高中生物 重点强化练25　光呼吸与光抑制

重点强化练25光呼吸与光抑制(分值∶55分)(第1～5题，每题5分，共25分。)一、选择题1．(2026·黑龙江尚志中学月考)RuBP羧化酶/氧化酶(Rubisco)不仅能催化CO2与RuBP进行羧化反应，也能催化O2与RuBP进行氧化反应，后者经过氧化物酶体和线粒体最终产生CO2，称为光呼吸。Rubisco与CO2或O2的亲和力取决于两种气体的相对浓度，相对浓度高的气体容易与Rubisco结合并发生反应。下列叙述错误的是()A．叶绿体基粒上的Rubisco催化CO2或O2与RuBP反应B．叶绿体中CO2/O2比值升高，有利于植物积累有机物C．夏季午间植物光反应速率高、气孔导度低，易发生光呼吸D．抑制光呼吸对提高作物光合效率与作物增产具有重要意义答案A解析Rubisco酶催化CO2或O2与RuBP的反应发生在叶绿体基质中，而基粒是光反应的场所，A错误；CO2/O2比值高时，Rubisco更易催化CO2与RuBP进行羧化反应，促进有机物积累，B正确；夏季午间强光高温下，光反应强但气孔导度低导致CO2不足，O2相对浓度升高，更容易与RuBP反应，因而光呼吸增强，C正确；抑制光呼吸可减少有机物消耗，提高光合产物积累，D正确。2．(2025·重庆月考)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，过程如图所示。下列叙述正确的是()A．在高CO2含量的环境中，ATP和NADPH驱动CO2转化为C3B．在高O2含量的环境中，植物进行光呼吸，无法进行光合作用C．在高O2含量的环境中，植物体内所有细胞都可进行光呼吸D．光呼吸可保证CO2供应不足时，暗反应仍能进行答案D解析CO2转化为C3属于CO2的固定，不需要ATP和NADPH，A错误；在高O2含量的环境中，C5与1分子O2结合生成1分子C3参与卡尔文循环，进行光合作用，同时也能生成1分子二碳化合物进入线粒体参与细胞呼吸释放出CO2，进行光呼吸过程，此时植物既能进行光呼吸，又能进行光合作用，B错误；在高O2含量的环境中，植物体内的叶肉细胞可进行光呼吸，其他细胞不能进行，C错误；光呼吸可产生CO2，可保证CO2供应不足时，暗反应仍能进行，D正确。3．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。如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()A．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的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答案D解析光呼吸O2与C5结合生成C3酸与C2酸，C2酸最终又生成CO2，参与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酸转化为叶绿体内的CO2，增大叶绿体中CO2浓度，促进叶绿体中CO2的固定，有利于植物积累有机物，C正确；在农业生产中，给大棚通风可提高大棚中的气体交换速率，增大大棚中的CO2浓度，降低农作物的光呼吸，D错误。4．(2026·安徽百师联盟联考)大豆、玉米等植物的叶绿体中存在一种Rubisco酶，参与卡尔文循环和光呼吸，Rubisco酶对CO2和O2都有亲和力。在较强光照下，Rubisco以五碳化合物(RuBP)为底物，在CO2/O2值高时，催化RuBP结合CO2发生羧化；在CO2/O2值低时，催化RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸，具体过程如图所示。下列叙述正确的是()A．大豆、玉米等植物的叶片中消耗O2的场所有叶绿体、线粒体B．光呼吸发生在叶肉细胞的细胞质基质和叶绿体中C．有氧呼吸和光呼吸均产生ATPD．干旱、晴朗的中午，叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会降低答案A解析玉米、大豆叶片中通过有氧呼吸消耗氧气的场所是线粒体内膜，通过光呼吸消耗氧气的场所在叶绿体基质，A正确；由题意得，光呼吸和卡尔文循环发生场所一致，在叶绿体基质进行，B错误；由题图可知，光呼吸会消耗多余的ATP、NADPH产生CO2，C错误；干旱、晴朗的中午，胞间CO2浓度会降低，叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会增强，D错误。5．(2026·西安模拟)植物的光合作用细胞依赖光照，但光能超过光合系统所能利用的能量时，光合器官可能遭到破坏，该现象称为光抑制。光呼吸能利用部分有机物，在吸收O2放出CO2的同时消耗多余光能，对光合器官起保护作用。如图为某植物叶片在白天和夜晚的气体交换过程，其中PR、R、GP代表不同的生理过程。下列叙述错误的是()A．图中的PR、R过程分别代表呼吸作用、光呼吸，叶片中有机物的积累量取决于GP、R、PR之间的差值B．光呼吸虽然消耗部分有机物，但是从一定程度上能避免光抑制的发生，有利于植物生长发育C．植物通过调节叶片角度回避强光或进行细胞内叶绿体的避光运动均可减弱光抑制现象D．在农业生产中，适当抑制白天光呼吸和夜间呼吸作用的进行，有利于提高农作物产量答案A解析叶片在夜晚和白天都进行R过程，故R代表呼吸作用，PR也是叶片吸收O2和放出CO2的过程，但只在白天进行，因此是光呼吸，A错误；由题干信息可知，光呼吸虽然消耗部分有机物，但可以消耗多余能量，对光合器官起保护作用，从一定程度上能避免光抑制的发生，有利于植物生长发育，B正确；光能超过光合系统所能利用的能量时，光合器官可能遭到破坏，植物本身的调节如叶子调节角度回避强光、叶绿体避光运动等都可以避免强光直射造成光合结构破坏，是对光抑制的保护性反应，C正确。二、非选择题6．(15分)(2025·恩施一中联考)光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。在有光照条件下，烟草会出现光呼吸现象，即叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5。O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程如图所示，图中Rubisco既是固定CO2的酶，也是催化C5与O2反应的酶。光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题：(1)Rubisco分布在______________(具体场所)。(2)(5分)实际生产过程中，常通过____________(填“适当升高”或“适当降低”)O2和CO2的浓度比来达到增产的目的，请分析并解释其原理(从光合作用原理和光呼吸两个方面作答)：________________________________________________________________________。(3)(3分)光呼吸在正常生长条件下会损耗25%～30%的光合产物。某科研团队利用基因工程技术将烟草催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达，在叶绿体内构建了光呼吸支路，大大提高水稻产量，其原理是___________________________________________________。(4)(5分)为了研究强光对烟草叶绿素a和叶绿素b含量的影响，可用____________法分离色素，其原理是___________________________________________________________________。答案(1)叶绿体基质(2)适当降低降低O2浓度，有利于抑制光呼吸，减少能量的消耗，增大CO2浓度，暗反应增强，光合速率增大，所以适当降低O2和CO2的浓度比能达到增产的目的(3)乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿体中CO2的浓度：一方面使CO2在与O2竞争Rubisco中有优势，使光呼吸减弱；另一方面光合作用原料增多，促进光合作用(4)纸层析不同色素在层析液中的溶解度不同解析(1)Rubisco催化暗反应中CO2的固定过程，CO2与C5反应生成C3的过程称为CO2的固定，发生在叶绿体基质中，故Rubisco分布在叶绿体基质。(2)叶肉细胞中的O2和CO2竞争性结合C5，O2浓度高时，光呼吸较强，故实际生产过程中，常通过适当降低O2和CO2的浓度比来达到增产的目的，原因是降低O2浓度，有利于抑制光呼吸，减少ATP的消耗，增大CO2浓度，暗反应增强，光合速率增大，所以适当降低O2和CO2的浓度比能达到增产的目的。(3)乙醇酸可在线粒体内被相关酶分解产生CO2，若利用基因工程技术将烟草催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达，在叶绿体内构建光呼吸支路，则乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿体中CO2的浓度：一方面使CO2在与O2竞争Rubisco中更有优势，使光呼吸减弱；另一方面光合作用原料增多，会促进光合作用的进行。7．(15分)(2025·赣州一中月考)近年来，以漂浮种群出现的铜藻金潮频繁爆发，对海洋生态系统造成巨大的负面影响。金潮爆发时，藻体于海水表面漂浮会接受更高的光强，但铜藻应对强光胁迫的光合响应机制尚不明确。为研究该机制，实验小组设置低光强(460μmol·m－2·s－1)、中光强(920μmol·m－2·s－1)、高光强(1380μmol·m－2·s－1)3个光强水平，研究强光处理和弱光恢复过程中铜藻Fv/Fm(表示光合色素对光能的转化效率)随时间的变化和类胡萝卜素(具有活性氧ROS清除作用的抗氧化剂)含量的变化，发现3个光强水平的实验组中Fv/Fm均比正常光照情况下的对照组低。结果如图1和图2所示。请回答下列问题：(1)铜藻细胞内的类胡萝卜素分布在______________，类胡萝卜素主要吸收的光为____________，光反应转化光能合成ATP和NADPH，NADPH为暗反应中C3的还原过程提供____________________________________________________________________________。(2)(6分)强光下植物光合速率下降的现象称为“光抑制现象”，产生光抑制的主要原因是强光下叶片吸收的光能过剩，会破坏叶绿体的结构，且植物吸收的光能超过光合作用所需，会产生过多的活性氧，导致植物死亡。试结合实验结果分析，铜藻应对强光胁迫的机制：①_________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(3)(3分)铜藻应对强光胁迫存在自身的调节机制，能减缓“光抑制现象”的产生。请你设计实验判断强光是否对铜藻的叶绿体产生破坏作用，写出简单的实验设计思路：________________________________________________________________________。答案(1)类囊体薄膜蓝紫光能量和还原剂(2)①降低光能的转化效率，减少强光被利用的比例，从而防止光能过剩破坏叶绿体②增加类胡萝卜素的含量，从而及时清除ROS，避免植物死亡(3)将强光处理的铜藻恢复正常光照，一段时间后检测其Fv/Fm值能否上升到正常水平(或将生长状况相同的铜藻均分成两组，一组给予正常光照，一组进行强光处理，一段时间后，观察比较两组叶绿体的类囊体膜、基粒片层的结构等有无差异)解析(1)类胡萝卜素作为一种光合色素，主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收蓝紫光。光反应可以将光能转化成ATP和NADPH中的化学能，其中NADPH为C3的还原提供能量和还原剂。(2)类胡萝卜素是具有活性氧ROS清除作用的抗氧化剂，强光下叶片吸收的光能过剩，会破坏叶绿体的结构，且植物吸收的光能超过光合作用所需，会产生过多的活性氧，导致植物死亡，结合题图信息可知，铜藻对强光胁迫的机制：①结合图1可知，铜藻可以降低光能的转