光合作用和呼吸作用
精选大题
例：（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
【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，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。
模拟精做
1．（2019届浙江省嘉兴市第一中学高三上学期期末考试）研究人员对日光温室内的黄瓜补充不同波长的光，
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测得黄瓜光合速率的日变化情况如图1。为进一步探究补充不同波长的光对黄瓜光合速率影响的原因，研究人员测定叶肉细胞内的叶绿体数、叶绿体内的淀粉粒数、基粒数，结果如表1。
（1）植物细胞中能同时吸收红光和蓝紫光的色素是_____；吸收的光能先转移到_____中，继而转移到糖类等有机物中。
（2）12:00时植物光合速率较低的可能原因是______；16:00时该植物叶肉细胞的叶绿体内ADP的转移方向是_____。
（3）据表1推测，补充蓝光，黄瓜叶片细胞的叶绿体内的_____增加，是导致光合速率下降的原因之一，其原理是_______。
（4）结合图1和表1数据分析可知，补红光后，黄瓜叶片细胞的叶绿体内的基粒数明显减少，但光合速率不降反升，其原因可能是补充红光改变了类囊体膜上的______。
【答案】（1）叶绿素（或叶绿素a） ATP和NADPH
（2）温度过高，叶片气孔关闭，CO2吸收减少由叶绿体基质移向基粒
（3）淀粉粒有机物（淀粉）的积累，抑制了碳反应的进行
（4）光和色素的种类、含量或比例
【解析】（1）植物细胞中能同时吸收红光和蓝紫光的色素是叶绿素；吸收的光能先转移到ATP和NADPH中，继而转移到糖类等有机物中。（2）据图1可知，12:00时植物光合速率较低，可能是此时温度过高导致叶片气孔关闭，CO2吸收减少所致；16:00时该植物净光合速率大于0，此时光合速率大于呼吸速率，叶肉细胞的叶绿体内ADP的转移方向是由叶绿体基质移向基粒。（3）据表1可知，补充蓝光，黄瓜叶片细胞的叶绿体内的淀粉粒增加，而有机物（淀粉）的积累，抑制了碳反应的进行，导致光合速率下降。（4）结合图1和表1数据分析可知，补红光后，黄瓜叶片细胞的叶绿体内的基粒数明显减少，但光合速率不降反升，其原因可能是补充红光改变了类囊体膜上的光和色素的种类、含量或比例。
2．（2019届甘肃、青海、宁夏高三上学期期末联考）某实验小组研究了城市樟树人工林林冠上下层叶片一天
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内的净光合速率和光照强度的变化情况(甲、乙两层叶片的呼吸速率几乎无差异)，结果如下图所示。请回答下列问题：
(1)植物叶肉细胞将光能转化为化学能的场所是___________。
(2)甲表示林冠__________(填“上层”或“下层”)的叶片。根据图示分析，甲层叶片的净光合速率在12：30后急剧下降，其原因是中午光照过强，温度过高，植物蒸腾失水多，引起____________________。此时叶绿体中C3的含量__________ (填“上升”“不变”或“下降”)。
(3)根据7：30～14：30测得的相关数据，可判断甲层叶片对光能的利用率更高，理由是
。
【答案】（1）类囊体薄膜
（2）上层气孔关闭，使 CO2的吸收量減少下降
（3）7：30～14：30，甲、乙两层叶片的光照強度相等，但甲层叶片的净光合速率更大
【解析】 (1) 植物叶肉细胞通过光合作用的光反应阶段，可将光能转化为化学能，光反应的场所是类囊体薄膜。(2) 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，因此相同时间内，下层叶片的净光合速率较上层叶片低，据此分析图示可推知：甲表示林冠上层的叶片。甲层叶片的净光合速率在12：30后急剧下降，其原因是中午光照过强，温度过高，植蒸腾作用过于旺盛，保卫细胞失水过多导致气孔关闭，使 CO2的吸收量減少，使得光合作用强度暂时降低。此时，因CO2的吸收量減少，导致CO2和C5结合形成C3的CO2固定过程减弱，新生成的C3减少，而C3的还原过程仍在进行，所以叶绿体中C3的含量下降。(3) 已知甲、乙两层叶片的呼吸速率几乎无差异。柱形图显示：7：30～14：30时间段，甲、乙两层叶片的光照強度相等，但甲层叶片的净光合速率更大，而净光合速率＝（实际）光合速率－呼吸速率，说明甲层叶片的（实际）光合速率更高，进而推知：甲层叶片对光能的利用率更高。
3．（2019届江西省宜春市高三上学期期末统考）下图甲为研究光照强度对某植物光合作用强度影响的实验示意图，图乙表示其细胞气体交换情况，图丙表示除光照强度外其他条件均适宜的环境，光照强度与光合速率的关系，图丁表示夏季晴朗的一天，某种绿色植物在24小时内O2吸收速率的变化示意图(单位：mg/h)
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(1)若将图甲中的植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是____________________________________________。
(2)图乙中结构a上发生的反应中的能量变化是_________________________________。
(3)若提高温度，图丙中曲线的变化是___________(填“上移”、“下移”、“不动”或“信息不足，无法确定”)
(4)图丁中测得该植物一昼夜的O2净释放量为312mg，假设该植物在24小时内呼吸速率不变，则该植物一天通过光合作用产生的02总量是___________mg。若叶绿体吸收的CO2全部转化为葡萄糖，当光合作用速率最高时，该植物每小时制造的葡萄糖的量是___________mg。
【答案】（1）植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，(而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以)当O2增多时，有氧呼吸会增加
（2）光能转化为ATP中活跃的化学能
（3）下移
（4）600 52.5
【解析】（1）由于植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，进而促进了植物的有氧呼吸。（2）图乙中a为叶绿体的类囊体薄膜，其上可进行光反应，发生的能量变化为：光能转化为ATP中活跃的化学能。
（3）图丙表示除光照强度外其他条件均适宜的环境，光照强度与光合速率的关系，若提高温度，光合速率降低，曲线应下移。（4）该植物一昼夜的O2净释放量为312mg=白天光合作用量－一昼夜呼吸作用量，该植物呼吸速率为12mg/h，故24小时呼吸量为288mg，实际光合量=净光合量+呼吸量=312+288=600mg。光合作用速率最高时，产生氧气为44+12=56mg/h，据光合作用方程式：6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O，每小时利用CO2的量是56×44×6÷（32×6）=77mg/h，形成葡萄糖的量为77×180÷（6×44）=52.5mg。
4．（2019届江西省南昌市第二中学高三第六次考试）下图是在不同CO2浓度下测定一天中不同时段的某种植物净光合作用速率的变化情况。
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（1）若在环境浓度CO2和高浓度CO2条件下，呼吸速率差异不明显；相同时刻中，与环境浓度CO2相比，高浓度CO2条件下该植物的光反应速率_________________(较高/相同/较低)，其原因是
。
（2）将该植物完整的线粒体、叶绿体制备成相应的悬浮液，编号为甲组、乙组，分别向其中加入适量、适宜浓度的丙酮酸溶液和NaHCO3溶液，给予二组装置充足光照后均有气泡产生，请用文字描述甲、乙二组装置产生气泡的过程：________________________________；
【答案】（1）较高高浓度CO2条件下该植物暗反应速率加快，需光反应提供更多的ATP和[H]，光反应增强
（2）甲装置中的线粒体利用丙酮酸和水生成CO2并形成气泡.乙装置中的叶绿体利用光能，将水分解，产生氧气并形成气泡
【解析】（1）根据题意和图示分析可知：在相同时间时，高浓度CO2条件下净光合速率大于环境浓度CO2，而呼吸速率差异又不明显。根据净光合速率+呼吸速率=真光合速率，说明高浓度CO2条件下真光合速率大于环境浓度CO2。高浓度CO2条件下水稻暗反应速率加快，需光反应提供[H]和ATP增多，促使光反应增强，所以与环境浓度CO2相比，在高浓度CO2条件下，相同时刻水稻的光反应速率较高。（2）线粒体是有氧呼吸的第二阶段和第三阶段的场所，因此悬浮液中加入适量、适宜浓度的丙酮酸溶液，线粒体可以利用丙酮酸和水生成CO2并形成气泡；叶绿体是光合作用的场所，因此悬浮液中加入NaHCO3溶液（可以提供二氧化碳）后，叶绿体利用光能，将水分解，产生氧气并形成气泡。
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