光合作用与细胞呼吸的关系

第3课时光合作用与细胞呼吸的关系

1．光合作用与细胞呼吸的物质与能量的转化关系

(1)元素方面：

从反应式上追踪元素的来龙去脉：

(3)能量方面：

2．光合作用与有氧呼吸的区别

1．如图表示绿色植物体内某些代谢过程中物质的变化，Ⅰ、Ⅱ、

Ⅲ分别表示不同的代谢过程。以下表述正确的是()

A．水参与Ⅲ中第二阶段的反应

B．Ⅱ在叶绿体囊状结构上进行

C．Ⅰ中产生的O2参与Ⅲ的第二阶段

D．X代表的物质从叶绿体的基质移向类囊体

解析：选A由图可知，Ⅰ代表光合作用的光反应阶段，Ⅱ代表光合作用的暗反应阶段，Ⅲ代表有氧呼吸过程。Ⅱ在叶绿体基质中进行；Ⅰ中产生的O2参与Ⅲ的第三阶段；X 代表的物质是ATP，ATP的移动方向是从叶绿体类囊体薄膜到叶绿体基质。

2．(2017·宿州质检)如图是绿色植物叶肉细胞内部分生命活动示意图，其中①～⑤表示生理过程，a～d表示物质。下列分析错误的是()

A．在生物膜上发生的生理过程有③和④

B．①②⑤过程均发生在细胞质基质中

C．a和b分别表示丙酮酸和[H]

D．有氧呼吸包括图中的①②③过程

解析：选B由图可知，①②③依次为有氧呼吸的第一、二、三阶段，④为光反应，⑤为暗反应。a为丙酮酸，b为[H]，c为ADP和Pi，d为ATP和[H]；在生物膜上发生的生理过程有有氧呼吸的第三阶段③和光反应④；有氧呼吸的第一阶段①在细胞质基质中完成，有氧呼吸的第二阶段②在线粒体基质中完成，暗反应阶段⑤在叶绿体基质中完成。

3．下列是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。以下相关叙述，错误的是()

A．若细胞①处于黑暗环境中，那么该细胞单位时间放出的CO2量即为呼吸速率

B．细胞②没有与外界发生O2和CO2交换，可断定此时光合速率等于呼吸速率

C．细胞③处在较强光照条件下，光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和

D．对细胞④的分析可得出，此时的光照强度较弱且物质的量N1小于m2

解析：选D黑暗中叶肉细胞只能进行细胞呼吸，不能进行光合作用；细胞②中线粒体释放的CO2全部用于叶绿体的光合作用，而叶绿体光合作用释放的O2全部用于线粒体的有氧呼吸，此时光合速率等于呼吸速率；细胞③需要不断从外界吸收CO2，可见光合速率大于呼吸速率，细胞光合作用利用的CO2为细胞呼吸释放CO2与从外界吸收CO2之和；细胞④需要不断从外界吸收O2，可见其光合作用释放的O2不足以供给细胞呼吸，且有氧呼吸O2消耗速率与CO2生成速率相等，所以N1等于m2。

4．(2015·重庆高考)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()

A．黑暗条件下，①增大④减小

B．光强低于光补偿点时，①③增大

C．光强等于光补偿点时，②③保持不变

D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大

解析：选B图示细胞为水稻叶肉细胞，在黑暗条件下、密闭容器中，该细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸，吸收O2，放出CO2，因此①增大、④减小。光强低于光补偿点时，光合作用和细胞呼吸同时进行，但细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞吸收O2，放出CO2，此时在密闭容器中①增大、③减小。光强等于光补偿点时，细胞呼吸强度等于光合作用强度，因此细胞吸收O2速度等于放出CO2速度，即②③保持不变。光强等于光饱和点时，光合作用强度最大，细胞光合作用吸收CO2速度大于细胞呼吸吸收O2的速度，因此②减小、④增大。

光合速率与呼吸速率及关系

[化解难点]

1．光合速率与呼吸速率的常用表示方法

2．真正光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系

(1)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

(2)图1中关键点分析：

①A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2的量即为此时的呼吸作用强度(如图2)。

②AB段时细胞呼吸作用强度大于光合作用强度(如图3)。

③B点所示光照强度为光补偿点，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，此时光合作用强度等于呼吸作用强度，净光合量为0(如图4)。

④BC段时光合作用强度大于细胞呼吸作用强度，净光合量大于0，就植物来说，只有净光合量大于0，才能正常生长(如图5)。

⑤C点对应的光照强度表示光合速率达到最大值时的最低光照强度。

3．光合速率与植物生长

(1)当净光合速率＞0时，植物因积累有机物而生长。

(2)当净光合速率＝0时，植物不能生长。

(3)当净光合速率＜0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。

[练通难点]

1．将某种植物栽培于玻璃温室内，如图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变化情况，则下列相关说法不正确的是()

A．图中曲线表示植物积累有机物的区段是bf

B．g点与a点相比，植物体内有机物含量升高

C．de段CO2浓度下降趋于平缓的原因主要是叶肉细胞部分气孔关闭

D．玻璃温室内O2的含量在bg段一直上升

解析：选D由曲线图可知，ab段表示CO2浓度逐渐升高，呼吸速率＞光合速率，b、f两点均为光合速率＝呼吸速率，bf段表示CO2浓度逐渐下降，其中光合速率＞呼吸速率，fg段呼吸速率＞光合速率，因此，bf段表示植物有机物的积累过程；由图示可看出，一昼夜后密闭玻璃温室内CO2浓度降低，说明一昼夜中，光合作用制造的有机物的量大于呼吸作用消耗的有机物的量，因此，与a点相比，g点植物体内有机物含量升高；de段CO2浓度下降趋于平缓的原因主要是中午温度较高，叶肉细胞部分气孔关闭；玻璃温室内O2的含量在bf段一直增多，fg段又开始减少。

2．将某绿色盆栽植物置于密闭容器内暗处理后，测得容器内CO2和O2浓度相等(气体含量相对值为1)，在天气晴朗时的早6时移至阳光下，日落后移到暗室中继续测量两种气体的相对含量，变化情况如图所示。下列对此过程的分析正确的是()

A．只有在8时光合作用强度与呼吸作用强度相等

B．在9～16时之间，光合速率＞呼吸速率，O2浓度不断上升

C．该植物体内17时的有机物积累量小于19时的有机物积累量

D．该植物从20时开始进行无氧呼吸

解析：选B8时和17时，光合作用强度都与呼吸作用强度相等；17时光合速率＝呼吸速率，植物体内积累有机物最多；最终CO2释放量大于O2吸收量，说明植物进行了无氧呼吸，但并非从20时开始进行无氧呼吸。

[探规寻律]密闭玻璃罩内CO

浓度与时间的关系曲线分析

2

图中各点含义及形成原因：

AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。

BC段：温度降低，呼吸作用减弱。

CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度。

D点：随光照增强，光合作用强度＝呼吸作用强度。

DH段：光合作用强度＞呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。

H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度＝呼吸作用强度。

HI段：光照继续减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。

3．夏季晴朗的一天，甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是()

A．甲植株在a点开始进行光合作用

B．乙植株在e点有机物积累量最多

C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同

D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭

解析：选D图中光合作用开始的点在a点之前，即CO2吸收速率开始变化的点；图中6～18时有机物一直在积累，18时植物体内有机物积累量最大；曲线b～c段下降的原因

是光照太强，气孔关闭，叶片吸收的CO2减少，d～e段下降的原因是光照强度减弱。

[探规寻律]夏季一昼夜CO

吸收和释放变化曲线分析

2

图中各点含义及形成原因：

a点：凌晨2～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。

b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。

bc段：光合作用小于呼吸作用。

c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。

ce段：光合作用大于呼吸作用。

d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。

e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。

ef段：光合作用小于呼吸作用。

fg段：没有光照，光合作用停止，只进行呼吸作用。

光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和CO2浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是()

A．下移、右移、上移B．下移、左移、下移

C．上移、左移、上移D．上移、右移、上移

解析：选C图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。由题干可知，当温度从30 ℃降到25 ℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，d点上移；b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，在25 ℃时细胞呼吸作用强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下，要使其仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度，即b点左移。

[探规寻律]巧判光合作用与细胞呼吸曲线中关键点移动

CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向：

一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点，CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度(或光照强度)，位于横轴上。

(1)呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。

(2)呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。

(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。

5.(2017·平均分成四组，各置于相同的密闭装置内，在其他条件相同且适宜的情况下，分别置于四种不同温度下(t1＜t2＜t3＜t4)。测得光照相同时间后各装置内O2的增加值及黑暗条件下各装置内O2的消耗值，结果如表所示。经分析可知，下列叙述错误的是()

B．在实验的四种温度下，植物在t3温度时经光合作用制造有机物的量最多

C．光照相同时间后，t4温度下装置内O2的增加值与细胞呼吸消耗的O2值相等

D．在实验的四种温度下，若均给予24小时光照，植物有机物的积累量均大于0

解析：选B光照下O2增加值指净光合速率，黑暗下O2消耗值代表呼吸速率，据表分析，随着温度升高，呼吸速率上升，A正确；实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，t3温度下实际光合速率＝12.5＋8.0＝20.5，t4温度下实际光合速率＝12.0＋12.0＝24.0，故植物在t4温度时经光合作用制造有机物的量最多，B错误；光照相同时间后，t4温度下装臵内O2的增加值为12.0，细胞呼吸消耗的O2值也是12.0，C正确；在实验的四种温度下，净光合速率都大于0，D正确。

6．(2017·大庆五校联考)将某种植物放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响，实验以该植物光合作用吸收的CO2总量与呼吸作用CO2的释放量为指标，

实验结果如表所示。下列对该植物数据表格分析正确的是()

B．昼夜不停地光照，温度为45 ℃时，最有利于有机物的积累

C．每天交替进行8 h光照16 h黑暗，温度均保持在25 ℃条件下，不能生长

D．每天交替进行12 h光照12 h黑暗，温度均保持在35 ℃条件下，能正常生长

解析：选D光照下CO2吸收量代表的是有机物的积累量，黑暗中CO2释放量代表的是呼吸作用有机物的消耗量。昼夜不停地光照，20 ℃时净光合速率大于0。温度为40 ℃时，净光合速率最大。25 ℃条件下，每天交替进行8 h光照16 h黑暗，植物的有机物积累1.75×8－0.75×16＝2，能生长。

1．气体体积变化法

(1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，能保证容器内CO2浓度的恒定。

(2)测定原理：

①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。

②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。

③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

(3)测定方法：

①将植物(甲装臵)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(乙装臵)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。

(4)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。

2．圆叶片上浮法

利用真空渗入法排除叶肉细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。

3．半叶法

将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表呼吸作用强度，曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。

4．黑白瓶法

黑瓶为用黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，而白瓶既能进行光合作用又能进行呼吸作用，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。

5．间隔光照法

光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP 和[H]不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对较多。

[练通难点]

作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题：

(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：

①甲、乙两装置的D中都放入______________，装置乙作为对照。

②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。

③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。

(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：

①甲、乙两装置的D中放入___________________________________________。

②把甲、乙装置放在____________________________________________________。

③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。

(3)实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表：

(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是__________g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是__________g(不考虑昼夜温差的影响)。

解析：要测光合作用强度必须先测呼吸作用强度，在测呼吸作用强度时一定要将实验装臵臵于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的CO2，植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装臵内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。对照实验装臵乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果。实验装臵甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为1.5＋0.5＝2(g/半小时)；净光合速率为4.5－0.5＝4(g/半小时)，白天光照15 h的净光合作用量是(4×2)×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量是15 h 的光合作用实际生产量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h 的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84(g)。

答案：(1)①NaOH溶液②遮光(2)①NaHCO3溶液，装置乙作为对照②光照充足、温度等相同且适宜的环境中(3)左右(4)484

2.如图1

长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，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，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是()

A．图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度

B．图1中c点与b点相比，叶绿体中[H]的合成速率不变

C．从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢

D．适当地增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动

解析：选B图1中从a点至d点光合作用强度一直在增加，在d点时光合作用强度增长率为0，因此在该点光合作用强度达到最大值，此时CO2浓度已不再是限制因素，题干为“适宜温度下”，因此此时限制光合作用速率的主要环境因素可能是光照强度；图1中c点和b点相比，c点的光合作用强度大，叶绿体中[H]的合成速率在增加；从图2分析，bc段曲线平缓说明CO2不再是限制因素，限制因素可能是光照强度，c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢；适当地增加光照强度重复图2实验，光合作用强度会增加，产生的O2更多，叶片上浮的时间更短，b点将向下移动。

3.

如图所示，“半叶法”的原理是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(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为M A、M B，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)。若M＝M B－M A，则M表示_________________________。

解析：如图所示，A部分遮光，此半片叶片虽不能进行光合作用，但可照常进行呼吸

作用。B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。题中M B表示6 h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，M A表示6 h后初始质量－呼吸作用有机物的消耗量。所以M＝M B－M A是光合作用产生的有机物经过6 h干物质的积累数(B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。这样，M值除以时间再除以面积就可测得真正光合速率(单位：mg/dm2·h)。

答案：B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量

4.(2017·

操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定c瓶中水内容氧量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24 h取出，测两瓶中氧含量，结果如图所示。则24 h待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是()

A．24 h待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶

B．24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶

C．24 h待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v)mol/瓶

D．24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v)mol/瓶

解析：选D根据题意知，a瓶生物在黑暗条件下仅能进行有氧呼吸，24 h待测深度水体中生物进行呼吸消耗的氧气量为(w－v)mol/瓶；b瓶生物在光照条件下，氧气的增加量为(k－w)mol/瓶，即为瓶内生物24 h进行光合作用和有氧呼吸净积累的氧气量(净光合量)，故24 h待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量＝呼吸消耗的氧气量＋净光合量＝(w－v)＋(k－w)＝(k－v)mol/瓶。

5.

下处理：①黑暗中放置一段时间；②持续给予一定强度的光照；③持续光

照，并添加NaHCO3溶液。测得装置内O2浓度的变化曲线如图所示，下

列分析错误的是()

A．ab段植物呼吸作用的速率是恒定的

B．b点开始进行光照处理

C．bd段光合作用速率大于呼吸作用速率

D．cd段光合作用的限制因素是CO2浓度

解析：选C实验过程中装臵放在恒定且适宜温度下，故黑暗中植物进行呼吸作用的速率是恒定的，即O2的消耗速率是恒定的，对应图中的ab段，A正确；图中O2含量是从b点开始增加的，说明b点开始进行光合作用，B正确；bc段O2浓度增大，说明光合作用速率大于呼吸作用速率，cd段O2浓度不发生变化，说明光合作用速率等于呼吸作用速率，C错误；由于装臵是密闭的，随着光合作用的进行，CO2含量下降，最终光合作用速率减小至与呼吸作用的速率相等，且由题意可知，添加NaHCO3后光合作用增强，故CO2是限制cd段光合作用的主要因素，D正确。

[课堂练真题——明考查热点]

1．(2014·全国卷Ⅱ)关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是()

A．磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物

B．光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与

C．人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供

D．病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量

解析：选C光合作用的光反应中有ATP的合成，需要的原料有ADP和磷酸。光合作用中叶绿素吸收光能的过程与酶的催化作用无关。乳酸是无氧呼吸的产物，在人体内不能继续分解供能，人体在剧烈运动时所需的能量是由葡萄糖分解提供的。病毒无独立的代谢系统，病毒核酸的复制所需要的能量由宿主细胞的呼吸作用提供。

2．(2016·四川高考)叶肉细胞内的下列生理过程，一定在生物膜上进行的是()

A．O2的产生B．H2O的生成

C．[H]的消耗D．ATP的合成

解析：选A叶肉细胞中O2的产生只能发生在叶绿体的类囊体薄膜上；叶肉细胞中H2O的生成可以发生在线粒体内膜、核糖体、高尔基体等处；叶肉细胞中[H]的消耗可以发生在线粒体内膜、叶绿体基质等处；叶肉细胞中ATP的合成可以发生在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜上。

3．(2015·海南高考)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，植物甲的光合作用强度与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的D．叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合作用强度与呼吸作用强度的差值均为0 解析：选D植物光合作用所需要的能量都来自于太阳能；分析曲线可知，叶温在36～50 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高；光合作用强度与呼吸作用强度的差值即净光合速率，叶温为25 ℃时，植物甲的净光合速率小于植物乙；叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合作用强度与呼吸作用强度的差值相等，均大于0。

4．(2016·全国卷Ⅱ)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。

注：*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm的地方。

若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：

(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是____________(填“可靠的”或“不可靠的”)。

(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草________________________________________________________________________。

解析：(1)1号试管中没有加水草，50 min后1号试管的溶液颜色仍为浅绿色，说明无关变量不会引起溶液颜色的变化，2至7号试管的实验结果应是由水草的光合作用、呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，说明无水草的光照条件下溶液中CO2含量减少了，

无关变量对实验结果有影响，则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管进行了遮光，水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用产生CO2，而且与3号试管(光合作用强度小于呼吸作用强度)相比，2号试管溶液中的CO2含量更多，颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下溶液中CO2含量没有变化，即水草的光合作用强度与呼吸作用强度相等，吸收与释放的CO2量相等。

答案：(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用(合理即可)不可靠的(2)黄色水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等

5．(2014·全国卷Ⅱ)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：

(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在a～b 之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。

(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是______________。

(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。

(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑________这一因素的影响，并采取相应措施。

解析：(1)根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下(曲线A)该植物的净光合速率为0；CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B和C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。(2)由图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的[H]和ATP不足，光合作用受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。(3)当环境中的CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率均小于0，即该植物呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量时，还要考虑光强这一因素的影响。

答案：(1)0A、B和C(2)光强(3)大于(4)光强

6．(2013·全国卷)某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前

吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放CO2的速率。吸收或释放CO2

的速率随时间变化趋势的示意图如图(吸收或释放CO2的速率是指单位

面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量)。回答下列问题：

(1)在光照条件下，图形A＋B＋C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用________________，其中图形B的面积表示___________________________________。从图形C

可推测该植物存在另一个________的途径，CO2进出叶肉细胞都是通过________的方式进行的。

(2)在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形________(填“A”或“B”)的面积变小，图形________(填“A”或“B”)的面积增大，原因是_____________________________ ______________________________。

解析：(1)分析图示可知，A面积为光合作用净吸收CO2的量，而B、C面积均为遮光前释放的CO2量，所以，光下A＋B＋C面积表示植物光合作用过程中固定的CO2总量；题图中图形B的面积表示呼吸作用释放CO2的量，则图形C的面积说明该植物可能存在其他释放CO2的途径。CO2是以自由扩散的方式进出叶肉细胞的。(2)适当提高温度，降低光照，可使光合作用减弱，细胞呼吸增强，因此A面积减小，B面积增大。

答案：(1)固定CO2总量呼吸作用放出的CO2量释放CO2自由扩散(2)A B光合速率降低，呼吸速率增强

[课下练模拟——验备考能力]

一、选择题

1.某植物放置在密闭的玻璃钟罩中，首先将其放在光照

下，然后突然置于黑暗室内一段时间，然后再开启室内光源，

测得密闭容器中CO2含量的变化如图。下列叙述不正确的

是()

A．BC段表示植物处于黑暗中玻璃钟罩内CO2含量的变化

B．DE段表示该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等

C．B点植物积累的有机物比D点多

D．B→C的过程中，光合作用产生的[H]的含量是上升的

解析：选D分析图形可知，AB段是处于光照条件下CO2含量的变化，BC段是处于黑暗中CO2含量的变化，CE段是开启室内光源后CO2含量的变化；DE段CO2含量不变，此时光合作用强度等于细胞呼吸强度；B点CO2含量比D点低，故B点植物积累的有机物比D点多；BC段无光照，光反应产生的[H]被消耗，此时[H]的含量降低。

2．(2017·合肥质检)下列有关细胞呼吸和光合作用的叙述，正确的是()

A．酵母菌细胞的呼吸方式不同，产生CO2的场所也不同

B．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

C．离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，不能完成暗反应

D．密闭玻璃容器中降低CO2供应，植物光反应不受影响但暗反应速率降低

解析：选A与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是温度低，B错误；光反应为暗反应提供的只是ATP和NADPH，因此适宜条件下，离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，只要保证光合作用所需的原料和酶，也可完成暗反应，C错误；暗反应速率降低，那么光反应速率也会变低，D错误。

3．(2017·淮北一模)如图表示水稻一个成熟叶肉细胞代谢的某些过程(图中数字代表物质，a、b代表细胞器)。下列有关分析和判断，错误的是()

A．水稻细胞中，有a的细胞一定有b，而有b的细胞不一定有a

B．如果用18O标记图中的①，则可能会出现少量的具有放射性的④

C．在b内膜上分布有ATP合成酶，而在a的基质中没有ATP合成酶

D．此类细胞可作为观察a和b在细胞中分布的实验材料

解析：选D①～④分别代表CO2、H2O、丙酮酸、O2，a、b分别代表叶绿体、线粒体。水稻细胞中，有a(叶绿体)的细胞一定有b(线粒体)，而有b的细胞不一定有a(如根细胞)；用18O标记图中的①(C18O2)，在C3的还原阶段，一部分18O转移到C6H12O6中，同时生成6个H182O，部分含有18O的水可以参与光反应生成④(18O2)；b内膜上进行有氧呼吸的第三阶段，肯定分布有ATP合成酶，而在a的基质中仅进行暗反应，故没有ATP合成酶；叶绿体为绿色，经健那绿染色后的线粒体呈现蓝绿色，二者混在一起不易观察区分。

4．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m 处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的O2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O2含量，结果如下表(不考虑化能合成作用)。有关分析错误的是()

A．丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体基质

B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的O2量约为 1.1 mg

C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低

D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的O2量约为1.8 mg

解析：选C丙瓶不透光，生物只能进行细胞呼吸，产生[H]的场所有细胞质基质和线

粒体基质。甲瓶与丙瓶O2量的差表示丙瓶细胞呼吸消耗的O2量。丙瓶不透光，一昼夜的时间内水样中生物均在进行呼吸作用，乙瓶透光，有光照时水样中生物会进行光合作用，消耗呼吸作用产生的部分CO2，因此一昼夜后，乙瓶水样pH比丙瓶的高。乙、丙瓶取自同一处，生物的种类和数量基本相同，细胞呼吸速率相同，乙瓶一昼夜的净光合量用O2表示为0.7 mg，细胞呼吸的量用O2表示为1.1 mg，所以一昼夜乙瓶中生产者实际光合作用释放的O2量为1.8 mg。

5．(2017·太原模拟)如图1中试管甲与试管乙敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻O2释放量的影响，结果如图2所示。据图分析下列叙述错误的是()

A．甲曲线和乙曲线不同的原因是小球藻对光的利用能力不同

B．Q点的O2释放量为零，表示光合作用强度为零

C．P点负值产生的原因是呼吸作用消耗O2

D．若光照强度突然由R变为S，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加

解析：选B乙中盛有缺镁培养液，会造成培养的小球藻中叶绿素含量减少，从而影响小球藻对光的吸收，影响其光合作用。由图2可知，Q点的O2释放量为0，即此时光合作用强度与呼吸作用强度相等。P点代表光照强度为0时，呼吸作用对O2的消耗量。若光照强度突然由R变为S，光反应产生的[H]和ATP减少，造成C3的消耗量减少，而C3的产生量基本不变，故短时间内C3的含量增加。

6．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是()

A．下午4时后将整个实验装置遮光3 h

B．下午4时后将整个实验装置遮光6 h

C．下午4时后在阳光下照射1 h

D．晚上8时后在无光下放置3 h

解析：选A起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重x g，从上午10时到下午4时，叶片在这6 h内既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以下午4时移走的叶圆片干重y g减去上午10时移走时的叶圆片干重x g的差值，就等于该叶圆片净光合作用干物质量：(y－x)g。若要求出呼吸作用干物质量，应将叶片遮光处理，先假设叶片遮光处理M h后干重为z g，下午4时移走的叶圆片干重y g减去叶片遮光处理M h后的干重z g差值，就是呼吸作用干物质量：(y－z)g。已知：测得叶片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1，据真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，得出：(3y－2z－x)/6＝(y－x)/6＋(y－z)/M，计算出M ＝3 h。

7．设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率(光合速率＝净光合速率＋呼吸速率)，结果如图。据图判断，下列叙述正确的是()

A．与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多

B．与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多

C．若d1、d2、d3浓度下蓝藻种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1＞K2＞K3

D．蓝藻为原核生物，没有叶绿体，细胞内只有藻蓝素

解析：选A图中，d1浓度和d3浓度相比，净光合速率相等，但是d1浓度的呼吸速率大于d3浓度，因此d1浓度下实际光合作用强，单位时间内蓝藻细胞光合作用生成的[H]多，A正确；与d2浓度相比，d3浓度下呼吸作用弱，因此单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP少，B错误；蓝藻的种群数量与呼吸速率呈正相关，图中可以看出，d2浓度下呼吸速率最大，d1浓度下的呼吸速率大于d3浓度下的，因此蓝藻种群对应的K值大小关系为K2＞K1＞K3，C错误；蓝藻为原核生物，没有叶绿体，但是细胞内有藻蓝素与叶绿素，D错误。

8．(2016·如皋检测，多选)分析下列关于光合作用的曲线与装置，叙述错误的是()

A．图甲中有两个实验变量，即CO2浓度和温度