光合作用与呼吸作用的综合应用

考点一光合作用与细胞呼吸物质和能量转化关系

1．比较法助记光合作用和有氧呼吸的区别

项目 物质变化 能量变化 实质 场所 条件 光合作用 无机物→有机物 光能→化学能(储能) 合成有机物，储存能量 叶绿体 只在光下进行 有氧呼吸 有机物→无机物 稳定的化学能→活跃的化学能(放能) 分解有机物，释放能量，供细胞利用 活细胞(主要在线粒体) 有光、无光都能进行 2．图解法助记光合作用与细胞呼吸的联系

[对点落实]

1．判断下列有关叙述的正误

(1)适宜光照下，在叶肉细胞中CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质(√) (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)光合作用的光反应产生的ATP用于C3还原、CO2的固定及物质运输等过程(×) (4)细胞呼吸产生的ATP也可用于暗反应中C3的还原(×)

2．(2017·全国卷Ⅱ)下图是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__________________________________________。

1．从元素转移角度分析光合作用与细胞呼吸的联系

元素 C O H 光反应暗反应流动过程 CO2――→(CH2O)――→丙酮酸――→CO2 呼吸Ⅰ呼吸ⅡH2O――→ O2――→H2O H2O――→[H]――→(CH2O)――→[H] ――→ⅢH2O Ⅰ、Ⅱ暗反应有氧呼吸有氧呼吸Ⅲ光反应有氧呼吸Ⅲ有氧有氧2．光合作用与细胞呼吸中[H]与ATP的来源及去路分析 (1)[H]的来源和去路比较：

(2)ATP的来源与去路比较：

[特别提醒] 光合作用中的[H]为NADPH，细胞呼吸中[H]为NADH。 [对点落实]

3．(2018·三亚模拟)下图表示芍药叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中CO2和[H]的变化，相关叙述正确的是( )

A．过程①发生在叶绿体类囊体薄膜上，过程④发生在线粒体的内膜上 B．过程⑦发生在线粒体中

C．过程⑤⑥均需要[H]和ATP的参与

D．过程①③产生的[H]是相同的物质，过程⑧在线粒体中进行 4．将盆栽植物天竺葵浇上含

18

O的水后，置于密闭的玻璃钟罩内，再把整个装置放在室外阳光下，并保持适

宜的温度条件。一周后，玻璃钟罩内的空气及天竺葵中下列哪些物质可能含有18O( )

①O2 ②水蒸气 ③CO2 ④葡萄糖 ⑤氨基酸 ⑥脂肪

A．①②中含有，③④⑤⑥中没有 B．①②③中含有，④⑤⑥中没有 C．①②③④中含有，⑤⑥中没有 D．①②③④⑤⑥中都可能含有 [归纳拓展] C18O2、18O2、H182O在光合作用和细胞呼吸中转移途径的分析 (1)葡萄糖参与的有氧呼吸与光合作用反应式： ①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O――→6CO2＋12H2O ②光合作用：6CO2＋12H2O――→C6H12O6＋6O2＋6H2O (2)转移过程：

叶绿体

酶

考点二光合速率、呼吸速率及其相互关系

[典型图示] 光合作用、呼吸作用的“三率”图示分析

[问题设计] (1)“三率”的表示方法：

①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2吸收量，即图1中A点。 ②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量，即图1中的C′C段对应CO2量，也称为表观光合速率。

③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD对应的CO2总量。

(2)图2中曲线Ⅰ表示总光合量，曲线Ⅲ表示呼吸量，曲线Ⅱ表示净光合量。交点D对应点E，此时净光合量为0，B点时植物生长最快。

(3)图3中曲线c表示净光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在G点时，总光合速率是呼吸速率的2倍。

(4)图1中B对整个植株而言，光合速率＝呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率＞呼吸速率。 [对点落实]

1．(2017·北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是( )

A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高 B．净光合作用的最适温度约为25 ℃ C．在0～25 ℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大 D．适合该植物生长的温度范围是10～50 ℃

2．在自然光照下，有些植物的光合速率并不能达到最大值，需要进行适当的遮光处理。某科研人员为了探究适合某种草莓种植的遮光程度，进行了相关实验，结果如图所示。回答下列相关问题：

(1)草莓的种类属于该实验的________变量，该科研人员在选择该种草莓植株时，应考虑的因素有____________________________。

(2)不遮光组与遮光Ⅰ或Ⅱ组相比，植株干重较小，试分析原因：____________________________。

(3)若遮光程度大于Ⅱ时，植株干重会逐渐降低，则可以确定最适宜遮光程度的范围为________，据上所述，若要得到最适遮光程度应如何继续实验？_____________________。

(4)将实验所用草莓置于无光、30℃的环境中，测得草莓植株释放CO2的速率为8 mg/h，而置于适宜遮光程度、30 ℃的环境中，测得草莓植株吸收CO2的速率为36 mg/h。假设光合作用产生的有机物为葡萄糖，呼吸作用消耗的有机物也是葡萄糖，据此可以判断该草莓植株在适宜遮光程度、30 ℃的环境中光合作用每小时产生葡萄糖________mg。

[归纳拓展]

解答与呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息

(1)光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起，可作为呼吸强度指标。 (2)光照下吸收CO2量应为净光合量。

(3)光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。

(4)植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”。只有净光合量＞0植物才能生长。

光合速率的测定

1．气体体积变化法——测光合作用O2产生的体积或CO2消耗的体积

[实验原理]

(1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。

(2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。

(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

2．叶圆片称重法——测定有机物的变化量

[实验原理] 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。

3．半叶法——测定光合作用有机物的产生量

[实验原理] 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，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。

4．黑白瓶法——测溶氧量的变化

[实验原理] 将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。

[对点落实]

3．(2018·西安模拟)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示

意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，不可能出现的是( )

A．甲、乙装置水滴都左移 B．甲、乙装置水滴都右移

C．甲装置水滴不动，乙装置水滴左移 D．甲装置水滴右移，乙装置水滴左移

4．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·cm2·h1，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)( )

A．(3y－2z－x)/6 C．(2y－x－z)/6

B．(3y－2z－x)/3 D．(2y－x－z)/3

5.某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。如图所示，“半叶法”的原理是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(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 h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作用强度，其单位是mg/(dm2·h)。若M＝MB－MA，则M表示_________________________。

6．(2017·保定模拟)某生物科研小组，从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10 mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，温度保持不变，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中错误的是( )

光照强度(klx) 白瓶溶氧量(mg·L1) －0(黑暗) 3 3 a 10 3 b 16 3 c 24 3 d 30 3 e 30 3 黑瓶溶氧量(mg·L1) －A．黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧 B．光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用

C．当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21 mg/(L·24 h) D．当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不会增加

[真题集训——验能力]

1．(2016·四川高考)叶肉细胞内的下列生理过程，一定在生物膜上进行的是( ) A．O2的产生 C．[H]的消耗

B．H2O的生成 D．ATP的合成

4．(2017·全国卷Ⅰ)植物的CO2补偿点是指由于CO2的，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，发现植物的有氧呼吸增加，原因是________________________________________。

5．(2016·全国卷Ⅱ)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 水草 距日光灯的距离(cm) 50 min后试管中溶液的颜色 1 无 20 2 有 遮光* 3 有 100 4 有 80 5 有 60 6 有 40 7 有 20 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

________________________________________________________________________。

[课下检测——查缺漏]

一、选择题

1．(2018·唐山一模)下列关于光合作用和有氧呼吸过程的叙述，错误的是( ) A．光合作用光反应阶段的产物可为有氧呼吸第三阶段提供原料

B．有氧呼吸第三阶段的产物可为光合作用光反应阶段提供原料 C．两者产生气体的阶段都有水参与 D．两者产生气体的阶段都与生物膜有关

2．(2018·绵阳二诊)下列对在一定条件下某叶肉细胞内叶绿体和线粒体有关生理活动的叙述，正确的是( ) A．光照下叶绿体和线粒体直接为对方利用的物质有O2、CO2和葡萄糖 B．光照下两者在发生氧化反应时都释放能量供各项生命活动利用 C．若突然增加光照强度，则短时间内叶绿体中化合物C5比ADP先减少 D．若突然增加CO2浓度，则短时间内叶绿体中化合物C3比ADP先增加 3．下列物质转化过程会发生在人体内的是( )

A．H2O中的O转移到O2中 B．CO2中的C转移到C6H12O6中 C．O2中的O转移到H2O中 D．C6H12O6中的H转移到C2H5OH中

4．(2018·莆田模拟)如图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况，图中a、b为光合作用的原料，①～④表示相关过程，有关说法错误的是( )

A．图中①过程进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜

B．光合作用过程中[H]来源于①过程中水的光解，用于③过程C3的还原 C．在有氧呼吸的第一阶段，除了产生了[H]、ATP外，产物中还有丙酮酸 D．②、④过程中产生ATP最多的是④过程

5．下图是H元素随化合物在生物体内的转移过程，以下对其分析错误的是( ) A．H元素经①→②转移到葡萄糖中，经历了光反应和暗反应 B．H元素经④→③转移到水中，转变过程发生的主要场所为线粒体 C．H元素经④→⑤的过程一般在无氧条件下才能发生 D．图中产生ATP且能为其他的生命活动提供能量的是①③④

6．(2017·无锡二模)如图为植物细胞代谢的部分过程简图，①～⑦为相关生理过程。下列有关叙述错误的是( )

A．若植物缺Mg，则首先会受到显著影响的是③ B．②的进行与⑤⑥⑦密切相关，与③无直接关系

C．蓝藻细胞中③发生在类囊体薄膜上，④发生在叶绿体基质中

D．叶肉细胞内③中O2的产生量小于⑥中O2的消耗量，则该细胞内有机物的总量将减少

7．(2018·中原名校联考)如图的纵坐标表示某种植物气体吸收量或释放量的变化。（不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式，单位的表示方法相同）下列说法正确的是( )

A．若A代表O2吸收量，可以判断从D点开始进行光合作用

B．若A代表O2释放量，B点对应的光照强度一定不等于0，D点表示植物的净光合作用强度为0

C．若A代表CO2释放量，提高大气中的CO2浓度，D点不移动 D．若A代表CO2释放量，E点时光合作用制造的有机物总量是8

8．为研究多种环境因子对马铃薯植株光合作用的影响，某生物兴趣小组做了实验研究，实验结果如图所示，实验数据为植株在不同条件下CO2的吸收速率(mg/h)。据图分析，下列说法正确的是( )

A．图中影响马铃薯植株光合速率的因素有CO2浓度和温度

B．在弱光、CO2浓度为0.03%、20 ℃条件下，马铃薯植株叶肉细胞的叶绿体中无O2产生 C．马铃薯植株在适当遮阴、CO2浓度为0.03%、40 ℃条件下，光照强度不是因素 D．实验中马铃薯植株CO2固定速率最大所需的条件是全光照、CO2浓度为1.22%和35 ℃

9．下图为桑叶光合速率随土壤水分减少的日变化曲线图，图中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据。若光照强度的日变化相同，则据图判断错误的是( )

A．在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象 B．曲线Ⅱ双峰形成与光照强度的变化有关 C．导致曲线Ⅲ日变化的主要因素是土壤含水量 D．适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”程度

10．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是( )

透光玻璃瓶甲 4.9 mg 透光玻璃瓶乙 5.6 mg 不透光玻璃瓶丙 3.8 mg A．丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜 B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低

D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量约为0.7 mg

11．(2018·淮南质检)下图为不同种植物的光补偿点和光饱和点的相对值(其他环境条件适宜)，下列叙述正确的是( )

A．植物Ⅰ在光补偿点时，叶肉细胞不释放氧气 B．突然遮光处理，植物Ⅱ叶肉细胞中C3生成量减少 C．适当提高温度可以提高植物Ⅱ的光饱和点 D．最适宜在树林下套种的是植物Ⅲ

12．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，平均分成四组，各置于相同的密闭装置内，其他条件相同且适宜，分别置于四种不同温度下(t1温度 气体变化值 光照下O2的增加值 黑暗下O2的消耗值 t1 2.7 2.0 t2 6.0 4.0 t3 16.0 8.0 t4 13.0 13.0 A．在实验的温度范围内，呼吸作用强度随着温度的升高而升高 B．在t3温度实验条件下，该植物叶片的光合作用产生的O2量是细胞呼吸消耗O2量的3倍 C．光照条件下，t4温度时装置内O2的生成量与细胞呼吸消耗的O2量不相等

D．在实验室的四种温度下，若均给予12小时光照和12小时黑暗，植物叶片有机物的积累量均大于0 二、非选择题

13．(2018·江西名校联考)“玫瑰香”草莓享誉全国，为提高产量和质量，科研人员进行如下实验： 实验一：选取生长良好的草莓幼苗进行光照和遮阴处理，并对两种环境下幼苗的光合色素含量测定。 实验二：将消毒后生理状态良好且相同的草莓幼苗分别置于pH为a、b、c、d和e的培养液中培养，其他条件适宜。培养一段时间后，测定草莓幼苗叶片光合速率、呼吸速率，结果如图：

(1)实验一中所测定的吸收光能的色素除了叶绿素a、叶绿素b之外，还包括_______，这些物质分布在______________(填具体结构)，测定色素含量前，需要提取色素，提取的方法是：在剪碎的绿叶中加入SiO2、________、无水乙醇后快速研磨，经过滤获得色素滤液。

(2)草莓光反应产生的[H]与叶绿体基质中的________反应生成(CH2O)，本实验除了通过测定氧气释放量，还可以通过测定CO2________来计算净光合速率。

(3)培养草莓幼苗的过程中，隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足之外，还能防止培养液的__________改变，影响实验结果。在替换下来的培养液中加入________________，溶液颜色将由蓝变绿再变黄。

(4)若pH为a时，水稻幼苗要正常生长，每天适宜的光照时间不少于_____h(保留整数)。

14．(2018·西安调研)图1表示玉米光合作用利用CO2合成(CH2O)的过程，玉米叶肉细胞通过“CO2泵”将空气中的CO2泵入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，保证(CH2O)的合成顺利进行；图2表示光照强度对玉米光合速率的影响。回答下列问题：

(1)图1中过程①是____________，物质A是__________，过程②的进行还需要________等物质参与。 (2)如果在玉米叶肉细胞中注入某种抑制剂使“CO2泵”的活性降低，则在短时间内，维管束鞘细胞中C5的含量__________。

(3)图2中当光照强度从20 klx增加到25 klx，玉米CO2吸收速率没有发生变化，这主要受到图1中过程________(填序号)的；当光照强度为15 klx时，玉米每小时能固定________ mL的CO2。

(4)研究发现晴朗的夏季中午光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，作为光合作用原料之一的________减少，而

此

时

玉

米

光

合

速

率

基

本

不

受

影

响

，

其

原

因

是

玉

米

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

15．(2018·泉州市一模)为探究油菜素内酯(BRs，一种植物激素)能否缓解弱光对番茄光合作用的影响，研究人员设计了A、B、C、D四组实验，实验处理及检测番茄叶片Rubisco(一种可催化CO2与C5反应生成C3的酶)活性、Rubisco基因表达量、净光合速率所得结果如下：

组别 A组 B组 C组 D组 请回答：

(1)Rubisco在番茄叶肉细胞的______________中发挥催化作用。 (2)比较________组实验结果，表明弱光能导致番茄暗反应能力降低。

(3)自然光照下，叶面喷施一定浓度BRs________(填“促进”“抑制”或“基本不影响”)番茄光合作用；A、C、D三组实验结果相比表明，BRs可通过提高______________________________，从而缓解弱光对番茄光合作用的影响。

处理 自然光照 自然光照，叶面喷施一定浓度BRs 弱光照(25%自然光照) 弱光照(25%自然光照)，叶面喷施相同浓度BRs Rubisco活性 100% 98.3% 58.4% .2% Rubisco基因表达量 100% 102% 35.0% 71.0% 净光合速率 100% 99.2% 57.2% 72.0%

第3课时 光合作用与细胞呼吸的关系 考点一光合作用与细胞呼吸物质和能量转化关系

[对点落实]

2．解析：(1)由分析可知，图中①表示光合作用光反应阶段水光解的产物O2；②是生成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)

的反应物NADP；③是生成ATP的原料ADP＋Pi；④代表光合作用暗反应阶段参与固定CO2的物质C5；图中[H]代表的物质是呼吸作用过程中的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(2)细胞中生成ATP的场所除叶绿体外还有细胞质基质(C)和线粒体(D)。(3)细胞质基质中的丙酮酸可以转化成酒精的原因是植物细胞缺氧，导致细胞进行无氧呼吸。

答案：(1)O2 NADP ADP＋Pi C5 NADH(或还原型辅酶Ⅰ) (2)C和D (3)在缺氧条件下进行无氧呼吸 3．解析：选A 过程①表示光合作用的光反应，发生在叶绿体类囊体薄膜上，过程④表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体的内膜上；过程⑦表示细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中；过程⑤是CO2的固定，不需要[H]和ATP的参与；过程①③产生的[H]是不同的物质，过程⑧是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体中。

4．解析：选D 植物体内的水能够通过蒸腾作用以水蒸气的形式散发到空气中，水还可经过光合作用生成氧气，存在于周围的空气中；植物体内水中的氧经呼吸作用转移到二氧化碳中，二氧化碳也会释放到周围的空气中；二氧化碳中的氧，通过光合作用又可转移到葡萄糖中，而葡萄糖经转化可形成脂肪和氨基酸，从而18O可进入脂肪和氨基酸等有机物中。

考点二光合速率、呼吸速率及其相互关系

1．解析：选D 从第二幅图的曲线中可以看出，光合作用的最适温度为30 ℃左右，呼吸作用的最适温度为55 ℃左右，因此呼吸作用的最适温度比光合作用的高；从第一幅图的曲线中可以看出，净光合作用的最适温度为25 ℃左右；通过第二幅图的曲线，可以看出在0～25℃范围内，光合作用曲线变化明显大于呼吸作用曲线；植物总光合作用大于呼吸作用时，即净光合作用大于0时，适合植物的生长，从图中可以看出，适合该植物生长的温度范围是－10～45 ℃。

2．解析：(1)该实验的目的是探究适合某种草莓种植的遮光程度，自变量是光照强度或遮光程度，如草莓的种类等对实验结果有影响的因素均属于无关变量。无关变量应保持一致，所以该实验选择的该种草莓植株生长状况和大小等要相同。(2)对于草莓而言，与遮光Ⅰ或Ⅱ组相比，不遮光时的光照强度过强，导致叶面温度过高，蒸腾作用增大，引起部分气孔关闭，植株从外界吸收的CO2减少，致使光合速率降低，所以植株干重较小。(3)若遮光程度大于Ⅱ时，植株干重会逐渐降低，说明最适宜遮光程度在Ⅰ～Ⅱ范围内。在确定最适宜遮光程度范围(Ⅰ～Ⅱ)的前提下，要得到最适遮光程度，应在遮光度Ⅰ～Ⅱ之间增加若干组实验。(4)无光、30℃的环境中，该草莓植株释放CO2的速率表示呼吸速率，为8 mg/h；置于适宜遮光程度、30℃的环境中，该草莓植株吸收CO2的速率为36 mg/h，该数值表示净光合速率。依据“净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率”可知，该草莓植株的实际光合速率即固定CO2的速率为44 mg/h，折算成葡萄糖为30 mg/h。

答案：(1)无关 生长状况和大小等要相同 (2)光照过强，导致叶面温度过高，蒸腾作用增大，引起部分气孔关闭，植株从外界吸收的CO2减少，致使光合速率降低 (3)Ⅰ～Ⅱ 在遮光度Ⅰ～Ⅱ之间增加若干组实验 (4)30

[归纳拓展]

3．解析：选B 根据题意可知，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平，故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的，较强光照条件下(光合强度大于呼吸强度)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合强度小于呼吸强度)甲装置内水滴左移，适宜光照条件下(光合强度等于呼吸强度)甲装置内水滴不动；乙装置内青蛙只进行细胞呼吸不进行光合作用，故乙装置内水滴只会左移。

4．解析：选A 分析题意可知，10时到16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，因此其重量变化表示的是净光合作用量，则净光合速率＝净光合作用量/6＝(y－x)/6；而M处的实验条件是16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行呼吸作用，因此可以计算出呼吸速率＝(y－z)/3；因此总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6。

＋

＋

5.析：如图所示，A部分遮光，这半片叶片虽不能进行光合作用，但可照常进行呼吸作用。另一半B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。题中MB表示6 h后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后初始质量－呼吸作用有机物的消耗量。所以M＝MB－MA就是B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量。这样，M值除以时间再除以面积就可测得真正光合速率(单位：mg/dm2·h)。

答案：B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量

6．解析：选B 黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧；光照强度为a klx时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗；当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋呼吸作用消耗量＝(24－10)＋7＝21 mg/(L·24 h)；当光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加，即白瓶中植物的光合速率不会增加。

[真题集训——验能力]

1．解析：选A 叶肉细胞中O2的产生只能发生在叶绿体的类囊体薄膜上；叶肉细胞中H2O的产生可以发生在线粒体内膜、核糖体、高尔基体等处；叶肉细胞中[H]的消耗可以发生在线粒体内膜、叶绿体基质等处；叶肉细胞中ATP的合成可以发生在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜 、叶绿体类囊体薄膜上。

4．解析：(1)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，培养后两种植物的光合速率都降低的原因是植物在光下光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量，总体上两种植物都要从小室中吸收CO2，因此，小室中的CO2浓度会降低，从而影响两种植物的光合速率。从题干获知，甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物，因此，当甲种植物的净光合速率为0时，对于乙种植物来说，外界的CO2浓度是超过其CO2补偿点的，乙种植物的光合速率一定大于呼吸速率，即净光合速率大于0。(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水发生在有氧呼吸过程中，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加。

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NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加

5．解析：(1)1号试管中没有加水草，50 min后1号试管的溶液颜色仍为浅绿色，说明无关变量不会引起溶液颜色的变化，2至7号试管的实验结果应是由水草的光合作用、呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，说明无水草的光照条件下溶液中CO2含量减少了，无关变量对实验结果有影响，则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管进行了遮光，水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用产生CO2，而且与3号试管(光合作用强度小于呼吸作用强度)相比，2号试管溶液中的CO2含量更多，颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下溶液中CO2含量没有变化，水草的光合作用强度与呼吸作用强度相等，吸收与释放的CO2量相等。

答案：(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用 不可靠的 (2)黄色 水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，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

[课下检测——查缺漏]

一、选择题

1．解析：选D 光合作用光反应阶段的产物O2可作为有氧呼吸第三阶段的原料；有氧呼吸第三阶段的产物H2O可作为光合作用光反应阶段的原料；光合作用光反应可将H2O分解产生O2，有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸

反应生成CO2；光合作用光反应将H2O分解产生O2的场所是类囊体薄膜，有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成CO2的场所是线粒体基质。

2．解析：选D 细胞呼吸时线粒体能利用的底物是丙酮酸，不是葡萄糖；光反应中产生的ATP只能提供给暗反应；若突然增加光照强度，则短时间内产生的ATP和[H]增加，三碳化合物的还原加快，C3的还原消耗ATP，生成ADP和C5，则短时间内叶绿体中化合物C5与ADP同时增加；若突然增加CO2浓度，CO2的固定加快，C3先增多，C3还原消耗ATP生成ADP，则短时间内叶绿体中C3比ADP先增加。

3．解析：选C 人体内不发生光合作用，H2O中的O通过光反应转移到O2中，CO2中的C通过暗反应转移到C6H12O6中；O2中的O转移到H2O中属于有氧呼吸过程，人体内可以进行有氧呼吸；C6H12O6中的H转移到C2H5OH中，属于产生酒精的无氧呼吸过程，人体细胞无氧呼吸产生乳酸，而不产生酒精。

4．解析：选D 根据题干，分析图示可知，①过程是发生在叶绿体基粒的类囊体膜上的水光解过程；①过程生成的[H]和ATP用于暗反应，b是CO2，则③过程是C3的还原；细胞呼吸的第一阶段，除了产生了[H]、ATP外，产物中还有丙酮酸；有氧呼吸过程中水生成阶段产生ATP的量最多，即图示中的②过程。

5．解析：选D ①→②过程为光合作用，其中①为水光解产生[H]和ATP，为光反应，②为暗反应合成葡萄糖；④→③过程为有氧呼吸，发生场所主要为线粒体，还有细胞质基质；葡萄糖经④→⑤过程产生乳酸或酒精，为无氧呼吸，一般发生在无氧条件下；①过程光反应产生的ATP只能用于暗反应，不能为生物体的其他生命活动提供能量。

6．解析：选C Mg是合成叶绿素的成分，光合作用光反应阶段需要叶绿素吸收光能，若植物缺Mg则叶绿素的合成受阻，首先会受到显著影响的生理过程是③(光反应过程)。一般情况下，植物细胞吸收无机盐的方式(②)是主动运输，需要消耗能量，故与⑤⑥⑦(细胞呼吸过程)密切相关，与③(光反应过程)无直接关系。蓝藻细胞是原核细胞，没有叶绿体，因此也没有类囊体。图中光反应过程(③)中O2的产生量小于有氧呼吸过程(⑥)中O2的消耗量，则该叶肉细胞净光合作用量<0，该细胞内有机物总量将减少。

7．解析：选B 若A代表O2吸收量，可以判断从D点之前开始进行光合作用；若A代表O2释放量，B点对应的光照强度一定不等于0，D点表示植物的净光合作用强度为0；若A代表CO2释放量，提高大气中的CO2浓度，D点左移；若A代表CO2释放量，E点时光合作用制造的有机物总量是8＋4＝12。

8．解析：选D 曲线图纵轴的CO2吸收速率表示净光合速率，而CO2固定速率表示总光合速率(净光合速率＋呼吸速率)，黑暗条件下的曲线表示不同温度下的呼吸速率，对比可知全光照、CO2浓度为1.22%、35 ℃时，植株总光合速率(CO2固定速率)最大。

9．解析：选C 分析曲线图可知，在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象；分析曲线图可知，曲线Ⅱ双峰形成与光照强度的变化有关；导致曲线Ⅲ日变化的主要因素是光照强度的变化；分析曲线图可知，在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象，故适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”程度。

10．解析：选B 丙瓶不透光，里面的浮游植物只进行呼吸作用，产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质；在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为4.9－3.8＝1.1(mg)；乙瓶中由于浮游植物进行光合作用使氧气增多，二氧化碳减少，而丙瓶生物只能消耗氧气释放二氧化碳，因此乙瓶水样的pH比丙瓶的高；在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量约为净光合作用释放＋呼吸作用消耗＝5.6－4.9＋1.1＝1.8(mg)。

11．解析：选B 植物Ⅰ在光补偿点时，整株植物光合速率等于呼吸速率，但其叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，会释放氧气；突然遮光处理，植物Ⅱ叶肉细胞中ATP和[H]合成减少，还原C3生成C5减少，随后CO2与C5结合生成C3的量也减少；本实验数据是在适宜温度条件下测得的，升高温度不利于光合作用的进行，故光饱和点应下降；树林下光照强度较低，植物Ⅱ光补偿点低，最适宜在树林下套种。

12．解析：选D 由表格显示，在实验的温度范围内，随着温度的升高，黑暗下O2的消耗值增多，呼吸作用强度增强；在t3实验条件下，该植物叶片的光合作用产生的O2量的相对值为16＋8＝24，是细胞呼吸消耗O2量的3倍；表格显示，t4温度光照下O2的增加值是净光合量，而不是生成量，在t4条件下，其生成量大于细胞呼吸的消耗量；在实验室的四种温度下，若均给予12小时光照和12小时黑暗，植物叶片有机物的积累量在t1、t2、t3时均大于0，而在t4时等于0。

13．解析：(1)吸收光能的色素除了叶绿素a、叶绿素b之外，还包括类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)，这些物质分布在(叶绿体)类囊体的薄膜，提取色素的方法是：在剪碎的绿叶中加入SiO2、碳酸钙、无水乙醇后快速研磨，经过滤获得色素滤液。(2)光反应产生的NADPH等与叶绿体基质中的三碳化合物(C3)反应生成(CH2O)，该过程称为三碳化合物的还原，本实验除了通过测定O2释放量，还可以通过测定CO2的吸收量来计算净光合速率。(3)培养草莓幼苗的过程中，隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足之外，还能防止培养液的pH改变，影响实验结果。在替换下来的培养液中含有根部呼吸作用产生的CO2，故加入溴麝香草酚蓝，溶液颜色将由蓝变绿再变黄。(4)若pH为a时，净光合速率为150，呼吸速率为200，水稻幼苗要正常生长，则白天积累的有机物的量要大于夜间消耗的有机物，假设每天适宜的光照时间为X小时，则150X＞200×(24－X)，X＞13.7 h，则每天适宜的光照时间不少于14 h。

答案：(1)类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素) (叶绿体)类囊体的薄膜(或基粒、类囊体) 碳酸钙(CaCO3) (2)三碳化合物(C3) 吸收量 (3)pH 溴麝香草酚蓝水溶液 (4)14

14．解析：(1)根据光合作用暗反应中的物质变化可以判断，图1维管束鞘细胞中①过程表示CO2的固定，A为三碳化合物；②过程(三碳化合物的还原)需要光反应提供[H]和ATP。(2)在光合作用过程中，某种抑制剂使“CO2泵”的活性降低，CO2浓度下降，短时间内C3含量减少，C5的含量增加。(3)光强达到饱和后CO2浓度是光合速率的主要外界因素，植物呼吸速率＝50 mL/h，光照强度为15 klx时，净光合作用吸收CO2的速率＝150 mL/h，玉米光合作用固定CO2速率＝150＋50＝200 mL/h。(4)由于玉米叶肉细胞存在通过“CO2泵”将空气中的CO2泵入维管束鞘细胞的机制，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，所以叶片气孔开度下降时，玉米光合速率基本不受影响。

答案：(1)CO2的固定 C3化合物 [H]和ATP

(2)增加 (3)① 200 (4)CO2 有“CO2泵”(维持维管束鞘细胞内有较高CO2浓度)

15．解析：(1)Rubisco是一种可催化CO2与C5反应生成C3的酶，因此其在叶绿体基质中发挥催化作用。(2)A和C组或B和D组是一组对照实验，A、B组是自然光照，C、D组是弱光组，可以发现弱光条件下，Rubisco活性相对值较小，表明弱光能导致番茄暗反应能力降低。(3)A、B两组比较可知：自然光照下，叶面喷施一定浓度BRs，Rubisco活性相对值、Rubisco基因表达量相对值和净光合速率相对值相差不大，因此可以说明叶面喷施一定浓度BRs基本不影响番茄光合作用。A、C两组比较发现：弱光条件下，Rubisco活性相对值、Rubisco基因表达量相对值和净光合速率相对值较小。但是C、D两组实验结果相比表明，叶面喷施相同浓度BRs，Rubisco活性相对值、Rubisco基因表达量相对值和净光合速率相对值有所提高，因此综合A、C、D三组实验结果相比表明，BRs可通过提高Rubisco活性和Rubisco基因表达量(或Rubisco活性和数量)，从而缓解弱光对番茄光合作用的影响。

答案：(1)叶绿体基质 (2)A、C(或“B、D”) (3)基本不影响 Rubisco活性和Rubisco基因表达量(或Rubisco活性和数量)