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1高考热点集训(1)——光合作用与细胞呼吸[学生用书P80]1.(新情景信息类)(2016·四川广安二诊)植物细胞中的叶绿体在光照条件下可以消耗一定量的O2，这属于植物细胞光呼吸的重要环节。如图表示光合作用和光呼吸的部分过程，请回答：(1)过程①发生在____________中，并且需要光反应提供________。在黑暗条件下C3不能被还原再生成________化合物，使光呼吸因缺乏底物而不能进行。(2)研究发现，催化过程②和③的是同一种酶，CO2和O2会竞争此酶的同一活性位点。因此，当细胞中O2浓度升高时，过程②会受到________。(3)在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，会对细胞造成伤害，此时光呼吸可以对细胞起到保护作用，原因是________________________________________________________________________。(4)从能量代谢的角度看，光呼吸和有氧呼吸最大的区别是________________________________________________________________________。解析：(1)过程①需要光反应提供ATP和[H]，发生在叶绿体基质中，在黑暗条件下C3不能被还原再生成C5化合物，使光呼吸因缺乏底物而不能进行。(2)催化过程②和③的是同一种酶，CO2和O2会竞争此酶的同一活性位点，当细胞中O2浓度升高时，O2会与CO2争夺C5，过程②会受到抑制。(3)在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，会对细胞造成伤害，此时光呼吸可以对细胞起到保护作用，原因是光呼吸可消耗过剩的能量(或ATP和[H])。(4)从能量代谢的角度看，光呼吸和有氧呼吸最大的区别是光呼吸消耗ATP，而有氧呼吸产生ATP。答案：(1)叶绿体的基质ATP和[H](二者缺一不可)C5(2)抑制(3)光呼吸可消耗过剩的能量(或ATP和[H])(4)光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP2．(坐标曲线图类)(2016·吉林长春模拟)将一长势良好的大豆植株置于密闭玻璃罩内培养，并置于室外，用CO2测定仪测定玻璃罩内CO2浓度一天的变化情况，绘成曲线如图甲所示。图乙表示光照强度与该植株CO2吸收量或释放量的关系。请据图回答下列问题：(1)图甲中，14时受限制的主要是光合作用的________阶段，该时刻与18时相比，叶绿体中ATP含量________(＞、＝、＜)18时。(2)图乙中，其他条件皆适宜，若适当增大CO2浓度，则b点向________移动；e点向________移动。(3)若先将该植物的叶片在同温度下暗处理1h，暗处理后重量减少2mg，随后立即再光照1h，光照后与暗处理前相比重量增加3mg，则该植物叶片光照1小时的真正光合速率为________mg/h。解析：(1)图甲中，14时由于气孔关闭，叶绿体中吸收的二氧化碳少，所以受限制的主要是光合作用的暗反应阶段；18时光照强度降低，叶绿体内ATP合成速率逐渐减小，所以14时与18时相比，14时叶绿体中ATP含量多。(2)图乙中，其他条件皆适宜，若适当增大CO2浓度，则光合作用强度增加，所以b点2向左移动，e点向右上移动。(3)根据题意先将该植物的叶片在同温度下黑暗处理1h，黑暗处理后重量减少2mg，说明呼吸作用强度是2mg/h；随后立即光照1h，光照后比黑暗处理前重量增加3mg，则该植物叶片光照1h的真正光合速率为2＋2＋3＝7mg/h。答案：(1)暗反应＞(2)左右上(3)73．(柱形图类)(2016·武汉调研)某实验小组将菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片(面积和质量相同)，装入含蒸馏水的注射器中，排出叶片内的气体，使叶圆片下沉。然后将叶圆片分别放入不同浓度的NaHCO3溶液中进行实验(NaHCO3溶液为光合作用提供原料，且浓度变化对溶液pH的影响忽略不计，其他实验条件相同)，观察第1片叶圆片上浮所需时间(min)，结果如图。请回答：(1)当NaHCO3溶液浓度为1%～4%时，相同浓度下，幼叶上浮时间均比成熟叶长，可能是幼叶的光合作用能力比成熟叶________(填“强”或“弱”)。有人推测幼叶与成熟叶光合作用能力差异可能是叶片中光合色素的含量不同，为寻求证据，可以用________分别提取菠菜幼叶、成熟叶的色素，再用________法分离色素，观察并比较二者色素带的宽度及颜色深浅。(2)在NaHCO3溶液浓度为0%的溶液中，叶圆片直至实验结束仍未上浮，其原因是缺乏NaHCO3，直接影响光合作用的________阶段。当浓度超过5%，叶圆片也不上浮，最可能的原因是浓度过大，导致________________________________________________________________________。(3)当NaHCO3溶液浓度为3%时，适当提高溶液温度，第一片叶圆片上浮时间延长，该现象不能表明提高后的温度已超过总光合作用的最适温度，请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)叶圆片上浮是由于光合作用产生了氧气，氧气释放越多，浮力越大，上升越快，幼叶上浮时间比成熟叶长，可能是幼叶光合作用能力弱，释放的O2量比成熟叶少。叶绿体中色素的提取用无水乙醇，分离色素用纸层析法。(2)NaHCO3为光合作用提供二氧化碳，二氧化碳参与暗反应。NaHCO3浓度过大会导致细胞渗透失水，细胞失水过多会导致死亡。(3)适当提高溶液温度，对光合作用和呼吸作用都会产生影响，叶圆片上浮时间延长，说明叶圆片释放氧气的速率减小，即净光合作用速率减小。答案：(1)弱无水乙醇纸层析(2)暗反应细胞渗透失水过多而死亡(其他答案合理亦可)(3)叶圆片上浮时间延长，只能表明净光合作用速率降低(或只能表明总光合作用与呼吸作用的差值降低)4．(表格分析类)观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表。请回答下列问题：光照强度叶色平均叶面积(cm2)气孔密度(个·mm－2)净光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)强浅绿13.6(100%)826(100%)4.33(100%)中绿20.3(149%)768(93%)4.17(96%)弱深绿28.4(209%)752(91%)3.87(89%)注：括号内的百分数以强光照的数据作为参考。(1)CO2以________方式进入叶绿体后，与______结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供的________________________________________________________________________。3(2)在弱光下，柑橘通过______________和______________来吸收更多的光能，以适应弱光环境。(3)与弱光下相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数________，单位时间内平均每片叶CO2吸收量______。对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观测叶色、平均叶面积和净光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是________，最后发生改变的是________。解析：(1)CO2等气体是以自由扩散的方式进入叶绿体，进入叶绿体的CO2首先与C5结合生成C3，C3的还原需要光反应提供ATP和[H]。(2)据题中表格数据可知，在弱光下，柑橘的叶色加深，平均叶面积增大，气孔密度变小。故柑橘通过增加叶绿素含量和增大叶面积来适应弱光环境。(3)分析表格数据可知，强光下平均每片叶的气孔总数为13.6×826×100＝1123360(个)，弱光下平均每片叶的气孔总数为752×28.4×100＝2135680(个)；强光下单位时间内平均每片叶CO2吸收量为4.33×13.6×10－4＝5.9×10－3(μmol)，弱光下单位时间内平均每片叶CO2吸收量为3.87×28.4×10－4＝1.1×10－2(μmol)，对强光下生长的柑橘适度遮阴，柑橘的光反应强度降低，光合速率相对下降。为适应弱光环境，柑橘叶合成更多叶绿素来增强吸收光的能力，以合成相对较多的有机物，有利于叶的生长，故最后发生改变的是平均叶面积。答案：(1)自由扩散C5[H]和ATP(2)增加叶面积提高叶绿素含量(3)较少较少净光合速率叶面积5．(综合考查类)为了提高绿色植物的生态效益，研究者做了相关实验，并绘出如下三幅图。请回答下列问题：(1)光照条件下，图1中的②上进行的生理过程产生的物质有____________，空气中CO2浓度变化时首先会影响图1的[]________中化学反应的速率。([]中填数字序号)(2)图2中的曲线表示在CO2充足的条件下测得的某植物光合速率与光照强度、温度之间的关系。据图分析可知，在光照强度为4klx之前，影响光合速率的主要环境因素为________，由此实验结果可推测出该植物进行光合作用的最适温度范围是________℃之间。(3)图3表示该植物夜间在O2浓度分别为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的关系。假定细胞呼吸的底物都是葡萄糖，在O2浓度为d时细胞的呼吸方式是________；当O2浓度为a时，无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸消耗的葡萄糖量的________倍。解析：(1)图1所示为叶绿体，②是叶绿体的基粒，光照条件下，叶绿体基粒的类囊体薄膜上可以发生光反应，其产物是ATP、[H]和O2。CO2主要参与光合作用的暗反应，空气中CO2浓度变化时首先会影响图1的[④]叶绿体基质中的暗反应速率。(2)据图分析可知，在光照强度为4klx之前，影响光合速率的主要环境因素为光照强度；在20℃时的光合速率大于10℃和30℃时的，所以其最适温度范围在10～30℃之间。(3)据图3分析可知，d点时CO2释放量和O2吸收量相等，此时细胞的呼吸方式是有氧呼吸。当O2浓度为a时，有氧呼吸释放的CO2的量为3，无氧呼吸释放的CO2量为8－3＝5，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，有氧呼吸消耗的葡萄糖量为1×3÷6＝0.5，无氧呼吸消耗的葡萄糖量为1×5÷2＝2.5，所以无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸消耗的葡萄糖量的5倍。答案：(1)ATP、[H]和O2④叶绿体基质(2)光照强度10～30(3)(只进行)有氧呼吸546．(实验探究类)为研究不同光照强度下水稻的光合作用，某实验室将水稻幼苗固定于无底反应瓶中进行实验，实验装置如图1所示。实验步骤：①将图1中的天平调节至平衡状态；②用100W的灯泡作为光源。先将灯泡置于距装置20cm处，15分钟后观察并记录指针偏转的方向和格数；③加大灯泡与装置间距离(约20cm)，过15分钟再观察记录指针偏转的格数；④连续重复步骤③4次。按上述要求完成操作后，将天平指针偏转的格数如实记录并绘制曲线图(如图2)。(1)该实验中的自变量是________，通过________________________________________________________________________进行调控。(2)图1实验装置如此设计，所依据的原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)请据实验结果分析回答：①B点与A点比较，光合强度较大的是________点，指针向________偏转。②C点表示的生物学意义是________________________________________________________________________。③CD段形成的原因是______________________