2023届高考生物二轮复习通用版15光合作用与细胞呼吸的综合应用作业含答案

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专题15 光合作用与细胞呼吸的综合应用
一、单选题
1．（2022·全国乙卷）某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是（　　）
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
【答案】D
【知识点】影响光合作用的环境因素；影响细胞呼吸的因素
【解析】【解答】由题意可知，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定，由净光合速率=真正光合速率-呼吸作用速率，净光合作用用CO2的吸收量表示，初期CO2含量逐渐降低表明CO2大于0，光合速率大于呼吸速率，之后CO2保持相对稳定，则光合速率等于呼吸作用速率，故D正确，A、B、C错误。
故答案为：D。
【分析】1、影响光合作用的环境因素。（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（4）光质：绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少。（5）水：水是光合作用产物和反应物，水的含量影响光合作用。（6）矿质元素：叶绿素的合成需要Mg2+，光合作用中其他参与物也需要矿质元素参与合成，所以矿质元素也会影响光合作用。
2、影响细胞呼吸的因素：（1）温度：温度主要影响酶的活性，在一定范围内，随着温度的升高，呼吸作用增强。（2）O2浓度：在O2浓度为零时，只进行无氧呼吸；O2浓度较低时，既进行有氧呼吸，有进行无氧呼吸；O2浓度将高时，只进行有氧呼吸。（3）CO2浓度：CO2是呼吸作用的产物，从化学平衡的角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降，CO2浓度过大，会抑制呼吸作用的进行。（4）含水量在一定范围内，水的含量增加，呼吸作用增强。
3、净光合速率=真正光合速率-呼吸作用速率。真正光合作用的表示方法：CO2的固定量，O2的生成量，有机物的生成量；净光合作用的表示方法：CO2的吸收量、O2的量释放、有机物的积累量。
2．（2022·浙江模拟）给某植物提供C18O2较长时间后，能检测到含18O的物质是（　　）
A．糖类 B．糖类和H2O
C．糖类、H2O和O2 D．糖类、H2O、O2和CO2
【答案】D
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】给某植物提供C18O2较长时间后，在光合作用的暗反应过程中，C18O2中18O的转移途径是：二氧化碳→三碳化合物→糖类；糖类含有18O，经过有氧呼吸第一、二阶段可转移到C18O2和H218O，H218O再经过光反应转化为18O2，故最终能检测到含18O的物质是糖类、H2O、O2和CO2。
故答案为：D。

【分析】 1、光合作用过程：

2、有氧呼吸：
第一阶段：在细胞质基质中进行，葡萄糖→酶丙酮酸+[H]+少量ATP。
第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸+H2O→酶CO2+[H]+少量ATP。
第三阶段：在线粒体内膜上进行，[H]+O2→酶H2O+大量ATP。
3．（2022高一下·开平期中）新疆地区夏季日照强烈，夜间温度低，那里出产的瓜果往往特别甜。这是因为（　　）
A．白天光合作用微弱，晚上呼吸作用微弱
B．白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用强烈
C．白天光合作用微弱，晚上呼吸作用强烈
D．白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱
【答案】D
【知识点】影响光合作用的环境因素；影响细胞呼吸的因素
【解析】【解答】新疆地区夏天白昼较长，温度高，植物进行光合作用旺盛，制造的有机物多；夜间短，气温低，植物的呼吸作用比较弱，消耗的有机物较少，因此新疆地区昼夜温差大，积累的糖分多，瓜果特别甜，D正确。
故答案为：D。

【分析】1、影响光合作用的环境因素。（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（4）光质：绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少。（5）水：水是光合作用产物和反应物，水的含量影响光合作用。（6）矿质元素：叶绿素的合成需要Mg2+，光合作用中其他参与物也需要矿质元素参与合成，所以矿质元素也会影响光合作用。
2、影响细胞呼吸的因素：（1）温度：温度主要影响酶的活性，在一定范围内，随着温度的升高，呼吸作用增强。（2）O2浓度：在O2浓度为零时，只进行无氧呼吸；O2浓度较低时，既进行有氧呼吸，有进行无氧呼吸；O2浓度将高时，只进行有氧呼吸。（3）CO2浓度：CO2是呼吸作用的产物，从化学平衡的角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降，CO2浓度过大，会抑制呼吸作用的进行。（4）含水量在一定范围内，水的含量增加，呼吸作用增强。
3、真正光合作用=净光合作用+呼吸作用。真正光合作用的表示方法：CO2的固定量，O2的生成量，有机物的生成量；净光合作用的表示方法：CO2的吸收量、O2的量释放、有机物的积累量。
4．（2022高一下·江门期中）甲图表示某种植物从外界吸收二氧化碳的速率与光照强度和温度的关系，乙图表示植物体内两种生理活动，则下列说法不正确的是（　　）

A．在甲图a点之前(不含a点)表示光照太弱，植物没有进行光合作用
B．与乙图所对应的状态是甲图中的a点
C．在10 ℃时，限制甲图b点二氧化碳吸收速率不再增大的环境因素主要是二氧化碳浓度
D．温度对二氧化碳吸收速率有影响是由于温度影响了有关生理活动中酶的活性
【答案】A
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】A、在甲图a点之前（不含a点）表示光照太弱，光合作用小于呼吸作用，因此不需从外界吸收二氧化碳，A错误；
B、图乙中，叶绿体光合作用为线粒体提供氧气，线粒体有氧呼吸为叶绿体提供二氧化碳，此时可以理解为光合作用等于呼吸作用，对应图甲中的a点，B正确；
C、在10℃时，b点已经达到光饱和点，此时限制甲图b点二氧化碳吸收速率不再增大的环境因素包括二氧化碳浓度，C正确；
D、温度对二氧化碳吸收速率有影响是由于温度影响了有关生理活动中酶的活性，D正确。
故答案为：A。

【分析】影响光合作用的环境因素。（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（4）光质：绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少。（5）水：水是光合作用产物和反应物，水的含量影响光合作用。（6）矿质元素：叶绿素的合成需要Mg2+，光合作用中其他参与物也需要矿质元素参与合成，所以矿质元素也会影响光合作用。
5．（2022·湛江模拟）细胞的生物膜系统是由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器的膜共同构成的。这些生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。下列有关真核细胞生物膜系统的叙述，错误的是（　　）
A．叶绿体的类囊体膜上分布着光合色素和蛋白质等
B．细胞膜上参与主动运输的ATP酶只参与ATP水解
C．溶酶体膜蛋白高度糖基化可保护自身不被酶水解
D．利用葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体内膜
【答案】B
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、类囊体膜进行光合作用的光反应过程，该膜上含有色素和催化光反应的酶，分布着光合色素和蛋白质等，A正确；
B、细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白，既参与ATP水解又参与物质运输，B错误；
C、溶酶体表面高度糖基化，能保护自身不被其内含水解酶消化，C正确；
D、葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，D正确。
故答案为：B。

【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应，发生在叶绿体基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。

6．（2022高一下·湖北期中）某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，室温25℃下进行了一系列的实验，对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是（　　）

A．若X溶液为CO2缓冲液并给予光照时，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小
B．若要测真正光合强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液
C．若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴不移动
D．若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴右移
【答案】D
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，光始作用将吸收CO2释放O2导致液滴向右移动，液滴移动的距离是释放O2的原因，可表示净光合作用强度大小，A正确；
B、若要测真光合强度，即光合作用的总量，就要明白真正的光合强度=净光合作用强度（释放的O2量）+呼吸消耗强度（吸收的O2量），X溶液为CO2缓冲液并给予光照，可表示净光合作用强度大小，那X溶液为NaOH溶液并遮光处理，在有氧呼吸中吸收的O2量等于产生的CO2量并被NaOH吸收，导致密闭小室中气体体积减小，液滴向左移动，可表示的是呼吸消耗O2强度，B正确；
C、清水既不吸收和释放O2，也不吸收和释放CO2，X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，呼吸作用产生的CO2全部被光合作用所用，光合作用产生的O2除满足呼吸作用所用外，又释放到细胞外，同时从细胞外吸收CO2，但是密闭小室中的CO2量有限，导致释放的O2量受到限制，最终使释放的O2量和吸收的CO2量相等，液滴不移动，C正确；
D、若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，由于脂肪中H含量比糖中高，有氧呼吸时消耗的O2量多，产生的CO2量相对减少，导致密闭小室中气体体积减小，液滴左移， D错误。
故答案为：D。

【分析】净光合速率和真正光合速率
光合速率是光合作用固定二氧化碳的速率。即单位时间单位叶面积的二氧化碳固定（或氧气释放）
量。也称光合强度。
①净光合速率：常用一定时间内O2 释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。
②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
④净产氧量=总产氧量-呼吸耗氧量。
⑤净生产葡萄糖量=实际生产葡萄糖量-呼吸消耗葡萄糖量。
⑥实际消耗二氧化碳量=实测的二氧化碳量+呼吸作用二氧化碳释放量。
7．（2022高一下·湖州期中）选择合适的实验试剂或材料是实验成功的关键。下列选择最合理的是（　　）
A．幼嫩的黑藻叶用于观察叶绿体和细胞质流动
B．过氧化氢酶用于探究温度对酶活性的影响
C．新鲜菠菜叶比同时采摘再烘干的菠菜叶更适合用于叶绿体光合色素的提取和分离
D．重铬酸钾溶液用于检测酵母菌细胞呼吸产生的CO2
【答案】A
【知识点】探究影响酶活性的因素；叶绿体色素的提取和分离实验；探究酵母菌的呼吸方式；观察叶绿体、线粒体、细胞质流动实验
【解析】【解答】A、幼嫩的黑藻叶中含有叶绿体，故在观察叶绿体和细胞质的流动实验中，可直接用黑藻的小叶观察，A正确；
B、由于温度影响过氧化氢的分解，所以不能用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，B错误；
C、采摘再烘干的菠菜叶去掉了大部分的水，比新鲜菠菜更适合用于色素的提取与分离，色素含量更高，C错误；
D、重铭酸钾溶液可用于检测酒精，酒精与橙色的重铬酸钾溶液混合，在酸性条件下发生反应，变成灰绿色，D错误。
故答案为：A。

【分析】（1）细胞质一般是透明的胶质，单独观察细胞质不好操作，因为植物细胞有叶绿体，叶绿体位于细胞质中，常常利用含有叶绿体的细胞，通过观察叶绿体来间接观察细胞质的流动。
（2） 探究温度对酶活性时，由于过氧化氢对问题过于敏感，不能利用过氧化氢来探究温度对酶的活性的影响，一般采用淀粉酶来探究温度对酶活性的影响。
（3） 光合色素的提取和分离的实验中，选择的实验材料应该是含有光合色素的含量越高，有利于实验的进行。
（4） 检测酵母菌细胞呼吸产生的CO2 可以用溴麝香草酚蓝溶液和澄清的石灰水。
8．（2022高二下·吉林月考）关于细胞中的H2O和O2，下列说法错误的是（　　）
A．葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生
B．有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O
C．植物细胞产生的O2，只能来自光合作用
D．光合作用产生的O2只能来自于H2O
【答案】C
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、葡萄糖是单糖，通过脱水缩合形成糖原的过程有水生成，A正确；
B、有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和［H］，所以一定消耗H2O，B正确；
C、有些植物细胞含有过氧化氢酶（例如土豆），可以分解过氧化氢生成O2，因此植物细胞产生的O2不一定只来自光合作用，C错误；
D、光反应阶段水的光解产生氧气，故光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O，D正确。
故答案为：C。

【分析】1、有氧呼吸：
第一阶段：在细胞质基质中进行，葡萄糖→酶丙酮酸+[H]+少量ATP。
第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸+H2O→酶CO2+[H]+少量ATP。
第三阶段：在线粒体内膜上进行，[H]+O2→酶H2O+大量ATP。
2、光合作用反应物各元素去向：

9．（2022高一下·凤阳月考）光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成葡萄糖所需能量分别来自（　　）
A．呼吸作用产生的ATP和光能 B．都是呼吸作用产生的ATP
C．光能和光反应产生的ATP D．都是光反应产生的ATP
【答案】C
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】光合作用过程中，光反应阶段，水的分解需要的能量来自光能；暗反应阶段三碳化合物还原形成葡萄糖需要的能量来自光反应产生的ATP中的活跃的化学能。
故答案为：C。

【分析】光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应，发生在细胞质基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
10．（2022高一下·凤阳月考）下列有关光合作用和有氧呼吸的叙述，不正确的是（　　）
A．光合作用合成有机物，有氧呼吸分解有机物
B．光合作用在光下进行，有氧呼吸在黑暗中进行
C．光合作用需要水参与，有氧呼吸也需要水参与
D．光合作用和有氧呼吸可以发生在同一个细胞中
【答案】B
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、光合作用合成有机物，储存能量；有氧呼吸分解有机物，释放能量，A正确；
B、光合作用要在有光的条件下进行，只要有氧气存在，有氧呼吸在有光无光条件下都能进行，B错误；
C、光合作用的光反应阶段需要水的参与，有氧呼吸的第二阶段需耍水的参与，C正确；
D、光合作用和有氧呼吸可以发生在同一个细胞中，如植物的叶肉细胞，D正确。
故答案为：B。

【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应，发生在细胞质基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]（NADH）和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H] （NADH）和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H] （NADH）和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
11．（2022高一上·辽宁期末）如图表示在适宜的光照强度、温度和水分等条件下，某实验小组所测得的甲、乙两种植株叶片CO2吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法不正确的是（　　）

A．CO2浓度为b时甲、乙植株净光合速率相等
B．若将甲、乙植株置于玻璃钟罩内，一段时间后甲植株先死亡
C．当CO2浓度达到饱和点后，限制植株光合速率增加的因素可能是植物叶肉细胞内相关酶的数量
D．a点时，甲植株叶肉细胞光合速率为零
【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素；光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、由图可知，CO2浓度为b时甲、乙植株的CO2吸收速率相等，即净光合速率相等，A正确；
B、若将甲、乙植株置于玻璃钟罩内，一段时间后甲植株先死亡，原因是a点表示甲的光合作用与呼吸作用强度相等，即甲植株进行光合作用的CO2补偿点，其大于乙植株进行光合作用的CO2补偿点，在低CO2浓度条件下，乙植株先于甲植株得到补偿消耗，所以将甲、乙植株置于玻璃钟罩内，一段时间后甲先死亡，B正确；
C、根据题干“如图表示适宜的光照强度、温度和水分等条件下”，再结合CO2浓度达到饱和点可知植株的生长环境适宜，因此限制植物光合速率的因素主要是植物自身因素，比如光合色素的数量、相关酶的数量和活性等，C正确；
D、a点时，甲植株叶肉细胞的净光合速率为零，光合速率=呼吸速率，D错误。
故答案为：D。

【分析】 呼吸速率与光合速率
（1）呼吸速率的测定方法植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。
（2）净光合速率和真正光合速率光合速率是光合作用固定二氧化碳的速率。即单位时间单位叶面积的二氧化碳固定（或氧气释放）量。也称光合强度。
①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。
②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
④净产氧量=总产氧量-呼吸耗氧量。
⑤净生产葡萄糖量=实际生产葡萄糖量-呼吸消耗葡萄糖量。
⑥实际消耗二氧化碳量=实测的二氧化碳量+呼吸作用二氧化碳释。
12．（2021高一上·抚顺期末）某兴趣小组同学将一株水培草莓用钟罩罩住，在培养液中添加 H218O，在光照条件下， 追踪 18O 出现的先后顺序。以下叙述错误的是（　　）
A．H218O 先在草莓根尖细胞里出现，这是渗透吸水的结果
B．罩内空气中最早出现的 H218O，是草莓蒸腾作用释放的
C．继而罩内空气中发现 18O2，这是草莓光合作用产生的
D．最终在草莓体内的光合产物中不会出现含18O 的有机物
【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义；渗透作用
【解析】【解答】A、在培养液中添加 H218O，草莓根尖细胞通过渗透作用吸收水分，使H218O 先在草莓根尖细胞里出现，A正确；
B、植物吸收的水分主要通过蒸腾作用散失，故罩内空气中最早出现的 H218O，是草莓蒸腾作用释放的，B正确；
C、草莓光合作用消耗H218O，释放 18O2，继而使罩内空气中发现 18O2，C正确；
D、草莓呼吸作用（有氧呼吸第二阶段）消耗H218O，产生C18O2，C18O2用于光合作用，使草莓体内的光合产物中出现含18O 的有机物，D错误。
故答案为：D。

【分析】1、水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。 2、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应，发生在叶绿体基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
3、有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。

13．（2021高一上·丹东期末）下图表示光照条件下，水稻叶肉细胞内光合作用和有氧呼吸过程中发生的部分物质转换过程，A和B都是还原性物质。下列叙述错误的是（　　）
H2O→①A→②（CH2O）→③B→④H2O
A．图中A是还原型辅酶Ⅱ（NADPH），B是还原型辅酶Ⅰ（NADH）
B．若②过程合成有机物的量大于③过程分解有机物的量，则该植物一定正常生长
C．能产生ATP的过程是①③④，过程④消耗O2，过程①产生O2
D．过程②发生在叶绿体基质中，过程④发生在线粒体内膜上
【答案】B
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义；光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、过程①产生的还原剂A是辅酶Ⅱ，即NADPH，过程③产生的还原剂B是辅酶Ⅰ，即为NADH，A正确；
B、图示为水稻叶肉细胞内光合作用和有氧呼吸过程中发生的部分物质转换过程，若②过程合成有机物的量大于③过程分解有机物的量，即光合作用强度大于呼吸作用强度，即叶肉细胞的净光合速率大于零，但并不代表该植物一定能正常生长，B错误；
C、光合作用的光反应阶段①和有氧呼吸过程中的三个阶段③④都可以产生ATP，且过程④为有氧呼吸的第三阶段，该过程消耗O2，过程①为光反应阶段，该过程产生O2，C正确；
D、暗反应阶段②发生在叶绿体基质中，过程④为有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上，D正确。
故答案为：B。

【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应，发生在叶绿体基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
3、真正光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率。
14．（2021高三上·白山期末）P基因可以影响杨树叶片气孔的开闭，在杨树适应干旱环境上有重要作用。下图表示Р基因抑制表达组和野生型组在相同且适宜的条件下测得的净光合速率。下列相关分析错误的是（　　）

A．P基因表达能促进杨树叶片在干旱环境下关闭气孔
B．较低光照强度下，P基因对净光合速率影响不大
C．抑制表达组的净光合速率全天高于野生型组的
D．干旱环境中P基因缺陷型杨树无生存优势
【答案】C
【知识点】影响光合作用的环境因素；光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、分析题图可知，在中午11：00-13：00间，P基因抑制表达组净光合速率降低幅度小，说明P基因表达能促进杨树叶片在干旱环境下关闭气孔，A正确；
B、分析题图可知，P基因抑制表达组的净光合速率在大于200μmol·m-2·s-1光照强度后高于野生型组，小于200μmol·m-2·s-1时两曲线重叠，说明较低光照强度下，P基因对净光合速率影响不大，B正确；
C、抑制表达组的净光合速率在7：00-8：00间与野生型组的净光合速率相等，C错误；
D、由上分析可知，P基因表达能促进杨树叶片在干旱环境下关闭气孔，有利于杨树适应干旱环境，故干旱环境中P基因缺陷型杨树无生存优势，D正确。
故答案为：C。

【分析】1、影响光合作用的环境因素。（1）温度对光合作用的影响 ：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
2、真正光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率。
15．（2022高一上·乾安期末）如图是温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用影响的研究结果，有关说法正确的是（　　）

A．光照下CO2吸收量表示净光合速率，光合作用速率最大时的温度为25℃
B．在5℃时，光合作用速率为呼吸作用速率的2倍
C．每天光照12h，最有利于植物生长的温度在20℃左右
D．持续光照，最有利于植物生长的温度是30℃
【答案】C
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、光合作用速率（净光合作用+呼吸作用）最大时的温度为30℃，A错误；
B、在5℃时，光合作用速率=1+0.5=1.5，呼吸作用速率=0.5，所以光合作用速率是呼吸作用速率的三倍，B错误；
C、每天光照12 h，适合植物生长的温度应是光照12 h有机物净积累量与黑暗12 h消耗的有机物量的差值最大的温度，即图中的20℃，C正确；
D、持续光照，最有利于植物生长的温度为净光合速率最大时温度25℃，D错误。
故答案为：C。

【分析】温度是通过影响酶的活性来影响光合作用和呼吸作用的。
（1）温度改变对光合作用强度的影响：当温度改变时，不管是光反应还是碳反应都会受影响，但主要是影响碳反应，因为参与碳反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。
（2）温度改变对呼吸作用强度的影响：①在最适温度时，呼吸强度最大。②超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸速率下降。③低于最适温度，酶活性下降，呼吸速率下降。
16．（2022高一上·牡丹江期末）下列关于光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（　　）
A．原核生物无法进行光合作用和细胞呼吸
B．植物的光合作用和细胞呼吸总是同时进行
C．光合作用形成的有机物能被细胞呼吸利用
D．细胞呼吸产生的CO2不能作为光合作用的原料
【答案】C
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、蓝藻是原核生物，可以进行光合作用和细胞呼吸，A错误；
B、植物细胞在黑暗条件下只能进行呼吸作用，不能进行光合作用，B错误；
C、光合作用合成有机物，呼吸作用分解有机物，光合作用形成的有机物能被细胞呼吸利用，C正确；
D、细胞呼吸产生的CO2能作为光合作用的原料，D错误。
故答案为：C。

【分析】光合作用和呼吸作用的比较
　
光合作用
呼吸作用
代谢类型
合成代谢
分解代谢
哪些细胞内进行
叶肉细胞（一般）
活细胞
场所
叶绿体
细胞质基质、线粒体提
条件
光、色素、酶
酶
物质转变
无机物转变成有机物
有机物转变成无机物或酒精、CO2 或乳酸
能量转变
光能转变成有机物中的化学能
将有机物中的化学能释放
出来，一部分转移到ATP
实质
无机物转变成有机物光能转变成化学能
分解有机物、释放能量产生ATP。
联系
光合为呼吸提供物质基础：有机物和氧气，呼吸为光合提供CO2
17．（2022高一上·虎林期末）已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，如图表示30℃时光合作用与光照强度的关系。下列相关叙述错误的是（　　）

A．a点时，细胞中的ATP来自细胞呼吸
B．b点时，该植物的净光合作用速率等于零
C．d点后光合速率不再增加，主要限制因素是环境中的CO2浓度
D．若温度降到25℃，则a点会向上移，b点会右移，d点会下移
【答案】D
【知识点】光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】A、a点时，光照强度为0，细胞只进行呼吸作用，故细胞中的ATP来自细胞呼吸，A正确；
B、b点时，该植物的光合速率等于呼吸速率，即净光合作用速率等于零，B正确；
C、影响光合作用的主要外界因素为温度、光照强度、CO2浓度，d点后光合速率不再随着光照强度的增加而增加，且温度恒定（为30℃），故d点后主要限制因素是环境中的CO2浓度，C正确；
D、植物光合作用最适温度为25℃，呼吸作用的最适温度为30℃，题图表示30℃时光合作用与光照强度的关系 若温度降到25℃，则呼吸速率减小，a点上移；光合速率增大，由于b点时呼吸速率等于光合速率，此时呼吸速率降低，光合速率增大，只有b点左移，才能使的呼吸速率等于光合速率；由于光合速率增大，d点对应的光照强度增大，故d点会向右上移，D错误。
故答案为：D。

【分析】光合作用与细胞呼吸之间的气体交换示意图

18．（2022高一上·哈尔滨期末）某绿色植物的叶肉细胞中存在两种主要的代谢过程，如图所示。对此解释错误的是（　　）

A．a表示光合作用，只在叶绿体中进行
B．b表示有氧呼吸，只在线粒体中进行
C．a过程产生氧气
D．b过程会消耗氧气和水
【答案】B
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、图示为某绿色植物的叶肉细胞中存在两种主要的代谢过程，a表示光合作用，发生于绿色植物的叶绿体中， A正确；
B、b表示有氧呼吸，主要发生在绿色植物的线粒体中，其第一阶段发生在细胞质基质，B错误；
C、a表示光合作用过程，光合作用的产物有有机物、氧气和水，即a过程产生氧气，C正确；
D、b表示有氧呼吸，有氧呼吸的反应物有葡萄糖、氧气、水，即b过程会消耗氧气和水，D正确。
故答案为：B。

【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应，发生在叶绿体基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADpH还原形成糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。

19．（2021高一上·绥化期末）如图表示水稻体内的部分生理过程，下列相关叙述正确的是（　　）

A．图中的②④过程能为根毛细胞吸收NO3-供能
B．图中过程②是在线粒体的外膜上进行的
C．图中过程①需要叶绿体内膜上色素的参与
D．图中过程能发生在人体细胞中的有①②④
【答案】A
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、图中的②④过程为细胞呼吸过程，产生的ATP能为根毛细胞吸收NO3-供能 ，A正确；
B、图中过程②是有氧呼吸第三阶段，在线粒体的内膜上进行的， B错误；
C、图中过程①需要叶绿体类囊体薄膜上色素的参与，C错误；
D、图中过程能发生在人体细胞中的有②④细胞呼吸，D错误。
故答案为：A。

【分析】1、光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成．光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成葡萄糖。
2、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜．有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
3、题图表示水稻体内的部分生理过程，其中①表示光合作用的光反应阶段、③表示光合作用的暗反应阶段；②表示有氧呼吸的第三阶段、④表示有氧呼吸的第一、二阶段；a表示H2O，b表示CO2。据此答题。
20．（2021高一上·辽源期末）下列关于光合作用和细胞呼吸的叙述，错误的是（　　）
A．光合作用和细胞呼吸都包括一系列氧化还原反应
B．光合作用为自养过程，细胞呼吸为异化类型
C．光合作用的全部反应是细胞呼吸全部反应的逆转
D．光合作用和细胞呼吸都是能量转化的过程
【答案】C
【知识点】光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、光合作用和呼吸作用过程中都有还原氢产生，都包括一系列的氧化还原反应，A正确；
B、将外界物质合成自身物质称之为同化，若利用的是外界的无机物，称之为自养，若利用外界的现有有机物为原料，称之为异养；光合作用为自养，分解自身物质释放能量称之为异化，细胞呼吸即为异化，B正确；
C、光合作用和细胞呼吸进行的场所和酶都不相同，因此光合作用和细胞呼吸不是可逆反应，C错误；D、光合作用是将光能转变成化学能贮存起来，细胞呼吸是将化学能释放出来，一部分转移到ATP中，一部分以热能的形式散失，D正确。
故答案为：C。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应，发生在细胞质基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]（NADH）和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H] （NADH）和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H] （NADH）和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
二、综合题
21．（2022高一下·开平期中）下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意图，其中Ⅰ～Ⅴ为生理过程，a～h为物质名称，请回答：

（1）图中物质b和g分别是　 　和　 　。
（2）物质a分布在叶绿体的　 　，提取物质a可用的试剂是　 　。
（3）上述Ⅰ～Ⅴ过程中，能够产生ATP的过程是　 　，ATP的结构简式是　 　，必须有氧气参与进行的过程是　 　。
【答案】（1）O2或者氧气；CO2或者二氧化碳
（2）类囊体薄膜；无水乙醇
（3）Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；A-P~P~P；Ⅴ
【知识点】ATP的相关综合；光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】(1)图中物质b为水光解产生的氧气，g是参与暗反应的CO2。
(2)物质a是光合色素，分布在叶绿体的类囊体的薄膜上，用于吸收、传递和转化光能，在该结构上发生的能量变化是将光能转变ATP中活跃的化学能；提取物色素的原理是色素易溶于有机溶剂无水乙醇。
(3)能够产生ATP的过程有光反应，有氧呼吸三阶段，所以在上述Ⅰ～Ⅴ过程中，能够产生ATP的过程是Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、V；ATP名为三磷酸腺苷，其结构简式是A—P～P～P；在图中必须有氧气参与进行的是有氧呼吸第三阶段，即图中的V。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应，发生在细胞质基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]（NADH）和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H] （NADH）和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H] （NADH）和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
3、ATP结构：ATP（三磷酸腺苷）的结构简式为A─P～P～P，A-表示腺苷、P-表示磷酸基团；“～”表示高能磷酸键。
（1）ATP的元素组成为：C、H、O、N、P。
（2）ATP中的“A”是腺苷，RNA中的“A”是腺嘌呤。
（3）ATP水解可直接为生命活动提供能量，是直接提供能量的物质。
（4）ATP与RNA的关系：ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一：腺嘌呤核糖核苷酸。
（5）ATP与ADP可相互转变。ATP和ADP的转化过程中，能量来源不同∶ATP水解释放的能量，来自高能磷酸键的化学能，并用于生命活动；合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用。场所不同∶ATP水解在细胞的各处。ATP合成在线粒体、叶绿体、细胞质基质。细胞内的化学反应可以分为吸能反应和放能反应，放能反应一般与ATP的合成相联系，吸能反应一般与ATP的水解相联系。
22．（2022高三下·揭阳月考）图1是将玉米的PEPC酶（与CO2的固定有关）基因与PPDK酶（催化CO2初级受体“PEP”的生成）基因导入水稻后，在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率影响。图2是在光照为1000Lux下测得温度影响光合速率的变化曲线。请据图分析回答下列问题：

（1）转基因成功后，正常情况下，PEPC酶应在水稻叶肉细胞的　 　（填细胞结构）处发挥作用。 原种水稻A点以后限制光合作用的主要环境因素为　 　（答2点即可），
（2）图1是在　 　℃下测得的结果，如调整温度为25℃，重复图1相关实验，A点会向　 　移动。
（3）据图推测，转基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在　 　环境中。研究者提取了这两种水稻等质量叶片的光合色素，并采用纸层析法进行了分离，通过观察比较　 　，发现两种植株各种色素含量无显著差异，则可推断转基因水稻最可能是通过促进光合作用的　 　（填过程）来提高光合速率。
【答案】（1）叶绿体基质；温度、CO2浓度
（2）30；左下
（3）强光；色素条带的颜色和宽窄（或“色素条带的宽窄”）；暗反应
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验；光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】(1)由题可知， PEPC酶与CO2的固定有关，CO2的固定发生在叶绿体基质，故转基因成功后，正常情况下，PEPC酶应在水稻叶肉细胞的叶绿体基质处发挥作用。 A点对应的光照已经是光饱和点，此时再增加光照强度不能再提高净光合速率，限制光合作用的是其他环境因素，如温度、CO2浓度等。
(2)由图1可知，A点是原种水稻的净光合速率最大值，A点时的净光合速率是20，根据图2可知，净光合速率是20对应的是30℃，因此结合图2判断，图1曲线所对应的温度应为30℃。据图2可知，在30℃条件下水稻的净光合速率大于25℃时，故用温度25℃重复图1相关实验，净光合速率减小，A点向左下移动。
(3)由图1可知，转基因水稻的光饱和点要高于原种水稻，所以更适合栽种在强光环境中。色素条带的颜色和宽窄（或“色素条带的宽窄”）可以反应色素的含量，结果发现两植株各种光合色素含量无显著差异，因为光反应需要色素的参与，而暗反应不需要，故可以推测转基因水稻没有促进光反应，而是通过促进暗反应过程，来提高光合速率。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，是水光解产生氧气和NADPH，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，暗反应又叫碳反应，发生在细胞质基质中，分为二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程；二氧化碳与五碳化合物结合形成两个三碳化合物叫二氧化碳固定；三碳化合物还原是三碳化合物被NADPH还原形成糖类等有机物，同时将储存在ATP、NADPH中的化学能转移动糖类等有机物中。
2、影响光合作用的环境因素。（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（4）光质：绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少。（5）水：水是光合作用产物和反应物，水的含量影响光合作用。（6）矿质元素：叶绿素的合成需要Mg2+，光合作用中其他参与物也需要矿质元素参与合成，所以矿质元素也会影响光合作用。
3、绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素)、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）﹔分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色、最窄）、叶黄素(黄色）)、叶绿素a(蓝绿色、最宽)、叶绿素b（黄绿色)。绿叶中的色素包括叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素和叶黄素，其中叶绿素a能够吸收传递光能之外还能转化光能，叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。
23．（2022高一下·潜山月考）辣椒是我国栽培面积最大的蔬菜作物之一、图1是辣椒植株光合作用示意图；图2是将辣椒植株置于CO2浓度适宜、水分充足的环境中，温度分别保持在15℃、25℃和35℃下，改变光照强度，测定的CO2吸收速率；图3科研人员在不同条件下测定发育良好的绿萝叶片光合速率变化情况，请据图分析：

（1）图1中乙是　 　，若停止甲的供应，一段时间后氧气的产生速率将会　 　（填“增大”、“减小”或“基本不变”）。
（2）图2中A点时，该植物叶肉细胞产生ATP的细胞器是　 　。当光照强度大于8时，25℃与15℃条件下有机物的合成速率分别为M1、M2，结果应为M1　 　M2（填“>”、“
（3）光照强度；温度；上升
（4）增加；叶片的气孔关闭，CO2吸收量减少
（5）9
【知识点】影响光合作用的环境因素；光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】(1)图1中乙为暗反应利用，故乙代表ATP和NADpH；甲表示二氧化碳，若停止甲(二氧化碳）的供应，暗反应减慢后会抑制光反应的进行，故一段时间后氧气的产生速率将会减小。
(2)图2中A点无光照，该植物叶肉细胞只能进行呼吸作用，产生ATP的场所有线粒体和细胞质基质，但细胞器只有线粒体。25°℃与15℃条件下有机物的合成速率（总光合速率）分别为M1、M2，25°℃呼吸速率消耗有机物多，15℃呼吸速率消耗有机物少，当光照强度大于8时，两温度下，净光合速率相同，总光合速率=净光合速率+呼吸速率。所以M1>M2。
(3)图3中， a～b段对应的时间是晴天早晨，此时限制叶片光合速率的主要环境因素是光照强度和温度。其他条件不变，若a点时的光照突然增强，光反应在短时间内将加快，此时的NADpH和ATP增加，促进暗反应的三碳化合物的还原加快，RuBP(五碳化合物）的再生增强，短时间内其RuBP(五碳化合物）消耗不变，最终导致RuBP(五碳化合物）的含量上升。
(4)图3中c~ d对应时段，曲线与横轴以上围成的面积大于与横轴以下围成的面积，故植物体内有机物总量的变化情况是增加。光合速率由e点急剧下降到f点的主要原因是中午气温过高出现光合午休现象，叶片的气孔关闭，CO2吸收量减少。
(5)将绿萝某一叶片在25℃温度条件下暗处理1小时，该叶片质量（以葡萄糖衡量）减少了2mg，说明该叶片的呼吸速率为2mg/小时。之后光照1小时，经称重，光照后比暗处理前质量增加了5mg，该增加量表示1小时的光合作用-2小时的呼吸作用积累的葡萄糖，即光合速率-2×呼吸速率=5，则光合速率=5+2×2=9 mg/小时，故该叶片光照1小时合成葡萄糖的质量为9mg。
【分析】1、光合作用过程：

2、环境条件改变时光合作用各物质含量的变化：
（1）改变光照条件：光照由强到弱，二氧化碳供应不变，光反应减弱，NADPH、ATP减少，氧气产生量减少，C3还原减弱，二氧化碳固定正常，C3含量上升，C5含量下降，（CH2O）合成量减少。
（2）改变二氧化碳浓度：光照不变，二氧化碳供应减少，暗反应减弱，二氧化碳固定减弱，C3还原正常，C3含量下降，C5含量上升，NADPH、ATP增加，氧气产生量减少，（CH2O）合成量减少。
3、细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸。
（1）有氧呼吸：第一阶段：在细胞质基质中进行，葡萄糖→酶丙酮酸+[H]+少量ATP。 第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸+H2O→酶CO2+[H]+少量ATP。 第三阶段：在线粒体内膜上进行，[H]+O2→酶H2O+大量ATP。
（2）无氧呼吸：在细胞质基质中进行。第一阶段：葡萄糖→酶丙酮酸+[H]+少量ATP。 第二阶段：丙酮酸→酶酒精+二氧化碳。
4、呼吸速率：植物非绿色组织或绿色组织在黑暗环境下测得的值——单位时间内一定组织的有机物的消耗量或二氧化碳释放量或氧气吸收量。
总光合速率：植物绿色组织在有光条件下光合作用制造有机物的量或消耗二氧化碳的量或产生氧气的量。
净光合速率：植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。
三者的关系为净光合速率=总光合速率-呼吸速率。
三、实验探究题
24．（2022高三下·昆明月考）人类活动可导致土壤中氮含量增加、大气中CO2浓度增加，为了探究这些变化对植物总光合速率的影响，研究人员测定了某种植物幼苗的净光合速率（Pn），结果如图所示。请据图回答下列问题：

（1）该植物幼苗根细胞吸收氮元素的过程需要消耗细胞中　 　（填细胞结构）产生的ATP，被吸收的氮元素进入叶肉细胞后可形成多种化合物，其中化合物NADH的作用是　 　。
（2）据图分析，最有利于植物生长的条件组合是　 　。
（3）图示实验结果是多次测定后的平均值，这样做的目的是　 　。
（4）若要达成本实验目的，还需补充一个实验，其实验思路是　 　。
【答案】（1）细胞质基质、线粒体；与O2结合生成水
（2）高浓度CO2和200mg·kg−1施氮量
（3）减少实验误差对结果的影响（或避免实验结果的偶然性，减少实验误差）
（4）在黑暗条件下重复上述实验，测出各实验条件组合下植物的呼吸速率
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】（1）氮元素是以主动运输的方式被植物的根细胞吸收的，需要ATP供能，ATP由根细胞中细胞质基质、线粒体中完成的呼吸作用提供，氮元素被该植物吸收后运送到叶肉细胞内可用于合成多种含氮的化合物，NADH是有氧呼吸的第一、二阶段产生的，在第三阶段与O2结合生成水，同时产生大量的ATP。
（2）根据题干信息分析可知，该实验是研究CO2浓度及施氮量对植物净光合速率的影响，实验的自变量是CO2浓度及施氮量，因变量是净光合速率。净光合速率较大有利于植物的生长。由图分析，高浓度CO2和200mg·kg−1施氮量植物生长最好。
（3）实验中进行多次测定后取平均值的目的是减少实验误差对实验结果的影响。
（4）探究实验需要获取总光合速率（总光合速率=净光合速率+呼吸速率），所以除需要在光照条件下测出净光合速率，还需要在黑暗条件下进行实验来测出呼吸速率，故还需要补充的实验的思路是在黑暗条件下重复上述实验，测出各组实验条件组合下植物的呼吸速率。
【分析】1、有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
2、真正光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率。