大题加固练(一) 光合作用与细胞呼吸综合题
1．为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系，研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量，获得的数据处理成下面的柱状图。请分析回答下列问题：
(1)提取叶片中光合色素时常使用________(试剂)研磨法来获取色素，为使________，还可加入少许二氧化硅。
(2)纸层析法是分离叶片光合色素的简便方法。若研究者用该方法能否获得上述实验数据？为什么？
________________________________________________________________________
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(3)据图可知，污染程度的加剧使________(色素类型)的含量减少。
(4)污染加剧导致叶片中光合色素含量的变化会直接影响光合作用的________阶段，使其产生的________________________________________________________________________
减少，进而导致叶片中制造有机物的量________。
(5)请用化学反应式来概括光合作用的过程___________________________________
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解析：(1)色素能够溶解在有机溶剂中，可以用无水乙醇提取色素，二氧化硅有助于研磨充分。(2)利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素含量。(3)据图可知，污染程度的加剧使叶绿素a和叶绿素b的含量减少，类胡萝卜素含量不变。(4)叶绿素a和叶绿素b的含量减少直接影响光合作用的光反应阶段，光反应产生ATP、[H]减少，叶片中制造有机物的量减少。
答案：(1)无水乙醇(有机溶剂) 研磨更充分
(2)否，利用纸层析法只能在滤纸上观察到分离的色素带，不能定量分析色素
(3)叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)
(4)光反应 ATP、[H] 减少
(5)CO2＋H2O――→光能叶绿体(CH2O)＋O2
2．下面图1表示某植物叶肉细胞内甲、乙两个重要生理过程中C、H、O的变化(其中数字代表过程，A、B、C代表物质)；图2表示当光照和CO2浓度足够的条件下，温度对该植物光合作用和呼吸作用的影响。其中实线表示光照时CO2的消耗量，虚线表示黑暗时CO2的产生量。请据图回答：
(1)图1中，甲过程发生的场所为________，该生理过程的能量变化为________________________________________________________________________。
乙过程中A消耗于该过程的第________阶段，其发生的场所为________。乙过程产生的水，其氢的来源是________________(不考虑中间产物)。
(2)图1中，若甲过程其他条件不变，光照由强变弱，则短时间内中间产物C3的含量将________(请“增加”“减少”或“不变”)。
(3)由图2可知，与________作用有关的酶对高温更为敏感，相关酶的作用机理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若昼夜不停地光照，图2植物在温度为________条件下，生长状况达到最佳。若在此温度条件下，每天交替进行12 h光照、12 h黑暗处理，则该植物在24 h内积累的葡萄糖为________mg(保留小数点后一位)。
解析：(1)甲代表了整个光合作用的过程，发生场所为叶绿体，该过程中的能量变化是光能→活跃的化学能→稳定的化学能。前两阶段所产生的还原性氢与氧结合生成水是有氧呼吸的第三阶段，这个过程发生在线粒体的内膜上。有氧呼吸产生的水中的氢，来源于葡萄糖和水。(2)光照由强变弱，光反应阶段所产生的还原性氢和ATP的量减少，C3的还原减少，C3含量将增加。(3)与光合作用有关的酶对高温更为敏感，相关酶作用机理是降低化学反应的活化能。(4)在30 ℃时，该植物对二氧化碳的吸收量最多，意味着有机物的积累量达到最大，植物生长状况达到最佳。在光照的12 h中从外界吸收的二氧化碳的量是5×12＝60(mg)，12 h的黑暗中呼吸作用释放的二氧化碳的量是3×12＝36(mg)，最终被固定的二氧化碳的量为60－36＝24(mg)，根据光合作用的产物是葡萄糖的化学反应式，可计算出24 h积累的葡萄糖的量是16.4 mg。
答案：(1)叶绿体 光能→活跃的化学能→稳定的化学能 三 线粒体内膜 葡萄糖和水 (2)增加
(3)光合 降低化学反应的活化能 (4)30 ℃ 16.4
3．羊草和大针茅是两种常见牧草。某研究小组在不同土壤含水量的条件下，分别在14时和16时测得羊草和大针茅的相对光合速率见表。请分析回答下列问题：
14时 16时 羊草 大针茅 羊草 大针茅
土壤含
水量
(相对值) 49 81.9% 80.2% 82.2% 80.2%
19 35.0% 54.0% 45.2% 65.0%
11 16.0% 24.0% 34.7% 40.1%
环境因素 光照强度
(klx) 93 50
气温( ℃) 28.0 28.0
大气相对
湿度(%) 33 33
CO2浓度
(ppm) 311 311
注：以午前光合高峰时的光合速率作为100%；土壤含水量49为水分充足，19为干旱。
(1)绿色植物吸收光能的色素分布在叶绿体的________，在实验室中可用________法来分离。
(2)根据表中数据分析，环境因素中气温、大气相对湿度、CO2浓度为该实验研究的________变量。土壤含水量相对值为19时，羊草在14时的光反应速率比16时________。从表中可以看出，当环境因素相同时，羊草和大针茅的相对光合速率随土壤含水量减小而________，原因是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
两种植物相比，________更适应干旱的环境。
解析：(1)在绿色植物中，与光合作用有关的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，分离色素的方法是纸层析法。(2)本实验的变量有两个：土壤含水量和光照强度，其他为无关变量，如环境因素中的气温、大气相对湿度和CO2浓度等。土壤含水量为19时，羊草14时的光合作用速率为35.0%，低于16时的光合作用速率(45.2%)，所以羊草在14时的光反应速率较低。土壤含水量减少，植物缺水导致气孔关闭程度加剧，CO2吸收量减少，导致光合速率随土壤含水量减小而降低。两种植物相比较，大针茅在干旱的环境中光合速率下降没有羊草明显，所以大针茅更适应干旱环境。
答案：(1)类囊体薄膜(基粒) 纸层析 (2)无关 低 降低(减小、下降) 土壤含水量减少，植物缺水导致气孔关闭程度加剧，CO2吸收量减少 大针茅
4．(2017·湖北武汉调研)某实验小组将菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片(面积和质量相同)，装入含蒸馏水的注射器中，排出叶片内的气体，使叶圆片下沉。然后将叶圆片分别放入不同浓度的NaHCO3溶液中进行实验(NaHCO3溶液为光合作用提供原料，且浓度变化对溶液pH的影响忽略不计，其他实验条件相同)，观察第1片叶圆片上浮所需时间(min)，结果如图。请分析回答：
(1)当NaHCO3溶液浓度为1%～4%时，相同浓度下，幼叶上浮时间均比成熟叶长，可能是幼叶的光合作用能力比成熟叶________(填“强”或“弱”)。有人推测幼叶与成熟叶光合作用能力差异可能是叶片中光合色素的含量不同，为寻求证据，可以用________分别提取菠菜幼叶、成熟叶的色素，再用________法分离色素，观察并比较二者色素带的宽度及颜色深浅。
(2)在NaHCO3溶液浓度为0的溶液中，叶圆片直至实验结束仍未上浮，其原因是缺乏NaHCO3直接影响光合作用的________阶段。当浓度超过5%，叶圆片也不上浮，最可能的原因是浓度过大，导致__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)当NaHCO3溶液浓度为3%时，适当提高溶液温度，第一片叶圆片上浮时间延长，该现象不能表明提高后的温度已超过总光合作用的最适温度，请说明理由：
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________________________________________________________________________。
解析：(1)叶圆片上浮是由于光合作用产生了氧气，氧气释放越多，浮力越大，上升越快，幼叶上浮时间比成熟叶长，可能是幼叶光合作用能力弱，释放的O2量比成熟叶少。叶绿体中色素的提取用无水乙醇，分离色素用纸层析法。(2)NaHCO3为光合作用提供二氧化碳，二氧化碳参与暗反应。NaHCO3浓度过大会导致细胞渗透失水，细胞失水过多会导致死亡。(3)适当提高溶液温度，对光合作用和呼吸作用都会产生影响，叶圆片上浮时间延长，说明叶圆片释放氧气的速率减小，即净光合作用速率减小。
答案：(1)弱 无水乙醇 纸层析 (2)暗反应 细胞渗透失水过多而死亡(其他合理答案亦可)
(3)叶圆片上浮时间延长，只能表明净光合作用速率降低(或只能表明总光合作用与呼吸作用的差值降低)
5．金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如图所示(图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示)。
据图回答下列问题：
(1)该研究探讨了________________________对金鱼藻________的影响。
(2)图a中当光照强度大于1.5×103 lx时，叶绿体中ATP的移动方向是________。
(3)该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是________________________________________________________________________
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(4)该研究中净光合速率达到最大时所需的最低光照强度为________。在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气________μmol。图c是在最适宜光照强度下测得的数据，假定光照强度对温度没有影响，在白天NaHCO3的浓度为20 mg/L的条件下光照12小时，一天中O2的积累量为________μmol。
解析：(1)题中实验探究了光照强度、二氧化碳浓度(不同浓度碳酸氢钠溶液提供不同浓度的二氧化碳)、pH对金鱼藻净光合速率的影响。(2)图a中光照强度大于1.5×103 lx时，金鱼藻在进行光合作用，在叶绿体的类囊体上形成的ATP参与在叶绿体基质中进行的暗反应。(3)净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，pH对光合作用中酶和呼吸作用中酶的活性都会产生影响，从而对净光合速率也产生影响。(4)根据图b可知，净光合速率刚达到最大时对应的光照强度为12.5×103 lx，即为达到最大净光合速率所需的最小光照强度。根据图a，光照强度为0时，金鱼藻只进行呼吸作用，呼吸速率为每克鲜重每小时消耗氧气8 μmol。在碳酸氢钠浓度为20 mg/L时，净光合速率为25 μmol O2·g－1·h－1，在一天内光照12小时金鱼藻积累或释放的氧气量为25×12，再黑暗12小时金鱼藻消耗的氧气量为8×12，则一天中积累的氧气量为25×12－8×12＝204(μmol)。
答案：(1)光照强度、二氧化碳浓度、pH 净光合速率 (2)类囊体→叶绿体基质 (3)pH影响光合作用和细胞呼吸中酶的活性 (4)12.5×103 lx 8 204
6．图一表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时(其他条件不变且适宜)，