高中生物大一轮第三单元细胞的能量供应和利用第4讲 光合作用与呼吸作用的关系及影响因素.docx
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高中生物大一轮第三单元细胞的能量供应和利用第4讲光合作用与呼吸作用的关系及影响因素
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一、选择题
1．（2019·湖南师大附中模拟）下列有关线粒体和叶绿体中物质和能量变化的比较，正确的是（ ）
A．叶绿体基质中可发生CO2→C6H12O6，线粒体基质中可发生C6H12O6→CO2
B．叶绿体内膜上发生水的分解产生大量ATP，线粒体内膜上发生水的合成消耗大量ATP
C．叶绿体基质中伴随有机物的合成会消耗ATP，线粒体基质中伴随有机物的分解会产生ATP
D．叶绿体中能将光能转变成化学能，线粒体中能将化学能转变成光能
解析：
叶绿体基质中进行暗反应，可发生CO2→C6H12O6，线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，而葡萄糖的分解发生在有氧呼吸第一阶段，在细胞质基质中，A错误；水的分解发生在叶绿体的类囊体薄膜上，此过程需要叶绿体中的光合色素和吸收的光能，线粒体内膜上发生的水的合成会生成大量ATP，B错误；叶绿体基质中进行合成糖类的过程需要光反应提供的ATP，线粒体基质中进行丙酮酸的分解，该过程释放少量的能量，C正确；叶绿体中能将光能转化成化学能，线粒体中能将化学能转化成活跃的化学能和热能，D错误。
答案：
C
2．（2019·北师大实验中学月考）取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器将叶片打出若干圆片，圆片平均且随机分成甲、乙、丙三组。
甲组立即称量测得圆片干重为A，乙组保持湿润且置于一个黑暗密闭装置内，丙组保持湿润且置于一个密闭装置内并给予适宜强度的光照。
乙组和丙组其他条件一致，一小时后，测得乙装置内圆片干重为B，丙装置内圆片干重为C。
下列叙述正确的是（ ）
A．C－A为圆片叶肉细胞一小时内的真光合速率
B．C－B为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率
C．A－B为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率
D．实验过程中，乙组圆片叶肉细胞呼吸速率保持恒定
解析：
甲组干重A为三个圆片的初始值，乙组在黑暗条件下一小时的变化量为呼吸速率，其为A－B，C正确；丙组在光照条件下一小时的变化量为净光合速率，其为C－A，B错误；真光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝（A－B）＋（C－A）＝C－B，A错误；密闭装置中氧气浓度因呼吸消耗而降低，所以乙组圆片叶肉细胞有氧呼吸速率会降低，D错误。
答案：
C
3．将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中，研究在10℃、20℃的温度条件下，分别置于5klx、10klx光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用，结果如图所示（横坐标为时间，单位：
h）。
对以下结果分析正确的是（ ）
A．该叶片20℃时的呼吸速率是10℃时的4倍
B．在10℃、5klx的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3mg
C．在5klx光照下，10℃时积累的有机物比20℃时少
D．在20℃、10klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是6mg
解析：
从题中左图可知，20℃和10℃的呼吸速率分别为2mg÷2h＝1mg/h和1mg÷2h＝0.5mg/h，A错误；在10℃、5klx的光照下净光合速率＝6mg÷2h＝3mg/h，每小时光合作用产生的氧气量＝呼吸速率＋净光合速率＝0.5mg＋3mg＝3.5mg，B错误；比较5klx光照下积累的有机物量即比较净光合速率，10℃和20℃的净光合速率分别是3mg/h和4mg÷2h＝2mg/h，C错误；在20℃、10klx光照下，净光合速率＝10mg÷2h＝5mg/h，每小时光合作用产生的氧气量＝呼吸速率＋净光合速率＝1mg＋5mg＝6mg，D正确。
答案：
D
4．如图表示叶片的光合作用强度与植物周围空气中二氧化碳含量的关系。
图示中，CE段是增大了光照强度后测得的曲线。
下列有关叙述中，正确的是（ ）
A．植物体鲜重增加量是光合作用强度的重要指标
B．出现BC段的限制因素主要是温度
C．叶绿体内A点时的三碳化合物含量大于B点
D．在E点后再次增大光照强度，曲线有可能为EG段
解析：
植物增加的鲜重主要是水分，不能代表光合作用的强度，A错误；CE段增加光照强度，光合作用强度增加，说明出现BC段的限制因素主要是光照强度，B错误；AB段二氧化碳含量增加，B点三碳化合物含量大于A点，C错误；在一定范围内光合速率随着光照强度的增加而增加，但超过一定范围之后，光合速率的增加幅度减小，当达到某一光照强度后，光合速率就不再增加，这种现象称为光饱和现象，在E点后再次增大光照强度，曲线有可能为EG段，D正确。
答案：
D
5．（2019·福建师大附中模拟）图1中试管甲与试管乙敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻释放氧气的影响，结果如图2曲线所示。
据图分析，下列叙述不正确的是（ ）
A．甲曲线和乙曲线不同的原因是小球藻对光的利用能力不同
B．Q点的氧气释放量为零，表示光合作用强度为零
C．P点负值产生的原因是呼吸作用消耗氧气
D．若光照强度突然由R变为S，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加
解析：
由图1可知，试管乙中盛有缺镁培养液，这会造成所培养的小球藻的叶绿素含量减少，影响小球藻对光的吸收，从而影响光合作用。
由图2可知，Q点的氧气释放量为0，即此时光合作用强度与呼吸作用强度相等。
P点代表光照强度为0时，呼吸作用对氧气的消耗量。
若光照强度突然由R变为S，光反应产生的[H]和ATP减少，造成C3的消耗量减少，而C3的产生量基本不变，故短时间内C3的含量增加。
答案：
B
6．植物的光合作用受CO2浓度、光照强度和温度的影响。
如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下，测定某植物在不同光照强度下的光合作用速率。
下列有关说法正确的是（ ）
A．在a点所示条件下，该植物细胞只进行呼吸作用，产生ATP的场所是线粒体
B．b点时该植物的实际光合作用速率为0
C．若将该植物置于c点条件下光照9小时，其余时间置于黑暗中，则每平方米叶片一昼夜中CO2的净吸收量为15mg
D．适当提高CO2浓度，则图中b点右移，c点左上移
解析：
a点没有光照，此时植物细胞只进行呼吸作用，产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，A错误；b点时光合速率等于呼吸速率，净光合速率为0，实际光合速率为5mg·m－2·h－1，B错误；在c光照强度下光照9小时，该叶片一昼夜中CO2的净吸收量为10mg·m－2·h－1×9h－5mg·m－2·h－1×15h＝15mg，C正确；适当提高CO2浓度，光合速率增大，则b点左移，c点右上移，D错误。
答案：
C
7．某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验，连续48小时测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如图所示曲线（整个过程呼吸速率恒定），据图分析正确的是（ ）
A．图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个
B．绿色植物吸收CO2速率达到最大的时刻是第45小时
C．实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱
D．实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所是线粒体和叶绿体
解析：
题图中细线是在恒温密闭环境中测得的二氧化碳吸收速率，当吸收速率为零时，表示植物不从外界吸收二氧化碳，此时光合作用所需的二氧化碳全由呼吸作用提供，即此时呼吸速率与光合速率相等。
根据图解可知呼吸速率与光合速率相等的时间点有4个，分别在第6、18、30、42小时，A错误；据曲线分析，CO2吸收速率最大时对应的时刻是第36小时，B错误；由曲线图看出，前24小时比后24小时的平均CO2吸收速率低，因此，前24小时比后24小时的平均光照强度弱，C正确；实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体，D错误。
答案：
C
二、非选择题
8．图甲表示某绿色植物光合作用的部分过程，图中A、B、C表示三种化合物，图乙表示在密封恒温小室内测定的该植株上一组幼叶和成熟叶光合作用强度与光照强度间的关系图。
据此回答下列问题：
甲 乙
（1）图甲所示过程发生的场所为________，图中B物质的作用是________。
A、B、C中可循环利用的是________。
（2）图乙中曲线E代表________（填“幼叶”或“成熟叶”）的光合作用强度。
当光照强度为0klx时，E组叶肉细胞中能产生[H]的场所是________________。
（3）图乙中光照强度为3klx时，相同时间内，等面积的E、F两组叶片合成葡萄糖的质量之比为________。
光照强度为8klx时，F组叶片的光合作用速率小于E组的，主要限制因素有_______________________________________________。
（4）若给植物只提供含18O的C18O2，一段时间后，植物周围空气中出现了18O2，请用文字或图解简要说明该现象的原因：
__________________________。
解析：
（1）据题图甲可知该图表示暗反应，发生在叶绿体基质；A、B、C分别是C3、[H]、C5，[H]为暗反应中的还原剂，C5可以循环再生。
（2）由图乙可知，E组呼吸作用强度大于F组，所以E组代表幼叶。
光照强度为0klx时，叶片可以通过呼吸作用产生[H]，其场所有细胞质基质、线粒体基质。
（3）由于计算的是比值，因此可不用转换成葡萄糖的质量，而用二氧化碳的消耗总量代替。
时间设定为1h，面积设定为100cm2，因此光照强度为3klx时，1h、100cm2的E组叶片消耗的二氧化碳总量为20＋10＝30（mg），同样情况下F组叶片消耗的二氧化碳总量为10＋10＝20（mg），因此合成葡萄糖的质量之比为3∶2。
（4）若给植物只提供含18O的C18O2，C18O2参与光合作用的暗反应，其中的18O进入葡萄糖，含18O的葡萄糖经呼吸作用产生的水分子中也含18O，这样的水分子再参与光合作用被水解，产生的氧气就含有18O。
答案：
（1）叶绿体基质 作还原剂 C
（2）幼叶 细胞质基质、线粒体基质 （3）3∶2 叶绿体中色素的含量、光合作用相关酶的含量 （4）C18O2→（CH
O）→H
O→18O2
9．（2018·高考江苏卷）如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图（NADPH指[H]），请回答下列问题：
（1）甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为________，其中大多数高等植物的________需在光照条件下合成。
（2）在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在________（填场所）组装；核编码的Rubisco（催化CO2固定的酶）小亚基转运到甲内，在________（填场所）组装。
（3）甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入乙，继而在乙的________（填场所）彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的________（填场所）转移到ATP中。
（4）乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括________（填序号）。
①C3的还原 ②内外物质运输 ③H2O裂解释放O2
④酶的合成
解析：
（1）由题图可知甲为叶绿体，乙为线粒体。
植物通过光合作用将光能转变为化学能，参与光合作用的两类色素为叶绿素和类胡萝卜素，其中大多数高等植物的叶绿素需在光照条件下合成。
（2）光反应的场所为类囊体膜，参与光反应中心的蛋白在类囊体膜上组装；Rubisco（催化CO2固定的酶）是参与暗反应的相关酶，在叶绿体基质中组装。
（3）叶绿体输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为丙酮酸后进入线粒体，在线粒体基质中被彻底氧化分解成CO2；NADPH可被线粒体内膜上发生的有氧呼吸第三阶段利用，NADPH中的能量最终被转移到ATP中。
（4）线粒体产生的ATP被叶绿体利用时，可参与叶绿体内C3的还原、内外物质运输、有关酶的合成等代谢过程，水裂解释放O2利用的是光能。
答案：
（1）叶绿素、类胡萝卜素 叶绿素
（2）类囊体膜上 基质中
（3）丙酮酸 基质中 内膜上
（4）①②④
10．（2019·河南郑州质检）阳光穿过森林会在地上投下“光斑”。
如图显示了生长旺盛的某植物的一片叶子在“光斑”照耀前后光合作用过程中吸收CO2和释放O2的情况。
请据图分析回答：
（1）图中________（填“甲”或“乙”）代表O2释放速率。
请写出判断理由_______________________________________________________________。
（2）A点以后植物是否继续进行光合作用？
________。
请说明理由__________________________________________________________。
（3）图中A点以后叶绿体中________（填“C3”或“C5”）含量会暂时增加，此时ATP的移动方向是________________________________。
（4）若对该植物做如下处理：
（甲）持续光照10分钟，再黑暗处理10分钟；（乙）光照5秒后再黑暗处理5秒，连续交替进行20分钟。
若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植物所制造的有机物总量是：
甲________乙（填“多于”“少于”“等于”或“无法确定”），原因是____________________。
解析：
（1）光照强度与光斑照耀有关，光照强度直接影响光反应从而影响O2的释放速率，当光斑开始照耀或移开时甲曲线变化明显，说明甲代表O2释放速率。
（2）由于A点后植物叶片仍能吸收CO2和释放O2，说明叶片仍在进行光合作用。
（3）A点后光斑移开，光照减弱，光反应产生的ATP和[H]减少，C3消耗减少而生成速率不变，故C3含量暂时增加。
ATP由生成部位移向消耗部位，即由类囊体薄膜移向叶绿体基质。
（4）题图中光斑移开后，一段时间内叶片还能进行光合作用，故在光照和黑暗交替进行的条件下，光下产生的[H]和ATP能够及时利用和再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量，所以，乙条件下制造的有机物总量大于甲。
答案：
（1）甲 光斑开始时，O2释放速率迅速增加；光斑移开时，O2释放速率迅速下降（写出一条即可，或释放速率随光斑的改变而迅速改变）
（2）是 A点后植物叶片依然在吸收CO2和释放O2，说明叶片仍在进行光合作用 （3）C3 从类囊体薄膜移向叶绿体基质 （4）少于 随着光照和黑暗的交替进行，（乙）光下产生的[H]和ATP能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量
11．生物兴趣小组在夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行了24小时的检测，结果如图1。
图2是表示叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系的图解。
请回答下列问题：
图1 图2
（1）图1中所测气体为________。
该大棚内的蔬菜经过一昼夜后是否积累有机物？
________（填“是”或“否”）。
（2）与它们各自的前一阶段相比，EC段和DB段叶肉细胞内的C3含量的变化趋势分别是________、________。
（3）对应图1中的B点时，图2中应该进行的气体转移途径有________，而对应图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有________________（以上均用图中字母表示）。
（4）如图2所示，在氧气不足条件下，线粒体内丙酮酸氧化分解的速率将会________。
适宜光照条件下，光反应产生的并能够为暗反应所利用的能源物质是________________，该植物细胞把暗反应产物转变成丙酮酸的场所是________。
（5）大棚蔬菜一天中有机物积累量最大是在图1中的________点（用图中字母表示），若要进一步提高大棚蔬菜的产量，可采取的措施是夜间________。
解析：
（1）5～7h，刚开始可能没有光照，后来光照较弱，蔬菜刚开始可能只进行有氧呼吸，后来有氧呼吸强度大于光合作用强度，该时间段图中气体浓度减小，说明该气体为氧气。
图1显示，F点的氧气浓度大于A点的氧气浓度，说明经过一昼夜后大棚内氧气浓度增加，因此，植物体内有有机物的积累。
（2）EC段光照增强，叶肉细胞内ATP和NADPH含量增加，C3的还原增加。
二氧化碳固定速率不变，故C3减少；DB段光照减弱，ATP和NADPH含量减少，C3的还原减少，故C3增加。
（3）图1中B点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，图2中应该进行的气体交换途径有c和d。
图1中DB段表示光合作用强度大于呼吸作用强度，图2中进行的气体交换途径有acde。
（4）在氧气不足时，[H]与氧气反应生成水的速度减慢，则[H]会积累，从而造成线粒体内丙酮酸分解形成[H]的速度减慢。
光反应中产生的ATP和[H]（NADPH）在暗反应中被利用，ATP主要为暗反应提供能量。
暗反应的产物为葡萄糖，葡萄糖转变成丙酮酸的场所是细胞质基质。
（5）图1中从E点到B点光合作用强度都大于呼吸作用强度，这段时间内植物体内的有机物一直在积累，B点之后光合作用强度小于呼吸作用强度，因此，一天之内在B点时植物体内积累的有机物量最多。
在夜间适当降低温度，能够减少呼吸作用消耗有机物的量，有利于提高大棚蔬菜的产量。
答案：
（1）氧气 是
（2）减少 增加 （3）cd acde （4）减慢 ATP（或ATP和NADPH） 细胞质基质 （5）B 适当降低温度
12．利用以下装置可探究某绿色植物的生理作用。
假如该植物的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。
回答下列问题：
（1）实验前，应________（填“打开”或“关闭”）活塞，记录有色液滴的位置。
（2）忽略装置内其他微生物的干扰，可利用装置________来探究该植物的呼吸作用类型，此时应对实验装置进行________处理，若______________________，则该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸；该植物的根尖细胞内，能产生CO2，但不伴随ATP合成的生理过程是_____________。
（3）忽略装置内其他微生物的干扰，最好选择装置________来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。
在暗反应阶段中，CO2需要转化成________才能被[H]还原。
解析：
（1）可通过该装置中有色液滴的移动情况来反映呼吸作用和光合作用，故需记录有色液滴的位置（或所在的刻度）；另外，装置必须密闭，即要关闭活塞。
（2）可利用装置甲和装置乙来探究该植株的呼吸作用类型，实验时一定要对装置进行完全遮光处理，装置甲内含有氢氧化钠溶液，可吸收植株呼吸作用产生的CO2，若呼吸作用消耗氧气，则有色液滴向左移；装置乙内无吸收CO2的溶液，根据有氧呼吸和无氧呼吸的特点可知，若植物进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，则装置乙中的有色液滴会向右移。
无氧呼吸的第二阶段有CO2产生，但不产生ATP。
（3）装置甲内无CO2，而装置丙内有CO2，且CO2浓度在一段时间内不变，故这两套装置适合用于验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。
答案：
（1）关闭
（2）甲和乙 完全遮光 装置甲中的有色液滴向左移，装置乙中的有色液滴向右移 无氧呼吸的第二阶段 （3）甲和丙 C3
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