专题2 强化练3 细胞呼吸与光合作用-【步步高】2024年高考生物大二轮专题复习与增分策略（新高考，浙江专用）

强化练3　细胞呼吸与光合作用 1．(2023·温州乐清市知临中学高三一模)糖酵解是细胞将葡萄糖分解为丙酮酸的过程，是需氧呼吸和厌氧呼吸的共同途径。下列相关叙述错误的是(　　) A．有氧和无氧两种条件下，糖酵解均发生在细胞溶胶中 B．厌氧呼吸的生物，主要依靠糖酵解提供能量 C．经糖酵解后，葡萄糖中的能量大部分储存在ATP中 D．人体细胞可将糖酵解产生的丙酮酸转化为乳酸 答案　C 解析　有氧和无氧两种条件下，糖酵解(将葡萄糖分解为丙酮酸)过程相同，都发生在细胞溶胶中，A正确；厌氧呼吸的生物，主要依靠糖酵解(细胞呼吸的第一阶段)提供能量，第二阶段不产生能量，B正确；经糖酵解后，葡萄糖中的能量大部分存留在丙酮酸中，C错误；无氧条件下，人体细胞可将糖酵解产生的丙酮酸转化为乳酸，D正确。 2．某植物种子在密闭容器萌发过程中O2和CO2的变化如图所示(底物为葡萄糖)，下列相关叙述错误的是(　　) A．a时刻之前，曲线①高于曲线②的原因是同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸 B．a、b、c三个时刻种子产生CO2的场所都只有线粒体 C．c点以后呼吸速率恒定，曲线保持稳定 D．在a点后若将底物葡萄糖换成脂肪，则曲线①和②不重合 答案　C 解析　曲线①的变化量大于或等于曲线②，因此曲线①是CO2的释放量，曲线②是O2的吸收量，a时刻之前，曲线①高于曲线②的原因是同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸，A正确；a点开始种子只进行需氧呼吸，所以产生CO2的场所只有线粒体，B正确；密闭容器中，氧气浓度越来越低，不利于种子需氧呼吸，所以c点之后曲线不一定会保持稳定，C错误；糖类和脂肪虽然都含C、H、O三种元素，但是脂肪的C、H比例较高，以脂肪为呼吸底物，会出现CO2释放量与O2吸收量的比值小于1的现象，D正确。 3．如图为与光合作用有关的几种曲线关系，下列相关表述正确的是(　　) A．图甲中有机物制造量最大时的温度为25 ℃ B．若图乙中a、b均为光补偿点，则a、b的净光合速率相等 C．图丙中a点不会随着环境条件的变化而发生移动 D．若甲、乙、丙、丁为同一植物，则四幅图中的a点含义相同 答案　B 解析　图甲中有机物制造量最大，即总光合作用速率最大，也就是两条线之和，图中温度为25 ℃时对应的值大约为2.0＋3.5＝5.5(mg/h)，a点值为3.0＋3.0＝6(mg/h)，图甲中有机物制造量最大时的温度不是25 ℃，A错误； 图乙中a点温室CO2浓度最高，b点温室 CO2浓度最低，a、b两点的呼吸速率等于光合速率，则a、b的净光合速率为0，B正确；若图丙是在最适温度条件下测得，则当温度升高或降低时，相关酶活性可能下降，光合作用速率降低，a点会右移，C错误；若甲、乙、丙、丁为同一植物，则乙、丙、丁的a点含义相同，都为净光合速率为0，图甲中的a点的净光合作用不为0，图甲中a点的意义是净光合作用速率与呼吸作用速率相同，D错误。 4．(2020·天津，5)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(　　) A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质 B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2 C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原 D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合色素 答案　A 解析　绿色植物光反应的场所是类囊体膜，产物有O2、NADPH、ATP，碳反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等有机物，据此推断该半人工光合作用反应体系中产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系不断消耗的物质不仅有CO2，还有水等，B错误；类囊体产生的NADPH、ATP参与三碳酸的还原，C错误；该反应体系含有从菠菜中分离的类囊体，类囊体上含有光合色素，D错误。 5．为了选择适宜栽种的作物品种，研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点，结果如图。增加环境中的CO2浓度后，测得S2的光饱和点显著提高，但S3的光饱和点却没有显著改变。下列相关叙述错误的是(　　) A．最适宜在林下套种的品种是S2，最适应较高光强的品种是S3 B．超过原光饱和点的光强下，S2的光反应可能产生了过剩的NADPH和ATP C．在原光饱点的光强下，影响S3光合速率的环境因素是CO2浓度 D．光强为100 μmol·m－2·s－1时，S1叶肉细胞会释放出O2 答案　C 解析　图示3种植物光补偿点最小的是S2，适于在弱光下生长，因此可以在林下套种S2，S3的光饱和点最大，适宜在较强的光照条件下生长，A正确；光反应为碳反应提供了NADPH和ATP，增加环境中的CO2浓度后，测得S2的光饱和点显著提高，说明超过原光饱和点的光强下，S2的光反应可能产生了过剩的NADPH和ATP，B正确；增加环境中CO2浓度后，S3的光饱和点却没有显著改变，说明在原光饱点的光强下，影响S3光合速率的环境因素不是CO2浓度，C错误；光强为100 μmol·m－2·s－1时，为S1的光补偿点，整株植物的净光合速率为0，此时S1叶肉细胞的净光合速率大于0，叶肉细胞会释放出O2，D正确。 6．下列关于如图所示曲线模型的分析，不正确的是(　　) A．若表示酶促反应产物生成量与反应时间的关系，则ab段限制因素可能是酶浓度 B．若表示根毛细胞从土壤中吸收K＋的速率与细胞呼吸的关系，则ab段限制因素可能是载体数量 C．若表示植物光合作用强度与光强度的关系，则ab段限制因素可能是CO2浓度 D．若表示需氧呼吸产生ATP的速率与氧气浓度的关系，则ab段限制因素可能是温度 答案　A 解析　若表示酶促反应产物生成量与反应时间的关系，则ab段限制因素可能是底物的量，A错误；根毛细胞从土壤中吸收K＋属于主动转运，需要载体蛋白和能量，若表示根毛细胞从土壤中吸收K＋的速率与细胞呼吸的关系，则ab段限制因素可能是载体蛋白数量，B正确；限制光合速率的外界因素主要是光强度、CO2浓度和温度，内部因素有叶绿素的量、酶量等，若表示植物光合作用强度与光强度的关系，则ab段限制因素可能是CO2浓度等，C正确。 7．(2023·北京，3)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(　　) A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 答案　C 解析　CO2吸收速率代表净光合速率，在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高，主要原因是随着温度的升高，光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 8．(2023·杭州高三模拟)现以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响，实验结果如图所示，其中的绿藻质量为鲜重。下列说法错误的是(　　) A．由图甲可知，绿藻在低光强下比高光强下需吸收更多的Mg2＋ B．由图乙可知，在实验温度范围内，高光强条件下光合速率并不是随着温度升高而升高 C．由图乙分析可知，在20 ℃下持续光照2 h，高光强组比低光强组多消耗CO2 150 μmol·g－1 D．若细胞呼吸的耗氧速率为30 μmol·g－1·h－1，则在30 ℃、高光强下每克绿藻每小时积累葡萄糖26.5 μ mol 答案　D 解析　 由图甲可知，叶绿素a含量在低光强下比高光强下高，而叶绿素a含有Mg2＋，所以绿藻在低光强下比高光强下需要吸收更多的Mg2＋，A正确；由图乙可知，在高光强条件下，在25 ℃下的光合速率高于在20 ℃下和在30 ℃下的光合速率，B正确；图乙中的绿藻放氧速率表示净光合速率，在20 ℃下持续光照2 h，高光强组比低光强组释放的氧气量多2×75＝150(μmol·g－1)，根据光合作用的反应式可知，6分子的氧气对应6分子的二氧化碳，则多消耗二氧化碳的量也为150 μmol·g－1，C正确；图乙中的绿藻放氧速率表示净光合速率，根据光合作用的反应式可知，6分子的氧气对应1分子的葡萄糖，所以绿藻在30 ℃、高光强条件下，每克绿藻每小时积累的葡萄糖量为129÷6＝21.5(μmol)，D错误。 9．(2023·温州高三模拟)如图是某科研小组在探究环境因素对黄瓜幼苗光合作用影响时所得到的实验结果(图中lx为光强度的单位)。请据图回答下列问题： (1)CO2进入叶绿体，与________结合而被固定。CO2还原为糖的一系列反应称为________。 (2)测量光合作用速率的指标除本实验采用的之外，还可采用______________________(答出两点即可)。三碳糖在叶绿体内能作为合成淀粉、________和脂质的原料而被利用。 (3)为了探究适当遮光是否会影响黄瓜幼苗的叶绿素a含量，实验思路如下：用________________提取并用纸层析法分离遮光和未遮光情况下的黄瓜幼苗叶片中的色素，观察并比较滤纸条上叶绿素a色素带的______________。若用不同波长的光照射叶绿素a提取液并测定__________，可得到叶绿素a的吸收光谱。 答案　(1)五碳糖　卡尔文循环　(2)单位时间单位面积O2释放量、单位时间单位面积干物质的积累量　蛋白质　(3)95%的酒精　宽度　吸光率 解析　(1)CO2进入叶绿体，与五碳糖结合而被固定；CO2还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环。(2)测量光合作用速率的指标除本实验采用的二氧化碳的吸收速率外，还可采用单位时间单位面积氧气的释放量或干物质的积累量。三碳糖在叶绿体内能作为合成淀粉、蛋白质和脂质的原料而被利用。(3)探究适当遮光是否会影响黄瓜幼苗的叶绿素a含量，实验的自变量为遮光与否，因变量为叶绿素a的含量，故实验思路如下：用95%的酒精提取并用纸层析法分离遮光和未遮光情况下的黄瓜幼苗叶片中的色素，观察并比较滤纸条上叶绿素a色素带的宽度；若用不同波长的光照射叶绿素a提取液并测定吸光率，可得到叶绿素a的吸收光谱。 10．(2023·慈溪市高三模拟预测)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验处理及结果如图1所示。回答下列问题： (1)分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是____________。 (2)强光照射后，短时间内苹果幼苗光合作用碳反应达到一定速率后不再增加，但O2的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用碳反应速率不再增加，可能的原因有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(答出2种原因即可)。 (3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过____________________发挥作用。 (4)图2是在CO2浓度一定、环境温度为25 ℃、不同光强度下测得的苹果幼苗的光合作用强度。在图中B点时，叶肉细胞中产生O2的去向有______________________。C点时，该植物叶肉细胞中三碳酸的合成速率是________μmol·m－2·s－1。 (5)当植物缺镁时(其他外界条件不变)，图2横轴上的B点将向________移动。若此实验中苹果幼苗进行光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，则实验温度从25 ℃改为30 ℃，图中的C点将向________移动。 答案　(1)蓝紫色　(2)五碳糖供应不足、CO2供应不足　(3)减弱　促进光反应关键蛋白的合成　(4)细胞外和线粒体　40　(5)右　左下方 解析　(1)色素分离的原理是不同的色素溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。胡萝卜素在层析液中溶解度最高，故滤纸上扩散速度最快，主要吸收蓝紫光。(2)强光照射后，短时间内苹果幼苗光合作用碳反应速率不再增加，可能的原因有五碳糖供应不足、CO2的浓度不足或碳反应的酶浓度有限等。(3)据图分析，甲组是对照组，与甲组相比，乙组加入BR后，强光条件下，光合作用相对强度高于甲和丙组，说明光抑制减弱；乙组与丙组相比，丙组加入的是BR＋L，其光合作用强度与甲组无明显差异，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来增强光合作用的强度。(4)图2是在CO2浓度一定、环境温度为25 ℃、不同光强度下测得的苹果幼苗的光合作用强度。在图中B点时，苹果幼苗的光合作用速率和呼吸作用速率相等，但只有叶肉细胞进行光合作用，而所有的细胞都进行呼吸作用，故叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，叶肉细胞中产生的O2去向有细胞外和线粒体。C点时该植物叶肉细胞中CO2的利用速率为15＋5＝20 μmol·m－2·s－1,1个CO2分子与五碳糖结合形成1个六碳分子，随后立即分解成2个三碳酸分子，故三碳酸的合成速率是40 μmol·m－2·s－1。(5)当植物缺镁时，叶绿素含量下降，光合速率下降，呼吸速率不变，因此需要更高的光合作用强度才能等于呼吸作用速率，因此图2中的B点将右移。因为苹果幼苗进行光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，当实验温度从25 ℃改为30 ℃，则光合速率降低，呼吸速率增大，故图中C点将向左下方移动。 11．(2023·如皋高三模拟)为研究新型植物生长调节剂二氢卟吩铁(ICe6)对干旱胁迫下的花生光合特性的影响，研究者进行了分组实验：正常灌水＋喷施清水(CK)，正常灌水＋喷施二氢卟吩铁(CK＋ICe6)，干旱＋喷施清水(D)，干旱＋喷施二氢卟吩铁(D＋ICe6)，每组分别处理30盆花生。其他管理按高产栽培要求进行，分别于干旱处理结束当天测定花生植株的叶绿素a＋叶绿素b的总含量(Chla＋b，如图1)、气孔导度(Gs，如图2)、净光合速率(Pn，如图3)。 回答下列问题： (1)题中的光合色素位于叶绿体的______________上，主要吸收______________光，花生植株叶肉细胞中的光合色素吸收光能转化到______________中，供碳反应利用。 (2)除本实验的实验变量外，还有______________(写出两种)因素也会影响实验结果的检测。 (3)气孔导度的变化主要影响光合作用的________阶段，据图分析干旱导致花生植株净光合速率下降的原因可能是：干旱环境下，花生植株为了减少水分的蒸腾作用，________________，影响碳反应中有机物的合成速率。 (4)由结果可知，二氢卟吩铁对干旱胁迫下花生植株光合作用的影响是____________，其机理可能是_______________________________________。 答案　(1) 类囊体膜　红光和蓝紫　ATP和NADPH　(2)温度、光强度、矿质元素等　(3)碳反应　气孔导度降低，CO2吸收量减少　(4)缓解干旱胁迫对花生植株光合作用的抑制作用　使气孔导度增大，促进叶片对CO2的吸收，以提高碳反应速率 解析　(1)光合色素位于叶绿体的类囊体膜上，主要吸收红光和蓝紫光。光反应吸收的光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，用于碳反应还原形成三碳糖。(2)结合图示和题意可知，本实验的自变量有水分和ICe6，影响因素还有温度(影响光合有关的酶的活性)、光强度、矿质元素(如镁离子)等。(3)气孔导度的变化影响CO2的吸收，即主要影响光合作用的碳反应阶段中CO2的固定过程。根据图中信息可知，干旱环境下，花生植株为了减少水分的蒸腾作用，气孔导度降低，导致CO2吸收量减少，从而影响碳反应中有机物的合成速率。(4)根据实验结果对比可知，施加ICe6后可缓解干旱胁迫对花生植株光合作用的抑制作用，原因是ICe6使气孔导度增大，促进叶片对CO2的吸收，以提高碳反应速率。 12．(2023·浙江原创联盟高三二模)小麦是我国最主要的粮食作物之一，其产量直接关系到国家粮食安全。干旱胁迫会降低小麦的生长速度和生物量积累，造成小麦减产。因此，小麦的抗旱生长调节机制的研究已成为当前研究的热点之一。请回答下列问题： (1)小麦的光反应过程包括多个反应，其中最重要的是发生在两种叶绿素蛋白质复合体(称为光系统Ⅰ和光系统Ⅱ)中的电子被光激发的反应，如图1所示。据图可知，光系统Ⅱ中，光使叶绿素中的一个电子由低能状态激发到高能状态，这个高能电子随后丢失能量而进入光系统Ⅰ，这时一部分丢失的能量便转化为________中的能量。光系统 Ⅱ中丢失的电子由______________中的电子补充；光系统Ⅰ中也有高能电子，其作用是形成______________。图示反应发生的场所是__________。 (2)水分对光合作用的影响是多方面的。请从两个方面分析缺水对光合作用的影响_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)研究发现，由叶绿体psbA基因编码的D1蛋白是光系统Ⅱ反应中心的重要蛋白，干旱胁迫对D1蛋白的损伤最为明显。5－氨基乙酰丙酸(5－ALA)能缓解干旱胁迫，聚乙二醇(PEG)是用于模拟干旱较为理想的渗透调节剂。为了了解外源5－ALA如何缓解干旱胁迫，某研究小组做了相关实验，实验结果如图2、3所示。 注：甲组为对照组，乙组喷施5－ALA溶液，丙组喷施PEG，丁组喷施PEG＋5－ALA溶液。 喷施PEG是为了模拟________环境。据图分析，外施5－ALA能缓解干旱胁迫的原因是_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案　(1)ATP　H2O　NADPH　类囊体膜 (2)①缺水可导致气孔关闭，光合作用会因碳反应阶段的原料不足而受到影响；②缺水会使物质运输变慢，当光合产物在叶肉细胞中积累过多时，会抑制光合速率；③缺水会影响类囊体膜上的电子传递，严重时还会造成叶绿体囊状结构的破坏　(3)干旱　干旱条件下，5－ALA提高了psbA基因的表达量，加快受损D1蛋白的周转，可减少光系统Ⅱ结构和功能的破坏，提高了小麦幼苗的净光合速率，从而缓解了干旱对小麦造成的伤害 解析　(1)据图1可知，光系统Ⅱ中，光使叶绿素中的一个电子由低能状态激发到高能状态，这个高能电子随后丢失能量而进入光系统Ⅰ，这时一部分丢失的能量便转化为ATP中的活跃的化学能，光系统Ⅱ中丢失的电子由水光解产生的电子作为补充；光系统Ⅰ吸收光能后，也产生高能电子，可与H＋、NADP＋在类囊体膜上结合形成NADPH。光系统的两个反应都发生在叶绿体的类囊体膜上。(3)分析柱形图：自变量为是否干旱和施加外源5－ALA，丙组喷施PEG是为了模拟干旱环境。表中数据显示，与对照组相比较，丙组干旱处理后，叶绿体psbA基因相对表达量、净光合速率下降，而几组对照显示，在干旱条件下，施加外源5－ALA，叶绿体psbA基因相对表达量、净光合速率升高，说明干旱条件下，5－ALA提高了psbA基因的相对表达量，加快受损D1蛋白的周转，可减少光系统Ⅱ结构和功能的破坏，提高了小麦幼苗的净光合速率，从而缓解了干旱对小麦造成的伤害。 13．(2023·温州高三模拟预测)盐胁迫是限制作物生长和产量的环境因素之一。为探究脱落酸(ABA)对盐胁迫下香椿幼苗离子吸收和光合作用的影响，得到实验数据如下： 组别 叶中Mg2＋含量/(mg·g－1) 气孔导度/(μmol· m－2·s－1) 胞间CO2浓度/ (μmol·m－2·s－1) 净光合速率/(μmol CO2·m－2·s－1) 甲(对照组) 1.52 0.17 344.19 9.05 乙(NaCl处理) 1.19 0.07 212.85 1.5 丙(NaCl＋1ABA处理) 1.19 0.09 251.74 3.27 丁(NaCl＋10ABA处理) 1.37 0.12 288.59 6.53 戊(NaCl＋100ABA处理) 1.09 0.01 193.89 0.18 注：①NaCl浓度为150 mmol·L－1，模拟盐胁迫的环境；②1ABA表示施加1 μmol·L－1的脱落酸，以此类推。 回答下列问题： (1)本实验的可变因素是_________________________，测量净光合速率的指标是___________________________________________________。 (2)Mg2＋是植物叶片中________的重要组成元素，可用纸层析法将该物质与其他叶绿体中色素分离的依据是___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)据表推知，盐胁迫会________(填“促进”或“抑制”)幼苗的气孔关闭，导致________循环中还原形成________的量改变，从而影响光合作用速率。 (4)根据实验结果，能得出的实验结论是_____________________________________________ ________________________________________________________________________________ ___________________________________________________(答出2点即可)。 答案　(1)NaCl和ABA的浓度　单位时间单位叶面积CO2的吸收量　(2)叶绿素　叶绿素和类胡萝卜素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度也不同　(3)促进　卡尔文　三碳糖 　(4)适宜浓度的ABA能有效提高盐胁迫下香椿对Mg2＋的吸收和净光合速率，其中10ABA 缓解效果最好 解析　(1)本实验的目的是探究脱落酸(ABA)对盐胁迫下香椿幼苗离子吸收和光合作用的影响，自变量为NaCl和ABA的浓度，因变量为叶中Mg2＋含量、气孔导度、胞间CO2浓度、净光合速率，因此，本实验的可变因素(自变量)是NaCl和ABA的浓度，净光合速率可用单位时间单位叶面积CO2的吸收量表示。(2)Mg2＋是叶绿素的重要组成元素。各色素(叶绿素和类胡萝卜素)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，因此，可用纸层析法将叶绿素和类胡萝卜素分离。(3)据表可知，单独采用NaCl的实验组，其所有指标均低于对照组，这是因为过高浓度的NaCl抑制根对水分的吸收，使气孔导度减小，叶肉细胞对CO2的吸收量降低，CO2和五碳糖结合形成的三碳酸的量降低，因此卡尔文循环中还原形成三碳糖的量减少，从而影响光合作用速率。(4)该实验添加ABA的处理组中，ABA浓度为10 μmol·L－1时对盐胁迫的缓解作用最好，100 μmol·L－1时的处理效果甚至低于NaCl处理组，由此说明，适宜浓度的ABA能有效提高盐胁迫下香椿对Mg2＋的吸收和净光合速率，其中10ABA 缓解效果最好。 学科网（北京）股份有限公司 $$