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1、第4讲细胞呼吸与光合作用一、单项选择题 1.(2019辽宁大连一模)下列有关线粒体的叙述,错误的是()A.有氧呼吸的三个阶段都是在线粒体中进行的B.线粒体是人体细胞呼吸产生二氧化碳的场所C.人体细胞生命活动需要的能量大部分来自线粒体D.长期长跑训练可以增加人体肌细胞中的线粒体数量答案A有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行,A错误;人体细胞呼吸产生二氧化碳在有氧呼吸的第二阶段,此过程在线粒体基质中进行,B正确;人体细胞生命活动需要的能量大部分来自线粒体,还有少部分来自细胞质基质,C正确;根据结构和功能相适应的观点,长期长跑训练可以增加人体肌细胞中的线粒体数量,D正确。2.(2019山东济南期中)
2、如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的装置,下列说法正确的是()A.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸B.装置一中液滴不移动,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行有氧呼吸C.装置一中液滴左移,装置二中液滴不移动,说明酵母菌死亡D.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸答案D装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,A错误,D正确。装置一中液滴不移动,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸,B错误;装置一中液滴左移,装置二中液滴不移动,说明酵母菌只进行有氧呼吸,C错误。3.(2019山东泰安期中)如图所示为人体运
3、动强度与血液中乳酸水平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.ab段为有氧呼吸,bc段为有氧呼吸和无氧呼吸,cd段为无氧呼吸B.运动强度大于c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答案D从题图中血液中乳酸水平和O2消耗速率变化可判断,ab段为有氧呼吸,bc段出现无氧呼吸,此时有氧呼吸与无氧呼吸同时存在,cd段有氧呼吸和无氧呼吸并存,但bc段有氧呼吸占优势,cd段有氧呼吸强度不再增加,无氧呼吸强度逐渐上升,A错误;运动强度大于c后,虽然无氧呼
4、吸增强,但人体细胞无氧呼吸不产生CO2,有氧呼吸中CO2的产生量等于O2的消耗量,B错误;人体无氧呼吸的产物是乳酸,乳酸中仍储存有大部分能量,C错误;当运动强度长时间超过c点时,无氧呼吸产生的乳酸增加,会使肌肉酸胀乏力,D正确。4.(2019河南九师联盟质量检测)呼吸商(RQ)是指生物体在同一时间内,氧化分解时释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值。下图是部分有机物完全氧化分解时的呼吸商。下列叙述错误的是()A.长期多食而肥胖的人,RQ值最接近1B.与正常人相比,长期患糖尿病的人RQ值会增大C.叶肉细胞缺氧时的RQ值高于氧气充足时的RQ值D.脂肪因氧含量低而碳、氢含量高,故其RQ值低于1答案B长期多
5、食而肥胖的人,其能源物质主要为糖类,因此RQ值最接近1,A正确;与正常人相比,糖尿病患者葡萄糖的利用发生障碍,机体靠脂肪供能,因此RQ值会减小,B错误;叶肉细胞缺氧时会进行无氧呼吸,该呼吸方式不消耗氧气,但是产生二氧化碳,因此RQ值高于氧气充足时的RQ值,C正确;脂肪因氧含量低而碳、氢含量高,氧化分解时消耗的氧气更多,故其RQ值低于1,D正确。5.(2018天津理综)为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中,加入40 mL 活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液,密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见图。有关分析错误的是()A.t1t2,酵母菌的
6、有氧呼吸速率不断下降B.t3时,培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快C.若降低10 培养,O2相对含量达到稳定所需时间会缩短D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色答案C本题主要考查酵母菌呼吸方式的相关知识。由题图可知,t1t2,培养液中O2的下降速率变慢,说明O2的消耗速率降低,有氧呼吸速率不断下降,A正确;t1t3,酵母菌产生CO2的速率基本不变,此时间段内,有氧呼吸强度逐渐减弱,无氧呼吸强度逐渐增强,所以在单位时间内要产生等量CO2,无氧呼吸需消耗更多的葡萄糖,B正确;由题干信息可知,题中酵母菌是在最适温度下培养,若降低10 培养,则会引起酶的活性降低,从而引起酵母菌有氧
7、呼吸速率变慢,致使培养液中O2相对含量达到稳定所需时间延长,C错误;因为实验后的培养液滤液中含有酵母菌无氧呼吸产生的酒精,所以滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色,D正确。6.为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大,表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响,某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验,实验结果如表。下列有关叙述错误的是()二氧化硅叶绿素种类颗粒大小(目)02050100200叶绿素a(mg/g)0.250.530.610.480.47叶绿素b(mg/g)0.160.080.090.110.12A.提取色素利用的原理是光合色素易溶于有机溶剂B.加入
8、二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益C.据表可知,用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多D.若叶片研磨过程中未加入碳酸钙,则表中数据均减小答案B根据光合色素易溶于有机溶剂的原理,可用无水乙醇提取光合色素,A正确;分析表格数据可知,加入二氧化硅会使叶绿素b的提取量减少,不利于叶绿素b的提取,B错误;根据表格数据可知,分别使用颗粒大小为20、50、100、200目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量分别为0.61、0.70、0.59、0.59 mg/g,故用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多,C正确;碳酸钙可保护叶绿素,防止叶绿素被有机酸分解,若叶片研磨过程中未加入碳酸钙,则表中数据均减小
9、,D正确。7.(2019山东泰安期中)下列有关科学家探索光合作用的实验中,叙述错误的是()A.与黑藻相比,水绵更适宜用于探究光合作用的场所B.金鱼藻是水生植物,用于探究光合作用产物是O2时,利于收集气体C.卡尔文利用小球藻,探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径D.用银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时,不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色答案D光合作用产物之一是淀粉,淀粉遇碘液变蓝色,首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色,再滴加碘液,防止绿叶本身颜色对实验现象的干扰,银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体,无法进行光合作用合成淀粉,D错误。8.(2019山东日照校际联考)研究小组将某亚热带绿
10、色植物置于15 的密闭透明玻璃容器内,测定装置中的氧气含量,结果如图所示。下列叙述错误的是()A.ab段叶肉细胞吸收的氧气可参与水的生成B.开始光照的时刻,叶肉细胞中C5会减少C.由b到c,植物的光合速率逐渐降低D.适当提高温度,可缩短达到c点的时间答案B黑暗条件下ab段叶肉细胞进行有氧呼吸消耗的氧气,参与有氧呼吸第三阶段生成水,A正确;开始光照时光反应产生的H和ATP增多,暗反应中产生的C5会增多,短时间内C5消耗不变,故C5会增多,B错误;由b到c,曲线的“斜率”越来越小,说明此时光合速率逐渐降低,C正确;题中的植物为亚热带绿色植物,此时环境温度为15 ,适当提高温度可提高酶的活性,加快光
11、合速率,从而缩短达到c点的时间,D正确。9.(2019江西吉安一模)为提高温室番茄产量,研究补光时长和补光光质对番茄净光合速率Pn(光合作用合成有机物的速率减去呼吸作用消耗有机物的速率)的影响,结果如图所示。下列叙述不正确的是()A.延长补光时间可提高净光合速率B.补充3种光质均能提高净光合速率C.补充红光与蓝光可能提高了合成有机物的速率D.补充红蓝复合光可能降低了消耗有机物的速率答案D根据图示可知,同等光质条件下补光4小时比补光2小时的净光合速率高,A正确;与对照组相比,补充3种光质均能提高净光合速率,B正确;叶绿体中的光合色素主要吸收红光和蓝紫光,补充红光与蓝光可能提高了色素吸收的光能,进
12、而提高了合成有机物的速率,C正确;补充红蓝复合光提高了净光合速率,积累了有机物,无法判断其对呼吸速率即消耗有机物速率的影响,D错误。10.(2019河南信阳高级中学月考)某研究小组进行探究环境因素对某植物光合作用影响的实验,实验结果如图所示。下列分析正确的是()A.图中CO2浓度1大于CO2浓度2,若将CO2浓度改为温度,则此关系也成立B.若e点为正常植物的光饱和点,则缺镁植物的e点会右移C.a点植物叶肉细胞中参与C3还原的NADPH和ATP比c点要多D.图中c、d两点相比,d点植物叶肉细胞中C5的含量要高一些答案D与光合作用相关的酶有最适温度,超过最适温度,酶活性下降,光合速率下降。因此,将
13、CO2浓度改为温度,此关系不一定成立,A错误。植物缺镁时,叶绿素合成受阻,对光能的利用率下降,因此,e点会左移,B错误。a、c两点二氧化碳的浓度相同,a点比c点的光照强度低,光反应产生的NADPH和ATP比c点少,因此参与C3还原的NADPH和ATP比c点少,C错误。c、d两点的光照强度相同,但d点的二氧化碳浓度比c点低,植物叶肉细胞中参与固定二氧化碳的C5的量降低,因而C5的含量较高,D正确。二、不定项选择题11.百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。如图为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图,据图分析正确的是()A.图中B物质可能是葡萄糖B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2C.
14、PEP、RuBP均能与CO2结合D.夜间细胞液pH可能会下降答案BCD在有氧呼吸过程中,进入线粒体的是丙酮酸,而不是葡萄糖,A错误;由题图可知,光合作用(叶绿体)中CO2的来源有两个,一是来自线粒体,二是来自细胞质基质,B正确;由题图可知,CO2与PEP或RuBP结合分别形成OAA或PGA,C正确;液泡内的液体称为细胞液,夜间时苹果酸进入细胞液中,使细胞液pH下降,D正确。12.(2018宁夏六盘山四模)如图为不同种植物的光补偿点和光饱和点的相对值(其他环境条件适宜),下列叙述正确的是()A.植物在光补偿点时,叶肉细胞不释放氧气B.适当提高温度可以提高植物的光饱和点C.突然遮光处理,植物叶肉细
15、胞中C3还原量减少D.最适宜在树林下套种的是植物答案C植物在光补偿点时,整株植物光合速率等于呼吸速率,但其叶肉细胞光合速率大于呼吸速率,向细胞外释放氧气,A错误;本实验数据是在适宜温度条件下测得的,提高温度不利于光合作用,故光饱和点应下降,B错误;突然遮光处理,光反应将立即停止,因此光反应产生的ATP和H减少,抑制暗反应中的C3的还原,因此植物叶肉细胞中C3还原量减少,C正确;树林下光照强度较低,植物光补偿点和光饱和点均较低,最适宜利用较低光照强度生长,D错误。13.在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO2,48h后测定植株营养器官和生殖器官中14C的量。两类器官各自所含14C
16、量占植株14C总量的比例如图所示。与本实验相关的正确叙述是()A.14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物B.生殖器官发育早期,光合产物大部分被分配到营养器官C.遮光70%条件下,分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近D.实验研究了光强对不同发育时期植株中光合产物在两类器官间分配的影响答案ABD叶绿体基质是光合作用暗反应的场所,在此处CO2首先与C5结合转化为C3,进而被还原为葡萄糖,同时再生出C5,A项正确;由题图可知生殖器官发育早期光合产物主要分配到营养器官中,发育中期分配到生殖器官和营养器官的光合产物量比例接近,发育晚期光合产物较多分配到生殖器官中,B项正确,C项错误
17、;由题图可知本实验研究的自变量是不同光强、植株不同发育时期、不同器官,因变量是光合产物的分配情况,D项正确。三、非选择题14.(2019山西太原一模)甲图为某植物光合作用速率与光照强度、温度的关系曲线图,乙图为该植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时CO2释放量和O2吸收量的变化柱形图(假设以葡萄糖为反应底物)。甲乙请据图分析回答:(1)分析甲图可知,OS段温度不同但光合速率相同,说明,随光照强度增大,光合速率增大,说明。(2)甲图中,B、C点以后曲线都不随光照强度的增大而变化,但升高温度能增大光合速率,说明,此时主要影响光合作用过程的。(3)甲图中,OS段植物叶肉细胞既能进行光合作用也能
18、进行细胞呼吸,所以细胞内产生H的场所有。(4)乙图中氧浓度为d时,CO2释放量和O2吸收量相同,说明;氧浓度为c时,CO2释放量最少,有机物消耗最少,最适于。(5)乙图中,氧浓度为b时,无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的倍。答案(1)此时温度不是光合速率的限制因素此时光合速率的主要限制因素是光照强度(2)此时光合速率的主要限制因素是温度(或者温度可影响酶的活性)暗反应(3)叶绿体、线粒体(基质)和细胞质基质(4)氧浓度为d时,只进行有氧呼吸储存该器官(5)5解析(1)在OS段,光合速率随光照强度的增大而增大,但25 与15 条件下的光合速率相同,说明此时限制光合速率的主要因素不是温度,而是光照
19、强度。(2)甲图中,B、C点以后曲线都不随光照强度的增大而变化,但升高温度能增大光合速率,说明此时温度是限制光合速率的主要因素,此时温度通过影响酶的活性主要影响光合作用过程的暗反应。(3)细胞内的H产生于光合作用的光反应、有氧呼吸的第一阶段和第二阶段、无氧呼吸的第一阶段。甲图中,OS段植物叶肉细胞既能进行光合作用也能进行细胞呼吸,所以细胞内产生H的场所有叶绿体、线粒体基质和细胞质基质。(4)乙图中,氧浓度为d时,CO2释放量和O2吸收量相同,说明氧浓度为d时,只进行有氧呼吸;氧浓度为c时,CO2释放量最少,说明细胞呼吸最弱,有机物消耗最少,最适于储存该器官。(5)乙图中,氧浓度为b时,CO2释
20、放量的相对值为8,O2吸收量的相对值为3,说明无氧呼吸释放CO2量的相对值为5;结合有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可推知:无氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为5/2,有氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为1/2,所以无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍。15.(2019山东济南三模)某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和35 ,将其放入25 恒温密闭的玻璃容器中,置于户外一昼夜,测得容器中CO2含量变化如图1所示;图2中、表示该植物某细胞内的生理过程,a、b、c、d、e代表相应的物质。回答下列问题:图1图2(1)图1曲线中,该植物光合速率和呼吸速率相等的点是,净光合速率最大的点是。(2)一昼夜后,该
21、植物有机物的含量(填“增加”“减少”或“不变”),理由是。(3)若该恒温密闭玻璃容器内温度设置为35 ,其余条件相同,重复此实验,则B点应向方移动。(4)图2中c、d代表的物质分别是、,大量产生ATP的过程有(用图中符号作答)。答案(1)B、DC(2)增加一昼夜后CO2含量下降了,通过光合作用固定的CO2量大于细胞呼吸释放的CO2量,有机物净积累(3)右上(4)CO2ATP、H、解析(1)图1曲线中,AB段和DE段CO2浓度增大,此时光合速率小于呼吸速率,BD段CO2浓度下降,此时光合速率大于呼吸速率,所以B、D两点时该植物光合速率和呼吸速率相等,C点时斜率最大,此时净光合速率最大。(2)一昼
22、夜后,E点的CO2含量低于A点,一昼夜后CO2含量下降了,即光合作用固定的CO2量大于细胞呼吸释放的CO2量,有机物净积累,该植物有机物的含量增加。(3)由于光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和35 ,将其由25 移到35 环境,则其光合速率减慢,呼吸速率加快,B点时的光照强度可表示光合速率与呼吸速率相等的光补偿点,为了达到与呼吸速率相等,光合作用所需光照增强,故B点向右上方移动。(4)图2中根据光合作用与细胞呼吸的过程,得出c代表的物质是CO2,d代表的物质是ATP、H,大量产生ATP的过程有光反应、有氧呼吸第三阶段。16.(2019山东邹城二模)柱花草是我国南方地区重要的豆科牧草,对
23、低温胁迫较为敏感,易发生冷害。如表为科研人员在不同温度下测得的柱花草叶片光合速率等相关指标,请回答下列问题:处理氧气释放速率mmol O2/(GFWh)细胞内ATP含量(mmol/DW)对照(20 )16.28286.38低温处理(6 )3.09127.67高温处理(36 )14.51237.74(1)20 时,柱花草叶肉细胞内能产生ATP的细胞器是。与对照组相比,高温处理相同时间,柱花草光合作用制造的有机物量(填“较多”“较少”或“无法确定”),原因是。(2)据表分析,低温处理能抑制光合作用的原因主要包括两方面:一方面是低温导致结构受到破坏,使光反应阶段生成;另一方面,低温使降低,从而导致暗
24、反应速率降低。(3)研究还发现,大气CO2浓度倍增处理柱花草15 d后,柱花草的叶面积增大了47.5%,单位时间内叶肉细胞有机物积累量增加了14.7%,则大气CO2浓度倍增处理柱花草15 d后其叶肉细胞的平均光合作用速率(填“增大”“减小”或“不变”),理由是。答案(1)线粒体、叶绿体无法确定不知道对照组与高温处理组柱花草的呼吸速率,因此不能确定二者光合作用制造的有机物量(只要答到呼吸速率未知就可)(2)类囊体薄膜ATP、H均减少与暗反应有关的酶活性(3)减小柱花草的叶面积增大了47.5%,但其单位时间内叶肉细胞有机物积累量仅增加了14.7%解析(1)20 时,柱花草叶肉细胞既进行光合作用,又进行呼吸作用,所以柱花草叶肉细胞能产生ATP的细胞器是线粒体、叶绿体;由于不知道对照组与高温处理组的呼吸速率,因此不能确定两种情况下光合作用制造的有机物量。(2)光反应在类囊体薄膜上进行,低温导致类囊体薄膜被破坏,产生的ATP、H减少;暗反应需要多种酶的参与,低温降低了酶的活性,导致暗反应速率减慢。(3)柱花草的叶面积增大了47.5%,但是其单位时间叶肉细胞有机物积累量仅增加了14.7%,所以大气CO2浓度倍增处理柱花草15 d后叶肉细胞的平均光合作用速率减小。