加強提升課(1)光合作用與細胞呼吸綜合應用突破一光合作用和細胞呼吸過程的相互關系分析1光合作用與有氧呼吸的聯系(1)物質方面(2)能量方面2光合作用與細胞呼吸過程中H和ATP的來源和去向項目光合作用有氧呼吸H來源H2O光解產生有氧呼吸第一、二階段去向還原C3用于第三階段還原O2ATP來源光反應階段產生三個階段都產生去向用于C3的還原供能用于各項生命活動(植物C3的還原除外)1(2020黑龍江大慶實驗中學月考)下圖表示大豆葉肉細胞光合作用和呼吸作用的過程示意圖，其中AD為不同的反應過程，代表不同物質。下列相關敘述正確的是()A過程A和過程D的生物化學反應均發生在生物膜上B強光時，NADPH的合成速率明顯大于物質的生成速率C過程D產生的CO2用于過程B至少要穿過4層生物膜D過程D產生的ATP能在過程B中大量用于(CH2O)的合成解析：選C。題圖中過程A、B分別表示光反應和暗反應，過程C代表細胞呼吸第一階段，過程D代表有氧呼吸第二、三階段；圖中是O2，為NADP，為ADPPi，為C5。光反應階段發生在葉綠體類囊體薄膜上，有氧呼吸第二階段發生在線粒體基質中，A錯誤；強光時，如果光合速率穩定，則光反應中NADPH的生成速率與暗反應中NADP的產生速率應基本相等，B錯誤；線粒體基質中產生的CO2依次穿過線粒體內、外膜和葉綠體外、內膜后才可在葉綠體基質中被固定利用，所以至少穿過4層生物膜，C正確；暗反應中合成(CH2O)所需的ATP來源于光反應合成的ATP，而不是大量來源于細胞呼吸產生的ATP，D錯誤。2(2018高考江蘇卷改編)下圖為某植物葉肉細胞中有關甲、乙兩種細胞器的部分物質及能量代謝途徑示意圖(NADPH指H)，請回答下列問題：(1)甲可以將光能轉變為化學能，參與這一過程的兩類色素為_，其中大多數高等植物的_需在光照條件下合成。(2)在甲發育形成過程中，細胞核編碼的參與光反應中心的蛋白，在細胞質中合成后，轉運到甲內，在_(填場所)組裝；核編碼的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亞基轉運到甲內，在_(填場所)組裝。(3)甲輸出的三碳糖在氧氣充足的條件下，可被氧化為_后進入乙，繼而在乙的_(填場所)徹底氧化分解成CO2；甲中過多的還原能可通過物質轉化，在細胞質中合成NADPH，NADPH中的能量最終可在乙的_(填場所)轉移到ATP中。解析：(1)由題圖可知，甲為葉綠體，乙為線粒體。植物通過光合作用將光能轉變為化學能，參與光合作用的兩類色素為葉綠素和類胡蘿卜素，其中大多數高等植物的葉綠素需在光照條件下合成。(2)光反應的場所為類囊體薄膜，參與光反應中心的蛋白在類囊體薄膜上組裝；Rubisco(催化CO2固定的酶)是參與暗反應的相關酶，在葉綠體基質中組裝。(3)葉綠體輸出的三碳糖在氧氣充足的條件下，可被氧化為丙酮酸后進入線粒體，在線粒體基質中被徹底氧化分解成CO2；NADPH可被線粒體內膜上發生的有氧呼吸第三階段利用，NADPH中的能量最終被轉移到ATP中。答案：(1)葉綠素、類胡蘿卜素葉綠素(2)類囊體薄膜上基質中(3)丙酮酸基質中內膜上突破二開放或密閉環境中CO2含量晝夜變化情況分析1自然環境中一晝夜植物CO2吸收或釋放速率的變化曲線分析2密閉容器中一晝夜CO2濃度的變化曲線分析注意：分析光合作用或細胞呼吸速率的變化時，應分析曲線變化趨勢的快慢，也就是斜率。3(2020湖南株洲一模)將綠色的小麥葉片放在溫度適宜的密閉容器內，在光照條件下，測定該容器內O2量的變化，實驗結果如圖所示。以下說法錯誤的是()AA點以后的短時間內，葉肉細胞內C5的量將增加，B點時葉肉細胞的光合作用速率等于呼吸作用速率B在515 min內，容器內O2量增加的速率逐漸減小，是因為CO2濃度逐漸減少，光合作用速率與呼吸作用速率的差值減小C同一小麥植株的底部葉片呼吸作用強度比頂部葉片弱，其內部原因最可能是底部葉片衰老，酶活性降低D若向密閉容器中加入18O標記的O2，可在該綠色植物葉肉細胞中檢測到放射性的淀粉。18O最短的轉移途徑是18O2C18O2(CHO)解析：選D。A點給予光照，植物開始進行光反應，C3開始還原，短時間內，C3含量減少，C5含量將增加，B點之后容器中O2含量不再發生變化，此階段葉肉細胞光合作用速率等于呼吸作用速率，A正確；給予光照后，密閉容器中O2含量增加，說明葉肉細胞光合作用速率大于呼吸作用速率，在515 min內，隨著光合作用的進行，環境中CO2濃度降低，使光合作用速率減慢，凈光合作用速率減小，故容器內O2量增加的速率逐漸減小，B正確；底部衰老葉片細胞中多種酶的活性降低，呼吸作用速率減慢，故同一小麥植株的底部葉片呼吸作用強度比頂部葉片弱，C正確；18O標記的O2參與有氧呼吸第三階段生成HO，HO與丙酮酸反應生成C18O2，C18O2參與暗反應生成(CHO)，故向密閉容器中加入18O標記的O2，可在該綠色植物葉肉細胞中檢測到放射性的淀粉的最短轉移途徑是18O2HOC18O2(CHO)，D錯誤。4下圖甲是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析曲線并回答下列問題：(1)由圖甲可看出大約中午12時時，光合作用強度明顯減弱(C點)，其主要原因是_。(2)由B點到C點的過程中，短時間內C3和C5的變化分別是_。(3)測得該植物的一些實驗數據如下：30 15 黑暗5 h一定光照15 h黑暗下5 h吸收CO2 660 mg釋放CO2 220 mg釋放CO2 110 mg若該植物處于白天均溫30 ，晚上均溫15 ，有效日照12 h的環境下，該植物一晝夜積累的葡萄糖的量為_mg。(4)將該植物置于一密閉的容器內一晝夜，此過程中容器內O2的相對含量變化如圖乙所示。據圖回答下列問題：圖乙中植株光合作用釋放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的點是_。該植株經過一晝夜后，能否積累有機物？_，理由是_。解析：(1)夏季中午溫度高，植物蒸騰作用比其他時間強，導致部分氣孔關閉，CO2吸收量減少，光合作用強度減弱。(2)由(1)知，B點到C點光合作用強度減弱的根本原因是植物吸收的CO2減少，光合作用的暗反應階段CO2固定減少，C3生成量減少，而C5消耗量減少，由此得出在光合作用的動態變化中，C3減少、C5增多。(3)CO2吸收量代表的是凈光合量，注意題目中白天和晚上對應的溫度，結合題意計算CO2的吸收量為(660/15)12(110/5)12264(mg)，一晝夜積累的葡萄糖的量為(264180)/(644)180(mg)。(4)分析曲線可知，AB段(不含B點)和CD段(不含C點)，密閉容器內O2含量呈下降趨勢，說明光合作用強度小于呼吸作用強度；BC段(不含B、C點)，密閉容器內O2含量呈上升趨勢，說明光合作用強度大于呼吸作用強度；B、C點為轉折點，所以B點、C點是光合作用強度等于呼吸作用強度的點。能否積累有機物，是看一晝夜總的光合作用和呼吸作用的大小，可以通過一晝夜CO2或O2的變化量來判斷，本題是比較A點、D點O2的相對含量：D點O2的相對含量低于A點O2的相對含量，說明一晝夜O2的消耗量大于O2的生成量，即一晝夜總的光合作用小于呼吸作用，所以植物不能積累有機物。答案：(1)溫度高，蒸騰作用強，導致部分氣孔關閉，CO2吸收量減少，光合作用強度減弱(2)C3減少、C5增多(3)180(4)B點和C點不能一晝夜O2的消耗量大于O2的生成量，說明該植物一晝夜呼吸作用大于光合作用提高大棚內農作物產量的途徑,途徑具體方法和注意事項延長光照時間夜間適當補充光照：最好選擇日光燈，時間不能太長，保證經濟效益增大光合面積合理密植：要適度，避免相互遮光造成減產間作、套種：要選擇合適的兩種作物，減少競爭導致的減產提高光合作用強度提高CO2濃度：如適當通風、焚燒秸稈、施用農家肥合理施肥：如農家肥和化肥配合使用，還要避免施肥過度造成“燒苗”提高凈光合作用速率適當增大晝夜溫差：白天適當升溫，夜間適當降溫，增加有機物的積累量突破三光(CO2)補償點、飽和點的移動問題結合坐標曲線分析，光(CO2)補償點、飽和點的移動問題5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 ，下圖表示30 時光合作用與光照強度的關系。若溫度降到25 (原光照強度和CO2濃度不變)，理論上圖中相應點a、b、d的移動方向分別是()A下移、右移、上移B下移、左移、下移C上移、左移、上移 D上移、右移、上移解析：選C。圖中a、b、d三點分別表示細胞呼吸強度、光補償點和在光飽和點時的光合作用強度。由題干“光合作用和細胞呼吸的最適溫度分別為25 和30 ”可知，當溫度從30 降到25 時，細胞呼吸強度降低，a點上移；光合作用強度增強，所以光飽和點時吸收的CO2增多，d點上移。b點表示光合作用強度細胞呼吸強度，在25 時細胞呼吸強度降低，光合作用強度增強，在除光照強度外其他條件不變的情況下要使光合作用強度仍然與細胞呼吸強度相等，需降低光照強度，即b點左移。6(不定項)(2020山東煙臺月考)如圖所示，在圖甲裝置A與裝置B中敞口培養相同數量的小球藻，以研究光照強度(其他條件均為最適)對小球藻產生O2的影響。裝置A的曲線如圖乙所示。據圖分析，下列敘述正確的是()AP點處產生的ATP可用于暗反應B適當降低溫度，P點將下移C在圖乙上繪制裝置B的曲線，Q點應右移D降低CO2濃度時，在圖乙上繪制裝置A的曲線，R點應向左下方移動解析：選CD。P點時細胞只進行呼吸作用產生ATP，該ATP不能用于光合作用暗反應過程；適當降低溫度，呼吸酶的活性隨之降低，P點將上移；由于缺鎂，B試管中小球藻細胞內葉綠素含量較低，所以光合作用強度等于呼吸作用強度的Q點將右移；降低CO2濃度，R點將向左下方移動。1(2020山東濰坊模擬)右圖表示可在植物細胞內發生的一些生理過程，下列分析錯誤的是()A不同條件下發生a過程的場所可能不同Ba、c、d均發生在生物膜上C在光照充足、條件適宜的情況下，ab、cdD根尖分生區細胞內能發生a、c過程解析：選B。a過程為細胞呼吸，不同條件下發生a過程的場所可能不同，有氧時發生在細胞質基質和線粒體中，無氧時發生在細胞質基質中，A正確。在生物膜上發生的生理過程是d光反應(場所是葉綠體的類囊體薄膜上)和c有氧呼吸的第三階段(場所是線粒體內膜)；b暗反應過程發生在葉綠體基質中，a有氧呼吸的第一、第二階段的場所是細胞質基質和線粒體基質，a無氧呼吸的場所是細胞質基質，B錯誤。在光照充足，條件適宜的情況下，光合作用強度大于呼吸作用強度，所以ab、cd，C正確。根尖分生區細胞內不含葉綠體，不能進行光合作用，只能進行細胞呼吸，所以能發生a、c過程，D正確。2(2020黑龍江哈爾濱高三模擬)下圖是生物體內能量供應及利用的示意圖，下列說法正確的是()A只有綠色植物才具有進行過程所需的色素B過程產生的ATP只用于過程中固定CO2和還原C3C中合成ATP所需的能量來源不同D中的能量可用于肌肉收縮、人的成熟紅細胞吸收葡萄糖、興奮傳導等解析：選C。藍藻等生物能進行光合作用，也存在光反應過程所需的色素，A錯誤；光反應階段產生的H和ATP用于暗反應中C3的還原過程，不參與CO2的固定過程，B錯誤；光反應中合成ATP所需的能量來源于光合色素吸收的光能，細胞呼吸中合成ATP所需的能量來源于有機物分解釋放的化學能，C正確；人的成熟紅細胞吸收葡萄糖屬于協助擴散，不需要能量，D錯誤。3(2020江西南昌一模)下列關于發生在葉綠體和線粒體中的部分代謝活動的敘述，正確的是()A兩種細胞器均能產生ATP，產生的ATP可用于細胞的各項生命活動B葉綠體固定的CO2還原成C6H12O6，線粒體內的C6H12O6氧化成CO2CATP和H在葉綠體內隨水的分解而產生，在線粒體內隨水的生成而產生D兩種細胞器都有較大的膜面積，膜上附著的酶能保證生命活動的高效進行解析：選D。葉綠體產生的ATP只用于光合作用暗反應過程中C3的還原，A錯誤；葡萄糖不能在線粒體中分解，需要在細胞質基質中分解形成丙酮酸后才能進入線粒體進一步分解，B錯誤；葉綠體中ATP和H是光反應的產物，H可隨水的分解而產生，而有氧呼吸中的第一、二階段產生的H與O2結合生成水，C錯誤；葉綠體內含有類囊體構成的基粒，線粒體內膜向內折疊形成嵴，二者都有較大的膜面積，膜上附著的酶能保證生命活動的高效進行，D正確。4(2020福建漳州模擬)在細胞能量代謝的過程中，光合作用和細胞呼吸都有H產生，下列有關H的說法，正確的是()A細胞呼吸產生的H可以用于光合作用C3的還原B葡萄糖在線粒體中徹底分解能夠產生大量HC光合作用產生的H可用于C3的還原D無氧呼吸的第二階段會消耗H并產生大量能量解析：選C。暗反應中C3的還原需要的H來源于光反應，A錯誤，C正確；線粒體不能直接氧化分解葡萄糖，葡萄糖只有在細胞質基質中分解成丙酮酸后才可進入線粒體繼續氧化分解，B錯誤；無氧呼吸的第二階段會消耗H，但不會產生大量能量，D錯誤。5(2020黑龍江哈爾濱三中上學期一調)玻璃溫室里栽培植物，對室內空氣中CO2含量進行了24小時測定，圖中曲線能正確表示結果的是(橫軸為時間，縱軸為CO2濃度)()解析：選D。0點到6點這一時間段，呼吸作用強度大于光合作用強度，產生CO2多，導致玻璃溫室中的CO2濃度越來越高；6點與18點之間，光合作用強度大于呼吸作用強度，消耗了更多的CO2，使玻璃溫室中的CO2濃度逐漸降低；18點時，光合作用強度等于呼吸作用強度，之后，光合作用強度逐漸減小直至停止，而呼吸作用一直進行，所以玻璃溫室中的CO2濃度又逐漸升高，D正確。6(2020福建龍巖一模)下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度變化的曲線圖。下列分析錯誤的是()AAB段升高的主要原因是光照增強，氣溫上升BBC段下降的主要原因是溫度過高，酶失活CCD段升高的主要原因是CO2吸收量增加DDE段下降的主要原因是光照減弱，氣溫下降解析：選B。AB段處于上午610時，光照強度增強，氣溫升高，光合作用增強，A正確；BC段出現“午休”現象的原因是光照過強，氣孔大部分關閉，吸收的CO2逐漸減少，B錯誤；CD段時間過了正中午，氣孔逐漸開放，吸收的CO2逐漸增加，光合作用增強，C正確；DE段時間是下午，光照強度減弱，氣溫下降，光合作用減弱，D正確。7(2020江西九江聯考)下圖表示植物光合速率隨光照強度改變的曲線，下列敘述不正確的是()A若適當提高溫度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，則補償點B應相應地向右移動B若增加CO2濃度，B點左移，C點左移，D點向右上方移動CD點時，ATP的移動方向從類囊體薄膜向葉綠體基質移動D若上圖為陽生植物，則換為陰生植物，B點和D點均要向左移動解析：選B。B點為光補償點，此時光合作用與呼吸作用強度相等，若適當提高溫度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，則補償點B應相應地向右移動，A正確；若增加CO2濃度，則光合作用強度增加，B點左移，C點右移，D點向右上方移動，B錯誤；D點時的光合作用強度最大，其光反應產生的ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質，參與暗反應過程中三碳化合物的還原，C正確；若換為陰生植物，B點和D點均要向左移動，D正確。8科研人員檢測晴朗天氣下露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日變化情況，并將檢測結果繪制成下圖。下列相關說法錯誤的是()A光照強度增大是導致ab段、lm段Pn增加的主要原因B導致bc段、mn段Pn下降的原因是氣孔關閉C導致ef段、op段Pn下降的原因是光照逐漸減弱D適時澆水、增施農家肥是提高大田作物產量的重要措施答案：B9. (2020河南林州一中月考)右圖表示在適宜溫度和CO2濃度下的大棚中，光照強度對某植物光合作用的影響。下列有關說法正確的是()A光照強度為D時，光反應最強，細胞中的ATP大量積累BB點時葉肉細胞的光合作用強度大于呼吸作用強度C植物細胞呼吸產生的CO2總量S2S4D大棚用紅色或藍紫色薄膜對提高棚內植物的產量最有效解析：選B。圖中A點是黑暗條件，植物在黑暗條件下只進行呼吸作用，B點是光補償點，D點是光飽和點，D點時，光反應達到最強，但此時暗反應利用的ATP量也最多，ATP量處于動態平衡，不會大量積累，A錯誤；B點時，整株植物的光合作用強度等于呼吸作用強度，植物有些部位如根等不能進行光合作用，只進行呼吸作用，葉肉細胞是進行光合作用的主要部位，故B點時葉肉細胞的光合作用強度大于呼吸作用強度，B正確；植物細胞呼吸產生的CO2總量為S1S2S4，C錯誤；類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，也可以吸收其他波長的光，故為提高大棚植物的光合作用，應選用無色透明的薄膜，D錯誤。10(不定項)在適宜溫度和大氣CO2濃度條件下，測得某森林中林冠層四種主要植物幼苗的生理指標(見表)。下列分析正確的是()物種指標構樹刺槐香樟胡頹子光補償點(千勒克斯)641.81.1光飽和點(千勒克斯)1393.52.6注：光補償點：光合速率等于呼吸速率時的光強；光飽和點：達到最大光合速率所需的最小光強。A光照強度小于6千勒克斯時，構樹幼苗葉肉細胞需要的CO2全部來自外界B光照強度為10千勒克斯時，影響構樹和刺槐幼苗光合速率的環境因素都有光照強度和CO2濃度等C若將光照強度突然由2千勒克斯增加到4千勒克斯，短時間內香樟幼苗葉肉細胞中的C3會減少D在樹冠遮蔽嚴重、林下光照較弱的環境中，胡頹子和香樟的幼苗存活率高于刺槐和構樹 解析：選CD。光照強度小于6千勒克斯時，構樹幼苗的實際光合速率小于呼吸速率，但葉肉細胞光合速率可以大于其呼吸速率，則所需CO2可來自細胞呼吸和外界，A錯誤；對構樹來說，10千勒克斯光強大于其光補償點，但小于其光飽和點，此時限制構樹光合速率的環境因素有光照強度等，但對于刺槐來說，10千勒克斯光強大于其光飽和點，此時光照強度并不是其光合速率的限制因素，B錯誤；若將光照強度突然從2千勒克斯增加到4千勒克斯，則香樟的光反應增強，產生更多的H和ATP，從而使更多的C3被還原，而短時間內C3的生成速率不變，故短時間內，香樟幼苗葉肉細胞中的C3減少，C正確；胡頹子和香樟的光補償點和光飽和點都比另兩種植物(刺槐和構樹)低，它們更適合在光照較弱的環境中生長，D正確。11(不定項)在研究溫度對發菜光合作用和呼吸作用的影響時，得到如圖所示的實驗結果。下列分析錯誤的是()A發菜無葉綠體，但可進行光合作用B光合作用和呼吸作用都有H的產生和消耗C25 后發菜制造的O2量逐漸下降D45 時，CO2固定和C3還原不再進行解析：選CD。發菜是原核生物，無葉綠體，但含有光合色素，可以進行光合作用；光合作用的光反應階段產生H，暗反應階段消耗H，有氧呼吸第一、第二階段產生H，第三階段消耗H；發菜制造的O2量(真正光合作用量)O2釋放量(凈光合作用量)O2吸收量(呼吸作用量)，由圖可知，2535 時發菜制造的O2量大致相等；45 時，凈光合速率為0，即真正光合速率呼吸作用速率，此時光合作用仍可進行，則CO2固定和C3還原仍能進行。12(不定項)(原創)某研究小組在水肥充足條件下，觀測了玉米光合速率等生理指標日變化趨勢，結果如圖所示。據圖判斷下列有關敘述正確的是()A光合作用消耗ATP最快的時刻是15：00B根吸水能力最強的時刻是12：00C直接引起蒸騰速率變化的生理指標是氣孔阻抗D影響光合速率的環境因素主要是光照強度解析：選CD。光合速率越大，光合作用消耗ATP也就越快，由甲圖可知，光合作用消耗ATP最快的時刻是12：00，A項錯誤；蒸騰作用越強，根吸水能力越強，由乙圖可知，根吸水能力最強的時刻是15：00，B項錯誤；蒸騰作用是水分以氣體形式通過氣孔散失，直接引起蒸騰速率變化的生理指標是氣孔阻抗，C項正確；據題圖可知，本題中影響光合速率的主要環境因素是光照強度，D項正確。13(2020安徽安慶模擬)在有光、較高O2濃度等條件下，水稻葉肉細胞能同時進行光合作用和光呼吸，其原因是催化過程的Rubisco酶還能催化過程，如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)對綠色植物而言，光合作用、細胞呼吸和光呼吸三種生理過程，只能在光下進行的是_。(2)據圖推測，當CO2濃度與O2濃度的比值_(填“高”或“低”)時，有利于水稻進行光呼吸而不利于光合作用中有機物的積累，從C5角度分析，其原因是_。(3)科學研究發現在一些藍藻中存在CO2濃縮機制：藍藻中產生一種特殊的蛋白質微室，能將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機制在進化上的意義是_。解析：(1)光合作用必須在光下進行，細胞呼吸在光照下或黑暗中都可以進行，在有光、較高O2濃度等條件下，Rubisco酶還能催化C5與O2反應(光呼吸)，這說明光呼吸必須在光照條件下進行。(2)圖中C5既可與CO2發生反應，又可與O2發生反應，結合題干信息，當O2濃度增大(或CO2濃度與O2濃度的比值低)時，與O2反應的C5增多，與CO2反應的C5減少，從而使光合作用合成的有機物減少。(3)藍藻中的一種特殊蛋白質微室，能將CO2濃縮在Rubisco酶周圍，從而提高局部CO2濃度(或CO2濃度與O2濃度的比值升高)，就可以減少光呼吸，增強光合作用，有利于有機物的積累。答案：(1)光合作用、光呼吸(2)低當O2濃度增大時，參與光呼吸的C5增多，參與光合作用暗反應的C5減少，從而使光合作用減弱(3)可以減少光呼吸，增加光合作用有機物的產量14下圖表示一生長迅速的植物在夏季24 h內的CO2凈吸收量和凈釋放量(單位：mg)。請回答下列問題：(1)在_時，該植物既沒有CO2的凈吸收，也沒有CO2的凈釋放，說明植物此時刻_。(2)測定植物呼吸速率比較簡單的方法是_。假設該植物