大题加固练(一) 光合作用与细胞呼吸综合题
1．为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量，获得的数据处理成下面的柱状图。
请分析回答下列问题：
(1)提取叶片中光合色素时常使用________(试剂)研磨法来获取色素，为使________，还可加入少许二氧化硅。
(2)纸层析法是分离叶片光合色素的简便方法。
若研究者用该方法能否获得上述实验数据？为什么？
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(3)据图可知，污染程度的加剧使________(色素类型)的含量减少。
(4)污染加剧导致叶片中光合色素含量的变化会直接影响光合作用的________阶段，使其产生的________________________________________________________________________ 减少，进而导致叶片中制造有机物的量________。
(5)请用化学反应式来概括光合作用的过程___________________________________ ________________________________________________________________________。
解析：(1)色素能够溶解在有机溶剂中，可以用无水乙醇提取色素，二氧化硅有助于研磨充分。
(2)利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素含量。
(3)据图可知，污染程度的加剧使叶绿素a 和叶绿素b 的含量减少，类胡萝卜素含量不变。
(4)叶绿素a 和叶绿素b 的含量减少直接影响光合作用的光反应阶段，光反应产生ATP 、[H]减少，叶片中制造有机物的量减少。
答案：(1)无水乙醇(有机溶剂) 研磨更充分
(2)否，利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素
(3)叶绿素(叶绿素a 和叶绿素b)
(4)光反应 ATP 、[H] 减少
(5)CO 2＋H 2O ――→光能叶绿体(CH 2O)＋O 2
2．下面图1表示某植物叶肉细胞内甲、乙两个重要生理过程中C 、H 、O 的变化(其中数字代表过程，A 、B 、C 代表物质)；图2表示当光照和CO 2浓度足够的条件下，温度对该植物光合作用和呼吸作用的影响。
其中实线表示光照时CO 2的消耗量，虚线表示黑暗时CO 2的产
生量。
请据图回答：
(1)图1中，甲过程发生的场所为________，该生理过程的能量变化为________________________________________________________________________。
乙过程中A消耗于该过程的第________阶段，其发生的场所为________。
乙过程产生的水，其氢的来源是________________(不考虑中间产物)。
(2)图1中，若甲过程其他条件不变，光照由强变弱，则短时间内中间产物C3的含量将________(请“增加”“减少”或“不变”)。
(3)由图2可知，与________作用有关的酶对高温更为敏感，相关酶的作用机理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)若昼夜不停地光照，图2植物在温度为________条件下，生长状况达到最佳。
若在此温度条件下，每天交替进行12 h光照、12 h黑暗处理，则该植物在24 h内积累的葡萄糖为________mg(保留小数点后一位)。
解析：(1)甲代表了整个光合作用的过程，发生场所为叶绿体，该过程中的能量变化是光能→活跃的化学能→稳定的化学能。
前两阶段所产生的还原性氢与氧结合生成水是有氧呼吸的第三阶段，这个过程发生在线粒体的内膜上。
有氧呼吸产生的水中的氢，来源于葡萄糖和水。
(2)光照由强变弱，光反应阶段所产生的还原性氢和ATP的量减少，C3的还原减少，C3含量将增加。
(3)与光合作用有关的酶对高温更为敏感，相关酶作用机理是降低化学反应的活化能。
(4)在30 ℃时，该植物对二氧化碳的吸收量最多，意味着有机物的积累量达到最大，植物生长状况达到最佳。
在光照的12 h中从外界吸收的二氧化碳的量是5×12＝60(mg)，12 h的黑暗中呼吸作用释放的二氧化碳的量是3×12＝36(mg)，最终被固定的二氧化碳的量为60－36＝24(mg)，根据光合作用的产物是葡萄糖的化学反应式，可计算出24 h 积累的葡萄糖的量是16.4 mg。
答案：(1)叶绿体光能→活跃的化学能→稳定的化学能三线粒体内膜葡萄糖和水(2)增加
(3)光合降低化学反应的活化能(4)30 ℃16.4
3．羊草和大针茅是两种常见牧草。
某研究小组在不同土壤含水量的条件下，分别在14时和16时测得羊草和大针茅的相对光合速率见表。
请分析回答下列问题：
注：以午前光合高峰时的光合速率作为100%；土壤含水量49为水分充足，19为干旱。
(1)绿色植物吸收光能的色素分布在叶绿体的________，在实验室中可用________法来分离。
(2)根据表中数据分析，环境因素中气温、大气相对湿度、CO2浓度为该实验研究的________变量。
土壤含水量相对值为19时，羊草在14时的光反应速率比16时________。
从表中可以看出，当环境因素相同时，羊草和大针茅的相对光合速率随土壤含水量减小而________，原因是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
两种植物相比，________更适应干旱的环境。
解析：(1)在绿色植物中，与光合作用有关的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，分离色素的方法是纸层析法。
(2)本实验的变量有两个：土壤含水量和光照强度，其他为无关变量，如环境因素中的气温、大气相对湿度和CO2浓度等。
土壤含水量为19时，羊草14时的光合作用速率为35.0%，低于16时的光合作用速率(45.2%)，所以羊草在14时的光反应速率较低。
土壤含水量减少，植物缺水导致气孔关闭程度加剧，CO2吸收量减少，导致光合速率随土壤含水量减小而降低。
两种植物相比较，大针茅在干旱的环境中光合速率下降没有羊草明显，所以大针茅更适应干旱环境。
答案：(1)类囊体薄膜(基粒) 纸层析(2)无关低降低(减小、下降) 土壤含水量减少，植物缺水导致气孔关闭程度加剧，CO2吸收量减少大针茅
4．(2017·湖北武汉调研)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。
请分析回答：
(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(其他合理答案亦可)
(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)
5．金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如图所示(图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示)。
据图回答下列问题：
(1)该研究探讨了________________________对金鱼藻________的影响。
(2)图a中当光照强度大于1.5×103 lx时，叶绿体中ATP的移动方向是________。
(3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)该研究中净光合速率达到最大时所需的最低光照强度为________。
在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气________μmol。
图c是在最适宜光照强度下测得的数据，假定光照强度对温度没有影响，在白天NaHCO3的浓度为20 mg/L的条件下光照12小时，一天中O2的积累量为________μmol。
解析：(1)题中实验探究了光照强度、二氧化碳浓度(不同浓度碳酸氢钠溶液提供不同浓度的二氧化碳)、pH对金鱼藻净光合速率的影响。
(2)图a中光照强度大于1.5×103 lx时，金鱼藻在进行光合作用，在叶绿体的类囊体上形成的ATP参与在叶绿体基质中进行的暗反应。
(3)净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，pH对光合作用中酶和呼吸作用中酶的活性都会产生影响，从而对净光合速率也产生影响。
(4)根据图b可知，净光合速率刚达到最大时对应的光照强度为12.5×103lx，即为达到最大净光合速率所需的最小光照强度。
根据图a，光照强度为0时，金鱼藻只进行呼吸作用，呼吸速率为每克鲜重每小时消耗氧气8 μmol。
在碳酸氢钠浓度为20 mg/L时，净光合速率为25 μmol O2·g－1·h－1，在一天内光照12小时金鱼藻积累或释放的氧气量为25×12，再黑暗12小时金鱼藻消耗的氧气量为8×12，则一天中积累的氧气量为25×12－8×12＝204(μmol)。
答案：(1)光照强度、二氧化碳浓度、pH 净光合速率(2)类囊体→叶绿体基质(3)pH 影响光合作用和细胞呼吸中酶的活性(4)12.5×103 lx 8 204
6．图一表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时(其他条件不变且适宜)，
单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，图二表示叶肉细胞中叶绿体和线粒体两种细胞器间的气体交换，请回答下列问题：
(1)除图中所示条件外，影响光合作用的外界因素还有____________________(至少回答两点)。
(2)水稻叶肉细胞的呼吸作用强度为________个单位。
光照强度为a、b、c、d时，可分别用图二中的________、________、________、________表示。
(3)若光照强度长期为c，该绿色植物________(填“能”或“不能”)正常生长。
光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收________个单位的CO2。
解析：(1)影响光合作用的外界因素除了光照强度外，还有温度、CO2浓度等。
(2)(3)光照强度为a时叶肉细胞只释放CO2，不产生O2，说明该条件下只进行呼吸作用，不进行光合作用，此时，呼吸作用强度为6个单位，可用图二中的丁表示。
光照强度为b时有CO2的释放，光合作用速率小于呼吸作用速率，可用图二中的丙表示。
光照强度为c时，O2产生总量为6个单位，此时净光合速率为0，可用图二中的乙表示，若长期处于该条件下，植物不能正常生长。
光照强度为d时，光合作用大于呼吸作用，可用图二中的甲表示，单位时间内细胞从周围吸收的CO2为8－6＝2个单位。
答案：(1)温度、CO2浓度(2)6 丁丙乙甲(3)不能 2
7．(2017·河北唐山模拟)为了更好地提高温室大棚栽种作物的经济效益，科研人员对某作物进行了温度和O2浓度的相关研究。
图1表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的温度与光合、呼吸的关系，图2中曲线表示不同O2浓度下叶表面温度与光合作用速率的关系(已知O2可与C5结合，生成一个三碳化合物和一个二碳化合物，此二碳化合物不参与光合作用)。
请回答下列问题：
(1)图1中，当温度达到____________时，植物不再进行光合作用。
在温度为30 ℃时，叶肉细胞内的[H]用于_______________________________________________________。
(2)图1中，40 ℃与60 ℃时，CO2的吸收量均为0，二者的区别是前者__________，
后者_______________________________________________________________。
(3)结合暗反应的过程，解释图2中高O2浓度更能抑制光合作用速率的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)根据以上研究结果，该温室大棚作物白天(适宜的光照)在0.03% CO2浓度时，生长的最佳环境条件是_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
解析：(1)由图1可知，实线表示光合作用CO2的吸收量，虚线表示呼吸作用CO2的产生量，温度大于40 ℃时，净光合强度为负值，即呼吸大于光合；当温度达到55 ℃时，净光合作用强度等于呼吸作用强度，植物总光合作用为0，即不再进行光合作用；当温度为30 ℃时，叶肉细胞内进行光合作用和呼吸作用，光合作用中光反应产生的[H]用于暗反应C3的还原，而呼吸作用中产生的[H]与O2结合生成水。
(2)图1中，在40 ℃时，净光合速率为0，光合速率等于呼吸速率；在60 ℃时，温度过高导致植物死亡，细胞代谢停止。
(3)根据题干信息，可知当氧气浓度较高时，会与更多的C5结合，用于CO2固定的C5相应减少，生成的C3减少，从而降低了光合作用速率。
(4)由两图分析可知，温度为30 ℃、O2浓度为1.5%时，净光合速率最大，最适宜植物生长。
答案：(1)55 ℃与O2结合形成水、还原三碳化合物(C3) (2)光合速率等于呼吸速率光合速率和呼吸速率均为0(植物死亡) (3)高O2与更多的C5结合，减少了用于还原的C3，从而降低了光合作用速率(4)温度为30 ℃，O2浓度为1.5%
8．如图是将绿色植物置于密闭容器内，探究植物代谢的影响因素的实验示意图。
毛细管中水滴移动后移动针筒的位置，使水滴始终位于X的位置，针筒的读数可以显示容器内氧气体积的改变量(单位mL/h)(“＋”表示增加，“－”表示减少)：
下该植物是否能正常生长？____________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(2)该植物生长的最适温度是________℃，而细胞呼吸消耗有机物最快的温度是________℃。
若此植物处于12小时光照，12小时黑暗的环境中，据上述实验数据，最适合该植物生长的昼夜温度组合是_____________________________________________。
(3)若将实验装置中的碳酸氢钠溶液换作蒸馏水，在其他条件相同的情况下，植物的光合作用速率将________(填“下降”或“上升”)。
解析：(1)黑暗条件下植物只进行呼吸作用，有氧呼吸吸收氧气、释放二氧化碳，将容器内碳酸氢钠溶液换作氢氧化钠溶液，可以避免二氧化碳的干扰，测定植物有氧呼吸对氧气吸收的情况。
10 ℃时在适宜光照下容器内氧气体积的改变量为＋4 mL/h，说明植物的光合作用速率大于呼吸作用速率，植物体内的有机物在积累，能正常生长。
(2)光照条件下容器内氧气体积的改变量反映了净光合作用速率的大小，净光合作用速率越大，越有利于植物生长，从表中可知25 ℃时净光合作用速率最大，故25 ℃即为植物生长的最适温度。
在黑暗中容器内氧气体积减小最多的温度为呼吸作用消耗有机物最快的温度，即35 ℃。
白天植物有机物积累最多的温度(即25 ℃)、晚上植物消耗有机物最少的温度(即10 ℃)组合，即为适合植物生长的昼夜温度最佳组合。
(3)碳酸氢钠溶液能给植物的光合作用提供二氧化碳，换成蒸馏水后，容器内的二氧化碳浓度会逐渐下降，最终导致光合作用速率下降。
答案：(1)氢氧化钠溶液是此时光合作用速率大于呼吸作用速率(2)25 35 白天25 ℃、晚上10 ℃(3)下降。
