光合作用和呼吸作用綜合運(yùn)用 高考生物大一輪復(fù)習(xí)精講【知識(shí)精講精研】

第5講

光合作用和呼吸作用綜合分析2考點(diǎn)由高考知核心知識(shí)點(diǎn)預(yù)測(cè)光合作用和呼吸作用綜合分析（2023廣東）綜合題型（2023北京）綜合題型（2023山東）綜合題型（2023全國(guó)）綜合題型（2022廣東）綜合題型（2022北京）綜合題型（2022山東）綜合題型（2022河北）綜合題型（2022天津）綜合題型（2022浙江）綜合題型（2022全國(guó)）綜合題型（2022海南）綜合題型可能在呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題情景，讓學(xué)生在真實(shí)的背景下發(fā)揮核心價(jià)值引領(lǐng)，運(yùn)用必備知識(shí)全面綜合展現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)水平，呼吸作用和光合作用的基礎(chǔ)過(guò)程反應(yīng)物和產(chǎn)物、新情境資料分析和書本基礎(chǔ)知識(shí)的聯(lián)系。需要熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)、綜合分析能力和探究能力。12光合作用和細(xì)胞呼吸之間的物質(zhì)和能量關(guān)系3光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析光合速率和呼吸速率的測(cè)定方法1光合作用和細(xì)胞呼吸之間的物質(zhì)和能量關(guān)系光合作用呼吸作用丙酮酸光能1光合作用和細(xì)胞呼吸之間的物質(zhì)和能量關(guān)系1．比較法理清光合作用與細(xì)胞呼吸中NADH、NADPH和

ATP的來(lái)源及去路(1)NADH、NADPH的來(lái)源和去路比較。比較項(xiàng)目來(lái)源產(chǎn)所去向NADPHNADH光合作用有氧呼吸光反應(yīng)中水的光解第一階段用于還原C3合成有機(jī)物等用于第三階段還原氧氣產(chǎn)生水，同時(shí)釋放大量能量第二階段類囊體薄膜上線粒體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)無(wú)氧呼吸第一階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)用于還原丙酮酸1光合作用和細(xì)胞呼吸之間的物質(zhì)和能量關(guān)系1．圖解法理清光合作用與細(xì)胞呼吸中NADH、NADPH和

ATP的來(lái)源及去路(2)ATP的來(lái)源與去路比較。比較項(xiàng)目來(lái)源產(chǎn)所去向ATPATP光合作用有氧呼吸無(wú)氧呼吸在光反應(yīng)階段合成ATP，其合成所需能量來(lái)自色素吸收轉(zhuǎn)化的太陽(yáng)能類囊體薄膜用于暗反應(yīng)階段C3還原時(shí)的能量之需第一、二、三階段第一階段能量來(lái)自有機(jī)物的分解能量來(lái)自有機(jī)物的分解線粒體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體內(nèi)膜1光合作用和細(xì)胞呼吸之間的物質(zhì)和能量關(guān)系2．流程法理清兩個(gè)聯(lián)系(1)物質(zhì)聯(lián)系。CO2(CH2O)C3H4O3CO2暗反應(yīng)有氧呼吸Ⅰ有氧呼吸Ⅱ①C元素：②O元素：③H元素：H2OO2H2O光反應(yīng)有氧呼吸ⅢH2ONADPH光反應(yīng)(CH2O)[H]H2O暗反應(yīng)有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ有氧呼吸Ⅲ1光合作用和細(xì)胞呼吸之間的物質(zhì)和能量關(guān)系(2)能量聯(lián)系。2．流程法理清兩個(gè)聯(lián)系光能光反應(yīng)ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能暗反應(yīng)有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能熱能ATP中活躍的化學(xué)能用于各項(xiàng)生命活動(dòng)光合作用有氧呼吸2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析1．曲線辨析真正光合速率、凈光合速率與呼吸速率的關(guān)系A(chǔ)BCD呼吸速率凈光合速率真正光合速率0CO2吸收CO2釋放光照強(qiáng)度A點(diǎn)AB段(不含A、B點(diǎn))B點(diǎn)B點(diǎn)之后真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析2.植物“三率”的判斷方法。(1)呼吸速率的測(cè)定方法：將植物置于黑暗環(huán)境中或非綠色組織，測(cè)定實(shí)驗(yàn)容器單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)CO2增加量、O2減少量或有機(jī)物減少量。(2)凈光合速率和真正光合速率

凈光合速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量表示。(3)真正光合速率

真正光合速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)O2產(chǎn)生量、CO2固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量表示。2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析(4)光合速率與呼吸速率的關(guān)系：真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率2.植物“三率”的判斷方法。光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋細(xì)胞呼吸釋放CO2量。光合作用產(chǎn)氧量＝氧氣釋放量＋細(xì)胞呼吸耗氧量若用O2、CO2或葡萄糖的量表示可得到以下關(guān)系式：光合作用固定葡萄糖產(chǎn)生量＝葡萄糖積累量(增重部分)＋細(xì)胞呼吸消耗葡萄糖量2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析(5)根據(jù)關(guān)鍵詞判定。2.植物“三率”的判斷方法。檢測(cè)指標(biāo)呼吸速率凈光合速率真正(總)光合速率CO2O2O2釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量吸收量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量消耗量(黑暗)積累量制造量、產(chǎn)生量2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析3.微觀辨析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系(以光合速率大于呼吸速率為例)2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析項(xiàng)目表示方法呼吸速率凈光合速率真正光合速率線粒體釋放CO2量(m1)；黑暗條件下細(xì)胞(植物體)釋放CO2量(葡萄糖消耗量)線粒體吸收O2量(n1)；黑暗條件下細(xì)胞(植物體)吸收O2量細(xì)胞(植物體)吸收的CO2量(m2)；植物(葉片)積累葡萄糖量細(xì)胞(植物體)釋放的O2量(n2)葉綠體固定CO2量[m3(或m1＋m2)]；植物(葉綠體)產(chǎn)生葡萄糖量葉綠體產(chǎn)生O2量[n3(或n1＋n2)]2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析4．常考曲線分析(1)葉面積指數(shù)對(duì)光合作用和細(xì)胞呼吸的影響交點(diǎn)D對(duì)應(yīng)E，此時(shí)凈光合量為“0”，B點(diǎn)為植物生長(zhǎng)最快點(diǎn)。2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析(2)溫度對(duì)光合作用和細(xì)胞呼吸的影響ab間差(a－b)：凈光合強(qiáng)度或干物質(zhì)量。交點(diǎn)F：光合強(qiáng)度＝呼吸強(qiáng)度(此時(shí)凈光合速率＝0，植物不能生長(zhǎng))。4．?？记€分析提醒：總光合速率與呼吸速率曲線交點(diǎn)處表示此時(shí)光合速率＝呼吸速率，不要認(rèn)為凈光合速率曲線與呼吸速率曲線交點(diǎn)處也表示光合速率＝呼吸速率，此時(shí)總光合速率是呼吸速率的2倍。2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析5．光合速率與植物生長(zhǎng)的關(guān)系(1)當(dāng)凈光合速率＞0時(shí)，植物因積累有機(jī)物而生長(zhǎng)。(2)當(dāng)凈光合速率＝0時(shí)，植物不能生長(zhǎng)。(3)當(dāng)凈光合速率＜0時(shí)，植物不能生長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間處于此種狀態(tài)，植物將死亡。2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析6.自然環(huán)境及密閉容器中植物光合作用曲線及分析(1)自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用曲線(a點(diǎn)溫度最低)。①積累有機(jī)物時(shí)間段：②制造有機(jī)物時(shí)間段：③消耗有機(jī)物時(shí)間段：④一天中有機(jī)物積累最多的時(shí)間點(diǎn)：⑤一晝夜有機(jī)物的積累量：ce段bf段Og段e點(diǎn)SP－SM－SN(SP、SM、SN分別表示P、M、N的面積)。2光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合曲線分析(2)密閉容器中一晝夜植物光合作用曲線。①光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等的點(diǎn)：D、H。②該植物一晝夜表現(xiàn)為生長(zhǎng)，其原因是I點(diǎn)CO2濃度低于A點(diǎn)CO2濃度，說(shuō)明一晝夜密閉容器中CO2濃度減小，即植物光合作用>呼吸作用，植物生長(zhǎng)。提醒：a．光照強(qiáng)度為“0”意味著光合作用不能進(jìn)行，此時(shí)氣體變化量全由細(xì)胞呼吸引起，可作為呼吸強(qiáng)度指標(biāo)。b．光照下吸收CO2量應(yīng)為凈光合量。c．光照培養(yǎng)階段，密閉裝置中CO2濃度變化量應(yīng)為光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度間的“差值”，切不可僅答成“光合作用消耗”導(dǎo)致裝置中CO2濃度下降。3光合速率和呼吸速率的測(cè)定方法(1)裝置。(2)實(shí)驗(yàn)原理。NaOH的作用是吸收掉細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，紅墨水滴移動(dòng)的距離代表細(xì)胞呼吸吸收O2的量。紅墨水滴移動(dòng)的距離代表細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量與吸收的O2量的差值。原理裝置甲裝置乙1．細(xì)胞呼吸的測(cè)定3光合速率和呼吸速率的測(cè)定方法現(xiàn)象結(jié)論裝置甲裝置乙不動(dòng)不動(dòng)不動(dòng)右移左移右移左移不動(dòng)只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸或生物材料已死亡只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸只進(jìn)行有氧呼吸或同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)和結(jié)論(見下表)：3光合速率和呼吸速率的測(cè)定方法(4)空白對(duì)照組。為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，設(shè)置如圖所示的丙裝置，(除將裝置中生物材料換為殺死的等量同種生物材料外其余均與乙裝置相同。)裝置丙3光合速率和呼吸速率的測(cè)定方法2．光合速率的測(cè)定(1)有色液滴移動(dòng)法。①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動(dòng)的距離，計(jì)算呼吸速率。②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動(dòng)的距離，計(jì)算凈光合速率。③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計(jì)算得到真正光合速率。3光合速率和呼吸速率的測(cè)定方法(2)葉圓片稱重法。2．光合速率的測(cè)定測(cè)定單位時(shí)間、單位面積葉片中有機(jī)物的生成量，如圖所示以有機(jī)物的變化量測(cè)定光合速率(S為葉圓片面積)②呼吸速率＝(x－y)/2S①凈光合速率＝(z－y)/2S③總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S3光合速率和呼吸速率的測(cè)定方法(3)黑白瓶法“黑白瓶”問(wèn)題是一類通過(guò)凈光合作用強(qiáng)度和有氧呼吸強(qiáng)度推算總光合作用強(qiáng)度的試題，其中:“黑瓶”不透光，測(cè)定的是有氧呼吸量；“白瓶”給予光照，測(cè)定的是凈光合作用量，規(guī)律1：有初始值的情況下，黑瓶中氧氣的減少量(或二氧化碳的增加量)為有氧呼吸量；白瓶中氧氣的增加量(或二氧化碳的減少量)為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。規(guī)律2：沒(méi)有初始值的情況下，白瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量與黑瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量之差為總光合作用量。3光合速率和呼吸速率的測(cè)定方法（4）葉圓片上浮法——定性比較光合作用強(qiáng)度的大小測(cè)定方法：取生長(zhǎng)旺盛的菠菜綠色葉片，注意避開大的葉脈，用直徑為1cm的打孔器打出小圓形葉片若干。處理小圓形葉片，使葉片內(nèi)的氣體逸出，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。葉片因細(xì)胞間隙充滿水而全都沉到水底本實(shí)驗(yàn)可通過(guò)觀察相同時(shí)間內(nèi)葉片上浮數(shù)量的多少或上浮相同數(shù)量葉片所用時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)反映不同條件下光合作用強(qiáng)度的大小。該實(shí)驗(yàn)方法只能比較大小，無(wú)法測(cè)出具體的光合作用強(qiáng)度2．光合速率的測(cè)定（2023·北京卷）20.學(xué)習(xí)以下材料，回答下面問(wèn)題。調(diào)控植物細(xì)胞活性氧產(chǎn)生機(jī)制的新發(fā)現(xiàn)，能量代謝本質(zhì)上是一系列氧化還原反應(yīng)。在植物細(xì)胞中，線粒體和葉綠體是能量代謝的重要場(chǎng)所。葉綠體內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)的維持對(duì)葉綠體行使正常功能非常重要。在細(xì)胞的氧化還原反應(yīng)過(guò)程中會(huì)有活性氧產(chǎn)生，活性氧可以調(diào)控細(xì)胞代謝，并與細(xì)胞凋亡有關(guān)。我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個(gè)擬南芥突變體m（M基因突變?yōu)閙基因），在受到長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)光照時(shí)，植株會(huì)出現(xiàn)因細(xì)胞凋亡而引起的葉片黃斑等表型。M基因編碼葉綠體中催化脂肪酸合成的M酶。與野生型相比，突變體m中M酶活性下降，脂肪酸含量顯著降低。為探究M基因突變導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的原因，研究人員以誘變劑處理突變體m，篩選不表現(xiàn)細(xì)胞凋亡，但仍保留m基因的突變株。通過(guò)對(duì)所獲一系列突變體的詳細(xì)解析，發(fā)現(xiàn)葉綠體中pMDH酶、線粒體中mMDH酶和線粒體內(nèi)膜復(fù)合物I（催化有氧呼吸第三階段的酶）等均參與細(xì)胞凋亡過(guò)程。由此揭示出一條活性氧產(chǎn)生的新途徑（如圖）：A酸作為葉綠體中氧化還原平衡的調(diào)節(jié)物質(zhì)，從葉綠體經(jīng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)入到線粒體中，在mMDH酶的作用下產(chǎn)生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化會(huì)產(chǎn)生活性氧?；钚匝醭^(guò)一定水平后引發(fā)細(xì)胞凋亡。在上述研究中，科學(xué)家從擬南芥突變體m入手，揭示出在葉綠體和線粒體之間存在著一條A酸-B酸循環(huán)途徑。對(duì)A酸-B酸循環(huán)的進(jìn)一步研究，將為探索植物在不同環(huán)境脅迫下生長(zhǎng)的調(diào)控機(jī)制提供新的思路。（1）葉綠體通過(guò)___________作用將CO2轉(zhuǎn)化為糖。從文中可知，葉綠體也可以合成脂肪的組分___________。（2）結(jié)合文中圖示分析，M基因突變?yōu)閙后，植株在長(zhǎng)時(shí)間光照條件下出現(xiàn)細(xì)胞凋亡的原因是：_________________________________________，A酸轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體，最終導(dǎo)致產(chǎn)生過(guò)量活性氧并誘發(fā)細(xì)胞凋亡。光合

脂肪酸

長(zhǎng)時(shí)間光照促進(jìn)葉綠體產(chǎn)生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸轉(zhuǎn)化為A酸

（3）請(qǐng)將下列各項(xiàng)的序號(hào)排序，以呈現(xiàn)本文中科學(xué)家解析“M基因突變導(dǎo)致細(xì)胞凋亡機(jī)制”的研究思路：___________。①確定相應(yīng)蛋白的細(xì)胞定位和功能②用誘變劑處理突變體m③鑒定相關(guān)基因④篩選保留m基因但不表現(xiàn)凋亡的突變株（4）本文拓展了高中教材中關(guān)于細(xì)胞器間協(xié)調(diào)配合的內(nèi)容，請(qǐng)從細(xì)胞器間協(xié)作以維持穩(wěn)態(tài)與平衡的角度加以概括說(shuō)明___________。②④①③葉綠體產(chǎn)生的A酸通過(guò)載體蛋白運(yùn)輸?shù)骄€粒體，線粒體代謝產(chǎn)生的B酸，又通過(guò)載體蛋白返回到葉綠體，從而維持A酸-B酸的穩(wěn)態(tài)與平衡（2023·山東卷）21.當(dāng)植物吸收的光能過(guò)多時(shí)，過(guò)剩的光能會(huì)對(duì)光反應(yīng)階段的PSⅡ復(fù)合體（PSⅡ）造成損傷，使PSⅡ活性降低，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度減弱。細(xì)胞可通過(guò)非光化學(xué)淬滅（NPQ）將過(guò)剩的光能耗散，減少多余光能對(duì)PSⅡ的損傷。已知擬南芥的H蛋白有2個(gè)功能：①修復(fù)損傷的PSⅡ；②參與NPQ的調(diào)節(jié)?？蒲腥藛T以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)光照射時(shí)對(duì)野生型和突變體光照的強(qiáng)度相同，且強(qiáng)光對(duì)二者的PSⅡ均造成了損傷。（1）該實(shí)驗(yàn)的自變量為_________________________。該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量中，影響光合作用強(qiáng)度的主要環(huán)境因素有_________________（答出2個(gè)因素即可）。（2）根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，____（填“能”或“不能”）比較出強(qiáng)光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強(qiáng)弱，理由是__________。（3）據(jù)圖分析，與野生型相比，強(qiáng)光照射下突變體中流向光合作用的能量_____（填“多”或“少”）。若測(cè)得突變體的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)推測(cè)，原因是_____________________________________。擬南芥種類、光照強(qiáng)度

CO2濃度、溫度

不能強(qiáng)光照射下突變體的NPQ/相對(duì)值比野生型的NPQ/相對(duì)值高，能減少?gòu)?qiáng)光對(duì)PSⅡ復(fù)合體造成損傷。但是野生型含有H蛋白，能對(duì)損傷后的PSⅡ進(jìn)行修復(fù)，故不能確定強(qiáng)光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強(qiáng)弱少突變體的NPQ強(qiáng)度大，能夠減少?gòu)?qiáng)光對(duì)PSII的損傷（2023·全國(guó)·高考真題）植物的氣孔由葉表皮上兩個(gè)具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成。保衛(wèi)細(xì)胞吸水體積膨大時(shí)氣孔打開，反之關(guān)閉，保衛(wèi)細(xì)胞含有葉綠體，在光下可進(jìn)行光合作用。已知藍(lán)光可作為一種信號(hào)促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K?．有研究發(fā)現(xiàn)，用飽和紅光（只用紅光照射時(shí)，植物達(dá)到最大光合速率所需的紅光強(qiáng)度）照射某植物葉片時(shí)，氣孔開度可達(dá)最大開度的60%左右?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)氣孔的開閉會(huì)影響植物葉片的蒸騰作用、

（答出2點(diǎn)即可）等生理過(guò)程。(2)紅光可通過(guò)光合作用促進(jìn)氣孔開放，其原因是

。光合作用和呼吸作用葉綠體中的葉綠素對(duì)紅光有較高的吸收峰值，紅光照射下保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物，使保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓上升，細(xì)胞吸水膨脹，氣孔開放(3)某研究小組發(fā)現(xiàn)在飽和紅光的基礎(chǔ)上補(bǔ)加藍(lán)光照射葉片，氣孔開度可進(jìn)一步增大，因此他們認(rèn)為氣孔開度進(jìn)一步增大的原因是，藍(lán)光促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K＋。請(qǐng)推測(cè)該研究小組得出這一結(jié)論的依據(jù)是

。(4)已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應(yīng)，用該除草劑處理的葉片在陽(yáng)光照射下氣孔

（填“能”或“不能”）維持一定的開度。藍(lán)光作為信號(hào)能促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K＋，使保衛(wèi)細(xì)胞滲透壓上升，細(xì)胞吸水膨脹，氣孔張開能（2023·全國(guó)卷）某同學(xué)將從菠菜葉中分離到的葉綠體懸浮于緩沖液中，給該葉綠體懸浮液照光后糖產(chǎn)生?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)葉片是分離制備葉綠體的常用材料，若要將葉肉細(xì)胞中的葉綠體與線粒體等其他細(xì)胞器分離，可以采用的方法是

（答出1種即可）。葉綠體中光合色素分布

上，其中類胡蘿卜素主要吸收

（填“藍(lán)紫光”“紅光”或“綠光”）。(2)將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后，加入緩沖液形成懸浮液，發(fā)現(xiàn)黑暗條件下懸浮液中不能產(chǎn)生糖，原因是

。差速離心類囊體（薄）膜

藍(lán)紫光懸液中具有類囊體膜以及葉綠體基質(zhì)暗反應(yīng)相關(guān)的酶，但黑暗條件下，光反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，暗反應(yīng)沒(méi)有光反應(yīng)提供的原料ATP和NADPH，所以無(wú)法形成糖類。(3)葉片進(jìn)行光合作用時(shí)，葉綠體中會(huì)產(chǎn)生淀粉。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明葉綠體中有淀粉存在，簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。

思路：將生長(zhǎng)狀況良好且相同的植物葉片分為甲乙兩組，兩組植物應(yīng)均進(jìn)行饑餓處理（置于黑暗中一段時(shí)間消耗有機(jī)物），甲組放置在有光條件下，乙組放置在其他環(huán)境相同的黑暗狀態(tài)下，一段時(shí)間后，用差速離心法提取出甲乙兩組的葉綠體，脫綠后制作成勻漿，分別加入碘液后觀察。結(jié)果：甲組勻漿出現(xiàn)藍(lán)色，有淀粉產(chǎn)生；乙組無(wú)藍(lán)色出現(xiàn)，無(wú)淀粉產(chǎn)生。（2022·全國(guó)卷）根據(jù)光合作用中CO2的固定方式不同，可將植物分為C3植物和C4植物等類型。C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)比C3植物的低。CO2補(bǔ)償點(diǎn)通常是指環(huán)境CO2濃度降低導(dǎo)致光合速率與呼吸速率相等時(shí)的環(huán)境CO2濃度?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反應(yīng)階段的產(chǎn)物是相同的，光反應(yīng)階段的產(chǎn)物是

（答出3點(diǎn)即可）。(2)正常條件下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會(huì)全部運(yùn)輸?shù)狡渌课唬蚴?/p>

（答出1點(diǎn)即可）。(3)干旱會(huì)導(dǎo)致氣孔開度減小，研究發(fā)現(xiàn)在同等程度干旱條件下，C4植物比C3植物生長(zhǎng)得好。從兩種植物CO2補(bǔ)償點(diǎn)的角度分析，可能的原因是

。O2、NADPH和ATP自身呼吸消耗或建造植物體結(jié)構(gòu)

C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)低于C3植物，C4植物能夠利用較低濃度的CO2（2022·天津卷）利用藍(lán)細(xì)菌將CO2轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料，有助于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。(1)藍(lán)細(xì)菌是原核生物，細(xì)胞質(zhì)中同時(shí)含有ATP、NADPH、NADH（呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的[H]）和丙酮酸等中間代謝物。ATP來(lái)源于

和和

等生理過(guò)程，為各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量。(2)藍(lán)細(xì)菌可通過(guò)D—乳酸脫氫酶（Ldh），利用NADH將丙酮酸還原為D—乳酸這種重要的工業(yè)原料。研究者構(gòu)建了大量表達(dá)外源Ldh基因的工程藍(lán)細(xì)菌，以期提高D—乳酸產(chǎn)量，但結(jié)果并不理想。分析發(fā)現(xiàn)，是由于細(xì)胞質(zhì)中的NADH被大量用于

作用產(chǎn)生ATP，無(wú)法為L(zhǎng)dh提供充足的NADH。光合作用

呼吸作用

有氧呼吸(3)藍(lán)細(xì)菌還存在一種只產(chǎn)生ATP不參與水光解的光合作用途徑。研究者構(gòu)建了該途徑被強(qiáng)化的工程菌K，以補(bǔ)充ATP產(chǎn)量，使更多NADH用于生成D—乳酸。測(cè)定初始藍(lán)細(xì)菌、工程菌K中細(xì)胞質(zhì)ATP、NADH和NADPH含量，結(jié)果如下表。注：數(shù)據(jù)單位為pmol∕OD730菌株ATPNADHNADPH初始藍(lán)細(xì)菌6263249工程菌K8296249由表可知，與初始藍(lán)細(xì)菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三階段

（被抑制∕被促進(jìn)∕不受影響），光反應(yīng)中的水光解

（被抑制∕被促進(jìn)∕不受影響）。被抑制

不受影響(4)研究人員進(jìn)一步把Ldh基因引入工程菌K中，構(gòu)建工程菌L。與初始藍(lán)細(xì)菌相比，工程菌L能積累更多D—乳酸，是因?yàn)槠鋉_________（雙選）。A．光合作用產(chǎn)生了更多ATP B．光合作用產(chǎn)生了更多NADPHC．有氧呼吸第三階段產(chǎn)生了更多ATP D．有氧呼吸第三階段節(jié)省了更多NADHAD（2023·廣東卷）光合作用機(jī)理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)。大田常規(guī)栽培時(shí)，水稻野生型（WT）的產(chǎn)量和黃綠葉突變體（ygl）的產(chǎn)量差異不明顯，但在高密度栽培條件下ygl產(chǎn)量更高，其相關(guān)生理特征見下表和圖。（光飽和點(diǎn)：光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加時(shí)的光照強(qiáng)度；光補(bǔ)償點(diǎn)：光合過(guò)程中吸收的CO2與呼吸過(guò)程中釋放的CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度。水稻材料葉綠素（mg/g）類胡蘿卜素（mg/g）類胡蘿卜素/葉綠素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27分析圖表，回答下列問(wèn)題：(1)ygl葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低和

，葉片主要吸收可見光中的

光。(2)光照強(qiáng)度逐漸增加達(dá)到2000μmolm-2s-1時(shí)，ygl的凈光合速率較WT更高，但兩者凈光合速率都不再隨光照強(qiáng)度的增加而增加，比較兩者的光飽和點(diǎn)，可得ygl

WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有較高的光補(bǔ)償點(diǎn)，可能的原因是葉綠素含量較低和

。水稻材料葉綠素（mg/g）類胡蘿卜素（mg/g）類胡蘿卜素/葉綠素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27類胡蘿卜素/葉綠素比例上升紅光和藍(lán)紫

高于呼吸速率較高(3)與WT相比，ygl葉綠素含量低，高密度栽培條件下，更多的光可到達(dá)下層葉片，且ygl群體的凈光合速率較高，表明該群體

，是其高產(chǎn)的原因之一。(4)試分析在0~50μmolm-2s-1范圍的低光照強(qiáng)度下，WT和ygl凈光合速率的變化，在給出的坐標(biāo)系中繪制凈光合速率趨勢(shì)曲線

。在此基礎(chǔ)上，分析圖a和你繪制的曲線，比較高光照強(qiáng)度和低光照強(qiáng)度條件下WT和ygl的凈光合速率，提出一個(gè)科學(xué)問(wèn)題

。有機(jī)物積累較多WTygl為什么達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)，ygl的凈光合速率高于WT？（2022浙江卷）27.通過(guò)研究遮陰對(duì)花生光合作用的影響，為花生的合理間種提供依據(jù)。研究人員從開花至果實(shí)成熟，每天定時(shí)對(duì)花生植株進(jìn)行遮陰處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。處理指標(biāo)光飽和點(diǎn)（klx）光補(bǔ)償點(diǎn)（lx）低于5klx光合曲線的斜率（mgCO2．dm-2．hr-1．klx-1）葉綠素含量（mg·dm-2）單株光合產(chǎn)量（g干重）單株葉光合產(chǎn)量（g干重）單株果實(shí)光合產(chǎn)量（g干重）不遮陰405501.222.0918.923.258.25遮陰2小時(shí)355151.232.6618.843.058.21遮陰4小時(shí)305001.463.0316.643.056.13注：光補(bǔ)償點(diǎn)指當(dāng)光合速率等于呼吸速率時(shí)的光強(qiáng)度。光合曲線指光強(qiáng)度與光合速率關(guān)系的曲線?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，花生可適應(yīng)弱光環(huán)境，原因是在遮陰條件下，植株通過(guò)增加___________，提高吸收光的能力；結(jié)合光飽和點(diǎn)的變化趨勢(shì)，說(shuō)明植株在較低光強(qiáng)度下也能達(dá)到最大的___________；結(jié)合光補(bǔ)償點(diǎn)的變化趨勢(shì)，說(shuō)明植株通過(guò)降低___________，使其在較低的光強(qiáng)度下就開始了有機(jī)物的積累。根據(jù)表中_______________________________的指標(biāo)可以判斷，實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，遮陰時(shí)間越長(zhǎng)，植株利用弱光的效率越高。（2）植物的光合產(chǎn)物主要以___________形式提供給各器官。根據(jù)相關(guān)指標(biāo)的分析，表明較長(zhǎng)遮陰處理下，植株優(yōu)先將光合產(chǎn)物分配至___________中。（3）與不遮陰相比，兩種遮陰處理的光合產(chǎn)量均___________。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)，在花生與其他高稈作物進(jìn)行間種時(shí)，高稈作物一天內(nèi)對(duì)花生的遮陰時(shí)間為___________（A.<2小時(shí)B．2小時(shí)C．4小時(shí)D．>4小時(shí)），才能獲得較高的花生產(chǎn)量。葉綠素含量

光合速率呼吸速率

低于5klx光合曲線的斜率蔗糖

葉

下降

A（2022廣東卷）18.研究者將玉米幼苗置于三種條件下培養(yǎng)10天后（圖a），測(cè)定相關(guān)指標(biāo)（圖b），探究遮陰比例對(duì)植物的影響?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）結(jié)果顯示，與A組相比，C組葉片葉綠素含量_________，原因可能是________________________________________________________________。（2）比較圖b中B1與A組指標(biāo)的差異，并結(jié)合B2相關(guān)數(shù)據(jù)，推測(cè)B組的玉米植株可能會(huì)積累更多的________________，因而生長(zhǎng)更快。高

遮陰條件下植物合成較多的葉綠素

糖類等有機(jī)物（3）某興趣小組基于上述B組條件下玉米生長(zhǎng)更快的研究結(jié)果，作出該條件可能會(huì)提高作物產(chǎn)量的推測(cè)，由此設(shè)計(jì)了初步實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究：實(shí)驗(yàn)材料：選擇前期________________一致、生長(zhǎng)狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗90株。實(shí)驗(yàn)方法：按圖a所示的條件，分A、B、C三組培養(yǎng)玉米幼苗，每組30株；其中以________________為對(duì)照，并保證除________________外其他環(huán)境條件一致。收獲后分別測(cè)量各組玉米的籽粒重量。結(jié)果統(tǒng)計(jì)：比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。分析討論：如果提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立，下一步探究實(shí)驗(yàn)的思路是__________________________________________________________________。光照條件A組、C組遮光程度

探究能提高作物產(chǎn)量的具體的最適遮光比例是多少（2022河北卷）19.某品種茶樹葉片呈現(xiàn)階段性白化：綠色的嫩葉在生長(zhǎng)過(guò)程中逐漸轉(zhuǎn)為乳白色，而后又恢復(fù)為綠色。白化期葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)解體（僅殘留少量片層結(jié)構(gòu)）。階段性白化過(guò)程中相關(guān)生理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如下圖。回答下列問(wèn)題：（1）從葉片中分離葉綠體可采用__________法。（2）經(jīng)檢測(cè)，白化過(guò)程中葉綠體合成ATP和NADPH的數(shù)量顯著降低，其原因是______________________________________（寫出兩點(diǎn)即可）。（3）白化過(guò)程中氣孔導(dǎo)度下降，既能夠滿足光合作用對(duì)CO2的需求，又有助于減少____________________。（4）葉片復(fù)綠過(guò)程中需合成大量直接參與光反應(yīng)的蛋白質(zhì)。其中部分蛋白質(zhì)由存在于________中的基因編碼，通過(guò)特定的機(jī)制完成跨膜運(yùn)輸：其余蛋白質(zhì)由存在于________中的基因編碼。差速離心

葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)解體；光合色素減少

水分的散失

細(xì)胞核

葉綠體【答案】C（2022山東卷）4.植物細(xì)胞內(nèi)10%~25%的葡萄糖經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)，產(chǎn)生NADPH、CO2和多種中間產(chǎn)物，該過(guò)程稱為磷酸戊糖途徑。該途徑的中間產(chǎn)物可進(jìn)一步生成氨基酸和核苷酸等。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（

）A.磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的NADPH與有氧呼吸產(chǎn)生的還原型輔酶不同B.與有氧呼吸相比，葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的能量少C.正常生理?xiàng)l件下，利用14C標(biāo)記的葡萄糖可追蹤磷酸戊糖途徑中各產(chǎn)物的生成D.受傷組織修復(fù)過(guò)程中所需要的原料可由該途徑的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化生成【答案】D（2022北京卷）2.光合作用強(qiáng)度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關(guān)系如下圖。據(jù)圖分析不能得出（）A.低于最適溫度時(shí)，光合速率隨溫度升高而升高B.在一定的范圍內(nèi)，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高C.CO2濃度為200μL·L-1時(shí)，溫度對(duì)光合速率影響小D.10℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會(huì)持續(xù)提高【答案】B（2022海南卷）3.某小組為了探究適宜溫度下CO2對(duì)光合作用影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時(shí)長(zhǎng)，結(jié)果如圖。下列有關(guān)敘述正確的是（

）A.本實(shí)驗(yàn)中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量B.葉圓片上浮所需時(shí)長(zhǎng)主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率C.四組實(shí)驗(yàn)中，0.5％NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高D.若在4℃條件下進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，則各組葉圓片上浮所需時(shí)長(zhǎng)均會(huì)縮短A．鯽魚細(xì)胞無(wú)氧呼吸的終產(chǎn)物可以是乳酸或者酒精和CO2B．鯽魚細(xì)胞無(wú)氧呼吸時(shí)葡萄糖中的能量大部分以熱能散失C．骨骼肌細(xì)胞有氧呼吸和無(wú)氧呼吸過(guò)程均需要線粒體參與D．圖示兩種細(xì)胞線粒體中與呼吸作用有關(guān)的酶不完全相同【答案】B（2023·深圳一模）鯽魚能夠在寒冷、缺氧的水環(huán)境中生存數(shù)天。其細(xì)胞呼吸過(guò)程如下圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（

）【答案】C（2023·揭陽(yáng)一模）我國(guó)藥學(xué)家屠呦呦帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功從黃花蒿中分離出用于治療瘧疾的青蒿素，為世界的抗瘧事業(yè)做出了卓越貢獻(xiàn)。研究表明，青蒿素可直接作用于瘧原蟲的線粒體內(nèi)膜，誘導(dǎo)線粒體腫脹，損害線粒體的功能。據(jù)此推斷青蒿素的作用不會(huì)影響（

）A．瘧原蟲細(xì)胞內(nèi)ATP的形成 B．[H]和O2反應(yīng)生成H2OC．葡萄糖在線粒體中的分解 D．瘧原蟲細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)【答案】B（2023·茂名一模）為研究光照與黑暗交替處理對(duì)花生葉片葉綠體中的ATP和ADP含量變化的影響。某研究小組測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。結(jié)合圖中結(jié)果分析，下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A．光照0-5min，葉肉細(xì)胞中發(fā)生了ADP與ATP之間的相互轉(zhuǎn)化B．光照5-20mim，葉綠體中的ATP含量基本穩(wěn)定，說(shuō)明ATP與ADP轉(zhuǎn)化逐漸停止C．黑暗20-30分鐘，暗反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行導(dǎo)致葉綠體中ATP和ADP的含量呈相反變化D．光暗交替處理30min，光暗條件對(duì)葉綠體中ADP與ATP轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響較大（2023·廣東省一模）光照條件下，植物細(xì)胞的Rubisco酶具有“兩面性”：CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C5（RuBP）與CO2反應(yīng)完成光合作用；O2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與O2結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2，稱為光呼吸。光呼吸在正常生長(zhǎng)條件下會(huì)損耗25%~30%的光合產(chǎn)物，在高溫干旱等逆境條件下?lián)p耗比例可高達(dá)50%。下圖為相關(guān)過(guò)程。回答下列問(wèn)題：(1)Rubisco酶分布在葉綠體內(nèi)的__________中，它催化CO2與C5反應(yīng)生成C3的過(guò)程稱為_____________。C3轉(zhuǎn)化為（CH2O）和C5需要光反應(yīng)提供的物質(zhì)有___________________。基質(zhì)

CO2的固定ATP和NADPH(2)晴朗的夏季中午，水稻會(huì)出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，此時(shí)光合作用速率明顯減弱，而CO2生成量明顯增加，其原因是___________。(3)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用基因工程技術(shù)將水稻催化光呼吸的多種酶基因轉(zhuǎn)移到葉綠體內(nèi)并成功表達(dá)，在葉綠體內(nèi)構(gòu)建了光呼吸支路（GOC支路），大大提高水稻產(chǎn)量，其原理是__________。氣孔關(guān)閉導(dǎo)致CO2濃度降低，而高光照下О2濃度升高，O2在與CO2競(jìng)爭(zhēng)Rubisco酶中有優(yōu)勢(shì)，光呼吸增強(qiáng)乙醇酸可在葉綠體內(nèi)分解為CO2，提高了葉綠體中CO2的濃度：一方面使CO2在與O2競(jìng)爭(zhēng)Rubisco酶中有優(yōu)勢(shì)，使光呼吸減弱；另一方面光合作用原料增多，促進(jìn)光合作用（2023·廣州市一模）研究人員為探究氮肥施用量對(duì)大麥葉片光合性能的影響，將試驗(yàn)田中的大麥分成A、B、C、D共4組，在4組大麥生長(zhǎng)的拔節(jié)期(主莖基部第一節(jié)間露出地面達(dá)2cm時(shí))分別施用0、90、180、270kg·hm-2的氮肥，在大麥開花后的不同階段測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示。組別開花后不同天數(shù)葉片的平均凈光合速率／(μmol·m-2·s-1)7天14天21天28天35天A23.622.118.612.04.5B24.523.220.515.35.3C26.525.021.215.66.3D30.527.224.319.57.5回答下列問(wèn)題。(1)大麥從氮肥中吸收的氮元素可用于合成_______________(2種小分子物質(zhì))，它們直接參與光合作用的光反應(yīng)階段。NADP+、ADP(2)分析表中數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是___________________________________。(3)開花后的10天左右，大麥籽粒開始沉積淀粉粒，進(jìn)入灌漿期，籽粒中淀粉主要來(lái)源于____(器官)。據(jù)此分析，灌漿期后期大麥葉片凈光合速率明顯下降的原因是______________________。(4)研究人員發(fā)現(xiàn)，D組的大麥產(chǎn)量低于C組，推測(cè)是施氮量過(guò)多使大麥在生長(zhǎng)期內(nèi)將更大比例的能量用于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)(主要為秸稈的生長(zhǎng))，減少了用于生殖生長(zhǎng)(主要為籽粒的生長(zhǎng))所導(dǎo)致。研究人員進(jìn)一步測(cè)定了籽粒和秸稈的干重，若_________________________________________________，則上述推測(cè)正確。施用氮肥有助于提高開花后不同天數(shù)葉片凈光合速率葉

葉綠素含量降低C組籽粒的干重大于D組籽粒的干重，C組秸稈的干重小于D組秸稈的干重（2023·深圳一模）有研究表明，大氣中CO2濃度上升會(huì)促進(jìn)C3植物（如小麥、水稻等）的光合速率，但對(duì)C4植物（如玉米、甘蔗等）的光合速率未產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用。當(dāng)光照強(qiáng)度持續(xù)增加，C3植物光合速率不再增加，C4植物仍可增加。（注:光合作用時(shí)，CO2首先被固定在C4中，然后才轉(zhuǎn)移到C3中，這類植物稱為C4植物，二氧化碳直接固定在C3中的植物稱為C3植物）。下圖為C4植物光合作用過(guò)程示意圖。回答下列問(wèn)題。

(1)植物光合作用的光反應(yīng)在葉肉細(xì)胞的__________________________（具體部位）發(fā)生，產(chǎn)生的_________________（具體物質(zhì)）為卡爾文循環(huán)提供能量。葉綠體中的類囊體薄膜上

ATP和NADPH(2)根據(jù)題干推測(cè)，在一般條件下，C4植物的CO2飽和點(diǎn)（光合速率不再隨CO2增加而增加時(shí)的CO2濃度）______（填“大于”、“等于”或“小于”）C3植物，其光飽和點(diǎn)（光合速率不再隨光強(qiáng)增加而增加時(shí)的光照強(qiáng)度）______（填“大于”、“等于”或“小于”）C3植物。(3)大氣中CO2濃度上升能夠促進(jìn)C3植物光合作用效率，但對(duì)C4植物無(wú)明顯影響。據(jù)上圖分析可能的原因是______________________________。(4)有人認(rèn)為干旱環(huán)境對(duì)C4植物光合作用的影響比C3植物小，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一結(jié)論，寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果（檢測(cè)方法不做要求）。實(shí)驗(yàn)思路:__________________________________________________________。預(yù)期結(jié)果:__________________________________________________________。小于大于PEP含量少或PEP轉(zhuǎn)化為C4的酶活性較低將長(zhǎng)勢(shì)相同的C3植物與C4植物置于同樣的干旱環(huán)境中培養(yǎng)，一段時(shí)間后檢測(cè)兩種植株的生長(zhǎng)情況

C4植物的生長(zhǎng)量大于C3植物（2023·佛山一模）黑藻固定CO2有兩條途徑