高频考点强化练5 光合作用与细胞呼吸的综合运用(Word练习)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中生物学高考一轮总复习（不定项版）

高频考点强化练5　光合作用与细胞呼吸的综合运用 　 1.如图1为某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图,图中序号表示生理过程。研究人员将光照突然转换为黑暗条件,测得该植物CO2吸收速率随时间变化的趋势如图2曲线所示。回答下列问题: 图1 图2 (1)过程②表示______________。在生长旺盛时期,植物体内①③④过程产生ATP的数量关系是①______________(填“>”“=”或“<”)③+④。 (2)该植物在图中的A点时叶肉细胞的细胞器中[H]的移动方向有_______________________________________________________________。 (3)B时刻光照转入黑暗后,短时间内叶绿体中C3和NADP+含量分别将______________。 (4)B时刻后植物迅速由吸收CO2转变为释放CO2的状态,短时间内CO2释放速率达到______________μmol·m-2·s-1,随后逐渐减慢并达到相对稳定的水平。可以推测,该植物可能存在一个与黑暗中不同的呼吸过程,该植物在光照条件下利用CO2的速率是______________μmol·m-2·s-1。 解析　(1)过程②中CO2转变为C6H12O6,是暗反应过程。①是光反应,③是有氧呼吸的第一、二阶段,④是有氧呼吸的第三阶段,生长旺盛时期,植物的光合作用合成的有机物、储存的能量比呼吸作用分解的有机物、释放的能量多,则①>③+④。(2)A点有光照,叶肉细胞中既进行光合作用,又进行呼吸作用。光合作用中,[H]从类囊体薄膜到叶绿体基质。呼吸作用中,[H]从线粒体基质到线粒体内膜。(3)B时刻光照转入黑暗后,短时间内光反应停止,不产生NADPH和ATP,C3的还原减慢,短时间内CO2的固定速率不变,叶绿体中C3的含量将增多,NADPH含量将减少,NADP+含量将增多。(4)由题图2可知,光照下CO2的吸收速率是5 μmol·m-2·s-1,B时刻后植物迅速由吸收CO2转变为释放CO2的状态,短时间内CO2释放速率达到7 μmol·m-2·s-1。该植物光照时存在一个与黑暗中不同的呼吸过程,此时CO2释放速率是7 μmol·m-2·s-1。所以该植物在光照条件下利用CO2的速率是7+5=12 μmol·m-2·s-1。 答案　(1)暗反应　>　(2)线粒体基质到线粒体内膜、类囊体薄膜到叶绿体基质　(3)增多和增多　(4)7　12 2.(2024·海南模拟)光合速率不仅受环境因素影响,还受到细胞自身因素影响。研究发现,光合作用光反应产生的ATP与NADPH的数量比为2.57∶2,而暗反应消耗的ATP与NADPH的数量比为3∶2,导致NADPH积累,从而限制光合速率。科研人员向蓝细菌细胞中导入相关基因,培养出NADPH依赖型的脱氢酶,导致细胞中出现异丙醇生物合成途径,该途径只消耗NADPH而不消耗ATP,改变了暗反应过程中消耗的ATP与NADPH的数量比,避免了NADPH积累,从而提高了光合速率,作用机理如图所示。请回答下列问题: (1)影响光合作用的主要外界因素,除图中涉及的外,还包括______________(写出2种)等。光照适宜时,当暗反应速率增大时光反应速率也会增大,原因是_______________________________________________________________。 (2)RuBP为CO2的受体,固定后的最初产物为3⁃磷酸甘油酸(PGA);正在进行光合作用的细胞,若仅突然中断CO2供应,则短期内细胞中PGA含量______________(填“升高”或“降低”),判断理由是_______________________________________________________________。 (3)NADPH积累会限制光合速率的原因是____________________________,而引入异丙醇生物合成途径能提高光合速率的原因是该途径 _______________________________________________________________。 (4)为研究温度对光合速率和呼吸速率的影响,研究人员进行了如下实验。 温度/℃ 10 15 20 25 30 35 黑暗中CO2释放 速率/(mg·h-1) 0.5 0.8 1.0 2.3 3.0 3.6 光下CO2吸收 速率/(mg·h-1) 1.0 1.8 3.2 3.7 3.5 3.0 请分析将温度由25 ℃提高至35 ℃时净光合速率下降的原因:_______________________________________________________________。 解析　(1)影响光合作用的外界因素主要包括光照强度、温度、CO2浓度、H2O和无机盐等。光照适宜时,光反应与暗反应相互制约,当暗反应速率增大时光反应速率也会增大,原因是暗反应速率增大消耗更多的NADPH和ATP,能为光反应提供更多的ADP、Pi、NADP+等,使光反应速率增大。(2)正在进行光合作用的细胞,若仅突然中断CO2供应,则短期内细胞中PGA含量会降低,因为仅突然中断CO2供应,PGA的合成受阻,而PGA还会被还原成(CH2O)和RuBP,故PGA含量降低。(3)NADPH积累会限制光合速率的原因是NADPH积累会导致光反应所需的NADP+减少,光合速率下降;而引入异丙醇生物合成途径能提高光合速率的原因是该途径只消耗NADPH而不消耗ATP,从而改变了暗反应过程中消耗的ATP与NADPH的数量比,避免了NADPH积累。(4)净光合速率=实际光合速率-呼吸速率。温度由25 ℃提高至35 ℃,光合作用与呼吸作用有关酶的活性增大,导致光合速率和呼吸速率均增大,但是呼吸速率增大的幅度大于光合速率增大的幅度,所以将温度由25 ℃提高至35 ℃时净光合速率下降。 答案　(1)温度、无机盐　暗反应速率增大消耗更多的NADPH和ATP,能为光反应提供更多的ADP、Pi、NADP+等,使光反应速率增大　(2)降低　仅突然中断CO2供应,PGA的合成受阻,而PGA还会被还原成(CH2O)和RuBP,故PGA含量降低　(3)NADPH积累会导致光反应所需的NADP+减少,光合速率下降　只消耗NADPH而不消耗ATP,从而改变了暗反应过程中消耗的ATP与NADPH的数量比,避免了NADPH积累　(4)净光合速率=实际光合速率-呼吸速率。将温度由25 ℃提高至35 ℃,光合作用与呼吸作用有关酶的活性增大,导致光合速率和呼吸速率均增大,但是呼吸速率增大的幅度大于光合速率增大的幅度 3.苹果喜光、耐寒、要求较冷凉及干燥的气候,不耐瘠薄,适生于土质疏松、深厚肥沃、排水良好的中性或微酸性的砂质壤土。繁殖方式有块茎法、嫁接法、播种法、扦插法,自然繁殖后代方式用种子进行传播,其中嫁接繁殖最快。图1表示上午10时记录的苹果树某枝条上不同位置叶片的净光合速率。图2表示某装置中氧浓度对苹果种子CO2释放量的影响,请回答下列问题: 图1 图2 (1)图1中,限制第5片叶光合速率的主要环境因素可能是______________。图2中影响A点位置高低的主要环境因素是______________。 (2)图1中,第10片叶的叶绿体固定的CO2来自_____________________________。 (3)图2中,B点时,苹果种子细胞内可以产生CO2的场所是_____________________________。为了有利于贮存苹果种子,贮藏室内的氧气浓度应该调节到______________(填“A”或“B”)点所对应的氧气浓度。 (4)图1中,第5片和第15片叶的总光合速率______________(填“相等”“不相等”或“不一定相等”),原因是_______________________________________________________________。 (5)图1中,第11~15片叶(幼叶)接受的光照、水分、CO2充足,温度适宜,但测定发现其总光合速率却比第10片叶(成熟叶)低。从影响光合作用的因素分析,可能的原因是______________。 (6)图1中,净积累在叶片中的有机物量少于叶片实际制造的有机物量的原因是:①叶片自身的呼吸作用消耗一部分有机物;②_____________________________。 解析　(1)题图1中,第5片叶位于枝条的下端,光照强度不足导致其光合作用速率较低;题图2中,A点时,氧浓度为0,苹果种子细胞只进行无氧呼吸,影响无氧呼吸强度的主要原因是相关酶活性的大小,而影响酶活性的主要环境因素是温度,则影响A点位置高低的主要环境因素是温度。(2)第10片叶的净光合速率大于0,说明其光合速率大于呼吸速率,那么利用的二氧化碳就来自两部分,一部分是呼吸作用产生(来自线粒体),一部分是来自外界环境(空气中)。(3)分析题图2,随着氧浓度增加,无氧呼吸被抑制,有氧呼吸增强,因此B点既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸。有氧呼吸在线粒体基质产生CO2,无氧呼吸在细胞质基质产生CO2,因此B点时,苹果种子细胞内可以产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质;在氧浓度为5%(B点对应氧浓度)时,CO2释放的相对值最低,说明此时细胞呼吸强度最低,有机物消耗得最慢,因此,为了有利于贮存苹果种子,贮藏室内的氧气量应该调节到题图2中的B点所对应的浓度。(4)总光合作用速率等于净光合作用速率加上呼吸作用速率,从题图上可以看出第5片叶和第15片叶的净光合速率相等,但是此时二者的呼吸速率未知,因此二者的总光合作用速率不一定相等。(5)第11~15片叶所接受的外界条件都是最适宜的,但是其光合速率低,应考虑内因,叶片自身的原因,故可能的原因是叶龄较小,叶绿素含量较少。(6)叶肉细胞内光合作用制造的有机物一部分用于自身呼吸消耗,一部分转移到不进行光合作用的部位,其余积累在细胞内,因此净积累在叶片中的有机物量少于叶片实际制造的有机物量的原因是:①叶片自身的呼吸作用消耗一部分有机物;②一部分有机物输出到其他部位。 答案　(1)光照(强度)　温度　(2)线粒体(基质)和外界环境(空气)　(3)细胞质基质和线粒体基质　B　(4)不一定相等　总光合速率为净光合速率与呼吸速率之和,题图中两片叶的净光合速率相等,但呼吸速率不一定相等　(5)叶龄较小,叶绿素含量较少　(6)一部分有机物输出到其他部位 4.(科学探究)研究人员利用溶解氧传感器探究光照强度对绿萝光合作用强度的影响,有关实验结果如表,请据此回答下列问题: 光照 强度 /klx 初始溶解 氧含量/ mg·L-1 终止溶解 氧含量/ mg·L-1 间隔 时间 /s 溶解氧变 化量/ mg·L-1 光合作用 强度/mg· (L·min)-1 1 6.38 6.39 500 0.01 0.001 2 5 6.40 6.87 500 0.47 0.056 4 10 6.41 7.82 500 1.41 0.169 2 (1)本实验可以得出的结论是_______________________________________________________________。 (2)本实验测量出的光合作用强度比植物实际的光合作用强度偏______________(填“大”或“小”),原因是____________________________,为进一步测量该植物实际的光合作用强度,请补充和完善该实验方案:____________________________,计算出该植物的呼吸强度,进而计算出该植物实际的光合作用强度。 (3)若想利用该实验装置探究绿萝的光补偿点(植物光合作用强度等于呼吸作用强度时所需的光照强度),请简要写出探究思路:_______________________________________________________________。 解析　(1)分析题意可知,本实验的目的是探究光照强度对绿萝光合作用强度的影响,实验的自变量是光照强度,因变量是光合作用强度,据题表可知,在一定的范围内,光照强度越强,该植物光合作用强度越强。(2)由于在光下植物体既进行光合作用,又进行呼吸作用,故题表中的光合作用强度是净光合速率,其数值小于植物实际的光合作用强度数值;为使实验所得数值能精确反映该植物实际的光合作用强度,改进的实验方案为:把该实验装置放在黑暗的条件下,保持其他条件不变,测量500 s后溶解氧的变化量,计算出该植物的呼吸强度,加上题表中的净光合强度即可计算出该植物实际的光合作用强度。(3)光补偿点是植物的光合速率与呼吸速率相同的光照强度,此时二氧化碳的吸收速率和氧气的释放速率都是0,故若要利用该实验装置探究该植物的光补偿点,可通过降低光照强度,测量溶解氧含量,计算出单位时间内溶解氧的变化量,当溶解氧的变化量为0时,对应的光照强度为光补偿点。 答案　(1)在一定的范围内,光照强度越强,该植物光合作用强度越强 (2)小　该植物同时进行了呼吸作用,测量得到的是净光合作用强度　把该实验装置放在黑暗的条件下,保持其他条件不变,测量500 s后溶解氧的变化量 (3)通过降低光照强度,测量溶解氧含量,计算出单位时间内溶解氧的变化量,当溶解氧的变化量为0时,对应的光照强度为光补偿点 学科网（北京）股份有限公司 $$