内容正文:
专题精准强化8 影响光合作用与细胞呼吸的因素
1.我国劳动人民在作物栽培中积累了丰富的生产经验。下列有关叙述错误的是( )
A.“合理密植多打粮”,合理密植既可以充分利用光能,又可以提高土壤利用率
B.“稻田中耕勤除草”,既可以促进根对无机盐的吸收,又可以减小种间竞争
C.“秋天沤青肥”,可为土壤提供有机肥,被植物直接吸收利用达到增产的目的
D.“倒茬如上粪”,轮作换茬可使土壤养分被均衡利用,还可丰富土壤微生物种类
解析:C [合理密植需要保证植物的营养物质CO2的供应,既可以充分利用光能,又可以提高土壤利用率,A正确;耕地可以促进根对无机盐的吸收,除草可以减小种间竞争,B正确;有机肥不能直接被植物利用,需要被分解者分解,C错误;不同的植物对于无机盐的利用不同,因此轮作换茬可使土壤养分被均衡利用,还可丰富土壤微生物种类,D正确。]
2.水分是影响小麦生长的重要因素。随着水淹时间的延长,小麦根细胞会进行无氧呼吸产生酒精,引起烂根等。下列相关叙述错误的是( )
A.正常情况下,小麦进行有氧呼吸时,H2O中的氧原子会转移到终产物CO2中
B.随着水淹时间的延长,小麦根细胞中的丙酮酸分解成酒精时伴随少量ATP的生成
C.随着水淹时间的延长,根系吸收无机盐的速率减慢
D.长时间淹水,无氧呼吸产生的酒精含量升高,可能损伤线粒体的结构
解析:B [正常情况下,小麦进行有氧呼吸时,在有氧呼吸的第二阶段,丙酮酸和水反应生成CO2和[H],合成少量ATP,H2O中的氧原子会转移到终产物CO2中,A正确;无氧呼吸第二阶段丙酮酸分解成酒精时无ATP的生成,B错误;小麦根系吸收无机盐一般需要消耗能量,随着水淹时间的延长,根细胞有氧呼吸减弱,提供的能量减少,根系吸收无机盐的速率减慢,C正确;长时间淹水,无氧呼吸产生的酒精含量升高,可能对细胞产生毒害,损伤线粒体的结构,D正确。]
3.近年来,鲜切哈密瓜深受消费者的青睐,机械损伤会导致哈密瓜产生乙烯。图为不同材质保鲜膜包装对鲜切哈密瓜储藏生理生化品质的影响。下列相关叙述错误的是( )
A.根据实验结果图,PE膜的保鲜效果较好
B.10天后使用OPP膜储藏的哈密瓜细胞呼吸强度上升,可能是该膜透气性过低导致的
C.由图推测,乙烯会导致哈密瓜的细胞呼吸速率变化
D.通过两图数据可知,第一天哈密瓜的失重主要是由于细胞呼吸消耗有机物导致的
解析:B [4种保鲜膜中,PE膜处理对哈密瓜的失重率、细胞呼吸强度影响最小,从而能够保持哈密瓜的外观品质和口感,更大限度地延长保鲜期,A正确;10天后使用OPP膜储藏的哈密瓜细胞呼吸强度上升,可能是该膜透气性过高导致的氧气增加,B错误;机械损伤会导致哈密瓜产生乙烯,哈密瓜的细胞呼吸速率变化可能是乙烯引起的,C正确;薄膜包装处理能有效抑制水分的散失,通过两图数据可知,第一天哈密瓜的呼吸强度增加,其失重主要是由于细胞呼吸消耗有机物导致的,D正确。]
4.(2024·湖北武汉模拟)与水稻轮作的油菜常常会由于积水导致根系缺氧、光合速率下降,造成减产。对油菜进行淹水处理,测定有关指标并进行相关性分析,结果见下表。下列叙述错误的是( )
光合速率
叶绿素含量
气孔导度
胞间CO2浓度
光合速率
1
叶绿素含量
0.86
1
气孔导度
0.99
0.90
1
胞间CO2浓度
-0.99
-0.93
-0.99
1
注:气孔导度表示气孔张开程度。表中数值为相关系数(r),当|r|越接近1,相关越密切。r>0时,两者呈正相关;r<0时,两者呈负相关。
A.淹水时,油菜根部细胞利用丙酮酸产酒精,酒精积累会对植株产生毒害
B.水稻根部部分细胞程序性死亡形成通气腔隙,利于植株进行有氧呼吸
C.气孔导度与光合速率呈正相关,气孔导度的增大是由于光合速率上升
D.综合分析表中数据,推测除CO2外还存在其他因素影响油菜光合速率
解析:C [淹水时,油菜根部细胞由于缺乏氧气进行无氧呼吸,利用丙酮酸产酒精,酒精积累会对植株产生毒害,A正确;水稻根部部分细胞程序性死亡形成通气腔隙,增加了氧气含量,利于植株进行有氧呼吸,B正确;气孔导度直接影响CO2的吸收,气孔导度大,进入到细胞间隙的CO2就更多,气孔导度(在一定范围内)与光合速率呈正相关,光合速率上升是由于气孔导度的增大,C错误;叶绿素含量与胞间CO2浓度的相关系数为负值,说明二者呈负相关,即虽然气孔导度下降,但胞间CO2上升,说明光合速率下降主要由非气孔限制因素导致的,D正确。]
5.光极限是指光合作用吸收CO2量随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。CO2极限是指光合作用吸收CO2量不再随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。研究表明热带树木的光合机制开始失效的临界温度平均约为46.7 °C。下列相关叙述错误是( )
A.在光极限范围内,随着光吸收的增加光合速率也增大
B.CO2极限时,光合速率不再增加可能与叶片气孔大量关闭有关
C.CO2极限时较极限前叶肉细胞中的NADPH、ATP含量高,C3含量低
D.热带树木达到光合机制开始失效的临界平均温度前光合速率不断增加
解析:D [分析题意,光极限是指光合作用吸收CO2量随着光吸收的增加而上升的光吸收范围,在光极限范围内,随着光吸收的增加光合速率也增大,A正确;CO2极限是指光合作用吸收CO2量不再随着光吸收的增加而上升的光吸收范围,CO2极限时,光合速率不再增加可能与叶片气孔大量关闭有关,此时CO2进入气孔减少,暗反应减慢,B正确;CO2极限时光照强度达到最大,光反应速率最大,较极限前叶肉细胞中的NADPH、ATP 含量高,C3还原加快,故C3含量低,C正确;酶活性需要适宜的温度,热带树木的光合机制开始失效的临界温度平均约为46.7 °C,热带树木达到光合机制开始失效的临界平均温度前随温度升高,相关酶活性降低,故光合速率不会一直增加,D错误。]
6.在温度、水分均适宜的条件下,分别测定甲、乙两种植物光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度的变化,结果如图所示。下列说法错误的是( )
A.光照强度为c时两植物积累有机物的速率相等
B.若光照强度突然由b变为a,短时间内叶绿体中C3含量增多,C5含量减少
C.d点后限制两植物光合速率的主要环境因素相同
D.这两种植物间作时有利于提高光能利用率
解析:A [光照强度为c时两植物的光合速率与呼吸速率的比值(P/R)相等,光合速率与呼吸速率的差值(净光合速率,积累有机物的速率)不一定相等,A错误;若光照强度突然由b变为a,光照强度减弱,短时间内光反应产生的ATP和NADPH减少,被还原的C3减少,C3的生成速率不变,故叶绿体中C3含量增多,C5含量减少,B正确;d点后限制两植物光合速率的主要环境因素相同,都是CO2浓度,C正确;当P/R=1时,光合速率等于呼吸速率,此时的光照强度即光的补偿点,由曲线可知,乙的光补偿点和光饱和点都低于甲,能够利用空间不同层次的光,所以这两种植物间作时有利于提高光能利用率,D正确。]
7.(2024·湖北荆州三模)在光照恒定、温度最适条件下,某研究小组用图1的实验装置测量一小时内密闭容器中CO2的变化量,绘成曲线如图2所示。下列叙述正确的是( )
A.a~b段,叶绿体中ATP从基质向类囊体膜运输
B.该绿色植物前30分钟真正光合速率平均为64 ppm CO2/min
C.适当提高温度进行实验,该植物光合作用的光饱和点将增大
D.若第10 min时突然黑暗,叶绿体基质中C3的含量在短时间内将下降
解析:B [a~b段CO2含量在下降,说明植物的光合作用大于呼吸作用,且CO2在暗反应中被用于合成C3,因此叶绿体中ATP从类囊体膜向基质运输,A错误;真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,由ab段可以计算出净光合速率=(1 680-180)/30=50 ppm CO2/min,由bc段可以计算出呼吸速率=(600-180)/30=14 ppm CO2/min,因此真正光合速率平均为64 ppm CO2/min,B正确;题干中提出,该实验在最适温度条件下进行,因此适当提高温度进行实验,光合速率下降,导致该植物光合作用的光饱和点将下降,C错误;若第10 min时突然黑暗,导致光反应产生的ATP和NADPH含量下降,抑制暗反应中C3的还原,导致叶绿体基质中C3的含量将增加,D错误。]
8.生态系统的碳通量与该生态系统的净生产力(吸收并储存CO2的能力)相关,数值越小说明净生产力越强。某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况如图。下列相关叙述不正确的是( )
A.140天时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度
B.150天后碳通量变化原因是玉米叶面积迅速增加
C.210天后碳通量变化原因是玉米开花结果
D.玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响
解析:C [生态系统的碳通量数值越小说明净生产力越强,分析题图,140天时玉米的碳通量<0,说明140天时玉米净生产力较强,此时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度,A正确;图中显示的是某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况,150天后碳通量逐渐降低,净生产力逐渐增强,原因是玉米叶面积迅速增加,光合作用增强,B正确;210天后碳通量逐渐增加,净生产力减小,原因可能是玉米生长,呼吸作用增强所致,C错误;当地气候变化会通过温度、二氧化碳浓度等影响光合作用,进而影响玉米生长季碳通量,D正确。]
9.(2024·河北衡水模拟)花生是抗旱耐瘠的经济和油料作物之一,全国约有70%的花生种植在干旱半干旱地区的瘠薄砂质土壤上。土壤水分亏缺和营养不足是限制干旱半干旱地区作物生长发育和产量的主要因素,直接影响植物生长及对养分的吸收利用。科研工作者将长势一致的花生植株分别进行处理,培养一段时间后测定相关指标,处理方式及结果如下表。回答下列问题。
组别
处理方式
生物量(g/植株)
根系总酚含量(mg/g)
甲组
正常供水+不施氮肥
5.07
4.19
乙组
正常供水+施用氮肥
5.43
4.62
丙组
___________
3.71
3.41
丁组
干旱胁迫+施用氮肥
4.64
4.14
(1)本实验中丙组的处理方式应为___________________________。与甲组相比,丙组生物量较低的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)氮素供应是否充分在很大程度上影响着花生的生长发育状况,原因是氮参与花生细胞中___________________________(答出两种)等物质的形成。花生播种时一般宜浅播,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)研究表明,干旱会引起过氧化物积累而对植物产生伤害,酚类物质可提高过氧化物酶的活力。请结合本实验,分析施用氮肥提高花生抗旱性的机制:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)本实验的目的是探究施氮肥对花生抗旱性的影响及调控机制,实验自变量是是否干旱胁迫+是否施用氮肥,因此丙组的处理方式是干旱胁迫+不施氮肥。与甲组相比,丙组生物量较低的原因是土壤缺水,植物气孔导度减小,二氧化碳吸收减少,光合作用减弱,从而有机物的合成减少。
(2)叶绿素、磷脂(酶、ATP、NADPH)等物质中均含有N元素,因此氮素供应是否充分在很大程度上影响着花生的生长发育状况的原因是氮参与花生细胞中叶绿素、磷脂(酶、ATP、NADPH)等物质形成。花生播种时一般宜浅播,原因是花生油脂含量较多,油脂C、H比例高,参与细胞呼吸时耗氧量大,浅播可以保证种子的萌发有充足的氧气。
(3)施用氮肥提高花生抗旱性的机制是氮元素存在的情况下,有利于相关酶的合成,有利于酚类物质合成有关基因的表达,从而有利于提高过氧化物酶的活力来消除和减轻因干旱引发的活性氧化伤害,增强作物的抗旱性。
答案:(1)干旱胁迫+不施氮肥 土壤缺水,植物气孔导度减小,二氧化碳吸收减少,光合作用减弱,从而有机物的合成减少
(2)叶绿素、磷脂(酶、ATP、NADPH) 花生油脂含量较多,油脂C、H比例高,参与细胞呼吸时耗氧量大,浅播可以保证种子的萌发有充足的氧气
(3)氮元素存在的情况下,有利于相关酶的合成,有利于酚类物质合成有关基因的表达,从而有利于提高过氧化物酶的活力来消除和减轻因干旱引发的活性氧化伤害,增强作物的抗旱性
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