2024届高考生物一轮复习大题专练【配套新教材】（5）细胞呼吸和光合作用

这是一份2024届高考生物一轮复习大题专练【配套新教材】（5）细胞呼吸和光合作用，共14页。试卷主要包含了番茄营养丰富，深受人们喜爱，66、0等内容，欢迎下载使用。
1.在植物叶肉细胞中会同时进行光合作用和呼吸作用两种生理过程，如图是相关物质变化示意图，其中A~E为生理过程，请回答下列问题：
（1）上述A~E过程中，能够产生ATP的过程是_____（填字母）B过程中突然减少CO2的供应，短时间内C3的含量将____（填“上升”“下降”或“不变”），黑暗条件下，能产生[H]的场所是_____，若该细胞为植物根细胞，可进行的过程是_____（填字母）。
（2）过程A发生的场所是_____,过程B发生的场所是______。过程A为过程B提供的物质有____和____。标记的14CO2在____________（填场所）被C5固定后才能被_____还原。
（3）有氧呼吸与无氧呼吸的共同阶段是____（填字母），该阶段反应发生的场所是____细胞呼吸生成的[H]指的是____。细胞呼吸过程中释放能量最多的过程是____（填字母）过程。
2.图甲表示几种类型的细胞呼吸的部分物质变化示意图，图乙和丙分别是温度和O2浓度对细胞呼吸速率的影响曲线。请据图回答下列问题：
（1）图甲中酵母菌细胞可进行的过程是_____（填序号），能在人体骨骼肌细胞中进行的过程是_____（填序号）。图甲中过程④产生的ATP的去向是_____。
（2）从图乙中可以看出，细胞呼吸的最适温度是_____点对应的温度。AB段说明_____温度能否影响图甲中的①~④过程？_____（填“能”或“不能”）为什么？_____。
（3）图丙表示酵母菌的呼吸情况，则曲线Ⅱ表示_____呼吸。如果在瓶中培养酵母菌时，测出瓶中放出CO2的体积与吸收O2的体积之比为5:4，这是因为有_____（以比例表示）的酵母菌在进行曲线Ⅰ所示的呼吸类型（假设酵母菌进行两种细胞呼吸的速率相等）。
（4）由乙、丙两图可知，贮存水果时应选择Ⅰ_____（选填“低温”“室温”“高温”“无氧”“低氧”“高氧”）的条件。
3.番茄营养丰富，深受人们喜爱。某研究小组以番茄幼苗为材料进行了如图所示的多方面研究。请回答：
(1)分析图甲得出，番茄生长需求量最多的离子是______，一段时间后，培养液中的浓度高于初始浓度，原因是______。
(2)分析图乙可知，光合速率与呼吸速率相等的点是______，该番茄幼苗一昼夜干重的变化是______（填“减少”或“不变”或“增加”），原因是______。
(3)如图丙所示，将番茄对称叶片左侧遮光，右侧曝光，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照条件下照射8小时后，从两侧截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b（单位：mg），则上述光照条件下1小时内右侧截取部分的光合作用制造的有机物总量是______mg。
4.将长势相同、数量相等的甲、乙两品种的大豆幼苗，分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内，在光照、温度等相同且适宜的条件下培养，定时测定玻璃罩内的CO2含量，结果如图1；图2表示在不同温度下，测定甲品种大豆1cm2叶片质量变化情况（均考虑为有机物的质量变化）的操作流程及实验结果。据图分析回答问题：
（1）图1中0~25min期间，影响甲品种大豆幼苗光合作用强度的主要因素是____。
（2）若将图1甲、乙两个品种大豆幼苗置于同一密闭的玻璃钟罩中，在光照等其他条件适宜的情况下，一段时间内，生长首先受影响的是____品种，判断依据是____。
（3）分析图2可知，该植物的呼吸速率可表示为____mg·cm-2·h-1，实际光合速率可表示为____ mg·cm-2·h-1。（用图中字母表示）
（4）从图2分析，恒定在14℃温度下，维持10h光照、14h黑暗，该植物100cm2叶片增重了_____mg。
5.在全球气候变化日益加剧的背景下，多重联合胁迫对作物生长发育及作物产量形成的不利影响日益显著。研究者把在适宜条件下生长了20天的玉米幼苗均分为4组：对照组（CT）、单一干旱组（D）、单一冷害组（C）、二者联合胁迫组（C&D）。各组先分别在对应的条件下培养7天（各组其他条件均相同且适宜），再在适宜条件下培养2天（恢复期），测定苗期玉米在胁迫期和恢复期的净光合速率，结果如图甲。请回答下列问题：
（1）用文字和箭头表示出CO2转变成葡萄糖、再由葡萄糖转变成CO2的过程__________。
（2）从细胞水平看，干旱胁迫下玉米叶片出现萎蔫的原因是__________。在干旱胁迫下玉米净光合速率下降的原因主要是__________。
（3）根据图甲可知，__________（填“干旱”或“冷害”）对玉米光合和生长等造成的损伤更大；当遇到冷冻极端天气时，__________（填“增加”或“减少”）灌溉，有助于缓解冷冻带来的危害。
（4）检测发现冷害胁迫组细胞中蔗糖、淀粉积累，从而推测蔗糖、淀粉积累会抑制光合作用速率。检测蔗糖对离体叶绿体光合作用的影响结果如图乙，图乙中蔗糖介于__________ml·L-1浓度范围的实验数据支持上述推测。研究发现叶绿体中淀粉积累会导致__________结构被破坏，进而直接影响光反应。
6.图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题。
（1）图b表示图a中的_______结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-，光能转化成电能，最终转化为_______和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP+减少，则图b中电子传递速率会_______（填“加快”或“减慢”）。
（2）为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以_______（填“Fecy”或“DCIP”）为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是_______。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于_______，从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释_______。
7.研究人员将人体成熟的红细胞和肌肉细胞分别用如图甲、乙两个密闭装置进行实验。图中带刻度的玻璃管横截面积为1cm2。请据图回答问题：
（1）实验开始时,先把装置中的红色液滴调节至刻度0处，并关闭夹子A,5min之后发现装置甲中的红色液滴____（填“向左”“向右”或“不”）移动，装置乙中的红色液滴向左移动。装置乙中液滴移动的原因是。由此可知，成熟红细胞和肌肉细胞一定分别进行了____（填细胞呼吸方式）。
（2）若实验开始时，同时打开两装置中的夹子A,向培养液中通入等量的O2经过20min后，发现装置甲中的红色液滴向右移动了X1cm,盛有NaOH溶液的小烧杯增重了Y1g;装置乙中的红色液滴向右移动了X2cm,盛有NaOH溶液的小烧杯增重了Y2g,则肌肉细胞有氧呼吸消耗O2的速率为____cm3/min,20min内肌肉细胞共产生_______gCO2。此时若检测两装置中培养液的pH,则装置甲中培养液的pH应_______（填“大于”“小于”或“等于”）装置乙中培养液的pH（不考虑肌肉细胞的无氧呼吸）。
（3）为测定装置乙中的细胞是否产生了CO2,理论上可用_____代替装置中的红色液
滴,一段时间后观察到的现象是_____。
8.随着各种生物技术的发展，科学家对光合作用的研究也越来越深入。如表是科研人员用番茄大棚和草莓大棚研究不同空气污染情况对大棚温度、光合有效辐射、光合速率的影响。（光合有效辐射：植物进行光合作用，被光合色素吸收并转化的太阳能）
（1）光合作用过程中，叶肉细胞吸收的CO2在____中被固定形成C3，C3在____阶段产生的____的作用下，最终生成以糖类为主的有机物。
（2）据表格信息，当空气质量为严重污染时，与中度污染时相比，番茄棚和草莓棚应分别采取____、____措施来提高植物的光合速率以提高产量。
（3）长久以来普遍认为若持续光照，最终有机物积累量会增加，但科研人员有了新的发现。给予植物48小时持续光照，测定叶肉细胞中的淀粉积累量，结果如图1所示。实验结果反映出淀粉积累量的变化规律是_____。
（4）为了解释（3）的实验现象，研究人员提出了两种假设。
假设一：当叶肉细胞内淀粉含量达到一定值后，淀粉的合成停止。
假设二：当叶肉细胞内淀粉含量达到一定值后，淀粉的合成与降解同时存在。
为验证假设，科研人员测定了叶肉细胞的CO2吸收量和淀粉降解产物——麦芽糖的含量，结果如图2所示。实验结果支持上述哪一种假设？____。请运用图中证据进行阐述：
（5）为进一步确定该假设成立，研究人员在第12小时测得叶肉细胞中的淀粉含量为a，为叶片光合作用通入仅含13C标记的CO24小时，在第16小时测得叶肉细胞中淀粉总量为b，13C标记的淀粉含量为c。若淀粉量a、b、c的关系满足____（用关系式表示），则该假设成立。
答案以及解析
1.答案：（1）ACDE；上升；细胞质基质和线粒体；CDE
（2）叶绿体的类囊体薄膜；叶绿体基质；[H]；ATP；叶绿体基质；[H]
（3）C；细胞质基质；还原型辅酶Ⅰ/NADH；E
解析：本题考查细胞代谢的综合。
（1）有氧呼吸的三个阶段（CDE）均可产生ATP，光合作用的光反应阶段（A）中有ATP的产生，故题中所述A~E过程中，能够产生ATP的过程是ACDE。
在暗反应阶段，CO2首先与C5结合形成C3，若突然减少CO2的供应，则C5的消耗减少，会导致短时间内C5的含量上升。黑暗条件下，不能进行光合作用，只有呼吸作用产生[H]，细胞质基质中进行的呼吸作用的第一阶段和线粒体中进行的有氧呼吸的第二阶段均可产生[H]。若该细胞为植物根细胞，则该细胞不含叶绿体，不进行光合作用，呼吸作用可正常进行，故植物根细胞可进行的过程是CDE。
（2）过程A表示光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体薄膜：过程B表示暗反应阶段，发生场所为叶绿体基质；光反应阶段为暗反应阶段提供[H]和ATP，用于暗反应阶段中C3的还原。暗反应阶段包括CO2的固定和C3的还原，标记的14CO2在叶绿体基质中被C5固定形成14C3随后14C3才能被[H]还原形成有机物。
（3）有氧呼吸与无氧呼吸的共同阶段是第一阶段，即C，该阶段反应发生的场所是细胞质基质。细胞呼吸生成的[H]指的是还原型辅酶Ⅰ（NADH）。细胞呼吸过程中释放能量最多的过程是有氧呼吸第三阶段，即E。
2.答案： （1）①③④；①②④；用于生物体的生命活动
（2）B；在一定温度范围内，细胞呼吸速率随温度升高而增大；能；因为①~④过程均需在酶的催化作用下进行，而酶的活性受温度的影响
（3）有氧；3/7
（4）低温、低氧
解析：（1）酵母菌是兼性厌氧型微生物，既可以进行需氧呼吸，也可以进行产生酒精的厌氧呼吸，且呼吸作用过程中可以产生ATP，因此其可以进行图甲中的①③④过程；人体骨骼肌细胞可以进行需氧呼吸，也可以进行厌氧呼吸产生乳酸，并产上ATP，因此图甲中能在人体骨骼肌细胞中进行的过程是①②④。图甲中过程④产生的ATP是直接能源物质，为各项生命活动供能。
（2）据图分析，图乙中B点细胞呼吸速率最大，对应的温度为细胞呼吸最适温度。AB段表示在一定的范围内，随温度升高，细胞呼吸速率升高。图甲中①~④过程都是酶促反应，而酶的活性受温度的影响，因此温度可以通过影响酶的活性而影响酶促反应的速率。
（3）根据图丙分析可知，曲线Ⅱ代表儒氧呼吸。根据题意可知，酵母菌呼吸作用放出CO2的体积与吸收O2的体积之比为5:4，说明需氧呼吸与厌氧呼吸产生的CO2之比为4:1，则参与需氧呼吸和厌氧呼吸的酵母菌之比为4/6:1/2=4:3，因此进行厌氧呼吸（曲线Ⅰ）的酵母菌占3/7。
（4）由乙、丙两图可知，在低温、低氧时细胞呼吸速率较低，因此贮存水果时应选择低温、低氧的条件。
3.答案：（1）Ca2+；
（2）B、F；增加；E点的二氧化碳浓度低于A点
（3）（b-a）/8
解析：（1）图甲中，各种离子初始浓度相同，对比于初始浓度，Ca2+浓度减少最多，说明番茄生长过程中对Ca2+需求量最大，培养液中浓度不降反升，说明番茄对水的吸收量远大于对的吸收量，水的减少使浓度上升。
（2）图乙展示了随着一昼夜时间变化，密闭大棚中CO2的浓度变化，曲线上某一时刻切线斜率的大小可表示CO2的浓度变化快慢，即净光合作用强度。当光合速率与呼吸速率相等时，不向大棚中释放CO2，也不从大棚中吸收CO2，此时大棚内CO2浓度变化速率为0，对应图中B和F点，经过一昼夜后，大棚中CO2浓度低于A点CO2初始浓度，减少的CO2被植物通过光合作用吸收并转化为有机物储存起来，幼苗干重增加。
（3）根据“黑暗测呼吸，光测净光合”，设半个叶片初始重量为x，则呼吸作用8h消耗有机物为（x-a）mg，8h净光合作用积累有机物重量为（b-x）mg，根据“总光合速率=净光合速率+呼吸速率”，半个叶片1h真光合作用制造的有机物量为：(b-x+x-a)/8=（b-a）/8mg。
4.答案：（1）CO2含量
（2）甲；在低浓度CO2条件下，与乙相比，甲植物利用CO2进行光合作用的能力弱，积累光合产物少，故随着玻璃罩中CO2浓度的降低，甲植物生长首先受到影响
（3）X；Y+2X
（4）2200
解析：（1）0~25min期间，在密闭容器内随着光合作用的进行，玻璃罩内CO2含量逐渐下降，此时影响甲品种大豆幼苗光合作用强度的主要因素是CO2含量。
（2）由图1可知，甲品种能正常生长所需的最低CO2浓度高于乙品种，随着玻璃罩中CO2浓度的降低，甲品种的生长首先受影响。
（3）图2中无光时单位时间内叶片质量的减少量等于呼吸速率，故1h内呼吸消耗的有机物为X，该植物的呼吸速率可表示为Xmg·cm-2·h-1；而单位时间光照下叶片质量的增加量表示的是净光合速率，故光照1h总光合速率=净光合速率+呼吸速率=M+Y-（M-X）+X=Y+2X（mg·cm-2·h-1）。
（4）从图2实验结果可以看出，在14℃温度下，维持10h光照、14h黑暗，1cm2叶片净光合作用=总光合作用-呼吸作用=（3+2×2）×10-2×24=22（mg），则100cm2叶片增重了22×100=2200（mg）。
5.答案：（1）CO2→C3→葡萄糖→丙酮酸→CO2（或CO2→C3→C5+葡萄糖，葡萄糖→丙酮酸→CO2）
（2）细胞渗透失水出现质壁分离；部分气孔关闭，CO2吸收量减少
（3）冷害;减少
（4）0.47～0.57；类囊体（或基粒）
解析：（1）在光合作用的暗反应过程中CO2转变为葡萄糖,在有氧呼吸的第一、第二阶段,葡萄糖先分解为丙酮酸和[H],丙酮酸再与H2O反应生成CO2和[H],用文字和箭头表示过程如下:CO2→C3→葡萄糖→丙酮酸→CO2(或CO2→C3→C5+葡萄糖,葡萄糖→丙酮酸→CO2)。
（2）从细胞水平看,干旱胁迫下玉米叶片出现萎蔫的原因是部分细胞渗透失水出现质壁分离。在干旱胁迫下,玉米植株部分气孔关闭,CO2吸收量减少,导致净光合速率下降。
（3）由图甲可知,单一冷害组(C组)比单一干旱组(D组)净光合速率更低,所以冷害对玉米光合和生长等造成的损伤更大。遇到冷冻极端天气时减少灌溉,降低植株细胞内自由水含量,有助于缓解冷冻带来的危害。
（4）图乙中,光合速率相对值低于7表示抑制光合作用速率,对应蔗糖浓度是0.47~0.57ml·L-1。光反应的发生场所是叶绿体的类囊体(或基粒),故叶绿体中淀粉积累会导致类囊体(或基粒)被破坏而直接影响光反应。
6.答案：（1）类囊体膜；NADPH；减慢
（2）①Fecy；叶绿体B双层膜局部受损，类囊体略有损伤时，以Fecy为电子受体时的放氧量明显高于叶绿体A双层膜结构完整时，而以DCIP为电子受体时的放氧量略高于叶绿体A双层膜结构完整时，差别不大；②水的分解；③类囊体膜结构的完整性可保证其能够运输H+参与ATP的合成反应，膜结构破裂无法提供ATP合成时所需的H+导致ATP产生效率降低
解析：（1）图b所示生物膜吸收了光能，发生了水分解成e-、H+和O2的过程，因此该生物膜为图a中叶绿体的类囊体膜，是光合作用光反应的场所。光反应中，水分解为O2和H+，同时产生2个电子（e-），电子经电子传递链传递，可用于NADP+和H+结合形成NADPH；同时利用光能促使ADP与Pi反应形成ATP。这样，光能转化成电能，最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，ATP和NADPH消耗减慢，则光反应速率会减慢，水的分解减少，该过程产生的电子经过电子传递链的作用与NADP+、H+结合形成的NADPH也减少，电子传递速率会减慢。
（2）①从表格中可知，叶绿体A双层膜结构完整时，以Fecy或DCIP为电子受体时放氧量相等，而叶绿体B双层膜局部受损，类囊体略有损伤时，以Fecy为电子受体时，叶绿体B的放氧量明显高于叶绿体A双层膜结构完整时的放氧量，而以DCIP为电子受体时叶绿体B的放氧量略高于叶绿体A双层膜结构完整时的放氧量，所以叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应阻碍作用更明显。②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，这是因为在无双层膜阻碍、类囊体又松散（但未断裂）的条件下，以Fecy或DCIP为电子受体，更容易与H+结合，消耗H+速率较快，更有利于水的分解，从而提高光反应速率。③图中水光解产生的H+可通过类囊体膜结构中的转运蛋白运输至ATP合成的部位，参与ATP合成的反应，当类囊体膜结构受损时，无法完成H+的运输，ATP的合成因缺少H+而受阻，使ATP产生效率降低。
7.答案：（1）不;肌肉细胞吸收了装置中的O2,产生的CO2被NaOH溶液吸收,装置中的气体体积减小
（2）(X1-X2)/20;Y2-Y1；小于
（3）溴麝香草酚蓝溶液（或澄清石灰水）溶液由蓝变绿再变黄（或澄清石灰水变混浊）
解析：（1）已知人体的成熟红细胞只能进行无氧呼吸,因此,装置甲中的成熟红细胞通过无氧呼吸(不消耗O2)产生乳酸,不产生CO2,装置内气体体积没有变化,因此红色液滴不移动;而肌肉细胞可进行有氧呼吸,吸收了容器中的O2,产生的CO2被NaOH溶液吸收,装置乙中气体体积减小,红色液滴向左移动。
（2）已知人体的成熟红细胞只能进行无氧呼吸,因此,通入O220min后,装置甲中的红色液滴向右移动的距离(X1cm)反映了实验开始时通入的O2量,而装置乙中红色液滴向右移动的距离(X2cm)反映了实验开始时通入的O2量与肌肉细胞通过有氧呼吸消耗的O2量之差,因此,肌肉细胞有氧呼吸共消耗的氧气体积=(X1-X2)×1=X1-X2(cm3),其消耗O2的速率=(X1-X2)/20(cm3/min);人体的成熟红细胞进行无氧呼吸不产生CO2,因此装置甲中小烧杯的增重量Y1可代表微溶于NaOH溶液中的O2量,装置乙与装置甲中盛有NaOH溶液的小烧杯的增重之差就是装置乙中肌肉细胞通过细胞呼吸产生CO2的量,即肌肉细胞共产生了(Y2-Y1)gCO2。装置甲中人体的成熟红细胞通过无氧呼吸产生的乳酸积累在培养液中,而装置乙中肌肉细胞通过有氧呼吸产生的CO2主要被NaOH溶液吸收,因此,装置甲中培养液的pH小于装置乙中培养液的pH。
（3）检测CO2常用溴麝香草酚蓝溶液（或澄清石灰水），遇到CO2后溴麝香草酚蓝溶液会由蓝变绿再变黄（澄清石灰水会变混浊）。
8.答案：（1）叶绿体基质；光反应；NADPH和ATP
（2）增加光照；升高温度
（3）最初一段时间内，随着光照时间增加淀粉积累量逐渐增加，之后几乎不增加
（4）假设二；叶肉细胞持续（或并未停止）吸收CO2；淀粉分解产物麦芽糖含量快速上
（5）b-a