光呼吸及C4与C3植物试题强化.docx

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光呼吸及C4与C3植物试题强化

光呼吸及C3植物和C4植物的补充

1．I.光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O2/CO2值异常时发生的一种生理过程（图甲所示），该过程是细胞在Rubisco酶的催化下，消耗O2，生成CO2，借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的消耗能量的反应。

请回答下列问题。

（1）Rubisco酶既能催化C5和CO2反应，又能催化C5和O2反应，可以推测O2/CO2值__________（“偏高”或“偏低”）时有利于光呼吸而不利于光合作用。

（2）在高温、干旱和强光照条件下，植物的蒸腾作用很强，叶片气孔大量关闭，____的供应量减少，植物可通过光呼吸为光合作用提供的物质为________。

（3）据图可知，光呼吸和光合作用都能利用的物质是，光合作用利用该物质的场所，光呼吸中生成CO2的场所。

（4）与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”，从反应条件来讲光呼吸与暗呼吸的不同是。

II．科学家测定不同温度下某植物对CO2的吸收速度如图乙所示。

（1）据图可知，导致A、B两点植物CO2吸收速度相等的外界因素是________________。

A点的总光合作用速率（“>”“<”或“=”）B点的总光合作用速率。

（2）在15℃，lklx条件下，植物5小时吸收CO2mol。

2.植物细胞中的叶绿体在光照条件下可以消耗一定量的O2，这属于植物细胞光呼吸的重要环节。

右图表示光合作用和光呼吸的部分过程，请回答：

（1）过程①发生在中，并且需要光反应提供。

在黑暗条件下C3不能被还原再生成化合物，使光呼吸因缺乏底物而不能进行。

（2）研究发现，催化过程②和③的是同一种酶，CO2和O2会竞争此酶的同一活性位点。

因此，当细胞中O2浓度升高时，过程②会受到。

（3）在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，会对细胞造成伤害，此时光呼吸可以对细胞起到保护作用，原因是。

（4）从能量代谢的角度看，光呼吸和有氧呼吸最大的区别是。

3．（16分）下图示玉米光合作用的过程，据图回答：

（1）[H]由细胞的叶绿体提供，它产自光合作用的阶段。

（2）能固定CO2的物质有。

PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，而马铃薯没有C4生成这一途径，则玉米和马铃薯在炎热夏天的中午，两种植物细胞内C3含量的变化及差异是。

（3）要探明CO2中的C在光合作用中的转化过程，采用的方法是。

（4）施有机肥能有效促进玉米生长，其原理是有机肥经分解后可为光合作用提供。

（5）玉米有氧呼吸过程中也有丙酮酸产生，该物质可在中被彻底分解。

（6）有科学家拟利用植物体细胞杂交技术培育“玉米-马铃薯”，

可用作为诱导剂来诱导细胞融合。

4．图甲为菠萝叶肉细胞内的部分代谢示意图，其以气孔白天关闭，晚上开放的特殊方式适应干旱环境。

（1）图甲所示，PEP、OAA、RuBP、PGA、C为菠萝叶肉细胞内的部分相关代谢物质，能参与CO2固定的有，推测C是。

（2）干旱条件下，菠萝细胞白天产生CO2的具体部位是；菠萝细胞夜间pH下降,原因是（写出2点）。

（3）以测定CO2吸收速率与释放速率为指标，探究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下表所示。

温度/℃

5

10

20

25

30

35

光照条件下CO2吸收速率/（mg﹒h-1）

1

1.8

3.2

3.7

3.5

3

黑暗条件下CO2释放速率/（mg﹒h-1）

0.5

0.75

1

2.3

3

3.5

①温度在25～30℃间光合作用制造的有机物总量逐渐（增加/减少）。

假设细胞呼吸昼夜不变，植物在30℃时，一昼夜中给植物光照14h，则一昼夜净吸收CO2的量为mg。

②将该植物置于较弱光照下一段时间后取其叶片进行色素分离，与适宜光照下分离的色素带进行比较，发现弱光下滤纸条下端两条色素带明显加宽，推测该植物可通过以增强对弱光的适应能力。

同一植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱，其内部原因最可能是。

5．下图甲是某植物的光合速率与光照强度、CO2浓度和温度之间的关系，图乙是仙人掌固定CO2的过程图。

请回答下列问题：

（1）甲图中与其他两条曲线均互为对照的是曲线_________，曲线Ⅱ中，当光照强度达到B点后，影响光合速率的主要外界因素为___________。

（2）若保持C点的光照强度，突然将植株由曲线Ⅲ的培养环境转移到曲线Ⅱ的环境中培养。

此时受到影响的主要是__________阶段，短时间内叶绿体基质中_____________（物质）的含量会增加。

（3）仙人掌的气孔在夜间张开，CO2进入叶中被固定在一种碳四化合物中，白天气孔关闭，有光时由碳四化合物释放CO2进行卡尔文循环，并合成C3糖（卡尔文循环中所直接制造出来的碳水化合物是C3糖而不是葡萄糖）。

仙人掌细胞进行卡尔文循环的场所是___________，仙人掌这种固定CO2的特殊途径对适应干旱条件有何重要意义？

_________________________________________________。

（4）实验证明，离体的叶绿体在适宜的条件下也能进行光合作用，原因是_______。

1.

2.

（1）叶绿体的基质ATP和[H]（二者缺一不给分）C5

（2）抑制（2分）（3）光呼吸可消耗过剩的能量（或ATP和[H]）（2分）

（4）光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP（2分）

3.．

（1）叶肉光反应

（2）PEP/磷酸烯醇式丙酮酸、C5（1个1分，有错不得分）都减少（1分），后者降幅更大（1分）（3）同位素标记法/同位素示踪法（4）CO2（1分）和矿质元素/无机盐（1分）（5）线粒体基质（只答线粒体得1分，只答基质不得分）（6）PEG/聚乙二醇

【解析】

试题分析：

（1）由题图可知，维管束鞘细胞的叶绿体中没有类囊体，不能进行光反应产生[H]，所以[H]是由叶肉细胞的叶绿体产生的。

（2）根据题图可知，能固定CO2的物质有PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）和C5。

在炎热夏天的中午，叶片气孔关闭，叶肉细胞吸入的CO2减少，细胞内生成的C3含量减少，所以两种植物细胞内C3含量都减少，但由于玉米细胞中的PEP酶与CO2的亲和力强，在低浓度的CO2环境中依然可以固定CO2生成一定量的C3，所以玉米比马铃薯的降幅小。

（3）要探明CO2中的C在光合作用中的转化过程，采用的方法是同位素标记法或同位素示踪法。

（4）由于有机肥经分解后可为光合作用提供CO2和矿质元素（或无机盐），所以施有机肥能有效促进植物生长。

（5）有氧呼吸过程中产生的丙酮酸，在线粒体基质中被彻底氧化分解为CO2。

（6）植物体细胞杂交技术中，常用的诱导剂是聚乙二醇（PEG）。

考点：

本题考查了光合作用、细胞呼吸以及植物体细胞杂交技术等知识点，意在考查学生对相关知识要点的理解能力以及能否运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力。

4.．（除特殊标出外，每空1分，共11分）

（1）PEP、RuBP（缺一不得分）（2分）丙酮酸

（2）细胞质基质、线粒体基质夜间菠萝细胞合成苹果酸；夜间细胞呼吸产生CO2形成H2CO3（2分）

（3）①增加19②增加叶绿素含量底部叶片衰老，酶活性降低（2分）

【解析】

试题分析：

（1）分析题图可知，图中有两处属于二氧化碳的固定，夜间二氧化碳与PEP结合，生成OAA，白天二氧化碳可以与RuBP结合生成PGA，因此参与固定二氧化碳的物质有PEP、RuBP；由于图中的苹果酸可以转变成C后，C进入线粒体参与有氧呼吸生成二氧化碳，因此可以推测C物质为丙酮酸。

（2）从图中可以看出白天产生二氧化碳的部位有两个：

细胞质基质中苹果酸可以分解成二氧化碳，线粒体基质中丙酮酸可以分解成二氧化碳；pH下降的原因是细胞中酸性物质增多，从图中可以看出，夜间菠萝细胞合成苹果酸，另一方面，夜间细胞呼吸产生CO2形成H2CO3。

（3）①分析表格中数据，当温度为25℃时，光合作用利用的二氧化碳量=净光合速率+呼吸速率=3.7+2.3=6，30℃时，光合作用利用的二氧化碳量=3.5+3=6.5，因此光合作用制造的有机物量增加；光照14小时，光合作用利用二氧化碳的量为6.5×14=91（mg），一昼夜呼吸作用释放的二氧化碳量为3×24=72（mg），因此一昼夜净吸收的二氧化碳量为：

91—72=19（mg）。

②由于植物在弱光条件下，分离出的色素带中，下面两条色素带为叶绿素a和叶绿素b，色素带较宽说明叶绿素含量增多，因此可以推测，在弱光条件下，植物会增加叶绿素含量以适应环境；同一个植株底部的叶片中衰老细胞比较多，细胞中各种酶的活性降低，因此呼吸速率减慢。

考点：

本题考查光合作用和呼吸作用的有关知识，意在考查考生识图能力和理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论；理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题。

5.．Ⅰ.

（1）Ⅱ温度

（2）暗反应[H]和ATP

（3）叶绿体基质白天干旱条件下，仙人掌气孔关闭，CO2的来源不足，这种特殊的CO2固定途径使仙人掌在有光时光合作用仍能正常进行

（4）叶绿体是光合作用的场所，细胞器内含有进行光合作用所需的色素和酶

【解析】

试题分析：

Ⅰ.

（1）对照实验中，对照组与实验组之间只能有一个变量不同，只有曲线Ⅱ符合要求。

比较曲线Ⅲ和Ⅱ可知，当光照强度达到饱和点后，因CO2过量，升高温度可提高光合速率，说明B点后影响光合作用速率的主要外界因素应为温度。

（2）光反应需要的酶较少，主要受光照强度的影响，暗反应是一系列的酶促反应，受温度的影响较大。

若保持C点的光照强度，突然将植株由曲线Ⅲ的培养环境转移到曲线Ⅱ的环境中培养，此时暗反应减弱，消耗的[H]和ATP减少，短时间内叶绿体基质中[H]和ATP的含量会增加。

（3）卡尔文循环是暗反应的一部分，其反应场所是叶绿体基质。

干旱条件下，植物因防止水份过度蒸发而关闭气孔，导致光合作用的原料——CO2供应不足；仙人掌在夜间固定CO2白天释放CO2用于光合作用，保证了光合作用的正常进行。

（4）叶绿体是光合作用的场所，含有进行光合作用所需的色素和酶，因此离体的叶绿体在适宜的条件下也能进行光合作用。

（学习的目的是增长知识，提高能力，相信一分耕耘一分收获，努力就一定可以获得应有的回报）