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專題12光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合1.細(xì)胞呼吸與光合作用過程圖解(1)物質(zhì)名稱:b:O2,c:ATP,d:ADP,e:NADPH([H]),f:C5,g:CO2,h:C3。(2)生理過程及場(chǎng)所序號(hào)①②③④⑤生理過程光反應(yīng)暗反應(yīng)有氧呼吸第一階段有氧呼吸第二階段有氧呼吸第三階段場(chǎng)所葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜2.光合作用與細(xì)胞呼吸物質(zhì)及能量轉(zhuǎn)化(1)光合作用和細(xì)胞呼吸中各種元素的去向C:CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)),\s\do5())有機(jī)物eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅰ),\s\do5())丙酮酸eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅱ),\s\do5())CO2H:H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)),\s\do5())[H]eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)),\s\do5())(CH2O)eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ),\s\do5())[H]eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅲ))H2OO:H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)),\s\do5())O2eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅲ),\s\do5())H2Oeq\o(→,\s\up7(有氧呼吸Ⅱ))CO2eq\o(→,\s\up7(光合作用),\s\do5())有機(jī)物(2)光合作用和細(xì)胞呼吸中ATP的來(lái)源及去路分析①光合作用中ATP的來(lái)源及去路來(lái)源:光反應(yīng)——類囊體薄膜上;去路:暗反應(yīng)——葉綠體基質(zhì)中。②細(xì)胞呼吸中ATP的來(lái)源和去路ATP合成:a、b、c都產(chǎn)生ATP,場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體;ATP分解為各項(xiàng)生命活動(dòng)供能。(3)光合作用和細(xì)胞呼吸中[H]的來(lái)源和去路分析項(xiàng)目光合作用細(xì)胞呼吸來(lái)源過程H2Oeq\o(→,\s\up7(光),\s\do5(色素))[H]+O2C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())丙酮酸+4[H];2丙酮酸+6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2+20[H]場(chǎng)所葉綠體的類囊體薄膜細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)去路過程C3eq\o(→,\s\up7([H]、ATP),\s\do5(酶))(CH2O)24[H]+6O2eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())12H2O場(chǎng)所葉綠體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜3.利用曲線和圖解分析真正光合速率和凈光合速率(1)A點(diǎn)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(只呼吸不光合,植物釋放CO2,吸收O2))(2)AB段eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(呼吸>光合,植物釋放CO2,吸收O2))(3)B點(diǎn)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(光合=呼吸,植物表觀上不與外界,發(fā)生氣體交換))(4)B點(diǎn)后eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(光合>呼吸,植物吸收CO2,釋放O2))解題技巧1.呼吸速率、凈光合速率、真正光合速率的判定(1)根據(jù)坐標(biāo)曲線判定:當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí),若CO2吸收值為負(fù)值,該值絕對(duì)值代表呼吸速率,該曲線代表凈光合速率,當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí),若CO2吸收值為0,該曲線代表真正光合速率。(2)根據(jù)關(guān)鍵詞判定檢測(cè)指標(biāo)呼吸速率凈光合速率真正(總)光合速率CO2釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量有機(jī)物消耗量(黑暗)積累量制造量、產(chǎn)生量2.曲線中補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的移動(dòng)規(guī)律CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的移動(dòng)方向:一般有左移、右移之分,其中CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)B是曲線與橫軸的交點(diǎn),CO2(或光)飽和點(diǎn)C則是最大光合速率對(duì)應(yīng)的CO2濃度(或光照強(qiáng)度),位于橫軸上。(1)呼吸速率增加,其他條件不變時(shí),CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)右移,反之左移。(2)呼吸速率基本不變,相關(guān)條件的改變使光合速率下降時(shí),CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)右移,反之左移。(3)陰生植物與陽(yáng)生植物相比,CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都應(yīng)向左移動(dòng)。一、單選題1.下圖表示某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖。其中A、B代表反應(yīng)過程,C、D、E代表細(xì)胞結(jié)構(gòu)。相關(guān)敘述正確的是()A.圖中①③④代表的物質(zhì)依次是O2、ADP+Pi、C5,D代表線粒體內(nèi)膜B.物質(zhì)①?gòu)漠a(chǎn)生到進(jìn)入同一細(xì)胞的結(jié)構(gòu)D參與反應(yīng),需穿過4層生物膜C.過程A中水的光解需要消耗能量,直接來(lái)自于結(jié)構(gòu)E上ATP的水解D.過程B中[H]和ATP中的能量轉(zhuǎn)移到糖中,然后進(jìn)入結(jié)構(gòu)D氧化分解【答案】B【分析】分析題圖:圖示表示某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖,其中A表示光反應(yīng),B表示暗反應(yīng),C表示細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),D表示線粒體。①表示氧氣,②表示NADP+,③表示ADP和Pi,④表示C5?!驹斀狻緼、結(jié)合分析可知,圖中①、③、④代表的物質(zhì)依次是O2、ADP和Pi、C5,D表示有氧呼吸第二、第三階段的場(chǎng)所,為線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜,A錯(cuò)誤;B、物質(zhì)①為氧氣,是水的光解產(chǎn)物,在類囊體薄膜上進(jìn)行,產(chǎn)生的O2參與同一細(xì)胞內(nèi)的D過程,即有氧呼吸第三階段,需穿過4層膜,葉綠體和線粒體各2層膜,B正確;C、過程A為光反應(yīng)階段,該階段產(chǎn)生能量而非消耗能量,C錯(cuò)誤;D、B表示暗反應(yīng),該過程[H]和ATP中的能量轉(zhuǎn)移到糖中,但糖不能直接在D線粒體中氧化分解,D錯(cuò)誤。故選B。2.某生物興趣小組欲研究密閉的溫室一晝夜內(nèi)O2濃度變化的情況,當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)間為6~18時(shí),在適宜的生長(zhǎng)條件下,預(yù)期一晝夜內(nèi)溫室中O2變化的曲線最可能是()A.a(chǎn) B.b C.c D.d【答案】D【分析】密閉容器內(nèi)或大棚內(nèi)的植物因夜間進(jìn)行呼吸作用,白天光合作用和呼吸作用都能夠進(jìn)行,而呼吸作用消耗氧氣,光合作用釋放氧氣,所以會(huì)在清晨的某個(gè)時(shí)刻出現(xiàn)氧氣濃度的最低點(diǎn),傍晚出現(xiàn)氧氣濃度的最高點(diǎn)。【詳解】由于當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)間為6~18時(shí),因此經(jīng)過一晚上的呼吸,溫室內(nèi)氧氣濃度的最低點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)在6點(diǎn)或稍后的時(shí)間,之后隨著光合作用釋放氧氣(光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度),溫室內(nèi)O2的濃度升高,應(yīng)該在16點(diǎn)或稍前時(shí)間達(dá)到氧氣濃度的最高點(diǎn),隨后只進(jìn)行呼吸植物吸收O2,O2的濃度再次降低,即圖中的d曲線,D正確。故選D。3.某小組在密閉玻璃溫室中進(jìn)行植物栽培實(shí)驗(yàn),他們對(duì)室內(nèi)氣體含量進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測(cè),并繪制了如圖1所示的曲線。與曲線bc段相符的是圖2中的()A.① B.② C.③ D.④【答案】D【分析】據(jù)圖分析:圖1中曲線下降時(shí),表示呼吸作用大于光合作用或只進(jìn)行呼吸作用,即圖中ab段和cd段;曲線上升時(shí),表示光合作用大于呼吸作用,對(duì)應(yīng)圖中bc段;但是圖中b點(diǎn)和c點(diǎn)時(shí)二氧化碳達(dá)到平衡點(diǎn),此時(shí)光合作用等于呼吸作用;圖2中,①細(xì)胞即進(jìn)行光合作用又進(jìn)行呼吸作用,呼吸作用大于光合作用;②細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用;③細(xì)胞即進(jìn)行光合作用,又進(jìn)行呼吸作用,光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等;④即進(jìn)行光合作用又進(jìn)行呼吸作用,光合作用大于呼吸作用?!驹斀狻繄D中bc段O2濃度不斷增加,說明此時(shí)植物光合作用大于呼吸作用,對(duì)于細(xì)胞來(lái)說,呼吸作用產(chǎn)生的CO2被葉綠體全部吸收,且需要從外界吸收CO2,符合圖④。故選D。4.如圖為某植物在盛夏某一晴天一晝夜內(nèi)CO2吸收量的變化示意圖。下列判斷錯(cuò)誤的是()A.植物在OB時(shí)間也能進(jìn)行呼吸作用和光合作用B.適當(dāng)增加環(huán)境中CO2濃度,C的值會(huì)提高C.CD段下降的主要原因是溫度升高,酶活性降低,光合作用強(qiáng)度下降D.植物從B點(diǎn)開始積累有機(jī)物,到F點(diǎn)時(shí)有機(jī)物積累最多【答案】C【分析】光合作用包括光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)階段需要CO2作為原料,進(jìn)行CO2的固定過程。凈光合速率可以用O2的釋放量、CO2的吸收量、有機(jī)物的積累量表示?!驹斀狻緼、在OB時(shí)間內(nèi)CO2吸收量逐漸增加,所以此時(shí)間段植物在進(jìn)行光合作用,而呼吸作用不管在黑暗條件還是光照條件,都可以進(jìn)行,A正確;B、適當(dāng)增加環(huán)境中CO2濃度可以提高暗反應(yīng)效率,增大有機(jī)物的積累量,B正確;C、CD段下降的主要原因是光照過強(qiáng),氣孔關(guān)閉,CO2吸收量下降,C錯(cuò)誤;D、B點(diǎn)凈光合速率為0,大于B點(diǎn)后凈光合量為正值,即有機(jī)物的量在增加,所以植物從B點(diǎn)開始積累有機(jī)物,到F點(diǎn)時(shí)有機(jī)物積累最多,D正確。故選C。5.(2022·全國(guó)乙卷·高考真題)某同學(xué)將一株生長(zhǎng)正常的小麥置于密閉容器中,在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)CO2含量初期逐漸降低,之后保持相對(duì)穩(wěn)定。關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,下列解釋合理的是()A.初期光合速率逐漸升高,之后光合速率等于呼吸速率B.初期光合速率和呼吸速率均降低,之后呼吸速率保持穩(wěn)定C.初期呼吸速率大于光合速率,之后呼吸速率等于光合速率D.初期光合速率大于呼吸速率,之后光合速率等于呼吸速率【答案】D【解析】【分析】光合作用會(huì)吸收密閉容器中的CO2,而呼吸作用會(huì)釋放CO2,在溫度和光照均適宜且恒定的情況下,兩者速率主要受容器中CO2和O2的變化影響?!驹斀狻緼、初期容器內(nèi)CO2含量較大,光合作用強(qiáng)于呼吸作用,植物吸收CO2釋放O2,使密閉容器內(nèi)的CO2含量下降,O2含量上升,A錯(cuò)誤;B、根據(jù)分析由于密閉容器中,在適宜且恒定的溫度和光照條件下,容器內(nèi)的CO2含量下降,所以說明植物光合速率大于呼吸速率,但由于CO2含量逐漸降低,從而使植物光合速率逐漸降低,直到光合作用與呼吸作用相等,容器中氣體趨于穩(wěn)定,B錯(cuò)誤;CD、初期光合速率大于呼吸速率,之后光合速率等于呼吸速率,C錯(cuò)誤,D正確。故選D。6.BTB是一種酸堿指示劑。BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍(lán)變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和呼吸作用,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍(lán)色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色,之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中。其中6支加入生長(zhǎng)狀況一致的等量水草,另一支不加水草,密閉所有試管。各試管的實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果見下表。試管編號(hào)1234567水草無(wú)有有有有有有距日光燈的距離(cm)20遮光*1008060402050min后試管中溶液的顏色淺綠色X淺黃色黃綠色淺綠色淺藍(lán)色藍(lán)色*遮光是指用黑紙將試管包裹起來(lái),并放在距日光燈100cm的地方。若不考慮其他生物因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.2~7號(hào)試管溶液的顏色取決于水草的光合作用和呼吸作用強(qiáng)度的相對(duì)強(qiáng)弱B.若1號(hào)試管溶液顏色由淺綠色變?yōu)樗{(lán)色,2~7號(hào)試管的結(jié)果仍然是可靠的C.由于2號(hào)試管只進(jìn)行呼吸作用,溶液中CO2濃度高于3號(hào)管,故X為黃色D.5號(hào)試管溶液顏色在實(shí)驗(yàn)前后不變,說明水草在此條件下凈光合速率為0【答案】B【分析】據(jù)表分析:植物進(jìn)行光合作用,消耗水中的二氧化碳,植物進(jìn)行呼吸作用,消耗水中的氧氣,產(chǎn)生二氧化碳;該實(shí)驗(yàn)的自變量有裝置距日光燈的距離(即光照強(qiáng)度)、有無(wú)水草、是否遮光,因變量是水體的CO2濃度變化。【詳解】A、植物呼吸作用的產(chǎn)物是二氧化碳,光合作用消耗二氧化碳,結(jié)合題意可知,BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度變化而變化,故2~7號(hào)試管溶液的顏色取決于水草的光合作用和呼吸作用強(qiáng)度的相對(duì)強(qiáng)弱,A正確;B、若1號(hào)試管的溶液是藍(lán)色,則說明環(huán)境能導(dǎo)致試管內(nèi)溶液CO2濃度下降,2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不可靠的,B錯(cuò)誤;C、2號(hào)試管為遮光條件,植物只進(jìn)行呼吸作用,產(chǎn)生二氧化碳,不消耗二氧化碳,其二氧化碳濃度高于3號(hào)試管,黃色應(yīng)該比3號(hào)管更深,故2號(hào)管的顏色應(yīng)為黃色,C正確;D、5號(hào)試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化,說明在此條件下水草光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度,即呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳=光合作用消耗的二氧化碳,水草在此條件下凈光合速率為0,D正確。故選B。7.將一片新鮮植物葉片放在特殊的裝置內(nèi)給予不同強(qiáng)度的光照,測(cè)到O2釋放情況如下表所示。下列有關(guān)下表數(shù)據(jù)的分析,錯(cuò)誤的是()光照強(qiáng)度(klx)02468101214O2(μL·cm2·min1)0.200.20.40.81.21.21.2A.該葉片呼吸作用吸收O2的速率為0.2μL·cm2·min1B.光照強(qiáng)度為2klx時(shí),上述條件下該植物可能不生長(zhǎng)C.光照強(qiáng)度為4klx時(shí),光合作用產(chǎn)生O2的速率為0.2μL·cm2·min1D.光照強(qiáng)度超過10klx時(shí),限制光合速率提高的因素主要是裝置內(nèi)CO2濃度【答案】C【分析】分析表格可知:光照強(qiáng)度為0時(shí),植物只進(jìn)行呼吸作用,表中0.2μL?cm2?min1可表示呼吸速率;光照強(qiáng)度為2klx時(shí),氧氣吸收量為0,說明達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn);光照超過10kLx后,氧氣的釋放量不再增加,說明達(dá)到光飽和點(diǎn)?!驹斀狻緼、從表格中可以看出,光照強(qiáng)度為0時(shí),植物只進(jìn)行呼吸作用,呼吸速率為0.2μL?cm2?min1,A正確;B、光照強(qiáng)度為2klx時(shí),氧氣吸收量為0,說明達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn),此時(shí)植物葉片的真正光合速率和呼吸速率相等,因此上述條件下該植物可能不生長(zhǎng),光照強(qiáng)度為大于2klx時(shí),需保證一定時(shí)長(zhǎng)的光照時(shí)間,植物才能正常生長(zhǎng),B正確;C、光照強(qiáng)度為4klx時(shí),光合作用產(chǎn)生O2的速率=測(cè)到的O2釋放速率+呼吸作用消耗的O2速率=0.2+0.2=0.4μL?cm2?min1,C錯(cuò)誤;D、由表格數(shù)據(jù)可以看出,不改變其他條件下,光照強(qiáng)度超過10kLx后,氧氣的釋放量不再增加,說明達(dá)到光飽和點(diǎn),此時(shí)限制光合速率提高的因素主要是二氧化碳濃度,D正確。故選C。8.將長(zhǎng)勢(shì)相同的番茄幼苗分成若干組,分別置于不同溫度下(其他條件相同且適宜),暗處理1h,再光照1h,測(cè)其干重變化,得到如圖所示的結(jié)果。下列說法正確的是()A.32℃時(shí)光合速率等于呼吸速率B.在光照強(qiáng)度適宜且恒定、一晝夜恒溫26℃條件下,至少需要光照6小時(shí),該番茄幼苗才能正常生長(zhǎng)C.在36℃時(shí),番茄幼苗停止進(jìn)行光合作用D.28℃和30℃時(shí)光合速率相等【答案】C【分析】分析題圖可知,圖示生物膜利用了光能,發(fā)生了水的光解和ATP的合成,因此該生物膜是葉綠體的類囊體薄膜,是光合作用光反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所。曲線圖中,暗處理1h后的干重變化代表了呼吸速率,光照1h后與暗處理后的干重變化代表了這1h的凈光合速率。【詳解】A、32℃時(shí),暗處理1h后的重量變化是4mg,說明呼吸速率是4mg/h,光照1h后與暗處理前的變化是0mg,說明此條件下光合速率是8mg/h,光合速率與呼吸速率的數(shù)量關(guān)系為光合速率是呼吸速率的2倍,A錯(cuò)誤;B、據(jù)圖中信息可知,26℃條件下,呼吸速率是1mg/h,光合速率是3+1+1=5mg/h,設(shè)在光照強(qiáng)度適宜且恒定、一晝夜恒溫26℃條件下,至少需要光照x小時(shí)以上,該番茄幼苗才能正常生長(zhǎng),則有5x1×24=0,可求出x=4.8h,B錯(cuò)誤;C、番茄幼苗開始停止進(jìn)行光合作用時(shí),植物只進(jìn)行呼吸作用,消耗有機(jī)物,此時(shí)光照1h后的重量變化是暗處理重量變化的二倍,由圖可知,此時(shí)溫度為36℃,C正確;D、根據(jù)曲線可知,28℃和30℃時(shí)光照后與暗處理前的重量變化相同,但是根據(jù)曲線可知28℃和30℃的呼吸作用不相同。因?yàn)椋偣夂纤俾?凈光合速率+呼吸速率,所以28℃和30℃時(shí)的光合速率不相等,D錯(cuò)誤。故選C。9.(2022·山東省鄆城第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè))如圖表示某植株在不同光強(qiáng)度下,單位時(shí)間內(nèi)釋放量和產(chǎn)生總量的相對(duì)變化。對(duì)植物生理過程分析正確的是(
)A.光強(qiáng)度為a時(shí),該植株內(nèi)有機(jī)物總量將減少B.光強(qiáng)度為b時(shí),該植株的光合作用強(qiáng)度是細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的兩倍C.光強(qiáng)度為c時(shí),葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等D.光強(qiáng)度為d時(shí),葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是細(xì)胞溶膠、線粒體、葉綠體【答案】A【解析】【分析】在光合作用作用過程中,吸收二氧化碳釋放氧氣;而呼吸作用過程中,吸收氧氣釋放二氧化碳。因此可通過氧氣的產(chǎn)生量或二氧化碳的釋放量來(lái)判斷光合作用和呼吸作用的強(qiáng)弱。圖中氧氣的產(chǎn)生總量可表示實(shí)際光合速率,a點(diǎn)時(shí)的二氧化碳釋放可表示呼吸速率?!驹斀狻緼、光照強(qiáng)度為a時(shí),只有CO2的釋放,并且氧氣的產(chǎn)生總量為0,說明此時(shí)只進(jìn)行呼吸作用,不進(jìn)行光合作用,所以該植株內(nèi)有機(jī)物總量將減少,A正確;B、光照強(qiáng)度為b時(shí),有CO2的釋放,說明呼吸作用大于光合作用,B錯(cuò)誤;C、光照強(qiáng)度為c時(shí),氧氣的產(chǎn)生總量等于a時(shí)的二氧化碳的釋放量,說明此時(shí)凈光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度,但總光合作用大于呼吸作用,C錯(cuò)誤;D、光照強(qiáng)度為d時(shí),葉肉細(xì)胞既進(jìn)行呼吸作用,又進(jìn)行光合作用,所以葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體和葉綠體,細(xì)胞溶膠不屬于細(xì)胞器,D錯(cuò)誤。故選A。10.將玉米的PEPC酶基因與PPDK酶基因?qū)胨竞?,在某一溫度下測(cè)得光照強(qiáng)度對(duì)轉(zhuǎn)雙基因水稻和原種水稻的光合速率影響如圖甲所示;在光照為1000μmol·m-2·s-1下測(cè)得溫度對(duì)光合速率影響如圖乙所示,請(qǐng)據(jù)圖分析,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.轉(zhuǎn)雙基因水稻更適合栽種在高溫度、強(qiáng)光照的環(huán)境中B.在溫度為25℃下重復(fù)圖甲相關(guān)實(shí)驗(yàn),原種水稻凈光合速率會(huì)降低C.轉(zhuǎn)雙基因可提高水稻對(duì)CO2的利用進(jìn)而增強(qiáng)光合速率D.PEPC酶基因與PPDK酶基因影響水稻的呼吸強(qiáng)度【答案】D【分析】1、分析甲圖:兩種水稻的起點(diǎn)相同,說明呼吸速率相同,其中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度1000μmol?m2?s1表示原種水稻在某溫度下的光飽和點(diǎn),1000μmol?m2?s1以前限制光合作用的因素是光照強(qiáng)度,以后主要是溫度和二氧化碳濃度。2、分析乙圖:表示不同溫度條件下,在光照為1000μmol?m2?s1下兩種水稻的凈光合速率,兩種水稻的相關(guān)酶最適溫度都為35℃。【詳解】A、分析圖甲中轉(zhuǎn)雙基因水稻更適合強(qiáng)光照環(huán)境中,圖乙中溫度相同時(shí),轉(zhuǎn)雙基因水稻光合速率強(qiáng),更適合栽種在高溫度(35℃),A正確;B、在光照為1000μmol·m-2·s-1下測(cè)得溫度對(duì)光合速率影響如圖乙,所以甲圖是在30℃時(shí)做的實(shí)驗(yàn),用溫度25℃重復(fù)圖1相關(guān)實(shí)驗(yàn),則原種水稻凈光合速率減小,B正確;C、甲圖中A點(diǎn)以前限制光合作用的因素是光照強(qiáng)度,以后主要是溫度和二氧化碳濃度,由此可推知轉(zhuǎn)雙基因水稻可提高對(duì)CO2的利用而增強(qiáng)光合速率,C正確;D、根據(jù)甲圖可知,兩種水稻的起點(diǎn)相同,說明呼吸速率相同,即PEPC酶基因與PPDK酶基因不會(huì)影響水稻的呼吸強(qiáng)度,D錯(cuò)誤。故選D。11.利用如圖所示裝置可探究某綠色植物的生理作用。假如該植物光合作用的產(chǎn)物和呼吸作用的底物均為葡萄糖,且不能進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸(忽略裝置內(nèi)其他微生物的干擾)。下列相關(guān)敘述,正確的是()A.若要驗(yàn)證該植物在光下釋放氧氣,應(yīng)將裝置二和三分別放在黑暗和光照條件下B.若要驗(yàn)證CO2是植物進(jìn)行光合作用的必需原料,應(yīng)選擇裝置一和裝置三C.光照條件下,裝置一、三中紅色液滴移動(dòng)的距離分別表示O2吸收量和O2生成量D.黑暗條件下,若裝置一、二中的紅色液滴均不移動(dòng),則該植物只進(jìn)行有氧呼吸【答案】B【分析】裝置一燒杯中盛放NaOH溶液的作用是吸收呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳,該裝置中液滴的移動(dòng)代表氧氣的變化,裝置二中的水不吸收二氧化碳,根據(jù)液滴移動(dòng)的情況來(lái)判斷呼吸作用類型;裝置三中由于二氧化碳緩沖液的存在,其中的二氧化碳濃度是穩(wěn)定的,其中液滴的移動(dòng)可表示光下凈光合速率的大小?!驹斀狻緼、若要驗(yàn)證該植物在光下釋放氧氣,應(yīng)將裝置三分別放在黑暗和光照條件下即可,A錯(cuò)誤;B、驗(yàn)證CO2是植物進(jìn)行光合作用的必需原料,自變量是有無(wú)二氧化碳,裝置甲中氫氧化鈉吸收掉了二氧化碳,裝置丙中的二氧化碳緩沖液可以為植物的光合作用提供二氧化碳,因此可以選擇甲和丙來(lái)驗(yàn)證CO2是植物進(jìn)行光合作用的必需原料,B正確;C、光照條件下,裝置一液滴移動(dòng)可表示光下氧氣的吸收量,即呼吸速率,裝置三中紅色液滴移動(dòng)的距離O2釋放量,C錯(cuò)誤;D、黑暗條件下,若裝置一、二中的紅色液滴均不移動(dòng),則該植物只進(jìn)行無(wú)氧呼吸,D錯(cuò)誤。故選B。12.油菜果實(shí)發(fā)育所需的有機(jī)物主要來(lái)源于果皮的光合作用,開花36天后果實(shí)逐漸變黃,如圖表示在適宜條件下油菜果實(shí)凈光合速率與呼吸速率的變化。據(jù)圖判斷下列說法錯(cuò)誤的是()A.24天時(shí)的果實(shí)實(shí)際光合速率等于12天時(shí)的B.果實(shí)呼吸速率隨開花后天數(shù)增加而逐漸減弱C.48天時(shí)果皮因光反應(yīng)減弱導(dǎo)致光合速率減小D.12天時(shí)比36天時(shí)的果實(shí)光飽和點(diǎn)高【答案】A【分析】據(jù)圖可知,油菜果實(shí)的呼吸速率逐漸降低,開花36天前凈光合速率不變,開花36天后凈光合速率降低?!驹斀狻緼、依據(jù)圖形數(shù)據(jù)分析,開花24天時(shí)的果實(shí)實(shí)際光合速率為6+2=8,開花12天時(shí)的實(shí)際光合速率為6+3=9,故開花24天時(shí)的果實(shí)實(shí)際光合速率低于開花12天時(shí)的,A錯(cuò)誤;B、從圖可得,隨著開花天數(shù)的增加,呼吸速率在減弱,B正確;C、開花36天后果實(shí)逐漸變黃,開花48天的時(shí)候,果皮顏色會(huì)更黃,光反應(yīng)減弱,光合速率減小,C正確;D、開花12天時(shí)光合速率較高,果實(shí)也未變黃,此時(shí)的光飽和點(diǎn)高于開花36天的時(shí)候,D正確。故選A。13.某研究性學(xué)習(xí)小組以豌豆為實(shí)驗(yàn)材料,研究不同條件下光合作用速率和呼吸作用速率,繪制了如A、B、C、D所示的四幅圖。除哪幅圖外,其余三幅圖中“a”點(diǎn)都可以表示光合作用速率與呼吸作用速率相等()A. B.C. D.【答案】A【分析】一般在曲線中光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí),光合作用吸收的二氧化碳和呼吸作用釋放的二氧化碳量相等,表示此時(shí)的光合速率等于呼吸速率?!驹斀狻緼、甲圖中a點(diǎn)的含義是二氧化碳的吸收量等于釋放量,表示凈光合作用速率等于呼吸作用速率,此時(shí)光合作用速率大于呼吸作用速率,A符合題意;B、乙圖中a點(diǎn)前二氧化碳濃度升高,說明光合作用小于呼吸作用,a點(diǎn)后二氧化碳的含量降低,說明光合作用速率大于呼吸作用速率,故a點(diǎn)含義是光合作用速率等于呼吸作用速率,B不符合題意;C、丙圖根據(jù)圖中的曲線的含義可知,a點(diǎn)代表光合作用速率等于呼吸作用速率,C不符合題意;D、丁圖中,a點(diǎn)二氧化碳的吸收量為0,說明此時(shí)的光合作用速率等于呼吸作用速率,D不符合題意。故選A。二、多選題14.圖一表示空氣中的CO2含量對(duì)某綠色植物凈光合作用的影響,圖二表示一天24小時(shí)蔬菜大棚內(nèi)CO2濃度隨時(shí)間的變化曲線(水平虛線為實(shí)驗(yàn)開始時(shí)大棚內(nèi)的CO2濃度),圖三是色素提取的實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是()A.圖一中M點(diǎn)及圖二中D點(diǎn)處,植物葉肉細(xì)胞中的光合速率與呼吸速率相等B.圖二中積累有機(jī)物最多的點(diǎn)是I點(diǎn)C.由圖二分析可知,經(jīng)過24小時(shí)大棚內(nèi)植物有機(jī)物的含量減少D.圖三中乙表示葉綠素a,甲的顏色為黃綠色【答案】D【分析】結(jié)合題意分析圖解:圖一中,自變量為二氧化碳的含量,縱軸為植物光合作用的二氧化碳的吸收量,該值表示凈光合速率,圖中N表示光合作用的飽和點(diǎn)。圖二表示一天內(nèi)的玻璃罩內(nèi)的二氧化碳量的變化,曲線上升段表示只進(jìn)行呼吸作用或呼吸作用大于光合作用,曲線下降段表示光合作用大于呼吸作用。而圖中D、H兩點(diǎn)為二氧化碳的平衡點(diǎn),表明此時(shí)植株光合速率等于呼吸速率?!驹斀狻緼、植株光合作用和呼吸作用強(qiáng)度相等的點(diǎn)在圖一中就是由釋放二氧化碳到吸收二氧化碳的轉(zhuǎn)折點(diǎn),既M點(diǎn);在圖二就是二氧化碳濃度由增加(減少)到減少(增加)的轉(zhuǎn)折點(diǎn),即D和H點(diǎn),由于植株的根部細(xì)胞等不進(jìn)行光合作用,此時(shí)植物葉肉細(xì)胞中的光合速率大于呼吸速率,A錯(cuò)誤;B、圖二中積累有機(jī)物最多的點(diǎn)是大棚中二氧化碳濃度最低的點(diǎn),即H點(diǎn),B錯(cuò)誤;C、圖二中比較A點(diǎn)和I點(diǎn),可以看出經(jīng)過24小時(shí)后,大棚內(nèi)二氧化碳含量降低,說明光合作用合成的有機(jī)物多于細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物,因此大棚內(nèi)植物有機(jī)物的含量會(huì)增加,C錯(cuò)誤;D、由于四種色素的溶解度不同,胡蘿卜素的溶解度最大,葉綠素b的溶解度最小,因此甲乙丙丁分別是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素和胡蘿卜素,甲葉綠素b為黃綠色,D正確。故選D。15.將一片新鮮植物葉片放在特殊的裝置內(nèi)給予不同強(qiáng)度的光照,測(cè)到O2的釋放情況如下表所示。下列有關(guān)下表數(shù)據(jù)的分析,正確的是()光照強(qiáng)度(klx)02468101214O2(μL·cm2·min1)0.200.20.40.81.21.21.2A.該葉片呼吸作用吸收O2的速率為0.2μL·cm2·min1B.光照強(qiáng)度為2klx時(shí),上述條件下該植物可能不生長(zhǎng)C.光照強(qiáng)度為4klx時(shí),光合作用產(chǎn)生O2的速率為0.2μL·cm2·min1D.光照強(qiáng)度超過10klx時(shí),限制光合速率提高的因素主要是裝置內(nèi)CO2濃度【答案】ABD【分析】分析表格可知:光照強(qiáng)度為0時(shí),植物只進(jìn)行呼吸作用,表中0.2μL?cm2?min1可表示呼吸速率;光照強(qiáng)度為2klx時(shí),氧氣吸收量為0,說明達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn);光照超過10kLx后,氧氣的釋放量不再增加,說明達(dá)到光飽和點(diǎn)。【詳解】A、從表格中可以看出,光照強(qiáng)度為0時(shí),植物只進(jìn)行呼吸作用,呼吸速率為0.2μL?cm2?min1,A正確;B、光照強(qiáng)度為2klx時(shí),氧氣吸收量為0,說明達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn),此時(shí)植物葉片的真正光合速率和呼吸速率相等,因此上述條件下該植物可能不生長(zhǎng),光照強(qiáng)度為大于2klx時(shí),需保證一定時(shí)長(zhǎng)的光照時(shí)間,植物才能正常生長(zhǎng),B正確;C、光照強(qiáng)度為4klx時(shí),光合作用產(chǎn)生O2的速率=測(cè)到的O2釋放速率+呼吸作用消耗的O2速率=0.2+0.2=0.4μL?cm2?min1,C錯(cuò)誤;D、由表格數(shù)據(jù)可以看出,不改變其他條件下,光照強(qiáng)度超過10kLx后,氧氣的釋放量不再增加,說明達(dá)到光飽和點(diǎn),此時(shí)限制光合速率提高的因素主要是二氧化碳濃度,D正確。故選ABD。16.(2022·湖南·高考真題)在夏季晴朗無(wú)云的白天,10時(shí)左右某植物光合作用強(qiáng)度達(dá)到峰值,12時(shí)左右光合作用強(qiáng)度明顯減弱。光合作用強(qiáng)度減弱的原因可能是()A.葉片蒸騰作用強(qiáng),失水過多使氣孔部分關(guān)閉,進(jìn)入體內(nèi)的CO2量減少B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影響,呼吸釋放的CO2量大于光合固定的CO2量C.葉綠體內(nèi)膜上的部分光合色素被光破壞,吸收和傳遞光能的效率降低D.光反應(yīng)產(chǎn)物積累,產(chǎn)生反饋抑制,葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降【答案】AD【解析】【分析】影響光合作用的因素:1、光照強(qiáng)度:光照會(huì)影響光反應(yīng),從而影響光合作用,因此,當(dāng)光照強(qiáng)度低于光飽和點(diǎn)時(shí),光合速率隨光照強(qiáng)度的增加而增加,但達(dá)到光飽和點(diǎn)后,光合作用不再隨光照強(qiáng)度增加而增加;2、CO2濃度:CO2是光合作用暗反應(yīng)的原料,當(dāng)CO2濃度增加至1%時(shí),光合速率會(huì)隨CO2濃度的增高而增高;3、溫度:溫度對(duì)光合作用的影響主要是影響酶的活性,或午休現(xiàn)象;4、礦質(zhì)元素:在一定范圍內(nèi),增大必須礦質(zhì)元素的供應(yīng),以提高光合作用速率;5、水分:水是光合作用的原料,缺水既可直接影響光合作用,植物缺水時(shí)又會(huì)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉,影響CO2的吸收,使光合作用減弱?!驹斀狻緼、夏季中午葉片蒸騰作用強(qiáng),失水過多使氣孔部分關(guān)閉,進(jìn)入體內(nèi)的CO2量減少,暗反應(yīng)減慢,光合作用強(qiáng)度明顯減弱,A正確;B、夏季中午氣溫過高,導(dǎo)致光合酶活性降低,呼吸酶不受影響(呼吸酶最適溫度高于光合酶),光合作用強(qiáng)度減弱,但此時(shí)光合作用強(qiáng)度仍然大于呼吸作用強(qiáng)度,即呼吸釋放的CO2量小于光合固定的CO2量,B錯(cuò)誤;C、光合色素分布在葉綠體的類囊體薄膜而非葉綠體內(nèi)膜上,C錯(cuò)誤;D、夏季中午葉片蒸騰作用強(qiáng),失水過多使氣孔部分關(guān)閉,進(jìn)入體內(nèi)的CO2量減少,暗反應(yīng)減慢,導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)物積累,產(chǎn)生反饋抑制,使葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降,光合作用強(qiáng)度明顯減弱,D正確。故選AD。三、綜合題17.下列是有關(guān)植物光合作用和呼吸作用的圖像。圖甲是在適宜環(huán)境中大豆光合作用部分過程圖解,圖乙是某研究小組以水稻葉肉細(xì)胞為材料進(jìn)行研究得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,圖丙所示為該水稻植株光合速率和光照強(qiáng)度的關(guān)系。請(qǐng)回答相關(guān)問題:(1)圖甲所示過程中物質(zhì)C的移動(dòng)方向是_______________________。(2)光反應(yīng)是否受圖甲所示過程影響?為什么?_______________________________。(3)由圖丙可知本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是________________________。(4)若水稻葉肉細(xì)胞處于圖乙狀態(tài)時(shí),是否一定對(duì)應(yīng)于圖丙中的B點(diǎn)(不包括B)以后?為什么?_____________。(5)丙中限制C點(diǎn)光合速率的主要環(huán)境因素是_______________________。(至少寫兩點(diǎn))(6)請(qǐng)寫出光合作用的反應(yīng)式(產(chǎn)物不特指葡萄糖)_____________________。【答案】從葉綠體類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)是光反應(yīng)需要圖甲所示暗反應(yīng)提供原料NADP+、ADP、Pi在一定范圍內(nèi),隨著光照強(qiáng)度增加,植物光合作用速率逐漸增大,超過一定范圍,植物的光合速率不再增加否,因?yàn)閷?duì)于植物來(lái)說,主要是葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用,但是所有細(xì)胞都可以呼吸作用,所以當(dāng)葉肉細(xì)胞光合速率大于呼吸速率時(shí)不一定該植物的光合速率大于呼吸速率二氧化碳濃度和溫度【分析】分析題圖可知,甲圖中A是C5,B是C3,C是[H];乙圖中a表示基粒,b表示葉綠體基質(zhì),c表示線粒體基質(zhì);丙圖中A點(diǎn)只有呼吸作用,B點(diǎn)為光補(bǔ)償點(diǎn),C點(diǎn)為為光飽和點(diǎn)。【詳解】(1)圖甲表示暗反應(yīng),場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)。A表示C5,B是C3,C是[H],[H]由光反應(yīng)產(chǎn)生,參與暗反應(yīng),因此其移動(dòng)方向?yàn)閺娜~綠體類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)。(2)根據(jù)分析可知,圖甲為暗反應(yīng)。光反應(yīng)合成NADPH、ATP,需要圖甲所示暗反應(yīng)提供原料NADP+、ADP、Pi,因此光反應(yīng)受圖甲過程的影響。(3)圖丙的自變量是光照強(qiáng)度,因變量是光合速率,故本實(shí)驗(yàn)的目的是研究光照強(qiáng)度對(duì)光合速率的影響,分析曲線可知,在C點(diǎn)對(duì)應(yīng)光照強(qiáng)度之前,隨光照強(qiáng)度增大光合作用速率增大;超過C點(diǎn)的光照強(qiáng)度,光合作用速率不再變化,即在一定范圍內(nèi),隨著光照強(qiáng)度增加,植物光合作用速率逐漸增大,超過一定范圍,植物的光合速率不再增加。(4)圖乙表示細(xì)胞的光合作用速率大于呼吸速率,圖丙所示為該水稻植株光合速率和光照強(qiáng)度的關(guān)系,在B點(diǎn)以后,水稻植物的光合作用速率大于植株所有細(xì)胞的呼吸速率。當(dāng)水稻葉肉細(xì)胞處于圖乙狀態(tài)時(shí),葉肉細(xì)胞的光合速率大于呼吸速率,但不一定該植株的光合作用速率大于所有的細(xì)胞的呼吸速率,因此不一定對(duì)應(yīng)圖丙中的B點(diǎn)。(5)圖丙中C點(diǎn)時(shí),光合速率達(dá)到最大說明光照強(qiáng)度不再是限制光合速率的主要因素,此時(shí)限制光合速率的主要環(huán)境因素是二氧化碳濃度和溫度。(6)光合作用的反應(yīng)式:CO2+H2O(CH2O)+O2?!军c(diǎn)睛】本題主要考查學(xué)生理解光合作用過程中物質(zhì)變化和能量變化、光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的關(guān)系,光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響,通過圖表考查學(xué)生分析模式圖、曲線圖獲取有效信息的能力,并能利用有效信息進(jìn)行推理、解答。18.某研究所對(duì)水稻進(jìn)行了光合作用的一系列測(cè)定實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下:(1)在18點(diǎn)時(shí)水稻葉肉細(xì)胞中合成ATP的場(chǎng)所有_____________。(2)綜合圖1、圖2,11~13點(diǎn)時(shí)水稻凈光合速率發(fā)生變化,主要原因是_________________,此對(duì)應(yīng)時(shí)段,植物體內(nèi)有機(jī)物總量的變化情況是________(填“增加”“不變”或“減少”),此時(shí)葉綠體中C3的含量變化趨勢(shì)是________________。(3)圖3可知,胞間CO2濃度在6~7點(diǎn)時(shí)迅速下降,主要原因是________________________。(4)栽種水稻要求“正其行,通其風(fēng)”,原理是__________________________?!敬鸢浮考?xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體氣孔導(dǎo)度降低增加減少光照強(qiáng)度增大,光合速率逐漸增大,光合作用消耗的二氧化碳增多補(bǔ)充二氧化碳,以維持水稻的光合作用【分析】一、光合作用的概念:指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物,并且釋放出氧氣的過程。二、光合作用過程1、光反應(yīng)階段:場(chǎng)所:類囊體薄膜。過程:水的光解、光合磷酸化。2、暗反應(yīng)階段:場(chǎng)所:葉綠體基質(zhì)。過程:二氧化碳的固定、三碳化合物的還原。三、影響光合作用的因素外因:溫度、光照、二氧化碳濃度等。內(nèi)因:色素的含量等?!驹斀狻浚?)由圖1可知,18點(diǎn)時(shí)水稻凈光合速率為0,此時(shí)光合速率等于呼吸速率,水稻葉肉細(xì)胞可通過光合作用和呼吸作用產(chǎn)生ATP,所以此時(shí)水稻葉肉細(xì)胞中合成ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體。(2)圖2可知,11~13點(diǎn)時(shí)水稻葉肉細(xì)胞氣孔導(dǎo)度下降,使二氧化碳吸收速率降低,導(dǎo)致凈光合速率下降;由圖1可知,11~13點(diǎn)時(shí)水稻的凈光合速率為正值,此時(shí)光合速率大于呼吸速率,植物體內(nèi)有機(jī)物總量會(huì)增加;因?yàn)?1~13點(diǎn)時(shí),氣孔導(dǎo)度降低,導(dǎo)致二氧化碳吸收減少,暗反應(yīng)過程中二氧化碳的固定受到抑制,C3的還原不變,所以C3的生成速率降低,消耗速率不變,則C3的含量會(huì)減少。(3)每天6~7點(diǎn)時(shí),隨著光照強(qiáng)度增大,光合速率逐漸增大,光合作用消耗的二氧化碳增多,所以胞間CO2濃度在6~7點(diǎn)時(shí)迅速下降。(4)光合作用需要二氧化碳,經(jīng)常通風(fēng)可以補(bǔ)充二氧化碳,以維持水稻的光合作用?!军c(diǎn)睛】本題考查的是光合作用的相關(guān)知識(shí),需要考生熟練掌握光合作用的原理以及影響光合作用的因素,培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)過的知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)中問題的能力。19.將一植物放在密閉的玻璃罩內(nèi),置于室外進(jìn)行培養(yǎng)。用CO2濃度測(cè)定儀測(cè)得該玻璃罩內(nèi)CO2濃度一天24h內(nèi)的變化情況,繪制成如圖的曲線,據(jù)圖回答下列問題:(1)綠色植物的葉肉細(xì)胞中,參與光合作用的色素有葉綠素和_________兩大類,分布在_________上。葉綠素主要吸收_________光。(2)圖中D點(diǎn)時(shí),植物光合作用速率_________(填“大于”“等于”或“小于”)細(xì)胞呼吸速率。FG段CO2濃度下降較慢,是因?yàn)開______________。此時(shí),葉肉細(xì)胞中三碳化合物的含量_________。(3)在圖中_________(填字母)點(diǎn)時(shí),植物體內(nèi)有機(jī)物和A點(diǎn)相同。一天中,植株是否生長(zhǎng)_________(填“是”或“否”),原因是____________________?!敬鸢浮款惡}卜素類囊體薄膜紅光和藍(lán)紫光等于中午溫度較高,為減少水分的散失,部分氣孔關(guān)閉,從而使葉肉細(xì)胞中CO2較少,光合作用速率下降下降F是一天內(nèi)玻璃罩內(nèi)CO2濃度下降,說明植物光合作用大于細(xì)胞呼吸,存在有機(jī)物的積累【分析】據(jù)圖分析:在不同的光照強(qiáng)度下,密閉空間內(nèi)通過測(cè)定二氧化碳含量變化來(lái)表示光合作用和呼吸作用的大小。AD段二氧化碳濃度升高,說明呼吸強(qiáng)度大于光合強(qiáng)度,DH二氧化碳濃度下降,呼吸強(qiáng)度小于光合強(qiáng)度,其中D、H兩點(diǎn)光合強(qiáng)度等于呼吸強(qiáng)度。【詳解】(1)綠色植物的葉肉細(xì)胞中含有光合色素可以進(jìn)行光合作用,參與光合作用的色素有葉綠素和類胡蘿卜素兩大類,其中葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b,類胡蘿卜素包括葉黃素和胡蘿卜素;分布在類囊體薄膜上。葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光,類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。(2)據(jù)圖分析可知,D點(diǎn)之前玻璃罩內(nèi)CO2濃度在增加,說明呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度;D點(diǎn)之后玻璃罩內(nèi)CO2濃度在減少,說明呼吸作用強(qiáng)度小于光合作用強(qiáng)度,故D點(diǎn)時(shí)植物的光合速率=呼吸速率。FG段為10點(diǎn)—14點(diǎn),此時(shí)間段存在光合午休現(xiàn)象。由于氣溫高,植物體大部分氣孔關(guān)閉,葉片對(duì)CO2的吸收減少,從而減弱了光合作用的暗反應(yīng)階段。此時(shí)CO2減少,則CO2的固定過程減弱,生成的三碳化合物減少,含量下降。(3)由圖可知,從A點(diǎn)到D點(diǎn)植物消耗的有機(jī)物量與D點(diǎn)到F點(diǎn)植物積累的有機(jī)物量相等,故圖中F點(diǎn)時(shí),植物體內(nèi)有機(jī)物和A點(diǎn)相同。圖中的I點(diǎn)二氧化碳濃度低于A點(diǎn),玻璃罩內(nèi)CO2濃度下降,說明植物光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度,使得有機(jī)物得到積累,所以一天中植物能夠生長(zhǎng)。【點(diǎn)睛】回答此題的關(guān)鍵是要分析題圖、獲取有效信息;本題考查細(xì)胞呼吸、光合作用的相關(guān)知識(shí),意在考查考生能理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn),把握知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系的能力。20.圖甲為探究光合作用的裝置圖,圖乙為不同CO2濃度下溫度對(duì)光合速率和呼吸速率的影響示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題。(1)若用圖甲所示裝置來(lái)探究CO2是否為光合作用的原料,則還應(yīng)該再增加一個(gè)裝置,做法是______________________________________。
(2)若用圖甲所示裝置來(lái)探究元素X是否為植物的必需礦質(zhì)元素,則還應(yīng)該再增加一個(gè)裝置,做法是___________________________________。
(3)若將圖甲所示裝置中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaHCO3溶液換成等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaOH溶液,則在開始的短暫時(shí)間內(nèi),植物的葉綠體中C3相對(duì)含量的變化情況是_____________________(填“增加”“減少”或“不變”),C5相對(duì)含量的變化情況是____________(填“增加”“減少”或“不變”)。
(4)圖乙中,在大氣CO2濃度下,若環(huán)境溫度保持在35℃,每日光照12小時(shí),兩晝夜后測(cè)定,植物體干重將____(填“增加”“減少”或“不變”)?!敬鸢浮繉①|(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaHCO3溶液換成等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaOH溶液,其他條件同圖甲所示裝置將水槽中的完全培養(yǎng)液替換成等量的只缺少元素X的完全培養(yǎng)液,其他條件同圖甲所示裝置減少增加減少【分析】影響光合作用的環(huán)境因素。1.溫度對(duì)光合作用的影響:在最適溫度下酶的活性最強(qiáng),光合作用強(qiáng)度最大,當(dāng)溫度低于最適溫度,光合作用強(qiáng)度隨溫度的增加而加強(qiáng),當(dāng)溫度高于最適溫度,光合作用強(qiáng)度隨溫度的增加而減弱。2.二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響:在一定范圍內(nèi),光合作用強(qiáng)度隨二氧化碳濃度的增加而增強(qiáng)。當(dāng)二氧化碳濃度增加到一定的值,光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)。3.光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響:在一定范圍內(nèi),光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)。當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定的值,光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)?!驹斀狻浚?)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循單一變量原則;若用圖甲所示裝置來(lái)探究CO2是否為光合作用的原料,根據(jù)題意,自變量為是否含CO2,則應(yīng)該將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaHCO3溶液換成等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaOH溶液,其他條件同圖甲所示裝置。(2)若用圖甲所示裝置來(lái)探究元素X是否為植物的必需礦質(zhì)元素,則自變量為是否提供X元素,所以應(yīng)該將水槽中的完全培養(yǎng)替換成等量的只缺少元素X的完全培養(yǎng)液,其他條件同圖甲所示裝置。(3)若將圖甲所示裝置中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaHCO3溶液換成等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaOH溶液,由于NaOH溶液能吸收CO2,則在開始的短暫時(shí)間內(nèi),由于沒有CO2供應(yīng),則暗反應(yīng)消耗C5或生成的C3量減少,因此,植物的葉綠體中C3相對(duì)含量下降,C5相對(duì)含量上升。(4)分析圖乙可知,環(huán)境溫度在35℃時(shí),植物的呼吸速率等于真正光合速率;若環(huán)境溫度保持在35℃,每日光照12小時(shí)的時(shí)段內(nèi),植物有機(jī)物積累量為0,但夜間的12小時(shí)只有細(xì)胞呼吸對(duì)有機(jī)物的消耗,沒有光合作用合成有機(jī)物,因此兩晝夜后測(cè)定,植物體干重將減少?!军c(diǎn)睛】熟知光合作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化是解答本題的關(guān)鍵,能正確分析圖示的信息是解答本題的前提,掌握影響光合作用的影響因素的影響機(jī)理是解答本題的另一關(guān)鍵,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是本題考查的重要能力之一。21.西洋參為我國(guó)北方種植的名貴中藥材,喜散射光和漫射光。為了探究生長(zhǎng)條件對(duì)西洋參光合作用的影響,研究小組將西洋參的盆栽苗均分成甲、乙兩組,甲組自然光照,乙組給予一定程度的遮光。培養(yǎng)一段時(shí)間后,測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。請(qǐng)回答下列問題:(1)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)組是____________,13點(diǎn)比9點(diǎn)光照強(qiáng)度大,但兩組實(shí)驗(yàn)中13點(diǎn)的凈光合速率都低于9點(diǎn),主要原因是_________________。(2)11點(diǎn)時(shí),乙組凈光合速率高于甲組,主要原因是__________________。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)乙組光合積累量小于甲組,研究小組據(jù)此得出結(jié)論:西洋參不適合弱光條件下生長(zhǎng),請(qǐng)指出該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的缺陷:_________。(4)用含18O的水澆灌植物,一段時(shí)間后,在其周圍空氣中存在含18O的物質(zhì)有_____(5)葉綠素b/a比值可作為植物利用弱光能力的判斷指標(biāo),研究人員發(fā)現(xiàn)遮光處理提高了西洋參葉綠素b/a比值??梢酝ㄟ^色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該結(jié)論,你的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是:_________________?!敬鸢浮恳医M(溫度升高)與光合速率相比呼吸作用速率增加的更快乙組遮陰,蒸騰作用減弱,光合午休現(xiàn)象不明顯(CO2吸收量大)未設(shè)置其他遮光度的實(shí)驗(yàn)組,不足以說明問題H218O、18O2
C18O2遮光組濾紙條上黃綠色的色素帶寬度與藍(lán)綠色的色素帶寬度的比值大于非遮光組【分析】影響光合作用的環(huán)境因素包括溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度、水和礦質(zhì)元素等。溫度通過影響酶活性而影響光合作用速率;二氧化碳是光合作用的原料,二氧化碳通過影響暗反應(yīng)進(jìn)而影響光合作用;光照強(qiáng)度通過影響光反應(yīng)而影響光合作用。【詳解】(1)由題意知,甲組是自然光照,為對(duì)照組,乙組給予一定的遮光,為實(shí)驗(yàn)組;由題意知,13點(diǎn)比9點(diǎn)光照強(qiáng)度大,說明光照不是限制因素,甲組已經(jīng)解除光合午休現(xiàn)象,二氧化碳不是限制因素,又因?yàn)?3點(diǎn)時(shí)溫度高于9點(diǎn),凈光合速率=實(shí)際光合速率呼吸速率,凈光合速率降低的原因可能是溫度升高,呼吸速率增大的幅度大于光合速率增大的幅度,導(dǎo)致二者之差減小。(2)11點(diǎn)時(shí),甲組未遮光,存在光合午休現(xiàn)象,CO2吸收量減少使得光合速率降低,而乙組遮光處理,蒸騰作用減弱,光合午休現(xiàn)象不明顯,因此乙組凈光合速率高于甲組。(3)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是西洋參不適合弱光條件下生長(zhǎng),但是題目給出的信息是喜散射光和漫射光,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與信息矛盾,可能的原因是實(shí)驗(yàn)組遮光的比例過大造成,因此還應(yīng)增設(shè)不同遮光程度的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(4)用含18O的水澆灌植物,一段時(shí)間后,在其周圍空氣中存在含18O的物質(zhì)有:H218O可以通過蒸騰作用到大氣中,H218O參與光反應(yīng)有18O2的生成,H218O參與有氧呼吸第二階段,產(chǎn)生C18O2。有氧呼吸第三階段18O2和[H]反應(yīng)生成H218O,綜上含18O的物質(zhì)有H218O、18O2、C18O2。(5)綠葉中色素提取和分離實(shí)驗(yàn)中,葉綠素a呈現(xiàn)藍(lán)綠色,葉綠素b呈現(xiàn)黃綠色,如果遮光處理提高了西洋參葉綠素b/a比值,則色素分離實(shí)驗(yàn)中遮光組濾紙條上黃綠色色素帶與藍(lán)綠色色素帶的比值大于未遮光組。【點(diǎn)睛】本題考查探究不同光照條件對(duì)西洋參光合作用的影響的實(shí)驗(yàn)分析,難度較大??疾閷W(xué)生的識(shí)記、識(shí)圖和理解與實(shí)驗(yàn)探究分析能力,要求較高。解答關(guān)鍵是記住和理解光合作用過程和影響因素分析、準(zhǔn)確識(shí)圖結(jié)合知識(shí)要點(diǎn)正確回答。22.人圖1表示一個(gè)綠色植物的葉肉細(xì)胞中光合作用與呼吸作用的模式圖,a~e表示相關(guān)物質(zhì),請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題:(1)光合作用的暗反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所是____________________。(2)圖中的a、b、e分別代表的物質(zhì)是____________、____________、____________。(3)在二氧化碳充足的條件下,某植物光合速率與光照強(qiáng)度、溫度的關(guān)系如圖2,(圖中數(shù)據(jù)均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得,檢測(cè)時(shí)間是1小時(shí)):①由圖可知,影響A點(diǎn)和B點(diǎn)光合速率的因素是_____________________________________。在15℃、1klx光照條件下,該植物5小時(shí)光合作用共固定CO2____________mL。A、B兩點(diǎn)的實(shí)際光合作用強(qiáng)度大小關(guān)系是:A____________B。②在溫度為15℃時(shí),光照強(qiáng)度大于______klx后,該植物光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加而增加。當(dāng)溫度為25℃時(shí),若光照強(qiáng)度由2klx瞬時(shí)上升到4klx,此刻該植物葉綠體內(nèi)C3的含量將______,光照度為4klx,限制該植株光合速率的主要因素是__________________?!敬鸢浮咳~綠體基質(zhì)O2ATP丙酮酸溫度和光照強(qiáng)度112小于3降低(或減少)溫度【分析】圖1中,上面是葉綠體下面是線粒體,葉綠體進(jìn)行的是光合作用,a代表O2,b代表ATP,c代表C3,d代表C5,葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解產(chǎn)生丙酮酸(e),進(jìn)入線粒體完成有氧呼吸的二、三階段。圖2中,曲線代表在15℃和25℃條件下,凈光合速率(用CO2的吸收量表示)隨光照強(qiáng)度變化而變化的過程。【詳解】(1)進(jìn)行光合作用光反應(yīng)場(chǎng)所是類囊體薄膜,暗反應(yīng)的場(chǎng)所在葉綠體基質(zhì),有氧呼吸第三階段在線粒體內(nèi)膜進(jìn)行,無(wú)氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。(2)圖1中a是光合作用的產(chǎn)物,是氧氣;b參與暗反應(yīng),是ATP;CO2被C5固定形成C3,則c是C3,d是C5;e物質(zhì)是葡萄糖分解的產(chǎn)物進(jìn)入線粒體,是丙酮酸。(3)①影響A點(diǎn)和B點(diǎn)光合速率都未達(dá)到光飽和點(diǎn),也未達(dá)到最適溫度,所以影響的因素是溫度和光照強(qiáng)度。在15℃、1klx光照條件下,植物呼吸作用強(qiáng)度是11.2ml,凈光合作用強(qiáng)度是11.2ml,實(shí)際光合作用強(qiáng)度=11.2+11.2=22.4mL,所以該植物5小時(shí)光合作用吸收CO2的量22.4×5=112mL。A點(diǎn)的實(shí)際光合作用強(qiáng)度為22.4+11.2=33.6ml/h,B點(diǎn)的實(shí)際光合作用強(qiáng)度為22.4+22.4=44.8ml/h,故A小于B。②圖2顯示,在溫度為15℃時(shí),光照強(qiáng)度大于3千勒克司后,光合速度不再隨光照強(qiáng)度增加而增加。當(dāng)溫度為25℃時(shí),光照強(qiáng)度由2千勒克司瞬時(shí)上升到4千勒克司,光照強(qiáng)度增強(qiáng),光反應(yīng)速率上升,三碳化合物還原增加,葉綠體中C3的含量將下降,C5的含量將升高。當(dāng)光照強(qiáng)度為4千勒克斯時(shí),光照強(qiáng)度增加,光合作用速度不再增加,故限制該植株光合速率的主要因素是溫度。【點(diǎn)睛】本題綜合考查了光合作用和呼吸作用的過程,以及凈光合速率和真光合速率、呼吸速率的計(jì)算問題,學(xué)生要正確讀圖理解,綜合分析就能解題。23.某研究小組選擇健壯的、處于生長(zhǎng)期的某種綠色植物進(jìn)行了一系列如下探究實(shí)驗(yàn):(1)將該綠色植物均分為多組,分別對(duì)不同比例的葉片進(jìn)行遮光處理后置于適宜光照下,一段時(shí)間后檢測(cè)未遮光葉片中的淀粉含量,結(jié)果如圖1所示。試分析隨著遮光葉片比例上升,未遮光葉片中淀粉含量下降的原因是_________。據(jù)此推測(cè),摘除花、果實(shí)等非光合作用器官,葉片的光合速率會(huì)_________________。(2)研究小組又利用該綠色植物進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn),圖2中甲表示實(shí)驗(yàn)裝置,乙表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。①該實(shí)驗(yàn)的目的是______。當(dāng)光照強(qiáng)度為20W時(shí),葉綠體內(nèi)ATP的移動(dòng)方向是_______。②用上述裝置測(cè)得的數(shù)值與實(shí)際光合速率相比_________(填“偏高”、“偏低”或“相同”),原因是________________?!敬鸢浮课凑诠馊~片中的淀粉輸出量增加降低探究光照強(qiáng)度與凈光合速率的關(guān)系從類囊體薄膜(葉綠體基粒)到葉綠體基質(zhì)偏低植物光合作用的同時(shí)進(jìn)行呼吸作用,消耗了部分氧氣【分析】分析圖2可知本實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)度,可通過調(diào)整光源與裝置的距離來(lái)控制光照強(qiáng)度的強(qiáng)弱,也可利用不同瓦數(shù)的燈來(lái)控制光照強(qiáng)度的強(qiáng)弱?!驹斀狻浚?)分析圖1可知,隨著遮光葉片比例上升,未遮光葉片中淀粉含量下降,葉片能正常進(jìn)行光合作用,但是其淀粉含量反而下降,說明有可能是未遮光葉片中的淀粉輸出量增加。由此推測(cè),摘除花、果實(shí)等非光合作用器官,由于淀粉的輸出量減少,積累的淀粉反過來(lái)會(huì)抑制光合作用的的進(jìn)行,則葉片的光合速率會(huì)下降。(2)分析圖2可知本實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)度,因變量是凈光合速率的大小,因此本實(shí)驗(yàn)的目的是探究光照強(qiáng)度與凈光合速率的關(guān)系。當(dāng)光照強(qiáng)度為20W時(shí),植物進(jìn)行光合作用,葉綠體中光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP用于暗反應(yīng)階段,因此葉綠體內(nèi)ATP的移動(dòng)方向是從類囊體薄膜(葉綠體基粒)到葉綠體基質(zhì)。(3)由于實(shí)際的光合速率=凈光合速率+呼吸速率,由此可見用上述裝置測(cè)得的數(shù)值與實(shí)際光合速率相比偏低,其原因是植物光合作用的同時(shí)進(jìn)行呼吸作用,消耗了部分氧氣?!军c(diǎn)睛】本題重點(diǎn)考查光合作用和呼吸作用的過程以及實(shí)驗(yàn),要求考生熟悉掌握光合作用和呼吸作用的關(guān)系,培養(yǎng)考生獲取信息以及實(shí)驗(yàn)探究能力。24.圖甲是真核細(xì)胞中能夠進(jìn)行的某些代謝過程簡(jiǎn)圖,圖乙是在CO2濃度一定、環(huán)境溫度為25℃、不同光照強(qiáng)度條件下測(cè)得的小麥葉片的光合作用強(qiáng)度。請(qǐng)據(jù)圖分析回答問題:(1)圖甲中①②生理過程在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的場(chǎng)所分別是_________________、______________。(2)在圖乙中B點(diǎn),葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有________________________。C點(diǎn)時(shí),該植物的總光合速率為_________________mg·dm2葉·h1(用CO2吸收量表示)(3)實(shí)驗(yàn)小麥植株進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃,如果將實(shí)驗(yàn)溫度25℃改為30℃,圖乙中的B點(diǎn)將_________________(填“左移”或“右移”)?!敬鸢浮咳~綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體、葉綠體20右移【分析】據(jù)圖分析:圖甲表示光合作用與呼吸作用的過程。①表示光合作用,②表示有氧呼吸,③表示乳酸途徑的無(wú)氧呼吸,④表示酒精途徑的無(wú)氧呼吸。圖乙表示光照強(qiáng)度與光合作用的關(guān)系,A表示呼吸速率,B表示光補(bǔ)償點(diǎn),C表示光飽和點(diǎn)?!驹斀狻浚?)圖甲中①②分別表示光合作用、有氧呼吸,分別在葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體進(jìn)行。(2)圖乙中B點(diǎn)時(shí),表示光合作用速率=呼吸作用速率,產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體、葉綠體。C點(diǎn)時(shí)植物的凈光合速率是15mg·dm2葉·h1,呼吸速率是5mg·dm2葉·h1,故植物的總光合速率為20mg·dm2葉·h1。(3)實(shí)驗(yàn)小麥植株進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃,將實(shí)驗(yàn)中的溫度25℃改為30℃,呼吸作用增強(qiáng),光合作用減弱,而B點(diǎn)表示光合作用速率=呼吸作用速率,因此植物需要更強(qiáng)的光照強(qiáng)度才能達(dá)到與呼吸速率相等的狀態(tài),所以B點(diǎn)右移?!军c(diǎn)睛】本題結(jié)合圖示主要考查光合作用與呼吸作用的及影響光合作用的環(huán)境因素,意在強(qiáng)化學(xué)生對(duì)光合作用即呼吸作用的相關(guān)知識(shí)的理解與運(yùn)用。25.下圖表示在不同溫度下,測(cè)定1cm2該植物葉片質(zhì)量(mg)(均考慮為有機(jī)物的質(zhì)量變化)變化情況的操作流程及結(jié)果,據(jù)圖分析回答問題:
(1)由操作流程圖分析可知,該植物的呼吸速率可表示為____________(用字母表示)(mg/cm2·h),總光合速率可表示為____________(用字母表示)(mg/cm2·h)。(2)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖分析,在14~16℃之間,隨著溫度的升高,呼吸速率將____________(填“增強(qiáng)”、“減弱”或“不變”),凈光合速率將____________(填“增強(qiáng)”“減弱”或“不變”),總光合速率將____________(填“增強(qiáng)”“減弱”或“不變”)。(3)恒定在上述_______℃溫度下,維持6小時(shí)光照,6小時(shí)黑暗,1cm2該植物葉片增重最多,增重了____________mg。(4)生物體內(nèi)絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)需要酶的催化,什么是酶的活性?______________?!敬鸢浮縓Y+2X增強(qiáng)不變?cè)鰪?qiáng)1418酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率【分析】據(jù)圖分析:X表示呼吸作用速率,Y表示凈光合作用速率,2X+Y表示真正的光合作用速率。真正的光合速率=呼吸速率+凈光合速率?!驹斀狻浚?)從左圖分析可知,無(wú)光處理1h葉片重量減少的量表示呼吸作用消耗的有機(jī)物的量,該植物的呼吸速率可表示為X(mg/cm2·h),光照處理1h重量增加的量表示凈光合作用積累的有機(jī)物的量,即X+Y(mg/cm2·h)代表凈光合速率,因此實(shí)際光合速率為Y+2X(mg/cm2·h)。(2)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖分析,14℃時(shí),呼吸速率為2(mg/cm2·h),凈光合速率為5(mg/cm2·h),總光合速率為7(mg/cm2·h);15℃時(shí),呼吸速率為3(mg/cm2·h),凈光合速率為5(mg/cm2·h),總光合速率為8(mg/cm2·h);16℃時(shí),呼吸速率為4(mg/cm2·h),凈光合速率為5(mg/cm2·h),總光合速率為9(mg/cm2·h)。所以在14~16℃之間,隨著溫度的升高,呼吸速率將增強(qiáng),凈光合速率將不變,總光合速率將增強(qiáng)。(3)綜合圖示的實(shí)驗(yàn)和結(jié)果,若先給予6小時(shí)的光照,后6小時(shí)的黑暗,1cm2該植物葉片增重最多,則凈光合速率呼吸速率的差值最大,而X代表呼吸速率,X+Y代表凈光合速率,則Y最大時(shí),即溫度為14℃,增重為6Y=18mg。(4)生物體內(nèi)絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)需要酶的催化,酶的催化效率受溫度、pH等因素影響,酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率指的就是酶的活性。【點(diǎn)睛】本題考查光合作用和呼吸作用的相關(guān)知識(shí),理解并會(huì)判定實(shí)際光合作用、呼吸作用和凈光合作用三者及三者的關(guān)系是解答此題的關(guān)鍵。26.黃瓜的靶斑病主要危害黃瓜葉片,該病初期,葉片上出現(xiàn)黃點(diǎn),而后黃點(diǎn)逐漸擴(kuò)大甚至連成片,導(dǎo)致葉片失綠、干化變脆,嚴(yán)重影響黃瓜葉片的光合作用。研究人員研究了不同程度的靶斑病對(duì)黃瓜葉片光合作用的影響,得到的結(jié)果如下表所示。請(qǐng)分析并回答下列問題:病級(jí)病斑面積(%)葉綠素含量(%)凈光合速率[umol(m2s)1]氣孔導(dǎo)度[umol(m2s)1]0053.7020.760.4012.5731.9218.880.3829.6929.4515.440.36328.8420.5415.390.32注:病級(jí)指黃瓜葉片患靶斑病的不同程度;氣孔導(dǎo)度指氣孔張開的程度。(1)通常用____(試劑)提取黃瓜葉片中的光合色素,在研磨黃瓜葉片時(shí)加入少量的碳酸鈣的目的是____。(2)在提取到黃瓜葉片光合色素后,可通過對(duì)比各組黃瓜葉片對(duì)某種顏色的光的吸收率來(lái)計(jì)算葉片中的葉綠素含量。為減少其他光合色素的干擾,“某種顏色的光”最可能是____(填“紅光”“藍(lán)紫光”或“綠光”)原因是________。(3)實(shí)驗(yàn)中,黃瓜葉肉細(xì)胞的葉綠體消耗的CO2來(lái)源是____。(4)根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)推測(cè),靶斑病使黃瓜的凈光合速率降低的原因是________【答案】無(wú)水乙醇防止葉綠素被破壞紅光葉綠素吸收紅光,類胡蘿卜素不吸收紅光線粒體呼吸作用產(chǎn)生,細(xì)胞外(線粒體和細(xì)胞外)(或空氣中吸收)靶斑病導(dǎo)致葉片葉綠素含量下降,光反應(yīng)下降;靶斑病導(dǎo)致葉片氣孔導(dǎo)度下降,葉肉細(xì)胞能利用的CO2減少,暗反應(yīng)下降;靶斑病導(dǎo)致的光合作用的下降幅度大于對(duì)呼吸作用的影響(呼吸作用的下降幅度),凈光合速率降低【分析】分析題意可知,自變量是病斑面積,因變量是葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率。由圖表信息可知,隨著病斑面積的增大,葉綠素含量下降,凈光合速率下降,氣孔導(dǎo)度下降。葉綠素含量主要通過影響光反應(yīng)影響光合速率,氣孔導(dǎo)度主要通過影響暗反應(yīng)影響光合速率?!驹斀狻浚?)葉綠體中的光合色素易溶于有機(jī)溶劑,可用無(wú)水乙醇提取。提取黃瓜葉片中的光合色素時(shí),在研磨過程中加入少量的碳酸鈣可防止色素被破壞。(2)由于葉綠體中的色素分為兩類:類胡蘿卜素和葉綠素,葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光,為減少其他光合色素的干擾,應(yīng)該通過對(duì)比各組黃瓜葉片對(duì)紅光的吸收率來(lái)計(jì)算葉片中的葉綠素含量,故某種顏色的光應(yīng)該是紅光。(3)實(shí)驗(yàn)中,凈光合速率大于0,即光合速率大于呼吸速率,黃瓜葉肉細(xì)胞葉綠體中所需的二氧化碳來(lái)自線粒體呼吸作用產(chǎn)生及從外界環(huán)境吸收的。(4)在由表格數(shù)據(jù)可知,隨著病斑面積的增大,葉綠素含量和氣孔導(dǎo)度均下降,說明病斑通過影響光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段使黃瓜的凈光合速率降低即靶斑病導(dǎo)致葉片葉綠素含量下降,光反應(yīng)下降;靶斑病導(dǎo)致葉片氣孔導(dǎo)度下降,葉肉細(xì)胞能利用的CO2減少,暗反應(yīng)下降;靶斑病導(dǎo)致的光合作用的下降幅度大于對(duì)呼吸作用的影響(呼吸作用的下降幅度),凈光合速率降低?!军c(diǎn)睛】本題結(jié)合圖示表格主要考查光合作用的色素和影響光合作用的環(huán)境因素,意在強(qiáng)化學(xué)生對(duì)影響光合作用的環(huán)境因素的相關(guān)知識(shí)的理解與應(yīng)用。難點(diǎn)在于根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)靶斑病導(dǎo)致黃瓜的凈光合速率下降的原因的分析。27.科研人員在密閉玻璃容器內(nèi),對(duì)某小型植物的栽培條件進(jìn)行研究,結(jié)果如下圖(基質(zhì)含水量為最大持水量的百分比,適宜溫度下實(shí)驗(yàn)),請(qǐng)回答相關(guān)問題:光照強(qiáng)度μmol/(m2·s)440300170基質(zhì)含水量100%76%48%100%76%48%100%76%48%干重(g)426846517656384640(1)光照強(qiáng)度為300μmol/(m2·s)時(shí),葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是_______________,與光照強(qiáng)度為170μmol/(m2·s)時(shí)相比葉綠體的CO2吸收速率______________。(填“加快”“不變”“減慢”)(2)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),溫度變化對(duì)暗反應(yīng)的影響大于光反應(yīng),試分析原因___________________。(3)科研人員在適宜光照強(qiáng)度下,又陸續(xù)測(cè)定了基質(zhì)含水量100%48%范圍內(nèi)干重的變化,發(fā)現(xiàn)基質(zhì)含水量76%時(shí)干重最大,則基質(zhì)含水量76%不一定是該植物制造有機(jī)物的最適基質(zhì)含水量,原因是_____。(4)在光照強(qiáng)度為440μmol/(m2·s)時(shí),上午測(cè)得光合速率數(shù)值高于下午測(cè)得的數(shù)值,據(jù)此可推斷葉片中光合產(chǎn)物的積累對(duì)光合速率有抑制作用(已知葉片光合產(chǎn)物會(huì)被運(yùn)到果實(shí)等器官并被利用)。請(qǐng)以長(zhǎng)出幼果的植株為實(shí)驗(yàn)材料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一推斷。簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路______________?!敬鸢浮考?xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體加快暗反應(yīng)由許多化學(xué)反應(yīng)組成,需要的酶種類和數(shù)量比光反應(yīng)多沒有測(cè)定該基質(zhì)含水量條件下呼吸作用消耗的有機(jī)物量,無(wú)法確定該植物有機(jī)物制造量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路;取長(zhǎng)勢(shì)相似,幼果數(shù)量相同的植株均分成甲、乙兩組;甲組進(jìn)行摘果處理,乙組不做處理;在相同且適宜環(huán)境條件下,一段時(shí)間后,測(cè)定并比較兩組植株葉片的光合速率?!痉治觥?.光合作用過程分為光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段,光反應(yīng)階段是水光解形成氧氣和還原氫的過程,該過程中光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中;暗反應(yīng)階段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的還原,二氧化碳固定是二氧化碳與1分子五碳化合物結(jié)合形成2分子三碳化合物的過程,三碳化合物還原是三碳化合物在光反應(yīng)產(chǎn)生的還原氫和ATP的作用下形成有機(jī)物和五碳化合物的過程。2.影響光合作用的環(huán)境因素。溫度對(duì)光合作用的影響:在最適溫度下酶的活性最強(qiáng),光合作用強(qiáng)度最大,當(dāng)溫度低于最適溫度,光合作用強(qiáng)度隨溫度的增加而加強(qiáng),當(dāng)溫度高于最適溫度,光合作用強(qiáng)度隨溫度的增加而減弱。二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響:在一定范圍內(nèi),光合作用強(qiáng)度隨二氧化碳濃度的增加而增強(qiáng)。當(dāng)二氧化碳濃度增加到一定的值,光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)。光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響:在一定范圍內(nèi),光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)。當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定的值,光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)。題表分析,本實(shí)驗(yàn)中自變量有光照強(qiáng)度和基質(zhì)含水量,因變量是植物的干重;表中數(shù)據(jù)顯示,隨著基質(zhì)含水量的增加,干重先增加后降低;隨著光照強(qiáng)度的增加,干重也先增加后降低,表中數(shù)據(jù)顯示光照強(qiáng)度為300μmol/(m2?s)、含水量為76%時(shí),植物干重最大?!驹斀狻浚?)根據(jù)分析可知,該實(shí)驗(yàn)的自變量是基質(zhì)含水量和光照強(qiáng)度因變量是植物的干重,所以該實(shí)驗(yàn)研究了基質(zhì)含水量,光照強(qiáng)度對(duì)該植物光合作用的影響;光強(qiáng)為300μmol/(m2?s)時(shí),葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸,因此,葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是葉綠體類囊體薄膜(葉綠體)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。與光照強(qiáng)度為170μmol/(m2·s)時(shí)相比,光強(qiáng)為300μmol/(m2?s)時(shí)干重最大,顯然,在該條件下葉綠體的CO2吸收速率加快,該條件對(duì)暗反應(yīng)的影響大于光反應(yīng),因?yàn)榘捣磻?yīng)過程比較復(fù)雜,是由許多化學(xué)反應(yīng)組成并且需要酶的種類和數(shù)量均多。(2)科研人員在適宜光照強(qiáng)度下,又陸續(xù)測(cè)定了基質(zhì)含水量100%~48%范圍內(nèi)干重的變化,發(fā)現(xiàn)基質(zhì)含水量76%時(shí)干重最大,但基質(zhì)含水量76%不一定是該植物制造有機(jī)物(總光合速率)的最適基質(zhì)含水量,因?yàn)楦芍厥侵参镏圃煊袡C(jī)物的量減去細(xì)胞呼吸的消耗量,而該實(shí)驗(yàn)沒有測(cè)定該基質(zhì)含水量條件下,呼吸作用消耗的有機(jī)物量,無(wú)法確定該植物有機(jī)物制造量。(3)在光照強(qiáng)度為440μmol/(m2·s)時(shí),上午測(cè)得光合速率數(shù)值高于下午測(cè)得的數(shù)值,據(jù)此可推斷葉片中光合產(chǎn)物的積累對(duì)光合速率有抑制作用,為了驗(yàn)證葉片中光合產(chǎn)物的積累對(duì)光合速率有抑制作用,根驗(yàn)?zāi)康目芍?,該?shí)驗(yàn)的自變量是光合產(chǎn)物是否積累,因變量是對(duì)光合速率的影響。故實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路:取長(zhǎng)勢(shì)相似,幼果數(shù)量相同的植株均分成甲、乙兩組;甲組進(jìn)行摘果處理,乙組不做處理;在相同且適宜環(huán)境條件下,一段時(shí)間后,對(duì)兩組植株葉片的光合速率進(jìn)行測(cè)定和比較,從而得出正確的結(jié)論。【點(diǎn)睛】熟知光合作用和呼吸作用的物質(zhì)變化和能量變化是解答本題的關(guān)鍵,掌握影響光合作用的影響因素的影響機(jī)理是解答本題的另一關(guān)鍵,能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量并能據(jù)此得出正確的結(jié)論是解答本題的必備能力。28.圖1是在密閉的玻璃容器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的示意圖(CO2傳感器用于測(cè)量裝置內(nèi)CO2的含量),圖2是利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果。請(qǐng)回答下列問題:(1)利用圖1的實(shí)驗(yàn)裝置在適宜的光照條件下,測(cè)定在不同溫度環(huán)境中容器內(nèi)CO2濃度的變化值,可繪制出圖2中表示___________的曲線:對(duì)于呼吸速率的測(cè)定,則是在____________條件下,測(cè)定在不同溫度環(huán)境中容器內(nèi)CO2濃度的變化值。(2)據(jù)圖2分析,若將該植物種植在農(nóng)業(yè)大棚中,為達(dá)到最大產(chǎn)量理論上大棚內(nèi)的控溫措施為_____________。(3)在適宜的條件下利用圖1的容器,從照光開始,推測(cè)玻璃容器內(nèi)CO2濃度表現(xiàn)出的變化趨勢(shì)是_________;請(qǐng)分析原因_____________?!敬鸢浮?jī)艄夂纤俾屎诎蛋滋?5℃,夜晚5℃降低至一定水平時(shí)保持不變光照條件下,植物光合速率大于呼吸速率,從外界吸收CO2使容器內(nèi)CO2濃度降低:當(dāng)光合速率降低到與呼吸速率相等時(shí),容器內(nèi)CO2濃度不再下降【分析】分析圖1,裝置所測(cè)出的是CO2變化值,對(duì)應(yīng)的是圖2的凈光合速率??偣夂纤俾剩–O2固定量)=凈光合速率(CO2釋放量)+呼吸速率(CO2消耗量)【詳解】(1)裝置測(cè)定在不同溫度環(huán)境中容器內(nèi)CO2濃度的變化值,可繪制出圖2中表示凈光合速率的曲線。要測(cè)定呼吸速率,應(yīng)該在黑暗條件下,測(cè)定不同溫度環(huán)境中容器內(nèi)CO2濃度的變化值。(2)要獲得最大產(chǎn)量,白天有機(jī)物積累最多(凈光合速率最大),晚上呼吸作用消耗最少(呼吸速率最?。?,即白天25℃,夜晚5℃。(3)在適宜的條件下利用圖1的容器,從照光開始,推測(cè)玻璃容器內(nèi)CO2濃度表現(xiàn)出的變化趨勢(shì)是降低至一定水平時(shí)保持不變,原因是光照條件下,植物光合速率大于呼吸速率,從外界吸收CO2使容器內(nèi)CO2濃度降低,當(dāng)光合速率降低到與呼吸速率相等時(shí),容器內(nèi)CO2濃度不再下降。【點(diǎn)睛】本題結(jié)合曲線圖,考查光合作用和呼吸作用的過程及其影響因素,要求考生熟練掌握光合作用和呼吸作用過程,分析曲線圖時(shí),要理解曲線各拐點(diǎn)的含義,曲線不同區(qū)段的影響因素或含義,再結(jié)合所學(xué)知識(shí)準(zhǔn)確答題。29.氮是對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有重要影響的元素。研究人員為探究不同濃度的氮素對(duì)某植物光合作用的影響進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。他們采用水培的方法,取若干植物幼苗均分成多組,且每天定時(shí)澆灌含不同濃度氮素的培養(yǎng)液,在適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后,分別測(cè)定各組植物幼苗葉片的相關(guān)指標(biāo),結(jié)果如圖所示?;卮鹣铝袉栴}:注:羧化酶能催化CO2的固定;氣孔導(dǎo)度指的是氣孔張開的程度(1)據(jù)圖可知,培養(yǎng)液中的氮素濃度在_______范圍內(nèi)時(shí),隨著氮素濃度的增加,葉綠素含量和羧化酶含量均增加,且_________增大,導(dǎo)致凈光合速率增大。(2)葉肉細(xì)胞中的葉綠素主要吸收_______光,葉綠素分布在____________。培養(yǎng)液中的氮素濃度在8~16范圍內(nèi)時(shí),葉綠素含量增加,但凈光合速率減小,據(jù)圖分析,其主要原因是________________________。(3)在培養(yǎng)液中的氮素濃度為4的條件下,該植物幼苗的葉肉細(xì)胞中,葉綠體在光反應(yīng)階段產(chǎn)生的O2的去路有________________?!敬鸢浮?~8氣孔導(dǎo)度藍(lán)紫光和紅葉綠體的類囊體薄膜上在此濃度范圍內(nèi),羧化酶含量減少,植物幼苗固定的CO2減少進(jìn)入線粒體和釋放到外界環(huán)境中【分析】影響光合作用的環(huán)境因素。1.溫度對(duì)光合作用的影響:在最適溫度下酶的活性最強(qiáng),光合作用強(qiáng)度最大,當(dāng)溫度低于最適溫度,光合作用強(qiáng)度隨溫度的增加而加強(qiáng),當(dāng)溫度高于最適溫度,光合作用強(qiáng)度隨溫度的增加而減弱。2.二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響:在一定范圍內(nèi),光合作用強(qiáng)度隨二氧化碳濃度的增加而增強(qiáng)。當(dāng)二氧化碳濃度增加到一定的值,光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)。3.光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響:在一定范圍內(nèi),光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)。當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定的值,光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)。題圖分析,隨著培養(yǎng)液中氮素濃度的增加,葉綠素含量不斷增多,氣孔導(dǎo)度先增加
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