2017届高考一轮总复习课标版生物练习：专题专练1-3-10光与光合作用

专题专练——光合作用与呼吸作用之间的

关系

1．(2015·沈阳一模)科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。据图回答下列问题。

(1)光照强度为a时，限制光合作用的环境因素主要是______________，其直接影响是使光合作用产生的________和ATP过少，进一步限制了光合作用下一反应阶段中________过程速率。

(2)光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因分别是________和________不同。

(3)根据上述已有条件，在光照强度为c时，________(填“能”或“不能”)确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ哪种条件下人们获得的光合产物较多。

[解析]本题考查影响光合作用的因素，意在考查考生分析图形获取信息、分析推理的能力，难度中等。(1)a点时光照强度较弱，植物的光合作用强度较低，因此该点的限制因素主要是光照强度，原因是光反应弱，产生的[H]和ATP少，限制暗反应中C3的还原。(2)b点时，曲线Ⅰ和Ⅱ的自变量为温度，曲线Ⅱ和Ⅲ的自变量为CO2浓度。(3)人们获得的光合产物应为有机物的积累量，因为在不同温度下植物的呼吸强度未知，因此无法判断光照强度为c时，哪种条件下获得的光合产物最多。

[答案](1)光照强度[H]C3还原

(2)温度CO2浓度

(3)不能

2．(2015·长春二模)羊草和大针茅是两种常见牧草。某研究小组在不同土壤含水量的条件下，分别在14时和16时测得羊草和大针茅的相对光合速率见表。请分析回答下列问题。

(注：以午前光合高峰时的光合速率作为100%；土壤含水量49为水分充足，19为干旱)

(1)绿色植物吸收光能的色素分布在叶绿体的________，在实验室中可用________法来分离。

(2)根据表中数据分析，环境因素中气温、大气相对湿度、CO2浓度为该实验研究的________变量。土壤含水量相对值为19时，羊草在14时的光反应速率比16时________。从表中可以看出，当环境因素相同时，羊草和大针茅的相对光合速率随土壤含水量减小而________，原因是________________。两种植物相比，________更适应干旱的环境。

[解析]本题考查光合作用的场所、影响光合作用的因素等相关知识，意在考查考生的理解能力、获取信息的能力和综合运用能力，难度中等。(1)在绿色植物中，与光合作用有关的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜，分离色素的方法是纸层析法。(2)本实验的变量有两个：土壤含水量和光照强度，其他为无关变量，如环境因素中的气温、大气相对湿度和二氧化碳浓度等。土壤含水量为19时，羊草14时的光合作用速率为35.0%，低于16时的光合作用速率(45.2%)，所以羊草在14时的光反应速率较低。土壤含水量减少，植物缺水导致气孔关闭程度加剧，CO2吸收量减少，导致光合速率随土壤含水量减小而降低。两种植物相比较，大针茅在干早的环境中光合速率下降没有羊草明显，所以大针茅更适应干旱环境。

[答案](1)类囊体薄膜(基粒)纸层析

(2)无关低降低(减小、下降)土壤含水量减少，植物缺水导致气孔关闭程度加剧，CO2吸收量减少大针茅

3．(2015·武汉二月调研)某实验小组将菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片(面积和质量相同)，装入含蒸馏水的注射器中，排出叶片内的气体，使叶圆片下沉。然后将叶圆片分别放入不同浓度的NaHCO3溶液中进行实验(NaHCO3溶液为光合作用提供原料，且浓度变化对溶液pH的影响忽略不计，其他实验条件相同)，观察第1片叶圆片上浮所需时间(min)，结果如图。请回答下列问题。

(1)当NaHCO3溶液浓度为1%～4%时，相同浓度下，幼叶上浮时间均比成熟叶长，可能是幼叶的光合作用能力比成熟叶________(填“强”或“弱”)。有人推测幼叶与成熟叶光合作用能力差异可能是叶片中光合色素的含量不同，为寻求证据，可以用________分别提取菠菜幼叶、成熟叶的色素，再用________法分离色素，观察并比较二者色素带的宽度及颜色深浅。

(2)在NaHCO3溶液浓度为0%的溶液中，叶圆片直至实验结束仍未上浮，其原因是缺乏NaHCO3直接影响光合作用的________阶段。当浓度超过5%，叶圆片也不上浮，最可能的原因是浓度过大，导致____________________________________。

(3)当NaHCO3溶液浓度为3%时，适当提高溶液温度，第一片叶圆片上浮时间延长，该现象不能表明提高后的温度已超过总光合作用的最适温度，请说明理由：_____________________________。

[解析]本题考查影响光合作用的环境因素，意在考查考生在理解、获取信息方面的能力，难度中等。(1)叶圆片上浮是由于光合作用产生了氧气，氧气释放越多，浮力越大，上升越快，幼叶上浮时间比成熟叶长，可能是幼叶光合作用能力弱，释放的O2量比成熟叶少。叶绿体中色素的提取用无水乙醇，分离色素用纸层析法。(2)NaHCO3为光合作用提供二氧化碳，二氧化碳参与暗反应。NaHCO3浓度过大会导致细胞渗透失水，细胞失水过多会导致死亡。(3)适当提高

溶液温度，对光合作用和呼吸作用都会产生影响，叶圆片上浮时间延长，说明叶圆片释放氧气的速率减小，即净光合作用速率减小。

[答案](1)弱无水乙醇纸层析

(2)暗反应细胞渗透失水过多而死亡(其他合理答案亦可)

(3)叶圆片上浮时间延长，只能表明净光合作用速率降低(或只能表明总光合作用与呼吸作用的差值降低)

4．(2015·福州期末)海带是具有重要经济价值的海洋藻类，我国沿海各地都有大规模养殖。科技人员对影响海带光合作用的环境因素进行了探究，获得如下结果(P/R值：一定条件下光合作用与呼吸作用速率的比值)。据图回答下列问题。

(1)据甲图，海带的光合速率与________等环境因素有关，图示在光照强度低于100 μmoL/(m2·s)的情况下，光合作用速率随________的增加而增大，这种情况下，可以认为此时光合速率主要受光合作用过程中____________________阶段的限制。光照强度超过100 μmol/(m2·s)后，温度为25℃时海带的净光合速率显著高于另两种温度条件，温度主要影响光合作用的________阶段。

(2)从甲图可见，光照超过某一强度时，光合作用的速率不再增加，这种变化的主要原因是______________。

(3)25℃时净光合速率增加，但P/R值却下降，其原因是_____________。

(4)上述净光合作用速率测定都是在实验室中通过人工控制变量的条件下进行的，所获得的数据与海带在海洋环境的相应真实数据有一定误差，任意写出一

种可导致误差产生的原因____________________。

[解析]本题考查光合作用和呼吸作用的相关知识，意在考查考生的理解能力、实验结果分析能力和信息转换能力，难度中等。(1)根据甲图可知，实验的自变量为温度和光照强度，因变量为净光合作用速率，因此海带的光合速率与温度和光照强度等环境因素有关。在光照强度低于100 μmol/(m2·s)的情况下，光合作用速率随光照强度的增加而增大，光照强度通过影响光反应从而影响光合速率，故可认为此时光合速率主要受光合作用过程中光反应阶段的限制。暗反应需多种酶参与，温度主要通过影响光合作用的暗反应阶段从而影响光合作用速率。

(2)从甲图可见，光照超过某一强度时，光合作用的速率不再增加，说明光照强度不再是其限制因素，此时可能是CO2浓度等因素限制了光合作用速率进一步提高。(3)P/R值为一定条件下光合作用与呼吸作用速率的比值，25℃时呼吸作用和光合作用强度都大于20℃时的，但光合速率的增加幅度小于呼吸速率的增加幅度，故P/R值下降。(4)实验室中人工控制的变量条件与真实的海洋环境存在差距，如海洋与实验室中CO2含量变化情况不同、实际水域中种群密度变化等都会影响海带在海洋中的光合速率的变化。

[答案](1)光照强度和温度光照强度光反应暗反应

(2)CO2浓度(暗反应相关的酶活性)等因素限制了光合作用速率进一步提高

(3)光合速率的增加幅度小于呼吸速率的增加幅度

(4)海洋与实验室中CO2含量变化情况有不同、实际水域中种群密度变化等(答案合理均可)

5．(2015·成都一诊)彩叶玉簪是具有较高观赏价值的园林植物。某研究小组将两种初始生长状态相同的彩叶玉簪在不同光照强度下培养30天后，测得部分生长指标见表，另一小组将金鹰玉簪培养在50%全光照的自然条件下，测得一天中光合作用的相关指标如图中曲线所示(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)。回答下列问题。

(1)绿色植物吸收光能的色素分布在叶绿体的________，CO2进入植物细胞后被利用的部位是________。如果将黄金叶玉簪从全光照下移至30%全光照环境，短时间内叶绿体中[H]的含量将________。

(2)根据表中数据分析，________条件下更有利于金鹰玉簪的生长，________玉簪更适合栽种在光照很弱的荫蔽环境中，它们是通过________来增强其适应能力的，彩叶玉簪的这种特性是长期________的结果。

(3)据图分析，金鹰玉簪在10∶00～14∶00时段蒸腾作用的变化是________，在10∶00～12∶00时段的净光合速率下降是不是气孔关闭引起的？________，判断的依据是________________________。

[解析]本题通过表格、曲线形式考查光合作用过程、影响光合作用的因素以及进化等知识，意在考查考生的图文转化能力和实验数据处理能力，难度中等。

(1)植物体内的光合色素分布在叶绿体的类囊体结构薄膜上；CO2在叶绿体基质中参与暗反应；如果将黄金叶玉簪从全光照下移至30%全光照环境，由于光反应减弱，短时间内叶绿体中[H]的含量将下降。(2)据表中数据分析，50%全光照时植株干重最大，更有利于金鹰玉簪的生长，黄金叶玉簪在较弱光照条件下植株干重较大，更适合栽种在弱光荫蔽环境中，它们都是通过增加总叶面积来增强其适应能力的，这种特性是长期自然选择的结果。(3)据图分析，金鹰玉簪在10∶00～14∶00时段，由于气孔导度减小，因此蒸腾作用减弱；在10∶00～12∶00时段胞间CO2浓度在增加，因此此时段净光合速率下降并非气孔关闭引起的。

[答案](1)类囊体薄膜上叶绿体基质下降

(2)50%全光照黄金叶增加总叶面积自然选择

(3)减弱不是此时段内胞间CO2浓度在增加

6．(2015·衡阳期末)如图是植物细胞内发生的部分生理过程，分析回答下列问题。

(1)图中B的结构简式是________，G代表的物质是________，参与图示生理过程的A在细胞内的存在形式是______________。

(2)有氧呼吸与无氧呼吸都可产生的物质有________(从A～G中选填相应的字母)。

(3)要想使叶绿体内C3的含量快速下降，可以改变的环境条件是________(至少答出一点)。

(4)环境因素会影响光合作用强度，请在图中画出在其他条件适宜条件下该细胞光照强度与O2的释放量关系变化曲线。

[解析]本题考查光合作用和细胞呼吸的相关知识，意在考查考生的理解分析能力和信息转换能力，难度中等。(1)光合作用的光反应包括水的光解和ATP 的形成，暗反应包括CO2的固定和C3的还原，因此A、B、C、D、E、F分别为水、ATP、ADP、NADPH、NADP＋、葡萄糖，参与光反应的水在细胞内的存在形式是自由水。有氧呼吸的第一阶段葡萄糖在细胞质基质中分解生成丙酮酸、[H]并释放少量的能量，故G为丙酮酸。(2)植物有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，产生丙酮酸(G)和[H]，并生成少量ATP(B)。(3)要使叶绿体内C3的含量快速

下降，可以使CO2固定受阻或C3的还原加强，因此可以改变的环境条件是降低二氧化碳浓度或增加光照强度。(4)光照强度为0时，植物细胞只进行呼吸作用，在一定范围内，随着光照强度增加，氧气的释放量增加，当光照强度增加到一定值时，氧气的释放量不再增加。

[答案](1)A—P～P～P丙酮酸自由水

(2)B、G

(3)增强光照强度、降低二氧化碳浓度

(4)

7．(2015·湖北联考)研究者选取南瓜幼苗进行了无土栽培实验，如图为该幼苗的光合速率、呼吸速率随温度变化的曲线图，请分析回答相关问题。

(1)图中实线代表温度对____________(填“实际光合作用”或“净光合作用”)速率的影响。

(2)B点时叶肉细胞中O2的移动方向是________，有氧呼吸过程中，葡萄糖中碳的转移途径是________。

(3)限制AB段CO2吸收速率的主要因素是________。图中________点光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物的两倍。

(4)据图分析，光合酶对温度的敏感度比呼吸酶对温度的敏感度________，温室栽培该植物，为获得最大经济效益，应控制的最低温度为________。(不考虑夜间呼吸作用的影响)

(5)研究者分别用12%的氧气和22%的氧气对两组幼苗的根系进行持续供氧。一段时间后，测得用12%的氧气处理植株的光合作用速率显著低于另一组。原因是____________________。

[解析]本题考查光合作用和细胞呼吸，意在考查考生在理解和获取信息方面的能力，难度较大。(1)图中实线表示单位时间内植物从空气中吸收的二氧化碳量，因此，表示的是净光合作用速率。(2)B点时，植物从空气中吸收二氧化碳，此时植物的光合作用速率大于呼吸作用速率，光合作用产生的氧气一部分从叶绿体移向线粒体，另一部分释放到细胞外。有氧呼吸中葡萄糖先被分解成丙酮酸和[H]，然后丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，因此，葡萄糖中的碳元素的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。(3)AB段显示，随温度升高，植物从空气中吸收二氧化碳的量逐渐增大，说明限制AB段二氧化碳吸收速率的主要因素是温度。根据有氧呼吸的反应式，可知有氧呼吸消耗的氧气量等于有氧呼吸产生的二氧化碳量，在B、D点时，植物从空气中吸收的二氧化碳量与有氧呼吸产生的二氧化碳量相等，即净光合作用强度＝呼吸作用强度，故B、D点时光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物的两倍。(4)20℃之前，随着温度升高，实线的斜率大于虚线的斜率，说明光合作用速率比呼吸速率升高得快，从而说明光合酶对温度更敏感。20℃时净光合作用速率达到最大值，即在这一温度下植物体内有机物积累最快，温室栽培可获得最大经济效益。(5)根细胞吸收培养液中矿质元素的方式是主动运输，培养液中氧气浓度低时根细胞有氧呼吸强度低，产生的能量少，会影响主动运输，从而影响光合作用。

[答案](1)净光合作用

(2)从叶绿体移向线粒体和细胞外葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳

(3)温度B、D

(4)高20℃

(5)根部有氧呼吸(或呼吸作用)较弱，产生的能量少，影响根部细胞主动运输吸收矿质元素，从而导致植物体光合作用速率下降

8．(2015·湖北六校联考)光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O2/CO2值异常情况下发生的一个生理过程，该过程借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成(如图所示)，是光合作用伴随的一个损耗能量的副反应。光呼吸过程中O2被消耗，并且会生成CO2。光呼吸损耗能量大约抵消了30%的光合作用储备能量，因此降低光呼吸速率曾一度被认为是提高光合作用效率的途径之一。但是后来研究者发现，光呼吸其实对细胞有着很重要的保护作用。

(1)据图可知，光呼吸与光合作用都利用了________为原料，但光合作用在________反应阶段实现了该物质的再生，而光呼吸将该物质氧化分解并最终产生________。

(2)“Rubisco”是一种酶的名称，这种酶既能催化物质“C—C—C—C—C”和O2反应，也能催化物质“C—C—C—C—C”和CO2反应，推测O2/CO2值________(填“高”或“低”)时利于光呼吸而不利于光合作用。

(3)有观点指出，光呼吸的生理作用在于干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，________供应减少。此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的________，而光呼吸产生的________又可以作为暗反应阶段的原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。

(4)光呼吸被冠以“呼吸”二字，你认为理由是__________。(提示：从与有氧呼吸进行比较的角度回答)

[解析]本题考查光合作用的过程及其与光呼吸的相互关系，意在考查考生的理解能力和获取信息的能力，难度中等。(1)在光合作用的暗反应阶段进行CO2的固定和C3的还原，在此过程中完成五碳化合物的再生。分析图解可以看出，在光呼吸过程中，五碳化合物在氧气的参与下分解成三碳化合物和二碳化合物，二碳化合物在线粒体中分解成CO2。(2)根据图示可以推测，在O2/CO2值高时，利于光呼吸而不利于光合作用。(3)在干旱天气和过强光照下，由于温度很高，蒸腾作用很强，导致气孔大量关闭，引起CO2供应不足。通过题中信息可知，光呼吸可以消耗光反应的产物[H]和ATP，又可在线粒体内将二碳化合物分解生成CO2，作为光合作用暗反应阶段的原料。(4)通过与有氧呼吸比较可知，光呼吸和有氧呼吸一样都是消耗O2并生成CO2，且都与线粒体有关，因此光呼吸被冠以“呼吸”二字。

[答案](1)五碳化合物(C—C—C—C—C或C5)暗CO2

(2)高

(3)CO2[H]和ATP CO2

(4)光呼吸过程中消耗O2并生成CO2，与有氧呼吸过程相似

光合作用探究历程中的经典实验

教材中的经典实验并非仅仅为了介绍科学发展的历史，这些实验所涉及的实验思想，也是高考要求的能力之一，所以掌握经典实验中的实验思想，是解答此类试题的有效手段。探究性实验中最常用的思想是“对照思想”和“变量思想”，光合作用探究过程中的经典实验及其所应用的对照思想和变量思想如表所示：

1864年德国科学家萨克斯将天竺葵的绿色叶片放在暗处12小时，冉将此叶片一半曝光，一半用锡箔遮光，为其提供充足的水分、适宜的温度和光照强度，一段时间后，用碘蒸气处理叶片，结果发现叶片的曝光部分显蓝色，遮光部分显棕色，该实验除了证明光合作用的产物是淀粉，还可以证明( )

①光合作用需要水②光合作用需要光③光合作用需要叶绿素④光合作用需要适宜的温度⑤进行光合作用的同时进行细胞呼吸

A．①B．②

C．③④D．①②③④⑤

[解析]本题看似考查经典实验结论，实则考查探究实验中的变量思想。设计生物实验的主要思想之一是控制变量，其中人为改变的变量被称作自变量，随着自变量的变化而变化的变量被称作因变量。探究实验的主要目的，就是探究某种自变量对因变量的影响。

萨克斯将叶片的一半曝光，一半用锡箔遮光，光的有无是实验的唯一自变量，而“充足的水分、适宜的温度和光照强度”都属于无关变量。两部分叶片曝光与否(自变量)导致了淀粉是否合成(因变量)，因此通过此实验既可以证明“光合作用的产物是淀粉”，又可以证明“光合作用需要光”。

[答案] B

(2015·浙江金华模拟)把一株牵牛花放置在黑暗中一昼夜，然后利用如图所示装置进行实验。该实验不能用于验证()

A．光合作用需要CO2B．光合作用能产生O2

C．光合作用需要光D．光合作用需要叶绿体

[解析]本题考查实验中如何通过实验装臵描述、分析自变量和因变量，从而得出正确的结论。实验材料和实验装臵是以实验目的为核心选用设计的，其既要能实现对自变量的控制，也要能通过具体途径或指标测定因变量。

从图中装臵可知，自变量有三个，其中两个是人为处理：

第一个：实验前，在黑暗中处理牵牛花一昼夜，其中一个绿叶被放入了密闭

透光容器中，容器中的NaOH溶液能吸收CO2，故容器中没有CO2的存在，但光合作用所需的其他条件具备，由此可知，该处理设臵的自变量是CO2的有无，对照组是空气中正常CO2浓度下的绿叶，可用于验证光合作用需要CO2；

第二个：同样在正常CO2浓度下的绿叶，有遮光、不遮光部分的处理，说明该处理设臵的自变量是光的有无，可用于验证光合作用需要光；

第三个自变量没有经过人为处理，而是巧妙地利用了牵牛花的白斑叶。实验材料显示，白斑叶有绿色和白色部分，都处于相同的环境中，故提供的自变量是叶绿体的有无，可用于验证光合作用需要叶绿体。

由于装臵没有显示检测O2是否产生的方法，所以该实验不能用于验证“光合作用能产生O2”。

[答案] B

利用溴甲酚紫指示剂[酸碱指示剂，PH变色范围为5.2(黄色)～6.8(紫色)]检测金鱼藻生活环境中气体含量变化的实验操作如图所示，相关叙述正确的是

()

A．黑暗处理的目的是将金鱼藻积累的淀粉全部消耗

B．只有一个实验组，没有体现出探究实验的对照思想

C．图中实验操作3～5能证明光合作用吸收CO2

D．该实验可证明呼吸作用释放CO2，光合作用释放O2

[解析]本题考查相同的实验操作在不同实验中的作用，同时考查对照组的选择与实验结论的关系。将植物放臵在黑暗处的目的，可以是消耗贮存的有机物，也可以是仅发生细胞呼吸。同样，相同的实验组，与不同的对照组进行比较，会得出不同的结论，因此，能运用对照思想，准确分析实验组和对照组，从而得出正确结论，是教材介绍光合作用探究经典实验的用意之一。

由题干信息可知，溴甲酚紫指示剂是酸碱指示剂，而金鱼藻能通过光合作用和细胞呼吸影响水体中CO2的含量，由此可知，当水体CO2含量增多时(由金鱼藻释放)，呈现黄色；当水体CO2含量减少时(被金鱼藻利用)，呈现紫色，故CO2

的变化量是因变量的测试指标，能反映金鱼藻光合作用和细胞呼吸的强度。

从图示箭头方向可知，本实验采用了自身对照的思想，具体实验操作及分析如下：

黑暗处理时金鱼藻只进行细胞呼吸，会消耗贮存有机物并释放CO 2，导致溶液颜色改变，但因本实验的因变量并非有机物的产生，因此，暗处理的目的不是将金鱼藻积累的有机物全部消耗，而是对溴甲酚紫指示剂的颜色变化进行检验，证实细胞呼吸产生CO 2，光合作用吸收CO 2，A 错误。试管先后经过暗处理和光照，通过观察指示剂颜色的变化，验证光合作用吸收CO 2，体现了相互对照的思想，B 错误。通过图中实验操作3～5可知，溶液颜色由黄色变为紫色，能证明光合作用吸收CO 2，C 正确。该实验可证明呼吸作用释放CO 2，光合作用吸收CO 2，但不能证明光合作用释放O 2，D 错误。

[答案]

C

与光合作用有关的探究实验，是高考命题的难点与热点，此类试题的解答，需要注意以下3点：

(1)要有清晰的解题思路

解答所有难度较大的实验题，都可以按照特定的思路：明确实验目的→分折实验材料和用具(试剂)→反复通读题意。具体内容如表所示：

一道较为复杂的、难度较大的实验题，常包括三部分：

第一部分：新信息。此部分内容是解答实验题所必需的新信息，一定要认真研读。

第二部分：过渡。此部分常考查一两个与实验有关的理论知识，是对新信息的过渡，引导考生思维逐步深化。

第三部分：真正的实验能力考查。此部分是实验题的“重头戏”，要按照解实验题的思路进行思考。

3．学会“移花接木”

答案的填写要采取“移花接木”术，即尽量使用试题中出现的专用语，如实验材料中给出的是“消毒后的刚萌发的小麦种子”，在实验步骤的描述中，不要简写成“小麦种子”，而要直接用“消毒后的刚萌发的小麦种子”。