高一生物（2019人教版）必修1同步学案：5.4 光合作用与能量转化 第2课时 光合作用的原理和应用（含答案）

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高一生物（2019人教版）必修1同步教案
5.4　光合作用与能量转化
第2课时　光合作用的原理和应用
学习目标 素养目标
1．说明光合作用以及对它的认识过程。 2．掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。 3．理解影响光合作用的环境因素。 4．简述化能合成作用。 1．科学思维——构建光反应和暗反应的过程模型，理解二者之间的关系，培养科学建模的能力。 2．社会责任——通过观察、搜集，用所学知识分析光合作用原理在农业生产中的应用。
分点突破(一)　光合作用的原理
基础·
1．光合作用的概念和反应式
(1)概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
(2)反应式：。
2．光合作用的探究历程
(1)19世纪末，科学界普遍认为：C与H2O结合成甲醛。
(2)1928年：甲醛不能通过光合作用转化成。
(3)1937年，英国希尔：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气。
(4)1941年，鲁宾和卡门：研究了光合作用中氧气的来源(氧气来源于H2O)。
(5)1954年，美国阿尔农：光照下，叶绿体可合成ATP；1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
3．光合作用的过程
(1)光反应阶段
①场所：叶绿体的类囊体薄膜。
②条件：、色素和有关的。
③物质变化
Ⅰ.水的光解：。
Ⅱ.ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP。
④能量变化：将光能转变为活跃的化学能。
(2)暗反应阶段
①场所：叶绿体基质中。
②条件：的催化。
③物质变化
Ⅰ.CO2的固定：CO2＋C52C3
Ⅱ.C3的还原：
④能量变化：ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．希尔的实验说明水的光解产生氧气
(1)是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
提示：希尔的实验只能说明水的光解产生氧气，但没有说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水，具有实验的局限性。
(2)是否能够说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应为什么？
提示：能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料——CO2, 因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
2．景天、落地生根等叶子具有特殊的CO2固定方式。夜晚气孔开放，吸进CO2，与PEP结合形成OAA，进一步还原为苹果酸，积累于液泡中。白天气孔关闭，液泡中的苹果酸便运到细胞质基质，放出CO2，参与卡尔文循环，形成葡萄糖、淀粉等。据此探究回答下列问题：
(1)景天、落地生根等植物晚上吸收CO2，能否合成葡萄糖或淀粉？为什么？
提示：不能，晚上没有光照，不能产生NADPH和ATP。
(2)推测景天、落地生根这类植物的光合作用特征适合什么生存环境？
提示：高温干旱的环境。
二、在“系统思维”中提能
1．光反应与暗反应的比较
(1)区别
项目 光反应 暗反应(碳反应)
实质 光能转化为化学能，并释放O2 同化CO2，合成有机物
需要条件 外界条件：光照 内部条件：色素、酶 外界条件：无需光照 内部条件：酶
反应场所 叶绿体类囊体的薄膜上 叶绿体的基质中
物质变化 ①水的光解：水分解成NADPH和O2 ②ATP的合成：在相关酶的作用下，ADP和Pi形成ATP ①CO2的固定：CO2＋C52C3 ②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5
能量变化 光能→活跃的化学能 活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
相应产物 O2、ATP和NADPH 糖类等有机物
(2)联系
①光反应为暗反应提供两种重要物质：NADPH和ATP，NADPH既可作还原剂，又可提供能量；暗反应为光反应提供三种物质：ADP、Pi以及NADP＋。
②暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。
2．光合作用过程中的物质变化
(1)光合作用过程中C、O元素转移途径
(2)光合作用总反应式与C、H、O元素的去向
应用·
1．(2021·江苏无锡高一检测)在科学家对光合作用的探究历程中，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．恩格尔曼以水绵为实验材料，证明光合作用是发生在叶绿体的受光部位
B．希尔利用离体叶绿体在适当条件下，可以发生水的光解并产生氧气
C．鲁宾和卡门利用同位素标记法，证明光合作用中氧气来自二氧化碳
D．阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随
解析：C　恩格尔曼采用水绵、好氧细菌和极细光束进行对照实验，发现光合作用的场所是叶绿体，A正确；希尔利用离体叶绿体在适当条件下，可以发生水的光解并产生氧气，B正确；鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2来自水，C错误；阿尔农发现光合作用中叶绿体合成ATP总是与水的光解相伴随，D正确。
2．(2021·江苏徐州高一检测)光合作用过程包括光反应和暗反应，如图表示光反应与暗反应的关系，据图判断下列有关叙述不正确的是(　　)
A．光反应为暗反应提供ATP和NADPH
B．停止光照，叶绿体中ATP和NADPH含量下降
C．ATP的移动方向是由类囊体薄膜到叶绿体基质
D．植物在暗处可大量合成(CH2O)
解析：D　在光反应过程中，色素吸收光能将水光解产生 H＋与O2，将光能转化成ATP中活跃的化学能，光反应产生的 NADPH和ATP用于暗反应过程中还原C3，A正确；停止光照，则叶绿体中光反应产生的ATP和NADPH含量下降，B正确；ATP的产生发生在类囊体薄膜的光反应阶段，移动到叶绿体基质参与暗反应过程，C正确；植物在暗处，由于没有光照，则产生的ATP和NADPH不足，导致暗反应产生的有机物(CH2O)减少，D错误。
3．(2022·山东济南高一检测)如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(　　)
A．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高
B．被还原的C3在相关酶的催化作用下，可再形成C5
C．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
D．CO2可直接被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类
解析：B　光照强度由强变弱时，ATP和NADPH合成减少，C3还原减慢，C5生成量减少，而C5的消耗暂时不变，所以短时间内C5含量会减少，A错误；C3在有关酶的催化作用下，能形成糖类、水和C5，B正确；CO2的固定实质上是CO2与C5反应生成C3，ATP不参与CO2的固定，ATP用于C3的还原，C错误；CO2不能直接被NADPH还原，需要形成C3后才能被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类，D错误。
分点突破(二)　光合作用的应用
基础·
1．光合作用的强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)表示方法
单位时间内光合作用
(3)影响光合作用的因素
2．探究光照强度对光合作用强度的影响
3．在生产实践中的应用
实例 原理
间作套种 不同植物对光照的需求不同
冬季大棚温度白天适当提高，晚上适当降低 白天提高温度，促进光合作用；夜间降温，抑制呼吸作用
“正其行、通其风” 增大CO2浓度，有利于光合作用的进行
合理灌溉 缺少水导致气孔关闭，CO2供应不足
4．化能合成作用
(1)概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
(2)实例：硝化细菌能利用土壤中的氨(NH3)氧化成亚硝酸(HNO2)，进而氧化成硝酸(HNO3)的过程中所释放的化学能将CO2和H2O合成糖类，供自身利用。
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．夏季中午，光照强、温度高，但植物的光合作用强度反而减弱，原因是什么？
提示：光照过强、温度高→气孔关闭→CO2供应不足→光合作用强度减弱。
2．大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。
提示：有机肥被微生物分解产生无机盐和CO2，无机盐被植物吸收利用，CO2能增加大棚内的CO2浓度，提高作物的光合速率。
3．光合作用的产物除碳水化合物外，还有类脂、有机酸、氨基酸和蛋白质等。在不同条件下，各种光合产物的质和量均有差异，例如， 氮肥多，蛋白质形成也多，氮肥少，则糖的形成较多，而蛋白质的形成较少；蓝紫光下合成蛋白质较多，山区的小麦蛋白质含量高、质地好就是这个原因，在红光下则合成碳水化合物较多。据此探究回答下列问题：
(1)试推测在植物光合作用过程中，氮肥多，蛋白质形成也多，氮肥少，则糖的形成较多的原因可能是什么？
提示：合成蛋白质需要大量的氮元素，而糖类不含氮元素。
(2)依据题意，大棚种植的作物要提高蛋白质的含量，应该采取什么措施？
提示：适当补充氮肥；适当补充蓝紫光。
二、在“系统思维”中提能
1．探究光照强度对光合作用强度的影响实验的分析
(1)本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净产值，即光合作用与细胞呼吸的差值。
(2)用注射器使叶片中的气体溢出后，放在黑暗环境中待用的目的是防止在有光的条件下产生O2，使叶片浮上来。
(3)也可将水溶液换成NaHCO3溶液(或者CO2缓冲液)，以持续提供CO2。
(4)本实验的自变量是光照强度，可以通过更换灯泡大小或改变灯和试管之间的距离来改变光照强度。
(5)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。
2．关注光合作用与细胞呼吸实验的设计
(1)实验设计中必须注意的三点
①变量的控制手段，如光照强度的强弱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，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。
(2)解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。
应用·
1．(2021·江苏苏州高一检测)在云南地区栽种的苹果比陕西地区栽种的同种苹果甜度低，其主要原因是(　　)
A．陕西地区昼夜温差较大
B．陕西地区较为寒冷
C．云南地区苹果树的呼吸作用较弱
D．云南地区苹果树吸收的水分较少
解析：A　光合作用制造有机物，呼吸作用分解有机物。当光合作用制造的有机物大于呼吸作用分解的有机物时，植物体内的有机物就积累起来，有机物中的淀粉转变为可溶性糖。植物的光合作用和呼吸作用都与温度有关，我国陕西地区，白天温度高，光合作用强，生成的有机物多；晚上温度低，呼吸作用微弱，消耗的有机物少，因此苹果内积累的有机物就多，A正确。
特别提醒
温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高吗？
白天适当提高温度，可有利于提高光合产量，夜晚不进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，故适当提高昼夜温差可提高作物有机物积累量，从而提高作物产量。然而，昼夜温差并非越大越好，如夜晚温度过低时，会影响呼吸相关酶的活性，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱植物根对矿质元素离子的吸收等代谢过程，这对作物生长显然不利。
2．图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(如图乙)，以研究光合速率与NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是(　　)
A．在a～b段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合速率逐渐减小
B．在b～c段，单独增加光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间
C．在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降
D．因配制的NaHCO3溶液中不含O2，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用
解析：C　在a～b段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的平均时间变短，表明光合速率逐渐增大；在b～c段，单独增加光照或温度可以缩短叶圆片上浮至液面所用的时间，但单独增加NaHCO3溶液浓度不能缩短叶圆片上浮至液面所用的时间；在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降；凡是活细胞都能进行呼吸作用。
方法点拨
小圆形叶片上浮实验中的三个关注点
(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面认为只是光合作用产生了O2。
(2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
(3)为确保溶液中CO2含量充足，小圆形叶片可以放入NaHCO3溶液中。
3．关于硝化细菌的化能合成作用和蓝细菌的光合作用，下列叙述正确的是(　　)
A．硝化细菌进行有氧呼吸的主要场所是线粒体
B．蓝细菌细胞进行光合作用的场所是叶绿体
C．硝化细菌可利用NH3氧化过程释放的能量合成有机物
D．蓝细菌细胞吸收光能的色素是叶绿素和类胡萝卜素
解析：C　硝化细菌为原核生物，体内无线粒体，A错误；蓝细菌细胞为原核生物，无叶绿体，无类胡萝卜素，其能进行光合作用是因为含有叶绿素和藻蓝素，B、D错误；化能合成作用过程中，硝化细菌通过NH3氧化为亚硝酸和硝酸的过程中释放的能量合成有机物，C正确。
4．图甲是某植株在适宜浓度CO2下，测定不同温度和光照强度下的光合速率。图乙是植株放置在密闭的容器中，改变光合作用的环境条件，测量光合作用强度。回答下列问题：
(1)图甲中，当光照强度为n时，限制植物光合速率的主要因素是____________。P点时，植物在25 ℃条件下比在15 ℃条件下光合速率高，原因是___________________________
___________。
(2)若环境中CO2的浓度降低，曲线上的P点将向____________(填“左下”或“右上”)移动。
(3)若将环境条件由图乙中的b点变为c点，则短时间内叶绿体内C3的含量变化为_______
_______。在图乙的c点时，增强光照，光合作用强度增大的原因是______________________
______________。
(4)通过以上信息可知，在农业生产中，可以通过_______________、________________和________________等手段来达到增产的目的。
解析：(1)图甲中，曲线处于上升阶段时，限制因素是自变量光照强度。P点时，温度升高，与光合作用有关的酶的活性增强，故在25 ℃条件下比在15 ℃条件下光合速率高。(2)若环境中CO2浓度降低，则图甲叶绿体中二氧化碳的固定减弱，暗反应降低后抑制光反应，[H]合成速率将会变小，光合作用强度降低，P点将向左下方移动。(3)将环境条件由图乙中的b点变为c点，二氧化碳浓度增加，二氧化碳的固定增加，故则短时间内叶绿体内C3的含量变化为增加。在图乙的c点时，增强光照，光反应产生的[H]和ATP增多，有利于暗反应的进行，最终导致光合作用强度增加。(4)在农业生产中，可以通过增大光照强度、提高CO2浓度、适当升高温度来达到增产的目的。
答案：(1)光照强度　温度升高，与光合作用有关的酶活性增强　(2)左下　(3)增加　光照增强，光反应产生的[H]和ATP增多，有利于暗反应的进行　 (4)增大光照强度　提高CO2浓度　适当升高温度
网络构建(一图串尽主干知识)
微专题培优(五)　光合作用的题型分析
条件突然改变
1．过程法分析C3和C5等物质含量变化
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP的含量变化可以采用下图分析
(1)停止光照时
光停，ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下
过程①停止 ↓ 过程②停止 ↓ 过程③停止 ↓ 过程④停止 a.ATP不再产生 b.原有ATP仍继续水解，直至全部消耗 ADP积累，含量增加；ATP减少
a.C3不再还原成C5和(CH2O) b.原有C5仍继续参与CO2的固定，直至全部消耗 C3积累，含量增加；C5减少
(2)停止CO2供应时
CO2停，C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下
过程④停止 ↓ 过程③停止 ↓ 过程②停止 ↓ 过程①停止 a.C3不再生成 b.原有C3继续还原生成C5和(CH2O)，直至全部消耗 C5积累，含量增加；C3减少
a.ATP不再水解 b.原有ADP继续合成ATP，直至全部消耗 ATP积累，含量增加；ADP减少
2．模型法表示C3和C5等物质含量变化
特别提醒
分析光合作用相关物质含量变化的注意点
(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。
(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，NADPH和ATP含量的变化是一致的。
[针对训练]
1．将单细胞绿藻置于25 ℃、适宜的光照及充足的CO2条件下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内的C3的含量突然上升，这主要是由于(　　)
A．暗反应停止，不能形成NADPH和ATP
B．暗反应仍进行，C3继续形成C5
C．光反应仍能形成NADPH和ATP，促进了C3的形成并得到积累
D．光反应停止，不能形成NADPH和ATP，C3不能被还原，积累了C3
解析：D　停止光照则光反应不能进行，不能形成ATP和NADPH，从而使C3的还原停止，所以C3的含量升高。
2．如图表示在夏季晴朗的白天，植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是(　　)
A．突然停止光照
B．突然增加CO2浓度
C．降低环境温度
D．增加光照强度
解析：D　突然停止光照，光反应产生的NADPH和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成C3的量增加、消耗的C5的量增加、C3还原速率不变，植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少；降低环境温度，CO2固定速率和C3还原速率均下降，C3和C5的相对含量不会大幅度地改变；增加光照强度，光反应产生的NADPH和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将减少、C5的相对含量将增加。
3．夏季晴朗中午，某植物出现“午休现象”，此时叶肉细胞内(　　)
A．三碳化合物含量上升
B．有机物积累速率明显下降
C．叶绿体基质中ADP含量增加
D．光反应产物不能满足暗反应的需求
解析：B　中午，气孔关闭，二氧化碳吸收量下降，短时间内，二氧化碳的固定减慢，三碳化合物含量下降，A错误；“午休”时，二氧化碳吸收量下降，暗反应速率下降，进而导致光合速率下降，有机物积累速率明显下降，B正确；暗反应减慢，消耗ATP的速率减慢，叶绿体基质中ADP含量减少，C错误；“午休”时，二氧化碳供应不足导致光合作用的暗反应减弱，光反应产物可以满足暗反应的需求，D错误。
单因子和多因子对光合作用的影响
1．单因子变量对光合速率的影响
(1)光照强度(如图)
①曲线分析
a．A点：只进行呼吸作用不进行光合作用，释放CO2 ,吸收O2。
b．AB段：呼吸作用＞光合作用，释放CO2 ,吸收O2。
c．B点：呼吸作用＝光合作用，外观上不与外界发生气体交换。
d．B点后：光合作用＞呼吸作用，吸收CO2 , 释放O2。
②应用：a.种植大棚时，适当增强光照强度，提高光合速率，积累更多的有机物；b.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。
(2)CO2浓度
①曲线分析
图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的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。
②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，提高光合速率。
(3)温度
①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速率。
②应用：冬季，温室栽培白天可适当提高温度，晚上可适当降低温度，以减少细胞呼吸消耗的有机物。
2．多因子变量对光合速率的影响
(1)曲线分析
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。
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，在一定光照强度下，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浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度，以提高光合速率。
[针对训练]
4．图1是某高等植物叶肉细胞部分结构示意图，其中a～h为气体的相对值；图2为光照强度对该叶肉细胞CO2吸收量的影响，下列叙述错误的是(　　)
A．在图2甲时，图1中b、c、d、e的值均为零
B．在图2乙时，图1中该叶肉细胞中h＝c
C．图2中光照强度在丁点及之后，光合速率与呼吸速率相等
D．图1中当b、e为零且a、f不为零时，该叶肉细胞呼吸速率大于光合速率
解析：C　图2的甲时只有呼吸作用，叶绿体不能吸收CO2和释放氧气，只有线粒体吸收氧气和释放CO2，因此图1中b、c、d、e的值均为零，A正确；图2的乙时，光合作用＝呼吸作用，因此线粒体释放的CO2被叶绿体刚好全部吸收，即h＝c，B正确；图2中光照强度在丁点及之后，光合作用达到饱和，此时光合速率大于呼吸速率，C错误；图1中当b、e为零且a、f不为零时，说明线粒体除了吸收叶绿体产生的氧气，还需要从外界吸收氧气，因此叶肉细胞呼吸速率大于光合速率，D正确。
5．植物的光合作用受温度(T)和光照强度(L)的影响。如图表示植物在3种不同的光照强度下消耗CO2的情况。分析在－5～0 ℃和20～30 ℃温度范围内，光合作用的限制因素分别是(　　)
A．L；T B．T和L都不是　　
C．T；L D．T；T
解析：C　在－5～0 ℃范围内光合速率不随光照增强而增大，但随温度升高而增强，所以限制因素是温度；20～30 ℃范围内，光合速率不随温度升高而增大，而随光照强度增强而增大，所以限制因素是光照强度。
光合作用与细胞呼吸的联系
1．物质方面
(1)C：CO2(CH2O)C3H4O2CO2。
(2)O：H2OO2H2O。
(3)H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O
2．能量方面
光能ATP和NADPH(CH2O)
[针对训练]
6．如图是生物体内能量供应及利用的示意图，下列说法错误的是(　　)
A．A过程一定伴随O2的释放，D过程不需要O2的直接参与
B．A过程产生的ATP可用于B过程中C3的还原
C．A、C中合成ATP所需的能量来源不相同
D．C过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中
解析：D　根据题图所示，A是光合作用的光反应，产物有O2、ATP和NADPH，其中ATP和NADPH可以参与B暗反应中C3的还原，D是ATP的水解过程，不需要O2的直接参与，A、B正确；A(光合作用光反应阶段)产生的ATP的来源是光能，C的能量来源是细胞呼吸中有机物分解释放的一部分能量，C正确；呼吸作用C过程葡萄糖中的化学能只有少部分转移到ATP中，大部分以热能形式散失，D错误。
7．如图表示高等植物细胞的两个重要生理过程中C、H、O的变化，某同学在分析时，做出了如下判断，你认为判断有误的是(　　)
A．甲为光合作用，乙为有氧呼吸
B．甲中的H2O在类囊体薄膜上被消耗，乙中H2O的消耗与产生都在线粒体中
C．甲和乙过程中都有还原性物质的产生与消耗
D．甲过程全在叶绿体中进行，乙过程全在线粒体中进行
解析：D　甲是将CO2和H2O合成有机物的过程，为光合作用；乙是将有机物分解为无机物的过程，为有氧呼吸。有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中进行的，第二、三阶段是在线粒体中进行的。
光合速率与呼吸速率的测定装置
1．装置中溶液的作用
在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时，NaHCO3溶液可提供CO2，保证容器内CO2浓度的恒定。
2．测定原理
(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。
特别提醒
在光合作用和细胞呼吸的相关计算题中，学生容易混淆“总光合速率”和“净光合速率”。正确区分两者的关键是获取试题中的关键词，并根据关键词进行区分。如表所示为常见的与“总光合速率”和“净光合速率”有关的关键词。
项目 常用关键词
总(真) 光合速率 O2产生(生成)速率 CO2固定速率 有机物产生(制造、生成)速率
净 光合速率 O2释放速率 CO2吸收速率 有机物 积累速率
呼吸速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 黑暗中有机物消耗速率
[针对训练]
8.如图为某研究小组测定光照强度对植物叶片光合作用影响的实验装置。将该装置先放在黑暗条件下一段时间，然后给予不同强度的光照。关于该实验的叙述，正确的是(　　)
A．温度、CO2浓度和有色液滴的移动距离都是无关变量
B．CO2缓冲液的作用是维持容器中CO2浓度的稳定
C．如果有色液滴向右移动，说明该植物不进行光合作用
D．如果有色液滴向左移动，说明该植物不进行光合作用
解析：B　依题意可知，该实验的目的是探究光照强度对植物叶片光合作用的影响，自变量是光照强度，因变量是光合作用强度，有色液滴的移动距离作为观测的指标，温度、CO2浓度等都是无关变量；CO2缓冲液的作用是维持容器中CO2浓度的稳定；有色液滴移动的距离是由装置内O2的变化量引起的，如果有色液滴向右移动，说明光合作用释放的氧气量大于呼吸作用吸收的氧气量；如果有色液滴向左移动，说明光合作用释放的氧气量小于呼吸作用吸收的氧气量。
9．将一株小麦密闭在无色玻璃钟罩内，在室内调温25 ℃，给予恒定适宜的光照60 min，然后遮光处理60 min。全程用CO2传感器测定钟罩内CO2浓度的变化，得到图2曲线。
(1)若要获得小麦的真正光合速率，________(填“需要”或“不需要”)另设对照组。0～60 min小麦的真正光合速率为________ μmol CO2/(L·h)。
(2)实验10 min时，小麦叶肉细胞进行光合作用所需CO2的来源是____________________
_________________________________________________。在停止光照的瞬间，叶绿体内C3的含量________。
解析：(1)前60 min测定净光合速率，后60 min测定呼吸速率，不必另设对照组。真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(2 000－800)＋(1 200－800)＝1 600 μmol CO2/(L·h)。(2)光合作用旺盛，叶绿体需要较多CO2，其来源为线粒体供给和胞外吸收。停止光照，叶绿体内缺少NADPH和ATP，不能进行还原C3的过程，故C3含量增多。
答案：(1)不需要　1 600　(2)线粒体供给和胞外吸收　增多(或升高)
光合作用的日变化曲线分析
1．自然条件下光合作用的昼夜变化曲线分析
(1)MN和PQ：夜晚植物只进行细胞呼吸；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少。
(2)N～P：光合作用与呼吸作用同时进行。
(3)NA和EP：清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少。
(4)A点和E点：光合作用强度等于细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变。
(5)A～E：光合作用强度大于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加，环境中CO2量减少，O2量增加。
(6)C点：叶片表皮气孔部分关闭，出现“光合午休”现象。
(7)E点：光合作用产物的积累量最大。
(8)一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2量，即S2－(S1＋S3)。
2．在相对密闭的环境中，一昼夜内CO2和O2含量的变化曲线图的比较
项目 一昼夜内CO2含量的变化曲线图 一昼夜内O2含量的变化曲线图
图示
如果d点 低于a点 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
如果d点 高于a点 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
如果d点与 a点一样高 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变
b、c两点 表示此时刻光合作用速率与呼吸作用速率相等
ab段 表示黑暗条件下只进行呼吸作用，或光照较弱，光合作用速率小于呼吸作用速率
cd段 表示光照较弱，光合作用速率小于呼吸作用速率，或黑暗条件下只进行呼吸作用
bc段 光照较为适宜，光合作用速率大于呼吸作用速率
[针对训练]
10．(2021·江苏扬州高一期中)如图表示夏季晴天某植物放在密闭透明玻璃罩内一昼夜CO2浓度变化的曲线(实线)。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A．H点时，植物产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体
B．光合作用是从D点开始的，因为D点后CO2浓度开始下降
C．E点时，植物的光合速率与呼吸速率相同
D．经过一昼夜该植物的干重有所增加
解析：D　由题图分析可知，H点是CO2浓度变化曲线的拐点，此时光合作用强度等于呼吸作用强度，植物体内产生ATP的场所应是细胞质基质和线粒体、叶绿体，A错误；D点时光合作用强度也等于呼吸作用强度，光合作用在D点前就已开始，B错误；图中D、H点代表光合作用强度等于呼吸作用强度，E点代表此时玻璃罩内CO2的浓度与起始相同，植物体内的有机物积累量为0，C错误；与初始时相比，一昼夜内玻璃罩中CO2浓度下降，说明一昼夜内该植物体内有机物有积累，植物的干重有所增加，D正确。
11．夏季晴朗的一天，甲、乙两株不同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．甲植株在a点开始进行光合作用
B．乙植株在e点有机物积累量最多
C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同
D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
解析：D　图中甲植株光合作用开始的点在a点之前，即CO2吸收速率开始变化的点，A错误；图中乙植株6～18时有机物一直在积累，18时植物体内有机物积累量最大，B错误；曲线b～c段下降的原因是光照过强，气孔关闭，叶片吸收的CO2少，d～e段下降的原因是光照强度减弱，C错误；甲植株没有出现光合午休现象，可能的原因是气孔无法关闭，D正确。
[应用体验]
1．(2022·江苏淮安高一月考)夏季大棚种植，常见设施有人工照明、通风口等，对于其中的生物学原理分析错误的是(　　)
A．人工照明能延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B．大棚应持续通风，可降氧、降温、降湿度，抑制细胞呼吸
C．在大棚内施加农家肥，利用微生物细胞呼吸产生CO2，可以提高棚内CO2浓度
D．棚内CO2浓度高时能抑制细胞呼吸，但对光合作用有利
解析：B　人工照明能延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量，A正确；大棚通风可降温、降湿度，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，但不能持续通风，持续通风不能降低氧气含量，B错误；在大棚内施加农家肥，利用微生物细胞呼吸产生CO2，可以提高棚内CO2浓度，有利于光合作用制造更多的有机物，C正确；棚内CO2浓度高时能抑制细胞呼吸，但对光合作用有利，可以提高产量，D正确。
2．为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25 ℃条件下培养，实验结果如图所示。相关叙述正确的是(　　)
A．施肥与CO2吸收量无关
B．与B点相比，A点条件下限制CO2吸收量的主要因素是光照强度
C．与D点相比，限制C点玉米吸收CO2的主要因素是土壤含水量
D．与C点相比，A点施肥过少，限制了CO2的吸收
解析：C　据题图可知，土壤含水量低于40%，施肥与CO2吸收量无关，但是高于40%后，施肥的一组CO2吸收量高，A错误；A点和B点的光照强度相同，因此与B点相比，A点条件下限制CO2吸收量的因素是土壤含水量，B错误；C点处于两线重合的部位，因此施肥与否对C点光合作用强度无影响，又因C点与D点的光照强度相同，因此C点条件下限制光合作用强度的因素是土壤含水量，C正确；与C点相比，A点光照强度弱，限制了CO2的吸收，D错误。
3．(2021·江苏无锡高一期中)如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析错误的是(　　)
A．图甲中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量
B．图乙中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中C3的生成量多
C．图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素主要是CO2浓度
D．图丙中，随着温度的升高，曲线走势有可能下降
解析：C　图甲中a点随着光照强度的增加，光合速率不变，此时限制光合速率的内部因素可能是叶绿体中酶的活性和数量，A正确；图乙中d点与c点相比，光照强度增加，光合速率增大，相同时间内叶肉细胞中C3的生成量多，B正确；题图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素主要是温度，C错误；图丙中，随着温度的升高，酶活性可能下降，导致曲线走势下降，D正确。
4．(2021·浙江宁波高一期末)某校生物兴趣小组以玉米为实验材料，研究不同条件下的光合作用速率和呼吸作用速率，绘制了如图所示的四幅图，图中a点不可以表示光合作用速率与呼吸作用速率相等的是(　　)
解析：A　图A中光照条件下，植物既进行光合作用又进行呼吸作用，植物吸收CO2进行光合作用，积累有机物，故CO2吸收量代表净光合作用量，净光合作用量＝光合作用量－呼吸作用量，而黑暗条件下，植物只进行呼吸作用，释放CO2，消耗有机物，A符合题意；图B中a点温室内空气中的CO2浓度不变，说明光合作用量＝呼吸作用量，B不符合题意；图C中a点光合作用速率和呼吸作用速率曲线相交，说明光合作用量＝呼吸作用量，C不符合题意；图D中在a点绿色植物既不吸收CO2，也不释放CO2，说明光合作用量＝呼吸作用量，D不符合题意。
5．植物的光合作用受CO2浓度、光照强度和温度的影响。如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下，测得的某植物在不同光照强度下的光合作用速率。下列有关说法正确的是(　　)
A．在a点所示条件下，该植物细胞只进行呼吸作用，产生ATP的场所是线粒体
B．b点时该植物的实际光合作用速率为0
C．若将该植物置于c点条件下光照9小时，其余时间置于黑暗中，则每平方米叶片一昼夜中CO2的净吸收量为15 mg
D．适当提高CO2浓度，则图中a点下移，b点左移，c点上移
解析：C　在a点所示条件下，该植物细胞只进行呼吸作用，产生ATP的场所是线粒体和细胞质基质，A错误；b点时该植物的净光合作用速率为0，B错误；若将该植物置于c点条件下光照9小时，其余时间置于黑暗中，则每平方米叶片一昼夜中CO2的净吸收量为10×9－5×15＝15 mg，C正确；适当提高CO2浓度，光合作用强度会适当增加，呼吸作用强度不变，则图中a点不移动，b点左移，c点右上方移，D错误。
6．将某绿色植物放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其他实验条件都是理想的)，实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如表。
温度/ ℃ 5 10 15 20 25 30 35
光照下吸收CO2/(mg/h) 1．00 1．75 2．50 3．25 3．75 3．50 3．00
黑暗中释放CO2/(mg/h) 0.50 0.75 1．00 1．50 2．25 3．00 3．50
下列对该表数据分析正确的是(　　)
A．昼夜不停地光照，在5 ℃时该植物不能生长
B．昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是30 ℃
C．每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，温度均保持在20 ℃，该植物积累的有机物最多
D．每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，温度为30 ℃时，该植物积累的有机物是温度为10 ℃时的2倍
解析：C　从题表中可看出，5 ℃时昼夜不停地光照，该植物每小时吸收CO2 1 mg，一昼夜吸收1×24＝24 mg，植物能生长，A错误；从题表中可看出，昼夜不停地光照，每小时CO2的净吸收量25 ℃时最多，所以该植物生长最快，B错误；每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，一昼夜有机物的积累量可以采用每小时光照下吸收CO2和黑暗中释放CO2的差值来进行简单的计算，每小时差值分别是5 ℃—0.50、10 ℃—1．00、15 ℃—1．50、20 ℃—1．75、25 ℃—1．50、30 ℃—0.50、35 ℃—－0.50，可看出20 ℃时该植物积累有机物最多，C正确；从C项的分析可知，10 ℃时积累的有机物是30 ℃时的(1．00×12)÷(0.50×12)＝2倍，题干叙述刚好相反，D错误。
7．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呼吸作用的影响，结果如图所示。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．其他条件不变，光照强度适当增强时，两曲线的交点将向左下方移动
解析：A　分析题意与图像可知，图中的虚线代表净光合作用，实线代表呼吸作用。在光照下，光合作用制造的有机物总量(真光合作用量)＝呼吸作用消耗的有机物量(呼吸作用量)＋有机物的净积累量(净光合作用量)，即某温度下图中实线所对应的量加上虚线所对应的量就是真光合作用量。根据上面的等式关系可以推断出：光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等；光照相同时间，在25 ℃条件下植物积累的有机物的量最多；温度高于25 ℃时，有机物的净积累量开始减少；两曲线的交点表示某温度时，有机物的净积累量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，当其他条件不变，光照强度适当增强时，净光合作用量增大，两曲线的交点将向右上方移动。
8．(2021·湖南长沙高一期末)将银边天竺葵(其叶片如图1所示)放在黑暗中两天后，根据图2所示，处理枝条上的一片叶(Z处使用不透光的黑纸两面遮光)。然后将整株植物置于阳光下4 h，取该叶片经酒精脱色处理后，滴加碘液显色，下列有关该实验结果和现象的描述正确的是(　　)
A．叶片置于黑暗中两天的目的是使叶片脱色
B．要研究叶绿素对光合作用的影响，实验组和对照组分别是Y和W部位
C．X和Y两部分显色结果对照，能证明光合作用是否需要水
D．显色后X为蓝色，Y和Z为棕黄色(碘液的颜色)
解析：D　黑暗处理是为了消耗掉叶片中原有的淀粉，防止对实验结果产生干扰；要研究叶绿素对光合作用的影响，实验组应为X部位，对照组为W部位；X、Y两部分显色结果对照，证明光合作用需要CO2；X处能进行光合作用产生淀粉，而Y、Z处不能进行光合作用，无淀粉产生，因此显色后X处为蓝色，Y、Z处为棕黄色。
9．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题：
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入________，乙装置作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃瓶进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入____________，乙装置作为对照。
②把甲、乙装置放在________________________________________________________
③30 min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30 min后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如表：
实验30 min后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用强度 甲装置 ______(填“左”或“右”)移1．5 cm
乙装置 右移0.5 cm
测定植物净光合作用强度 甲装置 ______(填“左”或“右”)移4．5 cm
乙装置 右移0.5 cm
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是________g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是________g(不考虑昼夜温差的影响)。
解析：(1)要测定光合作用强度必须先测定呼吸作用强度，在测定呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃瓶内的CO2，植物进行呼吸作用消耗一定体积的O2，释放等体积的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃瓶内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。(2)在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照，一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，一定的温度。光合作用过程中消耗一定体积CO2，产生等体积O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃瓶内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2消耗量的影响。(3)对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃瓶内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1．5＋0.5)×2＝4 g/h；净光合速率为(4．5－0.5)×2＝8 g/h，白天光照15 h的净光合作用量是8×15＝120 g，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84 g。
答案：(1)①NaOH溶液　②遮光　(2)①NaHCO3　溶液　②光照充足、温度等相同且适宜的环境中　(3)左　右　(4)4　84
10．如图甲为测定光合速率的装置，在密封的试管内放一经消毒的新鲜叶片和CO2缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。在不同强度的光照条件下，测得的气体体积变化如图乙所示。
(1)标记实验开始时毛细刻度管中红色液滴所在位置。实验时，试管内变化的气体是___
____。
(2)若图甲植物的光照强度为15 klx，则1 h光合作用产生的气体量为________ mL。若此时植物叶片的呼吸熵(呼吸时产生的CO2体积和消耗的O2体积比值)为0.8，则植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，还需从外界吸收________mL CO2。
(3)为了防止无关因子对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，对照组实验装置与实验组实验装置的区别是________________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)由于试管中存在CO2缓冲液，所以在不同光照强度下，液滴位置改变的实质是O2的消耗和释放。(2)光合作用产生O2的量应包括积累量和叶片消耗量为150＋50＝200 mL，同时，净产生的O2量等于净消耗的CO2量为200－0.8×50＝160 mL。(3)设置对照时可将新鲜叶片改为经消毒的死叶片；除叶片本身会影响实验外，环境因素也可能影响实验结果。
答案：(1)O2　(2)200　160　(3)新鲜叶片改为经消毒的死叶片
[课时跟踪检测]
[基础巩固练]
知识点一　光合作用的原理
1．(2021·江苏徐州高一检测)光合作用是生物界中重要的物质与能量代谢过程，下列关于光合作用的叙述，正确的是(　　)
A．希尔反应是指离体的叶绿体能进行水的光解，产生氧气的化学反应
B．在光反应阶段光能只转化成ATP中的化学能
C．卡尔文用同位素示踪法进行实验，探明了暗反应中从C5到C3再到C5的循环过程
D．自养生物是专指能够通过光合作用制造有机物的生物
解析：A　离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应称作希尔反应，A正确；在光反应阶段，光能被叶绿体内的色素捕获后，能将光能转化成ATP和NADPH中的化学能，B错误；卡尔文用同位素示踪法进行实验，探明了CO2中的碳在暗反应中从CO2到C3再到(CH2O)的过程，C错误；自养生物是指能够通过光合作用或化能合成作用制造有机物的生物，D错误。
2．下列关于光合作用的叙述，正确的是(　　)
A．绿色植物所有的细胞都能进行光合作用
B．光合作用的产物既有有机物，也有无机物
C．光合作用的光反应只在光下进行，暗反应只在黑暗中进行
D．光合作用的暗反应需要酶，光反应不需要酶
解析：B　绿色植物含有叶绿体的细胞才能进行光合作用，A错误；光合作用的产物中糖类等是有机物，O2是无机物，B正确；光合作用的光反应需要光，只在白天进行，暗反应有光无光都能进行，C错误；光合作用的光反应和暗反应都需要酶，D错误。
3．(2022·北京高一月考)离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是(　　)
A．C3 化合物减少，C5化合物增多
B．C3 化合物增多，C5化合物增多
C．C3 化合物减少，C5化合物减少
D．C3 化合物增多，C5化合物减少
解析：A　突然中断CO2气体的供应，导致消耗的C5化合物减少，所以C5化合物的含量在短时间内上升；而合成C3化合物的原料减少，所以短时间内C3化合物的含量下降，A正确。
4．如图是绿色植物光合作用过程示意图。下列与此图相关的说法错误的是(　　)
A．如果A代表某结构，则A为类囊体
B．形成C、D的过程发生在叶绿体基质中
C．突然降低环境中CO2浓度，B的产生速率下降
D．C3中不仅有来自CO2中的碳，也有来自CO2中的氧
解析：B　结构A上发生的是光合作用的光反应阶段，结构A表示的是类囊体，A正确；光反应类囊体上的色素吸收的光能一部分被用来进行水的光解形成氧气和NADPH，一部分用来形成ATP，故形成C、D的过程发生在类囊体上，B错误；突然降低环境中的二氧化碳浓度，暗反应减弱，光反应也随之减弱，所以氧气的产生速率会下降，C正确；二氧化碳中的碳和氧均参与了三碳化合物的合成，所以C3中不仅有来自CO2中的碳，也有来自CO2中的氧，D正确。
5．(2021·江苏南通高一检测)如图表示某植物在不同光照强度下光合作用速率(用CO2吸收量表示)的变化，据图分析，相关叙述不正确的是(　　)
A．该植物在A点时只能进行呼吸作用
B．AB段植物的光合速率小于呼吸速率
C．BC段植物的光合速率大于呼吸速率
D．限制C点光合强度的因素是光照强度
解析：D　A点时，光照强度为0，此时植物只能进行呼吸作用，A正确；AB段，有二氧化碳的释放，植物的光合速率小于呼吸速率，B正确；BC段，植物需要从外界吸收二氧化碳，植物的光合速率大于呼吸速率，C正确；C点后光合作用速率不再随光照强度的增加而增加，此时光照强度不再是限制光合速率的因素，D错误。
知识点二　光合作用的应用
6．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 ℃。如图表示该植物在25 ℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度提高到30 ℃的条件下(其他条件不变)，从理论上讲，图中相应点的移动应该是(　　)
A．a点上移，b点左移，m点上移
B．a点不移，b点左移，m点不移
C．a点下移，b点右移，m点下移
D．a点下移，b点不移，m点上移
解析：C　温度由25 ℃升高到30 ℃，对于呼吸作用而言，达到最适温度，呼吸速率增大；对于光合作用而言，超过最适温度，光合速率下降。因此，a点因呼吸作用加强而向下移；b点为光补偿点，一方面呼吸作用加强，需较强的光照强度才能产生与呼吸作用消耗量相当的有机物，另一方面光合速率下降，产生有机物的速率也下降，也需较强的光照强度才能产生与原来等量的有机物，所以b点右移；因温度超过光合作用最适温度，酶活性下降，光合作用强度降低，m点下移，故选C。
7．(2021·江苏徐州高一检测)图乙是将甲置于自然环境中，测定南方一晴天一昼夜密闭透明小室内氧气的增加或减少量而得到的。下列说法错误的是(　　)
A．12时对应的点是由于气孔关闭导致CO2供应不足造成的
B．若该植株培养液中缺Mg，那么A点应向右移动
C．AB段的限制因素主要是CO2浓度
D．小室内O2总量最大时刻是17时
解析：C　12时光合作用降低是因为光照太强，温度太高，导致气孔关闭，二氧化碳吸收减少，A正确；A点代表的是光合作用强度等于呼吸作用强度，如果缺镁会影响叶绿素的形成，叶绿素参与光合作用的形成，光合作用减少，A点应向右移动，B正确；AB段是上午8时到10时，光照强度不断增强，光合作用不断增加，此时限制因素主要是光照强度，C错误；A点和C点时光合作用等于呼吸作用，AC段光合作用大于呼吸作用，C点以后光合作用小于呼吸作用或者不进行光合作用，因此小室内氧气最大值应是17时，D正确。
8．(2021·江苏南通高一检测)在封闭的温室内栽种农作物，以下不能提高作物产量的措施是(　　)
A．增加CO2浓度 B．增大室内昼夜温差
C．延长光照时间 D．用绿色玻璃作室顶
解析：D　二氧化碳是光合作用的原料，原料越多合成的有机物就越多，所以适度增加室内二氧化碳浓度能增产，A错误；白天适当提高温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物；而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使其减少分解有机物。这样有利于积累有机物增加产量，B错误；延长光照时间，能增大光合作用时间，有利于提高作物产量，C错误；色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光基本不吸收，用绿色玻璃作室顶，透过的光主要是绿光，所以不会提高温室内栽种农作物的产量，D正确。
9．下列关于硝化细菌的叙述，错误的是(　　)
A．将二氧化碳和水合成糖类化合物所需能量为光能
B．将二氧化碳和水合成糖类化合物所需能量为化学能
C．硝化细菌细胞中含有将二氧化碳和水合成有机物的一系列酶
D．硝化细菌和绿色植物一样都是自养型生物
解析：A　硝化细菌能将土壤中的氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸，硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动，所以硝化细菌也属于自养生物，A错误，B、D正确；硝化细菌能够将二氧化碳和水合成为糖类，所以硝化细菌细胞中含有将二氧化碳和水合成有机物的一系列酶，C正确。
[素养提升练]
10．(多选)(2021·山东青岛高一期中)如图表示某植物在不同温度下的光合速率和呼吸速率。下列有关分析中正确的是(　　)
A．25 ℃时光合速率最大
B．35 ℃时仍能积累有机物
C．32 ℃时净光合速率等于呼吸速率
D．35 ℃时呼吸速率最大
解析：BC　25 ℃时，植物的净光合速率最大，不代表总光合速率最大，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，从图中可以看出30 ℃和35 ℃时的光合速率均大于25 ℃时的，A错误；35 ℃时，植物的净光合速率为3．00 mg/h，因此仍能积累有机物，B正确；32 ℃时，净光合速率等于呼吸速率，则光合速率是呼吸速率的两倍，C正确；仅由题图无法判断35 ℃之后的呼吸速率大小，故无法得出35 ℃时呼吸速率最大，D错误。
11．(多选)(2021·江苏连云港高一检测)如图表示光合作用与细胞呼吸过程中部分物质变化的关系，下列说法错误的是(　　)
A．图中①②过程消耗ATP，③④⑤过程产生ATP
B．①②过程在叶绿体中进行，③④⑤过程在线粒体中进行
C．①过程产生的NADPH参与②过程，③和④过程产生的[H]与氧结合产生水
D．高等植物所有的细胞都可以进行①②③④⑤过程
解析：ABD　分析图可知，①过程表示光反应阶段，②过程表示暗反应阶段，①产生的ATP用于②过程，③④⑤表示有氧呼吸全过程，三个阶段都产生ATP，A错误；真核细胞中，①②过程在叶绿体中进行，③过程在细胞质基质中进行，④⑤过程在线粒体中进行，B错误；①光反应阶段产生的NADPH参与②暗反应中C3的还原，③和④过程产生的[H]都在第三阶段与氧结合产生水，C正确；高等植物所有的细胞不一定都可以进行①②过程，如高等植物的根尖细胞不能进行光合作用，因此不能进行①②过程，D错误。
12．(多选)如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。下列分析错误的是(　　)
A．CO2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
C．CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等
D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
解析：ACD　对于甲植物而言，a点时CO2净吸收速率为0，说明此时光合作用强度等于呼吸作用强度，在a点之前，甲植物已经开始进行光合作用，A错误；适当增加光照强度，光合速率增大，a点将左移，B正确；CO2浓度为b时，甲、乙的净光合作用强度相等，而总光合作用强度＝净光合作用强度＋呼吸作用强度，故甲、乙总光合作用强度不一定相等，C错误；在一定范围内，随CO2浓度的增大，甲、乙的光合作用强度增强，超过这一范围，随CO2浓度的增大，光合作用强度不再变化，D错误。
13．(多选)(2021·江苏南通高一期末)如图是苋菜叶肉细胞光合作用与有氧呼吸过程中的物质变化示意图，其中①②③④表示过程。相关叙述正确的是(　　)
A．过程①④都有[H]的产生
B．过程④产生的[H]来自于水和有机物
C．过程①②③④能在植物的所有细胞中进行
D．②④分别发生在叶绿体基质和细胞质基质
解析：AB　过程①产生[H]，②消耗[H]，③消耗[H]，④产生[H]，A正确；过程④表示有氧呼吸的第一、二阶段，产生的[H]来自于水和有机物(葡萄糖、丙酮酸)，B正确；过程①②表示光合作用，在有光的条件下、且在含有叶绿体的细胞内才能进行；③④表示呼吸作用，在所有细胞中任何时候都可以进行，C错误；②表示暗反应阶段，发生在叶绿体基质，④表示有氧呼吸的第一、二阶段，发生在细胞质基质和线粒体基质，D错误。
14．(多选)(2022·浙江温州高一月考)如图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，乙表示水稻叶肉细胞在相同条件下CO2吸收量与光照强度的关系。下列有关说法正确的是(　　)
A．光照强度为a时，叶绿体中C3的含量是C5的两倍
B．乙中限制g点CO2吸收量的主要因素是光照强度
C．甲中的b光照强度应小于乙中f点对应的光照强度
D．适当提高CO2浓度后再测定，乙中的f点将向左移动
解析：CD　a光照条件下，细胞释放二氧化碳，不产生氧气，此时细胞只进行呼吸作用，叶绿体中C3的含量与C5不存在两倍的关系，A错误；g点时光合作用强度已达到最大值，g点及其以后限制光合作用强度的因素不再是光照强度，B错误；b光照条件下释放的二氧化碳与氧气的产生总量相等，说明光合作用小于呼吸作用，乙中ef段(不包括f点)表示光合作用小于呼吸作用，C正确；f点是光的补偿点，此时光合作用强度与呼吸作用强度相等，适当提高CO2浓度，光合作用强度增强，故f点将向左移动，D正确。
15．(多选)用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.6 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，结果如表所示(不考虑化能合成作用)。有关分析不合理的是(　　)
透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
4．3 mg 5．6 mg 3．2 mg
A.丙瓶中浮游植物的细胞产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体
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3．5 mg
解析：CD　一昼夜后丙瓶氧气含量比甲瓶减少4．3－3．2＝1．1 mg，又由于丙不透光，即瓶中生物进行了有氧呼吸，故丙瓶中浮游植物的细胞产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，A、B正确；一昼夜后乙瓶氧气含量比甲瓶增加5．6－4．3＝1．3 mg，又由于乙瓶透光，即光合作用中释放了氧气，消耗了二氧化碳，故乙瓶水样的pH比丙瓶的高，C错误；在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量＝有氧呼吸消耗的氧气量＋光合作用释放的氧气量，约为1．1＋1．3＝2．4 mg，D错误。
16．(多选)将下列装置放在光照充足、温度适宜的环境中，观察并分析实验现象不能得出的结论是(　　)
A．小球藻产生O2和酵母菌产生CO2均在生物膜上进行
B．小球藻光合作用和呼吸作用的共同产物有ATP、 CO2和H2O
C．乙试管中小球藻与丙试管中小球藻的光合速率相同
D．实验后期甲瓶和丁瓶中的生物都只进行无氧呼吸
解析：ABC　酵母菌有氧呼吸产生CO2的部位是线粒体基质，无氧呼吸产生CO2的部位是细胞质基质，都不在生物膜上，A错误；CO2只是呼吸作用的产物，B错误；甲装置中酵母菌进行呼吸作用时能产生CO2，而丁装置中乳酸菌只进行无氧呼吸产生乳酸，即乙试管能够比丙试管得到更多的CO2，所以乙试管小球藻的光合速率比丙试管高，C错误；甲瓶中含有少量空气，酵母菌在实验初期时主要进行有氧呼吸，但在实验后期只进行无氧呼吸，丁装置中乳酸菌是厌氧型生物，不管实验前期还是后期，乳酸菌只进行无氧呼吸，D正确。
17．(2022·江苏南京高一检测)如图表示某农作物叶肉细胞内光合作用的过程，已知在叶绿体类囊体薄膜上存在两个不同的光系统：光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)，是以串联的方式协同作用的。请回答下列问题：
(1)类囊体上的光合色素的作用是________________________；在提取叶绿体中的色素实验中用到CaCO3的作用是________________________。
(2)结合图分析光系统Ⅰ与________________________有关(填写光反应中的相关物质变化过程)。
(3)写出图中编号或字母所代表的过程或物质：②__________________，F是具有催化作用的________________________。
解析：(1)类囊体上的光合色素的作用是吸收、传递、转化光能；在提取叶绿体中的色素实验中用到CaCO3的作用是中和有机酸，防止叶绿体中叶绿素被破坏。(2)结合图分析可知，E是NADPH，推断光系统Ⅰ与NADP＋的还原有关。(3)分析题图可知，②过程中有二氧化碳参与，为CO2的固定过程；光反应过程中，伴随能量变化，D是ATP，C是ADP和磷酸，F是具有催化作用的ATP合成酶。
答案：(1)吸收、传递、转化光能　防止叶绿体中叶绿素被破坏　(2)NADP＋的还原　 (3)CO2的固定　ATP合成酶
18．(2021·江苏苏州高一检测)如图1表示某绿色植物进行光合作用的示意图，图2为外界因素对光合作用影响的关系图。请分析并回答下列问题：
(1)图1中a、b两个生理过程发生的场所是__________，若适当提高CO2浓度，短时间内图中C的含量变化是____________(填“上升”“下降”或“不变”)。
(2)图1中物质D为____________，D的生成量可代表光合作用的强度。除此外，下列选项____________(填序号)也能够代表光合作用强度。
①O2的产生量 ②C3的量 ③C5的量 ④CO2的固定量
(3)经研究发现，该植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成D，原因可能是____________
__________________________________________________。
(4)图2中，如果X代表CO2的含量，则X主要通过影响____________过程来影响光合速率。
解析：(1)图1中a表示二氧化碳的固定，b表示三碳化合物的还原，均为暗反应中的物质变化，暗反应发生在叶绿体基质中。若适当提高CO2浓度，二氧化碳的固定会增强，C3含量会增多，短时间内C3的还原速率不变，因此三碳化合物的还原利用的NADPH和ATP增多，从而导致NADPH(即图1中C)含量下降。(2)图1中物质D为光合作用暗反应的产物，即(CH2O)(或有机物、糖类)。光合作用过程中糖类的生成量、O2的产生量和CO2的固定量等均能代表光合作用强度。即①④正确。(3)在夜间没有光照，不能进行光反应，不能生成NADPH和ATP，因此暗反应中三碳化合物的还原将无法进行。(4)CO2参与光合作用的暗反应，所以如果X代表CO2的含量，则X主要通过影响暗反应过程来影响光合速率。
答案：(1)叶绿体基质　下降　(2)(CH2O)(或有机物、糖类)　①④　(3)没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供NADPH和ATP　 (4)暗反应
19．如图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系，请据图回答下列问题：
(1)图甲表示在光照弱的情况下，光合作用随__________的增加成正比增加，这种情况下，可以认为此时主要影响光合作用的____________阶段。
(2)从图甲可见，光照强度超过某一强度时，光合作用速率不再增加，且有稳定发展的趋势，这种变化主要决定于__________，此时光合作用的__________阶段受到限制。
(3)图乙中C点表示光照强度为B时，植物生长的__________，出现CD段的原因是______
_______________________________________________________________。
(4)请在图甲中绘制50 ℃时植物光合作用速率变化的曲线。
(5)根据图甲，在图乙绘制光照强度为A时，不同温度下光合作用速率变化曲线。
解析：(1)甲图表示在光照弱的情况下，说明光照没有达到饱和点，则光合作用随光照强度的增加成正比增加，这种情况下，可判断此时影响光合作用的过程是光反应阶段。(2)从图甲可见，光照强度超过某一强度时，即达到光照饱和点，光合作用的速度不再增强，且有稳定发展的趋势，这种变化主要决定于温度，温度能影响酶的活性，此时光合作用的暗反应阶段受到限制，导致光合作用速率不再增大。(3)图乙中C点时光合作用速率最大，表示光照强度为B时，植物生长的最适温度。当温度超出一定的范围后，温度升高，酶活性降低，光合作用速率降低，导致光合作用速率反而逐渐减弱。(4)根据图乙可知，50 ℃时光合作用速率介于20～30 ℃之间(图解见答案)。(5)光照强度为A时，限制光合作用速率的因素是光照强度，因而不同温度下光合作用速率变化曲线相同(图解见答案)。
答案：(1)光照强度　光反应　(2)温度　暗反应　(3)最适温度　酶活性降低，光合作用速率降低
20．(2021·江苏南京高一检测)如图1表示种植菠菜的某密闭大棚内24小时O2含量的变化情况，图2表示光合作用和呼吸作用的部分过程(Ⅰ～Ⅶ代表物质，①～⑤代表过程)。请回答下列问题：
(1)菠菜植株光合作用产生的O2量和细胞呼吸消耗的O2量相等的点是________(用图中字母回答)。大棚内的菠菜经过一昼夜后________(填“有”或“没有”)有机物的积累。
(2)图1中BC段O2含量变化的直接原因是光合作用过程中________阶段增强，该阶段发生的场所为____________。
(3)图2中①被称为________，Ⅲ表示________，Ⅳ产生后运至________(具体场所)，最终与Ⅴ结合。
解析：(1)分析图1曲线，氧气含量下降，说明呼吸作用大于光合作用或只进行呼吸作用；氧气含量上升，说明光合作用大于呼吸作用。图1中B、C两点表示氧气含量的平衡点，此时菠菜植株光合作用产生的O2量和细胞呼吸消耗的O2量相等。根据图中的A点和D点的氧气含量，D点氧气含量有所降低，说明经过一昼夜，总光合作用产生的氧气小于总呼吸作用消耗的氧气，因此大棚内的菠菜经过一昼夜后并没有有机物的积累，反而有机物含量降低。(2)光合作用的光反应阶段水在光下分解产生氧气，因此图1中BC段O2含量变化的直接原因是光合作用过程中光反应阶段增强，该阶段发生的场所为(叶绿体)类囊体薄膜。(3)图2中①被称为CO2的固定，Ⅲ表示CO2；Ⅳ表示[H]，根据有氧呼吸第三阶段的场所和物质变化可知，[H]产生后运至线粒体内膜，最终与Ⅴ(氧气)结合生成水。
答案：(1)B、C　没有　(2)光反应　(叶绿体)类囊体薄膜　(3)CO2的固定　CO2　线粒体内膜
21．如图甲为探究光合作用的装置图，图乙表示不同地区A、B、C三类植物在晴朗夏季的光合作用日变化曲线。请据图分析并回答：
(1)若用图甲所示装置来探究CO2是否为光合作用的原料，则还应该再增加一个装置，做法是____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________。
(2)若用图甲所示装置来探究元素X是否为植物的必需矿质元素，则还应该再增加一个装置，做法是______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________。
(3)在上午10点时，突然降低环境中CO2浓度后的一小段时间内，图乙中植物A和植物B细胞中C3含量的变化分别是________________________。
(4)m点是曲线C与x轴交点，影响m点向左移动的因素有________(多选)。
A．植物缺镁 B．调整温度使之更适宜
C．天气转阴 D．CO2浓度适当上升
E．CO2浓度适当下降
(5)在一定的二氧化碳浓度和适宜温度下，把图乙中A植物的叶片置于5千勒克斯(光合作用总速率为44 mg CO2/100 cm2叶·小时)光照下14小时，其余时间置于黑暗中(细胞呼吸速率为6．6 mg CO2/100cm2叶·小时)，则一天内该植物每25cm2叶片葡萄糖积累量为________mg(用CO2的净吸收量表示)。
解析：(1)在设置对照实验时，一般将要探究的因素设为变量，其他因素必须保持一致。本实验中是否有CO2就是自变量，根据题意可知增加的一组实验装置中应该没有CO2，所以增加一组应为将质量分数为1%的NaHCO3溶液换成等量的质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件同图甲所示装置。(2)若探究元素X是否为植物的必需矿质元素，可以采用水培法，增加的装置中应将水槽中的完全培养液替换成等量的只缺少元素X的完全培养液，其他条件与图甲所示装置相同。(3)由图乙可知，上午10点时A植物不从外界吸收CO2，此时突然降低环境中CO2浓度对A植物的光合作用没有影响，即C3含量几乎不变；而对植物B来说，突然降低环境中CO2浓度，其吸收CO2量减少，合成的C3量将下降。(4)m点是曲线C与x轴交点，表示此时光合速率＝呼吸速率，m点左移即表示提高光合速率，可采取的措施有适当调整温度至最适温度、提高CO2浓度，故选B、D。(5)光合作用吸收CO2净量＝光合作用吸收CO2总量－呼吸作用释放CO2量＝44×14－6．6×24＝458．6 mg CO2/100 cm2，则一天内该植物每25 cm2叶片葡萄糖积累量为114．4 mg CO2/25 cm2。
答案：(1)将质量分数为1%的NaHCO3溶液换成等量质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件与图甲所示装置相同　(2)将水槽中的完全培养液替换成等量的只缺少元素X的完全培养液，其他条件与图甲所示装置相同　(3)A基本不变，B下降　(4)BD　(5)114．4
22．研究小组分别于20 ℃、30 ℃下，测定不同光照强度对单细胞绿藻平均每个细胞O2的总产生速率和CO2释放速率的影响，结果如表所示：
光照强度/klx 1 2 3 4 5 6
O2的总产生速率/ (nmol·h－1) 20 ℃ 1 3 6 8 8 8
30 ℃ 2 4 7 10 12 12
CO2释放速率/ (nmol·h－1) 20 ℃ 9 7 4 2 2 2
30 ℃ 2 0 －3 －6 －8 －8
请分析回答：
(1)该绿藻氧气的产生场所和消耗场所分别是________、________。(填膜结构)
(2)在20℃下，当光照强度为1klx时，细胞中能合成还原性物质的细胞器有__________。
(3)若该绿藻长期生活在20 ℃、5 klx条件下，则________(填“能”或“不能”)正常生长。
(4)在30 ℃下，当光照强度为2 klx时，平均每个细胞的CO2固定速率是_____ nmol·h－1。
(5)分析数据，可以判定该绿藻细胞呼吸酶的最适温度应________(填“大于”“小于”或“等于”)30 ℃，且该绿藻细胞呼吸速率与光照强度________(填“有关”“无关”或“无法确定”)。
解析：(1)绿藻光合作用产生氧气，发生在类囊体薄膜，有氧呼吸第三阶段消耗氧气，发生在线粒体内膜。(2)在20 ℃、1 klx条件下，绿藻细胞既能进行光合作用，也能进行呼吸作用，这两种生理过程都可以产生还原性物质，故能产生还原性物质的细胞结构有叶绿体、线粒体、细胞质基质，其中属于细胞器的是叶绿体和线粒体。(3)该绿藻长期生活在20 ℃、5 klx条件时真正光合速率为8 nmol·h－1，CO2释放速率为2 nmol·h－1，呼吸速率为2＋8＝10(nmol·h－1)，即此时光合速率小于呼吸速率，植物体内有机物不断减少，绿藻不能正常生长。(4)在30 ℃下，当光照强度为2 klx时，平均每个细胞氧气的总产生速率为4 nmol·h－1，据光合作用的反应式可知，光合作用中产生的氧气量与固定的二氧化碳量相等，因此，这一条件下平均每个细胞二氧化碳的固定速率为4 nmol·h－1。(5)光照强度为1 klx，在20 ℃时呼吸作用产生二氧化碳的速率为1＋9＝10(nmol·h－1)，而在30 ℃时呼吸作用产生二氧化碳的速率为2＋2＝4(nmol·h－1)，这说明在20 ℃时呼吸酶的活性比30 ℃时大，则呼吸酶的最适温度应小于30 ℃。在光照强度为2 klx时，20 ℃和30 ℃时呼吸作用产生二氧化碳的速率分别为7＋3＝10(nmol·h－1)、0＋4＝4(nmol·h－1)。同理，可以计算出在不同的光照强度下，同一温度下呼吸作用产生二氧化碳的速率相等，因此可以说明光照强度与该绿藻细胞呼吸速率无关。
答案：(1)类囊体薄膜　线粒体内膜　(2)叶绿体、线粒体　(3)不能　(4)4　(5)小于　无关
23．(2021·江苏徐州高一检测)图甲表示绿色植物叶肉细胞内某些生理过程的物质变化，其中a、b、c表示物质，①～⑤表示生理过程。图乙表示某科研小组在黄瓜幼苗光合作用的最适温度条件下，探究环境因素对其光合作用影响时所得到的实验结果。请回答：
(1)图甲中物质a是________，①过程发生的场所是______________。物质c是_______，⑤过程发生的场所是________________。
(2)光照强度直接影响光合作用的________(用图甲中数字回答)阶段，若将在阳光下正常生长的绿色植物移入暗室，短时间内细胞中C3的含量________。
(3)图乙中a点时CO2产生的场所是____________，黄瓜幼苗从________点之后开始进行光合作用。
(4)图乙中，若植物呼吸作用的强度不变，d点真正的光合速率固定的CO2为___mg·h-1。
(5)据图乙分析，p点之前限制黄瓜幼苗光合作用速率的因素是____________________。当CO2浓度为600mg·L－1时，d点的CO2吸收量高于c点，主要的影响因素是____________。
解析：(1)据图甲分析可知，a是水参与光反应后被光解的产物O2，①表示光反应过程，发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜。物质c为有氧呼吸第一阶段的产物之一丙酮酸，过程⑤是有氧呼吸第三阶段，发生的场所是线粒体内膜。(2)光照强度直接影响光合作用的①光反应过程。光反应需要利用光能，若将在阳光下正常生长的绿色植物移入暗室，短时间内细胞中C3的含量升高，因为突然停止光照，光反应产生的ATP和NADPH 减少，C3的还原减少，而其来源不变。(3)图乙中a点时植物只进行有氧呼吸，CO2是有氧呼吸第二阶段的产物之一，产生的场所是线粒体基质。图乙中m点黄瓜幼苗开始有CO2的吸收，从此时开始进行光合作用。(4)图乙中，若植物呼吸作用的强度不变，仍为20 mg·L－1，d点的净光合作用强度为120 mg·L－1，则d点真正的光合速率固定的CO2为20 mg·L－1＋120 mg·L－1＝140 mg·h－1。(5)据图分析，p点之前时光照强度为70 lx和350 lx的光合速率相同，而光照强度为800 lx时的光合速率较大，说明p点前限制黄瓜幼苗光合作用速率的因素是CO2浓度和光照强度。当CO2浓度为600 mg·L－1时，d点的光照强度大于c点，光合作用光反应产生的ATP和NADPH多，促进了C3的还原过程，进而促进了CO2的固定过程，因而CO2吸收量高于c点。
答案：(1)O2　叶绿体类囊体薄膜　丙酮酸　线粒体内膜　(2)①　升高　(3)线粒体基质　m　(4)140 　 (5)CO2浓度和光照强度　光照强度　
[阶段验收评估]
(时间：75分钟　满分：100分)　
一、选择题Ⅰ(本题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．(2021·江苏扬州高一检测)如图为影响酶促反应的温度、pH和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述正确的是(　　)
A．曲线乙、丙分别表示pH、温度对酶促反应速率的影响
B．在B点适当增加酶的浓度，反应速率将增大
C．图中D点与F点酶促反应速率很小都是因为酶的结构被破坏
D．将处于G点条件下的该酶溶液调整到H点条件下，酶活性显著升高
解析：B　根据图示分析可知，曲线丙、乙分别表示pH、温度对酶促反应速率的影响，A错误；B点的限制因素是酶的浓度，故在B点适当增加酶的浓度，反应速率将增大，B正确；D点为低温条件，酶的空间结构未被破坏，C错误；根据图示分析可知，丙曲线是pH值对酶活性的影响，因G点条件下pH过低，酶的空间结构可能已被破坏，故将酶溶液调整到H点条件下，酶活性也不能显著升高，D错误。
2．如图甲表示过氧化氢酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时酶催化H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。若在酶促反应过程中改变某一初始条件，以下分析正确的是(　　)
A．pH＝a时，e点下移，d点左移
B．pH＝c时，e点为0
C．温度降低时，e点不移动，d点右移
D．H2O2量增加时，e点不移动，d点左移
解析：C　O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关。与pH＝b时相比，pH＝a时酶的活性下降，e点不变，d点右移；pH＝c时酶失活，但H2O2不稳定，在过氧化氢酶失活时，H2O2仍能分解，e点不为0；温度降低时酶的活性降低，e点不变，但H2O2完全分解所用的时间延长，d点右移；增加H2O2量，即O2生成量增加，e点上移，d点右移。
3．(2021·北京高一期中)在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P(磷酸)已带上放射性标记，该现象能说明(　　)
①ATP中远离A的P容易脱离
②32P标记的ATP是重新合成的
③ATP是细胞内的直接能源物质
④该过程中ATP既有合成又有分解
A．①②③④ B．①②③
C．①②④ D．②③④
解析：C　由于部分ATP的末端P已带上放射性标记，说明ATP中远离A的P容易脱离，形成ADP，①正确；部分ATP的末端P已带上放射性标记，说明32P标记的ATP是重新合成的，②正确；由于题干中没有说明ATP供能的过程，所以不能说明ATP是细胞内的直接能源物质，③错误；ATP含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，说明该过程中ATP既有合成又有分解，④正确。
4．(2022·浙江杭州高一月考)下列有关人体细胞内ATP的叙述中，正确的是(　　)
A．寒冷时，细胞产生ATP的速率增大
B．紧张状态下，细胞内ATP的合成速率大大超过分解速率
C．剧烈运动时，肌肉细胞产生ATP的速率无明显变化
D．饥饿时，细胞内ATP的合成速率大大超过分解速率
解析：A　为维持体温，寒冷时，细胞产生ATP的速率上升，A正确；ATP和ADP的转化处于动态平衡中，细胞内ATP的合成速率不会大大超过分解速率，B、D错误；剧烈运动时，消耗能量增加，肌肉细胞产生ATP的速率迅速加快，C错误。
5．(2021·江苏苏州高一期末)细胞呼吸的原理在生产、生活中应用广泛。下列叙述与细胞呼吸无关的是(　　)
A．中耕松土以利于作物的生长
B．适当降低温度以利于种子储存
C．合理施肥以防止作物出现“烧苗”
D．密闭发酵以利于酵母菌产生酒精
解析：C　中耕松土有利于根系有氧呼吸，从而产生更多的能量，有利于植物吸收矿质营养，进而有利于光合作用的进行，有利于作物的生长 ，与题意不符，A错误；适当降低温度能降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，从而有利于种子储存，与题意不符，B错误；合理施肥即根据农作物对矿质元素的需求适量的使用肥料，可防止作物出现“烧苗”，因而更有利于植物的生长，与细胞呼吸没有密切的关系，与题意相符，C正确；酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下可以进行无氧呼吸产生酒精，即密闭发酵有利于酵母菌产生酒精，与题意不符，D错误。
6．如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时的CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是(　　)
A．氧浓度为a时，最适于储藏该植物器官
B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍
C．氧浓度为c时，无氧呼吸最弱
D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
解析：B　氧浓度为a时，只有二氧化碳的释放量，没有氧气的吸收量，此时植物只进行无氧呼吸，会消耗大量的有机物，因此在a氧浓度下不适于储藏该植物器官，A错误；氧浓度为b时，二氧化碳的释放量大于氧气的吸收量，此时植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，根据无氧呼吸的反应式可知，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为(8－3)÷2＝2．5，根据有氧呼吸的反应式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖的量为3÷6＝0.5，可见该浓度下，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍，B正确；氧浓度为c时，二氧化碳的释放量大于氧气的吸收量，此时植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，而氧浓度为d时，二氧化碳的释放量等于氧气的吸收量，此时植物只进行有氧呼吸，因此氧浓度为d时，无氧呼吸最弱，C、D错误。
7．(2021·江苏扬州高一期末)苹果皮薄甜脆、汁多爽口、富有营养，为了尽量延长新鲜苹果的储藏时间，储藏条件最好是(　　)
A．低氧、适当的湿度、零上低温
B．无氧、保持干燥、零上低温
C．低氧、适当的湿度、零下低温
D．无氧、保持干燥、零下低温
解析：A　水果保鲜，目的之一是希望保存更多的有机物，降低其有机物被呼吸消耗，因此应使细胞的呼吸强度处于最低点。无氧条件下细胞进行无氧呼吸，消耗更多的有机物，低氧条件下，无氧呼吸被抑制，总的呼吸强度较低，因此选用低氧条件。在低温条件下，呼吸酶的活性降低，更有利于有机物的保存。但若温度处于零下，会冻伤水果，因此选用零上低温。干燥环境下，水果水分易丢失，因此应选用适当的湿度。综上分析，A正确，B、C、D错误。
8．下列过程存在无氧呼吸的是(　　)
A．植物叶片在光下放出O2
B．动物细胞内的糖分解为H2O和CO2
C．酵母菌细胞不产生酒精的呼吸过程
D．苹果贮藏期间果肉积累酒精
解析：D　A项存在着光合作用和细胞呼吸，B、C两项存在的是有氧呼吸，D项是无氧呼吸。
9．某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)，
下列分析错误的是(　　)
A．滴管中冒出的气泡是反应产生CO2的结果
B．试管中加水的主要目的是制造无氧环境
C．若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降
D．被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
解析：D　酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO2，气泡内的气体是CO2，A正确；加水可以防止酵母菌与空气的接触，制造无氧环境，B正确；若将水换成冷水，会降低酵母菌体内呼吸酶的活性，反应速率降低，气泡释放速率下降，C正确；被分解的葡萄糖中的能量有三个去向：一部分转移至ATP，一部分以热能形式散失，其余的存留在酒精中，D错误。
10．(2021·江苏扬州高一检测)图甲、乙、丙、丁表示环境因素对植物光合作用的影响示意图，对图中曲线描述正确的是(　　)
A．若植物长期处于图甲所示环境中，则该植物能正常生长
B．从图乙中可看出，在25 ℃左右时该植物生长最快
C．图丙中曲线ab段形成的原因是由于光照强度降低所致
D．图丁中b点时，甲、乙两植物的真光合速率相等
解析：B　从图甲看出，经过一昼夜后，玻璃罩内CO2浓度升高，说明呼吸作用大于光合作用，因此长期在图甲的环境中，植物无法生长，A错误；从图乙中可看出，25 ℃左右植物的净光合作用(真正光合作用－呼吸作用)最大，所以生长最快，B正确；图丙中ab段是由于外界温度过高，植物关闭气孔，导致吸收的CO2减少所致，C错误；图丁中b点植物甲和乙的净光合作用相等，但由于不知道二者的呼吸作用大小，所以无法比较两者真正光合作用速率，D错误。
11．(2021·江苏南京高一检测)如图横轴表示色素种类，纵轴表示光合色素在滤纸条中的扩散速度，下列说法正确的是(　　)
A．分离色素时滤液细线需浸没在层析液中
B．乙醇是水溶性有机溶剂，四种色素均易溶于乙醇、水或丙酮中
C．四种色素中含量最多的是乙
D．发黄菠菜叶中含量显著减少的是丙和丁
解析：D　色素能溶于层析液，所以分离色素时滤液细线不能浸没在层析液中，A错误；色素能溶有机溶剂而不能溶于水，B错误；四种色素中叶绿素a含量最大，即丙最多，C错误；发黄菠菜叶中含量显著减少的是丙叶绿素a和丁叶绿素b，D正确。
12．(2022·天津高一月考)把小球藻培养液放在明亮处一段时间后，向其中滴加酚红pH指示剂(遇碱变红)，培养液变为红色；若将此培养液分为两份，一份放在暗处，一份放在明处，结果放在明处的仍为红色，而在暗处的又恢复为原色。其原因是(　　)
A．光合作用消耗了CO2 B．光合作用产生了氧
C．光合作用产生了CO2 D．光合作用消耗了氧
解析：A　绿色植物进行光合作用时，利用CO2作为原料，所以把小球藻培养液放在明亮处一段时间后，培养液中的CO2减少使得碱性增强，培养液变为红色；在暗处的小球藻只进行呼吸作用产生CO2，使得培养液中的酸性增强，所以培养液又恢复为原色。
13．某同学研究甲湖泊中x深度生物光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定瓶中水内氧含量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24小时取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24小时待测深度水体中生物光合作用和需氧呼吸的情况是(　　)
A．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶
B．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶
C．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v)mol/瓶
D．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v)mol/瓶
解析：D　分析a、b、c三瓶，a瓶中生物只进行有氧呼吸，b瓶中生物即进行光合作用又进行有氧呼吸，c瓶未进行处理为对照瓶，由a、c瓶可得出24小时待测深度水体中氧气量是k－w＋(w－v)＝(k－v)mol/瓶。
14．(2021·江苏南京高一检测)如图表示夏季晴天，某植物放在密闭的玻璃罩内一昼夜CO2浓度的变化情况，假设5时日出，19时日落，玻璃罩内的植物生理状态与自然环境中的相同。用CO2测定仪测得了一天中该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如图所示的曲线，下列说法正确的是(　　)
A．CO2浓度下降从D点开始，说明植物进行光合作用是从D点开始的
B．该植物经过一昼夜有机物有所增加
C．H点CO2浓度最低，说明此时植物对CO2的吸收最多，光合作用最强
D．曲线中该植物光合作用与呼吸作用相等的点有D、F、H三个点
解析：B　D点CO2浓度开始下降，说明光合速率大于呼吸速率，因此光合作用在D点之前就开始，A错误；I点比A点低，说明密闭玻璃罩内一昼夜CO2浓度减少，CO2用于合成有机物，因此该植物经过一昼夜有机物有所增加，B正确；H点CO2浓度最低，说明此时植物对CO2的吸收量多，光合作用积累的有机物最多，但此时光合作用速率等于呼吸速率，光合作用不是最强，C错误；曲线中该植物光合作用与呼吸作用相等的点有D和H两个点，D错误。
一、选择题Ⅱ(本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
15．(2021·江苏连云港高一检测)在光合作用的探究历程中，人们利用离体的叶绿体进行实验，逐渐探明了水的光解和NADPH的产生过程，如图所示(e－为负电子)。下列分析错误的是(　　)
A．完成过程①需要叶绿体中的色素，有无光照都可进行
B．过程②发生在类囊体薄膜上并存在能量的转换
C．NADPH进入叶绿体基质并参与合成C3的反应
D．自养生物细胞的过程①②均发生在叶绿体中
解析：ACD　过程①是水在光下分解，需要叶绿体中的色素吸收的光能，故此过程必须在光照环境下才能发生，A错误；过程②表示NADPH的形成，发生在类囊体薄膜上，同时此过程把光能转化成的化学能储存在NADPH中，B正确；在暗反应过程中，NADPH进入叶绿体基质并参与C3的还原反应，C错误；过程①②不一定是在叶绿体中进行，如自养生物蓝细菌为原核生物并没有叶绿体，也能发生过程①②，D错误。
16．(2021·江苏徐州高一检测)正常生长的绿藻，光下培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内可能发生的现象是(　　)
A．O2的产生停止
B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP的值上升
D．NADPH/NADP＋的值下降
解析：AD　用黑布迅速将培养瓶罩上使光反应停止，O2的产生停止，A正确；光反应停止后，导致光反应产生的NADPH和ATP减少，抑制暗反应，因此CO2的固定应减慢，B错误；由于光反应产生的ATP减少，而ADP的含量相对增多，因此ATP/ADP的值下降，C错误；光反应停止，NADPH的产生减少，NADP＋的含量相对增多，因此NADPH/NADP＋的值下降，D正确。
17．(2022·河北沧州高一月考)图甲表示某种植物光合作用强度受光照强度影响的变化曲线，图乙表示该植物在两种光照强度条件下，光合作用强度受CO2浓度影响的变化曲线，据图分析正确的是(　　)
A．曲线①表示光照强度为n时的光合作用强度变化
B．a点与c点相比较，c点时叶肉细胞中C3的含量高
C．b点与c点相比较，b点叶肉细胞中C5的含量高
D．影响c点光合作用强度的因素只有CO2浓度
解析：BC　由于n点对应的光照强度较m点的光照强度低，所以②对应n点的光照强度，①对应m点的光照强度；a点与c点相比较两者在同一光照强度下产生的ATP和NADPH一样多，还原C3的能力是相同的，但由于c点的二氧化碳浓度高，生成的C3多，所以c点的C3含量高；在二氧化碳浓度相同的条件下消