届高三生物光合作用呼吸作用精选题2任.docx
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届高三生物光合作用呼吸作用精选题2任
1.研究表明气孔的张开与保卫细胞膜上的H+—ATPase有着非常密切的关系。
H+—ATPase被蓝光诱导激活后就会利用ATP水解释放的能量将H+分泌到细胞外,此时内向K+离子通道开启,细胞外的K+转移进保卫细胞;同时其他相关阴离子在H+协助下也进入保卫细胞,从而使气孔张开。
气孔张开运动的相关机理如下图所示。
注:
图中两个细胞贴近气孔部分细胞壁较厚,伸缩性较小,外侧较薄
(1)保卫细胞膜上的H+—ATPase被激活时,细胞内的H+通过____________的方式转移出保卫细胞;据细胞吸水与失水的原理推测,蓝光诱导后气孔张开的原因是__________________。
(2)植物有时为防止水分过度散失气孔会关闭,此时叶肉细胞仍可进行光合作用,消耗的CO2可来自___________和___________,但光合速率会明显减慢;气孔开启瞬间植物叶肉细胞消耗C5的速率会___________(填“增大”或“减小”或“不变”)。
(3)科研人员利用转基因技术在拟南芥保卫细胞中表达了由光控制的K+通道蛋白BL,试图提高气孔动力,即光照增强时气孔打开的更快,光照减弱时关闭的也更快。
①欲探究BL蛋白是否发挥了此功能,可在变化的光照强度和恒定光照强度下,分别测正常植株和转基因植株的气孔动力,该实验的自变量是_____________________。
②若实验表明BL蛋白发挥了预期的作用,而在恒定光照强度下生长的转基因株系生物量积累和用水效率方面,与正常植株无明显差异,说明____________________。
【来源】山东省潍坊市2019-2020学年高三上学期期末生物试题
【答案】主动运输K+和其他相关离子进入保卫细胞,使保卫细胞内的渗透压升高,细胞吸水使气孔张开细胞间隙线粒体增大光照强度是否变化和植株类型BL蛋白只在变化的光照强度下发挥作用(BL蛋白在恒定光照强度下不起作用)
【解析】
【分析】
根据题干信息分析,H+-ATPase是一种位于保卫细胞膜上的载体蛋白,其可以将氢离子运出保卫细胞,且消耗能量,为主动运输;该载体蛋白还具有酶的催化作用,可以催化ATP水解释放能量,供给氢离子的跨膜运输等生命活动。
【详解】
(1)细胞内的H+移出保卫细胞属于逆浓度梯度运输,保卫细胞膜上的H+—ATPase被激活时,水解ATP为其提供能量,故运输方式是主动运输;蓝光诱导激活后就会利用ATP水解释放的能量将H+分泌到细胞外,此时内向K+离子通道开启,K+和其他相关离子进入保卫细胞,使保卫细胞内的渗透压升高,细胞吸水使气孔张开。
(2)气孔关闭时叶肉细胞进行光合作用消耗的CO2可来自细胞间隙储存的CO2和线粒体有氧呼吸产生的CO2;气孔开启瞬间,CO2浓度增大,短时间内二氧化碳的固定速率加快,故植物叶肉细胞消耗C5的速率会增大。
(3)欲探究BL蛋白是否发挥了此功能,可在变化的光照强度和恒定光照强度下,分别测正常植株和转基因植株的气孔动力,由此分析可知该实验的自变量是光照强度是否变化和植株类型,因变量是气孔动力。
若实验表明BL蛋白发挥了预期的作用,而在恒定光照强度下生长的转基因株系生物量积累和用水效率方面,与正常植株无明显差异,说明BL蛋白只在变化的光照强度下发挥作用(BL蛋白在恒定光照强度下不起作用)。
【点睛】
解答本题的关键是掌握小分子物质跨膜运输的相关知识,能够通过载体蛋白、能量等条件判断氢离子的跨膜运输方式为主动运输,同时注意该载体蛋白还具有催化ATP水解的功能。
2.细胞代谢中ATP合成酶的三维结构(原子分辨率)在2018年被测定,其工作机2019年有了突破性进展。
下图1是光合作用部分过程示意图,请据图分析并回答
(1)图1中①侧所示的场所是______________;物质甲从产生部位扩散至细胞外需要经过______________层磷脂分子。
(2)ATP合成酶也是运输H+的载体,其在跨膜H+浓度梯度推动下合成ATP,由此可推测H+跨膜运输方式为______________;若膜两侧的H+浓度梯度突然消失,其他条件不变,短时间内暗反应中五碳化合物含量会______________。
(3)植物细胞中含有ATP合成酶的生物膜还有______________。
(4)为进一步了解植物代谢机制研究人员在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培试验。
连续48h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收/释放速率,得到图2所示曲线(整个过程中呼吸作用强度恒定)。
请据图分析并回答:
①实验的前3小时叶肉细胞产生ATP的场所有______________;如改用相同强度绿光进行实验,c点的位置将______________。
②图2中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有______________个;实验中该植物前24小时有机物积累量______________(选填“<”、“=”、“>”)后24小时有机物积累量。
【来源】2020届江苏省南京市、盐城市高三第二次模拟考试生物试题
【答案】叶绿体基质8协助扩散减少线粒体内膜细胞质基质、线粒体上移4<
【解析】
【分析】
分析曲线图:
前3小时内植物只进行呼吸作用;3~6时,呼吸速率大于光合速率;6~18时,呼吸速率小于光合速率;18~21时,呼吸速率大于光合速率;21~27时,植物只进行呼吸作用;27~30时,呼吸速率大于光合速率;30~42时,呼吸速率小于光合速率;42~45时,呼吸速率大于光合速率;45~48时,植物只进行呼吸作用。
在6、18、36、42时,呼吸速率与光合速率相等。
【详解】
(1)图1中①侧为类囊体的外侧,所示的场所是叶绿体基质。
物质甲为氧气,产生于叶绿体的类囊体腔内,从叶绿体的类囊体腔(1层膜)扩散至细胞(1层膜)外需要经过叶绿体膜(2层),因此一共穿过4层膜,8层磷脂分子。
(2)ATP合成酶也是运输H+的载体,其在跨膜H+浓度梯度推动下可以合成ATP,由此可推测H+跨膜一定是顺浓度梯度,运输方式为协助扩散。
若膜两侧的H+浓度梯度突然消失,其他条件不变,光反应减弱,暗反应中的二氧化碳固定是照常进行的,C5去路正常,但是来源减少,因此短时间内暗反应中的C5会减少。
(3)植物细胞中含有ATP合成酶的生物膜还有线粒体内膜(有氧呼吸第三阶段能产生大量ATP)。
(3)①实验的前3小时叶肉细胞只进行呼吸作用,产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体。
使用相同强度绿光进行实验时,光合作用减弱,呼吸作用不变,吸收CO2将减少,所以c点上移。
②图2中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有4个,在6、18、36、42时。
呼吸速率与光合速率相等。
从图中CO2含量的差值比较可知,实验中该植物前24小时差值比后24小时的小,有机物积累量小于后24小时有机物积累量。
【点睛】
熟悉光合作用和呼吸作用的过程是解答本题的关键。
3.兴趣小组研究温度及氮肥(硝酸盐)使用量对植物总光合速率的影响。
他们将生理状态相同的实验植物随机分成9组,分别设置不同的温度和施氮量,给予适宜的光照,一段时间后分别测量实验容器内CO2的减少量。
结果如图所示,请回答问题:
(1)NO3-被植物根细胞吸收的方式是___________。
氮元素吸收后被运送到叶肉细胞内可用于合成多种化合物,其中NADPH的作用是_______________________。
(2)与其他组比较,3、6、9组结果出现的最可能原因是______________________。
(3)上述实验数据不足以得出实验结论,原因是_______________,完善的方法是____________。
【来源】2020届山东省青岛市高三统一质量检测(一模)生物试题
【答案】主动运输为光合作用暗反应阶段提供还原剂(和部分能量)所施氮肥浓度过高,根细胞渗透失水,影响植株的生命活动仅测量获得实验条件下的净光合速率在黑暗条件下重复上述实验,测量获得各组实验条件下的呼吸速率,进而计算获得总光合速率
【解析】
【分析】
本实验探究的是温度及氮肥(硝酸盐)使用量对植物总光合速率的影响,实验的自变量是温度和氮肥使用量,因变量是总光合速率,图中测得数据是净光合速率,因此还需要测量呼吸速率的值,两者相加就是总光合速率。
【详解】
(1)植物细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输。
光合作用光反应产生NADPH用于C3的还原,同时NADPH属于高能化合物,因此NADPH的作用是为光合作用暗反应阶段提供还原剂和部分能量。
(2)图中的3、6、9组是不同温度下的高施氮量处理,据图发现,3、6、9组的净光合速率还要低于对照组,可能原因是所施氮肥浓度过高,根细胞渗透失水,影响植株的生命活动。
(3)本实验研究的温度及氮肥(硝酸盐)使用量对植物总光合速率的影响,图中仅仅测量了实验条件下的净光合速率,还缺少呼吸速率的值,因此还需要在黑暗条件下重复上述实验,测量获得各组实验条件下的呼吸速率,进而计算获得总光合速率。
【点睛】
解答本题要特别注意题干信息中有关实验目的描述“研究CO2浓度及施氮量对植物总光合速率的影响”,一是体现出实验涉及两个自变量,二是要测定总光合速率,不是净光合速率,所以还需在黑暗环境中测定呼吸速率。
4.科学研究发现,在光照、高氧和低CO2情况下,叶肉细胞在进行光合作用的同时会发生“光呼吸”作用,它是光合作用时发生的一个损耗能量的副反应。
即催化C5与CO2结合生成C3的Rubisco酶同时还可以使C5与O2结合,形成一个同样的C3和另一个C2,C2可参与线粒体的有氧呼吸,其部分中间产物经ATP和[H]还原转变成C3参与暗反应,过程如图甲所示。
在图乙实验装置中,已知通过配制不同浓度CO2缓冲液X可以调节并维持空气中不同浓度的CO2,而空气中CO2浓度值可以通过CO2浓度感应器测定。
(1)据图甲分析,Rubisco酶发挥作用的场所是______________,图中ATP的水解与细胞内的_______(填“吸能”或“放能”)反应相联系。
(2)已知ATP和[H]的积累会对叶绿体造成伤害,依据图甲信息,解释植物在干旱天气和过强光照下,光呼吸的积极意义是______________。
(3)利用图乙装置,提供高氧和低浓度CO2缓冲液,给予一定光照发现红色液滴向左移动,结合图甲信息,分析液滴向左移动的具体原因是_____________________。
(4)在农业生产上可利用图乙装置测定CO2浓度对于植物净光合速率的影响,为给大棚种植户提供增产的科学数据,请简述利用该装置测定植物达到最大净光合速率时对应的最小CO2浓度的实验思路是______________。
【来源】2020届山东省枣庄市高三第二次调研考试生物试题
【答案】叶绿体基质吸能“光呼吸”作用可以消耗多余的NADPH和ATP,对细胞起到保护作用。
光呼吸消耗了装置中的氧气导致的液滴左移首先取长势相同的待研究植物若干株并分别置于已经准备好的若干装置乙(提前准备相同的装置乙若干)中;然后将配制好的不同浓度的CO2缓冲液X置于上述准备好的装置乙中,以调节并维持装置乙中不同浓度梯度的CO2浓度,给上述装置相同且适宜的光照,记录各组装置中液滴移动的速率并统计,通过分析实验结果找到该植物最大净光合速率时对应的最小CO2浓度。
(或将配制好的不同浓度的CO2缓冲液X置于上述准备好的装置乙中,以调节并维持装置乙中不同浓度梯度的CO2浓度,给上述装置相同且适宜的光照,记录各组装置中液滴移动的速率并统计,通过分析实验结果找到该植物最大净光合速率时对应的最小CO2浓度。
)
【解析】
【分析】
1.光合作用的具体的过程:
①光反应阶段:
场所是类囊体薄膜
a.水的光解:
2H2O
4[H]+O2b.ATP的生成:
ADP+Pi
ATP
②暗反应阶段:
场所是叶绿体基质
a.CO2的固定:
CO2+C5
2C3b.三碳化合物的还原:
2C3
(CH2O)+C5+H2O
2.细胞中的吸能反应往往与ATP的水解相联系,而放能反应往往与ATP的合成相联系。
【详解】
(1)图甲显示,Rubisco酶既能催化C5和CO2反应,又能催化C5和O2反应,由光合作用的过程可推测,Rubisco酶发挥作用的场所是叶绿体基质,ATP的水解过程要释放能量,故应该与细胞内的吸能反应相联系。
(2)植物在干旱天气和过强光照下,植物的自我调节性的适应会导致气孔关闭,气孔关闭引起CO2供应不足,会导使CO2的固定产物C3减少,进而引起.NADPH和ATP的消耗减少,造成NADPH和ATP在叶绿体内积累,对叶绿体造成伤害,而“光呼吸”作用可以消耗多余的NADPH和ATP,对细胞起到保护作用。
(3)题意显示“光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧与低二氧化碳情况下发生的一个生化过程”,而图乙装置,提供高氧和低浓度CO2缓冲液,并给予一定光照条件,显然装置中的植物可进行光呼吸作用,结合图甲可知,光呼吸过程中消耗O2并释放出CO2,而装置乙中的CO2缓冲液X会维持CO2浓度的稳定,也就是说引起液滴移动的原因是氧气浓度的变化,而红色液滴向左移动,是因为光呼吸消耗了装置中的氧气导致的。
(4)实验目的为用图乙装置测定CO2浓度对于植物净光合速率的影响,由实验目的可知实验的单一变量是CO2浓度的不同,因变量是净光合速率的变化,这里应该是装置中液滴移动的距离,因此利用该装置测定植物达到最大净光合速率时对应的最小CO2浓度的实验思路为:
首先取长势相同的待研究植物若干株并分别置于已经准备好的若干装置乙(提前准备相同的装置乙若干)中;然后将配制好的不同浓度的CO2缓冲液X置于上述准备好的装置乙中,以调节并维持装置乙中不同浓度梯度的CO2浓度,给上述装置相同且适宜的光照,记录各组装置中液滴移动的速率并统计,通过分析实验结果找到该植物最大净光合速率时对应的最小CO2浓度。
【点睛】
熟知光合作用的过程及其影响因素是解答本题的关键!
能提取题目中的关键信息解答光呼吸的有关问题是解答本题的另一关键!
实验设计能力也是本题的考查点。
5.科研工作者从赤霉菌培养基的滤液中提取到赤霉素(GA)后,研究不同浓度的赤霉素在夏季对油桐净光合作用的影响,相关实验及结果如下图所示。
回答有关问题:
(1)赤霉菌和油桐两者代谢类型的差异在于____________,从细胞器角度分析,其原因是___________________。
(2)据图分析,赤霉素对净光合作用的促进效果最明显的时间是__________。
14:
00时,净光合速率很低,原因是_______________________。
(3)为进一步探究相应浓度赤霉素对油桐真正光合速率的影响,试补充简要的实验思路________________________________________________________。
【来源】2020届安徽省安庆市高三第二次模拟考试理综生物试题
【答案】赤霉菌为异养型,油桐为自养型赤霉菌细胞无叶绿体,油桐叶肉细胞含有叶绿体11:
00叶片气孔大量关闭,CO2吸收减少设置三组(GA200mg/L、GA100mg/L、对照组),遮光处理,在不同时刻测量呼吸速率。
【解析】
【分析】
根据材料及柱形图可知不同浓度的赤霉素是自变量,在不同时间不同浓度的赤霉素对植物的净光合速率的影响不同。
【详解】
(1)赤霉菌是真菌,细胞中没有叶绿体,不能进行光合作用,代谢类型为异养需氧型;油桐属于高等植物,能通过叶绿体利用光能进行光合作用,代谢类型为自养需氧型。
(2)据图可知,11:
00时赤霉素对净光合作用的促进效果最明显。
推测14:
00时,植物由于“午休”导致净光合速率很低,即叶片气孔大量关闭,CO2吸收减少。
(3)要进一步探究相应浓度赤霉素对油桐真正光合速率的影响,应测各时刻每种浓度赤霉素处理组及对照组的呼吸速率,再利用“呼吸速率+净光合速率”得出相应浓度赤霉素下油桐的真正光合速率。
【点睛】
注意植物的光和午休现象引起的植物净光合速率下降的直接因素是二氧化碳不足。
6.河套地区玉米间作套种小麦,亩产达1000公斤以上,称为吨粮田。
科研人员研究光照强度对玉米和小麦分别单作、间作的光合速率影响,测得两种植物的光合速率如图所示,回答下列问题。
(注:
1.间作套种是指在同一土地上按照一定的行、株距和占地的宽窄比例种植不同种类的农作物,2.光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)
(l)玉米间作套种小麦运用群落的___结构原理,充分利用光能、空间和时间等资源提高农作物产量。
若要比较玉米2月龄单作、间作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____。
(2)与单作相比,间作时玉米光饱和点___(填“增大”或“减小”),原因是____。
(3)玉米、小麦在单作和间作时,呼吸强度的变化____。
【来源】2020届内蒙古鄂尔多斯市第一次模拟考试理综生物试题
【答案】垂直无水乙醇增大间作利于通风,二氧化碳供应充分,光合速率提高玉米呼吸强度间作大于单作,小麦呼吸强度间作小于单作
【解析】
【分析】
群落的空间结构可以分为水平结构和垂直结构,植物在垂直方向上一般具有明显的分层现象,以便可以充分利用阳光等环境资源。
提取叶绿素时常常使用无水乙醇。
净光合速率=真光合速率-呼吸速率。
【详解】
(1)间作套种是利用了不同植物在空间上不同位置的分布来提高了对光照的利用率,所以运用了群落的垂直结构;提取叶绿素常用的有机溶剂为无水乙醇;
(2)由图可知,间作时与单作相比其光饱和点要高,光饱和点增大;由于影响光合作用的因素主要有光照强度和二氧化碳浓度,考虑到间作可以加大植物之间的空隙,利于通风,二氧化碳供应充分,因此光合速率提高;
(3)在图中,表示呼吸作用的点为与Y轴的交点,此时光照强度为零,植物只进行呼吸作用,可以观察到,玉米呼吸强度间作大于单作,小麦呼吸强度间作小于单作。
【点睛】
该题的易错点为考虑植物光合作用的影响因素从而推测光饱和点变化的原因,由于光饱和点是指光合速率达到最大值时所需的最低光照强度,当改变出光照以外的其它影响因素时都会改变光饱和点,从而推测间作可能改变的环境因素为二氧化碳的浓度,进而分析即可。
7.甲、乙两图分别表示光照强度和空气中CO2含量对某绿色植物光合作用的影响,丙图表示一天内某时间段蔬菜大棚内CO2浓度随时间的变化曲线。
请据图回答下列问题。
(1)甲图中的B点与乙、丙图中的________点叶肉细胞所处的生理状态相同,此时细胞中能产生ATP的部位有________________;如果在缺镁的条件下,G点将向________方移动。
(2)C点与B点相比较,叶绿体基质中C3的含量________(填“较多”、“较少”或“不变)。
(3)甲图中A点所进行的生理反应表达式为____________________________。
(4)光合作用在遇到一定限制因素时,其速率将不再增加,图中限制E点的外界因素是__________________________。
(5)据研究发现,当土壤干旱时,植物根细胞会迅速合成某种化学物质X。
有人推测根部合成的X运输到叶片,能调节气孔的开闭。
他们做了如下实验:
从该植株上剪取大小和生理状态一致的3片叶,分别将叶柄下部浸在不同浓度X的培养液中,以分析叶片中X物质浓度与气孔开放程度之间的关系。
一段时间后,可以测得有关数据。
以上方案有不完善的地方,请指出来并改正。
①_______________________________;②__________________________________。
【来源】2020届陕西省汉中市高三教学质量第二次检测理综生物试题
【答案】D、G线粒体叶绿体细胞质基质右上较少
温度、光照强度等样本量太少应取大小和生理状态一致的叶片若干、平均分成三组缺乏空白对照,应增加一组,将叶片的叶柄浸在不含X的培养液中
【解析】
【分析】
1、影响光合作用的环境因素包括:
光照强度、温度、二氧化碳浓度等。
2、分析图解:
图甲中,随着光照强度的逐渐增强,二氧化碳吸收量逐渐增加,但是到C点时达到光饱和点;图中A点时,光照强度为0,此时细胞只进行呼吸作用;B点时二氧化碳吸收量为0,表明此时光合作用强度等于呼吸作用强度。
乙图中,随着二氧化碳浓度的增加,二氧化碳吸收量逐渐增加,但是到E点时达到饱和点;D点时也表示光合作用强度等于呼吸作用强度。
丙图中,二氧化碳浓度上升表示光合作用小于呼吸作用或只进行呼吸作用;曲线下降时,光合作用大于呼吸作用;G点为二氧化碳浓度的平衡点,此时光合作用强度等于呼吸作用强度。
【详解】
(1)甲图中的B点时二氧化碳吸收量为0,表明此时光合作用强度等于呼吸作用强度,可对应乙图中D点;丙图表示一天内某时间段蔬菜大棚内CO2浓度随时间的变化曲线,FG段二氧化碳浓度不断上升,表明光合作用小于呼吸作用,而GH段二氧化碳含量不断减少,表明光合作用大于呼吸作用,因此平衡点G点时光合作用刚好等于呼吸作用。
由于这三点均表示光合作用和呼吸作用同时进行,因此细胞中能产生ATP的部位有线粒体、叶绿体、细胞质基质。
镁是合成叶绿素的原料,缺镁叶绿素的合成受阻,光合作用减弱,导致G点向右上方移动。
(2)C点与B点相比较,C点光照强度增加,则光反应产生的ATP和[H]将增多,这将促进暗反应中三碳化合物的还原,因此短时间内叶绿体基质中三碳化合物的含量减少。
(3)甲图中A点的光照强度为零,此时植物只进行呼吸作用,在氧气的参与下分解有机物为二氧化碳和水,同时释放能量的过程,反应式为:
。
(4)图乙中E点时光合作用达到饱和点,即二氧化碳浓度升高不会影响光合速率的改变,因此限制E点的外界因素可能是温度、光照强度等。
(5)根据重复性原则和对照原则,以上方案不完善的地方及改正为:
①样本量太少,应取大小和生理状态一致的叶片若干、平均分成三组②缺乏空白对照,应增加一组,将叶片的叶柄浸在不含X的培养液中。
【点睛】
结合光合作用和呼吸作用的影响因素分析题图是解题的关键。
8.科研人员对于植物光合作用与呼吸作用的研究一直没有停止过,最近科研人员又有了新发现。
发现植物的细胞呼吸除具有与动物细胞相同的途径外,还包括另一条借助交替氧化酶(AOX)的途径。
(1)交替氧化酶(AOX)分布在植物细胞线粒体内膜上,它可以催化O2与[H]生成水,并使细胞呼吸释放的能量更多地转化为_________,导致生成ATP所占的比例下降,在寒冷早春,某些植物的花细胞中AOX基因的表达会_________,有利于花序温度升高,吸引昆虫传粉。
(2)AOX途径可能与光合作用有关,科研人员对此进行了深入研究。
①光合作用过程中,叶绿体中的色素主要吸收可见光中的_________,并将其转化为_________,再经过暗反应,最终储存在有机物中。
根据这个原理,请解释“大树底下无丰草”这一现象出现的原因:
_______________________________________。
②科研人员将正常光照下发育的叶片分成4组,用AOX途径抑制剂处理A组和C组叶片的左侧,然后将4组叶片离体,叶柄插入盛满水的试管中,左侧置于正常光照下,右侧置于正常光照或高光下(图1),40分钟后测量叶片左侧光合色素的光能捕获效率(图2)。
通过A、B、C、D四组对比说明:
AOX途径的作用是_________,利于光合作用进行,在周围受到_________(选填“正常光照”或“高光”)照射的叶片组织中作用更明显。
【来源】2020届江西省九校高三4月联考理综生物试题
【答案】热能加强蓝紫光和红光活跃的化学能上部叶片吸收蓝紫光和红光较多,使树冠下生长的植物(草)能利用的蓝紫光和红光较
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