高考生物大二轮专题复习与增分策略 专题4 细胞呼吸与光合作用

专题4 细胞呼吸与光合作用重温考纲要求1.光合作用的基本过程()。2.影响光合作用速率的环境因素()。3.细胞呼吸()。1.有关细胞呼吸的正误判断(1)高等生物都进行有氧呼吸，低等生物都进行无氧呼吸()(2)有氧呼吸的三个阶段都有ATP产生，但第三阶段产生的ATP最多()(3)水是有氧呼吸的产物，也是有氧呼吸的反应物()(4)各种细胞进行有氧呼吸的主要场所都是线粒体()(5)细胞呼吸的结果如果没有水的产生，就一定是无氧呼吸()(6)人体剧烈运动时，CO2/O21，即CO2既可在线粒体又可在细胞质基质中产生()(7)及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害()(8)无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜()2.有关光合作用的正误判断(1)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光()(2)用纸层析法提取菠菜绿叶中的色素()(3)叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢()(4)真核生物中，光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，暗反应是在叶绿体基质中进行的()(5)光反应为暗反应提供H和H2O()(6)离体的叶绿体基质中添加ATP、H和CO2后，可完成暗反应()(7)适宜条件下光合作用过程中C5/C3的比值，停止供应CO2后比停止前高()(8)降低光照将直接影响到光反应的进行，从而影响暗反应；改变CO2浓度则直接影响暗反应的进行()3.有关光合作用与细胞呼吸综合应用的正误判断(1)CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中()(2)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATP()(3)夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量()(4)净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长()(5)将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是降低至一定水平时保持相对稳定()一、“生命不息”的细胞呼吸1.(2013新课标全国，3)下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是()A.肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸B.与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码C.破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中D.有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同答案C解析破伤风芽孢杆菌的代谢类型是异养厌氧型，在有氧的环境中，破伤风芽孢杆菌的代谢要受到抑制，C错。2.(2012新课标全国，29)将玉米种子置于25 、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如下图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，据图回答下列问题。(1)萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成_，再通过_作用为种子萌发提供能量。(2)萌发过程中在_小时之间种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为_mg。(3)萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为_mg粒1d1。(4)若保持实验条件不变，120小时后萌发种子的干重变化趋势是_，原因是_。答案(1)葡萄糖呼吸(或生物氧化)(2)729626.5(3)22(4)持续下降幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用解析解答本题的突破点：正确分析坐标曲线的生物学含义：随着时间的延续，胚乳干重逐渐减少，种子的干重也逐渐减少。两条曲线变化趋势不一致的原因：第(3)小问提到的“胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质”。(1)淀粉被水解成葡萄糖后才能被细胞通过呼吸作用利用，为种子萌发提供能量。(2)因为胚乳减少的干重中有一部分转化成幼苗的组成物质，所以衡量种子的呼吸速率应以种子的干重减少量为指标。由图示曲线可以看出，在7296 h之间，单位时间内种子的干重减少量最大，该时间段(24 h)内每粒种子呼吸消耗的平均干重为204.2177.726.5(mg)。(3)转化速率(胚乳的减少量种子的干重减少量)/单位时间。在7296 h内，转化速率为(161.7118.1)(204.2177.7)17.1(mg粒1d1)，96120 h内，转化速率为(118.191.1)(177.7172.7)22(mg粒1d1)，因此最大转化速率为22 mg粒1d1。(4)黑暗条件下，萌发种子只能进行细胞呼吸而不能进行光合作用，因而种子干重持续下降。悟规律细胞呼吸一般借助图、表、线等形式考查，常与光合作用联系在一起，常以实验分析为主，题型以非选择题为主。1.判断细胞呼吸类型的五大方法(以葡萄糖为底物)(1)产生CO2量消耗O2量有氧呼吸。(2)不消耗O2，产生CO2无氧呼吸(酒精发酵)。(3)释放CO2量吸收O2量同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(酒精发酵)。(4)不吸收O2，不释放CO2乳酸发酵或细胞已经死亡。(5)有水生成一定是有氧呼吸，有二氧化碳生成一定不是乳酸发酵。2.把握影响细胞呼吸的“四类”曲线(1)甲图：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。(2)乙图：O2浓度0时，只进行无氧呼吸。0O2浓度BC，因此，在单位时间内与氧结合的H最多的是A点。(2)分析题图可知，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用；其中30 mmolL1的KNO3溶液处理的曲线处于其他曲线之上，所以该浓度的KNO3溶液作用效果最好。(3)根系缺氧会导致根细胞进行无氧呼吸，而根细胞无氧呼吸能产生CO2，所以实验过程中不能改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标。题型三细胞呼吸方式的探究与呼吸速率的测定6.下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是()A.煮沸葡萄糖溶液是为了灭菌和去除溶液中的O2B.实验过程中，泵入的空气应去除CO2C.实验中的无关变量有温度、pH、培养液浓度等D.通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式答案D解析酵母菌既可以进行有氧呼吸也可以进行无氧呼吸，不管是哪种呼吸方式都会产生二氧化碳，均会使澄清的石灰水变混浊，所以不能通过观察石灰水的变化来判断酵母菌的呼吸方式，故D选项错误，A、B和C选项均是为了排除无关变量对实验结果的干扰。7.呼吸熵(RQ释放二氧化碳体积/消耗的氧气体积)表示生物用于有氧呼吸的能源物质的不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如图。关闭活塞，在25 下经20分钟读出刻度管中着色液滴移动距离。设装置1和装置2的着色液滴分别向左移动x mm和y mm。下列说法错误的是()A.若测得x180 mm，y50 mm，则该发芽种子的呼吸熵是0.72(保留两位小数)B.若发芽种子仅进行有氧呼吸，且呼吸熵小于1，则分解的有机物可能为脂肪C.为使测得的x和y值更精确，还应再设置对照装置D.若呼吸底物是葡萄糖，且测得x300 mm，y100 mm(向右移动了100 mm)，则可推断有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖的摩尔比值是12答案D解析若测得x180 mm，y50 mm，则细胞呼吸产生的二氧化碳是18050130 (mm)，呼吸熵是1301800.72，A正确；由于脂肪中的碳氢比例高，若发芽种子仅进行有氧呼吸，且呼吸熵小于1，则分解的有机物可能为脂肪，B正确；为使测得的x和y值更精确，还应再设置对照装置，排除无关因素对实验结果的影响，C正确；若呼吸底物为葡萄糖，且测得x300 mm，y100 mm，说明消耗氧气300，总共产生二氧化碳400，其中有氧呼吸消耗氧气300，产生二氧化碳300，消耗葡萄糖50，无氧呼吸产二氧化碳400300100，消耗葡萄糖50，因此有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的摩尔比值是11，D错误。8.科研人员探究了不同温度(25 和0.5 )条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。(1)由图可知，与25 相比，0.5 条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是_；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的_浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测_浓度的变化来计算呼吸速率。(2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。将甲、乙瓶分别置于25 和0.5 条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。记录实验数据并计算CO2生成速率。为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。a._；b._。答案(1)低温降低了细胞呼吸相关酶的活性CO2O2(2)a.选取的果实成熟度应一致b.每个温度条件下至少有3个平行重复实验解析(1)由图可知，与25 相比，0.5 条件下的CO2生成速率较低，主要原因是温度较低，导致酶的活性较低，呼吸速率较慢，所以其主要原因是：低温降低了细胞呼吸相关酶的活性；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的CO2浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸，该实验还可以通过检测O2浓度变化来计算呼吸速率。(2)根据单一变量原则，要控制唯一变量而排除其他无关变量的干扰，从而验证唯一变量的作用，所以，选取的果实成熟度应一致；根据可重复性原则，同一处理在实验中出现的次数称为重复。重复的作用有二：一是降低实验误差，扩大实验的代表性；二是估计实验误差的大小，判断实验可靠程度，所以，每个温度条件下至少有3个平行重复实验。技法提炼1.酵母菌呼吸方式探究题解法对于判断酵母菌呼吸方式的实验分析题，若遇到装置图，应首先分析装置图中各部分的作用，再结合有氧呼吸和无氧呼吸的反应式进行分析，若呼吸底物是葡萄糖，则有氧呼吸消耗的O2量与释放的CO2量相等，无氧呼吸不消耗O2，但释放CO2。若遇到实验步骤，则解答的关键是分析变量，自变量是O2的有无，可设置通入无菌O2和密封(如用石蜡油铺满液面)对照；因变量是酵母菌呼吸方式，可通过检测CO2释放量、酒精的有无或热量产生的多少来判断，其中CO2释放量可通过澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液判断，酒精的有无可利用酸性重铬酸钾溶液来判断，产生热量的多少可通过温度计测量；无关变量有温度、pH、培养液量、培养液浓度等。2.测定组织细胞呼吸速率的装置与原理(1)装置(如图所示)(2)指标：细胞呼吸速率常用单位时间CO2释放量或O2吸收量来表示。(3)原理：组织细胞有氧呼吸吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的有色液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。(4)误差校正如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。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，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。二、“食物源泉”的光合作用1.(2016全国，4)关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是()A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C.通常，红外光和紫外光可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引起的答案C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，A正确；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错误；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。2.(2013新课标全国，2)关于叶绿素的叙述，错误的是()A.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素B.被叶绿素吸收的光可用于光合作用C.叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同D.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光答案D解析叶绿素的中心元素是镁离子，A项正确；色素的作用是吸收、传递、转化光能，进行光合作用，B项正确；叶绿素a比叶绿素b在红光区的吸收峰值高，C项正确；植物主要的吸收峰在蓝紫光区和红光区，绿光吸收最少，反射多，所以叶片呈现绿色，D项错误。3.(2014新课标全国，2)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是()A.O2的产生停止B.CO2的固定加快C.ATP/ADP比值下降D.NADPH/NADP比值下降答案B解析正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，改变了绿藻光合作用的条件，此时光合作用的光反应停止，光反应的产物O2、ATP和H(即NADPH)停止产生，所以A、C、D项所叙述现象会发生；光照停止，暗反应中C3还原受影响，C5减少，CO2的固定减慢，B项所叙述现象不会发生。4.(2016全国乙，30)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：(1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是_。(2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高_(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。(3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是_。答案(1)光照强度(2)CO2浓度(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的解析(1)甲组在a点条件下，增加光照强度，光合作用强度继续增加，故光合作用的限制因子是光照强度。(2)甲组在b点条件下，光照强度不再是光合作用的限制因子，要增加光合作用强度，需增加光合作用原料，而O2是光合作用产物，CO2才是光合作用的原料，故应该增加CO2浓度。(3)个体的表现型受遗传因素与环境因素共同影响。若乙组的光合作用强度变化受遗传因素影响，则在甲组的光照条件下，乙组的子代光合作用强度随光照强度变化情况应与甲组不同，此与题干矛盾，故可排除遗传因素影响，因此乙组光合作用强度的变化应由环境因素(即低光照)引起，并非遗传物质改变所致。5.(2016全国丙，29节选)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同，于中午12：30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：对照组实验组一实验组二实验组三实验组四实验处理温度/3636363125相对湿度/%1727525252实验结果光合速率/mg CO2dm2h111.115.122.123.720.7回答下列问题：(1)根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是_，其依据是_；并可推测，_(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)在实验组中，若适当提高第_组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是_。答案(1)相对湿度相同温度条件下，相对湿度改变时，光合速率变化较大增加(2)四该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度解析(1)根据本实验结果可知，相同温度条件下，小麦光合速率随相对湿度的增加而明显加快，但相对湿度相同时，小麦光合速率随温度的变化不明显，由此可推知中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是相对湿度；并可推测，增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)比较实验组二、三、四可知小麦光合速率在31 时高于另两组，而第四组的25 低于31 ，所以在实验组中，若适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。6.(2015全国，29)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。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H解析(1)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%，说明C组黑暗条件下进行了部分光合作用，暗反应消耗了ATP和H，为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料ADP、Pi和NADP等，所以C组单位光照时间内，合成有机物的量较高。光合作用暗反应在叶绿体基质中进行。(2)A、B、C三组实验中光照时间之和均为67.5 s，但是处理方法不同，结果也不一样，并且是单位时间内光照和黑暗交替频率越高，光合作用产物相对量越高，可知光照时产生的ATP和H在光照时没有用完，可以在黑暗中继续利用，还原C3化合物生成糖类等有机物及C5化合物，C5化合物继续与CO2结合，因此提高了光合作用中CO2的同化量。悟规律对光合作用的考查常以实验分析的形式出现，是历年来高考的重点，常考题型为非选择题。1.理清外界条件变化时，C5、C3、H、ATP等物质的量变化的4种模型分析(1)光照强度变化(2)CO2浓度变化：2.把握影响光合作用因素的3类曲线影响因素原理图像图像解读光照强度影响光反应阶段ATP、H的产生P点的限制因素外因：温度、CO2浓度内因：色素含量、酶的数量和活性、C5的含量CO2浓度影响暗反应阶段C3的生成P点的限制因素外因：温度、光照强度内因：酶的数量和活性、色素含量、C5的含量温度通过影响酶的活性来影响光合作用P点对应的温度为进行光合作用的最适温度题型一光合作用的过程分析1.下图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是()A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能B.CO2可直接被H还原，再经过一系列的变化形成糖类C.被还原的C3在相关酶的催化作用下，可再形成C5D.光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高答案C解析ATP中的能量转化到有机物中，成为稳定的化学能，不参与CO2的固定，A错误；CO2必须先与C5反应形成C3方可被H还原，B错误；C3化合物被H还原后可再形成C5，此过程中需要酶参与，C正确；光照强度由强变弱时，会造成H和ATP在短时间内减少，C5的生成速率下降，而其利用速率不变，所以C5的含量会下降，D错误。2.下图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势，该植物在阶段处于适宜环境条件下，阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是()A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATPB.图中阶段所改变的环境条件是降低了光照强度C.阶段甲上升是因为叶绿体中H和ATP的积累D.阶段光合速率最大时所需光照强度比阶段低答案D解析因为暗反应中1 mol C51 mol CO2生成2 mol C3，所以在适宜条件下，叶肉细胞内C3是C5的2倍，因此图中甲是C5，乙是C3。图中物质甲与CO2结合形成乙，该过程只需要酶的催化，不需要消耗ATP，A错误；植物在阶段处于适宜环境条件下，如果阶段改变的环境条件是降低光照强度，那么C3将增加，C5减少，与图形的走势不符，而如果改变的条件是降低CO2浓度，那么C3将减少，C5增加，与图形走势符合，所以本题改变的条件是降低CO2浓度，B错误；CO2浓度降低，由于CO2供应量减少，C5消耗减少，而C3还原正常，所以C5(甲)含量会上升，C错误；低CO2浓度下的光的饱和点也低，D正确。题型二影响光合作用因素的曲线分析3.植物的光合作用受温度和光照强度的影响，下图表示植物在三种不同光照强度下消耗CO2的情况。下列分析正确的是()A.在50 时，温度和光照强度都是限制光合作用的因素B.在1030 时，温度是限制光合作用的主要因素C.在光照强度相同的情况下，0 时的光合作用强度一定小于15 时的光合作用强度D.在温度相同的情况下，4倍光照强度时的光合作用强度一定大于1倍光照强度时的光合作用强度答案C解析由图可知，在50 时，温度是限制光合作用的因素；在1030 时，光照强度是限制光合作用的主要因素；光照强度相同，0 时植物体内光合作用酶的活性低于15 时酶的活性，所以0 时的光合作用强度一定小于15 时的光合作用强度；由图可知，在较低温度时，相同温度条件下，4倍光照强度和1倍光照强度下，光合作用强度相同，另外如果温度较高，蒸腾作用增强，植物会出现气孔关闭的现象，所以在温度相同的情况下，4倍光照强度时的光合作用强度不一定大于1倍光照强度时的光合作用强度。4.下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是()A.t1t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多B.t2t3，暗反应限制光合作用。若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高C.t3t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果D.t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低答案D解析水的光解、O2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质中，A项错误；t2t3，限制光合速率的因素为CO2浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B项错误；t3t4，暗反应增强，一定程度上加快ATP和ADP的相互转化，同时促进了光反应，C项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的C3化合物减少，直接产物含量降低，D项正确。5.某科研小组于夏季一晴天在一个大棚中以某桃树为实验材料，探究不同光照强度对叶片光合速率的影响，得到的变化曲线如图所示。实验期间分别于11时和15时打开和关闭通风口，请据图回答：(1)上述实验中，大棚覆盖的塑料薄膜应选用_(颜色)；通过改变_来设置不同的弱光环境。(2)图中10时到11时的时间段内，限制各组光合速率的主要因素是_；各组光合速率分别于12时、13时、14时又下降的原因可能是_。(3)如表所示为用不同光照强度处理该桃树和某种栎树后得到的数据：光合参数(molm2s1)CK组T1组T2组桃树栎树桃树栎树桃树栎树光补偿点29.732.820.731.418.231.2光饱和点752.51 188.25221 164.5417.51 133.5分析表中数据可知，_更适应弱光环境。Rubisco酶是植物光合作用过程中的一个关键酶，它所催化的反应是无机碳进入生物群落的主要途径，由此可知它应存在的场所是_，它参与催化的是_。答案(1)无色透明黑色遮阳网的层数(2)CO2浓度(或CO2含量)大棚内温度升高，引起气孔关闭(气孔导度下降)，光合速率下降(3)桃树叶绿体基质CO2的固定解析(1)由题干和题图可知，该探究实验的自变量是光照强度，改变黑色遮阳网的层数是改变自变量的手段。(2)由CO2浓度曲线可知，10时到11时，CO2浓度迅速下降到低点，成为限制各组光合速率的主要因素；12时、13时、14时各组的光合速率分别又下降，而CO2浓度并不低，可推测其原因最可能是大棚内温度升高引起气孔关闭，从而使光合速率下降。(3)各组桃树的光补偿点和饱和点都比栎树的低，说明桃树更适应弱光环境。由题意可知，Rubisco酶是参与CO2固定的关键酶，而CO2固定发生在叶绿体基质中，所以Rubisco酶应存在的场所是叶绿体基质。技法提炼深入认识影响光合作用的“限制因素”(1)限制因素在曲线图中一般为横轴所示因素，即相关实验的自变量。(2)限制因素可变，如“饱和点”的出现会改变限制因素，总结如下：a点前限制因素为光照强度，之后为其他因素，外因如CO2浓度、温度等，内因如酶的活性、色素的含量等。b点前限制因素为CO2浓度，之后为其他因素，外因如光照强度、温度等，内因如酶的活性等。a、b点之后只有改变其他限制因素才能提高光合作用强度。三、“共同担当”的呼吸与光合1.(2014新课标全国，6)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答案C解析A项，光合作用的光反应中有ATP的合成，需要原料ADP和磷酸。B项，光合作用中叶绿素吸收并转化光能的过程与酶的催化作用无关。C项，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。D项，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。2.(2016全国甲，31)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1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离(cm)20遮光*1008060402050 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，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_。答案(1)不同光强下水草的光合作用与呼吸作用不可靠的(2)黄色水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，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量相等解析(1)依题意并结合表中信息可知：距日光灯的距离表示光照的强弱。2号试管遮光，其内的水草不能进行光合作用，但能进行呼吸作用；37号试管内的水草在有光的条件下，溶液颜色的变化是光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量的综合作用的结果；1号试管为对照组，其中的NaHCO3可维持CO2浓度的相对稳定，27号试管为实验组。综上所述，若50 min后，1号试管的溶液是浅绿色，则说明27号试管的实验结果是由水草在不同光强下光合作用与呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，表明即使无水草，也会引起溶液颜色变化，因而27号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管因遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗CO2，但能通过呼吸作用释放CO2，所以试管内CO2浓度最高，X代表的颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草并未引起溶液中CO2含量变化，这意味着其光合作用强度与呼吸作用强度相等。3.(2014新课标全国，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为_。CO2浓度在ab之间时，曲线_表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_。(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量_(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑_这一因素的影响，并采取相应措施。答案(1)0A、B和C(2)光强(3)大于(4)光强解析(1)根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下(曲线A)该植物的净光合速率为0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当CO2浓度在ab之间时，曲线A、B、C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。(2)由题图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的H和ATP不足，暗反应受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。(3)当环境中的CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率小于0，说明该植物此时呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。悟规律主要探究环境因素(光照强度、光质、CO2浓度、温度、水分、肥料、盐溶液等)对细胞呼吸、光合作用的影响，常命制实验类非选择题。1.理清光合作用与细胞呼吸的关系2.明确3种元素的转移途径C：CO2有机物丙酮酸CO2H：H2OH(CH2O)HH2OO：H2OO2H2O3.解读真正(总)光合速率、表观(净)光合速率与呼吸速率的关系(1)图示(2)解读A点：只进行细胞呼吸。AB段：光合速率呼吸速率。C点：称为光饱和点。(3)明确最常用计算公式净光合速率(O2释放量或CO2吸收量)总光合速率(O2产生量或CO2固定量)细胞呼吸速率(O2消耗量或CO2产生量)。题型一光合作用与细胞呼吸的过程分析1.如图为某植物叶肉细胞中两种膜结构以及发生的生化反应模式图。下列有关叙述正确的是()A.图1、2中的两种生物膜上都发生能量的转换，且转换形式相同B.两种生物膜除了产生上述物质外，还均可产生ATPC.图l中的A是H，图2中的B全来自丙酮酸和H2OD.由于图1、图2中的生物膜来自不同细胞器，所以它们的主要成分不同答案B解析根据发生的反应，可判断图1是类囊体薄膜，图2是线粒体内膜，A错误。两种生物膜除了产生上述物质外，还均可产生ATP，B正确。类囊体薄膜上，发生的是光合作用的光反应，水在光照下生成H和氧气；线粒体内膜上，发生的是有氧呼吸的第三阶段，H与氧气反应，生成水，同时释放大量能量，H来自于第一阶段葡萄糖和第二阶段的丙酮酸和水，C错误。图中两种生物膜依次存在于叶绿体和线粒体中，主要成分都为蛋白质和脂质，D错误。2.如图是某植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的物质变化示意简图，其中a、b表示物质，表示生理过程。据图回答：(1)图中物质a是_。(2)过程中发生的能量变化是_，图中生理过程的能量最终来源于_。(3)过程中a被利用的具体部位是_。若无a供应，则此植物细胞呼吸的产物一般是_。(4)图中有氧呼吸相关酶的分布场所是_。答案(1)O2(2)活跃的化学能转变成稳定的化学能太阳能(光能)(3)线粒体内膜酒精和CO2(4)细胞质基质和线粒体解析(1)结合题图，水的光解产物有a和H，且a参与有氧呼吸的第三阶段，联系教材知识可知a为O2。(2)光合作用和呼吸作用过程中的能量变化是：光合作用将光能转变成ATP中活跃的化学能，最终转变成有机物中稳定的化学能；呼吸作用将有机物中稳定的化学能转变成ATP中活跃的化学能和热能。过程是光合作用的暗反应阶段，其能量变化是活跃的化学能转变成稳定的化学能；图示植物叶肉细胞中生理过程的能量最终来源于太阳能。(3)过程中的a表示O2，可与H结合生成水，即有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜。若没有O2供应，植物细胞进行无氧呼吸，产物一般是酒精和CO2。(4)有氧呼吸的三个阶段都需要酶催化，因此与有氧呼吸有关的酶分布在细胞质基质和线粒体中。技法提炼光合作用与细胞呼吸过程题解法对于与光合作用和呼吸作用过程相关的试题，应先判断相关生理过程的类别，可根据有机物、O2或CO2的产生或消耗来判断，合成有机物、消耗CO2、释放O2的过程属于光合作用，分解有机物、消耗O2、释放CO2的过程属于呼吸作用。然后根据不同阶段的物质变化以及发生的场所来判断每个生理过程具体的阶段，如光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，分别发生在叶绿体的类囊体薄膜、叶绿体基质中；有氧呼吸包括三个阶段，发生部位分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜；无氧呼吸两个阶段均发生在细胞质基质中。再如，水的光解发生在光反应阶段，葡萄糖等有机物的合成发生在暗反应阶段，葡萄糖的分解发生在有氧呼吸第一阶段，O2的消耗发生在有氧呼吸第三阶段，CO2的产生发生在有氧呼吸第二阶段，H2O的产生发生在有氧呼吸第三阶段。题型二净光合速率、总光合速率及其相关计算3.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呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是()A.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B.光照相同时间，在20 条件下植物积累的有机物的量最多C.温度高于25 时，光合作用制造的有机物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等答案A解析该图纵坐标分别表示光照下二氧化碳的吸收量(即植物积累的有机物量)和黑暗中二氧化碳的释放量(即呼吸作用)，因此，光合作用制造的有机物应该是两条曲线的数值之和。35 时光合作用制造的有机物的量为(3.53)mg/h,30 时光合作用制造的有机物的量为(3.53)mg/h，故光照相同时间，35 时光合作用制造的有机物的量与30 时相等；制造有机物的量最多的应该不是25 而是3035 ，积累量最多的才是25 ；光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等的点应该是光照下植物不吸收二氧化碳的点，而不是图中二者曲线的交点。4.将某种大小相同的绿色植物叶片在不同温度下分别暗处理1 h，测其重量变化，立即光照1 h，再测其重量变化。结果如下表：组别1234温度()25272931暗处理后质量变化(mg)1231光照后与暗处理前质量变化(mg)3331分析表中数据可判定()A.光照的1 h时间内，第4组合成葡萄糖总量为2 mgB.光照的1 h时间内，第1、2、3组释放的氧气量相等C.光照的1 h时间内，四组光合作用强度均大于呼吸作用强度D.呼吸酶的最适温度是29 答案C解析从表中数据可知，光照1 h与暗处理1 h后相比，质量变化分别为4 mg、5 mg、6 mg、2 mg，可知光合速率均大于呼吸速率，每组释放的氧气量均不相等，每组合成的葡萄糖总量分别为5 mg、7 mg、9 mg、3 mg，A、B项错误，C项正确；暗处理1 h，其质量变化反映了呼吸强度，可知四组温度中29 是适宜温度，但由于实验组别少，不能确定最适温度，D项错误。5.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