(新高考)高考生物二轮复习第1部分 专题突破 专题2 重难大题集训(一) 光合作用和细胞呼吸的综合应用

重难大题集训(一)光合作用和细胞呼吸的综合应用1．(2020·西北狼联盟高三一诊模拟)在玻璃温室中，研究小组分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补充光源(补光)实验，结果如图所示。补光的光强度为150μmol·m－2·s－1，补光时间为上午7：00～10：00，温度适宜，请回答下列问题：(1)某同学通过对实验结果分析得出只要对温室中植物进行补光就可以提高光合作用的结论，该结论正确吗？________，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度。若680nm补光后植株的光合色素增加，则光饱和点将________(填“上升”“不变”或“下降”)，原因是_______________________________________________________________________________________________。(3)若450nm补光组在9：00时突然停止补光瞬间，C3化合物的含量会________(填“减少”“不变”或“增加”)。680nm补光组在10：00时若要增加光合速率可以采取的措施是_______________________________________________________________________________。答案(1)不正确给植株补充580nm光源与白光对照组相比，该植株的CO2吸收速率降低(2)上升因为光合色素增加，植物吸收、传递、转换光能增多，所以可以利用更大的光照强度(3)增加提高CO2浓度(开棚通风等提高CO2浓度的措施都可以)解析(1)据图分析可知，给植株补充580nm光源与白光对照组相比，该植株的CO2吸收速率降低，所以对温室中植物进行补光就可以提高光合作用的结论是错误的。(2)若680nm补光后植株的光合色素增加，则植物吸收、传递、转换光能增多，可以利用更大的光照强度，所以光饱和点会上升。(3)450nm补光组在9：00时突然停止补光瞬间，光反应减弱，[H]和ATP的生成减少，C3的还原减慢，短时间内C3的来源不变，最终导致C3的含量增加。2．(2020·四川省成都市石室中学高三一诊模拟)细辛是一种在森林下部生活的植物，滨藜是一种在沙漠中生活的植物。下图是光照强度对两种植物光合作用强度影响的曲线(甲、乙)。请据图作答：(1)图中代表滨藜光合作用强度变化曲线的是______，判断依据是_______________________。(2)甲曲线上b1点时植物叶肉细胞内光合作用吸收的CO2来自__________________________，叶肉细胞中水参与反应并产生[H]的部位有__________________________________________。(3)据图分析，光照强度为b2和c时，限制乙植物光合作用的主要环境因素分别是___________和______________。(4)图中e点甲植物合成的有机物量________(填“等于”“大于”或“小于”)乙植物。答案(1)甲滨藜生活在沙漠适应较强光照，甲曲线对应的光饱和点(或光补偿点)更大(2)细胞呼吸释放出的和大气中叶绿体类囊体薄膜、线粒体基质(3)光照强度CO2浓度、温度(4)大于解析(1)根据题干信息得知，细辛适合生活在较弱光照环境中，滨藜适合生活在较强光照环境中，前者的光补偿点和光饱和点都比后者低，所以甲曲线对应的是滨藜，乙曲线对应的是细辛。(2)根据图像得知光照强度为b1时，植物的光合作用强度和细胞呼吸强度相同，但植物的所有细胞都要进行细胞呼吸而只有叶肉细胞等进行光合作用，所以叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度，其所需的CO2除了来自细胞呼吸外还需要从环境中吸收。细胞有氧呼吸第二阶段需要水的参与并生成[H]，光合作用光反应阶段水被光解为氧气和[H]。前者发生于线粒体基质，后者发生于叶绿体类囊体薄膜。(3)乙曲线中光照强度由b2增加到b1时，光合作用随着光照强度的增大而增大，说明光照强度是该点的主要影响因素。在光照强度大于c之后，光照强度继续增加光合作用强度不再增强，说明光合作用的限制因素不再是光照强度而是CO2浓度、温度。(4)植物合成的有机物指的是其总光合作用量，图中e点两植物的净光合量相同，而甲的细胞呼吸比乙的强，总光合量等于净光合量＋细胞呼吸量，因此图中e点甲植物合成的有机物量大于乙植物。3．(2020·陕西省榆林中学高三二模)图甲表示某同学利用黑藻探究“光照强度对光合速率的影响”所设计的实验装置，图乙表示在一定光强度下黑藻叶肉细胞的部分代谢过程，其中a、b、c、d代表不同的细胞结构，①～⑤代表不同的物质。请回答：(1)图乙中的④代表________(写物质名称)，在图乙所给的结构中，能够产生⑤的结构有________(用字母表示)，K＋从细胞外进入细胞的跨膜运输速率受________________的限制。(2)图甲中CO2缓冲液的作用是________________，有色液滴的移动是由装置中________(填某种物质)的变化量引起的。(3)若要测黑藻有氧呼吸速率的大小，则应将图甲装置进行怎样的改动：__________________。答案(1)丙酮酸a、b、d能量及载体蛋白数量(2)维持瓶内二氧化碳浓度相对稳定氧气(3)将图甲装置的广口瓶进行黑暗(遮光)处理解析乙图中细胞器a吸收光能，将①②转变成葡萄糖，可推知细胞器a是叶绿体、①是水分子、②是二氧化碳；K＋进入细胞中需要⑤，可推知⑤是ATP；葡萄糖变成④，并进入b与①③生成①②，可推知细胞器b是线粒体、③是氧气、④是丙酮酸，d表示细胞质基质。(1)据以上分析可知，图乙中的④代表丙酮酸，在图乙所给的结构中，能够产生⑤ATP的结构有a叶绿体、b线粒体、d细胞质基质，K＋从细胞外进入细胞属于主动运输，其跨膜运输速率受能量及载体蛋白数量的限制。(2)图甲中CO2缓冲液的作用是维持瓶内二氧化碳浓度相对稳定，有色液滴的移动是由装置中氧气的变化量引起的。(3)只要有光照，黑藻就会进行光合作用，对呼吸速率的测定产生影响，若要测黑藻有氧呼吸速率的大小，则应将图甲装置的广口瓶进行黑暗(遮光)处理。4．(2020·山西省临汾市高三模拟)下图表示某温带植物在生活状态下光合作用强度和细胞呼吸强度(用单位时间内有机物的合成量或分解量表示)与温度的关系。据图回答下列问题：(1)温度影响光合作用强度与细胞呼吸强度，其原因是________________。从图中可看出，光合作用与细胞呼吸的最适温度分别是________。(2)深秋时节，随气温逐渐降低，植物已开始落叶进入冬眠状态，据图分析其理由是_________________________________________________________________________________________。(3)光合作用固定的CO2中的C元素在暗反应中的途径是__________________，而释放的O2中的O元素直接来自____。答案(1)温度可影响光合作用与细胞呼吸酶的活性t3和t5(2)当温度低于t1时，植物的光合作用强度低于细胞呼吸强度，无法正常生活(3)CO2→C3→(CH2O)H2O解析(1)温度能够影响酶的活性。温度影响光合作用强度与细胞呼吸强度的原因是：可影响光合作用与细胞呼吸酶的活性。由图可知，在温度分别为t3和t5时，光合作用强度和细胞呼吸强度分别达到最大值，说明光合作用强度和细胞呼吸强度的最适温度分别是t3和t5。(2)题图显示当温度低于t1时，植物的光合作用强度低于细胞呼吸强度，没有有机物积累，无法正常生活。(3)在光合作用的暗反应阶段，在特定酶的催化下，CO2与C5结合形成两个C3分子，C3接受ATP释放的能量，并且被NADPH还原为糖类与C5，可见，光合作用固定的CO2中的C元素在暗反应中的途径是CO2→C3→(CH2O)。O2来自光反应中H2O的光解。5．(2020·陕西省西安中学高三二模)如何提高植物对CO2的同化力以提高农作物产量一直是科学家关心的问题，根据以下有关研究过程回答问题：(1)卡尔文及其同事研究植物对CO2的固定过程如下：首先为了探明碳的转移途径，将________标记的CO2注入培养藻的密闭容器，定时取样，每次将藻浸入热的乙醇中，杀死细胞，提取细胞中的有机物。然后应用双向纸层析法使得提取物________，再通过放射自显影分析放射性物质的斑点，并与已知化学成分进行比较。其次按反应顺序找到生成的各种化合物；不断缩短时间取样，若依次测定出的化合物种类为ABC－AB－A，找到含有放射性的化合物C3、C5和C6等。你认为字母A表示以上哪种化合物？________。(2)在生产实践中，增施CO2是提高温室作物产量的主要措施之一。研究者以黄瓜为材料进行实验发现：增施CO2时间过长，作物的光合作用反而会减弱。原因在于：一方面是淀粉积累会________光合作用，另一方面是有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的________________(至少答出两点)等含氮化合物合成不足。提高温度能够明显促进淀粉的分解，可能是因为适当升温增强了植物的________。请根据本研究的结果，对解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，提出合理化建议：_____________________________________________________________________________________(至少答出两点)。答案(1)14C分离C3(2)抑制ATP、ADP、酶、NADPH细胞呼吸适当升温、控制增施CO2的时间(或间断供给CO2)、加强对植物氮素营养的补充解析(1)为研究CO2中C的转移途径，可将14C标记的CO2注入培养藻的密闭容器，定时取样，并检测出现放射性的产物；细胞内的提取物在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，可依据此原理用双向纸层析法使得提取物分离开来；随着取样时间缩短，若依次测定出的化合物种类为ABC－AB－A，出现放射性的物质种类减少，根据光合作用暗反应过程分析可知，最先出现的放射性物质应为C3。(2)增施CO2时间过长，植物光合作用反而减弱，可能的原因：一方面是淀粉积累会抑制光合作用，另一方面是有限的氮元素营养会被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的ATP、ADP、酶、NADPH等含氮化合物合成不足；提高温度能够明显促进淀粉的分解，可能是因为适当升温增强了植物的细胞呼吸，提高了细胞对糖的利用率；通过以上分析，要解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，可适当升温以降低淀粉含量、控制增施CO2的时间(或间断供给CO2)以及加强对植物氮素营养的补充等。6．科学探究是研究生物学的重要方法。为了探究绿色植物的细胞呼吸和光合作用，某生物兴趣小组的同学在老师指导下设计了图甲所示的装置，图乙为C装置叶片在晴朗的夏季一天内细胞呼吸和光合作用强度的变化曲线。请据图回答下列问题(提示：氢氧化钠溶液具有吸收CO2的作用)：(1)为了确保实验的科学性，该兴趣小组的同学对图甲中的叶片先进行了暗处理，这样做的目的是___________________________________________________________________________。(2)图甲所示的实验设计能探究________________(至少答出两点)等因素对光合作用的影响。(3)D装置弯玻璃管中红墨水的移动方向是________(填“向左”“向右”或“不动”)。图乙中的曲线________与D装置内叶片的生理活动相对应。(4)对图甲C装置中的叶片进行脱水称重，欲使其质量最大，结合图乙中的曲线应选择________点左右摘取叶片。答案(1)把叶片内原有的淀粉耗尽(2)水、光照、CO2(写出两点即可)(3)向左Ⅱ(4)18解析(1)选作实验材料的植物在实验前已经进行了光合作用，里面储存了丰富的有机物(淀粉)，如不除去会对实验结果造成影响。所以对题图甲中的叶片进行暗处理的目的是把叶片内原有的淀粉耗尽。(2)题图甲中，A叶片割断主叶脉，导管被切断，这样A叶片的前端部分就得不到从根运输来的水分，因此，A叶片割断处的前端和后端部分就形成以水为唯一变量的对照实验组；B叶片和C叶片，唯一不同的变量是光照，是以光照为变量的对照实验；C叶片和D叶片，唯一不同的变量是CO2，是以CO2为变量的对照实验。因此，题图甲所示的实验设计能探究水、光照、CO2等因素对光合作用的影响。(3)D装置中叶片进行细胞呼吸吸收O2、释放CO2，而释放的CO2被氢氧化