2025版高考生物一轮复习真题精练第三章细胞的能量供应和利用第11练光合作用与细胞呼吸的综合课件

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1[2022江苏·8,2分,难度★★☆☆☆]下列关于细胞代谢的叙述正确的是(　　)A.光照下,叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化B.供氧不足时,酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇C.蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATPD.供氧充足时,真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
【解析】 光照下,叶肉细胞可以进行光合作用和呼吸作用,光合作用产生的ATP来源于光能,呼吸作用产生的ATP来源于有机物的氧化分解,A错误;供氧不足时,酵母菌进行无氧呼吸,在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳,B正确;蓝细菌属于原核生物,其细胞内没有线粒体,但可进行有氧呼吸,C错误;供氧充足时,真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP,D错误。
2[2022全国乙·2,6分,难度★★☆☆☆]某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中,在适宜且恒定的温度和光照条件下培养,发现容器内CO2含量初期逐渐降低,之后保持相对稳定。关于这一实验现象,下列解释合理的是(　　)A.初期光合速率逐渐升高,之后光合速率等于呼吸速率B.初期光合速率和呼吸速率均降低,之后呼吸速率保持稳定C.初期呼吸速率大于光合速率,之后呼吸速率等于光合速率D.初期光合速率大于呼吸速率,之后光合速率等于呼吸速率
【解析】 在适宜且恒定的温度和光照条件下,密闭容器中的小麦会同时进行光合作用和呼吸作用,初期光合速率大于呼吸速率,导致容器内CO2含量逐渐降低;由于密闭容器内的CO2含量有限,随着光合作用持续进行,CO2逐渐被消耗,其含量降低,进而光合作用强度减小;当CO2含量降低到一定水平时,小麦的光合速率和呼吸速率相等,此时净光合速率为0,容器内的CO2含量保持相对稳定。
3[2021北京·3,2分,难度★★★☆☆]将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是(　　)A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能D.HT植株表现出对高温环境的适应性
【解析】 由图可知,两组植株的CO2吸收速率最大值非常接近,A项不符合题意;总光合速率=净光合速率+呼吸速率,CO2吸收速率代表净光合速率,由图可知,35 ℃时两组植株的净光合速率相等,而两组植株的呼吸速率未知,故不能判断两组植株的总光合速率是否相等,B项符合题意;50 ℃时HT植株的净光合速率大于0,而CT植株的净光合速率小于0,即50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能,C项不符合题意;由图可知,当叶片温度超过35 ℃时,HT植株的净光合速率大于CT植株的净光合速率,HT植株表现出对高温环境的适应性,D项不符合题意。
4[2023湖北·11,2分,难度★★★☆☆]高温是制约世界粮食安全的因素之一,高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃, 水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因,下列叙述错误的是(　　)A.呼吸作用变强,消耗大量养分B.光合作用强度减弱,有机物合成减少C.蒸腾作用增强,植物易失水发生萎蔫D.叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少
【解析】 呼吸作用的最适温度高于光合作用,气温升高,植物呼吸作用增强,消耗的有机物增多,造成农作物减产,A正确;温度升高,可能导致光合作用相关酶的活性降低,光合作用强度降低,有机物合成减少,B正确;温度升高,蒸腾作用增强,植物易失水萎蔫,从而影响正常的生命活动,造成减产,C正确;据题干信息可知,高温使叶片变黄、变褐,推测高温导致叶绿素降解,光反应产生的NADPH和ATP减少,NADH在细胞呼吸过程中产生,D错误。
5[2021山东·16,3分,难度★★★☆☆](多选)关于细胞中的H2O和O2,下列说法正确的是(　　)A.由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生B.有氧呼吸第二阶段一定消耗H2OC.植物细胞产生的O2只能来自光合作用D.光合作用产生的O2中的氧元素只能来自H2O
【解析】 在葡萄糖合成糖原的过程中有H2O产生,A正确;在有氧呼吸第二阶段,丙酮酸和水反应生成CO2和[H],该过程一定消耗H2O,B正确;植物细胞中含有H2O2,H2O2分解可产生O2,C错误;光合作用产生的O2中的氧元素只能来自水,D正确。
6[2021江苏·20,11分,难度★★★★☆]线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要,如图表示叶肉细胞中部分代谢途径,虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题。(1)叶绿体在　　　　上将光能转变成化学能,参与这一过程的两类色素是　 。 (2)光合作用时,CO2与C5结合产生三碳酸,继而还原成三碳糖(C3)。为维持光合作用持续进行,部分新合成的C3必须用于再生　　　　;运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了　　　　个CO2分子。
(3)在光照过强时,细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能,避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的　　　　中的还原能输出叶绿体,并经线粒体转化为　　　　中的化学能。 (4)为研究线粒体对光合作用的影响,用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦,实验方法是取培养10~14 d大麦苗,将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中,通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后,测定、计算光合放氧速率(单位为μml O2·mg-1chl·h-1,chl为叶绿素)。请完成下表。
【参考答案】(除标明外,每空1分)(1)类囊体膜叶绿素和类胡萝卜素(2)C512 (3)NADPHATP(4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮(2分)②减少叶片差异产生的误差③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)(2分)【解题思路】(2)C3在叶绿体基质中合成,可运到细胞质基质中,运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。蔗糖是二糖,一分子蔗糖是由两分子单糖结合形成的,进而推出每运出一分子蔗糖需要固定12个CO2分子。(4)③根据光合放氧速率的单位:μml O2·mg-1chl·h-1,推出还要测定叶绿素含量。
7[2021海南·21,10分,难度★★★★☆]植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。(1)植物工厂用营养液培植生菜过程中,需定时向营养液通入空气,目的是　　　　　　　　　　　　;除通气外,还需更换营养液,其主要原因是　 。 (2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜,选用红蓝光的依据是　　　　　　　　　　　。生菜成熟叶片在不同光照强度下光合速率的变化曲线如图,培植区的光照强度应设置在　　　　点所对应的光照强度;为提高生菜产量,可在培植区适当提高CO2浓度,该条件下B点的移动方向是　　　　。
(3)将培植区的光照/黑暗时间设置为14 h/10 h,研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响,结果如图,光合作用最适温度比呼吸作用最适温度　　　　;若将培植区的温度从T5调至T6,培植24 h后,与调温前相比,生菜植株的有机物积累量　　　　。
【参考答案】(除标明外,每空1分)(1)促进生菜根部细胞的有氧呼吸(2分)营养液中的无机盐在培植生菜过程中会被大量吸收,更换营养液可为生菜提供大量的无机盐,以保证生菜的正常生长(2分)(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,选用红蓝光可以提高植物的光合速率,从而提高生菜的产量(2分)B向右上方移动(3)低减少【解题思路】(1)用营养液培植生菜过程中,要定时向营养液通入空气,这样可以促进生菜根部细胞的有氧呼吸,保证生菜正常生长。(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,选用红蓝光组合LED灯培植生菜可以提高植物的光合速率,从而提高生菜的产量。B点对应的光照强度为光饱和点(达到最大光
合速率所需的最小光照强度),因此培植区的光照强度应设置在B点所对应的光照强度。CO2是光合作用的原料,增大CO2浓度,可使光合速率加快,达到光饱和点所需的光照强度增大,因此,在培植区适当提高CO2浓度,B点将向右上方移动。(3)据题图可知,光合速率的最适温度为T5,而在实验温度范围内呼吸速率的最适温度还未出现,则光合作用最适温度比呼吸作用最适温度低。若将培植区的温度从T5调至T6,则光合速率减小、呼吸速率增大,培植24 h后,与调温前相比,生菜植株的有机物积累量减少。【解后反思】本题结合曲线图考查光照强度与温度对光合速率的影响,认真分析题图,弄清影响呼吸作用与光合作用的因素是解题的关键。
8[2022天津·16,10分,难度★★★★☆]以蓝细菌有助于实现“双碳”目标为背景,培养环保意识及责任与担当素养利用蓝细菌将CO2转化为工业原料,有助于实现“双碳”目标。(1)蓝细菌是原核生物,细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于　　　　和　　　　等生理过程,为各项生命活动提供能量。 (2)蓝细菌可通过D-乳酸脱氢酶(Ldh),利用NADH将丙酮酸还原为D-乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌,以期提高D-乳酸产量,但结果并不理想。分析发现,是由于细胞质中的NADH被大量用于　　　　作用产生ATP,无法为合成D-乳酸提供充足的NADH。 (3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K,以补充ATP产量,使更多NADH用于生成D-乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量,结果如下表。
注:数据单位为pml/OD730
由表可知,与初始蓝细菌相比,工程菌K的ATP含量升高,且有氧呼吸第三阶段　　　　(被抑制/被促进/不受影响),光反应中的水光解　　　　(被抑制/被促进/不受影响)。 (4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中,构建工程菌L。与初始蓝细菌相比,工程菌L能积累更多D-乳酸,是因为其　　　　(双选)。 A.光合作用产生了更多ATPB.光合作用产生了更多NADPHC.有氧呼吸第三阶段产生了更多ATPD.有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
【参考答案】(除标明外,每空2分)(1)光合作用(1分)呼吸作用(1分) (2)有氧呼吸 (3)被抑制不受影响 (4)AD【解题思路】(1)ATP主要通过光合作用和呼吸作用等生理过程产生,其作用主要是为各项生命活动提供能量。(2)由题中信息知,蓝细菌可通过D-乳酸脱氢酶(Ldh),利用NADH将丙酮酸还原为D-乳酸,若细胞质中的NADH被大量用于有氧呼吸第三阶段,将无法为合成D-乳酸提供充足的NADH。(3)
(4)结合题中信息可知,工程菌L可大量表达Ldh基因,且其只产生ATP不参与水光解的光合作用途径被加强,其通过光合作用产生了更多的ATP供生命活动利用,且其有氧呼吸的第三阶段被抑制,其通过D-乳酸脱氢酶(Ldh),利用NADH将丙酮酸还原为D-乳酸的量增加,故A、D选项符合题意。 【试题分析】本题素材围绕“双碳”目标展开,以蓝细菌将CO2转化为工业原料的部分过程为背景,考查光合作用和呼吸作用的相关知识,引导考生了解如何通过科学设计让蓝细菌生产出更多D-乳酸这一工业原料的过程。
9[2023广东·18,13分,难度★★★★☆]要求绘制净光合速率趋势曲线并提出科学问题,开放性较强,注重知识的迁移运用光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时,水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产量更高,其相关生理特征见表和图。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。)
a b　　　　 　　　　c
分析图表,回答下列问题:(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和　　　　　　　　　　　　　　　　,叶片主要吸收可见光中的　　　　　　　　光。 (2)光照强度逐渐增加达到2 000 μml·m-2·s-1时,ygl的净光合速率较WT更高,但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,比较两者的光饱和点,可得ygl　　　　WT (填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点,可能的原因是叶绿素含量较低和　。 (3)与WT相比,ygl叶绿素含量低,高密度栽培条件下,更多的光可到达下层叶片,且ygl群体的净光合速率较高,表明该群体　　　　　　　　　　　　　　　　,是其高产的原因之一。
(4)试分析在0~50 μml·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl净光合速率的变化,在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上,分析图a和你绘制的曲线,比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率,提出一个科学问题 　。
【参考答案】(除标明外,每空2分)(1)类胡萝卜素/叶绿素的值较高红光和蓝紫(2)高于(1分)细胞呼吸速率较高(3)有机物积累较多(4)如图所示探究高密度栽培条件下,WT和ygl的最适光照强度(或探究在较强光照条件下,WT和ygl的最适栽培密度)
【解题思路】(1)水稻叶绿体中的光合色素有4种:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。据表格信息可知,与野生型水稻相比,黄绿叶突变体(ygl)的叶绿素含量低,类胡萝卜素/叶绿素的值较高,导致ygl叶色黄绿。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,因此ygl叶片主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。(2)光饱和点是光合速率不再随光照强度增加时的光照强度。据图a可知,ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。根据图c可知,与WT相比,ygl的呼吸速率较高。据表格信息可知,与WT相比,ygl的叶绿素含量较低,当光照强度较低时,叶绿素含量低会导致光反应为暗反应提供的NADPH和ATP较少,使光合速率降低。综合上述分析可知,ygl具有较高的光补偿点的原因可能是其叶绿素含量较低和细胞呼吸速率较高。