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高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第五节 光合作用将光能转化为化学能第3课时导学案
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这是一份高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第五节 光合作用将光能转化为化学能第3课时导学案，共19页。
1．光合速率也称__光合强度__，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行的__光合作用__(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。
2．光合速率的表示方法：植物叶片在单位时间、单位面积释放__氧气__或消耗__二氧化碳__的量。
知识点二 环境因素影响光合作用
1．光强度
在一定范围内，光合速率随光强度的增加而__增加__，当光强度达到一定值时，光强度再增加，光合速率也不会增加，此时的光强度称为__光饱和点__。但在光强度达到全日照之__前__，光合作用已达到光饱和点时的速率。
2．温度：低于最适温度，随着温度升高，光合速率加快；超过最适温度，随着温度升高，酶的活性__降低__，光合速率__减慢__。不同种类的植物光合作用的最适温度__不同__，一般温带植物的最适温度为25 ℃左右，在0 ℃条件下光合作用可能__完全停止__或__十分微弱__。
3．CO2浓度
大气中CO2浓度约为0.035%，当这一浓度增加至__1%__以内时，光合速率随CO2浓度的增加而__增加__，在CO2浓度达到一定值时，光合速率达到最大值。
知识点三 活动：探究光强度对光合作用的影响
1．实验假设：在一定范围内，光合速率随光强度的增加而__增加__。
2．实验过程
(1)组装下图装置三套，分别编号为甲、乙、丙；
(2)分别向三支试管内加入__等量__的小球藻和5%的NaHCO3溶液；
(3)记录有色液滴的起始位置；
(4)取三只100 W灯泡，分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处，一段时间后，记录液滴位置。
3．变量分析
(1)自变量：光强度，通过100 W灯泡距实验装置的距离远近控制。
(2)因变量：光合速率，通过单位时间内O2的释放量测定，以单位时间内有色液滴的移动距离作为检测指标。
(3)无关变量：各组实验植物(如金鱼藻、小球藻)的数量相同，温度、CO2浓度相同。
4．实验拓展
(1)设置温度作为自变量
用上述装置探究温度对光合速率的影响，可通过将试管分别置于装有不同温度水的烧杯中来控制温度。
(2)设置CO2浓度作为自变量
用上述装置探究CO2浓度对光合作用的影响，可通过往试管内分别加入不同浓度的NaHCO3溶液来控制CO2浓度。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)大棚栽培时，适当提高二氧化碳的浓度，可提高农作物的产量。( √ )
(2)夏天的中午，植物出现“午休”的现象是植物叶片的气孔关闭导致的。( √ )
(3)植物光合作用积累的有机物最多时的温度就是植物光合作用最强的时候。( × )
(4)随着温度的不断增强，光合作用的强度也不断增强。( × )
2．案例分析：图甲是某植物叶肉细胞的叶绿体中进行光合作用的过程，图乙是“探究环境因素对光合作用的影响”的实验装置。请回答：
(1)图甲中的物质①②分别是__ATP__、__NADPH__。
(2)若突然停止光照，则短时间内叶绿体中五碳糖的含量将__减少__(填“增加”“减少”或“基本不变”)。
(3)某兴趣小组用图乙所示的装置进行实验，探究环境因素对光合作用的影响。
①本实验可通过观察__单位时间内收集的氧气量__来判断光合速率的大小。
②若要探究光强度对光合作用的影响，则需调节自动控温器使装置的温度处于__适宜且恒定__的条件下。若实验用的光源只有一个且功率恒定，则可以通过调节__装置与光源的距离__来控制光强度的变化。
【解析】(1)根据题图分析可知，图甲中的物质①②分别是ATP、NADPH。(2)若光照突然停止，光反应停止，光反应的产物ATP、NADPH减少，三碳酸还原生成五碳糖的速率减慢，而短时间内CO2的固定速率不变，即五碳糖的消耗不变，故五碳糖的含量减少。(3)①光合作用的光反应阶段发生水的光解，产生氧气，可以通过单位时间内收集的氧气量来判断光合速率的大小。②若要探究光强度对光合作用的影响，则温度为无关变量，应保持最适且恒定，故需调节自动控温器使装置的温度处于适宜且恒定的条件下。若实验用的光源只有一个且功率恒定，则可以通过调节装置与光源的距离来控制光强度的变化。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 影响光合速率的因素))
1．光强度
(1)在一定范围内，光合速率随光强度的增加而增加；当光强度升高到一定数值后，光强度再增加，光合速率也不会增加，此时的光强度称为光饱和点。
①A点：光强度为零，只进行细胞呼吸。
②B点：光合速率等于呼吸速率，为光补偿点。这时的光合作用强度主要是受光反应产物的限制。
③C点：是光合作用达到最大值时所需要的最小光强度，即光饱和点。继续增加光强度，植物的光合作用强度也不再增加或者增加很少。此时的光合作用强度是受碳反应中酶活性和二氧化碳浓度的影响。
(2)表观光合速率和真正光合速率的关系：真正光合速率(总光合作用速率)＝表观光合速率(净光合作用速率)＋呼吸速率。
2．温度
(1)每种植物光合作用都有一个最适温度。低于该温度，随着温度升高，光合速率加快；超过该温度，酶的活性减弱或丧失。
(2)低温导致酶的活性降低，引起植物的光合速率降低，在一定范围内(AB段)随着温度的升高，酶活性升高进而引起光合速率也增强；B点为酶的最适温度，光合速率最大；BC段随温度升高，酶的活性下降，植物光合速率降低。
(3)温室中白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物积累。
3．二氧化碳浓度
(1)图1中纵坐标表示净光合速率，A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点，而图2中纵坐标表示总光合速率，A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合速率随CO2浓度增加而增大。
(2)大气中的CO2浓度处于OA′段时，植物无法生长；在农业生产中可通过“正其行，通其风”和增施农家肥等措施增加CO2浓度，提高光合速率。
4．矿质元素
缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响ATP的合成；缺少Mg会影响叶绿素的合成。
5．水分
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。水分还能影响气孔的开闭，间接影响二氧化碳进入植物体内(如夏季的“午休”现象)。在生产上的应用：预防干旱；适时适量灌溉。
6．多因子对光合速率的影响
P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子。
7．探究光强度对光合作用的影响实验分析
设计思路(一)
(1)打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径＝1 cm)。
(2)抽出叶片内气体：用注射器抽出叶片内气体(O2等)。
(3)小圆形叶片沉水底：将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。
(4)将烧杯编号1、2、3后，分别加入等体积的NaHCO3溶液，并分别加入10片抽去气体的叶片。
(5)将3只烧杯分别置于灯下距光源不同的距离处，同步开启电源后计时，观察并记录同一时间段内各烧杯中小圆形叶片浮起的数量。
设计思路(二)
【提醒】
1．表观光合速率与真正光合速率的内涵及表示方法
(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(表观)光合速率。
(3)真正光合速率＝净(表观)光合速率＋呼吸速率。
(4)光合速率与呼吸速率的常用表示方法
(5)相关曲线分析
2．光合作用、细胞呼吸曲线中“补偿点”及“饱和点”的移动
B点：CO2(或光)补偿点，光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度(或光强度)。
C点：CO2(或光)饱和点，是最大光合速率对应的CO2浓度(或光强度)，位于横轴上。
(1)呼吸速率增强，A点下移；呼吸速率减弱，A点上移。
(2)呼吸速率增强，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。
(3)光合速率下降时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。
(4)光合速率增大时，CO2(或光)饱和点C点右移；反之左移。
(5)与阳生植物相比，阴生植物CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。
eq \a\vs4\al(典例) 下列为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是( D )
A.图1中，若光强度适当增强，则a点左移，b点右移
B．图2中，若CO2浓度适当增大，则a点左移，b点右移
C．图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中三碳酸分子含量相对较多
D．图4中，当温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
【解析】图4中“光照下CO2的吸收量”为植物净光合量(植物有机物积累量)，“黑暗中CO2的释放量”为植物呼吸量，故当温度高于25 ℃时，只是植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。
1．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示该植物处于25 ℃环境中植物光合作用强度随光强度变化的坐标图，下列叙述中不正确的是( D )
A.a点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体
B．b点植物的光合作用强度与细胞呼吸强度相等
C．当植物缺镁时，b点将右移
D．若将温度提高到30 ℃，a点上移，b点左移
【解析】a点时叶肉细胞只进行细胞呼吸，产生ATP的细胞器只有线粒体，A正确；b表示光合作用的光补偿点，此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，B正确；b点表示光合速率等于呼吸速率，当植物缺Mg时，光合速率降低，只有增大光强度才能提高光合速率，才能等于呼吸速率，即植物缺Mg时，b点将向右移动，C正确；根据题意可知，温度从25 ℃提高到30 ℃后，光合速率减慢，呼吸速率加快。图中a点代表呼吸速率，现呼吸速率加快，故a点上移；d点表示光补偿点，现光合速率减慢，呼吸速率上升，故b点右移，D错误。
2．图甲表示植物在不同光强度下单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，图乙表示植物光合作用速率与光强度的关系曲线。假设不同光强度下细胞呼吸强度相等，下列说法正确的是( C )
A.若图甲代表水稻，图乙代表蓝细菌，则图甲的c时与图乙的C时细胞中产生ATP的场所都有细胞溶胶、线粒体和叶绿体
B．若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的b相当于图乙的B点
C．光强度为d时，图甲植物单位时间内从周围环境吸收2个单位的CO2
D．图乙中的B点影响光合作用速率的环境因素主要是CO2浓度
【解析】蓝细菌是原核细胞，没有线粒体和叶绿体等细胞器，A错误；图甲的b光强度时，O2产生总量表示实际光合作用速率，CO2释放量表示呼吸作用产生的CO2量与光合作用消耗的CO2量的差值，因此细胞呼吸速率大于光合作用速率，图乙的B光强度时，实际光合作用消耗的CO2量与细胞呼吸释放的CO2量相等，即细胞呼吸速率等于光合作用速率，B错误；图甲中光强度为a时，细胞呼吸速率为6，光强度为d时，细胞实际光合速率为8，需要从周围环境吸收2个单位的CO2，C正确；图乙中B点影响光合作用速率的环境因素主要是光强度，D错误。
3．下图为某叶片净光合速率(总光合速率与呼吸速率的差)与空气温度、光强度的日变化曲线。请据图分析，下列叙述错误的是( B )
A.5～11时，净光合速率上升的直接原因可能是光反应增强
B．13～16时，净光合速率持续下降，可能是温度过低抑制光合酶活性
C．11～15时，净光合速率呈逐渐下降趋势，可能是呼吸速率上升所致
D．12～15时，净光合速率呈逐渐下降趋势，可能是光强度下降所致
【解析】5～11时，光强度逐渐增大，净光合速率上升的直接原因可能是光反应增强，A正确；13～16时，净光合速率持续下降，可能是由于光强度减弱，B错误；11～15时，可能是空气温度升高，呼吸速率上升，导致了净光合速率的下降，C正确；12～15时，光强度有所下降，可能是光强度下降引起净光合速率下降，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5( \a\vs4\al(植物光合作用和细胞呼吸的日,变化曲线分析)))
1．绿色植物24 h内有机物的“制造”“消耗”与“积累”
(1)典型图示
(2)曲线解读
①积累有机物时间段：ce段。
②制造有机物时间段：bf段。
③消耗有机物时间段：Og段。
④一天中有机物积累最多的时间点：e点。
⑤一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。
2．在密闭环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较
eq \a\vs4\al(典例) 下图是在24小时测得大棚内CO2含量和番薯CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是( D )
A.a点CO2释放量减少可能是由于温度降低导致细胞呼吸作用减弱
B．d点是由于温度升高，蒸腾作用过强导致气孔关闭，CO2供应减少
C．如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
D．番薯通过光合作用制造有机物的时间段是ce段
【解析】a点只有呼吸作用，因此CO2释放量的变化可能是由温度降低引起的，A项正确；d点对应时间温度升高，CO2吸收速率的变化与气孔关闭有关，B项正确；根据实线的含义，若N点低于M点，说明大棚内的CO2含量减少，CO2被植物吸收用于合成有机物，C项正确；根据虚线的含义可以推出与横坐标的交点c、e点表示CO2的吸收速率为0，即光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2含量相等，根据虚线可以看出c点之前就开始进行光合作用，D项错误。
1．如图是夏季连续两昼夜内，某野外植物CO2吸收量和释放量的变化曲线图。S1～S5表示曲线与横轴围成的面积。下列叙述错误的是( D )
A.图中B点和I点，该植物的光合作用强度和细胞呼吸强度相同
B．图中DE段不是直线的原因是夜间温度不稳定，影响植物的细胞呼吸
C．如果S1＋S3＋S5＞S2＋S4，表明该植物在这两昼夜内有机物的积累量为负值
D．图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是CO2浓度
【解析】B和I点植物既不吸收二氧化碳也不释放二氧化碳，光合作用强度等于细胞呼吸强度，为光补偿点，A正确；图中DE段植物只进行细胞呼吸，不是直线的原因是夜间温度不稳定，温度影响酶的活性，进而影响植物的细胞呼吸强度，B正确；S1＋S3＋S5为无光时呼吸的消耗量，S2＋S4为有光时净光合量，若前者大于后者，则有机物积累量为负值，C正确；图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是光强度不同，D错误。
2．如图表示一株生长迅速的植物在夏季24 h内CO2的吸收量和释放量，净光合速率和呼吸速率分别用单位时间内CO2的吸收量和CO2的释放量表示(图中A、B、C表示相应图形的面积，假设该植物在24 h内呼吸速率不变)。
下列表述不合理的是( D )
A．若白天光强度维持在6：00时的光强度，不利于该植物的生长
B．该植物在最大光合速率时，每小时产生57.95 mg的葡萄糖
C．该植物6：00～18：00有机物积累量的代数式可表示为C＋A
D．该植物在B对应时段内不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸
【解析】如果白天光强度维持在6：00时的光强度，则该植物净光合作用为0，缺少有机物的积累，不利于植物的生长，A正确；该植物最大光合作用速率为75＋10＝85 mg CO2，换成葡萄糖＝ eq \f(85×180,6×44) ≈57.95 mg，B正确；该植物6：00～18：00有机物的净积累量为C＋A，C正确；该植物在B时段内出现向上的斜线，说明此时植物可以进行光合作用，但光合作用强度小于细胞呼吸强度，D错误。
3．如图甲表示仙人掌科植物特殊的光合作用碳反应方式：夜间气孔打开，固定CO2产生苹果酸储存于液泡；白天气孔关闭，苹果酸脱羧释放CO2，用于卡尔文循环，①②③代表不同的物质。图乙表示三种植物叶片光合速率的日变化。
请回答下列问题：
(1)图甲中，苹果酸分解产生的CO2与①__五碳糖__(填物质)结合生成②，进而形成③__三碳糖__(填物质)。
(2)图甲中的植物夜晚能吸收CO2，却不能合成C6H12O6的原因是：夜晚没有光照，光反应不能正常进行，无法为碳反应提供所需的__ATP、NADPH__。
(3)图甲所示的植物最可能是图乙中的__A__(填“A”“B”或“C”)种植物。推测这种植物最可能的生活环境是__炎热干旱__。
(4)在上午10：00时，突然降低环境中CO2浓度后的较短时间内，A植物和B植物细胞中三碳酸含量变化的差异是__植物A中三碳酸含量基本不变，植物B中三碳酸含量下降__。
(5)图乙中植物C叶片在晴天中午光照强烈时，光合速率却没有出现低谷，从该植物固定CO2的酶的特点分析可能的原因是__该植物有能利用较低浓度CO2的酶__。
【解析】从图甲可以看出，CO2在细胞溶胶中转化为苹果酸，并暂时储存于液泡中，苹果酸可进入细胞溶胶分解产生CO2进入叶绿体进行光合作用。仙人掌类植物特殊的CO2同化方式能够将CO2储存在细胞中，在干旱导致气孔关闭时可释放用于光合作用，因此这种植物的耐旱能力较强，可对应图乙中的A植物。图乙中B植物在中午时气孔关闭，导致光合速率减慢。(1)图甲中，苹果酸分解产生的CO2参与碳反应，与①五碳糖结合生成②，进而形成③三碳糖。(2)根据图甲可知，植物在夜晚将CO2转化成苹果酸储存在液泡中，等到了白天再释放出来，用于自身的光合作用。在夜晚不能进行完整的光合作用，因为虽然能吸收CO2，但是没有光反应提供所需要的ATP和NADPH。(3)图甲植物能够将CO2储存在细胞中，在干旱导致气孔关闭时可释放用于光合作用，因此这种植物的耐旱能力较强，可对应图乙中的A植物。(4)在上午10：00时，突然降低环境中CO2浓度后的较短时间内，A植物可以利用细胞溶胶中的CO2进行光合作用，所以细胞中三碳酸含量基本不变；而B植物光合作用减弱，细胞中三碳酸含量降低。(5)图乙C植物叶片在晴天中午光照强烈时，该植物的酶能利用较低浓度的CO2，所以CO2吸收速率没有出现低谷。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 光合作用与细胞呼吸的比较))
1．光合作用与需氧呼吸的比较
2．光合作用和需氧呼吸中元素的变化
C：CO2 eq \(――→,\s\up7(碳反应)) 有机物 eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第一阶段)) 丙酮酸 eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第二阶段)) CO2。
O：H2O eq \(――→,\s\up7(光反应)) O2 eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第三阶段)) H2O eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第二阶段)) CO2 eq \(――→,\s\up7(光合作用)) H2O和有机物。
H：H2O eq \(――→,\s\up7(光反应)) NADPH eq \(――→,\s\up7(碳反应)) C6H12O6 eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第一、二阶段)) [H] eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第三阶段)) H2O。
3．光合作用与细胞呼吸之间的气体变化
下图为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示
图①：表示黑暗中，只进行细胞呼吸；图②：表示呼吸速率＞光合速率；图③：表示呼吸速率＝光合速率；图④：表示呼吸速率＜光合速率。
eq \a\vs4\al(典例) 植物光合作用受到多种环境因素的影响，现将某绿色植物置于密闭的容器中，测量其光合作用强度(用单位时间内CO2的吸收量表示)与光强度、温度等因素的关系，结果如图所示。回答下列相关问题：
(1)在温度为22 ℃，光强度为1 klx时，该植物叶肉细胞的光合作用强度__大于__(填“大于”“等于”或“小于”)叶肉细胞的呼吸作用强度，原因是__该条件下叶肉细胞的光合速率等于整个植株的呼吸速率，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率__。
(2)A点时该植物产生ATP的结构是__细胞溶胶和线粒体__，B点时适当提高CO2浓度，则B点会__左__(填“左”或“右”)移。
(3)C点光合作用强度与D点相比，是D点的__3/4__倍。E点时，该植物固定的CO2来源于__外界环境和细胞呼吸产生__。
(4)某科研小组发现蓝光在促进气孔开放方面具有更强的作用。据此分析，与红光相比，蓝光照射下植物的光饱和点__更高__(填“更高”或“更低”)。
【解析】(1)温度为22 ℃，光强度为1 klx时，植物体的光合作用强度等于细胞呼吸强度，但叶肉细胞的光合作用强度几乎就是植物体的光合作用强度，而叶肉细胞的细胞呼吸强度远小于植物体的细胞呼吸强度。(2)黑暗状态下植物只能通过细胞呼吸产生ATP，产生ATP的结构是细胞溶胶和线粒体；因B点是光补偿点，当升高CO2浓度时，光合作用增强，而细胞呼吸几乎不变，因此达到光补偿点需要的光强度会降低，B点左移。(3)C点植物光合作用强度可表示为33.6，D点可表示为44.8，因此C点光合作用强度是D点的3/4；在光饱和点时，光合作用强度大于细胞呼吸强度，因此固定的CO2有两个来源，既需要细胞呼吸产生的，也需要从外界吸收。(4)因蓝光促进气孔开放的效果更强，植物可吸收的CO2也就更多，因此对应的光饱和点也就更高。
1．细胞中许多结构产生[H]与ATP。下列关于[H]和ATP的叙述错误的是( C )
A．叶绿体内的[H]来自水，[H]用于还原三碳酸
B．线粒体内的[H]部分来自丙酮酸，[H]用于还原氧气
C．叶绿体、线粒体内的ATP均可用于植物的各种生命活动
D．适宜光照下叶肉细胞的细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
【解析】叶绿体内的[H]来自水的光解，[H]用于碳反应中三碳酸的还原，A正确；线粒体内的[H]部分来自丙酮酸，用于需氧呼吸第三阶段还原氧气生成水，B正确；叶绿体产生的ATP只能用于碳反应，不能用于其他生命活动，C错误；适宜光照下，植物叶肉细胞可以同时进行光合作用和细胞呼吸，所以可以产生ATP的场所有细胞溶胶、线粒体和叶绿体，D正确。
2．如图表示植物叶肉细胞中发生的生化反应，其中a、b表示相关无机物，①～④表示相关过程。据图分析，下列叙述错误的是( D )
A.a物质在类囊体膜上被消耗
B．③过程与②过程消耗的[H]不是同一种物质
C．细胞吸收离子所需的能量大部分是由②过程产生的
D．④过程发生在细胞溶胶中
【解析】a物质是H2O，在进行光合作用时，在类囊体膜上被分解形成[H]和O2，A正确；③过程消耗的[H]是NADPH，而②过程消耗的[H]是NADH，B正确；②为需氧呼吸第三阶段，产生的ATP最多，可用于各项生命活动，C正确；④包括需氧呼吸第一、二阶段，分别发生在细胞溶胶和线粒体基质中，D错误。
3．下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图(字母代表场所，序号代表物质)。
据图回答下列问题：
(1)图中①和④依次代表__O2__和__五碳糖__，A和C依次代表__类囊体膜__和__细胞溶胶__。
(2)图中能合成ATP的场所为__A、C、D__(用字母表示)。A中合成的NADPH能够为碳反应提供__能量和氢__。
(3)二氧化碳还原为糖的一系列反应称为__卡尔文__循环，产物三碳糖能在B中作为原料合成__淀粉、蛋白质和脂质__。
【解析】分析题图：图示表示光合作用和细胞呼吸的具体过程，其中A表示光反应阶段的场所——类囊体膜，B表示碳反应阶段的场所——叶绿体基质，C表示需氧呼吸第一阶段的场所——细胞溶胶，D表示需氧呼吸的第二阶段和第三阶段的场所——线粒体；图中①是O2，②为NADP＋，③为ADP＋Pi，④为五碳糖。(1)根据以上分析已知，①是O2，④为五碳糖，A表示类囊体膜，C表示细胞溶胶。(2)光反应和需氧呼吸的三个阶段都可以产生ATP，即可以产生ATP的场所有A、C、D。(3)二氧化碳还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环，产物三碳糖能在B叶绿体基质中作为原料合成淀粉、蛋白质和脂质等有机物。
1．如图表示某绿色植物在不同温度下CO2的吸收量或释放量，下列说法正确的是( B )
A.若一天光照12小时，黑暗12小时，25 ℃下一天中积累的有机物最多
B．若光照下将该植物从25 ℃转移到30 ℃条件下，叶绿体内NADPH的合成速率将加快
C．在35 ℃、光照下，叶绿体所需的CO2都来自线粒体
D．若一天光照12小时，黑暗12小时，15 ℃条件下该植物叶绿体一天内固定CO2的量为30 mg
【解析】一天24小时，12小时光照、12小时黑暗，有机物积累量＝(净光合作用量－细胞呼吸量)×12，由柱形图可知，温度为20 ℃时，净光合作用强度与细胞呼吸强度之差最大，因此有机物的积累最多，A错误；25 ℃总光合作用大约为6 mg/h，30 ℃总光合作用为6.5 mg/h，将该植物从25 ℃转移到30 ℃条件下，植物总光合作用增加，所以叶绿体内NADPH的合成速率将加快，B正确；在35 ℃、光照下净光合作用大于0，所以叶绿体所需的CO2来自线粒体和外界环境，C错误；若一天光照12小时，黑暗12小时，15 ℃条件下该植物叶绿体一天内固定CO2的量＝总光合作用×12＝(1＋2.5)×12＝42 mg，D错误。
2．氮素作为果树生长发育最重要的矿质元素之一。国内某团队研究了不同氮素水平对果树光合作用的影响。实验结果如下表。下列相关叙述正确的是( D )
A.氮是叶肉细胞中蛋白质、DNA、淀粉、叶绿素的组成元素
B．若氮素水平不断升高，则该植物净光合速率持续增大
C．氮素水平从300 kg·hm－2到600 kg·hm－2时，植物净光合速率变化不大只是由于气孔导度的限制
D．若要测定该果树叶片O2的产生量，则还需在黑暗条件下测定叶片O2的吸收量
【解析】淀粉的组成元素是C、H、O，不含氮元素，A错误；本实验只做了4个不同氮素水平的实验，并不能得出随着氮素水平的升高，该植物光合速率持续增大的结论，B错误；氮素水平从300 kg·hm－2到600 kg·hm－2时，植物的净光合速率变化不大不只是由于气孔导度的限制，C错误；从表格中可知净光合速率，若要测定该果树叶片O2的产生量，即总光合速率，则还需在黑暗条件下测定叶片O2的吸收量，D正确。
3．为探究减轻番茄遭受盐胁迫的影响，科研人员研究了硝酸钙对番茄遭受氯化钠胁迫的缓解作用，实验结果如图所示。回答下列问题：
(1)据图可知番茄遭受盐胁迫的影响可通过__苗高和叶绿素含量__检测。
(2)叶绿素存在于番茄叶绿体的__类囊体膜__中，可采用__纸层析__法分离色素。番茄遭受盐胁迫时，叶绿素含量减少会导致光反应产物__ATP和NADPH__
减少，使__卡尔文__循环中三碳酸还原减弱，光合作用产物增加相对减少，从而影响苗高。
(3)由图可知，在氯化钠浓度相同时，不同浓度的硝酸钙处理下，可测得番茄叶片的叶绿素含量__差异不显著__(填“差异显著”或“差异不显著”)；在加入硝酸钙后，在不同氯化钠浓度溶液中都获得了苗高的结果，表明硝酸钙使番茄对氯化钠胁迫的适应性范围__提高__。
【解析】(1)据图可知番茄遭受盐胁迫的影响可通过苗高和叶绿素含量检测。(2)叶绿素存在于番茄叶绿体的类囊体膜中，可采用纸层析法分离色素。卡尔文循环中，三碳酸接受光反应产生的ATP的能量并被NADPH还原，形成三碳糖和五碳糖，而番茄遭受盐胁迫时，叶绿素含量减少，导致光反应产物ATP和NADPH减少，使三碳酸还原减弱，光合作用产物增加相对减少。(3)由图可知，在氯化钠浓度相同时，不同浓度的硝酸钙处理下，可测得番茄叶片的叶绿素含量差异不显著。在加入硝酸钙后，在不同氯化钠浓度溶液中都获得了苗高的结果，表明硝酸钙使番茄对氯化钠胁迫的适应性范围提高。实验
目的
设计
思路
原理
现象
结论
探究光强度对净光合作用的影响
改变白炽灯与玻璃容器间的距离
强光下，CO2缓冲溶液确保容器内CO2浓度相对稳定，光合作用释放的O2多于细胞呼吸消耗的O2，使容器内压强增大
有色液
滴右移
强光下，净光合作用强度>0
较强光下，CO2缓冲溶液确保容器内CO2浓度相对稳定，光合作用释放的O2等于细胞呼吸消耗的O2，容器内压强不变
有色液
滴不移
动
较强光下，净光合作用强度＝0
弱光下，CO2缓冲溶液确保容器内CO2浓度相对稳定，光合作用释放的O2少于细胞呼吸消耗的O2，使容器内压强减小
有色液
滴左移
弱光下，净光合作用强度<0
项目
表示方法
净(表观)光合速率
(向外界)释放O2速率、(从外界)吸收CO2速率、有机物积累速率
真正(总)光合速率
O2产生速率、CO2固定速率、CO2同化(消耗)速率、有机物产生(制造)速率、叶绿体CO2吸收速率、光合作用CO2吸收速率、光合作用O2释放速率
呼吸速率
黑暗中O2吸收速率、黑暗中CO2释放速率、有机物消耗速率
项目
一昼夜CO2含量的变化曲线图(小室中CO2变化状况)
一昼夜O2含量的变化曲线图(小室中O2变化状况)
图示
如果N点
低于M点
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
如果N点
高于M点
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
如果N点
与M点一
样高
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变
含量最高点
CO2含量最高点为C点
O2含量最高点为E点
含量最低点
CO2含量最低点为E点
O2含量最低点为C点
项目
光合作用
需氧呼吸
物质
变化
无机物合成有机物
有机物被分解成无机物
能量
变化
光能→稳定的化学能
稳定的化学能→热能、ATP中活跃的化学能
实质
合成有机物，储存能量
分解有机物、释放能量，供细胞利用
场所
主要是叶绿体
细胞溶胶和线粒体
条件
只在光下进行
时刻都能进行
联系
不同氮素
水平/(kg·
hm－2)
叶片全氮含量/%
色素含量/(mg·g－1)
气孔导度/(ml·m－2·
s－1)
净光合速率/(μml·m－2·s－1)
0
2.22
2.50
0.11
11.45
150
2.66
2.92
0.15
15.10
300
2.78
3.00
0.18
16.06
600
2.83
3.03
0.19
16.45
1．光合速率也称__光合强度__，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行的__光合作用__(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。
2．光合速率的表示方法：植物叶片在单位时间、单位面积释放__氧气__或消耗__二氧化碳__的量。
知识点二 环境因素影响光合作用
1．光强度
在一定范围内，光合速率随光强度的增加而__增加__，当光强度达到一定值时，光强度再增加，光合速率也不会增加，此时的光强度称为__光饱和点__。但在光强度达到全日照之__前__，光合作用已达到光饱和点时的速率。
2．温度：低于最适温度，随着温度升高，光合速率加快；超过最适温度，随着温度升高，酶的活性__降低__，光合速率__减慢__。不同种类的植物光合作用的最适温度__不同__，一般温带植物的最适温度为25 ℃左右，在0 ℃条件下光合作用可能__完全停止__或__十分微弱__。
3．CO2浓度
大气中CO2浓度约为0.035%，当这一浓度增加至__1%__以内时，光合速率随CO2浓度的增加而__增加__，在CO2浓度达到一定值时，光合速率达到最大值。
知识点三 活动：探究光强度对光合作用的影响
1．实验假设：在一定范围内，光合速率随光强度的增加而__增加__。
2．实验过程
(1)组装下图装置三套，分别编号为甲、乙、丙；
(2)分别向三支试管内加入__等量__的小球藻和5%的NaHCO3溶液；
(3)记录有色液滴的起始位置；
(4)取三只100 W灯泡，分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处，一段时间后，记录液滴位置。
3．变量分析
(1)自变量：光强度，通过100 W灯泡距实验装置的距离远近控制。
(2)因变量：光合速率，通过单位时间内O2的释放量测定，以单位时间内有色液滴的移动距离作为检测指标。
(3)无关变量：各组实验植物(如金鱼藻、小球藻)的数量相同，温度、CO2浓度相同。
4．实验拓展
(1)设置温度作为自变量
用上述装置探究温度对光合速率的影响，可通过将试管分别置于装有不同温度水的烧杯中来控制温度。
(2)设置CO2浓度作为自变量
用上述装置探究CO2浓度对光合作用的影响，可通过往试管内分别加入不同浓度的NaHCO3溶液来控制CO2浓度。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)大棚栽培时，适当提高二氧化碳的浓度，可提高农作物的产量。( √ )
(2)夏天的中午，植物出现“午休”的现象是植物叶片的气孔关闭导致的。( √ )
(3)植物光合作用积累的有机物最多时的温度就是植物光合作用最强的时候。( × )
(4)随着温度的不断增强，光合作用的强度也不断增强。( × )
2．案例分析：图甲是某植物叶肉细胞的叶绿体中进行光合作用的过程，图乙是“探究环境因素对光合作用的影响”的实验装置。请回答：
(1)图甲中的物质①②分别是__ATP__、__NADPH__。
(2)若突然停止光照，则短时间内叶绿体中五碳糖的含量将__减少__(填“增加”“减少”或“基本不变”)。
(3)某兴趣小组用图乙所示的装置进行实验，探究环境因素对光合作用的影响。
①本实验可通过观察__单位时间内收集的氧气量__来判断光合速率的大小。
②若要探究光强度对光合作用的影响，则需调节自动控温器使装置的温度处于__适宜且恒定__的条件下。若实验用的光源只有一个且功率恒定，则可以通过调节__装置与光源的距离__来控制光强度的变化。
【解析】(1)根据题图分析可知，图甲中的物质①②分别是ATP、NADPH。(2)若光照突然停止，光反应停止，光反应的产物ATP、NADPH减少，三碳酸还原生成五碳糖的速率减慢，而短时间内CO2的固定速率不变，即五碳糖的消耗不变，故五碳糖的含量减少。(3)①光合作用的光反应阶段发生水的光解，产生氧气，可以通过单位时间内收集的氧气量来判断光合速率的大小。②若要探究光强度对光合作用的影响，则温度为无关变量，应保持最适且恒定，故需调节自动控温器使装置的温度处于适宜且恒定的条件下。若实验用的光源只有一个且功率恒定，则可以通过调节装置与光源的距离来控制光强度的变化。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 影响光合速率的因素))
1．光强度
(1)在一定范围内，光合速率随光强度的增加而增加；当光强度升高到一定数值后，光强度再增加，光合速率也不会增加，此时的光强度称为光饱和点。
①A点：光强度为零，只进行细胞呼吸。
②B点：光合速率等于呼吸速率，为光补偿点。这时的光合作用强度主要是受光反应产物的限制。
③C点：是光合作用达到最大值时所需要的最小光强度，即光饱和点。继续增加光强度，植物的光合作用强度也不再增加或者增加很少。此时的光合作用强度是受碳反应中酶活性和二氧化碳浓度的影响。
(2)表观光合速率和真正光合速率的关系：真正光合速率(总光合作用速率)＝表观光合速率(净光合作用速率)＋呼吸速率。
2．温度
(1)每种植物光合作用都有一个最适温度。低于该温度，随着温度升高，光合速率加快；超过该温度，酶的活性减弱或丧失。
(2)低温导致酶的活性降低，引起植物的光合速率降低，在一定范围内(AB段)随着温度的升高，酶活性升高进而引起光合速率也增强；B点为酶的最适温度，光合速率最大；BC段随温度升高，酶的活性下降，植物光合速率降低。
(3)温室中白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物积累。
3．二氧化碳浓度
(1)图1中纵坐标表示净光合速率，A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点，而图2中纵坐标表示总光合速率，A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合速率随CO2浓度增加而增大。
(2)大气中的CO2浓度处于OA′段时，植物无法生长；在农业生产中可通过“正其行，通其风”和增施农家肥等措施增加CO2浓度，提高光合速率。
4．矿质元素
缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响ATP的合成；缺少Mg会影响叶绿素的合成。
5．水分
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。水分还能影响气孔的开闭，间接影响二氧化碳进入植物体内(如夏季的“午休”现象)。在生产上的应用：预防干旱；适时适量灌溉。
6．多因子对光合速率的影响
P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子。
7．探究光强度对光合作用的影响实验分析
设计思路(一)
(1)打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径＝1 cm)。
(2)抽出叶片内气体：用注射器抽出叶片内气体(O2等)。
(3)小圆形叶片沉水底：将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。
(4)将烧杯编号1、2、3后，分别加入等体积的NaHCO3溶液，并分别加入10片抽去气体的叶片。
(5)将3只烧杯分别置于灯下距光源不同的距离处，同步开启电源后计时，观察并记录同一时间段内各烧杯中小圆形叶片浮起的数量。
设计思路(二)
【提醒】
1．表观光合速率与真正光合速率的内涵及表示方法
(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(表观)光合速率。
(3)真正光合速率＝净(表观)光合速率＋呼吸速率。
(4)光合速率与呼吸速率的常用表示方法
(5)相关曲线分析
2．光合作用、细胞呼吸曲线中“补偿点”及“饱和点”的移动
B点：CO2(或光)补偿点，光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度(或光强度)。
C点：CO2(或光)饱和点，是最大光合速率对应的CO2浓度(或光强度)，位于横轴上。
(1)呼吸速率增强，A点下移；呼吸速率减弱，A点上移。
(2)呼吸速率增强，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。
(3)光合速率下降时，CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。
(4)光合速率增大时，CO2(或光)饱和点C点右移；反之左移。
(5)与阳生植物相比，阴生植物CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。
eq \a\vs4\al(典例) 下列为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是( D )
A.图1中，若光强度适当增强，则a点左移，b点右移
B．图2中，若CO2浓度适当增大，则a点左移，b点右移
C．图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中三碳酸分子含量相对较多
D．图4中，当温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
【解析】图4中“光照下CO2的吸收量”为植物净光合量(植物有机物积累量)，“黑暗中CO2的释放量”为植物呼吸量，故当温度高于25 ℃时，只是植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。
1．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示该植物处于25 ℃环境中植物光合作用强度随光强度变化的坐标图，下列叙述中不正确的是( D )
A.a点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体
B．b点植物的光合作用强度与细胞呼吸强度相等
C．当植物缺镁时，b点将右移
D．若将温度提高到30 ℃，a点上移，b点左移
【解析】a点时叶肉细胞只进行细胞呼吸，产生ATP的细胞器只有线粒体，A正确；b表示光合作用的光补偿点，此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，B正确；b点表示光合速率等于呼吸速率，当植物缺Mg时，光合速率降低，只有增大光强度才能提高光合速率，才能等于呼吸速率，即植物缺Mg时，b点将向右移动，C正确；根据题意可知，温度从25 ℃提高到30 ℃后，光合速率减慢，呼吸速率加快。图中a点代表呼吸速率，现呼吸速率加快，故a点上移；d点表示光补偿点，现光合速率减慢，呼吸速率上升，故b点右移，D错误。
2．图甲表示植物在不同光强度下单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，图乙表示植物光合作用速率与光强度的关系曲线。假设不同光强度下细胞呼吸强度相等，下列说法正确的是( C )
A.若图甲代表水稻，图乙代表蓝细菌，则图甲的c时与图乙的C时细胞中产生ATP的场所都有细胞溶胶、线粒体和叶绿体
B．若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的b相当于图乙的B点
C．光强度为d时，图甲植物单位时间内从周围环境吸收2个单位的CO2
D．图乙中的B点影响光合作用速率的环境因素主要是CO2浓度
【解析】蓝细菌是原核细胞，没有线粒体和叶绿体等细胞器，A错误；图甲的b光强度时，O2产生总量表示实际光合作用速率，CO2释放量表示呼吸作用产生的CO2量与光合作用消耗的CO2量的差值，因此细胞呼吸速率大于光合作用速率，图乙的B光强度时，实际光合作用消耗的CO2量与细胞呼吸释放的CO2量相等，即细胞呼吸速率等于光合作用速率，B错误；图甲中光强度为a时，细胞呼吸速率为6，光强度为d时，细胞实际光合速率为8，需要从周围环境吸收2个单位的CO2，C正确；图乙中B点影响光合作用速率的环境因素主要是光强度，D错误。
3．下图为某叶片净光合速率(总光合速率与呼吸速率的差)与空气温度、光强度的日变化曲线。请据图分析，下列叙述错误的是( B )
A.5～11时，净光合速率上升的直接原因可能是光反应增强
B．13～16时，净光合速率持续下降，可能是温度过低抑制光合酶活性
C．11～15时，净光合速率呈逐渐下降趋势，可能是呼吸速率上升所致
D．12～15时，净光合速率呈逐渐下降趋势，可能是光强度下降所致
【解析】5～11时，光强度逐渐增大，净光合速率上升的直接原因可能是光反应增强，A正确；13～16时，净光合速率持续下降，可能是由于光强度减弱，B错误；11～15时，可能是空气温度升高，呼吸速率上升，导致了净光合速率的下降，C正确；12～15时，光强度有所下降，可能是光强度下降引起净光合速率下降，D正确。
eq \(\s\up7(),\s\d5( \a\vs4\al(植物光合作用和细胞呼吸的日,变化曲线分析)))
1．绿色植物24 h内有机物的“制造”“消耗”与“积累”
(1)典型图示
(2)曲线解读
①积累有机物时间段：ce段。
②制造有机物时间段：bf段。
③消耗有机物时间段：Og段。
④一天中有机物积累最多的时间点：e点。
⑤一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。
2．在密闭环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较
eq \a\vs4\al(典例) 下图是在24小时测得大棚内CO2含量和番薯CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是( D )
A.a点CO2释放量减少可能是由于温度降低导致细胞呼吸作用减弱
B．d点是由于温度升高，蒸腾作用过强导致气孔关闭，CO2供应减少
C．如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
D．番薯通过光合作用制造有机物的时间段是ce段
【解析】a点只有呼吸作用，因此CO2释放量的变化可能是由温度降低引起的，A项正确；d点对应时间温度升高，CO2吸收速率的变化与气孔关闭有关，B项正确；根据实线的含义，若N点低于M点，说明大棚内的CO2含量减少，CO2被植物吸收用于合成有机物，C项正确；根据虚线的含义可以推出与横坐标的交点c、e点表示CO2的吸收速率为0，即光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2含量相等，根据虚线可以看出c点之前就开始进行光合作用，D项错误。
1．如图是夏季连续两昼夜内，某野外植物CO2吸收量和释放量的变化曲线图。S1～S5表示曲线与横轴围成的面积。下列叙述错误的是( D )
A.图中B点和I点，该植物的光合作用强度和细胞呼吸强度相同
B．图中DE段不是直线的原因是夜间温度不稳定，影响植物的细胞呼吸
C．如果S1＋S3＋S5＞S2＋S4，表明该植物在这两昼夜内有机物的积累量为负值
D．图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是CO2浓度
【解析】B和I点植物既不吸收二氧化碳也不释放二氧化碳，光合作用强度等于细胞呼吸强度，为光补偿点，A正确；图中DE段植物只进行细胞呼吸，不是直线的原因是夜间温度不稳定，温度影响酶的活性，进而影响植物的细胞呼吸强度，B正确；S1＋S3＋S5为无光时呼吸的消耗量，S2＋S4为有光时净光合量，若前者大于后者，则有机物积累量为负值，C正确；图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是光强度不同，D错误。
2．如图表示一株生长迅速的植物在夏季24 h内CO2的吸收量和释放量，净光合速率和呼吸速率分别用单位时间内CO2的吸收量和CO2的释放量表示(图中A、B、C表示相应图形的面积，假设该植物在24 h内呼吸速率不变)。
下列表述不合理的是( D )
A．若白天光强度维持在6：00时的光强度，不利于该植物的生长
B．该植物在最大光合速率时，每小时产生57.95 mg的葡萄糖
C．该植物6：00～18：00有机物积累量的代数式可表示为C＋A
D．该植物在B对应时段内不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸
【解析】如果白天光强度维持在6：00时的光强度，则该植物净光合作用为0，缺少有机物的积累，不利于植物的生长，A正确；该植物最大光合作用速率为75＋10＝85 mg CO2，换成葡萄糖＝ eq \f(85×180,6×44) ≈57.95 mg，B正确；该植物6：00～18：00有机物的净积累量为C＋A，C正确；该植物在B时段内出现向上的斜线，说明此时植物可以进行光合作用，但光合作用强度小于细胞呼吸强度，D错误。
3．如图甲表示仙人掌科植物特殊的光合作用碳反应方式：夜间气孔打开，固定CO2产生苹果酸储存于液泡；白天气孔关闭，苹果酸脱羧释放CO2，用于卡尔文循环，①②③代表不同的物质。图乙表示三种植物叶片光合速率的日变化。
请回答下列问题：
(1)图甲中，苹果酸分解产生的CO2与①__五碳糖__(填物质)结合生成②，进而形成③__三碳糖__(填物质)。
(2)图甲中的植物夜晚能吸收CO2，却不能合成C6H12O6的原因是：夜晚没有光照，光反应不能正常进行，无法为碳反应提供所需的__ATP、NADPH__。
(3)图甲所示的植物最可能是图乙中的__A__(填“A”“B”或“C”)种植物。推测这种植物最可能的生活环境是__炎热干旱__。
(4)在上午10：00时，突然降低环境中CO2浓度后的较短时间内，A植物和B植物细胞中三碳酸含量变化的差异是__植物A中三碳酸含量基本不变，植物B中三碳酸含量下降__。
(5)图乙中植物C叶片在晴天中午光照强烈时，光合速率却没有出现低谷，从该植物固定CO2的酶的特点分析可能的原因是__该植物有能利用较低浓度CO2的酶__。
【解析】从图甲可以看出，CO2在细胞溶胶中转化为苹果酸，并暂时储存于液泡中，苹果酸可进入细胞溶胶分解产生CO2进入叶绿体进行光合作用。仙人掌类植物特殊的CO2同化方式能够将CO2储存在细胞中，在干旱导致气孔关闭时可释放用于光合作用，因此这种植物的耐旱能力较强，可对应图乙中的A植物。图乙中B植物在中午时气孔关闭，导致光合速率减慢。(1)图甲中，苹果酸分解产生的CO2参与碳反应，与①五碳糖结合生成②，进而形成③三碳糖。(2)根据图甲可知，植物在夜晚将CO2转化成苹果酸储存在液泡中，等到了白天再释放出来，用于自身的光合作用。在夜晚不能进行完整的光合作用，因为虽然能吸收CO2，但是没有光反应提供所需要的ATP和NADPH。(3)图甲植物能够将CO2储存在细胞中，在干旱导致气孔关闭时可释放用于光合作用，因此这种植物的耐旱能力较强，可对应图乙中的A植物。(4)在上午10：00时，突然降低环境中CO2浓度后的较短时间内，A植物可以利用细胞溶胶中的CO2进行光合作用，所以细胞中三碳酸含量基本不变；而B植物光合作用减弱，细胞中三碳酸含量降低。(5)图乙C植物叶片在晴天中午光照强烈时，该植物的酶能利用较低浓度的CO2，所以CO2吸收速率没有出现低谷。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 光合作用与细胞呼吸的比较))
1．光合作用与需氧呼吸的比较
2．光合作用和需氧呼吸中元素的变化
C：CO2 eq \(――→,\s\up7(碳反应)) 有机物 eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第一阶段)) 丙酮酸 eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第二阶段)) CO2。
O：H2O eq \(――→,\s\up7(光反应)) O2 eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第三阶段)) H2O eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第二阶段)) CO2 eq \(――→,\s\up7(光合作用)) H2O和有机物。
H：H2O eq \(――→,\s\up7(光反应)) NADPH eq \(――→,\s\up7(碳反应)) C6H12O6 eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第一、二阶段)) [H] eq \(――→,\s\up7(需氧呼吸),\s\d5(第三阶段)) H2O。
3．光合作用与细胞呼吸之间的气体变化
下图为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示
图①：表示黑暗中，只进行细胞呼吸；图②：表示呼吸速率＞光合速率；图③：表示呼吸速率＝光合速率；图④：表示呼吸速率＜光合速率。
eq \a\vs4\al(典例) 植物光合作用受到多种环境因素的影响，现将某绿色植物置于密闭的容器中，测量其光合作用强度(用单位时间内CO2的吸收量表示)与光强度、温度等因素的关系，结果如图所示。回答下列相关问题：
(1)在温度为22 ℃，光强度为1 klx时，该植物叶肉细胞的光合作用强度__大于__(填“大于”“等于”或“小于”)叶肉细胞的呼吸作用强度，原因是__该条件下叶肉细胞的光合速率等于整个植株的呼吸速率，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率__。
(2)A点时该植物产生ATP的结构是__细胞溶胶和线粒体__，B点时适当提高CO2浓度，则B点会__左__(填“左”或“右”)移。
(3)C点光合作用强度与D点相比，是D点的__3/4__倍。E点时，该植物固定的CO2来源于__外界环境和细胞呼吸产生__。
(4)某科研小组发现蓝光在促进气孔开放方面具有更强的作用。据此分析，与红光相比，蓝光照射下植物的光饱和点__更高__(填“更高”或“更低”)。
【解析】(1)温度为22 ℃，光强度为1 klx时，植物体的光合作用强度等于细胞呼吸强度，但叶肉细胞的光合作用强度几乎就是植物体的光合作用强度，而叶肉细胞的细胞呼吸强度远小于植物体的细胞呼吸强度。(2)黑暗状态下植物只能通过细胞呼吸产生ATP，产生ATP的结构是细胞溶胶和线粒体；因B点是光补偿点，当升高CO2浓度时，光合作用增强，而细胞呼吸几乎不变，因此达到光补偿点需要的光强度会降低，B点左移。(3)C点植物光合作用强度可表示为33.6，D点可表示为44.8，因此C点光合作用强度是D点的3/4；在光饱和点时，光合作用强度大于细胞呼吸强度，因此固定的CO2有两个来源，既需要细胞呼吸产生的，也需要从外界吸收。(4)因蓝光促进气孔开放的效果更强，植物可吸收的CO2也就更多，因此对应的光饱和点也就更高。
1．细胞中许多结构产生[H]与ATP。下列关于[H]和ATP的叙述错误的是( C )
A．叶绿体内的[H]来自水，[H]用于还原三碳酸
B．线粒体内的[H]部分来自丙酮酸，[H]用于还原氧气
C．叶绿体、线粒体内的ATP均可用于植物的各种生命活动
D．适宜光照下叶肉细胞的细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
【解析】叶绿体内的[H]来自水的光解，[H]用于碳反应中三碳酸的还原，A正确；线粒体内的[H]部分来自丙酮酸，用于需氧呼吸第三阶段还原氧气生成水，B正确；叶绿体产生的ATP只能用于碳反应，不能用于其他生命活动，C错误；适宜光照下，植物叶肉细胞可以同时进行光合作用和细胞呼吸，所以可以产生ATP的场所有细胞溶胶、线粒体和叶绿体，D正确。
2．如图表示植物叶肉细胞中发生的生化反应，其中a、b表示相关无机物，①～④表示相关过程。据图分析，下列叙述错误的是( D )
A.a物质在类囊体膜上被消耗
B．③过程与②过程消耗的[H]不是同一种物质
C．细胞吸收离子所需的能量大部分是由②过程产生的
D．④过程发生在细胞溶胶中
【解析】a物质是H2O，在进行光合作用时，在类囊体膜上被分解形成[H]和O2，A正确；③过程消耗的[H]是NADPH，而②过程消耗的[H]是NADH，B正确；②为需氧呼吸第三阶段，产生的ATP最多，可用于各项生命活动，C正确；④包括需氧呼吸第一、二阶段，分别发生在细胞溶胶和线粒体基质中，D错误。
3．下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图(字母代表场所，序号代表物质)。
据图回答下列问题：
(1)图中①和④依次代表__O2__和__五碳糖__，A和C依次代表__类囊体膜__和__细胞溶胶__。
(2)图中能合成ATP的场所为__A、C、D__(用字母表示)。A中合成的NADPH能够为碳反应提供__能量和氢__。
(3)二氧化碳还原为糖的一系列反应称为__卡尔文__循环，产物三碳糖能在B中作为原料合成__淀粉、蛋白质和脂质__。
【解析】分析题图：图示表示光合作用和细胞呼吸的具体过程，其中A表示光反应阶段的场所——类囊体膜，B表示碳反应阶段的场所——叶绿体基质，C表示需氧呼吸第一阶段的场所——细胞溶胶，D表示需氧呼吸的第二阶段和第三阶段的场所——线粒体；图中①是O2，②为NADP＋，③为ADP＋Pi，④为五碳糖。(1)根据以上分析已知，①是O2，④为五碳糖，A表示类囊体膜，C表示细胞溶胶。(2)光反应和需氧呼吸的三个阶段都可以产生ATP，即可以产生ATP的场所有A、C、D。(3)二氧化碳还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环，产物三碳糖能在B叶绿体基质中作为原料合成淀粉、蛋白质和脂质等有机物。
1．如图表示某绿色植物在不同温度下CO2的吸收量或释放量，下列说法正确的是( B )
A.若一天光照12小时，黑暗12小时，25 ℃下一天中积累的有机物最多
B．若光照下将该植物从25 ℃转移到30 ℃条件下，叶绿体内NADPH的合成速率将加快
C．在35 ℃、光照下，叶绿体所需的CO2都来自线粒体
D．若一天光照12小时，黑暗12小时，15 ℃条件下该植物叶绿体一天内固定CO2的量为30 mg
【解析】一天24小时，12小时光照、12小时黑暗，有机物积累量＝(净光合作用量－细胞呼吸量)×12，由柱形图可知，温度为20 ℃时，净光合作用强度与细胞呼吸强度之差最大，因此有机物的积累最多，A错误；25 ℃总光合作用大约为6 mg/h，30 ℃总光合作用为6.5 mg/h，将该植物从25 ℃转移到30 ℃条件下，植物总光合作用增加，所以叶绿体内NADPH的合成速率将加快，B正确；在35 ℃、光照下净光合作用大于0，所以叶绿体所需的CO2来自线粒体和外界环境，C错误；若一天光照12小时，黑暗12小时，15 ℃条件下该植物叶绿体一天内固定CO2的量＝总光合作用×12＝(1＋2.5)×12＝42 mg，D错误。
2．氮素作为果树生长发育最重要的矿质元素之一。国内某团队研究了不同氮素水平对果树光合作用的影响。实验结果如下表。下列相关叙述正确的是( D )
A.氮是叶肉细胞中蛋白质、DNA、淀粉、叶绿素的组成元素
B．若氮素水平不断升高，则该植物净光合速率持续增大
C．氮素水平从300 kg·hm－2到600 kg·hm－2时，植物净光合速率变化不大只是由于气孔导度的限制
D．若要测定该果树叶片O2的产生量，则还需在黑暗条件下测定叶片O2的吸收量
【解析】淀粉的组成元素是C、H、O，不含氮元素，A错误；本实验只做了4个不同氮素水平的实验，并不能得出随着氮素水平的升高，该植物光合速率持续增大的结论，B错误；氮素水平从300 kg·hm－2到600 kg·hm－2时，植物的净光合速率变化不大不只是由于气孔导度的限制，C错误；从表格中可知净光合速率，若要测定该果树叶片O2的产生量，即总光合速率，则还需在黑暗条件下测定叶片O2的吸收量，D正确。
3．为探究减轻番茄遭受盐胁迫的影响，科研人员研究了硝酸钙对番茄遭受氯化钠胁迫的缓解作用，实验结果如图所示。回答下列问题：
(1)据图可知番茄遭受盐胁迫的影响可通过__苗高和叶绿素含量__检测。
(2)叶绿素存在于番茄叶绿体的__类囊体膜__中，可采用__纸层析__法分离色素。番茄遭受盐胁迫时，叶绿素含量减少会导致光反应产物__ATP和NADPH__
减少，使__卡尔文__循环中三碳酸还原减弱，光合作用产物增加相对减少，从而影响苗高。
(3)由图可知，在氯化钠浓度相同时，不同浓度的硝酸钙处理下，可测得番茄叶片的叶绿素含量__差异不显著__(填“差异显著”或“差异不显著”)；在加入硝酸钙后，在不同氯化钠浓度溶液中都获得了苗高的结果，表明硝酸钙使番茄对氯化钠胁迫的适应性范围__提高__。
【解析】(1)据图可知番茄遭受盐胁迫的影响可通过苗高和叶绿素含量检测。(2)叶绿素存在于番茄叶绿体的类囊体膜中，可采用纸层析法分离色素。卡尔文循环中，三碳酸接受光反应产生的ATP的能量并被NADPH还原，形成三碳糖和五碳糖，而番茄遭受盐胁迫时，叶绿素含量减少，导致光反应产物ATP和NADPH减少，使三碳酸还原减弱，光合作用产物增加相对减少。(3)由图可知，在氯化钠浓度相同时，不同浓度的硝酸钙处理下，可测得番茄叶片的叶绿素含量差异不显著。在加入硝酸钙后，在不同氯化钠浓度溶液中都获得了苗高的结果，表明硝酸钙使番茄对氯化钠胁迫的适应性范围提高。实验
目的
设计
思路
原理
现象
结论
探究光强度对净光合作用的影响
改变白炽灯与玻璃容器间的距离
强光下，CO2缓冲溶液确保容器内CO2浓度相对稳定，光合作用释放的O2多于细胞呼吸消耗的O2，使容器内压强增大
有色液
滴右移
强光下，净光合作用强度>0
较强光下，CO2缓冲溶液确保容器内CO2浓度相对稳定，光合作用释放的O2等于细胞呼吸消耗的O2，容器内压强不变
有色液
滴不移
动
较强光下，净光合作用强度＝0
弱光下，CO2缓冲溶液确保容器内CO2浓度相对稳定，光合作用释放的O2少于细胞呼吸消耗的O2，使容器内压强减小
有色液
滴左移
弱光下，净光合作用强度<0
项目
表示方法
净(表观)光合速率
(向外界)释放O2速率、(从外界)吸收CO2速率、有机物积累速率
真正(总)光合速率
O2产生速率、CO2固定速率、CO2同化(消耗)速率、有机物产生(制造)速率、叶绿体CO2吸收速率、光合作用CO2吸收速率、光合作用O2释放速率
呼吸速率
黑暗中O2吸收速率、黑暗中CO2释放速率、有机物消耗速率
项目
一昼夜CO2含量的变化曲线图(小室中CO2变化状况)
一昼夜O2含量的变化曲线图(小室中O2变化状况)
图示
如果N点
低于M点
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
如果N点
高于M点
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
如果N点
与M点一
样高
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变
说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变
含量最高点
CO2含量最高点为C点
O2含量最高点为E点
含量最低点
CO2含量最低点为E点
O2含量最低点为C点
项目
光合作用
需氧呼吸
物质
变化
无机物合成有机物
有机物被分解成无机物
能量
变化
光能→稳定的化学能
稳定的化学能→热能、ATP中活跃的化学能
实质
合成有机物，储存能量
分解有机物、释放能量，供细胞利用
场所
主要是叶绿体
细胞溶胶和线粒体
条件
只在光下进行
时刻都能进行
联系
不同氮素
水平/(kg·
hm－2)
叶片全氮含量/%
色素含量/(mg·g－1)
气孔导度/(ml·m－2·
s－1)
净光合速率/(μml·m－2·s－1)
0
2.22
2.50
0.11
11.45
150
2.66
2.92
0.15
15.10
300
2.78
3.00
0.18
16.06
600
2.83
3.03
0.19
16.45
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