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[直击考纲]　1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。3.光合作用的基本过程(Ⅱ)。4.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。5.细胞呼吸(Ⅱ)。
考点3　聚焦细胞代谢的基础条件——酶和ATP
1．辨析酶的概念关系图及其易错易混点
(1)本质——绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，合成的原料有氨基酸或核糖核苷酸，合成的场所主要是核糖体或细胞核。
(2)来源——凡是活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶，不能来自食物。
(3)作用——催化是其唯一功能，不具有调节，也不作为能源和组成物质。
(4)场所——酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用。
(5)活性——低温只抑制酶的活性，不破坏酶的结构，但高温、强酸和强碱都能使酶变性失活。
(6)过氧化氢分解机理的区别——过氧化氢酶是降低了过氧化氢分解反应的活化能，而加热是使过氧化氢分子获得能量，从常态转变为容易分解的活跃态。
(7)化学反应的平衡点——实际上酶只是降低了化学反应的活化能，所能催化的是本来就能发生的反应，提高了反应速率，缩短了到达平衡点的时间，而平衡点的大小只能由底物的量来决定。
(8)化学反应前后的性质和数量——实际上反应前后酶的性质、数量都没有发生改变。
(9)酶促反应速率和酶活性——实际上二者不完全等同，因为温度和pH是通过影响酶的空间结构改变酶的活性，进而影响酶促反应速率；而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触面积而影响反应速率。
(10)催化作用和高效性的机理——实际上前者是与没有催化剂对照，酶能够降低活化能；而后者是与无机催化剂对照，能够显著降低活化能。
2．读懂关于酶的3类曲线
(1)酶的作用原理：酶能降低化学反应的活化能，酶相对于无机催化剂，降低化学反应的活化能更显著(如下图所示)。
(2)酶的作用特性
①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，说明酶具有高效性，而与不加无机催化剂的曲线比较只能说明酶具有催化作用。
②图2中两曲线比较表明酶具有专一性。
(3)酶的影响因素
①温度和pH
图甲和图乙显示：过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。从图丙和图丁可以看出：反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
②底物浓度和酶浓度
图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的限制因素有酶浓度和酶活性；图乙对反应底物的要求是底物足量。
3．辨清与酶相关实验设计的5个易错点
(1)若底物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。
(2)若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。另外在酶溶液和反应物混合前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。
(3)探究酶的适宜温度的实验中不宜选择过氧化氢酶催化H2O2分解，因为底物H2O2在加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
(4)在酶的最适pH探究实验中，操作时必须先将酶和底物分别置于不同pH条件下，然后再将同一pH条件下处理的底物和酶液混合，而不能把酶加入反应物中后，再加入盐酸或氢氧化钠。
(5)探究酶的高效性时，对照组应为无机催化剂；探究酶的催化作用时，对照组应为不加催化剂；探究酶的专一性时，既可用同一种酶作用于不同底物，也可用不同酶作用于同一底物。
4．明辨ATP的结构及易混易错点
(1)ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的；从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。从整体上来看，二者的转化并不可逆。
(2)ATP不等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，其分子式可以简写为A—P～P～P，高能磷酸键水解时能够释放出多达30.54 kJ/mol的能量，所以ATP是与能量有关的一种物质，不可将两者等同起来。
(3)细胞内ATP含量很少，只是转化非常迅速及时，ATP与ADP的转化总处于动态平衡中。
5．能量转换过程和ATP的产生与消耗
转化场所
产生或消耗ATP的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
题组一　酶的概念、作用
1．(2017·全国Ⅱ，3)下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　　)
A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶
B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
答案　C
解析　DNA的合成主要发生在细胞核中，此外在线粒体和叶绿体中也能合成，因此细胞核、线粒体和叶绿体中都有参与DNA合成的酶，A错误；只要给予适宜的温度、pH等条件，由活细胞产生的酶在生物体外也具有生物催化活性，B错误；盐析可使蛋白质在水溶液中的溶解度降低，但不影响蛋白质的活性，而胃蛋白酶的化学本质是蛋白质，因此从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法，C正确；唾液淀粉酶催化反应最适温度是37 ℃，但是37 ℃不是保存该酶的最适温度，酶应该在低温条件下保存，D错误。
真题重组　判断下列有关酶的叙述：
(1)如图在t时加酶后反应的曲线由Ⅰ变为Ⅲ(2015·广东，6A)(　√　)
(2)对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化(2013·安徽，2D)(　×　)
(3)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率；滴加肝脏研磨液可降低过氧化氢的分解反应的活化能而滴加FeCl3溶液则不能(2011·天津，1B和2013·四川，4BC改编)(　×　)
(4)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸(2011·海南，14D)(　×　)
2．细胞代谢能在常温常压下迅速有序地进行，其中酶起着重要作用。下列叙述错误的是(　　)
A．生物的细胞壁并非都可以被纤维素酶降解
B．H2O2分解实验中，加热、Fe3＋、酶降低活化能的效果依次增强
C．有些酶需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输
D．酶能直接参与代谢反应，而激素不能
答案　B
解析　原核细胞细胞壁的成分是肽聚糖，不可以被纤维素酶降解，A正确；H2O2分解实验中，加热可增加H2O2分子的能量、不能降低H2O2分解的活化能，B错误；唾液淀粉酶属于分泌蛋白，其合成过程中需要通过内质网和高尔基体进行加工、运输，C正确； 酶要与相应的底物结合直接参与代谢反应，激素对细胞内的代谢反应具有调节作用，但不直接参与细胞内的代谢反应，D正确。
思维延伸　强记与判断：
(1)强记7类常见酶
①DNA聚合酶——催化脱氧核苷酸之间缩聚形成磷酸二酯键，用于DNA复制。
②RNA聚合酶——用于转录时解旋及核糖核苷酸之间的连接。
③DNA解旋酶——用于DNA复制时双链间氢键的打开。
④各种消化酶——可对应催化相关大分子的水解，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。
⑤细胞工程工具酶：纤维素酶、果胶酶(除去细胞壁)；胰蛋白酶(动物细胞培养)。
　
　　
(2)判断下列有关酶的叙述：
①分化程度不同的活细胞中不存在同一种酶(　×　)
②酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物(　√　)
③每一种酶只能催化一种化学反应(　×　)
④酶在催化过程中逐渐消耗、减少(　×　)
⑤酶的合成都要经过转录和翻译两个过程(　×　)
题组二　与酶的影响因素相关的曲线辨析
3．(2016·全国甲，29节选)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：
(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。
(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会____________。
(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量____________，原因是________________________________________。
答案　(1)B　(2)加快　(3)不变　60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
解析　(1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 ℃时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。(2)A组控制的温度是20 ℃。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，则A组酶催化反应速度会加快。(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，在t3时，C组产物的总量不变。
真题重组　判断与填充：
(1)(2017·天津，3)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。则：
①酶C降低了A生成B这一反应的活化能(　√　)
②该体系中酶促反应速率先快后慢(　√　)
③T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的(　×　)
④适当降低反应温度，T2值增大(　√　)
(2)(2016·海南，30节选)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常，用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时不应该使用开水，原因是___________________。若要去除衣服上的血渍，应选择含有____________(填“蛋白酶甲”、“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的碱性洗衣粉，理由是__________________________________。
答案　开水使血中的蛋白质变性而沉淀,难以清洗　蛋白酶丙　碱性条件下只有蛋白酶丙有活性
4．如图所示，abc与abd为不同类型的酶促反应实验曲线，有关曲线的判断错误的是(　　)
A．曲线abd，若X为时间，Y可表示某一化学反应产物的产量
B．若曲线abc为温度影响酶活性的曲线，则c点时酶结构中的肽键数与b点时相同
C．曲线abd，若X为底物浓度，Y可表示反应速率，bd不再增加可能是酶浓度的限制
D．曲线abc，若X轴为pH，则b点时酶的最适温度高于a点时的最适温度
答案　D
解析　曲线 abd 可表示某一酶促反应中产物的产量随时间而变化的曲线，底物完全反应后产物不再增加,A 正确；若曲线 abc 为温度影响酶活性的曲线,则 c 点的高温条件会破坏酶的空间结构,但不会影响肽键数目,与 b 点温度条件下肽键数目相同,B 正确；曲线 abd 若表示酶促反应速率随底物浓度变化的曲线,bd 不再增加可能是酶浓度的限制,C 正确：曲线 abc 若表示酶促反应速率随 pH 变化的曲线,则 b 点和 a 点相比酶的最适温度并没有变，D 错误。
思维延伸　下图1中甲曲线表示在最适温度下，某种淀粉酶酶促反应速率与反应物浓度之间的关系。其余两条曲线分别表示该酶促反应速率随pH或温度的变化趋势。图2表示该淀粉酶在不同实验条件下催化淀粉水解时，淀粉的剩余量和反应时间之间的关系，判断下列相关叙述：
　
图1　　　　　　　　　　图2
(1)若是研究过氧化氢酶参与的酶促反应，也可得到上述图1所示曲线(　×　)
(2)图1中E点代表该酶的最适pH，H点代表该酶的最适温度(　×　)
(3)图1中丙曲线中，G点时对应因素升高，酶的活性不能到达H点(　√　)
(4)图1中甲曲线中在A点适当提高温度或在B点适当增加酶的浓度，反应速率都将增大(　×　)
(5)若图2所示实验条件为不同温度，则b曲线对应的温度和图1曲线乙中E点所对应的温度相同(　×　)
(6)若图2所示实验条件为不同pH，则a曲线对应的pH和图1中曲线丙中H点所对应的pH不一定相同(　√　)
(7)图2所示实验条件可能是不同的底物浓度，并且浓度大小关系为a＞b＞c(　×　)
(8)若图2中a、b、c分别表示加入K＋、蒸馏水、Mg2＋，则c曲线表明Mg2＋对淀粉酶的活性可能有抑制作用(　√　)
题组三　与酶影响因素相关的实验设计与探究
5．(2012·福建，26节选)大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。
(1)查询资料得知，18 ℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是__________。
(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15～18 ℃之间。学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18 ℃之间。他们设置15 ℃、16 ℃、17 ℃、18 ℃的实验温度，探究三种酶的最适温度。
①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是__________，可用__________试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在__________。
③为了控制实验温度，装有酶和底物的试管应置于__________中以保持恒温。单位时间内__________可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？______。理由是_______________。
答案　(1)幽门盲囊蛋白酶　(2)①蛋白质　双缩脲
②2和8　③恒温箱　底物消耗量(或产物生成量)
④不能　据图可知随着温度提高，酶活性逐步升高，酶活性峰值未出现
解析　(1)从图1可知，三种蛋白酶在各自最适pH下，幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性最大，所以其催化效率最高。(2)①酶具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，干酪素的化学本质为蛋白质，可用双缩脲试剂鉴定。②要验证大菱鲆蛋白酶的最适温度，要遵循单一变量、对照等原则，并控制其他无关变量相同且适宜。由题意可知，此实验温度为自变量，pH等为无关变量，为了得到准确的结果，pH应为相对应蛋白酶的最适值，由图1可知，胃蛋白酶最适pH为2，幽门盲囊蛋白酶最适pH为8。③为了控制实验温度，底物和酶都应放在恒温箱中保温一段时间。酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。④由图2可以看出，当温度在15～18 ℃范围内时，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，但没有出现下降的拐点，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15～18 ℃之间这一结论。
6．将牛奶和姜汁混合，待牛奶凝固便成为一种富有广东特色的甜品——姜撞奶。为了掌握牛奶凝固所需的条件，某同学在不同温度的等量牛奶中混入一些新鲜姜汁，观察混合物15 min，看其是否会凝固，结果如下表。请回答下列问题：
温度(℃)
20
40
60
80
100
结果
15 min后仍未有凝固迹象
14 min内完全凝固
1 min内完全凝固
1 min内完全凝固
15 min后仍未有凝固迹象
(注：用曾煮沸的姜汁重复这项实验，牛奶在任何温度下均不能凝固)
(1)实验证明新鲜姜汁中含有一种酶，其作用是___________________________________
_______________________________________________________________。
(2)20 ℃和100 ℃时，15 min后仍未有凝固迹象，说明酶的活性较低，其原因分别是______________和________________________________________。
(3)若60 ℃时牛奶在有姜汁和没有姜汁的情况下都可以凝固，当反应进行到t时，向其中加入姜汁。如图，图中能正确表示加姜汁后牛奶凝固随时间变化趋势的曲线是____________。
(4)为提高实验的准确性，实验中“不同温度的等量牛奶中混入一些新鲜姜汁”操作中应注意的是_______________________________________________________________________。
(5)有同学说，该实验不能得出姜汁使牛奶凝固的最适温度，请提出解决方案：____________________________。
答案　(1)将可溶状态的牛奶蛋白质转化成不溶状态　(2)20 ℃时温度较低，酶的活性减弱　100 ℃时高温使酶结构遭到破坏而变性失活　(3)丁　(4)将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合　(5)缩小温度范围，降低温度梯度
解析　(1)分析题图信息可知，不同温度的等量牛奶中混入一些新鲜姜汁，随温度不同凝固时间不同，又由注解可知用曾煮沸的姜汁重复这项实验，牛奶在任何温度下均不能凝固，这说明新鲜姜汁含有一种酶，该酶能将可溶状态的牛奶蛋白质转化成不溶状态。
(2)20 ℃时酶的活性低，酶的分子结构没有遭到破坏而失去活性，当温度升高后酶的活性会恢复；而100 ℃时，高温使酶的结构遭到破坏而变性失活，不可以恢复。
(3)牛奶中加入姜汁后凝固速度大大提高，迅速凝固，如图中的丁。
(4)如果不保温就将姜汁与牛奶混合，往往会使温度发生一定的变化，因此将等量姜汁在不同温度下保温后再与对应温度的牛奶混合，能够提高实验的准确性。
(5)60 ℃和80 ℃不一定是酶的最适温度，有可能在70 ℃时，半分钟就能完全凝固，因此要缩小温度范围，增加温度梯度才可得到最适温度。
思维延伸　下图表示某实验员探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的分解作用的实验结果，判断下列相关叙述：
(1)应先将各组试管淀粉酶溶液pH分别调到设定数值，再与淀粉混合(　√　)
(2)pH为3和9的两只试管中的淀粉酶的活性相同(　×　)
(3)pH为13的试管调到pH为7后，淀粉含量基本不变(　√　)
(4)该实验可用碘液来准确测定淀粉分解的量(　×　)
(5)若该研究员改变某一因素前后，淀粉溶液在唾液淀粉酶的作用下分解产生还原糖的结果如下图，则据图可知该研究员所改变的因素为淀粉溶液量(　√　)
题组四　酶的特性相关实验辨析
7．(2016·江苏，8)过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。下列相关叙述正确的是(　　)
管号
1%焦性没
食子酸/mL
2%H2O2/mL
缓冲
液/mL
过氧化物
酶溶液/mL
白菜梗提取液/mL
煮沸冷却后的白菜梗提取液/mL
1
2
2
2
－
－
－
2
2
2
－
2
－
－
3
2
2
－
－
2
－
4
2
2
－
－
－
2
A.1号管为对照组，其余不都是实验组
B．2号管为对照组，其余都为实验组
C．若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无氧化物酶
答案　A
解析　由题可知，1号试管、2号试管是对照组，3号试管、4号试管是实验组，A正确、B错误；实验设置必须遵循对照原则，3号与1、2号对照，3号管、2号管显橙红色，1号不变色，证明白菜梗中存在过氧化物酶，C错误；3号试管和4号试管的自变量是温度，若4号管不显橙红色，与3号对照，说明高温使过氧化物酶变性失活，D错误。
8．(经典高考题)已知2H2O2＝2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤，预测实验结果，得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%的过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。
(1)实验步骤：____________________________________________。
(2)实验结果预测及结论：
整个实验中不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是_______________。由此可得出的结论是________________________。
(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80 ℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是________________________，原因是__________________________。
答案　(1)①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间；
②分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液；
③观察各管中释放气泡的快慢
(2)加入过氧化氢酶的试管＞加入3.5%FeCl3溶液的试管＞加入蒸馏水的试管　过氧化氢酶具有催化作用和高效性
(3)加入3.5%FeCl3溶液的试管　酶的活性受温度的影响，高温使过氧化氢酶失去活性，而无机催化剂对温度不敏感，对其催化作用的影响小
解析　(1)由题意可知，实验分三组，空白对照组、无机催化剂对照组、有机催化剂的实验组，实验设计中应遵循对照原则和单一变量原则，注意无关变量应保持一致且适宜，利用题干中的实验材料与试剂设计实验步骤如下：
①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间；
②分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液；
③观察各管中释放气泡的快慢。
(2)实验结果预测及结论：
由于过氧化氢酶具有高效性，因此加入过氧化氢酶的反应速率最快，3.5%FeCl3溶液能催化过氧化氢分解，但不具有高效性，反应速率比加入过氧化氢酶的反应速率慢，比不加任何催化剂的反应速率快，因此整个实验中不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是加入过氧化氢酶的试管＞加入3.5%FeCl3溶液的试管＞加入蒸馏水的试管。
结论是：过氧化氢酶具有催化作用和高效性。
(3)酶的活性受温度的影响，高温使过氧化氢酶失去活性，而无机催化剂对温度不敏感，因此将实验中的恒温水浴改为80 ℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是加入3.5%FeCl3溶液的反应。
题组五　ATP的结构与功能辨析
9．(2016·全国乙，29节选)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：
(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
答案　(1)γ　(2)α
解析　(1)ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键即β位和γ位之间的高能磷酸键，即γ位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在ATP的γ位上。(2)dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上。
真题重组　判断下列ATP相关叙述：
(1)无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成(2016·海南，11C)(　×　)
(2)加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加(2016·海南，11B)(　×　)
(3)“淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖”的过程不需要ATP提供能量(2014·江苏，14C)(　√　)
(4)线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用(2014·大纲，2A)(　√　)
(5)人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等
(2008·天津，6①)(　×　)
10．(2017·河南一模)据图判断，关于ATP的叙述正确的是(　　)
A．甲、乙、丙三种物质都不含高能磷酸键
B．植物体内能量1可用于CO2的固定，能量2来自水的光解
C．乙是腺嘌呤核糖核苷酸，ATP可为转录过程提供能量
D．人在饥饿时，细胞中的ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
答案　C
解析　甲为ADP，含有一个高能磷酸键，A错误；植物体内能量1可用于各种生命活动，但CO2的固定不消耗ATP，水光解的能量来自于光能，B错误；乙为腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本组成单位之一，ATP可为转录过程提供能量，C正确；ATP消耗后可迅速合成，故人在饥饿时，细胞中的ATP与ADP的含量也能达到动态平衡，D错误。
思维延伸　判断与填充：
(1)细胞的吸能反应常伴随着ATP的水解，放能反应总是与ATP的合成相关联(　√　)
(2)ATP和UTP是细胞内两种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，则UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料(　√　)
(3)骨骼肌收缩需要消耗大量的ATP，所以ATP含量特别高(　×　)
(4)某同学进行一项实验，目的是观察ATP可使离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌产生收缩这一现象，说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。
①必须待离体肌肉自身的________消耗之后，才能进行实验。
②在程序上，采取自身前后对照的方法，先滴加______________(“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)，观察肌肉收缩与否以后，再滴加____________(填“ATP溶液”或“葡萄糖溶液”)。
③如果将上述顺序颠倒一下，实验结果是否可靠？__________。原因是_______________。
答案　①ATP　②葡萄糖溶液　ATP溶液　③不可靠　如果外源ATP尚未耗尽，会出现滴加葡萄糖溶液肌肉也会收缩的现象，造成葡萄糖也能被肌肉直接利用的假象
考点4　掌握光合作用和细胞呼吸的原理及其相互关系
1．光合作用过程
2．有氧呼吸过程
1．光合作用与细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向归纳
项目
光合作用
有氧呼吸
[H]
来源
H2O光解产生
有氧呼吸第一、二阶段
去向
还原C3
用于第三阶段还原O2
ATP
来源
光反应阶段产生
三个阶段都产生
去向
用于C3还原供能
用于各项生命活动(植物C3的还原除外)
2.光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系
3．改变条件后，C3、C5、[H]、ATP的含量及(CH2O)合成量变化
分析光照强度和二氧化碳浓度突然改变后，C3、C5、[H]、ATP的含量及(CH2O)合成量的动态变化时要将光反应和暗反应过程结合起来分析，从具体的反应过程提炼出模型：“来路→某物质→去路”，分析其来路和去路的变化来确定含量变化。如下面四幅模型图：
题组一　考查光合作用色素和结构
1．(2016·全国甲，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
答案　C
解析　提取叶绿体中的色素用的是无水乙醇，因为叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中，A正确；根是植物吸收水分和矿质元素的主要器官，构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收，B正确；植物进行光合作用只能吸收可见光，不能吸收红外光和紫外光，C错误；叶绿素的形成需要光，黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的，D正确。
2．(2017·全国Ⅲ，3)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)
A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
答案　A
解析　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。
真题重组　判断下列叙述的正误：
(1)破坏叶绿体外膜后，O2不能生成(2011·浙江，1A)(　×　)
(2)离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应(2011·浙江，1D)(　√　)
(3)黄绿色叶片在光反应中不会产生ATP(2014·海南，6D)(　×　)
(4)乙醇提取的叶绿体色素不能吸收光能(2012·海南，9D)(　×　)
(5)红枫叶片呈红色是因为吸收了红光(2011·海南，12B)(　×　)
(6)液泡中色素吸收光能用于光合作用(2011·海南，12D)(　×　)
3．下列有关叶绿体中色素和酶的叙述，正确的是(　　)
A．光合作用所需的各种色素都分布在类囊体薄膜上
B．纸层析法得到的色素带，位于最上层的是叶黄素
C．光合作用所需的各种酶都分布在叶绿体基质中
D．暗反应需要酶催化，光反应不需要酶的参与
答案　A
解析　光合作用所需的各种色素都分布在类囊体薄膜上，A正确；纸层析法得到的色素带，位于最上层的是胡萝卜素，B错误；与光合作用有关的酶分布在叶绿体基粒和叶绿体基质中，C错误；光反应和暗反应均需要酶的催化，D错误。
思维延伸　判断下列叙述的正误：
(1)缺镁发黄的叶片与正常叶片相比，红光和蓝紫光吸收减少(　√　)
(2)光合作用过程中叶绿素吸收光能不需要酶的参与(　√　)
(3)如图为叶绿体的结构与功能示意图，能够将光能转换为稳定的化学能的过程是在Ⅰ上完成的(　×　)
(4)同线粒体一样，上图中叶绿体的结构Ⅰ极大地扩展了受光面积(　√　)
题组二　考查光合作用的过程辨析
4. (2015·安徽，2)如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是(　　)
A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B．CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类
C．被还原的C3在相关酶的催化作用下，可再形成C5
D．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高
答案　C
解析　C3的还原的实质上是将ATP中的化学能转变为(CH2O)中的化学能，A错误；C3可直接被[H]和ATP还原，再经过一系列的变化形成糖类，B错误；据图分析，被还原的C3在有关酶的催化作用下，可再形成C5，C正确；光照减弱时，ATP和[H]合成减少，三碳化合物还原受阻，C5生成减少，短时间内C5去路不变，最终导致C5含量降低，D错误。
5．(2015·福建，3)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5(即RuBP)→2C3。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物14C3的放射性强度。下列分析错误的是(　　)
A．菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B．RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C．测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D．单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
答案　B
解析　菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶是植物体内催化CO2固定的酶，反应的场所是叶绿体基质，A正确；CO2＋C52C3的反应需要在二氧化碳供应和C5存在条件下进行，B错误；测定该酶活性的方法用到了14C3，属于同位素标记法，C正确；根据题意，单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高，D正确。
真题重组　判断下列有关光合作用过程的叙述：
(1)类囊体上产生的ATP可用于暗反应(2014·海南，7A)(　√　)
(2)进入叶绿体的CO2不能被[H]直接还原(2014·海南，7C)(　√　)
(3)光合作用中O2的产生发生在光反应阶段(2016·海南，10B)(　√　)
(4)光反应产生的ATP和[H]不参与暗反应(2016·海南，10C)(　×　)
解析　类囊体上产生的ATP由类囊体运输到叶绿体基质中，为暗反应C3的还原供能，故(1)正确；进入叶绿体的CO2首先与C5合成C3，之后在[H]和ATP的作用下被还原，故(2)正确；光合作用中O2的产生发生在光反应阶段水的光解过程，(3)正确；暗反应中C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物，(4)错误。
6．(2017·临沂一模)下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中a～c表示相关物质。下列有关分析错误的是(　　)
A．图中a为氧气，可部分释放到空气中
B．图中b为[H]，外界CO2浓度升高时，b的含量暂时升高
C．该过程消耗的NADP＋和c来自于叶绿体基质
D．该过程将光能转化为化学能储存在b和ATP中
答案　B
解析　据图分析，a是由水的光解产生的，是氧气，若光合作用大于呼吸作用，氧气会部分释放到空气中去，A正确；图中b是由NADP＋和H＋和电子参与下形成的，为[H]，当外界CO2浓度升高时，生成的C3增加，则消耗的[H]增多，导致[H]的含量暂时降低，B错误；叶绿体基质中，暗反应消耗[H]、ATP产生NADP＋、ADP(c)，C正确；光合作用光反应过程中，将光能转化成化学能储存在ATP和[H]中，D正确。
思维延伸　判断与填充：
(1)如图为上述题所示类囊体薄膜局部放大示意图及其发生的部分生理过程，请判断下列叙述：
①图中吸收的光能的用途是参与水光解和转化成化学能贮存在ATP(　√　)
②图中膜的功能不同于其他生物膜的主要原因是膜上有色素和光合酶(　√　)
③图中ATP产生后不能运出所在细胞器(　√　)
④由图所示信息可推知运输H＋的载体蛋白还具有催化作用(　√　)
⑤如果适当增加光照强度，在图中生物膜上产生速率会增加的物质有[H]、ATP和O2(　√　)
(2)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，下图1为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，图2为叶片苹果酸含量(mg·g－1)和CO2吸收速率(umol·m－2·s－1)的日变化曲线，请回答问题：
①如图1所示，PEP、OAA、C5、C3、A、B为百合叶肉细胞内的部分相关代谢物质，能参与CO2固定的有____________，推测B是______________，CO2＋C5→C3的过程发生的场所是________________。
②干旱条件下，白天为百合光合作用提供CO2的主要生理过程是________________________，其具体部位分别是__________________；百合细胞夜间pH下降，原因是________。
③图2中CO2吸收速率的日变化曲线_________(填“能”或“不能”)反映光合作用强弱的日变化情况。其中气孔关闭的时间应在______________时段，在上午5：00～9：00时，CO2吸收速率明显增大，但苹果酸含量变化速率并没有明显增大，其原因是__________________。
答案　①PEP、C5　丙酮酸　叶绿体基质　②有氧呼吸(第二阶段)和苹果酸分解　线粒体基质和细胞质基质　夜间百合细胞合成苹果酸；夜间细胞呼吸产生CO2形成H2CO3　③不能　10：00～15：00　吸收的CO2有部分用于光合作用
题组三　考查呼吸作用原理及过程
7．(2010·课标全国，2)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A．无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累
D．质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
答案　D
解析　丙酮酸是呼吸作用的中间产物，无氧呼吸的终产物为酒精和二氧化碳或乳酸，A选项错误；有氧呼吸产生的[H]是在线粒体的内膜上与氧结合生成水的，B选项错误；无氧呼吸不需要O2的参与，该过程中并无[H]的积累，C选项错误；脂肪分子中O的含量远远少于糖原，而H的含量多于糖原，所以相同质量的脂肪和糖原，脂肪有氧氧化分解时所需要的O2多，放出的能量也多。
8. (2017·郑州二模)呼吸作用过程中在线粒体的内膜上NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H＋泵到线粒体基质外，使得线粒体内外膜间隙中H＋浓度提髙，大部分H＋通过特殊的结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP合成(如图)。下列叙述错误的是(　　)
A．H＋由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输属于协助扩散
B．结构①是一种具有ATP水解酶活性的通道(载体)蛋白
C．上述过程中能量转化过程是：有机物中稳定化学能→电能→ATP中活跃化学能
D．好氧细菌不可能发生上述过程
答案　B
解析　依题意和图示分析可知：结构①是一种具有ATP合成酶活性的通道(载体)蛋白， H＋由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输需借助结构①才能完成，属于协助扩散，A项正确，B项错误；上述过程中涉及有机物降解、高能电子传递、ATP合成等，因此能量转化过程是：有机物中稳定化学能→电能→ATP中活跃化学能，C项正确；好氧细菌没有线粒体，不可能发生上述过程，D项正确。
思维延伸　甲、乙分别表示真核细胞中的某种结构，a、b表示有关化学反应，判断下列相关叙述：
　
(1)a产生的[H]不能参与b(　√　)
(2)能进行a的细胞一定能进行b(　√　)
(3)甲、乙都能产生ATP用于各项生命活动(　×　)
(4)甲和乙可同时存在于同一个植物细胞中(　√　)
(5)b反应是有氧呼吸第三阶段，产生大量能量主要用于合成ATP(　×　)
(6)b反应所产生的水中的氢来源于葡萄糖和水(　√　)
题组四　光合作用和细胞呼吸过程综合考查
9．(2017·全国Ⅱ，29)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题：
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是____________、____________、____________、____________，[H]代表的物质主要是________________。
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是__________________。
答案　(1)O2　NADP＋　ADP和Pi　C5　NADH
(2)C和D
(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸
解析　(1)光合作用光反应阶段，水光解形成NADPH和氧气，因此图中①是O2；②可形成NADPH，应为NADP＋；③可形成ATP，应为ADP＋Pi；三碳化合物还原可形成有机物和五碳化合物，因此④表示C5。细胞呼吸过程中产生的[H]代表的物质主要是NADH。
(2)图中A表示光反应阶段，B表示暗反应阶段，C代表细胞质基质(可发生细胞呼吸的第一阶段)，D代表线粒体(可发生有氧呼吸的第二阶段和第三阶段)，其中光反应阶段、有氧呼吸的三个阶段都能合成ATP，而暗反应阶段不但不能合成ATP还会消耗ATP。因此，ATP的合成除发生在A过程，还发生在C和D。
(3)植物叶肉细胞中，有氧条件下，丙酮酸进入线粒体最终分解形成二氧化碳和水；在缺氧条件下进行无氧呼吸，转化成酒精和二氧化碳。
真题重组　判断与填充：
(1)(2014·天津，2)下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。判断下列叙述：
(CH2O)＋O2CO2＋H2O＋能量
a．过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行(　×　)
b．过程①产生的能量全部储存在ATP中(　×　)
c．过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O(　×　)
d．过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同(　√　)
(2)(2009·浙江，4节选)判断下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述：
①CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中(　×　)
②光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP(　×　)
(3)(2016·浙江，30节选)给某植物提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O。氧气中含有18O是由于_________________________________，HO又作为原料参与了光合作用之故。
答案　C18O2中的部分氧转移到HO中
10．(2017·凉山州模拟)下面为植物叶肉细胞中水的合成与分解过程，下列叙述正确的是(　　)
[H]＋O2H2O＋能量
A．进行过程①②的细胞器为双层膜结构，其中酶的种类相同
B．过程①②中均能产生ATP，都能为细胞内各种吸能反应供能
C．进行过程①的[H]来自于葡萄糖和水，在线粒体基质中产生
D．过程②产生的[H]只来自于水，只能用于还原叶绿体中的C3
答案　D
解析　进行过程①②的细胞器分别为线粒体和叶绿体，它们均为双层膜结构，但是两者进行的化学反应不同，因此其中酶的种类也不同，A错误；过程②中能产生ATP，但是产生的ATP只能用于光合作用的暗反应阶段，B错误；进行过程①的[H]来自于葡萄糖和水，在细胞质基质和线粒体基质中产生，C错误；过程②产生的[H]只来自于水，只能用于还原叶绿体中的C3，D正确。
思维延伸　判断与填充：
(1)用同位素标记法追踪物质去向是生物学研究的重要手段之一，判断下列相关叙述：
①小白鼠吸入18O2后呼出的CO2不会含有18O，但尿液中会含有HO(　×　)
②若给某密闭容器中的植物提供HO，一段时间后植物幼苗内出现了(CHO)，则过程途径可表示为：(　√　)
HOC18O2(CHO)
③如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。若t3时用14C标记的14CO2进行该实验，然后追踪放射性，其在叶绿体中的主要转变途径为14CO2→14C3→(14CH2O)(　√　)
④若用18O标记参与光合作用的HO，则18O会出现在环境中的水、O2、CO2等物质中(　√　)
(2)图示为植物细胞内发生的部分转化过程。则判断如下叙述：
①伴随有ATP形成的过程只有d(　×　)
②人体细胞中也可发生的过程有b、d(　√　)
③发生在生物膜上的过程有a、c、d(　×　)
④在光照充足、条件适宜的情况下，a强于b，c强于d(　√　)
(3)如图是某植物叶肉细胞中光合作用与细胞呼吸过程中相关物质变化示意图，则请判断如下叙述：
①a过程发生于线粒体中(　√　)
②当该细胞中b过程强度大于a过程时，则该植株一定表现为正常生长(　×　)
③a过程的[H]并非全部来自于线粒体基质,b过程中的[H]从类囊体薄膜移向叶绿体基质(　√　)
④若温度下降可能引起过程a的反应速率下降；但若停止光照，则a过程发生，b过程不发生(　√　)
(4)如图是某植物叶肉细胞中两种细胞器生理活动示意图，其中a～e代表相关物质，①～⑤代表相关生理过程。则图中①代表的生理过程称为____________________，a代表的物质有____________________。图中⑤表示的生理过程是________________________，写出③～⑤所示过程的总反应方程式__________________________。
答案　光合作用的光反应　[H]和ATP　有氧呼吸的第三阶段　C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量
考点5　辨析影响光合作用和细胞呼吸的因素
1．关注光合作用3类影响因素曲线中的“关键点”
(1)光照强度
①图中A点代表的相对值为细胞呼吸强度，B点的代谢特点为植物的光合速率等于细胞呼吸速率，此时的光照强度为光补偿点，而图中C点是达到最大光合速率的最小光照强度，即为光饱和点。
②若上图是在光合作用的最适温度25 ℃条件下测得绘制的曲线，现若将温度提高至细胞呼吸最适温度30 ℃，再测得数据绘制曲线，则图中A点下移，B点右移，C点左移，D点左下移；若环境缺少镁，则A点不动，B点右移，C点左移，D点左下移。
③图中D点之前的限制因素为光照强度，而之后的限制因素：外因有温度、CO2的供应量；内因有色素含量、酶的数量和活性、C5的含量等。
(2)CO2浓度
①图乙中A点时代谢特点为光合速率与细胞呼吸速率相等，此时的二氧化碳浓度为二氧化碳补偿点，而图甲中D点时二氧化碳浓度是植物进行光合作用时最小二氧化碳浓度，从D点才开始启动光合作用。
②B点和P点的限制因素：外因有温度和光照强度；内因有酶的数量和活性、C5的含量、色素含量。
(3)多因子影响
曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
2．聚焦氧气浓度对细胞呼吸相关两类曲线中关键点
(1)图甲中O2浓度为0时，并非细胞呼吸强度为0，而是只进行无氧呼吸，氧气浓度大于0小于10%时两种呼吸类型均有，大于等于10%时只进行有氧呼吸；图乙中从c点开始也是只进行有氧呼吸，并且c点以后随着氧分压在一定范围内的增大，有氧呼吸还会加强。另外，图乙中a、b、c的有氧呼吸强度逐步增强，而无氧呼吸强度逐步减弱，c时降为0。
(2)图甲中AB＝BC，但是氧浓度为C点时，无氧呼吸和有氧呼吸消耗葡萄糖的速率并不相同。
(3)图甲中R点时，细胞呼吸释放出的CO2总量最小，由此可知，在贮藏种子或蔬菜水果保鲜时应保持低温、低氧而非无氧。
3．聚焦密闭容器及自然环境中植物一昼夜光合作用曲线
(1)AB段(ab段)：无光照，植物只进行呼吸作用，CO2浓度增大。
(2)BC段(bc段)：温度降低，呼吸酶活性降低，CO2释放速率降低，CO2浓度增加速率减缓。
(3)CD段(cd段)：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度，CO2释放速率降低，CO2浓度增加速率进一步减缓。
(4)D点(d点)：随光照增强，光合作用强度＝呼吸作用强度。
(5)DE段(de段)：光合作用强度＞呼吸作用强度， CO2吸收速率增大，CO2浓度降低。
(6)EF段(ef段)：因正午时分，部分气孔关闭，图乙中CO2吸收速率减小，图甲中CO2浓度降低减缓。
(7)FG段(fg段)：气孔逐步打开，图乙中CO2吸收速率增大，图甲中CO2浓度降低加快。
(8)GH段(gh段)：光照强度逐渐减弱，光合与呼吸速率的差值逐渐减小，CO2吸收速率减小，CO2浓度降低。
(9)HI段(hi段)：光照继续减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。
(10)图甲中植物生长与否的判断：若 I点低于A点，说明一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用＞呼吸作用，植物生长；若I点高于A点，说明光合作用＜呼吸作用，植物体内有机物总量减少，植物不能生长。若I点等于A点，说明光合作用＝呼吸作用，植物体内有机物总量不变，植物不生长。

题组一　辨析光合速率随光照强度变化的特点
1．(2016·全国乙，30)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
(1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是__________________。
(2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高____________(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。
(3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是__________________________________________________。
答案　(1)光照强度　(2)CO2浓度　(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的
解析　(1)甲组在a点条件下，增加光照强度，光合作用强度继续增加，故光合作用的主要限制因子是光照强度。(2)甲组在b点条件下，光照强度不再是光合作用的限制因子，要增加光合作用强度，需增加光合作用原料，而O2是光合作用产物，CO2才是光合作用的原料，故应该增加CO2浓度。(3)个体的表现型受遗传因素与环境因素共同影响。若乙组的光合作用强度变化受遗传因素影响，则在甲组的光照条件下，乙组的子代光合作用强度随光照强度变化情况应与甲组不同，此与题干矛盾，故可排除遗传因素影响，因此乙组光合作用强度的变化应由环境因素(即低光照)引起，并非遗传物质改变所致。
真题重组　判断与填充：
(1)(经典高考题节选)科学家研究CO2浓度，光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图所示。请据图判断下列叙述：
①光照强度为c时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同(　√　)
②光照强度为c时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同(　√　)
(2)(2016·江苏，32节选)为了选择适宜栽种的作物品种，研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点，结果如图1和图2。最适宜在果树林下套种的品种是____，最适应较高光强的品种是______。若增加环境中CO2浓度后，测得S2的光饱和点显著提高，但S3的光饱和点却没有显著改变，原因可能是：在超过原光饱和点的光强下，S2的光反应产生了过剩的________，而S3在光饱和点时可能________(填序号)。
①光反应已基本饱和　②暗反应已基本饱和　③光、暗反应都已基本饱和
　
答案　S2　S3　ATP、[H]　①②③
(3)(2012·四川，30节选)科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体，该突变体对强光照环境的适应能力更强。该突变体和野生型水稻的O2释放速率与光照强度的关系如图所示。当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率________。当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推测，突变体固定CO2形成______的速率更快，对光反应产生的____________________消耗也更快，进而提高了光合放氧速率。
答案　较大　C3　NADPH、ATP
2．(2017·青岛一模)为探究某观赏植物的A、B两个品种在干旱条件下生理活动的变化，研究者在温度适宜的条件下釆用控水方法模拟干旱条件进行实验，结果如图。请回答相关问题：
(1)根据光合作用过程推测，干旱条件下A、B两品种的光饱和点比正常供水条件下____(填“高”或“低”)，推测理由是__________________________________________________。
(2)研究发现，该植物的A、B两个品种在干旱条件下能引起植物激素的合成发生变化，进而通过对____________________进行调节，使植物细胞内与光合作用相关蛋白的含量发生变化，以适应环境的改变。
(3)据图分析，在干旱条件下____品种更适于在弱光环境下生存，做出判断的依据是______________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)低　干旱条件下气孔开度降低(气孔关闭)，CO2吸收减少，暗反应减弱，需要光反应提供的[H]和ATP少，因此较弱的光照即可满足暗反应的需求
(2)(相关)基因的表达(基因组的表达)
(3)B　B品种光补偿点低于A品种，说明该品种在干旱条件下利用弱光的能力更强(4 klx～6 klx时B品种净光合速率较高)
解析　(1)由于干旱条件下气孔开度降低(气孔关闭)，CO2吸收减少，暗反应减弱，需要光反应提供的[H]和ATP少，因此较弱的光照即可满足暗反应的需求，因此干旱条件下A、B两品种的光饱和点比正常供水条件下低。
(2)外界因素会引起包括植物激素在内的多种变化，进而对植物基因组的表达进行调节。
(3)据图分析，B品种光补偿点低于A品种，说明该品种在干旱条件下利用弱光的能力更强(4 klx～6 klx时B品种净光合速率较高)，在干旱条件下B品种更适于在弱光环境下生存。
思维延伸　完成下列问题：
(1)某生物兴趣小组利用紫苋叶肉细胞进行探究光合作用与呼吸作用的实验。图甲表示紫苋叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量(单位：mg)。图乙表示在大气二氧化碳浓度、20 ℃时测得的紫苋叶肉细胞光合速率与光照强度的关系。
　
①图甲中光照强度为c时，光合作用强度________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。
②根据甲图可知，乙图中e点时CO2释放量为____mg，影响该点的主要外界因素是______________。乙图中f点细胞中产生ATP的场所有____________________。
答案　①等于　②6　温度和氧气浓度　叶绿体、线粒体、细胞质基质
(2)将某种植物置于CO2浓度适宜、水分充足的环境中，温度分别保持在5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃下，改变光照强度，测定CO2的吸收速率，得到图1所示的结果。处理图1中有关数据得到图2、图3曲线图，则__________可表示在5～35 ℃下该植物光饱和点(光合强度达到最大值时所需最小光照强度值)的变化，________可表示在5～35 ℃下该植物呼吸作用速率的变化。
答案　图2　图3
题组二　辨析光合速率随二氧化碳浓度变化的特点
3．(2017·全国Ⅰ，30) 植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度，已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，回答下列问题：
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是_______________________________________________，甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率________(填“大于0”、“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物在无O2、但其他条件适宜的密闭小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是________________________________________________。
答案　(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低　大于0
(2)甲种植物在光下进行光合作用释放的O2，使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的[H]发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸增加
解析　(1)在适宜条件下照光培养时，由于光合速率大于呼吸速率，导致密闭容器内CO2 浓度下降，进而导致光合作用速率降低。题干信息表明甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，因此甲种植物净光合速率为0时(即CO2补偿点时)的二氧化碳浓度已超过乙种植物的CO2补偿点，因此其净光合速率大于0。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，由于植物进行光合作用能释放氧气，因此植物的有氧呼吸增加。
真题重组　判断与填充：
(1)(2012·天津，5节选)设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率(光合速率＝净光合速率＋呼吸速率)，结果见图。据图判断：
①与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多(　×　)
②与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多(　√　)
(2)(2014·江苏，31节选)为研究浮游藻类的光合作用，将一种绿藻培养至指数生长期，并以此为材料，测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。 图1为光合放氧测定装置的示意图；图2是不同NaHCO3浓度(pH 8.5,25 ℃)条件下测得的Pn曲线图。
　
①由于弱碱性的藻培养液中游离 CO2浓度很低，藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的 HCO获得 CO2。图2中达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为____________；在更高 NaHCO3 浓度下，Pn不再增加的主要原因有__________________、__________。
②培养基中的 HCO与 CO之间的离子平衡与pH有关，碱性条件下pH越高，HCO越少，CO越多，而CO几乎不能被该藻利用。 在测定不同pH(7.0～10.0)对光合作用的影响时，导致Pn发生变化的因素有____________________________、______________。
答案　①120 mg·L－1　达到了CO2饱和点　CA量有限　②CO2(或HCO)供应量不同　CA(细胞)活性变化
4．如图表示叶片光合速率与叶肉细胞间隙中CO2浓度的关系，下列有关叙述错误的是(　　)
A．BC段的斜率与叶绿体内固定CO2的酶活性呈正相关
B．温室效应在一定程度上能提高植物光合速率
C．当CO2浓度低于b时，植物不进行光合作用
D．当CO2浓度高于s时，Pm值主要受光反应速率的限制
答案　C
解析　BC段斜率与叶绿体内固定CO2酶活性呈正相关，活性越强，固定的CO2越多，光合速率越大，A正确；CO2含量在0～s之间，随着CO2含量的升高，植物光合速率逐渐增大，所以温室效应能提高植物光合速率，B正确；当CO2浓度低于b时植物进行光合作用，但其强度小于呼吸作用强度，C错误；当CO2浓度高于s即光合速率为Pm值时，CO2达到饱和状态，此时主要受光反应速率的限制，即[H]和ATP的供应不能满足需要，D正确。
思维延伸　某科研小组研究了不同环境条件下CO2浓度对银杏净光合速率的影响，得到如图所示曲线。请回答：
(1)由图可知，与28 ℃相比，温度为15 ℃时，增加CO2浓度对提高净光合速率的效果不显著，原因是__________________。当CO2浓度为300 μmol·mol－1时，28 ℃条件下银杏净光合速率明显低于20 ℃和15 ℃下的银杏净光合速率，原因主要是______________________________。
(2)图中当CO2浓度低于1 000 μmol·mol－1时，不同温度下的净光合速率差异不大，此时影响该过程的主要环境因素是______________________。
(3)假如图中C和A曲线分别表示相同光照和温度下CO2浓度对某两种植物甲和乙的净光合速率的影响，那么将等大的甲和乙幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中，一段时间后，__________________植物先死亡，理由是______________________________________。
答案　(1)温度低，酶活性低　这种条件下，光合作用受CO2浓度的限制，而银杏的呼吸作用又比20 ℃和15 ℃时强　(2)CO2浓度　(3)乙　甲能利用低浓度CO2进行光合作用，乙不能
题组三　辨析光合速率随温度变化的特点
5．(2015·海南，9)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能
B．叶温在36～50 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高
C．叶温为25 ℃时，植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的
D．叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0
答案　D
解析　植物光合作用的最终能量来源于太阳能，A正确；据图分析，在36～50 ℃时，植物甲的净光合速率曲线比植物乙的曲线高，故植物甲的净光合速率比植物乙的高，B正确；真正的光合作用速率＝呼吸作用速率＋净光合作用速率，叶温为25 ℃时，植物甲的光合与呼吸作用强度的差值即甲的净光合作用速率低于植物乙的净光合作用速率，C正确；真正的光合作用速率＝呼吸作用速率＋净光合作用速率，叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值表示净光合速率，均大于0且相等，D错误。
6．(2017·南平一模)将同一品种的小麦种植在生长条件适宜的甲、乙两地。在不同温度下，测得生长旺盛的小麦净光合速率和呼吸速率如图，请回答：
(1)小麦光合作用过程中，CO2参与反应的场所是____________；在有氧呼吸过程中，释放的CO2由________________分解而来。
(2)单位时间内，每平方分米的叶面积上，乙地的小麦叶肉细胞在30 ℃时比25 ℃时，产生的NADPH的量________(填“更多”、“更少”或“相等”)，释放的O2的量________(填“更多”、“更少”或“相等”)。
(3)两地栽培的小麦在白天最适生长的温度下，单位时间内，每平方分米的叶面积上固定的CO2的量是________(填“甲地”或“乙地”)的小麦较多；理由是______________________。
答案　(1)叶绿体基质　丙酮酸和水
(2)更多　相等
(3)甲地　因为总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，两地小麦净光合速率相等，而甲地小麦呼吸速率较乙地小麦高，故甲地小麦总光合速率较大，(单位时间单位面积中)固定的CO2更多
解析　(1)小麦光合作用过程中，CO2参与暗反应，发生的场所是叶绿体的基质；在有氧呼吸第二阶段过程中，丙酮酸和水氧化分解释放CO2。
(2)单位时间内，每平方分米的叶面积上，乙地的小麦叶肉细胞在30 ℃时呼吸速率比25 ℃时大，但是净光合速率相等，释放的O2的量相等，因此30 ℃时光合速率比25 ℃时大，产生的NADPH的量更多。
(3)两地栽培的小麦在白天最适生长的温度下，因为总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，两地小麦净光合速率相等，而甲地小麦呼吸速率较乙地小麦高，故甲地小麦总光合速率较大，(单位时间单位面积中)固定的CO2更多，因此单位时间内，甲地的小麦每平方分米的叶面积上固定的CO2的量较多。
思维延伸　研究人员为了研究日温和夜温对作物生长的影响，利用生长状况相同的番茄幼苗进行实验，每昼夜给予16小时光照，光照强度相同且适宜，实验结果如图所示。请回答：
(1)为完成本实验，研究人员至少要将生长状况相同的幼苗分为____组，并将其置于相应的条件下进行培养。
(2)曲线A在夜温10 ℃和20 ℃条件下，茎生长速率不同的原因是白天__________(生理过程)强度相同而夜间____________(生理过程)强度不同。
(3)图中最有利于番茄茎生长的温度条件是__________。
答案　(1)10　(2)光合作用和呼吸作用　呼吸作用　(3)日温26 ℃夜温20 ℃
题组四　辨析光合速率随时间变化的特点
7．判断下列相关叙述的正误：
(1)(2016·四川，5节选)三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备受人们青睐，如图是三倍体西瓜叶片净光合速率(图中以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线，判断如下说法：
①14：00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少(　×　)
②17：00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率(　×　)
③叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度(　√　)
(2)(2011·福建，2节选)如图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线，判断下列说法：
①在11：00～12：30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米得多(　×　)
②在17：00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同(　√　)
③在18：30时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应(　√　)
8．某生物兴趣小组将数量相等且长势一致的甲、乙两个品种的黄豆幼苗，分别置于两个相同的密闭透明玻璃装置内，在水分、光照、温度等条件相同且适宜的情况下培养，定时测定玻璃罩内的O2含量，结果如图。请回答：
(1)在叶肉细胞中O2分别在__________、____________等生物膜上产生和消耗。
(2)甲、乙两个品种中____固定CO2的能力更强，光合效率更高。e－d的值________(填“能”或“不能”)表示乙品种产生的O2总量。
(3)O～a期间植株吸收CO2速率的变化趋势是________。
(4)b～c期间两个玻璃罩内O2含量相对稳定的原因是__________________。
答案　(1)类囊体薄膜　线粒体内膜　(2)甲　不能　(3)降低　(4)植物呼吸作用吸收的O2量与其光合作用释放的O2量相等
解析　(1)在叶肉细胞进行光合作用的光反应阶段时，水的光解产生氧气，场所是类囊体薄膜上。有氧呼吸的第三阶段消耗氧气，在线粒体内膜上进行。(2)根据图示分析可知，在相同时间，甲、乙两个品种中甲固定CO2的能力更强，光合效率更高。e－d的值不能表示乙品种产生的O2总量，表示净光合作用产生的O2总量。(3)O～a内，植株释放O2速率减慢，光合作用减弱，吸收CO2速率逐渐降低。(4)b～c期间，当呼吸速率与光合速率相等时，密闭容器中的氧气量基本不变，即植物呼吸作用吸收的O2量与其光合作用释放的O2量相等。
思维延伸　完成下列问题：
(1)某科研人员将绿色的小麦叶片放在温度适宜的密闭容器内，在不同的光照条件下，测定该容器内氧气量的变化如图所示。则：在0～5 min内，该容器内氧气量减少的原因是__________________________________。在5～15 min内，该容器内氧气量增加的速率逐渐减小，这是因为______________________________________。
答案　呼吸作用消耗氧气　光合作用使密闭容器内的CO2浓度逐渐减少，光合作用速率逐渐下降
(2)如图表示夏季某株高等植物在不同遮光处理条件下净光合速率的日变化曲线，则：
①曲线cd段，植物体内有机物总量的变化情况是________(填“增加”“减少”或“不变”)。M点时，对于该植物体内绿色叶肉细胞来说，叶绿体消耗的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)细胞呼吸产生的CO2量。
②曲线ef段叶肉细胞间CO2浓度急剧下降，该段时间内叶绿体中含量明显升高的物质有________________。
③研究发现，在田间适宜水肥条件下，该种植物采取合理密植，能大幅提高产量。请结合上图说出两点直接原因：______________________________________________________。
答案　①增加　大于　②[H]、ATP、C5　③适度相互遮阴，提高净光合速率；增加植株密度，进一步提高单位土地面积产量
题组五　围绕气孔变化主题综合考查相关生理过程
9．(1)(2013·四川，8节选)将玉米的PEPC酶基因导入水稻后，测得光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如下图所示(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)。
①光照强度低于8×102 μmol·m－2·s－1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是______________；光照强度为10～14×102 μmol·m－2·s－1时，原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变，可能的原因是__________________________________。
②分析图中信息，PEPC酶所起的作用是______________________________；转基因水稻更适合栽种在______________环境中。
答案　①光照强度　光照强度增加与CO2供应不足对光合速率的正负影响相互抵消(或“CO2供应已充足且光照强度已达饱和点”)　②增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合速率　强光
(2)(2013·天津，8节选)菌根是由菌根真菌和植物根系形成的联合体。菌根真菌从土壤中吸取养分和水分供给植物，植物为菌根真菌提供糖类等有机物。下表为不同温度下菌根对玉米幼苗光合特性影响的实验结果。
组别
光合作用速率(μmolCO2·m－2·s－1)
气孔导度*(mmol·m－2·s－1)
细胞间CO2浓度(μmol·mol－1)
叶绿素相对含量
25 ℃
有菌根
8.8
62
50
39
无菌根
6.5
62
120
33
15 ℃
有菌根
6.4
58
78
31
无菌根
3.8
42
157
28
注：气孔导度*是描述气孔开放程度的量。
则：①15 ℃条件下，与无菌根玉米相比，有菌根玉米光合作用速率高，据表分析，其原因有a.________________________________，促进了光反应；b.______________________，促进了暗反应。
②25 ℃条件下，与无菌根玉米相比，有菌根玉米叶肉细胞对CO2的利用率__________。
答案　①a.叶绿素相对含量高，利于吸收光能　b．气孔导度大，CO2供给充分　②高
10．(2017·广安模拟节选)气孔是植物叶片新陈代谢过程中气体进出的通路。光照是影响气孔开闭的主要因素，一般情况下，气孔在光照下开放，在黑暗中关闭。适当提高温度也能增加气孔的开放度，但是如果叶片蒸腾作用强烈时，即使在适宜光照和温度条件下气孔也要关闭。某科研小组在夏季晴朗的白天，测定了6：00～18：00间黄瓜幼苗叶片的气孔阻力(气孔开度减小，气孔阻力增大)，结果如图所示。
(1)图中10：00～12：00之间，黄瓜幼苗叶片气孔阻力增加的主要原因是_________________。
(2)6：00～10：00之间，黄瓜幼苗光合作用速率的变化趋势是______________，引起这种变化的原因包括___________________________________________________________________。
答案　(1)叶片蒸腾作用强烈，气孔部分关闭　(2)(逐渐)增强　光照增强，光反应速率增强；气孔逐渐开放，胞间CO2浓度上升，暗反应速率增强；温度升高，酶活性上升
解析　(1)图中10：00～12：00之间，叶片蒸腾作用强烈，气孔部分关闭，黄瓜幼苗叶片气孔阻力增加。(2)6：00～10：00之间，光照增强，光反应速率增强；气孔逐渐开放，胞间CO2浓度上升，暗反应速率增强；温度升高，酶活性上升，因此黄瓜幼苗光合作用速率的变化趋势是逐渐增强。
思维延伸　科研人员检测晴朗天气下露地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下图。
(1)若已知某植物X比油桃能利用更低浓度的CO2，在露地栽培条件下，油桃在13时左右出现“午休”现象，此时，同条件下栽培X__________(填“会”或“不会”)出现明显的“午休”现象。
(2)露地栽培条件下，至10 时左右Pn 出现第一次高峰；之后出现“午休”现象，到达低谷时叶肉细胞叶绿体中C5相对含量的变化是____________，此时细胞中能产生[H]的场所有______________________________。
(3)大棚栽培条件下油桃在上午10时Pn 却处于低谷，其主要原因是_____________________
___________________________________________________；光合“午休”现象相对不明显，其可能的原因是___________________________________。若遇阴天，大棚内油桃Pn第一次峰值将较晴天____________(填“提前”或“推迟”)。
(4)根据图中曲线分析，提高大棚栽培油桃产量的措施有__________________________；
此外施用有机肥料也有利于产量的提高，原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)不会　(2)增加　细胞质基质、线粒体、叶绿体　(3)日出后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2迅速下降　植物蒸腾水分保留在棚内，湿度较大，植物叶片气孔关闭程度较小　推迟
(4)增加密闭环境中CO2含量、适当增加光照强度　土壤微生物分解有机肥料所产生的CO2和无机盐使农作物的光合作用强度得到提高
题组六　辨析光合速率曲线中关键点含义及移动原理
11．将小麦植株置于密闭玻璃罩内，下图是在不同温度条件下测定小麦对氧气的吸收或释放量随光照强度的变化，实验结果如图所示。请回答下列问题：
(1)b点的生物学含义是______________________________________________。此时小麦根尖细胞中产生ATP的场所为________________________。适当提高CO2浓度后再测定，图中的b点将向__________移动。
(2)若适当提高CO2浓度，d点将向____________移动。此时叶绿体产生的O2的去向是____________(填“线粒体”“细胞外”或“两者都有”)。
答案　(1)光合作用产生氧气的速率等于有氧呼吸消耗氧气的速率　细胞质基质和线粒体　左　(2)右下　两者都有
解析　(1)分析题图发现，纵坐标表示氧气吸收速率即净光合速率，横坐标表示光照强度；b点氧气吸收速率为0，即净光合速率为0，其含义为：光合作用产生氧气的速率等于有氧呼吸消耗氧气的速率；此时小麦根尖(根尖中无叶绿体)，只能进行呼吸作用产生ATP，呼吸作用产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。图中适当提高CO2浓度后，光合速率增加，光补偿点减小，b点将向左移动。 (2)提高二氧化碳浓度后，植物的最大光合速率增加，d点会向下移，最大光合速率增加，需要的光照强度会增加，所以d点会向右移；因此d点向右下移。
思维延伸　完成下列问题：
(1)某实验小组在不同的湿度条件下测定了黄瓜叶片的净光合作用速率和气孔导度。结果如图1所示，在湿度为40%时黄瓜叶片的净光合作用速率和光照强度的关系如图2所示，请回答下列问题：
①分析图1可知，随着环境中相对湿度的降低，黄瓜叶片的净光合作用不断降低，根据图中信息，分析其原因可能是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②图2中的C点时，黄瓜叶肉细胞产生的氧气扩散途径是___________________，若将图2的环境的相对湿度提高至60%，则相对湿度提高后B点将______(填“左移”“右移”或“不移”)。
(2)将生长发育状况相同的某经济作物分为两组，Ⅰ组用遮光网处理以降低光照强度，Ⅱ组不做处理，分别测定净光合速率的日变化情况，结果如图，则__________点时体内有机物总量最少；若增加Ⅰ组的透光量(其他条件不变)，c点应向__________移。
答案　(1)①气孔导度下降导致二氧化碳供应不足和水分供应不足　②进入线粒体和扩散到空气中　左移　(2)c　左
题组七　辨析细胞呼吸速率曲线随影响因素变化的特点
12. (2014·海南，26)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：
(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是______________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是____________________，其产物是______________。
(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会____________，主要原因是____________________________________________________________________________。
(3)胚根长出后，萌发种子的__________呼吸速率明显升高。
答案　(1)无氧　细胞质基质　酒精和二氧化碳
(2)减少　种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降　(3)有氧
解析　(1)据图可知，在12～24 h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳。(2)第12 h到胚根长出期间，种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降。(3)胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明有氧呼吸的速率明显提高。
真题重组　完成下列相关内容：
(1)[2011·江苏，26(3)改编]如图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，在T1～T2时段，单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有____________________________________________________。
答案　酵母菌进行无氧呼吸，产生的能量少和酵母菌种群数量增多
(2)(2015·安徽，29节选)科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。
由图可知，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是_____________；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的____________浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测__________的浓度变化来计算呼吸速率。
答案　低温降低了细胞呼吸相关酶的活性　CO2　O2
13．为研究影响线粒体耗氧速率的因素，按图示顺序依次向测定仪中加入线粒体及相应物质，测定氧气浓度的变化，结果如图(注：图中呼吸底物是指在呼吸过程中被氧化的物质)。下列分析错误的是(　　)
A．过程①有水的生成
B．加入的呼吸底物是葡萄糖
C．过程④比③耗氧速率低的主要原因是ADP不足
D．过程②比⑤耗氧速率低的主要原因是呼吸底物不足
答案　B
解析　由题图曲线可知，加入线粒体后，①过程氧气浓度略有下降，说明在线粒体中进行了有氧呼吸的第三阶段，有水的生成，A正确；加入的呼吸底物不一定是葡萄糖，B错误；④过程氧气浓度降低的速率较慢，但加入ADP后，⑤过程氧气浓度的下降速度加快，说明④比③耗氧速率低的主要原因是ADP数量少，C正确；分析题图可知，②过程加入ADP，氧气浓度下降较慢，加入底物后氧气浓度下降速度加快，由于氧气的作用是与[H]结合形成水，因此限制②过程氧气浓度降低的因素可能是[H]；加入ADP后，⑤过程氧气浓度降低的速度加快，说明该过程限制氧气与还原氢结合的因素是ADP的量，因此②比⑤耗氧速率低的主要原因是[H]不足，D正确。
考点6　区分净光合作用速率和总光合作用速率，掌握相关计算规律
1．呼吸速率、总(真正)光合速率与表观光合速率的关系的确认
(1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗量或O2、(CH2O)等产物的生成量来表示。但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为净光合速率和真光合速率。在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量，称为净光合速率，而植物真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。而呼吸速率是将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。
(2)不同情况下净光合量、真光合量和呼吸量的判定
条件
题目中常见的关键语句
所指的含义
光照条件下　
植物“产生”的O2量，或植物“合成”的有机物的量
实质上是在叶绿体中产生的量，即光合作用总量或真光合作用量
植物“释放”的O2量，或植物“积累”的有机物的量
实质上是净光合作用量，即光合作用总量－呼吸作用消耗量
植物“吸收”的CO2量
实质上是净光合作用量
黑暗条件下　
植物“释放”的CO2量
实质上是呼吸作用释放量
植物“吸收”的O2量
实质上是呼吸作用吸收量
(3)有机物积累量的表示方法：一昼夜有机物的积累量(用CO2的量表示)可用式子表示为：积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸释放的CO2量。
2．有关细胞呼吸计算的规律总结
规律一：细胞有氧呼吸时，葡萄糖∶CO2∶O2＝1∶6∶6；无氧呼吸时，葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。
规律二：消耗等量葡萄糖时，则酒精发酵与有氧呼吸产生的CO2的摩尔数之比为1∶3；有氧呼吸消耗氧气摩尔数与有氧呼吸和酒精发酵产生的二氧化碳摩尔数之和的比为3∶4。
规律三：产生同样数量的ATP时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的摩尔数之比为19∶1。
规律四：在进行有氧呼吸和无氧呼吸的气体变化计算及反应速率比较时，应使用C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量和C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量这两个反应式，并结合化学课上所学的，根据化学方程式计算的规律和方法进行解答。
规律五：如果在题干中没有给出所要计算的具体数值，只有体积比，则可将此比值当成实际体积(或物质的量)进行计算，最后求解。
题组一　透过坐标系相关数据，辨析相关规律
1．(2012·新课标全国，29)将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，据图回答下列问题：
(1)萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成__________，再通过______________作用为种子萌发提供能量。
(2)萌发过程中在____________小时之间种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为____________mg。
(3)萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为____________mg·粒－1·d－1。
(4)若保持实验条件不变，120小时后萌发种子的干重变化趋势是____________，原因是________________________________________。
答案　(1)葡萄糖　呼吸(或生物氧化)　(2)72～96　26.5　(3)22　(4)持续下降　幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用
解析　解答本题的突破点：①正确分析坐标曲线的生物学含义：随着时间的延续，胚乳干重逐渐减少，种子的干重也逐渐减少。②两条曲线变化趋势不一致的原因：第(3)小问提到的“胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质”。
(1)淀粉被水解成葡萄糖后才能被细胞通过呼吸作用利用，为种子萌发提供能量。(2)因为胚乳减少的干重中有一部分转化成幼苗的组成物质，所以衡量种子的呼吸速率应以种子的干重减少量为指标。由图示曲线可以看出，在72～96 h之间，单位时间内种子的干重减少量最大，该时间段(24 h)内每粒种子呼吸消耗的平均干重为204.2－177.7＝26.5(mg)。(3)转化速率＝(胚乳的减少量－种子的干重减少量)/单位时间。在72～96 h内，转化速率为(161.7－118.1)－(204.2－177.7)＝17.1(mg·粒－1·d－1)，96～120 h内，转化速率为(118.1－91.1)－(177.7－172.7)＝22(mg·粒－1·d－1)，因此最大转化速率为22 mg·粒－1·d－1。(4)黑暗条件下，萌发种子只能进行细胞呼吸而不能进行光合作用，因而种子干重持续下降。
2．(经典高考)以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(　　)
A．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等
B．光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
C．温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D．其他条件不变，光照强度适当增强时，两曲线的交点将向左下方移动
答案　A
解析　分析题意与图像可知，图中的虚线代表净光合作用量，实线代表呼吸作用量。在光照下，光合作用制造的有机物总量(真光合作用量)＝呼吸作用消耗的有机物量(呼吸量)＋有机物的净积累量(净光合作用量)，即某温度下图中实线所对应的量加上虚线所对应的量就是真光合作用量。读取图中20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃等温度下对应的CO2的吸收量与释放量，根据上面的等式关系可以推断出：光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等；光照相同时间，在25 ℃条件下植物积累的有机物的量最多；温度高于25 ℃时，有机物的净积累量开始减少；两曲线的交点表示某温度时，有机物的净积累量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，当其他条件不变，光照强度适当增强时，净光合作用量增大，两曲线的交点将向右上方移动。
3．(1)某科研人员将绿色的小麦叶片放在温度适宜的密闭容器内，在不同的光照条件下，测定该容器内氧气量的变化如图所示。如果小麦叶片的呼吸速率始终不变，则在5～15 min内，小麦叶片光合作用的平均速率(用氧气产生量表示)是________mol/min。
答案　6×10－8
解析　据图可知，0～5 min之间，小麦叶片在暗室中只进行呼吸作用，所以呼吸作用每分钟消耗氧气量＝(5－4)×10－7mol÷5 min＝0.2×10－7mol/min；5～15 min之间，小麦的净光合作用速率＝(8－4)×10－7mol÷10 min＝0.4×10－7mol/min；故5～15 min小麦的平均光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸消耗速率＝0.4×10－7mol/min＋0.2×10－7mol/min＝6×10－8mol/min。
(2)(2017·长沙模拟节选)如图为不同光照条件下，测得马尾松和锥栗的光合速率的变化曲线。
①图中C点锥栗的总光合速率_____(填“等于”“大于”或“小于”)马尾松的总光合速度。
②若锥栗每天接受12小时光照，且平均光照强度为1 200 lx，则一昼夜6 dm2的叶片净产生氧气________mmol。据图分析，马尾松林中的锥栗高度比马尾松低却能正常生长的原因是___________________________________________________________________。
答案　①小于　②288　锥栗在较弱光照条件下有生长优势
解析　①图中C点锥栗的总光合速率为6＋2＝8 mmol·dm－2·h－1，马尾松的总光合速度为6＋4＝10 mmol·dm－2·h－1。②若锥栗每天接受12小时光照，且平均光照强度为1 200 lx，则净光合量为12×6＝72 mmol，而夜晚12小时消耗的氧气有12×2＝24 mmol，一昼夜6 dm2的叶片释放氧气(72－24)×6＝288 mmol。由于锥栗在较弱光照条件下有生长优势，所以马尾松林中的锥栗高度比马尾松低却能正常生长。
(3)如图表示在不同温度下，测定某植物叶片1 cm2质量(mg)变化情况(均考虑为有机物的质量变化)的操作流程及结果，据图分析回答问题：
①从图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为________(mg·cm－2·h－1)(用图中字母表示)，实际光合速率可表示为____________(mg·cm－2·h－1)(用图中字母表示)。
②从图分析，恒定在上述________℃下，维持12 h光照，12 h黑暗，该植物叶片1 cm2增重最多，增重了____mg。
答案　①X　Y＋2X　②14　36
解析　①由图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X(mg·cm－2·h－1)，而单位时间光照下叶片重量的增加量表示的是净光合速率，故光照一小时总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝M＋Y－(M－X)＋X＝Y＋2X(mg·cm－2·h－1)。②从结果可以看出，在14 ℃下，维持12 h光照，12 h黑暗，该植物叶片增重最多，净光合速率＝总光合速率－呼吸速率＝(3＋2×2)×12－2×24＝36(mg)。
题组二　透过表格数据，辨析相关规律
4．(2014·广东，26节选)观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表。请回答下列问题：
光照强度
叶色
平均叶面积(cm2)
气孔密度(个·mm－2)
净光合速率
(μmol CO2·m－2·s－1)
强
浅绿
13.6(100%)
826(100%)
4.33(100%)
中
绿
20.3(149%)
768(93%)
4.17(96%)
弱
深绿
28.4(209%)
752(91%)
3.87(89%)
注：括号内的百分数以强光照的数据作为参照。
与弱光下相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数____________，单位时间内平均每片叶CO2吸收量____________。对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观测叶色、叶面积和净光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是______________，最后发生改变的是______________。
答案　少　少　净光合速率　叶面积
解析　柑橘平均每片叶的气孔总数＝平均叶面积×气孔密度，通过计算可知，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数最少，单位时间内平均每片叶CO2吸收量也少。在遮阴条件下，植物接受的光照减少，会首先影响其光合速率，净光合速率随之改变。为了适应弱光环境，植物要合成更多的叶绿素来尽量提高光合速率，一段时间后，植物叶面积也会变大，以便通过增加气孔总数来提高光合速率。
5．(1)(2017·泰安一模节选)某实验小组在提取与分离该植物的色素过程中，偶然发现其缺失叶黄素色素带。为了研究缺失该色素带的植株(甲)和正常的植株(乙)光合作用速率的差异，在不同的光照强度下测定了两植株的CO2吸收速率，结果如表：
光照强度(klx)
0
5
10
15
20
25
30
CO2吸收速率
(mg·m－2·h－1)
甲
－3.6
－0.72
2.4
3.0
4.8
6.9
7.0
乙
－4.6
－1
2.4
3.6
5.8
7.9
8.8
根据表格中信息可知，当光照强度为10 klx时，植株甲的光合作用速率______(填“大于”“小于”或“等于”)植株乙；当光照强度为25 klx时，植株甲积累的葡萄糖的量约为_________ mg·m－2·h－1。
答案　小于　4.7
解析　表中光照强度为10 klx时，植株甲的光合作用速率为2.4＋3.6＝6.0，植物乙的光合作用速率为2.4＋4.6＝7.0。当光照强度为25 klx时，植株甲积累的二氧化碳的量为6.9 mg·m－2·h－1，则换算成葡萄糖的量为≈4.7 mg·m－2·h－1。
(2)(2017·淄博一模节选)为探究不同条件对植物光合速率和呼吸速率的影响，某兴趣小组的同学利用盆栽植物进行了相关实验，结果见下表，则据表分析，可用于探究温度对光合速率影响的组别是__________________；Ⅱ组实验中CO2变化量的含义是________________；实验中植物生长最旺盛和呼吸作用最弱所对应的温度依次是______________。
组别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
温度(℃)
10
10
20
20
30
30
40
40
光照强度/lx
1 000
0
1 000
0
1 000
0
1 000
0
CO2初始量(相对值)
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
12 h后CO2量(相对值)
4.5
5.1
3.5
5.4
1.9
5.9
2.0
5.8
答案　Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ　10 ℃时，12 h植物呼吸释放CO2的量　30 ℃和10 ℃
解析　表中Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ对应的数据表明：这几个实验组最初所提供光照强度和CO2量是相同的，不同的是温度，故自变量是温度，无关变量是光照强度、二氧化碳浓度，所以可以构成一个实验组合。据表分析，30 ℃时该植物12 h通过光合作用吸收CO2的量为5.0－1.9＝3.1，是最多的一组，最有利于植物生长。由表中Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ对应的数据表明：10 ℃时该植物12 h通过呼吸作用释放的CO2总量为5.1－5.0＝0.1，是最少的一组。
(3)(2017·宣城二模节选)植物各器官生长发育消耗的有机物都是通过叶光合作用合成。研究人员在不同条件下，对某一时刻番茄叶肉细胞中有机物含量的影响进行了研究，实验结果如表所示(土壤含水量是指土壤最大含水量的百分比)。则：
光照强度
土壤含水量 (%)
有机物含量 (g·L－1)
正常光
80
1.9
40
1.6
弱光
80
1.2
40
1.4
①当土壤含水量为40%时，植物表现为缺水，此时，弱光条件下其叶肉细胞中的有机物含量反而多于土壤含水量为80%时，从水分供应角度分析原因可能是_______________________。
②叶肉细胞的净光合作用等于光合作用合成的有机物减去叶肉细胞呼吸作用消耗的有机物。表中所示有机物含量是否是叶肉细胞净光合作用？________(填“是”或“不是”)，说明理由__________________________________________________________________________。
答案　①土壤缺水对呼吸作用的影响大于对光合作用的影响　②不是　表中所示叶肉细胞中有机物是光合作用合成量减去细胞呼吸作用消耗量和运到其他器官后的量
解析　①当土壤含水量为40%时，植物表现为缺水，此时，弱光条件下其叶肉细胞中的有机物含量反而多于土壤含水量为80%时，从水分供应角度分析原因可能是土壤缺水对呼吸作用的影响大于对光合作用的影响。②净光合作用量＝总光合作用量－呼吸作用消耗量。由于叶肉细胞光合作用合成有机物后，一部分用于自身呼吸作用，一部分运输到植物体其他部位，剩余的部分即为叶片的“有机物含量”，因此该值不能表示叶肉细胞的净光合作用量。
考点7　聚焦光合作用与细胞呼吸的实验探究
1．细胞呼吸类型判定的3类根据
(1)根据反应物、产物来判断：若消耗氧气，则一定是有氧呼吸；若产物有水，则一定是有氧呼吸；若产物中有酒精或乳酸，则一定是无氧呼吸；若产物有CO2，则要分情况讨论。
(2)根据反应场所来判断：在真核细胞中，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二、三阶段发生在线粒体中；无氧呼吸全过程发生在细胞质基质中。
(3)根据反应中物质的量的关系来判断
①无CO2释放和O2吸收时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。
②不消耗O2，但产生CO2，细胞进行产生酒精的无氧呼吸。
③当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸。
④当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：若＝，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；若＞，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，无氧呼吸占优势；若＜，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸，有氧呼吸占优势。
2．光合作用或细胞呼吸相关探究方法的归类分析
(1)液滴移动法
现有甲装置如图所示，利用该装置进行对光合作用和细胞呼吸等相关问题的测定或探究。
①测定真(总)光合速率：该装置置于一定的光照强度下，默认其光合速率大于呼吸速率，所以在单位时间内，该装置液滴向右移动的距离(m)表示该植物的净光合速率，即单位时间内植物向外界释放的O2量。该装置置于黑暗条件下，单位时间内液滴向左移动的距离(n)表示该植物的呼吸速率。综上所述，该植物真(总)光合速率等于上述两个测定的液滴移动距离值之和：m＋n。
②验证光合作用需要CO2
须另设对照装置乙(如图)，与装置甲构成对照。装置乙设置：将甲装置中“3%NaHCO3溶液”更换成等浓度等量的NaOH溶液即可。
预期结果及结论：装置甲中液滴右移，装置乙中液滴左移，最终移动至最左侧。
③探究CO2浓度对光合速率的影响
须另设一个或多个装置，与装置甲构成相互对照，如图装置丙、丁所示。
预期结果及结论：装置中液滴右移距离大小关系为：
若丁>丙>甲，则说明光合速率与CO2浓度呈正相关；
若丁＝丙>甲，则说明在一定范围内，光合速率随CO2浓度增大而增大，当超过一定浓度后光合速率保持不变；
若丙>甲＝丁，则说明在一定范围内，光合速率随CO2浓度增大而增大，当超过一定浓度后光合速率反而下降；
若甲>丙>丁，则说明光合速率与CO2浓度呈负相关；若甲>丙＝丁，则说明在一定范围内，光合速率随CO2浓度增大而下降，当超过一定浓度后光合速率保持不变；
若丙<甲＝丁，则说明在一定范围内，光合速率随CO2浓度增大而下降，当超过一定浓度后光合速率再次提高。
④测定有氧呼吸作用强度
不需要对装置甲设置对照装置，只需将装置甲置于黑暗条件下测定即可。观察指标为“液滴向左移动的距离”。需重复多次测定，比较呼吸强度的大小。
⑤探究该植物发生的呼吸作用类型
须另设对照装置戊如图所示，与黑暗条件下的乙装置构成对照。装置戊设置：将乙装置中“3%NaOH溶液”更换成等量的H2O即可。
预期结果及结论：若装置乙液滴左移，装置戊液滴不移动，则只进行有氧呼吸；若装置乙液滴不移动，装置戊液滴右移，则只进行无氧呼吸；若装置乙液滴左移，装置戊液滴右移，则有氧、无氧呼吸同时进行；若两装置液滴均左移，则表明呼吸底物可能还有脂肪等有机物。
为排除由温度等物理因素引起的液滴移动的干扰，使实验结论更准确，须另设校对装置己(对照组)。设置：将实验组装置中的生物更换成同种等量的消毒的死亡生物即可。
(2)叶圆片上浮法：利用真空渗入法排除叶肉细胞间隙的空气，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)，即能比较光合作用的强弱。
(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呼吸作用强度，曝光的一半测得的数据变化值代表表观光合作用强度值，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。
(4)黑白瓶法：黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，而白瓶既能进行光合作用又能进行呼吸作用，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为表观光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。
题组一　依据相关的生物学原理分析实验
1．(2016·全国甲，31)BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的
距离(cm)
20
遮光*
100
80
60
40
20
50 min后试管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色　
黄绿色　
浅绿色　
浅蓝色　
蓝色
注：*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由____________________引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是__________(填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为__________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是_____________。
(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草_____________。
答案　(1)不同光强下水草的光合作用与呼吸作用　不可靠的　(2)黄色　水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管　(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等
解析　(1)依题意并结合表中信息可知：距日光灯的距离表示光照的强弱。2号试管遮光，其内的水草不能进行光合作用，但能进行呼吸作用；3～7号试管内的水草在有光的条件下，溶液颜色的变化是光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量的综合作用的结果；1号试管为对照组，其中的NaHCO3可维持CO2浓度的相对稳定，2～7号试管为实验组。综上所述，若50 min后，1号试管的溶液是浅绿色，则说明2～7号试管的实验结果是由水草在不同光强下光合作用与呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，表明即使无水草，也会引起溶液颜色变化，因而2～7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管因遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗CO2，但能通过呼吸作用释放CO2，所以试管内CO2浓度最高，X代表的颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草并未引起溶液中CO2含量变化，这意味着其光合作用强度与呼吸作用强度相等。
真题重组　判断与填充：
(1)某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)，则试管中加水的主要目的是制造无氧环境，被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
(2011·山东，4D)(　×　)
(2)某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙2组实验，实验装置如图1所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。一段时间内产生CO2总量的变化趋势如图2(2009·江苏，11C改编)(　×　)
(3)(2015·全国Ⅰ，29)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
①单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是____________________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要______________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
②A、B、C三组处理相比，随着__________________________________的增加，使光下产生的____________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
答案　①高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　基质　②光照和黑暗交替频率　ATP和[H]
解析　①C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%，说明C组黑暗条件下进行了部分光合作用，暗反应消耗了ATP和[H]，为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料ADP、Pi和NADP＋等，所以C组单位光照时间内，合成有机物的量较高。光合产物生成在叶绿体基质中进行。②A、B、C三组实验中光照时间之和均为67.5 s，但是处理方法不同，结果也不一样，并且单位时间内光照和黑暗交替频率越高，光合作用产物相对量越高，可知光照时产生的ATP和[H]没有用完，可以在黑暗中继续利用，还原C3生成糖类等有机物及C5，C5继续与CO2结合，因此提高了光合作用中CO2的同化量。
2．(2017·福州一模)为研究某植物在水分相对缺乏条件下，叶表面气孔是均匀关闭(所有气孔关闭程度相同)、还是不均匀关闭(有的气孔关闭，有的开放)，科研人员用以下两种方法进行实验：
实验①：被测叶片置于含放射性的空气中，光照20 s后将叶片速冻至－60 ℃，通过检测叶片放射性有机物的分布是否均匀，判断气孔是否均匀关闭。
实验②：被测叶片进行光照2 h后，用有机溶剂将叶片脱色后用碘液染色，通过观察叶片蓝色分布是否均匀，判断气孔是否均匀关闭。
回答下列问题：
(1)实验①选用的放射性元素应是______，该元素在暗反应中的转移途径是____________。上述实验中，被测植株需要预先在黑暗中进行处理，其目的是____________________。
(2)与实验①相比，实验②需要较长时间的光照，原因是_________________________。如果发生气孔不均匀关闭，叶不同区域的胞间CO2浓度差异为_____________。
答案　(1)14C　14CO2→14C3→(14CH2O)　消耗叶片中原有的淀粉　(2)实验②中需要合成一定量的淀粉，用碘液处理后才能显示出颜色差异　气孔关闭的区域胞间CO2浓度低于气孔开放区域
解析　(1)二氧化碳可以通过气孔进入细胞中，参与光合作用，并积累在有机物中，因此实验①选用的放射性元素应是14C，该元素在暗反应中的转移途径是14CO2→14C3→(14CH2O)。上述实验中，被测植株需要预先在黑暗中进行处理，其目的是消耗叶片中原有的淀粉。
(2)实验②中需要合成一定量的淀粉，用碘液处理后才能显示出颜色差异，因此与实验①相比，实验②需要较长时间的光照。如果发生气孔不均匀关闭，使得气孔关闭的区域胞间CO2浓度低于气孔开放区域。
题组二　依据相关的生物原理补充完善实验
3．(1)(2012·江苏，33节选)为探究低浓度NaHSO3 溶液对水稻光合速率的影响，某研究小组做了如下实验，请完成实验报告：
材料用具：乳熟期的温室盆栽水稻，1 mmol/L NaHSO3 溶液，蒸馏水，喷壶，光合分析测定仪等。
实验步骤：
第一步：选取若干__________________的水稻植株随机平均分成甲、乙两组，甲组为对照组，乙组为实验组。
第二步：每天傍晚分别将等量的________、______________________________洒在甲、乙两组的水稻叶片上，次日上午测定光合速率。
结果与分析：实验结果如图，经分析可以得出的结论是_______________________。
答案　株型、长势、叶片均一　蒸馏水　1 mmol/LNaHSO3溶液　不同光照强度下低浓度NaHSO3溶液均可提高水稻光合速率
(2)(2014·福建，26节选)氢是一种清洁能源。莱茵衣藻能利用光能将H2O分解成[H]和O2，[H]可参与暗反应，低氧时叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气。CCCP(一种化学物质)能抑制莱茵衣藻的光合作用，诱导其产氢。已知缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。为探究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，设完全培养液(A组)和缺硫培养液(B组)，在特定条件下培养莱茵衣藻，一定时间后检测产氢总量。
①实验结果：B组>A组，说明缺硫对莱茵衣藻产氢有______________作用。
②为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产氢的影响及其相互关系，则需增设两实验组，其培养液为____________________________和__________________________。
答案　①促进　②添加CCCP的完全培养液　添加CCCP的缺硫培养液
解析　①A组为对照组，产氢量：B组>A组，说明缺硫能促进莱茵衣藻产氢。②根据单一变量原则，研究CCCP对莱茵衣藻产氢的影响时，可将自变量设置为是否添加CCCP，研究缺硫对莱茵衣藻产氢的影响时，可设置完全培养液和缺硫培养液进行对照，而既要研究CCCP和缺硫对莱茵衣藻产氢的影响，又要研究两者的相互关系时，可设置如下四组实验：

完全培养液
缺硫培养液
添加CCCP
添加CCCP的完全培养液
添加CCCP的缺硫培养液
不添加CCCP
不添加CCCP的完全培养液
不添加CCCP的缺硫培养液
(3)(2014·重庆，9节选)棉花幼铃(幼果)获得光合产物不足会导致其脱落。为研究某种外源激素对棉花光合产物调配的影响，某课题组选择生长整齐的健壮植株，按图1步骤进行实验，激素处理方式和实验结果如图2所示(上述处理不影响叶片光合与呼吸强度)。则由实验结果推断，幼铃脱落显著减少的是____组。B组幼铃放射性强度百分比最低，说明B组叶片的光合产物__________。为优化实验设计，增设了D组(激素处理叶片)，各组幼铃的放射性强度百分比由高到低排序是______________。由此可知，正确使用该激素可改善光合产物调配，减少棉铃脱落。
答案　C　输出减少 　 C＞A＞B＞D
解析　由题干可知，幼铃脱落是光合产物不足导致，对比A、B、C三组，发现C组幼铃中有机物占比最高，因而幼铃脱落显著减少。B组中叶片的放射性强度的百分比较高，说明有机物占比较多，输出较少。由题中数据可知，激素可抑制叶片有机物的输出，有利于幼铃有机物的输入，因而用激素处理叶片，导致叶片有机物输出明显较少，且小于B组，因而幼铃的放射性强度百分比由高到低依次为C＞A＞B＞D。
4．(2017·海淀区模拟节选)为研究油茶叶片与果实关系对叶片光合作用及果实产量的影响，研究者进行了一系列实验。
(1)研究者对油茶植株进行了处理，处理及结果如图1所示。
①进行实验时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组要选取相同高度、南面生长的树冠外层枝条作为实验材料，目的是____________________________________。
②Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组结果表明，库源比(果与叶数目比)越______，叶片的净光合速率越高。
③研究者推测，摘除部分叶片后，剩余叶片的光合产物运输和分配到果实中的比例升高，这是由于植物体对源叶净光合速率进行了________调节。为确定符合生产需求的最佳库源比，研究者还需要测定三组实验的____________。
(2)为了探究不同位置源叶光合产物的分配规律，研究者进一步实验，处理及结果如图2和如表所示。
处理
13C含量(mg)
果壳
种仁
果实总量
标记上枝叶
2.93
26.02
28.95
标记中枝叶
11.44
27.47
38.91
标记下枝叶
8.00
8.37
16.37
①研究者用透光性较好的塑料袋套于枝条底端，扎紧、密封袋口，抽出袋中空气，注入浓度为500 μmol·mol－1的13CO2和除去________的空气。一段时间后，分别检测标记上枝叶、中枝叶、下枝叶时____________的13C含量。
②实验结果表明：_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③若需要对图2中的枝叶进行修剪，最好剪去________。
(3)研究者想进一步探究源叶光合产物在不同位置果实中的分配规律，请在图3中绘制实验设计方案。
答案　(1)①保证各组叶片得到充足且相同强度的光照 ②大　③反馈　果实重量
(2)①CO2　果壳、种仁　②中枝叶(与果实距离最近的叶片)光合产物分配到果实中的总量最高(且不同位置源叶光合产物向种仁的分配量均高于果壳)　③下枝叶
(3)如图所示
解析　(1)①进行实验时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组要选取相同高度、南面生长的树冠外层枝条作为实验材料，目的是保证各组叶片得到充足且相同强度的光照。②根据图示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组结果表明，库源比(果与叶数目比)越大，叶片的净光合速率越高。③研究者推测，摘除部分叶片后，剩余叶片的光合产物运输和分配到果实中的比例升高，这是由于植物体对源叶净光合速率进行了反馈调节。为确定符合生产需求的最佳库源比，研究者还需要测定三组实验的果实重量。(2)①为了检测到C的运输途径，可以标记二氧化碳中C元素，但要排出空气中二氧化碳，以防干扰实验。又因为光合产物运输和分配到果实中，因此注入浓度为500 μmol·mol－1的13CO2和除去CO2 的空气。一段时间后，分别检测标记上枝叶、中枝叶、下枝叶时果壳、种仁的13C含量。②根据表格中的数据分析可知，中枝叶(与果实距离最近的叶片)光合产物分配到果实中的总量最高(且不同位置源叶光合产物向种仁的分配量均高于果壳)。③根据表格中数据发现标记下枝叶中的果实的总量最少，因此若需要对图2中的枝叶进行修剪，最好剪去下枝叶。(3)研究者想进一步探究源叶光合产物在不同位置果实中的分配规律，具体实验设计方案见答案。
题组三　依据相关的生物学原理评价和修订实验
5．(1)(2014·安徽，29Ⅰ节选)某课题小组研究红光与蓝光对花生幼苗光合作用的影响，实验结果如图所示。(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)
①与15 d幼苗相比，30 d幼苗的叶片净光合速率______________。与对照组相比，__________光处理组的叶肉细胞对CO2的利用率高，据图分析，其原因是__________________。
②某同学测定30 d幼苗的叶片叶绿素含量，获得红光处理组的3个重复实验数据分别为2.1 mg·g－1、3.9 mg·g－1和4.1 mg·g－1。为提高该组数据的可信度，合理的处理方法是______________________________________。
答案　①高　蓝　蓝光促进了气孔开放，CO2供应充分，暗反应加快　②随机取样进行重复测定
解析　①由图分析可知，30 d幼苗的CO2吸收量和气孔导度都比15 d幼苗大，说明30 d幼苗的叶片光合作用强度比15 d幼苗大，净光合速率高。与自然光相比，蓝光组气孔导度大，CO2供应充分，暗反应加快，叶肉细胞对CO2的利用率高。②30 d幼苗的叶片叶绿素含量在红光处理组的3个重复实验数据的差异是由实验误差造成的，为了减小误差，提高该组数据的可信度，可以随机取样进行重复测定，并取平均值作为实验的最终结果。
(2)(2015·安徽，29节选)科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生长速率的变化，结果见图1和图2。
某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案；
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。
为了实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)：a____________________________________；b________________________________。
答案　选取的果实成熟度还应一致　 每个温度条件下至少有3个平行重复实验
解析　生物实验的原则是控制单一变量原则、对照原则和可重复原则，所以为了使实验结果更可靠，选取的果实成熟度还应一致，并且每个温度条件下至少有3个平行重复实验。
6．(2017·郴州三模)某校生物兴趣小组利用以下装置探究光照强度对植物净光合速率的影响。
(1)本实验可通过改变____________________________来完成对自变量的控制。可通过测量________________得出装置中气体的变化量。
(2)为防止温度变化影响实验结果，实验最好选择____________(填“冷光源”或“热光源”)。为防止气压等因素引起误差，应设置对照组来校正误差，对照组与实验组的区别在于__________________________________________________。
(3)若要测量植株的细胞呼吸速率，需要对装置作出的改变有：①____________________；②________________________(写出两点)。
(4)假如在第(3)小题测量植株的呼吸速率时，将装置中的NaHCO3溶液改为清水，红色液滴向左移动，最可能的原因是________。
A．有无氧呼吸存在
B．呼吸底物中有脂肪
C．有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率
D．植株呼吸使玻璃罩内温度升高
答案　(1)灯泡功率(或灯泡与广口瓶的距离)　红色液滴移动的距离　(2)冷光源　广口瓶中放置同种、大小相似的死植株　(3)①对装置遮光(暗处理或无光处理)　②将NaHCO3溶液改为NaOH溶液　(4)B
解析　(1)根据题干信息可知，本实验的实验目的为“探究光照强度对植物净光合速率的影响”，即实验的自变量为光照强度，实验中可通过改变灯泡功率(或灯泡与广口瓶的距离)来完成对自变量的控制。可通过测量红色液滴移动的距离得出装置中气体的变化量。(2)为防止温度变化影响实验结果，实验最好选择冷光源。为防止气压等因素引起误差，应设置对照组来校正误差，对照组与实验组的区别在于广口瓶中放置同种、大小相似的死植株。(3)若要测量植株的细胞呼吸速率，需要在黑暗条件下进行，即需要对装置遮光(暗处理或无光处理)，同时需要将NaHCO3溶液改为NaOH溶液，用于吸收植物呼吸作用产生的CO2，液滴向左移动的距离表示O2的消耗量。(4)在测量植株的呼吸速率时，将装置中的NaHCO3溶液改为清水，清水不能吸收气体也不能释放气体：有无氧呼吸存在时，有氧呼吸吸收的气体量和释放的气体量相等，而无氧呼吸释放二氧化碳，应该导致液滴右移，A错误；如果呼吸底物中有脂肪，由于脂肪的碳氢比例高，氧化分解时消耗的氧气多于释放的二氧化碳，导致装置中气体总量减少，液滴左移，B正确；有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率，应该导致液滴右移，C错误；植株呼吸使玻璃罩内温度升高，应该导致液滴右移，D错误。
7．取7株各有5个叶片、株高相近的西红柿植株，分别放在25 ℃的密闭玻璃容器内。实验开始先测定CO2浓度，12小时后，再测定CO2浓度，且以7种不同光照强度进行实验。实验装置如图，实验结果见表格：
序号
光照强度(%)
CO2浓度(%)
开始时
12 h后
1
0
0.35
0.368
2
10
0.35
0.342
3
20
0.35
0.306
4
40
0.35
0.289
5
60
0.35
0.282
6
80
0.35
0.280
7
95
0.35
0.279
请回答下列问题：
(1)实验的目的是____________________________________________________。
(2)排除的无关变量包括__________________________________(至少回答出3点)。
(3)依据上表所测数据，用曲线图表示净光合作用强度变化趋势。
(4)评价该实验设计运用实验原则的合理性___________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)若要进一步实验确定哪种光照强度最好。除上述实验评价外，还有的合理建议是________________________________。
答案　(1)研究光照强度与光合作用强度的关系
(2)温度、开始时CO2浓度、植物叶片数和高度等(至少3点)
(3)如图所示
(4)考虑了单一变量原则和对照原则，但忽略了平行重复原则
(5)增加若干实验组，使光照强度为普通光照的100%及以上
解析　(1)根据表格可以看出，自变量是光照强度，因变量是CO2的变化量，代表净光合作用强度，所以探究的目的是光照强度和光合作用强度的关系，以便为西红柿生长提供最佳光照强度。
(2)无关变量需要控制的条件是温度、开始时CO2浓度、植物叶片数和高度等。
(3)在画曲线时要以自变量光照强度为横坐标，以因变量净光合作用强度为纵坐标，然后确定每一个光照强度下的净光合作用强度，再连接成曲线。
(4)考虑了单一变量原则和对照原则，但忽略了平行重复原则。
(5)由于实验组没有达到普通光照强度，所以应该增加实验组，使光照强度为普通光照的100%及以上，进一步探究实验的结果。

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