2024高考生物增分集訓練1光合作用和細胞呼吸的基本原理含解析

PAGEPAGE6集訓1光合作用和細胞呼吸的基本原理1．探討發(fā)覺，植物的Rubisco酶具有“兩面性”，CO2濃度較高時，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，完成光合作用；O2濃度較高時，該酶催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變更后到線粒體中會產(chǎn)生CO2，這種植物在光下汲取O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸。請回答下列問題：(1)在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco酶所催化反應(yīng)的產(chǎn)物是__________，該產(chǎn)物被還原生成糖類的過程還須要________________(物質(zhì))。Rubisco酶的“兩面性”與酶的________________(特性)相沖突。(2)與光呼吸相區(qū)分，探討人員常把有氧呼吸稱為“暗呼吸”。從反應(yīng)條件上看，光呼吸須要光，暗呼吸___________________________；從反應(yīng)場所上看，光呼吸發(fā)生在葉綠體和線粒體中，暗呼吸發(fā)生在___________________中。(3)夏季中午，部分植物會出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，此時間合作用速率明顯減弱，而CO2產(chǎn)生速率明顯增加，其中CO2產(chǎn)生速率明顯增加緣由是__________________________________________________________。解析(1)當CO2濃度較高時，Rubisco酶催化C5與CO2反應(yīng)，產(chǎn)物是C3。C3的還原須要[H]和ATP。酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學反應(yīng)，因此Rubisco酶的“兩面性”與酶的專一性相沖突。(2)“暗呼吸”即有氧呼吸在有光和無光的條件下均能進行，其場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。(3)夏季中午的環(huán)境溫度過高，蒸騰作用過于旺盛，水分散失嚴峻，植物氣孔關(guān)閉，導致葉片內(nèi)CO2濃度較低，O2濃度較高時，該酶催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變更后到線粒體中會產(chǎn)生CO2，光呼吸增加，CO2產(chǎn)生速率明顯增加。答案(1)C3[H]和ATP專一性(2)有光無光都可以進行細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體(3)“光合午休”現(xiàn)象與氣孔關(guān)閉有關(guān)，氣孔關(guān)閉會阻擋O2溢出葉片，高氧濃度下產(chǎn)生光呼吸現(xiàn)象，導致CO2產(chǎn)生速率明顯增加2．某探討小組以番茄植株為材料進行相關(guān)探討，結(jié)果如圖所示。請回答問題：(1)甲圖中，與P點相比，導致Q點單株番茄光合強度較低的外因主要是_______________(寫出二種)。(2)圖乙中，C點時葉綠體內(nèi)ATP的移動方向是_________________，F(xiàn)點時葉肉細胞中能產(chǎn)生ATP的細胞器是____________________。(3)將對稱番茄葉片的左側(cè)遮光、右側(cè)曝光(如圖丙)，并采納適當?shù)姆椒ㄗ钃鮾蓚?cè)之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移。經(jīng)黑暗處理后，在相宜光強下照耀12小時，從兩側(cè)截取等面積的葉圓片，烘干后稱重并計量為a和b(單位：g)，則截取的右側(cè)葉圓片12小時間合作用制造的有機物量為________________g。(4)給番茄植株澆灌Heq\o\al(18,2)O，一段時間后發(fā)覺葉肉細胞中出現(xiàn)了(CHeq\o\al(18,2)O)。請寫出它們在細胞內(nèi)轉(zhuǎn)化的基本途徑：______________________________(用箭頭加文字的形式)。解析(1)由甲圖可知種群密度越大，光合作用速率越低，因此在實際生產(chǎn)中要合理密植，密度增大接受的光照強度會減弱，二氧化碳濃度也會降低。甲圖中由圖可知Q點時的種植密度比P點大，故影響光合作用的主要外界因素有光照強度和二氧化碳濃度。(2)在C點時，葉綠體中類囊體薄膜上光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP用于葉綠體基質(zhì)中還原C3，所以ATP的移動方向為類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)。F點時，光合作用等于呼吸作用，所以葉肉細胞中能產(chǎn)生ATP的細胞器是葉綠體和線粒體。(3)假設(shè)原來的質(zhì)量為x,12小時后x－a代表這階段的呼吸作用，b－x代表這階段的凈光合作用，所以(b－x)＋(x－a)＝凈光合作用＋呼吸作用＝b－a，代表了這12小時內(nèi)的真正光合作用，即12小時右側(cè)截取部分光合作用制造的有機物總量。(4)水既是光合作用的反應(yīng)物，也是有氧呼吸的反應(yīng)物和產(chǎn)物，故Heq\o\al(18,2)O先參加有氧呼吸，生成二氧化碳，二氧化碳經(jīng)過固定后生成三碳化合物，三碳化合物經(jīng)過還原，最終生成(CHeq\o\al(18,2)O)。答案(1)光照強度、CO2濃度(2)(葉綠體)類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)葉綠體、線粒體(3)b－a(4)Heq\o\al(18,2)O→C18O2→C3→(CHeq\o\al(18,2)O)或Heq\o\al(18,2)O→C18O2→(CHeq\o\al(18,2)O)3．如圖表示夏季晴朗的一天，某種綠色植物在24小時內(nèi)O2汲取和釋放速率的變更示意圖(單位：mg/h)，A、C點對應(yīng)時刻分別為6時和19時。請回答下列問題：(1)C點時，消耗氧氣的場所是________________，寫出該反應(yīng)式________________________________________________________。(2)圖中限制B點的主要內(nèi)部因素是____________________________。(3)圖中24小時內(nèi)有機物積累在________點達到最大值，該植物1小時最多能合成葡萄糖______mg。(4)大棚種植時，若不變更光合速率要增大一晝夜有機物的積累量，請寫出兩種方法：_____________________________________________。解析(1)有氧呼吸消耗氧氣在第三階段，場所是線粒體內(nèi)膜，反應(yīng)式為24[H]＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())12H2O＋能量。(2)B點達到光合作用的最大速率，所以限制B點的主要內(nèi)部因素是光合色素和與光合作用有關(guān)的酶。(3)光合作用大于細胞呼吸的時段是6～19時，即C點時有機物積累量達到最大值；植物1小時生成氧氣的量＝呼吸消耗氧氣的量＋凈光合釋放氧氣的量，B點時達到最大光合速率，此時呼吸耗氧12mg/h，凈光合釋放氧氣為44mg/h，依據(jù)合成1mol葡萄糖可生成6mol氧氣，可知1h內(nèi)最多能合成葡萄糖(12＋44)×180/(32×6)＝52.5(mg)。(4)大棚種植時，若在不變更光合速率的狀況下增大一晝夜有機物的積累量，可以通過延長光照時間，增加光合作用的時間，也可以通過夜間適當降低溫度，削減呼吸消耗來實現(xiàn)。答案(1)線粒體內(nèi)膜24[H]＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())12H2O＋能量(系數(shù)不作要求，條件、反應(yīng)物、產(chǎn)物、能量完整即可)(2)光合色素和與光合作用有關(guān)的酶(3)C52.5(4)延長光照時間；夜間適當降低溫度4．菠蘿植株的葉肉細胞在干旱條件下有一個很特別的CO2同化方式，夜間氣孔開放，汲取CO2生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用，如圖所示。下表是在土壤中不同含水量的條件下，測得的菠蘿植株的部分生理特征。依據(jù)相關(guān)內(nèi)容回答下列問題：(1)圖中，能參加CO2固定的物質(zhì)有________________。PGA即暗反應(yīng)中的________________。(2)干旱條件下，白天當光照、溫度等相宜時，菠蘿葉肉細胞的光合速率最可能________(填“小于”“等于”或“大于”)呼吸速率，緣由是______________________________________________________________。(3)干旱條件下，菠蘿葉肉細胞夜間pH會有所下降，緣由是_________________________________________________________。(4)表中X組起________作用。據(jù)表分析，在干旱環(huán)境條件下，菠蘿產(chǎn)量會降低，緣由是____________________________________________________。解析(1)由圖示可知，參加CO2固定的物質(zhì)有PEP和C5，分析圖中PGA所處的位置及參加的反應(yīng)可知，PGA即C3。(2)由于干旱條件下，白天菠蘿植株葉肉細胞的氣孔關(guān)閉，不與外界環(huán)境進行氣體交換，而光照、溫度相宜，光合作用消耗的CO2來自葉肉細胞自身呼吸產(chǎn)生的CO2和蘋果酸經(jīng)脫羧作用產(chǎn)生的CO2，說明葉肉細胞經(jīng)光合作用消耗的CO2多于其經(jīng)細胞呼吸產(chǎn)生的CO2，故葉肉細胞的光合速率大于呼吸速率。(3)干旱條件下，由于夜間菠蘿葉肉細胞汲取CO2合成蘋果酸并儲存在液泡中，故pH會有所下降。(4)由表格數(shù)據(jù)可知，X組為相宜的土壤含水量，起到了比照作用，在干旱環(huán)境條件下，菠蘿產(chǎn)量會降低的緣由為葉面積減小，葉綠素含量下降，光合作用減弱，產(chǎn)生的有機物削減。答案(1)PEP、C5C3(2)大于光合作用中CO2的汲取量大于細胞呼吸中CO2的釋放量(合理即可)(3)夜間菠蘿葉肉細胞汲取CO2合成蘋果酸并儲存在液泡中(合理即可)(4)比照干旱條件下，菠蘿植株的葉面積減小，葉綠素含量下降，光合作用減弱，產(chǎn)生的有機物削減(合理即可)5．(2024·全國卷Ⅱ)回答下列與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的問題。(1)在森林生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者的能量來自________，生產(chǎn)者的能量可以干脆流向______________________(答出2點即可)。(2)通常，對于一個水生生態(tài)系統(tǒng)來說，可依據(jù)水體中含氧量的變更計算誕生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量(生產(chǎn)者所制造的有機物總量)。若要測定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量，可在該水生生態(tài)系統(tǒng)中的某一水深處取水樣，將水樣分成三等份，一份干脆測定O2含量(A)；另兩份分別裝入不透光(甲)和透光(乙)的兩個玻璃瓶中，密閉后放回取樣處，若干小時后測定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。據(jù)此回答下列問題。在甲、乙瓶中生產(chǎn)者呼吸作用相同且瓶中只有生產(chǎn)者的條件下，本試驗中C與A的差值表示這段時間內(nèi)______________________；C與B的差值表示這段時間內(nèi)______________________；A與B的差值表示這段時間內(nèi)___________________________________________________________。解析(1)生產(chǎn)者通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化成化學能，固定在所制造的有機物中，生產(chǎn)者制造的有機物中的能量可以通過被初級消費者攝入而干脆流向初級消費者，其殘枝敗葉和初級消費者糞便(屬于生產(chǎn)者的同化量)中的能量可干脆流向分解者。(2)此為“黑白瓶法”測定植物的光合速率，A為甲、乙兩瓶中O2起始含量，甲瓶不透光，生產(chǎn)者只進行呼吸作用，若干小時后測定甲瓶中O2含量為B，A與B的差值為這段時間內(nèi)生產(chǎn)者呼吸作用消耗的O2量；乙瓶透光，生產(chǎn)者既進行光合作用又進行呼吸作用，若干小時后測定乙瓶中O2含量為C，C與A的差值表示這段時間內(nèi)生產(chǎn)者凈光合作用釋放的O2量；乙瓶與甲瓶中的O2含量進行比較，C與B的差異是由生產(chǎn)者的光合作用造成的，所以C與B的差值表示這段時間內(nèi)生產(chǎn)者光合作用的總放氧量(產(chǎn)生O2量)。答案(1)太陽能初級消費者、分解者(2)生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量生產(chǎn)者光合作用的總放氧量生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量6．在光合作用中NADP＋與NADPH可相互轉(zhuǎn)化(如圖1)。為探究外界因素對植物綠葉中NADP＋含量的影響，取某雙子葉植物小圓葉片等量分為3組，進行以下試驗：組別處理甲組25℃，光照1h→黑暗5min→重新光照乙組25℃，光照1h→黑暗5min→不再光照丙組42℃，光照1h→黑暗5min→重新光照各組均黑暗處理5min后起先測定NADP＋含量，結(jié)果如圖2。回答下列問題：圖1圖2(1)NADPH轉(zhuǎn)化為NADP＋的過程發(fā)生在葉綠體的____________中(填場所)。(2)圖2中________(填“a與d”“d與e”或“c與f”)NADP＋含量的差異，反映出高溫(42℃)抑制該植物的暗反應(yīng)。(3)ab段NADP＋含量下降的緣由是_______________________________。(4)資料顯示：抗霉素A能夠影響該植物的光合作用，導致NADP＋含量削減。請在上述試驗的基礎(chǔ)上，補充試驗加以驗證(簡要寫出試驗思路即可)：______________________________________________________。解析(1)分析圖1可知，NADPH在暗反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化為NADP＋，該過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。(2)要反映高溫(42℃)抑制該植物的暗反應(yīng)，須要將高溫(42℃)與常溫(25℃)下的試驗結(jié)果進行比照，其他條件應(yīng)相同，因此應(yīng)將丙組與甲組作比照，即比較圖2中a與d點的NADP＋含量的差異。(3)NADP＋在光合作用的光反應(yīng)中參加生成NADPH，導致NADP＋含量下降；暗反應(yīng)中NADPH可以轉(zhuǎn)換為NADP＋，導致NADP＋含量上升。黑暗處理初期暗反應(yīng)中NADPH轉(zhuǎn)換為NADP＋積累了NADP＋，重新光照時，光反應(yīng)快速生成NADPH，大量消耗NADP＋，而暗反應(yīng)過程中生成NADP＋相對較少，因此黑暗5min后再重新光照，ab段NADP＋含量下降。(4)要驗證抗霉素A能夠影響該植物的光合作用，導致NADP＋含量削減，可增設(shè)1組試驗，加入抗霉素A，其他條件與甲組相同，測定NADP＋含量并與甲組比較；或取同種植物小圓葉片若干，等量分為2組：一組加入抗霉素A，另一組不加；在光照、25℃等相宜條件下，測定葉片中的NADP＋含量，比較兩組的結(jié)果。答案(1)基質(zhì)(2)a與d(3)黑暗處理初期暗反應(yīng)積累了NADP＋，重新光照時，光反應(yīng)快速生成NADPH，消耗NADP＋，而暗反應(yīng)中消耗的NADPH相對較少(4)增設(shè)1組試驗，加入抗霉素A，其他條件與甲組相同，測定NADP＋含量，與甲組進行比較(或取同種植物小圓葉片若干，等量分為2組：一組加入抗霉素A，另一組不加；在光照、25℃等相宜條件下，測定葉片中的NADP＋含量，比較兩組的結(jié)果)7．某科研人員探討不同遮光處理對白樺光合作用生理特性的影響結(jié)果如圖。(1)葉片中葉綠素含量是維持植物正常光合作用的主要指標，葉綠素主要存在于白樺葉片的__________________(詳細部位)上，通過上圖的結(jié)果發(fā)覺白樺葉綠素含量隨__________________而增加，提高了白樺在弱光環(huán)境下的捕光實力。探討發(fā)覺植物體內(nèi)的葉綠素處于不斷的合成和分解中，請從該角度去說明葉綠素含量增加的緣由：_________________________________________。(2)葉綠