2019届二轮复习细胞呼吸与光合作用 教案（全国通用）

【2019年高考考纲解读】
1.细胞呼吸(Ⅱ)。
2.光合作用的基本过程(Ⅱ)。
3.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。
4.实验：(1)探究酵母菌的呼吸方式；(2)叶绿体色素的提取和分离。
【网络构建】
【重点、难点剖析】
一、光合作用与细胞呼吸的过程
1．完善下面光合作用与细胞呼吸的关系图解
2．总结光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向
光合作用 有氧呼吸
[H] 来源 H2O光解产生 有氧呼吸第一、二阶段
去向 还原C3 用于第三阶段还原O2
ATP 来源 光反应阶段产生 三个阶段都产生
去向 用于C3还原供能 用于各项生命活动(植物C3的还原除外)
3.分析确定呼吸速率、真正(实际)光合速率与净(表观)光合速率的关系(如下图)
(1)真正(实际)光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率。
(2)具体表达
①光合作用实际产氧量＝实测的氧气释放量＋呼吸作用耗氧量。
②光合作用实际CO2消耗量＝实测的CO2消耗量＋呼吸作用CO2释放量。
③光合作用葡萄糖净生产量＝光合作用实际葡萄糖生产量－呼吸作用葡萄糖消耗量。
【归纳总结】三种速率的表示方式
项目 表示方法
净光合速率(又称表观光合速率) O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量
真正光合速率(又称实际光合速率) O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量
呼吸速率(黑暗中测量) CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量
注意　文字表述是历届考生的易错点！
(3)下列为叶肉细胞在不同条件下气体交换示意图，据图判断各自所处的条件，并在上面曲线图中找到图①②③④所对应的点或线段。
①表示只进行细胞呼吸无光合作用，对应上面曲线图上A点。
②表示实际光合速率<呼吸速率(或净光合速率<0)，对应曲线图上AB段(不包括B点)。
③表示实际光合速率＝呼吸速率(或净光合速率＝0)，对应曲线图上B点。
④表示实际光合速率>呼吸速率(或净光合速率>0)，对应曲线图B点以后。
二、影响生物界两大基础代谢的因素
1．解读影响光合作用的因素的相关曲线
(1)光照强度(如图甲)
①原理：影响光反应阶段ATP、[H]的产生。
②分析
(2)CO2浓度(如图乙)
①原理：影响暗反应阶段C3的生成。
②分析
(3)温度(如图丙)
①原理：通过影响酶的活性而影响光合作用。
②分析：P点对应的温度为进行光合作用的最适温度。
2．分析影响细胞呼吸的因素
影响因素比较 温度 氧气浓度 水分
影响原理 影响酶的活性 决定呼吸类型和强度 自由水含量较高时呼吸旺盛
坐标曲线
实践应用 在零上低温下贮存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差以减少有机物的消耗，提高产量 常利用降低氧的浓度抑制细胞有氧呼吸、降低有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间 贮藏作物种子时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗
三、光合作用与细胞呼吸的实验探究
1．上述装置测定植物呼吸速率时，表示呼吸速率的指标是单位时间内液滴左移的体积，其原因是由于植物进行细胞呼吸吸收氧气，释放二氧化碳，二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收，使容器内气压减小，毛细管内的水滴左移。
2．上述装置测定植物净光合速率时，表示净光合速率的指标是单位时间内液滴右移的体积，其原因是由于烧杯中盛有的碳酸氢钠溶液保证了容器中二氧化碳浓度的恒定，给予适宜的光照强度，植物的光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物释放氧气，使容器内气压增大，毛细管内的液滴右移。但是若实验过程中给予的光照强度比较弱，则液滴将左移。
3．若利用上述装置，探究某植物发芽种子的细胞呼吸类型(假设呼吸底物只有葡萄糖且不考虑外界条件的影响)，某同学设计实验装置如图，请完善下面的结果预测：
(1)若甲液滴左移，乙液滴不动，则只进行有氧呼吸。
(2)若甲液滴不动，乙液滴右移，则只进行无氧呼吸。
(3)若甲液滴左移，乙液滴右移，则既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。
归纳总结　细胞呼吸方式的判断
(1)如果某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等，则该生物只进行有氧呼吸。
(2)如果某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧呼吸。
(3)如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多，则两种呼吸方式都进行。
(4)如果某生物无O2的吸收和CO2的释放，则该生物只进行无氧呼吸(产物为乳酸)或生物已死亡。
(5)无氧呼吸的产物中没有水，如果呼吸作用的产物中有水，则一定是进行了有氧呼吸。
(6)由于酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸均可以产生CO2，故不能依据有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用方式。
【题型示例】
题型一　细胞呼吸的原理与过程
例1. （2018全国Ⅲ卷，5）下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是（　　）
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
【答案】C
【易错点睛】理清“细胞呼吸”的易错易混点
(1)误认为有氧呼吸的全过程都需要O2：有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2，只有第三阶段需要O2。
(2)误认为有氧呼吸的场所只有线粒体
①原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜上。
②真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
(3)误认为O2一定抑制无氧呼吸：但也有例外，如哺乳动物成熟的红细胞的无氧呼吸不受O2的影响。
(4)细胞呼吸作用中有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成不一定是有氧呼吸，但对动物和人体而言，有CO2生成一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸的产物为乳酸。
(5)无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等，线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。一些原核生物无线粒体，但可进行有氧呼吸。
【变式探究】（2017年海南卷，7）下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是（　　）
A．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸
C．适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D．利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同
【答案】C
【变式探究】（2016·江苏卷，23）突变酵母的发酵效率高于野生型，常在酿酒工业发酵中使用。如图为呼吸链突变酵母呼吸过程，下列相关叙述错误的是（多选）（　　）
A.突变酵母乙醇代谢途径未变
B.突变酵母几乎不能产生[H]
C.氧气充足时，野生型酵母种群增殖速率大于突变体
D.通入氧气后，突变酵母产生ATP的主要部位是线粒体
解析　突变酵母细胞能进行正常的乙醇代谢途径，A正确；突变酵母细胞可通过乙醇代谢途径产生[H]，B错误；氧气充足时，野生型酵母可进行正常的有氧呼吸，突变体不能进行正常的有氧呼吸，前者释放能量多，增殖速率大于后者，C正确，突变酵母产生ATP的主要部位是细胞质基质，D错误。
答案　BD
【变式探究】(2015·课标卷Ⅱ，1)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：
培养瓶中气体 温度/℃ 离子相对吸收量/%
空气 17 100
氮气 17 10
空气 3 28
下列分析正确的是(　　)
A.有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B.该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C.氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D.与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
答案　A
【变式探究】下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是(　　)
A.肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸
B.与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码
C.破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中
D.有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同
解析　本题考查微生物呼吸作用的场所、条件、产物等知识，意在考查考生的理解能力。肺炎双球菌为原核生物，只有核糖体一种细胞器，没有线粒体，但可进行有氧呼吸，A正确；细菌拟核上含有控制细菌代谢、遗传和变异等基本生命活动的基因，细菌的呼吸是其基本代谢形式，有关的酶由拟核中的基因编码控制，B正确；破伤风芽孢杆菌为厌氧型生物，适宜生活在缺氧的环境中，C错误；酵母菌为兼性厌氧型生物，在有氧条件下进行有氧呼吸，产物是CO2和H2O，在无氧条件下进行无氧呼吸，产物是酒精和CO2，D正确。
答案　C
【变式探究】如图表示细胞呼吸作用的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(多选)(　　)
A.①和③都具有双层生物膜
B.①和②所含酶的种类不同
C.②和③都能产生大量ATP
D.甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
解析　本题以细胞呼吸过程图解为载体考查细胞有氧呼吸三个阶段的重要变化和场所，意在考查考生的识图分析与判断推理能力。图示中①表示有氧呼吸第一阶段的场所——细胞质基质，葡萄糖在此被分解为丙酮酸和[H]，并产生少量ATP，所以甲表示丙酮酸；②表示有氧呼吸第二阶段的场所——线粒体基质，丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，并产生少量ATP，所以乙表示[H]；③表示有氧呼吸第三阶段的场所——线粒体内膜，[H]与O2反应生成H2O，同时产生大量ATP。①表示的细胞质基质无双层生物膜，故A错误；细胞质基质和线粒体基质中进行的化学反应不同，所含酶的种类也不同，故B正确；②所表示的线粒体基质中不能产生大量ATP，故C错误；据上述分析可知，甲表示丙酮酸，乙表示[H]，故D正确。
答案　BD
题型二　影响细胞呼吸的因素及应用
例2．(2018·全国卷Ⅲ)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
【答案】C
【变式探究】（2017年北京卷，2）某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是（　　）
　　　　　　　　
A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B．净光合作用的最适温度约为25 ℃
C．在0~25 ℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D．适合该植物生长的温度范围是10~50 ℃
【答案】D
【变式探究】（2016·江苏卷，32）为了选择适宜栽种的作物品种，研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点，结果如图1和图2。请回答以下问题：
（1）最适宜在果树林下套种的品种是　　　　，最适应较高光强的品种是　　　　。
（2）增加环境中CO2浓度后，测得S2的光饱和点显著提高，但S3的光饱和点却没有显著改变，原因可能是：在超过原光饱和点的光强下，S2的光反应产生了过剩的　　　　，而S3在光饱和点时可能　　　　（填序号）。
①光反应已基本饱和
②暗反应已基本饱和
③光、暗反应都已基本饱和
（3）叶绿体中光反应产生的能量既用于固定CO2，也参与叶绿体中生物大分子　　　　的合成。
（4）在光合作用过程中，CO2与RuBP（五碳化合物）结合的直接产物是磷酸丙糖（TP），TP的去向主要有三个。下图为叶肉细胞中部分代谢途径示意图。
淀粉是暂时存储的光合作用产物，其合成场所应该在叶绿体的　　　　。淀粉运出叶绿体时先水解成TP或　　　　，后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中，合成由　　　　构成的蔗糖，运出叶肉细胞。
答案　（1）S2　S3　（2）[H]和ATP　①②③　（3）核酸、蛋白质　（4）基质中　葡萄糖　葡萄糖和果糖
【变式探究】（2015·江苏单科，27）为了研究2个新育品种P1、P2幼苗的光合作用特性，研究人员分别测定了新育品种与原种（对照）叶片的净光合速率、蛋白质含量和叶绿素含量，结果如下图所示。请回答下列问题：
（1）图1的净光合速率是采用叶龄一致的叶片，在　　　　相同的实验条件下，测得的单位时间、单位叶面积　　　　的释放量。
（2）光合作用过程中，CO2与C5结合生成　　　　，消牦的C5由　　　　经过一系列反应再生。
（3）由图可知，P1的叶片光合作用能力最强，推断其主要原因有：一方面是其叶绿素含量较高，可以产生更多的　　　　；另一方面是其蛋白质含量较高，含有更多的___________________
_______________________________________________________。
（4）栽培以后，P2植株干重显著大于对照，但籽实的产量并不高，最可能的生理原因是_________________________________。
答案　（1）光照强度、CO2浓度　O2　（2）C3　C3
（3）[H]和ATP　参与光合作用的酶
（4）P2光合作用能力强，但向籽实运输的光合产物少
【变式探究】如图为每10粒水稻种子在成熟过程中干物质和呼吸速率变化的示意图。下列分析不正确的是(　　)
A.种子干物质快速积累时期，呼吸作用旺盛
B.种子成熟后期自由水减少，呼吸速率下降
C.种子成熟后期脱落酸含量较高，呼吸速率下降
D.种子呼吸速率下降有利于干物质合成
答案　D
【变式探究】某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：
(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是________，其产物是________。
(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是__________________________________________________________________。
(3)胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。
解析　(1)据图可知，在12～24 h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的细胞呼吸主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳。(2)第12 h到胚根长出期间，种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降。(3)胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明有氧呼吸的速率明显提高。
答案　(1)无氧　细胞质基质　酒精和二氧化碳　(2)减少　种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降　(3)有氧
题型三　探究酵母菌细胞呼吸的方式
例3、(2018·天津卷)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见下图。有关分析错误的是(　　)
A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C．若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
【答案】C
养液滤液加入适量橙色的酸性重铬酸钾溶液后会变成灰绿色。
【变式探究】将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是(　　)
A.探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a
B.经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况
C.实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查
D.改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通
答案　B
【变式探究】某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析错误的是(　　)
A.滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果
B.试管中加水的主要目的是制造无氧环境
C.若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降
D.被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
解析　本题考查酵母菌的无氧呼吸，意在考查考生的实验探究能力。酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，此过程受温度影响。试管中加水是为了创造无氧环境。被分解的葡萄糖中的能量一部分转移到ATP中，一部分以热能的形式散失，还有一些存留在酒精中。
答案　D
【变式探究】为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。
　　　　试管编号加入的物质　　　 细胞质基质A B 线粒体C D 酵母菌E F
葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋
丙酮酸 ＋ － ＋ － － －
氧气 ＋ － ＋ － ＋ －
注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
(1)会产生CO2和H2O的试管有__________，会产生酒精的试管有________，根据试管________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(均填试管编号)。
(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4 二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在______的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解______(填“能”或“不能”)继续进行。
答案　(1)C、E　B、F　B、D、F　(2)线粒体内膜　能
题型四　叶绿体色素的提取和分离
例4.(2018·北京卷)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中(　　)
A．需要ATP提供能量　　 B．DCIP被氧化
C．不需要光合色素参与　　 D．会产生氧气
【答案】D
【解析】A错：光反应阶段产生ATP，提供给暗反应利用。B错：某些指示剂在氧化态或还原态时呈现不同颜色。光反应过程中，可产生还原型辅酶Ⅱ，DCIP由蓝色变为无色，说明其在还原型辅酶Ⅱ的作用下由氧化态变为还原态。C错：光反应阶段需要光合色素的参与。D对：光反应阶段，水光解产生氧气。
【变式探究】(2016·全国课标卷Ⅱ，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
解析　图中③过程发生在线粒体基质中，④过程发生在线粒体的内膜上，产生大量的ATP，A错误；图中②、③过程均产少量ATP，B错误；肌肉细胞中不能发生糖原向葡萄糖的转化，C错误；产乳酸还是产酒精的无氧呼吸取决于相应酶，故D项正确。
答案　D
【变式探究】 (2015·江苏卷，21)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，下图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。下列叙述正确的是(多选)(　　)
A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B.类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D.画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次
答案　ABC
【变式探究】(2015·重庆卷，4)将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是(　　)
注：适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图
A.黑暗条件下，①增大、④减小
B.光强低于光补偿点时，①、③增大
C.光强等于光补偿点时，②、③保持不变
D.光强等于光饱和点时，②减小、④增大
答案　B
【变式探究】(2015·福建卷，3)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5(即RuBP)→2C3。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物14C3的放射性强度。下列分析错误的是(　　)
A.菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B.RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C.测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D.单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
解析　本题考查光合作用过程相关知识，考查识记和理解能力。难度适中。RuBP羧化酶催化上述反应即为二氧化碳的固定，属于暗反应，其场所是叶绿体基质，A正确；暗反应不需要光，有光条件下也可进行，B错误；实验中利用14C标记CO2并检测产物放射性强度，即采用同位素标记法，C正确；单位时间内产物生成量可代表化学反应的催化效率，酶对化学反应的催化效率即可反映酶活性，D正确。
答案　B
【变式探究】(2015·浙江卷，30)某植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖与淀粉合成代谢途径如图所示。图中叶绿体内膜上磷酸转运器转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi(无机磷酸)。请回答：
(1)磷除了是光合作用相关产物的组分外，也是叶绿体内核酸和________的组分。
(2)卡尔文循环中3－磷酸甘油酸生成三碳糖磷酸的还原反应属于________。
(3)若蔗糖合成或输出受阻，则进入叶绿体的________数量减少，使三碳糖磷酸大量积累于________中，也导致了光反应中合成的________数量下降，卡尔文循环减速。上述这种三碳糖磷酸对卡尔文循环的调节属于________。此时过多的三碳糖磷酸将用于________，以维持卡尔文循环运行。
答案　(1)磷脂　(2)吸能反应　(3) 无机磷酸　叶绿体基质　ATP　负反馈　淀粉合成
题型五　光合作用的基本过程
例5. （2018江苏卷，18）如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是（　　）
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
【答案】D
【易错点睛】辨析“光合作用”的4个错混点
(1)误认为光合作用产生的[H]与呼吸作用产生的[H]是同一种物质：光合作用中产生的[H]为NADPH，呼吸作用中产生的[H]为NADH，两种[H]不是同一种物质。
(2)误认为光反应中产生的ATP用于各种生命活动：光合作用光反应中产生的ATP只被暗反应所利用，呼吸作用中产生的ATP可被除暗反应外的各项生命活动所利用。
(3)若同一植物处于两种不同环境中进行光合作用，甲一直光照10分钟；乙光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟(甲、乙光照时间都是10分钟)，则光合作用制造的有机物：甲<乙(暗反应时间长)。
(4)CO2中C进入C3，但不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中C不进入(CH2O)，可用放射性同位素标记法证明。
【变式探究】（2017年天津卷，6）某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是（　　）
A．光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型
B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型
C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度
D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度
【答案】D
【变式探究】(2015·安徽卷，2)右图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是(　　)
A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B.CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类
C.被还原的C3在相关酶的催化作用下，可再形成C5
D.光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高
解析　本题考查光合的相关知识，考查识记和理解能力。难度适中。ATP中的能量转化到有机物中，成为稳定的化学能，不参与CO2的固定，A错误；CO2的固定必须先与C5反应形成C3方可被[H]还原，一是直接被C5固定形成C3的过程，而C3再经过一系列变化形成糖类，不与[H]反应，B错误；C3化合物被[H]还原后可再形成C5，此过程中需要酶参与，C正确；光照强度由强变弱时，会造成[H]和ATP在短时间内减少，C5的合成速率下降，而其分解速率不变，所以C5的含量会下降，D错误。
答案　C
【变式探究】(2014·课标卷Ⅰ，2)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是(　　)
A.O2的产生停止 B.CO2的固定加快
C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP＋比值下降
答案　B
【变式探究】下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是(　　)
A.破坏叶绿体外膜后，O2不能产生
B.植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变
C.与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短
D.离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应
解析　本题考查光合作用的基本过程及影响因素，意在考查考生的综合运用能力。破坏叶绿体外膜后，叶绿体内部结构完整，仍可进行光合作用，产生O2，故A错误；植物生长过程中，幼苗时期类胡萝卜素的含量较高，成体植株中叶绿素的含量较高，叶片脱落时，叶绿素的含量将下降，故B错误；与夏季相比，冬季的温度低，光照强度弱，导致光合速率低，故C错误；离体的叶绿体基质中含有酶、C5等，若补充ATP、[H](NADPH)和CO2，可以完成暗反应，故D正确。
答案　D
题型六　影响光合作用速率的环境因素
例6. （2017年天津卷，6）某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是（　　）
A．光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型
B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型
C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度
D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度
【答案】D
【变式探究】(2016·高考全国甲卷)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
解析：选C。提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中，A项正确。叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输方式从土壤溶液中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收，B项正确。叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光，C项错误。叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色，D项正确。
【变式探究】(2015·海南卷，9)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能
B.叶温在36～50 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高
C.叶温为25 ℃时，植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的
D.叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0
答案　D
【变式探究】(2015·海南卷，24)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。在上述整个时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　　)
A.降低至一定水平时再升高
B.降低至一定水平时保持不变
C.持续保持相对稳定状态
D.升高至一定水平时保持相对稳定
解析　本题考查植物光合作用和呼吸作用的相关知识，考查知识的理解及运用能力，难度较大。由题意可知，植物进行光合作用，其中净光合速率不断下降，说明密闭容器中CO2的浓度逐渐下降，之后净光合速率降至为0且保持不变，说明CO2的浓度保持在一定水平不变，答案选B。
答案　B
【变式探究】(2015·安徽卷，29)Ⅰ.科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。
(1)由图可知，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是______________________________________________________________；
随着果实储存时间的增加，密闭容器内的________浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测________浓度的变化来计算呼吸速率。
(2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案；
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。
为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。
a.____________________，b________。
(2)根据单一变量原则，控制唯一变量而排除其他无关变量的干扰从而验证唯一变量的作用，所以，选取的果实成熟度还应一致；根据可重复性原则，同一处理在实验中出现的次数称为重复。重复的作用有二，一是降低实验误差，扩大实验的代表性；二是估计实验误差的大小，判断实验可靠程度，所以，每个温度条件下至少有3个平行重复实验。
答案　(1) 低温降低了细胞呼吸相关酶活性　CO2　O2
(2) a.选取的果实成熟度还应一致　b.每个温度条件下至少有3个平行重复实验
【变式探究】(2015·北京卷，31)研究者用仪器检测拟南芥叶片在光－暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2 s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。
(1)在开始检测后的200 s内，拟南芥叶肉细胞利用光能分解________，同化CO2，而在实验的整个过程中，叶片可通过________将储藏在有机物中稳定的化学能转化为________和热能。
(2)图中显示，拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在________(μmol·m－2·s－1)范围内，在300 s时CO2________达到2.2 (μmol·m－2·s－1)。由此得出，叶片的总(真正)光合速率大约是________(μmol CO2·m－2·s－1)。(本小题所填数值保留至小数点后一位)
(3)从图中还可看出，在转入黑暗条件下100 s以后，叶片的CO2释放________，并达到一个相对稳定的水平，这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。
(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自于叶绿体中的五碳化合物，可利用________技术进行研究。
答案　(1)水　细胞呼吸　ATP中的化学能　(2)0.2～0.6　释放量　2.4～2.8　(3)逐渐减少　(4)14C同位素示踪
【变式探究】(2015·江苏卷，27)为了研究2个新育品种P1、P2幼苗的光合作用特性，研究人员分别测定了新育品种与原种(对照)叶片的净光合速率、蛋白质含量和叶绿素含量，结果如下图所示。请回答下列问题：
图1
图2
(1)图1的净光合速率是采用叶龄一致的叶片，在________相同的实验条件下，测得的单位时间、单位叶面积________的释放量。
(2)光合作用过程中，CO2与C5结合生成________，消耗的C5由________经过一系列反应再生。
(3)由图可知，P1的叶片光合作用能力最强，推断其主要原因有：一方面是其叶绿素含量较高，可以产生更多的________；另一方面是其蛋白质含量较高，含有更多的________。
(4)栽培以后，P2植株干重显著大于对照，但籽实的产量并不高，最可能的生理原因是______________________________________________________________________________。
解析　本题主要考查光合作用相关知识，意在考查分析题图获取信息能力、理解能力、解释和推理能力。难度适中。
答案　(1) 光照强度、CO2 浓度　O2
(2)C3　C3
(3)[H]和ATP　参与光合作用的酶
(4)P2光合作用能力强，但向籽实运输的光合产物少
题型七　光合作用与细胞呼吸的关系
例7. （2017年新课标Ⅱ卷，29）下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题：
（1）图中①、②、③、④代表的物质依次是_______________________、_______________________、_______________________、_________________，［H］代表的物质主要是_________________。
（2）B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在_________________（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。
（3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是_________________。
【答案】（1）O2 NADP+ ADP+Pi C5 NADH（或答：还原型辅酶Ⅰ）
（2）C和D
（3）在缺氧条件下进行无氧呼吸
（1）由图可知A、B过程分别为光合作用的光反应和暗反应，图中类囊体膜上发生水的光解，产生NADPH
和①氧气；暗反应阶段消耗ATP和NADPH，产生②NADP+、③（ADP和Pi）；暗反应过程为卡尔文循环，CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定），所以④为C5。呼吸作用的第一阶段的场所为C细胞质基质，在第一阶段中，各种能源物质循不同的分解代谢途径转变成乙酰辅酶A；呼吸作用的第二、三阶段的场所为D线粒体，在第二阶段中，乙酰辅酶A（乙酰CoA）的二碳乙酰基，通过三羧酸循环转变为CO2和氢原子；在第三阶段中，氢原子进入电子传递链（呼吸链），最后传递给氧，与之生成水。呼吸作用中的[H]为还原型辅酶I（NADH）。（2）植物叶肉细胞能产生ATP的生理过程有：光合作用光反应阶段（A）和有氧呼吸的三个阶段（C和D）。（3）酒精是植物细胞无氧呼吸的产物。
【方法技巧】与光合作用和细胞呼吸相关的计算技巧
(1)理清含量的关系
①光合作用所需CO2的来源有两个：细胞呼吸产生的，从周围空气中吸收的(若是沉水植物，则是从周围的水中吸收的)。
②光合作用释放O2的去向有两个：细胞呼吸、释放到周围的空气中(当光合速率大于呼吸速率时)。
③光合作用制造(等同生产、合成)的葡萄糖的去向有两个：细胞呼吸消耗、积累(当光合速率大于呼吸速率时)。
④在光照下光合作用与呼吸作用同时进行时，光合作用实际产氧量＝实测的氧气释放量＋呼吸作用耗氧量；光合作用实际二氧化碳消耗量＝实测的二氧化碳吸收量＋呼吸作用二氧化碳释放量；光合作用葡萄糖净产量＝光合作用实际生产葡萄糖的量－呼吸作用消耗葡萄糖的量。
(2)看懂数据及其相互关系是解题的关键
①文字叙述式：利用一段文字直接给出有关数据；
②表格式：在表格中给出相关数据；
③坐标曲线式(有时加有方格，是为了准确识别有关数据，1个方格代表一定的变化量)，利用坐标系中的曲线所表示的数值来代表CO2、O2的吸收或释放的量。
【变式探究】（2016·江苏卷，17）下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是（　　）
A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素
B.即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素
C.为获得10mL提取液，研磨时一次性加入10mL乙醇研磨效果最好
D.层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发而消失
答案　B
【变式探究】(2014·天津卷，2)下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是(　　)
(CH2O)＋O2CO2＋H2O＋能量
A.过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行
B.过程①产生的能量全部储存在ATP中
C.过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O
D.过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同
答案　D
【变式探究】(2015·课标卷Ⅰ，29)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
(2)A、B、C三组处理相比，随着________的增加，使光下产生的________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
解析　(1)C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%，说明C组黑暗条件下进行了部分光合作用，暗反应消耗了ATP和[H]，为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料ADP、Pi和NADP＋等，所以C组单位光照时间内，合成有机物的量较高。光合产物生成在叶绿体基质中进行。(2)A、B、C三组实验中光照时间之和均为67.5 s，但是处理方法不同，结果也不一样，并且是单位时间内光照和黑暗交替频率越高，光合作用产物相对量越高，可知光照时产生的ATP和[H]在光照时没有用完，可以在黑暗中继续利用，还原C3化合物生成糖类等有机物及C5化合物，C5化合物继续与CO2结合，因此提高了光合作用中CO2的同化量。
答案　(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　叶绿体基质
(2)单位时间内光照和黑暗交替频率　ATP和[H]
【变式探究】(2015·山东卷，26)油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。
(1)油菜果皮细胞内通过光合作用固定CO2的细胞器是________。光合作用产生的有机物主要以蔗糖的形式运输至种子。种子细胞内的蔗糖浓度比细胞外高，说明种子细胞吸收蔗糖的跨(穿)膜运输方式是________。
(2)图甲表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化。分析可知，第24天的果实总光合速率______(填“大于”或“小于”)第12天的果实总光合速率。第36天后果皮逐渐变黄，原因是叶绿素含量减少而________(填色素名称)的含量基本不变。叶绿素含量减少使光反应变慢，导致光反应供给暗反应的________和________减少，光合速率降低。
(3)图乙表示油菜种子中储存有机物含量的变化。第36天，种子内含量最高的有机物可用________染液检测；据图分析，在种子发育过程中该有机物由________转化而来。
答案　(1)叶绿体　主动运输
(2)小于　类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)　[H]　ATP
(3)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)　可溶性糖和淀粉