1、专题二 两大基础代谢光合作用和细胞呼吸考纲要求 1.光合作用的基本过程()。2.影响光合作用速率的环境因素()。3.细胞呼吸()。CO2H2O光能叶绿体(CH2O)O2叶绿体类囊体薄膜上 ADPPi 光、酶ATP2H2O光4HO2将光能转变为ATP中活跃化学能 CO2C5酶2C3有机物中稳定化学能 光、CO2、温度等 C6H12O66H2O6O2酶 12H2O6CO2能量2C3H4O36H2O酶6CO220H能量(少)24H6O2酶12H2O能量(多)C6H12O6酶2C2H5OH2CO2能量(少)C6H12O6酶2C3H6O3能量(少)温度、O2、H2O等 考点一 光合作用与细胞呼吸的过程及
2、内在关系 1.(2014全国课标，6)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 人体在剧烈运动时有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，但其所需要的能量主要是由有氧呼吸提供，无氧呼吸产生的乳酸，乳酸不能直接分解供能，C错误。C 2.(2013 课标，3)下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是()A.肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸 B.与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码指导合成 C.破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环
3、境中 D.有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同 解析 破伤风芽孢杆菌的代谢类型是异养厌氧型，在有氧的环境中，破伤风芽孢杆菌的代谢要受到抑制，C错。答案 C 3.(2016天津卷，2)在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是()A.红光，ATP下降B.红光，未被还原的C3上升 C.绿光，H下降D.绿光，C5上升 解析 叶绿体中的色素对红光的吸收率高，光反应快，对绿光的吸收率很低，光反应慢，A错误，C正确；光反应快，C3被还原的量多，剩余的少，B错误；绿光照射时，光反应速率降低，C5下降，故D不
4、正确。答案 C 高考对本知识点的考查侧重于光合作用与细胞呼吸的过程，物质、能量转化关系，对反应场所及各阶段反应物、生成物确认及相关实验探究也常作为考查点，题型既有选择题也有非选择题。1.构建1个模型光合作用与细胞呼吸的关系 2.理清3种元素的转移途径 有机物 丙酮酸 H H O2 H2O 3.清除细胞呼吸的7个失分盲点(1)细胞呼吸的实质是氧化分解有机物，释放能量，无论是否有氧气的参与，都是生物氧化过程。(2)细胞呼吸的底物是有机物而并不只是糖类，糖类是主要的能源物质。(3)线粒体只能利用丙酮酸，不能吸收利用葡萄糖(4)能量ATP，呼吸作用释放的能量包括ATP中的能量和以热能散失的能量。(5)
5、有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的可能是有氧呼吸，也可能是无氧呼吸，但一定不是乳酸发酵。(6)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。(7)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等，因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。(1)证明光合作用所释放的O2来自于水与用紫外线等处理青霉素选 育 高 产 青 霉 素 菌 株 所 用 核 心 技 术 相 同(2016 全 国 卷 ，2A)()(2)人体细胞内O2/CO2的比值，线粒体内比细胞质基质高(2015山东，4B)()(3)适宜条件下光合作用过程中C5/C3的比值，停止供
6、应CO2后比停止前高(2015山东卷，4D)()(4)大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时，若突然停止CO2供应，短时间内叶绿体中C5和ATP含量都会升高(2013 山东，25节选)()(5)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(2010天津，1改编)()答案(1)(2)(3)(4)(5)提示(1)前者所用方法是放射性同位素标记法，后者所用方法为诱变育种技术。(2)人体细胞内CO2最高处或O2最低处应为线粒体。1.(2016河北正定模拟)长期浸水会导致树根变黑腐烂。树根从开始浸水到变黑腐烂的过程中，细胞呼吸速率的变化曲线如图所示。下列叙述不正确的是()细胞呼吸的类型及
7、过程 A.阶段根细胞的有氧呼吸速率下降 B.阶段根细胞的无氧呼吸速率上升 C.阶段曲线下降的主要原因与阶段不同 D.细胞在a点的有氧呼吸强度小于b点 解析 阶段开始浸水，随着时间的推移，溶氧量逐渐减少，所以有氧呼吸速率下降；阶段随着氧浓度的降低，无氧呼吸速率上升；阶段细胞长期进行无氧呼吸，供能不足，且产生的酒精对细胞有毒害作用，导致呼吸速率下降；a点既有较弱的有氧呼吸，也有较弱的无氧呼吸，而b点进行较强的无氧呼吸，不进行有氧呼吸。答案 D 2.(2016山东临沂模拟)下图表示糖类代谢的示意图，相关叙述正确的是()A.过程需要水的参与，发生在线粒体的内膜上 B.过程产生少量的ATP，、产生大量的
8、ATP C.过程可以发生在人体的肝脏或肌肉细胞中 D.过程不发生在人体细胞中，是因为缺乏相关的酶 解析 图中过程发生在线粒体基质中，过程发生在线粒体的内膜上，产生大量的ATP，A错误；图中、过程均产少量ATP，B错误；肌肉细胞中不能发生糖原向葡萄糖的转化，C错误；产乳酸还是产酒精的无氧呼吸取决于相应酶，故D项正确。答案 D “两看法”判断细胞呼吸的类型(1)一看反应物和产物：消耗O2或产物中有H2O，一定存在有氧呼吸。产物中有酒精或乳酸，一定有无氧呼吸。(2)二看物质的量的关系：无CO2产生只进行无氧呼吸产生乳酸。不耗O2，但产生CO2只进行产生酒精的无氧呼吸。消耗O2等于释放CO2只进行以葡
9、萄糖为底物的有氧呼吸。CO2释放量大于O2吸收量既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸。CO2释放量小于O2吸收量底物有脂肪被氧化分解 1.(2016海南卷)下列叙述错误的是()A.温度和光照会影响CO2的同化速率 B.光合作用中O2的产生发生在光反应阶段 C.光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应 D.土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖 解析 温度影响酶活性，光照影响光反应，二者均会影响暗反应中CO2的同化速率，A项正确；光反应分解水，产生O2，B项正确；光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应，C项错误；硝化细菌属于自养型生物，可以利用CO2和H2O合成糖类。答案 C 考查光合作用色素
10、、结构及过程 2.如图表示在夏季的一个晴天，某阳生植物叶肉细胞光合作用过程中C3、C5的含量变化，若某一天中午天气由晴转阴，此时细胞中C3、C5含量的变化分别相当于曲线中的哪一段()A.de段(X)，de段(Y)B.cd段(X)，bc段(Y)C.de段(Y)，cd段(X)D.bc段(Y)，bc段(X)解析 题干信息“由晴转阴”是解题的关键。光照强度下降，植物叶肉细胞光反应速率下降，H和ATP含量下降，导致C3还原过程减弱，短时间内C3消耗量下降、生成量不变而有所积累，C5的生成量下降；另一方面，CO2继续与C5生成C3，C5消耗量短时间不变。故C3含量短时间上升，相当于曲线中的de段(X)，而
11、C5含量短时间下降，相当于曲线中的de段(Y)。综上所述，A正确。答案 A【典例】(2016山东枣庄模拟)图1中，表示某植物细胞某些代谢过程，ae表示相关物质，图2表示在不同温度下，测定该植物叶片1 cm2重量变化情况的操作流程及结果，以下分析错误的是()光合作用与细胞呼吸的内在关系 A.图1中，过程，能产生ATP的是、B.物质a、b分别是氧气、二氧化碳 C.从图2分析，该植物的呼吸速率为X，实际光合速率可表示为Y2X D.从图2分析，维持12 h光照，12 h黑暗，温度维持16，植物不能生长 慧眼识图 答案 D【对点小练】(2016东北三省名校联考)下图是绿色植物叶肉细胞的部分代谢过程图解，
12、相关叙述正确的是()A.过程表示光合作用暗反应，无光条件下能正常进行 B.过程发生在细胞质基质中，所有活细胞都能进行 C.过程表示有氧呼吸第二阶段，无氧条件下能正常进行 D.过程产生的H、ATP、CO2都用于过程 解析 过程表示光合作用的暗反应阶段，有光和无光在短时间内都可以进行，但是当暗反应将光反应提供的ATP和H消耗尽后，暗反应无法正常进行，A错误；过程表示细胞呼吸(有氧呼吸和无氧呼吸)的第一阶段，场所是细胞质基质，所有活细胞都能进行，B正确；过程表示有氧呼吸的第二阶段，在无氧条件下，丙酮酸无法进入线粒体，在细胞质基质中被还原为酒精和H2O或乳酸，C错误；过程产生的H在有氧呼吸第三阶段与氧
13、气结合生成水，ATP供给各种生命活动所需要的能量，而CO2则一部分供给光合作用，一部分释放到空气中，D错误。答案 B 光合作用中H为NADPH，细胞呼吸中H为NADH，二者不是同种物质。考点二 光合作用与细胞呼吸的影响因素及应用 1.(2016全国课标卷，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，
14、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_。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。(
15、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。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 2.(2014新课标，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题。(1)当CO2浓度为A时，高光强下该植物的净光合速率为 。CO2浓度在AB之间时，曲线 表示了净光合速率随CO2浓度的增高
16、而增高。(2)CO2浓度大于C时，曲线b和c所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_。(3)当环境中CO2浓度小于A时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量 (填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑 这一因素的影响，并采取相应措施。解析(1)根据曲线图可知，当CO2浓度为A时，高光强下(曲线a)该植物的净光合速率为0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当CO2浓度在AB之间时，曲线a、b、c的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。(2)由题图可知，影响净光合速率
17、的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于C时，由于受光强的限制，光反应产生的H和ATP不足，暗反应受到限制，曲线b和c的净光合速率不再增加。(3)当环境中的CO2浓度小于A时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率小于0，说明该植物此时呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。答案(1)0 a、b、c(2)光强(3)大于(4)光强 高考常结合坐标曲线或柱形图模型，考查光合作用、细胞呼吸的影响因素及其在生产实践中的应用，对总光合速率、净光合速率
18、与呼吸速率的考查也较多，尤其是光合速率曲线中不同区段限制因子分析，光饱和点、补偿点移动等问题。1.影响细胞呼吸的4大外界因素 适当降温 低氧 注：涉及“长期浸于水中烂根或发黑等”现象，均由无氧呼吸产生酒精所致。CO2 2.在相对密闭的环境中昼夜CO2含量的变化曲线图分析(O2变化与CO2相反)不生长 3.解读真正(总)光合速率、表观(净)光合速率与呼吸速率的关系【典例】为研究提高大棚内CO2浓度对油桃光合作用的影响，测得自然种植的大棚和人工一次性施加CO2的大棚内油桃光合速率变化曲线如图。据图分析正确的是()以坐标图为载体考查影响光合与呼吸速率的因素 A.光照时H的运动方向是从叶绿体基质到类囊
19、体薄膜 B.分析两条曲线的变化规律可知人工施加CO2的最佳时间是10时 C.两大棚同时通风时间为10时 D.图中阴影部分面积表示813点的有机物积累量 慧眼识图 答案 C【对点小练】(2016成都树德中学模拟)将两株植物放在封闭的玻璃罩内，用全素营养液置于适宜光照下进行培养(如甲图所示)，假定玻璃罩内植物的生理状态和自然环境中的生理状态相同，且空气湿度对植物蒸腾作用的影响、微生物对CO2浓度影响均忽略不计。进行如下实验：实验一：用CO2浓度测定仪测定了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如乙图所示曲线；实验二：利用甲装置研究该植物在适宜光照下、不同温度下分别暗处理1 h，再光照1 h(光照强
20、度相同)，测其有机物变化，得到数据如图丙所示。请据图分析回答：(1)图甲中在植物的全素营养液中加入H218O，在钟罩内最初检测到的放射性物质是 。在钟罩内的CO2中检测到放射性的18O，这是因为水参与了 中的反应；植物对全素营养液中矿质元素的吸收具有选择性，这取决于_。(2)图 乙 曲 线 中 EF 段 CO2 浓 度 降 低 速 率 缓 慢，是 因为 ，影响CD段CO2相对含量下降的主要环境因素是 ，若D点和H点对应时刻的呼吸强度相等，则D点时的光照强度 (大于、等于、小于)H点时的光照强度。(3)由图丙可知，该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的四个温度中分别是 、；在光合作用的最适温
21、度下，该植物每天光照11 h，则该植物一天增重 。答案(1)氧气 线粒体基质 根细胞膜上载体的种类和数量(2)正午时环境温度较高，叶片上的气孔关闭，CO2吸收速率降低 光照强度 大于(3)29 29 27 mg 植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”(如下图中n值为净光合速率，n值0时，光合速率呼吸速率，植物生长取决于图中虚线变化。)注：快速确认曲线图中“总光合速率”与“净光合速率”：若光照强度为“0”时，CO2吸收量(或光合速率)从“0”开始，则描述指标为“总光合速率”，若此时CO2吸收量从负值开始，则描述指标应为净光合速率。1.(2015四川卷，4)在适宜温度和大气CO2浓度条件下，
22、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()以数据信息为载体考查两大代谢的影响因素 物种 指标 马尾松 苦槠 石栎 青冈 光补偿点/(molm2s1)140 66 37 22 光饱和点/(molm2s1)1 425 1 255 976 924(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
23、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 由表格可知光强140(molm2s1)正好是马尾松的光补偿点，当光强大于光补偿点时，光合速率大于呼吸速率，此时叶肉细胞产生的O2不仅进入线粒体参与有氧呼吸，还有多余的O2释放到细胞外，A错误；由表格可知光强1255(molm2s1)正好是苦槠的光饱和点，当光强小于光饱和点时，限制光合速率的主要环境因素是光照强度，当光强大于光饱和点时，限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度，B错误；输入生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，而非生产者积累的有机物的能量总和，C 错误。答案 D 2.(2016全国重点中学冲刺卷)某生物小组人员
24、在研究某种番茄的黄化突变体与野生型时发现，番茄的黄化突变体与野生型相比，叶片中的叶绿素、类胡萝卜素含量均降低。净光合速率、呼吸速率及相关指标见下表。请回答下列问题：材料 叶绿素 a/b 类胡萝卜素/叶绿素 净光合速率/(molCO2 m2s1)m2s1)m2s1)突变体 9.30 0.32 5.66 239.07 3.60 野生型 6.94 0.28 8.13 210.86 4.07 细胞间CO2浓度（molCO2呼吸速率（molCO2(1)叶绿体中的色素分布在 上，可用 法分离叶绿体中的色素，色素分离的结果中，呈黄绿色的色素带是 (填色素名称)。(2)番茄的黄化突变体中，叶绿素a向叶绿素b的
25、转化过程可能受到 (填“促进”或“抑制”)。番茄叶肉细胞有氧呼吸的第 阶段产生CO2，发生在 (填具体部位)。(3)与野生型相比，突变体叶片叶绿体对CO2的消耗速率降低了(molCO2m2s1)。研究人员认为气孔不是导致突变体光合速率降低的因素，依据是_。解析(1)叶绿体内的色素分布在类囊体薄膜上,用纸层析法分离叶绿体中的色素。色素分离的结果中,呈黄绿色的色素带是叶绿素b。(2)分析表中数据可知,突变体叶绿素a/b明显高于野生型,原因可能是黄化突变体中,叶绿素a向叶绿素b的转化过程受到抑制。有氧呼吸的第二阶段产生CO2,场所是线粒体基质。(3)根据表中数据可知,突变体的总光合速率5.663.6
26、09.26(molCO2m2s1),野生型的总光合速率8.134.0712.20(molCO2m2s1),所以与野生型相比,突变体叶片叶绿体对CO2的消耗速率降低了12.209.262.94(molCO2m2s1)。由于突变体叶片中的细胞间CO2浓度较高，说明气孔不是导致突变体光合速率降低的因素。答案(1)类囊体薄膜(或基粒)纸层析 叶绿素b(2)抑制 二 线粒体基质(3)2.94 突变体叶片中的细胞间CO2浓度较高(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)光照下植物吸收CO2量或“测定的”CO2吸收量应为净光合量。(3)光照培养阶
27、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。1.(2016全国课标卷，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 考点三 光合作用与细胞呼吸的相关实验 解析 叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A正确；镁作为细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正
28、确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。答案 C 2.(2016全国课标卷，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
29、试管的实验处理和结果见下表。*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。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 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 (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
30、”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_。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；37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，27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27号试管的实验结果是由水草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，也会引发溶液颜色变化，
31、因而27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发溶液中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。答案(1)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 3.(2015课标卷，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
32、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
33、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。解析(1)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%，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
34、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。(2)A、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，并且是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在光照时没有用完，可以在黑暗中继续利用，还原C3化合物生成糖类等有机物及C5化合物，C5化合物继续与CO2结合，因此提高了光合作用中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)单位时间内光照和黑暗交替频率 ATP和H 叶绿体中色素提取与分离实验常渗入到实验选择题中作选项考查，准确记忆
35、色素提取、分离原理、相关试剂作用及色素带分离结果是解题关键。对于呼吸、光合实验探究的考查则常侧重条件(如光照)控制，实验装置设计与分析，物理误差校正，实验结果分析与结论推导，同时应注意分析NaOH、NaHCO3、蒸馏水等试剂的作用。1.色素提取、分离 无水乙醇 溶解度 溶解度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 蓝紫光 蓝绿 2.生物呼吸类型判定的实验设计(1)实验装置 欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)：(2)实验结果预测和结论 甲液滴不动，乙液滴不动只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 甲液滴，乙液滴只进行产生酒精的无氧呼吸 甲液滴左移，乙液滴右移进行有
36、氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 甲液滴，乙液滴只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 特别提醒 为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。不动 右移 左移 不动 3.光合速率与呼吸速率的测定(1)呼吸速率和净光合速率的测定方法(如下图)(2)真正光合速率的计算 总光合速率呼吸速率 NaOH NaHCO3 净光合速率 判断与光合作用、细胞呼吸相关实验探究中的做法(1)增加水中氧气泵入空气或放入绿色水生植物()(2)减少水中氧气容器密封或油膜覆盖或用凉开水()(3)除去容器中二氧化碳碳酸氢钠溶液()(
37、4)除去叶中原有淀粉置于黑暗环境中()(5)除去叶中叶绿素酒精隔水加热()(6)除去光合作用对呼吸作用的干扰给植株遮光()(7)如何得到单色光棱镜色散或薄膜滤光()(8)线粒体提取细胞匀浆离心()(9)保持容器中CO2浓度不变NaOH溶液()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)提示(3)除去CO2常用NaOH溶液。(9)保持容器中CO2浓度不变常用NaHCO3溶液。1.(2016江苏卷，17)下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是()叶绿体中色素的提取与分离 A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素 B.即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光
38、合作用色素 C.为获得10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好 D.层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失 解析 CaCO3可防止酸破坏叶绿素，应在研磨时加入，A错误；即使菜中叶剪碎不够充分，但色素并没有减少，也可提取出4种光合作用色素，B正确；由于研磨时乙醇挥发，故为获得10 mL提取液，研磨时应加入多于10 mL乙醇，C错误；叶绿素条带不会随层析液挥发消失，D错误。答案 B 2.(2016山东临沂一模)下图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述错误的是()A.提取色素时，要加入SiO2和CaCO3进行充分研磨 B.色素在滤纸条上分离的原因是
39、不同色素在无水乙醇中的溶解度不同 C.实验结果可说明叶绿素合成需要光照 D.实验结果表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多 解析 色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中溶解度不同。答案 B 关注4种常用试剂的作用 无水乙醇提取色素；层析液分离色素；CaCO3保护叶绿素；SiO2研磨充分1.下面三个装置可用于研究萌发种子的呼吸作用方式及其产物，有关分析不正确的是()与细胞呼吸相关的实验 A.装置甲可用于探究呼吸作用是否产生热量 B.装置乙的有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸 C.装置丙可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生二氧化碳 D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置
40、对照实验 解析 甲装置中含有温度计，可用于探究呼吸作用是否产生热量，A正确；乙装置中NaOH可吸收呼吸产生的二氧化碳，则有色液滴移动的距离代表呼吸消耗的氧气量，因此该装置可用于探究萌发的种子是否进行有氧呼吸，但不能说明种子萌发只进行有氧呼吸，B错误；丙装置中澄清石灰水可检测二氧化碳，因此该装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2，C正确；微生物也会进行呼吸作用，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验，D正确。答案 B 2.如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，有关叙述正确的是()A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组 B.若向B瓶和E瓶
41、中加入酸性重铬酸钾溶液，则E瓶内的溶液会变黄 C.可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率 D.若C瓶和F瓶中溶液都变浑浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式 解析 探究酵母菌呼吸方式的实验中，有氧和无氧条件的两组都是实验组，通过对比可以看出O2对细胞呼吸的影响。检测时需将B瓶和E瓶中培养液过滤后取等量滤液加入两只试管中；E瓶中酵母菌进行无氧呼吸，生成酒精，酒精在酸性条件下与重铬酸钾溶液反应变成灰绿色，而B瓶进行有氧呼吸，不生成酒精，无灰绿色出现。B瓶中进行有氧呼吸，产生CO2的速率较快，溴麝香草酚蓝水溶液变黄所需的时间较短；E瓶中酵母菌进行无氧呼吸，产生CO2的速率较慢，溴麝
42、香草酚蓝水溶液变黄所需时间较长。因有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2使澄清的石灰水变浑浊，但两者的浑浊程度不同，故可据此判断酵母菌的呼吸方式。答案 C 实验成功关键点(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，(故用NaOH除去CO2)以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。(2)E瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将E瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清的石灰水中的CO2全部来自无氧呼吸。1.(2016潍坊模拟)下甲图表示密闭环境中A植物在光照充足的条件下，温度对光合速率和呼吸速率的影响。图乙是在暗室内探究光照强度和光合速率的关系所用的装置。请
43、据图分析回答：光合、呼吸速率的测定实验(1)图甲中M点时小麦叶肉细胞产生ATP的场所有 。M点植物从外界吸收的二氧化碳量为 。若长期保持此温度，植物 (填能或不能)正常生长。(2)密闭环境中A植物在光照充足的条件下生长最旺盛的温度是 ，原因是此时_。(3)图乙中，以植物A作为实验材料，在暗室内探究光照强度和光合速率的关系时：液滴移动的距离代表 (物质)的变化量。打开白炽灯，将其光强缓慢调大，液滴移动方向变化是 。答案(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体 0 不能(2)40 植物净光合速率最大(3)O2 先向左，再向右 2.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
44、题。(1)若要探究植物呼吸作用的类型，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_。解析(1)若要探究植物呼吸作用的类型，选取的实验装置有装置一和装置二，为使实验结果更科学，还需设置没有植物的对照实验，排除物理因素的影响。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，则装置一烧杯中盛放NaOH溶液，能够吸收呼吸作用产生的二氧化碳
45、，有氧呼吸消耗氧气，则红色液滴向左移；装置二烧杯中盛放水，不能吸收二氧化碳，植物有氧呼吸消耗的氧气量小于产生的二氧化碳量，则红色液滴右移。(2)装置一烧杯中盛放 NaOH 溶液，能够吸收呼吸作用产生的二氧化碳；装置三烧杯中盛放 CO2 缓冲液，可以为光合作用提供二氧化碳。因此若要验证 CO2 是植物光合作用的必需原料，选取的最佳实验装置是装置一和装置三。实验中给植物提供 C18O2 后，光合作用过程中18O 的去路是 6C18O212H2O酶C6H12O66O26H182 O，其中产物 H182 O 又作为光反应的原料，在水的光解中产生 18O2。答案(1)装置一和装置二 对照实验 装置一红色
46、液滴左 移、装 置 二 红 色 液 滴 右 移 (2)装 置 一 和 装 置 三 C18O2暗反应H182 O光反应18O2(或：C18O2 参与光合作用暗反应产生 H182 O，H182 O 参与光反应产生 18O2)光合作用、细胞呼吸实验的设计技巧(1)变量的控制手段，如光照强度的大小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，若确认CO2是光合作用的原料，应以CO2有无(如添加NaHCO，还是添加NaOH设置对照实验)为变量，若确认CO2浓度对光合速率的影响，则应以不同浓度的CO2缓冲液为变量。(2)典型的方法“黑白瓶法”：用黑瓶(无
47、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)测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真光合作用强度值。梯度法：用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。密闭小室中气体变化“拐点处”叶肉细胞代谢状况辨析 1.总光合速率、净光合速率与呼吸速率常用表示方法 研判规律项目 表示方法 净光合速率 植物CO2吸收量或小室中CO2减少量、植物O2释放量或小室中O2增加量、C6H12O6积累量 总光合速率 CO2固定量、O2产生量或叶绿体CO2吸收量或叶绿体O2释放量、C6H12O6制造量 呼吸速率(遮光条件下测得)CO2释放量、O2吸
48、收量或线粒体CO2释放量或线粒体O2吸收量、C6H12O6消耗量 注：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减少量应代表“净光合量”2.高考常考的植物“三率”问题归纳 3.密闭装置中气体变化曲线“拐点”处含义 1.在某一光照条件下，一株植物的光合作用强度等于呼吸作用强度。以下示意图能代表该光照条件下，该植物叶肉细胞中发生的情况的是()题型突破解析 整株植物光合作用强度等于呼吸作用强度，则叶肉细胞中光合速率呼吸速率。答案 D 2.(2016山东枣庄模拟)某研究小组进行某植物的栽培试验，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
49、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等 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 解析 图1中的虚线始终为二氧化碳的释放，因此表示呼吸速率随温度变化的情况，而实线有时高于0，有时低于0，因此表示净光合速率随温度变化的情况，图中显示，当温度达到55 时，光合作用不再吸收二氧化
50、碳，只剩下呼吸作用消耗二氧化碳的曲线，表明植物不再进行光合作用，只进行呼吸作用，A正确；分 析图2可知，6 h时，二氧化碳的吸收速率为0，此时密闭小室内二氧化碳浓度达到最大值，此时光合作用强度与呼吸作用强度相等，因此叶肉细胞产生H的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质等，B正确；分析图2可知，18时，二氧化碳的吸收速度等于0，说明此时整棵植株的光合作用强度等于有氧呼吸的强度，所以植株的“叶肉”细胞的叶绿体产生的O2量就必须大于线粒体消耗的O2量，这样才能保证对非叶肉细胞的O2供应，而使植株的光合作用强度等于有氧呼吸的强度，C正确；图2中当光合速率等于呼吸速率时，净光合速率为0，处于室内二氧化碳浓度
51、曲线的拐点，因此图2中光合速率和呼吸速率相等的时间点有2个，图1中，光合作用与呼吸作用相等的温度条件是40，共3个，D错误。答案 D 3.夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行24 h的检测，结果如下图1。下图2是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解。请回答下列问题：(1)图1中所测气体为 ；该大棚内的蔬菜经过一昼夜后是否积累有机物？。原因是_。(2)与它们各自的前一阶段相比，EC段和DB段叶肉细胞内的C3含量的变化趋势分别是 、，图1中CD段变化的原因可能是_。(3)处 于 图 1 中 的 B 点 时，图 2 中 应 该 进 行 的 气 体 转 移 途 径有 ；而处于图1中的
52、DB段，图2中应该进行的气体转移途径有 。解析(1)密闭大棚内气体含量发生变化的主要是O2和CO2，图中E、B两点气体变化量为0，说明E、B两点的光合速率等于呼吸速率。7点之前呼吸速率大于光合速率，O2含量下降、CO2含量上升，故图1所测气体为O2。F点的O2含量高于A点，表明一昼夜内O2的净积累量大于0，即有机物有积累。(2)EC段，光照强度逐渐增强，光反应产生的H和ATP增多，C3被还原的量就会增多，故C3含量的变化趋势为减少；DB段，光照强度逐渐降低，光反应产生的H和ATP减少，C3被还原的量就会减少，故 C3含量的变化趋势为增加；CD段，光照强度过强，使气温偏高，气孔关闭，CO2供应不
53、足，暗反应减弱，限制了光反应的进行。(3)B点的光合速率等于呼吸速率，但一般植物只有绿色部分进行光合作用，在整体光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞内肯定是光合速率大于呼吸速率，则图2中应该进行的气体转移途径有A、C、D、E；DB段光合速率大于呼吸速率，对于叶肉细胞来说，叶绿体消耗CO2和产生O2的速率均大于线粒体产生CO2和消耗O2的速率，则图2中应该进行的气体转移途径有A、C、D、E。答案(1)O2 是 F点的O2含量高于A点(一天内光合作用产生的O2量多于呼吸作用消耗的O2量)(2)减少 增加 光照过强，使温度过高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行(3)A、C、D、E
54、A、C、D、E 4.(2016四川遂宁二诊)如图表示某处于密闭状态的蔬菜大棚自然状况下一天内CO2浓度的变化情况，请据此回答：(1)CO2被固定后还原时还需光反应提供 。A点时植物产生ATP的场所有_。(2)图中植物光合作用等于呼吸作用的点有 (填图中字母)，此时叶绿体产生氧气的量 (填“”“”或“”)叶肉细胞线粒体消耗氧气的量。(3)若植物长期处于这种自然状况下，能否正常生长？，为什么？_。(4)为探究高温(30)、强光照(15klx)对小麦叶片与玉米叶片光合作用影响的差异，研究小组设计了下表所示的实验方案。组别 材料 条件 1 小麦 叶片 25、9klx a 2 30、15klx b 3 玉米 叶片 25、9klx c 4 30、15klx d CO2吸收量mg（100cm2叶h）1若实验测得cd，则说明_。有人认为上述实验方案可去掉1、3组，由2、4组直接比较就能得出结论。这种做法 (填“可行”或“不可行”)，理由是_。答案(1)ATP、H 细胞质基质、线粒体(2)D H (3)不能 一天内植物光合作用产生有机物的量小于呼吸作用消耗有机物的量(或一天中植物积累有机物的量小于零，其他表述合理也可)(4)高温、强光照对玉米光合作用影响不大(或无影响)不可行 缺乏自身对照(或对照设计不科学)不能得出高温、强光照对两种植物光合速率影响的差异(其他表述合理也可)
