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第15课时　光合作用和细胞呼吸的综合分析
课标要求 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
考情分析 光合作用与细胞呼吸综合分析 2024·新课标·T31　2024·安徽·T16　2024·全国甲·T29　2023·重庆·T19　2023·北京·T3　2023·广东·T18 2023·河北·T19　2023·辽宁·T21　2022·天津·T16 2022·全国乙·T2　2022·湖南·T17　2022·福建·T10
考点一　细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化
(1)物质方面
(2)能量方面
(3)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向
①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质间的转移方向：叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质，NADPH能转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。
②ATP和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向：线粒体产生的ATP和NADH都可以转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP不转移至线粒体中，NADH能转移至线粒体中。
考向一　细胞呼吸、光合作用的物质和能量变化
1．(2024·宜昌质检)如图表示光合作用和细胞呼吸之间的能量转变过程，下列说法错误的是(　　)
A．只有含叶绿素的细胞才能进行过程①和③
B．过程③④发生的场所分别为叶绿体基质和线粒体基质
C．过程①中光能转变为化学能储存在ATP和NADPH中
D．有氧呼吸过程中产生的NADH主要来自第二阶段
2．(2023·河北，19)拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。回答下列问题：
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在_______________________________________合成，经细胞质基质进入叶绿体。
(2)光照时，叶绿体类囊体薄膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和____________中的化学能，这些化学能经________________阶段释放并转化为糖类中的化学能。
(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显__________。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被______(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗，细胞有氧呼吸强度________。
(4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调________________阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体__________________，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。
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)
O2 CO2 有机物
真正光合速率 植物在光下实际合成有机物的速率 O2________________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______速率
净光合速率 植物有机物的________速率 植物或叶片或叶肉细胞O2____速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2______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 ________中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率
3.计算公式：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
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。与图示两装置相比，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__________________强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表________________________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_____________________________________________；“白瓶”给予光照，测定的是______________________________________________________。
b．在有初始值的情况下，黑瓶中______________________________________为有氧呼吸量；白瓶中_________________________为净光合作用量；二者之和为______________________。
c．在没有初始值的情况下，____________________________________＝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＝____________________；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝____________________。
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
4．(2025·襄阳月考)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
考点三　光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
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，________________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，________________启动。
3．图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度________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，__________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________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______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_________________________________________(填“能”或“不能”)正常生长，原因是_____________________________________________。
考向三　光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
5.如图是在24小时测得大棚番茄CO2的含量和CO2的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于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．如果N点低于M点，说明经过一昼夜植物体内的有机物总量增加
D．植物干重最大的时刻是e点
6．(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”)。
1．(2022·福建，10节选)栅藻是一种真核微藻，具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。
为测定两种培养模式的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入C18O2，培养一段时间后检测18O2释放量。你认为该方法______________________(填“可行”或“不可行”)，理由是______________________________________________________________________。
2．(2020·山东，21节选)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。请回答下列问题：
在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_____________________________________。
答案精析
考点一　整合
(1)C6H12O6　H2O　NADPH　[H]　(2)NADPH　ATP
评价
1．B　[过程①表示光反应中水的光解，过程③表示暗反应，则①和③是光合作用过程，光反应中需要色素吸收、传递、转化光能，其中叶绿素是转化光能必不可少的色素，A正确；过程③表示暗反应，发生在叶绿体基质中，过程④包括有氧呼吸的第一、二阶段，第一阶段发生在细胞质基质中，第二阶段发生在线粒体基质中，B错误；过程①光反应中，光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，二者可被暗反应利用，C正确。]
2．(1)线粒体(或线粒体内膜)　(2)NADPH(或还原型辅酶Ⅱ)　暗反应(或卡尔文循环)　(3)降低　叶绿体　升高
(4)H基因表达(或H蛋白数量)　过多消耗光合产物(或有氧呼吸增强)
解析　(1)由题干信息可知，拟南芥幼苗叶肉细胞的叶绿体仍在发育时，消耗的ATP主要来自自身线粒体。线粒体中能够大量合成ATP的化学反应在线粒体内膜上进行。(2)在植物光合作用的光反应阶段，光能被光合色素捕获后，转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。在暗反应阶段ATP和NADPH中的化学能再进一步转化为糖类等有机物中的化学能。(3)由图可知，叶绿体成熟的非转基因叶肉细胞中H基因表达量下降，细胞质基质ATP浓度远高于叶绿体基质；H基因过量表达后，细胞质基质中ATP含量下降，且叶绿体基质中ATP含量未显著升高，表明叶绿体消耗了从细胞质基质中转入的ATP。由此推测，H基因过量表达后，细胞质基质中大量的ATP转运至叶绿体中被消耗，细胞需提高线粒体呼吸强度，以补充细胞质基质中的ATP。(4)由题分析，ATP由细胞质基质向叶绿体转运过程中，H转运蛋白的数量是限制运输速率的一个主要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H基因的表达量下降，H转运蛋白的数量减少，ATP向叶绿体的流入被有效阻止，故细胞质基质ATP可保持正常生理水平，避免了线粒体呼吸作用的额外增强而过多消耗光合产物，保证光合产物能被转运到其他细胞供能。
考点二　整合
2．产生(生成)　产生(制造、生成)　积累　释放　吸收　黑暗
4．(1)有氧呼吸消耗O2　呼吸　释放O2　净光合　(2)细胞呼吸　净光合作用　(3)a.有氧呼吸量　净光合作用量　b．O2的减少量(或CO2的增加量)　O2的增加量(或CO2的减少量)　真正光合作用量　c．白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量　(4)(x－y)/2S　(x＋z－2y)/2S
评价
3．C　[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．C　[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。]
考点三　整合
1．细胞呼吸
2．光合作用
3．等于
4．CO2
5．等于
6．I′
7．能　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
评价
5．B　[番茄通过光合作用制造有机物的时间是b～f段，B错误；c～e段光合作用强度大于细胞呼吸强度，有机物积累，e点之后光合作用强度小于细胞呼吸强度，故有机物积累最多的时刻是e点，D正确。]
6．(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。
查落实固基础
1．不可行　C18O2中的18O在暗反应中随C18O2转移到糖类等有机物中[C18O2→C3→(CH218O)]，光反应中释放的O2来自H2O，排出的气体中检测不到18O2
2．高于　人工光合作用系统不进行细胞呼吸消耗糖类(或植物细胞呼吸消耗糖类)(共89张PPT)
生物
大
一
轮
复
习
第15课时
光合作用和细胞呼吸的综合分析
课标要求
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
考情分析
光合作用与细胞呼吸综合分析 2024·新课标·T31　2024·安徽·T16　2024·全国甲·T29　2023·重庆·T19　2023·北京·T3　2023·广东·T18　2023·河北·T19　2023·辽宁·T21
2022·天津·T16　2022·全国乙·T2　2022·湖南·T17　2022·福建·T10
内容索引
考点一　细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化
考点二　“三率”的关系及测定
考点三　光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
课时精练
细胞呼吸、光合作用的物质和能量转化
< 考点一 >
必备知识
整合
(1)物质方面
C6H12O6
H2O
NADPH
[H]
(2)能量方面
ATP
NADPH
(3)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向
①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质间的转移方向：叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质，NADPH能转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。
②ATP和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向：线粒体产生的ATP和NADH都可以转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP不转移至线粒体中，NADH能转移至线粒体中。
考向一　细胞呼吸、光合作用的物质和能量变化
1.(2024·宜昌质检)如图表示光合作用和细胞呼吸之间的能量转变过程，下列说法错误的是
A.只有含叶绿素的细胞才能进行
过程①和③
B.过程③④发生的场所分别为叶
绿体基质和线粒体基质
C.过程①中光能转变为化学能储存在ATP和NADPH中
D.有氧呼吸过程中产生的NADH主要来自第二阶段
迁移应用
评价
√
过程①表示光反应中水的光解，过程③表示暗反应，则①和③是光合作用过程，光反应中需要色素吸收、传递、转化光能，其中叶绿素是转化光能必不可少的色素，A正确；
过程③表示暗反应，发生在叶绿体基质中，
过程④包括有氧呼吸的第一、二阶段，第一阶段发生在细胞质基质中，第二阶段发生在线粒体基质中，B错误；
过程①光反应中，光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，二者可被暗反应利用，C正确。
2.(2023·河北，19)拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。回答下列问题：
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在____________________合成，经细胞质基质进入叶绿体。
线粒体(或线粒体内膜)
由题干信息可知，拟南芥幼苗叶肉细胞的叶绿体仍在发育时，消耗的ATP主要来自自身线粒体。线粒体中能够大量合成ATP的化学反应在线粒体内膜上进行。
(2)光照时，叶绿体类囊体薄膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和_______________________中的化学能，这些化学能经________________
______阶段释放并转化为糖类中的化学能。
NADPH(或还原型辅酶Ⅱ)
在植物光合作用的光反应阶段，光能被光合色素捕获后，转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。在暗反应阶段ATP和NADPH中的化学能再进一步转化为糖类等有机物中的化学能。
暗反应(或卡尔文
循环)
(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的
细胞质基质ATP浓度明显______。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被________(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗，细胞有氧呼吸强度______。
降低
叶绿体
升高
由图可知，叶绿体成熟的非转基因叶肉细胞中H基因表达量下降，细胞质基质ATP浓度远高于叶绿体基质；H基因过量表达后，细胞质基质中ATP含量下降，且叶绿体基质中ATP含量未显著升高，表明叶绿体消耗了从细胞质基质中转
入的ATP。由此推测，H基因过量表达后，细胞质基质中大量的ATP转运至叶绿体中被消耗，细胞需提高线粒体呼吸强度，以补充细胞质基质中的ATP。
(4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调_______________________阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体___________________
______________，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。
H基因表达(或H蛋白数量)
过多消耗光合产物(或
有氧呼吸增强)
由题分析，ATP由细胞质基质向叶绿体转运过程中，H转运蛋白的数量是限制运输速率的一个主要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H基因的表达量下降，H转运蛋白的数量减少，ATP向叶绿体的流入被有效阻止，故细胞质基质ATP可保持正常生理水平，避免了线粒体呼吸作用的额外增强而过多消耗光合产物，保证光合产物能被转运到其他细胞供能。
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“三率”的关系及测定
< 考点二 >
必备知识
整合
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)
O2 CO2 有机物
真正光合速率 植物在光下实际合成有机物的速率 O2_______________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_______
速率
净光合速率 植物有机物的 速率 植物或叶片或叶肉细胞O2 速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2 速率 有机物积累速率
产生(生成)
产生(制
造、生成)
积累
释放
吸收
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)
O2 CO2 有机物
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 中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率
黑暗
3.计算公式：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
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
有氧呼吸
消耗O2
呼吸
释放O2
净光合
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。与图示两装置相比，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_______
强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表 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。
细胞
呼吸
净光合作用
(3)“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化
a.“黑瓶”不透光，测定的是______
；“白瓶”给予光照，测定的是
。
b.在有初始值的情况下，黑瓶中______
为有氧呼吸量；
白瓶中 为净光合作用量；二者之和为_____
。
c.在没有初始值的情况下，______________________________________＝真正光合作用量。
有氧呼
吸量
净光合作用量
O2的
减少量(或CO2的增加量)
O2的增加量(或CO2的减少量)
真正
光合作用量
白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量
(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＝ ；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝ 。
(x－y)/2S
(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
√
迁移应用
评价
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.(2025·襄阳月考)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
√
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。
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光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
< 考点三 >
必备知识
整合
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，
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， 启动。
细胞呼吸
光合作用
3.图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度 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，
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 细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。
等于
CO2
等于
6.图1的G点、图2的 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 (填“能”或“不能”)正常生长，原因是_________________________________________________________
。
I′
能
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
考向三　光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析
5.如图是在24小时测得大棚番茄CO2的含量和CO2的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于温度降低导致
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.如果N点低于M点，说明经过一昼夜植物体内
的有机物总量增加
D.植物干重最大的时刻是e点
√
迁移应用
评价
番茄通过光合作用制造有机物的时间是b～f段，B错误；
c～e段光合作用强度大于细胞呼吸强度，有机物积累，e点之后光合作用强度小于细胞呼吸强度，故有机物积累最多的时刻是e点，D正确。
6.(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________________________________
_________________________________________________________。
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)光照t时间时，a组CO2浓度_____(填“大于”“小于”或“等于”)b组。
大于
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。
(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__________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________。
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)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”)。
升高
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。
1.(2022·福建，10节选)栅藻是一种真核微藻，具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。
为测定两种培养模式的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入C18O2，培养一段时间后检测18O2释放量。你认为该方法 (填“可行”或“不可行”)，理由是____________________________________________
________________________________________________________________________________。
不可行
C18O2中的18O在暗反应中随C18O2转移到糖类等有机物中[C18O2→C3→(CH218O)]，光反应中释放的O2来自H2O，排出的气体中检测不到18O2
2.(2020·山东，21节选)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。请回答下列问题：
在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量
(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是________________
。
高于
人工光合作用系统
不进行细胞呼吸消耗糖类(或植物细胞呼吸消耗糖类)
返回
课时精练
对一对
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答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 A B B A B B B A
题号 9
答案 C
(1)叶绿素a和叶绿素b　红光和蓝紫　无水乙醇
(2)HH1
(3)大于　在光照强度为500 μmol·m－2·s－1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的细胞呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率与细胞呼吸速率之和　叶绿素　ATP和NADPH
(4)LH12
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答案
1
(1)类囊体薄膜　叶绿素、类胡萝卜素
(2)C5　12
(3)NADPH　ATP
(4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮　②减少叶片差异造成的误差　③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
11.
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答案
1
(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
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答案
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一、选择题
1.(2024·武汉模拟)甲植物和乙植物的净光合速率随 CO2 浓度变化的曲线如图所示。下列相关叙述正确的是
A.CO2浓度为0 时，甲植物的呼吸速率大
于乙植物
B.CO2浓度为 400 μL·L－1 时，甲、乙植物
的总光合速率相等
C.CO2浓度为 500 μL·L－1 时，甲植物水的
光解速率小于乙植物
D.与甲植物相比，乙植物更适合在高 CO2浓度条件下生存
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答案
由题图可知，CO2浓度为0时，植物只进行细胞呼吸，甲植物的呼吸速率大于乙植物，A正确；
CO2浓度为 400 μL·L－1时，甲、乙植物的净光合速率相等，但甲的呼吸速率大于乙，所以此时甲的总光合速率大于乙，B错误；
CO2浓度为500 μL·L－1时，甲植物的总光合速率大于乙植物，所以甲植物水的光解速率大于乙植物，C错误；
在高浓度的CO2条件下，甲的净光合速率大于乙植物，所以甲植物更适合在高 CO2浓度条件下生存，D错误。
2.(2024·扬州中学期中)如图表示某绿色植物在15 ℃和25 ℃条件下，光照强度和氧气释放速率的关系。下列说法错误的是
A.当光照强度等于0时，该植物在25 ℃时比15 ℃
时多吸收氧气10毫升/小时
B.当光照强度等于5千勒克斯时，该植物在两种温
度下制造有机物的量相等
C.当光照强度小于5千勒克斯时，适当降低温度有利于温室内该植物的增产
D.当光照强度大于8千勒克斯时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素主要是二
氧化碳浓度等
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答案
下有机物的积累量(净光合作用量)相等，因为25 ℃比15 ℃时的呼吸速率大，故25 ℃时比15 ℃时的有机物制造量(总光合作用量)多，B错误；
当光照强度小于5千勒克斯时，15 ℃有机物的积累量大于25 ℃，所以适当降低温度有利于温室内该植物的增产，C正确。
当光照强度等于0时，植物只能进行细胞呼吸，分析题图可知，该植物在25 ℃时比15 ℃时多吸收氧气10毫升/小时，A正确；
当光照强度等于5千勒克斯时，该植物在两种温度
3.某生物兴趣小组在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗光合速率的变化情况，结果如图所示。下列叙述正确的是
A.若b点时天气突然转阴，短时间内叶肉细胞
叶绿体中C3含量降低
B.一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼
苗的光合速率可能相同
C.一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼
苗的光合速率一定不同
D.若a点时叶片的净光合速率为0，则此状态下苦菊幼苗的干重保持不变
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答案
若b点时天气突然转阴，则光反应速率下降，光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，暗反应中C3的还原速率下降、合成速率不变，短时间内叶肉细胞叶绿体中C3含量升高，A错误；
图中abc中的b点是上午某个时间点，deb中的b点是下
午某个时间点，b点是一天中不同时间的相同光照强度，此时苦菊幼苗的光合速率相同，C错误；
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答案
若a点时叶片的净光合速率为0，则此时叶片的真正光合速率等于呼吸速率，而幼苗的根、茎等器官只进行细胞呼吸分解有机物，则此状态下苦菊幼苗的干重下降，D错误。
4.“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分(甲)遮光，另一部分(乙)不作处理，并设法阻止两部分联系。光照6小时，在甲、乙截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b，光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为m0，下列说法错误的是
A.若m0－a＝b－m0，则表明该实验条件下叶片的光合速率等于呼吸速率
B.本实验需阻止叶片光合产物向外运输，同时不影响水和无机盐的输送
C.忽略水和无机盐的影响，甲部分叶片可在给乙光照时剪下，进行等时长的暗
处理
D.选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性
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甲遮光处理，只进行细胞呼吸，故m0－a代表细胞呼吸消耗量，乙不作处理，进行光合作用和细胞呼吸，b－m0代表净光合作用积累量，若m0－a＝b－m0，即净光合速率等于呼吸速率，则表明该实验条件下叶片的光合速率大于呼吸速率，A错误。
答案
5.(2024·恩施质检)科研人员检测晴朗天气下露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成图。下列相关说法错误的是
A.光照强度增大是导致ab段、lm段Pn
增加的主要原因
B.致使bc段、mn段Pn下降的原因是气
孔关闭
C.致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱
D.适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施
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答案
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答案
早晨太阳出来后光照强度不断增大，使得露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，即光照强度增大是导致ab段、lm段光合速率(Pn)增加的主要原因，A正确；
大棚栽培条件下的油桃在bc段光合速率(Pn)下降，主要原因是光合作用消耗了大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度下降，而露天栽培的油桃在mn段光合速率(Pn)下降，是因为环境温度过高导致部分气孔关闭，植株吸收的CO2减少，B错误；
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答案
15时以后，两种栽培条件下的光合速率(Pn)持续下降是光照强度逐渐减弱所致，即致使ef段、op段光合速率(Pn)下降的原因是光照逐渐减弱，C正确；
适时浇水避免植物因缺水导致气孔关闭、增施农家肥增加CO2浓度均是提高大田作物产量的重要措施，D正确。
6.(2024·南通期中)如图是某科研小组利用药用植物黄精进行光合作用和细胞呼吸研究实验过程中测得的实验数据绘制的曲线图，其中图1的光合曲线(图中实线)是在光照、CO2浓度等条件都适宜的环境中测得，图1的呼吸曲线(图中虚线)是在黑暗条件下测得；图2的实验环境是恒温密闭玻璃温室中，测定指标是连续24 h室内CO2浓度和植物CO2吸收速率。据图分析，下列说法错误的是
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答案
A.图1中，当温度达到55 ℃时，
植物光合作用已停止，可能
原因是与光合作用相关的酶
失去活性
B.图1中，当温度达到55 ℃时，
植物的净光合速率与呼吸速率相等，总光合速率是呼吸速率的2倍
C.结合图1数据分析，进行图2所示实验时，为了减少无关变量带来的干扰，温
度应设置在30 ℃左右
D.图1中温度为40 ℃时对应的光合曲线点与图2中6 h和18 h对应的曲线点有相
同的净光合速率
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原因是与光合作用相关的酶失去活性，A正确，B错误；
结合图1数据可知，该植物净光合速率最大时的温度约为30 ℃，因此，在进行图2所示实验时，为了减少无关变量带来的干扰，温度应设置在30 ℃左右，C正确；
据图1分析，虚线表示呼吸速率随温度的变化情况，当温度达到55 ℃时，两条曲线重合，植物不再进行光合作用，光合速率为0，只进行细胞呼吸，可能
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答案
图2中，当光合速率等于呼吸速率时，净光合速率为0，处于室内CO2浓度曲线的拐点，即6 h和18 h，图1中，光合速率等于呼吸速率时的温度条件是40 ℃，D正确。
7.科研人员在不同条件下测定大棚种植的、发育良好的某植物光合速率变化情况，调查时间为每天的8：30～14：00，连续调查数天，记录、分析相关数据，绘制了如图所示曲线图。下列有关说法正确的是
A.在该调查时段内，该植物晴天积累有机物
总量最多的时刻为12：00
B.从图中a～b段可以看出，该植物净光合速
率为负值，可能与环境因素中温度和光照
强度有关
C.图中c～d时段，植物体内有机物总量的变化情况是先增加后减少
D.j点时，该植物光合作用消耗的CO2量等于植物从外界吸收的CO2量
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答案
有机物总量减少，之后净光合速率大于0，有机物又呈增加的趋势，即植物体内有机物总量的变化情况为先减少后增加，C错误；
j点时，植物净光合速率为0，表明此时的光合速率等于呼吸速率，即植物光合作用消耗的CO2量全部来自植物体内，不需要从外界吸收CO2，D错误。
在该调查时段内，当净光合速率大于0时就存在有机物的积累，因此该植物晴天积累有机物总量最多的时刻为14：00，A错误；
图中c～d时段，净光合速率先小于0，此时
8.薇甘菊是外来入侵物种，研究人员测量薇甘菊在不同光照强度下的ATP和淀粉含量变化。以12：00时的光照强度为100%,8：00时的光照强度为40%,17：00时的光照强度为20%,18：00时的光照强度为0%，结果如图所示。下列说法正确的是
A.17：00～18：00淀粉含量下降是因为细胞呼吸强度
大于光合作用强度
B.8：00～12：00薇甘菊ATP含量未提高，说明此时光
合速率较低
C.8：00时薇甘菊叶肉细胞中产生ATP的细胞结构是线
粒体和叶绿体
D.薇甘菊长期在弱光下生长时，叶片会变厚，有利于捕获更多光能来适应弱光环境
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胞呼吸，产生ATP的场所有叶绿体(类囊体薄膜)、细胞质基质和线粒体(基质和内膜)，C错误；
薇甘菊长期在弱光下生长时，为捕获更多的光，叶面积会增大，叶片会变薄，有利于适应弱光环境，D错误。
图中8：00～12：00光合速率较高，但光合作用光反应阶段合成的ATP迅速水解用于暗反应合成有机物供能，所以ATP含量未提高，B错误；
光照条件下，薇甘菊叶肉细胞可进行光合作用和细
9.自然界中C4植物比C3植物具有更强的固定低浓度CO2的能力。现将取自甲、乙两种植物且面积相等的叶片分别放置到相同大小的密闭小室中，在温度均为25 ℃的条件下给予充足的光照，每隔一段时间测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。下列说法不正确的是
A.甲、乙两种植物中，乙植物可能为C4植物
B.实验开始的10 min内，甲、乙两种植物光
合作用强度大于细胞呼吸强度
C.M点处两种植物叶片的净光合速率相等
D.40 min时乙植物叶片光合速率等于呼吸速率
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开始时CO2浓度相等，M点时CO2浓度相等，说明此阶段两种植物有机物的积累量相等，M点处两种植物叶片的净光合速率应为该点的斜率，二者不相等，C错误。
二、非选择题
10.(2023·辽宁，21)花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。如图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值(SPAD)(图1)和净光合速率(图2)。回答下列问题：
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答案
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括_________________，主要吸收_______
______光，可用__________等有机溶剂从叶片中提取。
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答案
叶绿素a和叶绿素b
红光和
蓝紫
无水乙醇
(2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是________。
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答案
HH1
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答案
结合图1实验结果可以看出，盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是HH1，因为该品种的叶绿素含量在不同盐浓度下差别明显。
(3)在光照强度为500 μmol·m－2·s－1、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率______(填“大于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率，判断的依据是_________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________。
在光照强度为1 500 μmol·m－2·s－1、NaCl添加量为3.0 g·kg－1的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的________含量高，光反应生成更多的_______________，促进了暗反应进行。
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答案
大于
在光照强度为500 μmol·m－2·s－1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的细胞呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率与细胞呼吸速率之和
叶绿素
ATP和NADPH
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答案
在光照强度为500 μmol·m－2·s－1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的细胞呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率与细胞呼吸速率之和，因此可以判断，LH12的光合速率大于HH1的光合速率。在光照强度为1 500 μmol·m－2·s－1、NaCl添加量为3.0 g·kg－1的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的叶绿素含量高于其他三个品种，光反应生成更多的ATP和NADPH，进而促进了暗反应进行，提高了光合速率。
(4)依据图2，在中盐(2.0 g·kg－1)土区适宜选择种植________品种。
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答案
LH12
根据图2数据可知，在中盐(2.0 g·kg－1)土区适宜选择种植LH12品种，因为该条件下，该品种的净光合速率更大，说明产量更高，因而更适合在该地区种植。
11.(2021·江苏，20)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题：
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答案
(1)叶绿体在__________上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是___________________。
类囊体薄膜
叶绿素、类胡萝卜素
(2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生_____；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了_____个CO2分子。
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C5
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答案
在暗反应过程中，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分子蔗糖含12个C原子，故需要12个CO2合成一分子蔗糖。
(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的__________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为_____中的化学能。
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NADPH
ATP
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NADPH起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：取培养10～14 d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定、计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg－1chl·h－1，chl为叶绿素)。请完成下表。
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答案
实验步骤的目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ①_____________________________________
②_________________ _______ 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③__________________ __________________ 称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液
测定
在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮
减少叶片差异造成
的误差
叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
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设计实验要遵循单一变量原则、对照原则、等量原则等。①对照组为在水中加入相同体积的不含寡霉素的丙酮溶液。
②对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的原因是减少叶片差异造成的误差。
③称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定其中叶绿素的含量。
答案
12.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：
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答案
(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______________________________。
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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
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答案
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。
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
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(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。
左侧
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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。
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
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(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_____________________________________________________________
________。
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
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答案
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，此时测定的是植物的呼吸速率，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。
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需要测定植物的呼吸速率，即真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故可得实验思
返回第三单元　课时练15　光合作用和细胞呼吸的综合分析
选择题1～8题，每小题5分，9题6分，共46分。
一、选择题
1．(2024·武汉模拟)甲植物和乙植物的净光合速率随 CO2 浓度变化的曲线如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．CO2浓度为0 时，甲植物的呼吸速率大于乙植物
B．CO2浓度为 400 μL·L－1 时，甲、乙植物的总光合速率相等
C．CO2浓度为 500 μL·L－1 时，甲植物水的光解速率小于乙植物
D．与甲植物相比，乙植物更适合在高 CO2浓度条件下生存
2.(2024·扬州中学期中)如图表示某绿色植物在15 ℃和25 ℃条件下，光照强度和氧气释放速率的关系。下列说法错误的是(　　)
A．当光照强度等于0时，该植物在25 ℃时比15 ℃时多吸收氧气10毫升/小时
B．当光照强度等于5千勒克斯时，该植物在两种温度下制造有机物的量相等
C．当光照强度小于5千勒克斯时，适当降低温度有利于温室内该植物的增产
D．当光照强度大于8千勒克斯时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素主要是二氧化碳浓度等
3.某生物兴趣小组在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗光合速率的变化情况，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．若b点时天气突然转阴，短时间内叶肉细胞叶绿体中C3含量降低
B．一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率可能相同
C．一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率一定不同
D．若a点时叶片的净光合速率为0，则此状态下苦菊幼苗的干重保持不变
4．“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分(甲)遮光，另一部分(乙)不作处理，并设法阻止两部分联系。光照6小时，在甲、乙截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b，光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为m0，下列说法错误的是(　　)
A．若m0－a＝b－m0，则表明该实验条件下叶片的光合速率等于呼吸速率
B．本实验需阻止叶片光合产物向外运输，同时不影响水和无机盐的输送
C．忽略水和无机盐的影响，甲部分叶片可在给乙光照时剪下，进行等时长的暗处理
D．选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性
5.(2024·恩施质检)科研人员检测晴朗天气下露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成图。下列相关说法错误的是(　　)
A．光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因
B．致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭
C．致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱
D．适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施
6．(2024·南通期中)如图是某科研小组利用药用植物黄精进行光合作用和细胞呼吸研究实验过程中测得的实验数据绘制的曲线图，其中图1的光合曲线(图中实线)是在光照、CO2浓度等条件都适宜的环境中测得，图1的呼吸曲线(图中虚线)是在黑暗条件下测得；图2的实验环境是恒温密闭玻璃温室中，测定指标是连续24 h室内CO2浓度和植物CO2吸收速率。据图分析，下列说法错误的是(　　)
A．图1中，当温度达到55 ℃时，植物光合作用已停止，可能原因是与光合作用相关的酶失去活性
B．图1中，当温度达到55 ℃时，植物的净光合速率与呼吸速率相等，总光合速率是呼吸速率的2倍
C．结合图1数据分析，进行图2所示实验时，为了减少无关变量带来的干扰，温度应设置在30 ℃左右
D．图1中温度为40 ℃时对应的光合曲线点与图2中6 h和18 h对应的曲线点有相同的净光合速率
7.科研人员在不同条件下测定大棚种植的、发育良好的某植物光合速率变化情况，调查时间为每天的8：30～14：00，连续调查数天，记录、分析相关数据，绘制了如图所示曲线图。下列有关说法正确的是(　　)
A．在该调查时段内，该植物晴天积累有机物总量最多的时刻为12：00
B．从图中a～b段可以看出，该植物净光合速率为负值，可能与环境因素中温度和光照强度有关
C．图中c～d时段，植物体内有机物总量的变化情况是先增加后减少
D．j点时，该植物光合作用消耗的CO2量等于植物从外界吸收的CO2量
8.薇甘菊是外来入侵物种，研究人员测量薇甘菊在不同光照强度下的ATP和淀粉含量变化。以12：00时的光照强度为100%,8：00时的光照强度为40%,17：00时的光照强度为20%,18：00时的光照强度为0%，结果如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．17：00～18：00淀粉含量下降是因为细胞呼吸强度大于光合作用强度
B．8：00～12：00薇甘菊ATP含量未提高，说明此时光合速率较低
C．8：00时薇甘菊叶肉细胞中产生ATP的细胞结构是线粒体和叶绿体
D．薇甘菊长期在弱光下生长时，叶片会变厚，有利于捕获更多光能来适应弱光环境
9.自然界中C4植物比C3植物具有更强的固定低浓度CO2的能力。现将取自甲、乙两种植物且面积相等的叶片分别放置到相同大小的密闭小室中，在温度均为25 ℃的条件下给予充足的光照，每隔一段时间测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．甲、乙两种植物中，乙植物可能为C4植物
B．实验开始的10 min内，甲、乙两种植物光合作用强度大于细胞呼吸强度
C．M点处两种植物叶片的净光合速率相等
D．40 min时乙植物叶片光合速率等于呼吸速率
二、非选择题
10．(20分)(2023·辽宁，21)花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。如图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值(SPAD)(图1)和净光合速率(图2)。回答下列问题：
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括____________________，主要吸收____________光，可用____________等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是________。
(3)(10分)在光照强度为500 μmol·m－2·s－1、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率________(填“大于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率，判断的依据是______________。
在光照强度为1 500 μmol·m－2·s－1、NaCl添加量为3.0 g·kg－1的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的__________含量高，光反应生成更多的____________________，促进了暗反应进行。
(4)依据图2，在中盐(2.0 g·kg－1)土区适宜选择种植________品种。
11．(18分)(2021·江苏，20)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题：
(1)叶绿体在______________上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是________________________________________________________________________。
(2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生__________；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了____________个CO2分子。
(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的__________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为________中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：取培养10～14 d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定、计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg－1chl·h－1，chl为叶绿素)。请完成下表。
实验步骤的目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ①__________________________________________
②______________ 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③______________ 称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定
12．(16分)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)(4分)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________________________________________________________________________。
答案精析
1．A　[由题图可知，CO2浓度为0时，植物只进行细胞呼吸，甲植物的呼吸速率大于乙植物，A正确；CO2浓度为 400 μL·L－1时，甲、乙植物的净光合速率相等，但甲的呼吸速率大于乙，所以此时甲的总光合速率大于乙，B错误；CO2浓度为500 μL·L－1时，甲植物的总光合速率大于乙植物，所以甲植物水的光解速率大于乙植物，C错误；在高浓度的CO2条件下，甲的净光合速率大于乙植物，所以甲植物更适合在高 CO2浓度条件下生存，D错误。]
2．B　[当光照强度等于0时，植物只能进行细胞呼吸，分析题图可知，该植物在25 ℃时比15 ℃时多吸收氧气10毫升/小时，A正确；当光照强度等于5千勒克斯时，该植物在两种温度下有机物的积累量(净光合作用量)相等，因为25 ℃比15 ℃时的呼吸速率大，故25 ℃时比15 ℃时的有机物制造量(总光合作用量)多，B错误；当光照强度小于5千勒克斯时，15 ℃有机物的积累量大于25 ℃，所以适当降低温度有利于温室内该植物的增产，C正确。]
3．B　[若b点时天气突然转阴，则光反应速率下降，光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，暗反应中C3的还原速率下降、合成速率不变，短时间内叶肉细胞叶绿体中C3含量升高，A错误；图中abc中的b点是上午某个时间点，deb中的b点是下午某个时间点，b点是一天中不同时间的相同光照强度，此时苦菊幼苗的光合速率相同，C错误；若a点时叶片的净光合速率为0，则此时叶片的真正光合速率等于呼吸速率，而幼苗的根、茎等器官只进行细胞呼吸分解有机物，则此状态下苦菊幼苗的干重下降，D错误。]
4．A　[甲遮光处理，只进行细胞呼吸，故m0－a代表细胞呼吸消耗量，乙不作处理，进行光合作用和细胞呼吸，b－m0代表净光合作用积累量，若m0－a＝b－m0，即净光合速率等于呼吸速率，则表明该实验条件下叶片的光合速率大于呼吸速率，A错误。]
5．B　[早晨太阳出来后光照强度不断增大，使得露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，即光照强度增大是导致ab段、lm段光合速率(Pn)增加的主要原因，A正确；大棚栽培条件下的油桃在bc段光合速率(Pn)下降，主要原因是光合作用消耗了大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度下降，而露天栽培的油桃在mn段光合速率(Pn)下降，是因为环境温度过高导致部分气孔关闭，植株吸收的CO2减少，B错误；15时以后，两种栽培条件下的光合速率(Pn)持续下降是光照强度逐渐减弱所致，即致使ef段、op段光合速率(Pn)下降的原因是光照逐渐减弱，C正确；适时浇水避免植物因缺水导致气孔关闭、增施农家肥增加CO2浓度均是提高大田作物产量的重要措施，D正确。]
6．B　[据图1分析，虚线表示呼吸速率随温度的变化情况，当温度达到55 ℃时，两条曲线重合，植物不再进行光合作用，光合速率为0，只进行细胞呼吸，可能原因是与光合作用相关的酶失去活性，A正确，B错误；结合图1数据可知，该植物净光合速率最大时的温度约为30 ℃，因此，在进行图2所示实验时，为了减少无关变量带来的干扰，温度应设置在30 ℃左右，C正确；图2中，当光合速率等于呼吸速率时，净光合速率为0，处于室内CO2浓度曲线的拐点，即6 h和18 h，图1中，光合速率等于呼吸速率时的温度条件是40 ℃，D正确。]
7．B　[在该调查时段内，当净光合速率大于0时就存在有机物的积累，因此该植物晴天积累有机物总量最多的时刻为14：00，A错误；图中c～d时段，净光合速率先小于0，此时有机物总量减少，之后净光合速率大于0，有机物又呈增加的趋势，即植物体内有机物总量的变化情况为先减少后增加，C错误；j点时，植物净光合速率为0，表明此时的光合速率等于呼吸速率，即植物光合作用消耗的CO2量全部来自植物体内，不需要从外界吸收CO2，D错误。]
8．A　[图中8：00～12：00光合速率较高，但光合作用光反应阶段合成的ATP迅速水解用于暗反应合成有机物供能，所以ATP含量未提高，B错误；光照条件下，薇甘菊叶肉细胞可进行光合作用和细胞呼吸，产生ATP的场所有叶绿体(类囊体薄膜)、细胞质基质和线粒体(基质和内膜)，C错误；薇甘菊长期在弱光下生长时，为捕获更多的光，叶面积会增大，叶片会变薄，有利于适应弱光环境，D错误。]
9．C　[开始时CO2浓度相等，M点时CO2浓度相等，说明此阶段两种植物有机物的积累量相等，M点处两种植物叶片的净光合速率应为该点的斜率，二者不相等，C错误。]
10．(1)叶绿素a和叶绿素b　红光和蓝紫　无水乙醇
(2)HH1　(3)大于　在光照强度为500 μmol·m－2·s－1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的细胞呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率与细胞呼吸速率之和　叶绿素　ATP和NADPH　(4)LH12
解析　(2)结合图1实验结果可以看出，盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是HH1，因为该品种的叶绿素含量在不同盐浓度下差别明显。(3)在光照强度为500 μmol·m－2·s－1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和HH1的净光合速率相同，但由于前者的细胞呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率与细胞呼吸速率之和，因此可以判断，LH12的光合速率大于HH1的光合速率。在光照强度为1 500 μmol·m－2·s－1、NaCl添加量为3.0 g·kg－1的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的叶绿素含量高于其他三个品种，光反应生成更多的ATP和NADPH，进而促进了暗反应进行，提高了光合速率。(4)根据图2数据可知，在中盐(2.0 g·kg－1)土区适宜选择种植LH12品种，因为该条件下，该品种的净光合速率更大，说明产量更高，因而更适合在该地区种植。
11．(1)类囊体薄膜　叶绿素、类胡萝卜素　(2)C5　12
(3)NADPH　ATP　(4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮　②减少叶片差异造成的误差　③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
解析　(2)在暗反应过程中，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分子蔗糖含12个C原子，故需要12个CO2合成一分子蔗糖。(3)NADPH起还原剂的作用，含有还原能，呼吸作用过程中释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中。(4)设计实验要遵循单一变量原则、对照原则、等量原则等。①对照组为在水中加入相同体积的不含寡霉素的丙酮溶液。②对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的原因是减少叶片差异造成的误差。③称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定其中叶绿素的含量。
12．(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需要测定植物的呼吸速率，即真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故可得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，此时测定的是植物的呼吸速率，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。

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