特训1 光合作用和细胞呼吸的基本原理1．(2022·江西名校质检)已知玉米叶肉细胞中有CO2“泵”，使其能在较低的CO2浓度下进行光合作用，水稻没有这种机制。图1为玉米幼苗体内光合作用与有氧呼吸的部分过程图；图2为玉米和水稻在不同胞间CO2浓度下的光合速率情况。回答下列问题：(1)图1中能产生ATP的过程有______(填图中序号)；过程②需要光反应提供的物质有______________。(2)要比较图2中两条曲线的交点对应的玉米和水稻向外界释放O2速率的关系，还应了解的情况是____________________________。(3)由图2可知，随着胞间CO2浓度的升高，玉米的光合速率不再变化而水稻的光合速率逐渐上升。请从暗反应酶的角度分析原因：_____________________________________________________________________________________________________________。(4)已知环境中的CO2需要通过植物的气孔才能进入植物胞间，气孔导度越大，气孔开放程度越高。请说出一种情况来说明导致玉米幼苗光合速率降低的主要因素不是气孔导度：________________________________________________________________________。答案 (1)③④ ATP与[H] (2)玉米和水稻的呼吸速率 (3)水稻暗反应相关的酶活性比玉米的高(或水稻暗反应相关的酶数量比玉米的多) (4)玉米幼苗气孔导度下降，但胞间CO2浓度却升高解析 (1)图1中过程④和过程③分别为有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，这两个阶段均可产生ATP。过程①为光合作用暗反应中CO2的固定，过程②为光合作用暗反应中C3的还原，过程②需要消耗光反应产生的ATP与[H]。(2)图2中两条曲线交点处表示玉米和水稻的实际光合速率相等，要比较这两种植物向外界释放O2的速率大小，即这两种植物的净光合作用速率大小，还需知道这两种植物的呼吸速率。(3)随着胞间CO26\n浓度的升高，玉米的光合速率先升高，后不再变化，而水稻的光合速率仍然逐渐上升，从暗反应酶的角度分析，这是因为水稻暗反应相关的酶活性(数量)比玉米的高(多)，能够固定更多的CO2。(4)如玉米幼苗气孔导度下降，但胞间CO2浓度却升高，则可说明此时导致植物光合速率降低的主要因素不是气孔导度。2．(2022·福建联盟考试)菠萝植株的叶肉细胞在干旱条件下有一个很特殊的CO2同化方式，夜间气孔开放，吸收CO2生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，如图所示。下表是在土壤中不同含水量的条件下，测得的菠萝植株的部分生理特征。根据相关内容回答下列问题：指标处理 土壤含水量/%叶长度/cm叶宽度/cm叶绿素含量/(mg·g－1·FW)X2542.83.30.78轻度缺水1338.23.10.63重度缺水638.13.10.52(1)图中，能参与CO2固定的物质有______________。PGA即暗反应中的________。(2)干旱条件下，白天当光照、温度等适宜时，菠萝叶肉细胞的光合速率最可能________(填“小于”“等于”或“大于”)呼吸速率，原因是________________________________________________________________________________________________________。(3)干旱条件下，菠萝叶肉细胞夜间pH会有所下降，原因是______________________________________________________________________________________________。(4)表中X组起________作用。据表分析，在干旱环境条件下，菠萝产量会降低，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)PEP、C5 C3 (2)大于 光合作用中CO2的吸收量大于细胞呼吸中CO2的释放量(合理即可)(3)夜间菠萝叶肉细胞吸收CO2合成苹果酸并储存在液泡中(合理即可) (4)对照 干旱条件下，菠萝植株的叶面积减小，叶绿素含量下降，光合作用减弱，产生的有机物减少(合理即可)解析 (1)由图示可知，参与CO2固定的物质有PEP和C5，分析图中PGA所处的位置及参与的反应可知，PGA即C36\n。(2)由于干旱条件下，白天菠萝植株叶肉细胞的气孔关闭，不与外界环境进行气体交换，而光照、温度适宜，光合作用消耗的CO2来自叶肉细胞自身呼吸产生的CO2和苹果酸经脱羧作用产生的CO2，说明叶肉细胞经光合作用消耗的CO2多于其经细胞呼吸产生的CO2，故叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率。(3)干旱条件下，由于夜间菠萝叶肉细胞吸收CO2合成苹果酸并储存在液泡中，故pH会有所下降。(4)由表格数据可知，X组为适宜的土壤含水量，起到了对照作用，在干旱环境条件下，菠萝产量会降低的原因为叶面积减小，叶绿素含量下降，光合作用减弱，产生的有机物减少。3．(2022·福建毕业班质检)在光合作用中NADP＋与NADPH可相互转化(如图1)。为探究外界因素对植物绿叶中NADP＋含量的影响，取某双子叶植物小圆叶片等量分为3组，进行以下实验：组别处理甲组25℃，光照1h→黑暗5min→重新光照乙组25℃，光照1h→黑暗5min→不再光照丙组42℃，光照1h→黑暗5min→重新光照各组均黑暗处理5min后开始测定NADP＋含量，结果如图2。回答下列问题：(1)NADPH转化为NADP＋的过程发生在叶绿体的________中(填场所)。(2)图2中________(填“a与d”“d与e”或“c与f”)NADP＋含量的差异，反映出高温(42℃)抑制该植物的暗反应。(3)ab段NADP＋含量下降的原因是________________________________________________________________________________________________________________。(4)资料显示：抗霉素A能够影响该植物的光合作用，导致NADP＋含量减少。请在上述实验的基础上，补充实验加以验证(简要写出实验思路即可)：_________________________________________________________________________________________________。答案 (1)基质 (2)a与d (3)黑暗处理初期暗反应积累了NADP＋6\n，重新光照时，光反应迅速生成NADPH，消耗NADP＋，而暗反应中消耗的NADPH较少 (4)增设1组实验，加入抗霉素A，其他条件与甲组相同，测定NADP＋含量，与甲组进行比较(或取同种植物小圆叶片若干，等量分为2组：一组加入抗霉素A，另一组不加；在光照、25℃等适宜条件下，测定叶片中的NADP＋含量，比较两组的结果)解析 (1)分析图1可知，NADPH在暗反应过程中转化为NADP＋，该过程发生在叶绿体基质中。(2)要反映高温(42℃)抑制该植物的暗反应，需要将高温(42℃)与常温(25℃)下的实验结果进行对照，其他条件应相同，因此应将丙组与甲组作对照，即比较图2中a与dNADP＋含量的差异。(3)NADP＋在光合作用的光反应中参与生成NADPH，导致NADP＋含量下降；暗反应中NADPH可以转换为NADP＋，导致NADP＋含量上升。黑暗处理初期暗反应中NADPH转换为NADP＋积累了NADP＋，重新光照时，光反应迅速生成NADPH，大量消耗NADP＋，而暗反应过程中生成NADP＋较少，因此黑暗5min后再重新光照，ab段NADP＋含量下降。(4)要验证抗霉素A能够影响该植物的光合作用，导致NADP＋含量减少，可增设1组实验，加入抗霉素A，其他条件与甲组相同，测定NADP＋含量并与甲组比较；或取同种植物小圆叶片若干，等量分为2组：一组加入抗霉素A，另一组不加；在光照、25℃等适宜条件下，测定叶片中的NADP＋含量，比较两组的结果。4．(2022·包头质检)图甲是某研究小组将适量的大豆种子置于密封的、有适量水的广口瓶内，在25℃条件下测得的瓶内CO2和O2含量变化的示意图。图乙是不同遮光处理对某种半阴生高等植物净光合速率及其他指标的影响结果的示意图。请回答下列问题：(1)图甲中O～t1，广口瓶内的O2含量不变，而CO2有少量增加，主要原因是________________________________________________________________________。(2)图甲中t1～t2，大豆种子进行细胞呼吸产生CO2的场所是________________________。(3)若测得图甲中t1～t2广口瓶内O2消耗量与CO2产生量的比例为1∶2，则此时种子细胞内无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸消耗的葡萄糖量之比为____(假设呼吸底物为葡萄糖)。6\n(4)图乙中，当遮光比例达到10%以上时，随着遮光比例的增加，叶绿素总量略有增大，其中叶绿素b含量增加更多，这有利于半阴生植物________________。当遮光比例达到70%时，就植物体内能进行光合作用的细胞来说，叶绿体同化的CO2量________(填“大于”“等于”“小于”或“无法判断”)线粒体释放的CO2量。(5)该研究小组发现，同一大豆植株底部叶片的细胞呼吸比顶部叶片弱的内因可能是________________________________________________________________________。答案 (1)大豆种子的无氧呼吸产生了CO2(2)细胞质基质和线粒体(或细胞质基质和线粒体基质)(3)3∶1 (4)适应弱光环境 大于 (5)底部叶片细胞衰老，酶活性降低解析 (1)分析图甲可知，O～t1期间，密封广口瓶中O2含量没有变化，即大豆种子细胞不进行有氧呼吸，广口瓶内的CO2有少量增加的原因是大豆种子细胞进行无氧呼吸产生了CO2。(2)在t1～t2期间，瓶内O2含量降低，且减少的O2量与放出的CO2量的比例不是1∶1，说明同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，减少的O2主要用于种子细胞的有氧呼吸。有氧呼吸的第二阶段产生CO2，发生在线粒体基质中，无氧呼吸产生二氧化碳的场所是细胞质基质。(3)若测得图甲中t1～t2广口瓶内O2消耗量与CO2产生量的比例为1∶2，由有氧呼吸和无氧呼吸的化学反应方程式可知，两种呼吸方式产生的二氧化碳量相等，此时种子细胞内无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸消耗的葡萄糖量之比为3∶1。(4)图乙中当遮光比例达到10%以上时，随着遮光比例增大，叶绿素总量略有增加，其中叶绿素b含量增加更多，这有利于半阴生植物适应弱光环境；当遮光比例达到70%时，由于植物个体净光合速率大于0，就该植物体内能进行光合作用的细胞来说，叶绿体同化的CO2量大于细胞呼吸过程中线粒体释放的CO2量。(5)同一大豆植株底部叶片的细胞呼吸比顶部叶片弱的内因可能是底部叶片细胞衰老，酶活性降低。5．(2022·怀化模拟)下图甲表示春季晴天某密闭蔬菜大棚内一昼夜CO2浓度的变化。将绿色盆栽植物置于透明密闭容器内暗处理后，测得容器内CO2和O2浓度相等(气体含量相对值为1)。在天气晴朗时的早6时将植物和透明密闭容器一起移至阳光下，日落后移至暗室中继续测量两种气体的相对含量，变化情况如图乙所示。结合所学知识，请回答下列问题：(1)植物细胞产生CO2的具体部位是________________________；利用CO2的具体部位是____________。(2)甲图中，a时刻之后的较短时间内，叶绿体中的C3含量将________，a～b时段产生ATP总量最多的细胞器是________。6\n(3)图乙中光合作用强度与细胞呼吸强度相等的时刻是____________，假设密闭玻璃罩内植株所有进行光合作用的细胞的光合作用强度一致，那么在该时刻该植株的一个进行光合作用的细胞中C3的产生速率__________(填“＞”“＝”或“＜”)丙酮酸的产生速率。(4)图乙中该植物17时的有机物积累量____________(填“＞”“＝”或“＜”)19时的有机物积累量，该植物20时以后的呼吸方式为____________________。答案 (1)细胞质基质和线粒体基质 叶绿体基质(2)下降 叶绿体 (3)8时和17时 ＞ (4)＞ 有氧呼吸和无氧呼吸解析 分析曲线图甲可知，O～a段，CO2浓度逐渐增加，说明呼吸速率大于光合速率；a～b段，CO2浓度逐渐减小，说明呼吸速率小于光合速率；b点以后，CO2浓度逐渐增加，说明呼吸速率大于光合速率，其中a点和b点，光合速率等于呼吸速率。分析曲线图乙可知，两条曲线在20时前沿水平虚线上下对称，说明装置内只进行有氧呼吸和光合作用；20时后不对称且释放的CO2量大于有氧呼吸消耗的O2量，说明植物除进行有氧呼吸外还进行无氧呼吸。(1)植物细胞有氧呼吸第二阶段可以产生CO2，发生在线粒体基质中；植物细胞无氧呼吸也可以产生CO2，发生在细胞质基质中；植物细胞光合作用光反应消耗CO2，发生在叶绿体基质中。(2)根据以上分析可知，图甲中a时刻后，光合速率大于呼吸速率，生成有机物的速率增加，而CO2的浓度在下降，因此短时间内C3含量减少；a～b段，CO2浓度不断下降，说明光合速率大于呼吸速率，则产生ATP总量最多的细胞器是叶绿体。(3)密闭容器内植物的光合作用曲线中，曲线的拐点表示光合速率与呼吸速率相等，即图2中的8时和17时；由于此时只有绿色部位的细胞能够进行光合作用，而植物体内所有细胞都能进行细胞呼吸消耗有机物，所以进行光合作用的细胞中C3的产生速率大于丙酮酸的产生速率。(4)图乙中该植物17时的CO2含量低于19时的，所以有机物积累量较大；20时后两条曲线不对称且释放的CO2量大于有氧呼吸消耗的O2量，说明植物除进行有氧呼吸外还进行无氧呼吸。6
