专题二  第3讲   光合作用与细胞呼吸

[基础等级评价]
1．(精选考题·全国卷Ⅰ)光照条件下，给C3植物和C4植物叶片提供14CO2，然后检测叶片中的14C。下列有关检测结果的叙述，错误的是(　　)
A．从C3植物的淀粉和C4植物的葡萄糖中可检测到14C
B．在C3植物和C4植物呼吸过程产生的中间产物中可检测到14C
C．随光照强度增加，从C4植物叶片中可检测到含14C的C4大量积累
D．在C3植物叶肉组织和C4植物叶维管束鞘的C3中可检测到14C
解析：本题考查了C3、C4植物叶片结构的特点及植物光合作用、呼吸作用的相关知识。A中光合作用过程中的14C最终进入了糖类等光合产物中；B中植物可以利用光合产物(含14C)进行呼吸作用，故中间产物中可检测到14C；C中随光照强度的增加，植物光合强度加强，C4只是暗反应过程中的一中间产物，不可能大量积累；C3植物的光合作用过程发生于叶肉细胞中，C4植物的维管束鞘细胞中发生C4的分解，产生CO2及C3，故可以检测到14C。
答案：C
2．下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是(　　)


A．①②④中数值最大的是①
B．③代表的物质名称是氧气
C．产生①②的场所是线粒体
D．原核生物也有能完成图示全过程的
解析：据图分析，①②④为有氧呼吸过程中产生的能量，其中④的最多(即有氧呼吸第三阶段释放的能量多)；③代表的物质名称是水；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，第二、三阶段发生在线粒体中；原核生物虽然没有线粒体，但是有的原核生物细胞内含有与有氧呼吸相关的酶，能够完成有氧呼吸全过程。
答案：D
3．如图甲表示随着光照强度的改变(其他条件不变)，水稻对CO2的吸收量的变化；乙图表示叶肉细胞中的某种生理过程，下列各项叙述不正确的是(　　)


A．突然中断二氧化碳的供
应，则叶绿体首先积累起来的物质是f
B．A点时，反应ADP＋Pi―→ATP只发生于细胞质基质和线粒体
C．光照在CD之间时，反应ATP―→ADP＋Pi只发生在细胞的叶绿体基质
D．光照在CD之间时，d的移动速度加快
解析：光强在CD之间时，细胞内光合作用强于呼吸作用，叶绿体基质中ATP→ADP＋Pi的反应较快，但此时除叶绿体外的部位也在进行其他耗能的生命活动，因而该反应在细胞其他部位中也发生。
答案：C
4．(精选考题·太原模拟)如图是某植物叶片的结构示意图，下列说法正确的是(　　)
A．该图是C3植物的叶片示意图
B．该植物中CO2与C5结合发生在①和②处的细胞
C．既含有正常的叶绿体，又不能进行完整光合作用的细胞是①
D．图中④称为维管束鞘细胞
解析：由于该图结构④是维管束，结构①为部分叶肉细胞，结构②为维管束鞘细胞，并且这两圈细胞围绕维管束呈“花环型”排列，所以该图为C4植物的叶片示意图；在C4植物中，CO2与C5结合发生在②维管束鞘细胞中，①叶肉细胞中含有正常的叶绿体，②维管束鞘细胞含有没有基粒的叶绿体。
答案：C
5．下图是测定植物某一生命活动过程的装置，从左侧泵入空气后，会产生某些实验现象。下列几种说法中错误的是(　　)


A．该实验的目的是测定植物呼吸作用能产生CO2
B．把不透光的玻璃罩换作透光的玻璃罩在较强光照下仍能得到同样的实验结果
C．如果将C瓶中的植物换成萌发的种子，则出现相同的实验现象
D．本实验装置中B瓶的作用是减少实验误差
解析：装置A的作用是去除CO2，装置B的作用是检测气体中是否残留有CO2，同时还能吸收残留的CO2减少实验误差，不透光的装置C中的植物只能进行呼吸作用，
装置D的作用是检测气体中是否有CO2生成。据此可以断定该实验的目的是测定植物呼吸作用能产生CO2；把装置C换作透光的玻璃罩，在较强光照下光合作用较强，装置中不会有CO2生成，因此不会得到同样的实验结果。
答案：B
6．甲、乙两图分别表示光照强度和空气中CO2含量对某绿色植物光合作用的影响，S1、S2、S3的面积大小表示有关生理过程产生或消耗物质的数量。请据图回答下列问题：


(1)甲图中B点与乙图中________点叶肉细胞所处的生理状态相同，此时细胞中能够产生ATP的部位是________。
(2)限制乙图曲线最终趋于平缓的外界因
素主要是________，写出与G点高低有关的生理过程的反应式：________________________________。
(3)在甲图曲线中，可用________表示呼吸作用消耗有机物的量，可用________表示光合作用产生的有机物总量。(用S1、S2、S3表示)


(4)如上图为探究植物光合作用速率的装置。实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，水滴位置在X。恒温30 min后，将针筒容量调至0.6 mL，水滴位置恢复到X。若以氧气的释放量来表示光合作用速率，则该植物的光合作用速率是________ mL/h，该数值比实际的光合作用速率低，原因是________________________。
解析：(1)甲图中B点时，光合作用和呼吸作用同时进行且相等，此时的生理状态与乙图中的F相同，产生ATP的部位是细胞质基质、线粒体、叶绿体囊状结构薄膜；(2)影响光合作用的因素主要是光照、CO2浓度和温度，因此限制乙图曲线最终趋于平缓的外界因素主要是光照强度、温度，G点时既进行光合作用又进行呼吸作用，需要写2个反应式，(3)在甲图曲线中当光照强度小于B时，光合作用小于呼吸作用，其中S1表示CO2的净释放量，当光照强度大于B时，光合作用大于呼吸作用，其中S2表示光照强度为BD段时有机物的积累量，因此呼吸作用消耗有机物的量为S1＋S3，光合作用产生的有机物总量为S2＋S3；(4)在装置中，针筒容量的变化是光合作用所产生的氧气量，不包括呼吸作用消耗的氧气量，所以实验中测到的值比实际光合作用速率低。
答案：(1)F　细胞质基质、线粒体、叶绿体囊状结构薄膜
(2)光照强度、温度
CO2＋H2O(CH2O)＋O2
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量
(3)S1＋S3　S2＋S3
(4)0.8　植物同时进行呼吸作用，消耗了氧气

[发展等级评价]
(限时30分钟，满分100分)

一、选择题(每小题5分，共60分)
1．(精选考题·海南高考)某同学
从杨树叶片中提取并分离得到4种色素样品，经测定得到下列吸收光谱图，其中属于叶绿素b的是(纵轴表示吸收光能的百分比)(　　)


解析：叶
绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，故叶绿素b的吸收光谱应如A选项所示。
答案：A
2．(精选考题·四川高考)有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结果如下表(净光合速率以CO2的吸收速率表示，其他条件适宜且相对恒定)。下列相关分析不正确的是(　　)
光强(mmol光子
·m－2·s－1)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9

龙眼
光能利
用率(%)
－
2.30
2.20
2.00
1.80[来源:学+科+网]
1.60
1.50[来源:学。科。网Z。X。X。K]
1.40[来源:学科网ZXXK]
1.30[来源:学.科.网Z.X.X.K][来源:学科网ZXXK]
1.20


净光合速率
(μmol CO2
·m－
2·s－1)
－0.60
2.50
5.10
6.55
7.45
7.90
8.20
8.50
8.50
8.50

芒果
光能利
用率(%)
－
1.20
1.05
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
0.60


净光合速率
(μmol CO2
·m－2·s－1)
－2.10
1.10
3.70
5.40
6.50
7.25
7.60
7.60
7.60
7.60


A．光强大于0.1 mmol光子·m－2·s－1，随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减小
B．光强小于0.5 mmol光子·m－2·s－1，限制净光合速率的主要因素是叶绿素含量
C．光强大于0.7 mmol光子·m－2·s－1，限制净光合速率的主要生态因素是CO2浓度
D．龙眼的最大光能利用率大于芒果，但龙眼的最大总光合速率反而小于芒果
解析：从表中可以看出：芒果的最大光能利用率<龙眼的最大光能利用率，龙眼的呼吸强度<芒果的呼吸强度。当光强>0.1 mmol光子·m－2·s－1时，随光照增强，两种果树的光能利用率均呈现逐渐减小的趋势；当光强<0.5 mmol光子·m－2·s－1时，限制净光合速率的主要因素是光照强度；当光强>0.7 mmol光子·m－2·s－1时，限制净光合速率的主要因素是CO2浓度；龙眼的最大光能利用率大于芒果，龙眼的最大总光合速率为8.5＋0.6＝9.1(μmol CO2·m－2·s－1)，而芒果的最大总光合速率为7.6＋2.1＝9.7(μmol CO2·m－2·s－1)，大于龙眼的最大总光合速率。
答案：B
3．(精选考题·新课标全国卷)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A．无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累
D．质量相同时，脂肪比糖元有氧氧化释放的能量多
解析：A项无氧呼吸过程有机物分解不彻底，其产物为乳酸或酒精和二氧化碳；B项[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水；C项无氧呼吸不需要O2的参与，该过程没有[H]的积累；D项相同质量的脂肪和糖元氧化分解时，脂肪释放的能量多。
答案：D
4．根据下面光合作用图解，判断下列说法不正确的是(　　)


A．⑥过程发生于叶绿体基质中
B．⑤过程发生于叶绿体囊状结构薄膜上
C．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)
D．②不仅用于还原C3化合物，还可用于矿质离子吸收等
解析：光反应中生成的ATP专用于暗反应还原C3化合物之需，不能用于其他生命活动。
答案：D
5．在光照下，小麦(C3植物)叶片的叶肉细胞和维管束鞘细胞都能发生的生理过程是(　　)
A．水光解释放O2
B．固定CO2形成三碳化合物
C．产生ATP和[H]
D．光合色素吸收并转换光能
解析：叶绿体是植物进行光合作用的场所。C3植物叶片的结构特点是：叶绿体存在于叶肉细胞中，维管束鞘细胞中没有叶绿体，整个光合作用过程都是在叶肉细胞的叶绿体中进行的，故涉及光合作用的选项都不正确。光合作用和呼吸作用过程中都产生ATP和[H]。
答案：C
6．下图是某植物的部分代谢图，关于该植物的说法不正确的是(　　)


A．由细胞A和细胞B可共同参与构成“花环型”结构
B．细胞A中的叶绿体比较大，
但没有基粒
C．该植物在炎热的中午也会出现气孔缩小或关闭现象
D．酶①对CO2的亲和力比酶②高很多
解析：由细胞A中将CO2转化为C4可推知，细胞A为C4植物叶肉细胞，则细胞B为C4植物维管束鞘细胞，细胞A中叶绿体较小且有基粒，细胞B中叶绿体较大，但无基粒。
答案：B
7．(精选考题·武昌调研)在某一时刻，将正在进行光合作用的某C3和C4植物移入没有二氧化碳的环境中(其他条件不变)，如图表示的是其体内三碳化合物和五碳化合物含量变化的大致趋势。下列叙述正确的是(　　)


A．a、c代表C3植物，b、d代表C4植物
B．a、d代表C3植物，b、c代表C4植物
C．b、c代表C3植物，a、d代表C4植物
D．b、d代表C3植物，a、c代表C4植物
解析：对C3植物而言，若移入没有二氧化碳的环境中，其体内三碳化合物含量下降更明显，而五碳化合物含量上升更明显，因此b、c代表C3植物。
答案：C
8．阳光穿过森林中的空隙形成“光斑”，它会随太阳的运动和枝叶的摆动而移动。如图表示一株生长旺盛的植物在“光斑”照射前后的光合作用过程中吸收CO2和释放O2的有关曲线，此曲线说明(　　)


A．“光斑”照射前，光合作用无法进行
B．“光斑”照射开始后，光反应和暗反应迅速同步增加
C．“光斑”照射后O2释放曲线的变化说明暗反应对光反应有限制作用
D．CO2曲线AB段的变化说明暗反应的进行与光照无关
解析：O2释放速率代表光反应速率(虚线)，CO2吸收速率代表暗反应速率(实线)，“光斑”照射前，有O2释放，说明能进行光合作用；“光斑”照射开始后，O2释放速率急剧增大，CO2吸收速率相对较慢，说明光反应和暗反应不是同步增加的；随后O2释放速率明显下降，与CO2吸收速率相当，说明暗反应对光反应有限制作用；AB段“光斑”移开，光照减弱，光反应减弱，最终导致暗反应也慢慢减弱。
答案：C
9．光合作用与细胞呼吸之间有密切的联系，下列简图表示了两者之间的关系，下列叙述正确的是(　　)


A．①过程产生的[H]和④过程产生的[H]都能与氧结合产生水
B．③过程的场所是细胞质基质，④过程的场所是线粒体基质
C．③过程需有水参与，产生少量能量
D．①③④⑤过程都能产生ATP，且都能用于生物体的各种生命活动
解析：①过程是光反应，进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜，产生的[H]用于暗反应还原三碳化合物，④过程是有氧呼吸的第二阶段，
进行的场所是线粒体基质，产生的[H]在第三阶段与氧结合形成水；③过程是有氧呼吸的第一阶段，不需要水参与反应，①过程产生的ATP只能用于暗反应，③④⑤过程产生的ATP可以用于生物体的各种生命活动。
答案：B
10．如图所示的图解表示真核细胞呼吸的部分过程，可以在细胞质基质中发生的是(　　)
A．①②③
B．②③④
C．①③④
D．①②④
解析：①是有氧呼吸的后两个阶段，发生在线粒体中。②和③表示两种类型的无氧呼吸，均发生在细胞质基质中。④表示ATP的合成和利用，可以发生在细胞质基质中。
答案：B
11．将适量酵母菌放入5%的葡萄糖溶液中摇匀后，等量分装到下列锥形瓶中，放置在相同的适宜温度环境条件下培养。3天后，产生酒精最多的是(　　)


解析：A、B装置中酵母菌培养液里通入了氧气，酵母菌主要进行有氧呼吸；C装置里有一些氧气，在有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，当
氧气被消耗完后就可以通过无氧呼吸产生酒精；D装置里没有氧气，酵母菌繁殖慢数量较少，通过无氧呼吸产生酒精量相对C项也较少。
答案：C
12．下列关于如图实验装置的叙述正确的是(　　)
A．本实验的主要目的是探究NaOH溶液对植物的影响
B．该植物在实验前一定需要经过黑暗处理
C．用碘液检验甲、乙中两片叶是否含有淀粉时，不可能甲、乙中叶片均出现蓝色
D．此实验证明光合作用需要光
解析：A项：本实
验的主要目的是探究CO2对植物光合作用的影响；B项：为排除植物体内原有淀粉对实验结果的干扰，应在实验前把植物放在黑暗条件下处理；C项：由于没有时间的限制，在植物体内合成的淀粉可以运输，乙中叶片用淀粉检验时也有可能出现蓝色；D项：此实验没有涉及有光和无光的对照，无法证明光合作用需要光。
答案：B
二、非选择题(共40分)
13．(16分)(精选考题·浙江高考)试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程”的实验，实验在适宜温度下进行，图甲和图乙表示其中的两个实验结果。


请回答：
(1)图甲的实验是在大气CO2浓度下进行的，据图分析，试管苗在不加蔗糖的培养基中________和________更高。
(2)图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24 h内CO2浓度变化曲线．图中b～c段CO2浓度升高缓慢是因为________，c～d段CO2浓度急剧下降是因为试管苗________，若d点时打开培养瓶塞，试管苗的光合速率____
____。
(3)根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、________和________可缩短试管苗的适应过程。
解析：(1)由甲图知，不管是否加入蔗糖，在一定范围内提高光照强度，植物的光合速率都会提高；加了蔗糖后光合速率和光饱和点明显降低。(2)乙图中b～c段为23∶00～7∶00，此阶段长时间无光照，植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，产生的CO2积累到一定程度会制约呼吸作用的进行，因此CO2浓度上升缓慢；c～d段开始有了光照，且最初CO2浓度较高，因此有利于植物进行光合作用，这样CO2浓度急剧下降；d点时CO2浓度很低，如果打开瓶塞，则补充了CO2，有利于植物进行光合作用。
答案：(1)光合速率　光饱和点
(2)CO2浓度过高使细胞呼吸减弱　进行光合作用吸收了CO2　提高
(3)适当提高CO2浓度　适当提高光照强度
14．(24分)(精选考题·南宁模拟)右图所示的是检测气压变化的密闭装置。反应瓶和中心小杯中放置有关实验材料和试剂，关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的容积变化)。课题小组同学利用该装置探究微生物的细胞呼吸方式。
(1)以甲、乙两套该密闭装置设计实验。请补充下表有关内容：
装置
反应瓶内加入的材料
小杯内加
入的材料
液面高度变化的含义

甲
一定浓度葡萄糖溶液、微生物悬浮液各1 mL
①
细胞呼吸时O2的消耗量

乙
②
等量蒸馏水
细胞呼吸时CO2的释放量与O2消耗量的差值


①_______________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(2)将甲、乙装置均置于28℃恒温条件下进行实验(实验过程中微生物保持活性)，60 min后读数。请补充下表有关内容：
预期实验结果
微生物的细胞呼吸方式

甲
乙


上升
不变
③

不变
下降
④

上升
下降
⑤

⑥
⑦
只进行产生乳酸的无氧呼吸


③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________；
⑥________________________________________________________________________；
⑦________________________________________________________________________。
解析：(1)该实验为探究某种异养型微生物细胞呼吸方式，实验应设置对照组，并遵循单一变量原则，故①应为一定浓度NaOH溶液，以吸收CO2，②应与甲反应瓶中加入相同物质
(2)若甲装置中微生物细胞只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸，则有氧呼吸消耗O2与产生的CO2的物质的量相等，产生乳酸的无氧呼吸不吸收O2，也不释放CO2，甲装置中由于NaOH溶液可吸收CO2，因此甲装置右管液面高度将上升，乙装置右管液面高度不变。若微生物只进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，则在甲装置中，由于CO2被NaOH溶液吸收，导致甲装置右管液面高度不变，而乙装置右管液面高度下降。若微生物同时进行有氧呼吸和产生酒精、CO2的无氧呼吸，则甲装置右管液面高度上升，乙装置右管液面高度下降。若微生物只进行产生乳酸的无氧呼吸，则由于在呼吸的过程中，既不消耗O2，也不产生CO2，甲、乙装置右管液面高度均不发生变化。
答案：(1)①(适量)一定浓度的NaOH溶液　②一定浓度的葡萄糖溶液、微生物悬浮液各1 mL
(2)③只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸　④只进行产生酒精和CO2的无氧呼吸　⑤同时进行有氧呼吸和产生酒精、CO2的无氧呼吸　⑥不变　⑦不变
15．(教师备选题)如图甲为光合作用过程示意图
，图乙为不同光照条件下温度对某植物CO2的吸收量与释放量的影响图，A、B、C、W、X、Y、Z代表各种物质或能量，请据图回答下列问题：


(1)图中B所代表的是________。
(2)在光照强度不变的情况下，适当增加[　　]________的浓度可提高Y的产量。
(3)③过程进行的场所是________。
(4)如果在各种条件都很适宜的情况下，突然除去X，可以测出C5分子的含量变化是________________________________________________________________________。
(5)温度影响光合作用的原因是________
________________，图乙中温度从25℃升至30℃的过程中，光照下CO2吸收量逐渐下降的原因是________________________，在此过程中，温度达到________℃时，实际光合作用速率最大。
解析：水光解产生O2和[H]。光照强度不变，增加CO2的浓度即可增加光合作用的强度，得到更多的光合作用产物。③过程表示的是暗反应阶段，其场所是叶绿体基质。暗反
应中CO2和C5反应形成C3，当除去CO2后，C5就会增加。图乙中应明确光照下的CO2吸收量表示净光合作用量。总光合作用量是净光合作用量与呼吸作用量之和。
答案：(1)O2　(2)X　CO2　(3)叶绿体基质　(4)增加　(5)温度影响光合作用的酶的活性　在该过程中，细胞呼吸的增快速度大于光合作用的增快速度，细胞呼吸为光合作用提供了越来越多的CO2，因此植物从外界吸收的CO2越来越少　30