高三生物一轮复习练习：影响细胞呼吸和光合作用的因素

影响细胞呼吸和光合作用的因素一、选择题1.在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法不正确的是()A.4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻B.与25℃时相比,4℃时有氧呼吸产热多C.与25℃时相比,4℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少2.(2023·湖北模拟)地下几百米的矿井里,温度常年维持在25～30℃,湿度维持在70%～80%,CO2浓度高达780～800ppm。某市充分利用矿井的这一特点“变废为宝”,将废弃矿井改造成了植物工厂,用水培方式种植蔬菜,取得了较好的效益。下列相关分析不合理的是()A.矿井内适宜的温度,抑制了蔬菜的呼吸作用B.矿井内适宜的湿度,有利于蔬菜叶片气孔的开放C.矿井内高浓度的CO2,促进了蔬菜的光合作用D.蔬菜水培液的渗透压往往低于其根细胞的渗透压3.与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a,示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是()A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大4.(2023·河南郑州三模)落地生根、仙人掌等景天酸代谢植物的叶片,晚上气孔开放,在细胞质基质中的PEP羧化酶作用下,CO2与PEP结合形成OAA(草酰乙酸),进一步形成苹果酸积累在液泡中;白天气孔关闭,苹果酸转运出液泡后经脱羧释放出CO2进行光合作用。下列相关分析正确的是()A.景天酸代谢植物主要在夜间进行光合作用的暗反应阶段B.景天酸代谢植物固定CO2的场所有细胞质基质和叶绿体基质C.景天酸代谢植物细胞液的pH在夜间逐渐升高、白天逐渐降低D.景天酸代谢途径是植物定向变异的结果,是植物适应干旱的特征之一5.(2023·北京房山二模)地木耳是一种可食用耐旱蓝细菌,具有高蛋白低脂肪的特点。为探究盐胁迫对地木耳的影响,做了相关实验,结果如图。下列叙述错误的是()A.随着NaCl浓度的提高,光转化效率下降B.地木耳叶绿体类囊体膜上进行光转化C.光合作用产生的淀粉可转化为蛋白质和脂肪D.野生地木耳比人工培养地木耳能更好地适应盐胁迫6.绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是()A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度7.(2023·北京卷)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是()A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大8.如图为某植物CO2消耗速率和CO2吸收速率随时间的变化曲线。下列说法正确的是()A.该植物在7:00开始进行光合作用B.在18:00时,该植物有机物的积累量达到最大C.与18:00相比,7:00时C3的还原速率较慢D.曲线b在约10:00～12:00之间下降的主要原因是气孔关闭导致暗反应减弱9.某兴趣小组以酵母菌作为实验材料,以葡萄糖作为能量来源,在一定条件下,通过控制氧气浓度的变化,得到了酵母菌进行细胞呼吸时二氧化碳产生速率(Ⅰ)、氧气消耗速率(Ⅱ)以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线,实验结果如图所示,t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合,S1、S2、S3、S4分别表示图示面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验,实验装备和条件不变,得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述错误的是()A.t1时刻,氧气浓度较高,无氧呼吸消失B.如果改变温度条件,t1会左移或右移,但是S1和S2值始终相等C.若S2∶S3=2∶1,S4∶S1=8∶1时,0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1D.若曲线Ⅳ和Ⅲ完全重合,则0～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等10.(2023·江苏常州模拟)我国既要抓好粮食生产,同时还要重视粮食储备,全力打造“大国粮仓”。下列关于现代储粮技术的叙述,错误的是()A.气控:控制环境中的气体比例,创造无氧环境抑制谷物的有氧呼吸B.干控:控制谷物的水分,以抑制谷物、微生物、害虫的呼吸作用C.温控:控制谷物的储藏温度,创造一个不利于虫霉生长的低温环境D.化控:指利用少量药物阻断虫霉正常的代谢过程,达到杀虫抑菌目的11.(2023·河北邯郸三模)细胞代谢需要适宜的条件。对植物进行一定的处理后其结构及生理功能会发生一定的变化,下列说法错误的是()A.干旱处理后的植物根部细胞吸水能力会上升B.干旱处理后的绿色植物光合速率下降的主要原因是光反应原料的缺乏C.适宜光照条件下,将绿色植物放置于密闭的容器内一段时间后其光合速率会下降D.绿色植物在高浓度的CO2环境中处理一段时间后,其固定CO2的酶的活性可能会降低12.(2023·四川达州二模)油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。如图表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化,第36天后果皮逐渐变黄。下列分析不合理的是()A.第36天,果皮细胞会向外界环境释放一定量的O2B.第36天,果皮细胞光合作用固定CO2的量比第12天多C.第36天后,果实中乙烯的含量逐渐增加,促进果实成熟D.第36天后,果皮细胞叶绿素含量逐渐降低使光合速率下降二、非选择题13.(2023·江苏泰州一模)某些植物具有一种CO2浓缩机制,部分过程见图1。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO3-转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO(1)由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳亲和力(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。

(2)图1所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是。图中由Pyr转变为PEP的过程属于(填“吸能”或“放能”)反应。

(3)通过转基因技术,可进一步提高植物光合作用的效率。图2是将玉米的PEPC基因与PPDK(催化CO2初级受体PEP的生成)基因导入水稻后,在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率影响。图3是在光照为1000Lux下测得的温度影响光合速率的变化曲线:①原种水稻A点以后限制光合作用的主要环境因素为(答出2点)。转双基因水稻(填“是”或“不是”)通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率的。

②据图推测,转双基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在环境中。研究者提取了这两种水稻等质量叶片的光合色素,并采用法进行了分离,通过观察比较发现两种植株各种色素含量无显著差异,则可推断转双基因水稻最可能是通过促进光合作用的(填过程)来提高光合速率的。

③据图2可知,高光照强度下,转双基因水稻的净光合速率大于原种水稻。为了探究“高光照强度下,转双基因水稻净光合速率的增加与导入的双基因编码的酶的相关性”,请利用转双基因水稻、PEPC的专一抑制剂A、PPDK的专一抑制剂B等设计实验。简要写出实验设计过程。a.取生理状态相同的转双基因水稻若干,;

b.在高光照强度时,

;

c.其余条件相同且适宜,一段时间后通过测定并计算出量得到叶片的净光合速率。

影响细胞呼吸和光合作用的因素一、选择题1.在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法不正确的是()A.4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻B.与25℃时相比,4℃时有氧呼吸产热多C.与25℃时相比,4℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少解析:与25℃相比,4℃时耗氧量增加,根据题意,电子经线粒体内膜最终传递给氧气,说明电子传递未受阻;与25℃相比,短时间低温4℃处理,ATP合成量较少,耗氧量较多,说明4℃时有氧呼吸释放的能量更多用于产热,消耗的葡萄糖量多;DNP使H+不经ATP合酶返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,导致ATP合成减少。2.(2023·湖北模拟)地下几百米的矿井里,温度常年维持在25～30℃,湿度维持在70%～80%,CO2浓度高达780～800ppm。某市充分利用矿井的这一特点“变废为宝”,将废弃矿井改造成了植物工厂,用水培方式种植蔬菜,取得了较好的效益。下列相关分析不合理的是()A.矿井内适宜的温度,抑制了蔬菜的呼吸作用B.矿井内适宜的湿度,有利于蔬菜叶片气孔的开放C.矿井内高浓度的CO2,促进了蔬菜的光合作用D.蔬菜水培液的渗透压往往低于其根细胞的渗透压解析:适宜的温度有利于植物细胞进行呼吸,不会抑制蔬菜的呼吸作用;矿井内适宜的湿度,有利于蔬菜叶片气孔的开放,从而促进光合作用;CO2是光合作用的原料,因此矿井内高浓度的CO2促进了蔬菜的光合作用;蔬菜水培液的渗透压往往低于其根细胞的渗透压,这样有利于根细胞吸收水分。3.与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a,示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是()A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大解析:由题图可知,突变体t1的叶绿体相对受光面积大于突变体t2的叶绿体相对受光面积,故突变体t1在较小的光照强度下就能达到光补偿点和光饱和点;野生型、突变体t1和突变体t2的叶绿素含量基本一致,故造成野生型、突变体t1和突变体t2光合速率的高低与叶绿素含量无关;由题图可知,三者的光合速率差异是由叶绿体在细胞中分布位置不同引起的,与光照强度无关。4.(2023·河南郑州三模)落地生根、仙人掌等景天酸代谢植物的叶片,晚上气孔开放,在细胞质基质中的PEP羧化酶作用下,CO2与PEP结合形成OAA(草酰乙酸),进一步形成苹果酸积累在液泡中;白天气孔关闭,苹果酸转运出液泡后经脱羧释放出CO2进行光合作用。下列相关分析正确的是()A.景天酸代谢植物主要在夜间进行光合作用的暗反应阶段B.景天酸代谢植物固定CO2的场所有细胞质基质和叶绿体基质C.景天酸代谢植物细胞液的pH在夜间逐渐升高、白天逐渐降低D.景天酸代谢途径是植物定向变异的结果,是植物适应干旱的特征之一解析:暗反应过程需要光反应阶段提供的NADPH和ATP等,夜间无光照,不能进行暗反应阶段;分析题意可知,景天酸代谢植物可通过暗反应过程在叶绿体基质中完成CO2的固定,也可在细胞质基质中完成CO2与PEP结合形成OAA的固定过程;景天酸代谢植物在夜间将CO2与PEP结合形成OAA,并进一步形成苹果酸积累在液泡中,导致细胞液pH降低,白天苹果酸转运出液泡使细胞液pH升高;变异是不定向的。5.(2023·北京房山二模)地木耳是一种可食用耐旱蓝细菌,具有高蛋白低脂肪的特点。为探究盐胁迫对地木耳的影响,做了相关实验,结果如图。下列叙述错误的是()A.随着NaCl浓度的提高,光转化效率下降B.地木耳叶绿体类囊体膜上进行光转化C.光合作用产生的淀粉可转化为蛋白质和脂肪D.野生地木耳比人工培养地木耳能更好地适应盐胁迫解析:由图可知,随着NaCl浓度升高,两种地木耳的光转化效率均下降;地木耳是一种可食用耐旱蓝细菌,为原核生物,无叶绿体;由题干知地木耳具有高蛋白低脂肪的特点,可推测光合作用产生的淀粉可转化为蛋白质和脂肪;由图可知,在相同的NaCl浓度下,野生地木耳比人工培养地木耳光转化效率高,说明野生地木耳比人工培养地木耳能更好地适应盐胁迫。6.绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是()A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度解析:弱光条件下,植物没有O2的释放是因为此时呼吸作用强度大于或等于光合作用强度,并不是未进行光合作用;在光合作用暗反应阶段,CO2一般要与C5结合生成C3后才被还原;在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,短时间内使得光合作用产物输出受阻,对光合作用过程起抑制作用,叶片的光合速率会暂时下降;合理密植(增加受光面积、增加CO2浓度)和增施有机肥(提供无机盐和CO2)均可在一定程度上提高农作物的光合作用强度。7.(2023·北京卷)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是()A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大解析:CO2吸收速率代表净光合速率,低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升,需要从外界吸收的CO2减少;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强;CP点代表呼吸速率等于光合速率,植物可以进行光合作用;图中M点处CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,也就是光合速率与呼吸速率的差值最大。8.如图为某植物CO2消耗速率和CO2吸收速率随时间的变化曲线。下列说法正确的是()A.该植物在7:00开始进行光合作用B.在18:00时,该植物有机物的积累量达到最大C.与18:00相比,7:00时C3的还原速率较慢D.曲线b在约10:00～12:00之间下降的主要原因是气孔关闭导致暗反应减弱解析:该植物在7:00前就已进行光合作用,只是光合作用强度小于呼吸作用强度;18:00时植物有机物的积累量达到最大;7:00与18:00相比,CO2消耗速率高,故7:00时C3的还原速率较快;曲线a在约10:00～12:00之间继续升高,说明暗反应并未减弱,曲线b在约10:00～12:00之间下降的主要原因是气温升高,呼吸作用强度增加,所以吸收的CO2减少。9.某兴趣小组以酵母菌作为实验材料,以葡萄糖作为能量来源,在一定条件下,通过控制氧气浓度的变化,得到了酵母菌进行细胞呼吸时二氧化碳产生速率(Ⅰ)、氧气消耗速率(Ⅱ)以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线,实验结果如图所示,t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合,S1、S2、S3、S4分别表示图示面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验,实验装备和条件不变,得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述错误的是()A.t1时刻,氧气浓度较高,无氧呼吸消失B.如果改变温度条件,t1会左移或右移,但是S1和S2值始终相等C.若S2∶S3=2∶1,S4∶S1=8∶1时,0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1D.若曲线Ⅳ和Ⅲ完全重合,则0～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等解析:由题图可知,t1时刻,酒精产生速率为0,Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合,说明酵母菌只进行有氧呼吸,无氧呼吸消失;如果改变温度条件,酶的活性会升高或降低,t1会左移或右移,0～t1产生的CO2=S1+S2+S3+S4,无氧呼吸产生的酒精量与无氧呼吸产生的二氧化碳量相同,即无氧呼吸产生的CO2=S2+S3,有氧呼吸消耗的氧气量等于有氧呼吸产生的二氧化碳量,即有氧呼吸产生的CO2=S2+S4,即S1+S2+S3+S4=S2+S3+S2+S4,即S1和S2的值始终相等;由上述分析可知,S1=S2,若S2∶S3=2∶1、S4∶S1=8∶1时,则S4∶S2=8∶1,有氧呼吸产生的CO2=S2+S4=9S2,无氧呼吸产生的CO2=S2+S3=1.5S2,有氧呼吸产生的CO2∶无氧呼吸产生的CO2=6∶1,有氧呼吸消耗1mol葡萄糖产生6mol二氧化碳,无氧呼吸消耗1mol葡萄糖产生2mol二氧化碳,因此0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1;乳酸菌进行无氧呼吸消耗1mol葡萄糖产生2mol乳酸,酵母菌无氧呼吸消耗1mol葡萄糖产生2mol酒精,若曲线Ⅳ和曲线Ⅲ两者完全重合,说明酵母菌和乳酸菌进行无氧呼吸且乳酸和酒精的产生速率相等,但酵母菌同时进行有氧呼吸,则0～t1时间段酵母菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量大于乳酸菌。10.(2023·江苏常州模拟)我国既要抓好粮食生产,同时还要重视粮食储备,全力打造“大国粮仓”。下列关于现代储粮技术的叙述,错误的是()A.气控:控制环境中的气体比例,创造无氧环境抑制谷物的有氧呼吸B.干控:控制谷物的水分,以抑制谷物、微生物、害虫的呼吸作用C.温控:控制谷物的储藏温度,创造一个不利于虫霉生长的低温环境D.化控:指利用少量药物阻断虫霉正常的代谢过程,达到杀虫抑菌目的解析:无氧环境下谷物无氧呼吸强度大,有机物消耗多,不利于谷物的储存,低氧环境下抑制谷物的有氧呼吸和无氧呼吸,有利于谷物储存。11.(2023·河北邯郸三模)细胞代谢需要适宜的条件。对植物进行一定的处理后其结构及生理功能会发生一定的变化,下列说法错误的是()A.干旱处理后的植物根部细胞吸水能力会上升B.干旱处理后的绿色植物光合速率下降的主要原因是光反应原料的缺乏C.适宜光照条件下,将绿色植物放置于密闭的容器内一段时间后其光合速率会下降D.绿色植物在高浓度的CO2环境中处理一段时间后,其固定CO2的酶的活性可能会降低解析:经干旱处理后的植物根部细胞中细胞液浓度增大,植物根部细胞吸水能力会上升;干旱处理后植物叶片气孔开度减小,影响CO2进入叶肉细胞,所以光合速率下降的主要原因是暗反应原料的缺乏;绿色植物置于密闭的玻璃容器内,适宜条件下光照培养,开始植物光合速率大于呼吸速率,容器内CO2减少,光合作用原料减少会导致光合速率下降;植物处于高浓度CO2环境中,CO2容易获取,CO2固定反应易于发生,固定CO2的酶的活性可能会降低。12.(2023·四川达州二模)油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。如图表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化,第36天后果皮逐渐变黄。下列分析不合理的是()A.第36天,果皮细胞会向外界环境释放一定量的O2B.第36天,果皮细胞光合作用固定CO2的量比第12天多C.第36天后,果实中乙烯的含量逐渐增加,促进果实成熟D.第36天后,果皮细胞叶绿素含量逐渐降低使光合速率下降解析:由图可知,第36天,果实的净光合速率大于0,故果皮细胞会向外界环境释放一定量的O2;固定CO2的量与总光合速率有关,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,由图可知,第12天的总光合速率大于第36天;乙烯能促进果实的成熟,故第36天后,果实中乙烯的含量逐渐增加,促进果实成熟;第36天后,叶绿素含量逐渐降低,光反应速率降低,进而使光合作用速率下降。二、非选择题13.(2023·江苏泰州一模)某些植物具有一种CO2浓缩机制,部分过程见图1。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO3-转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO(1)由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳亲和力(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。

(2)图1所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是。图中由Pyr转变为PEP的过程属于(填“吸能”或“放能”)反应。

(3)通过转基因技术,可进一步提高植物光合作用的效率。图2是将玉米的PEPC基因与PPDK(催化CO2初级受体PEP的生成)基因导入水稻后,在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率影响。图3是在光照为1000Lux下测得的温度影响光合速率的变化曲线:①原种水稻A点以后限制光合作用的主要环境因素为(答出2点)。转双基因水稻(填“是”或“不是”)通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率的。

②据图推测,转双基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在环境中。研究者提取了这两种水稻等质量叶片的光合色素,并采用法进行了分离,通过观察比较发现两种植株各种色素含量无显著差异,则