2023届高考生物二轮复习细胞呼吸和光合作用学案

这是一份2023届高考生物二轮复习细胞呼吸和光合作用学案，共34页。

第4讲　细胞呼吸和光合作用



1．(必修1 P92科学方法)对比实验是设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，也叫相互对照实验。
2．(必修1 P94相关信息)1 mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中，近69%的能量都以热能的形式散失了。人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。
3．(必修1 P94小字内容)细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
4．(必修1 P96拓展应用1)松土透气可以使农作物根部细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进农作物生长，吸收更多的CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的CO2，也有可能导致局部大气CO2浓度上升。松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。
5．(必修1 P99学科交叉)可见光的波长是400～760 nm。不同波长的光，颜色不同。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。
6．(必修1 P102思考·讨论2)希尔的实验是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，说明水的光解是相对独立的反应阶段。
7．(必修1 P103相关信息)水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。
8．(必修1 P104相关信息)C3是指三碳化合物——3­磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖­1,5­二磷酸(RuBP)。
9．(必修1 P104相关信息)光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再经过韧皮部运输到植株各处。
10．(必修1 P104正文)在光反应阶段，光能转化成ATP和NADPH中的化学能；ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。
11．(必修1 P106小字部分)生活在土壤中的硝化细菌，能将土壤中的氨(NH3)氧化成亚硝酸(HNO2)，进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO3)。这两个化学反应中释放出的化学能，就被硝化细菌用来将CO2和H2O合成糖类。这些糖类就可以供硝化细菌维持自身的生命活动。

1．有氧呼吸过程中葡萄糖中能量的去向为_______________________________________ _____________________________________________。
提示：大部分以热能的形式散失，少部分转化为ATP中活跃的化学能
2．光照停止后，植物的光反应立即停止，但暗反应没有立即停止，原因是________________________________________________________________________。
提示：光反应已经产生的ATP和NADPH还可以供暗反应利用一小段时间
3．给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是________________________________________________________________________。
提示：有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了HO，有氧呼吸第二阶段利用HO生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物(CHO)
4．在温室大棚生产中，大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量，道理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
提示：农家肥中的有机物被微生物分解产生无机盐和CO2，CO2和无机盐被作物利用，提高大棚作物的产量
5．土壤板结时光合速率下降的原因是___________________________________________ _______________________________________________________________________________。
提示：土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞呼吸产生的ATP减少，影响了矿质元素的吸收，从而影响了光合色素和酶的合成，光合作用减弱
6．农业生产上，“正其行，通其风”的道理是__________________________________ _______________________________________________________________________________。
提示：“正其行”能增大植物的光合作用面积。“通其风”能增加空气流通，增加O2和CO2的利用率，以此提高植物的光合作用强度，从而促进作物生长

考点1　光合作用和细胞呼吸的过程
[核心整合]
1．光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系

2．光合作用和细胞呼吸过程中物质和能量的转化
(1)物质转化



(2)能量转化

3．改变条件后，C3、C5、NADPH、ATP的含量及(CH2O)合成量变化
分析光照强度和二氧化碳浓度突然改变后，C3、C5、NADPH、ATP、ADP、NADP＋的含量及(CH2O)合成量的动态变化时要将光反应和暗反应过程结合起来分析，从具体的反应过程提炼出模型：“来路→某物质→去路”，通过分析其来路和去路的变化来确定含量变化。
下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：


[素养提升]
1．科研人员向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质，在适宜条件下进行闪光实验。结果如下图：

(1)叶绿体悬浮液中加入的必要物质有哪些？
(2)据图推测，光照总时间和实验时间相同的情况下，闪光照射的光合作用合成有机物的量与连续光照下的光合作用合成有机物的量相同吗？说明理由。
提示：(1)NADP＋、Pi(磷酸)、ADP。
(2)不相同，光照总时间和实验时间相同的情况下，闪光照射的光合作用合成有机物的量较多。因为闪光照射，暗反应更能充分利用光反应提供的NADPH和ATP。
2．为验证酵母菌细胞中线粒体对相关物质的利用情况，现从酵母菌细胞中分离得到的具有活性的线粒体为实验材料进行如下实验。
组别
步骤一
步骤二
步骤三
1
加入线粒体
加入葡萄糖
加入溴麝香草酚蓝溶液，一段时间后观察溶液颜色的变化情况
2
加入线粒体
加入丙酮酸
(1)从酵母菌细胞中分离得到线粒体常用的实验方法是什么？
(2)请预期两组实验的实验结果，并简述判断理由。
提示：(1)差速离心法。
(2)第1组溶液为蓝色，第2组溶液颜色由蓝变绿再变黄(或由蓝变绿或由蓝变黄)，第1组中由于葡萄糖不能进入线粒体被利用，所以无CO2生成，第2组丙酮酸可进入线粒体被利用，生成CO2。
[题组集训]
题组一　光合作用与细胞呼吸的过程分析
1．(2022·山东卷)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核甘酸等。下列说法错误的是(　　)
A．磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
解析　C　根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供原材料，而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，A正确；有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；正常生理条件下，只有10%～25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，例如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物，还会追踪到参与其他代谢反应的产物，C错误；受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。
2．(2021·广东卷)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是(　　)
A．Rubisco存在于细胞质基质中
B．激活Rubisco需要黑暗条件
C．Rubisco催化CO2固定需要ATP
D．Rubisco催化C5和CO2结合
解析　D　Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误；暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的酶Rubisco的激活对光无要求，B错误；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C错误；Rubisco催化二氧化碳的固定，即C5和CO2结合生成C3的过程，D正确。
3．(2022·济宁一模)蔗糖和淀粉是绿色植物光合作用的主要产物，二者都由卡尔文循环中产生的丙糖磷酸转化而成，简要的合成过程如图所示。叶绿体膜上的磷酸转运体(TPT)在将丙糖磷酸运到细胞质基质的同时将无机磷酸(Pi)运入叶绿体，且这种转运严格遵循1∶1反向交换原则。ADPG焦磷酸化酶是调节淀粉生物合成途径的主要酶，此酶的活性与3­磷酸甘油酸密切相关，白天3­磷酸甘油酸形成较多。回答下列问题。

(1)图中叶肉细胞的________中产生的________(选填光合作用主要产物)是植物体内长距离运输的糖类物质。
(2)NADPH在1,3­二磷酸甘油酸转化为丙糖磷酸的反应中的作用是________；当光照强度突然降低时，叶绿体基质中RuBP的含量短时间内将________。
(3)实验研究发现，其他条件适宜的情况下，植物在白天时叶绿体中淀粉合成活跃，而蔗糖合成较少，其原因是_______________________________________________________。
(4)适当给马铃薯增施含磷的肥料可以提高产量，试根据题干信息分析原因________________________________________________________________________。
解析　(1)图中叶肉细胞的细胞质基质中产生的蔗糖是植物体内长距离运输的糖类物质。(2)NADPH在1,3­二磷酸甘油酸转化为丙糖磷酸的反应中的作用是提供能量并作还原剂；当光照强度突然降低时，光反应产生的ATP和NADPH减少，还原产生的丙糖磷酸减少，再生成RuBP的含量短时间内将降低。(3)实验研究发现，其他条件适宜的情况下，植物在白天时叶绿体中淀粉合成活跃，而蔗糖合成较少，据图分析，其可能原因是白天3­磷酸甘油酸形成较多，激活ADPG焦磷酸化酶的活性，丙糖磷酸更多用于淀粉的生成。(4)适当给马铃薯增施含磷的肥料可以提高产量，根据题干信息，其原因可能是增施含磷的肥料，有利于马铃薯光合作用产生蔗糖，进一步运输到块茎储存起来，增加产量。
答案　(1)细胞质基质　蔗糖　(2)提供能量并作还原剂　降低
(3)白天3­磷酸甘油酸形成较多，激活ADPG焦磷酸化酶的活性，丙糖磷酸更多用于淀粉的生成
(4)增施含磷的肥料，有利于马铃薯光合作用产生蔗糖，进一步运输到块茎储存起来，增加产量
题组二　辨析条件骤变引起代谢过程中物质含量的变化
4．某研究小组将水稻叶片置于一密闭、恒温的透明玻璃容器内，在不同的处理条件下，测得容器内氧气量的变化如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A．在M点后短时间内，叶片细胞内C3的量增加
B．在N点时，水稻叶片光合作用停止，密闭容器内氧气量不再增加
C．5～15 min内该容器内氧气量增加的速率逐渐减小的限制因素是光照强度
D．若0～15 min内水稻叶片呼吸速率稳定，则其光合作用产生6×10－7 mol氧气
解析　D　M点后短时间内，C3的还原开始，C5合成增加，叶片细胞内C3的量减少，C5的量增加，A错误；N点时，水稻叶片光合作用强度等于细胞呼吸强度，密闭容器内氧气量不再增加，B错误；5～15 min内该容器内氧气量增加的速率逐渐减小的原因是容器内二氧化碳不断被消耗，抑制了光反应的进行，导致氧气的释放速率减小，C错误；根据题意可知5 min内细胞呼吸消耗的氧气量为5×10－7－4×10－7＝1×10－7 mol ,5～15 min释放的氧气量为8×10－7－4×10－7＝4×10－7 mol ，若0～15 min内水稻叶片呼吸速率稳定，则总光合作用产生的氧气量为4×10－7＋2×1×10－7＝6×10－7 mol ，D正确。
5．(2022·山东卷)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
分组
处理
甲
清水
乙
BR
丙
BR＋L

(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是________。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有____________________、________________________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是________________________________________________________。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过______________________发挥作用。
解析　该实验探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，自变量是对幼苗不同的处理，因变量为光合作用强度，由曲线可知，BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来减弱光抑制现象。
(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。
(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的含量、温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生的氧气速率增强。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。
答案　(1)蓝紫光　(2)五碳化合物供应不足
CO2供应不足　强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生的氧气速率增强
(3)减弱　促进光反应关键蛋白的合成
考点2　光合作用和细胞呼吸的影响因素分析
[核心整合]
1．影响细胞呼吸的因素的相关曲线


2．影响光合作用的因素的相关曲线



3．光合作用曲线中特殊点含义及移动情况分析

(1)曲线中特殊点含义分析
①A点：只进行细胞呼吸。AB段：光合速率小于呼吸速率。B点以后：光合速率大于呼吸速率。
②B点：光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用。
③C点：光饱和点(光合速率达到最大时的最低光照强度)，继续增加光照强度，光合作用强度不再增加。
④D点的含义：达到光饱和点C时，该植物吸收CO2的速率。
(2)曲线中的“关键点”移动
①细胞呼吸对应点(图中A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。
②光补偿点(图中B点)的移动
细胞呼吸速率提高，其他条件不变时，光补偿点右移，反之左移。
细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点右移，反之左移。
③光饱和点(图中C点)和D点的移动：其他相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。
4．聚焦自然环境及密闭容器中植物一昼夜气体变化曲线
(1)自然环境中一昼夜植物光合作用变化曲线

①a点：凌晨低温，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。
②开始进行光合作用的点：b点；结束光合作用的点：m点。
③光合速率与呼吸速率相等的点：c、h点；有机物积累量最大的点：h点。
④de段下降的原因是气孔关闭，CO2吸收量减少，fh段下降的原因是光照强度减弱。
(2)密闭容器中一昼夜CO2和O2含量的变化曲线

①光合速率等于呼吸速率的点：C、E点。
②若图1中N点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。
③若图2中N点低于虚线，该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中O2浓度减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。
[素养提升]
1．生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点和光补偿点如何变化，原因是什么？
提示：光饱和点降低，因为CO2浓度降低时，暗反应的强度降低，所需要的ATP和NADPH减少。光补偿点升高，因为在合成有机物的量不变时，CO2浓度降低，所需要的光照强度增大。
2．在农业生产上，农作物的种植密度过大时，农作物的产量反而会降低，原因是什么？
提示：农作物的种植密度过大时，会造成农作物的下部的叶片通风和透光度低，下部的叶片因光照强度和CO2浓度低，光合速率降低，而作物种植密度大又造成整体上作物的细胞呼吸强度的增大，因此作物的净光合速率降低。
3．研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2＋的培养液中，其他条件相同且适宜。一段时间后，持续提供14C标记的CO2进行光合作用，然后检测并比较14C标记的有机化合物的量。
(1)该实验的目的是什么？
(2)B组14C标记的(CH2O)的量比A组低，原因是什么？
提示：(1)探究Mg2＋对植物光合作用的影响。
(2)缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，光反应产生的NADPH和ATP不足，C3的还原减少，形成的(CH2O)减少。
4．研究发现温度和光照都会影响叶绿素的合成，请写出探究温度和光照影响叶绿素合成的实验设计思路。
提示：选取相同的某种植物的叶片平均分为四组，分别进行光照和室温、光照和低温、黑暗和室温、黑暗和低温处理，一段时间后，检测叶绿素含量。
[题组集训]
题组一　环境因素对细胞呼吸和光合作用的影响的分析
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
解析　D　初期容器内CO2浓度较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2浓度下降，O2浓度上升，A错误；根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2浓度下降，所以说明植物光合作用大于呼吸作用，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
2．(2022·菏泽一模)在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中四种主要乔木幼苗叶片的生理指标(如表)。下列分析正确的是
物种指标
构树
刺槐
香樟
胡颓子
光补偿点/klx
6
4
1.8
1.1
光饱和点/klx
13
9
3.5
2.6
A.光照强度为1.1 klx时，胡颓子的幼苗的净光合速率小于零
B．光照强度为10 klx时，影响构树和刺槐幼苗光合速率的环境因素都有光照强度和CO2浓度
C．若将光照强度突然由2 klx增加到3 klx，香樟幼苗叶绿体中的CO2会增加
D．光照强度大于13 klx时，构树幼苗光合作用固定的CO2全部来自外界
解析　A　光照强度为1.1 klx时，胡颓子幼苗叶片到达光补偿点，此时叶片的光合速率等于呼吸速率，但由于幼苗中有部分细胞不能进行光合作用，而且还要进行呼吸作用，因此整个幼苗的净光合速率小于零，A正确；光照强度为10 klx时，构树还没有达到光饱和点，此时影响构树的环境因素主要是光照强度，而光照强度为10 klx时，刺槐已经达到光饱和点，此时影响刺槐的环境因素主要是CO2浓度，B错误；若将光照强度突然由2 klx增加到3 klx，香樟幼苗的光合速率增加，吸收更多的CO2，因此其叶绿体中的CO2会减少，C错误；光照强度大于13 klx时，构树幼苗光合作用固定的CO2部分来自自身呼吸，部分来自外界，D错误。
3．(2022·泰安一模)以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。另外，以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对该绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图2。

(1)高等植物绿叶中含有多种光合色素，常用纸层析方法分离，其原理是________。光合色素吸收的光能转化为________中的化学能，可用于碳反应中________的还原。
(2)图1中，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是________。卡尔文循环中涉及从C5到C3再到C5的循环，叶绿体中C5的浓度是：蓝光照射________(填“大于”“等于”或“小于”)红光照射。
(3)光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时________(填“是”或“不是”)相等的，原因是_________________________________________________。
解析　(1)各种色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢，所以常用纸层析法分离光合色素。光合色素吸收的光能通过光反应过程转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，用于碳反应中C3的还原，将能量转移到有机物中。(2)据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是蓝光照射下气孔导度大，光合速率大，消耗的二氧化碳多，说明对CO2的利用率更高。据图可知，蓝光照射下气孔导度大，光合速率大，C3还原形成C5和(CH2O)更多，因此叶绿体中C5的浓度更高。(3)图中虚线表示净光合速率，实线表示呼吸速率，实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物为3.0＋3.5＝6.5 mg/h,30 ℃时光合作用制造的有机物为3.5＋3.0＝6.5 mg/h，所以光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等。
答案　(1)不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开　ATP和NADPH　三碳化合物(C3或3­磷酸甘油酸)
(2)光合速率大，消耗的二氧化碳多　大于
(3)是　光合作用制造的有机物的量可用光照下CO2的吸收量与黑暗下的CO2释放量的和表示，两个温度条件下，二者的和相等(均为6.5 mg/h )
题组二　环境因素影响细胞呼吸和光合作用的生产应用
4．(2021·湖南卷)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是(　　)
A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用
解析　B　南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40 ℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A正确；种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库贮藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长，B错误；油料作物种子中含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时细胞呼吸需要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C正确；柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件，D正确。
5．(2022·衡水中学检测)某课题组测定了某植物单个叶片和一枝条(上有多个叶片)光合速率，结果如下图所示。请回答下列问题：

(1)光照强度小于A点对应光照强度时，该叶片光合速率________呼吸速率，有机物含量________，不利于植物生长。
(2)C点对应光照强度比A点高，且两者差值随着种植密度或枝叶密集度增大而________(填“增大”“减小”或“不变”)，这主要是因为_____________________________ ___________________________________________________。
因此在农业生产中可________________________(填两种具体措施)以提高作物产量。
(3)光照强度大于B点对应光照强度后，限制单个叶片光合速率的环境因素主要是____________。因此在农业生产中可________________________(填两种具体措施)以提高作物产量。
解析　(1)光照强度小于A点对应光照强度，叶片的光合速率小于呼吸速率，有机物消耗量大于产生量，含量减少。(2)由于种植密度大或枝叶太密集，叶片之间相互遮挡，使有效光照减少，因此单叶的光补偿点小于枝叶。在农业生产上不能种植过密(合理密植)和进行枝叶修剪，从而减少作物光合部位处于光补偿点以下的情况，提高产量。(3)曲线在B点后光合速率不再进一步提高，原因是受到环境CO2浓度和温度等因素的影响。在农业生产上保证通风良好、在大棚中种植能减少CO2浓度和温度对于光合作用的制约。
答案　(1)小于　减少
(2)增大　叶片相互遮挡，使有效光照减少　合理密植，修剪枝叶(其他合理答案也可)
(3)CO2浓度、温度　正其行、通其风；在温室大棚里种植等(其他合理答案也可)
题组三　环境因素影响光合作用的实验探究及分析
6．(2022·山东实验中学一模)在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机盐对植物生长发育的影响，科研小组进行了不同的盐浓度对植物最大光合速率和呼吸速率影响的实验，结果见下表。下列有关实验结果的分析，正确的是(　　)
盐浓度/
(mmol·L－1)
最大光合速
率/(μmmol
CO2·m2·s－1)
呼吸速率/
(μmmol CO2
·m2·s－1)
0(对照)
31.65
1.44
100(低盐)
36.59
1.37
500(中盐)
31.75
1.59
900(高盐)
14.45
2.63
A.对照组的植物应该培养在蒸馏水中
B．植物的呼吸速率是通过根细胞呼吸作用产生的CO2量来测定
C．与对照组相比，植物在低盐条件下产生和消耗的有机物更多
D．高盐条件下植物细胞失水，气孔关闭，导致最大光合速率下降
解析　D　对照组培养液除了要含蒸馏水外，还需要添加其他的生命活动所必需的无机盐，A错误；植物的呼吸速率应该是测定整株植物，即所有细胞的呼吸速率，而不是只是测定根细胞的呼吸速率，B错误；在低盐条件下，植物的最大光合速率比对照组大，而呼吸速率比对照组小，产生有机物更多，而消耗的有机物更少，C错误；高盐条件下，植物的最大光合速率下降，可能是因为外界溶液的浓度过高，使植物细胞失水，从而使气孔关闭，CO2吸收减少，D正确。
7．(2022·青岛一模)研究者以3个品种的马铃薯(Q9、NB1、G2)为材料，研究不同光周期处理对马铃薯产量的影响。对光周期的控制共设置3组实验，分别为16 h～8 h组(长日照)、12 h～12 h组(中日照)、8 h～16 h组(短日照)，发现中日照和短日照处理组有块茎生成，结果如下图所示，光照处理时光照强度为4 μmol (m－2·s－1)，温度为20～27 ℃。

(1)上图实验结果表明，平均单株产量受到光周期影响程度相对较低的品种是________；单位时间内平均单株产量增量最高的实验组和时间段为________。
(2)进一步实验表明，马铃薯的叶绿素含量大致表现为随光周期的光照时间减少而降低。请结合上述实验结果分析，同一品种马铃薯的平均单株产量存在差异的可能原因有哪些？(至少答出两点)___________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若要进一步研究不同CO2浓度对马铃薯叶片光合速率的影响，并尽量避免有机物的输出对实验结果的影响，应该选择上述3组实验中________组的植株为实验材料。对照组叶片遮光处理，10 h后检测到叶片的干物质减少量为A mg；某实验组10 h后检测到叶片的干物质增加量为B mg，实验叶片的面积为C cm2，则该组的光合速率可以表示为________。
(4)马铃薯钾含量丰富，是人类饮食中钾的重要来源。研究者通过田间实验研究不同钾肥(氯化钾、硫酸钾)及二者混合使用对马铃薯产量的影响。实验前，要对土壤进行________测定，各个实验组之间要保证________是相同的，并与对照组保持无关变量一致。
解析　(1)题图实验结果表明，Q9品种的平均单株产量受到光周期影响程度相对较低；中日照组NB1在处理45～60 d期间单位时间内平均单株产量增量最高。(2)进一步实验表明，马铃薯的叶绿素含量大致表现为随光周期的光照时间减少而降低。由于叶绿素是光合色素，其在光合作用的光反应过程中起着吸收、传递和转化光能的作用，因此，同一品种马铃薯的平均单株产量存在差异的可能原因表现在随光周期的光照时间减少，叶绿素含量降低，吸收和转化光能减少，光合速率降低；同时光照时间减少，呼吸作用的有机物消耗也会增多，因而单株产量会随着光周期的光照时间减少而降低。(3)若要进一步研究不同CO2浓度对马铃薯叶片光合速率的影响，为了尽量避免有机物的输出对实验结果的影响，应该选择上述3组实验中长日照(16 h～8 h)组的植株为实验材料，因为该实验组没有块茎生成，避免了有机物的输出。对照组叶片遮光处理，10 h后检测到叶片的干物质减少量为A mg，此时检测的是10小时的呼吸消耗；某实验组10 h后检测到叶片的干物质增加量为B mg，该值代表的是10小时有机物的增加量，实验叶片的面积为C cm2，则该组的光合速率可以表示为(A＋B)÷10÷C＝ mg/(h·cm2)。(4)马铃薯钾含量丰富，是人类饮食中钾的重要来源。研究者通过田间实验研究不同钾肥(氯化钾、硫酸钾)及二者混合使用对马铃薯产量的影响。为了排除土壤自身含有的钾量的干扰，实验前，要对土壤进行钾含量(肥力)测定，各个实验组之间要保证钾的使用量是相同的，即保持无关变量相同且一致，本实验的自变量是钾肥种类的不同，因变量是产量的变化。
答案　(1)Q9　中日照组NB1在处理45～60 d期间
(2)随光周期的光照时间减少，叶绿素含量降低，吸收和转化光能减少，光合速率降低；非光照时间不同，呼吸作用的有机物消耗情况不同；不同光周期下有机物的运输和储存情况不同等
(3)长日照(16 h～8 h)　 mg/(h·cm2)
(4)钾含量(肥力)　钾的使用量
8．(2022·潍坊期末)光合作用增效剂是一种植物生长调节剂，有利于增强农作物的光合作用，提高产量。研究人员分别对大田中拔节期的玉米喷洒了浓度为450 g/hm2(A)、675 g/hm2(B)、900 g/hm2(C)的光合作用增效剂溶液和清水(CK)，定期检测并记录。图1为各组玉米产量的统计结果，图2为喷洒后各组植株不同阶段叶片中叶绿素的含量。


(1)不同浓度的光合作用增效剂喷洒于大田中拔节期的玉米后，从产量上分析，增产效果最好的浓度是________ g/hm2；从结果统计________(填“能”或“不能”)判断植物光合作用增效剂具有两重性，理由是__________________________________________________。
(2)光合作用增效剂可增强生长期玉米的光合效率，请根据实验结果分析，其作用机理可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)据图分析，在喷洒光合作用增效剂________天时，其作用效果最佳；成熟期叶片中叶绿素因发生降解而含量下降，而喷洒光合作用增效剂的玉米叶绿素的含量仍明显高于对照组，说明光合作用增效剂另一个作用是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析　(1)由图1分析可知，喷洒了B浓度的光合作用增效剂溶液的玉米产量最高，因此增产效果最好的浓度是675 g/hm2。与对照组相比，喷洒不同浓度光合作用增效剂的玉米产量均增加，因此该实验不能说明植物光合作用增效剂具有两重性。(2)据图2分析可知，光合作用增效剂可通过增加叶片中叶绿素的含量，提高光反应效率，进而提高暗反应效率，使光合效率提高。(3)据图2分析可知，在喷洒光合作用增效剂25天时，叶片中叶绿素的含量最高，作用效果最佳。成熟期叶片中叶绿素发生降解，但喷洒光合作用增效剂的实验组叶绿素的含量明显高于对照组，说明光合作用增效剂可以延缓叶绿素的降解。
答案　(1)675　不能　与对照组相比，喷洒不同浓度光合作用增效剂的玉米均增产
(2)光合作用增效剂可通过增加叶片中叶绿素的含量，提高光反应速率，进而提高暗反应速率，光合效率提高　(3)25　延缓叶绿素的降解
考点3　光合速率和细胞呼吸速率的测定与分析
[核心整合]
1．通过液滴移动测定光合速率和呼吸速率
(1)测定装置

(2)测定方法及解读
①测定呼吸速率(装置甲)
a．装置甲烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。
b．玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用的干扰。
c．置于适宜温度环境中。
d．红色液滴向左移动(装置甲单位时间内向左移动距离代表呼吸速率)。
②测定净光合速率(装置乙)
a．装置乙烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。
b．必须给予较强光照处理，且温度适宜。
c．红色液滴向右移动(装置乙单位时间内向右移动距离代表净光合速率)。
③根据“总(真正)光合速率＝呼吸速率＋净光合速率”可计算得到总(真正)光合速率。
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．黑白瓶法测水生植物的光合速率
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，题中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：

3．“半叶法”(叶圆片法)测定光合作用有机物的产生量
“半叶法”原理是将对称叶片一部分(如图A区)遮光，另一部分(如图B区)不做处理，并采用适当方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡烫伤等)阻止两部分的物质和能量转移，在适宜光照下照射N小时后，在A、B区对应部分用打孔器打下相同面积的叶圆片，烘干称重，分别为MA、MB，则可计算出该叶片的光合作用强度，即M＝MB－MA，M即为B区叶圆片在N小时内光合作用合成的有机物总量。

4．“叶片上浮法”探究环境因素对光合作用强度的影响
利用“真空渗入法”排出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。
[素养提升]
1．现有载有水绵和好氧型细菌的临时装片、红光源和绿光源，请设计实验验证植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率，简要写出实验方案和预期实验结果与结论。
提示：实验设计思路：将临时装片置于没有空气的黑暗环境中，分别用同等强度的红光束和绿光束照射水绵。
预期结果：好氧型细菌更多聚集在红光束照射的部位，证明植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率。
2．研究表明，钙(CaCl2)与脱落酸(ABA)都能提高棉花的抗旱能力，并且混合使用效果更佳，请简要写出证明该观点的实验设计思路。
提示：实验设计思路：在干旱条件下分别用清水、CaCl2、ABA及CaCl2和ABA的混合物处理棉花，测量并比较四种情况下的净光合速率大小。
[题组集训]
题组　光合速率和呼吸速率的测定
1．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，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜(白天12 h、夜晚12 h)后取出玻璃瓶，分别测定乙、丙两瓶中的氧气含量，结果如表(不考虑化能合成作用及水深对温度的影响)。下列有关分析合理的是(　　)
分组
透光玻璃瓶甲
透光玻璃瓶乙
不透光玻璃瓶丙
含氧量/mg
4.9
5.6
3.8
A.根据实验的结果无法计算出植物的实际光合速率
B．乙瓶中的植物一昼夜通过光合作用产生了0.7 mg的氧气
C．白天正午时刻乙瓶中植物的叶肉细胞产生ATP最快的场所是线粒体内膜
D．如果丙瓶放在水深1 m处进行实验，则丙瓶的含氧量较0.5 m处基本不变
解析　D　根据甲瓶、丙瓶可以计算出植物的呼吸速率，根据甲瓶、乙瓶可以计算出植物的净光合速率，二者相加就是实际光合速率，A错误；乙瓶中的植物一昼夜增加的氧气量是0.7 mg，实际通过光合作用产生的氧气量需加上一昼夜呼吸消耗的氧气量，B错误；白天正午时刻乙瓶中的植物光合速率大于呼吸速率，所以产生ATP最多的场所是叶绿体类囊体薄膜，C错误；丙玻璃瓶不透光，所以该瓶不受光照强度的影响，瓶子放在更深处光照强度会降低，但不影响丙瓶的细胞呼吸，所以丙瓶中的含氧量基本不变，D正确。
2．某生物兴趣小组利用下图所示的实验装置来探究绿色植物的生理作用。据此回答下列问题：

(1)若要探究植物细胞呼吸的类型，选取的实验装置有________________________，为使实验结果更科学，还需设置________________________。若实验中对照组的红色液滴静止不动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则观察到的实验现象是__________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)若要验证CO2是植物光合作用的必需原料，选取的最佳实验装置是________，实验中给植物提供C18O2后，在玻璃罩内检测到含18O的氧气，其产生的途径为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析　(1)若要探究植物细胞呼吸的类型，选取的实验装置有装置一和装置二，为使实验结果更科学，还需设置没有植物(或灭活植物)的对照实验，排除物理因素的影响。若实验中对照组的红色液滴静止不动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则装置一烧杯中盛放NaOH溶液，能够吸收细胞呼吸产生的二氧化碳，有氧呼吸消耗氧气，则红色液滴向左移；装置二烧杯中盛放蒸馏水，不能吸收二氧化碳，植物有氧呼吸消耗的氧气量小于细胞呼吸产生的二氧化碳量，则红色液滴右移。(2)装置一烧杯中盛放NaOH溶液，能够吸收细胞呼吸产生的二氧化碳；装置三烧杯中盛放CO2缓冲液，可以为光合作用提供二氧化碳。因此若要验证CO2是植物光合作用的必需原料，选取的最佳实验装置是装置一和装置三。实验中给植物提供C18O2后，在玻璃罩内18O的去路是6C18O2＋12H2OC6HO6＋6O2＋6HO，其中产物HO又作为光反应的原料，在水的光解中产生18O2。
答案　(1)装置一和装置二　对照实验　装置一红色液滴左移、装置二红色液滴右移　
(2)装置一和装置三　C18O2 18O2(或：C18O2参与光合作用暗反应产生，参与光反应产生18O2)
3．如图表示在不同温度下，测定某1 cm2植物叶片质量(mg)变化情况(均考虑为有机物的质量变化)的操作流程及结果，据图分析回答下列问题：

(1)由操作流程图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为______ mg·cm－2·h－1(用图中字母表示)，实际光合速率可表示为______ mg·cm－2·h－1(用图中字母表示)。
(2)由实验结果图分析，恒定在上述________ ℃下，维持12 h光照，12 h黑暗，该1 cm2植物叶片增重最多，增重了________ mg。
解析　(1)由操作流程图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X mg·cm－2·h－1，而单位时间光照下叶片重量的增加量表示的是净光合速率，故光照1小时真正(总)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝M＋Y－(M－X)＋X＝Y＋2X mg·cm－2·h－1。(2)从实验结果图可以看出，在14 ℃下，维持12 h光照，12 h黑暗，该植物叶片增重最多，则该叶片增重＝光合作用产生的有机物量－细胞呼吸消耗的有机物量＝(3＋2×2)×12－2×24＝36 mg。
答案　(1)X　Y＋2X　(2)14　36
限时训练(4)　细胞呼吸和光合作用
(建议用时：30分钟)
一、单项选择题
1．(2022·江苏百校联考)菜粉蝶幼虫细胞中的NADH脱氢酶(一种催化[H]与氧反应的酶)对广泛存在于植物的根皮部中的鱼藤酮十分敏感。生产上常利用鱼藤酮来防治害虫。下列有关叙述正确的是(　　)
A．NADH脱氢酶分布在菜粉蝶幼虫细胞的线粒体的基质中
B．鱼藤酮主要抑制菜粉蝶幼虫细胞有氧呼吸的第三阶段
C．鱼藤酮也会对植物的根皮部细胞产生很强的毒害作用
D．鱼藤酮可抑制菜粉蝶幼虫细胞中的丙酮酸形成CO2和[H]
解析　B　NADH脱氢酶催化[H]与氧反应属于有氧呼吸的第三阶段，因此该酶分布在线粒体的内膜上，A项错误，B项正确；菜粉蝶幼虫细胞中的NADH脱氢酶对植物的根皮部中的鱼藤酮十分敏感，植物细胞中的鱼藤酮对植物细胞没有不利影响，C项错误；鱼藤酮抑制菜粉蝶幼虫细胞有氧呼吸的第三阶段，不抑制第二阶段，D项错误。
2．(2022·河北十校联考)光合作用和呼吸作用是植物细胞内两个重要的代谢过程，下列叙述正确的是(　　)
A．光合作用的反应都在叶绿体中进行，呼吸作用的反应都在线粒体中进行
B．光合作用可以产生还原型辅酶Ⅰ，呼吸作用可以产生还原型辅酶Ⅱ
C．光合作用产生的O2可以供给呼吸作用，呼吸作用产生的CO2也可用于光合作用
D．光合作用只有合成反应，没有分解反应；呼吸作用只有分解反应，没有合成反应
解析　C　真核细胞的光合作用都在叶绿体内部进行，呼吸作用主要在线粒体中进行，细胞质基质中可以进行有氧呼吸的第一阶段，A错误；光合作用可以产生还原型辅酶Ⅱ，呼吸作用可以产生还原型辅酶Ⅰ，B错误；光合作用产生的氧气可以穿过叶绿体膜和线粒体膜给呼吸作用利用，呼吸作用产生的二氧化碳也可以用于光合作用，C正确；光合作用中存在分解反应，例如水的光解，呼吸作用中也可以有合成反应，例如合成ATP，D错误。
3．(2022·广州二模)如图是夏季晴朗的白天，某地甲、乙两种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列叙述错误的是(　　)

A．若甲、乙两植物中有一种为水生植物，则应该是甲
B．11时，乙植物叶片不再向外界释放氧气
C．乙植物bc段与de段光合作用强度下降的原因不同
D．16时，甲植物叶肉细胞能合成ATP的细胞器有线粒体、叶绿体
解析　B　从图中可知甲植物没有出现光合午休，乙植物出现光合午休，则甲为水生植物，水分充足，不需要关闭气孔来减少水分的散失，A正确；11时，乙植物虽然出现光合午休，但光合作用强度依然大于0，光合速率大于呼吸速率，植物叶片依然向外界释放氧气，B错误；乙植物bc段下降的原因是气孔关闭，CO2吸收减少，de段光合作用强度下降的原因是光照强度减弱，C正确；16时，甲植物既进行光合作用，又进行呼吸作用，则叶肉细胞产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体，D正确。
4．(2022·肇庆二模)随着全球气候变暖，干旱灾害经常发生，严重影响了农作物产量。下列有关植物缺水对光合作用影响的叙述错误的是(　　)
A．缺水初期由于气孔开度降低，CO2供应不足
B．植物过度缺水会使光反应产生的[H]、ATP减少
C．植物过度缺水会影响植物体内与光合作用有关酶的活性
D．植物严重缺水不会直接破坏叶绿体的结构或致叶片变黄
解析　D　缺水初期由于气孔开度降低，CO2供应不足，从而降低光合作用效率，A正确；当水分亏缺严重时，植物细胞会因缺水使光反应产生的[H]、ATP减少，B正确；严重缺水会影响植物体内与光合作用有关酶的活性，降低光合作用效率，C正确；严重缺水会破坏叶绿体的结构，光合色素含量减少，叶片变黄，D错误。
5．(2022·石家庄一模)如图为细胞在密闭容器内氧化分解葡萄糖过程中呼吸速率的变化情况。相关叙述正确的是(　　)

A．若为酵母菌，0～8 h容器内的水由于细胞呼吸消耗而不断减少
B．若为肌细胞，6 h后开始产生酒精，6～10 h酒精产生速率逐渐增大
C．若为根细胞，0～6 h容器内压强不断增大，在6 h时达到最大值
D．若为酵母菌，9 h取容器内的液体用酸性重铬酸钾检测出现灰绿色
解析　D　若为酵母菌，在0～8 h间，酵母菌能进行有氧呼吸，有氧呼吸产生的水比消耗的水多，所以容器内的水由于细胞呼吸而增多，A错误；若为肌细胞，6 h后开始进行无氧呼吸，其产物是乳酸，不能产生酒精，B错误；若为根细胞，在0～6 h间，细胞只进行有氧呼吸，吸收氧气的量和释放二氧化碳的量相等，所以容器内压强不变，C错误；若为酵母菌，8 h起酵母菌开始进行无氧呼吸产生酒精，所以9 h取容器内的液体用酸性重铬酸钾检测出现灰绿色，D正确。
6．(2022·佛山三模)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。
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的距离/cm
20
遮光*
100
80
60
40
20
50 min后试
管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色
黄绿色
浅绿色
浅蓝色
蓝色
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，以下关于实验描述不合理的是(　　)
A．表中X代表的颜色应为黄色
B．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不可靠的
C．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光合作用强度大于呼吸作用强度
D．本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，说明2至7号试管的实验结果是由光合作用与呼吸作用引起的
解析　C　2号试管遮光条件，植物只进行呼吸作用，产生二氧化碳，不消耗二氧化碳，其二氧化碳浓度高于3号试管，黄色应该比3号试管更深，故2号试管的颜色应为黄色，A正确；若1号试管的溶液是蓝色，则说明环境能导致试管内溶液CO2浓度下降，2至7号试管的实验结果是不可靠的，B正确；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光合作用强度等于呼吸作用强度，即呼吸作用产生的二氧化碳＝光合作用消耗的二氧化碳，C错误；据表分析可知，1号试管中无水草，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，目的是排除环境影响试管内溶液CO2浓度变化的可能，2至7号试管中溶液颜色发生不同的变化，又因为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。光合作用吸收二氧化碳、呼吸作用产生二氧化碳，两种都会影响溶液中的二氧化碳浓度，因此2至7号试管中的实验结果是由植物的光合作用或呼吸作用(生理活动)引起的，D正确。
7．(2022·丰台二模)自工业革命以来，全球环境中的O3浓度增加了一倍多。科学家研究了增加O3对玉米光合作用的影响，结果如下表所示：

净光合速率
/(μmol·m－2·s－1)
气孔导度
/(mol·m－2·s－1)
叶绿素含量
/(g·m－2)
胞间CO2浓度
/(μmol·mol－1)
百粒
重/g
每穗籽
粒数量
未添加O3组
28
0.14
0.5
1.0
30.3
391
添加O3组
22
0.1
0.52
1.3
27.3
417
下列说法不正确的是(　　)
A．O3可能通过影响玉米光合作用的暗反应，使玉米产量下降
B．气孔导度主要通过影响细胞水分含量来影响光合作用的强度
C．环境CO2浓度、气孔导度会影响CO2的供应而影响光合作用
D．O3导致的玉米减产是通过减少籽粒重量，而不是籽粒的数量
解析　B　由图可知，添加O3组中气孔导度和百粒重量小于未添加O3组，胞间二氧化碳浓度大于未添加O3组，而光合作用的暗反应消耗二氧化碳生成有机物，所以O3可能通过影响二氧化碳浓度影响光合作用，A正确；气孔导度主要通过影响细胞内二氧化碳含量来影响光合作用，B错误；环境中CO2浓度、气孔导度都会影响细胞内CO2的供应量，从而影响光合作用，C正确；由图可知添加O3组的百粒重小于未添加O3组，而每穗籽粒数量大于未添加O3组，所以O3是通过减少籽粒重量导致玉米减产，D正确。
二、不定项选择题
8．(2021·山东卷)关于细胞中的H2O和O2，下列说法正确的是(　　)
A．由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中的氧元素只能来自于H2O
解析　ABD　有氧呼吸可以分为三个阶段：第一阶段，在细胞质的基质中，1分子葡萄糖被分解为2分子丙酮酸和少量的还原型氢，释放少量能量；第二阶段，在线粒体基质中进行，丙酮酸和水在线粒体基质中被彻底分解成二氧化碳和还原型氢；释放少量能量；第三阶段，在线粒体的内膜上，前两个阶段产生的还原型氢和氧气发生反应生成水并释放大量的能量。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]的作用下还原生成糖类等有机物。葡萄糖是单糖，通过脱水缩合形成多糖的过程有水生成，A正确；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；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；光反应阶段水的分解产生氧气，故光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O，D正确。
9．(2022·湖南卷)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是(　　)
A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少
B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降
解析　AD　影响光合作用的因素：1.光照强度：光照会影响光反应，从而影响光合作用，因此，当光照强度低于光饱和点时，光合速率随光照强度的增加而增加，但达到光饱和点后，光合作用不再随光照强度增加而增加；2.CO2浓度：CO2是光合作用暗反应的原料，当CO2浓度增加至1%时，光合速率会随CO2浓度的增高而增高；3.温度：温度对光合作用的影响主要是影响酶的活性，或午休现象；4.矿质元素：在一定范围内，增大必须矿质元素的供应，以提高光合作用速率；5.水分：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，植物缺水时又会导致气孔关闭，影响CO2的吸收，使光合作用减弱。夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱，A正确；夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，B错误；光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜而非叶绿体内膜上，C错误；夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D正确。故选A、D。
10．(2022·河北联考)《齐民要术》“种谷”一节中指出“谷田必须岁易”，农谚有云“谷连谷，坐着哭”，均指在同一块土地上连续多年只种谷子，其产量会逐年下降。下列关于谷子不宜重茬的原因，叙述正确的是(　　)
A．重茬会导致专一性侵害谷子的害虫和病菌大量繁殖
B．与谷子共生的固氮菌向土壤中分泌的有害物质积累
C．重茬时与谷子外形相似的伴生杂草大量繁殖，且不易被发现和清除
D．连续多年的选择性吸收，土壤中谷子生长必需的矿质元素含量降低
解析　ACD　连年种植会导致专一性侵害谷子的害虫和病菌大量繁殖，A正确；固氮菌对谷子的生长起到积极作用，B错误；重茬时与谷子外形相似的伴生杂草大量繁殖，且不易被发现和清除，容易形成草荒，C正确；谷子根系发达，吸肥力强，连年种植会大量消耗土壤中的同一营养元素，造成土壤中谷子生长必需的矿质元素含量降低，D正确。
三、非选择题
11．(2021·山东卷)光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。

(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的________中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)与未喷施SoBS溶液相比，喷施100 mg/L SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度________(填“高”或“低”)，据表分析，原因是___________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在________mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
解析　题意分析，光呼吸会抑制暗反应，光呼吸会产生CO2。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液后由表格数据可知，光合作用的强度随着SoBS浓度的增加出现先增加后下降的现象。(1)C5位于叶绿体基质中，则O2与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照，则光反应产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多。(2)叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度即为光饱和点，与对照相比，喷施100 mg/L SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。(3)光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产量，由表可知，在SoBS溶液浓度为200 mg/L SoBS时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100～300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
答案　(1)基质　光照停止，产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多
(2)低　喷施SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等　(3)100～300
12．(2022·德州一模)为研究新疆大叶苜蓿的抗旱机制，科研人员设置正常供水(CK)、轻度干旱胁迫(T1)和重度干旱胁迫(T2)三组盆栽控水实验，干旱处理7天后复水，测量新疆大叶苜蓿光合作用相关指标，结果如下图所示。

(1)根据图示信息可知，干旱胁迫对新疆大叶苜蓿净光合速率的影响是________。
(2)气孔导度越大说明气孔开放程度越大，干旱胁迫可导致气孔导度下降，影响光合作用中______的生成进而影响光反应速率。干旱及降雨是农业生产上常见的现象之一，根据实验结果可知，新疆大叶苜蓿的抗旱性________(填“较强”或“较弱”)，其机理是________________________________________________________________________。
(3)干旱胁迫会激发细胞产生活性氧(ROS)从而破坏生物膜结构，据此分析，T2组复水5 d后净光合速率仍然较低，推测其原因是_________________________________________ ______________________________________________。
解析　(1)分析图1可知，正常供水(CK)、轻度干旱胁迫(T1)和重度干旱胁迫(T2)相比较，干旱胁迫下，植物的净光合速率降低，且重度干旱胁迫下要比轻度干旱胁迫下净光合速率还要低；(2)气孔导度下降，影响CO2的供应，进而影响C3的合成，C3的含量会影响到C3的还原过程，进而影响到NADP＋和ADP的生成。分析图2和图3的实验结果可知干旱复水后气孔导度和叶绿素含量均能快速升高，说明新疆大叶苜蓿的抗旱性较强；(3)题干信息表明干旱胁迫会激发细胞产生活性氧(ROS)从而破坏生物膜结构，可以推测重度胁迫下，叶绿体类囊体膜等相关结构可能遭到破坏，导致T2组复水5 d后净光合速率仍然较低。
答案　(1)干旱胁迫可降低净光合速率，且胁迫程度越大降低越多
(2)NADP＋和ADP(Pi、H＋)　较强　干旱复水后气孔导度和叶绿素含量均能快速升高
(3)重度胁迫下，叶绿体类囊体膜等相关结构可能遭到破坏