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知識(shí)點(diǎn)4

細(xì)胞呼吸與光合作用

1.(2017·全國(guó)卷丙·T3)植物光合作用的作用光譜是通過(guò)測(cè)量光合作用對(duì)不同波長(zhǎng)光的反應(yīng)(如O2的釋放)來(lái)繪制的。下列敘述錯(cuò)誤的是()

A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成B.葉綠素的吸收光譜可通過(guò)測(cè)量其對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收值來(lái)繪制

C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長(zhǎng)的變化來(lái)表示

D.葉片在640～660

nm波長(zhǎng)光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的【解析】選A。類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光,不能吸收紅光,A項(xiàng)錯(cuò)誤;通過(guò)測(cè)量葉綠素對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收值,可以繪制其吸收光譜,B項(xiàng)正確;CO2的吸收速率反映光合作用速率的變化,光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長(zhǎng)的變化來(lái)表示,C項(xiàng)正確;640～660

nm波長(zhǎng)的光屬于紅光,葉綠素可以吸收紅光,將水分解成氧和[H],氧直接以分子的形式釋放出去,D項(xiàng)正確。

【易錯(cuò)警示】本題易判斷A選項(xiàng)正確,錯(cuò)因在于審題不仔細(xì),只注意了A選項(xiàng)的后半句“可用于光反應(yīng)中ATP的合成”,而忽略了前半句“類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能”。

2.(2017·天津高考·T5)葉綠體中的色素為脂溶性,液泡中紫紅色的花青苷為水溶性。以月季成熟的紫紅色葉片為材料,下列實(shí)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到目的的是()

A.用無(wú)水乙醇提取葉綠體中的色素

B.用水做層析液觀察花青苷的色素帶

C.用質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)探究細(xì)胞的失水與吸水

D.用光學(xué)顯微鏡觀察表皮細(xì)胞染色體的形態(tài)和數(shù)目

【解析】選D。葉綠體中的色素易溶于有機(jī)溶劑,可以用無(wú)水乙醇提取葉綠體中的色素;花青苷為水溶性,用水做層析液可以觀察花青苷的色素帶;月季成熟葉片具有紫紅色的大液泡,可以用于質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn),探究細(xì)胞的失水與吸水;表皮細(xì)胞高度分化,不再進(jìn)行有絲分裂,不能用光學(xué)顯微鏡觀察染色體的形態(tài)和數(shù)目。

3.(2017·天津高考·T6)某突變型水稻葉片的葉綠素含量約為野生型的一半,但固定CO2酶的活性顯著高于野生型。下圖顯示兩者在不同光照強(qiáng)度下的CO2吸收速率。敘述錯(cuò)誤的是()

A.光照強(qiáng)度低于P時(shí),突變型的光反應(yīng)強(qiáng)度低于野生型

B.光照強(qiáng)度高于P時(shí),突變型的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型

C.光照強(qiáng)度低于P時(shí),限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度

D.光照強(qiáng)度高于P時(shí),限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是CO2濃度

【解析】選D。題圖中光照強(qiáng)度低于P時(shí),突變型CO2吸收速率低于野生型,原因是突變型葉綠素含量較低,吸收光的能力較弱,光反應(yīng)強(qiáng)度低于野生型,A項(xiàng)正確;光照強(qiáng)度高于P時(shí),突變型CO2吸收速率大于野生型,原因是突變型固定CO2酶的活性顯著高于野生型,導(dǎo)致暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型,B項(xiàng)正確;光照強(qiáng)度低于P時(shí),突變型光合速率隨光照強(qiáng)度增加而增加,限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度,C項(xiàng)正確;光照強(qiáng)度高于P時(shí),在達(dá)到光飽和點(diǎn)以前,突變型光合速率仍隨光照強(qiáng)度增加而增加,此時(shí)限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素仍是光照強(qiáng)度,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【方法規(guī)律】曲線圖中限制因素的判斷方法

(1)曲線上升階段:縱坐標(biāo)隨橫坐標(biāo)增加而增加,限制因素為橫坐標(biāo)代表的物理量(橫坐標(biāo)為時(shí)間時(shí),限制因素不是時(shí)間,而是隨時(shí)間變化而變化的溫度或光照等環(huán)境因素)。

(2)曲線水平階段:縱坐標(biāo)不再隨橫坐標(biāo)增加而增加,限制因素為橫坐標(biāo)以外的物理量。

4.(2017·北京高考·T2)某植物光合作用、呼吸作用與溫度的關(guān)系如圖。據(jù)此,對(duì)該植物生理特性理解錯(cuò)誤的是()

A.呼吸作用的最適溫度比光合作用的高

B.凈光合作用的最適溫度約為25℃

C.在0～25℃范圍內(nèi),溫度變化對(duì)光合速率的影響比對(duì)呼吸速率的大

D.適合該植物生長(zhǎng)的溫度范圍是10～50℃

【解題指南】解答本題時(shí)需要關(guān)注兩點(diǎn):

(1)圖解中曲線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度表示最適溫度。

(2)植物生長(zhǎng)的必需條件是凈光合速率大于0。

【解析】選D。由圖分析知,呼吸作用的最適溫度是55℃左右,光合作用的最適溫度是30℃左右,A項(xiàng)正確。當(dāng)溫度約為25℃時(shí),CO2的凈吸收量最大,所以該溫度為凈光合作用的最適溫度,B項(xiàng)正確。根據(jù)總光合速率、呼吸速率與溫度關(guān)系圖可知,0～25℃范圍內(nèi),總光合速率增加程度比呼吸速率大,溫度對(duì)光合速率影響比呼吸速率大,C項(xiàng)正確。超過(guò)45℃時(shí)凈光合速率為負(fù)值,沒(méi)有有機(jī)物積累,植物不能正常生長(zhǎng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。

5.(2017·全國(guó)卷甲·T29)下圖是表示某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖。

據(jù)圖回答下列問(wèn)題:

(1)圖中①、②、③、④代表的物質(zhì)依次是、、、,[H]代表的物質(zhì)主要是。

(2)B代表一種反應(yīng)過(guò)程,C代表細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),D代表線粒體,則ATP合成發(fā)生在A過(guò)程,還發(fā)生在(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。

(3)C中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精,出現(xiàn)這種情況的原因是。

【解析】(1)據(jù)題圖分析可知,①為水光解的產(chǎn)物之一,應(yīng)為O2;②為NADPH還原C3后的產(chǎn)物,應(yīng)為NADP+;③為ATP的水解產(chǎn)物,應(yīng)為ADP和Pi;④為CO2固定的反應(yīng)物,應(yīng)為C5;[H]所表示的物質(zhì)為還原型輔酶Ⅰ,即NADH。

(2)題圖中A過(guò)程為光反應(yīng),B過(guò)程為暗反應(yīng),ATP合成發(fā)生在A過(guò)程;在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行有氧呼吸第一階段,線粒體內(nèi)進(jìn)行有氧呼吸第二、三階段,這三個(gè)階段都有ATP的合成。

(3)在無(wú)氧條件下,植物細(xì)胞進(jìn)行無(wú)氧呼吸,第一階段葡萄糖分解為丙酮酸,第二階段丙酮酸分解為酒精和CO2。

答案:(1)O2　NADP+　ADP+Pi　C5　NADH(或答:還原型輔酶Ⅰ)

(2)C和D(3)在缺氧條件下進(jìn)行無(wú)氧呼吸

6.(2017·全國(guó)卷乙·T30)植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)是指由于CO2的限制,光合速率與呼吸速率相等時(shí)環(huán)境中的CO2濃度。已知甲種植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)大于乙種植物的?；卮鹣铝袉?wèn)題:

(1)將正常生長(zhǎng)的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中,適宜條件下照光培養(yǎng)。培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)兩種植物的光合速率都降低,原因是。甲種植物凈光合速率為0時(shí),乙種植物凈光合速率(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。

(2)若將甲種植物密閉在無(wú)O2、但其他條件適宜的小室中,照光培養(yǎng)一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸增加,原因是。

【解題指南】(1)關(guān)鍵信息:“甲種植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)大于乙種植物的”“密閉小室中,適宜條件下照光”。

(2)關(guān)鍵知識(shí):CO2濃度變化對(duì)光合作用的影響;光合作用與有氧呼吸的關(guān)系。

【解析】本題主要考查了影響光合作用、有氧呼吸因素的相關(guān)知識(shí)。

(1)將正常生長(zhǎng)的甲、乙兩種植物放入同一密閉小室中,適宜條件下給予光照,甲、乙兩種植物都進(jìn)行光合作用,當(dāng)光合作用吸收的CO2大于呼吸作用釋放的CO2量時(shí),密閉小室中的CO2濃度逐漸下降,受CO2濃度的制約,光合作用速率也隨之降低。當(dāng)密閉小室中CO2濃度下降到CO2補(bǔ)償點(diǎn)時(shí),植物的光合速率等于呼吸速率,凈光合速率為0。因?yàn)榧追N植物CO2補(bǔ)償點(diǎn)大于乙種植物,所以當(dāng)密閉小室中CO2濃度達(dá)到甲種植物CO2補(bǔ)償點(diǎn)時(shí),乙種植物光合速率大于呼吸速率,即凈光合速率大于0。

(2)若將甲種植物密閉在無(wú)O2、但其他條件適宜的小室中,給予光照,甲種植物可進(jìn)行光合作用,通過(guò)光合作用釋放了O2,O2與NADH反應(yīng)生成水,這是有氧呼吸的第三階段。故光合作用產(chǎn)生O2增多時(shí),使細(xì)胞的有氧呼吸增加。

答案:(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用釋放CO2的量,使密閉小室中CO2濃度降低,光合速率也隨之下降　大于0

(2)甲種植物在光下光合作用釋放的O2使密閉小室中O2增加,而O2與有機(jī)物分解產(chǎn)生的NADH發(fā)生作用形成水是有氧呼吸的一個(gè)環(huán)節(jié),所以當(dāng)O2增多時(shí),有氧呼吸會(huì)增加

7.(2017·江蘇高考·T29)科研人員對(duì)獼猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性進(jìn)行了系列研究。圖1為光合放氧測(cè)定裝置示意圖,圖2為不同光照條件下果肉隨時(shí)間變化的光合放氧曲線。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)取果肉薄片放入含乙醇的試管,并加入適量　　　　　　,以防止葉綠素降解。長(zhǎng)時(shí)間浸泡在乙醇中的果肉薄片會(huì)變成白色,原因是。

(2)圖1中影響光合放氧速率的因素有。氧電極可以檢測(cè)反應(yīng)液中氧氣的濃度,測(cè)定前應(yīng)排除反應(yīng)液中　　　　　的干擾。

(3)圖1在反應(yīng)室中加入NaHCO3的主要作用是。若提高反應(yīng)液中NaHCO3濃度,果肉放氧速率的變化是(填“增大”、“減小”、“增大后穩(wěn)定”或“穩(wěn)定后減小”)。

(4)圖2中不同時(shí)間段曲線的斜率代表光合放氧的速率,對(duì)15～20

min曲線的斜率幾乎不變的合理解釋是;若在20

min后停止光照,則短時(shí)間內(nèi)葉綠體中含量減少的物質(zhì)有(填序號(hào):①C5　　②ATP　?、踇H]　?、蹸3),可推測(cè)20

～25

min曲線的斜率為(填“正值”、“負(fù)值”或“零”)。

【解析】(1)提取色素時(shí),加入CaCO3可防止葉綠素降解。由于色素能溶解在乙醇中,所以長(zhǎng)時(shí)間浸泡在乙醇中的果肉薄片會(huì)變成白色。(2)影響光合作用的因素主要有光照、溫度、二氧化碳濃度、水和礦質(zhì)元素含量,而圖中含水豐富,所以圖中影響光合放氧速率的因素有光照、溫度、CO2(NaHCO3)濃度。要檢測(cè)反應(yīng)液中氧氣的濃度,應(yīng)排除反應(yīng)液中溶解氧的干擾,所以測(cè)定前應(yīng)排出反應(yīng)液中的溶解氧。(3)裝置中的NaHCO3可為果肉提供CO2,提高反應(yīng)液中NaHCO3濃度,CO2濃度就增大,在一定范圍內(nèi)果肉放氧速率增大,當(dāng)達(dá)到CO2飽和點(diǎn)后,果肉放氧速率不再隨CO2濃度增大而變化。(4)圖2中不同時(shí)間段曲線的斜率代表光合放氧的速率,而15～20

min曲線的斜率幾乎不變,說(shuō)明這個(gè)時(shí)間段內(nèi)凈光合速率為0,即該時(shí)間段內(nèi)的光合產(chǎn)氧量與呼吸耗氧量相等。若在20

min后停止光照,光反應(yīng)停止,因此沒(méi)有②ATP和③[H]的產(chǎn)生。短時(shí)間內(nèi)C5與CO2反應(yīng)生成C3的速率不變,由于②ATP和③[H]的含量減少,C3被還原成C5的速率下降,導(dǎo)致C5含量減少。停止光照后,只有呼吸作用消耗氧氣,沒(méi)有光合作用產(chǎn)生氧氣,所以可推測(cè)20～25

min曲線的斜率為負(fù)值。

答案:(1)CaCO3　光合色素溶解在乙醇中(2)光照、溫度、CO2(NaHCO3)濃度　溶解氧(3)提供CO2　增大后穩(wěn)定(4)光合產(chǎn)氧量與呼吸耗氧量相等　①②③　負(fù)值