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文檔簡介
1、光呼吸及C3植物和C4植物的補(bǔ)充1.1.光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和 02/C0 2值異常時(shí)發(fā)生的一種生理過程(圖甲所示),該過程是細(xì)胞在 Rubisco酶的催化下,消耗02,生成C02, 借助葉綠體、線粒體等多種細(xì)胞器共同完成的消耗能量的反應(yīng)。 請回答下列問題。(1)Rubisco酶既能催化C5和C02反應(yīng),又能催化C5和02反應(yīng),可以推測02/C0 2值( “偏高”或“偏低”)時(shí)有利于光呼吸而不利于光合作用。(2)在高溫、干旱和強(qiáng)光照條件下,植物的蒸騰作用很強(qiáng), 葉片氣孔大量關(guān)閉,勺供應(yīng)量減少,植物可通過光呼吸為光合作用提供的物質(zhì)為 (3) 據(jù)圖可知,光呼吸和光合作用都能利用的物質(zhì)是
2、 ,光合作用利用該物質(zhì)的場所 ,光呼吸中生成 C02的場所。(4)與光呼吸相區(qū)別,研究人員常把細(xì)胞呼吸稱為“暗呼吸”,從反應(yīng)條件來講光呼吸與暗呼吸的不同是。II.科學(xué)家測定不同溫度下某植物對 C02的吸收速度如圖乙所示。(1)據(jù)圖可知,導(dǎo)致A、B兩點(diǎn)植物C02吸收速度相等的外界因素是點(diǎn)的總光合作用速率 (“>”“<”或“ =”)B點(diǎn)的總光合作用速率(2) 在15 C, Iklx條件下,植物5小時(shí)吸收C02mol2. 植物細(xì)胞中的葉綠體在光照條件下可以消耗一定量的02 ,這屬于植物細(xì)胞光呼吸的重要環(huán)節(jié)。右圖表示光合作用和光呼吸的部分過程,請回答:(1) 過程發(fā)生在中,并且需要光反應(yīng)提
3、供 。在黑暗條件下C3不能被還原再生成化合物,使光呼吸因缺乏底物而不能進(jìn)行。(2) 研究發(fā)現(xiàn),催化過程和的是同一種酶,C02和02會競爭此酶的同一活性位點(diǎn)。因此,當(dāng)細(xì)胞中02濃度升高時(shí),過程會受到 。(3) 在強(qiáng)光下,光反應(yīng)轉(zhuǎn)換的能量超過暗反應(yīng)的需要,會對細(xì)胞造成傷害,此時(shí)光呼吸可以對細(xì)胞起到保護(hù)作用,原因是 。(4) 從能量代謝的角度看,光呼吸和有氧呼吸最大的區(qū)別是 3. ( 16分)下圖示玉米光合作用的過程,據(jù)圖回答:葉肉細(xì)胞的葉體維菅束鞘細(xì)胞的葉綠休(1) H由細(xì)胞的葉綠體提供,它產(chǎn)自光合作用的 階段。(2) 能固定C0的物質(zhì)有。 PEF酶與C0的親和力是Rubisco酶的 60倍,而馬
4、鈴薯沒有C4生成這一途徑,則玉米和馬鈴薯在炎熱夏天的中午,兩種植物細(xì)胞內(nèi)G含量的變化及差異是 。(3) 要探明CO中的C在光合作用中的轉(zhuǎn)化過程,采用的方法是。(4) 施有機(jī)肥能有效促進(jìn)玉米生長,其原理是有機(jī)肥經(jīng)分解后可為光合作用提供 O(5) 玉米有氧呼吸過程中也有丙酮酸產(chǎn)生, 該物質(zhì)可在中被徹底分解。(6) 有科學(xué)家擬利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育“玉米 -馬鈴薯”,可用作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)細(xì)胞融合。4圖甲為菠蘿葉肉細(xì)胞內(nèi)的部分代謝示意圖,其以氣孔白天關(guān)閉,晚上開放的 特殊方式適應(yīng)干旱環(huán)境。C02(1) 圖甲所示,PER OAA RuBR PGA C為菠蘿葉肉細(xì)胞內(nèi)的部分相關(guān)代謝物質(zhì),能參與CO固定
5、的有,推測C是O(2) 干旱條件下,菠蘿細(xì)胞白天產(chǎn)生 CO的具體部位是;菠蘿細(xì)胞夜間pH下降,原因是(寫出2點(diǎn))(3) 以測定CO吸收速率與釋放速率為指標(biāo),探究溫度對某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響,結(jié)果如下表所示溫度/C51020253035光照條件下CO吸收速率/ (mg.h-1)11.83.23.73.531黑暗條件下CO釋放速率/ (mg. h-)0.50.7512.333.5溫度在2530C間光合作用制造的有機(jī)物總量逐漸(增加/減少)。假設(shè)細(xì)胞呼吸晝夜不變,植物在30E時(shí),一晝夜中給植物光照14h,則一晝夜凈吸收CO的量為 mg o將該植物置于較弱光照下一段時(shí)間后取其葉片進(jìn)行色素分
6、離, 與適宜光照下分 離的色素帶進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)弱光下濾紙條下端兩條色素帶明顯加寬,推測該植物可通過以增強(qiáng)對弱光的適應(yīng)能力。同一植株的底部葉片呼吸作用強(qiáng)度比頂部葉片弱,其內(nèi)部原因最可能是 5 下圖甲是某植物的光合速率與光照強(qiáng)度、 CO濃度和溫度之間的關(guān)系,圖乙是 仙人掌固定CO的過程圖。請回答下列問題:»»此三(1) 甲圖中與其他兩條曲線均互為對照的是曲線 ,曲線U中,當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到B點(diǎn)后,影響光合速率的主要外界因素為 。(2) 若保持C點(diǎn)的光照強(qiáng)度,突然將植株由曲線川的培養(yǎng)環(huán)境轉(zhuǎn)移到曲線U的環(huán)境中培養(yǎng)。此時(shí)受到影響的主要是 段,短時(shí)間內(nèi)葉綠體基質(zhì)中(物質(zhì))的含量會增加。(3
7、) 仙人掌的氣孔在夜間張開,CO進(jìn)入葉中被固定在一種碳四化合物中,白天氣孔關(guān)閉,有光時(shí)由碳四化合物釋放 CO進(jìn)行卡爾文循環(huán),并合成C3糖(卡爾文 循環(huán)中所直接制造出來的碳水化合物是 C3糖而不是葡萄糖)。仙人掌細(xì)胞進(jìn)行 卡爾文循環(huán)的場所是仙人掌這種固定CO的特殊途徑對適應(yīng)干旱 條件有何重要意義?原因是(4) 實(shí)驗(yàn)證明,離體的葉綠體在適宜的條件下也能進(jìn)行光合作用,(答秦(除注明外,每空分,共11分)1 c 1)®«(2)匚5 coaq e)qin録休基質(zhì) 線粒侔(幣粒休基質(zhì)(4 )光呼吸霹要光.而暗呼吸有光或無光均可(2分)LL (溫度和光照強(qiáng)度<(2 ) 0.12.
8、(1葉綠體的基質(zhì)ATP和H(二者缺一不給分)C5(2)抑制(2分)(3)光呼吸可消耗過剩的能量(或 ATP和H )(2分)(4)光呼吸消耗ATP有氧呼吸產(chǎn)生ATP (2分)3. . (1)葉肉 光反應(yīng)(2) PEP/磷酸烯醇式丙酮酸、G(1個1分,有錯不得分)都減少(1分),后者降幅更大(1分) (3)同位素標(biāo)記法/同位素示蹤法(4) CO2(1分)和礦質(zhì)元素/無機(jī)鹽(1分)(5)線粒體基質(zhì)(只答 線粒體 得1分,只答基質(zhì)不得分)(6) PEG/聚乙二醇【解析】試題分析:(1)由題圖可知,維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中沒有類囊體,不能進(jìn)行光反應(yīng)產(chǎn)生H,所以H是由葉肉細(xì)胞的葉綠體產(chǎn)生的。(2)根據(jù)題圖可
9、知,能固定CQ的物質(zhì)有PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)和G。在炎熱夏天的中午,葉片氣孔關(guān)閉,葉肉細(xì)胞吸入的CO2減少, 細(xì)胞內(nèi)生成的C3含量減少,所以兩種植物細(xì)胞內(nèi)Q含量都減少,但由于玉米細(xì)胞中的PEP酶與CO2的親和力強(qiáng),在低濃度的CO2環(huán)境中依然可以固定 CO生成一定量的C3,所以玉米比 馬鈴薯的降幅小。(3)要探明CO2中的C在光合作用中的轉(zhuǎn)化過程,采用的方法是同位素標(biāo)記法或同位素示蹤法。(4)由于有機(jī)肥經(jīng)分解后可為光合作用提供CO2和礦質(zhì)元素(或無機(jī)鹽),所以施有機(jī)肥能有效促進(jìn)植物生長。(5)有氧呼吸過程中產(chǎn)生的丙酮酸,在線粒體基質(zhì)中被徹底氧化分解為CO。 (6)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)中,常用的
10、誘導(dǎo)劑是聚乙二醇(PEG ??键c(diǎn):本題考查了光合作用、 細(xì)胞呼吸以及植物體細(xì)胞雜交技術(shù)等知識點(diǎn),意在考查學(xué)生對相關(guān)知識要點(diǎn)的理解能力以及能否運(yùn)用所學(xué)知識與觀點(diǎn),通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學(xué)問題進(jìn)行解釋、推理,做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論的能力。4.(除特殊標(biāo)出外,每空 1分,共11分)(1) PEP RuBP(缺一不得分)(2分) 丙 酮酸(2) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)夜間菠蘿細(xì)胞合成蘋果酸;夜間細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2形成H2CO3 (2 分)(3) 增加19 增加葉綠素含量底部葉片衰老,酶活性降低(2分)【解析】試題分析:(1 )分析題圖可知,圖中有兩處屬于二氧化碳的固定, 夜間二氧
11、化碳與 PEP結(jié)合,生成OAA 白天二氧化碳可以與 RuBP結(jié)合生成PGA因此參與固定二氧化碳的物質(zhì)有 PEP RuBF;由于 圖中的蘋果酸可以轉(zhuǎn)變成 C后,C進(jìn)入線粒體參與有氧呼吸生成二氧化碳,因此可以推測 C 物質(zhì)為丙酮酸。(2 )從圖中可以看出白天產(chǎn)生二氧化碳的部位有兩個:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蘋果酸可以分解成二 氧化碳,線粒體基質(zhì)中丙酮酸可以分解成二氧化碳;pH下降的原因是細(xì)胞中酸性物質(zhì)增多,從圖中可以看出,夜間菠蘿細(xì)胞合成蘋果酸,另一方面,夜間細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CQ形成H2CO。(3)分析表格中數(shù)據(jù),當(dāng)溫度為25C時(shí),光合作用利用的二氧化碳量 =凈光合速率+呼吸速率=3.7+2.3=6 , 30C時(shí)
12、,光合作用利用的二氧化碳量 =3.5+3=6.5 ,因此光合作用制造的有 機(jī)物量增加;光照14小時(shí),光合作用利用二氧化碳的量為6.5 X 14=91 ( mg,一晝夜呼吸作用釋放的二氧化碳量為3 X 24=72 (mg),因此一晝夜凈吸收的二氧化碳量為:91 72=19(mg)。由于植物在弱光條件下,分離出的色素帶中,下面兩條色素帶為葉綠素a和葉綠素b,色素帶較寬說明葉綠素含量增多, 因此可以推測, 在弱光條件下, 植物會增加葉綠素含量以適 應(yīng)環(huán)境; 同一個植株底部的葉片中衰老細(xì)胞比較多, 細(xì)胞中各種酶的活性降低, 因此呼吸速 率減慢。考點(diǎn):本題考查光合作用和呼吸作用的有關(guān)知識, 意在考查考生
13、識圖能力和理解所學(xué)知識的 要點(diǎn), 把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系的能力;能運(yùn)用所學(xué)知識與觀點(diǎn),通過比較、 分析與綜合等方 法對某些生物學(xué)問題進(jìn)行解釋、推理,做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論;理論聯(lián)系實(shí)際, 綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決自然界和社會生活中的一些生物學(xué)問題。5. .1 . (1)n 溫度(2)暗反應(yīng) H 和ATP(3) 葉綠體基質(zhì)白天干旱條件下,仙人掌氣孔關(guān)閉,CO2的來源不足,這種特殊的 CO2固定途徑使仙人掌在有光時(shí)光合作用仍能正常進(jìn)行(4) 葉綠體是光合作用的場所,細(xì)胞器內(nèi)含有進(jìn)行光合作用所需的色素和酶 【解析】試題分析:i . (1)對照實(shí)驗(yàn)中,對照組與實(shí)驗(yàn)組之間只能有一個變量不同,只有曲線n符 合要求。比較曲線川和n可知,當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到飽和點(diǎn)后,因CQ過量,升高溫度可提高光合速率,說明B點(diǎn)后影響光合作用速率的主要外界因素應(yīng)為溫度。(2) 光反應(yīng)需要的酶較少,主要受光照強(qiáng)度的影響,暗反應(yīng)是一系列的酶促反應(yīng),受溫度 的影響較大。若保持c點(diǎn)的光照強(qiáng)度,突然將植株由曲線川的培養(yǎng)環(huán)境轉(zhuǎn)移到曲線n的
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