第2講 細(xì)胞呼吸與光合作用第課時(shí) 大題專攻檢測(cè)卷1菠蘿植株的葉肉細(xì)胞在干旱條件下有一個(gè)很特殊的CO2同化方式，夜間氣孔開(kāi)放，吸收CO2生成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，蘋(píng)果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用，如圖甲所示。表乙是在土壤中不同含水量的條件下，測(cè)得的菠蘿植株的部分生理特征。根據(jù)相關(guān)內(nèi)容回答下列問(wèn)題：指標(biāo)處理土壤含水量(%)葉長(zhǎng)度(cm)葉寬度(cm)葉綠素含量(mgg1FW)X2542.83.30.78輕度缺水1338.23.10.63重度缺水638.13.10.52乙(1)圖甲中，能參與CO2固定的物質(zhì)有_。PGA即暗反應(yīng)中的_。(2)干旱條件下，白天當(dāng)光照、溫度等適宜時(shí)，菠蘿葉肉細(xì)胞的光合速率最可能_(填“小于”“等于”或“大于”)呼吸速率，說(shuō)明原因：_。(3)干旱條件下，菠蘿葉肉細(xì)胞夜間pH會(huì)有所下降，原因是_。(4)表乙中X組起_作用。據(jù)表分析，在干旱環(huán)境條件下，菠蘿產(chǎn)量會(huì)降低，原因是_。解析：(1)由圖甲分析可知，參與CO2固定的有兩個(gè)結(jié)構(gòu)：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和葉綠體。在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，CO2與PEP結(jié)合生成OAA；在葉綠體中，CO2與RuBP結(jié)合生成PGA。分析圖甲中PGA所處的位置及參與的反應(yīng)可知，PGA即C3。(2)由于干旱條件下，白天菠蘿植株葉肉細(xì)胞的氣孔關(guān)閉，不與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換，而光照、溫度適宜，光合作用消耗的CO2來(lái)自葉肉細(xì)胞自身呼吸產(chǎn)生的CO2和蘋(píng)果酸經(jīng)脫羧作用產(chǎn)生的CO2，即葉肉細(xì)胞經(jīng)光合作用消耗的CO2多于其經(jīng)呼吸作用產(chǎn)生的CO2，故葉肉細(xì)胞的光合速率大于呼吸速率。(3)干旱條件下，由于夜間菠蘿葉肉細(xì)胞合成并儲(chǔ)存蘋(píng)果酸，故pH會(huì)有所下降。(4)由表格數(shù)據(jù)可知，X組為適宜的土壤含水量，起到了對(duì)照作用。在干旱環(huán)境條件下，菠蘿產(chǎn)量降低的原因?yàn)槿~面積減小，葉綠素含量下降，光合作用減弱，產(chǎn)生的有機(jī)物減少。答案：(1)PEP、RuBPC3(2)大于光合作用中CO2的吸收量大于呼吸作用中CO2的釋放量(合理即可)(3)夜間菠蘿葉肉細(xì)胞合成蘋(píng)果酸并儲(chǔ)存在液泡中(合理即可)(4)對(duì)照干旱條件下，菠蘿植株的葉面積減小，葉綠素含量下降，光合作用減弱，產(chǎn)生的有機(jī)物減少(合理即可)2某研究小組想測(cè)量萌發(fā)的小麥種子、蚯蚓呼吸速率的差異，設(shè)計(jì)了以下的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)中分別以20粒萌發(fā)的種子和4條蚯蚓為材料，每隔5 min記錄一次有色液滴在刻度玻璃管上的讀數(shù)，結(jié)果如表1所示。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：有色液滴移動(dòng)的距離(mm)生物時(shí)間(min)0510152025萌發(fā)的種子0816232934蚯蚓04.5911.513.515.5表1(1)裝置圖中的Y溶液是_，其作用是_。設(shè)置乙裝置的目的是_。(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后保持注射器的活塞不移動(dòng)，有色液滴將向_移動(dòng)(填“左”或“右”)，以蚯蚓為材料時(shí)有色液滴移動(dòng)的最大速率是_。(3)另一組該實(shí)驗(yàn)裝置每隔5 min測(cè)量時(shí)，將注射器活塞往_(填“上”或“下”)移動(dòng)，待有色液滴回到實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的位置停止，根據(jù)活塞移動(dòng)距離可測(cè)出氣體的變化量，其中以小麥為材料的結(jié)果如表2所示：時(shí)間(min)0510152025注射器量取的氣體變化體積(mL)01.53.04.25.05.5表2分析數(shù)據(jù)可知該段時(shí)間小麥種子的有氧呼吸速率為_(kāi)，在此過(guò)程中，有氧呼吸的強(qiáng)度越來(lái)越_。解析：(1)甲、乙裝置中所放置的Y溶液為NaOH溶液，用以吸收呼吸作用產(chǎn)生的CO2，可以通過(guò)測(cè)量O2量的變化測(cè)定呼吸速率，乙裝置的作用是對(duì)照，可排除微生物及環(huán)境因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，若保持注射器的活塞不動(dòng)，甲裝置進(jìn)行有氧呼吸消耗O2，有色液滴會(huì)向左移動(dòng)。將蚯蚓的實(shí)驗(yàn)裝置所測(cè)得的液滴移動(dòng)的距離之差除以時(shí)間，即為液滴移動(dòng)的速率，由表可知在最初的05 min和510 min內(nèi)有色液滴移動(dòng)的速率最大，為4.5/50.9(mm/min)。(3)甲裝置內(nèi)O2被消耗，生成的CO2被NaOH溶液吸收，氣壓下降，若要保持有色液滴的位置不變，需將注射器活塞往下移動(dòng)；將量取的氣體變化體積除以時(shí)間即為有氧呼吸速率，由表可知，在此過(guò)程中，有氧呼吸速率5.5/250.22(mL/min)；且此過(guò)程中，前10 min有氧呼吸速率較大，后15 min逐漸減弱。答案：(1)NaOH吸收實(shí)驗(yàn)過(guò)程中細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2排除微生物及環(huán)境因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾(或?qū)φ兆饔?(2)左0.9 mm/min(3)下0.22 mL/min弱3(2018西安模擬)某生物小組利用圖1裝置在光合作用最適溫度(25 )下培養(yǎng)某植株幼苗，通過(guò)測(cè)定不同時(shí)段密閉玻璃罩內(nèi)幼苗的O2釋放速率來(lái)測(cè)量光合速率，結(jié)果如圖2所示。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)若用缺鎂的完全培養(yǎng)液培養(yǎng)，葉肉細(xì)胞內(nèi)_合成減少，從而影響植物對(duì)光的吸收。(2)光照條件下植物吸收的CO2在_(細(xì)胞具體結(jié)構(gòu))中參與反應(yīng)，而在黑暗、O2充足條件下CO2是由_(細(xì)胞具體結(jié)構(gòu))釋放的。光照條件下，根尖細(xì)胞內(nèi)合成ATP的場(chǎng)所除線粒體外還有_。(3)曲線中t1t4時(shí)段，玻璃罩內(nèi)CO2濃度最高點(diǎn)和最低點(diǎn)依次是_和_；t4時(shí)補(bǔ)充CO2，此時(shí)葉綠體內(nèi)C3的含量將_。(4)根據(jù)測(cè)量結(jié)果t4時(shí)玻璃罩內(nèi)O2的量與t0時(shí)相比增加了128 mg，此時(shí)植株積累葡萄糖的量為_(kāi)mg。若t5時(shí)溫度由25 升高至35 ，植株光合速率的變化是_(填“升高”“不變”或“降低”)。解析：(1)鎂元素為合成葉綠素所必需的元素，缺鎂會(huì)使葉肉細(xì)胞內(nèi)葉綠素的合成減少，影響植物對(duì)光的吸收。(2)光照條件下，植物進(jìn)行光合作用，吸收CO2釋放O2，CO2參與光合作用的暗反應(yīng)階段，場(chǎng)所為葉綠體基質(zhì)。黑暗、O2充足條件下，植物進(jìn)行有氧呼吸，有氧呼吸的第二階段會(huì)產(chǎn)生CO2，場(chǎng)所為線粒體基質(zhì)。根尖細(xì)胞沒(méi)有葉綠體，因此光照條件下只能進(jìn)行呼吸作用，有氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中葡萄糖被分解為丙酮酸與H，同時(shí)合成少量ATP。(3)觀察圖2，t1t2時(shí)段，光合速率小于呼吸速率，表現(xiàn)為消耗O2，釋放CO2，CO2含量增多；t2t4時(shí)段光合速率大于呼吸速率，表現(xiàn)為吸收CO2，CO2含量減少，因此CO2濃度最高的點(diǎn)是t2，最低的點(diǎn)是t4。由于t3t4階段O2的釋放速率下降，而補(bǔ)充CO2后，O2的釋放速率又逐漸增高，故推測(cè)t3t4階段下降的原因?yàn)镃O2濃度不足，抑制了光合作用的暗反應(yīng)階段，故補(bǔ)充CO2后，暗反應(yīng)速率加快，葉綠體內(nèi)C3的含量增多。(4)根據(jù)光合作用的總反應(yīng)式：6CO26H2OC6H12O66O2，O2增加了128/324 mmol，因此增加的葡萄糖的質(zhì)量為1804/6120 mg。光合作用需要酶的參與，由題可知，光合作用的最適溫度為25 ，因此將溫度調(diào)到35 后，酶的活性降低，光合速率也隨之降低。答案：(1)葉綠素(2)葉綠體基質(zhì)線粒體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(3)t2t4增多(4)120降低4植物葉片上的氣孔主要由兩個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成，保衛(wèi)細(xì)胞水分的得失可引起氣孔的開(kāi)閉，這種變化稱為氣孔運(yùn)動(dòng)。氣孔運(yùn)動(dòng)可改變?nèi)~肉細(xì)胞胞間CO2濃度?？蒲腥藛T在適宜條件下測(cè)量了夏季晴天水稻葉片凈光合速率和葉肉細(xì)胞胞間CO2濃度在白天的日變化，結(jié)果如圖所示。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)與10：00相比，12：00時(shí)葉肉細(xì)胞中C5的含量_(填“更高”“相等”或“更低”)。(2)14：00時(shí)葉片中有機(jī)物的積累量_(填“大于”“等于”或“小于”)18：00時(shí)。(3)18：00后，葉肉細(xì)胞中C3的還原速率逐漸_(填“增大”“不變”或“減小”)，原因是_。(4)土壤供水不足時(shí)，可引起植物葉片萎蔫，此時(shí)在萎蔫葉片產(chǎn)生的_(激素)調(diào)節(jié)下，保衛(wèi)細(xì)胞滲透失水，體積縮小，氣孔關(guān)閉。解析：(1)與10：00相比，12：00時(shí)由于氣孔關(guān)閉等原因，葉肉細(xì)胞胞間CO2濃度降低，導(dǎo)致葉肉細(xì)胞中C5與CO2的結(jié)合減弱，C5的含量更高。(2)因?yàn)?4：0018：00時(shí)的凈光合速率大于0，所以14：00時(shí)葉片中有機(jī)物的積累量小于18：00時(shí)。(3)18：00后，葉肉細(xì)胞中C3的還原速率逐漸減小，原因是光照強(qiáng)度減弱，光反應(yīng)速率減慢，產(chǎn)生的ATP和H減少。(4)萎蔫葉片產(chǎn)生的激素是脫落酸，土壤供水不足時(shí)，可引起植物葉片萎蔫，此時(shí)在萎蔫葉片產(chǎn)生的脫落酸調(diào)節(jié)下，保衛(wèi)細(xì)胞滲透失水，體積縮小，氣孔關(guān)閉。答案：(1)更高(2)小于(3)減小光照強(qiáng)度減弱，光反應(yīng)速率減慢，產(chǎn)生的ATP和H減少(4)脫落酸5如圖表示某植物在室溫25 、不同光照強(qiáng)度下的密閉容器中CO2吸收速率的變化，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)影響a點(diǎn)CO2釋放速率的主要外界因素是_。若b點(diǎn)對(duì)應(yīng)光照強(qiáng)度突然降至O點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3含量將_。從圖中可以看出，光合作用固定CO2的最大速率是_。(2)將裝置置于15 的環(huán)境中一段時(shí)間后，a點(diǎn)將_(填“上移”“下移”或“不確定”)，原因是_。(3)持續(xù)光照一段時(shí)間后，若檢測(cè)到CO2濃度下降，原因是_。解析：(1)沒(méi)有光照，植物只進(jìn)行呼吸作用，影響它的環(huán)境因素主要是溫度。若b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度突然降至O點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度，則C3的還原減弱，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3含量將上升。光合作用強(qiáng)度最大的點(diǎn)是c點(diǎn)，光合作用固定CO2的最大速率是25 mgh1s1。(2)該植物呼吸作用的最適溫度不確定，若呼吸作用的最適溫度為15 左右，則a點(diǎn)下移；若高于25 ，則a點(diǎn)上移。(3)光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，持續(xù)光照一段時(shí)間后，檢測(cè)到CO2濃度下降。答案：(1)溫度上升25 mgh1s1(必須帶著單位)(2)不確定該植物呼吸作用的最適溫度不確定，若呼吸作用的最適溫度為15 左右，則下移；若高于25 ，則上移(3)光照下植物光合作用消耗CO2的速率大于呼吸作用產(chǎn)生CO2的速率(或光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度)6我國(guó)科學(xué)家利用“中國(guó)稻田TFACE試驗(yàn)平臺(tái)”模擬未來(lái)環(huán)境因素對(duì)水稻光合作用的影響。如圖分別為水稻移栽到試驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)種植后第61天和第118天測(cè)定的凈光合速率(Pn)的大小，其中EC為大氣CO2濃度升高200 molmol1，ET為溫度升高1 ，ECET為大氣CO2濃度和溫度同時(shí)升高。請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題：(1)光照條件下，水稻產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是_。(2)據(jù)圖分析，本研究共設(shè)置了_組實(shí)驗(yàn)，其中_組為對(duì)照實(shí)驗(yàn)，其具體條件分別是_和_。(3)由第61天測(cè)定的數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是_；結(jié)合兩圖得出的結(jié)論是隨著栽培時(shí)間的延長(zhǎng)，_，表現(xiàn)出明顯的光合適應(yīng)現(xiàn)象。解析：(1)光照條件下，水稻進(jìn)行光合作用和呼吸作用，產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是葉綠體和線粒體。(2)據(jù)圖分析，本研究共設(shè)置了ACAT、ECAT、ACET、ECET 4組實(shí)驗(yàn)，據(jù)圖推測(cè)AC代表大氣CO2濃度，EC代表升高大氣CO2濃度，AT代表大氣環(huán)境溫度，ET代表溫度升高1 ，因此ACAT組為對(duì)照實(shí)驗(yàn)，其具體條件分別是大氣(背景)CO2濃度和大氣環(huán)境溫度。(3)由第61天測(cè)定的數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是在移栽初期，增加大氣CO2濃度和升溫1 以及單獨(dú)增加CO2濃度可提高凈光合速率(Pn)。綜合兩圖得出的結(jié)論是隨著栽培時(shí)間的延長(zhǎng)，升高溫度、升高CO2濃度或二者同時(shí)升高，水稻凈光合速率(Pn)增加不明顯。答案：(1)葉綠體和線粒體(2)4ACAT大氣(背景)CO2濃度大氣環(huán)境溫度(3)在移栽初期，增加大氣CO2濃度和升溫1 以及單獨(dú)增加CO2濃度可提高凈光合速率(Pn)升高溫度、升高CO2濃度或二者同時(shí)升高，水稻凈光合速率(Pn)增加不明顯(合理即可)7.如表所示為不同光照強(qiáng)度和土壤含水量對(duì)番茄植株光合作用的影響結(jié)果。如圖表示不同O2濃度對(duì)番茄葉肉細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的影響結(jié)果?；卮鹣铝袉?wèn)題：光照強(qiáng)度土壤含水量(%)葉綠素a含量(mg/cm2)葉綠素b含量(mg/cm2)C5的再生速率mol/(m2s)正常光800.0180.0041.9400.0280.0071.6弱光800.0170.0041.2400.0250.0071.4(1)在提取番茄葉中的色素時(shí)，為防止葉綠素被破壞，研磨時(shí)可加入適量的_。用紙層析法分離提取液中的色素時(shí)，會(huì)得到4條色素帶。從上往下看，葉綠素a、葉綠素b分別位于第_條。(2)光照減弱會(huì)使_的含量下降，這會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生的_不足，從而影響暗反應(yīng)中C5的再生。若栽培番茄植株的溫室所處條件為弱光、土壤含水量為80%，此時(shí)可采取_的措施來(lái)提高番茄產(chǎn)量。(3)若要測(cè)定番茄葉肉細(xì)胞的呼吸強(qiáng)度，應(yīng)在_條件下進(jìn)行。圖中O2濃度為0時(shí)，番茄葉肉細(xì)胞中的CO2產(chǎn)生于_(填細(xì)胞結(jié)構(gòu))。當(dāng)O2濃度為_(kāi)時(shí)，番茄葉肉細(xì)胞的呼吸作用最弱。當(dāng)O2濃度達(dá)到15%以后，CO2釋放量不再隨O2濃度的增加而繼續(xù)增加的內(nèi)因可能是_。解析：(1)提取綠葉中色素時(shí)，在研磨時(shí)加入碳酸鈣可防止色素被破壞。用紙層析法分離提取液中的色素時(shí)，得到的4條色素帶從上到下依次為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。(2)光照減弱時(shí)，光反應(yīng)產(chǎn)生的參與暗反應(yīng)中C3還原的ATP和NADPH減少，會(huì)影響C5的再生。據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，在弱光、土壤含水量為80%的條件下，C5的再生速率最低，比較該組與C5的再生速率最高組，不同之處是該組光照較弱，因此，在弱光、土壤含水量為80%的溫室中可采取增強(qiáng)光照的措施來(lái)提高番茄產(chǎn)量。(3)若測(cè)定植株葉肉細(xì)胞的呼吸強(qiáng)度，要排除葉肉細(xì)胞光合作用對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，所以應(yīng)在遮光或黑暗條件下進(jìn)行。圖中O2濃度為0時(shí)，番茄葉肉細(xì)胞只進(jìn)行無(wú)氧呼吸，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中將葡萄糖分解為酒精和CO2。當(dāng)O2濃度為5%時(shí)，番茄葉肉細(xì)胞CO2的釋放總量最少，此時(shí)的呼吸作用最弱。當(dāng)O2濃度達(dá)到15%以后，CO2釋放量不再隨O2濃度的增加而繼續(xù)增加的內(nèi)因可能是呼吸酶數(shù)量有限。答案：(1)碳酸鈣(CaCO3)3、4(2)葉綠素aATP和H(NADPH)增強(qiáng)光照(3)遮光或黑暗細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)5%呼吸酶的數(shù)量有限8某生物興趣小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究綠色植物的生理作用。據(jù)此回答下列問(wèn)題：(1)若要探究植物細(xì)胞呼吸的類型，選取的實(shí)驗(yàn)裝置有_，為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更科學(xué)，還需設(shè)置_。若實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組的紅色液滴靜止不動(dòng)，植物既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無(wú)氧呼吸，則觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_。(2)若要驗(yàn)證CO2是植物光合作用的必需原料，選取的最佳實(shí)驗(yàn)裝置是_，實(shí)驗(yàn)中給植物提供C18O2后，在玻璃罩內(nèi)檢測(cè)到含18O的氧氣，其產(chǎn)生的途徑為_(kāi)。解析：(1)若要探究植物細(xì)胞呼吸的類型，選取的實(shí)驗(yàn)裝置有裝置一和裝置二，為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更科學(xué)，還需設(shè)置沒(méi)有植物(或死植物)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，排除物理因素的影響。若實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組的紅色液滴靜止不動(dòng)，植物既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無(wú)氧呼吸，則裝置一燒杯中盛放NaOH溶液，能夠吸收細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，有氧呼吸消耗氧氣，則紅色液滴左移；裝置二燒杯中盛放水，不能吸收CO2，植物有氧呼吸消耗的氧氣量小于有氧呼吸和無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2總量，則紅色液滴右移。(2)裝置一燒杯中盛放NaOH溶液，能夠吸收細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2；裝置三燒杯中盛放CO2緩沖液，可以為光合作用提供CO2。因此若要驗(yàn)證CO2是植物光合作用的必需原料，選取的最佳實(shí)驗(yàn)裝置是裝置一和裝置三。實(shí)驗(yàn)中給植物提供C18O2后，光合作用過(guò)程中18O的去路是6C18O212H2OC6HO66O26HO，其中產(chǎn)物HO又作為光反應(yīng)的原料，在水的光解中產(chǎn)生18O2。答案：(1)裝置一和裝置二對(duì)照實(shí)驗(yàn)裝置一紅色液滴左移、裝置二紅色液滴右移(2)裝置一和裝置三C18O2HO18O2(或C18O2參與光合作用暗反應(yīng)產(chǎn)生HO，HO參與光反應(yīng)產(chǎn)生18O2)