2015届人教版生物高考二轮复习专题二 第2讲 光合作用与细胞呼吸(精品解析)

第2讲 光合作用与细胞呼吸

[考纲要求] 1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。3.细胞呼吸(Ⅱ)。

考点一 细胞呼吸

1．细胞呼吸的过程图解

2[错混诊断]

1．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同(2013·新课标Ⅱ，3D)( √ )

2．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(2010·课标全国，2B)( × )

3．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累(2010·课标全国，2C)( × )

4．人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供(2014·新课标Ⅱ，6C)( × )

5．无氧呼吸的终产物是丙酮酸(2010·课标全国，2A)( × )

6．葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞有氧时(2012·上海，25A)( × )

7．及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害(2012·福建，1B)( √ )

8．无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜(2009·浙江，4A)( × )

题组一 从细胞呼吸的过程与方式进行考查

1．人的肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种，快肌纤维几乎不含有线粒体，与短跑等剧烈运动有关；慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。下列叙述错误的是( )

A．消耗等摩尔葡萄糖，快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP多

B．两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、[H]和ATP

C．短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸，故产生酸痛感觉

D．慢跑时慢肌纤维产生的ATP主要来自于线粒体内膜

答案 A

解析 由题意可知，快肌纤维进行无氧呼吸，慢肌纤维进行有氧呼吸。慢跑时慢肌纤维产生的ATP主要来自于线粒体内膜。消耗等摩尔葡萄糖时，快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP要少。两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、[H]和ATP，短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸，故产生酸痛感觉。

2．不同种类的生物在不同的条件下，呼吸作用方式不同。若分解底物是葡萄糖，下列对呼吸作用方式的判断不正确的是( )

A．若只释放CO2，不消耗O2，则细胞只进行无氧呼吸

B．若CO2的释放量多于O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸

C．若CO2的释放量等于O2的吸收量，则细胞只进行有氧呼吸

D．若既不吸收O2也不释放CO2，则说明该细胞已经死亡

答案 D

解析 动物细胞或乳酸菌，无氧呼吸的产物为乳酸，此时细胞既不吸收O2，也不释放CO2，故D错误。

判断细胞呼吸类型的五大方法

(以葡萄糖为底物)

(1)产生CO2量＝消耗O2量→有氧呼吸。

(2)不消耗O2，产生CO2→无氧呼吸(酒精发酵)。

(3)释放CO2量>吸收O2量→同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(酒精发酵)。

(4)不吸收O2，不释放CO2→乳酸发酵或细胞已经死亡。

(5)有水生成一定是有氧呼吸，有二氧化碳生成一定不是乳酸发酵。

题组二 以曲线图形式考查细胞呼吸类型、过程及影响因素

3.现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的O2时，产生酒精和CO2的量如图所示，下列说法不正确的是(双选)( )

A．曲线a表示CO2量，曲线b表示酒精量

1B．O2浓度为c4

C．曲线a、b初始端的量相等，故不能确定此时酵母菌是否进行有氧呼吸

D．酵母菌无氧呼吸的产物可用溴麝香草酚蓝水溶液和酸性重铬酸钾溶液鉴定

答案 BC

解析 随O2浓度升高，酵母菌无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，所以酒精产生量减少，CO2产生量增加，故曲线a表示CO2量，曲线b表示酒精量。当O2浓度为c时，产生的酒精量约为7mol，所以酵母菌无氧呼吸产生的CO2量也约为7mol，CO2的总产生量约为14mol，说明有氧呼吸产生的CO2量也约为14－7＝7(mol)，再根据无氧呼吸和有氧呼吸的反应式可知，无氧

1717呼吸消耗的葡萄糖量为7×(mol)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量为7＝，因此无氧呼2266

吸消耗的葡萄糖量占葡萄糖总消耗量的3/4。曲线a、b的初始端CO2与酒精的生成量相等，此时酵母菌不进行有氧呼吸。溴麝香草酚蓝水溶液和酸性重铬酸钾溶液分别用于鉴定无氧呼吸的产物CO2和酒精。

4．(2014·海南，26)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：

(1)在12～24h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是______________，其产物是____________________。

(2)从第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是_____________

___________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)胚根长出后，萌发种子的__________呼吸速率明显升高。

答案 (1)无氧 细胞质基质 酒精和二氧化碳

(2)减少 种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降 (3)有氧

解析 (1)据图可知，在12～24h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳。(2)第12h到胚根长出期间，种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降。(3)胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明有氧呼吸的速率明显提高。

细胞呼吸的曲线识别技巧

(1)下降型曲线：呼吸反应速率逐渐减缓，一般受生成物含量的影响，随生成物的增多而减缓，如CO2浓度。

(2)上升型曲线：呼吸反应速率逐渐加快，一般受反应物含量的影响，随反应物的增多而加快，如O2含量。

题组三 探究外界因素对细胞呼吸速率的影响

5．为研究淹水时KNO3溶液浓度对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。下列说法正确的是(双选)( )

A．樱桃根细胞无氧呼吸生成CO2的场所是细胞质基质

B．图中A、B、C三点，在单位时间内与氧结合的还原氢最多的是C点

C．淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用

D．实验过程中可以改用CO2的产生量作为检测有氧呼吸速率的指标

答案 AC

解析 甜樱桃根细胞无氧呼吸生成CO2的场所是细胞质基质，

有氧呼吸的主要场所是线粒体，

A正确；图中A、B、C三点，在单位时间内与氧结合的还原氢最多的是A点，B错误；由图知KNO3浓度越高，有氧呼吸速率越强，说明淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用，C正确；植物有氧呼吸和无氧呼吸都可以产生CO2，所以实验过程中不可以改用CO2的产生量作为检测有氧呼吸速率的指标，D错误。

6．某同学用如图所示的装置，探究不同浓度2,4－D溶液对大豆种子细胞呼吸速率的影响，结果如表所示。

(1)在实验变量中，有色液滴移动的距离应为______变量。

(2)实验装置中NaOH溶液的作用是________________________，因而有色液滴移动的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)若某一阶段大豆种子依然存活，但不见液滴移动，此时大豆种子中产生ATP的场所是________________________________________________________________________。

(4)与D组相比，当2,4－D溶液浓度为10

________。

答案 (1)因 (2)吸收有氧呼吸释放出的CO2 有氧呼吸消耗O2后引起左侧瓶内气体体积减小，气压下降 (3)细胞质基质 (4)小

解析 (1)变量包括自变量、因变量和无关变量，自变量为实验过程中实验者设臵的变量，因变量是由于自变量的变化而引起变化的量，无关变量应为实验过程中除自变量和因变量之外的其他因素，题中2,4－D溶液的浓度应为自变量，有色液滴的移动距离应为因变量。

(2)装臵中NaOH溶液的作用是吸收二氧化碳，故二氧化碳的产生量并不影响装臵中的压强，但种子细胞有氧呼吸吸收氧气后，装臵内压强减小，有色液滴左移。综上所述，导致有色液滴移动的唯一因素为有氧呼吸吸收氧气的量。

(3)有色液滴不动表明装臵内没有氧气的消耗，也就是细胞此时不进行有氧呼吸，故此时种子只进行无氧呼吸，其场所应为细胞质基质。

－12mol/L时，有色液滴在单位时间内移动的距离更

(4)根据表格可以看出，B组(10－12mol/L)移动的速度小于D组(108 mol/L)的。 －

1.测定组织细胞呼吸速率的装置与原理

(1)装置(如图所示)

(2)指标：细胞呼吸速率常用单位时间CO2释放量或O2吸收量来表示。

(3)原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的有色液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。

(4)物理误差的校正

①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。

②如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。

③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，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。

2．有关细胞呼吸方式探究的装置与实验分析

(1)最常用的实验装置如图所示：

(2)实验材料分析：①装置一、二中试剂的作用分别是NaOH溶液吸收CO2，蒸馏水作为对照。②在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，有氧呼吸气体体积不变，无氧呼吸气体体积增加。

(3)

考点二 光合作用

1．色素的吸收光谱

2．光合作用的过程图解

[错混诊断]

1．磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物(2014·新课标Ⅱ，6A)( √ )

2．光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与(2014·新课标Ⅱ，6B)( √ )

3．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光(2013·新课标Ⅱ，2D)( × )

4．叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同(2013·新课标Ⅱ，2C)( √ )

5．光反应为暗反应提供[H]和H2O(2010·海南，4A)( × )

6．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中(2009·安徽，1B)( × )

7．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(2011·新课标，3改编)( √ )

8．离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成碳(暗)反应(2011·浙江，1D)( √ )

题组一 从光合作用的过程进行考查

1.如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是( )

A．该反应的场所是叶绿体的类囊体

B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶的参与

C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成

D．在无光条件下，有利于暗反应进行

答案 B

解析 图示为光合作用的暗反应阶段，该反应进行的场所是叶绿体基质，故A错误；C3生成C6H12O6需在多种酶的催化下，利用ATP提供的能量，通过[H]的还原进行，故B正确；若该生理过程已在最适温度条件下进行，提高温度反而会降低酶的活性，会使反应减慢，故C错误；在无光条件下，暗反应会因[H]和ATP的缺乏受到限制，故D错误。

2．(2014·新课标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

答案 B

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，改变了绿藻光合作用的条件，此时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。

＋

题组二 以曲线分析或实验分析形式考查影响光合速率的环境因素

3．现有a、b、c三种灯泡，其发出光波的波长与光辐射强度的关系如图甲所示，现需从中选择一种灯泡用于温室中给植物补光，期望最大限度地增加光合作用的强度。为此某同学设计了图乙所示的实验装置。(注：叶绿体中的色素主要吸收430～450nm的蓝紫光和640～660nm的红光)

(1)请判断三种灯泡与图甲中的曲线间的对应关系：

a灯对应曲线________，b灯对应曲线________，c灯对应曲线________。(横线上均填序号)

(2)如给予白炽光照射，金鱼藻在不同光照强度下光合速率如图丙曲线Ⅰ变化(适宜温度、CO2浓度为0.03%)。

①与B点相比，A点叶绿体中的C3含量________(较高、较低、相等、无法判断)。 ②制约A点光合作用的因素主要是__________________________________________。 ③在B点时，____________可能导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ。

(3)若给该装置通入C18O2，一段时间后，装置内出现了18O2，请用文字或图解简要说明：________________________________________________________________________。

18答案 (1)② ① ③ (2)①较高 ②光照强度 ③增加CO2浓度 (3)C18O2→H2O→18O2

解析 由题意和题图可看出，图乙的装臵Ⅱ中光合作用最强，装臵Ⅰ中光合作用最弱，即b灯泡照射最有利于光合作用，对应图甲中的曲线①，a灯泡照射不利于光合作用，对应图甲中的曲线②，c灯泡与图甲中曲线③对应，温室中选择b灯泡能最大限度地增加光合作用强度。

(2)图丙中，A点的光照强度比B点的弱，所以A点处的C3含量较B点处的高；A点时光合速率并未达到最大值，也就是说光照强度还未达到饱和状态，继续增加光照强度还能提高光合速率，故限制其光合作用的因素主要是光照强度。(3)若该密闭装臵通入C18O2，参与光合作用，其中的氧进入葡萄糖和水分子中，水分子再参与光合作用被光解，产生氧气，即C18O2→H182O→18O2。

分析光照强度、CO2浓度、温度与光合速率的变化曲线

(1)曲线图

(2)图形分析：在P点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素。随着该因素的不断增强，光合速率不断提高。在Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，要提高光合速率，可适当提高图示的其他因素的含量或强度等。

考点三 多角度理解光合作用与细胞呼吸的关系

1．两者关系图解读

2．解读真正光合速率和净(表观)光合速率的曲线图

(1)图示

(2)解读

[错混诊断]

1．CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中(2009·浙江，4B)( ×

)

2．光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATP(2009·浙江，4C)( × )

3．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量(2009·浙江，4D)( √ )

4．净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长(2014·海南，7D)( √ )

题组一 从光合作用和细胞呼吸的联系进行考查

1．如图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法有误的是( )

A．A过程中合成ATP的部位是在叶绿体类囊体薄膜上

B．B过程中的ATP用于还原三碳化合物(C3)

C．A、C过程中合成ATP所需的能量来源相同

D．D过程中能量的去向是用于耗能的生命活动

答案 C

解析 A中合成ATP所需能量来源于光能，C中合成ATP所需能量来源于有机物的氧化分解释放的能量。

2．(2014·天津，2)下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是( )

A．过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行

B．过程①产生的能量全部储存在ATP中

C．过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O

D．过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同

答案 D

解析 过程①②分别是有氧呼吸、光合作用。A项，在有线粒体的真核生物细胞中，过程①发生的场所是细胞质基质和线粒体，过程②只发生在叶绿体中。而在原核细胞中，过程①②都发生在细胞质基质中。B项，过程①通过有氧呼吸氧化分解有机物，释放的能量一部分以热能形式散失，一部分转移至ATP中。C项，过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自CO2，而不是来自H2O，H2O中的氧在光反应过程中通过水的光解产生O2。D项，过程①的第一、二阶段产生的[H]，用于第三阶段还原O2，生成H2O；过程②通过光反应产生的[H]，用于暗反应还原C3，因此二者还原的物质不同。

1.光合作用与有氧呼吸的物质转化关系

2．光合作用与细胞呼吸的能量转化关系

3．

题组二 利用坐标曲线考查影响光合作用和呼吸作用的因素

3．(2014·四川，6)将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作)，测得两种植物的光合速率如下图所示(注：光饱和点是使光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析，下列叙述正确的是( )

A．与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响

B．与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大

C．间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率

D．大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作

答案 D

解析 A项，当光照强度为0时，植物只进行细胞呼吸，由坐标图中数据可知，桑树间作时的呼吸强度比单作时的大，大豆间作时的呼吸强度比单作时的小。B项，由坐标图中数据可知，与单作相比，间作时桑树光合作用的光饱和点增大，大豆光合作用的光饱和点减小。C项，由坐标图中数据可知，在较低光照强度范围内，大豆间作时的光合速率比单作时增强，在较高光照强度范围内，大豆间作时的光合速率比单作时减弱。D项，由坐标图中数据可知，单作时大豆开始积累有机物时的最低光照强度大于间作时的。

4．(2014·新课标Ⅱ，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。

据图回答下列问题：

(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在a～b之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。

(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是______________。

(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。

(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑________这一因素的影响，并采取相应措施。

答案 (1)0 A、B、C (2)光强 (3)大于 (4)光强

解析 (1)根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下(曲线A)该植物的净光合速率为0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B、C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。(2)由题图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的[H]和ATP不足，暗反应受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。(3)当环境中的CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率小于0，说明该植物此时呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。

光合速率与呼吸速率的关系的曲线解读

(1)图1中，①在一定范围内，随叶面积指数的增大，光合作用实际量和呼吸量均增加；②超过A点后，光合作用实际量不再随叶面积指数的增加而增加，原因是叶片相互遮挡；③干物质的量＝光合作用实际量－呼吸量。干物质的量为零时，即叶面积指数为D时，光合速率＝呼吸速率。

(2)图2中，①在一定范围内，光合速率和呼吸速率都会随温度的升高而增加；②细胞呼吸的最适温度高于光合作用，所以超过20℃时，光合速率增加缓慢，但呼吸速率增加很快，且可判断20℃时净光合速率最大；③净光合速率＝光合速率－呼吸速率，即两曲线之间的距离n代表了相应温度下的净光合速率，n＝0时，光合速率＝呼吸速率。

题组三 光合作用与细胞呼吸的相关计算

5．如图表示一株生长迅速的植物在夏季24h内CO2的吸收量和释放量(单位：mg)，光合作用速率和呼吸作用速率用CO2吸收量和CO2释放量表示。下列表述不合理的是(双选)( )

A．在18时和6时，该植物光合作用强度与呼吸作用强度相等

B．假设该植物在24h内呼吸速率不变，则该植物的呼吸速率为10mg/h，最大光合速率为75 mg/h

C．该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A＋C－B

D．中午12时左右，与曲线最高点所对应的时间相比，该植物叶绿体内C5的含量下降 答案 BD

解析 在18时和6时，CO2吸收量和CO2释放量相等，该植物光合作用强度与呼吸作用强度相等，A正确。假设该植物在24h内呼吸速率不变，从图示可知，该植物的呼吸速率为10mg/h，最大光合速率为75 mg/h＋10mg/h＝85 mg/h，B错误。A、C表示光合作用合成的有机物，B表示呼吸作用消耗的有机物，该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A＋C－B，C正确。中午12时左右，由于气温过高，气孔关闭，CO2吸收量下降，与曲线最高点所对应的时间相比，该植物叶绿体内C5的含量升高，D错误。

6

．棉花是关系国计民生的战略物资，也是仅次于粮食的第二大农作物。科研人员利用棉花植

株进行了不同实验。请分析回答：

(1)棉花叶肉细胞中，完成“光能→电能→活跃化学能”转化过程的部位是________，固定CO2的场所是________。

(2)图1为选取至少具有15个棉铃(果实)的植株，去除不同比例的棉铃，进行研究棉花去铃后对叶片光合作用的影响。分析可知，叶片光合速率大小与棉铃数量呈________(填正或负)相关，其中对照组棉花植株的CO2固定速率相对值是________。

(3)图2为在适宜光强条件下，棉花光合速率和呼吸速率随温度变化的曲线。温度主要是通过影响________来影响棉花光合速率和呼吸速率。

(4)图2中，30℃时棉花净光合速率是______________________μmolO2·mg

光合作用生产量最大时的温度是________。

答案 (1)类囊体薄膜 叶绿体基质 (2)正 28

(3)酶的活性 (4)150 35℃

解析 (1)光反应中发生光能→电能→活跃化学能的变化，光反应发生的场所是类囊体薄膜；暗反应中发生CO2固定，暗反应发生的场所为叶绿体基质。(2)由图1可知，去除棉铃的百分率越低，即棉铃数量越多，光合速率越高，即叶片光合速率大小与棉铃数量呈正相关；去除棉铃的百分率为0，即不去除棉铃时为对照组，此时棉花植株的CO2固定速率相对值是28。(3)温度通过影响酶的活性影响光合速率和呼吸速率。(4)图2中放氧速率为净光合速率，耗氧速率为呼吸速率，30℃时棉花净光合速率是150μmolO2·mg－1－1叶绿素·h1，棉花－叶绿素·h1；棉花光合作用生产量－

最大时即为净光合速率和呼吸速率之和最大时，图2中35℃时棉花光合作用生产量最大。

有关光合作用和细胞呼吸的计算问题辨析

(1)光合作用所需CO2的来源有两个：细胞呼吸产生的，从周围空气中吸收的(若是水生植物，则是从周围的水中吸收的)。

(2)光合作用释放O2的去向有两个：细胞呼吸、释放到周围的空气中(

当光合速率大于呼吸速率

时)。

(3)光合作用制造(等同生产、合成)的葡萄糖的去向有两个：细胞呼吸消耗、积累(当光合速率大于呼吸速率时)。

(4)当在光照下光合作用与呼吸作用同时进行时：光合作用实际产氧量＝实测的氧气释放量＋呼吸作用耗氧量；光合作用实际二氧化碳消耗量＝实测的二氧化碳吸收量＋呼吸作用二氧化碳释放量；光合作用葡萄糖净产量＝光合作用实际葡萄糖生产量－呼吸作用葡萄糖消耗量。 题组四 光合作用与细胞呼吸的实验测定与探究

7．利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列说法正确的是( )

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，可以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NaHCO3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，观察气泡产生的速率的变化

答案 C

解析

收集到的气体量为氧气的释放量，即光合作用产生的氧气量减去呼吸作用消耗的氧气量；如果光照很弱，光合作用小于呼吸作用时，释放的气体为二氧化碳；探究光照强度对光合作用的影响需要设臵多组装臵。

8．(2014·江苏，31)为研究浮游藻类的光合作用，将一种绿藻培养至指数生长期，并以此为材料，测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。图1为光合放氧测定装置的示意图；图2是不同NaHCO3浓度(pH8.5,25℃)条件下测得的Pn曲线图。请回答下列问题：

(1)通过变换图1中光源，可研究________、________对光合作用的影响。

(2)在测定不同光照对Pn的影响时，如不精确控制温度，则测得的光照与Pn的关系____________(填“呈正相关”、“呈负相关”或“难以确定”)。

(3)由于弱碱性的藻培养液中游离CO2浓度很低，藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的HCO3获得CO2。图2中达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为____________；在更高NaHCO3浓度下，Pn不再增加的主要原因有______________________、______________。

(4)培养基中的HCO3与CO23之间的离子平衡与pH有关，碱性条件下pH越高，HCO3越少，－－－－

CO2而CO2在测定不同pH(7.0～10.0)对光合作用的影响时，导3越多，3几乎不能被该藻利用。－－

致Pn发生变化的因素有______________________、______________________。

答案 (1)光强 光质 (2)难以确定 (3)120mg·L

(4)CO2(或HCO3)供应量不同 CA(细胞)活性变化

解析 (1)可调光源可通过调节改变光照强度、光质(光的波长)等，因此可用来研究光照强度和光质对光合作用的影响。

(2)本实验中温度属于无关变量，应保持相同且适宜。温度过高或过低都会影响酶的活性，从而影响光合作用，导致难以确定光照对Pn的影响。

(3)由图2可以看出，达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为120mg·L1，在更高NaHCO3浓度－－－1 达到了CO2饱和点 CA量有限

下Pn值不再增加，可能是由于达到了CO2饱和点，或者是胞内的CA量有限，不能分解水中的HCO3获得CO2。

(4)根据题中信息分析，pH在7.0～10.0时，一方面会影响HCO3分解产生CO2，从而影响Pn；另一方面pH也会影响细胞中CA的活性，从而影响Pn。

－－

1.光合速率的测定方法

(1)条件：整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。

(2)NaHCO3溶液作用：烧杯中的NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。

(3)植物光合速率测定指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的有色液滴右移。单位时间内有色液滴右移的体积即表示光合速率。

2．光合作用、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)典型的方法

①“黑白瓶法”：用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真光合作用强度值。

②梯度法：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。

考点四 叶绿体中色素的提取和分离

1．叶绿体中色素提取和分离的流程

2．叶绿体色素提取和分离实验的异常现象分析

(1)提取液颜色浅的原因

①研磨不充分，色素未充分提取出来。

②称取绿叶过少或加入95%的乙醇过多，色素浓度小。

③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。

(2)色素带呈弧形的原因是滤纸条未剪去两角。

(3)滤纸条上只有两条色素带，原因是使用的叶片中叶绿素被破坏或不含叶绿素。

(4)滤纸条上看不见色素带的原因

①忘记画滤液细线。

②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全溶解到层析液中。

[错混诊断]

1．用纸层析法提取菠菜绿叶中的色素(2014·四川，4C改编)( × )

2．在25°C的实验条件下可顺利完成光合色素的提取与分离(2014·北京，5A)( √ )

3．叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢(2014·重庆，1C)( × )

4．利用纸层析法可分离出4种叶绿体色素(2012·海南，9C)( √ )

5．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光(2012·海南，9A)( √ )

题组一 从色素提取与分离的原理进行考查

1．下列是关于绿叶中色素的提取和分离实验的说法，其中正确的是(双选)( )

A．色素提取的原理是色素在层析液中的溶解度不同

B．研磨叶片时加SiO2的作用是使研磨更加充分

C．实验材料叶子要新鲜，颜色要深绿，目的是提取到较多的色素

D．层析液可用丙酮代替

答案 BC

解析 本实验的原理有两项：一是色素提取的原理，即叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用其提取叶绿体中的色素；二是色素分离的原理，即绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢，A错误；SiO2可使研磨得更充分，B正确；层析液由20份在60～90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成，也可用93号汽油代替，但不能用丙酮代替，丙酮可以作为色素的提取剂，D错误。

2．提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是( )

A．未见色素带，说明材料可能为黄化叶片

B．提取液呈绿色是因为含有叶绿素a和叶绿素b

C．滤纸条由上到下第3条带呈现黄绿色

D．胡萝卜素位于滤纸条的最上方，是因为其在提取液中的溶解度最低

答案 B

解析 未见色素带最常见的原因是层析液没及了滤液细线，导致色素溶解于层析液中，也可能是忘记画滤液细线；如果材料为黄化叶片，仍能出现色素带，A错误。色素在层析液中的溶解度和扩散速度：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b，因此在滤纸条上色素带由上到下的顺序为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，颜色分别为橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，

C、D错误。此类题型较常见，只要理解分离的原理，牢记实验现象，基本没太大难度，还有一些变式，如分析只出现2条或3条色素带的原因，色素带颜色较浅、色素带变窄的原因等。 题组二 从操作步骤进行考查

3．对“绿叶中色素的提取和分离”实验，下列描述正确的是( )

A．将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨

B．用毛细吸管吸取少量滤液，沿滤纸上的铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画2～3次

C．把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散

D．色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入无水乙醇是为了溶解色素

答案 D

解析 称取绿叶应剪碎后放入研钵内，放入少许SiO2和CaCO3，再加入10mL无水乙醇，进行迅速、充分地研磨，A错误。先用铅笔画线，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，为了增加色素含量，采取多次画滤液细线的方法，但是必须待滤液干后，再画一两次，B错误。把画好滤液细线的滤纸条插入层析液中，静臵一段时间让色素分离，C错误。色素的提取原理为叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用其提取叶绿体中的色素，D正确。

专题突破练(A组)

1．下图是细胞代谢过程中某些物质变化过程，下列叙述正确的是( )

A．真核细胞中催化过程①②③的酶都位于细胞质基质中

B．酵母菌细胞中过程③⑤进行的场所不同，但都能合成ATP

C．过程①④⑤都需要氧气的参与才能正常进行

D．叶肉细胞中过程⑤产生的ATP可用于过程⑥中C3的还原

答案 A

解析 酵母菌细胞中过程③不能合成ATP；过程①不需要氧气的参与；叶肉细胞中过程⑤产生的ATP可用于各项生命活动，但不包括暗反应中C3的还原，光反应产生的ATP用于暗反应。

2．某校生物兴趣小组用玉米作为实验材料，

研究不同条件下的光合作用速率和呼吸作用速率，

绘出图甲、乙和丙，图中光合速率与呼吸速率并不相等的点是( )

A．aB．bC．cD．d

答案 A

解析

3．下图为某同学绘制的某绿色植物的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2和O2释放量的变化图。下列有关叙述正确的是(双选)( )

A．光照强度为a时，该细胞可能只有呼吸作用

B．光照强度为b时，该细胞只能进行无氧呼吸

C．光照强度为c时，该细胞有机物积累量为零

D．光照强度为d时，该细胞的实际光合速率大于8个单位

答案 AD

解析 光照强度为a时，只有CO2的释放，说明此时呼吸作用强度大于光合作用强度或者是没有光合作用，A项对；光照强度为b时，无CO2释放，也无O2释放，说明光合作用产生的氧气恰好被呼吸作用消耗，B项错；光照强度为c时，既有CO2释放，也有O2释放，不可能成立，C项错；光照强度为d时，实际光合速率应该是测出的表观光合速率(8个单位)加上被呼吸消耗的那部分，D项对。

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