1、第3讲细胞系统的功能能量的供应和利用第2课时光合作用与细胞呼吸(难点增分课)一、选择题1(2014全国卷)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是()AO2的产生停止BCO2的固定加快CATP/ADP比值下降DNADPH/NADP比值下降解析：选B黑暗处理后，光反应停止，O2的产生停止。ATP和NADPH是光反应的产物，同时也是暗反应的原料，黑暗处理后，ATP和NADPH的产生减少，且仍被暗反应所消耗，产生的ADP和NADP增多。光反应产生的ATP和NADPH减少，使得暗反应产生的C5减少，CO2的固定减慢。2(2013全国卷)关于叶
2、绿素的叙述，错误的是()A叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B被叶绿素吸收的光可用于光合作用C叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光解析：选D镁是合成叶绿素a和叶绿素b的必需元素；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，用于光合作用的光反应过程；叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同；叶绿素不能有效地吸收绿光，绿光被反射出去，使植物呈现绿色。3(2014海南高考)关于小麦光合作用的叙述，错误的是()A类囊体膜上产生的ATP可用于暗反应B夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高C进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原D净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长解析：选B
3、类囊体上产生的ATP可用于暗反应；夏季晴天光照最强时，小麦叶片的气孔关闭而出现午休现象，导致光合作用的原料减少，小麦光合速率反而下降；进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原；净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长。4(2014全国卷)关于光合作用和呼吸作用的叙述，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呼吸作用提供能量解析：选C光合作用的光反应中有ATP的合成，需要原料ADP和磷酸。光合作用中叶绿素吸收光能的过程与酶的催化作用无关。乳酸是无氧呼吸的产物，在人体内不能继
4、续分解供能，人体在剧烈运动时所需的能量主要是由有氧呼吸提供的。病毒无独立的代谢系统，病毒核酸的复制所需要的能量由宿主细胞的呼吸作用提供。5(2015安徽高考)下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()ACO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能BCO2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在有关酶的催化作用下，可再形成C5D光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高解析：选CATP为C3的还原提供能量，并将能量转移到(CH2O)等有机物中，CO2的固定不需要能量。暗反应中，必须经过CO2的固定和C3的还原才能形成有机物。在暗反应中，一部分C
5、3经过一系列变化形成C5，一部分C3还原成(CH2O)等有机物。在CO2供应不变的情况下，光照强度由强变弱时，光反应提供的H、ATP减少，导致C3还原过程减弱，但此时CO2的固定仍在进行，故短时间内C3含量上升，C5含量下降。6(2015重庆高考)将下图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是()A黑暗条件下，增大、减小B光强低于光补偿点时，、增大C光强等于光补偿点时，、保持不变D光强等于光饱和点时，减小、增大解析：选B图示细胞为水稻叶肉细胞，在黑暗条件下、密闭容器中，该细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸，吸收O2，放出
6、CO2，因此增大、减小。光强低于光补偿点时，光合作用和细胞呼吸同时进行，但细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞吸收O2，放出CO2，此时在密闭容器中增大、减小。光强等于光补偿点时，细胞呼吸强度等于光合作用强度，因此细胞吸收O2速度等于放出CO2速度，即、保持不变。光强等于光饱和点时，光合作用强度最大，细胞光合作用吸收CO2速度大于细胞呼吸吸收O2的速度，因此减小、增大。7(2014天津高考)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过程只在线粒体中进行，过程只在叶绿体中进行B过程产生的能量全部储存在ATP中C过程产生的(CH2O)中的氧全部来自H2OD过程和中均能产生H，二者还
7、原的物质不同解析：选D过程分别表示有氧呼吸和光合作用。若题中所述细胞为真核细胞，则过程进行的场所是细胞质基质和线粒体，过程只发生在叶绿体中；若题中所述细胞为原核细胞，则过程均发生在细胞质中；过程通过有氧呼吸氧化分解有机物释放的能量大部分以热能的形式散失，只有小部分储存在ATP中；过程产生的(CH2O)中的氧全部来自CO2，而不是H2O；过程通过光反应产生的H，用于暗反应还原C3，而有氧呼吸第一、二阶段产生的H，用于第三阶段还原O2，生成H2O，因此二者还原的物质不同。8(2015福建高考)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2C5(即RuBP)2C3。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从
8、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BRuBP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羧化酶活性越高解析：选BCO2C5(RuBP)2C3为CO2的固定，属于光合作用中的暗反应过程。RuBP羧化酶催化CO2的固定过程，发生的场所为叶绿体基质。CO2的固定在有光和无光条件下都能进行，所以RuBP羧化酶催化该过程在有光和无光条件下都可进行。对CO2中的C用同位素14C标记，可以追踪C
9、元素的转移途径，这种方法是同位素标记法。单位时间内14C3生成量越多，说明反应速率越快，即RuBP羧化酶的活性越高。9(2015四川高考)在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中林冠层四种主要乔木的幼苗叶片的生理指标(见下表)。下列分析正确的是()物种指标马尾松苦槠石栎青冈光补偿点(molm2s1)140663722光饱和点(molm2s1)1 4251 255976924(光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光强；光饱和点：达到最大光合速率所需的最小光强)A光强大于140 molm2s1，马尾松幼苗叶肉细胞中产生的O2全部进入线粒体B光强小于1 255 molm2s1，影响苦槠幼苗光合速
10、率的环境因素是CO2浓度C森林中生产者积累有机物的能量总和，即为输入该生态系统的总能量D在群落演替过程中，随着林冠密集程度增大青冈的种群密度将会增加解析：选D光强大于140 molm2s1，即光强大于马尾松幼苗的光补偿点，此时光合速率大于呼吸速率，故叶肉细胞产生的O2一部分进入线粒体，一部分释放到外界。光强小于1 255 molm2s1，即光强小于苦槠幼苗光饱和点，此时光合速率随着光强增大而增大，故影响苦槠幼苗光合速率的环境因素主要是光强。输入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，而不是生产者积累有机物的能量总和。根据表格可知青冈的光补偿点较低，可判断青冈在弱光环境中具有优势，故随着林冠密集
11、程度增大，森林中光照减弱，青冈的种群密度将增加。二、非选择题10.(2014海南高考)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下图所示。据图回答问题：(1)在1224 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。解析：(1)分析题图，第1224 h期间，种子的O2吸收量很少，却释放很多CO2，表明此阶段呼吸方式主要为无氧呼吸。豆科植物种子无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和CO2。(2)
12、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，种子的干物质总量会下降。(3)胚根长出后，O2吸收明显增多，这说明有氧呼吸速率明显提高。答案：(1)无氧细胞质基质CO2和乙醇(2)减少在此期间只有呼吸作用消耗有机物，没有光合作用合成有机物(3)有氧11(2015山东高考)油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。(1)油菜果皮细胞内通过光合作用固定CO2的细胞器是_。光合作用产生的有机物主要以蔗糖的形式运输至种子。种子细胞内的蔗糖浓度比细胞外高，说明种子细胞吸收蔗糖的跨(穿)膜运输方式是_。(2)下图甲表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变
13、化。分析可知，第24天的果实总光合速率_(填“大于”或“小于”)第12天的果实总光合速率。第36天后果皮逐渐变黄，原因是叶绿素含量减少而_(填色素名称)的含量基本不变。叶绿素含量减少使光反应变慢，导致光反应供给暗反应的_和_减少，光合速率降低。(3)图乙表示油菜种子中储存有机物含量的变化。第36天，种子内含量最高的有机物可用_染液检测；据图分析，在种子发育过程中该有机物由_转化而来。解析：(1)光合作用进行的场所是叶绿体。种子细胞内的蔗糖浓度高于细胞外，说明蔗糖的跨膜运输方向为由低浓度到高浓度(逆浓度梯度运输)，由此可知蔗糖的跨膜方式为主动运输。(2)图甲中给出的是果实呼吸速率和净光合速率的柱
14、形图，总光合速率为净光合速率呼吸速率，故第24天的果实总光合速率(6.528.5 mol8 CO2m2g1)小于第12天的果实总光合速率(3.569.5 mol CO2m2g1)。果皮变黄，是因为叶绿素被分解了，导致叶绿素含量减少，而类胡萝卜素含量基本不变。叶绿素含量减少导致光反应减慢，导致供给暗反应的ATP和H减少，进而导致光合速率降低。(3)据图乙可知，第36天含量最高的有机物为脂肪，脂肪可以用苏丹或苏丹染液进行检测；可溶性糖和淀粉减少的同时脂肪在增加，可推知脂肪是由可溶性糖和淀粉转化而来的。答案：(1)叶绿体主动运输(2)小于类胡萝卜素(或：叶黄素和胡萝卜素)H(或：NADPH)ATP(
15、注：两空可颠倒)(3)苏丹(或：苏丹)可溶性糖和淀粉12(2015北京高考)研究者用仪器检测拟南芥叶片在光暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2 s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。(1)在开始检测后的200 s内，拟南芥叶肉细胞利用光能分解_，同化CO2，而在实验的整个过程中，叶片可通过_将储藏在有机物中稳定的化学能转化为_和热能。(2)图中显示，拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在_ molm2s1范围内，在300 s时CO2_达到2.2 molm2s1。由此得出，叶片的总(真正)光合速率大约是_mol CO2m2s1。(本小题所填数值保留至小数点后一位)(3)从图中还可看出，在转入黑
16、暗条件下100 s以后，叶片的CO2释放_，并达到一个相对稳定的水平，这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自于叶绿体中的五碳化合物，可利用_技术进行研究。解析：(1)有光条件下，叶肉细胞利用光能分解水，并同化CO2。整个实验过程中，叶片可通过细胞呼吸将有机物中稳定的化学能转化为ATP中的化学能与热能(散失)。(2)对照图中CO2吸收量读数可知，照光条件下，叶片CO2吸收量的范围为0.20.6 molm2s1。观察题图可知，300 s时CO2的释放量达到最大值2.2 molm2s1，即呼吸速率。叶片的总(真正)光合速率呼吸
17、速率净光合速率，因此总(真正)光合速率应该为2.42.8 mol CO2m2s1。(3)在转入黑暗条件下100 s以后，从坐标图中可以看出，叶片的CO2释放量逐渐减少，并达到相对稳定，结合题中信息推测，叶片可能存在两种呼吸过程，转入黑暗环境后有一种呼吸过程逐渐减弱。(4)要证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自于叶绿体中的五碳化合物，需要研究碳元素在叶片细胞中的运动轨迹，常利用14C同位素示踪技术进行研究。答案：(1)水细胞呼吸ATP中的化学能(2)0.20.6释放量2.42.8(3)逐渐减少(4)14C同位素示踪第一步掌握原理、准确析图，提高图文转换能力明确是什么1光合作用与细胞
18、呼吸过程图解(填空)(1)物质转变过程：物质名称：b：O2，c：ATP，d：ADP，e：NADPH(H)，f：C5，g：CO2，h：C3。生理过程及场所：生理过程光反应暗反应有氧呼吸第一阶段有氧呼吸第二阶段有氧呼吸第三阶段场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质细胞质基质线粒体基质线粒体内膜(2)相应元素转移过程分析：O：H：(3)能量转变过程：2外界条件变化时，C5、C3、H、ATP等物质量的变化模式图(填空)(1)光照强度变化：(2)CO2浓度变化：3影响光合作用的三大因素曲线分析(填空)(1)光照强度(如图1)。原理：主要影响光反应阶段ATP和H的产生。分析P点后的限制因素：(2)CO2的浓度(如
19、图2)。原理：影响暗反应阶段C3的生成。分析P点后的限制因素：(3)温度：通过影响酶的活性而影响光合作用(如图3)。4自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析(填空)(1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线：开始进行光合作用的点：b。光合作用与呼吸作用相等的点：c、e。开始积累有机物的点：c。有机物积累量最大的点：e。(2)密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线：光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：D、H。该植物一昼夜表现为生长，其原因是点低于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。5光合速率与呼吸速率的测定(填空)(1)测定装置：(2)测定方法及解读：测定呼吸速率测
20、定净光合速率第二步明辨角度、掌握路径，找准解题切入点知道为什么1从光合作用与呼吸作用中H的角度分析(1)H的来源、去路过程图解：(2)列表比较H的来源和去向：生理过程H光合作用细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸来源H2O光解产生第一、二阶段第一阶段去向还原C3还原O2，生成H2O还原丙酮酸典例1下图表示生物细胞内H的转移过程，下列分析正确的是()A过程可以发生在叶绿体基粒上，且伴随着ADP的产生B过程一定发生在叶绿体基质中，且必须在光下才能进行C真核细胞的过程发生在线粒体内膜上，且必须有氧气参与D无氧条件下过程产生的H会在细胞中积累解析过程表示光反应，可以发生在叶绿体基粒上，且伴随着ATP的产生；过程通
21、常表示光合作用的暗反应，故光不是必须条件，并且也可发生在没有叶绿体的原核细胞中，此外，还有一些细菌通过化能合成作用可将二氧化碳和水合成(CH2O)，此过程也不需要光，也没有叶绿体参与；真核细胞的过程表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上，且必须有氧气参与；过程表示呼吸作用第一阶段，无氧呼吸产生的H还原丙酮酸生成乳酸或酒精和二氧化碳，不会造成细胞内H的积累。答案C2从光合作用与细胞呼吸中能量变化角度分析(1)ATP的来源、去向过程图解：(2)列表比较ATP的来源与去路： 生理过程ATP光合作用细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸来源光反应产生三个阶段都产生只在第一阶段产生去路用于C3的还原用于各项生命活
22、动(植物的C3还原除外)典例2下面是关于ATP合成的相关过程，与此有关的说法正确的是()A过程1是光合作用的光反应，过程2是细胞呼吸B过程1和过程2都有H的生成和消耗CATP在生物体内的能量来源不同，去向相同DATP在代谢旺盛的细胞中含量很高，以保证生命活动需要解析分析图解可以看出，过程1是光合作用的光反应，过程2是细胞呼吸；过程1中有H的生成但无H的消耗，光反应产生的H用于暗反应中三碳化合物的还原；ATP在生物体内的能量来源不同，可以来自光能，还可以来自有机物氧化分解释放的化学能，去向不同，ATP中的活跃的化学能可以转化为光能、机械能、电能和主动运输的渗透能等；ATP在生物体中含量很少，在代
23、谢旺盛的细胞中转化速度非常快，以保证生命活动需要。答案A3从H2O和CO2的物质变化角度分析(1)关系图解：(2)在光合作用过程中，H2O光解产生O2和H。在有氧呼吸过程中，H2O和丙酮酸参与第二阶段产生CO2和大量的H。对于细胞呼吸来说，产物中有水的一定是有氧呼吸，产物中无水的则为无氧呼吸。(3)细胞呼吸中的CO2变化情况分析：对于细胞呼吸来说，有CO2产生的可能是有氧呼吸也可能是无氧呼吸。若无CO2释放时(在无氧条件下)，只进行乳酸发酵或细胞已死亡。典例3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过程发生在叶绿体类囊体薄膜上，过程发生在线粒体的内膜
24、上B过程发生在线粒体中C过程均需要H和ATP的参与D过程产生的H是相同的物质，过程在线粒体中进行解析过程表示光合作用的光反应，发生在叶绿体类囊体薄膜上，过程表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体的内膜上；过程表示细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中；过程是CO2的固定，不需要H和ATP的参与；过程产生的H是不同的物质，过程是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体中。答案A4从光合作用与细胞呼吸过程中温度变化角度分析如右图所示，在一定温度范围内(A点之前)，适当升高温度，与光合作用有关的酶活性增加较快，而与细胞呼吸有关的酶活性增加较慢，故有利于光合作用的进行。当温度较高时(A点之后到细胞呼吸酶的最适温
25、度之前)，与细胞呼吸有关的酶活性增加较明显，而与光合作用有关的酶活性反而会下降。一般地说，同种植物光合作用的最适温度要低于细胞呼吸的最适温度。此外，图中两条曲线的交点处净光合速率为0。适当增加昼夜温差，提高植物白天的光合速率，降低晚上的呼吸速率，则一天内有机物积累量增加，有利于植物的生长。典例4下图甲为光合作用最适温度条件下，植物光合速率测定装置图，图乙中a、b为测定过程中某些生理指标相对量的变化。下列说法不正确的是()A图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动，再放到黑暗环境中有色液滴向左移动B若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件不变，则植物幼苗叶绿体产生NADPH
26、的速率将不变C一定光照条件下，如果再适当升高温度，真光合速率会发生图乙中从b到a的变化，同时呼吸速率会发生从a到b的变化D若图乙表示甲图植物光合速率由a到b的变化，则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度解析图甲装置在较强光照下，植物光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物所需CO2由CO2缓冲液提供，而产生的O2会使装置中气体体积增大，因此有色液滴向右移动，如果再放到黑暗环境中，植物呼吸消耗O2而产生的CO2又被CO2缓冲液吸收，因此有色液滴向左移动。若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，虽然光照条件不变，但由于无CO2提供，暗反应不能为光反应提供ADP与NADP等物质，从而影响光
27、反应的进行，产生NADPH的速率将下降。在光合作用最适温度时再升高温度，与光合作用有关的酶活性会下降，真光合速率下降，而一般情况下与细胞呼吸有关的酶的最适温度较高，此时酶活性会随温度升高而升高，因此呼吸速率会升高。光合速率由a到b变化，说明光合速率升高了，影响光合速率的因素有光照强度、浓度、温度等，适当提高CO2浓度会增大光合速率。答案B5从光合速率与呼吸速率之间的关系角度分析(1)图解光合速率与呼吸速率的关系：(2)三种速率的表示方法和测定方法：项目表示方法测定方法净光合速率(又称表观光合速率)单位时间O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量光照下测定植物吸收CO2或释放O2量真正光合速
28、率(又称实际光合速率)单位时间O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量呼吸速率(黑暗中测量)单位时间CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量黑暗下测定植物CO2释放量或O2吸收量典例5菰是水稻的一种，其茎基部膨大可作蔬菜食用，称茭白。科学家对菰的光合作用特性进行研究，将菰的倒数第三片功能叶片在不同温度和光照强度下进行离体培养，利用红外CO2分析仪分析CO2浓度的变化，所得结果如下图1所示：(1)分析图1，在温度为_时，菰叶片的光合速率和呼吸速率相同。(2)分析图1，用CO2消耗量来表示，35 时菰叶片的真光合速率约为_molm2s1。(3)科学家进一步制作出了光饱和点和光补偿点与温度的
29、对应关系图，如下图2、图3所示。图2的曲线是在温度为_时作出来的。(4)种植菰的最适条件是温度_，光照强度_ Lx。(5)研究发现，在一天中，菰叶片中细胞间隙CO2的浓度和净光合速率的值呈现出负相关性，请简要解释出现这种现象的原因_。解析(1)图1的左边纵坐标表示净光合速率，菰叶片的光合速率和呼吸速率相同时净光合速率为0，此时对应的温度为3 和50 。(2)从图1曲线可知，35 时的净光合速率为20 molm2s1，呼吸速率为4.5 molm2s1，故真光合速率为24.5 molm2s1。(3)当光照达到某一光照强度时，随光照强度增大净光合速率不再增加，此时的光照强度即为光饱和点。光补偿点是指
30、真光合速率与呼吸速率相等，即净光合速率为0时的光照强度。由图2可知，光饱和点为1 040 Lx，光补偿点为45 Lx，对应图3的两条曲线可知，当光饱和点为1 040 Lx时，对应温度范围为2535 ，而光补偿点为45 Lx时，对应的温度为30 。由此可知图2曲线是在30 时作出来的。(4)最适宜植物生长的条件应是净光合速率最大时的条件。对应图1中的温度条件是30 ，对应图2中的光照条件是1 040 Lx。(5)由于光合作用消耗CO2，因此净光合速率越大，消耗的CO2越快，则留在叶片间隙中的CO2越少。答案(1)3 、50 (2)24.5(3)30(4)301 040(5)净光合速率越大，CO2
31、的消耗就越快，叶片间隙中(外界环境中)的CO2浓度就越低第三步全析题型、点拨技巧，高考百变难离其宗学会怎么做1光合作用有关的计算方法(1)物质的量换算法：根据光合作用总化学方程式：6CO212H2OC6H12O66O26H2O绿叶吸收CO2的量释放O2的量合成C6H12O6的量661，因此，已知绿叶吸收的CO2的量(m)或释放的O2的量(n)，就可以迅速求出C6H12O6的量(w)或质量(G)。即：wm/6n/6，G(m/6)18030m。注：此处的“量”指的是“物质的量”。(2)线段分析计算法：在绿叶圆孔片的称干重实验或黑白瓶实验中，有时会出现总光合速率与净光合速率相混淆的情况，极易出错，如
32、果使用线段分析计算的方法，问题就变得简单多了。例1将同一菠菜叶片用打孔器打成叶圆片若干，分组进行如下实验。已知叶片实验前，在不同温度下分别暗处理1 h，测其质量变化，立即再光照1 h(光照强度相同)，再测其质量变化，得到如下结果：组别甲乙丙丁温度()27282930暗处理后质量变化(mg)1231光照后与暗处理前质量变化(mg)3331参与光合作用的酶的最适温度约为_，温度为30 时叶片总光合速率为_。分析解答本题的关键是明白光照后的净光合作用量是从暗处理之后开始积累的，而题目已知的条件是光照后与暗处理前质量的变化，直接计算总光合速率时很容易错把净光合作用量当成总光合作用量。而用线段分析计算法
33、就不会犯此错误了。假设暗处理前(A点)叶圆片的质量为W，暗处理1 h后(AB段)的质量变化为M，即呼吸速率；再给1 h光照(CE段)叶圆片积累的总量是N，即净光合速率，则光照后与暗处理前(DE段)的质量变化为XNM，线段关系如上图所示，所以净光合速率(N)XM，总光合速率X2M。上图可以转换成：组别甲乙丙丁温度()27282930净光合速率(mg/h)4562总光合速率(mg/h)5793因此，参与光合作用的酶的最适温度约为29 ；温度为30 时叶片总光合速率为3 mg/h。答案29 3 mg/L(3)利用坐标曲线计算：在已知光合速率与自变量的关系表格的情况下，要求我们计算出未列出表格内的数据
34、。这时我们可以利用表格数据作坐标曲线，然后再根据曲线的变化规律求出未列入表格中的数据。例2在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定某双子叶植物叶片在不同光照条件下的光合速率，结果见下表。表中负值表示CO2释放量，正值表示CO2吸收量。光照强度(klx)1.03.05.07.08.010.0光合速率CO2 mg/(100 cm2叶h)2.02.06.010.012.012.0回答下列问题：(1)该植物叶片的呼吸速率是_CO2 mg/(100 cm2叶h)。(2)在光照强度为_klx时，该植物叶片光合作用合成量和呼吸作用消耗量相等。分析在回答绿叶呼吸速率时，首先要根据表格中的数据绘制坐标曲线，然
35、后将曲线延长至与纵轴相交，交点所代表的值即呼吸速率；另外，曲线在2 klx时与横轴相交，说明此时的呼吸速率与光合速率相等。答案(1)4(2)2(4)还原光合作用或细胞呼吸曲线进行计算：在只给定了曲线的情况下，要根据图示条件去计算时，往往可以通过还原未知问题的曲线来回答。例3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细胞呼吸的影响，结果如下图所示。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 时的相等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两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞
36、呼吸消耗的有机物的量相等分析 在此题中只提供了绿叶在光照下的净光合速率和黑暗下的呼吸速率，如题图所示。如何知道绿叶在不同温度下的总光合速率呢？我们可以利用总光合速率呼吸速率净光合速率，从而还原出总光合速率的曲线(如右图所示)，再来回答题中问题就非常容易了。 当然，在只提供了总光合速率和净光合速率曲线的情况下，同样可以利用此方法还原出呼吸速率的曲线。依此类推，在已知总光合速率和呼吸速率曲线的情况下可还原出净光合速率曲线，然后依照题目所提出的问题进行解答、计算。答案A(5)“半叶法”测光合作用有机物的生产量：本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率
37、测定。例4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作用强度，其单位是 mg/(dm2h)。若MMBMA，则M表示_。分析如图所示，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小时后叶
38、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小时后初始质量呼吸作用有机物的消耗量。所以，MMBMA，就是光合作用有机物经过6小时干物质的积累数(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)。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/dm2h)。答案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2“黑白瓶”中有关光合作用与细胞呼吸的计算方法“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：规
39、律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。例5暑假期间，生物组老师们从衡水湖的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，测得剩余水样的初始溶氧量为10 mg/L。所用白瓶为透明玻璃瓶，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强度下(由ae光照逐渐加强)。24 h后，实测六对黑白瓶中的溶氧量，记录数据如表1所示。光照强度(klx)0abcde白瓶溶氧量(mg/L)41016243030
40、黑瓶溶氧量(mg/L)444444表1(1)黑瓶中溶氧量降低为4 mg/L的原因是_。该瓶中所有生物的呼吸耗氧量为_mg/(L24 h)。(2)该方法也可以用来测定池塘各深度群落日代谢的平均氧浓度变化，若某实验结果如表2所示。水深1 m2 m3 m4 m水底瓶中氧气的变化mg/(L24 h)白瓶32013黑瓶11113表2据表分析，该池塘生物一昼夜产生的氧气量为_mg/L，消耗的氧气量为_mg/L。分析(1)在不透光的黑瓶中，所有的生物都只进行呼吸作用(植物因无光不进行光合作用)，溶氧量因呼吸消耗而降低。由于初始溶氧量为10 mg/L,24 h后溶氧量为4 mg/L，因此，黑瓶中所有生物的呼吸
41、消耗氧量为6 mg/(L24 h)。(2)通过对比表2中数据可以发现，4 m以下的水中黑白瓶内的含氧量相同，说明4 m以下水中的生物不进行光合作用。该池塘生物一昼夜“产生的”氧气量，指的就是24 h实际产生氧气的量。结合第(1)题的分析可知：一昼夜，白瓶中1 m水深处产氧气4 mg/L，消耗1 mg/L，剩余3 mg/L；2 m水深处产氧气3 mg/L，消耗1 mg/L，剩余2 mg/L。3 m水深处产氧气1 mg/L，消耗1 mg/L，剩余0 mg/L。故综合来看13 m水深一昼夜产氧气4318 mg/L，整个池塘中耗氧量为黑瓶中1 m水底对应数值的和。答案(1)黑瓶中生物呼吸耗氧，植物不能
42、进行光合作用产生氧气6(2)873连续光照与交替光照类问题光合作用中的光反应和暗反应是在不同酶的催化作用下相对独立进行的。一般情况下，光反应的速率比暗反应快，在连续光照条件下，光反应产生的H和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应抑制了光反应的进行，限制了光合作用的速率，降低了光能利用率。而在光照和黑暗交替进行的条件下，光反应刚停止时暗反应仍可进行一段时间，光反应产生的H和ATP可以被暗反应充分利用，从而提高了光能利用率。例6(2015全国卷)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、
43、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
44、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_。(2)A、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。分析(1)C组与D组相比，C组的光照总时间为D组的一半，而光合作用产物接近D组的光合作用产物，说明C组在单位光照时间内合成有机物的量高于D组，从而也说明光合作用的有些过程不需要光照，这些过程属于暗反应，发生在叶绿体基质中。(2)A、B、C三组中光照与黑暗交替频率依次增加，而三组的光合作用产物也依次增加，说明随着光照与黑暗交替频率的增加，光反应产生的还原型辅酶和ATP能被充分利用与及时再
45、生，从而产生了更多的有机物。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和还原型辅酶第2课时光合作用与细胞呼吸(难点增分课)一、选择题1(2014全国卷)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是()AO2的产生停止BCO2的固定加快CATP/ADP比值下降DNADPH/NADP比值下降解析：选B黑暗处理后，光反应停止，O2的产生停止。ATP和NADPH是光反应的产物，同时也是暗反应的原料，黑暗处理后，ATP和NADPH的产生减少，且仍被暗反应所消耗，产生的A
46、DP和NADP增多。光反应产生的ATP和NADPH减少，使得暗反应产生的C5减少，CO2的固定减慢。2(2013全国卷)关于叶绿素的叙述，错误的是()A叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B被叶绿素吸收的光可用于光合作用C叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光解析：选D镁是合成叶绿素a和叶绿素b的必需元素；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，用于光合作用的光反应过程；叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同；叶绿素不能有效地吸收绿光，绿光被反射出去，使植物呈现绿色。3(2014海南高考)关于小麦光合作用的叙述，错误的是()A类囊体膜上产生的ATP可用于暗反应B夏季
47、晴天光照最强时，小麦光合速率最高C进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原D净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长解析：选B类囊体上产生的ATP可用于暗反应；夏季晴天光照最强时，小麦叶片的气孔关闭而出现午休现象，导致光合作用的原料减少，小麦光合速率反而下降；进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原；净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长。4(2014全国卷)关于光合作用和呼吸作用的叙述，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呼吸作用提供能量解析：选C光合作用的光反应
48、中有ATP的合成，需要原料ADP和磷酸。光合作用中叶绿素吸收光能的过程与酶的催化作用无关。乳酸是无氧呼吸的产物，在人体内不能继续分解供能，人体在剧烈运动时所需的能量主要是由有氧呼吸提供的。病毒无独立的代谢系统，病毒核酸的复制所需要的能量由宿主细胞的呼吸作用提供。5(2015安徽高考)下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()ACO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能BCO2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在有关酶的催化作用下，可再形成C5D光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高解析：选CATP为C3的还原提供能量，并将能量转移到
49、(CH2O)等有机物中，CO2的固定不需要能量。暗反应中，必须经过CO2的固定和C3的还原才能形成有机物。在暗反应中，一部分C3经过一系列变化形成C5，一部分C3还原成(CH2O)等有机物。在CO2供应不变的情况下，光照强度由强变弱时，光反应提供的H、ATP减少，导致C3还原过程减弱，但此时CO2的固定仍在进行，故短时间内C3含量上升，C5含量下降。6(2015重庆高考)将下图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是()A黑暗条件下，增大、减小B光强低于光补偿点时，、增大C光强等于光补偿点时，、保持不变D光强等于光饱和点
50、时，减小、增大解析：选B图示细胞为水稻叶肉细胞，在黑暗条件下、密闭容器中，该细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸，吸收O2，放出CO2，因此增大、减小。光强低于光补偿点时，光合作用和细胞呼吸同时进行，但细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞吸收O2，放出CO2，此时在密闭容器中增大、减小。光强等于光补偿点时，细胞呼吸强度等于光合作用强度，因此细胞吸收O2速度等于放出CO2速度，即、保持不变。光强等于光饱和点时，光合作用强度最大，细胞光合作用吸收CO2速度大于细胞呼吸吸收O2的速度，因此减小、增大。7(2014天津高考)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过程只在线粒体中进行，
51、过程只在叶绿体中进行B过程产生的能量全部储存在ATP中C过程产生的(CH2O)中的氧全部来自H2OD过程和中均能产生H，二者还原的物质不同解析：选D过程分别表示有氧呼吸和光合作用。若题中所述细胞为真核细胞，则过程进行的场所是细胞质基质和线粒体，过程只发生在叶绿体中；若题中所述细胞为原核细胞，则过程均发生在细胞质中；过程通过有氧呼吸氧化分解有机物释放的能量大部分以热能的形式散失，只有小部分储存在ATP中；过程产生的(CH2O)中的氧全部来自CO2，而不是H2O；过程通过光反应产生的H，用于暗反应还原C3，而有氧呼吸第一、二阶段产生的H，用于第三阶段还原O2，生成H2O，因此二者还原的物质不同。8
52、(2015福建高考)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2C5(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BRuBP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羧化酶活性越高解析：选BCO2C5(RuBP)2C3为CO2的固定，属于光合作用中的暗反应过程。RuBP羧化酶催化CO2的固定过程，发生的场所为叶绿体基质。CO2的固定在
53、有光和无光条件下都能进行，所以RuBP羧化酶催化该过程在有光和无光条件下都可进行。对CO2中的C用同位素14C标记，可以追踪C元素的转移途径，这种方法是同位素标记法。单位时间内14C3生成量越多，说明反应速率越快，即RuBP羧化酶的活性越高。9(2015四川高考)在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中林冠层四种主要乔木的幼苗叶片的生理指标(见下表)。下列分析正确的是()物种指标马尾松苦槠石栎青冈光补偿点(molm2s1)140663722光饱和点(molm2s1)1 4251 255976924(光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光强；光饱和点：达到最大光合速率所需的最小光强)A光强大
54、于140 molm2s1，马尾松幼苗叶肉细胞中产生的O2全部进入线粒体B光强小于1 255 molm2s1，影响苦槠幼苗光合速率的环境因素是CO2浓度C森林中生产者积累有机物的能量总和，即为输入该生态系统的总能量D在群落演替过程中，随着林冠密集程度增大青冈的种群密度将会增加解析：选D光强大于140 molm2s1，即光强大于马尾松幼苗的光补偿点，此时光合速率大于呼吸速率，故叶肉细胞产生的O2一部分进入线粒体，一部分释放到外界。光强小于1 255 molm2s1，即光强小于苦槠幼苗光饱和点，此时光合速率随着光强增大而增大，故影响苦槠幼苗光合速率的环境因素主要是光强。输入该生态系统的总能量是生产者
55、固定的太阳能，而不是生产者积累有机物的能量总和。根据表格可知青冈的光补偿点较低，可判断青冈在弱光环境中具有优势，故随着林冠密集程度增大，森林中光照减弱，青冈的种群密度将增加。二、非选择题10.(2014海南高考)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下图所示。据图回答问题：(1)在1224 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。解析：(1)分析题图，第1224 h期间，种子的O2吸收
56、量很少，却释放很多CO2，表明此阶段呼吸方式主要为无氧呼吸。豆科植物种子无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和CO2。(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，种子的干物质总量会下降。(3)胚根长出后，O2吸收明显增多，这说明有氧呼吸速率明显提高。答案：(1)无氧细胞质基质CO2和乙醇(2)减少在此期间只有呼吸作用消耗有机物，没有光合作用合成有机物(3)有氧11(2015山东高考)油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。(1)油菜果皮细胞内通过光合作用固定CO2的细胞器是_。光合作用产生的有机物主要以蔗糖的形式运输至种子。种子细胞内的
57、蔗糖浓度比细胞外高，说明种子细胞吸收蔗糖的跨(穿)膜运输方式是_。(2)下图甲表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化。分析可知，第24天的果实总光合速率_(填“大于”或“小于”)第12天的果实总光合速率。第36天后果皮逐渐变黄，原因是叶绿素含量减少而_(填色素名称)的含量基本不变。叶绿素含量减少使光反应变慢，导致光反应供给暗反应的_和_减少，光合速率降低。(3)图乙表示油菜种子中储存有机物含量的变化。第36天，种子内含量最高的有机物可用_染液检测；据图分析，在种子发育过程中该有机物由_转化而来。解析：(1)光合作用进行的场所是叶绿体。种子细胞内的蔗糖浓度高于细胞外，说明蔗糖的跨膜运
58、输方向为由低浓度到高浓度(逆浓度梯度运输)，由此可知蔗糖的跨膜方式为主动运输。(2)图甲中给出的是果实呼吸速率和净光合速率的柱形图，总光合速率为净光合速率呼吸速率，故第24天的果实总光合速率(6.528.5 mol8 CO2m2g1)小于第12天的果实总光合速率(3.569.5 mol CO2m2g1)。果皮变黄，是因为叶绿素被分解了，导致叶绿素含量减少，而类胡萝卜素含量基本不变。叶绿素含量减少导致光反应减慢，导致供给暗反应的ATP和H减少，进而导致光合速率降低。(3)据图乙可知，第36天含量最高的有机物为脂肪，脂肪可以用苏丹或苏丹染液进行检测；可溶性糖和淀粉减少的同时脂肪在增加，可推知脂肪是
59、由可溶性糖和淀粉转化而来的。答案：(1)叶绿体主动运输(2)小于类胡萝卜素(或：叶黄素和胡萝卜素)H(或：NADPH)ATP(注：两空可颠倒)(3)苏丹(或：苏丹)可溶性糖和淀粉12(2015北京高考)研究者用仪器检测拟南芥叶片在光暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2 s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。(1)在开始检测后的200 s内，拟南芥叶肉细胞利用光能分解_，同化CO2，而在实验的整个过程中，叶片可通过_将储藏在有机物中稳定的化学能转化为_和热能。(2)图中显示，拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在_ molm2s1范围内，在300 s时CO2_达到2.2 molm2s1。由此得
60、出，叶片的总(真正)光合速率大约是_mol CO2m2s1。(本小题所填数值保留至小数点后一位)(3)从图中还可看出，在转入黑暗条件下100 s以后，叶片的CO2释放_，并达到一个相对稳定的水平，这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自于叶绿体中的五碳化合物，可利用_技术进行研究。解析：(1)有光条件下，叶肉细胞利用光能分解水，并同化CO2。整个实验过程中，叶片可通过细胞呼吸将有机物中稳定的化学能转化为ATP中的化学能与热能(散失)。(2)对照图中CO2吸收量读数可知，照光条件下，叶片CO2吸收量的范围为0.20.6 mo
61、lm2s1。观察题图可知，300 s时CO2的释放量达到最大值2.2 molm2s1，即呼吸速率。叶片的总(真正)光合速率呼吸速率净光合速率，因此总(真正)光合速率应该为2.42.8 mol CO2m2s1。(3)在转入黑暗条件下100 s以后，从坐标图中可以看出，叶片的CO2释放量逐渐减少，并达到相对稳定，结合题中信息推测，叶片可能存在两种呼吸过程，转入黑暗环境后有一种呼吸过程逐渐减弱。(4)要证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自于叶绿体中的五碳化合物，需要研究碳元素在叶片细胞中的运动轨迹，常利用14C同位素示踪技术进行研究。答案：(1)水细胞呼吸ATP中的化学能(2)0.20
62、.6释放量2.42.8(3)逐渐减少(4)14C同位素示踪第一步掌握原理、准确析图，提高图文转换能力明确是什么1光合作用与细胞呼吸过程图解(填空)(1)物质转变过程：物质名称：b：O2，c：ATP，d：ADP，e：NADPH(H)，f：C5，g：CO2，h：C3。生理过程及场所：生理过程光反应暗反应有氧呼吸第一阶段有氧呼吸第二阶段有氧呼吸第三阶段场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质细胞质基质线粒体基质线粒体内膜(2)相应元素转移过程分析：O：H：(3)能量转变过程：2外界条件变化时，C5、C3、H、ATP等物质量的变化模式图(填空)(1)光照强度变化：(2)CO2浓度变化：3影响光合作用的三大因素曲
63、线分析(填空)(1)光照强度(如图1)。原理：主要影响光反应阶段ATP和H的产生。分析P点后的限制因素：(2)CO2的浓度(如图2)。原理：影响暗反应阶段C3的生成。分析P点后的限制因素：(3)温度：通过影响酶的活性而影响光合作用(如图3)。4自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析(填空)(1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线：开始进行光合作用的点：b。光合作用与呼吸作用相等的点：c、e。开始积累有机物的点：c。有机物积累量最大的点：e。(2)密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线：光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：D、H。该植物一昼夜表现为生长，其原因是点低于A点，说明一昼夜密闭容器中CO2
64、浓度减小，即光合作用呼吸作用，植物生长。5光合速率与呼吸速率的测定(填空)(1)测定装置：(2)测定方法及解读：测定呼吸速率测定净光合速率第二步明辨角度、掌握路径，找准解题切入点知道为什么1从光合作用与呼吸作用中H的角度分析(1)H的来源、去路过程图解：(2)列表比较H的来源和去向：生理过程H光合作用细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸来源H2O光解产生第一、二阶段第一阶段去向还原C3还原O2，生成H2O还原丙酮酸典例1下图表示生物细胞内H的转移过程，下列分析正确的是()A过程可以发生在叶绿体基粒上，且伴随着ADP的产生B过程一定发生在叶绿体基质中，且必须在光下才能进行C真核细胞的过程发生在线粒体内膜上，
65、且必须有氧气参与D无氧条件下过程产生的H会在细胞中积累解析过程表示光反应，可以发生在叶绿体基粒上，且伴随着ATP的产生；过程通常表示光合作用的暗反应，故光不是必须条件，并且也可发生在没有叶绿体的原核细胞中，此外，还有一些细菌通过化能合成作用可将二氧化碳和水合成(CH2O)，此过程也不需要光，也没有叶绿体参与；真核细胞的过程表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上，且必须有氧气参与；过程表示呼吸作用第一阶段，无氧呼吸产生的H还原丙酮酸生成乳酸或酒精和二氧化碳，不会造成细胞内H的积累。答案C2从光合作用与细胞呼吸中能量变化角度分析(1)ATP的来源、去向过程图解：(2)列表比较ATP的来源与去路
66、： 生理过程ATP光合作用细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸来源光反应产生三个阶段都产生只在第一阶段产生去路用于C3的还原用于各项生命活动(植物的C3还原除外)典例2下面是关于ATP合成的相关过程，与此有关的说法正确的是()A过程1是光合作用的光反应，过程2是细胞呼吸B过程1和过程2都有H的生成和消耗CATP在生物体内的能量来源不同，去向相同DATP在代谢旺盛的细胞中含量很高，以保证生命活动需要解析分析图解可以看出，过程1是光合作用的光反应，过程2是细胞呼吸；过程1中有H的生成但无H的消耗，光反应产生的H用于暗反应中三碳化合物的还原；ATP在生物体内的能量来源不同，可以来自光能，还可以来自有机物氧化分解
67、释放的化学能，去向不同，ATP中的活跃的化学能可以转化为光能、机械能、电能和主动运输的渗透能等；ATP在生物体中含量很少，在代谢旺盛的细胞中转化速度非常快，以保证生命活动需要。答案A3从H2O和CO2的物质变化角度分析(1)关系图解：(2)在光合作用过程中，H2O光解产生O2和H。在有氧呼吸过程中，H2O和丙酮酸参与第二阶段产生CO2和大量的H。对于细胞呼吸来说，产物中有水的一定是有氧呼吸，产物中无水的则为无氧呼吸。(3)细胞呼吸中的CO2变化情况分析：对于细胞呼吸来说，有CO2产生的可能是有氧呼吸也可能是无氧呼吸。若无CO2释放时(在无氧条件下)，只进行乳酸发酵或细胞已死亡。典例3下图表示芍
68、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过程发生在叶绿体类囊体薄膜上，过程发生在线粒体的内膜上B过程发生在线粒体中C过程均需要H和ATP的参与D过程产生的H是相同的物质，过程在线粒体中进行解析过程表示光合作用的光反应，发生在叶绿体类囊体薄膜上，过程表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体的内膜上；过程表示细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中；过程是CO2的固定，不需要H和ATP的参与；过程产生的H是不同的物质，过程是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体中。答案A4从光合作用与细胞呼吸过程中温度变化角度分析如右图所示，在一定温度范围内(A点之前)，适当升高温度，与光合
69、作用有关的酶活性增加较快，而与细胞呼吸有关的酶活性增加较慢，故有利于光合作用的进行。当温度较高时(A点之后到细胞呼吸酶的最适温度之前)，与细胞呼吸有关的酶活性增加较明显，而与光合作用有关的酶活性反而会下降。一般地说，同种植物光合作用的最适温度要低于细胞呼吸的最适温度。此外，图中两条曲线的交点处净光合速率为0。适当增加昼夜温差，提高植物白天的光合速率，降低晚上的呼吸速率，则一天内有机物积累量增加，有利于植物的生长。典例4下图甲为光合作用最适温度条件下，植物光合速率测定装置图，图乙中a、b为测定过程中某些生理指标相对量的变化。下列说法不正确的是()A图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动，再放到黑暗
70、环境中有色液滴向左移动B若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件不变，则植物幼苗叶绿体产生NADPH的速率将不变C一定光照条件下，如果再适当升高温度，真光合速率会发生图乙中从b到a的变化，同时呼吸速率会发生从a到b的变化D若图乙表示甲图植物光合速率由a到b的变化，则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度解析图甲装置在较强光照下，植物光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物所需CO2由CO2缓冲液提供，而产生的O2会使装置中气体体积增大，因此有色液滴向右移动，如果再放到黑暗环境中，植物呼吸消耗O2而产生的CO2又被CO2缓冲液吸收，因此有色液滴向左移动。若将图甲中的CO2缓冲液换
71、成质量分数为1%的NaOH溶液，虽然光照条件不变，但由于无CO2提供，暗反应不能为光反应提供ADP与NADP等物质，从而影响光反应的进行，产生NADPH的速率将下降。在光合作用最适温度时再升高温度，与光合作用有关的酶活性会下降，真光合速率下降，而一般情况下与细胞呼吸有关的酶的最适温度较高，此时酶活性会随温度升高而升高，因此呼吸速率会升高。光合速率由a到b变化，说明光合速率升高了，影响光合速率的因素有光照强度、浓度、温度等，适当提高CO2浓度会增大光合速率。答案B5从光合速率与呼吸速率之间的关系角度分析(1)图解光合速率与呼吸速率的关系：(2)三种速率的表示方法和测定方法：项目表示方法测定方法净
72、光合速率(又称表观光合速率)单位时间O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量光照下测定植物吸收CO2或释放O2量真正光合速率(又称实际光合速率)单位时间O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量呼吸速率(黑暗中测量)单位时间CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量黑暗下测定植物CO2释放量或O2吸收量典例5菰是水稻的一种，其茎基部膨大可作蔬菜食用，称茭白。科学家对菰的光合作用特性进行研究，将菰的倒数第三片功能叶片在不同温度和光照强度下进行离体培养，利用红外CO2分析仪分析CO2浓度的变化，所得结果如下图1所示：(1)分析图1，在温度为_时，菰叶片的光合速率和呼吸速率相同。(2)分析图
73、1，用CO2消耗量来表示，35 时菰叶片的真光合速率约为_molm2s1。(3)科学家进一步制作出了光饱和点和光补偿点与温度的对应关系图，如下图2、图3所示。图2的曲线是在温度为_时作出来的。(4)种植菰的最适条件是温度_，光照强度_ Lx。(5)研究发现，在一天中，菰叶片中细胞间隙CO2的浓度和净光合速率的值呈现出负相关性，请简要解释出现这种现象的原因_。解析(1)图1的左边纵坐标表示净光合速率，菰叶片的光合速率和呼吸速率相同时净光合速率为0，此时对应的温度为3 和50 。(2)从图1曲线可知，35 时的净光合速率为20 molm2s1，呼吸速率为4.5 molm2s1，故真光合速率为24.
74、5 molm2s1。(3)当光照达到某一光照强度时，随光照强度增大净光合速率不再增加，此时的光照强度即为光饱和点。光补偿点是指真光合速率与呼吸速率相等，即净光合速率为0时的光照强度。由图2可知，光饱和点为1 040 Lx，光补偿点为45 Lx，对应图3的两条曲线可知，当光饱和点为1 040 Lx时，对应温度范围为2535 ，而光补偿点为45 Lx时，对应的温度为30 。由此可知图2曲线是在30 时作出来的。(4)最适宜植物生长的条件应是净光合速率最大时的条件。对应图1中的温度条件是30 ，对应图2中的光照条件是1 040 Lx。(5)由于光合作用消耗CO2，因此净光合速率越大，消耗的CO2越快
75、，则留在叶片间隙中的CO2越少。答案(1)3 、50 (2)24.5(3)30(4)301 040(5)净光合速率越大，CO2的消耗就越快，叶片间隙中(外界环境中)的CO2浓度就越低第三步全析题型、点拨技巧，高考百变难离其宗学会怎么做1光合作用有关的计算方法(1)物质的量换算法：根据光合作用总化学方程式：6CO212H2OC6H12O66O26H2O绿叶吸收CO2的量释放O2的量合成C6H12O6的量661，因此，已知绿叶吸收的CO2的量(m)或释放的O2的量(n)，就可以迅速求出C6H12O6的量(w)或质量(G)。即：wm/6n/6，G(m/6)18030m。注：此处的“量”指的是“物质的
76、量”。(2)线段分析计算法：在绿叶圆孔片的称干重实验或黑白瓶实验中，有时会出现总光合速率与净光合速率相混淆的情况，极易出错，如果使用线段分析计算的方法，问题就变得简单多了。例1将同一菠菜叶片用打孔器打成叶圆片若干，分组进行如下实验。已知叶片实验前，在不同温度下分别暗处理1 h，测其质量变化，立即再光照1 h(光照强度相同)，再测其质量变化，得到如下结果：组别甲乙丙丁温度()27282930暗处理后质量变化(mg)1231光照后与暗处理前质量变化(mg)3331参与光合作用的酶的最适温度约为_，温度为30 时叶片总光合速率为_。分析解答本题的关键是明白光照后的净光合作用量是从暗处理之后开始积累的
77、，而题目已知的条件是光照后与暗处理前质量的变化，直接计算总光合速率时很容易错把净光合作用量当成总光合作用量。而用线段分析计算法就不会犯此错误了。假设暗处理前(A点)叶圆片的质量为W，暗处理1 h后(AB段)的质量变化为M，即呼吸速率；再给1 h光照(CE段)叶圆片积累的总量是N，即净光合速率，则光照后与暗处理前(DE段)的质量变化为XNM，线段关系如上图所示，所以净光合速率(N)XM，总光合速率X2M。上图可以转换成：组别甲乙丙丁温度()27282930净光合速率(mg/h)4562总光合速率(mg/h)5793因此，参与光合作用的酶的最适温度约为29 ；温度为30 时叶片总光合速率为3 mg
78、/h。答案29 3 mg/L(3)利用坐标曲线计算：在已知光合速率与自变量的关系表格的情况下，要求我们计算出未列出表格内的数据。这时我们可以利用表格数据作坐标曲线，然后再根据曲线的变化规律求出未列入表格中的数据。例2在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定某双子叶植物叶片在不同光照条件下的光合速率，结果见下表。表中负值表示CO2释放量，正值表示CO2吸收量。光照强度(klx)1.03.05.07.08.010.0光合速率CO2 mg/(100 cm2叶h)2.02.06.010.012.012.0回答下列问题：(1)该植物叶片的呼吸速率是_CO2 mg/(100 cm2叶h)。(2)在光照强
79、度为_klx时，该植物叶片光合作用合成量和呼吸作用消耗量相等。分析在回答绿叶呼吸速率时，首先要根据表格中的数据绘制坐标曲线，然后将曲线延长至与纵轴相交，交点所代表的值即呼吸速率；另外，曲线在2 klx时与横轴相交，说明此时的呼吸速率与光合速率相等。答案(1)4(2)2(4)还原光合作用或细胞呼吸曲线进行计算：在只给定了曲线的情况下，要根据图示条件去计算时，往往可以通过还原未知问题的曲线来回答。例3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细胞呼吸的影响，结果如下图所示。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 时的相等B光照相同时间，在
80、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两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等分析 在此题中只提供了绿叶在光照下的净光合速率和黑暗下的呼吸速率，如题图所示。如何知道绿叶在不同温度下的总光合速率呢？我们可以利用总光合速率呼吸速率净光合速率，从而还原出总光合速率的曲线(如右图所示)，再来回答题中问题就非常容易了。 当然，在只提供了总光合速率和净光合速率曲线的情况下，同样可以利用此方法还原出呼吸速率的曲线。依此类推，在已知总光合速率和呼吸速率曲线的情况下可还原出净光合速率曲线，然后依照题目所提出的问题进行解答、计算。答案A(5)
81、“半叶法”测光合作用有机物的生产量：本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。例4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作用强度，其单位是 mg/(dm2h)。若MMBMA，则M表示_。分析如图所示，A部分遮光，这
82、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小时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小时后初始质量呼吸作用有机物的消耗量。所以，MMBMA，就是光合作用有机物经过6小时干物质的积累数(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)。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/dm2h)。答案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2“黑白瓶”中有关光合作用与细胞呼吸的计算方法“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其
83、中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。例5暑假期间，生物组老师们从衡水湖的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，测得剩余水样的初始溶氧量为10 mg/L。所用白瓶为透明玻璃瓶，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强度下(由ae光照逐渐加强)。24
84、h后，实测六对黑白瓶中的溶氧量，记录数据如表1所示。光照强度(klx)0abcde白瓶溶氧量(mg/L)41016243030黑瓶溶氧量(mg/L)444444表1(1)黑瓶中溶氧量降低为4 mg/L的原因是_。该瓶中所有生物的呼吸耗氧量为_mg/(L24 h)。(2)该方法也可以用来测定池塘各深度群落日代谢的平均氧浓度变化，若某实验结果如表2所示。水深1 m2 m3 m4 m水底瓶中氧气的变化mg/(L24 h)白瓶32013黑瓶11113表2据表分析，该池塘生物一昼夜产生的氧气量为_mg/L，消耗的氧气量为_mg/L。分析(1)在不透光的黑瓶中，所有的生物都只进行呼吸作用(植物因无光不进行
85、光合作用)，溶氧量因呼吸消耗而降低。由于初始溶氧量为10 mg/L,24 h后溶氧量为4 mg/L，因此，黑瓶中所有生物的呼吸消耗氧量为6 mg/(L24 h)。(2)通过对比表2中数据可以发现，4 m以下的水中黑白瓶内的含氧量相同，说明4 m以下水中的生物不进行光合作用。该池塘生物一昼夜“产生的”氧气量，指的就是24 h实际产生氧气的量。结合第(1)题的分析可知：一昼夜，白瓶中1 m水深处产氧气4 mg/L，消耗1 mg/L，剩余3 mg/L；2 m水深处产氧气3 mg/L，消耗1 mg/L，剩余2 mg/L。3 m水深处产氧气1 mg/L，消耗1 mg/L，剩余0 mg/L。故综合来看13
86、 m水深一昼夜产氧气4318 mg/L，整个池塘中耗氧量为黑瓶中1 m水底对应数值的和。答案(1)黑瓶中生物呼吸耗氧，植物不能进行光合作用产生氧气6(2)873连续光照与交替光照类问题光合作用中的光反应和暗反应是在不同酶的催化作用下相对独立进行的。一般情况下，光反应的速率比暗反应快，在连续光照条件下，光反应产生的H和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应抑制了光反应的进行，限制了光合作用的速率，降低了光能利用率。而在光照和黑暗交替进行的条件下，光反应刚停止时暗反应仍可进行一段时间，光反应产生的H和ATP可以被暗反应充分利用，从而提高了光能利用率。例6(2015全国卷)为了探究不同光照处理对植物光合
87、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1
88、00%。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_。(2)A、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。分析(1)C组与D组相比，C组的光照总时间为D组的一半，而光合作用产物接近D组的光合作用产物，说明C组在单位光照时间内合成有机物的量高于D组，从而也说明光合作用的有些过程不需要光照，这些过程属于暗反应，发生在叶绿体基质中。(2)A、B、C三组中光照与黑暗交替频率依次增加，而三组的光合作用产物也依次增加，说明随着光照与黑暗交替频率的增加，光反应产生的还原型辅酶和ATP能被充分利用与及时再生，从而产生了更多的有机物。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和还原型辅酶
