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8页检测(二)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．(2021·山西大学附中调研)沙棘耐干旱、耐盐碱，抗风沙能力强，被广泛用于水土保持。如图甲表示在光照下沙棘叶肉细胞内发生的一系列反应。科研人员利用“间隙光”(光照20s、黑暗20s交替进行)处理沙棘叶肉细胞12h，并用灵敏传感器记录环境中O2和CO2的变化，经统计、计算得到的部分结果如图乙所示。请回答下列问题：(1)图甲中进行②过程的场所为______________________，产生[H]的过程有________(填图中数字)，消耗[H]的过程有________(填图中数字)。(2)给叶肉细胞提供18O2，则在CO2、H2O、(CH2O)三种物质中，最先含有18O的是________。(3)据图乙可知，黑暗开始后CO2吸收速率保持短时间稳定后再迅速下降，CO2吸收速率短时间保持稳定的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。(4)B点光反应速率________(填“大于”“等于”或“小于”)暗反应速率；C点光合速率________(填“大于”“等于”或“小于”)细胞呼吸速率。与连续光照6h，再连续暗处理6h相比，“间隙光”处理12h的光合产物积累量________(填“较多”“相等”或“较少”)。解析：(1)结合题干信息分析图甲，可确定图甲表示的生理过程与光合作用和细胞呼吸有关，由此抓住“光能”，沿“箭头”方向分析可知，图中①过程表示光反应，②过程表示暗反应，③过程表示细胞呼吸过程，④过程表示ATP作为直接能源物质用于各项生命活动的过程。暗反应的场所是叶绿体基质，图中能产生[H]的过程有光反应、细胞呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第二阶段，即产生[H]的过程有①③；消耗[H]的过程有暗反应、有氧呼吸的第三阶段和无氧呼吸的第二阶段，即②③。(2)给叶肉细胞提供18O2，有氧呼吸的第三阶段[H]和18O2结合生成Heq\o\al(18,2)O，故最先含有18O的是H2O。(3)分析图乙，观察光照和黑暗交替变化的曲线特点，可以看出在光照开始后，O2释放速率迅速增大后逐渐减小到一定值，CO2吸收速率逐渐增大，但当CO2吸收速率达到一定值时不再增加，由此推断光照开始后的短时间内受暗反应对[H]、ATP利用量的影响，光反应产物[H]、ATP有所积累，从而抑制光反应的进行，使得O2释放速率又随即减小；在黑暗开始后还能维持一段时间的暗反应，也正是因为光反应产物[H]、ATP还有一定的积累，所以黑暗开始后CO2吸收速率保持短时间稳定，而后再迅速下降。(4)分析图乙可知，B点O2释放速率迅速增大，而CO2吸收速率还很小，说明B点光反应速率大于暗反应速率。图中C点时O2释放速率等于CO2吸收速率，但叶肉细胞同时进行细胞呼吸，所以C点光合作用速率大于细胞呼吸速率。光照与黑暗交替的频率越快，植物的光合作用效率越高，所以与连续光照6h，再连续暗处理6h相比，“间隙光”处理12h的光合产物积累量较多。答案：(1)叶绿体基质①③②③(2)H2O(3)光反应产生的ATP和[H]，在黑暗开始后还能维持一段时间的暗反应(4)大于大于较多5．甲同学将相同生理状态的非洲茉莉叶片横切成3种羽裂宽度(羽裂方式如图1所示，宽度为d)，每种羽裂宽度的叶片等分为两组，分别浸入等量的质量分数为4.2%的NaHCO3溶液中，将叶片分散均匀不重叠，在适宜的光照强度下进行光合作用实验，一定时间后测定其氧气的释放量，实验结果如图2所示(假设叶片羽裂不影响细胞的呼吸速率)。乙同学测定非洲茉莉在不同温度和光照强度下光合作用强度变化趋势，结果如图3所示。请回答下列问题：(1)甲同学所做实验的自变量是____________________。非洲茉莉叶肉细胞内氧气被消耗的具体场所是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)该实验中所用的NaHCO3溶液的作用是________________________________。NaHCO3溶液浓度过高可能导致实验失败，其原因是________________________________________________________________________________________________________。(3)羽裂可以暴露横切部位的叶肉细胞，根据图2可知，羽裂宽度越小，光合速率越大，试分析其原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)分析图3中的两条曲线，温度为25℃、光照强度小于2klx，采取______________的措施将有助于茉莉的生长，判断依据是_______________________________________________________________________________________________________。解析：(1)分析图2可知，该实验的自变量是光照时间和羽裂宽度。非洲茉莉叶肉细胞内氧气的消耗发生在有氧呼吸第三阶段，其场所是线粒体内膜。(2)该实验中NaHCO3能够释放CO2，供给植物进行光合作用；NaHCO3溶液浓度过高会导致细胞失水过多，影响细胞代谢，甚至会使细胞死亡，从而导致实验失败。(3)根据题意可知，羽裂可以暴露横切部位的叶肉细胞，因此叶片羽裂宽度越小，从切面暴露的叶肉细胞就越多，有利于叶肉细胞(叶绿体)直接吸收到更多的CO2(和更多的光能)，从而提高了光合速率。(4)根据图3分析，光照强度小于2klx时，25℃下净光合作用强度低于15℃下净光合作用强度，所以温度为答案：(1)羽裂宽度和光照时间线粒体内膜(2)为植物细胞光合作用提供CO2NaHCO3溶液浓度过高会导致细胞失水过多，影响细胞代谢(3)叶片羽裂宽度越小，从切面暴露出来的叶肉细胞(叶绿体)就越多，有利于叶肉细胞(叶绿体)直接吸收到更多的CO2(和更多的光能)，从而提高了光合速率(4)适当降低温度光照强度小于2klx时，25℃下净光合作用强度低于156．(2021·南宁模拟)图甲是利用小球藻(一种单细胞绿藻)进行光合作用实验的示意图，图乙是用图甲中A组装置进行实验，测得的小球藻净光合速率与光质、CO2浓度的关系(不考虑光质对呼吸作用的影响)。请回答下列问题：(1)与蓝藻相比，小球藻在细胞结构上的主要区别是____________________________，两者都是自养生物，因为它们都能__________________________________。(2)图甲中，B组实验时，向试管中通入eq\a\vs4\al(18O2)，则一段时间后，在小球藻呼吸产物中出现含eq\a\vs4\al(18O)的CO2，试解释这种CO2产生的过程：_______________________________________。若在密闭且其他条件相同的情况下，测定图甲中A、B两组试管中氧气的变化，初始氧气浓度均为300mg/L,24h后，A组试管氧气浓度为500mg/L，B组试管氧气浓度为116mg/L，则A试管中，小球藻光合作用产生的氧气速率为________mg/(L·h)。(3)依据图乙曲线，当小球藻处于黄光、CO2浓度为300μL/L时，细胞内合成ATP的场所是______________________________________________；当小球藻细胞由曲线中b点状态迅速转移到a点状态时，短时间内叶绿体中的C5含量将会________。(4)据图乙所示实验结果，为提高温室作物的产量，你的建议是__________________。解析：(1)蓝藻属于原核生物，小球藻属于真核生物，与蓝藻相比，小球藻在细胞结构上的主要区别是小球藻有核膜包被的细胞核；两者都是自养生物，因为它们都能进行光合作用，将CO2和H2O转化为有机物。(2)图甲中，B组实验小球藻只进行呼吸作用，向试管中通入eq\a\vs4\al(18O2)，eq\a\vs4\al(18O2)经小球藻的有氧呼吸第三阶段消耗转变为Heq\o\al(18,2)O，后者参与线粒体内有氧呼吸中丙酮酸分解过程，产生C18O2，所以一段时间后，在小球藻呼吸产物中出现含eq\a\vs4\al(18O)的CO2。根据题意可知，A试管24h后氧气浓度增加量是500－300＝200(mg/L)，为净光合作用量，B试管24h后氧气浓度减少量是300－116＝184(mg/L)，为呼吸消耗量，因此，小球藻24h实际光合作用量为200＋184＝384(mg/L)，则A试管中，小球藻光合作用产生的氧气速率为384÷24＝16[mg/(L·h)]。(3)依据图乙曲线，当小球藻处于黄光、CO2浓度为300μL/L时，小球藻同时进行光合作用和呼吸作用，所以细胞内合成ATP的场所是线粒体、叶绿体和细胞质基质；当小球藻细胞由曲线中b点状态迅速转移到a点状态时，光质由黄光变为红光，光合作用增强，短时间内光反应产生的ATP和[H]的量增加，C3被还原的量增加，导致C3减少，同时C5含量增加。(4)分析图乙曲线可知：不同的CO2浓度条件下，白光组最有利于植物净光合速率的提高，而且在实验CO2浓度范围内，随着CO2浓度的升高，三种光照条件下的净光合速率均逐渐增大。因此，温室种植作物时，可采用自然光照(白光)、适当增加CO2浓度等措施，以提高温室作物产量。答案：(1)小球藻有核膜包被的细胞核进行光合作用，将CO2和H2O转化为有机物(2)eq\a\vs4\al(18O2)经小球藻的有氧呼吸消耗转变为Heq\o\al(18,2)O，后者参与线粒体内有氧呼吸中丙酮酸分解过程，产生C18O216(3)线粒体、叶绿体和细胞质基质增加(4)采用自然光照(白光)、适当增加CO2浓度7．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.