【生物】2021届一轮复习浙科版第9讲　光合作用与细胞呼吸的异同及环境因素对光合速率的影响学案

【生物】2021届一轮复习浙科版第9讲　光合作用与细胞呼吸的异同及环境因素对光合速率的影响学案

第9讲　光合作用与细胞呼吸的异同及环境因素对光合速率的影响 ‎ 知识内容 考试要求 知识内容 考试要求 ‎1．环境因素对光合速率的影响 c ‎3.活动：探究环境因素对光合作用的影响 c ‎2．光合作用与细胞呼吸的异同 b ‎　光合作用与细胞呼吸的异同 ‎1．光合作用与细胞呼吸的区别 项目 光合作用 细胞呼吸 范围 植物的绿色细胞；少数原核生物 所有活细胞 场所 植物细胞的叶绿体 蓝细菌的质膜 细胞溶胶和线粒体 好氧细菌的质膜 物质转化 无机物(CO2和H2O)转化为有机物 分解有机物产生CO2和H2O或其他小分子 能量变化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能＋热能 实质 合成有机物，贮存能量 分解有机物，释放能量 代谢类型 同化作用(或合成作用)‎ 异化作用(或分解作用)‎ ‎2.光合作用与需氧呼吸的联系 ‎(1)物质方面：C：CO2C6H12O6C3H4O3CO2。‎ O：H2OO2H2O。‎ H：H2ONADPHC6H12O6NADHH2O。‎ ‎(2)能量方面：光能ATP中活跃的化学能C6H12O6中稳定的化学能 NADPH、NADH与ATP来源、去路的比较 来源 去路 NADPH 光合作用 光反应中水的光解 作为碳反应阶段的还原剂，用于还原三碳酸 NADH 需氧呼吸、厌氧呼吸 需氧呼吸第一阶段、第二阶段及厌氧呼吸第一阶段产生 需氧呼吸用于第三阶段还原氧气产生水，同时释放大量能量；厌氧呼吸用于第二阶段还原丙酮酸生成相应产物 ATP 光合作用 在光反应阶段合成ATP，其合成所需能量来自色素吸收转化的太阳能 用于碳反应阶段三碳酸还原，其中活跃的化学能最终以稳定的化学能形式贮存在有机物中 需氧呼吸、厌氧呼吸 需氧呼吸第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生最多，其中的能量来自有机物的分解；厌氧呼吸第一阶段产生 分解释放的能量直接用于各项生命活动 ‎[题组冲关]‎ ‎1．(2020·浙江杭四中高三月考)下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是(　　)‎ 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产生的能量全部贮存在ATP中 C．过程②产生的C6H12O6中的氧全部来自H2O D．过程①和②中均能产生还原氢，二者还原的物质不同 解析：选D。分析示意图，过程①应为需氧呼吸，它发生的场所是细胞溶胶和线粒体，过程②应为光合作用，它发生的场所是真核细胞的叶绿体、原核细胞的光合膜，A错误；过程①产生的能量一部分贮存在ATP中，还有一部分以热能的形式散失，B错误；过程②产生的C6H12O6中的氧全部来自CO2，C错误；需氧呼吸的糖酵解和柠檬酸循环都能产生还原氢，光合作用的光反应阶段也能产生NADPH，但过程①产生的还原氢用于还原O2，过程②产生的NADPH用于还原三碳酸，D正确。‎ ‎2．(2020·浙江宁波十校联考)下图所示为甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程，下列叙述正确的是(　　)‎ A．过程①中类胡萝卜素主要吸收的是红光和蓝紫光 B．过程②只发生在叶绿体基质，过程③只发生在线粒体 C．过程③释放的能量大部分储存于ATP中 D．过程④一般与吸能反应相联系 解析：选D。过程①中叶绿素主要吸收的是红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收的是蓝紫光，A错误；过程②只发生在叶绿体基质，过程③是有机物氧化分解释放能量的过程，发生在细胞溶胶、线粒体，B错误；过程③释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存于ATP中，C错误；过程④ATP水解释放能量，所以一般与吸能反应相联系，D正确。‎ ‎　环境因素对光合速率的影响 ‎1．光合速率 ‎(1)概念：指一定量的植物如一定的叶面积在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)，又称光合强度。‎ ‎(2)表示方法：释放氧气量、消耗二氧化碳量。‎ ‎2．影响光合速率的环境因素 ‎(1)光强度。光合速率随光强度的增加而增加，但在强度达到全日照之前，光合作用已达到光饱和点时的速率，即光强度再增加光合速率也不会增加。因为在光饱和点的光强度下，光合作用的光反应已达到最快的速率，所以光强度再增加也不能使光合速率增加。‎ ‎(2)温度。光合作用也有一个最适温度，和呼吸作用有最适温度一样，温度通过影响光合作用过程中酶的活性来影响光合速率。‎ ‎(3)二氧化碳浓度。CO2 是光合作用的原料，空气中CO2 浓度的增加会使光合速率加快。‎ ‎(1)光合作用中温度主要影响暗反应阶段(√)‎ ‎(2)光合作用、呼吸作用都受到温度的影响，其中与呼吸作用有关的酶的适宜温度更高(√)‎ ‎(3)农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间(√)‎ ‎(4)栽种矮秆、叶直而小的作物，能增加种植密度，有利于增大光合作用面积(√)‎ ‎(5)温室条件下，通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收(×)‎ ‎(6)夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高(×)‎ ‎(7)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是光反应强度升高，碳反应强度降低(×)‎ ‎(必修1 P96图3－26改编)据图分析多因素对光合作用的影响。‎ 注：a.高CO2浓度，b.中CO2浓度，c.低CO2浓度。‎ ‎①高光强，②中光强，③低光强。‎ ‎(1)三图在P点之前限制光合速率的因素分别是_______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)三图在Q点之后横坐标所表示的因子________(填“是”或“不是”)影响光合速率的主要因素，理由是________________________________________________。‎ ‎(3)在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)光强度、光强度和温度 ‎(2)不是　此时的主要影响因素依次为温度、CO2浓度和光强度 ‎(3)有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素，增加了土壤的肥力，另外还释放出热量和CO2，增加了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用的进行 ‎ 考法1　影响光合作用的因素归纳与分析 ‎(1)单因子变量对光合作用速率的影响 ‎①光强度(如图)‎ a．曲线分析：图中B点为光补偿点，C点为光饱和点，光强度主要影响光反应阶段，制约ATP和NADPH的产生，进而制约碳反应。‎ b．应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。间作套种农作物，可合理利用光能。‎ ‎②CO2浓度 a．曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点。‎ b．应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。‎ ‎③温度 a．曲线分析：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。‎ b．应用：冬季，温室栽培可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。‎ ‎(2)多因子变量对光合作用速率的影响 ‎①曲线分析 a．P点：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。‎ b．Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。‎ ‎②应用：温室栽培时，在一定光强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2，进一步提高光合速率，当温度适宜时，可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合速率。‎ ‎(1)误以为只要光强度变大，真正光合速率就变大。光合作用中植物的光合速率是光反应和碳反应平衡的结果，所以在光强度小、二氧化碳浓度低的条件下，增大光强度，光合速率不会提高。‎ ‎(2)误以为影响光合作用速率的因素只有光强度、二氧化碳浓度和温度。影响光合作用的因素很多，如色素含量和酶的数量。‎ ‎(3)误以为0 ℃下植物都能进行光合作用。有些植物如热带植物，在0 ℃下光合作用会完全停止。‎ ‎(4)误以为仙人掌能在森林中正常生长。仙人掌是喜光植物，在森林中无法得到充足的光照，所以不能正常生长。　 ‎ ‎[题组冲关]‎ ‎1．(2020·浙江“教育绿色评价联盟”联考)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，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)‎ A．ac段植物叶肉细胞产生氢的场所有细胞溶胶、线粒体和叶绿体 B．f点较e点叶绿体内的ATP含量较低 C．Ⅰ组植物在实验时间内a点时体内的有机物积累量最少 D．d点时两组植物的真正光合速率相同 解析：选A。分析曲线可知，Ⅰ组植株ac段净光合速率为负值，光合作用的速率小于呼吸作用的速率，且净光合速率逐渐增加，说明此时既进行光合作用又进行呼吸作用，叶肉细胞内合成[H]的场所有细胞溶胶、线粒体、叶绿体；分析曲线Ⅱ可知，f点由于光合午休现象，二氧化碳进入细胞间隙的量减少，三碳化合物的量少，碳反应减慢，消耗的ATP减少，叶绿体内ATP的含量高；分析曲线可知，Ⅰ组植株ac段净光合速率为负值，光合作用的速率小于呼吸作用的速率，c点净光合速率为0，表示光合作用的速率与呼吸作用的速率相等，c点之前光合作用小于呼吸作用，有机物在减少，到c点时不再减少，此时体内有机物总量最少；分析题图可知，d点时两种条件下的净光合速率相等，但细胞呼吸强度未知，因此无法比较真正光合速率。‎ ‎2．(2020·浙江省“七彩阳光”联考)在春末晴朗的白天，研究人员测定了某大棚蔬菜在不同条件下的净光合速率(光合速率－呼吸速率)，结果见下图(假设塑料大棚外环境条件相同；植株大小一致、生长正常，栽培管理条件相同。)‎ 下列叙述错误的是(　　)‎ A．在曲线a中，与11时相比，13时植株叶绿体内RuBP的相对含量较高 B．在9时和17时分别摘取全天盖膜植株上部成熟叶片脱色后用碘蒸气处理，9时所取叶片蓝色较深 C．曲线b的峰值低于曲线a，其两个主要环境因素是光强度和环境中CO2浓度 D．16～18时，曲线b高于曲线a，主要原因是此时段棚内温度较高 解析：选B。在曲线a中，与11时相比13时处于正午，太阳光强，为减少水分的散失，气孔关闭CO2进入量减少，光合作用减弱即实际光合作用强度与呼吸作用强度之差变小(不考虑温度对呼吸作用和光合作用的影响)，CO2含量减少影响了光合作用的暗反应(减弱)，CO2减少消耗的RuBP少，所以RuBP相对含量增加，A正确；图中曲线的净光合作用一直是大于0的，所以曲线最后积累的有机物比前面多，即17时比9时积累的有机物多，因此用碘蒸气处理，17时所取叶片蓝色较深，B错误；曲线b的峰值低于曲线a，其两个主要环境因素是光强度和环境中CO2浓度，C正确；16～18时，曲线b高于曲线a，主要原因是此时段棚内温度较高，D正确。‎ ‎ 考法2　三率问题分析 ‎(1)表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率的区别 ‎①表观光合速率与真正光合速率：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 的增加量、CO2 的减少量或有机物的增加量，可表示为表观光合速率，而植物的真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率。‎ ‎②呼吸速率：将植物置于黑暗环境中，实验容器中CO2 的增加量、O2 的减少量或有机物的减少量，可表示植物的呼吸速率。‎ ‎(2)光合速率与呼吸速率的关系 ‎①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数据为呼吸速率(A点)。‎ ‎②绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为表观光合速率。‎ ‎③真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率。‎ ‎④各点(段)光合作用和呼吸作用分析 A点 AB段 B点 B点后 ‎(3)植物三率的判定 ‎①根据坐标曲线判定：当光强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。‎ ‎②根据关键词判定 检测指标 呼吸速率 净光合速率 真正(总)光合速率 CO2‎ 释放量(黑暗)‎ 吸收量 利用量、固定量、消耗量 O2‎ 吸收量(黑暗)‎ 释放量 产生量 有机物 消耗量(黑暗)‎ 积累量 制造量、产生量 ‎[题组冲关]‎ ‎3．(2020·温州一模)为研究草甘膦(一种除草剂)对入侵植物加拿大一枝黄花的防治效果以及对本土植物白茅的影响，某研究团队对加拿大一枝黄花和白茅在单种与混种两种情况下，施以不同浓度的草甘膦，并测定各组的净光合速率(净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率)，结果如下(其中P组净光合速率为0)。‎ 据图分析，下列叙述错误的是(　　)‎ A．0.6 mL/L的草甘膦对单种与混种白茅净光合速率的下降量相同 B．P组白茅产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞溶胶 C．实验中，受草甘膦影响较小的是混种的加拿大一枝黄花 D．据实验结果推测，草甘膦可能会降低这两种植物的光饱和点 解析：选A。据图分析，单种与混种左右两侧单位不同，下降的数量也不同，A错误；P组白茅光合作用与呼吸作用都可以产生ATP，产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞溶胶，B正确；图中，受草甘膦影响较小的是混种的加拿大一枝黄花，C正确；据图分析可知，草甘膦作用下两种植物的净光合速率都下降，故草甘膦可能会降低这两种植物的光饱和点，D正确。‎ ‎ 考法3　光合作用与细胞呼吸计算问题的探究 植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系：‎ ‎①光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。‎ ‎②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2吸收量＋细胞呼吸CO2释放量。‎ ‎③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。‎ ‎[题组冲关]‎ ‎4．(2020·浙江十校联盟联考)将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中，保持适宜的pH和温度，改变其他条件，测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度，结果如图所示。下列有关绿藻细胞代谢的说法正确的是(　　)‎ A．黑暗条件下绿藻的呼吸速率为2 μmol/min B．光照开始后溶解氧增加缓慢，限制因素可能是CO2浓度或温度 C．第7分钟3磷酸甘油酸含量瞬间增加 D．9～12分钟光反应产生O2的速率大于呼吸作用消耗O2的速率 解析：选C。据图分析，黑暗条件下4分钟内只能进行呼吸作用，溶解氧减少了210－200＝10 μmol，则呼吸速率＝10÷4＝2.5 μmol/min，A错误；根据提供信息已知，实验中温度是适宜的，所以光照开始后溶解氧增加缓慢，限制因素可能是CO2浓度，B错误；第7分钟，添加了一定浓度的CO2，则二氧化碳固定加快，导致3磷酸甘油酸含量瞬间增加，C 正确；9～12分钟溶解氧几乎不变，说明光反应产生O2的速率与呼吸作用消耗O2的速率相等，D错误。‎ ‎　活动：探究环境因素对光合作用的影响 ‎1．实验原理 ‎(1)光合速率通常以一定量的植物在单位时间内有机物的积累量、CO2的吸收量、O2的释放量即表观光合速率来衡量。‎ ‎(2)影响光合作用的主要环境因素：温度、CO2浓度、光强度。‎ ‎2．实验步骤 ‎(1)实验假设：一定范围内，光合速率随光强度的增加而增强。‎ ‎(2)实验过程 ‎①组装下图装置三套，编号为甲、乙、丙。‎ ‎②分别向三支试管内加入等量的小球藻和5%的NaHCO3溶液。‎ ‎③记录有色液滴的起始位置。‎ ‎④取三只100 W聚光灯，分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处，一段时间后，记录液滴位置。‎ ‎1．变量分析 ‎(1)自变量：光强度，通过100 W聚光灯与实验装置的距离远近控制。‎ ‎(2)因变量：光合速率，通过单位时间内O2的释放量测定，以单位时间内有色液滴的移动距离作为检测指标。‎ ‎(3)无关变量：各组实验植物(如金鱼藻、小球藻)的数量相同，温度、CO2浓度相同。‎ ‎2．实验拓展 ‎(1)设置温度作为自变量：用上述装置探究温度对光合速率的影响，可通过将试管分别置于装有不同温度水的烧杯中控制自变量——温度。‎ ‎(2)设置CO2浓度作为自变量：用上述装置探究CO2浓度对光合作用的影响，可通过往试管内分别加入不同浓度的NaHCO3溶液来控制自变量——CO2浓度。‎ ‎[题组冲关]‎ ‎1． (2020·浙江1月选考)某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动，以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100 ‎ W聚光灯、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。回答下列问题：‎ ‎(1)选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯，用于探究________________。在相同时间内，用________玻璃纸罩住的实验组O2释放量最少。光合色素主要吸收________光，吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为________。‎ ‎(2)用精密pH试纸检测溶液pH来估算光合速率变化，其理由是____________________，引起溶液pH的改变。‎ ‎(3)若将烧杯口密封，持续一段时间，直至溶液pH保持稳定，此时RuBP和三碳酸的含量与密封前相比分别为________。‎ ‎(4)若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境，一段时间后，其光合作用的强度和呼吸作用的强度分别将________，其主要原因是____________________________________。‎ 答案：(1)光波长对光合作用的影响　绿色　红光和蓝紫　H＋、e－和O2‎ ‎(2)黑藻将溶液中的CO2转化为有机物 ‎(3)下降、下降 ‎(4)减弱、减弱　高温导致酶的结构改变，活性下降 ‎2．(2019·浙江1月学考)某同学利用小球藻(一种单细胞真核生物)为实验材料，进行了“探究环境因素对光合作用的影响”的活动，他设计的实验装置如图所示。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)小球藻进行光合作用时，利用________范围内的光进行光反应，形成了ATP和NADPH。在叶绿体的________中，NADPH为三碳酸的还原提供了________。‎ ‎(2)该同学研究了不同光强度和不同浓度的NaHCO3溶液对小球藻光合作用的影响，得到实验数据如下：‎ 表：不同实验条件下实验装置中氧气的相对浓度与时间的关系 ‎　　　　培养时间(d)‎ 实验条件　　　　　‎ ‎0‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎8‎ ‎10‎ ‎12‎ 低光强度 高浓度NaHCO3溶液 ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.6‎ ‎0.9‎ ‎1.5‎ ‎1.8‎ ‎2.1‎ 低浓度NaHCO3‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.5‎ ‎0.7‎ ‎1.4‎ ‎1.7‎ ‎2.0‎ 溶液 高光强度 高浓度NaHCO3溶液 ‎0.1‎ ‎0.3‎ ‎1.1‎ ‎1.4‎ ‎2.8‎ ‎3.5‎ ‎4.3‎ 低浓度NaHCO3溶液 ‎0.1‎ ‎0.3‎ ‎1.0‎ ‎1.2‎ ‎1.9‎ ‎2.2‎ ‎2.7‎ ‎①该实验的自变量是________________________；在实验操作过程中，需要保持温度、______________(答出1点即可)等无关变量一致。‎ ‎②第2～4 d，在高浓度NaHCO3溶液条件下，高光强度组比低光强度组氧气的相对浓度上升快，其主要原因是__________________________；第6 d后高浓度NaHCO3溶液和高光强度组氧气的相对浓度上升显著加快，除上述原因外，还可能的原因是________________。‎ 解析：(1)小球藻进行光合作用时，利用可见光范围内的光进行光反应，形成了ATP和NADPH。在叶绿体基质中，NADPH为三碳酸的还原提供了氢和能量。(2)①该同学研究了不同光强度和不同浓度的NaHCO3溶液对小球藻光合作用的影响，该实验的自变量是光强度和NaHCO3 溶液浓度，在实验操作过程中，需要保持温度、小球藻的起始数量、NaHCO3溶液的量等无关变量一致。②第2～4 d，在高浓度NaHCO3溶液条件下(CO2充足)，高光强度组比低光强度组氧气的相对浓度上升快，其主要原因是高光强度下光反应强度大；第6 d后高浓度NaHCO3溶液和高光强度组氧气的相对浓度上升显著加快，除CO2和光照充足外，还可能的原因是小球藻数量快速增加。‎ 答案：(1)可见光　基质　氢和能量 ‎(2)①光强度和NaHCO3溶液浓度　小球藻的起始数量、NaHCO3溶液的量　②高光强度下光反应强度大　小球藻数量快速增加 ‎1．(2020·浙江慈溪中学高三月考)关于光合作用和细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)‎ A．磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物 B．光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与 C．人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供 D．病毒核酸的复制需要宿主细胞的细胞呼吸提供能量 解析：选C。光合作用光反应阶段，在有关酶的作用下，叶绿体中光合色素吸收的光能促成ADP与Pi发生化学反应，生成ATP；叶绿素吸收光能不需要酶的参与；人体剧烈运动时，所需能量主要由需氧呼吸提供，骨骼肌细胞也可通过厌氧呼吸(产生乳酸)来供能，而不是通过分解乳酸来提供能量；病毒是专营寄生生活的生物，其生命活动所需的能量全部由宿主细胞提供。‎ ‎2.(2020·浙江杭州模拟)如图表示可在植物细胞内发生的一些生理过程，下列分析错误的是(　　)‎ A．不同条件下发生a过程的场所可能不同 B．a、c、d均发生在生物膜上 C．在光照充足、条件适宜的情况下，a＜b、c＜d D．根尖分生区细胞内能发生a、c过程 解析：选B。a过程为细胞呼吸，不同条件下发生a过程的场所可能不同，有氧时发生在细胞溶胶和线粒体中，无氧时发生在细胞溶胶中，A正确。在生物膜上发生的生理过程是d光反应(场所是叶绿体的类囊体膜上)和c需氧呼吸的第三阶段(线粒体内膜)；b碳反应过程发生在叶绿体基质中，a需氧呼吸的第一、第二阶段场所是细胞溶胶和线粒体基质，B错误。在光照充足，条件适宜的情况下，光合作用强度大于呼吸作用强度，所以a＜b、c＜d，C正确。根尖分生区细胞内不含叶绿体，不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，所以能发生a、c过程，D正确。‎ ‎3.(2020·金华模拟)如图表示在适宜温度和CO2浓度下的大棚中，光强度对某植物光合作用的影响。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．光强度在D点时，光反应最强，细胞中的ATP大量积累 B．B点时叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度 C．植物细胞呼吸产生的CO2总量＝S2＋S4‎ D．大棚用红色或蓝紫色薄膜对提高棚内植物的产量最有效 解析：选B。D点时光反应强，产生的ATP多，同时碳反应消耗的ATP也多，因此细胞中的ATP不会大量积累，A项错误；B点时整株植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，植物有些部位如根等不见光部位不能进行光合作用，只进行呼吸作用，叶肉细胞是进行光合作用的主要部位，因此B点时叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度，B项正确；植物细胞呼吸产生的CO2总量＝S1＋S2＋S4，C项错误；大棚应选用无色薄膜效果最好，D项错误。‎ ‎4．(2020·浙江台州模拟)为研究高温对不同植物光合速率的影响，研究者将甲、乙、丙三种植物从25 ℃环境移入40 ℃环境中培养，测得相关数据如图所示。下列结论正确的是(　　)‎ A．40 ℃环境下三种植物的光合速率均下降 B．与处理前相比，甲植物光反应速率加快，CO2 吸收速率几乎不变 C．处理后，丙植物光合作用时吸收CO2 的速率最慢 D．与乙植物相比，丙植物光合速率降低的原因主要是光反应受到了限制 解析：选D。据题图可知，甲植物40 ℃环境下的光合速率比处理前高，A项错误；与处理前相比，甲植物光合速率上升，甲植物CO2 吸收速率应增大，B项错误；由于图中纵坐标表示的是处理后占处理前的比例，故无法比较三种植物处理后实际的CO2吸收速率，C项错误；由于与乙相比，丙的气孔导度减少较少，而光能捕获效率减少较多，故说明其光反应受到了限制，D项正确。‎ ‎5．(2018·浙江11月选考)实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应基本过程：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP(氧化型)、蔗糖和pH7.3磷酸缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)‎ A．相同浓度除草剂处理下，单位时间内溶液颜色变化快的品种受除草剂抑制效果更显著 B．与品种乙相比，除草剂抑制品种甲类囊体膜的功能较强 C．除草剂浓度为K时，品种乙的叶绿体能产生三碳糖 D．不用除草剂处理时，品种乙的叶绿体放氧速率高于品种甲 解析：选B。单位时间内溶液颜色变化快则说明杂草进行光合作用产生的[H]多，则杂草受除草剂的抑制作用不显著，故A错误。相同除草剂浓度，品种甲的放氧速率比乙低，则品种甲的光反应速率比乙低，光反应发生在类囊体膜上，故除草剂抑制品种甲比抑制品种乙类囊体膜的功能强，故B正确。在实验过程中，溶液中的DCIP作为氧化剂，光反应产生的[H]被DCIP氧化，使得三碳酸不能被[H]还原而产生三碳糖，故C错误。不用除草剂处理时，品种甲和品种乙的放氧速率相同，故D错误。‎ ‎6．(2018·浙江11月选考)光合作用是整个生物圈的物质基础和能量基础。回答下列问题：‎ ‎(1)为研究光合作用中碳的同化与去向，用____________的CO2供给小球藻，每隔一定时间取样，并将样品立即加入到煮沸的甲醇中。甲醇用以杀死小球藻并__________标记化合物。浓缩后再点样进行双向纸层析，使标记化合物____________。根据标记化合物出现的时间，最先检测到的是三碳化合物。猜测此三碳化合物是CO2与某一个二碳分子结合生成的，‎ 但当____________________________后，发现RuBP的含量快速升高，由此推知固定CO2的物质不是二碳分子。‎ ‎(2)‎ 在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物幼苗，用含有100 mmol/L NaCl的完全营养液进行培养，测定其光合作用速率和气孔导度，结果如图所示。本实验可推出的实验结论是______________________________。实验中设置了前后自身对照，还可设置__________________________作为空白对照。测量光合作用速率的指标除本实验采用的之外，还可采用____________________________________________________________(答出两点即可)。‎ 解析：(1)为研究光合作用中碳的同化和去向，使用的是同位素标记法，用14C标记CO2。每隔一定时间取样，并将样品立即加入煮沸的甲醇中，煮沸的甲醇可以杀死小球藻，同时，甲醇作为一种有机溶剂可以提取标记化合物。浓缩后再点样进行双向纸层析，层析法的原理是利用不同物质在同一层析液中的不同溶解度来分离不同物质。根据标记化合物出现的时间，最先检测到的是三碳化合物。假设：该三碳化合物是CO2与某一个二碳分子结合生成的。已知实验结果为RuBP的含量快速升高，得到的结论是该假设错误，那么进行的实验应为突然降低CO2浓度(或突然停止CO2供应)。此时若假设成立，检测到含量快速升高的应为某一种二碳化合物，故假设错误。‎ ‎(2)该活动为探究环境因素对光合作用的影响，由题意可知，该环境因素指的是用含有100 mmol/L NaCl的完全营养液处理。实验中设置的是前后对照，根据题图可知，不仅探究了100 mmol/L NaCl处理对气孔导度和光合作用速率的影响，而且探究了该处理所造成的影响随时间的变化趋势。故实验结论为两点：①NaCl处理导致光合作用速率及气孔导度下降；②随处理时间的延长，抑制作用越明显。实验中只设置了前后对照，为得到更为严谨的实验结果，还需进行空白对照，即不加NaCl的完全培养液，以排除干扰。由题图的左侧纵坐标的单位(μmolCO2/m2·s)可知，本实验采用的测量光合作用速率的指标为单位时间单位叶面积CO2的吸收量。根据光合作用的反应式可知，还可以采用测量单位时间单位叶面积的O2释放量和单位时间、单位叶面积的干物质积累量为测量光合作用的指标。‎ 答案：(1)同位素14C标记　提取　分离　突然降低CO2浓度 ‎(2)NaCl处理导致光合作用速率及气孔导度下降，且随处理时间的延长，抑制越明显 不加NaCl的完全营养液　单位时间单位叶面积的O2释放量、单位时间单位叶面积的干物质积累量 ‎1．(2020·浙江丽水中学月考)在自然条件下，下列有关高等植物柠檬酸循环和卡尔文循环的叙述，正确的是(　　)‎ A．柠檬酸循环直接把葡萄糖中的化学能转化为ATP中的化学能 B．卡尔文循环把ATP和NADPH中的化学能转换成有机物中的化学能 C．柠檬酸循环消耗CO2，卡尔文循环产生CO2‎ D．柠檬酸循环只在黑暗条件下进行，卡尔文循环只在光照条件下进行 解析：选B。柠檬酸循环是通过电子链的传递与氧气结合才将葡萄糖的化学能逐步转化为ATP中的化学能的，A错误；卡尔文循环是将CO2形成的C3在ATP和NADPH 的作用下将其中的化学能转变为有机物中的化学能的，B正确；柠檬酸产生CO2，卡尔文循环消耗CO2，C错误；柠檬酸循环在光照或黑暗条件下都能进行，卡尔文循环只在光照条件下进行，D错误。‎ ‎2．(2020·嘉兴模拟)光合作用和呼吸作用的原理在生产、生活中具有广泛的应用。下列相关叙述正确的是(　　)‎ A．合理密植有利于抑制呼吸作用，提高光能利用率 B．给稻田定期排水、晒田的主要目的是抑制水稻疯长 C．用透气的纱布包扎伤口，目的是促进伤口周围细胞的需氧呼吸 D．提倡慢跑，可防止因肌细胞厌氧呼吸积累乳酸而导致的肌肉酸胀乏力 解析：选D。合理密植有利于通风，提高CO2和O2浓度，进而提高光能利用率，增加光合作用效率，在一定程度上也有利于呼吸作用，A项错误；给稻田定期排水，可以防止水稻根部细胞长时间厌氧呼吸，因酒精中毒而产生的烂根，B项错误；用透气的纱布包扎伤口，可以抑制伤口附近的厌氧微生物的繁殖，组织细胞代谢所需的O2是通过血液进行运输的，C项错误；慢跑过程中，肌细胞主要进行需氧呼吸，细胞中没有乳酸积累，也不会出现肌肉酸胀乏力，D项正确。‎ ‎3．(2020·浙江金丽衢十二校一模)下图是光合作用和细胞呼吸两个生理过程的示意图。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．只在D过程才有H2O的生成 B．适宜条件下，C过程在活细胞中都能进行 C．叶绿体内能够通过光合作用合成葡萄糖，线粒体可以通过需氧呼吸分解葡萄糖 D．B过程需多种酶参与，这些酶的合成需要消耗ATP，可由A过程提供 解析：选B。由题图分析，B表示光合作用碳反应阶段，有水的生成；C表示需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段，在所有活细胞中都可以发生；葡萄糖的分解发生在细胞溶胶，不能进入线粒体中氧化分解；B过程表示碳反应，需要多种酶的参与，这些酶的合成需要的ATP来自呼吸作用，即C、D过程。‎ ‎4.将植物叶肉细胞置于适宜条件的密闭容器中进行悬浮培养。在不同光强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应的变化。下列叙述错误的是(　　)‎ A．黑暗条件下①增大，④减小 B．光强度低于光补偿点时，①增大，③减小 C．光强度等于光补偿点时，②③保持不变 D．光强度等于光饱和点时，②减小，④减小 解析：选D。黑暗条件下该细胞不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，因此胞外CO2浓度会增大，而胞外O2浓度会减小，A正确；光强度低于光补偿点时，光合速率小于呼吸速率，同样会导致胞外CO2浓度增大，而O2浓度减小，B正确；光强度等于光补偿点时，光合速率等于呼吸速率，胞内CO2浓度和O2浓度保持稳定，C正确；光强度等于光饱和点时，光合速率大于呼吸速率，该植物需从外界吸收CO2而释放O2，导致CO2浓度会减小，O2浓度增大，D错误。‎ ‎5.将一绿色植物放在密闭装置内，在恒定且适宜温度下，依次经过如下处理：①黑暗中放置一段时间；②持续给予一定强度的光照；③持续光照，并添加NaHCO3溶液。测得装置内O2浓度的变化如右图，下列分析错误的是(　　)‎ A．AB段植物呼吸作用的速率是恒定的 B．B点开始进行光照处理 C．BD段光合作用速率大于呼吸作用速率 D．CD段光合作用的限制因素是CO2浓度 解析：选C。因实验是在恒定且适宜温度下进行，所以AB段植物呼吸作用的速率是恒定的，A正确；B点装置内O2浓度开始增加，说明B点开始进行光照处理，B正确；BC段装置内O2浓度逐渐增加，说明BC段光合作用速率大于呼吸作用速率，但CD段装置内O2浓度维持恒定，说明CD段光合作用速率等于呼吸作用速率，C错误；CD段装置内O2浓度维持恒定，说明CD段光合作用的限制因素是CO2浓度，D正确。‎ ‎6．某科研小组探究温度对某种植物的光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下图所示(以测定的放氧和耗氧速率为指标)。下列分析不正确的是(　　)‎ A．光合作用的最适温度比细胞呼吸的最适温度低 B．大于 35 ℃时，该植物光照下放氧速率下降的主要原因是温度过高，影响光合作用有关酶的活性 C．两条曲线是放在相同且适宜环境下测得的 D．40 ℃时，叶肉细胞中光合速率大于呼吸速率 解析：选C。据图可知，光合作用的最适温度约是35 ℃，而细胞呼吸的最适温度应该大于45 ℃，A正确；大于 35 ℃时，光合作用有关酶的活性降低，导致该植物光合作用速率下降，放氧速率下降，B正确；虚线是在光照条件下测定的，实线是在黑暗条件下测定的，C错误；40 ℃时，植物体的净光合作用速率大于零，植物的光合速率大于呼吸速率，显然叶肉细胞中光合速率大于呼吸速率，D正确。‎ ‎7．(2020·浙江杭州模拟)现有甲、乙两植物，其中甲植物叶片的叶绿素含量约为乙植物的一半，但固定CO2酶的活性显著高于乙植物。如图显示两植物在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列叙述错误的是(　　)‎ A．光强度低于P时，甲植物的光反应强度低于乙植物 B．光强度高于P时，甲植物的碳反应强度高于乙植物 C．光强度低于P时，限制甲植物光合速率的主要环境因素是光强度 D．光强度高于P时，限制甲植物光合速率的主要环境因素是CO2浓度 解析：选D。由于甲叶片的叶绿素较少，由图可知，光强度低于P时，甲的光反应强度低于乙的，A正确；甲中固定CO2酶的活性显著高于乙，当光强度高于P时，甲的碳反应强度高于乙的，B正确；光强度低于P时，光合速率未达到饱和，限制甲光合速率的主要环境因素是光强度，C正确；光强度高于P时，限制甲光合速率的主要环境因素是CO2浓度、光强度，D错误。‎ ‎8．(2020·绍兴高三模拟)下图为植物细胞代谢的部分过程简图，①⑦为相关生理过程。下列叙述错误的是(　　)‎ 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⑤⑥密切相关 C．蓝细菌细胞中④发生在叶绿体基质中 D．叶肉细胞③中O2的产生量小于⑥中O2的吸收量，则该细胞内有机物的总量将减少 解析：选C。Mg是合成叶绿素的成分，光反应阶段需要叶绿素吸收光能，若植物缺Mg则叶绿素的合成受到影响，首先会受到显著影响的生理过程是③光反应过程，A正确；植物细胞②吸收无机盐离子是主动运输过程，需要消耗能量，故与⑤⑥有氧呼吸过程密切相关，B正确；蓝细菌细胞是原核细胞，没有叶绿体，其光合作用发生在光合片层上，C错误；图中③光反应过程O2的产生量小于⑥有氧呼吸过程O2的吸收量，则净光合作用量＜0，该植物体内有机物的量将减少，D正确。‎ ‎9．(2018·浙江4月选考)各取未转基因的水稻(W)和转Z基因的水稻(T)数株，分组后分别喷施蒸馏水、寡霉素和NaHSO3，24 h后进行干旱胁迫处理(胁迫指对植物生长和发育不利的环境因素)，测得未胁迫和胁迫8 h时的光合速率如图所示。已知寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列叙述正确的是(　　)‎ A．寡霉素在细胞呼吸过程中抑制线粒体外膜上[H]的传递 B．寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的基质 C．转Z基因提高光合作用的效率，且增加寡霉素对光合速率的抑制作用 D．喷施NaHSO3促进光合作用，且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降 解析：选D。[H]的传递发生在线粒体内膜上，A错误；寡霉素抑制ATP酶活性，光合作用中ATP酶分布在类囊体膜上，B错误；根据图中的柱形图的第1组和第4组，第4组和第5组比较，它们的自变量是有无转基因和有无寡霉素，根据结果可知转基因提高了光合作用的速率，减弱了寡霉素对光合速率的抑制作用，C错误；第1组和第3组白色柱形图对比，可以看出喷施NaHSO3促进了光合作用；第1组和第3组黑色柱形图对比，可以看出喷施NaHSO3能减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降，同理从第4组和第6组对照中也可以得出相同的结论，D正确。‎ ‎10．(2020·浙江温州高三模拟)适宜的光照、温度条件下，在0.003% CO2和1% CO2两种不同环境中某植物叶肉细胞卡尔文循环中三碳酸和RuBP微摩尔浓度的变化趋势如图所示。据图分析合理的是(　　)‎ A．ab段碳反应速率越来越小 B．bc段甲物质浓度降低是因为生成速率变小 C．cd段光合作用较弱是因为光反应产物不足 D．ae段叶肉细胞的光饱和点稳定不变 解析：选B。ab段甲乙物质的量相对稳定，碳反应速率不变，A项错误；二氧化碳含量变小，底物不足会导致二氧化碳的固定速率减慢，生成物三碳酸(甲物质)的含量下降，B项正确； cd段光合作用较弱是因为碳反应的原料二氧化碳不足，C项错误；不同环境条件下，叶肉细胞的光饱和点不同，D项错误。‎ ‎11．如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图。Ⅰ～Ⅶ 代表物质，①～③代表过程。据图回答下列问题：‎ ‎(1)将该植物由光下突然置于黑暗中，甲图中的C3的含量将________，RuBP的含量将________。‎ ‎(2)与马铃薯块茎细胞在缺氧时的代谢相比，乙图特有的步骤是________(填数字)，这些过程发生在________________________中。‎ ‎(3)若用18O标记甲图中的H2O，则在细胞呼吸产物中能首先检测到放射性的物质是________，甲、乙两图中不同数字代表同一物质的标号是______________________________。‎ ‎(4)根据上图写出根吸收无机盐离子所需能量的形成过程：光能→________________→________________→________________→用于吸收无机盐离子的能量。‎ 答案：(1)增多　减少 ‎(2)②③　线粒体的基质和内膜(或线粒体)‎ ‎(3)水　Ⅱ与Ⅵ、Ⅲ与Ⅶ ‎(4)活跃的化学能　葡萄糖等有机物中稳定的化学能　ATP中活跃的化学能 ‎12．(2020·温州模拟)下面图甲是叶肉细胞内部分物质的转换过程，图乙表示某植物在适宜温度条件下光合速率与环境因素之间的关系。请分析回答：‎ ‎(1)图甲中过程②和过程③发生的场所分别是________和________。‎ ‎(2)该植物在CO2浓度由0.10%变为大气CO2浓度(约0.03%)后，图乙中B点向________移动，C点向________移动。‎ ‎(3)在图乙A光强度条件下，能发生图甲中________(用数字填写)过程。在小于A光强度时两曲线重合，这是因为________，增加CO2浓度不能提高光合速率。‎ 解析：(1)图甲中过程②碳反应阶段和过程③需氧呼吸的第一阶段发生的场所分别是叶绿体基质、细胞溶胶。(2)若该植物由CO2浓度0.10%变为大气CO2浓度(约0.03%)后，光合作用强度变弱，为了增强光合作用强度，就要增加光强度，故图乙中B点向右移动，C点为光饱和点，由于光合作用强度变弱，故需要的光饱和点降低，所以C点向左移动。(3)A光强度条件下，植物能进行呼吸作用和光合作用，故能发生图甲中①②③④。因为光照较弱，产生的ATP和NADPH少，所以在小于A光强度时两曲线重合。‎ 答案：(1)叶绿体基质　细胞溶胶 ‎(2)右　左 ‎(3)①②③④　光照较弱，产生的ATP和NADPH少 ‎13．(2018·浙江4月选考)在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物A、B两个品种，在正常光照和弱光照下进行实验，部分实验内容和结果见下表。‎ 品种 光照处理 叶绿素 a含量 ‎(mg/cm2)‎ 叶绿素 b含量 ‎(mg/cm2)‎ 类胡萝 卜素含量 ‎(mg/cm2)‎ 光合作 用速率 ‎[μmolCO2/‎ ‎(m2·s)]‎ A 正常光照 ‎1.81‎ ‎0.42‎ ‎1.02‎ ‎4.59‎ A 弱光照 ‎0.99‎ ‎0.25‎ ‎0.46‎ ‎2.60‎ B 正常光照 ‎1.39‎ ‎0.27‎ ‎0.78‎ ‎3.97‎ B 弱光照 ‎ ‎3.80‎ ‎3.04‎ ‎0.62‎ ‎2.97‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)据表推知，经弱光照处理，品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照____________，导致其卡尔文循环中再生出____________的量改变，从而影响光合作用速率。‎ ‎(2)‎ 表中的光合色素位于叶绿体的____________膜中。分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素，再用滤纸进行层析分离，与正常光照相比，弱光照处理的滤纸条上，自上而下的第4条色素带变__________，这有利于品种B利用可见光中较短波长的________光。‎ ‎(3)实验结果表明，经弱光处理，该植物可通过改变光合色素的含量及其__________来适应弱光环境。品种__________的耐荫性较高。‎ 解析：(1)根据题中表格信息可知，经弱光处理后，品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照下降。色素的作用是吸收、传递和转化光能，所以其卡尔文循环中再生出RuBP的量改变，从而影响光合作用速率。(2)光合色素位于叶绿体的类囊体膜中。色素分离从上到下的第4条色素带表示的是叶绿素b，根据表格信息可知，B品种弱光下叶绿素b的含量上升，所以第4条色素带变宽。叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，其中较短波长是蓝紫光。(3)根据实验结果表明，经弱光处理该植物可通过改变光合色素含量及比例来适应弱光环境，品种B的耐荫性更高。‎ 答案：(1)下降　RuBP　(2)类囊体　宽　蓝紫 ‎(3)比例　B