課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十一） 光合作用與呼吸作用綜合增分練

PAGE第1頁(yè)共7頁(yè)課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十一）光合作用與呼吸作用綜合增分練1．下圖1為玉米葉肉細(xì)胞內(nèi)某些代謝過程中物質(zhì)變化的示意圖，其中①～④表示不同的生理過程，X、Y表示參與代謝的物質(zhì)。圖2為將玉米植株置于一定條件下，測(cè)定CO2的吸收速率數(shù)據(jù)繪制的曲線圖。請(qǐng)回答下列有關(guān)問題：(1)圖1中，③表示光合作用的________過程，②過程發(fā)生的場(chǎng)所是________。(2)X代表的物質(zhì)是________。[H]在③過程中與________結(jié)合形成五碳化合物。(3)圖2表示影響光合作用的因素有__________________。(4)圖2中，當(dāng)光照強(qiáng)度大于8時(shí)，25℃與15℃條件下有機(jī)物的合成速率分別為M1、M2，結(jié)果應(yīng)為M1________M2(填“>”“<”或“＝解析：(1)圖1中，③表示光合作用的暗反應(yīng)過程；②表示有氧呼吸的第三階段，發(fā)生的場(chǎng)所是線粒體。(2)X代表的物質(zhì)是O2。[H]在③過程中與三碳化合物結(jié)合形成五碳化合物。(3)圖2表示影響光合作用的因素有光照強(qiáng)度和溫度。(4)圖2中，當(dāng)光照強(qiáng)度大于8時(shí)，25℃與15℃條件下有機(jī)物的合成速率分別為M1、M2，由于25℃條件下植物的呼吸速率大于15℃條件下的，結(jié)果應(yīng)為M1答案：(1)暗反應(yīng)線粒體(或線粒體內(nèi)膜)(2)O2三碳化合物(3)光照強(qiáng)度和溫度(缺一不可)(4)＞2．研究提高植物對(duì)CO2的同化力以提高農(nóng)作物產(chǎn)量一直是科學(xué)家關(guān)心的問題，根據(jù)以下有關(guān)研究過程回答問題：(1)卡爾文及其同事在研究植物對(duì)CO2的固定過程如下：首先為了探明碳的途徑：將________標(biāo)記的CO2注入培養(yǎng)藻的密閉容器，定時(shí)取樣，每次將藻浸入熱的乙醇中，其作用是________________________________________(至少答出兩點(diǎn))，然后應(yīng)用雙向紙層析法使得提取物________，再通過放射自顯影分析放射性上面的斑點(diǎn)，并與已知化學(xué)成分進(jìn)行比較。其次按反應(yīng)順序找到生成的各種化合物：不斷縮短時(shí)間取樣，若依次測(cè)定出的化合物種類為ABC、AB、A，找到含有放射性的化合物C3、C5和C6等。你認(rèn)為字母A表示以上哪種化合物________。(2)在生產(chǎn)實(shí)踐中，增施CO2是提高溫室植物產(chǎn)量的主要措施之一。研究者以黃瓜為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：增施CO2時(shí)間過長(zhǎng)，植物光合作用反而會(huì)減弱。原因是：一方面是淀粉積累會(huì)________光合作用，另一方面是有限的氮素營(yíng)養(yǎng)被優(yōu)先分配到淀粉的分解代謝中，因此造成光合作用所需的______________________等含氮化合物合成不足。提高溫度能夠明顯促進(jìn)淀粉的分解，可能是因?yàn)檫m當(dāng)升溫提高了植物的______________。請(qǐng)根據(jù)本研究的結(jié)果，對(duì)解決“長(zhǎng)時(shí)間增施CO2抑制光合作用”這一問題，提出兩項(xiàng)合理化建議：____________________________________________________(至少答出兩點(diǎn))。解析：(1)為研究CO2中C的轉(zhuǎn)移途徑，可將14C標(biāo)記的CO2注入培養(yǎng)藻的密閉容器，定時(shí)取樣，并檢測(cè)出現(xiàn)放射性的產(chǎn)物。乙醇能使蛋白質(zhì)變性，用熱乙醇處理細(xì)胞，會(huì)使酶變性失活(殺死細(xì)胞)，從而提取細(xì)胞中的有機(jī)物。細(xì)胞內(nèi)的提取物在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度不同，可依據(jù)此原理用雙向紙層析法使提取物分離開來。卡爾文等向密閉容器中通入14CO2，隨著反應(yīng)時(shí)間縮短，出現(xiàn)放射性的物質(zhì)種類減少，根據(jù)光合作用暗反應(yīng)過程，可知最先出現(xiàn)的放射性物質(zhì)應(yīng)為C3。(2)增施CO2時(shí)間過長(zhǎng)，植物光合作用反而會(huì)減弱，可能的原因：一方面是淀粉積累會(huì)抑制光合作用，另一方面是有限的氮素營(yíng)養(yǎng)被優(yōu)先分配到淀粉的分解代謝中，因此造成光合作用所需的ATP、ADP、酶、NADPH等含氮化合物合成不足。提高溫度能夠明顯促進(jìn)淀粉的分解，可能是因?yàn)檫m當(dāng)升溫提高了植物的呼吸作用，提高了細(xì)胞對(duì)糖的利用率。通過上述分析，要解決“長(zhǎng)時(shí)間增施CO2抑制光合作用”這一問題，可通過適當(dāng)升溫以降低淀粉的含量或控制增施CO2的時(shí)間(間斷供給CO2答案：(1)14C使酶失活(殺死細(xì)胞)，從而提取細(xì)胞中的有機(jī)物分離C3(2)抑制ATP、ADP、酶、NADPH呼吸作用(細(xì)胞呼吸)適當(dāng)升溫、控制增施CO2的時(shí)間(間斷供給CO23．在光合作用中NADP＋與NADPH可相互轉(zhuǎn)化。為探究外界因素對(duì)NADP＋含量的影響，某科研團(tuán)隊(duì)取某雙子葉植物小圓葉片等量分為3組，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：組別處理甲組25℃，光照1h→黑暗5min→乙組25℃，光照1h→黑暗5min→丙組42℃，光照1h→黑暗5min→各組均在黑暗處理5min后開始測(cè)定葉片中NADP＋含量，結(jié)果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)NADPH轉(zhuǎn)化為NADP＋發(fā)生在葉綠體的________(填場(chǎng)所)中。(2)圖中________(填“a與d”“d與e”或“c與f”)點(diǎn)葉片中NADP＋含量的差異，反映出高溫(42℃(3)ab段葉片中NADP＋含量下降的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)資料顯示：抗霉素A能夠影響該植物的光合作用，導(dǎo)致葉片中NADP＋含量減少。請(qǐng)?jiān)谏鲜鰧?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證(簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路即可)。解析：(1)在光合作用中，NADPH(還原型輔酶Ⅱ，[H])轉(zhuǎn)化為NADP＋(輔酶Ⅱ)的過程，就相當(dāng)于消耗[H]的過程，即C3的還原，其場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)。(2)根據(jù)“高溫(42℃)抑制該植物的暗反應(yīng)”可知，本組對(duì)比的是高溫(42℃，對(duì)應(yīng)丙組)與常溫(25℃，對(duì)應(yīng)甲組)，即a和d點(diǎn)對(duì)比或b和e點(diǎn)對(duì)比。(3)由表格和圖示可知，ab段屬于甲組的數(shù)據(jù)變化，且圖示結(jié)果是在黑暗處理5min后開始測(cè)定的，而甲組在黑暗處理5min后重新進(jìn)行了光照，因此，NADP＋含量變化的起因是“重新光照”，結(jié)果是“NADP＋含量下降”。二者之間具體的因果關(guān)系：重新光照→光反應(yīng)速率增大→NADP＋消耗量增加；同時(shí)暗反應(yīng)速率短時(shí)間內(nèi)基本不變→C3還原速率基本不變→消耗NADPH較少，最終NADP＋答案：(1)基質(zhì)(2)a與d(3)重新光照時(shí)，短時(shí)間內(nèi)光反應(yīng)加快，迅速將水分解，生成較多的O2和NADPH，消耗NADP＋，同時(shí)暗反應(yīng)中C3的還原消耗的NADPH較少，導(dǎo)致NADP＋含量下降(4)增設(shè)1組實(shí)驗(yàn)，加入抗霉素A，其他條件與甲組相同，測(cè)定葉片中NADP＋含量，與甲組進(jìn)行比較(答案合理即可)。4．科研人員以某藍(lán)莓品種為實(shí)驗(yàn)材料，采用拱棚覆膜方式，研究不同光質(zhì)對(duì)藍(lán)莓植株光合作用的影響(其中白膜為對(duì)照組)。各種顏色的薄膜只能通過相應(yīng)顏色的光。如表為不同顏色薄膜覆蓋對(duì)藍(lán)莓植株各指標(biāo)的影響。請(qǐng)回答下列問題：處理組葉綠素a/(mg·g－1)葉綠素b/(mg·g－1)光合速率/(μmol·m－2·s－1)呼吸速率/(μmol·m－2·s－1)綠膜6.343.559.030.68紅膜4.342.329.391.07黃膜4.092.2310.711.06藍(lán)膜5.492.6712.091.04白膜3.851.9110.941.54(1)葉綠素存在于葉綠體的______________，主要吸收____________光。(2)與其他處理組對(duì)比，綠膜覆蓋組的藍(lán)莓植株光合速率最低，這說明________________________________________________________________________。綠膜覆蓋組的藍(lán)莓植株葉綠素含量增加最顯著，其生理意義是________________________________________________________________________。(3)不同處理組的呼吸速率不同，推測(cè)主要原因是_____________________________________________________________________________________________________。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，對(duì)藍(lán)莓增產(chǎn)可提出的建議是_________________________________________________________________________________________________________。(4)研究發(fā)現(xiàn)，不同光質(zhì)可通過控制氣孔開度來影響植物光合速率。如藍(lán)光可激活保衛(wèi)細(xì)胞中的質(zhì)子泵(H＋ATPase)，H＋ATPase被激活后會(huì)將H＋分泌到細(xì)胞外，建立H＋電化學(xué)梯度，K＋、Cl－等依賴于H＋電化學(xué)梯度大量進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，從而使氣孔張開。氣孔張開運(yùn)動(dòng)的相關(guān)機(jī)理如圖所示(注：圖中兩個(gè)細(xì)胞貼近側(cè)細(xì)胞壁較厚，伸縮性較小，外側(cè)較薄)。①據(jù)細(xì)胞吸水與失水的原理推測(cè)，藍(lán)光誘導(dǎo)氣孔張開的機(jī)理是________________________________________________________________________。②科研人員已培育出保衛(wèi)細(xì)胞中大量表達(dá)K＋通道蛋白的藍(lán)莓突變體，試圖提高氣孔開合的動(dòng)力，即光照增強(qiáng)時(shí)氣孔打開得更快，光照減弱時(shí)關(guān)閉得也更快。請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出探究增加K＋通道蛋白能否提高氣孔開合速率的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。解析：(1)葉綠素分布在葉綠體的類囊體薄膜上，主要吸收紅光和藍(lán)紫光。(2)綠膜覆蓋下藍(lán)莓葉片僅吸收少量綠光，大部分光被反射，綠膜覆蓋組可利用的光少于其他顏色薄膜覆蓋組，所以光合速率最低。綠膜覆蓋組葉綠素含量高，有利于增加光的吸收和利用。(3)不同處理組的呼吸速率不同，推測(cè)主要原因是不同顏色的薄膜覆蓋下的溫度不同，影響呼吸酶的活性，導(dǎo)致呼吸速率不同。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，對(duì)藍(lán)莓增產(chǎn)可提出的建議是在生產(chǎn)上可通過覆蓋藍(lán)色薄膜或者補(bǔ)充藍(lán)光增大藍(lán)莓的光合速率。(4)參見答案(略)。答案：(1)類囊體薄膜藍(lán)紫光和紅(2)藍(lán)莓葉片僅吸收少量綠光，大部分光被反射，綠膜覆蓋組可利用的光少于其他顏色薄膜覆蓋組，所以光合速率最低通過增加葉綠素含量增加對(duì)光的吸收量，從而提高光合速率(3)不同顏色的薄膜覆蓋下的溫度不同，影響呼吸酶的活性，導(dǎo)致呼吸速率不同在生產(chǎn)上可通過覆蓋藍(lán)色薄膜或者補(bǔ)充藍(lán)光增大藍(lán)莓的光合速率(4)①K＋、Cl－等大量進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，使保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)的滲透壓升高，細(xì)胞吸水使氣孔張開②將正常藍(lán)莓和藍(lán)莓突變體置于藍(lán)光下照射，檢測(cè)正常藍(lán)莓和藍(lán)莓突變體氣孔開合所需要時(shí)間隨光照強(qiáng)度的變化。5．城市小區(qū)綠化植物容易受到建筑物遮蔭的困擾。風(fēng)箱果是珍貴的灌木綠化樹種，為研究光照對(duì)其生活的影響，研究人員以1年生風(fēng)箱果幼苗為研究對(duì)象，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗60株，設(shè)置3種遮蔭處理：CK(全光)、輕度遮蔭L1(60%全光)和重度遮蔭L2(20%全光)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下表為遮蔭對(duì)風(fēng)箱果幼苗光響應(yīng)參數(shù)的影響，其中AQY反映了葉片利用弱光的能力，其值越大表明植物利用弱光能力越強(qiáng)。遮蔭對(duì)風(fēng)箱果幼苗光合——光響應(yīng)參數(shù)的影響參數(shù)光照處理CKL1L2表觀量子效率AQY/(μmol·m－2·s－1)0.0660.0460.037最大凈光合速率Pmax/(μmol·m－2·s－1)22.613.211.0呼吸速率Rd/(μmol·m－2·s－1)1.30.80.3光補(bǔ)償點(diǎn)LCP/(μmol·m－2·s－1)25.919.08.6光飽和點(diǎn)LSP/(μmol·m－2·s－1)1066.8676.8640.4(1)本實(shí)驗(yàn)的自變量是____________，每實(shí)驗(yàn)組的苗木應(yīng)為________株。(2)表中數(shù)據(jù)顯示風(fēng)箱果幼苗對(duì)遮蔭產(chǎn)生了一定的適應(yīng)性，請(qǐng)推測(cè)遮蔭條件下細(xì)胞呼吸速率降低的意義是___________________________________________________________________________________________________________________________________。遮蔭顯著降低了風(fēng)箱果的AQY，原因是_____________________________________________________________________________________________________________。(3)CK組與L2組相比，風(fēng)箱果幼苗最大光合速率的差值為________μmol·m－2·s－1。在光照強(qiáng)度大于1066.8μmol·m－2·s－1時(shí)，影響光合速率的外界因素主要是________________。(4)請(qǐng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐中風(fēng)箱果幼苗的栽植提出合理建議：________________________________________________________________________。解析：(1)實(shí)驗(yàn)為研究遮蔭對(duì)風(fēng)箱果幼苗光響應(yīng)參數(shù)的影響，故實(shí)驗(yàn)的自變量為遮蔭程度；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循無關(guān)變量一致原則，實(shí)驗(yàn)共有3組，故每實(shí)驗(yàn)組的苗木應(yīng)為20株。(2)據(jù)表格信息可知，遮蔭條件下細(xì)胞呼吸速率降低，該變化可通過減少碳(有機(jī)物)的消耗，將更多的碳用于生長(zhǎng)；遮蔭顯著降低了風(fēng)箱果的AQY(表觀量子效率)，因?yàn)锳QY反映了葉片利用弱光的能力，故AQY下降的原因可能是風(fēng)箱果幼苗對(duì)弱光的利用能力較差。(3)光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，據(jù)表格信息可知：CK組的最大光合速率＝22.6＋1.3＝23.9(μmol·m－2·s－1)，L2組的最大光合速率＝11.0＋0.3＝11.3(μmol·m－2·s－1)，兩者的差值為23.9－11.3＝12.6(μmol·m－2·s－1)；植物的光飽和點(diǎn)為1066.8μmol·m－2·s－1，故當(dāng)光照強(qiáng)度大于1066.8μmol·m－2·s－1時(shí)，光照強(qiáng)度不再是影響光合作用的外界因素，此時(shí)影響因素主要是溫度和CO2濃度。(4)據(jù)以上分析可知，在遮蔭條件下，風(fēng)箱果的光合速率降低，故在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)盡量將其栽植在陽(yáng)光充足的環(huán)境中。答案：(1)遮蔭程度20(2)通過減少碳(有機(jī)物)的消耗，將更多的碳用于生長(zhǎng)風(fēng)箱果幼苗對(duì)弱光的利用能力較差(3)12.6溫度和CO2濃度(4)盡量將其栽植在陽(yáng)光充足的環(huán)境中6．請(qǐng)回答下列與光合作用和細(xì)胞呼吸有關(guān)的實(shí)驗(yàn)問題：(1)實(shí)驗(yàn)一：科研人員從小鼠細(xì)胞中分離出線粒體，并將其放入測(cè)定儀內(nèi)的生理鹽水中保持活性，然后按圖示順序向生理鹽水中依次加入相應(yīng)物質(zhì)，其中X物質(zhì)不包括還原氫，從加入線粒體開始測(cè)定O2消耗速率，結(jié)果如圖1。請(qǐng)據(jù)圖分析：X物質(zhì)表示________，圖示4個(gè)區(qū)間(①～④)中，線粒體內(nèi)有水生成的區(qū)間是________，一定有CO2產(chǎn)生的區(qū)間是________。(2)實(shí)驗(yàn)二：通過通氣管向密閉容器中通入14CO2，密閉容器周圍有充足且適宜的光源，如圖2所示，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到0.5s時(shí)，發(fā)現(xiàn)14C出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時(shí)，發(fā)現(xiàn)14C還出現(xiàn)在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中，該實(shí)驗(yàn)是通過控制____________來探究CO2中碳原子轉(zhuǎn)移路徑的。在該實(shí)驗(yàn)中，如果發(fā)現(xiàn)0.5s時(shí)C(3)AMP-PCP能與細(xì)胞膜上ATP跨膜受體蛋白結(jié)合，科研人員用AMP-PCP溶液處理菜豆葉片，測(cè)定其凈光合速率，結(jié)果如圖3所示。由圖可知，隨著AMP-PCP濃度增大，葉片的凈光合速率________，推測(cè)原因是AMP-PCP限制了ATP運(yùn)輸