高考卷 20届高考生物 专题08 光合作用和呼吸作用（解析版） 40页

专题 08 光合作用和呼吸作用 考纲内容 考纲解读 1．细胞呼吸的原理及应用（Ⅰ）； 2．探究酵母菌的呼吸方式（Ⅰ）。 3．光合作用的基本过程（Ⅱ）； 4．影响光合作用速率的环境因素 （Ⅱ）； 5．实验：叶绿体色素的提取和分离 （Ⅰ）。 1．能描述细胞呼吸的概念；能阐明细胞呼吸的过程和意义； 2．探究酵母菌的呼吸方式；收集资料，进行分析，探讨细胞呼吸原 理的具体应用。 3．会评述光合作用的发现史。会说出叶绿体中色素的分布和作用。 4．能阐明光合作用的光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化及 两个阶段的相互关系。 5．能概述光合作用的实质和意义。解释光照、温度、二氧化碳浓度 等对光合作用的影响。 6．进行叶绿体色素的提取和分离实验。 【基础梳理】 一、细胞呼吸的原理 1．有氧呼吸 （1）过程图解 （2）总反应式 2．无氧呼吸 3．细胞呼吸中［H］和 ATP 的来源和去路 项目 来源 去路 有氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 ［H］ 葡萄糖和水 葡萄糖 与 O2结合生成 H2O 还原丙酮酸 ATP 三个阶段都产生 只在第一阶段产生 用于各项生命活动 4．能量的释放与去向 （1）有氧呼吸三个阶段都释放能量产生 ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生 ATP。 （2）细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到 ATP 中。 二、细胞呼吸的影响因素及其应用 1．温度对细胞呼吸的影响 （1）原理：通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率。 （2）曲线分析 1 在最适温度时，呼吸强度最大。 2 超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸速率下降。 ③低于最适温度，酶活性下降，呼吸速率下降。 （3）应用 ①低温下储存蔬菜和水果。 ②蔬菜大棚夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量。 2．氧气浓度对细胞呼吸的影响 （1）原理：O2是有氧呼吸所必需的，且 O2对无氧呼吸过程有抑制作用。 （2）曲线分析 ①O2浓度＝0 时，只进行无氧呼吸。 ②0线粒体 【答案】D 【解析】乳酸菌进行无氧呼吸，此过程没有水参加反应，乳酸菌细胞呼吸第一阶段产生的[H]来自于葡萄糖， A错误。光合作用光反应发生水的光解产生 O2，B 错误。不同生物无氧呼吸的产物有的是乳酸有的是酒精和 二氧化碳，这两个过程不会在同一细胞中发生，C 错误。白天适宜条件下，叶肉细胞的光合速率大于呼吸速 率，则水稻幼苗叶肉细胞中 O2浓度：叶绿体>线粒体，D正确。 10．光合作用是生物界最基本的同化作用。下列相关叙述不正确的是（ ） A.流经森林生态系统的总能量是该生态系统的生产者固定的太阳能 B.净光合速率为零时，蓝藻细胞产生 ATP 的场所主要有线粒体和叶绿体 C.光反应产生的 ATP 和 NADPH 是碳反应中将 CO2合成糖类的能源物质 D.用 H2 18 O 培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到 18 O 【答案】B 【解析】生产者固定的太阳能总量是流经该生态系统的总能量，A正确；蓝藻是原核生物，没有线粒体和叶 绿体，B错误；光反应产生的 ATP 和 NADPH 是碳反应中将二氧化碳还原为糖的能源物质，C正确；用 H2 18O 培 养小球藻，在叶绿体中进行光合作用，进行水的光解形成氧气和[H]，可在氧气中检测到放射性。H2 18 O 还可 参与有氧呼吸第二阶段，生成 C 18 O2，C 18 O2通过光合作用的暗反应阶段，转移到糖类等有机物中，所以用 H2 18 O 培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到 18 O，D 正确。故选 B。 11．图甲表示水稻叶肉细胞在光照强度分别为 0、4、8、12k1x 时，单位时间释放的气体总量的变化，图乙 表示用水稻叶片实验时光合作用速率与光照强度的关系，下列有关叙述正确的是（ ） A.图甲中，光照强度为 8klx 时，细胞的光合作用速率等于呼吸作用速率 B.图乙中，限制 e、f、g 点叶片光合作用速率的主要环境因素为光照强度 C.图乙中，光照强度从 O 到 x 的范围内，叶片固定的 CO2量为 SΔOef＋SΔfgX D.图甲中，光照强度为 12k1x 时，单位时间内叶肉细胞固定了 12 个单位的 CO2 【答案】D 【解析】图甲中，光照强度为 8klx 时，氧气释放量大于 0，说明净光合量大于 0，细胞的光合作用速率大 于呼吸作用速率，A 错误；图乙中，限制 e、f 点叶片光合作用速率的主要环境因素为光照强度，g 点达到 光饱和点，限制其光合速率的主要环境因素是温度和二氧化碳浓度，B 错误；图乙中，光照强度从 O到 f 的 范围内，叶片释放的 CO2量可以用 SΔOef表示，光照强度从 f 到 x 的范围内，叶片吸收的 CO2量可以用 SΔfgX表 示，故 SΔOef＋SΔfgX不能用来表示光照强度从 O 到 x 的范围内叶片固定的 CO2量，C 错误；图甲中，光照强度 为 12k1x 时，单位时间内叶肉细胞吸收了 8个单位的 CO2，因光照强度为 0时呼吸作用释放了 4个单位的 CO2， 则光照强度为 12klx 时，一共固定了 8+4=12 个单位的 CO2，D正确；因此，本题答案应选 D。 12．下图表示科研人员研究温度对番茄茎生长速率的影响，据图分析相关说法错误的是（ ） A．昼夜温差越大，对番茄茎的生长越有利 B．在昼夜温差为 6℃时，番茄茎的生长最快 C．昼夜温差存在可减少呼吸作用对有机物的消耗 D．在昼夜温度相同条件下，番茄茎生长随温度升高而加快 【答案】A 【解析】由图可知，日温为 26℃时，夜温越低，昼夜温差越大，此时番茄茎的生长速率减小，故昼夜温差 越大，对番茄茎的生长越不利，A 错误；在日温为 26℃、夜温为 20℃时，昼夜温差为 6℃，此时番茄茎的 生长速率最大，生长速度最快，B 正确；昼夜温差存在可减少夜晚呼吸作用对有机物的消耗，有利于有机物 的积累，C正确；分析曲线图，在昼夜温度相同条件下，一定温度范围内番茄茎生长随温度升高而加快，D 正确。故选 A。 13．下列有关光合作用和细胞呼吸及其应用的叙述，错误的是（ ） A．种子成熟干燥后，细胞呼吸速率下降 B．CO2的固定可发生在黑藻叶绿体的基质中 C．施有机肥能防止土壤板结，有利于作物根系生长 D．叶绿素 a、b 在蓝紫光区的吸收光谱是相同的 【答案】D 【解析】种子成熟干燥后，自由水含量减少，新陈代谢减慢，细胞呼吸速率下降，故 A 正确；黑藻为真核 生物，光合作用的场所在叶绿体，其二氧化碳的固定（暗反应）发生在叶绿体的基质中，B正确； 增施有 机肥，可改善土壤结构，增强土壤保肥、透气的性能，防止土壤板结，有利于作物根系生长，C正确；叶绿 素 a、b 在蓝紫光区的吸收光谱很相似，但是略有不同，D 错误；故选 D。 14．科研人员测定了航天诱变番茄突变体与野生型在 6:00～18:00 内的净光合速率，结果如图所示。研究 还发现早晨和傍晚突变体的气孔开放程度明显高于野生型。下列相关分析正确的是（ ） A．突变体和野生型均于 6:00 开始进行光合作用 B．突变体和野生型体内光合与呼吸相关酶的活性相同 C．16:00～18:00 突变体与野生型净光合速率下降的主要原因是环境中 CO2供应不足 D．6:00～18:00 时间段内突变体有机物的积累量高于野生型 【答案】D 【解析】由于净光合速率=总光合速率-呼吸速率，6:00 时突变体和野生型的净光合速率均为 0，说明二者 此时的总光合速率=呼吸速率，而不是 6:00 开始进行光合作用，A错误；由图不能得出二者呼吸速率的大小， 所以无法比较突变体和野生型体内呼吸相关酶的活性是否相同，B 错误；16:00～18:00 突变体与野生型净 光合速率下降的主要原因是光照强度降低，C 错误；由图可知，6:00～18:00 时间段内，大部分时间段内是 突变体净光合速率大于野生型的净光合速率，而其它时间段内，突变体净光合速率和野生型的净光合速率 几乎完全相同，所以 6:00～18:00 时间段内突变体有机物的积累量高于野生型，D 正确。故选 D。 15．研究人员对日光温室内的番茄叶片补充等强度不同波长的光，测得番茄光合速率的日变化情况如图。 下列叙述错误的是（ ） A．据图分析，在 10：00 左右适当补充红光，对番茄的生长最有效 B．14：00～16：00，引起三组黄瓜光合速率均降低的主要因素是室内 CO2浓度过低 C．9：00-11：00 对照组 CO2固定量比补蓝光组多 D．12：30 时，若适当提高温室内 CO2浓度，短时间番茄植株中三碳酸的合成速率不变 【答案】B 【解析】据图分析可知，若采取在 10：00 前适当补充红光措施，对黄瓜的生长最有效，A 正确； 14～16 时，三组的光照强度均下降，三组黄瓜光合速率均降低，B 错误； 9：00-11：00，对照组的光合速率高于 蓝光组，故对照组 CO2固定量比补蓝光组多，C 正确； 12：30 时，番茄气孔关闭出现了光合午休现象，若 适当提高温室内 CO2浓度，短时间番茄植株中三碳酸的合成速率不变，D 正确。 故选 B。 16．如图是生理状况相同的油料作物种子在清水中萌发形成幼苗过程中的生长情况。下列相关说法错误的 是（ ） A．10d 前，萌发种子干重增加的主要元素是 C和 N B．10d 后，白光下的幼苗体内消耗 ADP 的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质 C．从图中可知前 10d 内光照对幼苗的生长存在抑制作用 D．幼苗在黑暗条件下发黄而在光下变绿，说明光照能影响叶绿素的合成 【答案】A 【解析】由于油料种子在清水中萌发，最开始干重增加的原因是脂肪转换成糖类，因而导致干重增加的主 要元素是 0，A错误；10d 后，白光下，由于幼苗叶子变绿能进行光合作用，幼苗体内消耗 ADP 的场所，即 ATP 合成场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，B 正确；图中前 10d 内光照条件下幼苗的长度低于黑暗条件 下，可以判断前 10d 内光照对幼苗的生长存在抑制作用，C 正确；黑暗条件下幼苗发黄而光下变绿，可说明 光照能影响叶绿素的合成，D正确。故选 A。 17．下列有关实验操作的描述，正确的是（ ） A．探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温 B．诱导植物细胞染色体数目加倍必须使用一定浓度的秋水仙素处理 C．恩格尔曼的水绵实验中好氧细菌的作用是检测氧气的释放部位 D．观察细胞中的脂肪、染色体、叶绿体 、线粒体等物质或结构都需要染色 【答案】C 【解析】探究温度对酶活性的影响时，要先将酶与底物溶液分别处于相应温度一段时间后，再混合于不同 温度下保温，因为一旦酶与底物接触就会进行反应，影响实验结果，A 错误；诱导植物细胞染色体数目加倍 常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，也可用低温诱导法，B 错误；恩格尔曼的水绵实验中，好 氧细菌的作用是检测氧气的释放部位，C正确；观察细胞中的脂肪、染色体、线粒体等物质或结构都需要染 色，叶绿体本身就是绿色，不需要染色，D错误。故选 C。 18．下列有关生物实验的叙述，正确的是（ ） A．利用健那绿给线粒体染色时，先用 15％的盐酸处理口腔上皮细胞 B．探究温度对酶活性的影响，不宜选择过氧化氢溶液作为底物 C．用溴麝香草酚蓝溶液可以检测酵母菌无氧呼吸是否产生酒精 D．利用小麦幼叶做光合色素提取和分离实验时，若只得到两条色素带，可能是研磨时未加二氧化硅 【答案】B 【解析】用健那绿给线粒体染色时，需保持细胞的活性，不能用盐酸处理，A错误；过氧化氢在高温下易分 解，所以探究温度对酶活性的影响，不宜选择过氧化氢溶液作为底物，B 正确；溴麝香草酚蓝溶液可以检测 二氧化碳，酒精的鉴定需用酸性条件下的重铬酸钾，C 错误；二氧化硅的作用是使研磨充分，若只得到两条 色素带，可能是研磨时未加碳酸钙，叶绿素被破坏，D 错误。 19．下列关于几种元素与光合作用关系的叙述，正确的是（ ） A．氮元素是叶绿素的组成元素之一，没有氮元素，植物就不能进行光合作用 B．磷元素是构成 ATP 的必需元素，光合作用光反应和暗反应过程均有 ATP 合成 C．氧元素是构成有机物的基本元素之一，光合作用制造的有机物中的氧元素来自于水 D．碳元素是组成糖类的基本元素，光合作用中碳元素从 C02开始直接经 C5形成糖类 【答案】A 【解析】N是叶绿素的组成元素之一，没有 N 植物就不能进行光合作用，A 正确；P是构成 ATP 的必需元素， 光合作用光反应有 ATP 合成，暗反应过程有 ATP 消耗，B 错误；O 是构成有机物的基本元素之一，光合作用 制造的有机物的氧来自于二氧化碳，C 错误；C是组成糖类的基本元素，在光合作用中从二氧化碳开始先后 经 C3形成 C5和（CH2O），D 错误；故选 A。 20．下列关于生物实验中“对照”及“变量”的相关叙述，正确的是（ ） A．探究酵母菌细胞呼吸的方式实验属于对比试验，无对照 B．比较过氧化氢酶和 Fe 3+ 催化效率实验中，自变量为催化剂种类，因变量只能为气泡的释放量 C．观察紫色洋葱鳞片叶细胞质壁分离与复原实验中，原生质层的形态和位置变化为因变量，有空白对照 D．探究温度对植物光合作用的影响实验中，温度为自变量，光照强度为无关变量，无空白对照 【答案】D 【解析】探究酵母菌细胞呼吸的方式实验属于对比试验，通入空气组和无氧组相互对照，A错误；比较过氧 化氢酶和 Fe 3+ 催化效率实验中，自变量为催化剂种类，因变量可以是气泡的释放量或卫生香的燃烧情况，B 错误；观察紫色洋葱鳞片叶细胞质壁分离与复原实验中，原生质层的形态和位置变化为因变量，无空白对 照，自身前后对照，C错误；探究温度对植物光合作用的影响实验中，温度为自变量，光照强度、二氧化碳 浓度等为无关变量，应该保持一致，无空白对照，D正确。故选 D。 21．某生物兴趣小组在探究多种环境因素对水稻光合作用影响的活动中，测得水稻吸收(用“+”表示)或释 放(用“-”表示) CO2的速率(单位:mgh -1 )随温度变化的部分数据如下表所示。请回答下列问题: 组别 条件 温度 10℃ 20℃ 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ A 黑暗 -5 -10 -18 -34 -40 -34 B 适当遮阴，CO2深度为 0.03% +3 +5 0 -16 -24 -24 C 全光照，CO2深度为 0.03% +5 +8 +4 +2 0 -14 D 全光照，CO2深度为 1.22% +10 +20 +40 +28 +12 0 （1）A 组数据可表示水稻的____________________随温度变化的情况。由表中数据可知，影响水稻光合速 率的外界因素有____________________________________________________________。 （2）分析表中数据可知，在相同温度下，C 组的光合速率明显高于 B组的，其原因是____________________。 （3）若对水稻进行光照、黑暗处理各 12 小时，根据表格中信息，应选择光照为__________、CO2浓度为 __________、光照下温度为__________和黑暗下温度为__________的条件，以保证水稻内有机物的积累量 最多。 【答案】（1）呼吸速率 光照强度、温度、CO2浓度 （2） 在温度和 CO2浓度都相同的情况下，C组的 光照强度强于 B 组的，C 组光反应阶段产生的 ATP 和[H]较多，促进了 C3的还原，使暗反应加快光合速率升 高 （3） 全光照 1.22% 30℃ 10℃ 【解析】根据表格分析，实验的自变量有温度、二氧化碳浓度和光照强度，因变量是净光合速率。A组黑暗 条件下只能进行呼吸作用，代表各温度条件下的呼吸速率；图中温度条件下，B与 C组的单一变量是光照强 度，C与 D组的单一变量是二氧化碳浓度。 （1）A 组实验是在黑暗条件下测得的，可以表示水稻在不同温度条件下的呼吸速率；根据以上分析已知， 影响光合速率的因素有温度、光照强度和二氧化碳浓度。 （2）根据表格分析，B与 C 组的单一变量是光照强度，即在温度和 CO2浓度都相同的情况下，C 组的光照强 度强于 B 组的，C 组光反应阶段产生的 ATP 和[H]较多，促进了 C3的还原，使暗反应加快，光合速率升高， 所以表格中在相同温度下，C组的光合速率明显高于 B 组。 （3）根据题意分析，对水稻进行光照、黑暗处理各 12 小时，且要求水稻内有机物积累的最多，则光照的 净光合速率与黑暗条件下的呼吸速率的差值应该最大，因此应选择光照为全光照、CO2浓度为 1.22%、光照 下温度为 30℃和黑暗下温度为 10℃的条件。