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2024届高考生物考前冲刺第1篇专题素能提升专题2代谢微专题突破练3影响细胞呼吸和光合作用的因素
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这是一份2024届高考生物考前冲刺第1篇专题素能提升专题2代谢微专题突破练3影响细胞呼吸和光合作用的因素，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.(2023·江苏常州模拟)我国既要抓好粮食生产,同时还要重视粮食储备,全力打造“大国粮仓”。下列关于现代储粮技术的叙述,错误的是( A )
A.气控:控制环境中的气体比例,创造无氧环境抑制谷物的有氧呼吸
B.干控:控制谷物的水分,以抑制谷物、微生物、害虫的呼吸作用
C.温控:控制谷物的储藏温度,创造一个不利于虫霉生长的低温环境
D.化控:指利用少量药物阻断虫霉正常的代谢过程,达到杀虫抑菌
目的
解析:无氧环境下谷物无氧呼吸强度大,有机物消耗多,不利于谷物的储存,低氧环境下抑制谷物的有氧呼吸和无氧呼吸,有利于谷物储存。
2.细胞呼吸是有机物在细胞内经过一系列氧化分解,最终生成CO2或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程。下列叙述正确的是( C )
A.无氧呼吸也属于氧化分解,两个阶段都有ATP的合成
B.人体剧烈运动产生的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸
C.用透气的纱布包扎伤口,可以抑制厌氧病菌的繁殖
D.贮藏蔬菜、水果和种子条件相同,应选择低温、低氧、干燥条件
解析:无氧呼吸属于不彻底的氧化分解,第二阶段没有ATP的合成;人体剧烈运动产生的CO2只来自有氧呼吸,无氧呼吸只产乳酸;用透气的纱布包扎伤口,可以抑制厌氧病菌的繁殖,防止伤口感染;贮藏蔬菜、水果应选择低温、低氧、低湿条件。
3.(2023·北京房山二模)地木耳是一种可食用耐旱蓝细菌,具有高蛋白低脂肪的特点。为探究盐胁迫对地木耳的影响,做了相关实验,结果如图。下列叙述错误的是( B )
A.随着NaCl浓度的提高,光转化效率下降
B.地木耳叶绿体类囊体膜上进行光转化
C.光合作用产生的淀粉可转化为蛋白质和脂肪
D.野生地木耳比人工培养地木耳能更好地适应盐胁迫
解析:由图可知,随着NaCl浓度升高,两种地木耳的光转化效率均下降;地木耳是一种可食用耐旱蓝细菌,为原核生物,无叶绿体;由题干知地木耳具有高蛋白低脂肪的特点,可推测光合作用产生的淀粉可转化为蛋白质和脂肪;由图可知,在相同的NaCl浓度下,野生地木耳比人工培养地木耳光转化效率高,说明野生地木耳比人工培养地木耳能更好地适应盐胁迫。
4.(2023·湖南衡阳模拟)科研人员通过人工模拟潮水系统,探究了水淹胁迫对红海兰幼苗生长的影响,相关实验数据如表所示。下列说法错误的是( B )
A.每天水淹处理6 h,对红海兰幼苗的生长有一定的促进作用
B.每天水淹处理6 h,对红海兰幼苗生长的促进效果最好
C.减小地下根系生物量分配比例是植物对水淹胁迫的一种适应策略
D.过度水淹情况下,植物可以通过无氧呼吸来弥补有氧呼吸产能的
不足
解析:每天水淹处理6 h,与不进行水淹的对照组相比,地下根系生物量和地上茎叶生物量均有所增加,则对红海兰幼苗的生长有一定的促进作用;据表可知,红海兰幼苗在水淹处理6 h/d时,总生物量最大,但是由于每组实验水淹处理时间间隔较大,故不能说明每天水淹处理6 h,对红海兰幼苗生长的促进效果最好;随着每天水淹时间增加,地下根系生物量分配比例减小,是植物对水淹胁迫的一种适应策略;过度水淹情况下,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强,植物可以通过无氧呼吸来弥补有氧呼吸产能的不足。
5.(2023·湖南岳阳二模)在25 ℃条件下探究某品种玉米光合速率的影响因素,不考虑光照、施肥和土壤含水量对呼吸速率的影响,实验结果如下图。据图分析下列有关说法正确的是( D )
A.与B点相比,D点叶绿体中ATP和NADPH生成速率更慢
B.光照强度为800 Lux是玉米在25 ℃条件下的光饱和点
C.与G点相比,制约C点时光合作用强度的因素有土壤含水量和光照强度
D.在土壤含水量为40%～60%的条件下,施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用
解析:与B点相比,D点光照强度增大,光反应增强,叶绿体中ATP和NADPH生成速率更快;光照强度增大,光合速率可能会继续升高,光照强度为800 Lux不一定是玉米在25 ℃条件下的光饱和点;与G点相比,制约C点时光合作用强度的因素是土壤含水量;在土壤含水量为40%～60%的条件下,施肥或增大光照强度光合速率均增大,因此施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用。
6.(2021·湖南卷)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( A )
A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
解析:弱光条件下,植物没有O2的释放是因为此时呼吸作用强度大于或等于光合作用强度,并不是未进行光合作用;在光合作用暗反应阶段,CO2一般要与C5结合生成C3后才被还原;在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,短时间内使得光合作用产物输出受阻,对光合作用过程起抑制作用,叶片的光合速率会暂时下降;合理密植(增加受光面积、增加CO2浓度)和增施有机肥(提供无机盐和CO2)均可在一定程度上提高农作物的光合作用强度。
7.(2023·河北邢台模拟)某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组,在室温25 ℃下进行了一系列的实验,下列对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是( B )
A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,液滴左移,说明光合速率小于呼吸速率
B.若X溶液为清水并给予光照,液滴不动,说明光合速率等于呼吸
速率
C.若要测总光合速率,需另加设一装置遮光处理,X溶液为NaOH溶液
D.可以改变光源和植物的距离来研究光照强度对植物光合作用的
影响
解析:若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,光合作用释放O2导致液滴向右移动,呼吸作用消耗O2导致液滴向左移动,若液滴左移,可表示光合速率小于呼吸速率;若X溶液为清水并给予光照,光合速率大于、等于或是小于呼吸速率,装置中的液滴都不会移动;该装置给予了光照,测量的是净光合速率,因此要测总光合速率,需另加设一装置遮光处理,且X溶液应换为NaOH溶液,这一装置可以测量同样条件下的呼吸速率;调节植物与光源的距离,可改变光照的强弱,随着距离的增加,光照强度减弱,故可以改变光源和植物的距离来研究光照强度对植物光合作用的影响。
8.(2023·河北邯郸三模)细胞代谢需要适宜的条件。对植物进行一定的处理后其结构及生理功能会发生一定的变化,下列说法错误的是( B )
A.干旱处理后的植物根部细胞吸水能力会上升
B.干旱处理后的绿色植物光合速率下降的主要原因是光反应原料的缺乏
C.适宜光照条件下,将绿色植物放置于密闭的容器内一段时间后其光合速率会下降
D.绿色植物在高浓度的CO2环境中处理一段时间后,其固定CO2的酶的活性可能会降低
解析:经干旱处理后的植物根部细胞中细胞液浓度增大,植物根部细胞吸水能力会上升;干旱处理后植物叶片气孔开度减小,影响CO2进入叶肉细胞,所以光合速率下降的主要原因是暗反应原料的缺乏;绿色植物置于密闭的玻璃容器内,适宜条件下光照培养,开始植物光合速率大于呼吸速率,容器内CO2减少,光合作用原料减少会导致光合速率下降;植物处于高浓度CO2环境中,CO2容易获取,CO2固定反应易于发生,固定CO2的酶的活性可能会降低。
9.(2023·北京卷)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( C )
A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率
上升
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
解析:CO2吸收速率代表净光合速率,低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升,需要从外界吸收的CO2减少;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强;CP点代表呼吸速率等于光合速率,植物可以进行光合作用;图中M点处CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,也就是光合速率与呼吸速率的差值最大。
10.(2023·湖南张家界二模)将一批刚采摘的大小及生理状况均相近的新鲜蓝莓均分为两份,一份用高浓度的CO2处理48 h(处理组)后,贮藏在温度为1 ℃的冷库内,另一份则直接贮藏在1 ℃的冷库内。从采摘后算起,每10天定时定量取样一次,测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量,计算二者的比值,得到如图所示曲线。下列叙述与实验结果不一致的是( B )
A.曲线中比值大于1时,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
B.第20天对照组蓝莓产生的乙醇量低于处理组
C.第40天对照组蓝莓无氧呼吸比有氧呼吸消耗的葡萄糖多
D.贮藏蓝莓前用高浓度的CO2处理适宜时间,能抑制其在贮藏时的无氧呼吸
解析:蓝莓有氧呼吸O2的吸收量与CO2的释放量相等,无氧呼吸不吸收O2只释放CO2,CO2释放量和O2吸收量的比值大于1,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸;第20天,处理组CO2释放量和O2吸收量的比值等于1,只进行有氧呼吸,对照组比值大于1,存在无氧呼吸,因此对照组产生的乙醇量高于处理组;第40天,对照组CO2释放量和O2吸收量的比值等于2,设有氧呼吸消耗的葡萄糖为x,无氧呼吸消耗的葡萄糖为y,则有关系式(6x+2y)/6x=2,解得x∶y=1∶3,无氧呼吸消耗的葡萄糖多;贮藏10天后,处理组蓝莓的CO2释放量和O2吸收量的比值小于对照组,说明贮藏蓝莓前用高浓度的CO2处理适宜时间,能一定程度上抑制其在贮藏时的无氧呼吸。
11.(2023·山东济南二模)大气中的CO2需通过植物叶片内部结构最终扩散到叶绿体基质内进行光合作用,叶肉细胞可导致CO2传递受阻从而影响植物的光合作用,该现象称为叶肉限制;叶肉限制的大小可用叶肉导度(CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力的倒数)表示。下列说法错误的是( A )
A.植物细胞壁越厚,叶肉导度越大
B.增加叶肉细胞生物膜的通透性,可以降低叶肉限制
C.缺水条件下,叶肉限制可能会增大
D.叶肉导度越大,光合速率越大
解析:植物细胞壁越厚,CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力越大,叶肉导度越小;增加叶肉细胞生物膜的通透性,叶肉导度变大,CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力越小,可以降低叶肉限制;缺水条件下,气孔关闭,导致CO2传递阻力增大,叶肉限制可能会增大;叶肉导度越大,CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力越小,CO2吸收量越大,光合速率越大。
12.如图为某植物CO2消耗速率和CO2吸收速率随时间的变化曲线。下列说法正确的是( B )
A.该植物在7:00开始进行光合作用
B.在18:00时,该植物有机物的积累量达到最大
C.与18:00相比,7:00时C3的还原速率较慢
D.曲线b在约10:00～12:00之间下降的主要原因是气孔关闭导致暗反应减弱
解析:该植物在7:00前就已进行光合作用,只是光合作用强度小于呼吸作用强度;18:00时植物有机物的积累量达到最大;7:00与18:00相比,CO2消耗速率高,故7:00时C3的还原速率较快;曲线a在约10:00～12:00之间继续升高,说明暗反应并未减弱,曲线b在约10:00～12:00之间下降的主要原因是气温升高,呼吸作用强度增加,所以吸收的CO2减少。
13.(2023·四川达州二模)油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。如图表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化,第36天后果皮逐渐变黄。下列分析不合理的是( B )
A.第36天,果皮细胞会向外界环境释放一定量的O2
B.第36天,果皮细胞光合作用固定CO2的量比第12天多
C.第36天后,果实中乙烯的含量逐渐增加,促进果实成熟
D.第36天后,果皮细胞叶绿素含量逐渐降低使光合速率下降
解析:由图可知,第36天,果实的净光合速率大于0,故果皮细胞会向外界环境释放一定量的O2;固定CO2的量与总光合速率有关,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,由图可知,第12天的总光合速率大于第
36天;乙烯能促进果实的成熟,故第36天后,果实中乙烯的含量逐渐增加,促进果实成熟;第36天后,叶绿素含量逐渐降低,光反应速率降低,进而使光合作用速率下降。
二、非选择题
14.(2023·湖南永州二模)某小组欲探究光照强度对光合作用强度的影响,将某绿色植物放在温度适宜的密闭容器内(如图1所示),经黑暗处理后置于10 W的LED灯下并测量容器内氧气的变化量,测量的结果如图2所示。回答下列问题。
(1)图1中,若不改变灯泡的功率,可通过 来调节光照强度。
(2)图2中,B点时,叶肉细胞内的光合作用速率 (填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用速率,理由是
。
(3)如果该植物的呼吸速率保持不变,则在5～15 min 内,该植物光合作用产生的氧气量是 ml。
(4)菜农们常采用夜间降低大棚温度的方法提高蔬菜产量,试说明这样做的科学依据是 。但是有一些菜农急功近利,将夜间温度降到10 ℃之下,其结果是大棚的蔬菜产量反而下降很多,请你分析可能的原因是
。
解析:(1)图1中,若不改变灯泡的功率,也可以通过调节光源与容器的距离来调节光照强度,距离越近,光照强度越强。(2)图2中,B点时,容器内氧气量既不增加也不减少,就整个植株而言,光合速率=呼吸速率,但植物体某些部位只进行呼吸作用,故叶肉细胞内的光合作用速率大于呼吸作用速率。(3)据图可知,0～5 min内,该植物只进行呼吸作用,所以呼吸作用消耗氧气量为1×10-7 ml;在5～15 min内,植物净光合作用产生氧气量为4×10-7ml,如果该植物的呼吸速率始终不变,则在5～15 min内,植物呼吸作用消耗氧气量为2×10-7ml,植物光合作用产生的氧气量=净光合作用产生的氧气量+呼吸作用消耗的氧气量=6×10-7 ml。(4)加快光合作用速率或适当地降低呼吸作用速率,提高有机物的积累量可达到提高蔬菜产量的目的;呼吸作用为各项生命活动提供能量,呼吸作用强度过低会影响植物对矿质元素的吸收,进而影响光合作用,呼吸作用强度过低还会影响夜间某些有机物的合成。
答案:(1)调节光源与容器的距离
(2)大于 B点时,容器内氧气量不再变化,就整个植株而言,光合
速率=呼吸速率,但植物体某些部位只进行呼吸作用,故叶肉细胞内的光合作用速率大于呼吸作用速率
(3)6×10-7
(4)夜间适当降温,降低了呼吸作用强度,有利于有机物积累 降温程度过大影响植物对矿质元素的吸收,进而影响光合作用;影响夜间某些有机物合成
15.(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时,水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产量更高,其相关生理特征见下表和图。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)
分析图表,回答下列问题:
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ,叶片主要吸收可见光中的 光。
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μml·m-2·s-1时,ygl的净光合速率较WT更高,但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,比较两者的光饱和点,可得ygl WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点,可能的原因是叶绿素含量较低和
。
(3)与WT相比,ygl叶绿素含量低,高密度栽培条件下,更多的光可到达下层叶片,且ygl群体的净光合速率较高,表明该群体 ,是其高产的原因之一。
(4)试分析在0～50 μml·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl净光合速率的变化,在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上,分析图a和你绘制的曲线,比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率,提出一个科学问题
。
解析:(1)根据表格信息可知,ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高,故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,故叶片主要吸收红光和蓝紫光。
(2)根据图a净光合速率曲线变化可知,WT先到达光饱和点,即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度,据图b和图c可知,ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低,且由图c可知ygl呼吸速率较高。
(3)与WT相比,在高密度栽培条件下,更多的光可到达ygl下层叶片,导致ygl下层叶片的光合速率较高;与WT相比,ygl的叶绿素含量低,但ygl群体的净光合速率较高,表明该群体的光能利用率较高,有机物积累量大。
(4)绘制曲线图时要注意:ygl的呼吸速率约为
0.9 μml(CO2)·m-2·s-1,WT的呼吸速率约为
0.6 μml (CO2)·m-2·s-1,而且ygl的光补偿点(约为
30 μml·m-2·s-1)大于WT的光补偿点(约为15 μml·m-2·s-1),具体曲线图见答案。由题可知,为保证水稻高产,可关注最适栽培密度或最适光照强度,因此可以继续探究高密度栽培条件下,WT和ygl的最适光照强度或探究在较强光照条件下,WT和ygl的最适栽培密度。
答案:(1)类胡萝卜素/叶绿素比例上升 红光和蓝紫
(2)高于 呼吸速率较高
(3)光能利用率较高,有机物积累量大
(4)
探究高密度栽培条件下,WT和ygl的最适光照强度(或探究在较强光照条件下,WT和ygl的最适栽培密度)
16.(2023·江苏泰州一模)某些植物具有一种CO2浓缩机制,部分过程见图1。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HC转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisc附近的CO2浓度。
(1)由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳亲和力 (填“高于”“低于”或“等于”)Rubisc。
(2)图1所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是 。图中由Pyr转变为PEP的过程属于 (填“吸能”或“放能”)反应。
(3)通过转基因技术,可进一步提高植物光合作用的效率。图2是将玉米的PEPC基因与PPDK(催化CO2初级受体PEP的生成)基因导入水稻后,在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率影响。图3是在光照为1 000 Lux 下测得的温度影响光合速率的变化曲线:
①原种水稻A点以后限制光合作用的主要环境因素为 (答出2点)。转双基因水稻 (填“是”或“不是”)通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率的。
②据图推测,转双基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在 环境中。研究者提取了这两种水稻等质量叶片的光合色素,并采用
法进行了分离,通过观察比较发现两种植株各种色素含量无显著差异,则可推断转双基因水稻最可能是通过促进光合作用的 (填过程)来提高光合速率的。
③据图2可知,高光照强度下,转双基因水稻的净光合速率大于原种水稻。为了探究“高光照强度下,转双基因水稻净光合速率的增加与导入的双基因编码的酶的相关性”,请利用转双基因水稻、PEPC的专一抑制剂A、PPDK的专一抑制剂B等设计实验。简要写出实验设计
过程。
a.取生理状态相同的转双基因水稻若干,
;
b.在高光照强度时, ;
c.其余条件相同且适宜,一段时间后通过测定并计算出
量得到叶片的净光合速率。
解析:(1)PEPC参与催化HC+PEPOAA的过程,由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳亲和力高于Rubisc。
(2)图1所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH。图中由Pyr转变为PEP的过程需要ATP水解供能,属于吸能反应。
(3)①图2原种水稻是在某一温度下测定的净光合速率,在A点后随着光照强度的增强净光合速率不再增加,因此A点以后限制光合作用的主要环境因素为温度和CO2浓度。转双基因水稻与原种水稻达到净光合速率最大对应的最适温度相同,因此转双基因水稻不是通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率的。②据图2推测,转双基因水稻的光饱和点高于原种水稻的,转双基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在强光照环境中;分离叶绿体中的色素通常采用纸层析法,因为两种植株各种色素含量无显著差异,所以两种水稻的光反应无显著差异,因此可推断转双基因水稻最可能是通过促进暗反应来提高光合速率的。③探究“高光照强度下,转双基因水稻净光合速率的增加与导入的双基因编码的酶的相关性”,实验的自变量是双基因编码的酶,因变量是转双基因水稻净光合速率的变化,具体实验思路:取生理状态相同的转双基因水稻若干,随机均分为四组,在高光照强度时,分别进行不处理、仅用PEPC的专一抑制剂A处理、仅用PPDK的专一抑制剂B处理、PEPC的专一抑制剂A和PPDK的专一抑制剂B共同处理,其余条件相同且适宜,一段时间后测定四组转双基因水稻的净光合速率。
答案:(1)高于
(2)ATP和NADPH 吸能
(3)①温度、CO2浓度 不是 ②强光照 纸层析 暗反应 ③随机均分为四组 分别进行不处理、仅用PEPC的专一抑制剂A处理、仅用PPDK的专一抑制剂B处理、PEPC的专一抑制剂A和PPDK的专一抑制剂B共同处理 四组转双基因水稻的有机物积累水淹处
理/(h·d-1)
地下根
系生物
量/g
地上茎
叶生物
量/g
总生物
量/g
地下根系生
物量/地上
茎叶生物量
0
3.40
4.19
7.59
0.81
6
3.41
4.45
7.86
0.77
12
2.79
4.22
7.01
0.66
18
2.26
3.79
6.05
0.60
水稻材料
叶绿素
(mg/g)
类胡萝卜
素(mg/g)
类胡萝卜
素/叶绿素
WT
4.08
0.63
0.15
ygl
1.73
0.47
0.27
1.(2023·江苏常州模拟)我国既要抓好粮食生产,同时还要重视粮食储备,全力打造“大国粮仓”。下列关于现代储粮技术的叙述,错误的是( A )
A.气控:控制环境中的气体比例,创造无氧环境抑制谷物的有氧呼吸
B.干控:控制谷物的水分,以抑制谷物、微生物、害虫的呼吸作用
C.温控:控制谷物的储藏温度,创造一个不利于虫霉生长的低温环境
D.化控:指利用少量药物阻断虫霉正常的代谢过程,达到杀虫抑菌
目的
解析:无氧环境下谷物无氧呼吸强度大,有机物消耗多,不利于谷物的储存,低氧环境下抑制谷物的有氧呼吸和无氧呼吸,有利于谷物储存。
2.细胞呼吸是有机物在细胞内经过一系列氧化分解,最终生成CO2或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程。下列叙述正确的是( C )
A.无氧呼吸也属于氧化分解,两个阶段都有ATP的合成
B.人体剧烈运动产生的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸
C.用透气的纱布包扎伤口,可以抑制厌氧病菌的繁殖
D.贮藏蔬菜、水果和种子条件相同,应选择低温、低氧、干燥条件
解析:无氧呼吸属于不彻底的氧化分解,第二阶段没有ATP的合成;人体剧烈运动产生的CO2只来自有氧呼吸,无氧呼吸只产乳酸;用透气的纱布包扎伤口,可以抑制厌氧病菌的繁殖,防止伤口感染;贮藏蔬菜、水果应选择低温、低氧、低湿条件。
3.(2023·北京房山二模)地木耳是一种可食用耐旱蓝细菌,具有高蛋白低脂肪的特点。为探究盐胁迫对地木耳的影响,做了相关实验,结果如图。下列叙述错误的是( B )
A.随着NaCl浓度的提高,光转化效率下降
B.地木耳叶绿体类囊体膜上进行光转化
C.光合作用产生的淀粉可转化为蛋白质和脂肪
D.野生地木耳比人工培养地木耳能更好地适应盐胁迫
解析:由图可知,随着NaCl浓度升高,两种地木耳的光转化效率均下降;地木耳是一种可食用耐旱蓝细菌,为原核生物,无叶绿体;由题干知地木耳具有高蛋白低脂肪的特点,可推测光合作用产生的淀粉可转化为蛋白质和脂肪;由图可知,在相同的NaCl浓度下,野生地木耳比人工培养地木耳光转化效率高,说明野生地木耳比人工培养地木耳能更好地适应盐胁迫。
4.(2023·湖南衡阳模拟)科研人员通过人工模拟潮水系统,探究了水淹胁迫对红海兰幼苗生长的影响,相关实验数据如表所示。下列说法错误的是( B )
A.每天水淹处理6 h,对红海兰幼苗的生长有一定的促进作用
B.每天水淹处理6 h,对红海兰幼苗生长的促进效果最好
C.减小地下根系生物量分配比例是植物对水淹胁迫的一种适应策略
D.过度水淹情况下,植物可以通过无氧呼吸来弥补有氧呼吸产能的
不足
解析:每天水淹处理6 h,与不进行水淹的对照组相比,地下根系生物量和地上茎叶生物量均有所增加,则对红海兰幼苗的生长有一定的促进作用;据表可知,红海兰幼苗在水淹处理6 h/d时,总生物量最大,但是由于每组实验水淹处理时间间隔较大,故不能说明每天水淹处理6 h,对红海兰幼苗生长的促进效果最好;随着每天水淹时间增加,地下根系生物量分配比例减小,是植物对水淹胁迫的一种适应策略;过度水淹情况下,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强,植物可以通过无氧呼吸来弥补有氧呼吸产能的不足。
5.(2023·湖南岳阳二模)在25 ℃条件下探究某品种玉米光合速率的影响因素,不考虑光照、施肥和土壤含水量对呼吸速率的影响,实验结果如下图。据图分析下列有关说法正确的是( D )
A.与B点相比,D点叶绿体中ATP和NADPH生成速率更慢
B.光照强度为800 Lux是玉米在25 ℃条件下的光饱和点
C.与G点相比,制约C点时光合作用强度的因素有土壤含水量和光照强度
D.在土壤含水量为40%～60%的条件下,施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用
解析:与B点相比,D点光照强度增大,光反应增强,叶绿体中ATP和NADPH生成速率更快;光照强度增大,光合速率可能会继续升高,光照强度为800 Lux不一定是玉米在25 ℃条件下的光饱和点;与G点相比,制约C点时光合作用强度的因素是土壤含水量;在土壤含水量为40%～60%的条件下,施肥或增大光照强度光合速率均增大,因此施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用。
6.(2021·湖南卷)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( A )
A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
解析:弱光条件下,植物没有O2的释放是因为此时呼吸作用强度大于或等于光合作用强度,并不是未进行光合作用;在光合作用暗反应阶段,CO2一般要与C5结合生成C3后才被还原;在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,短时间内使得光合作用产物输出受阻,对光合作用过程起抑制作用,叶片的光合速率会暂时下降;合理密植(增加受光面积、增加CO2浓度)和增施有机肥(提供无机盐和CO2)均可在一定程度上提高农作物的光合作用强度。
7.(2023·河北邢台模拟)某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组,在室温25 ℃下进行了一系列的实验,下列对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是( B )
A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,液滴左移,说明光合速率小于呼吸速率
B.若X溶液为清水并给予光照,液滴不动,说明光合速率等于呼吸
速率
C.若要测总光合速率,需另加设一装置遮光处理,X溶液为NaOH溶液
D.可以改变光源和植物的距离来研究光照强度对植物光合作用的
影响
解析:若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,光合作用释放O2导致液滴向右移动,呼吸作用消耗O2导致液滴向左移动,若液滴左移,可表示光合速率小于呼吸速率;若X溶液为清水并给予光照,光合速率大于、等于或是小于呼吸速率,装置中的液滴都不会移动;该装置给予了光照,测量的是净光合速率,因此要测总光合速率,需另加设一装置遮光处理,且X溶液应换为NaOH溶液,这一装置可以测量同样条件下的呼吸速率;调节植物与光源的距离,可改变光照的强弱,随着距离的增加,光照强度减弱,故可以改变光源和植物的距离来研究光照强度对植物光合作用的影响。
8.(2023·河北邯郸三模)细胞代谢需要适宜的条件。对植物进行一定的处理后其结构及生理功能会发生一定的变化,下列说法错误的是( B )
A.干旱处理后的植物根部细胞吸水能力会上升
B.干旱处理后的绿色植物光合速率下降的主要原因是光反应原料的缺乏
C.适宜光照条件下,将绿色植物放置于密闭的容器内一段时间后其光合速率会下降
D.绿色植物在高浓度的CO2环境中处理一段时间后,其固定CO2的酶的活性可能会降低
解析:经干旱处理后的植物根部细胞中细胞液浓度增大,植物根部细胞吸水能力会上升;干旱处理后植物叶片气孔开度减小,影响CO2进入叶肉细胞,所以光合速率下降的主要原因是暗反应原料的缺乏;绿色植物置于密闭的玻璃容器内,适宜条件下光照培养,开始植物光合速率大于呼吸速率,容器内CO2减少,光合作用原料减少会导致光合速率下降;植物处于高浓度CO2环境中,CO2容易获取,CO2固定反应易于发生,固定CO2的酶的活性可能会降低。
9.(2023·北京卷)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( C )
A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率
上升
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
解析:CO2吸收速率代表净光合速率,低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升,需要从外界吸收的CO2减少;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强;CP点代表呼吸速率等于光合速率,植物可以进行光合作用;图中M点处CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,也就是光合速率与呼吸速率的差值最大。
10.(2023·湖南张家界二模)将一批刚采摘的大小及生理状况均相近的新鲜蓝莓均分为两份,一份用高浓度的CO2处理48 h(处理组)后,贮藏在温度为1 ℃的冷库内,另一份则直接贮藏在1 ℃的冷库内。从采摘后算起,每10天定时定量取样一次,测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量,计算二者的比值,得到如图所示曲线。下列叙述与实验结果不一致的是( B )
A.曲线中比值大于1时,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
B.第20天对照组蓝莓产生的乙醇量低于处理组
C.第40天对照组蓝莓无氧呼吸比有氧呼吸消耗的葡萄糖多
D.贮藏蓝莓前用高浓度的CO2处理适宜时间,能抑制其在贮藏时的无氧呼吸
解析:蓝莓有氧呼吸O2的吸收量与CO2的释放量相等,无氧呼吸不吸收O2只释放CO2,CO2释放量和O2吸收量的比值大于1,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸;第20天,处理组CO2释放量和O2吸收量的比值等于1,只进行有氧呼吸,对照组比值大于1,存在无氧呼吸,因此对照组产生的乙醇量高于处理组;第40天,对照组CO2释放量和O2吸收量的比值等于2,设有氧呼吸消耗的葡萄糖为x,无氧呼吸消耗的葡萄糖为y,则有关系式(6x+2y)/6x=2,解得x∶y=1∶3,无氧呼吸消耗的葡萄糖多;贮藏10天后,处理组蓝莓的CO2释放量和O2吸收量的比值小于对照组,说明贮藏蓝莓前用高浓度的CO2处理适宜时间,能一定程度上抑制其在贮藏时的无氧呼吸。
11.(2023·山东济南二模)大气中的CO2需通过植物叶片内部结构最终扩散到叶绿体基质内进行光合作用,叶肉细胞可导致CO2传递受阻从而影响植物的光合作用,该现象称为叶肉限制;叶肉限制的大小可用叶肉导度(CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力的倒数)表示。下列说法错误的是( A )
A.植物细胞壁越厚,叶肉导度越大
B.增加叶肉细胞生物膜的通透性,可以降低叶肉限制
C.缺水条件下,叶肉限制可能会增大
D.叶肉导度越大,光合速率越大
解析:植物细胞壁越厚,CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力越大,叶肉导度越小;增加叶肉细胞生物膜的通透性,叶肉导度变大,CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力越小,可以降低叶肉限制;缺水条件下,气孔关闭,导致CO2传递阻力增大,叶肉限制可能会增大;叶肉导度越大,CO2从气孔到叶绿体内的扩散阻力越小,CO2吸收量越大,光合速率越大。
12.如图为某植物CO2消耗速率和CO2吸收速率随时间的变化曲线。下列说法正确的是( B )
A.该植物在7:00开始进行光合作用
B.在18:00时,该植物有机物的积累量达到最大
C.与18:00相比,7:00时C3的还原速率较慢
D.曲线b在约10:00～12:00之间下降的主要原因是气孔关闭导致暗反应减弱
解析:该植物在7:00前就已进行光合作用,只是光合作用强度小于呼吸作用强度;18:00时植物有机物的积累量达到最大;7:00与18:00相比,CO2消耗速率高,故7:00时C3的还原速率较快;曲线a在约10:00～12:00之间继续升高,说明暗反应并未减弱,曲线b在约10:00～12:00之间下降的主要原因是气温升高,呼吸作用强度增加,所以吸收的CO2减少。
13.(2023·四川达州二模)油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。如图表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化,第36天后果皮逐渐变黄。下列分析不合理的是( B )
A.第36天,果皮细胞会向外界环境释放一定量的O2
B.第36天,果皮细胞光合作用固定CO2的量比第12天多
C.第36天后,果实中乙烯的含量逐渐增加,促进果实成熟
D.第36天后,果皮细胞叶绿素含量逐渐降低使光合速率下降
解析:由图可知,第36天,果实的净光合速率大于0,故果皮细胞会向外界环境释放一定量的O2;固定CO2的量与总光合速率有关,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,由图可知,第12天的总光合速率大于第
36天;乙烯能促进果实的成熟,故第36天后,果实中乙烯的含量逐渐增加,促进果实成熟;第36天后,叶绿素含量逐渐降低,光反应速率降低,进而使光合作用速率下降。
二、非选择题
14.(2023·湖南永州二模)某小组欲探究光照强度对光合作用强度的影响,将某绿色植物放在温度适宜的密闭容器内(如图1所示),经黑暗处理后置于10 W的LED灯下并测量容器内氧气的变化量,测量的结果如图2所示。回答下列问题。
(1)图1中,若不改变灯泡的功率,可通过 来调节光照强度。
(2)图2中,B点时,叶肉细胞内的光合作用速率 (填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用速率,理由是
。
(3)如果该植物的呼吸速率保持不变,则在5～15 min 内,该植物光合作用产生的氧气量是 ml。
(4)菜农们常采用夜间降低大棚温度的方法提高蔬菜产量,试说明这样做的科学依据是 。但是有一些菜农急功近利,将夜间温度降到10 ℃之下,其结果是大棚的蔬菜产量反而下降很多,请你分析可能的原因是
。
解析:(1)图1中,若不改变灯泡的功率,也可以通过调节光源与容器的距离来调节光照强度,距离越近,光照强度越强。(2)图2中,B点时,容器内氧气量既不增加也不减少,就整个植株而言,光合速率=呼吸速率,但植物体某些部位只进行呼吸作用,故叶肉细胞内的光合作用速率大于呼吸作用速率。(3)据图可知,0～5 min内,该植物只进行呼吸作用,所以呼吸作用消耗氧气量为1×10-7 ml;在5～15 min内,植物净光合作用产生氧气量为4×10-7ml,如果该植物的呼吸速率始终不变,则在5～15 min内,植物呼吸作用消耗氧气量为2×10-7ml,植物光合作用产生的氧气量=净光合作用产生的氧气量+呼吸作用消耗的氧气量=6×10-7 ml。(4)加快光合作用速率或适当地降低呼吸作用速率,提高有机物的积累量可达到提高蔬菜产量的目的;呼吸作用为各项生命活动提供能量,呼吸作用强度过低会影响植物对矿质元素的吸收,进而影响光合作用,呼吸作用强度过低还会影响夜间某些有机物的合成。
答案:(1)调节光源与容器的距离
(2)大于 B点时,容器内氧气量不再变化,就整个植株而言,光合
速率=呼吸速率,但植物体某些部位只进行呼吸作用,故叶肉细胞内的光合作用速率大于呼吸作用速率
(3)6×10-7
(4)夜间适当降温,降低了呼吸作用强度,有利于有机物积累 降温程度过大影响植物对矿质元素的吸收,进而影响光合作用;影响夜间某些有机物合成
15.(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时,水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产量更高,其相关生理特征见下表和图。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)
分析图表,回答下列问题:
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ,叶片主要吸收可见光中的 光。
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μml·m-2·s-1时,ygl的净光合速率较WT更高,但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,比较两者的光饱和点,可得ygl WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点,可能的原因是叶绿素含量较低和
。
(3)与WT相比,ygl叶绿素含量低,高密度栽培条件下,更多的光可到达下层叶片,且ygl群体的净光合速率较高,表明该群体 ,是其高产的原因之一。
(4)试分析在0～50 μml·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl净光合速率的变化,在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上,分析图a和你绘制的曲线,比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率,提出一个科学问题
。
解析:(1)根据表格信息可知,ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高,故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,故叶片主要吸收红光和蓝紫光。
(2)根据图a净光合速率曲线变化可知,WT先到达光饱和点,即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度,据图b和图c可知,ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低,且由图c可知ygl呼吸速率较高。
(3)与WT相比,在高密度栽培条件下,更多的光可到达ygl下层叶片,导致ygl下层叶片的光合速率较高;与WT相比,ygl的叶绿素含量低,但ygl群体的净光合速率较高,表明该群体的光能利用率较高,有机物积累量大。
(4)绘制曲线图时要注意:ygl的呼吸速率约为
0.9 μml(CO2)·m-2·s-1,WT的呼吸速率约为
0.6 μml (CO2)·m-2·s-1,而且ygl的光补偿点(约为
30 μml·m-2·s-1)大于WT的光补偿点(约为15 μml·m-2·s-1),具体曲线图见答案。由题可知,为保证水稻高产,可关注最适栽培密度或最适光照强度,因此可以继续探究高密度栽培条件下,WT和ygl的最适光照强度或探究在较强光照条件下,WT和ygl的最适栽培密度。
答案:(1)类胡萝卜素/叶绿素比例上升 红光和蓝紫
(2)高于 呼吸速率较高
(3)光能利用率较高,有机物积累量大
(4)
探究高密度栽培条件下,WT和ygl的最适光照强度(或探究在较强光照条件下,WT和ygl的最适栽培密度)
16.(2023·江苏泰州一模)某些植物具有一种CO2浓缩机制,部分过程见图1。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HC转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisc附近的CO2浓度。
(1)由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳亲和力 (填“高于”“低于”或“等于”)Rubisc。
(2)图1所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是 。图中由Pyr转变为PEP的过程属于 (填“吸能”或“放能”)反应。
(3)通过转基因技术,可进一步提高植物光合作用的效率。图2是将玉米的PEPC基因与PPDK(催化CO2初级受体PEP的生成)基因导入水稻后,在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率影响。图3是在光照为1 000 Lux 下测得的温度影响光合速率的变化曲线:
①原种水稻A点以后限制光合作用的主要环境因素为 (答出2点)。转双基因水稻 (填“是”或“不是”)通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率的。
②据图推测,转双基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在 环境中。研究者提取了这两种水稻等质量叶片的光合色素,并采用
法进行了分离,通过观察比较发现两种植株各种色素含量无显著差异,则可推断转双基因水稻最可能是通过促进光合作用的 (填过程)来提高光合速率的。
③据图2可知,高光照强度下,转双基因水稻的净光合速率大于原种水稻。为了探究“高光照强度下,转双基因水稻净光合速率的增加与导入的双基因编码的酶的相关性”,请利用转双基因水稻、PEPC的专一抑制剂A、PPDK的专一抑制剂B等设计实验。简要写出实验设计
过程。
a.取生理状态相同的转双基因水稻若干,
;
b.在高光照强度时, ;
c.其余条件相同且适宜,一段时间后通过测定并计算出
量得到叶片的净光合速率。
解析:(1)PEPC参与催化HC+PEPOAA的过程,由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳亲和力高于Rubisc。
(2)图1所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH。图中由Pyr转变为PEP的过程需要ATP水解供能,属于吸能反应。
(3)①图2原种水稻是在某一温度下测定的净光合速率,在A点后随着光照强度的增强净光合速率不再增加,因此A点以后限制光合作用的主要环境因素为温度和CO2浓度。转双基因水稻与原种水稻达到净光合速率最大对应的最适温度相同,因此转双基因水稻不是通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率的。②据图2推测,转双基因水稻的光饱和点高于原种水稻的,转双基因水稻与原种水稻相比更适宜栽种在强光照环境中;分离叶绿体中的色素通常采用纸层析法,因为两种植株各种色素含量无显著差异,所以两种水稻的光反应无显著差异,因此可推断转双基因水稻最可能是通过促进暗反应来提高光合速率的。③探究“高光照强度下,转双基因水稻净光合速率的增加与导入的双基因编码的酶的相关性”,实验的自变量是双基因编码的酶,因变量是转双基因水稻净光合速率的变化,具体实验思路:取生理状态相同的转双基因水稻若干,随机均分为四组,在高光照强度时,分别进行不处理、仅用PEPC的专一抑制剂A处理、仅用PPDK的专一抑制剂B处理、PEPC的专一抑制剂A和PPDK的专一抑制剂B共同处理,其余条件相同且适宜,一段时间后测定四组转双基因水稻的净光合速率。
答案:(1)高于
(2)ATP和NADPH 吸能
(3)①温度、CO2浓度 不是 ②强光照 纸层析 暗反应 ③随机均分为四组 分别进行不处理、仅用PEPC的专一抑制剂A处理、仅用PPDK的专一抑制剂B处理、PEPC的专一抑制剂A和PPDK的专一抑制剂B共同处理 四组转双基因水稻的有机物积累水淹处
理/(h·d-1)
地下根
系生物
量/g
地上茎
叶生物
量/g
总生物
量/g
地下根系生
物量/地上
茎叶生物量
0
3.40
4.19
7.59
0.81
6
3.41
4.45
7.86
0.77
12
2.79
4.22
7.01
0.66
18
2.26
3.79
6.05
0.60
水稻材料
叶绿素
(mg/g)
类胡萝卜
素(mg/g)
类胡萝卜
素/叶绿素
WT
4.08
0.63
0.15
ygl
1.73
0.47
0.27
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