?專題02 細胞呼吸與光合作用的綜合


一、光合作用與有氧呼吸的區(qū)別
項目
光合作用
有氧呼吸
物質變化
無機物合成有機物
有機物被分解成無機物
能量變化
光能→穩(wěn)定的化學能
穩(wěn)定的化學能→熱能、ATP中活躍的化學能
實質
合成有機物，儲存能量
分解有機物、釋放能量，供細胞利用
場所
主要是葉綠體
細胞質基質和線粒體
條件
只在光下進行
時刻都能進行

二、光合作用與有氧呼吸的聯(lián)系

（1）物質方面
C：CO2C6H12O6C3H4O3CO2
O：H2OO2H2O
H：H2O[H]C6H12O6[H]H2O
（2）能量方面
光能ATP中活躍的化學能C6H12O6中穩(wěn)定的化學能

三、在不同的光照條件下，光合速率與呼吸速率的計算

（1）綠色植物組織在黑暗條件下測得的數(shù)值表示呼吸速率。
（2）綠色植物組織在有光的條件下，光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數(shù)值表示凈光合速率。
（3）真光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：
①光合作用產(chǎn)生的O2量＝實測的O2釋放量＋細胞呼吸消耗的O2量。
②光合作用固定的CO2量＝實測的CO2吸收量＋細胞呼吸釋放的CO2量。
③光合作用產(chǎn)生的葡萄糖量＝葡萄糖的積累量(增重部分)＋細胞呼吸消耗的葡萄糖量。

四、細胞呼吸與光合作用過程圖解

(1)物質名稱：b：O2，c：ATP，d：ADP，e：NADPH([H])，f：C5，g：CO2，h：C3。
(2)生理過程及場所
序號
①
②
③
④
⑤
生理過程
光反應
暗反應
有氧呼吸第一階段
有氧呼吸
第二階段
有氧呼吸
第三階段
場所
葉綠體類囊體薄膜
葉綠體基質
細胞質基質
線粒體基質
線粒體內膜

五、光合作用與細胞呼吸物質及能量轉化
(1) 光合作用和細胞呼吸中各種元素的去向
C：CO2有機物丙酮酸CO2
H：H2O[H](CH2O)[H]H2O
O：H2OO2H2OCO2有機物
(2) 光合作用和細胞呼吸中ATP的來源及去路分析
①光合作用中ATP的來源及去路
來源：光反應——類囊體薄膜上；去路：暗反應——葉綠體基質中。
② 細胞呼吸中ATP的來源和去路

ATP合成：a、b、c都產(chǎn)生ATP，場所為細胞質基質和線粒體；ATP分解為各項生命活動供能。
(3) 光合作用和細胞呼吸中[H]的來源和去路分析
項目
光合作用
細胞呼吸
來源
過程
H2O[H]＋O2
C6H12O6丙酮酸＋4[H]；
2丙酮酸＋6H2O6CO2＋20[H]
場所
葉綠體的類囊體薄膜
細胞質基質、線粒體基質
去路
過程
C3(CH2O)
24[H]＋6O212H2O
場所
葉綠體基質
線粒體內膜

特別提醒?、俟夂献饔弥挟a(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)簡化的表示方式，而細胞呼吸中產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅰ(NADH)簡化的表示方式，二者不是一種物質，盡管書寫形式相同。
②還原氫的書寫形式一定不能寫成H、H＋或H2，只能寫成[H]、NADH或NADPH。

六、利用曲線和圖解分析真正光合速率和凈光合速率

(1) A點　
(2) AB段
(3) B點
(4) B點后

七、植物“三率”的含義、關系及判定
1. 植物“三率”間的內在關系
(1) 呼吸速率：植物非綠色組織(如蘋果果肉細胞)或綠色組織在黑暗條件下測得的值——單位時間內一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量。
(2) 凈光合速率：植物綠色組織在有光條件下測得的值——單位時間內一定量葉面積所吸收的CO2量或釋放的O2量。
(3) 真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。
2.植物“三率”的判定
(1) 根據(jù)坐標曲線判定：當光照強度為0時，若CO2吸收值為負值，該值絕對值代表呼吸速率，該曲線代表凈光合速率，當光照強度為0時，若CO2吸收值為0，該曲線代表真正光合速率。
(2) 根據(jù)關鍵詞判定
檢測指標
呼吸速率
凈光合速率
真正(總) 光合速率
CO2
釋放量(黑暗)
吸收量
利用量、固定量、消耗量
O2
吸收量(黑暗)
釋放量
產(chǎn)生量
有機物
消耗量(黑暗)
積累量
制造量、產(chǎn)生量

特別提醒　光合速率與植物生長
(1)當凈光合速率＞0時，植物因積累有機物而生長。
(2)當凈光合速率＝0時，植物不能生長。
(3)當凈光合速率＜0時，植物不能生長，長時間處于此種狀態(tài)，植物將死亡。
八、光合作用與細胞呼吸的“關鍵點”移動
1.曲線中補償點和飽和點的移動規(guī)律

CO2(或光)補償點和飽和點的移動方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)補償點B是曲線與橫軸的交點，CO2(或光)飽和點C則是最大光合速率對應的CO2濃度(或光照強度)，位于橫軸上。
(1)呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點B應右移，反之左移。
(2)呼吸速率基本不變，相關條件的改變使光合速率下降時，CO2(或光)補償點B應右移，反之左移。
(3)陰生植物與陽生植物相比，CO2(或光)補償點和飽和點都應向左移動。
2.曲線上其他點(補償點之外的點)的移動方向
在外界條件的影響下，通過分析光合速率和呼吸速率的變化，進而對曲線上某一點的縱、橫坐標進行具體分析，確定橫坐標左移或右移，縱坐標上移或下移，最后得到該點的移動方向。

九、自然環(huán)境及密閉容器中植物光合作用曲線及分析
1.自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用曲線

(1) 開始進行光合作用的點：b。
(2) 光合作用與呼吸作用相等的點：c、e。
(3) 開始積累有機物的點：c。
(4) 有機物積累量最大的點：e。
2.密閉容器中一晝夜植物光合作用曲線

(1) 光合作用強度與呼吸作用強度相等的點：D、H。
(2) 該植物一晝夜表現(xiàn)為生長，其原因是I點CO2濃度低于A點CO2濃度，說明一晝夜密閉容器中CO2濃度減小，即植物光合作用>呼吸作用，植物生長。
特別提醒　解答呼吸作用、光合作用曲線綜合題應特別關注的信息
(1) 光照強度為“0”意味著光合作用不能進行，此時氣體變化量全由細胞呼吸引起，可作為呼吸強度指標。
(2) 光照下吸收CO2量應為凈光合量。
(3) 光照培養(yǎng)階段，密閉裝置中CO2濃度變化量應為光合作用強度與呼吸作用強度間的“差值”，切不可僅答成“光合作用消耗”導致裝置中CO2濃度下降。

十、光合作用速率和呼吸作用速率的測定
1.“裝置圖法”測定光合速率與呼吸速率
(1) 測定裝置

(2) 測定方法及解讀
① 測定呼吸速率
a. 裝置燒杯中放入適宜濃度NaOH溶液用于吸收CO2。
b. 玻璃鐘罩遮光處理，以排除光合作用干擾。
c. 置于適宜溫度環(huán)境中
d. 紅色液滴向左移動(單位時間內左移距離代表呼吸速率)。
② 測定凈光合速率
a. 裝置燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液，用于保證容器內CO2濃度恒定，滿足光合作用需求。
b. 必須給予較強光照處理，且溫度適宜。
c. 紅色液滴向右移動(單位時間內右移距離代表凈光合速率)。
2.“黑白瓶法”測定光合速率與呼吸速率
黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，而白瓶既能進行光合作用又能進行呼吸作用，所以用黑瓶(無光照的一組)測得的為呼吸作用強度值，用白瓶(有光照的一組)測得的為表觀(凈)光合作用強度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強度值。
3.“半葉法”測光合作用有機物的生產(chǎn)量
將葉片一半遮光，一半曝光，遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表呼吸作用強度值，曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表表觀(凈)光合作用強度值，綜合兩者可計算出真正光合作用強度值。需要注意的是該種方法在實驗之前需對葉片進行特殊處理，以防止有機物的運輸。
4.“葉片上浮法”探究影響光合作用的因素
利用“真空滲入法”排除葉肉細胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉于水中。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在細胞間積累，結果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時間內上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時間的長短)，即能比較光合作用的強弱。
5.“梯度法”探究影響光合作用的因素
用一系列不同光照強度、溫度或CO2濃度的裝置，可探究光照強度、溫度或CO2濃度對光合作用強度的影響。
特別提醒　(1)注意變量的控制手段。如光照強度的大小可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡，但與植物的距離不同)進行控制，不同溫度可用不同的恒溫裝置控制，CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液調節(jié)。
(2)不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進行對照實驗，而應該用一系列裝置進行相互對照。
(3)無論哪種裝置，在光下測得的數(shù)值均為“凈光合作用強度值”。

一、 選擇題：
1.圖是綠色植物葉肉細胞中光合作用與有氧呼吸及其關系的圖解，其中甲～丁表示相關過程，a～e表示相關物質。據(jù)圖判斷下列說法正確的是(　　)

A.若增加光照強度，則短時間內乙過程中C3含量增加
B.a中的O全部來自氧氣，H全部來自葡萄糖
C.該細胞白天進行甲和乙過程，夜晚進行丙和丁過程
D.乙中[H]被消耗的過程伴隨ATP含量的減少，丁中[H]被消耗的過程中伴隨ATP含量的增加
【答案】 D
【解析】　分析題圖可知：甲代表光反應，乙代表暗反應，丁代表有氧呼吸的第二和第三階段，丙代表有氧呼吸的第一階段；a是水分子、b是氧氣、c是二氧化碳、d是ATP、e是[H]。若增加光照強度，光反應產(chǎn)生[H]和ATP增加，會促進暗反應C3轉化為糖類，則短時間內乙過程中C3含量下降；a中的O全部來自氧氣，H中來自葡萄糖和水；丙和丁過程代表呼吸作用，白天夜晚都進行；乙(暗反應)中[H]被消耗的過程伴隨ATP含量的減少，是光合作用將ATP中不穩(wěn)定的化學能轉化為有機物中穩(wěn)定的化學能儲存起來，丁(有氧呼吸)的第二和第三階段中，[H]和氧氣結合生成水，同時釋放大量的能量，伴隨ATP含量的增加。
2.下圖表示細胞中與水分子代謝有關的生理過程，下列相關敘述錯誤的是(　　)

A.屬于生物膜系統(tǒng)的結構有甲、乙、丙 B.結構甲產(chǎn)生的H2O中的氫來自于葡萄糖和水
C.結構乙中H2O分解的部位是類囊體薄膜 D.結構丁上合成多肽鏈時生成的水分子數(shù)等于氨基酸數(shù)
【答案】 D
【解析】　生物膜系統(tǒng)由細胞膜、細胞核膜以及細胞器膜等結構構成，甲為線粒體膜，乙為葉綠體膜，丙為粗面型內質網(wǎng)膜；結構甲(線粒體)中產(chǎn)生的H2O中的氫來自于葡萄糖和水；結構乙中H2O分解屬于光反應過程，場所為類囊體薄膜；氨基酸脫水縮合形成多肽鏈，生成的水分子數(shù)＝肽鍵數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈條數(shù)。
3.如圖是[H]隨化合物在生物體內的轉移過程，下列說法正確的是(　　)

A.①產(chǎn)生的[H]可在②過程中將五碳化合物還原 B.[H]經(jīng)⑤轉移到水中，其過程需氧氣參與
C.能形成ATP的過程有①②⑤⑥⑦ D.⑥⑤過程在線粒體中進行
【答案】 B
【解析】?、俦硎竟夂献饔玫墓夥磻A段，為②暗反應階段提供ATP和[H]，用于三碳化合物的還原，A錯誤；⑤表示有氧呼吸的第三階段，氧氣與[H]結合生成水，B正確；②表示光合作用的暗反應階段，需消耗ATP，不能合成ATP，⑦多糖分解為葡萄糖的過程不合成ATP，C錯誤；⑥可表示有氧呼吸的第一和第二階段，反應場所為細胞質基質和線粒體基質，也可表示無氧呼吸的第一階段，反應場所為細胞質基質，D錯誤。
4.下列關于光合作用和呼吸作用的敘述，正確的是(　　)
A.正常進行光合作用的細胞，突然停止CO2供應后葉肉細胞內C5/C3的值減小
B.細胞呼吸產(chǎn)生的ATP可用于肌肉收縮、主動運輸?shù)壬顒?br /> C.對真核生物而言，細胞呼吸產(chǎn)生ATP的場所一定是線粒體
D.光合作用產(chǎn)生的[H]可進入線粒體參與H2O的生成
【答案】 B
【解析】　正常進行光合作用的細胞，突然停止CO2供應，短時間內C5的生成量不變，消耗量減少，C5增加，C3的生成量減少，消耗量不變，C3減少，故C5/C3的值增加，A錯誤；細胞呼吸產(chǎn)生的ATP可用于肌肉收縮、主動運輸?shù)壬顒樱珺正確；對真核生物而言，無論其體內細胞進行有氧呼吸還是無氧呼吸，均可以在細胞質基質中產(chǎn)生ATP，C錯誤；光合作用產(chǎn)生的[H]用于暗反應中三碳化合物的還原，不進入線粒體參與H2O的生成，D錯誤。
5.下列有關光合作用和細胞呼吸原理的應用的說法，正確的是(　　)
A.手指受傷時，選擇透氣的消毒紗布包扎，可以抑制破傷風桿菌的繁殖
B.連續(xù)陰雨，白天適當降低大棚內的溫度，不利于提高作物產(chǎn)量
C.合理密植、保證行間通風有利于提高農(nóng)作物產(chǎn)量
D.用乳酸菌制酸奶時，應先通氣后密封，利于乳酸菌發(fā)酵
【答案】 AC
【解析】　用透氣紗布或“創(chuàng)可貼”包扎傷口可增加通氣量，抑制破傷風桿菌的無氧呼吸；連續(xù)陰雨，
白天適當降低大棚內的溫度，可以降低呼吸消耗，有利于提高作物產(chǎn)量；合理密植、保證行間通風，可以提高光合作用強度，有利于提高農(nóng)作物產(chǎn)量；乳酸菌是嚴格厭氧的，所以用乳酸菌制造酸奶時，開始就應密封，不能先通氣。
6．下圖表示芍藥葉肉細胞光合作用和細胞呼吸過程中CO2和[H]的變化，相關敘述正確的是(　　)

A．過程①發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上，過程④發(fā)生在線粒體的內膜上
B．過程⑦發(fā)生在線粒體中
C．過程⑤⑥均需要[H]和ATP的參與
D．過程①③產(chǎn)生的[H]是相同的物質，過程⑧在線粒體中進行
【答案】 A
【解析】 過程①表示光合作用的光反應，發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上，過程④表示有氧呼吸的第三階段，發(fā)生在線粒體的內膜上；過程⑦表示細胞呼吸的第一階段，發(fā)生在細胞質基質中；過程⑤是CO2的固定，不需要[H]和ATP的參與；過程①③產(chǎn)生的[H]是不同的物質，過程⑧是有氧呼吸的第二階段，發(fā)生在線粒體中。
7．將盆栽植物天竺葵澆上含18O的水后，置于密閉的玻璃鐘罩內，再把整個裝置放在室外陽光下，并保持適宜的溫度條件。一周后，玻璃鐘罩內的空氣及天竺葵中下列哪些物質可能含有18O(　　)
①O2?、谒魵狻、跜O2　④葡萄糖?、莅被帷、拗?br /> A．①②中含有，③④⑤⑥中沒有 B．①②③中含有，④⑤⑥中沒有
C．①②③④中含有，⑤⑥中沒有 D．①②③④⑤⑥中都可能含有
【答案】 D
【解析】 植物體內的水能夠通過蒸騰作用以水蒸氣的形式散發(fā)到空氣中，水還可經(jīng)過光合作用生成氧氣，存在于周圍的空氣中；植物體內水中的氧經(jīng)呼吸作用轉移到二氧化碳中，二氧化碳也會釋放到周圍的空氣中；二氧化碳中的氧，通過光合作用又可轉移到葡萄糖中，而葡萄糖經(jīng)轉化可形成脂肪和氨基酸，從而18O可進入脂肪和氨基酸等有機物中。
8.分析下面有關光合作用和呼吸作用的曲線圖，下列相關說法正確的是(　　)

A.甲圖中C點時的溫度如果對應乙圖的t1，則當溫度變?yōu)閠2時，C點將向左下方移動
B.乙圖中溫度提升到t4時，有機物積累速率達最大值
C.丙圖中20 ℃和45 ℃時，CO2同化速率相近的原因相同
D.丁圖中葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，而對綠光吸收最少
【答案】 D
【解析】　由圖示信息可知，甲圖中C點時的溫度如果對應乙圖的t1，則當溫度變?yōu)閠2時，總光合作用增強，需要的光照強度也應增大，又由于總光合作用與呼吸作用的差值增大，所以C點應向右上方移動；乙圖中溫度為t2時有機物積累速率達最大值；丙圖中20 ℃時溫度較低，酶活性較低，故光合速率較低，而45 ℃時溫度過高，導致氣孔關閉，CO2吸收減少，同化速率降低，二者原因不同；丁圖中葉綠素吸收紅光和藍紫光最多，而對綠光吸收最少。
9．下圖表示在夏季晴朗的白天，某植物處于密閉、透光但原料充足的環(huán)境下所測得的某些物質的變化情況。下列敘述不正確的是(　　)

A．圖A曲線可表示O2濃度的變化 B．圖B曲線可表示CO2濃度的變化
C．圖A曲線可表示植株重量的變化 D．圖B曲線可表示土壤中礦質元素量的變化
【答案】 D
【解析】 夏季晴朗的白天，某植物處于密閉、透光但原料充足的環(huán)境下，植物開始只能進行呼吸作用，所以氧氣和有機物的含量都下降，二氧化碳的濃度增加；6點到18點之間光合作用大于呼吸作用，所以氧氣和有機物的含量都增加，二氧化碳濃度降低；之后光合作用小于呼吸作用，氧氣和有機物又減少，二氧化碳的濃度又增加，因此圖A曲線可表示O2濃度和植株重量的變化，A、C正確；根據(jù)以上分析可知，圖B曲線可表示CO2濃度的變化，B正確；圖B曲線可不能表示土壤中礦質元素量的變化，D錯誤。
10．將某綠色盆栽植物置于密閉容器內暗處理后，測得容器內CO2和O2濃度相等(氣體含量相對值為1)，在天氣晴朗時的早6時移至陽光下，日落后移動到暗室中繼續(xù)測量兩種氣體的相對含量，變化情況如圖所示，下列分析正確的是(　　)

A． 只有在8時光合作用強度與呼吸作用強度相等
B．在9～16時之間，光合速率大于呼吸速率，O2濃度不斷上升
C．該植物體內17時有機物積累量小于19時的有機物積累量
D．該植物從20時開始只進行無氧呼吸
【答案】 B
【解析】 圖中光合作用強度與呼吸作用強度相等的點有10時、20時，A錯誤；該植物17時氧氣量增加了，二氧化碳的量減少了，說明光合作用大于呼吸作用，B正確；該植物體內17時有機物積累量大于19時的有機物積累量，C錯誤；分析題圖曲線可知，20時以后，氧氣濃度減少，說明植物仍舊進行有氧呼吸，但是不能判斷此時是否進行無氧呼吸。D錯誤。
11．已知某植物光合作用和細胞呼吸的最適溫度分別為25 ℃和30 ℃，如圖為該植物在25 ℃條件下光合作用強度隨光照強度變化的曲線圖。下列相關敘述正確的是(　　)

A．a(chǎn)點時細胞呼吸只受溫度的影響 B．b點時植物才開始進行光合作用
C．提高到30 ℃，b點右移c點左移 D．c點時，植物的氧氣產(chǎn)生量為V2
【答案】 C
【解析】 a點植物只進行呼吸作用，除了受溫度影響外還受氧濃度等因素的影響，A錯誤；a點以后隨光照的增加光合作用逐漸加強，b點是補償點，光合作用等于呼吸作用，B錯誤；如果溫度提高到30 ℃，呼吸作用加快，所以a點上移，光合作用酶的活性降低，所以光合作用速率降低，要完成對呼吸作用的補償需要較強的光照，因此b點右移，飽和點需要的光照強度降低，因此c點左移，C正確；c點時O2的產(chǎn)生量即是總光合作用速率＝呼吸作用速率＋凈光合作用速率＝V1＋V2，D錯誤。
12．如圖表示20 ℃時玉米光合速率與光照強度的關系，SA、SB、SC依次表示有關物質量的相對值，下列說法中不正確的是(　　)

A．SA＋SB＋SC表示光合作用總量 B．SC－SA表示凈光合作用量
C．光照強度從B到D點變化過程中，C3逐漸減少 D．若提高CO2濃度，則B點左移
【答案】 A
【解析】 SA＋SB表示呼吸作用消耗消耗的總量，SB＋SC表示光合作用總量，A錯誤；玉米光合作用有機物凈積累量＝光合作用總量－呼吸作用消耗＝SB＋SC－(SA＋SB)＝SC一SA，B正確；光照強度從B到D點變化過程中，光照強度增加，光反應產(chǎn)生的[H]和ATP增加，被還原的C3增多，所以細胞中的C3逐漸減少，C正確；提高CO2濃度，光補償點減小，則B點左移，D正確。
二、 非選擇題：
13．如圖是密閉的玻璃罩內植物在不同光照和CO2濃度下測得相關的曲線圖，請回答下列問題：

(1)若圖甲是在CO2濃度為G點時，改變光照強度測得的曲線，則CO2濃度由曲線中G點增加到H點時，圖甲中D點移動方向為________(填“左移”“右移”或“不變”)。
(2)若圖甲是在CO2濃度為H點時，改變光照強度測得的曲線，則CO2濃度由曲線中H點增加到I點時，圖甲中D點移動方向為________(填“左移”“右移”或“不變”)。
【答案】 (1) 右移　(2) 不變
【解析】　(1) 圖甲D點表示光的飽和點，當圖乙中增加CO2濃度(G點到H)時，凈光合作用增加，因此圖甲中D點右移。(2) 圖乙H點表示CO2飽和點，當CO2濃度由H點增加到I點時，光合作用不再改變，因此圖甲中D點不變。
14．研究小組將某亞熱帶綠色植物置于15 ℃的一密閉透明玻璃容器內，測定裝置中氧氣含量，結果 如圖所示，據(jù)此回答下列問題：

(1)OA段，裝置中氧氣參與的細胞中的代謝過程是__________________________________________。
(2)開始光照的A時刻，葉肉細胞中C5會________(填“增加”“減少”或“不變”)，BD段玻璃容器中植物光合速率的變化趨勢是__________________________，產(chǎn)生上述變化的原因是
________________________________________________________________________。
(3)想要縮短達到D點的時間，可以_________________________________。(答出一點即可)
【答案】 (1)植物有氧呼吸的第三階段(與[H]結合形成水，并產(chǎn)生大量能量)　(2)增加　逐漸降低后保持不變　隨著光照時間的延長，光合作用消耗CO2大于呼吸作用產(chǎn)生CO2，使容器中CO2濃度不斷下降，進而光合作用速率隨之降低。當容器中的CO2濃度降低到一定程度時，植物的光合速率等于呼吸速率，因此光合速率不變　(3)適當提升容器內的溫度或適當增大光照強度
【解析】　(1)結合前面的分析可知，在OA之間，容器處于黑暗條件下，此時植物只進行呼吸作用，因此氧氣參與的是植物有氧呼吸第三階段。 (2)A之后給予光照，葉肉細胞中通過光反應產(chǎn)生ATP和[H]，還原C3生成C5，此時C5與CO2的固定速率沒有立即增加，所以C5會在葉綠體內積累增加。B到D時，氧氣的釋放量大于黑暗時氧氣的消耗量，氧氣量增加，說明植株的光合速率大于呼吸速率，但是隨著時間的延長，由于密閉容器內CO2不斷減少，植物光合速率逐漸減小直至等于植物的呼吸作用速率(即光合產(chǎn)氧量＝呼吸耗氧量)而趨于穩(wěn)定。 (3)根據(jù)前面的分析可知，隨光照時間延長，到達D點以后，植物的光合作用速率等于呼吸作用速率，容器內的氧氣總量將不再發(fā)生變化。要想縮短達到D點的時間，則必須通過改變影響光合作用的因素來提高光合速率，所以可以適當提升容器內的溫度或適當增大光照強度。
15.某生物研究小組用某種綠色植物做實驗材料，做了如下實驗：圖1為某植物在密閉透光的玻璃小室內一晝夜CO2濃度的變化(假若一晝夜6時日出，18時日落)，圖2表示，該植物在溫度為A時光照強度分別為a、b、c、d時單位時間內氣體的變化情況(其中a為無光條件)，圖3是表示該植物的真正光合速率、呼吸速率與溫度的關系，請分析回答下列問題：

(1)圖1曲線的A至G的7個點中，代表光合作用速率與呼吸作用速率相等的是________點，對應圖2中的是________(a、b、c、d表示)點，圖1中F點植物葉肉細胞中合成ATP的場所有________，圖2中光照強度為d時，植物光合作用需要從外界吸收________個單位CO2。該玻璃小室內的植物經(jīng)過一晝夜后是否積累有機物？________。理由是________________________。
(2)請描述圖3中陰影部分的含義：_______________________________________。
(3)如果該植物是一種蔬菜，在塑料大棚內種植該種蔬菜時，請你結合以上相關的因素，提出兩項使蔬菜增產(chǎn)的方法：____________________________________________________________。
【答案】 (1)B和F　c　細胞質基質、線粒體、葉綠體　2　是　G點的CO2濃度低于A點，有機物有積累(一晝夜中光合作用消耗的CO2量多于呼吸作用產(chǎn)生的CO2量)(意思對也可)　(2)溫度在5 ℃～35 ℃之間進行光合作用消耗的CO2相對值(凈光合作用)　(3)適當增加光照強度、適當增加二氧化碳的濃度、將溫度控制在適宜的范圍內、夜晚適當降低溫度等
【解析】　(1)根據(jù)分析可知，圖1中的B、F點以及圖2中的c點都表示光合速率與呼吸速率相等的點；由于圖1中的F點可以同時進行光合作用與呼吸作用，因此該點植物葉肉細胞中合成ATP的場所有細胞質基質、線粒體、葉綠體；圖2中光照強度為d時，植物的氧氣產(chǎn)生總量是8，需要消耗8個單位二氧化碳，而呼吸作用只能產(chǎn)生6個單位，因此還需要從空氣中吸收2個單位二氧化碳；根據(jù)以上分析已知，圖1中G點的CO2濃度低于A點，說明有機物有積累。(2)圖中陰影部分表示溫度在5 ℃～35 ℃之間，植物的光合速率大于呼吸速率，即表示進行光合作用消耗的CO2相對值。(3)根據(jù)三幅圖分析可知，影響光合作用的因素有二氧化碳濃度、光照強度和溫度，因此提高大棚蔬菜產(chǎn)量的措施有：適當增加光照強度、適當增加二氧化碳的濃度、將溫度控制在適宜的范圍內、夜晚適當降低溫度等。
16.某研究人員將某綠色植物放在溫度適宜的密閉容器內(如圖1所示)，經(jīng)黑暗處理后置于恒定光照下并測量容器內氧氣的變化量，測量的結果如圖2所示。請回答下列問題：

(1)圖1中通過變換光源可研究________、________對光合作用的影響。
(2)將多株健壯的生長狀態(tài)相同且大小相似(假設干重相同)的該植株幼苗均分為甲、乙兩組，置于圖1的裝置中。給甲組適宜光照處理，乙組黑暗處理，其他條件相同且適宜。10小時后，將甲、乙兩組中的植株烘干稱重，分別記為M甲、M乙若M＝M甲－M乙，則M的準確含義是___________________________________。
(3)圖2中，A點以后的短時間內，葉肉細胞的葉綠體內C3的量將________，B點時，葉肉細胞內的光合作用速率________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用速率。在5～15 min內，該容器內氧氣量增加的速率逐漸減小，這是因為_______________________________________________________________。
如果該植物的呼吸速率始終不變，則在5～15 min內，該植物光合作用的平均速率(用氧氣產(chǎn)生量表示)是________mol·min。
【答案】 (1)光照強度　光質(或波長) (2)甲組植株在10小時內(或實驗過程中)光合作用合成的有機物總量 (3)減少　大于　植物光合作用強度大于呼吸作用強度，吸收CO2導致容器內的CO2濃度逐漸降低，而CO2是光合作用的原料，因而光合作用速率降低，植物釋放氧氣的速率降低　6×10－8
【解析】 (1)在圖1實驗中變換光源可以改變燈泡的功率大小也可以更換不同顏色的燈泡，因此圖1中通過變換光源可研究光照強度和光質(或波長)對光合作用的影響。(2)給甲組適宜光照處理，乙組黑暗處理，設實驗一開始時植株干重為A，一定時間后，甲組植株干重為M甲，其中M甲－A為有機物積累量；一定時間后乙組植株干重為M乙，其中A－M乙為呼吸消耗量。M＝(M甲－A)＋(A－M乙)＝M甲－M乙，M的準確含義為一定時間(10小時)內植株合成的有機物總量。(3)圖2中A點以后開始光照，葉肉細胞進行光反應產(chǎn)生ATP和[H]，C3的還原速率加快，短時間內C3的生成速率不變，C3含量會減少。B點時，密閉小室中氧氣量不再增加，此時整個植株的光合速率等于呼吸速率，可知葉肉細胞內的光合作用速率大于呼吸作用速率。在5～10 min內，圖示中氧氣釋放量增加，光合作用強度大于呼吸作用強度，此時二氧化碳不斷被吸收，密閉容器中二氧化碳的濃度越來越低，因此光合作用速率也會下降。在5～15 min內氧氣含量從4×10－7mol增加到8×10－7mol，另外根據(jù)曲線知5～15 min內呼吸消耗氧氣量為2×10－7mol，因此5～15 min內氧氣總產(chǎn)生量為6×10－7mol，再除以時間(10 min)可知每分鐘產(chǎn)生氧氣量為6×10－8mol，即該植物光合作用的平均速率為6×10－8mol·min－1。
17.果糖－1，6－二磷酸酶(FBPase)是參與卡爾文循環(huán)的關鍵酶，能控制光合作用的運轉?？蒲腥藛T為研究溫度對不同水稻光合作用的影響，進行了有關實驗，結果如下。請回答下列問題：
水稻品種
FBPase活性(IU)
酶活性相對降低值/%
室溫(20 ℃)
低溫(2 ℃)
汕優(yōu)
12.51
11.25
10.07
秀優(yōu)
11.24
10.64
5.34


(1)在低溫條件下，兩種水稻的凈光合速率都下降，原因可能是FBPase的活性降低使光合作用的________階段減弱進而降低光合作用速率。
(2)分析表中數(shù)據(jù)，可推測秀優(yōu)水稻的抗寒能力比汕優(yōu)水稻________，依據(jù)是______________________。
(3)低溫條件下汕優(yōu)(或秀優(yōu))水稻葉片的細胞呼吸速率________(填“增大”“不變”或“減小”)，為測定相關數(shù)據(jù)可將汕優(yōu)(或秀優(yōu))水稻葉片置于密閉容器中，在________________條件下，測定汕優(yōu)(或秀優(yōu))水稻葉片單位時間內CO2的釋放量。
(4)某生物興趣小組想通過實驗驗證兩種水稻在室溫(20 ℃)時凈光合作用強度的不同，現(xiàn)提供如下材料用具：打孔器(用于葉片打孔)、注射器(排出葉肉細胞間隙中的空氣)、燒杯，請說明他們的實驗設計思路：_______________________________________________________________________________________。
【答案】 　(1)暗反應 (2)強　在低溫條件下，秀優(yōu)水稻的FBPase活性相對降低值比汕優(yōu)水稻低
(3)減小　黑暗 (4)取兩種水稻生長旺盛的葉片，分別用打孔器打出等量的若干小圓形葉片，用注射器排出葉肉細胞間隙中的氣體，分別放在兩個盛有清水的燒杯中，在相同且適宜的光照和室溫(或20 ℃)下處理相同的時間后，觀察和記錄兩個燒杯中葉圓片浮起的數(shù)量
【解析】　(1)FBPase是參與卡爾文循環(huán)的關鍵酶，說明該酶催化的是暗反應過程，其活性降低使暗反應減弱，進而降低光合速率。(2)分析表中數(shù)據(jù)可知，與室溫相比，低溫條件下，秀優(yōu)水稻的FBPase活性相對降低值比汕優(yōu)水稻低，故秀優(yōu)水稻的抗寒能力可能比汕優(yōu)水稻強。(3)低溫條件下，呼吸酶的活性降低，兩種水稻細胞的呼吸速率都會降低；測定呼吸速率應該排除光照的影響，因此應在黑暗條件下，測定汕優(yōu)(或秀優(yōu))水稻葉片單位時間內CO2的釋放量。(4)依據(jù)題意和提供的材料用具可知，本實驗屬于驗證性實驗，即驗證兩種水稻在室溫(20 ℃)時凈光合作用強度的不同，自變量是兩種水稻的葉片，檢測因變量需要依據(jù)單位時間內葉圓片上浮的數(shù)量來推測凈光合作用強度，而葉圓片的沉浮取決于凈光合作用產(chǎn)生的氣體是否在細胞間積累，因此實驗開始時應排出葉肉細胞間隙的氣體。光照強度、溫度和光照時間都屬于無關變量，所以須在相同且適宜的光照和室溫(或20 ℃)下處理相同的時間后，才能觀察和記錄兩個燒杯中葉圓片浮起的數(shù)量。
18.如圖是探究綠色植物光合作用速率實驗的示意圖，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內的二氧化碳濃度。該裝置放在20 ℃環(huán)境中。實驗開始時，針筒的讀數(shù)是0.2 mL，毛細管內的水滴在位置X。30 min后，針筒的容量需要調至0.6 mL的讀數(shù)，才能使水滴仍維持在X的位置。據(jù)此實驗回答下列問題：

(1)用這一方法測量所得的光合作用速率，比實際的光合速率________，原因是________________________。
(2)假若將該植物葉的下表面涂上一層凡士林，光合作用的速率會大幅度下降，原因是_____________________________________________________________________。
(3)某同學想探究影響光合作用的因素有哪些，他重新設計了兩個相同的裝置A和B，其中A裝置實驗時是在原實驗的基礎上增強了光照強度，重復上述實驗，結果針筒的容量仍維持在0.6 mL讀數(shù)處。在B實驗裝置進行實驗時，只將溫度提升至30 ℃，重復上述實驗，發(fā)現(xiàn)針筒容量需要調至0.8 mL讀數(shù)才能使水滴維持在X位置上。通過兩個實驗可以得出的結論是_________________________________________________。
【答案】　(1)低　植物同時進行細胞呼吸，消耗了氧氣 (2)凡士林阻塞氣孔，使供應給葉的二氧化碳減少，限制光合作用的暗反應 (3)第一次實驗中所照射的光照強度已達到光飽和點，但溫度還沒有達到最適宜的溫度(或從20 ℃升高到30 ℃的過程中，隨著溫度的升高，光合作用強度不斷升高)
【解析】　(1)用這一方法測量所得的光合作用速率為凈光合速率，因此小于實際光合速率。(2)假若將該植物的葉的下表面涂上一層凡士林，則氣孔被阻塞，使供應給葉的二氧化碳減少，限制光合作用的暗反應，導致光合作用的速率大幅度下降。(3)A裝置僅增加光照強度，讀數(shù)不變，說明光合作用速率未增加，B裝置提高溫度，讀數(shù)增加，說明光合作用速率增加，兩個實驗表明第一次實驗中所照射的光照強度已達到光飽和點，但溫度還沒有達到最適宜的溫度。
19.光補償點是指植物在一定光強范圍內，光合速率與呼吸速率相等時的光照強度。光飽和點是指植物在一定光強范圍內，光合速率達到最大時所需要的最小光照強度。已知植物體內呼吸酶的最適溫度為35 ℃。下表為25 ℃和相同CO2濃度等條件下三種植物幼苗的生理指標。請回答：

物種甲
物種乙
物種丙
光補償點/(μmol·m－2·s－1)
130
64
35
光飽和點/(μmol·m－2·s－1)
1 325
1 145
840
(1)在光照強度為130 (μmol·m－2·s－1)條件下，物種甲幼苗葉片產(chǎn)生O2的速率________(填“大于”“等于”或“小于”)利用O2的速率，作出此判斷的理由是_____________________________________。
(2)在光照強度為64 (μmol·m－2·s－1)條件下，給物種乙的幼苗提供18O2、HO和C16O2，一段時間后檢測發(fā)現(xiàn)幼苗體內出現(xiàn)了含18O的葡萄糖。上述過程中，葉綠體內[H]的作用是____________________，18O2中氧原子轉移到葡萄糖中的途徑與生理過程為____________________________________________________(請用文字敘述)。
(3)據(jù)表分析，在光照強度保持35 μmol·m－2·s－1和其他條件不變的情況下，溫度由25 ℃升高為30 ℃的過程中，物種丙幼苗的光補償點逐漸增大而光飽和點逐漸降低。對上述現(xiàn)象合理的解釋是__________________________________________________。
【答案】 (1)大于　幼苗的所有細胞都通過細胞呼吸消耗O2，而只有葉肉細胞等含葉綠體的細胞通過光合作用產(chǎn)生O2，故幼苗葉片細胞的光合作用強度大于細胞呼吸強度(其他合理答案即可) (2)將C3還原，生成葡萄糖和C5等物質　通過有氧呼吸第三階段，18O2與[H]結合產(chǎn)生HO；在有氧呼吸第二階段，HO與丙酮酸反應產(chǎn)生C18O2；C18O2通過光合作用的暗反應合成含有18O的葡萄糖(其他合理答案即可) (3)溫度升高，呼吸酶的活性升高而光合作用酶活性降低，從而使細胞呼吸加快、光合作用減慢(其他合理答案即可)
【解析】　本題考查光合作用和呼吸作用過程及影響因素，主要考查理解能力和綜合運用的能力。(1)在光照強度為130 (μmol·m－2·s－1)條件下，物種甲光合速率與呼吸速率相等，但是幼苗的所有細胞都通過細胞呼吸消耗O2，只有葉肉細胞等含葉綠體的細胞通過光合作用產(chǎn)生O2，故幼苗葉片細胞的光合作用強度大于細胞呼吸強度，葉片產(chǎn)生O2的速率大于利用O2的速率。(2)葉綠體內[H]在光反應過程產(chǎn)生，可將C3還原，生成葡萄糖和C5等物質。18O2中氧原子要轉移到葡萄糖中，需要經(jīng)過有氧呼吸和光合作用過程。通過有氧呼吸第三階段，18O2與[H]結合產(chǎn)生HO；在有氧呼吸第二階段，HO與丙酮酸反應產(chǎn)生C18O2，C18O2通過光合作用的暗反應合成含有18O的葡萄糖。(3)光飽和點降低說明光合作用強度減弱，其原因可能為溫度升高使光合作用酶活性降低；據(jù)題干信息可知，溫度由25 ℃升高為30 ℃的過程中，呼吸酶的活性升高，從而使細胞呼吸加快。
20．如圖為某植物葉肉細胞內發(fā)生的生理過程圖解。請據(jù)圖回答：

(1)A 物質是________；B 物質是________；C 物質是________；這些物質跨膜運輸?shù)姆绞绞莀___________。
(2)場所Ⅰ是通過________________(結構)來增大膜面積的，酶 1 作用的部位是場所 I 中的________________。光合作用的光反應為暗反應提供______________(物質)；場所Ⅱ是指________________。
(3)在場所Ⅲ中，如果用放射性同位素對 B 物質示蹤，則放射性最先出現(xiàn)在〔　〕物質中。 E 物質在場所Ⅲ的上________________生成。
(4)長期水淹的植物會出現(xiàn)爛根現(xiàn)象，是因為圖中〔　〕________(物質)的積累造成的。
(5)植物根尖細胞中產(chǎn)生 ATP 的結構有________________________。
【答案】 　(1)H2O　O2　CO2　自由擴散　(2)類囊體薄膜　葉綠體基質　[H]和ATP　細胞質基質　(3)E　線粒體內膜　(4)F　酒精　(5)細胞質基質和線粒體
【解析】 (1)分析圖形可知，A 物質是由根從土壤溶液中吸收的H2O，能參與光合作用的光反應；B物質是光反應產(chǎn)生并釋放的O2；C物質是參與暗反應的CO2；這些物質跨膜運輸?shù)姆绞蕉际亲杂蓴U散。 (2)圖中場所Ⅰ是光合作用的場所葉綠體，是通過類囊體薄膜來增大膜面積的；圖中酶1催化的是暗反應，其作用的部位是葉綠體中的葉綠體基質。光合作用的光反應為暗反應提供[H]和ATP；場所Ⅱ是無氧呼吸進行的場所細胞質基質。 (3)圖中場所Ⅲ是有氧呼吸的主要場所線粒體，如果用放射性同位素對B物質(O2)示蹤，則參與有氧呼吸第三階段反應，與[H]結合生成水，故放射性最先出現(xiàn)在E物質(H2O)中，E物質在場所Ⅲ的線粒體內膜上(有氧呼吸第三階段的場所)生成。 (4)長期水淹的植物會出現(xiàn)爛根現(xiàn)象，是因為無氧呼吸產(chǎn)生的酒精對細胞有毒害作用，即圖中〔F〕酒精的積累造成的。 (5)植物根尖細胞沒有光合作用能力，但可以進行細胞呼吸，其細胞呼吸會產(chǎn)生ATP，因此根尖細胞中產(chǎn)生 ATP 的結構有細胞質基質和線粒體。
21．玉米田中除草劑異丙草胺的使用會影響玉米葉綠素的合成，從而影響玉米的光合作用，所以研究適合玉米田除草所需的異丙草胺最佳濃度對玉米生長發(fā)育有積極意義。取生理狀況相同的玉米幼苗，在適宜的條件下，分別噴施不同濃度的異丙草胺測得的玉米葉片中葉綠素a、b含量變化及去除雜草百分率如表所示；曲線圖是在適宜的條件下，使用不同濃度的異丙草胺培養(yǎng)24 h后，測定的玉米氧氣生成速率和氧氣消耗速率。請據(jù)此分析回答下列問題：


(1)從表格中可以看出，當異丙草胺濃度較低時，對兩種葉綠素含量的影響不明顯，當濃度超過一定值時，對兩種葉綠素的合成均有明顯的__________作用，從而使玉米的________________________下降。
(2)異丙草胺的使用具有較大矛盾，請你從影響葉綠素含量及除草效果兩個角度分析，這一矛盾是_______________________________________。
(3)綜合表格和坐標曲線圖考慮，表格中的15(mg·L－1)、25(mg·L－1)、35(mg·L－1)三個濃度中，應選擇哪個濃度的異丙草胺對玉米田進行除草？__________，理由是____________________________________________。
【答案】 (1)抑制　光合速率 (2)異丙草胺濃度過低，不影響葉綠素的含量但除草效果不好；濃度過高除草效果好但會使葉綠素含量偏低(合理即可) (3)15(mg·L－1)(必須有單位)　該濃度下除草效果較好，對葉綠素含量影響小，且凈光合速率較其他兩個濃度要高，玉米能較好生長(合理即可)
【解析】　(1)從表格中可以看出，當異丙草胺濃度超過15(mg·L－1)時，兩種葉綠素的含量均偏低，所以葉綠素的合成可能受到了抑制，玉米的光合速率下降。(2)分析表格中的數(shù)據(jù)可以看出，異丙草胺濃度過低，不影響葉綠素的含量但除草效果不好；濃度過高，除草效果好但會使葉綠素含量偏低。(3)從表格中可以看出，當異丙草胺的濃度為15(mg·L－1)時除草效果好且對葉綠素含量的影響較小。綜合表格和坐標曲線圖考慮，表格中的15(mg·L－1)、25(mg·L－1)、35(mg·L－1)三個濃度中，15(mg·L－1)時玉米的氧氣生成速率與氧氣消耗速率之間的差值較大，即凈光合速率較大，玉米能較好生長，且該濃度下除草效果較好，對葉綠素含量的影響較小，故應選擇15(mg·L－1)的異丙草胺對玉米田進行除草。
22．近年來，溫室氣體的體積上升，臭氧層空洞增大，科研人員以銀杏樹為材料，研究CO2、O3及其復合作用對光合作用的影響，請回答有關問題。
(1)將銀杏樹隨機分為4組，設置不同的環(huán)境條件：A組高濃度CO2、B組高濃度O3、C組__________、D組(對照)____________。
(2)研究發(fā)現(xiàn)，測定凈光合速率的實驗中，A組凈光合速率最大，因為較高濃度的該氣體能夠促進光合作用中__________(過程)的進行，從而提高凈光合速率。
(3)Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解，測量該酶活性時，應以__________為底物。科研上常將Ca2＋－ATPase酶的活性作為光合作用強度的判斷依據(jù)，請從光合作用的過程分析其原因：_________________________________。
【答案】 (1)高濃度CO2和O3　自然條件 (2)暗反應(CO2固定) (3)ATP　Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解，光合作用中暗反應水解ATP，釋放能量用于三碳化合物的還原
【解析】　(1)因為要探究CO2、O3及其復合作用對光合作用的影響，因此需要設置單獨O3組、單獨CO2組及二者的混合物組，同時還需要設置對照實驗，因此C組應是高濃度CO2和O3，D組即對照組應該是自然條件組。(2)由于已知A組凈光合速率最大。與其他三組相比，A組是高濃度CO2組，因為較高濃度的該氣體能夠促進光合作用中暗反應(CO2固定)的進行，從而提高凈光合速率。(3)據(jù)題意“Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解”，因此測量該酶活性時，應以ATP為底物?？蒲猩铣a2＋－ATPase酶的活性作為光合作用強度的判斷依據(jù)，從光合作用的過程分析，Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解，光合作用中暗反應水解ATP，釋放能量用于三碳化合物的還原，所以Ca2＋－ATPase酶的活性可以反映出暗反應的強度，即光合作用的強度。
23．選取黃瓜幼苗進行無土栽培實驗，圖甲為該幼苗的光合速率、呼吸速率隨溫度變化的曲線，同學們用圖乙所示裝置對該實驗進行模擬測定。分析實驗回答下列問題：

(1)圖甲中實驗所示黃瓜葉片在單位時間內向空氣中釋放的氧氣量可以代表________________(填“真光合速率”或“凈光合速率”)，在5～20 ℃的溫度范圍內，呼吸酶和光合酶中對溫度更敏感的是__________。若一天中光照12小時，黑暗12小時，則黃瓜幼苗生長的最適溫度是圖中的________(填“5 ℃”“10 ℃”“15 ℃”“20 ℃”或“25 ℃”)，當溫度低于曲線中__________點所對應的溫度時，黃瓜幼苗就不能正常生長。
(2)圖乙是在植物接受正常光照下進行的模擬實驗，燒杯中是CO2緩沖溶液，當溫度由10 ℃升高到15 ℃時，液滴移動方向是________(填“左移”“右移”或“不移動”)；若E中是清水，則當溫度由10 ℃升高到15 ℃時，液滴移動方向是________(填“左移”“右移”或“不移動”)。
【答案】 (1)凈光合速率　光合酶　20 ℃　B (2)右移　不移動
【解析】　(1)甲圖實線為黃瓜幼苗釋放O2的速率變化曲線，而不是O2生成速率變化，因此代表凈光合速率。光合速率的曲線比呼吸速率的曲線斜率大，所以光合酶對溫度的變化更敏感。凈光合速率越高白天積累有機物越多，C、D兩點相等，但是因為呼吸作用消耗有機物25 ℃比20 ℃時多，所以如果一天中12小時光照，12小時黑暗那么黃瓜幼苗生長的最適溫度是圖中的20 ℃。B點凈光合速率等于呼吸速率，12小時光照下光合作用積累的有機物等于12小時黑暗條件下呼吸作用消耗的有機物，低于該溫度時，晚上的呼吸作用消耗有機物的量大于白天凈光合積累有機物的量，植物不能正常生長。(2)測定光合速率的變化應該使裝置內的CO2濃度穩(wěn)定，從而測得裝置中O2的變化，因此小燒杯中為NaHCO3，溫度由10 ℃升高到15 ℃時，產(chǎn)生的O2增多，液滴向右移動。若是清水，則對裝置內的氣體無影響，而光合作用或呼吸作用吸收和產(chǎn)生的氣體體積均相等，因此液滴不移動。
24.為了研究在適宜的光照下，CO2濃度及施氮量對植物總光合速率的影響，研究人員選取生理狀態(tài)相同的某種植物若干，分為四組，分別設置不同的CO2濃度和施氮量，測算了凈光合速率(Pn)，平均結果如圖所示。

根據(jù)圖示，回答下列問題：
(1)實驗中每一組種植多盆植物并進行多次測定，其目的是__________。
(2)據(jù)圖分析，最有利于植物積累有機物的條件組合是________。氮元素被該植物吸收后運送到葉肉細胞內可用于合成多種化合物，其中的NADH主要用于______________。
(3)要達到本實驗目的，還需補充的實驗是_______________________(寫出實驗思路)。
【答案】 (1)減少實驗誤差對結果的影響 (2)高濃度CO2和200 mg·kg－1施氮量　與O2結合形成水
(3)在黑暗條件下重復上述實驗，測出各組實驗條件組合下植物的呼吸速率。
【解析】　(1)實驗中種植多盆植物并進行多次測定的目的是減少實驗誤差對結果的影響。(2)由題圖可知，高濃度CO2和200 mg·kg－1施氮量條件下凈光合速率最大，最有利于積累有機物。NADH是還原型輔酶Ⅰ，可以與O2結合形成水。(3)完成實驗需要算出總光合速率，所以還需要在黑暗條件下進行實驗來測出植物的呼吸速率，實驗思路是在黑暗條件下重復上述實驗，測出各組實驗條件組合下植物的呼吸速率。
25．圖1表示光照強度和溫度對水仙光合速率的影響曲線，圖2為測量水仙光合速率的實驗裝置。請回答下列問題：

(1)依據(jù)圖1分析，________(填“能”或“不能”)確定水仙光合作用的最適溫度在15～25 ℃范圍內。當溫度為25 ℃、光照強度高于B時，光照強度________(填“是”或“不是”)限制水仙光合速率的主要因素。
(2)在燈泡功率一定、溫度為15 ℃的情況下，利用圖2裝置探究光照強度對水仙光合速率的影響時，圖中能對應光照強度大小的指標是___________；實際操作時，還需在燈與透明玻璃瓶之間放一盛滿清水的透明玻璃柱，這樣做的目的是________________________。實驗過程中，引起圖2裝置中有色液滴移動的原因是____________(填“CO2濃度”或“O2濃度”)變化。
(3)若要用圖2裝置來測定水仙的呼吸類型，則應將透明玻璃瓶進行__________處理，并將NaHCO3溶液換為NaOH溶液。若裝置中的有色液滴不移動，則說明此時水仙的呼吸類型為__________；若裝置中的有色液滴向左移動，則說明此時水仙的呼吸類型為_________________________________。
【答案】 　(1)不能　不是 (2)燈與玻璃瓶之間的距離　消除燈發(fā)熱對玻璃瓶內溫度的影響　O2濃度
(3)遮光　無氧呼吸　同時進行有氧呼吸和無氧呼吸或只進行有氧呼吸
【解析】　(1)分析圖1可知，溫度為15 ℃時的水仙光合速率大于溫度為5 ℃時的水仙光合速率，說明水仙光合作用的最適溫度大于5 ℃，而溫度為25 ℃時的水仙光合速率又小于溫度為15 ℃時的水仙光合速率，說明水仙光合作用的最適溫度小于25 ℃，但不能確定水仙光合作用的最適溫度是大于15 ℃還是小于15 ℃。當溫度為25 ℃、光照強度高于B時，水仙光合速率不再隨光照強度的增加而增大，說明此時光照強度不是限制光合速率的主要因素。(2)在燈泡功率一定的情況下，圖中能對應光照強度大小的指標是燈泡與玻璃瓶之間的距離。在燈泡與透明玻璃瓶之間放一盛滿清水的透明玻璃柱的目的是消除燈泡發(fā)熱對玻璃瓶內溫度的影響。圖2裝置中NaHCO3溶液可作為CO2的緩沖液，維持瓶內空氣中CO2濃度的相對恒定，因此圖2裝置中的氣壓變化是由O2濃度的變化引起的。(3)若要用圖2裝置來測定水仙的呼吸類型，則應將透明玻璃瓶進行遮光處理，避免光合作用的影響，同時將NaHCO3溶液換為NaOH溶液。若裝置中的有色液滴不移動，則說明此時水仙只進行無氧呼吸；若裝置中的有色液滴向左移動，則說明此時水仙一定進行了有氧呼吸，可能既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，也可能只進行有氧呼吸。
26．溫室效應是全球環(huán)境變化研究的熱點問題之一，預計到下世紀中后期，大氣CO2濃度將是現(xiàn)在的兩倍。研究人員利用玉米和大豆研究CO2濃度倍增對植物光合作用的影響，結果如下表?；卮鹣铝袉栴}：

注：水分利用效率＝凈光合速率/蒸騰速率。
(1)兩種植物葉肉細胞的細胞器中能夠消耗水并伴隨ATP生成的部位是____________________________________________。
(2)在CO2濃度倍增條件下，玉米和大豆的凈光合速率均升高，可能的原因是______________________________________________________。
(3)凈光合速率提高和蒸騰速率降低均會使水分利用效率升高，請根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析玉米和大豆水分利用效率升高的主要原因是________________________________________________________。
【答案】 　(1)類囊體薄膜、線粒體基質 (2)CO2濃度升高使暗反應中CO2的固定增強，C3的還原增強
(3)玉米主要通過降低蒸騰速率提高水分利用效率，大豆主要通過提高凈光合速率提高水分利用效率
【解析】　(1)細胞有氧呼吸第二階段發(fā)生的反應是丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和[H]，同時伴隨ATP生成，場所為線粒體基質，光合作用光反應階段發(fā)生的反應是水分解成O2，同時生成ATP和[H]，場所為葉綠體的類囊體薄膜，因此兩種植物葉肉細胞的細胞器中能夠消耗水并伴隨ATP生成的部位是類囊體薄膜和線粒體基質。(2)在CO2濃度倍增條件下，二氧化碳的濃度升高，使暗反應中二氧化碳的固定增強，從而導致C3還原增強，總光合速率升高，由表可知，玉米和大豆的凈光合速率均升高。(3)凈光合速率提高和蒸騰速率降低均會使水分利用效率升高，由表可知，玉米主要通過降低蒸騰作用速率提高水分利用率，大豆主要通過提高凈光合速率來提高水分利用率。
27．如表所示為不同光照強度和土壤含水量對番茄植株光合作用的影響結果。如圖表示不同O2濃度對番茄葉肉細胞呼吸強度的影響結果?；卮鹣铝袉栴}：


(1)在提取番茄葉中的色素時，為防止葉綠素被破壞，研磨時可加入適量的________________。用紙層析法分離提取液中的色素時，會得到4條色素帶，從上往下看，葉綠素a、葉綠素b分別位于第________條。
(2)光照減弱會使__________的含量下降，這會導致光反應產(chǎn)生的__________________不足，從而影響暗反應中C5的再生。若栽培番茄植株的溫室所處條件為弱光、土壤含水量為80%，此時可采取________________的措施來提高番茄產(chǎn)量。
(3)若要測定番茄葉肉細胞的呼吸強度，應在________條件下進行。圖中O2濃度為0時，番茄葉肉細胞中的CO2產(chǎn)生于________________(填細胞結構)。當O2濃度為________時，番茄葉肉細胞的細胞呼吸最弱。當O2濃度達到15%以后，CO2釋放量不再隨O2濃度的增加而繼續(xù)增加的內因可能是__________________________。
【答案】　(1)碳酸鈣　3、4　(2)葉綠素a　ATP和[H]　增強光照　(3)遮光(或黑暗)　細胞質基質　5%　呼吸酶的數(shù)量有限
【解析】 (1)提取綠葉中的色素時，在研磨時加入適量的碳酸鈣可防止葉綠素被破壞。用紙層析法分離提取液中的色素時，得到的4條色素帶從上到下依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。(2)光照減弱時，光反應產(chǎn)生的ATP和[H]減少，會影響C5的再生。據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，在弱光、土壤含水量為80%的條件下，C5的再生速率最低，比較該組與C5的再生速率最高組，不同之處是該組光照較弱，因此，在弱光、土壤含水量為80%的溫室中可采取增強光照的措施來提高番茄產(chǎn)量。(3)若測定植株葉肉細胞的呼吸強度，要排除葉肉細胞光合作用對實驗結果的影響，所以應在遮光或黑暗條件下進行。圖中O2濃度為0時，番茄葉肉細胞只進行無氧呼吸，在細胞質基質中將葡萄糖分解為酒精和CO2。當O2濃度為5%時，番茄葉肉細胞CO2的釋放總量最少，此時的細胞呼吸最弱。當O2濃度達到15%以后，CO2釋放量不再隨O2濃度的增加繼續(xù)增加的內因可能是呼吸酶數(shù)量有限。
28.如圖甲是某同學“探究影響植物光合速率的因素”的實驗裝置圖。試回答：

(1)裝置中隔在燈與反應瓶之間的盛水玻璃柱的具體作用是_____________________，此種處理是在調整實驗的__________________變量。
(2)若實驗中每隔5 min縮短一次反應瓶與盛水玻璃柱之間的距離，隨著兩者間距離的減小，水銀柱的高度________，產(chǎn)生這一結果的原因可能是__________________________。
(3)某同學利用兩套圖甲所示裝置中的部分器材進行了如圖乙所示的實驗(兩裝置內的小麥種子質量相等；開始時兩個水銀流體壓力計的水銀柱a、b高度一致)。將裝置放在適宜的條件下使種子萌發(fā)，一段時間后，會發(fā)現(xiàn)a與b的高度關系是________。
【答案】 (1)吸收燈光的熱量，避免光照對反應瓶內的溫度造成影響　無關　 (2)下降加快　光照強度增大，光合作用產(chǎn)生的O2增多　(3)a＜b
【解析】　(1)影響光合作用的主要因素有光照強度、溫度和CO2濃度等，根據(jù)對實驗裝置的分析可以推測，盛水玻璃柱的具體作用是避免光照引起溫度的改變而違背單一變量原則；若溫度不是人為控制的自變量，又與光合作用有關，則溫度就是實驗的無關變量。(2)反應瓶中有NaHCO3溶液，可以為植物提供光合作用所需要的CO2，釋放的O2造成了反應瓶中氣體體積的增大，最終使水銀柱的高度下降；光合作用的強度越大，水銀柱的高度下降的速率越快。(3)圖乙中左邊裝置測量的是呼吸作用消耗的O2量與產(chǎn)生的CO2量的差值，右邊裝置測量的是呼吸作用消耗的O2量，故一段時間后兩者水銀柱高度的關系是a＜b。
29.如圖表示的是某植物在不同的光照強度下O2和CO2的吸收速率，請回答下列問題：

(1)光照強度為b時植物葉肉細胞產(chǎn)生CO2的場所是______________，若適當增加CO2濃度，則短時間內葉肉細胞內C5的含量將________。
(2)c點時限制光合作用速率的主要環(huán)境因素是______________，在該光照強度下植物葉肉細胞(不考慮其他進行光合作用的細胞)每小時固定的CO2為________mL，葉綠體釋放的氧氣的去向是__________________________。
【答案】　(1)線粒體(或線粒體基質)　減少　(2)溫度和二氧化碳濃度　56　進入線粒體和釋放到外界環(huán)境中
【解析】　(1)光照強度為b時，光合作用速率與呼吸作用速率相等，葉肉細胞通過有氧呼吸第二階段產(chǎn)生CO2，場所是線粒體基質。CO2在暗反應中與C5結合生成C3，增加CO2的濃度，則會消耗更多的C5，所以短時間內C5的含量降低。(2)c點以后，隨著光照強度的增大，CO2的吸收速率不再變化，說明光照強度不是限制光合作用速率的因素，此時限制光合作用速率的環(huán)境因素主要是溫度和CO2濃度。每小時CO2的吸收量表示凈光合作用速率，而每小時固定的CO2量表示實際光合作用速率，在光照強度為0時，O2的吸收速率為8 mL/h，則CO2的產(chǎn)生速率也為8 mL/h，即呼吸作用速率為8 mL/h，故c點時每小時固定的CO2量為48＋8＝56(mL)。c點時光合作用速率大于呼吸作用速率，葉綠體釋放的氧氣一部分進入線粒體參與有氧呼吸的第三階段，另一部分釋放到外界環(huán)境中。
30.研究人員以某種綠色植物為材料，利用多套圖甲裝置進行光合作用和呼吸作用的相關實驗研究。請據(jù)圖回答下列問題：

(1)若用圖甲裝置來測定綠色植物的有氧呼吸速率，則圖甲裝置內燒杯中的液體以及裝置應處的環(huán)境分別是____________________________。
(2)為了探究溫度對光合作用的影響，首先應在圖甲裝置的燒杯內加入CO2緩沖液，然后再打開該裝置的活塞開關，使U形管兩側液面如圖所示，然后關閉活塞開關。實驗的觀察指標是U形管A側水柱高度的變化值。在每一給定溫度及其他條件均相同、適宜的情況下光照1小時，實驗數(shù)據(jù)如下表所示。
溫度(℃)
5
10
15
20
25
30
35
水柱高度變化值(mm/h)
1.0
1.7
2.5
3.2
3.7
3.5
3.0
分析表中數(shù)據(jù)可知，溫度與光合作用強度的關系是_______________________________________________。
(3)圖乙是研究該植物光合作用的影響因素的實驗結果。
①如果圖中a、b、c 代表溫度，且只有a超過了光合作用的最適溫度，則a、b、c三者之間的大小關系是________。
②如果圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表CO2濃度且均未達到最適濃度，則三者中最接近最適CO2濃度的是________。
【答案】 (1)液體應為NaOH溶液，裝置應處于黑暗環(huán)境中　(2)在一定的溫度范圍內，光合作用強度隨著溫度的升高而增強，超過一定溫度后，光合作用強度隨著溫度的升高而減弱　(3)a＞b＞c?、?br /> 【解析】　(1)要測定植物的有氧呼吸速率，首先應將圖甲裝置置于黑暗條件下以確保該植物不能進行光合作用，另外圖甲裝置只能通過測定氧氣的消耗量來測定有氧呼吸速率，有氧呼吸不僅消耗氧氣，還能釋放CO2，故裝置內燒杯中的液體應能吸收植物呼吸作用所釋放的CO2。(2)水柱高度的變化值可反映光合作用強度的大小，其他條件相同且適宜的情況下，在一定的溫度范圍內，光合作用強度隨著溫度的升高而增強，超過一定溫度后，光合作用強度隨著溫度的升高而減弱。(3)溫度通過影響酶的活性來影響光合作用強度，在達到最適溫度前，光合作用強度隨著溫度的升高而升高，因此b＞c，又因為只有a超過了光合作用的最適溫度，因此三個溫度的大小關系為a＞b＞c。在達到最適CO2濃度前，光合作用強度隨著CO2濃度的增大而增大，再根據(jù)圖中信息可知，三者中最接近最適CO2濃度的是Ⅰ。







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