2024年高考生物学二轮复习6：细胞呼吸与光合作用
一、选择题
1．（2023高一上·安徽期末） 科研人员将酵母菌培养液进行离心处理，把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，然后按下表进行实验：
组别 所含成分 葡萄糖溶液 是否通气
甲 上清液（只含酵母菌的细胞质基质） 10 mL 通入氧气
乙 沉淀物（只含有酵母菌的细胞器） 10 mL 通入氧气
丙 上清液（只含酵母菌的细胞质基质） 10 mL 不通入氧气
丁 沉淀物（只含有酵母菌的细胞器） 10 mL 不通入氧气
下列相关叙述正确的是（ ）
A．四组培养液中能完成有氧呼吸全过程的是乙组
B．甲组培养液中会有酒精生成，丙组不会生成CO2
C．乙组中的葡萄糖会被酵母菌的线粒体氧化分解
D．取乙组和丁组培养液进行检测，都不能检出酒精
【答案】D
【知识点】探究酵母菌的呼吸方式
【解析】【解答】A、乙组不能完成有氧呼吸全过程，因为乙组只含有酵母菌的细胞器，不含酵母菌的细胞质基质，无法完成有氧呼吸的第一阶段的反应，也就无法进行第二、三阶段，A不符合题意；
B、丙组只有细胞质基质，在不通入氧气的条件下也可以将葡萄糖分解得到酒精和CO2，B不符合题意；
C、乙组仅有酵母菌的细胞器没有细胞质基质，而葡萄糖的分解在细胞质基质中进行，不能进入线粒体，因此乙组的葡萄糖不会被线粒体氧化分解，C不符合题意；
D、因为没有细胞质基质，乙组的葡萄糖不能被利用，不会生成酒精；同样丁组葡萄糖也不会被利用，也不会生成酒精，故两组都不能检测出酒精，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】（1）酵母菌是真菌的一种，属于真核生物。酵母菌为兼性厌氧型，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。
（2）有氧呼吸可分为3个阶段：
第一阶段：在细胞质基质中，不需要氧，葡萄糖(C6H12O6)反应生成2丙酮酸和[H]、少量能量；
第二阶段：在线粒体基质中，不需要氧，丙酮酸(CH3COCOOH)和水反应生成CO2和[H]、少量能量；
第三阶段：在线粒体内膜上，需要氧，[H]和氧气反应生成水，同时产生大量能量。
（3）无氧呼吸可分为两个阶段：
第一阶段：在细胞质基质中，葡萄糖(C6H12O6)在酶的催化下反应生成2丙酮酸和少量[H]、少量能量；
第二阶段：在细胞质基质中，2丙酮酸在催化下反应生成2C2H5OH(酒精)和2CO2。
2．（2023·山东）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（ ）
A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
【答案】B
【知识点】无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、玉米根细胞供能不足使得液泡膜上的H+转运减缓，故液泡膜上的H+转运需要消耗能量属于主动运输，H+为逆浓度梯度运输，则液泡中的pH低于细胞质基质，A错误；
B、玉米根细胞有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2，CO2的产生不能判断是进行无氧呼吸产生酒精，B正确；
C、丙酮酸转化为酒精属于无氧呼吸第二阶段不产生TAP，C错误；
D、丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，但由于不产生乳酸，可缓解酸中毒，D错误。
故答案为：B。
【分析】无氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质的基质中，与有氧呼吸的第一阶段完全相同。即一分子的葡萄糖在酶的作用下分解成两分子的丙酮酸，过程中释放少量的[H]和少量能量。第二阶段：在细胞质的基质中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。无氧呼吸第二阶段不产生能量。
3．（2023·北京）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。
对这一结果正确的理解是（ ）
A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能
B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖
C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP
D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
【答案】A
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义；脂质的种类及其功能
【解析】【解答】A、由图可知，当运动强度较低时，脂肪酸供能百分比最高，因此主要利用脂肪酸供能，A正确；
B、中等强度运动时，肌糖原供能的百分比最高，是主要供能物质，B错误；
C、高强度运动时，糖类通过细胞呼吸提供能量，其中大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，C错误；
D、肌糖原在有氧条件和无氧条件均能用于细胞呼吸，氧化分解提供能量，D错误。
故答案为：A。
【分析】如图为在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。随运动强度不同，供能物质的质量百分比不同。在低强度运动时，脂肪酸功能质量百分比最高，此时主要利用脂肪酸供能；中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸；高强度运动时，主要利用肌糖原供能。
4．（2023高三上·长春模拟） 人体成熟红细胞（RBC）能够运输O2和CO2，NCYRC将其部分结构和功能绘制成下图。图中①~⑤表示过程。下列有关叙述，不正确的是（ ）
A．RBC表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C．血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2
D．RBC通过乳酸发酵不彻底氧化分解葡萄糖，产生ATP，为③提供能量
【答案】A
【知识点】无氧呼吸的过程和意义；被动运输；主动运输
【解析】【解答】A、人体成熟红细胞不能合成蛋白质，因此RBC表面的糖蛋白不会更新，A错误；
B、气体分子进出细胞的方式为自由扩散，即①和②是自由扩散，④为葡萄糖顺浓度梯度通过载体蛋白进入RBC，属于协助扩散，⑤为水分子通过通道蛋白进入RBC，也属于协助扩散，B正确；
C、血液流经肌肉组织时，O2从RBC进入肌肉细胞，而肌肉细胞呼吸作用产生的CO2则进入RBC，因此气体A和B分别是CO2和O2，C正确；
D、RBC没有线粒体，只能进行无氧呼吸，通过乳酸发酵不彻底氧化分解葡萄糖，产生ATP，为③（主动运输）提供能量，D正确。
故答案为：A。
【分析】1、哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和各种细胞器，不能进行蛋白质的合成，细胞呼吸方式为无氧呼吸。
2、分析题图可知：①和②为自由扩散，③为主动运输，④和⑤为协助扩散。
5．（2022高三上·河南月考）农谚是我国劳动人民经过无数实践总结出的智慧结晶，蕴含着许多科学道理。下列关于农谚的解释错误的是（ ）
A．“春雨满屯粮”强调的是水分对农作物光合作用的重要性
B．“三伏不热，五谷不结”是指丰富的光照和适当高温有利于农作物中有机物的积累
C．“正其行，通其风”是指农作物应该合理密植，保持空气流通，提高CO2浓度以提高光合效率
D．“种地不上粪，等于瞎胡混”是指种田时应该施用有机肥，保证根系吸收其中的有机物以满足生长所需
【答案】D
【知识点】影响光合作用的环境因素；光合作用原理的应用
【解析】【解答】A、水是光合作用的原料，“春雨满屯粮”强调的是水分对农作物光合作用的重要性，A正确；
B、三伏天光照强，温度高，“三伏不热，五谷不结”是指丰富的光照和适当高温有利于农作物中有机物的积累，B正确；
C、“正其行，通其风”是指农作物应该合理密植，保持空气流通，提高CO2浓度以提高光合效率，C正确；
D、“种地不上粪，等于瞎胡混”是指种田时应该施用有机肥，有机肥经微生物分解后形成无机盐和CO2，以提高农作物的光合速率，D错误。
故答案为：D。
【分析】影响光合作用的环境因素主要包括：
（1）光照强度：在一定范围内，光照强度逐渐增强光合作用中光反应强度也随着加强，但光照增强到一定程度时，光合作用强度就不再增加。
（2）CO2：CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。
（3）温度 ：温度可以通过影响暗反应的酶促反应来影响光合作用，在一定范围内随温度的提高，光合作用加强，温度过高时也会影响酶的活性，使光合作用强度减弱。
（4）水分： 既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质．水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，如夏季的“午休”现象。
（5）矿质元素 ：如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成分等等。
6．（2020高三上·顺德月考）同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程，在生物学研究中有广泛的应用。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．用同位素标记的化合物，其化学性质不会改变
B．给水稻提供14CO2根细胞在缺氧环境下有可能出现14C2H5OH
C．小鼠吸入18O2后，则在呼出的气体中有可能检测到C18O2
D．卡尔文循环中14C的转移途径是14CO2→ 14C5→（14CH2O）
【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、用同位素标记的化合物，其化学性质不会改变，如被标记的氨基酸等，A正确；
B、给水稻提供14CO2，14C可以进入光合产物碳水化合物中，根细胞在缺氧环境下会进行无氧呼吸，故有可能出现14C2H5OH，B正确；
C、小鼠吸入18O2后，氧气参与有氧呼吸的第三阶段会产生含18O的水，水再参与有氧呼吸的第二阶段则会出现C18O2，C正确；
D、卡尔文循环中14C的转移途径是14CO2→ 14C3→（14CH2O），D错误。
故答案为：D。
【分析】同位素标记法指通过追踪同位素标记的化合物，弄清化学反应的详细过程。
7．（2023高二上·大理开学考）如图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况，图中a、b为光合作用的原料，①~④表示相关过程，有关说法不正确的是（ ）
A．图中①过程进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜
B．光合作用过程中NADPH来源于①过程中的水在光的作用下的分解，用于③过程的还原
C．在有氧呼吸的第一阶段，除了产生了[H]、ATP外，产物中还有丙酮酸
D．①②④过程中产生ATP最多的是②过程
【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义；光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、根据题干，分析图示可知，①过程是发生在叶绿体基粒的类囊体膜上的水光解过程，A
正确；
B、光合作用产生[H]是NADPH，来自于光反应①过程中水的光解，用于暗反应③过程中C3的还原，B正确；
C、④过程是细胞呼吸的第一阶段，产物有[H]、ATP和丙酮酸，C正确；
D、②、④过程属于呼吸作用，①过程属于光合作用，产生ATP的量不能直接比较，D错误。
故答案为：D。
【分析】由题意结合图像可知，图中过程①表示光合作用的光反应阶段，a表示水，在光反应过程中水的光解释放氧气和产生ATP、[H]。ATP、[H]用于③暗反应，为其提供能量和[H]，用于C3的还原，以促进碳的固定，表示二氧化碳。过程③表示有氧呼吸的第三阶段，消耗氧气产生水；④表示有氧呼吸的第一、二阶段，消耗有机物生成二氧化碳和释放少量能量，并为第三阶段提供[H]。
8．（2023高三上·贵州开学考）下列关于影响植物光合作用的因素的叙述，错误的是（ ）
A．类胡萝卜素主要吸收红光
B．蒸腾作用强弱会影响植物的光合作用速率
C．不同浓度盐溶液条件下同一植物的光合作用速率可能不同
D．“正其行，通其风”能提高植物周围CO2浓度进而促进光合作用
【答案】A
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】A、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A符合题意；
B、蒸腾作用强弱会影响植物中水分的含量，而水是光反应的原料，所以蒸腾作用强弱会影响植物的光合作用速率，B不符合题意；
C、叶绿素的合成需要Mg2+的参与，所以不同浓度的Mg2+会影响叶绿素的合成，进而影响植物的光合速率，C不符合题意；
D、“正其行，通其风”是指在播种植物时，要保持一定的行距和株距，使植物受到充足的阳光照射，并使农田中空气流通加强，这样就可提高植物周围CO2浓度进而促进光合作用，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】1、在绿色植物中，光合色素位于叶绿体的类囊体薄膜上，主要分为叶绿素和类胡箩卜素，叶绿素又可分为叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素又可分为胡萝卜素和叶黄素，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
2、影响光合作用速率的因素有：温度、光照强度、二氧化碳浓度、水分含量等。
9．（2023高二上·信阳开学考）科研人员将某油料作物种子置于条件适宜的环境中培养，定期检测种子萌发过程中（含幼苗）的脂肪含量和干重，结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．脂肪转化为糖类可导致ab段种子干重增加
B．导致ab段种子干重增加的元素主要是氧
C．小麦种子萌发时种子干重的变化趋势与图中不一致
D．c点后，幼苗开始进行光合作用
【答案】D
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、B、种子萌发过程需要以糖类作为原料进行细胞呼吸提供能量，由图可知，在ab段脂肪含量减少，可推测，在ab段脂肪转化为糖类，从而导致种子干重增加，糖类与脂肪相比，含有更多的氧，所以导致ab段种子干重增加的元素主要是氧，A、B不符合题意；
C、小麦种子所含的主要成分是淀粉，在种子萌发过程中，淀粉水解形成葡萄糖用于细胞呼吸，种子干重逐渐减少，与图中变化趋势不一致，C不符合题意；
D、由图可知，在c点之后，种子干重相对值逐渐增加，说明c点后幼苗光合速率大于呼吸速率，而光合作用在c点之前就已开始，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】分析图解：ab段，脂肪转化为糖类，导致种子干重逐渐增加；bc段，由于种子萌发需要以糖类作为能源物质，同时光合速率小于呼吸速率，所以种子干重逐渐减少；c点之后，由于光合速率大于呼吸速率，有机物逐渐积累，所以种子干重又逐渐增加。
10．下列关于光合色素的叙述，正确的是（ ）
A．类胡萝卜素在层析液中的溶解度小于叶绿素
B．叶绿素可吸收红外光和紫外光用于光合作用
C．植物呈现绿色是由于叶绿素几乎不吸收绿光，而是反射绿光
D．变红枫叶的叶绿体中红色色素增加，叶绿素含量降低
【答案】C
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用
【解析】【解答】 A、类胡萝卜素在层析液中的溶解度大于叶绿素，在滤纸条上扩散得快，位于滤纸条上方，A错误；
B、叶绿素吸收的是可见光，尤其是红光和蓝紫光，B错误；
C、植物呈现绿色是因为叶绿素对绿光吸收量少，把绿光反射出来，C正确；
D、枫叶变红主要是液泡中花青素的作用，D错误。
故答案为：C。
【分析】捕获光能的色素
（1）绿叶中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，其中叶绿素含量最多(约占3/4)。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素分为胡萝卜素和叶黄素。
（2）叶绿素分子中含有Mg元素；叶绿素的合成需要光照条件，黑暗中植物幼苗会长成黄化苗；低温会破坏叶绿素分子，而类胡萝卜素分子稳定，因此秋冬季多数绿色植物叶片变黄。
（3）叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 。叶绿素对绿光吸收量最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。色素只能吸收可见光进行光合作用，不能吸收红外光和紫外光。
11．将某绿色植物放在特定的实验装置中，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的吸收量和释放量为指标，实验结果如下表所示。下列对该表数据的分析错误的是（ ）
温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35
光照下吸收CO2 的量/(mg·h-1) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00
黑暗中释放CO2 的量/(mg·h-1) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50
A．昼夜不停地光照，在35℃时该植物不能生长
B．昼夜不停地光照，在25℃时该植物生长得最快
C．每天交替进行12h光照、12h黑暗，在20℃时该植物积累的有机物最多
D．每天交替进行12h光照、12h黑暗，在10℃时该植物积累的有机物是30℃时的2倍
【答案】A
【知识点】影响光合作用的环境因素；影响细胞呼吸的因素
【解析】【解答】A、表中“光照下吸收CO2（mg/h）”代表的是净光合作用速率，“黑暗中释放CO2（mg/h）”代表的是呼吸作用速率.。由表可知，在昼夜不停地光照条件下，只要净光合作用速率大于0，植物就可以正常生长，所以在35℃时该植物能正常生长，A错误；
B、 净光合作用速率越大，植物生长越快，故昼夜不停地光照，由图示可知，在25℃时该植物生长得最快，B错误；
C、 有机物积累量=光照下积累的有机物量-黑暗下消耗的有机物量，故每天光照12小时，黑暗12小时，在20℃时该植物的有机物积累量最多，C正确；
D、 每天进行12小时光照，温度在30℃时，该植物积累的有机物是温度在10℃时的（3.50×12-3.00×12）÷（1.75×12-0.75×12）=6÷12=0.5倍，D错误。
故答案为：A。
【分析】净光合速率和真正光合速率
光合速率是光合作用固定二氧化碳的速率。即单位时间单位叶面积的二氧化碳固定（或氧气释放）量。也称光合强度。
①净光合速率：常用一定时间内 O2 释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。
②真正光合速率：常用一定时间内 O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
④净产氧量=总产氧量-呼吸耗氧量。
⑤净生产葡萄糖量=实际生产葡萄糖量-呼吸消耗葡萄糖量。
⑥实际消耗二氧化碳量=实测的二氧化碳量+呼吸作用二氧化碳释放量。
二、多项选择题
12．（2023·山东）某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄抛，下列说法正确的是（ ）
A．甲曲线表示O2吸收量
B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸
C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小
【答案】B,C,D
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、由图可知，氧浓度为0时之进行无氧呼吸，不吸收O2，故曲线表示O2吸收量，A错误；
B、由图可知，O2浓度为b时，氧气的吸收量与释放量相同，该器官只进行有氧呼吸不进行无氧呼吸，B正确；
C、由图可知，O2浓度由0到b的过程中，氧气的吸收量逐渐增加，则有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C正确；
D、由图可知，O2浓度为a时，该器官既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，且CO2释放量最低，即消耗的有机物最少，最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小，D正确。
故答案为：ABC。
【分析】 有氧呼吸与无氧呼吸的比较：
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
必需条件 氧和酶 不需要氧，但必需有酶的催化
场所 细胞质基质（第一阶段）
线粒体（第二和第三阶段） 细胞质基质
物质变化 ①C6H12O6+6O2+6H2O
6CO2+12H2O
②ADP+Pi ATP ①C6H12O6（葡萄糖）
2C3H6O3（乳酸）+少量能量
②C6H12O6（葡萄糖）
2C2H5OH （酒精）+2CO2+少量能量
③ADP+Pi ATP
能量释放 产生大量能量 产生少量能量
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物氧化没有彻底分解，能量没有完全释放
联系 ①第一阶段完全相同
②实质相同：分解有机物，释放能量
13．如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述正确的是（ ）
A．提取色素时，要加入SiO2和CaCO3使研磨充分
B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同
C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照
D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多
【答案】C,D
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验
【解析】【解答】A、提取色素时，要加入SiO2可以使研磨更充分，加入CaCO3可以保护叶绿素，A错误；
B、色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；
C、实验结果①中叶绿素的条带情况，可以说明叶绿素合成需要光照，C错误；
D、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以将等量刚制备的韭菜和韭黄色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果②提取的色素吸收光的种类更多，D正确。
故答案为：C、D。
【分析】绿叶中色素的提取和分离
①色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇(体积分数100%酒精) 中。
②色素的分离：不同色素在层析液中的溶解度不同， 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢，这样，色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。分离方法：纸层析法 。
③试剂及药品作用：
无水乙醇作用：溶解、提取色素；
层析液作用：分离色素 ；
SiO2作用：破坏细胞结构，使叶片研磨更充分；
CaCO3作用：保护叶绿素/防止研磨中叶绿素被破坏。
14．下图表示将某植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测合理的是（ ）
A．a→b，暗反应消耗ATP的速率增加
B．a→b，CO2固定速率比C3的还原速率快
C．b→c，光合速率等于呼吸速率
D．b→c，可能是光反应限制了光合速率
【答案】A,B,D
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】A、a→b，随叶肉细胞间的CO2浓度的升高，CO2的固定加快，C3生成增多，还原加快，消耗ATP的速率增加，A正确；
B、a→b，C5含量降低，说明CO2固定速率比C3的还原速率快，B正确；
C、b→c，叶肉细胞间隙的CO2的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示达到CO2饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于零，C错误；
D、b→c，可能是光反应产生的[H]和ATP的数量限制了光合速率，D正确；
故答案为：A、B、D。
【分析】光合作用的过程如下：
①光反应阶段物质转化，发生在类囊体薄膜上，水的光解：2H2O→4[H]＋O2；ATP的合成：ADP＋Pi＋光能→ATP。
能量转换： 光能 → ATP中活跃的化学能 。 [H]的实质是 NADPH(还原型辅酶Ⅱ) 。
②暗反应阶段物质转化，发生在叶绿体基质中：CO2固定：CO2＋C5→2C3；C3的还原：C3→(CH2O)＋C5＋H2O。
能量转换：ATP中活跃的化学能→机物中稳定的化学能
15．（2023高一下·邵阳月考）内共生起源学说，由P. Porteir和I. E. Wallin先后在1918和1922年提出，他们认为线粒体起源于原始真核细胞内共生的进行有氧呼吸的细菌；1970年，Margulis在已有资料基础上进一步完善了该假说，该假说认为被原始真核生物吞噬的蓝细菌有些未被消化，反而能依靠原始真核生物的“生活废物”制造营养物质，逐渐进化为叶绿体，如下图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．叶绿体最初外膜来自于原始真核细胞的细胞膜
B．图中具有双层膜的细胞结构有细胞膜、线粒体、叶绿体
C．图中叶绿体的两层膜成分上有差异，而线粒体的两层膜成分相同
D．被吞噬而未被消化的蓝细菌为原始真核生物提供了有机物
【答案】B,C
【知识点】原核细胞和真核细胞的形态和结构的异同；线粒体的结构和功能；叶绿体的结构和功能
【解析】【解答】A、结合图示可知，原始真核生物的细胞膜向内凹陷，吞入蓝细菌，形成叶绿体，因此叶绿体的外膜来自于原始真核细胞的细胞膜，A正确；
B、细胞膜是单层膜结构，B错误；
C、线粒体的两层膜成分不同，功能也不同，C错误；
D、蓝细菌可以进行光合作用，将无机物转变为有机物，D正确。
故答案为：BC。
【分析】1、内共生起源学说：认为线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的细菌和蓝细菌。线粒体来源于细菌，即细菌被真核生物吞噬后，在长期共生过程中，通过演变，形成了线粒体。叶绿体来源于蓝细菌，被原始真核细胞摄入胞内，在共生关系中，形成了叶绿体。
2、线粒体和叶绿体内的DNA结构简单，不能与组蛋白结合形成染色体。线粒体和叶绿体有自己特殊的蛋白质合成系统，是半自主性细胞器。
16．（2022高三上·湖南开学考）为测定棉花叶片的光合速率，某同学按以下步骤进行了实验操作：①晴天从在田间选定的棉花植株上选择叶片若干；②在所选的棉花叶片基部用刀片将叶柄的外皮环割约0.5cm宽，③分别剪下叶片的一半（中脉不剪下），并将叶片夹于湿润的纱布中，置于暗处，4h后再依次剪下另一半叶片，同样夹于湿润纱布中，④再同时称重比较，并得出表格结果。下列叙述错误的是（ ）
编号 第一次所剪叶片干重／g 第二次所剪叶片干重／g
1 0.5 0.8
2
A．实验前应该将植株置于黑暗处一段时间以除去叶片中原有的有机物
B．第①步中叶片在植株上的部位等为无关变量，光照时间为自变量
C．第②步处理的目的为切断叶片中有机物向茎秆等处的运输
D．通过上表结果可以计算出叶片的真正光合速率和呼吸速率
【答案】A,B,D
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、实验前无须黑暗处理，A错误；
B、光照时间也为无关变量，B错误；
C、第②步处理的目的为切断叶片中有机物向茎杆等处的运输，保证叶片干重的变化是来自于光合作用和呼吸作用，C正确；
D、第一次所剪叶片干重为呼吸消耗后的重量，第二次所剪叶片干重为净光合作用积累的有机物的重量，通过题表中数据可以计算出叶片的真正光合速率，无法计算出呼吸速率，D错误。
故答案为：ABD。
【分析】呼吸速率：植物非绿色组织或绿色组织在黑暗环境下测得的值——单位时间内一定组织的有机物的消耗量或二氧化碳释放量或氧气吸收量。
总光合速率：植物绿色组织在有光条件下光合作用制造有机物的量或消耗二氧化碳的量或产生氧气的量。
净光合速率：植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。 用单位时间内的二氧化碳吸收量或氧气释放量或有机物的积累量来表示。
三者的关系为净光合速率=总光合速率-呼吸速率。
三、非选择题
17．（2023高一上·安徽期末） 某学生参加足球训练时，在短时间内进行了高强度运动，在运动结束后感到肌肉酸痛、疲劳。如图为该学生足球训练中肌纤维（肌细胞）呼吸代谢途径示意图，图中的字母A为协助葡萄糖运入细胞的载体蛋白，甲～丙表示场所。回答下列问题：
（1）6–磷酸葡萄糖分解得到丙酮酸和[H]的过程发生的场所是 （填名称）；正常细胞进行有氧呼吸过程中，氧气参与反应的场所是 （填“甲”“乙”或“丙”）。
（2）在消耗等量葡萄糖的条件下，细胞进行无氧呼吸产生的能量 （填“多于”“少于”或“等于”）有氧呼吸产生的能量。写出肌纤维利用葡萄糖进行有氧呼吸的总反应式： 。
（3）研究发现蛋白质P与细胞呼吸有关，当蛋白质P结构和功能正常时，细胞在氧气充足的条件下进行有氧呼吸，而当蛋白质P功能异常时，就算氧气充足细胞也只能进行无氧呼吸。结合图推测，有氧呼吸过程中，正常蛋白质P的作用可能是 （答出一点即可）。
（4）图中的物质B是指 。研究发现，葡萄糖分解产生的B从肌细胞扩散到血液中，进而在肝脏中重新转化为葡萄糖，释放到血液中，最终又回到肌细胞中。从物质与能量的利用角度解释出现这种变化的意义是 。
【答案】（1）细胞质基质；丙
（2）少于；C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量
（3）促进丙酮酸进入线粒体或催化有氧呼吸第二、三阶段进行
（4）乳酸；可以减少人体内物质和能量的浪费
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】（1）6一磷酸葡萄糖分解得到丙酮酸和[H]的过程发生的场所是细胞质基质；正常细胞进行有氧呼吸过程中，氧气与[H]反应生成水，场所是丙（线粒体内膜）。
（2）在消耗等量葡萄糖的前提下，细胞通过有氧呼吸是有机物的彻底氧化分解，而无氧呼吸是不彻底的氧化分解，因此有氧呼吸释放的能量更多，即无氧呼吸产生的能量少于有氧呼吸产生的能量。肌纤维利用葡萄糖进行有氧呼吸的总反应式：C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。
（3）分析题干可知，正常蛋白质P只能用于有氧呼吸，不能用于无氧呼吸，由此可知，蛋白质P作用于有氧呼吸的第二、第三阶段，促进丙酮酸进入线粒体或催化有氧呼吸第二、三阶段进行。
（4）在人体的细胞质基质中，丙酮酸和[H]反应生成B乳酸。肌细胞产生的乳酸在肝脏中重新转化为葡萄糖，再回到肌细胞，从物质与能量的角度解释出现这种变化的意义是乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖，可以减少机体内物质和能量的浪费，使有机物和能量被充分利用。
【分析】（1）有氧呼吸过程：(1)第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
（2）无氧呼吸过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：在细胞质基质中，丙酮酸分解为二氧化碳和酒精或乳酸。
18．（2023·江苏）气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题：
（1）光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在 （从①~④中选填）；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有 （从①~④中选填）。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、 （填写2种）等。
（2）研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有 （从①~④中选填）。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为 进入线粒体，经过TCA循环产生的 最终通过电子传递链氧化产生ATP。
（3）蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，形成跨膜的 ，驱动细胞吸收K+等离子。
（4）细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞 ，促进气孔张开。
（5）保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1（叶绿体失去运入ATP的能力）保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2．下列相关叙述合理的有____。
A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
【答案】（1）④；②④；钾离子和Mal
（2）①②④；丙酮酸；NADH
（3）氢离子电化学势能
（4）吸水
（5）A；B；D
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义；主动运输
【解析】【解答】（1）NADPH是光反应产生的，光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，图中④是叶绿体；CO2固定产物的还原属于暗反应，暗反应的发生场所是叶绿体基质，同样对应图中的④。保卫细胞细胞液渗透压升高，该细胞吸水后会导致气孔打开，即气孔开闭与液泡内的渗透压大小有关，由图可知，钾离子和Mal会进入液泡，从而影响细胞液渗透压，最终引起气孔的开闭状况，所以液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、钾离子和Mal。
（2）ATP是由细胞有氧呼吸三个阶段或无氧呼吸第一阶段或光反应产生的，有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质，对应图中的①，有氧呼吸的第二、三阶段发生在线粒体，对应图中的②，光反应的发生场所是叶绿体的类囊体薄膜，对应图中的④；由图可知，PEP是磷酸烯醇式丙酮酸，该物质会转化为丙酮酸后进入线粒体后经过TCA循环产生NADH，NADH通过电子传递链氧化产生ATP。
（3）蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，使ATP中的能量转化为保卫细胞的细胞膜内外的氢离子电化学势能，后者被释放出来后可以驱动细胞吸收K+等离子。
（4）细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，Mal进入液泡后，使细胞液中的渗透压升高，导致保卫细胞吸水，促进气孔张开。
（5）由图可知，黑暗结束后，突变体ntt1内的淀粉粒面积远小于野生型WT，说明淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP，A符合题意；光照2h后，气孔张开，此时淀粉粒面积小于黑暗结束时的淀粉粒面积，说明光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B符合题意；由图可知，无论光照多久时间，突变体ntt1内的淀粉粒面积几乎没有改变，说明光照条件下突变体ntt1几乎不能合成淀粉粒，但不能说明几乎不能进行光合作用，因为光合作用产物还可能是除淀粉以外的糖类，C不符合题意；由图可知，光照8h后，野生型WT内淀粉粒面积较大，所以长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】1、分析图解：①是细胞质基质，②是线粒体，③是细胞液，④是叶绿体。
2、植物光合作用分为光反应和暗反应，光反应在类囊体薄膜上进行，主要进行水的光解产生氧气、电子和H+，以及NADPH和ATP的合成；暗反应在叶绿体基质中进行，主要是发生二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，最终产生有机物供植物利用。
19．（2023·浙江）植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。
回答下列问题：
（1）光为生菜的光合作用提供 ，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因 作用失水造成生菜萎蔫。
（2）由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是 。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为 ，最有利于生菜产量的提高，原因是 。
（3）进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合 速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是 。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以 ，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有 。
【答案】（1）能量；渗透
（2）与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高；红光：蓝光=3：2；当光质配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，净光合速率更大，积累的有机物更多
（3）在25℃时提高CO2浓度光合速率增加幅度最高；升高温度；减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）光合作能的能量来源为太阳能，光不仅是光合作用的能量来源，还参与影响植物的形态建成。植物的根尖成熟区细胞含有中央大液泡，可通过渗透作用吸水或失水。
故答案为：能量；渗透。
（2）叶肉细胞中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），四组实验中，A、B、C组的宏光和蓝光被色素吸收的更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。分析图乙可知，红蓝光配比为红光：蓝光=3：2时，幼苗体内色素含量和氮含量比配比为红光：蓝光=3：2和光：蓝光=2：1高，更有利于光合作用的进行，净光合速率大，有机物积累多，生菜的产量高。
故答案为：与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高；红光：蓝光=3：2；当光质配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，净光合速率更大，积累的有机物更多。
（3）分析图丙可知，与大气CO2相比在，在25℃时，高浓度CO2的光合速率增加幅度最大，故在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。冬季温度较低，除了燃烧沼气以提高CO2浓度提高光合速率以外，还可以通过提高温度，增加酶的活性来提高光合速率，这样可以减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生。
故答案为：在25℃时提高CO2浓度光合速率增加幅度最高；升高温度；减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生。
【分析】1、绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。
2、影响光合作用的环境因素。（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（4）光质：绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少。（5）水：水是光合作用产物和反应物，水的含量影响光合作用，水影响气孔的开关，从而影响CO2的供应。（6）矿质元素：叶绿素的合成需要Mg2+，光合作用中其他参与物也需要矿质元素参与合成，所以矿质元素也会影响光合作用。
20．图甲表示某绿色植物进行光合作用的示意图，图乙为某外界因素对光合作用影响的关系图。请分析回答下列问题。
（1）图甲中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 。
（2）图甲中物质D为 ，D的生成量可代表光合作用强度。除此外，下列哪些选项也能够代表光合作用强度 。
A.O2的释放量
B.C3的量
C.C5的量
D.CO2的吸收量
（3）经研究发现，该绿色植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成D，原因是 。
（4）在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的脂质仓库，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是 。
（5）图乙中，如果X代表土壤中Mg2+的浓度，则X可通过影响 的合成来影响光合速率；如果X代表CO2的浓度，则X主要通过影响 的产生来影响光合速率。
【答案】（1）叶绿体基质；下降
（2）(CH2O)；AD
（3）没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供NADPH和ATP
（4）颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构
（5）叶绿素；三碳化合物
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】分析题图可知，a是CO2的固定过程， b是C3的还原过程，A是C5，B是C3，C是NADPH，D是 (CH2O) 。
（1） 图甲中a是CO2的固定过程， b是C3的还原过程，这个两个过程都发生在叶绿体基质中， 若适当提高CO2浓度，CO2的固定过程加速，进而C3的还原过程也会加速，消耗的NADPH增多，因此短时间内图中C-NADPH的含量是下降的。
（2）由图示可知，图甲中物质D为(CH2O) ， D的生成量可代表光合作用强度。除此外，O2的释放量和CO2的吸收量都可作为代表光合作用的强度。
（3）经研究发现，该绿色植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成D，原因是：没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供NADPH和ATP。
（4）在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的脂质仓库，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是：颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构。
（5）图乙中，如果X代表土壤中Mg2+的浓度，由于Mg2+是构成叶绿体的元素，因此Mg2+可以通过影响叶绿素的合成来影响光合速率； 如果X代表CO2的浓度，则X主要通过影响三碳化合物的产生来影响光合速率。
【分析】光合作用的过程如下：
①光反应阶段物质转化，发生在类囊体薄膜上，水的光解：2H2O→4[H]＋O2；ATP的合成：ADP＋Pi＋光能→ATP。
能量转换： 光能 → ATP中活跃的化学能 。 [H]的实质是 NADPH(还原型辅酶Ⅱ) 。
②暗反应阶段物质转化，发生在叶绿体基质中：CO2固定：CO2＋C5→2C3；C3的还原：C3→(CH2O)＋C5＋H2O。
能量转换：ATP中活跃的化学能→机物中稳定的化学能
21．（2023高二下·舟山期末）科研人员欲提高竹林环境资源利用率，在毛竹林下套种红豆树、浙江楠、浙江樟等珍贵树种，种植4个月后测定不同植物生理指标如下表所示，以选择适合林下环境生长的植物。回答下列问题：
树种 净光合速率 μmol·m-2·s-1 气孔导度 μmol·m-2·s-1 胞间CO2含量 μmol·mol-1 蒸腾速率 mmol·m-2·s-1 叶绿素浓度 mg·L-1 水分利用率 mmol·mol-1
红豆树 14.4 150 253 43 22.5 3.34
浙江楠 11.8 133 230 39 19.1 3.02
浙江樟 11.3 115 223 37 17.3 3.05
（1）测定3种植物的叶绿素含量，取叶时应注意 （写出2点）等条件一致，以减少无关变量的影响。用 溶液提取光合色素后，为排除类胡萝卜素的干扰，可在 光照射下测定吸光率，最后计算出叶绿素含量。
（2）据表分析，竹林下最适合种植 ，判断依据是 。推测在林下环境中，该植物通过增加叶绿素含量，提高对光能的 ，使光反应产物 增加；气孔导度增大，胞间CO2浓度升高，直接导致碳反应中 的速率加快；蒸腾速率高，利于光合作用产物以 形式运输至植株各部位。
（3）水分利用率可用净光合速率/蒸腾速率来表示，是农业生产中需要关注的一个重要指标。三种植物中红豆树气孔导度大、蒸腾速率高，但其水分利用率仍较高的原因是 。
【答案】（1）叶龄、叶片质量、叶片位置等；无水乙醇；红
（2）红豆树；净光合速率最高；吸收和转化；O2、ATP和NADPH；CO2固定；蔗糖
（3）与其他两种植物的净光合速率相比，红豆树的净光合速率增加幅度大于其蒸腾速率的增加幅度
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素；光合作用原理的应用
【解析】【解答】（1）在实验中要保证单一变量原则，无关变量应保持相同且适宜，以减少对实验的影响，由题意可知，本实验中的自变量为树种，因变量包括净光合速率、气孔导度、胞间 CO2含量 、蒸腾速率、叶绿素浓度和水分利用率。因此在测定3种植物的叶绿素含量，取叶时应注意 叶龄、叶片质量、叶片位置等条件一致，以减少无关变量的影响 。色素易溶于乙醇，而难溶于水，因此用无水乙醇溶液提取光合色素。因叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此，为排除类胡萝卜素的干扰，可在红光照射下测定吸光率，最后计算出叶绿素含量。
故填：叶龄、叶片质量、叶片位置等；无水乙醇；红。
（2） 据表分析，竹林下最适合种植红豆树，因为竹林下其净光合速率最高 。推测在林下环境中，该植物通过增加叶绿素含量，提高对光能的吸收和转化，使光反应产物O2、ATP和NADPH增加；气孔导度增大，胞间CO2浓度升高，直接导致碳反应中 CO2固定的速率加快；蒸腾速率高，利于光合作用产物以蔗糖形式运输至植株各部位。
故填： 红豆树；净光合速率最高；吸收和转化；O2、ATP和NADPH；CO2固定；蔗糖。
（3） 水分利用率可用净光合速率/蒸腾速率来表示，是农业生产中需要关注的一个重要指标。三种植物中红豆树气孔导度大、蒸腾速率高，但其水分利用率仍较高的原因是与其他两种植物的净光合速率相比，红豆树的净光合速率增加幅度大于其蒸腾速率的增加幅度 。
故填：与其他两种植物的净光合速率相比，红豆树的净光合速率增加幅度大于其蒸腾速率的增加幅度。
【分析】在科学实验中要保证单一变量原则，对照原则，可重复性原则等，而无关变量应保持相同且适宜，以减少对实验的影响。光反应阶段的产物包括O2、ATP和NADPH，ATP和NADPH作为暗反应阶段的原料，推动暗反应的进行。在暗反应中主要进行CO2固定 ，合成糖类。
22．（2023高二下·东莞期末）荔枝被誉为岭南佳果，其果实外形美观，果肉甜且有特殊香气，营养丰富，深受大众喜爱。某研究团队为探究喷施叶面肥（GM）对荔枝的光合作用、果实品质和产量等方面的影响，进行了相关实验，结果如下表。回答下列问题：
表叶面肥处理对荔枝光合作用、果实品质和产量的影响
处理 净光合速率 气孔导度 单果质量 色泽参数 可食率 平均每穗果实 单株产量
（μmol m s-1） （mol m s-1） （g） （%） （个） （kg）
CK 7.2 0.068 23.6 36.1 78.7 1.3 33.9
GM 8.9 0.092 22.5 35.8 78.9 2.5 53
注：CK为对照组；气孔导度代表气孔开闭程度
（1）影响荔枝产量的环境因素有 （答两点）。据表分析，经GM处理的荔枝叶片净光合速率显著高于CK组，原因可能是GM处理提高了气孔导度，使 增加，进而使光合作用的暗反应为光反应提供的 增加，使光合速率增加。
（2）有人认为GM处理提高荔枝叶片净光合速率是通过提高叶片叶绿素含量导致的，请设计实验说明该观点是否合理： 。
（3）据表可知，GM处理有利于种植户增收，理由是 。
【答案】（1）光照强度、温度、二氧化碳浓度等；二氧化碳进入量；ADP、Pi、NADP+
（2）用GM处理的叶片若干，进行色素的的提取和分离，观察滤纸条上叶绿素的宽窄，并与CK组进行对比。若GM处理组叶绿素的条带比CK组的宽，则假设合理；若GM处理组叶绿素的条带比CK组的窄或没有明显区别，则假说不合理
（3）GM处理后单株产量大于CK组
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验；光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）荔枝的产量体现的是其通过光合作用来制造有机物的速率，影响其光合作用速率的环境因素有光照强度、温度、二氧化碳浓度等；荔枝通过气孔吸收环境中的二氧化碳，而二氧化碳是荔枝光合作用制造有机物的原料，暗反应中三碳化合物的还原为光反应提供的ADP、Pi、NADP+，所以经GM处理的荔枝叶片净光合速率显著高于CK组，原因可能是GM处理提高了气孔导度，使二氧化碳进入量增加，进而使光合作用的暗反应为光反应提供的ADP、Pi、NADP+增加，最终使光合速率增加。
（2）根据题意分析，设置实验时，应以有无GM为自变量，叶片中叶绿素的含量为因变量，而叶绿素的含量可通过提取色素，由滤纸条上色素的宽窄来衡量，因此设计实验如下：用GM处理的叶片若干，进行色素的的提取和分离，观察滤纸条上叶绿素的宽窄，并与CK组进行对比。若GM处理组叶绿素的条带比CK组的宽，则假设合理；若GM处理组叶绿素的条带比CK组的窄或没有明显区别，则假说不合理。
（3）由表分析可知，GM处理后单株产量大于CK组，所以GM处理有利于种植户增收。
【分析】1、植物光合作用分为光反应和暗反应，光反应在类囊体薄膜上进行，主要进行水的光解产生氧气、电子和H+，以及NADPH和ATP的合成；暗反应在叶绿体基质中进行，主要是发生二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，最终产生有机物供植物利用。
2、影响植物光合速率的因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度等。
23．（2023高二下·宜宾期末）光呼吸是所有进行光合作用的细胞，在有光、高O2和低CO2情况下发生的吸收O2、释放CO2的现象。Rubisco普遍分布于玉米、大豆等植物的叶绿体中，它是光呼吸中和卡尔文循环中不可缺少的酶。该酶在CO2/O2值高时，能使C5结合CO2生成C3；该酶在CO2/O2值低时，能使C5结合O2生成C2和C3，如图所示。分析回答相关问题：
（1）光合作用过程中，光反应阶段的产物被暗反应阶段利用的有 。
（2）Rubisco酶发挥作用的场所是 ，在夏季天气晴朗的中午，大豆气孔部分关闭，叶肉细胞中光呼吸的强度较通常条件下会明显 （填“升高”或“降低”）。
（3）请结合图中的信息，从能量角度分析，光呼吸和有氧呼吸的最大区别是 。
（4）在CO2/O2值较低时，适当的光呼吸有一定的积极意义，请从暗反应的角度分析，可能的原因是 。
【答案】（1）ATP和NADPH
（2）叶绿体基质；升高
（3）光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP
（4）光呼吸过程中产生了CO2，有利于增加了叶绿体中CO2的浓度
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】（1）光合作用的光反应阶段水的光解产生NADPH与O2以及ATP，故光反应阶段为暗反应提供了NADPH和ATP。
（2）在叶绿体基质中，从外界吸收的CO2，在Rubisco的作用下与C5结合形成两个C3分子，故Rubisco酶在暗反应中发挥作用，场所是叶绿体基质，在夏季天气晴朗的中午，大豆气孔部分关闭，叶肉细胞中光呼吸的强度较通常条件下会明显升高。
（3）光呼吸和有氧呼吸的最大区别是光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP。
（4）在CO2/O2值较低时，光呼吸过程中产生了CO2，增加了叶绿体中CO2的浓度，而CO2作为暗反应的原料，促进了光合作用的暗反应过程，可见适当的光呼吸对光合作用有一定的积极意义。
【分析】光合作用过程： （1）光反应：类囊体膜上光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶I(NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，光能提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。这样，光能就转化为储存ATP中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应。 （2）暗反应：在叶绿体基质中，从外界吸收的CO2，在Rubisco的作用下与C5结合形成两个C3分子，在相关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化成糖类。另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列的变化，又形成C5。
1 / 12024年高考生物学二轮复习6：细胞呼吸与光合作用
一、选择题
1．（2023高一上·安徽期末） 科研人员将酵母菌培养液进行离心处理，把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，然后按下表进行实验：
组别 所含成分 葡萄糖溶液 是否通气
甲 上清液（只含酵母菌的细胞质基质） 10 mL 通入氧气
乙 沉淀物（只含有酵母菌的细胞器） 10 mL 通入氧气
丙 上清液（只含酵母菌的细胞质基质） 10 mL 不通入氧气
丁 沉淀物（只含有酵母菌的细胞器） 10 mL 不通入氧气
下列相关叙述正确的是（ ）
A．四组培养液中能完成有氧呼吸全过程的是乙组
B．甲组培养液中会有酒精生成，丙组不会生成CO2
C．乙组中的葡萄糖会被酵母菌的线粒体氧化分解
D．取乙组和丁组培养液进行检测，都不能检出酒精
2．（2023·山东）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（ ）
A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
3．（2023·北京）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。
对这一结果正确的理解是（ ）
A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能
B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖
C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP
D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
4．（2023高三上·长春模拟） 人体成熟红细胞（RBC）能够运输O2和CO2，NCYRC将其部分结构和功能绘制成下图。图中①~⑤表示过程。下列有关叙述，不正确的是（ ）
A．RBC表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C．血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2
D．RBC通过乳酸发酵不彻底氧化分解葡萄糖，产生ATP，为③提供能量
5．（2022高三上·河南月考）农谚是我国劳动人民经过无数实践总结出的智慧结晶，蕴含着许多科学道理。下列关于农谚的解释错误的是（ ）
A．“春雨满屯粮”强调的是水分对农作物光合作用的重要性
B．“三伏不热，五谷不结”是指丰富的光照和适当高温有利于农作物中有机物的积累
C．“正其行，通其风”是指农作物应该合理密植，保持空气流通，提高CO2浓度以提高光合效率
D．“种地不上粪，等于瞎胡混”是指种田时应该施用有机肥，保证根系吸收其中的有机物以满足生长所需
6．（2020高三上·顺德月考）同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程，在生物学研究中有广泛的应用。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．用同位素标记的化合物，其化学性质不会改变
B．给水稻提供14CO2根细胞在缺氧环境下有可能出现14C2H5OH
C．小鼠吸入18O2后，则在呼出的气体中有可能检测到C18O2
D．卡尔文循环中14C的转移途径是14CO2→ 14C5→（14CH2O）
7．（2023高二上·大理开学考）如图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况，图中a、b为光合作用的原料，①~④表示相关过程，有关说法不正确的是（ ）
A．图中①过程进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜
B．光合作用过程中NADPH来源于①过程中的水在光的作用下的分解，用于③过程的还原
C．在有氧呼吸的第一阶段，除了产生了[H]、ATP外，产物中还有丙酮酸
D．①②④过程中产生ATP最多的是②过程
8．（2023高三上·贵州开学考）下列关于影响植物光合作用的因素的叙述，错误的是（ ）
A．类胡萝卜素主要吸收红光
B．蒸腾作用强弱会影响植物的光合作用速率
C．不同浓度盐溶液条件下同一植物的光合作用速率可能不同
D．“正其行，通其风”能提高植物周围CO2浓度进而促进光合作用
9．（2023高二上·信阳开学考）科研人员将某油料作物种子置于条件适宜的环境中培养，定期检测种子萌发过程中（含幼苗）的脂肪含量和干重，结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．脂肪转化为糖类可导致ab段种子干重增加
B．导致ab段种子干重增加的元素主要是氧
C．小麦种子萌发时种子干重的变化趋势与图中不一致
D．c点后，幼苗开始进行光合作用
10．下列关于光合色素的叙述，正确的是（ ）
A．类胡萝卜素在层析液中的溶解度小于叶绿素
B．叶绿素可吸收红外光和紫外光用于光合作用
C．植物呈现绿色是由于叶绿素几乎不吸收绿光，而是反射绿光
D．变红枫叶的叶绿体中红色色素增加，叶绿素含量降低
11．将某绿色植物放在特定的实验装置中，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的吸收量和释放量为指标，实验结果如下表所示。下列对该表数据的分析错误的是（ ）
温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35
光照下吸收CO2 的量/(mg·h-1) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00
黑暗中释放CO2 的量/(mg·h-1) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50
A．昼夜不停地光照，在35℃时该植物不能生长
B．昼夜不停地光照，在25℃时该植物生长得最快
C．每天交替进行12h光照、12h黑暗，在20℃时该植物积累的有机物最多
D．每天交替进行12h光照、12h黑暗，在10℃时该植物积累的有机物是30℃时的2倍
二、多项选择题
12．（2023·山东）某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄抛，下列说法正确的是（ ）
A．甲曲线表示O2吸收量
B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸
C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小
13．如图表示用韭菜宿根进行的相关对照实验流程。下列叙述正确的是（ ）
A．提取色素时，要加入SiO2和CaCO3使研磨充分
B．色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在无水乙醇中的溶解度不同
C．实验结果①可说明叶绿素合成需要光照
D．实验结果②表明韭菜中提取的色素吸收光的种类更多
14．下图表示将某植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测合理的是（ ）
A．a→b，暗反应消耗ATP的速率增加
B．a→b，CO2固定速率比C3的还原速率快
C．b→c，光合速率等于呼吸速率
D．b→c，可能是光反应限制了光合速率
15．（2023高一下·邵阳月考）内共生起源学说，由P. Porteir和I. E. Wallin先后在1918和1922年提出，他们认为线粒体起源于原始真核细胞内共生的进行有氧呼吸的细菌；1970年，Margulis在已有资料基础上进一步完善了该假说，该假说认为被原始真核生物吞噬的蓝细菌有些未被消化，反而能依靠原始真核生物的“生活废物”制造营养物质，逐渐进化为叶绿体，如下图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．叶绿体最初外膜来自于原始真核细胞的细胞膜
B．图中具有双层膜的细胞结构有细胞膜、线粒体、叶绿体
C．图中叶绿体的两层膜成分上有差异，而线粒体的两层膜成分相同
D．被吞噬而未被消化的蓝细菌为原始真核生物提供了有机物
16．（2022高三上·湖南开学考）为测定棉花叶片的光合速率，某同学按以下步骤进行了实验操作：①晴天从在田间选定的棉花植株上选择叶片若干；②在所选的棉花叶片基部用刀片将叶柄的外皮环割约0.5cm宽，③分别剪下叶片的一半（中脉不剪下），并将叶片夹于湿润的纱布中，置于暗处，4h后再依次剪下另一半叶片，同样夹于湿润纱布中，④再同时称重比较，并得出表格结果。下列叙述错误的是（ ）
编号 第一次所剪叶片干重／g 第二次所剪叶片干重／g
1 0.5 0.8
2
A．实验前应该将植株置于黑暗处一段时间以除去叶片中原有的有机物
B．第①步中叶片在植株上的部位等为无关变量，光照时间为自变量
C．第②步处理的目的为切断叶片中有机物向茎秆等处的运输
D．通过上表结果可以计算出叶片的真正光合速率和呼吸速率
三、非选择题
17．（2023高一上·安徽期末） 某学生参加足球训练时，在短时间内进行了高强度运动，在运动结束后感到肌肉酸痛、疲劳。如图为该学生足球训练中肌纤维（肌细胞）呼吸代谢途径示意图，图中的字母A为协助葡萄糖运入细胞的载体蛋白，甲～丙表示场所。回答下列问题：
（1）6–磷酸葡萄糖分解得到丙酮酸和[H]的过程发生的场所是 （填名称）；正常细胞进行有氧呼吸过程中，氧气参与反应的场所是 （填“甲”“乙”或“丙”）。
（2）在消耗等量葡萄糖的条件下，细胞进行无氧呼吸产生的能量 （填“多于”“少于”或“等于”）有氧呼吸产生的能量。写出肌纤维利用葡萄糖进行有氧呼吸的总反应式： 。
（3）研究发现蛋白质P与细胞呼吸有关，当蛋白质P结构和功能正常时，细胞在氧气充足的条件下进行有氧呼吸，而当蛋白质P功能异常时，就算氧气充足细胞也只能进行无氧呼吸。结合图推测，有氧呼吸过程中，正常蛋白质P的作用可能是 （答出一点即可）。
（4）图中的物质B是指 。研究发现，葡萄糖分解产生的B从肌细胞扩散到血液中，进而在肝脏中重新转化为葡萄糖，释放到血液中，最终又回到肌细胞中。从物质与能量的利用角度解释出现这种变化的意义是 。
18．（2023·江苏）气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题：
（1）光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在 （从①~④中选填）；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有 （从①~④中选填）。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、 （填写2种）等。
（2）研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有 （从①~④中选填）。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为 进入线粒体，经过TCA循环产生的 最终通过电子传递链氧化产生ATP。
（3）蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，形成跨膜的 ，驱动细胞吸收K+等离子。
（4）细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞 ，促进气孔张开。
（5）保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1（叶绿体失去运入ATP的能力）保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2．下列相关叙述合理的有____。
A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
19．（2023·浙江）植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。
回答下列问题：
（1）光为生菜的光合作用提供 ，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因 作用失水造成生菜萎蔫。
（2）由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是 。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为 ，最有利于生菜产量的提高，原因是 。
（3）进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合 速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是 。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以 ，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有 。
20．图甲表示某绿色植物进行光合作用的示意图，图乙为某外界因素对光合作用影响的关系图。请分析回答下列问题。
（1）图甲中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 。
（2）图甲中物质D为 ，D的生成量可代表光合作用强度。除此外，下列哪些选项也能够代表光合作用强度 。
A.O2的释放量
B.C3的量
C.C5的量
D.CO2的吸收量
（3）经研究发现，该绿色植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成D，原因是 。
（4）在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的脂质仓库，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是 。
（5）图乙中，如果X代表土壤中Mg2+的浓度，则X可通过影响 的合成来影响光合速率；如果X代表CO2的浓度，则X主要通过影响 的产生来影响光合速率。
21．（2023高二下·舟山期末）科研人员欲提高竹林环境资源利用率，在毛竹林下套种红豆树、浙江楠、浙江樟等珍贵树种，种植4个月后测定不同植物生理指标如下表所示，以选择适合林下环境生长的植物。回答下列问题：
树种 净光合速率 μmol·m-2·s-1 气孔导度 μmol·m-2·s-1 胞间CO2含量 μmol·mol-1 蒸腾速率 mmol·m-2·s-1 叶绿素浓度 mg·L-1 水分利用率 mmol·mol-1
红豆树 14.4 150 253 43 22.5 3.34
浙江楠 11.8 133 230 39 19.1 3.02
浙江樟 11.3 115 223 37 17.3 3.05
（1）测定3种植物的叶绿素含量，取叶时应注意 （写出2点）等条件一致，以减少无关变量的影响。用 溶液提取光合色素后，为排除类胡萝卜素的干扰，可在 光照射下测定吸光率，最后计算出叶绿素含量。
（2）据表分析，竹林下最适合种植 ，判断依据是 。推测在林下环境中，该植物通过增加叶绿素含量，提高对光能的 ，使光反应产物 增加；气孔导度增大，胞间CO2浓度升高，直接导致碳反应中 的速率加快；蒸腾速率高，利于光合作用产物以 形式运输至植株各部位。
（3）水分利用率可用净光合速率/蒸腾速率来表示，是农业生产中需要关注的一个重要指标。三种植物中红豆树气孔导度大、蒸腾速率高，但其水分利用率仍较高的原因是 。
22．（2023高二下·东莞期末）荔枝被誉为岭南佳果，其果实外形美观，果肉甜且有特殊香气，营养丰富，深受大众喜爱。某研究团队为探究喷施叶面肥（GM）对荔枝的光合作用、果实品质和产量等方面的影响，进行了相关实验，结果如下表。回答下列问题：
表叶面肥处理对荔枝光合作用、果实品质和产量的影响
处理 净光合速率 气孔导度 单果质量 色泽参数 可食率 平均每穗果实 单株产量
（μmol m s-1） （mol m s-1） （g） （%） （个） （kg）
CK 7.2 0.068 23.6 36.1 78.7 1.3 33.9
GM 8.9 0.092 22.5 35.8 78.9 2.5 53
注：CK为对照组；气孔导度代表气孔开闭程度
（1）影响荔枝产量的环境因素有 （答两点）。据表分析，经GM处理的荔枝叶片净光合速率显著高于CK组，原因可能是GM处理提高了气孔导度，使 增加，进而使光合作用的暗反应为光反应提供的 增加，使光合速率增加。
（2）有人认为GM处理提高荔枝叶片净光合速率是通过提高叶片叶绿素含量导致的，请设计实验说明该观点是否合理： 。
（3）据表可知，GM处理有利于种植户增收，理由是 。
23．（2023高二下·宜宾期末）光呼吸是所有进行光合作用的细胞，在有光、高O2和低CO2情况下发生的吸收O2、释放CO2的现象。Rubisco普遍分布于玉米、大豆等植物的叶绿体中，它是光呼吸中和卡尔文循环中不可缺少的酶。该酶在CO2/O2值高时，能使C5结合CO2生成C3；该酶在CO2/O2值低时，能使C5结合O2生成C2和C3，如图所示。分析回答相关问题：
（1）光合作用过程中，光反应阶段的产物被暗反应阶段利用的有 。
（2）Rubisco酶发挥作用的场所是 ，在夏季天气晴朗的中午，大豆气孔部分关闭，叶肉细胞中光呼吸的强度较通常条件下会明显 （填“升高”或“降低”）。
（3）请结合图中的信息，从能量角度分析，光呼吸和有氧呼吸的最大区别是 。
（4）在CO2/O2值较低时，适当的光呼吸有一定的积极意义，请从暗反应的角度分析，可能的原因是 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】探究酵母菌的呼吸方式
【解析】【解答】A、乙组不能完成有氧呼吸全过程，因为乙组只含有酵母菌的细胞器，不含酵母菌的细胞质基质，无法完成有氧呼吸的第一阶段的反应，也就无法进行第二、三阶段，A不符合题意；
B、丙组只有细胞质基质，在不通入氧气的条件下也可以将葡萄糖分解得到酒精和CO2，B不符合题意；
C、乙组仅有酵母菌的细胞器没有细胞质基质，而葡萄糖的分解在细胞质基质中进行，不能进入线粒体，因此乙组的葡萄糖不会被线粒体氧化分解，C不符合题意；
D、因为没有细胞质基质，乙组的葡萄糖不能被利用，不会生成酒精；同样丁组葡萄糖也不会被利用，也不会生成酒精，故两组都不能检测出酒精，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】（1）酵母菌是真菌的一种，属于真核生物。酵母菌为兼性厌氧型，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。
（2）有氧呼吸可分为3个阶段：
第一阶段：在细胞质基质中，不需要氧，葡萄糖(C6H12O6)反应生成2丙酮酸和[H]、少量能量；
第二阶段：在线粒体基质中，不需要氧，丙酮酸(CH3COCOOH)和水反应生成CO2和[H]、少量能量；
第三阶段：在线粒体内膜上，需要氧，[H]和氧气反应生成水，同时产生大量能量。
（3）无氧呼吸可分为两个阶段：
第一阶段：在细胞质基质中，葡萄糖(C6H12O6)在酶的催化下反应生成2丙酮酸和少量[H]、少量能量；
第二阶段：在细胞质基质中，2丙酮酸在催化下反应生成2C2H5OH(酒精)和2CO2。
2．【答案】B
【知识点】无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、玉米根细胞供能不足使得液泡膜上的H+转运减缓，故液泡膜上的H+转运需要消耗能量属于主动运输，H+为逆浓度梯度运输，则液泡中的pH低于细胞质基质，A错误；
B、玉米根细胞有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2，CO2的产生不能判断是进行无氧呼吸产生酒精，B正确；
C、丙酮酸转化为酒精属于无氧呼吸第二阶段不产生TAP，C错误；
D、丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，但由于不产生乳酸，可缓解酸中毒，D错误。
故答案为：B。
【分析】无氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质的基质中，与有氧呼吸的第一阶段完全相同。即一分子的葡萄糖在酶的作用下分解成两分子的丙酮酸，过程中释放少量的[H]和少量能量。第二阶段：在细胞质的基质中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。无氧呼吸第二阶段不产生能量。
3．【答案】A
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义；脂质的种类及其功能
【解析】【解答】A、由图可知，当运动强度较低时，脂肪酸供能百分比最高，因此主要利用脂肪酸供能，A正确；
B、中等强度运动时，肌糖原供能的百分比最高，是主要供能物质，B错误；
C、高强度运动时，糖类通过细胞呼吸提供能量，其中大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，C错误；
D、肌糖原在有氧条件和无氧条件均能用于细胞呼吸，氧化分解提供能量，D错误。
故答案为：A。
【分析】如图为在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。随运动强度不同，供能物质的质量百分比不同。在低强度运动时，脂肪酸功能质量百分比最高，此时主要利用脂肪酸供能；中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸；高强度运动时，主要利用肌糖原供能。
4．【答案】A
【知识点】无氧呼吸的过程和意义；被动运输；主动运输
【解析】【解答】A、人体成熟红细胞不能合成蛋白质，因此RBC表面的糖蛋白不会更新，A错误；
B、气体分子进出细胞的方式为自由扩散，即①和②是自由扩散，④为葡萄糖顺浓度梯度通过载体蛋白进入RBC，属于协助扩散，⑤为水分子通过通道蛋白进入RBC，也属于协助扩散，B正确；
C、血液流经肌肉组织时，O2从RBC进入肌肉细胞，而肌肉细胞呼吸作用产生的CO2则进入RBC，因此气体A和B分别是CO2和O2，C正确；
D、RBC没有线粒体，只能进行无氧呼吸，通过乳酸发酵不彻底氧化分解葡萄糖，产生ATP，为③（主动运输）提供能量，D正确。
故答案为：A。
【分析】1、哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和各种细胞器，不能进行蛋白质的合成，细胞呼吸方式为无氧呼吸。
2、分析题图可知：①和②为自由扩散，③为主动运输，④和⑤为协助扩散。
5．【答案】D
【知识点】影响光合作用的环境因素；光合作用原理的应用
【解析】【解答】A、水是光合作用的原料，“春雨满屯粮”强调的是水分对农作物光合作用的重要性，A正确；
B、三伏天光照强，温度高，“三伏不热，五谷不结”是指丰富的光照和适当高温有利于农作物中有机物的积累，B正确；
C、“正其行，通其风”是指农作物应该合理密植，保持空气流通，提高CO2浓度以提高光合效率，C正确；
D、“种地不上粪，等于瞎胡混”是指种田时应该施用有机肥，有机肥经微生物分解后形成无机盐和CO2，以提高农作物的光合速率，D错误。
故答案为：D。
【分析】影响光合作用的环境因素主要包括：
（1）光照强度：在一定范围内，光照强度逐渐增强光合作用中光反应强度也随着加强，但光照增强到一定程度时，光合作用强度就不再增加。
（2）CO2：CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。
（3）温度 ：温度可以通过影响暗反应的酶促反应来影响光合作用，在一定范围内随温度的提高，光合作用加强，温度过高时也会影响酶的活性，使光合作用强度减弱。
（4）水分： 既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质．水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，如夏季的“午休”现象。
（5）矿质元素 ：如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成分等等。
6．【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、用同位素标记的化合物，其化学性质不会改变，如被标记的氨基酸等，A正确；
B、给水稻提供14CO2，14C可以进入光合产物碳水化合物中，根细胞在缺氧环境下会进行无氧呼吸，故有可能出现14C2H5OH，B正确；
C、小鼠吸入18O2后，氧气参与有氧呼吸的第三阶段会产生含18O的水，水再参与有氧呼吸的第二阶段则会出现C18O2，C正确；
D、卡尔文循环中14C的转移途径是14CO2→ 14C3→（14CH2O），D错误。
故答案为：D。
【分析】同位素标记法指通过追踪同位素标记的化合物，弄清化学反应的详细过程。
7．【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义；光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、根据题干，分析图示可知，①过程是发生在叶绿体基粒的类囊体膜上的水光解过程，A
正确；
B、光合作用产生[H]是NADPH，来自于光反应①过程中水的光解，用于暗反应③过程中C3的还原，B正确；
C、④过程是细胞呼吸的第一阶段，产物有[H]、ATP和丙酮酸，C正确；
D、②、④过程属于呼吸作用，①过程属于光合作用，产生ATP的量不能直接比较，D错误。
故答案为：D。
【分析】由题意结合图像可知，图中过程①表示光合作用的光反应阶段，a表示水，在光反应过程中水的光解释放氧气和产生ATP、[H]。ATP、[H]用于③暗反应，为其提供能量和[H]，用于C3的还原，以促进碳的固定，表示二氧化碳。过程③表示有氧呼吸的第三阶段，消耗氧气产生水；④表示有氧呼吸的第一、二阶段，消耗有机物生成二氧化碳和释放少量能量，并为第三阶段提供[H]。
8．【答案】A
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】A、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A符合题意；
B、蒸腾作用强弱会影响植物中水分的含量，而水是光反应的原料，所以蒸腾作用强弱会影响植物的光合作用速率，B不符合题意；
C、叶绿素的合成需要Mg2+的参与，所以不同浓度的Mg2+会影响叶绿素的合成，进而影响植物的光合速率，C不符合题意；
D、“正其行，通其风”是指在播种植物时，要保持一定的行距和株距，使植物受到充足的阳光照射，并使农田中空气流通加强，这样就可提高植物周围CO2浓度进而促进光合作用，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】1、在绿色植物中，光合色素位于叶绿体的类囊体薄膜上，主要分为叶绿素和类胡箩卜素，叶绿素又可分为叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素又可分为胡萝卜素和叶黄素，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
2、影响光合作用速率的因素有：温度、光照强度、二氧化碳浓度、水分含量等。
9．【答案】D
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、B、种子萌发过程需要以糖类作为原料进行细胞呼吸提供能量，由图可知，在ab段脂肪含量减少，可推测，在ab段脂肪转化为糖类，从而导致种子干重增加，糖类与脂肪相比，含有更多的氧，所以导致ab段种子干重增加的元素主要是氧，A、B不符合题意；
C、小麦种子所含的主要成分是淀粉，在种子萌发过程中，淀粉水解形成葡萄糖用于细胞呼吸，种子干重逐渐减少，与图中变化趋势不一致，C不符合题意；
D、由图可知，在c点之后，种子干重相对值逐渐增加，说明c点后幼苗光合速率大于呼吸速率，而光合作用在c点之前就已开始，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】分析图解：ab段，脂肪转化为糖类，导致种子干重逐渐增加；bc段，由于种子萌发需要以糖类作为能源物质，同时光合速率小于呼吸速率，所以种子干重逐渐减少；c点之后，由于光合速率大于呼吸速率，有机物逐渐积累，所以种子干重又逐渐增加。
10．【答案】C
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用
【解析】【解答】 A、类胡萝卜素在层析液中的溶解度大于叶绿素，在滤纸条上扩散得快，位于滤纸条上方，A错误；
B、叶绿素吸收的是可见光，尤其是红光和蓝紫光，B错误；
C、植物呈现绿色是因为叶绿素对绿光吸收量少，把绿光反射出来，C正确；
D、枫叶变红主要是液泡中花青素的作用，D错误。
故答案为：C。
【分析】捕获光能的色素
（1）绿叶中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，其中叶绿素含量最多(约占3/4)。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素分为胡萝卜素和叶黄素。
（2）叶绿素分子中含有Mg元素；叶绿素的合成需要光照条件，黑暗中植物幼苗会长成黄化苗；低温会破坏叶绿素分子，而类胡萝卜素分子稳定，因此秋冬季多数绿色植物叶片变黄。
（3）叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 。叶绿素对绿光吸收量最少，绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色。色素只能吸收可见光进行光合作用，不能吸收红外光和紫外光。
11．【答案】A
【知识点】影响光合作用的环境因素；影响细胞呼吸的因素
【解析】【解答】A、表中“光照下吸收CO2（mg/h）”代表的是净光合作用速率，“黑暗中释放CO2（mg/h）”代表的是呼吸作用速率.。由表可知，在昼夜不停地光照条件下，只要净光合作用速率大于0，植物就可以正常生长，所以在35℃时该植物能正常生长，A错误；
B、 净光合作用速率越大，植物生长越快，故昼夜不停地光照，由图示可知，在25℃时该植物生长得最快，B错误；
C、 有机物积累量=光照下积累的有机物量-黑暗下消耗的有机物量，故每天光照12小时，黑暗12小时，在20℃时该植物的有机物积累量最多，C正确；
D、 每天进行12小时光照，温度在30℃时，该植物积累的有机物是温度在10℃时的（3.50×12-3.00×12）÷（1.75×12-0.75×12）=6÷12=0.5倍，D错误。
故答案为：A。
【分析】净光合速率和真正光合速率
光合速率是光合作用固定二氧化碳的速率。即单位时间单位叶面积的二氧化碳固定（或氧气释放）量。也称光合强度。
①净光合速率：常用一定时间内 O2 释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。
②真正光合速率：常用一定时间内 O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
④净产氧量=总产氧量-呼吸耗氧量。
⑤净生产葡萄糖量=实际生产葡萄糖量-呼吸消耗葡萄糖量。
⑥实际消耗二氧化碳量=实测的二氧化碳量+呼吸作用二氧化碳释放量。
12．【答案】B,C,D
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、由图可知，氧浓度为0时之进行无氧呼吸，不吸收O2，故曲线表示O2吸收量，A错误；
B、由图可知，O2浓度为b时，氧气的吸收量与释放量相同，该器官只进行有氧呼吸不进行无氧呼吸，B正确；
C、由图可知，O2浓度由0到b的过程中，氧气的吸收量逐渐增加，则有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C正确；
D、由图可知，O2浓度为a时，该器官既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，且CO2释放量最低，即消耗的有机物最少，最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小，D正确。
故答案为：ABC。
【分析】 有氧呼吸与无氧呼吸的比较：
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
必需条件 氧和酶 不需要氧，但必需有酶的催化
场所 细胞质基质（第一阶段）
线粒体（第二和第三阶段） 细胞质基质
物质变化 ①C6H12O6+6O2+6H2O
6CO2+12H2O
②ADP+Pi ATP ①C6H12O6（葡萄糖）
2C3H6O3（乳酸）+少量能量
②C6H12O6（葡萄糖）
2C2H5OH （酒精）+2CO2+少量能量
③ADP+Pi ATP
能量释放 产生大量能量 产生少量能量
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物氧化没有彻底分解，能量没有完全释放
联系 ①第一阶段完全相同
②实质相同：分解有机物，释放能量
13．【答案】C,D
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验
【解析】【解答】A、提取色素时，要加入SiO2可以使研磨更充分，加入CaCO3可以保护叶绿素，A错误；
B、色素在滤纸条上分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同，B错误；
C、实验结果①中叶绿素的条带情况，可以说明叶绿素合成需要光照，C错误；
D、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以将等量刚制备的韭菜和韭黄色素滤液放在阳光与三棱镜之间，“结果②提取的色素吸收光的种类更多，D正确。
故答案为：C、D。
【分析】绿叶中色素的提取和分离
①色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇(体积分数100%酒精) 中。
②色素的分离：不同色素在层析液中的溶解度不同， 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，反之则慢，这样，色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。分离方法：纸层析法 。
③试剂及药品作用：
无水乙醇作用：溶解、提取色素；
层析液作用：分离色素 ；
SiO2作用：破坏细胞结构，使叶片研磨更充分；
CaCO3作用：保护叶绿素/防止研磨中叶绿素被破坏。
14．【答案】A,B,D
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】A、a→b，随叶肉细胞间的CO2浓度的升高，CO2的固定加快，C3生成增多，还原加快，消耗ATP的速率增加，A正确；
B、a→b，C5含量降低，说明CO2固定速率比C3的还原速率快，B正确；
C、b→c，叶肉细胞间隙的CO2的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示达到CO2饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于零，C错误；
D、b→c，可能是光反应产生的[H]和ATP的数量限制了光合速率，D正确；
故答案为：A、B、D。
【分析】光合作用的过程如下：
①光反应阶段物质转化，发生在类囊体薄膜上，水的光解：2H2O→4[H]＋O2；ATP的合成：ADP＋Pi＋光能→ATP。
能量转换： 光能 → ATP中活跃的化学能 。 [H]的实质是 NADPH(还原型辅酶Ⅱ) 。
②暗反应阶段物质转化，发生在叶绿体基质中：CO2固定：CO2＋C5→2C3；C3的还原：C3→(CH2O)＋C5＋H2O。
能量转换：ATP中活跃的化学能→机物中稳定的化学能
15．【答案】B,C
【知识点】原核细胞和真核细胞的形态和结构的异同；线粒体的结构和功能；叶绿体的结构和功能
【解析】【解答】A、结合图示可知，原始真核生物的细胞膜向内凹陷，吞入蓝细菌，形成叶绿体，因此叶绿体的外膜来自于原始真核细胞的细胞膜，A正确；
B、细胞膜是单层膜结构，B错误；
C、线粒体的两层膜成分不同，功能也不同，C错误；
D、蓝细菌可以进行光合作用，将无机物转变为有机物，D正确。
故答案为：BC。
【分析】1、内共生起源学说：认为线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的细菌和蓝细菌。线粒体来源于细菌，即细菌被真核生物吞噬后，在长期共生过程中，通过演变，形成了线粒体。叶绿体来源于蓝细菌，被原始真核细胞摄入胞内，在共生关系中，形成了叶绿体。
2、线粒体和叶绿体内的DNA结构简单，不能与组蛋白结合形成染色体。线粒体和叶绿体有自己特殊的蛋白质合成系统，是半自主性细胞器。
16．【答案】A,B,D
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、实验前无须黑暗处理，A错误；
B、光照时间也为无关变量，B错误；
C、第②步处理的目的为切断叶片中有机物向茎杆等处的运输，保证叶片干重的变化是来自于光合作用和呼吸作用，C正确；
D、第一次所剪叶片干重为呼吸消耗后的重量，第二次所剪叶片干重为净光合作用积累的有机物的重量，通过题表中数据可以计算出叶片的真正光合速率，无法计算出呼吸速率，D错误。
故答案为：ABD。
【分析】呼吸速率：植物非绿色组织或绿色组织在黑暗环境下测得的值——单位时间内一定组织的有机物的消耗量或二氧化碳释放量或氧气吸收量。
总光合速率：植物绿色组织在有光条件下光合作用制造有机物的量或消耗二氧化碳的量或产生氧气的量。
净光合速率：植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。 用单位时间内的二氧化碳吸收量或氧气释放量或有机物的积累量来表示。
三者的关系为净光合速率=总光合速率-呼吸速率。
17．【答案】（1）细胞质基质；丙
（2）少于；C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量
（3）促进丙酮酸进入线粒体或催化有氧呼吸第二、三阶段进行
（4）乳酸；可以减少人体内物质和能量的浪费
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】（1）6一磷酸葡萄糖分解得到丙酮酸和[H]的过程发生的场所是细胞质基质；正常细胞进行有氧呼吸过程中，氧气与[H]反应生成水，场所是丙（线粒体内膜）。
（2）在消耗等量葡萄糖的前提下，细胞通过有氧呼吸是有机物的彻底氧化分解，而无氧呼吸是不彻底的氧化分解，因此有氧呼吸释放的能量更多，即无氧呼吸产生的能量少于有氧呼吸产生的能量。肌纤维利用葡萄糖进行有氧呼吸的总反应式：C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。
（3）分析题干可知，正常蛋白质P只能用于有氧呼吸，不能用于无氧呼吸，由此可知，蛋白质P作用于有氧呼吸的第二、第三阶段，促进丙酮酸进入线粒体或催化有氧呼吸第二、三阶段进行。
（4）在人体的细胞质基质中，丙酮酸和[H]反应生成B乳酸。肌细胞产生的乳酸在肝脏中重新转化为葡萄糖，再回到肌细胞，从物质与能量的角度解释出现这种变化的意义是乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖，可以减少机体内物质和能量的浪费，使有机物和能量被充分利用。
【分析】（1）有氧呼吸过程：(1)第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
（2）无氧呼吸过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：在细胞质基质中，丙酮酸分解为二氧化碳和酒精或乳酸。
18．【答案】（1）④；②④；钾离子和Mal
（2）①②④；丙酮酸；NADH
（3）氢离子电化学势能
（4）吸水
（5）A；B；D
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义；主动运输
【解析】【解答】（1）NADPH是光反应产生的，光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，图中④是叶绿体；CO2固定产物的还原属于暗反应，暗反应的发生场所是叶绿体基质，同样对应图中的④。保卫细胞细胞液渗透压升高，该细胞吸水后会导致气孔打开，即气孔开闭与液泡内的渗透压大小有关，由图可知，钾离子和Mal会进入液泡，从而影响细胞液渗透压，最终引起气孔的开闭状况，所以液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、钾离子和Mal。
（2）ATP是由细胞有氧呼吸三个阶段或无氧呼吸第一阶段或光反应产生的，有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质，对应图中的①，有氧呼吸的第二、三阶段发生在线粒体，对应图中的②，光反应的发生场所是叶绿体的类囊体薄膜，对应图中的④；由图可知，PEP是磷酸烯醇式丙酮酸，该物质会转化为丙酮酸后进入线粒体后经过TCA循环产生NADH，NADH通过电子传递链氧化产生ATP。
（3）蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，使ATP中的能量转化为保卫细胞的细胞膜内外的氢离子电化学势能，后者被释放出来后可以驱动细胞吸收K+等离子。
（4）细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，Mal进入液泡后，使细胞液中的渗透压升高，导致保卫细胞吸水，促进气孔张开。
（5）由图可知，黑暗结束后，突变体ntt1内的淀粉粒面积远小于野生型WT，说明淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP，A符合题意；光照2h后，气孔张开，此时淀粉粒面积小于黑暗结束时的淀粉粒面积，说明光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关，B符合题意；由图可知，无论光照多久时间，突变体ntt1内的淀粉粒面积几乎没有改变，说明光照条件下突变体ntt1几乎不能合成淀粉粒，但不能说明几乎不能进行光合作用，因为光合作用产物还可能是除淀粉以外的糖类，C不符合题意；由图可知，光照8h后，野生型WT内淀粉粒面积较大，所以长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】1、分析图解：①是细胞质基质，②是线粒体，③是细胞液，④是叶绿体。
2、植物光合作用分为光反应和暗反应，光反应在类囊体薄膜上进行，主要进行水的光解产生氧气、电子和H+，以及NADPH和ATP的合成；暗反应在叶绿体基质中进行，主要是发生二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，最终产生有机物供植物利用。
19．【答案】（1）能量；渗透
（2）与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高；红光：蓝光=3：2；当光质配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，净光合速率更大，积累的有机物更多
（3）在25℃时提高CO2浓度光合速率增加幅度最高；升高温度；减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）光合作能的能量来源为太阳能，光不仅是光合作用的能量来源，还参与影响植物的形态建成。植物的根尖成熟区细胞含有中央大液泡，可通过渗透作用吸水或失水。
故答案为：能量；渗透。
（2）叶肉细胞中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），四组实验中，A、B、C组的宏光和蓝光被色素吸收的更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。分析图乙可知，红蓝光配比为红光：蓝光=3：2时，幼苗体内色素含量和氮含量比配比为红光：蓝光=3：2和光：蓝光=2：1高，更有利于光合作用的进行，净光合速率大，有机物积累多，生菜的产量高。
故答案为：与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高；红光：蓝光=3：2；当光质配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，净光合速率更大，积累的有机物更多。
（3）分析图丙可知，与大气CO2相比在，在25℃时，高浓度CO2的光合速率增加幅度最大，故在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。冬季温度较低，除了燃烧沼气以提高CO2浓度提高光合速率以外，还可以通过提高温度，增加酶的活性来提高光合速率，这样可以减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生。
故答案为：在25℃时提高CO2浓度光合速率增加幅度最高；升高温度；减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生。
【分析】1、绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。
2、影响光合作用的环境因素。（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（4）光质：绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少。（5）水：水是光合作用产物和反应物，水的含量影响光合作用，水影响气孔的开关，从而影响CO2的供应。（6）矿质元素：叶绿素的合成需要Mg2+，光合作用中其他参与物也需要矿质元素参与合成，所以矿质元素也会影响光合作用。
20．【答案】（1）叶绿体基质；下降
（2）(CH2O)；AD
（3）没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供NADPH和ATP
（4）颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构
（5）叶绿素；三碳化合物
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】分析题图可知，a是CO2的固定过程， b是C3的还原过程，A是C5，B是C3，C是NADPH，D是 (CH2O) 。
（1） 图甲中a是CO2的固定过程， b是C3的还原过程，这个两个过程都发生在叶绿体基质中， 若适当提高CO2浓度，CO2的固定过程加速，进而C3的还原过程也会加速，消耗的NADPH增多，因此短时间内图中C-NADPH的含量是下降的。
（2）由图示可知，图甲中物质D为(CH2O) ， D的生成量可代表光合作用强度。除此外，O2的释放量和CO2的吸收量都可作为代表光合作用的强度。
（3）经研究发现，该绿色植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成D，原因是：没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供NADPH和ATP。
（4）在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的脂质仓库，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是：颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构。
（5）图乙中，如果X代表土壤中Mg2+的浓度，由于Mg2+是构成叶绿体的元素，因此Mg2+可以通过影响叶绿素的合成来影响光合速率； 如果X代表CO2的浓度，则X主要通过影响三碳化合物的产生来影响光合速率。
【分析】光合作用的过程如下：
①光反应阶段物质转化，发生在类囊体薄膜上，水的光解：2H2O→4[H]＋O2；ATP的合成：ADP＋Pi＋光能→ATP。
能量转换： 光能 → ATP中活跃的化学能 。 [H]的实质是 NADPH(还原型辅酶Ⅱ) 。
②暗反应阶段物质转化，发生在叶绿体基质中：CO2固定：CO2＋C5→2C3；C3的还原：C3→(CH2O)＋C5＋H2O。
能量转换：ATP中活跃的化学能→机物中稳定的化学能
21．【答案】（1）叶龄、叶片质量、叶片位置等；无水乙醇；红
（2）红豆树；净光合速率最高；吸收和转化；O2、ATP和NADPH；CO2固定；蔗糖
（3）与其他两种植物的净光合速率相比，红豆树的净光合速率增加幅度大于其蒸腾速率的增加幅度
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素；光合作用原理的应用
【解析】【解答】（1）在实验中要保证单一变量原则，无关变量应保持相同且适宜，以减少对实验的影响，由题意可知，本实验中的自变量为树种，因变量包括净光合速率、气孔导度、胞间 CO2含量 、蒸腾速率、叶绿素浓度和水分利用率。因此在测定3种植物的叶绿素含量，取叶时应注意 叶龄、叶片质量、叶片位置等条件一致，以减少无关变量的影响 。色素易溶于乙醇，而难溶于水，因此用无水乙醇溶液提取光合色素。因叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此，为排除类胡萝卜素的干扰，可在红光照射下测定吸光率，最后计算出叶绿素含量。
故填：叶龄、叶片质量、叶片位置等；无水乙醇；红。
（2） 据表分析，竹林下最适合种植红豆树，因为竹林下其净光合速率最高 。推测在林下环境中，该植物通过增加叶绿素含量，提高对光能的吸收和转化，使光反应产物O2、ATP和NADPH增加；气孔导度增大，胞间CO2浓度升高，直接导致碳反应中 CO2固定的速率加快；蒸腾速率高，利于光合作用产物以蔗糖形式运输至植株各部位。
故填： 红豆树；净光合速率最高；吸收和转化；O2、ATP和NADPH；CO2固定；蔗糖。
（3） 水分利用率可用净光合速率/蒸腾速率来表示，是农业生产中需要关注的一个重要指标。三种植物中红豆树气孔导度大、蒸腾速率高，但其水分利用率仍较高的原因是与其他两种植物的净光合速率相比，红豆树的净光合速率增加幅度大于其蒸腾速率的增加幅度 。
故填：与其他两种植物的净光合速率相比，红豆树的净光合速率增加幅度大于其蒸腾速率的增加幅度。
【分析】在科学实验中要保证单一变量原则，对照原则，可重复性原则等，而无关变量应保持相同且适宜，以减少对实验的影响。光反应阶段的产物包括O2、ATP和NADPH，ATP和NADPH作为暗反应阶段的原料，推动暗反应的进行。在暗反应中主要进行CO2固定 ，合成糖类。
22．【答案】（1）光照强度、温度、二氧化碳浓度等；二氧化碳进入量；ADP、Pi、NADP+
（2）用GM处理的叶片若干，进行色素的的提取和分离，观察滤纸条上叶绿素的宽窄，并与CK组进行对比。若GM处理组叶绿素的条带比CK组的宽，则假设合理；若GM处理组叶绿素的条带比CK组的窄或没有明显区别，则假说不合理
（3）GM处理后单株产量大于CK组
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验；光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）荔枝的产量体现的是其通过光合作用来制造有机物的速率，影响其光合作用速率的环境因素有光照强度、温度、二氧化碳浓度等；荔枝通过气孔吸收环境中的二氧化碳，而二氧化碳是荔枝光合作用制造有机物的原料，暗反应中三碳化合物的还原为光反应提供的ADP、Pi、NADP+，所以经GM处理的荔枝叶片净光合速率显著高于CK组，原因可能是GM处理提高了气孔导度，使二氧化碳进入量增加，进而使光合作用的暗反应为光反应提供的ADP、Pi、NADP+增加，最终使光合速率增加。
（2）根据题意分析，设置实验时，应以有无GM为自变量，叶片中叶绿素的含量为因变量，而叶绿素的含量可通过提取色素，由滤纸条上色素的宽窄来衡量，因此设计实验如下：用GM处理的叶片若干，进行色素的的提取和分离，观察滤纸条上叶绿素的宽窄，并与CK组进行对比。若GM处理组叶绿素的条带比CK组的宽，则假设合理；若GM处理组叶绿素的条带比CK组的窄或没有明显区别，则假说不合理。
（3）由表分析可知，GM处理后单株产量大于CK组，所以GM处理有利于种植户增收。
【分析】1、植物光合作用分为光反应和暗反应，光反应在类囊体薄膜上进行，主要进行水的光解产生氧气、电子和H+，以及NADPH和ATP的合成；暗反应在叶绿体基质中进行，主要是发生二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，最终产生有机物供植物利用。
2、影响植物光合速率的因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度等。
23．【答案】（1）ATP和NADPH
（2）叶绿体基质；升高
（3）光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP
（4）光呼吸过程中产生了CO2，有利于增加了叶绿体中CO2的浓度
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】（1）光合作用的光反应阶段水的光解产生NADPH与O2以及ATP，故光反应阶段为暗反应提供了NADPH和ATP。
（2）在叶绿体基质中，从外界吸收的CO2，在Rubisco的作用下与C5结合形成两个C3分子，故Rubisco酶在暗反应中发挥作用，场所是叶绿体基质，在夏季天气晴朗的中午，大豆气孔部分关闭，叶肉细胞中光呼吸的强度较通常条件下会明显升高。
（3）光呼吸和有氧呼吸的最大区别是光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP。
（4）在CO2/O2值较低时，光呼吸过程中产生了CO2，增加了叶绿体中CO2的浓度，而CO2作为暗反应的原料，促进了光合作用的暗反应过程，可见适当的光呼吸对光合作用有一定的积极意义。
【分析】光合作用过程： （1）光反应：类囊体膜上光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶I(NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，光能提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。这样，光能就转化为储存ATP中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应。 （2）暗反应：在叶绿体基质中，从外界吸收的CO2，在Rubisco的作用下与C5结合形成两个C3分子，在相关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化成糖类。另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列的变化，又形成C5。
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