高考生物专题二第二讲 光合作用与细胞呼吸.docx
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高考生物专题二第二讲光合作用与细胞呼吸
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光合作用与细胞呼吸
（一）
一、选择题
1．（2017·吉林长春期末）下列与绿色植物某些生理过程有关的叙述中，正确的是（ ）
A．绿色植物的光反应可以在暗处进行，暗反应也可以在光下进行
B．大豆根吸收矿质元素所需的ATP可以直接来源于光合作用
C．水果贮存时充入N2和CO2目的主要是抑制无氧呼吸，延长水果的贮存时间
D．即使给予叶绿素提取液适宜的温度、光照和CO2，也无法检测到有O2生成
解析：
绿色植物光反应必须在光照下进行，暗反应有光无光均能进行，A错误；大豆根吸收矿质元素所需的ATP直接来源于呼吸作用，光合作用光反应产生的ATP全部用于暗反应，B错误；向水果贮存仓中充入N2和CO2的主要目的是抑制有氧呼吸，减少有机物的消耗，延长水果的仓储时间，C错误；O2是光反应的产物，光反应的发生除了有色素外，还必须有相关酶等，D正确。
答案：
D
2．下列有关细胞呼吸和光合作用的叙述，正确的是（ ）
A．酵母菌细胞的呼吸方式不同，产生CO2的场所也不同
B．与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短
C．离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，不能完成暗反应
D．密闭玻璃容器中降低CO2供应，植物光反应不受影响但暗反应速率降低
解析：
酵母菌细胞进行有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，进行无氧呼吸的场所是细胞质基质，有氧呼吸和无氧呼吸都有CO2产生但产生CO2的场所不同，A正确；与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是温度低，B错误；暗反应不需要光，离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，能完成暗反应，C错误；密闭玻璃容器中降低CO2供应，会导致CO2固定过程减弱，生成的C3减少，致使C3还原时消耗的[H]和ATP减少，造成光反应产物[H]和ATP的积累，进而使光反应速率降低，D错误。
答案：
A
3.如图曲线Ⅰ表示黄豆光合作用速率与光照强度的关系（适宜温度、CO2浓度为0.03%）。
在y点时改变某条件，曲线变为Ⅱ。
下列分析合理的是（ ）
A．与y点相比，x点叶绿体中的C3含量较低
B．在y点时，升高温度导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C．制约x点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D．制约z点光合作用的因素可能是CO2浓度
解析：
与y点相比较，x点时光照强度较弱，光反应提供的[H]和ATP较少，C3化合物还原减少，导致C3含量较y点时高，A错误；题目中提到是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合作用速率，B错误；制约x点时光合作用的因素主要是光照强度，C错误；z点在图中Ⅰ曲线上，表示在适宜温度下，提高光照强度光合速率不再提高，说明此点限制光合速率的因素不是温度和光照强度，可能是CO2浓度，D正确。
答案：
D
4．（2017·山东烟台期末）科学家往小球藻培养液中通入14CO2后，分别给予小球藻不同时间的光照，结果如下表。
实验组别
光照时间（s）
放射性物质分布
1
2
大量3磷酸甘油酸（三碳化合物）
2
20
12种磷酸化糖类
3
60
除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等
根据上述实验结果分析，下列叙述不正确的是（ ）
A．本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段
B．每组照光后需将小球藻进行处理使酶失活，才能测定放射性物质分布
C．CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是12种磷酸化糖类
D．实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等
解析：
该实验是利用放射性的14CO2探究光合作用中碳元素的转移途径，题表结果表明二氧化碳主要参与光合作用的暗反应过程，A正确；每组照光后需将小球藻进行处理使酶失活，防止细胞内化学反应的进行，才能测定放射性物质分布，B正确；CO2进入叶绿体后，最初形成的主要物质是3磷酸甘油酸（三碳化合物），C错误；表中实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等，D正确。
答案：
C
5．将某株植物置于CO2浓度适宜、水分充足、光照强度合适的环境中，测定其在不同温度下的光合作用强度和细胞呼吸强度，得到下图的结果。
下列叙述错误的是（ ）
A．若每天的日照时间相同，则该植物在15℃的环境中积累有机物的速率最快
B．若每天的日照时间少于12h，相比于5℃，该植物在25℃环境中生长更快
C．若每天的日照时间为12h，则该植物在35℃环境中无法生存
D．由图可知，在一定的温度范围内，温度对该植物的细胞呼吸几乎没有影响
解析：
据图可知，15℃时，该植物的净光合作用强度最大，有机物积累速率最快，A正确；设日照时间为x，可以列两个方程：
5℃时，一昼夜的有机物积累可以用方程y1＝4x－1×24表示；25℃时，一昼夜的有机物积累可以用方程y2＝6x－2×24表示，当x＝12时，y1＝y2，当x>12时，y1y2，即x<12时，应当是5℃环境中该植物生长更快，B错误；若日照时间为12h,35℃时该植物一昼夜的有机物积累为5×12－3×24<0，则该植物无法生长，C正确；由图可知，在5～15℃范围内，温度对该植物细胞呼吸几乎没有影响，D正确。
答案：
B
6．如图表示某种植物的叶肉细胞中的A、B两种细胞器及在这两种细胞器中所进行的生理活动之间的关系。
下列说法正确的是（ ）
A．A细胞器内生理活动的强度小于B细胞器内生理活动的强度
B．A、B两种细胞器都能产生ATP，产生的ATP都从细胞器中运出
C．图示叶肉细胞中有有机物的积累，细胞能够正常生长
D．改变光照强度一定会改变A细胞器中生理活动的强度
解析：
A细胞器吸收的二氧化碳多于B细胞器释放的二氧化碳，因此A细胞器内生理活动的强度大于B细胞器内生理活动的强度，A错误；叶绿体光反应产生的ATP被暗反应消耗，不能从叶绿体中运出，B错误；由题图可知，该叶肉细胞中光合作用强度大于呼吸作用强度，存在有机物积累，细胞能正常生长，C正确；当光照强度达到饱和后，增加光照强度，光合作用强度不会改变，D错误。
答案：
C
二、非选择题
7．科学家从发菜藻体中分离出细胞进行液体悬浮培养。
通过实验测定了液体悬浮培养条件下温度对离体发菜细胞的光合与呼吸速率的影响，其他条件均正常，结果如下图所示。
请分析作答：
（1）发菜细胞与水绵细胞相比，最根本的区别是发菜细胞__________________。
据图分析，离体发菜细胞生长的最适温度是________℃。
（2）据图可知离体发菜细胞的光合作用和呼吸作用都受温度的影响，其中与________作用有关的酶的最适温度更高，光合速率与呼吸速率相等时对应的温度是________℃。
（3）若在持续保持温度为35℃的条件下，长时间每天12小时光照、12小时黑暗交替，离体发菜细胞________（填“能”或“不能”）正常生长，原因是__________________________________。
（4）在离体发菜细胞培养过程中，当其他条件不变突然增强光照时，短时间内细胞中C3的含量将减少，其原因是___________________________________________________。
解析：
（1）发菜是原核生物而水绵是真核生物，它们的细胞最根本的区别是发菜细胞没有核膜包被的细胞核。
由图分析可知光下放氧速率代表了净光合作用，黑暗条件下吸氧速率代表的是呼吸速率，所以离体发菜细胞生长的最适温度是净光合速率最大时所对应的温度25℃。
（2）由图可知与呼吸作用有关的酶的最适温度更高，因为图中呼吸速率还在上升，光合速率和呼吸速率相等时净光合速率应为0，对应图中的45℃。
（3）由图可知35℃时净光合速率和呼吸速率相同，即真实光合速率是呼吸速率的2倍，离体发菜细胞进行12小时光合作用制造的有机物量等于24小时呼吸作用消耗的有机物量，因此一昼夜有机物积累量为0，所以离体发菜细胞不能正常生长。
（4）突然增加光照强度，光反应产生的ATP和[H]增多，ATP和[H]用于C3的还原，C3还原加快，在细胞内C3的含量减少。
答案：
（1）没有核膜包被的细胞核 25
（2）呼吸 45
（3）不能 35℃时离体发菜细胞的真实光合速率是呼吸速率的2倍，离体发菜细胞进行12小时光合作用制造的有机物量等于24小时呼吸作用消耗的有机物量，因此一昼夜有机物积累量为0
（4）增强光照，细胞中ATP和[H]的量增加，C3的还原加快
8．为验证KHCO3对某植物幼苗光合作用的影响，称取其幼叶3g，均分为两份，分别做如下实验。
（实验中使用的氧电极可测量溶液中O2变化的速率）
实验一：
采用差速离心法将一份叶片制备叶绿体，均分为4组，分别置于不同浓度的KHCO3溶液中，在适宜光照、20℃恒温条件下，分别用氧电极测定其O2释放速率。
实验二：
将另一份叶片切成约1.0mm×1.0mm小块，均分为4组，分别置于不同浓度的KHCO3溶液中，在适宜光照、20℃恒温条件下，分别用氧电极测定其O2释放速率。
实验结果如下图。
请回答：
（1）在光合作用的光反应中，水在光下分解为________。
暗反应中CO2的固定是在叶绿体的________完成的。
（2）在实验的浓度范围内，随着KHCO3溶液浓度的升高，叶绿体、叶切片的________均上升，原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）在适宜光照、温度和相同KHCO3溶液浓度下，叶绿体的O2释放速率________叶切片的O2释放速率。
原因可能是____________________。
（4）为探究第（3）题的原因分析是否正确，设计以下实验方案，请补充：
称取________g上述植物幼叶，切成约1.0mm×1.0mm小块，均分为4组，分别置于0、0.01、0.05、0.1mol·L－1的KHCO3溶液中，在________条件下，分别用氧电极测定其____________。
解析：
（1）在光合作用的光反应中，水在光下分解产生[H]、O2。
暗反应中CO2的固定是在叶绿体的基质中完成的。
（2）在实验的浓度范围内，随着KHCO3溶液浓度的升高，为光合作用提供的CO2浓度增加，光合作用增强，因此叶绿体、叶切片的O2释放速率均上升。
（3）在适宜光照、温度和相同KHCO3溶液浓度下，由于叶切片光合作用产生的O2一部分被呼吸作用消耗，因此叶绿体的O2释放速率大于叶切片的O2释放速率。
（4）要探究第（3）题的原因分析是否正确，只需设置实验二的对照实验即可，即其他操作均相同，但是将叶切片放在黑暗、20℃恒温条件下，来测定其氧气消耗速率。
答案：
（1）[H]、O2 基质
（2）O2释放速率 光合作用所需的CO2浓度增加
（3）大于 叶切片光合作用产生的O2一部分被呼吸作用消耗
（4）1.5 黑暗、20℃恒温 O2消耗速率（或呼吸速率）
9．某生物兴趣小组研究了不同遮光处理对铁线莲光合作用的影响，结果如表所示，请分析回答问题：
（叶绿素a/b表示叶绿素a含量与叶绿素b含量之比）
遮光比例（%）
叶绿素a/b
叶绿素含量（mg/g）
净光合速率（μmol·m－2·s－1）
植株干重（g）
0
4.8
2.1
8.0
7.5
10
5.3
2.3
9.6
9.9
30
5.2
2.4
8.9
9.2
50
4.4
2.6
5.2
7.2
70
4.1
2.9
2.7
4.8
90
3.3
3.0
0
3.2
（1）从铁线莲绿叶中提取色素时，为保护色素而需添加的化学药品是________。
（2）铁线莲进行光合作用时，叶绿体中ADP的产生场所是叶绿体的________。
（3）当遮光比例达到30%～50%时，遮光比例与叶绿素a、b含量的关系是________________________，该实验的植物体内有机物总量与实验开始前相比________（填“基本不变”“增加”或“减少”）。
（4）与10%遮光处理相比，不遮光处理的植株有明显的“午休”现象，植株干重较低。
因此在生产中为了保证铁线莲的产量，应该采取的措施是________________________
________________________________________________________________________。
（5）该小组欲测定铁线莲叶片在25℃下的呼吸速率，设计了简要的实验，思路如下：
将上述植物叶片置于密闭容器中，在25℃、10%遮光条件下，测定叶片CO2的释放量。
该实验思路有一处错误，请指出并给予改正：
____________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）从铁线莲绿叶中提取色素，碳酸钙的作用在于保护叶绿素不被破坏。
（2）叶绿体基质消耗ATP产生ADP，类囊体薄膜利用ADP合成ATP，所以叶绿体中ADP的产生场所是叶绿体基质。
（3）由表可知，当遮光比例达到30%～50%时，随着遮光比例增加，叶绿素含量增加，叶绿素a/b的比例降低，说明叶绿素b含量增加更多。
（4）不遮光时，光照强度过大，引起气孔关闭，CO2吸收不足，导致光合作用速率下降。
所以要对铁线莲进行适当的遮光处理。
（5）测定植物呼吸速率要排除光合作用的影响，应在黑暗条件下进行。
答案：
（1）碳酸钙
（2）基质
（3）随着遮光比例的增加，叶绿素a、b的含量都增加，而且叶绿素b含量增加幅度（比例）更大 增加
（4）对铁线莲进行适当的遮光处理
（5）10%的遮光条件应改为黑暗条件
10．某实验小组查阅资料了解到以下原理：
将叶绿体分离后置于试管中，若在试管中加入适当的“氢受体”如二氯酚吲哚酚（简称DCPIP），那么照光后便会使水分解并放出O2，这个反应被称为“希尔反应”，反应的过程如图（DCPIP是一种氢受体，在氧化态时是蓝色，在还原态时是无色）。
现有如下材料和用品：
离体叶绿体、0.5mol/L蔗糖溶液、浓度为1%DCPIP溶液、蒸馏水、量筒、锡箔纸、试管若干、离心机。
请完成实验设计并回答有关问题：
DCPIP（蓝色）＋H2O
DCPIP－H2（无色）＋
O2
实验步骤：
第一步：
离体叶绿体，加入0.5mol/L蔗糖溶液制备成叶绿体悬浮液。
第二步：
组别
加入试剂
处理方法
试管1
1%DCPIP0.5mL和叶绿体悬浮液5mL
光照
试管2
①
黑暗
试管3
1%DCPIP0.5mL和蔗糖溶液5mL
②
第三步：
一段时间后，各试管用离心机离心5分钟。
（1）完成上述表格中的内容：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
（2）观察结果：
离心后试管1、2内上清液的颜色依次是________。
试管3的颜色出现的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）实验分析与思考：
配制叶绿体悬浮液时加入0.5mol/L蔗糖溶液的目的是________。
（4）希尔反应模拟了叶绿体光合作用中________阶段的部分变化。
希尔反应活力可通过测定DCPIP溶液的颜色变化得到，也可通过测定________得到。
解析：
（1）分析实验表格设置可知，试管1和2为一组对照实验，实验自变量为处理方法不同，其他条件均应相同，故试管2中应加入①1%DCPIP0.5mL和叶绿体悬浮液5mL。
试管1和3为一组对照实验，实验自变量为处理方法不同，因此试管3应用光照处理。
（2）试管1中DCPIP在光照条件下发生了水的光解产生还原性氢，变成还原态的无色物质；试管2中由于没有光照，水不发生光解，DCPIP物质处于氧化态的蓝色；试管3由于没有加入叶绿体悬液，不发生光反应，试管也显蓝色。
（3）配制叶绿体悬浮液时加入0.5mol/L蔗糖溶液是为了形成等渗溶液，防止叶绿体由于渗透作用吸水涨破。
（4）希尔反应模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化，希尔反应活力可通过测定DCPIP溶液的颜色变化得到，也可通过测定光反应中水的光解释放的氧气量得到。
答案：
（1）1%DCPIP0.5mL和叶绿体悬浮液5mL 光照
（2）无色、蓝色 试管3由于没有加入叶绿体，不发生光反应，试管也显蓝色
（3）形成等渗溶液
（4）光反应 释放的氧气量
光合作用与细胞呼吸
（二）
一、选择题
1．在置于黑暗条件下叶绿体悬浮液中加入适量NaH14CO3溶液，再给予瞬时光照。
下列说法正确的是（ ）
A．黑暗条件下，叶绿体基质中不存在C3和C5
B．黑暗条件下，叶绿体悬浮液不能合成ATP和[H]
C．瞬时光照后，（CH2O）出现放射性比C3化合物早
D．光照瞬间，C3含量迅速增加而C5含量迅速减少
解析：
黑暗条件下，叶绿体基质中也存在C3和C5，只不过缺少ATP和[H]，C3还原不能持续进行，A错误；黑暗条件下，光反应不能进行，叶绿体悬浮液不能合成ATP和[H]，B正确；瞬时光照后，（CH2O）出现放射性比C3化合物晚，C错误；光照瞬间，C3含量迅速减少而C5含量迅速增加，D错误。
答案：
B
2．下列关于细胞呼吸的叙述不正确的是（ ）
A．有氧呼吸和无氧呼吸共同的中间产物有丙酮酸
B．叶肉细胞中细胞呼吸产生的ATP不能用于光合作用的暗反应
C．无氧呼吸释放少量能量，不彻底氧化产物中储存有能量未释放
D．人体长时间的剧烈运动肌肉细胞产生CO2的量多于O2的消耗量
解析：
有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段是相同的，都产生丙酮酸，A正确；叶肉细胞中细胞呼吸产生的ATP是不能用于光合作用的暗反应的，暗反应需要的ATP只能来自光反应，B正确；无氧呼吸释放的能量少，因为还有较多的能量储存在不彻底氧化产物中，C正确；人体长时间的剧烈运动肌肉会进行无氧呼吸，但人体无氧呼吸不产生二氧化碳，所以细胞产生的二氧化碳和消耗的氧气量是相等的，D错误。
答案：
D
3．如图表示某植物叶肉细胞内光合作用的生理过程，下列相关叙述正确的是（ ）
A．叶黄素缺失突变体与正常植株相比，若给予红光照射，则光吸收差异显著
B．过程Ⅱ为暗反应，在类囊体薄膜上产生的2和3只能用于暗反应还原C3
C．若降低周围环境中的CO2浓度，则释放O2的速率不变
D．若该细胞净光合速率大于0，推测该植物体能积累有机物从而使植株干重增加
解析：
叶黄素主要吸收蓝紫光，因此给予红光照射，叶黄素缺失突变体与正常植株相比，光吸收差异不显著，A错误；图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示暗反应，2表示ATP,3表示[H]，过程Ⅰ产生的ATP和[H]只能用于过程Ⅱ，不能用于其他的生命活动，B正确；CO2供应减少，直接影响CO2的固定（C3的生成量减少），而短时间内不影响C3的还原（C3的消耗量不变），因此导致C3含量减少，C3还原利用的ATP和[H]减少，进而导致光反应减弱，因此释放O2的速率减小，C错误；该细胞为叶肉细胞，若该叶肉细胞净光合速率大于0，只能推出该细胞此刻有有机物积累，不能推断出整个植株的有机物含量变化，D错误。
答案：
B
4．下表是采用黑白瓶（不透光瓶—可透光瓶）测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并比较计算后的数据。
下列有关分析正确的是（ ）
水深（m）
1
2
3
4
白瓶中O2浓度（g/m3）
＋3
＋1.5
0
－1
黑瓶中O2浓度（g/m3）
－1.5
－1.5
－1.5
－1.5
A.水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气为3g/m3
B．水深2m处黑瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原
C．水深3m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体
D．水深4m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
解析：
白瓶透光，瓶内生物可进行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶内生物只能进行呼吸作用。
在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据表示瓶内生物呼吸作用所消耗的氧气量，为1.5g/m3，白瓶中所测得的数据表示瓶内生物光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量的差值。
综上分析可知：
在水深1m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为3＋1.5＝4.5（g/m3），A错误；水深2m处黑瓶中水生植物不能进行光合作用，也就不能进行水的光解和C3的还原，B错误；水深3m处白瓶中水生植物光合作用产生的氧气量与呼吸作用消耗的氧气量相等，因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C正确；在水深4m处白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为－1＋1.5＝0.5（g/m3），能进行光合作用，D错误。
答案：
C
5．夏季晴天，将密闭在玻璃罩中的某绿色植物置于室外，从凌晨0时开始，定期测定玻璃罩中某种气体含量，结果如图。
下列分析正确的是（ ）
A．本实验测定的气体是CO2
B．该植物进行光合作用的起始时间是6时
C．若9时和12时合成有机物的速率相等，则9时的呼吸速率小于12时
D．与0时相比较，24时该植物的干重减少
解析：
从曲线可知，6点开始该密闭玻璃罩中该种气体开始增加，一直到18时达到最高值然后开始下降，由此可知该气体应是O2，故A错；6时和18时这两点表示24小时内氧气的最低值与最高值，这两个关键点表示光合速率和呼吸速率相等，所以光合作用的起始时间应在6时之前，故B错；如果9时和12时合成有机物的速率相等，就表示9时和12时的总的光合速率相等，总光合速率（合成有机物的速率）＝净光合速率（氧气的释放速率）＋呼吸速率，由图示可知9时氧气的释放速率比12时要快，则9时的呼吸速率小于12时的，故C对；一昼夜从0时到24时，由于0时氧含量低于24时，说明在这一昼夜内有机物的积累量增加了，故密闭玻璃罩内该植物的干重增加，故D错。
答案：
C
6．某科研所为提高蔬菜产量进行了相关生理活动的研究（均在最适温度下进行），结果如图所示，相关分析合理的是（ ）
A．图一可见呼吸底物为葡萄糖，O2浓度为A时，O2的吸收量等于CO2的释放量
B．图一中DE段CO2的释放量有所下降可能是由于温度抑制了酶的活性
C．图二可见乙品种比甲品种呼吸速率低，且乙品种比甲品种更适于生长在弱光环境中
D．图二中F点时甲的叶肉细胞中消耗ADP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体
解析：
A点表示植物进行无氧呼吸和有氧呼吸放出的CO2量相同，此时O2的吸收量等于CO2释放量的一半，A错误；由于该研究均在最适温度下进行，应排除温度对酶活性的抑制，推测应为反应底物数量减少造成的，B错误；根据图二可知，乙品种更容易达到光补偿点和光饱和点，因此可推断乙品种更适于生长在弱光环境中，C正确；图二中F点时甲的叶肉细胞只进行呼吸
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