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1、细胞呼吸与光合作用【知识网络】知识点一、光合作用和细胞呼吸过程 1光合作用与细胞呼吸的联系 (1)光合作用和细胞呼吸的关系图： (2)光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系：物质变化：C：CO2有机物丙酮酸CO2H：H2OH (CH2O)HH2OO：H2OO2H2O能量变化：光能ATP (CH2O)各项生命活动2光合作用和有氧呼吸中H和ATP的来源、去向分析光合作用 有氧呼吸 H 来源 H2O光解产生 有氧呼吸第一、二阶段 去向 还原C3 用于第三阶段还原O2 ATP 来源 光反应阶段产生 三个阶段都产生 去向 用于C3还原供能 用于各项生命活动(植物C3的还原除外) 知识点二、光合作用和呼
2、吸作用速率测定 利用典型装置测定光合、呼吸速率(如下图)(1)净光合速率的测定： NaHCO3溶液的作用：玻璃瓶中的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。 植物光合速率指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水滴右移。单位时间内水滴右移的体积即是净光合速率。 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)呼吸速率的测定(如上图)： 上图同样可以用于呼吸速率的测定，但要把NaHCO3溶液换成NaOH溶液，吸收植物呼吸作用释放的CO2。 植物呼吸速率指标：植物呼吸作用吸收氧气，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气
3、体压强减小，毛细管内的水滴左移。单位时间内水滴左移的体积即是呼吸速率。 条件：整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。 高频考点一细胞呼吸例1（2019全国卷II2）马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是A马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖B马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来C马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATPD马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生【答案】B【解析】马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，无葡萄糖，A错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖被分解成丙酮酸，丙
4、酮酸在第二阶段转化成乳酸，B正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸属于无氧呼吸的第一阶段，会生成少量ATP，C错误；马铃薯块茎储存时，氧气浓度增加会抑制其无氧呼吸，酸味会减少，D错误。【举一反三】（2018全国卷，5）下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是（）A植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸B食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失C有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸D植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP【答案】C【解析】本题主要考查植物细胞的光合作用、细胞呼吸及生态系统能量流动的有关知识。植物在黑暗中有氧时可进行有氧呼吸，无氧时可进行无氧呼吸，A正确；食物链上
5、的营养级同化的能量有三个去向：呼吸散失、传递给下一个营养级（除了最高营养级）和被分解者分解利用，B正确；有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是CO2和H2O、CO2和酒精，某些组织或器官是乳酸，C错误；植物光合作用的光反应阶段和呼吸作用过程中都可以合成ATP，D正确，所以选C。【变式探究】（2017年海南卷，7）下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是（）A分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小B若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸C适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗D利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同【答案】C【解析】与成熟组织细
6、胞相比，分生组织细胞代谢旺盛，呼吸速率快，A错误。某些植物组织细胞无氧呼吸产物为乳酸，产生乳酸的无氧呼吸过程，既不吸收O2也不放出CO2，B错误。降低氧气浓度，有氧呼吸减弱，有机物消耗减慢，C正确。利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同，D错误。【变式探究】将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：培养瓶中气体温度()离子相对吸收量(%)空气17100氮气1710空气328下列分析正确的是()A有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收B该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关C氮
7、气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATPD与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收【答案】A【解析】A项，温度为17 时，在空气环境中，根对该离子的相对吸收量高于在氮气环境中的，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根对该离子的相对吸收量与氧气有关，为主动运输。B项，在空气环境中，低温下幼根对该离子的相对吸收量较低，说明温度能够影响根对该离子的吸收。C项，幼根对该离子的吸收方式为主动运输，需要消耗ATP，在氮气环境中，植物可通过无氧呼吸产生ATP。D项，温度为17 时，与空气环境中相比，氮气环境中该植物幼根对该离子的相对吸收量较低，说明氮气环境不利于该植物幼根对该离子
8、的吸收。【变式探究】下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是()A肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸B与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码C破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中D有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同【答案】C【解析】本题主要考查微生物有氧呼吸、无氧呼吸的相关知识。肺炎双球菌为原核生物，其细胞内没有线粒体，但含有与有氧呼吸有关的酶，能进行有氧呼吸；细菌细胞中的拟核中包含原核生物主要的遗传信息，编码与细菌呼吸有关的酶的基因也在拟核中；破伤风芽孢杆菌为厌氧菌，适宜生活在无氧环境中；酵母菌为兼性厌氧菌，在有氧条件下，进行有氧呼吸，产生CO2和H2O，在无氧条件下，进行无氧呼吸，产生酒精和
9、CO2。高频考点二光合作用及影响因素例2（2019北京卷31）光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、藻类和光合细菌中。（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的_，在碳（暗）反应中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2与RuBP（C5）结合，生成2分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括_（写出两个）；内部因素包括_（写出两个）。（2）R酶由8个大亚基蛋白（L）和8个小亚基蛋白（S）组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在_中由核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的_中与L组装成有功能的酶。（3）研究发现，原核生物蓝藻（蓝细菌）R酶
10、的活性高于高等植物，有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，同时去除甲的L基因。转基因植株能够存活并生长。检测结果表明，转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测？请说明理由。基于上述实验，下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括_。a蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质b蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定c蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成d在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同【答案】（1）光能温度、CO2浓
11、度R酶活性、R酶含量、C5含量、pH（其中两个）（2）细胞质 基质（3）不能，转入蓝藻S、L基因的同时没有去除甲的S基因，无法排除转基因植株R酶中的S是甲的S基因的表达产物的可能性。a、b、c【解析】（1）地球上生物生命活动所需的能量来自有机物，有机物主要来自植物的光合作用，光合作用合成有机物需要光反应吸收光能，转化为ATP的化学能，然后ATP为暗反应中C3的还原提供能量，合成糖类。在暗反应中，RuBP 羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合，生成2分子C3，这是光合作用的暗反应的二氧化碳的固定。暗反应的进行需要相关酶的催化，二氧化碳做原料，需要光反应提供H和ATP，光反应需要色素、酶
12、、水、光照等，故影响该反应的外部因素有光照、温度、CO2浓度、水、无机盐等；内部因素包括色素含量及种类、酶的含量及活性等。（2）高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因通过转录成mRNA ，mRNA 进入细胞质基质，与核糖体结合，合成为S蛋白；因R酶是催化CO2与C5结合的，在叶绿体基质中进行，故S蛋白要进入叶绿体，在叶绿体的基质中与L组装成有功能的酶。（3）据题设条件可知，将蓝藻S、L基因转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA中，只去除甲的L基因，没有去除甲的S基因。因此，转基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除转基因植株中R酶是由蓝藻的L蛋白和甲的S蛋白共同组成。故由上
13、述实验不能得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测。根据上述实验，可以看出蓝藻的基因能导入到甲的DNA中，说明蓝藻和甲植株都以DNA为遗传物质；蓝藻中 R酶的活性高于高等植物，说明两者都以R酶催化CO2的固定；由于蓝藻S、L基因均转入甲的叶绿体DNA中，且去除了甲的L基因，结果转基因植株合成了R酶，说明蓝藻R酶大亚基蛋白L在甲的叶绿体中合成，以上体现了生物界的统一性。在蓝藻中R酶组装是在细胞质基质，甲的叶肉细胞组装R酶是在叶绿体基质，则说明了不同生物之间具有差异性。因此，选abc。【举一反三】（2018江苏卷，18）如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
14、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】若横坐标是CO2浓度，较高温度下，呼吸速率高，较低温度下，呼吸速率低，所以甲乙与纵坐标的交点不一样，A错误；若横坐标是温度，则随着温度的升高光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势，B错误；若横坐标是光波长，则净光合曲线的变化趋势为先升高后降低，与图中甲乙曲线变化不符，C错误；若横坐标是光照强度，较高浓度的二氧化碳有利于光
15、合作用的进行，因此甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度，D正确。【变式探究】（2017年天津卷，6）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
16、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，由于突变型水稻叶片叶绿素含量低，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，由于突变型水稻叶片固定CO2酶的活性高，则限制其光合速率的因素是除CO2浓度外的其他因素，D错误。【变式探究】关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是()A叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中B构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收C通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用D黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起
17、的【答案】C【解析】提取绿叶中色素的原理是叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂如无水乙醇中，A项正确。叶绿素分子中含有镁元素，镁元素可以由植物根细胞通过主动运输方式从土壤溶液中吸收，也可以在叶面施肥后由叶片吸收，B项正确。叶绿体中的色素吸收可见光用于光合作用，其中吸收的主要是可见光中的红光和蓝紫光，红外光和紫外光不属于可见光，C项错误。叶绿素的合成需要光，在黑暗条件下叶绿素不能合成，黑暗中生长的植物幼苗叶片主要呈现类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)的颜色，即幼苗叶片表现为黄色，D项正确。【变式探究】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
18、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_。【解析】(1)根据图示信息，对于甲
19、组植物而言，当光照强度低于a时，随光照强度的增加，光合作用强度逐渐升高，说明限制其光合作用强度的主要因素为光照强度。(2)根据图示信息。对于甲组植物而言，当光照强度高于b时，随光照强度的增加，光合作用强度不变，说明受其他环境因素的限制。由于光合作用需要不断消耗环境中的CO2，故提高CO2浓度可使b光照强度下甲组的光合作用强度升高。(3)由题目信息可知，乙组和甲组是同一种植物，只是环境中的光照强度不同，虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低，但其子代在模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高，说明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。【答案】(1)光
20、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高频考点三光合作用与细胞呼吸的综合应用例3（2017年新课标卷，29）下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。 据图回答下列问题：（1）图中、代表的物质依次是_、_、_、_，H代表的物质主要是_。（2）B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在_（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。（3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是_。【答案】（1）O2 NADP+ ADP+Pi C5 NADH（或答：还原型辅酶）（2）C和D
21、（3）在缺氧条件下进行无氧呼吸【解析】光反应中物质变化：H2O2H+1/2O2（水的光解）；NADP+ + 2e- + H+ NADPH 能量变化：ADP+Pi+光能ATP暗反应中物质变化：CO2+C5化合物2C3化合物（二氧化碳的固定）2C3+4NADPH+ATP（CH2O）+ C5 +H2O（有机物的生成或称为C3的还原）能量变化：ATPADP+Pi（耗能）（1）由图可知A、B过程分别为光合作用的光反应和暗反应，图中类囊体膜上发生水的光解，产生NADPH和氧气；暗反应阶段消耗ATP和NADPH，产生NADP+、（ADP和Pi）；暗反应过程为卡尔文循环，CO2+C5化合物2C3化合物（二氧化
22、碳的固定），所以为C5。呼吸作用的第一阶段的场所为C细胞质基质，在第一阶段中，各种能源物质循不同的分解代谢途径转变成乙酰辅酶A；呼吸作用的第二、三阶段的场所为D线粒体，在第二阶段中，乙酰辅酶A（乙酰CoA）的二碳乙酰基，通过三羧酸循环转变为CO2和氢原子；在第三阶段中，氢原子进入电子传递链（呼吸链），最后传递给氧，与之生成水。呼吸作用中的H为还原型辅酶I（NADH）。（2）植物叶肉细胞能产生ATP的生理过程有：光合作用光反应阶段（A）和有氧呼吸的三个阶段（C和D）。（3）酒精是植物细胞无氧呼吸的产物。 【变式探究】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
23、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下表。试管编号1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离(cm)20遮光*1008060402050 min后试管中溶液的颜色浅绿色X浅黄色黄绿色浅绿色浅蓝色蓝色*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
24、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_。【解析】(1)1号试管中没有加水草，50 min后1号试管的溶液颜色仍为浅绿色，说明无关变量不会引起溶液颜色的变化，2至7号试管的实验结果应是由水草的光合作用、呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，说明无水草的光照条件下溶液中CO2含量减少了，无关变量对实验结果有影响，则说明2至7号试管
25、的实验结果是不可靠的。(2)2号试管进行了遮光，水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用产生CO2，而且与3号试管(光合作用强度小于呼吸作用强度)相比，2号试管溶液中的CO2含量更多，颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下溶液中CO2含量没有变化，水草的光合作用强度与呼吸作用强度相等，吸收与释放的CO2量相等。【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【变式探究】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
26、()(CH2O)O2CO2H2O能量A过程只在线粒体中进行，过程只在叶绿体中进行B过程产生的能量全部储存在ATP中C过程产生的(CH2O)中的氧全部来自H2OD过程和中均能产生H，二者还原的物质不同【答案】D【解析】过程为有氧呼吸过程，反应场所是细胞质基质和线粒体，过程为光合作用，真核生物在叶绿体中进行，原核生物在细胞质基质中进行，A项错误；有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，B项错误；光合作用产生的糖类中的氧仅来自CO2，C项错误；过程和都能产生H，前者主要与氧结合生成水并释放大量能量，后者主要用于C3的还原，D项正确。高频考点四 光合作用和细胞呼吸的测定和分析例
27、4、利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的“圆叶”，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是(多选)()A从图乙可看出，F植物更适合在较强光照下生长B光照强度为1klx，装置甲中放置植物E叶片进行测定时，液滴向左移动C光照强度为3klx时，E、F两种植物的叶片合成有机物的速率之比为32D光照强度为6klx时，装置甲中E植物叶片比F植物叶片浮到液面所需时间短【答案】BCD【解析】由图可知，E植物在较强光照强度下净光合速率大于F植物，说明E植物更适合在较强光照下生长，A项错误；由图乙可知，光照强度为1klx，植物E的净光合
28、速率(-10mL10cm-2h-1)小于0，即需要从外界吸收氧气，故装置甲中放置植物E叶片进行测定时，液滴向左移动，B项正确；光照强度为3klx时，E、F两种植物的叶片净光合速率相等，均为10mL10cm-2h-1，而E植物的呼吸速率为20mL10cm-2h-1，F植物的呼吸速率为10mL10cm-2h-1，所以E、F两种植物合成有机物的速率之比为302032，C项正确；光照强度为6klx时，E植物的净光合速率大于F植物，细胞间充满的氧气较多，故装置甲中E植物叶片比F植物叶片浮到液面所需时间短，D项正确。【举一反三】某生物兴趣小组利用下图所示的实验装置来探究绿色植物的生理作用。据此回答下列问题
29、：(1)若要探究植物细胞呼吸的类型，选取的实验装置有_，为使实验结果更科学，还需设置_。若实验中对照组的红色液滴静止不动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则观察到的实验现象是_。(2)若要验证CO2是植物光合作用的必需原料，选取的最佳实验装置是_，实验中给植物提供C18O2后，在玻璃罩内检测到含18O的氧气，其产生的途径为_。【答案】(1)装置一和装置二对照实验装置一红色液滴左移、装置二红色液滴右移(2)装置一和装置三C18O2H218O18O2(或：C18O2参与光合作用暗反应产生H218O，H218O参与光反应产生18O2)【解析】(1)若要探究植物细胞呼吸的类型，选取的实验装置有装置一
30、和装置二，为使实验结果更科学，还需设置没有植物(或死植物)的对照实验，排除物理因素的影响。若实验中对照组的红色液滴静止不动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则装置一烧杯中盛放NaOH溶液，能够吸收细胞呼吸产生的二氧化碳，有氧呼吸消耗氧气，则红色液滴向左移；装置二烧杯中盛放蒸馏水，不能吸收二氧化碳，植物有氧呼吸消耗的氧气量小于产生的二氧化碳量，则红色液滴右移。(2)装置一烧杯中盛放NaOH溶液，能够吸收细胞呼吸产生的二氧化碳；装置三烧杯中盛放CO2缓冲液，可以为光合作用提供二氧化碳。因此若要验证CO2是植物光合作用的必需原料，选取的最佳实验装置是装置一和装置三。实验中给植物提供C18O2后，在
31、玻璃罩内光合作用过程中18O的去路是6C18O212H2OC6H1218O66O26H218O，其中产物H218O又作为光反应的原料，在水的光解中产生18O2。【变式探究】已知绿色植物的净光合速率大于0才能正常生长。若将某长势良好的绿色植物放在如图所示密闭装置中，置于适宜的温度和光照强度下24小时，欲测定该植物在24小时内能否正常生长，请简要写出实验思路，预期实验结果及结论。(该段时间内，瓶中CO2足量)(1)思路：_。(2)结果及结论：_；_；_。【答案】(1)测定密闭装置内的初始CO2(O2)浓度和培养24小时后的CO2(O2)浓度(2)如果24小时后CO2浓度小于初始浓度(24小时后O2
32、浓度大于初始浓度)，则植物24小时内正常生长；如果24小时后CO2(O2)浓度等于初始浓度，则植物24小时内不能正常生长；如果24小时后CO2浓度大于初始浓度(24小时后O2浓度小于初始浓度)，则植物24小时内不能正常生长【解析】(1)若将该植物放在一密闭透明玻璃容器内并置于一定温度、光照条件下24小时，欲测定该植物在24小时内能否正常生长，可测定密闭装置内的初始CO2(O2)浓度和培养24小时后的CO2(O2)浓度，比较二者大小，即可判定。(2)若24小时后CO2浓度小于初始浓度(24小时后O2浓度大于初始浓度)，则说明该时间内光合作用大于细胞呼吸，该植物在24小时内有生长；如果24小时后C
33、O2(O2)浓度等于初始浓度，则植物24小时内不能正常生长；如果24小时后CO2浓度大于初始浓度(24小时后O2浓度小于初始浓度)，则植物24小时内不能正常生长。1（2019全国卷II2）马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是A马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖B马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来C马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATPD马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生【答案】B【解析】马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，无葡萄糖，A错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖被分解成丙酮酸，丙
34、酮酸在第二阶段转化成乳酸，B正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸属于无氧呼吸的第一阶段，会生成少量ATP，C错误；马铃薯块茎储存时，氧气浓度增加会抑制其无氧呼吸，酸味会减少，D错误。2（2019全国卷III4）若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为A有机物总量减少，呼吸强度增强B有机物总量增加，呼吸强度增强C有机物总量减少，呼吸强度减弱D有机物总量增加，呼吸强度减弱【答案】A【解析】根据题意分析，种子萌发时，吸水膨胀，种皮变软，呼吸作用逐渐增强，将储藏在子叶或胚乳中的营养物质逐步分解，转化为可以被细胞吸收利
35、用的物质，所以种子萌发过程中，呼吸作用强度增加，而有机物因呼吸作用消耗而总量不断减少。综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。故选A。3（2019浙江4月选考27）生物利用的能源物质主要是糖类和油脂，油脂的氧原子含量较糖类中的少而氢的含量多。可用一定时间内生物产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值来大致推测细胞呼吸底物的种类。下列叙述错误的是A将果蔬储藏于充满氮气的密闭容器中，上述比值低于1B严重的糖尿病患者与其正常时相比，上述比值会降低C富含油脂的种子在萌发初期，上述比值低于1D某动物以草为食，推测上述比值接近1【答案】A【解析】果蔬中利用的能源物质为糖类，储藏于充满氮气的密闭容器中，产
36、生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值应当等于1，A选项错误；严重的糖尿病患者利用的葡萄糖会减少，产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值相比正常时会降低，B选项正确；富含油脂的种子在萌发初期主要利用油脂为能源物质，故产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值低于1，C选项正确；某动物以草为食，则主要的能源物质为糖类，则产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值接近1，D选项正确。故错误的选项选择A。4（2019北京卷31）光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、藻类和光合细菌中。（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的_，在碳（暗）反应中，RuBP羧化酶（R酶）催化
37、CO2与RuBP（C5）结合，生成2分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括_（写出两个）；内部因素包括_（写出两个）。（2）R酶由8个大亚基蛋白（L）和8个小亚基蛋白（S）组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在_中由核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的_中与L组装成有功能的酶。（3）研究发现，原核生物蓝藻（蓝细菌）R酶的活性高于高等植物，有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，同时去除甲的L基因。转基因植株能够存活并生长。检测结果表明，转
38、基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测？请说明理由。基于上述实验，下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括_。a蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质b蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定c蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成d在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同【答案】（1）光能温度、CO2浓度R酶活性、R酶含量、C5含量、pH（其中两个）（2）细胞质 基质（3）不能，转入蓝藻S、L基因的同时没有去除甲的S基因，无法排除转基因植株R酶中的S是甲的S基因的表达产物的可能性。a、b、c【解析】（1）地球上生物生命活动所需的
39、能量来自有机物，有机物主要来自植物的光合作用，光合作用合成有机物需要光反应吸收光能，转化为ATP的化学能，然后ATP为暗反应中C3的还原提供能量，合成糖类。在暗反应中，RuBP 羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合，生成2分子C3，这是光合作用的暗反应的二氧化碳的固定。暗反应的进行需要相关酶的催化，二氧化碳做原料，需要光反应提供H和ATP，光反应需要色素、酶、水、光照等，故影响该反应的外部因素有光照、温度、CO2浓度、水、无机盐等；内部因素包括色素含量及种类、酶的含量及活性等。（2）高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因通过转录成mRNA ，mRNA 进入细
40、胞质基质，与核糖体结合，合成为S蛋白；因R酶是催化CO2与C5结合的，在叶绿体基质中进行，故S蛋白要进入叶绿体，在叶绿体的基质中与L组装成有功能的酶。（3）据题设条件可知，将蓝藻S、L基因转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA中，只去除甲的L基因，没有去除甲的S基因。因此，转基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除转基因植株中R酶是由蓝藻的L蛋白和甲的S蛋白共同组成。故由上述实验不能得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测。根据上述实验，可以看出蓝藻的基因能导入到甲的DNA中，说明蓝藻和甲植株都以DNA为遗传物质；蓝藻中 R酶的活性高于高等植物，说明两者都以R酶催化CO2的固定
41、；由于蓝藻S、L基因均转入甲的叶绿体DNA中，且去除了甲的L基因，结果转基因植株合成了R酶，说明蓝藻R酶大亚基蛋白L在甲的叶绿体中合成，以上体现了生物界的统一性。在蓝藻中R酶组装是在细胞质基质，甲的叶肉细胞组装R酶是在叶绿体基质，则说明了不同生物之间具有差异性。因此，选abc。5（2019江苏卷28）叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，其合成过程及部分相关代谢途径如下图所示。请回答下列问题：（1）合成酶R时，细胞核DNA编码小亚基的遗传信息_到RNA上，RNA进入细胞质基质后指导多肽链合成；在叶绿体中，参与大亚基肽链合成的RNA中，种类
42、最多的是_。（2）进行光合作用时，组装完成的酶R需ATP参与激活，光能转化为ATP中的化学能是在_上（填场所）完成的。活化的酶R催化CO2固定产生C3化合物（C3-l），C3-I还原为三碳糖（C3-），这一步骤需要_作为还原剂。在叶绿体中C3-除了进一步合成淀粉外，还必须合成化合物X以维持卡尔文循环，X为_。（3）作为光合作用的重要成分，X在叶绿体中的浓度受多种因素调控，下列环境条件和物质代谢过程，与X浓度相关的有_（填序号）。外界环境的CO2浓度叶绿体接受的光照强度受磷酸根离子浓度调节的C3-ll输出速度酶R催化X与O2结合产生C2化合物的强度（4）光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体_。【答案】（1）转录 tRNA （2）类囊体 【H】 C5（五碳化合物）（3） （4）吸水涨破【解析】分析图示：细胞核中的DNA通过转录形成RNA，RNA通过核孔出细胞核，进入细胞质，在核糖体上进行翻译形成小亚基。叶绿体中的DNA通过转录形成RNA，在叶绿体中的核糖体上进行翻译形成大亚基。大亚基和小亚基组合形成酶R，催化二氧化碳的固定形