高考生物二轮复习大概念整合二专题五细胞的生存需要能量和营养物质细胞呼吸和光合作用课件(共167张PPT)
文档属性
| 名称 | 高考生物二轮复习大概念整合二专题五细胞的生存需要能量和营养物质细胞呼吸和光合作用课件(共167张PPT) |
|
|
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 11.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2026-02-10 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
(共167张PPT)
专题五 细胞呼吸和光合作用
细胞呼吸及其应用
1．(不定项)(2025·黑吉辽蒙卷)下图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是( )
A．①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体
B．③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成
C．无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行
D．无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中
解析：AB 图中①为细胞呼吸第一阶段，场所为细胞质基质，②为有氧呼吸第二阶段，场所为线粒体基质，③为有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜，A正确；在③过程中前两个阶段产生的NADH与O2发生反应生成H2O，B正确；有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段完全相同，而其他阶段不同，因此无氧条件下②③均无法发生，C错误；无氧呼吸只在第一阶段生成少量ATP，第二阶段不产生ATP。细
胞呼吸第一阶段产生的NADH中的能量
用于无氧呼吸的第二阶段还原丙酮酸，
未转移到ATP中，D错误。
2．(2024·广东卷)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是( )
A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B．线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱
C．有氧条件下，WT比Δsqr的生长速度快
D．无氧条件下，WT比Δsqr产生更多的ATP
D
解析：D 碎片化的线粒体结构有损伤，无法正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸的场所主要是线粒体，线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱，B正确；有氧条件下，WT比Δsqr的有氧呼吸强度高，为细胞生长代谢供能更多，故WT的生长速度快，C正确；无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧条件下，WT与Δsqr都在细胞质基质中进行无氧呼吸，WT不会比Δsqr产生更多的ATP，D错误。
(1)(2024·甘肃卷)兰花会因浇水过多而死亡，原因之一是根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害的物质含量增加。( )
(2)(2022·河北卷)有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中。( )
(3)(2021·湖南卷)农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长。( )
√
×
×
(4)(2021·重庆卷，节选)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。
过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是_______________
___________________________________________________________。
避免代谢产物的积累，维持细胞内的pH；是机体进行正常生命活动的条件
1．“三看法”判断细胞呼吸的类型
2．厘清影响细胞呼吸的“四类”曲线
提醒：可根据影响细胞呼吸的外界因素确定在生产、生活中所采取的措施
①若需要增强植物体细胞的呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施。
②若需降低植物细胞的呼吸强度，可采取干燥、低温、低氧等措施。
③蔬菜和水果应储存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下。
④种子应储存在“零上低温、干燥、低氧”条件下。
命题点
围绕细胞呼吸考查生命观念与科学思维
1．将某植物种子(含大量淀粉和一定量脂肪)置于密闭装置中，测得吸收的氧气与释放的二氧化碳的体积相等。据此推测种子细胞进行的细胞呼吸情况不可能是( )
A．以葡萄糖为呼吸底物，只进行有氧呼吸
B．以葡萄糖和脂肪为呼吸底物，只进行有氧呼吸
C．以葡萄糖为呼吸底物，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
D．以葡萄糖和脂肪为呼吸底物，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
B
解析：B 若以葡萄糖为呼吸底物，只进行有氧呼吸，则吸收的氧气等于释放的二氧化碳，A不符合题意；若以葡萄糖和脂肪为呼吸底物﹐只进行有氧呼吸，则吸收的氧气多于释放的二氧化碳，B符合题意；若以葡萄糖为呼吸底物进行有氧呼吸伴随无氧呼吸(产生乳酸)，则吸收的氧气等于释放的二氧化碳，C不符合题意；若无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，则吸收的氧气少于释放的二氧化碳，故以葡萄糖和脂肪为呼吸底物，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(产生酒精和二氧化碳)，吸收的氧气与释放的二氧化碳的体积可能相等，D不符合题意。
2．解偶联剂能使呼吸链电子传递即氧化过程中，所产生的能量不能用于ADP的磷酸化形成ATP，而只能以热能的形式散发，即解除了氧化和磷酸化的偶联作用，如图为细胞呼吸电子传递链示意图。以下叙述错误的是
( )
A．呼吸抑制剂抑制电子传递，导致磷酸化过程也受到抑制
B．已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化部分解偶联，因此会导致体温升高
C．动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白，因此棕色脂肪比例较高的人更容易肥胖
D．线粒体内膜对H＋的通透性
是氧化过程和磷酸化发生偶联
的关键因素之一
解析：C 呼吸抑制剂抑制电子传递，也就减少了能量的产生，导致ADP的磷酸化形成ATP受到抑制，A正确；已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化部分解偶联，意味着有一部分能量不能用于ADP的磷酸化形成ATP，而只能以热能的形式散发，体温将会升高，B正确；动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白，大部分能量以热能的形式散失，因此棕色脂肪比例较高的人御寒能力更强，不容易肥胖，C错误；由图可知，电子传递链和ATP合成过程中与H＋的跨膜运输有关，线粒体内膜对H＋的通透性是氧化过程和磷酸化
发生偶联的关键因素
之一，D正确。
命题点
围绕细胞呼吸考查科学探究与社会责任
3．甜瓜是一种耐淹性较强的品种。为研究其耐淹性机理，研究人员将甜瓜幼苗进行水淹处理，一段时间后检测幼苗根部和叶片细胞中酶a和酶b的活性，结果如图1；图2为甜瓜幼苗细胞中存在的部分代谢途径。下列说法正确的是( )
A．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗细胞的线粒体基质中
B．Ⅱ、Ⅲ过程在甜瓜幼苗细胞中均能发生且产生少量ATP
C．水淹前后，甜瓜幼苗无氧呼吸的产物主要是酒精
D．水淹时间越长，酶a和酶b的活性越高，叶的无氧呼吸强度更高
解析：C 分析图2表示无氧呼吸的两个途径，而无氧呼吸发生在细胞质基质中，即酶a和酶b存在部位是细胞质基质，A错误；Ⅱ、Ⅲ过程表示无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，B错误；据图1分析，水淹一段时间后酶a和酶b活性增加，但酶a活性远远大于酶b活性，说明根部和叶片的无氧呼吸速率增强，甜瓜幼苗无氧呼吸生成的最主要代谢产物为酒精和CO2，C正确；水淹时间越长，植物体内积累的酒精会对甜瓜幼苗的叶片细胞和根部都产生严重的伤害，甚至会导致植物死亡，叶的无氧呼吸强度可能会降低，D错误。
4．(不定项)新疆棉以绒长、品质好、产量高著称于世。某科研小组采用无土栽培的方法，研究正常通气与低氧条件对两个新疆棉品种(甲、乙)根系细胞呼吸的影响，一周后测得根系中丙酮酸和乙醇含量，实验结果如图所示，下列说法正确的是( )
A．正常通气情况下，新疆棉根系细胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸
B．正常通气情况下，新疆棉根系产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质
C．低氧条件下，新疆棉根系细胞吸收无机盐能力下降
D．低氧条件下，催化丙酮酸转变为乙醇的酶活性更高的最可能是乙品种
解析：ABC 正常通气情况下，新疆棉根系细胞会存在有氧呼吸。图中显示正常通气情况下，甲品种和乙品种都有乙醇产生，所以新疆棉根系细胞还存在无氧呼吸。新疆棉根系细胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸，A正确；正常通气情况下，新疆棉根系细胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质，无氧呼吸产生CO2的
场所是细胞质基质，综上所述，新疆棉根系产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质，B正确；低氧条件下，图中数据表明，两个品种的新疆棉根系细胞产生乙醇的量明显增加，新疆棉根系细胞主要进行无氧呼吸，释放的能量少，主动运输受阻，所以吸收无机盐的能力下降，C正确；低氧条件下，甲品种根细胞中的丙酮酸含量低于乙品种，而产生的乙醇含量却高于乙品种，所以，催化丙酮酸转变为乙醇的酶活性更高的最可能是甲品种，D错误。
1．(原因分析类)粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为______________________________。
2．(学以致用类)低氧胁迫会降低农作物的产量，请结合所学知识写出改善或防止低氧胁迫的措施：_______________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。
细胞有氧呼吸的第三阶段产生了水
①加强田间管理，及时排除积水；②在播种前要结合当地气候条件和灌溉条件，选择适宜的作物种植；③及时松土，提高土壤中氧气的含量，促进植物根系的生长；④合理使用化肥，多施农家（有机）肥，改善土壤板结；⑤改变灌溉方式。
3．(科学探究类)体育运动大体可以分为有氧运动和无氧运动。有氧运动过程中骨骼肌主要靠有氧呼吸供能，如慢跑。无氧运动过程中骨骼肌除进行有氧呼吸外，还会进行无氧呼吸，如短跑等。为判断不同运动强度(高运动强度、中运动强度、低运动强度)下细胞呼吸的方式，请写出大体实验思路。
提示：将同一个体分别在三种不同运动强度(高、中、低)下运动相同一段时间后，测定不同运动强度下的氧气消耗速率和血浆中乳酸含量。
微专题2
光合作用及其应用
(2024·安徽卷)为探究基因 OsNAC 对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC 敲除突变体(KO)及 OsNAC 过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。回答下列问题：
净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
(1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖-1，5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受____________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为________________________________________________________________________。
(2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的______________、______________(填科学方法)。
(3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率________。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。
结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①_________________________；②_________________________。
解析：(1)在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3-磷酸甘油酸(C3)分子，在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后在叶绿体基质中转化为核酮糖-1，5-二磷酸(C5)和糖类。(2)与某品种水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。
(3)题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，说明OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大，究其原因有：①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用；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)向外运出，从而促进旗叶的光合速率。
答案：(1)ATP和NADPH 核酮糖-1，5-二磷酸和糖类 (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，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用 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)向外运出，从而促进旗叶的光合速率
1．涉及判断依据类的考查
(1)(2024·黑吉辽卷，改编)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图1、图2。
结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是________________________________________________。
与株系2及WT相比，转基因株系1的净光合速率最大
(2)(2023·浙江1月选考，节选)叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是____________________________。
叶绿体中的色素易溶于无水乙醇
2．涉及原因分析类的考查
(1)(2024·全国甲卷，节选)在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题：
①该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率______(填“相等”或“不相等”)，原因是__________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是______________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
不相等
有机物的积累速率代表净光合速率，净光合速率＝光合速率－呼吸速率，由图可知，该植物叶片在温度a和c时光合速率相等，呼吸速率不相等，即该植物叶片在温度a和c时的净光合速率不相等，因此该植物叶片在温度a和c时的有机物积累速率不相等
在温度d时，该叶片的光合速率与呼吸速率相等，即该植物叶片的净光合速率为0，没有有机物积累，由于该植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，这些细胞需要通过细胞呼吸消耗有机物，因此，在温度d时，该植物体的干重会减少
③温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是___________________________________________
__________________________________________________________________________________________________(答出1点即可)。
温度超过b时，随着温度升高，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少（或温度超过b时，随着温度升高，与暗反应有关酶的活性降低）（合理即可）
(2)(2022·浙江1月选考，节选)不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。
据分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是____________________________。
光合速率大，消耗的二氧化碳多
3．涉及结果结论类的考查
(2022·湖北卷，节选)不同条件下植物的光合速率和光饱和点(在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点)不同，研究证实高浓度臭氧(O3)对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。
注:曲线 1 是甲对照组;曲线 2 是乙对照组;曲线 3 是甲实验组;曲线 4 是乙实验组。
回答下列问题：
(1)与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明______________________________________________________。
(2)从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的__________________________________，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明_______________________________________________________
________。
高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小
实验组的净光合速率均明显小于对照组
长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异
(3)实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系，使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天。若实验现象为___________________________________
_____________________，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。
A基因过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同
1．厘清环境突然变化时光合作用各物质含量短时间的变化
(1)光照强度变化
(2)CO2浓度变化
提醒：①光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。
②在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。
2．掌握影响光合作用因素的三类曲线
提醒：①影响光合作用的因素还有叶龄、光合产物的输出等；②植物叶片水分减少，气孔部分关闭，叶肉细胞对CO2的吸收减少，也会使光合速率下降。
命题点
围绕叶绿体的结构与功能考查生命观念及科学思维
1．如图为叶绿体的局部结构示意图，①②指示相应结构。下列相关说法正确的是( )
A．①上分布着多种光合色素，可用无水乙醇将它们分离开
B．在有光的条件下，①可为②提供ATP和NADH
C．光照突然增强，②中C5含量会上升，C3含量
会下降
D．①可以增大叶绿体的膜面积，用于附着固定
CO2的酶
C
解析：C 无水乙醇可提取光合色素，但不能分离色素，A错误；在有光的条件下，①可为②提供ATP和NADPH，不能提供NADH，B错误；光照突然增强，类囊体产生更多的ATP和NADPH，用于还原C3，生成C5，②中C5含量会上升，C3含量会下降，C正确；①可以增大叶绿体内部的膜面积，但固定CO2的酶不在类囊体膜上，D错误。
2．(2023·山东联考)当同时给予植物红光和远红光照射时，光合作用的效率大于分开给光的效率，这一现象称为双光增益效应，如图1所示；出现这一现象的原因是光合作用过程中存在两个串联的光系统，即光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，其作用机理如图2所示。以下相关说法正确的是( )
A．光系统Ⅰ位于叶绿体类囊体，光系统Ⅱ位于叶绿体基质
B．双光增益是通过提高单位时间内光合色素对光能的吸收量来实现的
C．光系统Ⅰ和光系统Ⅱ通过电子传递链串联起来，最终提高了光能的利用率
D．光系统Ⅰ和光系统Ⅱ产生的氧化剂都可以氧化水，从而生成氧气
解析：C 绿色植物进行光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，故两个光系统位于类囊体薄膜上，A错误；单位时间内光合色素对光能的吸收量取决于光照强度、光合色素的量等，由图可知，双光增益现象得益于PSⅠ和PSⅡ之间形成电子传递链，相互促进，最终提高了光能的利用率，B错误，C正确；由图可知，只有光系统Ⅱ可以氧化水，D错误。
命题点
围绕光合作用的过程及影响因素考查科学思维及科学探究
3．(2023·贵州安顺二模)在光合作用过程中，水的光解过程中伴随着氢离子的产生。当某种环境因素X减弱时，氢离子浓度明显下降，从而导致催化氢离子产生的酶活性下降，但同时大多数酶活性并未受影响。当环境因素Y减弱时，催化氢离子产生的酶和绝大多数酶的活性均降低。因此，可以推断环境因素X、Y最可能分别是( )
A．光照强度、CO2浓度 B．光照强度、温度
C．CO2浓度、光照强度 D．CO2浓度、温度
B
解析：B 当某种环境因素X减弱时，氢离子浓度明显下降，可见水光解速度下降，则X应该是光照强度下降，从而导致催化氢离子产生的酶活性下降，但同时大多数酶的活性并未受影响。当环境因素Y减弱时，催化氢离子产生的酶与绝大多数酶的活性均降低，可见环境因素Y应该为温度，因为温度会影响酶的活性。即该实验中因素X、Y最可能分别是光照强度和温度，B符合题意。
4．(不定项)在玻璃温室中，研究小组分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补光实验，结果如图所示。补光的光强度为150 μmol·m－2·s－1，补光时间为上午7：00～10：00，温度适宜。下列叙述正确的是( )
A．实验组植株在7：00～10：00利用的光均为所补的光
B．给植株补充450 nm光源，对该植株的生长有抑制作用
C．580 nm补光组，7：00～10：00有机物的积累量比对照组少
D．停止补光后，短时间内680 nm组CO2的固定速率比对照组快
解析：CD 结合题干可知实验组植株在7：00～10：00利用的光为自然光和所补的光，A错误；分析题图可知，与对照组相比，给植株补充450 nm光源，对该植株的生长有促进作用，B错误；580 nm补光组，7：00～10：00有机物的积累量比对照组少，C正确；停止补光后，短时间内680 nm组蔬菜叶肉细胞中ATP和NADPH比对照组多，故短时间内CO2固定速率比对照组快，D正确。
1．(原因分析类)(1)短暂无光期间，植物体内仍然能产生(CH2O)的原因是__________________________________________________________________________。
短暂无光期间，之前光反应已经产生的NADPH和ATP还能继续用于C3的还原。
(2)(2024·甘肃卷，节选)类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m－2·s－1)下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题：
①野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是______________________________。
②正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为____________
______________________________________。
适宜的光照强度有利于叶绿素合成
正常光照条件下突变体叶绿素含量极低，白化苗无法存活
2．(科学探究类)(2024·甘肃卷，节选)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是脱落酸。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计：
①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在____条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。
②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的________。
③预期结果：_________________________________________________。
弱光
气孔大小
B组气孔大小明显小于A组，C、D两组气孔大小基本相同
微专题3
光合作用与细胞呼吸的关系
1.(2024·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”)。
解析：(1)植物进行光合作用时捕获光能的色素为叶绿素和类胡萝卜素，其中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，故高等植物光合作用利用的光主要是红光和蓝紫光。(2)由题意知，a组的光合作用强度小于b组，a组光合作用消耗的CO2也少于b组，所以，光照t时间后，a组CO2浓度大于b组。(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，说明光照t时间时，c、d组的光合速率等于呼吸速率；光照t时间时，a组的O2浓度与初始O2浓度相等，说明a组的光合速率等于呼吸速率；而b组的光合速率大于呼吸速率，故光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是b组。
(4)分析图示，光照t时间后，c、d组的O2浓度相同且大于初始O2浓度，而c组的光照强度小于d组，说明限制d组光合速率的因素是CO2浓度。光照t时间后，将d组密闭装置打开，可补充CO2，并以c组光照强度继续照光，则d组幼苗光合速率会升高。
答案：(1)红光和蓝紫光 光合色素中的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(其他合理答案可酌情给分) (4)升高
2．(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-1 类胡萝卜素/mg·g-1 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________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。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：_______________________________
___________________________________
____________________________________
___________________________________。
解析：(1)水稻叶绿体中的光合色素有4种：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。据表格信息可知，与野生型水稻相比，黄绿叶突变体(ygl)的叶绿素含量低，类胡萝卜素/叶绿素的值较高，导致ygl叶色黄绿。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此ygl叶片主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。
(2)光饱和点是光合速率不再随光照强度增加时的光照强度。据图a可知，ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。根据图c可知，与WT相比，ygl的呼吸速率较高。据表格信息可知，与WT相比，ygl的叶绿素含量较低，当光照强度较低时，叶绿素含量低会导致光反应为暗反应提供的NADPH和ATP较少，使光合速率降低。综合上述分析可知，ygl具有较高的光补偿点的原因可能是其叶绿素含量较低和细胞呼吸速率较高。
(3)与WT相比，在高密度栽培条件下，更多的光可到达ygl下层叶片，导致ygl下层叶片的光合速率较高；与WT相比，ygl的叶绿素含量低，但ygl群体的净光合速率较高，表明该群体的光能利用率较高，有机物积累量大。
(4)绘制曲线图时要注意：ygl的呼吸速率约为0.9 μmol(CO2)·m－2·s－1，WT的呼吸速率约为0.6 μmol(CO2)·m－2·s－1，而且ygl的光补偿点(约为30 μmol·m－2·s－1)大于WT的光补偿点(约为15 μmol·m－2·s－1)，具体曲线图见答案。由题可知，为保证水稻高产，可关注最适栽培密度或最适光照强度，因此可以继续探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度。
答案：(1)类胡萝卜素/叶绿素的值较高 红光和蓝紫 (2)高于 细胞呼吸速率较高 (3)光能利用率较高 (4)如图所示
探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度(或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度)
[技法提炼] 坐标曲线类试题作答技巧
(1)(2021·湖南卷)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。
( )
(2)(2021·辽宁卷)合理控制昼夜温差有利于提高作物产量。( )
×
√
(3)(2021·河北卷)杨树及甲、乙两种草本药用植物的光合速率与光照强度关系曲线如图所示。和甲相比，乙更适合在杨树林下种植，其原因是___________________________________________________________________________。
杨树林下光照强度小，而乙比甲的光补偿点和光饱和点均低，弱光下乙净光合速率高
1．厘清光合作用与细胞呼吸的关系
(1)辨析NADPH、NADH和ATP的来源和去路
(2)明辨三种元素的转移途径
2．深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
提醒：①如果题干中给出的信息是叶绿体消耗CO2或叶绿体产生O2的量，则该数据为总光合速率。
②整株绿色植物净光合速率为0时，叶肉细胞的光合作用强度大于其细胞呼吸强度。
命题点
围绕光合作用与细胞呼吸的关系考查生命观念及科学思维
1．(2023·广东茂名二模)如图是某生物的体内某个细胞代谢图，有关叙述正确的是( )
A．甲、乙分别表示叶绿体和线粒体，该生物一定为高等植物
B．甲、乙中所示的物质与能量处于平衡状态，该生物一定能存活
C．该生物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关
D．该生物用于光合作用暗反应阶段的ATP可以来自乙
解析：C 甲可利用CO2合成有机物，为叶绿体；乙可利用O2产生CO2进行有氧呼吸，为线粒体，该植物不一定是高等植物，如有些低等植物中也有叶绿体与线粒体，A错误。如图只有能够进行光合作用的细胞处于物质与能量的平衡状态，但是植物细胞还有不进行光合作用的细胞，则整株植物的光合速率小于呼吸速率，则该生物不能存活，B错误。植物光能转变为化学能依靠叶绿体，即光合作用一定与甲有关，C正确。该生物用于光合作用暗反应阶段的ATP只能来自甲，D错误。
命题点
真正光合速率、净光合速率与细胞呼吸关系的曲线分析考查科学思维
2．(2023·河北唐山二模)图1为适宜温度环境中甲、乙两种植物的植株在不同光照强度下光合速率的变化曲线图，图2表示在一定光照强度下，温度对图1中甲植物的光合速率、呼吸速率的影响情况[单位：mg/(m2·h)]。请回答下列问题：
(1)图1 B点时，甲种植物的叶肉细胞中能产生ATP的场所有____________________。在B点时甲种植物的叶肉细胞中的光合作用强度______(填“＜”“＝”或“＞”)呼吸作用强度。哪种植物是阴生植物？____________，理由是___________________________________________
______________________________________________________。
(2)图1中乙曲线C点以后影响光合作用的外界因素主要为________________________________________________________________________；图1中甲曲线C点的总光合速率约为________mg/(m2·h)。
(3)甲植物在图2 a点所对应的温度条件下，植物光合作用固定的CO2与植物呼吸作用释放的CO2的数量关系是__________________(填“二者相等”或“前者是后者的二倍”)。
(4)温度通过影响__________来影响光合速率。除了外界因素外，限制光合作用强度不能无限增大的内因是________________________(不少于两种)。
解析：(1)B点时甲种植物的叶肉细胞能进行细胞呼吸和光合作用，能产生ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质；此时甲植物的光合作用强度＝呼吸作用强度，叶肉细胞除了满足自身的呼吸作用外还要满足根细胞的呼吸作用，因此叶肉细胞中的光合作用强度大于自身呼吸作用强度；乙植物是阴生植物，因为与甲植物相比，乙植物的光补偿点和光饱和点都较低。
(2)图1中乙曲线C点对应的光照强度是光饱和点，且温度适宜，所以图1中乙曲线C点以后影响光合作用的外界因素主要是CO2浓度；图1中甲曲线的呼吸速率为2 mg/(m2·h)，C点时的净光合速率约为5 mg/(m2·h)，因此C点时的总光合速率约为7 mg/(m2·h)。
(3)图2中虚线表示净光合速率，实线表示呼吸速率，a点时净光合速率＝呼吸速率，又因为总光合速率－呼吸速率＝净光合速率，推出总光合速率是呼吸速率的2倍。(4)温度通过影响酶的活性来影响光合速率；除了外界因素的影响外，光合色素的数量、酶的数量和活性等内因也影响光合作用强度。
答案：(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体 ＞ 乙植物 乙植物的光补偿点和光饱和点较低 (2)CO2浓度 7 (3)前者是后者的二倍 (4)酶的活性 光合色素的数量、酶的数量和活性
命题点
判断光合作用与细胞呼吸“关键点”的移动考查科学思维
3．如图为CO2吸收量与光照强度关系的坐标图，当光合作用相关因素改变后，a、b、c点的移动描述不正确的是( )
A．若植物体缺Mg，则对应的b点将向左移
B．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，则温度由25 ℃上升到30 ℃时，对应的a点将下移，b点将右移
C．若原曲线代表阳生植物，则阴生植物对应的
a点、b点、c点将分别向上移、左移、左移
D．若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不
变)，则b点将向左移
A
解析：A b点表示光补偿点，此时光合速率＝呼吸速率。若植物体缺Mg，叶绿素含量降低，光合速率下降，需要更强光照条件，才能使光合速率等于呼吸速率，故b点右移，A错误；某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，温度由25 ℃上升到30 ℃时，呼吸速率上升，故a点下移；呼吸速率上升，光合速率下降，要让光合速率＝呼吸速率，需要更强光照，故b点右移，B正确；阳生植物的呼吸速率、光补偿点和光饱和点都比阴生植物高，若原曲线代表阳
生植物，则阴生植物对应的a点、b点、c点将分别
向上移、左移、左移，C正确；植物光合作用最
有效的光是红光和蓝紫光，若实验时将光照由白
光改为蓝光(光照强度不变)，光合速率上升，要让
光合速率＝呼吸速率，需要较弱光照即可，故b点
将向左移，D正确。
[技法提炼]
(1)模型构建
单位时间内光合作用随CO2浓度(光照强度)变化坐标图
(2)判断技巧
据图可知，OA表示呼吸作用释放的CO2量，由CO2(光)补偿点到CO2(光)饱和点围成的△BCD面积代表净光合作用有机物的积累量(大于补偿点时)。改变影响光合作用的某一因素，对补偿点和饱和点会有一定的影响，因此净光合作用有机物的积累量也会随之变化。具体分析如表所示：
条件改变 △面积 CO2(光)补偿点 CO2(光)饱和点
适当提高温度 减少 右移 左移
适当增大光照强度(CO2浓度) 增加 左移 右移
适当减少光照强度(CO2浓度) 减少 右移 左移
植物缺少Mg元素 减少 右移 左移
注：适当提高温度指在最适光合作用温度的基础上；光照强度或CO2浓度的改变均是在饱和点之前。
命题点
开放和密闭环境中CO2、O2含量昼夜变化分析考查科学思维
4．图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线分别表示某一天24小时的温度、某植物总光合速率、净光合速率变化，图乙中曲线表示放有某植物的密闭玻璃罩内某一天24小时的CO2浓度的变化。以下分析错误的是( )
A．图乙曲线中EF段玻璃罩内CO2浓度下降加快是由于光照强度增加
B．植物一天中含有机物最多的时刻在图甲中是e点，在图乙中则是H点
C．植物在图甲中的b、f两点的生理状态与图乙中D、H两点的生理状态相同
D．图甲Ⅲ曲线12点左右d点下降的原因是温度过高，呼吸速率上升使净光合速率下降，但总光合速率未下降
解析：C 图乙曲线中EF段玻璃罩内CO2浓度下降加快，是因为光照强度增加，光合速率逐渐增大，且光合速率大于呼吸速率，玻璃罩内CO2消耗加快，A正确。图甲中Ⅲ曲线c点之前净光合速率为负，有机物处于不断消耗状态，ce段净光合速率为正，有机物不断积累，e点时光合速率＝呼吸速率，e点后光合速率＜呼吸速率，因此植物含有机物最多的时刻在e
点；图乙中H点玻璃罩内CO2浓度下降到最低，此时光合速率＝呼吸速率，有机物积累量达到最大，B正确。图甲中Ⅱ曲线表示植物总光合速率，b、f两点总光合速率为0，植物只进行呼吸作用；图乙中D、H两点表示光合速率＝呼吸速率，C错误。由图甲Ⅱ曲线可知，12点左右总光合速率未下降，因此图甲Ⅲ曲线12点左右d点下降的原因是温度升高使呼吸作用速率加快，导致净光合速率下降，D正确。
[技法提炼]
(1)自然环境中一昼夜植物光合作用变化曲线
①a点：凌晨低温，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。
②开始进行光合作用的点是b点；结束光合作用的点是m点。
③光合速率与呼吸速率相等的点是c、h点；有机物积累量最大的点是h点。
④de段下降的原因是气孔部分关闭，CO2吸收量减少；fh段下降的原因是光照强度减弱。
(2)密闭容器中一昼夜CO2和O2含量的变化曲线
①光合速率等于呼吸速率的点是C、E点。
②若图1中N点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明密闭容器中一昼夜CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。
③若图2中N点低于虚线，该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明密闭容器中一昼夜O2浓度减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。
命题点
光合作用与细胞呼吸的实验设计考查科学探究
5．(叶圆片上浮法|2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．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
C．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
解析：B 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；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。
6．(不定项)(装置图法)如图是探究某绿色植物光合速率的实验装置图，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度相对稳定，将该装置放在20 ℃、一定光照条件下。实验开始时，针筒的读数是0.2 mL。毛细管内的有色液滴在A处。30 min后，针筒的读数需要调至0.6 mL，才能使有色液滴维持在A处。下列有关叙述不正确的是( )
A．该实验过程中光合速率大于呼吸速率
B．若测定植物的实际光合速率，还需要在暗处测定呼吸速率
C．若将小烧杯中的NaHCO3溶液换成清水，则一段时间后光合作用会停止
D．若用该装置探究该植物生长的最适温度，NaHCO3溶液浓度和光照强度等都是无关变量
解析：C 分析题干“针筒的读数需要调至0.6 mL，才能使有色液滴维持在A处”，说明玻璃瓶内产生了多余的氧气，实验过程中光合速率大于呼吸速率，A正确；实际光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，实验中所测得的是净光合速率，因此还要在暗处测定呼吸速率，B正确；将小烧杯中的NaHCO3溶液换成清水，则装置中的CO2浓度下降，光合速率也下降，但当光合速率等于呼吸速率时，植物既不从外界吸收CO2也不向外界释放CO2，此时植物仍进行光合作用，C错误；
若用该装置探究该植物生长的最适温度，
则温度属于自变量，其余的如NaHCO3溶液
浓度和光照强度等都是无关变量，D正确。
7.(半叶法)某研究小组采用“半叶法”对番茄叶的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，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，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：
(1)MA表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6小时后(____________)＋(____________________)－呼吸作用有机物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，则M表示____________________________________
___________________________________________________________。
(3)总光合速率的计算方法是______________________________________
__________________________________________________________。
(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路：_________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。(1)分析题意可知，MB表示6小时后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量。(2)MA表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6小时干物质的生成量(B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量)。(3)由此可计算总光合速率，即M值除以时间再除以截取面积。(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，实验设计思路见答案。
答案：(1)叶片初始质量 光合作用有机物的总产量 (2)B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量 (3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间) (4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在黑暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率
[技法提炼]
1．测定光合速率的常用方法
(1)装置图法
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得到真正光合速率。
(2)半叶法
将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，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，开始时两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)叶圆片上浮法
首先通过对叶片打孔、抽气、沉底的材料处理，然后根据不同的实验目的给予不同的单一变量操作，最后观察并记录叶片上浮所用的平均时间。
提醒：除上述测定方法外，还有叶圆片称量法、黑白瓶法、红外线CO2传感器测定法、梯度法、指示剂测定法等。
2．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧
(1)实验设计中的三个注意事项
①变量的控制方法，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。
(2)解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”，给予“光照”处理还是“黑暗”处理，是否有“在温度、光照最适宜条件下”等。
1．(判断依据类)温度是影响植物生长发育的重要因素。如图表示植物甲和植物乙的净光合速率随叶片温度变化趋势。由图可知更能适应低温环境的植物是__，判断依据是_______________________________________
__________________。
乙
当温度低于35 ℃时，植物乙的净光合速率更大
2．(原因分析类)将某植物放置在密闭小室中，适宜条件下光照培养，培养后发现该植物的光合速率降低，其原因是_________________________
_______________________________________________________________________________________。
3．(批判性思维类)(2023·福建卷，节选)为测定两种培养模式(液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养)的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入C18O2，培养一段时间后检测C18O2释放量。你认为该方法______(填“可行”或“不可行”)，理由是________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低
不可行
C18O2中的18O经光合作用可转移到水中，生成物水参与呼吸作用可生成C18O2，释放的二氧化碳也有来自呼吸作用的，因此根据被标记的二氧化碳的减少量不能测定栅藻光合速率
4．(科学探究)为了调查桃曲坡水库水深1 m处，自养生物一昼夜的实际光合速率和自养生物产氧量能否维持本层水体生物呼吸耗氧所需。请设计实验进行验证，要求写出检测过程和预期实验结果。实验材料：透光和不透光玻璃瓶，测氧仪等。
实验思路：_____________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；预期实验结果及结论：_______________________
______________________________________________________________________________。
取等体积的透光玻璃瓶甲、乙和不透光玻璃瓶丙，同时从桃曲坡水库水深1 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中氧气的含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量。乙瓶氧气含量减去丙瓶氧气含量，差值为该处自养生物一昼夜的实际光合速率
若乙瓶氧气含量大于甲瓶初始氧气含量，则该水层自养生物产氧量能维持本层水体生物呼吸耗氧所需，反之不能
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
1
2
(限时：45分钟)
一、单项选择题
1．游泳时人体在水中耗能增多，呼吸运动加强，肺泡呼吸表面积扩大，肺泡壁上开放的毛细血管数量增加，从而加快了肺泡内气体的扩散速度，有利于提高血氧含量，从而提高组织对氧的利用率。下列关于人体细胞呼吸的叙述正确的是( )
A．游泳时人体所需能量来自线粒体中葡萄糖的氧化分解
B．缺氧时骨骼肌细胞无氧呼吸第二阶段也释放能量产生ATP
C．有氧呼吸过程中生成CO2的阶段释放的能量最多
D．剧烈运动时骨骼肌细胞呼吸分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比等于1
课时作业
训练(五) 细胞呼吸和光合作用
D
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
1
2
解析：D 葡萄糖不能直接进入线粒体被分解，需要先在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸再进入线粒体被进一步分解，A错误；人体细胞无氧呼吸第一阶段是将葡萄糖分解为丙酮酸，释放少量能量，生成少量ATP，第二阶段是将丙酮酸转化为乳酸，不释放能量，B错误；有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解，产生丙酮酸，释放少量能量，第二阶段丙酮酸和水彻底分解，产生CO2和NADH，释放少量能量，第三阶段NADH与O2结合生成水，此时会释放大量能量，C错误；人体细胞无氧呼吸不消耗O2、不产生CO2，因此虽然剧烈运动时，骨骼肌细胞既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，但分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比仍为1，D正确。
2
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
2．如图是酵母菌、脱硫杆菌、乳酸菌葡萄糖氧化分解的过程。相关叙述不正确的是( )
A．酵母菌有氧呼吸和脱硫杆菌无氧呼吸都能将葡萄糖彻底氧化分解
B．脱硫杆菌进行②、④过程的场所分别是线粒体基质、线粒体内膜
C．酵母菌的发酵过程和乳酸菌的发酵过程都没有电子传递链途径
D．酵母菌的发酵和乳酸菌的发酵分解等量的葡萄糖产生的热量不等
解析：B 脱硫杆菌是原核生物，没有线粒体，B错误。
B
2
3
1
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
3．欲证明离体的叶绿体可以合成ATP，并与水的光解相伴随。在有光、提供HO、ADP、Pi的条件下，还需要提供的实验条件是( )
A．有NADPH，无CO2 B．有NADP＋，无CO2
C．有CO2、NADPH D．有CO2、NADP＋
解析：B 光反应阶段在叶绿体囊状结构薄膜上进行，此过程必须有光、色素、光合作用的酶，主要反应步骤：①水的光解，水在光下分解成氧气和NADPH(需要NADP＋等)，②ATP生成，ADP与Pi接受光能变成ATP，即该过程中除ATP外，还有NADPH的生成，故需要向其中提供NADP＋，但光反应过程不需要二氧化碳的参与，故无需提供二氧化碳。
B
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
12
13
11
4．某种胡萝卜素缺失的植物，在温度、水分适宜及一定自然光下，叶片光合速率较低。下列哪项措施不可用于提高该植物叶绿体中产生ATP的速率( )
A．降低环境中的CO2浓度
B．提高自然光的光照强度
C．改用相同光照强度的红光照射
D．促进光合产物及时运出叶绿体
A
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
1
解析：A 由题意可知，某种植物胡萝卜素缺失，导致植物对蓝紫光的吸收能力下降，对红光的吸收能力不变，光合能力下降，为了提高该植物叶绿体光反应速率，提高产生ATP的速率，可适当提高自然光的光照强度、改用相同光照强度的红光照射、增加环境中的CO2浓度、促进光合产物及时运出叶绿体，减弱光合产物积累对光合作用的影响，B、C、D不符合题意，A符合题意。
2
3
4
5
1
6
7
8
9
10
12
13
11
5．如图表示水稻细胞中叶绿体类囊体薄膜上与光合作用相关的部分生理过程。其中的光系统是进行光吸收的功能单位，是由叶绿素、类胡萝卜素、脂质和蛋白质等物质组成的复合物。下列说法错误的是( )
2
3
4
5
1
6
7
8
9
10
12
13
11
A．光系统含有C、H、O、N、Mg等元素
B．光系统Ⅱ只具有捕获、转化光能的作用
C．有些生物可以进行光合作用，但不具备光系统Ⅱ和光系统Ⅰ结构
D．光合作用中ATP合成的直接驱动力来自H＋浓度差形成的电化学梯度
解析：B 由题图可知，光系统Ⅱ可以捕获、转化光能，还可以催化水的分解，B错误。
2
3
4
5
6
1
7
8
9
10
12
13
11
6．取野生拟南芥(W)和转基因拟南芥(T)数株，各均分为三组后分别喷施蒸馏水、寡霉素(抑制ATP合酶的活性)和NaHSO3，24 h后各组再均分为两组，分别进行正常条件和高盐条件处理8 h并测定W和T的光合速率，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
2
3
4
5
6
1
7
8
9
10
12
13
11
A．寡霉素可通过抑制ATP的合成来抑制C3的还原而降低光合速率
B．高盐条件下可通过降低气孔导度使CO2供应不足而降低光合速率
C．喷施NaHSO3可促进光合作用，且减缓高盐条件引起的光合速率的下降
D．通过转基因技术可提高光合
作用的效率，且增加寡霉素对
光合速率的抑制作用
2
3
4
5
6
1
7
8
9
10
12
13
11
解析：D 比较图中W＋H2O和T＋H2O两组的柱状图可知，该条件下转基因拟南芥在正常和高盐条件下光合速率均比未转基因拟南芥的光合速率高，所以转基因能提高光合作用的效率；比较图中正常条件下W＋H2O、W＋寡霉素两组光合速率的差值和T＋H2O、T＋寡霉素两组光合速率的差值，可知施加了寡霉素之后
转基因拟南芥光合速率下降的
幅度更小，所以转基因能减弱
寡霉素对光合作用的抑制作用，
D错误。
7
8
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
2
7．羊草属禾本科植物，据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种。在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定，结果如图。据图分析错误的是( )
A．这段时间内两种羊草的叶肉细胞光合速率大于呼吸速率
B．这段时间内两种羊草的有机物积累量在16时最大
C．10～12时两种羊草净光合速率下
降的原因可能是气孔关闭影响暗反
应过程
D．灰绿型羊草净光合速率高于黄绿
型可能与叶中叶绿素含量不同有关
B
7
8
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
2
解析：B 8～18时两种羊草的净光合速率都大于0，因此两种羊草始终处于有机物的积累状态，则有机物积累量在18时最大，B错误。
8
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
2
8．NiX和BNIP3是定位于线粒体外膜的两种蛋白。缺氧时，低氧诱导因子(HIF-1)与NiX/BNIP3结合，提高其表达水平，促进线粒体自噬。在缺氧条件下或线粒体解耦联(有机物氧化分解释放的能量转移到ATP中的变少)时，FUNDC1(一种在缺氧和饥饿条件下诱导哺乳动物细胞线粒体自噬的线粒体外膜蛋白)发生去磷酸化，增强了其与LC3的相互作用，激活线粒体自噬(过程如图)。下列相关说法正确的是( )
8
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
2
A．常氧时细胞内的低氧诱导因子(HIF-1)相关基因一定不表达
B．线粒体自噬对细胞稳态的维持具有不利影响
C．线粒体解耦联后1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量不变
D．通过线粒体自噬可以保证饥饿或缺氧细胞线粒体数量的稳定
8
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
2
解析：C 仅由题干信息不能推出常氧时细胞内的低氧诱导因子(HIF-1)相关基因一定不表达的结论，A错误；在缺氧或饥饿条件下，会通过一系列过程激活线粒体自噬，线粒体自噬减少了饥饿或缺氧细胞中的线粒体数量，有利于细胞应对缺氧或饥饿等不利条件，B、D错误；无论在哪种情况下，有机物彻底氧化分解所释放的总能量是一样的，C正确。
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
2
二、不定项选择题
9．实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应的基本过程：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有氧化型DCIP(氧化剂)、蔗糖和缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是( )
除草剂相对浓度 0 5% 10% 15% 20% 25% 30%
甲放氧速率相对值 5.0 3.7 2.2 1.0 0 0 0
乙放氧速率相对值 5.0 4.4 3.7 3.0 2.2 1.6 1.0
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
2
A.希尔反应中加入蔗糖溶液为该反应提供能量
B．希尔反应中的DCIP，相当于光反应中的NADP＋
C．与品种乙相比，除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强
D．除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，在光照条件下就能检测到糖的生成
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
2
解析：BC 希尔反应中加入蔗糖溶液是为了维持渗透压，A错误；希尔反应模拟了光合作用中光反应阶段的部分变化，该阶段在叶绿体的类囊体膜中进行，溶液中的DCIP被还原，因此氧化剂DCIP在希尔反应中的作用，相当于NADP＋在光反应中的作用，B正确；据题表分析可知，抑制剂处理影响叶绿体放氧速率，说明抑制剂主要抑制光合作用的光反应阶段，光反应阶段发生在类囊体膜上，与品种乙相比，甲的放氧速率较乙品种慢，即除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强，C正确；除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，由于该反应中没有NADPH的生成，所以C3不能被还原成糖，在光照条件下不能检测到糖的生成，D错误。
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
10．从葡萄试管苗上分别剪取带有上位叶、中位叶和下位叶的茎段，转接到培养瓶中，在不同温度条件下培养4 h，测定不同叶位叶片的CO2吸收速率，结果如图。由图不能得出的结论是( )
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
A．随温度升高不同叶位叶片的CO2吸收速率先升后降
B．35 ℃时中位叶和下位叶的真正(总)光合速率相等
C．不同叶位的叶片在上述温度下均能积累有机物
D．上位叶对高温的耐受力较中、下位叶片差
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
解析：B 由图可知，随着温度升高(15～25 ℃)不同叶位叶片的CO2吸收速率升高，25～35 ℃不同叶位叶片的CO2吸收速率下降，A不符合题意；图中只能看出不同叶位叶片的CO2吸收速率，不知道不同叶位叶片的呼吸速率，无法计算总光合速率，B符合题意；由图分析可知，不同叶位的叶
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
片在上述温度下始终保持着对CO2吸收速率，说明净光合作用大于零，有机物积累，C不符合题意；由图分析可知，上位叶在高温下，CO2吸收率下降，说明叶片气孔关闭，减少水分的散失，而下位叶在高温下，CO2吸收率下降小于上位叶，故上位叶对高温的耐受力较中、下位叶片差，D不符合题意。
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
三、非选择题
11．纤维素水解液中富含葡萄糖和木糖。科研人员拟对野生型大肠杆菌的代谢途径进行改造，以利用纤维素水解液生产莽草酸(SA)。
(1)在野生型大肠杆菌的代谢过程(如图)中，葡萄糖作为首选的优质碳源，通过________过程产生大量能量，用于菌体生长。
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
(2)研究发现，木糖可通过a酶催化的代谢过程，转变为中间产物，进入图中的葡萄糖代谢途径，但木糖无法直接转化为SA。在富含葡萄糖和木糖的条件下，野生型大肠杆菌代谢产生的SA仍然很少，从代谢途径分析，其原因是___________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________。
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
(3)为利用纤维素水解液中的优质碳源葡萄糖生产SA，需对野生型大肠杆菌进行代谢途径改造。科研人员敲除图中a酶、c酶和d酶基因，请写出在此基础上进一步改造的思路及目的。______________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)请尝试用同位素标记法验证改造后的大肠杆菌代谢物SA中的碳全部来自葡萄糖，写出实验思路并预期结果。____________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________。
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
解析：(1)根据题中图示，大肠杆菌吸收葡萄糖后，通过有氧呼吸途径产生大量能量，供细菌生长使用。(2)木糖不能直接产生代谢产物SA，而是需要通过a酶转化生成中间产物后进入葡萄糖代谢途径，通过PEP转化为莽草酸(SA)。在富含葡萄糖和木糖的条件下，大肠杆菌会快速增殖，细胞呼吸会消耗大量的糖供能，产生莽草酸(SA)很少。(3)根据题目要求，利用纤维素水解液中优质碳源葡萄糖生产SA，需要阻断PEP向丙酮酸的转化，但阻断了丙酮酸的产生，会影响细菌的能量供应，进一步影响细菌的生长；这就需要改造木糖的转化途
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
径，让木糖直接转化为丙酮酸，维持细胞的能量供应，优质葡萄糖碳源转化生成SA。所以在敲除a酶、b酶、d酶基因后，再导入能使木糖直接转化为丙酮酸的酶基因，另外再改造e酶基因的结构，提高e酶的活性，提高SA的产量。(4)根据题目要求，用14C标记葡萄糖后，利用14C标记的葡萄糖和未标记的木糖混合培养基培养改造后的大肠杆菌，一段时间后检测产物SA中碳元素的标记情况。如果所有SA中碳元素都是14C，则说明SA中的碳只来自葡萄糖，如果有的SA中的碳不含有14C，则说明SA中的碳有来自木糖的。
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
答案：(1)有氧呼吸 (2)PEP大部分转化为丙酮酸，进入柠檬酸循环，仅有少量PEP转化为SA (3)导入新基因，使木糖转变为丙酮酸，大肠杆菌可利用木糖正常生长，利用葡萄糖生产SA；改造e酶基因，显著提高e酶活性，催化PEP产生更多的SA (4)实验思路：在有13C(或14C)标记的葡萄糖和未标记的木糖为碳源的培养基中培养改造后的大肠杆菌，检测SA中碳元素的标记情况。预期结果：SA中全部的碳元素携带13C(或14C)标记
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
12．七千年前中国长江流域的先民们就曾种植水稻，近年来中国科学家在水稻科研方面做出了巨大贡献，回答下列与水稻相关问题：
(1)如图为水稻叶肉细胞中C5在夏季一天(24 h)的含量变化。
①图1中开始进行光合作用的点是__________________________________
______________，此时细胞呼吸需要的O2来自_______________________
_________________________________。
②图1中BC和FG段C5含量上升的原因分别是
_______________________________________
_______________________________________
_____________________________。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
(2)在水稻的叶绿体中，光合色素分布在____________上，科学家欲探究绿色植物叶绿体中的色素对不同光的利用情况，用三棱镜将太阳光分散开，形成不同颜色的光带，将提取到的叶绿素a、叶绿素b置于光源和三棱镜之间，得到了如
图2所示吸收光谱，请分析色素溶液吸收光谱的情况：_____________________
___________________________________________________________________。
注：紫光波长范围：380～420 nm；蓝光波长范围：440～475 nm；红光波长范围：625～740 nm。阴影区域代表光被吸收。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
(3)已知每个蓝光光量子的能量大于每个红光光量子的，但用同等强度的蓝光和红光分别照射水稻叶片，发现前者光合效率明显低于后者，试从色素利用光波的角度分析其原因是：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
解析：(1)①图1中AB段由于没有光照，不能进行光反应生成暗反应所需要的NADPH与ATP，暗反应不能正常进行；B点水稻叶肉细胞开始进行光合作用，产生了NADPH和ATP，进而发生C3的还原。所以据图判断C5含量上升时(B点)，即表示光合作用开始进行，此时光合速率小于呼吸速率，所以细胞呼吸需要的O2来自叶绿体和外界环境。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
②图1中BC段光照增强，水稻的光反应增强，产生的NADPH和ATP增多，导致C3还原增强，C5含量上升；FG阶段C5含量上升的原因是FG段温度过高，气孔关闭，吸收的CO2减少，CO2的固定减少，消耗的C5减少，所以C5含量上升。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
(2)在水稻的叶绿体中，光合色素分布在类囊体薄膜上，据图分析可知，不同光合色素对不同波长光的吸收情况不同，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。(3)从色素分子利用光波的角度分析，色素对红光的利用率高于蓝光。
注：紫光波长范围：380～420 nm；蓝光波长范围：440～475 nm；红光波长范围：625～740 nm。阴影区域代表光被吸收。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
答案：(1)①B 叶绿体和外界环境 ②BC段光照增强，光反应增强，产生的NADPH和ATP增多，导致C3还原增强，C5含量上升；FG段由于外界温度过高，气孔关闭，吸收的CO2减少，CO2的固定减少，消耗的C5减少，C5含量增多 (2)类囊体薄膜 不同光合色素对不同波长光的吸收情况不同，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光 (3)色素对红光的利用率高于蓝光
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
13．现代化农业利用无土栽培技术可将“蔬菜工厂”建在火电发电厂中，这样利用热力发电的副产物，蔬菜不仅能“吃”到热能，也能吃到“气”肥。如图是科研人员研究“蔬菜工厂”中的番茄植株后得到的一组数据，请回答下列问题：
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
(1)将“蔬菜工厂”建在火电厂内实现增产，其原理有_______________
_______________________________________________(至少答出2点)。
(2)据图分析，本实验研究的自变量中最适宜番茄植株生长的是_______，该条件下，植株光合作用合成有机物的速率是否最大？____________(填“是”“不是”或“不确定”)，原因是__________________________。
(3)施用氮肥可有效促进番茄增产，目前生产上使用较多的氮肥有铵态氮肥(以NH形式存在)、硝态氮肥(以NO形式存在)和酰胺态氮肥(如尿素)，三类氮肥各有优缺点。请以氯化铵、硝酸钾、尿素为材料设计实验，探究在水培环境下最有利于番茄增产的氮肥类型。简要写出实验思路(实验中溶液浓度不做要求)__________________________________。
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
解析：(1)火电发电厂在利用热力发电的过程中会释放大量热能和CO2，而CO2是光合作用的原料，提高其浓度可提高光合速率，适宜的温度有利于提高光合作用相关酶的活性，因此，将“蔬菜工厂”建在火电厂内能实现增产。
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
(2)由图可知，高光强和25 ℃条件下番茄植株的氧气释放速率最大，即净光合速率最大，积累的有机物最多，所以在本实验研究的自变量中最适宜番茄植株生长的是高光强、25 ℃，因为氧气释放速率代表净光合速率，而合成有机物的速率是真正光合速率，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，由于呼吸速率未知，故不能确定高光强、25 ℃条件下植株光合作用合成有机物的速率是否最大。
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
(3)探究在水培环境下最有利于番茄增产的氮肥类型，实验的自变量是氮肥类型，因变量是番茄产量，而水培环境则要求用溶液培养法培养番茄，因此配置分别以氯化铵、硝酸钾、尿素为氮源的完全培养液，在光照、温度等适宜条件下培养三组番茄植株，一段时间后，比较收获果实的产量即可达到实验目的。
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
答案：(1)CO2是光合作用的原料，提高其浓度可提高光合速率；适宜的温度有利于提高光合作用相关酶的活性 (2)高光强、25 ℃ 不确定 放氧速率代表净光合速率，而合成有机物的速率是真正光合速率，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因呼吸速率未知，故无法判断 (3)配置分别以氯化铵、硝酸钾、尿素为氮源的完全培养液，在光照、温度等适宜条件下培养三组番茄植株，一段时间后，收获果实比较产量
专题五 细胞呼吸和光合作用
细胞呼吸及其应用
1．(不定项)(2025·黑吉辽蒙卷)下图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是( )
A．①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体
B．③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成
C．无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行
D．无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中
解析：AB 图中①为细胞呼吸第一阶段，场所为细胞质基质，②为有氧呼吸第二阶段，场所为线粒体基质，③为有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜，A正确；在③过程中前两个阶段产生的NADH与O2发生反应生成H2O，B正确；有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段完全相同，而其他阶段不同，因此无氧条件下②③均无法发生，C错误；无氧呼吸只在第一阶段生成少量ATP，第二阶段不产生ATP。细
胞呼吸第一阶段产生的NADH中的能量
用于无氧呼吸的第二阶段还原丙酮酸，
未转移到ATP中，D错误。
2．(2024·广东卷)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是( )
A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B．线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱
C．有氧条件下，WT比Δsqr的生长速度快
D．无氧条件下，WT比Δsqr产生更多的ATP
D
解析：D 碎片化的线粒体结构有损伤，无法正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸的场所主要是线粒体，线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱，B正确；有氧条件下，WT比Δsqr的有氧呼吸强度高，为细胞生长代谢供能更多，故WT的生长速度快，C正确；无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧条件下，WT与Δsqr都在细胞质基质中进行无氧呼吸，WT不会比Δsqr产生更多的ATP，D错误。
(1)(2024·甘肃卷)兰花会因浇水过多而死亡，原因之一是根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害的物质含量增加。( )
(2)(2022·河北卷)有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中。( )
(3)(2021·湖南卷)农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长。( )
√
×
×
(4)(2021·重庆卷，节选)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。
过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是_______________
___________________________________________________________。
避免代谢产物的积累，维持细胞内的pH；是机体进行正常生命活动的条件
1．“三看法”判断细胞呼吸的类型
2．厘清影响细胞呼吸的“四类”曲线
提醒：可根据影响细胞呼吸的外界因素确定在生产、生活中所采取的措施
①若需要增强植物体细胞的呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施。
②若需降低植物细胞的呼吸强度，可采取干燥、低温、低氧等措施。
③蔬菜和水果应储存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下。
④种子应储存在“零上低温、干燥、低氧”条件下。
命题点
围绕细胞呼吸考查生命观念与科学思维
1．将某植物种子(含大量淀粉和一定量脂肪)置于密闭装置中，测得吸收的氧气与释放的二氧化碳的体积相等。据此推测种子细胞进行的细胞呼吸情况不可能是( )
A．以葡萄糖为呼吸底物，只进行有氧呼吸
B．以葡萄糖和脂肪为呼吸底物，只进行有氧呼吸
C．以葡萄糖为呼吸底物，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
D．以葡萄糖和脂肪为呼吸底物，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
B
解析：B 若以葡萄糖为呼吸底物，只进行有氧呼吸，则吸收的氧气等于释放的二氧化碳，A不符合题意；若以葡萄糖和脂肪为呼吸底物﹐只进行有氧呼吸，则吸收的氧气多于释放的二氧化碳，B符合题意；若以葡萄糖为呼吸底物进行有氧呼吸伴随无氧呼吸(产生乳酸)，则吸收的氧气等于释放的二氧化碳，C不符合题意；若无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，则吸收的氧气少于释放的二氧化碳，故以葡萄糖和脂肪为呼吸底物，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(产生酒精和二氧化碳)，吸收的氧气与释放的二氧化碳的体积可能相等，D不符合题意。
2．解偶联剂能使呼吸链电子传递即氧化过程中，所产生的能量不能用于ADP的磷酸化形成ATP，而只能以热能的形式散发，即解除了氧化和磷酸化的偶联作用，如图为细胞呼吸电子传递链示意图。以下叙述错误的是
( )
A．呼吸抑制剂抑制电子传递，导致磷酸化过程也受到抑制
B．已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化部分解偶联，因此会导致体温升高
C．动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白，因此棕色脂肪比例较高的人更容易肥胖
D．线粒体内膜对H＋的通透性
是氧化过程和磷酸化发生偶联
的关键因素之一
解析：C 呼吸抑制剂抑制电子传递，也就减少了能量的产生，导致ADP的磷酸化形成ATP受到抑制，A正确；已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化部分解偶联，意味着有一部分能量不能用于ADP的磷酸化形成ATP，而只能以热能的形式散发，体温将会升高，B正确；动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白，大部分能量以热能的形式散失，因此棕色脂肪比例较高的人御寒能力更强，不容易肥胖，C错误；由图可知，电子传递链和ATP合成过程中与H＋的跨膜运输有关，线粒体内膜对H＋的通透性是氧化过程和磷酸化
发生偶联的关键因素
之一，D正确。
命题点
围绕细胞呼吸考查科学探究与社会责任
3．甜瓜是一种耐淹性较强的品种。为研究其耐淹性机理，研究人员将甜瓜幼苗进行水淹处理，一段时间后检测幼苗根部和叶片细胞中酶a和酶b的活性，结果如图1；图2为甜瓜幼苗细胞中存在的部分代谢途径。下列说法正确的是( )
A．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗细胞的线粒体基质中
B．Ⅱ、Ⅲ过程在甜瓜幼苗细胞中均能发生且产生少量ATP
C．水淹前后，甜瓜幼苗无氧呼吸的产物主要是酒精
D．水淹时间越长，酶a和酶b的活性越高，叶的无氧呼吸强度更高
解析：C 分析图2表示无氧呼吸的两个途径，而无氧呼吸发生在细胞质基质中，即酶a和酶b存在部位是细胞质基质，A错误；Ⅱ、Ⅲ过程表示无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，B错误；据图1分析，水淹一段时间后酶a和酶b活性增加，但酶a活性远远大于酶b活性，说明根部和叶片的无氧呼吸速率增强，甜瓜幼苗无氧呼吸生成的最主要代谢产物为酒精和CO2，C正确；水淹时间越长，植物体内积累的酒精会对甜瓜幼苗的叶片细胞和根部都产生严重的伤害，甚至会导致植物死亡，叶的无氧呼吸强度可能会降低，D错误。
4．(不定项)新疆棉以绒长、品质好、产量高著称于世。某科研小组采用无土栽培的方法，研究正常通气与低氧条件对两个新疆棉品种(甲、乙)根系细胞呼吸的影响，一周后测得根系中丙酮酸和乙醇含量，实验结果如图所示，下列说法正确的是( )
A．正常通气情况下，新疆棉根系细胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸
B．正常通气情况下，新疆棉根系产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质
C．低氧条件下，新疆棉根系细胞吸收无机盐能力下降
D．低氧条件下，催化丙酮酸转变为乙醇的酶活性更高的最可能是乙品种
解析：ABC 正常通气情况下，新疆棉根系细胞会存在有氧呼吸。图中显示正常通气情况下，甲品种和乙品种都有乙醇产生，所以新疆棉根系细胞还存在无氧呼吸。新疆棉根系细胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸，A正确；正常通气情况下，新疆棉根系细胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质，无氧呼吸产生CO2的
场所是细胞质基质，综上所述，新疆棉根系产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质，B正确；低氧条件下，图中数据表明，两个品种的新疆棉根系细胞产生乙醇的量明显增加，新疆棉根系细胞主要进行无氧呼吸，释放的能量少，主动运输受阻，所以吸收无机盐的能力下降，C正确；低氧条件下，甲品种根细胞中的丙酮酸含量低于乙品种，而产生的乙醇含量却高于乙品种，所以，催化丙酮酸转变为乙醇的酶活性更高的最可能是甲品种，D错误。
1．(原因分析类)粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为______________________________。
2．(学以致用类)低氧胁迫会降低农作物的产量，请结合所学知识写出改善或防止低氧胁迫的措施：_______________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。
细胞有氧呼吸的第三阶段产生了水
①加强田间管理，及时排除积水；②在播种前要结合当地气候条件和灌溉条件，选择适宜的作物种植；③及时松土，提高土壤中氧气的含量，促进植物根系的生长；④合理使用化肥，多施农家（有机）肥，改善土壤板结；⑤改变灌溉方式。
3．(科学探究类)体育运动大体可以分为有氧运动和无氧运动。有氧运动过程中骨骼肌主要靠有氧呼吸供能，如慢跑。无氧运动过程中骨骼肌除进行有氧呼吸外，还会进行无氧呼吸，如短跑等。为判断不同运动强度(高运动强度、中运动强度、低运动强度)下细胞呼吸的方式，请写出大体实验思路。
提示：将同一个体分别在三种不同运动强度(高、中、低)下运动相同一段时间后，测定不同运动强度下的氧气消耗速率和血浆中乳酸含量。
微专题2
光合作用及其应用
(2024·安徽卷)为探究基因 OsNAC 对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC 敲除突变体(KO)及 OsNAC 过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。回答下列问题：
净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
(1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖-1，5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受____________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为________________________________________________________________________。
(2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的______________、______________(填科学方法)。
(3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率________。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。
结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①_________________________；②_________________________。
解析：(1)在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3-磷酸甘油酸(C3)分子，在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后在叶绿体基质中转化为核酮糖-1，5-二磷酸(C5)和糖类。(2)与某品种水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。
(3)题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，说明OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大，究其原因有：①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用；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)向外运出，从而促进旗叶的光合速率。
答案：(1)ATP和NADPH 核酮糖-1，5-二磷酸和糖类 (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，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用 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)向外运出，从而促进旗叶的光合速率
1．涉及判断依据类的考查
(1)(2024·黑吉辽卷，改编)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图1、图2。
结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是________________________________________________。
与株系2及WT相比，转基因株系1的净光合速率最大
(2)(2023·浙江1月选考，节选)叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是____________________________。
叶绿体中的色素易溶于无水乙醇
2．涉及原因分析类的考查
(1)(2024·全国甲卷，节选)在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题：
①该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率______(填“相等”或“不相等”)，原因是__________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是______________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
不相等
有机物的积累速率代表净光合速率，净光合速率＝光合速率－呼吸速率，由图可知，该植物叶片在温度a和c时光合速率相等，呼吸速率不相等，即该植物叶片在温度a和c时的净光合速率不相等，因此该植物叶片在温度a和c时的有机物积累速率不相等
在温度d时，该叶片的光合速率与呼吸速率相等，即该植物叶片的净光合速率为0，没有有机物积累，由于该植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，这些细胞需要通过细胞呼吸消耗有机物，因此，在温度d时，该植物体的干重会减少
③温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是___________________________________________
__________________________________________________________________________________________________(答出1点即可)。
温度超过b时，随着温度升高，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少（或温度超过b时，随着温度升高，与暗反应有关酶的活性降低）（合理即可）
(2)(2022·浙江1月选考，节选)不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。
据分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是____________________________。
光合速率大，消耗的二氧化碳多
3．涉及结果结论类的考查
(2022·湖北卷，节选)不同条件下植物的光合速率和光饱和点(在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点)不同，研究证实高浓度臭氧(O3)对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。
注:曲线 1 是甲对照组;曲线 2 是乙对照组;曲线 3 是甲实验组;曲线 4 是乙实验组。
回答下列问题：
(1)与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明______________________________________________________。
(2)从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的__________________________________，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明_______________________________________________________
________。
高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小
实验组的净光合速率均明显小于对照组
长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异
(3)实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系，使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天。若实验现象为___________________________________
_____________________，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。
A基因过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同
1．厘清环境突然变化时光合作用各物质含量短时间的变化
(1)光照强度变化
(2)CO2浓度变化
提醒：①光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。
②在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。
2．掌握影响光合作用因素的三类曲线
提醒：①影响光合作用的因素还有叶龄、光合产物的输出等；②植物叶片水分减少，气孔部分关闭，叶肉细胞对CO2的吸收减少，也会使光合速率下降。
命题点
围绕叶绿体的结构与功能考查生命观念及科学思维
1．如图为叶绿体的局部结构示意图，①②指示相应结构。下列相关说法正确的是( )
A．①上分布着多种光合色素，可用无水乙醇将它们分离开
B．在有光的条件下，①可为②提供ATP和NADH
C．光照突然增强，②中C5含量会上升，C3含量
会下降
D．①可以增大叶绿体的膜面积，用于附着固定
CO2的酶
C
解析：C 无水乙醇可提取光合色素，但不能分离色素，A错误；在有光的条件下，①可为②提供ATP和NADPH，不能提供NADH，B错误；光照突然增强，类囊体产生更多的ATP和NADPH，用于还原C3，生成C5，②中C5含量会上升，C3含量会下降，C正确；①可以增大叶绿体内部的膜面积，但固定CO2的酶不在类囊体膜上，D错误。
2．(2023·山东联考)当同时给予植物红光和远红光照射时，光合作用的效率大于分开给光的效率，这一现象称为双光增益效应，如图1所示；出现这一现象的原因是光合作用过程中存在两个串联的光系统，即光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，其作用机理如图2所示。以下相关说法正确的是( )
A．光系统Ⅰ位于叶绿体类囊体，光系统Ⅱ位于叶绿体基质
B．双光增益是通过提高单位时间内光合色素对光能的吸收量来实现的
C．光系统Ⅰ和光系统Ⅱ通过电子传递链串联起来，最终提高了光能的利用率
D．光系统Ⅰ和光系统Ⅱ产生的氧化剂都可以氧化水，从而生成氧气
解析：C 绿色植物进行光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，故两个光系统位于类囊体薄膜上，A错误；单位时间内光合色素对光能的吸收量取决于光照强度、光合色素的量等，由图可知，双光增益现象得益于PSⅠ和PSⅡ之间形成电子传递链，相互促进，最终提高了光能的利用率，B错误，C正确；由图可知，只有光系统Ⅱ可以氧化水，D错误。
命题点
围绕光合作用的过程及影响因素考查科学思维及科学探究
3．(2023·贵州安顺二模)在光合作用过程中，水的光解过程中伴随着氢离子的产生。当某种环境因素X减弱时，氢离子浓度明显下降，从而导致催化氢离子产生的酶活性下降，但同时大多数酶活性并未受影响。当环境因素Y减弱时，催化氢离子产生的酶和绝大多数酶的活性均降低。因此，可以推断环境因素X、Y最可能分别是( )
A．光照强度、CO2浓度 B．光照强度、温度
C．CO2浓度、光照强度 D．CO2浓度、温度
B
解析：B 当某种环境因素X减弱时，氢离子浓度明显下降，可见水光解速度下降，则X应该是光照强度下降，从而导致催化氢离子产生的酶活性下降，但同时大多数酶的活性并未受影响。当环境因素Y减弱时，催化氢离子产生的酶与绝大多数酶的活性均降低，可见环境因素Y应该为温度，因为温度会影响酶的活性。即该实验中因素X、Y最可能分别是光照强度和温度，B符合题意。
4．(不定项)在玻璃温室中，研究小组分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补光实验，结果如图所示。补光的光强度为150 μmol·m－2·s－1，补光时间为上午7：00～10：00，温度适宜。下列叙述正确的是( )
A．实验组植株在7：00～10：00利用的光均为所补的光
B．给植株补充450 nm光源，对该植株的生长有抑制作用
C．580 nm补光组，7：00～10：00有机物的积累量比对照组少
D．停止补光后，短时间内680 nm组CO2的固定速率比对照组快
解析：CD 结合题干可知实验组植株在7：00～10：00利用的光为自然光和所补的光，A错误；分析题图可知，与对照组相比，给植株补充450 nm光源，对该植株的生长有促进作用，B错误；580 nm补光组，7：00～10：00有机物的积累量比对照组少，C正确；停止补光后，短时间内680 nm组蔬菜叶肉细胞中ATP和NADPH比对照组多，故短时间内CO2固定速率比对照组快，D正确。
1．(原因分析类)(1)短暂无光期间，植物体内仍然能产生(CH2O)的原因是__________________________________________________________________________。
短暂无光期间，之前光反应已经产生的NADPH和ATP还能继续用于C3的还原。
(2)(2024·甘肃卷，节选)类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m－2·s－1)下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题：
①野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是______________________________。
②正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为____________
______________________________________。
适宜的光照强度有利于叶绿素合成
正常光照条件下突变体叶绿素含量极低，白化苗无法存活
2．(科学探究类)(2024·甘肃卷，节选)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是脱落酸。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计：
①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在____条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。
②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的________。
③预期结果：_________________________________________________。
弱光
气孔大小
B组气孔大小明显小于A组，C、D两组气孔大小基本相同
微专题3
光合作用与细胞呼吸的关系
1.(2024·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”)。
解析：(1)植物进行光合作用时捕获光能的色素为叶绿素和类胡萝卜素，其中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，故高等植物光合作用利用的光主要是红光和蓝紫光。(2)由题意知，a组的光合作用强度小于b组，a组光合作用消耗的CO2也少于b组，所以，光照t时间后，a组CO2浓度大于b组。(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，说明光照t时间时，c、d组的光合速率等于呼吸速率；光照t时间时，a组的O2浓度与初始O2浓度相等，说明a组的光合速率等于呼吸速率；而b组的光合速率大于呼吸速率，故光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是b组。
(4)分析图示，光照t时间后，c、d组的O2浓度相同且大于初始O2浓度，而c组的光照强度小于d组，说明限制d组光合速率的因素是CO2浓度。光照t时间后，将d组密闭装置打开，可补充CO2，并以c组光照强度继续照光，则d组幼苗光合速率会升高。
答案：(1)红光和蓝紫光 光合色素中的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(其他合理答案可酌情给分) (4)升高
2．(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-1 类胡萝卜素/mg·g-1 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________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。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：_______________________________
___________________________________
____________________________________
___________________________________。
解析：(1)水稻叶绿体中的光合色素有4种：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。据表格信息可知，与野生型水稻相比，黄绿叶突变体(ygl)的叶绿素含量低，类胡萝卜素/叶绿素的值较高，导致ygl叶色黄绿。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此ygl叶片主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。
(2)光饱和点是光合速率不再随光照强度增加时的光照强度。据图a可知，ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。根据图c可知，与WT相比，ygl的呼吸速率较高。据表格信息可知，与WT相比，ygl的叶绿素含量较低，当光照强度较低时，叶绿素含量低会导致光反应为暗反应提供的NADPH和ATP较少，使光合速率降低。综合上述分析可知，ygl具有较高的光补偿点的原因可能是其叶绿素含量较低和细胞呼吸速率较高。
(3)与WT相比，在高密度栽培条件下，更多的光可到达ygl下层叶片，导致ygl下层叶片的光合速率较高；与WT相比，ygl的叶绿素含量低，但ygl群体的净光合速率较高，表明该群体的光能利用率较高，有机物积累量大。
(4)绘制曲线图时要注意：ygl的呼吸速率约为0.9 μmol(CO2)·m－2·s－1，WT的呼吸速率约为0.6 μmol(CO2)·m－2·s－1，而且ygl的光补偿点(约为30 μmol·m－2·s－1)大于WT的光补偿点(约为15 μmol·m－2·s－1)，具体曲线图见答案。由题可知，为保证水稻高产，可关注最适栽培密度或最适光照强度，因此可以继续探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度。
答案：(1)类胡萝卜素/叶绿素的值较高 红光和蓝紫 (2)高于 细胞呼吸速率较高 (3)光能利用率较高 (4)如图所示
探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度(或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度)
[技法提炼] 坐标曲线类试题作答技巧
(1)(2021·湖南卷)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。
( )
(2)(2021·辽宁卷)合理控制昼夜温差有利于提高作物产量。( )
×
√
(3)(2021·河北卷)杨树及甲、乙两种草本药用植物的光合速率与光照强度关系曲线如图所示。和甲相比，乙更适合在杨树林下种植，其原因是___________________________________________________________________________。
杨树林下光照强度小，而乙比甲的光补偿点和光饱和点均低，弱光下乙净光合速率高
1．厘清光合作用与细胞呼吸的关系
(1)辨析NADPH、NADH和ATP的来源和去路
(2)明辨三种元素的转移途径
2．深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
提醒：①如果题干中给出的信息是叶绿体消耗CO2或叶绿体产生O2的量，则该数据为总光合速率。
②整株绿色植物净光合速率为0时，叶肉细胞的光合作用强度大于其细胞呼吸强度。
命题点
围绕光合作用与细胞呼吸的关系考查生命观念及科学思维
1．(2023·广东茂名二模)如图是某生物的体内某个细胞代谢图，有关叙述正确的是( )
A．甲、乙分别表示叶绿体和线粒体，该生物一定为高等植物
B．甲、乙中所示的物质与能量处于平衡状态，该生物一定能存活
C．该生物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关
D．该生物用于光合作用暗反应阶段的ATP可以来自乙
解析：C 甲可利用CO2合成有机物，为叶绿体；乙可利用O2产生CO2进行有氧呼吸，为线粒体，该植物不一定是高等植物，如有些低等植物中也有叶绿体与线粒体，A错误。如图只有能够进行光合作用的细胞处于物质与能量的平衡状态，但是植物细胞还有不进行光合作用的细胞，则整株植物的光合速率小于呼吸速率，则该生物不能存活，B错误。植物光能转变为化学能依靠叶绿体，即光合作用一定与甲有关，C正确。该生物用于光合作用暗反应阶段的ATP只能来自甲，D错误。
命题点
真正光合速率、净光合速率与细胞呼吸关系的曲线分析考查科学思维
2．(2023·河北唐山二模)图1为适宜温度环境中甲、乙两种植物的植株在不同光照强度下光合速率的变化曲线图，图2表示在一定光照强度下，温度对图1中甲植物的光合速率、呼吸速率的影响情况[单位：mg/(m2·h)]。请回答下列问题：
(1)图1 B点时，甲种植物的叶肉细胞中能产生ATP的场所有____________________。在B点时甲种植物的叶肉细胞中的光合作用强度______(填“＜”“＝”或“＞”)呼吸作用强度。哪种植物是阴生植物？____________，理由是___________________________________________
______________________________________________________。
(2)图1中乙曲线C点以后影响光合作用的外界因素主要为________________________________________________________________________；图1中甲曲线C点的总光合速率约为________mg/(m2·h)。
(3)甲植物在图2 a点所对应的温度条件下，植物光合作用固定的CO2与植物呼吸作用释放的CO2的数量关系是__________________(填“二者相等”或“前者是后者的二倍”)。
(4)温度通过影响__________来影响光合速率。除了外界因素外，限制光合作用强度不能无限增大的内因是________________________(不少于两种)。
解析：(1)B点时甲种植物的叶肉细胞能进行细胞呼吸和光合作用，能产生ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质；此时甲植物的光合作用强度＝呼吸作用强度，叶肉细胞除了满足自身的呼吸作用外还要满足根细胞的呼吸作用，因此叶肉细胞中的光合作用强度大于自身呼吸作用强度；乙植物是阴生植物，因为与甲植物相比，乙植物的光补偿点和光饱和点都较低。
(2)图1中乙曲线C点对应的光照强度是光饱和点，且温度适宜，所以图1中乙曲线C点以后影响光合作用的外界因素主要是CO2浓度；图1中甲曲线的呼吸速率为2 mg/(m2·h)，C点时的净光合速率约为5 mg/(m2·h)，因此C点时的总光合速率约为7 mg/(m2·h)。
(3)图2中虚线表示净光合速率，实线表示呼吸速率，a点时净光合速率＝呼吸速率，又因为总光合速率－呼吸速率＝净光合速率，推出总光合速率是呼吸速率的2倍。(4)温度通过影响酶的活性来影响光合速率；除了外界因素的影响外，光合色素的数量、酶的数量和活性等内因也影响光合作用强度。
答案：(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体 ＞ 乙植物 乙植物的光补偿点和光饱和点较低 (2)CO2浓度 7 (3)前者是后者的二倍 (4)酶的活性 光合色素的数量、酶的数量和活性
命题点
判断光合作用与细胞呼吸“关键点”的移动考查科学思维
3．如图为CO2吸收量与光照强度关系的坐标图，当光合作用相关因素改变后，a、b、c点的移动描述不正确的是( )
A．若植物体缺Mg，则对应的b点将向左移
B．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，则温度由25 ℃上升到30 ℃时，对应的a点将下移，b点将右移
C．若原曲线代表阳生植物，则阴生植物对应的
a点、b点、c点将分别向上移、左移、左移
D．若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不
变)，则b点将向左移
A
解析：A b点表示光补偿点，此时光合速率＝呼吸速率。若植物体缺Mg，叶绿素含量降低，光合速率下降，需要更强光照条件，才能使光合速率等于呼吸速率，故b点右移，A错误；某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，温度由25 ℃上升到30 ℃时，呼吸速率上升，故a点下移；呼吸速率上升，光合速率下降，要让光合速率＝呼吸速率，需要更强光照，故b点右移，B正确；阳生植物的呼吸速率、光补偿点和光饱和点都比阴生植物高，若原曲线代表阳
生植物，则阴生植物对应的a点、b点、c点将分别
向上移、左移、左移，C正确；植物光合作用最
有效的光是红光和蓝紫光，若实验时将光照由白
光改为蓝光(光照强度不变)，光合速率上升，要让
光合速率＝呼吸速率，需要较弱光照即可，故b点
将向左移，D正确。
[技法提炼]
(1)模型构建
单位时间内光合作用随CO2浓度(光照强度)变化坐标图
(2)判断技巧
据图可知，OA表示呼吸作用释放的CO2量，由CO2(光)补偿点到CO2(光)饱和点围成的△BCD面积代表净光合作用有机物的积累量(大于补偿点时)。改变影响光合作用的某一因素，对补偿点和饱和点会有一定的影响，因此净光合作用有机物的积累量也会随之变化。具体分析如表所示：
条件改变 △面积 CO2(光)补偿点 CO2(光)饱和点
适当提高温度 减少 右移 左移
适当增大光照强度(CO2浓度) 增加 左移 右移
适当减少光照强度(CO2浓度) 减少 右移 左移
植物缺少Mg元素 减少 右移 左移
注：适当提高温度指在最适光合作用温度的基础上；光照强度或CO2浓度的改变均是在饱和点之前。
命题点
开放和密闭环境中CO2、O2含量昼夜变化分析考查科学思维
4．图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线分别表示某一天24小时的温度、某植物总光合速率、净光合速率变化，图乙中曲线表示放有某植物的密闭玻璃罩内某一天24小时的CO2浓度的变化。以下分析错误的是( )
A．图乙曲线中EF段玻璃罩内CO2浓度下降加快是由于光照强度增加
B．植物一天中含有机物最多的时刻在图甲中是e点，在图乙中则是H点
C．植物在图甲中的b、f两点的生理状态与图乙中D、H两点的生理状态相同
D．图甲Ⅲ曲线12点左右d点下降的原因是温度过高，呼吸速率上升使净光合速率下降，但总光合速率未下降
解析：C 图乙曲线中EF段玻璃罩内CO2浓度下降加快，是因为光照强度增加，光合速率逐渐增大，且光合速率大于呼吸速率，玻璃罩内CO2消耗加快，A正确。图甲中Ⅲ曲线c点之前净光合速率为负，有机物处于不断消耗状态，ce段净光合速率为正，有机物不断积累，e点时光合速率＝呼吸速率，e点后光合速率＜呼吸速率，因此植物含有机物最多的时刻在e
点；图乙中H点玻璃罩内CO2浓度下降到最低，此时光合速率＝呼吸速率，有机物积累量达到最大，B正确。图甲中Ⅱ曲线表示植物总光合速率，b、f两点总光合速率为0，植物只进行呼吸作用；图乙中D、H两点表示光合速率＝呼吸速率，C错误。由图甲Ⅱ曲线可知，12点左右总光合速率未下降，因此图甲Ⅲ曲线12点左右d点下降的原因是温度升高使呼吸作用速率加快，导致净光合速率下降，D正确。
[技法提炼]
(1)自然环境中一昼夜植物光合作用变化曲线
①a点：凌晨低温，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。
②开始进行光合作用的点是b点；结束光合作用的点是m点。
③光合速率与呼吸速率相等的点是c、h点；有机物积累量最大的点是h点。
④de段下降的原因是气孔部分关闭，CO2吸收量减少；fh段下降的原因是光照强度减弱。
(2)密闭容器中一昼夜CO2和O2含量的变化曲线
①光合速率等于呼吸速率的点是C、E点。
②若图1中N点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明密闭容器中一昼夜CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。
③若图2中N点低于虚线，该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明密闭容器中一昼夜O2浓度减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。
命题点
光合作用与细胞呼吸的实验设计考查科学探究
5．(叶圆片上浮法|2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．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
C．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
解析：B 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；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。
6．(不定项)(装置图法)如图是探究某绿色植物光合速率的实验装置图，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度相对稳定，将该装置放在20 ℃、一定光照条件下。实验开始时，针筒的读数是0.2 mL。毛细管内的有色液滴在A处。30 min后，针筒的读数需要调至0.6 mL，才能使有色液滴维持在A处。下列有关叙述不正确的是( )
A．该实验过程中光合速率大于呼吸速率
B．若测定植物的实际光合速率，还需要在暗处测定呼吸速率
C．若将小烧杯中的NaHCO3溶液换成清水，则一段时间后光合作用会停止
D．若用该装置探究该植物生长的最适温度，NaHCO3溶液浓度和光照强度等都是无关变量
解析：C 分析题干“针筒的读数需要调至0.6 mL，才能使有色液滴维持在A处”，说明玻璃瓶内产生了多余的氧气，实验过程中光合速率大于呼吸速率，A正确；实际光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，实验中所测得的是净光合速率，因此还要在暗处测定呼吸速率，B正确；将小烧杯中的NaHCO3溶液换成清水，则装置中的CO2浓度下降，光合速率也下降，但当光合速率等于呼吸速率时，植物既不从外界吸收CO2也不向外界释放CO2，此时植物仍进行光合作用，C错误；
若用该装置探究该植物生长的最适温度，
则温度属于自变量，其余的如NaHCO3溶液
浓度和光照强度等都是无关变量，D正确。
7.(半叶法)某研究小组采用“半叶法”对番茄叶的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，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，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：
(1)MA表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6小时后(____________)＋(____________________)－呼吸作用有机物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，则M表示____________________________________
___________________________________________________________。
(3)总光合速率的计算方法是______________________________________
__________________________________________________________。
(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路：_________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。(1)分析题意可知，MB表示6小时后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量。(2)MA表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6小时干物质的生成量(B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量)。(3)由此可计算总光合速率，即M值除以时间再除以截取面积。(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，实验设计思路见答案。
答案：(1)叶片初始质量 光合作用有机物的总产量 (2)B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量 (3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间) (4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在黑暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率
[技法提炼]
1．测定光合速率的常用方法
(1)装置图法
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得到真正光合速率。
(2)半叶法
将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，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，开始时两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)叶圆片上浮法
首先通过对叶片打孔、抽气、沉底的材料处理，然后根据不同的实验目的给予不同的单一变量操作，最后观察并记录叶片上浮所用的平均时间。
提醒：除上述测定方法外，还有叶圆片称量法、黑白瓶法、红外线CO2传感器测定法、梯度法、指示剂测定法等。
2．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧
(1)实验设计中的三个注意事项
①变量的控制方法，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。
(2)解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”，给予“光照”处理还是“黑暗”处理，是否有“在温度、光照最适宜条件下”等。
1．(判断依据类)温度是影响植物生长发育的重要因素。如图表示植物甲和植物乙的净光合速率随叶片温度变化趋势。由图可知更能适应低温环境的植物是__，判断依据是_______________________________________
__________________。
乙
当温度低于35 ℃时，植物乙的净光合速率更大
2．(原因分析类)将某植物放置在密闭小室中，适宜条件下光照培养，培养后发现该植物的光合速率降低，其原因是_________________________
_______________________________________________________________________________________。
3．(批判性思维类)(2023·福建卷，节选)为测定两种培养模式(液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养)的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入C18O2，培养一段时间后检测C18O2释放量。你认为该方法______(填“可行”或“不可行”)，理由是________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低
不可行
C18O2中的18O经光合作用可转移到水中，生成物水参与呼吸作用可生成C18O2，释放的二氧化碳也有来自呼吸作用的，因此根据被标记的二氧化碳的减少量不能测定栅藻光合速率
4．(科学探究)为了调查桃曲坡水库水深1 m处，自养生物一昼夜的实际光合速率和自养生物产氧量能否维持本层水体生物呼吸耗氧所需。请设计实验进行验证，要求写出检测过程和预期实验结果。实验材料：透光和不透光玻璃瓶，测氧仪等。
实验思路：_____________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；预期实验结果及结论：_______________________
______________________________________________________________________________。
取等体积的透光玻璃瓶甲、乙和不透光玻璃瓶丙，同时从桃曲坡水库水深1 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中氧气的含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量。乙瓶氧气含量减去丙瓶氧气含量，差值为该处自养生物一昼夜的实际光合速率
若乙瓶氧气含量大于甲瓶初始氧气含量，则该水层自养生物产氧量能维持本层水体生物呼吸耗氧所需，反之不能
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
1
2
(限时：45分钟)
一、单项选择题
1．游泳时人体在水中耗能增多，呼吸运动加强，肺泡呼吸表面积扩大，肺泡壁上开放的毛细血管数量增加，从而加快了肺泡内气体的扩散速度，有利于提高血氧含量，从而提高组织对氧的利用率。下列关于人体细胞呼吸的叙述正确的是( )
A．游泳时人体所需能量来自线粒体中葡萄糖的氧化分解
B．缺氧时骨骼肌细胞无氧呼吸第二阶段也释放能量产生ATP
C．有氧呼吸过程中生成CO2的阶段释放的能量最多
D．剧烈运动时骨骼肌细胞呼吸分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比等于1
课时作业
训练(五) 细胞呼吸和光合作用
D
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
1
2
解析：D 葡萄糖不能直接进入线粒体被分解，需要先在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸再进入线粒体被进一步分解，A错误；人体细胞无氧呼吸第一阶段是将葡萄糖分解为丙酮酸，释放少量能量，生成少量ATP，第二阶段是将丙酮酸转化为乳酸，不释放能量，B错误；有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解，产生丙酮酸，释放少量能量，第二阶段丙酮酸和水彻底分解，产生CO2和NADH，释放少量能量，第三阶段NADH与O2结合生成水，此时会释放大量能量，C错误；人体细胞无氧呼吸不消耗O2、不产生CO2，因此虽然剧烈运动时，骨骼肌细胞既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，但分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比仍为1，D正确。
2
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
2．如图是酵母菌、脱硫杆菌、乳酸菌葡萄糖氧化分解的过程。相关叙述不正确的是( )
A．酵母菌有氧呼吸和脱硫杆菌无氧呼吸都能将葡萄糖彻底氧化分解
B．脱硫杆菌进行②、④过程的场所分别是线粒体基质、线粒体内膜
C．酵母菌的发酵过程和乳酸菌的发酵过程都没有电子传递链途径
D．酵母菌的发酵和乳酸菌的发酵分解等量的葡萄糖产生的热量不等
解析：B 脱硫杆菌是原核生物，没有线粒体，B错误。
B
2
3
1
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
3．欲证明离体的叶绿体可以合成ATP，并与水的光解相伴随。在有光、提供HO、ADP、Pi的条件下，还需要提供的实验条件是( )
A．有NADPH，无CO2 B．有NADP＋，无CO2
C．有CO2、NADPH D．有CO2、NADP＋
解析：B 光反应阶段在叶绿体囊状结构薄膜上进行，此过程必须有光、色素、光合作用的酶，主要反应步骤：①水的光解，水在光下分解成氧气和NADPH(需要NADP＋等)，②ATP生成，ADP与Pi接受光能变成ATP，即该过程中除ATP外，还有NADPH的生成，故需要向其中提供NADP＋，但光反应过程不需要二氧化碳的参与，故无需提供二氧化碳。
B
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
12
13
11
4．某种胡萝卜素缺失的植物，在温度、水分适宜及一定自然光下，叶片光合速率较低。下列哪项措施不可用于提高该植物叶绿体中产生ATP的速率( )
A．降低环境中的CO2浓度
B．提高自然光的光照强度
C．改用相同光照强度的红光照射
D．促进光合产物及时运出叶绿体
A
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
1
解析：A 由题意可知，某种植物胡萝卜素缺失，导致植物对蓝紫光的吸收能力下降，对红光的吸收能力不变，光合能力下降，为了提高该植物叶绿体光反应速率，提高产生ATP的速率，可适当提高自然光的光照强度、改用相同光照强度的红光照射、增加环境中的CO2浓度、促进光合产物及时运出叶绿体，减弱光合产物积累对光合作用的影响，B、C、D不符合题意，A符合题意。
2
3
4
5
1
6
7
8
9
10
12
13
11
5．如图表示水稻细胞中叶绿体类囊体薄膜上与光合作用相关的部分生理过程。其中的光系统是进行光吸收的功能单位，是由叶绿素、类胡萝卜素、脂质和蛋白质等物质组成的复合物。下列说法错误的是( )
2
3
4
5
1
6
7
8
9
10
12
13
11
A．光系统含有C、H、O、N、Mg等元素
B．光系统Ⅱ只具有捕获、转化光能的作用
C．有些生物可以进行光合作用，但不具备光系统Ⅱ和光系统Ⅰ结构
D．光合作用中ATP合成的直接驱动力来自H＋浓度差形成的电化学梯度
解析：B 由题图可知，光系统Ⅱ可以捕获、转化光能，还可以催化水的分解，B错误。
2
3
4
5
6
1
7
8
9
10
12
13
11
6．取野生拟南芥(W)和转基因拟南芥(T)数株，各均分为三组后分别喷施蒸馏水、寡霉素(抑制ATP合酶的活性)和NaHSO3，24 h后各组再均分为两组，分别进行正常条件和高盐条件处理8 h并测定W和T的光合速率，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
2
3
4
5
6
1
7
8
9
10
12
13
11
A．寡霉素可通过抑制ATP的合成来抑制C3的还原而降低光合速率
B．高盐条件下可通过降低气孔导度使CO2供应不足而降低光合速率
C．喷施NaHSO3可促进光合作用，且减缓高盐条件引起的光合速率的下降
D．通过转基因技术可提高光合
作用的效率，且增加寡霉素对
光合速率的抑制作用
2
3
4
5
6
1
7
8
9
10
12
13
11
解析：D 比较图中W＋H2O和T＋H2O两组的柱状图可知，该条件下转基因拟南芥在正常和高盐条件下光合速率均比未转基因拟南芥的光合速率高，所以转基因能提高光合作用的效率；比较图中正常条件下W＋H2O、W＋寡霉素两组光合速率的差值和T＋H2O、T＋寡霉素两组光合速率的差值，可知施加了寡霉素之后
转基因拟南芥光合速率下降的
幅度更小，所以转基因能减弱
寡霉素对光合作用的抑制作用，
D错误。
7
8
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
2
7．羊草属禾本科植物，据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种。在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定，结果如图。据图分析错误的是( )
A．这段时间内两种羊草的叶肉细胞光合速率大于呼吸速率
B．这段时间内两种羊草的有机物积累量在16时最大
C．10～12时两种羊草净光合速率下
降的原因可能是气孔关闭影响暗反
应过程
D．灰绿型羊草净光合速率高于黄绿
型可能与叶中叶绿素含量不同有关
B
7
8
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
2
解析：B 8～18时两种羊草的净光合速率都大于0，因此两种羊草始终处于有机物的积累状态，则有机物积累量在18时最大，B错误。
8
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
2
8．NiX和BNIP3是定位于线粒体外膜的两种蛋白。缺氧时，低氧诱导因子(HIF-1)与NiX/BNIP3结合，提高其表达水平，促进线粒体自噬。在缺氧条件下或线粒体解耦联(有机物氧化分解释放的能量转移到ATP中的变少)时，FUNDC1(一种在缺氧和饥饿条件下诱导哺乳动物细胞线粒体自噬的线粒体外膜蛋白)发生去磷酸化，增强了其与LC3的相互作用，激活线粒体自噬(过程如图)。下列相关说法正确的是( )
8
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
2
A．常氧时细胞内的低氧诱导因子(HIF-1)相关基因一定不表达
B．线粒体自噬对细胞稳态的维持具有不利影响
C．线粒体解耦联后1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量不变
D．通过线粒体自噬可以保证饥饿或缺氧细胞线粒体数量的稳定
8
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
2
解析：C 仅由题干信息不能推出常氧时细胞内的低氧诱导因子(HIF-1)相关基因一定不表达的结论，A错误；在缺氧或饥饿条件下，会通过一系列过程激活线粒体自噬，线粒体自噬减少了饥饿或缺氧细胞中的线粒体数量，有利于细胞应对缺氧或饥饿等不利条件，B、D错误；无论在哪种情况下，有机物彻底氧化分解所释放的总能量是一样的，C正确。
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
2
二、不定项选择题
9．实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应的基本过程：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有氧化型DCIP(氧化剂)、蔗糖和缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是( )
除草剂相对浓度 0 5% 10% 15% 20% 25% 30%
甲放氧速率相对值 5.0 3.7 2.2 1.0 0 0 0
乙放氧速率相对值 5.0 4.4 3.7 3.0 2.2 1.6 1.0
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
2
A.希尔反应中加入蔗糖溶液为该反应提供能量
B．希尔反应中的DCIP，相当于光反应中的NADP＋
C．与品种乙相比，除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强
D．除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，在光照条件下就能检测到糖的生成
9
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
2
解析：BC 希尔反应中加入蔗糖溶液是为了维持渗透压，A错误；希尔反应模拟了光合作用中光反应阶段的部分变化，该阶段在叶绿体的类囊体膜中进行，溶液中的DCIP被还原，因此氧化剂DCIP在希尔反应中的作用，相当于NADP＋在光反应中的作用，B正确；据题表分析可知，抑制剂处理影响叶绿体放氧速率，说明抑制剂主要抑制光合作用的光反应阶段，光反应阶段发生在类囊体膜上，与品种乙相比，甲的放氧速率较乙品种慢，即除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强，C正确；除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，由于该反应中没有NADPH的生成，所以C3不能被还原成糖，在光照条件下不能检测到糖的生成，D错误。
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
10．从葡萄试管苗上分别剪取带有上位叶、中位叶和下位叶的茎段，转接到培养瓶中，在不同温度条件下培养4 h，测定不同叶位叶片的CO2吸收速率，结果如图。由图不能得出的结论是( )
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
A．随温度升高不同叶位叶片的CO2吸收速率先升后降
B．35 ℃时中位叶和下位叶的真正(总)光合速率相等
C．不同叶位的叶片在上述温度下均能积累有机物
D．上位叶对高温的耐受力较中、下位叶片差
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
解析：B 由图可知，随着温度升高(15～25 ℃)不同叶位叶片的CO2吸收速率升高，25～35 ℃不同叶位叶片的CO2吸收速率下降，A不符合题意；图中只能看出不同叶位叶片的CO2吸收速率，不知道不同叶位叶片的呼吸速率，无法计算总光合速率，B符合题意；由图分析可知，不同叶位的叶
10
12
13
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
片在上述温度下始终保持着对CO2吸收速率，说明净光合作用大于零，有机物积累，C不符合题意；由图分析可知，上位叶在高温下，CO2吸收率下降，说明叶片气孔关闭，减少水分的散失，而下位叶在高温下，CO2吸收率下降小于上位叶，故上位叶对高温的耐受力较中、下位叶片差，D不符合题意。
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
三、非选择题
11．纤维素水解液中富含葡萄糖和木糖。科研人员拟对野生型大肠杆菌的代谢途径进行改造，以利用纤维素水解液生产莽草酸(SA)。
(1)在野生型大肠杆菌的代谢过程(如图)中，葡萄糖作为首选的优质碳源，通过________过程产生大量能量，用于菌体生长。
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
(2)研究发现，木糖可通过a酶催化的代谢过程，转变为中间产物，进入图中的葡萄糖代谢途径，但木糖无法直接转化为SA。在富含葡萄糖和木糖的条件下，野生型大肠杆菌代谢产生的SA仍然很少，从代谢途径分析，其原因是___________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________。
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
(3)为利用纤维素水解液中的优质碳源葡萄糖生产SA，需对野生型大肠杆菌进行代谢途径改造。科研人员敲除图中a酶、c酶和d酶基因，请写出在此基础上进一步改造的思路及目的。______________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)请尝试用同位素标记法验证改造后的大肠杆菌代谢物SA中的碳全部来自葡萄糖，写出实验思路并预期结果。____________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________。
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
解析：(1)根据题中图示，大肠杆菌吸收葡萄糖后，通过有氧呼吸途径产生大量能量，供细菌生长使用。(2)木糖不能直接产生代谢产物SA，而是需要通过a酶转化生成中间产物后进入葡萄糖代谢途径，通过PEP转化为莽草酸(SA)。在富含葡萄糖和木糖的条件下，大肠杆菌会快速增殖，细胞呼吸会消耗大量的糖供能，产生莽草酸(SA)很少。(3)根据题目要求，利用纤维素水解液中优质碳源葡萄糖生产SA，需要阻断PEP向丙酮酸的转化，但阻断了丙酮酸的产生，会影响细菌的能量供应，进一步影响细菌的生长；这就需要改造木糖的转化途
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
径，让木糖直接转化为丙酮酸，维持细胞的能量供应，优质葡萄糖碳源转化生成SA。所以在敲除a酶、b酶、d酶基因后，再导入能使木糖直接转化为丙酮酸的酶基因，另外再改造e酶基因的结构，提高e酶的活性，提高SA的产量。(4)根据题目要求，用14C标记葡萄糖后，利用14C标记的葡萄糖和未标记的木糖混合培养基培养改造后的大肠杆菌，一段时间后检测产物SA中碳元素的标记情况。如果所有SA中碳元素都是14C，则说明SA中的碳只来自葡萄糖，如果有的SA中的碳不含有14C，则说明SA中的碳有来自木糖的。
11
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
答案：(1)有氧呼吸 (2)PEP大部分转化为丙酮酸，进入柠檬酸循环，仅有少量PEP转化为SA (3)导入新基因，使木糖转变为丙酮酸，大肠杆菌可利用木糖正常生长，利用葡萄糖生产SA；改造e酶基因，显著提高e酶活性，催化PEP产生更多的SA (4)实验思路：在有13C(或14C)标记的葡萄糖和未标记的木糖为碳源的培养基中培养改造后的大肠杆菌，检测SA中碳元素的标记情况。预期结果：SA中全部的碳元素携带13C(或14C)标记
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
12．七千年前中国长江流域的先民们就曾种植水稻，近年来中国科学家在水稻科研方面做出了巨大贡献，回答下列与水稻相关问题：
(1)如图为水稻叶肉细胞中C5在夏季一天(24 h)的含量变化。
①图1中开始进行光合作用的点是__________________________________
______________，此时细胞呼吸需要的O2来自_______________________
_________________________________。
②图1中BC和FG段C5含量上升的原因分别是
_______________________________________
_______________________________________
_____________________________。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
(2)在水稻的叶绿体中，光合色素分布在____________上，科学家欲探究绿色植物叶绿体中的色素对不同光的利用情况，用三棱镜将太阳光分散开，形成不同颜色的光带，将提取到的叶绿素a、叶绿素b置于光源和三棱镜之间，得到了如
图2所示吸收光谱，请分析色素溶液吸收光谱的情况：_____________________
___________________________________________________________________。
注：紫光波长范围：380～420 nm；蓝光波长范围：440～475 nm；红光波长范围：625～740 nm。阴影区域代表光被吸收。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
(3)已知每个蓝光光量子的能量大于每个红光光量子的，但用同等强度的蓝光和红光分别照射水稻叶片，发现前者光合效率明显低于后者，试从色素利用光波的角度分析其原因是：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
解析：(1)①图1中AB段由于没有光照，不能进行光反应生成暗反应所需要的NADPH与ATP，暗反应不能正常进行；B点水稻叶肉细胞开始进行光合作用，产生了NADPH和ATP，进而发生C3的还原。所以据图判断C5含量上升时(B点)，即表示光合作用开始进行，此时光合速率小于呼吸速率，所以细胞呼吸需要的O2来自叶绿体和外界环境。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
②图1中BC段光照增强，水稻的光反应增强，产生的NADPH和ATP增多，导致C3还原增强，C5含量上升；FG阶段C5含量上升的原因是FG段温度过高，气孔关闭，吸收的CO2减少，CO2的固定减少，消耗的C5减少，所以C5含量上升。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
(2)在水稻的叶绿体中，光合色素分布在类囊体薄膜上，据图分析可知，不同光合色素对不同波长光的吸收情况不同，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。(3)从色素分子利用光波的角度分析，色素对红光的利用率高于蓝光。
注：紫光波长范围：380～420 nm；蓝光波长范围：440～475 nm；红光波长范围：625～740 nm。阴影区域代表光被吸收。
12
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
答案：(1)①B 叶绿体和外界环境 ②BC段光照增强，光反应增强，产生的NADPH和ATP增多，导致C3还原增强，C5含量上升；FG段由于外界温度过高，气孔关闭，吸收的CO2减少，CO2的固定减少，消耗的C5减少，C5含量增多 (2)类囊体薄膜 不同光合色素对不同波长光的吸收情况不同，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光 (3)色素对红光的利用率高于蓝光
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
13．现代化农业利用无土栽培技术可将“蔬菜工厂”建在火电发电厂中，这样利用热力发电的副产物，蔬菜不仅能“吃”到热能，也能吃到“气”肥。如图是科研人员研究“蔬菜工厂”中的番茄植株后得到的一组数据，请回答下列问题：
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
(1)将“蔬菜工厂”建在火电厂内实现增产，其原理有_______________
_______________________________________________(至少答出2点)。
(2)据图分析，本实验研究的自变量中最适宜番茄植株生长的是_______，该条件下，植株光合作用合成有机物的速率是否最大？____________(填“是”“不是”或“不确定”)，原因是__________________________。
(3)施用氮肥可有效促进番茄增产，目前生产上使用较多的氮肥有铵态氮肥(以NH形式存在)、硝态氮肥(以NO形式存在)和酰胺态氮肥(如尿素)，三类氮肥各有优缺点。请以氯化铵、硝酸钾、尿素为材料设计实验，探究在水培环境下最有利于番茄增产的氮肥类型。简要写出实验思路(实验中溶液浓度不做要求)__________________________________。
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
解析：(1)火电发电厂在利用热力发电的过程中会释放大量热能和CO2，而CO2是光合作用的原料，提高其浓度可提高光合速率，适宜的温度有利于提高光合作用相关酶的活性，因此，将“蔬菜工厂”建在火电厂内能实现增产。
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
(2)由图可知，高光强和25 ℃条件下番茄植株的氧气释放速率最大，即净光合速率最大，积累的有机物最多，所以在本实验研究的自变量中最适宜番茄植株生长的是高光强、25 ℃，因为氧气释放速率代表净光合速率，而合成有机物的速率是真正光合速率，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，由于呼吸速率未知，故不能确定高光强、25 ℃条件下植株光合作用合成有机物的速率是否最大。
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
(3)探究在水培环境下最有利于番茄增产的氮肥类型，实验的自变量是氮肥类型，因变量是番茄产量，而水培环境则要求用溶液培养法培养番茄，因此配置分别以氯化铵、硝酸钾、尿素为氮源的完全培养液，在光照、温度等适宜条件下培养三组番茄植株，一段时间后，比较收获果实的产量即可达到实验目的。
13
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
2
答案：(1)CO2是光合作用的原料，提高其浓度可提高光合速率；适宜的温度有利于提高光合作用相关酶的活性 (2)高光强、25 ℃ 不确定 放氧速率代表净光合速率，而合成有机物的速率是真正光合速率，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因呼吸速率未知，故无法判断 (3)配置分别以氯化铵、硝酸钾、尿素为氮源的完全培养液，在光照、温度等适宜条件下培养三组番茄植株，一段时间后，收获果实比较产量
同课章节目录