高考生物二轮复习专题强化练(四) 细胞呼吸与光合作用含答案

一、选择题1．对酵母菌进行处理，获得细胞质基质和线粒体。用超声波使线粒体破碎，线粒体内膜可反卷成小的膜泡，原来内膜的内侧面位于膜泡的外表面。下列四支试管在适宜温度下不会产生CO2的是(C)A.葡萄糖＋细胞质基质B.丙酮酸＋细胞质基质C.葡萄糖＋小膜泡D.丙酮酸＋线粒体基质解析：酵母菌的细胞质基质可以利用葡萄糖进行无氧呼吸产生CO2，A不符合题意；酵母菌的细胞质基质可以利用丙酮酸进行无氧呼吸的第二阶段，产生CO2，B不符合题意；小膜泡虽然由线粒体内膜反卷而成，是有氧呼吸第三阶段的场所，但线粒体不能直接利用葡萄糖进行有氧呼吸，故不会产生CO2，C符合题意；酵母菌可以利用丙酮酸在线粒体基质中进行有氧呼吸的第二阶段，产生CO2，D不符合题意。2．(2024·江门高三一模)线粒体中的细胞色素c参与了有氧呼吸的第三个阶段反应。当细胞受到凋亡信号刺激时，细胞色素c被释放到细胞质基质，并与A蛋白结合可引起细胞凋亡。下列叙述错误的是(B)A.线粒体的嵴上有细胞色素c的存在B.释放细胞色素c能促进线粒体合成ATPC.A蛋白的结构改变后可能引发细胞癌变D.细胞凋亡的过程受遗传机制的严格调控解析：细胞色素c参与了有氧呼吸的第三个阶段反应，其存在于线粒体内膜上，线粒体的嵴是由内膜折叠形成的，A正确；当细胞受到凋亡信号刺激时，细胞色素c被释放到细胞质基质，释放细胞色素c不利于线粒体合成ATP，B错误；A蛋白的结构改变后无法引起细胞凋亡，可能引发细胞癌变，C正确；细胞凋亡受细胞内基因控制，其过程受遗传机制的严格调控，D正确。3．(2024·大湾区高三二模)为验证酵母菌的呼吸方式，某小组进行了实验，实验方案和结果如下表所示。下列对①～④的判断错误的是(C)培养液葡萄糖溶液浓度是否通入氧气BTB检测酸性重铬酸钾检测酵母菌培养液5%①黄色④酵母菌培养液5%②③灰绿色注：BTB为溴麝香草酚蓝溶液。A.①为“是”B．②为“否”C.③为“蓝色”D．④为“橙色”解析：为验证酵母菌的呼吸方式，实验的自变量为是否有氧气，酸性重铬酸钾变成灰绿色的组别是酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸的组别，酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和CO2，有氧呼吸的产物为CO2和水，所以①为“是”，②为“否”，③为“黄色”，④为“橙色”，C错误，A、B、D正确。4．植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(D)A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢解析：叶绿素由C、H、O、N、Mg组成，A正确；叶绿体中吸收光能的色素(叶绿素和类胡萝卜素)分布在类囊体薄膜上，B正确；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，D错误。5．(2024·佛山高三二模)PSⅡ是由D1蛋白、色素分子等组成的复合体，可以使水分解产生H＋和氧释放到类囊体腔中，D1极易受到活性氧(简称ROS，属于自由基)的破坏。光反应过程中可以产生ROS，适宜光照条件下，ROS的产生和消除之间存在动态平衡，不会破坏D1。据此推测下列说法错误的是(B)A.PSⅡ分布在叶绿体类囊体薄膜上，能够利用光能参与水的光解B.D1蛋白和色素分子都是由核糖体合成后转移到内质网中加工的C.光照强度过强，可能引起ROS产生过多，导致D1结构被破坏D.可以用无水乙醇提取并通过层析法分离PSⅡ中的色素分子解析：PSⅡ是由D1蛋白、色素分子等组成的复合体，可以使水分解产生H＋和氧释放到类囊体腔中，可知PSⅡ分布在叶绿体类囊体薄膜上，能够利用光能参与水的光解，A正确；色素分子不是蛋白质，不是由核糖体合成后转移到内质网中加工的，B错误；适宜光照条件下，ROS的产生和消除之间存在动态平衡，不会破坏D1，但光照强度过强，可能引起ROS产生过多，导致D1结构被破坏，C正确；色素能够溶解在无水乙醇中，可用无水乙醇提取并通过层析法分离色素，D正确。6．(2024·广州高三模拟)绿眼虫是一种生活在水中的单细胞原生生物，含有呈星状的叶绿体。在光照下，绿眼虫可以通过光合作用制造副淀粉体(与淀粉相似，但不能与碘产生蓝色反应)；在黑暗环境中，绿眼虫可以摄入周围环境中的有机养料满足生命活动的需求。下列说法正确的是(B)A.由于绿眼虫细胞具有细胞骨架，叶绿体在细胞中不移动B.不同环境中绿眼虫的颜色可能不同，相应水体中的溶氧量可能不同C.绿眼虫在光照下和黑暗环境中代谢类型不同，直接能源物质完全不同D.可根据能否与碘产生蓝色反应判断绿眼虫是否进行光合作用解析：绿眼虫含有叶绿体，叶绿体随细胞质流动而流动，A错误；叶绿素的合成需要有光照，黑暗环境中叶绿素不能合成，不同环境中绿眼虫的颜色可能不同，光合作用强度不同，相应水体中的溶氧量可能不同，B正确；绿眼虫在光照下和黑暗环境中代谢类型不同，但ATP均可作为直接能源物质，C错误；根据题意可知，绿眼虫通过光合作用制造的副淀粉体与淀粉相似，但不能与碘产生蓝色反应，故不能根据是否与碘产生蓝色反应判断绿眼虫是否进行光合作用，D错误。7．(2024·惠州高三一模)图甲为某单子叶植物种子萌发过程中干重的变化曲线，图乙为其萌发过程中细胞呼吸相关曲线。不能得出的结论是(A)A.图乙两条曲线相交时，有氧呼吸开始大于无氧呼吸速率B.与休眠种子相比，萌发种子胚细胞中自由水/结合水的值会增大C.A点(曲线最低点)时，光照下萌发种子合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体D.与休眠种子相比，萌发种子胚细胞内RNA种类将会增多解析：结合题图分析可知：图乙两条曲线相交时，O2吸收量与CO2释放量相等，此时，细胞只进行有氧呼吸，A符合题意；与休眠种子相比，种子在萌发初吸水，自由水/结合水的值会增大，细胞代谢加快，B不符合题意；A点时萌发的种子进行光合作用的强度等于呼吸作用强度，此时光照下植物同时进行光合作用和呼吸作用，故能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体，C不符合题意；与休眠种子相比，萌发种子的代谢旺盛，物质分解等过程增强，故其胚细胞内RNA种类将会增多，D不符合题意。8．(2024·广州高三模拟)光照充足时，叶肉细胞中Rubisco催化O2与CO2竞争性结合C5。O2和CO2与Rubisco的亲和力与各自的相对浓度有关，相对浓度高则与酶的亲和力高。O2与C5结合后经一系列的反应，最终释放CO2的过程称为光呼吸。下图中实线部分表示植物叶肉细胞的光合作用和光呼吸等正常的生命活动过程，虚线部分表示为科学家通过基因工程所构建的新的光呼吸代谢支路。下列叙述错误的是(D)A.酶Rubisco既能催化CO2的固定，又能催化C5与O2反应B.光呼吸会消耗一部分C5，从而降低光合作用产量C.新的光呼吸代谢支路，有利于植物积累有机物D.在农业生产中，可通过给大棚通风的方式，提高农作物的光呼吸过程解析：叶肉细胞中Rubisco既可催化CO2与C5反应生成C3，又可催化O2与C5生成C3与C2，A正确；光呼吸中O2与C5结合生成C3与C2，消耗一部分C5，使参与CO2固定的C5减少，导致光合作用产量降低，B正确；新的光呼吸代谢支路将C2转化为叶绿体内的CO2，增大叶绿体中CO2浓度，有利于植物积累有机物，C正确；在农业生产中，给大棚通风可加快大棚中的气体交换速率，增加大棚中的CO2浓度，降低O2浓度，可降低农作物的光呼吸，D错误。9．我国数千年农耕史从未间断，智慧的劳动人民总结出许多农作经验，口口相传。下列关于农谚的分析，错误的是(C)选项农谚作用或原理A追肥在雨前，一夜长一拳肥料中的矿质元素溶解在雨水中能更好地被植物的根系吸收B勤除草，谷粒饱减少杂草与农作物之间对阳光、CO2和空间等资源的竞争C稻如莺色红(水稻盈实)，全得水来供水分越充分，越能促进水稻的光合作用，提高产量D六月不热，五谷不结谷物结种需要适宜的温度，温度过低会降低产量解析：矿质元素大多以离子形式被植物吸收，所以在下雨前施肥是因为矿质元素溶解在水中容易被植物的根系吸收，A正确；杂草和农作物都是植物，需要进行光合作用，杂草过多会与农作物竞争阳光、CO2以及土壤中的矿质元素等，影响农作物的光合作用，从而降低产量，B正确；细胞内的许多生物化学反应需要水的参与，同时水分是光合作用的原料，所以“稻如莺色红，全得水来供”说明水的重要性，但是水分过多会造成水稻根部缺乏氧气，进行无氧呼吸，导致烂根，最终影响产量，C错误；农谚“六月不热，五谷不结”，表明谷子的生命活动受环境温度的影响，D正确。二、非选择题10．研究发现，水稻叶肉细胞在强光、高浓度O2条件下，存在吸收O2、释放CO2的现象，该过程与光合作用同时发生，称为光呼吸，具体过程如下图所示。请回答下列问题：(1)据图推测，水稻叶片中消耗O2的具体场所有__________________。若突然停止光照，短时间内C5的含量将__________(填“增加”“减少”或“不变”)。(2)若用放射性同位素14C标记C5，则在正常细胞光呼吸过程中放射性的转移途径为C5→____________________________________，参与该过程的细胞结构有______________________________________。(3)当环境中CO2与O2含量比值__________(填“偏高”或“偏低”)时，叶片容易发生光呼吸。光呼吸的存在会明显降低水稻产量，原因是____________________________。(4)我国科研团队通过多基因转化技术将GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(过氧化氢酶)基因导入水稻叶绿体基因组，构建了一条新的光呼吸代谢支路(简称GOC支路)，显著提高了水稻的光合效率。请你阐明GOC工程水稻株系产量提高的机制：__________________________________________________________。解析：(1)植物叶肉细胞的叶绿体基质在光下可进行光呼吸过程，吸收O2、释放CO2；在有氧呼吸的第三阶段线粒体内膜上，O2和[H]结合生成水，因此水稻叶片中消耗O2的具体场所有叶绿体基质和线粒体内膜。若突然停止光照，光反应阶段产生的ATP和NADPH的含量降低，导致C3的还原速率降低，C5的生成速率降低，而CO2的固定过程正常进行，C5的消耗速率不变，因此突然停止光照，短时间内C5的含量将减少。(2)由图可知，在正常细胞光呼吸过程中，首先在叶绿体中，C5与O2反应生成1C3酸与乙醇酸，乙醇酸从叶绿体转移至过氧化物酶体中转化为乙醛酸，乙醛酸在过氧化物酶体中转化成甘氨酸，甘氨酸在线粒体中转化为CO2，因此，若用放射性同位素14C标记C5，则在正常细胞光呼吸过程中放射性的转移途径为C5→乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→CO2，参与该过程的细胞结构有叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。(3)水稻叶肉细胞在强光、高浓度O2条件下，存在光呼吸现象，当环境中CO2与O2含量比值偏低时，叶片容易发生光呼吸。当光呼吸现象较强时，O2竞争性地与Rubisco结合，导致其催化CO2与C5的固定过程减弱，光合作用合成的有机物减少，因此，光呼吸的存在会明显降低水稻产量。(4)通过多基因转化技术将GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(过氧化氢酶)基因导入水稻叶绿体基因组，光呼吸产生的部分乙醇酸能直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，提高叶绿体中的CO2浓度，从而抑制光呼吸，提高植物的光合效率，使水稻增产。答案：(1)叶绿体基质和线粒体内膜减少(2)乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→CO2叶绿体、过氧化物酶体、线粒体(3)偏低O2竞争性地与Rubisco结合，导致其催化CO2与C5的固定过程减弱，光合作用合成的有机物减少(4)GOC型水稻光呼吸产生的部分乙醇酸能直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，提高叶绿体中的CO2浓度，从而抑制光呼吸，提高植物的光合效率，使水稻增产11．高温和干旱环境会影响玉米产量。为研究高温、干旱对玉米光合速率的影响，某科研小组进行了相关实验，结果如下表所示。回答下列问题：组别实验条件光合速率/(μmolCO2·m－2·s－1)A组温度、水分都适宜24.9B组温度适宜、干旱环境20.3C组高温、水分适宜22.9D组高温、干旱环境18.7(1)若要分析高温对玉米光合速率的影响，应该分析哪几组实验的数据？_______________________________________。(2)表中数据表明，D组实验条件下玉米光合速率最低。分析其原因最可能是高温、干旱条件下，玉米植株____________________________，暗反应减弱，从而导致光合速率下降；还可能与玉米叶肉细胞中色素含量降低有关，利用层析法初步判断其色素含量是否降低的方法是比较A组和D组__________________________________。(3)有研究表明，长期处于干旱环境中的玉米，重新种回水分适宜的环境中，玉米植株的光合速率反而降低。请利用表中的实验材料及实验条件设计实验进行验证。简要写出实验思路：________________________________________。解析：(1)分析高温对玉米光合速率的影响，其中自变量为温度的高低，无关变量均要相同且适宜，所以应该分析A、C组实验的数据。(2)表中数据表明，D组实验条件下玉米光合速率最低，最可能是高温、干旱条件下玉米植株为减少水分散失，部分气孔关闭，CO2吸收量减少，导致CO2的固定减弱，暗反应减弱，从而导致光合速率下降。色素分离的原理是各色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，从而分离色素，溶解度高的扩散得快，反之则慢。利用层析法初步判定玉米叶肉细胞中色素含量是否降低的方法是比较A组和D组玉米叶肉细胞中的色素在滤纸条上分离后的色素带宽窄和颜色深浅。(3)由题意可知，此实验的自变量为长期处于干旱环境中的玉米是否重新种回水分适宜的环境中，因此实验材料要选择经过干旱处理的植株，因变量为光合速率的大小，无关变量均要相同且适宜。按照对照的思想，需要设计两组实验，一组重新种回水分适宜的环境中，另一组继续干旱处理。实验设计思路为将B组条件下生长了较长时间的玉米均分为两组，一组移栽到A组条件下种植，另一组在原条件下继续种植，相同时间后分别测定并比较二者的光合速率大小。答案：(1)A、C组(2)为减少水分散失，部分气孔关闭，吸收的CO2减少玉米叶肉细胞中的色素在滤纸条上分离后的色素带宽窄和颜色深浅(3)将B组条件下生长了较长时间的玉米均分为两组，一组移栽到A组条件下种植，另一组在原条件下继续种植，相同时间后分别测定并比较二者的光合速率大小12．科研工作者以长势良好的两年生夹竹桃为研究对象，探究干旱对其光合特性的影响，下图表示夹竹桃叶片的实验结果(气孔导度是指气孔张开的程度，胞间CO2浓度是指叶肉细胞间的CO2浓度)。回答下列有关问题：(1)在干旱处理组中，叶片的光合速率小于其____________速率，导致净光合速率为负值；形成3－磷酸甘油酸的场所是______________。(2)植物激素在植物光合作用对缺水的响应中发挥重要作用，其中____________(填激素名称)在气孔导度下降过程中起主要作用。植物生长发育的调控是由____________调控、激素调节和________因素调节共同完成的。(3)导致光合速率下降的原因可能来自两个方面：一是由于干旱，气孔导度降低，限制了CO2的供应，即发生了气孔限制；二是由于干旱，叶肉细胞中的________的活性降低，即发生了非气孔限制。根据以上实验结果可知，夹竹桃在干旱条件下主要发生了________限制，理由是________________________________________________________。解析：(1)题图显示，在干旱处理组中，夹竹桃的净光合速率小于0，而净光合速率等于真正光合速率与细胞呼吸速率之差，因而可推测叶片的光合速率小于其细胞呼吸速率；3－磷酸甘油酸是CO2固定的产物，该过程发生的场所是叶绿体基质。(2)植物激素在植物光合作用对缺水的响应中发挥重要作用，其中脱落酸在气孔导度下降过程中起主要作用。植物生长发育的调控是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。(3)题中实验结果显示，干旱组的气孔导度明显下降，但其胞间CO2浓度却高于对照组，据此可推测，夹竹桃在干旱条件下主要发生了非气孔限制，可能是干旱导致光合作用相关酶的活性下降，进而引起光合速率下降，或在干旱条件下，气孔关闭对光合速率的影响远远小于酶活性下降对光合速率的影响。答案：(1)细胞呼吸(呼吸作用)叶绿体基质(2)脱落酸基因表达环境(3)光合作用相关酶(酶)非气孔干旱时气孔导度下降，胞间CO2浓度反而上升，可能是干旱导致光合作用相关酶的活性下降，进而引起光合速率下降，或在干旱条件下，气孔关闭对光合速率的影响远远小于酶活性下降对光合速率的影响(答案合理即可)13．(2024·肇庆高三二模)为探究提高某种植物产量的环境条件，研究人员探究了CK组(对照组，大气CO2浓度和自然降水条件)、EC组(2倍大气CO2浓度和自然降水条件)和EW组(大气CO2浓度和降水量增加15%)对该植物净光合速率的影响，结果如图1所示，图2表示植物光反应过程。回答下列问题：(1)据图1可知，________________________和适当增加降水量可提高该植物的净光合速率，推测适当增加降水量可能使气孔的开放度增加，从而增加CO2的吸收量，以充分利用光反应产生的________________，提高暗反应速率，进而提高净光合速率。(2)据图2分析，PSⅠ和PSⅡ主要功能的共性是对光能进行________________，图中电子最初来源于________，最终传递给受体生成________________。(3)据图2分析，在PSⅡ的作用下，类囊体内的H＋浓度远高于类囊体外，其生理学意义是__________________________________________________________________________________________。(4)若该植物叶肉细胞在翻译过程中有一个tRNA的反密码子为5′－GAA－3′，则其携带的氨基酸为________(密码子：5′－CUU－3′亮氨酸，5′－UUC－3′苯丙氨酸，5′－GAA－3′谷氨酸，5′－AAG－3′赖氨酸)。解析：(1)图1的三个组中，在一定范围内，净光合速率均随光照强度增加而增加，且增加CO2浓度和降水量的两组的净光合速率均比对照组的高。因此适当提高CO2浓度、增加光照强度和适当增加降水量可提高该植物的净光合速率。暗反应利用光反应产生的NADPH、ATP来产生有机物。(2)图2中两个光学体系都能吸收、传递与转化光能。图中的电子最初来源于水的光解，最终传递给受体生成NADPH。(3)类囊体内的H＋浓度远高于类囊体外的意义是通过H＋从高浓度侧向低浓度侧的转运过程，为ATP的合成提供能量。(4)tRNA的反密码子为5′－GAA－3′，对应的密码子是5′－UUC－3′，对应携带的氨基酸是苯丙氨酸。答案：(1)适当提高CO2浓度、增加光照强度NADPH、ATP(2)吸收、传递与转化H2ONADPH(3)通过H＋从高浓度侧向低浓度侧的转运过程，为ATP的合成提供能量(4)苯丙氨酸14．(2024·广州高三一模)盐胁迫会使水稻叶片失水，对水稻生理和生长等多方面造成影响。为探讨脱落酸在水稻应对逆境中的作用，研究者将不同生长时期的水稻均分为CN、N1、N2、S、SN1和SN2共6组进行相关实验。各组的处理方法见下表(结果如下图所示)：组别CNN1N2SSN1SN2处理①：置于不同浓度的盐溶液环境0%0.3%0.6%0%0.3%0.6%处理②：是否用脱落酸处理X用一定浓度的脱落酸处理回答下列问题。(1)为研究脱落酸在水稻应对不同浓度的盐胁迫中所起的作用，实验中X的具体