第4课时 光合作用与细胞呼吸的综合分析
聚焦·学案一 光合作用与细胞呼吸之间物质和能量的联系
[系统认知]
1．物质联系
2.能量联系
[迁移训练]
1．下列关于光合作用和有氧呼吸过程的叙述，错误的是( )
A．光合作用光反应阶段的产物可为有氧呼吸第三阶段提供原料
B．有氧呼吸第三阶段的产物可为光合作用光反应阶段提供原料
C．二者产生气体的阶段都有水参与
D．二者产生气体的阶段都与生物膜有关
2．如图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素的转移途径以及能量转换过程。图中序号表示相关的生理过程。下列叙述错误的是( )
A．在元素转移途径中，④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同
B．在元素转移途径中，能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程有②③⑥⑦⑨
C．在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是⑦或⑨
D．⑩ 产生的ATP中的化学能都可以转变为光能和机械能
3．下图为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之间关系的示意图，其中①～⑥代表不同物质。请据图回答下列问题：
(1)为研究该植物绿叶中色素的种类，需将提取到的色素在滤纸上分离，色素分离依据的原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)③代表的物质是____，其产生的场所是______________。植物通过光反应把太阳能转变为活跃的化学能储存在__________________中，通过暗反应把活跃的化学能转变为稳定的化学能储存于________(填图中标号)中。
(3)请用“→”和物质写出14CO2中的14C在光合作用中的转移途径：________________________________________________________________________。
(4)图中④→CO2的过程是有氧呼吸的______阶段，该过程在__________________中进行。
聚焦·学案二 总光合速率、净光合速率、呼吸速率三者的关系
[系统认知]
1．“三率”表示方法
2．“三率”关系曲线分析
(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用测得的数值为呼吸速率(图中A点)。
(2)绿色组织在有光条件下，光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数值一般为净(表观)光合速率。
(3)总(真正)光合速率＝净(表观)光合速率＋呼吸速率。
(4)图中“三率”及其关系：
①A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合速率小于0。
②AB段(不含A、B点)：总(真正)光合速率小于呼吸速率，净光合速率小于0。
③B点：光补偿点，总(真正)光合速率等于呼吸速率，净光合速率等于0。
④B点以后：总(真正)光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0。
⑤C点：对应光照强度为光饱和点。
[迁移训练]
1．在最适温度下，某研究小组测得的某作物的O2释放速率(每小时的释放量)随光照强度的变化情况如图所示，其中b点为曲线与横坐标的交点。下列有关分析错误的是( )
A．由图可知，适当增强光照强度可以使该作物的产量提高
B．ab段O2释放速率为负值，此时该作物仍然进行光合作用
C．bc段和c点之后限制光合速率的主要因素分别是光照强度和光照强度以外的因素(如CO2浓度)
D．用d点对应的光照强度处理1 h后该作物的O2产生量为2m
2．将两株生长状况相同的同种绿色植物甲和乙分别置于两个大小相同的密闭容器中，分别在20 ℃和25 ℃条件下处理1 h(其他条件相同)，用CO2传感器探测容器中CO2体积的变化，得到的结果如下表。下列叙述正确的是( )
注：“＋”表示增加，“－”表示减少。
A．若m的值大于n的值，则说明20 ℃为该种植物呼吸作用的最适温度
B．若a的值大于b的值，则该种植物在20 ℃下的光合速率大于25 ℃
C．若a＝b，不能确定20 ℃和25 ℃下该种植物的光合速率是否相等
D．该种植物在20 ℃和25 ℃下的净光合速率分别是(m＋a)mL·h－1和(b＋n)mL·h－1
聚焦·学案三 光合速率的测定方法
[系统认知]
1．液滴移动法
(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，保证了容器内CO2浓度的恒定。
(2)测定方法
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算真正光合速率。
(3)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，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．半叶法
如图所示，将植物对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)留在光下进行光合作用(即不作处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
3．黑白瓶法
“黑白瓶”法是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的方法，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。
[迁移训练]
1．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。下列关于该实验的叙述，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
2．“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不作处理，设法阻止两部分联系。光照6小时，在A、B截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b，光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为m0，下列说法错误的是( )
A．若m0－a＝b－m0，则表明该实验条件下番茄叶片的光合速率等于呼吸速率
B．本实验需阻止叶片光合产物向外运输，同时不影响水和无机盐的输送
C．忽略水和无机盐的影响，A部分叶片可在给B光照时剪下进行等时长的暗处理
D．选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性
3．黑白瓶法可用于研究湖中浮游植物生产量，所用白瓶完全透光，黑瓶不透光。用若干个黑白瓶，装入某湖泊一定水层的1 L湖水后密闭，进行实验测试，结果如图所示。下列相关说法正确的是( )
A．a光照强度下白瓶24小时后的溶解氧可表示浮游植物的总生产量
B．瓶中生物24小时呼吸作用消耗氧气量为7 mg
C．a光照强度下不能满足瓶中生物对氧气所需量
D．a光照强度下白瓶中生物光合速率大于呼吸速率
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．在充足光照条件下，为植物提供18O2，可在(CH2O)中检测到18O，原因是
。
2．光照强度在光补偿点时，既没有CO2吸收也没有CO2释放，其原因是
。
3．以O2的释放速率为指标，在测定某植物的真正光合速率时，往往要测定其呼吸速率，其原因是
。
三、综合检测反馈
1．图中①～⑨表示植物某个叶肉细胞代谢的过程，下列说法正确的是( )
A．过程⑤⑥不可能在同一种植物体内发生
B．过程③所需还原剂可以由过程⑧供给
C．过程③的产物为葡萄糖、淀粉、蔗糖等,蔗糖可进入筛管通过韧皮部运输到植株各处
D．过程④发生在细胞质基质中，过程⑤⑥产生的能量可用于根系吸收无机盐离子
2．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和呼吸作用的影响(其他实验条件都是理想的)，下列分析正确的是( )
温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35
光照下释放O2/(mg·h－1) 1.25 2.00 2.45 3.5 4.00 3.75 3.25
黑暗中吸收O2/(mg·h－1) 0.75 1.00 1.25 1.75 2.50 3.25 3.75
A．每天光照12小时，20 ℃时该植物一昼夜积累有机物最多
B．每天光照12小时，30 ℃时一昼夜积累的有机物是10 ℃时的2倍
C．昼夜不停地光照，在35 ℃时该植物不能生长
D．昼夜不停地光照，在20 ℃时该植物生长得最快
3．利用以下装置可探究绿色植物的某些生理作用。假如该植物光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖，且不进行产生乳酸的无氧呼吸。下列有关叙述错误的是( )
A．黑暗条件下，利用装置甲探究植物能否进行有氧呼吸
B．光照条件下，利用装置乙、丙探究植物光合作用O2的产生速率
C．光照条件下，若装置丙红色液滴向右移动，则该装置中O2增多
D．黑暗条件下，若装置甲红色液滴向左移动，则该装置中O2减少
4．植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、群体呼吸速率及群体干物质积累速率之间的关系如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．叶面积系数超过b后群体光合速率不再增加可能与叶片相互遮挡导致吸光不足有关
B．b点后群体干物质积累速率降低会导致植物不能积累有机物从而使干重减少
C．叶面积系数保持在a点，可获得较好的种植收益
D．群体呼吸速率随叶面积系数增大而增大可能会导致消耗的有机物量增加引起减产
5．某绿色植物的叶肉细胞内部分代谢活动如图所示，其中①～⑤表示代谢过程，A～F表示代谢过程中产生的物质。某科研小组探究温度对该种绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下表所示。请回答下列问题：
温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35 40
光照下CO2吸收速率/ (mg·h－1) 0 1 1.8 2.5 3.5 3.0 2.8 1.7
黑暗下CO2释放速率/ (mg·h－1) 0.3 0.5 0.8 1.0 2.4 3.2 3.5 3.3
(1)图中物质A代表ATP和____________，后者在暗反应中的作用是__________________
______________________________________________________。
(2)图中物质D代表________，若将该植物从光照充足的环境移入黑暗环境中，一段时间后，叶肉细胞中该物质的含量会________(填“增加”“不变”或“减少”)，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)据表可知，在5 ℃的适宜光照条件下，该种植物的叶肉细胞内产生ATP的场所是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若每天对该种植物施加12小时光照和12小时黑暗处理，在________ ℃的条件下植物长得最快。在光照和________ ℃的条件下植物的有机物制造速率最大。
第4课时 光合作用与细胞呼吸的综合分析
1．选D 光合作用光反应阶段的产物O2可作为有氧呼吸第三阶段的原料，A正确。有氧呼吸第三阶段的产物H2O可作为光合作用光反应阶段的原料，B正确。光合作用光反应可将H2O分解产生O2；有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成CO2，C正确。光合作用光反应将H2O分解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜；有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成CO2的场所是线粒体基质，D错误。
2．选D ⑩产生的ATP中的能量只能转化为有机物中的化学能，D错误。
3．解析：(1)“绿叶中色素的提取和分离”实验中，色素分离的原理是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得快，反之则慢。(2)据图分析可知，③代表的物质是O2，其产生的场所是叶绿体类囊体薄膜。植物通过光反应把光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能，通过暗反应把ATP和NADPH中活跃的化学能转变为④(糖类等有机物)中稳定的化学能。(3)14CO2中的14C在光合作用中的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)。(4)图中④(可代表葡萄糖)生成CO2的过程是有氧呼吸的第一和第二阶段，该过程在细胞质基质和线粒体基质中进行。
答案：(1)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得快，反之则慢 (2)O2 叶绿体类囊体薄膜 ATP和NADPH ④ (3)14CO2→14C3→(14CH2O) (4)第一和第二 细胞质基质和线粒体基质
1．选D 由题图可知，在d点对应的光照强度之前，随着光照强度增加，O2释放速率增加，O2释放速率增加代表净光合速率增加，故适当增强光照强度可以使该作物的产量提高，A正确。ab段为负值，但ab段呈上升趋势，光照强度不影响呼吸作用，说明ab段在进行光合作用，且光合速率随光照强度的增加而增大，B正确。bc段O2释放速率随光照强度的增加而发生变化，因此限制bc段光合速率的主要因素是光照强度；c点后O2释放速率不随光照强度的增加而发生变化，则c点之后限制光合速率的主要因素不再是光照强度，C正确。在d点对应光照强度下处理1 h，农作物的O2产生量即为农作物总光合速率。由图可知，O2释放速率即为净光合速率，d点对应的净光合速率为2m；a点对应的光照强度为0，因此，a点对应的纵坐标为呼吸速率，呼吸速率为m；又因为光合速率等于净光合速率加呼吸速率，因此用d点对应的光照强度处理1 h后该作物的O2产生量为2m＋m＝3m，D错误。
2．选C 1小时内CO2的增加量表示植物的呼吸速率，若m大于n，只能表示20 ℃下呼吸速率比25 ℃下的呼吸速率大，并不能说明20 ℃为该种植物呼吸作用的最适温度，A错误。光照处理1 h后与光照前相比容器中CO2减少，表明植物从环境中吸收了CO2，即植物的净光合速率大于0，在20 ℃下，植物光照1 h从容器吸收的CO2量为a，同时植物自身在这1 h内通过呼吸作用产生的CO2量(m)也被用于光合作用，因此，这1 h的总光合速率为(m＋a)mL·h－1；同理，25 ℃下植物光照1 h的总光合速率为(b＋n)mL·h－1，若a的值大于b的值，但由于温度变化后植物的呼吸速率m和n的大小未知，故无法比较在20 ℃和25 ℃下的光合速率的大小；同样地，若a＝b，但不知道m和n是否相等，故不能确定20 ℃和25 ℃下该种植物的光合速率是否相等，B错误，C正确。该种植物在20 ℃和25 ℃下的净光合速率分别是a mL·h－1和b mL·h－1，D错误。
1．选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属于因变量，温度、CO2浓度等都是无关变量，A错误；CO2缓冲液的作用是维持容器中CO2浓度的稳定，B正确；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O2量大于细胞呼吸吸收的O2量，C错误；如果有色液滴向左移动，可能是光合作用释放的O2量小于细胞呼吸吸收的O2量，D错误。
2．选A m0－a表示细胞呼吸消耗的有机物的量，b－m0表示净光合作用积累的有机物的量，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，说明此时光合速率是呼吸速率的2倍，A错误；本实验通过光合产物有机物的变化来计算光合速率，所以要阻止叶片光合产物向外运输，同时需保证水和无机盐的正常运输，B正确；若忽略水和无机盐的影响，将A部分叶片剪下后暗处理与题干中遮光处理情况相同，A部分叶片均只能进行细胞呼吸消耗有机物，C正确；在对比实验中，应保证无关变量相同且适宜，否则会导致实验结果不准确，而叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性均属于无关变量，D正确。
3．选B 白瓶中24小时后的溶解氧代表初始溶解氧＋光合作用生产量－呼吸作用消耗量，A错误；黑瓶(含1 L湖水)中生物只进行呼吸作用，所以瓶中呼吸作用消耗氧气量代表了瓶中所有生物的呼吸作用强度，消耗的氧气量为10－3＝7 mg，B正确；a光照强度下，瓶中生物24小时后溶解氧的含量为10，说明净光合速率等于0，即a光照强度下，光合速率等于呼吸速率，刚好满足瓶中生物对氧气所需量，C、D错误。
二、融通科学思维
1．18O2参与有氧呼吸的第三阶段，因此会形成HO；HO参与有氧呼吸第二阶段会产生C18O2；C18O2经光合作用暗反应产生(CHO)
2．光合速率等于呼吸速率，CO2净吸收量为0
3．O2的释放速率为净光合速率，真正光合速率是净光合速率与呼吸速率的和
三、综合检测反馈
1．选C 过程⑤表示产酒精的无氧呼吸，过程⑥表示产乳酸的无氧呼吸，马铃薯块茎无氧呼吸产乳酸，但其他部位无氧呼吸产酒精，A错误；过程③(暗反应)需要NADPH作还原剂，过程⑧(有氧呼吸第二阶段)产生的还原剂是NADH，B错误；过程③的产物为糖类，可以是葡萄糖、淀粉、蔗糖等，蔗糖可进入筛管通过韧皮部运输到植株各处，C正确；过程④表示有氧呼吸(或无氧呼吸)的第一阶段，发生在细胞质基质，过程⑤⑥属于无氧呼吸的第二阶段，不产生能量，D错误。
2．选A 每天光照12小时，植物一昼夜积累的有机物量＝光照下每小时释放的O2量×12－黑暗中每小时吸收的O2量×12＝(光照下每小时释放的O2量－黑暗中每小时吸收的O2量)×12；5～35 ℃每小时光照下释放的O2量与黑暗中吸收的O2量的差值中，20 ℃时最大，故此时该植物一昼夜积累有机物最多，A正确。根据A项分析可知，每天光照12小时，30 ℃时该植物一昼夜积累有机物是10 ℃的0.5倍，B错误。表中光照下释放的O2量表示净光合速率，黑暗中吸收的O2量表示呼吸作用强度，温度在35 ℃时该植物的净光合速率为3.25 mg·h－1，因此昼夜不停地光照，在35 ℃时植物能生长，C错误。昼夜不停地光照，25 ℃时每小时释放的O2量最多，是4 mg·h－1，所以25 ℃时该植物生长得最快，而不是20 ℃，D错误。
3．选B 装置甲内的氢氧化钠溶液可以吸收容器中的CO2，装置甲内压强只由O2的变化引起。在黑暗条件下，若能进行有氧呼吸，消耗装置内的O2，则液滴向左移动；若为无氧呼吸，不消耗O2，产生的CO2被吸收，液滴不移动，所以，在黑暗条件下，可以利用装置甲探究植物能否进行有氧呼吸，A、D正确。由图可知，装置乙烧杯中盛放蒸馏水，不能吸收CO2，则装置内压强变化由CO2和O2共同引起；装置丙烧杯中盛放CO2缓冲液，可以为光合作用提供CO2，并且装置内压强由O2变化引起，因此不能用二者来探究光合作用O2的产生速率，B错误。装置丙内为CO2缓冲液，维持装置内CO2的浓度稳定，因此如果装置丙的有色液滴向右移动，则说明装置中有O2产生，该装置中O2增多，C正确。
4．选B 叶面积系数超过b后群体光合速率不再增加，可能是因为叶片密度太大导致有一部分叶片相互遮挡从而引起吸光不足，A正确；b点后群体干物质积累速率虽然降低，但只要群体干物质积累速率大于0就表示可以积累有机物，从而使干重增加，B错误；要保证较好的种植收益需要群体干物质积累速率较大，由图可知叶面积系数为a时群体干物质积累速率最大，C正确；群体呼吸速率随叶面积系数增大而增大，可能会导致消耗的有机物量增加引起减产，D正确。
5．解析：(1)据题图可知，过程①代表光反应，过程②代表暗反应，过程⑤代表有氧呼吸第一阶段，过程④代表有氧呼吸第二阶段，过程③代表有氧呼吸第三阶段。其中物质A由光反应产生供暗反应利用，因此物质A代表ATP和NADPH，后者在暗反应中的作用是为C3还原提供能量并作为还原剂。(2)据图可知，物质D是有氧呼吸第二阶段产物，供光合作用暗反应利用，因此物质D代表CO2。若将该植物从光照充足的环境移入黑暗环境中，由于在黑暗条件下，光合作用停止，不再消耗CO2，而呼吸作用不断产生CO2，故CO2的含量会增加。(3)光照条件下CO2吸收速率可代表植物的净光合速率，黑暗条件下CO2释放速率可代表植物的呼吸速率。据题表可知，在5 ℃的适宜光照条件下，该种植物的净光合速率等于零，呼吸速率为0.3 mg·h－1，可知叶肉细胞既进行光合作用，又进行细胞呼吸。因此叶肉细胞内产生ATP的场所是叶绿体(类囊体薄膜)、细胞质基质和线粒体(基质、内膜)。(4)若每天对该种植物施加12小时光照和12小时黑暗处理，植物要长得最快，则光照条件下的净光合作用速率减去黑暗中的呼吸速率的值要最大。据表分析可知，在20 ℃的条件下植物光照条件下净光合速率减呼吸速率的值是所有温度中的最大值，因此在此温度下植物长得最快。植物的有机物制造速率代表植物的真正光合速率，真正光合速率等于净光合速率加上呼吸速率，因此在35 ℃的条件下植物的有机物制造速率最大。
答案：(1)NADPH 为C3还原提供能量并作为还原剂 (2)CO2 增加 由于在黑暗条件下，光合作用停止，不再消耗CO2，而呼吸作用不断产生CO2，故CO2的含量会增加 (3)叶绿体(类囊体薄膜)、细胞质基质和线粒体(基质、线粒体内膜) (4)20 35(共92张PPT)
第4课时
光合作用与细胞呼吸的综合分析
CONTENTS
目录
1
2
3
4
聚焦·学案一 光合作用与细胞呼吸之间物质和能量的联系
聚焦·学案二 总光合速率、净光合速率、
呼吸速率三者的关系
随堂小结 ——即时回顾与评价
聚焦·学案三 光合速率的测定方法
5
课时跟踪检测
NO.1
聚焦·学案一 光合作用与
细胞呼吸之间物质和能量的联系
[系统认知]
1．物质联系
2.能量联系
迁移训练
1．下列关于光合作用和有氧呼吸过程的叙述，错误的是( )
A．光合作用光反应阶段的产物可为有氧呼吸第三阶段提供原料
B．有氧呼吸第三阶段的产物可为光合作用光反应阶段提供原料
C．二者产生气体的阶段都有水参与
D．二者产生气体的阶段都与生物膜有关
√
解析：光合作用光反应阶段的产物O2可作为有氧呼吸第三阶段的原料，A正确。有氧呼吸第三阶段的产物H2O可作为光合作用光反应阶段的原料，B正确。光合作用光反应可将H2O分解产生O2；有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成CO2，C正确。光合作用光反应将H2O分解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜；有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成CO2的场所是线粒体基质，D错误。
2．如图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素的转移途径以及能量转换过程。图中序号表示相关的生理过程。下列叙述错误的是( )
A．在元素转移途径中，④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同
B．在元素转移途径中，能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程有②③⑥⑦⑨
C．在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是⑦或⑨
D．⑩ 产生的ATP中的化学能都可以转变为光能和机械能
解析：⑩产生的ATP中的能量只能转化为有机物中的化学能，D错误。
√
3．下图为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之间关系的示意图，其中①～⑥代表不同物质。请据图回答下列问题：
(1)为研究该植物绿叶中色素的种类，需将提取到的色素在滤纸上分离，色素分离依据的原理是___________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________。
(2)③代表的物质是____，其产生的场所是________________。植物通过光反应把太阳能转变为活跃的化学能储存在_______________中，通过暗反应把活跃的化学能转变为稳定的化学能储存于_______
(填图中标号)中。
(3)请用“→”和物质写出14CO2中的14C在光合作用中的转移途径：____________________________________________________________。
(4)图中④→CO2的过程是有氧呼吸的________阶段，该过程在______________________________中进行。
解析：(1)“绿叶中色素的提取和分离”实验中，色素分离的原理是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得快，反之则慢。(2)据图分析可知，③代表的物质是O2，其产生的场所是叶绿体类囊体薄膜。植物通过光反应把光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能，通过暗反应把ATP和NADPH中活跃的化学能转变为④(糖类等有机物)中稳定的化学能。(3)14CO2中的14C在光合作用中的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)。(4)图中④(可代表葡萄糖)生成CO2的过程是有氧呼吸的第一和第二阶段，该过程在细胞质基质和线粒体基质中进行。
答案：(1)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得快，反之则慢 (2)O2 叶绿体类囊体薄膜 ATP和NADPH ④ (3)14CO2→14C3→(14CH2O) (4)第一和第二 细胞质基质和线粒体基质
NO.2
聚焦·学案二 总光合速率、
净光合速率、呼吸速率三者的关系
[系统认知]
1．“三率”表示方法
类型 表示方法
总(真正) 光合速率 O2产生速率 CO2固定(或消耗)速率 有机物产生(或制造、生成)速率
净(表观) 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
2．“三率”关系曲线分析
(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用测得的数值为呼吸速率(图中A点)。
(2)绿色组织在有光条件下，光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数值一般为净(表观)光合速率。
(3)总(真正)光合速率＝净(表观)光合速率＋呼吸速率。
(4)图中“三率”及其关系：
①A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合速率小于0。
②AB段(不含A、B点)：总(真正)光合速率小于呼吸速率，净光合速率小于0。
③B点：光补偿点，总(真正)光合速率等于呼吸速率，净光合速率等于0。
④B点以后：总(真正)光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0。
⑤C点：对应光照强度为光饱和点。
迁移训练
1．在最适温度下，某研究小组测得的某作物的O2释放速率(每小时的释放量)随光照强度的变化情况如图所示，其中b点为曲线与横坐标的交点。下列有关分析错误的是( )
A．由图可知，适当增强光照强度可以使该作物的产量提高
B．ab段O2释放速率为负值，此时该作物仍然进行光合作用
C．bc段和c点之后限制光合速率的主要因素分别是光照强度和光照强度以外的因素(如CO2浓度)
D．用d点对应的光照强度处理1 h后该作物的O2产生量为2m
√
解析：由题图可知，在d点对应的光照强度之前，随着光照强度增加，O2释放速率增加，O2释放速率增加代表净光合速率增加，故适当增强光照强度可以使该作物的产量提高，A正确。ab段为负值，但ab段呈上升趋势，光照强度不影响呼吸作用，说明ab段在进行光合作用，且光合速率随光照强度的增加而增大，B正确。bc段O2释放速率随光照强度的增加而发生变化，因此限制bc段光合速率的主要因素是光照强度；c点后O2释放速率不随光照强度的增加而发生变化，则c点之后限制光合速率的主要因素不再是光照强度，C正确。
在d点对应光照强度下处理1 h，农作物的O2产生量即为农作物总光合速率。由图可知，O2释放速率即为净光合速率，d点对应的净光合速率为2m；a点对应的光照强度为0，因此，a点对应的纵坐标为呼吸速率，呼吸速率为m；又因为光合速率等于净光合速率加呼吸速率，因此用d点对应的光照强度处理1 h后该作物的O2产生量为2m＋m＝3m，D错误。
2．将两株生长状况相同的同种绿色植物甲和乙分别置于两个大小相同的密闭容器中，分别在20 ℃和25 ℃条件下处理1 h(其他条件相同)，用CO2传感器探测容器中CO2体积的变化，得到的结果如下表。下列叙述正确的是( )
注：“＋”表示增加，“－”表示减少。
A．若m的值大于n的值，则说明20 ℃为该种植物呼吸作用的最适温度
B．若a的值大于b的值，则该种植物在20 ℃下的光合速率大于25 ℃
C．若a＝b，不能确定20 ℃和25 ℃下该种植物的光合速率是否相等
D．该种植物在20 ℃和25 ℃下的净光合速率分别是(m＋a)mL·h－1和
(b＋n)mL·h－1
√
解析：1小时内CO2的增加量表示植物的呼吸速率，若m大于n，只能表示20 ℃下呼吸速率比25 ℃下的呼吸速率大，并不能说明20 ℃为该种植物呼吸作用的最适温度，A错误。光照处理1 h后与光照前相比容器中CO2减少，表明植物从环境中吸收了CO2，即植物的净光合速率大于0，在20 ℃下，植物光照1 h从容器吸收的CO2量为a，同时植物自身在这1 h内通过呼吸作用产生的CO2量(m)也被用于光合作用，因此，这1 h的总光合速率为(m＋a)mL·h－1；同理，25 ℃下植物光照1 h的总光合速率为(b＋n)mL·h－1，若a的值大于b的值，但由于温
度变化后植物的呼吸速率m和n的大小未知，故无法比较在20 ℃和25 ℃下的光合速率的大小；同样地，若a＝b，但不知道m和n是否相等，故不能确定20 ℃和25 ℃下该种植物的光合速率是否相等，B错误，C正确。该种植物在20 ℃和25 ℃下的净光合速率分别是a mL·h－1和b mL·h－1，D错误。
NO.3
聚焦·学案三 光合速率的测定方法
[系统认知]
1．液滴移动法
(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，保证了容器内CO2浓度的恒定。
(2)测定方法
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算真正光合速率。
(3)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，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．半叶法
如图所示，将植物对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)留在光下进行光合作用(即不作处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
3．黑白瓶法
“黑白瓶”法是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的方法，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。
迁移训练
1．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。下列关于该实验的叙述，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：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属于因变量，温度、CO2浓度等都是无关变量，A错误；CO2缓冲液的作用是维持容器中CO2浓度的稳定，B正确；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O2量大于细胞呼吸吸收的O2量，C错误；如果有色液滴向左移动，可能是光合作用释放的O2量小于细胞呼吸吸收的O2量，D错误。
2．“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不作处理，设法阻止两部分联系。光照6小时，在A、B截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b，光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为m0，下列说法错误的是( )
A．若m0－a＝b－m0，则表明该实验条件下番茄叶片的光合速率等于呼吸速率
B．本实验需阻止叶片光合产物向外运输，同时不影响水和无机盐的输送
C．忽略水和无机盐的影响，A部分叶片可在给B光照时剪下进行等时长的暗处理
D．选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性
√
解析：m0－a表示细胞呼吸消耗的有机物的量，b－m0表示净光合作用积累的有机物的量，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，说明此时光合速率是呼吸速率的2倍，A错误；本实验通过光合产物有机物的变化来计算光合速率，所以要阻止叶片光合产物向外运输，同时需保证水和无机盐的正常运输，B正确；若忽略水和无机盐的影响，将A部分叶片剪下后暗处理与题干中遮光处理情况相同，A部分叶片均只能进行细胞呼吸消耗有机物，C正确；在对比实验中，应保证无关变量相同且适宜，否则会导致实验结果不准确，而叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性均属于无关变量，D正确。
3．黑白瓶法可用于研究湖中浮游植物生产量，所用白瓶完全透光，黑瓶不透光。用若干个黑白瓶，装入某湖泊一定水层的1 L湖水后密闭，进行实验测试，结果如图所示。下列相关说法正确的是( )
A．a光照强度下白瓶24小时后的溶解氧可表示浮游植物的总生产量
B．瓶中生物24小时呼吸作用消耗氧气量为7 mg
C．a光照强度下不能满足瓶中生物对氧气所需量
D．a光照强度下白瓶中生物光合速率大于呼吸速率
√
解析：白瓶中24小时后的溶解氧代表初始溶解氧＋光合作用生产量－呼吸作用消耗量，A错误；黑瓶(含1 L湖水)中生物只进行呼吸作用，所以瓶中呼吸作用消耗氧气量代表了瓶中所有生物的呼吸作用强度，消耗的氧气量为10－3＝7 mg，B正确；a光照强度下，瓶中生物24小时后溶解氧的含量为10，说明净光合速率等于0，即a光照强度下，光合速率等于呼吸速率，刚好满足瓶中生物对氧气所需量，C、D错误。
随堂小结 ——即时回顾与评价
NO.4
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．在充足光照条件下，为植物提供18O2，可在(CH2O)中检测到18O，原因是______________________________________________________
_________________________________________________________________________。
2．光照强度在光补偿点时，既没有CO2吸收也没有CO2释放，其原因是_________________________________________。
18O2参与有氧呼吸的第三阶段，因此会形成H218O；H218O参与有氧呼吸第二阶段会产生C18O2；C18O2经光合作用暗反应产生(CH218O)
光合速率等于呼吸速率，CO2净吸收量为0
3．以O2的释放速率为指标，在测定某植物的真正光合速率时，往往要测定其呼吸速率，其原因是__________________________________
___________________________________。
O2的释放速率为净光合速率，真正光合速率是净光合速率与呼吸速率的和
三、综合检测反馈
1．图中①～⑨表示植物某个叶肉细胞代谢的过程，下列说法正确的是( )
A．过程⑤⑥不可能在同一种植物体内发生
B．过程③所需还原剂可以由过程⑧供给
C．过程③的产物为葡萄糖、淀粉、蔗糖等，蔗糖可进入筛管通过韧皮部运输到植株各处
D．过程④发生在细胞质基质中，过程⑤⑥产生的能量可用于根系吸收无机盐离子
√
解析：过程⑤表示产酒精的无氧呼吸，过程⑥表示产乳酸的无氧呼吸，马铃薯块茎无氧呼吸产乳酸，但其他部位无氧呼吸产酒精，A错误；过程③(暗反应)需要NADPH作还原剂，过程⑧(有氧呼吸第二阶段)产生的还原剂是NADH，B错误；过程③的产物为糖类，可以是葡萄糖、淀粉、蔗糖等，蔗糖可进入筛管通过韧皮部运输到植株各处，C正确；过程④表示有氧呼吸(或无氧呼吸)的第一阶段，发生在细胞质基质，过程⑤⑥属于无氧呼吸的第二阶段，不产生能量，D错误。
2．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和呼吸作用的影响(其他实验条件都是理想的)，下列分析正确的是( )
温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35
光照下释放O2/(mg·h－1) 1.25 2.00 2.45 3.5 4.00 3.75 3.25
黑暗中吸收O2/(mg·h－1) 0.75 1.00 1.25 1.75 2.50 3.25 3.75
A．每天光照12小时，20 ℃时该植物一昼夜积累有机物最多
B．每天光照12小时，30 ℃时一昼夜积累的有机物是10 ℃时的2倍
C．昼夜不停地光照，在35 ℃时该植物不能生长
D．昼夜不停地光照，在20 ℃时该植物生长得最快
√
解析：每天光照12小时，植物一昼夜积累的有机物量＝光照下每小时释放的O2量×12－黑暗中每小时吸收的O2量×12＝(光照下每小时释放的O2量－黑暗中每小时吸收的O2量)×12；5～35 ℃每小时光照下释放的O2量与黑暗中吸收的O2量的差值中，20 ℃时最大，故此时该植物一昼夜积累有机物最多，A正确。根据A项分析可知，每天光照12小时，30 ℃时该植物一昼夜积累有机物是10 ℃的0.5倍，B错误。表中光照下释放的O2量表示净光合速率，黑暗中吸收的O2量表示呼吸作用强度，温度在35 ℃时该植物的净光合速率为3.25 mg·h－1，因此昼夜不停地光照，在35 ℃时植物能生长，C错误。昼夜不停地光照，25 ℃时每小时释放的O2量最多，是4 mg·h－1，所以25 ℃时该植物生长得最快，而不是20 ℃，D错误。
3．利用以下装置可探究绿色植物的某些生理作用。假如该植物光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖，且不进行产生乳酸的无氧呼吸。下列有关叙述错误的是( )
A．黑暗条件下，利用装置甲探究植物能否进行有氧呼吸
B．光照条件下，利用装置乙、丙探究植物光合作用O2的产生速率
C．光照条件下，若装置丙红色液滴向右移动，则该装置中O2增多
D．黑暗条件下，若装置甲红色液滴向左移动，则该装置中O2减少
√
解析：装置甲内的氢氧化钠溶液可以吸收容器中的CO2，装置甲内压强只由O2的变化引起。在黑暗条件下，若能进行有氧呼吸，消耗装置内的O2，则液滴向左移动；若为无氧呼吸，不消耗O2，产生的CO2被吸收，液滴不移动，所以，在黑暗条件下，可以利用装置甲探究植物能否进行有氧呼吸，A、D正确。由图可知，装置乙烧杯中盛放蒸馏水，不能吸收CO2，则装置内压强变化由CO2和O2共同引起；装置丙烧杯中盛放CO2缓冲液，可以为光合作用提供CO2，并且装置内压强由O2变化引起，因此不能用二者来探究光合作用O2的产生速率，B错误。装置丙内为CO2缓冲液，维持装置内CO2的浓度稳定，因此如果装置丙的有色液滴向右移动，则说明装置中有O2产生，该装置中O2增多，C正确。
4．植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、群体呼吸速率及群体干物质积累速率之间的关系如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．叶面积系数超过b后群体光合速率不再增加可能与叶片相互遮挡导致吸光不足有关
B．b点后群体干物质积累速率降低会导致植物不能积累有机物从而使干重减少
C．叶面积系数保持在a点，可获得较好的种植收益
D．群体呼吸速率随叶面积系数增大而增大可能会导致消耗的有机物量增加引起减产
√
解析：叶面积系数超过b后群体光合速率不再增加，可能是因为叶片密度太大导致有一部分叶片相互遮挡从而引起吸光不足，A正确；b点后群体干物质积累速率虽然降低，但只要群体干物质积累速率大于0就表示可以积累有机物，从而使干重增加，B错误；要保证较好的种植收益需要群体干物质积累速率较大，由图可知叶面积系数为a时群体干物质积累速率最大，C正确；群体呼吸速率随叶面积系数增大而增大，可能会导致消耗的有机物量增加引起减产，D正确。
5．某绿色植物的叶肉细胞内部分代谢活动如图所示，其中①～⑤表示代谢过程，A～F表示代谢过程中产生的物质。某科研小组探究温度对该种绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下表所示。请回答下列问题：
温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35 40
光照下CO2吸收速率/ (mg·h－1) 0 1 1.8 2.5 3.5 3.0 2.8 1.7
黑暗下CO2释放速率/ (mg·h－1) 0.3 0.5 0.8 1.0 2.4 3.2 3.5 3.3
(1)图中物质A代表ATP和____________，后者在暗反应中的作用是____________________________________________________________。
(2)图中物质D代表________，若将该植物从光照充足的环境移入黑暗环境中，一段时间后，叶肉细胞中该物质的含量会________(填“增加”“不变”或“减少”)，其原因是
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(3)据表可知，在5 ℃的适宜光照条件下，该种植物的叶肉细胞内产生ATP的场所是_______________________________________________
__________________________________________________________。
(4)若每天对该种植物施加12小时光照和12小时黑暗处理，在________ ℃的条件下植物长得最快。在光照和________ ℃的条件下植物的有机物制造速率最大。
解析：(1)据题图可知，过程①代表光反应，过程②代表暗反应，过程⑤代表有氧呼吸第一阶段，过程④代表有氧呼吸第二阶段，过程③代表有氧呼吸第三阶段。其中物质A由光反应产生供暗反应利用，因此物质A代表ATP和NADPH，后者在暗反应中的作用是为C3还原提供能量并作为还原剂。(2)据图可知，物质D是有氧呼吸第二阶段产物，供光合作用暗反应利用，因此物质D代表CO2。若将该植物从光照充足的环境移入黑暗环境中，由于在黑暗条件下，光合作用停止，不再消耗CO2，而呼吸作用不断产生CO2，故CO2的含量会增加。
(3)光照条件下CO2吸收速率可代表植物的净光合速率，黑暗条件下CO2释放速率可代表植物的呼吸速率。据题表可知，在5 ℃的适宜光照条件下，该种植物的净光合速率等于零，呼吸速率为0.3 mg·h－1，可知叶肉细胞既进行光合作用，又进行细胞呼吸。因此叶肉细胞内产生ATP的场所是叶绿体(类囊体薄膜)、细胞质基质和线粒体(基质、内膜)。(4)若每天对该种植物施加12小时光照和12小时黑暗处理，植物要长得最快，则光照条件下的净光合作用速率减去黑暗中的呼吸速率的值要最大。据表分析可知，在20 ℃的条件下植物光照条件下
净光合速率减呼吸速率的值是所有温度中的最大值，因此在此温度下植物长得最快。植物的有机物制造速率代表植物的真正光合速率，真正光合速率等于净光合速率加上呼吸速率，因此在35 ℃的条件下植物的有机物制造速率最大。
答案：(1)NADPH 为C3还原提供能量并作为还原剂 (2)CO2 增加 由于在黑暗条件下，光合作用停止，不再消耗CO2，而呼吸作用不断产生CO2，故CO2的含量会增加 (3)叶绿体(类囊体薄膜)、细胞质基质和线粒体(基质、线粒体内膜) (4)20 35
课时跟踪检测
NO.5
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一、选择题
1．如图是绿色植物叶肉细胞的生理活动示意图，其中分析错误的是( )
A．a表示的是二氧化碳，b表示的是有机物
B．①表示的是叶绿体
C．1过程只在白天进行，2过程只在晚上进行
D．2过程的实质是有机物的氧化分解，释放能量
√
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解析：光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧气，所以a表示的是二氧化碳，b表示的是有机物，A正确；进行光合作用的场所是叶绿体，所以①表示的是叶绿体，B正确；1过程是光合作用，只在有光时进行，2过程是细胞呼吸，在白天和晚上(有光和无光)都可以进行，C错误；2过程是细胞呼吸，其实质是有机物的氧化分解，并释放能量，D正确。
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2．研究者选取西瓜幼苗进行实验，结果如图所示，下列推断不正确的是( )
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A．A点表示光合速率与呼吸速率相等，此时叶肉细胞中合成ATP的细胞器有线粒体、叶绿体
B．B点时，光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物
C．光合酶对温度的敏感度比呼吸酶高
D．温室栽培该植物，为获得最大经济效益，温度应控制在20 ℃左右
√
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解析：A点时CO2的吸收速率为0，即净光合速率为0，所以A点表示光合速率与呼吸速率相等，此时叶肉细胞进行的光合作用和呼吸作用都可以产生ATP，因此产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体，A正确；B点表示光合速率是呼吸速率的两倍，B错误；据图分析，光合作用与呼吸作用的相关酶的活性不同，在一定温度范围内，光合速率变化幅度大于呼吸速率变化幅度，说明光合酶对温度的敏感度比呼吸酶高，C正确；图中实线表示净光合速率，CD段净光合速率较大，而呼吸速率(O2的消耗速率)随温度升高而增加，因此为获得最大经济效益，温度应控制在20 ℃左右，D正确。
3．某种植物光合作用吸收CO2的速率与
光照强度的关系如图所示。从图中可知( )
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A．光照强度在30时，植物可进行光合作用
B．当光照强度达到200以上后，光合速率增加最快
C．随着光照增强，光合速率不断增加
D．在M点，植物的光合速率最低
解析：有一定的光照，植物就能进行光合作用，A正确；由图可知，当光照强度小于200时，光合速率增加最快，B错误；随着光照增强，光合速率不断增加，达到一定光照强度后，再增加光照强度光合速率不再增加，C错误；在M点，植物的光合速率等于呼吸速率，在M点之前，光合速率更低，D错误。
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4．在“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验中，若对多次打孔获得的叶圆片进行干燥称重，结果如下表(假设整个实验过程中叶圆片的细胞呼吸强度不变)，则叶圆片光照1小时的实际光合作用强度为( )
称重时间 实验前 黑暗1 h后 再光照1 h后
叶圆片干燥称重/(g·cm－2) m n p
A．(m＋p－2n)g·cm－2·h B．(m＋p－n)g·cm－2·h
C．(p－m)g·cm－2·h D．(p－n)g·cm－2·h
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解析：根据题意可知，叶圆片的细胞呼吸强度为(m－n)g·cm－2·h，叶圆片光照1小时的净光合作用强度为(p－n)g·cm－2·h，所以叶圆片光照1小时的实际光合作用强度＝呼吸强度＋净光合作用强度＝(m＋p－2n)g·cm－2·h，A正确。
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5．现有阳生和阴生植物各一种，从这两种植物上各取一片彼此相似的叶片，分别放在两个透明密闭盒子中。在温度适宜、CO2充足等条件下，逐渐增加光照强度，测定的放氧速率如下表。下列判断正确的( )
光照强度/相对值 0 10 25 50 100 250 500 600
放氧速率/ (μmol O2· m－2·s－1) 叶片A －20 －10 －5 －1 5 15 28 30
叶片B －2 －0.5 1.5 3 6 10 12 11
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A．叶片A来自阴生植物，叶片B来自阳生植物
B．光照强度为0时，叶片A的呼吸作用强度低于叶片B
C．光照强度为100单位时，叶片B的叶绿体产生的氧气低于叶片A
D．光照强度为25单位时，叶片A光合作用强度高于呼吸作用强度
√
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解析：由题表可知，叶片A的光补偿点(放氧速率为0的光照强度)比叶片B的光补偿点大，因此叶片A来自阳生植物，叶片B来自阴生植物，A错误；光照强度为0时，放氧速率即呼吸速率，叶片A的呼吸作用强度高于叶片B，B错误；光照强度为100单位时，产生的氧气为总光合速率，等于净光合速率(放氧速率)＋呼吸速率，叶片B的叶绿体产生的氧气(2＋6＝8)低于叶片A(5＋20＝25)，C正确；光照强度为25单位时，叶片A的放氧速率小于0，即净光合速率小于0，故光合作用强度低于呼吸作用强度，D错误。
6．某植物光合作用与细胞呼吸过程中部分含碳化合物的变化如图所示，其中①～⑤表示相应生理过程，下列说法错误的是( )
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A．图中过程①③产生的两个C3不是同一种物质
B．过程①不消耗ATP，过程②消耗ATP
C．过程③④中均有ATP的生成
D．图中所示过程③④⑤均可发生在人和动物体细胞中
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解析：分析题图可知，图中过程①③产生的两个C3分别表示光合作用暗反应阶段，固定CO2生成的一种三碳化合物分子和呼吸作用第一阶段产生的丙酮酸(C3H4O3)，所以图中两个C3不是同一种物质，A正确；过程①表示暗反应中二氧化碳的固定，该过程不消耗ATP，过程②表示C3的还原，该过程需要消耗光反应提供的ATP，B正确；图中过程③表示呼吸作用的第一阶段，过程④表示有氧呼吸的第二阶段产生[H]和CO2，其中过程③④中均有ATP的生成，C正确；图中过程①②表示暗反应过程，过程⑤表示无氧呼吸第二阶段产生酒精和CO2，人和动物进行无氧呼吸产生乳酸，所以图中所示过程仅③④发生在人和动物体细胞，D错误。
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7．落地生根叶片上的气孔具有白天关闭，晚上开放的生理特点。下图是其叶肉细胞中发生的部分生理过程示意图，实线代表白天发生的物质变化，虚线代表夜晚发生的物质变化。下列说法错误的是( )
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A．夜晚落地生根叶肉细胞内CO2固定的直接产物是OAA
B．落地生根夜晚气孔打开吸收CO2，但无法进行光反应，
所以无法合成ATP
C．夜晚落地生根叶肉细胞液泡中pH降低与苹果酸的储存有关
D．落地生根的这种生理特点有利于其适应高温干旱的环境
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解析：由题图信息可知，实线代表白天发生的物质变化，虚线代表夜晚发生的物质变化，夜晚在落地生根叶肉细胞的细胞质基质中，CO2与PEP反应生成OAA，即夜晚CO2固定的直接产物是OAA，A正确；由题干信息可知，落地生根夜晚气孔打开吸收CO2合成苹果酸，由于没有光照，无法进行光反应，但可以进行细胞呼吸，依然可以合成ATP，B错误；由题图可知，夜晚，叶片上的气孔打开吸收CO2合成苹果酸并储存在液泡中，使液泡pH降低，所以夜晚落地生根叶肉细胞液泡中pH降低与苹果酸的储存有关，C正确；夜晚，叶片上的气孔打开吸收CO2合成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸分解释放的CO2用于光合作用，所以落地生根的这种生理特点有利于其适应高温干旱的环境，D正确。
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二、非选择题
8．(12分)大豆—玉米带状间作是重要的复合种植模式之一。在土壤条件相对一致的地块，采用相同的肥水管理，以大豆和玉米的单作模式作对照，测定两种模式下大豆和玉米光合特性指标及产量，结果如下表。
种植模式 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1) 胞间CO2浓度/(μmol·m－2·s－1) 单株平均产量/g
单作 大豆 16 20 279 103
玉米 18 50 306 265
间作 大豆 11 24 307 84
玉米 22 58 320 505
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回答下列问题。
(1)大豆幼叶发育为成熟叶过程中叶色由浅绿色逐渐变成深绿色，是因为光合色素中的__________逐渐增多。为测定大豆的光合色素含量，提取光合色素常用的有机溶剂是____________。
(2)相同生长时期，与单作玉米相比，间作玉米净光合速率更高。据表分析造成这种情况可能的原因是________________________________
____________________________________________________________
__________________________________________________________。
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(3)相同生长时期，与单作大豆相比，间作大豆植株的蒸腾速率、叶面温度基本不变，据表分析，间作大豆光合速率降低与被玉米遮阴有关，依据是______________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
___________________________________________________________。
(4)农业生产中带状间作种植时，选择两种植物的原则有____________
___________________(答出两点即可)。
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解析：(1)叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，叶绿素a为蓝绿色，叶绿素b为黄绿色，大豆幼叶发育为成熟叶过程中叶色由浅绿色逐渐变成深绿色，是因为光合色素中的叶绿素逐渐增多。光合色素为脂溶性色素，提取光合色素常用的有机溶剂是无水乙醇。(2)据表分析，相同生长时期，与单作玉米相比，间作玉米叶绿素含量多，光反应速度快，产生的ATP、NADPH多，且胞间CO2浓度高，暗反应速率也快，从而导致净光合速率更高。(3)由于间作大豆植株的蒸腾速率、叶面温度基本不变，表明气孔开度、细胞呼吸速率基本不变，但间作的大豆胞间CO2浓度高，说明净光合速率下降的原因不是CO2不足，而间作会导致一定程度的遮阴，因此推测间作大豆光合速率降低与被玉米遮阴有关。
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(4)农业生产中带状间作种植时，选择的植物应该存在明显的高矮差异，植株应该是喜阳和喜阴两种植物，这样既能保证植株正常的光合作用，又能充分利用光能，因此选择两种植物的原则有植株的高度、植株的光照需求。
答案：(1)叶绿素 无水乙醇 (2)间作玉米叶绿素含量多，光反应速度快，产生的ATP、NADPH多，且胞间CO2浓度高，暗反应速率也快，从而导致光合速率更高 (3)间作大豆植株的蒸腾速率、叶面温度基本不变，表明气孔开度、细胞呼吸速率基本不变，但间作的大豆胞间CO2浓度高，说明净光合速率下降的原因不是CO2不足，而间作会导致一定程度的遮阴 (4)植株的高度、植株的光照需求
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9．(13分)图1表示绿色植物叶肉细胞中发生的两种物质代谢过程，图中C3代表含有3个碳原子的有机化合物。图2是研究叶肉细胞中上述两种代谢过程的实验装置。图3表示该植物在自然环境中两昼夜吸收或释放的CO2变化，S1～S5表示曲线与时间轴围成的面积。请据图回答下列问题。
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(1)图1中①②过程分别发生在叶肉细胞的____________________中，在①②过程中都产生了________________供应②的下一阶段利用。
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(2)若用图2所示的装置研究③④过程时，刻度毛细管内水柱移动的距离表示__________________。
(3)若用图2装置测定叶片的呼吸速率，则需对装置做两处改进：①________________；②________________________________。
(4)图3中DE段波动的主要外界因素是________。第二天中________
(填字母)点积累的有机物最多。
(5)图3中S2明显小于S4，造成这种情况的外界因素可能是______________。如果S1＋S3＋S5>S2＋S4，则该植物在这两昼夜内________(填“能”或“不能”)生长。
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解析：(1)①过程是有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，②过程是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，①②过程中都产生了[H]和能量，产生的[H]在有氧呼吸第三阶段被消耗。(2)③④过程属于光合作用，用图2所示的装置研究光合作用，图中CO2缓冲液可维持装置内CO2浓度不变，故毛细管中的液滴移动的距离表示叶肉细胞光合作用释放氧气的量。(3)用图2所示的装置研究有氧呼吸，应关闭光源，消除光合作用对有氧呼吸产生的影响，同时应将CO2缓冲液换为适宜浓度的NaOH溶液，用于吸收呼吸作用产生的CO2。
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(4)图3中DE段是晚上12点左右，波动的主要外界因素是温度。第二天中I点净光合速率为0，积累的有机物最多。(5)图3中S2明显小于S4，造成这种情况的外界因素是光照强度和温度。如果S1＋S3＋S5>S2＋S4，说明消耗的有机物大于产生的有机物，则该植物在这两昼夜内不能生长。
答案：(1)细胞质基质和线粒体基质 [H](或NADH或还原型辅酶Ⅰ) (2)叶肉细胞光合作用释放的氧气量 (3)关闭光源(或黑暗条件下) CO2缓冲液换为适宜浓度的NaOH溶液 (4)温度 I (5)光照强度和温度 不能课时跟踪检测(二十四) 光合作用与细胞呼吸的综合分析
(选择题每小题5分，本检测满分60分)
一、选择题
1．如图是绿色植物叶肉细胞的生理活动示意图，其中分析错误的是( )
A．a表示的是二氧化碳，b表示的是有机物
B．①表示的是叶绿体
C．1过程只在白天进行，2过程只在晚上进行
D．2过程的实质是有机物的氧化分解，释放能量
2．研究者选取西瓜幼苗进行实验，结果如图所示，下列推断不正确的是( )
A．A点表示光合速率与呼吸速率相等，此时叶肉细胞中合成ATP的细胞器有线粒体、叶绿体
B．B点时，光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物
C．光合酶对温度的敏感度比呼吸酶高
D．温室栽培该植物，为获得最大经济效益，温度应控制在20 ℃左右
3.某种植物光合作用吸收CO2的速率与光照强度的关系如图所示。从图中可知( )
A．光照强度在30时，植物可进行光合作用
B．当光照强度达到200以上后，光合速率增加最快
C．随着光照增强，光合速率不断增加
D．在M点，植物的光合速率最低
4．在“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验中，若对多次打孔获得的叶圆片进行干燥称重，结果如下表(假设整个实验过程中叶圆片的细胞呼吸强度不变)，则叶圆片光照1小时的实际光合作用强度为( )
称重时间 实验前 黑暗1 h后 再光照1 h后
叶圆片干燥称重/(g·cm－2) m n p
A．(m＋p－2n)g·cm－2·h
B．(m＋p－n)g·cm－2·h
C．(p－m)g·cm－2·h
D．(p－n)g·cm－2·h
5．现有阳生和阴生植物各一种，从这两种植物上各取一片彼此相似的叶片，分别放在两个透明密闭盒子中。在温度适宜、CO2充足等条件下，逐渐增加光照强度，测定的放氧速率如下表。下列判断正确的( )
A．叶片A来自阴生植物，叶片B来自阳生植物
B．光照强度为0时，叶片A的呼吸作用强度低于叶片B
C．光照强度为100单位时，叶片B的叶绿体产生的氧气低于叶片A
D．光照强度为25单位时，叶片A光合作用强度高于呼吸作用强度
6．某植物光合作用与细胞呼吸过程中部分含碳化合物的变化如图所示，其中①～⑤表示相应生理过程，下列说法错误的是( )
A．图中过程①③产生的两个C3不是同一种物质
B．过程①不消耗ATP，过程②消耗ATP
C．过程③④中均有ATP的生成
D．图中所示过程③④⑤均可发生在人和动物体细胞中
7．落地生根叶片上的气孔具有白天关闭，晚上开放的生理特点。下图是其叶肉细胞中发生的部分生理过程示意图，实线代表白天发生的物质变化，虚线代表夜晚发生的物质变化。下列说法错误的是( )
A．夜晚落地生根叶肉细胞内CO2固定的直接产物是OAA
B．落地生根夜晚气孔打开吸收CO2，但无法进行光反应，所以无法合成ATP
C．夜晚落地生根叶肉细胞液泡中pH降低与苹果酸的储存有关
D．落地生根的这种生理特点有利于其适应高温干旱的环境
二、非选择题
8.
得分
(12分)大豆—玉米带状间作是重要的复合种植模式之一。在土壤条件相对一致的地块，采用相同的肥水管理，以大豆和玉米的单作模式作对照，测定两种模式下大豆和玉米光合特性指标及产量，结果如下表。
回答下列问题。
(1)大豆幼叶发育为成熟叶过程中叶色由浅绿色逐渐变成深绿色，是因为光合色素中的__________逐渐增多。为测定大豆的光合色素含量，提取光合色素常用的有机溶剂是____________。
(2)相同生长时期，与单作玉米相比，间作玉米净光合速率更高。据表分析造成这种情况可能的原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)相同生长时期，与单作大豆相比，间作大豆植株的蒸腾速率、叶面温度基本不变，据表分析，间作大豆光合速率降低与被玉米遮阴有关，依据是________________________
________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________。
(4)农业生产中带状间作种植时，选择两种植物的原则有_____________________(答出两点即可)。
9.
得分
(13分)图1表示绿色植物叶肉细胞中发生的两种物质代谢过程，图中C3代表含有3个碳原子的有机化合物。图2是研究叶肉细胞中上述两种代谢过程的实验装置。图3表示该植物在自然环境中两昼夜吸收或释放的CO2变化，S1～S5表示曲线与时间轴围成的面积。请据图回答下列问题。
(1)图1中①②过程分别发生在叶肉细胞的____________________中，在①②过程中都产生了________________供应②的下一阶段利用。
(2)若用图2所示的装置研究③④过程时，刻度毛细管内水柱移动的距离表示__________________。
(3)若用图2装置测定叶片的呼吸速率，则需对装置做两处改进：①________________；②________________________________。
(4)图3中DE段波动的主要外界因素是________。第二天中______(填字母)点积累的有机物最多。
(5)图3中S2明显小于S4，造成这种情况的外界因素可能是______________。如果S1＋S3＋S5>S2＋S4，则该植物在这两昼夜内________(填“能”或“不能”)生长。
课时跟踪检测(二十四)
1．选C 光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧气，所以a表示的是二氧化碳，b表示的是有机物，A正确；进行光合作用的场所是叶绿体，所以①表示的是叶绿体，B正确；1过程是光合作用，只在有光时进行，2过程是细胞呼吸，在白天和晚上(有光和无光)都可以进行，C错误；2过程是细胞呼吸，其实质是有机物的氧化分解，并释放能量，D正确。
2．选B A点时CO2的吸收速率为0，即净光合速率为0，所以A点表示光合速率与呼吸速率相等，此时叶肉细胞进行的光合作用和呼吸作用都可以产生ATP，因此产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体，A正确；B点表示光合速率是呼吸速率的两倍，B错误；据图分析，光合作用与呼吸作用的相关酶的活性不同，在一定温度范围内，光合速率变化幅度大于呼吸速率变化幅度，说明光合酶对温度的敏感度比呼吸酶高，C正确；图中实线表示净光合速率，CD段净光合速率较大，而呼吸速率(O2的消耗速率)随温度升高而增加，因此为获得最大经济效益，温度应控制在20 ℃左右，D正确。
3．选A 有一定的光照，植物就能进行光合作用，A正确；由图可知，当光照强度小于200时，光合速率增加最快，B错误；随着光照增强，光合速率不断增加，达到一定光照强度后，再增加光照强度光合速率不再增加，C错误；在M点，植物的光合速率等于呼吸速率，在M点之前，光合速率更低，D错误。
4．选A 根据题意可知，叶圆片的细胞呼吸强度为(m－n)g·cm－2·h，叶圆片光照1小时的净光合作用强度为(p－n)g·cm－2·h，所以叶圆片光照1小时的实际光合作用强度＝呼吸强度＋净光合作用强度＝(m＋p－2n)g·cm－2·h，A正确。
5．选C 由题表可知，叶片A的光补偿点(放氧速率为0的光照强度)比叶片B的光补偿点大，因此叶片A来自阳生植物，叶片B来自阴生植物，A错误；光照强度为0时，放氧速率即呼吸速率，叶片A的呼吸作用强度高于叶片B，B错误；光照强度为100单位时，产生的氧气为总光合速率，等于净光合速率(放氧速率)＋呼吸速率，叶片B的叶绿体产生的氧气(2＋6＝8)低于叶片A(5＋20＝25)，C正确；光照强度为25单位时，叶片A的放氧速率小于0，即净光合速率小于0，故光合作用强度低于呼吸作用强度，D错误。
6．选D 分析题图可知，图中过程①③产生的两个C3分别表示光合作用暗反应阶段，固定CO2生成的一种三碳化合物分子和呼吸作用第一阶段产生的丙酮酸(C3H4O3)，所以图中两个C3不是同一种物质，A正确；过程①表示暗反应中二氧化碳的固定，该过程不消耗ATP，过程②表示C3的还原，该过程需要消耗光反应提供的ATP，B正确；图中过程③表示呼吸作用的第一阶段，过程④表示有氧呼吸的第二阶段产生[H]和CO2，其中过程③④中均有ATP的生成，C正确；图中过程①②表示暗反应过程，过程⑤表示无氧呼吸第二阶段产生酒精和CO2，人和动物进行无氧呼吸产生乳酸，所以图中所示过程仅③④发生在人和动物体细胞，D错误。
7．选B 由题图信息可知，实线代表白天发生的物质变化，虚线代表夜晚发生的物质变化，夜晚在落地生根叶肉细胞的细胞质基质中，CO2与PEP反应生成OAA，即夜晚CO2固定的直接产物是OAA，A正确；由题干信息可知，落地生根夜晚气孔打开吸收CO2合成苹果酸，由于没有光照，无法进行光反应，但可以进行细胞呼吸，依然可以合成ATP，B错误；由题图可知，夜晚，叶片上的气孔打开吸收CO2合成苹果酸并储存在液泡中，使液泡pH降低，所以夜晚落地生根叶肉细胞液泡中pH降低与苹果酸的储存有关，C正确；夜晚，叶片上的气孔打开吸收CO2合成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸分解释放的CO2用于光合作用，所以落地生根的这种生理特点有利于其适应高温干旱的环境，D正确。
8．解析：(1)叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，叶绿素a为蓝绿色，叶绿素b为黄绿色，大豆幼叶发育为成熟叶过程中叶色由浅绿色逐渐变成深绿色，是因为光合色素中的叶绿素逐渐增多。光合色素为脂溶性色素，提取光合色素常用的有机溶剂是无水乙醇。(2)据表分析，相同生长时期，与单作玉米相比，间作玉米叶绿素含量多，光反应速度快，产生的ATP、NADPH多，且胞间CO2浓度高，暗反应速率也快，从而导致净光合速率更高。(3)由于间作大豆植株的蒸腾速率、叶面温度基本不变，表明气孔开度、细胞呼吸速率基本不变，但间作的大豆胞间CO2浓度高，说明净光合速率下降的原因不是CO2不足，而间作会导致一定程度的遮阴，因此推测间作大豆光合速率降低与被玉米遮阴有关。(4)农业生产中带状间作种植时，选择的植物应该存在明显的高矮差异，植株应该是喜阳和喜阴两种植物，这样既能保证植株正常的光合作用，又能充分利用光能，因此选择两种植物的原则有植株的高度、植株的光照需求。
答案：(1)叶绿素 无水乙醇 (2)间作玉米叶绿素含量多，光反应速度快，产生的ATP、NADPH多，且胞间CO2浓度高，暗反应速率也快，从而导致光合速率更高 (3)间作大豆植株的蒸腾速率、叶面温度基本不变，表明气孔开度、细胞呼吸速率基本不变，但间作的大豆胞间CO2浓度高，说明净光合速率下降的原因不是CO2不足，而间作会导致一定程度的遮阴 (4)植株的高度、植株的光照需求
9．解析：(1)①过程是有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，②过程是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，①②过程中都产生了[H]和能量，产生的[H]在有氧呼吸第三阶段被消耗。(2)③④过程属于光合作用，用图2所示的装置研究光合作用，图中CO2缓冲液可维持装置内CO2浓度不变，故毛细管中的液滴移动的距离表示叶肉细胞光合作用释放氧气的量。(3)用图2所示的装置研究有氧呼吸，应关闭光源，消除光合作用对有氧呼吸产生的影响，同时应将CO2缓冲液换为适宜浓度的NaOH溶液，用于吸收呼吸作用产生的CO2。(4)图3中DE段是晚上12点左右，波动的主要外界因素是温度。第二天中I点净光合速率为0，积累的有机物最多。(5)图3中S2明显小于S4，造成这种情况的外界因素是光照强度和温度。如果S1＋S3＋S5>S2＋S4，说明消耗的有机物大于产生的有机物，则该植物在这两昼夜内不能生长。
答案：(1)细胞质基质和线粒体基质 [H](或NADH或还原型辅酶Ⅰ) (2)叶肉细胞光合作用释放的氧气量 (3)关闭光源(或黑暗条件下) CO2缓冲液换为适宜浓度的NaOH溶液 (4)温度 I (5)光照强度和温度 不能
