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1、特训 2 光合作用与细胞呼吸的综合应用 1(2018惠州三调 ) 将小麦幼苗放入如图1密闭装置内， 暗处理 24 小时后开始测量装置内 的 CO2的变化速率，之后再给予适宜的光照( 其他条件均适宜) 测定一段时间内装置内CO2的 变化速率， 结果如图2 所示。 另将幼苗用含氮量不同的三种培养液处理，其他条件相同且适 宜，进行相同的实验，在t4时测得 CO2的减少速率如图3 所示。回答下列问题： (1) 图 2 中，t1t2时段内，细胞中产生ATP的主要场所有_。 (2) 图 2中， 与t3时相比，t4时小麦幼苗的光合速率_( 填“增大”“减小”或“不变”) ， 判断依据是 _ _ 。 (3)
2、从图 3得到的结论是_ _ ； 从光合作用的影响因素角度分析，其机理是_ _ 。 答案(1) 细胞质基质(2) 增大t4时密闭装置内的小麦幼苗CO2的减少速率比t3时的大 ( 其他合理答案也可) (3) 植物 ( 小麦幼苗 ) 光合作用强度 ( 速率 ) 随着培养液中含氮量的增加 而增强氮是叶绿素合成的必需元素，含氮量提高，叶绿素含量增加，使光合作用增强( 或 氮是光合作用有关酶合成的必需元素，含氮量提高使酶含量增加，有利于光合作用的进行) 解析(1) 分析图2 可知，暗处理24 小时后，t1t2时间段 CO2减少速率不变，说明此时细 胞只进行无氧呼吸( 若 24 h 后还存在有氧呼吸，随着密
3、闭装置中O2含量下降， CO2释放量会 不断变化 )，所以细胞中产生ATP的主要场所是细胞质基质。(2)t2时小麦幼苗开始进行光合 作用，此后装置内CO2的减少速率逐渐增大，光合作用逐渐增强，与t3时相比，t4时小麦幼 苗的光合速率增大。(3) 由图 3 可知，在低氮、中氮、高氮三种培养液中，t4时 CO2的减少速 率依次增大， 说明小麦幼苗光合作用强度随着培养液中含氮量的增加而增强。氮是叶绿素合 成、光合作用有关酶合成的必需元素，含氮量提高使叶绿素含量和相关酶含量增加，有利于 光合作用的进行。 2(2018日照一模 ) 温室效应是全球环境变化研究的热点问题之一，预计到下世纪中后期， 大气 C
4、O2浓度将是现在的两倍。研究人员利用玉米和大豆研究CO2浓度倍增对植物光合作用 的影响，结果如下表。回答下列问题： 项目 CO2浓度为 350 molmol 1 CO2浓度为 700 molmol 1 玉米大豆玉米大豆 净光合速率 ( molm 2s 1) 29.88 21.24 30.95 33.79 蒸腾速率 (molm 2s 1) 3.18 6.01 1.69 5.90 水分利用效率 ( molmol 1) 9.40 3.53 18.31 5.73 注：水分利用效率净光合速率/ 蒸腾速率。 (1) 两种植物叶肉细胞的细胞器中能够消耗水并伴随ATP生成的部位是 _。 (2) 在 CO2浓度
5、倍增条件下，玉米和大豆的净光合速率均升高，可能的原因是_ _ 。 (3) 净光合速率提高和蒸腾速率降低均会使水分利用效率升高，请根据表中数据分析玉米和 大豆水分利用效率升高的原因是_ _ 。 答案(1) 类囊体薄膜、 线粒体基质(2)CO2浓度升高使暗反应中CO2的固定增强， C3的还原 增强(3) 玉米主要通过降低蒸腾速率提高水分利用效率，大豆主要通过提高净光合速率提 高水分利用效率 解析(1) 细胞有氧呼吸第二阶段发生的反应是丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和H ， 同时 伴随 ATP生成， 场所为线粒体基质，光合作用光反应阶段发生的反应是水分解成O2，同时生 成 ATP和H ，场所为叶绿体的
6、类囊体薄膜，因此两种植物叶肉细胞的细胞器中能够消耗水 并伴随ATP生成的部位是类囊体薄膜和线粒体基质。(2) 在 CO2浓度倍增条件下，二氧化碳 的浓度升高，使暗反应中二氧化碳的固定增强，从而导致C3还原增强，总光合速率升高， 由表可知，玉米和大豆的净光合速率均升高。(3) 净光合速率提高和蒸腾速率降低均会使水 分利用效率升高，由表可知， 玉米主要通过降低蒸腾作用速率提高水分利用率，大豆主要通 过提高净光合速率来提高水分利用率。 3(2018广东一模) 果糖-1,6二磷酸酶 (FBPase) 是参与卡尔文循环的关键酶，能控制光合 作用的运转。 科研人员为研究温度对不同水稻光合作用的影响，进行了
7、有关实验， 结果如下。 请回答下列问题： 水稻品种 FBPase活性 /IU 酶活性相对 降低值 /% 室温(20 )低温(1 ) 汕优12.51 11.25 10.07 秀优11.24 10.64 5.34 (1) 分析表中数据，可推测秀优水稻的抗寒能力比汕优水稻的强，原因是_ _ 。 (2) 在低温条件下， 两种水稻的净光合速率都下降，原因可能是FBPase的活性降低使光合作 用的 _阶段减弱，从而降低了光合作用速率。 (3) 低温条件下汕优( 或秀优 ) 水稻叶片的细胞呼吸速率_( 填“增大”“不变” 或“减小” ) ，为测定相关数据可将汕优( 或秀优 ) 水稻叶片置于密闭容器中，在_条
8、 件下，测定汕优( 或秀优 ) 水稻叶片单位时间内CO2的释放量。 答案(1) 在低温条件下，秀优水稻的FBPase活性相对降低值比汕优水稻的低(2) 暗反应 (3) 减小黑暗 解析(1) 分析题表和图可知，本实验的自变量是水稻的品种、温度，因变量是酶的活性相 对降低值、净光合速率。与室温相比，低温条件下，秀优水稻酶活性相对降低值低、净光合 速率降低也少，所以秀优水稻的抗寒能力可能比汕优水稻的强。(2)FBPase 是参与卡尔文循 环的关键酶， 说明其催化的是暗反应过程，其活性降低使得暗反应阶段减弱，进而降低光合 速率。 (3) 低温条件下，呼吸酶的活性降低，则两种水稻细胞的呼吸速率都会降低；
9、测定呼 吸速率应该排除光合作用的影响，因此需在黑暗条件下，测定汕优 ( 或秀优 ) 水稻叶片单位时 间内 CO2的释放量。 4(2018广州一模) 科研人员研究了在夏季与秋季时，温度对某植物光合速率和呼吸速率 的影响，实验结果如下图( 净光合速率在光照充足条件下测得) 。回答下列问题： (1) 实验通过测量_ _ 来分别反映净光合速率和呼吸速率。实验过程中，该植物根尖细胞产生ATP 的细胞器是 _。 (2) 上图中，在秋季温度为a时，该植物净光合速率与呼吸速率的比值_( 填 “”“”或“” )1。 (3)30 时，夏季与秋季相比，该植物总光合速率更高的是_。结合夏季与秋季的实 验结果进行分析，
10、温度对该植物总光合速率的影响为_ _ 。 答案(1) 该植物单位时间单位面积CO2的吸收量和黑暗条件下CO2的释放量线粒体(2) (3) 夏季在一定温度范围内，随着温度的升高，夏季和秋季该植物总光合速率均下降， 秋季下降幅度略大于夏季 解析(1) 净光合速率为总光合速率和呼吸速率的差值，可用CO2的吸收量表示。呼吸速率可 用黑暗条件下的CO2释放量表示， 以排除光合作用的干扰。根尖细胞没有叶绿体，细胞内只有 细胞质基质和线粒体进行细胞呼吸能产生ATP ，即根尖细胞产生ATP的细胞器是线粒体。(2) 由图可知，左侧坐标轴与右侧坐标轴分别代表净光合速率和呼吸速率，在秋季温度为a时， 该植株的净光合
11、速率为5 CO2mg cm 2h1 左右，呼吸速率为1.0 CO2mg cm 2h1 左右， 可知净光合速率与呼吸速率的比值大于1。(3) 总光合速率为净光合速率和呼吸速率的总和， 由图可知， 30 时，夏季的总光合速率高于秋季的总光合速率。由图分析可知，夏秋两个 季节，温度升高，净光合速率下降，呼吸速率小幅上升，两季上升幅度大体接近，但由于呼 吸速率的数值较小，总光合速率仍呈下降趋势，其中秋季下降幅度较大。 5(2018长沙质检)某小组在其他外界条件适宜的条件下，研究光照强度和CO2对伊乐藻 光合速率的影响，结果如图所示。回答下列问题： (1)t1t2时段内，光反应速率和暗反应速率的变化情况
12、是_，两者的因果关系是 _ 。 (2)t2t3时段内，伊乐藻叶肉细胞的叶绿体CO2吸收速率的相对值为_。 (3) 在突然停止光照后约10 s内(t6t7时段内 ) ， CO2的吸收速率并没有立即下降的原因是 _ _ _ 。 答案(1) 均增大光反应增强导致暗反应增强(2)13 (3)持续光照后，突然停止光照， 叶肉细胞内仍有少量ATP和H ，使暗反应仍可持续一段时间 解析(1)t1t2时段内，光照强度增大，因而光反应速率增大，为暗反应提供的ATP 、H 数量增加，从而导致暗反应速率也增大。(2)t2t3时段内，伊乐藻叶肉细胞的叶绿体CO2 吸收速率的相对值为叶肉细胞从外界环境中吸收CO2的速率
13、与细胞呼吸产生的CO2速率之和， 即 9413。(3) 突然停止光照后，叶绿体内之前通过光反应所产生的ATP 、H 还没有被消 耗完，暗反应还可以维持一段时间，因此，停止光照后约10 s 内 CO2的吸收速率并没有立 即下降。 6(2018高考命题原创卷) 如表所示为不同光照强度和土壤含水量对番茄植株光合作用的 影响结果。如图表示不同O2浓度对番茄叶肉细胞呼吸强度的影响结果。回答下列问题： 光照强度土壤含水量 (%) 叶绿素 a 含量 (mg/cm 2) 叶绿素 b 含量 (mg/cm 2) C5的再生速率 mol/(m 2s) 正常光 80 0.018 0.004 1.9 40 0.028
14、0.007 1.6 弱光 80 0.017 0.004 1.2 40 0.025 0.007 1.4 (1) 在提取番茄叶中的色素时，为防止叶绿素被破坏，研磨时可加入适量的_。用纸 层析法分离提取液中的色素时，会得到4 条色素带，从上往下看，叶绿素a、叶绿素 b 分别 位于第 _条。 (2) 光照减弱会使_的含量下降，这会导致光反应产生的_ 不足，从而影响暗反应中C5的再生。若栽培番茄植株的温室所处条件为弱光、土壤含水量 为 80% ，此时可采取 _的措施来提高番茄产量。 (3) 若要测定番茄叶肉细胞的呼吸强度，应在_条件下进行。图中O2浓度为 0 时，番 茄叶肉细胞中的CO2 产生于 _(
15、填细胞结构 ) 。当O2浓度为 _时，番茄叶肉细胞的细胞呼 吸最弱。当O2浓度达到15% 以后， CO2释放量不再随O2浓度的增加而继续增加的内因可能是 _ 。 答案(1) 碳酸钙3、4 (2) 叶绿素 a ATP和H 增强光照(3) 遮光 ( 或黑暗 ) 细胞质 基质5% 呼吸酶的数量有限 解析(1) 提取绿叶中的色素时，在研磨时加入适量的碳酸钙可防止色素被破坏。用纸层析 法分离提取液中的色素时，得到的 4 条色素带从上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、 叶绿素 a、 叶绿素 b。(2) 光照减弱时，光反应产生的ATP和H 减少，会影响C5的再生。据表中数据可 知，在弱光、土壤含水量为80% 的条件下， C5的再生速率最低，比较该组与C5的再生速率最 高组，不同之处是该组光照较弱，因此，在弱光、土壤含水量为80% 的温室中可采取增强光 照的措施来提高番茄产量。(3) 若测定植株叶肉细胞的呼吸强度，要排除叶肉细胞光合作用 对实验结果的影响，所以应在遮光或黑暗条件下进行。图中O2浓度为 0 时，番茄叶肉细胞 只进行无氧呼吸，在细胞质基质中将葡萄糖分解为酒精和CO2。当 O2浓度为 5% 时，番茄叶肉 细胞 CO2的释放总量最少，此时的细胞呼吸最弱。当 O2浓度达到15% 以后， CO2释放量不再随 O2浓度的增加继续增加的内因可能是呼吸酶数量有限。