2020年高考生物一轮复习讲义：必修1 第三单元 第11讲 光合作用和细胞呼吸的关系及影响因素

第11讲　光合作用和细胞呼吸的关系及影响因素
[考纲明细]　1.影响光合速率的环境因素(Ⅱ)　2.光合作用与细胞呼吸的综合应用

知识自主梳理
一、光合作用的影响因素及应用
1．光
(1)光照时间：光照时间延长可以提高光能利用率。方法主要是轮作(一年两茬或三茬)。
(2)光质
①原理
a．叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
b．叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。
c．单色光中，蓝紫光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。
②应用
a．大棚薄膜的选择：无色透明大棚能透过日光中各色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。
b．补充单色光的选择：蓝紫光。
(3)光照强度
①原理
光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
②植物三率间关系
a．呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。
b．净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
c．真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
③曲线模型及分析
a．描述：在一定范围内随光照强度的增加，光合作用速率加快，光照强度增强到一定程度后光合作用速率就不再增加(限制因素：酶、光合色素和CO2浓度等)。

O点：只进行呼吸作用，不进行光合作用。
OA段：光合作用速率小于呼吸作用速率。
A点：光合作用速率等于呼吸作用速率。
AC段：光合作用速率大于呼吸作用速率且随光照强度的增强而增大。
C点：光合作用速率达到最大。
b．光补偿点：光合作用固定的CO2量等于呼吸作用放出的CO2量时的光照强度。
光饱和点：达到最大光合速率时的最低光照强度。
④应用：间作套种农作物和林带树种的合理搭配可以提高光能利用率；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。


[深入思考]
若研究对象不是植物组织(绿色叶肉细胞)而是整株植物出现左面曲线图时，叶肉细胞内的气体交换在A点有何变化？
提示　植物能进行光合作用的只有绿色组织器官，而所有细胞都要进行呼吸作用。因此A点是植株的光补偿点，但叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，即吸收CO2释放O2。



(4)同一植株中气体在不同状况下代谢特点及代谢强度的规律
①黑暗状况时，植物只进行细胞呼吸，此时植物从外界吸收O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外(如图所示)。

②有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸强度。

a．若细胞呼吸的速率大于光合速率，线粒体不仅吸收光合作用产生的O2，还需从外界环境中摄取O2，细胞呼吸释放的CO2被叶绿体吸收，多余的被排出。(如图1)
b．若细胞呼吸速率等于光合速率，植物与外界不进行气体交换，即细胞呼吸产生的CO2正好被光合作用暗反应吸收，光合作用产生的O2正好被细胞呼吸第三阶段所利用。(如图2)
c．较强光照时，植物光合速率大于细胞呼吸速率，释放的O2除部分用于细胞呼吸外，还有部分被释放出去。(如图3)
2．CO2浓度：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。

(1)描述：在一定范围内随CO2浓度的增大，光合速率逐渐增加，当CO2浓度达到一定值时，再增大CO2浓度，光合作用速率将不再增加。图乙中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
(2)CO2饱和点和补偿点
①CO2饱和点：光合速率达到最大值时环境中CO2浓度称CO2饱和点(B点和B′点)。
②CO2补偿点：植物光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点(A点)。
(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行、通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。



[特别提醒]
1．阳生植物的光补偿点和光饱和点都比阴生植物高。
2．植物进行光合作用的同时还进行呼吸作用。

[特别提醒]

注：1、2、3、4、5、6所指过程不可能在一个细胞中同时发生。
(1)只发生呼吸作用：1和2。
(2)呼吸作用＝光合作用：3和4。
(3)光合作用＞呼吸作用：3、4、5、6。

[深入思考]
大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。
提示　有机肥在被微生物分解的时候会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，促进光合作用。


3．温度：温度对光合作用的影响是通过影响与光合作用有关的酶的活性来实现的。

(1)描述：在一定范围内，随温度的升高，酶的活性增强，光合作用速率提高。超过最适温度，随温度的升高，光合作用速率下降。
(2)应用
温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。
4．水：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外，水还能影响气孔的开闭，从而间接影响CO2进入植物体，所以水对光合作用有较大的影响。
应用：生产上为保证植物光合作用的正常进行，常采用预防干旱(如雨后中耕松土，其目的之一就是减少土壤中水的散失；地膜覆盖，一方面是为了保温，另一方面是为了保水)和及时灌溉等措施。
5．矿质元素：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。
例如：

N：是蛋白质、叶绿素的组成元素。
P：是细胞膜及ATP的组成元素。
Mg：是叶绿素的组成元素。
应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。
6．多因子变量对光合速率影响分析
(1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示：

(2)曲线分析：P点前，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因素，随该因素的不断加强，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限制光合速率的因素，要想继续提高光合速率，可适当提高图示中的其他因素的强度。
PQ间的主要因素有两个：一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。
(3)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。


[易错判断]
1．温度既影响光反应又影响暗反应，且对二者作用效果相同。(×)
2．净光合作用强度最高时的温度，不一定是光合酶的最适温度。(√)


[深入思考]
北方夏季中午，光照强度很强，但植物的光合作用强度明显减弱的原因？
提示　北方夏季中午，温度很高，蒸腾作用很强，失水过多，导致大量气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用强度明显减弱。



二、光合作用与细胞呼吸的关系
光合作用与呼吸作用的区别与联系





[易错判断]
1．线粒体与叶绿体的内膜均参与代谢过程。(×)
2．线粒体、叶绿体中都含有少量DNA、RNA。(√)
3．线粒体、叶绿体中都含有葡萄糖。(×)
4．线粒体、叶绿体都能产生ATP，且均可用于各项生命活动。(×)
[深入思考]
提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，能否独立完成有氧呼吸和光合作用过程？
提示　叶绿体可以独立完成光合作用过程，而有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，线粒体内只能进行有氧呼吸的第二和第三阶段，故提取完整的线粒体，不能独立完成有氧呼吸过程。
[特别提醒]
1．光合作用中产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)简化的表示方式，而细胞呼吸中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)简化的表示方式，二者不是一种物质，尽管书写形式相同。
2．还原氢的书写形式一定不能写成H、H＋或H2，只能写成[H]、NADH或NADPH。

考点题型突破
考点　　光合作用与呼吸作用的关系
题型 光合作用与呼吸作用过程判断
1．(2018·天津和平一模)下图所示为甘蔗叶肉细胞内的系列反应过程，下列有关说法正确的是(　　)

A．过程①产生[H]，过程②消耗[H]，过程③既产生也消耗[H]
B．过程②只发生在叶绿体基质中，过程③只发生在线粒体基质中
C．过程①消耗CO2、释放O2，过程③消耗O2、释放CO2
D．若叶肉细胞内过程②的速率大于过程③的速率，则甘蔗的干重必然增加
答案　A
解析　过程①②③④分别为光反应、暗反应、细胞呼吸和ATP的水解，[H]产生于光反应，用于暗反应，细胞呼吸中，既可产生[H]也可消耗[H]，A正确；暗反应只发生在叶绿体基质中，细胞呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，B错误；光反应阶段不消耗CO2，C错误；叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率，但甘蔗植株中非叶肉细胞部分的呼吸作用速率有可能大于叶肉细胞的净光合作用速率，甘蔗干重未必增加，D错误。

题后归纳
光合作用与细胞呼吸中[H]和ATP的来源、去路




[1－1]　下图为高等植物细胞内发生的部分物质转化过程示意图。下列有关分析不正确的是(　　)

A．发生在生物膜上的过程有③④
B．人体细胞中也可发生的过程有②④
C．②过程形成的ATP可用于③过程
D．在光照充足等适宜条件下，①消耗的CO2多于②产生的CO2
答案　C
解析　分析图解，①表示暗反应，②表示有氧呼吸的第一、二阶段，③表示光反应，④表示有氧呼吸的第三阶段。光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上，有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上，A正确；人体细胞不能进行光合作用，但是能够进行细胞呼吸，因此可发生的过程有②④，B正确；③过程水的光解不需要ATP，②过程形成的ATP可用于各项生命活动，C错误；在光照充足等适宜条件下，光合作用①消耗的CO2多于呼吸作用产生的CO2，D正确。
[1－2]　(2018·江苏高考)下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指[H])，请回答下列问题：

(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为__________________，其中大多数高等植物的________需在光照条件下合成。
(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内，在________(填场所)组装。
(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入乙，继而在乙的________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的________(填场所)转移到ATP中。
(4)乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括________(填序号)。
①C3的还原　②内外物质运输　③H2O裂解释放O2
④酶的合成
答案　(1)叶绿素、类胡萝卜素　叶绿素　(2)类囊体膜上　基质中　(3)丙酮酸　基质中　内膜上　(4)①②④
解析　(1)甲为叶绿体，甲中能将光能转化为化学能的色素有叶绿素和类胡萝卜素，其中大多数高等植物叶绿素的合成需要光。
(2)参与光反应中心的蛋白分布于叶绿体的类囊体膜上，参与催化CO2固定的酶分布于叶绿体的基质中。
(3)由甲(叶绿体)输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为丙酮酸后进入乙(线粒体)，在线粒体的基质中被彻底分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，其中的能量最终可在乙(线粒体)的内膜上经有氧呼吸的第三阶段转移到ATP中。
(4)由图知，乙(线粒体)产生的ATP可被甲(叶绿体)内的耗能过程利用，C3的还原、内外物质的主动运输及胞吞和胞吐、酶的合成均消耗ATP，H2O裂解释放O2的过程属于光反应，可以合成ATP。
考点　　光合作用的影响因素及应用
题型一 单一因素对光合作用影响的分析和探究
1．(光照强度的影响)(2017·天津高考)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是(　　)

A．光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型
B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型
C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度
D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度
答案　D
解析　突变型水稻叶片叶绿素含量低于野生型，光照强度低于P时，对光照的吸收能力低于野生型，则光反应强度低于野生型，A正确；突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型，光照强度高于P时，突变型的CO2吸收速率大于野生型，则暗反应强度高于野生型，B正确；光照强度低于P时，由于突变型的光合速率随光照强度增大而增大，则限制其光合速率的因素主要是光照强度，C正确；光照强度高于P时，突变型水稻的光合速率随着光照强度增大而增大，故此时限制突变型水稻光合速率的主要环境因素是光照强度，D错误。
2．(CO2浓度的影响)(2018·太原期中)如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。下列分析正确的是(　　)

A．CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用
B．适当增加光照强度，a点将左移
C．CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等
D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
答案　B
解析　a点时表明甲植物的净光合速率为0，此时光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误；a点时，CO2浓度一定，此时适当增加光照强度可提高光合作用强度，因此a点将左移，B正确；CO2浓度为b时，甲、乙两植物的净光合作用强度相等，由于不知道两植物的呼吸作用强度，因此不能比较总光合作用强度，C错误；由两条曲线的平台期可以看出，当CO2浓度达到一定值以后，光合作用强度就达到了饱和点，D错误。
3．(水分的影响)(原创)如图是某植物在水分胁迫(缺水，T5)和正常生长(T1)时，光合速率的日变化规律。回答下列问题：

(1)由上图可知，从6：30～17：30净光合速率______________，说明______________________________，导致植物体内有机物量的积累。
(2)由上述结果可知，______________可以影响光合作用速率，水分胁迫引起光合速率降低的原因是_____________________________________。
(3)正常生长情况下，该植物在12：30左右出现净光合速率明显降低的现象，原因是________________________________________________。可以通过改变__________________(环境条件)或者提高__________________(从暗反应过程的角度分析植物自身特性)以避免上述现象。
答案　(1)均大于0　光合作用强度(速率)大于呼吸作用强度(速率)
(2)水分、光照强度、温度　干旱初期光合速率下降主要原因是水分缺失可能引起气孔关闭，暗反应速率降低，光合速率降低
(3)温度过高，蒸腾作用失水过多，气孔关闭，CO2吸收不足　水分供应　CO2与C5结合的酶的活性
解析　(1)由图可知，从6：30～17：30净光合速率均大于0，说明光合作用强度(速率)大于呼吸作用强度(速率)导致植物体内有机物量的积累。
(2)略。
(3)正常生长情况下，该植物在12：30左右温度过高，蒸腾作用失水过多，气孔关闭，CO2吸收不足，从而导致净光合速率明显降低。可以通过增加水分供应或者提高CO2与C5结合的酶的活性以避免上述现象。
知识拓展
关于环境因素影响光合速率的三点说明
(1)温度改变对光合作用的影响：当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。
(2)CO2浓度对光合作用的影响：CO2浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用。
(3)光对光合作用的影响：光照不但影响光反应，而且光是叶绿素合成的必要条件，因此植物在暗处呈黄色。

题型二 多因素对光合速率影响的分析
4．在下列曲线图中，有M、N、O、P、Q五个点，对它们含义的叙述中正确的是(　　)

①M点时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，且光合作用强度弱于呼吸作用强度　②N点时，植物体只进行呼吸作用；O点时，植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度　③Q点时，光照强度不再是限制光合速率的因子，CO2浓度是限制光合速率的主要因素　④P点前，限制光合速率的主要因素是光照强度
A．①② B．①③
C．③④ D．②④
答案　C
解析　M点时，光照强度为0，植物叶肉细胞只进行呼吸作用，①错误；N点净光合速率为0，说明光合作用强度和呼吸强度相等，O点在M点与N点之间，所以植物体的光合作用强度小于呼吸作用强度，②错误；Q点时，随着光照强度的增加，光合速率不再改变，光照强度不再是影响光合速率的主要因素，而CO2浓度增加，光合速率增大，说明此时CO2浓度是限制光合速率的主要因素，③正确；P点前，随光照强度增大，光合速率也增大，影响光合速率的主要因素是光照强度，④正确。
5．电场会对植物的生长发育产生一种“无形”的影响。在温室中同时增补电场和增施CO2，蔬菜产量可提高70%左右，这就是著名的“电场产量倍增效应”。科学家根据电场强度与CO2浓度对黄瓜幼苗光合作用强度影响的实验，绘制如下曲线。据图回答下列问题：

(1)第1组实验的作用是________________。在饱和光照强度下，该实验的自变量是________________________________。
(2)第1组实验和第2组实验的曲线比较，说明___________________。
(3)根据实验曲线可知，在相同光照强度下，为了最大限度地增加作物产量，可以采取的措施是__________________________。
答案　(1)对照　电场强度和CO2浓度　(2)强电场可以提高植物的光合作用强度　(3)增补电场和增施CO2
解析　(1)第1组实验的条件为大气电场和大气CO2浓度，属于对照组，起对照作用。饱和光照强度下，实验的自变量是电场强度和CO2浓度。
(2)第1组和第2组对比，二者的自变量为电场强度，第2组的净光合作用强度大于第1组，而二者的细胞呼吸强度相等，因此说明强电场可以提高植物的光合作用强度。
(3)分析曲线可知，同一光照强度下净光合作用强度最大的是第4组，因此为了最大限度地增加作物产量，可增加电场强度和提高CO2浓度。
技法提升
解答光合作用相关曲线的基本步骤
明标
即明确横坐标和纵坐标所表示的含义
找点
即找出曲线中的起点、止点、顶点、交点和转折点等关键点。
如光照强度(或CO2浓度)对光合作用强度影响的曲线中，在光照强度为0时，曲线在纵坐标上对应的点表示细胞呼吸所释放的CO2量或消耗的O2量；曲线在横坐标上的交点为光补偿点(或CO2补偿点)，即表示光合作用强度与细胞呼吸强度相同时的光照强度(或CO2浓度)
析线
即找出曲线上升、下降或波动等变化趋势，并找出变化的原因。如夏天一天中的光合作用曲线，往往会呈现“M”型变化，其“午休”效应出现的原因是缺水导致气孔关闭，使得CO2供应不足
找因
在受多种因素影响时，找出曲线的限制因素。方法是对纵坐标或横坐标画垂线、或者只看某一条曲线的变化，从而将多因素转变为单一因素，进而确定限制因素

考点　　光合速率与呼吸速率的关系
题型一 光合速率和呼吸速率的关系
1．(2018·全国卷Ⅰ)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。
答案　(1)甲　(2)甲　种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大　(3)乙　(4)CO2
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，因此种植密度过大时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。
技法提升
植物“三率”的判定
(1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。
(2)根据关键词判定


[1－1]　(2018·北京市丰台区高三二模)为了研究缺失叶黄素的植株(甲)和正常的植株(乙)光合作用速率的差异，某实验小组设计实验并测得相关数据如下表(温度和CO2浓度等条件均适宜)。下列有关说法正确的是(　　)

A．植株甲因缺少叶黄素而使得叶片呈现黄色，且呼吸速率降低
B．光照强度为3 klx时，植株甲光合作用所需CO2只来源于呼吸作用
C．光照强度为1 klx时，植株乙的光合速率大于其呼吸速率
D．光照强度为3 klx时，甲、乙两植株固定CO2速率的差为4 mg/(100 cm2·h)
答案　D
解析　据表格数据分析：甲的呼吸速率比乙低，但叶黄素是黄色，缺少叶黄素会使叶片呈现其他色素的颜色，一般为绿色，A错误；光照强度为3 klx时，植株甲光合速率达到最大值，光合作用所需CO2来自呼吸作用和外界环境吸收，B错误；植株乙的光合速率等于呼吸速率时的光照强度为3 klx，所以在光照强度为1 klx时，植株乙的呼吸速率大于其光合速率，C错误；光照强度为3 klx时，植株甲光合速率达到最大值，固定CO2量＝呼吸作用释放CO2量＋光合作用净吸收CO2量＝6＋12＝18 mg/(100 cm2·h)，光照强度为3 klx时，植株乙光合速率＝呼吸速率＝14 mg/(100 cm2·h)，即此光照强度下甲、乙两植株固定CO2速率的差为4 mg/(100 cm2·h)，D正确。
[1－2]　(2018·唐山二模)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图所示。则有关叙述错误的是(　　)

A．25 ℃时该植物积累有机物最快
B．在0～30 ℃范围内，温度对光合作用有关酶的影响相对于呼吸作用有关酶的影响更大
C．45 ℃时叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
D．春季大棚栽培该植物白天适当提高温度可提高产量
答案　C
解析　25 ℃时净光合速率最大，所以积累有机物最快，A正确；0～30 ℃范围内光合速率上升较快，所以温度对光合作用酶影响较大，B正确；春季气温较低，应适当在白天提高温度，增加光合速率，D正确；45 ℃时整个植物的光合速率等于呼吸速率，因为还存在非光合作用的细胞，所以叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C错误。
题型二 密闭环境中和开放环境植物光合速率与呼吸速率的曲线分析
2．将某种植物栽培于玻璃温室内，下图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变化情况，则下列相关说法不正确的是(　　)

A．图中曲线表示植物积累有机物的区段是bf
B．g点与a点相比，植物体内有机物含量更高
C．de段CO2浓度下降趋于平缓的原因主要是CO2供应不足
D．b、c、d三点的C3含量满足c＞b，c>d
答案　D
解析　分析题图，当测定的二氧化碳浓度下降时，表示光合速率大于呼吸速率，即植物积累有机物，因此图中曲线积累有机物的区段是bf段，A正确；g点CO2浓度低于a点，植物积累有机物，植物体内有机物含量升高，B正确；de段气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，CO2浓度下降趋于平缓，C正确；bc段光照逐渐增强，[H]和ATP增多，C3含量减少，即c＜b，cd段CO2供应减少，C3含量减少，即c>d，D错误。
3．如图表示的是一昼夜北方某作物植株CO2吸收量的变化。甲图为盛夏某一晴天，乙图是在春季的某一晴天。对两图的相关原因分析不正确的是(　　)

A．甲图中有机物积累最多的是G点，两图中B点植物干重均低于A点时的干重
B．植株有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可增加OA的绝对值
C．两图中DE时间段叶绿体中三碳化合物含量均大大减少
D．甲图中E点与G点相比，叶绿体中的ATP含量较多
答案　C
解析　G点光合作用强度与呼吸作用强度相等，以后呼吸作用强度大于光合作用强度，故有机物积累最多的是G点，两图中AB段只进行呼吸作用，故B点植物干重均低于A点时的干重，A正确；有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可提高呼吸强度，B正确；甲图DE时由于光照强，气温高，导致蒸腾作用强，水分散失多，气孔关闭，CO2供应不足，光合作用速率略有下降，三碳化合物来源减少，去路未变，含量减少，乙图是由于光照强度减弱，光反应减弱，导致光合速率下降，三碳化合物来源不变，去路减少，含量会升高，C错误；甲图中E点与G点相比，E点光合作用强度比G点强，叶绿体中的ATP含量较多，D正确。

题后归纳
1.相对密闭的环境中，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



2.夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图如下：

a点：凌晨3～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放量减少。
b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。
bc段：由于光照较弱，光合作用小于呼吸作用。
c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。
ce段：上午7时至下午6时左右，光合作用大于呼吸作用。
d点：温度过高，失水过多部分气孔关闭，出现“光合午休”现象。
e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。
ef段：光合作用小于呼吸作用，f点之后植物停止光合作用。
温馨提示：关于有机物情况：
积累有机物时间段：ce段；
制造有机物时间段：bf段；
消耗有机物时间段：Og段；
一天中有机物积累最多的时间点：e点；
一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN。

题型三 光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动
4．下面为几种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(　　)

A．图1中，若光照强度适当增强至最适状态，a点左移，b点右移
B．图2中，若CO2浓度适当增大至最适状态，a点右移，b点左移
C．图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多
D．图3中，限制b点光合作用的主要因素是光照强度和CO2浓度
答案　B
解析　由图示分析可知：图1中，a点表示CO2补偿点，b点表示CO2饱和点，当光照强度适当增强至最适状态，光合速率增大，b点右移，要使光合速率等于呼吸速率，a点左移，A正确；图2中，a点表示光补偿点，b点表示光饱和点，根据图1分析过程可知a点左移，b点右移，B错误；图3中，b点时，光照强度和CO2浓度均是光合作用的限制因素，a点和b点的光照强度相同，a点的CO2浓度高于b点的CO2浓度，故a点时叶绿体中C3含量比b点多，C、D正确。
5．科学家研究小麦20 ℃时光合作用强度与光照强度的关系，得到如图曲线。下列有关叙述错误的是(　　)

A．在25 ℃条件下研究时，cd段位置会上移，a点会下移
B．a点时叶肉细胞产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体
C．其他条件适宜，当植物缺Mg时，b点将向右移动
D．c点之后小麦光合作用强度不再增加，可能与叶绿体中酶的浓度有关
答案　B
解析　当温度升高为25 ℃时，因为在适宜温度范围内，所以呼吸作用和光合作用强度都会增大，因此cd段会上移，a点会下移，A正确；a点时，光照强度为零，故小麦只通过呼吸作用产生ATP，进行的场所是细胞质基质和线粒体，其中线粒体是细胞器，B错误；Mg是植物合成叶绿素的必需元素，叶绿素在光合作用时可以吸收和传递光能，在其他条件适宜的情况下，当缺少Mg元素时，叶绿素的合成就会受阻，从而使光合作用的强度降低，由于呼吸作用的强度不受影响，所以要让光合作用和呼吸作用相等，就必须要增加光照强度以提高光合作用强度，因此b点右移，C正确；据图可知，c点是光饱和点，c点之后光合作用强度不再随光照强度增大而增大，此时影响的因素可能是色素含量、酶的浓度等，D正确。
技法提升
光合作用与呼吸作用中点移动问题
(1)呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(2)呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。
(4)在外界条件的影响下，通过分析光合速率和呼吸速率的变化，进而对曲线上某一点的纵、横坐标进行具体分析，确定横坐标左移或右移，纵坐标上移或下移，最后得到该点的移动方向。

题型四 植物是否生长的判断题
6．将某种植物放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响，实验以该植物叶绿体光合作用吸收的CO2总量与线粒体呼吸作用CO2的释放量为指标，实验结果如下表所示。下列对该植物数据表格分析正确的是(　　)

A．昼夜不停地光照，温度为20 ℃时该植物不能生长
B．昼夜不停地光照，温度为45 ℃时，最有利于有机物的积累
C．每天交替进行12 h光照12 h黑暗，温度均保持在45 ℃条件下，能正常生长
D．每天交替进行12 h光照12 h黑暗，温度均保持在35 ℃条件下，能正常生长
答案　D
解析　温度为20 ℃时，光照下叶绿体CO2吸收总量为1.00 mg/h，该值表示真光合速率，真正光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0，昼夜不停地光照，该植物能够正常生长，A错误；昼夜不停地光照，温度为35 ℃时有机物积累最多，B错误；每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，温度均保持在45 ℃时，该植物的有机物积累量为3.50×12－3.00×24＝－30(mg)0，植物生长。
②昼夜有机物积累量≤0，植物不生长，长时间小于0，植物将死亡。

微专题　　光合速率和呼吸速率的测定
一　装置图法测定光合速率与呼吸速率
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，能保证容器内CO2浓度的恒定。
(2)测定原理
①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。
②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真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(3)测定方法
①将植物置于黑暗中(甲装置)一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物置于光下(乙装置)一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③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。


1．(2019·西安模拟)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，不可能出现的是(　　)

A．甲、乙装置水滴都左移
B．甲、乙装置水滴都右移
C．甲装置水滴不动，乙装置水滴左移
D．甲装置水滴右移，乙装置水滴左移
答案　B
解析　在黑暗条件下，甲乙装置都只进行呼吸作用，呼吸作用消耗氧气，而装置中二氧化碳量保持平衡，因此水滴都左移，A正确；如果甲、乙装置水滴都右移，说明装置中气体量会增多，青蛙呼吸作用不可能使气体量增多，B错误；甲装置中的绿色植物光合作用等于呼吸作用时水滴不动，乙装置水滴应向左移，C正确；甲装置中的绿色植物光合作用大于呼吸作用时装置中水滴向右移，乙装置水滴应向左移，D正确。
2．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。
(3)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　(1)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。
(2)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。
(3)若该装置测定细胞呼吸作用强度时，液滴的移动来自氧气的吸收量，液滴向左移动；若该装置测定植物的净光合作用强度时，液滴的移动来自氧气的释放量，液滴向右移动。
(4)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)。
技法提升
光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制
(1)增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物；
(2)减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水；
(3)除去容器中CO2——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)线粒体提取——细胞匀浆离心。

二　　“半叶法”测定光合作用有机物的产生量
将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表呼吸作用强度，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。


3．某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)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。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：

(1)MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6 h后______________＋____________________－呼吸作用有机物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，则M表示______________________________________。
(3)真光合速率的计算方法是_______________________________________。
(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)叶片初始质量　光合作用有机物的总产量　(2)B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量
(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)
(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率
解析　叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示6 h后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6 h有机物的总产量(B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算真光合速率，即M值除以时间再除以面积。
三　　黑白瓶法测定溶氧量的变化
通过净光合作用强度和呼吸作用强度推算总光合作用强度的试题是常见题型，掌握常见的“黑白瓶”问题的测定原理，是解答此类试题的关键。具体方法如下：
(1)“黑瓶”不透光，测定的是呼吸作用量(强度)；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量(强度)。总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋呼吸作用量(强度)。
(2)有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为呼吸作用量(强度)；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量(强度)；二者之和为总光合作用量(强度)。
(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。


4．(2018·福建泉州市联考)某生物科研小组，从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10 mg/L，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条件下，温度保持不变，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中错误的是(　　)
光照强度/klx
0(黑暗)
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量/(mg·L－1)
3
10
16
24
30
30
黑瓶溶氧量/(mg·L－1)
3
3
3
3
3
3
A．黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧
B．光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用
C．当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21 mg/(L·24 h)
D．当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合作用速率不会增加
答案　B
解析　黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，A正确；光照强度为a klx时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶氧量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗，B错误；当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋呼吸作用消耗量＝(24－10)＋7＝21[mg/(L·24 h)]，C正确；当光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加，即白瓶中植物的光合作用速率不会增加，D正确。
四　　叶圆片上浮法分析影响光合作用的因素
利用“真空渗入法”排除叶肉细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。


5．图甲为研究光合作用的实验装置，用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉底，然后将等量的叶圆片转至不同温度的NaHCO3(等浓度)溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿叶片上浮至液面所用的平均时间(图乙)，下列相关分析正确的是(　　)

A．在ab段，随着水温的增加，光合速率逐渐减小
B．上浮至液面的时间可反映表观光合速率的相对大小
C．通过图乙分析可以找到真正光合作用的最适温度
D．因为抽气后不含氧气，实验过程中叶片不能进行有氧呼吸
答案　B
解析　叶圆片上浮至液面所用时间的长短，说明氧气释放速率的大小，体现净光合速率的大小，B正确；在ab段，随温度增加，上浮所需时间变短，说明光合速率逐渐增大，A错误；温度不仅影响光合速率，也会影响呼吸速率，图乙只能体现净光合速率的大小，C错误；水中溶有氧气，叶片可以进行有氧呼吸，D错误。
五　　间隔光照法测定光合速率
光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照总时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下制造的有机物相对多。


6．(2015·全国卷Ⅰ)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是___________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
(2)A、B、C三组处理相比，随着____________的增加，使光下产生的________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
答案　(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　基质
(2)光照和黑暗交替频率　ATP和还原型辅酶Ⅱ
解析　(1)C组与D组相比，C组的光照总时间为D组的一半，而光合产物接近D组的光合产物，说明C组在单位光照时间内合成有机物的量高于D组，从而也说明光合作用的有些过程不需要光照，这些过程属于暗反应，发生在叶绿体基质中。
(2)A、B、C三组中光照与黑暗交替频率依次增加，而三组的光合产物也依次增加，说明随着光照与黑暗交替频率的增加，光反应产生的还原型辅酶Ⅱ和ATP能被充分利用与及时再生，从而产生更多的有机物。
六　　“梯度法”探究影响光合作用的因素
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。

7．利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列叙述正确的是(　　)

A．试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量
B．在光下，如果有气泡产生，可说明光合作用产生氧气
C．为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验
D．为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变化
答案　C
解析　试管中收集的气体量是光合作用的净产氧量，A错误；在光下有气泡产生不能确定是光合作用产生的氧气，B错误；探究光照强度对光合作用的影响时，距光源不同距离，应设置不同装置，观察气泡产生速率的变化，D错误。
题后归纳
(1)注意变量的控制手段。如光照强度的大小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，不同温度可用不同的恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液(NaHCO3缓冲液)调节。
(2)不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行对照实验，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”。

方向真题体验
1．(2018·江苏高考)右图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是(　　)

A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
答案　D
解析　由图中信息可知：当横坐标是光照强度，即该实验的自变量是光照强度时，温度是该实验的无关变量，所以曲线起点相同，即呼吸强度相同，当光照强度达到一定强度时，CO2浓度越高，净光合速率越大，当光照强度达到一定值即光饱和点时，净光合速率不变，D正确；若横坐标是温度，在一定温度范围内，净光合速率随温度升高而升高，超过某一最适温度，净光合速率随温度升高而下降，B错误；当横坐标是CO2浓度或光波长时，净光合速率与温度的关系不一定呈正相关，A、C错误。
2．(2017·北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如下图。据此，对该植物生理特性理解错误的是(　　)

A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B．净光合作用的最适温度约为25 ℃
C．在0～25 ℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D．适合该植物生长的温度范围是10～50 ℃
答案　D
解析　据图可知，总光合作用的最适温度约为30 ℃，呼吸作用的最适温度要高于50 ℃，净光合作用的最适温度约为25 ℃，A、B正确；在0～25 ℃范围内，随着温度升高，光合速率曲线的升高幅度要远大于呼吸速率，这说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大，C正确；净光合作用是指一定时间内光合作用合成量与呼吸作用消耗量的差值，也称为净积累量，只有净积累量为正值时，植物才能生长，在45～50 ℃范围内，呼吸速率比光合速率大，净积累量为负值，植物不能生长，D错误。
3．(2018·全国卷Ⅱ)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。
(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是________。
答案　(1)下层　A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片　(2)暗　(3)无水乙醇
解析　(1)由于上层叶片对阳光的遮挡，导致下层叶片接受的光照强度较弱，因此下层叶片净光合速率达到最大值时所需要的光照强度较上层叶片低，据此分析图示可推知：A叶片是树冠下层的叶片。
(2)光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，氧气产生于光反应阶段。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，说明光反应速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。
(3)绿叶中的叶绿素等光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取叶绿素。
4．(2018·全国卷Ⅲ)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)植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示，由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均__________。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是________________________________________________________。

(3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度____________(填“高”或“低”)。
答案　(1)类囊体薄膜　蓝紫光和红光
(2)增加　群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低
(3)低
解析　(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质是叶绿素和类胡萝卜素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体上的色素主要捕获红光和蓝紫光。
(2)由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均增加；当叶面积系数大于b时，由于群体光合速率不变，而群体呼吸速率仍在增加，导致群体净光合速率降低，干物质积累速率降低。
(3)光合作用吸收的CO2与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度为光补偿点，一般情况下，阴生植物光补偿点比阳生植物低。
5．(2017·江苏高考)科研人员对猕猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性进行了系列研究。图1为光合放氧测定装置示意图，图2为不同光照条件下果肉随时间变化的光合放氧曲线。请回答下列问题：

(1)取果肉薄片放入含乙醇的试管，并加入适量________，以防止叶绿素降解。长时间浸泡在乙醇中的果肉薄片会变成白色，原因是______________________________。
(2)图1中影响光合放氧速率的因素有____________________________。氧电极可以检测反应液中氧气的浓度，测定前应排除反应液中________的干扰。
(3)图1在反应室中加入NaHCO3的主要作用是________。若提高反应液中NaHCO3浓度，果肉放氧速率的变化是______________(填“增大”“减小”“增大后稳定”或“稳定后减小”)。
(4)图2中不同时间段曲线的斜率代表光合放氧的速率，对15～20 min曲线的斜率几乎不变的合理解释是________________________________；若在20 min后停止光照，则短时间内叶绿体中含量减少的物质有________(填序号：①C5　②ATP　③[H]　④C3)，可推测20～25 min曲线的斜率为________(填“正值”“负值”或“零”)。
答案　(1)CaCO3　光合色素溶解在乙醇中　(2)光照、温度、CO2(NaHCO3)浓度　溶解氧　(3)提供CO2　增大后稳定　(4)光合产氧量与呼吸耗氧量相等　①②③　负值
解析　(1)在叶绿体中色素的提取实验中，加入CaCO3能防止叶绿素被破坏。叶绿体中的色素不溶于水，但能溶解在有机溶剂无水乙醇中，故长时间浸泡在乙醇中的果肉薄片会变成白色。
(2)图1为光合放氧测定装置，影响光合放氧速率的因素与影响光合作用的因素如光照强度、温度和CO2浓度等都有关。通过检测反应液中氧气浓度的大小来说明光合作用的强弱，需首先排除反应液中本身溶解氧的干扰。
(3)NaHCO3能为光合作用过程提供CO2。若适当提高反应液中NaHCO3浓度，CO2增多，则果肉细胞的光合作用增强，放氧速率增大；若再继续提高NaHCO3浓度，受光照强度等限制，光合作用不再增强，放氧速率逐渐稳定，故果肉放氧速率的变化是增大后稳定。
(4)15～20 min曲线的斜率几乎不变，即反应液中O2浓度不变，是因为此时光合产氧量与呼吸耗氧量相等。若在20 min后突然停止光照，在CO2供应不变的情况下，光反应产生的[H]和ATP减少，导致C3还原过程减弱，但此时CO2的固定仍在进行，故短时间内C3含量上升，C5含量下降。光照停止后，随着光合作用逐渐减弱，氧气产生速率不断下降，20～25 min光合作用产氧量小于呼吸作用耗氧量，曲线的斜率为负值。
6．(2016·全国卷Ⅰ)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：

(1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是________。
(2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高____________(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。
(3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是_______________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)光照强度
(2)CO2浓度
(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的
解析　(1)在光饱和点(b点)之前，甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。
(2)光饱和点之后，光合作用的限制因子是温度、CO2浓度等。
(3)对比甲组、乙组曲线可知，在低光照下培养后乙组植物的光合能力比甲组的低，但其子代在甲组的条件下培养，光合能力与甲组相同，这说明低光照培养未能改变植物的遗传特性，乙组光合作用强度与甲组不同是由环境因素引起的，而不是遗传物质改变造成的。
7．(2016·全国卷Ⅱ)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见表。

注：遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm 的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由____________________引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是____________________________________________。
(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草__________________________________________________。
答案　(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用　不可靠的
(2)黄色　水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管　(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等
解析　(1)1号试管中没有放水草，是对照组，2～7号试管中有水草，若50 min后1号试管中溶液是浅绿色，2～7号试管发生了明显的颜色变化，这些变化是由不同光照强度下水草的呼吸作用和光合作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，说明环境能导致溶液中CO2浓度下降，则2至7号试管的实验结果是不可靠的。
(2)2号试管因遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗CO2，但能通过呼吸作用释放CO2，所以试管内CO2浓度最高，X代表的颜色应为黄色。
(3)5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草的光合作用强度等于呼吸作用强度。