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专题复习11：光合作用与细胞呼吸的综合分析
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1.取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器将叶片打出若干圆片，将圆片平均分成甲、乙、丙三组。甲组立即烘干处理并测得圆片干重为a，乙组保持湿润并且置于一个黑暗密闭装置内，丙组保持湿润且置于一个密闭装置内并给予适宜强度的光照。乙组和丙组其他条件一致，一小时后，测得乙装置内圆片干重为b，丙装置内圆片干重为c。下列叙述正确的是(　　)
A.c－a为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率
B.c－b为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率
C.a－b为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率
D.实验过程中，乙组圆片叶肉细胞呼吸速率保持恒定
2.某兴趣小组设计了若干组如图所示的实验装置，并在室温25 ℃下进行了一系列的实验。下列对实验过程中装置条件及结果的叙述，错误的是(　　)
A.若X溶液为CO2缓冲液并给予植物光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小
B.若要测量真正光合作用强度，需另加设一装置并遮光处理，X溶液为NaOH溶液
C.若X溶液为清水并给予植物光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移
D.若X溶液为清水并遮光处理植物，消耗的底物为脂肪时，液滴左移
3.某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：
在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，并于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片叶绿体的总光合速率是(3y－2z－x)/6(g·cm－2·h－1)(不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)，则M处的实验条件是(　　)
A.下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时 B.下午4时后将整个实验装置遮光6小时
C.下午4时后在阳光下照射6小时 D.下午4时后将整个实验装置遮光3小时
4.温室大棚栽培黄瓜时，CO2不足会引起黄瓜苗黄化，畸形瓜增多，产量下降。针对这种现象所采取的措施中，不合理的是(　　)
A.白天气温较高时打开大棚换气 B.晚上在大棚内进行补光
C.将养猪棚与黄瓜棚相连通 D.在大棚内适当施用有机肥
5.下列关于高等植物光合作用的叙述，错误的是(　　)
A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B.红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a
C.光反应中，将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D.红光照射时，叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
6.某科研小组为探究酵母菌细胞呼吸的方式，进行了下图所示实验(假设细胞呼吸产生的热量不会使瓶中气压升高)，开始时溴麝香草酚蓝溶液的颜色基本不变，反应一段时间后溶液颜色由蓝逐渐变黄。下列有关分析正确的是(　　)
A.溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变黄说明酵母菌的呼吸强度在增强
B.溴麝香草酚蓝溶液的颜色一开始不变是因为酵母菌只进行了有氧呼吸
C.14C6H12O6不能进入线粒体，故线粒体中不能检测出放射性
D.实验过程中酵母菌细胞呼吸释放的CO2全部来自线粒体
7.有氧运动是指人体吸入的氧气与需求相等，达到生理上的平衡状态。下图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。结合所学知识分析下列说法正确的是(　　)
A.a运动强度下只有有氧呼吸，b运动强度下有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，c运动强度下只有无氧呼吸
B.运动强度大于或等于b后，肌肉细胞CO2的产生量将大于O2的消耗量
C.无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能形式散失，其余储存在ATP中
D.若运动强度长时间超过c，会因为乳酸增加而使肌肉酸胀乏力
8.下图表示光照、储藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。有关叙述错误的是(　　)
A.番茄果实细胞产生CO2的场所只有线粒体
B.光照对番茄果实呼吸的抑制作用在8 ℃时比15 ℃时更强
C.低温、光照条件下更有利于储藏番茄果实
D.储藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
9.下图甲表示叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程，A、B代表物质，下图乙表示叶绿体色素分离的结果，下列叙述错误的是(　　)
A.光合作用的光反应是在图中①上进行的，而暗反应是在②中进行的
B.①上产生的B物质移动到②中参与C5和C3的还原
C.②中产生的NADP＋移动到①上接受水光解产生的氢
D.图乙中色素带从上往下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b
10.下图表示在一定的光照强度和温度下，植物光合作用增长速率随CO2浓度变化的情况，下列有关说法错误的是(　　)
A.与D点相比，C点时细胞内NADPH的含量较高
B.与A点相比，B点时细胞内的C5含量较低
C.图中C点时光合作用速率达到最大值
D.图中D点以后限制光合速率的主要环境因素是光照强度或温度
11.将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自 (　　)
A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水
C.水、矿质元素和土壤 D.光、矿质元素和空气
12.(不定项)龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类，既能给海洋生态系统提供光合产物，又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响，实验结果如下图所示。
已知大气CO2浓度约为0.03%，实验过程中温度等其他条件适宜，下列相关说法错误的是(　　)
A.实验中CO2浓度为0.1%的组是对照组
B.增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率
C.高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快
D.选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素
二、非选择题
13.在植物体内，制造或输出有机物的组织器官被称为“源”，接纳有机物用于生长或贮藏的组织器官被称为“库”。小麦是重要的粮食作物，其植株最后长出的、位于最上部的叶片称为旗叶(如图)，旗叶对籽粒产量有重要贡献。回答以下问题：
(1)旗叶是小麦最重要的“源”。与其他叶片相比，旗叶光合作用更有优势的环境因素是____________。在旗叶的叶肉细胞中，叶绿体内有更多的类囊体堆叠，这为____________阶段提供了更多的场所。
(2)在光合作用过程中，光反应与暗反应相互依存，依据是______________ __________________。“源”光合作用所制造的有机物一部分用于“源”自身的____________和____________，另一部分输送至“库”。
(3)籽粒是小麦开花后最重要的“库”。为指导田间管理和育种，科研人员对多个品种的小麦旗叶在不同时期的光合特性指标与籽粒产量的相关性进行了研究，结果如下表所示。表中数值代表相关性，数值越大，表明该指标对籽粒产量的影响越大。
不同时期旗叶光合特性指标与籽粒产量的相关性
光合特性指标 不同时期的相关性
抽穗期 开花期 灌浆前期 灌浆中期 灌浆后期 灌浆末期
气孔导度 0.30 0.37 0.70 0.63 0.35 0.11
胞间CO2浓度 0.33 0.33 0.60 0.57 0.30 0.22
叶绿素含量 0.22 0.27 0.33 0.34 0.48 0.45
注：气孔导度表示气孔张开的程度。
①气孔导度主要影响光合作用中__________的供应。以上研究结果表明，在__________期旗叶气孔导度对籽粒产量的影响最大。若在此时期因干旱导致气孔开放程度下降，籽粒产量会明显降低，有效的增产措施是__________。
②根据以上研究结果，在小麦的品种选育中，针对灌浆后期和末期，应优先选择旗叶__________的品种进行进一步培育。
(4)若研究小麦旗叶与籽粒的“源”“库”关系，以下研究思路合理的是______(多选)。
A.阻断旗叶有机物的输出，检测籽粒产量的变化
B.阻断籽粒有机物的输入，检测旗叶光合作用速率的变化
C.使用HO浇灌小麦，检测籽粒中含18O的有机物的比例
D.使用14CO2饲喂旗叶，检测籽粒中含14C的有机物的比例
14.某生物小组利用图甲装置在光合作用最适温度下培养某植株幼苗，通过测定不同时段密闭玻璃罩内幼苗的O2释放速率来测定光合速率，结果如图乙所示。回答下列问题：
(1)只在光照条件下并不能测定出植物幼苗的实际光合速率，原因是_____________________。
(2)除了坐标中的光合速率的表示方法外，还可以用___________ _______________表示。黑暗条件下测定的是____________速率，在光下测定的是________________速率。
(3)适当提高环境温度，则植物幼苗的生长速率__________(填“能”或“不能”)一定降低或升高，原因是_____________________________ _____________________。乙图中t4～t5氧气释放速率迅速增加最可能的原因是__________________________。
(4)如果植物幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后再重复该实验，则乙图中t5时刻氧气释放速率会__________。
15.某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：
(1)MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6 h后__________＋__________________________－呼吸作用有机物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，则M表示__________________________。
(3)真正光合速率的计算方法是__________________________。
(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。____________________________。
参考答案及解析：
一、选择题
1.C　解析：c－a为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率；c－b为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率；a－b为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率；乙装置随着O2浓度下降，叶肉细胞呼吸速率也下降。
2.C　解析：当装置给予光照时，装置内植物既进行光合作用也进行呼吸作用，CO2缓冲液可保持装置内CO2浓度不变，那么液滴移动距离即表示净光合作用产生O2的多少，A正确；真正光合作用速率＝净光合速率＋呼吸速率，测呼吸速率需另加设一装置遮光处理(不能进行光合作用)，为去除有氧呼吸产生CO2的干扰，将X溶液更换为NaOH溶液，那么测得液滴移动距离即为有氧呼吸消耗O2的量，B正确；若X溶液为清水并给予光照，装置内植物光合作用吸收的CO2量＝释放的O2量，植物有氧呼吸吸收的O2量＝释放的CO2量，液滴不移动，C错误；若X溶液为清水并遮光处理，植物只进行有氧呼吸，但由于消耗的底物为脂肪，其消耗O2的量大于产生CO2的量，液滴向左移动，D正确。
3.D　 4.B　 5.B　 6.B　 7.D　 8.A 9.B　 10.C
11.A　 解析：根据生物体和细胞的物质组成与含量分析：植株增加的重量主要来自水，其次是蛋白质等有机物和无机盐。有机物是植物利用空气中的CO2和土壤中的H2O通过光合作用合成而来，无机盐则来自植物根细胞从土壤中吸收的矿质元素。
12.AB　
二、非选择题
13.答案：(1)光照强度　光反应　(2)光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋　呼吸作用　生长发育　
(3)①CO2　灌浆前　合理灌溉　②叶绿素含量高　(4)ABD
解析：(1)据图可知，旗叶靠近麦穗最上端，能接受较多的光照，与其他叶片相比，其光合作用由于光照强度大而更有优势；类囊体上附着有与光合作用相关的酶和色素，为光反应阶段提供了更多的场所，是光反应的场所。(2)光反应可为暗反应阶段提供NADPH和ATP，同时暗反应可为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，在光合作用过程中，光反应与暗反应相互依存；制造或输出有机物的组织器官被称为“源”，接纳有机物用于生长或贮藏的组织器官被称为“库”。故“源”光合作用所制造的有机物一部分用于“源”自身的呼吸作用，一部分用于生长发育，其余部分运输至“库”。(3)①二氧化碳是暗反应的原料，气孔导度表示气孔张开的程度，气孔导度越大，植物吸收的二氧化碳越多，暗反应越有利；据表格数据可知，灌浆前期气孔导度最大，此时对籽粒产量的影响最大；因干旱导致气孔开放程度下降，故为避免产量下降，应保证水分供应，降低蒸腾作用，应合理灌溉。②据表格可知，叶绿素能吸收、传递、转化光能，灌浆后期和末期，叶绿素含量指数最高，对于光合速率影响较大，应优先选择旗叶叶绿素含量高的品种进行进一步培育。(4)据题干信息可知，本实验为研究小麦旗叶与籽粒的“源”“库”关系。根据分析可知，“源”物质可转移至“库”，也可用于自身生长发育等，故可从阻断向“库”的运输及检测自身物质方面入手：分析AB项，阻断旗叶有机物的输出，检测籽粒产量的变化；阻断籽粒有机物的输入，检测旗叶光合作用速率的变化，均为阻断向“库”的运输后检测的效果，A、B正确；分析CD项，二氧化碳是暗反应的原料，使用14CO2饲喂旗叶，其最终转移至有机物中，故检测籽粒中含14C的有机物的比例为检测自身的有机物变化，而不应检测18O，C错误、D正确。
14.答案：(1)在光下植物进行光合作用时受细胞呼吸的影响，测定出的是氧气释放速率而不是氧气的实际产生速率　(2)CO2的吸收速率或干物质的积累速率　呼吸　净光合　(3)不能　植物的生长速率取决于净光合速率，25 ℃是光合作用的最适温度，提高环境温度后光合速率会降低，但呼吸速率的最适温度未知，所以不能确定净光合速率的变化趋势　在t4时刻补充了CO2　(4)降低
15.答案：(1)叶片初始质量　光合作用有机物的总产量　(2)B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量　(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)　(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在黑暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率
解析：叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示6 h后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6 h有机物的总产量(B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算真光合速率，即M值除以时间再除以面积。

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