③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
（3）丙图：
自由水含量较高时呼吸作用旺盛。
（4）丁图：
CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。
2．影响光合作用的三大因素的曲线分析（据图填空）
（1）光照强度：
（如图1）
①原理：
主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生。
②分析P点后的限制因素：
（2）CO2的浓度：
（如图2）
①原理：
影响暗反应阶段C3的生成。
②分析P点后的限制因素：
（3）温度：
通过影响酶的活性而影响光合作用（如图3）。
3．把握光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量和（CH2O）合成量变化的四条曲线
（1）CO2供应不变
（2）光照强度不变
三、通过曲线分析植物光合作用与细胞呼吸的关系
1．自然环境中一昼夜植物的光合作用曲线
甲图：
（1）a点：
凌晨3时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。
（2）b点：
上午6时左右，有微弱光照，开始进行光合作用。
（3）bc段（不含b、c点）：
光合作用强度小于细胞呼吸强度。
（4）c点：
上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
（5）ce段（不含c、e点）：
光合作用强度大于细胞呼吸强度。
（6）d点：
温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。
（7）e点：
下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。
（8）ef段（不含e、f点）：
光合作用强度小于细胞呼吸强度。
（9）fg段：
没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。
乙图：
（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表示为：
SP－SM－SN（SP、SM、SN表示面积）。
2．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，说明该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，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，说明该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，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。
3．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。
4．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固定量。
（4）总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
5．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而适当提高；光照强度或CO2浓度的改变均是在饱和点之前。
四、光合作用与细胞呼吸相关实验设计的六种方法总结
1．实验装置法（气体体积变化法）测定光合速率与呼吸速率
（1）测定装置
（2）测定方法及解读
a．测定呼吸强度
Ⅰ.装置中烧杯里放入适宜浓度的NaOH溶液：
用于吸收CO2；
Ⅱ.玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用的干扰；
Ⅲ.置于适宜温度环境中；
Ⅳ.红色液滴向左移动（代表呼吸耗氧量）。
b．测定净光合速率
Ⅰ.装置烧杯中放入适宜浓度的NaHCO3溶液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合需求；
Ⅱ.必须给予较强光照处理，且温度适宜；
Ⅲ.红色液滴向右移动（代表净光合速率）。
（3）光合作用与呼吸作用实验设计中常用实验条件的控制方法
①增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物。
②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
③除去容器中二氧化碳——氢氧化钠溶液。
④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。
⑤除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。
⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。
⑧线粒体的提取——细胞匀浆离心。
⑨保持容器中CO2体积不变——NaHCO3溶液。
2．黑白瓶法：
取三个玻璃瓶，一个用黑胶布包上，并包以锡箔。
从待测的水体深度取水，保留一瓶以测定水中原来的溶氧量（初始值）。
将剩余的两个黑、白瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。
①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即总光合作用量。
3．叶圆片称重法
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率（S为叶圆片面积）。
净光合速率＝（z－y）/2S；
呼吸速率＝（x－y）/2S；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝（x＋z－2y）/2S。
4．半叶法
将植物对称叶片的一部分（A）遮光或取下置于暗处，另一部分（B）则留在光下进行光合作用（即不做处理），并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。
一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
5．叶圆片上浮法
首先通过对叶片打孔、抽气、沉底的材料处理，然后根据不同的实验目的给予不同的单一变量操作，最后观察并记录叶片上浮所用的平均时间。
6．梯度法
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的实验装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
7．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧
（1）实验设计中必须注意三点
①变量的控制手段，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡（或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同）进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。
（2）解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。
[题组集训 提考能]
题组一高考对点练 明考向
类型1 翻阅教材，原味品高考
1．[2019·全国卷Ⅱ，2]马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。
下列叙述正确的是（ ）
A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
解析：
本题以细胞呼吸相关知识为载体，考查运用所学知识和观点，解释某些生物学问题的能力；试题以马铃薯变酸为背景，体现了对生命观念素养中的结构与功能观的考查。
马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物只有乳酸，A错误；其无氧呼吸第一阶段产生[H]和丙酮酸，并释放少量能量合成少量ATP，第二阶段[H]把丙酮酸转化为乳酸，B正确，C错误；氧气浓度升高，对无氧呼吸抑制作用增强，所以乳酸产生量减少、酸味产生减弱，D错误。
答案：
B
[高考VS,教材]
[人教必修1]P94
2．[2019·全国卷Ⅰ，3]将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40g，其增加的质量来自于（ ）
A．水、矿质元素和空气B．光、矿质元素和水
C．水、矿质元素和土壤D．光、矿质元素和空气
解析：
该黄瓜幼苗质量增加部分可分为干重的增加和含水量的增加，干重增加量来源于从土壤中吸收的矿质元素及利用CO2（空气）和H2O合成的有机物。
答案：
A
[高考VS,教材]
[人教必修1]P103
3．[2017·全国卷Ⅲ，3]植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的。
下列叙述错误的是（ ）
A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D．叶片在640～660nm波长光下释放的O2是由叶绿素参与光合作用引起的
解析：
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A错误；吸收光谱就是通过不同色素对不同波长光的吸收值来绘制的，B正确；光合作用光反应阶段色素对光的吸收会直接影响到暗反应阶段对CO2的利用，所以光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示，C正确；叶绿素主要吸收红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。
答案：
A
[高考VS,教材]
[人教必修1]P99
4．[2016·全国卷Ⅱ，4]关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是（ ）
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的
解析：
叶绿体中的色素能够溶解在包括乙醇在内的有机溶剂中，A正确；镁作为细胞中的无机盐，可以离子状态由植物的根从土壤中吸收，进而参与叶绿素的合成，B正确；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光，可见光不包括红外光和紫外光，C错误；叶绿素的合成需要光，黑暗中生长的植物幼苗，因没有光照而导致叶绿素合成受阻，使类胡萝卜素的颜色显现出来，因而叶片呈黄色，D正确。
答案：
C
[高考VS,教材]
[人教必修1]P97
【借题发挥】理清教材，突破高考的瓶颈——长句描述类题型
问题1：
衰老细胞呼吸速率下降的原因有哪些？
答案：
衰老细胞呼吸速率下降的原因是细胞内水分减少，多种酶的活性降低。
问题2：
生长素在发挥作用时，作用部位细胞呼吸速率如何变化？
答案：
生长素发挥作用时，作用部位生长加快，呼吸速率加快。
问题3：
水果、蔬菜和种子的贮存条件有哪些不同？
答案：
①蔬菜和水果应贮存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下。
②种子应贮藏在“零上低温、干燥、低氧”条件下。
两种贮存手段均需降低呼吸作用，减少有机物的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特点需要一定的湿度才能保持新鲜度，故二者在贮藏条件上存在差异。
问题4：
光反应受抑制时，暗反应为何会被削弱？
若抑制暗反应，也会削弱光反应吗？
答案：
由于暗反应需光反应为之提供[H]和ATP，故抑制光反应必会削弱暗反应；由于暗反应可为光反应提供ADP、Pi及NADP＋，故抑制暗反应时，也将会削弱光反应。
问题5：
海洋中的藻类植物习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深，这与光能的捕获有关吗？
为什么？
答案：
与光能的捕获有关。
不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄光，水层对光中的红橙部分吸收显著多于蓝、绿，即达到深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻主要分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻主要分布于海水的深层。
问题6：
高等植物叶肉细胞能否作为观察线粒体、叶绿体、质壁分离的材料？
答案：
高等植物叶肉细胞不能作为观察线粒体的材料，因为叶绿体会影响对染色后的线粒体的观察，可作为观察叶绿体和质壁分离的材料。
问题7：
光合作用、细胞呼吸与生态系统能量流动与物质循环间有什么关系？
答案：
光合作用是能量输入生态系统的途径，也是CO2中的碳转化为有机物中碳的过程，细胞呼吸是能量输出生态系统的途径，也是生物群落中有机物中的碳转化为CO2的方式。
类型2 整体对比历年同类题，找共性和趋势
5．高考重组判断
（1）人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供（全国卷Ⅱ，6C）（×）
（2）有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同（全国卷Ⅱ，3D）（√）
（3）有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水（全国卷，2B）（×）
（4）无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累（全国卷，2C）（×）
（5）无氧呼吸的终产物是丙酮酸（全国卷，2A）（×）
（6）磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物（全国卷Ⅱ，6A）（√）
（7）光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与（全国卷Ⅱ，6B）（√）
（8）植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光（全国卷Ⅱ，2D）（×）
（9）叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同（全国卷Ⅱ，2C）（√）
（10）番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，光反应强度会降低，暗反应强度也降低（全国卷，3改编）（√）
6．[2019·全国卷Ⅲ，4]若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。
那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为（ ）
A．有机物总量减少，呼吸强度增强
B．有机物总量增加，呼吸强度增强
C．有机物总量减少，呼吸强度减弱
D．有机物总量增加，呼吸强度减弱
解析：
本题以黄化苗的代谢为载体，考查考生通过比较、分析与综合的方法，对某些生物学问题进行推理、解释并作出正确判断的能力；试题通过黄化苗与干种子的代谢状态的比较，体现了科学思维素养中的分析与推断要素。
与干种子相比，黄化苗中自由水含量增多，细胞呼吸强度增强，有机物总量减少，A正确，B、C、D错误。
答案：
A
7．[2018·全国卷Ⅲ，5]下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是（ ）
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
解析：
植物在黑暗中有氧时主要进行有氧呼吸，无氧时可进行无氧呼吸，A正确；食物链上的营养级同化的能量有三个去向：
呼吸散失、传递给下一个营养级（除了最高营养级）和被分解者分解利用，B正确；有氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物是CO2和酒精或乳酸，C错误；植物光合作用的光反应阶段和呼吸作用过程中都可以合成ATP，D正确，所以选C。
答案：
C
8．[全国卷Ⅰ，2]正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（ ）
A．O2的产生停止
B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降
D．NADPH/NADP＋比值下降
解析：
正常生长的绿藻，照光培养一段时间，说明绿藻可以正常进行光合作用，用黑布遮光后，光合作用的光反应停止，光反应的产物O2、ATP和[H]（即NADPH）停止产生，所以A、C、D项所叙述现象会发生；光照停止，暗反应中C3还原受影响，C5减少，CO2的固定减慢，B项所叙述现象不会发生。
答案：
B
9．[全国卷Ⅱ，3]下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是（ ）
A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸
B．与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码
C．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中
D．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同
解析：
破伤风芽孢杆菌的代谢类型是异养厌氧型，在有氧的环境中，破伤风芽孢杆菌的代谢受到抑制，C错。
答案：
C
10．[2019·全国卷Ⅱ，31，节选]
（2）通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量（生产者所制造的有机物总量）。
若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量（A）；另两份分别装入不透光（甲）和透光（乙）的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量（B）和乙瓶中的O2含量（C）。
据此回答下列问题。
在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内____________________；C与B的差值表示这段时间内________________；A与B的差值表示这段时间内____________。
解析：
本题主要借助光合作用与细胞呼吸相关知识，考查考生对实验现象的分析，并对收集到的数据进行处理的能力；试题设置的“黑白瓶”实验对照，体现了对科学探究素养中结果分析要素的考查。
（2）此为“黑白瓶法”测定植物的光合速率，A为甲、乙两瓶中O2起始含量，甲瓶不透光，生产者只进行呼吸作用，若干小时后测定甲瓶中O2含量为B，A与B的差值为这段时间内生产者呼吸作用消耗的O2量；乙瓶透光，生产者既进行光合作用又进行呼吸作用，若干小时后测定乙瓶中O2含量为C，C与A的差值表示这段时间内生产者净光合作用释放的O2量；乙瓶与甲瓶中的O2含量进行比较，C与B的差异是由生产者的光合作用造成的，所以C与B的差值表示这段时间内生产者光合作用的总放氧量（产生O2量）。
答案：
（2）生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量
11．[2018·全国卷Ⅰ，30]甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
（1）当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是______________。
（2）甲、乙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________________________________________________________________________。
（3）甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
（4）某植物夏日晴天中午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。
解析：
（1）由图分析可知，当光照强度大于a时，相同光照强度下，甲植物的净光合速率大于乙，有机物的积累较多，对光能的利用率较高。
（2）甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度相对较弱，光照强度降低可导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，因此种植密度过大，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大。
（3）从图中可以看出，乙植物的光饱和点以及光补偿点都比甲植物低，适合在光照强度相对更弱的环境中生长，林下的光照强度更低，因此更适合在林下种植的是植物乙。
（4）夏日晴天中午12：
00时，植物为了减少蒸腾作用对水分的散失，叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞间的二氧化碳的含量下降，从而引起光合速率下降。
答案：
（1）甲
（2）甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
（3）乙 （4）CO2
12．[2018·全国卷Ⅱ，30]为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。
据图回答问题：
（1）从图可知，A叶片是树冠________（填“上层”或“下层”）的叶片，判断依据是________________________________________________________________________。
（2）光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的______________反应受到抑制。
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