高考生物考点之光合作用和细胞呼吸的综合

 

1光合作用与有氧呼吸的区别

项目[来源:Zxxk.Com] 光合作用 有氧呼吸
物质变化 无机物合成有机物 有机物被分解成无机物
能量变化 光能→稳定的化学能 稳定的化学能→热能、ATP中活跃的化学能
实质 合成有机物,储存能量 分解有机物、释放能量,供细胞利用
场所 主要是叶绿体 细胞质基质和线粒体
条件 只在光下进行 时刻都能进行

2光合作用与有氧呼吸的联系

3在不同的光照条件下,光合速率与呼吸速率的计算

(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率

(2)绿色植物组织在有光的条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数值表示净光合速率

(3)真光合速率=净光合速率+呼吸速率。用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下:

①光合作用产生的O2量=实测的O2释放量+细胞呼吸消耗的O2量。

②光合作用固定的CO2量=实测的CO2吸收量+细胞呼吸释放的CO2量。

③光合作用产生的葡萄糖量=葡萄糖的积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗的葡萄糖量。

 

考向一  光合作用与细胞呼吸的过程判断

 

1.下图表示某植物叶肉细胞中部分物质变化途径,其中①〜④代表有关生理过程,相关叙述错误的是

A.过程③、④不在生物膜上进行

B.过程①、②、④都有ATP生成

C.过程③产生的C6H12O6中的氧来自H2O和CO2

D.过程④产生的间[H]不全都来自于C6H12O6

【参考答案】C

【试题解析】过程③表示光合作用暗反应中C3的还原过程,发生在叶绿体基质中;过程④表示有氧呼吸的第一、二阶段,分别发生细胞质基质和线粒体基质中,都不在膜上进行,A正确;

过程①表示光合作用的光反应阶段,有ATP生成,过程②表示有氧呼吸的第三阶段,有ATP生成,过程④表示有氧呼吸的第一、二阶段,有ATP生成,B正确;

光合作用在光反应阶段将H2O光解产生O2和[H],故过程③暗反应产生的C6H12O6中的氧来自CO2,C错误;

有氧呼吸的第一阶段葡萄糖分解成丙酮酸和[H],第二阶段丙酮酸水解产生[H]和CO2,故过程④产生的[H]来自葡萄糖和水,D正确。

 

2.如图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图,下列说法正确的是

A.乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的

B.乙中的ATP用于固定二氧化碳和还原三碳化合物

C.甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同

D.丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等

【答案】C

项错误。

 

考向二  以叶绿体和线粒体为载体分析光合作用和细胞呼吸

 

3.如图为某植物细胞部分结构示意图,据图分析,下列四项叙述中,正确的是

A.a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程

B.e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程

C.以C18O2作原料进行光合作用,在较强光照下,测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d

D.以H2(18)O作原料进行光合作用,在较强呼吸作用下,测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b

【参考答案】C

 

4.下列关于线粒体和叶绿体的说法错误的是

A.两种细胞器都依靠增大膜面积来提高代谢效率

B.两种细胞器中都可进行基因的选择性表达

C.线粒体中丙酮酸的氧化分解需要O2的参与

D.叶绿体中C3的还原需要还原型辅酶Ⅱ的催化

【答案】C

【解析】线粒体和叶绿体扩大膜面积的方式不同,线粒体内膜向内折叠形成嵴,叶绿体类囊体堆叠形成基粒,都增大了细胞的膜表面,提高了代谢效率,A正确;

线粒体中与叶绿体中都含有DNA,可进行基因的选择性表达,B正确;

线粒体中丙酮酸的分解在线粒体基质中进行,无需氧气的参与,C错误;

光合作用中C3的还原需要还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的催化,D正确。

 

考向  总光合速率、净光合速率与呼吸速率的判断及相关计算

 

5.为了研究缺失叶黄素的植株(甲)和正常的植株(乙)光合作用速率的差异,某实验小组设计实验并测得相关数据如下表(温度和CO2浓度等条件均适宜)。下列有关说法正确的是

  光合速率与呼吸速率相等时的光照度(klx) 光合速率达到最大值时的最小光照强度(klx) 光合速率最大值时CO2吸收量

mg/(100cm2

黑暗条件下CO2释放量

mg/(100cm2

植株甲 1 3 12 6
植株乙 3 9 30 14

A.植株甲因缺少叶黄素而使得叶片呈现黄色,且呼吸速率降低

B.光照强度为3 klx时,植株甲光合作用所需CO2只来源于呼吸作用

C.光照强度为1 klx时,植株乙的光合速率大于其呼吸速率

D.光照强度为3 klx时,甲,乙两植株固定CO2速率的差为4 mg/(100cm2·h)

【答案】D

=18 [mg/(100 cm2·h)];光照强度为3 klx时,植株乙光合速率=呼吸速率=14 [mg/(100 cm2·h)],即此光照强度下甲、乙两植株固定C02速率的差为4 mg/(100cm2·h),D正确。

解题技巧

1.净光合速率和总光合速率的判定方法

(1)若为坐标曲线形式,当光照强度为0时,CO2吸收值为0,则该曲线表示总(真)光合速率,若CO2吸收值为负值,则该曲线表示净光合速率。

(2)所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为净光合速率。

(3)有机物积累量为净光合速率,制造量为总(真)光合速率。

2.光合作用与细胞呼吸相关计算的两种妙法

(1)“半叶法”——测光合作用有机物的生产量

例如:某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定,如图所示。“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做处理,并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后,在A、B的对应部位截取同等面积的叶片,烘干称重,分别记为MAMB,获得相应数据,则可计算出该叶片的光合作用强度,其单位是mg/(dm2·h)。若MMBMA,则M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。

(2)“黑白瓶”中有关光合作用与细胞呼吸的计算方法

“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题,其中“黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光照,测定的是净光合作用量,可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下:

规律①:有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量;白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量;二者之和为总光合作用量。

规律②:没有初始值的情况下,白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。

 

6.如图表示在不同温度下,测定某植物叶片重量变化情况(均考虑为有机物的重量变化)的操作流程及结果,据图分析回答问题:

(1)由图分析可知,该植物的呼吸速率可表示为______________,光合速率可表示为_____________。在13~16 ℃之间,随着温度的升高,呼吸作用强度________(填“增强”“减弱”或“不变”),实际光合作用的强度________(填“增强”“减弱”或“不变”)。

(2)恒定在上述________ ℃温度下,维持10小时光照,10小时黑暗,该植物叶片增重最多,增重了_______________mg。

【答案】(1)X   Y+2X   增强   增强

(2)14   30

【解析】(1)呼吸速率可用单位时间内有机物的减少量来表示,所以是X。净光合速率可用单位时间内有机物的积累量来表示,而总光合速率还要加上呼吸消耗有机物的量,所以是Y+2X。在13~16 ℃之间,随着温度的升高,呼吸作用强度很明显在逐渐增强,光合作用强度也在逐渐增强。

(2)单位时间的净光合作用的积累量是Y+X,10小时的积累量是10(Y+X),再黑暗10小时,只有细胞呼吸,消耗的有机物的量是10 X,经过10小时光照,10小时黑暗,剩余的有机物的量是10 Y,据此题图可知在14 ℃时,增重最多,增加的量是30 mg。

 

考向  光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动

7.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃,如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变),理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是

A.下移、右移、上移

B.下移、左移、下移

C.上移、左移、上移

D.上移、右移、上移

【参考答案】C

胞呼吸强度相等,即b点左移。

 

解题技巧

光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动

CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向:一般有左移、右移之分,其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点,CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度(或光照强度),位于横轴上。

(1)呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点B应右移,反之左移。

(2)呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)补偿点B应右移,反之左移。

(3)阴生植物与阳生植物相比,CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。

 

8.图甲中试管Ⅰ与试管Ⅱ敞口培养相同数量的小球藻,研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响,试管Ⅰ的结果如图乙曲线所示。据图分析,下列叙述正确的是

A.Q点的O2净释放量为零,是因为此点光合作用强度为零

B.P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气,适当降低温度,P点将下降

C.在图乙上绘制装置Ⅱ的曲线,Q点应右移

D.降低CO2浓度时,在图乙上绘制装置Ⅰ的曲线,R点应右移

【答案】C

【解析】乙图中P点植物只进行呼吸作用,Q点时植物同时进行光合作用和呼吸作用,光合作用强度等于呼吸作用强度,此点为光补偿点;R点是光饱和点,此点后再增加光照强度,光合作用强度都不变。装置Ⅱ是缺镁培养液,则小球藻中叶绿素不能合成,吸收光能减少,直接降低光合作用强度。Q点时光合作用强度等于呼吸作用强度,光合作用产生的氧气刚好用于呼吸作用消耗,O2净释放量为零,A错误;

适当降低温度,酶的活性降低,呼吸作用强度降低,P点上移,B错误;

Ⅱ试管中植物生活在缺镁的环境中,合成叶绿素含量降低,吸收光能较少,需要光补偿点增大,故Q点右移,C正确;

降低CO2浓度时,光饱和点会向左移动,即R点应左移,D错误。

 

考向  以图、表、曲线为载体综合分析光合作用与细胞呼吸

 

9.图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为A、B、C、D时,单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示蓝藻光合速率与光照强度的关系,下列说法正确的是

A.图甲中,光照强度为B时,光合速率等于呼吸速率

B.图甲中,光照强度为D时,单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2

C.图乙中,当光照强度为X时,细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体

D.图乙中,限制E、F、G点光合作用速率的因素主要是光照强度

【参考答案】B

位,所以单位时间内需从外界吸收2单位的CO2,B项正确;

图乙中所示生物为蓝藻,蓝藻不含线粒体和叶绿体,C项错误;

图乙中,限制G点光合作用速率的因素不是光照强度,可能是二氧化碳浓度及温度等,D项错误。

 

10.科研人员研究不同温度条件下菠菜叶片的净光合速率的变化情,况结果如下图。下列分析不正确的是

A.温度通过影响酶活性对光合作用的影响只与暗反应有关

B.此实验中CO2浓度是无关变量,各组间需保持一致和稳定

C.温度为40 ℃,光照为1 500 lx条件下菠菜光合速率为6

D.菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度

【答案】A

【解析】温度通过影响酶活性对光合作用的影响与光反应与暗反应均有关,A错误;

本实验的自变量是光照强度与温度,因变量是净光合速率,CO2浓度等其他因素是无关变量,B正确;

据图可知,温度为40 ℃,光照为1 500 lx条件下菠菜净光合速率为2,呼吸速率为4,根据真光合速率=净光合速率+呼吸速率,可知,此时其光合速率为6,C正确;

据图可知,菠菜叶片进行光合作用的最适温度是30 ℃,呼吸作用的最适温度是40 ℃,因此菠菜叶片进行光合作用的最适温度低于呼吸作用的最适温度,D正确。

 

考向  光合速率与呼吸速率的常用测定方法

 

11.将植物放置于如图所示装置中,分別在光照下和黑暗中在不同温度下进行实验,结果如下表所示(气体体积已换算成标准状况下体积)。请回答下列问题:

温度(℃) 5 10 15 20 25 30 35
光照下O2释放量(mL/h) 0.86 1.68 2.43 3.12 3.65 3.36 3.02
黑暗中O2吸收量(mL/h) 0.46 0.68 1.15 1.30 2.15 2.98 3.46

(1)植物光合作用过程中最初的能量转换场所是_______,能量的最终存在形式是_______。

(2)昼夜不停地光照,该植物生长的最适温度是________;每天交替12小时光照、12小时黑暗,该植物积累有机物最多的温度是____________。

(3)该实验的目的是________,在光下测定数据时烧杯内的液体是_______(填“碳酸氢钠”或“氢氧化钠”)溶液。

(4)为了防止光照引起装置内气体物理性膨胀或收缩所造成的误差,必须设置对照,并对实验结果进行校正。对照组应该如何设置?____________。

【答案】(1)叶绿体的类囊体薄膜    有机物中的化学能

(2)25 ℃    20 ℃

(3)研究温度对植物光合作用和细胞呼吸的影响    碳酸氢钠

(4)放置等量同样大小的死植株,其余保持相同

12小时的净光合作用和12小时的呼吸作用,两者之间的差值最大时,为该植物积累有机物最多时。根据表格可推出20 ℃时,两者之间的差值为1.82,与其他温度下的差值比较,20 ℃时最大,则该植物积累有机物最多的温度是20 ℃。

(3)据表格分析,该实验的自变量为温度,因变量为光照下O2释放量、黑暗中O2吸收量,则实验目的是研究温度对植物光合作用和细胞呼吸的影响。在光下测定的数据为光照下O2释放量即净光合速率,因此需要排除二氧化碳对实验的影响,由于氢氧化钠只能吸收环境中的二氧化碳,而碳酸氢钠可以维持环境中的二氧化碳浓度,则烧杯内的液体是碳酸氢钠溶液,

(4)为了防止光照引起装置内气体物理性膨胀或收缩所造成的误差,需要设置一个未进行呼吸作用、光合作用的装置,即装置中放置等量同样大小的死植株,其余保持相同。

解题技巧

利用装置图法测定植物光合速率与呼吸速率

(1)装置中溶液的作用:在测细胞呼吸速率时,NaOH溶液可吸收容器中的CO2;在测净光合速率时,NaHCO3 溶液可提供CO2,保证了容器内CO2浓度的恒定。

(2)测定原理

①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。

②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸,由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。

③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。

(3)测定方法

①将植物(甲装置)置于黑暗环境中一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算呼吸速率。

②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算净光合速率。

③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。

(4)物理误差的校正:为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。

 

12.某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题,设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验,并分析回答有关问题:

(1)先测定植物的呼吸作用强度,方法步骤如下:

①甲、乙两装置的D中都放入______________,装置乙作为对照。

②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理,放在温度等相同且适宜的环境中。

③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。

(2)测定植物的净光合作用强度,方法步骤如下:

①甲、乙两装置的D中放入__________________________________________________。

②把甲、乙装置放在________________________________________________________。

③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。

(3)实验进行30分钟后,记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表:

  实验30分钟后红墨水滴移动情况
测定植物呼

吸作用强度

甲装置 ______(填“左”或“右”)移1.5 cm
乙装置 右移0.5 cm
测定植物净光

合作用强度

甲装置 ________(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙装置 右移0.5 cm

(4)假设红墨水滴每移动1 cm,植物体内的葡萄糖增加或减少1 g,那么该植物的呼吸速率是__________g/h;白天光照15 h,一昼夜葡萄糖的积累量是__________g(不考虑昼夜温差的影响)。

【答案】(1)①NaOH溶液    ②遮光

(2)①NaHCO3溶液,装置乙作为对照    ②光照充足、温度等相同且适宜的环境中

(3)左    右

(4)4     84

NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定,因此,玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响,而不受CO2气体减少量的影响。

(3)若该装置测定细胞呼吸作用强度,液滴的移动就来自氧气的吸收量,液滴向左移动;若该装置测定植物的净光合作用强度,液滴的移动就来自氧气的释放量,液滴向右移动。

(4)对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果。实验装置甲同样也受环境因素的影响,因此,植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量,即该植物的呼吸速率为1.5+0.5=2(g/半小时);净光合速率为4.5﹣0.5=4(g/半小时),白天光照15 h的净光合作用量是(4×2)×15=120(g),一昼夜葡萄糖的积累量是15 h的光合作用实际生产量减去24 h的呼吸作用消耗量,等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量,即120﹣4×9=84(g)。

 

1.下图中的a、b、c为植物细胞内物质转化的过程。下列有关叙述错误的是

A.b、d过程都有热能的释放

B.b、d过程在人体细胞中也可进行

C.a、c、d过程都是在生物膜上进行的

D.在光照充足等适宜条件下,a强于b,c强于d

 

2.将长势相似的甲、乙两株同种植物分别置于两个同样大小密闭的透明玻璃罩A、B中,甲给予适宜强度的光照,乙遮光(黑暗)处理,其他条件相同。下列分析正确的是

A.A玻璃罩中的CO2含量将持续降低

B.B玻璃罩中植株的干重将持续降低

C.甲、乙两植株的叶肉细胞中形成ATP的场所均不同

D.甲植株的光合作用强度不会等于乙植株的呼吸作用强度

 

3.下图表示大豆叶肉细胞光合作用和呼吸作用的过程示意图,其中A~D为不同的反应过程,①~④代表不同物质。下列相关叙述正确的是

A.过程A和过程D的生物化学反应均发生在生物膜上

B.强光时,NADPH的合成速率明显大于物质②的生成速率

C.过程D产生的ATP能在过程B中大量用于(CH2O)的合成

D.过程D产生的CO2用于过程B至少要穿过4层生物膜

 

4.将完全培养液栽培的植物放入密闭的玻璃瓶内,在室外培养一昼夜,测得瓶内二氧化碳浓度的变化如图。以下分析正确的是

A.植物从培养液中吸收氮和镁,可用于合成叶绿素

B.BC段植物只进行呼吸作用,使瓶内CO2浓度升高

C.E点时用碘蒸汽处理叶片,叶片不变蓝

D.该植物在该密闭玻璃瓶中可正常生长

 

5.下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线分别表示夏季某一天24小时的温度、某植物的真正光合速率、净光合速率的变化,以下分析错误的是

A.图中曲线Ⅲ在a点上升的原因是温度下降,细胞呼吸减弱

B.图中曲线Ⅲ在12点左右d点下降的原因是温度过高,气孔关闭

C.叶肉细胞在图中的c、e两点的光合速率大于呼吸速率

D.与d点相比,e点ATP的含量下降,C3还原的速率下降

 

6.植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下,测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率。下列有关说法不正确的是

A.在a点所示条件下,该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是线粒体

B.该植物叶片的呼吸速率是5 mg CO2/(100 cm2叶·小时)

C.在一昼夜中,将该植物叶片置于c点所示光照强度条件下11小时,其余时间置于黑暗中,则每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45 mg

D.已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。若将温度提高到30 ℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),则图中b点将右移,c点将下移

 

7.将生长状况相同的某种植物的绿叶分成四等份,在不同温度下分别暗处理1 h,再光照1 h(光照强度相同),测其重量变化,得到如下表的数据。分析表中数据,可以得出的结论是

组别
温度/℃ 27 28 29 30
暗处理后重量变化/mg -1 -2 -3 -1
光照后与暗处理前重量变化/mg +3 +3 +3 +1

A.27 ℃、28 ℃、29 ℃下光合作用1小时积累的有机物相等

B.30 ℃时光合作用1小时积累的有机物等于呼吸作用消耗的有机物,都是1 mg/h

C.27 ℃、28 ℃和29 ℃光合作用1小时制造的有机物的量相等

D.该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的四个温度中都是29 ℃

 

8.图甲表示某光强度和适宜温度下,该植物光合强度增长速率随CO2浓度变化的情况,图乙表示在最适温度及其他条件保持不变的情况下某植物叶肉细胞CO2释放量随光强度变化的曲线。下列叙述正确的是

A.图甲中,与F点相比,E点C3的含量较高

B.图甲中,与G点相比,F点植物光饱和点较高

C.图乙中若其他条件不变,CO2浓度下降则A点将向右移动

D.若图乙中的B点骤变为C点,短时间内NADPH含量将下降

 

9.图1是甲、乙两种植物在不同光照强度下的光合速率的曲线;图2表示将甲植物放在CO2浓度不同的环境条件下,光合速率受光照强度影响的变化曲线。请分析回答下列问题:

(1)图1的a点表示_____________,在c点时,叶绿体中ATP的移动方向是_____________。图2中e点与d点相比较,e点的叶肉细胞中C3的含量_____________;e点与f点相比较,e点时叶肉细胞中C3的含量_____________。

(2)在有氧条件下,生长中的植物细胞内的葡萄糖先在_________(填细胞结构)中脱氢,生成_____。

(3)图1中,如果甲、乙两种植物较长时间处在连续阴雨的环境中,生长受到显著影响的是________,在晴转阴瞬间,叶肉细胞中C5相对量的变化趋势是____________________________。光照强度为10千勒克斯时,甲、乙植物的实际光合作用速率差值为_____________mgCO2/(100cm2·h)。

 

10.下图甲为适宜温度下衣藻的O2释放速率与光照强度的关系;下图乙为适宜温度下,将衣藻置于密闭玻璃容器中,每2h测一次CO2浓度的相对值(假设细胞呼吸强度恒定)。回答下列问题:

(1)据图甲判断,光照强度相对值为4时,衣藻进行光合作用所需的CO2来自____________。图甲中光照强度相对值为7时,要使衣藻的光合作用强度升高,可以考虑的措施是适当提高_______(填“CO2浓度”、“光照强度”或“温度”)。

(2)图乙所示实验中,有2 h是没有光照的,这个时间段为________h;与6 h相比,8 h时衣藻细胞叶绿体基质中的ADP和Pi的含量会________。

(3)图乙实验过程中4~6 h平均光照强度________(填“小于”“等于”或“大于”)8~10 h平均光照强度,判断依据是____________________________________。

(4)图乙所示实验中,与0 h相比,12 h时衣藻细胞内有机物的含量______________,理由是:________________________________________________________________。

 

11.(2018·江苏卷)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中能使图中结果成立的是

A.横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度

B.横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度

C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度

D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度

 

12.(2018·全国Ⅰ卷)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。

回答下列问题:

(1)当光照强度大于a时,甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是____________。

(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是_________,判断的依据是______________________。

(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是______。

(4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的_________(填“O2”或“CO2”)不足。

 

13.(2018·全国Ⅲ卷)回答下列问题:

(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的___________上,该物质主要捕获可见光中的_________。

(2)植物的叶面积与产量关系密切,叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示,由图可知:当叶面积系数小于a时,随叶面积系数增加,群体光合速率和干物质积累速率均_______。当叶面积系数超过b时,群体干物质积累速率降低,其原因是__________________________。

(3)通常,与阳生植物相比,阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度________(填“高”或“低”)。

 

1.【答案】C

光照充足,条件适宜的情况下,光合作用强度大于呼吸作用强度,所以a强于b,c强于d,D正确。

 

2.【答案】B

【解析】在适宜强度的光照下,A玻璃罩中的植物甲,初始时光合作用强度大于呼吸作用强度,导致CO2含量逐渐降低,当CO2含量减少到一定程度时,光合作用强度与呼吸作用强度相等,A玻璃罩中CO2含量维持在较低水平,A错误;

B玻璃罩中的乙植株进行遮光(黑暗)处理,不能进行光合作用,但可通过呼吸作用消耗有机物,因此B玻璃罩中植株的干重将持续降低,B正确;

甲植株的叶肉细胞中形成ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体,乙植株的叶肉细胞中形成ATP的场所是细胞质基质和线粒体,因此二者形成ATP的场所不完全相同,C错误;

在某一时刻,甲植株的光合作用强度会等于乙植株的呼吸作用强度,D错误。

 

3.【答案】D

【解析】过程A为光反应,在叶绿体类囊体薄膜上完成;过程D为有氧呼吸第二、三阶段,分别在线粒体基质和线粒体内膜上完成,A错误。

在光反应阶段中,物质①为氧气,物质②为NADP+,物质③为ADP和Pi,强光时,如果光合速率稳定,则光反应中各种物质的生成速率与暗反应中各种物质的产生速率应基本相等,即NADPH的合成速率基本等于物质②的生成速率,B错误。

过程B为暗反应,暗反应中合成(CH2O)所需的ATP基本都来源于光反应合成的ATP,而不是大量来源于细胞呼吸产生的ATP,C错误。

线粒体基质中产生的CO2首先需要穿过线粒体的两层生物膜,再穿过叶绿体的两层膜才能在叶绿体基质中被固定利用,所以至少穿过4层生物膜,D正确。

 

4.【答案】A

【解析】叶绿素的元素组成为C、H、O、N、Mg,因此植物从培养液中吸收氮和镁,可用于合成叶绿素,A正确;

据图分析,图中BC段光合速率小于呼吸速率,因此瓶中二氧化碳浓度上升,B错误;

E点时瓶内二氧化碳浓度较A点时低,说明光合作用积累的有机物大于呼吸作用消耗的有机物,即有淀粉的积累,则用碘蒸汽处理叶片,叶片变蓝,C错误;

图中F点的二氧化碳浓度高于A点,说明一天内该植物的有机物总量在减少,因此该植物在该密闭玻璃瓶中不能正常生长,D错误。

 

5.【答案】B

【解析】曲线Ⅱ表示真正光合速率,b点光合作用刚开始进行,所以b点之前只进行细胞呼吸,a点CO2释放量减少是因为晚上温度降低,呼吸作用减弱,A正确;

曲线Ⅲ在d点出现下降,但是在相应时间曲线Ⅱ上升,说明随着温度的升高,呼吸速率的增加大于光合速率的增加,导致曲线Ⅲ下降,B错误;

c、e两点时该植物的呼吸速率等于光合速率,但是对于叶肉细胞来说,光合速率大于呼吸速率,C正确;

e点与d点相比较,CO2浓度和温度变化不大,但是光照强度变化很大,所以可以认为e点光照强度减弱,此时光反应减弱,ATP的产生量小于消耗量,ATP的含量下降,光反应减弱导致暗反应减弱,C3还原的速率下降,D正确。

 

6.【答案】A

【解析】由题图可知,在a点该植物只进行细胞呼吸,不进行光合作用,所以在a点所示条件下,该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是细胞质基质和线粒体。该植物叶片的呼吸速率是5 mg CO2/(100 cm2叶·小时)。将该植物叶片置于c点所示光照强度条件下11小时,每100 cm2叶片CO2的净吸收量为10×11=110(mg);其余时间置于黑暗中,每100 cm2叶片CO2的释放量为5×13=65(mg),故每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为110﹣65=45(mg)。若将温度升高到30 ℃,则细胞呼吸强度会增大,光合作用强度会减小,故b点将右移,c点将下移。

 

7.【答案】D

最适温度,D正确。

 

8.【答案】C

【解析】图甲中,与F点相比,E点CO2浓度低,CO2与C5结合生成C3的过程较弱,因此C3的含量较低,A项错误;

图甲中,与G点相比,F点CO2浓度低,光合作用强度较弱,植物光饱和点较低,B项错误;

图乙中A点时CO2释放量为零,说明光合作用强度与呼吸作用强度相等,若其他条件不变,CO2浓度下降,则光合作用强度减弱,则A点将向右移动,C项正确;

图乙中B点的光照强度低于C点,若图乙中的B点骤变为C点即光照强度突然增强,光反应加快,产生的NADPH和ATP增多,短时间内NADPH含量将上升,D项错误。

 

9.【答案】(1)呼吸速率    从类囊体薄膜向叶绿体基质方向移动    低    高

(2)细胞质基质    丙酮酸

(3)甲植物    减少    6

【解析】(1)a点时,光照强度为零,此时植物细胞只通过呼吸作用释放CO2,所以此点表示甲植物的呼吸作用速率。c点时,甲植物的光合作用强度最大,ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质方向移动。图2中,e点的光照强度大于d点,光反应速率较快,合成的ATP、[H]多,因而还原的C3多,所以e点的C3含量低。e点二氧化碳浓度较f点高,暗反应固定形成的C3多,且光照强度相同,C3还原速率相等,因此e点时叶肉细胞中C3的含量高。

(2)在有氧条件下,生长中的植物细胞内的葡萄糖先在细胞质基质中脱氢,分解成丙酮酸。

(3)图1中,如果甲、乙两种植物较长时间处在连续阴雨的环境中,生长受到显著影响的是甲植物,因为甲植物受光照强度影响较大。在晴转阴瞬间,叶肉细胞内光反应减弱,生成的[H]和ATP减少,导致暗反应过程中C3的还原速率减慢,产生的C5减少,同时二氧化碳的固定导致C5大量被消耗,导致叶肉细胞中的C5含量减少。实际光合速率=呼吸速率+净光合速率。光照强度为10千勒克斯时,甲植物的实际光合作用速率为12+4=16[mgCO2/(100cm2·h)],乙植物的实际光合作用速率为8+2=10[mgCO2/(100cm2·h)],所以光照强度为10千勒克斯时,甲、乙小麦叶片的实际光合作用速率差值为16﹣10=6[mgCO2/(100cm2·h)]。

 

10.【答案】(1)外界环境和线粒体    CO2浓度

(2)2~4    减少

(3)小于    两时间段内的细胞呼吸强度与光合作用强度相等,但是容器内4~6 hCO2浓度较高

(4)不变    0 h时与12 h时的密闭容器内CO2浓度相同,说明这12 h内光合作用制造的有机物总量等于呼吸作用消耗的有机物总量

【解析】O2释放速率和密闭玻璃容器中CO2浓度的变化均表示净光合作用强度,而净光合作用强度=(实际)光合作用强度-呼吸作用强度,据此分析柱形图中O2释放速率或CO2浓度的变化并结合题意作答。

(1)图甲所示的实验是在适宜温度下进行。光照强度相对值为4时,O2释放速率大于零,此时,衣藻的光合作用强度大于呼吸作用强度,其光合作用所需的CO2来自外界环境和线粒体。光照强度相

间段内呼吸作用强度与光合作用强度相等,同理8~10 h时间段内细胞的呼吸作用强度与光合作用强度也相等,但由于4~6 h内密闭玻璃容器中CO2浓度较大,说明其光合作用强度较低,进而推知:4~6 h平均光照强度小于8~10 h平均光照强度。

(4)图乙显示:0 h与12 h时,密闭玻璃容器中CO2浓度相同,说明这12 h内光合作用制造的有机物总量等于呼吸作用消耗的有机物总量,所以衣藻细胞内有机物的含量不变。

 

11.【答案】D

【解析】若横坐标是CO2浓度,较高温度下,呼吸速率高,较低温度下,呼吸速率低,所以甲乙与纵坐标的交点不一样,A错误;

若横坐标是温度,则随着温度的升高光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势,B错误;

若横坐标是光波长,则净光合曲线的变化趋势为先升高后降低,与图中甲乙曲线变化不符,C错误;

若横坐标是光照强度,较高浓度的二氧化碳有利于光合作用的进行,因此甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度,D正确。

 

12.【答案】(1)甲

(2)甲  光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大

(3)乙

(4)CO2

【解析】(1)由图分析可知,当光照强度大于a时,相同光照强度下,甲植物的净光合速率大于乙,有机物的积累较多,对光能的利用率较高。

(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,植株接受的光照强度相对较弱,光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,因此种植密度过大,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大。

(3)从图中可以看出,乙植物的光饱和点以及光补偿点都比甲植物低,适合在光照强度相对更弱的环境中生长,林下的光照强度更低,因此更适合在林下种植的是植物乙。

(4)夏日晴天中午12:00时,植物为了减少蒸腾作用对水分的散失,叶片上的部分气孔会关闭,导致细胞间的二氧化碳的含量下降,从而引起光合速率下降。

 

13.【答案】(1)类囊体膜  蓝紫光和红光

(2)增加  群体光合速率不变,但群体呼吸速率仍在增加,故群体干物质积累速率降低

(3)低

【解析】(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质是叶绿素和类胡萝卜素,分布在叶绿体的类囊体薄膜上,叶绿体上的色素主要捕获红光和蓝紫光。

(2)由图可知:当叶面积系数小于a时,随叶面积系数增加,群体光合速率和干物质积累速率均上升;当叶面积系数大于b时,由于群体光合速率不变,而群体呼吸速率仍在上升,导致群体净光合速率降低,干物质积累速率下降。

(3)由于阴生植物的呼吸作用强度小于阳生植物,即阴生植物通过呼吸作用放出的CO2比阳生植物少,因此阴生物光合作用吸收CO2量与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度比阳生植物低。

 

 

 

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