备战高考生物抢分秘籍01细胞呼吸和光合作用.docx
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备战高考生物抢分秘籍01细胞呼吸和光合作用
秘籍01细胞呼吸和光合作用
高考频度：
★★★★☆难易程度：
★★★☆☆
典例1图1表示某植物固定和还原CO2的过程，图2是外界环境因素对光合作用速率的影响。
请据图回答：
（1）从图2中可以看出，除了光照强度外，影响光合速率的因素还有_______________。
当图2的乙图中d点对应的光照强度突然降至c点对应的光照强度时，则图1中的物质A在短时间会______（填“增加”或“减少”）。
（2）如果将某植物在缺乏镁元素的土壤中栽种，________将合成不足，会直接影响图1中的物质____（填“A”“B”或“C”）的生成。
（3）使用农家肥或合理控制作物的种植密度可以提高产量，请结合图2中的甲图进行解释：
________________________________________________________。
（4）如果30℃是某作物的光合作用的最适温度，则该植株在30℃______（填“一定”或“不一定”）生长最快，理由是__________________________________________________________。
【答案】
（1）温度、CO2浓度减少
（2）叶绿素C
（3）在一定范围内提高CO2的浓度会提高光合作用的速率，使用农家肥和合理控制种植密度可以增加CO2的浓度
（4）不一定植物生长速率与净光合速率大小有关，从图2乙中不能确定30℃时净光合速率最大
【解析】图1表示某植物固定和还原CO2的过程，其中a为CO2固定过程，物质A为五碳化合物，B为三碳化合物；b为C3的还原过程，物质C为[H]；从图2中横坐标中可以看出，光照强度影响光合速率，另外从甲图中的两条曲线的差异可以看出，CO2浓度也影响光合速率，从乙图中的两条曲线的差异可以看出，温度也是影响光合速率的因素。
（1）结合前面的分析可知，影响光合速率除光照强度外，还有CO2浓度和温度。
物质A为五碳化合物（C5），当光照强度突然由d降低至c时，则ATP和[H]供应减少，C3的还原减慢，但CO2会继续和C5反应生成C3，所以C5的量会减少。
（2）叶绿素合成需要镁元素，所以缺乏镁元素会影响叶绿素的合成。
叶绿素在光反应过程中能吸收并转换光能，直接影响图1中ATP和物质C（[H]）的生成。
（3）从图2中的甲图可以看出，两条曲线的差异是由于CO2浓度不同引起的，在一定范围内提高CO2的浓度可以提高光合速率。
农家肥中的有机物可以被微生物分解产生CO2被植株所利用，合理密植可以保持良好的通风状况，增加农田中的CO2浓度。
（4）图2中的纵坐标表示的是实际光合作用速率，而植物的生长速率取决于植物的净光合速率，净光合速率＝实际光合速率–呼吸速率，虽然30℃是光合作用的最适温度，但不知此温度下呼吸速率的大小，所以无法确定净光合速率是否是最大的。
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光合作用“限制因素”的判断
（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。
典例2A、B两种高等植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
分析回答下列问题：
（1）高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的___________上，该物质主要捕获可见光中的___________。
（2）相同条件下，两者的呼吸强度较小的是___________植物，理由是___________。
（3）A、B两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是___________，判断的依据是___________。
A、B两种植物中，更适合在林下种植的是___________。
（4）植物夏日晴天中午12：
00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的___________（填“O2"或“CO2”）不足。
【答案】
（1）类囊体薄膜红光和蓝紫光
（2）A当光照强度为零时，A的呼吸强度为2μmol·m-2·s-1，小于B植物的5μmol·m-2·s-1
（3）BB植物的净光合速率随光照强度的变化增加幅度比A的大A
（4）CO2
【解析】
（1）高等植物捕获光能的色素分布在叶绿体类囊体膜上，主要吸收红光和蓝紫光。
（2）从图中曲线知，纵坐标为净光合作用速率，当光照强度为零时，纵坐标的值为该植物的呼吸速率，植物A的呼吸速率为2μmol·m-2·s-1，小于植物B的5μmol·m-2·s-1。
（3）植物种植密度过大，会因植物叶子相互遮盖，引起叶片获取光照不足，影响光反应，从而影响净光合作用速率，B植物的净光合速率随光照强度的变化增加幅度比A的大，故净光合速率下降幅度较大的植物是B。
相比之下，A植物更适合种植在林下。
（4）植物夏日晴天中午12：
00时叶片的光合速率明显下降，其原因是蒸腾作用过强导致植物失水过多，气孔关闭，进入叶肉细胞的CO2减少，使光合速率下降。
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1．解读总光合速率与呼吸速率的关系
（1）图示
（2）解读
①A点：
只进行细胞呼吸。
②AB段：
总光合速率<呼吸速率。
③B点：
为光补偿点，总光合速率＝呼吸速率。
④B点以后：
总光合速率>呼吸速率。
⑤C点：
为光饱和点。
2．明确各种速率的表示方法及相互关系
（1）呼吸速率：
有机物或O2消耗量、CO2产生量。
（2）净光合速率：
有机物积累量、O2释放量、CO2吸收量。
（3）总光合速率：
有机物或O2产生量、CO2消耗量。
（4）总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
典例3现有一玻璃瓶内正常生长的小球藻在适宜条件下进行光合作用和呼吸作用。
请回答下列问题。
（1）小球藻进行光合作用的场所是__________，进行呼吸作用的场所是__________。
（2）将装小球藻的透明玻璃瓶由无色换成红色，其他条件不变，短时间内细胞内的C5含量将________，原因是_____________________________________________________________________________。
（3）若向装小球藻的玻璃瓶内加入18O2，可在小球藻内检测到含放射性18O的葡萄糖。
试写出18O最短的转移途径_____________________（涉及的物质以及代谢反应）。
（4）如图为适宜条件下测得的小球藻CO2的补偿点和饱和点。
当光照强度减弱时，a点将_________（填“右移”“左移”或“不确定”）。
【答案】
（1）叶绿体细胞质基质和线粒体
（2）减少装小球藻的玻璃瓶由无色换成红色，只有红光被滤过，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，导致光反应减弱，短时间产生的[H]和ATP减少，C3还原合成C5的速率变慢，但C5消耗的速率不变，因此C5含量减少
（3）
（4）右移
【解析】据图分析，实验的自变量是二氧化碳浓度，因变量是二氧化碳的吸收速率，代表净光合速率。
a点为二氧化碳补偿点，净光合速率为0，此时光合速率与呼吸速率相等；b点为二氧化碳饱和点，此时光合速率达到最大值。
（1）小球藻是真核生物，其光合作用发生在叶绿体中，有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中。
（2）将装小球藻的透明玻璃瓶由无色换成红色，只有红光被滤过，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，导致光反应减弱，产生的ATP和[H]减少，进而影响暗反应过程中的三碳化合物还原生成五碳化合物，但是不影响二氧化碳与五碳化合物固定生成三碳化合物的过程，因此短时间内五碳化合物的含量将减少。
（3）根据有氧呼吸和光合作用的过程分析，18O2参与有氧呼吸第三阶段，生成含有放射性18O的水，该水参与有氧呼吸第二阶段生成含有放射性18O的二氧化碳，该二氧化碳参与光合作用暗反应生成含放射性18O的葡萄糖。
（4）据图分析，当光照强度减弱时，光合作用减弱，而呼吸作用强度不受影响，因此图中的二氧化碳补偿点a将向右移动。
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面积法快速分析坐标图中光补偿点、光饱和点的移动
据图可知，OA表示细胞呼吸释放的CO2量，由光（CO2）补偿点到光（CO2）饱和点围成△BCD面积代表净光合作用有机物的积累量。
改变影响光合作用某一因素，对补偿点和饱和点会有一定的影响，因此净光合作用有机物的积累量也会随之变化。
具体分析如下表所示：
条件改变
△面积
光（CO2）补偿点
光（CO2）饱和点
适当提高温度
减少
右移
左移
适当增大CO2
浓度（光照强度）
增加
左移
右移
适当减少CO2
浓度（光照强度）
减少
右移
左移
植物缺少Mg元素
减少
右移
左移
注：
适当提高温度指在最适光合作用温度的基础上；光照强度或CO2浓度的改变均是在饱和点之前。
典例4如图为某植物在密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变化情况，回答下列问题:
（1）光合作用过程中ADP在叶绿体中的移动方向是_______________。
（2）0〜4时，叶绿体中C3含量________（填“上升”或“下降”）；净光合速率最高的是___________（填“BC段”“CD段”或“EF段”），原因是______________________________________________________。
（3）如果把密闭玻璃仪器换成蓝色薄膜大棚，该植物达到光补偿点的时间将在_____________（填“8点前”“8点”或“8点后”）。
【答案】
（1）从叶绿体基质→叶绿体类囊体薄膜
（2）上升BC段呼吸速率一定，BC段单位时间从密闭玻璃里吸收的CO2最多，合成的有机物也最多
（3）8点后
【解析】
（1）在叶绿体基质中，光合作用暗反应阶段C3还原需要ATP供能，ATP水解成ADP和Pi，ADP和Pi进入类囊体薄膜，参与光反应，形成ATP，故ADP在叶绿体中的移动方向是从叶绿体基质到叶绿体类囊体薄膜。
（2）0~4时，光照强度很弱，光反应微弱，产生[H]和ATP很少，C3还原很慢，消耗少，CO2充足，CO2固定速率较快，产生C3多，故C3含量上升。
据图所示，B~F段，容器内CO2浓度下降，说明植物表现为吸收CO2，光合作用强度比细胞呼吸强，净光合速率大于零，且BC段比CD段和EF段下降速率快，故BC段单位时间从密闭玻璃里吸收的CO2最多，积累的有机物也最多，净光合速率最高。
（3）据图示8点时容器CO2浓度最高，此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，植物表现为既不释放CO2，也不吸收CO2，净光合速率等于零，此时的光照强度为光补偿点，如果把密闭玻璃仪器换成蓝色薄膜大棚，那么只有蓝光照进大棚，植物在蓝光下光合作用强度小于自然光下的强度，要达到和细胞呼吸相等，必须增加光照强度，故达到光补偿点的时间将在8点后。
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密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化
（1）光合速率等于呼吸速率的点：
C、E。
（2）图甲中N点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，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，该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中O2浓度减小，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。
1．长叶刺葵是一种棕榈科植物，下图为某研究小组在水分充足的条件下测得长叶刺葵24小时内光合作用强度的曲线，下列有关曲线的描述错误的是
A．曲线a表示总光合作用强度，曲线b表示净光合作用强度
B．10：
00以后曲线b下降的原因是与光合作用有关的酶对温度不敏感所致
C．14：
00以后a、b均下降的原因是光照强度减弱
D．大约18：
00时有机物积累量最大
【答案】B
【解析】分析坐标曲线可知，a曲线表示二氧化碳的消耗量，此指标可以代表总光合作用强度，b曲线表示的是CO2吸收量，代表净光合作用强度，A正确；10：
00以后图中曲线b表示吸收CO2速率下降，但是二氧化碳的消耗量增加，说明曲线b下降是由于呼吸速率加快引起的，B错误；14：
00以后a、b均下降的原因是随着时间推移，光照强度减弱，导致光反应减弱，进而影响暗反应中二氧化碳的利用，C正确；识图分析可知，大约18：
00时CO2吸收量为0，即光合速率等于呼吸速率，以后光合速率小于呼吸速率或者只进行呼吸作用，故大约18：
00时有机物积累量最大，D正确。
2．将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用和呼吸作用的影响（其他实验条件都是理想的），下面对该表数据分析正确的是
温度（℃）
5
10
15
20
25
30
35
光照下吸收CO2（mg/h）
1.00
1.75
2.50
3.25
3.75
3.50
3.00
黑暗中释放CO2（mg/h）
0.50
0.75
1.00
1.50
2.25
3.00
3.50
A．昼夜不停地光照，在35℃时该植物不能生长
B．昼夜不停地光照，在20℃时该植物生长得最快
C．每天光照12小时，20℃时该植物积累有机物最多
D．每天光照12小时，30℃时积累的有机物是10℃时的2倍
【答案】C
【解析】由题意可知，光照下吸收的CO2量表示净光合速率，黑暗释放的CO2量表示呼吸速率，净光合速率=真正光合速率﹣呼吸速率。
35℃时，昼夜不停地光照，该植物每小时积累有机物3mg，一昼夜积累3mg/h×24h=72mg，植物在生长，A错误；昼夜不停地光照，25℃时光照下每小时吸收的CO2量最多，是3.75mg/h，所以25℃时该植物生长得最快，而不是20℃，B错误；如果每天光照12小时，植物一昼夜积累的有机物量=光照下每小时吸收的CO2量×12﹣黑暗中每小时释放的CO2量×12=（光照下每小时吸收的CO2量﹣黑暗每小时释放的CO2量）×12，5~35°C每小时光照下吸收的CO2量与黑暗释放的CO2量的差值分别是：
0.5、1.0、1.5、1.75、1.5、0.5、-0.5。
因此，20℃时该植物积累有机物最多，为1.75mg/h×12h=21mg；30℃时该植物积累有机物是10℃的（0.5mg/h×12）÷（1.0mg/h×12）=1/2，C正确，D错误。
3．某研究小组进行探究环境因素对某植物光合作用影响的实验，实验结果如图所示。
下列分析正确是
A．图中CO2浓度1大于CO2浓度2，若将CO2浓度改为温度，则此关系也成立
B．若e点为正常植物的光饱和点，则缺镁植物的e点会右移
C．a点植物叶肉细胞中参与C3还原的NADPH和ATP比c点要多
D．图中c、d两点相比，d点植物叶肉细胞中C5的含量要高一些
【答案】D
【解析】与光合作用相关的酶有最适温度，超过最适温度，酶活性下降，光合速率下降。
因此，将CO2浓度改为温度，此关系不一定成立，A错误；植物缺镁时，叶绿素合成受阻，对光能的利用率下降，因此，e点会左移，B错误；两点二氧化碳的浓度相同，a点比c点的光照强度降低，光反应产生的NADPH和ATP比c点少，因此参与C3还原的NADPH和ATP比c点少，C错误；c、d两点的光照强度相同，但d点的二氧化碳浓度比c点低，二氧化碳固定的速率较低，因而C5的含量较高，D正确。
4．下图表示科研人员研究温度对番茄茎生长速率的影响，据图分析相关说法错误的是
A．在昼夜温度相同条件下，番茄茎生长随温度升高而加快
B．在昼夜温差为6℃时，番茄茎的生长最快
C．昼夜温差存在可减少呼吸作用对有机物的消耗
D．昼夜温差越大，对番茄茎的生长越有利
【答案】D
【解析】据图可知，在5~25℃范围内，昼夜温度相同条件下，番茄茎生长随温度升高而加快，A正确；据图可知，在日温为26℃，夜温为20℃时，即昼夜温差为6℃时，番茄茎的生长速率为30mm/d，是此段时间内的最快生长速度，B正确；昼夜温差存在可增加有机物的积累量，减少呼吸作用对有机物的消耗，C正确；从该图中可以得知：
夜间温度为10℃时生长速率反而小于夜间温度为25℃时的生长速率。
因此可以推断，夜间过低的温度反而影响了呼吸作用，造成了对植物生长不利的影响，因此并不是昼夜温差越大对番茄茎的生长越有利，D错误。
5．将长势相似的甲、乙两株同种植物分别置于两个同样大小密闭的透明玻璃罩A、B中，甲给予适宜强度的光照，乙遮光（黑暗）处理，其他条件相同。
下列分析正确的是
A．A玻璃罩中的CO2含量将持续降低
B．B玻璃罩中植株的干重将持续降低
C．甲、乙两植株的叶肉细胞中形成ATP的场所均不同
D．甲植株的光合作用强度不会等于乙植株的呼吸作用强度
【答案】B
【解析】在适宜强度的光照下，A玻璃罩中的植物甲，初始时光合作用强度大于呼吸作用强度，导致CO2含量逐渐降低，当CO2含量减少到一定程度时，光合作用强度与呼吸作用强度相等，A玻璃罩中CO2含量维持在较低水平，A错误；B玻璃罩中的乙植株进行遮光（黑暗）处理，不能进行光合作用，但可通过呼吸作用消耗有机物，因此B玻璃罩中植株的干重将持续降低，B正确；甲植株的叶肉细胞中形成ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，乙植株的叶肉细胞中形成ATP的场所是细胞质基质和线粒体，因此二者形成ATP的场所不完全相同，C错误；在某一时刻，甲植株的光合作用强度会等于乙植株的呼吸作用强度，D错误。
6．某生物兴趣小组在探究多种环境因素对水稻光合作用影响的活动中，测得水稻吸收（用“＋”表示）或释放（用”一”表示）CO2的速率（单位：
m・h﹣1）随温度变化的部分数据如下表所示。
请回答下列向题：
（1）A组数据可表示水稻的_____随温度变化的情况。
由表中数据可知，影响水稻光合速率的外界因素有_________________________。
（2）分析表中数据可知，在相同温度下，C组的光合速率明显高于B组的，其原因是____。
（3）若对水稻进行光照、黑暗处理各12小时，根据表格中信息，应选择光照为________、CO2浓度为_______、光照下温度为______和黑暗下温度为_______的条件，以保证水稻内有机物的积累量最多。
【答案】
（1）呼吸速率光照强度、温度、CO2浓度
（2）在温度和CO2浓度都相同的情况下，C组的光照强度强于B组的，C组光反应阶段产生的ATP和[H]较多，促进了C3的还原，使暗反应加快，光合速率升高
（3）全光照1.22%30℃10℃
【解析】
（1）A组实验是在黑暗条件下测得的，可以表示水稻在不同温度条件下的呼吸速率；根据表格分析，实验的自变量有温度、二氧化碳浓度和光照强度，因变量是净光合速率，故影响光合速率的因素有温度、光照强度和二氧化碳浓度。
（2）根据表格分析，B与C组的单一变量是光照强度，即在温度和CO2浓度都相同的情况下，C组的光照强度强于B组的，C组光反应阶段产生的ATP和[H]较多，促进了C3的还原，使暗反应加快，光合速率升高，所以表格中在相同温度下，C组的光合速率明显高于B组。
（3）根据题意分析，对水稻进行光照、黑暗处理各12小时，且要求水稻内有机物积累的最多，则光照的净光合速率与黑暗条件下的呼吸速率的差值应该最大，因此应选择光照为全光照、CO2浓度为1.22%、光照下温度为30℃和黑暗下温度为10℃的条件。
7．党参是我省岷县大量种植的一味中药。
某生物兴趣小组探究光照对党参幼苗的影响，将党参的幼苗均分成甲、乙两组，给予甲组自然光照，给予乙组一定程度的遮光。
培养一段时间后，测定相关数据，实验结果如下图所示。
据图回答下列问题：
（1）本实验的实验组是____________________。
（2）13时的光照强度比9时要大，但从图中可以看出，两组幼苗的净光合速率却都低于9时，主要原因是____________________________。
（3）11时，乙组净光合速率高于甲组，主要原因是_______________________。
（4）研究小组发现在实验时间段内甲组的光合积累量大于乙组，因此得出党参幼苗不适于在弱光条件下生长的结论。
可是查阅相关资料后发现党参幼苗喜阴，请指出该实验设计的缺陷____________。
【答案】
（1）乙组
（2）与光合速率相比，呼吸速率增加更快
（3）乙组遮光，蒸腾作用减弱，光合午休现象不明显
（4）未设置其他遮光处理的实验组，不足以说明问题
【解析】
（1）自然状态不做处理的是对照组，从题中可以看出甲是对照组，乙一定程度遮光处理是实验组。
（2）13时的光照强度比9时要大，光合速率和呼吸速率都会上升，但与光合速率相比，呼吸速率增加更快，因此甲乙两组幼苗的净光合速率都低于9时。
（3）在中午11时，因为光照太强，温度过高，植物会出现光合午休现象，使二氧化碳供应不足，光合速率下降，而乙组一定程度遮光，甲组没有遮光，因此乙组蒸腾作用减弱，光合午休现象不明显，则11时，乙组净光合速率高于甲组。
（4）本实验中只有乙组一组一定程度的遮光处理的实验组，未设置其他遮光处理的实验组，不足以得出党参幼苗不适于在弱光条件下生长的结论。
8．番茄喜温不耐热，适宜的生长温度为15~33℃。
研究人员在实验室控制的条件下，研究夜间低温条件对番茄光合作用的影响。
实验中白天保持25℃，从每日16：
00时至次日6：
00时，对番茄幼苗进行15℃（对照组）和6℃的降温处理，在实验的第0、3、6、9天的9：
00进行相关指标的测定。
（1）上图结果显示，夜间6℃处理后，番茄植株干重________对照组。
从光合作用和呼吸作用角度分析可能是___________________________________________________________。
（2）研究人员在实验中还测定了番茄的净光合速率、气孔开放度和胞间CO2浓度，结果如图所示。
图中结果表明：
夜间6℃低温处理，导致_____________________，使__________供应不足，直接影响了光合作用过程中的暗反应，最终使净光合速率降低。
（3）在适宜光照下番茄叶肉细胞能产生ATP的场所有__________________________，研究发现其他条件不变的情况下，相同光照和黑暗时间内，随光暗交替频率的增强，光合作用积累的有机物越多，原因是____________________________________________________。
（4）低夜温处理还改变了光合产物向不同器官的分配，使实验组番茄叶、茎、根的光合产物分配比率高于对照组，果实的光合产物分配比率明显低于对照组，这一变化可能有利于_________________。
【答案】
（1）低于低温处理对光合作用的抑制高于对呼吸作用的抑制
（2）气孔开放度下降CO2
（3）线粒体、叶绿体、细胞质基质光下产生的ATP和还原氢能够及时利用和及时再生，从而提高光合作用中CO2的同化量
（4）植物适应低温环境
【解析】
（1）据图1分析，夜间6℃处理后，番茄植株干重低于对照组，可能的原因是低温处理对光合作用的抑制高于对呼吸作用的抑制。
（2）据图2分析，夜间6℃低温处理，导致气孔开放度下降，二氧化碳供应不足，影响了光合作用过程中的暗反应，最终使净光合速率降低。
（3）在适宜光照下番茄叶肉细胞能进行光合作用和呼吸作用，其产生ATP的场所有线粒体、叶绿体、细胞质基质。
由于光暗交替，使光下产生的ATP和还原氢能够及时利用和及时再生，从而提高光合作用中CO2的同化量，使光合作用积累的有机物增多。
（4）低夜温处理还改变了光合产物向不同器官的分配，使实验组番茄叶、
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