第3章 细胞的能量供应和利用（2019新人教高考真题分类集训）(共65张PPT)
文档属性
| 名称 | 第3章 细胞的能量供应和利用（2019新人教高考真题分类集训）(共65张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-09-25 19:16:37 | ||
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文档简介
(共65张PPT)
第8练 酶与ATP
第三章 细胞的能量供应和利用
2019新人教高考真题分类集训
1. [2019天津·2,6分,难度★★☆☆☆]
下列过程需ATP水解提供能量的是 ( )
A.唾液淀粉酶水解淀粉
B.生长素的极性运输
C.光反应阶段中水在光下分解
D.乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
答案
1.B 唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的,不需要消耗ATP水解释放的能量,A项错误;生长素的极性运输是细胞的主动运输,需要消耗ATP水解释放的能量,B项正确;光反应阶段中水在光下分解产生[H]和氧气,不需要消耗ATP水解释放的能量,C项错误;乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸,此过程既不产生ATP,也不消耗ATP,D项错误。
2. [2021北京·1,2分,难度★★☆☆☆]
ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是 ( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
答案
2.B ATP由C、H、O、N、P五种元素组成,A项正确;细胞在无氧条件下进行无氧呼吸也能合成ATP,B项错误;细胞内合成ATP需要ATP合成酶的催化,C项正确;ATP是细胞内的直接能源物质,D项正确。
3. [2019浙江4月·10,2分,难度★★★☆☆]
为研究酶的特性,进行了实验,基本过程如表所示:
据此分析,下列叙述错误的是 ( )
A.实验的可变因素是催化剂的种类
B.可用产生气泡的速率作检测指标
C.该实验能说明酶的作用具有高效性
D.不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验
答案
3.D 比较表中试管A和试管B中加入的物质,可知本实验的自变量是催化剂的种类,A正确。本实验的检测指标可以是卫生香的燃烧程度也可以是产生气泡的速率,B正确。马铃薯匀浆中含有过氧化氢酶,二氧化锰属于无机催化剂,通过比较二者催化过氧化氢分解的情况,可以证明酶具有高效性,C正确。鸡肝匀浆中也含有过氧化氢酶,所以可以用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验,D错误。
答案
4.D 据图可知,该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性,推测该酶可以耐受一定的高温,A项正确;据图可知,在t1时,70 ℃时的反应速率>60 ℃时的反应速率>50 ℃时的反应速率>40 ℃时的反应速率,即在t1时酶促反应速率随温度的升高而增大,B项正确;据图可知,在不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同,其中40 ℃条件下该酶达到最大催化反应速率所需时间最长,50 ℃条件下次之,60 ℃条件下再次之,70 ℃条件下所需时间最短,C项正确;相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率可能相同,如达到最大反应速率后,继续增加反应时间,该酶的催化反应速率不发生改变,D项错误。
4. [2021海南·11,3分,难度★★★☆☆]
某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,下列有关叙述错误的是 ( )
A.该酶可耐受一定的高温
B.在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大
C.不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D.相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
5. [2021湖北·2,2分,难度★★★☆☆]
很久以前,勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术,这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。
下列叙述正确的是 ( )
A.麦芽含有淀粉酶,不含麦芽糖
B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成
C.55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长
D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
答案
5.C 淀粉酶可催化淀粉水解为麦芽糖,小麦麦芽中含有淀粉酶和麦芽糖,A项错误;麦芽糖为二糖,由两分子葡萄糖脱水缩合而成,B项错误;55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长,C项正确;麦芽中的淀粉酶的最适温度在55~60 ℃之间,人的唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右,D项错误。
6. [2021湖南·5,2分,难度★★★☆☆]
某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋
白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不
影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
答案
6.B 某些蛋白质在特定氨基酸位点发生磷酸化后可作为信号分子参与细胞信号传递,去磷酸化后蛋白质又可以重新恢复,该过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点,A项正确;磷酸化和去磷酸化发生在特定氨基酸位点上,该位点的氨基酸一旦缺失,将会影响细胞信号传递,B项错误;由图可知,蛋白质在发生磷酸化的过程中有ATP的参与,C项正确;蛋白质磷酸化和去磷酸化反应都是由酶催化的,酶活性受温度的影响,D项正确。
7. [2022广东·13,4分,难度★★★☆☆]
某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下列分析错误的是( )
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①、②组的相关变量分析,自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃,最适pH为9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
答案
7.C 分析表格可知,降解率越大说明该酶的活性越高,②组酶活性最高,此时pH为9,添加CaCl2,温度为70 ℃,③组没有添加CaCl2,pH为9,温度为70 ℃,降解率为0,说明该酶的催化活性依赖于CaCl2,A正确;分析①、②组可知,除了温度以外,pH相同且都添加CaCl2,说明①、②组的自变量为温度,B正确;②组酶活性最高,此时pH为9,温度为70 ℃,由于温度梯度和pH梯度都较大,不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃,最适pH为9,C错误;该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白,若要确定该酶能否水解其他反应物,还需补充实验,D正确。反应阶段中水在光下分解产生[H]和氧气,不需要消耗ATP水解释放的能量,C项错误;乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸,此过程既不产生ATP,也不消耗ATP,D项错误。
8. [2021湖北·21,13分,难度★★★★☆]
使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液, 透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。
为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,现提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取 支试管(每支试管代表一个组),各加入等量的酶A溶液,再分别加入等量 ,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①: 。
结论①:甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②: 。
结论②:甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③: 。
结论③:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④: 。
结论④:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
答案
8.【参考答案】 (1)2 甲物质溶液、乙物质溶液
(2)透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高 透析前后,两组的酶活性均不变 加甲物质溶液组,透析后酶活性比透析前高,加乙物质溶液组,透析前后酶活性不变 加甲物质溶液组,透析前后酶活性不变,加乙物质溶液组,透析后酶活性比透析前高
【解题思路】 酶的抑制剂主要有两种类型,一种是可逆抑制剂,另一种是不可逆抑制剂。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用,欲探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,可设计以下实验:取两支试管,每支试管中加入等量的酶A溶液,向一支试管中加入一定量的甲物质溶液(记为M组),向另一支试管中加入一定量的乙物质溶液(记为N组),一段时间后,测定M、N两组中酶A的活性。然后将M、N两组的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析。透析后从透析袋中取出酶液,再测定酶A的活性。若透析后,M、N两组的酶A的活性均比透析前的高,则甲、乙均为可逆抑制剂;若透析前后,M、N两组的酶A的活性均不变,则甲、乙均为不可逆抑制剂;若透析后M组的酶A的活性比透析前高,N组的酶A的活性透析前后不变,则甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂;若M组的酶A的活性透析前后不变,透析后N组的酶A的活性比透析前高,则甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
第9练 细胞呼吸的原理和应用
1. [2022河北·4,2分,难度★★☆☆☆]
关于呼吸作用的叙述,正确的是 ( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
答案
1.B 酵母菌进行无氧呼吸时可产生CO2,CO2能使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,A错误;有氧呼吸可为植物生命活动提供所需要的大部分能量,如细胞的分裂和伸长、有机物的运输与合成、矿质营养的吸收等过程都需要消耗能量,这些能量主要由植物的呼吸作用提供,有氧呼吸过程中产生的一系列中间产物,可以作为植物新器官发育的原料,B正确;有机物彻底分解、产生大量ATP的过程分别发生在线粒体基质、线粒体内膜,C错误;通气培养的酵母菌进行有氧呼吸,产物为二氧化碳和水,而能使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色的是酒精,D错误。
2. [2022全国甲·4,6分,难度★★☆☆☆]
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现,经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述,错误的是 ( )
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
答案
2.C 有氧呼吸第一、二、三阶段都有ATP生成,有氧呼吸第一、二、三阶段的场所分别为细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜,A项正确;有氧呼吸第三阶段的化学反应发生在线粒体内膜上,在有氧呼吸第三阶段,有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]与O2结合生成水,该过程需要线粒体内膜上的酶催化,B项正确;线粒体中丙酮酸分解成CO2和[H]的过程不需要O2的直接参与,C项错误;线粒体属于半自主性细胞器,其中的DNA可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成,D项正确。
3. [2021湖南·12,2分,难度★★☆☆☆]
下列有关细胞呼吸原理应用的叙述,错误的是 ( )
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中,常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种,可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播,原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D.柑橘在塑料袋中密封保存,可以减少水分散失、降低呼吸速率,起到保鲜作用
答案
3.B 早稻浸种后催芽过程中,用40 ℃左右温水淋种并时常翻种,可为种子的呼吸作用提供水分、氧气和适宜的温度,从而利于种子萌发,A项正确;农作物种子入库贮藏时,在低氧和低温条件下呼吸速率降低,有利于延长种子贮藏寿命,而无氧条件下种子呼吸作用消耗有机物多,不利于种子贮藏,B项错误;油料作物种子富含脂肪,脂肪中C、H含量较高,脂肪氧化分解消耗的氧气较多,为满足油料作物种子萌发时对氧气的需求,播种时宜浅播,C项正确;柑橘用塑料袋密封保存,可减少水分散失,同时提供低氧环境,降低呼吸速率,起到保鲜作用,D项正确。
4. [2020山东·2,2分,难度★★☆☆☆]
癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是 ( )
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
答案
4.B 无氧呼吸消耗1分子葡萄糖只产生少量ATP,因此癌细胞要满足其生命活动,需大量吸收葡萄糖,A正确;无氧呼吸的第二阶段,丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成ATP,无氧呼吸生成ATP的过程仅发生在第一阶段,B错误;无氧呼吸过程中丙酮酸转化为乳酸的场所为细胞质基质,C正确;癌细胞主要进行无氧呼吸,其产生NADH的过程仅发生在第一阶段,因此消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少,D正确。
5. [2022广东·10,2分,难度★★★☆☆]
种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后,取种胚浸于0.5%TTC溶液中,30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是 ( )
A.该反应需要在光下进行
B.TTF可在细胞质基质中生成
C.TTF生成量与保温时间无关
D.不能用红色深浅判断种子活力高低
答案
5.B 种子通过细胞呼吸产生[H]的过程不需要光,A项错误;细胞呼吸的第一阶段能产生[H],且该过程发生在细胞质基质中,[H]可将TTC还原成TTF,故B项正确;保温时间长短可影响[H]的生成量,进而影响TTF的生成量,C项错误;活力高的种子代谢旺盛,相同时间内产生的[H]多,还原成的TTF也多,实验过程中胚出现的红色深,反之,实验过程中胚出现的红色浅,故能用红色深浅判断种子活力高低,D项错误。
6. [2020浙江1月·12,2分,难度★★★☆☆]
酵母菌细胞呼吸的部分过程如图所示,①~③为相关生理过程。下列叙述正确的是( )
A.①释放的能量大多贮存在有机物中
B.③进行的场所是细胞溶胶和线粒体
C.发生①③时,CO2释放量大于O2吸收量
D.发酵液中的酵母菌在低氧环境下能进行①②和①③
答案
6.D ①是糖酵解过程,葡萄糖分子中的绝大部分化学能贮存在有机物丙酮酸中,释放的能量大部分以热能形式散失,A错误;③是需氧呼吸的第二、三阶段,场所是线粒体,B错误;①③是需氧呼吸,消耗的O2量和释放的CO2量相等,C错误;低氧环境下,酵母菌既可以进行需氧呼吸,也可以进行厌氧呼吸,D正确。
7. [2021浙江1月·11,2分,难度★★★☆☆]
苹果果实成熟到一定程度,呼吸作用突然增强,然后又突然减弱,这种现象称为呼吸跃变,呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是 ( )
A.呼吸作用增强,果实内乳酸含量上升
B.呼吸作用减弱,糖酵解产生的CO2减少
C.用乙烯合成抑制剂处理,可延缓呼吸跃变现象的出现
D.果实贮藏在低温条件下,可使呼吸跃变提前发生
答案
7.C 苹果进行厌氧呼吸产生的是酒精不是乳酸,A错误。糖酵解是葡萄糖分解成丙酮酸,不形成CO2,B错误。乙烯能促进果实成熟,乙烯合成抑制剂可延迟果实成熟,说明可以延缓呼吸跃变现象的出现,C正确。适当的低温等贮藏条件有利于延缓或阻止呼吸跃变现象的出现,D错误。
8. [2021湖北·10,2分,难度★★★☆☆]
采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应,逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是 ( )
A.常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏
B.密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜
C.冷藏时,梨细胞的自由水增多,导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐变减缓
答案
8.C 常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,有机物消耗快,不耐贮藏,A项正确;密封条件下,梨通过呼吸作用消耗O2,导致O2减少,CO2增多,有利于保鲜,B项正确;冷藏时,梨细胞中的自由水减少、结合水增多,导致各种代谢活动减缓,C项错误;低温可抑制梨中的酚氧化酶活性,使其催化的反应速率减慢,果肉褐变减缓,D项正确。
9. [2020全国Ⅰ·2,6分,难度★★★☆☆]
种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是 ( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
答案
9.D 在反应底物是葡萄糖的情况下,细胞进行有氧呼吸和产乙醇的无氧呼吸均可产生CO2,其中产乙醇的无氧呼吸产生的CO2与乙醇的分子数相等,有氧呼吸不产生乙醇,因而若产生的CO2与乙醇的分子数相等,说明细胞只进行无氧呼吸,A项正确;根据有氧呼吸反应式,在反应底物是葡萄糖的情况下,若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等,B项正确;根据无氧呼吸反应式,在反应底物是葡萄糖的情况下,若细胞无氧呼吸产物是乳酸,则不需要消耗O2也不产生CO2,C项正确;有氧呼吸中,吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等,而无氧呼吸不消耗O2,但可能产生CO2,若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数少或两者的分子数相等,D项错误。
【技法速攻】 细胞呼吸反应式中各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)有氧呼吸:葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6。
(2)无氧呼吸:葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。
(3)消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的物质的量之比为1∶3。
10. [2021广东·9,2分,难度★★★☆☆]
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(如图)。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.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
答案
10.D 培养开始时,培养瓶中含有氧气,酵母菌进行有氧呼吸,故不能在开始时加入重铬酸钾检测乙醇的生成,A错误;二氧化碳可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,B错误;用健那绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布,C错误;因为底物的量是一定的,因此增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量,D正确。
11. [2021河北·14,3分,难度★★★★☆](多选)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙述正确的是( )
A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第三阶段受到抑制
C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D.气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间
答案
11.ACD 荫坑和气调冷藏库都能降低环境中的温度和氧气含量,在低温、低氧环境中细胞的有氧呼吸强度会减弱,因此荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解,A项正确;有氧呼吸三个阶段都需要酶的参与,荫坑和气调冷藏库的低温环境对有氧呼吸的三个阶段都会产生抑制作用,B项错误;低温可以降低酶活性,C项正确;乙烯具有催熟作用,清除乙烯,可以延长果蔬保鲜时间,D项正确。
第10练 光合作用与能量转化
1. [2021湖南·7,2分,难度★★☆☆☆]
绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是 ( )
A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
答案
1.A 绿色植物在光下可进行光合作用,弱光条件下植物没有O2的释放,此时光合作用强度可能小于或等于呼吸作用强度,A项错误;在光合作用的暗反应阶段,CO2首先和C5结合形成C3,C3在NADPH和ATP的作用下被还原,B项正确;植物开花期光合作用的产物优先供应生殖器官的生长,若剪掉部分花穗,光合产物输出受阻,叶片的光合速率会暂时下降,C项正确;合理密植可为农作物提供充足的光照和CO2,增施的有机肥被微生物分解后可为农作物提供CO2和无机盐,二者均能提高农作物的光合作用强度,D项正确。
2. [2019江苏·17,2分,难度★★☆☆☆]
如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操作
D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
答案
2.D 研磨时加入CaCO3能防止叶绿素被破坏,A项错误;层析液由有机溶剂配制而成,B项错误;层析液易挥发,层析分离时烧杯上要加盖,C项错误;对照图示结果分析可知,该种蓝藻中没有叶黄素和叶绿素b,D项正确。
答案
3.A 题干信息“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”说明,乙醇酸是在暗反应中合成的,合成场所相当于叶绿体基质,A正确;该反应体系既能在类囊体上进行光反应,又能利用酶等物质进行暗反应,因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等,B错误;类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP,光反应产生的O2不参与暗反应,C错误;该反应体系中有类囊体,在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原,说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素,D错误。
3. [2020天津·5,4分,难度★★★☆☆]
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作用色素
4. [2021广东·15,4分,难度★★★★☆]
与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a,示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。 在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是 ( )
a b
A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)
B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)
C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
答案
4.D 据图和题意可知,突变体t1植株对光能的利用率比突变体t2高,因此其光饱和点比突变体t2低,A正确;光补偿点是指光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2等量时的光照强度,因突变体t1植株的叶肉细胞对光能的利用率较高,因此较低的光照条件即可使光合作用等于呼吸作用,B正确;据题意,三种细胞中叶绿素含量基本一致,因此三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关,C正确;三者光合速率的差异随光照强度的增加而变小,D错误。
5. [2021浙江6月·23,2分,难度★★★★☆]
渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示,图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响,图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO2以HCO3-形式提供,山梨醇为渗透压调节剂,0.33 mol·L-1时叶绿体处于等渗状态。据图分析,下列叙述错误的是 ( )
A.与等渗相比,低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大,光合速率大小相似
B.渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下,放氧率差异较大
C.低渗条件下,即使叶绿体不破裂,卡尔文循环效率也下降
D.破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大,放氧率越低
答案
5.A 由题干可知,0.33 mol/L是叶绿体处于等渗状态时的山梨醇浓度,当山梨醇浓度为0.105 mol/L时,叶绿体处于低渗状态,由图乙可知,与等渗相比,低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大,对光合速率影响较大,低渗时放氧速率明显低于等渗状态时的,故A项错误;由图甲可知,渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下(如图中山梨醇浓度为0.27 mol/L、0.33 mol/L时,叶绿体完整率相似),放氧率差异较大,故B项正确;如图甲所示,山梨醇浓度为0.27 mol/L时,叶绿体的完整率与等渗状态时的非常相似,但此时放氧率低于等渗状态时的,推测低渗条件下,即使叶绿体不破裂,卡尔文循环效率也下降,故C项正确;由图甲可知,叶绿体完整率越低,即破碎的叶绿体越多,放氧率越低,故D项正确。
6. [2022全国甲·29,9分,难度★★★☆☆]
根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的,光反应阶段的产物是 (答出3点即可)。
(2)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,原因是 (答出1点即可)。
(3)干旱会导致气孔开度减小,研究发现在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析,可能的原因是 。
答案
6.【参考答案】 (1)O2、ATP和NADPH(或[H])
(2)自身呼吸作用要消耗一部分
(3)干旱条件下,植物胞间二氧化碳浓度低,C4植物的二氧化碳补偿点比C3植物的低,C4植物能利用较低浓度的二氧化碳进行光合作用(合理即可)
【解题思路】 (1)光反应阶段的化学反应是在类囊体薄膜上进行的,在光反应阶段,叶绿体中光合色素吸收的光能一方面将水分解成氧气和H+,形成NADPH(或[H]),另一方面在有关酶的催化作用下,促使ADP与Pi发生化学反应,形成ATP。(2)植物叶片细胞也要通过呼吸作用消耗一部分光合产物,故正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)干旱导致气孔开度减小,通过气孔进入叶肉细胞的二氧化碳减少,C4植物的二氧化碳补偿点比C3植物的低,C4植物能利用较低浓度的二氧化碳进行光合作用,故在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好。
7. [2021河北·19,10分,难度★★★★☆]
为探究水和氮对光合作用的影响,研究者将一批长势相同的玉米
植株随机均分成三组,在限制水肥的条件下做如下处理:(1)对照组;
(2)施氮组,补充尿素(12 g·m-2);(3)水+氮组,补充尿素(12 g·m-2)同时
补水。检测相关生理指标,结果见下表。
回答下列问题:
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括 等
(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的 ,
提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与 离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用于驱动 两种物质的合成以及 的分解;RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到 分子上,反应形成的产物被还原为糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率,这需要足量的CO2供应。据实验结果分析,叶肉细胞CO2供应量增加的原因是 。
答案
7.【参考答案】 (1)反应介质、良好溶剂、参与物质运送和生化反应 吸收
(2)镁 ATP和NADPH 水 C5
(3)气孔导度增大,植株从外界吸收更多的CO2
【解题思路】 (1)自由水是细胞内的良好溶剂,许多种物质溶解在这部分水中,细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与;水在生物体内流动,可以运送营养物质和代谢废物。分析题表数据可知,与施氮组相比,水+氮组各项生理指标都增大,说明补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收,提高植株氮供应水平。(2)氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,在光合作用的光反应阶段,吸收的光能可用于水的分解,产生NADPH和O2,还可促使ADP和Pi发生化学反应,形成ATP。在暗反应阶段,在RuBP羧化酶的催化下,CO2和五碳化合物结合,生成三碳化合物。(3)分析表格数据可知,与施氮组相比,水+氮组气孔导度明显增大,有利于植物从外界吸收CO2。
8. [2020山东·21,9分,难度★★★★☆]
人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ,模块3中的甲可与CO2结合,甲为 。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将 (填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是 。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量 (填“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是 。
(4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是 。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
答案
8.【参考答案】 (1)模块1和模块2 五碳化合物(或C5) (2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
(3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
(4)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少
【解题思路】 (1)根据题图可知,模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能,模块2利用电能电解水生成H+和O2,并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类,相当于光合作用的暗反应。暗反应中的CO2的固定为CO2和C5结合生成C3,C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原,随后经过一系列反应形成糖类和C5,故该系统中模块3中的甲为五碳化合物(C5),乙为三碳化合物(C3)。(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则CO2浓度突然降低,CO2的固定受阻,而三碳化合物(C3)的还原短时间内仍正常进行,因此短时间内会导致三碳化合物(C3)含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+,若该系统气泵停转时间较长,则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足,从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量=光合作用合成糖类的量-细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比,该系统没有呼吸作用消耗糖类,所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下,土壤含水量低,导致植物叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少。因此,干旱条件下,很多植物光合作用速率降低。
【技法速攻】 过程法分析C3和C5等物质含量变化
当外界条件改变时,光合作用中C3、C5、ATP、ADP含量变化可以采用如图分析:
(1)停止光照时:ATP↓,ADP↑,C3↑,C5↓,分析如下:
9. [2021山东·21,8分,难度★★★★☆]
光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示,SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是 。
(2)与未喷施SoBS溶液相比,喷施100 mg/L SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填“高”或“低”),据表分析,原因是 。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
答案
9.【参考答案】 (1)基质 光照停止,产生的ATP、[H]减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多
(2)低 喷施SoBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)释放的CO2减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等
(3)100~300
【解题思路】 (1)由题意“光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5”可知,光呼吸中C5与O2结合发生的场所和光合作用中C5与CO2结合发生的场所相同,都发生在叶绿体的基质中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,则光反应产生的ATP、[H]减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多。(2)据表分析,与未喷施SoBS溶液相比,喷施100 mg/L SoBS溶液后,水稻叶片光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)释放的CO2却减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等。(3)结合题中信息可知,可用净光合作用强度表示单位时间内单位面积作物增加的产量,本题可用表格中光合作用强度和光呼吸强度的差值代表单位时间单位面积增加的作物产量,根据表格分析可知,当SoBS溶液浓度在100 mg/L和300 mg/L之间时,光合作用强度和光呼吸强度的差值较大,且大于未喷施SoBS溶液的,说明利于作物增产的最适SoBS浓度在100~300 mg/L之间,故为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在100~300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
10. [2022浙江1月·27,8分,难度★★★★☆]
不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料,研究不同光质对植物光合作用的影响,实验结果如图1,其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下,用不同单色光处理(30 s/次),实验结果如图2,图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理,“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。
回答下列问题:
(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素,常用 方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能,可用于碳反应中 的还原。
(2)据图1分析,相对于红光,蓝光照射下胞间CO2浓度低,其原因是 。 气孔主要由保卫细胞构成,保卫细胞吸收水分,气孔开放,反之关闭。由图2可知,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用可被 光逆转。由图1、图2可知蓝光可刺激气孔开放,其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多,也可以促进K+、Cl-的吸收等,最终保卫细胞 ,细胞吸水,气孔开放。
(3)生产上选用 LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境,已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的 或 、合理的光照次序照射,利于次生代谢产物的合成。
答案
10.【参考答案】 (1)层析 3-磷酸甘油酸
(2)光合速率大,消耗的二氧化碳多 蓝 溶质浓度升高
(3)不同颜色 光强度 光照时间
【解题思路】 (1)可用层析法分离光合色素。光反应产生的ATP和NADPH可用于碳反应中3-磷酸甘油酸的还原。(2)由图1可知,蓝光条件下植物的光合速率远大于红光条件下的,因此会消耗更多的CO2,导致胞间CO2浓度降低。由图2可知,蓝光+绿光组气孔导度明显低于蓝光组,表明绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用;而蓝光+绿光+蓝光组气孔导度比蓝光+绿光组的大,且比蓝光组更大,说明先蓝光再绿光后蓝光处理可逆转绿光的阻止作用。(3)可采用不同颜色的LED灯或者利用滤光性薄膜来获得不同的光质环境。
11. [2021湖南·18,12分,难度★★★★☆]
图a为叶绿体的结构示意图,图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题:
(1)图b表示图a中的 结构,膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-,光能转化成电能,最终转化为 和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中电子传递速率会 (填“加快”或“减慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系,研究人员用物理、化学方法制备了 4种结构完整性不同的叶绿体,在离体条件下进行实验,用Fecy或DCIP替代NADP+ 为电子受体,以相对放氧量表示光反应速率,实验结果如表所示。
据此分析:
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明,叶绿体双层膜对以 (填“Fecy”或“DCIP” )为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是 。
②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于 ,
从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释: 。
答案
11.【参考答案】 (1)类囊体膜 NADPH(或[H],或还原型辅酶Ⅱ) 减慢
(2)①Fecy Fecy是亲水性物质(电子受体),叶绿体A双层膜结构完整,Fecy不容易进入叶绿体参与光反应;叶绿体B双层膜局部受损,进入叶绿体的Fecy数量增多,从而明显提高了光反应速率。而DCIP为亲脂性物质,叶绿体双层膜是否完整对其进入叶绿体的影响无明显差异,光反应速率无明显变化
②类囊体膜上光合色素吸收光能、光能转化为电能和电子传递
③ATP合成需要类囊体膜结构完整,以便水光解的电子传递和H+跨膜运输,形成跨膜H+动力势(或浓度差,或电化学势);结构破坏程度越高,跨膜H+动力势(或浓度差,或电化学势)越低,ATP合成越少(产生效率越低)
【解题思路】 (1)光反应发生在叶绿体的类囊体膜上,即图b表示图a中的类囊体膜。光反应过程中,色素吸收的光能最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。若二氧化碳浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中的电子去路受阻,电子传递速率会减慢。(2)①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果,实验一中叶绿体B双层膜局部受损时,以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜结构完整时,实验二中叶绿体B双层膜局部受损时,以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜结构完整时无明显差异,说明叶绿体的双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用。②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下,更有利于类囊体膜上的色素吸收光能、光能转化为电能和电子传递,从而提高光反应速率。
③根据实验结果,再结合图b分析可知,ATP合成需要类囊体膜结构完整,以便水光解的电子传递和H+的跨膜运输,形成跨膜H+动力势;结构破坏程度越高,跨膜H+动力势越低,ATP合成越少。
【技巧点拨】 解答本题可结合生物学结构与功能相适应的基本观点。叶绿体中类囊体膜有较大的膜面积,有利于色素分布和吸收光能,类囊体松散时避免了相互的遮挡,更有利于色素吸收光能。
第11练 光合作用与细胞呼
吸的综合
答案
1. [2022全国乙·2,6分,难度★★☆☆☆]
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
1.D 在适宜且恒定的温度和光照条件下,密闭容器中的小麦会同时进行光合作用和呼吸作用,初期光合速率大于呼吸速率,导致容器内CO2含量逐渐降低;由于密闭容器内的CO2含量有限,随着光合作用持续进行,CO2逐渐被消耗,其含量降低,进而光合作用强度减小;当CO2含量降低到一定水平时,小麦的光合速率和呼吸速率相等,此时净光合速率为0,容器内的CO2含量保持相对稳定。
2 [2021北京·3,2分,难度★★★☆☆]
将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是 ( )
A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.HT植株表现出对高温环境的适应性
2.B 由图可知,两组植株的CO2吸收速率最大值非常接近,A项不符合题意;总光合速率=净光合速率+呼吸速率,CO2吸收速率代表净光合速率,由图可知,35 ℃时两组植株的净光合速率相等,而两组植株的呼吸速率未知,故不能判断两组植株的总光合速率是否相等,B项符合题意;50 ℃时HT植株的净光合速率大于0,而CT植株的净光合速率小于0,即50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能,C项不符合题意;由图可知,当叶片温度超过35 ℃时,HT植株的净光合速率大于CT植株的净光合速率,HT植株表现出对高温环境的适应性,D项不符合题意。
答案
3. [2021山东·16,3分,难度★★★☆☆](多选)
关于细胞中的H2O和O2,下列说法正确的是 ( )
A.由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生
B.有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O
C.植物细胞产生的O2只能来自光合作用
D.光合作用产生的O2中的氧元素只能来自H2O
答案
3.ABD 在葡萄糖合成糖原的过程中有H2O产生,A正确;在有氧呼吸第二阶段,丙酮酸和水反应生成CO2和[H],该过程一定消耗H2O,B正确;植物细胞中含有H2O2,H2O2分解可产生O2,C错误;光合作用产生的O2中的氧元素只能来自水,D正确。
4. [2021全国乙·29,11分,难度★★★★☆]
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)
4.【参考答案】 (1)叶绿体(类囊体薄膜)、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。
【解题思路】 (1)白天植物的叶肉细胞既可以进行光合作用,又可以进行呼吸作用,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,白天液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用,此时叶肉细胞也进行呼吸作用,经呼吸作用释放的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而死亡,夜间气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中,白天气孔关闭时,储存在液泡中的苹果酸脱羧释放的CO2可为光合作用提供原料,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,根据题干信息植物甲晚上气孔打开吸收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酸性增强,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,可判断苹果酸脱羧释放出CO2后液泡中酸性下降或趋于中性,因此实验中需检测白天和夜晚叶肉细胞中液泡的pH。
答案
5. [2020全国Ⅰ·30,10分,难度★★★★☆]
农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。回答下列问题:
(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对作物的作用有 (答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是 (答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作物是 ,选择这两种作物的理由是 。
5.【参考答案】 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争;增加土壤氧气含量,促进根系的呼吸作用
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
(3)A和C 作物A光饱和点高且长得高,可利用上层光照进行光合作用;作物C光饱和点低且长得矮,与作物A间作后,能利用下层的弱光进行光合作用
【解题思路】 (1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争,使能量更多地流向农作物;松土可以使土壤中O2含量增多,有利于根细胞进行有氧呼吸,进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,因而农田施肥的同时常适当浇水,以使肥料中的矿质元素溶解在水中;另外,浇水还可以降低土壤溶液的渗透压,防止作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源,间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足,应选择光饱和点较高的作物(作物A);株高较低的作物获取的光照较少,应选择光饱和点较低的作物(作物C)。
答案
6. [2021海南·21,10分,难度★★★★☆]
植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。
(1)植物工厂用营养液培植生菜过程中,需定时向营养液通入空气,目的是 ;除通气外,还需更换营养液,其主要原因是 。
(2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜,选用红蓝光的依据
是 。生菜成熟叶片在不同
光照强度下光合速率的变化曲线如图,培植区的光照强度应设置
在 点所对应的光照强度;为提高生菜产量,可在培植区适
当提高CO2浓度,该条件下B点的移动方向是 。
(3)将培植区的光照/黑暗时间设置为14 h/10 h,研究温度对生菜成熟叶片光
合速率和呼吸速率的影响,结果如图,光合作用最适温度比呼吸作用最适温
度 ;若将培植区的温度从T5调至T6,培植24 h后,与调温前相比,生菜
植株的有机物积累量 。
6.【参考答案】 (1)促进生菜根部细胞的有氧呼吸 营养液中的无机盐在培植生菜过程中会被大量吸收,更换营养液可为生菜提供大量的无机盐,以保证生菜的正常生长
(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,选用红蓝光可以提高植物的光合速率,从而提高生菜的产量
B 向右上方移动
(3)低 减少
【解题思路】 (1)用营养液培植生菜过程中,要定时向营养液通入空气,这样可以促进生菜根部细胞的有氧呼吸,保证生菜正常生长。(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,选用红蓝光组合LED灯培植生菜可以提高植物的光合速率,从而提高生菜的产量。B点对应的光照强度为光饱和点(达到最大光合速率所需的最小光照强度),因此培植区的光照强度应设置在B点所对应的光照强度。CO2是光合作用的原料,增大CO2浓度,可使光合速率加快,达到光饱和点所需的光照强度增大,因此,在培植区适当提高CO2浓度,B点将向右上方移动。(3)据题图可知,光合速率的最适温度为T5,而在实验温度范围内呼吸速率的最适温度还未出现,则光合作用最适温度比呼吸作用最适温度低。若将培植区的温度从T5调至T6,则光合速率减小、呼吸速率增大,培植24 h后,与调温前相比,生菜植株的有机物积累量减少。
【解后反思】 本题结合曲线图考查光照强度与温度对光合速率的影响,认真分析题图,弄清影响呼吸作用与光合作用的因素是解题的关键。
答案
7 [2021福建·17,12分,难度★★★★☆]
大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化,影响海洋藻类生长,进而影响
海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类,生长速度快,一年
可多次种植和收获。科研人员设置不同CO2浓度(大气CO2浓度LC和高CO2
浓度HC)和磷浓度(低磷浓度LP和高磷浓度HP)的实验组合进行相关实验,
结果如图所示。回答下列问题:
(1)本实验的目的是探究在一定光照强度下, 。
(2)ATP水解酶的主要功能是 。ATP水解酶活性
可通过测定 表示。
(3)由图1、2可知,在较强的光照强度下,HC+HP处理比LC+HP处理的龙
须菜净光合速率低,推测原因是在酸化环境中,龙须菜维持细胞酸碱度的
稳态需要吸收更多的矿质元素,因而细胞 增强,导致有
机物消耗增加。
(4)由图2可知,大气CO2条件下,高磷浓度能 龙须菜的净光合速率。磷等矿质元素的大量排放导致了某海域海水富营养化,有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研究结果,从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是 。
7.【参考答案】 (1)不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响
(2)催化ATP水解 单位时间磷酸的生成量(单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量)
(3)呼吸作用
(4)提高 龙须菜在高磷条件下能快速生长,收获经济效益的同时,能降低海水中的磷等矿质元素的浓度,保护海洋生态
【解题思路】 (1)据题图可知,该实验的目的是探究在一定光照强度下,不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。(2)ATP水解酶可催化ATP水解。酶活性可用单位时间内反应物的减少量或产物的增加量来表示。(3)在较强的光照强度下,HC+HP处理组的CO2浓度比LC+HP处理组的高,但HC+HP处理组的净光合速率比LC+HP处理组的低,原因可能是在酸化环境中,龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素,因而细胞呼吸作用增强,导致有机物消耗增加。(4)据图2可知,在相同光照强度下,LC+HP处理组的净光合速率大于LC+LP处理组的,说明在大气CO2条件下,高磷浓度能提高龙须菜的净光合速率。龙须菜在高磷条件下能快速生长,可收获经济效益,同时还能降低海水中的磷等矿质元素的浓度,保护海洋生态,故可以在富营养化的海域种植龙须菜。
答案
8. [2021江苏·20,11分,难度★★★★☆]
线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要,如图表示叶肉细胞
中部分代谢途径,虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请
据图回答下列问题。
(1)叶绿体在 上将光能转变成化学能,参与这一过程
的两类色素是 。
(2)光合作用时,CO2与C5结合产生三碳酸,继而还原成三碳糖
(C3)。为维持光合作用持续进行,部分新合成的C3必须用于
再生 ;运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。
每运出一分子蔗糖相当于固定了 个CO2分子。
(3)在光照过强时,细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能,避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的 中的还原能输出叶绿体,并经线粒体转化为 中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响,用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦,实验方法是取培养10~14 d大麦苗,将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中,通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后,测定、计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg-1chl·h-1,chl为叶绿素)。请完成下表。
实验步骤和目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水,需先溶于丙酮,配制高浓度母液,再用丙酮稀释成不同药物浓度,用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ①
② 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③ 称重叶片,加乙醇研磨,定容,离心,取上清液测定
8.【参考答案】 (1)类囊体膜 叶绿素和类胡萝卜素
(2)C5 12
(3)[H] ATP
(4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮
②减少叶片差异产生的误差
③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
【解题思路】 (2)C3在叶绿体基质中合成,可运到细胞质基质中,运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。蔗糖是二糖,一分子蔗糖是由两分子单糖结合形成的,进而推出每运出一分子蔗糖需要固定12个CO2分子。(4)③根据光合放氧速率的单位:μmol O2·mg-1chl·h-1,推出还要测定叶绿素含量。
答案
第8练 酶与ATP
第三章 细胞的能量供应和利用
2019新人教高考真题分类集训
1. [2019天津·2,6分,难度★★☆☆☆]
下列过程需ATP水解提供能量的是 ( )
A.唾液淀粉酶水解淀粉
B.生长素的极性运输
C.光反应阶段中水在光下分解
D.乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
答案
1.B 唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的,不需要消耗ATP水解释放的能量,A项错误;生长素的极性运输是细胞的主动运输,需要消耗ATP水解释放的能量,B项正确;光反应阶段中水在光下分解产生[H]和氧气,不需要消耗ATP水解释放的能量,C项错误;乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸,此过程既不产生ATP,也不消耗ATP,D项错误。
2. [2021北京·1,2分,难度★★☆☆☆]
ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是 ( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
答案
2.B ATP由C、H、O、N、P五种元素组成,A项正确;细胞在无氧条件下进行无氧呼吸也能合成ATP,B项错误;细胞内合成ATP需要ATP合成酶的催化,C项正确;ATP是细胞内的直接能源物质,D项正确。
3. [2019浙江4月·10,2分,难度★★★☆☆]
为研究酶的特性,进行了实验,基本过程如表所示:
据此分析,下列叙述错误的是 ( )
A.实验的可变因素是催化剂的种类
B.可用产生气泡的速率作检测指标
C.该实验能说明酶的作用具有高效性
D.不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验
答案
3.D 比较表中试管A和试管B中加入的物质,可知本实验的自变量是催化剂的种类,A正确。本实验的检测指标可以是卫生香的燃烧程度也可以是产生气泡的速率,B正确。马铃薯匀浆中含有过氧化氢酶,二氧化锰属于无机催化剂,通过比较二者催化过氧化氢分解的情况,可以证明酶具有高效性,C正确。鸡肝匀浆中也含有过氧化氢酶,所以可以用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验,D错误。
答案
4.D 据图可知,该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性,推测该酶可以耐受一定的高温,A项正确;据图可知,在t1时,70 ℃时的反应速率>60 ℃时的反应速率>50 ℃时的反应速率>40 ℃时的反应速率,即在t1时酶促反应速率随温度的升高而增大,B项正确;据图可知,在不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同,其中40 ℃条件下该酶达到最大催化反应速率所需时间最长,50 ℃条件下次之,60 ℃条件下再次之,70 ℃条件下所需时间最短,C项正确;相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率可能相同,如达到最大反应速率后,继续增加反应时间,该酶的催化反应速率不发生改变,D项错误。
4. [2021海南·11,3分,难度★★★☆☆]
某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,下列有关叙述错误的是 ( )
A.该酶可耐受一定的高温
B.在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大
C.不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D.相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
5. [2021湖北·2,2分,难度★★★☆☆]
很久以前,勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术,这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。
下列叙述正确的是 ( )
A.麦芽含有淀粉酶,不含麦芽糖
B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成
C.55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长
D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
答案
5.C 淀粉酶可催化淀粉水解为麦芽糖,小麦麦芽中含有淀粉酶和麦芽糖,A项错误;麦芽糖为二糖,由两分子葡萄糖脱水缩合而成,B项错误;55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长,C项正确;麦芽中的淀粉酶的最适温度在55~60 ℃之间,人的唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右,D项错误。
6. [2021湖南·5,2分,难度★★★☆☆]
某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋
白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不
影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
答案
6.B 某些蛋白质在特定氨基酸位点发生磷酸化后可作为信号分子参与细胞信号传递,去磷酸化后蛋白质又可以重新恢复,该过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点,A项正确;磷酸化和去磷酸化发生在特定氨基酸位点上,该位点的氨基酸一旦缺失,将会影响细胞信号传递,B项错误;由图可知,蛋白质在发生磷酸化的过程中有ATP的参与,C项正确;蛋白质磷酸化和去磷酸化反应都是由酶催化的,酶活性受温度的影响,D项正确。
7. [2022广东·13,4分,难度★★★☆☆]
某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下列分析错误的是( )
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①、②组的相关变量分析,自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃,最适pH为9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
答案
7.C 分析表格可知,降解率越大说明该酶的活性越高,②组酶活性最高,此时pH为9,添加CaCl2,温度为70 ℃,③组没有添加CaCl2,pH为9,温度为70 ℃,降解率为0,说明该酶的催化活性依赖于CaCl2,A正确;分析①、②组可知,除了温度以外,pH相同且都添加CaCl2,说明①、②组的自变量为温度,B正确;②组酶活性最高,此时pH为9,温度为70 ℃,由于温度梯度和pH梯度都较大,不能说明该酶催化反应的最适温度为70 ℃,最适pH为9,C错误;该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白,若要确定该酶能否水解其他反应物,还需补充实验,D正确。反应阶段中水在光下分解产生[H]和氧气,不需要消耗ATP水解释放的能量,C项错误;乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸,此过程既不产生ATP,也不消耗ATP,D项错误。
8. [2021湖北·21,13分,难度★★★★☆]
使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液, 透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。
为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,现提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取 支试管(每支试管代表一个组),各加入等量的酶A溶液,再分别加入等量 ,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①: 。
结论①:甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②: 。
结论②:甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③: 。
结论③:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④: 。
结论④:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
答案
8.【参考答案】 (1)2 甲物质溶液、乙物质溶液
(2)透析后,两组的酶活性均比透析前酶的活性高 透析前后,两组的酶活性均不变 加甲物质溶液组,透析后酶活性比透析前高,加乙物质溶液组,透析前后酶活性不变 加甲物质溶液组,透析前后酶活性不变,加乙物质溶液组,透析后酶活性比透析前高
【解题思路】 酶的抑制剂主要有两种类型,一种是可逆抑制剂,另一种是不可逆抑制剂。已知甲、乙两种物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用,欲探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,可设计以下实验:取两支试管,每支试管中加入等量的酶A溶液,向一支试管中加入一定量的甲物质溶液(记为M组),向另一支试管中加入一定量的乙物质溶液(记为N组),一段时间后,测定M、N两组中酶A的活性。然后将M、N两组的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析。透析后从透析袋中取出酶液,再测定酶A的活性。若透析后,M、N两组的酶A的活性均比透析前的高,则甲、乙均为可逆抑制剂;若透析前后,M、N两组的酶A的活性均不变,则甲、乙均为不可逆抑制剂;若透析后M组的酶A的活性比透析前高,N组的酶A的活性透析前后不变,则甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂;若M组的酶A的活性透析前后不变,透析后N组的酶A的活性比透析前高,则甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
第9练 细胞呼吸的原理和应用
1. [2022河北·4,2分,难度★★☆☆☆]
关于呼吸作用的叙述,正确的是 ( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
答案
1.B 酵母菌进行无氧呼吸时可产生CO2,CO2能使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,A错误;有氧呼吸可为植物生命活动提供所需要的大部分能量,如细胞的分裂和伸长、有机物的运输与合成、矿质营养的吸收等过程都需要消耗能量,这些能量主要由植物的呼吸作用提供,有氧呼吸过程中产生的一系列中间产物,可以作为植物新器官发育的原料,B正确;有机物彻底分解、产生大量ATP的过程分别发生在线粒体基质、线粒体内膜,C错误;通气培养的酵母菌进行有氧呼吸,产物为二氧化碳和水,而能使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色的是酒精,D错误。
2. [2022全国甲·4,6分,难度★★☆☆☆]
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现,经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述,错误的是 ( )
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
答案
2.C 有氧呼吸第一、二、三阶段都有ATP生成,有氧呼吸第一、二、三阶段的场所分别为细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜,A项正确;有氧呼吸第三阶段的化学反应发生在线粒体内膜上,在有氧呼吸第三阶段,有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]与O2结合生成水,该过程需要线粒体内膜上的酶催化,B项正确;线粒体中丙酮酸分解成CO2和[H]的过程不需要O2的直接参与,C项错误;线粒体属于半自主性细胞器,其中的DNA可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成,D项正确。
3. [2021湖南·12,2分,难度★★☆☆☆]
下列有关细胞呼吸原理应用的叙述,错误的是 ( )
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中,常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种,可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播,原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D.柑橘在塑料袋中密封保存,可以减少水分散失、降低呼吸速率,起到保鲜作用
答案
3.B 早稻浸种后催芽过程中,用40 ℃左右温水淋种并时常翻种,可为种子的呼吸作用提供水分、氧气和适宜的温度,从而利于种子萌发,A项正确;农作物种子入库贮藏时,在低氧和低温条件下呼吸速率降低,有利于延长种子贮藏寿命,而无氧条件下种子呼吸作用消耗有机物多,不利于种子贮藏,B项错误;油料作物种子富含脂肪,脂肪中C、H含量较高,脂肪氧化分解消耗的氧气较多,为满足油料作物种子萌发时对氧气的需求,播种时宜浅播,C项正确;柑橘用塑料袋密封保存,可减少水分散失,同时提供低氧环境,降低呼吸速率,起到保鲜作用,D项正确。
4. [2020山东·2,2分,难度★★☆☆☆]
癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是 ( )
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
答案
4.B 无氧呼吸消耗1分子葡萄糖只产生少量ATP,因此癌细胞要满足其生命活动,需大量吸收葡萄糖,A正确;无氧呼吸的第二阶段,丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成ATP,无氧呼吸生成ATP的过程仅发生在第一阶段,B错误;无氧呼吸过程中丙酮酸转化为乳酸的场所为细胞质基质,C正确;癌细胞主要进行无氧呼吸,其产生NADH的过程仅发生在第一阶段,因此消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少,D正确。
5. [2022广东·10,2分,难度★★★☆☆]
种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后,取种胚浸于0.5%TTC溶液中,30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是 ( )
A.该反应需要在光下进行
B.TTF可在细胞质基质中生成
C.TTF生成量与保温时间无关
D.不能用红色深浅判断种子活力高低
答案
5.B 种子通过细胞呼吸产生[H]的过程不需要光,A项错误;细胞呼吸的第一阶段能产生[H],且该过程发生在细胞质基质中,[H]可将TTC还原成TTF,故B项正确;保温时间长短可影响[H]的生成量,进而影响TTF的生成量,C项错误;活力高的种子代谢旺盛,相同时间内产生的[H]多,还原成的TTF也多,实验过程中胚出现的红色深,反之,实验过程中胚出现的红色浅,故能用红色深浅判断种子活力高低,D项错误。
6. [2020浙江1月·12,2分,难度★★★☆☆]
酵母菌细胞呼吸的部分过程如图所示,①~③为相关生理过程。下列叙述正确的是( )
A.①释放的能量大多贮存在有机物中
B.③进行的场所是细胞溶胶和线粒体
C.发生①③时,CO2释放量大于O2吸收量
D.发酵液中的酵母菌在低氧环境下能进行①②和①③
答案
6.D ①是糖酵解过程,葡萄糖分子中的绝大部分化学能贮存在有机物丙酮酸中,释放的能量大部分以热能形式散失,A错误;③是需氧呼吸的第二、三阶段,场所是线粒体,B错误;①③是需氧呼吸,消耗的O2量和释放的CO2量相等,C错误;低氧环境下,酵母菌既可以进行需氧呼吸,也可以进行厌氧呼吸,D正确。
7. [2021浙江1月·11,2分,难度★★★☆☆]
苹果果实成熟到一定程度,呼吸作用突然增强,然后又突然减弱,这种现象称为呼吸跃变,呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是 ( )
A.呼吸作用增强,果实内乳酸含量上升
B.呼吸作用减弱,糖酵解产生的CO2减少
C.用乙烯合成抑制剂处理,可延缓呼吸跃变现象的出现
D.果实贮藏在低温条件下,可使呼吸跃变提前发生
答案
7.C 苹果进行厌氧呼吸产生的是酒精不是乳酸,A错误。糖酵解是葡萄糖分解成丙酮酸,不形成CO2,B错误。乙烯能促进果实成熟,乙烯合成抑制剂可延迟果实成熟,说明可以延缓呼吸跃变现象的出现,C正确。适当的低温等贮藏条件有利于延缓或阻止呼吸跃变现象的出现,D错误。
8. [2021湖北·10,2分,难度★★★☆☆]
采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应,逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是 ( )
A.常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏
B.密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜
C.冷藏时,梨细胞的自由水增多,导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐变减缓
答案
8.C 常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,有机物消耗快,不耐贮藏,A项正确;密封条件下,梨通过呼吸作用消耗O2,导致O2减少,CO2增多,有利于保鲜,B项正确;冷藏时,梨细胞中的自由水减少、结合水增多,导致各种代谢活动减缓,C项错误;低温可抑制梨中的酚氧化酶活性,使其催化的反应速率减慢,果肉褐变减缓,D项正确。
9. [2020全国Ⅰ·2,6分,难度★★★☆☆]
种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是 ( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
答案
9.D 在反应底物是葡萄糖的情况下,细胞进行有氧呼吸和产乙醇的无氧呼吸均可产生CO2,其中产乙醇的无氧呼吸产生的CO2与乙醇的分子数相等,有氧呼吸不产生乙醇,因而若产生的CO2与乙醇的分子数相等,说明细胞只进行无氧呼吸,A项正确;根据有氧呼吸反应式,在反应底物是葡萄糖的情况下,若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等,B项正确;根据无氧呼吸反应式,在反应底物是葡萄糖的情况下,若细胞无氧呼吸产物是乳酸,则不需要消耗O2也不产生CO2,C项正确;有氧呼吸中,吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等,而无氧呼吸不消耗O2,但可能产生CO2,若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数少或两者的分子数相等,D项错误。
【技法速攻】 细胞呼吸反应式中各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)有氧呼吸:葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6。
(2)无氧呼吸:葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。
(3)消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的物质的量之比为1∶3。
10. [2021广东·9,2分,难度★★★☆☆]
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(如图)。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.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
答案
10.D 培养开始时,培养瓶中含有氧气,酵母菌进行有氧呼吸,故不能在开始时加入重铬酸钾检测乙醇的生成,A错误;二氧化碳可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,B错误;用健那绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布,C错误;因为底物的量是一定的,因此增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量,D正确。
11. [2021河北·14,3分,难度★★★★☆](多选)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙述正确的是( )
A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第三阶段受到抑制
C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D.气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间
答案
11.ACD 荫坑和气调冷藏库都能降低环境中的温度和氧气含量,在低温、低氧环境中细胞的有氧呼吸强度会减弱,因此荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解,A项正确;有氧呼吸三个阶段都需要酶的参与,荫坑和气调冷藏库的低温环境对有氧呼吸的三个阶段都会产生抑制作用,B项错误;低温可以降低酶活性,C项正确;乙烯具有催熟作用,清除乙烯,可以延长果蔬保鲜时间,D项正确。
第10练 光合作用与能量转化
1. [2021湖南·7,2分,难度★★☆☆☆]
绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是 ( )
A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
答案
1.A 绿色植物在光下可进行光合作用,弱光条件下植物没有O2的释放,此时光合作用强度可能小于或等于呼吸作用强度,A项错误;在光合作用的暗反应阶段,CO2首先和C5结合形成C3,C3在NADPH和ATP的作用下被还原,B项正确;植物开花期光合作用的产物优先供应生殖器官的生长,若剪掉部分花穗,光合产物输出受阻,叶片的光合速率会暂时下降,C项正确;合理密植可为农作物提供充足的光照和CO2,增施的有机肥被微生物分解后可为农作物提供CO2和无机盐,二者均能提高农作物的光合作用强度,D项正确。
2. [2019江苏·17,2分,难度★★☆☆☆]
如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操作
D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
答案
2.D 研磨时加入CaCO3能防止叶绿素被破坏,A项错误;层析液由有机溶剂配制而成,B项错误;层析液易挥发,层析分离时烧杯上要加盖,C项错误;对照图示结果分析可知,该种蓝藻中没有叶黄素和叶绿素b,D项正确。
答案
3.A 题干信息“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”说明,乙醇酸是在暗反应中合成的,合成场所相当于叶绿体基质,A正确;该反应体系既能在类囊体上进行光反应,又能利用酶等物质进行暗反应,因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等,B错误;类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP,光反应产生的O2不参与暗反应,C错误;该反应体系中有类囊体,在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原,说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素,D错误。
3. [2020天津·5,4分,难度★★★☆☆]
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作用色素
4. [2021广东·15,4分,难度★★★★☆]
与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a,示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。 在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是 ( )
a b
A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)
B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)
C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
答案
4.D 据图和题意可知,突变体t1植株对光能的利用率比突变体t2高,因此其光饱和点比突变体t2低,A正确;光补偿点是指光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2等量时的光照强度,因突变体t1植株的叶肉细胞对光能的利用率较高,因此较低的光照条件即可使光合作用等于呼吸作用,B正确;据题意,三种细胞中叶绿素含量基本一致,因此三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关,C正确;三者光合速率的差异随光照强度的增加而变小,D错误。
5. [2021浙江6月·23,2分,难度★★★★☆]
渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示,图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响,图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO2以HCO3-形式提供,山梨醇为渗透压调节剂,0.33 mol·L-1时叶绿体处于等渗状态。据图分析,下列叙述错误的是 ( )
A.与等渗相比,低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大,光合速率大小相似
B.渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下,放氧率差异较大
C.低渗条件下,即使叶绿体不破裂,卡尔文循环效率也下降
D.破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大,放氧率越低
答案
5.A 由题干可知,0.33 mol/L是叶绿体处于等渗状态时的山梨醇浓度,当山梨醇浓度为0.105 mol/L时,叶绿体处于低渗状态,由图乙可知,与等渗相比,低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大,对光合速率影响较大,低渗时放氧速率明显低于等渗状态时的,故A项错误;由图甲可知,渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下(如图中山梨醇浓度为0.27 mol/L、0.33 mol/L时,叶绿体完整率相似),放氧率差异较大,故B项正确;如图甲所示,山梨醇浓度为0.27 mol/L时,叶绿体的完整率与等渗状态时的非常相似,但此时放氧率低于等渗状态时的,推测低渗条件下,即使叶绿体不破裂,卡尔文循环效率也下降,故C项正确;由图甲可知,叶绿体完整率越低,即破碎的叶绿体越多,放氧率越低,故D项正确。
6. [2022全国甲·29,9分,难度★★★☆☆]
根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的,光反应阶段的产物是 (答出3点即可)。
(2)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,原因是 (答出1点即可)。
(3)干旱会导致气孔开度减小,研究发现在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析,可能的原因是 。
答案
6.【参考答案】 (1)O2、ATP和NADPH(或[H])
(2)自身呼吸作用要消耗一部分
(3)干旱条件下,植物胞间二氧化碳浓度低,C4植物的二氧化碳补偿点比C3植物的低,C4植物能利用较低浓度的二氧化碳进行光合作用(合理即可)
【解题思路】 (1)光反应阶段的化学反应是在类囊体薄膜上进行的,在光反应阶段,叶绿体中光合色素吸收的光能一方面将水分解成氧气和H+,形成NADPH(或[H]),另一方面在有关酶的催化作用下,促使ADP与Pi发生化学反应,形成ATP。(2)植物叶片细胞也要通过呼吸作用消耗一部分光合产物,故正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)干旱导致气孔开度减小,通过气孔进入叶肉细胞的二氧化碳减少,C4植物的二氧化碳补偿点比C3植物的低,C4植物能利用较低浓度的二氧化碳进行光合作用,故在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好。
7. [2021河北·19,10分,难度★★★★☆]
为探究水和氮对光合作用的影响,研究者将一批长势相同的玉米
植株随机均分成三组,在限制水肥的条件下做如下处理:(1)对照组;
(2)施氮组,补充尿素(12 g·m-2);(3)水+氮组,补充尿素(12 g·m-2)同时
补水。检测相关生理指标,结果见下表。
回答下列问题:
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括 等
(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的 ,
提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与 离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用于驱动 两种物质的合成以及 的分解;RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到 分子上,反应形成的产物被还原为糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率,这需要足量的CO2供应。据实验结果分析,叶肉细胞CO2供应量增加的原因是 。
答案
7.【参考答案】 (1)反应介质、良好溶剂、参与物质运送和生化反应 吸收
(2)镁 ATP和NADPH 水 C5
(3)气孔导度增大,植株从外界吸收更多的CO2
【解题思路】 (1)自由水是细胞内的良好溶剂,许多种物质溶解在这部分水中,细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与;水在生物体内流动,可以运送营养物质和代谢废物。分析题表数据可知,与施氮组相比,水+氮组各项生理指标都增大,说明补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收,提高植株氮供应水平。(2)氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,在光合作用的光反应阶段,吸收的光能可用于水的分解,产生NADPH和O2,还可促使ADP和Pi发生化学反应,形成ATP。在暗反应阶段,在RuBP羧化酶的催化下,CO2和五碳化合物结合,生成三碳化合物。(3)分析表格数据可知,与施氮组相比,水+氮组气孔导度明显增大,有利于植物从外界吸收CO2。
8. [2020山东·21,9分,难度★★★★☆]
人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ,模块3中的甲可与CO2结合,甲为 。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将 (填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是 。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量 (填“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是 。
(4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是 。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
答案
8.【参考答案】 (1)模块1和模块2 五碳化合物(或C5) (2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
(3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
(4)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少
【解题思路】 (1)根据题图可知,模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能,模块2利用电能电解水生成H+和O2,并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类,相当于光合作用的暗反应。暗反应中的CO2的固定为CO2和C5结合生成C3,C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原,随后经过一系列反应形成糖类和C5,故该系统中模块3中的甲为五碳化合物(C5),乙为三碳化合物(C3)。(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则CO2浓度突然降低,CO2的固定受阻,而三碳化合物(C3)的还原短时间内仍正常进行,因此短时间内会导致三碳化合物(C3)含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+,若该系统气泵停转时间较长,则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足,从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量=光合作用合成糖类的量-细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比,该系统没有呼吸作用消耗糖类,所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下,土壤含水量低,导致植物叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少。因此,干旱条件下,很多植物光合作用速率降低。
【技法速攻】 过程法分析C3和C5等物质含量变化
当外界条件改变时,光合作用中C3、C5、ATP、ADP含量变化可以采用如图分析:
(1)停止光照时:ATP↓,ADP↑,C3↑,C5↓,分析如下:
9. [2021山东·21,8分,难度★★★★☆]
光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示,SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是 。
(2)与未喷施SoBS溶液相比,喷施100 mg/L SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填“高”或“低”),据表分析,原因是 。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
答案
9.【参考答案】 (1)基质 光照停止,产生的ATP、[H]减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多
(2)低 喷施SoBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)释放的CO2减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等
(3)100~300
【解题思路】 (1)由题意“光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5”可知,光呼吸中C5与O2结合发生的场所和光合作用中C5与CO2结合发生的场所相同,都发生在叶绿体的基质中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,则光反应产生的ATP、[H]减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多。(2)据表分析,与未喷施SoBS溶液相比,喷施100 mg/L SoBS溶液后,水稻叶片光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)释放的CO2却减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等。(3)结合题中信息可知,可用净光合作用强度表示单位时间内单位面积作物增加的产量,本题可用表格中光合作用强度和光呼吸强度的差值代表单位时间单位面积增加的作物产量,根据表格分析可知,当SoBS溶液浓度在100 mg/L和300 mg/L之间时,光合作用强度和光呼吸强度的差值较大,且大于未喷施SoBS溶液的,说明利于作物增产的最适SoBS浓度在100~300 mg/L之间,故为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在100~300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
10. [2022浙江1月·27,8分,难度★★★★☆]
不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料,研究不同光质对植物光合作用的影响,实验结果如图1,其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下,用不同单色光处理(30 s/次),实验结果如图2,图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理,“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。
回答下列问题:
(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素,常用 方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能,可用于碳反应中 的还原。
(2)据图1分析,相对于红光,蓝光照射下胞间CO2浓度低,其原因是 。 气孔主要由保卫细胞构成,保卫细胞吸收水分,气孔开放,反之关闭。由图2可知,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用可被 光逆转。由图1、图2可知蓝光可刺激气孔开放,其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多,也可以促进K+、Cl-的吸收等,最终保卫细胞 ,细胞吸水,气孔开放。
(3)生产上选用 LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境,已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的 或 、合理的光照次序照射,利于次生代谢产物的合成。
答案
10.【参考答案】 (1)层析 3-磷酸甘油酸
(2)光合速率大,消耗的二氧化碳多 蓝 溶质浓度升高
(3)不同颜色 光强度 光照时间
【解题思路】 (1)可用层析法分离光合色素。光反应产生的ATP和NADPH可用于碳反应中3-磷酸甘油酸的还原。(2)由图1可知,蓝光条件下植物的光合速率远大于红光条件下的,因此会消耗更多的CO2,导致胞间CO2浓度降低。由图2可知,蓝光+绿光组气孔导度明显低于蓝光组,表明绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用;而蓝光+绿光+蓝光组气孔导度比蓝光+绿光组的大,且比蓝光组更大,说明先蓝光再绿光后蓝光处理可逆转绿光的阻止作用。(3)可采用不同颜色的LED灯或者利用滤光性薄膜来获得不同的光质环境。
11. [2021湖南·18,12分,难度★★★★☆]
图a为叶绿体的结构示意图,图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题:
(1)图b表示图a中的 结构,膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-,光能转化成电能,最终转化为 和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中电子传递速率会 (填“加快”或“减慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系,研究人员用物理、化学方法制备了 4种结构完整性不同的叶绿体,在离体条件下进行实验,用Fecy或DCIP替代NADP+ 为电子受体,以相对放氧量表示光反应速率,实验结果如表所示。
据此分析:
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明,叶绿体双层膜对以 (填“Fecy”或“DCIP” )为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是 。
②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于 ,
从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释: 。
答案
11.【参考答案】 (1)类囊体膜 NADPH(或[H],或还原型辅酶Ⅱ) 减慢
(2)①Fecy Fecy是亲水性物质(电子受体),叶绿体A双层膜结构完整,Fecy不容易进入叶绿体参与光反应;叶绿体B双层膜局部受损,进入叶绿体的Fecy数量增多,从而明显提高了光反应速率。而DCIP为亲脂性物质,叶绿体双层膜是否完整对其进入叶绿体的影响无明显差异,光反应速率无明显变化
②类囊体膜上光合色素吸收光能、光能转化为电能和电子传递
③ATP合成需要类囊体膜结构完整,以便水光解的电子传递和H+跨膜运输,形成跨膜H+动力势(或浓度差,或电化学势);结构破坏程度越高,跨膜H+动力势(或浓度差,或电化学势)越低,ATP合成越少(产生效率越低)
【解题思路】 (1)光反应发生在叶绿体的类囊体膜上,即图b表示图a中的类囊体膜。光反应过程中,色素吸收的光能最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。若二氧化碳浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中的电子去路受阻,电子传递速率会减慢。(2)①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果,实验一中叶绿体B双层膜局部受损时,以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜结构完整时,实验二中叶绿体B双层膜局部受损时,以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜结构完整时无明显差异,说明叶绿体的双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用。②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下,更有利于类囊体膜上的色素吸收光能、光能转化为电能和电子传递,从而提高光反应速率。
③根据实验结果,再结合图b分析可知,ATP合成需要类囊体膜结构完整,以便水光解的电子传递和H+的跨膜运输,形成跨膜H+动力势;结构破坏程度越高,跨膜H+动力势越低,ATP合成越少。
【技巧点拨】 解答本题可结合生物学结构与功能相适应的基本观点。叶绿体中类囊体膜有较大的膜面积,有利于色素分布和吸收光能,类囊体松散时避免了相互的遮挡,更有利于色素吸收光能。
第11练 光合作用与细胞呼
吸的综合
答案
1. [2022全国乙·2,6分,难度★★☆☆☆]
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
1.D 在适宜且恒定的温度和光照条件下,密闭容器中的小麦会同时进行光合作用和呼吸作用,初期光合速率大于呼吸速率,导致容器内CO2含量逐渐降低;由于密闭容器内的CO2含量有限,随着光合作用持续进行,CO2逐渐被消耗,其含量降低,进而光合作用强度减小;当CO2含量降低到一定水平时,小麦的光合速率和呼吸速率相等,此时净光合速率为0,容器内的CO2含量保持相对稳定。
2 [2021北京·3,2分,难度★★★☆☆]
将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是 ( )
A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.HT植株表现出对高温环境的适应性
2.B 由图可知,两组植株的CO2吸收速率最大值非常接近,A项不符合题意;总光合速率=净光合速率+呼吸速率,CO2吸收速率代表净光合速率,由图可知,35 ℃时两组植株的净光合速率相等,而两组植株的呼吸速率未知,故不能判断两组植株的总光合速率是否相等,B项符合题意;50 ℃时HT植株的净光合速率大于0,而CT植株的净光合速率小于0,即50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能,C项不符合题意;由图可知,当叶片温度超过35 ℃时,HT植株的净光合速率大于CT植株的净光合速率,HT植株表现出对高温环境的适应性,D项不符合题意。
答案
3. [2021山东·16,3分,难度★★★☆☆](多选)
关于细胞中的H2O和O2,下列说法正确的是 ( )
A.由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生
B.有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O
C.植物细胞产生的O2只能来自光合作用
D.光合作用产生的O2中的氧元素只能来自H2O
答案
3.ABD 在葡萄糖合成糖原的过程中有H2O产生,A正确;在有氧呼吸第二阶段,丙酮酸和水反应生成CO2和[H],该过程一定消耗H2O,B正确;植物细胞中含有H2O2,H2O2分解可产生O2,C错误;光合作用产生的O2中的氧元素只能来自水,D正确。
4. [2021全国乙·29,11分,难度★★★★☆]
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)
4.【参考答案】 (1)叶绿体(类囊体薄膜)、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。
【解题思路】 (1)白天植物的叶肉细胞既可以进行光合作用,又可以进行呼吸作用,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,白天液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用,此时叶肉细胞也进行呼吸作用,经呼吸作用释放的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而死亡,夜间气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中,白天气孔关闭时,储存在液泡中的苹果酸脱羧释放的CO2可为光合作用提供原料,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,根据题干信息植物甲晚上气孔打开吸收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酸性增强,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,可判断苹果酸脱羧释放出CO2后液泡中酸性下降或趋于中性,因此实验中需检测白天和夜晚叶肉细胞中液泡的pH。
答案
5. [2020全国Ⅰ·30,10分,难度★★★★☆]
农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。回答下列问题:
(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对作物的作用有 (答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是 (答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作物是 ,选择这两种作物的理由是 。
5.【参考答案】 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争;增加土壤氧气含量,促进根系的呼吸作用
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
(3)A和C 作物A光饱和点高且长得高,可利用上层光照进行光合作用;作物C光饱和点低且长得矮,与作物A间作后,能利用下层的弱光进行光合作用
【解题思路】 (1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争,使能量更多地流向农作物;松土可以使土壤中O2含量增多,有利于根细胞进行有氧呼吸,进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,因而农田施肥的同时常适当浇水,以使肥料中的矿质元素溶解在水中;另外,浇水还可以降低土壤溶液的渗透压,防止作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源,间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足,应选择光饱和点较高的作物(作物A);株高较低的作物获取的光照较少,应选择光饱和点较低的作物(作物C)。
答案
6. [2021海南·21,10分,难度★★★★☆]
植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。
(1)植物工厂用营养液培植生菜过程中,需定时向营养液通入空气,目的是 ;除通气外,还需更换营养液,其主要原因是 。
(2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜,选用红蓝光的依据
是 。生菜成熟叶片在不同
光照强度下光合速率的变化曲线如图,培植区的光照强度应设置
在 点所对应的光照强度;为提高生菜产量,可在培植区适
当提高CO2浓度,该条件下B点的移动方向是 。
(3)将培植区的光照/黑暗时间设置为14 h/10 h,研究温度对生菜成熟叶片光
合速率和呼吸速率的影响,结果如图,光合作用最适温度比呼吸作用最适温
度 ;若将培植区的温度从T5调至T6,培植24 h后,与调温前相比,生菜
植株的有机物积累量 。
6.【参考答案】 (1)促进生菜根部细胞的有氧呼吸 营养液中的无机盐在培植生菜过程中会被大量吸收,更换营养液可为生菜提供大量的无机盐,以保证生菜的正常生长
(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,选用红蓝光可以提高植物的光合速率,从而提高生菜的产量
B 向右上方移动
(3)低 减少
【解题思路】 (1)用营养液培植生菜过程中,要定时向营养液通入空气,这样可以促进生菜根部细胞的有氧呼吸,保证生菜正常生长。(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,选用红蓝光组合LED灯培植生菜可以提高植物的光合速率,从而提高生菜的产量。B点对应的光照强度为光饱和点(达到最大光合速率所需的最小光照强度),因此培植区的光照强度应设置在B点所对应的光照强度。CO2是光合作用的原料,增大CO2浓度,可使光合速率加快,达到光饱和点所需的光照强度增大,因此,在培植区适当提高CO2浓度,B点将向右上方移动。(3)据题图可知,光合速率的最适温度为T5,而在实验温度范围内呼吸速率的最适温度还未出现,则光合作用最适温度比呼吸作用最适温度低。若将培植区的温度从T5调至T6,则光合速率减小、呼吸速率增大,培植24 h后,与调温前相比,生菜植株的有机物积累量减少。
【解后反思】 本题结合曲线图考查光照强度与温度对光合速率的影响,认真分析题图,弄清影响呼吸作用与光合作用的因素是解题的关键。
答案
7 [2021福建·17,12分,难度★★★★☆]
大气中浓度持续升高的CO2会导致海水酸化,影响海洋藻类生长,进而影响
海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类,生长速度快,一年
可多次种植和收获。科研人员设置不同CO2浓度(大气CO2浓度LC和高CO2
浓度HC)和磷浓度(低磷浓度LP和高磷浓度HP)的实验组合进行相关实验,
结果如图所示。回答下列问题:
(1)本实验的目的是探究在一定光照强度下, 。
(2)ATP水解酶的主要功能是 。ATP水解酶活性
可通过测定 表示。
(3)由图1、2可知,在较强的光照强度下,HC+HP处理比LC+HP处理的龙
须菜净光合速率低,推测原因是在酸化环境中,龙须菜维持细胞酸碱度的
稳态需要吸收更多的矿质元素,因而细胞 增强,导致有
机物消耗增加。
(4)由图2可知,大气CO2条件下,高磷浓度能 龙须菜的净光合速率。磷等矿质元素的大量排放导致了某海域海水富营养化,有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研究结果,从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是 。
7.【参考答案】 (1)不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响
(2)催化ATP水解 单位时间磷酸的生成量(单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量)
(3)呼吸作用
(4)提高 龙须菜在高磷条件下能快速生长,收获经济效益的同时,能降低海水中的磷等矿质元素的浓度,保护海洋生态
【解题思路】 (1)据题图可知,该实验的目的是探究在一定光照强度下,不同CO2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。(2)ATP水解酶可催化ATP水解。酶活性可用单位时间内反应物的减少量或产物的增加量来表示。(3)在较强的光照强度下,HC+HP处理组的CO2浓度比LC+HP处理组的高,但HC+HP处理组的净光合速率比LC+HP处理组的低,原因可能是在酸化环境中,龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素,因而细胞呼吸作用增强,导致有机物消耗增加。(4)据图2可知,在相同光照强度下,LC+HP处理组的净光合速率大于LC+LP处理组的,说明在大气CO2条件下,高磷浓度能提高龙须菜的净光合速率。龙须菜在高磷条件下能快速生长,可收获经济效益,同时还能降低海水中的磷等矿质元素的浓度,保护海洋生态,故可以在富营养化的海域种植龙须菜。
答案
8. [2021江苏·20,11分,难度★★★★☆]
线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要,如图表示叶肉细胞
中部分代谢途径,虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请
据图回答下列问题。
(1)叶绿体在 上将光能转变成化学能,参与这一过程
的两类色素是 。
(2)光合作用时,CO2与C5结合产生三碳酸,继而还原成三碳糖
(C3)。为维持光合作用持续进行,部分新合成的C3必须用于
再生 ;运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。
每运出一分子蔗糖相当于固定了 个CO2分子。
(3)在光照过强时,细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能,避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的 中的还原能输出叶绿体,并经线粒体转化为 中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响,用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦,实验方法是取培养10~14 d大麦苗,将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中,通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后,测定、计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg-1chl·h-1,chl为叶绿素)。请完成下表。
实验步骤和目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水,需先溶于丙酮,配制高浓度母液,再用丙酮稀释成不同药物浓度,用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ①
② 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③ 称重叶片,加乙醇研磨,定容,离心,取上清液测定
8.【参考答案】 (1)类囊体膜 叶绿素和类胡萝卜素
(2)C5 12
(3)[H] ATP
(4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮
②减少叶片差异产生的误差
③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
【解题思路】 (2)C3在叶绿体基质中合成,可运到细胞质基质中,运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。蔗糖是二糖,一分子蔗糖是由两分子单糖结合形成的,进而推出每运出一分子蔗糖需要固定12个CO2分子。(4)③根据光合放氧速率的单位:μmol O2·mg-1chl·h-1,推出还要测定叶绿素含量。
答案
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