2024浙科版新教材高中生物必修1同步练习--专题强化练3　综合分析光合作用与细胞呼吸（含答案）

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2024浙科版新教材高中生物必修1
专题强化练3　综合分析光合作用与细胞呼吸
1.(2020浙江杭州二中模考)如图表示高等植物光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系,下列说法正确的是(　　)
A.2过程需要各种酶参与,但不需要ATP供能
B.1、2过程在叶绿体中进行,3、4、5过程在线粒体中进行
C.1过程产生NADPH参与2过程,3和4过程产生的[H]与氧结合产生水
D.高等植物所有的细胞都可以进行1、2、3、4、5过程
2.(2022浙江乐清知临中学月考)ATP酶复合体存在于生物膜上,其主要功能是将生物膜一侧的H+搬运到另一侧,并催化ATP的形成。如图表示ATP酶复合体的结构和主要功能,下列分析正确的是(　　)
A.叶绿体中含有的ATP酶复合体分布在类囊体膜和基质中
B.ATP酶复合体具有运输和催化作用
C.图中H+从B侧运输到A侧的跨膜运输需要细胞代谢提供能量
D.ATP酶复合体在线粒体中参与需氧呼吸的第二阶段和第三阶段
3.下列关于绿色植物叶肉细胞生理活动的叙述,正确的是(　　)
A.叶绿体放出氧气的速率有可能与线粒体消耗氧气的速率相等
B.叶绿体白天进行着ATP的合成,夜晚进行着ATP的水解
C.随着CO2浓度的增大,叶绿体的光合速率增大,线粒体的呼吸速率减小
D.线粒体产生的CO2在光照时全部扩散到叶绿体中,黑暗时全部扩散到细胞外
4.(2022浙江精诚联盟月考)取某一植物生长状态一致的新鲜叶片,用打孔器打出若干圆片,平均分成四组各置于相同的密闭装置内,在其他条件相同且适宜的情况下,分别置于四种不同的温度下(t1A.在实验温度范围内,呼吸作用强度随着温度的升高而升高
B.在四种温度下,植物在t3温度时光合作用生成O2总量最多
C.t4温度下,将装置置于光下8 h后,再置于黑暗中8 h,结果装置内O2总量不变
D.光下叶肉细胞中O2浓度最高的场所是叶绿体的类囊体
5.(2021浙江东阳中学阶段考改编)光呼吸途径的存在是植物进化的结果,它能保证自然状态下当环境变化导致气孔关闭时光合作用原料的供应。光呼吸是植物在光的驱动下将光合产物氧化生成CO2和水的生化过程,其和光合作用的关系如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.“光呼吸”的发生必须要在有光的条件下,而“需氧呼吸”则无需在有光条件下
B.“光呼吸”消耗ATP,而“需氧呼吸”产生ATP
C.“光呼吸”产生的CO2可以作为卡尔文循环的原料
D.“光呼吸”和卡尔文循环均需要消耗O2
6.(2021浙江嘉兴质量检测)为了研究两个新品种幼苗P1、P2的光合作用特性,研究人员分别测定了新品种与原种叶片的CO2吸收速率,结果如下图所示。已知幼苗呼吸作用最强时的温度高于光合作用最强时的温度。下列叙述最合理的是(　　)
A.该实验的自变量是温度、时间和植物品种
B.15 ℃时P1、P2光合作用制造的有机物量相等
C.P1参与光合作用的酶的最适温度为25 ℃
D.在25~40 ℃范围内,P1的CO2吸收速率受温度影响比P2大
7.(2022浙江金衢六校联盟期中改编)为研究马尾松的光合作用,将长势相同的马尾松幼苗分别放在阳光充足的林窗处和荫蔽的林下,测定其光合速率、气孔阻力等指标,实验结果如图。10:00时将林下一部分马尾松幼苗移至林窗处,并测定其光合速率(记作P值)。下列叙述正确的是(　　)
A.7:00时限制林下马尾松幼苗光合作用的因素主要是CO2浓度
B.P值并未迅速上升至b点,原因可能是叶绿体内五碳糖含量不足
C.10:00~12:00时林窗组光合速率下降会导致植物有机物含量减少
D.12:00~14:00时林窗组光合速率下降与气孔阻力的变化有关
8.(2021浙江嘉兴教学测试)在光强度等条件适宜的情况下,测定了某幼苗在不同温度下的CO2吸收速率;在黑暗条件下,测定了该幼苗在不同温度下的CO2释放速率。实验结果如表所示。
温度 /℃ CO2吸收速率/(μmolCO2· dm-2·h-1) CO2释放速率/(μmolCO2· dm-2·h-1)
15 1.0 1.0
20 2.0 1.5
25 5.0 2.0
30 4.0 3.5
35 4.0 4.0
40 0.0 5.0
45 -4.0 4.5
50 -3.0 3.0
55 -2.0 2.0
回答下列问题:
(1)该幼苗的光合作用和细胞呼吸相比,对高温较敏感的是　　　　　。该幼苗光合速率最大的一组温度为　　　　　。若每天交替进行12 h光照、12 h黑暗,该幼苗生长最快的一组温度为　　　　　。
(2)卡尔文循环中,与CO2结合的物质是　　　　　,三碳酸接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团后形成三碳糖。
(3)光照条件下,40 ℃时该幼苗叶肉细胞中叶绿体产生的O2的移动方向是从叶绿体移向　　　　　。50~55 ℃时该幼苗的光合速率为　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
9.(2020浙江七彩阳光联盟阶段性评估)如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图,请回答下列问题:
(1)甲表示叶绿体,用于吸收、传递和转换光能的光合色素位于其中的　　　　　上;植物的光合速率会随着光波长的变化而变化,与各种光合色素的　　　　　不同有关,而纸层析法是利用了不同色素在层析液中的　　　　　不同进行的分离实验。
(2)从甲运出的三碳糖是经　　　　　循环生成的,其中有一部分经转化为　　　　　进入细胞器乙参与需氧呼吸第　　　阶段,从而降解为CO2,并释放出能量。
(3)当可利用的CO2减少时,会导致部分NADPH离开甲经历图中变化最后在乙中参与电子传递链,主要作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(从物质、能量变化角度分别说明)。
答案全解全析
综合分析光合作用与细胞呼吸
1.C　分析题图可知,过程1表示光合作用的光反应阶段,过程2表示碳反应阶段,过程3表示细胞呼吸的第一阶段,过程4、5分别表示需氧呼吸的第二、三阶段。过程2碳反应阶段需要各种酶参与,且消耗ATP,A错误;1、2过程在叶绿体中进行,3过程在细胞溶胶中进行,4、5过程在线粒体中进行,B错误;1光反应过程产生的NADPH参与2碳反应过程,3细胞呼吸第一阶段和4需氧呼吸第二阶段产生的[H]与氧结合产生水,C正确;光合作用的场所是叶绿体,并非高等植物所有的细胞都含有叶绿体,叶绿体主要在叶肉细胞中,故主要是叶肉细胞中能进行1、2过程,高等植物所有的细胞都可以进行3、4、5过程,D错误。
3.A　当绿色植物叶肉细胞光合作用强度与呼吸作用强度相当时,叶绿体放出氧气的速率与线粒体消耗氧气的速率相等。叶绿体白天既进行着ATP的合成(光反应),也进行着ATP的水解(碳反应),夜晚没有光照,叶绿体不能进行光合作用。在一定的范围内,随CO2浓度的增大,叶绿体的光合速率增大,氧气的产生量增加,这可能会使线粒体的呼吸速率加快。当呼吸作用强度与光合作用强度相当或呼吸作用强度小于光合作用强度时,线粒体产生的CO2在光照时全部扩散到叶绿体中;黑暗时由于不进行光合作用,叶绿体不吸收CO2,因此线粒体产生的CO2全部扩散到细胞外。
2.B　光反应可产生ATP,反应场所是叶绿体的类囊体膜,而叶绿体基质中发生的碳反应不产生ATP,所以叶绿体中含有的ATP酶复合体分布在类囊体膜中,A错误;由题意可知,ATP酶复合体主要功能是将生物膜一侧的H+搬运到另一侧,并催化ATP的形成,说明ATP酶复合体具有运输和催化作用,B正确;由题图可知,图中H+从B侧运输到A侧的跨膜运输是顺浓度梯度进行的,不需要细胞代谢提供能量,且可以将ADP和Pi合成ATP,C错误;ATP酶复合体存在于生物膜上,需氧呼吸的第二阶段在线粒体基质中进行,第三阶段在生物膜(线粒体内膜)上进行,所以ATP酶复合体只参与需氧呼吸的第三阶段,D错误。
4.B　黑暗条件下氧气的消耗值代表植物呼吸作用强度,据题图可知,在实验温度范围内,呼吸作用强度随着温度的升高而升高,A正确。光合作用O2生成总量是光下O2增加值和黑暗中O2消耗值之和,据题图可知植物在t3温度时光合作用O2生成值约为13+8=21 (mg/h);在t4温度时光合作用O2生成值为12+12=24 (mg/h),根据以上分析,植物在t4温度时光合作用生成O2总量比t3温度时多,B错误。根据B选项的分析可知,t4温度下将装置置于光下8 h后,再置于黑暗中8 h,植物光合作用O2生成值为24×8=192 (mg),植物呼吸作用O2消耗值为12×16=192 (mg),因此装置内O2总量不变,C正确。类囊体膜是光反应的场所,氧气是光反应的产物,故光下叶肉细胞中O2浓度最高的场所是叶绿体的类囊体,D正确。
5.D　光呼吸是植物在光的驱动下将光合产物氧化生成CO2和水的生化过程,所以“光呼吸”的发生必须要在有光的条件下,而“需氧呼吸”则无需在有光条件下,A正确;由题干示意图可以看出,“光呼吸”需要消耗ATP,细胞“需氧呼吸”过程中会产生ATP用于其他生命活动,B正确;“光呼吸”需要消耗氧气,卡尔文循环不需要消耗O2,D错误。
思路点拨
　　据图分析:光呼吸需要以五碳糖为原料,光合作用在碳反应阶段又生成了五碳糖,实现了该物质的再生,而且光呼吸最终将该物质彻底氧化分解成CO2;光呼吸消耗氧气,生成二氧化碳。
6.D　分析题图可知,该实验的自变量是温度和植物品种,A错误;15 ℃时P1、P2净光合作用强度相等,但两者的细胞呼吸强度关系未知,故P1、P2总光合作用强度不一定相等,即制造的有机物量不一定相等,B错误;同理,由题图可知25 ℃时P1的净光合速率最高,是光合作用与呼吸作用相关酶共同作用的结果,不一定是参与光合作用的酶的最适温度,C错误;由各曲线的斜率可知,在25~40 ℃范围内,P1净光合速率下降比P2快,故此范围内P1净光合速率受温度影响比P2大,即P1的CO2吸收速率受温度影响比P2大,D正确。
7.B　据题图分析可知,7:00时林窗比林下马尾松幼苗光合速率大,故限制林下马尾松幼苗光合作用的主要因素是光照强度,A错误;林下马尾松幼苗光反应速率低,导致碳反应生成的五碳糖含量低,因此10点时从林下移至林窗的马尾松幼苗,由于五碳糖含量低,光合速率并未迅速上升至b点,B正确;10:00~12:00时林窗组的净光合速率依旧大于0,所以有机物含量在增加,C错误;据题图可知,12:00~14:00时林窗组气孔阻力下降,气孔开度上升,有利于二氧化碳吸收,故此时段光合速率下降与气孔阻力的变化无关,D错误。
8.答案　(1)光合作用　35 ℃　25 ℃　(2)五碳糖　(3)线粒体和细胞外　0　与光合作用有关的酶活性丧失
解析　分析表格数据,在相同温度下,CO2吸收速率的变化幅度比CO2释放速率的变化幅度大,CO2吸收速率表示净光合速率,黑暗条件下CO2释放速率表示呼吸速率,温度影响酶的活性,此表格数据说明光合作用对温度更敏感。(1)该幼苗的光合作用和细胞呼吸相比,对高温较敏感的是光合作用。CO2吸收速率表示净光合速率,CO2释放速率表示呼吸速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,呼吸速率在40 ℃之后开始下降,总光合速率在35 ℃之后开始下降,则对高温敏感的是光合作用。题中幼苗的光合速率是指总光合速率,将表格中相同温度对应的数据求和,可知该幼苗光合速率最大的一组温度为35 ℃。若每天交替进行12 h光照、12 h黑暗,该幼苗生长最快的一组即(净光合速率×12-呼吸速率×12)最大的一组,计算可知,25 ℃时该幼苗生长最快。(2)卡尔文循环中,与CO2结合的物质是五碳糖。(3)光照条件下,40 ℃时整株幼苗的CO2吸收速率为0,因此幼苗叶肉细胞中光合速率大于呼吸速率,叶肉细胞中叶绿体产生的O2的移动方向是从叶绿体移向线粒体和细胞外。50~55 ℃时该幼苗向外释放的CO2量与黑暗时测得的呼吸作用释放的CO2量相同,因此光合速率为0,原因是与光合作用有关的酶活性丧失。
9.答案　(1)类囊体膜　吸收光谱　溶解度　(2)卡尔文　丙酮酸　二　(3)CO2减少会导致叶绿体中NADPH积累,经图中变化可将过多的NADPH重新转化为NADP+,以维持这两种物质的平衡;同时可将NADPH中储存的化学能经线粒体转化并储存到ATP中
解析　(1)光合色素位于叶绿体的类囊体膜上;植物的光合速率会随着光波长的变化而变化的原因是不同光合色素的吸收光谱不同;利用纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同,进而在滤纸上扩散的速度不同,从而实现了色素的分离。(2)从叶绿体运出的三碳糖是经卡尔文循环生成的,其中有一部分合成葡萄糖并在细胞溶胶中转化为丙酮酸,然后进入线粒体参与需氧呼吸第二阶段,从而降解为CO2,并释放出能量。(3)当可利用的CO2减少时,部分NADPH离开叶绿体并在线粒体中转化为NADP+,该变化过程的主要作用是将过多的NADPH重新转化为NADP+,以维持这两种物质在叶绿体内的平衡;同时可将NADPH中储存的化学能经线粒体转化并储存到ATP中。
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