) 3 3 3 3 3 3
A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧
B.光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用
C.当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21(mg·L－1)
D.当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不再增加
1.(2023·北京卷，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
2.(2022·全国乙卷，2)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
3.(2023·广东卷，18)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－1) 类胡萝卜素/(mg·g－1) 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2 000(μmol·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________。
(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0～50(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：______________________________________________________
_____________________________________________________________________
：课后完成　限时练15第15讲　光合作用和细胞呼吸的综合分析
课标内容　(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。
考点一　光合作用与细胞呼吸联系
1.细胞呼吸和光合作用的联系(如图)
(1)物质转化
C
H
O
[微思考]
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，HO经过光合作用的光反应转移给18O2，HO经过有氧呼吸的第二阶段转移给C18O2。
(2)能量变化
(3)光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路
2.辨析净光合速率与总光合速率
(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
(2)深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的A点，乙图对应图1中的AB段(不含A、B两点)，丙图对应图1中的B点以后(不含B点)，丁图对应图1中的B点。
②如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的甲图、丙图和丙图。
③如果实验对象是离体的叶绿体，则图1不能(填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响，原因是叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0。
(3)从语言文字中辨析
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比较
考向1　结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维
1.(2024·广州名校联考)如图是生物体内能量供应及利用的示意图，下列说法错误的是(　　)
A.a过程一定伴随O2的释放，d过程不需要O2的直接参与
B.a过程产生的ATP和NADPH可用于b过程中C3的还原
C.a、c中合成ATP所需的能量来源不同
D.c过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中
答案　D
解析　a表示光反应阶段，该过程一定伴随O2的释放，d表示ATP水解过程，该过程不需要O2的直接参与，A正确；a光反应过程产生的ATP和NADPH可用于b暗反应过程中C3的还原，B正确；a、c中合成ATP所需的能量来源不同，a过程合成ATP所需能量来自光能，而c过程合成ATP所需能量来自有机物，C正确；c过程葡萄糖中的化学能只有少部分转移到ATP中，大部分以热能的形式散失，D错误。
2.(2024·福州一中质检)将不同种类的种子分别置于条件适宜的密闭玻璃容器中，并检测其在萌发过程中的相关物质的变化量，下列叙述正确的是(　　)
A.若某一种子发芽前O2吸收量大于CO2释放量，则呼吸作用的底物只有糖类
B.若在密闭容器中充入18O标记的O2，一段时间后能检测到放射性的CO2
C.若经过一昼夜，密闭容器中CO2的浓度降低，则萌发的种子已进行光合作用
D.种子发芽长出绿叶后，若光照条件变弱，叶肉细胞中C5的含量会突然升高
答案　C
解析　只以糖类为呼吸底物时，O2的吸收量小于或等于CO2的释放量；若呼吸底物为脂肪时，与糖类相比，等量脂肪中氢含量高、氧含量低，故氧化分解时O2的消耗增多，而使O2吸收量大于CO2释放量，A错误；15N、18O等是稳定同位素，不具有放射性，B错误；若经过一昼夜，密闭容器中CO2浓度降低，说明CO2转化为糖类储存在植物体中，该萌发的种子已进行光合作用，C正确；光照突然减弱，短时间内光反应生成的ATP和NADPH减少，C3的还原减弱，生成的C5减少，而CO2固定中C5的消耗不变，故C5含量降低，D错误。
考向2　结合光合作用与细胞呼吸相关曲线，考查科学思维
3.(2024·广东东莞调研)下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片净光合作用速率(实际光合作用速率－呼吸作用速率)变化曲线图。下列相关分析错误的是(　　)
A.净光合速率可用单位时间内叶片吸收CO2的量表示
B.BC段和DE段净光合速率下降的原因不同
C.A点与E点相比，叶绿体产生O2的速率不一定相同
D.E点后植物体内积累有机物的量开始减少
答案　D
解析　净光合速率是实际光合作用速率与呼吸作用速率的差值，可用单位时间内叶片吸收CO2的量表示，也可用单位时间内叶片释放O2的量表示，A正确；图中曲线BC段净光合速率下降的原因是光照过强、温度过高引起部分气孔关闭，暗反应受阻，而DE段净光合速率下降的原因是光照强度减弱，B正确；A点与E点的净光合速率相等，即叶片释放O2的速率相等，由于呼吸作用速率不一定相同，故叶绿体产生O2的速率不一定相同，C正确；E点后该植物的净光合速率虽然在下降，但其数值大于0，仍存在有机物的积累，故植物体内积累有机物的量仍在增加，D错误。
4.(2024·泉州市联考)室内栽培绿萝能够有效清除甲醛污染。为研究其作用机制，科学家首先研究在密闭环境下绿萝正常的呼吸作用和光合作用，测定环境中的CO2浓度变化，结果如图甲所示；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究绿萝处理甲醛的途径。图乙所示为光合作用和甲醛代谢的相关过程(其中HCHO为甲醛，RU5P和HU6P是中间产物)。下列相关说法错误的是(　　)
A.d时间内完全光照组植株固定CO2的速率是(b－c)/dppm/s
B.弱光照组叶肉细胞叶绿体产生的O2可扩散至线粒体和细胞外
C.可采用同位素示踪法追踪并探明循环②甲醛的碳同化路径
D.推测绿萝细胞同化甲醛(HCHO)的场所应是叶绿体基质
答案　A
解析　根据图甲可知，d时间内呼吸作用释放二氧化碳量为(a－b)，净光合作用吸收的二氧化碳量为b－c，d时间内完全光照组植株的固定CO2的速率(总光合作用速率)＝呼吸作用速率＋净光合作用速率＝(a－b)/d＋(b－c)/d＝(a－c)/dppm/s，A错误；弱光组密闭环境中二氧化碳含量没有变化，推测绿萝光合作用速率等于呼吸作用速率，由于植株存在不能进行光合作用的细胞，所以弱光照组叶肉细胞的光合速率大于其呼吸速率，其叶绿体产生的O2可扩散至线粒体和细胞外，B正确；同位素示踪法是利用放射性元素或稀有稳定元素作为示踪剂，对研究对象进行标记的微量分析方法，故可采用同位素示踪法研究碳元素转移路径，例如14C，C正确；由图乙可知，同化甲醛(HCHO)的场所应是叶绿体基质，D正确。
考点二　光合速率的测定方法
1.“液滴移动法”——测定装置中O2的变化
①总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
②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.“黑白瓶法”——测溶氧量的变化
提醒　①黑白瓶法常用于水生生态系统光合速率和呼吸速率的测定。②在没有初始值m0时，可利用计算出总光合速率。
3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量
提醒　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，最后计算总光合作用强度值。
考向　结合光合速率的测定，考查科学探究
1.(2024·广东实验中学联考)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　D
解析　根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低，适合在较弱光照下生长，A错误；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错误；光照强度为3 klx时，E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E植物叶圆片的细胞呼吸强度大于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，故此光照强度下，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。
2.(2024·湖南雅礼中学调研)某生物科研小组从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10(mg·L－1)，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下(a光照强度/klx 0(黑暗) a b c d e
白瓶溶氧量/ (mg·L－1) 3 10 16 24 30 30
黑瓶溶氧量/ (mg·L－1) 3 3 3 3 3 3
A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧
B.光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用
C.当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21(mg·L－1)
D.当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不再增加
答案　B
解析　黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，A正确；光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧的含量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于细胞呼吸消耗，B错误；当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋细胞呼吸消耗量＝(24－10)＋(10－3)＝21(mg·L－1)，C正确；由d、e两组数据可知，当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中溶解氧的含量也不再增加，即白瓶中植物的光合速率不再增加，D正确。
1.(2023·北京卷，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，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，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，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。
2.(2022·全国乙卷，2)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　培养初期，容器内CO2含量逐渐降低，光合速率逐渐降低，之后光合速率等于呼吸速率，A错误；初期光合速率减慢，由于容器内CO2含量初期逐渐降低，即光合速率大于呼吸速率，容器内O2含量升高，呼吸速率会有所升高，之后保持稳定，B错误；根据上述分析，初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
3.(2023·广东卷，18)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－1) 类胡萝卜素/(mg·g－1) 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2 000(μmol·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________。
(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0～50(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：____________________________________________________
答案　(1)类胡萝卜素/叶绿素比例上升　蓝紫
(2)高于　呼吸速率较高　(3)光能利用率较高
(4)
为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT
解析　(1)根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值较高，故叶片呈现出黄绿色。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，由ygl叶色呈黄绿色可推测其主要吸收蓝紫光。(2)根据图a净光合速率曲线变化可知，WT先到达光饱和点，即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，ygl有较高的光补偿点，可能原因是一方面光合速率偏低，另一方面是呼吸速率较高，结合题意可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低，导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl的呼吸速率较高。(3)与WT相比，在高密度栽培条件下，更多的光可到达ygl下层叶片，导致ygl下层叶片的光合速率较高；与WT相比，ygl的叶绿素含量低，但ygl群体的净光合速率较高，表明该群体的光能利用率较高，有机物积累量大。(4)由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0～50(μmol·m－2·s－1)范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率如图见答案。
限时强化练
(时间：40分钟)
【对点强化】
考点一　光合作用与细胞呼吸的联系
1.(2024·山西太原期中)下列关于光合作用与呼吸作用的说法，错误的是(　　)
A.光合作用和有氧呼吸过程中均能合成ATP
B.只有绿色部位才能进行光合作用和呼吸作用
C.光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢不同
D.光合作用和有氧呼吸过程中均需要H2O的参与
答案　B
解析　光合作用光反应阶段能合成ATP并主要用于暗反应，有氧呼吸的三个阶段均能合成ATP，用于细胞的生命活动，A正确；所有的活细胞均能进行呼吸作用，植物体的绿色部位含有叶绿体，在光照下可进行光合作用，B错误；光合作用过程中产生的还原氢是NADPH，即还原型辅酶Ⅱ，呼吸作用过程中产生的还原氢是NADH，即还原型辅酶Ⅰ，C正确；光合作用的光反应阶段有H2O的分解，在有氧呼吸的第二阶段中，H2O与丙酮酸反应生成CO2和[H]，D正确。
2.(2024·广东中山市调研)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。在上述整个时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　　)
A.降低至一定水平时再升高
B.持续保持相对稳定状态
C.降低至一定水平时保持不变
D.升高至一定水平时保持相对稳定
答案　C
解析　密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行呼吸作用，植物净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，净光合速率只要大于0，则光合作用消耗的CO2量就大于呼吸作用释放的CO2量；根据题意，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变，说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，然后净光合速率为0，保持不变，密闭容器内的CO2浓度也保持不变，C正确。
3.(2024·广东佛山调研)下列关于光合作用与呼吸作用的关系，叙述正确的是(　　)
A.甲、乙分别表示叶绿体和线粒体，且一定为高等植物
B.绿色植物光合作用利用的CO2全部来自细胞呼吸
C.高等植物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关
D.乙合成的ATP一定用于光合作用的暗反应阶段
答案　C
解析　图中细胞器甲为叶绿体，细胞器乙为线粒体，两种细胞器在高等植物和低等植物细胞中均有分布，A错误；当光合作用强度大于呼吸作用强度时，绿色植物光合作用利用的CO2除来自细胞呼吸外，还有一部分来自外界环境，B错误；高等植物细胞中只有叶绿体的光合作用能将光能转化为化学能，C正确；线粒体合成的ATP不可用于光合作用的暗反应阶段，D错误。
4.(2024·广东六校联考)A、B两种植物在不同温度下(其他条件适宜)光合速率(CO2固定量)和呼吸速率(黑暗条件下CO2释放量)如图所示。下列说法正确的是(　　)
注：光合速率和呼吸速率以与30 ℃时的数据比较所得的百分比表示。
A.温度由40 ℃升至45 ℃，植物B叶绿体中ATP的合成速率增大
B.环境温度由57 ℃降至30 ℃，植物B总光合速率将升高
C.若植物A长期处于45 ℃环境中，有机物积累量比30 ℃条件下低
D.植物A光合作用比呼吸作用对高温更敏感，可能光合作用酶的最适温度更低
答案　D
解析　CO2固定量表示总光合速率，温度由40 ℃升至45 ℃，植物B总光合速率下降，故其叶绿体中ATP的合成速率下降，A错误；57 ℃时，植物B的总光合速率为0，推测由于温度过高，光合作用相关酶的活性已丧失，故环境温度由57 ℃降至30 ℃，植物B总光合速率仍为0，B错误；45 ℃时，植物A的总光合速率和呼吸速率均为30 ℃时的100%，故其45 ℃时的有机物积累量与30 ℃时相等，C错误；大于55 ℃时，植物A的呼吸速率下降，大于50 ℃时，植物A的总光合速率下降，故其光合作用比呼吸作用对高温更敏感，可能光合作用酶的最适温度更低，D正确。
5.(2024·湖南长沙一中调研)如图表示某植物一昼夜之内叶绿体中C3相对含量的变化。下列说法中错误的是(　　)
A.从B点开始合成光合产物(CH2O)
B.AB段C3含量较高与没有接受光照有关
C.E点时，C3含量极低与二氧化碳的供应有关
D.E点时，叶绿体中ATP的含量比D点时低
答案　D
解析　AB段C3含量不变，对应的时间是0～6 h。没有光照，C3含量较高与没有接受光照有关，B点开始C3含量降低，表示C3被还原，开始合成有机物，A、B正确；E点时，光照过强，温度较高，导致气孔部分关闭，二氧化碳供应减少，生成的C3含量低，C正确；E点时，光照充足，叶绿体中光反应产生的ATP的含量较D点高，D错误。
6.(2024·安徽六安检测)请根据如图分析，下列有关植物进行光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)
A.植物长时间处于黑暗中时，②③④⑥过程都会发生
B.晴朗夏天的中午，③④将减弱，净光合速率降低
C.晴朗夏天的上午10时左右，北方植物的叶肉细胞中①多于⑥
D.进行②和③时，物质从产生部位到利用部位都将穿过8层膜
答案　B
解析　植物叶肉细胞长时间处于黑暗环境下，不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，②③④⑥过程都不会发生，A错误；晴朗夏天的中午，植物为了降低蒸腾作用，大量气孔关闭，影响了叶肉细胞吸收二氧化碳，导致暗反应减弱，进而导致光合作用强度减弱，B正确；晴朗夏天的上午10时左右，光合作用强度大于细胞呼吸强度，故没有①二氧化碳的释放，C错误；叶绿体和线粒体是双层膜的细胞器，物质从产生部位到利用部位都穿过4层膜，8层磷脂分子 ，D错误。
考点二　光合速率的测定方法
7.(2024·福建厦门双十学校质检)研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是(　　)
A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低
B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合
C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的
D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重
答案　B
解析　遮光后，光反应停止，短时间内C3被还原成C5的过程减弱乃至停止，而C5固定CO2的过程仍能继续，故遮光后C3含量会比照光时的C3含量高，A错误；照光处理时类囊体薄膜上可产生NADPH，故可发生NADP＋与电子和H＋结合，B正确；照光处理后与遮光处理后叶片的干重差(单位时间内)是真正光合作用速率，因此不需要测定同等面积叶片的初始干重，C、D错误。
8.(2024·广州市综合测试)在“探究NaCl对光合作用的影响”的实验中，用含有100(mmol·L－1)NaCl的完全营养液培养水稻幼苗，测定其光合作用速率和气孔导度，结果如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.单位时间单位叶面积的O2释放量可代表真光合速率
B.必须增加用完全不含NaCl的营养液培养幼苗作为对照
C.该实验缺乏对照无法确定气孔导度与光合速率有关
D.气孔导度降低使C3减少，进而减少对光反应产物的消耗
答案　D
解析　单位时间单位叶面积的O2释放量可代表净光合速率，A错误；由图可知，本实验设置了前后自身对照，无需增加对照组，结合图可知，NaCl处理导致光合作用速率及气孔导度下降，且随处理时间的延长，抑制作用越明显，B、C错误；气孔导度降低导致CO2吸收减少，C3的合成减少，进而减少了对光反应产物的消耗，D正确。
9.(2024·河北景县调研)下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定的夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并进行比较计算后的数据。下列有关分析正确的是(　　)
水深/m 1 2 3 4
白瓶中O2浓度/(g·m－3) ＋3 ＋1.5 0 －1
黑瓶中O2浓度/(g·m－3) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5
A.水深1 m处白瓶中水生植物24小时制造的O2为3(g·m－3)
B.水深2 m处白瓶中水生植物不能进行水的光解，但能进行C3的还原
C.水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体
D.水深4 m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
答案　C
解析　白瓶透光，瓶内水生植物可进行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶内水生植物只能进行细胞呼吸。在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物呼吸作用所消耗的O2量，为1.5(g·m－3)，白瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值。综上分析可知，在水深1 m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为3＋1.5＝4.5(g·
m－3)，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物能进行光合作用，因此能进行水的光解和C3的还原，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量相等，因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C正确；在水深4 m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为－1＋1.5＝0.5(g·m－3)，能进行光合作用，D错误。
【综合提升】
10.(2024·襄阳四中等联考)下列关于曲线的描述，正确的是(　　)
A.图1中，两曲线的交点对应的是净光合速率为0时的温度
B.图2中，C点对所有进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量等于细胞呼吸产生的CO2量
C.图3中A、B两点为光合速率和呼吸速率相等的点
D.若在30 ℃时一昼夜光照10 h，则一天CO2的净吸收量为7
答案　C
解析　图1中，两曲线的交点对应的是净光合速率与呼吸速率相等时的温度，A错误；图2中，C点表示整个植物体光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸释放的CO2量，由于植株部分细胞不进行光合作用，因此对所有进行光合作用的细胞来说叶绿体消耗的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量，B错误；图3中，A点前呼吸速率大于光合速率，A点后呼吸速率小于光合速率，B点前光合速率大于呼吸速率，B点后光合速率小于呼吸速率，故A、B两点为光合速率和呼吸速率相等的点，C正确；若在30 ℃时一昼夜光照10 h，则一天CO2的净吸收量为3.5×10－3×14＝－7，D错误。
11.(2024·广东中山调研)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，分别置于如图所示的7组不同温度下(其他条件相同且适宜)，暗处理1 h，再光照1 h，测其干重变化，得到如图所示的结果。下列说法正确的是(　　)
A.28 ℃和30 ℃时植物的净光合速率相等
B.该植物进行光合作用时，当光照强度突然减小时，C5的量将会增加
C.24 h恒温26 ℃条件下，只有光照时间超过4.8 h，该植物幼苗才能正常生长
D.34 ℃时，该番茄幼苗光照1 h的净光合速率为5(mg·h－1)
答案　C
解析　根据曲线可知，28 ℃和30 ℃时光照后与暗处理前的重量变化相同，但是根据曲线可知28 ℃和30 ℃的呼吸作用不相同。因为总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以28 ℃和30 ℃时的净光合速率不相等，A错误；当光照强度突然减小时，光反应减弱，产生的ATP和NADPH减少，从而减弱了三碳化合物的还原，C5的生成速率减慢，但是二氧化碳固定形成的三碳化合物的过程不受影响，即C5的消耗速率不变，故C5的量减少，B错误；据图中信息可知，26 ℃条件下呼吸速率是1(mg·h－1)，光照1 h后与暗处理前的重量变化＝光合速率－2×呼吸速率，故光合速率＝3＋2×1＝5(mg·h－1)，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 h以上，该番茄幼苗才能正常生长，则有5X－1×24＝0，可求出X＝4.8 h，C正确；34 ℃时，该番茄幼苗的呼吸速率为2(mg·
h－1)，光照1 h后与暗处理前的干重变化是－3 mg，说明光照1 h的净光合速率为－1(mg·h－1)，D错误。
12.(2024·四川资阳诊断)随着大气中CO2浓度的升高，大豆等植物的光合作用发生了明显变化。某科研人员探究一天中不同CO2浓度下大豆叶片净光合速率的变化，结果如下图所示。请回答下列问题：
(1)提取大豆叶肉细胞中色素的常用溶剂是________，经研究发现，在大气CO2浓度升高的情况下，叶绿体色素含量上升，意义是________________________
____________________________________________________________________。
(2)10时，CO2浓度由350(μmol·mol－1)突然增至750(μmol·mol－1)时，短时间内叶绿体内C3/C5将________(填“升高”或“降低”)。
(3)7时，不同CO2浓度下大豆叶片净光合速率大致相等，原因是
____________________________________________________________________；
与11时相比，13时净光合速率低的原因是_______________________________
____________________________________________________________________。
(4)若大豆叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，大豆植株________(填“能”或“不能”)正常生长，从光合作用和呼吸作用的角度分析，其原因为
____________________________________________________________________。
答案　(1)无水乙醇　增加色素含量以提高对光能的捕获能力，满足还原C3所需的ATP和NADPH (2)升高
(3)光照强度弱，光反应合成的NADPH和ATP少　温度较高，部分气孔关闭，CO2供应不足
(4)不能　并非植物所有的细胞都能进行光合作用，而植物所有的活细胞都能进行呼吸作用，当大豆叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率时，大豆植株的光合速率小于呼吸速率，净光合速率小于0，有机物无法积累，大豆植株不能正常生长
解析　(1)光合色素易溶于有机溶剂，因此常用无水乙醇等有机溶剂提取大豆叶肉细胞中的色素。在大气CO2浓度升高的情况下，光合作用的暗反应阶段速率加快，光反应产生的ATP和NADPH消耗速率随之加快，此时叶绿体色素含量上升，以提高叶绿体对光能的捕获能力，满足还原C3时所需的ATP和NADPH。(2)CO2浓度增加，暗反应中CO2与C5反应生成C3的过程加快，C3的含量升高，而C5的含量下降，故短时间内叶绿体内C3/C5的值将升高。(3)7时，不同CO2浓度下大豆叶片净光合速率大致相等，说明CO2浓度不是限制光合作用的因素，很可能是此时的光照强度弱，光反应合成的NADPH和ATP少。与11时相比，13时的温度较高，蒸腾作用较强，植物为了减少水分的丢失，暂时将部分气孔关闭，导致暗反应中CO2供应不足，净光合速率下降。(4)大豆植株内所有的活细胞均能进行呼吸作用，而只有叶肉细胞才能进行光合作用，因此若大豆叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，则大豆植株的总光合速率小于呼吸速率，其有机物的合成量小于消耗量，有机物无法积累，大豆植株不能正常生长。
13.(2024·武汉二中等十一校联考)共生固氮是自然界生物可用氮的最大天然来源，豆科植物进化出根瘤来容纳根瘤菌以进行共生固氮。如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
(1)参与光合作用的很多分子都含有氮，由光反应产生并参与暗反应的含氮物质有____________________________________________________________________。
(2)为大豆叶片提供C18O2，大豆根中的淀粉会含18O，请写出18O转移的路径(用图中相关物质的名称及箭头表示)：__________________________________。
(3)据图推测，蔗糖进入维管束细胞的跨膜运输需要的条件是________________。N2的固定需要消耗大量ATP，根瘤菌中ATP的产生部位是________。
(4)植株缺N会导致光合能力下降，为了验证根瘤菌能为大豆植株的生长提供氮元素，从而促进光合作用，现提供以下材料用具：生长状态良好且带有根瘤的若干大豆植株、完全培养液、缺氮培养液、光合作用测定仪、其他所需材料。请补充完整实验设计思路。
将大豆植株均分成甲、乙两组(甲为对照组)，________________________________。一段时间后，利用光合作用测定仪分别测定甲、乙两组大豆植株的光合速率。________________________，一段时间后，再用光合作用测定仪测定该组大豆植株的光合速率。
答案　(1)ATP和NADPH　(2)C18O2→C3→TP→蔗糖→淀粉　(3)能量和载体蛋白(或答能量和转运蛋白)　细胞质基质　(4)甲组不做处理，乙组去除全部根瘤，分别置于缺氮培养液中培养，其他条件相同且适宜　再将乙组置于完全培养液中培养
解析　(2)为大豆叶片提供C18O2，大豆根中的淀粉会含18O，再结合题图可知，18O转移的路径为：C18O2→C3→TP→蔗糖→淀粉。(3)据图可知，蔗糖进入维管束细胞的方式属于主动运输，需要的条件是能量和载体蛋白。根瘤菌是原核生物，没有线粒体，其细胞中ATP的产生部位是细胞质基质。(4)该实验的目的是验证根瘤菌能为大豆植株的生长提供氮元素，从而促进光合作用。再结合材料用具可写出如下实验设计思路：将大豆植株均分成甲、乙两组，甲组不做处理，作为对照组，乙组去除全部根瘤，作为实验组，将甲、乙两组分别置于缺氮培养液中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，利用光合作用测定仪分别测定甲、乙两组大豆植株的光合速率。再将乙组置于完全培养液中培养，一段时间后，再用光合作用测定仪测定该组大豆的植株的光合速率。
14.(2024·广东广州调研)科研人员采用不同的光质进行番茄育苗，探究番茄育苗的合适光照条件。培育42天后，测定番茄苗的气孔导度、净光合速率、叶面积、株高、茎粗、干重等，并计算壮苗指数(可用其数值大小衡量秧苗素质)，部分数据如下表，回答下列问题。
光质 气孔导度/(mol·m－2·s－1) 净光合速率/(mol·m－2·s－1) 叶面积/cm2 壮苗指数
C 60.26 5.63 30.99 0.99
蓝光 80.12 7.11 39.27 1.76
绿光 40.17 3.03 19.48 0.27
黄光 50.76 4.67 27.17 0.63
红光 91.54 7.89 42.24 1.51
(1)采用番茄种子育苗时，需要将种子浸泡一段时间后，再置于适宜条件下培养。从水对生命活动影响的角度分析，浸泡处理的目的是_______________________
____________________________________________________________________。
(2)实验过程中，不同组的光照强度应________。表中C组属于对照组，该组的光质处理条件是__________________________________________________________。
(3)由表可知，蓝光对壮苗指数的影响是___________________________________。
(4)育苗期间，番茄苗的有机物积累量最多的光质处理条件是________，判断的依据是_________________________________________________________________。
答案　(1)使种子较快地吸水，达到能正常发芽的含水量，提高细胞代谢活性
(2)相同且适宜　白光
(3)提高壮苗指数最明显
(4)红光　四种光质处理后，红光组叶面积与净光合速率的乘积最大，所以有机物积累量最多
解析　(1)水是细胞内良好的溶剂，参与细胞内的生物化学反应，自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛，所以从水对生命活动影响的角度分析，浸泡处理的目的是使种子较快地吸水，达到能正常发芽的含水量，提高细胞代谢活性。
(2)光照强度属于无关变量，无关变量在实验过程中要保持相同且适宜。表中C组属于对照组，该组的光质处理条件是白光。(3)由表可知，蓝光的壮苗指数是1.76，比其他光质的壮苗指数都要高，所以蓝光提高壮苗指数最明显。(4)育苗期间，番茄苗有机物积累量最多的光质处理条件是红光，判断的依据是四种光质处理后，红光组叶面积与净光合速率的乘积最大，所以有机物积累量最多。(共50张PPT)
SHENG WU XUE
光合作用和细胞呼吸的综合分析
第15讲
(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。
课标内容
1
目 录
光合作用与细胞呼吸联系
2
3
光合速率的测定方法
关键 · 真题必刷
基础·精细梳理
典例·精心深研
考点一
光合作用与细胞呼吸联系
1.细胞呼吸和光合作用的联系(如图)
(1)物质转化
C
H
(1)物质转化
O
O2
CO2
[微思考]
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。
(2)能量变化
(3)光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路
光反应水的光解
还原C3
2.辨析净光合速率与总光合速率
(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
(2)深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的______，乙图对应图1中的__________________________，丙图对应图1中的______________________，丁图对应图1中的______。
②如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的____图、____图和____图。
③如果实验对象是离体的叶绿体，则图1______ (填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响，原因是_____________________________________
___________________________________________________________________。
A点
AB段(不含A、B两点)
B点以后(不含B点)
B点
甲
丙
丙
不能
叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0
(3)从语言文字中辨析
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比较
3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较
3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较
考向1　结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维
1.(2024·广州名校联考)如图是生物体内能量供应及利用的示意图，下列说法错误的是(　　)
D
A.a过程一定伴随O2的释放，d过程不需要O2的直接参与
B.a过程产生的ATP和NADPH可用于b过程中C3的还原
C.a、c中合成ATP所需的能量来源不同
D.c过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中
解析　a表示光反应阶段，该过程一定伴随O2的释放，d表示ATP水解过程，该过程不需要O2的直接参与，A正确；a光反应过程产生的ATP和NADPH可用于b暗反应过程中C3的还原，B正确；a、c中合成ATP所需的能量来源不同，a过程合成ATP所需能量来自光能，而c过程合成ATP所需能量来自有机物，C正确；c过程葡萄糖中的化学能只有少部分转移到ATP中，大部分以热能的形式散失，D错误。
C
2.(2024·福州一中质检)将不同种类的种子分别置于条件适宜的密闭玻璃容器中，并检测其在萌发过程中的相关物质的变化量，下列叙述正确的是(　　)
A.若某一种子发芽前O2吸收量大于CO2释放量，则呼吸作用的底物只有糖类
B.若在密闭容器中充入18O标记的O2，一段时间后能检测到放射性的CO2
C.若经过一昼夜，密闭容器中CO2的浓度降低，则萌发的种子已进行光合作用
D.种子发芽长出绿叶后，若光照条件变弱，叶肉细胞中C5的含量会突然升高
解析　只以糖类为呼吸底物时，O2的吸收量小于或等于CO2的释放量；若呼吸底物为脂肪时，与糖类相比，等量脂肪中氢含量高、氧含量低，故氧化分解时O2的消耗增多，而使O2吸收量大于CO2释放量，A错误；15N、18O等是稳定同位素，不具有放射性，B错误；若经过一昼夜，密闭容器中CO2浓度降低，说明CO2转化为糖类储存在植物体中，该萌发的种子已进行光合作用，C正确；光照突然减弱，短时间内光反应生成的ATP和NADPH减少，C3的还原减弱，生成的C5减少，而CO2固定中C5的消耗不变，故C5含量降低，D错误。
D
考向2　结合光合作用与细胞呼吸相关曲线，考查科学思维
3.(2024·广东东莞调研)下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片净光合作用速率(实际光合作用速率－呼吸作用速率)变化曲线图。下列相关分析错误的是(　　)
A.净光合速率可用单位时间内叶片吸收CO2的量表示
B.BC段和DE段净光合速率下降的原因不同
C.A点与E点相比，叶绿体产生O2的速率不一定相同
D.E点后植物体内积累有机物的量开始减少
解析　净光合速率是实际光合作用速率与呼吸作用速率的差值，可用单位时间内叶片吸收CO2的量表示，也可用单位时间内叶片释放O2的量表示，A正确；图中曲线BC段净光合速率下降的原因是光照过强、温度过高引起部分气孔关闭，暗反应受阻，而DE段净光合速率下降的原因是光照强度减弱，B正确；A点与E点的净光合速率相等，即叶片释放O2的速率相等，由于呼吸作用速率不一定相同，故叶绿体产生O2的速率不一定相同，C正确；E点后该植物的净光合速率虽然在下降，但其数值大于0，仍存在有机物的积累，故植物体内积累有机物的量仍在增加，D错误。
A
4.(2024·泉州市联考)室内栽培绿萝能够有效清除甲醛污染。为研究其作用机制，科学家首先研究在密闭环境下绿萝正常的呼吸作用和光合作用，测定环境中的CO2浓度变化，结果如图甲所示；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究绿萝处理甲醛的途径。图乙所示为光合作用和甲醛代谢的相关过程(其中HCHO为甲醛，RU5P和HU6P是中间产物)。下列相关说法错误的是(　　)
A.d时间内完全光照组植株固定CO2的速率是(b－c)/dppm/s
B.弱光照组叶肉细胞叶绿体产生的O2可扩散至线粒体和细胞外
C.可采用同位素示踪法追踪并探明循环②甲醛的碳同化路径
D.推测绿萝细胞同化甲醛(HCHO)的场所应是叶绿体基质
解析　根据图甲可知，d时间内呼吸作用释放二氧化碳量为(a－b)，净光合作用吸收的二氧化碳量为b－c，d时间内完全光照组植株的固定CO2的速率(总光合作用速率)＝呼吸作用速率＋净光合作用速率＝(a－b)/d＋(b－c)/d＝(a－c)/dppm/s，A错误；弱光组密闭环境中二氧化碳含量没有变化，推测绿萝光合作用速率等于呼吸作用速率，由于植株存在不能进行光合作用的细胞，所以弱光照组叶肉细胞的光合速率大于其呼吸速率，其叶绿体产生的O2可扩散至线粒体和细胞外，B正确；同位素示踪法是利用放射性元素或稀有稳定元素作为示踪剂，对研究对象进行标记的微量分析方法，故可采用同位素示踪法研究碳元素转移路径，例如14C，C正确；由图乙可知，同化甲醛(HCHO)的场所应是叶绿体基质，D正确。
基础·精细梳理
典例·精心深研
考点二　
光合速率的测定方法
1.“液滴移动法”——测定装置中O2的变化
①总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
②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.“黑白瓶法”——测溶氧量的变化
3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量
提醒　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，最后计算总光合作用强度值。
考向　结合光合速率的测定，考查科学探究
1.(2024·广东实验中学联考)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(　　)
D
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
解析　根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低，适合在较弱光照下生长，A错误；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错误；光照强度为3 klx时，E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E植物叶圆片的细胞呼吸强度大于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，故此光照强度下，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。
B
2.(2024·湖南雅礼中学调研)某生物科研小组从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10(mg·L－1)，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下(a光照强度/klx 0(黑暗) a b c d e
白瓶溶氧量/ (mg·L－1) 3 10 16 24 30 30
黑瓶溶氧量/ (mg·L－1) 3 3 3 3 3 3
A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧
B.光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用
C.当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21(mg·L－1)
D.当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不再增加
解析　黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，A正确；光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧的含量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于细胞呼吸消耗，B错误；当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋细胞呼吸消耗量＝(24－10)＋(10－3)＝21(mg·L－1)，C正确；由d、e两组数据可知，当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中溶解氧的含量也不再增加，即白瓶中植物的光合速率不再增加，D正确。
关键 · 真题必刷
1.(2023·北京卷，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(　　)
C
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
解析　CO2吸收速率代表净光合速率，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，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，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。
D
2.(2022·全国乙卷，2)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
解析　培养初期，容器内CO2含量逐渐降低，光合速率逐渐降低，之后光合速率等于呼吸速率，A错误；初期光合速率减慢，由于容器内CO2含量初期逐渐降低，即光合速率大于呼吸速率，容器内O2含量升高，呼吸速率会有所升高，之后保持稳定，B错误；根据上述分析，初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
3.(2023·广东卷，18)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－1) 类胡萝卜素/(mg·g－1) 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。
类胡萝卜素/叶绿素比例上升
蓝紫
(2)光照强度逐渐增加达到2 000(μmol·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________________。
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。
光能利用率较高
(4)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：____________________
_________________________
为什么达到光饱和点时，
ygl的净光合速率高于WT
解析　(1)根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值较高，故叶片呈现出黄绿色。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，由ygl叶色呈黄绿色可推测其主要吸收蓝紫光。(2)根据图a净光合速率曲线变化可知，WT先到达光饱和点，即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，ygl有较高的光补偿点，可能原因是一方面光合速率偏低，另一方面是呼吸速率较高，结合题意可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低，导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl的呼吸速率较高。(3)与WT相比，在高密度栽培条件下，更多的光可到达ygl下层叶片，导致ygl下层叶片的光合速率较高；与WT相比，ygl的叶绿素含量低，但ygl群体的净光合速率较高，表明该群体的光能利用率较高，有机物积累量大。(4)由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0～50(μmol·m－2·s－1)范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率如图见答案。
本节内容结束
THANKS限时练15　光合作用和细胞呼吸的综合分析
【对点强化】
考点一　光合作用与细胞呼吸的联系
1.(2024·山西太原期中)下列关于光合作用与呼吸作用的说法，错误的是(　　)
A.光合作用和有氧呼吸过程中均能合成ATP
B.只有绿色部位才能进行光合作用和呼吸作用
C.光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢不同
D.光合作用和有氧呼吸过程中均需要H2O的参与
2.(2024·广东中山市调研)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。在上述整个时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　　)
A.降低至一定水平时再升高
B.持续保持相对稳定状态
C.降低至一定水平时保持不变
D.升高至一定水平时保持相对稳定
3.(2024·广东佛山调研)下列关于光合作用与呼吸作用的关系，叙述正确的是(　　)
A.甲、乙分别表示叶绿体和线粒体，且一定为高等植物
B.绿色植物光合作用利用的CO2全部来自细胞呼吸
C.高等植物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关
D.乙合成的ATP一定用于光合作用的暗反应阶段
4.(2024·广东六校联考)A、B两种植物在不同温度下(其他条件适宜)光合速率(CO2固定量)和呼吸速率(黑暗条件下CO2释放量)如图所示。下列说法正确的是(　　)
注：光合速率和呼吸速率以与30 ℃时的数据比较所得的百分比表示。
A.温度由40 ℃升至45 ℃，植物B叶绿体中ATP的合成速率增大
B.环境温度由57 ℃降至30 ℃，植物B总光合速率将升高
C.若植物A长期处于45 ℃环境中，有机物积累量比30 ℃条件下低
D.植物A光合作用比呼吸作用对高温更敏感，可能光合作用酶的最适温度更低
5.(2024·湖南长沙一中调研)如图表示某植物一昼夜之内叶绿体中C3相对含量的变化。下列说法中错误的是(　　)
A.从B点开始合成光合产物(CH2O)
B.AB段C3含量较高与没有接受光照有关
C.E点时，C3含量极低与二氧化碳的供应有关
D.E点时，叶绿体中ATP的含量比D点时低
6.(2024·安徽六安检测)请根据如图分析，下列有关植物进行光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)
A.植物长时间处于黑暗中时，②③④⑥过程都会发生
B.晴朗夏天的中午，③④将减弱，净光合速率降低
C.晴朗夏天的上午10时左右，北方植物的叶肉细胞中①多于⑥
D.进行②和③时，物质从产生部位到利用部位都将穿过8层膜
考点二　光合速率的测定方法
7.(2024·福建厦门双十学校质检)研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是(　　)
A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低
B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合
C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的
D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重
8.(2024·广州市综合测试)在“探究NaCl对光合作用的影响”的实验中，用含有100(mmol·L－1)NaCl的完全营养液培养水稻幼苗，测定其光合作用速率和气孔导度，结果如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.单位时间单位叶面积的O2释放量可代表真光合速率
B.必须增加用完全不含NaCl的营养液培养幼苗作为对照
C.该实验缺乏对照无法确定气孔导度与光合速率有关
D.气孔导度降低使C3减少，进而减少对光反应产物的消耗
9.(2024·河北景县调研)下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定的夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并进行比较计算后的数据。下列有关分析正确的是(　　)
水深/m 1 2 3 4
白瓶中O2浓度/(g·m－3) ＋3 ＋1.5 0 －1
黑瓶中O2浓度/(g·m－3) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5
A.水深1 m处白瓶中水生植物24小时制造的O2为3(g·m－3)
B.水深2 m处白瓶中水生植物不能进行水的光解，但能进行C3的还原
C.水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体
D.水深4 m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
【综合提升】
10.(2024·襄阳四中等联考)下列关于曲线的描述，正确的是(　　)
A.图1中，两曲线的交点对应的是净光合速率为0时的温度
B.图2中，C点对所有进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量等于细胞呼吸产生的CO2量
C.图3中A、B两点为光合速率和呼吸速率相等的点
D.若在30 ℃时一昼夜光照10 h，则一天CO2的净吸收量为7
11.(2024·广东中山调研)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，分别置于如图所示的7组不同温度下(其他条件相同且适宜)，暗处理1 h，再光照1 h，测其干重变化，得到如图所示的结果。下列说法正确的是(　　)
A.28 ℃和30 ℃时植物的净光合速率相等
B.该植物进行光合作用时，当光照强度突然减小时，C5的量将会增加
C.24 h恒温26 ℃条件下，只有光照时间超过4.8 h，该植物幼苗才能正常生长
D.34 ℃时，该番茄幼苗光照1 h的净光合速率为5(mg·h－1)
12.(2024·四川资阳诊断)随着大气中CO2浓度的升高，大豆等植物的光合作用发生了明显变化。某科研人员探究一天中不同CO2浓度下大豆叶片净光合速率的变化，结果如下图所示。请回答下列问题：
(1)提取大豆叶肉细胞中色素的常用溶剂是________，经研究发现，在大气CO2浓度升高的情况下，叶绿体色素含量上升，意义是___________________________
_____________________________________________________________________。
(2)10时，CO2浓度由350(μmol·mol－1)突然增至750(μmol·mol－1)时，短时间内叶绿体内C3/C5将________(填“升高”或“降低”)。
(3)7时，不同CO2浓度下大豆叶片净光合速率大致相等，原因是______________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
与11时相比，13时净光合速率低的原因是_________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)若大豆叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，大豆植株________(填“能”或“不能”)正常生长，从光合作用和呼吸作用的角度分析，其原因为
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
13.(2024·武汉二中等十一校联考)共生固氮是自然界生物可用氮的最大天然来源，豆科植物进化出根瘤来容纳根瘤菌以进行共生固氮。如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
(1)参与光合作用的很多分子都含有氮，由光反应产生并参与暗反应的含氮物质有______________________________________________________________________。
(2)为大豆叶片提供C18O2，大豆根中的淀粉会含18O，请写出18O转移的路径(用图中相关物质的名称及箭头表示)：___________________________________。
(3)据图推测，蔗糖进入维管束细胞的跨膜运输需要的条件是______________________________________________________________________。
N2的固定需要消耗大量ATP，根瘤菌中ATP的产生部位是________。
(4)植株缺N会导致光合能力下降，为了验证根瘤菌能为大豆植株的生长提供氮元素，从而促进光合作用，现提供以下材料用具：生长状态良好且带有根瘤的若干大豆植株、完全培养液、缺氮培养液、光合作用测定仪、其他所需材料。请补充完整实验设计思路。
将大豆植株均分成甲、乙两组(甲为对照组)，_______________________________
______________________________________________________________________。
一段时间后，利用光合作用测定仪分别测定甲、乙两组大豆植株的光合速率。________________________，一段时间后，再用光合作用测定仪测定该组大豆植株的光合速率。
14.(2024·广东广州调研)科研人员采用不同的光质进行番茄育苗，探究番茄育苗的合适光照条件。培育42天后，测定番茄苗的气孔导度、净光合速率、叶面积、株高、茎粗、干重等，并计算壮苗指数(可用其数值大小衡量秧苗素质)，部分数据如下表，回答下列问题。
光质 气孔导度/ (mol·m－2·s－1) 净光合速率/ (mol·m－2·s－1) 叶面积 /cm2 壮苗 指数
C 60.26 5.63 30.99 0.99
蓝光 80.12 7.11 39.27 1.76
绿光 40.17 3.03 19.48 0.27
黄光 50.76 4.67 27.17 0.63
红光 91.54 7.89 42.24 1.51
(1)采用番茄种子育苗时，需要将种子浸泡一段时间后，再置于适宜条件下培养。从水对生命活动影响的角度分析，浸泡处理的目的是________________________
_____________________________________________________________________。
(2)实验过程中，不同组的光照强度应________。表中C组属于对照组，该组的光质处理条件是_________________________________________________________。
(3)由表可知，蓝光对壮苗指数的影响是___________________________________
________________。
(4)育苗期间，番茄苗的有机物积累量最多的光质处理条件是________，判断的依据是_________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
限时练15　光合作用和细胞呼吸的综合分析
1.B　[光合作用光反应阶段能合成ATP并主要用于暗反应，有氧呼吸的三个阶段均能合成ATP，用于细胞的生命活动，A正确；所有的活细胞均能进行呼吸作用，植物体的绿色部位含有叶绿体，在光照下可进行光合作用，B错误；光合作用过程中产生的还原氢是NADPH，即还原型辅酶Ⅱ，呼吸作用过程中产生的还原氢是NADH，即还原型辅酶Ⅰ，C正确；光合作用的光反应阶段有H2O的分解，在有氧呼吸的第二阶段中，H2O与丙酮酸反应生成CO2和[H]，D正确。]
2.C　[密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行呼吸作用，植物净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，净光合速率只要大于0，则光合作用消耗的CO2量就大于呼吸作用释放的CO2量；根据题意，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变，说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，然后净光合速率为0，保持不变，密闭容器内的CO2浓度也保持不变，C正确。]
3.C　[图中细胞器甲为叶绿体，细胞器乙为线粒体，两种细胞器在高等植物和低等植物细胞中均有分布，A错误；当光合作用强度大于呼吸作用强度时，绿色植物光合作用利用的CO2除来自细胞呼吸外，还有一部分来自外界环境，B错误；高等植物细胞中只有叶绿体的光合作用能将光能转化为化学能，C正确；线粒体合成的ATP不可用于光合作用的暗反应阶段，D错误。]
4.D　[CO2固定量表示总光合速率，温度由40 ℃升至45 ℃，植物B总光合速率下降，故其叶绿体中ATP的合成速率下降，A错误；57 ℃时，植物B的总光合速率为0，推测由于温度过高，光合作用相关酶的活性已丧失，故环境温度由57 ℃降至30 ℃，植物B总光合速率仍为0，B错误；45 ℃时，植物A的总光合速率和呼吸速率均为30 ℃时的100%，故其45 ℃时的有机物积累量与30 ℃时相等，C错误；大于55 ℃时，植物A的呼吸速率下降，大于50 ℃时，植物A的总光合速率下降，故其光合作用比呼吸作用对高温更敏感，可能光合作用酶的最适温度更低，D正确。]
5.D　[AB段C3含量不变，对应的时间是0～6 h。没有光照，C3含量较高与没有接受光照有关，B点开始C3含量降低，表示C3被还原，开始合成有机物，A、B正确；E点时，光照过强，温度较高，导致气孔部分关闭，二氧化碳供应减少，生成的C3含量低，C正确；E点时，光照充足，叶绿体中光反应产生的ATP的含量较D点高，D错误。]
6.B　[植物叶肉细胞长时间处于黑暗环境下，不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，②③④⑥过程都不会发生，A错误；晴朗夏天的中午，植物为了降低蒸腾作用，大量气孔关闭，影响了叶肉细胞吸收二氧化碳，导致暗反应减弱，进而导致光合作用强度减弱，B正确；晴朗夏天的上午10时左右，光合作用强度大于细胞呼吸强度，故没有①二氧化碳的释放，C错误；叶绿体和线粒体是双层膜的细胞器，物质从产生部位到利用部位都穿过4层膜，8层磷脂分子 ，D错误。]
7.B　[遮光后，光反应停止，短时间内C3被还原成C5的过程减弱乃至停止，而C5固定CO2的过程仍能继续，故遮光后C3含量会比照光时的C3含量高，A错误；照光处理时类囊体薄膜上可产生NADPH，故可发生NADP＋与电子和H＋结合，B正确；照光处理后与遮光处理后叶片的干重差(单位时间内)是真正光合作用速率，因此不需要测定同等面积叶片的初始干重，C、D错误。]
8.D　[单位时间单位叶面积的O2释放量可代表净光合速率，A错误；由图可知，本实验设置了前后自身对照，无需增加对照组，结合图可知，NaCl处理导致光合作用速率及气孔导度下降，且随处理时间的延长，抑制作用越明显，B、C错误；气孔导度降低导致CO2吸收减少，C3的合成减少，进而减少了对光反应产物的消耗，D正确。]
9.C　[白瓶透光，瓶内水生植物可进行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶内水生植物只能进行细胞呼吸。在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物呼吸作用所消耗的O2量，为1.5(g·m－3)，白瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值。综上分析可知，在水深1 m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为3＋1.5＝4.5(g·m－3)，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物能进行光合作用，因此能进行水的光解和C3的还原，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量相等，因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C正确；在水深4 m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为－1＋1.5＝0.5(g·m－3)，能进行光合作用，D错误。]
10.C　[图1中，两曲线的交点对应的是净光合速率与呼吸速率相等时的温度，A错误；图2中，C点表示整个植物体光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸释放的CO2量，由于植株部分细胞不进行光合作用，因此对所有进行光合作用的细胞来说叶绿体消耗的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量，B错误；图3中，A点前呼吸速率大于光合速率，A点后呼吸速率小于光合速率，B点前光合速率大于呼吸速率，B点后光合速率小于呼吸速率，故A、B两点为光合速率和呼吸速率相等的点，C正确；若在30 ℃时一昼夜光照10 h，则一天CO2的净吸收量为3.5×10－3×14＝－7，D错误。]
11.C　[根据曲线可知，28 ℃和30 ℃时光照后与暗处理前的重量变化相同，但是根据曲线可知28 ℃和30 ℃的呼吸作用不相同。因为总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以28 ℃和30 ℃时的净光合速率不相等，A错误；当光照强度突然减小时，光反应减弱，产生的ATP和NADPH减少，从而减弱了三碳化合物的还原，C5的生成速率减慢，但是二氧化碳固定形成的三碳化合物的过程不受影响，即C5的消耗速率不变，故C5的量减少，B错误；据图中信息可知，26 ℃条件下呼吸速率是1(mg·h－1)，光照1 h后与暗处理前的重量变化＝光合速率－2×呼吸速率，故光合速率＝3＋2×1＝5(mg·h－1)，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 h以上，该番茄幼苗才能正常生长，则有5X－1×24＝0，可求出X＝4.8 h，C正确；34 ℃时，该番茄幼苗的呼吸速率为2(mg·h－1)，光照1 h后与暗处理前的干重变化是－3 mg，说明光照1 h的净光合速率为－1(mg·h－1)，D错误。]
12.答案　(1)无水乙醇　增加色素含量以提高对光能的捕获能力，满足还原C3所需的ATP和NADPH
(2)升高
(3)光照强度弱，光反应合成的NADPH和ATP少　温度较高，部分气孔关闭，CO2供应不足
(4)不能　并非植物所有的细胞都能进行光合作用，而植物所有的活细胞都能进行呼吸作用，当大豆叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率时，大豆植株的光合速率小于呼吸速率，净光合速率小于0，有机物无法积累，大豆植株不能正常生长
解析　(1)光合色素易溶于有机溶剂，因此常用无水乙醇等有机溶剂提取大豆叶肉细胞中的色素。在大气CO2浓度升高的情况下，光合作用的暗反应阶段速率加快，光反应产生的ATP和NADPH消耗速率随之加快，此时叶绿体色素含量上升，以提高叶绿体对光能的捕获能力，满足还原C3时所需的ATP和NADPH。(2)CO2浓度增加，暗反应中CO2与C5反应生成C3的过程加快，C3的含量升高，而C5的含量下降，故短时间内叶绿体内C3/C5的值将升高。(3)7时，不同CO2浓度下大豆叶片净光合速率大致相等，说明CO2浓度不是限制光合作用的因素，很可能是此时的光照强度弱，光反应合成的NADPH和ATP少。与11时相比，13时的温度较高，蒸腾作用较强，植物为了减少水分的丢失，暂时将部分气孔关闭，导致暗反应中CO2供应不足，净光合速率下降。(4)大豆植株内所有的活细胞均能进行呼吸作用，而只有叶肉细胞才能进行光合作用，因此若大豆叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，则大豆植株的总光合速率小于呼吸速率，其有机物的合成量小于消耗量，有机物无法积累，大豆植株不能正常生长。
13.答案　(1)ATP和NADPH　(2)C18O2→C3→TP→蔗糖→淀粉　(3)能量和载体蛋白(或答能量和转运蛋白)　细胞质基质　(4)甲组不做处理，乙组去除全部根瘤，分别置于缺氮培养液中培养，其他条件相同且适宜　再将乙组置于完全培养液中培养
解析　(2)为大豆叶片提供C18O2，大豆根中的淀粉会含18O，再结合题图可知，18O转移的路径为：C18O2→C3→TP→蔗糖→淀粉。(3)据图可知，蔗糖进入维管束细胞的方式属于主动运输，需要的条件是能量和载体蛋白。根瘤菌是原核生物，没有线粒体，其细胞中ATP的产生部位是细胞质基质。(4)该实验的目的是验证根瘤菌能为大豆植株的生长提供氮元素，从而促进光合作用。再结合材料用具可写出如下实验设计思路：将大豆植株均分成甲、乙两组，甲组不做处理，作为对照组，乙组去除全部根瘤，作为实验组，将甲、乙两组分别置于缺氮培养液中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，利用光合作用测定仪分别测定甲、乙两组大豆植株的光合速率。再将乙组置于完全培养液中培养，一段时间后，再用光合作用测定仪测定该组大豆的植株的光合速率。
14.答案　(1)使种子较快地吸水，达到能正常发芽的含水量，提高细胞代谢活性
(2)相同且适宜　白光
(3)提高壮苗指数最明显
(4)红光　四种光质处理后，红光组叶面积与净光合速率的乘积最大，所以有机物积累量最多
解析　(1)水是细胞内良好的溶剂，参与细胞内的生物化学反应，自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛，所以从水对生命活动影响的角度分析，浸泡处理的目的是使种子较快地吸水，达到能正常发芽的含水量，提高细胞代谢活性。
(2)光照强度属于无关变量，无关变量在实验过程中要保持相同且适宜。表中C组属于对照组，该组的光质处理条件是白光。(3)由表可知，蓝光的壮苗指数是1.76，比其他光质的壮苗指数都要高，所以蓝光提高壮苗指数最明显。(4)育苗期间，番茄苗有机物积累量最多的光质处理条件是红光，判断的依据是四种光质处理后，红光组叶面积与净光合速率的乘积最大，所以有机物积累量最多。

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