1、1专题 05 光合作用与细胞呼吸一、选择题（15 小题，共 60 分）1下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是（ ）A适宜光照下，叶绿体和线粒体合成 ATP 都需要 O2B无光条件下，线粒体和叶绿体都产生 ATPC叶绿体类囊体和线粒体内膜都有 ATP 合成酶D只要提供 O2，线粒体就能为叶绿体提供 ATP【答案】C【解析】叶绿体合成 ATP 不需要氧气，线粒体合成 ATP 不需要光照，A 错误； 无光条件下，叶绿体不能产生 ATP，B 错误；叶绿体类囊体膜和线粒体内膜都有 ATP 合成酶，都能合成 ATP，C 正确；叶绿体所需 ATP 来自本身的光反应，不需要线粒体提供，D 错误。2Rub
2、isco 是催化 CO2与 C5反应的酶，其活性远远低于其它酶；该酶有两个 CO2结合位点 a、b，CO 2分子与位点 a 结合，激活该酶，进而催化位点 b 上的 CO2固定。关于 Rubisco 叙述错误的是（ ）ARubisco 分布在叶绿体基质中BCO 2分子可以调节 Rubisco 的活性CRubisco 是叶肉细胞中含量最多的酶DRubisco 同时催化 a、b 上的 CO2固定【答案】D【解析】Rubisco 是催化 C5与 CO2反应形成 C3的酶，而 C5与 CO2反应在叶绿体基质中进行，因此 Rubisco分布在叶绿体基质中，A 正确；由题意可知，CO 2分子与 Rubisc
3、o 的位点 a 结合，可激活 Rubisco，说明CO2分子可以调节 Rubisco 的活性，B 正确；由“Rubisco 是催化 CO2与 C5反应的酶，其活性远远低于其它酶”可推测 Rubisco 是叶肉细胞中含量最多的酶，C 正确；由题意可知，CO 2分子与 Rubisco 的位点 a 结合，激活 Rubisco，进而催化位点 b 上的 CO2固定，D 错误。故选 D。3下图分别是萨克斯、鲁宾卡门、恩格尔曼所做的关于光合作用的三个经典实验。下列相关叙述中，正确的是（ ）2A图 1 中 A 与 C 部分对照说明光合作用需要光B图 2 所示实验运用的实验方法是荧光标记法C图 3 所示实验中，
4、好氧细菌分布于光束照射的部位D若探究光反应的过程，需要对 H2O 和 CO2中的 O 进行标记并追踪其去向【答案】C【解析】图 1 中 B 与 C 部分对照说明光合作用需要光，A 错误；图 2 所示实验运用的实验方法是同位素标记法，B 错误；图 3 所示实验中，光束照射的部位进行光合作用产生氧气，故好氧细菌分布于光束照射的部位，C 正确；H 2O 参与光反应，CO 2参与暗反应，因此探究光反应的过程，只需对 H2O 中的 O 进行标记并追踪其去向，D 错误。故选 C。4研究小组将水稻叶片置于一密闭、恒温的透明玻璃容器内，在不同的处理条件下，测得容器内氧气量的变化如下图所示，下列有关叙述不正确的
5、是（ ）A在 M 点后短时间内，叶片细胞内 C5的量增加B在 N 点时，水稻叶片光合作用停止，密闭容器内氧气量不再增加C515min 区间该容器内氧气量增加的速率逐渐减小的限制因素是 CO2浓度D015min 区间水稻叶片呼吸速率稳定则其光合作用产生 6107 mol 氧气【答案】B3【解析】M 点开始有光照，光反应会加快，产生的H和 ATP 会增多，C 3的还原会加快，暗反应速率短时间内不变，故 C5会增多，A 正确；N 点时，达到了最大的光合速率，光合作用未停止，B 错误；5-15 分钟，随着光合作用的增强，导致容器中二氧化碳浓度下降，故氧气的释放速率会减慢，C 正确；根据前 5 分钟氧气
6、的变化量是 1 可知呼吸速率是 1/5107 mol/min，5-15 分钟净光合速率是（8-4）10=0.4107 mol/min，故氧气的产生速率是（1/5+0.4）107mol/min=0.610 7 mol/min，10 分钟的产生量是 0.610107 =6107 mol，D 正确。故选 B。5下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）A原核生物只进行无氧呼吸B叶肉细胞呼吸作用产生的 ATP 可以用于光合作用C活细胞都能进行呼吸作用D与氧气结合生成水的过程一定在线粒体内膜上进行【答案】C【解析】原核生物也能有氧呼吸，如好氧菌，A 错误；光合作用需要的 ATP 只能来源于光反应，B
7、 错误；活细胞都能够进行呼吸作用，C 正确；无线粒体生物的有氧呼吸发生在细胞质基质中，D 错误。6如图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述，正确的是（ ）A图乙所示结构取自图甲中的或B与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上C图乙所示的结构是合成H并消耗 ATP 的场所D叶绿体以图甲的形式扩大膜的表面积【答案】D【解析】由分析可知，图乙所示结构为类囊体膜，取自图甲中的，A 错误；与光合作用有关的酶分布在图乙所示结构（类囊体膜）上和叶绿体基质中，B 错误；图乙所示结构（类囊体膜）是合成H和 ATP 的4场所，消耗 ATP 的场所是叶绿体基质，C 错误；叶绿体通
8、过类囊体垛叠形成的基粒（图甲）增大膜面积，D 正确。故选 D。7某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图分析，下列推断正确的是（ ）A当环境中 CO2浓度小于 a 时，在图示的 3 种光强下，该植物呼吸作用产生的 CO2量均小于光合作用固定的 CO2量BCO 2浓度在 bc 之间时，曲线甲、乙、丙三者的净光合速率均随 CO2浓度的增高而持续增高CCO 2浓度大于 c 时，限制甲、乙、丙三者的净光合速率的环境因素均不再是 CO2浓度，而是光强这一因素D据图可推测，在温室中，若要采取提高 CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该考虑光强这一因素【答案】D【解析】由题图可知，当环境中 CO2浓度
9、小于 a 时，在图示的 3 种光强下，该植物的净光合速率均小于0，故该植物呼吸作用产生的 CO2量均大于光合作用固定的 CO2量，A 错误；由题图可知，CO 2浓度在 bc 之间时，曲线甲、乙二者的净光合速率均随 CO2浓度的增高而持续增高。但丙曲线在 CO2饱和点c 之间时，净光合速率不再随 CO2浓度的增高而增高，B 错误；由题图可知，CO 2浓度大于 c 时，曲线乙和丙的净光合速率不再随 CO2浓度的增高而增高，限制其增加的环境因素是光强。但曲线甲的 CO2浓度在 cCO2饱和点之间，净光合速率随 CO2浓度的增高而增高，说明 CO2浓度仍是限制其增加的环境因素之一，C 错误；由题图可知
10、，植物的净光合速率受到 CO2浓度和光强的影响。因此，采取提高 CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该考虑光强这一因素，D 正确。因此，本题答案选 D。8用 14CO2“饲喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后，关闭光源，将叶肉细胞置于黑暗环境中，含放射性的三碳化合物浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述正确的是（ ）5A叶肉细胞利用 14CO2的场所是叶绿体基质，暗反应全过程都消耗 ATP 和HBoa 段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所下降Cab 段三碳化合物浓度不变的原因是 14CO2消耗殆尽Db 点后叶肉细胞内没有有机物的合成【答案】B【解析】暗反应利用二氧化碳，场所是叶
11、绿体基质，暗反应过程中只有 C3的还原过程需要消耗H和ATP，A 错误；oa 段，二氧化碳浓度升高，二氧化碳的固定加快，C 3的还原几乎不变，故 C5的含量下降，B 正确；ab 段 C3含量不变是因为二氧化碳固定的速率与 C3还原的速率几乎相同，C 错误；b 点后进入黑暗环境中，光反应产生的H和 ATP 未被完全利用，还可以进行有机物的合成，D 错误。故选 B。9在细胞呼吸过程中，若有 CO2产生，则下列叙述正确的是（ ）A不一定发生有氧呼吸，但一定有水产生B不一定发生无氧呼吸，但一定有能量释放C不一定在生物膜上进行，但一定有酒精产生D不一定在线粒体中进行，但一定有葡萄糖的消耗【答案】B【解析
12、】有水产生的呼吸方式一定是有氧呼吸，A 错误；细胞有氧呼吸过程中有 CO2产生，且一定有能量释放，B 正确；细胞有氧呼吸过程中，CO 2产生于第二阶段，发生在线粒体基质中，不是在生物膜上进行，也没有酒精产生，C 错误；细胞呼吸的底物一般是葡萄糖，但也可以是脂肪或蛋白质，D 错误。故选 B。10ATP 酶复合体存在于生物膜上，其主要功能是将生物膜一侧的 H+搬运到另一侧，并催化 ATP 的形成。如图表示 ATP 酶复合体的结构和主要功能，下列分析正确的是（ ）6A叶绿体中含有的 ATP 酶复合体分布在类囊体薄膜和基质中BATP 酶复合体具有的功能说明膜蛋白具有运输和催化作用C图中 H+从 B 侧
13、运输到 A 侧的跨膜运输需要细胞代谢提供能最DATP 酶复合体在线粒体中参与有氧呼吸的第二阶段和第三阶段【答案】B【解析】叶绿体在类囊体薄膜上合成 ATP，所以 ATP 酶复合体分布在类囊体薄膜上，A 错误；据分析知 ATP酶复合体具有的功能说明膜蛋白具有运输和催化作用，B 正确；图中 H+从 B 侧运输到 A 侧的跨膜运输是顺浓度梯度进行的，不需要细胞代谢提供能量，C 错误；线粒体中参与有氧呼吸的第二阶段和第三阶段合成ATP，但第二阶段在线粒体基质中发生，无生物膜参与，D 错误。11下列关于细胞呼吸在生产生活中应用的叙述，错误的是（ ）A给含有酵母菌的发酵液连续通气可以提高产酒量B适当降低温
14、度和氧浓度有利于果蔬储藏C利用乳酸细菌制作酸奶过程中需密闭隔绝空气D黑暗条件下绿豆萌发成豆芽的过程中有机物总量不断减少【答案】A【解析】酵母菌是兼性厌氧型生物，发酵初期需要氧气进行增殖，后期需要在无氧条件下进行酒精发酵，A 错误；果蔬储藏时应该降低呼吸作用消耗，应该在低温和低氧条件下进行，B 正确；乳酸菌是厌氧型生物，乳酸发酵时需要处于无氧环境中，C 正确；黑暗下，豆芽只能进行呼吸作用，不能进行光合作用，故有机物总量会下降，D 正确。故选 A。12人体运动强度与氧气消耗量和血液中乳酸含量的关系如图。下列说法错误的是（ ）7A运动状态下，肌肉细胞 CO2的产生量等于 O2的消耗量B运动强度为 c
15、 时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的 3 倍C无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能散失，其余储存在 ATP 中D若运动强度长时间超过 c，肌细胞积累大量乳酸使肌肉有酸痛感【答案】C【解析】运动状态下，肌肉细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，其中有氧呼吸产生的 CO2量等于消耗的 O2量，而无氧呼吸既不消化氧气也不产生二氧化碳，A 正确；有氧呼吸 1 分子葡萄糖需要 6 分子 O2，无氧呼吸吸 1 分子葡萄糖生成 2 分子乳酸，运动强度为 c 时，O 2的消耗量=乳酸生成量，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的 3 倍，B 正确；无氧呼吸过程时有机物不彻底的氧化分解过程，一部分能量储存在有机物中，一部
16、分以热能散失，其余的转移到 ATP 中，C 错误；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，D 正确。13科研人员检测晴朗天气下露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率（Pn）日变化情况，并将检测结果绘制成下图。下列相关说法错误的是（ ）A光照强度增大是导致 ab 段、lm 段 Pn 增加的主要原因B致使 bc 段、mn 段 Pn 下降的原因是气孔关闭C致使 ef 段、op 段 Pn 下降的原因是光照逐渐减弱D适时浇水、增施农家肥是提高农田作物产量的重要措施【答案】B8【解析】ab 段、lm 段 Pn 随光照增强而增强，A 正确；bc 段光合速率下降的原因是日出后光合作用增强导致大棚
17、内二氧化碳浓度下降引起的，mn 段 Pn 下降是气孔关闭引起的，B 错误；ef 段、op 段 Pn 下降是因为傍晚光照减弱引起的，C 正确；适当补水，增施农家肥（增加二氧化碳浓度）均可以提高产量，D 正确。故选 B。14细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的 CO2量与细胞呼吸消耗的 O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析，错误的是（ ）A若测得酵母菌呼吸熵为 10 时，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸没有进行无氧呼吸B根据放出的气体使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式C若测得在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色，则一定存在
18、无氧呼吸D若测得 CO2产生量为 15mol，酒精的产生量为 6mol，可推测有 23 的葡萄糖用于无氧呼吸【答案】C【解析】据分析， 若测得酵母菌呼吸熵为 10 时，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸没有进行无氧呼吸，A 正确。根据放出的气体使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，说明产生了二氧化碳，无法确定酵母菌的呼吸方式，B 正确。若测得在酸性条件下能与橙黄色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色，则一定产生了酒精，存在无氧呼吸，C 错误。若测得 CO2产生量为 15mol，酒精的产生量为 6mol，可计算有 3 mol 的葡萄糖用于无氧呼吸，1.5 mol 的葡萄糖用于有氧呼吸，D 正确。15下列是几
19、个放射性同位素示踪实验，对其结果的叙述不正确的是（ ）A给水稻提供 14CO2，则 14C 的转移途径大致是： 14CO2 14C3（ 14CH2O）B利用 15N 标记某丙氨酸，附着在内质网上的核糖体将出现放射性，而游离的核糖体无放射性C给水稻提供 14CO2，则其根细胞在缺氧状态有可能出现 14C2H5OHD小白鼠吸入 18O2，则在其尿液中可以检测到 H218O，呼出的二氧化碳也可能含有 18O【答案】B【解析】给小麦提供 14CO2， 14C 在小麦光合作用中的转移途径是 14CO2 14C3（ 14CH2O），A 正确；利用 15N标记某氨基酸，如果是分泌蛋白附着在内质网上的核糖体将
20、出现放射性，如果不是分泌蛋白也可以在游离的核糖体上出现放射性，B 错误；给水稻提供 14CO2，经光合作用合成的有机物中含 14C，有机物能运输到根部，所以根细胞在缺氧环境有可能出现 14C2H5OH，C 正确；小鼠吸入 18O2后，经过运输进入细胞，参与有氧呼吸，与H结合生成 H218O，H 218O 参与有氧呼吸的第二阶段，产生的二氧化碳含 18O，所以可能检测到尿液含有 H218O、呼出的气体中含有 C18O2，D 正确。故选 B。9二、非选择题（4 小题，共 40 分）16科学探究是研究生物学的重要方法。为了探究绿色植物的呼吸作用和光合作用，某生物兴趣小组的同学在老师指导下设计了图甲所
21、示的装置，图乙为 C 装置叶片在晴朗的夏季一天内呼吸作用和光合作用的变化曲线。请据图回答下列问题：（提示：氢氧化钠溶液具有吸收二氧化碳的作用）（1）为了确保实验的科学性，该兴趣小组的同学对图甲中的叶片先进行了暗处理，这样做的目的是_。（2）图甲所示的实验设计能探究_（ 至少写两个）等因素对光合作用的影响。（3）D 装置弯玻璃管中红墨水的移动方向是_（填“向左”“向右”或“不动”）。图乙中的曲线_与 D 装置内叶片的生理活动相对应。（4）对图甲 C 装置中的叶片进行脱水称重，欲使其质量最大，结合图乙中的曲线应选择_点左右摘取叶片。【答案】（1）把叶片内原有的淀粉运走耗尽 （2）水、光照、二氧化碳
22、 （3）向左 （4）18 【解析】（1）选作实验的植物实验前已经进行了光合作用，里面储存了丰富的有机物（淀粉）。如不除去会对实验结果造成影响。所以“为了确保实验的科学性，该兴趣小组的同学对图甲中的叶片先进行了暗处理”，这样做的目的是把叶片内原有的淀粉运走耗尽。（2）图甲中，A 叶片割断主叶脉，导管被切断，这样 A 叶片的前端部分就得不到从根运输来的水分，因此，A 叶片割断处的前端和后端部分就形成以水为唯一变量的对照实验组；B 叶片和 C 叶片，唯一不同的变量是光，是以光为变量的对照实验；C 叶片和 D 叶片，唯一不同的变量是二氧化碳，是以二氧化碳为变量的对照实验。因此，图甲所示的实验设计能探究
23、水、光、二氧化碳等因素对光合作用的影响。10（3）D 装置中叶片进行呼吸作用吸收氧气、释放二氧化碳，而释放的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收了，导致 D 装置中气体减少，气压降低，因此 D 装置弯玻璃管中红墨水的移动方向是向左。图乙中，曲线主要在有光时进行，因此曲线表示光合作用；曲线在 024 点都能进行，因此曲线表示呼吸作用。D 装置内的叶片不能进行光合作用，而能进行呼吸作用。所以图乙中的曲线与 D 装置内叶片的生理活动相对应。（4）光合作用制造有机物，光合作用的时间越长，制造的有机物越多，叶片脱水后质量越大。因此，“对图甲 C 装置中的叶片进行脱水称重，欲使其质量最大”，结合图乙中的曲线应选择
24、18 点左右摘取叶片，因为此时植物叶片的光合强度等于呼吸强度，叶片内有机物不再积累增加，达到了一天中有机物积累最多的时刻。17为保护塔里木荒漠天然胡杨林，塔里木大学植物科学学院的科研人员对胡杨做了大量的研究。在自然条件下，随着胡杨树龄增长，同一植株上会逐渐出现条形叶、卵形叶和锯齿叶。在 25、CO 2浓度为370molmol 1 的环境中，测得三种叶片的光合作用相关数据见表。请据表回答下列问题：叶形最大净光合速率（molm 2 s1）光饱和点（molm 2 s1）光补偿点（molm 2 s1）呼吸速率（molm 2 s1）卵形叶 17.47 1881.71 28.91 2.31锯齿叶 16.5
25、4 2066.15 42.60 3.08条形叶 12.56 1428.63 25.42 1.38（1）三种形态的叶中，_叶光补偿点最低，说明它对弱光的利用能力_，据此推测该种叶片处于树冠的_部。（2）在该环境下胡杨叶片达到的最大光合速率是_molm 2 s1 。（3）根据表中数据判断_叶对荒漠强光、高温及干旱环境的适应性最强。（4）一棵胡杨树上能生长三种形态叶的根本原因是_。【答案】（1）条形 强 下 （2）19.78 （3）锯齿形（4）基因的选择性表达 11【解析】（1）光补偿点越低利用弱光能力越强，据表分析可知，条形叶的光补偿点最低，故其利用弱光能力最强，且有关位于树冠的最下层。（2）达到
26、的最大光合速率是其总光合速率，总光合速率呼吸速率+净光合速率，据表分析可知，卵形叶的总光合速率最高2.31+17.4719.78molm 2 s1 。（3）据表分析可知，锯齿形叶的光补偿点、光饱和点和呼吸速率最大，故应该对荒漠强光、高温及干旱环境的适应性最强。（4）一棵胡杨树上能生长三种形态叶的根本原因是基因选择性表达的结果。18在有光、较高 O2浓度等条件下，水稻叶肉细胞能同时进行光合作用和光呼吸，其原因是催化过程的 Rubisco 酶还能催化过程，如下图所示。回答下列问题：（1）对绿色植物而言，光合作用、细胞呼吸和光呼吸三种生理过程，只能在光下进行的是_。（2）据图推测，当 CO2浓度与
27、O2浓度的比值_（填“高”或“低”）时，有利于水稻进行光呼吸而不利于光合作用中有机物的积累，从 C5角度分析，其原因是_。（3）科学研究发现在一些蓝藻中存在 CO2浓缩机制：蓝藻中产生一种特殊的蛋白质微室，能将 CO2浓缩在Rubisco 酶周围。该机制在进化上的意义是_。【答案】（1）光合作用、光呼吸 （2）低 当 O2浓度增大时参与光呼吸的 C5增多，参与光合作用暗反应的 C3减少，从而使光合作用减弱 可以减少光呼吸，增加光合作用有机物的产量 【解析】（1）根据题干信息可知，光合作用和光呼吸必须在光照条件下进行，而细胞呼吸在光照下或黑暗中都可以进行。（2）由图可知，C 3既可与 CO2发生
28、反应，又可与 O2发生反应，结合题干信息，当 O2浓度增大（或 CO2浓度与 O2浓度的比值低）时，与 O2反应的 C3增多，与 CO2反应的 C3减少，从而使光合作用合成的有机物减少。12（3）蓝藻中的一种特殊蛋白质微室，能将 CO2浓缩在 Rubisco 酶周围，从而提高局部 CO2浓度（或 CO2浓度与 O2浓度的比值升高），就可以减少光呼吸，增强光合作用，有利于有机物的积累。19夏季晴朗的一天，某科研机构对互花米草和芦苇的净光合速率进行了测量，结果如图 1 所示；图 2 是当天的光合有效辐射量，即太阳辐射中能用于光合作用的光量子密度。用海水浇灌互花米草和芦苇后，每天在同一时间段内测量各
29、自的最大净光合速率得到的数据如表 1 所示。请回答下列问题：（1）由图 1 和图 2 可知，中午互花米草和芦苇的净光合作用速率均下降，前者净光合作用速率下降的原因是_，后者净光合作用速率下降的原因是_。（2）据图 1 和图 2 推测，更适合在强光下生长的植物是_。（3）南方某沿海城市，因飞机场的扩建实施了填海工程，为快速绿化沿海滩涂，据上述图表分析，最好人工引入_植物，理由是_。【答案】（1）光合有效辐射减弱（光照强度减弱） 温度高，气孔关闭，CO 2吸收减少（2）互花米草 13（3）互花米草 相同条件下，互花米草净光合速率大于芦苇；海水能增大互花米草的净光合速率，降低芦苇的净光合速率 【解析】（1）由图 1 和图 2 曲线变化可知，互花米草的净光合速率变化与光合有效辐射量的变化曲线相似，而芦苇净光合速率在光合有效辐射量最大时反而最低，中午互花米草净光合作用速率下降的原因是光合有效辐射减弱，而芦苇的净光合作用速率也均下降，其原因是此时温度高，气孔关闭，CO 2吸收减少。（2）据图 1 和图 2 可知，互花米草在较强光照下的净光合速率更高，说明互花米草更适合在强光下生长。（3）根据图 1 可知，相同条件下，互花米草净光合速率大于芦苇，而表 1 说明海水能增大互花米草的净光合速率，降低芦苇的净光合速率，故绿化沿海滩涂最好引入互花米草。14
