高中生物一轮复习同步练习：光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型

光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型练习一、选择题1.下图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，研究表明，磷酸丙糖转移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足时，TPT活性降低。下列有关叙述错误的是()A.Pi输入叶绿体减少时，磷酸丙糖从叶绿体输出减少B.暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATPC.叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的D.农业生产上可通过增加CO2浓度来提高作物中蔗糖的含量2.糖酵解时可产生还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。如图为真核细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是()A.H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时，需要载体蛋白的协助B.有氧呼吸过程中，在线粒体内膜产生H2OC.电子传递链对线粒体内膜两侧H＋梯度的形成起抑制作用D.H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存3.图1为线粒体内膜上发生的H＋转运和ATP合成过程，图2为光合作用光合磷酸化过程，①～⑤表示过程，⑥～⑧表示结构。下列叙述错误的是()A.①、②、③、⑤都表示H＋的跨膜运输过程，其中①、③属于主动运输B.图1中的NADH来自丙酮酸、酒精或者乳酸的分解C.P680和P700含有光合色素，具有吸收、传递、转化光能的作用D.ATP的合成与H＋的顺浓度梯度跨膜运输有关二、非选择题4.光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸，其过程如下图所示。科学家采用基因工程获得了酶A缺陷型的水稻突变株，在不同条件下检测突变株与野生型水稻植株的生长情况与物质含量，实验结果如下表所示。请回答：0.5%CO20.03%CO20.03%CO20.03%CO2指标平均株高/cm平均株高/cm乙醇酸含量/(ug·g－1叶重)乙醛酸含量/(ug·g－1叶重)突变体422411371野生型434211(1)根据不同条件下植株的生长状况差异，可以推测该突变体在____________(场所)进行的________(生理过程)效率降低。(2)利用有机物的溶解度差异，采用________法可以将乙醇酸与其他有机物分离。分析物质含量与变化，推测酶A具有____________________的功能。(3)正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是____________________________________________________________________________________________________________________。(4)已知大气中CO2含量约为0.03%，参考题干信息，分析自然状态下突变株长势不如野生型的原因是__________________________________________________________________________________________________________________。(5)水稻光呼吸过程需要额外消耗能量，降低净光合效率，但在进化过程中得以长期保留，其对植物的意义是_______________________________________________________________________________________________________________。5.不同植物CO2的同化方式不尽相同。植物甲有一个很特殊的CO2同化方式如图一：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，这是其对高温干旱环境的一种适应。而更多植物(如植物乙)的CO2同化过程如图二所示，请思考并回答下列问题：(1)图一中B物质可能是________，能与CO2结合的物质有____________________。(2)由图一可知，白天植物甲进行光合作用所需的CO2来自________________(填场所)。该植物夜晚能吸收CO2，夜间细胞液pH可能会________，但是却不能合成(CH2O)的原因是__________________________________________________。(3)中午时分突然降低环境中的CO2浓度，短时间内植物甲细胞中C3含量的变化是____________________。植物乙细胞中C3含量的变化是__________________。(4)经实验测定，干旱处理后的植物乙比干旱处理前光合速率降低。为了验证干旱处理没有改变植物乙的遗传物质，请利用干旱处理后乙的种子为实验材料写出简要的实验设计思路和预期实验结果。6.自然界的植物丰富多样，对环境的适应各有差异，自卡尔文发现光合作用中碳元素的行踪后，又有科学家发现碳元素行踪的其他路径。请据图回答下列问题：图1图2(1)图1是C3植物碳元素代谢途径的示意图。①②③④代表的是物质，A、B、C、D代表的是生理过程，则①④依次是__________、________；D过程是__________________，ATP的合成除发生在A过程外，还发生在________(填字母)过程。(2)C3植物在干旱、炎热的环境中，由于部分气孔关闭造成____________________________________，从而不利于光合作用。(3)图2是C4植物和CAM植物利用CO2途径的示意图。据图分析，这两类植物固定CO2的酶比C3植物多一种________酶，该酶比Rubisco对CO2的亲和力大且不与O2亲和，具有该酶的植物更能适应______________的环境。(4)由图2可知，C4植物是在不同________进行CO2的固定，而CAM植物是在不同________进行CO2固定。典型的CAM植物如仙人掌在夜晚吸收的CO2能否立即用于C3途径？________(填“能”或“不能”)，可能的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。7.线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。图1所示为线粒体内膜上发生的质子转运和ATP合成过程；图2所示为发生在类囊体膜上的光合磷酸化过程。图1和图2中①～⑤表示过程，⑥～⑧表示结构。图3所示为叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”途径。据图回答下列问题：(1)图中①②③⑤过程都表示质子的跨膜运输，其中属于主动运输的过程是________。参与②⑤过程的蛋白质是同一种，由CF0、CF1两部分构成，其中亲水部分应为________，该蛋白质的作用是___________________________________________________________________。(2)据图2判断，水的光解发生在________(填“⑥”“⑦”或“⑧”)。叶绿素a(P680和P700)接受光的照射后被激发，释放势能高的电子，电子的最终供体是________，水的光解造成膜内外质子势能差，而高能的电子沿电子传递链传递时又促进③过程，进一步加大了质子势能差。导致质子势能差加大的另一个原因是__________________________________________________________________。(3)图3叶肉细胞进行光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，其中一部分C3运到________中去合成蔗糖，继而运出细胞。(4)在光照过强时，叶肉细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酸乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的________中的能量输出叶绿体，并经线粒体转化为________中的化学能。(5)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：取培养10～14d大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后测定，计算光合放氧速率(单位时间内每毫克叶绿素释放氧气的量)。请完成下表。实验步骤的目的简要操作过程配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中设置寡霉素为单一变量的对照组①________________________________________________________________________②____________对照组和各实验组均测定多个大麦叶片光合放氧测定用氧电极测定叶片放氧③____________称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定答案：1.D据图示信息，磷酸丙糖通过TPT从叶绿体输出的同时伴随着Pi进入叶绿体，因此Pi输入叶绿体减少，说明磷酸丙糖从叶绿体中的输出过程受阻，即输出减少，A正确；光反应产生的ATP能用于暗反应中C3的还原过程，由图示可知，该过程能合成磷酸丙糖，B正确；由图示可知，叶肉细胞的光合产物磷酸丙糖会在细胞质基质中用于合成蔗糖，然后以蔗糖形式运出细胞，C正确；根据题意可知，CO2充足时，TPT活性降低，则磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程会受到影响，作物中淀粉含量会上升，而蔗糖含量下降，D错误。2.C分析题图可知，H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙需要载体蛋白的协助，A正确；在有氧呼吸第三阶段，前两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与O2结合生成水，场所为线粒体内膜，B正确；分析题图可知，电子传递链对线粒体内膜两侧H＋梯度的形成起促进作用，C错误；分析题图，NADH中的能量变为H＋的电化学势能，再通过H＋向膜内跨膜运输变为ATP中的能量，即H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存，D正确。3.B据图分析，图1所示过程发生在线粒体内膜，图2所示过程是光反应过程；主动运输是逆浓度梯度进行的，且需要消耗能量，①、②、③、⑤都表示H＋的跨膜运输过程，其中①、③属于主动运输，A正确；图1中的NADH来自葡萄糖的分解以及丙酮酸和水的分解，B错误；P680和P700含有光合色素，光合色素可吸收、传递、转化光能，C正确；由图可知，ATP的合成与H＋的顺浓度梯度跨膜运输有关，D正确。4.(1)叶绿体基质暗反应(2)(纸)层析催化乙醇酸生成乙醛酸(3)光照停止，产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多(4)突变株因酶A缺陷，乙醇酸无法转变为C3，C5生成受阻，自然状态下CO2含量较低，固定效率较低，积累有机物较少，长势不如野生型(5)消耗过剩的ATP和NADPH，减少对细胞的损害，补充部分CO2解析(1)光呼吸氧化的有机物质(即呼吸底物)为乙醇酸。根据表中数据看出，与野生型相比，突变型乙醇酸累积过多，没有全部转换为乙醛酸，原因可能是暗反应过程中，C3与C5转换物质的过程速率减慢，造成乙醇酸消耗量降低，这一过程发生在叶绿体基质中。(2)利用有机物的溶解度差异，可采用纸层析法将乙醇酸与其他有机物分离。科学家采用基因工程获得了酶A缺陷型的水稻突变株，即酶A缺陷型突变株乙醇酸向乙醛酸转变速率慢，可知酶A具有催化乙醇酸生成乙醛酸的功能。(3)正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，光反应减慢，光反应过程中ATP、NADPH产生减少，因而暗反应消耗的C5减少，C5与O2的结合增加，产生的CO2增多。5.(1)丙酮酸PEP、C5(2)线粒体和细胞质基质下降缺乏暗反应必需的ATP、NADPH(3)基本不变降低(4)实验思路：取干旱处理后的植物乙的种子在正常的环境(或水分充足的环境)中种植培养，植株成熟后测定并记录其光合速率。预期结果：培养得到的成熟植株与干旱处理前的原植株的光合速率几乎相同。解析(1)由图一可知，B物质在线粒体中被分解产生CO2，联系呼吸作用过程，可知B可能为丙酮酸。由图一可以看出，能与CO2结合的物质有PEP、C5。(2)由图一可知，白天植物甲进行光合作用所需的CO2有两个来源，一个是来自苹果酸从液泡中进入细胞质基质后的分解，一个来自线粒体中有机物的氧化分解。该植物夜晚能吸收CO2形成苹果酸，转移到液泡中存储，故夜间细胞液pH可能会下降，但是却不能合成(CH2O)，原因是缺乏暗反应必需的ATP、NADPH。(3)据题可知，植物甲白天气孔处于关闭状态，突然降低环境中的CO2浓度，短时间内该植物细胞中C3含量基本不变，而植物乙细胞中短时间内因CO2浓度降低使C3生成量减少，而C3消耗量暂时不变，故C3含量会降低。(4)可取干旱处理后的植物乙的种子在正常的环境(或水分充足的环境)中种植培养，若培养得到的成熟植株和干旱处理前的原植株的光合速率几乎相同，则说明干旱处理只影响了植物乙的性状，而没有改变其遗传物质。6.(1)氧气C5有氧呼吸第二、三阶段C、D(2)二氧化碳进入到叶片内的量减少，同时引起氧气在细胞内积累(3)PEP羧化低二氧化碳浓度(4)细胞时间不能没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供充足的ATP和NADPH解析(1)①代表的是氧气，④代表的是C5。ATP的合成除发生在光反应A过程外，还可发生在过程C(有氧呼吸第一阶段)和过程D(有氧呼吸第二、三阶段)。(2)C3植物在干旱、炎热环境中，由于部分气孔关闭导致进入到叶片内的二氧化碳量减少，同时引起氧气在细胞内积累，从而不利于光合作用。(3)C4植物和CAM植物固定二氧化碳的酶比C3植物多了一种，即PEP羧化酶。该酶比Rubisco对二氧化碳的亲和力大且不与氧气亲和，因此具有该酶的植物更能适应低二氧化碳浓度的环境。(4)由图2可知，C4植物是在不同细胞中进行二氧化碳的固定，而CAM植物是在不同的时间进行二氧化碳的固定。典型的CAM植物在夜晚吸收的二氧化碳不能立即用于C3途径，因为没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供充足的ATP和NADPH。7.(1)①③