高考生物复习光合作用与细胞呼吸的综合应用含答案.docx

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高考生物复习光合作用与细胞呼吸的综合应用含答案

集训2　光合作用与细胞呼吸的综合应用

　对应学生用书P175

1．玉米田中除草剂异丙草胺的使用会影响玉米叶绿素的合成，从而影响玉米的光合作用，所以研究适合玉米田除草所需的异丙草胺最佳浓度对玉米生长发育有积极意义。

取生理状况相同的玉米幼苗，在适宜的条件下，分别喷施不同浓度的异丙草胺测得的玉米叶片中叶绿素a、b含量变化及去除杂草百分率如表所示；曲线图是在适宜的条件下，使用不同浓度的异丙草胺培养24h后，测定的玉米氧气生成速率和氧气消耗速率。

请据此分析回答下列问题：

（1）从表格中可以看出，当异丙草胺浓度较低时，对两种叶绿素含量的影响不明显，当浓度超过一定值时，对两种叶绿素的合成均有明显的__________作用，从而使玉米的________________________下降。

（2）异丙草胺的使用具有较大矛盾，请你从影响叶绿素含量及除草效果两个角度分析，这一矛盾是_______________________________________。

（3）综合表格和坐标曲线图考虑，表格中的15（mg·L－1）、25（mg·L－1）、35（mg·L－1）三个浓度中，应选择哪个浓度的异丙草胺对玉米田进行除草？

__________，理由是____________________________________________。

解析　

（1）从表格中可以看出，当异丙草胺浓度超过15（mg·L－1）时，两种叶绿素的含量均偏低，所以叶绿素的合成可能受到了抑制，玉米的光合速率下降。

（2）分析表格中的数据可以看出，异丙草胺浓度过低，不影响叶绿素的含量但除草效果不好；浓度过高，除草效果好但会使叶绿素含量偏低。

（3）从表格中可以看出，当异丙草胺的浓度为15（mg·L－1）时除草效果好且对叶绿素含量的影响较小。

综合表格和坐标曲线图考虑，表格中的15（mg·L－1）、25（mg·L－1）、35（mg·L－1）三个浓度中，15（mg·L－1）时玉米的氧气生成速率与氧气消耗速率之间的差值较大，即净光合速率较大，玉米能较好生长，且该浓度下除草效果较好，对叶绿素含量的影响较小，故应选择15（mg·L－1）的异丙草胺对玉米田进行除草。

答案　

（1）抑制　光合速率

（2）异丙草胺浓度过低，不影响叶绿素的含量但除草效果不好；浓度过高除草效果好但会使叶绿素含量偏低（合理即可）

（3）15（mg·L－1）（必须有单位）　该浓度下除草效果较好，对叶绿素含量影响小，且净光合速率较其他两个浓度要高，玉米能较好生长（合理即可）

2．近年来，温室气体的体积上升，臭氧层空洞增大，科研人员以银杏树为材料，研究CO2、O3及其复合作用对光合作用的影响，请回答有关问题。

（1）将银杏树随机分为4组，设置不同的环境条件：

A组高浓度CO2、B组高浓度O3、C组__________、D组（对照）____________。

（2）研究发现，测定净光合速率的实验中，A组净光合速率最大，因为较高浓度的该气体能够促进光合作用中__________（过程）的进行，从而提高净光合速率。

（3）Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解，测量该酶活性时，应以__________为底物。

科研上常将Ca2＋－ATPase酶的活性作为光合作用强度的判断依据，请从光合作用的过程分析其原因：

_________________________________。

解析　

（1）因为要探究CO2、O3及其复合作用对光合作用的影响，因此需要设置单独O3组、单独CO2组及二者的混合物组，同时还需要设置对照实验，因此C组应是高浓度CO2和O3，D组即对照组应该是自然条件组。

（2）由于已知A组净光合速率最大。

与其他三组相比，A组是高浓度CO2组，因为较高浓度的该气体能够促进光合作用中暗反应（CO2固定）的进行，从而提高净光合速率。

（3）据题意“Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解”，因此测量该酶活性时，应以ATP为底物。

科研上常将Ca2＋－ATPase酶的活性作为光合作用强度的判断依据，从光合作用的过程分析，Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解，光合作用中暗反应水解ATP，释放能量用于三碳化合物的还原，所以Ca2＋－ATPase酶的活性可以反映出暗反应的强度，即光合作用的强度。

答案　

（1）高浓度CO2和O3　自然条件

（2）暗反应（CO2固定）

（3）ATP　Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解，光合作用中暗反应水解ATP，释放能量用于三碳化合物的还原

3．选取黄瓜幼苗进行无土栽培实验，图甲为该幼苗的光合速率、呼吸速率随温度变化的曲线，同学们用图乙所示装置对该实验进行模拟测定。

分析实验回答下列问题：

（1）图甲中实验所示黄瓜叶片在单位时间内向空气中释放的氧气量可以代表________________（填“真光合速率”或“净光合速率”），在5～20℃的温度范围内，呼吸酶和光合酶中对温度更敏感的是__________。

若一天中光照12小时，黑暗12小时，则黄瓜幼苗生长的最适温度是图中的________（填“5℃”“10℃”“15℃”“20℃”或“25℃”），当温度低于曲线中__________点所对应的温度时，黄瓜幼苗就不能正常生长。

（2）图乙是在植物接受正常光照下进行的模拟实验，烧杯中是CO2缓冲溶液，当温度由10℃升高到15℃时，液滴移动方向是________（填“左移”“右移”或“不移动”）；若E中是清水，则当温度由10℃升高到15℃时，液滴移动方向是________（填“左移”“右移”或“不移动”）。

解析　

（1）甲图实线为黄瓜幼苗释放O2的速率变化曲线，而不是O2生成速率变化，因此代表净光合速率。

光合速率的曲线比呼吸速率的曲线斜率大，所以光合酶对温度的变化更敏感。

净光合速率越高白天积累有机物越多，C、D两点相等，但是因为呼吸作用消耗有机物25℃比20℃时多，所以如果一天中12小时光照，12小时黑暗那么黄瓜幼苗生长的最适温度是图中的20℃。

B点净光合速率等于呼吸速率，12小时光照下光合作用积累的有机物等于12小时黑暗条件下呼吸作用消耗的有机物，低于该温度时，晚上的呼吸作用消耗有机物的量大于白天净光合积累有机物的量，植物不能正常生长。

（2）测定光合速率的变化应该使装置内的CO2浓度稳定，从而测得装置中O2的变化，因此小烧杯中为NaHCO3，温度由10℃升高到15℃时，产生的O2增多，液滴向右移动。

若是清水，则对装置内的气体无影响，而光合作用或呼吸作用吸收和产生的气体体积均相等，因此液滴不移动。

答案　

（1）净光合速率　光合酶　20℃　B

（2）右移　不移动

4.为了研究在适宜的光照下，CO2浓度及施氮量对植物总光合速率的影响，研究人员选取生理状态相同的某种植物若干，分为四组，分别设置不同的CO2浓度和施氮量，测算了净光合速率（Pn），平均结果如图所示。

根据图示，回答下列问题：

（1）实验中每一组种植多盆植物并进行多次测定，其目的是__________。

（2）据图分析，最有利于植物积累有机物的条件组合是________。

氮元素被该植物吸收后运送到叶肉细胞内可用于合成多种化合物，其中的NADH主要用于______________。

（3）要达到本实验目的，还需补充的实验是_______________________（写出实验思路）。

解析　

（1）实验中种植多盆植物并进行多次测定的目的是减少实验误差对结果的影响。

（2）由题图可知，高浓度CO2和200mg·kg－1施氮量条件下净光合速率最大，最有利于积累有机物。

NADH是还原型辅酶Ⅰ，可以与O2结合形成水。

（3）完成实验需要算出总光合速率，所以还需要在黑暗条件下进行实验来测出植物的呼吸速率，实验思路是在黑暗条件下重复上述实验，测出各组实验条件组合下植物的呼吸速率。

答案　

（1）减少实验误差对结果的影响

（2）高浓度CO2和200mg·kg－1施氮量　与O2结合形成水

（3）在黑暗条件下重复上述实验，测出各组实验条件组合下植物的呼吸速率。

5．图1表示光照强度和温度对水仙光合速率的影响曲线，图2为测量水仙光合速率的实验装置。

请回答下列问题：

（1）依据图1分析，________（填“能”或“不能”）确定水仙光合作用的最适温度在15～25℃范围内。

当温度为25℃、光照强度高于B时，光照强度________（填“是”或“不是”）限制水仙光合速率的主要因素。

（2）在灯泡功率一定、温度为15℃的情况下，利用图2装置探究光照强度对水仙光合速率的影响时，图中能对应光照强度大小的指标是___________；实际操作时，还需在灯与透明玻璃瓶之间放一盛满清水的透明玻璃柱，这样做的目的是________________________。

实验过程中，引起图2装置中有色液滴移动的原因是____________（填“CO2浓度”或“O2浓度”）变化。

（3）若要用图2装置来测定水仙的呼吸类型，则应将透明玻璃瓶进行__________处理，并将NaHCO3溶液换为NaOH溶液。

若装置中的有色液滴不移动，则说明此时水仙的呼吸类型为__________；若装置中的有色液滴向左移动，则说明此时水仙的呼吸类型为_________________________________。

解析　

（1）分析图1可知，温度为15℃时的水仙光合速率大于温度为5℃时的水仙光合速率，说明水仙光合作用的最适温度大于5℃，而温度为25℃时的水仙光合速率又小于温度为15℃时的水仙光合速率，说明水仙光合作用的最适温度小于25℃，但不能确定水仙光合作用的最适温度是大于15℃还是小于15℃。

当温度为25℃、光照强度高于B时，水仙光合速率不再随光照强度的增加而增大，说明此时光照强度不是限制光合速率的主要因素。

（2）在灯泡功率一定的情况下，图中能对应光照强度大小的指标是灯泡与玻璃瓶之间的距离。

在灯泡与透明玻璃瓶之间放一盛满清水的透明玻璃柱的目的是消除灯泡发热对玻璃瓶内温度的影响。

图2装置中NaHCO3溶液可作为CO2的缓冲液，维持瓶内空气中CO2浓度的相对恒定，因此图2装置中的气压变化是由O2浓度的变化引起的。

（3）若要用图2装置来测定水仙的呼吸类型，则应将透明玻璃瓶进行遮光处理，避免光合作用的影响，同时将NaHCO3溶液换为NaOH溶液。

若装置中的有色液滴不移动，则说明此时水仙只进行无氧呼吸；若装置中的有色液滴向左移动，则说明此时水仙一定进行了有氧呼吸，可能既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，也可能只进行有氧呼吸。

答案　

（1）不能　不是

（2）灯与玻璃瓶之间的距离　消除灯发热对玻璃瓶内温度的影响　O2浓度

（3）遮光　无氧呼吸　同时进行有氧呼吸和无氧呼吸或只进行有氧呼吸

6．温室效应是全球环境变化研究的热点问题之一，预计到下世纪中后期，大气CO2浓度将是现在的两倍。

研究人员利用玉米和大豆研究CO2浓度倍增对植物光合作用的影响，结果如下表。

回答下列问题：

注：

水分利用效率＝净光合速率/蒸腾速率。

（1）两种植物叶肉细胞的细胞器中能够消耗水并伴随ATP生成的部位是____________________________________________。

（2）在CO2浓度倍增条件下，玉米和大豆的净光合速率均升高，可能的原因是______________________________________________________。

（3）净光合速率提高和蒸腾速率降低均会使水分利用效率升高，请根据表中数据分析玉米和大豆水分利用效率升高的主要原因是____________________

______________________________________________________。

解析　

（1）细胞有氧呼吸第二阶段发生的反应是丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，同时伴随ATP生成，场所为线粒体基质，光合作用光反应阶段发生的反应是水分解成O2，同时生成ATP和[H]，场所为叶绿体的类囊体薄膜，因此两种植物叶肉细胞的细胞器中能够消耗水并伴随ATP生成的部位是类囊体薄膜和线粒体基质。

（2）在CO2浓度倍增条件下，二氧化碳的浓度升高，使暗反应中二氧化碳的固定增强，从而导致C3还原增强，总光合速率升高，由表可知，玉米和大豆的净光合速率均升高。

（3）净光合速率提高和蒸腾速率降低均会使水分利用效率升高，由表可知，玉米主要通过降低蒸腾作用速率提高水分利用率，大豆主要通过提高净光合速率来提高水分利用率。

答案　

（1）类囊体薄膜、线粒体基质

（2）CO2浓度升高使暗反应中CO2的固定增强，C3的还原增强

（3）玉米主要通过降低蒸腾速率提高水分利用效率，大豆主要通过提高净光合速率提高水分利用效率

7．如表所示为不同光照强度和土壤含水量对番茄植株光合作用的影响结果。

如图表示不同O2浓度对番茄叶肉细胞呼吸强度的影响结果。

回答下列问题：

（1）在提取番茄叶中的色素时，为防止叶绿素被破坏，研磨时可加入适量的________________。

用纸层析法分离提取液中的色素时，会得到4条色素带，从上往下看，叶绿素a、叶绿素b分别位于第________条。

（2）光照减弱会使__________的含量下降，这会导致光反应产生的__________________不足，从而影响暗反应中C5的再生。

若栽培番茄植株的温室所处条件为弱光、土壤含水量为80%，此时可采取________________的措施来提高番茄产量。

（3）若要测定番茄叶肉细胞的呼吸强度，应在________条件下进行。

图中O2浓度为0时，番茄叶肉细胞中的CO2产生于________________（填细胞结构）。

当O2浓度为________时，番茄叶肉细胞的细胞呼吸最弱。

当O2浓度达到15%以后，CO2释放量不再随O2浓度的增加而继续增加的内因可能是__________________________。

解析　

（1）提取绿叶中的色素时，在研磨时加入适量的碳酸钙可防止叶绿素被破坏。

用纸层析法分离提取液中的色素时，得到的4条色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。

（2）光照减弱时，光反应产生的ATP和[H]减少，会影响C5的再生。

据表中数据可知，在弱光、土壤含水量为80%的条件下，C5的再生速率最低，比较该组与C5的再生速率最高组，不同之处是该组光照较弱，因此，在弱光、土壤含水量为80%的温室中可采取增强光照的措施来提高番茄产量。

（3）若测定植株叶肉细胞的呼吸强度，要排除叶肉细胞光合作用对实验结果的影响，所以应在遮光或黑暗条件下进行。

图中O2浓度为0时，番茄叶肉细胞只进行无氧呼吸，在细胞质基质中将葡萄糖分解为酒精和CO2。

当O2浓度为5%时，番茄叶肉细胞CO2的释放总量最少，此时的细胞呼吸最弱。

当O2浓度达到15%以后，CO2释放量不再随O2浓度的增加继续增加的内因可能是呼吸酶数量有限。

答案　

（1）碳酸钙　3、4　

（2）叶绿素a　ATP和[H]　增强光照　（3）遮光（或黑暗）　细胞质基质　5%　呼吸酶的数量有限