2027届人教版高三生物一轮复习讲义：植物“三率”的判定及测定

微专题植物“三率”的判定及测定

专I题I整I合

1.总光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析

（1）内在关系

①细胞呼吸速率：植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件

下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或02吸收量。

②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量

叶面积所吸收的CO2量或释放的02量。

③真正光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率。

（2）根据关键词判定

总（真正）光合速率净（表观）光合速率呼吸速率

“从环境（容器）中吸收”或

“同化”“固定”或黑喑中释放的C02

“环境（容器）中减少”的C02

“消耗”的CO2的量的量

的量

“释放至环境（容器）中”或

“产生”或“制造”的黑喑中吸收的的

“环境（容器）中增加”的02的

02的量量

量

“产生”“合成”或“积累，，”增加”或“净产黑暗中消耗的有机

“制造”的有机物的量生”的有机物的量物的量

2.光合速率的测定方法

（1）气体体积变化法一测定气体的变化量

注：装置内氧气充足，不考虑无氧呼吸。

①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞

呼吸产生的CO2,因此单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的02吸收速率,

可代表有氧呼吸速率。

②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCCh溶液保

证了容器内CO2浓度的恒定，因此单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的

02释放速率，可代表净光合速率。

③总光合速率=净光合速率+有氧呼吸速率。

④物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素引起误差，应设置对照实

验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验

结果进行校正。

(2)叶圆片称重法——测定单位时间、单位面积叶片中有机物生成量

①操作图示

勾在上午10时移动,“必在中午12时移动，必

件/整个装置于黑暗”汽/整个装置于光照中

在上午10时移走的在中午12时移走的在卜午14时移走的

叶WI片X(干取g)叶IHI片Y(干曲g)叶阴片Z(干重zg)

②结果分析

a.净光合速率=(z—y)/2s(S为叶圆片面积，下同)。

b.呼吸速率=(x—)，)/2S。

c.总光合速率=净光合速率+呼吸速率=(x+z—2)，)/2S。

(3)半叶法——测定光合作用有机物的制造量

①测定：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当

的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤)阻止物质转移。在适宜光照卜.照

射6h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为

MB。

②计算：设被截取部分初始干重为

a.被截取部分的呼吸速率=(M—MA)/6。

b.被截取部分的净光合速率=(MB—M)/6。

c.被截取部分的总光合速率=呼吸速率+建光合速率=(MB—MA)/6。

(4)黑白瓶法——测水中溶氧量的变化

装.尸研叫单位时间的6消耗\粤呼吸速率

呵一k；锦平述旃位时间的0出加拉粤净光合速率

।鸣总比一速率=呼吸速率+净配合速率|

注：瓶中氧气充足，不考虑无氧呼吸。

（5）间隔光照法——比较有机物的合成量

测定方法：光反应和喑反应在不同的酶的催化作用下相对独立进行，在一般

情况下，光反应的速率比喑反应的速率快得多，光反应产生的ATP和NADPH

除满足暗反应正常利用外，还有一定量的剩余。持续光照，光反应产生的大量

ATP和NADPH不能及时被完全利用，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光

能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔可利用光照时积累的光反应

产物，再持续进行一段时间的暗反应。因此，在光照强度与光照时间不变的情况

下，交替光照较连续光照条件下制造的有机物多。

（6）叶圆片上浮法——定性检测02释放速率

①实验原理

叶片含有空气,圆区叶片为合作用充满细胞间

叶片上浮下沉产生6*隙，叶片上浮

②实验装置分析

a.自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来

调节光照强度的大小。

b.中间盛水的玻谪柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内的水温

产生影响。

c.因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶

片上浮的数量（或浮起相同数量的叶片所用的时间长短）来衡量光合作用的强弱。

对I点I落I实

1.（2025・湖北黄冈高三期中）利用下图所示装置可探究某生存状态良好的绿

色植物的生理作用。假如该植物光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖,

且不能进行产生乳酸的无氧呼吸（忽略装置内其他微生物的干扰）。下列相关叙述

正确的是（）

装置一装置二装置三

A.若要验证该植物在光下释放02,应将装置二和三分别放在黑暗和光照条

件下

B.若要验证CO2是植物进行光合作用的必需原料，应选择装置一和装置三

C.光照条件下，装置一、三中红色液滴移动的距离分别表示02吸收量和

02生成量

D.黑暗条件下，若装置一、二中的红色液滴均不移动，则该植物只进行有

氧呼吸

答案：B

解析：光合作用需要C02,C02缓冲液可提供C02,若验证植物在光下释放

02,应将装置三置于光下，液滴移动的距离代表光合作用中02的释放量，A错

误；若要验证C02是植物进行光合作用的必需原料，自变量是C02的有无，装

置一中的氢氧化钠溶液吸收C02,装置三中的C02缓冲液可提供C02,B正确；

光照条件下，装置一红色液滴移动的距离可表示呼吸作用中02的吸收量，装置

三中红色液滴移动的跖离可表示光合作用中02的释放量，C错误；黑暗条件下，

若装置一中的红色液滴不移动，则该植物在装置一中只进行无氧呼吸；装置二中

的红色液滴不移动，该植物在装置二中进行有氧呼吸，D错误。

2.（2025•陕西西安高三模拟）某课外小组用传感器测定了不同条件下250mL

有鱼和无鱼池水的溶解氧变化，获得下表数据。下列说法正确的是（）

瓶子编号12345

26℃26℃26℃10℃10℃

条件

光照黑暗光照光照黑暗

材料池水池水池水+鱼池水池水十鱼

2小时后的溶

0.378-0.065-0.758-0.03-0.215

解氧变化41g

A.1号瓶池水中植物光合作用产生的氧气量为0.378卜唱

B.4号瓶池水中植物不能进行光合作用

C.26℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为1.136pg

D.池水中植物光合作用的最适温度为26℃

答案：C

解析：26℃光照条件下，1号瓶溶氧量增加是池水中植物同时进行光合作用

和呼吸作用的结果，溶氧量的增加量表示净光合作用下氧气的净积累量，实际氧

气产生量为0.378+0.065=0.443pg,A错误;4号瓶池水中植物在有光照情况下，

通常会进行光合作用，产生此结果的原因可能是光合作用强度小于呼吸作用强度,

B错误；根据1、3号瓶可知，26°C光照条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为0.378

+0.758=1.136|ig,C正确；题表中只有10℃和26℃两个温度，无法确定池

水中植物光合作用的最适温度，D错误。

3.(2024.广东茂名一模)为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的

ATP和ADP含量变化的影响。某研究小组测定的实验结果如图所示。结合图中

结果分析，下列叙述错误的是()

A.光照()〜5min,叶肉细胞中发生了ADP与ATP之间的相互转化

B.光照的5〜2()min,叶绿体中的ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP

的转化逐渐停止

C.黑暗的20〜30min,暗反应继续进行导致叶绿体中ATP和ADP的含量

呈相反变化

D.光暗交替处理30min,光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影

响较大

答案：B

解析：由题图可知，在开始光照的0—5min内，ATP含量迅速上升，而ADP

含量迅速下降，说明叶绿体中发生了ADP与ATP的转化过程，A正确；在光照

处理的5〜20min内，曲线显示叶绿体中ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP

的持续转化已处在动态平衡中，B错误;在黑暗处理的20〜30min内，ADP含

量迅速上升，ATP含量迅速下降，说明叶绿体因无光照，光反应停止，无法持续

合成ATP,而暗反应在停止光照的短暂时间内继续进行，会继续消耗ATP,同时

产生ADP,C正确；出题图可知，在光暗交替处理30min内，ATP与ADP含量

变化较大，即光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大，D正确。

4.某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验，在

叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，在不同时间分别在同一

叶片上陆续取下面积为Icm2的叶圆片，烘干后称其重量，测得叶片的光合作用

速率=[(3)，-2z-x)/6]g/(cm2.h)(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微

小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是()

上午10时移走的下午4时移走的叶圆片

叶圆片(十曲g)叶圆片(十和g)(干重zg)

A.下午4时后将整个实验装置遮光3h

B.下午4时后将整个实验装置遮光6h

C.下午4时后在阳光下照射1h

D.晚上8时后在无光下放置3h

答案：A

解析：起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重xg,从上午10时到下午

4时，叶片在这6h内既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以下午4时移走的

叶圆片干重()，g)减去上午10时移走时的叶圆片干重(xg)的差值，就等于该叶圆

片净光合作用产生干物质的量：(y-x)go若要求H呼吸作用消耗干物质的量，应

将叶片进行遮光处理，先假设叶片遮光处理为a小时后干重为zg,下午4时移

走的叶圆片干重(yg)减去叶片遮光处理a小时后的干重(zg)的差值，就是呼吸作

用消耗干物质的量：z)g。已知测得叶片的光合作用速率=[(3y—2z—

x)/6Jg/(cm2.h),据真正光合速率=净光合速率+呼吸速率，得出(3y—2z—x)/6=

(y-x)/6a,计算出〃=3,A符合题意。

光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型

热点一光呼吸

热I点I衔I接

光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收02,将叶绿体中的C5分解产生CO2

的过程。光呼吸现象产生的分子机制是02和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，

Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当02浓度高、C02浓

度低时，02会与C02竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2

和水。

2(：();

名I师廨【读

①与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线粒体。光呼吸产生的条件是光

照、高02含量和低C02含量等。

②在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭。

由于光反应速率大于暗反应速率，此时光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的

NADPH和ATP,防止强光对叶绿体的破坏，又可以为暗反应阶段提供原料，因

此光呼吸对植物有重要的正面意义。

突I破I训I练

1.光照条件下，叶肉细胞中02与CO2竞争性结合C5,。2与C5结合后经一

系列反应释放CO2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CO?量表示，SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。

SoBS浓

0100200300400500600

度(mg/L)

光合作用强度

18.920.920.718.717.616.515.7

(CO2|imolm-2-s-1)

光呼吸强度

6.46.25.85.55.24.84.3

(CO2|imolm-2-s-1)

(1)光呼吸中C5与02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CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的

原因是________________________________________________________O

(2)与未喷施SoBS溶液相比，喷施l()()mg/LSoBS溶液的水稻叶片吸收和放

出CO?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溶液利于增产的最适喷施浓度，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。

答案：⑴基质光照停止，产生的ATP、NADPH减少，暗反应C5和C02

结合减少，C5与02结合增加，产生的C02增多⑵低喷施SoBS溶液后，光

合作用固定的C02增加，光呼吸(及呼吸作用)释放的C02减少，即叶片的C02

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-

30()

解析：(1)光合作用过程中CCh与C5结合发生在叶绿体基质中，根据光呼吸

的概念，叶肉细胞中02与CO2竞争性结合C5,所以光呼吸中C5与02结合的反

应应该发生在叶绿体基质中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片中

光反应停止，产生的ATP、NADPH减少，使暗反应减弱，暗反应中CCh与C5

结合减弱，则C5与02结合增加，CO2释放量增加。

(2)据表可知，与未喷施SoBS溶液相比，喷施100mg/LSoBS溶液的水稻叶

片光合作用强度增大即光合作用固定的CO2增加，而光呼吸强度减小即光呼吸

释放的CO?减少，再结合题干中SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计，

所以喷施SoBS溶液后，叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。因此，在更低的

光照强度下，叶片光合作用吸收的CCh量和光呼吸与细胞呼吸释放的CO2量相

等。

(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，因此当光合作用强度与光呼吸

强度差值最大时，最有利于农作物增产。结合表中数据可知，当喷施SoBS溶液

浓度为200mg/L时，光合作用强度与光呼吸强度差值最大，因此利于增产的最

适喷施浓度应介于100〜300mg/L之间。

热点二C4植物

热|点|衔|接

在绿色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先转移到含有四个碳原子的有

机物（C4）中，然后才转移到C3中，科学家将这类植物叫作C4植物，将其固定二

氧化碳的途径，叫作C4途径。

叶肉细胞中维管束鞘刑胞

：的叶绿体：中的叶绿体

CO；；—►T>C4----AC』一

NADPH

/产巴巴牌工薪NADP-

〔'胃后碗施吗P翻

ATP

ADP+Pi

''2E1瀛化酶：（CH2O）

名I师懈最

①玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。

②C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时C02被整合到C4

化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿

体，C4化合物释放出的C02参与卡尔文循环，进而生成有机物。

③PEP段化酶被形象地称为“C02泵”，它提高了C4植物固定C02的能力,

使C4植物比C3植物具有较强光合作用（特别是在高温、光照强烈、干旱条件下）

能力，并且无光合“午休”现象。

突|破|训|练

2.（2024•合肥高三期末）玉米叶片具有特殊的结构，其维管束鞘细胞周围的

叶肉细胞可以利用PEP竣化酶固定较低浓度的CO2,并转移到维管束鞘细胞中

释放，参与光合作用的暗反应。据图分析，下列说法不正确的是（）

部分叶肉细胞维管束鞘细胞

（叶绿体有基粒）（叶绿体无基粒）

A.维管束鞘细胞的叶绿体能进行正常的光反应

B.维管束鞘细胞中暗反应过程仍需要ATP和NADPH

C.PEP竣化酶对环境中较低浓度的CO2具有富集作用

D.玉米特殊的结构和功能，使其更适应高温干旱环境

答案：A

解析：光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,基粒是由类囊体堆叠而成的,

维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒，所以维管束鞘细胞的叶绿体不能进行光反应,

A错误。

热点三CAM途径

热I点I衔I接

CO：co2

白天

名师解读

①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别

适合于干旱地区，其特点是气孔夜间开放，白天关闭。

②该类植物夜间吸收CO2,淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式内酮酸(PEP),在

磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶催化下，C02与PEP绐合，生成草酰乙酸，进一步还

原为苹果酸储存在液泡中。而白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质基质中脱覆,

放出C02,进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖，

最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放CCh,又可进入C3途径c

③该类植物叶肉细胞夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降；白天淀

粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。

突I破I训I练

3.(2024,山东枣庄高三检测)原本生活在干旱地区的多肉植物，经研究发现

其CCh固定过程非常特殊，被称为景天酸代谢途径。其光合作用产生的中'可产

物苹果酸在CO2的固定和利用过程中起重要作用，过程如图所示。据图分析，

下列叙述错误的是（）

夜晚C0;气孔开放自天气孔关闭

A.进行景天酸代谢的植物白天进行光反应，积累ATP和NADPH,晚上进

行暗反应合成有机物

B.图示的代谢方式可以有效地避免植物由蒸腾过度导致的脱水，从而使该

类植物适应干旱环境

C.与常见的C3代谢途径植物相比，夜间更适于放置在室内的是进行景天酸

代谢途径的植物

D.多肉植物在其原生地环境中，其液泡中的pH会呈现白天升高、晚上降

低的周期性变化

答案：A

解析：白天在光照条件下，进行景天酸代谢的植物通过光反应生成NADPH

和ATP,用于暗反应，晚上植物没有NADPH和ATP的供应，暗反应不能进行，

A错误；图示景天酸代谢途径，白天气孔关闭减少水分散失，可以有效地避免植

物由蒸腾过度导致的脱水，从而使该类植物适应干旱环境，B正确；由于进行景

天酸代谢途径的植物晚上气孔开放，不断吸收C02用于合成苹果酸，空气中的

C02减少，因此，与常见的C3代谢途径植物相比，夜间更适于放置在室内的是

进行景天酸代谢途径的植物，C正确；多肉植物在晚上吸收CCh生成苹果酸（pH

降低）储存在液泡中，白天苹果酸分解产生CCh（pH升高）用于暗反应，因此其液

泡中的pH会里现白天升高、晚上降低的周期性变化,.D正确.

热点四光合产物及运输

热I点I衔I接

名师解读

①磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到

细胞质基质的主要形式。

②光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体

中，又可以通过叶绿体摸上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。

合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部长距离运输到

其他部位。

突I破I训I练

4.（2024•北京东城期末）如图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析,

下列叙述不正确的是（）

A.过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH

B.叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质

C.在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程

D.④受阻时，②③的进行能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制

答案:A

解析：过程①二氧化碳的固定不需要消耗光反应提供的ATP和NADPH,三

碳化合物的还原消耗光反应提供的ATP和NADPH,A错误；在叶肉细胞中会发

生由单糖合成二糖或多糖的过程，由图可知，叶绿体基质中会进行葡萄糖合成淀

粉的过程，在细胞质基质中进行葡萄糖和果糖合成蔗糖的过程，C正确；图中④

蔗糖输出受阻时，则进入叶绿体的Pi减少，磷酸丙糖大量积累，过多的磷酸丙

糖将用于合成淀粉，即通过②③合成淀粉能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制，

D正确。

热点五光系统及电子传递链

热I点I衔I接

(1)光系统

名狮懈I读

①光系统11进行水的光解，产生氧气、H+和自由电子化一)，光系统I主要是

介导NADPH的产生。

②电子传递过程是高电势到低电势(由于光能的作用)，释放的能量将质子(H

+)逆浓度