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專題四　光合作用與呼吸作用 一、選擇題 1．(2018白銀月考)綠色植物是主要的能量轉(zhuǎn)換者，因?yàn)樗鼈兙腥~綠體(圖甲)這一完成能量轉(zhuǎn)換的細(xì)胞器，圖乙是圖甲中的色素分離結(jié)果，圖丙是在圖甲④結(jié)構(gòu)中進(jìn)行的生化反應(yīng)，①～④分別代表圖甲中葉綠體的結(jié)構(gòu)。 下列相關(guān)敘述中，不正確的是(　D　) A．圖乙中的色素帶由1到4分別是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素 B．圖甲中①和③的成分和結(jié)構(gòu)相似 C．環(huán)境條件相對穩(wěn)定的條件下，圖甲④中的C3含量多于C5 D．如果突然降低CO2的濃度，圖丙中的C3含量會一直下降 [解析]　圖乙中下方有濾液細(xì)線，色素的擴(kuò)散方向是從下向上的，所以1～4分別是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素。圖甲中的①和③分別是葉綠體的內(nèi)膜和外膜，它們的成分和結(jié)構(gòu)相似。分析圖丙中的過程要從兩個方面進(jìn)行：一是環(huán)境條件相對穩(wěn)定時，暗反應(yīng)中的兩個過程、光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間均處于一種相對平衡的狀態(tài)，由于一個C5對應(yīng)著兩個C3，所以C3含量要比C5高；二是當(dāng)環(huán)境條件突然改變時，如CO2濃度突然降低時，短時間內(nèi)由于CO2固定過程減弱而C3的還原過程仍在進(jìn)行，故C3含量降低而C5含量升高，但一段時間后，反應(yīng)過程又達(dá)到一個新的平衡狀態(tài)，所以C3含量不會一直下降。 2．(2018山東省菏澤市高三期末)在一定濃度的CO2和適宜溫度條件下，測定不同光照強(qiáng)度下放有某雙子葉植物葉片的密閉裝置中CO2的變化量，結(jié)果如圖，則下列推論中正確的是(　C　) A．光照強(qiáng)度為0klx時，葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) B．光照強(qiáng)度為1klx時，光合作用吸收的CO2多于呼吸作用釋放的CO2 C．光照強(qiáng)度由5klx增強(qiáng)到7klx時，葉肉細(xì)胞中C3的合成速率增大 D．光照強(qiáng)度為10klx時，CO2濃度和色素含量是限制植物光合作用速率的主要外因 [解析]　A．光照強(qiáng)度為0klx時，葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，A錯誤；B．表格中測得的CO2變化量是凈光合作用，只要有光照，植物就進(jìn)行光合作用，光照強(qiáng)度為1klx時，容器內(nèi)CO2增多是因?yàn)楹粑饔么笥诠夂献饔?，B錯誤；C．光照強(qiáng)度由5klx增強(qiáng)為7klx時，二氧化碳的吸收量增加，因此葉肉細(xì)胞中C3化合物合成速率增大，C正確；D．光照強(qiáng)度由8klx增強(qiáng)為10klx時，CO2量不變，此時光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，二氧化碳量為主要的環(huán)境因素，限制植物光合作用速率的內(nèi)因有色素的含量、酶的數(shù)量等，D錯誤。故選：C。 3．(2018鄭州模擬)有人把玉米和向日葵的葉片從植株上切下后，分別放在保持高濕度、充足光照的容器內(nèi)(保持葉片的生活狀態(tài))，葉片的含水量由于蒸騰作用而逐漸減少，然后測定葉片在水分虧缺情況下的相對光合作用強(qiáng)度，結(jié)果如下圖所示。據(jù)圖分析，水分虧缺對光合作用產(chǎn)生影響的原因最可能是(　D　) A．水分虧缺直接影響植物的光合作用 B．水分虧缺對不同植物光合作用的影響程度和影響方式不同 C．水分虧缺影響光合作用是因?yàn)樗质枪夂献饔玫脑现? D．水分虧缺影響光合作用主要是通過影響CO2進(jìn)入葉內(nèi)而起作用的 [解析]　由圖可知，在水分虧缺為30%和50%時，向日葵和玉米已分別停止光合作用；植物所吸收的水分絕大部分用于蒸騰作用，可知水分虧缺對光合作用的影響不是原料水的不足(因?yàn)榇藭r葉片的含水量是可以滿足光合作用對水的需求的)，而是光合作用的另一原料CO2(CO2主要通過氣孔從外界獲取，而水分虧缺會導(dǎo)致氣孔關(guān)閉)，結(jié)合玉米對CO2的利用效率高，可知水分虧缺主要是通過影響CO2進(jìn)入葉內(nèi)而影響光合作用的。 4．(2018吉林省遼源市高三期末)細(xì)胞呼吸原理廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。下表中有關(guān)措施與對應(yīng)的目的不恰當(dāng)?shù)氖?　C　) 選項(xiàng) 應(yīng)用 措施 目的 A． 種子貯存 曬干 降低自由水含量，降低細(xì)胞呼吸 B． 乳酸菌制作酸奶 密封 加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸發(fā)酵 C． 水果保鮮 零下低溫 降低酶的活性，降低細(xì)胞呼吸 D． 栽種莊稼 疏松土壤 促進(jìn)根有氧呼吸，利于吸收礦質(zhì)離子 A．A　　　 B．B　 C．C　　　 D．D [解析]　A．糧油種子的貯藏，必須降低含水量，使種子處于風(fēng)干狀態(tài)，從而使呼吸作用降至最低，以減少有機(jī)物的消耗，A正確；B．乳酸菌是嚴(yán)格厭氧的微生物，所以整個過程要嚴(yán)格密封，B正確；C．水果保鮮的目的既要保持水分，又要降低呼吸作用，所以低溫是最好的方法，但溫度不能太低，C錯誤；D．植物根對礦質(zhì)元素的吸收過程是一個主動運(yùn)輸過程，需要能量和載體蛋白，植物生長過程中的松土，可以提高土壤中氧氣的含量，有利于根細(xì)胞的有氧呼吸作用，從而為生根吸收礦質(zhì)離子提供更多的能量，D正確。故選：C。 5．如圖表示在一定范圍內(nèi)，不同環(huán)境因素與水稻葉片光合作用強(qiáng)度的關(guān)系，對其描述不正確的是(　A　) A．如果橫坐標(biāo)是CO2含量，則a為紅光，b為白光 B．如果橫坐標(biāo)是CO2含量，則a為強(qiáng)光，b為弱光 C．如果橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)度，a的CO2含量較高，b的CO2含量較低 D．如果橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)度，a溫度較適宜，b溫度較低 [解析]　如果橫坐標(biāo)是CO2含量，則相同的CO2含量時，植物對白光的吸收值大于紅光，因此光合作用強(qiáng)度較大，即a為白光，b為紅光。 6．已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25 ℃、30 ℃，如圖曲線表示該植物在30 ℃時光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若將溫度調(diào)節(jié)到25 ℃的條件下(原光照強(qiáng)度和CO2濃度不變)，從理論上講，圖中相應(yīng)點(diǎn)的移動分別是(　A　) A．a(chǎn)點(diǎn)上移，b點(diǎn)左移，m值增加 B．a(chǎn)點(diǎn)下移，b點(diǎn)左移，m值不變 C．a(chǎn)點(diǎn)上移，b點(diǎn)右移，m值下降 D．a(chǎn)點(diǎn)下移，b點(diǎn)不移，m值上升 [解析]　根據(jù)題意和圖示分析可知：溫度從30 ℃下降到25 ℃后，光合速率加快，呼吸速率減慢。圖中a點(diǎn)代表呼吸速率，現(xiàn)呼吸速率減慢，故a點(diǎn)上移；b點(diǎn)代表光補(bǔ)償點(diǎn)，即b點(diǎn)呼吸速率等于光合速率，由于呼吸速率減慢，光合作用加快，需要降低光合作用強(qiáng)度，才能夠b點(diǎn)呼吸速率等于光合速率，故b點(diǎn)左移；m代表最大凈光合作用強(qiáng)度，由于降低溫度后，導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度增加，故m值增加。 二、非選擇題 7．(2018東北三省三校一模)圖一為夏日晴朗天氣，光合作用強(qiáng)度的日變化曲線。請回答下列關(guān)于光合“午休”的問題： (1)中午輕度缺水會使氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致胞間CO2濃度__降低__。 (2)水分虧缺使光合產(chǎn)物輸出變慢，對光合作用產(chǎn)生__抑制__作用。 (3)氣孔關(guān)閉會阻止O2溢出葉片，高氧濃度下產(chǎn)生圖二光呼吸現(xiàn)象。光呼吸通過消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的過剩__[H]、ATP__，減少能量積累對葉綠體的傷害。光呼吸與有氧呼吸區(qū)別有__C、D__，相同點(diǎn)是__B__。 A．反應(yīng)場所都是線粒體 B．都消耗O2釋放CO2 C．光呼吸消耗ATP，有氧呼吸產(chǎn)生ATP D．光呼吸光下才能發(fā)生，有氧呼吸黑暗和光照都能發(fā)生 (4)綜上所述，光合“午休”現(xiàn)象是多因素共同作用產(chǎn)生的，大田生產(chǎn)中可以采取__A__措施，避免或減輕此現(xiàn)象。 A．噴灌　　 B．遮光 C．降低溫度　　 D．增施有機(jī)肥 [解析]　(1)中午輕度缺水會使氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致胞間CO2濃度降低。 (2)細(xì)胞代謝需要水參加，當(dāng)水分虧缺會使光合產(chǎn)物輸出變慢，對光合作用產(chǎn)生抑制作用。 (3)光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個生化過程。它是光合作用一個損耗能量的副反應(yīng)。光呼吸可消除多余的[H]和ATP，減少細(xì)胞受損的可能，有其正面意義。光呼吸與有氧呼吸區(qū)別有光呼吸消耗ATP，有氧呼吸產(chǎn)生ATP；光呼吸光下才能發(fā)生，有氧呼吸黑暗和光照都能發(fā)生。相同點(diǎn)是都消耗O2釋放CO2。 (4)植株會出現(xiàn)光合午休是由于中午溫度過高，葉片部分氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致二氧化碳供應(yīng)不足，光合作用下降。因此大田生產(chǎn)中可以采取噴灌的措施，可以降低溫度，提供足夠水分等，避免或減輕午休現(xiàn)象。 8．(2018山東省濟(jì)寧一模)生物制氫有良好的發(fā)展前景，[H]在產(chǎn)氫酶的作用下可以產(chǎn)生H2，產(chǎn)氫酶對O2敏感。下面是利用生物制H2的兩種方法。 (1)真核生物綠藻在光照條件下可以產(chǎn)生H2。綠藻在光照條件下產(chǎn)生[H]的場所是__細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體__。綠藻產(chǎn)H2是生物代謝的一種調(diào)控結(jié)果，當(dāng)細(xì)胞代謝活動平衡時，綠藻細(xì)胞內(nèi)參與反應(yīng)的C3的含量__大于__(填“小于”、“大于”或“等于”)C5的含量。產(chǎn)H2會導(dǎo)致綠藻生長不良，請從光合作用物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度分析其原因__綠藻光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]轉(zhuǎn)變成H2，使參與暗反應(yīng)[H]的減少，有機(jī)物生產(chǎn)量減少__。 (2)一些厭氧微生物在黑暗環(huán)境下，能將多種有機(jī)物發(fā)酵成各種有機(jī)酸，同時產(chǎn)生大量的H2。與上述綠藻制氫方法相比，這種方法制H2的優(yōu)點(diǎn)是__不受光照條件限制、避免了氧氣的干擾、產(chǎn)氣量大__。在厭氧微生物產(chǎn)H2過程中無氧呼吸也會影響產(chǎn)氫酶的活性，其原因是：__厭氧菌無氧呼吸產(chǎn)生有機(jī)酸，導(dǎo)致溶液pH降低，影響產(chǎn)氫酶的活性__。 [解析]　(1)真核生物綠藻在光照條件下，既進(jìn)行光合作用又進(jìn)行呼吸作用，兩過程都產(chǎn)生[H]，因此綠藻在光照條件下產(chǎn)生[H]的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體。根據(jù)二氧化碳的固定的反應(yīng)方程式可知，一個五碳化合物生成兩個三碳化合物，因此綠藻細(xì)胞內(nèi)參與反應(yīng)的C3的含量大于C5的含量。當(dāng)細(xì)胞代謝活動平衡時，綠藻光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]轉(zhuǎn)變成H2，使參與暗反應(yīng)[H]的減少，有機(jī)物生產(chǎn)量減少，因此H2會導(dǎo)致綠藻生長不良。 (2)一些厭氧微生物在黑暗環(huán)境下，能將多種有機(jī)物發(fā)酵成各種有機(jī)酸，同時產(chǎn)生大量的H2。與上述綠藻制氫方法相比，這種方法制H2的優(yōu)點(diǎn)是不受光照條件限制、避免了氧氣的干擾、產(chǎn)氣量大。厭氧菌無氧呼吸產(chǎn)生有機(jī)酸，導(dǎo)致溶液pH降低，影響產(chǎn)氫酶的活性，因此在厭氧微生物產(chǎn)H2過程中無氧呼吸也會影響產(chǎn)氫酶的活性。 9．(2015全國卷Ⅰ，29)為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計(jì)了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。各組實(shí)驗(yàn)的溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135 s，處理結(jié)束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： A組：先光照后黑暗，時間各為67.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%。 B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。 C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75 ms(毫秒)；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。 D組(對照組)：光照時間為135 s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%。 回答下列問題： (1)單位光照時間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量__高于__(填“高于”、“等于”或“低于”)D組植物合成有機(jī)物的量，依據(jù)是__C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%__；C組和D組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要__光照__，這些反應(yīng)發(fā)生的部位是葉綠體的__基質(zhì)__。 (2)A、B、C三組處理相比，隨著__光照和黑暗交替頻率__的增加，使光下產(chǎn)生的　ATP和[H](或者ATP和還原型輔酶Ⅱ)－－－　　能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。 [解析]　(1)因?yàn)槊拷M處理的總時間均為135 s，C組光照黑暗交替處理，同時時間相等，D組全為光照，所以C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%；單位光照時間內(nèi)，C組植物合成有機(jī)物的量高于D組。由此說明光合作用中有些反應(yīng)不需要光照，即暗反應(yīng)，暗反應(yīng)階段發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。(2)對比A、B、C三組實(shí)驗(yàn)，在總光照時間相同的情況下，隨著光照和黑暗交替頻率的增加，光合作用產(chǎn)物的相對含量也增加。究其根本原因是光照與黑暗的交替頻率越高，光下產(chǎn)生的還原型輔酶Ⅱ和ATP越能及時利用并及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。