【生物】2018届一轮复习人教版光合作用与细胞呼吸的关系学案 20页

第3课时　光合作用与细胞呼吸的关系 ‎ ‎ 光合作用与细胞呼吸物质和能量转化关系 ‎[关键点拨]‎ ‎1．过程图解 ‎2．物质转化关系 ‎(1)元素转移途径：‎ C元素： O元素： H元素： ‎(2)[H]的来源和去路比较：‎ ‎3．能量转化关系 ‎(1)能量形式的转变：‎ ‎(2)ATP的来源与去路比较：‎ ‎[题点突破]‎ 命题点1　光合作用与呼吸作用中的物质转化 ‎1．(2017·淮安一调)下图表示植物细胞内光合作用、呼吸作用中[H]的转移过程。相关叙述正确的是(　　)‎ H2O[H](CH2O)[H]H2O A．过程①伴随有ATP的消耗 B．过程②发生时的产物还有C3‎ C．过程③需要消耗水 D．过程④发生在线粒体的基质中 解析：选C　过程①属于光反应，产生[H]的过程中伴随着ATP的产生；过程②表示暗反应中C3的还原，此过程需消耗C3；过程③代表有氧呼吸第一和第二阶段，其中第二阶段需要消耗水；过程④表示有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上。‎ ‎2．(2016·烟台期中)下列是几个放射性同位素示踪实验，对其结果的叙述错误的是(　　)‎ A．利用15N标记某丙氨酸，附着在内质网上的核糖体将出现放射性，而游离的核糖体无放射性 B．给水稻提供14CO2，则‎14C的转移途径大致是：‎ ‎14CO2→‎14C3→(14CH2O)‎ C．给水稻提供14CO2，则其根细胞在缺氧状态有可能出现‎14C2H5OH D．小白鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到HO，呼出的二氧化碳也可能含有18O 解析：选A　附着在内质网上的核糖体和游离的核糖体均可利用氨基酸合成蛋白质；光合作用暗反应阶段可发生CO2的固定和C3的还原，给水稻提供14CO2，则‎14C的转移途径大致是：14CO2→‎14C3→(14CH2O)；植物通过光合作用将14CO2合成葡萄糖并运输到根细胞，缺氧时根细胞可进行无氧呼吸产生‎14C2H5OH；小白鼠吸入18O2，经有氧呼吸第三阶段形成HO，HO可随尿液排出，也可参与有氧呼吸第二阶段反应产生C18O2。‎ 迷点·误点|光合作用与呼吸作用中的两点不同 ‎(1)光合作用和细胞呼吸中[H]不同：‎ 光合作用中的[H]为NADPH，细胞呼吸中[H]为NADH。‎ ‎(2)光合作用和细胞呼吸中H2O的产生与消耗不同：‎ 光合作用过程在叶绿体类囊体膜上消耗H2O，在叶绿体基质中产生H2O；有氧呼吸过程在线粒体基质中(第二阶段)消耗H2O，在线粒体内膜上(第三阶段)产生H2O。‎ 命题点2　光合作用与细胞呼吸中的能量转化与利用 ‎3．如图是玉米叶肉细胞中ATP合成与分解示意图，下列叙述正确的是(　　)‎ A．光照和无氧条件下，光能是叶肉细胞内能量1的唯一来源 B．光照和有氧条件下，玉米叶肉细胞合成ATP的场所只有线粒体和叶绿体 C．能量2可以用于叶绿体中H2O的光解 D．能量2可以用于吸能反应 解析：选D　光照和无氧条件下，玉米叶肉细胞合成ATP的能量可以来自光能，也可以来自有机物分解释放的化学能。光照和有氧条件下，玉米叶肉细胞合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。叶绿体中H2O的光解所需的能量来自光能。吸能反应一般与ATP水解反应相关联，由ATP水解提供能量。‎ ‎4．(2017·德州一模)下面是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是(　　)‎ A．乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的 B．乙中的ATP用于固定二氧化碳和还原三碳化合物 C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同 D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等 解析：选C　从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是有氧呼吸，丁是ATP的水解。有氧呼吸产生的ATP不能用于光合作用的暗反应； 光反应过程中产生的ATP用于还原三碳化合物；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而丙过程合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要载体蛋白但不消耗ATP。‎ 迷点·误点|光合作用中的几种能量关系 ‎(1)光反应中光能转换为活跃的化学能并非只储存于ATP中，NADPH([H])中也含有能量。‎ ‎(2)光反应产生的ATP只用于C3的还原，不用于植物体的其他生命活动。‎ ‎(3)C3还原消耗的能量不只来自于ATP，还可由NADPH提供。‎ 光合速率、呼吸速率及其相互关系 ‎[关键点拨]‎ ‎1．真正光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系 ‎(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。‎ ‎(2)绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。‎ ‎(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。‎ ‎2．植物“三率”的判断方法 ‎(1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。‎ ‎(2)根据关键词判定：‎ 检测指标 呼吸速率 净光合速率 真正(总)光合速率 CO2‎ 释放量(黑暗)‎ 吸收量 利用量、固定量、消耗量 O2‎ 吸收量(黑暗)‎ 释放量 产生量 有机物 消耗量(黑暗)‎ 积累量 制造量、产生量 ‎[题点突破]‎ 命题点1　借助模式图考查光合速率与呼吸速率的关系 ‎1．(2015·重庆高考)将下图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是(　　)‎ A．黑暗条件下，①增大、④减小 B．光强低于光补偿点时，①、③增大 C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变 D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大 解析：选B　图示细胞为水稻叶肉细胞，在黑暗条件下、密闭容器中，该细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸，吸收O2，放出CO2，因此①增大、④减小。光强低于光补偿点时，光合作用和细胞呼吸同时进行，但细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞吸收O2，放出CO2，此时在密闭容器中①增大、③减小。光强等于光补偿点时，细胞呼吸强度等于光合作用强度，因此细胞吸收O2速度等于放出CO2速度，即②、③保持不变。光强等于光饱和点时，光合作用强度最大，细胞光合作用吸收CO2速度大于细胞呼吸吸收O2的速度，因此②减小、④增大。‎ 命题点2　借助曲线图考查光合速率与呼吸速率的分析、应用 ‎2．(2017·哈尔滨三中测试)某校生物兴趣小组用玉米作为实验材料，研究不同条件下的光合速率和呼吸速率，绘制出图甲、乙和丙，图中光合速率与呼吸速率不相等的点是(　　)‎ A．a　　　　　　　　　　 　B．b C．c D．d 解析：选A　图甲中虚线表示净光合速率，净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率，a点时净光合速率＝呼吸速率，因此，真光合速率是呼吸速率的2倍；图乙中的b、c和图丙中的d点是光补偿点，此刻光合速率等于呼吸速率。‎ ‎3．在研究温度对发菜光合作用和呼吸作用的影响时，得到如图所示的实验结果。下列分析错误的是(　　)‎ A．发菜无叶绿体，但可进行光合作用 B．光合作用和呼吸作用都有[H]的产生和消耗 C．‎25 ℃‎后发菜制造的氧气量逐渐下降 D．‎45 ℃‎时，CO2固定和C3还原仍能进行 解析：选C　发菜是原核生物，无叶绿体，但含有光合色素，可以进行光合作用；光合作用的光反应阶段产生[H]，暗反应阶段消耗[H]，有氧呼吸第一、第二阶段产生[H]‎ ‎，第三阶段消耗[H]；发菜制造的氧气量(真正光合作用量)＝氧气释放量(净光合作用量)＋氧气吸收量(呼吸作用量)，由图可知，25～35 ℃时发菜制造的氧气量大致相等；‎45 ℃‎时，净光合速率为0，即真正光合速率＝呼吸作用速率，此时光合作用仍可进行，则CO2固定和C3还原仍能进行。‎ 迷点·误点|对光合作用和呼吸作用曲线交点的认识误区 ‎(1)两曲线的交点并不都表示光合速率＝呼吸速率，总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。‎ ‎(2)光补偿点时，光合速率＝呼吸速率是对整个植物体而言的，即能进行光合作用的细胞与所有细胞的呼吸作用相等，而对于叶肉细胞而言，其光合速率>呼吸速率。‎ ‎ ‎ 常考的教材隐性实验之(三)——光合速率的测定方法 ‎[实验知能]‎ 一、气体体积变化法——测光合作用O2产生的体积或CO2消耗的体积 ‎[实验原理]‎ ‎(1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。‎ ‎(2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。‎ ‎(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。‎ ‎[例1]　如图是在一定温度下测定某植物呼吸作用和光合作用强度的实验装置(呼吸底物为葡萄糖，不考虑装置中微生物的影响)，相关叙述正确的是(　　)‎ A．烧杯中盛放NaHCO3溶液，可用于测定一定光强下植物的净光合速率 B．在遮光条件下，烧杯中盛放NaOH溶液，可用于测定植物无氧呼吸的强度 C．烧杯中盛放清水，可用于测定一定光照强度下真正光合速率 D．在遮光条件下，烧杯中盛放清水，可用于测定植物有氧呼吸的强度 ‎[解析]　NaHCO3溶液可以维持装置内CO2浓度的恒定，U 形管中液面高度的变化是装置中O2量的变化造成的，可以代表净光合速率。NaOH可以吸收CO2，无氧呼吸不消耗O2，不能用来测定无氧呼吸的强度。烧杯中盛放清水，一定光照强度下，光合作用吸收CO2量与释放O2量相等，有氧呼吸消耗O2量与产生CO2量相等，不能测定真正光合速率。在单位时间内，有氧呼吸消耗的O2量等于产生的CO2量，无论有氧呼吸强度多大，U形管中液面都不会发生变化。‎ ‎[答案]　A 二、叶圆片称重法——测定有机物的变化量 ‎[实验原理]　测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。‎ 净光合速率＝(z－y)/2S；‎ 呼吸速率＝(x－y)/2S；‎ 总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。‎ ‎[例2]　某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为‎1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，则测得叶片叶绿体的光合速率是(单位：g·cm－2·h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)(　　)‎ A．(3y－2z－x)/6　　　 　B．(3y－2z－x)/3‎ C．(2y－x－z)/6 D．(2y－x－z)/3‎ ‎[解析]　分析题意可知，上午10时到下午16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，因此其重量变化表示的是净光合作用量，则净光合速率＝净光合作用量/6＝(y－x)/6；而M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行呼吸作用，因此可以计算出呼吸速率＝(y－z)/3；因此总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6。‎ ‎[答案]　A 三、半叶法——测定光合作用有机物的产生量 ‎[实验原理]　将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。‎ ‎[例3]　某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：‎ ‎(1)MA表示叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示(________)＋(________________)－呼吸作用有机物的消耗量。‎ ‎(2)若M＝MB－MA，则M表示_____________________________________________。‎ ‎(3)总光合速率的计算方法是_______________________________________。‎ ‎(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。‎ ‎[解析]　叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6小时干物质的积累量(B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算总光合速率，即M值除以时间再除以面积。‎ ‎[答案]　(1)叶片初始质量　光合作用有机物的总产量 ‎(2)B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量 ‎(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)‎ ‎(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率。‎ 四、叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率 ‎[实验原理]　利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，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在水中的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)，即能比较光合作用强度的大小。‎ ‎[例4]　取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为‎1 cm的叶圆片，将叶圆片细胞间隙中的气体排出后，平均分装到盛有等量的不同浓度NaHCO3‎ 溶液的培养皿底部，置于光温恒定且适宜的条件下(如图甲)，测得各组培养皿中叶圆片上浮至液面所用的时间(如图乙)。下列分析错误的是(　　)‎ A．a～b段随着NaHCO3溶液浓度的增加，类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大 B．c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减小 C．c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小 D．a～d段如果增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间 ‎[解析]　NaHCO3溶液能够分解产生CO2，因此不同浓度的NaHCO3溶液能够为叶圆片提供稳定的CO2来源。分析题图乙的曲线可知，刚开始增加NaHCO3溶液的浓度，光合作用强度增强；超过一定浓度再增加NaHCO3溶液的浓度，由于外界溶液浓度太高，导致植物的叶肉细胞失水，会使叶肉细胞光合速率降低，叶片上浮时间延长。‎ ‎[答案]　D 五、黑白瓶法——测溶氧量的变化 ‎[实验原理]　将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。‎ ‎[例5]　下表所示是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)法测定夏季某池塘不同深度水体中，初始平均O2浓度与24小时后平均O2浓度比较后的数据。下列有关分析正确的是(　　)‎ 水深(m)‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 白瓶中O2浓度(g/m2)‎ ‎＋3‎ ‎＋1.5‎ ‎0‎ ‎－1‎ 黑瓶中O2浓度(g/m2)‎ ‎－1.5‎ ‎－1.5‎ ‎－1.5‎ ‎－1.5‎ A．水深‎1 m处白瓶中水生植物24小时产生的O2为‎3 g/m2‎ B．水深‎2 m处白瓶中水生植物光合速率等于所有生物的呼吸速率 C．水深‎3 m处白瓶中水生植物不进行光合作用 D．水深‎4 m处白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体 ‎[解析]　根据题意可知，黑瓶中水生植物只能进行呼吸作用，白瓶中水生植物既能进行光合作用又能进行呼吸作用，在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据即为正常的呼吸消耗量。由表中数据可知，在水深‎1 m处白瓶中水生植物产生的O2量＝3＋1.5＝‎ ‎4.5(g/m2)。水深‎2 m处白瓶中水生植物光合速率＝1.5＋1.5＝3.0[g/(m2·d)]，呼吸速率为‎1.5 g/(m2·d)。水深‎3 m处白瓶中水生植物光合作用量等于呼吸作用量，即‎1.5 g/m2。水深‎4 m处白瓶中藻类植物能进行光合作用和呼吸作用，故白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。‎ ‎[答案]　D 六、间隔光照法——比较有机物的合成量 ‎[实验原理]　光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对多。‎ ‎[例6]　(2015·全国卷Ⅰ)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：‎ A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。‎ B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。‎ C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。‎ D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量______(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是__________________________________________；‎ C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要__________，这些反应发生的部位是叶绿体的__________。‎ ‎(2)A、B、C三组处理相比，随着____________________的增加，使光下产生的____________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。‎ ‎[解析]　(1)C组的光合作用时间仅仅是D组的一半，但C组光合作用产物的相对含量与D组相差很少，可以判断C组单位光照时间内植物合成有机物的量高于D组。C组和D组的结果对照说明黑暗处理时也进行光合作用，即光合作用过程中某些反应不需要光照，该反应指的是暗反应，进行暗反应的场所是叶绿体基质。(2)比较A、B、C三组可以看出，三组的光照和黑暗交替频率不同，交替频率增加可使光照下产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ及时 利用和再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。‎ ‎[答案]　(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　基质　(2)光照和黑暗交替频率　ATP和还原型辅酶Ⅱ ‎[高考真题集中研究——找规律]‎ ‎1．(2016·四川高考)叶肉细胞内的下列生理过程，一定在生物膜上进行的是(　　)‎ A．O2的产生　　　　　　 　B．H2O的生成 C．[H]的消耗 D．ATP的合成 解析：选A　叶肉细胞中O2的产生只能发生在叶绿体的类囊体薄膜上；叶肉细胞中H2O的产生可以发生在线粒体内膜、核糖体、高尔基体等处；叶肉细胞中[H]的消耗可以发生在线粒体内膜、叶绿体基质等处；叶肉细胞中ATP的合成可以发生在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜 、叶绿体类囊体薄膜上。‎ ‎2．(2014·全国卷Ⅱ)关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是(　　)‎ A．磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物 B．光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与 C．人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供 D．病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量 解析：选C　光合作用的光反应中有ATP的合成，需要原料ADP和磷酸。光合作用中叶绿素吸收光能的过程与酶的催化作用无关。乳酸是无氧呼吸的产物，在人体内不能继续分解供能，人体在剧烈运动时所需的能量是由葡萄糖分解提供的。病毒无独立的代谢系统，病毒核酸的复制所需要的能量由宿主细胞的呼吸作用提供。‎ ‎3．(2015·海南高考)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是(　　)‎ A．植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能 B．叶温在36～‎50 ℃‎时，植物甲的净光合速率比植物乙的高 C．叶温为‎25 ℃‎时，植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的 D．叶温为‎35 ℃‎时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0‎ 解析：选D　植物光合作用所需要的能量都来自于太阳能；分析曲线可知，叶温在36～50 ℃‎ 时，植物甲的净光合速率比植物乙的高；光合与呼吸作用强度的差值即净光合速率，叶温为‎25 ℃‎时，植物甲的净光合速率小于植物乙；叶温为‎35 ℃‎时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值相等，均大于0。‎ ‎4．(2016·全国甲卷)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 ‎*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，回答下列问题：‎ ‎(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由_‎ ‎_______________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ 引起的；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____________(填“可靠的”或“不可靠的”)。‎ ‎(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)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________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)1号试管中没有加水草，50 min后1号试管的溶液颜色仍为浅绿色，说明无关变量不会引起溶液颜色的变化，2至7号试管的实验结果应是由水草的光合作用、呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，说明无水草的光照条件下溶液中CO2含量减少了，无关变量对实验结果有影响，则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管进行了遮光，水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用产生CO2，而且与3号试管(光合作用强度小于呼吸作用强度)相比，2号试管溶液中的CO2含量更多，颜色应为黄色。(3)5‎ 号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下溶液中CO2含量没有变化，水草的光合作用强度与呼吸作用强度相等，吸收与释放的CO2量相等。‎ 答案：(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用(其他合理答案可酌情给分)　不可靠的 ‎(2)黄色　水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管 ‎(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等 ‎[调研试题重点研究——明趋势]‎ 一、选择题 ‎1．(2017·广东四校联考)下列有关光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)‎ A．植物体内生命活动的直接能源物质是葡萄糖 B．若呼吸作用的终产物中有水，则一定进行了有氧呼吸 C．叶绿体和液泡中的色素都能参与光合作用 D．ATP产生于线粒体外膜和叶绿体的类囊体薄膜 解析：选B　糖类是主要的能源物质，植物生命活动的直接能源物质是ATP；有氧呼吸、酒精发酵和乳酸发酵过程中，只有有氧呼吸的产物中有水；叶绿体中的色素可进行光合作用，液泡中的色素不能进行光合作用；细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜及叶绿体的类囊体薄膜均可产生ATP，但线粒体外膜不能产生ATP。‎ ‎2．(2017·东北三省四市一模)下列关于小球藻细胞光合作用与有氧呼吸的叙述，错误的是(　　)‎ A．都能产生[H]并且利用[H]‎ B．都需要以水作为反应的原料 C．都会受N、P等矿质元素的影响 D．都能产生ATP并用于各项生命活动 解析：选D　光合作用在光反应过程中产生[H]，暗反应利用[H]，有氧呼吸第一阶段和第二阶段都产生[H]，第三阶段利用[H]；光反应过程H2O发生光解，有氧呼吸第二阶段需H2O参与；两者反应过程中都有ADP、Pi和酶参与，ADP的组成元素中有N、P，酶的组成元素中有N；光合作用中光反应产生的ATP只能被暗反应利用，不能用于各项生命活动。‎ ‎3．(2017·上海12校联考)下列物质转化过程会发生在人体内的是(　　)‎ A．H2O中的O转移到O2中 B．CO2中的C转移到C6H12O6中 C．O2中的O转移到H2O中 D．C6H12O6中的H转移到C2H5OH中 解析：选C　人体内不发生光合作用，H2O中的O通过光反应转移到O2中，CO2中的C通过暗反应转移到C6H12O6中；O2中的O转移到H2O中属于有氧呼吸过程，人体内可以进行有氧呼吸；C6H12O6中的H转移到C2H5OH 中，属于产生酒精的无氧呼吸过程，人体细胞无氧呼吸产生乳酸。‎ ‎4．下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是(　　)‎ A．过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行 B．过程①产生的能量全部储存在ATP中 C．过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O D．过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同 解析：选D　过程①②分别表示有氧呼吸和光合作用。若题中所述细胞为真核细胞，则过程①进行的场所是细胞质基质和线粒体，过程②只发生在叶绿体中；若题中所述细胞为原核细胞，则过程①②均发生在细胞质中；过程①通过有氧呼吸氧化分解有机物释放的能量大部分以热能的形式散失，只有小部分储存在ATP中；过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自CO2，而不是H2O；过程②通过光反应产生的[H]，用于暗反应还原C3，而有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]，用于第三阶段还原O2，生成H2O，因此二者还原的物质不同。‎ ‎5．(2017·山西大学附中考试)光合作用和有氧呼吸过程中都有[H]的生成和利用，下列分析中合理的是(　　)‎ A．从本质上讲，二者都具有还原性，是同一种物质，数量相同，功能相同 B．从来源上看，前者来源于水的光解，后者来源于丙酮酸和产物中的H2O C．二者产生的[H]在还原底物时，都释放出大量的能量，供给生物体生命活动所需 D．从去路上看，前者产生的[H]用于还原C3，后者与O2结合生成H2O 解析：选D　光合作用在光反应过程中的[H]为NADPH，有氧呼吸中的[H]为NADH，二者都具有还原性，但不是一种物质，功能不同；有氧呼吸中[H]来源于葡萄糖、丙酮酸和反应物H2O；光合作用H2O的光解产生[H]，在还原底物时消耗能量；光合作用中[H]参与还原C3生成(CH2O)和C5，有氧呼吸中[H]与O2反应生成H2O。‎ ‎6．(2017·重庆一中月考)在CO2浓度一定，温度适宜的情况下，测得灌浆期(种子成熟的一个阶段)的小麦植株在不同光照条件下的CO2的吸收速率为a，下列叙述错误的是(　　)‎ A．当a＝0时，叶肉细胞的光合作用强度等于呼吸作用强度 B．该实验的目的是探究光照强度对光合作用的影响 C．该实验应该在密闭、透明的装置中进行 D．当a<0时，细胞内ATP的生成不只发生于线粒体 解析：选A　在光照下，小麦植株吸收二氧化碳的速率代表了植株净光合速率，如果a＝0‎ ‎，说明植株的光合速率等于呼吸速率，而此时叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度；该实验的自变量是不同光照强度，因此探究的是光照强度对光合作用的影响；因为测定的是二氧化碳的吸收速率，为了防止大气中二氧化碳的干扰应在密闭透明的装置内进行；当a<0时，植株也可能会进行光合作用，只是光合作用强度小于呼吸作用强度，即使只进行呼吸作用细胞内生成ATP的场所还有细胞质基质。‎ ‎7．对某植物作如下处理：(甲)持续光照20 min，(乙)先光照5 s后再黑暗处理5 s，连续交替40 min。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植物光合作用所制造的O2和合成的有机物总量符合下列哪项(　　)‎ A．O2：甲<乙，有机物：甲＝乙 B．O2：甲＝乙，有机物：甲＝乙 C．O2：甲<乙，有机物：甲<乙 D．O2：甲＝乙，有机物：甲<乙 解析：选D　甲、乙光反应时间相同，产生的O2相等，但交替光照下，乙进行暗反应的时间大于甲，因此合成有机物总量甲<乙。‎ ‎8.(2017·合肥段考)将水绵浸没在加有适宜培养液的大试管中，以白炽灯作为光源，每隔一段时间移动白炽灯，增大其与大试管的距离，测定在不同距离下水绵产生气泡的速率，其他条件适宜，结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)‎ A．b点时限制气泡产生速率的主要因素为光照强度 B．a点与c点的干重相比较，a点较c点少 C．a点时只有线粒体和细胞质基质产生ATP D．若培养液中缺镁，则a点应向右移 解析：选A　以白炽灯作为光源，从近到远调节其与大试管的距离，b点气泡产生速率减小，是因为光照强度在减弱，故b点的限制因素主要为光照强度；c点至a点一直有气泡产生，净光合速率大于0，有机物一直在积累，所以a点干重>c点干重；a点时水绵产生气泡速率为0，光合作用强度等于呼吸作用强度，产生ATP的细胞结构是线粒体、细胞质基质和叶绿体；如果培养液中缺镁，叶绿素合成受阻，光合作用强度减弱，为了维持光合作用强度等于呼吸作用强度，应该增加光照强度，故a点应左移。‎ ‎9．(2016·长春二模)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。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是(　　)‎ 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙 ‎4.9 mg ‎5.6 mg ‎3.8 mg A．丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜 B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低 D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量约为0.7 mg 解析：选B　丙瓶不透光，里面的浮游植物只进行呼吸作用，产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质；在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为4.9－3.8＝1.1(mg)；乙瓶中由于浮游植物进行光合作用使氧气增多，二氧化碳减少，而丙瓶生物只能消耗氧气释放二氧化碳，因此乙瓶水样的pH比丙瓶的高；在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量约为净光合作用释放＋呼吸作用消耗＝5.6－4.9＋1.1＝1.8(mg)。‎ ‎10．下图表示植物细胞代谢的过程，有关叙述正确的是(　　)‎ A．过程①表示渗透吸水，对④⑤⑥⑦⑧⑨过程研究，发现产生的能量全部储存于ATP中 B．过程④发生在细胞质基质，过程②产生的能量可用于矿质离子的吸收过程 C．过程③产生的C6H12O6中的氧来自水和CO2，过程⑧可在根尖细胞中发生 D．就整个植株来说，若过程②O2的释放量小于过程⑨O2的吸收量，则该植物体内有机物的量将减少 解析：选D　①表示细胞通过渗透作用吸水，⑤⑥表示无氧呼吸的第二阶段，⑦⑧⑨表示有氧呼吸的第二、第三阶段，对④⑤⑥⑦⑧⑨过程研究，发现产生的能量一部分储存于ATP中，其余以热能形式散失；④表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质，②表示光反应阶段，光反应产生的ATP只能用于暗反应，不能用于植物对矿质离子的吸收；过程③产生的C6H12O6中的氧全部来自CO2，过程⑧(有氧呼吸的第二阶段)可在根尖细胞中发生；若图中过程②(光反应阶段)O2的释放量小于过程⑨(有氧呼吸的第三阶段)O2的吸收量，即净光合作用量<0，则该植物体内有机物的量将减少。‎ ‎11．(2017·黄冈质检)图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示水稻CO2吸收速率与光照强度的关系。有关说法错误的是(　　)‎ A．图甲中，光照强度为b时，光合速率等于呼吸速率 B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2‎ C．图甲中光照强度为c时，与图乙中的f点对应 D．图乙中，eg段限制光合速率的外因主要是光照强度 解析：选A　O2产生总量表示总光合速率，CO2释放量是呼吸速率与光合速率的差值，图甲中，光照强度为b时，呼吸速率是光合速率的2倍；图甲中，光照强度为a时，植物只进行呼吸作用，呼吸速率相对值为6，光照强度为d时，光合速率相对值为8，此时单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2；光照强度为c时，光合速率与呼吸速率相等，相对值均为6，相当于图乙中的光补偿点即f点；图乙中，eg段光合速率随着光照强度的增强而增大，此时限制光合速率的外界因素主要是光照强度。‎ ‎12．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，平均分成四组，各置于相同的密闭装置内，其他条件相同且适宜，分别置于四种不同温度下(t1