细胞呼吸和光合作用综合

[A级　新教材落实与巩固]

1．在我国西北地区，夏季日照时间长，昼夜温差大，那里出产的瓜果往往特别甜。这是因为(　D　)

A．白天光合作用减弱，晚上细胞呼吸微弱

B．白天光合作用微弱，晚上细胞呼吸强烈

C．白天光合作用旺盛，晚上细胞呼吸强烈

D．白天光合作用旺盛，晚上细胞呼吸微弱

【解析】西北地区昼夜温差大。白天温度高，光合作用旺盛，制造的有机物多；夜间温度低，呼吸作用弱，分解的有机物少，因此植物光合作用积累的有机物多于呼吸作用消耗的有机物，体内积累的有机物增多。所以西北地区昼夜温差大，瓜果特别甜，这是因为白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱，积累的糖分多。

2．光合作用过程中，三碳酸形成糖类以及水的分解所需要的能量分别来自(　D　)

A．细胞呼吸产生的ATP和光能

B．都是细胞呼吸产生的ATP

C．都是光反应产生的ATP

D．光反应产生的ATP、NADPH和光能

【解析】根据光合作用过程中的物质变化和能量变化可知，在光反应阶段中，色素吸收的光能可以用于水的光解和ATP的合成，因此水的分解所需能量来自光能；在碳反应过程中，三碳酸利用光反应提供的NADPH和ATP，被还原成糖类等有机物，因此三碳酸形成糖类所需能量来自光反应产生的ATP和NADPH。

3．绿色植物的叶肉细胞进行的光合作用和呼吸作用所对应的反应式如下：

反应式a：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6H2O＋6O2

反应式b：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量

分析反应式a和反应式b，下列相关叙述中正确的是(　D　)

A．两个生理过程均可产生NADH和NADPH

B．反应式a中H2O的分解需要ATP提供能量

C．反应式b中CO2中的氧来自C6H12O6和部分O2

D．在蓝细菌细胞中可同时发生反应式a和b

【解析】光合作用过程中产生NADPH，需氧呼吸过程中产生NADH，A错误；光反应过程中水的光解不需要消耗ATP，B错误；需氧呼吸第二阶段产生CO2，氧来自C6H12O6和水，C错误；蓝细菌含有藻蓝素和叶绿素，可进行光合作用，还能进行需氧呼吸，D正确。

4．如图是[H]随化合物在生物体内转移的过程，下面对其分析不正确的是(　C　)

A.①产生的[H]可在②过程中将三碳酸还原

B．[H]经⑤转移到水中，该过程需氧气参与

C．能形成ATP的过程有①②④⑤⑥⑦

D．长在向阳坡上的小麦比背阳坡上的小麦①过程旺盛

【解析】分析题图可知，①是光反应阶段，②是碳反应阶段，①产生的[H]可在②过程中将三碳酸还原，A正确；分析题图可知，⑤是需氧呼吸的第三阶段，[H]经⑤转移到水中，该过程需氧气参与，B正确；分析题图可知，能形成ATP的过程只有①⑤⑥，不是①②④⑤⑥⑦，C错误；分析题图可知，①是光反应阶段，向阳坡上比背阳坡上光照强，①过程旺盛，D正确。

5．下图为某高等植物细胞部分代谢的过程，下列有关叙述正确的是(　A　)

A.A过程是吸能反应，B过程是放能反应

B．植物进行A过程将会有NADPH生成

C．植物进行B过程时，有机物彻底氧化分解

D．温度升高，A和B过程反应速率都会下降

【解析】A过程需要消耗ATP，故为吸能反应，B过程伴随有ATP的合成，故为放能反应，A正确；A过程是光合作用碳反应过程，植物细胞进行A过程时，会发生NADPH→NADP＋的反应，B错误；B过程为细胞呼吸过程，如果植物细胞进行厌氧呼吸，则有机物不彻底氧化分解，C错误；温度升高影响酶的活性，因A和B过程的酶的最适温度未知，所以温度升高，A和B过程反应速率不一定下降，D错误。

6．叶绿体与线粒体是植物细胞内两种重要的细胞器，在光照条件下，它们各自产生的部分物质是可以循环利用的。下列有关叙述正确的是(　C　)

①线粒体产生的二氧化碳可进入叶绿体内被利用

②叶绿体中合成的葡萄糖可进入线粒体内直接被氧化分解

③叶绿体产生的氧气可进入线粒体内被利用

④线粒体产生的水可进入叶绿体内被利用

A．①②③    B．②③④

C．①③④    D．①②④

【解析】①线粒体产生的二氧化碳可以进入叶绿体参与光合作用，所以①描述正确； ②线粒体是需氧呼吸的主要场所，葡萄糖在细胞溶胶中分解成丙酮酸后才能进入线粒体被氧化分解，所以②描述错误；③叶绿体产生的氧气可以进入线粒体参与需氧呼吸，所以③描述正确； ④线粒体产生的水可以进入叶绿体参与光合作用的光反应阶段，所以④描述正确。

7．下列关于光合作用与细胞呼吸的描述，正确的是(　C　)

A．光合作用中没有物质的分解，细胞呼吸中没有物质的合成

B．光合作用和细胞呼吸过程都必须有双层膜细胞器的参与

C．细胞厌氧呼吸时，葡萄糖中的大部分能量留在乳酸或酒精中

D．根据光合作用释放的O2量，可以计算光合作用中有机物的制造量

【解析】光合作用中存在水的光解，细胞呼吸中伴随ATP的合成，A错误；蓝细菌属于原核生物，无线粒体和叶绿体，也能进行光合作用和需氧呼吸，B错误；细胞厌氧呼吸时，葡萄糖中的大部分能量没有被释放出来，还留在乳酸或酒精中，C正确；根据光合作用释放的O2量，可以计算光合作用中有机物的积累量，D错误。

8．如图为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之间的能量转化示意图，图中①～⑥代表物质，据图判断下列说法不正确的是(　C　)

A.①和⑤产生后在细胞中的主要分布位置不同

B．④转变成CO2的过程不全部发生在一种细胞器内

C．仅给植物饲喂C18O2，则植物所释放氧气只能是16O2

D．光能突然增强，可能会导致①/②值增大，而后该值下降最终趋于稳定

【解析】①⑤都表示ATP，其中①产生后用于碳反应中的三碳酸的还原，分布在叶绿体基质中，⑤用于生命活动的消耗，分布在细胞的需能部位，A正确；④葡萄糖转变成CO2的过程中第一阶段发生在细胞溶胶中，第二阶段发生在线粒体中，B正确；仅给植物提供C18O2，则植物产生的葡萄糖和水中会出现18O，一段时间后产生的HO用于光反应，可能会产生18O2，C错误；光能突然增强，导致光反应加快，短时间内生成大量ATP，因此可能会导致①与②比值增大，一段时间后会下降且最终趋于稳定，D正确。

9．图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题。

(1)甲图曲线中C点和E点(外界环境中CO2浓度变化为零)处，植株处于何种生理活动状态？

__细胞呼吸释放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量__。

(2)根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的__BF__段，其中光合作用强度最高的是__D__点，植株干重最大的是__E__点。

(3)乙图中FG段CO2吸收量逐渐减少是因为__光强度逐渐减弱__，以致光反应产生的__ATP__和__NADPH__逐渐减少，从而影响了碳反应的进行，使五碳糖数量减少，影响了CO2的固定。

(4)乙图曲线中间E点光合作用强度暂时降低，可能是因为 __温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应__。

【解析】本题主要考查影响光合作用的因素：CO2浓度、光强度，以及光合速率、呼吸速率和表观光合速率的关系(表观光合速率＝真正光合速率－呼吸速率)。首先，要认真看清坐标的含义，然后进行曲线分析；其次，要把光合作用和细胞呼吸联系起来考虑，并对两个生理过程进行的条件和时间进行分析，注意光合作用制造有机物的量与有机物总积累量之间的联系和区别；第三，乙图的E点CO2吸收量降低的机理，不仅要从外界因素的全天变化情况及此时的限制因素考虑，还要联系植株的其他生理活动进行思考。

[B级　素养养成与评价]

10．科研人员研究了温度对人工种植的蒲公英光合作用与呼吸作用的影响，其他条件相同且适宜，实验结果如下图所示：

据图分析，下列说法正确的是(　C　)

A．在光照条件下，30 ℃环境中蒲公英的实际光合速率比 25 ℃环境中小

B．昼夜时间相同且温度不变，则适合蒲公英生长的最适温度是 25 ℃

C．P 点时，叶表皮细胞产生 ATP 的场所为细胞溶胶和线粒体

D．一直处于光照条件下，P 点时蒲公英无法正常生长发育

【解析】实际光合速率等于净光合速率加上呼吸速率，30 ℃环境中蒲公英的实际光合速率为6.5 mg/h，25 ℃环境中蒲公英的实际光合速率为6 mg/h，A错误；昼夜时间相同且温度不变，则适合蒲公英生长的最适温度是 20 ℃，B错误；P点时，净光合速率大于0，蒲公英既进行光合作用，又进行细胞呼吸，但表皮细胞没有叶绿体，所以表皮细胞只进行细胞呼吸，产生ATP的场所是细胞溶胶和线粒体，C正确；一直处于光照条件下，P 点时蒲公英净光合速率大于0，蒲公英能正常生长发育，D错误。

11．如图表示某植物在其他条件均适宜时的总光合速率、呼吸速率与温度的关系。据此分析下列叙述错误的是(　A　)

A．该植物正常生长所需的温度范围约为0～40℃

B．总光合速率和净光合速率的最适温度不相同

C．光合作用相关的酶对温度的敏感性较细胞呼吸的酶更大

D．与a点相比，b点时叶绿体内的三碳酸合成速率明显增加

【解析】图中曲线反映了温度对总光合速率和呼吸速率的影响。根据净光合速率＝总光合速率－呼吸速率可知，植物正常生长的条件是净光合速率大于0，图中曲线显示在0～45 ℃范围内总光合速率大于呼吸速率，植物能正常生长，故A错误；根据分析可知，总光合速率最大时(相当于c点)的温度为30 ℃，净光合速率最大时(相当于b点)的温度约为25 ℃，即总光合速率和净光合速率的最适温度不相同，故B正确；酶对温度的敏感性是指当温度在一定范围内升高时，相应速率的变化量越大，说明其敏感性就越强，据图中曲线可知，温度在0～25 ℃时，光合速率的增加量较呼吸速率更明显，故C正确；b点温度较a点更适合光合作用的进行，即b点光合速率更高，b点时叶绿体内的三碳酸合成速率明显增加，故D正确。

12．将生长旺盛的某农作物植株培养在密闭、透光的玻璃钟罩内，在温度适宜且恒定的条件下，测得晴朗的一昼夜钟罩内CO2浓度变化曲线如图所示，以下分析正确的是(　B　)

A.a～b段随着光强度逐渐增加，光合作用速率逐渐下降

B．b～c段时，植物叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率

C．c～d段密闭钟罩内氧气含量充足，呼吸作用速率逐渐提高

D．d点后呼吸速率缓慢是因为温度较低而影响酶的活性

【解析】a～b段随着光强度逐渐增加，密闭钟罩中的CO2浓度逐渐降低，但减少的速率不变，说明光合作用速率不变，A错误；b～c段时，密闭钟罩内CO2浓度基本不变，说明植物的光合速率等于呼吸速率，但叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，B正确；c～d段密闭钟罩内CO2浓度增加，说明植物的光合速率小于呼吸速率，原因是光合速率逐渐降低；密闭钟罩内氧气含量开始时充足，呼吸速率较强，后逐渐减弱，C错误；题干明确了温度适宜恒定，所以d点后呼吸速率减慢不是温度引起的，而是密闭环境中氧气不足所致，D错误。

13．光呼吸途径的存在是植物进化的结果，它能保证自然状态下当环境变化导致气孔关闭时光合作用 原料的供应。光呼吸是植物在光的驱动下将光合产物氧化生成 CO2和水的一个生化过程，其和光合作用的关系如图所示的途径，下列说法错误的是(　D　)

A.“光呼吸”的发生必须要在有光的条件下，而“需氧呼吸”则无须在有光条件下

B．“光呼吸”消耗 ATP，而“细胞需氧呼吸”则产生 ATP

C.“光呼吸”产生的 CO2可以作为卡尔文循环的原料

D．“光呼吸”损耗掉的光合产物就是指糖类

【解析】光呼吸是植物在光的驱动下将光合产物氧化生成CO2和水的一个生化过程，所以“光呼吸”的发生必须要在有光的条件下，而“需氧呼吸”则无须在有光条件下，A正确；由题图可以看出，“光呼吸”需要消耗ATP，“细胞需氧呼吸”过程中会产生ATP用于其他生命活动，B正确；“光呼吸”产生的CO2可以作为卡尔文循环的原料，C正确；“光呼吸”需要消耗光合产物中的氧气，D错误。

14．下图表示在不同温度下，测定某植物叶片重量变化情况(均考虑为有机物的重量变化)的操作流程及结果，据图分析：

(1)该植物的呼吸速率可表示为__X__。

(2)该植物总光合速率可表示为__Y＋2X__。

(3)在13～16 ℃之间，随着温度的升高，实际光合作用__增加__(填“增加”“减少”或“先增加后减少”)。

(4)恒定在上述__14__℃__温度下，维持10小时光照，10小时黑暗，该植物叶片增重最多，增重了__30__ mg。

【解析】(1)(2)(3)从图分析可知，无光处理1 h叶片重量减少的量表示细胞呼吸消耗的有机物的量，该植物的呼吸速率可表示为X mg/h，光照处理1 h重量增加的量表示净光合作用积累的有机物的量，即X＋Y代表净光合速率，Y＋2X代表实际光合速率。13～16 ℃之间，随着温度的升高，细胞呼吸强度增强，真正光合作用分别为4 mg，7 mg，8 mg，9 mg，所以是持续增加。(4)在题图所

示实验中，若先给予1小时黑暗处理，后1小时光照，该植物叶片增重最多，则净光合速率－呼吸速率的差值最大，而X代表呼吸速率，Y＋X代表净光合速率，则要求Y最大时，即温度14 ℃；若只是持续给予10小时光照，则该温度下，每小时的净光合速率＝Y＋X＝3＋2＝5 mg，因此该植物叶片增重5×10－2×10＝30 mg。

15．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。请据图回答下列问题：

(1)在开始检测后的200 s内，拟南芥叶肉细胞利用光能分解水，产生__还原氢(或NADPH)__，用于还原三碳酸。植物体内五碳糖与CO2结合，形成三碳酸，这个过程叫__CO2的固定__。

(2)图中显示，拟南芥叶片在照光条件下，CO2吸收量在0.2～0.6 μmol·m－2·s－1范围内，在300 s时CO2释放量达到2.2 μmol·m－2·s－1。由此得出，叶片的总(真实)光合速率大约是__2.4～2.8__μmol·m－2·s－1。(本小题所填数值保留到小数点后一位)。

(3)从图中还可看出，在转入黑暗条件下100 s以后，叶片的CO2释放量__逐渐减少__，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。

【解析】(1)在开始检测后的200 s内的光照条件下，拟南芥叶肉细胞利用光能将水光解为氧气、NADPH和ATP，其中NADPH和ATP 参与碳反应三碳酸的还原。碳反应中CO2和五碳糖结合形成三碳酸，这个过程叫作CO2的固定。在实验的整个过程中，叶片可通过细胞呼吸消耗有机物。(2)据图分析，拟南芥叶片在光照条件下进行光合作用，CO2吸收量在0.2～0.6 μmol·m－2·s－1范围内，在300 s时拟南芥只进行细胞呼吸，所以CO2释放量达到2.2 μmol·m－2·s－1。真正光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸作用速率＝(0.2～0.6)＋2.2＝2.4～2.8 μmol·m－2·s－1。(3)据图分析，在转入黑暗条件下100 s以后，叶片的CO2释放速率逐渐减少并趋于稳定，叶片中可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。