新高考生物同步试题：6 光合作用（含解析）
文档属性
| 名称 | 新高考生物同步试题：6 光合作用（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 887.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-01-09 23:16:38 | ||
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文档简介
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新高考生物同步试题
第二单元 细胞代谢
专题六 光合作用
考点1 光合色素和叶绿体
1.[2021天津耀华中学模拟]在进行光合色素的提取和分离实验时,取一圆形滤纸,在滤纸中央滴一滴色素提取液,再滴一滴层析液,将会得到近似同心的四个色素环,如图。下列说法错误的是 ( )
A.通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素的高
B.提取色素时加入少许CaCO3和SiO2
C.若提取的是缺镁叶片中的色素,则最外侧两圈色素环颜色较淡
D.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光
考点2 光合作用的原理及其应用
2.[2021安徽合肥调研]研究人员发现,离体的叶绿体在一定条件下受到光照后依然能够释放氧气。向离体的叶绿体悬浮液中加入DCIP,光照后蓝色氧化型的DCIP接受氢后变成无色。研究人员为了验证该过程,在密闭条件下进行如表实验。下列叙述错误的是 ( )
甲试管 乙试管 丙试管 丁试管
叶绿体悬浮液(用蔗糖溶液配制) 1 mL - 1 mL -
DCIP 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL
0.5 mol/L蔗糖溶液 4 mL 5 mL 4 mL 5 mL
光照条件 光照 光照 黑暗 黑暗
上层液体颜色 无色 蓝色 蓝色 蓝色
A.甲试管与丙试管比较可以说明氢的产生需要光照
B.设置乙试管和丁试管的目的是说明DCIP在光照和黑暗条件下自身不会变色
C.甲试管有叶绿体和光照条件,故实验过程中用到的蔗糖溶液应全部换成蒸馏水,以方便检测甲试管内叶绿体中是否有糖类产生
D.甲试管除了颜色变化,实验过程中还能观察到的现象是有气泡产生
3.[2021陕西部分学校摸底]如图为植物体内在不同条件下的光合作用示意图。据图分析,下列叙述错误的是 ( )
A.光合作用的过程包括光反应阶段和卡尔文循环过程
B.植物细胞中,卡尔文循环发生在叶绿体基质中
C.C3与C2合成的葡萄糖在线粒体内被彻底氧化分解
D.高O2含量环境不利于植物自身的生长、发育
4.[2021河南名校联考]在不同光照强度下,某植株的净光合速率随CO2浓度的变化曲线如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.当CO2浓度为a时,高光照强度下该植株叶肉细胞的净光合速率为0
B.当CO2浓度为b时,高、中、低光照强度下该植株的叶绿体和线粒体都可产生ATP
C.当CO2浓度大于c时,曲线B、C不再升高的限制因素可能是光照强度
D.据图判断,在温室中可通过适当提高CO2浓度和光照强度来提高产量
5.[2021安徽合肥调研,10分]长叶刺葵是一种棕榈科植物,如图为某研究小组在夏季某天水分充足的条件下测得的长叶刺葵24小时内光合速率变化曲线,根据曲线回答下列问题。
(1)曲线a、b分别表示植物的 速率,二者对应的数值分别用m、n表示,用m、n和呼吸作用速率列出三者的数量关系: 。
(2)12:00左右曲线b下降的原因是 。
(3)14:00以后曲线a、b均下降,影响因素主要是 。
图中所示时刻中, 左右有机物积累量最大,从控制温度的角度出发,可以通过 的措施提高长叶刺葵的有机物量。
6.[2021广东惠州调研,10分]将某植物的离体叶肉细胞置于适宜温度和充足的14CO2条件下,先给予一段时间光照,然后再停止光照,检测整个过程叶肉细胞的叶绿体中放射性C3浓度的变化情况,结果如图所示。回答下列问题。
(1)叶肉细胞以14CO2为原料,生成C3的场所为叶绿体的 。图中ab段放射性C3浓度基本不变,原因是 。
(2)实验结果显示,从b时停止光照后,叶肉细胞中放射性C3的浓度短时间内有上升趋势,原因是 。
(3)某实验小组对叶肉细胞交替进行光照和黑暗处理(先光照后黑暗,每次光照与黑暗处理的时间相同;各组光照强度和处理的总时间也相同),随着光照和黑暗交替频率的增大,推测叶肉细胞光合作用中CO2的同化总量最可能 (填“增加”“减少”或“不变”),原因是 。
7.[2021湖北武汉部分学校质量检测,13分]小麦最顶端的叶子叫旗叶,紧靠麦穗,麦籽成熟过程中积累的糖类主要由旗叶光合作用供应。某科研小组在5月某天检测了不同施氮量的麦田中同品种小麦旗叶的净光合作用速率(如图所示)。请回答下列问题。
光照下小麦旗叶净光合作用强度可反映糖类 (填“积累量”或“生产量”)。检测小麦旗叶净光合作用速率时,从不同施氮量的麦田中均随机选取具有代表性的多株(大于3)小麦进行检测,其目的是 。
(2)据图分析,麦田中施氮量为200 kg·hm-2时,在6:00~9:00小麦旗叶净光合作用速率的变化主要受 影响;此麦田中小麦旗叶净光合作用速率在12:00左右出现了一小段的下降,该阶段小麦旗叶净光合作用速率下降的原因主要是 。
(3)图中,9:00~12:00光照充足,此阶段麦田中施加 kg·hm-2的氮肥,小麦旗叶净光合作用速率最大。该科研小组在获得图示结果后,得出适当增施氮肥可以使小麦增产的结论,该结论的得出是否科学 ,请说明理由: 。
考点3 光合作用与细胞呼吸的综合
8.[2021江西南昌摸底]将长势相似的甲、乙两株同种植物分别置于两个同样大小、密闭的透明玻璃罩A、B中,甲给予适宜强度的光照,乙遮光(黑暗)处理,其他条件相同。下列分析正确的是 ( )
A.A玻璃罩中的CO2含量将持续降低
B.B玻璃罩中植株的干重将持续降低
C.甲、乙两植株的叶肉细胞中形成ATP的场所完全不同
D.甲植株的光合作用强度不会等于乙植株的呼吸作用强度
9.[2021河北石家庄质量检测]某兴趣小组同学欲探究昼夜温差对番茄茎生长的影响,做了一系列实验,所得结果如图所示。图1是根据日温均为26 ℃,夜温不同的条件下测定的数据绘制的番茄茎生长曲线图,图2是根据在昼夜恒温条件下测定的数据绘制的番茄茎生长曲线图。下列说法错误的是 ( )
图1 图2
A.日温为26 ℃时,夜间温度越高越有利于番茄茎的生长
B.夜温过低会影响呼吸作用,对番茄茎生长不利
C.在昼夜恒温(5 ℃)条件下番茄茎的生长速度小于日温为26 ℃、夜温为5 ℃条件下番茄茎的生长速度
D.由图1知,番茄茎在夜间温度为10 ℃时的生长速度小于夜间温度为20 ℃时的生长速度
10.[2021江苏南京调研,8分]科学研究发现,在光照、高氧和低CO2情况下,叶肉细胞在进行光合作用的同时会发生“光呼吸”作用,过程如图1所示。该过程中Rubisco催化C5与CO2结合生成C3的同时还可以使C5与O2结合,形成一个同样的C3和一个C2,C2可参与线粒体的有氧呼吸,其部分中间产物经ATP和[H]还原转变成C3参与暗反应。图2表示某植株在温度、大气CO2浓度等条件适宜时,CO2释放速率随光照强度变化的曲线。回答下列问题。
图1 图2
(1)图1中,Rubisco发挥作用的场所是 ,图1中循环产生的C3大部分用于C5的再生,离开循环的C3或在叶绿体内作为合成蛋白质等大分子的原料,或运出叶绿体外用于合成蔗糖等糖类,并运输至植物体各部位被利用。CO2和O2竞争Rubisco的同一个活性部位,据此推测,如果适当提高CO2浓度,则对光呼吸起 (填“促进”或“抑制”)作用。
(2)已知强光下ATP和[H]的积累会产生(超氧阴离子自由基),而会对叶绿体光合作用的反应中心造成伤害。依据图1信息解释,植物在干旱天气和过强光照下,光呼吸的积极意义是 。
(3)图2中,光照强度为A时,该植株体内进行光合作用的成熟叶肉细胞中线粒体产生的CO2 (填“>”“=”或“<”)叶绿体固定的CO2。若其他条件不变,突然降低光照强度(由C降为B),则短时间内该植物叶肉细胞内C5的含量 。光照强度为A时光合作用产生O2的速率为 mmol·m-2·h-1。若其他条件不变,适当提高CO2浓度,则光饱和点将向 移动。
一、选择题(每小题5分,共25分)
1.[2021湖北部分重点中学联考]利用水稻品种“两优培九”,研究其叶片净光合速率与温度的变化关系,结果如图。以下叙述正确的是 ( )
A.实验需要控制相同且适宜的呼吸作用强度
B.真光合速率最适温度出现在33 ℃左右
C.15 ℃时此植物体内的ATP仅来自细胞呼吸
D.曲线下降可能是因为呼吸速率增加更多
2.[2021陕西西安中学期中]某兴趣小组探究土壤湿度对植物净光合速率的影响。对照组正常浇水,实验组不浇水,结果如图。下列分析正确的是 ( )
甲 乙
A.该实验的自变量是时间,因变量是植物叶片的净光合速率
B.2~4 d,实验组净光合速率下降是由叶绿素含量下降引起的
C.2~8 d,实验组的植株叶片中有机物的含量仍然在增加
D.综合分析,土壤湿度对植物光合作用的暗反应没有影响
3.[2021湖南师大附中模拟]以测定的CO2吸收速率与释放速率为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响,结果如图甲所示。图乙装置可以用来测定光合速率(氧气充足),装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度,将该装置置于20 ℃环境中。实验开始时,针筒的读数是0.2 mL,毛细管内的水滴在位置X处。20 min后,针筒的读数需要调至0.6 mL处,才能使水滴仍维持在位置X处(不考虑物理误差等)。下列分析错误的是 ( )
A.光照时间相同,在25 ℃条件下植物积累有机物的速率最大
B.光照时间相同,35 ℃条件下光合作用制造有机物的速率与30 ℃条件下的相等
C.图乙若以释放O2速率代表净光合速率,则该植物的净光合速率为1.2 mL/h
D.若将图乙的NaHCO3溶液换成等量清水,20 min后,要使水滴维持在位置X处,针筒的读数需向右调节
4.[2020湖南四校联考]当阳光照射到菠菜叶片的上表面时,菠菜叶片细胞的可吸收光量及叶绿素相对含量随组织深度的变化情况如图中曲线所示。下列有关叙述错误的是 ( )
A.绿光的可吸收光量的峰值出现的组织深度大于红光和蓝光
B.在可吸收光量的峰值处细胞吸收蓝光、红光和绿光所获得的能量相等
C.绿光更容易进入组织深层并在红光、蓝光可吸收光量较低时为光合作用提供光能
D.不同组织深度细胞的叶绿素含量差异有利于该处细胞更好地适应环境
5.[2020湖北四校联考]某种野生型油菜存在一种突变体,其叶绿素、类胡萝卜素含量均低,叶片呈现黄化色泽。野生型和突变体的成熟叶片净光合速率、呼吸速率及相关指标见表。下列分析错误的是 ( )
指标类型 类胡萝卜素/叶绿素 叶绿素a/叶绿素b 净光合速率/(μmolCO2·m-2·s-1) 胞间CO2浓度相对值 呼吸速率/(μmolCO2·m-2·s-1)
野生型 0.28 6.94 8.13 210.86 4.07
突变体 0.32 9.30 5.66 239.07 3.60
A.CO2浓度不是导致突变体光合速率降低的因素
B.与野生型相比,突变体中发生的改变可能抑制了叶绿素a向叶绿素b的转化
C.突变体成熟叶片中叶绿体消耗CO2 的速率比野生型低2.94μmolCO2·m-2·s-1
D.叶绿素和类胡萝卜素分布于叶绿体类囊体薄膜上,可用纸层析法提取叶片中的色素
二、非选择题(共38分)
6.[2021江西南昌摸底,12分]如图是某种植物叶肉细胞内部分代谢示意图,请回答相关问题。
(1)叶绿体中的色素分布在 上,在此完成的能量转换是 。
(2)在图中能与CO2结合的物质有 ,场所是 。
(3)线粒体中的有机物B(不是酶)能参与呼吸作用,则物质B为 。
(4)该植物气孔白天关闭、夜间开放,推测这种植物的生活环境是 (填“干旱”或“潮湿”)环境,作出推测的理由是 。
7.[2021四川绵阳一诊,9分]为了探究CO2浓度对幼苗生长的影响,把培养在营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个玻璃容器内(如图所示),其中A不密封,B、C密封。B内培养皿中盛有NaOH溶液,A、C内培养皿中盛有蒸馏水,各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。回答下列问题。
(1)配制培养幼苗的营养液时,除了要添加该植物生长发育所必需的各种矿质离子外,还应该注意控制营养液的 ,防止烧苗。
(2)CO2中的碳元素在暗反应过程中的转移途径是 。
(3)从理论上讲,持续培养,预期的实验结果:
①A中幼苗生长旺盛;
②B中幼苗的有氧呼吸逐渐减弱,最终死亡,原因是 。
植物细胞有氧呼吸所需的有机物和氧气减少;
③C中幼苗 (填“能”或“不能”)正常生长发育。
(4)根据实验,在温室大棚中栽培作物时可通过 (答出一种措施即可)来增产。
8.[2021河南名校联考,10分]科学家袁隆平院士带领的研究团队在塔克拉玛干沙漠试种海水稻成功,为解决粮食问题提供了重要方案。该海水稻不仅具有较强的耐盐碱能力,而且持续耕种后还能有效降低土地盐碱度。回答下列问题。
(1)海水稻植株细胞中含量最多的化合物是 ,该化合物在细胞中的作用有 (答出1条即可)。
(2)为探究高盐条件对海水稻光合速率的影响,某研究小组进行了相关研究(光照充足),并根据实验测得的数据绘制了如图所示的曲线。
①该海水稻进行光合作用时,光反应阶段发生在 上,该阶段中光合色素吸收的光能有两方面用途:一是将水分解成氧和[H],二是 。
②用NaCl溶液处理后,海水稻的光合速率下降,其原因可能是 。
图中A、B、C三组海水稻经NaCl溶液处理后的短时间内叶绿体基质中C3含量的多少关系是 (用“>”表示)。
(3)已知海水稻的耐盐碱能力与STRK1基因密切相关。请以能稳定遗传的耐盐碱水稻和不耐盐碱水稻为实验材料,设计实验探究该基因是位于细胞核中还是细胞质中(简要写出实验思路和结论)。
9.[2021陕西部分学校摸底,7分]巨藻属于褐藻门的一种大型藻类,具有重要的经济价值。为探究巨藻幼苗生长的最适光照强度和最适温度,研究人员进行了以下实验:挑选藻体完整无损伤、长势相同的巨藻幼苗若干,置于培养液(灭菌天然海水,添加NaNO3,KH2PO4等)中,在不同光照强度和温度的条件下培养7 d,测定各组的相对生长速率和呼吸速率,实验结果如图1、图2所示。请回答以下问题。
(1)KH2PO4可用于合成 (举一例)等化合物,该化合物可在光合作用中起重要作用。
(2)若以500 W恒定功率的碘钨灯为光源,可通过 调节光照强度来探究光照强度对巨藻生长的影响,此时培养温度最好调节至 ℃(填“10”“13”或“16”)。为探究巨藻生长的最适光照强度,应如何进行后续实验 。
(3)在10 ℃条件下,巨藻的相对生长速率较低的主要原因可能是 。
一、选择题
1.[新角度,科学探究]迁移率是用纸层析法分离绿叶中各种光合色素的重要指标,也可用于各色素的鉴定,已知迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。某兴趣小组分离菠菜叶滤液中各种色素的层析结果(部分数据)如表所示。下列相关叙述正确的是 ( )
溶剂移动距离 色素1移动距离 色素2移动距离 色素3移动距离 色素4移动距离
实验组1 6.6 1.6
实验组2 7.0 1.4
实验组3 7.4 1.2
平均移动距离 7.0 6.3 0.7
迁移率 0.9 0.5 0.1
A.本实验需要用无水乙醇对色素进行分离
B.色素4的迁移率为0.2,若植物体缺Mg,其含量会减少
C.在层析液中溶解度最大的是色素4,在滤纸上扩散速度最快的是色素4
D.可用洋葱鳞片叶表皮细胞作为该实验的材料
2.[结合图像,科学思维]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(不同时间内光照强度不同)中,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4~6 h、8~10 h黑藻的光合速率等于呼吸速率
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
二、非选择题
3.[新情境,科学思维、科学探究][12分]光合作用是地球上较重要的化学反应。科学家利用合成生物学的方法模拟光合作用,进行了如下研究。
图1 图2
(1)高等植物的光合作用主要在叶肉细胞的 (填细胞器名称)中进行,光合作用中物质与能量的变化是 。
(2)科学家从菠菜叶肉细胞中分离出 ,用磷脂分子包裹形成图1所示的“油包水液滴”结构,并在其中加入足量NADP+、ADP等物质。比较图1结构的外膜与细胞膜,写出两者在物质组成和结构上的区别(至少各写出一点)。
(3)科学家对“油包水液滴”采取明暗交替处理,在一段时间内检测此结构内产生NADPH(即[H])的量,结果如图2所示。由图可知,NADPH含量在明期上升,在暗期 。NADPH含量出现上述变化的原因是 。这说明“油包水液滴”内的人工光反应系统构建成功。
(4)进一步将多种酶等物质加入“油包水液滴”内,并只在暗处理时通入充足的 作为原料,形成一种化学反应循环。继续明暗交替处理,在该化学反应循环中可检测到乙醇酸(一种有机酸)的生成,这一化学反应循环模拟了光合作用的 阶段。检测此结构中NADPH的含量,推测其随明暗时段的大体变化趋势是 。
(5)从资源利用、生态环境保护等方面提出一条本研究可能的应用前景。 。4.[新情境,科学思维、科学探究][9分]芦荟属于景天酸代谢植物,它们在夜晚气孔开放,叶肉细胞吸收CO2转变成苹果酸储存在液泡中;到了白天气孔关闭,液泡里的苹果酸逐渐转化并释放CO2,用于光合作用。如图是某兴趣小组设计的测量一盆芦荟光合速率的实验密闭装置(初始时液滴在“0”刻度处,装置温度、周围气压恒定),已知氧传感器用于测量装置内O2的含量(初始时数据显示屏读数为E)。请回答下列问题:
(1)芦荟夜晚能吸收CO2,却不能进行暗反应的主要原因是缺少暗反应所需的 。关于芦荟叶肉细胞液泡内的pH,据题干信息推测,夜间 (填“小于”“等于”或“大于”)白天。白天芦荟进行光合作用所需CO2的来源是 (填生理过程)。在自然条件下生长的芦荟,白天突然降低其所处环境中的CO2浓度,则短时间内植物体内C3含量的变化情况是 。
(2)将该装置放于黑暗条件下,液滴 (填“向左移”或“向右移”);若2 h后测得气体的变化量为20 mL,则该数据所反映生理活动的速率为 mL/h。
(3)若将该装置放于黑暗条件下,1 h后刻度尺读数为N,数据显示屏读数为Q;若将该装置放于适宜光照条件下,1 h后刻度尺读数为M,数据显示屏读数为P。欲表示芦荟在适宜光照条件下的总光合速率,下列可用的数据有 。
①M-N ②M+N ③P-Q ④P+Q
一、选择题(每小题5分,共55分)
1.下列关于物质X跨膜运输的描述,错误的是 ( )
A.如果X跨膜运输的方式是自由扩散,则其运输速率与物质浓度差成正比
B.如果X是葡萄糖,则X在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入细胞
C.如果X(氧气除外)跨膜运输的方式是被动运输,则其运输速率与氧气浓度无关
D.如果X是脂溶性小分子物质,其跨膜运输的方式一般是协助扩散
2.如图所示为细胞对大分子物质进行胞吞和胞吐的过程。下列与此有关的叙述错误的是 ( )
A.b在细胞分泌的同时导致膜成分的更新
B.a要有细胞内部供能才可能完成
C.a与b均要以膜的流动性为基础才可能实现
D.b与a分别是动物细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
3.如图是在不同浓度溶液中成熟植物细胞的细胞液浓度随时间变化而变化的曲线。下列关于甲、乙、丙、丁四图的叙述正确的是 ( )
甲 乙 丙 丁
A.甲图中A~B时间内植物细胞逐渐发生质壁分离,c点时细胞液浓度等于外界溶液的浓度
B.乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢的原因可能是细胞壁的限制
C.丙图中A~B时间内细胞液浓度大于外界溶液浓度
D.丁图可表示植物细胞质壁分离自动复原的过程,c点后水开始从外界溶液进入细胞
4.在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时,得到如表所示的结果。下列分析错误的是 ( )
金属离子(mmol/L) 酶相对活性(%)
对照组 100
Mn2+ 123
Co2+ 79
Mg2+ 74
A.Mn2+降低了反应过程所需的活化能
B.Co2+或Mg2+可能导致酶结构的改变使其活性降低
C.不同离子对酶的活性有提高或降低作用
D.该水解酶的用量是实验的无关变量
5.下列有关酶和ATP的叙述,正确的是 ( )
A.唾液淀粉酶在强酸、强碱条件下均变性失活
B.酶均是在细胞内的核糖体上合成的
C.自然界中的热能或化学能都可以转化为ATP中的化学能
D.人的心肌细胞中,ATP的合成速率远大于其分解速率
6.双氯芬酸是一种全球性环境污染物。研究发现,双氯芬酸对浮游绿藻有氧呼吸的三个阶段均有抑制作用。下列叙述错误的是 ( )
A.应在黑暗条件下测定浮游绿藻的有氧呼吸强度
B.双氯芬酸能对浮游绿藻线粒体的功能产生影响
C.双氯芬酸污染会使浮游绿藻吸收无机盐能力下降
D.双氯芬酸不会对浮游绿藻的无氧呼吸产生影响
7.在图1玻璃容器内,装入一定量的适合酵母菌生长的营养液,接种少量的酵母菌,每隔一段时间测定酵母菌的种群数量和乙醇含量,得到如图2所示曲线。下列相关叙述错误的是 ( )
图1 图2
A.测定乙醇是否产生时常用碱性重铬酸钾溶液
B.AB段酵母菌细胞呼吸释放的能量主要来自线粒体内进行的生理活动
C.BC段酵母菌数量增长缓慢的原因可能是部分酵母菌细胞呼吸释放的能量不足
D.CD段酵母菌数量减少的主要外因有营养液中营养物质减少和乙醇的作用等
8.用14CO2“饲喂”叶肉细胞,让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后,关闭光源,使叶肉细胞处于黑暗环境中,检测到含放射性的三碳化合物的浓度变化情况如图所示,下列相关叙述错误的是 ( )
A.叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质
B.O~a段叶肉细胞中含放射性的五碳化合物的浓度也有所上升
C.a~b段含放射性的三碳化合物浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽
D.黑暗处理后叶肉细胞内无[H]和ATP的供应,导致曲线短时间内有上升趋势
9.茶树是一年内多轮采摘叶片的植物,对氮元素需求较大,因此生产中施氮量往往偏多,易造成资源浪费和环境污染。为了科学施氮肥,科研小组测定了某品种茶树在不同施氮量情况下净光合速率等指标,结果见表。表中氮肥农学效率=(施氮肥的产量-不施氮肥的产量)/施氮肥的量,在茶叶收获后可通过计算得出;叶绿素含量、净光合速率能直接用仪器快速检测。下列说法错误的是 ( )
施氮量(g·m-2) 叶绿素含量(mg·g-1) 净光合速率(μmol·m-2·s-1) 氮肥农学效率(g·g-1)
0 1.28 9.96 -
25 1.45 10.41 1.51
40 1.52 12.54 2.42
55(生产中常用施氮量) 1.50 10.68 1.72
A.氮元素与茶树体内叶绿素合成有关,科学施氮肥能够促进光反应
B.在茶树体内,氮元素不参与二氧化碳转化为有机物的过程
C.净光合速率能够反映氮肥农学效率,生产过程中可依此指导科学施氮肥
D.40 g·m-2不一定是最佳施氮量,最佳施氮量还需通过进一步实验测定
10.如图为某植物叶片正常衰老过程中光合作用和呼吸作用的变化曲线,下列分析正确的是 ( )
A.从第40 d开始叶片的有机物含量下降
B.叶片衰老对植物来说只是消极的死亡过程
C.据图推测叶片衰老时,叶绿体结构先于线粒体结构被破坏
D.约57 d前呼吸作用基本不变,叶片生命活动所需ATP主要由光合作用提供
11.如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下O2的吸收速率和CO2的释放速率,N点后O2的吸收速率大于CO2的释放速率,据图分析以下判断正确的是 ( )
A.M点时无氧呼吸的强度最低
B.该器官呼吸作用过程中不只是氧化分解糖类物质
C.N点时,该器官O2的吸收速率和CO2的释放速率相等,说明其只进行有氧呼吸
D.O点时,该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质
二、非选择题(共18分)
12.[10分]如图为不同浓度Cu2+对小白菜细胞膜透性、还原糖含量、过氧化氢酶活性等生理生化指标的影响,该图可为蔬菜安全种植以及重金属污染的科学诊断提供理论依据。请回答相关的问题。
(1)Cu是植物体生命活动中必需的 (填“大量”或“微量”)元素之一,Cu2+通过 方式进入植物细胞。
(2)当小白菜受到Cu胁迫时,Cu2+与细胞膜蛋白的—SH结合或与磷脂分子层的磷脂类物质反应,造成膜蛋白与磷脂的结构改变,膜的 性受损。
(3)能否用鉴定还原糖的原理来测定小白菜叶片内可溶性还原糖的含量 。
(4)随Cu2+质量浓度升高,过氧化氢酶活性的变化趋势为 。
13.[8分]如图表示不同的光照强度对某植物叶片中叶绿素含量的影响,相应条件下该植物的部分生长指标如表所示。
光照强度 平均叶面积(cm2) 气孔密度(个·mm-2) 净光合速率(μmol CO2·m-2·s-1)
强 13.6 826 4.33
中 20.3 768 4.17
弱 28.4 752 3.87
(1)叶绿素在光合作用过程中主要吸收 光。在绿叶中色素的提取和分离实验中,四种色素中扩散速度最慢的是 。
(2)据图和表中数据分析,该植物适应弱光环境的主要方式是 。据此推测,喜阴植物的叶绿素含量可能较 (填“高”或“低”)。
(3)根据表中数据分析,与弱光下相比,强光下单位时间内平均每片叶的CO2吸收量 (填“较少”“相等”或“较多”)。
(4)对强光下生长的该植物适度遮阴,持续观测叶色、叶面积和净光合速率,三个指标中最先发生改变的是 。
答 案
专题六 光合作用
1.C 光合色素中叶绿素含量多,所以提取液通常呈绿色,A正确;提取色素时加少许SiO2可使研磨更充分,加少许CaCO3可保护色素,B正确;镁是合成叶绿素的原料,若叶片缺镁,则叶绿素含量少,会使最内侧的两圈色素环颜色较淡,C错误;最外侧两圈色素是胡萝卜素和叶黄素,主要吸收蓝紫光,D正确。
2.C 甲试管与丙试管比较,可以说明氢的产生需要光照,A正确;设置乙试管和丁试管的目的是说明DCIP在光照和黑暗条件下自身不会变色,B正确;使用蒸馏水会使叶绿体吸水涨破,实验不能正常进行,C错误;离体的叶绿体在一定条件下受到光照后依然能够释放氧气,甲试管有叶绿体、蔗糖溶液和光照条件,除了颜色变化,实验过程中还能观察到有气泡产生,D正确。
3.C 据图判断,光合作用的过程包括光反应阶段和卡尔文循环过程,A项正确;卡尔文循环,即暗反应阶段发生在叶绿体基质中,B项正确;葡萄糖分解成丙酮酸后才能进入线粒体,C项错误;高O2含量环境下,会造成碳流失,不利于有机物的积累,D项正确。
4.A 由题图可知,当CO2浓度为a时,高光照强度下该植株的净光合速率为0,但其叶肉细胞的净光合速率大于0,A项错误。当CO2浓度为b时,高、中、低光照强度下该植株的净光合速率都大于0,该植株的叶绿体和线粒体都能产生ATP,B项正确。当CO2浓度大于c时,B、C曲线都不再升高,据图判断,限制因素很可能是光照强度,C项正确。由题图可知,高CO2浓度和高光照强度下,植株的净光合速率较高,所以适当提高温室中的CO2浓度和光照强度可以提高产量,D项正确。
5.(1)总(或真)光合速率、净光合(2分) n=m-呼吸作用速率(或m=n+呼吸作用速率,1分) (2)呼吸作用速率增大幅度大于总光合速率增大幅度(2分) (3)光照强度(2分) (4)18:00(1分) 夜间适当降低温度以减少呼吸作用消耗(合理即可,2分)
【解析】 (1)分析图形可知,曲线a表示总光合速率,曲线b表示净光合速率。净光合速率=总光合速率-呼吸作用速率。(2)12:00左右曲线b(CO2吸收速率)下降,净光合速率下降,但是此时段CO2消耗速率增加,总光合速率增大,说明此时曲线b的下降是由呼吸作用速率增大幅度大于总光合速率增大幅度引起的。(3)14:00以后曲线a、b均下降的原因是随着时间推移,光照强度减弱,导致光合速率减小。(4)6:00~18:00,净光合速率大于0,18:00左右净光合速率为0,之后至次日6:00左右净光合速率小于0,故18:00左右有机物的积累量最大。分析题意可知,在夏季为提高长叶刺葵的有机物量,从控制温度的角度出发,可通过夜间适当降低温度的措施来减少呼吸消耗的有机物量。
6.(每空2分)(1)基质 固定CO2生成C3的速率与还原C3的速率基本相等 (2)缺少光反应产生的ATP和[H](1分),C3的还原(消耗)停止(或减弱),而CO2被C5固定生成C3的反应仍在进行(1分) (3)增加 光反应产生的ATP和[H]能在暗反应中被及时利用
【解析】 (1)叶肉细胞以14CO2为原料,生成C3的反应发生在暗反应阶段,暗反应的场所是叶绿体基质。图中ab段放射性C3浓度基本不变,原因是固定CO2生成C3的速率与还原C3的速率基本相等。(2)实验结果显示,从b时停止光照后,叶肉细胞中放射性C3的浓度短时间内有上升趋势,原因是停止光照,光反应产生的ATP和[H]缺乏,C3的还原逐渐停止(或减弱),而C3的生成仍在进行。(3)随着光照和黑暗交替频率的增大,叶肉细胞光合作用中CO2的同化总量最可能增加,原因是光反应产生的ATP和[H]能在暗反应中被及时利用。
7.(1)积累量(1分) 减小偶然误差,提高实验数据的可信度(2分) (2)光照强度(或光照强度和温度,只答温度不得分,2分) 温度过高,蒸腾作用过强,气孔部分关闭,CO2供应不足(需答出CO2的变化,2分) (3)800(2分) 不科学(1分) 测量结果中缺乏不施加氮肥时小麦旗叶的净光合作用速率变化曲线(合理即可,3分)
【解析】 (1)光照下小麦旗叶净光合作用强度可反映糖类积累量。从不同施氮量的麦田中均随机选取具有代表性的多株(大于3)小麦进行检测的目的是减小偶然误差,提高实验数据的可信度。(2)据图分析,麦田中施氮量为200 kg·hm-2时,6:00~9:00光照强度逐渐增加,小麦旗叶净光合作用速率的变化主要受光照强度(光照强度和温度)的影响;该麦田中小麦旗叶净光合作用速率在12:00左右有一小段的下降,即出现了“午休现象”,主要是因为此时温度过高,蒸腾作用过强,气孔部分关闭,CO2供应不足。(3)9:00~12:00光照充足,施加800 kg·hm-2氮肥的麦田中小麦旗叶净光合作用速率最大。该小组未测量没有施加氮肥的麦田中小麦旗叶净光合作用速率的变化,即缺乏空白对照组,不能得出适当增施氮肥可以使小麦增产的结论。
8.B 在适宜强度的光照下,A玻璃罩中的植物起始时光合作用强度大于呼吸作用强度,A玻璃罩中的CO2浓度逐渐降低,随着CO2浓度的降低,光合作用强度逐渐减弱,直至与呼吸作用强度相等,此后A玻璃罩中的CO2含量不再下降,A错误;乙植株遮光处理,只能进行呼吸作用,消耗有机物,B玻璃罩中植株的干重将持续降低,B正确;甲植株既能进行光合作用也能进行呼吸作用,叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体,乙植株只能进行呼吸作用,叶肉细胞中产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体,C错误;在某一时刻,甲植株的光合作用强度可能会等于乙植株的呼吸作用强度,D错误。
9.A 分析图1,当日温为26 ℃时,夜温超过25 ℃后,随着夜温的升高,番茄茎的生长速度减慢,A错误;当夜温过低时,酶的活性受影响,呼吸作用强度降低,从题图可以看出夜间温度过低时,茎的生长速度较慢,对番茄茎生长不利,B正确;图1中夜温为5 ℃、日温为26 ℃时番茄茎的生长速度大于图2中昼夜温度均为5 ℃时番茄茎的生长速度,C正确;分析图1,当日温为26 ℃时,番茄茎在夜间温度为10 ℃时的生长速度小于夜间温度为20 ℃时的生长速度,D正确。
10.(除标明外,每空1分)(1)叶绿体基质 抑制 (2)光呼吸可以消耗(光反应阶段生成的)多余的ATP和[H],并减少的生成,从而保护叶绿体(合理即可,2分) (3)< 减少 5 右
【解析】 (1)由题中信息可知Rubisco能催化C5与CO2结合生成C3,而C5与CO2结合生成C3发生在光合作用的暗反应阶段,因此Rubisco发挥作用的场所是叶绿体基质。离开循环的C3可在叶绿体内作为合成蛋白质等大分子的原料。CO2和O2竞争Rubisco的同一个活性部位,如果适当提高CO2浓度,则O2与Rubisco结合的概率会变小,对光呼吸起抑制作用。(2)在干旱天气和过强光照下,光呼吸的积极意义是光呼吸可以消耗多余的ATP和[H],并减少的生成,从而保护叶绿体。(3)光照强度为A时,该植株的光合速率=呼吸速率,但该植株体内进行光合作用的成熟叶肉细胞中线粒体产生的CO2小于叶绿体固定的CO2。突然降低光照强度,短时间内,叶肉细胞中C5的生成速率下降,C5的利用速率不变,因此短时间内该植物叶肉细胞内C5的含量减少。光照强度为A时光合作用产生O2的速率与呼吸作用产生CO2的速率相等,为5 mmol·m-2·h-1。若其他条件不变,适当提高CO2浓度,则光饱和点将向右移动。
1.D 该实验的自变量是温度,而温度会影响呼吸作用强度,A错误;由题图可知,净光合速率的最适温度出现在33 ℃左右,而呼吸速率未知,因此无法判断真光合速率的最适温度,B错误;据图分析,15 ℃时此植物的净光合速率大于0,说明此时水稻既可以进行光合作用,又可以进行呼吸作用,因此15 ℃时植物体内的ATP来自光合作用和呼吸作用,C错误;曲线下降是因为真光合速率与呼吸速率之间的差值变小,可能因为呼吸速率增加更多,D正确。
2.C 该实验的自变量是土壤湿度,因变量是植物叶片的净光合速率,A错误;从图乙可知,2~4 d,实验组的叶绿素含量并未下降,故这不是引起净光合速率下降的原因,B错误;2~8 d,实验组植株的净光合速率大于0,叶片中有机物的含量仍然在增加,C正确;综合分析,2~4 d,实验组的叶绿素含量并未下降,但净光合速率下降,推测土壤湿度对植物光合作用的暗反应有影响,D错误。
3.D 据图分析:图甲中虚线表示的是CO2的吸收速率,即净光合速率,实线表示的是呼吸速率。在光照时间相同的情况下, 25 ℃时,CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,积累有机物的速率最大,A正确;在光照时间相同的情况下,30 ℃时总光合速率为3.50+3.00=6.5,35 ℃时总光合速率为3.00+3.50=6.5,二者相同,B正确;20 min后,针筒的容量自0.2 mL调至0.6 mL,代表释放的O2量,因此净光合速率为0.4×3=1.2 (mL/h),C正确;若将图乙的NaHCO3溶液换成等量清水,光合作用吸收的CO2与释放O2量相等,呼吸作用吸收O2与释放CO2量相等,故在不考虑物理误差等情况下,20 min后,要使水滴维持在位置X处,不需要调节针筒读数,D错误。
4.B 据图可知绿光的可吸收光量的峰值出现的组织深度大于红光和蓝光,A正确;在可吸收光量的峰值处细胞吸收蓝光、红光和绿光所获得的能量不同,B错误;据图可知,组织深度超过20%后,随着组织深度的增加,与红光和蓝光相比,绿光的可吸收光量多,即绿光更容易进入组织深层并在红光、蓝光可吸收光量极低时为光合作用提供光能,C正确;图中不同组织深度细胞的叶绿素含量存在差异,这样可以使细胞更好地适应环境,D正确。
5.D 由表格数据可知,突变体叶片中的胞间CO2浓度高于野生型,因此CO2浓度不是导致突变体光合速率降低的因素,A正确;据题表可知,与野生型相比,突变体中叶绿素a/叶绿素b与类胡萝卜素/叶绿素的值均升高,叶绿素减少会使叶片呈现黄化色泽,突变体中发生的改变可能是突变抑制了叶绿素a向叶绿素b的转化,B正确;叶绿体消耗CO2的速率是指实际光合速率,由表格信息可知,突变体的实际光合速率是5.66+3.60=9.26(μmolCO2·m-2·s-1),野生型的实际光合速率是8.13+4.07=12.20(μmolCO2·m-2·s-1),突变体叶片中叶绿体消耗CO2的速率比野生型低2.94 μmolCO2·m-2·s-1,C正确;光合作用的色素主要是叶绿素和类胡萝卜素,分布在叶绿体的类囊体薄膜上,可用纸层析法分离叶片中的色素,而不是提取,D错误。
6.(除标明外,每空2分)(1)类囊体(薄膜)(1分) 光能转换为(活跃的)化学能 (2)PEP和RuBP 细胞质基质、叶绿体基质 (3)丙酮酸(1分) (4)干旱 白天植物气孔关闭,减少水分散失,夜间气孔开放,可以吸收充足的CO2(合理即可)
【解析】 (1)叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上,在类囊体薄膜上完成的能量转换是光能转化为ATP中活跃的化学能。(2)分析题图可知,在细胞质基质中能与CO2结合的物质是PEP,在叶绿体中能与CO2结合的物质是RuBP。(3)有机物B(不是酶)能参与线粒体中的呼吸作用,推断物质B是丙酮酸。(4)该植物气孔白天关闭、夜间开放,推测该植物生活的环境是干旱环境,白天气孔关闭,利于降低蒸腾作用,夜间气孔开放,能够充分吸收CO2。
7.(1)浓度(2分) (2)CO2→C3→(CH2O)(2分) (3)②缺乏CO2,不能进行光合作用(2分) ③不能(1分) (4)适时通风透气(或增加CO2的浓度等,2分)
【解析】 (1)配制培养植物幼苗的营养液时,要注意控制营养液的浓度,营养液的浓度要适宜。(2)在暗反应阶段,CO2与C5结合生成C3,在有关酶的催化作用下,C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原,经过一系列变化,形成糖类(CH2O),因此,CO2中的碳元素在暗反应过程中的转移途径是CO2→C3→(CH2O)。(3)②B中的NaOH溶液可吸收容器内的CO2,导致幼苗缺少光合作用的原料,不能进行光合作用,幼苗进行有氧呼吸时需要消耗有机物和容器内的氧气,致使植物体内的有机物逐渐减少,容器内的氧气浓度逐渐降低直至为0,最终导致幼苗死亡;③C中幼苗在光照充足、温度适宜的环境中生长,植物光合作用强度大于呼吸作用强度,使得容器内的CO2含量逐渐下降,光合作用强度逐渐下降,直至与呼吸作用强度相等,之后植物无有机物的积累,因此,C中幼苗不能正常生长发育。(4)从该实验可以看出植物进行光合作用需要一定浓度的CO2,在温室大棚中栽培作物时可以通过适时通风来增加大棚内的CO2浓度,进而增加植物的光合作用强度,以达到增产目的。
8.(除标明外,每空1分)(1)水 细胞结构的重要组成成分(或运输营养物质和代谢废物等) (2)①叶绿体类囊体薄膜 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海水稻根部细胞细胞液浓度低于外界溶液,细胞失水,导致气孔开度减小,CO2吸收量减小,光合速率下降(2分) A>B>C (3)让能稳定遗传的耐盐碱水稻和不耐盐碱水稻分别进行正、反交,若正、反交结果一致,则STRK1基因位于细胞核中;若正、反交结果不一致,则STRK1基因位于细胞质中。(合理即可,3分)
【解析】 (1)海水稻植株细胞中含量最多的化合物是水,细胞中的水包括自由水和结合水,其中结合水是细胞结构的重要组成成分,自由水是细胞内的良好溶剂。(2)①海水稻进行光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜,该阶段中光合色素吸收的光能有两方面用途:一是将水分解成氧和[H],二是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用NaCl溶液处理后,海水稻的光合速率下降,原因可能是海水稻根部细胞细胞液浓度低于外界溶液,细胞失水,导致气孔开度减小,CO2吸收量减小,光合速率下降。由题图可知,经不同浓度的NaCl溶液处理后,A、B、C三组海水稻的光合速率都下降。NaCl溶液浓度越高,气孔开度越小,CO2吸收量越少,产生C3的速率越低,由于三组的光照强度相同,短时间内C3的还原速率基本相同,因此经NaCl溶液处理后,短时间内A、B、C三组海水稻的叶绿体基质中C3含量的大小关系是A>B>C。(3)要探究该基因是位于细胞核中还是细胞质中,可通过正反交实验来判断,即让能稳定遗传的耐盐碱水稻和不耐盐碱水稻分别进行正、反交,若正、反交实验结果一致,则STRK1基因位于细胞核中,若正、反交结果不一致,则STRK1基因位于细胞质中。
9.(1)ATP、NADPH(合理即可,1分) (2)改变光源距离(1分) 13(1分) 继续增大光照强度,直至相对生长速率出现峰值(2分) (3)呼吸速率高,有机物分解快(2分)
【解析】 (1)KH2PO4可用于合成含P的化合物,如光合作用中的ATP、NADPH等。(2)以固定功率的碘钨灯为光源,可通过改变光源距离来调节光照强度。在探究光照强度对巨藻生长的影响时,无关变量应设置为适宜条件,故温度最好调节至13 ℃。由图2可知,在实验设置的4组光照强度中,相对生长速率呈上升趋势,故应继续增大光照强度,直至出现相对生长速率峰值。(3)由图1可知,10 ℃条件下巨藻的呼吸速率很高,有机物消耗多,这可能是巨藻相对生长速率较低的主要原因。
1.B 利用绿叶中各种色素易溶于有机溶剂的特点,可用无水乙醇提取色素,但无水乙醇不用于色素分离,分离色素需用层析液,A项错误;色素4的平均移动距离为(1.6+1.4+1.2)/3=1.4,迁移率为1.4/7.0=0.2,根据4种色素在滤纸上的移动距离可知,色素4应为叶绿素a,若植物体缺Mg,其含量会减少,B项正确;在层析液中溶解度最大的色素是迁移率最大的色素,应是色素1,其在滤纸上扩散速度最快,C项错误;洋葱鳞片叶表皮细胞中不含光合色素,D项错误。
2.A 图甲中,当光照强度相对值为0时,黑藻的氧气吸收速率相对值为2,说明黑藻在黑暗条件下的呼吸速率相对值为2,当光照强度相对值为2时,黑藻的氧气产生速率等于黑藻的呼吸速率,故此时黑藻的氧气产生速率相对值为2,A项错误。图甲中光照强度相对值为7时,黑藻光合速率已达到最大,此时限制光合速率的因素不再是光照强度,题干显示相关数据是在适宜的温度条件下测得的,故此时限制光合速率的因素应是CO2浓度,此时若要提高黑藻光合速率,可适当提高CO2浓度,B项正确。图乙实验过程中4~6 h与8~10 h两个时间段内密闭环境中的CO2浓度均未发生变化,说明4~6 h、8~10 h这两个时间段内黑藻的细胞呼吸速率均与光合速率相等,C项正确。通过比较实验起始时和结束时对应密闭环境中的CO2浓度,可直接判断植物体内的有机物总量变化情况:若结束时高于起始时,植物体内的有机物总量减少;若结束时低于起始时,植物体内的有机物总量增加;若结束时与起始时基本持平,植物体内的有机物总量基本不变。根据图乙可知,实验12 h后密闭环境中的CO2浓度低于起始时的,说明植物体内有机物的含量上升,D项正确。
3.(除标明外,每空1分)(1)叶绿体 物质变化:CO2和水转化成有机物,释放氧气;能量变化:光能转化为有机物中稳定的化学能 (2)类囊体(或基粒) 如表(2分)
“油包水液滴”外膜 细胞膜
物质组成 只有磷脂分子,无蛋白质、糖蛋白、糖脂等物质 主要由磷脂分子和蛋白质组成,还有糖蛋白、糖脂等物质
结构 由单层磷脂分子构成 由磷脂双分子层构成基本骨架,蛋白质分子镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中
(3)保持不变 在明期类囊体上发生光反应产生并积累NADPH;在暗期NADPH没有生成也没有消耗,其含量保持不变 (4)CO2 暗反应 明期上升,暗期下降 (5)可摆脱土地种植的限制,人工光反应系统利用光能固定CO2,合成有机物,将光能转化为有机物中的化学能,解决能源短缺问题;充分利用CO2以降低温室效应,保证大气碳—氧平衡(合理即可,2分)
【解析】 (1)高等植物的光合作用主要在叶肉细胞的叶绿体中进行。光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,将CO2和水转化为有机物,并释放氧气的过程,该过程中发生的能量变化是光能转化为有机物中稳定的化学能。(2)由题图可知“油包水液滴”是将类囊体用磷脂分子包裹形成的。“油包水液滴”外膜只有磷脂分子,且由单层磷脂分子构成;细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质组成,还有糖蛋白、糖脂等物质,且由磷脂双分子层构成基本骨架,蛋白质分子镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中。(3)分析图2可知,NADPH含量在明期上升,在暗期保持不变。NADPH含量出现该变化的原因是在明期类囊体上发生光反应产生并积累NADPH;在暗期NADPH没有生成也没有消耗,其含量保持不变。(4)据题干信息“继续明暗交替处理,在该化学反应循环中可检测到乙醇酸(一种有机酸)的生成”,推断“油包水液滴”内发生了暗反应,暗反应需要CO2作为原料。在明期有光照,“油包水液滴”内能进行光反应,产生NADPH,NADPH含量上升,在暗期,有充足的CO2作为原料,“油包水液滴”内可以发生暗反应,暗反应阶段消耗NADPH,该物质含量下降。(5)本研究可能的应用前景有:可摆脱土地种植的限制,人工光反应系统利用光能固定CO2,合成有机物,将光能转化为有机物中的化学能,解决能源短缺问题;充分利用CO2以降低温室效应,保证大气碳—氧平衡。
4.(除标明外,每空1分)(1)ATP、[H] 小于 有氧呼吸第二阶段(丙酮酸的分解)和苹果酸转化(2分) 基本不变 (2)向左移 10 (3)①③(2分)
【解析】 (1)夜晚没有光照,芦荟叶肉细胞中不能进行光反应,无法为暗反应提供ATP、[H],导致暗反应不能进行。由题干信息可知,夜间芦荟叶肉细胞合成苹果酸并将其储存在液泡中,白天液泡中的苹果酸发生转化并释放CO2用于光合作用,故可推知夜间芦荟叶肉细胞液泡内的pH小于白天。白天芦荟叶肉细胞液泡里的苹果酸逐渐转化可为芦荟光合作用提供CO2,同时有氧呼吸第二阶段中丙酮酸的分解也可为芦荟光合作用提供CO2。白天芦荟气孔关闭,不受外界CO2浓度的影响。(2)装置内CO2浓度稳定,黑暗条件下装置气体体积变化是由呼吸作用消耗O2导致的,故液滴向左移。此时测量的数据反映的是呼吸量,2 h后测得气体的变化量为20 mL,即2 h呼吸作用消耗O2量为20 mL,则呼吸速率为20/2=10(mL/h)。(3)将该装置放于黑暗条件下,液滴会左移,此时测量的数据可用于表示呼吸速率;将该装置放于适宜光照条件下,液滴会右移,此时测量的数据可用于表示净光合速率。总光合速率=呼吸速率+净光合速率,所以为了表示芦荟在适宜光照条件下的总光合速率,可用的数据有M-N(N为负值)和P-E+E-Q=P-Q。
1.D 自由扩散时运输速率与物质浓度差成正比,A项正确;葡萄糖在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入细胞,B项正确;被动运输不消耗细胞代谢产生的能量,其运输速率与氧气浓度无关,C项正确;脂溶性小分子物质通过自由扩散进出细胞,D项错误。
2.D 题图中胞吐过程存在具膜小泡和细胞膜融合现象,使囊泡膜变为细胞膜的一部分,所以会导致膜成分的更新,A正确;大分子物质通过胞吞进入细胞消耗能量,B正确;胞吞和胞吐均体现了膜的流动性,C正确;动物细胞排出废物和摄取养分的基本方式是被动运输或主动运输,D错误。
3.B 甲图中A~B时间内细胞液浓度减小,说明植物细胞在吸水,A项错误;乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢的原因可能是细胞壁的限制,B项正确;丙图中A~B时间内细胞液浓度增大,说明细胞失水,细胞液浓度小于外界溶液浓度,C项错误;丁图中细胞一直与外界溶液间有水分进出,c点时水分子进出速率相等,D项错误。
4.A 酶可以降低反应过程所需的活化能,Mn2+并不能降低反应的活化能,A错误;不同离子可能通过改变酶的结构来降低或提高酶的活性,B正确;由题表结果可知,不同离子对该水解酶的活性影响效果不同,C正确;在该实验中,不同金属离子是自变量,该水解酶的活性是因变量,该水解酶的用量是无关变量,D正确。
5.A 强酸、强碱都能够破坏蛋白质的空间结构,故唾液淀粉酶在强酸、强碱条件下会变性失活,A正确;绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA,化学本质是RNA的酶不在核糖体上合成,B错误;自然界中的热能不能转化为ATP中的化学能,C错误;ATP和ADP的转化处在动态平衡之中,心肌细胞中ATP的合成速率与分解速率相同,D错误。
6.D 为排除光合作用的干扰,应在黑暗条件下测定浮游绿藻的有氧呼吸强度,A项正确;浮游绿藻吸收无机盐的方式是主动运输,需要细胞呼吸提供能量,有氧呼吸的三个阶段的场所依次为细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜,且有氧呼吸的第一阶段与无氧呼吸的第一阶段完全相同,因此结合题意“双氯芬酸对浮游绿藻有氧呼吸的三个阶段均有抑制作用”可知,双氯芬酸能对浮游绿藻线粒体的功能产生影响,使浮游绿藻吸收无机盐能力下降,也会对浮游绿藻的无氧呼吸产生影响,B、C项正确,D项错误。
7.A 检测乙醇是否产生时,可用酸性重铬酸钾溶液,A错误;AB段没有乙醇产生,说明此时段酵母菌只进行有氧呼吸,而有氧呼吸的主要场所是线粒体,B正确;BC段有乙醇产生,且酵母菌数量也在增加,说明此时段酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸,无氧呼吸能量供应不足,这可能是酵母菌数量增长缓慢的原因之一,C正确;在CD段由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累等,部分酵母菌死亡,酵母菌数量下降,D正确。
8.C 叶肉细胞通过暗反应固定14CO2,场所是叶绿体基质,A项正确;用14CO2“饲喂”叶肉细胞,O~a段叶肉细胞中含放射性的五碳化合物的浓度也会有所上升,B项正确;a~b段含放射性的三碳化合物浓度不变的原因是其产生和消耗速率相等,C项错误;黑暗处理后叶肉细胞内无[H]和ATP的供应,三碳化合物被还原的速率减慢,导致短时间内曲线有上升趋势,D项正确。
9.B 合成叶绿素的基本元素中包括氮元素,因此科学施氮肥可通过促进叶绿素的合成促进光反应,A正确;茶树通过光合作用中的暗反应过程将二氧化碳固定为有机物,参与暗反应过程的酶、[H]等物质含有氮元素,B错误;净光合速率可反映茶树有机物积累的速率,从而反映氮肥农学效率,生产过程中可依此指导科学施氮肥,C正确;表中施氮量的梯度较大,因此40 g·m-2不一定是最佳施氮量,最佳施氮量还需要进一步进行实验测定,D正确。
10.C 由题图可知,从第40 d开始,叶片光合作用强度开始下降,但此时光合作用强度大于呼吸作用强度,叶片内有机物含量仍在升高,A错误;叶片衰老是正常的生命现象,不是消极的死亡过程,B错误;从第40 d开始,光合作用强度逐渐减小,可能是由于光合作用的场所叶绿体结构被破坏,约第60 d以后呼吸作用强度才开始下降,此时线粒体结构可能被破坏,C正确;植物叶片正常衰老过程中,叶片生命活动所需ATP主要由呼吸作用提供,D错误。
11.B 分析题图可知,M点时CO2释放速率最低,此时有氧呼吸和无氧呼吸强度都较低,但无氧呼吸强度不是最低,故A错误;N点后O2的吸收速率大于CO2释放速率,说明消耗的有机物不只是糖类,故N点时,O2的吸收速率和CO2的释放速率相等,此时不一定只进行有氧呼吸,故B正确、C错误;O点时,O2浓度为0,细胞只进行无氧呼吸,无氧呼吸的场所是细胞质基质,故D错误。
12.(每空2分)(1)微量 主动运输 (2)选择透过 (3)不能 (4)先降低后升高
【解析】 (1)Cu在植物细胞中含量很少,属于微量元素,同时Cu2+进入植物细胞需要载体蛋白和能量,属于主动运输。(2)细胞膜具有选择透过性,该特性会受到膜上蛋白质和磷脂的影响。(3)鉴定还原糖的实验是定性实验而不是定量实验,故不能用该原理来测定可溶性还原糖的含量。(4)过氧化氢酶的活性在Cu2+质量浓度为25 mg·kg-1时比对照组低,随后随着Cu2+质量浓度升高而逐渐升高并高于对照组。
13.(除标明外,每空1分)(1)红光和蓝紫 叶绿素b (2)增加叶绿素含量和增大叶面积 高 (3)较少(2分) (4)净光合速率(2分)
【解析】 (1)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光;在绿叶色素分离实验中,溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快,色素扩散速度从快到慢依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。(2)由柱形图可知,光照越弱,叶绿素相对含量越高,结合表格数据可知,弱光条件下平均叶面积较大。喜阴植物常年生长在弱光环境中,故推测喜阴植物的平均叶面积较大,叶绿素含量较高。(3)单位时间内平均每片叶的CO2吸收量等于平均叶面积与净光合速率的乘积,故由表中数据可知,强光条件下单位时间内平均每片叶的CO2吸收量较弱光下少。(4)对强光条件下生长的该植物适度遮阴,减弱了光照强度,光照强度直接影响光反应,进而影响净光合速率,因此净光合速率最先发生改变,之后叶色和叶面积可能发生适应性变化。
新高考生物同步试题
第二单元 细胞代谢
专题六 光合作用
考点1 光合色素和叶绿体
1.[2021天津耀华中学模拟]在进行光合色素的提取和分离实验时,取一圆形滤纸,在滤纸中央滴一滴色素提取液,再滴一滴层析液,将会得到近似同心的四个色素环,如图。下列说法错误的是 ( )
A.通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素的高
B.提取色素时加入少许CaCO3和SiO2
C.若提取的是缺镁叶片中的色素,则最外侧两圈色素环颜色较淡
D.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光
考点2 光合作用的原理及其应用
2.[2021安徽合肥调研]研究人员发现,离体的叶绿体在一定条件下受到光照后依然能够释放氧气。向离体的叶绿体悬浮液中加入DCIP,光照后蓝色氧化型的DCIP接受氢后变成无色。研究人员为了验证该过程,在密闭条件下进行如表实验。下列叙述错误的是 ( )
甲试管 乙试管 丙试管 丁试管
叶绿体悬浮液(用蔗糖溶液配制) 1 mL - 1 mL -
DCIP 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL 0.5 mL
0.5 mol/L蔗糖溶液 4 mL 5 mL 4 mL 5 mL
光照条件 光照 光照 黑暗 黑暗
上层液体颜色 无色 蓝色 蓝色 蓝色
A.甲试管与丙试管比较可以说明氢的产生需要光照
B.设置乙试管和丁试管的目的是说明DCIP在光照和黑暗条件下自身不会变色
C.甲试管有叶绿体和光照条件,故实验过程中用到的蔗糖溶液应全部换成蒸馏水,以方便检测甲试管内叶绿体中是否有糖类产生
D.甲试管除了颜色变化,实验过程中还能观察到的现象是有气泡产生
3.[2021陕西部分学校摸底]如图为植物体内在不同条件下的光合作用示意图。据图分析,下列叙述错误的是 ( )
A.光合作用的过程包括光反应阶段和卡尔文循环过程
B.植物细胞中,卡尔文循环发生在叶绿体基质中
C.C3与C2合成的葡萄糖在线粒体内被彻底氧化分解
D.高O2含量环境不利于植物自身的生长、发育
4.[2021河南名校联考]在不同光照强度下,某植株的净光合速率随CO2浓度的变化曲线如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.当CO2浓度为a时,高光照强度下该植株叶肉细胞的净光合速率为0
B.当CO2浓度为b时,高、中、低光照强度下该植株的叶绿体和线粒体都可产生ATP
C.当CO2浓度大于c时,曲线B、C不再升高的限制因素可能是光照强度
D.据图判断,在温室中可通过适当提高CO2浓度和光照强度来提高产量
5.[2021安徽合肥调研,10分]长叶刺葵是一种棕榈科植物,如图为某研究小组在夏季某天水分充足的条件下测得的长叶刺葵24小时内光合速率变化曲线,根据曲线回答下列问题。
(1)曲线a、b分别表示植物的 速率,二者对应的数值分别用m、n表示,用m、n和呼吸作用速率列出三者的数量关系: 。
(2)12:00左右曲线b下降的原因是 。
(3)14:00以后曲线a、b均下降,影响因素主要是 。
图中所示时刻中, 左右有机物积累量最大,从控制温度的角度出发,可以通过 的措施提高长叶刺葵的有机物量。
6.[2021广东惠州调研,10分]将某植物的离体叶肉细胞置于适宜温度和充足的14CO2条件下,先给予一段时间光照,然后再停止光照,检测整个过程叶肉细胞的叶绿体中放射性C3浓度的变化情况,结果如图所示。回答下列问题。
(1)叶肉细胞以14CO2为原料,生成C3的场所为叶绿体的 。图中ab段放射性C3浓度基本不变,原因是 。
(2)实验结果显示,从b时停止光照后,叶肉细胞中放射性C3的浓度短时间内有上升趋势,原因是 。
(3)某实验小组对叶肉细胞交替进行光照和黑暗处理(先光照后黑暗,每次光照与黑暗处理的时间相同;各组光照强度和处理的总时间也相同),随着光照和黑暗交替频率的增大,推测叶肉细胞光合作用中CO2的同化总量最可能 (填“增加”“减少”或“不变”),原因是 。
7.[2021湖北武汉部分学校质量检测,13分]小麦最顶端的叶子叫旗叶,紧靠麦穗,麦籽成熟过程中积累的糖类主要由旗叶光合作用供应。某科研小组在5月某天检测了不同施氮量的麦田中同品种小麦旗叶的净光合作用速率(如图所示)。请回答下列问题。
光照下小麦旗叶净光合作用强度可反映糖类 (填“积累量”或“生产量”)。检测小麦旗叶净光合作用速率时,从不同施氮量的麦田中均随机选取具有代表性的多株(大于3)小麦进行检测,其目的是 。
(2)据图分析,麦田中施氮量为200 kg·hm-2时,在6:00~9:00小麦旗叶净光合作用速率的变化主要受 影响;此麦田中小麦旗叶净光合作用速率在12:00左右出现了一小段的下降,该阶段小麦旗叶净光合作用速率下降的原因主要是 。
(3)图中,9:00~12:00光照充足,此阶段麦田中施加 kg·hm-2的氮肥,小麦旗叶净光合作用速率最大。该科研小组在获得图示结果后,得出适当增施氮肥可以使小麦增产的结论,该结论的得出是否科学 ,请说明理由: 。
考点3 光合作用与细胞呼吸的综合
8.[2021江西南昌摸底]将长势相似的甲、乙两株同种植物分别置于两个同样大小、密闭的透明玻璃罩A、B中,甲给予适宜强度的光照,乙遮光(黑暗)处理,其他条件相同。下列分析正确的是 ( )
A.A玻璃罩中的CO2含量将持续降低
B.B玻璃罩中植株的干重将持续降低
C.甲、乙两植株的叶肉细胞中形成ATP的场所完全不同
D.甲植株的光合作用强度不会等于乙植株的呼吸作用强度
9.[2021河北石家庄质量检测]某兴趣小组同学欲探究昼夜温差对番茄茎生长的影响,做了一系列实验,所得结果如图所示。图1是根据日温均为26 ℃,夜温不同的条件下测定的数据绘制的番茄茎生长曲线图,图2是根据在昼夜恒温条件下测定的数据绘制的番茄茎生长曲线图。下列说法错误的是 ( )
图1 图2
A.日温为26 ℃时,夜间温度越高越有利于番茄茎的生长
B.夜温过低会影响呼吸作用,对番茄茎生长不利
C.在昼夜恒温(5 ℃)条件下番茄茎的生长速度小于日温为26 ℃、夜温为5 ℃条件下番茄茎的生长速度
D.由图1知,番茄茎在夜间温度为10 ℃时的生长速度小于夜间温度为20 ℃时的生长速度
10.[2021江苏南京调研,8分]科学研究发现,在光照、高氧和低CO2情况下,叶肉细胞在进行光合作用的同时会发生“光呼吸”作用,过程如图1所示。该过程中Rubisco催化C5与CO2结合生成C3的同时还可以使C5与O2结合,形成一个同样的C3和一个C2,C2可参与线粒体的有氧呼吸,其部分中间产物经ATP和[H]还原转变成C3参与暗反应。图2表示某植株在温度、大气CO2浓度等条件适宜时,CO2释放速率随光照强度变化的曲线。回答下列问题。
图1 图2
(1)图1中,Rubisco发挥作用的场所是 ,图1中循环产生的C3大部分用于C5的再生,离开循环的C3或在叶绿体内作为合成蛋白质等大分子的原料,或运出叶绿体外用于合成蔗糖等糖类,并运输至植物体各部位被利用。CO2和O2竞争Rubisco的同一个活性部位,据此推测,如果适当提高CO2浓度,则对光呼吸起 (填“促进”或“抑制”)作用。
(2)已知强光下ATP和[H]的积累会产生(超氧阴离子自由基),而会对叶绿体光合作用的反应中心造成伤害。依据图1信息解释,植物在干旱天气和过强光照下,光呼吸的积极意义是 。
(3)图2中,光照强度为A时,该植株体内进行光合作用的成熟叶肉细胞中线粒体产生的CO2 (填“>”“=”或“<”)叶绿体固定的CO2。若其他条件不变,突然降低光照强度(由C降为B),则短时间内该植物叶肉细胞内C5的含量 。光照强度为A时光合作用产生O2的速率为 mmol·m-2·h-1。若其他条件不变,适当提高CO2浓度,则光饱和点将向 移动。
一、选择题(每小题5分,共25分)
1.[2021湖北部分重点中学联考]利用水稻品种“两优培九”,研究其叶片净光合速率与温度的变化关系,结果如图。以下叙述正确的是 ( )
A.实验需要控制相同且适宜的呼吸作用强度
B.真光合速率最适温度出现在33 ℃左右
C.15 ℃时此植物体内的ATP仅来自细胞呼吸
D.曲线下降可能是因为呼吸速率增加更多
2.[2021陕西西安中学期中]某兴趣小组探究土壤湿度对植物净光合速率的影响。对照组正常浇水,实验组不浇水,结果如图。下列分析正确的是 ( )
甲 乙
A.该实验的自变量是时间,因变量是植物叶片的净光合速率
B.2~4 d,实验组净光合速率下降是由叶绿素含量下降引起的
C.2~8 d,实验组的植株叶片中有机物的含量仍然在增加
D.综合分析,土壤湿度对植物光合作用的暗反应没有影响
3.[2021湖南师大附中模拟]以测定的CO2吸收速率与释放速率为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响,结果如图甲所示。图乙装置可以用来测定光合速率(氧气充足),装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度,将该装置置于20 ℃环境中。实验开始时,针筒的读数是0.2 mL,毛细管内的水滴在位置X处。20 min后,针筒的读数需要调至0.6 mL处,才能使水滴仍维持在位置X处(不考虑物理误差等)。下列分析错误的是 ( )
A.光照时间相同,在25 ℃条件下植物积累有机物的速率最大
B.光照时间相同,35 ℃条件下光合作用制造有机物的速率与30 ℃条件下的相等
C.图乙若以释放O2速率代表净光合速率,则该植物的净光合速率为1.2 mL/h
D.若将图乙的NaHCO3溶液换成等量清水,20 min后,要使水滴维持在位置X处,针筒的读数需向右调节
4.[2020湖南四校联考]当阳光照射到菠菜叶片的上表面时,菠菜叶片细胞的可吸收光量及叶绿素相对含量随组织深度的变化情况如图中曲线所示。下列有关叙述错误的是 ( )
A.绿光的可吸收光量的峰值出现的组织深度大于红光和蓝光
B.在可吸收光量的峰值处细胞吸收蓝光、红光和绿光所获得的能量相等
C.绿光更容易进入组织深层并在红光、蓝光可吸收光量较低时为光合作用提供光能
D.不同组织深度细胞的叶绿素含量差异有利于该处细胞更好地适应环境
5.[2020湖北四校联考]某种野生型油菜存在一种突变体,其叶绿素、类胡萝卜素含量均低,叶片呈现黄化色泽。野生型和突变体的成熟叶片净光合速率、呼吸速率及相关指标见表。下列分析错误的是 ( )
指标类型 类胡萝卜素/叶绿素 叶绿素a/叶绿素b 净光合速率/(μmolCO2·m-2·s-1) 胞间CO2浓度相对值 呼吸速率/(μmolCO2·m-2·s-1)
野生型 0.28 6.94 8.13 210.86 4.07
突变体 0.32 9.30 5.66 239.07 3.60
A.CO2浓度不是导致突变体光合速率降低的因素
B.与野生型相比,突变体中发生的改变可能抑制了叶绿素a向叶绿素b的转化
C.突变体成熟叶片中叶绿体消耗CO2 的速率比野生型低2.94μmolCO2·m-2·s-1
D.叶绿素和类胡萝卜素分布于叶绿体类囊体薄膜上,可用纸层析法提取叶片中的色素
二、非选择题(共38分)
6.[2021江西南昌摸底,12分]如图是某种植物叶肉细胞内部分代谢示意图,请回答相关问题。
(1)叶绿体中的色素分布在 上,在此完成的能量转换是 。
(2)在图中能与CO2结合的物质有 ,场所是 。
(3)线粒体中的有机物B(不是酶)能参与呼吸作用,则物质B为 。
(4)该植物气孔白天关闭、夜间开放,推测这种植物的生活环境是 (填“干旱”或“潮湿”)环境,作出推测的理由是 。
7.[2021四川绵阳一诊,9分]为了探究CO2浓度对幼苗生长的影响,把培养在营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个玻璃容器内(如图所示),其中A不密封,B、C密封。B内培养皿中盛有NaOH溶液,A、C内培养皿中盛有蒸馏水,各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。回答下列问题。
(1)配制培养幼苗的营养液时,除了要添加该植物生长发育所必需的各种矿质离子外,还应该注意控制营养液的 ,防止烧苗。
(2)CO2中的碳元素在暗反应过程中的转移途径是 。
(3)从理论上讲,持续培养,预期的实验结果:
①A中幼苗生长旺盛;
②B中幼苗的有氧呼吸逐渐减弱,最终死亡,原因是 。
植物细胞有氧呼吸所需的有机物和氧气减少;
③C中幼苗 (填“能”或“不能”)正常生长发育。
(4)根据实验,在温室大棚中栽培作物时可通过 (答出一种措施即可)来增产。
8.[2021河南名校联考,10分]科学家袁隆平院士带领的研究团队在塔克拉玛干沙漠试种海水稻成功,为解决粮食问题提供了重要方案。该海水稻不仅具有较强的耐盐碱能力,而且持续耕种后还能有效降低土地盐碱度。回答下列问题。
(1)海水稻植株细胞中含量最多的化合物是 ,该化合物在细胞中的作用有 (答出1条即可)。
(2)为探究高盐条件对海水稻光合速率的影响,某研究小组进行了相关研究(光照充足),并根据实验测得的数据绘制了如图所示的曲线。
①该海水稻进行光合作用时,光反应阶段发生在 上,该阶段中光合色素吸收的光能有两方面用途:一是将水分解成氧和[H],二是 。
②用NaCl溶液处理后,海水稻的光合速率下降,其原因可能是 。
图中A、B、C三组海水稻经NaCl溶液处理后的短时间内叶绿体基质中C3含量的多少关系是 (用“>”表示)。
(3)已知海水稻的耐盐碱能力与STRK1基因密切相关。请以能稳定遗传的耐盐碱水稻和不耐盐碱水稻为实验材料,设计实验探究该基因是位于细胞核中还是细胞质中(简要写出实验思路和结论)。
9.[2021陕西部分学校摸底,7分]巨藻属于褐藻门的一种大型藻类,具有重要的经济价值。为探究巨藻幼苗生长的最适光照强度和最适温度,研究人员进行了以下实验:挑选藻体完整无损伤、长势相同的巨藻幼苗若干,置于培养液(灭菌天然海水,添加NaNO3,KH2PO4等)中,在不同光照强度和温度的条件下培养7 d,测定各组的相对生长速率和呼吸速率,实验结果如图1、图2所示。请回答以下问题。
(1)KH2PO4可用于合成 (举一例)等化合物,该化合物可在光合作用中起重要作用。
(2)若以500 W恒定功率的碘钨灯为光源,可通过 调节光照强度来探究光照强度对巨藻生长的影响,此时培养温度最好调节至 ℃(填“10”“13”或“16”)。为探究巨藻生长的最适光照强度,应如何进行后续实验 。
(3)在10 ℃条件下,巨藻的相对生长速率较低的主要原因可能是 。
一、选择题
1.[新角度,科学探究]迁移率是用纸层析法分离绿叶中各种光合色素的重要指标,也可用于各色素的鉴定,已知迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。某兴趣小组分离菠菜叶滤液中各种色素的层析结果(部分数据)如表所示。下列相关叙述正确的是 ( )
溶剂移动距离 色素1移动距离 色素2移动距离 色素3移动距离 色素4移动距离
实验组1 6.6 1.6
实验组2 7.0 1.4
实验组3 7.4 1.2
平均移动距离 7.0 6.3 0.7
迁移率 0.9 0.5 0.1
A.本实验需要用无水乙醇对色素进行分离
B.色素4的迁移率为0.2,若植物体缺Mg,其含量会减少
C.在层析液中溶解度最大的是色素4,在滤纸上扩散速度最快的是色素4
D.可用洋葱鳞片叶表皮细胞作为该实验的材料
2.[结合图像,科学思维]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(不同时间内光照强度不同)中,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4~6 h、8~10 h黑藻的光合速率等于呼吸速率
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
二、非选择题
3.[新情境,科学思维、科学探究][12分]光合作用是地球上较重要的化学反应。科学家利用合成生物学的方法模拟光合作用,进行了如下研究。
图1 图2
(1)高等植物的光合作用主要在叶肉细胞的 (填细胞器名称)中进行,光合作用中物质与能量的变化是 。
(2)科学家从菠菜叶肉细胞中分离出 ,用磷脂分子包裹形成图1所示的“油包水液滴”结构,并在其中加入足量NADP+、ADP等物质。比较图1结构的外膜与细胞膜,写出两者在物质组成和结构上的区别(至少各写出一点)。
(3)科学家对“油包水液滴”采取明暗交替处理,在一段时间内检测此结构内产生NADPH(即[H])的量,结果如图2所示。由图可知,NADPH含量在明期上升,在暗期 。NADPH含量出现上述变化的原因是 。这说明“油包水液滴”内的人工光反应系统构建成功。
(4)进一步将多种酶等物质加入“油包水液滴”内,并只在暗处理时通入充足的 作为原料,形成一种化学反应循环。继续明暗交替处理,在该化学反应循环中可检测到乙醇酸(一种有机酸)的生成,这一化学反应循环模拟了光合作用的 阶段。检测此结构中NADPH的含量,推测其随明暗时段的大体变化趋势是 。
(5)从资源利用、生态环境保护等方面提出一条本研究可能的应用前景。 。4.[新情境,科学思维、科学探究][9分]芦荟属于景天酸代谢植物,它们在夜晚气孔开放,叶肉细胞吸收CO2转变成苹果酸储存在液泡中;到了白天气孔关闭,液泡里的苹果酸逐渐转化并释放CO2,用于光合作用。如图是某兴趣小组设计的测量一盆芦荟光合速率的实验密闭装置(初始时液滴在“0”刻度处,装置温度、周围气压恒定),已知氧传感器用于测量装置内O2的含量(初始时数据显示屏读数为E)。请回答下列问题:
(1)芦荟夜晚能吸收CO2,却不能进行暗反应的主要原因是缺少暗反应所需的 。关于芦荟叶肉细胞液泡内的pH,据题干信息推测,夜间 (填“小于”“等于”或“大于”)白天。白天芦荟进行光合作用所需CO2的来源是 (填生理过程)。在自然条件下生长的芦荟,白天突然降低其所处环境中的CO2浓度,则短时间内植物体内C3含量的变化情况是 。
(2)将该装置放于黑暗条件下,液滴 (填“向左移”或“向右移”);若2 h后测得气体的变化量为20 mL,则该数据所反映生理活动的速率为 mL/h。
(3)若将该装置放于黑暗条件下,1 h后刻度尺读数为N,数据显示屏读数为Q;若将该装置放于适宜光照条件下,1 h后刻度尺读数为M,数据显示屏读数为P。欲表示芦荟在适宜光照条件下的总光合速率,下列可用的数据有 。
①M-N ②M+N ③P-Q ④P+Q
一、选择题(每小题5分,共55分)
1.下列关于物质X跨膜运输的描述,错误的是 ( )
A.如果X跨膜运输的方式是自由扩散,则其运输速率与物质浓度差成正比
B.如果X是葡萄糖,则X在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入细胞
C.如果X(氧气除外)跨膜运输的方式是被动运输,则其运输速率与氧气浓度无关
D.如果X是脂溶性小分子物质,其跨膜运输的方式一般是协助扩散
2.如图所示为细胞对大分子物质进行胞吞和胞吐的过程。下列与此有关的叙述错误的是 ( )
A.b在细胞分泌的同时导致膜成分的更新
B.a要有细胞内部供能才可能完成
C.a与b均要以膜的流动性为基础才可能实现
D.b与a分别是动物细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
3.如图是在不同浓度溶液中成熟植物细胞的细胞液浓度随时间变化而变化的曲线。下列关于甲、乙、丙、丁四图的叙述正确的是 ( )
甲 乙 丙 丁
A.甲图中A~B时间内植物细胞逐渐发生质壁分离,c点时细胞液浓度等于外界溶液的浓度
B.乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢的原因可能是细胞壁的限制
C.丙图中A~B时间内细胞液浓度大于外界溶液浓度
D.丁图可表示植物细胞质壁分离自动复原的过程,c点后水开始从外界溶液进入细胞
4.在研究不同金属离子对某水解酶活性的影响时,得到如表所示的结果。下列分析错误的是 ( )
金属离子(mmol/L) 酶相对活性(%)
对照组 100
Mn2+ 123
Co2+ 79
Mg2+ 74
A.Mn2+降低了反应过程所需的活化能
B.Co2+或Mg2+可能导致酶结构的改变使其活性降低
C.不同离子对酶的活性有提高或降低作用
D.该水解酶的用量是实验的无关变量
5.下列有关酶和ATP的叙述,正确的是 ( )
A.唾液淀粉酶在强酸、强碱条件下均变性失活
B.酶均是在细胞内的核糖体上合成的
C.自然界中的热能或化学能都可以转化为ATP中的化学能
D.人的心肌细胞中,ATP的合成速率远大于其分解速率
6.双氯芬酸是一种全球性环境污染物。研究发现,双氯芬酸对浮游绿藻有氧呼吸的三个阶段均有抑制作用。下列叙述错误的是 ( )
A.应在黑暗条件下测定浮游绿藻的有氧呼吸强度
B.双氯芬酸能对浮游绿藻线粒体的功能产生影响
C.双氯芬酸污染会使浮游绿藻吸收无机盐能力下降
D.双氯芬酸不会对浮游绿藻的无氧呼吸产生影响
7.在图1玻璃容器内,装入一定量的适合酵母菌生长的营养液,接种少量的酵母菌,每隔一段时间测定酵母菌的种群数量和乙醇含量,得到如图2所示曲线。下列相关叙述错误的是 ( )
图1 图2
A.测定乙醇是否产生时常用碱性重铬酸钾溶液
B.AB段酵母菌细胞呼吸释放的能量主要来自线粒体内进行的生理活动
C.BC段酵母菌数量增长缓慢的原因可能是部分酵母菌细胞呼吸释放的能量不足
D.CD段酵母菌数量减少的主要外因有营养液中营养物质减少和乙醇的作用等
8.用14CO2“饲喂”叶肉细胞,让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后,关闭光源,使叶肉细胞处于黑暗环境中,检测到含放射性的三碳化合物的浓度变化情况如图所示,下列相关叙述错误的是 ( )
A.叶肉细胞利用14CO2的场所是叶绿体基质
B.O~a段叶肉细胞中含放射性的五碳化合物的浓度也有所上升
C.a~b段含放射性的三碳化合物浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽
D.黑暗处理后叶肉细胞内无[H]和ATP的供应,导致曲线短时间内有上升趋势
9.茶树是一年内多轮采摘叶片的植物,对氮元素需求较大,因此生产中施氮量往往偏多,易造成资源浪费和环境污染。为了科学施氮肥,科研小组测定了某品种茶树在不同施氮量情况下净光合速率等指标,结果见表。表中氮肥农学效率=(施氮肥的产量-不施氮肥的产量)/施氮肥的量,在茶叶收获后可通过计算得出;叶绿素含量、净光合速率能直接用仪器快速检测。下列说法错误的是 ( )
施氮量(g·m-2) 叶绿素含量(mg·g-1) 净光合速率(μmol·m-2·s-1) 氮肥农学效率(g·g-1)
0 1.28 9.96 -
25 1.45 10.41 1.51
40 1.52 12.54 2.42
55(生产中常用施氮量) 1.50 10.68 1.72
A.氮元素与茶树体内叶绿素合成有关,科学施氮肥能够促进光反应
B.在茶树体内,氮元素不参与二氧化碳转化为有机物的过程
C.净光合速率能够反映氮肥农学效率,生产过程中可依此指导科学施氮肥
D.40 g·m-2不一定是最佳施氮量,最佳施氮量还需通过进一步实验测定
10.如图为某植物叶片正常衰老过程中光合作用和呼吸作用的变化曲线,下列分析正确的是 ( )
A.从第40 d开始叶片的有机物含量下降
B.叶片衰老对植物来说只是消极的死亡过程
C.据图推测叶片衰老时,叶绿体结构先于线粒体结构被破坏
D.约57 d前呼吸作用基本不变,叶片生命活动所需ATP主要由光合作用提供
11.如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下O2的吸收速率和CO2的释放速率,N点后O2的吸收速率大于CO2的释放速率,据图分析以下判断正确的是 ( )
A.M点时无氧呼吸的强度最低
B.该器官呼吸作用过程中不只是氧化分解糖类物质
C.N点时,该器官O2的吸收速率和CO2的释放速率相等,说明其只进行有氧呼吸
D.O点时,该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质
二、非选择题(共18分)
12.[10分]如图为不同浓度Cu2+对小白菜细胞膜透性、还原糖含量、过氧化氢酶活性等生理生化指标的影响,该图可为蔬菜安全种植以及重金属污染的科学诊断提供理论依据。请回答相关的问题。
(1)Cu是植物体生命活动中必需的 (填“大量”或“微量”)元素之一,Cu2+通过 方式进入植物细胞。
(2)当小白菜受到Cu胁迫时,Cu2+与细胞膜蛋白的—SH结合或与磷脂分子层的磷脂类物质反应,造成膜蛋白与磷脂的结构改变,膜的 性受损。
(3)能否用鉴定还原糖的原理来测定小白菜叶片内可溶性还原糖的含量 。
(4)随Cu2+质量浓度升高,过氧化氢酶活性的变化趋势为 。
13.[8分]如图表示不同的光照强度对某植物叶片中叶绿素含量的影响,相应条件下该植物的部分生长指标如表所示。
光照强度 平均叶面积(cm2) 气孔密度(个·mm-2) 净光合速率(μmol CO2·m-2·s-1)
强 13.6 826 4.33
中 20.3 768 4.17
弱 28.4 752 3.87
(1)叶绿素在光合作用过程中主要吸收 光。在绿叶中色素的提取和分离实验中,四种色素中扩散速度最慢的是 。
(2)据图和表中数据分析,该植物适应弱光环境的主要方式是 。据此推测,喜阴植物的叶绿素含量可能较 (填“高”或“低”)。
(3)根据表中数据分析,与弱光下相比,强光下单位时间内平均每片叶的CO2吸收量 (填“较少”“相等”或“较多”)。
(4)对强光下生长的该植物适度遮阴,持续观测叶色、叶面积和净光合速率,三个指标中最先发生改变的是 。
答 案
专题六 光合作用
1.C 光合色素中叶绿素含量多,所以提取液通常呈绿色,A正确;提取色素时加少许SiO2可使研磨更充分,加少许CaCO3可保护色素,B正确;镁是合成叶绿素的原料,若叶片缺镁,则叶绿素含量少,会使最内侧的两圈色素环颜色较淡,C错误;最外侧两圈色素是胡萝卜素和叶黄素,主要吸收蓝紫光,D正确。
2.C 甲试管与丙试管比较,可以说明氢的产生需要光照,A正确;设置乙试管和丁试管的目的是说明DCIP在光照和黑暗条件下自身不会变色,B正确;使用蒸馏水会使叶绿体吸水涨破,实验不能正常进行,C错误;离体的叶绿体在一定条件下受到光照后依然能够释放氧气,甲试管有叶绿体、蔗糖溶液和光照条件,除了颜色变化,实验过程中还能观察到有气泡产生,D正确。
3.C 据图判断,光合作用的过程包括光反应阶段和卡尔文循环过程,A项正确;卡尔文循环,即暗反应阶段发生在叶绿体基质中,B项正确;葡萄糖分解成丙酮酸后才能进入线粒体,C项错误;高O2含量环境下,会造成碳流失,不利于有机物的积累,D项正确。
4.A 由题图可知,当CO2浓度为a时,高光照强度下该植株的净光合速率为0,但其叶肉细胞的净光合速率大于0,A项错误。当CO2浓度为b时,高、中、低光照强度下该植株的净光合速率都大于0,该植株的叶绿体和线粒体都能产生ATP,B项正确。当CO2浓度大于c时,B、C曲线都不再升高,据图判断,限制因素很可能是光照强度,C项正确。由题图可知,高CO2浓度和高光照强度下,植株的净光合速率较高,所以适当提高温室中的CO2浓度和光照强度可以提高产量,D项正确。
5.(1)总(或真)光合速率、净光合(2分) n=m-呼吸作用速率(或m=n+呼吸作用速率,1分) (2)呼吸作用速率增大幅度大于总光合速率增大幅度(2分) (3)光照强度(2分) (4)18:00(1分) 夜间适当降低温度以减少呼吸作用消耗(合理即可,2分)
【解析】 (1)分析图形可知,曲线a表示总光合速率,曲线b表示净光合速率。净光合速率=总光合速率-呼吸作用速率。(2)12:00左右曲线b(CO2吸收速率)下降,净光合速率下降,但是此时段CO2消耗速率增加,总光合速率增大,说明此时曲线b的下降是由呼吸作用速率增大幅度大于总光合速率增大幅度引起的。(3)14:00以后曲线a、b均下降的原因是随着时间推移,光照强度减弱,导致光合速率减小。(4)6:00~18:00,净光合速率大于0,18:00左右净光合速率为0,之后至次日6:00左右净光合速率小于0,故18:00左右有机物的积累量最大。分析题意可知,在夏季为提高长叶刺葵的有机物量,从控制温度的角度出发,可通过夜间适当降低温度的措施来减少呼吸消耗的有机物量。
6.(每空2分)(1)基质 固定CO2生成C3的速率与还原C3的速率基本相等 (2)缺少光反应产生的ATP和[H](1分),C3的还原(消耗)停止(或减弱),而CO2被C5固定生成C3的反应仍在进行(1分) (3)增加 光反应产生的ATP和[H]能在暗反应中被及时利用
【解析】 (1)叶肉细胞以14CO2为原料,生成C3的反应发生在暗反应阶段,暗反应的场所是叶绿体基质。图中ab段放射性C3浓度基本不变,原因是固定CO2生成C3的速率与还原C3的速率基本相等。(2)实验结果显示,从b时停止光照后,叶肉细胞中放射性C3的浓度短时间内有上升趋势,原因是停止光照,光反应产生的ATP和[H]缺乏,C3的还原逐渐停止(或减弱),而C3的生成仍在进行。(3)随着光照和黑暗交替频率的增大,叶肉细胞光合作用中CO2的同化总量最可能增加,原因是光反应产生的ATP和[H]能在暗反应中被及时利用。
7.(1)积累量(1分) 减小偶然误差,提高实验数据的可信度(2分) (2)光照强度(或光照强度和温度,只答温度不得分,2分) 温度过高,蒸腾作用过强,气孔部分关闭,CO2供应不足(需答出CO2的变化,2分) (3)800(2分) 不科学(1分) 测量结果中缺乏不施加氮肥时小麦旗叶的净光合作用速率变化曲线(合理即可,3分)
【解析】 (1)光照下小麦旗叶净光合作用强度可反映糖类积累量。从不同施氮量的麦田中均随机选取具有代表性的多株(大于3)小麦进行检测的目的是减小偶然误差,提高实验数据的可信度。(2)据图分析,麦田中施氮量为200 kg·hm-2时,6:00~9:00光照强度逐渐增加,小麦旗叶净光合作用速率的变化主要受光照强度(光照强度和温度)的影响;该麦田中小麦旗叶净光合作用速率在12:00左右有一小段的下降,即出现了“午休现象”,主要是因为此时温度过高,蒸腾作用过强,气孔部分关闭,CO2供应不足。(3)9:00~12:00光照充足,施加800 kg·hm-2氮肥的麦田中小麦旗叶净光合作用速率最大。该小组未测量没有施加氮肥的麦田中小麦旗叶净光合作用速率的变化,即缺乏空白对照组,不能得出适当增施氮肥可以使小麦增产的结论。
8.B 在适宜强度的光照下,A玻璃罩中的植物起始时光合作用强度大于呼吸作用强度,A玻璃罩中的CO2浓度逐渐降低,随着CO2浓度的降低,光合作用强度逐渐减弱,直至与呼吸作用强度相等,此后A玻璃罩中的CO2含量不再下降,A错误;乙植株遮光处理,只能进行呼吸作用,消耗有机物,B玻璃罩中植株的干重将持续降低,B正确;甲植株既能进行光合作用也能进行呼吸作用,叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体,乙植株只能进行呼吸作用,叶肉细胞中产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体,C错误;在某一时刻,甲植株的光合作用强度可能会等于乙植株的呼吸作用强度,D错误。
9.A 分析图1,当日温为26 ℃时,夜温超过25 ℃后,随着夜温的升高,番茄茎的生长速度减慢,A错误;当夜温过低时,酶的活性受影响,呼吸作用强度降低,从题图可以看出夜间温度过低时,茎的生长速度较慢,对番茄茎生长不利,B正确;图1中夜温为5 ℃、日温为26 ℃时番茄茎的生长速度大于图2中昼夜温度均为5 ℃时番茄茎的生长速度,C正确;分析图1,当日温为26 ℃时,番茄茎在夜间温度为10 ℃时的生长速度小于夜间温度为20 ℃时的生长速度,D正确。
10.(除标明外,每空1分)(1)叶绿体基质 抑制 (2)光呼吸可以消耗(光反应阶段生成的)多余的ATP和[H],并减少的生成,从而保护叶绿体(合理即可,2分) (3)< 减少 5 右
【解析】 (1)由题中信息可知Rubisco能催化C5与CO2结合生成C3,而C5与CO2结合生成C3发生在光合作用的暗反应阶段,因此Rubisco发挥作用的场所是叶绿体基质。离开循环的C3可在叶绿体内作为合成蛋白质等大分子的原料。CO2和O2竞争Rubisco的同一个活性部位,如果适当提高CO2浓度,则O2与Rubisco结合的概率会变小,对光呼吸起抑制作用。(2)在干旱天气和过强光照下,光呼吸的积极意义是光呼吸可以消耗多余的ATP和[H],并减少的生成,从而保护叶绿体。(3)光照强度为A时,该植株的光合速率=呼吸速率,但该植株体内进行光合作用的成熟叶肉细胞中线粒体产生的CO2小于叶绿体固定的CO2。突然降低光照强度,短时间内,叶肉细胞中C5的生成速率下降,C5的利用速率不变,因此短时间内该植物叶肉细胞内C5的含量减少。光照强度为A时光合作用产生O2的速率与呼吸作用产生CO2的速率相等,为5 mmol·m-2·h-1。若其他条件不变,适当提高CO2浓度,则光饱和点将向右移动。
1.D 该实验的自变量是温度,而温度会影响呼吸作用强度,A错误;由题图可知,净光合速率的最适温度出现在33 ℃左右,而呼吸速率未知,因此无法判断真光合速率的最适温度,B错误;据图分析,15 ℃时此植物的净光合速率大于0,说明此时水稻既可以进行光合作用,又可以进行呼吸作用,因此15 ℃时植物体内的ATP来自光合作用和呼吸作用,C错误;曲线下降是因为真光合速率与呼吸速率之间的差值变小,可能因为呼吸速率增加更多,D正确。
2.C 该实验的自变量是土壤湿度,因变量是植物叶片的净光合速率,A错误;从图乙可知,2~4 d,实验组的叶绿素含量并未下降,故这不是引起净光合速率下降的原因,B错误;2~8 d,实验组植株的净光合速率大于0,叶片中有机物的含量仍然在增加,C正确;综合分析,2~4 d,实验组的叶绿素含量并未下降,但净光合速率下降,推测土壤湿度对植物光合作用的暗反应有影响,D错误。
3.D 据图分析:图甲中虚线表示的是CO2的吸收速率,即净光合速率,实线表示的是呼吸速率。在光照时间相同的情况下, 25 ℃时,CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,积累有机物的速率最大,A正确;在光照时间相同的情况下,30 ℃时总光合速率为3.50+3.00=6.5,35 ℃时总光合速率为3.00+3.50=6.5,二者相同,B正确;20 min后,针筒的容量自0.2 mL调至0.6 mL,代表释放的O2量,因此净光合速率为0.4×3=1.2 (mL/h),C正确;若将图乙的NaHCO3溶液换成等量清水,光合作用吸收的CO2与释放O2量相等,呼吸作用吸收O2与释放CO2量相等,故在不考虑物理误差等情况下,20 min后,要使水滴维持在位置X处,不需要调节针筒读数,D错误。
4.B 据图可知绿光的可吸收光量的峰值出现的组织深度大于红光和蓝光,A正确;在可吸收光量的峰值处细胞吸收蓝光、红光和绿光所获得的能量不同,B错误;据图可知,组织深度超过20%后,随着组织深度的增加,与红光和蓝光相比,绿光的可吸收光量多,即绿光更容易进入组织深层并在红光、蓝光可吸收光量极低时为光合作用提供光能,C正确;图中不同组织深度细胞的叶绿素含量存在差异,这样可以使细胞更好地适应环境,D正确。
5.D 由表格数据可知,突变体叶片中的胞间CO2浓度高于野生型,因此CO2浓度不是导致突变体光合速率降低的因素,A正确;据题表可知,与野生型相比,突变体中叶绿素a/叶绿素b与类胡萝卜素/叶绿素的值均升高,叶绿素减少会使叶片呈现黄化色泽,突变体中发生的改变可能是突变抑制了叶绿素a向叶绿素b的转化,B正确;叶绿体消耗CO2的速率是指实际光合速率,由表格信息可知,突变体的实际光合速率是5.66+3.60=9.26(μmolCO2·m-2·s-1),野生型的实际光合速率是8.13+4.07=12.20(μmolCO2·m-2·s-1),突变体叶片中叶绿体消耗CO2的速率比野生型低2.94 μmolCO2·m-2·s-1,C正确;光合作用的色素主要是叶绿素和类胡萝卜素,分布在叶绿体的类囊体薄膜上,可用纸层析法分离叶片中的色素,而不是提取,D错误。
6.(除标明外,每空2分)(1)类囊体(薄膜)(1分) 光能转换为(活跃的)化学能 (2)PEP和RuBP 细胞质基质、叶绿体基质 (3)丙酮酸(1分) (4)干旱 白天植物气孔关闭,减少水分散失,夜间气孔开放,可以吸收充足的CO2(合理即可)
【解析】 (1)叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上,在类囊体薄膜上完成的能量转换是光能转化为ATP中活跃的化学能。(2)分析题图可知,在细胞质基质中能与CO2结合的物质是PEP,在叶绿体中能与CO2结合的物质是RuBP。(3)有机物B(不是酶)能参与线粒体中的呼吸作用,推断物质B是丙酮酸。(4)该植物气孔白天关闭、夜间开放,推测该植物生活的环境是干旱环境,白天气孔关闭,利于降低蒸腾作用,夜间气孔开放,能够充分吸收CO2。
7.(1)浓度(2分) (2)CO2→C3→(CH2O)(2分) (3)②缺乏CO2,不能进行光合作用(2分) ③不能(1分) (4)适时通风透气(或增加CO2的浓度等,2分)
【解析】 (1)配制培养植物幼苗的营养液时,要注意控制营养液的浓度,营养液的浓度要适宜。(2)在暗反应阶段,CO2与C5结合生成C3,在有关酶的催化作用下,C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原,经过一系列变化,形成糖类(CH2O),因此,CO2中的碳元素在暗反应过程中的转移途径是CO2→C3→(CH2O)。(3)②B中的NaOH溶液可吸收容器内的CO2,导致幼苗缺少光合作用的原料,不能进行光合作用,幼苗进行有氧呼吸时需要消耗有机物和容器内的氧气,致使植物体内的有机物逐渐减少,容器内的氧气浓度逐渐降低直至为0,最终导致幼苗死亡;③C中幼苗在光照充足、温度适宜的环境中生长,植物光合作用强度大于呼吸作用强度,使得容器内的CO2含量逐渐下降,光合作用强度逐渐下降,直至与呼吸作用强度相等,之后植物无有机物的积累,因此,C中幼苗不能正常生长发育。(4)从该实验可以看出植物进行光合作用需要一定浓度的CO2,在温室大棚中栽培作物时可以通过适时通风来增加大棚内的CO2浓度,进而增加植物的光合作用强度,以达到增产目的。
8.(除标明外,每空1分)(1)水 细胞结构的重要组成成分(或运输营养物质和代谢废物等) (2)①叶绿体类囊体薄膜 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海水稻根部细胞细胞液浓度低于外界溶液,细胞失水,导致气孔开度减小,CO2吸收量减小,光合速率下降(2分) A>B>C (3)让能稳定遗传的耐盐碱水稻和不耐盐碱水稻分别进行正、反交,若正、反交结果一致,则STRK1基因位于细胞核中;若正、反交结果不一致,则STRK1基因位于细胞质中。(合理即可,3分)
【解析】 (1)海水稻植株细胞中含量最多的化合物是水,细胞中的水包括自由水和结合水,其中结合水是细胞结构的重要组成成分,自由水是细胞内的良好溶剂。(2)①海水稻进行光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜,该阶段中光合色素吸收的光能有两方面用途:一是将水分解成氧和[H],二是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用NaCl溶液处理后,海水稻的光合速率下降,原因可能是海水稻根部细胞细胞液浓度低于外界溶液,细胞失水,导致气孔开度减小,CO2吸收量减小,光合速率下降。由题图可知,经不同浓度的NaCl溶液处理后,A、B、C三组海水稻的光合速率都下降。NaCl溶液浓度越高,气孔开度越小,CO2吸收量越少,产生C3的速率越低,由于三组的光照强度相同,短时间内C3的还原速率基本相同,因此经NaCl溶液处理后,短时间内A、B、C三组海水稻的叶绿体基质中C3含量的大小关系是A>B>C。(3)要探究该基因是位于细胞核中还是细胞质中,可通过正反交实验来判断,即让能稳定遗传的耐盐碱水稻和不耐盐碱水稻分别进行正、反交,若正、反交实验结果一致,则STRK1基因位于细胞核中,若正、反交结果不一致,则STRK1基因位于细胞质中。
9.(1)ATP、NADPH(合理即可,1分) (2)改变光源距离(1分) 13(1分) 继续增大光照强度,直至相对生长速率出现峰值(2分) (3)呼吸速率高,有机物分解快(2分)
【解析】 (1)KH2PO4可用于合成含P的化合物,如光合作用中的ATP、NADPH等。(2)以固定功率的碘钨灯为光源,可通过改变光源距离来调节光照强度。在探究光照强度对巨藻生长的影响时,无关变量应设置为适宜条件,故温度最好调节至13 ℃。由图2可知,在实验设置的4组光照强度中,相对生长速率呈上升趋势,故应继续增大光照强度,直至出现相对生长速率峰值。(3)由图1可知,10 ℃条件下巨藻的呼吸速率很高,有机物消耗多,这可能是巨藻相对生长速率较低的主要原因。
1.B 利用绿叶中各种色素易溶于有机溶剂的特点,可用无水乙醇提取色素,但无水乙醇不用于色素分离,分离色素需用层析液,A项错误;色素4的平均移动距离为(1.6+1.4+1.2)/3=1.4,迁移率为1.4/7.0=0.2,根据4种色素在滤纸上的移动距离可知,色素4应为叶绿素a,若植物体缺Mg,其含量会减少,B项正确;在层析液中溶解度最大的色素是迁移率最大的色素,应是色素1,其在滤纸上扩散速度最快,C项错误;洋葱鳞片叶表皮细胞中不含光合色素,D项错误。
2.A 图甲中,当光照强度相对值为0时,黑藻的氧气吸收速率相对值为2,说明黑藻在黑暗条件下的呼吸速率相对值为2,当光照强度相对值为2时,黑藻的氧气产生速率等于黑藻的呼吸速率,故此时黑藻的氧气产生速率相对值为2,A项错误。图甲中光照强度相对值为7时,黑藻光合速率已达到最大,此时限制光合速率的因素不再是光照强度,题干显示相关数据是在适宜的温度条件下测得的,故此时限制光合速率的因素应是CO2浓度,此时若要提高黑藻光合速率,可适当提高CO2浓度,B项正确。图乙实验过程中4~6 h与8~10 h两个时间段内密闭环境中的CO2浓度均未发生变化,说明4~6 h、8~10 h这两个时间段内黑藻的细胞呼吸速率均与光合速率相等,C项正确。通过比较实验起始时和结束时对应密闭环境中的CO2浓度,可直接判断植物体内的有机物总量变化情况:若结束时高于起始时,植物体内的有机物总量减少;若结束时低于起始时,植物体内的有机物总量增加;若结束时与起始时基本持平,植物体内的有机物总量基本不变。根据图乙可知,实验12 h后密闭环境中的CO2浓度低于起始时的,说明植物体内有机物的含量上升,D项正确。
3.(除标明外,每空1分)(1)叶绿体 物质变化:CO2和水转化成有机物,释放氧气;能量变化:光能转化为有机物中稳定的化学能 (2)类囊体(或基粒) 如表(2分)
“油包水液滴”外膜 细胞膜
物质组成 只有磷脂分子,无蛋白质、糖蛋白、糖脂等物质 主要由磷脂分子和蛋白质组成,还有糖蛋白、糖脂等物质
结构 由单层磷脂分子构成 由磷脂双分子层构成基本骨架,蛋白质分子镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中
(3)保持不变 在明期类囊体上发生光反应产生并积累NADPH;在暗期NADPH没有生成也没有消耗,其含量保持不变 (4)CO2 暗反应 明期上升,暗期下降 (5)可摆脱土地种植的限制,人工光反应系统利用光能固定CO2,合成有机物,将光能转化为有机物中的化学能,解决能源短缺问题;充分利用CO2以降低温室效应,保证大气碳—氧平衡(合理即可,2分)
【解析】 (1)高等植物的光合作用主要在叶肉细胞的叶绿体中进行。光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,将CO2和水转化为有机物,并释放氧气的过程,该过程中发生的能量变化是光能转化为有机物中稳定的化学能。(2)由题图可知“油包水液滴”是将类囊体用磷脂分子包裹形成的。“油包水液滴”外膜只有磷脂分子,且由单层磷脂分子构成;细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质组成,还有糖蛋白、糖脂等物质,且由磷脂双分子层构成基本骨架,蛋白质分子镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中。(3)分析图2可知,NADPH含量在明期上升,在暗期保持不变。NADPH含量出现该变化的原因是在明期类囊体上发生光反应产生并积累NADPH;在暗期NADPH没有生成也没有消耗,其含量保持不变。(4)据题干信息“继续明暗交替处理,在该化学反应循环中可检测到乙醇酸(一种有机酸)的生成”,推断“油包水液滴”内发生了暗反应,暗反应需要CO2作为原料。在明期有光照,“油包水液滴”内能进行光反应,产生NADPH,NADPH含量上升,在暗期,有充足的CO2作为原料,“油包水液滴”内可以发生暗反应,暗反应阶段消耗NADPH,该物质含量下降。(5)本研究可能的应用前景有:可摆脱土地种植的限制,人工光反应系统利用光能固定CO2,合成有机物,将光能转化为有机物中的化学能,解决能源短缺问题;充分利用CO2以降低温室效应,保证大气碳—氧平衡。
4.(除标明外,每空1分)(1)ATP、[H] 小于 有氧呼吸第二阶段(丙酮酸的分解)和苹果酸转化(2分) 基本不变 (2)向左移 10 (3)①③(2分)
【解析】 (1)夜晚没有光照,芦荟叶肉细胞中不能进行光反应,无法为暗反应提供ATP、[H],导致暗反应不能进行。由题干信息可知,夜间芦荟叶肉细胞合成苹果酸并将其储存在液泡中,白天液泡中的苹果酸发生转化并释放CO2用于光合作用,故可推知夜间芦荟叶肉细胞液泡内的pH小于白天。白天芦荟叶肉细胞液泡里的苹果酸逐渐转化可为芦荟光合作用提供CO2,同时有氧呼吸第二阶段中丙酮酸的分解也可为芦荟光合作用提供CO2。白天芦荟气孔关闭,不受外界CO2浓度的影响。(2)装置内CO2浓度稳定,黑暗条件下装置气体体积变化是由呼吸作用消耗O2导致的,故液滴向左移。此时测量的数据反映的是呼吸量,2 h后测得气体的变化量为20 mL,即2 h呼吸作用消耗O2量为20 mL,则呼吸速率为20/2=10(mL/h)。(3)将该装置放于黑暗条件下,液滴会左移,此时测量的数据可用于表示呼吸速率;将该装置放于适宜光照条件下,液滴会右移,此时测量的数据可用于表示净光合速率。总光合速率=呼吸速率+净光合速率,所以为了表示芦荟在适宜光照条件下的总光合速率,可用的数据有M-N(N为负值)和P-E+E-Q=P-Q。
1.D 自由扩散时运输速率与物质浓度差成正比,A项正确;葡萄糖在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入细胞,B项正确;被动运输不消耗细胞代谢产生的能量,其运输速率与氧气浓度无关,C项正确;脂溶性小分子物质通过自由扩散进出细胞,D项错误。
2.D 题图中胞吐过程存在具膜小泡和细胞膜融合现象,使囊泡膜变为细胞膜的一部分,所以会导致膜成分的更新,A正确;大分子物质通过胞吞进入细胞消耗能量,B正确;胞吞和胞吐均体现了膜的流动性,C正确;动物细胞排出废物和摄取养分的基本方式是被动运输或主动运输,D错误。
3.B 甲图中A~B时间内细胞液浓度减小,说明植物细胞在吸水,A项错误;乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢的原因可能是细胞壁的限制,B项正确;丙图中A~B时间内细胞液浓度增大,说明细胞失水,细胞液浓度小于外界溶液浓度,C项错误;丁图中细胞一直与外界溶液间有水分进出,c点时水分子进出速率相等,D项错误。
4.A 酶可以降低反应过程所需的活化能,Mn2+并不能降低反应的活化能,A错误;不同离子可能通过改变酶的结构来降低或提高酶的活性,B正确;由题表结果可知,不同离子对该水解酶的活性影响效果不同,C正确;在该实验中,不同金属离子是自变量,该水解酶的活性是因变量,该水解酶的用量是无关变量,D正确。
5.A 强酸、强碱都能够破坏蛋白质的空间结构,故唾液淀粉酶在强酸、强碱条件下会变性失活,A正确;绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA,化学本质是RNA的酶不在核糖体上合成,B错误;自然界中的热能不能转化为ATP中的化学能,C错误;ATP和ADP的转化处在动态平衡之中,心肌细胞中ATP的合成速率与分解速率相同,D错误。
6.D 为排除光合作用的干扰,应在黑暗条件下测定浮游绿藻的有氧呼吸强度,A项正确;浮游绿藻吸收无机盐的方式是主动运输,需要细胞呼吸提供能量,有氧呼吸的三个阶段的场所依次为细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜,且有氧呼吸的第一阶段与无氧呼吸的第一阶段完全相同,因此结合题意“双氯芬酸对浮游绿藻有氧呼吸的三个阶段均有抑制作用”可知,双氯芬酸能对浮游绿藻线粒体的功能产生影响,使浮游绿藻吸收无机盐能力下降,也会对浮游绿藻的无氧呼吸产生影响,B、C项正确,D项错误。
7.A 检测乙醇是否产生时,可用酸性重铬酸钾溶液,A错误;AB段没有乙醇产生,说明此时段酵母菌只进行有氧呼吸,而有氧呼吸的主要场所是线粒体,B正确;BC段有乙醇产生,且酵母菌数量也在增加,说明此时段酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸,无氧呼吸能量供应不足,这可能是酵母菌数量增长缓慢的原因之一,C正确;在CD段由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累等,部分酵母菌死亡,酵母菌数量下降,D正确。
8.C 叶肉细胞通过暗反应固定14CO2,场所是叶绿体基质,A项正确;用14CO2“饲喂”叶肉细胞,O~a段叶肉细胞中含放射性的五碳化合物的浓度也会有所上升,B项正确;a~b段含放射性的三碳化合物浓度不变的原因是其产生和消耗速率相等,C项错误;黑暗处理后叶肉细胞内无[H]和ATP的供应,三碳化合物被还原的速率减慢,导致短时间内曲线有上升趋势,D项正确。
9.B 合成叶绿素的基本元素中包括氮元素,因此科学施氮肥可通过促进叶绿素的合成促进光反应,A正确;茶树通过光合作用中的暗反应过程将二氧化碳固定为有机物,参与暗反应过程的酶、[H]等物质含有氮元素,B错误;净光合速率可反映茶树有机物积累的速率,从而反映氮肥农学效率,生产过程中可依此指导科学施氮肥,C正确;表中施氮量的梯度较大,因此40 g·m-2不一定是最佳施氮量,最佳施氮量还需要进一步进行实验测定,D正确。
10.C 由题图可知,从第40 d开始,叶片光合作用强度开始下降,但此时光合作用强度大于呼吸作用强度,叶片内有机物含量仍在升高,A错误;叶片衰老是正常的生命现象,不是消极的死亡过程,B错误;从第40 d开始,光合作用强度逐渐减小,可能是由于光合作用的场所叶绿体结构被破坏,约第60 d以后呼吸作用强度才开始下降,此时线粒体结构可能被破坏,C正确;植物叶片正常衰老过程中,叶片生命活动所需ATP主要由呼吸作用提供,D错误。
11.B 分析题图可知,M点时CO2释放速率最低,此时有氧呼吸和无氧呼吸强度都较低,但无氧呼吸强度不是最低,故A错误;N点后O2的吸收速率大于CO2释放速率,说明消耗的有机物不只是糖类,故N点时,O2的吸收速率和CO2的释放速率相等,此时不一定只进行有氧呼吸,故B正确、C错误;O点时,O2浓度为0,细胞只进行无氧呼吸,无氧呼吸的场所是细胞质基质,故D错误。
12.(每空2分)(1)微量 主动运输 (2)选择透过 (3)不能 (4)先降低后升高
【解析】 (1)Cu在植物细胞中含量很少,属于微量元素,同时Cu2+进入植物细胞需要载体蛋白和能量,属于主动运输。(2)细胞膜具有选择透过性,该特性会受到膜上蛋白质和磷脂的影响。(3)鉴定还原糖的实验是定性实验而不是定量实验,故不能用该原理来测定可溶性还原糖的含量。(4)过氧化氢酶的活性在Cu2+质量浓度为25 mg·kg-1时比对照组低,随后随着Cu2+质量浓度升高而逐渐升高并高于对照组。
13.(除标明外,每空1分)(1)红光和蓝紫 叶绿素b (2)增加叶绿素含量和增大叶面积 高 (3)较少(2分) (4)净光合速率(2分)
【解析】 (1)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光;在绿叶色素分离实验中,溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快,色素扩散速度从快到慢依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。(2)由柱形图可知,光照越弱,叶绿素相对含量越高,结合表格数据可知,弱光条件下平均叶面积较大。喜阴植物常年生长在弱光环境中,故推测喜阴植物的平均叶面积较大,叶绿素含量较高。(3)单位时间内平均每片叶的CO2吸收量等于平均叶面积与净光合速率的乘积,故由表中数据可知,强光条件下单位时间内平均每片叶的CO2吸收量较弱光下少。(4)对强光条件下生长的该植物适度遮阴,减弱了光照强度,光照强度直接影响光反应,进而影响净光合速率,因此净光合速率最先发生改变,之后叶色和叶面积可能发生适应性变化。
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