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專題四 細(xì)胞呼吸與光合作用
細(xì)胞呼吸與光合作用(一)
一、選擇題
1.(2017吉林長春期末)下列與綠色植物某些生理過程有關(guān)的敘述中,正確的是( )
A.綠色植物的光反應(yīng)可以在暗處進(jìn)行,暗反應(yīng)也可以在光下進(jìn)行
B.大豆根吸收礦質(zhì)元素所需的ATP可以直接來源于光合作用
C.水果貯存時(shí)充入N2和CO2目的主要是抑制無氧呼吸,延長水果的貯存時(shí)間
D.即使給予葉綠素提取液適宜的溫度、光照和CO2,也無法檢測到有O2生成
解析:綠色植物光反應(yīng)必須在光照下進(jìn)行,暗反應(yīng)有光無光均能進(jìn)行,A錯(cuò)誤;大豆根吸收礦質(zhì)元素所需的ATP直接來源于呼吸作用,光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP全部用于暗反應(yīng),B錯(cuò)誤;向水果貯存?zhèn)}中充入N2和CO2的主要目的是抑制有氧呼吸,減少有機(jī)物的消耗,延長水果的倉儲(chǔ)時(shí)間,C錯(cuò)誤;O2是光反應(yīng)的產(chǎn)物,光反應(yīng)的發(fā)生除了有色素外,還必須有相關(guān)酶等,D正確。
答案:D
2.下列有關(guān)細(xì)胞呼吸和光合作用的敘述,正確的是( )
A.酵母菌細(xì)胞的呼吸方式不同,產(chǎn)生CO2的場所也不同
B.與夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時(shí)間縮短
C.離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后,不能完成暗反應(yīng)
D.密閉玻璃容器中降低CO2供應(yīng),植物光反應(yīng)不受影響但暗反應(yīng)速率降低
解析:酵母菌細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,進(jìn)行無氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),有氧呼吸和無氧呼吸都有CO2產(chǎn)生但產(chǎn)生CO2的場所不同,A正確;與夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是溫度低,B錯(cuò)誤;暗反應(yīng)不需要光,離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后,能完成暗反應(yīng),C錯(cuò)誤;密閉玻璃容器中降低CO2供應(yīng),會(huì)導(dǎo)致CO2固定過程減弱,生成的C3減少,致使C3還原時(shí)消耗的[H]和ATP減少,造成光反應(yīng)產(chǎn)物[H]和ATP的積累,進(jìn)而使光反應(yīng)速率降低,D錯(cuò)誤。
答案:A
3.如圖曲線Ⅰ表示黃豆光合作用速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系(適宜溫度、CO2濃度為0.03%)。在y點(diǎn)時(shí)改變某條件,曲線變?yōu)棰?。下列分析合理的? )
A.與y點(diǎn)相比,x點(diǎn)葉綠體中的C3含量較低
B.在y點(diǎn)時(shí),升高溫度導(dǎo)致曲線由Ⅰ變?yōu)棰?
C.制約x點(diǎn)光合作用的因素主要是葉綠體中色素的含量
D.制約z點(diǎn)光合作用的因素可能是CO2濃度
解析:與y點(diǎn)相比較,x點(diǎn)時(shí)光照強(qiáng)度較弱,光反應(yīng)提供的[H]和ATP較少,C3化合物還原減少,導(dǎo)致C3含量較y點(diǎn)時(shí)高,A錯(cuò)誤;題目中提到是在適宜溫度下,如果再提高溫度,會(huì)降低光合作用速率,B錯(cuò)誤;制約x點(diǎn)時(shí)光合作用的因素主要是光照強(qiáng)度,C錯(cuò)誤;z點(diǎn)在圖中Ⅰ曲線上,表示在適宜溫度下,提高光照強(qiáng)度光合速率不再提高,說明此點(diǎn)限制光合速率的因素不是溫度和光照強(qiáng)度,可能是CO2濃度,D正確。
答案:D
4.(2017山東煙臺(tái)期末)科學(xué)家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后,分別給予小球藻不同時(shí)間的光照,結(jié)果如下表。
實(shí)驗(yàn)組別
光照時(shí)間(s)
放射性物質(zhì)分布
1
2
大量3磷酸甘油酸(三碳化合物)
2
20
12種磷酸化糖類
3
60
除上述12種磷酸化糖類外,還有氨基酸、有機(jī)酸等
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,下列敘述不正確的是( )
A.本實(shí)驗(yàn)利用小球藻研究的是光合作用的暗反應(yīng)階段
B.每組照光后需將小球藻進(jìn)行處理使酶失活,才能測定放射性物質(zhì)分布
C.CO2進(jìn)入葉綠體后,最初形成的主要物質(zhì)是12種磷酸化糖類
D.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸、有機(jī)酸等
解析:該實(shí)驗(yàn)是利用放射性的14CO2探究光合作用中碳元素的轉(zhuǎn)移途徑,題表結(jié)果表明二氧化碳主要參與光合作用的暗反應(yīng)過程,A正確;每組照光后需將小球藻進(jìn)行處理使酶失活,防止細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,才能測定放射性物質(zhì)分布,B正確;CO2進(jìn)入葉綠體后,最初形成的主要物質(zhì)是3磷酸甘油酸(三碳化合物),C錯(cuò)誤;表中實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物還包括氨基酸、有機(jī)酸等,D正確。
答案:C
5.將某株植物置于CO2濃度適宜、水分充足、光照強(qiáng)度合適的環(huán)境中,測定其在不同溫度下的光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,得到下圖的結(jié)果。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.若每天的日照時(shí)間相同,則該植物在15 ℃的環(huán)境中積累有機(jī)物的速率最快
B.若每天的日照時(shí)間少于12 h,相比于5 ℃,該植物在25 ℃環(huán)境中生長更快
C.若每天的日照時(shí)間為12 h,則該植物在35 ℃環(huán)境中無法生存
D.由圖可知,在一定的溫度范圍內(nèi),溫度對該植物的細(xì)胞呼吸幾乎沒有影響
解析:據(jù)圖可知,15 ℃時(shí),該植物的凈光合作用強(qiáng)度最大,有機(jī)物積累速率最快,A正確;設(shè)日照時(shí)間為x,可以列兩個(gè)方程:5 ℃時(shí),一晝夜的有機(jī)物積累可以用方程y1=4x-124表示;25 ℃時(shí),一晝夜的有機(jī)物積累可以用方程y2=6x-224表示,當(dāng)x=12時(shí),y1=y(tǒng)2,當(dāng)x>12時(shí),y1
y2,即x<12時(shí),應(yīng)當(dāng)是5 ℃環(huán)境中該植物生長更快,B錯(cuò)誤;若日照時(shí)間為12 h,35 ℃時(shí)該植物一晝夜的有機(jī)物積累為512-324<0,則該植物無法生長,C正確;由圖可知,在5~15 ℃范圍內(nèi),溫度對該植物細(xì)胞呼吸幾乎沒有影響,D正確。
答案:B
6.如圖表示某種植物的葉肉細(xì)胞中的A、B兩種細(xì)胞器及在這兩種細(xì)胞器中所進(jìn)行的生理活動(dòng)之間的關(guān)系。下列說法正確的是( )
A.A細(xì)胞器內(nèi)生理活動(dòng)的強(qiáng)度小于B細(xì)胞器內(nèi)生理活動(dòng)的強(qiáng)度
B.A、B兩種細(xì)胞器都能產(chǎn)生ATP,產(chǎn)生的ATP都從細(xì)胞器中運(yùn)出
C.圖示葉肉細(xì)胞中有有機(jī)物的積累,細(xì)胞能夠正常生長
D.改變光照強(qiáng)度一定會(huì)改變A細(xì)胞器中生理活動(dòng)的強(qiáng)度
解析:A細(xì)胞器吸收的二氧化碳多于B細(xì)胞器釋放的二氧化碳,因此A細(xì)胞器內(nèi)生理活動(dòng)的強(qiáng)度大于B細(xì)胞器內(nèi)生理活動(dòng)的強(qiáng)度,A錯(cuò)誤;葉綠體光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP被暗反應(yīng)消耗,不能從葉綠體中運(yùn)出,B錯(cuò)誤;由題圖可知,該葉肉細(xì)胞中光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度,存在有機(jī)物積累,細(xì)胞能正常生長,C正確;當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到飽和后,增加光照強(qiáng)度,光合作用強(qiáng)度不會(huì)改變,D錯(cuò)誤。
答案:C
二、非選擇題
7.科學(xué)家從發(fā)菜藻體中分離出細(xì)胞進(jìn)行液體懸浮培養(yǎng)。通過實(shí)驗(yàn)測定了液體懸浮培養(yǎng)條件下溫度對離體發(fā)菜細(xì)胞的光合與呼吸速率的影響,其他條件均正常,結(jié)果如下圖所示。請分析作答:
(1)發(fā)菜細(xì)胞與水綿細(xì)胞相比,最根本的區(qū)別是發(fā)菜細(xì)胞__________________。據(jù)圖分析,離體發(fā)菜細(xì)胞生長的最適溫度是________℃。
(2)據(jù)圖可知離體發(fā)菜細(xì)胞的光合作用和呼吸作用都受溫度的影響,其中與________作用有關(guān)的酶的最適溫度更高,光合速率與呼吸速率相等時(shí)對應(yīng)的溫度是________℃。
(3)若在持續(xù)保持溫度為35 ℃的條件下,長時(shí)間每天12小時(shí)光照、12小時(shí)黑暗交替,離體發(fā)菜細(xì)胞________(填“能”或“不能”)正常生長,原因是________。
(4)在離體發(fā)菜細(xì)胞培養(yǎng)過程中,當(dāng)其他條件不變突然增強(qiáng)光照時(shí),短時(shí)間內(nèi)細(xì)胞中C3的含量將減少,其原因是_________________________________。
解析:(1)發(fā)菜是原核生物而水綿是真核生物,它們的細(xì)胞最根本的區(qū)別是發(fā)菜細(xì)胞沒有核膜包被的細(xì)胞核。由圖分析可知光下放氧速率代表了凈光合作用,黑暗條件下吸氧速率代表的是呼吸速率,所以離體發(fā)菜細(xì)胞生長的最適溫度是凈光合速率最大時(shí)所對應(yīng)的溫度25 ℃。(2)由圖可知與呼吸作用有關(guān)的酶的最適溫度更高,因?yàn)閳D中呼吸速率還在上升,光合速率和呼吸速率相等時(shí)凈光合速率應(yīng)為0,對應(yīng)圖中的45 ℃。(3)由圖可知35 ℃時(shí)凈光合速率和呼吸速率相同,即真實(shí)光合速率是呼吸速率的2倍,離體發(fā)菜細(xì)胞進(jìn)行12小時(shí)光合作用制造的有機(jī)物量等于24小時(shí)呼吸作用消耗的有機(jī)物量,因此一晝夜有機(jī)物積累量為0,所以離體發(fā)菜細(xì)胞不能正常生長。(4)突然增加光照強(qiáng)度,光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]增多,ATP和[H]用于C3的還原,C3還原加快,在細(xì)胞內(nèi)C3的含量減少。
答案:(1)沒有核膜包被的細(xì)胞核 25
(2)呼吸 45
(3)不能 35 ℃時(shí)離體發(fā)菜細(xì)胞的真實(shí)光合速率是呼吸速率的2倍,離體發(fā)菜細(xì)胞進(jìn)行12小時(shí)光合作用制造的有機(jī)物量等于24小時(shí)呼吸作用消耗的有機(jī)物量,因此一晝夜有機(jī)物積累量為0
(4)增強(qiáng)光照,細(xì)胞中ATP和[H]的量增加,C3的還原加快
8.為驗(yàn)證KHCO3對某植物幼苗光合作用的影響,稱取其幼葉3 g,均分為兩份,分別做如下實(shí)驗(yàn)。(實(shí)驗(yàn)中使用的氧電極可測量溶液中O2變化的速率)
實(shí)驗(yàn)一:采用差速離心法將一份葉片制備葉綠體,均分為4組,分別置于不同濃度的KHCO3溶液中,在適宜光照、20 ℃恒溫條件下,分別用氧電極測定其O2釋放速率。
實(shí)驗(yàn)二:將另一份葉片切成約1.0 mm1.0 mm小塊,均分為4組,分別置于不同濃度的KHCO3溶液中,在適宜光照、20 ℃恒溫條件下,分別用氧電極測定其O2釋放速率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖。請回答:
(1)在光合作用的光反應(yīng)中,水在光下分解為________。
暗反應(yīng)中CO2的固定是在葉綠體的________完成的。
(2)在實(shí)驗(yàn)的濃度范圍內(nèi),隨著KHCO3溶液濃度的升高,葉綠體、葉切片的________均上升,原因是_____________________________________________。
(3)在適宜光照、溫度和相同KHCO3溶液濃度下,葉綠體的O2釋放速率________葉切片的O2釋放速率。原因可能是____________________。
(4)為探究第(3)題的原因分析是否正確,設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)方案,請補(bǔ)充:稱取________g上述植物幼葉,切成約1.0 mm1.0 mm小塊,均分為4組,分別置于0、0.01、0.05、0.1 molL-1的KHCO3溶液中,在________條件下,分別用氧電極測定其____________。
解析:(1)在光合作用的光反應(yīng)中,水在光下分解產(chǎn)生[H]、O2。暗反應(yīng)中CO2的固定是在葉綠體的基質(zhì)中完成的。(2)在實(shí)驗(yàn)的濃度范圍內(nèi),隨著KHCO3溶液濃度的升高,為光合作用提供的CO2濃度增加,光合作用增強(qiáng),因此葉綠體、葉切片的O2釋放速率均上升。(3)在適宜光照、溫度和相同KHCO3溶液濃度下,由于葉切片光合作用產(chǎn)生的O2一部分被呼吸作用消耗,因此葉綠體的O2釋放速率大于葉切片的O2釋放速率。(4)要探究第(3)題的原因分析是否正確,只需設(shè)置實(shí)驗(yàn)二的對照實(shí)驗(yàn)即可,即其他操作均相同,但是將葉切片放在黑暗、20 ℃恒溫條件下,來測定其氧氣消耗速率。
答案:(1)[H]、O2 基質(zhì)
(2)O2釋放速率 光合作用所需的CO2濃度增加
(3)大于 葉切片光合作用產(chǎn)生的O2一部分被呼吸作用消耗
(4)1.5 黑暗、20 ℃恒溫 O2消耗速率(或呼吸速率)
9.某生物興趣小組研究了不同遮光處理對鐵線蓮光合作用的影響,結(jié)果如表所示,請分析回答問題:(葉綠素a/b表示葉綠素a含量與葉綠素b含量之比)
遮光比例
(%)
葉綠素
a/b
葉綠素含量
(mg/g)
凈光合速率
(μmolm-2
s-1)
植株干
重(g)
0
4.8
2.1
8.0
7.5
10
5.3
2.3
9.6
9.9
30
5.2
2.4
8.9
9.2
50
4.4
2.6
5.2
7.2
70
4.1
2.9
2.7
4.8
90
3.3
3.0
0
3.2
(1)從鐵線蓮綠葉中提取色素時(shí),為保護(hù)色素而需添加的化學(xué)藥品是________。
(2)鐵線蓮進(jìn)行光合作用時(shí),葉綠體中ADP的產(chǎn)生場所是葉綠體的________。
(3)當(dāng)遮光比例達(dá)到30%~50%時(shí),遮光比例與葉綠素a、b含量的關(guān)系是__________,該實(shí)驗(yàn)的植物體內(nèi)有機(jī)物總量與實(shí)驗(yàn)開始前相比________(填“基本不變”“增加”或“減少”)。
(4)與10%遮光處理相比,不遮光處理的植株有明顯的“午休”現(xiàn)象,植株干重較低。因此在生產(chǎn)中為了保證鐵線蓮的產(chǎn)量,應(yīng)該采取的措施是________。
(5)該小組欲測定鐵線蓮葉片在25 ℃下的呼吸速率,設(shè)計(jì)了簡要的實(shí)驗(yàn),思路如下:將上述植物葉片置于密閉容器中,在25 ℃、10%遮光條件下,測定葉片CO2的釋放量。該實(shí)驗(yàn)思路有一處錯(cuò)誤,請指出并給予改正: ___________。
解析:(1)從鐵線蓮綠葉中提取色素,碳酸鈣的作用在于保護(hù)葉綠素不被破壞。(2)葉綠體基質(zhì)消耗ATP產(chǎn)生ADP,類囊體薄膜利用ADP合成ATP,所以葉綠體中ADP的產(chǎn)生場所是葉綠體基質(zhì)。(3)由表可知,當(dāng)遮光比例達(dá)到30%~50%時(shí),隨著遮光比例增加,葉綠素含量增加,葉綠素a/b的比例降低,說明葉綠素b含量增加更多。(4)不遮光時(shí),光照強(qiáng)度過大,引起氣孔關(guān)閉,CO2吸收不足,導(dǎo)致光合作用速率下降。所以要對鐵線蓮進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼诠馓幚怼?5)測定植物呼吸速率要排除光合作用的影響,應(yīng)在黑暗條件下進(jìn)行。
答案:(1)碳酸鈣 (2)基質(zhì) (3)隨著遮光比例的增加,葉綠素a、b的含量都增加,而且葉綠素b含量增加幅度(比例)更大 增加 (4)對鐵線蓮進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼诠馓幚怼?5)10%的遮光條件應(yīng)改為黑暗條件
10.某實(shí)驗(yàn)小組查閱資料了解到以下原理:將葉綠體分離后置于試管中,若在試管中加入適當(dāng)?shù)摹皻涫荏w”如二氯酚吲哚酚(簡稱DCPIP),那么照光后便會(huì)使水分解并放出O2,這個(gè)反應(yīng)被稱為“希爾反應(yīng)”,反應(yīng)的過程如圖(DCPIP是一種氫受體,在氧化態(tài)時(shí)是藍(lán)色,在還原態(tài)時(shí)是無色)?,F(xiàn)有如下材料和用品:離體葉綠體、0.5 mol/L蔗糖溶液、濃度為1%DCPIP溶液、蒸餾水、量筒、錫箔紙、試管若干、離心機(jī)。請完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并回答有關(guān)問題:
DCPIP(藍(lán)色)+H2ODCPIP-H2(無色)+O2
實(shí)驗(yàn)步驟:
第一步:離體葉綠體,加入0.5 mol/L蔗糖溶液制備成葉綠體懸浮液。
第二步:
組別
加入試劑
處理方法
試管1
1%DCPIP 0.5 mL和葉綠體懸浮液5 mL
光照
試管2
①
黑暗
試管3
1%DCPIP 0.5 mL和蔗糖溶液5 mL
②
第三步:一段時(shí)間后,各試管用離心機(jī)離心5分鐘。
(1)完成上述表格中的內(nèi)容:
①__________________________________________________________________;
②__________________________________________________________________。
(2)觀察結(jié)果:離心后試管1、2內(nèi)上清液的顏色依次是________。試管3的顏色出現(xiàn)的原因是_________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)分析與思考:配制葉綠體懸浮液時(shí)加入0.5 mol/L 蔗糖溶液的目的是________。
(4)希爾反應(yīng)模擬了葉綠體光合作用中________階段的部分變化。希爾反應(yīng)活力可通過測定DCPIP溶液的顏色變化得到,也可通過測定________得到。
解析:(1)分析實(shí)驗(yàn)表格設(shè)置可知,試管1和2為一組對照實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)自變量為處理方法不同,其他條件均應(yīng)相同,故試管2中應(yīng)加入①1%DCPIP 0.5 mL和葉綠體懸浮液5 mL。試管1和3為一組對照實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)自變量為處理方法不同,因此試管3應(yīng)用光照處理。(2)試管1中DCPIP在光照條件下發(fā)生了水的光解產(chǎn)生還原性氫,變成還原態(tài)的無色物質(zhì);試管2中由于沒有光照,水不發(fā)生光解,DCPIP物質(zhì)處于氧化態(tài)的藍(lán)色;試管3由于沒有加入葉綠體懸液,不發(fā)生光反應(yīng),試管也顯藍(lán)色。(3)配制葉綠體懸浮液時(shí)加入0.5 mol/L蔗糖溶液是為了形成等滲溶液,防止葉綠體由于滲透作用吸水漲破。(4)希爾反應(yīng)模擬了葉綠體光合作用中光反應(yīng)階段的部分變化,希爾反應(yīng)活力可通過測定DCPIP溶液的顏色變化得到,也可通過測定光反應(yīng)中水的光解釋放的氧氣量得到。
答案:(1)1%DCPIP 0.5 mL和葉綠體懸浮液5 mL 光照 (2)無色、藍(lán)色 試管3由于沒有加入葉綠體,不發(fā)生光反應(yīng),試管也顯藍(lán)色 (3)形成等滲溶液 (4)光反應(yīng) 釋放的氧氣量
細(xì)胞呼吸與光合作用(二)
一、選擇題
1.在置于黑暗條件下葉綠體懸浮液中加入適量NaH14CO3溶液,再給予瞬時(shí)光照。下列說法正確的是( )
A.黑暗條件下,葉綠體基質(zhì)中不存在C3和C5
B.黑暗條件下,葉綠體懸浮液不能合成ATP和[H]
C.瞬時(shí)光照后,(CH2O)出現(xiàn)放射性比C3化合物早
D.光照瞬間,C3含量迅速增加而C5含量迅速減少
解析:黑暗條件下,葉綠體基質(zhì)中也存在C3和C5,只不過缺少ATP和[H],C3還原不能持續(xù)進(jìn)行,A錯(cuò)誤;黑暗條件下,光反應(yīng)不能進(jìn)行,葉綠體懸浮液不能合成ATP和[H],B正確;瞬時(shí)光照后,(CH2O)出現(xiàn)放射性比C3化合物晚,C錯(cuò)誤;光照瞬間,C3含量迅速減少而C5含量迅速增加,D錯(cuò)誤。
答案:B
2.下列關(guān)于細(xì)胞呼吸的敘述不正確的是( )
A.有氧呼吸和無氧呼吸共同的中間產(chǎn)物有丙酮酸
B.葉肉細(xì)胞中細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP不能用于光合作用的暗反應(yīng)
C.無氧呼吸釋放少量能量,不徹底氧化產(chǎn)物中儲(chǔ)存有能量未釋放
D.人體長時(shí)間的劇烈運(yùn)動(dòng)肌肉細(xì)胞產(chǎn)生CO2的量多于O2的消耗量
解析:有氧呼吸和無氧呼吸第一階段是相同的,都產(chǎn)生丙酮酸,A正確;葉肉細(xì)胞中細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP是不能用于光合作用的暗反應(yīng)的,暗反應(yīng)需要的ATP只能來自光反應(yīng),B正確;無氧呼吸釋放的能量少,因?yàn)檫€有較多的能量儲(chǔ)存在不徹底氧化產(chǎn)物中,C正確;人體長時(shí)間的劇烈運(yùn)動(dòng)肌肉會(huì)進(jìn)行無氧呼吸,但人體無氧呼吸不產(chǎn)生二氧化碳,所以細(xì)胞產(chǎn)生的二氧化碳和消耗的氧氣量是相等的,D錯(cuò)誤。
答案:D
3.如圖表示某植物葉肉細(xì)胞內(nèi)光合作用的生理過程,下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.葉黃素缺失突變體與正常植株相比,若給予紅光照射,則光吸收差異顯著
B.過程Ⅱ?yàn)榘捣磻?yīng),在類囊體薄膜上產(chǎn)生的2和3只能用于暗反應(yīng)還原C3
C.若降低周圍環(huán)境中的CO2濃度,則釋放O2的速率不變
D.若該細(xì)胞凈光合速率大于0,推測該植物體能積累有機(jī)物從而使植株干重增加
解析:葉黃素主要吸收藍(lán)紫光,因此給予紅光照射,葉黃素缺失突變體與正常植株相比,光吸收差異不顯著,A錯(cuò)誤;圖中Ⅰ表示光反應(yīng),Ⅱ表示暗反應(yīng),2表示ATP,3表示[H],過程Ⅰ產(chǎn)生的ATP和[H]只能用于過程Ⅱ,不能用于其他的生命活動(dòng),B正確;CO2供應(yīng)減少,直接影響CO2的固定(C3的生成量減少),而短時(shí)間內(nèi)不影響C3的還原(C3的消耗量不變),因此導(dǎo)致C3含量減少,C3還原利用的ATP和[H]減少,進(jìn)而導(dǎo)致光反應(yīng)減弱,因此釋放O2的速率減小,C錯(cuò)誤;該細(xì)胞為葉肉細(xì)胞,若該葉肉細(xì)胞凈光合速率大于0,只能推出該細(xì)胞此刻有有機(jī)物積累,不能推斷出整個(gè)植株的有機(jī)物含量變化,D錯(cuò)誤。
答案:B
4.下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)測定夏季某池塘不同深度水體中初始平均氧濃度與24小時(shí)后平均氧濃度,并比較計(jì)算后的數(shù)據(jù)。下列有關(guān)分析正確的是( )
水深(m)
1
2
3
4
白瓶中O2濃度(g/m3)
+3
+1.5
0
-1
黑瓶中O2濃度(g/m3)
-1.5
-1.5
-1.5
-1.5
A.水深1 m處白瓶中水生植物24小時(shí)制造的氧氣為3 g/m3
B.水深2 m處黑瓶中水生植物不能進(jìn)行水的光解但能進(jìn)行C3的還原
C.水深3 m處白瓶中水生植物產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是葉綠體和線粒體
D.水深4 m處白瓶和黑瓶中的水生植物均不進(jìn)行光合作用
解析:白瓶透光,瓶內(nèi)生物可進(jìn)行光合作用和呼吸作用,黑瓶不透光,瓶內(nèi)生物只能進(jìn)行呼吸作用。在相同條件下培養(yǎng)一定時(shí)間,黑瓶中所測得的數(shù)據(jù)表示瓶內(nèi)生物呼吸作用所消耗的氧氣量,為1.5 g/m3,白瓶中所測得的數(shù)據(jù)表示瓶內(nèi)生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量與呼吸作用消耗的氧氣量的差值。綜上分析可知:在水深1 m處白瓶中水生植物24小時(shí)制造的氧氣量為3+1.5=4.5(g/m3),A錯(cuò)誤;水深2 m處黑瓶中水生植物不能進(jìn)行光合作用,也就不能進(jìn)行水的光解和C3的還原,B錯(cuò)誤;水深3 m處白瓶中水生植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量與呼吸作用消耗的氧氣量相等,因此產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是葉綠體和線粒體,C正確;在水深4 m處白瓶中水生植物24小時(shí)制造的氧氣量為-1+1.5=0.5(g/m3),能進(jìn)行光合作用,D錯(cuò)誤。
答案:C
5.夏季晴天,將密閉在玻璃罩中的某綠色植物置于室外,從凌晨0時(shí)開始,定期測定玻璃罩中某種氣體含量,結(jié)果如圖。下列分析正確的是( )
A.本實(shí)驗(yàn)測定的氣體是CO2
B.該植物進(jìn)行光合作用的起始時(shí)間是6時(shí)
C.若9時(shí)和12時(shí)合成有機(jī)物的速率相等,則9時(shí)的呼吸速率小于12時(shí)
D.與0時(shí)相比較,24時(shí)該植物的干重減少
解析:從曲線可知,6點(diǎn)開始該密閉玻璃罩中該種氣體開始增加,一直到18時(shí)達(dá)到最高值然后開始下降,由此可知該氣體應(yīng)是O2,故A錯(cuò);6時(shí)和18時(shí)這兩點(diǎn)表示24小時(shí)內(nèi)氧氣的最低值與最高值,這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)表示光合速率和呼吸速率相等,所以光合作用的起始時(shí)間應(yīng)在6時(shí)之前,故B錯(cuò);如果9時(shí)和12時(shí)合成有機(jī)物的速率相等,就表示9時(shí)和12時(shí)的總的光合速率相等,總光合速率(合成有機(jī)物的速率)=凈光合速率(氧氣的釋放速率)+呼吸速率,由圖示可知9時(shí)氧氣的釋放速率比12時(shí)要快,則9時(shí)的呼吸速率小于12時(shí)的,故C對;一晝夜從0時(shí)到24時(shí),由于0時(shí)氧含量低于24時(shí),說明在這一晝夜內(nèi)有機(jī)物的積累量增加了,故密閉玻璃罩內(nèi)該植物的干重增加,故D錯(cuò)。
答案:C
6.某科研所為提高蔬菜產(chǎn)量進(jìn)行了相關(guān)生理活動(dòng)的研究(均在最適溫度下進(jìn)行),結(jié)果如圖所示,相關(guān)分析合理的是( )
A.圖一可見呼吸底物為葡萄糖,O2濃度為A時(shí),O2的吸收量等于CO2的釋放量
B.圖一中DE段CO2的釋放量有所下降可能是由于溫度抑制了酶的活性
C.圖二可見乙品種比甲品種呼吸速率低,且乙品種比甲品種更適于生長在弱光環(huán)境中
D.圖二中F點(diǎn)時(shí)甲的葉肉細(xì)胞中消耗ADP的場所是葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體
解析:A點(diǎn)表示植物進(jìn)行無氧呼吸和有氧呼吸放出的CO2量相同,此時(shí)O2的吸收量等于CO2釋放量的一半,A錯(cuò)誤;由于該研究均在最適溫度下進(jìn)行,應(yīng)排除溫度對酶活性的抑制,推測應(yīng)為反應(yīng)底物數(shù)量減少造成的,B錯(cuò)誤;根據(jù)圖二可知,乙品種更容易達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn),因此可推斷乙品種更適于生長在弱光環(huán)境中,C正確;圖二中F點(diǎn)時(shí)甲的葉肉細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用,不進(jìn)行光合作用,因此不存在葉綠體消耗ADP這一過程,D錯(cuò)誤。
答案:C
二、非選擇題
7.下圖1表示某植物細(xì)胞的部分生理過程示意圖,①~③代表生理過程,圖2表示該植物葉片CO2釋放量隨光照強(qiáng)度變化的曲線,S代表有機(jī)物量。據(jù)圖回答下列問題:
(1)圖1中,過程①的H2O產(chǎn)生于__________(場所),該植物細(xì)胞處于圖2中A點(diǎn)時(shí),產(chǎn)生[H]的部位是________。
(2)光照過強(qiáng)、高溫或干旱會(huì)導(dǎo)致植物光合作用速率下降,主要原因是_________,
此時(shí)C3的生成速率會(huì)________(填“增大”或“降低”)。
(3)當(dāng)植物細(xì)胞發(fā)生圖1中的過程③時(shí),此時(shí)的光照強(qiáng)度可對應(yīng)圖2的________(填“OB段”“OD段”或“BD段”),此區(qū)段內(nèi)植物細(xì)胞光合作用有機(jī)物的實(shí)際產(chǎn)生量為________(用圖中符號(hào)表示),圖2中當(dāng)光照強(qiáng)度處于OD之間,光合作用有機(jī)物的凈積累量為________(用圖中符號(hào)表示)。
(4)若已知光合作用和呼吸作用的最適溫度為25 ℃和30 ℃,當(dāng)環(huán)境溫度由25 ℃升高到30 ℃時(shí),圖2中B、C兩點(diǎn)的變化情況是__________。
解析:(1)分析圖1可知:過程①為線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行的有氧呼吸第三階段,所以過程①的H2O產(chǎn)生于線粒體內(nèi)膜。圖2中A點(diǎn)時(shí),光照強(qiáng)度為零,光合作用不能進(jìn)行,但能進(jìn)行有氧呼吸,有氧呼吸的第一、第二階段會(huì)有[H]產(chǎn)生,其場所分別是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)。(2)光照過強(qiáng)、高溫或干旱會(huì)導(dǎo)致植物葉片的氣孔關(guān)閉,引起CO2供應(yīng)不足,暗反應(yīng)受阻,進(jìn)而導(dǎo)致光合速率下降,此時(shí)C3的生成速率會(huì)降低。(3)圖1中的過程③表示O2擴(kuò)散至細(xì)胞外,當(dāng)植物細(xì)胞發(fā)生過程③時(shí),說明其光合作用速率大于呼吸作用速率,此時(shí)的光照強(qiáng)度可對應(yīng)圖2的BD段。分析圖2可知:光照強(qiáng)度處于BD段內(nèi)植物細(xì)胞光合作用有機(jī)物的實(shí)際產(chǎn)生量為S2+S3;當(dāng)光照強(qiáng)度處于OD之間,光合作用有機(jī)物的凈積累量為S2-S1。(4)圖2中B、C兩點(diǎn)分別表示光補(bǔ)償點(diǎn)(光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相等時(shí)的光照強(qiáng)度)和光飽和點(diǎn)(光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大值時(shí)所需要的最小光照強(qiáng)度)時(shí)對應(yīng)的光合作用強(qiáng)度。已知光合作用和呼吸作用的最適溫度為25 ℃和30 ℃,當(dāng)環(huán)境溫度由25 ℃升高到30 ℃時(shí),光合作用強(qiáng)度降低,呼吸作用強(qiáng)度升高,使得B點(diǎn)右移,C點(diǎn)上移。
答案:(1)線粒體內(nèi)膜 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)
(2)氣孔關(guān)閉,CO2供應(yīng)不足,導(dǎo)致暗反應(yīng)受阻 降低
(3)BD段 S2+S3 S2-S1
(4)B點(diǎn)右移,C點(diǎn)上移(或答“B點(diǎn)右移,C點(diǎn)向左上方移”)
8.(2017山東棗莊模擬)取生長旺盛的綠葉,用直徑為1 cm打孔器打出小圓片若干(注意避開大葉脈),抽出小葉圓片內(nèi)的氣體,并在黑暗處用清水處理使小葉圓片細(xì)胞間隙充滿水,然后平均分裝到盛有等量的不同濃度的富含CO2溶液的小燒杯中,置于光照強(qiáng)度和溫度恒定且適宜的條件下,測得各組小葉圓片上浮至液面所需平均時(shí)間,將記錄結(jié)果繪制成曲線如圖1。
(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是________________________________________________。
(2)與a濃度相比,b濃度CO2時(shí)小葉圓片葉肉細(xì)胞的類囊體薄膜上[H]的生成速率________(填“快”“相等”或“慢”),此時(shí)小葉圓片的葉肉細(xì)胞中能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有________。
(3)當(dāng)CO2濃度大于c時(shí),隨著CO2濃度的增大,小葉圓片中有機(jī)物的積累速率________(填“加快”“不變”或“減慢”)。
(4)另取若干相同的小葉圓片分別置于溫度保持相同且適宜,溶液CO2濃度為a的小燒杯中,選用40 W的臺(tái)燈作為光源,通過改變光源與小燒杯之間的距離進(jìn)行實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成圖2曲線(X1>0,X是光源與小燒杯的距離)。限制AB段凈光合速率的主要外界因素是________,C點(diǎn)的含義是________________。
解析:(1)由圖1可以分析出,實(shí)驗(yàn)的目的是探究二氧化碳濃度對光合作用速率的影響。(2)二氧化碳濃度b濃度大于a濃度,b濃度時(shí)葉肉細(xì)胞生成的C3增多,消耗的[H]增多,則[H]的生成速率增加。此時(shí)葉肉細(xì)胞中既可進(jìn)行呼吸作用也可進(jìn)行光合作用,所以能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有葉綠體和線粒體。(3)當(dāng)CO2濃度大于c時(shí),隨著CO2濃度的增大,可從圖1中看出光合作用減弱,所以有機(jī)物的積累速率減慢。(4)限制AB段凈光合速率的主要外界因素是CO2濃度,此時(shí)光強(qiáng)不是限制光合作用的因素。C點(diǎn)氧氣的釋放速率為0,表示凈光合作用速率為0,此時(shí)光合作用速率和呼吸作用速率相等。
答案:(1)探究二氧化碳濃度對光合作用速率的影響
(2)快 葉綠體、線粒體
(3)減慢
(4)CO2濃度 小葉圓片光合作用速率等于呼吸作用速率(凈光合作用速率為零)
9.有兩種植物,一種在強(qiáng)光下生長,一種在蔭蔽處生長。從這兩種植物上各取一片相似的葉片,分別放在兩個(gè)相同的密閉透明盒子中,在最適宜溫度條件下,逐漸增加光照強(qiáng)度,測定放氧速率的數(shù)據(jù)如表所示。
光照強(qiáng)度[μmol光子/
(m2s)]
0
10
25
50
100
250
500
600
放氧速率[μmol
O2/(m2s)]
葉片A
-20
-10
-5
-1
5
15
28
28
葉片B
-2
-0.5
1.5
3
6
10
12
11
(1)由表中數(shù)據(jù)可以推測,取自蔭蔽處生長的葉片是________;當(dāng)光照強(qiáng)度大于600 μmol光子/(m2s)時(shí),可推知葉片A放氧速率主要受____________限制;此時(shí),葉肉細(xì)胞產(chǎn)生CO2的部位是________________。
(2)若繪制A、B兩葉片放氧速率曲線圖,則大約在175 μmol光子/(m2s)時(shí)兩條曲線相交,此交點(diǎn)的生物學(xué)含義是______________________。
(3)光照強(qiáng)度為500 μmol光子/(m2s)時(shí),葉片B的真正光合速率為________μmol O2(m2s),隨著光照時(shí)間的延長,放氧速率下降的原因是___________________。
解析:(1)分析表中數(shù)據(jù)可知,葉片B的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都小于葉片A,故取自蔭蔽處生長的葉片是B。當(dāng)光照強(qiáng)度大于600 μmol光子/(m2s)時(shí),光照強(qiáng)度不再是限制因素,且實(shí)驗(yàn)是在最適溫度下進(jìn)行的,故可推知此時(shí)葉片A放氧速率主要受密閉盒子中二氧化碳濃度的限制。葉肉細(xì)胞有氧呼吸第二階段產(chǎn)生CO2,部位是線粒體基質(zhì)。(2)放氧速率代表的是凈光合速率,故若大約在175 μmol光子/(m2s)時(shí)A、B兩葉片放氧速率曲線相交,此交點(diǎn)的生物學(xué)含義是A、B兩葉片凈光合速率相等。(3)光照強(qiáng)度為500 μmol光子/(m2s)時(shí),葉片B的真正光合速率為呼吸速率與凈光合速率之和,即2+12=14[μmolO2/(m2s)],隨著光照時(shí)間的延長,密閉的盒子中二氧化碳的濃度不斷下降,抑制了暗反應(yīng),使光反應(yīng)速率也下降,從而導(dǎo)致放氧速率下降。
答案:(1)B CO2濃度 線粒體基質(zhì) (2)A、B兩葉片凈光合速率相等
(3)14 密閉的盒子中二氧化碳的濃度不斷下降,抑制了暗反應(yīng),使光反應(yīng)速率下降
10.下圖是綠色植物葉肉細(xì)胞中光合作用與有氧呼吸過程及其關(guān)系的圖解,其中Ⅰ~Ⅳ表示相關(guān)過程,a~e表示有關(guān)物質(zhì),請據(jù)圖回答下列問題:
(1)Ⅰ為Ⅱ提供的d和e被用于Ⅱ中________過程。
(2)Ⅲ過程發(fā)生的場所是________。a物質(zhì)可以在光合作用________階段被消耗,可以在有氧呼吸第________階段產(chǎn)生。a中的氫元素最終來源于有氧呼吸反應(yīng)物________(填物質(zhì)名稱)中的氫。
(3)若為Ⅱ過程提供用14C標(biāo)記的c物質(zhì)后,檢測到14C 在光合作用中的轉(zhuǎn)移途徑為________,該種研究方法稱為____________。圖中c物質(zhì)產(chǎn)生后進(jìn)入相鄰葉肉細(xì)胞中被利用至少穿過________層磷脂分子層。
(4)若為該植物提供18O標(biāo)記的O2,光照條件下放置一段時(shí)間后能在下列________(填字母)中檢測到18O。
A.水 B.二氧化碳
C.葡萄糖 D.丙酮酸
解析:(1)光反應(yīng)過程為暗反應(yīng)過程提供[H]和ATP,d和e分別是[H]和ATP,用于C3的還原。(2)有氧呼吸的第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,a是水分子,可以在光合作用的光反應(yīng)階段被消耗,可以在有氧呼吸第三階段產(chǎn)生。有氧呼吸產(chǎn)生的H2O中的氫元素來源于第一、第二階段的反應(yīng)物,最終來源于有氧呼吸反應(yīng)物葡萄糖和水。(3)14C在光合作用中的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→(14CH2O),該種研究方法為同位素標(biāo)記法。物質(zhì)c為二氧化碳,產(chǎn)生后進(jìn)入相鄰葉肉細(xì)胞內(nèi)被利用,要依次穿過線粒體雙層膜、細(xì)胞膜、相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜、葉綠體雙層膜,共穿過6層膜,即12層磷脂分子。(4)在適宜光照條件下為植物提供含18O的O2,則18O參與有氧呼吸第三階段可生成HO,HO參與有氧呼吸第二階段可產(chǎn)生C18O2,則C18O2參與光合作用生成的葡萄糖中也會(huì)檢測到18O,葡萄糖又會(huì)分解為丙酮酸,故丙酮酸中也可檢測到18O。
答案:(1)C3的還原 (2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 光反應(yīng) 三 葡萄糖和水
(3)14CO2→14C3→14C6H12O6 同位素標(biāo)記法 12 (4)ABCD
11.為探究不同波長的光和CO2濃度對葡萄試管苗光合作用的影響,用40 W的白色、紅色和黃色燈管作光源,設(shè)置不同CO2濃度,處理試管苗。培養(yǎng)一段時(shí)間后,測定試管苗的凈光合速率(凈光合速率=真正光合速率-呼吸速率),結(jié)果如圖,回答問題:
(1)光合作用中,催化三碳化合物還原的酶存在于______________中。
(2)據(jù)圖分析,a點(diǎn)的凈光合速率大于c點(diǎn),從光合作用的角度分析,原因是_____________;
在紅光條件下,CO2濃度為300 μLL-1時(shí),對葡萄試管苗所有能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞來說,葉綠體消耗的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量。
(3)為探究黃光培養(yǎng)條件下葡萄試管苗的葉綠素含量是否發(fā)生改變,提出實(shí)驗(yàn)思路如下:分別取________和黃光條件下培養(yǎng)的試管苗葉片,提取其中的色素并分離,通過比較濾紙條上葉綠素a、葉綠素b色素帶的________來判斷葉綠素含量是否發(fā)生改變。
(4)在溫室中增施農(nóng)家肥可以提高植物光合作用效率,其原因是:一方面農(nóng)家肥含有______________;另一方面農(nóng)家肥中的有機(jī)物被分解者分解時(shí)會(huì)____________。
解析:(1)三碳化合物的還原發(fā)生于暗反應(yīng)階段,場所是葉綠體基質(zhì),故催化三碳化合物還原的酶存在于葉綠體基質(zhì)中。(2)葉綠體中的色素吸收紅光多于黃光,紅光條件下光合速率較大,故a點(diǎn)的凈光合速率大于c點(diǎn)。在紅光條件下,CO2濃度為300 μLL-1時(shí)植株凈光合速率為0,但植株有許多細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用,而所有細(xì)胞都需要進(jìn)行呼吸作用,所以進(jìn)行光合作用的細(xì)胞的光合作用速率大于呼吸作用速率,故光合作用細(xì)胞葉綠體消耗的CO2量大于細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量。(3)要探究黃光培養(yǎng)條件下葡萄試管苗的葉綠素含量是否發(fā)生改變,可以分別取白光(或自然光,作為對照)和黃光條件下培養(yǎng)的試管苗葉片,提取其中的色素并用紙層析法分離,通過比較濾紙條上的葉綠素a、b色素帶的寬窄(或葉綠素a、b色素帶顏色深淺)來判斷葉綠素含量是否發(fā)生改變。(4)在溫室中增施農(nóng)家肥可以提高植物光合作用效率,其原因是農(nóng)家肥中的有機(jī)物被分解者分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO2為光合作用提供原料,同時(shí)農(nóng)家肥含有多種植物生長必需的礦物質(zhì)元素。
答案:(1)葉綠體基質(zhì)
(2)葉綠體中的色素吸收紅光多于黃光,a點(diǎn)真正光合速率更高,所以a點(diǎn)凈光合速率大于c點(diǎn) 大于
(3)白光(或自然光) 寬窄(或顏色的深淺)
(4)大量的礦質(zhì)元素 產(chǎn)生CO2為光合作用提供原料
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