第2课时 光合作用的影响因素
考点一
● 必备知识
一、单位时间 原料消耗(或产物生成)
二、1.(1)光反应 加快 增多
(2)①细胞呼吸 ③等于 ④C ⑤光合色素
2.(1)暗反应阶段C3的生成
(2)①等于 ②最低 饱和
3.(1)光合作用相关酶的活性
4.(1)①气孔的开闭 (2)①叶绿素
5.(2)光照强度、温度和光照强度
三、1.(1)< < <
2.(1)色素、酶 减弱
3.(1)A A
【考点易错】
(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)√
[解析] (3)白天提高光照强度可以提高光合作用强度,有利于光合作用产物的积累,夜间适当降低温度可以降低呼吸作用消耗的有机物量,有利于增加大棚蔬菜的产量。
【长句拓展】
1.氮元素是合成叶绿素的必需元素,水稻根吸收的氮肥可用于叶绿素的合成
2.“开”能保证CO2的供应,维持较强的光合作用,“闭”能降低蒸腾作用,提高作物抗旱性
3.叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少
4.随着植物生长,土壤中的水分会减少,土壤中的无机盐含量会下降,玻璃瓶中CO2含量减少等
● 典型例题
1.A [解析] CO2是光合作用的原料,增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量,A符合题意;降低温度会降低与光合作用有关酶的活性,会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量,B不符合题意;给光源加滤光片改变光的颜色可能会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低,比如将白光改变为绿光会降低光合速率,C不符合题意;移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大,但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变,因为光饱和点之后,光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强,D不符合题意。
2.B [解析] 据图分析可知,B点是植物的光补偿点,此时光合作用强度与呼吸作用强度相等,若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则光补偿点B应相应地向右移动,A正确;若增加CO2浓度,则光合作用强度增加,呼吸作用强度基本不变,达到光补偿点(光合作用强度=呼吸作用强度)所需的光照强度减小,因此B点左移,达到光饱和点所需光照强度增大,因此C点右移,D点向右上方移动,B错误;D点时的光合作用强度最大,其光反应产生的ATP从叶绿体类囊体薄膜移向叶绿体基质,参与暗反应过程中三碳化合物的还原,C正确;若题图为阳生植物,则换为阴生植物,B点将向左移动,D点向左下方移动,D正确。
3.(1)蓝 类囊体薄膜 (CH2O)(或糖类) C5(与前一空可互换) 紫外光
(2)无水乙醇 叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光,选择红光可以避免类胡萝卜素对实验的干扰
(3)蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜,有利于藏川杨幼苗进行光合作用;蓝膜覆盖下叶绿素含量和类胡萝卜素的含量均高于白膜和绿膜,藏川杨幼苗光合速率较强;蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜,减弱了紫外光辐射对幼苗的伤害
[解析] (1)光合作用过程中,叶绿体类囊体薄膜上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光;在叶绿体基质中,CO2与C5反应产生C3 ,C3在酶的催化下,利用光反应产生的ATP和NADPH还原转化成糖类和C5;据图可知,白膜透过的紫外光较多,而蓝膜和绿膜透过的紫外光较少,因此与白膜相比,蓝膜和绿膜可以更好地减少紫外光对幼苗的辐射。(2)叶绿体中的光合色素不溶于水而溶于有机溶剂(如无水乙醇),因此可用无水乙醇提取光合色素;提取的光合色素包含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,因此在测定叶绿素含量时要选择红光,不能选用蓝紫光,以避免类胡萝卜素对实验结果的影响。(3)据图表可知,与白膜和绿膜处理相比,覆盖蓝膜时藏川杨幼苗的光合色素含量更高,有利于进行光合作用;此外,相比之下,覆盖蓝膜时蓝光的透过率最大、紫外光透过率最小,蓝光较多有利于幼苗的光合作用,紫外光较少可减弱对幼苗的辐射,更有利于幼苗的生长,因此覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗适应高原环境。
4.B [解析] 在光照强度为b时,植物甲的净光合速率与植物乙的相同,但是二者呼吸速率不相同,因此实际光合速率不同,A错误;在光照强度为b时,若每天光照11小时,植物乙白天积累的有机物量为11×2=22,夜晚呼吸消耗的有机物量为(24-11)×2=26,白天积累的有机物量小于晚上消耗的有机物量,因此植物乙无法正常生长,B正确;同等光照强度下植物甲、乙光合速率不同的根本原因是遗传物质不同,C错误;由图可以看出,植物乙的呼吸速率更大,因此将植物甲、乙分别置于相同黑暗环境中,植物乙单位时间内消耗的有机物更多,D错误。
5.C [解析] 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,光合速率下降,导致胞间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浓度上升,即CO2充足,净光合速率下降的主要原因不是叶片气孔关闭,可能是温度较高导致呼吸作用增强,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。
6.(1)ATP和NADPH 糖类和C5
(2)减法原理 加法原理
(3)增大 ①与WT组相比,OE组叶绿素含量较高,促进旗叶的光合作用 ②与WT组相比,OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高,可以及时将更多的光合产物(蔗糖)从叶绿体中运出,从而促进旗叶的光合作用
[解析] (1)旗叶从外界吸收的CO2用于暗反应。在特定酶的作用下,1分子的CO2与1分子的核酮糖-1,5-二磷酸(C5)结合,形成2分子的3-磷酸甘油酸(C3)。接着在有关酶的催化作用下,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为糖类,还有一些接受能量并被还原的C3,经过一系列变化,又形成C5。(2)在对照实验中,控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”,即与常态比较,人为增加或去除某种影响因素。根据题干信息,与WT相比,KO是OsNAC敲除突变体,相当于人为去除了某种影响因素,利用了“减法原理”;OE是OsNAC过量表达株,相当于增加了某种影响因素,利用了“加法原理”。(3)据表中数据分析可知,WT组净光合速率为24.0 μmol·m-2·s-1,而OE组净光合速率为27.7 μmol·m-2·s-1,故OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大。OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大的原因:①据表中数据分析可知,与WT组相比,OE组叶绿素含量较高,可以使旗叶捕获更多的光能,促进其光合作用,使其净光合速率增大;②根据柱形图分析可知,与WT组相比,OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高,蔗糖转运蛋白可以及时将更多的光合产物(蔗糖)从叶绿体中运出,避免光合产物积累对光合速率的影响,从而促进旗叶的光合作用,使其净光合速率增大。
7.A [解析] 措施①低温储存是因为低温可以降低酶的活性,从而减少果实和蔬菜细胞呼吸对有机物的消耗;措施②春化处理的目的是通过低温处理促使植物开花;措施③风干储藏的目的是通过风干减少小麦、玉米等种子中的自由水,从而减少细胞呼吸对有机物的消耗,并抑制微生物的生长繁殖;措施④光周期处理的目的是在作物生长的某一时期通过控制每天光照和黑暗的相对时长诱导植物开花;措施⑤合理密植可提高光能利用率,进而提高光合作用效率;措施⑥间作种植两种高矮不同的作物可提高光能利用率,保证了良好的通风条件,提供了充足的CO2,提高了光合作用效率。综上分析,本题选A。
8.(1)施加氮肥和磷肥有利于提高土壤中N、P的含量,植物吸收的N、P可以用于合成NADPH、NADP+、ATP、ADP、光合色素和酶等物质,有利于提高光合作用效率,从而达到增产的目的
(2)大于 提高大棚内CO2的浓度,降低O2浓度 (3)增施农家肥
[解析] (1)在进行实验前,就对土壤的N、P、K等含量进行了测定,并适当补充了氮肥和磷肥,施加氮肥和磷肥有利于提高土壤中N、P的含量,植物吸收的N、P可以用于合成NADPH、NADP+、ATP、ADP、光合色素和酶等物质,有利于提高光合作用效率,从而达到增产的目的。(2)根据实验一和图甲可知,上午9时,晴天组大棚内CO2浓度明显低于阴天组大棚内CO2浓度,说明晴天组吸收的CO2更多,所以油桃植株的净光合速率晴天组大于阴天组。晴天时在10时左右对大棚进行通风处理,目的是提高大棚内CO2的浓度,降低O2浓度。(3)除了通风和使用二氧化碳发生器以外,还可以通过增施农家肥等措施提高大棚内二氧化碳浓度,以达到增产目的。
考点二
● 必备知识
2.(1)光照强度 光源与烧杯的距离 光合作用强度 圆形小叶片浮起数量 圆形小叶片大小和数量、溶液的量 (2)水温
(3)单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量(或浮起相同数量的圆形小叶片所用的时间长短)
3.黑暗 CO2 圆形小叶片浮起的数量
4.多 10
6.光照强度影响光合作用强度,在一定光照强度范围内,随光照强度的增强,光合作用强度也增强
● 典型例题
1.B [解析] 本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度),温度和光照为无关变量,A错误;当光合作用产生氧气的速率大于细胞呼吸释放二氧化碳的速率时,叶圆片上浮,叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率,B正确;四组实验中,0.5% NaHCO3溶液中叶圆片上浮所需要的时间最长,光合速率最小,C错误;若在4 ℃条件下进行本实验,由于低温会使酶的活性降低,净光合速率可能降低,故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长,D错误。
2.C [解析] 据表分析可知,该实验的自变量是有无光照、是否含有葡萄糖,即烧杯中液体成分和处理条件,A正确;据表可知,A、B组相互对照,C、D组相互对照,由于实验遵循单一变量原则,则C组①中的液体成分是富含CO2的葡萄糖溶液,B正确;D组处理条件为黑暗,叶圆片无法利用CO2进行光合作用,C错误;D组加入葡萄糖溶液,在黑暗条件下也能合成淀粉,说明叶圆片中的细胞可以利用葡萄糖合成淀粉,D正确。
考点三
● 典型例题
1.C [解析] 黑瓶中的水藻及水深4 m时白瓶中的水藻都不能进行光合作用,此时水藻只通过细胞呼吸产生ATP,场所为线粒体和细胞质基质,A正确;水深3 m时,白瓶中O2的变化量为0,说明净光合速率为0,则光合速率等于呼吸速率,B正确;若将白瓶从水深2 m处移到3 m处,光照强度变小,光合作用速率降低,所以C3合成速率变慢,C错误;若图乙实验中将试管向右移,随着距离的增加,光照强度下降,则光合速率下降,气泡产生速率下降,D正确。
2.B [解析] a~b段CO2含量在下降,说明植物的光合速率大于呼吸速率,叶绿体中ATP从类囊体薄膜向基质运输,A错误;真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,由a~b段可以计算出净光合速率为(1680-180)/30=50 ppm CO2/min,由b~c段可以计算出呼吸速率为(600-180)/30=14ppm CO2/min,因此真正光合速率平均为64 ppm CO2/min,B正确;由题干可知,该实验在最适温度条件下进行,因此适当提高温度进行实验,光合速率下降,导致该植物光合作用的光饱和点下降,C错误;若第10 min时突然黑暗,导致光反应产生的ATP和NADPH含量下降,短时间内暗反应中C3的还原减弱,导致叶绿体基质中C3的含量将增加,D错误。
经典真题·明考向
1.D [解析] 蓝细菌内由两层膜组成的片层结构可以进行光合作用和呼吸作用。 光合作用中的光反应能产生ATP,消耗NADP+,呼吸作用能产生ATP和NADH,A、B、C不符合题意;蓝细菌的DNA主要存在于拟核区域,D符合题意。
2.D [解析] 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,胞间二氧化碳浓度减小,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.(1)①500 光合作用受到抑制,消耗的二氧化碳减少,且气孔导度增加 ②弱光下,随光照强度增大黄连生长速度先增大后保持相对稳定,光照过强会导致黄连生长速度减小 叶片较薄,叶绿素较多,叶绿体颗粒较大,叶绿体类囊体膜面积更大
(2)①②③⑤ (3)合理施肥,通过补充二氧化碳提高光合速率,从而提高产量
[解析] (1)①由图甲净光合速率的曲线可知,当光照强度达到500 μmol·m-2·s-1时光合速率不再随光照强度的增加而增加;光照强度大于1300 μmol·m-2·s-1后,由图甲可知光合作用受到抑制,消耗的二氧化碳减少,且气孔导度增加,所以胞间二氧化碳浓度增加。②由图甲净光合速率曲线可知,弱光下,随光照强度增大黄连生长速度先增大后保持相对稳定,光照过强会导致黄连生长速度减小;弱光时,可通过增加受光面积或增加光合色素的含量来增加光合速率,所以黄连叶片适应弱光的特征有叶片较薄,叶绿素较多,叶绿体颗粒较大,叶绿体类囊体膜面积更大。(2)为减轻光抑制,黄连具有调节光能在叶片上各去向的比例,提升修复能力等防御机制,具体可包括:⑤增强热耗散;①叶片叶绿体避光运动:减少对光的吸收;②提高光合产物生成速率,从而提高光合速率,消耗更多的光能;③自由基清除能力增强:减少对光合结构的破坏。而④提高叶绿素含量会增加对光能的吸收,不能减轻光抑制。(3)为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施及其作用有合理施肥,通过补充二氧化碳提高光合速率,从而提高产量等。
第3课时 光合作用与细胞呼吸的综合分析
考点一
● 重点难点
2.(3)光反应 还原C3
● 典型例题
1.A [解析] 据图分析,c是液泡,液泡中含有糖类、无机盐、蛋白质等,可以调节植物细胞内的环境,A正确;物质①表示水,物质③表示O2,b表示线粒体,水参与的反应是有氧呼吸第二阶段的反应,场所是线粒体基质,O2参与有氧呼吸第三阶段的反应,是在线粒体内膜上,B错误;淹水情况下,丙酮酸产生酒精的过程属于无氧呼吸第二阶段,有[H]消耗,不产生ATP,C错误;④表示葡萄糖,光合产物主要是以蔗糖的形式进入筛管,再通过韧皮部被运输到植物的其他部分,D错误。
2.C [解析] a过程为水的光解,产生的NADPH可以用于C3的还原,A错误。甲是叶绿体,叶绿体类囊体薄膜上含有催化ATP合成的酶,B错误。给植物提供O一段时间后,水光解(a)产生18O2;O参与有氧呼吸的第二阶段(H2O+丙酮酸→CO2+[H]+能量)产生C18O2,即c过程会产生C18O2;18O2参与有氧呼吸的第三阶段生成O,即d过程会产生O;b过程为CO2参与的暗反应,C18O2参与b过程会生成含18O的葡萄糖,C正确。呼吸作用产生的ATP用于各项生命活动,光反应产生的ATP只用于暗反应,因此该植物用于叶肉细胞中载体蛋白合成的能量可来自c(有氧呼吸的第一、二阶段)、d(有氧呼吸的第三阶段),D错误。
考点二
● 重点难点
1.(1)③净光合速率+细胞呼吸速率
● 典型例题
1.D [解析] 根据纵坐标可以判断甲曲线表示净光合速率,乙曲线表示呼吸速率,A错误;由图可知光合作用的最适温度为30 ℃左右(此时净光合速率最大),呼吸作用最适温度为42.5 ℃左右(此时呼吸速率最大),B错误;由图可知M点和N点的净光合速率相等,而总光合速率=净光合速率+呼吸速率,两点呼吸速率不相等,则二者总光合速率不相等,C错误;该植物能正常生长所需要的温度不能高于40 ℃,因为40 ℃时净光合速率为0,没有有机物积累,高于40 ℃时,净光合速率小于0,D正确。
2.A [解析] 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,由图可知,在光照强度为1 klx时,甲处于光的补偿点,因此甲的真正光合速率为10 mg/(100 cm2叶·小时),此时乙的光合速率小于呼吸速率,因此乙水稻的真正光合速率为5 mg/(100 cm2叶·小时),A正确;光合速率与呼吸速率相等时的光照强度即为光补偿点,据图可知,在各自光补偿点时,甲水稻光合速率为10 mg/(100 cm2叶·小时),乙水稻光合速率为15 mg/(100 cm2叶·小时),乙水稻光合速率为甲水稻光合速率的1.5倍,B错误;未达到各自光饱和点时,影响甲、乙水稻光合速率的主要因素是光照强度,C错误;光补偿点为植物光合速率等于呼吸速率时的光照强度,此时甲、乙水稻叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率,即甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量大于产生的CO2量,D错误。
3.B [解析] ab段表示只进行呼吸作用, a点温度降低导致细胞呼吸减弱,CO2释放量减少,A错误;d点时气温高,蒸腾作用过强导致部分气孔关闭,CO2供应不足,光合速率下降,B正确;如果N点高于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量减少,C错误;番茄通过光合作用制造有机物的时间是bf段,ce段光合速率大于呼吸速率,有机物积累,D错误。
4.(1)植株大小、光照、温度、湿度、土壤条件等无关变量 (2)14:00时相比,10:00时气孔导度高,有利于暗反应进行 (3)二氧化碳供应不足 叶绿体类囊体薄膜 NADPH和ATP (4)蒸腾速率越高(或需要补充更多的水分) 下降 10:00~12:00,红花野生巨紫荆的净光合速率下降,而蒸腾速率基本不变,所以其WUE数值下降
[解析] (1)对自然条件下生长的红花和粉白花野生巨紫荆的光合参数日变化情况进行观测,为保证实验结果的准确性,科研人员应注意减小植株大小、光照、温度、湿度、土壤条件等无关变量对实验结果的影响。(2)红花和粉白花野生巨紫荆叶片净光合速率日变化曲线均为双峰曲线,且第一个峰值均出现在10:00,第二个峰值均出现在14:00,10:00与14:00相比,光照强度类似,但10:00时气孔导度高,有利于暗反应进行。(3)出现“光合午休”的两种推测:一种是气孔导度降低,引起二氧化碳供应不足,直接影响暗反应;一种是温度升高,导致叶绿体类囊体薄膜上的光合色素被破坏或酶的活性降低,使光反应减弱,供给暗反应的NADPH和ATP减少,导致光合能力降低。(4)根据水分利用效率的定义可知,在净光合速率相同的情况下,WUE数值越低意味着在实际农业生产中蒸腾速率越高,即一定时间内单位叶面积蒸腾的水量越多。10:00~12:00,红花野生巨紫荆的净光合速率降低,而蒸腾速率基本不变,故此期间红花野生巨紫荆的WUE数值下降。
经典真题·明考向
1.C [解析] 本实验的自变量为光照强度和温度,因变量为CO2吸收速率。CO2吸收速率代表净光合速率,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,需要从外界吸收的CO2减少,A正确;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高的主要原因是光合酶的活性增强,B正确;CP点代表呼吸速率等于光合速率,植物可以进行光合作用,C错误;图中M点处CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,也就是光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。
2.D [解析] 在适宜且恒定的温度和光照条件下,密闭容器内培养的小麦同时进行光合作用和呼吸作用,在培养初期,容器内CO2含量逐渐降低,说明初期光合作用消耗CO2的速率大于呼吸作用释放CO2的速率,之后CO2含量保持相对稳定,说明光合作用消耗CO2的速率等于呼吸作用产生CO2的速率,即光合速率等于呼吸速率,D正确。
3.(1)类胡萝卜素/叶绿素的值较高 蓝紫光和红 (2)等于 呼吸强度高,CO2释放量大 (3)光能的利用充分
(4)
为什么高光照强度下,ygl的净光合速率高于WT
[解析] (1)根据表格信息可知,ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素的值较高,故叶片呈现出黄绿色。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,ygl叶片中既有叶绿素,也有类胡萝卜素,其叶片主要吸收蓝紫光和红光。(2)光照强度逐渐增加达到20 μmol·m-1·s-1时,ygl的净光合速率较WT更高,但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,说明二者的光饱和点相同。光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度,ygl有较高的光补偿点,一方面可能因为其叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低,另一方面可能因为ygl呼吸强度较高。(3)ygl群体净光合速率较高表明该群体对光能的利用更充分,因此其产量较高。(4)ygl的呼吸速率和光补偿点均大于WT,结合图b和图c,可绘制在0~50 μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl的净光合速率,见答案。根据两图,比较高光照强度和低光照强度下WT和ygl的净光合速率,可提出问题如为什么高光照强度下,ygl的净光合速率高于WT(合理即可)。第3课时 光合作用与细胞呼吸的综合分析
考点一 光合作用与细胞呼吸的关系(迁移·提能类)
1.光合作用与有氧呼吸的比较
项目 光合作用 有氧呼吸
物质 变化 无机物有机物 有机物无机物
能量 变化 光能→稳定的化学能(储能) 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃化学能及热能(放能)
实质 合成有机物,储存能量 分解有机物,释放能量
场所 叶绿体(真核生物) 细胞质基质、线粒体(真核生物)
条件 只在光下进行 有光、无光都能进行
2.光合作用与有氧呼吸的联系
(1)物质联系
C:CO2(CH2O)丙酮酸CO2
H:H2ONADPH(CH2O)NADHH2O
O:H2OO2H2OCO2(CH2O)
(2)能量联系
(3)NADH(或[H])、NADPH、ATP
1.[2024·山东省实验中学二模] 如图表示玉米叶肉细胞内部分代谢活动的相互关系,其中a、b、c代表不同的细胞器,图示大小与细胞器的实际大小无关;①~⑤代表不同的物质。下列说法正确的是( )
A.c中含有糖类、无机盐、蛋白质等,可以调节植物细胞内的环境
B.物质①与③在b内参与的反应的场所是细胞器b的内膜
C.淹水情况下,丙酮酸产生酒精的过程有[H]消耗和少量ATP的产生
D.光合产物以物质④的形式进入筛管再通过韧皮部运输到植物各处
2.[2024·天津和平区二模] 如图表示植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的过程简图,其中a、b、c、d表示生理过程,甲、乙表示场所,下列有关叙述正确的是( )
A.a过程产生的NADPH可以用于CO2的固定
B.甲的内膜上含有催化ATP合成的酶
C.给植物提供O一段时间后,a、b、c、d的产物都会出现18O
D.该植物用于叶肉细胞中载体蛋白合成的能量可来自a、c、d
考点二 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的辨析(迁移·应用类)
1.辨析净光合速率与总光合速率
(1)内在关系
①细胞呼吸速率:植物非绿色组织(如苹果果肉)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——单位时间内一定叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
③总光合速率= 。
(2)判定方法
①根据坐标曲线判定
a.当光照强度为0时,若CO2吸收值为负值,该值的绝对值代表细胞呼吸速率,该曲线代表净光合速率,如图甲。
b.当光照强度为0时,光合速率也为0,该曲线代表总光合速率,如图乙。
②根据关键词判定
检测 指标 细胞呼吸 速率 净光合速率 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
有机 物 消耗量(黑暗) 积累量、增加量 产生量、生成量、制造量、合成量
2.常考曲线分析
①
②
③
命题角度一 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的辨析
1.[2024·湖南长沙模拟] 外界因素影响植物光合作用速率。如图表示某植物在不同温度条件下(适宜的光照和一定的CO2浓度)的净光合速率和呼吸速率曲线,下列说法正确的是( )
A.甲曲线表示呼吸速率,乙曲线表示净光合速率
B.由图可知光合作用的最适温度高于呼吸作用
C.由图可知M点和N点的总光合速率相等
D.该植物能正常生长所需要的温度不能高于40 ℃
2.[2024·江西南昌模拟] 光补偿点为植物的光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度;光饱和点为植物的光合速率刚达到最大时对应的光照强度。在一定浓度的CO2、适宜温度及不同光照条件下,科研人员测得甲、乙两种水稻的光合速率变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.光照强度为1 klx时,甲、乙两种水稻的真正光合速率不等
B.在各自光补偿点时,甲水稻的光合速率为乙水稻的光合速率的1.5倍
C.未达到各自光饱和点时,影响甲、乙水稻的光合速率的主要因素是CO2浓度
D.在各自光补偿点时,甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量与产生的CO2量相等
命题角度二 自然环境以及密闭环境中植物光合作用分析
3.[2024·福建龙岩期末] 下图是大棚番茄在24小时内测得的CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图,下列有关叙述正确的是( )
A.a点CO2释放量减少可能是由于温度升高导致细胞呼吸强度减弱
B.d点是由于温度过高、蒸腾作用过强导致部分气孔关闭,CO2供应减少
C.如果N点高于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量增加
D.番茄细胞时刻进行细胞呼吸,而进行光合作用的时间只有ce段
4.[2024·广东广州一模] 某科研小组在9月份选择晴朗天气对自然条件下生长的红花和粉白花野生巨紫荆的光合参数日变化情况进行观测,得到如下调查结果。请回答下列问题:
(1)为保证实验结果的准确性,科研人员应注意减小 对实验结果的影响。
(2)红花和粉白花野生巨紫荆叶片净光合速率日变化曲线均为双峰曲线,且第一个峰值均大于第二个峰值,试分析原因: 。
(3)12:00,“光合午休”现象明显,研究人员提出两种推测:一种是气孔导度降低,引起 ,直接影响暗反应;一种是温度升高,导致 上的光合色素被破坏或酶的活性降低,使光反应减弱,供给暗反应的 减少,导致光合能力降低。
(4)水分利用效率(WUE)也是农业生产中需要关注的一个重要指标,可用净光合速率/蒸腾速率来表示。蒸腾速率是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。净光合速率相同的情况下,即产量相似时,WUE数值越低意味着在实际农业生产中 。10:00~12:00,红花野生巨紫荆的WUE数值的变化为 (填“上升”“不变”或“下降”),原因是 。
自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析
1.自然环境中一昼夜植物CO2吸收速率的变化曲线
a点:凌晨,温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。
b点:有微弱光照,植物开始进行光合作用。
bc段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。
c点:光合作用强度等于细胞呼吸强度。
ce段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。
d点:温度过高,部分气孔关闭,出现“光合午休”现象。
e点:光合作用强度等于细胞呼吸强度。
ef段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。
fg段:没有光照,光合作用停止,只进行细胞呼吸。
bf段:制造有机物的时间段。
ce段:积累有机物的时间段。
一昼夜有机物的积累量=S1-(S2+S3),其中S1、S2、S3分别表示曲线和横轴围成的面积。
2.密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线
注意:分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时,应分析曲线变化趋势的快慢,也就是斜率。
AB段:无光照,植物只进行细胞呼吸。
BC段:温度降低,细胞呼吸减弱(曲线斜率下降)。
CD段:有微弱光照,植物开始进行光合作用,但光合作用强度小于细胞呼吸强度。
D点:光照增强,光合作用强度等于细胞呼吸强度。
DH段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。其中FG段表示“光合午休”现象。
H点:光合作用强度等于细胞呼吸强度。
HI段:光照继续减弱,光合作用强度小于细胞呼吸强度,直至光合作用完全停止。
I点低于A点:一昼夜,密闭容器中CO2浓度减小,即光合作用总量大于细胞呼吸总量,植物能正常生长(若I点高于A点,植物不能正常生长)。
经典真题·明考向
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.[2023·广东卷] 光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时,水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产量更高,其相关生理特征见下表和图。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。)
水稻材料 叶绿素/ (mg/g) 类胡萝卜 素/(mg/g) 类胡萝卜 素/叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
分析图表,回答下列问题:
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ,叶片主要吸收可见光中的 光。
(2)光照强度逐渐增加达到2000 μmol·m-2·s-1时,ygl的净光合速率较WT更高,但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加。比较两者的光饱和点,可得ygl (填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点,可能的原因是叶绿素含量较低和 。
(3)与WT相比,ygl叶绿素含量低,高密度栽培条件下,更多的光可到达下层叶片,且ygl群体的净光合速率较高,表明该群体 ,是其高产的原因之一。
(4)试分析在0~50 μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl净光合速率的变化,在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上,分析图a和你绘制的曲线,比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率,提出一个科学问题: 。 (共117张PPT)
第10讲
光合作用与能量转化
第3课时
光合作用与细胞呼吸的综合分析
考点一 光合作用与细胞呼吸的关系（迁移·提能类）
考点二 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的辨析（迁移·应用类）
经典真题·明考向
作业手册
备用习题
答案速查【听】
答案速查【作】
考点一 光合作用与细胞呼吸的关系（迁移·提能类）
1.光合作用与有氧呼吸的比较
项目 光合作用 有氧呼吸
物质变化
能量变化
实质 合成有机物，储存能量 分解有机物,释放能量
场所 叶绿体（真核生物） 细胞质基质、线粒体
（真核生物）
条件 只在光下进行 有光、无光都能进行
2.光合作用与有氧呼吸的联系
（1）物质联系
丙酮酸
（2）能量联系
（3）（或）、、
光反应
还原
1.[2024·山东省实验中学二模] 如图表
示玉米叶肉细胞内部分代谢活动的相
互关系，其中、、 代表不同的细胞
器，图示大小与细胞器的实际大小无
A. 中含有糖类、无机盐、蛋白质等，可以调节植物细胞内的环境
B.物质①与③在内参与的反应的场所是细胞器 的内膜
C.淹水情况下，丙酮酸产生酒精的过程有消耗和少量 的产生
D.光合产物以物质④的形式进入筛管再通过韧皮部运输到植物各处
关；①~⑤代表不同的物质。下列说法正确的是（ ）
√
[解析] 据图分析， 是液泡，液泡
中含有糖类、无机盐、蛋白质等，
可以调节植物细胞内的环境，A正
确；物质①表示水，物质③表示
， 表示线粒体，水参与的反应是有氧呼吸第二阶段的反应，场所
是线粒体基质， 参与有氧呼吸第三阶段的反应，是在线粒体内膜
上，B错误；淹水情况下，丙酮酸产生酒精的过程属于无氧呼吸第二
阶段，有消耗，不产生 ，C错误；④表示葡萄糖，光合产物
主要是以蔗糖的形式进入筛管，再通过韧皮部被运输到植物的其他
部分，D错误。
2.[2024·天津和平区二模] 如图表示植
物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的
过程简图，其中、、、 表示生理
过程，甲、乙表示场所，下列有关叙
述正确的是（ ）
A.过程产生的可以用于 的固定
B.甲的内膜上含有催化 合成的酶
C.给植物提供一段时间后，、、、的产物都会出现
D.该植物用于叶肉细胞中载体蛋白合成的能量可来自、、
√
[解析] 过程为水的光解，产生的
可以用于 的还原，A错误。
甲是叶绿体，叶绿体类囊体薄膜上含
有催化 合成的酶，B错误。给植
物提供一段时间后，水光解
产生；参与有氧呼吸的第二阶段 丙酮酸
能量产生，即过程会产生； 参与有
氧呼吸的第三阶段生成，即过程会产生；过程为
参与的暗反应，参与过程会生成含 的葡萄糖，C正确。
呼吸作用产生的 用于各项生命活动，
光反应产生的 只用于暗反应，因此
该植物用于叶肉细胞中载体蛋白合成的
能量可来自 （有氧呼吸的第一、二阶
段）、 （有氧呼吸的第三阶段），D错
误。
考点二 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的辨析
（迁移·应用类）
1.辨析净光合速率与总光合速率
（1）内在关系
①细胞呼吸速率:植物非绿色组织（如苹果果肉）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释放量或 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
定叶面积所吸收的量或释放的 量。
③总光合速率 _________________________。
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
.当光照强度为0时,若 吸收值为负值,该值的绝对值代表细胞呼吸速
率,该曲线代表净光合速率,如图甲。
.当光照强度为0时,光合速率也为0,该曲线代表总光合速率,如图乙。
②根据关键词判定
检测 指标 细胞呼吸速率 净光合速率 总光合速率
释放量（黑暗） 吸收量（植物）、 减少量（环境） 利用量、固定量、
消耗量
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
有机 物 消耗量（黑暗） 积累量、增加量 产生量、生成量、
制造量、合成量
2.常考曲线分析
①
②
③
命题角度一 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的辨析
1.[2024·湖南长沙模拟] 外界因素影响植物光合
作用速率。如图表示某植物在不同温度条件下
（适宜的光照和一定的 浓度）的净光合速
率和呼吸速率曲线，下列说法正确的是
（ ）
A.甲曲线表示呼吸速率，乙曲线表示净光合速率
B.由图可知光合作用的最适温度高于呼吸作用
C.由图可知点和 点的总光合速率相等
D.该植物能正常生长所需要的温度不能高于
√
[解析] 根据纵坐标可以判断甲曲线表示净光
合速率，乙曲线表示呼吸速率，A错误；由图
可知光合作用的最适温度为 左右
（此时净光合速率最大），呼吸作用最适温
度为左右（此时呼吸速率最大），B错误；由图可知点和
点的净光合速率相等，而总光合速率净光合速率 呼吸速率，两点
呼吸速率不相等，则二者总光合速率不相等，C错误；该植物能正常
生长所需要的温度不能高于，因为 时净光合速率为0，没
有有机物积累，高于 时，净光合速率小于0，D正确。
2.[2024·江西南昌模拟] 光补偿点为植物的光合速率等于呼吸速率时对
应的光照强度；光饱和点为植物的光合速率刚达到最大时对应的光照
强度。在一定浓度的 、适宜温度及不同光照条件下，科研人员测
得甲、乙两种水稻的光合速率变化情况如图所示。下列相关叙述正确
的是（ ）
A.光照强度为 时，甲、乙两种水稻的
真正光合速率不等
B.在各自光补偿点时，甲水稻的光合速率
为乙水稻的光合速率的1.5倍
C.未达到各自光饱和点时，影响甲、乙水
稻的光合速率的主要因素是 浓度
D.在各自光补偿点时，甲、乙水稻叶肉细胞消耗的量与产生的 量相等
√
[解析] 真正光合速率净光合速率 呼吸速率，
由图可知，在光照强度为 时，甲处于光
的补偿点，因此甲的真正光合速率为
叶·小时 ，此时乙的光合速率
小于呼吸速率，因此乙水稻的真正光合速率为 叶·小
时 ，A正确；光合速率与呼吸速率相等时的光照强度即为光补偿点，
据图可知，在各自光补偿点时，甲水稻光合速率为 叶·小时 ，，乙水稻光合速率为叶·小时 ，乙 水稻光合速率为甲水稻光合速率的1.5倍，B错误；
未达到各自光饱和点时，影响甲、乙水
稻光合速率的主要因素是光照强度，C错误；
光补偿点为植物光合速率等于呼吸速率时的
光照强度，此时甲、乙水稻叶肉细胞的光合
速率大于呼吸速率，即甲、乙水稻叶肉细胞
消耗的量大于产生的 量，D错误。
命题角度二 自然环境以及密闭环境中植物光合作用分析
3.[2024·福建龙岩期末] 下图是大棚番茄在24小时内测得的 含量和
吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述正确的是（ ）
A.点 释放量减少可能是由于温度升高
导致细胞呼吸强度减弱
B. 点是由于温度过高、蒸腾作用过强导致
部分气孔关闭， 供应减少
C.如果点高于 点，说明经过一昼夜，植
物体内的有机物总量增加
D.番茄细胞时刻进行细胞呼吸，而进行光合
作用的时间只有 段
√
[解析] 段表示只进行呼吸作用，
点温度降低导致细胞呼吸减弱，
释放量减少，A错误； 点时气温高，
蒸腾作用过强导致部分气孔关闭，
供应不足，光合速率下降，B正
确；如果点高于 点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减
少，C错误；番茄通过光合作用制造有机物的时间是段， 段光合
速率大于呼吸速率，有机物积累，D错误。
4.[2024·广东广州一模] 某科研小组在9月份选择晴朗天气对自然条件
下生长的红花和粉白花野生巨紫荆的光合参数日变化情况进行观测，
得到如下调查结果。请回答下列问题：
（1）为保证实验结果的准确性，科研人员应注意减小_____________
___________________________________对实验结果的影响。
植株大小、光照、温度、湿度、土壤条件等无关变量
[解析] 对自然条件下生长的红花和粉白花野生巨紫荆的光合参数日
变化情况进行观测，为保证实验结果的准确性，科研人员应注意减
小植株大小、光照、温度、湿度、土壤条件等无关变量对实验结果
的影响。
（2）红花和粉白花野生巨紫荆叶片净光合速率日变化曲线均为双峰
曲线，且第一个峰值均大于第二个峰值，试分析原因：____________
__________________________________________。
14：00时相比，时气孔导度高，有利于暗反应进行
[解析] 红花和粉白花野生巨紫荆叶片净光合速率日变化曲线均为双
峰曲线，且第一个峰值均出现在 ，第二个峰值均出现在
， 与14：00相比，光照强度类似，但10：00时气孔导
度高，有利于暗反应进行。
（3） ，“光合午休”现象明显，研究人员提出两种推测：一种
是气孔导度降低，引起__________________，直接影响暗反应；一种
是温度升高，导致__________________上的光合色素被破坏或酶的活
性降低，使光反应减弱，供给暗反应的______________减少，导致光
合能力降低。
二氧化碳供应不足
叶绿体类囊体薄膜
和
[解析] 出现“光合午休”的两种推测：一种是气孔导度降低，引起二
氧化碳供应不足，直接影响暗反应；一种是温度升高，导致叶绿体
类囊体薄膜上的光合色素被破坏或酶的活性降低，使光反应减弱，
供给暗反应的和 减少，导致光合能力降低。
（4）水分利用效率 也是农业生产中需要关注的一个重要指标，
可用净光合速率/蒸腾速率来表示。蒸腾速率是指植物在一定时间内单
位叶面积蒸腾的水量。净光合速率相同的情况下，即产量相似时，
数值越低意味着在实际农业生产中__________________________
____________。，红花野生巨紫荆的 数值的变
化为______（填“上升”“不变”或“下降”），原因是_________________
____________________________________________________________
_____________。
蒸腾速率越高（或需要补充更多的水分）
下降
，红花野生巨紫荆的净光合速率下降，而蒸腾速率基本不变，所以其数值下降
[解析] 根据水分利用效率的定义可知，在净光合速率相同的情况
下， 数值越低意味着在实际农业生产中蒸腾速率越高，即一定
时间内单位叶面积蒸腾的水量越多。 ，红花野生巨
紫荆的净光合速率降低，而蒸腾速率基本不变，故此期间红花野生
巨紫荆的 数值下降。
自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析
1.自然环境中一昼夜植物吸收速率的变化曲线
点:凌晨,温度降低,细胞呼吸减弱, 释放减少。
点:有微弱光照,植物开始进行光合作用。
[题后归纳]
段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。
点:光合作用强度等于细胞呼吸强度。
段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。
点:温度过高,部分气孔关闭,出现“光合午休”现象。
点:光合作用强度等于细胞呼吸强度。
段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。
段:没有光照,光合作用停止,只进行细胞呼吸。
段:制造有机物的时间段。
段:积累有机物的时间段。
一昼夜有机物的积累量,其中、、 分别表示曲线
和横轴围成的面积。
2.密闭容器中一昼夜 浓度的变化曲线
注意:分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时,应分析曲线变化趋势的
快慢,也就是斜率。
段:无光照,植物只进行细胞呼吸。
段:温度降低,细胞呼吸减弱（曲线斜率下降）。
段:有微弱光照,植物开始进行光合作用,但光合作用强度小于细胞呼
吸强度。
D点:光照增强,光合作用强度等于细胞呼吸强度。
段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。其中 段表示“光合午休”现象。
点:光合作用强度等于细胞呼吸强度。
段:光照继续减弱,光合作用强度小于细胞呼吸强度,直至光合作用完
全停止。
点低于A点:一昼夜,密闭容器中 浓度减小,即光合作用总量大于细
胞呼吸总量,植物能正常生长（若 点高于A点,植物不能正常生长）。
经典真题·明考向
1.[2023·北京卷] 在两种光照强度下，不同温度对
某植物 吸收速率的影响如图。对此图理解错误
的是（ ）
A.在低光强下， 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，点左侧 吸收速率升高与光合
酶活性增强相关
C.在图中两个 点处，植物均不能进行光合作用
D.图中 点处光合速率与呼吸速率的差值最大
√
A正确；在高光强下，点左侧 吸收速率升高的主要原因是光合
酶的活性增强，B正确； 点代表呼吸速率等于光合速率，植物可
以进行光合作用，C错误；图中点处 吸收速率最大，即净光合
速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。
[解析] 本实验的自变量为光照强度和温度，因变
量为吸收速率。 吸收速率代表净光合速率，
低光强下， 吸收速率随叶温升高而下降的原
因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的 减少，
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 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
√
[解析] 在适宜且恒定的温度和光照条件下，密闭容器内培养的小麦
同时进行光合作用和呼吸作用，在培养初期，容器内 含量逐渐降
低，说明初期光合作用消耗的速率大于呼吸作用释放 的速率，
之后含量保持相对稳定，说明光合作用消耗 的速率等于呼吸
作用产生 的速率，即光合速率等于呼吸速率，D正确。
3.[2023·广东卷] 光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规
栽培时，水稻野生型的产量和黄绿叶突变体 的产量差异不明
显,但在高密度栽培条件下 产量更高，其相关生理特征见下表和图。
（光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合
过程中吸收的与呼吸过程中释放的 等量时的光照强度。）
水稻材料 类胡萝卜素/叶绿素
4.08 0.63 0.15
1.73 0.47 0.27
分析图表，回答下列问题:
（1） 叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和__________________
_________，叶片主要吸收可见光中的____________光。
类胡萝卜素/叶绿素的值较高
蓝紫光和红
[解析] 根据表格信息可知， 植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/
叶绿素的值较高，故叶片呈现出黄绿色。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， 叶片中既有叶绿素，也有类
胡萝卜素，其叶片主要吸收蓝紫光和红光。
（2）光照强度逐渐增加达到时， 的净光合速
率较 更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加。
比较两者的光饱和点，可得 ______ （填“高于”“低于”或“等于”）
。 有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和______
____________________。
等于
呼吸强度高，释放量大
[解析] 光照强度逐渐增加达到时， 的净光合
速率较 更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，
说明二者的光饱和点相同。光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的
光照强度， 有较高的光补偿点，一方面可能因为其叶绿素含量较
低导致相同光照强度下光合速率较低，另一方面可能因为 呼吸强
度较高。
（3）与相比， 叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光
可到达下层叶片，且 群体的净光合速率较高，表明该群体_______
__________，是其高产的原因之一。
光能的利用充分
[解析] 群体净光合速率较高表明该群体对光能的利用更充分，因
此其产量较高。
（4）试分析在范围的低光照强度下， 和
净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。
在此基础上,分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度
条件下和 的净光合速率，提出一个科学问题：______________
______________________________。
为什么高光照强度下，的净光合速率高于
[答案]
[解析] 的呼吸速率和光补偿点均大于 ，结合图b
和图c，可绘制在 范围的低光照强
度下，和 的净光合速率，见答案。根据两图，比
较高光照强度和低光照强度下和 的净光合速率，
可提出问题如为什么高光照强度下，的净光合速率高于
（合理即可）。
备用习题
1.如图所示为菠菜叶肉细胞内的部分能量转换过程,下列说法正确的是 ( )
A.①②都发生在叶绿体,③④分别发生在细胞质基质和线粒体
B.类囊体膜上的四种色素吸收的光波长有差异,但都可用于①
C.光合速率等于呼吸速率时②储存的能量等于④释放的能量
D.②一般与放能反应相联系,③一般与吸能反应相联系
√
[解析] ①过程表示光反应,②过程表示暗反应,都发生在叶绿体中,③过程是细胞呼吸,有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中,④表示ATP水解释放能量的过程,发生在细胞中,A错误;四种色素中叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,而胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,它们吸收的光波长有差异,但都可用于①光反应,B正确;②将能量储存在有机物中,而有机物氧化分解释放的能量主要以热能形式散失,部分储存在ATP中,故光合速率等于呼吸速率时,②储存的能量大于④ATP释放的能量,C错误;②是ATP的水解过程,一般与吸能反应相联系,③是ATP的合成过程,一般与放能反应相联系,D错误。
2. 光呼吸是进行光合作用的细胞可发生的一个生化过程。如图为某植物光合作用和光呼吸过程中C的部分转移途径,其中过程①②属于卡尔文循环,过程③④属于光呼吸。
回答下列问题:
(1)光呼吸过程需要在 (填“无”或“有”)光条件下进行,判断的理由是 。
[解析]分析图示可知,光呼吸需要用到O2为原料,有光条件下,植物才能进行光合作用产生O2与RuBP结合,故光呼吸过程需要在有光条件下进行。
有光条件下,植物才能进行光合作用产生O2,与RuBP结合
有
(2)Rubisco既可以参与卡尔文循环的过程②,又可以参与光呼吸的过程③,O2和CO2会竞争该酶的同一活性位点,据图分析,O2/CO2值较 高 (填“高”或“低”),有利于光呼吸的进行。光呼吸的进行会抑制光合作用的进行,据图分析,原因是______________________________________
___________。
光呼吸会消耗RuBP,导致参与卡尔文循环的RuBP减少
[解析] O2和CO2会竞争Rubisco的同一活
性位点,高浓度的氧气、低浓度的二氧化
碳环境会促进光呼吸,抑制CO2的固定,因
此O2/CO2值较高,有利于光呼吸的进行。光呼吸会消耗RuBP,导致参与卡尔文循环的RuBP减少,从而抑制光合作用的进行。
(3)从物质代谢的角度分析,光呼吸与有氧呼吸在利用O2方面的差异是 _________________________________________________________________ 。
[解析]由图可知,在光呼吸阶段,O2与RuBP反应生成C2;而在有氧呼吸的第三阶段,O2与[H]结合生成水并释放大量能量。
光呼吸过程中O2与RuBP反应生成C2,有氧呼吸过程中O2与[H]结合生成水
3. 用密闭的培养瓶培养等量的绿藻(单细胞藻类),将其置于4种不同温度(t1A.氧气消耗的场所为线粒体基质,产生的场所为叶绿体中的类囊体薄膜
B.温度逐渐升高过程中,绿藻的光反应速率不变,暗反应速率增加
C.温度逐渐升高过程中,绿藻的光合速率和呼吸速率均逐渐增加
D.温度为t3时,光照时间至少长于16小时绿藻才能正常生长
√
[解析] 绿藻是真核生物,有氧呼吸的主要场所是线粒体,氧气消耗的场所为线粒体内膜,光合作用中O2产生的场所为叶绿体中的类囊体薄膜,A错误;总光合速率=净光合速率+呼吸速率,图中光照条件下氧气增加量可代表净光合速率,黑暗条件下氧气消耗量可表示呼吸速率,据图可知,温度逐渐升高的过程中,绿藻的光合速率逐渐增加,即绿藻的光反应速率和暗反应速率均增加,绿藻的呼吸速率也逐渐增加,B错误,C正确;温度为t3时,假设光照时间至少长于n小时绿藻才能正常生长,则应满足12n-8(24-n)=0,可求得n=9.6,D错误。
4. 在北方夏季晴朗的某一天24小时内,对某植物通过测定和计算得出了该植物一天中净光合速率及总光合速率变化曲线图,如图中甲、乙所示。以下分析错误的是 ( )
A.曲线乙在a点上升的原因是温度下降,细胞呼吸减弱
B.e点时,该植物叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
C.d点后,曲线乙下降的原因是温度过高,导致气孔关闭
D.c点与e点,植物的呼吸速率相同
√
[解析] 分析曲线可知,a点无光照,只进行呼吸作用,所以曲线乙在a点上升的原因是温度下降,细胞呼吸减弱,CO2释放减少,A正确;图中e点整个植株的净光合速率为0,由于植物体内有许多细胞不能进行光合作用,但还在不断进行呼吸作用消耗有机物,所以e点叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率,B错误;d点后,曲线乙下降的原因是温度过高,导致气孔部分关闭,CO2吸收减少,使光合作用强度降低,C正确;总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率,分析图可知,图中c、e两点整个植株的净光合速率为0,总光合作用速率也相等,所以c点与e点,植物的呼吸速率相同,D正确。
5. 某生物研究小组以菠菜为材料探究光照强度和CO2浓度对光合作用强度的影响,图甲表示探究光照强度对光合作用强度的影响;图乙表示探究CO2浓度对光合作用强度的影响,其结果如图丙。下列说法正确的是( )
A.为使叶圆片全部沉到水底,抽气时应快速拉动注射器的活塞
B.图甲中可通过调节光源与烧杯的距离来控制自变量
C.将图乙装置中的NaHCO3溶液换成等量的NaOH溶液,可用于测定叶圆片的呼吸作用速率
D.图丙中bc段曲线平缓,此段光合作用的限制因素主要是二氧化碳的浓度
√
[解析] 为使叶圆片全部沉到水底,抽气时应缓慢多次拉动注射器的活塞,使胞间二氧化碳排出来,A错误;甲实验自变量为光照强度,图甲中可通过调节光源与烧杯的距离来控制自变量,B正确;呼吸速率需在黑暗条件下测定,且NaOH溶液会吸收二氧化碳,呼吸作用释放出来的二氧化碳被吸收,叶圆片不能上浮,无法测量呼吸作用速率,C错误;图丙中bc段NaHCO3溶液浓度逐渐升高,但bc段曲线平缓,所以此段光合作用的限制因素可能为光照强度,D错误。
作业手册
（限时：30分钟）
题组一 光合作用与细胞呼吸的关系
1.[2024·福建福州模拟] 下列有关水稻叶肉细胞内和 的叙
述，正确的是（ ）
A.有氧条件下， 在细胞质基质中产生，在线粒体中被消耗
B.无氧条件下， 在细胞质基质中产生，但不被消耗
C.光合作用中产生的 将从类囊体薄膜转移到叶绿体基质中为
的固定供氢
D.细胞呼吸过程中产生的 与氧结合形成水分子，并释放大量能量
√
[解析] 有氧条件下，在细胞质基质和线粒体基质中都产生 ，
在线粒体内膜上消耗 ，A错误；无氧条件下细胞进行无氧呼
吸， 在第一阶段产生，在第二阶段消耗，两个阶段都在细胞质
基质中进行，B错误；光合作用中产生的 将从类囊体薄膜转
移到叶绿体基质中为 的还原提供能量和作还原剂，C错误；在有氧
呼吸第三阶段，有氧呼吸第一、二阶段产生的 与氧结合形成水
分子，并释放大量能量，D正确。
2.[2025·湖南岳阳月考] 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、 为光
合作用的原料，①～④表示相关过程，下列有
关说法不正确的是（ ）
A.图中①过程进行的场所是叶绿体基粒囊状结构薄膜
B.光合作用过程中 来源于①过程中的水在光的作用下的分解，
用于③过程中 的还原
C.在有氧呼吸的第一阶段，除了产生、 外，产物中还有丙酮酸
D.①②④过程中产生 最多的是②过程
√
[解析] ②④过程属于呼吸作用，①过程属于光合作用，产生 的
量不能直接比较，D错误。
3.[2024·浙江杭州一模] 光合作用与呼吸作用环环相扣、相互依存，两
者虽然都是为植物的存活而作为整体进行服务，但二者又有各自独立
的工作系统，所以又互为个体。如图是某植物光合作用和细胞呼吸过
程示意图，Ⅰ 代表物质，①～③代表过程。下列叙述正确的是
（ ）
A.甲过程中的 Ⅰ 物质与乙过程中的 物质所含元素不一致
B.乙过程中①过程与②过程所产生的能量之和多于③过程所产生的能量
C.叶肉细胞中甲过程产生的 Ⅳ 物质多于乙过程所消耗的Ⅳ物质时，
植物将生长
D.乙过程产生的并不能用于甲过程中 的还原
√
[解析] 甲过程中的Ⅰ物质是 ，乙过程中
的Ⅴ是，二者所含元素都是C、、 、
、 ，A错误；乙过程中①是有氧呼吸第一阶
段，②是有氧呼吸第二阶段，③是有氧呼吸第
三阶段，③过程所产生的能量远远多于①和②产生能量之和，B错误；
甲是光合作用，乙是有氧呼吸，叶肉细胞有机物的产生量多于植物
所有细胞呼吸消耗量时植物才能生长，C错误；甲是光合作用，乙是
有氧呼吸，甲过程中的还原所需 来源于光反应过程，乙过程
产生的 用于其他各项生命活动，D正确。
题组二 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的辨析
4.[2024·山东济南模拟] 在 浓度一定、温度适宜的情况下，测得灌
浆期（种子成熟的一个阶段）的小麦植株在不同光照条件下的 的
吸收速率为 ，下列叙述不正确的是（ ）
A.当 时，叶肉细胞的光合作用强度等于呼吸作用强度
B.该实验的目的是探究光照强度对光合作用的影响
C.该实验应该在密闭、透明的装置中进行
D.当时，细胞内 的生成不是只发生于线粒体
√
[解析] 在不同光照条件下吸收 的速率代表了净光合速率，如果
，说明植株的光合速率等于呼吸速率，而此时叶肉细胞的光合
作用强度大于呼吸作用强度，A错误；该实验的自变量是不同光照强
度，因此该实验探究的是光照强度对光合作用的影响，B正确；因为
测定的是不同光照条件下的的吸收速率，为了防止大气中 的
干扰，实验应在密闭且透明的装置内进行，C正确；当 时，植
株可能仍在进行光合作用，只是光合作用强度小于呼吸作用强度，
即使植株只进行呼吸作用，细胞内生成 的场所除了线粒体，还
有细胞质基质，D正确。
5.[2024·湖北武汉三模] 研究人员对密闭蔬菜大棚中的黄瓜植株进行了
一昼夜的光合作用和呼吸作用调查，结果如下图所示，、、
分别表示图中相应图形的面积。下列叙述错误的是（ ）
A.与其他时间相比，点时密闭大棚中 浓
度达到最高， 浓度达到最低
B.C点过后光照强度降低，短时间内叶绿体中
含量升高
C.B点和D点时黄瓜植株光合作用速率等于呼
吸作用速率
D.一昼夜后，黄瓜植株有机物的增加量可表
示为
√
[解析] B点之前经过一晚上的呼吸作
用植株释放、消耗 ，且6点前
光合作用速率小于呼吸作用速率，因
此大棚中的 浓度在B点达到最大，
而 浓度在该点降到最低，此后由于光合作用速率大于呼吸作用速
率，浓度开始下降，浓度开始升高，即B点时大棚中 浓度
最高， 浓度最低，A错误；C点过后光照强度降低，光反应产生的
和减少，则还原速率减慢， 消耗减少，而短时间内
合成速率不变，因此短时间内 含量升高，B正确；
图中B点和D点表示 的吸收量或
的释放量为0，即黄瓜植株光合
作用速率等于呼吸作用速率，C正确；
图中、分别表示 时、
时呼吸消耗的有机物量， 表示 时光合作用积累的有机物量，因此，经过一昼夜后，黄瓜植株有机物的增加量应为
，D正确。
6.[2024·陕西咸阳模拟] 科研人员研究了温
度对人工种植的番茄幼苗光合作用与呼吸
作用的影响，其他条件相同且适宜，实验
结果如图所示。据图分析，下列说法错误
的是（ ）
A.实际光合作用的最适温度在 之间
B.点时，叶绿体吸收量与线粒体产生 量达到平衡
C.持续光照条件下， 最有利于番茄幼苗生长
D.日夜各12小时， 最有利于番茄幼苗生长
√
[解析] 实际光合速率净光合速率 呼
吸速率， 环境中番茄幼苗的实际光
合速率为， 环境
中番茄幼苗的实际光合速率为
，故实际光合作用的最适温度在 之间，
A正确； 点时，净光合速率大于0，说明光合作用速率大于呼吸作
用速率，叶绿体吸收量大于线粒体产生 量，B错误；在持续
光照下，图中数据表明在 时，植物的净光合速率最大，最有利
于番茄幼苗生长，C正确；
黑暗条件下植物 释放量表示呼吸速率，
光照条件下植物 吸收量表示净光合速
率，日夜各12小时，积累的有机物量为净
光合速率呼吸速率 ，据图中数
据可知 时积累的有机物最多，最有利
于番茄幼苗生长，D正确。
7.[2024·江西师大附中模拟] 光饱和点为光合速率达到最大时所需的最
小光照强度。科研人员研究了镉胁迫下硅对烟草光合作用的影响，部
分实验结果如表所示。下列相关叙述正确的是（ ）
处理
对照组 20.57 1200 1072 260 1.35
镉处理 组 5.4 900 168 300 0.56
9.33 1050 190 268 0.9
A.镉 硅处理组总叶绿素含量高于镉处理组，原因是硅可用于叶绿素
的合成
B.光照强度为时，镉处理组 的吸收速率为
C.对照组与镉硅处理组相比，胞间 浓度基本一致，说明二者的净
光合速率相等
D.镉胁迫条件下使用硅处理，气孔因素并不是使烟草植株光合作用改
善的主要因素
√
[解析] 硅不能用于叶绿素的合成，叶绿素的合成需要 等元素，A
错误；光照强度为 时，早已达到镉处理组的光饱和点，此时
实际光合速率为，即 的固定速率为
，而 的吸收速率反映净光合速率，由表无法
得知呼吸速率，不能计算净光合速率，B错误；对照组与镉 硅处理
组相比，胞间 浓度基本一致，但二者的实际光合速率不同，呼吸
速率未知，无法判断二者的净光合速率是否相等，C错误；镉胁迫条
件下使用硅处理，植株气孔导度增加不明显，但胞间 浓度反而降
低，说明气孔因素并不是改善烟草光合作用的主要因素，D正确。
综合应用练
8.[2024·天津河西区质检] 如图 Ⅰ 表示银杏叶肉细胞内部分代谢过程，
甲～丁表示物质，①~⑤表示过程。某科研小组研究了不同温度条件
下 浓度对银杏净光合速率的影响，得到如图 Ⅱ 所示曲线，已知除
自变量外，其他条件相同且适宜。请回答下列问题：
（1）图 Ⅰ 中的乙是________。①~⑤过程中，发生在生物膜上的有
______。
丙酮酸
①⑤
[解析] 在有氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解产生丙酮酸和
，即物质乙为丙酮酸；据图可知，①是光合作用的光反
应阶段，②是有氧呼吸的第二阶段，③是光合作用的暗反应阶段，
④是有氧呼吸的第一阶段，⑤是有氧呼吸的第三阶段，①~⑤过程中，
发生在生物膜上的有①（叶绿体类囊体薄膜上）⑤（线粒体内膜
上）。
（2）据图 Ⅱ 可知，当浓度低于时， 条件
下的银杏净光合速率高于 条件下的，其原因可能是____________
____________________________________________________________
_______________________。
浓度较低，限制了银杏植株的光合作用，而条件下银杏植株的呼吸作用较强，消耗的有机物较多
[解析] 是暗反应的原料，而净光合速率 总光合速率-呼吸速率，
据图 Ⅱ 可知，当浓度低于时， 条件下的
银杏净光合速率高于条件下的，其原因可能是 浓度较低，
限制了银杏植株的光合作用，而 条件下银杏植株的呼吸作用较
强，消耗的有机物较多。
（3）科研小组测定了银杏叶片在 时，不同氧气浓度下的净光合
速率（以 的吸收速率为指标），部分数据如表所示。
氧气浓度
23 9
探究氧气浓度对光合作用是否产生影响，在表中数据的基础上，可在
______条件下测定相应氧气浓度下银杏叶片的呼吸速率。假设在温度
为的情况下，氧气浓度为 时，银杏叶片呼吸速率为
，氧气浓度为 时，银杏叶片呼吸速率为
，如果 ，说明____________________
__________________________________。
黑暗
氧气浓度为时的总光合速率和氧气浓度为时的相等
9.[2024·河北保定模拟] 为探究外界环境因素对绿色植物光合作用的影
响，某科研小组进行了实验探究，结果如图所示。已知温度适宜并保
持不变，且实际光合速率呼吸速率 净光合速率。不考虑无氧呼吸，
回答下列问题：
（1）该实验的自变量为_______________
_____。点时，生成 的具体场所为
____________， 点时植物光合作用所需
的 来自________________。
浓度和光照强度
线粒体基质
线粒体和细胞外
[解析] 分析题图可知，该实验的自变量为浓度和光照强度， 点
时，植物只进行呼吸作用，生成的具体场所为线粒体基质； 点
时，植物既进行光合作用，又进行呼吸作用，且净光合速率大于零，
故植物光合作用所需的 来自线粒体和细胞外。
（2）若将该植株先放于黑暗条件
下，再放于点条件下 ，
则 内该植株的有机物积累量
约为______（用 吸收量表
示）。
1200
[解析] 将该植株先放于黑暗条件下，植物呼吸作用释放的
量为，再放于点条件下，植物吸收的 量
为，故 内该植株的有机物积累量
（用吸收量表示）约为 。
（3）曲线 Ⅰ、曲线 Ⅱ 、曲线 Ⅲ 分别为实验
Ⅰ、实验 Ⅱ 、实验 Ⅲ 的结果。 点时，实验
Ⅱ 和实验 Ⅲ 的实际光合速率______
（填“相同”或“不同”）。已知 饱和点为植
相同
物的光合速率达到最大时对应的浓度，则实验 Ⅰ 的 饱和点大
于实验 Ⅱ 和实验 Ⅲ 的，从光合作用中的物质角度分析，原因是
____________________________________________________________
____________________________________________________________
_____________________________ 。
实验 Ⅰ 光照强度大，光反应速率大，为暗反应提供更多的
和，暗反应速率加快，使植物利用更多的 才能达到最大光合
速率，故实验Ⅰ的 饱和点更高
[解析] 点时，实验 Ⅱ 和实验 Ⅲ 的呼吸速率相同，净光合速率相
同，实际光合速率呼吸速率净光合速率，故 点时，实验 Ⅱ 和实
验 Ⅲ 的实际光合速率也相同。
10.[2024·天津蓟州区一模] 如图是有关棉花成熟绿叶组织的相关图解，其
中图甲是叶肉细胞的光合作用过程图解；图乙表示某光照强度和适宜温
度下，光合作用强度增长率随 浓度变化的情况。请回答下列问题：
（1）由图甲可知，甲、乙分别代表的物质是_____________、
______________。过程 Ⅰ 发生在叶绿体的类囊体薄膜上，该过程表示
________。
二氧化碳/
和
光反应
（2）过程 Ⅱ 发生的场所是____________________，该过程形成的
中的能量通过呼吸链转移到____________（填物质名称）中。
线粒体中产生的 扩散到相邻细胞的叶绿体中被利用至少要经过___
层生物膜。
细胞质基质、线粒体
腺苷三磷酸
6
[解析] 过程 Ⅱ 分解有机物产生 属于细胞呼吸，发生在细胞质基
质、线粒体中，该过程形成的 中的能量通过呼吸链转移到腺苷
三磷酸 中。线粒体中产生的二氧化碳扩散到相邻细胞的叶绿体
被利用至少要先后经过线粒体内膜、线粒体外膜、两层细胞膜、叶
绿体外膜、叶绿体内膜，共6层生物膜。
（3）图乙中限制D点光合作用速率的主要环境因素是__________。
光照强度
[解析] 影响光合作用的环境因素有光照强度、温度和二氧化碳浓度
等，图乙中D点时光合作用强度增长率不再随 浓度的增大而增大，
且实验是在适宜温度下进行的，故此时限制光合作用速率的主要环
境因素是光照强度。
（4）从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶
片，抽取圆叶片内的气体，平均分成若干份，然后，置于不同浓度的
溶液中，给予相同的一定强度光照，在最适温度下测量圆叶
片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成曲线如图丙。
①该实验的目的是探究浓度（或 溶液浓度）对__________
____的影响。
光合作用速率
[解析] 由题意“置于不同浓度的 溶液中，给予相同的一定强
度光照”可知，该实验的自变量是不同浓度的 溶液，而
溶液可以为光合作用提供 ，因此该实验的目的是探究
浓度（或 溶液浓度）对光合作用速率的影响。
② 段曲线平缓的限制因素主要是__________。
而点以后曲线上行，其原因可能是 溶液浓度太大__________
_____，从而影响细胞代谢。
光照强度
导致细胞失水
[解析] 段 浓度逐渐增大，但光合速率基本不变，曲线平缓的
限制因素可能是光照强度； 点以后曲线上行，说明光合作用强度逐
渐减弱，其原因可能是 溶液浓度太大，导致细胞失水而影响
细胞代谢。
（5）在光能的驱动下，蛋白质及色素分子进行电子传递，将来源于
________的电子传递给并与 合成了________。
水/
快速核答案
考点一 光合作用与细胞呼吸的关系（迁移·提能类）
重点难点 深剖析
2.光反应 还原
典型例题 提能力
1.A 2.C
考点二 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的辨析（迁移·应用类）
重点难点 深剖析
1.净光合速率细胞呼吸速率
典型例题 提能力
命题角度一 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的辨析
1.D 2.A
命题角度二 自然环境以及密闭环境中植物光合作用分析
3.B
4.（1）植株大小、光照、温度、湿度、土壤条件等无关变量 （2）
14：00时相比，时气孔导度高，有利于暗反应进行 （3）二
氧化碳供应不足,叶绿体类囊体薄膜,和 （4）蒸腾速率越
高（或需要补充更多的水分） 下降 ，红花野生巨紫荆的净光合速率下降，而蒸腾速率基本不变，所以其数值下降
经典真题·明考向
1.C 2.D
3.（1）类胡萝卜素/叶绿素的值较高 蓝紫光和红 （2）等于 呼吸强度高，释放量大 （3）光能的利用充分 （4）为什么高光照强度下，的净光合速率高于
题组一 光合作用与细胞呼吸的关系
1.D 2.D 3.D
题组二 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的辨析
4.A 5.A 6.B 7.D
综合应用练
8.（1）丙酮酸 ①⑤ （2）浓度较低，限制了银杏植株的光合作用，而条件下银杏植株的呼吸作用较强，消耗的有机物较多
（3）黑暗 氧气浓度为时的总光合速率和氧气浓度为时的相等
9.（1）浓度和光照强度 线粒体基质 线粒体和细胞外 （2）
1200 （3）相同 实验 Ⅰ 光照强度大，光反应速率大，为暗反应提供更多的和，暗反应速率加快，使植物利用更多的才能达到最大光合速率，故实验Ⅰ的饱和点更高
10.（1）二氧化碳/和 光反应 （2）细胞质基质、线粒体,腺苷三磷酸 6 （3）光照强度 （4）①光合作用速率 ②光照强度 导致细胞失水 （5）水/课时作业(十五) 光合作用与细胞呼吸的综合分析
1.D [解析] 有氧条件下,在细胞质基质和线粒体基质中都产生NADH,在线粒体内膜上消耗NADH,A错误;无氧条件下细胞进行无氧呼吸,NADH在第一阶段产生,在第二阶段消耗,两个阶段都在细胞质基质中进行,B错误;光合作用中产生的 NADPH将从类囊体薄膜转移到叶绿体基质中为C3的还原提供能量和作还原剂,C错误;在有氧呼吸第三阶段,有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH与氧结合形成水分子,并释放大量能量,D正确。
2.D [解析] ②④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。
3.D [解析] 甲过程中的Ⅰ物质是NADPH,乙过程中的Ⅴ是NADH,二者所含元素都是C、H、O、N、P,A错误;乙过程中①是有氧呼吸第一阶段,②是有氧呼吸第二阶段,③是有氧呼吸第三阶段,③过程所产生的能量远远多于①和②产生能量之和,B错误;甲是光合作用,乙是有氧呼吸,叶肉细胞有机物的产生量多于植物所有细胞呼吸消耗量时植物才能生长,C错误;甲是光合作用,乙是有氧呼吸,甲过程中C3的还原所需ATP来源于光反应过程,乙过程产生的ATP用于其他各项生命活动,D正确。
4.A [解析] 在不同光照条件下吸收CO2的速率代表了净光合速率,如果a=0,说明植株的光合速率等于呼吸速率,而此时叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度,A错误;该实验的自变量是不同光照强度,因此该实验探究的是光照强度对光合作用的影响,B正确;因为测定的是不同光照条件下的CO2的吸收速率,为了防止大气中CO2的干扰,实验应在密闭且透明的装置内进行,C正确;当a<0时,植株可能仍在进行光合作用,只是光合作用强度小于呼吸作用强度,即使植株只进行呼吸作用,细胞内生成ATP的场所除了线粒体,还有细胞质基质,D正确。
5.A [解析] B点之前经过一晚上的呼吸作用植株释放CO2、消耗O2,且6点前光合作用速率小于呼吸作用速率,因此大棚中的CO2浓度在B点达到最大,而O2浓度在该点降到最低,此后由于光合作用速率大于呼吸作用速率,CO2浓度开始下降,O2浓度开始升高,即B点时大棚中CO2浓度最高,O2浓度最低,A错误;C点过后光照强度降低,光反应产生的ATP和NADPH减少,则C3还原速率减慢,C3消耗减少,而短时间内C3合成速率不变,因此短时间内C3含量升高,B正确;图中B点和D点表示CO2的吸收量或CO2的释放量为0,即黄瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率,C正确;图中SM、SN分别表示0~6时、18~24时呼吸消耗的有机物量,Sm表示6~18时光合作用积累的有机物量,因此,经过一昼夜后,黄瓜植株有机物的增加量应为Sm-SM-SN,D正确。
6.B [解析] 实际光合速率=净光合速率+呼吸速率,30 ℃环境中番茄幼苗的实际光合速率为3+3.5=6.5 mg/h,35 ℃环境中番茄幼苗的实际光合速率为3.5+3=6.5 mg/h,故实际光合作用的最适温度在30~35 ℃之间,A正确;P点时,净光合速率大于0,说明光合作用速率大于呼吸作用速率,叶绿体吸收CO2量大于线粒体产生CO2量,B错误;在持续光照下,图中数据表明在25 ℃时,植物的净光合速率最大,最有利于番茄幼苗生长,C正确;黑暗条件下植物CO2释放量表示呼吸速率,光照条件下植物CO2吸收量表示净光合速率,日夜各12小时,积累的有机物量为净光合速率×12-呼吸速率×12,据图中数据可知20 ℃时积累的有机物最多,最有利于番茄幼苗生长,D正确。
7.D [解析] 硅不能用于叶绿素的合成,叶绿素的合成需要Mg等元素,A错误;光照强度为1200 lx时,早已达到镉处理组的光饱和点,此时实际光合速率为5.4 μmol·m-2·s-1,即CO2的固定速率为5.4 μmol·m-2·s-1,而CO2的吸收速率反映净光合速率,由表无法得知呼吸速率,不能计算净光合速率,B错误;对照组与镉+硅处理组相比,胞间CO2浓度基本一致,但二者的实际光合速率不同,呼吸速率未知,无法判断二者的净光合速率是否相等,C错误;镉胁迫条件下使用硅处理,植株气孔导度增加不明显,但胞间CO2浓度反而降低,说明气孔因素并不是改善烟草光合作用的主要因素,D正确。
8.(1)丙酮酸 ①⑤
(2)CO2浓度较低,限制了银杏植株的光合作用,而28 ℃条件下银杏植株的呼吸作用较强,消耗的有机物较多
(3)黑暗 氧气浓度为2%时的总光合速率和氧气浓度为20%时的相等
[解析] (1)在有氧呼吸的第一阶段,葡萄糖分解产生丙酮酸和[H](NADH),即物质乙为丙酮酸;据图可知,①是光合作用的光反应阶段,②是有氧呼吸的第二阶段,③是光合作用的暗反应阶段,④是有氧呼吸的第一阶段,⑤是有氧呼吸的第三阶段,①~⑤过程中,发生在生物膜上的有①(叶绿体类囊体薄膜上)⑤(线粒体内膜上)。(2)CO2是暗反应的原料,而净光合速率=总光合速率-呼吸速率,据图 Ⅱ 可知,当CO2浓度低于400 μmol·mol-1时,15 ℃条件下的银杏净光合速率高于28 ℃条件下的,其原因可能是CO2浓度较低,限制了银杏植株的光合作用,而28℃条件下银杏植株的呼吸作用较强,消耗的有机物较多。
9.(1)CO2浓度和光照强度 线粒体基质 线粒体和细胞外
(2)1200
(3)相同 实验 Ⅰ 光照强度大,光反应速率大,为暗反应提供更多的NADPH和ATP,暗反应速率加快,使植物利用更多的CO2才能达到最大光合速率,故实验Ⅰ的CO2饱和点更高
[解析] (1)分析题图可知,该实验的自变量为CO2浓度和光照强度,a点时,植物只进行呼吸作用,生成CO2的具体场所为线粒体基质;p点时,植物既进行光合作用,又进行呼吸作用,且净光合速率大于零,故植物光合作用所需的CO2来自线粒体和细胞外。(2)将该植株先放于黑暗条件下12 h,植物呼吸作用释放的CO2量为20×12=240 mg,再放于d点条件下12 h,植物吸收的CO2量为120×12=1440 mg,故24 h内该植株的有机物积累量(用CO2吸收量表示)约为1440-240=1200 mg。(3)p点时,实验 Ⅱ 和实验 Ⅲ 的呼吸速率相同,净光合速率相同,实际光合速率=呼吸速率+净光合速率,故p点时,实验 Ⅱ 和实验 Ⅲ 的实际光合速率也相同。
10.(1)二氧化碳/CO2 NADPH和ATP 光反应 (2)细胞质基质、线粒体 腺苷三磷酸 6 (3)光照强度 (4)光合作用速率 光照强度 导致细胞失水 (5)水/H2O NADPH
[解析] (2)过程 Ⅱ 分解有机物产生CO2属于细胞呼吸,发生在细胞质基质、线粒体中,该过程形成的NADH中的能量通过呼吸链转移到腺苷三磷酸(ATP)中。线粒体中产生的二氧化碳扩散到相邻细胞的叶绿体被利用至少要先后经过线粒体内膜、线粒体外膜、两层细胞膜、叶绿体外膜、叶绿体内膜,共6层生物膜。(3)影响光合作用的环境因素有光照强度、温度和二氧化碳浓度等,图乙中D点时光合作用强度增长率不再随CO2浓度的增大而增大,且实验是在适宜温度下进行的,故此时限制光合作用速率的主要环境因素是光照强度。(4)①由题意“置于不同浓度的NaHCO3溶液中,给予相同的一定强度光照”可知,该实验的自变量是不同浓度的NaHCO3溶液,而NaHCO3溶液可以为光合作用提供CO2,因此该实验的目的是探究CO2浓度(或NaHCO3溶液浓度)对光合作用速率的影响。②bc段CO2浓度逐渐增大,但光合速率基本不变,曲线平缓的限制因素可能是光照强度;c点以后曲线上行,说明光合作用强度逐渐减弱,其原因可能是NaHCO3溶液浓度太大,导致细胞失水而影响细胞代谢。课时作业(十五) 光合作用与细胞呼吸的综合分析
题组一 光合作用与细胞呼吸的关系
1.[2024·福建福州模拟] 下列有关水稻叶肉细胞内NADH和 NADPH的叙述,正确的是 ( )
A.有氧条件下,NADH在细胞质基质中产生,在线粒体中被消耗
B.无氧条件下,NADH在细胞质基质中产生,但不被消耗
C.光合作用中产生的 NADPH将从类囊体薄膜转移到叶绿体基质中为CO2的固定供氢
D.细胞呼吸过程中产生的NADH与氧结合形成水分子,并释放大量能量
2.[2025·湖南岳阳月考] 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,下列有关说法不正确的是 ( )
A.图中①过程进行的场所是叶绿体基粒囊状结构薄膜
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过程中C3的还原
C.在有氧呼吸的第一阶段,除了产生[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
3.[2024·浙江杭州一模] 光合作用与呼吸作用环环相扣、相互依存,两者虽然都是为植物的存活而作为整体进行服务,但二者又有各自独立的工作系统,所以又互为个体。如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图, Ⅰ~Ⅶ 代表物质,①~③代表过程。下列叙述正确的是 ( )
A.甲过程中的 Ⅰ 物质与乙过程中的V物质所含元素不一致
B.乙过程中①过程与②过程所产生的能量之和多于③过程所产生的能量
C.叶肉细胞中甲过程产生的 Ⅳ 物质多于乙过程所消耗的Ⅳ物质时,植物将生长
D.乙过程产生的ATP并不能用于甲过程中C3的还原
题组二 总光合速率、净光合速率和呼吸速率的
辨析
4.[2024·山东济南模拟] 在CO2浓度一定、温度适宜的情况下,测得灌浆期(种子成熟的一个阶段)的小麦植株在不同光照条件下的CO2的吸收速率为a,下列叙述不正确的是 ( )
A.当a=0时,叶肉细胞的光合作用强度等于呼吸作用强度
B.该实验的目的是探究光照强度对光合作用的影响
C.该实验应该在密闭、透明的装置中进行
D.当a<0时,细胞内ATP的生成不是只发生于线粒体
5.[2024·湖北武汉三模] 研究人员对密闭蔬菜大棚中的黄瓜植株进行了一昼夜的光合作用和呼吸作用调查,结果如下图所示,SM、SN、Sm分别表示图中相应图形的面积。下列叙述错误的是 ( )
A.与其他时间相比,E点时密闭大棚中CO2浓度达到最高,O2浓度达到最低
B.C点过后光照强度降低,短时间内叶绿体中C3含量升高
C.B点和D点时黄瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率
D.一昼夜后,黄瓜植株有机物的增加量可表示为Sm-SM-SN
6.[2024·陕西咸阳模拟] 科研人员研究了温度对人工种植的番茄幼苗光合作用与呼吸作用的影响,其他条件相同且适宜,实验结果如图所示。据图分析,下列说法错误的是 ( )
A.实际光合作用的最适温度在30~35 ℃之间
B.P点时,叶绿体吸收CO2量与线粒体产生CO2量达到平衡
C.持续光照条件下,25 ℃最有利于番茄幼苗生长
D.日夜各12小时,20 ℃最有利于番茄幼苗生长
7.[2024·江西师大附中模拟] 光饱和点为光合速率达到最大时所需的最小光照强度。科研人员研究了镉胁迫下硅对烟草光合作用的影响,部分实验结果如表所示。下列相关叙述正确的是 ( )
处理 实际光 合速率/ (μmol CO2· m-2·s-1) 光饱和点 /lx 气孔导度 /(mmol· m-2 ·s-1) 胞间CO2 浓度/ (μL· L-1) 总叶绿 素含量/ (μg· cm-2)
对照组 20.57 1200 1072 260 1.35
镉处 理组 5.4 900 168 300 0.56
镉+硅 处理组 9.33 1050 190 268 0.9
A.镉+硅处理组总叶绿素含量高于镉处理组,原因是硅可用于叶绿素的合成
B.光照强度为1200 lx时,镉处理组CO2的吸收速率为5.4 μmol·m-2·s-1
C.对照组与镉+硅处理组相比,胞间CO2浓度基本一致,说明二者的净光合速率相等
D.镉胁迫条件下使用硅处理,气孔因素并不是使烟草植株光合作用改善的主要因素
综合应用练
8.[2024·天津河西区质检] 如图 Ⅰ 表示银杏叶肉细胞内部分代谢过程,甲~丁表示物质,①~⑤表示过程。某科研小组研究了不同温度条件下CO2浓度对银杏净光合速率的影响,得到如图 Ⅱ 所示曲线,已知除自变量外,其他条件相同且适宜。请回答下列问题:
(1)图 Ⅰ 中的乙是 。①~⑤过程中,发生在生物膜上的有 。
(2)据图 Ⅱ 可知,当CO2浓度低于400 μmol·mol-1时,15 ℃条件下的银杏净光合速率高于28 ℃条件下的,其原因可能是 。
(3)科研小组测定了银杏叶片在28 ℃时,不同氧气浓度下的净光合速率(以CO2的吸收速率为指标),部分数据如表所示。
氧气浓度 2% 20%
CO2的吸收速率/(mg·cm-2·h-1) 23 9
探究氧气浓度对光合作用是否产生影响,在表中数据的基础上,可在 条件下测定相应氧气浓度下银杏叶片的呼吸速率。假设在温度为28 ℃的情况下,氧气浓度为2%时,银杏叶片呼吸速率为X mg·cm-2·h-1,氧气浓度为20%时,银杏叶片呼吸速率为Y mg·cm-2·h-1,如果23+X=9+Y,说明 。
9.[2024·河北保定模拟] 为探究外界环境因素对绿色植物光合作用的影响,某科研小组进行了实验探究,结果如图所示。已知温度适宜并保持不变,且实际光合速率=呼吸速率+净光合速率。不考虑无氧呼吸,回答下列问题:
(1)该实验的自变量为 。a点时,生成CO2的具体场所为 ,p点时植物光合作用所需的CO2来自 。
(2)若将该植株先放于黑暗条件下12 h,再放于d点条件下12 h,则24 h内该植株的有机物积累量约为 mg(用CO2吸收量表示)。
(3)曲线 Ⅰ、曲线 Ⅱ 、曲线 Ⅲ 分别为实验 Ⅰ、实验 Ⅱ 、实验 Ⅲ 的结果。p点时,实验 Ⅱ 和实验 Ⅲ 的实际光合速率 (填“相同”或“不同”)。已知CO2饱和点为植物的光合速率达到最大时对应的CO2浓度,则实验 Ⅰ 的CO2饱和点大于实验 Ⅱ 和实验 Ⅲ 的,从光合作用中的物质角度分析,原因是
。
10.[2024·天津蓟州区一模] 如图是有关棉花成熟绿叶组织的相关图解,其中图甲是叶肉细胞的光合作用过程图解;图乙表示某光照强度和适宜温度下,光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。请回答下列问题:
(1)由图甲可知,甲、乙分别代表的物质是 、
。过程 Ⅰ 发生在叶绿体的类囊体薄膜上,该过程表示 。
(2)过程 Ⅱ 发生的场所是 ,该过程形成的NADH中的能量通过呼吸链转移到 (填物质名称)中。线粒体中产生的CO2扩散到相邻细胞的叶绿体中被利用至少要经过 层生物膜。
(3)图乙中限制D点光合作用速率的主要环境因素是 。
(4)从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片,抽取圆叶片内的气体,平均分成若干份,然后,置于不同浓度的NaHCO3溶液中,给予相同的一定强度光照,在最适温度下测量圆叶片上浮至液面所需时间,其记录结果绘成曲线如图丙。
①该实验的目的是探究CO2浓度(或NaHCO3溶液浓度)对 的影响。
②bc段曲线平缓的限制因素主要是 。
而c点以后曲线上行,其原因可能是NaHCO3溶液浓度太大 ,从而影响细胞代谢。
(5)在光能的驱动下,蛋白质及色素分子进行电子传递,将来源于 的电子传递给NADP+并与H+合成了 。
