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第2講 細胞呼吸與光合作用 第Ⅲ課時 大題專攻檢測卷 1．菠蘿植株的葉肉細胞在干旱條件下有一個很特殊的CO2同化方式，夜間氣孔開放，吸收CO2生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關閉，蘋果酸經脫羧作用釋放CO2用于光合作用，如圖甲所示。表乙是在土壤中不同含水量的條件下，測得的菠蘿植株的部分生理特征。根據相關內容回答下列問題： 指標 處理 土壤含 水量(%) 葉長度 (cm) 葉寬度 (cm) 葉綠素含量 (mgg－1FW) X 25 42.8 3.3 0.78 輕度缺水 13 38.2 3.1 0.63 重度缺水 6 38.1 3.1 0.52 乙 (1)圖甲中，能參與CO2固定的物質有____________。PGA即暗反應中的________。 (2)干旱條件下，白天當光照、溫度等適宜時，菠蘿葉肉細胞的光合速率最可能________(填“小于”“等于”或“大于”)呼吸速率，說明原因：___________________ ________________________________________________________________________。 (3)干旱條件下，菠蘿葉肉細胞夜間pH會有所下降，原因是________________________________________________________________________。 (4)表乙中X組起________作用。據表分析，在干旱環(huán)境條件下，菠蘿產量會降低，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)由圖甲分析可知，參與CO2固定的有兩個結構：細胞質基質和葉綠體。在細胞質基質中，CO2與PEP結合生成OAA；在葉綠體中，CO2與RuBP結合生成PGA。分析圖甲中PGA所處的位置及參與的反應可知，PGA即C3。(2)由于干旱條件下，白天菠蘿植株葉肉細胞的氣孔關閉，不與外界環(huán)境進行氣體交換，而光照、溫度適宜，光合作用消耗的CO2來自葉肉細胞自身呼吸產生的CO2和蘋果酸經脫羧作用產生的CO2，即葉肉細胞經光合作用消耗的CO2多于其經呼吸作用產生的CO2，故葉肉細胞的光合速率大于呼吸速率。(3)干旱條件下，由于夜間菠蘿葉肉細胞合成并儲存蘋果酸，故pH會有所下降。(4)由表格數據可知，X組為適宜的土壤含水量，起到了對照作用。在干旱環(huán)境條件下，菠蘿產量降低的原因為葉面積減小，葉綠素含量下降，光合作用減弱，產生的有機物減少。 答案：(1)PEP、RuBP　C3　(2)大于　光合作用中CO2的吸收量大于呼吸作用中CO2的釋放量(合理即可)　(3)夜間菠蘿葉肉細胞合成蘋果酸并儲存在液泡中(合理即可)　(4)對照　干旱條件下，菠蘿植株的葉面積減小，葉綠素含量下降，光合作用減弱，產生的有機物減少(合理即可) 2．某研究小組想測量萌發(fā)的小麥種子、蚯蚓呼吸速率的差異，設計了以下的實驗裝置。實驗中分別以20粒萌發(fā)的種子和4條蚯蚓為材料，每隔5 min記錄一次有色液滴在刻度玻璃管上的讀數，結果如表1所示。請回答以下問題： 有色液滴移動的距離(mm) 生物 時間(min) 0 5 10 15 20 25 萌發(fā)的種子 0 8 16 23 29 34 蚯蚓 0 4.5 9 11.5 13.5 15.5 表1 (1)裝置圖中的Y溶液是________，其作用是__________________。設置乙裝置的目的是__________________。 (2)實驗開始后保持注射器的活塞不移動，有色液滴將向________移動(填“左”或“右”)，以蚯蚓為材料時有色液滴移動的最大速率是________。 (3)另一組該實驗裝置每隔5 min測量時，將注射器活塞往________(填“上”或“下”)移動，待有色液滴回到實驗開始時的位置停止，根據活塞移動距離可測出氣體的變化量，其中以小麥為材料的結果如表2所示： 時間(min) 0 5 10 15 20 25 注射器量取的氣體變化體積(mL) 0 1.5 3.0 4.2 5.0 5.5 表2 分析數據可知該段時間小麥種子的有氧呼吸速率為____________，在此過程中，有氧呼吸的強度越來越________。 解析：(1)甲、乙裝置中所放置的Y溶液為NaOH溶液，用以吸收呼吸作用產生的CO2，可以通過測量O2量的變化測定呼吸速率，乙裝置的作用是對照，可排除微生物及環(huán)境因素對實驗的干擾。(2)實驗開始后，若保持注射器的活塞不動，甲裝置進行有氧呼吸消耗O2，有色液滴會向左移動。將蚯蚓的實驗裝置所測得的液滴移動的距離之差除以時間，即為液滴移動的速率，由表可知在最初的0～5 min和5～10 min內有色液滴移動的速率最大，為4.5/5＝0.9(mm/min)。(3)甲裝置內O2被消耗，生成的CO2被NaOH溶液吸收，氣壓下降，若要保持有色液滴的位置不變，需將注射器活塞往下移動；將量取的氣體變化體積除以時間即為有氧呼吸速率，由表可知，在此過程中，有氧呼吸速率＝5.5/25＝0.22(mL/min)；且此過程中，前10 min有氧呼吸速率較大，后15 min逐漸減弱。 答案：(1)NaOH　吸收實驗過程中細胞呼吸產生的CO2　排除微生物及環(huán)境因素對實驗的干擾(或對照作用) (2)左　0.9 mm/min　(3)下　0.22 mL/min　弱 3．(2018西安模擬)某生物小組利用圖1裝置在光合作用最適溫度(25 ℃)下培養(yǎng)某植株幼苗，通過測定不同時段密閉玻璃罩內幼苗的O2釋放速率來測量光合速率，結果如圖2所示。請據圖回答下列問題： (1)若用缺鎂的完全培養(yǎng)液培養(yǎng)，葉肉細胞內________合成減少，從而影響植物對光的吸收。 (2)光照條件下植物吸收的CO2在________(細胞具體結構)中參與反應，而在黑暗、O2充足條件下CO2是由____________(細胞具體結構)釋放的。光照條件下，根尖細胞內合成ATP的場所除線粒體外還有____________________。 (3)曲線中t1～t4時段，玻璃罩內CO2濃度最高點和最低點依次是________和________；t4時補充CO2，此時葉綠體內C3的含量將________。 (4)根據測量結果t4時玻璃罩內O2的量與t0時相比增加了128 mg，此時植株積累葡萄糖的量為________mg。若t5時溫度由25 ℃升高至35 ℃，植株光合速率的變化是________(填“升高”“不變”或“降低”)。 解析：(1)鎂元素為合成葉綠素所必需的元素，缺鎂會使葉肉細胞內葉綠素的合成減少，影響植物對光的吸收。(2)光照條件下，植物進行光合作用，吸收CO2釋放O2，CO2參與光合作用的暗反應階段，場所為葉綠體基質。黑暗、O2充足條件下，植物進行有氧呼吸，有氧呼吸的第二階段會產生CO2，場所為線粒體基質。根尖細胞沒有葉綠體，因此光照條件下只能進行呼吸作用，有氧呼吸的場所是細胞質基質和線粒體，在細胞質基質中葡萄糖被分解為丙酮酸與[H]，同時合成少量ATP。(3)觀察圖2，t1～t2時段，光合速率小于呼吸速率，表現為消耗O2，釋放CO2，CO2含量增多；t2～t4時段光合速率大于呼吸速率，表現為吸收CO2，CO2含量減少，因此CO2濃度最高的點是t2，最低的點是t4。由于t3～t4階段O2的釋放速率下降，而補充CO2后，O2的釋放速率又逐漸增高，故推測t3～t4階段下降的原因為CO2濃度不足，抑制了光合作用的暗反應階段，故補充CO2后，暗反應速率加快，葉綠體內C3的含量增多。(4)根據光合作用的總反應式：6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2，O2增加了128/32＝4 mmol，因此增加的葡萄糖的質量為1804/6＝120 mg。光合作用需要酶的參與，由題可知，光合作用的最適溫度為25 ℃，因此將溫度調到35 ℃后，酶的活性降低，光合速率也隨之降低。 答案：(1)葉綠素　(2)葉綠體基質　線粒體基質　細胞質基質　(3)t2　t4　增多　(4)120　降低 4．植物葉片上的氣孔主要由兩個保衛(wèi)細胞構成，保衛(wèi)細胞水分的得失可引起氣孔的開閉，這種變化稱為氣孔運動。氣孔運動可改變葉肉細胞胞間CO2濃度。科研人員在適宜條件下測量了夏季晴天水稻葉片凈光合速率和葉肉細胞胞間CO2濃度在白天的日變化，結果如圖所示。請據圖回答下列問題： (1)與10：00相比，12：00時葉肉細胞中C5的含量______(填“更高”“相等”或“更低”)。 (2)14：00時葉片中有機物的積累量________(填“大于”“等于”或“小于”)18：00時。 (3)18：00后，葉肉細胞中C3的還原速率逐漸________(填“增大”“不變”或“減小”)，原因是____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)土壤供水不足時，可引起植物葉片萎蔫，此時在萎蔫葉片產生的____________(激素)調節(jié)下，保衛(wèi)細胞滲透失水，體積縮小，氣孔關閉。 解析：(1)與10：00相比，12：00時由于氣孔關閉等原因，葉肉細胞胞間CO2濃度降低，導致葉肉細胞中C5與CO2的結合減弱，C5的含量更高。(2)因為14：00～18：00時的凈光合速率大于0，所以14：00時葉片中有機物的積累量小于18：00時。(3)18：00后，葉肉細胞中C3的還原速率逐漸減小，原因是光照強度減弱，光反應速率減慢，產生的ATP和[H]減少。(4)萎蔫葉片產生的激素是脫落酸，土壤供水不足時，可引起植物葉片萎蔫，此時在萎蔫葉片產生的脫落酸調節(jié)下，保衛(wèi)細胞滲透失水，體積縮小，氣孔關閉。 答案：(1)更高　(2)小于　(3)減小　光照強度減弱，光反應速率減慢，產生的ATP和[H]減少　(4)脫落酸 5．如圖表示某植物在室溫25 ℃、不同光照強度下的密閉容器中CO2吸收速率的變化，請據圖回答下列問題： (1)影響a點CO2釋放速率的主要外界因素是________。若b點對應光照強度突然降至O點對應的光照強度，短時間內葉綠體中C3含量將________。從圖中可以看出，光合作用固定CO2的最大速率是____________。 (2)將裝置置于15 ℃的環(huán)境中一段時間后，a點將________(填“上移”“下移”或“不確定”)，原因是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)持續(xù)光照一段時間后，若檢測到CO2濃度下降，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)沒有光照，植物只進行呼吸作用，影響它的環(huán)境因素主要是溫度。若b點對應的光照強度突然降至O點對應的光照強度，則C3的還原減弱，短時間內葉綠體中C3含量將上升。光合作用強度最大的點是c點，光合作用固定CO2的最大速率是25 mgh－1s－1。(2)該植物呼吸作用的最適溫度不確定，若呼吸作用的最適溫度為15 ℃左右，則a點下移；若高于25 ℃，則a點上移。(3)光合作用強度大于呼吸作用強度時，持續(xù)光照一段時間后，檢測到CO2濃度下降。 答案：(1)溫度　上升　25 mgh－1s－1(必須帶著單位)　(2)不確定　該植物呼吸作用的最適溫度不確定，若呼吸作用的最適溫度為15 ℃左右，則下移；若高于25 ℃，則上移　(3)光照下植物光合作用消耗CO2的速率大于呼吸作用產生CO2的速率(或光合作用強度大于呼吸作用強度) 6．我國科學家利用“中國稻田TFACE試驗平臺”模擬未來環(huán)境因素對水稻光合作用的影響。如圖分別為水稻移栽到試驗平臺內種植后第61天和第118天測定的凈光合速率(Pn)的大小，其中EC為大氣CO2濃度升高200 μmolmol－1，ET為溫度升高1 ℃，ECET為大氣CO2濃度和溫度同時升高。請回答下列相關問題： (1)光照條件下，水稻產生ATP的細胞器是__________。 (2)據圖分析，本研究共設置了________組實驗，其中________組為對照實驗，其具體條件分別是__________和____________。 (3)由第61天測定的數據可以得出的結論是_________________________________ ________________________________________________________________________； 結合兩圖得出的結論是隨著栽培時間的延長，_______________________________ ________________________________________________________________________， 表現出明顯的光合適應現象。 解析：(1)光照條件下，水稻進行光合作用和呼吸作用，產生ATP的細胞器是葉綠體和線粒體。(2)據圖分析，本研究共設置了ACAT、ECAT、ACET、ECET 4組實驗，據圖推測AC代表大氣CO2濃度，EC代表升高大氣CO2濃度，AT代表大氣環(huán)境溫度，ET代表溫度升高1 ℃，因此ACAT組為對照實驗，其具體條件分別是大氣(背景)CO2濃度和大氣環(huán)境溫度。(3)由第61天測定的數據可以得出的結論是在移栽初期，增加大氣CO2濃度和升溫1 ℃以及單獨增加CO2濃度可提高凈光合速率(Pn)。綜合兩圖得出的結論是隨著栽培時間的延長，升高溫度、升高CO2濃度或二者同時升高，水稻凈光合速率(Pn)增加不明顯。 答案：(1)葉綠體和線粒體　(2)4　ACAT　大氣(背景)CO2濃度　大氣環(huán)境溫度　(3)在移栽初期，增加大氣CO2濃度和升溫1 ℃以及單獨增加CO2濃度可提高凈光合速率(Pn)　升高溫度、升高CO2濃度或二者同時升高，水稻凈光合速率(Pn)增加不明顯(合理即可) 7.如表所示為不同光照強度和土壤含水量對番茄植株光合作用的影響結果。如圖表示不同O2濃度對番茄葉肉細胞呼吸強度的影響結果?；卮鹣铝袉栴}： 光照 強度 土壤含 水量(%) 葉綠素 a含量 (mg/cm2) 葉綠素 b含量 (mg/cm2) C5的再生 速率[μmol/ (m2s)] 正常光 80 0.018 0.004 1.9 40 0.028 0.007 1.6 弱光 80 0.017 0.004 1.2 40 0.025 0.007 1.4 (1)在提取番茄葉中的色素時，為防止葉綠素被破壞，研磨時可加入適量的________。用紙層析法分離提取液中的色素時，會得到4條色素帶。從上往下看，葉綠素a、葉綠素b分別位于第____________條。 (2)光照減弱會使________的含量下降，這會導致光反應產生的____________不足，從而影響暗反應中C5的再生。若栽培番茄植株的溫室所處條件為弱光、土壤含水量為80%，此時可采取________的措施來提高番茄產量。 (3)若要測定番茄葉肉細胞的呼吸強度，應在__________條件下進行。圖中O2濃度為0時，番茄葉肉細胞中的CO2產生于____________(填細胞結構)。當O2濃度為__________時，番茄葉肉細胞的呼吸作用最弱。當O2濃度達到15%以后，CO2釋放量不再隨O2濃度的增加而繼續(xù)增加的內因可能是________________。 解析：(1)提取綠葉中色素時，在研磨時加入碳酸鈣可防止色素被破壞。用紙層析法分離提取液中的色素時，得到的4條色素帶從上到下依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。(2)光照減弱時，光反應產生的參與暗反應中C3還原的ATP和NADPH減少，會影響C5的再生。據表中數據可知，在弱光、土壤含水量為80%的條件下，C5的再生速率最低，比較該組與C5的再生速率最高組，不同之處是該組光照較弱，因此，在弱光、土壤含水量為80%的溫室中可采取增強光照的措施來提高番茄產量。(3)若測定植株葉肉細胞的呼吸強度，要排除葉肉細胞光合作用對實驗結果的影響，所以應在遮光或黑暗條件下進行。圖中O2濃度為0時，番茄葉肉細胞只進行無氧呼吸，在細胞質基質中將葡萄糖分解為酒精和CO2。當O2濃度為5%時，番茄葉肉細胞CO2的釋放總量最少，此時的呼吸作用最弱。當O2濃度達到15%以后，CO2釋放量不再隨O2濃度的增加而繼續(xù)增加的內因可能是呼吸酶數量有限。 答案：(1)碳酸鈣(CaCO3)　3、4　(2)葉綠素a　ATP和[H](NADPH)　增強光照　(3)遮光或黑暗　細胞質基質　5%　呼吸酶的數量有限 8．某生物興趣小組利用如圖所示的實驗裝置來探究綠色植物的生理作用。據此回答下列問題： (1)若要探究植物細胞呼吸的類型，選取的實驗裝置有____________________，為使實驗結果更科學，還需設置__________。若實驗中對照組的紅色液滴靜止不動，植物既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，則觀察到的實驗現象是_____________________________。 (2)若要驗證CO2是植物光合作用的必需原料，選取的最佳實驗裝置是______________，實驗中給植物提供C18O2后，在玻璃罩內檢測到含18O的氧氣，其產生的途徑為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)若要探究植物細胞呼吸的類型，選取的實驗裝置有裝置一和裝置二，為使實驗結果更科學，還需設置沒有植物(或死植物)的對照實驗，排除物理因素的影響。若實驗中對照組的紅色液滴靜止不動，植物既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，則裝置一燒杯中盛放NaOH溶液，能夠吸收細胞呼吸產生的CO2，有氧呼吸消耗氧氣，則紅色液滴左移；裝置二燒杯中盛放水，不能吸收CO2，植物有氧呼吸消耗的氧氣量小于有氧呼吸和無氧呼吸產生的CO2總量，則紅色液滴右移。(2)裝置一燒杯中盛放NaOH溶液，能夠吸收細胞呼吸產生的CO2；裝置三燒杯中盛放CO2緩沖液，可以為光合作用提供CO2。因此若要驗證CO2是植物光合作用的必需原料，選取的最佳實驗裝置是裝置一和裝置三。實驗中給植物提供C18O2后，光合作用過程中18O的去路是6C18O2＋12H2OC6HO6＋6O2＋6HO，其中產物HO又作為光反應的原料，在水的光解中產生18O2。 答案：(1)裝置一和裝置二　對照實驗　裝置一紅色液滴左移、裝置二紅色液滴右移　(2)裝置一和裝置三　C18O2→HO→18O2(或C18O2參與光合作用暗反應產生HO，HO參與光反應產生18O2)