专题强化练2 光合作用机理的拓展分析
1.某一突变体水稻的叶绿素含量低,但在强光照条件下,其光合速率反而明显高于野生型水稻的。为探究其原因,研究人员在相同光照强度的强光照条件下,测得两种水稻的相关生理指标(单位省略),结果如表所示。下列相关分析不正确的是( )
水稻 类型 光反应 暗反应
光能转 化效率 叶绿体的类囊体薄 膜电子传递速率 RuBP羧 化酶含量 vmax
野生型 0.49 180.1 4.6 129.5
突变体 0.66 199.5 7.5 164.5
注:RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶,vmax表示RuBP羧化酶催化的最大速率。
A.电子经叶绿体的类囊体薄膜传递后可用于NADPH的合成
B.RuBP羧化酶催化的底物是CO2和C3
C.突变体的叶绿素含量低,但其对光能的利用率高
D.突变体的RuBP羧化酶含量高,提高了突变体对CO2的固定率
2.科研人员向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质,在适宜条件下进行周期性的光暗交替实验,结果如图。下列叙述错误的是( )
A.光照开始后短时间内,叶绿体内C3的含量会下降
B.阴影部分的面积可用来表示一个光周期的光照时间内NADPH和ATP的积累量
C.光照开始后两曲线逐渐重合时,光反应速率等于暗反应速率
D.光照总时间及实验时间相同的条件下,光暗交替和连续光照制造的有机物量相等
3.原本生活在干旱地区的多肉植物,经研究发现其CO2固定过程非常特殊,被称为景天酸代谢途径(CAM),其光合作用产生的中间产物苹果酸在CO2的固定和利用过程中起到重要作用。过程如图所示。据图分析,下列说法不正确的是( )
A.进行景天酸代谢的植物白天进行光反应,积累ATP和NADPH,晚上进行暗反应合成有机物
B.图示的代谢方式可以有效地避免植物蒸腾过度导致脱水,从而使该类植物适应干旱环境
C.与常见植物相比,夜间更适于放置在室内的是景天酸代谢途径植物
D.多肉植物在其原生地环境中,其液泡中的pH会呈现白天升高晚上降低的周期性变化
4.1937年,英国植物学家希尔发现,在光照条件下,离体叶绿体中发生水的裂解,产生O2,同时将高价铁还原为低价铁。在实验室条件下,裂解水需要极强的电流或者近乎2 000 ℃的高温。植物细胞为什么在自然条件下就能实现对水的裂解呢 这与叶绿体中的光系统有关。光系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物,能完成一定功能,包括光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ),如图所示。
光系统中的某些光合色素分子在吸收光能后,电子会由最稳定的低能量状态上升到一个不稳定的高能量状态,以驱动水的裂解并释放出O2,同时产生的电子和H+最终用于NADPH和ATP的合成,驱动光合作用的暗反应。进一步研究发现,化合物M可阻断电子传递过程。这类化合物被称为光合电子传递抑制剂。农业生产中,化合物M可作为除草剂,抑制杂草的生长,提高农作物产量。
(1)图中PSⅡ和PSⅠ分布在叶绿体的 上,提取细胞色素复合体中的色素利用的有机溶剂是 。成功分离后的色素会吸附在滤纸条上,在滤纸条自上而下第3条色素带的颜色是 。
(2)据图文中的信息可知,参与光反应过程中水的光解的是
(填“PSⅠ”或“PSⅡ”),在光反应过程中能量形式的详细变化是 。根据文中信息并结合所学知识,推测化合物M抑制杂草生长的机理是 。
(3)光合作用的卡尔文循环产生的最初糖类产物是磷酸丙糖,然后经过一系列反应可以在叶绿体内合成淀粉,也可以运输至细胞质基质形成蔗糖。卡尔文循环过程中首先与CO2结合的物质是 ,若突然停止光照,该物质的含量短时间内的变化是 (填“升高”或“降低”)。如果细胞内的生理环境抑制了磷酸丙糖的跨膜运输,则细胞中淀粉的含量将会 (填“升高”或“降低”)。
5.(2024北京通州统考期末)在不同的生存环境下,植物的光合作用过程有一定差异。请回答问题:
(1)大豆等植物的生活环境水分相对充足,从外界吸收的CO2与
结合后,生成2分子C3,之后C3被还原为糖类和C5,这一暗反应过程也称作 循环,这些植物则称作C3植物。
(2)干旱环境下植物为了减少水分散失, 会关闭,导致光合作用速率降低。干旱环境下,起源于热带的玉米等植物,除了与小麦等植物一样的暗反应过程外,还有一条固定CO2的途径,即C4途径,该途径的具体过程如下图所示。据图分析玉米中完成光合作用暗反应的细胞是 。
(3)相较于C3植物,玉米等C4植物能利用更低浓度CO2,从酶的角度分析原因可能是 。
(4)为了追踪玉米进行C4途径时,光合作用中C的转移路径,研究人员用14C标记的CO2来追踪,请写出最可能的转移途径是 (用物质和箭头表示)。
(5)大豆和玉米都是我国重要的粮食作物,合理密植是重要的增产措施。根据两种植物生理功能差异分析,其中更适合在密集条件下种植的植物是 ,判断理由是 。
答案与分层梯度式解析
专题强化练2 光合作用机理的拓展分析
1.B 光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上进行,这个阶段电子经传递用于合成NADPH,A正确;由题可知,RuBP羧化酶是催化CO2固定(底物是CO2和C5)的酶,B错误;由题干信息及表格信息可知,突变体水稻的叶绿素含量低,但光能转化效率高,对光能的利用率高,C正确;根据表格数据可知,突变体的RuBP羧化酶含量高,RuBP羧化酶催化反应的最大速率也高,提高了突变体对CO2的固定率,D正确。
2.D 光照开始后短时间内,光反应产生的NADPH、ATP促进C3的还原,叶绿体内C3的含量会下降,A正确。题述实验以“离体叶绿体”为材料进行研究,不考虑细胞呼吸,则O2的释放速率表示光反应速率,CO2的吸收速率表示暗反应速率,据此对曲线图的一个周期进行分析如下,可知B、C正确。
据上图分析可知,黑暗开始短时间内,暗反应可以继续进行一段时间(假定为x s),以光照总时间为y min、光暗交替10次为例,对连续光照和间断光照的暗反应时间分析如下图,可知光暗交替制造的有机物>连续光照制造的有机物,D错误。
3.A 根据题图信息分析选项:
题图 信息 多肉植物夜晚气孔开放,吸收CO2,CO2被固定为苹果酸储存在液泡中
白天气孔关闭(可减少蒸腾作用),液泡中的苹果酸进入细胞质基质并分解产生CO2,CO2用于暗反应
选项 分析 进行景天酸代谢的植物,白天苹果酸分解产生CO2,进行暗反应,A错误
白天气孔关闭可减少水分的流失,避免植物蒸腾过度导致脱水,使该类植物适应干旱环境,B正确
景天酸代谢途径植物夜间吸收CO2,夜间更适于放置在室内,C正确
景天酸代谢途径植物在晚上吸收CO2,生成的苹果酸进入液泡(液泡pH降低),白天苹果酸分解产生CO2用于暗反应(液泡pH升高),D正确
4.答案 (1)类囊体(薄膜) 无水乙醇 蓝绿色 (2)PSⅡ 光能激发低能电子成为高能电子,高能电子中的能量转化为ATP和NADPH中活跃的化学能(或光能转化为电能再转化为ATP和NADPH中活跃的化学能) 抑制电子传递过程,使杂草无法合成有机物而死亡 (3)五碳化合物(或C5) 降低 升高
解析 (1)光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白质和光合色素组成的复合物,可推断其分布在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)由图示可知,PSⅡ中的光合色素吸收光能后,用于水的光解。光反应中能量形式的详细变化:光能→电能→ATP和NADPH中活跃的化学能。化合物M可阻断电子传递过程,杂草会因无法合成有机物而死亡。(3)根据暗反应过程可知,若突然停止光照,NADPH和ATP减少,C3的还原减慢,短时间内CO2的固定(消耗C5)不变,故C5含量降低。根据信息对磷酸丙糖的去路分析如下:
若磷酸丙糖的跨膜运输受到抑制,则其会在叶绿体中合成更多淀粉。
5.答案 (1)C5 卡尔文 (2)(部分)气孔 维管束鞘细胞 (3)PEP羧化酶对CO2的亲和度更高(或PEP羧化酶固定CO2的效率较高) (4)CO2→C4→CO2→C3→葡萄糖 (5)玉米 密集条件下植物大量消耗CO2,而玉米能利用低浓度的CO2
解析 (2)干旱环境下植物为了减少水分散失,会关闭部分气孔,导致CO2的吸收减弱,光合作用速率降低。题图中维管束鞘细胞中CO2参与卡尔文循环。(3)据图可知,PEP羧化酶能催化低浓度CO2的利用过程,据此推测,相较于C3植物,玉米等C4植物能利用更低浓度CO2的原因可能是PEP羧化酶对CO2的亲和度更高(或PEP羧化酶固定CO2的效率较高)。(4)科学家用含14C标记的CO2来追踪玉米光合作用中的碳原子的转移途径,该途径要经过C4和C3途径,根据题图可推知:14C的转移途径为CO2→C4→CO2→C3→葡萄糖。
8专题强化练1 细胞呼吸类型的判断和测定
1.下图为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系曲线。下列说法正确的是( )
A.ab段为有氧呼吸,bc段为有氧呼吸和无氧呼吸,cd段为无氧呼吸
B.运动强度大于b后,肌肉细胞CO2的产生量将大于O2消耗量
C.bd段无氧呼吸时,有机物中的能量大部分以热能形式散失
D.若运动强度长期超过c,会因为乳酸大量积累而肌肉酸胀乏力
2.下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时,CO2释放量和O2吸收量的变化(呼吸底物均为葡萄糖)。下列有关分析错误的是( )
A.氧浓度为a时,该植物非绿色器官进行呼吸作用的场所是细胞质基质
B.氧浓度为d时,该植物非绿色器官产生CO2的场所是线粒体基质
C.氧浓度为b时,有氧呼吸产生的CO2量与无氧呼吸产生的CO2量的比值是0.8
D.氧浓度为c时,无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的1.5倍
3.细胞呼吸过程中产生的[H]能将无色的TTC还原为红色的TTF。在油料作物种子萌发过程中,其CO2释放速率和O2吸收速率的变化如图所示,下列有关说法错误的是( )
A.12~24 h种子的无氧呼吸逐渐增强
B.CO2的检测可以使用溴麝香草酚蓝溶液
C.可以使用TTC鉴定种子生命力
D.b点时种子只进行有氧呼吸
4.将一批刚采摘的大小及生理状况均相近的新鲜蓝莓均分为两份,一份用高浓度的CO2处理48 h后,储藏在温度为1 ℃的冷库内,另一份则直接储藏在1 ℃的冷库内。从采后算起每10天定时定量取样一次,测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量,计算二者的比值得到如图所示曲线(呼吸底物全为葡萄糖)。下列叙述与实验结果不一致的是( )
A.曲线中比值大于1时,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
B.第20天对照组蓝莓产生的酒精量大于CO2处理组
C.第40天对照组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
D.储藏蓝莓前用高浓度的CO2处理适宜时间,能抑制其在储藏时的无氧呼吸
5.将采摘后的白菜样品分别置于1 ℃、16 ℃和22 ℃条件下,分别计算其呼吸商(单位时间内CO2释放量和O2吸收量的比值),结果如图(假定呼吸底物全为葡萄糖)。下列叙述错误的是( )
A.储藏白菜时适当降低环境温度,能抑制其细胞呼吸
B.呼吸商越大,细胞无氧呼吸越强
C.第30小时、1 ℃和16 ℃条件下白菜呼吸商均为1,故呼吸速率相等
D.第60小时、22 ℃条件下,白菜有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖少
6.用如图实验装置测量大麦种子的呼吸速率,装置中的种子用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响生命力)。实验开始时,使图中U形管内两侧有色液体均处于“0”标志位,用夹子夹紧橡皮管,在25 ℃条件下静置4 h,所得实验结果如图(不考虑种子代谢释放的热量)。下列叙述不正确的是( )
A.两个装置中,装置B为对照组
B.装置A的U形管中有色液体的高度变化量表示大麦种子细胞呼吸消耗O2的体积
C.如果种子吸收O2的体积大于释放CO2的体积,最可能的原因是呼吸作用氧化的有机物中有脂质
D.大麦种子在25 ℃条件下4 h内的细胞呼吸速率为1.75 mm3·g-1·h-1
7.如图表示测定已消毒的萌发的小麦种子呼吸商(呼吸商指单位时间内进行呼吸作用的生物释放CO2与吸收O2量的比值)的实验装置。请分析回答:
(1)如图实验装置乙中,KOH溶液中倾斜放置筒状滤纸的目的是 。实验装置甲中,放置清水和筒状滤纸的目的是 。
(2)假设小麦种子只以糖类为呼吸底物,在25 ℃下经10 min观察墨滴的移动情况,如发现甲装置中墨滴不动,乙装置中墨滴左移,则10 min内小麦种子细胞呼吸的方式是 ;如发现甲装置中墨滴右移,乙装置中墨滴不动,则10 min内小麦种子细胞呼吸的方式是 。
(3)在25 ℃下10 min内,如果甲装置中墨滴左移30 mm,乙装置中墨滴左移200 mm,萌发小麦种子的呼吸商是 。
(4)为校正装置甲、乙中因物理因素引起的气体体积变化,还应设置对照装置。对照装置应如何设置 。
答案与分层梯度式解析
专题强化练1 细胞呼吸类型的判断和测定
1.D 2.C 3.D 4.C 5.C 6.B
1.D
由以上分析可知,A错误。人体细胞无氧呼吸不消耗O2,不产生CO2;有氧呼吸过程中O2消耗量=CO2的产生量,因此任何运动强度下,肌肉细胞CO2的产生量=O2消耗量,B错误。细胞进行无氧呼吸时,有机物氧化分解不彻底,释放的能量少,大部分能量存留在不彻底的氧化产物乳酸中,C错误。
2.C 利用题图中数据,对不同氧浓度下有氧呼吸和无氧呼吸相关数据分析如下(蓝字为题图中数据,无氧呼吸CO2产生量=CO2释放量-有氧呼吸CO2释放量=CO2释放量-O2吸收量):
有氧呼吸 无氧呼吸
1葡萄糖 ~ 6O2 ~ 6CO2 1葡萄糖 ~ 2CO2
a 0 0 0 5 10(10-0)
b 1/2 3 3 5/2 5(8-3)
c 2/3 4 4 1 2(6-4)
d 7/6 7 7 0 0(7-7)
氧浓度为a时,该植物非绿色器官只进行无氧呼吸,场所是细胞质基质,A正确;氧浓度为d时,该植物非绿色器官只进行有氧呼吸,产生CO2的场所是线粒体基质,B正确;氧浓度为b时,有氧呼吸产生的CO2为3 mol,无氧呼吸产生的CO2为5 mol,C错误;氧浓度为c时,无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的1÷=1.5(倍),D正确。
3.D 分析题图中O2吸收速率、CO2释放速率的含义:
O2吸收速率=有氧呼吸CO2释放速率
CO2释放速率=有氧呼吸CO2释放速率+无氧呼吸CO2释放速率
据图可知,在12~24 h,O2吸收速率基本不变,而CO2释放速率逐渐增大,表明此时种子无氧呼吸逐渐增强,A正确;CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄,因此,CO2的检测可以使用溴麝香草酚蓝溶液,B正确;由题意可知,细胞呼吸过程中产生的[H]能将无色的TTC还原为红色的TTF,活细胞可以发生该颜色反应,而死细胞不可以,故可以使用TTC鉴定种子生命力,C正确;b点后O2的吸收速率大于CO2的释放速率,说明种子进行呼吸作用的底物不只有糖类,可能有脂肪,因此,b点O2的吸收速率与CO2的释放速率相等时,种子进行有氧呼吸和无氧呼吸,D错误。
4.C 根据有氧呼吸反应式可知,呼吸底物为葡萄糖时,有氧呼吸O2的吸收量=CO2的释放量,产酒精的无氧呼吸不吸收O2只释放CO2。结合题图可知:CO2/O2=1→蓝莓进行有氧呼吸,CO2/O2>1→蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,A正确。
结果分析 结论
第20天 CO2处理组:只进行有氧呼吸(不产生酒精) 酒精量:对照组>CO2处理组,B正确
对照组:既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸(产生酒精)
第40天 对照组CO2/O2=2; 根据细胞呼吸反应式计算:设对照组有氧呼吸、无氧呼吸消耗的葡萄糖分别为x、y,则有(6x+2y)/6x=2→x∶y=1∶3 对照组无氧呼吸比有氧呼吸消耗的葡萄糖多,C错误
储藏10天后 CO2/O2:CO2处理组<对照组 用CO2处理能一定程度上抑制蓝莓储藏时的无氧呼吸,D正确
5.C 适当降低环境温度,降低酶的活性,能抑制白菜的细胞呼吸,减少有机物消耗,A正确。呼吸底物为葡萄糖时,单位时间内有氧呼吸CO2释放量=O2吸收量,单位时间内CO2释放量与O2吸收量的差值可表示无氧呼吸强度;又因呼吸商=,则呼吸商越大,说明单位时间内CO2释放量与O2吸收量的差值越大,无氧呼吸强度越大,B正确。呼吸商为1,说明白菜的呼吸方式为有氧呼吸,但无法判断有氧呼吸速率的大小,C错误。第60小时、22 ℃条件下,白菜呼吸商约为2.7,假设O2吸收量为a,CO2释放量为2.7a:
根据以上分析,白菜有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖少,D正确。
6.B 分析装置A、B:
装置B 装有灭菌的死种子,不进行细胞呼吸,起校正数据的作用,A正确
装置A 种子是活的,可进行呼吸作用,消耗O2而产生CO2,由于装置中的NaOH溶液能吸收CO2,所以装置A中有色液体位置的变化是由O2体积变化引起的
大麦种子细胞呼吸消耗O2的体积=装置A中U形管左侧有色液体上升的高度+装置B中U形管左侧有色液体下降的高度,B错误。大麦种子在25 ℃条件下4 h内的细胞呼吸速率=大麦种子细胞呼吸消耗O2的体积÷时间÷质量=(50+20)÷4÷10=1.75(mm3·g-1·h-1),D正确。种子进行细胞呼吸除了以葡萄糖为底物外,也能消耗脂质;与糖类不同,脂质分子中O的含量远远低于糖类,而H的含量更高,脂质氧化分解时吸收O2的体积大于释放CO2的体积,C正确。
7.答案 (1)增大吸收二氧化碳的面积 消除无关变量对实验结果的干扰 (2)有氧呼吸 无氧呼吸 (3)0.85 (4)将甲、乙两装置中萌发的小麦种子换成等量的煮沸杀死的小麦种子
解析 (2)乙装置放置了KOH溶液来吸收CO2(乙装置气体体积变化代表小麦种子的O2吸收量),甲装置放置了清水(甲装置气体体积变化代表小麦种子的CO2释放量与O2吸收量的差值)。
(3)乙装置墨滴左移200 mm(代表O2吸收量),甲装置墨滴左移30 mm(代表CO2释放量与O2吸收量的差值),则呼吸商=CO2释放量/O2吸收量=(200-30)÷200=0.85。
9本章复习提升
易混易错练
易错点1 对酶的本质、产生和作用理解不清
1.细胞代谢实则为细胞内所发生的用于维持生命的一系列有序的化学反应的总称,它们离不开酶的催化。下列叙述正确的是( )
A.酶是由活细胞产生的蛋白质类物质,在细胞内发挥作用
B.酶在细胞代谢中有多种功能,在新陈代谢和生殖发育中起调控作用
C.酶与无机催化剂相比具有高效性,原因是酶可降低化学反应的活化能
D.酶既可以作为催化剂,又可以作为反应物
2.植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解,可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37 ℃、不同pH下的相对活性,结果见表。下列叙述最合理的是( )
pH
3 5 7 9 11
M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.该实验的自变量是两种蛋白酶的活性
B.在37 ℃长时间放置后,两种酶的活性不变
C.从37 ℃上升至95 ℃,两种酶在pH为5时仍有较高活性
D.在37 ℃、pH为3~11时,M更适于制作肉类嫩化剂
易错点2 有氧呼吸与无氧呼吸相关计算
3.将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中,1小时后,测定O2的吸收量和CO2释放量如表所示,下列叙述正确的是( )
O2浓度 O2吸收量(mol) CO2释放量(mol)
0 0 1
1% 0.1 0.8
2% 0.2 0.6
3% 0.3 0.5
5% 0.4 0.4
7% 0.5 0.5
10% 0.6 0.6
15% 0.7 0.7
20% 0.8 0.8
25% 0.8 0.8
A.随着O2浓度增大,有氧呼吸速率将一直增加
B.O2浓度为3%时,苹果果肉细胞只能进行有氧呼吸
C.O2浓度为2%时,无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的6倍
D.苹果果肉细胞在O2浓度为3%和7%时,消耗的葡萄糖量相等
易错点3 混淆细胞呼吸的产物
4.下列有关细胞代谢过程的叙述,正确的是( )
A.乳酸菌进行无氧呼吸的各反应阶段均能生成少量的ATP
B.人体剧烈运动时,肌肉细胞分解葡萄糖消耗的O2量少于释放的CO2量
C.植物细胞无氧呼吸都能生成酒精,动物细胞无氧呼吸均能产生乳酸
D.植物细胞产生CO2的场所有细胞质基质和线粒体基质
易错点4 混淆叶肉细胞与植物的净光合速率
5.如图表示温度对某植株光合速率与呼吸速率的影响。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.35 ℃光下,该植株与外界的氧气交换量大于0
B.50 ℃光下,该植株依然能进行光合作用和呼吸作用
C.45 ℃光下,该植株叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
D.该实验结果不能反映该植株呼吸酶的最适温度
6.科研人员用3个相同透明玻璃容器将生长状况相近的三株天竺葵分别罩住并形成密闭气室,在不同的光照处理下,利用传感器定时测量气室中CO2浓度,得到如下结果。下列分析正确的是( )
A.三组天竺葵的叶肉细胞中产生ATP的场所完全相同
B.Ⅰ组气室中CO2浓度逐渐增大,气室内气压不断升高
C.Ⅱ组叶肉细胞叶绿体产生的O2可扩散到线粒体和细胞外
D.在O~x1时段,Ⅲ组天竺葵固定CO2的平均速率为(y2-y1)/x1 ppm/s
易错点5 混淆净光合速率、总光合速率和细胞呼吸速率
7.在其他条件适宜的情况下,以某植物CO2的吸收量与释放量为指标,在光照和黑暗条件下进行光合作用实验的结果如表所示:
温度(℃) 5 10 15 20 25 30 35
光照下吸收 CO2(mg/h) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.5 3.00
黑暗中释放 CO2(mg/h) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50
下列对该表数据的分析正确的是( )
A.在连续光照的情况下,该植物在35 ℃条件下不能生长
B.昼夜不停地光照,该植物生长的最适温度为30 ℃
C.每天光照与黑暗时间相等,在恒温条件下,25 ℃时该植物积累的有机物最多
D.每天光照与黑暗时间相等,在恒温条件下,30 ℃与5 ℃条件下该植物积累的有机物相等
8.图甲是测定温度与某绿色植物光合作用、呼吸作用变化关系的曲线。图乙是测定该植物相关生理过程的实验装置。下列叙述正确的是( )
A.全天光照,则在25 ℃条件下该植物制造的有机物的量最多
B.用乙装置测净光合速率时,一段时间后若液滴不移动,此时该植物净光合速率为0
C.若将乙装置中的CO2缓冲液换成蒸馏水,则在黑暗条件下可测得图甲中的B曲线
D.交替进行12 h光照、12 h黑暗,24 h后该植物体内有机物含量,在30 ℃条件下减少,在35 ℃条件下增加
答案与分层梯度式解析
本章复习提升
易混易错练
1.D 2.D 3.C 4.D 5.C 6.C 7.D 8.B
1.D 酶是由活细胞产生的,化学本质为蛋白质或RNA,条件适宜时,在细胞内和细胞外都可以发挥作用,如唾液淀粉酶可在体外分解淀粉,A错误。酶具有催化作用,不能在新陈代谢和生殖发育中起调控作用;酶可以作为反应物,如淀粉酶可以在蛋白酶的催化作用下被水解,B错误,D正确。酶与无机催化剂相比具有高效性,原因是酶降低反应活化能的作用更显著,催化效率更高,C错误。
2.D 题述实验的自变量是蛋白酶的种类和pH,A错误;酶适宜在低温条件下保存,在37 ℃长时间放置后,两种酶的活性会发生改变,B错误;酶发挥作用需要适宜的温度,高温会导致酶变性失活,因此从37 ℃上升至95 ℃,两种酶在pH为5时都已经失活,C错误;在37 ℃、pH为3~11时,M比L的相对活性高,因此M更适于制作肉类嫩化剂,D正确。
归纳总结 (1)酶的化学本质为蛋白质或RNA。
(2)酶的作用机理是降低反应的活化能,而不是提供能量。
(3)结构完整的活细胞都能产生酶。
(4)条件适宜时,酶在胞内、胞外都能发挥作用。
(5)酶只起催化作用,不起调节作用。
3.C 随着O2浓度增大,有氧呼吸速率先增大后保持不变,A错误。有氧呼吸过程中,O2吸收量=CO2释放量,而O2浓度为3%时,苹果果肉细胞CO2释放量大于O2吸收量,说明苹果果肉细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,B错误。有氧呼吸中,葡萄糖消耗量∶O2消耗量∶CO2产生量=1∶6∶6;无氧呼吸中,葡萄糖消耗量∶O2消耗量∶CO2产生量=1∶0∶2;O2浓度为2%时,有氧呼吸消耗0.2 mol O2,产生0.2 mol CO2,需要消耗葡萄糖1/30 mol;无氧呼吸产生0.6-0.2=0.4(mol)CO2,需要消耗葡萄糖1/5 mol,C正确。苹果果肉细胞在O2浓度为3%和7%时,CO2释放量相等,O2浓度为3%时,苹果果肉细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸,有氧呼吸需要消耗葡萄糖1/20 mol,无氧呼吸需要消耗葡萄糖1/10 mol,共需要消耗葡萄糖3/20 mol;O2浓度为7%时,苹果果肉细胞只进行有氧呼吸,有氧呼吸消耗葡萄糖的量为1/12 mol,因此苹果果肉细胞在O2浓度为3%和7%时,消耗的葡萄糖量不相等,D错误。
归纳总结 (1)消耗等量葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的物质的量之比为1∶3。
(2)产生等量的CO2时,无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的物质的量之比为3∶1。
(3)无氧呼吸产生的酒精量=产生的CO2量;有氧呼吸消耗的O2量=产生的CO2量。
(4)以葡萄糖为呼吸底物时,细胞呼吸产生的CO2量若大于消耗的O2量,则差值为无氧呼吸产生的CO2量,由此,根据反应式可以判断有氧呼吸和无氧呼吸的占比。
4.D 乳酸菌是厌氧微生物,只能进行产生乳酸的无氧呼吸,无氧呼吸只在第一阶段释放能量并生成少量ATP,A错误;人体剧烈运动时,肌肉细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸,但人体细胞无氧呼吸只产生乳酸,不产生CO2,所以此时的O2消耗量仍等于CO2释放量,B错误;绝大多数植物细胞无氧呼吸产生酒精和CO2,但少数植物细胞(如马铃薯块茎细胞、甜菜块根细胞、玉米胚细胞等)无氧呼吸产生乳酸,C错误;植物细胞有氧呼吸在线粒体基质中产生CO2,无氧呼吸在细胞质基质中产生CO2,D正确。
归纳总结
不同细胞无氧呼吸的产物不同
细胞 无氧呼吸产物
植物 细胞 大多数植物细胞 酒精和CO2
马铃薯块茎细胞、甜菜块根细胞、玉米胚细胞等 乳酸
动物细胞 乳酸
微生物 细胞 乳酸菌等 乳酸
酵母菌等 酒精和CO2
5.C 光照下放氧速率表示净光合速率,黑暗下吸氧速率表示呼吸速率。35 ℃光下,该植株净光合速率>0→该植株产生的O2一部分进入线粒体,一部分释放到细胞外,A正确;50 ℃光下,该植株净光合速率的绝对值<呼吸速率→该条件下该植株依然能进行光合作用和呼吸作用,B正确;45 ℃光下,该植株的净光合速率为0,植株的叶肉细胞能进行光合作用,但根细胞等不能进行光合作用,因此对于叶肉细胞而言,光合速率>呼吸速率,C错误;图示实验温度范围内,随着温度的升高,呼吸速率一直升高,因此该实验结果不能反映该植物呼吸酶的最适温度,D正确。
6.C 根据题图进行分析:
Ⅰ组(黑暗处理) 天竺葵叶肉细胞只进行呼吸作用,产生ATP的场所为线粒体和细胞质基质
Ⅱ组和Ⅲ组(有光) 天竺葵叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用,产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质,A错误
O2充足时,Ⅰ组植物进行有氧呼吸,消耗的O2与产生的CO2的体积相同,装置中气压不变,B错误;Ⅱ组天竺葵的光合速率=呼吸速率(气室中CO2浓度不变),但由于根细胞等不能进行光合作用,所以叶肉细胞的光合速率>呼吸速率,故叶肉细胞产生的O2可扩散到线粒体和细胞外,C正确;在O~x1时段,Ⅲ组天竺葵净光合速率为(y2-y1)/x1 ppm/s,呼吸速率为(y3-y2)/x1 ppm/s,因此天竺葵光合作用固定CO2的平均速率(总光合速率)=净光合速率+呼吸速率=(y3-y1)/x1 ppm/s,D错误。
易错分析 植株的净光合速率与植株叶肉细胞的净光合速率不同。植物非绿色器官的细胞不能进行光合作用,只能进行呼吸作用,故当植株的净光合速率为0时,叶肉细胞的净光合速率大于0。
7.D 表中光照下吸收CO2量表示净光合速率,黑暗中释放CO2量表示呼吸作用速率。在35 ℃条件下该植物净光合速率大于0,则连续光照的情况下,该植物在35 ℃条件下能生长,A错误;昼夜不停地光照,该植物处于生长的最适温度时,净光合作用速率最大,故最适温度在25 ℃左右,B错误;每天光照与黑暗时间相等,在恒温条件下,植物处于积累有机物最多的温度时,净光合速率与呼吸作用速率的差值最大,由表中数据可知,25 ℃时该植物积累的有机物不是最多的,30 ℃时该植物积累的有机物与5 ℃时该植物积累的有机物相等,C错误,D正确。
8.B 图甲中,实线(B)表示呼吸速率,虚线(A)表示净光合速率,植物总光合速率(制造有机物)=呼吸速率+净光合速率。在全天光照的情况下,30 ℃时总光合速率约为3+3.5=6.5(mg/h);25 ℃时总光合速率约为2.25+3.75=6(mg/h),A错误。图乙装置液滴不移动,即植物光合作用产生的O2全部用于呼吸作用,净光合速率为0,B正确。测量呼吸速率时应将乙装置中的CO2缓冲液换成NaOH溶液,黑暗条件下液滴的移动速率可表示O2消耗速率(CO2释放速率),测得B曲线,C错误。30 ℃时该植物净光合速率大于呼吸速率,35 ℃时该植物净光合速率小于呼吸速率,因此交替进行12 h光照、12 h黑暗,24 h后该植物体内有机物含量在30 ℃条件下增加,在35 ℃条件下减少,D错误。
归纳总结 (1)总光合速率=净光合速率+呼吸速率。
(2)总光合速率代表量(光照条件下):植物“制造”“生产”或“合成”有机物的量,O2产生量,CO2消耗量。
(3)净光合速率代表量(光照条件下):植物“积累”有机物的量,O2释放量,CO2吸收量。
(4)呼吸速率代表量(黑暗条件下):有机物消耗量,O2消耗量,CO2产生量。
(5)利用种子探究呼吸速率,在有光、无光条件下进行均可以;利用植株探究呼吸速率,需要在黑暗条件下进行。
1综合拔高练
五年高考练
考点1 酶和ATP
1.(2023广东,1)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序,其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是( )
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
2.(2022全国乙,4)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 + + + + +
RNA组分 + + - + -
蛋白质组分 + - + - +
低浓度Mg2+ + + + - -
高浓度Mg2+ - - - + +
产物 + - - + -
根据实验结果可以得出的结论是( )
A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
3.(2021海南,14)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是( )
A.该实验表明,细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快,且转化主要发生在细胞核内
考点2 细胞呼吸的过程及应用
4.(2023山东,4)水淹时,玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足,使液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径,延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是( )
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
5.(不定项)(2023山东,17)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确的是( )
A.甲曲线表示O2吸收量
B.O2浓度为b时,该器官不进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
6.(2022山东,4)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是( )
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
考点3 光合色素的种类及功能
7.(2023全国乙,2)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述,错误的是( )
A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越慢
考点4 光合作用的过程及其影响因素
8.(2023北京,3)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( )
A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
9.(2022福建,18)栅藻是一种真核微藻,具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。为提高栅藻的培养效率和油脂含量,科研人员在最适温度下研究了液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养(如图1)对栅藻生长和产油量的影响,结果如图2。
A:液体悬浮培养;B:吸附式膜培养,指在带微孔的滤膜上培养,膜置于BG11琼脂培养基上,通过改变琼脂浓度控制透过膜的水量,琼脂浓度越高透过膜的水量越低。
图1
注:产率即单位时间单位面积的物质产量
图2
回答下列问题:
(1)实验中,悬浮培养和膜培养装置应给予相同的 (答出2点即可)。
(2)为测定两种培养模式的栅藻光合速率,有人提出可以向装置中通入C18O2,培养一段时间后检测18O2释放量。你认为该方法 (填“可行”或“不可行”),理由是 。
(3)由图2的结果可知,膜培养的栅藻虽然叶绿素含量较低,但膜培养仍具一定的优势,体现在 。结合图1,从影响光合效率因素的角度分析,膜培养具有这种优势的原因是 。
(4)根据图2的结果,对利用栅藻生产油脂的建议是 。
考点5 光合作用与细胞呼吸综合
10.(2022全国乙,2)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
11.(2023河北,19)拟南芥发育早期的叶肉细胞中,未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段,叶肉细胞H基因表达量下降,细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。
回答下列问题:
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在 合成,经细胞质基质进入叶绿体。
(2)光照时,叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能,将其转化为ATP和 中的化学能,这些化学能经 阶段释放并转化为糖类中的化学能。
(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达,对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理,之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度,结果如图。相对于非转基因细胞,转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显 。据此推测,H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被 (填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗,细胞有氧呼吸强度 。
(4)综合上述分析,叶肉细胞通过下调 阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体,从而防止线粒体 ,以保证光合产物可转运到其他细胞供能。
高考模拟练
应用实践
1.天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)是将天冬氨酸转变为胞苷三磷酸(CTP)反应过程中的第一种酶,其活性可受CTP的抑制。天冬氨酸浓度与ATCase的酶促反应速率的关系如图所示。有关说法正确的是( )
A.ATCase提供了活化能,使天冬氨酸向CTP转化
B.推测ATCase上可能具有多种物质的结合位点
C.图中a点对应的天冬氨酸浓度时,ATCase的活性最高
D.图中b点以后,限制ATCase的酶促反应速率的因素一定是CTP的浓度
2.酶A、酶B与酶C分别是从菠菜叶、酵母菌与大肠杆菌中纯化的ATP水解酶,研究人员分别测量三种酶对不同浓度ATP的水解反应速率,实验结果如图。下列叙述正确的是( )
A.三种酶可催化水解相同的底物,说明酶不具有专一性
B.当反应速率的相对值达到400时,酶A所需的ATP浓度最高
C.在相同的ATP浓度下,酶A催化最终产生的ADP和Pi的量最多
D.在ATP浓度相同情况下,酶A降低活化能的作用更显著
3.在无氧条件下,玉米可通过改变呼吸代谢途径来延缓细胞乳酸中毒。如图是无氧时,玉米根细胞CO2释放速率随时间的变化趋势。有关玉米根细胞的分析正确的是( )
A.释放等量能量时,无氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸少
B.a时,产生乳酸的代谢途径开始转换为产生酒精的代谢途径
C.b时,释放的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸
D.无氧呼吸产生的酒精运出细胞需要消耗能量
4.强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗分成甲、乙、丙三组处理,如表所示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实验结果如图所示。下列叙述错误的是( )
分组 甲 乙 丙
处理 清水 BR BR+L
A.据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制减弱
B.乙组与丙组相比,说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来发挥作用
C.分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的是蓝紫光
D.如果甲幼苗原重x g,置于暗处4 h后重(x-1) g,然后光照4 h后重(x+2) g,则实际光合速率为0.75 g·h-1
5.(多选题)我国科学家设计了一种如图所示的人造淀粉合成代谢路线(ASAP),成功将CO2和H2转化为淀粉。下列说法正确的是( )
A.①②过程模拟暗反应中CO2的固定,③过程模拟C3的还原
B.该过程与植物光合作用的本质都是将太阳能转化成化学能储存于有机物中
C.ASAP代谢路线产生的淀粉经过水解可以为细胞呼吸提供底物
D.图示CO2中C的转移路径与光合作用相同
6.海南是我国火龙果的主要种植区之一。由于火龙果是长日照植物,冬季日照时间不足导致其不能正常开花,所以在生产实践中需要夜间补光,使火龙果提前开花,提早上市。某团队研究了同一光照强度下,不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响,结果如图。回答下列问题。
(1)光合作用时,火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是 ;用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中,以滤液细线为基准,按照自下而上的次序,该光合色素的色素带位于第 条。
(2)本次实验结果表明,三种补光光源中最佳的是 ,该光源的最佳补光时间是 小时/天,判断该光源是最佳补光光源的依据是 。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源,设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度(简要写出实验思路)。
7.莲藕是一种具有观赏和食用价值的植物。研究人员发现一株莲藕突变体,其叶绿素含量明显低于普通莲藕。图1表示在25 ℃时不同光照强度下突变体和普通莲藕的净光合速率。图2中A、B表示某光照强度下突变体与普通莲藕的气孔导度(可表示单位时间进入叶片单位面积的CO2量)和胞间CO2浓度。请回答下列问题。
图2
(1)藕的气腔孔与叶柄中的气腔孔相通,在藕采收的前几天,向藕田灌水并割去荷叶的叶柄,有利于提高藕的产量,原因是 。
(2)图1中实验的自变量是 ,光照强度低于a时,突变体莲藕的净光合速率低于普通莲藕,据题意推测引起这种差异的主要原因是 。在2 000 μmol·m-2·s-1的光强下,突变体莲藕的总光合速率为 μmol·m-2·s-1。
(3)据图2分析, (填“普通”或“突变体”)莲藕在单位时间内固定的CO2多,判断依据是 。由此可以推测,图2是在图1中 (填“>a”“=a”或“
(4)请设计实验验证突变体莲藕叶绿素含量明显低于普通莲藕。简要写出实验思路: 。
8.耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min以上)的低中等强度的运动,如步行、游泳、慢跑、骑行等,有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式。耐力性运动既可以改善肌纤维的结构组成,又可以“燃烧”过多的皮下脂肪、修身健美。图1为有氧呼吸的部分过程示意图,其中①②表示线粒体部分结构;图2为探究耐力性运动训练或停止训练时,肌纤维中线粒体数量出现的适应性变化。请回答下列问题:
(1)写出耐力性运动中能量供应主要方式的总反应式: (以葡萄糖为底物)。
(2)由图1可知沿结构②传递的电子的最终受体是 (填物质)。②与①相比特有的形态变化是 ,这与其进行有氧呼吸第三阶段的功能相适应。Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用可以 (填“增大”或“减少”)②两侧H+的浓度差,形成势能驱动ATP的合成。
(3)UCP也是一种分布在②上的H+转运蛋白,UCP的存在能够使能量更多地以热能形式释放,请推测UCP转运H+的方向是 。肥胖者比较耐寒,据此推测脂肪细胞的线粒体中UCP的含量 (填“高于”或“低于”)肌肉细胞。
(4)根据图2肌纤维中线粒体数量出现的适应性变化情况,提出合理的体育锻炼建议: 。
迁移创新
9.学习以下材料,回答(1)~(4)题。
核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)能催化C5与CO2结合,也能催化C5与O2结合。
一般情况下,酶每秒能转化1 000个反应物分子,但Rubisco每秒仅能固定3个CO2,催化效率极低。为弥补该缺陷,植物必须合成大量Rubisco。
图1
胞内O2/CO2的值高时,Rubisco可以催化C5与O2结合,产生一分子C3和一分子C2,植物降解C2的过程依赖光反应产生的能量、消耗O2并产生CO2,因此被称为光呼吸(如图1)。天气炎热时,在强光照射下光呼吸现象会加强。
玉米、高粱等C4植物的光合作用比水稻、小麦等C3植物更强。C3植物的维管束分散在叶肉细胞间,维管束鞘细胞中没有叶绿体;C4植物的维管束鞘细胞含叶绿体,能进行暗反应,维管束鞘细胞外有一层或多层叶肉细胞环绕,形成“花环型”结构(见图2、图3)。
C4植物叶肉细胞中的PEP羧化酶对CO2的亲和力比Rubisco大得多,能利用低浓度CO2。在PEP羧化酶作用下,叶肉细胞中的CO2转化成C4,C4被运入维管束鞘细胞后会释放CO2参与卡尔文循环(见图4),PEP羧化酶起到了“CO2泵”的作用。维管束鞘细胞中O2/CO2的值低,使C4植物的光呼吸极低。
Rubisco的低效导致C3植物光合作用速率低,从而限制农作物产量。科学家一直在尝试通过各种办法攻克此难关以解决世界粮食问题。
(1)植物通过光合作用将光能转化为 ,Rubisco参与光合作用的 反应。
(2)从O2和CO2含量变化的角度解释炎热天气强光照射导致光呼吸加强的原因 。
(3)向密闭环境中的玉米提供14C标记的14CO2进行光合作用,短时间内14C会出现在 和C3中。
(4)结合“花环型”结构和“CO2泵”,解释C4植物光合作用效率高的原因: 。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.C 2.C 3.B 4.B 5.BC 6.C 7.D 8.C
10.D
1.C 红茶制作时揉捻能破坏细胞结构,使多酚氧化酶与茶多酚接触,促进茶黄素的形成,A正确;发酵过程的实质是酶促反应,需要保持适宜的温度,以维持多酚氧化酶的活性,B正确;pH影响酶的活性,发酵时有机酸含量增加会影响多酚氧化酶的活性,C错误;高温条件会使多酚氧化酶因空间结构被破坏而失活,可防止过度氧化影响茶品质,D正确。
教材溯源 (1)酶的作用——催化作用。
(2)酶的作用机理——降低化学反应的活化能。
(3)酶的特性——高效性、专一性、作用条件温和(高温、过酸、过碱会破坏酶结构从而使酶失活;低温抑制酶活性)。
2.C 根据选项对实验分析如下:
选项 分析 关注组别及结论
A 关注低浓度Mg2+条件下是否有产物生成 ①组:低浓度Mg2+条件下,有产物生成
B、D 关注蛋白质组分的催化活性 ③⑤组:蛋白质组分无催化活性
C 关注高浓度Mg2+条件下RNA组分的催化活性 ④组:高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
3.B 题述实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP,A错误;由“结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致”可知,32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性,B正确;根据题干信息可知,放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团中,32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不同,C错误;题述实验不能说明ATP与ADP相互转化主要发生在细胞核内,实际上ATP与ADP的相互转化并不是主要发生在细胞核内,D错误。
4.B “能量供应不足,使液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累”→细胞质基质内H+转运进液泡为逆浓度梯度的主动运输→正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质,A错误;玉米根有氧呼吸和无氧呼吸都可产生CO2,检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成,B正确;丙酮酸产酒精途径(无氧呼吸第二阶段)无ATP的产生,C错误;丙酮酸产酒精途径消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径消耗的[H]量相同,D错误。
5.BC 当O2浓度为0时,甲曲线仍有气体释放,说明甲表示CO2的释放量,乙表示O2吸收量,A错误;O2浓度为b时,O2的吸收量=CO2的释放量(呼吸底物全为葡萄糖),此时植物只进行有氧呼吸,B正确;O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸逐渐增强,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C正确;计算图中a(O2消耗0.3,CO2释放0.6)、b(O2消耗0.7,CO2释放0.7)两点有氧呼吸和无氧呼吸葡萄糖的消耗量如下,可知葡萄糖的消耗速率a点(0.2)大于b点(0.117),D错误。
有氧呼吸 无氧呼吸
1葡萄糖 ~ 6 O2 ~ 6 CO2 1 葡萄糖 ~ 2 CO2
a 0.05 0.3 0.3 0.15 0.6-0.3
b 0.117 0.7 0.7 0 0.7-0.7
6.C 根据题意,磷酸戊糖途径产生的还原型辅酶是NADPH,而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH,A正确;有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程,而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物,能量多储存在中间产物中,所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少,B正确;正常生理条件下,只有10%~25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径,其余的葡萄糖会参与其他代谢反应(如有氧呼吸),所以用14C标记葡萄糖,除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物,还会追踪到其他代谢反应的产物,C错误;受伤组织修复是植物组织的再生过程,需要核苷酸和氨基酸等原料,而磷酸戊糖途径的中间产物可转化生成氨基酸和核苷酸等,D正确。
7.D 叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg,A正确;光反应的场所是类囊体薄膜,光合色素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上,B正确;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,C正确;叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越快,D错误。
8.C CO2吸收速率代表净光合速率,净光合速率=光合速率-呼吸速率。
分析 结论
低光强下曲线下降(净光合速率减小)→光合速率减小或呼吸速率增加→低光强下,温度增加,呼吸作用酶活性增加,呼吸速率增加 A正确
M点左侧曲线上升(净光合速率增加)→光合速率增加或呼吸速率减小→高光强下,温度增加,光合作用酶活性增加,光合速率增加 B正确
CP点,呼吸速率=光合速率(有光照,不等于0) C错误
M点,净光合速率(光合速率与呼吸速率的差值)最大 D正确
9.答案 (1)光照强度、通气量、接种量 (2)不可行 C18O2中的18O在暗反应中随C18O2转移到糖类等有机物中[C18O2→C3→(CO)],光反应中释放的O2来自H2O(H2O→O2),排出的气体中检测不到18O2 (3)生物量(产率)和油脂产率较高 膜培养时栅藻更充分利用光照和CO2/膜培养时栅藻对光照和CO2利用率更高 (4)使用2%琼脂浓度培养基对应含水量的膜培养方式
解析 (1)题述实验的目的是研究液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养对栅藻生长和产油量的影响,自变量是含水量及培养模式,无关变量包括光照强度、通气量、接种量等。(3)由图2的结果可知,与悬浮培养相比,膜培养的栅藻生物量产率和油脂产率更高,可能是因为栅藻可充分利用光照和CO2。(4)比较图2各组膜培养的栅藻可知,使用2%琼脂浓度培养基对应含水量的膜培养方式,栅藻的生物量产率和油脂产率最高。
10.D 在密闭容器中,温度和光照条件适宜且恒定,所以容器内CO2含量的变化主要由光合作用和呼吸作用决定。
初期CO2含量逐渐降低 光合作用固定的CO2量(光合作用速率)>呼吸作用产生的CO2量(呼吸作用速率)
之后CO2含量保持相对稳定 随着CO2含量的降低,光合作用速率也降低,光合作用速率=呼吸作用速率时,CO2含量保持相对稳定
11.答案 (1)线粒体(或“线粒体内膜”) (2)NADPH(或“还原型辅酶Ⅱ”) 暗反应(或“卡尔文循环”) (3)降低 叶绿体 升高 (4)H基因表达(或“H蛋白数量”) 过多消耗光合产物(或“有氧呼吸增强”)
解析 (1)叶绿体仍在发育时,所需的ATP由细胞质基质进入,说明这些ATP来自细胞呼吸,主要来自线粒体。
(3)(4)对转基因细胞内ATP转运及柱形图分析如下:
ATP由细胞质基质向叶绿体转运过程中,H转运蛋白的数量是限制运输速率的一个重要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H基因的表达下调→H转运蛋白的数量减少→ATP向叶绿体的转运被有效阻止→细胞质基质ATP可保持正常生理水平→避免了线粒体呼吸作用过多消耗光合产物,保证光合产物可转运到其他细胞供能。
高考模拟练
1.B 2.D 3.B 4.D 5.ABC
1.B ATCase是一种酶,具有催化作用,通过降低化学反应的活化能来催化化学反应的发生,而不能提供活化能,A错误;由题中信息可知,ATCase活性可受CTP的抑制,推测ATCase可与CTP结合,ATCase又可与天冬氨酸结合,因此ATCase上可能具有多种物质的结合位点,B正确;酶活性是指酶催化特定化学反应的能力,不等于酶促反应速率,由图中信息不足以推测酶活性最高处,C错误;图中b点以后,酶浓度可限制ATCase的酶促反应速率,D错误。
2.D 每一种酶只能催化一种或一类化学反应,三种酶催化的反应相同,不能说明酶不具有专一性,A错误;由题图可知,当反应速率相对值达到400时(纵坐标相同时),酶A、酶B和酶C所需的ATP浓度(横坐标)依次增加,即酶A所需的ATP浓度最低,B错误;产物(ADP、Pi)生成量与底物(ATP)量有关,与酶的种类(酶A、酶B、酶C)无关,底物(ATP)量相同时,产物量相同,C错误。
3.B 图示发生在“无氧条件”下,细胞可能发生产乳酸的无氧呼吸、产酒精(和CO2)的无氧呼吸;图中Oa段表示只发生产乳酸的无氧呼吸,ab段(有CO2释放)表示出现了产酒精的无氧呼吸且速率逐渐增加,B正确,C错误。消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸比有氧呼吸产生能量少,因此释放等量能量时,无氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸多,A错误。酒精(脂溶性物质)跨膜运输方式是自由扩散,不需要消耗能量,D错误。
4.D 对甲、乙、丙组的分析如下表:
组别 甲(清水,对照组) 乙(BR) 丙(BR+L)
曲线 结果 光合作用强度呈下降趋势 光合作用强度明显高于甲 光合作用强度与甲相差不大
分析 清水处理,强光下出现光抑制现象(光合作用减弱) (与甲组相比)强光下的光抑制被缓解 (与乙组相比)光抑制不能被缓解
结论 BR能缓解光抑制,A正确; 与乙组相比,丙组光反应关键蛋白不能合成(L的作用),BR不能缓解光抑制,说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来缓解光抑制,B正确
分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素(胡萝卜素)主要吸收的是蓝紫光,C正确。如果甲幼苗原重x g,置于暗处4 h后重(x-1)g,说明4小时呼吸消耗有机物1 g,呼吸速率为1/4 g·h-1;然后光照4 h后重(x+2)g,则4小时的净光合量为(x+2)-(x-1)=3(g),净光合速率为3/4 g·h-1,则实际光合速率=呼吸速率+净光合速率=1/4+3/4=1(g·h-1),D错误。
5.ABC ASAP代谢路线是人工合成淀粉的路线,产生的淀粉经过水解可以为细胞呼吸提供底物,C正确;题图中C的转移路径为CO2→甲醛→C3→C6→淀粉,而光合作用中无甲醛生成,D错误。
6.答案 (1)叶绿素(叶绿素a和叶绿素b) 1、2 (2)红光+蓝光 6 在不同的补光时间内,红光+蓝光的补光光源获得的平均花朵数均最多,有利于促进火龙果成花 (3)将成花诱导完成后的火龙果植株(成花数目相同)随机均分成A、B、C三组,分别置于三种不同光照强度的白色光源下照射相同且适宜的时间,一段时间后观察并记录各组植株所结火龙果的产量,产量最高组对应的光照强度为最适光照强度。
解析 (1)光合色素中叶绿素(包括叶绿素a、叶绿素b)主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光;纸层析法分离得到的四条色素带(以滤液细线为基准)自下而上分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。(3)实验目的→自变量是光照强度;实验观测指标:火龙果产量;题干信息→光照强度有三种→将实验分为3组。具体实验思路见答案。
7.答案 (1)减少O2进入藕,降低呼吸作用,减少有机物的消耗 (2)光照强度、莲藕类型 突变体莲藕的叶绿素含量较低,导致光反应较弱 21 (3)突变体 突变体莲藕的气孔导度大,进入叶片的CO2多,而其胞间CO2浓度与普通莲藕的胞间CO2浓度相近,说明突变体莲藕的光合速率较高,能较快地消耗CO2 >a (4)取等量突变体莲藕和普通莲藕的叶片进行色素的提取和分离实验,观察比较两组实验滤纸条上蓝绿色条带和黄绿色条带的宽度
解析 (1)藕的气腔孔与叶柄中的气腔孔相通,可为细胞提供O2,因此藕主要进行有氧呼吸。在藕采收的前几天,向藕田灌水并割去荷叶的叶柄,有利于减少O2流入藕,降低呼吸作用,减少有机物的消耗。(2)由题可知,突变体莲藕叶绿素含量明显低于普通莲藕,吸收的光能较少,导致光反应较弱,净光合速率较小。在2 000 μmol·m-2·s-1的光强下,突变体莲藕的总光合速率为19+2=21(μmol·m-2·s-1)。(3)对胞间CO2浓度变化原因分析如下图:
由图2可知,突变体莲藕的气孔导度较普通莲藕的大,进入叶片的CO2多,而胞间CO2浓度与普通莲藕相近,说明突变体莲藕的光合速率较高,能较快地消耗CO2,所以突变体莲藕在单位时间内固定的CO2比普通莲藕多,结合图1可知,此时光照强度大于a。
8.答案 (1)C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量 (2)O2 向内折叠形成嵴 增大 (3)从膜间隙流向线粒体基质 高于 (4)坚持体育锻炼,并且每次进行至少30 min的有氧运动(耐力性运动)
解析 (1)有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式,其总反应式:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。(2)结构②是线粒体内膜,①是线粒体外膜,相比于①,②向内折叠形成嵴,增大了内膜面积,便于酶的附着。线粒体基质中的H+可通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ泵至膜间隙,可增大②内膜两侧H+的浓度差,形成势能驱动ATP的合成。(3)UCP(H+转运蛋白)的存在能够使能量更多以热能形式释放,说明UCP破坏了H+的浓度差,使H+从膜间隙流向线粒体基质。肥胖者比较耐寒,说明其通过UCP转运H+使能量以热能的形式散失增多,产生更多热量,用于抵御寒冷,故脂肪细胞的线粒体中UCP的含量高于肌肉细胞。(4)据图2可知,训练能增加肌纤维中线粒体的数量,而停止训练后,线粒体数量下降。当继续训练后,线粒体的数量又开始增多。因此建议坚持体育锻炼,并且每次进行至少30 min的有氧运动(耐力性运动)。
9.答案 (1)(有机物中的)化学能 暗(碳) (2)炎热时,植物部分气孔关闭以减少蒸腾作用,限制了CO2的摄入;强光照导致光反应中水的光解加快,产生的O2更多,叶片内O2/CO2的值升高,光呼吸加强 (3)C4 (4)“花环型”结构中,维管束鞘细胞四周的叶肉细胞中含PEP羧化酶,可以利用低浓度CO2生成C4,C4从四周被运入维管束鞘细胞后,释放高浓度CO2。一方面,光合作用原料增加,另一方面,维管束鞘细胞中O2/CO2的值降低,Rubisco更易催化C5与CO2反应,减少C5与O2反应,更多的C参与卡尔文循环转化成糖类
解析 (1)Rubisco能与CO2结合,参与光合作用的暗反应。(2)从O2和CO2含量变化的角度解释炎热天气强光照射导致光呼吸加强的原因,根据结果“光呼吸加强”逆向推导如下:
(4)结合“花环型”结构和“CO2泵”,解释C4植物光合作用效率高的原因。
对“花环型”结构分析如下:
分析可知,通过C4途径,维管束鞘细胞中光合作用原料(CO2)增加;另一方面,维管束鞘细胞中O2/CO2的值降低,Rubisco更易催化C5与CO2反应,减少C5与O2反应,更多的C参与卡尔文循环转化成糖类。
1题型整合练 光合作用与细胞呼吸的综合
题型1 光合作用与细胞呼吸的过程分析
1.如图是生物体内能量供应与利用的示意图,下列说法正确的是( )
A.①过程所需的色素只分布在类囊体薄膜上
B.H2O在光合作用和细胞呼吸过程中都可被消耗
C.①③中合成ATP所需的能量来源相同
D.人体中,④中的能量可用于肌肉收缩、红细胞吸收葡萄糖等生命活动
2.如图为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之间的物质和能量转化示意图,图中①~⑥代表物质。据图判断下列说法正确的是( )
A.有氧呼吸第二阶段彻底分解丙酮酸产生CO2和①
B.①和⑤均表示还原型辅酶,均可参与暗反应C3的还原
C.只要④的生成速率大于0,该植物即可表现为生长
D.光照突然减弱,其他条件基本不变,短时间内可能会导致ATP与ADP的比值减小
3.如图所示为水稻叶肉细胞内的一系列反应过程,下列有关说法正确的是( )
A.过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光
B.过程②发生在叶绿体基质中,过程④释放的能量只用于C3的还原
C.过程①产生NADPH,过程②消耗NADPH,过程③既产生[H]也消耗[H]
D.过程①②的速率大于过程③的速率时,水稻的干重就会增加
4.如图所示为天竺葵叶肉细胞内发生的部分生理反应过程,其中X物质和Y物质是两种含有3个碳原子的有机物。下列相关叙述错误的是( )
A.图中①过程产生的[H]可以与O2结合生成水
B.图中③过程有ATP合成,涉及的酶在动物细胞内也有分布
C.若图中④过程无ATP合成,则该过程Y物质并未被彻底氧化分解
D.图中②和⑤过程在蓝细菌细胞内也能进行,其中②过程消耗ATP
题型2 光合作用和细胞呼吸的相关实验和曲线分析
5.黑白瓶法可用于研究赛里木湖中浮游植物生产量,所用白瓶完全透光,黑瓶不透光。用若干个黑白瓶,装入某湖泊一定水层的1 L湖水后密闭,进行实验测试,结果如图所示。下列相关说法正确的是( )
A.a光照强度下白瓶24小时后的溶解氧量为浮游植物的总生产量
B.瓶中生物24小时呼吸消耗O2量为7 mg
C.a光照下不能满足瓶中生物对O2所需量
D.a光照下白瓶中生物释放7 mg O2
6.(不定项)取某绿色植物两叶片甲和乙,将甲叶片置于一密闭、恒温的透明玻璃容器内进行相关实验探究,测得数据如图甲所示。将乙叶片置于开放环境中,在一定实验条件下检测其单位时间内CO2吸收量和释放量,研究温度对叶片光合作用与呼吸作用的影响,数据如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.甲叶片在第30分钟时,叶肉细胞内产生ATP的部位有叶绿体、线粒体和细胞质基质
B.甲叶片第15分钟至第45分钟过程中,叶绿体通过光反应产生的O2量为4×10-7mol
C.温度在10 ℃至20 ℃之间,温度对乙叶片光合作用的影响大于对呼吸作用的影响
D.若A、B两点所对应的净光合速率相同,叶片乙制造的有机物量A点=B点
7.下图表示某实验小组对影响小麦和玉米的光合速率的因素的研究结果。CO2补偿点是植物净光合速率等于0时的外界CO2浓度,CO2饱和点是植物光合速率最大时的最小外界CO2浓度。下列相关说法正确的是( )
图1
图2
A.图1所示实验的自变量为光照强度,温度是无关变量
B.光照强度为P时,小麦和玉米的CO2固定速率相等
C.相比于玉米,小麦能够较好地适应较低浓度的CO2环境
D.一般情况下,玉米的CO2补偿点和CO2饱和点均低于小麦的
8.图1为草莓植物叶肉细胞中部分结构及相关代谢中发生的气体转移情况。图2为将生长状况相同的等量花生叶片分成4等份,在不同温度下分别暗处理1 h,再光照1 h(光照强度相同),测其有机物变化,得到如下数据。
(1)有同学认为c过程不仅可以代表气体的转移情况,还可以表示葡萄糖的去向。你的观点是 (填“可以”或“不可以”),原因是 。
(2)据图2分析,当花生叶片所处温度为图示 ℃时,呼吸速率最大;当花生叶片所处温度为 ℃时,CO2固定速率最大,制造有机物的速率最大,数值为 mg/h。
(3)研究环境因素对草莓的影响,可帮助农民增收致富。科研人员研究了大棚内不同条件对草莓植株光合速率的影响,测得草莓植株CO2吸收量随条件变化而发生的改变,结果如图3所示。据图分析,回答下列问题:
①本实验的自变量是 。A点时,草莓产生ATP的场所是 。
②已知C、D两点的CO2吸收量相等。根据以上信息分析,草莓在C、D两点时制造的有机物量 (填“相等”或“不相等”),依据是 。
③若要提高草莓产量,根据图中信息分析,可以采取的措施是 。
9.图1表示绿色植物叶肉细胞中发生的两种物质代谢过程,图中C3代表含有3个碳原子的有机化合物;图2是研究叶肉细胞中上述两种代谢过程的实验装置。图3表示该植物在自然环境中两昼夜吸收或释放CO2量的变化,S1~S5表示曲线与X轴围成的面积。请据图回答下列问题。
(1)图1中过程①②分别发生在叶肉细胞的 中。
(2)用图2所示的装置研究③④过程时,刻度毛细管内水柱移动的距离表示 。
(3)若用图2装置测定叶片的呼吸速率,则需对装置进行两处改进:① ;
② 。
(4)图3中DE段波动的主要环境因素是 。第二天中
点(填字母)积累的有机物最多。
(5)图3中S2明显小于S4,造成这种情况的环境因素可能是 。如果S1+S3+S5>S2+S4,则该植物在这两昼夜内 (“能”或“不能”)生长。
答案与分层梯度式解析
题型整合练 光合作用与细胞呼吸的综合
1.B 2.D 3.C 4.A 5.B 6.AC 7.D
1.B 图中①是光反应阶段,②是暗反应阶段,③是有氧呼吸,④是ATP的利用。有些原核生物没有类囊体薄膜,但含有进行①光反应过程所需的色素,如光合细菌,A错误;在光合作用的光反应阶段H2O光解产生O2,在有氧呼吸过程中丙酮酸与H2O反应产生CO2,B正确;①光反应中合成ATP所需的能量是光合色素吸收的光能,③细胞呼吸中合成ATP所需的能量是有机物分解释放的化学能,C错误;人的红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散,不消耗能量,肌肉收缩消耗能量,D错误。
2.D ①(NADPH)、②(NADP+)、③(O2)、④(有机物)、⑤(NADH)、⑥(NAD+)。有氧呼吸第二阶段彻底分解丙酮酸产生CO2和⑤NADH,①NADPH参与暗反应C3的还原,⑤NADH不参与光合作用,A、B错误;④的净生成速率>0,植物才能表现为生长,C错误;光照突然减弱,短时间内产生的ATP少,因而消耗的ADP减少,可能会导致ATP/ADP的值减小,D正确。
3.C ①是光合作用光反应,②是暗反应,①②在叶肉细胞的叶绿体内完成;③是呼吸作用,④是细胞呼吸产生的ATP的水解供能过程。
①中的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 A错误
④释放的能量用于各项生命活动,①过程产生的ATP和NADPH的能量用于C3的还原 B错误
过程①产生NADPH,用于过程②中C3的还原;过程③中有氧呼吸的第一、二阶段产生的[H],用于第三阶段与O2发生反应 C正确
水稻干重是否增加由植物体的光合作用与细胞呼吸共同决定,题图为水稻叶肉细胞内的反应过程,叶肉细胞的光合速率>细胞呼吸速率,水稻的干重不一定增加 D错误
4.A
过程 选项分析
① 水的光解 产生的[H]是NADPH,不能与O2结合生成水,A错误
③ 葡萄糖→丙酮酸(Y) 有ATP合成,涉及的酶为呼吸作用有关的酶,在动物细胞内也有分布,B正确
④ 丙酮酸→CO2 若过程④无ATP合成,则表示无氧呼吸第二阶段,则丙酮酸未被彻底氧化分解,C正确
② C3的还原 蓝细菌含有叶绿素和藻蓝素,可以进行光合作用,②(消耗光反应产生的ATP)⑤是光合作用的暗反应过程,D正确
⑤ CO2的固定,产生C3(X)
5.B 白瓶中24小时后的溶解氧量代表初始溶解氧量+光合生产O2量-呼吸消耗O2量,A错误;a光照下,白瓶中生物24小时后溶解氧的含量还是10,说明净光合作用为0(光合生产O2量=呼吸消耗O2量),即a光照下,刚好满足瓶中生物对O2所需量,白瓶中生物不释放O2,C、D错误;黑瓶中生物只进行呼吸作用,所以瓶中生物24 h呼吸消耗O2量=10-3=7(mg),B正确。
6.AC 对图甲分析如下:
甲叶片第15分钟至第45分钟过程中,叶绿体通过光反应产生的O2量=30 min呼吸作用O2消耗量+30 min净光合O2释放量=(1×2+4)×10-7=6×10-7(mol),B错误。根据图乙可知,温度在10 ℃至20 ℃之间,净光合速率曲线坡度大(增加迅速),呼吸速率曲线平缓,则真正光合速率增加较快,说明温度对光合作用的影响大于对呼吸作用的影响,C正确。
7.D 分析图1:有小麦和玉米两条曲线(植物种类为自变量),横坐标为光照强度(自变量),纵坐标为CO2吸收速率即净光合速率(因变量),温度属于无关变量,A错误。
可知信息 选项分析
图1:光照强度为P时,玉米和小麦的净光合速率相等; 必备知识:总光合速率(CO2固定速率)=净光合速率+呼吸速率 小麦和玉米的呼吸速率不同,则总光合速率不同,B错误
图2:在A点左侧,玉米对应曲线高于小麦对应曲线,说明胞间CO2浓度较低时,玉米有更大的光合速率 相比于小麦,玉米能够较好地适应较低浓度的CO2环境,C错误
题干信息:CO2补偿点为净光合速率为0时的CO2浓度,CO2饱和点为植物光合速率达到最大时的最小CO2浓度 由图2可知,玉米的CO2补偿点低于小麦的;玉米的CO2饱和点在小麦之前出现,即玉米的CO2饱和点也低于小麦的,D正确
8.答案 (1)不可以 葡萄糖需在细胞质基质中分解成丙酮酸,丙酮酸才可以进入线粒体继续分解 (2)29 29 9 (3)①光照强度和温度 细胞质基质和线粒体 ②不相等 植株在C点和D点时净光合速率相等,而22 ℃时的呼吸速率比17 ℃时大,且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和,所以C点和D点植株制造的有机物量不相等 ③适当增加光照强度或提高温度
解析 (2)对图2测量过程及图例(、)含义分析如下:
图2中29 ℃时,呼吸速率()最大;总光合速率=2×深色柱形图值()+白色柱形图值(),则四种温度下的总光合速率分别是5 mg/h、7 mg/h、9 mg/h、3 mg/h。(3)①A点无光照,只进行呼吸作用,产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。
9.答案 (1)细胞质基质和线粒体基质 (2)叶肉细胞释放的O2量 (3)关闭光源(或黑暗条件下) CO2缓冲液换为适宜浓度的NaOH溶液 (4)温度 I (5)光照强度和温度 不能
解析 (1)①是有氧呼吸的第一阶段(发生在细胞质基质中),②是有氧呼吸的第二阶段(发生在线粒体基质中)。(2)③④过程属于光合作用暗反应过程,用图2所示的装置研究光合作用,图中CO2缓冲液可维持装置内CO2浓度不变,故刻度毛细管中的液滴移动的距离表示叶肉细胞释放O2的量。(3)用图2所示的装置研究有氧呼吸,应关闭光源,同时应将CO2缓冲液换为适宜浓度的NaOH溶液(用于吸收呼吸作用产生的CO2)。(4)图3中DE段是晚上,波动的主要环境因素是温度,温度影响呼吸作用强度。第二天中I点净光合速率为0,I点后呼吸速率>光合速率,消耗有机物,故I点积累的有机物最多。(5)如果S1+S3+S5>S2+S4,说明消耗的有机物>产生的有机物,则该植物在这两昼夜内不能生长。
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