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為玉米葉肉細胞內某些代謝過程中物質變化的示意圖，其中①～④表示不同的生理過程，X、Y表示參與代謝的物質。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代表的物質是________。[H]在③過程中與________結合形成五碳化合物。(3)圖2表示影響光合作用的因素有__________________。(4)圖2中，當光照強度大于8時，25℃與15℃條件下有機物的合成速率分別為M1、M2，結果應為M1________M2(填“>”“<”或“＝解析：(1)圖1中，③表示光合作用的暗反應過程；②表示有氧呼吸的第三階段，發(fā)生的場所是線粒體。(2)X代表的物質是O2。[H]在③過程中與三碳化合物結合形成五碳化合物。(3)圖2表示影響光合作用的因素有光照強度和溫度。(4)圖2中，當光照強度大于8時，25℃與15℃條件下有機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，結果應為M1答案：(1)暗反應線粒體(或線粒體內膜)(2)O2三碳化合物(3)光照強度和溫度(缺一不可)(4)＞2．研究提高植物對CO2的同化力以提高農作物產量一直是科學家關心的問題，根據(jù)以下有關研究過程回答問題：(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)，然后應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，并與已知化學成分進行比較。其次按反應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。你認為字母A表示以上哪種化合物________。(2)在生產實踐中，增施CO2是提高溫室植物產量的主要措施之一。研究者以黃瓜為材料進行實驗發(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淀粉的分解，可能是因為適當升溫提高了植物的______________。請根據(jù)本研究的結果，對解決“長時間增施CO2抑制光合作用”這一問題，提出兩項合理化建議：____________________________________________________(至少答出兩點)。解析：(1)為研究CO2中C的轉移途徑，可將14C標記的CO2注入培養(yǎng)藻的密閉容器，定時取樣，并檢測出現(xiàn)放射性的產物。乙醇能使蛋白質變性，用熱乙醇處理細胞，會使酶變性失活(殺死細胞)，從而提取細胞中的有機物。細胞內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。卡爾文等向密閉容器中通入14CO2，隨著反應時間縮短，出現(xiàn)放射性的物質種類減少，根據(jù)光合作用暗反應過程，可知最先出現(xiàn)的放射性物質應為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淀粉的分解，可能是因為適當升溫提高了植物的呼吸作用，提高了細胞對糖的利用率。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(殺死細胞)，從而提取細胞中的有機物分離C3(2)抑制ATP、ADP、酶、NADPH呼吸作用(細胞呼吸)適當升溫、控制增施CO2的時間(間斷供給CO23．在光合作用中NADP＋與NADPH可相互轉化。為探究外界因素對NADP＋含量的影響，某科研團隊取某雙子葉植物小圓葉片等量分為3組，進行以下實驗：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，結果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)NADPH轉化為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，導致葉片中NADP＋含量減少。請在上述實驗的基礎上，補充實驗加以驗證(簡要寫出實驗思路即可)。解析：(1)在光合作用中，NADPH(還原型輔酶Ⅱ，[H])轉化為NADP＋(輔酶Ⅱ)的過程，就相當于消耗[H]的過程，即C3的還原，其場所是葉綠體基質。(2)根據(jù)“高溫(42℃)抑制該植物的暗反應”可知，本組對比的是高溫(42℃，對應丙組)與常溫(25℃，對應甲組)，即a和d點對比或b和e點對比。(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后重新進行了光照，因此，NADP＋含量變化的起因是“重新光照”，結果是“NADP＋含量下降”。二者之間具體的因果關系：重新光照→光反應速率增大→NADP＋消耗量增加；同時暗反應速率短時間內基本不變→C3還原速率基本不變→消耗NADPH較少，最終NADP＋答案：(1)基質(2)a與d(3)重新光照時，短時間內光反應加快，迅速將水分解，生成較多的O2和NADPH，消耗NADP＋，同時暗反應中C3的還原消耗的NADPH較少，導致NADP＋含量下降(4)增設1組實驗，加入抗霉素A，其他條件與甲組相同，測定葉片中NADP＋含量，與甲組進行比較(答案合理即可)。4．(2021·山西大學附中調研)沙棘耐干旱、耐鹽堿，抗風沙能力強，被廣泛用于水土保持。如圖甲表示在光照下沙棘葉肉細胞內發(fā)生的一系列反應。科研人員利用“間隙光”(光照20s、黑暗20s交替進行)處理沙棘葉肉細胞12h，并用靈敏傳感器記錄環(huán)境中O2和CO2的變化，經統(tǒng)計、計算得到的部分結果如圖乙所示。請回答下列問題：(1)圖甲中進行②過程的場所為______________________，產生[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)給葉肉細胞提供18O2，則在CO2、H2O、(CH2O)三種物質中，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點光反應速率________(填“大于”“等于”或“小于”)暗反應速率；C點光合速率________(填“大于”“等于”或“小于”)細胞呼吸速率。與連續(xù)光照6h，再連續(xù)暗處理6h相比，“間隙光”處理12h的光合產物積累量________(填“較多”“相等”或“較少”)。解析：(1)結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胞呼吸有關，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，②過程表示暗反應，③過程表示細胞呼吸過程，④過程表示ATP作為直接能源物質用于各項生命活動的過程。暗反應的場所是葉綠體基質，圖中能產生[H]的過程有光反應、細胞呼吸的第一階段和有氧呼吸的第二階段，即產生[H]的過程有①③；消耗[H]的過程有暗反應、有氧呼吸的第三階段和無氧呼吸的第二階段，即②③。(2)給葉肉細胞提供18O2，有氧呼吸的第三階段[H]和18O2結合生成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，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CO2吸收速率達到一定值時不再增加，由此推斷光照開始后的短時間內受暗反應對[H]、ATP利用量的影響，光反應產物[H]、ATP有所積累，從而抑制光反應的進行，使得O2釋放速率又隨即減小；在黑暗開始后還能維持一段時間的暗反應，也正是因為光反應產物[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O2釋放速率迅速增大，而CO2吸收速率還很小，說明B點光反應速率大于暗反應速率。圖中C點時O2釋放速率等于CO2吸收速率，但葉肉細胞同時進行細胞呼吸，所以C點光合作用速率大于細胞呼吸速率。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的光合產物積累量較多。答案：(1)葉綠體基質①③②③(2)H2O(3)光反應產生的ATP和[H]，在黑暗開始后還能維持一段時間的暗反應(4)大于大于較多5．甲同學將相同生理狀態(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，分別浸入等量的質量分數(shù)為4.2%的NaHCO3溶液中，將葉片分散均勻不重疊，在適宜的光照強度下進行光合作用實驗，一定時間后測定其氧氣的釋放量，實驗結果如圖2所示(假設葉片羽裂不影響細胞的呼吸速率)。乙同學測定非洲茉莉在不同溫度和光照強度下光合作用強度變化趨勢，結果如圖3所示。請回答下列問題：(1)甲同學所做實驗的自變量是____________________。非洲茉莉葉肉細胞內氧氣被消耗的具體場所是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)該實驗中所用的NaHCO3溶液的作用是________________________________。NaHCO3溶液濃度過高可能導致實驗失敗，其原因是________________________________________________________________________________________________________。(3)羽裂可以暴露橫切部位的葉肉細胞，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，該實驗的自變量是光照時間和羽裂寬度。非洲茉莉葉肉細胞內氧氣的消耗發(fā)生在有氧呼吸第三階段，其場所是線粒體內膜。(2)該實驗中NaHCO3能夠釋放CO2，供給植物進行光合作用；NaHCO3溶液濃度過高會導致細胞失水過多，影響細胞代謝，甚至會使細胞死亡，從而導致實驗失敗。(3)根據(jù)題意可知，羽裂可以暴露橫切部位的葉肉細胞，因此葉片羽裂寬度越小，從切面暴露的葉肉細胞就越多，有利于葉肉細胞(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，光照強度小于2klx時，25℃下凈光合作用強度低于15℃下凈光合作用強度，所以溫度為答案：(1)羽裂寬度和光照時間線粒體內膜(2)為植物細胞光合作用提供CO2NaHCO3溶液濃度過高會導致細胞失水過多，影響細胞代謝(3)葉片羽裂寬度越小，從切面暴露出來的葉肉細胞(葉綠體)就越多，有利于葉肉細胞(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)適當降低溫度光照強度小于2klx時，25℃下凈光合作用強度低于156．(2021·南寧模擬)圖甲是利用小球藻(一種單細胞綠藻)進行光合作用實驗的示意圖，圖乙是用圖甲中A組裝置進行實驗，測得的小球藻凈光合速率與光質、CO2濃度的關系(不考慮光質對呼吸作用的影響)。請回答下列問題：(1)與藍藻相比，小球藻在細胞結構上的主要區(qū)別是____________________________，兩者都是自養(yǎng)生物，因為它們都能__________________________________。(2)圖甲中，B組實驗時，向試管中通入eq\a\vs4\al(18O2)，則一段時間后，在小球藻呼吸產物中出現(xiàn)含eq\a\vs4\al(18O)的CO2，試解釋這種CO2產生的過程：_______________________________________。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，小球藻光合作用產生的氧氣速率為________mg/(L·h)。(3)依據(jù)圖乙曲線，當小球藻處于黃光、CO2濃度為300μL/L時，細胞內合成ATP的場所是______________________________________________；當小球藻細胞由曲線中b點狀態(tài)迅速轉移到a點狀態(tài)時，短時間內葉綠體中的C5含量將會________。(4)據(jù)圖乙所示實驗結果，為提高溫室作物的產量，你的建議是__________________。解析：(1)藍藻屬于原核生物，小球藻屬于真核生物，與藍藻相比，小球藻在細胞結構上的主要區(qū)別是小球藻有核膜包被的細胞核；兩者都是自養(yǎng)生物，因為它們都能進行光合作用，將CO2和H2O轉化為有機物。(2)圖甲中，B組實驗小球藻只進行呼吸作用，向試管中通入eq\a\vs4\al(18O2)，eq\a\vs4\al(18O2)經小球藻的有氧呼吸第三階段消耗轉變?yōu)镠eq\o\al(18,2)O，后者參與線粒體內有氧呼吸中丙酮酸分解過程，產生C18O2，所以一段時間后，在小球藻呼吸產物中出現(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，小球藻光合作用產生的氧氣速率為384÷24＝16[mg/(L·h)]。(3)依據(jù)圖乙曲線，當小球藻處于黃光、CO2濃度為300μL/L時，小球藻同時進行光合作用和呼吸作用，所以細胞內合成ATP的場所是線粒體、葉綠體和細胞質基質；當小球藻細胞由曲線中b點狀態(tài)迅速轉移到a點狀態(tài)時，光質由黃光變?yōu)榧t光，光合作用增強，短時間內光反應產生的ATP和[H]的量增加，C3被還原的量增加，導致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，而且在實驗CO2濃度范圍內，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)、適當增加CO2濃度等措施，以提高溫室作物產量。答案：(1)小球藻有核膜包被的細胞核進行光合作用，將CO2和H2O轉化為有機物(2)eq\a\vs4\al(18O2)經小球藻的有氧呼吸消耗轉變?yōu)镠eq\o\al(18,2)O，后者參與線粒體內有氧呼吸中丙酮酸分解過程，產生C18O216(3)線粒體、葉綠體和細胞質基質增加(4)采用自然光照(白光)、適當增加CO2濃度7．請回答下列與光合作用和細胞呼吸有關的實驗問題：(1)實驗一：科研人員從小鼠細胞中分離出線粒體，并將其放入測定儀內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物質，其中X物質不包括還原氫，從加入線粒體開始測定O2消耗速率，結果如圖1。請據(jù)圖分析：X物質表示________，圖示4個區(qū)間(①～④)中，線粒體內有水生成的區(qū)間是________，一定有CO2產生的區(qū)間是________。(2)實驗二：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，當反應進行到0.5s時，發(fā)現(xiàn)14C出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中，當反應進行到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，該實驗是通過控制____________來探究CO2中碳原子轉移路徑的。在該實驗中，如果發(fā)現(xiàn)0.