第07讲 细胞呼吸和光合作用-2025年高考生物一轮复习回归教材考点一遍过

第07讲 细胞呼吸和光合作用 一、教材重要结论性语言 二、典型图解 （1）探究酵母菌细胞呼吸的方式装置图P91 （1）图解解读 ①装置中A、B需要先密封一段时间再联通的目的是耗尽A、B瓶中的氧气。 ②C装置中10%NaOH溶液的作用是清除空气中的CO2。 ③D、E瓶的作用都是检测CO2，瓶中也可以换为溴麝香草酚蓝溶液。 ④装置一和装置二都为实验组，两者相互对照，此实验为对比实验。 ⑤实验现象 条件 澄清石灰水的变化/出现变化的快慢 重铬酸钾的浓硫酸溶液 装置一组(有氧) 变浑浊程度高/快 无变化 装置二组(无氧) 变浑浊程度低/慢 出现灰绿色 ⑥葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 ⑦自变量为氧气的有无。 ⑧因变量为CO2产生的速率；酒精产生的速率。CO2的鉴定：CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。酒精的鉴定：酒精与橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下发生化学反应，变成灰绿色。 ⑨无关变量：温度、试剂用量等，要遵循等量原则。 （2）线粒体的电镜照片 P92 线粒体与有氧呼吸相适应的结构特点 ①线粒体内膜向内折叠形成嵴,大大增加了线粒体的内膜表面积 ②线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 （3）有氧呼吸过程示意图 P93 ①[H]是指NADH(还原型辅酶Ⅰ)。 ②有氧呼吸过程中，水的利用发生在 第二 阶段，水的产生发生在 第三 阶段，氧的利用发生在 阶段，CO2的产生发生在 第三 阶段。因此，CO2中的氧来自 葡萄糖和水 ，生成物水中的氧来自 O2 。 ③有氧呼吸过程的三个阶段都释放能量，释放能量最多的是 第三 阶段。能产生[H]的步骤有 第一 、第二 阶段，产生的[H]能与氧气结合形成水，并释放 大量能量 。 ④在有氧呼吸过程中[H]的转移途径为 细胞质基质 、 线粒体基质 到 线粒体内膜 ；而NAD＋相反。 （4）叶绿体的模式图 P100 叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 ①叶绿体内含有大量的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积； ②在类囊体膜上分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和基质中含有进行光合作用所必需的酶。 （5）光合作用过程示意图 P103 比较光反应和暗反应 比较项目 光反应阶段 暗反应阶段 区别 反应场所 反应速度 与光的关系 物质变化 能量变化 联系 比较项目 光反应阶段 暗反应阶段 区别 反应场所 叶绿体的类囊体薄膜上 叶绿体的基质中 反应速度 较快 较缓慢 与光的关系 必须在光下进行 不需要叶绿素和光，需要多种酶 物质变化 ①水的光解： H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成： NADP＋＋2H＋＋2e－NADPH＋H＋ ③ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3 ②C3的还原： 2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解： ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解： NADPHNADP＋＋H＋＋2e－ 能量变化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能。 ATP和NADPH中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能。 联系 ①两个反应阶段相辅相成，密切联系：光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应推动光反应，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋；②没有光反应，暗反应因缺乏NADPH和ATP而无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约。 三、科学方法 （1）对照实验的类型及实验组、对照组的确认 空白对照 自身对照 相互对照 条件对照 空白对照 对照组为自然状态下不作处理的对象组，实验组为施加实验变量处理的对象组。 自身对照 实验处理前的对象组为对照组，实验处理后的对象组为实验组。 相互对照 不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究温度对酶活性的影响，进行相互对照，以得出相应的实验结论。 条件对照 即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，在动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组。 （2）对比实验及其特点 含义：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫作对比实验。 对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有。 ①探究酵母菌细胞呼吸的方式； ②鲁宾和卡门的同位素标记法实验； ③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验。 四、教材重要习题 （1）P96练习与应用 概念检测2.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧气浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是（C） A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用 B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸 C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸 D.保存该器官时，氧气浓度越低越好 概念检测3.将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO2和H2O的试管是 （ ） A.甲            B.丙       C.甲和乙     D.丙和乙 （2）P101 练习与应用 拓展应用1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？ （3）106 练习与应用 拓展应用1.下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。 (1)7-10时的光合作用强度不断增强的原因是_____。 (2)10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是 ______。 (3)14-17时的光合作用强度不断下降的原因是______。 (4)从图中可以看出，限制光合作用的因素有_____。 (5)依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。 拓展应用2. 在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤，播下一粒种子，将玻璃瓶密封，放在靠近窗户能照到阳光的地方，室内温度保持在30°C左右。不久，这粒种子萌发长成幼苗。你能预测这株植物幼苗能够生存多长时间吗？如果能，请说明理由。如果不能，请说明你还需要哪些关于植物及其环境因素的信息。 P108 复习与提高 选择题6.在我国西北地区，夏季日照时间长，昼夜 温差大，那里出产的瓜果往往特别甜。这是因为 （D） A.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用微弱 B.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用强烈 C.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用强烈 D.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱 非选择题1.请设计并填写一个表格，简明而清晰地体现出你对光合作用与细胞呼吸之间主要区别和内在联系的理解。 非选择题2. CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作 为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度（375 μmol • mol-1），乙组提供CO2浓度倍增环境（750 μ mol • mol-1），丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如下图所示。 回答下列问题。 (1)CO2浓度增加，作物光合作用速率发生的变化是____ ；出现这种变化的原因是_____。 (2) 在CO2浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是_____。 (3)丙组的光合作用速率比甲组低。有人推测可能是因为作物长期处于高浓度CO2环境而降低了固定CO2的酶的活性。这一推测成立吗？为什么？ (4)有人认为：化石燃料开采和使用能升高大气CO2浓度，这有利于提高作物光合作用速率，对农业生产是有好处的。因此，没有必要限制化石燃料使用，世界主要国家之间也没有必要签署碳减排协议。请查找资料，对此观点作简要评述。 五、高考真题 1.（2023·重庆·高考真题）哺乳动物可利用食物中的NAM或NA合成NAD+，进而转化为NADH（[H]）。研究者以小鼠为模型，探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD+代谢的关系，如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．静脉注射标记的NA，肠腔内会出现标记的NAM B．静脉注射标记的NAM，细胞质基质会出现标记的NADH C．食物中缺乏NAM时，组织细胞仍可用NAM合成NAD+ D．肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自于NADH 2.（2023·全国·高考真题）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是（    ）    A．在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 B．a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程 C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 3．（2023·全国·高考真题）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（    ） A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢 4.（2023·全国卷·高考真题）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。回答下列问题。 (1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是 （答出1种即可）。叶绿体中光合色素分布 上，其中类胡萝卜素主要吸收 （填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。 (2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是 。 (3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。 一、单项选择题 1．某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如下图所示的实验装置(不考虑其他因素的影响)。以下说法错误的是(　　) A.甲装置有色液滴不动，乙装置中液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸 B.甲装置有色液滴左移，说明酵母菌只进行有氧呼吸 C.甲装置有色液滴左移，乙装置有色液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸 D.乙装置有色液滴右移，说明酵母菌中一定存在无氧呼吸 2.秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是(　　) A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成 B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2 C.甲瓶中葡萄糖浓度越大，产生的乙醇越多 D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量 3.迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材料进行色素的提取和分离实验，得到下表结果。下列相关叙述，错误的是(　　) 层析液 色素1 色素2 色素3 色素4 移动距离/cm 8.00 7.60 4.24 1.60 0.80 迁移率 —— 0.95 0.53 0.20 0.10 注：迁移率＝色素移动距离/层析液移动距离 A.可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇 B.新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是由于存在色素3、4 C.4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4 D.迁移率为0.95和0.53的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光 4.某实验小组为探究酵母菌的呼吸方式，做了以下两组实验：用注射器A缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖培养液，倒置，排尽注射器中的气体，再吸入25 mL无菌氧气，密封；用注射器B缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖溶液，倒置，排尽注射器中的气体，密封。将两注射器置于25 ℃的水浴锅中保温一段时间，以下说法错误的是(　　) A.当观察到注射器A中的总体积大于50 mL时，说明酵母菌进行了无氧呼吸 B.取注射器B中的适量液体，滴加少量酸性重铬酸钾溶液，溶液颜色由橙色变为灰绿色 C.将注射器A中的气体通入溴麝香草酚蓝溶液中，可观察到溶液颜色由蓝变绿再变黄 D.当注射器A、B中的总体积均为50 mL时，两注射器中酵母菌消耗的葡萄糖的量相同 4.细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是 (　　) A.若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸 B.若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 C.根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式 D.若测得CO2产生量为15 mol，酒精的产生量为6 mol，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸 5.呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。以下叙述中，正确的是(　　) A.呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱 B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度 C.为了减少有机物的损耗，最好将氧分压调至C点 D.C点以后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化 6.如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述错误的是(　　) A.从图甲可知细胞呼吸最适的温度为B点所对应的温度 B.图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关酶的活性 C.图乙中D～E段有氧呼吸逐渐减弱，E～F段有氧呼吸逐渐增强 D.和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜 7.除草松土是农耕的重要措施，对其作用和意义的分析错误的是(　　) A.提高土壤通气状况，有利于土壤中好氧菌代谢产生无机盐和二氧化碳 B.有利于根有氧呼吸，吸收矿质元素，促进根系生长，吸收地下深处的水 C.松土对保持水土有两面性影响，不利之处是地表裸露松动，易造成水土流失 D.松土易造成土壤水分蒸发快，炎热及干旱季节土壤板结时不宜锄地松土 7.研究者探究了不同温度条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果如图1和图2。相关分析正确的是(　　) A.蓝莓果实细胞的有氧呼吸只在线粒体中进行 B.蓝莓果实细胞无氧呼吸的产物是乳酸和CO2 C.0.5 ℃时CO2生成速率低是因为酶的活性较低 D.容器内CO2浓度升高会促进果实的细胞呼吸 8.高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是(　　) A.图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上 B.利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端 C.植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光 D.弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用 9.下图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜 B.NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应 D.电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节 10.将小球藻置于缺氧缺CO2条件下，进行5～10分钟光照处理，立刻移向黑暗环境中供给14CO2，小球藻合成了(14CH2O)。下列叙述正确的是(　　) A.在缺氧缺CO2条件下光照会导致叶绿体中NADPH减少 B.移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会向细胞外释放O2 C.供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加后逐渐减少为0 D.该实验不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同 11.植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（　　）    A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2 12.高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（　　） A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 13.我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理 ③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长 ⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理 ⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物 关于这些措施，下列说法合理的是（    ） A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系 B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用 D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度 14.在适宜的光照和温度条件下，向豌豆植株供应14CO2，测定不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量，得到如图所示的结果。下列叙述错误的是(　　) A.叶肉细胞中最先出现的含14C的化合物为C3 B.A→B，叶肉细胞吸收CO2速率增加 C.B→C，叶片的光合速率等于呼吸速率 D.B→C，叶肉细胞中的酶量限制了光合速率 15.图甲为黑藻在适宜温度下O2释放速率随光照强度的变化。图乙是将黑藻放在适宜温度的密闭环境中，(不同时间内光照强度不同)测得的密闭环境中CO2浓度随时间的变化情况。下列叙述错误的是(　　) A.图甲中，当光照强度相对值为2时，黑藻的氧气产生速率相对值为0 B.图甲中，当光照强度相对值为7时，若要提高黑藻光合速率，可适当增加CO2浓度 C.图乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的时间段是4～6 h、8～10 h D.由图乙分析，黑藻在该密闭环境中经过12 h后有机物的含量上升 15.图甲表示某油科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势，图乙表示油科植物叶肉细胞中C3的相对含量在夏季某天24 h内(有一段时间乌云遮蔽)的变化趋势。下列有关分析判断错误的是(　　) A.图甲中，在12～24 h期间，萌发种子的呼吸方式主要是无氧呼吸 B.图甲中，第48 h后，萌发的种子O2吸收速率超过CO2释放速率，其原因是幼苗开始进行光合作用 C.图乙中，叶肉细胞进行光合作用的区间是曲线B－I，乌云遮蔽开始的时间可能是曲线上C点对应的时刻 D.与F点相比，G点叶绿体中NADPH的含量较高 16.为探究光照强度对光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在25 ℃条件下进行了一系列实验。下列说法正确的是(　　) A.在无光条件下，液滴向左移动 B.在有光条件下，液滴向右移动 C.在有光条件下，液滴向右移动的距离代表光合速率 D.随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大 17.研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是(　　) A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低 B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合 C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的 D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重 18.下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定的夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并进行比较计算后的数据。下列有关分析正确的是(　　) 水深/m 1 2 3 4 白瓶中O2浓度/(g·m－3) ＋3 ＋1.5 0 －1 黑瓶中O2浓度/(g·m－3) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5 A.水深1 m处白瓶中水生植物24小时制造的O2为3(g·m－3) B.水深2 m处白瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原 C.水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体 D.水深4 m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用 19.某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(　　) A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率 B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定 C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率 D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率 20.采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(　　) A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂 B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏 C.研磨时添加石英砂有助于色素提取 D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散 二、多项选择题 21.科研人员以中华蚊母树为试验材料，探究不同提取方法对叶片色素的提取效果，结果如下表。相关叙述正确的是(　　) 提取方法 叶绿素a/(mg·g－1) 叶绿素b/(mg·g－1) 总叶绿素/(mg·g－1) 方法1(液氮法) 0.55 0.17 0.72 方法2(研磨法) 0.49 0.16 0.65 方法3(浸提法) 0.16 0.13 0.29 A.方法1提取率高与细胞破碎充分、操作时间短有关 B.方法2提取率低是因为研磨和过滤时会损失一定量的色素 C.方法3中可通过适当增强光照、延长提取时间以充分提取色素 D.三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素 22.北欧鲫鱼能够在冬季结冰的水下生活。北欧鲫鱼在缺氧时将乳酸转变为酒精(熔点为－114 ℃)，再将酒精经鱼鳃排到水中，大大提高在严酷环境中的存活率。其细胞呼吸过程如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A.过程①②③都发生在细胞质基质中，均能产生ATP B.该呼吸过程中，葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失 C.基因的表达差异使北欧鲫鱼肌细胞与其他细胞中催化呼吸作用的酶有所不同 D.北欧鲫鱼的上述过程避免体内乳酸堆积，排出的酒精延缓周围水体结冰 23.在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是(　　) A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻 B.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多 C.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多 D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少 24.我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.①②过程模拟暗反应中CO2的固定，③④过程模拟C3的还原 B.步骤①需要催化剂，②③④既不需要催化剂也不需要消耗能量 C.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中 D.该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，植物体内淀粉的积累量较低 25.CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度(375 μmol·mol－1)，乙组提供CO2浓度倍增环境(750 μmol·mol－1)，丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60 d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。下列相关叙述正确的是(　　) A.CO2浓度倍增的环境能够提高本实验中作物的光合作用速率 B.突然倍增CO2浓度，暗反应过程中C3化合物含量短时间内会增加 C.丙组的光合作用速率比甲组低的原因可能是固定CO2的酶含量升高 D.CO2浓度倍增实验作物的光合作用速率并未倍增，可能与光反应有关 三、非选择题 26.人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如题图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题： (1)呼吸链受损会导致________(填“有氧”或“无氧”)呼吸异常，代谢物X是________。 (2)过程⑤中酶B的名称为________，使用它的原因是________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是_________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 27.回答下面有关光合作用实验的问题。 （1）模拟鲁宾、卡门的实验时，能对同一实验中的CO2和H2O同时进行标记吗？原因是 。 （2）给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是______________。 （3）光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是______________________；CO2不足暗反应减弱后光反应也无法正常进行，原因是_________________________________。 28.植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺．有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。 (1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 （答出2点即可）等生理过程。 (2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是 。 (3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据是 。 (4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔 （填“能”或“不能”）维持一定的开度。 29.类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下（400μmol·m-2•s-1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光（1μmol·m-2•s-1）下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题。 (1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ，加入少许碳酸钙可以 。 (2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是 。 (3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为 。 (4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；② 。 (5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是 。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在 条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3-5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的 。 ③预期结果： 。 30.生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题： (1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和________释放的CO2。 (2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________，又能保证____________正常进行。 (3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果) 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第07讲 细胞呼吸和光合作用 一、教材重要结论性语言 二、典型图解 （1）探究酵母菌细胞呼吸的方式装置图P91 （1）图解解读 ①装置中A、B需要先密封一段时间再联通的目的是耗尽A、B瓶中的氧气。 ②C装置中10%NaOH溶液的作用是清除空气中的CO2。 ③D、E瓶的作用都是检测CO2，瓶中也可以换为溴麝香草酚蓝溶液。 ④装置一和装置二都为实验组，两者相互对照，此实验为对比实验。 ⑤实验现象 条件 澄清石灰水的变化/出现变化的快慢 重铬酸钾的浓硫酸溶液 装置一组(有氧) 变浑浊程度高/快 无变化 装置二组(无氧) 变浑浊程度低/慢 出现灰绿色 ⑥葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 ⑦自变量为氧气的有无。 ⑧因变量为CO2产生的速率；酒精产生的速率。CO2的鉴定：CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。酒精的鉴定：酒精与橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下发生化学反应，变成灰绿色。 ⑨无关变量：温度、试剂用量等，要遵循等量原则。 （2）线粒体的电镜照片 P92 线粒体与有氧呼吸相适应的结构特点 ①线粒体内膜向内折叠形成嵴,大大增加了线粒体的内膜表面积 ②线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 （3）有氧呼吸过程示意图 P93 ①[H]是指NADH(还原型辅酶Ⅰ)。 ②有氧呼吸过程中，水的利用发生在 第二 阶段，水的产生发生在 第三 阶段，氧的利用发生在 阶段，CO2的产生发生在 第三 阶段。因此，CO2中的氧来自 葡萄糖和水 ，生成物水中的氧来自 O2 。 ③有氧呼吸过程的三个阶段都释放能量，释放能量最多的是 第三 阶段。能产生[H]的步骤有 第一 、第二 阶段，产生的[H]能与氧气结合形成水，并释放 大量能量 。 ④在有氧呼吸过程中[H]的转移途径为 细胞质基质 、 线粒体基质 到 线粒体内膜 ；而NAD＋相反。 （4）叶绿体的模式图 P100 叶绿体适于进行光合作用的结构特点。 ①叶绿体内含有大量的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积； ②在类囊体膜上分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和基质中含有进行光合作用所必需的酶。 （5）光合作用过程示意图 P103 比较光反应和暗反应 比较项目 光反应阶段 暗反应阶段 区别 反应场所 反应速度 与光的关系 物质变化 能量变化 联系 比较项目 光反应阶段 暗反应阶段 区别 反应场所 叶绿体的类囊体薄膜上 叶绿体的基质中 反应速度 较快 较缓慢 与光的关系 必须在光下进行 不需要叶绿素和光，需要多种酶 物质变化 ①水的光解： H2O2H＋＋O2＋2e－ ②NADPH的合成： NADP＋＋2H＋＋2e－NADPH＋H＋ ③ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2的固定： CO2＋C52C3 ②C3的还原： 2C3C5＋(CH2O) ③ATP的水解： ATPADP＋Pi＋能量 ④NADPH的分解： NADPHNADP＋＋H＋＋2e－ 能量变化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能。 ATP和NADPH中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能。 联系 ①两个反应阶段相辅相成，密切联系：光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应推动光反应，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋；②没有光反应，暗反应因缺乏NADPH和ATP而无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约。 三、科学方法 （1）对照实验的类型及实验组、对照组的确认 空白对照 自身对照 相互对照 条件对照 空白对照 对照组为自然状态下不作处理的对象组，实验组为施加实验变量处理的对象组。 自身对照 实验处理前的对象组为对照组，实验处理后的对象组为实验组。 相互对照 不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究温度对酶活性的影响，进行相互对照，以得出相应的实验结论。 条件对照 即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，在动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组。 （2）对比实验及其特点 含义：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫作对比实验。 对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有。 ①探究酵母菌细胞呼吸的方式； ②鲁宾和卡门的同位素标记法实验； ③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验。 四、教材重要习题 （1）P96练习与应用 概念检测2.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧气浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是（C） A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用 B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸 C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸 D.保存该器官时，氧气浓度越低越好 【解析】若只有有氧呼吸时，消耗的氧气=产生的二氧化碳；只有无氧呼吸时，不消耗氧气，生成二氧化碳；同时存在有氧呼吸和无氧呼吸时，消耗的氧气量小于生成的二氧化碳量。由图可知，氧气浓度为0时，只有无氧呼吸，两条曲线交点对应的氧气浓度下，只有有氧呼吸。 氧气浓度为0时，该器官进行无氧呼吸，A错误；氧气浓度在10%以下时，该器官可以进行有氧呼吸和无氧呼吸，B错误；氧气浓度在10%以上时，氧气吸收量=二氧化碳的释放量，该器官只进行有氧呼吸，吸收氧气，产生二氧化碳，C正确；应该在二氧化碳释放量最小的氧气浓度下保存该器官，氧气浓度太小如0时，无氧呼吸较强不适宜保存该器官，D错误。 【答案】C 概念检测3.将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO2和H2O的试管是 （ ） A.甲            B.丙       C.甲和乙     D.丙和乙 【解析】有氧呼吸和无氧呼吸的过程：（1）有氧呼吸可以分为三个阶段：第一阶段：在细胞质的基质中：1分子葡萄糖被分解为2分子丙酮酸和少量的还原型氢，释放少量能量；第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸和水在线粒体基质中被彻底分解成二氧化碳和还原型氢；释放少量能量；第三阶段：在线粒体的内膜上，前两个阶段产生的还原型氢和氧气发生反应生成水并释放大量的能量。（2）无氧呼吸的二阶段：第一阶段：和有氧呼吸第一阶段相同。第二阶段：在细胞内生成酒精和二氧化碳。甲试管中是细胞质基质和葡萄糖，在无氧条件下葡萄糖在细胞质基质经过无氧呼吸产生CO2，不能产生水；乙试管中含有线粒体和葡萄糖，在无氧条件下，葡萄糖不能在线粒体中分解，不能产生水；丙试管中含有细胞质基质、线粒体和葡萄糖，在无氧条件下，葡萄糖在细胞质基质中进行无氧呼吸，最终可以产生CO2，在有氧条件下，最终产生CO2和H2O。 【答案】B （2）P101 练习与应用 拓展应用1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？ 【解析】不同的色素吸收的光不同，叶绿体吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即水深层的光线相对富含短波长的光（蓝、绿）。所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，几乎不吸收绿光，所以成绿色；含藻红蛋白和类胡萝卜素，吸收由蓝紫光和绿色光较多的红藻分布于海水深的地方。 【答案】有关，不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水对红、橙光的吸收比对蓝、绿光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。 拓展应用2.与传统的生产方式相比，植物工厂生产蔬菜等食物有哪些优势？又面临哪些困难？你对植物工厂的发展前景持什么观点？请搜集资料，结合自己的思考写一篇综述性短文。 （3）106 练习与应用 拓展应用1.下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。 (1)7-10时的光合作用强度不断增强的原因是_____。 (2)10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是 ______。 (3)14-17时的光合作用强度不断下降的原因是______。 (4)从图中可以看出，限制光合作用的因素有_____。 (5)依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。 【解析】植物的生活需要水、无机盐、阳光、适宜的温度、空气(含有二氧化碳)，从给出的信息可以看出，植物生长的基本条件都是满足的，因此，只要没有病虫害等不利因素，这株植物(幼苗)就能够生存一段时间但究竟能够生存多长时间，涉及的问题很多。潮湿的土壤含有水分，植物根系吸收水分后，大部分可通过蒸腾作用散失到空气中，由于瓶是密闭的，散失到空气中的水分能够凝结，回归土壤供植物体循环利用。但是，随着植株的生长，越来越多的水分通过光合作用成为有机物的组成部分，尽管有机物能够通过呼吸作用释放出二氧化碳和水(这些水既可以散失到空气中回归土壤，也可以在叶片细胞中直接用于光合作用)，毕竟有机物是不断积累的，这意味着回归到土壤的水分会越来越少，有可能成为影响植物生存的限制因素，因此，要预测植物生存的时间，需要知道土壤含水量和植物体内有机物积累速率等信息。土壤中的无机盐被植物根系吸收以后，绝大部分成为植物体的组成成分(少量可能随落叶归还土壤)，因此难以循环利用，但植物对无机盐的需要量是很少的，土壤中无机盐到底能满足植物体生长多长时间的需要与土壤的多少土壤中各种无机盐的含量，植株的大小等有关，这些信息是任务提示中没有给出的，因此不能从这方面做出准确预测，从给出信息可知,在阳光和温度方面不存在制约瓶中植物生存的问题。二氧化碳是植物进行光合作用必需的原料之一瓶中的二氧化碳通过植物的光合作用被植物体利用,转化为有机物。有机物通过植物的呼吸作用分解成二氧化碳和水，可见二氧化碳在植物体和瓶中空气之间是可以循环的。但是随着植株的生长，有机物会不断积累，这意味着中空气所含的二氧化碳会逐渐减少要预测瓶中二氧化碳能维持植物体生存多长时间，还需要知道瓶中二氧化碳总量、植物体光合速率呼吸速率或有机物积累速率等信息。上述推理大多是建立在植物体不断生长基础上的，这是因为玻璃瓶容积小，植物幼苗正在处于生长期。此外，瓶中植物生存时间的长短,还与植物的种类有关。如果是寿命很短的某种草本植物，即使瓶中各种条件长久适宜，植物生存的时间也不会长。 【答案】(1)光照强度逐渐增大 (2)此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制 (3)光照强度不断减弱 (4)光照强度、温度 (5)根据本题信息，可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。 拓展应用2. 在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤，播下一粒种子，将玻璃瓶密封，放在靠近窗户能照到阳光的地方，室内温度保持在30°C左右。不久，这粒种子萌发长成幼苗。你能预测这株植物幼苗能够生存多长时间吗？如果能，请说明理由。如果不能，请说明你还需要哪些关于植物及其环境因素的信息。 【解析】植物生存需要的基本条件有二氧化碳、阳光、水等，不同种类的植物各有一定的寿命。根据分析，该装置中包含了植物种子萌发的基本条件，水分，温度等，所以可以萌发，但能够存在多长时间受到以下因素的限制： （1）水分：由于植物不断进行光合作用，水分是光合作用的原料，所以水分成为植物体的组成成分，因此水分的多少成为限制植物长大的因素。 （2）无机盐：植物虽然对无机盐的吸收很少，但在该装置中，无机盐不能够循环利用，因此土壤中的无机盐含量会降低，可能称为限制植物长大的因此。 （3）CO2：在密闭的空间中，CO2作为光合作用的原料会越来越少，虽然呼吸作用可以提供CO2，但CO2的总量减少可能将导致植物不能进行光合作用，不能长期生成。 （4）植物本身情况：如果是寿命很短的草本植物，即使条件适宜也不能生殖。 【答案】植物能够存在多长时间受到以下因素的限制： （1）水分：由于植物不断进行光合作用，水分是光合作用的原料，所以水分成为植物体的组成成分，因此水分的多少成为限制植物长大的因素。 （2）无机盐：植物虽然对无机盐的吸收很少，但在该装置中，无机盐不能够循环利用，因此土壤中的无机盐含量会降低，可能称为限制植物长大的因此。 （3）CO2：在密闭的空间中，CO2作为光合作用的原料会越来越少，虽然呼吸作用可以提供CO2，但CO2的总量减少可能将导致植物不能进行光合作用，不能长期生成。 （4）植物本身情况：如果是寿命很短的草本植物，即使条件适宜也不能生殖。 P108 复习与提高 选择题6.在我国西北地区，夏季日照时间长，昼夜 温差大，那里出产的瓜果往往特别甜。这是因为 （D） A.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用微弱 B.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用强烈 C.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用强烈 D.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱 【解析】新疆地区夏天白昼较长，温度高，植物进行光合作用旺盛，制造的有机物多；夜间短，气温低，植物的呼吸作用比较弱，消耗的有机物较少。因此，新疆地区昼夜温差大，积累的糖分多，瓜果特别甜，D正确，ABC错误。 【答案】D 非选择题1.请设计并填写一个表格，简明而清晰地体现出你对光合作用与细胞呼吸之间主要区别和内在联系的理解。 比较项目 光合作用 细胞呼吸 区 别 部位 叶绿体 细胞质基质和线粒体 条件 光 有光无光均可 原料 CO2和H2O 有机物和O2 产物 有机物和O2 CO2和H2O 实质 CO2转化成糖类等有机物，光能转化为化学能储存在葡萄糖等有机物中。 分解有机物产生CO2和H2O，同时释放能量。 联系 光合作用和细胞呼吸是相互依存的关系。光合作用为生物的细胞呼吸提供氧气和有机物，对绿色植物而言，细胞呼吸为光合作用提供必要的能量，用于原料吸收和产物运输等。 非选择题2. CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作 为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度（375 μmol • mol-1），乙组提供CO2浓度倍增环境（750 μ mol • mol-1），丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如下图所示。 回答下列问题。 (1)CO2浓度增加，作物光合作用速率发生的变化是____ ；出现这种变化的原因是_____。 (2) 在CO2浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是_____。 (3)丙组的光合作用速率比甲组低。有人推测可能是因为作物长期处于高浓度CO2环境而降低了固定CO2的酶的活性。这一推测成立吗？为什么？ (4)有人认为：化石燃料开采和使用能升高大气CO2浓度，这有利于提高作物光合作用速率，对农业生产是有好处的。因此，没有必要限制化石燃料使用，世界主要国家之间也没有必要签署碳减排协议。请查找资料，对此观点作简要评述。 【答案】(1)随着CO2浓度的增加，作物的光合作用速率随之提高因为CO2参与光合作用暗反应，在光照充足的情况下，CO2增加，其单位时间内与五碳化合物结合形成的三碳化合物也会增加，形成的葡萄糖也增加，故光合作用速率增加。 (2)NADPH和ATP的供应限制；固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等，都是制约因素。所以单纯增加CO2，不能使反应速率倍增。 (3)可能成立，若植物长期处于CO2倍增下，降低了固定CO2的酶含量或者活性，当恢复到大气CO2浓度后，已经降低的固定CO2的酶的含量或活性未能恢复，又失去了高浓度CO2的优势，因此会表现出比大气CO2浓度下更低的光合速率。学生可大胆做出合理推测，而不局限于说出上述答案。 (4不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室效应，而必须全面分析温室效应可能产生的环境问题。其次，仅从大气中CO2比例增加是否提高光合作用速率的角度看，也不能以线性思维来看待。植物光合作用受到温度、水分等外部因素的影响，也受到内部的酶的活性等因素的影响，长期高CO2浓度可能使某些酶活性降低，高温也可能引起植物其他的变化，如色素降低；同时温室效应导致气温升高，引起蒸发率升高而影响水分供应，高温环境增强呼吸作用消耗的有机物也增多。因此温室效应不一定会提高作物产量。 五、高考真题 1.（2023·重庆·高考真题）哺乳动物可利用食物中的NAM或NA合成NAD+，进而转化为NADH（[H]）。研究者以小鼠为模型，探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD+代谢的关系，如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．静脉注射标记的NA，肠腔内会出现标记的NAM B．静脉注射标记的NAM，细胞质基质会出现标记的NADH C．食物中缺乏NAM时，组织细胞仍可用NAM合成NAD+ D．肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自于NADH 【解析】静脉注射标记的NA，NA可以在细胞内转化为NAD+，NAD+可以在细胞内转化为NAM，NAM可以被肠道菌群利用，因此肠腔内会出现标记的NAM，A正确；静脉注射标记的NAM，NAM可以在细胞内转化为NAD+，NAD+可以在细胞内转化为NADH，因此细胞质基质会出现标记的NADH，B正确；结合题图，食物中缺乏NAM时，组织细胞仍可用NA合成NAD+，C正确；肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自于细胞呼吸（无氧呼吸），D错误。 【答案】D 2.（2023·全国·高考真题）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是（    ）    A．在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 B．a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程 C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 【解析】无氧呼吸分为两个阶段：第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，并释放少量能量；第二阶段丙酮酸在不同酶的作用下转化成乳酸或酒精和二氧化碳，不释放能量。整个过程都发生在细胞质基质。 有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，只进行无氧呼吸产生乳酸，A正确；a阶段无二氧化碳产生，b阶段二氧化碳释放较多，a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程，是植物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现，B正确；无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同，C错误；酒精跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D正确。 【答案】C 【题后归纳】 (1)有氧呼吸的场所并非只是线粒体：真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。 (2)葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。 (3)无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP，还要消耗第一阶段产生的[H]。 (4)人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。 (5)无氧呼吸有机物氧化分解不彻底，还有大量能量储存在乳酸或者酒精中。 3．（2023·全国·高考真题）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（    ） A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢 【解析】叶绿体色素提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素；分离色素原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。 【答案】D 【题后归纳】影响叶绿素合成的三大因素 （1）光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 （2）温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。 （3）必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶子变黄。 4.（2023·全国卷·高考真题）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。回答下列问题。 (1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是 （答出1种即可）。叶绿体中光合色素分布 上，其中类胡萝卜素主要吸收 （填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。 (2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是 。 (3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。 【答案】（1） 差速离心 类囊体（薄）膜 蓝紫光 （2）悬液中具有类囊体膜以及叶绿体基质暗反应相关的酶，但黑暗条件下，光反应无法进行，暗反应没有光反应提供的原料ATP和NADPH，所以无法形成糖类 （3）实验思路：将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲乙两组，两组植物应均进行饥饿处理（置于黑暗中一段时间消耗有机物），甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液后观察。 预期结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。 【题后反思】 根据小室内CO2(或O2)的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长(注意：植株≠叶肉细胞)密闭小室中气体变化是整棵植株(绿色、非绿色部位)光合与细胞呼吸综合影响的结果。 一、单项选择题 1．某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如下图所示的实验装置(不考虑其他因素的影响)。以下说法错误的是(　　) A.甲装置有色液滴不动，乙装置中液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸 B.甲装置有色液滴左移，说明酵母菌只进行有氧呼吸 C.甲装置有色液滴左移，乙装置有色液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸 D.乙装置有色液滴右移，说明酵母菌中一定存在无氧呼吸 【解析】B　因为甲中有NaOH溶液，所以该装置中酵母菌产生的CO2全部被吸收，液滴的移动表示氧气的消耗量，有色液滴不动说明没有氧气的消耗，没有进行有氧呼吸，乙装置中有清水，清水既不吸收气体也不释放气体，若乙装置中液滴右移，说明进行了无氧呼吸，A正确；只要甲装置中的酵母菌进行有氧呼吸，则其中的O2含量会减少，有色液滴一定左移，因此甲装置有色液滴左移，说明酵母菌进行了有氧呼吸，但不能说明没有进行无氧呼吸，B错误；若乙装置有色液滴不动，说明其中的酵母菌吸收的氧气体积和产生的二氧化碳体积相等，甲装置有色液滴左移，说明消耗了氧气，即酵母菌只进行有氧呼吸，C正确；乙装置有色液滴右移，说明酵母菌产生的CO2体积大于消耗的氧气体积，因此一定存在无氧呼吸，D正确。 2.秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是(　　) A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成 B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2 C.甲瓶中葡萄糖浓度越大，产生的乙醇越多 D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量 【解析】D　检测无氧呼吸的产物——乙醇应从甲瓶中取出发酵液，滴加到试管中，再往试管中滴加酸性重铬酸钾溶液，而不是在甲瓶中直接加入酸性重铬酸钾溶液，A错误；溴麝香草酚蓝溶液遇到CO2时的颜色变化为由蓝变绿再变黄，B错误；葡萄糖浓度过高会使酵母菌细胞渗透失水，无法进行正常生命活动，产生乙醇量下降，C错误；甲瓶添加的纤维素水解液是定量的，增加酵母菌的数量只能提高乙醇的生成速率，不能提高乙醇最大产量，D正确。 3.迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材料进行色素的提取和分离实验，得到下表结果。下列相关叙述，错误的是(　　) 层析液 色素1 色素2 色素3 色素4 移动距离/cm 8.00 7.60 4.24 1.60 0.80 迁移率 —— 0.95 0.53 0.20 0.10 注：迁移率＝色素移动距离/层析液移动距离 A.可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇 B.新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是由于存在色素3、4 C.4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4 D.迁移率为0.95和0.53的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光 【解析】D　绿叶中色素的提取和分离实验中，如果没有无水乙醇，可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠作为提取液，A正确；色素提取液呈绿色主要是由于含有叶绿素a和叶绿素b，两者在层析液中的溶解度较低，扩散距离较近，可对应表中的3、4，B正确；各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢，则4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4，C正确；迁移率为0.95和0.53的色素分别对应胡萝卜素和叶黄素，两者主要吸收可见光中的蓝紫光，D错误。 4.某实验小组为探究酵母菌的呼吸方式，做了以下两组实验：用注射器A缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖培养液，倒置，排尽注射器中的气体，再吸入25 mL无菌氧气，密封；用注射器B缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖溶液，倒置，排尽注射器中的气体，密封。将两注射器置于25 ℃的水浴锅中保温一段时间，以下说法错误的是(　　) A.当观察到注射器A中的总体积大于50 mL时，说明酵母菌进行了无氧呼吸 B.取注射器B中的适量液体，滴加少量酸性重铬酸钾溶液，溶液颜色由橙色变为灰绿色 C.将注射器A中的气体通入溴麝香草酚蓝溶液中，可观察到溶液颜色由蓝变绿再变黄 D.当注射器A、B中的总体积均为50 mL时，两注射器中酵母菌消耗的葡萄糖的量相同 【解析】D　当观察到注射器A中的总体积大于50 mL时，说明酵母菌细胞呼吸产生的二氧化碳量多于消耗的氧气量，因此可以说明酵母菌进行了无氧呼吸，A正确；注射器B中酵母菌进行的是无氧呼吸，酵母菌无氧呼吸会产生酒精，酒精可用酸性重铬酸钾溶液检测，溶液颜色由橙色变为灰绿色，B正确；注射器A中酵母菌细胞呼吸会产生二氧化碳，二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄，C正确；当注射器A、B中的总体积为50 mL时，注射器A中酵母菌进行的是有氧呼吸，注射器B中的酵母菌进行的是无氧呼吸，两者消耗葡萄糖的量不同，D错误。 4.细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是 (　　) A.若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸 B.若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 C.根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式 D.若测得CO2产生量为15 mol，酒精的产生量为6 mol，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸 【解析】D　若测得酵母菌的呼吸熵为1，说明酵母菌呼吸产生的CO2和消耗的O2体积相等，可说明酵母菌只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，A正确；若测得酵母菌的呼吸熵大于1，说明酵母菌呼吸产生的CO2的量大于消耗的O2的量，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，B正确；CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生CO2，所以不能根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄来确定酵母菌的呼吸方式，C正确；根据有氧呼吸的反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量，无氧呼吸的反应式：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量，当无氧呼吸产生酒精的量是6 mol时，无氧呼吸产生CO2的量为6 mol，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是3 mol，细胞呼吸中CO2总产生量为15 mol，说明有氧呼吸产生CO2量为9 mol，根据有氧呼吸方程式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖为1.5 mol，可推测有1.5÷(1.5＋3)＝1/3的葡萄糖用于有氧呼吸，D错误。 5.呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。以下叙述中，正确的是(　　) A.呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱 B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度 C.为了减少有机物的损耗，最好将氧分压调至C点 D.C点以后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化 【解析】B　根据题意可知，呼吸熵＝放出的CO2量/吸收的O2量，酵母菌有氧呼吸放出的CO2量与吸收的O2量相等，无氧呼吸不吸收O2，但能放出CO2，故呼吸熵越小，表示有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱，A错误，B正确；C点呼吸熵为1，说明酵母菌只进行有氧呼吸，有氧呼吸消耗的有机物较多，C错误；C点以后只进行有氧呼吸，其呼吸强度在一定范围内会随着O2浓度的增加而增强，D错误。 6.如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述错误的是(　　) A.从图甲可知细胞呼吸最适的温度为B点所对应的温度 B.图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关酶的活性 C.图乙中D～E段有氧呼吸逐渐减弱，E～F段有氧呼吸逐渐增强 D.和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜 【解析】C　根据图甲可知，B点时，细胞呼吸最旺盛，B点所对应的温度为细胞呼吸的最适温度，A正确；图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关的酶的活性，从而影响呼吸作用，B正确；图乙中D～E段和E～F段，随着氧浓度的增加，有氧呼吸均逐渐增强，C错误；储藏水果和蔬菜应该降低植物的呼吸作用，乙图E点时CO2释放速率最小，说明此时细胞呼吸最弱，因此图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜，D正确。 7.除草松土是农耕的重要措施，对其作用和意义的分析错误的是(　　) A.提高土壤通气状况，有利于土壤中好氧菌代谢产生无机盐和二氧化碳 B.有利于根有氧呼吸，吸收矿质元素，促进根系生长，吸收地下深处的水 C.松土对保持水土有两面性影响，不利之处是地表裸露松动，易造成水土流失 D.松土易造成土壤水分蒸发快，炎热及干旱季节土壤板结时不宜锄地松土 【解析】D　除草松土能够提高土壤通气状况，有利于土壤中好氧菌代谢产生无机盐和二氧化碳，为植物提供更多的营养物质，A正确；除草松土能够提高土壤通气状况，有利于根有氧呼吸，释放大量的能量，吸收矿质元素，也能促进根系生长，吸收地下深处的水，B正确；松土对保持水土有两面性影响，不利之处是地表裸露松动，易造成水土流失，C正确；干旱时，土壤板结，需及时中耕松土，目的是疏松土壤，促进根的呼吸，从而增加根的吸水能力，D错误。 7.研究者探究了不同温度条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果如图1和图2。相关分析正确的是(　　) A.蓝莓果实细胞的有氧呼吸只在线粒体中进行 B.蓝莓果实细胞无氧呼吸的产物是乳酸和CO2 C.0.5 ℃时CO2生成速率低是因为酶的活性较低 D.容器内CO2浓度升高会促进果实的细胞呼吸 【解析】C　有氧呼吸第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，A错误；大多植物细胞无氧呼吸产生酒精和CO2，B错误；根据题意和图示分析可知，细胞呼吸是酶促反应，酶的活性受温度影响，与25 ℃相比，0.5 ℃低温条件下细胞呼吸相关酶的活性降低，导致该温度时果实的CO2生成速率较低，C正确；随着呼吸作用的进行，容器内CO2浓度升高会抑制果实的细胞呼吸，D错误。 8.高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。下图是①②两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是(　　) A.图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上 B.利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端 C.植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光 D.弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用 【解析】D　图中①(叶绿素b)、②(叶绿素a)主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；利用纸层析法分离色素时，①(叶绿素b)应位于滤纸条的最下端，B错误；植物叶片呈现绿色是由于①②吸收绿光最少，反射绿光，C错误；在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境，故弱光下①(叶绿素b)的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。 9.下图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜 B.NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应 D.电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节 【解析】A　O2在叶绿体的类囊体薄膜产生，在线粒体内膜被利用，故叶绿体产生的O2被线粒体利用至少需要穿过叶绿体的3层膜(包括类囊体膜1层膜和叶绿体的内外膜)和线粒体的2层膜，共5层生物膜，A错误；据图分析，NADP＋与e－和H＋结合形成NADPH，B正确；根据图中的信息，光反应产生的ATP可用于暗反应、色素合成和核酸代谢等一些消耗能量的反应，C正确；电子传递释放的能量用于H＋的逆浓度梯度运输，使类囊体腔内维持高浓度的H＋，H＋由类囊体腔顺浓度梯度运输至叶绿体基质，驱动ATP的合成，电子有序传递保证了ATP和NADPH的合成，是完成光能转换的重要环节，D正确。 10.将小球藻置于缺氧缺CO2条件下，进行5～10分钟光照处理，立刻移向黑暗环境中供给14CO2，小球藻合成了(14CH2O)。下列叙述正确的是(　　) A.在缺氧缺CO2条件下光照会导致叶绿体中NADPH减少 B.移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会向细胞外释放O2 C.供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加后逐渐减少为0 D.该实验不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同 【解析】D　在缺氧缺CO2条件下，给予光照条件叶肉细胞中会进行光反应，因此，不会导致叶绿体中NADPH减少，A错误；移向黑暗环境中供给14CO2后小球藻会吸收二氧化碳进行一段时间的暗反应过程，此时由于缺乏光照条件，故不会进行光反应向细胞外释放O2，B错误；供给14CO2后叶绿体中14C3含量先增加而后逐渐减少并趋于稳定，但不会减少到0，C错误；该实验没有场所作为单一变量的对照实验，因此，不能证明小球藻利用光能和利用CO2的场所不同，D正确。 11.植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（　　）    A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2 【解析】C 叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2+是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱 ，B正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H+、电子和O2，D正确。 12.高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（　　） A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 【解析】D 高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温往往使植物叶片变黄、变褐，使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。 13.我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理 ③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长 ⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理 ⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物 关于这些措施，下列说法合理的是（    ） A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系 B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用 D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度 【解析】A 措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A正确； 措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是提高能量利用率，促进光合作用，B错误；措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C错误； 措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，D错误。 14.在适宜的光照和温度条件下，向豌豆植株供应14CO2，测定不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量，得到如图所示的结果。下列叙述错误的是(　　) A.叶肉细胞中最先出现的含14C的化合物为C3 B.A→B，叶肉细胞吸收CO2速率增加 C.B→C，叶片的光合速率等于呼吸速率 D.B→C，叶肉细胞中的酶量限制了光合速率 【解析】C　CO2在叶绿体基质首先与C5结合形成C3，因此叶肉细胞中最先出现的含14C的化合物为C3，A正确；据图分析，A→B，随着CO2浓度增加，C5的相对含量逐渐减小，说明C5与CO2结合生成C3的速率增加，因此该段叶肉细胞吸收CO2速率增加，B正确；B→C，叶片叶肉细胞间隙的CO2浓度较高，C5相对含量基本维持不变，表示豌豆植株达到了CO2饱和点，此时叶片的光合速率大于呼吸速率，C错误；B→C达到了CO2饱和点，由于该实验是在适宜的光照和温度条件下进行的，因此限制光合速率的因素可能是叶肉细胞内酶的数量，D正确。 15.图甲为黑藻在适宜温度下O2释放速率随光照强度的变化。图乙是将黑藻放在适宜温度的密闭环境中，(不同时间内光照强度不同)测得的密闭环境中CO2浓度随时间的变化情况。下列叙述错误的是(　　) A.图甲中，当光照强度相对值为2时，黑藻的氧气产生速率相对值为0 B.图甲中，当光照强度相对值为7时，若要提高黑藻光合速率，可适当增加CO2浓度 C.图乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的时间段是4～6 h、8～10 h D.由图乙分析，黑藻在该密闭环境中经过12 h后有机物的含量上升 【解析】A　由图甲可知，光照强度相对值为2时，黑藻的氧气释放速率为0，其呼吸作用消耗氧气的速率相对值为2，所以其产生氧气的速率相对值为2，A错误；图甲中，当光照强度相对值为7时，继续增加光照强度黑藻光合速率不能提高，已知黑藻处于适宜温度下，故可通过增加环境中CO2浓度来提高光合速率，B正确；图乙中，在4～6 h、8～10 h内，黑藻光合作用固定CO2的量与呼吸作用释放CO2的量相等(即光合速率等于呼吸速率)，导致密闭环境中CO2浓度没有发生变化，C正确；由图乙可知，黑藻在该密闭环境中经过12 h后，密闭环境中的二氧化碳浓度比起始时的浓度低，所以黑藻光合速率大于呼吸速率，有机物含量上升，D正确。 15.图甲表示某油科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势，图乙表示油科植物叶肉细胞中C3的相对含量在夏季某天24 h内(有一段时间乌云遮蔽)的变化趋势。下列有关分析判断错误的是(　　) A.图甲中，在12～24 h期间，萌发种子的呼吸方式主要是无氧呼吸 B.图甲中，第48 h后，萌发的种子O2吸收速率超过CO2释放速率，其原因是幼苗开始进行光合作用 C.图乙中，叶肉细胞进行光合作用的区间是曲线B－I，乌云遮蔽开始的时间可能是曲线上C点对应的时刻 D.与F点相比，G点叶绿体中NADPH的含量较高 【解析】B　由图可知，在12～24 h期间，CO2释放速率很大，而O2吸收速率很低，表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸，A正确；图中48 h后，吸收氧气的速率大于释放二氧化碳的速率，所以细胞呼吸底物不只是糖类，还有脂肪等，B错误；图乙中，AB段时间为0点到6点，此时无光照且C3的含量不变，只有呼吸作用，从B到I，C3的含量在降低，说明叶肉细胞在利用C3，且这段时间有光照，因此植物在进行光合作用。有乌云时，光照强度降低，C3的还原减慢，二氧化碳固定生成C3的速率不变，故C3含量一直升高，因此乌云遮蔽开始的时间可能是曲线上C点对应的时刻，C正确；G点相对F点，中午气温较高，气孔关闭，吸收的二氧化碳减少，二氧化碳的固定速度减慢，C3的含量减少，还原所需要的NADPH减少，故NADPH含量高，D正确。 16.为探究光照强度对光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在25 ℃条件下进行了一系列实验。下列说法正确的是(　　) A.在无光条件下，液滴向左移动 B.在有光条件下，液滴向右移动 C.在有光条件下，液滴向右移动的距离代表光合速率 D.随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大 【解析】A　由于CO2缓冲液维持装置中的CO2含量不变，所以引起装置中气压变化的原因是O2变化，无光条件下绿色植物只进行细胞呼吸，消耗O2，液滴左移，A正确；有光条件下，绿色植物既进行细胞呼吸消耗O2，又进行光合作用产生O2，若光合作用>呼吸作用，液滴右移，若光合作用＝呼吸作用，液滴不移动，若光合作用<呼吸作用，液滴左移，B错误；在有光条件下，液滴向右移动的距离代表净光合速率，C错误；光照强度小于光补偿点时，液滴向左移，光照强度大于光补偿点，小于光饱和点时，随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大，D错误。 17.研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是(　　) A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低 B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合 C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的 D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重 【解析】B　遮光后，光反应停止，短时间内C3被还原成C5的过程减弱乃至停止，而C5固定CO2的过程仍能继续，故遮光后C3含量会比照光时的C3含量高，A错误；照光处理时类囊体薄膜上可产生NADPH，故可发生NADP＋与电子和H＋结合，B正确；照光处理后与遮光处理后叶片的干重差(单位时间内)是真正光合作用速率，因此不需要测定同等面积叶片的初始干重，C、D错误。 18.下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定的夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并进行比较计算后的数据。下列有关分析正确的是(　　) 水深/m 1 2 3 4 白瓶中O2浓度/(g·m－3) ＋3 ＋1.5 0 －1 黑瓶中O2浓度/(g·m－3) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5 A.水深1 m处白瓶中水生植物24小时制造的O2为3(g·m－3) B.水深2 m处白瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原 C.水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体 D.水深4 m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用 【解析】C　白瓶透光，瓶内水生植物可进行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶内水生植物只能进行细胞呼吸。在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物呼吸作用所消耗的O2量，为1.5(g·m－3)，白瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值。综上分析可知，在水深1 m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为3＋1.5＝4.5(g·m－3)，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物能进行光合作用，因此能进行水的光解和C3的还原，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量相等，因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C正确；在水深4 m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为－1＋1.5＝0.5(g·m－3)，能进行光合作用，D错误。 19.某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(　　) A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率 B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定 C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率 D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率 【解析】D　培养初期，容器内CO2含量逐渐降低，光合速率逐渐降低，之后光合速率等于呼吸速率，A错误；初期光合速率减慢，由于容器内CO2含量初期逐渐降低，即光合速率大于呼吸速率，容器内O2含量升高，呼吸速率会有所升高，之后保持稳定，B错误；根据上述分析，初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。 20.采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(　　) A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂 B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏 C.研磨时添加石英砂有助于色素提取 D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散 【解析】B　叶绿体色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素，A正确；研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被破坏，B错误；加入石英砂是为了使研磨更充分，从而使叶绿体中的色素释放出来，C正确；画滤液细线时应尽量减少样液扩散，防止色素带之间部分重叠，D正确。 二、多项选择题 21.科研人员以中华蚊母树为试验材料，探究不同提取方法对叶片色素的提取效果，结果如下表。相关叙述正确的是(　　) 提取方法 叶绿素a/(mg·g－1) 叶绿素b/(mg·g－1) 总叶绿素/(mg·g－1) 方法1(液氮法) 0.55 0.17 0.72 方法2(研磨法) 0.49 0.16 0.65 方法3(浸提法) 0.16 0.13 0.29 A.方法1提取率高与细胞破碎充分、操作时间短有关 B.方法2提取率低是因为研磨和过滤时会损失一定量的色素 C.方法3中可通过适当增强光照、延长提取时间以充分提取色素 D.三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素 【解析】ABD　方法1(液氮法)提取率高，则叶绿素释放彻底，损伤少，说明与细胞破碎充分，操作时间短有关，A正确；方法2(研磨法)提取率低，因为研磨不彻底，用尼龙布过滤时会损失一定量的色素，B正确；延长提取时间可以充分提取色素，而光照强度不影响色素的提取，C错误；三种方法都可用无水乙醇和丙酮的混合溶液溶解色素，进而提取色素，D正确。 22.北欧鲫鱼能够在冬季结冰的水下生活。北欧鲫鱼在缺氧时将乳酸转变为酒精(熔点为－114 ℃)，再将酒精经鱼鳃排到水中，大大提高在严酷环境中的存活率。其细胞呼吸过程如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A.过程①②③都发生在细胞质基质中，均能产生ATP B.该呼吸过程中，葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失 C.基因的表达差异使北欧鲫鱼肌细胞与其他细胞中催化呼吸作用的酶有所不同 D.北欧鲫鱼的上述过程避免体内乳酸堆积，排出的酒精延缓周围水体结冰 【解析】CD　无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，合成ATP，所以①②过程能产生ATP，而③不能，A错误；在无氧呼吸产生酒精或乳酸的过程中，第一阶段葡萄糖分解产生丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段丙酮酸转化变成酒精和二氧化碳或乳酸，需要消耗第一阶段产生的[H]，整个呼吸作用过程只释放出少量能量，大量能量留存在酒精或乳酸中，B错误；缺氧条件下，不同细胞中葡萄糖分解产物不同，是因为不同细胞中相关的酶不同，其根本原因是基因的选择性表达，C正确；北欧鲫鱼将体内乳酸转化为酒精排出，排出的酒精溶于水中，能延缓周围水体结冰，D正确。 23.在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是(　　) A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻 B.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多 C.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多 D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少 【解析】BCD　与25 ℃相比，4 ℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，说明电子传递未受阻，A错误；与25 ℃相比，短时间低温4 ℃处理，ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多的用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确；DNP使H＋不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少，D正确。 24.我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.①②过程模拟暗反应中CO2的固定，③④过程模拟C3的还原 B.步骤①需要催化剂，②③④既不需要催化剂也不需要消耗能量 C.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中 D.该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，植物体内淀粉的积累量较低 【解析】ACD　图中①②过程模拟暗反应中二氧化碳的固定，③④过程模拟暗反应中三碳化合物的还原，A正确；由图可知，①过程是利用催化剂在一定条件下进行的化学反应，反应过程较剧烈，②③④是在酶的催化下完成的，反应较温和，B错误；植物光合作用的本质是利用光能将无机物二氧化碳和水转化为有机物，同时将光能转化为有机物中的化学能，图示过程也将二氧化碳和水转化为淀粉，同时储存能量，二者的本质是相同的，C正确；该体系与植物光合作用固定的CO2量相等时，因为植物体内会有一些不参与光合作用的细胞消耗糖类，所以植物体内淀粉的积累量较低，D正确。 25.CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度(375 μmol·mol－1)，乙组提供CO2浓度倍增环境(750 μmol·mol－1)，丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60 d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。下列相关叙述正确的是(　　) A.CO2浓度倍增的环境能够提高本实验中作物的光合作用速率 B.突然倍增CO2浓度，暗反应过程中C3化合物含量短时间内会增加 C.丙组的光合作用速率比甲组低的原因可能是固定CO2的酶含量升高 D.CO2浓度倍增实验作物的光合作用速率并未倍增，可能与光反应有关 【解析】ABD　由甲组和乙组实验结果比较可知，随着CO2浓度的增加，乙组作物的光合作用速率比甲组的光合作用速率更大，即随着CO2浓度的增加，作物的光合作用速率随之提高，A正确；突然倍增CO2浓度，二氧化碳的固定速率加快，短时间内C3化合物的还原不变，故C3化合物含量短时间内会增加，B正确；甲组和丙组比较可知，作物长期处于高CO2浓度条件下有可能会使固定CO2的酶的活性降低或者是数量减少，C错误；当CO2浓度倍增时，光合速率并没有倍增，其限制因素可能是光反应为暗反应提供的ATP和NADPH不足，可能与光反应有关，D正确。 三、非选择题 26.人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如题图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题： (1)呼吸链受损会导致________(填“有氧”或“无氧”)呼吸异常，代谢物X是________。 (2)过程⑤中酶B的名称为________，使用它的原因是________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是_________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 【解析】　(1)有氧呼吸的主要场所是线粒体，无氧呼吸的场所是细胞质基质，所以线粒体呼吸链受损会导致有氧呼吸异常。据图可知，丙酮酸在细胞质基质中被还原为代谢物X，动物细胞进行无氧呼吸只产生乳酸，故代谢物X为乳酸。(2)据题图可知，酶B可催化过氧化氢的分解，为过氧化氢酶，机体内的过氧化氢会对细胞产生毒害作用。(3)乳酸积累，会使内环境的pH下降，及时消耗乳酸有利于内环境的稳态，内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。 【答案】(1)有氧　乳酸(C3H6O3) (2)过氧化氢酶　催化过氧化氢的分解，避免过氧化氢对细胞的毒害 (3)避免代谢产物的积累，维持细胞内的pH，是机体进行正常生命活动的条件 27.回答下面有关光合作用实验的问题。 （1）模拟鲁宾、卡门的实验时，能对同一实验中的CO2和H2O同时进行标记吗？原因是 。 （2）给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是______________。 （3）光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是______________________；CO2不足暗反应减弱后光反应也无法正常进行，原因是_________________________________。 【解析】（1）鲁宾、卡门的实验目的是探索光合作用的氧气是来自水还是来自CO2，若CO2和H2O中的氧均标记，则无法分辨氧气的来源。 （2）有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了HO，有氧呼吸第二阶段利用HO生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物。 （3）暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行　光反应需要暗反应提供的ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行。 【答案】（1）不能。 若CO2和H2O中的氧均标记，则无法分辨氧气的来源 （2）18O2→HO→C18O2→（CH218O） （3）叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法进行 CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行 28.植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺．有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。 (1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 （答出2点即可）等生理过程。 (2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是 。 (3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据是 。 (4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔 （填“能”或“不能”）维持一定的开度。 【解析】（1）气孔是植物体与外界气体交换的通道，光合作用、呼吸作用与蒸腾作用中氧气、二氧化碳和水蒸气都是经过气孔进出植物叶肉细胞的，故气孔开闭影响植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用等生理过程。 （2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。红光照射下保卫细胞进行光合作用制造的有机物，使细胞的渗透压，促进保卫细胞吸水，细胞体积膨涨，气孔开放。 （3）题中显示，蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+，提高了细胞的渗透压，保卫细胞吸水能力增强，体积膨大，气孔开放，因此，在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大。 （4）保卫细胞渗透压的调节有光合作用产生有机物的因素，还有非光合作用因素----蓝光照射引起钾离子的吸收。所以当光合作用被阻断，钾离子在蓝光的调节下仍可以进入细胞，提高细胞的渗透压，引起细胞吸水，气孔维持一定开度。 【答案】(1)光合作用和呼吸作用。 (2)叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细胞的渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔开放。 (3)蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔张开。 (4)能 29.类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下（400μmol·m-2•s-1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光（1μmol·m-2•s-1）下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题。 (1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ，加入少许碳酸钙可以 。 (2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是 。 (3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为 。 (4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；② 。 (5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是 。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在 条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3-5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的 。 ③预期结果： 。 【解析】（1）叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取。加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。 （2）叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高。 （3）在正常光照下（400μmol·m-2•s-1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。 （4）由图可知：与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零），说明此突变体与类胡萝卜素合成有关。 （5）纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷。由图可知：纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成， 据此可推知：X最可能是细胞分裂素。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，并结合题意“在正常光照下，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失”可知：该实验的自变量是植株的种类和培养条件，因变量是叶绿体的大小及数量，而在实验过程中对植株的生长有影响的无关变量应控制相同且适宜。据此，依据实验设计遵循的对照原则和单一变量原则和题干中给出的不完善的实验设计可推知，补充完善的实验设计如下： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在含水量等适宜条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3-5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的叶绿体的大小及数量，取其平均值。 ③预期结果：本实验为验证性实验，其结论是已知的，即干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量，所以预期的结果是：B组叶绿体的大小及数量高于A组，C、D两组叶绿体的大小及数量无差异且均明显低于A、B两组。 【答案】(1) 无水乙醇 防止研磨中色素被破坏 (2)叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成 (3)纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求， (4)与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零）。 (5) 细胞分裂素 含水量等适宜 叶绿体的大小及数量，取其平均值 B组叶绿体的大小及数量高于A组，C、D两组叶绿体的大小及数量无差异且均明显低于A、B两组。 30.生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题： (1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和________释放的CO2。 (2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________，又能保证____________正常进行。 (3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果) 【解析】(1)白天植物的叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用过程中产生ATP的场所是叶绿体，呼吸作用过程中产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。据题干信息可知，白天储存在液泡中的苹果酸脱羧释放出CO2可用于光合作用，同时叶肉细胞也进行呼吸作用，呼吸作用释放出来的CO2也可用于光合作用。(2)干旱的环境中，白天气孔关闭可以降低蒸腾作用，避免植物细胞过度失水；夜间气孔打开吸收CO2，通过生成苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸脱羧释放的CO2为光合作用的进行提供原料，保证了光合作用的正常进行。(3)该实验的目的是验证植物甲在干旱环境中存在特殊的CO2固定方式，根据题干信息晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中，推测苹果酸的存在会导致液泡中呈酸性，由白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，可判断苹果酸分解释放出CO2后液泡中酸性下降或趋于中性，因此实验中需要检测白天和夜晚叶肉细胞中液泡的pH。 【答案】　(1)叶绿体、细胞质基质、线粒体　细胞呼吸 (2)蒸腾作用过强导致植物失水　光合作用 (3)实验思路：取若干长势相同的植物甲，平均分为A、B两组；将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件相同且适宜；一段时间后，分别测定两组植物甲白天和夜晚液泡中的pH。预期结果：B组液泡中的pH白天和夜晚无明显变化，A组液泡中的pH夜晚明显低于白天 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$