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第2讲 光合作用和细胞呼吸
(建议用时：45分钟)
1．如图表示叶绿体中叶绿素和类胡萝卜素的吸取光谱，下列说法中不正确的是( )
A．类胡萝卜素和叶绿素分布在类囊体薄膜上，因此光反应的场所为类囊体薄膜
B．少数特殊状态下的叶绿素a对420 nm、670 nm光的转换率较高
C．土壤中缺乏镁时，420～470 nm左右波长的光的利用量显著削减
D．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增多
2．下列有关呼吸作用的叙述，不正确的是( )
A．细胞呼吸必需在酶的催化下进行
B．真核细胞内有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水
C．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累
D．无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量合成ATP
3．如图所示为呼吸作用中的物质变化过程，下列叙述正确的是( )
A．过程①只能发生在缺氧条件下
B．过程②可产生少量的ATP
C．过程③可发生在酵母细胞的线粒体中
D．过程①②③所需的最适温度基本相同
4．(2021·天津模拟)光合作用和有氧呼吸过程中都有[H]的生成利用，下列分析中合理的是( )
A．从本质上讲，二者都具有还原性，确定是同一种物质
B．从来源上看，前者来源于水的光解，后者可来源于葡萄糖、H2O和丙酮酸
C．从去路上看，前者产生的[H]用于还原C5，后者与O2结合生成H2O
D．二者产生的[H]在还原底物时，都释放出大量的能量，供应生物体生命活动所需
5.呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸取的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。以下叙述中，正确的是( )
A．呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱
B．b点有氧呼吸的强度大于a点有氧呼吸的强度
C．为延长水果保存的时间，最好将氧分压调至c点
D．c点以后，细胞呼吸强度不随氧分压的变化而变化
6．科研人员对某细胞器进行争辩时，发觉其生物膜上能产生气体，下列相关分析正确的是( )
A．产生的气体可能是CO2
B．产生气体过程消耗ATP
C．该细胞器确定具有双层膜
D．影响气体产生的最主要环境因素是温度
7．如图是植物叶肉细胞内光能转化、储存和利用的部分途径。下列叙述错误的是( )
A．图中①过程的具体场所为叶绿体类囊体薄膜，该场所也能产生[H]
B．图中②过程的具体场所为叶绿体基质，该场所内C3还原速率受温度制约
C．图中③过程在有氧和无氧状态下均能发生，释放的能量一部分转化成热能
D．图中④过程在有氧和无氧状态下均能发生，释放的能量一部分转移到高能磷酸键中
8.如图为叶肉细胞中两种细胞器的模式图。下列叙述中正确的是( )
A．②③均具有光合色素
B．①②③均具有合成ATP的酶
C．②处具有合成和转化C3的酶
D．①处生成的CO2可集中至③处被利用
9．如图表示绿色植物叶肉细胞中的两个代谢过程，图中C3代表含有3个碳原子的有机化合物，下列有关说法错误的是( )
A．过程①发生在细胞质基质中
B．①②过程中都产生[H]和ATP
C．③过程消耗ATP和[H]
D．④过程产生的C3为丙酮酸
10．下图a、b分别表示两种植物在其他条件均适宜条件下的光合速率和呼吸速率随光照强度变化而变化的争辩状况。下列有关叙述不正确的是( )
A．该项争辩中两种植物所处的环境温度相同且保持不变
B．两图中阴影部分的纵向值代表相应光照强度时的净光合速率
C．图b代表的植物可能更适宜生活于弱光照环境中
D．植物处于图中CP所示光照强度时，叶肉细胞消耗的O2大多需经过5层生物膜
11．A图表示番茄叶肉细胞的两个重要生理过程中C、H、O的变化(其中数字代表过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表物质)，B图为大棚中番茄叶肉细胞部分代谢过程示意图(其中数字代表物质，字母代表过程或结构)。请据图回答：
(1)A图甲过程中Ⅰ是________，其在________________上产生(答具体结构)；该物质用于乙过程的________阶段，该阶段所发生的场所是________________(答具体结构)。
(2)B图中细胞器a是________，①进入a的方式是________________，物质④是________。
(3)光照充分条件下理论上可以完成的过程有________________(用字母表示)。
12．为了探究菠菜叶片的光合作用和细胞呼吸，某生物试验小组进行了如下的试验，操作流程及记录结果见图表(单位：mg)：
叶片重量(M)叶片重量(M－a)叶片重量(M＋b)
温度
a、b的值
26 °C
27 °C
28 °C
29 °C
a
1
2
3
4
b
3
3
2
1
请回答下列相关问题：
(1)从上表信息可知，在26～29 ℃之间，随着温度的上升，呼吸作用趋势是________，实际光合作用趋势是________。
(2)请在坐标系中，画出菠菜叶在不同温度条件和适宜光照强度下，1 h净光合量(mg)的折线图。
(3)假如恒温在上述某一温度，维持10小时间照，14小时黑暗，菠菜能最大限度增加的重量是________mg。
13．在不同温度条件下，争辩某植物的光合速率与光照强度之间的变化关系，得到下图所示结果。请回答下列问题：
(1)上图表明影响植物光合作用强度的环境因素有________________；当光照强度为5 klx时，与25 ℃相比，15 ℃条件下叶绿体产生O2的速率________。
(2)在25 ℃条件下，AB段光合作用较弱是出于__________________，导致光反应为暗反应供应的__________________不足，从而限制了暗反应的进行。
(3)为探究叶绿体在光下利用ADP和Pi合成ATP的动力，科学家在黑暗条件下进行了如下试验。
试验在黑暗条件下进行的目的是__________________。依据试验结果可以推想叶绿体中形成ATP的动力来自________________________。
14．(2021·高考福建卷)为争辩淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如下图。
请回答：
(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是________，分析图中A、B、C三点，可知________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。
(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有________作用，其中________mmol·L－1的KNO3溶液作用效果最好。
(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，地上部分叶色变黄，叶绿素含量削减，使光反应为暗反应供应的[H]和________削减；根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增加，试验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
第2讲 光合作用和细胞呼吸
1．【解析】选D。叶绿体中的色素对550 nm波长的光吸取很少，因此用550 nm波长的光照射时，ATP、[H]的合成较少，C3含量较多。
2．【解析】选C。无氧呼吸不需要O2的参与，产生的[H]最终与丙酮酸转化成酒精或者乳酸。
3．【解析】选C。过程①可发生在有氧和缺氧条件下，且在细胞质基质中进行，A项错误；过程②不产生ATP，B项错误；过程③发生在线粒体中，C项正确；过程①②③所需的酶不同，其所需的最适温度也不同，D项错误。
4．【解析】选B。光合作用和有氧呼吸过程中产生的[H]不是同一种物质，A项错误；光合作用产生的[H]来自H2O的光解，用于还原C3，有氧呼吸过程中的[H]来自葡萄糖、水和丙酮酸，与O2结合释放出大量能量供应生物体生命活动所需。
5．【解析】选B。依据呼吸熵的含义可知，呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越弱，无氧呼吸越强；b点氧分压大于a点，故b点有氧呼吸强度大于a点；c点时只进行有氧呼吸，有机物消耗较快，不利于产品的保存；c点以后呼吸熵为1，细胞只进行有氧呼吸，在确定范围内，随着氧分压的增大，细胞呼吸强度仍会加强。
6．【解析】选C。叶绿体类囊体薄膜上产生氧气，线粒体基质中产生二氧化碳，因此该细胞器只能是叶绿体，具有双层膜结构，产生氧气的同时产生ATP；影响该气体产生的最主要环境因素是光照强度。
7．【解析】选D。C3还原是一个酶促反应，而温度影响酶的活性；葡萄糖→丙酮酸可以是有氧呼吸的第一阶段，也可以是无氧呼吸的第一阶段，释放的能量会转化成热能和ATP中活跃的化学能；丙酮酸中的能量转化成热能属于有氧呼吸过程，由于无氧呼吸其次阶段没有能量释放。
8．【解析】选C。叶绿体内与光合作用有关的色素分布在③类囊体薄膜上；②为叶绿体基质，进行光合作用的暗反应，该过程没有ATP的合成，因此②不含合成ATP的酶；C3的合成和转化发生于暗反应过程，因此在叶绿体基质中含有与之相关的酶；①为线粒体内膜，此处不能产生CO2。
9．【解析】选D。从图示看出，过程①为有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质中；②为有氧呼吸其次、三阶段，①②都能产生[H]和ATP；③过程为C3的还原，消耗ATP和[H]；④过程为CO2的固定，产生的C3不是丙酮酸。
10．【解析】选A。该项争辩中除光照强度外，其他条件都处于两种植物生长的最适宜状态，故所处环境温度不愿定相同，A项错误。图中的光合速率是植物进行光合作用的总光合速率，而净光合速率＝总光合速率－呼吸速率，B项正确。图b代表的植物的光饱和点较低，所以更适宜生活于弱光照环境中，C项正确。植物处于图中CP所示光照强度时，光合速率和呼吸速率相等，所以叶肉细胞中叶绿体产生的O2大多需经过5层生物膜进入线粒体参与有氧呼吸，D项正确。
11．【解析】(1)A图中，②过程是光合作用的光反应阶段，将水分解产生[H]和氧气，说明Ⅰ是氧气，该过程发生在叶绿体类囊体的薄膜上；氧气在有氧呼吸的第三阶段与[H]结合形成水，这一阶段发生在线粒体内膜上。(2)B图中细胞器a为叶绿体供应光合作用的原料——水，故a为液泡，物质①是水，其跨膜运输的方式是自由集中；物质④是葡萄糖分解的产物，且能进入线粒体，说明④是丙酮酸和[H]。(3)光照充分条件下，植物细胞既可以进行光合作用，也可以进行呼吸作用，且光合作用强度大于细胞呼吸强度，故植物体可发生的过程有c(二氧化碳从外界环境进入叶绿体)、d(氧气从叶绿体进入外界环境)，e(线粒体产生的二氧化碳进入叶绿体被利用)、f(叶绿体产生的氧气进入线粒体被利用)、b(水分从外界被吸取进入细胞内)。
【答案】(1)O2 (叶绿体)类囊体的薄膜 第三 线粒体内膜 (2)液泡 自由集中(或渗透) 丙酮酸([H])
(3)c、d、e、f、(b)
12．【解析】(1)据题意可知，M为初始菠菜叶的重量，无光处理1小时，菠菜叶重(M－a)mg，即a为菠菜叶上的呼吸速率，菠菜叶先无光处理1小时，再在有光条件下连续处理1小时，菠菜叶重为(M＋b)mg，即M＋b＝M－a＋实际光合作用速度－a，即实际光合作用速率＝(b＋2a)mg/h，净光合作用速率＝(b＋a)mg/h。在26～29 °C之间，随着温度的上升，呼吸作用趋势是渐渐增加，实际光合作用趋势也增加。(2)据表格数据计算得1 h净光合量为4、5、5、5。(3)维持10小时间照，14小时黑暗，菠菜在不同温度下的有机物积累量＝[10(b＋a)－14a]mg，在26～29 °C条件下其数值分别为26、22、8、－6，即菠菜最大限度增加的重量是26 mg。
【答案】(1)增加 增加 (2)如图
(3)26
13．【解析】(1)由图可知，光照强度、温度是影响光合速率的因素，光照强度为0时，25 °C比15 °C条件下吸取的O2多，因此在光照强度为5 klx时，25 °C比15 °C条件下真正光合速率大，叶绿体产生的O2较多。(2)曲线AB段，由于光照强度低，光反应为暗反应供应的[H]和ATP不足，导致植物的光合速率较低。(3)本试验的目的是探究ADP和Pi合成ATP的动力，试验在黑暗条件下进行是为了避开光照对ATP合成的影响；依据试验结果推想叶绿体中形成ATP的动力来自类囊体膜两侧的pH值。
【答案】(1)光照强度、温度 小 (2)光照强度较低 [H]和ATP (3)避开光照对ATP合成的影响 类囊体膜两侧的pH差(或类囊体膜内侧pH小于外侧)
14．【解析】(1)有氧呼吸三个阶段发生的场所分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，CO2在其次阶段产生。由图可知，A点时有氧呼吸速率最高，所以A点在单位时间内与氧结合的[H]最多。(2)由图可知，在确定浓度范围内，KNO3溶液浓度越大，有氧呼吸速率下降的幅度越小，说明淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用。(3)光反应为暗反应供应[H]和ATP。叶绿素含量削减，光反应减弱，故光反应为暗反应供应的[H]和ATP削减；植物根细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时均产生CO2，故CO2无法作为检测有氧呼吸速率的指标。
【答案】(1)线粒体基质 A (2)减缓 30 (3)ATP 不能，由于无氧呼吸可能会产生CO2
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