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專題3　細胞呼吸與光合作用 (B卷) (45分鐘　100分) 一、單項選擇題(共6小題,每小題8分,共48分) 1.(新題預測)有學者欲研究影響玉米根尖細胞線粒體耗氧速率的因素,按圖示順序依次向測定儀中加入線粒體及相應物質(zhì),測定氧氣濃度的變化,結(jié)果如圖(注:圖中呼吸底物是指在呼吸過程中被氧化的物質(zhì))。下列分析正確的是 (　　) A.實驗中加入的呼吸底物是葡萄糖 B.過程①沒有進行有氧呼吸第三階段 C.過程②比過程⑤耗氧速率低的原因可能是[H]不足 D.過程④比過程⑤耗氧速率低的主要原因是呼吸底物不足 【解析】選C。線粒體中進行氧化分解的物質(zhì)是丙酮酸,因此圖中加入的呼吸底物是丙酮酸,而不是葡萄糖,A錯誤。由圖中曲線可知,加入線粒體后,過程①氧氣濃度略有下降,說明在線粒體中進行了有氧呼吸的第三階段,消耗了氧氣,B錯誤。分析圖可知,過程②加入ADP后氧氣濃度下降速度較慢,加入呼吸底物后氧氣濃度下降速度加快,由于氧氣的作用是與[H]結(jié)合形成水,因此限制過程②氧氣濃度降低的因素可能是[H],加入ADP后,過程⑤氧氣濃度降低的速度加快,說明該過程限制氧氣與[H]結(jié)合的因素是ADP的量,因此過程②比過程⑤耗氧速率低的主要原因可能是[H]不足,C正確。過程④氧氣濃度降低的速率較慢,但加入ADP后,過程⑤氧氣濃度的下降速度加快,說明限制過程④耗氧速率的應該是ADP的量,所以過程④比過程⑤耗氧速率低的主要原因是ADP量少,D錯誤。 2.(2018汕頭一模)下列有關探究酵母菌細胞呼吸方式實驗的敘述,正確的是 (　　) A.隔絕O2的一組產(chǎn)生的CO2量遠大于通入O2的一組 B.葡萄糖培養(yǎng)液煮沸的目的是殺滅微生物并去除培養(yǎng)液中的O2 C.可以用溴麝香草酚藍水溶液檢測無氧呼吸的產(chǎn)物——酒精 D.可以通過是否產(chǎn)生CO2來判斷酵母菌細胞呼吸的方式 【解析】選B。隔絕O2的一組進行的是無氧呼吸,通入O2的一組進行的是有氧呼吸,消耗相同的葡萄糖,有氧呼吸產(chǎn)生的CO2量大于無氧呼吸,A錯誤;實驗中酵母菌培養(yǎng)液在加入前先要煮沸再冷卻,煮沸的主要目的是去除培養(yǎng)液中的O2,并殺滅雜菌,B正確;酵母菌細胞呼吸產(chǎn)生的CO2可以用溴麝香草酚藍水溶液檢測,顏色由藍變綠再變黃,C錯誤;酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都可以產(chǎn)生CO2,所以不能根據(jù)實驗中有無CO2的產(chǎn)生來判斷酵母菌細胞呼吸的方式,D錯誤。 3.將某綠色盆栽植物置于密閉容器內(nèi)暗處理后,測得容器內(nèi)CO2和O2濃度相等(氣體含量相對值為1)。在天氣晴朗時的早6點移至陽光下,日落后移到暗室中繼續(xù)測量兩種氣體的相對含量,變化情況如下圖,下列相關敘述正確的是 (　　) A.光合作用強度與細胞呼吸強度相等的時刻為10點與20點 B.20點以后該植物的細胞呼吸方式為有氧呼吸和無氧呼吸 C.該植物17點時有機物積累量少于19點時 D.該植物10點時細胞中[H]的總產(chǎn)生量少于8點時 【解題指導】解答本題需明確三點: (1)密閉容器內(nèi),曲線轉(zhuǎn)折點對應的時刻光合作用強度等于細胞呼吸強度。 (2)光合作用強度大于細胞呼吸強度的時間范圍內(nèi)有機物積累逐漸增多。 (3)植物細胞除有氧呼吸產(chǎn)生CO2外,無氧呼吸生成酒精的同時也能產(chǎn)生少量CO2。 【解析】選B。光合作用強度與細胞呼吸強度相等的時刻為8點與17點,A錯誤;20點以后密閉容器中的CO2增加量大于O2的減少量,說明該植物的細胞呼吸方式為有氧呼吸和無氧呼吸,B正確;因17點后容器中CO2增多,說明細胞呼吸強度大于光合作用強度,有機物積累量會減少,故該植物17點時有機物積累量多于19點時,C錯誤;密閉容器內(nèi)8點到10點間O2濃度增加,說明光合作用增強,該植物10點時細胞中[H]的總產(chǎn)生量多于8點時,D錯誤。 【加固訓練】 下列關于在人體細胞呼吸過程中,[H]的來源和用途的敘述,最準確的是 (　　) 選項 呼吸類型 [H]的來源 [H]的用途 A 有氧呼吸 只來源于葡萄糖 用于生成水 B 有氧呼吸 來源于葡萄糖和水 用于生成水 C 無氧呼吸 來源于葡萄糖和水 用于生成乳酸 D 無氧呼吸 只來源于葡萄糖 用于生成酒精 【解析】選B。根據(jù)有氧呼吸的具體過程可知,有氧呼吸過程中,人體細胞呼吸中[H]來源于葡萄糖和水,用于生成水,A錯誤、B正確;根據(jù)無氧呼吸的具體過程可知,無氧呼吸過程中,人體細胞呼吸中[H]只來源于葡萄糖,用于生成乳酸,C、D錯誤。 4.提倡有氧運動的原因之一是避免肌肉細胞無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸。如圖所示為人體運動強度與血液中乳酸含量和氧氣消耗速率的關系。結(jié)合所學知識,分析下列說法正確的是 (　　) A.ab段只進行有氧呼吸,bc段為有氧呼吸和無氧呼吸共存,cd段只進行無氧呼吸 B.運動強度大于c后,肌肉細胞CO2的產(chǎn)生量將大于O2消耗量 C.無氧呼吸只產(chǎn)生少量ATP,是因為有機物中的能量大部分以熱能的形式散失 D.在缺氧條件下,細胞可利用無氧呼吸分解有機物產(chǎn)生ATP 【解析】選D。ab段乳酸含量沒有增加,說明此時細胞進行的是有氧呼吸;bc段和cd段中既有氧氣的消耗,也有乳酸的產(chǎn)生,說明這兩個階段既有有氧呼吸也有無氧呼吸,A錯誤;運動強度大于c后,肌肉細胞同時進行有氧呼吸和無氧呼吸,其中有氧呼吸產(chǎn)生的CO2量等于消耗的O2量,而無氧呼吸既不消耗氧氣也不產(chǎn)生CO2,因此運動強度大于c后,肌肉細胞CO2的產(chǎn)生量將等于O2消耗量,B錯誤;人體無氧呼吸過程是有機物不徹底的氧化分解過程,大部分能量儲存在乳酸中未被釋放出來,所以只能產(chǎn)生少量ATP,C錯誤;在缺氧條件下,人體細胞可利用無氧呼吸產(chǎn)生少量ATP,保證生命活動的需要,D正確。 【知識總結(jié)】光合作用的影響因素分析 (1)內(nèi)因:酶的數(shù)量與活性、色素含量等。 (2)外因:CO2濃度、溫度、光照強度等。 (3)在達到光合作用光飽和點(或CO2飽和點)之前,影響光合作用的主要因素是光照強度(或CO2濃度)。 5.(2018天津高考)為探究酵母菌的呼吸方式,在連通CO2和O2傳感器的100 mL錐形瓶中,加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培養(yǎng)液,密封后在最適溫度下培養(yǎng)。培養(yǎng)液中O2和CO2相對含量變化如圖。有關分析錯誤的是 (　　) A.t1→t2,酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降 B.t3時,培養(yǎng)液中葡萄糖的消耗速率比t1時快 C.若降低10 ℃培養(yǎng),O2相對含量達到穩(wěn)定所需時間會縮短 D.實驗后的培養(yǎng)液濾液加入適量酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色 【解析】選C。本題通過圖形考查有氧呼吸、無氧呼吸的過程、影響細胞呼吸的因素等。據(jù)圖分析可知,探究酵母菌呼吸方式的裝置是封閉的,t1→t2隨著O2消耗,酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降,A項正確;t3時,O2濃度幾乎為0,酵母菌只進行無氧呼吸,t1時,有氧呼吸和無氧呼吸同時進行,且t3時培養(yǎng)液中CO2相對含量遠大于t1時,所以消耗葡萄糖的速率總是t3>t1,B項正確;此實驗數(shù)據(jù)是在最適溫度下獲得的,故降低10 ℃,與細胞呼吸相關的酶的活性降低,O2相對含量達到穩(wěn)定所需時間變長,C項錯誤;該實驗裝置在密閉的環(huán)境中無氧呼吸產(chǎn)生了酒精,其培養(yǎng)液濾液加入適量酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色,D項正確。 【易錯提醒】本題易錯選B項。培養(yǎng)液中葡萄糖的消耗速率要看單位時間內(nèi)葡萄糖的消耗量,而不能根據(jù)圖中縱坐標所標識的培養(yǎng)液氣體相對含量判斷。通過細胞呼吸的過程可知,產(chǎn)生相同含量的二氧化碳時,無氧呼吸消耗的葡萄糖速率較大。 6.(新題預測)實驗人員將生長旺盛的酵母菌接種在僅含葡萄糖溶液的試管中,并在30 ℃的透明恒溫箱中保溫。在1～10 min內(nèi),有色液滴基本不移動;11～60 min內(nèi)有色液滴向右移動;61 min后,有色液滴又保持不動。下列對此現(xiàn)象分析正確的是 (　　) A.1～10 min內(nèi),酵母菌的代謝水平很低,基本處于休眠狀態(tài) B.11～60 min內(nèi),酵母菌既進行無氧呼吸,又進行有氧呼吸 C.61 min后,酵母菌只進行無氧呼吸 D.1～10 min內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生了酒精 【解析】選B。葡萄糖為底物時,酵母菌有氧呼吸能吸收氧氣并釋放二氧化碳,吸收氧氣的量等于釋放的二氧化碳量,由于試管中氣壓不變,有色液滴基本不移動,因此1～10 min內(nèi),酵母菌只進行有氧呼吸,酵母菌的代謝水平比較高,沒有進行無氧呼吸,沒有產(chǎn)生酒精,A、D錯誤;酵母菌無氧呼吸不消耗氧氣,會釋放二氧化碳,由于試管中氣壓增大,刻度管內(nèi)的液滴向右移動,由于11～60 min內(nèi)液滴向右移動,因此11～60 min內(nèi),酵母菌既進行無氧呼吸,又進行有氧呼吸,B正確;61 min后,液滴又保持不動,說明葡萄糖全部消耗完了,酵母菌不進行細胞呼吸,C錯誤。 二、非選擇題(共3小題,共52分) 7.(14分)(2018太原二模)陽光穿過森林會在地上投下“光斑”。如圖顯示了生長旺盛的某植物的一片葉子在“光斑”照耀前后的光合作用過程中吸收CO2和釋放O2的情況。據(jù)圖分析回答下列問題: (1)圖中__________(填“甲”或“乙”)代表O2釋放速率,請寫出判斷理由:__。 (2)A點以后植物是否繼續(xù)進行光合作用?__________________, 請說明理由:_______________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)圖中A點以后葉綠體________(填“C3”或“C5”)含量會暫時增加,此時ATP的移動方向是____________________________。 【解析】(1)光斑照耀的時候,光照強度提高,迅速進行光合作用的光反應階段,釋放出大量氧氣,所以在光斑開始時,(O2)釋放速率迅速增加;光斑移開時,(O2)釋放速率迅速下降,氧氣的釋放速率要高于二氧化碳的吸收速率,實線代表CO2吸收速率,虛線代表O2釋放速率。 (2)A點處,光斑移走,但是依然有微弱的氧氣釋放和二氧化碳吸收,由圖也可觀察到A點后植物葉片依然在吸收CO2和釋放O2,說明葉片仍在進行光合作用,不是完全停止的。 (3)光合作用過程中,O2的產(chǎn)生是在光反應階段進行的,水利用光能,在酶的作用下,分解成O2和[H],此過程積累的[H]和ATP,供給暗反應進行C3還原。當光照停止,光反應結(jié)束,此過程積累的[H]和ATP會逐漸消耗減少,減少C3的消耗,二氧化碳的固定繼續(xù),由此C3會積累增加;光反應在葉綠體類囊體薄膜上進行,產(chǎn)生的ATP移向葉綠體基質(zhì)(暗反應發(fā)生場所)。 答案:(1)甲　光斑開始時,(O2)釋放速率迅速增加;光斑移開時,(O2)釋放速率迅速下降(寫出一條即可,或釋放速率隨光斑的改變而迅速改變) (2)是　A點后植物葉片依然在吸收CO2和釋放O2,說明葉片仍在進行光合作用 (3)C3　從葉綠體類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì) 8.(18分)(新題預測)光合作用的暗反應階段主要包括:C5和CO2結(jié)合生成C3,C3經(jīng)一系列變化生成糖類和C5。為確定光合作用暗反應階段哪個反應間接依賴光,科學家利用小球藻進行實驗,結(jié)果如圖所示。分析回答下列問題: (1)利用熱酒精處理小球藻能終止細胞內(nèi)的化學反應。欲探究14CO2中14C的轉(zhuǎn)移路徑,給小球藻提供14CO2后的處理應為__________________________。 (2)暗反應階段間接依賴光照的反應是______________________________,做出此判斷的依據(jù)是____________________________________________________ _________________________________________________________________。 (3)若其他條件不變,突然降低光照條件下CO2的濃度,短時間內(nèi)細胞中C3和C5含量的變化趨勢分別是______________________________。 【解析】(1)探究14CO2中14C的轉(zhuǎn)移路徑時,該實驗的自變量是供給二氧化碳后的時間,因變量是14C標記出現(xiàn)的產(chǎn)物,故給小球藻提供14CO2后,應該每間隔一段時間用熱酒精終止暗反應過程,提取并鑒定含14C標記的物質(zhì)。 (2)圖中反應條件由光照變?yōu)楹诎禃r,二氧化碳的固定過程不變,C5的含量減少,C3的還原受阻,含量上升,所以C3經(jīng)一系列變化生成糖類和C5,說明暗反應需要間接依賴光反應。 (3)若其他條件不變,突然降低光照條件下CO2的濃度,二氧化碳的固定速率減慢,C5的消耗減少,短時間內(nèi)其來源不變,最終導致C5的含量升高;同時C3的來源受阻,短時間內(nèi)其去路不變,最終導致C3的含量降低。 答案:(1)每間隔一段時間用熱酒精終止暗反應過程,提取并鑒定含14C標記的物質(zhì) (2)C3經(jīng)一系列變化生成糖類和C5　當反應條件由光照變?yōu)楹诎禃r,C3含量升高而C5及各種中間產(chǎn)物的含量下降,說明C3的還原與光照條件有關 (3)C3含量降低,C5含量升高 【加固訓練】 　　圖1表示某植物在不同光照強度下O2或CO2的吸收量(單位:mLh-1),請回答下列問題: (1)與c點相比,b點時葉肉細胞內(nèi)C5的含量較__________(填“多”或“少”)。 (2)c點之后限制光合速率的主要環(huán)境因素是____________________,在c點對應的光照強度下植物葉肉細胞(不考慮其他能進行光合作用的細胞)每小時固定的CO2為________mL,葉綠體釋放的O2的去向是________________。 (3)人們從生長狀況相同的植物葉片上剪出大小、部位相同的若干圓葉片,抽取圓葉片細胞內(nèi)的氣體,平均分成若干份,然后置于一定范圍的、不同濃度的NaHCO3溶液中,使其沉于底部,在適宜溫度下給予相同的、一定強度的光照,測量圓葉片上浮至液面所需時間,其記錄結(jié)果繪成曲線如圖2。據(jù)圖分析,導致d點圓葉片上浮至液面所用時間大于e點的主要原因是________________________________ ___________________________________________________________________。 【解析】(1)與c點相比,b點光照強度較小,光反應階段產(chǎn)生的ATP和[H]較少,C3還原產(chǎn)生的C5的量較少,但消耗量不變,因此葉肉細胞內(nèi)C5的含量較少。 (2)c點之后限制光合速率的主要環(huán)境因素是溫度和CO2濃度,在c點對應的光照強度下植物葉肉細胞每小時固定的CO2為48+8=56 mL,此時光合作用強度大于細胞呼吸強度,因此葉綠體釋放的O2的去向是進入線粒體和釋放到外界環(huán)境中。 (3)由于d點時NaHCO3溶液濃度較低,CO2供應較少,細胞光合作用強度較弱,而細胞呼吸強度未變,氣體產(chǎn)生的速率與氣體消耗速率之差較e點小,故上浮時間長。 答案:(1)少　(2)溫度和CO2濃度　56　進入線粒體和釋放到外界環(huán)境中 (3)d點時NaHCO3溶液濃度較低,CO2供應較少,細胞光合作用強度較弱,而細胞呼吸強度未變,氣體產(chǎn)生的速率與氣體消耗速率之差較e點小,故上浮時間長 9.(20分)(能力挑戰(zhàn)題)科研人員對獼猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性進行了系列研究。圖1為光合放氧測定裝置示意圖,圖2為不同光照條件下果肉隨時間變化的光合放氧曲線。請回答下列問題: (1)取果肉薄片放入含乙醇的試管,并加入適量__________,以防止葉綠素降解。長時間浸泡在乙醇中的果肉薄片會變成白色,原因是__________________。 (2)圖1中影響光合放氧速率的因素有________________。氧電極可以檢測反應液中氧氣的濃度,測定前應排除反應液中__________的干擾。 (3)圖1在反應室中加入NaHCO3的主要作用是________________________。若提高反應液中NaHCO3濃度,果肉放氧速率的變化是__________ (填“增大”“減小”“增大后穩(wěn)定”或“穩(wěn)定后減小”)。 (4)圖2中不同時間段曲線的斜率代表光合放氧的速率,對 15～20 min 曲線的斜率幾乎不變的合理解釋是____________________________;若在20 min后停止光照,則短時間內(nèi)葉綠體中含量減少的物質(zhì)有____________(填序號:①C5?、贏TP?、踇H]　?、蹸3),可推測20 ～25 min 曲線的斜率為____________(填“正值”“負值”或“零”)。 【解析】(1)提取色素時,加入CaCO3可防止葉綠素降解。由于色素能溶解在乙醇中,所以長時間浸泡在乙醇中的果肉薄片會變成白色。(2)影響光合作用的因素主要有光照、溫度、二氧化碳濃度、水和礦質(zhì)元素含量,而圖中含水豐富,所以圖中影響光合放氧速率的因素有光照、溫度、CO2(NaHCO3)濃度。要檢測反應液中氧氣的濃度,應排除反應液中溶解氧的干擾,所以測定前應排出反應液中的溶解氧。(3)裝置中的NaHCO3可為果肉提供CO2,提高反應液中NaHCO3濃度,CO2濃度就增大,在一定范圍內(nèi)果肉放氧速率增大,當達到CO2飽和點后,果肉放氧速率不再隨CO2濃度增大而變化。(4)圖2中不同時間段曲線的斜率代表光合放氧的速率,而15～20 min曲線的斜率幾乎不變,說明這個時間段內(nèi)凈光合速率為0,即該時間段內(nèi)的光合產(chǎn)氧量與呼吸耗氧量相等。若在20 min后停止光照,光反應停止,因此沒有②ATP和③[H]的產(chǎn)生。短時間內(nèi)C5與CO2反應生成C3的速率不變,由于②ATP和③[H] 的含量減少,C3被還原成C5的速率下降,導致C5含量減少。 停止光照后,只有呼吸作用消耗氧氣,沒有光合作用產(chǎn)生氧氣,所以可推測20～ 25 min 曲線的斜率為負值。 答案:(1)CaCO3　光合色素溶解在乙醇中 (2)光照、溫度、CO2(NaHCO3)濃度　溶解氧 (3)提供CO2　增大后穩(wěn)定 (4)光合產(chǎn)氧量與呼吸耗氧量相等?、佗冖邸∝撝?