04 第4讲 光合作用与呼吸综合计算-备战2022年高考生物二轮复习三板斧之三——生物计算

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必会知识 考点梳理拓展延伸易错警示
必会知识一 光合作用和有氧呼吸的区别和联系
1．光合作用和有氧呼吸的区别
2．光合作用与有氧呼吸的联系
(1)物质方面
C：CO2eq \(――→,\s\up8(暗反应))C6H12O6eq \(――→,\s\up11(有氧呼吸),\s\d8(第一阶段)) C3H4O3 eq \(――→,\s\up11(有氧呼吸),\s\d8(第二阶段))CO2
O：H2Oeq \(――→,\s\up8(光反应))O2eq \(――→,\s\up11(有氧呼吸),\s\d8(第三阶段))H2O
H：H2Oeq \(――→,\s\up8(光反应))[H]eq \(――→,\s\up8(暗反应))C6H12O6eq \(――→,\s\up8(有氧呼吸),\s\d8(第一、二阶段))[H]eq \(――→,\s\up8(有氧呼吸),\s\d8(第三阶段))H2O
(2)能量方面
光能eq \(――→,\s\up8(光反应))ATP中活跃化学能eq \(――→,\s\up8(暗反应))(CH2O)中稳定的化学能eq \(――→,\s\up8(细胞呼吸))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1( 热能, ATP中活跃化学能))
(3)气体交换模式图分析

3．光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源与去路
必会知识二 确认生物的呼吸类型
1．欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)：
(1)实验装置：
装置甲中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O2量。装置乙中红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。
(2)实验分析：
为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测种子进行消毒处理。
对照组的设置：为防止气压、温度等物理因素(或非生物因素)所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。
若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
分析种子在黑暗条件下萌发，引起干重增加的主要元素是(C、N、O)中的哪一种？
答：对于绝大多数种子来说，萌发过程中，由于细胞呼吸消耗有机物会使干重减少，但对于含脂肪较多的油料种子来说，由于脂肪在氧化过程消耗较多的氧气，干重反而会上升。培养条件为黑暗(不能进行光合作用，不能吸收CO2，即干重增加的主要元素不会是C)、蒸馏水(没有N等矿质元素，不考虑生物固氮的话，干重增加的主要元素不会是N)。种子萌发过程有明显的吸水，应是水中的O。理由是吸收的水参与种子中物质代谢以及成为结合水等，导致种子干重增加。特别是胚乳(或子叶)中脂肪转化为幼苗中糖等亲水物质，会使细胞中结合水增加。
必会知识三 光合作用与呼吸作用的测定
1．绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸，在光下测定植物的光合作用时，实际测得的数值应为光合作用与呼吸作用的差值，即真正或实际或总光合速率＝测得(净)光合速率＋呼吸速率。
(1)气体体积变化法——测光合作用O2产生(或CO2消耗)的体积
①装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。
②测定原理
甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。
③测定方法
将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
④物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
2．以有机物变化量为测量指标——半叶法
如图，可在同一片叶主脉两侧对称位置取等大的两部分A、B。若给B照光，A取下并放置在与B温度、湿度等条件相同，但无光的环境中保存，一段时间后，与取下的B同时烘干、称重，质量差值与时间的比值表示真正的光合速率。假设最初A、B初始质量为X g，实验处理t时间后A、B称重分别为WA、WB，则(X－WA)表示呼吸消耗量，(WB－X)表示净光合量，真正光合量＝(WB－X)＋(X－WA)，真正光合速率＝(WB－WA)/t。若先将A取下烘干称重，B照光一段时间后再取下烘干称重，则质量差值与时间比值表示净光合速率[A、B初始干重相等，故(WB－WA)表示有机物积累量]。
3．“黑白瓶”——测透光、不透光两瓶中氧气的剩余量
“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。“黑白瓶”试题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题。一般规律如下：
①总光合作用量(强度)=净光合作用量(强度)+有氧呼吸消耗量(强度)。
②有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
③没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量-黑瓶中测得的现有量=总光合作用量。
必备技能 典例精讲模型秒杀巧思妙解
必备技能一 确认生物的呼吸类型
[例1]在如图3个密闭装置中，分别放入质量相等的三份种子：消毒且刚萌发的小麦种子、未消毒刚萌发的小麦种子及未消毒刚萌发的花生种子。把三套装置放在隔热且适宜条件下培养，下列有关叙述中错误的是( )
A．当A和B玻璃管中的水珠开始移动时，分别记录其移动速率VA和VB，则VA＜VB
B．如果A和C中都消耗了等质量的有机物，记录温度计读数为TA和TC，则TA>TC
C．如果B和C中都消耗了等质量的有机物，记录水珠移动距离hB和hC，则hB＜hC
D．如果B和C中都消耗了等质量的有机物，记录温度计读数为TB和TC，则TC>TB
[答案]B．[解析]A、B种子未消毒，在单位时间内，呼吸作用强度大于A，消耗的氧气多，同时两者呼吸作用产生的二氧化碳都被氢氧化钠吸收，所以B中消耗的氧气多，内外的压强差大，玻璃管中的水珠开始移动时的速率VA＜VB，A正确；小麦种子中主要是淀粉，花生种子中含油脂比较多，油脂分子中含氧元素比糖类(淀粉)少，其氧化分解时，需要的氧气比糖类(淀粉)氧化分解时多，产生的热量比糖类(淀粉)氧化分解时多。所以，如果A和C中都消耗了等质量的有机物，则C中消耗的氧气多，内外的压强差大，产生的热量多，因此TC＞TA，B错误；小麦种子中主要是淀粉，花生种子中含油脂比较多，油脂分子中含氧元素比糖类(淀粉)少，其氧化分解时，需要的氧气比糖类(淀粉)氧化分解时多，产生的热量比糖类(淀粉)氧化分解时多。所以，如果B和C中都消耗了等质量的有机物，则C中消耗的氧气多，内外的压强差大，则hB＜hC，C正确；小麦种子中主要是淀粉，花生种子中含油脂比较多，油脂分子中含氧元素比糖类(淀粉)少，其氧化分解时，需要的氧气比糖类(淀粉)氧化分解时多，产生的热量比糖类(淀粉)氧化分解时多。所以，如果B和C中都消耗了等质量的有机物，则C中消耗的氧气多，产生的热量多，因此TC＞TB，D正确。
[例2]在科学研究中常用呼吸熵(RQ=放出的二氧化碳的量/吸收的氧气的量)反映细胞呼吸的底物类型和呼吸方式。如图是测定某作物种子呼吸熵的装置，下列有关分析错误的是( )
A．当呼吸底物为葡萄糖时，若测得甲、乙装置红墨水滴向左移动的距离分别为200mm和0mm，则该种子的RQ=1
B．当呼吸底物为葡萄糖时，若将甲装置中的NaOH溶液换为CO2缓冲液(维持装置中CO2浓度不变)，则无法测定种子的RQ
C．若种子的RQ>1，则甲装置中红墨水滴左移，乙装置中红墨水滴右移
D．若种子的RQ<1，则可能观察到甲、乙装置中红墨水滴都向左移
[答案]B．[解析]当呼吸底物为葡萄糖时，甲装置左移，乙装置不动说明种子的呼吸方式为只进行有氧呼吸，甲左移消耗的氧气为200，有氧呼吸释放的氧气也为200，因此该种子的RQ=1，A正确；当呼吸底物为葡萄糖时，甲装置中的NaOH溶液换为CO2缓冲液，容器内CO2的浓度不变，氧气的量会发生改变，若种子进行有有氧呼吸，甲装置进行有氧呼吸则装置红墨水滴往左移，乙装置红墨水滴不移动，甲装置可以测定消耗的氧气的量，乙装置可以测定无氧呼吸释放的CO2的量，因此仍然可以判断种子呼吸方式，也能测定种子的RQ，B错误；若种子的RQ>1，则放出的CO2多余吸收的氧气，乙装置右移，甲装置氧气减少，左移，C正确；若种子的RQ<1，则放出的CO2少于吸收的氧气，乙装置左移，甲装置氧气减少，左移，D正确。
必备技能二 光合作用与呼吸作用的测定
[例3]某生物小组利用图1装置在光合作用最适温度(25 ℃)下培养某植株幼苗，通过测定不同时段密闭玻璃罩内幼苗的O2释放速率来测量光合速率，结果如图2所示，以下说法错误的是( )
A．若用缺镁的完全培养液培养一段时间，光合作用的光反应减弱，暗反应也减弱
B．曲线中t1~t4时段，玻璃罩内 CO2浓度最高点和最低点依次是t1和t4
C．t4时补充 CO2短时间内叶绿体内 C3的含量将增多
D．若t4时玻璃罩内O2的量比t0时增加了128 mg，则此阶段植株积累葡萄糖的量为120mg
[答案]B．[解析]镁是合成叶绿素的必需元素，所以用缺镁的完全培养液培养一段时间，叶肉细胞内叶绿素合成减少，光反应因色素分子吸收的光能减少而减弱，产生的NADPH和ATP减少，暗反应也随之减弱，则光合速率会下降，A正确；分析图乙可知：纵坐标O2释放速率表示净光合速率，而净光合速率=实际光合速率-呼吸速率，据此可判断，在t1～t2时段，O2释放速率小于零，说明实际光合速率小于呼吸速率，玻璃罩内CO2浓度不断升高，在t2时刻达到最高点；在t2～t4时段，O2释放速率大于零，说明实际光合速率大于呼吸速率，玻璃罩内CO2浓度不断降低，在t4时刻达到最低点，B错误； t4时补充CO2，导致暗反应阶段中的CO2固定过程加快，短时间内叶绿体内C3的含量将增多，C正确；若t4时玻璃罩内O2的量比t0时增加了128 mg，依据有氧呼吸反应式(1C6H12O6-6O2)将其换算为葡萄糖的积累量，设此阶段植株积累葡萄糖的量为x mg，则有128：(6×32)=180：x，解得x=120，故此阶段植株积累葡萄糖的量为120mg，D正确。
[例4]以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。下列分析不正确的是( )
A．光照相同时间，在25℃条件下植物积累有机物的量最多
B．光照相同时间，35℃时光合作用积累有机物的量小于30℃时的积累量
C．如果该植物原重X kg，置于暗处4h后重(X－l) kg，然后光照4h后重(X＋2)kg，则总光合速率为3/4kg·h－1
D．若将乙装置中NaHCO3溶液换成NaOH溶液，则在黑暗条件下可测得B曲线
[答案]C．在光照时间相同的情况下，在25℃时，CO2吸收量最大，即光合作用净合成量最大，积累的有机物最多，A正确；在光照时间相同的情况下，35℃时光合作用的净量(积累量)为3.00mg，30℃时光合作用的净量(积累量)为3.50mg/h，因此35℃时光合作用积累有机物的量小于30℃时的积累量，B正确；该植物原重Xkg，置于暗处4h后重(X-1)kg，则呼吸速率为 [X−(X−1)]/4=1/4 kg•h-1，然后光照4h后重(X+2)kg，则净光合速率为 [(X+2)−(X−1)]/4=3/4 kg•h-1，则总光合速率为呼吸速率+净光合速率=1/4 kg•h-1+3/4 kg•h-1=1kg•h-1，C错误；、将乙装置中NaHCO3溶液换成NaOH溶液，则在黑暗条件下可测得该植物在不同温度下的呼吸速率，即图中的B曲线所示的呼吸速率变化，D正确。
[例5]某同学欲测定植物叶片中叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验。在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率为(3y-2z-x)/6g/cm3/h(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是( )
A．下午4时后将整个实验装置遮光3小时
B．下午4时后将整个实验装置遮光6小时
C．下午4时后在阳光下照射1小时
D．晚上8时后在无光下放置3小时
[答案]A．设光合速率为m，呼吸速率为n，则下午4时叶圆片的干重y=x＋6m－6n，解得(m－n)=(y－x)/6、m=n＋(y－x)/6。若M处理条件为光照t小时，则z＝y＋tm－tn，解得t=(z－y)/(m－n)=6(z－y)/(y－x)，不能求出光合速率只能算出光照时间。
若M处理条件为黑暗t小时，则z=y－tn，解得n=(y－z)/t，再将n＝(y－z)/t代入m=n＋(y－x)/6中，得到m=(y－z)/t＋(y－x)/6。已知测得叶片的叶绿体光合作用速率m=(3y-2z-x)/6，得到等式：(3y-2z-x)/6=(y－z)/t＋(y－x)/6，解得t=3小时，即下午4时后将整个实验装置遮光3小时。A正确，BCD错误。
[例6]某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入 ，装置乙作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行 处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入 。
②把甲、乙装置放在 。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表：
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是 g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是 g(不考虑昼夜温差的影响)。
[答案](1)①NaOH溶液 ②遮光 (2)①NaHCO3溶液，装置乙作为对照 ②光照充足、温度等相同且适宜的环境中 (3)左 右 (4)4 84
[解析]这是关于光合作用强度测定的实验题，解答本题是有规律可循的。要测光合作用强度必须先测呼吸作用强度，在测呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的CO2，植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.5+0.5)×2=4(g/h)；净光合速率为(4.5-0.5)×2=8(g/h)，白天光照15 h的净光合作用量是8×15=120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120-4×9=84(g)。
[例7]如图甲为在一定浓度某溶液、其他最适条件下培养的植物，图乙的a、b为培养过程中的一些量相对值的变化．请分析思考回答下列问题：
(1)植物幼苗捕获光能的场所是在叶绿体的 上。
(2)甲装置中F溶液是一定浓度的 。
(3)若突然停止光照，则图乙可以表示甲图巾植物叶肉细胞内化合物
(“C3”或“C5”)的变化。
(4)若图乙表示甲图完全培养液中镁离子的浓度，由a到b的变化说明植物对镁离子的吸收的相对速率 (“大于”、“小于”、“等于”)对水分的吸收相对速率。
(5)将甲装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜小室内植物释放氧气速率的变化，得到如图丙所示曲线，那么装置刻度管中液滴移到最有点是在一天中的 时。
[答案] (1)类囊体薄膜 (2)二氧化碳缓冲溶液 (3)C3 (4)小于 (5)18
[解析](1)植物幼苗捕获光能的场所是在叶绿体的类囊体薄膜上。
(2)据图分析，甲装置是测定光合作用的装置，故F溶液应该为二氧化碳缓冲液．
(3)突然停止光照，光反应停止，ATP和还原氢生成停止，三碳化合物还原受阻，短时间内三碳化合物的来源不变，最终导致三碳化合物的含量上升，对照乙图，可以表示三碳化合物的含量的变化。
(4)若图乙表示甲图完全培养液中镁离子的浓度，由a到b的变化说明植物对镁离子的吸收和对水分的吸收是两个相对独立的过程，且对镁离子的吸收速率小于对水分的吸收速率，使得镁离子的浓度升高。
(5)据图丙分析，在一天中的18时为植物的第二个光补偿点，此时植物体内有机物的积累达到最大值，氧气的释放也达到最大值，装置刻度管中液滴移到最右点。
[例8]暑假期间，生物组老师们从衡水湖的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10 mg/L。所用白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照强度下(由a→e 逐渐加强)。24小时后，实测获得六对黑白瓶中的溶解氧的含量，记录数据如下：
(1)黑瓶中溶解氧的含量降为4 mg/L的原因是 。该瓶中所有生物呼吸消耗的O2量为 mg/L·24 h。
(2)该方法也可以用来测定池塘各深度群落日代谢的平均O2浓度变化，若某实验结果如下表：
据表分析，该池塘生物一昼夜生产O2 mg/L，消耗O2 mg/L 。
[答案](1)黑瓶中生物呼吸消耗O2，而植物不能进行光合作用产生O2 6 (2)8 7
[解析](1)在不透光的黑瓶中，所有的生物都只进行呼吸作用(植物因无光也不进行光合作用)，溶解氧含量因呼吸消耗而降低。由于溶解氧的初始值为10 mg/L，24 h后溶氧量为4 mg/L，因此，黑瓶中所有生物呼吸消耗的O2量为6 mg/L·24 h。(2)通过分析表中数据可以发现，4 m以下这段水中黑白瓶内的含氧量相同，说明在这段水中不存在进行光合作用的生物。该池塘生物一昼夜产生的O2量指的是实际产生量。由此可知：白瓶中，1 m水深处产O2 4 mg/L，消耗1 mg/L，剩余3 mg/L；2 m水深处产O2 3 mg/L，消耗1 mg/L，剩余2 mg/L；3 m水深处产O2 1 mg/L，消耗1 mg/L，剩余0 mg/L。故综合来看1~3 m水深产O2 4+3+1=8(mg/L)，整个池塘中耗氧量为黑瓶中1 m~水底对应数值的和。
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1．呼吸熵(RQ)是指单位时间内进行细胞呼吸的生物释放CO2量与吸收O2量的比值。下图表示测定消毒过的萌发小麦种子呼吸熵的实验装置，下列说法不准确的是( )
A．KOH中放置筒状滤纸的目的是增大吸收CO2的面积
B．假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25 ℃时经10 min观察发现：甲装置中墨滴右移，乙装置中墨滴不动，说明10 min内小麦种子进行了无氧呼吸
C．为了校正还应设置一个对照装置，对照装置的大试管应放入等量死亡的小麦种子，其他条件不变
D．若在25℃时经10 min观察发现：甲装置中墨滴左移30 mm，乙装置中墨滴左移200 mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是0．85
[答案]C．[解析]KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是增大吸收二氧化碳的面积，A正确；在25℃时经10分钟观察发现：发现甲装置中墨滴右移，说明释放的二氧化碳量大于吸收的氧气量或只有无氧呼吸产生二氧化碳；乙装置中墨滴不动，说明不消耗氧气，因此10min内小麦种子中发生无氧呼吸过程，B正确；为校正装置甲中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置一个对照装置。对照装置的大试管和小烧杯中应分别放入相同数目死亡的小麦种子、等量的KOH溶液，其他条件不变，C错误；甲装置中墨滴左移30mm，说明氧气消耗量比二氧化碳产生量多30mm，乙装置中墨滴左移200mm，说明氧气消耗量为200。所以，二氧化碳为200-30=170mm，呼吸商为释放的二氧化碳体积÷消耗的氧气体积=170÷200=0.85，D正确。
2．研究人员利用图一装置研究植物叶片在不同光照强度下对密闭水浴箱内的CO2浓度变化速率的影响。实验过程中的叶片呼吸强度不变，其他条件适宜，A～E时间段光源逐渐向左移动，测得实验结果如图二曲线所示。下列叙述正确的是( )
A．植物叶片叶肉细胞的呼吸速率为M，提高水浴温度可使M增大
B．A时刻开始光照，在AB时间段内小室中CO2浓度逐渐减小
C．D时刻叶片光合作用消耗CO2的速率为2M，且此速率在DE时间段内逐渐减小
D．叶片光合作用在E时刻暂停，光照强度是F时刻叶片光合速率的限制因素
[答案]C．[解析]分析图二可知，黑暗时，细胞只进行呼吸作用，此时二氧化碳浓度的变化速率为M，所以叶片的呼吸速率为M，题中温度适宜，提高水浴温度可使M降低，A错误；AB时间段，由于光照逐渐增强(光源逐渐向左移动)，光合作用逐渐增强、光合作用消耗的CO2逐渐增多，而呼吸速率不变，但AB段光合速率小于呼吸速率，会释放出CO2，小室中CO2浓度逐渐增加，B错误；D点时叶片的实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，为2M，DE时间段内净光合速率逐渐降低，呼吸速率不变，则总光合速率逐渐降低，C正确；E点时，二氧化碳浓度的变化速率为0，说明光合速率等于呼吸速率，叶片进行光合作用，D错误。
3．测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图甲所示。下列分析正确的是( )
A．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
B．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃相等
C．如果该植物原重Xkg，置于暗处4h后重(X-1)kg，然后光照4h后重(X+2)kg，则总光合速率为3/4kg•h-1
D．若将乙装置中NaHCO3溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得B曲线
[答案]B．[解析]在光照时间相同的情况下，在25℃时，CO2吸收量最大，即光合作用净合成量最大，积累的有机物最多，A错误；在光照时间相同的情况下，30℃时光合作用的总量为3.50(净合成量)+3.00(呼吸消耗量)=6.50mg/h，35℃时光合作用的总量为3.00(净合成量)+3.50(呼吸消耗量)=6.50mg/h，二者相同，B正确；该植物原重Xkg，置于暗处4h后重(X-1)kg，则呼吸速率为 [X−(X−1)]/4=1/4 kg•h-1，然后光照4h后重(X+2)kg，则净光合速率为 [(X+2)−(X−1)]/4=3/4 kg•h-1，则总光合速率为呼吸速率+净光合速率=1/4 kg•h-1+3/4 kg•h-1=1kg•h-1，C错误；将乙装置中NaHCO3溶液换成氢氧化钠溶液，则在黑暗条件下可测得B曲线，D错误。
4．在0.03%的CO2浓度和适宜的恒定温度条件下，测定植物甲/乙在不同光照条件下的光
D．d点后，限制植物乙光合速率增大的主要环境因素是CO2浓度
[答案]C．[解析]光照强度为lklx时，为植物甲的光补偿点，此时植物甲的光合作用强度等于呼吸作用强度，因此光照强度小于1klx时，植物甲就开始进行光合作用，A正确；当光照强度为5klx时，两种植物的净光合作用量相等，但植物甲呼吸作用强度大于植物乙，因此此时植物甲光合速率大于植物乙，B正确；c点时植物甲已经达到光饱和点，此时的限制因素主要是二氧化碳浓度，因此突然停止CO2的供应，二氧化碳固定受阻，C5消耗量减少，短时间内C5含量会增加，C错误；d点时植物乙达到光饱和点，因此光照强度不再是限制因素，根据题意图示曲线是在CO2浓度为0.03%和适宜的恒定温度条件下测定的，因此温度不是限制因素，综上分析可知，此时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓度，D正确。
5．如图一表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收速率和CO2生成速率的变化，图二为测定该器官呼吸方式的装置：
请据图回答问题。
(1)当O2浓度达到对应于曲线上的________点的值时，该器官不再进行无氧呼吸。若呼吸底物均为葡萄糖，则此O2浓度下图二装置甲中的红色液滴________(填“不动/左移/右移”)，装置乙中的红色液滴________(填“不动/左移/右移”)。
(2)若图中的AB与BC段等长，则此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比________(填“一样多”或“更多”或“更少”)，而此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的________。
(3)长途运输新鲜蔬菜，常向密封的塑料袋中充入氮气，并将氧气浓度调到R点对应的浓度，试分析调节到该氧浓度的理由：________。
[答案]P 左移 不动 一样多 1/3 总呼吸强度最弱(消耗有机物最少)
[解析](1)图一中的当氧气浓度达到P点时，二氧化碳的生成速率等于氧气的吸收速率，说明只有有氧呼吸。若呼吸底物均为葡萄糖，则此O2浓度下图二装置甲中二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收，导致红色液滴左移；装置乙中清水不能吸收二氧化碳和氧气，结果红色液滴不动；
(2)BC为有氧呼吸过程氧气的吸收量，即有氧呼吸过程二氧化碳的释放量，AB表示无氧呼吸产生的二氧化碳的量，AB=BC说明无氧呼吸产生的二氧化碳与有氧呼吸产生的二氧化碳量相等；由于消耗等量葡萄糖有氧呼吸产生的二氧化碳与无氧呼吸产生的二氧化碳之比是3：1，那么产生等量的二氧化碳，有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比是1：3；
(3)分析题图曲线可知，R点细胞总呼吸较低，该点有氧呼吸强度较低，同时又抑制了无氧呼吸，细胞呼吸消耗的有机物最少，该点是有利于蔬菜的运输的最佳氧气浓度点。
6．图1表示萌发小麦种子中发生的相关生理过程，A～E表示物质，①～④表示过程。图2表示测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸商的实验装置。请分析回答:
(1)图1中物质C表示____________，物质E表示____________，产生ATP最多的是[ ]所示的过程。
(2)图2乙装置中的KOH的作用是____________，乙装置中墨滴的移动距离代表____________。假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25℃下经10min观察墨滴的移动情况，如发现甲装置中墨滴不动，乙装置中墨滴左移，则10min内小麦种子中发生图1中的____________(填序号)过程；如发现甲装置中墨滴右移，乙装置墨滴不动，则10min内小麦种子中发生图1中的____________(填序号)过程。
(3)实际上小麦种子的呼吸底物除了糖类外，还有油脂等，在25℃下10min内，如果甲装置中墨滴左移15mm，乙装置中墨滴左移100mm，则萌发小麦种子的呼吸商是_______(呼吸商指单位时间内进行呼吸作用释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值)。
(4)为校正装置甲中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置一个对照装置。对照装置的大试管和小烧杯中应分别放入____________、____________。
[答案] (1)还原性氢 酒精 ③ (2)吸收CO2 种子萌发过程中消耗氧气的量 ①③④ ①② (3)0.85 (4)等量的煮沸杀死的小麦种子 清水
[解析](1)通过分析可知，图1中物质C表示还原性氢；物质E表示酒精，产生ATP最多的是有氧呼吸第三阶段，即③ 所示的过程。(2)图2装置中的KOH的作用是吸收CO2，乙装置中墨滴的移动距离代表种子萌发过程中消耗氧气的量。甲装置中放置的是清水，不吸收二氧化碳，若墨滴不动，说明产生的二氧化碳量正好与消耗的氧气量相等，乙装置中放置的是氢氧化钠，能吸收二氧化碳，若墨滴左移，说明细胞呼吸消耗了氧气，结合甲和乙可知种子只进行有氧呼吸(图1中的①③④)。若甲装置中墨滴右移，说明产生的二氧化碳量大于消耗的氧气量，乙装置中墨滴不动，说明没有消耗氧气，结合甲和乙说明细胞进行的是无氧呼吸(图1中的①②)。(3)实际上小麦种子的呼吸底物除了糖类外，还有脂肪等，在25℃下10min内，如果甲装置中墨滴左移15mm，说明氧气消耗量比二氧化碳产生量多15，乙装置中墨滴左移100mm，说明氧气消耗量为100，所以，二氧化碳为85，呼吸商为释放二氧化碳体积消耗氧气体积=85/100=0.85。(4)为校正装置甲中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置一个对照装置。对照装置的大试管中应放入等量的煮沸杀死的小麦种子，小烧杯中应放入清水。
7．太阳能进入植物细胞并为细胞所利用，一般都要经过图甲所示结构中发生复杂化学反应。图乙是一种盆栽植物在自然光照(甲组)和给予一定程度的遮光(乙组)的条件下，培养一段时间后测定的曲线图，请据图回答下列问题：
(1)图甲中数字表示气体交换过程。在白天，当植物叶肉细胞内光合作用强度小于呼吸作用强度时，图中可同时发生的过程有_________________(用图中序号表示)；当仅有过程⑤⑥发生时，说明该细胞___________________，其中[H]和O2在___________(场所)结合生成水。此处的 [H]与叶绿体内的[H]_________(填“是”或“不是”)同一种物质。
(2)图乙中的实验组是______组，若已知自然光照下的甲组植物细胞呼吸释放的CO2量与消耗的O2量之比是0.8，在适宜条件下，测得细胞吸收O2的速率为20mL/h，则细胞释放CO2的速率是______mL/h。
(3)下表为在适宜温度条件下，逐渐增加光照强度，测定阳生植物与阴生植物叶片的O2释放速率。
据表可推测，阳生植物为_______，当光照强度为100微摩尔光子/m2．s时，A、B植物O2产生速率的大小关系为_____(填A>B，A[答案](1)③④⑤⑥ 没有光合作用，只有呼吸作用 线粒体内膜上 (2)不是 乙 16 (3)A A>B 当光照强度为100μml光子/(m2·s)，A植物的O2释放速率(净光合速率)与B植物的O2释放速率相等，但A植物的呼吸速率明显大于B植物，因此A植物的O2产生速率(真光合速率)大于B植物的O2产生速率(真光合速率)
[解析](1)根据上述分析过程可知，当植物叶肉细胞内光合作用强度小于呼吸作用强度时，呼吸作用产生的CO2量除满足叶绿体光合作用外，将剩余的CO2释放到外界环境中，而叶绿体产生的O2不足以满足线粒体的需求而从外界环境中吸收相应的O2，所以，图甲中可同时发生的过程有③④⑤⑥；当仅有过程⑤⑥发生时，说明该细胞没有光合作用仅发生细胞呼吸过程，根据有氧呼吸第三阶段的物质变化[H]与O2结合发生在线粒体内膜上。此处的[H]为NADH，而叶绿体内光反应产生的[H]为NADPH，所以二者不是同一物质。
(2)由题意知，甲组是自然光照，为对照组，乙组给予一定的遮光，乙组为实验组。根据该植物细胞呼吸放出的CO2量与消耗的O2量之比为0.8，若测得该细胞吸收的O2为20ml/h，则细胞释放的CO2为0.8×20=16mL/h。
(3)由表中数据可知，A植物的光补偿点(光合速率等呼吸速率即净光合速率=0)在50～100μml光子/(m2·s)之间，而B植物的光补偿点在10～25μml光子/(m2·s)之间，即A植物的光补偿点大于B植物的光补偿点，由此可判断A植物为阳生植物。另外，A植物的光饱和点大于B植物的光饱和点也可作此判断；植物O2产生速率为真光合速率，真光合速率=净光合速率+呼吸速率，由表中数据可知，A植物的呼吸速率(光照强度=0)大于B植物的呼吸速率，当光照强度为100μml光子/(m2·s)时，A植物的O2释放速率(净光合速率)与B植物的O2释放速率相等，但A植物的呼吸速率明显大于B植物，因此A植物的O2产生速率(真光合速率)大于B植物的O2产生速率(真光合速率)。
8．如图l为番茄叶肉细胞内物质代谢过程示意图， ①～⑥代表相关过程。图 2 是某科研小组利用密闭的透明玻璃小室探究番茄植株光合作用速率的装置。 请回答下列问题：
(1)图 1 过程①～⑥中， 能产生 ATP 的过程有_____________，其中③进行的场所是_____________， 表示光合作用的暗反应阶段的是 _____________(填序号)。
(2)将图 2 所示的装置放在自然环境下， 测定夏季一昼夜(零点开始) 小室内植物氧气释放速率的变化，得到如图 3 所示曲线。 观察装置中液滴的位置， c 点时刻的液滴位于起始位置的_________侧， 液滴移到最右点是在一天中的_____________点， e 点出现的低谷的原因是_________，从 d 点→e 点的过程中，叶肉细胞的叶绿体中 C3含量_____________。
(3)如果要测定该植物真正光合作用的速率， 应加一组实验， 设置与图 2 相同的装置，将该装置放于_________条件下， 测得该植物的________速率，其他条件均不变。
(4)在实验过程中，给该植物浇灌 H218O，发现叶肉细胞中出现了(CH18O)。 分析其最可能的转化途径是H 18O 参与有氧呼吸， 生成_________， 该产物再参与光合作用的________________过程生成有机物(CH18O)。
[答案](1)②③⑤⑥ 线粒体基质 ④① (2)左 18(g) 气孔关闭，CO2供应不足 减少 (2)遮光(黑暗) 呼吸 (4)二氧化碳(C18O2) 暗反应(碳反应或CO2的固定)
[解析](1)有氧呼吸的三个阶段都可以产生ATP，光合作用的光反应阶段也可以产生ATP，据图分析可知，②③⑤⑥可以产生ATP，不能产生的ATP的过程为④；③是有氧呼吸第二阶段，发生场所是线粒体基质；图中④是光合作用暗反应阶段二氧化碳的固定过程，①是光合作用三碳化合物还原过程，两者均属于暗反应过程。
(2)由曲线可知，c点的光合强度与呼吸强度相等，在此点之前，光合强度小于呼吸强度，小室内氧气浓度降低，液滴左移，故 c 点时刻的液滴位于起始位置的左侧；c点以后，光合作用大于呼吸作用，液滴逐渐向右移动，在18时(g点)移至最右点；e点表示中午作物出现午休现象，气温过高导致气孔关闭，CO2供应不足；从 d 点→e 点的过程中，叶肉细胞的叶绿体中光反应产生的ATP和NADPH不断增多，但气孔关闭，二氧化碳固定减弱，导致C3 的消耗速率加快，而来源速率减弱，含量不断减少。
(3)该装置测定的是该植物的净光合速率，如果要测定该植物真正光合作用的速率，应加一组与图2相同的装置，将该装置遮光处理， 测得该植物的呼吸速率，其他条件均不变。
(4)在实验过程中，给该植物浇灌H218O，H218O参与有氧呼吸第二阶段生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应过程(二氧化碳的固定)生成有机物(CH218O)。
光合作用
有氧呼吸
物质变化
无机物eq \(――→,\s\up15(合成))有机物
有机物eq \(――→,\s\up15(分解))无机物
能量变化
光能―→稳定的化学能(储能)
稳定的化学能―→ATP中活跃的化学能、热能(放能)
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
叶绿体
活细胞(主要在线粒体)
条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
项目
来源
去路
[H]
光合作用
光反应中水的光解
作为还原剂用于暗反应阶段中C3的还原
有氧呼吸
第一、二阶段产生
用于第三阶段还原O2产生H2O，同时释放出大量的能量
ATP
光合作用
光反应阶段合成ATP，所需能量来自色素吸收的太阳能
用于暗反应阶段C3的还原
有氧呼吸
第一、二、三阶段均能产生，第三阶段产生的能量最多。能量来自有机物的氧化分解
作为能量“通货”，用于各项生命活动
现象
结论
甲装置
乙装置
液滴左移
液滴不动
只进行有氧呼吸
液滴不动
液滴右移
只进行无氧呼吸
液滴左移
液滴右移
既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
实验30分钟后红墨水滴移动情况
测定植物呼
吸作用强度
甲装置
(填“左”或“右”)移1.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
测定植物净光
合作用强度
甲装置
(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
光照强度(klx)
0
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量(mg/L)
4
10
16
24
30
30
黑瓶溶氧量(mg/L)
4
4
4
4
4
4
水深
1 m
2 m
3 m
4 m
水底
瓶中O2的变化
(mg/L·24 h)
白瓶
+3
+2
0
-1
-3
黑瓶
-1
-1
-1
-1
-3
合速率，结果如图所示。下列分析错误的是( )
A．光照强度小于1klx时，植物甲就开始进行光合作用
B．当光照强度为5klx时，植物甲光合速率大于植物乙
C．若c点时突然停止CO2供应，短时间内植物甲叶绿体中的C5含量会减少
光照强度(μml光子/(m2·s))
0
10
25
50
100
250
500
600
氧气的释放速率
(μml O2 /(m2·s))
A
－16
－10
－5
－1
5
15
30
30
B
－4
－0.5
1.5
3
5
12
12
10