14 光合作用与呼吸作用综合五年高考生物真题分项详解全国通用无答案.docx
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14光合作用与呼吸作用综合五年高考生物真题分项详解全国通用无答案
专题14光合作用与呼吸作用综合
【2021年】
1.(2021·1月浙江高考真题)现以某种多细胞绿藻为材料,研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响。
实验结果如下图,图中的绿藻质量为鲜重。
回答下列问题:
(1)实验中可用95%乙醇溶液提取光合色素,经处理后,用光电比色法测定色素提取液的_________,计算叶绿素a的含量。
由甲图可知,与高光强组相比,低光强组叶绿素a的含量较_________,以适应低光强环境。
由乙图分析可知,在_________条件下温度对光合速率的影响更显著。
(2)叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。
从能量角度分析,光反应是一种_________反应。
光反应的产物有_________和O2。
(3)图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率_________,理由是_________。
(4)绿藻在20℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30μmol·g-1·h-1,则在该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成________μmol的3-磷酸甘油酸。
2.(2021·全国乙卷高考真题)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。
这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。
回答下列问题:
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有__________。
光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和______________释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式,这种方式既能防止______________,又能保证_____________正常进行。
(3)若以pH作为检测指标,请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。
_____(简要写出实验思路和预期结果)
3.(2021·河北高考真题)为探究水和氮对光合作用的影响,研究者将一批长势相同的玉米植林随机均分成三组,在限制水肥的条件下做如下处理:
(1)对照组;
(2)施氮组,补充尿素(12g·m-2)(3)水十氮组,补充尿素(12g·m-2)同时补水。
检测相关生理指标,结果见下表。
生理指标
对照组
施氮组
水+氮组
自由水/结合水
6.2
6.8
7.8
气孔导度(mmol·m-2s-1)
85
65
196
叶绿素含量(mg·g-1)
9.8
11.8
12.63
RuBP羧化酶活性(μmol·h-1g-1)
316
640
716
光合速率(μmol·m-2s-1)
6.5
8.5
11.4
注:
气孔导度反映气孔开放的程度
回答下列问题:
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括____________________等(写出两点即可)。
补充水分可以促进玉米根系对氮的__________,提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。
氮与__________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用于驱动__________两种物质的合成以及__________的分解;RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到__________分子上,反应形成的产物被还原为糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率,这需要足量的CO2供应。
据实验结果分析,叶肉细胞CO2供应量增加的原因是______________________________。
4.(2021·湖南高考真题)图a为叶绿体的结构示意图,图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。
回答下列问题:
(1)图b表示图a中的______结构,膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-,光能转化成电能,最终转化为______和ATP中活跃的化学能。
若CO2浓度降低.暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中电子传递速率会______(填“加快”或“减慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系,研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体,在离体条件下进行实验,用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体,以相对放氧量表示光反应速率,实验结果如表所示。
叶绿体A:
双层膜结构完整
叶绿体B:
双层膜局部受损,类囊体略有损伤
叶绿体C:
双层膜瓦解,类囊体松散但未断裂
叶绿体D:
所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一:
以Fecy为电子受体时的放氧量
100
167.0
425.1
281.3
实验二:
以DCIP为电子受体时的放氧量
100
106.7
471.1
109.6
注:
Fecy具有亲水性,DCIP具有亲脂性。
据此分析:
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明,叶绿体双层膜对以_________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用,得出该结论的推理过程是_________。
②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于_________,从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。
结合图b对实验结果进行解释_________。
【2020年】
1.(2020·课标Ⅰ)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。
回答下列问题:
(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对作物的作用有_____________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是_____________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。
现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。
从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作物是___________________,选择这两种作物的理由是___________________。
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/μmol·m-2·s-1
1200
1180
560
623
2.(2020·课标Ⅱ)为了研究细胞器的功能,某同学将正常叶片置于适量的溶液B中,用组织捣碎机破碎细胞,再用差速离心法分离细胞器。
回答下列问题:
(1)该实验所用溶液B应满足的条件是_____________(答出2点即可)。
(2)离心沉淀出细胞核后,上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,原因是此上清液中含有_____________。
(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光,_____________(填“有”或“没有”)氧气释放,原因是_____________。
3.(2020·新课标Ⅲ)照表中内容,围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位
(1)__________
叶绿体的类囊体膜
线粒体
反应物
葡萄糖
丙酮酸等
反应名称
(2)__________
光合作用的光反应
有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源
化学能
(3)__________
化学能
终产物(除ATP外)
乙醇、CO2
(4)__________
(5)__________
4.(2020·山东卷)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如下图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________,模块3中的甲可与CO2结合,甲为________________。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将________________(填:
增加或减少)。
若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量________________(填:
高于、低于或等于)植物,原因是________________。
(4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是________________。
人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
5.(2020·江苏卷)大豆与根瘤菌是互利共生关系,下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答下列问题:
(1)在叶绿体中,光合色素分布在__________上;在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和__________。
(2)上图所示的代谢途径中,催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在__________中,PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于__________。
(3)根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成,氨基酸合成蛋白质时,通过脱水缩合形成__________键。
(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。
叶绿体中合成ATP的能量来自__________;根瘤中合成ATP的能量主要源于__________的分解。
(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是__________。
【2019年】
1.(2019全国卷Ⅰ·29)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小,回答下列问题。
(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力_______________________。
(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会_______________________,出现这种变化的主要原因是_______________________。
(3)有研究表明:
干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。
请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。
要求简要写出实验思路和预期结果。
2.(2019北京卷·31)光合作用是地球上最重要的化学反应,发生在高等植物、藻类和光合细菌中。
(1)地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的____________,在碳(暗)反应中,RuBP羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合,生成2分子C3,影响该反应的外部因素,除光照条件外还包括_________________________(写出两个);内部因素包括_____________(写出两个)。
(2)R酶由8个大亚基蛋白(L)和8个小亚基蛋白(S)组成。
高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成,S由细胞核基因编码并在___________中由核糖体合成后进入叶绿体,在叶绿体的___________中与L组装成有功能的酶。
(3)研究发现,原核生物蓝藻(蓝细菌)R酶的活性高于高等植物,有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物,以提高后者的光合作用效率。
研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA中,同时去除甲的L基因。
转基因植株能够存活并生长。
检测结果表明,转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。
①由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测?
请说明理由。
②基于上述实验,下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括____________。
a.蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质
b.蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定
c.蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成
d.在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同
3.(2019江苏卷·28)叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成,其合成过程及部分相关代谢途径如下图所示。
请回答下列问题:
(1)合成酶R时,细胞核DNA编码小亚基的遗传信息__________到RNA上,RNA进入细胞质基质后指导多肽链合成;在叶绿体中,参与大亚基肽链合成的RNA中,种类最多的是__________。
(2)进行光合作用时,组装完成的酶R需ATP参与激活,光能转化为ATP中的化学能是在_________上(填场所)完成的。
活化的酶R催化CO2固定产生C3化合物(C3-l),C3-I还原为三碳糖(C3-Ⅱ),这一步骤需要__________作为还原剂。
在叶绿体中C3-Ⅱ除了进一步合成淀粉外,还必须合成化合物X以维持卡尔文循环,X为__________。
(3)作为光合作用的重要成分,X在叶绿体中的浓度受多种因素调控,下列环境条件和物质代谢过程,与X浓度相关的有__________(填序号)。
①外界环境的CO2浓度
②叶绿体接受的光照强度
③受磷酸根离子浓度调节的C3-ll输出速度
④酶R催化X与O2结合产生C2化合物的强度
(4)光合作用旺盛时,很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中,假如以大量可溶性糖的形式存在,则可能导致叶绿体__________。
4.(2019浙江4月选考·30)回答与光合作用有关的问题:
(1)在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO2的溶液培养小球藻一段时间。
当用绿光照射该溶液,短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸的含量会______。
为3-磷酸甘油酸还原成三碳糖提供能量的物质是______。
若停止CO2供应,短期内小球藻细胞中RuBP的含量会______。
研究发现Rubisco酶是光合作用过程中的关键酶,它催化CO2被固定的反应,可知该酶存在于叶绿体______中。
(2)在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自上而下两条带中的色素合称为______。
分析叶绿素a的吸收光谱可知,其主要吸收可见光中的______光。
环境条件会影响叶绿素的生物合成,如秋天叶片变黄的现象主要与_____抑制叶绿素的合成有关。
【2018年】
1.(2018全国Ⅰ卷·8)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题:
(1)当光照强度大于a时,甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是____________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是_____,判断的依据是______________________。
(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是______。
(4)某植物夏日晴天中午12:
00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的_________(填“O2”或“CO2”)不足。
2.(2018全国Ⅱ卷·30)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。
据图回答问题:
(1)从图可知,A叶片是树冠_________(填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是_______________。
(2)光照强度达到一定数值时,A叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光合速率降低的主要原因是光合作用的_____________反应受到抑制。
(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是______________。
3.(2018全国Ⅲ卷·29)回答下列问题:
(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的___________上,该物质主要捕获可见光中的_________。
(2)植物的叶面积与产量关系密切,叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示,由图可知:
当叶面积系数小于a时,随叶面积系数增加,群体光合速率和干物质积累速率均_______。
当叶面积系数超过b时,群体干物质积累速率降低,其原因是__________________________。
(3)通常,与阳生植物相比,阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度________(填“高”或“低”)。
4.(2018江苏卷·29)下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指[H]),请回答下列问题:
(1)甲可以将光能转变为化学能,参与这一过程的两类色素为__________,其中大多数高等植物的____需在光照条件下合成。
(2)在甲发育形成过程中,细胞核编码的参与光反应中心的蛋白,在细胞质中合成后,转运到甲内,在____(填场所)组装;核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内,在____(填场所)组装。
(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为____后进入乙,继而在乙的____(填场所)彻底氧化分解成CO2;甲中过多的还原能可通过物质转化,在细胞质中合成NADPH,NADPH中的能量最终可在乙的______(填场所)转移到ATP中。
(4)乙产生的ATP被甲利用时,可参与的代谢过程包括____(填序号)。
①C3的还原 ②内外物质运输 ③H2O裂解释放O2 ④酶的合成
5.(2018浙江卷·30)在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中,选用某植物A、B两个品种,在正常光照和弱光照下进行实验,部分实验内容与结果见下表。
回答下列问题:
(1)据表推知,经弱光照处理,品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照_______,导致其卡尔文循环中再生出_______的量改变,从而影响光合作用速率。
(2)表中的光合色素位于叶绿体的_______膜中。
分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素,再用滤纸进行层析分离。
与正常光照相比,弱光照处理的滤纸条上,向上而下的第4条色素带变_______,这有利于品种B利用可见光中较短波长的_______光。
(3)实验结果表明,经弱光照处理,该植物可通过改变光合色素的含量及其_______来适应弱光环境。
品种_______的耐荫性较高。
【2017年】
1.(2017新课标Ⅰ卷·30)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度,已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。
回答下列问题:
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。
培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是_________________,甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率_________________(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是_________________。
2.(2017新课标Ⅱ卷·29)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题:
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是_______________________、_______________________、_______________________、_________________,[H]代表的物质主要是_________________。
(2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还发生在_________________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是_________________。
3.(2017江苏卷·29)科研人员对猕猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性进行了系列研究。
图1为光合放氧测定装置示意图,图2为不同光照条件下果肉随时间变化的光合放氧曲线。
请回答下列问题:
(1)取果肉薄片放入含乙醇的试管,并加入适量_____________,以防止叶绿素降解。
长时间浸泡在乙醇中的果肉薄片会变成白色,原因是_____________。
(2)图1中影响光合放氧速率的因素有_____________。
氧电极可以检测反应液中氧气的浓度,测定前应排除反应液中_____________的干扰。
(3)图1在反应室中加入NaHCO3的主要作用是_____________。
若提高反应液中NaHCO3浓度,果肉放氧速率的变化是_____________(填“增大”、“减小”、“增大后稳定”或“稳定后减小”)。
(4)图2中不同时间段曲线的斜率代表光合放氧的速率,对15~20min曲线的斜率几乎不变的合理解释是_____________;若在20min后停止光照,则短时间内叶绿体中含量减少的物质有_____________(填序号:
①C5②ATP③[H]④C3),可推测20~25min曲线的斜率为_____________(填“正值”、“负值”或“零”)。
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