2023届高考生物二轮复习细胞呼吸与光合作用学案含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习细胞呼吸与光合作用学案含答案，共48页。

第二讲　细胞呼吸与光合作用
核心考点一　细胞呼吸

1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解

2．细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去向
物质
来源
去向
[H]
①有氧呼吸：C6H12O6和H2O；
②无氧呼吸：C6H12O6
①有氧呼吸：与O2结合生成水；
②无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP
①有氧呼吸：三个阶段都产生；
②无氧呼吸：只在第一阶段产生
用于几乎各项生命活动
3．真核细胞呼吸过程中有关物质参与的阶段及场所总结
物质
阶段
场所
水
生成于有氧呼吸第三阶段
线粒体内膜
参与有氧呼吸第二阶段
线粒体基质
二氧化碳
产生于有氧呼吸第二阶段
线粒体基质
产生于无氧呼吸第二阶段
细胞质基质
酒精或乳酸
产生于无氧呼吸第二阶段
细胞质基质
葡萄糖
参与有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段
细胞质基质
丙酮酸
产生于有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段
细胞质基质
参与有氧呼吸第二阶段和无氧呼吸第二阶段
前者为线粒体基质，后者为细胞质基质
氧气
参与有氧呼吸第三阶段
线粒体内膜
4．细胞呼吸中能量的释放与去向

考题解密
1．(2022·全国甲卷，4)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是( C )
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
【解析】　有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。
2．(2022·浙江6月，12)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( B )
A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C．梨果肉细胞无氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
【解析】　剧烈运动时人体可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是乳酸，故人体剧烈运动时会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸，A正确； 制作酸奶利用的是乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，无二氧化碳产生，B错误； 梨果肉细胞无氧呼吸第一阶段能产生少量能量，该部分能量大部分以热能的形式散失了，少部分可用于合成ATP，C正确； 酵母菌乙醇发酵是利用酵母菌在无氧条件产生乙醇的原理，故发酵过程中通入氧气会导致其无氧呼吸受抑制而影响乙醇的生成量，D正确。
变式突破
变式一　考查细胞呼吸的类型
1．(2022·蚌埠模拟)如图为有氧呼吸过程示意图。下列相关叙述错误的是( B )

A．过程①②③均可产生ATP
B．过程②产生的CO2中的O均来自甲
C．乙来自C6H12O6、甲和丁
D．丙和丁属于同一种物质
【解析】　过程①②③分别表示有氧呼吸的第一、第二和第三阶段，这三个阶段都可以产生ATP，A项正确；有氧呼吸第二阶段(②)产生的CO2中的O一部分来自丁(H2O)，另一部分来自甲(丙酮酸)，B项错误；乙是[H]，一部分来自C6H12O6，另一部分来自甲和丁，C项正确；丙和丁都是H2O，D项正确。
变式二　结合图考查细胞代谢的过程
2．(2022·山东高三专题练习)糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。下图为细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是( C )

A．H＋由线粒体基质进入线粒体膜间腔时需要蛋白的协助
B．有氧呼吸过程中在线粒体的内膜上产生H2O和ATP
C．线粒体内膜两侧H＋梯度的形成与电子传递过程无关
D．NADH中的能量通过H＋的电化学势能转移到ATP中
【解析】　分析题图可知，H＋由线粒体基质进入线粒体膜间腔时需要蛋白的协助，A正确；有氧呼吸过程中，第三阶段在线粒体的内膜上进行，前两个阶段产生的NADH与O2反应生成水，并产生大量能量形成大量ATP，B正确；分析题图可知，还原型辅酶NADH中的H＋和电子被电子传递体所接受，结果使得线粒体内膜外侧H＋浓度升高，线粒体内膜两侧形成H＋梯度，C错误；分析题图，NADH中的H＋和电子被电子传递体所接受，使得线粒体内膜外侧H＋浓度升高，在线粒体内膜两侧形成一个质子跨膜梯度，NADH中的能量变为H＋的电化学势能，再通过H＋向膜内跨膜运输变为ATP中的能量，D正确。
变式三　影响细胞呼吸的环境因素及应用
3．(2022·开封模拟)干种子萌发过程中，CO2释放量(QCO2)和O2吸收量(QO2)的变化趋势如图所示(假设呼吸底物都是葡萄糖)。回答下列问题：

(1)干种子吸水后，自由水比例大幅增加，会导致细胞中新陈代谢速率明显加快，原因是 自由水是细胞内的良好溶剂，许多生物化学反应需要水的参与，水参与物质运输 (至少答出两点)。
(2)在种子萌发过程中的12 h～30 h，细胞呼吸的产物是 酒精、水　和CO2。若种子萌发过程中缺氧，将导致种子萌发速度变慢甚至死亡，原因是 缺氧时，种子无氧呼吸产生的能量不能满足生命活动所需，无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用　。
(3)与种子萌发时相比，胚芽出土后幼苗的正常生长还需要的环境条件包括 适宜的光照、CO2和无机盐等　。
【解析】　(1)干种子吸水后，自由水比例大幅增加，会导致细胞中新陈代谢速率明显加快，原因是自由水是细胞内的良好溶剂，许多生物化学反应需要水的参与，水参与物质运输。(2)种子萌发过程中的12 h～30 h，释放的二氧化碳量大于消耗的氧气量，说明细胞既进行无氧呼吸，也进行有氧呼吸，所以细胞呼吸的产物是酒精、CO2和水。由于缺氧时，种子无氧呼吸产生的能量不能满足生命活动所需，无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用，故种子萌发过程缺氧，将导致种子萌发速度变慢甚至死亡。(3)与种子萌发时相比，胚芽出土后幼苗的正常生长还需要的环境条件有适宜的光照、CO2和无机盐等。
核心考点二　光合作用

1．光合作用中元素的转移途径

(1)H：3H2O[3H](C3H2O)。
(2)C：14CO214C3(14CH2O)。
(3)O：H218O18O2；C18O2C3(CHO)＋H2O。
2．环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化
(1)分析方法：需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。
示例：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化

(2)物质含量变化
条件
光照由强到弱，CO2供应不变
光照由弱到强，CO2供应不变
CO2供应由充足到不足，光照不变
CO2供应由不足到充足，光照不变
C3含量
增加
减少
减少
增加
C5含量
减少
增加
增加
减少
[H]和ATP的含量
减少
增加
增加
减少
(CH2O)的合成量
减少
增加
减少
增加
3．图解光合作用速率的曲线
(1)图示

(2)真正光合速率(又称总光合速率)＝净光合速率(又称表观光合速率)＋细胞呼吸速率(黑暗中测量)。
考题解密
3．(2022·广东高考，18) 研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a)，测定相关指标(图b)，探究遮阴比例对植物的影响。


回答下列问题：
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量 高　，原因可能是 遮阴条件下植物合成较多的叶绿素　。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的 糖类等有机物　，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期 光照条件　一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以 A组　为对照，并保证除 遮光程度　外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是 探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多少　。
【解析】　(1)分析题图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2，C组叶绿素含量为4.7，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。(2)比较图b中B1叶绿素含量为5.3，B2组的叶绿素含量为3.9，A组叶绿素含量为4.2；B1净光合速率为20.5，B2组的净光合速率为7.0，A组净光合速率为11.8，可推测B组的玉米植株总叶绿素含量为5.3＋3.9＝9.2，净光合速率为(20.5＋7.0)/2＝13.75，两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。(3)分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为玉米遮光程度，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜，故实验设计如下：实验材料：选择前期光照条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示条件，分为A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组为对照，并保证除遮光条件外其他环境条件一致，收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果B组遮光条件下能提高作物产量，则下一步需要探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多少。
变式突破
变式一　考查光合作用的过程
4．(2022·开封模拟)如图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。下列有关叙述错误的是( B )

A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解
B．c为ATP，f为[H]
C．将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到18O
D．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能
【解析】　图中a～g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH([H])、NADP＋、CO2，①～⑥分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成，A项正确、B项错误；18O2H218OC18O2(CH218O)，C项正确；光合色素主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将转换成活跃化学能并储存在ATP中，D项正确。
4．(不定项)(2022·临沂三模)叶绿体是一种动态的细胞器，随着光照强度的变化，在细胞中的分布和位置也会发生相应改变，称为叶绿体定位。CHUP1蛋白能与叶绿体移动有关的肌动蛋白(构成细胞骨架中微丝蛋白的重要成分)相结合，用野生型拟南芥和CHUP1蛋白缺失型拟南芥进行实验，观察到在不同光照强度下叶肉细胞中叶绿体的分布情况如图。下列叙述正确的是( CD )

图1　　　　　　　图2
A．叶绿体中的光合色素可吸收、传递和转化光能，并将吸收的能量全部储存在ATP中
B．叶绿体随光照强弱发生的定位改变，有利于叶肉细胞更充分地吸收光能
C．若破坏细胞微丝蛋白后叶绿体定位异常，可推测叶绿体是沿着微丝蛋白移动的
D．实验表明，CHUP1蛋白和光强在叶绿体与肌动蛋白结合及其移动定位中起重要作用
【解析】　叶绿体中的光合色素可吸收、传递和转化光能，其中能量可以储存在NADPH和ATP中，A错误；据图1可知，弱光条件下，叶绿体会汇集到细胞顶面，能最大限度的吸收光能，保证高效率的光合作用，而强光条件下，叶绿体移动到细胞两侧，以避免强光的伤害，B错误；细胞骨架与细胞运动、分裂、分化以及物质的运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关，处理破坏细胞内的微丝蛋白(细胞骨架成分)后，叶绿体定位异常，可知叶绿体的定位与微丝蛋白有关，因此可推测叶绿体的移动是沿着微丝蛋白(细胞骨架)进行，C正确；由于CHUP1蛋白缺失型拟南芥的叶绿体分布和野生型不同，所以CHUP1蛋白和光强在叶绿体与肌动蛋白结合及其移动定位中起重要作用，D正确。
变式二　在情景中考查光合作用
5．(2022·山东省临沂一中考试)资料1：2021年2月5日，国家航天局公布了“天问一号”传回的首幅火星图像，微博热评第一就是：火星上能种菜吗？火星大气中的CO2占95.3%，N2占2.7%，O2占0.1%，大气密度约是地球1%。(地球大气中CO2占0.03%，N2占78%，O2占21%)。
资料2：许多科学家致力于人工重建和控制光合作用过程，希望借此人工生产清洁能源，这一计划被称为我们这个时代的“阿波罗计划”。

(1)据资料1分析，自然条件下火星上可以种菜吗？ 不能 为什么？ 火星上没有充足的氧气供植物(在夜晚)进行呼吸作用(或有氧呼吸) 。
(2)人工光合研究者从菠菜中分离类囊体膜(TEM)，将该薄膜构建进入人工合成的微滴中，如图1中TEM模块。科学家对“油包水液滴”采取明暗交替处理，一段时间内检测此结构内产生NADPH的量。若实验成功，请分析明期NADPH含量变化情况及原因。 明期上升，因为在明期类囊体上发生光反应产生并积累NADPH 。
(3)再将卡尔文循环中的酶和底物放入微滴中，构成人工光合系统。通入充足的CO2作为原料，形成化学反应循环，这一化学反应循环模拟从细胞代谢的角度分析，该系统与叶肉细胞相比主要优点是： 无呼吸作用，能够更有效的积累有机物 。
(4)图2是验证该系统有效性的一个实验环节，实验目的是通过观察中间产物NADPH的浓度变化，从而间接地检测TEM驱动G酶所催化的反应的有效性。上述实验分四组，在同等条件下在油包水液滴中分别加入等量有机物1和图2所示物质，组1和组2的作用分别是：组1 起对照作用，排除无关变量对实验结果的干扰(或组1起对照作用，保证NADPH的变化是因为加入G酶而引起的(增加信度)) ；组2 起(空白)对照作用，和组3、组4对照，观察加入G酶对NADPH变化的影响 。实验结论是： (在光照条件下)TEM可以驱动G酶所催化的反应(或G酶能够在TEM存在的情况下催化反应进行) 。
【解析】　(1)分析题干可知，火星上含有较高浓度的二氧化碳，不含有充足的氧气，因此无法保证植物(在夜晚)进行呼吸作用(或有氧呼吸)，自然条件下火星上不可以种菜。(2)类囊体膜是进行光反应的场所，在明期类囊体上发生光反应产生并积累NADPH；在暗期NADPH没有生成也没有消耗，其含量保持稳定，因此明暗交替处理时，NADPH含量明期上升，暗期保持不变。(3)光合作用暗反应需要二氧化碳及相关酶，而油包水液滴在上述适宜条件下进行了光反应，故明暗交替处理下，通入充足的CO2为原料，在相关酶的作用下可进行暗反应，则这一化学反应循环模拟了光合作用的暗反应阶段。分析题干可知人工光合系统能够进行光合作用，而不能进行呼吸作用，与叶肉细胞相比其优点为无呼吸作用，能够更有效的积累有机物。(4)分析题图可知本实验的实验目的是通过观察中间产物NADPH的浓度变化，从而间接地检测TEM驱动G酶所催化的反应的有效性，自变量是G酶的催化有效性，因变量是中间产物NADPH的浓度，由此可见组1起对照作用，排除无关变量对实验结果的干扰，组2起(空白)对照作用，和组3、组4对照，观察加入G酶对NADPH变化的影响。分析曲线可知组3和组4的中间产物NADPH的浓度较低，由此说明(在光照条件下)TEM可以驱动G酶所催化的反应。
5．(不定项)(2022·沈阳一模)糖和淀粉是绿色植物光合作用的重要产物，二者都是由在卡尔文循环中产生的丙糖磷酸转化而成。其合成过程如图所示。其中磷酸转运体(TPT)在将丙糖磷酸运到细胞质基质的同时可将无机磷酸(Pi)运入叶绿体，且这种转运严格遵循1∶1的反向交换原则。下列叙述错误的是( AB )

A．由图可知淀粉和蔗糖都是光合作用的产物，合成场所都在叶绿体基质
B．TPT的化学本质为蛋白质，能结合Pi和丙糖磷酸，说明不是所有的载体都有专一性
C．据图可知，当细胞质基质中的Pi水平降低时，淀粉的合成会增加
D．根据光合作用过程并结合图，推测丙糖磷酸生成蔗糖的过程需要细胞呼吸提供的ATP
【解析】　由图可知，淀粉和蔗糖都是光合作用的产物，但淀粉的合成场所在叶绿体基质，蔗糖的合成场所在细胞质基质，A错误；TPT的化学本质为蛋白质，能结合Pi和丙糖磷酸，说明载体具有专一性，B错误；据图可知，当细胞质基质中的Pi水平降低时，会导致丙糖磷酸不能转运至细胞质基质，而使淀粉的合成增加，C正确；光合作用暗反应需要光反应提供ATP和[H]供能和供氢生成糖类(淀粉)，该过程在叶绿体中进行，而丙糖磷酸生成蔗糖的过程在细胞质基质中进行，结合图推测需要细胞呼吸产生的ATP供能，D正确。
变式三　结合图像探究影响光合作用的环境因素
6．(2022·开封模拟)阳光穿过森林中的空隙形成光斑，下图表示一株生长旺盛的植物在光斑照射前后光合作用吸收CO2和释放O2量的变化，据此下列分析正确的是( C )

A．光斑照射前，光合作用无法进行
B．光斑照射后，光反应和暗反应迅速同步增加
C．光斑照射后，暗反应对光反应有限制作用
D．光斑移开后，光反应和暗反应迅速同步减弱
【解析】　光斑照射前，有氧气释放，说明植物细胞在进行光合作用，A项错误；光斑照射后，光反应迅速增加，而暗反应没有立即增加，二者不同步，B项错误；光斑照射后，O2释放曲线变化趋势是先增加然后随CO2吸收速率增加而降低，说明暗反应对光反应有限制作用，原因是暗反应不能及时消耗光反应产生的ATP和[H]，C项正确；光斑移开后，光反应迅速减弱，而暗反应过一段时间后才减弱，二者不同步，D项错误。
变式四　考查植物激素调节与细胞代谢的关系
7．(2022·临沂一模)科研人员以野生型拟南芥植株为材料进行了相关实验，其叶肉细胞渗透压、叶片ABA含量和气孔阻力(与气孔开闭程度有关，气孔全开时气孔阻力最小)之间的变化关系如图1所示，ABA调节气孔关闭与保卫细胞内K＋浓度有关，其作用机制如图2所示。

(1)拟南芥叶肉细胞中光合色素分布在 叶绿体类囊体薄膜上 ，作用是 吸收、传递和转化光能 。
(2)据图分析可知，恢复浇水能提高拟南芥光合作用强度，理由是 ABA含量降低，气孔阻力减小，CO2供应增加，光合作用增强 。
(3)由图2可知，当ABA与受体结合后，通过关闭气孔和抑制气孔打开两条途径协同作用，即 促进Ca2＋内流，使保卫细胞内Ca2＋增加，促进K＋外流，同时抑制K＋内流 ，调节保卫细胞内K＋浓度，使气孔维持关闭状态。为进一步研究ABA受体与气孔关闭的关系，研究者以野生型拟南芥植株和超表达ABA受体基因的拟南芥植株为材料设置对照实验，进行培养并定期测量叶片的 气孔阻力(或气孔直径) 。若 实验组叶片的气孔阻力大于(或气孔直径小于)对照组 ，则说明ABA受体增多能够加速气孔关闭。
(4)研究发现，在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，请以拟南芥ABA缺失突变体为材料，设计实验验证该结论，写出实验思路和预期结果(光合色素含量的测定方法不作要求)。
实验思路： 取经过干旱处理的拟南芥ABA缺失突变体若干并分组编号，用不同浓度的ABA溶液处理，再置于相同且适宜条件下培养。一段时间后测定各组叶片的光合色素含量 。
预期结果： 随着ABA浓度的增大，拟南芥ABA缺失突变体中光合色素含量逐渐下降 。
【解析】　(1)拟南芥叶肉细胞中光合色素分布在叶绿体类囊体薄膜上，作用是吸收、传递和转化光能。(2)据图分析可知，恢复浇水后ABA含量降低，气孔阻力减小，CO2供应增加，光合作用增强，故恢复浇水能提高拟南芥光合作用强度。(3)由图2可知，当ABA与受体结合后，促进保卫细胞内Ca2＋增加，促进K＋外流，使气孔关闭，同时抑制K＋内流，调节保卫细胞内K＋浓度，使气孔维持关闭状态(抑制气孔开放)，即通
过关闭气孔和抑制气孔打开两条途径协同作用。由于当ABA与受体结合后，使气孔维持关闭状态。故为进一步研究ABA受体与气孔关闭的关系，以野生型拟南芥植株和超表达ABA受体基因(ABA受体增多)的拟南芥植株为材料设置对照实验，进行培养，自变量为ABA受体的多少，因变量的指标应为叶片的气孔阻力(或气孔直径)。若实验组叶片的气孔阻力大于(或气孔直径小于)对照组，则说明ABA受体增多能够加速气孔关闭。 (4)分析题意可知，该实验目的为验证在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，自变量为ABA浓度，因变量为光合色素含量，故实验思路为：取经过干旱处理的拟南芥ABA缺失突变体若干并分组编号，用不同浓度的ABA溶液处理，再置于相同且适宜条件下培养。一段时间后测定各组叶片的光合色素含量。预期结果：随着ABA浓度的增大，拟南芥ABA缺失突变体中光合色素含量逐渐下降。
7．(不定项)(2022·唐山模拟)油菜素是近年来新发现的一种植物激素。为探究油菜素在植物体内的生理功能和作用机制。科研人员利用人工诱变技术获得了油菜素合成酶基因缺失突变体、油菜素受体基因缺失突变体，野生型和突变体叶片数量、叶片面积、植株高度和分枝数量的平均值如下表所示。下列表述正确的是( ABC )
生长指标
野生型
油菜素合成酶基因缺失突变体
油菜素受体基因缺失突变体
叶片数量(个)
15.2
5.5
5.7
叶片面积(cm2)
12.8
1.2
1.4
植株高度(cm)
45.8
15.3
15.6
分枝数量(个)
14.6
6.7
6.9
A．根据各项生长指标推断油菜素能够有效促进细胞分裂和细胞伸长
B．野生型中超表达油菜素受体基因可以得到更高、叶片更大的植株
C．向油菜素合成酶基因缺失突变体喷施适量的油菜素可以使其叶片增多、叶片面积增大
D．油菜素受体基因缺失突变体中超表达油菜素合成酶基因能使其株高增加、分枝数增多
【解析】　根据表中叶片数量、叶片面积、植株高度和分枝数量分析，油菜素能够促进细胞分裂和细胞伸长，A正确；野生型中超表达油菜素受体基因可以使细胞对油菜素的敏感性提高，增强其作用效果，因此可以得到更高、叶片更大的植株，B正确；向油菜素合成酶基因缺失突变体喷施适量的油菜素可以弥补植物体内激素的不足，使其叶片增多、叶片面积增大，C正确；油菜素受体基因缺失突变体中缺少相应受体，超表达油菜素合成酶基因无法使其株高增加、分枝数增多，D错误。
核心考点三　光合作用与细胞呼吸的关系

1．图解细胞呼吸和光合作用的物质转化过程
(1)物质转化过程图解

(2)相应元素转移过程
元素
转移过程
C

O

H

2．细胞呼吸和光合作用的能量转换过程

3．分析一昼夜内密闭环境中CO2和O2含量的变化


(1)光合速率等于呼吸速率的点是C、E。
(2)图甲中N点低于虚线，该植物一昼夜内表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜内密闭容器中CO2浓度降低，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。
(3)图乙中N点低于虚线，该植物一昼夜内不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜内密闭容器中O2浓度减小，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。
考题解密
4．(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( D )
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】　根据题干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速率大于呼吸作用速率，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用速率与呼吸作用速率相等，容器中气体趋于稳定。
5．(2022·全国甲卷，29)根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是 O2、[H]和ATP　(答出3点即可)。
(2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是 自身呼吸消耗或建造植物体结构　(答出1点即可)。
(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是 C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2　。
【解析】　(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜，光反应发生的物质变化包括水的光解以及ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、[H]和ATP。(2)叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)干旱会导致气孔开度减小，叶片气孔关闭，CO2吸收减少；由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。
变式突破
变式一　结合物质和能量变化考查光合作用和细胞呼吸的过程
8．(2022·大连模拟)绿色植物光合作用和呼吸作用之间的能量转换如图所示，图中①～⑥代表物质，有关叙述错误的是( D )

A．植物光反应把太阳能转变为活跃的化学能贮存在①中
B．叶绿体中的NADPH和线粒体中的NADH都具有还原性
C．给植物提供H2 18O，短时间内生成的O2和CO2均可含18O
D．物质④在叶绿体基质中合成，在线粒体基质中分解
【解析】　物质④为葡萄糖，在叶绿体基质中合成，在细胞质基质中分解，D错误。
变式二　运用模型构建探究光合作用与细胞呼吸的关系
9．(2022·长沙高三模拟)如图表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对某植物光合速率和呼吸速率的影响。下列叙述正确的是( B )

A．在15 ℃时呼吸作用为暗反应提供的ATP不足
B．在5～37 ℃范围内，植物均表现为生长状态
C．当温度达到50 ℃时，植物因蛋白质失活而死亡
D．温室栽培中温度控制在30 ℃左右，不利于该植物生长
【解析】　暗反应需要的ATP来自光反应，而不是呼吸作用，A错误；图中显示，在5～37 ℃范围内，实际光合速率始终大于呼吸速率，因此植物均表现为生长状态，B正确；当温度达到50 ℃时，植物仍然能够进行呼吸作用，说明植物没有死亡，C错误；在温度为30 ℃的条件下，实际光合作用速率与呼吸作用速率的差值最大，即植物的有机物净积累量最多，最利于该植物生长，D错误。
变式三　理解光合作用与细胞呼吸的关系及其应用
10．(2022·济宁一模)为研究高温条件下不同干旱水平对大豆光合作用的影响。研究人员选取发育进程与长势基本一致的转基因大豆幼苗，在38 ℃高温条件下设置正常(CK)、中度干旱(L)和重度干旱(M)三组来进行一系列实验，结果如图所示。回答下列问题：


(1)研究人员发现，随着高温干旱时间的延长，大豆叶片逐渐变黄，这主要是由大豆叶肉细胞叶绿体中 类囊体薄膜 上的叶绿素含量降低引起的。
(2)经测定，高温干旱条件下大豆细胞中脯氨酸等可溶性小分子物质的含量增加，其意义是 提高细胞的渗透压，增强细胞的吸水能力 。
(3)分析图中数据可知，第2～4 d大豆净光合速率下降的主要原因是 气孔导度下降，胞间CO2含量降低 。
由结果可以推断，第4～6 d大豆净光合速率下降主要是由非气孔因素导致的，依据是 气孔导度下降，胞间CO2含量反而升高 。
(4)请设计实验，探究导致大豆净光合速率下降的主要因素是高温还是干旱(写出实验设计思路)： 将生长状况良好的大豆幼苗随机均分为甲、乙、丙三组，甲组在温度和湿度均适宜的条件下培养，乙组在高温、湿度适宜的条件下培养，丙组在温度适宜、干旱条件下培养，将乙、丙两组的净光合速率分别与甲组进行比较 。
【解析】　(1)随着高温干旱时间的延长，大豆叶片逐渐变黄，是因为叶绿素含量降低，叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)水的渗透方向是从低浓度到高浓度，干旱时，外界浓度升高，吸水困难，植物需要提高自身的浓度，也就是提高渗透压来增强细胞的吸水能力，所以大豆细胞中脯氨酸等可溶性小分子物质的含量增加的意义是提高细胞渗透压，从而增强细胞的吸水能力。(3)植物叶片通过气孔从外界吸收CO2，CO2含量下降会导致光合速率下降，进而导致净光合速率下降，分析题图可知，第2～4 d大豆净光合速率下降的主要原因是气孔导度下降，吸收的CO2减少，导致胞间CO2含量降低；由结果可以推断，第4～6 d大豆净光合速率下降，此时气孔导度继续在下降，胞间CO2含量反而升高，由此推测主要是由非气孔因素导致的。(4)要探究导致大豆净光合速率下降的主要因素是高温还是干旱，自变量是高温和干旱，实验组中一组自变量是干旱，另一组自变量是高温，同时还要设置对照组，最后将结果与对照组比较，就能得出导致大豆净光合速率下降的主要因素是高温还是干旱，所以实验思路为：将生长状况良好的大豆幼苗随机均分为甲、乙、丙三组，甲组在温度和湿度均适宜的条件下培养，乙组在高温、湿度适宜的条件下培养，丙组在温度适宜、干旱条件下培养，将乙、丙两组的净光合速率分别与甲组进行比较。
核心考点四　光合作用和细胞呼吸的测定和分析

1．小液滴移动法测定光合速率和呼吸速率

(1)测定细胞呼吸速率：
NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸释放的CO2，随着氧气的消耗，容器内气体压强减小，毛细吸管内的有色液滴左移，单位时间内有色液滴左移的体积表示细胞呼吸耗氧速率。
注意事项：
①若被测生物为植物，整个装置必须遮光处理。
②对照组的设置是将所测生物灭活，其他各项处理与实验组完全一致。
(2)测定细胞呼吸类型：
同时设置NaOH溶液组和蒸馏水组，植物需遮光处理，根据两组装置中有色液滴移动的情况可分析被测生物的细胞呼吸类型。
容器中气体变化
液滴移动
NaOH溶液组
蒸馏水组
细胞呼吸类型
不消耗O2，但产生CO2
不移动
右移
进行产生酒精的无氧呼吸
CO2释放量等于O2消耗量
左移
不移动
只进行有氧呼吸
CO2释放量大于O2消耗量
左移
右移
无氧呼吸、有氧呼吸同时进行
(3)测定净光合速率：
①原理：NaHCO3缓冲溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。光照条件下植物释放的氧气，使容器内气体压强增大，毛细吸管内的有色液滴右移，单位时间内有色液滴右移的体积表示净光合作用释放氧气的速率。
②结果：
a．若有色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸强度大于光合作用强度，吸收O2使瓶内气压减小。
b．若有色液滴不动，说明在此光照强度下光合作用强度等于细胞呼吸强度，生成O2量等于消耗O2量，瓶内气压不变。
2．黑白瓶法测定水生植物的光合速率和呼吸速率
(1)实验步骤：
①取三个玻璃瓶，两个用黑胶布包上，并包上锡箔，记为A、B瓶，另一玻璃瓶不做处理，记为C瓶，其中B、C瓶中放入长势良好的同种植物。从待测的水体深度取水，保留A瓶以测定水中原来的溶氧量(初始值)。
②将B、C瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。
(2)实验结果：
①在有初始值的情况下，B瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量；C瓶中氧气的增加量为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
②在没有初始值的情况下，C瓶中测得的现有氧气量与B瓶中测得的现有氧气量之差即总光合作用量。
考题解密
6．(2021·山东高考 21)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。
SoBS浓度(mg/L)
0
100
200
300
400
500
600
光合作用强度
(CO2μmol·m2·s－1)
18.9
20.9
20.7
18.7
17.6
16.5
15.7
光呼吸强度
(CO2μmol·m2·s－1)
6.4
6.2
5.8
5.5
5.2
4.8
4.3
(1)光呼吸中 C5与 O2结合的反应发生在叶绿体的 基质 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 光照停止，产生的ATP、NADPH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)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 低 (填“高”或“低”)，据表分析，原因是 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)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 100～300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
【解析】　(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、NADPH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。
变式突破
变式一　光合作用、细胞呼吸强度的测定
11．(2022·安阳模拟)如图为一测定叶片光合作用强度装置的示意图，其中叶室为透明玻璃材料制成。装置运行后，仪器气路管道中的气体流速满足正常测定的需求。黑暗时测出叶室内的CO2变化值为Q，光照下测出叶室内的CO2变化值为P。下列说法正确的是( B )

A．叶片的叶肉细胞叶绿体内参与光合作用光反应阶段的反应物只有H2O、ADP和Pi
B．在光照时，若该叶片实际光合作用消耗CO2的值为W，则W＝P＋Q
C．若光照下测出叶室内的CO2变化值(P)为0，则该植物的呼吸作用强度等于光合作用强度
D．若正常夏日早6点日出，晚6点日落。则一天之中，P值最高点在早6点，最低点在晚6点
【解析】　光合作用的光反应阶段包括H2O的光解(合成[H]需要NADP＋的参与)和ATP的合成(需要ADP和Pi参与)两个过程，故A错误；在光照时，叶室内的CO2的变化值为P表示的是净光合量，测定呼吸作用时的CO2的变化值为Q，植物光合作用总量等于净光合量加呼吸消耗量，故W＝P＋Q，则B正确；若光照下测出叶室内的CO2变化值(P)为0，即净光合作用为0，此时该叶片的呼吸作用强度等于光合作用强度，而该植物的呼吸作用强度大于光合作用强度，C错误；若正常夏日早6点日出，晚6点日落。则一天之中，净光合量P最高点应该在晚上6点左右，故D错误。
11．(不定项)(2022·东营一中模拟)光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含的能量与光合作用中吸收的光能的比值。某研究人员将某绿色植物放在温度适宜的密闭容器内(如图1所示)，经黑暗处理后置于恒定光照下并测量容器内氧气的变化量，测量的结果(如图2所示)。下列说法正确的是( ACD )

A．使用农家肥和增加复种次数分别主要是通过提高光合作用效率和延长光合作用时间来提高产量的
B．图1中，通过变换光源只能研究光照强度对光合作用的影响，水浴的目的是为了排除无关变量的影响
C．图2中，A点以后的短时间内，叶肉细胞的叶绿体内C3的量将减少，叶绿体ATP的量将增加
D．如果该植物的呼吸速率始终不变，则在5～15 min内，该植物光合作用合成葡萄糖的平均速率是1×10－8 mol/min
【解析】　农家肥中富含有机物，可以被分解者分解，产生的无机盐可以被植物吸收利用，增强光合作用，增强光合产物量，而增加复种次数可以延长光合作用时间，也可以提高光合产物的量，A正确；图1中，通过变换光源可以研究光照强度对光合作用的影响，还可以研究光波长对光合作用的影响，水浴的目的是为了排除无关变量的影响，B错误；A点以后的短时间内，光照增强，光反应产物增多，叶绿体ATP的量将增加，叶肉细胞的叶绿体内C3被还原增多，C3的量将减少，C正确；结合图示可知，黑暗下氧气量的变化量为呼吸速率，为1×10－7÷5＝2×10－8 mol/min，在5～15 min内，净光合速率为(8×10－7－4×10－7)÷10＝4×10－8 mol/min，该植物光合作用产生氧气的平均速率即总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝4×10－8＋2×10－8＝6×10－8 mol/min，合成葡萄糖的平均速率是1×10－8 mol/min，D正确。
变式二　通过测量数据解决实际问题
12．(2021·衡水中学模拟)玉米是C4植物，其叶肉细胞中含有PEP羧化酶(进行CO2固定的关键酶，对CO2有较高的亲和力)，花生是C3植物，叶肉细胞中不含PEP羧化酶，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用，而C3植物不能。图1是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率的变化曲线；图2表示将玉米的PEP羧化酶基因导入花生后，测得光照强度对转基因花生和原种花生光合速率的影响。请据图回答下列问题：

(1)根据图1信息 不能 (填“能”或“不能”)比较玉米和花生的总光合速率，理由是 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，图1中缺少呼吸速率的数值 。
(2)图1中9：30～11：00之间，与玉米相比，花生的净光合速率下降的原因是 夏季气温升高后，部分花生叶片气孔关闭，但花生的叶肉细胞中不含PEP羧化酶，不能利用细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用，CO2供应不足，影响暗反应 ；在17：00时，玉米和花生中O2的 释放速率 (填“生成速率”或“释放速率”)相同。
(3)图2中，光照强度小于8×102μmol·m－2·s－1时，转基因花生和原种花生的光合速率几乎相同，主要是因为 此范围内光照强度是影响二者光合速率的主要环境因素，CO2浓度并未成为限制因素 。
(4)某兴趣小组在分析图1和图2后认为，由于导入了玉米的PEP羧化酶基因，花生在进行光合作用时，CO2被固定后C的转移路径会发生变化，请提出一种方法对该结论是否正确进行探究： 将两种花生置于特定环境中，给其提供14CO2，检测并记录放射性物质的转移过程 。
【解析】　(1)总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，图1中仅为净光合速率，缺少呼吸速率的数值。(2)图1中，在夏季晴朗白天，9：30～11：00之间气温较高，蒸腾作用增强，为减少水分散失，部分花生叶片的气孔关闭，胞间CO2浓度降低，但花生的叶肉细胞不含PEP羧化酶，不能利用细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用，CO2供应不足，暗反应过程减缓，因而在9：30～11：00之间，花生的净光合速率会出现下降，玉米则不会出现下降；净光合速率可以用O2的释放速率表示。(3)图2中，转基因花生和原种花生最大的不同是转基因花生对二氧化碳的固定能力较强。当光照强度小于8×102μmol·m－2·s－1时，限制二者光合速率的主要环境因素是光照强度，不是二氧化碳浓度，因而其光合速率几乎相同。(4)利用同位素标记法可以追踪物质的运行规律，欲追踪C的转移路径，可给两种花生均提供14CO2，检测并记录放射性物质的转移过程即可。
素养提升
(2022·鸡西市模拟)据联合国经济与社会事务部预测，2050年全球人口将增至97亿。如果农作物产量依然维持在现有水平，届时人类必将面临严重的粮食短缺局面。世界范围内便掀起了一场以通过生物工程技术提高植物光合效率为中心的“第二次绿色革命”。而“光呼吸代谢工程”被认为是此次革命的一个关键突破口。
(1)绿色植物中RUBP羧化酶(Rubisco)具有双重活性。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水，该反应称为光呼吸。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图1所示：

①暗反应的进行不需要光照，但受光照的影响，这是因为 光照影响光反应产生ATP和NADPH的数量，而ATP和NADPH参与暗反应中C3的还原 。
②Rubisco的催化方向取决于CO2与O2的浓度比，请推测具体的情况： 当CO2与O2浓度比高时，Rubisco使暗反应加强；当CO2与O2浓度比低时，Rubisco使光呼吸加强 。
③研究发现，光合产物1/3以上要消耗在光呼吸底物上。生产实际中，常通过适当升高CO2浓度达到增产的目的，请分析并解释其原理(从光合作用原理和Rubisco催化反应特点两个方面作答)： CO2浓度升高可促进光合作用暗反应的进行，进而提高光合作用强度，同时还可促进Rubisco催化更多的C5与CO2结合，减少与O2的结合，从而降低光呼吸速率 。
④已知强光下ATP和NADPH的积累会产生O2－(超氧阴离子自由基)，而O2－会对叶绿体光合作用的反应中心造成伤害。依据图中信息，解释植物在干旱天气和过强光照下，光呼吸的积极意义是 叶片缺水，气孔部分关闭，CO2吸收减少，低浓度CO2使得光呼吸增强，光呼吸可以消耗多余的ATP和NADPH 。
(2)水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著，而高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有机物很少，C4途径如图2所示。与C3植物相比，C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP羧化酶，它催化的反应为C3＋CO2C4(苹果酸)。C4进入维管束鞘细胞，生成CO2用于暗反应，生成的C3(丙酮酸)再回到叶肉细胞中，进行循环利用。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。PEP羧化酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓度的CO2。

①研究发现，小麦的光合午休现象很明显，而玉米却几乎没有光合午休现象，从玉米的CO2固定途径分析，可能的原因是 玉米会先通过C4途径把二氧化碳储存起来形成C4，气孔关闭时，C4分解产生二氧化碳，用于光合作用，所以气孔关闭对玉米影响不大　。
②请解释C4植物光呼吸比C3植物小很多的原因： C4植物叶肉细胞中特殊的PEP羧化酶能够利用极低浓度的CO2且花环状的结构使得多个叶肉细胞中的CO2富集到一个维管束鞘细胞中，使得维管束鞘细胞CO2浓度高，在与O2竞争Rubisco中有优势，抑制光呼吸 。
(3)华南农业大学彭新湘课题组利用水稻自身的三个基因，即GLO(乙醇酸氧化酶)、OXO(草酸氧化酶)和CAT(过氧化氢酶)，成功构建了一条新的光呼吸支路，简称GOC支路。通过多基因转化技术成功将GOC支路导入水稻并定位至叶绿体中，由此使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，从而形成一种类似C4植物的(光合)CO2浓缩机制(如图3)。

请阐明GOC工程水稻株系的光合效率、生物量、籽粒产量提高的机制： C3植物叶绿体中引入光呼吸代谢支路，使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被分解为CO2，将原本释放于线粒体中的CO2转移到叶绿体中释放，类似于C4植物的CO2浓缩机制，提高叶绿体中CO2浓度，在与O2竞争Rubisco酶中有优势，抑制光呼吸，由此可提高植物的光合效率等　。

1．(2022·无锡一中模拟)已知甲酶属于简单蛋白，乙酶属于结合蛋白。甲酶的催化活性仅取决于酶蛋白本身的结构；乙酶由酶蛋白和辅助因子(锰、铁等离子)或辅酶(有机小分子或金属有机化合物)共同组成。下列有关叙述正确的是( D )
A．含铁的血红蛋白属于甲酶
B．铁离子不会影响酶蛋白的空间结构
C．用双缩脲试剂可鉴别甲酶和乙酶
D．甲、乙酶发挥催化作用的部位可能不同
【解析】　含铁的血红蛋白属于乙酶，A错误；铁离子会影响酶蛋白的空间结构，B错误；甲酶和乙酶都是蛋白质，都能和双缩脲试剂反应呈紫色，不能用来鉴别甲酶和乙酶，C错误；甲、乙酶发挥催化作用的部位可能不同，D正确。
2．(2022·广东高考，13) 某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是( C )
组别
pH
CaCl2
温度(℃)
降解率(%)
①
9
＋
90
38
②
9
＋
70
88
③
9
－
70
0
④
7
＋
70
58
⑤
5
＋
40
30
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．结合①、②组的相关变量分析，自变量为温度
C．该酶催化反应的最适温度70 ℃，最适pH为9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
【解析】　分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于温度梯度、pH梯度较大，不能说明最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。
3．(2022·长沙市南雅中学模拟)研究人员以生长状态相同的绿色植物为材料，在相同的条件下进行了四组实验。其中D组连续光照T秒，A、B、C组依次增加光照—黑暗的交替频率，每组处理的总时间均为T秒，发现单位光照时间内光合作用产物的相对含量从A到C依次增大。下列相关说法正确的是( C )

A．实验说明白天给予一定频率的遮光有利于农作物增产
B．实验过程中C组积累的有机物最多
C．实验结束后立即检测植物体内NADPH含量，D组最高
D．实验组由黑暗变为光照时，光反应速率增加，暗反应速率变小
【解析】　实验说明增加光照—黑暗的交替频率，光合速率可以提高，但白天遮光会缩短光照时间，同样不利于农作物增产，A错误；实验过程中D组光照时间最长，所以D组积累的有机物最多，B错误；因为D组持续光照，有NADPH积累，故实验结束后D组NADPH含量最高，C正确；实验组由黑暗变为光照时，光反应速率增加，暗反应速率也增加，D错误。
4．(2022·盘锦模拟)人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是( B )

A．AB段ATP水解释放的能量主要用于肌肉收缩
B．BC段ATP合成大于ATP水解，ATP含量上升的能量来源主要是有氧呼吸
C．跑步时可能会感觉肌肉酸痛，主要是无氧呼吸产生的乳酸引起的
D．无论AB段还是BC段都既有ATP的合成，又有ATP的分解
【解析】　根据题意可知，运动员参加短跑比赛，AB段ATP水解释放的能量主要用于肌肉收缩，A正确；人体剧烈运动需要消耗大量能量，有氧呼吸产生的能量较多，BC段ATP含量上升的能量来源主要是有氧呼吸，但此时，ATP合成与ATP水解仍处于动态平衡中，B错误；人体剧烈运动时，无氧呼吸与有氧呼吸并存，无氧呼吸产生的乳酸会引起肌肉酸痛，C正确；ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，故AB段、BC段均既有ATP的合成又有ATP的分解，D正确。
5．(2021·湖南高考真题)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是( B )
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】　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，农作物种子入库储藏时，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呼吸作用需要消耗大量氧气，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。
6．(2022·福州市二模)下列关于酶实验的叙述，正确的是( C )
A．过氧化氢在高温下和酶的催化下分解都加快，其原理都是降低了反应所需要的活化能
B．在探究温度对酶活性影响时，选择淀粉和淀粉酶作实验材料，或者选择过氧化氢和过氧化氢酶作实验材料，检测效果均可
C．若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性，则检测试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液
D．若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的实验中，操作合理的顺序应为：加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
【解析】　酶促反应的原理是降低化学反应的活化能，但是高温不会降低反应所需要的活化能，A错误；温度升高会使过氧化氢的分解速率升高，因此如果利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响时，改变温度后，引起过氧化氢分解速率的因素是温度和酶活性，有2个自变量，因此不能利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响，B错误；验证酶的专一性实验中，可以用淀粉、蔗糖、淀粉酶和斐林试剂来进行，不可用碘液对实验结果进行检测，因为不管淀粉酶能否催化蔗糖分解，溶液都不变蓝，C正确；在测定酶活力的实验中，pH为无关变量，为了排除无关变量的干扰，应控制相同且适宜，而缓冲液能起到维持反应液的pH恒定的作用，因此最先加入；酶具有高效性，所以在控制pH恒定的情况下，应先加底物后加酶，让酶促反应在适宜的温度下进行，一定时间后检测产物的量来检测酶的活性，故其顺序应为：加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温→计时→一段时间后检测产物的量，D错误。
7．关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是( A )
A．叶绿体中的色素可以用有机溶剂乙醇分离
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外线和紫外线不能被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻
【解析】　叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，但是不能进行分离，而是提取，A错误；镁作为细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C正确；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。
8．(2022·湖南适应性测试)适宜的温度和光照条件下，在盛有水生动植物的鱼缸内(不考虑微生物的影响)，物质代谢处于相对平衡状态的是( C )
A．动物呼吸作用释放的CO2量等于植物光合作用吸收的CO2量
B．动物呼吸作用吸收的O2量等于植物光合作用产生的O2量
C．动植物呼吸作用释放的CO2量等于植物光合作用吸收的CO2量
D．动物呼吸作用消耗的有机物量等于植物光合作用合成的有机物量
【解析】　要达到物质代谢的相对平衡状态，植物光合作用吸收的CO2量应等于动物和植物的呼吸作用释放的CO2量，A错误；要达到物质代谢的相对平衡状态，植物光合作用产生的O2量应等于动物和植物的呼吸作用吸收的O2量，B错误；动植物呼吸作用释放的CO2量等于植物光合作用吸收的CO2量时，物质代谢处于相对平衡状态，C正确；要达到物质代谢的相对平衡状态，植物光合作用合成的有机物量应等于动物和植物呼吸作用消耗的有机物量，D错误。
9．(2021·湖南高考真题)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( A )
A．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
【解析】　弱光条件下植物没有氧气的释放，有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，光合作用产生的氧气被呼吸作用消耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有氧气的释放，A错误；二氧化碳性质不活泼，在暗反应阶段，一个二氧化碳分子被一个C5分子固定以后，很快形成两个C3分子，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原，因此二氧化碳不能直接被还原，B正确；在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高农作物的光合作用强度，D正确。
10．(2022·鹤岗模拟)袁隆平团队研发的海水稻具有较强的耐盐碱能力。将某海水稻品种分为两组，对照组用完全培养液培养，实验组用含较高浓度NaCl的完全培养液培养；两周后，实验组培养液中Na＋浓度高于Cl－，同时在晴朗天气下测定净光合速率及胞间CO2浓度日变化，结果如图。下列叙述错误的是( D )

A．海水稻对Cl－吸收速率快于Na＋，表明其对不同离子的吸收有选择性
B．与正常状态相比，在高浓度NaCl下海水稻的净光合速率降低
C．6：00～10：00间，两组净光合速率均增加的主要原因是光照强度增加
D．在高盐条件下，10：00～12：00间光合速率下降的主要原因是气孔关闭
【解析】　由于细胞膜上载体蛋白具有特异性，同时不同类型的载体蛋白的数量也不同，导致植物对不同离子的吸收具有选择性，A正确；由图1曲线看出，与正常状态相比，在高浓度NaCl作用下，该水稻的净光合作用速率降低，B正确；6：00～10：00间，对照组和实验组净光合速率都增加主要原因是此时间段光照强度增加，C正确；由图2曲线可知，10：00～12：00间，实验组的胞间CO2浓度高于对照组，说明在高盐条件下，该时间段内光合速率下降的主要原因不是气孔关闭，D错误。
11．(2022·南师附中模拟)癌细胞在氧含量正常的情况下，利用葡萄糖转变为乳酸来产生ATP作为能量的主要来源。研究发现，线粒体中产生的NO一方面可与O2竞争性结合，另一方面扩散到细胞质基质中促进葡萄糖转变为乳酸。下列说法错误的是( A )
A．NO能抑制线粒体中葡萄糖的氧化分解过程
B．细胞发生癌变时，线粒体中的NO水平升高
C．与正常细胞相比，癌细胞中丙酮酸的生成速率高
D．与正常细胞相比，癌细胞中葡萄糖的能量利用率低
【解析】　葡萄糖分解成丙酮酸的过程发生在细胞质基质中，A错误；细胞发生癌变时，线粒体中的NO水平升高，一方面与O2竞争性结合，另一方面扩散到细胞质基质中促进葡萄糖转变为乳酸，B正确；由于葡萄糖转变为乳酸产生的ATP少，所以与正常细胞相比，癌细胞中丙酮酸的生成速率高，C正确；由于癌细胞在氧含量正常的情况下，利用葡萄糖转变为乳酸来产生ATP作为能量的主要来源，所以与正常细胞相比，癌细胞中葡萄糖的能量利用率低，D正确。
11．(不定项)(2022·青岛二模)耐力性运动一般指机体每次进行30 min以上的低、中等强度的有氧运动，如游泳、慢跑、骑行等。研究表明，耐力性运动能使线粒体数量发生适应性改变，是预防冠心病和肥胖的关键因素；缺氧会导致肌纤维线粒体碎片化，ATP合成量减少约50%，而Drp1是保证线粒体正常分裂的重要蛋白。下图表示相关测量数据。下列相关叙述正确的是( CD )

A．葡萄糖彻底氧化分解为二氧化碳和水是在线粒体内膜上完成的
B．耐力性运动训练的时间与肌纤维中线粒体的数量成正相关关系
C．Drp1分子磷酸化增强导致线粒体结构损伤，使ATP合成大量减少
D．坚持每周3～5天进行至少30 min的耐力运动，有助于提高肌纤维的功能
【解析】　葡萄糖分解发生在细胞质基质，产生二氧化碳是在线粒体基质中完成的，产生水是在线粒体内膜上完成的，A错误；据图分析可知，5周内耐力性运动训练的时间与肌纤维中线粒体的数量呈正相关关系，超过5周继续耐力训练，线粒体的数量并不会增加，B错误；线粒体内膜可以合成大量的ATP，Drp1分子磷酸化增强导致线粒体结构损伤，使ATP合成大量减少，C正确；坚持每周3～5天进行至少30 min的耐力运动，有助于增加肌纤维中线粒体数量，提高肌纤维的功能，D正确。
12．(2022·西宁模拟)以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。下列分析正确的是( B )

A．光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
B．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃相等
C．如果该植物原重X kg，置于暗处4 h后重(X－1)kg，然后光照4 h后重(X＋2)kg，则总光合速率为3/4 kg·h－1
D．若将乙装置中NaHCO3溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得B曲线
【解析】　在光照时间相同的情况下，在25 ℃时，CO2吸收量最大，即光合作用净合成量最大，积累的有机物最多，A错误；在光照时间相同的情况下，30 ℃时光合作用的总量为3.50(净合成量)＋3.00(呼吸消耗量)＝6.50 mg/h,35 ℃时光合作用的总量为3.00(净合成量)＋3.50(呼吸消耗量)＝6.50 mg/h，二者相同，B正确；该植物原重X kg，置于暗处4 h后重(X－1)kg，说明呼吸速率为1/4 kg·h－1，然后光照4 h后重(X＋2)kg，说明净光合速率为3/4 kg·h－1，则总光合速率为1 kg·h－1，C错误；将乙装置中NaHCO3溶液换成氢氧化钠溶液，则在黑暗条件下可测得B曲线，D错误。
12．(不定项)(2022·烟台二模)植物光合作用吸收的CO2等于呼吸作用中放出的CO2时对应的光照强度称为光补偿点；当达到某一光照强度时，植物光合速率不再随光照强度增加而增加，该光照强度称为光饱和点。下表为甲、乙两个水稻品种在灌浆期、成熟期的光合作用相关数据。下列分析正确的是( ABC )
生长期
光补偿点
(μmol·m－2·s－1)
光饱和点
(μmol·m－2·s－1)
最大净光合速率
(μmolCO2·m－2·s－1)
甲
乙
甲
乙
甲
乙
灌浆期
68
52
1 853
1 976
21.67
27.26
成熟期
75
72
1 732
1 365
19.17
12.63
A．乙品种相对于甲品种能获得较高的产量
B．成熟期呼吸作用增强可导致光补偿点增加
C．达到光补偿点时，叶肉细胞会向外释放O2
D．适当降低光照强度对甲品种的生长影响更大
【解析】　表中数据表明，灌浆期乙品种的最大净光合速率大于甲品种，故可积累的有机物多，能获得较高产量，A正确；达到光补偿点时，光合速率等于呼吸速率，呼吸作用增强时，需要通过增强光照强度提高光合速率，使其与呼吸速率相等，即光补偿点增加，B正确；光补偿点时，植株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，所以叶肉细胞会向外释放O2，C正确；灌浆期乙品种的最大光合速率的光照强度更高，则适当降低光照强度对乙品种的生长影响更大，不同时期影响不同，D错误。
13．为探究CO2浓度及紫外线对植物光合作用的影响，研究人员分别用紫外线和浓度加倍后的CO2处理培养了15天的番茄幼苗，直至果实成熟。期间测定了番茄叶绿素含量、株高和光合速率等生理指标(其他条件均为适宜状态)，结果如表。
分组及实验处理
A组(自然条件下)
B组(紫外线照射)
C组(CO2浓度加倍)
叶绿素含量
(mg·g－1)
15天
1.20
1.21
1.19
30天
2.00
1.50
2.40
45天
2.00
1.50
2.45
株高(cm)
15天
21.10
21.20
21.00
30天
35.20
31.60
38.30
45天
54.30
48.30
61.20
光合速率平均值
(μmol·m－2·s－1)
8.86
5.62
14.28
(1)在晴朗的中午，幼苗均可以正常生长。此时，A组番茄叶肉细胞产生ATP的部位有 细胞质基质、线粒体和叶绿体 ；依据表中数据判断，与A组相比，B组番茄幼苗光合速率平均值低的原因最可能是 紫外线照射使植物叶绿素合成减少，光反应弱，光合速率低 。
(2)从实验设计的角度来看，表格中的数据有不严谨的地方，具体体现在初始状态下(15天时)三个组的叶绿素含量和株高数值不一致，你认为这样的误差 不会 (填“会”或“不会”)对实验结果和得出结论产生显著影响，原因是 初始数据误差很小；实验结果和结论的得出主要依据因变量的变化 。
(3)由表可知，CO2浓度加倍可促进番茄幼苗生长。有研究者认为，这可能是因为CO2能促进植物生长素的合成。请补充实验，验证此假设(简要说明实验思路及结果)： 在15天、30天、45天时，分别测定A、C组植株中生长素的含量，并作对比分析；检测结果：15天时，A、C两组植株生长素含量差别不大；30天、45天时，C组植株生长素含量高于A组植株生长素含量 。
(4)根据表中的数据分析，为提高塑料大棚农作物产量可采取的措施有 适度提高棚内二氧化碳浓度；使用能阻挡紫外线的塑料薄膜 。
【解析】　(1)在晴朗的中午，幼苗均可以正常生长。此时，A组番茄叶肉细胞同时进行细胞呼吸和光合作用，所以产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体和叶绿体；依据表中数据判断，与A组相比，B组番茄叶绿素含量更低，因此B组番茄幼苗光合速率平均值低的原因最可能是紫外线照射使植物叶绿素含量低，所以光反应弱，进而影响暗反应，光合速率低。(2)由表格数据可知，初始状态下(15天时)三个组的叶绿素含量和株高数值不一致，但这样的误差不会对实验结果和得出的结论产生显著影响，原因主要有两方面，一是初始数据误差很小，二是实验结果和结论的得出主要依据因变量的变化(前后对照)。(3)由表可知，CO2浓度加倍可促进番茄幼苗生长。可能是因为CO2能促进植物生长素的合成，为了保证单一变量，CO2浓度是否加倍作为自变量，选择A、C组进行实验，设计实验思路：在15天、30天、45天时，分别测定A、C组植株中生长素的含量，并作对比分析；检测结果(CO2能促进植物生长素的合成)：15天时，A、C两组植株生长素含量差别不大；30天、45天时，C组植株生长素含量高于A组植株生长素含量。(4)根据表中的数据可知，紫外线照射使植物在相同时间内叶绿素含量降低，平均株高降低，光合作用降低，CO2浓度加倍使植株在相同时间内平均株高增高，所以为提高塑料大棚农作物产量可采取的措施有适度提高棚内二氧化碳浓度；使用能阻挡紫外线的塑料薄膜。
14．(2022·临沂模拟)由于萌发的种子所占体积小，代谢水平高，因此，常用作生物实验材料。如图三个装置以萌发的种子为材料，研究呼吸作用的产物及方式。据图回答下列问题：

(1)为排除微生物对实验效果的干扰，常将萌发的种子进行 消毒 处理。
(2)为使实验结果科学严谨，应设置对照实验。结合上述三套实验装置，确定实验目的，并确定对照实验的设置情况(将①～⑥补充完整)：
装置
实验目的
对照实验的设置情况
甲
① 探究呼吸作用是否产生热量
② 等量的加热杀死并冷却至常温的萌发种子
乙
③ 探究萌发种子的呼吸作用方式
④ 将NaOH溶液换成等量的清水
丙
⑤ 探究种子的呼吸作用是否产生CO2
⑥ 等量的加热杀死的萌发的种子
(3)增设对照实验后，乙组两个装置中有色液滴如何移动，证明萌发的种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸？ 含NaOH溶液的装置中有色液滴左移，含清水的装置中有色液滴右移 。
【解析】　(1)为排除微生物呼吸作用的影响，种子必须进行消毒处理。(2)从三个装置所给的仪器中可以判断出“待观测指标”，再根据待观测指标推断出实验目的，由实验目的确定出对照实验的设置情况。甲装置：温度计→测定萌发种子是否产生热量→推断出实验目的为“探究呼吸作用是否产生热量”→对照实验应为不能进行呼吸作用的“死种子”。乙装置：有色液滴移动情况→容器内气体体积变化情况→推断出实验目的为“探究萌发种子的呼吸作用方式”→NaOH溶液吸收CO2，可更换为不吸收CO2的清水作为对照。丙装置：澄清的石灰水能否变混浊→是否产生CO2→推断出实验目的为“探究种子的呼吸作用是否产生CO2”→对照实验应为不能进行呼吸作用的“死种子”。(3)乙装置增设对照实验后，在含NaOH溶液的装置中，无论有氧呼吸还是无氧呼吸所产生的CO2都被NaOH溶液吸收，而O2消耗会使装置中气体体积减小，故有色液滴左移可表示种子进行有氧呼吸。在含清水的装置中进行的有氧呼吸不会引起装置中气体体积变化，但是无氧呼吸会使装置中气体体积变大，故有色液滴右移可表示种子进行无氧呼吸。
15．(2022·四平市期末)某同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液，并均分为两组，进行如下实验：
组别
加入物质
条件
实验现象
A组
DCPIP溶液
适宜温度和光照等条件
产生气泡，DCPIP溶液变为无色
B组
适量磷酸、NaHCO3
(CH2O)/C3值增高
注：DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色。
请分析回答：
(1)分离获得完整叶绿体需要用到的方法是 差速离心 和过滤。
(2)A组气泡中成分是 O2 ，DCPIP溶液由蓝紫色变无色的原因是 光反应阶段产生的[H]使DCPIP被还原 。
(3)B组(CH2O)/C3值增高的原因是 磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原形成(CH2O) 。
【解析】　(1)分离获得完整叶绿体需要用到的方法是差速离心和过滤。(2)A组可以进行光合作用的光反应阶段，气泡中成分是O2，DCPIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色溶液，DCPIP由蓝紫色变无色说明被还原了，原因是光反应阶段产生的[H]使DCPIP被还原。(3)B组(CH2O)/C3值增高的原因是磷酸有利于光反应阶段中ATP的形成，进而促进暗反应中C3的还原形成(CH2O)。
16．(2022·龙口市模拟)大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置不同CO2浓度(大气CO2浓度LC和高CO2浓度HC)和磷浓度(低磷浓度LP和高磷浓度HP)的实验组合进行相关实验，结果如下图所示。

回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究在一定光照强度下， 不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响 。
(2)ATP水解酶的主要功能是 催化ATP水解 。ATP水解酶活性可通过测定 单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量 表示。
(3)由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC＋HP处理比LC＋HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，因而细胞 呼吸作用 增强，导致有机物消耗增加。
(4)由图2可知，大气CO2条件下，高磷浓度能 提高 龙须菜的净光合速率。磷等矿质元素的大量排放导致了某海域海水富营养化，有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是 龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素的浓度，保护海洋生态 。
【解析】　(1)结合题意分析可知，本实验目的是探究在一定光照强度下，不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。(2)酶具有专一性，ATP水解酶的主要功能是催化ATP水解；酶活性可通过产物的生成量或底物的消耗量进行测定，由于ATP的水解产物是ADP和Pi，故ATP水解酶活性可通过单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量表示。(3)净光合速率＝总光合速率－呼吸速率，由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC＋HP处理比LC＋HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，矿质元素的吸收需要能量，因而细胞呼吸作用增强，导致有机物消耗增加。(4)由图2可知，大气CO2条件(LC组)下，HP组(高磷浓度)的净光合速率＞LP组(低磷浓度)，故推测高磷浓度能提高龙须菜的净光合速率；结合以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素的浓度，保护海洋生态。
17．(2022·济宁一模)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44 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 Q9 ；单位时间内平均单株产量增量最高的实验组和时间段为 中日照组NB1在处理45～60 d期间 。
(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2点) 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)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 长日照(16 h－8 h) 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 0.1(A＋B)/Cmg/(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。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，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(或净光合速率)，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＝0.1(A＋B)/Cmg/(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。