?重難大題集訓(xùn)(一)　光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合應(yīng)用
1．(2020·西北狼聯(lián)盟高三一診模擬)在玻璃溫室中，研究小組分別用三種單色光對某種綠葉蔬菜進(jìn)行補(bǔ)充光源(補(bǔ)光)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。補(bǔ)光的光強(qiáng)度為150 μmol·m－2·s－1，補(bǔ)光時(shí)間為上午7：00～10：00，溫度適宜，請回答下列問題：

(1)某同學(xué)通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出只要對溫室中植物進(jìn)行補(bǔ)光就可以提高光合作用的結(jié)論，該結(jié)論正確嗎？________，理由是___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)光飽和點(diǎn)是光合速率達(dá)到最大值時(shí)所需的最低光照強(qiáng)度。若680 nm補(bǔ)光后植株的光合色素增加，則光飽和點(diǎn)將________(填“上升”“不變”或“下降”)，原因是________________
_______________________________________________________________________________。
(3)若450 nm補(bǔ)光組在9：00時(shí)突然停止補(bǔ)光瞬間，C3化合物的含量會________(填“減少”“不變”或“增加”)。680 nm補(bǔ)光組在10：00時(shí)若要增加光合速率可以采取的措施是_______________________________________________________________________________。
答案　(1)不正確　給植株補(bǔ)充580 nm光源與白光對照組相比，該植株的CO2吸收速率降低　(2)上升　因?yàn)楣夂仙卦黾樱参镂铡鬟f、轉(zhuǎn)換光能增多，所以可以利用更大的光照強(qiáng)度　(3)增加　提高CO2濃度(開棚通風(fēng)等提高CO2濃度的措施都可以)
解析　(1)據(jù)圖分析可知，給植株補(bǔ)充580 nm光源與白光對照組相比，該植株的CO2吸收速率降低，所以對溫室中植物進(jìn)行補(bǔ)光就可以提高光合作用的結(jié)論是錯(cuò)誤的。(2)若680 nm補(bǔ)光后植株的光合色素增加，則植物吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能增多，可以利用更大的光照強(qiáng)度，所以光飽和點(diǎn)會上升。(3)450 nm補(bǔ)光組在9：00時(shí)突然停止補(bǔ)光瞬間，光反應(yīng)減弱，[H]和ATP的生成減少，C3的還原減慢，短時(shí)間內(nèi)C3的來源不變，最終導(dǎo)致C3的含量增加。
2．(2020·四川省成都市石室中學(xué)高三一診模擬)細(xì)辛是一種在森林下部生活的植物，濱藜是一種在沙漠中生活的植物。下圖是光照強(qiáng)度對兩種植物光合作用強(qiáng)度影響的曲線(甲、乙)。請據(jù)圖作答：

(1)圖中代表濱藜光合作用強(qiáng)度變化曲線的是______，判斷依據(jù)是_______________________。
(2)甲曲線上b1點(diǎn)時(shí)植物葉肉細(xì)胞內(nèi)光合作用吸收的CO2來自__________________________，葉肉細(xì)胞中水參與反應(yīng)并產(chǎn)生[H]的部位有__________________________________________。
(3)據(jù)圖分析，光照強(qiáng)度為b2和c時(shí)，限制乙植物光合作用的主要環(huán)境因素分別是___________和______________。
(4)圖中e點(diǎn)甲植物合成的有機(jī)物量________(填“等于”“大于”或“小于”)乙植物。
答案　(1)甲　濱藜生活在沙漠適應(yīng)較強(qiáng)光照，甲曲線對應(yīng)的光飽和點(diǎn)(或光補(bǔ)償點(diǎn))更大　(2)細(xì)胞呼吸釋放出的和大氣中　葉綠體類囊體薄膜、線粒體基質(zhì)
(3)光照強(qiáng)度　CO2濃度、溫度　(4)大于
解析　(1)根據(jù)題干信息得知，細(xì)辛適合生活在較弱光照環(huán)境中，濱藜適合生活在較強(qiáng)光照環(huán)境中，前者的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都比后者低，所以甲曲線對應(yīng)的是濱藜，乙曲線對應(yīng)的是細(xì)辛。(2)根據(jù)圖像得知光照強(qiáng)度為b1時(shí)，植物的光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相同，但植物的所有細(xì)胞都要進(jìn)行細(xì)胞呼吸而只有葉肉細(xì)胞等進(jìn)行光合作用，所以葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，其所需的CO2除了來自細(xì)胞呼吸外還需要從環(huán)境中吸收。細(xì)胞有氧呼吸第二階段需要水的參與并生成[H]，光合作用光反應(yīng)階段水被光解為氧氣和[H]。前者發(fā)生于線粒體基質(zhì)，后者發(fā)生于葉綠體類囊體薄膜。(3)乙曲線中光照強(qiáng)度由b2增加到b1時(shí)，光合作用隨著光照強(qiáng)度的增大而增大，說明光照強(qiáng)度是該點(diǎn)的主要影響因素。在光照強(qiáng)度大于c之后，光照強(qiáng)度繼續(xù)增加光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)，說明光合作用的限制因素不再是光照強(qiáng)度而是CO2濃度、溫度。(4)植物合成的有機(jī)物指的是其總光合作用量，圖中e點(diǎn)兩植物的凈光合量相同，而甲的細(xì)胞呼吸比乙的強(qiáng)，總光合量等于凈光合量＋細(xì)胞呼吸量，因此圖中e點(diǎn)甲植物合成的有機(jī)物量大于乙植物。
3．(2020·陜西省榆林中學(xué)高三二模)圖甲表示某同學(xué)利用黑藻探究“光照強(qiáng)度對光合速率的影響”所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，圖乙表示在一定光強(qiáng)度下黑藻葉肉細(xì)胞的部分代謝過程，其中a、b、c、d代表不同的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，①～⑤代表不同的物質(zhì)。請回答：

(1)圖乙中的④代表________(寫物質(zhì)名稱)，在圖乙所給的結(jié)構(gòu)中，能夠產(chǎn)生⑤的結(jié)構(gòu)有________(用字母表示)，K＋從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞的跨膜運(yùn)輸速率受________________的限制。
(2)圖甲中CO2緩沖液的作用是________________，有色液滴的移動(dòng)是由裝置中________(填某種物質(zhì))的變化量引起的。
(3)若要測黑藻有氧呼吸速率的大小，則應(yīng)將圖甲裝置進(jìn)行怎樣的改動(dòng)：__________________。
答案　(1)丙酮酸　a、b、d　能量及載體蛋白數(shù)量
(2)維持瓶內(nèi)二氧化碳濃度相對穩(wěn)定　氧氣　(3)將圖甲裝置的廣口瓶進(jìn)行黑暗(遮光)處理
解析　乙圖中細(xì)胞器a吸收光能，將①②轉(zhuǎn)變成葡萄糖，可推知細(xì)胞器a是葉綠體、①是水分子、②是二氧化碳；K＋進(jìn)入細(xì)胞中需要⑤，可推知⑤是ATP；葡萄糖變成④，并進(jìn)入b與①③生成①②，可推知細(xì)胞器b是線粒體、③是氧氣、④是丙酮酸，d表示細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。(1)據(jù)以上分析可知，圖乙中的④代表丙酮酸，在圖乙所給的結(jié)構(gòu)中，能夠產(chǎn)生⑤ATP的結(jié)構(gòu)有a葉綠體、b線粒體、d細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，K＋從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞屬于主動(dòng)運(yùn)輸，其跨膜運(yùn)輸速率受能量及載體蛋白數(shù)量的限制。(2)圖甲中CO2緩沖液的作用是維持瓶內(nèi)二氧化碳濃度相對穩(wěn)定，有色液滴的移動(dòng)是由裝置中氧氣的變化量引起的。(3)只要有光照，黑藻就會進(jìn)行光合作用，對呼吸速率的測定產(chǎn)生影響，若要測黑藻有氧呼吸速率的大小，則應(yīng)將圖甲裝置的廣口瓶進(jìn)行黑暗(遮光)處理。
4．(2020·山西省臨汾市高三模擬)下圖表示某溫帶植物在生活狀態(tài)下光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度(用單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的合成量或分解量表示)與溫度的關(guān)系。據(jù)圖回答下列問題：

(1)溫度影響光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，其原因是________________。從圖中可看出，光合作用與細(xì)胞呼吸的最適溫度分別是________。
(2)深秋時(shí)節(jié)，隨氣溫逐漸降低，植物已開始落葉進(jìn)入冬眠狀態(tài)，據(jù)圖分析其理由是__________
_______________________________________________________________________________。
(3)光合作用固定的CO2中的C元素在暗反應(yīng)中的途徑是__________________，而釋放的O2中的O元素直接來自____。
答案　(1)溫度可影響光合作用與細(xì)胞呼吸酶的活性　t3和t5　(2)當(dāng)溫度低于t1時(shí)，植物的光合作用強(qiáng)度低于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，無法正常生活　(3)CO2→C3→(CH2O)　H2O
解析　(1)溫度能夠影響酶的活性。溫度影響光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的原因是：可影響光合作用與細(xì)胞呼吸酶的活性。由圖可知，在溫度分別為t3和t5時(shí)，光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度分別達(dá)到最大值，說明光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的最適溫度分別是t3和t5。(2)題圖顯示當(dāng)溫度低于t1時(shí)，植物的光合作用強(qiáng)度低于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，沒有有機(jī)物積累，無法正常生活。(3)在光合作用的暗反應(yīng)階段，在特定酶的催化下，CO2與C5結(jié)合形成兩個(gè)C3分子，C3接受ATP釋放的能量，并且被NADPH還原為糖類與C5，可見，光合作用固定的CO2中的C元素在暗反應(yīng)中的途徑是CO2→C3→(CH2O)。O2來自光反應(yīng)中H2O的光解。
5．(2020·陜西省西安中學(xué)高三二模)如何提高植物對CO2的同化力以提高農(nóng)作物產(chǎn)量一直是科學(xué)家關(guān)心的問題，根據(jù)以下有關(guān)研究過程回答問題：
(1)卡爾文及其同事研究植物對CO2的固定過程如下：首先為了探明碳的轉(zhuǎn)移途徑，將________標(biāo)記的CO2注入培養(yǎng)藻的密閉容器，定時(shí)取樣，每次將藻浸入熱的乙醇中，殺死細(xì)胞，提取細(xì)胞中的有機(jī)物。然后應(yīng)用雙向紙層析法使得提取物________，再通過放射自顯影分析放射性物質(zhì)的斑點(diǎn)，并與已知化學(xué)成分進(jìn)行比較。其次按反應(yīng)順序找到生成的各種化合物；不斷縮短時(shí)間取樣，若依次測定出的化合物種類為ABC－AB－A，找到含有放射性的化合物C3、C5和C6等。你認(rèn)為字母A表示以上哪種化合物？________。
(2)在生產(chǎn)實(shí)踐中，增施CO2是提高溫室作物產(chǎn)量的主要措施之一。研究者以黃瓜為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：增施CO2時(shí)間過長，作物的光合作用反而會減弱。原因在于：一方面是淀粉積累會________光合作用，另一方面是有限的氮素營養(yǎng)被優(yōu)先分配到淀粉的分解代謝中，因此造成光合作用所需的________________(至少答出兩點(diǎn))等含氮化合物合成不足。提高溫度能夠明顯促進(jìn)淀粉的分解，可能是因?yàn)檫m當(dāng)升溫增強(qiáng)了植物的________。請根據(jù)本研究的結(jié)果，對解決“長時(shí)間增施CO2抑制光合作用”這一問題，提出合理化建議：____________________
_________________________________________________________________(至少答出兩點(diǎn))。
答案　(1)14C　分離　C3　(2)抑制　ATP、ADP、酶、NADPH　細(xì)胞呼吸　適當(dāng)升溫、控制增施CO2的時(shí)間(或間斷供給CO2)、加強(qiáng)對植物氮素營養(yǎng)的補(bǔ)充
解析　(1)為研究CO2中C的轉(zhuǎn)移途徑，可將14C標(biāo)記的CO2注入培養(yǎng)藻的密閉容器，定時(shí)取樣，并檢測出現(xiàn)放射性的產(chǎn)物；細(xì)胞內(nèi)的提取物在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度不同，可依據(jù)此原理用雙向紙層析法使得提取物分離開來；隨著取樣時(shí)間縮短，若依次測定出的化合物種類為ABC－AB－A，出現(xiàn)放射性的物質(zhì)種類減少，根據(jù)光合作用暗反應(yīng)過程分析可知，最先出現(xiàn)的放射性物質(zhì)應(yīng)為C3。(2)增施CO2時(shí)間過長，植物光合作用反而減弱，可能的原因：一方面是淀粉積累會抑制光合作用，另一方面是有限的氮元素營養(yǎng)會被優(yōu)先分配到淀粉的分解代謝中，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；提高溫度能夠明顯促進(jìn)淀粉的分解，可能是因?yàn)檫m當(dāng)升溫增強(qiáng)了植物的細(xì)胞呼吸，提高了細(xì)胞對糖的利用率；通過以上分析，要解決“長時(shí)間增施CO2抑制光合作用”這一問題，可適當(dāng)升溫以降低淀粉含量、控制增施CO2的時(shí)間(或間斷供給CO2)以及加強(qiáng)對植物氮素營養(yǎng)的補(bǔ)充等。
6．科學(xué)探究是研究生物學(xué)的重要方法。為了探究綠色植物的細(xì)胞呼吸和光合作用，某生物興趣小組的同學(xué)在老師指導(dǎo)下設(shè)計(jì)了圖甲所示的裝置，圖乙為C裝置葉片在晴朗的夏季一天內(nèi)細(xì)胞呼吸和光合作用強(qiáng)度的變化曲線。請據(jù)圖回答下列問題(提示：氫氧化鈉溶液具有吸收CO2的作用)：


(1)為了確保實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，該興趣小組的同學(xué)對圖甲中的葉片先進(jìn)行了暗處理，這樣做的目的是___________________________________________________________________________。
(2)圖甲所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能探究________________(至少答出兩點(diǎn))等因素對光合作用的影響。
(3)D裝置彎玻璃管中紅墨水的移動(dòng)方向是________(填“向左”“向右”或“不動(dòng)”)。圖乙中的曲線________與D裝置內(nèi)葉片的生理活動(dòng)相對應(yīng)。
(4)對圖甲C裝置中的葉片進(jìn)行脫水稱重，欲使其質(zhì)量最大，結(jié)合圖乙中的曲線應(yīng)選擇________點(diǎn)左右摘取葉片。
答案　(1)把葉片內(nèi)原有的淀粉耗盡　(2)水、光照、CO2(寫出兩點(diǎn)即可)　(3)向左?、颉?4)18
解析　(1)選作實(shí)驗(yàn)材料的植物在實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)進(jìn)行了光合作用，里面儲存了豐富的有機(jī)物(淀粉)，如不除去會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。所以對題圖甲中的葉片進(jìn)行暗處理的目的是把葉片內(nèi)原有的淀粉耗盡。
(2)題圖甲中，A葉片割斷主葉脈，導(dǎo)管被切斷，這樣A葉片的前端部分就得不到從根運(yùn)輸來的水分，因此，A葉片割斷處的前端和后端部分就形成以水為唯一變量的對照實(shí)驗(yàn)組；B葉片和C葉片，唯一不同的變量是光照，是以光照為變量的對照實(shí)驗(yàn)；C葉片和D葉片，唯一不同的變量是CO2，是以CO2為變量的對照實(shí)驗(yàn)。因此，題圖甲所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能探究水、光照、CO2等因素對光合作用的影響。
(3)D裝置中葉片進(jìn)行細(xì)胞呼吸吸收O2、釋放CO2，而釋放的CO2被氫氧化鈉溶液吸收，導(dǎo)致D裝置中氣體減少，氣壓降低，因此D裝置彎玻璃管中紅墨水的移動(dòng)方向是向左。題圖乙中，曲線Ⅰ主要在有光時(shí)進(jìn)行，因此曲線Ⅰ表示24小時(shí)內(nèi)光合作用強(qiáng)度的變化；曲線Ⅱ在0～24點(diǎn)都能進(jìn)行，因此曲線Ⅱ表示24小時(shí)內(nèi)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的變化。D裝置內(nèi)的葉片不能進(jìn)行光合作用，而能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。所以題圖乙中的曲線Ⅱ與D裝置內(nèi)葉片的生理活動(dòng)相對應(yīng)。
(4)光合作用制造有機(jī)物，光合作用的時(shí)間越長，制造的有機(jī)物越多，葉片脫水后質(zhì)量越大。結(jié)合題圖乙中的曲線應(yīng)選擇18點(diǎn)左右摘取葉片，因?yàn)榇藭r(shí)植物葉片的光合強(qiáng)度等于呼吸強(qiáng)度，葉片內(nèi)有機(jī)物不再積累增加，達(dá)到了一天中有機(jī)物積累量最多的時(shí)刻。

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