第2講細胞呼吸和光合作用基礎自查·明晰考位考點梳理·整合突破模擬預測·題組集訓考題拓展·素養(yǎng)落地基礎自查·明晰考位縱引橫連——建網絡提醒：特設長句作答題，訓練文字表達能力分解有機物，釋放能量有氧呼吸細胞質基質、線粒體

無氧呼吸細胞質基質

提供能量葉綠體同位素標記法葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質CO2＋H2O

(CH2O)＋O2邊角掃描——全面清提醒：判斷正誤并找到課本原話1．葡萄糖能進入線粒體氧化分解。(必修1P93正文和圖5-9)(

)2．無氧呼吸兩個階段都釋放能量。(必修1P94正文)(

)3．細胞呼吸產生的[H]指的是還原型輔酶Ⅰ(NADH)。(必修1P93“相關信息”)(

)4．人體肌細胞無氧呼吸產生的乳酸不能再度利用。(必修1P94“相關信息”)(

)5．一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光。(必修1P99“學科交叉”)(

)6．水綿葉綠體呈螺旋帶狀分布。(必修1P100“思考·討論”)(

)××√×√√7．希爾實驗說明了植物光合作用產生的氧氣中的氧元素全部來自水。(必修1P102“思考·討論”)(

)8．NADPH和ATP驅動在葉綠體基質中進行的暗反應。(必修1P104正文)(

)9．光合作用的強度就是指植物在單位時間內通過光合作用積累糖類的數量。(必修1P105正文)(

)10．“探究光照強度對光合作用強度的影響”實驗中，小燒杯分別倒入NaHCO3溶液的目的是來提供無機鹽。(必修1P105“探究·實踐”)(

)11．細胞內沒有葉綠素的細菌一定是異養(yǎng)生物。(必修1P106小字)(

)×√×××考點梳理·整合突破整合考點5

“共同擔當”的細胞呼吸與光合作用微點1光合作用與細胞呼吸的關系及影響因素與應用任務驅動任務1完善光合作用與細胞呼吸原理及關系圖解1．自繪簡圖——深化理解物質轉變過程填出圖中序號代表的物質名稱：①________，②________，③________，④________，⑤________，⑥________。O2NADPHC3C5C3H4O3C2H5OH2．四種狀況下“光合與呼吸”的關系任務2影響細胞呼吸和光合作用的因素及相關模型解讀1．把握影響細胞呼吸的“四類”曲線酶活性消耗無氧細胞呼吸無氧呼吸【特別提醒】(1)不要認為有氧呼吸的全過程都需要O2。有氧呼吸只有第三階段消耗O2。(2)原核生物沒有線粒體，但有些原核生物因為含有與有氧呼吸有關的酶，也可以進行有氧呼吸；無線粒體的真核生物或真核細胞只能進行無氧呼吸，如蛔蟲、哺乳動物成熟的紅細胞等。(3)寫細胞呼吸的反應式時不能用ATP來代替能量，細胞呼吸釋放的能量包括儲存在ATP中的能量和以熱能形式散失的能量。2.對影響光合作用的三大因素相關曲線的分析①原理：主要影響光反應階段____________的產生②分析P點后的限制因素：①原理：影響暗反應階段____生成②分析P點后的限制因素：③CO2濃度過高會抑制植物的細胞呼吸，進而影響光合作用ATP和NADPH溫度、CO2濃度色素的含量C3溫度、光照強度酶的數量和活性主要影響________，通過影響___________來影響光合作用暗反應酶的活性任務3通過曲線分析植物光合作用與細胞呼吸的關系1．自然環(huán)境中一晝夜植物的光合作用曲線2．密閉環(huán)境中一晝夜CO2和O2含量的變化(1)光合速率等于呼吸速率的點：________。(2)圖甲中N點低于虛線，說明該植物一晝夜表現為生長，其原因是____________________________________________________________。(3)圖乙中N點低于虛線，說明該植物一晝夜不能生長，其原因是__________________________________________________________。C、EN點低于M點，一晝夜密閉容器中CO2濃度減小，即總光合量大于總呼吸量，植物生長N點低于M點，一晝夜密閉容器中O2濃度減小，即總光合量小于總呼吸量，植物不能生長3．光合作用、呼吸作用的“三率”圖分析(1)“三率”的表示方法①呼吸速率：綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織一定時間內CO2的釋放量或O2的吸收量，即圖1中____點。②凈光合速率：綠色組織在有光條件下測得的一定時間內O2的釋放量、CO2的吸收量或有機物的積累量，即圖1中的________段對應的CO2的量，也稱為表觀光合速率。③總(實際)光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，即圖1中的________段對應的CO2總量。AC′CAD(2)圖2中曲線Ⅰ表示總光合量，曲線Ⅲ表示呼吸量，曲線Ⅱ表示凈光合量。交點D對應點E，此時凈光合量為____，____點時植物生長最快。(3)圖3中曲線c表示凈光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示總光合速率。在____點時，總光合速率是呼吸速率的2倍。(4)圖1中B點對整個植株而言，光合速率＝呼吸速率，而對于葉肉細胞來說，光合速率____呼吸速率。0BG＞4．面積法快速分析坐標圖中光補償點、光飽和點的移動據圖可知，OA表示細胞呼吸釋放的CO2量，由光(CO2)補償點到光(CO2)飽和點圍成△BCD的面積代表凈光合作用有機物的積累量。改變影響光合作用某一因素，對補償點和飽和點會有一定的影響，因此凈光合作用有機物的積累量也會隨之變化。具體分析如下表所示：注：適當提高溫度指在最適光合作用溫度的基礎上而適當提高；光照強度或CO2濃度的改變均是在飽和點之前。條件改變△面積光(CO2)補償點光(CO2)飽和點適當提高溫度減少右移左移適當增大CO2濃度(光照強度)增加左移右移適當減少CO2濃度(光照強度)減少右移左移植物缺少Mg元素減少右移左移5．提高農作物產量的措施過程評價評價1依托真題歸類比較再體驗，明考向1.[2023·天津卷]下圖是某種植物光合作用及呼吸作用部分過程的圖，

答案：B

2．[2023·山東卷]水淹時，玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足，使液泡膜上的H＋轉運減緩，引起細胞質基質內H＋積累，無氧呼吸產生的乳酸也使細胞質基質pH降低。pH降低至一定程度會引起細胞酸中毒。細胞可通過將無氧呼吸過程中的丙酮酸產乳酸途徑轉換為丙酮酸產酒精途徑，延緩細胞酸中毒。下列說法正確的是(

)A．正常玉米根細胞液泡內pH高于細胞質基質B．檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判斷是否有酒精生成C．轉換為丙酮酸產酒精途徑時釋放的ATP增多以緩解能量供應不足D．轉換為丙酮酸產酒精途徑時消耗的[H]增多以緩解酸中毒答案：B解析：玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足，使液泡膜上的H＋轉運減緩，引起細胞質基質內H＋積累，說明細胞質基質內H＋轉運至液泡需要消耗能量，為主動運輸，逆濃度梯度，液泡中H＋濃度高，正常玉米根細胞液泡內pH低于細胞質基質，A錯誤；玉米根部短時間水淹，根部氧氣含量少，部分根細胞可以進行有氧呼吸產生CO2，檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判斷是否有酒精生成，B正確；轉換為丙酮酸產酒精途徑時，無ATP的產生，C錯誤；丙酮酸產酒精途徑時消耗的[H]與丙酮酸產乳酸途徑時消耗的[H]含量相同，D錯誤。3．[2023·新課標卷]我國勞動人民在漫長的歷史進程中，積累了豐富的生產、生活經驗，并在實踐中應用。生產和生活中常采取的一些措施如下。①低溫儲存，即果實、蔬菜等收獲后在低溫條件下存放②春化處理，即對某些作物萌發(fā)的種子或幼苗進行適度低溫處理③風干儲藏，即小麥、玉米等種子收獲后經適當風干處理后儲藏④光周期處理，即在作物生長的某一時期控制每天光照和黑暗的相對時長⑤合理密植，即栽種作物時做到密度適當，行距、株距合理⑥間作種植，即同一生長期內，在同一塊土地上隔行種植兩種高矮不同的作物關于這些措施，下列說法合理的是(

)A．措施②④分別反映了低溫和晝夜長短與作物開花的關系B．措施③⑤的主要目的是降低有機物的消耗C．措施②⑤⑥的主要目的是促進作物的光合作用D．措施①③④的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度答案：A解析：措施②春化處理是為了促進花芽形成，反映了低溫與作物開花的關系，④光周期處理，反映了晝夜長短與作物開花的關系，A正確；

措施③風干儲藏可以減少自由水，從而減弱細胞呼吸，降低有機物的消耗，⑤合理密植的主要目的是提高能量利用率，促進光合作用，B錯誤；措施②春化處理是為了促進花芽形成，⑤⑥的主要目的是促進作物的光合作用，C錯誤；

措施①③的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度，④光周期處理，目的是促進或抑制植物開花，D錯誤。4.[2023·北京卷]在兩種光照強度下，不同溫度對某植物CO2吸收速率的影響如圖。對此圖理解錯誤的是(

)A．在低光強下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升B．在高光強下，M點左側CO2吸收速率升高與光合酶活性增強相關C．在圖中兩個CP點處，植物均不能進行光合作用D．圖中M點處光合速率與呼吸速率的差值最大答案：C解析：CO2吸收速率代表凈光合速率，低光強下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要從外界吸收的CO2減少，A正確；在高光強下，M點左側CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增強，B正確；CP點代表呼吸速率等于光合速率，植物可以進行光合作用，C錯誤；圖中M點處CO2吸收速率最大，即凈光合速率最大，也就是光合速率與呼吸速率的差值最大，D正確。5．[2023·湖北卷]高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發(fā)現平均氣溫每升高1℃，水稻、小麥等作物減產約3%～8%。關于高溫下作物減產的原因，下列敘述錯誤的是(

)A．呼吸作用變強，消耗大量養(yǎng)分B．光合作用強度減弱，有機物合成減少C．蒸騰作用增強，植物易失水發(fā)生萎蔫D．葉綠素降解，光反應生成的NADH和ATP減少答案：D解析：高溫使呼吸酶的活性增強，呼吸作用變強，消耗大量養(yǎng)分，A正確；高溫使氣孔導度變小，光合作用強度減弱，有機物合成減少，B正確；高溫使作物蒸騰作用增強，植物易失水發(fā)生萎蔫，C正確；高溫使作物葉綠素降解，光反應生成的NADPH和ATP減少，D錯誤。6．[2023·湖北卷]植物光合作用的光反應依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復合體，PSⅡ光復合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現，PSⅡ光復合體上的蛋白質LHCⅡ，通過與PSⅡ結合或分離來增強或減弱對光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯誤的是(

)A．葉肉細胞內LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光復合體對光能的捕獲增強B.Mg2＋含量減少會導致PSⅡ光復合體對光能的捕獲減弱C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結合，不利于對光能的捕獲D．PSⅡ光復合體分解水可以產生H＋、電子和O2答案：C解析：葉肉細胞內LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ與PSⅡ分離減少，PSⅡ光復合體對光能的捕獲增強，A正確；Mg2＋是葉綠素的組成成分，其含量減少會導致PSⅡ光復合體上的葉綠素含量減少，導致對光能的捕獲減弱，B正確；弱光下LHCⅡ與PSⅡ結合，能增強對光能的捕獲，C錯誤；PSⅡ光復合體能吸收光能，并分解水，水的光解產生H＋、電子和O2，D正確。7．[2023·山東卷](不定項)某種植株的非綠色器官在不同O2濃度下，單位時間內O2吸收量和CO2釋放量的變化如圖所示。若細胞呼吸分解的有機物全部為葡萄糖，下列說法正確的是(

)A．甲曲線表示O2吸收量B．O2濃度為b時，該器官不進行無氧呼吸C．O2濃度由0到b的過程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐漸增加D．O2濃度為a時最適合保存該器官，該濃度下葡萄糖消耗速率最小答案：BCD解析：分析題意可知，圖中橫坐標是氧氣濃度，據圖可知，當氧氣濃度為0時，甲曲線仍有釋放，說明甲表示二氧化碳的釋放量，乙表示氧氣吸收量，A錯誤；O2濃度為b時，兩曲線相交，說明此時氧氣的吸收量和二氧化碳的釋放量相等，細胞呼吸分解的有機物全部為葡萄糖，故此時植物只進行有氧呼吸，不進行無氧呼吸，B正確；O2濃度為0時，植物只進行無氧呼吸，氧氣濃度為a時，植物同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，氧氣濃度為b時植物只進行有氧呼吸，故O2濃度由0到b的過程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐漸增加，C正確；據圖可知，O2濃度為a時CO2釋放量最少，此時呼吸速率最弱，由于細胞呼吸分解的有機物全部為葡萄糖，故可推知該濃度下葡萄糖消耗速率最小，最適合保存該器官，D正確。評價2依托教材專練長句表述，提考能8.(必修1P94正文)無氧呼吸中葡萄糖中能量去向及釋放的能量去向？9．(必修1P95正文)松土能增進肥效的原因？10．(必修1P97“問題探討”拓展)生產上，用何種顏色的塑料薄膜做頂棚產量高？如果陰天或夜間給大棚內的農作物補光呢？答案：無氧呼吸中葡萄糖中能量大部分儲存在酒精或乳酸中，少部分釋放，而釋放的能量大部分以熱能形式散失，少部分儲存在ATP中。答案：松土能促進植物根細胞的細胞呼吸，促進根對土壤中礦質元素的吸收。答案：無色，因日光中各種顏色的光均能通過，作物光合效率高。補紅光和藍紫光。評價3依托真題歸類比較再探究，強素養(yǎng)11.[2023·山東卷]當植物吸收的光能過多時，過剩的光能會對光反應階段的PSⅡ復合體(PSⅡ)造成損傷，使PSⅡ活性降低，進而導致光合作用強度減弱。細胞可通過非光化學淬滅(NPQ)將過剩的光能耗散，減少多余光能對PSⅡ的損傷。已知擬南芥的H蛋白有2個功能：①修復損傷的PSⅡ；②參與NPQ的調節(jié)。科研人員以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進行了相關實驗，結果如圖所示。實驗中強光照射時對野生型和突變體的光照強度相同，且強光對二者的PSⅡ均造成了損傷。(1)該實驗的自變量為__________________。該實驗的無關變量中，影響光合作用強度的主要環(huán)境因素有____________(答出2個因素即可)。(2)根據本實驗，________(填“能”或“不能”)比較出強光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強弱，理由是_________________________________________________________。(3)據圖分析，與野生型相比，強光照射下突變體中流向光合作用的能量________(填“多”或“少”)。若測得突變體的暗反應強度高于野生型，根據本實驗推測，原因是________________________________________。擬南芥種類、光照強度CO2濃度、溫度不能強光照射下突變體的NPQ相對值比野生型的NPQ相對值高，能減少強光對PSⅡ復合體造成損傷。但是野生型含有H蛋白，能對損傷后的PSⅡ進行修復，故不能確定強光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強弱少突變體的NPQ強度大，能夠減少強光對PSⅡ的損傷解析：(1)據題意擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進行了相關實驗，結合題圖分析實驗的自變量有擬南芥種類和光照強度；影響光合作用強度的主要環(huán)境因素有CO2濃度、溫度、水分等。(2)據圖分析，強光照射下突變體的NPQ相對值比野生型的NPQ相對值高，能減少強光對PSⅡ復合體造成損傷。但是野生型含有H蛋白，能對損傷后的PSⅡ進行修復，故不能確定強光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強弱。(3)據圖分析，強光照射下突變體中NPQ相對值，而NPQ能將過剩的光能耗散，從而使流向光合作用的能量減少；突變體的NPQ強度大，能夠減少強光對PSⅡ的損傷且減少作用大于野生型H蛋白的修復作用，這樣導致突變體的PSⅡ活性高，能為暗反應提供較多的NADPH和ATP促進暗反應進行，因此突變體的暗反應強度高于野生型。12．[2023·浙江6月]植物工廠是一種新興的農業(yè)生產模式，可人工控制光照、溫度、CO2濃度等因素。不同光質配比對生菜幼苗體內的葉綠素含量和氮含量的影響如圖甲所示，不同光質配比對生菜幼苗干重的影響如圖乙所示。分組如下：CK組(白光)、A組(紅光∶藍光＝1∶2)、B組(紅光∶藍光＝3∶2)、C組(紅光∶藍光＝2∶1)，每組輸出的功率相同?；卮鹣铝袉栴}：(1)光為生菜的光合作用提供________，又能調控生菜的形態(tài)建成。生菜吸收營養(yǎng)液中含氮的離子滿足其對氮元素需求，若營養(yǎng)液中的離子濃度過高，根細胞會因________作用失水造成生菜萎蔫。(2)由圖乙可知，A、B、C組的干重都比CK組高，原因是___________________________________________________________。由圖甲、圖乙可知，選用紅、藍光配比為________________，最有利于生菜產量的提高，原因是___________________________________________________________。能量滲透與CK組相比，A、B、C組使用的是紅光和藍紫光，光合色素主要吸收紅光和藍紫光，A、B、C組吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高紅光∶藍光＝3∶2當光質配比為B組(紅光∶藍光＝3∶2)時，植物葉綠素和氮含量都比A組(紅光∶藍光＝1∶2)、C組(紅光∶藍光＝2∶1)高，有利于植物的光合作用，即B組植物的光合作用速率大于A組(紅光∶藍光＝1∶2)、C組(紅光∶藍光＝2∶1)兩組，凈光合速率更大，積累的有機物更多解析：(1)植物進行光合作用需要在光照下進行，光為生菜的光合作用提供能量，又能作為信號調控生菜的形態(tài)建成。生菜吸收營養(yǎng)液中含氮的離子滿足其對氮元素需求，若營養(yǎng)液中的離子濃度過高，造成外界溶液濃度高于細胞液濃度，根細胞會因滲透作用失水使植物細胞發(fā)生質壁分離，造成生菜萎蔫。(2)分析圖乙可知，與CK組相比，A、B、C組的干重都較高。結合題意可知，CK組使用的是白光照射，而A、B、C組使用的是紅光和藍紫光，光合色素主要吸收紅光和藍紫光，故A、B、C組吸收的光更充分，光合作用速率更高，積累的有機物含量更高，植物干重更高。由圖乙可知，當光質配比為B組(紅光∶藍光＝3∶2)時，植物的干重最高；結合圖甲可知，B組植物葉綠素和氮含量都比A組(紅光∶藍光＝1∶2)、C組(紅光∶藍光＝2∶1)高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B組植物的光合作用速率大于A組(紅光∶藍光＝1∶2)、C組(紅光∶藍光＝2∶1)兩組，有機物積累量最高，植物干重最大，最有利于生菜產量的增加。(3)進一步探究在不同溫度條件下，增施CO2對生菜光合速率的影響，結果如圖丙所示。由圖可知，在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳，判斷依據是____________________________________。植物工廠利用秸稈發(fā)酵生產沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度，還可以________，使光合速率進一步提高，從農業(yè)生態(tài)工程角度分析，優(yōu)點還有________________________________________。解析：由圖可知，在25℃時，提高CO2濃度時光合速率增幅最高，因此，在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳。植物工廠利用秸稈發(fā)酵生產沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度，還可以升高溫度，使光合作用有關的酶活性更高，使光合速率進一步提高。從農業(yè)生態(tài)工程角度分析，優(yōu)點還有減少環(huán)境污染，實現能量多級利用和物質循環(huán)再生等。在25℃時提高CO2濃度光合速率增加幅度最高升高溫度減少環(huán)境污染，實現能量多級利用和物質循環(huán)再生微點2光合作用與細胞呼吸相關實驗探究任務驅動任務1完善綠葉中色素的提取和分離實驗要點圖解層析液葉綠素被破壞胡蘿卜素葉綠素a任務2完善光合作用與細胞呼吸相關實驗設計的六種方法總結1．實驗裝置法(氣體體積變化法)測定光合速率與呼吸速率(1)測定裝置(2)測定方法及解讀a．測定呼吸強度Ⅰ.裝置中燒杯里放入適宜濃度的NaOH溶液：用于

；Ⅱ.玻璃鐘罩

處理，以排除光合作用的干擾；Ⅲ.置于適宜溫度環(huán)境中；Ⅳ.紅色液滴向

移動(代表呼吸耗氧量)。b.測定凈光合速率Ⅰ.裝置燒杯中放入適宜濃度的NaHCO3溶液，用于保證容器內________恒定，滿足光合需求；Ⅱ.必須給予較強光照處理，且溫度適宜；Ⅲ.紅色液滴向

移動(代表凈光合速率)。吸收CO2遮光左CO2濃度右(3)光合作用與呼吸作用實驗設計中常用實驗條件的控制方法①增加水中氧氣——泵入空氣或放入綠色水生植物。②減少水中氧氣——容器密封或油膜覆蓋或用涼開水。③除去容器中二氧化碳——氫氧化鈉溶液。④除去葉中原有淀粉——置于黑暗環(huán)境中。⑤除去葉中葉綠素——酒精隔水加熱。⑥除去光合作用對呼吸作用的干擾——給植株遮光。⑦如何得到單色光——棱鏡色散或薄膜濾光。⑧線粒體的提取——細胞勻漿離心。⑨保持容器中CO2體積不變——NaHCO3溶液。(4)判定細胞呼吸類型同時設置甲裝置：NaOH溶液組；乙裝置：蒸餾水組。植物需遮光處理，根據兩組裝置中有色液滴移動的情況可分析被測生物的細胞呼吸類型(如下表)。容器中氣體變化細胞呼吸類型不消耗O2，但產生CO2(甲組有色液滴不移動，乙組有色液滴右移)進行產生酒精的無氧呼吸CO2釋放量等于O2消耗量(甲組有色液滴左移，乙組有色液滴不移動)只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸CO2釋放量大于O2消耗量(甲組有色液滴左移，乙組有色液滴右移)產生酒精的無氧呼吸與有氧呼吸同時進行CO2釋放量小于O2消耗量(甲組有色液滴左移，乙組有色液滴左移)進行有氧呼吸，底物中除糖類外還有脂肪2.黑白瓶法：取三個玻璃瓶，一個用黑膠布包上，并包以錫箔。從待測的水體深度取水，保留一瓶以測定水中原來的溶氧量(初始值)。將剩余的兩個黑、白瓶沉入取水深度，經過一段時間，將其取出，并進行溶氧量的測定。①有初始值的情況下，黑瓶中氧氣的減少量為

；白瓶中氧氣的增加量為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。②沒有初始值的情況下，白瓶中測得的現有氧氣量與黑瓶中測得的現有氧氣量之差即

。有氧呼吸量光合作用量3．葉圓片稱重法測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機物的變化量測定光合速率(S為葉圓片面積)。凈光合速率＝

；呼吸速率＝

；總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝

。(z－y)/2S(x－y)/2S(x＋z－2y)/2S4．半葉法將植物對稱葉片的一部分(A)遮光或取下置于暗處，另一部分(B)則留在光下進行光合作用(即不做處理)，并采用適當的方法阻止兩部分的物質和能量轉移。一定時間后，在這兩部分葉片的對應部位截取同等面積的葉片，分別烘干稱重，記為MA、MB，開始時二者相應的有機物含量應視為相等，照光后的葉片重量大于暗處的葉片重量，超出部分即為光合作用產物的量，再通過計算可得出光合速率。5．葉圓片上浮法首先通過對葉片打孔、抽氣、沉底的材料處理，然后根據不同的實驗目的給予不同的單一變量操作，最后觀察并記錄葉片上浮所用的平均時間。6．梯度法用一系列不同光照強度、溫度或CO2濃度的實驗裝置，可探究光照強度、溫度或CO2濃度對光合作用強度的影響。7．光合作用與細胞呼吸實驗的設計技巧(1)實驗設計中必須注意三點①變量的控制手段，如光照強度的強弱可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡，但與植物的距離不同)進行控制，不同溫度可用不同恒溫裝置控制，CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液來調節(jié)。②對照原則的應用，不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進行實驗，而應該用一系列裝置進行相互對照。③無論哪種裝置，在光下測得的數值均為“凈光合作用強度”值。(2)解答光合作用與細胞呼吸的實驗探究題時必須關注的信息是加“NaOH”還是加“NaHCO3”；給予“光照”處理還是“黑暗”處理；是否有“在溫度、光照最適宜條件下”等信息。過程評價評價1依托真題歸類比較再體驗，明考向1.[2023·浙江1月]為探究酵母菌的細胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料進行實驗。下列關于該實驗的敘述，正確的是(

)A．酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是本實驗的自變量B．酵母菌可利用的氧氣量是本實驗的無關變量C．可選用酒精和CO2生成量作為因變量的檢測指標D.不同方式的細胞呼吸消耗等量葡萄糖所釋放的能量相等答案：C解析：酵母菌用量和葡萄糖溶液是無關變量，A錯誤；氧氣的有無是自變量，B錯誤；有氧呼吸不產生酒精，無氧呼吸產生酒精和CO2且比值為1∶1，因此可選用酒精和CO2生成量作為因變量的檢測指標，C正確；等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解徹底，釋放能量多；無氧呼吸氧化分解不徹底，大部分能量還儲存在酒精中，釋放能量少，D錯誤。2．[2022·全國乙卷]某同學將一株生長正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng)，發(fā)現容器內CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對穩(wěn)定。關于這一實驗現象，下列解釋合理的是(

)A．初期光合速率逐漸升高，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，之后呼吸速率保持穩(wěn)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答案：D解析：將一株生長正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng)，小麥同時進行光合作用和呼吸作用，而容器內CO2含量初期逐漸降低。說明初期小麥的光合速率大于呼吸速率，之后CO2含量保持相對穩(wěn)定，說明光合速率等于呼吸速率，D正確。3．[2022·海南卷]某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時長，結果如圖。下列有關敘述正確的是(

)A．本實驗中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量B．葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率C．四組實驗中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高D．若在4℃條件下進行本實驗，則各組葉圓片上浮所需時長均會縮短答案：B解析：本實驗是探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，自變量為CO2濃度(NaHCO3溶液濃度)，溫度和光照為無關變量，A錯誤；當光合作用產生的氧氣大于細胞呼吸釋放的氧氣時，葉圓片上浮，葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率，B正確；四組實驗中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片上浮需要的時間最長，光合速率最小，C錯誤；若在4℃條件下進行本實驗，由于低溫會使酶的活性降低，凈光合速率可能降低，故各組葉圓片上浮所需時長可能均會延長，D錯誤。評價2依托教材專練長句表述，提考能4.(必修1P100“思考·討論”)下面是驗證葉綠體功能實驗中恩格爾曼所做的實驗示意圖，請分析：恩格爾曼的實驗示意圖

恩格爾曼第二個實驗的示意圖(1)恩格爾曼實驗在實驗材料的選取上有什么巧妙之處？

(2)恩格爾曼實驗要在沒有空氣的黑暗環(huán)境中進行的原因是什么？答案：選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察；用好氧細菌可以確定釋放氧氣多的部位。答案：排除氧氣和極細光束外的其他光的干擾。(3)在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？

(4)如果對恩格爾曼的第二個實驗進行改進，用透過三棱鏡的光先通過葉綠體色素提取液，再照射到載有水綿和需氧細菌的臨時裝片上，一段時間后，需氧細菌分布有何特點？

答案：這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于需氧細菌在此區(qū)域分布。答案：三棱鏡將光分為七色光，葉綠體色素提取液主要吸收紅光和藍紫光，故先透過三棱鏡，再通過葉綠體色素提取液后照射到水綿臨時裝片上的光中紅光和藍紫光較弱，水綿不同部位的光合作用強度相差不大，產生氧氣的量大致相同，因此水綿周圍需氧細菌分布無顯著差別。評價3依托真題歸類比較再探究，強素養(yǎng)5.[2023·海南卷]海南是我國火龍果的主要種植區(qū)之一。由于火龍果是長日照植物，冬季日照時間不足導致其不能正常開花，在生產實踐中需要夜間補光，使火龍果提前開花，提早上市。某團隊研究了同一光照強度下，不同補光光源和補光時間對火龍果成花的影響，結果如圖。回答下列問題。(1)光合作用時，火龍果植株能同時吸收紅光和藍光的光合色素是

；用紙層析法分離葉綠體色素獲得的4條色素帶中，以濾液細線為基準，按照自下而上的次序，該光合色素的色素帶位于第

條。(2)本次實驗結果表明，三種補光光源中最佳的是

，該光源的最佳補光時間是

小時/天，判斷該光源是最佳補光光源的依據是___________________________________________________。(3)現有可促進火龍果增產的三種不同光照強度的白色光源，設計實驗方案探究成花誘導完成后提高火龍果產量的最適光照強度(簡要寫出實驗思路)。___________________________________________________________葉綠素(或葉綠素a和葉綠素b)一和二紅光＋藍光6不同的補光時間條件下，紅光＋藍光光源組平均花朵數均最多將生長狀況相同的火龍果分三組，分別用三種不同光照強度的白色光源對火龍果進行夜間補光6小時，其他條件相同且適宜，一段時間后觀察記錄每組平均花朵數。解析：(1)火龍果植株能同時吸收紅光和藍光的光合色素是葉綠素a和葉綠素b，二者統(tǒng)稱為葉綠素。用紙層析法分離葉綠體色素獲得的4條色素帶中，以濾液細線為基準，按照自下而上的次序，該光合色素的色素帶位于第一條和第二條。(2)根據實驗結果，三種補光光源中最佳的是紅光＋藍光，因為在不同補光時間條件下，紅光＋藍光組平均花朵數都最多，該光源的補光時間是6小時/天時，平均花朵數最多，所以最佳補光時間是6小時/天。(3)本實驗要求對三種不同光照強度的白色光源，探究成花誘導完成后提高火龍果產量的最適光照強度，所以將生長狀況相同的火龍果分三組，分別用三種不同光照強度的白色光源對火龍果進行夜間補光6小時，其他條件相同且適宜，一段時間后觀察記錄每組平均花朵數。6．[2023·浙江1月]葉片是給植物其他器官提供有機物的“源”，果實是儲存有機物的“庫”?，F以某植物為材料研究不同庫源比(以果實數量與葉片數量比值表示)對葉片光合作用和光合產物分配的影響，實驗結果見表1。表1項目甲組乙組丙組處理庫源比1/21/41/6單位葉面積葉綠素相對含量78.775.575.0注：①甲、乙、丙組均保留枝條頂部1個果實并分別保留大小基本一致的2、4、6片成熟葉，用13CO2供應給各組保留的葉片進行光合作用。②凈光合速率：單位時間單位葉面積從外界環(huán)境吸收的13CO2量。凈光合速率(μmol·m－2·s－1)9.318.998.75果實中含13C光合產物(mg)21.9637.3866.06單果重(g)11.8112.2119.59回答下列問題：(1)葉片葉綠素含量測定時，可先提取葉綠體色素，再進行測定。提取葉綠體色素時，選擇乙醇作為提取液的依據是

。(2)研究光合產物從源分配到庫時，給葉片供應13CO2，13CO2先與葉綠體內的

結合而被固定，形成的產物還原為糖需接受光反應合成的____________中的化學能。合成的糖分子運輸到果實等庫中。在本實驗中，選用13CO2的原因有___________________________________(答出2點即可)。(3)分析實驗甲、乙、丙組結果可知，隨著該植物庫源比降低，葉凈光合速率

(填“升高”或“降低”)、果實中含13C光合產物的量________(填“增加”或“減少”)。庫源比降低導致果實單果重變化的原因是___________________________________________________________________________________________。葉綠體中的色素易溶于無水乙醇C5ATP和NADPHCO2是光合作用的原料；13C可被儀器檢測降低增加

庫源比降低，植株總的葉片光合作用制造的有機物增多，運輸到單個果實的有機物量增多，因此單果重量增加解析：(1)葉綠體中的色素易溶于無水乙醇，因此用乙醇作為提取液。(2)研究光合產物從源分配到庫時，給葉片供應13CO2，13CO2先與葉綠體內的C5結合而被固定，形成的產物還原為糖需接受光反應合成的ATP和NADPH中的化學能，合成的糖分子運輸到果實等庫中。在本實驗中，選用13CO2的原因是CO2是光合作用的原料；13C可被儀器檢測

。(3)分析實驗甲、乙、丙組結果可知，隨著該植物庫源比降低，葉凈光合速率降低；果實中含13C光合產物的量增多；庫源比降低導致果實單果重變化的原因是植株總的葉片光合作用制造的有機物增多，運輸到單個果實的有機物量增多，因此單果重量增加。(4)為進一步研究葉片光合產物的分配原則進行了實驗，庫源處理如圖所示，用13CO2供應給保留的葉片進行光合作用，結果見表2。

表2根據表2實驗結果，從庫與源的距離分析，葉片光合產物分配給果實的特點是

。果實位置果實中含13C光合產物(mg)單果重(g)第1果26.9112.31第2果18.0010.43第3果2.148.19離葉片越近的果實分配到的有機物越多，即庫與源距離越近，庫得到的有機物越多解析：根據表2實驗結果，從庫與源的距離分析，葉片光合產物分配給果實的特點是離葉片越近的果實分配到的有機物越多，即庫與源距離越近，庫得到的有機物越多。(5)綜合上述實驗結果，從調整庫源比分析，下列措施中能提高單枝的合格果實產量(單果重10g以上為合格)的是哪一項？________A．除草 B．遮光C．疏果 D．松土C解析：綜合上述實驗結果，從調整庫源比分析，能提高單枝的合格果實產量的是疏果，減小庫和源的比值，能提高果實產量，故選C。模擬預測·題組集訓題組預測一細胞呼吸與光合作用的過程及其相互關系1．[2023·重慶渝中區(qū)高三綜合]田間管理能夠通過影響農作物的光合速率及呼吸速率的大小而決定其產量。灌溉、追肥、松土、間苗等是一些常見的田間管理措施，關于玉米種植后的一些管理措施，下列說法錯誤的是(

)A．適時適量灌溉能保證玉米植株光合作用的正常進行B．肥料中的

Mg2＋可參與組成玉米植株中的葉綠素和類胡蘿卜素C．中耕松土可以增強玉米植株根系對礦質元素的吸收D．間苗有利于玉米植株合理利用陽光和CO2等環(huán)境資源答案：B解析：水作為光合作用的原料，在光反應階段完成水的光解，另外CO2是光合作用的原料，經氣孔被吸收，植物缺水會導致氣孔關閉，進而影響CO2的吸收，故適時適量灌溉能保證玉米植株光合作用的正常進行，A正確；鎂元素是合成葉綠素的原料之一，而鎂元素不是類胡蘿卜素的組成元素，故肥料中的

Mg2＋可參與組成玉米植株中的葉綠素的合成，但不參與類胡蘿卜素的合成，B錯誤；礦質元素的吸收需要能量，中耕松土可增加土壤中的氧氣，促進根部的有氧呼吸，為礦質元素的吸收提供能量，吸收足量的礦質元素有利于玉米增產，C正確；間苗能保證合理密植，有利于玉米植株合理利用陽光和CO2等環(huán)境資源，D正確。2．[2023·山東省臨沂市高三一模](不定項)光合作用與細胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相對的獨立性。如圖是某植物光合作用和細胞呼吸過程示意圖，其中Ⅰ～Ⅶ代表物質，①～⑤代表過程。下列敘述錯誤的是(

)A．圖中Ⅶ被相鄰細胞利用至少需要穿過5層生物膜B．圖中Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅶ分別是同一種物質，Ⅰ和Ⅳ是不同物質C．圖中①～⑤均伴隨著ATP的合成或水解，其中③合成的ATP可被②利用D．光合作用的產物脂肪、糖類、蛋白質的合成或分解都可通過細胞呼吸聯(lián)系起來答案：AC解析：圖中Ⅶ是有氧呼吸第二階段的產物，表示CO2，產生場所是線粒體基質，被相鄰細胞利用是在相鄰細胞的葉綠體基質，至少需要穿過線粒體(2層膜)、線粒體所在細胞的細胞膜(1層膜)、相鄰細胞的細胞膜(1層膜)、相鄰細胞的葉綠體(2層膜)，至少需要穿過6層生物膜，A錯誤；圖中Ⅱ是水光解產物O2，Ⅲ能與C5結合形成C3，表示CO2，V與有氧呼吸前兩個階段產生的Ⅳ參與有氧呼吸第三階段形成水，Ⅶ是有氧呼吸第二階段的產物，是CO2，因此V是O2，Ⅳ是[H]，Ⅶ是CO2，Ⅱ(O2)和V(O2)是同一種物質，Ⅲ(CO2)和Ⅶ(CO2)是同一種物質，Ⅰ是NADPH，是還原性輔酶Ⅱ，Ⅳ是NADH，是還原性輔酶Ⅰ，是不同物質，B正確；據圖可知，①表示CO2固定，②表示C3還原，③表示有氧呼吸第一階段，④表示有氧呼吸第三階段，⑤表示有氧呼吸第二階段，其中②過程伴隨著ATP的水解，③④⑤過程伴隨著ATP的合成，③合成的ATP不能被②利用，C錯誤；呼吸作用一方面能為生物體的生命活動提供能量，另一方面能為體內其它化合物的合成提供原料，光合作用的產物脂肪、糖類、蛋白質的合成或分解都可通過細胞呼吸聯(lián)系起來，D正確。題組預測二玩轉圖表線，難點不再難3．[2023·山東省臨沂市高三一模]2022年我國科學家在國際上首次實現CO2到淀粉的從頭合成。圖中C1模塊是用無機催化劑把CO2還原為甲醇，C3模塊是將甲醇轉換為C3，C6模塊是用C3合成為C6，Cn模塊是將C6再聚合成為淀粉。下列敘述錯誤的是(

)A．圖中由CO2到GAP的過程相當于葉綠體中CO2的固定B．由GAP到G－6－P的過程在葉綠體內需要NADPH作還原劑C．Cn模塊合成淀粉的過程伴隨著水的生成D．在固定等量CO2的情況下，該人工途徑比植物光合作用積累淀粉的量少答案：D解析：分析圖可知，圖中由CO2到GAP(C3)的過程在葉綠體中相當于暗反應的CO2的固定過程，A正確；由GAP到G－6－P的過程相當于C3被還原的過程，該過程所需的還原劑是光反應產物NADPH，B正確；Cn模塊將C6再聚合成為淀粉，合成淀粉的過程是脫水縮合過程，伴隨著水的生成，C正確；淀粉的積累量＝光合作用的產生量一呼吸作用的消耗量，在植物體中，進行光合作用的同時也進行細胞呼吸，而在人工途徑中只模擬光合作用過程，沒有呼吸作用消耗，因此在固定等量CO2的情況下，該人工途徑比植物光合作用積累淀粉的量多，D錯誤。4．[2023·廣東省茂名市高三考試]為研究光照與黑暗交替處理對花生葉片葉綠體中的ATP和ADP含量變化的影響，某研究小組測定的實驗結果如圖所示。結合圖中結果分析，下列敘述錯誤的是(

)A．光照0～5min，葉肉細胞中發(fā)生了ADP與ATP之間的相互轉化B．光照5～20mim，葉綠體中的ATP含量基本穩(wěn)定，說明ATP與ADP轉化逐漸停止C．黑暗20～30分鐘，暗反應繼續(xù)進行導致葉綠體中ATP和ADP的含量呈相反變化D．光暗交替處理30min，光暗條件對葉綠體中ADP與ATP轉化過程的影響較大答案：B解析：圖中ATP和ADP含量變化曲線顯示，在開始光照的0～5min內，ATP含量迅速上升，而ADP迅速下降，依據二者之間的轉化關系可知，葉綠體中發(fā)生了ADP＋Pi＋能量→ATP的轉化過程，A正確；在有光照的條件下，葉綠體內將持續(xù)進行光合作用的光反應和暗反應過程，葉綠體類囊體膜捕獲光能后利用ADP和Pi為原料持續(xù)合成ATP，合成的ATP也會持續(xù)供給暗反應三碳化合物(C3)還原過程，曲線顯示葉綠體中ATP含量基本穩(wěn)定，說明ATP與ADP的持續(xù)轉化已維持在一定的速率下，而葉綠體中的ATP與ADP轉化持續(xù)進行，并未停止，B錯誤；在黑暗20～30min內，葉綠體因無光照，光反應停止，無法持續(xù)合成ATP，而暗反應在停止光照的短暫時間內繼續(xù)進行，會繼續(xù)消耗ATP，同時產生ADP，從而導致了ATP和ADP的含量呈相反變化，C正確；曲線顯示在光暗交替處理30min內，ATP與ADP含量變化較大，這說明光暗條件主要對葉綠體內ADP與ATP轉化過程的影響較大，D正確。題組預測三細胞呼吸與光合作用的實驗探究5．[2023·湖南省岳陽市高三適應性考試](不定項)科研人員在實驗室中模擬夏季一天中的光照強度，并測定苦菊幼苗的光合速率的變化情況，如圖所示。下列相關敘述正確的是(

)A.若a點時葉肉細胞的光合速率等于呼吸速率，則苦菊幼苗干重不變B．若b點時，突然增強光照強度，短時間內苦菊幼苗葉肉細胞C3含量減少C．bc與eb段光合速率變化的差異可能因光合產物積累抑制了光合作用D．c點時幼苗的光合速率最大，那么此時幼苗的凈光合速率也最大答案：BC解析：據圖可知，若a點時葉肉細胞的光合速率等于呼吸速率，由于非葉肉細胞還存在細胞呼吸消耗有機物，因此，苦菊幼苗干重下降，A錯誤﹔據圖可知，b點時突然增加光照強度，短時間內，光反應增強，ATP含量增多，導致暗反應中C3轉化為C5的速率加快，CO2的固定不變，最終導致C3減少，B正確；圖中bc段與eb段光合強度相當，但光合速率有差異，可能因光合產物積累抑制了光合速率，C正確；c點時光合速率最大，但呼吸速率未知，此時光合速率不一定最大，D錯誤。題組預測四基于學科核心素養(yǎng)的長句應答類專訓6．[2023·福建漳州高三質檢]研究發(fā)現番茄下部葉片的光合效率較低，剪葉可以促進番茄中下部通風透光，提高光照強度，加速番茄果實成熟，為提高某地區(qū)番茄的產量和品質，研究人員做了以下實驗：組別T1T2T3T4株距(cm)30304545剪葉不剪葉多次剪葉不剪葉多次剪葉對實驗的植株相同位置的葉片測定其凈光合速率和胞間CO2濃度，結果如圖：注：實驗時從植株的形態(tài)學下端向形態(tài)學上端固定的間距進行取樣，并依次將序號設定為1、2、3。回答以下問題：(1)胞間CO2濃度、氣孔導度(氣孔張開的程度)往往是評估光合作用強弱的重要參數，請從光合作用的過程分析其原因：___________________________________________________________。(2)株距為30cm時，多次剪葉

(填“顯著影響”或“未顯著影響”)番茄葉片的胞間CO2濃度，但葉片的凈光合速率

。從凈光合速率的角度分析，對番茄應采取的種植操作是__________________________________。(3)若你是研究團隊成員之一，為達成實驗目標，在以上實驗基礎上，下一步探究實驗的方向是_________________________________________________(寫出2個)。CO2是光合作用的反應物之一，一般情況下，胞間CO2濃度越高，光合速率越高；當空氣中的CO2濃度不變時，胞間CO2濃度的變化主要受氣孔導度變化影響未顯著影響提高多次剪葉并合理密植(或適當低密度種植)栽培密度和多次剪葉處理對番茄單果質量(營養(yǎng)成分含量)的影響、栽培密度和多次剪葉處理對番茄單果產量的影響、栽培密度和多次剪葉處理對番茄果實品質的影響等解析：(1)在光合作用暗反應的過程中，在特定酶的作用下，CO2與C5結合，形成兩個C3。

CO2是光合作用的反應物之一，一般情況下，胞間CO2濃度越高，光合速率越高；當空氣中的CO2濃度不變時，胞間CO2濃度的變化主要受氣孔導度變化的影響，因此胞間CO2濃度、氣孔導度常作為評估光合作用強弱的重要參數。(2)觀察圖中T1和T2組的結果可以看出，胞間CO2濃度在三個部位的葉片中均無明顯差異；分別對比T1、T2組和T3、T4組的凈光合速率可以看出，多次剪葉的凈光合速率高于不剪葉，同時對比T1、T3組和T2、T4組的凈光合速率可以看出，株距為45cm的組別凈光合速率較高，故從凈光合速率的角度分析，對番茄應采取的種植操作是多次剪葉并合理密植。(3)由題干信息“提高番茄的產量和品質”可知，接下來的研究方向應圍繞產量和品質展開。因此可以探究栽培密度和多次剪葉處理對番茄單果質量(營養(yǎng)成分含量)的影響、栽培密度和多次剪葉處理對番茄單果產量的影響、栽培密度和多次剪葉處理對番茄果實品質的影響等?？碱}拓展·素養(yǎng)落地知識拓展一、C4植物的CO2濃縮機制玉米、甘蔗等起源于熱帶的植物，其葉肉細胞的葉綠體內，在有關酶的催化作用下，CO2首先被一種三碳化合物[磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)]固定，形成一個四碳化合物(C4)。C4進入維管束鞘細胞的葉綠體中，釋放出一個CO2，并形成另一種三碳化合物——丙酮酸。釋放出來的CO2進入卡爾文循環(huán)；丙酮酸則再次進入葉肉細胞中的葉綠體內，在有關酶的催化下，通過ATP提供的能量，轉化成PEP，繼續(xù)固定CO2，具體過程如下圖所示。注：維管束主要作用是為植物體輸導水分、無機鹽和有機養(yǎng)料等。這種以四碳化合物(C4)為光合最初產物的途徑稱為C4途徑，而卡爾文循環(huán)這種以三碳化合物(C3)為光合最初產物的途徑則稱為C3途徑。相應的植物被稱為C4植物和C3植物。熱帶植物為了防止水分過度蒸發(fā)，常常關閉葉片上的氣孔，這樣空氣中的CO2就不易進入葉肉細胞，不能滿足光合作用對CO2的需求。而C4途徑中能固定CO2的那種酶對CO2有很高的親和力，使葉肉細胞能有效地固定和濃縮CO2，供維管束鞘細胞中葉綠體內的C3途徑利用。二、藍細菌的CO2濃縮機制藍細菌具有CO2濃縮機制，如下圖所示。注：羧化體具有蛋白質外殼，可限制氣體擴散CO2依次以自由擴散和主動運輸方式通過細胞膜和光合片層膜。藍細菌的CO2濃縮機制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進CO2固定來提高光合作用強度。三、景天科植物的CO2固定景天科酸代謝是許多肉質植物的一種特殊代謝方式，在夜間，大氣中CO2從氣孔進入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，與PEP結合形成草酰乙酸(OAA)，再經蘋果酸脫氫酶作用還原為蘋果酸，貯存于液泡中。在白天，蘋果酸從液泡中釋放出來，經脫羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2產生后用于卡爾文循環(huán)，作用機制如圖所示(該機制也稱CAM途徑)。四、光呼吸與CO2固定光呼吸現象產生的分子機制是O2和CO2競爭Rubisco酶。在暗反應中，Rubisco酶能夠以CO2為底物實現CO2的固定；在光下，當O2濃度高、CO2濃度低時，O2會競爭Rubisco酶，在光的驅動下將碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一個高耗能的反應，正常生長條件下光呼吸就可損耗掉光合產物的25%～30%。過程如圖所示：專項提升1.[2023·湖南卷]下圖是水稻和玉米的光合作用暗反應示意圖。卡爾文循環(huán)的Rubisco酶對CO2的Km為450μmol·L－1(Km越小，酶對底物的親和力越大)，該酶既可催化RuBP與