課時跟蹤檢測（十一） 光合作用與呼吸作用綜合增分練

PAGE第1頁共8頁檢測(二)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，測定CO2的吸收速率數(shù)據(jù)繪制的曲線圖。請回答下列有關(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，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，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：不斷縮短時間取樣，若依次測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時間過長，植物光合作用反而會減弱。原因是：一方面是淀粉積累會________光合作用，另一方面是有限的氮素營養(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______________。請根據(jù)本研究的結(jié)果，對解決“長時間增施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，定時取樣，并檢測出現(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?？栁牡认蛎荛]容器中通入14CO2，隨著反應(yīng)時間縮短，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時間過長，植物光合作用反而會減弱，可能的原因：一方面是淀粉積累會抑制光合作用，另一方面是有限的氮素營養(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)胞對糖的利用率。通過上述分析，要解決“長時間增施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?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，本組對比的是高溫(42℃，對應(yīng)丙組)與常溫(25℃，對應(yīng)甲組)，即a和d點(diǎn)對比或b和e點(diǎn)對比。(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；同時暗反應(yīng)速率短時間內(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，短時間內(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，測定葉片中NADP＋含量，與甲組進(jìn)行比較(答案合理即可)。4．(2021·山西大學(xué)附中調(diào)研)沙棘耐干旱、耐鹽堿，抗風(fēng)沙能力強(qiáng)，被廣泛用于水土保持。如圖甲表示在光照下沙棘葉肉細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一系列反應(yīng)?？蒲腥藛T利用“間隙光”(光照20s、黑暗20s交替進(jìn)行)處理沙棘葉肉細(xì)胞12h，并用靈敏傳感器記錄環(huán)境中O2和CO2的變化，經(jīng)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算得到的部分結(jié)果如圖乙所示。請回答下列問題：(1)圖甲中進(jìn)行②過程的場所為______________________，產(chǎn)生[H]的過程有________(填圖中數(shù)字)，消耗[H]的過程有________(填圖中數(shù)字)。(2)給葉肉細(xì)胞提供18O2，則在CO2、H2O、(CH2O)三種物質(zhì)中，最先含有18O的是________。(3)據(jù)圖乙可知，黑暗開始后CO2吸收速率保持短時間穩(wěn)定后再迅速下降，CO2吸收速率短時間保持穩(wěn)定的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。(4)B點(diǎn)光反應(yīng)速率________(填“大于”“等于”或“小于”)暗反應(yīng)速率；C點(diǎn)光合速率________(填“大于”“等于”或“小于”)細(xì)胞呼吸速率。與連續(xù)光照6h，再連續(xù)暗處理6h相比，“間隙光”處理12h的光合產(chǎn)物積累量________(填“較多”“相等”或“較少”)。解析：(1)結(jié)合題干信息分析圖甲，可確定圖甲表示的生理過程與光合作用和細(xì)胞呼吸有關(guān)，由此抓住“光能”，沿“箭頭”方向分析可知，圖中①過程表示光反應(yīng)，②過程表示暗反應(yīng)，③過程表示細(xì)胞呼吸過程，④過程表示ATP作為直接能源物質(zhì)用于各項(xiàng)生命活動的過程。暗反應(yīng)的場所是葉綠體基質(zhì)，圖中能產(chǎn)生[H]的過程有光反應(yīng)、細(xì)胞呼吸的第一階段和有氧呼吸的第二階段，即產(chǎn)生[H]的過程有①③；消耗[H]的過程有暗反應(yīng)、有氧呼吸的第三階段和無氧呼吸的第二階段，即②③。(2)給葉肉細(xì)胞提供18O2，有氧呼吸的第三階段[H]和18O2結(jié)合生成Heq\o\al(18,2)O，故最先含有18O的是H2O。(3)分析圖乙，觀察光照和黑暗交替變化的曲線特點(diǎn)，可以看出在光照開始后，O2釋放速率迅速增大后逐漸減小到一定值，CO2吸收速率逐漸增大，但當(dāng)CO2吸收速率達(dá)到一定值時不再增加，由此推斷光照開始后的短時間內(nèi)受暗反應(yīng)對[H]、ATP利用量的影響，光反應(yīng)產(chǎn)物[H]、ATP有所積累，從而抑制光反應(yīng)的進(jìn)行，使得O2釋放速率又隨即減??；在黑暗開始后還能維持一段時間的暗反應(yīng)，也正是因?yàn)楣夥磻?yīng)產(chǎn)物[H]、ATP還有一定的積累，所以黑暗開始后CO2吸收速率保持短時間穩(wěn)定，而后再迅速下降。(4)分析圖乙可知，B點(diǎn)O2釋放速率迅速增大，而CO2吸收速率還很小，說明B點(diǎn)光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率。圖中C點(diǎn)時O2釋放速率等于CO2吸收速率，但葉肉細(xì)胞同時進(jìn)行細(xì)胞呼吸，所以C點(diǎn)光合作用速率大于細(xì)胞呼吸速率。光照與黑暗交替的頻率越快，植物的光合作用效率越高，所以與連續(xù)光照6h，再連續(xù)暗處理6h相比，“間隙光”處理12h的光合產(chǎn)物積累量較多。答案：(1)葉綠體基質(zhì)①③②③(2)H2O(3)光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]，在黑暗開始后還能維持一段時間的暗反應(yīng)(4)大于大于較多5．甲同學(xué)將相同生理狀態(tài)的非洲茉莉葉片橫切成3種羽裂寬度(羽裂方式如圖1所示，寬度為d)，每種羽裂寬度的葉片等分為兩組，分別浸入等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.2%的NaHCO3溶液中，將葉片分散均勻不重疊，在適宜的光照強(qiáng)度下進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)，一定時間后測定其氧氣的釋放量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示(假設(shè)葉片羽裂不影響細(xì)胞的呼吸速率)。乙同學(xué)測定非洲茉莉在不同溫度和光照強(qiáng)度下光合作用強(qiáng)度變化趨勢，結(jié)果如圖3所示。請回答下列問題：(1)甲同學(xué)所做實(shí)驗(yàn)的自變量是____________________。非洲茉莉葉肉細(xì)胞內(nèi)氧氣被消耗的具體場所是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)該實(shí)驗(yàn)中所用的NaHCO3溶液的作用是________________________________。NaHCO3溶液濃度過高可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，其原因是________________________________________________________________________________________________________。(3)羽裂可以暴露橫切部位的葉肉細(xì)胞，根據(jù)圖2可知，羽裂寬度越小，光合速率越大，試分析其原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)分析圖3中的兩條曲線，溫度為25℃、光照強(qiáng)度小于2klx，采取______________的措施將有助于茉莉的生長，判斷依據(jù)是_______________________________________________________________________________________________________。解析：(1)分析圖2可知，該實(shí)驗(yàn)的自變量是光照時間和羽裂寬度。非洲茉莉葉肉細(xì)胞內(nèi)氧氣的消耗發(fā)生在有氧呼吸第三階段，其場所是線粒體內(nèi)膜。(2)該實(shí)驗(yàn)中NaHCO3能夠釋放CO2，供給植物進(jìn)行光合作用；NaHCO3溶液濃度過高會導(dǎo)致細(xì)胞失水過多，影響細(xì)胞代謝，甚至?xí)辜?xì)胞死亡，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。(3)根據(jù)題意可知，羽裂可以暴露橫切部位的葉肉細(xì)胞，因此葉片羽裂寬度越小，從切面暴露的葉肉細(xì)胞就越多，有利于葉肉細(xì)胞(葉綠體)直接吸收到更多的CO2(和更多的光能)，從而提高了光合速率。(4)根據(jù)圖3分析，光照強(qiáng)度小于2klx時，25℃下凈光合作用強(qiáng)度低于15℃下凈光合作用強(qiáng)度，所以溫度為答案：(1)羽裂寬度和光照時間線粒體內(nèi)膜(2)為植物細(xì)胞光合作用提供CO2NaHCO3溶液濃度過高會導(dǎo)致細(xì)胞失水過多，影響細(xì)胞代謝(3)葉片羽裂寬度越小，從切面暴露出來的葉肉細(xì)胞(葉綠體)就越多，有利于葉肉細(xì)胞(葉綠體)直接吸收到更多的CO2(和更多的光能)，從而提高了光合速率(4)適當(dāng)降低溫度光照強(qiáng)度小于2klx時，25℃下凈光合作用強(qiáng)度低于156．(2021·南寧模擬)圖甲是利用小球藻(一種單細(xì)胞綠藻)進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)的示意圖，圖乙是用圖甲中A組裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得的小球藻凈光合速率與光質(zhì)、CO2濃度的關(guān)系(不考慮光質(zhì)對呼吸作用的影響)。請回答下列問題：(1)與藍(lán)藻相比，小球藻在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是____________________________，兩者都是自養(yǎng)生物，因?yàn)樗鼈兌寄躝_________________________________。(2)圖甲中，B組實(shí)驗(yàn)時，向試管中通入eq\a\vs4\al(18O2)，則一段時間后，在小球藻呼吸產(chǎn)物中出現(xiàn)含eq\a\vs4\al(18O)的CO2，試解釋這種CO2產(chǎn)生的過程：_______________________________________。若在密閉且其他條件相同的情況下，測定圖甲中A、B兩組試管中氧氣的變化，初始氧氣濃度均為300mg/L,24h后，A組試管氧氣濃度為500mg/L，B組試管氧氣濃度為116mg/L，則A試管中，小球藻光合作用產(chǎn)生的氧氣速率為________mg/(L·h)。(3)依據(jù)圖乙曲線，當(dāng)小球藻處于黃光、CO2濃度為300μL/L時，細(xì)胞內(nèi)合成ATP的場所是______________________________________________；當(dāng)小球藻細(xì)胞由曲線中b點(diǎn)狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)移到a點(diǎn)狀態(tài)時，短時間內(nèi)葉綠體中的C5含量將會________。(4)據(jù)圖乙所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為提高溫室作物的產(chǎn)量，你的建議是__________________。解析：(1)藍(lán)藻屬于原核生物，小球藻屬于真核生物，與藍(lán)藻相比，小球藻在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是小球藻有核膜包被的細(xì)胞核；兩者都是自養(yǎng)生物，因?yàn)樗鼈兌寄苓M(jìn)行光合作用，將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。(2)圖甲中，B組實(shí)驗(yàn)小球藻只進(jìn)行呼吸作用，向試管中通入eq\a\vs4\al(18O2)，eq\a\vs4\al(18O2)經(jīng)小球藻的有氧呼吸第三階段消耗轉(zhuǎn)變?yōu)镠eq\o\al(18,2)O，后者參與線粒體內(nèi)有氧呼吸中丙酮酸分解過程，產(chǎn)生C18O2，所以一段時間后，在小球藻呼吸產(chǎn)物中出現(xiàn)含eq\a\vs4\al(18O)的CO2。根據(jù)題意可知，A試管24h后氧氣濃度增加量是500－300＝200(mg/L)，為凈光合作用量，B試管24h后氧氣濃度減少量是300－116＝184(mg/L)，為呼吸消耗量，因此，小球藻24h實(shí)際光合作用量為200＋184＝384(mg/L)，則A試管中，小球藻光合作用產(chǎn)生的氧氣速率為384÷24＝16[mg/(L·h)]。(3)依據(jù)圖乙曲線，當(dāng)小球藻處于黃光、CO2濃度為300μL/L時，小球藻同時進(jìn)行光合作用和呼吸作用，所以細(xì)胞內(nèi)合成ATP的場所是線粒體、葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；當(dāng)小球藻細(xì)胞由曲線中b點(diǎn)狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)移到a點(diǎn)狀態(tài)時，光質(zhì)由黃光變?yōu)榧t光，光合作用增強(qiáng)，短時間內(nèi)光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]的量增加，C3被還原的量增加，導(dǎo)致C3減少，同時C5含量增加。(4)分析圖乙曲線可知：不同的CO2濃度條件下，白光組最有利于植物凈光合速率的提高，而且在實(shí)驗(yàn)CO2濃度范圍內(nèi)，隨著CO2濃度的升高，三種光照條件下的凈光合速率均逐漸增大。因此，溫室種植作物時，可采用自然光照(白光)、適當(dāng)增加CO2濃度等措施，以提高溫室作物產(chǎn)量。答案：(1)小球藻有核膜包被的細(xì)胞核進(jìn)行光合作用，將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為有機(jī)物(2)eq\a\vs4\al(18O2)經(jīng)小球藻的有氧呼吸消耗轉(zhuǎn)變?yōu)镠eq\o\al(18,2)O，后者參與線粒體內(nèi)有氧呼吸中丙酮酸分解過程，產(chǎn)生C18O216(3)線粒體、葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)增加(4)采用自然光照(白光)、適當(dāng)增加CO2濃度7．請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定O2消耗速率，結(jié)果如圖1。請據(jù)圖分析：X物質(zhì)表示________，圖示4個區(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，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，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.