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第13讲 光合作用和细胞呼吸的综合
必修1 分子与细胞
第二单元 细胞代谢
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并存为糖分子中的化学能。
一、光合作用和细胞呼吸的过程及联系
考点1 光合作用和细胞呼吸过程中物质和能量的联系
1．物质名称(填空)：b．__，c．____，d．_____，e．________，f．__，g．___，h．__。
O2
ATP
ADP
NADPH
C5
CO2
C3
2．生理过程及场所(填表)
序号 ① ② ③ ④ ⑤
生理过程 ______ ______ 有氧呼吸 ________ 有氧呼吸 ________ 有氧呼吸
________
场所 叶绿体 _______ _______ 叶绿体 ____ __________ 线粒体____ 线粒体____
光反应
暗反应
第一阶段
第二阶段
第三阶段
类囊体
的薄膜
基质
细胞质基质
基质
内膜
二、光合作用和细胞呼吸的物质和能量转化关系
H2O
O2
CO2
(1)物质转化
(2)能量变化
光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路
[深化拓展]
下图为绿色植物部分物质和能量转换过程的示意图，思考回答：
(1)过程①发生在________________________上，过程②发生在__________________中，过程③发生在________________________中。
(2)过程③与________(填“放能”或“吸能”)反应相联系，过程④与________(填“放能”或“吸能”)反应相联系。
(3)在植物的整个生长过程中，过程①产生ATP的量远大于过程③产生的ATP的量，请解释原因。
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：(1)叶绿体的类囊体薄膜 叶绿体的基质 细胞质基质和线粒体
(2)放能 吸能
(3)植物在生长过程中，光合作用产生的ATP中的能量转移到有机物中，植物体中的有机物只有部分通过细胞呼吸氧化分解释放能量，且释放的能量也只有部分转移到ATP中
考向 光合作用和细胞呼吸的物质和能量联系
1．(2024·广东广州模拟)下图是绿色植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸的过程及其关系图解，其中，A～D表示相关过程，a～e表示有关物质。据图判断，下列相关说法正确的是( )
A．图中B、C、D过程可以在整个夜间进行
B．有氧呼吸和无氧呼吸共有的过程是D
C．图中a、c都是在细胞质基质中产生的
D．A、C、D过程产生的ATP用于生物体的各项生命活动
√
B [图中A、B分别表示光反应阶段、暗反应阶段，C表示有氧呼吸的第二、三阶段，D表示有氧呼吸的第一阶段；a～e分别表示H2O、O2、CO2、NADPH和ATP。细胞有氧呼吸的各个阶段在有光和无光条件下都可进行，光合作用暗反应的进行需要光反应提供的NADPH和ATP，因此不能在整个夜间进行，A错误；葡萄糖氧化分解成丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸共有的阶段，B正确；图中的H2O(a)在有氧呼吸第三阶段(场所是线粒体内膜)产生，CO2(c)在有氧呼吸第二阶段(场所是线粒体基质)产生，C错误；光反应阶段产生的ATP全部用于叶绿体内的生命活动，D错误。]
2．(2024·江西宜春阶段练习)下图①～⑦为某绿色植物细胞代谢的相关生理过程。下列有关叙述错误的是( )
A．光合细菌也能发生类似于③④的生理过程
B．③过程产生的O2要在相邻细胞的⑥过程被利用，若考虑O2穿过类囊体薄膜，至少需要穿过7层磷脂双分子层
C．叶肉细胞③过程O2的产生量大于⑥中O2的吸收量，则该植株的有机物总量可能不增加
D．①②能否顺利进行与⑤⑥密切相关
√
D [③表示光反应阶段，④表示暗反应阶段，光合细菌也能进行光合作用，发生类似③④的生理过程，A正确；叶绿体类囊体薄膜上产生的O2要在相邻细胞的线粒体中利用，若考虑O2穿过类囊体薄膜至少需要穿过7层生物膜(类囊体薄膜＋双层叶绿体膜＋单层细胞膜＋单层细胞膜＋双层线粒体膜)，即7层磷脂双分子层，B正确；叶肉细胞③过程O2的产生量大于⑥中O2的消耗量，叶肉细胞有机物总量会增加，但是就整个植株而言，由于有非光合部位，故该植株的有机物总量可能不增加，C正确；①表示细胞渗透作用吸水，②表示吸收矿质元素离子，⑤表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，⑥表示有氧呼吸的第二、三阶段，水和无机盐的跨膜运输方式有差异，水分子跨膜运输不需要细胞的能量，无机盐跨膜运输通常需要⑤⑥过程提供能量，因此①的进行与⑤⑥无关，②的进行与⑤⑥密切相关，D错误。]
一、真正(总)光合速率、表观(净)光合速率和细胞呼吸速率的关系
1．内在关系
(1)细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。
考点2 真正(总)光合速率和表观(净)光合速率的关系及其测定
(2)净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
(3)真正(总)光合速率＝表观(净)光合速率＋细胞呼吸速率。
2．判定方法
(1)根据坐标曲线判定
①当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，则该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表表观(净)光合速率，如图甲。
②当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正(总)光合速率，如图乙。
(2)根据关键词判定
检测指标 细胞呼吸速率 表观(净)光合速率 真正(总) 光合速率
CO2 释放量(黑暗) 吸收量(植物)、减少量(环境) 利用量、固定量、消耗量
O2 吸收量(黑暗)、消耗量(黑暗) 释放量(植物)、增加量(环境) 产生量、生成量、制造量、合成量
葡萄糖 消耗量(黑暗) 积累量、增加量 产生量、生成量、制造量、合成量
二、光合速率的测定方法
1．气体体积变化法——测定气体的变化量
注：装置内氧气充足，不考虑无氧呼吸。
(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，因此单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表有氧呼吸速率。
(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，因此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)总光合速率＝净光合速率＋有氧呼吸速率。
(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素引起误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
2．叶圆片称重法——测定单位时间、单位面积叶片中有机物生成量
(1)操作图示
(2)结果分析
①净光合速率＝(z－y)/2S(S为叶圆片面积，下同)。
②呼吸速率＝(x－y)/2S。
③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
3．半叶法——测定光合作用有机物的制造量
(1)测定：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤)阻止物质转移。在适宜光照下照射6 h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。
(2)计算：设被截取部分初始干重为M。
①被截取部分的呼吸速率＝(M－MA)/6。
②被截取部分的净光合速率＝(MB－M)/6。
③被截取部分的总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝(MB－MA)/6。
4．黑白瓶法——测水中溶氧量的变化
注：瓶中O2充足，不考虑无氧呼吸。
下图是生物学研究小组构建的两个数学模型，请思考回答问题。
(1)图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨约2时～4时，温度降低，____________减弱，CO2释放量减少。
(2)图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照，____________启动。
(3)图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度________细胞呼吸强度。
(4)图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭，________供应不足，出现“光合午休”现象。
(5)图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度________细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。
(6)图1的G点、图2的______点：此时光照强度降为0，光合作用停止。
(7)图2所示一昼夜密闭容器中植物______(填“能”或“不能”)正常生长，原因是_______________________________________________
___________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：(1)细胞呼吸 (2)光合作用 (3)等于
(4)CO2 (5)等于 (6)I′ (7)能 J′点低于A′点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合作用量大于总细胞呼吸量
考向1 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
1．(2024·海南海口阶段练习)下图为某植物在不同温度下，测得相关指标的变化曲线。下列叙述错误的是( )
A．光下叶肉细胞的线粒体基质中有CO2生成，叶绿体基质消耗CO2
B．给该植物浇灌含18O的H2O，一段时间后可在O2、CO2和糖类中检测到18O
C．30 ℃时，该植物固定CO2速率为10 mmol·cm-2·h-1
D．40 ℃条件下，若黑暗和光照时间相等，该植物能正常生长
√
D [光下叶肉细胞会进行光合作用和呼吸作用，光合作用叶绿体基质消耗CO2，呼吸作用线粒体基质中有CO2生成，A正确；给该植物浇灌含18O的H2O，光反应水的光解，生成18O标记的O2，18O标记的H2O参与有氧呼吸第二阶段，可生成C18O2，一段时间后空气中能检测出O可与丙酮酸在有氧呼吸第二阶段产生C18O2，C18O2参与光合作用暗反应合成O)，B正确；实线表示吸收CO2速率，为净光合作用速率，虚线为CO2产生速率，表示呼吸作用速率，30 ℃时，该植物固定CO2的速率为8＋2＝10 mmol·cm-2·h-1，C正确；40 ℃条件下，净光合速率和呼吸速率相等，若白天和黑夜时间相等，则有机物不会积累，植物不能生长，D错误。]
考向2 光合速率的测定
2．(2024·广东肇庆期末)用下图所示的装置Ⅰ可以测定萌发种子的呼吸速率，用装置Ⅱ可以测定植物的呼吸速率和光合速率。下列叙述错误的是( )
A．测定萌发种子的呼吸速率时，溶液X应为NaOH溶液
B．为排除物理因素的影响，应补充一组装置Ⅲ，在其烧杯中放等量煮熟的种子
C．测植物呼吸速率时，应对装置Ⅱ进行遮光处理
D．溶液Y是CO2缓冲液，单位时间内Ⅱ中红色液滴的移动距离代表植物产生O2的速率
√
D [测定萌发种子的呼吸速率时，溶液X应为NaOH溶液，以吸收细胞呼吸释放的CO2，A正确；为排除物理因素对结果的影响，减小实验误差，应补充一组装置Ⅲ，并在其烧杯中放等量煮熟的种子作为对照组，B正确；测植物呼吸速率时，为排除光合作用对实验结果的影响，应对装置Ⅱ进行遮光处理，C正确；溶液Y是CO2缓冲液，单位时间内Ⅱ中红色液滴的移动距离代表植物释放O2的速率，D错误。]
体验真题 感悟高考 · 有章可循
1．(2023·北京卷)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( )
A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用
D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
√
C [如图表示两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响，植物CO2吸收速率为净光合速率，图中两个CP点处，植物的净光合速率为0，植物的总光合速率和呼吸速率相等。]
2．(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是( )
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
√
D [在适宜且恒定的温度和光照条件下，密闭容器中的小麦会同时进行光合作用和呼吸作用，初期光合速率大于呼吸速率，导致容器内CO2含量逐渐降低；由于密闭容器内的CO2含量有限，随着光合作用持续进行，CO2逐渐被消耗，其含量降低，进而光合作用强度减小；当CO2含量降低到一定水平时，小麦的光合速率和呼吸速率相等，此时净光合速率为0，容器内的CO2含量保持相对稳定。]
3．(2024·全国新课标卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题。
(1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是________________，原因是_________________________________________________________________________________________。
(2)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。
红光和蓝紫光
光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，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
大于
(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是______组，判断依据是_______________________________________________________________________________。
(4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会________(填“升高”“降低”或“不变”)。
b
密闭装置中O2浓度不再增加时，光合速率等于呼吸速率，仅b组光合速率大于呼吸速率
升高
[解析] (1)光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素两大类，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，属于可见光。(2)植物会进行光合作用和呼吸作用，光合作用消耗CO2产生O2，呼吸作用消耗O2产生CO2。分析题图可知，光照t时间时，a组中的O2浓度小于b组，说明b组产生的O2更多，光合速率更大，消耗的CO2更多，即a组CO2浓度大于b组。(3)密闭装置中O2浓度不再增加时，光合速率等于呼吸速率，仅b组光合速率大于呼吸速率，因此光合速率最大的一组是b组。(4)光照t时间后，c、d组O2浓度相同，即c、d组光合速率不再变化。将d组密闭装置打开，会增加CO2浓度，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会升高。
1．(2024·广西适应性测试)在华南地区秋冬种植的白菜、油菜等蔬菜，引种到西北高原地区夏季种植，常会生长得更加旺盛，导致这种现象的原因不包括
( )
A．光照时间长让植物有更多的光合作用时长
B．光照强度大使植物具有更高的光合作用速率
C．紫外线吸收增加使植物光合作用强度增大
D．昼夜温差更大有利于光合作用产物的积累
课时数智作业(十三) 光合作用和细胞呼吸的综合
题号
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√
C [西北高原地区夏季种植，光照时间长，植物有更多的光合作用时长，A不符合题意；西北高原地区夏季种植，光照强度大，植物具有更高的光合作用速率，B不符合题意；一般情况下，光合色素吸收的是可见光，而紫外线是不可见光，植物不吸收，C符合题意；西北高原地区夏季种植，昼夜温差大，白天温度高，光合作用强，夜间温度低，呼吸作用弱，有利于有机物的积累，D不符合题意。]
题号
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2．(2023·湖北卷)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是( )
A．呼吸作用变强，消耗大量养分
B．光合作用强度减弱，有机物合成减少
C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫
D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少
题号
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√
D [高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。]
题号
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3．(2024·广东深圳期末)黄瓜是最普遍的大棚栽培蔬菜之一。图1为不同温度和光照强度下大棚黄瓜叶片的光合速率示意图，图2为25 ℃时黄瓜叶肉细胞中甲、乙两种细胞器在某一状态下部分物质及能量代谢途径示意图。据图判断，下列相关说法不正确的是( )
题号
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A．图1中的B点处，影响黄瓜叶片光合速率的因素有光照强度和温度
B．15 ℃时黄瓜叶片释放的O2量刚好达到最大值时对应图1中的C点
C．图2中甲释放的O2量和乙释放的CO2量相等时应对应图1中的D点
D．据图1分析，在温度为25 ℃、光照强度为q时黄瓜的产量较高
题号
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√
C [题图1中的B点处未达到光饱和点，此后光合速率随光照强度增大而升高，说明此时影响黄瓜叶片光合速率的因素有光照强度，同时黄瓜叶片在25 ℃ B点对应的光照强度下的光合速率比15 ℃时高，可推知此时影响黄瓜叶片光合速率的因素还有温度，A正确；图1中C点所在为15 ℃下光饱和点所对应的光合速率，此时净光合速率达到最大，因此黄瓜叶片释放的O2量刚好达到最大值，B正确；图2中甲释放的O2量与乙释放的CO2量相等时，即光合作用强度等于呼吸作用强度，应对应题图1中的A点，C错误；由题图1可知，在温度为25 ℃、光照强度为q时，黄瓜叶片的净光合速率较大，积累的有机物较多，产量较高，D正确。]
题号
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4．(2025·广东广信中学月考)将一株绿色植物放入一个密闭的三角瓶中，如图甲所示，在瓶口放置一个测定瓶中CO2浓度变化的传感器，传感器的另一端连接计算机，以检测一段时间瓶中CO2浓度的变化。 根据实验所测数据绘制曲线图如图乙，下列叙述错误的是( )
题号
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A．将装置甲置于黑暗条件下，可测植株的呼吸速率
B．25 min后植株的光合速率几乎不变，最可能的原因是装置内CO2减少
C．装置甲测得的CO2吸收速率就是总光合速率
D．若将装置甲中蒸馏水换成NaHCO3溶液，则CO2吸收速率可能会增大
题号
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√
C [将该装置置于黑暗条件下，绿色植物只进行细胞呼吸，此时测得数值表示的是呼吸作用速率，A正确；25 min之前光合速率大于呼吸速率，装置内CO2减少，导致光合速率减慢，25 min后和呼吸速率相等，B正确；装置甲中植物进行光合作用消耗CO2，进行呼吸作用产生CO2，故测得的CO2吸收速率是净光合速率，C错误；若将装置甲中蒸馏水换成NaHCO3溶液，可以使得装置内CO2不变，则光合速率不会减小，则CO2吸收速率可能会增大，D正确。]
题号
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5．(2024·湖北武汉调研)甲植物和乙植物的净光合速率随CO2浓度变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是( )
题号
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A．CO2浓度为200 μL/L时，限制两种植物光合速率的主要因素均为光照强度或温度
B．CO2浓度为400 μL/L时，甲、乙植物的光合速率相等
C．CO2浓度为500 μL/L时，甲植物水的光解能力强于乙
D．与甲植物相比，乙植物更适合在高CO2浓度条件下生存
题号
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√
C [甲植物在CO2浓度为200 μL/L时，光合作用强度还未达到饱和，所以限制因素主要是CO2浓度，A错误；CO2浓度为400 μL/L时，甲、乙植物的净光合速率相等，但由于呼吸速率不相等，所以光合速率(总光合速率)不相等，B错误；CO2浓度为500 μL/L时，甲植物的净光合作用速率大于乙，且甲植物的呼吸速率也大于乙，所以甲植物水的光解能力强于乙，C正确；甲植物在高CO2浓度情况下光合作用速率更高，所以甲植物更适合在高CO2浓度条件下生存，D错误。]
题号
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6．(2023·湖南雅礼中学月考)科研人员发现了一株耐高温的拟南芥突变型植株(HT)。在适宜光照和一定的CO2浓度条件下，他们测定了HT植株和野生型植株(MT)在不同温度下的光合速率，结果如图所示。下列分析正确的是( )
题号
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A．温度为5 ℃时，HT植株叶肉细胞内产生ATP的场所为叶绿体和线粒体
B．温度为5 ℃时，HT植株叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
C．温度为30 ℃时，MT植株的真正光合速率小于HT植株的真正光合速率
D．HT植株适应高温环境的原因可能是高温条件下与光合作用有关的酶的活性较高
题号
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√
D [据图分析，温度为5 ℃时，HT植株CO2的吸收速率为0，则此时光合速率＝呼吸速率，所以产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，A错误；温度为5 ℃时，HT植株CO2的吸收速率为0，则此时HT植株的光合速率＝呼吸速率，HT植株只有叶肉细胞进行光合作用，而进行呼吸作用的不只是叶肉细胞，还有根部等其他不能进行光合作用的细胞，所以对HT植株的叶肉细胞而言，其光合
题号
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速率应大于呼吸速率，B错误；真正光合速率等于净光合速率与呼吸速率之和，由图可知，MT植株和HT植株在30 ℃时的净光合速率相等，但30 ℃时的呼吸速率未知，所以温度为30 ℃时，MT植株的真正光合速率不一定小于HT植株的真正光合速率，C错误；据图可知HT植株在较高温度下的净光合速率大于MT植株，说明HT植株能适应高温环境，其原因可能是高温条件下与光合作用有关的酶活性较高，D正确。]
题号
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7．(2024·枣庄八中月考)在相同培养条件下，研究者测定了野生型拟南芥和气孔发育不良的突变体在不同光照强度下的CO2吸收速率，结果如图所示。下列相关叙述不正确的是( )
题号
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A．无光照时突变体呼吸速率与野生型基本相同
B．野生型和突变体均在光照强度为P时开始进行光合作用
C．光照强度在750～1 250 μmol·m-2·s-1范围内，单位时间内突变体有机物的积累量小于野生型
D．光照强度为Q时，二者光合速率的差异可能是因为突变体的气孔小于野生型
题号
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√
B [由图可知，无光照时，两曲线合成一条曲线，表明无光照时突变体呼吸速率与野生型基本相同，A正确；P点是野生型和突变体光合作用强度和呼吸作用强度相等的点，B错误；光照强度在750～1 250 μmol·m-2·s-1范围内，单位时间内突变体吸收的CO2量小于野生型吸收的CO2量，因此有机物的积累量突变体小于野生型，C正确；由于突变体的气孔发育不良，结合图像所给信息，光照强度为Q时，野生型的光合强度比突变型的大，因此可能的原因是突变体的气孔小于野生型，造成突变体对外界CO2的吸收量不足，D正确。]
题号
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9
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12
8．(2024·广东四校联考)图1表示某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，图2为探究密闭装置中不同温度对该植物叶肉细胞光合速率和呼吸速率的影响。下列叙述正确的是( )
题号
1
3
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12
A．图1中产生O2与消耗O2的场所分别为线粒体内膜、类囊体薄膜
B．图2温度为t2时，氧气的去向仅被线粒体利用
C．图2温度为t3时，叶肉细胞的实际光合速率为12.5 mg/h
D．图2温度为t4时，植物体光合速率等于呼吸速率
题号
1
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√
C [图1中光合作用产生O2与呼吸作用消耗O2的场所分别为类囊体薄膜、线粒体内膜，A错误；图2温度为t2时，植物叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，产生的氧气去向为被线粒体利用，也可能释放到外界环境中，B错误；光照下氧气产生量就是实际光合速率，t3温度下，叶肉细胞的实际光合速率为12.5 mg/h，C正确；t4温度条件下，叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，对于整个植物体而言，光合速率小于呼吸速率，D错误。]
题号
1
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12
9．(2024·广东六校联考)环境适宜的条件下，研究人员测定某植物在不同温度下的净光合速率、气孔开放程度及胞间CO2浓度，结果如下图。下列叙述不正确的是( )
题号
1
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12
题号
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12
A．胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用
B．5 ℃时，胞间CO2浓度较高的原因可能是光合作用相关酶的活性较低
C．叶温在30 ℃～40 ℃时，净光合速率下降主要是叶片气孔关闭所致
D．30 ℃下单位时间内有机物的积累量最大
题号
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√
C [胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用，被C5固定为C3，A正确；5 ℃时，可能由于光合作用相关酶的活性较低，导致光合速率下降，胞间CO2浓度较高，B正确；叶温在30～40 ℃时，气孔开放程度上升，胞间CO2上升，即CO2充足，不是净光合速率下降的主要原因，可能是由于高温导致酶部分失活，C错误；30 ℃下净光合速率最大，单位时间内有机物的积累量最大，D正确。]
题号
1
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12
10．(2025·广东深圳阶段练习)在种植果蔬过程中，喷洒农药、化肥可产生物质M。物质M以S－M肽的形式在植物体内储存和运输。为研究物质M对番茄光合作用的影响，研究者用物质M处理番茄后，检测叶片光合色素含量与净光合速率，结果如图。
题号
1
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12
下列相关分析错误的是( )
A．光合色素能将吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能
B．物质M对叶绿素含量的影响比类胡萝卜素大
C．据图可知物质M降低光合色素含量，进而减弱番茄光合能力
D．物质M处理条件下，番茄叶片叶肉细胞净光合速率大小为
10 μmol·m-2·s-1
题号
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12
√
D [光合色素位于类囊体薄膜上，在光反应过程中，光合色素能将吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，A正确；根据实验结果可知，使用物质M后，叶绿素相较于对照组的下降幅度比类胡萝卜素相较于对照组的下降幅度更大，因此说明物质M对叶绿素含量的影响比类胡萝卜素大，B正确；从题中的图可以看出用物质M处理番茄后，跟对照组相比，叶绿素的含量、类胡萝卜素的含量和净光合速率都降低，由此可知物质M降低光合色素的含量，进而减弱番茄光合能力，C正确；由图可知，物质M处理条件下，番茄叶片净光合速率为10 μmol·m-2·s-1，不能代表叶肉细胞净光合速率大小，D错误。]
题号
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11．(15分)(2024·江苏泰州期中)某生物小组利用图1装置在光合作用最适温度(25 ℃)下培养某植株幼苗，通过测定不同时段密闭玻璃罩内幼苗的O2释放速率来测量光合速率，结果如图2所示。回答下列问题：
题号
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12
(1)若用缺镁的完全培养液培养，叶肉细胞内____________等光合色素不能合成，使光反应受阻，该植物在同样的条件下测定的光补偿点(植物通过光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物相平衡时的光照强度)会____________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)光照条件下植物合成ATP的场所有__________________________ (填细胞具体结构)，而在黑暗、氧气充足条件下，CO2是从_________________(填细胞具体结构)中释放的。
增大(1分)
叶绿体、细胞质基质和线粒体
叶绿素(1分)
线粒体
基质(1分)
题号
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(3)t2时刻叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸作用强度的原因是___________________________________________________________，
t4时补充CO2，短时间内叶绿体中C3的含量将__________。
(4)图1装置在密闭无O2、其他条件适宜的小室中，光照一段时间后，发现植物幼苗的有氧呼吸速率增加，原因是_______________________________________________________________________________。
有部分植物细胞不能进行光合作用、只进行呼吸作用
增加(1分)
光合作用产生的氧气逐渐积累，使容器内氧气浓度升高，有氧呼吸速率增加
题号
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(5)在生产实践中，常采用施用农家肥的方法增加CO2浓度，其原理是______________________________________________________________________________________________________________________。
(6)图3表示利用该植株幼苗探究光照强度对光合速率的影响，排除装置中各种物理因素的影响，液滴的移动是由装置中_________(填某种物质)引起的，适宜光照强度下，一定时间内有色小液滴的移动距离代表瓶内幼苗____________(填“呼吸速率”“净光合速率”或“总光合速率”)。
农家肥中含有大量的有机物，这些有机物在土壤中被微生物分解时会产生大量的二氧化碳
氧气(1分)
净光合速率
题号
1
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[解析] (1)镁是合成叶绿素的原料，若用缺镁的完全培养液培养，叶肉细胞内叶绿素合成减少，从而影响植物对光的吸收，因此该植物在同样的条件下测定的光补偿点会增大。(2)光照条件下植物既进行光合作用，又进行呼吸作用，因此ATP的合成场所是叶绿体、线粒体和细胞质基质；在黑暗、氧气充足条件下CO2是由有氧呼吸产生的，而有氧呼吸产生二氧化碳是在第二阶段，场所是线粒体基质。
题号
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(3)据图可知，t2时刻植物的光合速率等于呼吸速率，但由于植物一些不能进行光合作用的细胞也可进行呼吸作用，故叶肉细胞光合作用强度大于细胞呼吸作用强度；t4时补充CO2，导致暗反应阶段中的CO2固定过程加快，而C3的还原(消耗量)几乎不变，此时叶绿体内C3的含量将增加。(4)在密闭小室内，植物在光下光合作用释放O2使密闭小室中O2增加，使得有氧呼吸速率增加，故照光一段时间后，发现植物幼苗的有氧呼吸速率增加。(5)农家肥富含有机物，被土壤微生物分解，会释放出大量CO2供植物所利用。
题号
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(6)由图3可知，二氧化碳缓冲液可保持瓶内二氧化碳的平衡，植株幼苗在适宜光照下，光合作用速率大于呼吸速率，光合作用产生的氧气一部分用于植株幼苗呼吸作用消耗，一部分释放到瓶内，使瓶内氧气增多，引起小液滴向右移动。故若排除装置中各种物理因素的影响，图3中液滴的移动是由装置中氧气引起的。总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，适宜光照强度下，一定时间内有色小液滴的移动距离代表瓶内植株幼苗净光合速率。
题号
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12．(10分)(2024·湖南大联考)蓝细菌旧名为蓝藻或蓝绿藻，是能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物。请回答下列问题。
(1)蓝细菌光合作用与呼吸作用的控制中心为________，光合作用与呼吸作用的场所与黑藻________(填“相同”或“不同”)。
题号
1
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拟核
不同
(2)蓝细菌可通过D-乳酸脱氢酶(Ldh)，利用NADH将丙酮酸还原为
D-乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D-乳酸产量，但结果并不理想。究其原因是_____________________________________________________________________________________。
题号
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细胞质中的NADH被大量用于有氧呼吸作用产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH
(3)蓝细菌存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D-乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K细胞质中ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。
题号
1
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菌株 ATP NADH NADPH
初始蓝细菌 626 32 49
工程菌K 829 62 49
注：数据单位为pmol/OD730。
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段__________(填“被抑制”“被促进”或“不受影响”)，光反应中的水光解____________(填“被抑制”“被促进”或“不受影响”)。
被抑制
不受影响
题号
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[解析] (1)蓝细菌的拟核含有遗传物质DNA，控制着蓝细菌的遗传和代谢。黑藻是真核生物，光合作用的主要场所是叶绿体，呼吸作用的主要场所是线粒体，蓝细菌是原核生物，细胞中没有叶绿体和线粒体，发生光合作用和呼吸作用的场所不相同。(2)蓝细菌可以进行光合作用产生氧气，产生的氧气会与NADH反应，消耗NADH，无法为Ldh提供充足的NADH。(3)与初始蓝细菌相比，构建的工程菌K中NADH含量升高，NADPH含量基本保持不变，所以有氧呼吸第三阶段被抑制，光反应中水光解不受影响。
题号
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谢 谢 ！第13讲 光合作用和细胞呼吸的综合
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并存为糖分子中的化学能。
考点1 光合作用和细胞呼吸过程中物质和能量的联系
一、光合作用和细胞呼吸的过程及联系
1．物质名称(填空)：b．________，c．________，d．______，e．______，f．________，g．________，h．________。
2．生理过程及场所(填表)
序号 ① ② ③ ④ ⑤
生理 过程 ______ ______ 有氧呼吸 ________ 有氧呼吸 ________ 有氧呼吸 ________
场所 叶绿体 ______ ______ 叶绿体 ______ ______ ______ 线粒体 ______ 线粒体 ________
二、光合作用和细胞呼吸的物质和能量转化关系
(1)物质转化
(2)能量变化
[深化拓展]
光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路
下图为绿色植物部分物质和能量转换过程的示意图，思考回答：
(1)过程①发生在 上，过程②发生在 中，过程③发生在 中。
(2)过程③与 (填“放能”或“吸能”)反应相联系，过程④与 (填“放能”或“吸能”)反应相联系。
(3)在植物的整个生长过程中，过程①产生ATP的量远大于过程③产生的ATP的量，请解释原因。
。
光合作用和细胞呼吸的物质和能量联系
1．(2024·广东广州模拟)下图是绿色植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸的过程及其关系图解，其中，A～D表示相关过程，a～e表示有关物质。据图判断，下列相关说法正确的是( )
A．图中B、C、D过程可以在整个夜间进行
B．有氧呼吸和无氧呼吸共有的过程是D
C．图中a、c都是在细胞质基质中产生的
D．A、C、D过程产生的ATP用于生物体的各项生命活动
2．(2024·江西宜春阶段练习)下图①～⑦为某绿色植物细胞代谢的相关生理过程。下列有关叙述错误的是( )
A．光合细菌也能发生类似于③④的生理过程
B．③过程产生的O2要在相邻细胞的⑥过程被利用，若考虑O2穿过类囊体薄膜，至少需要穿过7层磷脂双分子层
C．叶肉细胞③过程O2的产生量大于⑥中O2的吸收量，则该植株的有机物总量可能不增加
D．①②能否顺利进行与⑤⑥密切相关
考点2 真正(总)光合速率和表观(净)光合速率的关系及其测定
一、真正(总)光合速率、表观(净)光合速率和细胞呼吸速率的关系
1．内在关系
(1)细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。
(2)净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
(3)真正(总)光合速率＝表观(净)光合速率＋细胞呼吸速率。
2．判定方法
(1)根据坐标曲线判定
①当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，则该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表表观(净)光合速率，如图甲。
②当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正(总)光合速率，如图乙。
(2)根据关键词判定
检测指标 细胞呼吸速率 表观(净)光合速率 真正(总) 光合速率
CO2 释放量(黑暗) 吸收量(植物)、减少量(环境) 利用量、固定量、消耗量
O2 吸收量(黑暗)、消耗量(黑暗) 释放量(植物)、增加量(环境) 产生量、生成量、制造量、合成量
葡萄糖 消耗量(黑暗) 积累量、增加量 产生量、生成量、制造量、合成量
二、光合速率的测定方法
1．气体体积变化法——测定气体的变化量
注：装置内氧气充足，不考虑无氧呼吸。
(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，因此单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表有氧呼吸速率。
(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，因此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)总光合速率＝净光合速率＋有氧呼吸速率。
(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素引起误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
2．叶圆片称重法——测定单位时间、单位面积叶片中有机物生成量
(1)操作图示
(2)结果分析
①净光合速率＝(z－y)/2S(S为叶圆片面积，下同)。
②呼吸速率＝(x－y)/2S。
③总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
3．半叶法——测定光合作用有机物的制造量
(1)测定：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤)阻止物质转移。在适宜光照下照射6 h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。
(2)计算：设被截取部分初始干重为M。
①被截取部分的呼吸速率＝(M－MA)/6。
②被截取部分的净光合速率＝(MB－M)/6。
③被截取部分的总光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝(MB－MA)/6。
4．黑白瓶法——测水中溶氧量的变化
注：瓶中O2充足，不考虑无氧呼吸。
下图是生物学研究小组构建的两个数学模型，请思考回答问题。
(1)图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨约2时～4时，温度降低， 减弱，CO2释放量减少。
(2)图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照， 启动。
(3)图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度 细胞呼吸强度。
(4)图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭， 供应不足，出现“光合午休”现象。
(5)图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度 细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。
(6)图1的G点、图2的 点：此时光照强度降为0，光合作用停止。
(7)图2所示一昼夜密闭容器中植物 (填“能”或“不能”)正常生长，原因是
。
总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
1．(2024·海南海口阶段练习)下图为某植物在不同温度下，测得相关指标的变化曲线。下列叙述错误的是( )
A．光下叶肉细胞的线粒体基质中有CO2生成，叶绿体基质消耗CO2
B．给该植物浇灌含18O的H2O，一段时间后可在O2、CO2和糖类中检测到18O
C．30 ℃时，该植物固定CO2速率为10 mmol·cm-2·h-1
D．40 ℃条件下，若黑暗和光照时间相等，该植物能正常生长
光合速率的测定
2．(2024·广东肇庆期末)用下图所示的装置Ⅰ可以测定萌发种子的呼吸速率，用装置Ⅱ可以测定植物的呼吸速率和光合速率。下列叙述错误的是( )
A．测定萌发种子的呼吸速率时，溶液X应为NaOH溶液
B．为排除物理因素的影响，应补充一组装置Ⅲ，在其烧杯中放等量煮熟的种子
C．测植物呼吸速率时，应对装置Ⅱ进行遮光处理
D．溶液Y是CO2缓冲液，单位时间内Ⅱ中红色液滴的移动距离代表植物产生O2的速率
1．(2023·北京卷)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( )
A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用
D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
2．(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是( )
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
3．(2024·全国新课标卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题。
(1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是________________，原因是_________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。
(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是______组，判断依据是_____________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会________(填“升高”“降低”或“不变”)。
[夯实必备知识]自主诊断
考点1
一、1．O2 ATP ADP NADPH C5 CO2 C3 2．光反应 暗反应 第一阶段 第二阶段 第三阶段 类囊体的薄膜 基质 细胞质基质 基质 内膜
二、H2O O2 CO2
第13讲 光合作用和细胞呼吸的综合
考点1
达成学科素养
提示：(1)叶绿体的类囊体薄膜 叶绿体的基质 细胞质基质和线粒体
(2)放能 吸能
(3)植物在生长过程中，光合作用产生的ATP中的能量转移到有机物中，植物体中的有机物只有部分通过细胞呼吸氧化分解释放能量，且释放的能量也只有部分转移到ATP中
评价迁移应用
1．B [图中A、B分别表示光反应阶段、暗反应阶段，C表示有氧呼吸的第二、三阶段，D表示有氧呼吸的第一阶段；a～e分别表示H2O、O2、CO2、NADPH和ATP。细胞有氧呼吸的各个阶段在有光和无光条件下都可进行，光合作用暗反应的进行需要光反应提供的NADPH和ATP，因此不能在整个夜间进行，A错误；葡萄糖氧化分解成丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸共有的阶段，B正确；图中的H2O(a)在有氧呼吸第三阶段(场所是线粒体内膜)产生，CO2(c)在有氧呼吸第二阶段(场所是线粒体基质)产生，C错误；光反应阶段产生的ATP全部用于叶绿体内的生命活动，D错误。]
2．D [③表示光反应阶段，④表示暗反应阶段，光合细菌也能进行光合作用，发生类似③④的生理过程，A正确；叶绿体类囊体薄膜上产生的O2要在相邻细胞的线粒体中利用，若考虑O2穿过类囊体薄膜至少需要穿过7层生物膜(类囊体薄膜＋双层叶绿体膜＋单层细胞膜＋单层细胞膜＋双层线粒体膜)，即7层磷脂双分子层，B正确；叶肉细胞③过程O2的产生量大于⑥中O2的消耗量，叶肉细胞有机物总量会增加，但是就整个植株而言，由于有非光合部位，故该植株的有机物总量可能不增加，C正确；①表示细胞渗透作用吸水，②表示吸收矿质元素离子，⑤表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，⑥表示有氧呼吸的第二、三阶段，水和无机盐的跨膜运输方式有差异，水分子跨膜运输不需要细胞的能量，无机盐跨膜运输通常需要⑤⑥过程提供能量，因此①的进行与⑤⑥无关，②的进行与⑤⑥密切相关，D错误。]
考点2
达成学科素养
提示：(1)细胞呼吸 (2)光合作用 (3)等于 (4)CO2 (5)等于 (6)I′ (7)能 J′点低于A′点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合作用量大于总细胞呼吸量
评价迁移应用
1．D [光下叶肉细胞会进行光合作用和呼吸作用，光合作用叶绿体基质消耗CO2，呼吸作用线粒体基质中有CO2生成，A正确；给该植物浇灌含18O的H2O，光反应水的光解，生成18O标记的O2，18O标记的H2O参与有氧呼吸第二阶段，可生成C18O2，一段时间后空气中能检测出O可与丙酮酸在有氧呼吸第二阶段产生C18O2，C18O2参与光合作用暗反应合成(CH218O)，B正确；实线表示吸收CO2速率，为净光合作用速率，虚线为CO2产生速率，表示呼吸作用速率，30 ℃时，该植物固定CO2的速率为8＋2＝10 mmol·cm-2·h-1，C正确；40 ℃条件下，净光合速率和呼吸速率相等，若白天和黑夜时间相等，则有机物不会积累，植物不能生长，D错误。]
2．D [测定萌发种子的呼吸速率时，溶液X应为NaOH溶液，以吸收细胞呼吸释放的CO2，A正确；为排除物理因素对结果的影响，减小实验误差，应补充一组装置Ⅲ，并在其烧杯中放等量煮熟的种子作为对照组，B正确；测植物呼吸速率时，为排除光合作用对实验结果的影响，应对装置Ⅱ进行遮光处理，C正确；溶液Y是CO2缓冲液，单位时间内Ⅱ中红色液滴的移动距离代表植物释放O2的速率，D错误。]
体验真题
1．C [如图表示两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响，植物CO2吸收速率为净光合速率，图中两个CP点处，植物的净光合速率为0，植物的总光合速率和呼吸速率相等。]
2．D [在适宜且恒定的温度和光照条件下，密闭容器中的小麦会同时进行光合作用和呼吸作用，初期光合速率大于呼吸速率，导致容器内CO2含量逐渐降低；由于密闭容器内的CO2含量有限，随着光合作用持续进行，CO2逐渐被消耗，其含量降低，进而光合作用强度减小；当CO2含量降低到一定水平时，小麦的光合速率和呼吸速率相等，此时净光合速率为0，容器内的CO2含量保持相对稳定。]
3．(1) 红光和蓝紫光 光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，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 (2)大于 (3)b 密闭装置中O2浓度不再增加时，光合速率等于呼吸速率，仅b组光合速率大于呼吸速率 (4)升高
10 / 10课时数智作业(十三) 光合作用和细胞呼吸的综合
1．(2024·广西适应性测试)在华南地区秋冬种植的白菜、油菜等蔬菜，引种到西北高原地区夏季种植，常会生长得更加旺盛，导致这种现象的原因不包括( )
A．光照时间长让植物有更多的光合作用时长
B．光照强度大使植物具有更高的光合作用速率
C．紫外线吸收增加使植物光合作用强度增大
D．昼夜温差更大有利于光合作用产物的积累
2．(2023·湖北卷)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是( )
A．呼吸作用变强，消耗大量养分
B．光合作用强度减弱，有机物合成减少
C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫
D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少
3．(2024·广东深圳期末)黄瓜是最普遍的大棚栽培蔬菜之一。图1为不同温度和光照强度下大棚黄瓜叶片的光合速率示意图，图2为25 ℃时黄瓜叶肉细胞中甲、乙两种细胞器在某一状态下部分物质及能量代谢途径示意图。据图判断，下列相关说法不正确的是( )
A．图1中的B点处，影响黄瓜叶片光合速率的因素有光照强度和温度
B．15 ℃时黄瓜叶片释放的O2量刚好达到最大值时对应图1中的C点
C．图2中甲释放的O2量和乙释放的CO2量相等时应对应图1中的D点
D．据图1分析，在温度为25 ℃、光照强度为q时黄瓜的产量较高
4．(2025·广东广信中学月考)将一株绿色植物放入一个密闭的三角瓶中，如图甲所示，在瓶口放置一个测定瓶中CO2浓度变化的传感器，传感器的另一端连接计算机，以检测一段时间瓶中CO2浓度的变化。 根据实验所测数据绘制曲线图如图乙，下列叙述错误的是( )
A．将装置甲置于黑暗条件下，可测植株的呼吸速率
B．25 min后植株的光合速率几乎不变，最可能的原因是装置内CO2减少
C．装置甲测得的CO2吸收速率就是总光合速率
D．若将装置甲中蒸馏水换成NaHCO3溶液，则CO2吸收速率可能会增大
5．(2024·湖北武汉调研)甲植物和乙植物的净光合速率随CO2浓度变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是( )
A．CO2浓度为200 μL/L时，限制两种植物光合速率的主要因素均为光照强度或温度
B．CO2浓度为400 μL/L时，甲、乙植物的光合速率相等
C．CO2浓度为500 μL/L时，甲植物水的光解能力强于乙
D．与甲植物相比，乙植物更适合在高CO2浓度条件下生存
6．(2023·湖南雅礼中学月考)科研人员发现了一株耐高温的拟南芥突变型植株(HT)。在适宜光照和一定的CO2浓度条件下，他们测定了HT植株和野生型植株(MT)在不同温度下的光合速率，结果如图所示。下列分析正确的是( )
A．温度为5 ℃时，HT植株叶肉细胞内产生ATP的场所为叶绿体和线粒体
B．温度为5 ℃时，HT植株叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
C．温度为30 ℃时，MT植株的真正光合速率小于HT植株的真正光合速率
D．HT植株适应高温环境的原因可能是高温条件下与光合作用有关的酶的活性较高
7．(2024·枣庄八中月考)在相同培养条件下，研究者测定了野生型拟南芥和气孔发育不良的突变体在不同光照强度下的CO2吸收速率，结果如图所示。下列相关叙述不正确的是( )
A．无光照时突变体呼吸速率与野生型基本相同
B．野生型和突变体均在光照强度为P时开始进行光合作用
C．光照强度在750～1 250 μmol·m-2·s-1范围内，单位时间内突变体有机物的积累量小于野生型
D．光照强度为Q时，二者光合速率的差异可能是因为突变体的气孔小于野生型
8．(2024·广东四校联考)图1表示某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，图2为探究密闭装置中不同温度对该植物叶肉细胞光合速率和呼吸速率的影响。下列叙述正确的是( )
A．图1中产生O2与消耗O2的场所分别为线粒体内膜、类囊体薄膜
B．图2温度为t2时，氧气的去向仅被线粒体利用
C．图2温度为t3时，叶肉细胞的实际光合速率为12.5 mg/h
D．图2温度为t4时，植物体光合速率等于呼吸速率
9．(2024·广东六校联考)环境适宜的条件下，研究人员测定某植物在不同温度下的净光合速率、气孔开放程度及胞间CO2浓度，结果如下图。下列叙述不正确的是( )
A．胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用
B．5 ℃时，胞间CO2浓度较高的原因可能是光合作用相关酶的活性较低
C．叶温在30 ℃～40 ℃时，净光合速率下降主要是叶片气孔关闭所致
D．30 ℃下单位时间内有机物的积累量最大
10．(2025·广东深圳阶段练习)在种植果蔬过程中，喷洒农药、化肥可产生物质M。物质M以S－M肽的形式在植物体内储存和运输。为研究物质M对番茄光合作用的影响，研究者用物质M处理番茄后，检测叶片光合色素含量与净光合速率，结果如图。
下列相关分析错误的是( )
A．光合色素能将吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能
B．物质M对叶绿素含量的影响比类胡萝卜素大
C．据图可知物质M降低光合色素含量，进而减弱番茄光合能力
D．物质M处理条件下，番茄叶片叶肉细胞净光合速率大小为10 μmol·m-2·s-1
11．(15分)(2024·江苏泰州期中)某生物小组利用图1装置在光合作用最适温度(25 ℃)下培养某植株幼苗，通过测定不同时段密闭玻璃罩内幼苗的O2释放速率来测量光合速率，结果如图2所示。回答下列问题：
(1)若用缺镁的完全培养液培养，叶肉细胞内____________等光合色素不能合成，使光反应受阻，该植物在同样的条件下测定的光补偿点(植物通过光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物相平衡时的光照强度)会____________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)光照条件下植物合成ATP的场所有________________________________(填细胞具体结构)，而在黑暗、氧气充足条件下，CO2是从____________(填细胞具体结构)中释放的。
(3)t2时刻叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸作用强度的原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________，
t4时补充CO2，短时间内叶绿体中C3的含量将____________。
(4)图1装置在密闭无O2、其他条件适宜的小室中，光照一段时间后，发现植物幼苗的有氧呼吸速率增加，原因是______________________________________
____________________________________________________________________。
(5)在生产实践中，常采用施用农家肥的方法增加CO2浓度，其原理是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(6)图3表示利用该植株幼苗探究光照强度对光合速率的影响，排除装置中各种物理因素的影响，液滴的移动是由装置中____________(填某种物质)引起的，适宜光照强度下，一定时间内有色小液滴的移动距离代表瓶内幼苗____________(填“呼吸速率”“净光合速率”或“总光合速率”)。
12．(10分)(2024·湖南大联考)蓝细菌旧名为蓝藻或蓝绿藻，是能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物。请回答下列问题。
(1)蓝细菌光合作用与呼吸作用的控制中心为________，光合作用与呼吸作用的场所与黑藻________(填“相同”或“不同”)。
(2)蓝细菌可通过D-乳酸脱氢酶(Ldh)，利用NADH将丙酮酸还原为D-乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D-乳酸产量，但结果并不理想。究其原因是____________________________
_________________________________________________________________。
(3)蓝细菌存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D-乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K细胞质中ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。
菌株 ATP NADH NADPH
初始蓝细菌 626 32 49
工程菌K 829 62 49
注：数据单位为pmol/OD730。
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段__________(填“被抑制”“被促进”或“不受影响”)，光反应中的水光解____________(填“被抑制”“被促进”或“不受影响”)。
课时数智作业(十三)
1．C [西北高原地区夏季种植，光照时间长，植物有更多的光合作用时长，A不符合题意；西北高原地区夏季种植，光照强度大，植物具有更高的光合作用速率，B不符合题意；一般情况下，光合色素吸收的是可见光，而紫外线是不可见光，植物不吸收，C符合题意；西北高原地区夏季种植，昼夜温差大，白天温度高，光合作用强，夜间温度低，呼吸作用弱，有利于有机物的积累，D不符合题意。]
2．D [高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。]
3．C [题图1中的B点处未达到光饱和点，此后光合速率随光照强度增大而升高，说明此时影响黄瓜叶片光合速率的因素有光照强度，同时黄瓜叶片在25 ℃ B点对应的光照强度下的光合速率比15 ℃时高，可推知此时影响黄瓜叶片光合速率的因素还有温度，A正确；图1中C点所在为15 ℃下光饱和点所对应的光合速率，此时净光合速率达到最大，因此黄瓜叶片释放的O2量刚好达到最大值，B正确；图2中甲释放的O2量与乙释放的CO2量相等时，即光合作用强度等于呼吸作用强度，应对应题图1中的A点，C错误；由题图1可知，在温度为25 ℃、光照强度为q时，黄瓜叶片的净光合速率较大，积累的有机物较多，产量较高，D正确。]
4．C [将该装置置于黑暗条件下，绿色植物只进行细胞呼吸，此时测得数值表示的是呼吸作用速率，A正确；25 min之前光合速率大于呼吸速率，装置内CO2减少，导致光合速率减慢，25 min后和呼吸速率相等，B正确；装置甲中植物进行光合作用消耗CO2，进行呼吸作用产生CO2，故测得的CO2吸收速率是净光合速率，C错误；若将装置甲中蒸馏水换成NaHCO3溶液，可以使得装置内CO2不变，则光合速率不会减小，则CO2吸收速率可能会增大，D正确。]
5．C [甲植物在CO2浓度为200 μL/L时，光合作用强度还未达到饱和，所以限制因素主要是CO2浓度，A错误；CO2浓度为400 μL/L时，甲、乙植物的净光合速率相等，但由于呼吸速率不相等，所以光合速率(总光合速率)不相等，B错误；CO2浓度为500 μL/L时，甲植物的净光合作用速率大于乙，且甲植物的呼吸速率也大于乙，所以甲植物水的光解能力强于乙，C正确；甲植物在高CO2浓度情况下光合作用速率更高，所以甲植物更适合在高CO2浓度条件下生存，D错误。]
6．D [据图分析，温度为5 ℃时，HT植株CO2的吸收速率为0，则此时光合速率＝呼吸速率，所以产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，A错误；温度为5 ℃时，HT植株CO2的吸收速率为0，则此时HT植株的光合速率＝呼吸速率，HT植株只有叶肉细胞进行光合作用，而进行呼吸作用的不只是叶肉细胞，还有根部等其他不能进行光合作用的细胞，所以对HT植株的叶肉细胞而言，其光合速率应大于呼吸速率，B错误；真正光合速率等于净光合速率与呼吸速率之和，由图可知，MT植株和HT植株在30 ℃时的净光合速率相等，但30 ℃时的呼吸速率未知，所以温度为30 ℃时，MT植株的真正光合速率不一定小于HT植株的真正光合速率，C错误；据图可知HT植株在较高温度下的净光合速率大于MT植株，说明HT植株能适应高温环境，其原因可能是高温条件下与光合作用有关的酶活性较高，D正确。]
7．B [由图可知，无光照时，两曲线合成一条曲线，表明无光照时突变体呼吸速率与野生型基本相同，A正确；P点是野生型和突变体光合作用强度和呼吸作用强度相等的点，B错误；光照强度在750～1 250 μmol·m-2·s-1范围内，单位时间内突变体吸收的CO2量小于野生型吸收的CO2量，因此有机物的积累量突变体小于野生型，C正确；由于突变体的气孔发育不良，结合图像所给信息，光照强度为Q时，野生型的光合强度比突变型的大，因此可能的原因是突变体的气孔小于野生型，造成突变体对外界CO2的吸收量不足，D正确。]
8．C [图1中光合作用产生O2与呼吸作用消耗O2的场所分别为类囊体薄膜、线粒体内膜，A错误；图2温度为t2时，植物叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，产生的氧气去向为被线粒体利用，也可能释放到外界环境中，B错误；光照下氧气产生量就是实际光合速率，t3温度下，叶肉细胞的实际光合速率为12.5 mg/h，C正确；t4温度条件下，叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，对于整个植物体而言，光合速率小于呼吸速率，D错误。]
9．C [胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用，被C5固定为C3，A正确；5 ℃时，可能由于光合作用相关酶的活性较低，导致光合速率下降，胞间CO2浓度较高，B正确；叶温在30～40 ℃时，气孔开放程度上升，胞间CO2上升，即CO2充足，不是净光合速率下降的主要原因，可能是由于高温导致酶部分失活，C错误；30 ℃下净光合速率最大，单位时间内有机物的积累量最大，D正确。]
10．D [光合色素位于类囊体薄膜上，在光反应过程中，光合色素能将吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，A正确；根据实验结果可知，使用物质M后，叶绿素相较于对照组的下降幅度比类胡萝卜素相较于对照组的下降幅度更大，因此说明物质M对叶绿素含量的影响比类胡萝卜素大，B正确；从题中的图可以看出用物质M处理番茄后，跟对照组相比，叶绿素的含量、类胡萝卜素的含量和净光合速率都降低，由此可知物质M降低光合色素的含量，进而减弱番茄光合能力，C正确；由图可知，物质M处理条件下，番茄叶片净光合速率为10 μmol·m-2·s-1，不能代表叶肉细胞净光合速率大小，D错误。]
11．(除标注外，每空2分，共15分)(1)叶绿素(1分) 增大(1分) (2)叶绿体、细胞质基质和线粒体 线粒体基质(1分) (3)有部分植物细胞不能进行光合作用、只进行呼吸作用 增加(1分) (4)光合作用产生的氧气逐渐积累，使容器内氧气浓度升高，有氧呼吸速率增加 (5)农家肥中含有大量的有机物，这些有机物在土壤中被微生物分解时会产生大量的二氧化碳 (6)氧气(1分) 净光合速率
12．(每空2分，共10分)(1)拟核 不同 (2)细胞质中的NADH被大量用于有氧呼吸作用产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH (3)被抑制 不受影响
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