資源簡介

第4講　細胞呼吸與光合作用的關系
　　細胞呼吸與光合作用相互聯系的考題,可全面考查結構與功能觀、物質與能量觀等生命觀念,在高考命題中考查頻次較高。命題多借助圖示模型或情境信息等進行考查,選擇題、非選擇題都是常見題型。本講從“細胞呼吸與光合作用的物質和能量之間的關系”“真正(總)光合速率、凈光合速率和細胞呼吸速率的關系”“自然環境與密閉環境中一晝夜光合速率的變化”三個角度進行剖析,提高考生對細胞呼吸與光合作用的關系的綜合分析能力。
主題研習(一)　細胞呼吸與光合作用的物質和能量之間的關系
[典例導析]
　　(2023·天津高考)如圖是某種植物光合作用及呼吸作用部分過程示意圖,關于此圖說法錯誤的是 (　　)
A.HC經主動運輸進入細胞質基質
B.HC通過通道蛋白進入葉綠體基質
C.光反應生成的H+促進了HC進入類囊體
D.光反應生成的物質X保障了暗反應的CO2供應
聽課隨筆:
[思維建模]
1.細胞呼吸和光合作用的物質、能量轉化關系
(1)物質轉化
C CO2(CH2O)丙酮酸 CO2
H H2ONADPH(CH2O)[H]H2O
O H2OO2H2OCO2(CH2O)
(2)能量變化
2.光合作用與有氧呼吸中有關物質的來源與去路
[應用體驗]
1.(2025·太原模擬)下圖表示植物葉肉細胞中光合作用和細胞呼吸的相關過程,其中①~⑤表示代謝過程,A~F表示代謝過程中產生的物質。下列相關敘述錯誤的是 (　　)
A.過程①③④⑤都可以產生ATP
B.過程①和過程③在生物膜上進行
C.物質C的元素只來自H2O
D.物質A、B、D、E、F中都含H
2.科研人員用適宜光照條件下正常生長的水稻植株,進行同位素標記實驗。下列有關敘述錯誤的是 (　　)
A.提供O,一段時間后,能在CO2中檢測到18O
B.提供O,一段時間后,不能在有機物中檢測到18O
C.提供14CO2,則根細胞在缺氧狀態下可能出現14C2H5OH
D.提供14CO2,葉綠體中14C的轉移途徑大致是14CO2→→(14CH2O)
3.研究表明,相對于動物,植物的細胞呼吸還包括另一條由交替氧化酶(AOX)主導的途徑,該呼吸途徑可幫助其抵抗強光等逆境,具體過程如圖所示,其中iATP為細胞內ATP,eATP為細胞外ATP。
(1)若要將葉肉細胞中葉綠體與線粒體等其他細胞器分離,常采用的方法是　　　　(答1種即可)。從結構上來看,二者都具有　　　層膜。
(2)據圖推測,圖中的光系統Ⅰ和光系統Ⅱ應位于　　　　膜上。在暗反應階段,NADPH參與卡爾文循環時的具體作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)強光下,光反應產生的NADPH量大于暗反應的消耗量,使葉綠體內NADP+含量　　　　。植物細胞通過“蘋果酸—草酰乙酸穿梭”途徑,將過多的NADPH轉移出葉綠體,并最終通過AOX呼吸途徑將其中大部分能量以　　　的形式散失,從而有效緩解強光對植物細胞內光系統的損傷。同時,eATP通過DORN1(受體)可緩解因交替呼吸抑制引起的光系統反應效率下降,進一步避免光抑制現象產生,因此強光照射下植物可避免光抑制,該調節過程為　　　(填“正反饋”或“負反饋”)。
(4)目前尚未發現在植物細胞的表面或細胞膜上存在ATP合酶,eATP可來源于　　　　　　　　　　　　　　　　(填場所)產生的iATP,據圖判斷,eATP最可能是作為一種信號分子調節植物的光合作用,理由是________
____________________________________________________。
聽課隨筆:
主題研習(二)　真正(總)光合速率、凈光合速率和細胞呼吸速率的關系
[典例導析]
　　
(2024·全國甲卷,改編)在自然條件下,某植物葉片光合速率和呼吸速率隨溫度變化的趨勢如圖所示。回答下列問題。
(1)該植物葉片在溫度a和c時的光合速率相等,葉片有機物積累速率　　　　(填“相等”或“不相等”),原因是　　　　　　　　　　　　　。
(2)在溫度d時,該植物體的干重會減少,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)溫度超過b時,該植物由于暗反應速率降低導致光合速率降低。暗反應速率降低的原因可能是　　　　　　　　　　　(答出一點即可)。
(4)通常情況下,為了最大程度地獲得光合產物,農作物在溫室栽培過程中,白天溫室的溫度應控制在　　　　　　　　　　　　　　　　　最大時的溫度。
聽課隨筆:
[思維建模]
1.構建光合作用與細胞呼吸關系的模型
2.真正(總)光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關系
(1)判定方法
(2)相關計算
①光合作用實際產氧量(葉綠體產氧量)=實測植物氧氣釋放量+細胞呼吸耗氧量。
②光合作用實際CO2消耗量(葉綠體消耗CO2量)=實測植物CO2吸收量+細胞呼吸CO2釋放量。
③光合作用葡萄糖凈生產量(葡萄糖積累量)=光合作用實際葡萄糖生產量(葉綠體產生或合成的葡萄糖量)-細胞呼吸葡萄糖消耗量。
[應用體驗]
1.(2025·鞍山模擬)如圖是葉肉細胞在不同光照強度下葉綠體與線粒體代謝簡圖。以下相關敘述錯誤的是 (　　)
A.若細胞①處于黑暗環境中,那么該細胞單位時間內放出的CO2量即為呼吸速率
B.細胞②沒有與外界發生O2和CO2交換,可斷定此時光合速率等于呼吸速率
C.細胞③處在較強光照條件下,細胞光合作用所利用的CO2量為n1與n2的和
D.對細胞④分析可得出,此時的光照強度較弱且物質的量n1小于m2　
2.以測定的CO2吸收量與釋放量為指標,研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響,結果如圖所示。下列分析正確的是 (　　)
A.光照相同時間,35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時相等
B.光照相同時間,在20 ℃條件下植物積累的有機物的量最多
C.溫度高于25 ℃時,光合作用制造的有機物的量開始減少
D.兩曲線的交點表示光合作用制造的有機物的量與呼吸作用消耗的有機物的量相等
主題研習(三)　自然環境與密閉環境中一晝夜光合速率的變化
[典例導析]
　　(2024·新課標卷)某同學將一種高等植物幼苗分為4組(a、b、c、d),分別置于密閉裝置中照
光培養,a、b、c、d組的光照強度依次增大,實驗過程中溫度保持恒定。一段時間(t)后測定裝置內O2濃度,結果如圖所示,其中M為初始O2濃度,c、d組O2濃度相同。回答下列問題。
(1)太陽光中的可見光由不同顏色的光組成,其中高等植物光合作用利用的光主要是　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)光照t時間時,a組CO2濃度　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)b組。
(3)若延長光照時間c、d組O2濃度不再增加,則光照t時間時a、b、c中光合速率最大的是　　　　組,判斷依據是　　　　　　　　　。
(4)光照t時間后,將d組密閉裝置打開,并以c組光照強度繼續照光,其幼苗光合速率會　　　　 (填“升高”“降低”或“不變”)。
聽課隨筆:
[思維建模]
1.開放環境中光合作用晝夜變化曲線分析
MN和PQ 夜晚植物只進行細胞呼吸;植物體內有機物的總量減少,環境中CO2量增加,O2量減少
N~P 光合作用與呼吸作用同時進行
NA和EP 清晨和傍晚光照較弱,光合作用強度小于細胞呼吸強度;植物體內有機物的總量減少,環境中CO2量增加,O2量減少
A點和E點 光合作用強度等于細胞呼吸強度;植物體內有機物的總量不變,環境中CO2量不變,O2量不變
一晝夜有機物的積累量(用CO2表示)=白天從外界吸收的CO2量-晚上呼吸作用釋放的CO2量,即S3-(S1+S2) A~E 光合作用強度大于細胞呼吸強度;植物體內有機物的總量增加,環境中CO2量減少,O2量增加
BC 葉片表皮氣孔部分關閉,出現“光合午休”現象
E點 光合作用產物的積累量最大
2.密閉小室內O2濃度、CO2濃度與時間的關系分析
模型圖 圖示分析
一晝夜 CO2濃 度變化 ①MA'(OA)段,小室內O2減少,CO2增加,表明光合速率<呼吸速率,凈光合速率<0,植物不生長,空氣變得“渾濁”。 ②A'B'(AB)段,小室內O2增加,CO2減少,光合速率>呼吸速率,凈光合速率>0,植物生長,空氣得以更新。 ③“終點N”與“始點M”比較:若曲線表示CO2含量變化,N>M時有機物總量減少,N一晝夜 O2濃 度變化
[應用體驗]
1.(2025·滕州質檢)圖甲為黑藻在適宜溫度下O2釋放速率隨光照強度的變化。圖乙是將黑藻放在適宜溫度的密閉環境中,測得的密閉環境中CO2濃度隨時間的變化情況(不同時間內光照強度不同)。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.圖甲中,當光照強度相對值為2時,黑藻的氧氣產生速率相對值為0
B.圖甲中,當光照強度相對值為7時,若要提高黑藻光合速率,可適當增加CO2濃度
C.圖乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的時間段是4~6 h和8~10 h
D.由圖乙分析,黑藻在該密閉環境中經過12 h后有機物的含量上升　
2.(2025·南京模擬)如圖為自然環境中一晝夜測得某植物CO2的吸收速率曲線圖。下列關于該圖的敘述,錯誤的是 (　　)
A.a點產生的原因是夜間溫度降低,細胞呼吸減弱,CO2釋放減少
B.開始進行光合作用的點是b點,結束光合作用的點是m點
C.光合速率與呼吸速率相等的點是c、h點,有機物積累量最大的點是m點
D.de段下降的原因是氣孔部分關閉,CO2吸收減少,fh段下降的原因是光照減弱　
第4講　細胞呼吸與光合作用的關系
主題研習(一)
[典例導析]　選B　據圖分析可知，HCO進入細胞質基質需要消耗線粒體產生的ATP，方式為主動運輸，A正確。HCO進入葉綠體基質需要消耗線粒體產生的ATP，方式為主動運輸，通道蛋白介導的運輸方式為協助擴散，B錯誤。據圖可知，光反應階段水光解產生的H＋促進了HCO進入類囊體，C正確。據圖可知，光反應階段生成的物質X為O2，O2濃度增大會使有氧呼吸增強，產生的ATP增多，有利于HCO進入葉綠體基質，HCO分解可產生CO2，從而保障暗反應的CO2供應，D正確。
[應用體驗]
1．選D　分析題圖可知，E可以與C結合生成H2O，故③為有氧呼吸第三階段，E為NADH，C為O2；則⑤應為呼吸作用的第一階段，F為丙酮酸；④為有氧呼吸第二階段，D為CO2；①為光反應過程，A為NADPH和ATP；過程②生成C6H12O6，為暗反應過程，B為ADP和Pi等，故①③④⑤都可以產生ATP，A正確，D錯誤。①為光反應過程，場所是類囊體薄膜；③為有氧呼吸第三階段，場所為線粒體內膜，兩者均在生物膜上進行，B正確。C為O2，在光反應過程中氧元素只來自H2O，C正確。
2．選B　給水稻提供HO，HO可參與有氧呼吸的第二階段，所以生成的CO2中會有18O，含有18O的CO2可參與光合作用暗反應過程，故能在有機物中檢測到18O，A正確，B錯誤；給水稻提供14CO2，14C在水稻光合作用過程中的轉移途徑大致是14CO2→14C3→14C6H12O6(14CH2O)，根細胞在缺氧狀態下進行無氧呼吸時，14C6H12O6會分解形成14C2H5OH，C、D正確。
3．解析：(1)分離細胞器常采用的方法是差速離心法。葉綠體與線粒體都具有雙層膜。
(2)分析題圖可知，光系統Ⅰ和光系統Ⅱ參與光反應，故光系統Ⅰ和光系統Ⅱ應位于類囊體薄膜上；在暗反應階段，NADPH作為還原劑促進C3的還原并提供能量。
(3)NADP＋是暗反應NADPH供氫和供能后的產物，且在光反應中參與NADPH的生成，因此強光下，光反應產生的NADPH量大于暗反應的消耗量，使葉綠體內NADP＋含量減少。由圖中可知，強光環境下，植物細胞通過“蘋果酸—草酰乙酸穿梭”途徑，將過多的NADPH轉移出葉綠體，并最終通過AOX呼吸途徑將其中大部分能量以熱能的形式散失，從而有效緩解強光對植物細胞內光系統的損傷。eATP通過DORN1(受體)可緩解因交替呼吸抑制引起的光系統反應效率下降，進一步避免光抑制現象產生，因此強光照射下植物可避免光抑制，該調節過程為負反饋。
(4)據題圖可知，eATP來源于iATP，而細胞內的ATP可由細胞呼吸產生，細胞呼吸發生的場所是細胞質基質、線粒體。據圖判斷，eATP與細胞膜上的DORN1結合后能激發細胞內與光合作用相關的信號轉導，故eATP最可能是作為一種信號分子調節植物的光合作用。
答案：(1)差速離心法　雙　(2)類囊體(薄)　作為還原劑、提供能量
(3)減少　熱能　負反饋　(4)細胞質基質、線粒體(或細胞質基質、線粒體內膜、線粒體基質)　eATP與細胞膜上的DORN1結合后能激發細胞內與光合作用相關的信號轉導，從而調節植物的光合作用
主題研習(二)
[典例導析]　解析：(1)植物葉片有機物積累速率即為凈光合速率，凈光合速率＝光合速率－呼吸速率，溫度a和c時植物葉片光合速率相等，但溫度a時植物葉片呼吸速率小于溫度c時，有機物消耗速率不相等，所以在溫度a和c時葉片有機物積累速率不相等。
(2)在溫度d時，葉片呼吸速率等于光合速率，但植物體其他不進行光合作用的細胞還會進行呼吸作用，即植物整體的呼吸速率大于光合速率，有機物被消耗，植物體的干重下降。
(3)溫度超過b時，暗反應速率降低，原因可能是高溫使參與暗反應的相關酶活性降低，也可能是溫度過高，氣孔部分關閉，導致CO2吸收量下降等。
(4)溫室栽培過程中，白天植物會同時進行光合作用和細胞呼吸，為了最大程度地獲得光合產物，應該讓有機物積累量達到最大，即白天溫室的溫度應控制在凈光合速率最大時的溫度。
答案：(1)不相等　溫度a時植物葉片呼吸速率小于溫度c時，即有機物消耗速率不相等　(2)溫度d時，葉片呼吸速率等于光合速率，但植物整體的呼吸速率大于光合速率，有機物被消耗　(3)溫度過高，參與暗反應的相關酶活性降低；溫度過高，導致氣孔部分關閉，CO2供應不足(答出一點即可)　(4)凈光合速率
[應用體驗]
1．選D　細胞①處于黑暗環境中，細胞只進行呼吸作用，因此該細胞單位時間內放出的CO2量即為呼吸速率，A正確；細胞②中葉綠體產生的O2全部被線粒體所利用，此時葉肉細胞中光合速率等于呼吸速率，B正確；細胞③光合作用強度大于呼吸作用，光合作用所需的CO2來源于外來的CO2和呼吸作用產生的CO2，故細胞光合作用所利用的CO2量為n1與n2的和，C正確；細胞④的呼吸作用強度大于光合作用強度，可能原因是此時光照強度較弱，細胞有氧呼吸和光合作用過程中，O2的凈消耗量(吸收量)m2與CO2的凈生成量n1相等，D錯誤。
2．選A　光照下CO2的吸收量表示凈光合速率，黑暗下CO2的釋放量表示呼吸速率。光照時間相同(假設為1 h)，30 ℃時光合作用制造的有機物的量等于35 ℃時光合作用制造的有機物的量，都為3.0＋3.5＝6.5 mg，A正確；植物積累的有機物的量等于凈光合積累量，光照相同時間，約26 ℃時植物積累的有機物的量最多，B錯誤；由圖中數據計算可知，溫度高于25 ℃時，光合作用制造的有機物的量并未開始減少，C錯誤；兩曲線的交點表示綠色植物積累的有機物的量與呼吸作用消耗的有機物的量相等，D錯誤。
主題研習(三)
[典例導析]　解析：(1)高等植物光合作用利用的光主要是紅光和藍紫光，這是因為葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。
(2)a組光照一段時間后，裝置內O2濃度仍為M，說明a組的光照強度是光補償點，裝置內CO2濃度與初始保持相同；而b組光照強度大于a組，光合速率大于呼吸速率，裝置內CO2濃度會降低，所以光照t時間時，a組CO2濃度大于b組。
(3)若延長光照時間c、d組O2濃度不再增加，說明光照t時間后c、d組由于CO2濃度下降導致光合速率下降到與呼吸速率相等；光照t時間后a組O2濃度與初始O2濃度相同，說明其光合速率始終等于呼吸速率；而此時b組O2濃度大于初始O2濃度，說明其光合速率大于呼吸速率，裝置內O2濃度小于c組，可說明裝置內CO2濃度大于c組，即光照t時間后b組光合速率并沒有下降到與呼吸速率相等，b組植物幼苗仍在消耗CO2，產生O2。同時每組溫度保持恒定，呼吸速率不變，所以b組光合速率最大。
(4)由上述分析可知，光照t時間后，限制d組光合速率的因素為CO2濃度，將d組密閉裝置打開(CO2濃度上升)，并以c組光照強度繼續照光，則其幼苗光合速率會升高。
答案：(1)紅光和藍紫光　光合色素中的葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光　(2)大于　(3)b　密閉裝置中O2濃度不再增加時，光合速率等于呼吸速率，僅b組光合速率大于呼吸速率　(4)升高
[應用體驗]
1．選A　由圖甲可知，光照強度相對值為2時，黑藻的氧氣釋放速率為0，其呼吸作用消耗氧氣的速率相對值為2，所以其氧氣產生速率相對值為2，A錯誤；圖甲中，當光照強度相對值為7時，繼續增加光照強度黑藻光合速率不再提高，已知黑藻處于適宜溫度下，故可通過增加環境中CO2濃度來提高光合速率，B正確；圖乙中，在4～6 h和8～10 h內，黑藻光合作用固定CO2的量與呼吸作用釋放CO2的量相等(即光合速率等于呼吸速率)，導致密閉環境中CO2濃度沒有發生變化，C正確；由圖乙可知，黑藻在該密閉環境中經過12 h后，密閉環境中的CO2濃度比起始時的濃度低，所以經過12 h后有機物含量上升，D正確。
2．選C　a點釋放CO2的速率減小的原因是夜間溫度降低，呼吸酶活性降低，呼吸速率降低，CO2釋放減少，A正確。由圖可知，b點是光合作用開始的點，m點之后，CO2釋放速率不變，說明m點之后不再進行光合作用，B正確。h點之后，光合速率小于呼吸速率，有機物減少，因此有機物積累量最大的點是h點，C錯誤。de段光照較強、溫度較高，致使氣孔部分關閉，CO2通過氣孔進入葉肉細胞間隙的量減少，光合速率降低；fh段光合速率下降的原因是光照減弱，D正確。(共88張PPT)
細胞呼吸與光合作用的關系
第4講
細胞呼吸與光合作用相互聯系的考題，可全面考查結構與功能觀、物質與能量觀等生命觀念，在高考命題中考查頻次較高。命題多借助圖示模型或情境信息等進行考查，選擇題、非選擇題都是常見題型。本講從“細胞呼吸與光合作用的物質和能量之間的關系”“真正(總)光合速率、凈光合速率和細胞呼吸速率的關系”“自然環境與密閉環境中一晝夜光合速率的變化”三個角度進行剖析，提高考生對細胞呼吸與光合作用的關系的綜合分析能力。
目錄
主題研習（一）
主題研習（二）
細胞呼吸與光合作用的物質和能量之間的關系
課時跟蹤檢測
真正(總)光合速率、凈光合速率和細胞呼吸速率的關系
主題研習（三）
自然環境與密閉環境中一晝夜光合速率的變化
主題研習（一）細胞呼吸與光合作用的物質和能量之間的關系
[典例導析]
(2023·天津高考)如圖是某種植物光合作用及呼吸作用部分過程示意圖，關于此圖說法錯誤的是(　　)
√
[思維建模]
1．細胞呼吸和光合作用的物質、能量轉化關系
(1)物質轉化
(2)能量變化
2．光合作用與有氧呼吸中有關物質的來源與去路
[應用體驗]
1．(2025·太原模擬)下圖表示植物葉肉細胞中光合作用和細胞呼吸的相關過程，其中①～⑤表示代謝過程，A～F表示代謝過程中產生的物質。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．過程①③④⑤都可以產生ATP B．過程①和過程③在生物膜上進行
C．物質C的元素只來自H2O D．物質A、B、D、E、F中都含H
√
解析：分析題圖可知，E可以與C結合生成H2O，故③為有氧呼吸第三階段，E為NADH，C為O2；則⑤應為呼吸作用的第一階段，F為丙酮酸；④為有氧呼吸第二階段，D為CO2；①為光反應過程，A為NADPH和ATP；過程②生成C6H12O6，為暗反應過程，B為ADP和Pi等，故①③④⑤都可以產生ATP，A正確，D錯誤。
①為光反應過程，場所是類囊體薄膜；③為有氧呼吸第三階段，場所為線粒體內膜，兩者均在生物膜上進行，B正確。
C為O2，在光反應過程中氧元素只來自H2O，C正確。
2．科研人員用適宜光照條件下正常生長的水稻植株，進行同位素標記實驗。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．提供H218O，一段時間后，能在CO2中檢測到18O
B．提供H218O，一段時間后，不能在有機物中檢測到18O
C．提供14CO2，則根細胞在缺氧狀態下可能出現14C2H5OH
D．提供14CO2，葉綠體中14C的轉移途徑大致是14CO2→14C3→(14CH2O)
解析：給水稻提供H218O，H218O可參與有氧呼吸的第二階段，所以生成的CO2中會有18O，含有18O的CO2可參與光合作用暗反應過程，故能在有機物中檢測到18O，A正確，B錯誤；給水稻提供14CO2，14C在水稻光合作用過程中的轉移途徑大致是14CO2→14C3→14C6H12O6(14CH2O)，根細胞在缺氧狀態下進行無氧呼吸時，14C6H12O6會分解形成14C2H5OH，C、D正確。
√
3．研究表明，相對于動物，植物的細胞呼吸還包括另一條由交替氧化酶(AOX)主導的途徑，該呼吸途徑可幫助其抵抗強光等逆境，具體過程如圖所示，其中iATP為細胞內ATP，eATP為細胞外ATP。
(1)若要將葉肉細胞中葉綠體與線粒體等其他細胞器分離，常采用的方法是_____________(答1種即可)。從結構上來看，二者都具有______層膜。
(2)據圖推測，圖中的光系統Ⅰ和光系統Ⅱ應位于__________膜上。在暗反應階段，NADPH參與卡爾文循環時的具體作用是____________
___________。
差速離心法
雙
類囊體(薄)
作為還原劑、
提供能量
(3)強光下，光反應產生的NADPH量大于暗反應的消耗量，使葉綠體內NADP＋含量________。植物細胞通過“蘋果酸—草酰乙酸穿梭”途徑，將過多的NADPH轉移出葉綠體，并最終通過AOX呼吸途徑將其中大部分能量以______的形式散失，從而有效緩解強光對植物細胞內光系統的損傷。同時，eATP通過DORN1(受體)可緩解因交替呼吸抑制引起的光系統反應效率下降，進一步避免光抑制現象產生，因此強光照射下植物可避免光抑制，該調節過程為________(填“正反饋”或“負反饋”)。
減少
熱能
負反饋
(4)目前尚未發現在植物細胞的表面或細胞膜上存在ATP合酶，eATP可來源于_____________________________________________
______________(填場所)產生的iATP，據圖判斷，eATP最可能是作為一種信號分子調節植物的光合作用,理由是_________________
______________________________________________________________________________。
細胞質基質、線粒體(或細胞質基質、線粒體內膜、
eATP與細胞膜上的
線粒體基質)
DORN1結合后能激發細胞內與光合作用相關的信號轉導，從而
調節植物的光合作用
解析：(1)分離細胞器常采用的方法是差速離心法。葉綠體與線粒體都具有雙層膜。(2)分析題圖可知，光系統Ⅰ和光系統Ⅱ參與光反應，故光系統Ⅰ和光系統Ⅱ應位于類囊體薄膜上；在暗反應階段，NADPH作為還原劑促進C3的還原并提供能量。(3)NADP＋是暗反應NADPH供氫和供能后的產物，且在光反應中參與NADPH的生成，因此強光下，光反應產生的NADPH量大于暗反應的消耗量，使葉綠體內NADP＋含量減少。由圖中可知，強光環境下，植物細胞通過“蘋果酸—草酰乙酸穿梭”途徑，將過多的NADPH轉移出葉綠體，并最終通過AOX呼吸途徑將其中大部分能量以熱能的形式散失，從而有效緩解強光對植物細胞內光系統的損傷。eATP通過DORN1(受體)可緩解因交替呼吸抑制引起的光系統反應效率下降，進一步避免光抑制現象產生，因此強光照射下植物可避免光抑制，該調節過程為負反饋。(4)據題圖可知，eATP來源于iATP，而細胞內的ATP可由細胞呼吸產生，細胞呼吸發生的場所是細胞質基質、線粒體。據圖判斷，eATP與細胞膜上的DORN1結合后能激發細胞內與光合作用相關的信號轉導，故eATP最可能是作為一種信號分子調節植物的光合作用。
主題研習（二）真正(總)光合速率、凈光合速率和細胞呼吸速率的關系
[典例導析]
(2024·全國甲卷，改編)在自然條件下，某植物葉片光合速率和呼吸速率隨溫度變化的趨勢如圖所示。回答下列問題。
(1)該植物葉片在溫度a和c時的光合速率相等，葉片有機物積累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是________________
_____________________________________________。
不相等
溫度a時植物葉片
呼吸速率小于溫度c時，即有機物消耗速率不相等
(2)在溫度d時，該植物體的干重會減少，原因是____________
___________________________________________________________________________。
(3)溫度超過b時,該植物由于暗反應速率降低導致光合速率降低。暗反應速率降低的原因可能是_________________________________
____________________________________________(答出一點即可)。
(4)通常情況下，為了最大程度地獲得光合產物，農作物在溫室栽培過程中，白天溫室的溫度應控制在____________最大時的溫度。
葉片呼吸速率等于光合速率,但植物整體的呼吸速率大于光合速率,有機物被消耗
溫度d時，
溫度過高，參與暗反應的相關酶活性
降低；溫度過高,導致氣孔部分關閉,CO2供應不足
凈光合速率
[解析]　(1)植物葉片有機物積累速率即為凈光合速率，凈光合速率＝光合速率－呼吸速率，溫度a和c時植物葉片光合速率相等，但溫度a時植物葉片呼吸速率小于溫度c時，有機物消耗速率不相等，所以在溫度a和c時葉片有機物積累速率不相等。(2)在溫度d時，葉片呼吸速率等于光合速率，但植物體其他不進行光合作用的細胞還會進行呼吸作用，即植物整體的呼吸速率大于光合速率，有機物被消耗，植物體的干重下降。(3)溫度超過b時，暗反應速率降低，原因可能是高溫使參與暗反應的相關酶活性降低，也可能是溫度過高，氣孔部分關閉，導致CO2吸收量下降等。(4)溫室栽培過程中，白天植物會同時進行光合作用和細胞呼吸，為了最大程度地獲得光合產物,應該讓有機物積累量達到最大,即白天溫室的溫度應控制在凈光合速率最大時的溫度。
[思維建模]
1．構建光合作用與細胞呼吸關系的模型
2．真正(總)光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關系
(1)判定方法
(2)相關計算
①光合作用實際產氧量(葉綠體產氧量)＝實測植物氧氣釋放量＋細胞呼吸耗氧量。
②光合作用實際CO2消耗量(葉綠體消耗CO2量)＝實測植物CO2吸收量＋細胞呼吸CO2釋放量。
③光合作用葡萄糖凈生產量(葡萄糖積累量)＝光合作用實際葡萄糖生產量(葉綠體產生或合成的葡萄糖量)－細胞呼吸葡萄糖消耗量。
[應用體驗]
1．(2025·鞍山模擬)如圖是葉肉細胞在不同光照強度下葉綠體與線粒體代謝簡圖。以下相關敘述錯誤的是(　　)
A．若細胞①處于黑暗環境中，那么該細胞單位時間內放出的CO2量即為呼吸速率
B．細胞②沒有與外界發生O2和CO2交換，可斷定此時光合速率等于呼吸速率
解析：細胞①處于黑暗環境中，細胞只進行呼吸作用，因此該細胞單位時間內放出的CO2量即為呼吸速率，A正確；
細胞②中葉綠體產生的O2全部被線粒體所利用，此時葉肉細胞中光合速率等于呼吸速率，B正確；
C．細胞③處在較強光照條件下，細胞光合作用所利用的CO2量為n1與n2的和
D．對細胞④分析可得出，此時的光照強度較弱且物質的量n1小于m2
解析：細胞③光合作用強度大于呼吸作用，光合作用所需的CO2來源于外來的CO2和呼吸作用產生的CO2，故細胞光合作用所利用的CO2量為n1與n2的和，C正確；
細胞④的呼吸作用強度大于光合作用強度，可能原因是此時光照強度較弱，細胞有氧呼吸和光合作用過程中，O2的凈消耗量(吸收量)m2與CO2的凈生成量n1相等，D錯誤。
√
2．以測定的CO2吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是(　　)
A．光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時相等
B．光照相同時間，在20 ℃條件下植物積累的有機物的量最多
C．溫度高于25 ℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少
D．兩曲線的交點表示光合作用制造的有機物的量與呼吸作用消耗的有機物的量相等
√
解析：光照下CO2的吸收量表示凈光合速率，黑暗下CO2的釋放量表示呼吸速率。光照時間相同(假設為1 h)，30 ℃時光合作用制造的有機物的量等于35 ℃時光合作用制造的有機物的量，都為3.0＋3.5＝6.5 mg，A正確；
植物積累的有機物的量等于凈光合積累量，光照相同時間，約26 ℃時植物積累的有機物的量最多，B錯誤；
由圖中數據計算可知，溫度高于25 ℃時，光合作用制造的有機物的量并未開始減少，C錯誤；
兩曲線的交點表示綠色植物積累的有機物的量與呼吸作用消耗的有機物的量相等，D錯誤。
主題研習（三）自然環境與密閉環境中一晝夜光合速率的變化
[典例導析]
(2024·新課標卷)某同學將一種高等植物幼苗分為4組(a、b、c、d)，分別置于密閉裝置中照光培養，a、b、c、d組的光照強度依次增大，實驗過程中溫度保持恒定。一段時間(t)后測定裝置內O2濃度，結果如圖所示,其中M為初始O2濃度，c、d組O2濃度相同。回答下列問題。
(1)太陽光中的可見光由不同顏色的光組成，其中高等植物光合作用利用的光主要是________________，原因是____________________
__________________________________________________。
(2)光照t時間時，a組CO2濃度________(填“大于”“小于”或“等于”)b組。
(3)若延長光照時間c、d組O2濃度不再增加，則光照t時間時a、b、c中光合速率最大的是_____組，判斷依據是______________________
____________________________________________________________。
(4)光照t時間后，將d組密閉裝置打開,并以c組光照強度繼續照光，其幼苗光合速率會________ (填“升高”“降低”或“不變”)。
紅光和藍紫光
光合色素中的葉綠素
主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光
大于
b
密閉裝置中O2濃度不再
增加時，光合速率等于呼吸速率，僅b組光合速率大于呼吸速率
升高
[解析]　(1)高等植物光合作用利用的光主要是紅光和藍紫光，這是因為葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。(2)a組光照一段時間后，裝置內O2濃度仍為M，說明a組的光照強度是光補償點，裝置內CO2濃度與初始保持相同；而b組光照強度大于a組，光合速率大于呼吸速率，裝置內CO2濃度會降低，所以光照t時間時，a組CO2濃度大于b組。(3)若延長光照時間c、d組O2濃度不再增加，說明光照t時間后c、d組由于CO2濃度下降導致光合速率下降到與呼吸速率相等；光照t時間后a組O2濃度與初始O2濃度相同，說明其光合速率始終等于呼吸速率；而此時b組O2濃度大于初始O2濃度，說明其光合速率大于呼吸速率，裝置內O2濃度小于c組，可說明裝置內CO2濃度大于c組，即光照t時間后b組光合速率并沒有下降到與呼吸速率相等，b組植物幼苗仍在消耗CO2，產生O2。同時每組溫度保持恒定，呼吸速率不變，所以b組光合速率最大。(4)由上述分析可知，光照t時間后，限制d組光合速率的因素為CO2濃度，將d組密閉裝置打開(CO2濃度上升)，并以c組光照強度繼續照光，則其幼苗光合速率會升高。
[思維建模]
1．開放環境中光合作用晝夜變化曲線分析
MN和 PQ 夜晚植物只進行細胞呼吸；植物體內有機物的總量減少，環境中CO2量增加，O2量減少
N～P 光合作用與呼吸作用同時進行
NA和 EP 清晨和傍晚光照較弱，光合作用強度小于細胞呼吸強度；植物體內有機物的總量減少，環境中CO2量增加，O2量減少
A點和 E點 光合作用強度等于細胞呼吸強度；植物體內有機物的總量不變，環境中CO2量不變，O2量不變
一晝夜有機物的積累量 (用CO2表示)＝白天從外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用釋放的CO2量，即S3－(S1＋S2) A～E 光合作用強度大于細胞呼吸強度；植物體內有機物的總量增加，環境中CO2量減少，O2量增加
BC 葉片表皮氣孔部分關閉,出現“光合午休”現象
E點 光合作用產物的積累量最大
續表
2.密閉小室內O2濃度、CO2濃度與時間的關系分析
模型圖 圖示分析
一晝夜 CO2濃 度變化 ①MA′(OA)段，小室內O2減少，CO2增加，表明光合速率＜呼吸速率，凈光合速率＜0，植物不生長，空氣變得“渾濁”。
②A′B′(AB)段，小室內O2增加，CO2減少，光合速率＞呼吸速率，凈光合速率＞0，植物生長，空氣得以更新。
③“終點N”與“始點M”比較：若曲線表示CO2含量變化，N＞M時有機物總量減少，N＜M時有機物總量增加，N＝M時有機物總量不變；當曲線表示O2含量變化時則相反
一晝夜 O2濃 度變化
[應用體驗]
1．(2025·滕州質檢)圖甲為黑藻在適宜溫度下O2釋放速率隨光照強度的變化。圖乙是將黑藻放在適宜溫度的密閉環境中，測得的密閉環境中CO2濃度隨時間的變化情況(不同時間內光照強度不同)。下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖甲中，當光照強度相對值為2時，黑藻的氧氣產生速率相對值為0
B．圖甲中，當光照強度相對值為7時，若要提高黑藻光合速率，
可適當增加CO2濃度
解析：由圖甲可知，光照強度相對值為2時，黑藻的氧氣釋放速率為0，其呼吸作用消耗氧氣的速率相對值為2，所以其氧氣產生速率相對值為2，A錯誤；圖甲中，當光照強度相對值為7時，繼續增加光照強度黑藻光合速率不再提高，已知黑藻處于適宜溫度下，故可通過增加環境中CO2濃度來提高光合速率，B正確；
√
C．圖乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的時間段是4～6 h和8～10 h
D．由圖乙分析，黑藻在該密閉環境中經過12 h后有機物的含量上升
解析：圖乙中，在4～6 h和8～10 h內，黑藻光合作用固定CO2的量與呼吸作用釋放CO2的量相等(即光合速率等于呼吸速率)，導致密閉環境中CO2濃度沒有發生變化，C正確；
由圖乙可知，黑藻在該密閉環境中經過12 h后，密閉環境中的CO2濃度比起始時的濃度低，所以經過12 h后有機物含量上升，D正確。
2．(2025·南京模擬)如圖為自然環境中一晝夜測得某植物CO2的吸收速率曲線圖。下列關于該圖的敘述，錯誤的是(　　)
A．a點產生的原因是夜間溫度降低，細胞呼吸減弱，CO2釋放減少
B．開始進行光合作用的點是b點，結束光合作用的點是m點
C．光合速率與呼吸速率相等的點是c、h點，有機物積累量最大的點是m點
D．de段下降的原因是氣孔部分關閉，CO2吸收減少，fh段下降的原因是光照減弱
解析：a點釋放CO2的速率減小的原因是夜間溫度降低，呼吸酶活性降低，呼吸速率降低，CO2釋放減少，A正確。由圖可知，b點是光合作用開始的點，m點之后，CO2釋放速率不變，說明m點之后不再進行光合作用，B正確。h點之后，光合速率小于呼吸速率，有機物減少，因此有機物積累量最大的點是h點，C錯誤。de段光照較強、溫度較高，致使氣孔部分關閉，CO2通過氣孔進入葉肉細胞間隙的量減少，光合速率降低；fh段光合速率下降的原因是光照減弱，D正確。
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課時跟蹤檢測
（標 的題目為推薦講評題目，配有精品課件）
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一、選擇題
1．(2025·大理模擬)真核細胞中有復雜的生物膜系統，其上可以發生多種生理過程。在葉肉細胞中，下列過程只發生在生物膜上的是(　　)
A．ATP的合成 B．ATP水解釋放能量
C．H2O的產生 D．H2O在光下分解
解析：葉肉細胞中，ATP的合成可發生在細胞質基質和線粒體基質中，A錯誤；ATP水解釋放能量可發生在葉綠體基質中，B錯誤；生物大分子的單體形成多聚體時可產生H2O，因此H2O的產生不一定在膜上，C錯誤；葉肉細胞中，H2O在光下分解只能發生在葉綠體的類囊體薄膜上，D正確。
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2．當植物的光合速率大于呼吸速率時，植物積累有機物，從而能正常生長。下列有關植物光合作用和呼吸作用的敘述，錯誤的是(　　)
A．某植物葉片的凈光合速率>0時，該植株的有機物可能會減少
B．光合作用光反應階段產生的ATP可為植物吸收礦質元素提供能量
C．玉米胚乳細胞進行無氧呼吸時只在第一階段產生少量的能量
D．呼吸作用和光合作用產生的氣體中的氧元素都可能來自反應物水中的氧
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解析：某植物葉片的凈光合速率>0時，整個植株的呼吸速率可能大于光合速率，有機物消耗大于有機物合成，故會出現有機物減少的情況，A正確；
光合作用光反應階段產生的ATP不用于植物吸收礦質元素，B錯誤；
玉米胚乳細胞進行無氧呼吸時只在第一階段產生少量能量，C正確；
呼吸作用產生的氣體為二氧化碳，二氧化碳中的氧元素來自反應物水和丙酮酸中的氧(有氧呼吸第二階段)，光合作用產生的氣體為氧氣，氧氣中的氧元素來自反應物水中的氧(光合作用的光反應階段)，D正確。
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3．(2025·長春模擬)源遠流長的農耕文明是孕育中華文明的母體和基礎。農業諺語是我國勞動人民在農業生產實踐中總結出來的農事經驗。下列敘述正確的是(　 )
A．“一挑糞進，一挑谷出”，施加農家肥只能為植物補充無機鹽，實現增產
B．“處暑里的雨，谷倉里的米”，補充水分可減弱植物光合午休，實現增產
C．“霜前霜米如糠，霜后霜谷滿倉”，霜降前降溫可減弱種子呼吸，實現增產
D．“春雨漫壟，麥子豌豆丟種”，雨水過多會增強種子無氧呼吸，實現增產
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解析：施加農家肥被土壤微生物分解，釋放CO2，間接為植物補充CO2和無機鹽，進而增加有機物積累，A錯誤；
植物的光合午休是因為氣溫過高，蒸騰作用過強，導致氣孔部分關閉，CO2吸收量減少引起的，補充水分可減弱植物的光合午休進而增加有機物積累，B正確；
霜降前的降溫如果過早，會導致稻谷等農作物收成不好，而霜降后的降溫則對農作物有利，C錯誤；
如果土壤中的水分過多，會減少土壤中的氧氣含量，從而限制了有氧呼吸的進行，導致植物缺氧，最終可能降低種子的萌發率和幼苗的生長速度，D錯誤。
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4．如圖所示為甘蔗葉肉細胞內的一系列反應過程。下列有關說法不正確的是(　　)
A．過程①中葉綠體中的四種色素都主要吸收藍紫光和紅光
B．過程②只發生在葉綠體基質中,過程②釋放的能量用于C3的還原
C．過程③既產生[H]也消耗[H]
D．若過程①②的速率大于過程③的速率,甘蔗植株的干重不一定增加
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解析：過程①表示光反應，葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，而胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，A錯誤；
過程②表示暗反應，在甘蔗葉肉細胞中，只發生在葉綠體基質中，暗反應中釋放的能量用于C3的還原，B正確；
過程③表示細胞呼吸，有氧呼吸的第一、二階段產生[H]，用于第三階段與氧氣發生反應，因此過程③既產生[H]也消耗[H]，C正確；
如題圖所示為甘蔗葉肉細胞內的一系列反應過程，由于甘蔗植株部分細胞只進行細胞呼吸，過程①②的速率大于過程③的速率時，甘蔗植株的干重不一定增加，D正確。
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5．(2025·太原模擬)西紅柿葉肉細胞進行光合作用和呼吸作用的過程如圖1所示(①～④表示過程)。某實驗室用水培法栽培西紅柿進行相關實驗的研究，在CO2充足的條件下西紅柿植株的呼吸速率和光合速率變化曲線如圖2所示。下列說法正確的是(　　)
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A．圖1中，晴朗的白天西紅柿葉肉細胞中產生ATP的過程是①③④
B．圖2中，9～10 h，光合速率迅速下降，最可能發生變化的環境因素是溫度
解析：圖1中，①過程中H2O分解產生O2和H＋，是光合作用的光反應階段，能產生ATP；②過程中H＋與CO2最終生成C6H12O6的過程是光合作用暗反應階段，消耗光反應產生的ATP；④過程中C6H12O6分解成CO2和H＋是有氧呼吸的第一和第二階段，可產生少量的ATP；③過程中H＋與O2結合生成H2O，是有氧呼吸第三階段，可產生大量ATP，A正確。
圖2中，9～10 h，光合速率迅速下降的原因可能是突然停止光照，因該時段呼吸速率并沒有明顯下降，故不是溫度變化所引起的，B錯誤。
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C．培養時若水循環不充分會導致植物葉片萎蔫，原因是植物排出無機鹽導致培養液滲透壓升高
D．圖2中兩曲線的交點時，葉肉細胞不吸收外界的CO2
解析：培養時若水循環不充分會導致植物葉片萎蔫，原因可能是缺少營養物質影響葉片正常生理活動，C錯誤。
圖2兩曲線的交點表示的是植株的光合速率與呼吸速率相等，因植物只有葉肉細胞能進行光合作用，因此也就是葉肉細胞的光合速率與全株細胞的呼吸速率相等，即葉肉細胞的光合速率大于葉肉細胞的呼吸速率，則此時葉肉細胞會吸收外界的CO2，D錯誤。
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6．(2025·武漢一模)研究人員對密閉蔬菜大棚中的黃瓜植株進行了一晝夜的光合作用和呼吸作用調查，結果如下圖所示，SM、SN、Sm分別表示圖中相應圖形的面積。下列敘述錯誤的是(　　)
A．E點時密閉大棚中CO2濃度最大，O2濃度最小
B．若C點時光照突然降低，短時間內葉綠體中C3含量升高
C．B點和D點時黃瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率
D．一晝夜后，黃瓜植株有機物的增加量可表示為Sm－SM－SN
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解析：B點之前經過一晚上的細胞呼吸，吸收O2釋放CO2，且6點前光合作用強度小于呼吸作用強度，因此大棚中的CO2濃度在B點達到最大，O2濃度在B點最小，A錯誤；
若C點時光照突然降低，光反應產生的ATP和NADPH減少，那么C3還原速率減慢，C3消耗減少，而短時間內C3合成速率不變，因此短時間內葉綠體中C3含量升高，B正確；
圖中B點和D點表示CO2的吸收量等于CO2的釋放量，即黃瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率，C正確；
圖中SM、SN表示0～6點、18～24點黃瓜植株減少的有機物量，Sm表示6～18點凈光合作用積累的有機物量，因此，經過一晝夜后，黃瓜植株有機物的凈增加量應為Sm－SM－SN，D正確。
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7.(2025·福州一中質檢)將不同種類的種子分別置于條件適宜的密閉玻璃容器中,
并檢測其在萌發過程中的相關物質的變化量。下列敘述正確的是(　　)
A.若某一種子發芽前O2吸收量大于CO2釋放量，則呼吸作用的底物只有糖類
B.若在密閉容器中充入18O標記的O2，一段時間后能檢測到放射性的CO2
C.若經過一晝夜，密閉容器中CO2的濃度降低，則萌發的種子已進行光合作用
D.種子發芽長出綠葉后，若光照條件突然變弱，短時間內葉肉細胞中C5的
含量會升高
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解析：只以糖類為呼吸底物時，O2的吸收量小于或等于CO2的釋放量；若呼吸底物為脂肪，與糖類相比，等量脂肪中氫含量高、氧含量低，故氧化分解時O2的消耗量增多，而使O2吸收量大于CO2釋放量，A錯誤。
18O是穩定同位素，不具有放射性，B錯誤。
若經過一晝夜，密閉容器中CO2濃度降低，說明CO2轉化為糖類儲存在植物體中，該萌發的種子已進行光合作用，C正確。
光照突然減弱，短時間內光反應生成的ATP和NADPH減少，C3的還原減弱，生成的C5減少，而CO2固定中C5的消耗暫時不變，故C5含量降低，D錯誤。
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8．下列有關光合作用和細胞呼吸的敘述，正確的是(　　)
A．光合作用產生的NADPH和細胞呼吸產生的NADH都能與氧氣結合生成水
B．適宜的光照條件下葉綠體和線粒體合成ATP都需要氧氣
C．CO2的固定發生在葉綠體中，葡萄糖分解成CO2的過程發生在線粒體中
D．若動物細胞只進行無氧呼吸時產生的是乳酸，則沒有產生CO2
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解析：光合作用過程中產生的NADPH參與暗反應中的C3還原，
不與氧氣結合；無氧呼吸產生的NADH不與氧氣結合生成水，A錯誤。
有氧呼吸第二階段在線粒體基質中進行并合成ATP，不需要氧氣；葉綠體內進行的光反應階段可產生ATP，不需要氧氣，B錯誤。
葡萄糖先在細胞質基質中分解為丙酮酸，才能進入線粒體，C錯誤。
動物無氧呼吸的產物為乳酸時，不產生CO2，D正確。
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9.(2025·鄲城一高模擬)如圖表示溫度對野生型小麥光合作用與細胞呼吸的影響,已知其他條件相同且適宜,下列敘述錯誤的是 (　　)
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A.P點時表示植物凈光合速率等于呼吸速率
B.P點對應的溫度為該野生型小麥生長的最適溫度
C.P點時若突然降低光照,短時間內C3的消耗速率降低
D.在溫度5~25 ℃的區間,溫度是限制光合作用的主要因素
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解析:圖中虛線表示呼吸速率,實線表示凈光合速率,P點時表示植物的凈光合速率等于呼吸速率,A正確；野生型小麥生長在最適溫度條件下,凈光合作用最大,由此可知該野生型小麥生長的最適溫度約為25 ℃,B錯誤；若突然降低光照,則光反應產生的NADPH和ATP減少,降低暗反應中C3的還原,故P點時若突然降低光照,短時間內C3的消耗速率降低,C正確；總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,由圖中數據可知,在溫度5~25 ℃的區間,總光合速率分別可表示為1.5(0.5+1)、2.5(0.75+1.75)、3.5(2.5+1)、4.75(1.5
+3.25)、6(2.25+3.75),隨溫度升高,總光合速率增大,說明溫度是限制光合作用的主要因素,D正確。
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10．(2025·重慶模擬)蕪菁花葉病毒(TuMV)嚴重影響作物的產量和品質。某研究團隊以青菜的健康株及接種蕪菁花葉病毒(TuMV)的染病株為材料，比較測定了兩者的光合作用和呼吸作用相關參數，結果如表所示。下列分析錯誤的是(　　)
組別 光合速率/ (μmolCO2· m－2·s－1) 呼吸速率/ (μmolCO2· m－2·s－1) 氣孔導度/ (μmolH2O· m－2·s－1) 胞間CO2濃度/ (μmol·L－1) 葉綠素總量/
(mg·dm－2)
青菜 對照葉 9.79 2.40 0.26 305.93 6.09
青菜 病葉 6.81 2.30 0.16 293.62 4.16
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A．青菜病葉葉綠素含量下降會影響光反應，使暗反應產物積累
B．鏡檢青菜病葉葉肉細胞，可發現葉綠體變少或葉綠體被破壞等現象
解析：青菜病葉葉綠素含量下降會影響光能的吸收、傳遞,導致NADPH和ATP產生量下降，暗反應速率下降，進而導致光合速率下降，并不會導致暗反應產物積累，A錯誤；
由于青菜病葉葉綠素總量下降，葉綠素分布于葉綠體的類囊體薄膜，故可推測鏡檢時能看到葉綠體數量減少或葉綠體被破壞等現象，B正確；
√
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C．青菜對照葉和青菜病葉呼吸速率差異不大，說明病毒對細胞線粒體破壞不明顯
D．氣孔導度大有利于外界CO2進入葉肉組織以增加胞間CO2濃度
解析：呼吸作用在細胞質基質和線粒體中進行，由于青菜病葉和青菜對照葉呼吸速率差異不大，可以推測病毒對葉肉細胞線粒體破壞不明顯，C正確；
氣孔是植物與外界進行氣體交換的門戶，也是氣體進出植物體的門戶，所以氣孔導度大有利于CO2進入植物體，增加胞間CO2濃度，D正確。
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11.(2025·南昌檢測)光是綠色植物進行光合作用的條件。某興趣小組為探究光對植物光合作用的影響,設計了以下實驗。將密閉玻璃罩內的某植物置于適宜光照下一定時間,迅速進行遮光處理,一段時間后給予適宜光照,檢測到玻璃罩內CO2含量的變化如圖。下列選項敘述不正確的是 (　　)
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A.ab段含量減少是因為植物的光合作用強度大于呼吸作用強度
B.bc段含量上升是因為遮光處理后植物只進行呼吸作用
C.ab段和cd段植物都有有機物積累,有機物含量最多的是c點
D.de段CO2含量不變是因為該植物光合作用強度與細胞呼吸強度相等
√
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解析:玻璃罩內CO2含量的變化取決于光合作用和呼吸作用的大小,ab段CO2含量的減少說明植物的光合作用吸收的CO2多于呼吸作用釋放的CO2,即植物的光合作用強度大于呼吸作用強度,A正確；bc段CO2含量上升,根據題意可知,光照一段時間后迅速進行遮光處理,所以bc段含量上升是因為遮光處理后植物只進行呼吸作用,B正確；ab段和cd段CO2含量都減少,說明光合作用強度大于呼吸作用強度,都有有機物積累,但有機物含量最多的是b點,因為b點是密閉容器內CO2含量的最低點,有機物積累最多,C錯誤；de段玻璃罩內CO2含量不變,說明該植物光合作用強度與細胞呼吸作用強度相等,D正確。
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12．(2025·重慶九龍坡模擬)研究人員設計實驗探究了CO2濃度對草莓幼苗生理指標的影響，結果如圖1所示，其中Rubisco酶催化CO2的固定。氣孔開度反映了氣孔開啟或關閉的程度。圖2表示溫度對草莓光合作用的影響。下列相關敘述正確的是(　　)
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A．適當增大環境CO2濃度有利于草莓在干旱環境中生存
B．當草莓所處環境CO2濃度突然升高時，短時間內C5增多，ATP和NADPH增多
解析：增大環境CO2濃度時，氣孔開度降低，減少水分散失，有助于植物在干旱環境中生存，同時Rubisco酶活性上升，有利于植物進行光合作用，A正確。
當草莓所處環境CO2濃度突然升高時，短時間內CO2固定增強，對C5的消耗增多，而生成暫時不變，C5減少，C3生成增多，C3的還原增強，故ATP和NADPH的消耗將增多，其含量不會增多，B錯誤。
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C．35 ℃是草莓生長的最適溫度，5 ℃時草莓光合作用速率為0
D．35 ℃時草莓葉肉細胞間隙CO2濃度高于40 ℃時
解析： 35 ℃時凈光合速率最大，最適宜草莓生長，5 ℃時凈光合速率為0，光合速率等于呼吸速率，C錯誤。
40 ℃時，氣孔開放程度較低，進入胞間的CO2較少，但由于凈光合速率也較低，被吸收進細胞的CO2也較少；35 ℃時，氣孔開放程度較高，進入胞間的CO2較多，但此時凈光合速率最大，被吸收進細胞的也更多。所以兩種溫度下的胞間CO2濃度無法比較，D錯誤。
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二、非選擇題(除特別注明外，每空1分)
13．（9分）(2025·天津河西區一模)如圖1表示銀杏葉肉細胞內部分代謝過程，甲～丁表示物質，①～⑤表示過程。某科研小組研究了不同溫度條件下CO2濃度對銀杏凈光合速率的影響，得到如圖2所示曲線，已知除自變量外，其他條件相同且適宜。請回答下列問題：
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(1)圖1中的乙是_________。①～⑤過程中，發生在生物膜上的有_______。
丙酮酸
①⑤
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(2)據圖2可知，當CO2濃度低于400 μmol·mol－1時，15 ℃條件下的銀杏凈光合速率高于28 ℃下的，其原因可能是________________
_____________________________________________________________________________（3分）。
限制了銀杏植株的光合作用，而28 ℃條件下銀杏的呼吸作用較強，消耗的有機物較多
CO2濃度較低，
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(3)科研小組測定了銀杏葉片在28 ℃時，不同氧氣濃度下的凈光合速率(以CO2的吸收速率為指標)，部分數據如表所示。
氧氣濃度 2% 20%
CO2的吸收速率/(mg·cm－2·h－1) 23 9
探究氧氣濃度對光合作用是否產生影響,在表中數據的基礎上,可在_________條件下測定相應氧氣濃度下銀杏葉片的呼吸速率。假設在溫度為28 ℃的情況下，氧氣濃度為2%時，銀杏葉片呼吸速率為X mg·cm－2·h－1，氧氣濃度為20%時,銀杏葉片呼吸速率為Y mg·cm－2·h－1，如果23＋X＝9＋Y，說明____________________
_____________________________________。（3分）
黑暗
氧氣濃度為2%時的
總光合速率和氧氣濃度為20%時的相等
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解析：(1)在有氧呼吸的第一階段，葡萄糖分解產生丙酮酸和NADH，即物質乙為丙酮酸；據圖可知，①是光合作用的光反應階段，②是有氧呼吸的第二階段，③是光合作用的暗反應階段，④是有氧呼吸的第一階段，⑤是有氧呼吸的第三階段。①～⑤過程中，發生在生物膜上的有①(發生在葉綠體類囊體薄膜上)、⑤(發生在線粒體內膜上)。(2)CO2是暗反應的原料，而凈光合速率＝總光合速率－呼吸速率，據圖2可知，當CO2濃度低于400 μmol·mol－1時，15 ℃條件下的銀杏凈光合速率高于28 ℃下的，其原因可能是CO2濃度較低，限制了銀杏植株的光合作用，而28 ℃條件下銀杏的呼吸作用較強，消耗的有機物較多。(3)黑暗中植物只能進行呼吸作用，該過程消耗氧氣，釋放CO2，故探究氧氣濃度對光合作用是否產生影響，在表中數據的基礎上,可在黑暗條件下測定相應氧氣濃度下銀杏葉片的呼吸速率；假設在溫度為28 ℃的情況下，氧氣濃度為2%時，銀杏葉片呼吸速率為X mg·cm－2·h－1，氧氣濃度為20%時，銀杏葉片呼吸速率為Y mg·cm－2·h－1，據表分析，23＋X＝9＋Y表示氧濃度為2%時和氧濃度為20%時總光合速率相等。
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14．(17分)植物光合作用的速率受溫度、CO2濃度等外界因素的影響，如圖1表示某植物在不同溫度條件下(適宜的光照和CO2濃度)的凈光合速率和呼吸速率曲線，圖2表示將該種植物葉片置于適宜的光照和溫度條件下，葉肉細胞中C5的相對含量隨細胞間隙CO2濃度的變化曲線。回答下列問題：
9
(1)根據圖1判斷，該植物能正常生長所需要的溫度應低于______℃，判斷的依據是___________________________________
__________________________________________________________________________________________________________（3分）。與M點相比較，N點的總光合速率________
(填“大”或“小”),判斷的依據是
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40
大
曲線甲表示為溫度影響凈光合速率曲線，只有在凈光合速率大于0時植物才能正常生長,當溫度升高到40 ℃時,凈光合速率等于0，
高出該溫度時，凈光合速率小于0
40
大
___________________________________________________________________________________________________（3分）。
總光合速率等于凈光合速率與呼吸速率之和，M點和N點對應的凈光合速率相等，而M點的呼吸速率小于N點
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(2)圖2中，CO2在RuBP羧化酶作用下與C5結合生成C3，據此推測，RuBP羧化酶分布在_____________中。圖中A→B的變化是由于葉肉細胞吸收CO2的速率_______(填“增加”或“減少”)，B→C保持穩定的內因是受到___________________限制。
葉綠體基質
增加
RuBP羧化酶數量
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(3)為探究其他因素對實驗結果的影響，某科研所利用多株生長狀況相同的該植物、完全培養液、多種缺素培養液，設計實驗驗證缺鐵與缺鎂對光合速率的影響機理相似，請補充下列實驗步驟并對實驗結果進行預測：
①將生長狀況相同的該植物平均分為______組；
②_________________________________________________________
___________________（2分）；
③將該植物在溫度、光照強度、CO2濃度適宜的環境中培養一段時間；
④一段時間后，檢測___________________________________。
預期實驗結果：______________________________________________
_________________________（2分）。
3
第1組用完全培養液培養，第2組用缺鎂培養液培養，第3組用缺鐵培養液培養
葉片中葉綠素含量，測定光合速率
第2組與第3組葉片中葉綠素含量、光合速率相同
(或接近)且都低于第1組
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解析：(1)據圖1分析，曲線乙表示呼吸速率，曲線甲表示凈光合速率，植物能正常生長，其凈光合速率必須大于0，當溫度升高到40 ℃時，凈光合速率等于0，高出該溫度時，其凈光合速率小于0，所以該植物的生長所需溫度應低于40 ℃。總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，M點和N點對應的凈光合速率相等，而M點的呼吸速率小于N點，所以M點的總光合速率小于N點。
(2)已知CO2在RuBP羧化酶作用下與C5結合生成C3，該過程即CO2的固定過程，發生在葉綠體基質，據此推測，RuBP羧化酶分布在葉綠體基質中。圖2中，A→B的變化是C5含量減少，是由于葉肉細胞吸收CO2速率增加所致。B→C保持穩定的內因是受到RuBP羧化酶數量限制。
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(3)鎂離子主要參與植物葉綠素的形成，進而影響植物的光合作用，若要驗證缺鐵與缺鎂對光合速率的影響機理相似，則可將缺鎂與缺鐵的實驗組與完全培養液組進行對照，并通過檢測葉綠素含量和光合速率進行比較，缺少上述成分的實驗組葉綠素含量和光合速率接近且均低于對照組，說明缺鐵與缺鎂對光合速率的影響機理相似。
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15．（14分）(2025·南通一模)光合作用、有氧呼吸、厭氧發酵的和諧有序進行是土壤底棲藻類正常生命活動的基礎。某單細胞土壤底棲藻類在黑暗條件下無氧發酵產生醋酸等有機酸(HA)，導致類囊體、線粒體酸化，有利于其從黑暗向黎明過渡,相關過程如圖1，字母 B～H 代表相關物質。請回答下列問題。
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(1)物質B是______，除TCA 循環外，圖中能產生物質B的過程還有____________________________________________________（2分）；物質C、H分別是______、______。
(2)黑暗條件下，PQ 等電子傳遞體處于________(填“氧化”或“還原”)狀態。從黑暗轉黎明時，整體光合電子傳遞速率慢，導致______(填字母)的量成為卡爾文循環的限制因素，此時吸收的光能過剩，對電子傳遞鏈造成壓力。
CO2
丙酮酸分解為乙酰輔酶A和CO2、丙酮酸發酵產生酒精
H2O
ATP
氧化
F、H
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(3)光合色素吸收的光能有三個去向：用于光合作用、以熱能散失、以熒光的形式發光。由光合作用引起的熒光淬滅稱之為光化學淬滅(qP)，由熱能散失引起的熒光淬滅稱之為非光化學淬滅(NPQ)。為了探究厭氧發酵產酸對光能利用的影響，研究人員以npq4 突變體(缺失LHCSR 蛋白，LHCSR 催化NPQ)和正常藻為材料，在黑暗中進行厭氧發酵，發酵180 min后添加KOH。整個實驗過程中連續抽樣，在光下測定熒光強度，結果如圖2、圖3。相關推斷合理的是________(多選，3分)。
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A．突變體厭氧發酵時間越長，光化學淬滅越強
B．正常藻厭氧發酵后加入 KOH，非光化學淬滅增強
C．正常藻厭氧發酵產生有機酸，降低類囊體內、外pH，促進非光化學淬滅
D．正常藻厭氧發酵產生有機酸，有利于緩解黎明時電子傳遞鏈的壓力
√
√
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(4)為進一步研究厭氧發酵產酸對光下放氧的影響，研究人員將正常藻平均分為兩組，在黑暗條件下厭氧發酵3小時后，對照組不加KOH，實驗組用KOH 處理，在弱光下連續測定放氧量并計算達到最大氧氣釋放量的百分比，結果如下表。
組別 光照時間/h
0.5 1 2 3
對照組 30% 80% 100% 100%
實驗組 0% 0% 60% 100%
放氧速率等于光合作用產生氧氣的速率減去呼吸作用消耗氧氣的速率。實驗數據說明厭氧發酵產酸_______(填“促進”或“抑制”)有氧呼吸。實驗組放氧速率比對照組低，主要原因是___________________________________
________________________________（3分）。
抑制
實驗組與對照組光合作用放氧速率相當，
實驗組有氧呼吸速率大于對照組
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解析：(1)在有氧呼吸第二階段，丙酮酸進入線粒體，在線粒體基質中生成CO2。據圖1可知，丙酮酸進入線粒體后在線粒體基質中生成B，因此，B為CO2。據圖1可知，除TCA 循環外，圖中能產生物質B的過程還有丙酮酸分解為乙酰輔酶A和CO2、丙酮酸發酵產生酒精。據圖1可知，物質C在類囊體薄膜上經光解生成H＋和D，可知，物質C是H2O。據圖1可知，物質G在類囊體薄膜上利用H＋順濃度梯度運輸提供的能量，生成物質H，因此可知，物質H為ATP。
(2)黑暗條件下，類囊體膜上不發生水的光解，PQ 等電子傳遞體無法獲得電子，因此，它們處于氧化狀態。從黑暗轉黎明時，整體光合電子傳遞速率慢，產生的ATP和NADPH少，導致卡爾文循環受限。據圖1可知，F和H分別代表NADPH和ATP。因此，從黑暗轉黎明時，整體光合電子傳遞速率慢，導致F、H的量成為卡爾文循環的限制因素。
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(3)據圖2可知，隨突變體厭氧發酵時間加長，熒光強度基本保持不變，說明光化學淬滅并沒有變強，推斷不合理，A不符合題意；據圖3可知，正常藻厭氧發酵后加入 KOH，熒光強度明顯增強，并未淬滅，推斷不合理，B不符合題意；由圖1可知，正常藻厭氧發酵產生有機酸，類囊體內、外pH降低，光反應減慢，合成的ATP減少，熱能散失增加，促進非光化學淬滅，推斷合理，C符合題意；正常藻厭氧發酵產生有機酸，酸化類囊體，減少對光的吸收，能緩解黎明時電子傳遞鏈的壓力，推斷合理，D符合題意。
(4)據表中數據表明，加了KOH的實驗組,在一段相同時間內,氧氣釋放量低，說明此時有氧呼吸強，消耗了氧氣。由此可推斷，厭氧發酵產酸對有氧呼吸有抑制作用。實驗組放氧速率比對照組低，主要原因是實驗組與對照組光合作用放氧速率相當，實驗組有氧呼吸速率大于對照組。
9課時跟蹤檢測(十三)　細胞呼吸與光合作用的關系
(標的題目為推薦講評題目,配有精品課件)
一、選擇題
1.(2025·大理模擬)真核細胞中有復雜的生物膜系統,其上可以發生多種生理過程。在葉肉細胞中,下列過程只發生在生物膜上的是 (　　)
A.ATP的合成 B.ATP水解釋放能量
C.H2O的產生 D.H2O在光下分解
2.當植物的光合速率大于呼吸速率時,植物積累有機物,從而能正常生長。下列有關植物光合作用和呼吸作用的敘述,錯誤的是 (　　)
A.某植物葉片的凈光合速率>0時,該植株的有機物可能會減少
B.光合作用光反應階段產生的ATP可為植物吸收礦質元素提供能量
C.玉米胚乳細胞進行無氧呼吸時只在第一階段產生少量的能量
D.呼吸作用和光合作用產生的氣體中的氧元素都可能來自反應物水中的氧　
3.(2025·長春模擬)源遠流長的農耕文明是孕育中華文明的母體和基礎。農業諺語是我國勞動人民在農業生產實踐中總結出來的農事經驗。下列敘述正確的是 (　　)
A.“一挑糞進,一挑谷出”,施加農家肥只能為植物補充無機鹽,實現增產
B.“處暑里的雨,谷倉里的米”,補充水分可減弱植物光合午休,實現增產
C.“霜前霜米如糠,霜后霜谷滿倉”,霜降前降溫可減弱種子呼吸,實現增產
D.“春雨漫壟,麥子豌豆丟種”,雨水過多會增強種子無氧呼吸,實現增產
4.如圖所示為甘蔗葉肉細胞內的一系列反應過程。下列有關說法不正確的是 (　　)
A.過程①中葉綠體中的四種色素都主要吸收藍紫光和紅光
B.過程②只發生在葉綠體基質中,過程②釋放的能量用于C3的還原
C.過程③既產生[H]也消耗[H]
D.若過程①②的速率大于過程③的速率,甘蔗植株的干重不一定增加　
5.(2025·太原模擬)西紅柿葉肉細胞進行光合作用和呼吸作用的過程如圖1所示(①~④表示過程)。某實驗室用水培法栽培西紅柿進行相關實驗的研究,在CO2充足的條件下西紅柿植株的呼吸速率和光合速率變化曲線如圖2所示。下列說法正確的是 (　　)
A.圖1中,晴朗的白天西紅柿葉肉細胞中產生ATP的過程是①③④
B.圖2中,9~10 h,光合速率迅速下降,最可能發生變化的環境因素是溫度
C.培養時若水循環不充分會導致植物葉片萎蔫,原因是植物排出無機鹽導致培養液滲透壓升高
D.圖2中兩曲線的交點時,葉肉細胞不吸收外界的CO2　
6.(2025·武漢一模)研究人員對密閉蔬菜大棚中的黃瓜植株進行了一晝夜的光合作用和呼吸作用調查,結果如下圖所示,SM、SN、Sm分別表示圖中相應圖形的面積。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.E點時密閉大棚中CO2濃度最大,O2濃度最小
B.若C點時光照突然降低,短時間內葉綠體中C3含量升高
C.B點和D點時黃瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率
D.一晝夜后,黃瓜植株有機物的增加量可表示為Sm-SM-SN　
7.(2025·福州一中質檢)將不同種類的種子分別置于條件適宜的密閉玻璃容器中,并檢測其在萌發過程中的相關物質的變化量。下列敘述正確的是 (　　)
A.若某一種子發芽前O2吸收量大于CO2釋放量,則呼吸作用的底物只有糖類
B.若在密閉容器中充入18O標記的O2,一段時間后能檢測到放射性的CO2
C.若經過一晝夜,密閉容器中CO2的濃度降低,則萌發的種子已進行光合作用
D.種子發芽長出綠葉后,若光照條件突然變弱,短時間內葉肉細胞中C5的含量會升高
8.下列有關光合作用和細胞呼吸的敘述,正確的是 (　　)
A.光合作用產生的NADPH和細胞呼吸產生的NADH都能與氧氣結合生成水
B.適宜的光照條件下葉綠體和線粒體合成ATP都需要氧氣
C.CO2的固定發生在葉綠體中,葡萄糖分解成CO2的過程發生在線粒體中
D.若動物細胞只進行無氧呼吸時產生的是乳酸,則沒有產生CO2　
9.(2025·鄲城一高模擬)如圖表示溫度對野生型小麥光合作用與細胞呼吸的影響,已知其他條件相同且適宜,下列敘述錯誤的是 (　　)
A.P點時表示植物凈光合速率等于呼吸速率
B.P點對應的溫度為該野生型小麥生長的最適溫度
C.P點時若突然降低光照,短時間內C3的消耗速率降低
D.在溫度5~25 ℃的區間,溫度是限制光合作用的主要因素
10.(2025·重慶模擬)蕪菁花葉病毒(TuMV)嚴重影響作物的產量和品質。某研究團隊以青菜的健康株及接種蕪菁花葉病毒(TuMV)的染病株為材料,比較測定了兩者的光合作用和呼吸作用相關參數,結果如表所示。下列分析錯誤的是 (　　)
組別 光合速率/ (μmolCO2· m-2· s-1) 呼吸速率/ (μmolCO2· m-2· s-1) 氣孔導度/ (μmolH2O· m-2· s-1) 胞間CO2 濃度/(μmol· L-1) 葉綠素 總量/ (mg· dm-2)
青菜 對照葉 9.79 2.40 0.26 305.93 6.09
青菜 病葉 6.81 2.30 0.16 293.62 4.16
A.青菜病葉葉綠素含量下降會影響光反應,使暗反應產物積累
B.鏡檢青菜病葉葉肉細胞,可發現葉綠體變少或葉綠體被破壞等現象
C.青菜對照葉和青菜病葉呼吸速率差異不大,說明病毒對細胞線粒體破壞不明顯
D.氣孔導度大有利于外界CO2進入葉肉組織以增加胞間CO2濃度　
11.(2025·南昌檢測)光是綠色植物進行光合作用的條件。某興趣小組為探究光對植物光合作用的影響,設計了以下實驗。將密閉玻璃罩內的某植物置于適宜光照下一定時間,迅速進行遮光處理,一段時間后給予適宜光照,檢測到玻璃罩內CO2含量的變化如圖。下列選項敘述不正確的是 (　　)
A.ab段含量減少是因為植物的光合作用強度大于呼吸作用強度
B.bc段含量上升是因為遮光處理后植物只進行呼吸作用
C.ab段和cd段植物都有有機物積累,有機物含量最多的是c點
D.de段CO2含量不變是因為該植物光合作用強度與細胞呼吸強度相等
12.(2025·重慶九龍坡模擬)研究人員設計實驗探究了CO2濃度對草莓幼苗生理指標的影響,結果如圖1所示,其中Rubisco酶催化CO2的固定。氣孔開度反映了氣孔開啟或關閉的程度。圖2表示溫度對草莓光合作用的影響。下列相關敘述正確的是 (　　)
A.適當增大環境CO2濃度有利于草莓在干旱環境中生存
B.當草莓所處環境CO2濃度突然升高時,短時間內C5增多,ATP和NADPH增多
C.35 ℃是草莓生長的最適溫度,5 ℃時草莓光合作用速率為0
D.35 ℃時草莓葉肉細胞間隙CO2濃度高于40 ℃時
二、非選擇題(除特別注明外,每空1分)
13.(9分)(2025·天津河西區一模)如圖1表示銀杏葉肉細胞內部分代謝過程,甲~丁表示物質,①~⑤表示過程。某科研小組研究了不同溫度條件下CO2濃度對銀杏凈光合速率的影響,得到如圖2所示曲線,已知除自變量外,其他條件相同且適宜。請回答下列問題:
(1)圖1中的乙是　　　　。①~⑤過程中,發生在生物膜上的有　　　。
(2)據圖2可知,當CO2濃度低于400 μmol·mol-1時,15 ℃條件下的銀杏凈光合速率高于28 ℃下的,其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3分)。
(3)科研小組測定了銀杏葉片在28 ℃時,不同氧氣濃度下的凈光合速率(以CO2的吸收速率為指標),部分數據如表所示。
氧氣濃度 2% 20%
CO2的吸收速率/(mg·cm-2·h-1) 23 9
探究氧氣濃度對光合作用是否產生影響,在表中數據的基礎上,可在　　　　條件下測定相應氧氣濃度下銀杏葉片的呼吸速率。假設在溫度為28 ℃的情況下,氧氣濃度為2%時,銀杏葉片呼吸速率為X mg·cm-2·h-1,氧氣濃度為20%時,銀杏葉片呼吸速率為Y mg·cm-2·h-1,如果23+X=9+Y,說明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3分)。
14.(17分)植物光合作用的速率受溫度、CO2濃度等外界因素的影響,如圖1表示某植物在不同溫度條件下(適宜的光照和CO2濃度)的凈光合速率和呼吸速率曲線,圖2表示將該種植物葉片置于適宜的光照和溫度條件下,葉肉細胞中C5的相對含量隨細胞間隙CO2濃度的變化曲線。回答下列問題:
(1)根據圖1判斷,該植物能正常生長所需要的溫度應低于　　　℃,判斷的依據是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3分)。與M點相比較,N點的總光合速率　　　(填“大”或“小”),判斷的依據是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3分)。
(2)圖2中,CO2在RuBP羧化酶作用下與C5結合生成C3,據此推測,RuBP羧化酶分布在　　　　中。圖中A→B的變化是由于葉肉細胞吸收CO2的速率　　　　(填“增加”或“減少”),B→C保持穩定的內因是受到　　　　　　　　　　限制。
(3)為探究其他因素對實驗結果的影響,某科研所利用多株生長狀況相同的該植物、完全培養液、多種缺素培養液,設計實驗驗證缺鐵與缺鎂對光合速率的影響機理相似,請補充下列實驗步驟并對實驗結果進行預測:
①將生長狀況相同的該植物平均分為　　組;
②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分);
③將該植物在溫度、光照強度、CO2濃度適宜的環境中培養一段時間;
④一段時間后,檢測　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
預期實驗結果:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分)。
15.(14分)(2025·南通一模)光合作用、有氧呼吸、厭氧發酵的和諧有序進行是土壤底棲藻類正常生命活動的基礎。某單細胞土壤底棲藻類在黑暗條件下無氧發酵產生醋酸等有機酸(HA),導致類囊體、線粒體酸化,有利于其從黑暗向黎明過渡,相關過程如圖1,字母 B~H 代表相關物質。請回答下列問題。
(1)物質B是　　　,除TCA 循環外,圖中能產生物質B的過程還有　　　　　　　　　　　　　　　　　(2分);物質C、H分別是　　　、　　　。
(2)黑暗條件下,PQ 等電子傳遞體處于　　　　(填“氧化”或“還原”)狀態。從黑暗轉黎明時,整體光合電子傳遞速率慢,導致　　　　(填字母)的量成為卡爾文循環的限制因素,此時吸收的光能過剩,對電子傳遞鏈造成壓力。
(3)光合色素吸收的光能有三個去向:用于光合作用、以熱能散失、以熒光的形式發光。由光合作用引起的熒光淬滅稱之為光化學淬滅(qP),由熱能散失引起的熒光淬滅稱之為非光化學淬滅(NPQ)。為了探究厭氧發酵產酸對光能利用的影響,研究人員以npq4 突變體(缺失LHCSR 蛋白,LHCSR 催化NPQ)和正常藻為材料,在黑暗中進行厭氧發酵,發酵180 min后添加KOH。整個實驗過程中連續抽樣,在光下測定熒光強度,結果如圖2、圖3。相關推斷合理的是　　　　(多選,3分)。
A.突變體厭氧發酵時間越長,光化學淬滅越強
B.正常藻厭氧發酵后加入 KOH,非光化學淬滅增強
C.正常藻厭氧發酵產生有機酸,降低類囊體內、外pH,促進非光化學淬滅
D.正常藻厭氧發酵產生有機酸,有利于緩解黎明時電子傳遞鏈的壓力　
(4)為進一步研究厭氧發酵產酸對光下放氧的影響,研究人員將正常藻平均分為兩組,在黑暗條件下厭氧發酵3小時后,對照組不加KOH,實驗組用KOH 處理,在弱光下連續測定放氧量并計算達到最大氧氣釋放量的百分比,結果如下表。
組別 光照時間/h
0.5 1 2 3
對照組 30% 80% 100% 100%
實驗組 0% 0% 60% 100%
放氧速率等于光合作用產生氧氣的速率減去呼吸作用消耗氧氣的速率。實驗數據說明厭氧發酵產酸　　　(填“促進”或“抑制”)有氧呼吸。實驗組放氧速率比對照組低,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3分)。
課時跟蹤檢測(十三)
1．選D　葉肉細胞中，ATP的合成可發生在細胞質基質和線粒體基質中，A錯誤；ATP水解釋放能量可發生在葉綠體基質中，B錯誤；生物大分子的單體形成多聚體時可產生H2O，因此H2O的產生不一定在膜上，C錯誤；葉肉細胞中，H2O在光下分解只能發生在葉綠體的類囊體薄膜上，D正確。
2．選B　某植物葉片的凈光合速率>0時，整個植株的呼吸速率可能大于光合速率，有機物消耗大于有機物合成，故會出現有機物減少的情況，A正確；光合作用光反應階段產生的ATP不用于植物吸收礦質元素，B錯誤；玉米胚乳細胞進行無氧呼吸時只在第一階段產生少量能量，C正確；呼吸作用產生的氣體為二氧化碳，二氧化碳中的氧元素來自反應物水和丙酮酸中的氧(有氧呼吸第二階段)，光合作用產生的氣體為氧氣，氧氣中的氧元素來自反應物水中的氧(光合作用的光反應階段)，D正確。
3．選B　施加農家肥被土壤微生物分解，釋放CO2，間接為植物補充CO2和無機鹽，進而增加有機物積累，A錯誤；植物的光合午休是因為氣溫過高，蒸騰作用過強，導致氣孔部分關閉，CO2吸收量減少引起的，補充水分可減弱植物的光合午休進而增加有機物積累，B正確；霜降前的降溫如果過早，會導致稻谷等農作物收成不好，而霜降后的降溫則對農作物有利，C錯誤；如果土壤中的水分過多，會減少土壤中的氧氣含量，從而限制了有氧呼吸的進行，導致植物缺氧，最終可能降低種子的萌發率和幼苗的生長速度，D錯誤。
4．選A　過程①表示光反應，葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，而胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，A錯誤；過程②表示暗反應，在甘蔗葉肉細胞中，只發生在葉綠體基質中，暗反應中釋放的能量用于C3的還原，B正確；過程③表示細胞呼吸，有氧呼吸的第一、二階段產生[H]，用于第三階段與氧氣發生反應，因此過程③既產生[H]也消耗[H]，C正確；如題圖所示為甘蔗葉肉細胞內的一系列反應過程，由于甘蔗植株部分細胞只進行細胞呼吸，過程①②的速率大于過程③的速率時，甘蔗植株的干重不一定增加，D正確。
5．選A　圖1中，①過程中H2O分解產生O2和H＋，是光合作用的光反應階段，能產生ATP；②過程中H＋與CO2最終生成C6H12O6的過程是光合作用暗反應階段，消耗光反應產生的ATP；④過程中C6H12O6分解成CO2和H＋是有氧呼吸的第一和第二階段，可產生少量的ATP；③過程中H＋與O2結合生成H2O，是有氧呼吸第三階段，可產生大量ATP，A正確。圖2中，9～10 h，光合速率迅速下降的原因可能是突然停止光照，因該時段呼吸速率并沒有明顯下降，故不是溫度變化所引起的，B錯誤。培養時若水循環不充分會導致植物葉片萎蔫，原因可能是缺少營養物質影響葉片正常生理活動，C錯誤。圖2兩曲線的交點表示的是植株的光合速率與呼吸速率相等，因植物只有葉肉細胞能進行光合作用，因此也就是葉肉細胞的光合速率與全株細胞的呼吸速率相等，即葉肉細胞的光合速率大于葉肉細胞的呼吸速率，則此時葉肉細胞會吸收外界的CO2，D錯誤。
6．選A　B點之前經過一晚上的細胞呼吸，吸收O2釋放CO2，且6點前光合作用強度小于呼吸作用強度，因此大棚中的CO2濃度在B點達到最大，O2濃度在B點最小，A錯誤；若C點時光照突然降低，光反應產生的ATP和NADPH減少，那么C3還原速率減慢，C3消耗減少，而短時間內C3合成速率不變，因此短時間內葉綠體中C3含量升高，B正確；圖中B點和D點表示CO2的吸收量等于CO2的釋放量，即黃瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率，C正確；圖中SM、SN表示0～6點、18～24點黃瓜植株減少的有機物量，Sm表示6～18點凈光合作用積累的有機物量，因此，經過一晝夜后，黃瓜植株有機物的凈增加量應為Sm－SM－SN，D正確。
7．選C　只以糖類為呼吸底物時，O2的吸收量小于或等于CO2的釋放量；若呼吸底物為脂肪，與糖類相比，等量脂肪中氫含量高、氧含量低，故氧化分解時O2的消耗量增多，而使O2吸收量大于CO2釋放量，A錯誤。18O是穩定同位素，不具有放射性，B錯誤。若經過一晝夜，密閉容器中CO2濃度降低，說明CO2轉化為糖類儲存在植物體中，該萌發的種子已進行光合作用，C正確。光照突然減弱，短時間內光反應生成的ATP和NADPH減少，C3的還原減弱，生成的C5減少，而CO2固定中C5的消耗暫時不變，故C5含量降低，D錯誤。
8．選D　光合作用過程中產生的NADPH參與暗反應中的C3還原，不與氧氣結合；無氧呼吸產生的NADH不與氧氣結合生成水，A錯誤。有氧呼吸第二階段在線粒體基質中進行并合成ATP，不需要氧氣；葉綠體內進行的光反應階段可產生ATP，不需要氧氣，B錯誤。葡萄糖先在細胞質基質中分解為丙酮酸，才能進入線粒體，C錯誤。動物無氧呼吸的產物為乳酸時，不產生CO2，D正確。
9．選B　圖中虛線表示呼吸速率，實線表示凈光合速率，P點時表示植物的凈光合速率等于呼吸速率，A正確；野生型小麥生長在最適溫度條件下，凈光合作用最大，由此可知該野生型小麥生長的最適溫度約為25 ℃，B錯誤；若突然降低光照，則光反應產生的NADPH和ATP減少，降低暗反應中C3的還原，故P點時若突然降低光照，短時間內C3的消耗速率降低，C正確；總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，由圖中數據可知，在溫度5～25 ℃的區間，總光合速率分別可表示為1.5(0.5＋1)、2.5(0.75＋1.75)、3.5(2.5＋1)、4.75(1.5＋3.25)、6(2.25＋3.75)，隨溫度升高，總光合速率增大，說明溫度是限制光合作用的主要因素，D正確。
10．選A　青菜病葉葉綠素含量下降會影響光能的吸收、傳遞，導致NADPH和ATP產生量下降，暗反應速率下降，進而導致光合速率下降，并不會導致暗反應產物積累，A錯誤；由于青菜病葉葉綠素總量下降，葉綠素分布于葉綠體的類囊體薄膜，故可推測鏡檢時能看到葉綠體數量減少或葉綠體被破壞等現象，B正確；呼吸作用在細胞質基質和線粒體中進行，由于青菜病葉和青菜對照葉呼吸速率差異不大，可以推測病毒對葉肉細胞線粒體破壞不明顯，C正確；氣孔是植物與外界進行氣體交換的門戶，也是氣體進出植物體的門戶，所以氣孔導度大有利于CO2進入植物體，增加胞間CO2濃度，D正確。
11．選C　玻璃罩內CO2含量的變化取決于光合作用和呼吸作用的大小，ab段CO2含量的減少說明植物的光合作用吸收的CO2多于呼吸作用釋放的CO2，即植物的光合作用強度大于呼吸作用強度，A正確；bc段CO2含量上升，根據題意可知，光照一段時間后迅速進行遮光處理，所以bc段含量上升是因為遮光處理后植物只進行呼吸作用，B正確；ab段和cd段CO2含量都減少，說明光合作用強度大于呼吸作用強度，都有有機物積累，但有機物含量最多的是b點，因為b點是密閉容器內CO2含量的最低點，有機物積累最多，C錯誤；de段玻璃罩內CO2含量不變，說明該植物光合作用強度與細胞呼吸作用強度相等，D正確。
12．選A　增大環境CO2濃度時，氣孔開度降低，減少水分散失，有助于植物在干旱環境中生存，同時Rubisco酶活性上升，有利于植物進行光合作用，A正確。當草莓所處環境CO2濃度突然升高時，短時間內CO2固定增強，對C5的消耗增多，而生成暫時不變，C5減少，C3生成增多，C3的還原增強，故ATP和NADPH的消耗將增多，其含量不會增多，B錯誤。35 ℃時凈光合速率最大，最適宜草莓生長，5 ℃時凈光合速率為0，光合速率等于呼吸速率，C錯誤。40 ℃時，氣孔開放程度較低，進入胞間的CO2較少，但由于凈光合速率也較低，被吸收進細胞的CO2也較少；35 ℃時，氣孔開放程度較高，進入胞間的CO2較多，但此時凈光合速率最大，被吸收進細胞的也更多。所以兩種溫度下的胞間CO2濃度無法比較，D錯誤。
13．解析：(1)在有氧呼吸的第一階段，葡萄糖分解產生丙酮酸和NADH，即物質乙為丙酮酸；據圖可知，①是光合作用的光反應階段，②是有氧呼吸的第二階段，③是光合作用的暗反應階段，④是有氧呼吸的第一階段，⑤是有氧呼吸的第三階段。①～⑤過程中，發生在生物膜上的有①(發生在葉綠體類囊體薄膜上)、⑤(發生在線粒體內膜上)。
(2)CO2是暗反應的原料，而凈光合速率＝總光合速率－呼吸速率，據圖2可知，當CO2濃度低于400 μmol·mol－1時，15 ℃條件下的銀杏凈光合速率高于28 ℃下的，其原因可能是CO2濃度較低，限制了銀杏植株的光合作用，而28 ℃條件下銀杏的呼吸作用較強，消耗的有機物較多。
(3)黑暗中植物只能進行呼吸作用，該過程消耗氧氣，釋放CO2，故探究氧氣濃度對光合作用是否產生影響，在表中數據的基礎上，可在黑暗條件下測定相應氧氣濃度下銀杏葉片的呼吸速率；假設在溫度為28 ℃的情況下，氧氣濃度為2%時，銀杏葉片呼吸速率為X mg·cm－2·h－1，氧氣濃度為20%時，銀杏葉片呼吸速率為Y mg·cm－2·h－1，據表分析，23＋X＝9＋Y表示氧濃度為2%時和氧濃度為20%時總光合速率相等。
答案：(1)丙酮酸　①⑤　(2)CO2濃度較低，限制了銀杏植株的光合作用，而28 ℃條件下銀杏的呼吸作用較強，消耗的有機物較多　(3)黑暗　氧氣濃度為2%時的總光合速率和氧氣濃度為20%時的相等
14．解析：(1)據圖1分析，曲線乙表示呼吸速率，曲線甲表示凈光合速率，植物能正常生長，其凈光合速率必須大于0，當溫度升高到40 ℃時，凈光合速率等于0，高出該溫度時，其凈光合速率小于0，所以該植物的生長所需溫度應低于40 ℃。總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，M點和N點對應的凈光合速率相等，而M點的呼吸速率小于N點，所以M點的總光合速率小于N點。
(2)已知CO2在RuBP羧化酶作用下與C5結合生成C3，該過程即CO2的固定過程，發生在葉綠體基質，據此推測，RuBP羧化酶分布在葉綠體基質中。圖2中，A→B的變化是C5含量減少，是由于葉肉細胞吸收CO2速率增加所致。B→C保持穩定的內因是受到RuBP羧化酶數量限制。
(3)鎂離子主要參與植物葉綠素的形成，進而影響植物的光合作用，若要驗證缺鐵與缺鎂對光合速率的影響機理相似，則可將缺鎂與缺鐵的實驗組與完全培養液組進行對照，并通過檢測葉綠素含量和光合速率進行比較，缺少上述成分的實驗組葉綠素含量和光合速率接近且均低于對照組，說明缺鐵與缺鎂對光合速率的影響機理相似。
答案：(1)40　曲線甲表示為溫度影響凈光合速率曲線，只有在凈光合速率大于0時植物才能正常生長，當溫度升高到40 ℃時，凈光合速率等于0，高出該溫度時，凈光合速率小于0　大　總光合速率等于凈光合速率與呼吸速率之和，M點和N點對應的凈光合速率相等，而M點的呼吸速率小于N點　(2)葉綠體基質　增加　RuBP羧化酶數量　(3)①3　②第1組用完全培養液培養，第2組用缺鎂培養液培養，第3組用缺鐵培養液培養　④葉片中葉綠素含量，測定光合速率　第2組與第3組葉片中葉綠素含量、光合速率相同(或接近)且都低于第1組
15．解析：(1)在有氧呼吸第二階段，丙酮酸進入線粒體，在線粒體基質中生成CO2。據圖1可知，丙酮酸進入線粒體后在線粒體基質中生成B，因此，B為CO2。據圖1可知，除TCA 循環外，圖中能產生物質B的過程還有丙酮酸分解為乙酰輔酶A和CO2、丙酮酸發酵產生酒精。據圖1可知，物質C在類囊體薄膜上經光解生成H＋和D，可知，物質C是H2O。據圖1可知，物質G在類囊體薄膜上利用H＋順濃度梯度運輸提供的能量，生成物質H，因此可知，物質H為ATP。
(2)黑暗條件下，類囊體膜上不發生水的光解，PQ 等電子傳遞體無法獲得電子，因此，它們處于氧化狀態。從黑暗轉黎明時，整體光合電子傳遞速率慢，產生的ATP和NADPH少，導致卡爾文循環受限。據圖1可知，F和H分別代表NADPH和ATP。因此，從黑暗轉黎明時，整體光合電子傳遞速率慢，導致F、H的量成為卡爾文循環的限制因素。
(3)據圖2可知，隨突變體厭氧發酵時間加長，熒光強度基本保持不變，說明光化學淬滅并沒有變強，推斷不合理，A不符合題意；據圖3可知，正常藻厭氧發酵后加入 KOH，熒光強度明顯增強，并未淬滅，推斷不合理，B不符合題意；由圖1可知，正常藻厭氧發酵產生有機酸，類囊體內、外pH降低，光反應減慢，合成的ATP減少，熱能散失增加，促進非光化學淬滅，推斷合理，C符合題意；正常藻厭氧發酵產生有機酸，酸化類囊體，減少對光的吸收，能緩解黎明時電子傳遞鏈的壓力，推斷合理，D符合題意。
(4)據表中數據表明，加了KOH的實驗組，在一段相同時間內，氧氣釋放量低，說明此時有氧呼吸強，消耗了氧氣。由此可推斷，厭氧發酵產酸對有氧呼吸有抑制作用。實驗組放氧速率比對照組低，主要原因是實驗組與對照組光合作用放氧速率相當，實驗組有氧呼吸速率大于對照組。
答案：(1)CO2　丙酮酸分解為乙酰輔酶A和CO2、丙酮酸發酵產生酒精　H2O　ATP　(2)氧化　F、H　(3)CD　(4)抑制　實驗組與對照組光合作用放氧速率相當，實驗組有氧呼吸速率大于對照組

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