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专题四 光合作用与细胞呼吸的关系及其影响因素
1．NAD＋是细胞内常见的辅酶，其接收某些化学反应产生的电子和质子后可转变为NADH。NADH非常活泼，可以为某些反应提供电子和质子后转变为NAD＋。NADP＋与NAD＋的结构和功能非常相似，下列有关分析错误的是(　　)
A．NADH转变为NAD＋的过程总是伴随着ATP的水解
B．无氧呼吸第一阶段有NAD＋转变为NADH的过程
C．NADPH既可作为还原剂也可为反应提供能量
D．CO2供应量突然减少，短时间内叶绿体基质中的NADPH增多
解析：A　NADH转变为NAD＋的过程实际上是释放能量并合成ATP，而不是水解ATP，A错误；无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第一阶段一样，都是将葡萄糖分解为丙酮酸，此过程中产生NADH，也就是有NAD＋转变为NADH的过程，B正确；NADPH(还原型辅酶Ⅱ)在光合作用暗反应中作为还原剂，参与三碳化合物的还原等过程，为反应提供氢和能量，C正确；当CO2供应量突然减少，短时间内CO2固定生成的三碳化合物减少，三碳化合物还原消耗的NADPH减少，而光反应继续产生NADPH，所以叶绿体基质中的NADPH会增多，D正确。
2．(2025 ·广州一测)如图1为某单子叶植物种子萌发过程中干重的变化曲线，图2为其萌发过程中细胞呼吸相关曲线。下列结论错误的是(　　)
A．图2两条曲线相交时，有氧呼吸开始大于无氧呼吸速率
B．与休眠种子相比，萌发种子胚细胞中自由水/结合水的值会增大
C．A点(曲线最低点)时，光照下萌发种子合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体
D．与休眠种子相比，萌发种子胚细胞内RNA种类将会增多
解析：A　结合分析可知：图2两条曲线相交时，氧气释放量与二氧化碳吸收量相等，此时，细胞只进行有氧呼吸，A错误；与休眠种子相比，萌发初期，种子吸水，自由水/结合水的值会增大，细胞代谢加强，B正确；A点时萌发的种子光合作用强度等于呼吸作用强度，此时光照下植物同时进行光合作用和呼吸作用，故能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体，C正确；与休眠种子相比，萌发种子的代谢旺盛，物质分解等过程增强，故其胚细胞内RNA种类将会增多，D正确。
3．(2025·东莞中学等六校一联考)环境适宜的条件下，研究人员测定某植物在不同温度下的净光合速率、气孔开放程度及胞间CO2浓度，结果如图。下列叙述不正确的是(　　)
A．胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用
B．5 ℃时，胞间CO2浓度较高的原因可能是光合作用相关酶的活性较低
C．叶温在30～40 ℃时，净光合速率下降主要由叶片气孔关闭所致
D．30 ℃下单位时间单位叶面积有机物的积累量最大
解析：C　胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质后被光合作用暗反应利用，被C5固定为C3，A正确；5 ℃时，气孔开放程度和净光合速率均较低，而胞间CO2浓度较高，可能是光合作用相关酶的活性较低，导致光合速率较慢，光合作用对CO2的利用较少，B正确；叶温在30～40 ℃时，气孔开放程度上升，胞间CO2浓度也上升，即CO2供应充足，而净光合速率下降，据此推测，此温度范围内净光合速率下降不是由叶片气孔关闭所致，可能是由于高温导致部分酶失活，C错误；30 ℃时，植物的净光合速率最大，单位时间单位叶面积有机物的积累量最大，D正确。
4．(2025·揭阳一模)某甜瓜品种耐淹性较强。为研究其耐淹性机理，研究人员将甜瓜幼苗进行水淹处理，一段时间后检测幼苗根部和叶片细胞中酶a和酶b的活性，结果如图1所示；图2为甜瓜幼苗细胞中存在的部分代谢途径。下列说法正确的是(　　)
A．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗细胞的细胞质基质和线粒体中
B．水淹后，甜瓜幼苗细胞中葡萄糖分子中的能量大部分以热能形式散失
C．水淹处理后，幼苗无氧呼吸的产物主要是酒精和CO2
D．水淹时间越长，酶a和酶b的活性越高，叶的无氧呼吸强度将更高
解析：C　图1中水淹一段时间后酶a和酶b活性增加，但酶a活性远远大于酶b活性，说明根部和叶片的无氧呼吸速率增强，酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗细胞的细胞质基质，A错误；水淹后，甜瓜幼苗细胞中葡萄糖分子中的能量大部分转移到不彻底的分解产物中，B错误；水淹处理后，酶a和酶b活性增加，但酶a活性远远大于酶b活性，幼苗无氧呼吸的产物主要是酒精和CO2，C正确；水淹时间过长，会导致幼苗死亡，D错误。
5．(2025·广东二模)研究人员以低叶绿素含量突变体水稻(YL，比野生型低50%)和其野生型(WT)为材料进行光合作用实验。在幼苗期先进行低光强(LL)和高光强(HL)处理，培养一段时间后，检测不同光照强度下的光合值，结果如图。下列分析正确的是(　　)
A．YL主要吸收蓝紫光，WT主要吸收红光和蓝紫光
B．HL处理能够有效提高YL和WT的光合速率
C．光强大于1 000 mmol·m－2·s－1，YL的生长更有优势
D．维持叶片高叶绿素含量是提高光合速率的必要条件
解析：C　YL和WT的光合色素均以叶绿素为主，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，A错误。据图分析WT植株，与LL处理组相比，HL处理组的光合值没有被有效提高，B错误。据图分析，当光强大于1 000 mmol·m－2·s－1时，YL的生长更有优势，C正确。LL和HL处理下，当光强大于1 000 mmol·m－2·s－1时，虽然YL的叶绿素含量较低，但YL的光合值较大，据此分析维持叶片高叶绿素含量并不是提高光合速率的必要条件，D错误。
6．(2025·佛山二模)研究人员对茶树幼苗与不同药用植物间作时的光合生理指标进行了研究，结果如表所示。下列叙述错误的是(　　)
组 别 种植方式 叶绿素含量 (mg·g－1) 气孔导度 (mol H2O· m－2·s－1) 净光合速率 (μmol CO2· m－2·s－1)
① 茶树单作 1.50 0.31 15.41
② 元胡—茶树 间作 1.75 0.34 21.28
③ 紫云英—茶树 间作 1.27 0.27 14.88
④ 菘蓝— 茶树间作 1.14 0.24 13.08
A．叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关
B．②组茶树气孔导度增加可能与局部温度降低有关
C．与③组相比，②组茶树光反应和暗反应速率均提高
D．④组茶树光合速率降低由CO2供应不足引起
解析：D　叶绿素的合成需要一定的光照，Mg2＋是叶绿素的组成成分，因此叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关，A正确。如果温度过高，植物为了防止蒸腾作用过强导致水分散失，会关闭部分气孔，推测②组茶树气孔导度增加可能与局部温度降低有关，B正确。根据表中数据分析可知，与③组相比，②组的叶绿素含量高，光反应利用的光能增多，光反应速率提高；②组的气孔导度大，CO2供应更充足，暗反应速率也会提高，C正确。与其他组相比，④组的叶绿素含量明显减少，光反应会减弱，同时其气孔导度下降，CO2供应不足，从而使茶树光合速率降低，D错误。
7．(2025·广东广州二模)金叶复叶槭是一种观赏性高的彩叶树种。其叶片春季呈金黄色(金黄叶)，后逐渐变为黄绿色(复绿叶)。某研究小组以不同叶片为实验材料，测定相关指标，结果如下表。下列叙述正确的是(　　)
种类 叶绿素/ (mg·g－1) 类胡萝卜素/ (mg·g－1) 类胡萝卜素/ 叶绿素 叶绿体长 度/μm 叶绿体 宽度/μm
金黄叶 0.24 0.15 0.64 0.17 0.08
复绿叶 2.59 0.49 0.19 1.6 0.86
A．叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体基质中能捕获并转化光能
B．绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，可用无水乙醇分离叶片中的色素
C．叶片呈金黄色的重要原因是叶绿素含量低，类胡萝卜素/叶绿素的值高
D．光学显微镜下可观察到金黄叶的叶绿体较小，类囊体数量较少
解析：C　叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质中，它们能捕获光能，其中少数处于特殊状态的叶绿素a还能转化光能，A错误；绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，常用无水乙醇来提取叶片中的色素，B错误；叶片的颜色主要由所含色素的种类和含量决定。从表格数据可知，金黄叶中叶绿素含量低(0.24 mg·g－1)，类胡萝卜素含量相对较高，且类胡萝卜素/叶绿素的值高(0.64)，这使得叶片呈现金黄色，C正确；光学显微镜下可观察到叶绿体的形态和分布，但不能观察到类囊体数量，类囊体属于亚显微结构，需要在电子显微镜下才能观察到，D错误。
8．(12分)(2025·江门一模)花生生长所需的氮素除来源于土壤和肥料外，还包括根瘤固氮。氮素供应对花生产量具有重要影响。为优化花生的施氮策略，探索绿色有效的增产途径，科研人员研究不同氮肥施用量(N0、N45、N75、N105、N135、N165，数值代表施氮量，单位：kg/hm2)和不同拌种处理(蒸馏水拌种W、根瘤菌剂拌种R)对花生产量的影响，部分研究结果见图。
回答下列问题：
(1)实验发现，在各施氮水平下，R处理的花生植株氮素积累量均高于W处理。据a分析原因是施氮会____________花生结瘤，R处理可____________。
(2)分析b、c、d可知，一定范围内提高施氮水平有利于叶绿素合成，从而____________，供暗反应阶段利用；施氮量超过N135时，限制净光合速率上升的原因有___________________。
(3)花生在W和R处理下，配合适宜的施氮量均能获得高产。从绿色有效的角度综合选择最优的施氮策略并说明理由：_______________________。
解析：(1)从a可以看出，随着施氮量的增加，花生结瘤数呈现先减少后增加的趋势。所以在一定范围内，施氮会减少花生结瘤。已知在各施氮水平下，R处理(根瘤菌剂拌种)的花生植株氮素积累量均高于W处理(蒸馏水拌种)。因为根瘤菌能与花生共生形成根瘤进行固氮，所以R处理可增强根瘤固氮能力。(2)b、c、d表明在一定范围内提高施氮水平有利于叶绿素合成。叶绿素主要吸收光能，将光能转化为活跃的化学能，所以叶绿素增多能为光反应提供更多的色素，从而吸收更多的光能，光反应阶段生成更多的NADPH和ATP，供暗反应阶段利用，净光合速率＝总光合速率－呼吸速率。从图中可以看出，施氮量超过N135时，叶绿素含量下降，Rubisco酶的活性下降，总光合速率下降，所以限制了净光合速率上升的原因是叶绿素含量下降，Rubisco酶的活性下降。(3)从绿色有效的角度考虑，既要保证高产又要减少资源浪费和环境污染。从图中可以看出，施氮肥浓度为N105 kg/hm2时，花生单株产量最高，且能减少氮肥的使用量从而节约肥料和减少氮肥污染环境。
答案：(1)抑制　增强根瘤固氮能力　(2)生成更多的NADPH和ATP　叶绿素含量下降，Rubisco酶的活性下降，光合作用速率降低　(3)选择N105 kg/hm2与R处理。理由是：施氮肥浓度为N105 kg/hm2时，花生单株产量最高，且能减少氮肥的使用量从而节约肥料和减少氮肥污染环境
9．(12分)(2025·东莞、揭阳、韶关质检)土壤盐渍化会对大豆产生盐胁迫，过高浓度的Na＋在细胞内会对细胞产生离子毒害，盐胁迫通过提高对细胞的离子毒害、渗透压胁迫等损害大豆生长。我国科学家以某大豆品种进行了研究，结果如表：
组别 处理方法 净光合速率 (μ mol·m－2· s－1) 根细胞内脯氨酸含量 (ug·mL－1 FW) 根细胞内 Na＋含量 (g·kg－1) SOS1基因 相对表达量
甲组 环境CO2 水平 (400 μ mol ·mol－1) 24 50 5 0.02
乙组 高CO2水 平(800 μ mol· mol－1) 33 90 4 1.6
丙组 环境CO2 水平＋ 盐胁迫 7 290 42 7.3
丁组 高CO2水 平＋盐 胁迫 24 210 32 9
注：脯氨酸是细胞内维持渗透压的主要物质，SOS1基因编码Na＋载体蛋白。
回答下列问题：
(1)大豆叶片暗反应中，C3接受____________释放的能量并被还原，随后转化为糖类。
(2)甲、乙两组中，在外界CO2浓度倍增情况下，净光合作用速率并未倍增，此时限制净光合作用速率增加的因素可能是________________________(至少答两点)。
(3)通过对________(填组别)实验结果分析可知，大豆在盐胁迫下主要通过提高细胞内______含量提高胞内渗透压以适应盐胁迫。
(4)从表中实验结果可以得出的结论是较高浓度的CO2条件下大豆通过________________，从而缓解盐胁迫。
解析：(1)暗反应在叶绿体基质中进行，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。(2)CO2主要通过影响暗反应影响光合作用速率。据表分析可知，与甲组正常CO2水平(400 μmol·mol－1)相比，乙组在外界CO2浓度倍增的情况下，净光合作用速率并未倍增，其可能的原因有固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等。(3)根据表中结果可知，与甲组(乙组)相比，丙组(丁组)大豆在盐胁迫下主要通过提高根细胞内脯氨酸含量，提高胞内渗透压以适应盐胁迫，此外也会提高根细胞内Na＋含量和SOS1基因相对表达量来适应盐胁迫。(4)比较丙组和丁组的结果，在盐胁迫条件下，与正常浓度CO2的丙组相比，较高浓度CO2的丁组SOS1基因相对表达量较多，SOS1基因编码Na＋载体蛋白增多，把过多的Na＋运到细胞外，净光合速率增强。
答案：(1)NADPH和ATP　(2)固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多　(3)丙组和甲组(或丁组和乙组)　脯氨酸　(4)提高SOS1基因相对表达量，把过多的Na＋运到细胞外，增强净光合速率专题四 光合作用与细胞呼吸的关系及其影响因素
1．NAD＋是细胞内常见的辅酶，其接收某些化学反应产生的电子和质子后可转变为NADH。NADH非常活泼，可以为某些反应提供电子和质子后转变为NAD＋。NADP＋与NAD＋的结构和功能非常相似，下列有关分析错误的是(　　)
A．NADH转变为NAD＋的过程总是伴随着ATP的水解
B．无氧呼吸第一阶段有NAD＋转变为NADH的过程
C．NADPH既可作为还原剂也可为反应提供能量
D．CO2供应量突然减少，短时间内叶绿体基质中的NADPH增多
2．(2025 ·广州一测)如图1为某单子叶植物种子萌发过程中干重的变化曲线，图2为其萌发过程中细胞呼吸相关曲线。下列结论错误的是(　　)
A．图2两条曲线相交时，有氧呼吸开始大于无氧呼吸速率
B．与休眠种子相比，萌发种子胚细胞中自由水/结合水的值会增大
C．A点(曲线最低点)时，光照下萌发种子合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体
D．与休眠种子相比，萌发种子胚细胞内RNA种类将会增多
3．(2025·东莞中学等六校一联考)环境适宜的条件下，研究人员测定某植物在不同温度下的净光合速率、气孔开放程度及胞间CO2浓度，结果如图。下列叙述不正确的是(　　)
A．胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用
B．5 ℃时，胞间CO2浓度较高的原因可能是光合作用相关酶的活性较低
C．叶温在30～40 ℃时，净光合速率下降主要由叶片气孔关闭所致
D．30 ℃下单位时间单位叶面积有机物的积累量最大
4．(2025·揭阳一模)某甜瓜品种耐淹性较强。为研究其耐淹性机理，研究人员将甜瓜幼苗进行水淹处理，一段时间后检测幼苗根部和叶片细胞中酶a和酶b的活性，结果如图1所示；图2为甜瓜幼苗细胞中存在的部分代谢途径。下列说法正确的是(　　)
A．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗细胞的细胞质基质和线粒体中
B．水淹后，甜瓜幼苗细胞中葡萄糖分子中的能量大部分以热能形式散失
C．水淹处理后，幼苗无氧呼吸的产物主要是酒精和CO2
D．水淹时间越长，酶a和酶b的活性越高，叶的无氧呼吸强度将更高
5．(2025·广东二模)研究人员以低叶绿素含量突变体水稻(YL，比野生型低50%)和其野生型(WT)为材料进行光合作用实验。在幼苗期先进行低光强(LL)和高光强(HL)处理，培养一段时间后，检测不同光照强度下的光合值，结果如图。下列分析正确的是(　　)
A．YL主要吸收蓝紫光，WT主要吸收红光和蓝紫光
B．HL处理能够有效提高YL和WT的光合速率
C．光强大于1 000 mmol·m－2·s－1，YL的生长更有优势
D．维持叶片高叶绿素含量是提高光合速率的必要条件
6．(2025·佛山二模)研究人员对茶树幼苗与不同药用植物间作时的光合生理指标进行了研究，结果如表所示。下列叙述错误的是(　　)
组 别 种植方式 叶绿素含量 (mg·g－1) 气孔导度 (mol H2O· m－2·s－1) 净光合速率 (μmol CO2· m－2·s－1)
① 茶树单作 1.50 0.31 15.41
② 元胡—茶树 间作 1.75 0.34 21.28
③ 紫云英—茶树 间作 1.27 0.27 14.88
④ 菘蓝— 茶树间作 1.14 0.24 13.08
A．叶绿素含量与光照强度、无机盐含量等因素有关
B．②组茶树气孔导度增加可能与局部温度降低有关
C．与③组相比，②组茶树光反应和暗反应速率均提高
D．④组茶树光合速率降低由CO2供应不足引起
7．(2025·广东广州二模)金叶复叶槭是一种观赏性高的彩叶树种。其叶片春季呈金黄色(金黄叶)，后逐渐变为黄绿色(复绿叶)。某研究小组以不同叶片为实验材料，测定相关指标，结果如下表。下列叙述正确的是(　　)
种类 叶绿素/ (mg·g－1) 类胡萝卜素/ (mg·g－1) 类胡萝卜素/ 叶绿素 叶绿体长 度/μm 叶绿体 宽度/μm
金黄叶 0.24 0.15 0.64 0.17 0.08
复绿叶 2.59 0.49 0.19 1.6 0.86
A．叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体基质中能捕获并转化光能
B．绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，可用无水乙醇分离叶片中的色素
C．叶片呈金黄色的重要原因是叶绿素含量低，类胡萝卜素/叶绿素的值高
D．光学显微镜下可观察到金黄叶的叶绿体较小，类囊体数量较少
8．(12分)(2025·江门一模)花生生长所需的氮素除来源于土壤和肥料外，还包括根瘤固氮。氮素供应对花生产量具有重要影响。为优化花生的施氮策略，探索绿色有效的增产途径，科研人员研究不同氮肥施用量(N0、N45、N75、N105、N135、N165，数值代表施氮量，单位：kg/hm2)和不同拌种处理(蒸馏水拌种W、根瘤菌剂拌种R)对花生产量的影响，部分研究结果见图。
回答下列问题：
(1)实验发现，在各施氮水平下，R处理的花生植株氮素积累量均高于W处理。据a分析原因是施氮会____________花生结瘤，R处理可____________。
(2)分析b、c、d可知，一定范围内提高施氮水平有利于叶绿素合成，从而____________，供暗反应阶段利用；施氮量超过N135时，限制净光合速率上升的原因有___________________。
(3)花生在W和R处理下，配合适宜的施氮量均能获得高产。从绿色有效的角度综合选择最优的施氮策略并说明理由：_______________________。
9．(12分)(2025·东莞、揭阳、韶关质检)土壤盐渍化会对大豆产生盐胁迫，过高浓度的Na＋在细胞内会对细胞产生离子毒害，盐胁迫通过提高对细胞的离子毒害、渗透压胁迫等损害大豆生长。我国科学家以某大豆品种进行了研究，结果如表：
组别 处理方法 净光合速率 (μ mol·m－2· s－1) 根细胞内脯氨酸含量 (ug·mL－1 FW) 根细胞内 Na＋含量 (g·kg－1) SOS1基因 相对表达量
甲组 环境CO2 水平 (400 μ mol ·mol－1) 24 50 5 0.02
乙组 高CO2水 平(800 μ mol· mol－1) 33 90 4 1.6
丙组 环境CO2 水平＋ 盐胁迫 7 290 42 7.3
丁组 高CO2水 平＋盐 胁迫 24 210 32 9
注：脯氨酸是细胞内维持渗透压的主要物质，SOS1基因编码Na＋载体蛋白。
回答下列问题：
(1)大豆叶片暗反应中，C3接受____________释放的能量并被还原，随后转化为糖类。
(2)甲、乙两组中，在外界CO2浓度倍增情况下，净光合作用速率并未倍增，此时限制净光合作用速率增加的因素可能是________________________(至少答两点)。
(3)通过对________(填组别)实验结果分析可知，大豆在盐胁迫下主要通过提高细胞内______含量提高胞内渗透压以适应盐胁迫。
(4)从表中实验结果可以得出的结论是较高浓度的CO2条件下大豆通过________________，从而缓解盐胁迫。

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