1、第3课时光合作用与细胞呼吸的关系一、表格比较光合作用和有氧呼吸的区别项目光合作用有氧呼吸物质变化无机物有机物有机物无机物能量变化光能化学能(储能)稳定的化学能活跃的化学能(放能)实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量，供细胞利用场所叶绿体活细胞(主要在线粒体)条件只在光下进行有光、无光都能进行二、图解光合作用与细胞呼吸的联系基础微点练清1判断正误(1)植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP()(2018全国卷，T5D)(2)细胞中糖类合成与分解的过程为(CH2O)O2CO2H2O能量，过程和均能产生H，两者还原的物质不同()(3)适宜光照下，在叶肉细胞中CO2的固定和产生场所分别是
2、叶绿体基质、线粒体基质()(4)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()(5)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()(6)细胞呼吸产生的ATP也可用于暗反应中C3的还原()(7)净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长()2如图表示生物细胞内H的转移过程，下列分析正确的是()H2OH(CH2O)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真核细胞的过程发生在线粒体基质中，且必须有H2O参与反应解析：选C过程可以发生在叶
3、绿体基粒上，且伴随着ATP的产生，A错误；过程一定发生在叶绿体基质中，且有光无光均可进行，B错误；真核细胞的过程发生在线粒体内膜上，且必须有氧气参与，C正确；真核细胞的过程发生在细胞质基质和线粒体基质中，且必须有H2O参与反应，D错误。3(新人教版必修1 P108选择题T6)在我国西北地区，夏季日照时间长，昼夜温差大，那里出产的瓜果往往特别甜。这是因为()A白天光合作用微弱，晚上呼吸作用微弱B白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用强烈C白天光合作用微弱，晚上呼吸作用强烈D白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱解析：选D西北地区昼夜温差大，白天温度高，光合作用强，晚上温度低，呼吸作用弱，导致有机物的积累量增
4、多，所以瓜果比较甜。4下列与绿色植物新陈代谢有关的叙述中，正确的是()A阳生植物的暗反应可以在有光的条件下进行，阴生植物的暗反应只能在黑暗的条件下进行B大豆根吸收矿质元素所需的ATP直接来源于光合作用C向水果贮存中充入N2和CO2的主要目的是抑制无氧呼吸，减少有机物的消耗，延长水果的仓储时间D从植物体内提取的叶绿素溶液，即使给予适宜的温度、光照和CO2，也无法检测到有氧气生成解析：选D阳生植物的暗反应可以在有光的条件下进行，阴生植物的暗反应也可以在有光的条件下进行，A错误；大豆根吸收矿质元素所需的ATP直接来源于呼吸作用，光合作用中光反应产生的ATP只能用于暗反应，B错误；向水果贮存仓中充入N
5、2和CO2的主要目的是抑制有氧呼吸，减少有机物的消耗，延长水果的仓储时间，C错误；仅仅有叶绿素只能吸收光能，无法将光能转变成化学能，要想将光能转变成化学能，需要色素和蛋白质结合形成复合物，共同完成光反应，所以给予叶绿素提取液适宜的温度、光照和CO2，也无法检测到有氧气生成，D正确。一、光合作用和细胞呼吸中物质和能量转化关系试考题查欠缺1(2021深圳模拟)如图表示叶肉细胞内光合作用与细胞呼吸之间的关系，代表有关生理过程。下列说法正确的是()A过程中需要H2O作为反应物，反应场所是线粒体内膜B过程产生的CO2用于，至少需要穿过4层膜C过程发生在叶绿体基质中，产生的H可用于C3还原D过程有ATP生
6、成，均可为过程提供能量解析：选B过程为有氧呼吸第二阶段，需要H2O作为反应物，反应场所是线粒体基质，A错误；有氧呼吸第二阶段()产生的CO2用于该细胞CO2的固定()，需要穿过线粒体两层生物膜和叶绿体两层生物膜，B正确；过程为水的光解，发生在叶绿体类囊体薄膜上，产生的H可用于C3还原，C错误；过程为有氧呼吸第一阶段、过程为有氧呼吸第二阶段、过程为有氧呼吸第三阶段，三个过程都有ATP生成，但不为过程提供能量，D错误。2(2021重庆模拟)如图是绿色植物叶肉细胞的部分代谢过程图解，下列相关叙述正确的是()A过程表示光合作用暗反应，无光条件下能一直进行B过程发生在线粒体中，所有细胞生物都能进行C乳酸
7、菌在有氧和无氧条件下都不可能完成过程D过程产生的H、ATP、CO2都用于过程解析：选C过程表示光合作用暗反应，有光和无光都能进行，但需要光反应提供H和ATP，A错误；过程表示葡萄糖分解成丙酮酸，发生在细胞质基质中，所有活细胞都能进行，B错误；过程生成CO2和H，并释放能量形成ATP，所以过程表示有氧呼吸第二阶段，乳酸菌是厌氧型细菌，所以不能完成过程，C正确；过程暗反应所需能量只能来自光反应，过程产生的H、ATP都不能用于过程，但产生的CO2可用于过程，D错误。强知能补欠缺1从元素转移角度分析光合作用与细胞呼吸的联系元素流动过程CCO2(CH2O)丙酮酸CO2OH2O光反应O2H2OHH2OH(
8、CH2O) H H2O218O2在光合作用和细胞呼吸中的转移途径3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的来源与去路比较注：光合作用中的H为NADPH，细胞呼吸中H为NADH。练题点全过关1(2021武汉模拟)图甲、图乙表示植物某个叶肉细胞中两种膜结构以及发生的部分生化反应。下列相关叙述错误的是()A图甲表示叶绿体内膜，图乙表示线粒体内膜B在图甲、图乙膜上都发生了能量转换的过程C图甲、图乙除产生上述物质外，还均可产生ATPD图甲、图乙膜结构都属于生物膜系统解析：选A图甲能发生H2O的光解，场所是叶绿体的类囊体薄膜，图乙发生的是H的氧化，场所是线粒体内
9、膜，A错误；在图甲膜上进行的光反应，是将光能转变为活跃的化学能，在图乙膜上进行有氧呼吸的第三阶段，是将有机物中稳定的化学能转变成ATP中的化学能和热能，B正确；图甲表示光合作用中的光反应，产生ATP，图乙表示有氧呼吸的第三阶段，也产生ATP，C正确；图甲、图乙膜结构都属于生物膜系统，D正确。2将盆栽植物天竺葵浇上含18O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()O2水蒸气CO2葡萄糖氨基酸脂肪A中含有，中没有B中含有，中没有C中含有，中没有D中都可能含有解析：选D植物体内的水能够通过蒸腾作用以
10、水蒸气的形式散发到空气中，水还可经过光合作用生成O2，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CO2中，CO2也会释放到周围的空气中；CO2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。3如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图。代表物质，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C3的含量将_，C5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测到放射性的物质是_，甲、
11、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。解析：(1)将植物由光下突然置于黑暗环境中，光反应停止，不能合成H和ATP，C3还原过程减慢，C3含量增多，C5含量减少。(2)乙图表示有氧呼吸过程，马铃薯块茎在缺氧条件下进行无氧呼吸，与无氧呼吸相比，有氧呼吸特有的阶段是第二、三阶段，即乙图中的过程，分别发生在线粒体基质中和线粒体内膜上。(3)甲图中的HO通过光解产生18O2，在有氧呼吸第三阶段与H结合生成HO。甲、乙两图分别表示光合作用和有氧呼吸，其中、分别表示NADPH、O2、CO2、(CH2O)、H、O2、CO2
12、，、都表示O2，、都表示CO2。(4)在光合作用过程中由光能转变成活跃的化学能，进而形成有机物中稳定的化学能，再通过呼吸作用过程转变为ATP中活跃的化学能。答案：(1)增多减少(2)线粒体的基质和内膜(或线粒体)(3)水与、与(4)活跃的化学能葡萄糖等有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能二、光合速率、呼吸速率及其相互关系试考题查欠缺1.(2021广州模拟)如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。下列说法正确的是()ACO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用B适当增加光照强度，a点将左移CCO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度一定相
13、等D甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强解析：选B甲植物在a点时，净光合速率等于零，故a之前已经开始进行光合作用，A错误；增加光照强度，光合速率增大，呼吸速率不变，故a点左移，B正确；CO2浓度为b时，甲、乙的净光合速率相同，二者的呼吸速率不同，则总光合作用强度不相同，C错误；在CO2饱和点之前，随CO2浓度增大，光合作用强度不断增强，超过CO2饱和点之后，光合作用强度不变，D错误。2.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为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CO2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
14、移、右移、上移B下移、左移、下移C上移、左移、上移 D上移、右移、上移解析：选C图中a、b、c三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和30 ”可知，当温度从30 降到25 时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点(c点)时吸收的CO2增多，c点上移。b点表示光合作用强度细胞呼吸强度，在25 时细胞呼吸作用强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度以使光合作用强度与细胞呼吸强度相等，即b点左移。3.(2018全国卷)甲、乙两种植物净光合速
15、率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是_。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是_，判断的依据是_。(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是_。(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的_(填“O2”或“CO2”)不足。解析：(1)由曲线图可知，光照强度大于a时，甲植物的净光合速率随着光照强度的增加而增加的幅度更大，说明甲植物对光能的利用率较高。(2)当种植密度过大时，植株的叶片会相互遮挡，植株接受的光照强度减弱，导致植物净光合
16、速率下降。由曲线图可知，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大。(3)由曲线图可知，在低光照强度下，乙植物的净光合速率较高，在高光照强度下，乙植物的净光合速率明显低于甲植物，所以乙植物更适合在林下低光照强度的环境下种植。(4)夏日晴天中午12点，温度较高，部分气孔关闭，进入叶肉细胞的CO2明显减少，抑制了暗反应，导致叶片的光合速率明显降低。答案：(1)甲(2)甲光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO2强知能补欠缺1光合作用、呼吸作用的“三率”图示分析(1)“三率”的表示方法呼吸速率：
17、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。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CC段对应CO2量，也称为表观光合速率。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中曲线表示总光合量，曲线表示呼吸量，曲线表示净光合量。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，cd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。2曲线
18、图中的光补偿点和光饱和点分析(1)光补偿点的两种生理状态整个植株：光合作用强度呼吸作用强度。叶肉细胞：光合作用强度呼吸作用强度。(2)环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系光补偿点的移动a.呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。b.呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。光饱和点的移动：相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，光饱和点C应右移(C点右上移)，反之左移(C点左下移)。练题点全过关1.(2021重庆一模)将密闭玻璃罩中的一株天竺葵从0时开始到上午10时置于室外，测得其CO2浓度变化情况如图所示，下列分析错误的
19、是()AD时刻叶肉细胞呼吸作用强度等于光合作用强度BEF时段植株释放氧气的速率大于DE时段C若实验继续进行，短时间内CO2浓度将下降D仅根据图像无法判断B、C时刻呼吸强度的大小解析：选A由图可知，D时刻整个植株的呼吸作用强度等于叶肉细胞的光合作用强度，因此该时刻叶肉细胞的光合作用强度大于其本身的呼吸作用强度，A错误；EF时段CO2减少的幅度大于DE时段，因此释放氧气的速率大于DE时段，B正确；若实验继续进行，依然能够进行光合作用，且光合作用大于呼吸作用，因此短时间内CO2浓度将下降，C正确；仅根据图像无法判断B、C时刻呼吸作用强度的大小，D正确。2(2018全国卷)回答下列问题：(1)高等植物
20、光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的_上，该物质主要捕获可见光中的_。(2)植物的叶面积与产量关系密切。叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均_。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是_。(3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度_(填“高”或“低”)。解析：(1)高等植物进行光合作用捕获光能的物质是光合色素，该物质分布在叶绿体的类囊体薄膜上，其捕获的光主要是蓝紫光和红光。(2)由
21、图中曲线可以看出，当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率都在增加；当叶面积系数超过b时，群体光合速率不变，但群体呼吸速率增加，两者差值减小，故群体干物质积累速率降低。(3)通常，阴生植物的光合速率和呼吸速率都比阳生植物低，因此与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度低。答案：(1)类囊体膜蓝紫光和红光(2)增加群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低(3)低3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
22、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)不遮光组与遮光或组相比，植株干重较小，试分析原因：_。(3)若遮光程度大于时，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
23、用每小时产生葡萄糖_mg。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，与遮光或组相比，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)若遮光程度大于时，植株干重会逐渐降低，说明最适宜遮光程度在范围内。在确定最适宜遮光程度范围()的前提下，要得到最适遮光程度，应在遮光度之间增加若干组实验。(4)无光、30 的环境中，该
24、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)在遮光度之间增加若干组实验(4)30归纳拓展呼吸作用、光合作用曲线综合题应关注的信息(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
25、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。 一、科学探究设计实验测定光合速率(一)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
26、，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。例1如图是在一定温度下测定某植物呼吸作用和光合作用强度的实验装置(呼吸底物为葡萄糖，不考虑装置中微生物的影响)，相关叙述正确的是()A烧杯中盛放NaHCO3溶液，可用于测定一定光照强度下植物的净光合速率B在遮光条件下，烧杯中盛放NaOH溶液，可用于测定植物无氧呼吸的强度C烧杯中盛放清水，可用于测定一定光照强度下真正光合速率D在遮光条件下，烧杯中盛放清水，可用于测定植物有氧呼吸的强度解析NaHCO3溶液可以维持装置内CO2浓度的恒定，
27、U形管中液面高度的变化是装置中O2量的变化造成的，可以代表净光合速率。NaOH可以吸收CO2，无氧呼吸不消耗O2，不能用来测定无氧呼吸的强度。烧杯中盛放清水，一定光照强度下，光合作用吸收CO2量与释放O2量相等，有氧呼吸消耗O2量与产生CO2量相等，不能测定真正光合速率。在单位时间内，有氧呼吸消耗的O2量等于产生的CO2量，无论有氧呼吸强度多大，U形管中液面都不会发生变化。答案A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(zy)/2S；呼吸速率(xy)/2S；总光合速率净光合速率呼吸速率(xz2y)/2S。例2某同学欲测
28、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：gcm2h1，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(3y2zx)/6B(3y2zx)/3C(2yxz)/6 D(2yxz)/3解析分析题意可知，上午10时到下午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(yx)/6；
29、而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，此时叶片只进行呼吸作用，因此可以计算出呼吸速率(yz)/3；因此总光合速率净光合速率呼吸速率(yx)/6(yz)/3(3y2zx)/6。答案A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。例3某研究小组采用“半叶法”对番茄
30、叶片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/(dm2h)。请分析回答下列问题：(1)MA表示叶片初始质量呼吸作用有机物的消耗量；MB表示(_)(_)呼吸作用有机物的消耗量。(2)若MMBMA，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。解析叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做
31、处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示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表示叶片初始质量呼吸作用有机物的消耗量，则MBMA就是光合作用6小时干物质的积累量(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。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/(截取面积时间)(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在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
32、叶片的呼吸速率。实验原理利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。例4取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为1 cm的叶圆片，将叶圆片细胞间隙中的气体排出后，平均分装到盛有等量的不同浓度NaHCO3溶液的培养皿底部，置于光温恒定且适宜的条件下(如图甲)，测得各组培养皿中叶圆片上浮至液面所用的时间(如图乙)。下列分析错误的是()Aab段随着NaHCO3溶液浓度的增加
33、，类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大Bcd段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减小Ccd段随着NaHCO3溶液浓度的增加，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小Dad段如果增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间解析NaHCO3溶液能够分解产生CO2，因此不同浓度的NaHCO3溶液能够为叶圆片提供稳定的CO2来源。分析图乙的曲线可知，刚开始增加NaHCO3溶液的浓度，光合作用强度增强；超过一定浓度再增加NaHCO3溶液的浓度，由于外界溶液浓度太高，导致植物的叶肉细胞失水，会使叶肉细胞光合速率降低，叶片上浮时间延长。答案D实验原理将装有水和光合植物的黑、白
34、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，真正光合作用量(光合作用总量)白瓶中氧气增加量黑瓶中氧气减少量。例5下表所示是采用黑白瓶(不透光瓶可透光瓶)法测定夏季某池塘不同深度水体中，初始平均O2浓度与24小时后平均O2浓度比较后的数据。下列有关分析正确的是()水深(m)1234白瓶中O2浓度(g/L)31.501黑瓶中O2浓度(g/L)1.51.51.51.5A水深1 m处白瓶中水生植物24小时产生的O2为3 g/LB水深2 m处白瓶中水生植物光合速率等于所有生物的呼
35、吸速率C水深3 m处白瓶中水生植物不进行光合作用D水深4 m处白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体解析根据题意可知，黑瓶中水生植物只能进行呼吸作用，白瓶中水生植物既能进行光合作用又能进行呼吸作用，在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据即为正常的呼吸消耗量。由表中数据可知，在水深1 m处白瓶中水生植物产生的O2量31.54.5(g/L)。水深2 m处白瓶中水生植物光合速率1.51.53.0g/(Ld)，呼吸速率为1.5 g/(Ld)。水深3 m处白瓶中水生植物光合作用量等于呼吸作用量，即1.5 g/L。水深4 m处白瓶中藻类植物能进行光合作用和呼吸作用，故白瓶中藻类植
36、物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。答案D二、长句作答不同环境因素变化对光合作用的影响变化以及原理阐述常考角度1创设情境，分析光合作用的原理和过程例1(2020山东等级考)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是_，模块3中的甲可与CO2结合，甲为_。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是_。(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的
37、情况下，该系统糖类的积累量_(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_。(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。解析(1)根据题图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能，模块2利用电能电解H2O生成H和O2，并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2执行相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类，相当于光合作用的暗反应。暗反应中CO2和C5结合生成C3，C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原，随后经过一系列反应形成糖类和C5，故该系统中模块3中的甲
38、为五碳化合物(C5)，乙为三碳化合物(C3)。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则CO2浓度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物(C3)的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致三碳化合物(C3)含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP，若该系统气泵停转时间较长，则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP不足，从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量光合作用合成糖类的量细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比，人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类，所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下，土壤含水量
39、低，导致植物叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少。因此，干旱条件下，很多植物光合作用速率降低。答案(1)模块1和模块2五碳化合物(或C5)(2)减少模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP不足(3)高于人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少例2(2017全国卷)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，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
40、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_。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
41、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，有氧呼吸会增加增分指导1在解答光合作用原理阐释类题目时要明确光反应与暗反应的联系(1)光反应为暗反应提供H、ATP，
42、暗反应为光反应提供ADP和Pi。(2)没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。(3)光反应产生的ATP只用于C3的还原，不用于植物体的其他生命活动。(4)C3还原消耗的能量不只来自ATP，还可由NADPH提供。2解答此类问题的思维流程分析如下：常考角度2结合农业生产实际，阐明环境因素对光合作用的影响及应用例1(2020全国卷，节选)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：(1)农田施肥的同时，往往需要适当的浇水，此时浇水的原因是_(答出1点即可)。(2)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物
43、)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是_，选择这两种作物的理由是_。 作物 A B C D 株高/cm 170 65 59 165 光饱和点/(molm2s1) 1 200 1 180 560 623答案(1)无机盐溶于水，根细胞吸收水分的同时吸收无机盐，促进了无机盐的吸收(肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收)(2)A和C 作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光
44、合作用例2某拟南芥变异植株气孔内有一种称为“PATROL1”的蛋白质与气孔关闭有关。“PATROL1”蛋白质能根据周围环境运送一种称为“AHAI”的蛋白质。“AHAI”蛋白质被运送到气孔表面之后，气孔会张开；回收到气孔内部之后，气孔会关闭。研究表明：干旱条件下，正常拟南芥气孔开度会减小。请回答下列问题：(1)当该植株将“AHAI”蛋白质运送到气孔表面之后，其主要通过影响_阶段来影响光合速率，光反应将会_(填“加快”“减慢”或“不变”)。(2)有研究表明：具有“PATROL1”的蛋白质的拟南芥植株更加适应干旱条件。根据题意推测，该拟南芥变异植株适应干旱条件的原因是_。请以该种拟南芥植株和普通拟南
45、芥植株为材料，设计一个简单易行的实验来验证结论，要求简要写出实验思路_。答案(1)暗反应加快(2)该拟南芥变异植株的“AHAI”蛋白质能够使气孔张开，导致其更容易吸收二氧化碳，合成更多有机物，所以适应干旱条件将长势相同的两种拟南芥植株分成数量相等的两组，一组为具有“PATROL1”蛋白质的拟南芥植株，另一组为普通拟南芥植株；在相同的干旱条件下(其他条件适宜)培养一段时间后，分别测定两组植株的气孔开度和生长发育状况增分指导1此类问题要求解释已知条件与结果之间的逻辑关系，该类试题一般已知某一特定外界条件的改变，然后要求考生回答某一生理过程发生什么样的改变，最后要求考生回答该生理过程发生改变的原因。
46、2在解释已知条件与结果之间的逻辑关系(原因)时，首先要明确问题的条件是什么，在该条件下指向结果是什么，相关的逻辑推理关系和过程是什么等。其答题模板可归纳整理为：“因为导致，于是，所以”其中“因为”照抄题干中的已知条件，“所以”照抄题干中的结果，“导致，于是”是用教材知识回答已知条件与结果之间的逻辑推理关系。如例2第(2)小题中的回答：(因为)该拟南芥变异植株的“AHAI”蛋白质能够使气孔张开，导致其更容易吸收二氧化碳，合成更多有机物，所以适应干旱条件。该答题模板的优点是能够使答案既准确又规范，难点是要运用教材知识把已知条件与结果之间的逻辑关系一层一层地分析清楚。素养训练1(2020蚌埠四模)如
47、图是草莓叶绿体进行暗反应的中间产物磷酸丙糖的代谢途径。研究表明，淀粉积累会导致类囊体薄膜结构被破坏。据图分析回答：(1)实践表明，种植密度过大，草莓单株光合作用强度会下降，限制草莓单株光合作用强度的主要外界因素有_等。(2)TPT是叶绿体膜上运输磷酸丙糖的蛋白质，当CO2充足时，会使TPT活性降低，磷酸丙糖输出叶绿体减少而造成光合作用下降，光合作用下降的原因是_。解析：(1)根据光合作用的过程分析，若种植密度过大，植株间的相互影响会导致光照强度减弱，同时也会导致植物周围环境中的CO2浓度降低，进而导致单株植物光合作用强度降低。(2)根据题意分析可知，TPT是叶绿体膜上运输磷酸丙糖的蛋白质，当C
48、O2充足时，会使TPT活性降低，磷酸丙糖输出叶绿体减少，导致叶绿体中淀粉积累使类囊体结构被破坏从而影响了光反应，造成光合作用下降。答案：(1)光照强度和CO2浓度(2)淀粉积累使类囊体结构被破坏从而影响光反应(或磷酸丙糖的积累影响了暗反应进行)2甲藻又称“双鞭甲藻”，是一类单细胞具有双鞭毛的集合群，形状有球状、丝状不定形和变形虫状等，适宜生长繁殖的水温约为25 。回答下列问题：(1)甲藻细胞进行光合作用时，参与C3还原的光反应产物包括_。(2)探究温度对甲藻光合速率的影响，需在不同温度但其他条件相同时，测定其在光照下_，还需测定黑暗条件下CO2的释放速率。实验发现即使一直处于适宜的光照下，甲藻
49、长期处于9 环境也不能正常生长繁殖，其原因是_。解析：(1)光反应产生的H和ATP可参与暗反应过程中C3还原。(2)总光合速率净光合速率呼吸速率，某研究小组探究温度对甲藻光合速率的影响时，需在不同温度但其他条件相同时，测定其在光照下CO2的吸收速率(净光合速率)，还需测定甲藻在相应温度下的呼吸速率，即测定黑暗条件下CO2的释放速率。实验发现即使一直处于适宜光照下，甲藻长期处于9 环境也不能正常生长繁殖，其原因是低温抑制了光合酶的活性，使植物在该温度下不能积累有机物。答案：(1)H和ATP(或还原氢和三磷酸腺苷或NADPH和ATP)(2)CO2的吸收速率温度过低，导致与生命活动有关的酶活性降低，
50、细胞代谢速率减弱3.(2021绵阳质检)一种农作物单独种植称为单作，不同种类农作物间行种植称为间作。如图是玉米与花生间作(已知玉米株高大于花生)和玉米单作时，在不同光照强度下测得的单株玉米吸收CO2速率。假设间作与单作时各农作物间的株距相同。回答下列问题：(1)光照强度为a时，间作和单作的光合速率无明显差别，导致该现象的主要原因是_。(2)光照强度为b时，单作玉米的叶绿体固定CO2的速率为_molm2s1。此时玉米间作时的光合速率比单作时高，从环境角度分析其原因是_。解析：(1)光照强度为a时，光照强度弱，光反应限制光合速率，间作和单作的光合速率均较小，间作和单作的光合速率无明显差别。(2)据图分析可知，光照强度为b时，单作玉米呼吸速率为5，净光合速率为10，故叶绿体固定CO2的速率(总光合速率)为15。此时间作玉米与玉米间距较大，不会彼此遮光，且有利于行间通风，局部CO2浓度较高，所以间作对CO2和光能的利用优于单作，光合速率高。答案：(1)此时光照强度弱，光反应限制光合速率，间作和单作的光合速率均较小(2)15间作玉米与玉米间距较大，不会彼此遮光，且有利于行间通风，局部CO2浓度较高。所以间作对CO2和光能的利用优于单作，光合速率高
