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专题四：细胞呼吸与光合作用之重要题型
重要题型7　借助坐标曲线分析自然环境及密闭容器中植物光合作用的变化
一、规律方法
1．自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
图甲：(1)a点：凌晨3时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。
(2)b点：上午6时左右，有微弱光照，开始进行光合作用。
(3)bc段(不含b、c点)：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
(4)c点：上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
(5)ce段(不含c、e点)：光合作用强度大于细胞呼吸强度。
(6)d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。
(7)e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
(8)ef段(不含e、f点)：光合作用强度小于细胞呼吸强度。
(9)fg段：没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。
乙图：(1)积累有机物时间段：ce段。
(2)制造有机物时间段：bf段。
(3)消耗有机物时间段：Og段。
(4)一天中有机物积累最多的时间点：e点。
(5)一昼夜有机物的积累量表示为：SP－SM－SN(SP、SM、SN表示面积)。
2．密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化
(1)光合速率等于呼吸速率的点：C、E。
(2)图甲中N点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。
(3)图乙中N点低于虚线，该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中O2浓度减小，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。
二、技能提升
1．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。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
【答案】B
2．某研究小组进行某植物的栽培实验，图1表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的光合曲线和黑暗条件下的呼吸曲线；图2为在恒温密闭玻璃温室中，连续24 h测定的温室内CO2浓度以及植物CO2吸收速率的变化曲线。据图分析，下列说法中错误的是(　　)
A．图1中，当温度达到55 ℃时，植物光合作用相关的酶失活
B．6 h时，图2叶肉细胞产生[H]的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质
C．18 h时，图2叶肉细胞中叶绿体产生的O2量大于线粒体消耗的O2量
D．该植株在进行光合作用且吸收CO2的量为0时，在两图中的描述点共有4个
【答案】D
3．某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放CO2的速率。单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的如图所示。回答下列问题：
(1)在光照条件下，叶肉细胞利用光能分解__________，同化CO2，图形A＋B＋C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用____________________，其中图形B的面积表示________________________。CO2进出叶肉细胞都是通过________的方式进行的。
(2)在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形________(填“A”或“B”)的面积变小，图形________(填“A”或“B”)的面积增大，原因是______________________________。
【答案】(1)水　固定CO2总量　细胞细胞呼吸释放的CO2量　自由扩散
(2)A　B　光合速率降低，呼吸速率增强
技法提炼　判断下图面积与合成、消耗有机物的关系
S1＋S3：细胞呼吸消耗有机物量；
S2＋S3：光合作用产生有机物总量；
S2－S1：O～D时，光合作用净积累有机物量。
重要题型8　面积法快速分析坐标图中光补偿点、光饱和点的移动
一、规律方法
据图可知，OA表示细胞呼吸释放的CO2量，由光(CO2)补偿点到光(CO2)饱和点围成△BCD面积代表净光合作用有机物的积累量。改变影响光合作用某一因素，对补偿点和饱和点会有一定的影响，因此净光合作用有机物的积累量也会随之变化。具体分析如下表所示：
条件改变
△面积
光(CO2)补偿点
光(CO2)饱和点
适当提高温度
减少
右移
左下移
适当增大CO2
浓度(光照强度)
增加
左移
右上移
适当减少CO2
浓度(光照强度)
减少
右移
左下移
植物缺少Mg元素
减少
右移
左下移
注：适当提高温度指在最适光合作用温度的基础上；光照强度或CO2浓度的改变均是在饱和点之前。
二、技能提升
1.将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在一定光照强度下测定叶片光合作用强度(以CO2吸收速率表示)，测定结果如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移
B．如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移
C．如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移
D．如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移
【答案】D
【解析】 a点、b点分别是CO2补偿点、CO2饱和点，在a点浓度时，光合速率等于呼吸速率；b点浓度时，光合速率达到最大。如果光照强度适当降低，则光合作用强度会降低，a点应右移，b点左移；如果光照强度适当增强，则光合作用强度会增加，a点左移，b点右移。
2．(经典题改编)已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是(　　)
A．下移、右移、上移
B．下移、左移、下移
C．上移、左移、上移
D．上移、右移、上移
【答案】C
3．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)由图可知，影响c点变动的主要因素是____________________。
(3)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)光照强度和温度　(3)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)，只能进行细胞呼吸产生ATP，细胞呼吸产生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)由题图可知，变量只有两个：光照强度、温度。分析25 ℃曲线可知，随着光照强度增强，氧气释放速率增强，光照强度是影响c点变动的主要限制因素；分析15 ℃曲线可知，c点时虽然二者温度不同，但净光合速率相同，由于二者的呼吸速率不同，说明二者总光合速率不同，进而说明温度也影响光合速率，进而影响c点的变动。
(3)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。
重要题型9　围绕光合速率与呼吸速率的测定考查实验探究
一、规律方法
1．六种探究光合作用强度的实验设计方法
(1)液滴移动法(气体体积变化法)
①黑暗条件下，装置甲中红色液滴左移的距离代表有氧呼吸消耗氧气的量。
②适宜光照下，装置乙中红色液滴右移的距离代表净光合速率。
③真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(2)黑白瓶法：取三个玻璃瓶，一个用黑胶布包上，并包以锡箔。从待测的水体深度取水，保留一瓶以测定水中原来的溶氧量(初始值)。将剩余的两个黑、白瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。
①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即总光合作用量。
(3)叶圆片称重法
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＝(x－y)/2S；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
(4)半叶片法
将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
(5)叶圆片上浮法
首先通过对叶片打孔、抽气、沉底的材料处理，然后根据不同的实验目的给予不同的单一变量操作，最后观察并记录叶片上浮所用的平均时间。
(6)梯度法
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
2．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧
(1)实验设计中必须注意的三点
①变量的控制手段，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。
(2)解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。
二、技能提升
1．某同学研究甲湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定瓶中水内氧容量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24小时取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24小时待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是(　　)
A．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶
B．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶
C．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k—v) mol/瓶
D．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k—v) mol/瓶
【答案】D
2．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，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，烘干后称其重量，M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，则测得叶片叶绿体的光合速率是(单位：g·cm－2·h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)。则叶圆片总光合速率为(　　)
A．(3y－2z－x)/6 B．(3y－2z－x)/3
C．(2y－x－z)/6 D．(2y－x－z)/3
【答案】A
3.某研究小组用“半叶法”对番茄叶的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：
(1)MA表示6小时后叶片初始质量－细胞呼吸有机物的消耗量；MB表示6小时后(________________)＋(______________________)－细胞呼吸有机物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，则M表示______________________________________________________。
(3)总光合速率的计算方法是______________________________________________________。
(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)叶片初始质量　光合作用有机物的总产量
(2)B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量
(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截面积×时间)
(4)将从测定叶片的相对应部位切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在黑暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率
【解析】叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行细胞呼吸。叶片B部分不做处理，即能进行光合作用，又可以进行细胞呼吸。分析题意可知，MB表示6小时后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－细胞呼吸有机物的消耗量，MA表示6小时后叶片初始质量－细胞呼吸有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6小时干物质的生成量(B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算总光合速率，即M值除以时间再除以面积。
4．某生物兴趣小组利用下图所示的实验装置来探究绿色植物的生理作用。据此回答下列问题。
(1)若要探究植物细胞呼吸的类型，选取的实验装置有________，为使实验结果更科学，还需设置____________。若实验中对照组的红色液滴静止不动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则观察到的实验现象是______________________________________________________。
(2)若要验证CO2是植物光合作用的必需原料，选取的最佳实验装置是____________________，实验中给植物提供C18O2后，在玻璃罩内检测到含18O的氧气，其产生的途径为
___________________________________________________________________。
【答案】(1)装置一和装置二　对照实验　装置一红色液滴左移、装置二红色液滴右移
(2)装置一和装置三　C18O2HO18O2(或：C18O2参与光合作用暗反应产生HO，HO参与光反应产生18O2)
专题强化练
1．下列关于真核细胞呼吸的说法，正确的是(　　)
A．无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应
B．水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度
C．无氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体中
D．有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中
【答案】D
【解析】无氧呼吸是在缺氧环境中有机物氧化分解的过程，无氧呼吸第一阶段葡萄糖的脱氢过程就是有机物被氧化分解的过程；水果的贮藏需要的环境是低温、低氧和低湿环境，低温、低氧是为了抑制无氧呼吸和有氧呼吸，减少有机物的消耗；若贮藏在完全无氧的环境中，无氧呼吸将会加强，产生大量酒精，既大量消耗了有机物，又增加了水果中酒精的含量，降低了水果的品质和质量；无氧呼吸的酶只存在于细胞质基质中，有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质中。
2．下列有关叙述正确的是(　　)
A．植物细胞中色素不可参与光合作用
B．叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增加
C．叶肉细胞中只要线粒体能消耗O2，光合作用就不缺少ATP和CO2
D．给植物提供HO，随时间延长，含有18O的有机物种类增多
【答案】D
3．下列有关细胞呼吸和光合作用的叙述，正确的是(　　)
A．酵母菌细胞的呼吸方式不同，产生CO2的场所也不同
B．与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短
C．离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，不能完成暗反应
D．密闭玻璃容器中降低CO2供应，植物光反应不受影响，但暗反应速率降低
【答案】A
【解析】酵母菌细胞进行有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，进行无氧呼吸的场所是细胞质基质，有氧呼吸和无氧呼吸都有CO2产生，但有氧呼吸CO2产生场所是线粒体，A项正确；与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是温度低，B项错误；暗反应不需要光，离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，能完成暗反应，C项错误；密闭玻璃容器中降低CO2供应，会导致CO2固定过程减弱，生成的C3减少，致使C3还原时消耗的[H]和ATP减少，造成光反应产物[H]和ATP的积累，进而使光反应速率降低，D项错误。
4．如图表示20 ℃时玉米光合速率与光照强度的关系，SA、SB、SC依次表示有关物质量的相对值，下列说法中不正确的是(　　)
A．SA＋SB＋SC表示光合作用总量
B．SC－SA表示净光合作用量
C．光照强度从B点到D点变化过程中，C3逐渐减少
D．若提高CO2浓度，则B点左移
【答案】A
5．将某种大小相同的绿色植物叶片在不同温度下分别暗处理1 h，测其重量变化，立即光照1 h，再测其重量变化。结果如下表：
组别
1
2
3
4
温度(℃)
25
27
29
31
暗处理后质量变化(mg)
－1
－2
－3
－1
光照后与暗处理前质量变化(mg)
＋3
＋3
＋3
＋1
分析表中数据可判定(　　)
A．光照的1 h时间内，第4组合成葡萄糖总量为2 mg
B．光照的1 h时间内，第1、2、3组释放的氧气量相等
C．光照的1 h时间内，四组光合作用强度均大于细胞呼吸强度
D．呼吸酶的最适温度是29 ℃
【答案】C
【解析】从表中数据可知，光照1 h与暗处理1 h后相比，质量变化分别为4 mg、5 mg、6 mg、2 mg，可知光合速率均大于呼吸速率，每组释放的氧气量均不相等，每组合成的葡萄糖总量分别为5 mg、7 mg、9 mg、3 mg，A、B项错误，C项正确；暗处理1 h，其质量变化反映了呼吸强度，可知四组温度中29 ℃是适宜温度，但由于实验组别少，不能确定最适温度，D项错误。
6．取某植物生长旺盛的绿叶，用打孔器打出许多叶圆片，再用气泵抽出叶圆片中的气体直至叶圆片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，给予一定的光照，记录每个烧杯中叶圆片上浮至液面所用的平均时间。下列说法错误的是(　　)
A．本实验是研究CO2浓度对光合作用强度的影响
B．叶片必须先在暗处放置几小时，消耗叶片中的淀粉
C．叶肉细胞产生的O2从叶绿体扩散到线粒体和细胞外
D．一定范围内增强光照强度，可以缩短叶圆片上浮的平均时间
【答案】B
7．(2017·六安市皖西教学联盟检测)近年来中国遭遇史上较严重雾霾天气，雾霾除对人们的呼吸健康造成严重影响之外，也对某些植物的生命活动产生明显影响，某校生物兴趣小组针对雾霾对植物光合作用的影响进行了研究。
(1)该小组分析认为：首先雾霾天气直接影响叶绿体中的________(产物)产生，其次雾霾堵塞气孔，会引起叶肉细胞间隙________下降，进而影响光合作用的暗反应阶段。
(2)香樟是一种良好的绿化树种，能吸收多种有害物质，对雾霾环境具有一定的净化作用。下图表示在适宜的CO2浓度、温度和水分等条件下，该兴趣小组所测得的香樟植株叶片光合作用强度与光照强度的关系，请分析回答下列问题：
①与光合作用相关的色素分布在__________________，限制bc段光合速率的主要环境因素是______________。
②若饱和点对应的光照强度突然降到补偿点，短时间内叶绿体中C3的含量将会________(填“增加”或“减少”)。
③雾霾天气会使植株叶肉细胞的光合速率较长时间处于ab之间，此时叶肉细胞中CO2浓度最低的场所是____________。
【答案】(1)[H]、ATP、O2　CO2浓度
(2)①叶绿体类囊体薄膜　光照强度　②增加　③叶绿体(叶绿体基质)
8．在密闭玻璃装置中，研究某种绿色植物在不同的温度和光照条件下的氧气变化量，结果如图所示。请回答相关问题：
(1)黑暗中测定氧气吸收量时，可在烧杯中加入NaOH溶液，目的是______________________
_____________________，光照下测定氧气释放量时应加入_____________________________。
(2)不同温度下测定结果的差异与__________________直接相关，该植物在20 ℃下呼吸速率是10 ℃下的____________倍。
(3)该植株在10 ℃、5 klx光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是________mg；该植株在20 ℃、10 klx光照下，每小时光合作用固定的CO2量是________mg。
【答案】(1)吸收CO2　CO2缓冲液(NaHCO3溶液)
(2)酶的活性　2　(3)2.5　6.875
【解析】(1)NaOH溶液能吸收CO2，去除CO2后，液滴移动只由氧气含量变化引起。光照下测定氧气释放量时不能加入NaOH溶液，因其会吸收CO2导致光合作用无法进行，应该加入CO2缓冲液，如NaHCO3溶液，这样既能确保光合作用进行，又能准确反映氧气变化量。(2)温度影响酶的活性，进而影响呼吸速率。黑暗中氧气吸收量表示该植物的细胞呼吸强度，20 ℃下呼吸速率为2 mg/2 h＝1 mg/h,10 ℃下呼吸速率为1 mg/2 h＝0.5 mg/h，前者是后者的2倍。(3)光照条件下氧气释放量反映净光合作用强度，而10 ℃、5 klx光照下，每小时真正光合作用所产生的氧气量＝净光合作用氧气释放量＋细胞呼吸氧气消耗量＝2 mg＋0.5 mg＝2.5 mg，因此每小时光合作用所产生的氧气量是2.5 mg。光合作用固定的CO2量代表真光合作用强度，在20 ℃、10 klx光照下，植株每小时氧气产生量为4 mg＋1 mg＝5 mg，根据反应式换算为每小时光合作用固定的CO2＝5 mg×44/32＝6.875 mg。
9．(2017·胶州期末)为了防止干旱阻碍小麦的生长，可采用不同给水措施以调整小麦的光合效率，确保产量。各组实验处理及结果如下图所示，请回答下列问题：
(1)实验过程中，要保持________________________等环境条件与对照组相同且适宜；9：00时刻，一定光照强度下，叶肉细胞内O2移动的方向是_________________________________。
(2)据图分析可知，在对小麦的各种处理中，________________处理不会导致植株出现“午休”现象，其原因可能是__________________________________________________________。
(3)图中光合速率的含义可表示为________________________________，若用HO浇灌，发现小麦叶肉细胞中出现了(CHO)，18O转移途径是________________。
(4)为了进一步探究雾化处理对小麦叶片细胞呼吸是否有影响，请简单设计一个合理的实验方案：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)光照强度、CO2浓度和温度　由叶绿体类囊体薄膜到线粒体和细胞外
(2)灌溉和雾化　两种处理都维持了叶片的水分含量，使气孔不关闭
(3)单位时间内单位叶面积O2的释放量或单位时间内单位叶面积CO2的吸收量　
HO→C18O2→(CHO)
(4)可将生理状态相同的小麦叶片均分为2组，一组不做任何处理，另一组雾化处理后分别置于相同体积的密闭装置中，在黑暗条件下测量细胞呼吸
10．(2017·焦作二模)光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O2，将叶绿体中的五碳化合物分解产生CO2的过程。光呼吸是一个“耗能浪费”的生理过程，因此，抑制植物的光呼吸可实现农作物的增产。下图为光呼吸和光合作用的关系图，请回答下列问题：
(1)光合作用过程中，羧化反应发生的场所是________(填具体部位)。分析题图可知，与光呼吸有直接关系的细胞器为______________。光呼吸发生的条件是________________和低CO2含量等。
(2)结合光合作用过程分析，图中五碳化合物主要来自________(填过程)。研究表明，当叶绿体内CO2含量降低、O2含量升高时，光呼吸增强，叶绿体中高含量的O2主要来自__________________(填具体部位)。
(3)科研人员利用玉米和大豆探究光呼吸抑制剂亚硫酸氢钠对两者的增产效果。
①若在玉米田中套种大豆，套种后的玉米田群落中的植物存在分层现象，这种分层现象属于群落空间结构中的________结构，有利于提高____________。
②亚硫酸氢钠可通过改变二碳化合物(乙醇酸)氧化酶的________来抑制该酶的活性，从而抑制光呼吸的进行。已知喷洒的亚硫酸氢钠溶液的浓度远大于植物叶肉细胞中亚硫酸氢钠的浓度，这时亚硫酸氢钠进入叶肉细胞________(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。
③研究表明，亚硫酸氢钠也能促进色素对光能的捕捉，喷施1 mmol/L的亚硫酸氢钠溶液后，大豆释放氧气的量________(填“增多”“减少”或“不变”)，原因是__________________。
【答案】(1)叶绿体基质　叶绿体、线粒体　光照、高O2含量
(2)三碳化合物的还原(或C3的还原)　叶绿体(或基粒)的类囊体薄膜
(3)①垂直　光能的利用率　②空间结构　不需要
③增多　光能利用增加，水的光解加快，产生的O2增多

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