课时跟踪检测（十一） 光合作用与呼吸作用综合增分练

PAGE第1页共7页课时跟踪检测（十一）光合作用与呼吸作用综合增分练1．下图1为玉米叶肉细胞内某些代谢过程中物质变化的示意图，其中①～④表示不同的生理过程，X、Y表示参与代谢的物质。图2为将玉米植株置于一定条件下，测定CO2的吸收速率数据绘制的曲线图。请回答下列有关问题：(1)图1中，③表示光合作用的________过程，②过程发生的场所是________。(2)X代表的物质是________。[H]在③过程中与________结合形成五碳化合物。(3)图2表示影响光合作用的因素有__________________。(4)图2中，当光照强度大于8时，25℃与15℃条件下有机物的合成速率分别为M1、M2，结果应为M1________M2(填“>”“<”或“＝解析：(1)图1中，③表示光合作用的暗反应过程；②表示有氧呼吸的第三阶段，发生的场所是线粒体。(2)X代表的物质是O2。[H]在③过程中与三碳化合物结合形成五碳化合物。(3)图2表示影响光合作用的因素有光照强度和温度。(4)图2中，当光照强度大于8时，25℃与15℃条件下有机物的合成速率分别为M1、M2，由于25℃条件下植物的呼吸速率大于15℃条件下的，结果应为M1答案：(1)暗反应线粒体(或线粒体内膜)(2)O2三碳化合物(3)光照强度和温度(缺一不可)(4)＞2．研究提高植物对CO2的同化力以提高农作物产量一直是科学家关心的问题，根据以下有关研究过程回答问题：(1)卡尔文及其同事在研究植物对CO2的固定过程如下：首先为了探明碳的途径：将________标记的CO2注入培养藻的密闭容器，定时取样，每次将藻浸入热的乙醇中，其作用是________________________________________(至少答出两点)，然后应用双向纸层析法使得提取物________，再通过放射自显影分析放射性上面的斑点，并与已知化学成分进行比较。其次按反应顺序找到生成的各种化合物：不断缩短时间取样，若依次测定出的化合物种类为ABC、AB、A，找到含有放射性的化合物C3、C5和C6等。你认为字母A表示以上哪种化合物________。(2)在生产实践中，增施CO2是提高温室植物产量的主要措施之一。研究者以黄瓜为材料进行实验发现：增施CO2时间过长，植物光合作用反而会减弱。原因是：一方面是淀粉积累会________光合作用，另一方面是有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的______________________等含氮化合物合成不足。提高温度能够明显促进淀粉的分解，可能是因为适当升温提高了植物的______________。请根据本研究的结果，对解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，提出两项合理化建议：____________________________________________________(至少答出两点)。解析：(1)为研究CO2中C的转移途径，可将14C标记的CO2注入培养藻的密闭容器，定时取样，并检测出现放射性的产物。乙醇能使蛋白质变性，用热乙醇处理细胞，会使酶变性失活(杀死细胞)，从而提取细胞中的有机物。细胞内的提取物在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，可依据此原理用双向纸层析法使提取物分离开来。卡尔文等向密闭容器中通入14CO2，随着反应时间缩短，出现放射性的物质种类减少，根据光合作用暗反应过程，可知最先出现的放射性物质应为C3。(2)增施CO2时间过长，植物光合作用反而会减弱，可能的原因：一方面是淀粉积累会抑制光合作用，另一方面是有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，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。提高温度能够明显促进淀粉的分解，可能是因为适当升温提高了植物的呼吸作用，提高了细胞对糖的利用率。通过上述分析，要解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，可通过适当升温以降低淀粉的含量或控制增施CO2的时间(间断供给CO2答案：(1)14C使酶失活(杀死细胞)，从而提取细胞中的有机物分离C3(2)抑制ATP、ADP、酶、NADPH呼吸作用(细胞呼吸)适当升温、控制增施CO2的时间(间断供给CO23．在光合作用中NADP＋与NADPH可相互转化。为探究外界因素对NADP＋含量的影响，某科研团队取某双子叶植物小圆叶片等量分为3组，进行以下实验：组别处理甲组25℃，光照1h→黑暗5min→乙组25℃，光照1h→黑暗5min→丙组42℃，光照1h→黑暗5min→各组均在黑暗处理5min后开始测定叶片中NADP＋含量，结果如图所示。回答下列问题。(1)NADPH转化为NADP＋发生在叶绿体的________(填场所)中。(2)图中________(填“a与d”“d与e”或“c与f”)点叶片中NADP＋含量的差异，反映出高温(42℃(3)ab段叶片中NADP＋含量下降的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)资料显示：抗霉素A能够影响该植物的光合作用，导致叶片中NADP＋含量减少。请在上述实验的基础上，补充实验加以验证(简要写出实验思路即可)。解析：(1)在光合作用中，NADPH(还原型辅酶Ⅱ，[H])转化为NADP＋(辅酶Ⅱ)的过程，就相当于消耗[H]的过程，即C3的还原，其场所是叶绿体基质。(2)根据“高温(42℃)抑制该植物的暗反应”可知，本组对比的是高温(42℃，对应丙组)与常温(25℃，对应甲组)，即a和d点对比或b和e点对比。(3)由表格和图示可知，ab段属于甲组的数据变化，且图示结果是在黑暗处理5min后开始测定的，而甲组在黑暗处理5min后重新进行了光照，因此，NADP＋含量变化的起因是“重新光照”，结果是“NADP＋含量下降”。二者之间具体的因果关系：重新光照→光反应速率增大→NADP＋消耗量增加；同时暗反应速率短时间内基本不变→C3还原速率基本不变→消耗NADPH较少，最终NADP＋答案：(1)基质(2)a与d(3)重新光照时，短时间内光反应加快，迅速将水分解，生成较多的O2和NADPH，消耗NADP＋，同时暗反应中C3的还原消耗的NADPH较少，导致NADP＋含量下降(4)增设1组实验，加入抗霉素A，其他条件与甲组相同，测定叶片中NADP＋含量，与甲组进行比较(答案合理即可)。4．科研人员以某蓝莓品种为实验材料，采用拱棚覆膜方式，研究不同光质对蓝莓植株光合作用的影响(其中白膜为对照组)。各种颜色的薄膜只能通过相应颜色的光。如表为不同颜色薄膜覆盖对蓝莓植株各指标的影响。请回答下列问题：处理组叶绿素a/(mg·g－1)叶绿素b/(mg·g－1)光合速率/(μmol·m－2·s－1)呼吸速率/(μmol·m－2·s－1)绿膜6.343.559.030.68红膜4.342.329.391.07黄膜4.092.2310.711.06蓝膜5.492.6712.091.04白膜3.851.9110.941.54(1)叶绿素存在于叶绿体的______________，主要吸收____________光。(2)与其他处理组对比，绿膜覆盖组的蓝莓植株光合速率最低，这说明________________________________________________________________________。绿膜覆盖组的蓝莓植株叶绿素含量增加最显著，其生理意义是________________________________________________________________________。(3)不同处理组的呼吸速率不同，推测主要原因是_____________________________________________________________________________________________________。根据图中数据，对蓝莓增产可提出的建议是_________________________________________________________________________________________________________。(4)研究发现，不同光质可通过控制气孔开度来影响植物光合速率。如蓝光可激活保卫细胞中的质子泵(H＋ATPase)，H＋ATPase被激活后会将H＋分泌到细胞外，建立H＋电化学梯度，K＋、Cl－等依赖于H＋电化学梯度大量进入保卫细胞，从而使气孔张开。气孔张开运动的相关机理如图所示(注：图中两个细胞贴近侧细胞壁较厚，伸缩性较小，外侧较薄)。①据细胞吸水与失水的原理推测，蓝光诱导气孔张开的机理是________________________________________________________________________。②科研人员已培育出保卫细胞中大量表达K＋通道蛋白的蓝莓突变体，试图提高气孔开合的动力，即光照增强时气孔打开得更快，光照减弱时关闭得也更快。请简要写出探究增加K＋通道蛋白能否提高气孔开合速率的实验设计思路。解析：(1)叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收红光和蓝紫光。(2)绿膜覆盖下蓝莓叶片仅吸收少量绿光，大部分光被反射，绿膜覆盖组可利用的光少于其他颜色薄膜覆盖组，所以光合速率最低。绿膜覆盖组叶绿素含量高，有利于增加光的吸收和利用。(3)不同处理组的呼吸速率不同，推测主要原因是不同颜色的薄膜覆盖下的温度不同，影响呼吸酶的活性，导致呼吸速率不同。根据图中数据，对蓝莓增产可提出的建议是在生产上可通过覆盖蓝色薄膜或者补充蓝光增大蓝莓的光合速率。(4)参见答案(略)。答案：(1)类囊体薄膜蓝紫光和红(2)蓝莓叶片仅吸收少量绿光，大部分光被反射，绿膜覆盖组可利用的光少于其他颜色薄膜覆盖组，所以光合速率最低通过增加叶绿素含量增加对光的吸收量，从而提高光合速率(3)不同颜色的薄膜覆盖下的温度不同，影响呼吸酶的活性，导致呼吸速率不同在生产上可通过覆盖蓝色薄膜或者补充蓝光增大蓝莓的光合速率(4)①K＋、Cl－等大量进入保卫细胞，使保卫细胞内的渗透压升高，细胞吸水使气孔张开②将正常蓝莓和蓝莓突变体置于蓝光下照射，检测正常蓝莓和蓝莓突变体气孔开合所需要时间随光照强度的变化。5．城市小区绿化植物容易受到建筑物遮荫的困扰。风箱果是珍贵的灌木绿化树种，为研究光照对其生活的影响，研究人员以1年生风箱果幼苗为研究对象，选取长势一致的幼苗60株，设置3种遮荫处理：CK(全光)、轻度遮荫L1(60%全光)和重度遮荫L2(20%全光)进行实验。下表为遮荫对风箱果幼苗光响应参数的影响，其中AQY反映了叶片利用弱光的能力，其值越大表明植物利用弱光能力越强。遮荫对风箱果幼苗光合——光响应参数的影响参数光照处理CKL1L2表观量子效率AQY/(μmol·m－2·s－1)0.0660.0460.037最大净光合速率Pmax/(μmol·m－2·s－1)22.613.211.0呼吸速率Rd/(μmol·m－2·s－1)1.30.80.3光补偿点LCP/(μmol·m－2·s－1)25.919.08.6光饱和点LSP/(μmol·m－2·s－1)1066.8676.8640.4(1)本实验的自变量是____________，每实验组的苗木应为________株。(2)表中数据显示风箱果幼苗对遮荫产生了一定的适应性，请推测遮荫条件下细胞呼吸速率降低的意义是___________________________________________________________________________________________________________________________________。遮荫显著降低了风箱果的AQY，原因是_____________________________________________________________________________________________________________。(3)CK组与L2组相比，风箱果幼苗最大光合速率的差值为________μmol·m－2·s－1。在光照强度大于1066.8μmol·m－2·s－1时，影响光合速率的外界因素主要是________________。(4)请结合实验结果，对生产实践中风箱果幼苗的栽植提出合理建议：________________________________________________________________________。解析：(1)实验为研究遮荫对风箱果幼苗光响应参数的影响，故实验的自变量为遮荫程度；实验设计应遵循无关变量一致原则，实验共有3组，故每实验组的苗木应为20株。(2)据表格信息可知，遮荫条件下细胞呼吸速率降低，该变化可通过减少碳(有机物)的消耗，将更多的碳用于生长；遮荫显著降低了风箱果的AQY(表观量子效率)，因为AQY反映了叶片利用弱光的能力，故AQY下降的原因可能是风箱果幼苗对弱光的利用能力较差。(3)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，据表格信息可知：CK组的最大光合速率＝22.6＋1.3＝23.9(μmol·m－2·s－1)，L2组的最大光合速率＝11.0＋0.3＝11.3(μmol·m－2·s－1)，两者的差值为23.9－11.3＝12.6(μmol·m－2·s－1)；植物的光饱和点为1066.8μmol·m－2·s－1，故当光照强度大于1066.8μmol·m－2·s－1时，光照强度不再是影响光合作用的外界因素，此时影响因素主要是温度和CO2浓度。(4)据以上分析可知，在遮荫条件下，风箱果的光合速率降低，故在生产实践中应尽量将其栽植在阳光充足的环境中。答案：(1)遮荫程度20(2)通过减少碳(有机物)的消耗，将更多的碳用于生长风箱果幼苗对弱光的利用能力较差(3)12.6温度和CO2浓度(4)尽量将其栽植在阳光充足的环境中6．请回答下列与光合作用和细胞呼吸有关的实验问题：(1)实验一：科研人员从小鼠细胞中分离出线粒体，并将其放入测定仪内的生理盐水中保持活性，然后按图示顺序向生理盐水中依次加入相应物质，其中X物质不包括还原氢，从加入线粒体开始测定O2消耗速率，结果如图1。请据图分析：X物质表示________，图示4个区间(①～④)中，线粒体内有水生成的区间是________，一定有CO2产生的区间是________。(2)实验二：通过通气管向密闭容器中通入14CO2，密闭容器周围有充足且适宜的光源，如图2所示，当反应进行到0.5s时，发现14C出现在一种三碳化合物(C3)中，当反应进行到5s时，发现14C还出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中，该实验是通过控制____________来探究CO2中碳原子转移路径的。在该实验中，如果发现0.5s时C(3)AMP­PCP能与细胞膜上ATP跨膜受体蛋白结合，科研人员用AMP­PCP溶液处理菜豆叶片，测定其净光合速率，结果如图3所示。由图可知，随着AMP­PCP浓度增大，叶片的净光合速率________，推测原因是AMP­PCP限制了ATP运输