关于光合作用和呼吸作用实验分析-2023年高考生物复习易错题

易错点09关于光合作用和呼吸作用实验分析

易错分析

实验能力是生物科学研究的必备能力之一。实验题是生物高考题的特色之一，常常以非选

择题形式考查实验设计、分析、评价能力。这类试题情境涉及科研新成果，与农业生产实际联

系紧密，试题背景陌生，命题角度新颖，具有较强的综合性。小擅长从大量信息中快速准确筛

选出有.效信息、实验设计原理和原则的应用不当、实验分析能力薄弱是失分的主要原因。在复

习备考中，应加强练习寻找规律，同时关注易错点，避开细微易错陷阱，从而提高解答这类题

的能力。

易错陷阱1：实验现象的原因分析•<>未掌握叶绿素形成的影响因素，对光照影响光反应和co?

浓度影响暗反应的分析逻辑混乱等造成答不对或答不全。

易错陷阱2：变量的分析。存在多个自变量、因变量时常常漏答，找不准关键无关变量等造成得

不到满分。

易错陷阱3：实验思路与实验步骤。混淆实验思路与实验步骤的区别。

易错陷阱4：验证性实验与探究性实验。分辨不清验证性实验与探究性实验的区别或做迎时忽略

了二者的区别而错答。

易错陷阱5：光合作用实验中CO2缓冲液（NaHCO.O和NaOH的作用。不理解NaHCCh作为

CO?缓冲液的原理造成误判。

错题纠正

例题1、（2022广东T18）研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（下图a）,测定

相关指标（下图b）,探究遮阴比例对植物的影响。回答下列问题：

（1）结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量______，原因可能是。

（2）比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能

会积累更多的,因而生长更快。

（3）某兴趣小组基于上述B组条件卜.玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物

产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：

实验材料：选择前期一致、生长状态相似的某工米品种幼苗90株。

实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以

为对照，并保证除外其他环境条件一致。收获后分别测

量各组玉米的籽粒重量。

结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。

分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是。

【解析】分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴（50%遮阴）,C株全遮阴（100%

遮阴）。

（1）分析题图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2,C组叶绿素含量为4.7,

原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能多地吸收光能。

（2）比较图b中B1叶绿素含量为5.3,B2组的叶绿素含量为3.9,B1净光合速率为20.5,

B2组的净光合速率为7.0；可推测B组的玉米植株总叶绿素含量为（53+3.9）/2=4.6,净光

合速率为（20.5+7.0）/2-13.75,而A组叶绿素含量为4.2,A组净光合速率为11.8,两项数

据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。

（3）分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为玉米

遮光程度，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示，关键无关变量是某玉米品种幼苗前期光照

条件、生长状态。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相

同且适宜，故实验设计如K：实验材料：选择前期光照条件一致、生长状态相似的某玉米品种

幼苗90株。实验方法：按图a所示条件，分为A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；

其中以A组为对照，并保证除遮光条件外其他环境条件一致，收获后分别测量各组玉米的籽粒

重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果B组遮光条件下能提高作物

产量，则下一步需要探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多少。

【答案】

（1）高遮阴条件下植物合成较多的叶绿素

（2）糖类等有机物

（3）光照条件A组遮光程度

探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多少

例题2、（2022浙江・T27）通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。

研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。

回答下列问题：

(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加,

提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的

;结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低,使其在较低的

光强度下就开始了有机物的积累。根据表中的指标可以判断，实

验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。

(2)植物的光合产物主要以形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴

处理下，植株优先将光合产物分配至中。

(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均-根据实验结果推测，在花生与其他

高杆作物进行间种时，高杆作物一天内对花生的遮阴时间为(A.<2小时；B.2小时；

C.4小时；D.>4小时)，才能获得较高的花生产量.

【解析】

(1)从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的口I绿素含量在升高，提高了对光的吸

收能力。光饱和点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点。光

补偿点也在降低，说明植物的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光

强下就能达到净光合大于0的积累效果。低『5klx光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速

率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光合速率提高幅度加快，故说明植物对弱

光的利用效率变高。

(2)植物的光合产物主要是以有机物(蔗糖)形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，

较长时间遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例上

看反而有所上升，说明植株优先将光合产物分配给了叶。

(3)与对照组相比，遮阴处理4小时的单株果实光合产量下降程度大于遮阴处理.2小时的单株

果实光合产量下降程度。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量减少其他作物对花生的遮阴

时间，遮阴处理时间小于2小时才能获得较高花生产量。

【答案】

(1)叶绿素含量光合速率呼吸速率低于5klx光合曲线的斜率

(2)蔗糖叶

(3)下降A

如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。

4.验证性实验与探究性实验。

（1）实验目的：寻找题干信息，一般写有“验证（证明）……”，即为验证性实验，一般书写

为“探究（研究）……”“通过实验确认……二即为探究性实验。

（2）实验结果与结论的关系：在验证性实验中，因为要验证的事实是正确的，实验结果只有一种，

实验结论即是实验要验证的事实。在探究实验中，因为实验结果是未知的，可能出现的实验结

果有多种，因此对应的实验结论也有多种I不同的结果对应不同的结论。

5.NaOH和NaHCCh溶液的作用

NaOH溶液的作用是吸收CO2,清除密闭容器内的COt。NaHCO,溶液的作用是维持密闭容器内

CO?量的稳定，其机理是：在密闭的容器中NaHCG与COz可以相互转换，即Na2C03+H,0+C02

-*2NaHC032NaHC03->Na2C03+FLO+C02o

举一反三

I.（2022全国乙卷-T2）某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温

度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验

现象，下列解释合理的是

A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率

B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定

C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率

D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率

1.【答案】D

【解析】

在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，小麦同时进行光合作用和呼吸作用，而且初期光

合作用消耗CO2的量大于呼吸作用产生CO2的量，所以密闭容器内CO2含量逐渐降低，之后光

合作用速率减慢，呼吸作用速率加快，直至相等时光合作用消耗CO2的量等于呼吸作用产生co2

的量，密闭容器内CO?含量保持相对稳定，ABC项错误，D项止确。

2.（2022福建厦门市3月质检・T17）甘薯以收获块根为主，其产量大、适应性强，是我国脱贫

攻坚产业推广的一种农作物。干旱胁迫是限制甘薯产量提高的主要因素，研究表明喷施外源植

物激素可增强甘薯的抗旱性。科研人员以甘薯为材料，探究喷施NAA和6BA（细胞分裂素类物质）

对甘薯抗旱性的影响，实验结果如下表所示。

注：CK表示对照组.I.D表示轻度干旱

回答下列问题：

（1）干旱胁迫下甘薯细胞内的渗透调节物质脯氨酸含量明显升高，其生物学意义是

（2）实验中对CK组的处理是。

（3）干旱胁迫会导致甘薯产量下降，喷施外源激素能缓解这•现象，据表分析其可能的机

理是。根据实验结果可知，喷施对于缓解干旱对甘薯胁迫的效果更佳。

（4）研究表明，在轻度干旱条件下喷施6BA不仅可提高甘薯的净光合速率，还可促进光合

产物由源（口I•片）向库（块根）转移。请设计实验方案加以验证，简要写出实验思路和预期结

果。

2.【答案】

（1）脯氨酸含量升高，可提高细胞内渗透压，增强甘薯在干旱条件下的吸水能力

（2）正常供水

（3）干旱条件下，喷施外源激素可以提高甘薯叶片的气孔导度，促进CO」的吸收，进而提高甘

薯的净光合速率；6BA

（4）实验思路：取轻度干旱条件下长势相同的甘薯植株，均分为A、B两组，A组喷施适宜浓度

的6BA,B组喷施等量的清水，一段时间后测定并比较两组植株的净光合速率及块根和叶片的

干重

预期结果：A组植株的冷光合速率及块根和叶片的干重的值均大于B组

【解析】

（1）干旱胁迫下甘薯细胞内的渗透调节物质脯氨酸含量明显升高，使得细胞内渗透压比外界更

高，有利于细胞吸水，适应干旱环境条件，所以，其生物学意义是脯氨酸含量升高，可提高细

胞内渗透压，增强甘薯在干旱条件下的吸水能力。

（2）实验中CK组属于空白对照，LD组为轻度干旱，供水少，所以实验中对CK组的处理是正

常供水。

（3）据表分析：干旱胁迫会导致甘薯产量下降，但NAA（生长素类似物）和6BA（细胞分裂素类

物质都可以缓解干旱胁迫，与LD组（轻度干早组）相比，喷施外源激素组的甘薯的净光合速率、

气孔导度和胞间CO2浓度都更高，所以喷施外源激素能缓解这一现象，推测其可能的机理是干

早条件下，喷施外源激素可以提高甘薯叶片的气孔导度，促进CO2的吸收，进而提高甘薯的净

光合速率。根据实验结果可知，与LD组（轻度干旱组）和LD+NAA组相比，喷施6BA组的净光

合速率、气孔导度和胞间C02浓度都更高，因此喷施6BA对干缓解干旱对甘薯胁迫的效果更

佳。

（4）验证实验的结论是已知正确的，即块根处的干重会增加，是由于叶片中光合产物（有孔物）

转移到根的缘故：叶片中光合产物（有机物）转移出去使光合速率增强，其叶片的干重也会增加。

从题干信息可知：该实验的自变量为是否喷施6BA（实验组施适宜浓度的6BA,对照组喷施等

量清水)，因变量和观察指标为植株的净光合速率及块根和叶片的干重。故实验思路为:取轻度干

旱条件下长势相同的甘薯若干株，均分为A、B两组，A组喷施适宜浓度的6BA,B组喷施等量

清水，一段时间后测定并比较两组植株的净光合速率及块根和叶片的干重。预期结果:A组的净

光合速率及块根和叶片的值均大于B组。

3.(2021山东卷・T21)光照条件下，叶肉细胞中0?与C0?竞争性结合C5,0。与Q结合后经一

系列反应释放C0’的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，

相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的C6量表示，SoBS溶液处理

对叶片呼吸作川的影响忽略不计。

(1)光呼吸中C5与&结合的反应发生在叶绿体的中。正常进行光合作用的水稻，突然

停止光照，叶片C0?释放量先增加后降低，C0?释放量增加的原因是。

(2)与未喷施SoBS溶液相比，喷施lOOnig/LSoBS溶液的水稻叶片吸收和放出C02量相等时

所需的光照强度—(填：“高”或“低”)，据表分析，原因是。

(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。

为探究SoBS溶液利于增加的最适喷施浓度，据表分析，应在________mg/L之间再设置多个浓

度梯度进一步进行实验。

3.【答案】

(1)基质

光照停止，产生的光反应产物NADPH和ATP减少，暗反应消耗的五碳化合物减少，五碟化合物

和氧结合增加，产生的二氧化碳增多。

(2)低喷施SoBS溶液后，光合作用固定的CO?增加，光呼吸释放的CO?减少，即叶片的

CO2吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等

(3)100-30omgL

【解析】依据题意分析，光呼吸会抑制暗反应，光呼吸会产生CO2。向水稻叶面喷施不同浓

度的光呼吸抑制剂SoBS溶液后，由表格数据可知，光合作用的强度随着SoBS浓度的增加出

现先增加后下降的现象，光呼吸会随着SoBS浓度的增加出现下降的现象。

(1)C5位于叶绿体基质中，则02与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照，则光

反应产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的Cs减少，Cs与02结合增加，产生的C(h增多。

(2)叶片吸收和放出CO?量相等时所需的光照强度即为光饱和点，与对照相比，喷施100mg/L

SoBS溶液后，光合作用固定的CCh增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CCh吸收量增加，

释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。

(3)光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放C02,补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以

增加作物产审，由表可知，在SOBS溶液浓度为200mg/LSOBS时光合作用强度与光呼吸强度差

值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100〜300mg/L之间再设置多个

浓度梯度进一步进行实验。

A.NaHCCh溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO2

B.单色光照射时，相同光照强度卜一定时间内用红光比用绿光测到的02量多

C.氧气传感器测到的O?量就是金鱼藻光合作用产生的。2量

D.拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点

1.【答案】C

【解析】

A、NaHC()3溶液分解可产生二氧化碳，为光合作用提供二氧叱碳，A项正确；

B、叶绿体中含量最多的色素是叶绿素，主要吸收红光和蓝紫光，吸收绿光较少，因此单色光照

射时，相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的02量多，B项正确；

C、氧气传感器测到的Q量就是金鱼藻净光合作用产生的0」量，即总光合作用产生的0,量与呼

吸作用消耗的0?量的差值，C项错误；

D、拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘制成曲线可推知光合速率达到最大时的最小光

照强度即光饱和点，D项正确。

2.甜瓜是一种喜光作物，在温室栽培中易遭受弱光的危害。为研究弱光胁迫下生长素(IAA和赤

霉素(GA)对甜瓜幼苗生长及光合特性的影响，科研人员做了相关实验，实验分组及结果如下(遮

光率为自然光照的55%)。下列分析正确的是

A.本实验的自变量是光照强求、激素种类和气孔导度

B.该实验表明，喷施IAA和GA能提高弱光胁迫下甜瓜的产量

C.该实验表明.弱光胁迫下NA和GA时于提高甜瓜的净光合速率存在协同作用

D.该实验表明，弱光胁迫下IAA和GA均可通过提高叶绿素含量来提高净光合效率

2.【答案】B

【解析】

A、本实验的自变量是光照强弱、激素种类，因变量是叶绿素含量、气孔导度、净光合速率，A

项错误；

B、该实验表明，喷施IAA和GA能提高弱光胁迫下甜瓜的净光合速率，从而提高产量，B项正确;

C、该实验没有弱光胁迫下IAA和GA共同作用的数据，无法判断IAA和GA对于提高甜欣的净光

合速率存在协同作用，C项错误;

D、该实验表明，弱光胁迫下IAA可通过提高叶绿素含量来提高净光合效率，而GA通过提高气

孔导度来提高净光合速率，D项错误。

3.（2021•浙江6月选考）渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示，图甲是不同山

梨酥浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响，图乙是两种浓度的山梨酥对完整叶绿体ATP含量和

放氧量的影响。COz以HCP形式提供，山梨醇为渗透压调节剂，0.33mol-1;时叶绿体处于等渗

状态。据图分析，下列叙述错误的是（)

(

唯

1

70.33tnolL-r0_21噤

6.18左

50.15.

/0.165molE3

4山梨,ATP含0.12•

30.33molD>0.09P

相昌

2山柒,严H0.06

则

『0l65molL"0.03

嘛

0山柒一放氧

夜

照光12345<57

口寸间(min)

甲乙

A.与等渗相比，低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大，光合速率大小相似

B.渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件3放氧率差异较大

C.低渗条件下，即使叶绿体不破裂，卡尔文循环效率也下降

D.破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大，放氧率越低

3.【答案】A

【解析】根据图示，由图甲可知，在一定范围内（0.15nioL-U〜0.33mol-U山梨醇浓度），

渗透压从低到高变化过程中，菠菜叶绿体的完整率和放氧率都逐渐变大，增幅不同；由图乙可

知，两种浓度的山梨酥对完整叶绿体ATP含量影响比较相似，而对放氧量的影响差别较大。

A、根据分析，由图甲可知，与等渗相比，低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大，但放氧率较低，

放氧率可以代表光合速率，故说明低渗条件下光合速率坟低，A项错误；

B、根据分析，由图乙可知，渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大，BJ页

正确；

C、由图甲可知，低渗条件下，即使叶绿体完整率没有明显降低的范围内，叶绿体放氧率仍明显

降低，即光反应速率下降，影响了暗反应，即卡尔文循环效率下降，C项正确；

D、由图甲可以看出，低渗条件下叶绿体完整率越低，放氧率也越低，D项正确。

4.（2021北京卷・T3）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正

常温度（CT）卜.的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是

B.35°C时两组植株的真正（总）光合速率相等

C.50℃时卜仃植株能积累有机物而CT植株不能

D.HT植株表现出对高温环境的适应性

4.【答案】B

【解析】

A、由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3nmol・cm2.sl

A项正确；

B、CO?吸收速率代表净光合速率，而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。由图可知350c时两

组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35℃时两组植株的真正（总）光合速率无法比

较，B项错误；

C、由图可知，50℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合

速率等于零，说明不能积累有机物，C项正确；

D、由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育,

体现了HT植株对高温环境较适应，D项正确。

5.（2022福建省部分地市4月联考・T17）紫花苜蓿是一种多年生的优良牧草，广泛种植在我国

西北旱区牧场，在畜牧业发展和生态保护中发挥着重要作用。研究表明秋季土壤含水量与苜蓿

越冬后存活率密切相关。为探究越冬前灌溉策略对苜蓿抗寒性的影响，科研人员用不同含水量

的土壤培养苜蓿28天后,恢复正常灌溉14天,再用低温处理28天（模拟越冬）。分别在第29天、

笫43天和笫71天测定相关数据，结果如下。|

（1）第29天的数据表明随土壤含水后下降苜蓿净光合速率随之下降，其主要原因是。

（2）据表分析，处理方式能提高苜蓿的越冬成活率，原因可能是①:②。

（3）依据实验结果，在苜蓿越冬前，牧场应采取的灌溉策略是。

5.【答案】

（1）土壤含水量下降气孔导度下降，导致苜蓿吸收的CO2减少，暗反应速率降低，导致净光

合速率下降

（2）中度干旱

①中度干旱处理提高了苜蓿叶绿素的含量，增强了光反应速率，增大了净光合速率，从而促进

苜蓿生长，增强抵抗力；

②中度干早处理使细胞中可溶性糖的含量增多，渗透压力高，抗寒性增强

（3）在越冬前适度灌溉，使土壤含水量维持在50%~6C%

（或“灌溉后使土壤含水量达到50%〜60%,培养28天后，恢复正常灌溉14天”）

【解析】

（1）第29天的数据表明随土壤含水量下降，气孔导度下降，叶绿素含量先升后降，说明影响苜蓿

净光合速率下降的主要是气孔因素，气孔导度下降，导致苜蓿吸收的CO2减少，暗反应速率降

低，导致净光合速率下降，

⑵据表可知，中度干旱处理苜蓿的越冬成活率最高。据表可知：与正常灌溉相比,中度干旱处

理叶绿素的含最增加、可溶性糖的含量增多，所以中度干旱处理苜蓿的越冬成活率较高的原因

之一是提高了苜蓿叶绿素的含量，增强了光反应速率，增大了净光合速率，从而促进苜蓿生长，

增强抵抗力：原因之二是中度干旱处理使细胞中可溶性糖的含量增多，渗透压升高，抗寒性增

强。

（3）本实验结果是在实验室中得到的，其温度和水分等条件可控，而牧场是处于自然环境中，±

壤含水量受到天然降雨的影响，而同年份越冬前的降雨量,是不同的，这与实验室环境是不一样

的。采取的灌溉策略应该是通过灌溉尽量调节牧场的土壤含水量维持在50%〜6（用之间，

6.（2021河北省-T19）为探窕水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随

机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：（1）对照组；（2）施氮组，补充尿素（12g-nA）

（3）水+氮组，补充尿素（12g-m2）同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。

生理指标对照组施氮组水+氮组

自由水/结合水6.26.87.8

气孔导度（mmolirPs】）8565196

叶绿素含量（mgg1）9.811.812.6

RuBP较化酶活性(gmol-Mg1)316640716

光合速率6.58.511.4

注：气孔导度反映气孔开放的程度

回答卜列问题：

（1）植物细胞中自由水的生理作用包括等（写出两点即可）。补充水分

可以促进玉米根系对氮的，提高植株氮供应水平。

（2）参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与离子参与组成的环式结构使叶绿素能

够吸收光能，用于驱动两种物质的合成以及的分解；RuBP陵化酶将CO?

转变为按基加到分子上，反应形成的产物被还原为糖类。

（3）施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO?供应。据实验结果分析，叶肉细胞

CO2供应量增加的原因是0

6.【答案】

（1）细胞内良好的溶剂，能够参与生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和代谢

废物主动吸收

⑵镁ATP和NADPH（或［H］）水Cs（或RuBP）

（3）气孔导度增加，0）2吸收量增多，同时RuBP竣化酶活性增大，使固定COz的效率增大

【解析】

（1）细胞内的水以自由水与结合水的形式存在，结合水是细胞结构的重要组成成分，自由水是

细胞内良好的溶剂，能够参与生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和代谢废

物；根据表格分析，水+氮组的气孔导度大大增加，增强了植物的蒸腾作用，有利于植物根系吸

收并向上运输氮，所以补充水分可以促进玉米根系的对氮的主动吸收，提高植株氮供应水平。

（2）参与光合作用的很多分子都含有氮，叶绿素的元素组成有C、H、0、N、Mg,其中氮与镁

离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于光反应，光反应的场所是叶绿体的类囊

体膜，完成的反应是水光解产生NADPH（［H］）和氧气，同时将光能转变成化学能储存在ATP和

NADPH（［H］）中，其中ATP和NADPH（［H］）两种物质含有氮元素;暗反应包括二氧化碳固定和

三碳化合物还原两个过程，其中RuBP峻化幅将C02转变为叛基加到C5（RuBP）分子上，反应

形成的C3被还原为糖类。

（3）分析表格数据可知，施氮同时补充水分使气孔导度增加，C02吸收量增多，同时RuBP竣

化酹活性增大，使固定C02的效率增大，使植物有足量的C02供应，从而增加了光合速率。

7.（2021福建卷・T17）大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影

响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收

获。科研人员设置不同大气CO2浓度（大气CCh浓度LC和高CO2浓度HC）和磷浓度（低磷浓

度LP和高磷浓度HP）的实验组合进行相关实验，结果如下图所示。

回答下列问题:

（1）本实验的目的是探究在一定光照强度下，。

（2）ATP水解酶主要功能是____________。ATP水解能活性可通过测定表示。

（3）由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理比LC+HP处理的龙须菜净光合速率

低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，为而

细胞增强，导致有机物消耗增加。

（4）由图2可知，大气COz条件下，高磷浓度能龙须菜的净光合速率。磷等矿质

元素的大量排放导致了某海域海水富营养化，有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研

究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是。

7.【答案】

（1）不同CO?浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响

（2）催化ATP水解单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消

耗量

（3）呼吸作用

（4）提高龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷等

矿质元素的浓度，保护海洋生态

【解析】

（1）结合分析图I、2可知，本实验自变量是CO2浓度、磷浓度、光照强度，因变量为海洋藻

类龙须菜的ATP水解酶活性和净光合速率，因此本实验H的是探究在一定光照强度下，不同CO2

浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。

（2）酶具有专一性，ATP水解酶的主要功能是催化ATP水解；酶活性可通过产物的生成量或

底物的消耗量进行测定，由于ATP的水解产物是ADP和Pi,故ATP水解陋活性可通过测定单

位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量。

（3）净光合速率=总光合速率呼吸速率，由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理

比LC+HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸减度的稳

态需要吸收更多的矿质元素，矿质元素的吸收需要能量，因而细胞呼吸增强，导致有机物消耗

增加。

（4）由图2可知，大气CO2条件（LC组）下，HP组（高磷浓度）的净光合速率〉LP组（低

磷浓度），故推测高磷浓度能提高龙须菜的净光合速率；结合以上研究结果，从经济效益和环境

保护的角度分析种植龙须菜的理由是龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，

能降低海水中的磷等矿质元素的浓度，保护海洋生态。

8.（2022届广东三模・T17）大气CO?浓度升高是全球气候面临的一个重要问题。研究中常喷施

不同浓度KHCO3溶液来模拟不同浓度CO?对植物的影响，机理如图10所示。某团队就KHCCh

对不同叶龄水稻叶片的光合速率影响进行了研究，结果如图11所示。回答下列问题：

（1）图10中叶肉细胞转运HCCh一的方式是。Rubisc。具有粉化酶活性，能催化

CO?和Cs反应，其主要存在于（填“叶绿体内膜”、“类囊体薄膜”或“叶绿体基质”）。

（2）图II结果表明，不同浓度的KHCO3喷施处理对不同叶龄的水稻叶片的影响是：①对

不同叶龄水稻叶片光合作用促进作用最佳的KHCO」浓度均为15moi/L;②；

③_____________o结合图10和图II分析，KHC03对水稻叶片光合作用影响的机理

是。

（3）研究表明高浓度C02条件下，植物光合作用能力下降可能与高CO2浓度胁迫引起叶

绿素含量下降有关。请在上述实验的基础上以3叶期水稻叶片为材料，对这一结论进行探究。

请简要写出实验思路：。

8.【答案】

（I）中动运输叶绿体基质

（2）②在075moi/L时，KHCO3浓度越高对幼苗光合作用的促进作用增强，在15~25moi/L

时，随着浓度的增加，促进作用减弱

③KHCCh对3叶期水稻光合作用的促进效果最明显

KHCOj产生CO?，促法CCh固定，进而促进暗反应，提高光合速率

（3）分别取等量的、用15和25moi/LKHCCh处理的3叶期叶片若干,提取并分离叶绿素,比

较两组叫绿素的含量

【解析】

（I）由图10可知，HC03跨膜运输过程消耗ATP,故运输方式为主动运输。Rubisco具有峻

化酶活性，能催化CO2和Cs反应，该过程属于暗反应过程，发生场所是叶绿体基质，故催化该

过程的Rubisco酶存在于叶绿体基质。

（2）对图11三条曲线的分析，不同浓度KHC。?喷施处理与不喷施处理结果分析、不同叶龄

曲线变化趋势和变化幅度分析，可得到结论包括：对不同叶龄水稻叶片光合作用促进作用最佳

的KHCCh浓度均为15moi/L；在0~15moi/L时，KHCCh浓度越高对幼苗光合作用的促进作用

增强,在15〜25moi/L时，随着浓度的增加，促进作用减弱；三条曲线中3叶期水稻不同浓度

KHCQ）喷施处理与不喷施处理的差值最大，即光合作用的促进效果最明显。据图10可知，

KHC0?分解为CO2,CCh固定后参与R•尔文循环，而图11证明不同浓度KHCCh喷施处理均可

促进水稻的光合速率，故KHC03作用机理是产生C02,促进CO?固定，进而促进暗反应，提高

光合速率。

（3）从上述实验结果图11分析，KHCOa浓度在15~25moi/L时，随着浓度的增加，光合速率

减弱，因此探究植物光合作用能力卜降是否与高C02浓度胁迫引起叶绿素含量卜.降有关，可选

取15和25moi/LKHC0?喷施处理的3叶期水稻组进行进一步的探究实验，通过称量等质量

两组实验的水稻叶片若干，并对两组叶片进行色素提取和分离实验，测定两组叶片的叶绿素含

量，通过比较分析叶绿素含量来确定光合能力下降与叶绿素含量下降是否有关。

9.（2022湖南省三湘名校教育联盟3月大联考・TI8）为研究土壤中矿物质离子营养条件对植

物生长和细胞代谢的影响，某研究小组用不同浓度Mg2+营养液处理红地球葡萄幼苗，90天后观

察叶片叶绿体结构，测定了幼苗叶绿素含量（如表所示）及净光合速率（如图所示）

Mg2+浓度叶绿素a叶绿素b叶绿素(a+b)

(mmol-L1)(mg-g1)(mg-g1)(mg-g1)

09.52.211.7

111.52.814.3

315.44.019.4

514.43.517.9

回答下列问题：

（1）从含量来看，Mg是植物细胞中的元素，而植物根可以通过方式从

土壤中吸收Mg2+,电镜观察发现，0mmol.UMg2+处理下叶片中的叶绿体发生形变，有的呈圆球

形，叶绿体基粒之间发生断裂和分离，叶绿体膜模糊，类囊体大部分消失，说明严重缺钱不仅

会破坏叶绿体结构，还会导致叶绿体内部的基粒数量。

（2）从化学本质来说，分布在基粒上的叶绿素分子是一种脂质，可以在细胞中的_________这

种细胞器上合成。从表中数据来看，培养液中的Mg2+浓度与红地球饰萄幼苗叶片叶绿素含量的

变化关系概括如下：随着培养液中的Mg2+浓度上升，红地球葡萄幼苗叶片叶绿素含量__________

（3）研究发现，Mg2+不仅可以影响RUBP竣化酶（催化C（h固定的酶）的活性，还可以影响类

囊体薄膜上的电子传递过程，如NADP++H++2e-NADPH。上图显示，在同等强度光照下，

0mmolLMg2+处理后的叶片净光合速率明显低于其他处理组。综上分析，缺镁会导致净光合速

率下降的具体原因有（答出3点即可）

（4）植物缺镁往往会导致叶片发黄，但引起幼苗叶片发黄的原因可能很多，如幼苗缺氮、缺水

或遭病虫害等。在红地球葡萄繁育基地，研究人员发现了大田的同一位置上出现了几株叶片发

黄的帝萄幼苗，现需要设计实验确认这几株幼苗是否因缺乏Mg2+引起的，请写出实验思路，并

预期实验结果及结论，要求实验结果能够相互印证实验结论。

实验思路：o

预期实验结果及结论：o

9.【答案】

（1）大量主动运输减少

（2）内质网先上升后下降

（3）缺镁会降低叶片中的叶绿素（a和b）含量；缺镁会导致RUBP瘦化酶活性不足，暗反

应速率较低；缺镁还会影响NADPH的合成，光反应速率较低

（4）实验思路：将叶片发黄的葡萄幼苗随机分成甲、乙两组，甲组幼苗用含Mg2+的完全培养

液培养，乙组幼苗用缺Mg2+的培养液培养，将两组幼苗放置于相同且适宜的环境中培养一段

时间后，观察幼苗叶片生长情况。

预期实睑结果及结论：若甲组幼苗叶片恢免正常（绿色），乙组幼苗叶片仍然发黄，则说明叶

片发黄的葡萄幼苗是因缺Mg2+引起的：若两组幼苗叶片均恢复正常（绿色）或均发黄，则说

明叶片发黄的葡萄幼苗不是缺Mg2+引起的。

【解析】

（1）从含量来看，Mg是植物细胞中的大量元素，而植物根细胞可以通过主动运输方式从土

壤中吸收Mg2+等矿质离子。从题干信息可知和“电镜观察发现，0mmolL'Mg?+处理下叶片

中的叫绿体发生形变，有的呈圆球形，口I绿体基粒之间发生断裂和分离，叫绿体膜模糊，类

囊体大部分解体和消失”，说明严重缺镁不仅会破坏叶绿体结构，还会导致叶绿体内部由类囊

体组成的基粒数最减少。

（2）从化学本质来说，分右在基粒上的叶绿素分子是一种脂质，脂质在内质网上合成，再运

输到叶绿体中。从表中数据可以看出，在0〜3mmol-L1Mg2+浓度范围内，随着培养液中的

Mg"浓度上升，红地球菊萄幼苗叶片叶绿素含量（a、b、a+b）逐渐上升，在5mmolLMg"

浓度下，其叶绿素含量（a、b、a+b）有所下降，故二者的变化关系概括如下：随着培养液中

的Mg2+浓度上升，红地球葡萄幼苗叶片叶绿素含量先上升后下降。

（3）题干显示，Mg2+可以影响RUBP竣化酶（催化CO?固定的酶）的活性，说明Mg?+可以

影响暗反应过程;Mg2+还可以影响类囊体薄膜上的电子传递过程，如NADP++H++2e-NADPH,

说明Mg2+可以影响光反应合成NADPH过程。题图显示，在同等强度光照下，0mmol.UMg2+

处理后的叶片净光合速率明显低于其它处理组。再结合上表数据分析，缺镁会导致叶片叶绿

素含量下降，则缺镁会导致净光合速率下降的具体原因有缺镁会导致叶绿素合成不足，会降

低叶片中的叶绿素（a和b）含量；缺镁会导致RUBP竣化前活性不足，暗反应速率较低；缺

镁还会影响NADPH的合成，光反应速率较低等三个方面。

（4）从题干可知，除了植物缺镁会导致叶片发黄外，引起幼苗叶片发黄的原因还有很多，如

幼苗缺氮、缺水或遭病虫害等。在红地球葡萄繁育基地发现了大田的同一位置上出现了几株

叶片发黄的葡萄幼苗，现需要设计实验确认这几株幼苗是否因缺乏Mg2+引起的。该实验需要

采用溶液培养法进行实脸探究，排除土壤中镁等无机盐对实验结果的影响，自变量是培养液

中是否含Mg2+,因变量是幼苗叶片是否恢复正常绿色，控制好无关变量，注意随机分组。实

验参考设计如下，实验思路：将叶片发黄的葡萄幼苗随机分成甲、乙两组，甲组幼苗用含Mg2+

的完全培养液培养，乙组幼苗用缺Mg2+的培养液培养，将两组幼苗放置于相同且适宜的环境

中培养一段时间后，观察幼苗叶片生长情况。预期实验结果及结论：若甲组幼苗叶片恢复正

常（绿色），乙组幼苗叶片仍然发黄,则说明叶片发黄的葡萄幼苗是因缺Mg2+引起的：若两细

幼苗叶片均恢复正常（绿色）或均发黄，则说明叶片发黄的葡萄幼苗不是缺Mg2+引起的。

10.（2021全国乙卷-T29）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。

这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO?通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，

液泡中储存的苹果酸脱峻释放的CCh可用于光合作用。回答下列问题：

（1）白天叶肉细胞产生ATP的场所有。光合作用所需的C（h来源于苹果酸脱竣和

______________释放的CO2o

（2）气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止

，又能保证正常进行。

（3）若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定

方式。（简要写出实验思路和预期结果）

10.【答案】

（1）细胞质基质、线粒体（线粒体基质和线粒体内膜）、叶绿体类囊体薄膜

细胞呼吸（或呼吸作用）

（2）蒸腾作用过强导致水分散失过多光合作用

（3）实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在（湿度适宜的）

正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植

株夜晚同一时间液泡中的pH,并求平均值。

预期结果：A组pH平均值高于B组。

【解析】

（1）白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱竣释放的C0?进行光合作用，也能利

用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储

存在ATP中，有氧呼吸三阶段都能产生能量合成ATP,因此叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质

基质、线粒体（线粒体基质和线粒体内膜）、叶绿体类囊体薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机

物和氧气，反之，细胞呼吸（呼吸作用）产生的二氧化碳也能用于光合作用暗反应，故光合作

用所需的CO2可来源于苹果酸脱拔和细胞呼吸（或呼吸作用）释放的CO2。

（2）由于环境干旱，植物吸收的水分较少，为了维持机体的平衡适应这一环境，气孔白天关闭

能防止白天因温度较高蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收二氧化碳储

存固定以保证光合作川等生命活动的正常进行。

（3）从题干信息“若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特

殊的CO?固定方式。”分析可知：该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干早，由于夜间气

孔打开吸收二氧化碳，生成苹果酸储存在液泡中，导致液泡pH降低，故可通过检测液泡的pH

验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标是液泡中的pH值。实验思路：取生长状态相同

的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在（湿度适宜的）正常环境中培养，B组在干旱环

境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH,

并求平均值。预期结果：A组pH平均值高于B组。

11.（2022•山东潍坊高三模拟）为探究CO2浓度及紫外线对植物光合作用的影响，研究人员分别

用紫外线和浓度加倍后的C。：处理培养了15天的番茄幼苗，直至果实成熟。期间测定了番茄叶

绿素含量、株高和光合速率等生理指标（其他条件均为适宜状态），结果如下表。

分组及实验处理A组（自然条件下）B组（紫外线照射）C组（CO2浓度加倍）

15天1.20L211.19

叶绿素含量（mgg「）30天2.001.502.40

45天2.001.502.45

15天21.1021.2021.00

株高（cm）30天35.2031.6038.30

45天54.3048.3061.20

光合速率平均值（pmoHn2-s-1）8.865.6214.28

（I）在晴朗的中午，幼苗均可以正常生长。此时，A组番茄叶肉细胞产生ATP的部位有

;依据表中数据判断，与A组相比，B组番茄幼苗光合速率平均值低的

原因最可能是o

（2）从实验设计的角度来看，表格中的数据有不严谨的地方，具体体现在初始状态下（15天时）

三个组的叶绿素含量和株高数值不一致，你认为这样的误差_____（填"会”或“不会”）对实验

结果和得出结论产生显著影响，原因是o

（3）由表可知，CO?浓度加倍可促进番茄幼苗生长。有研究者认为，这可能是因为CO?能促

进植物生长素的合成。请补充实验，验证此假设（简要说明实验思路及结果）。

（4）根据表中的数据分析，为提高塑料大棚农作物产量可采取的措施有

II.【答案】

（1）细胞质基质、线粒体和叶绿体

紫外线照射使植物叶绿素合成减少，光反应弱，光合速率低

（2）不会一是初始数据误差很小，二是实验结果和结论的得出主要依据因变量的变化

（3）实验思路：在15天、3（）天、45天时，分别测定A、C组植株中生长素的含量，并作对比

分析；

检测结果：15天时，A、C两组生长素含量差别不大；30天、45天时C组植株生长素含量

高于A组植株生长素含量

（4）适度提高棚内二氧化碳浓度；使用能阻挡紫外线的塑料薄膜

【解析】

（1）在晴朗的中午，A组番茄叶肉细胞同时进行细胞呼吸和光合作用，所以产生ATP的部位有

细胞质基质、线粒体和叶绿体；依据表中数据判断，与A组相比，B组番茄叶绿素含量更低，

因此B组番茄幼苗光合速率平均值低的原因最可能是紫外线照射使植物叶绿素含量低，所以光

反应弱，影响光反应进而影响暗反应，光合速率低。

（2）从表格数据可知：在初始状态下（15天时）三个组的叶绿素含量和株高数值误差很小，而且

实验结果和结论的得上主要依据自然条件下、紫外线照射、一氧化碳浓度加倍条件下因变