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專題二　兩大基礎(chǔ)代謝——光合作用和呼吸作用 (時間：30分鐘) 小題對點練 考點一　光合作用與細胞呼吸過程及內(nèi)在關(guān)系 1．夏季晴朗的中午，部分植物會因為蒸騰作用過于劇烈而出現(xiàn)氣孔關(guān)閉的現(xiàn)象，植物通過關(guān)閉氣孔可減少水分的過度散失。氣孔關(guān)閉后，短時間內(nèi)，植物葉綠體內(nèi)C3、C5和ATP的含量的變化是 (　　)。 A．C3減少、C5增多、ATP減少 B．C3減少、C5增多、ATP增多 C．C3增多、C5減少、ATP減少 D．C3增多、C5減少、ATP增多 解析　題干所給條件：光照沒有減弱，氣孔關(guān)閉，即二氧化碳的吸收減弱，細胞內(nèi)二氧化碳的含量降低，因此C3減少、C5增多、ATP增多。 答案　B 2．(2014山東泰安期末)右圖表示生物細胞內(nèi)[H]的轉(zhuǎn)移過程，下列分析正確的是 (　　)。 A．①過程可以發(fā)生在葉綠體基粒上，且伴隨著ADP的產(chǎn)生 B．②過程一定發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，且必須在光下才能進行 C．真核細胞的③過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，且必須有氧氣參與 D．真核細胞的④過程發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，且必須有水參與反應 解析　①過程水的光解過程，發(fā)生在葉綠體基粒上，且伴隨著ATP的產(chǎn)生，A錯誤；②過程是暗反應，真核細胞發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，有光無光都能進行，B不正確；真核細胞的③過程是有氧呼吸的第三階段，發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，且必須有氧氣參與，C正確；真核細胞的④過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)中，有氧呼吸的第二階段需要水參與反應。D錯誤。 答案　C 3．(2014山東泰安期末)下圖表示生物細胞內(nèi)[H]的轉(zhuǎn)移過程，下列分析正確的是 (　　)。 H2O[H](CH2O) A．①過程可以發(fā)生在葉綠體基粒上，且伴隨著ADP的產(chǎn)生 B．②過程一定發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，且必須在光下才能進行 C．真核細胞的③過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，且必須有氧氣參與 D．真核細胞的④過程發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，且必須有水參與反應 解析?、龠^程是光反應，可以發(fā)生在葉綠體基粒上，且伴隨著ATP的產(chǎn)生，A錯誤；②過程是光合作用的暗反應，也可發(fā)生在沒有葉綠體的原核細胞，且有光無光都能進行，B錯誤；真核細胞的③過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，且必須有氧氣參與，C正確；真核細胞的④過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)中，其中有氧呼吸的第二階段需要水參與反應，D錯誤。 答案　C 4．(2014山東臨沂質(zhì)量檢測)下圖為細胞呼吸過程示意圖，其中數(shù)字代表反應發(fā)生的場所，字母代表有關(guān)物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是 (　　)。 A．①、②、③中所含成分最多的都是水 B．E中的物質(zhì)可以參與②中發(fā)生的生理過程 C．如果沒有D物質(zhì)，只能有①、②場所中的過程發(fā)生 D．B物質(zhì)以自由擴散的方式進行轉(zhuǎn)運 解析　③為線粒體內(nèi)膜，所含成分最多的是磷脂和蛋白質(zhì)，A錯誤；E中的物質(zhì)為水，可以參與②中有氧呼吸第二階段發(fā)生的生理過程，B正確；如果沒有D物質(zhì)(氧氣)，除了有①、②場所中的過程發(fā)生外無氧呼吸也可以發(fā)生，C錯誤；B物質(zhì)[H]以主動運輸?shù)姆绞竭M行轉(zhuǎn)運，D錯誤。 答案　B 5．下圖是真核細胞內(nèi)呼吸作用的過程圖解，下列說法正確的是 (　　)。 A．圖中X表示O2，它可以通過植物的光合作用產(chǎn)生 B．物質(zhì)Y可使溴麝香草酚藍水溶液發(fā)生的顏色變化為由藍色變成綠色 C．人體內(nèi)不能完成④⑤過程 D．圖中催化②、③過程的酶存在于線粒體內(nèi)膜上 解析　圖示中X表示O2，可以通過植物的光合作用產(chǎn)生，A正確；Y表示CO2，可使溴麝香草酚藍水溶液發(fā)生的顏色變化為由藍色變成綠色再變成黃色，B錯誤；人體內(nèi)由于不含有酒精發(fā)酵所需的酶，故不能進行⑤過程，但能完成④過程，C錯誤；②過程為有氧呼吸第二階段，發(fā)生在線粒體基質(zhì)，D錯誤。 答案　A 6．光合作用和有氧呼吸過程中都有[H]的生成和利用，下列分析中合理的是 (　　)。 A．從本質(zhì)上講，二者都具有還原性，一定是同一種物質(zhì) B．從來源上看，前者來源于水的光解，后者可來源于葡萄糖、H2O C．從去路上看，前者產(chǎn)生的[H]用于還原C5，后者與O2結(jié)合生成H2O D．二者產(chǎn)生的[H]在還原底物時，都釋放出大量的能量，供給生物體生命活動所需 解析　光合作用和有氧呼吸過程中產(chǎn)生的[H]不是同一種物質(zhì)，A錯誤；光合作用產(chǎn)生的[H]來自H2O的光解，用于還原C3，有氧呼吸過程中的[H]來自葡萄糖、水和丙酮酸，與O2結(jié)合釋放出大量能量供給生物體生命活動所需。 答案　B 7．如圖是植物葉肉細胞內(nèi)發(fā)生的生理過程，下列敘述正確的是 (　　)。 A．植物葉肉細胞的葉綠體和線粒體中均可產(chǎn)生ATP和[H] B．光合作用與呼吸作用產(chǎn)生的ATP，均可用于對礦質(zhì)元素的吸收等生命活動 C．光合作用在葉綠體內(nèi)進行，有氧呼吸在線粒體中進行 D．線粒體中產(chǎn)生的CO2進入葉綠體內(nèi)參與光合作用至少穿過6層膜結(jié)構(gòu) 解析　選項A正確：葉肉細胞光合作用的光反應階段和細胞呼吸過程中均有ATP和[H]的合成。選項B錯誤：光合作用產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應，細胞呼吸產(chǎn)生的ATP可用于各項生命活動。選項C錯誤：有氧呼吸的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。選項D錯誤：線粒體與葉綠體均具有雙層膜，同一細胞內(nèi)的線粒體產(chǎn)生的CO2進入該細胞的葉綠體內(nèi)參與光合作用穿過膜的層數(shù)最少，穿過膜的層數(shù)是4。 答案　A 考點二　光合作用與細胞呼吸的影響因素及相關(guān)實驗探究 8．(2014安徽江南十校聯(lián)考)下圖為“探究酵母菌的呼吸方式”的實驗裝置，有關(guān)敘述正確的是 (　　)。 A．該實驗需設(shè)置有氧和無氧兩種條件的對比實驗，其中乙組作為對照組 B．若向B瓶和E瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液，則E瓶內(nèi)的溶液會變黃 C．可根據(jù)溴麝香草酚藍水溶液變黃的時間長短，來檢測CO2的產(chǎn)生速率 D．若C瓶和F瓶中溶液都變渾濁，不能據(jù)此判斷酵母菌的呼吸方式 解析　甲、乙構(gòu)成對比實驗，二者均為實驗組；E瓶中酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精，加入酸性重鉻酸鉀可顯示“灰綠色”；C瓶、F瓶溶液均變渾濁，恰能證明酵母菌既可進行有氧呼吸，又能進行酒精發(fā)酵。 答案　C 9．利用如圖1所示的實驗裝置，測得溫度與酵母菌無氧呼吸速率的關(guān)系(如圖2所示)，下列有關(guān)敘述正確的是 (　　)。 A．試管中加水的目的是為細胞呼吸提供原料 B．葡萄糖溶液煮沸的目的是除雜菌及排除氧氣 C．可用溴麝香草酚藍水溶液檢測有無酒精產(chǎn)生 D．本實驗說明25 ℃為酵母菌無氧呼吸的最適溫度 解析　試管中加水的主要目的是制造無氧環(huán)境及便于統(tǒng)計單位時間內(nèi)產(chǎn)生的氣泡數(shù)，A錯；將葡萄糖溶液煮沸，可以殺滅雜菌并排除氧氣，B正確；溴麝香草酚藍水溶液用于檢測CO2，重鉻酸鉀用于檢測酒精，C錯；據(jù)圖中數(shù)據(jù)判斷，0～25 ℃范圍內(nèi)，曲線均呈上升趨勢，由于25 ℃以后的實驗數(shù)據(jù)不詳，因此無法判斷25 ℃是否為酵母菌無氧呼吸的最適溫度，D錯。 答案　B 10．(2014山東濱州3月模擬)如圖表示環(huán)境因素對某株綠色植物光合作用速率的影響，據(jù)圖分析，正確的是 (　　)。 A．b點限制光合作用速率的因素是CO2濃度 B．與a點相比，b點C3含量多于a點 C．a(chǎn)點與b點光合作用速率差異的原因是光照強度和CO2濃度的不同 D．a(chǎn)點葉肉細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)中均可產(chǎn)生ATP 解析　b點之后提高光照強度，光合速率不變，而升高二氧化碳濃度則光合速率上升，故限制光合作用速率的因素是二氧化碳濃度，A正確。與a點相比，b點二氧化碳濃度較低，生成的三碳化合物較少，B錯誤。a點和b點光照強度相同，但二氧化碳濃度不同，故兩點光合速率不同，C錯誤。a點葉肉細胞進行光合作用和細胞呼吸，葉綠體基粒、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體均可產(chǎn)生ATP，但葉綠體基質(zhì)消耗ATP，D錯誤。 答案　A 大題沖關(guān)練 11．甲圖表示小麥葉肉細胞在特定條件下的生理狀態(tài)，乙圖表示小麥葉肉細胞內(nèi)光合作用與細胞呼吸之間的物質(zhì)變化關(guān)系圖(G、X、Y表示物質(zhì)，①～⑤表示過程)，丙圖表示小麥葉片在不同光照強度下的光合作用速率。據(jù)圖回答下列問題。 (1)甲圖所示的生理狀態(tài)下，產(chǎn)生ATP的場所有________(用字母表示)。 (2)乙圖中的過程________發(fā)生于甲圖中的B場所。物質(zhì)X、Y分別代表的是________。 (3)參考丙圖中光照強度和光合作用速率的關(guān)系，甲圖所示葉肉細胞所處環(huán)境中的光照強度為________。 (4)試參考丙圖分析，當光照強度大于7 klx時，光合作用速率不再增加的主要限制因素有________。 (5)當光照強度為6 klx時，面積為10 cm2的小麥葉片，1 h能合成的葡萄糖的質(zhì)量為________mg。 解析　(1)因為甲圖所示的葉綠體能吸收CO2，所以表明類囊體薄膜A上可進行光反應產(chǎn)生ATP，另外，有氧呼吸的三個階段分別對應的部位是細胞質(zhì)基質(zhì)E、線粒體基質(zhì)C、線粒體內(nèi)膜D。(2)B為葉綠體基質(zhì)，可進行暗反應②⑤。⑤表示二氧化碳的固定，則X表示三碳化合物；③表示有氧呼吸第一階段，則Y表示丙酮酸。(3)由甲圖可以看出，該小麥葉肉細胞的呼吸作用速率大于光合作用速率，在丙圖中表示為凈光合作用速率小于0，即光照強度大于0而小于約1 klx。(4)限制光合作用速率的主要因素有光照強度、二氧化碳濃度、溫度；光照強度為7 klx時已達到光飽和點，故此時的主要限制因素有二氧化碳濃度、溫度。(5)光照強度為6 klx時，面積為10 cm2的小麥葉片1 h能從外界吸收二氧化碳1 mg，從線粒體中吸收0.2 mg，共計1.2 mg，因此能合成的葡萄糖的質(zhì)量約為0.8 mg。 答案　(1)A、C、D、E　(2)②⑤　三碳化合物和丙酮酸　(3)大于0而小于1 klx　(4)二氧化碳濃度、溫度　(5)0.8 12．圖1為測定植物光合速率的實驗裝置(注：兩裝置的不同之處在于裝置乙中的C為死植物)，圖2是某種綠色植物在光照等環(huán)境因素影響下的光合速率變化示意圖。請回答以下問題。 (1)大氣中的CO2可通過植物葉片表面的________進入植物體內(nèi)。光合作用產(chǎn)生的有機物(C6H12O6)中的氧來源于原料中的________，有機物(C6H12O6)中的氧經(jīng)細胞有氧呼吸后最終出現(xiàn)在產(chǎn)物________中。 (2)圖2中在t2時葉肉細胞內(nèi)生成[H]的場所有________。t4后短暫時間內(nèi)，細胞中的ATP和C3的含量變化分別是________。 (3)由圖2可看出影響植物光合速率的主要因素是________________。若圖2縱坐標表示的是凈光合速率，現(xiàn)要進一步研究該植物的總光合速率，應該對圖1實驗裝置做怎樣的處理？①________________；②________________。 解析　(1)CO2通過葉片表面的氣孔進入植物體內(nèi)，參與暗反應CO2的固定，生成的C3被還原成C6H12O6，其中氧原子的轉(zhuǎn)移途徑為CO2→C3→C6H12O6，C6H12O6用于有氧呼吸，其氧原子的轉(zhuǎn)移途徑為C6H12O6→丙酮酸→CO2。(2)圖2中t2時細胞既進行光合作用也進行細胞呼吸，故產(chǎn)生[H]的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體；t4后短暫時間內(nèi)，由于細胞內(nèi)的光反應停止，[H]和ATP的含量減少，C3的消耗減少，故其含量增加。(3)植物的總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，所以要通過圖1裝置測定植物的呼吸速率，進行測定時必須進行遮光(或黑暗)處理，排除光照的影響，將裝置中的CO2緩沖液改為NaOH溶液，吸收裝置中的CO2，進而測定裝置中單位時間內(nèi)氧氣的減少量，從而確定呼吸速率。 答案　(1)氣孔　CO2　CO2 (2)細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體　減少、增加 (3)光照強度和CO2濃度　將裝置甲、乙遮光，測定每小時呼吸作用消耗的氧氣量　將裝置的CO2緩沖液換成NaOH溶液 13．(2014山東泰安期末)某研究小組對一大豆新品種種子萌發(fā)和幼苗生長過程開展研究，首先將大豆種子置于水分(蒸餾水)、通氣、光照等條件適宜的環(huán)境中培養(yǎng)，定期檢測萌發(fā)種子的干重變化，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖分析： (1)第2～6 d，種子從外界吸收__________，參與細胞內(nèi)生化反應，導致干重增加。6 d后種子干重減少的主要原因是________________。 (2)種皮未突破前，種子以無氧呼吸為主，第4 d，實驗小組測得種子吸收的O2和釋放的CO2之比為1∶3，此時大豆細胞內(nèi)有機物________________增多，該物質(zhì)產(chǎn)生于細胞的________中，產(chǎn)生該物質(zhì)的葡萄糖占被分解葡萄糖的比例是________________。第________d，大豆的呼吸速率與光合速率大致相當。 (3)實驗小組在光照強度和CO2濃度等條件不變的情況下，測定不同溫度對大豆葉的凈光合速率和呼吸速率的影響，結(jié)果如下圖。據(jù)圖分析，大豆最適生長溫度是________________℃左右，在此溫度下，每100 mm2葉面積上1 h光合作用制造的葡萄糖是________________μmol。 (4)研究小組發(fā)現(xiàn)沙塵天氣影響大豆生長，分析認為：首先，沙塵天氣直接影響葉綠體中的________________產(chǎn)生，其次沙塵堵塞大豆葉氣孔，影響光合作用的________________階段。 解析　(1)第2～6 d，種子從外界吸收水分，參與細胞內(nèi)生化反應，導致干重增加。6 d后種子干重減少的主要原因是細胞呼吸，分解有機物。 (2)種皮未突破前，種子以無氧呼吸為主，第4 d，實驗小組測得種子吸收的O2和釋放的CO2之比為1∶3，此時無氧呼吸產(chǎn)生的CO2較多，此時大豆細胞內(nèi)無氧呼吸產(chǎn)生的酒精增多，該物質(zhì)產(chǎn)生于細胞的細胞基基質(zhì)中，根據(jù)吸收的O2和釋放的CO2之比為1∶3可知，無氧呼吸消耗的葡萄糖是＝1，有氧呼吸消耗的葡萄糖是，產(chǎn)生該物質(zhì)的葡萄糖占被分解葡萄糖的比例是， 第10 d，大豆的呼吸速率與光合速率大致相當。 (3)據(jù)圖分析，大豆最適生長溫度是在凈光合速率最大時，即在18 ℃左右，在此溫度下，光合作用制造的有機物是凈光合速率與呼吸速率的和，即800＋300＝1 100 μmol/m2s，每100 mm2葉面積上1 h光合作用制造的葡萄糖是0.113 600/6＝66 μmol。 (4)研究小組發(fā)現(xiàn)沙塵天氣影響大豆生長，分析認為：首先，沙塵天氣直接影響葉綠體中的ATP和[H]的產(chǎn)生，其次沙塵堵塞大豆葉氣孔，吸收CO2減少，影響光合作用的暗反應階段。 答案　(1)水分　細胞呼吸，分解了有機物 (2)酒精　細胞質(zhì)基質(zhì)　　10 (3)18　66 (4)ATP和[H]　暗反應 9