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光合作用和呼吸作用 精選大題 例：（2018全國卷I）甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強度的變化趨勢如圖所示。 回答下列問題： （1）當(dāng)光照強度大于a時，甲、乙兩種植物中，對光能的利用率較高的植物是____________。 （2）甲、乙兩種植物單獨種植時，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是_________，判斷的依據(jù)是______________________。 （3）甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是______。 （4）某植物夏日晴天中午12：00時葉片的光合速率明顯下降,其原因是進入葉肉細胞的_________ （填“O2”或“CO2”）不足。 【答案】（1）甲 （2）甲光照強度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過大，植株接受的光照強度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大 （3）乙 （4）CO2 【解析】（1）由圖分析可知，當(dāng)光照強度大于a時，相同光照強度下，甲植物的凈光合速率大于乙，有機物的積累較多，對光能的利用率較高。（2）甲、乙兩種植物單獨種植時，如果種植密度過大，植株接受的光照強度相對較弱，光照強度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，因此種植密度過大，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大。（3）從圖中可以看出，乙植物的光飽點以及光補償點都比甲植物低，適合在光照強度相對更弱的環(huán)境中生長，林下的光照強度更低，因此更適合在林下種植的是植物乙。（4）夏日晴天中午12：00時，植物為了減少蒸騰作用對水分的散失，葉片上的部分氣孔會關(guān)閉，導(dǎo)致細胞間的二氧化碳的含量下降，從而引起光合速率下降。 模擬精做 1．（2019屆浙江省嘉興市第一中學(xué)高三上學(xué)期期末考試）研究人員對日光溫室內(nèi)的黃瓜補充不同波長的光，測得黃瓜光合速率的日變化情況如圖1。為進一步探究補充不同波長的光對黃瓜光合速率影響的原因，研究人員測定葉肉細胞內(nèi)的葉綠體數(shù)、葉綠體內(nèi)的淀粉粒數(shù)、基粒數(shù)，結(jié)果如表1。 （1）植物細胞中能同時吸收紅光和藍紫光的色素是_____；吸收的光能先轉(zhuǎn)移到_____中，繼而轉(zhuǎn)移到糖類等有機物中。 （2）12:00時植物光合速率較低的可能原因是______；16:00時該植物葉肉細胞的葉綠體內(nèi)ADP的轉(zhuǎn)移方向是_____。 （3）據(jù)表1推測，補充藍光，黃瓜葉片細胞的葉綠體內(nèi)的_____增加，是導(dǎo)致光合速率下降的原因之一，其原理是_______。 （4）結(jié)合圖1和表1數(shù)據(jù)分析可知，補紅光后，黃瓜葉片細胞的葉綠體內(nèi)的基粒數(shù)明顯減少，但光合速率不降反升，其原因可能是補充紅光改變了類囊體膜上的______。 【答案】（1）葉綠素（或葉綠素a） ATP和NADPH （2）溫度過高，葉片氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少由葉綠體基質(zhì)移向基粒 （3）淀粉粒有機物（淀粉）的積累，抑制了碳反應(yīng)的進行 （4）光和色素的種類、含量或比例 【解析】（1）植物細胞中能同時吸收紅光和藍紫光的色素是葉綠素；吸收的光能先轉(zhuǎn)移到ATP和NADPH中，繼而轉(zhuǎn)移到糖類等有機物中。（2）據(jù)圖1可知，12:00時植物光合速率較低，可能是此時溫度過高導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少所致；16:00時該植物凈光合速率大于0，此時光合速率大于呼吸速率，葉肉細胞的葉綠體內(nèi)ADP的轉(zhuǎn)移方向是由葉綠體基質(zhì)移向基粒。（3）據(jù)表1可知，補充藍光，黃瓜葉片細胞的葉綠體內(nèi)的淀粉粒增加，而有機物（淀粉）的積累，抑制了碳反應(yīng)的進行，導(dǎo)致光合速率下降。（4）結(jié)合圖1和表1數(shù)據(jù)分析可知，補紅光后，黃瓜葉片細胞的葉綠體內(nèi)的基粒數(shù)明顯減少，但光合速率不降反升，其原因可能是補充紅光改變了類囊體膜上的光和色素的種類、含量或比例。 2．（2019屆甘肅、青海、寧夏高三上學(xué)期期末聯(lián)考）某實驗小組研究了城市樟樹人工林林冠上下層葉片一天內(nèi)的凈光合速率和光照強度的變化情況(甲、乙兩層葉片的呼吸速率幾乎無差異)，結(jié)果如下圖所示。請回答下列問題： (1)植物葉肉細胞將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的場所是___________。 (2)甲表示林冠__________(填“上層”或“下層”)的葉片。根據(jù)圖示分析，甲層葉片的凈光合速率在12：30后急劇下降，其原因是中午光照過強，溫度過高，植物蒸騰失水多，引起____________________。此時葉綠體中C3的含量__________ (填“上升”“不變”或“下降”)。 (3)根據(jù)7：30～14：30測得的相關(guān)數(shù)據(jù)，可判斷甲層葉片對光能的利用率更高，理由是 。 【答案】（1）類囊體薄膜 （2）上層氣孔關(guān)閉，使 CO2的吸收量減少下降 （3）7：30～14：30，甲、乙兩層葉片的光照強度相等，但甲層葉片的凈光合速率更大 【解析】 (1) 植物葉肉細胞通過光合作用的光反應(yīng)階段，可將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，光反應(yīng)的場所是類囊體薄膜。(2) 由于上層葉片對陽光的遮擋，導(dǎo)致下層葉片接受的光照強度較弱，因此相同時間內(nèi)，下層葉片的凈光合速率較上層葉片低，據(jù)此分析圖示可推知：甲表示林冠上層的葉片。甲層葉片的凈光合速率在12：30后急劇下降，其原因是中午光照過強，溫度過高，植蒸騰作用過于旺盛，保衛(wèi)細胞失水過多導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，使 CO2的吸收量減少，使得光合作用強度暫時降低。此時，因CO2的吸收量減少，導(dǎo)致CO2和C5結(jié)合形成C3的CO2固定過程減弱，新生成的C3減少，而C3的還原過程仍在進行，所以葉綠體中C3的含量下降。(3) 已知甲、乙兩層葉片的呼吸速率幾乎無差異。柱形圖顯示：7：30～14：30時間段，甲、乙兩層葉片的光照強度相等，但甲層葉片的凈光合速率更大，而凈光合速率＝（實際）光合速率－呼吸速率，說明甲層葉片的（實際）光合速率更高，進而推知：甲層葉片對光能的利用率更高。 3．（2019屆江西省宜春市高三上學(xué)期期末統(tǒng)考）下圖甲為研究光照強度對某植物光合作用強度影響的實驗示意圖，圖乙表示其細胞氣體交換情況，圖丙表示除光照強度外其他條件均適宜的環(huán)境，光照強度與光合速率的關(guān)系，圖丁表示夏季晴朗的一天，某種綠色植物在24小時內(nèi)O2吸收速率的變化示意圖(單位：mg/h) (1)若將圖甲中的植物密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中，照光培養(yǎng)一段時間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸增加，原因是____________________________________________。 (2)圖乙中結(jié)構(gòu)a上發(fā)生的反應(yīng)中的能量變化是_________________________________。 (3)若提高溫度，圖丙中曲線的變化是___________(填“上移”、“下移”、“不動”或“信息不足，無法確定”) (4)圖丁中測得該植物一晝夜的O2凈釋放量為312mg，假設(shè)該植物在24小時內(nèi)呼吸速率不變，則該植物一天通過光合作用產(chǎn)生的02總量是___________mg。若葉綠體吸收的CO2全部轉(zhuǎn)化為葡萄糖，當(dāng)光合作用速率最高時，該植物每小時制造的葡萄糖的量是___________mg。 【答案】（1）植物在光下光合作用釋放的O2使密閉小室中O2增加，(而O2與有機物分解產(chǎn)生的NADH發(fā)生作用形成水是有氧呼吸的一個環(huán)節(jié)，所以)當(dāng)O2增多時，有氧呼吸會增加 （2）光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能 （3）下移 （4）600 52.5 【解析】（1）由于植物在光下光合作用釋放的O2使密閉小室中O2增加，進而促進了植物的有氧呼吸。（2）圖乙中a為葉綠體的類囊體薄膜，其上可進行光反應(yīng)，發(fā)生的能量變化為：光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能。 （3）圖丙表示除光照強度外其他條件均適宜的環(huán)境，光照強度與光合速率的關(guān)系，若提高溫度，光合速率降低，曲線應(yīng)下移。（4）該植物一晝夜的O2凈釋放量為312mg=白天光合作用量－一晝夜呼吸作用量，該植物呼吸速率為12mg/h，故24小時呼吸量為288mg，實際光合量=凈光合量+呼吸量=312+288=600mg。光合作用速率最高時，產(chǎn)生氧氣為44+12=56mg/h，據(jù)光合作用方程式：6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O，每小時利用CO2的量是56446（326）=77mg/h，形成葡萄糖的量為77180（644）=52.5mg。 4．（2019屆江西省南昌市第二中學(xué)高三第六次考試）下圖是在不同CO2濃度下測定一天中不同時段的某種植物凈光合作用速率的變化情況。 （1）若在環(huán)境濃度CO2和高濃度CO2條件下，呼吸速率差異不明顯；相同時刻中，與環(huán)境濃度CO2相比，高濃度CO2條件下該植物的光反應(yīng)速率_________________(較高/相同/較低)，其原因是 。 （2）將該植物完整的線粒體、葉綠體制備成相應(yīng)的懸浮液，編號為甲組、乙組，分別向其中加入適量、適宜濃度的丙酮酸溶液和NaHCO3溶液，給予二組裝置充足光照后均有氣泡產(chǎn)生，請用文字描述甲、乙二組裝置產(chǎn)生氣泡的過程：________________________________； 【答案】（1）較高高濃度CO2條件下該植物暗反應(yīng)速率加快，需光反應(yīng)提供更多的ATP和[H]，光反應(yīng)增強 （2）甲裝置中的線粒體利用丙酮酸和水生成CO2并形成氣泡.乙裝置中的葉綠體利用光能，將水分解，產(chǎn)生氧氣并形成氣泡 【解析】（1）根據(jù)題意和圖示分析可知：在相同時間時，高濃度CO2條件下凈光合速率大于環(huán)境濃度CO2，而呼吸速率差異又不明顯。根據(jù)凈光合速率+呼吸速率=真光合速率，說明高濃度CO2條件下真光合速率大于環(huán)境濃度CO2。高濃度CO2條件下水稻暗反應(yīng)速率加快，需光反應(yīng)提供[H]和ATP增多，促使光反應(yīng)增強，所以與環(huán)境濃度CO2相比，在高濃度CO2條件下，相同時刻水稻的光反應(yīng)速率較高。（2）線粒體是有氧呼吸的第二階段和第三階段的場所，因此懸浮液中加入適量、適宜濃度的丙酮酸溶液，線粒體可以利用丙酮酸和水生成CO2并形成氣泡；葉綠體是光合作用的場所，因此懸浮液中加入NaHCO3溶液（可以提供二氧化碳）后，葉綠體利用光能，將水分解，產(chǎn)生氧氣并形成氣泡。