专题05光合呼吸类题目解析版.docx
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专题05光合呼吸类题目解析版
专题05光合呼吸类题目
一、命题角度
光合作用和呼吸作用综合题是最重要的高考题之一。
光合作用和呼吸作用的试题综合性强、灵活性大，且与农业生产联系紧密。
主要的命题角度：
①多以坐标曲线、生理过程图解为背景切入，考查光合作用和呼吸作用的有关知识；②以光合作用和呼吸作用为核心的实验设计题；③相关计算题。
二、应对策略
对于曲线、图解试题，首先，要对光合作用和呼吸作用的过程有彻底、全面的掌握，要以光反应和暗反应的物质变化和能量变化为主线，以影响光合作用的外界因素、叶绿体中色素的种类及吸收光谱等为主要内容，特别注意光合作用与呼吸作用等的联系，其次，要强化高考热点题型的训练，提升解题能力。
相关实验设计试题的类型：
①对光合作用和呼吸作用产生或释放的气体等的定性验证、定量测定和呼吸商的定量测定；②对光合作用和呼吸作用发生场所的验证等。
其解题策略：
首先，要明确定性验证光合作用和呼吸作用产生或释放的气体、定量测定光合作用和呼吸作用强度、呼吸商（呼吸作用放出的CO2量/呼吸作用吸收的O2量）测定的方法（酸碱指示剂法和观叶片沉浮法、半叶法和黑白瓶法等）。
其次，要仔细审题，确定试题类型。
再次，要了解相关方法容易产生的误区及原因。
最后，多练习同类试题，开拓思路，掌握解题规律，提高解题能力。
对于相关计算题，解题的关键是理清净光合作用量、总光合作用量、呼吸作用量这三个量的关系，此类题的解题程序可归纳如下：
确定是净光合作用量还是总光合作用量→列方程求出第三个量→根据需要求出其他物质的量→根据需要求出有关物质的质量或体积。
要明确：
①光下直接测得的数值都是净光合作用量（净产量），②不进行光合作用时可直接测出呼吸作用量，③上述三个变量的关系式：
净光合作用量=总光合作用量—呼吸作用量。
复习时，要选择一些关于光合作用和呼吸作用方面的典型题目进行训练分析，掌握解题方法、技巧，培养理解能力、获取信息的能力、实验设计能力和综合应用能力。
要总结解题模型，多做变式习题。
研究高考试题对生物复习具有指导作用，分析近年高考试题，可以得出解题的思路，平时复习题应以追求质量为先，要在过去的高考试题中寻找规律，多做贴近高考试题的变式习题或模拟题以提高复习效率。
1.实验小组将等量的某植物种子分别放在不同O2浓度的密闭容器中，1小时后，测出容器中O2和CO2的变化情况如下表:
O2浓度
0
1%
2%
3%
5%
7%
10%
15%
20%
25%
O2吸收量/mol
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.7
0.7
CO2释放量/mol
1
0.8
0.6
0.5
0.4
0.5
0.6
0.7
0.7
0.7
据表分析以下叙述中，正确的是
A.在O2浓度为0〜3%时只进行无氧呼吸
B.有氧呼吸的强度随O2浓度升高而增强
C.在O2浓度为5%时，种子只进行有氧呼吸
D.无氧呼吸的产物是乳酸和CO2
【答案】C
【解析】据分析可知，O2浓度为0时，只进行无氧呼吸；O2浓度为1%-3%，CO2的释放量大于O2的吸收量，细胞既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸，A错误；氧气浓度大于15%后，随着氧气浓度的上升，细胞呼吸强度不变，B错误；据表格数据分析可知，在O2浓度为5%时，CO2的释放量和O2的吸收量相等，种子只进行有氧呼吸，C正确；植物种子种子无氧呼吸的产物是酒精与二氧化碳，D错误。
2.迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，也可用于各种色素的鉴定，迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。
下表是叶绿体中各种色素的层析结果（部分数据），下列相关叙述错误的是
溶剂移动距离
色素1移动距离
色素2移动距离
色素3移动距离
色素4移动距离
实验组1
7.8
1.9
实验组2
8.2
1.5
实验组3
8.0
1.4
平均移动距离
8.0
7.6
0.8
迁移率
0.95
0.53
0.10
A.可用菠菜等绿叶蔬菜的叶片作为该实验的材料
B.色素3是叶绿素a，其迁移率为0.2
C.色素4随层析液在滤纸条上的扩散速度最快
D.色素2在滤纸条上移动的距离大约是4.2
【答案】C
【解析】据表格分析，色素3平均移动距离=（1.9+1.5+1.4）/3=1.6；其迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离=1.6/8.0=0.20。
再根据迁移率的大小确定色素的溶解度的高低，因此色素1表示胡萝卜素，色素2表示叶黄素，色素3表示叶绿素a，色素4表示叶绿素b。
提取与分离色素的实验可用含色素较多的菠菜叶作为实验材料，A正确；根据前面的分析可知，色素3是叶绿素a，其迁移率为0.2，B正确；色素4表示叶绿素b，根据纸层析法原理“四种色素在层析液中溶解度不同，溶液度高的扩散速度快”，结果是胡萝卜素（橙黄色）最快、叶黄素（黄色）次之、之后是叶绿素a（蓝绿色），最慢的是叶绿素b（黄绿色），C错误；根据“迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离”，色素2在滤纸条上移动的距离=0.53×8.0≈4.2，D正确。
3.下图是细胞呼吸过程，I、II、III代表生理过程发生的场所，①至③代表生理过程，甲、乙代表物质。
有关叙述正确的是
A.I和II都具有双层生物膜B.甲、乙分别代表丙酮酸和H+
C.①释能最多，③释能最少D.III位于线粒体基质中
【答案】B
【解析】据图分析，I表示细胞质基质，II表示线粒体基质，III表示线粒体内膜，AD错误；甲表示丙酮酸，乙表示H+，B正确；图示三个过程中，③释放的能量最多，C错误。
4.如图为绿色植物叶肉细胞内发生的物质代谢系列，图中①～④为反应过程。
请据图作答：
（1）进行①④过程的场所分别是__________________________，在弱光下②过程缓慢，这是因为________________所致。
（2）过程②发生的能量代谢是____________________________________________。
（3）叶肉细胞在③④过程中产生能量最多的是________。
（4）当这个细胞的有机物积累量为零，表明①②③④过程关系是①＋②的速率________（填“大于”“小于”或“等于”）③＋④的速率，此时③④生理活动的总方程式为________________。
【答案】
（1）.类囊体薄膜和线粒体内膜
（2）.光反应的产物[H]和ATP过少，限制了暗反应的进行（3）.ATP中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能（4）.④（5）.等于（6）.C6H12O6＋6H2O＋6O2
6CO2＋12H2O＋能量
【解析】据图分析，①表示光合作用光反应阶段，发生在类囊体薄膜上；②表示光合作用暗反应阶段，发生在叶绿体基质；③表示有氧呼吸第一阶段和第二阶段，发生在细胞质基质和线粒体基质，④表示有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜。
（1）根据以上分析已知，过程①发生在类囊体薄膜上，过程④发生在线粒体内膜；在弱光下，光反应的产物[H]和ATP过少，限制了②暗反应的进行。
（2）过程②表示光合作用暗反应阶段，该过程将ATP中活跃的化学能转变为稳定的化学能储存在有机物中。
（3）根据以上分析已知，③表示有氧呼吸第一阶段和第二阶段，④表示有氧呼吸第三阶段，其中有氧呼吸第三阶段产生的能量最多。
（4）当这个细胞的有机物积累量为零时，说明该细胞的光合速率与呼吸速率相等，即图中的①＋②的速率等于③＋④的速率；③④代表的是有氧呼吸，方程式为：
C6H12O6＋6H2O＋6O2
6CO2＋12H2O＋能量。
5．小麦是北方主要农作物，研究环境条件变化对其产量影响对农业生产很重要。
（1）科研人员测定小麦一昼夜净光合速率（Pn）的变化，发现小麦与其他植物一样出现了“午睡”现象。
一般认为，午后温度较高，植物通过蒸腾作用使叶片降温，同时，植物体也会____叶片气孔开度来避免过度失水对细胞造成的损伤。
（2）科研人员测定了同一株小麦两种不同向光角度的叶片（接收直射光照面积不同）午后部分指标，结果如下表。
净光合速率（Pn）
叶片温度（TL）
胞间CO2浓度（Ci）
直立叶
12.9
37.5
250
平展叶
8.8
37.7
264
对相关数据进行分析：
直立叶和平展叶叶片温度无明显差异，说明二者的气孔开度________。
由表中的数据可见气孔开闭引起的胞间CO2浓度不足不是造成“午睡”现象的唯一因素，请从净光合速率和胞间CO2浓度角度分析，原因___________________。
（3）科研人员推测，午间强光照可能会导致由色素和蛋白质组成的光系统II发生损伤，导致_________速率下降，进而抑制叶片的光合作用。
D1是对光系统II活性起调节作用的关键蛋白，科研人员使用蛋白质凝胶电泳技术检测不同光照条件下的D1蛋白含量，结果如图1所示，分析可知，____从而在一定程度上导致“午睡”现象。
（4）水杨酸（SA）是一种与植物抗热性有关的植物激素，科研人员用适宜浓度的SA喷洒小麦叶片后，测定两种光照条件下的D1蛋白含量，结果如图2所示，可推测，SA对小麦午间光合作用的影响及机制是：
___。
【答案】降低基本相同平展叶净光合速率小于直立叶，而平展叶胞间CO2浓度大于直立叶光反应午间较强光照使细胞中D1蛋白含量降低，导致光系统II活性降低SA能减弱午间较强光照使细胞中D1蛋白含量及光系统II活性降低程度，缓解小麦的“午睡”现象
【解析】
（1）午后温度较高，植物蒸腾作用旺盛，植物会降低叶片气孔开度来避免过度失水，这会导致叶肉细胞间的CO2不足，使午后小麦光合速率降低。
（2）据图所示，直立叶和平展叶叶片温度无明显差异，因此二者的气孔开度基本相同，但平展叶净光合速率明显低于直立叶，而胞间CO2浓度是平展叶高于直立叶，说明气孔开闭引起的胞间CO2浓度不足不是造成“午睡”现象的唯一因素。
（3）强光照引起光系统Ⅱ发生损伤，会导致光反应的速率下降；图1中数据显示，强光照会导致D1含量下降，因此“午睡”原因可能是午间较强光照使细胞中D1蛋白的含量降低，从而导致光系统Ⅱ活性降低。
（4）根据图2中D1蛋白含量所示，可推测经SA处理后，能减弱较强光照造成的D1蛋白含量及光系统Ⅱ活性降低程度，缓解小麦的“午睡”现象。
6．取7株各有5个叶片、株高相近的西红柿植株，分别放在25℃的密闭玻璃容器内。
实验开始先测定CO2浓度，12小时后，再测定CO2浓度，且以7种不同光照强度（正常自然光照为100%）进行实验。
实验装置如图，实验结果见表格：
序号
光照强度（%）
CO2浓度（%）
开始时
12h后
1
0
0.35
0.368
2
10
0.35
0.342
3
20
0.35
0.306
4
40
0.35
0.289
5
60
0.35
0.282
6
80
0.35
0.280
7
95
0.35
0.279
请回答下列问题：
（1）实验的目的是___________________________________________________。
（2）依据上表所测数据，用曲线图表示净光合作用强度变化趋势。
__________（标明相应数据）
（3）评价该实验设计运用实验原则的合理性_____________________________。
（4）若要进一步实验确定哪种光照强度最好。
除上述实验评价外，还有的合理建议是______________________________________________。
【答案】研究光照强度与光合作用强度的关系
考虑了单一变量原则和对照原则，但忽略了平行重复原则增加若干实验组，使光照强度为普通光照的100%及以上（到出现光饱和点）
【解析】
（1）本题是将同种植物分别置于7种不同光照强度（正常自然光照为100%）下进行的实验，实验开始先测定CO2浓度，12小时后，再测定CO2浓度，12小时之内装置中二氧化碳浓度的变化可计算净光合速率，黑暗时测得的是呼吸速率，故可通过计算得出不同光照强度下的光合速率，所以该实验的目的是研究光照强度与光合作用强度的关系。
（2）依据上表所测数据，以光照强度为横轴，净光合作用强度为纵轴建立坐标系，将实验中数据标在相应位置，并将点连成曲线，如下图所示：
。
（3）实验中7种光照强度作用的西红柿各有5个叶片、株高相近，可认为生理状况相似，“分别放在25℃的密闭玻璃容器内培养、起始的二氧化碳浓度相同”，说明遵循了单一变量原则；设置了不同光照强度的组以及黑暗组，说明遵循了对照原则，但每个装置中只有一株西红柿，说明缺少平行重复实验。
（4）随着光照强度的增加，光合速率在增加，即在实验的光照强度范围内没有出现光饱合点，故要进一步实验确定哪种光照强度最好，应设置光照强度为普通光照的100%及以上的组来继续研究。
1.不同质量分数的Cu2+对白蜡幼苗叶绿素含量及光合作用的影响如下表，相关说法正确的是
Cu2+质量分数
叶绿素总量
（mg•Kg-1）
叶绿素a/b
净光合速率
（μmol•m-2•s-1）
气孔导度
（μmol•m-2•s-1）
胞间CO2浓度
（μmol•mol-1）
0
2.27
3.83
5.92
0.073
237.20
2.5×10-4
2.33
3.84
6.18
0.079
243.21
5.0×10-4
2.06
4.00
5.27
0.064
219.78
1.0×10-3
1.87
4.18
4.26
0.059
225.56
2.0×10-3
1.79
4.26
2.58
0.050
227.12
A.Cu2+对白蜡幼苗的生长具有抑制作用
B.Cu2+质量分数与叶绿素a的含量呈正相关
C.Cu2+质量分数大于1.0×10-3时净光合速率下降与气孔导度降低无关
D.Cu2+质量分数为2.0×10-3时叶绿素含量下降是导致净光合速率下降的唯一因素
【答案】C
【解析】根据表格分析可知，低浓度Cu2+对白蜡幼苗的生长具有促进作用，高浓度Cu2+对白蜡幼苗的生长具有抑制作用，A错误；Cu2+质量分数越高，叶绿素ａ/ｂ的比值越高，但叶绿素总量先上升后下降，不能确定叶绿素a含量是否一直升高，B错误；气孔导度是通过影响CO2的吸收进而影响光合作用的，Cu2+质量分数大于1.0×10-3时气孔导度降低，但胞间CO2浓度反而升高，说明CO2的吸收大于CO2的消耗，此时外界CO2的吸收速率不是限制光合作用的因素，因此净光合速率下降与气孔导度降低无关，C正确；Cu2+质量分数为2.0×10-3时，与Cu2+质量分数为1.0×10-3时相比，叶绿素总量下降比例较低，净光合速率下降比例则高得多，说明叶绿素含量下降不是导致净光合速率下降的唯一因素，D正确。
2.下图中A、B表示叶肉细胞中两种与能量代谢有关的细胞器，数字表示结构，a、b表示气体交换。
请回答：
（1）组成③的膜称为____________，其中含有的类胡萝卜素主要是________________________。
在③中光能被吸收并转化为____________。
在④中合成的糖类有____________（至少写2种）。
（2）与柠檬酸循环有关的酶存在于____________（填数字标号）中，在该阶段，____________被释放出来由特殊的分子携带参与下阶段反应。
（3）在适宜光照下，a____________b（填＞、＜或＝）。
【答案】
（1）.光合膜
（2）.胡萝卜素和叶黄素（3）.ATP和NADPH中的化学能（4）三碳糖、RuBP、淀粉（5）.⑦⑧（6）.氢（7）.＝
【解析】试题分析：
据图分析，A表示叶绿体，B表示线粒体；①表示叶绿体外膜；②表示叶绿体内膜；③表示类囊体薄膜组成的基粒，是光反应的场所；④表示叶绿体基质，是暗反应的场所；⑤表示线粒体外膜；⑥表示线粒体内膜，⑧表示内膜形成的嵴，是有氧呼吸第三阶段的场所；⑦表示线粒体基质，是有氧呼吸第二阶段的场所；a表示光合作用场所、呼吸作用需要的氧气；b表示呼吸作用产生、光合作用需要的二氧化碳。
（1）根据以上分析已知，③表示由类囊体薄膜组成的基粒，组成③的膜称为光合膜，其中含有的类胡萝卜素主要是胡萝卜素和叶黄素；在③中光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能；在④叶绿体基质中合成的糖类有三碳糖、RuBP、淀粉等。
（2）与柠檬酸循环有关的酶存在于⑦线粒体基质和⑧嵴上，在该阶段氢被释放出来由特殊的分子携带参与下阶段反应。
（3）a表示氧气从叶绿体中扩散到线粒体中，b表示二氧化碳从线粒体中扩散到叶绿体中，在适宜光照下光合作用速率虽然大于细胞呼吸速率，但由于细胞呼吸中氧气和二氧化碳为1:
1，进入线粒体的氧气始终等于释放的二氧化碳，多余的氧气则扩散到细胞外了。
3.有人设计了一个研究光合作用的实验。
实验前在溶液中加入只破损了外膜和内膜而其他结构都完整的叶绿体，然后分Ⅰ、Ⅱ两个阶段，按图示条件进行实验，糖的合成速率如图所示。
请回答下列问题：
（1）在从绿叶中提取光合色素的实验中，加入____________可防止研磨时色素被破坏。
（2）为了达到上述实验结果，在Ⅰ阶段还应该向溶液中加入________________。
除糖以外，Ⅰ阶段积累的物质还有_________________________________（至少写三种）。
若将Ⅰ阶段的黑暗条件改为光照，是否会对Ⅰ阶段糖的合成速率产生影响？
________（填“会”“不会”或“不确定”）。
（3）Ⅱ阶段合成了葡萄糖但是合成量较少，原因是______________________。
【答案】
（1）.碳酸钙（或CaCO3）
（2）.[H]（NADPH）和ATP（3）.三碳化合物（C3）、NADP+、ADP、Pi（4）.会（5）.Ⅱ阶段有了光照，叶绿体进行光反应产生了ATP和[H]，Ⅰ阶段积累的C3就可以合成一定量的葡萄糖，但是C3的量有限且又无CO2的供应，当C3消耗完之后就不能再合成葡萄糖了
【解析】本题以反映实验结果的曲线图为情境，主要考查学生对光合作用过程及其影响因素的理解能力及其对实验结果的分析能力。
解题的关键是以Ⅰ、Ⅱ两个阶段的实验条件为切入点，围绕题意和合作用过程等相关知识，分析曲线的变化趋势，进而对相关问题进行解答。
（1）在从绿叶中提取光合色素的实验中，加入CaCO3可防止研磨时色素被破坏。
（2）Ⅰ阶段设置的条件为黑暗、有CO2，其结果有糖的合成，为光合作用的暗反应阶段。
暗反应不需要光，但需要光反应提供的[H]（NADPH）和ATP。
可见，为了达到上述实验结果，在Ⅰ阶段还应该向溶液中加入[H]（NADPH）和ATP。
Ⅰ阶段有CO2，可进行CO2的固
定，形成三碳化合物（C3）；NADPH和ATP被消耗后，将产生NADP+和ADP、Pi，即除糖以外，Ⅰ阶段积累的物质还有三碳化合物（C3）、NADP+、ADP、Pi。
题图显示：
Ⅰ阶段糖的合成速率先增加后减小，说明加入的[H]（NADPH）和ATP有限，随着它们的大量消耗，糖合成速率也下降，如将Ⅰ阶段的黑暗条件改为光照，则光反应可以为Ⅰ阶段提供[H]（NADPH）和ATP，因此糖合成速率会加快。
（3）Ⅱ阶段合成了葡萄糖但是合成量较少，其原因是：
Ⅱ阶段有光照，叶绿体能够进行光反应产生ATP和[H]；Ⅰ阶段积累的C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原，合成一定量的葡萄糖。
但因C3的积累量有限且又无CO2供应，当C3消耗完之后就不能再合成葡萄糖了。
4.在适宜温度条件下，A、B两种植物CO2的吸收速率随光照强度的变化曲线如图。
回答下列问题：
（1）在A、B植物中，适宜在弱光条件下生长的是__________植物。
当光照强度为a时，A植物光合作用消耗CO2的速率是__________mg/（m2•h），消耗的CO2用于光合作用的__________阶段。
（2）当光照强度为b时，限制B植物光合作用的主要环境因素是__________；此时叶绿体中ADP的运动方向是__________；若在此时突然降低CO2的浓度，在这一时刻，C5的含量变化是__________。
（3）当光照强度为c时，A植物照光X小时，然后黑暗12小时，能够使植物中干物质的量和处理前一样，则X=__________小时。
【答案】
（1）.B
（2）.4（3）.暗反应（4）.CO2浓度（5）.叶绿体基质→类囊体薄膜（6）.上升（7）.2
【解析】
（1）由图示可看出，B植物达到最大的光合作用强度所需要的光照强度低（光饱和点低），所以B植物适宜在弱光条件下生长。
当光照强度为a时，A植物的光合速率等于呼吸速率，消耗的CO2的速率等于A植物呼吸作用的速率，即4mg/（m2•h），消耗的CO2用于光合作用的暗反应阶段。
（2）当光照强度为b时，B植物达到最大光合速率，此时限制光合作用的主要环境因素是CO2浓度， 植物叶绿体中ADP的运动方向是从叶绿体基质到叶绿体囊状结构的薄膜；突然降低CO2浓度，由于CO2的固定减弱，C5消耗量减少，由于光反应不受影响，C3的还原暂时不变，C5的合成量不变，所以C5的含量上升。
（3）当光照强度为c时，A植物照光X小时，然后黑暗12小时，能够使叶片干物质的量和处理前一样，说明照光X小时干物质的净积累量等于黑暗12小时的呼吸消耗量，即12×4=48，则X=48÷24=2小时。
5.有人对农田中甲、乙两植物做了有关光合作用的研究，图1是它们单位时间内吸收与释放二氧化碳的量随光照强度变化的曲线，图2表示甲植物叶肉细胞中两种细胞器在图1中四种不同光照强度（O、B2、B1、C）下的生理状态。
请据图分析回答问题。
（1）药用植物细辛适宜在密林下潮湿背阴处生活，蒲公英则适宜生长在旷野路边。
图1中，能代表蒲公英的曲线是________；当光照强度为B1时，甲植物叶肉细胞内产生ATP的场所有____________。
（2）图2中细胞器①利用CO2的场所和细胞器②产生CO2的场所分别是________、________；Ⅳ状态下影响O2消耗速率的环境因素主要是________。
（3）对甲植物来说图1四种不同光照强度（O、B1、B2、C）对应图2中的状态依次是________。
（4）以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如表所示：
温度/℃
5
10
20
25
30
35
光照条件下CO2吸收量/（mg·h－1）
1
1.8
3.2
3.7
3.5
3
黑暗条件下CO2释放量/（mg·h－1）
0.5
0.75
1
2.3
3
3.5
温度在25～30℃间光合作用制造的有机物总量逐渐________（填“增加”或“减少”）。
假设呼吸作用昼夜不变，植物在25℃时，一昼夜中给植物光照15h，则一昼夜CO2吸收量为________mg。
【答案】
（1）.甲
（2）.叶绿体、线粒体、细胞质基质（3）.叶绿体基质（4）.线粒体基质（5）.温度（6）.Ⅳ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ（7）.增加（8）.34.8
【解析】甲植物适宜在森林腐殖质层生活，森林腐殖质层的光线比较弱，因此甲植物属于阴生植物，其光补偿点和光饱和点都应比
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