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影響光合作用的因素及應(yīng)用 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1.用一定濃度的NaHSO3溶液噴灑到小麥的葉片上,短期內(nèi)檢測到葉綠體中C3的含量下降,C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是(　　) A.促進(jìn)葉綠體中CO2的固定 B.促進(jìn)葉綠體中ATP的合成 C.抑制葉綠體中[H]的形成 D.抑制葉綠體中有機(jī)物的輸出 答案 B 解析 若NaHSO3溶液促進(jìn)葉綠體中CO2的固定,則CO2被C5固定形成的C3增多,消耗的C5增多,故C5的含量將下降,C3的含量將升高;若NaHSO3溶液促進(jìn)葉綠體中ATP的合成,則被還原的C3增多,消耗的C3增多,生成的C5增多,而CO2被C5固定形成C3的過程不變,故C3的含量將下降,C5的含量將升高,B項(xiàng)符合題意;若NaHSO3溶液抑制葉綠體中[H]的形成,則被還原的C3減少,生成的C5減少,而CO2被C5固定形成C3的過程不變,故C3的含量將增多,C5的含量將下降;若NaHSO3溶液抑制葉綠體中有機(jī)物的輸出,意味著暗反應(yīng)中C3的還原過程變慢,生成的C5減少,而CO2被C5固定形成C3的過程不變,故C3的含量將升高,C5的含量將下降,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.下列關(guān)于光合作用和細(xì)胞呼吸的敘述,錯(cuò)誤的是(　　) A.光合作用過程中存在ADP與ATP的相互轉(zhuǎn)化 B.人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的部分能量由乳酸分解提供 C.病毒核酸的復(fù)制需要宿主細(xì)胞的細(xì)胞呼吸提供能量 D.白天,若將黑藻遮光處理,則黑藻葉綠體中NADPH和NADP+的比值下降 答案 B 解析 光合作用的光反應(yīng)中有ATP的合成,暗反應(yīng)中有ATP的水解,A項(xiàng)正確;人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的能量由葡萄糖分解提供,此時(shí)肌肉細(xì)胞會(huì)進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸,而乳酸不能再分解供能,B項(xiàng)錯(cuò)誤;病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu),只能在宿主細(xì)胞中代謝和繁殖,因此病毒核酸的復(fù)制需要宿主細(xì)胞的細(xì)胞呼吸提供能量,C項(xiàng)正確;白天,若將黑藻遮光處理,則光反應(yīng)減弱,水光解減少,導(dǎo)致黑藻葉綠體中NADPH和NADP+的比值下降,D項(xiàng)正確。 3.下圖表示某植物的一個(gè)葉肉細(xì)胞及其相關(guān)生理過程示意圖。下列說法正確的是(　　) A.在M、N中與形成ATP有關(guān)的酶都在內(nèi)膜與基質(zhì)中 B.在M、N中既可進(jìn)行DNA分子的復(fù)制又能有遺傳信息的表達(dá) C.此圖可示意葉肉細(xì)胞細(xì)胞呼吸釋放的CO2量小于光合作用吸收的CO2量 D.該植物中具M(jìn)的細(xì)胞可發(fā)生同化作用,不具M(jìn)的細(xì)胞不能發(fā)生同化作用 答案 B 解析 圖示中的M表示葉綠體,N表示線粒體。在葉綠體中與形成ATP有關(guān)的酶分布在類囊體薄膜上,在線粒體中與形成ATP有關(guān)的酶分布在線粒體內(nèi)膜與基質(zhì)中,A項(xiàng)錯(cuò)誤;線粒體和葉綠體都含有少量的DNA分子,這些DNA分子既可進(jìn)行復(fù)制,其上的遺傳信息又能表達(dá),B項(xiàng)正確;題圖顯示,葉肉細(xì)胞細(xì)胞呼吸釋放的CO2除了供葉綠體光合作用外,還有部分釋放到細(xì)胞外,說明圖中葉肉細(xì)胞細(xì)胞呼吸釋放的CO2量大于光合作用吸收的CO2量,C項(xiàng)錯(cuò)誤;同化作用(又叫合成代謝)是指生物體把從外界環(huán)境中獲取的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì),并且儲(chǔ)存能量的過程,該植物中具有葉綠體的細(xì)胞可發(fā)生同化作用,不具有葉綠體的細(xì)胞也能發(fā)生同化作用,如藍(lán)藻細(xì)胞能進(jìn)行光合作用,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.(2018山東德州一模)下面是綠色植物體內(nèi)能量供應(yīng)及利用的示意圖,下列說法正確的是(　　) A.乙過程利用的ATP是由甲和丙過程共同提供的 B.乙中的ATP用于固定二氧化碳和還原三碳化合物 C.甲、丙中合成ATP所需的能量來源不相同 D.丁中的能量可用于肌肉收縮、人的紅細(xì)胞吸收葡萄糖、興奮傳導(dǎo)等 答案 C 解析 從圖中發(fā)生的變化可判斷,甲是光反應(yīng),乙是暗反應(yīng),丙是有氧呼吸,丁是ATP的水解。有氧呼吸產(chǎn)生的ATP不能用于光合作用的暗反應(yīng); 光反應(yīng)過程中產(chǎn)生的ATP只用于還原三碳化合物;光反應(yīng)合成ATP所需的能量來源于光能,而丙過程合成ATP所需的能量來自有機(jī)物中的化學(xué)能;紅細(xì)胞吸收葡萄糖的方式是協(xié)助擴(kuò)散,協(xié)助擴(kuò)散需要載體蛋白但不消耗ATP。 5.下列對(duì)圖示兩種生理反應(yīng)式的相關(guān)敘述,錯(cuò)誤的是(　　) 反應(yīng)式1:C6H12O62C3H4O3+4[H]+能量 反應(yīng)式2:CO2+C52C3 A.反應(yīng)式1得到的產(chǎn)物(C3H4O3)在人和乳酸菌細(xì)胞中的去路可以相同 B.反應(yīng)式2得到的產(chǎn)物可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成C5和C6H12O6 C.反應(yīng)式1生成的能量大部分以熱能形式散失 D.反應(yīng)式2一定發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中,反應(yīng)速率受CO2濃度的影響 答案 D 解析 反應(yīng)式1為有氧呼吸或無氧呼吸的第一階段,人和乳酸菌都能進(jìn)行乳酸式無氧呼吸,A項(xiàng)正確;反應(yīng)式2為光合作用過程中的CO2的固定,生成的C3可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成C5和C6H12O6,但發(fā)生的場所不一定是葉綠體基質(zhì),因?yàn)槟苓M(jìn)行光合作用的也可以是不具有葉綠體的原核生物,B項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤;細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的能量大部分以熱能形式散失,其余能量暫時(shí)儲(chǔ)存在ATP中,C項(xiàng)正確。 6.二氧化碳紅外分析儀可以直接測出密閉容器中的二氧化碳濃度?，F(xiàn)在有一個(gè)與二氧化碳紅外分析儀相連接的透明密閉容器,給予適合實(shí)驗(yàn)生物正常代謝所需的環(huán)境條件,用此裝置做如下實(shí)驗(yàn),不能達(dá)到預(yù)期目的的是(　　) A.給予充足氧氣,測定酵母菌有氧呼吸速率 B.制造無氧環(huán)境,測定酵母菌無氧呼吸速率 C.給予充足光照,測定植物氧氣的制造速率 D.制造黑暗環(huán)境,測定綠色植物的呼吸速率 答案 C 解析 酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸過程都產(chǎn)生二氧化碳,導(dǎo)致密閉容器中二氧化碳濃度發(fā)生變化,可通過測定密閉容器中二氧化碳濃度變化量來計(jì)算呼吸速率;植物氧氣的制造速率-細(xì)胞呼吸過程中氧氣的消耗速率=密閉容器中氧氣增加速率,密閉容器中氧氣的增加速率可通過二氧化碳紅外分析儀測定二氧化碳變化速率來換算,細(xì)胞呼吸過程中氧氣的消耗速率在充足光照條件下無法測算,C項(xiàng)不能達(dá)到預(yù)期目的。 7.已知某植物光合作用和細(xì)胞呼吸最適溫度分別為25 ℃和30 ℃,下圖表示該植物處于25 ℃環(huán)境中的光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度之間的關(guān)系,對(duì)于曲線的下列說法最恰當(dāng)?shù)氖?　　) A.D點(diǎn)位置不會(huì)隨環(huán)境溫度的升高而移動(dòng) B.A點(diǎn)葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有葉綠體和線粒體 C.當(dāng)植物缺Mg時(shí),B點(diǎn)右移 D.當(dāng)環(huán)境溫度升高至30 ℃時(shí),A點(diǎn)上移,B點(diǎn)左移 答案 C 解析 由于植物光合作用最適溫度為25 ℃,所以D點(diǎn)位置會(huì)隨環(huán)境溫度的升高而向上移動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;A點(diǎn)葉肉細(xì)胞只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,所以產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器只有線粒體,B項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)植物缺Mg時(shí),影響葉綠素的合成,使光合作用強(qiáng)度降低,所以B點(diǎn)會(huì)右移,C項(xiàng)正確;當(dāng)環(huán)境溫度升高至30 ℃時(shí),光合作用強(qiáng)度下降,細(xì)胞呼吸強(qiáng)度增大,所以A點(diǎn)上移,B點(diǎn)右移,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8.將某綠色植物放在特定的實(shí)驗(yàn)裝置中,研究溫度對(duì)光合作用和細(xì)胞呼吸的影響(其他實(shí)驗(yàn)條件都適宜),實(shí)驗(yàn)以CO2的吸收量與釋放量為指標(biāo),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示,下面對(duì)該表數(shù)據(jù)分析正確的是(　　) 溫度/℃ 5 10 15 20 25 30 35 光照下吸收CO2 的量/(mgh-1) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00 黑暗中釋放CO2 的量/(mgh-1) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50 A.晝夜不停地光照,在35 ℃時(shí)該植物不能生長 B.晝夜不停地光照,在20 ℃時(shí)該植物生長得最快 C.每天光照12 h,20 ℃時(shí)該植物一晝夜積累的有機(jī)物最多 D.每天光照12 h,30 ℃時(shí)該植物一晝夜積累的有機(jī)物量是10 ℃時(shí)的2倍 答案 C 解析 光照下單位時(shí)間內(nèi)植物吸收的CO2量代表凈光合速率,黑暗中單位時(shí)間內(nèi)植物釋放的CO2量代表呼吸速率,因?yàn)樵?5 ℃時(shí)光照下植物可吸收CO2,說明此時(shí)凈光合速率大于0,該植物可以生長,A項(xiàng)錯(cuò)誤;比較可知,光照下在25 ℃時(shí)植物吸收的CO2量最多,此溫度下凈光合速率最大,所以晝夜不停地光照,在25 ℃時(shí)該植物生長最快,B項(xiàng)錯(cuò)誤;每天光照12 h,植物積累的有機(jī)物量=凈光合速率12-呼吸速率12=(凈光合速率-呼吸速率)12,計(jì)算得知20 ℃時(shí)該植物一晝夜積累有機(jī)物最多,C項(xiàng)正確;每天光照12 h,30 ℃時(shí)該植物一晝夜積累的有機(jī)物量為(3.50-3.00)12=6.00(mg),10 ℃時(shí)該植物一晝夜積累的有機(jī)物量為(1.75-0.75)12=12.00(mg),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 能力提升 1.將盆栽植物天竺葵澆上含18O的水后,置于密閉的玻璃鐘罩內(nèi),再把整個(gè)裝置放在室外陽光下,并保持適宜的溫度條件。一周后,玻璃鐘罩內(nèi)的空氣及天竺葵中下列哪些物質(zhì)可能含有18O? (　　) ①O2?、谒魵狻、跜O2?、芷咸烟恰、莅被帷、拗? A.①②中含有,③④⑤⑥中沒有 B.①②③中含有,④⑤⑥中沒有 C.①②③④中含有,⑤⑥中沒有 D.①②③④⑤⑥中都可能含有 答案 D 解析 植物體內(nèi)的水能夠通過蒸騰作用以水蒸氣的形式散發(fā)到空氣中;水還可經(jīng)過光合作用生成氧氣,存在于空氣中;植物體內(nèi)水中的氧經(jīng)呼吸作用轉(zhuǎn)移到二氧化碳中,二氧化碳也會(huì)釋放到空氣中;二氧化碳中的氧,通過光合作用又可轉(zhuǎn)移到葡萄糖中;而葡萄糖經(jīng)轉(zhuǎn)化可形成脂肪和氨基酸,18O進(jìn)而可進(jìn)入脂肪和氨基酸等有機(jī)物中。 2.下圖表示芍藥葉肉細(xì)胞光合作用和細(xì)胞呼吸過程中CO2和[H]的變化,相關(guān)敘述正確的是(　　) 注①~⑧表示生理過程。 A.過程①發(fā)生在葉綠體類囊體的薄膜上,過程④發(fā)生在線粒體的內(nèi)膜上 B.過程⑦發(fā)生在線粒體中 C.過程⑤⑥均需要[H]和ATP提供還原劑和能量 D.過程①③產(chǎn)生的[H]是相同的物質(zhì),過程⑧在線粒體中進(jìn)行 答案 A 解析 過程①為水的光解,發(fā)生在葉綠體類囊體的薄膜上,過程④是有氧呼吸的第三階段,發(fā)生在線粒體的內(nèi)膜上,A項(xiàng)正確;過程⑦為有氧呼吸第一階段,發(fā)生于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),B項(xiàng)錯(cuò)誤;過程⑤不需要ATP供能,也不需要還原劑,C項(xiàng)錯(cuò)誤;過程①產(chǎn)生的[H]為NADPH,過程③產(chǎn)生的[H]為NADH,兩者不同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.植物甲與植物乙的凈光合速率隨葉片溫度(葉溫)變化的趨勢(shì)如下圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都來自太陽能 B.葉溫在36~50 ℃時(shí),植物甲的凈光合速率比植物乙的高 C.葉溫為25 ℃時(shí),植物甲的光合速率與呼吸速率的差值不同于植物乙的 D.葉溫為35 ℃時(shí),甲、乙兩種植物的光合速率與呼吸速率的差值均為0 答案 D 解析 植物光合作用的最終能量來源于太陽能;據(jù)圖分析,在36~50 ℃時(shí),植物甲的凈光合速率曲線比植物乙的曲線高,故植物甲的凈光合速率比植物乙的高;真正的光合速率=呼吸速率+凈光合速率,葉溫為25 ℃時(shí),植物甲的光合速率與呼吸速率的差值即甲的凈光合速率低于植物乙的凈光合速率;葉溫為35 ℃時(shí),甲、乙兩種植物的光合速率與呼吸速率的差值表示凈光合速率,均大于0且相等。 4.將一植株放在密閉玻璃罩內(nèi),置于室外一晝夜,獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(　　) A.圖甲中的光合作用開始于C點(diǎn)之前,結(jié)束于F點(diǎn)之后 B.到達(dá)圖乙中的D點(diǎn)時(shí),玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高 C.圖甲中的F點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖乙中的G點(diǎn) D.經(jīng)過這一晝夜之后,植物體的有機(jī)物含量會(huì)增加 答案 C 解析 圖甲中C點(diǎn)和F點(diǎn)時(shí),光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,光合作用開始于C點(diǎn)之前,結(jié)束于F點(diǎn)之后,A項(xiàng)正確;圖乙中的D點(diǎn)之前光照強(qiáng)度弱,光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,玻璃罩內(nèi)CO2濃度增加,D時(shí)光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等,D點(diǎn)之后光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,玻璃罩內(nèi)的CO2減少,濃度降低,因此D點(diǎn)時(shí)玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高,B項(xiàng)正確;分析題圖甲可知,F點(diǎn)是由于光照強(qiáng)度減弱、CO2濃度由降低向增加轉(zhuǎn)化的拐點(diǎn),此點(diǎn)之前,光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,此點(diǎn)之后光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度,該點(diǎn)光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等,對(duì)應(yīng)圖乙中的H點(diǎn),而不是G點(diǎn),C項(xiàng)錯(cuò)誤;分析圖甲可知,這一晝夜之后G點(diǎn)玻璃罩內(nèi)的CO2濃度小于開始時(shí)A點(diǎn)的濃度,減少的這部分通過光合作用合成有機(jī)物儲(chǔ)存在植物體內(nèi),因此植物體的有機(jī)物含量會(huì)增加,D項(xiàng)正確。 5.(2018全國Ⅰ卷)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如下圖所示。 回答下列問題。 (1)當(dāng)光照強(qiáng)度大于a時(shí),甲、乙兩種植物中,對(duì)光能的利用率較高的植物是　　　。 (2)甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí),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(shí)葉片的光合速率明顯下降,其原因是進(jìn)入葉肉細(xì)胞的　　　　(填“O2”或“CO2”)不足。 答案 (1)甲 (2)甲　光照強(qiáng)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(qiáng)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)根據(jù)曲線的走勢(shì)以及曲線的起點(diǎn)可知,甲的細(xì)胞呼吸速率大于乙。光照強(qiáng)度大于a時(shí),甲的凈光合速率大于乙,所以甲的實(shí)際光合速率也遠(yuǎn)大于乙,所以甲對(duì)光能的利用率要高于乙。 (2)當(dāng)種植密度過高時(shí),單株獲取的光能減少。光照強(qiáng)度降低同等程度的情況下,對(duì)甲植株單株的影響要大于乙植株,所以,如果種植密度過大,凈光合速率下降幅度較大的是甲植物。 (3)無論是光補(bǔ)償點(diǎn)還是光飽和點(diǎn),甲的都高于乙的,所以乙更適合在光照強(qiáng)度較低的林下種植。 (4)夏日晴天中午12:00氣溫太高,葉片的大多數(shù)氣孔關(guān)閉,導(dǎo)致外界的CO2不能通過氣孔進(jìn)入葉片,從而導(dǎo)致光合速率明顯下降。 6.選取生理狀態(tài)良好的甜櫧植株,保持溫度(30 ℃)、CO2濃度等恒定,測定不同光照強(qiáng)度條件下O2和CO2的釋放量(如圖1)。圖2中的x、y、z曲線分別表示一天24 h的溫度、光照強(qiáng)度、凈光合速率的變化。請(qǐng)據(jù)圖分析回答問題。 圖1 圖2 (1)從圖1可知,在光照強(qiáng)度為8 klx時(shí)植物固定CO2的速率為　　　　mol/(m2h),在此條件下若光照12 h,再黑暗12 h,交替進(jìn)行,則甜櫧　　　　　　(填“能”或“不能”)生長,原因是　 　。 (2)分析圖2可知,中午12時(shí),z曲線下降,可能原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)若比較圖2中z曲線的K、A兩點(diǎn),　　　更有利于蔬菜的儲(chǔ)存。 (4)圖2中光合速率與呼吸速率相等的點(diǎn)是　　　　　,對(duì)應(yīng)圖1中的光照強(qiáng)度為　　　　klx,根據(jù)圖2中z曲線的變化推測該植物未接受光照的時(shí)間是曲線中的　　　　　　　　　　段。 答案 (1)8　不能　光合作用合成的有機(jī)物被細(xì)胞呼吸消耗(或12 h 光照時(shí)積累的有機(jī)物正好被12 h黑暗時(shí)消耗掉,答案合理即可) (2)溫度上升,部分氣孔關(guān)閉,CO2吸收減少 (3)A (4)C、G　4　KB、MN 解析 (1)依題意并結(jié)合圖1分析可知,圖1中光照強(qiáng)度為0 klx時(shí)的CO2的釋放量表示呼吸速率,其數(shù)值為4 mol/(m2h);在光照強(qiáng)度大于0 klx時(shí)的O2釋放量表示凈光合速率,凈光合速率=實(shí)際光合速率-呼吸速率。光照強(qiáng)度為8 klx時(shí)的植物凈光合速率為4 mol/(m2h),此時(shí)植物固定CO2的速率即實(shí)際光合速率=凈光合速率+呼吸速率=4+4=8〔mol/(m2h)〕。在此條件下若光照12 h,再黑暗12 h,交替進(jìn)行,甜櫧有機(jī)物的積累量=凈光合速率12 h-呼吸速率12 h=412-412=0 (mol/m2),即光合作用合成的有機(jī)物被細(xì)胞呼吸消耗(或12 h光照時(shí)積累的有機(jī)物正好被12 h黑暗時(shí)消耗掉),沒有有機(jī)物積累,所以甜櫧不能正常生長。 (2)中午12時(shí),由于光照過強(qiáng),溫度上升,部分氣孔關(guān)閉,CO2吸收減少,導(dǎo)致z曲線下降。 (3)圖2顯示:K點(diǎn)時(shí)的CO2釋放速率為20 mg/h,A點(diǎn)時(shí)CO2釋放速率小于20 mg/h,說明A點(diǎn)時(shí)有機(jī)物的消耗少于K點(diǎn),A點(diǎn)更有利于蔬菜的存儲(chǔ)。 (4)圖2的z曲線表示凈光合速率,而圖1光照強(qiáng)度大于0 klx時(shí)的O2釋放量也表示凈光合速率,當(dāng)凈光合速率為0時(shí),(實(shí)際)光合速率與呼吸速率相等,即圖2中的C、G點(diǎn),與圖1中的光照強(qiáng)度為4 klx時(shí)相對(duì)應(yīng)。植物未接受光照,光合作用不能進(jìn)行,據(jù)此可推測:該植物未接受光照的時(shí)間是z曲線中的KB段和MN段。