2025屆高考生物二輪專題復習與測試專題強化練四細胞呼吸與光合作用

專題強化練（四）細胞呼吸與光合作用一、選擇題1．對酵母菌進行處理，獲得細胞質基質和線粒體。用超聲波使線粒體破碎，線粒體內膜可反卷成小的膜泡，原來內膜的內側面位于膜泡的外表面。下列四支試管在適宜溫度下不會產生CO2的是(C)A.葡萄糖＋細胞質基質B.丙酮酸＋細胞質基質C.葡萄糖＋小膜泡D.丙酮酸＋線粒體基質解析：酵母菌的細胞質基質可以利用葡萄糖進行無氧呼吸產生CO2，A不符合題意；酵母菌的細胞質基質可以利用丙酮酸進行無氧呼吸的第二階段，產生CO2，B不符合題意；小膜泡雖然由線粒體內膜反卷而成，是有氧呼吸第三階段的場所，但線粒體不能直接利用葡萄糖進行有氧呼吸，故不會產生CO2，C符合題意；酵母菌可以利用丙酮酸在線粒體基質中進行有氧呼吸的第二階段，產生CO2，D不符合題意。2．(2024·江門高三一模)線粒體中的細胞色素c參與了有氧呼吸的第三個階段反應。當細胞受到凋亡信號刺激時，細胞色素c被釋放到細胞質基質，并與A蛋白結合可引起細胞凋亡。下列敘述錯誤的是(B)A.線粒體的嵴上有細胞色素c的存在B.釋放細胞色素c能促進線粒體合成ATPC.A蛋白的結構改變后可能引發(fā)細胞癌變D.細胞凋亡的過程受遺傳機制的嚴格調控解析：細胞色素c參與了有氧呼吸的第三個階段反應，其存在于線粒體內膜上，線粒體的嵴是由內膜折疊形成的，A正確；當細胞受到凋亡信號刺激時，細胞色素c被釋放到細胞質基質，釋放細胞色素c不利于線粒體合成ATP，B錯誤；A蛋白的結構改變后無法引起細胞凋亡，可能引發(fā)細胞癌變，C正確；細胞凋亡受細胞內基因控制，其過程受遺傳機制的嚴格調控，D正確。3．(2024·大灣區(qū)高三二模)為驗證酵母菌的呼吸方式，某小組進行了實驗，實驗方案和結果如下表所示。下列對①～④的判斷錯誤的是(C)培養(yǎng)液葡萄糖溶液濃度是否通入氧氣BTB檢測酸性重鉻酸鉀檢測酵母菌培養(yǎng)液5%①黃色④酵母菌培養(yǎng)液5%②③灰綠色注：BTB為溴麝香草酚藍溶液。A.①為“是”B．②為“否”C.③為“藍色”D．④為“橙色”解析：為驗證酵母菌的呼吸方式，實驗的自變量為是否有氧氣，酸性重鉻酸鉀變成灰綠色的組別是酵母菌在無氧條件下進行無氧呼吸的組別，酵母菌無氧呼吸的產物為酒精和CO2，有氧呼吸的產物為CO2和水，所以①為“是”，②為“否”，③為“黃色”，④為“橙色”，C錯誤，A、B、D正確。4．植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關葉綠體中色素的敘述，錯誤的是(D)A.氮元素和鎂元素是構成葉綠素分子的重要元素B.葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上C.用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰D.葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越慢解析：葉綠素由C、H、O、N、Mg組成，A正確；葉綠體中吸收光能的色素(葉綠素和類胡蘿卜素)分布在類囊體薄膜上，B正確；類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰，C正確；葉綠體中的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢，D錯誤。5．(2024·佛山高三二模)PSⅡ是由D1蛋白、色素分子等組成的復合體，可以使水分解產生H＋和氧釋放到類囊體腔中，D1極易受到活性氧(簡稱ROS，屬于自由基)的破壞。光反應過程中可以產生ROS，適宜光照條件下，ROS的產生和消除之間存在動態(tài)平衡，不會破壞D1。據此推測下列說法錯誤的是(B)A.PSⅡ分布在葉綠體類囊體薄膜上，能夠利用光能參與水的光解B.D1蛋白和色素分子都是由核糖體合成后轉移到內質網中加工的C.光照強度過強，可能引起ROS產生過多，導致D1結構被破壞D.可以用無水乙醇提取并通過層析法分離PSⅡ中的色素分子解析：PSⅡ是由D1蛋白、色素分子等組成的復合體，可以使水分解產生H＋和氧釋放到類囊體腔中，可知PSⅡ分布在葉綠體類囊體薄膜上，能夠利用光能參與水的光解，A正確；色素分子不是蛋白質，不是由核糖體合成后轉移到內質網中加工的，B錯誤；適宜光照條件下，ROS的產生和消除之間存在動態(tài)平衡，不會破壞D1，但光照強度過強，可能引起ROS產生過多，導致D1結構被破壞，C正確；色素能夠溶解在無水乙醇中，可用無水乙醇提取并通過層析法分離色素，D正確。6．(2024·廣州高三模擬)綠眼蟲是一種生活在水中的單細胞原生生物，含有呈星狀的葉綠體。在光照下，綠眼蟲可以通過光合作用制造副淀粉體(與淀粉相似，但不能與碘產生藍色反應)；在黑暗環(huán)境中，綠眼蟲可以攝入周圍環(huán)境中的有機養(yǎng)料滿足生命活動的需求。下列說法正確的是(B)A.由于綠眼蟲細胞具有細胞骨架，葉綠體在細胞中不移動B.不同環(huán)境中綠眼蟲的顏色可能不同，相應水體中的溶氧量可能不同C.綠眼蟲在光照下和黑暗環(huán)境中代謝類型不同，直接能源物質完全不同D.可根據能否與碘產生藍色反應判斷綠眼蟲是否進行光合作用解析：綠眼蟲含有葉綠體，葉綠體隨細胞質流動而流動，A錯誤；葉綠素的合成需要有光照，黑暗環(huán)境中葉綠素不能合成，不同環(huán)境中綠眼蟲的顏色可能不同，光合作用強度不同，相應水體中的溶氧量可能不同，B正確；綠眼蟲在光照下和黑暗環(huán)境中代謝類型不同，但ATP均可作為直接能源物質，C錯誤；根據題意可知，綠眼蟲通過光合作用制造的副淀粉體與淀粉相似，但不能與碘產生藍色反應，故不能根據是否與碘產生藍色反應判斷綠眼蟲是否進行光合作用，D錯誤。7．(2024·惠州高三一模)圖甲為某單子葉植物種子萌發(fā)過程中干重的變化曲線，圖乙為其萌發(fā)過程中細胞呼吸相關曲線。不能得出的結論是(A)A.圖乙兩條曲線相交時，有氧呼吸開始大于無氧呼吸速率B.與休眠種子相比，萌發(fā)種子胚細胞中自由水/結合水的值會增大C.A點(曲線最低點)時，光照下萌發(fā)種子合成ATP的細胞器有葉綠體和線粒體D.與休眠種子相比，萌發(fā)種子胚細胞內RNA種類將會增多解析：結合題圖分析可知：圖乙兩條曲線相交時，O2吸收量與CO2釋放量相等，此時，細胞只進行有氧呼吸，A符合題意；與休眠種子相比，種子在萌發(fā)初吸水，自由水/結合水的值會增大，細胞代謝加快，B不符合題意；A點時萌發(fā)的種子進行光合作用的強度等于呼吸作用強度，此時光照下植物同時進行光合作用和呼吸作用，故能產生ATP的細胞器有線粒體和葉綠體，C不符合題意；與休眠種子相比，萌發(fā)種子的代謝旺盛，物質分解等過程增強，故其胚細胞內RNA種類將會增多，D不符合題意。8．(2024·廣州高三模擬)光照充足時，葉肉細胞中Rubisco催化O2與CO2競爭性結合C5。O2和CO2與Rubisco的親和力與各自的相對濃度有關，相對濃度高則與酶的親和力高。O2與C5結合后經一系列的反應，最終釋放CO2的過程稱為光呼吸。下圖中實線部分表示植物葉肉細胞的光合作用和光呼吸等正常的生命活動過程，虛線部分表示為科學家通過基因工程所構建的新的光呼吸代謝支路。下列敘述錯誤的是(D)A.酶Rubisco既能催化CO2的固定，又能催化C5與O2反應B.光呼吸會消耗一部分C5，從而降低光合作用產量C.新的光呼吸代謝支路，有利于植物積累有機物D.在農業(yè)生產中，可通過給大棚通風的方式，提高農作物的光呼吸過程解析：葉肉細胞中Rubisco既可催化CO2與C5反應生成C3，又可催化O2與C5生成C3與C2，A正確；光呼吸中O2與C5結合生成C3與C2，消耗一部分C5，使參與CO2固定的C5減少，導致光合作用產量降低，B正確；新的光呼吸代謝支路將C2轉化為葉綠體內的CO2，增大葉綠體中CO2濃度，有利于植物積累有機物，C正確；在農業(yè)生產中，給大棚通風可加快大棚中的氣體交換速率，增加大棚中的CO2濃度，降低O2濃度，可降低農作物的光呼吸，D錯誤。9．我國數(shù)千年農耕史從未間斷，智慧的勞動人民總結出許多農作經驗，口口相傳。下列關于農諺的分析，錯誤的是(C)選項農諺作用或原理A追肥在雨前，一夜長一拳肥料中的礦質元素溶解在雨水中能更好地被植物的根系吸收B勤除草，谷粒飽減少雜草與農作物之間對陽光、CO2和空間等資源的競爭C稻如鶯色紅(水稻盈實)，全得水來供水分越充分，越能促進水稻的光合作用，提高產量D六月不熱，五谷不結谷物結種需要適宜的溫度，溫度過低會降低產量解析：礦質元素大多以離子形式被植物吸收，所以在下雨前施肥是因為礦質元素溶解在水中容易被植物的根系吸收，A正確；雜草和農作物都是植物，需要進行光合作用，雜草過多會與農作物競爭陽光、CO2以及土壤中的礦質元素等，影響農作物的光合作用，從而降低產量，B正確；細胞內的許多生物化學反應需要水的參與，同時水分是光合作用的原料，所以“稻如鶯色紅，全得水來供”說明水的重要性，但是水分過多會造成水稻根部缺乏氧氣，進行無氧呼吸，導致爛根，最終影響產量，C錯誤；農諺“六月不熱，五谷不結”，表明谷子的生命活動受環(huán)境溫度的影響，D正確。二、非選擇題10．研究發(fā)現(xiàn)，水稻葉肉細胞在強光、高濃度O2條件下，存在吸收O2、釋放CO2的現(xiàn)象，該過程與光合作用同時發(fā)生，稱為光呼吸，具體過程如下圖所示。請回答下列問題：(1)據圖推測，水稻葉片中消耗O2的具體場所有__________________。若突然停止光照，短時間內C5的含量將__________(填“增加”“減少”或“不變”)。(2)若用放射性同位素14C標記C5，則在正常細胞光呼吸過程中放射性的轉移途徑為C5→____________________________________，參與該過程的細胞結構有______________________________________。(3)當環(huán)境中CO2與O2含量比值__________(填“偏高”或“偏低”)時，葉片容易發(fā)生光呼吸。光呼吸的存在會明顯降低水稻產量，原因是____________________________。(4)我國科研團隊通過多基因轉化技術將GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(過氧化氫酶)基因導入水稻葉綠體基因組，構建了一條新的光呼吸代謝支路(簡稱GOC支路)，顯著提高了水稻的光合效率。請你闡明GOC工程水稻株系產量提高的機制：__________________________________________________________。解析：(1)植物葉肉細胞的葉綠體基質在光下可進行光呼吸過程，吸收O2、釋放CO2；在有氧呼吸的第三階段線粒體內膜上，O2和[H]結合生成水，因此水稻葉片中消耗O2的具體場所有葉綠體基質和線粒體內膜。若突然停止光照，光反應階段產生的ATP和NADPH的含量降低，導致C3的還原速率降低，C5的生成速率降低，而CO2的固定過程正常進行，C5的消耗速率不變，因此突然停止光照，短時間內C5的含量將減少。(2)由圖可知，在正常細胞光呼吸過程中，首先在葉綠體中，C5與O2反應生成1C3酸與乙醇酸，乙醇酸從葉綠體轉移至過氧化物酶體中轉化為乙醛酸，乙醛酸在過氧化物酶體中轉化成甘氨酸，甘氨酸在線粒體中轉化為CO2，因此，若用放射性同位素14C標記C5，則在正常細胞光呼吸過程中放射性的轉移途徑為C5→乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→CO2，參與該過程的細胞結構有葉綠體、過氧化物酶體、線粒體。(3)水稻葉肉細胞在強光、高濃度O2條件下，存在光呼吸現(xiàn)象，當環(huán)境中CO2與O2含量比值偏低時，葉片容易發(fā)生光呼吸。當光呼吸現(xiàn)象較強時，O2競爭性地與Rubisco結合，導致其催化CO2與C5的固定過程減弱，光合作用合成的有機物減少，因此，光呼吸的存在會明顯降低水稻產量。(4)通過多基因轉化技術將GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(過氧化氫酶)基因導入水稻葉綠體基因組，光呼吸產生的部分乙醇酸能直接在葉綠體內被催化為草酸并最終完全分解為CO2，提高葉綠體中的CO2濃度，從而抑制光呼吸，提高植物的光合效率，使水稻增產。答案：(1)葉綠體基質和線粒體內膜減少(2)乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→CO2葉綠體、過氧化物酶體、線粒體(3)偏低O2競爭性地與Rubisco結合，導致其催化CO2與C5的固定過程減弱，光合作用合成的有機物減少(4)GOC型水稻光呼吸產生的部分乙醇酸能直接在葉綠體內被催化為草酸并最終完全分解為CO2，提高葉綠體中的CO2濃度，從而抑制光呼吸，提高植物的光合效率，使水稻增產11．高溫和干旱環(huán)境會影響玉米產量。為研究高溫、干旱對玉米光合速率的影響，某科研小組進行了相關實驗，結果如下表所示。回答下列問題：組別實驗條件光合速率/(μmolCO2·m－2·s－1)A組溫度、水分都適宜24.9B組溫度適宜、干旱環(huán)境20.3C組高溫、水分適宜22.9D組高溫、干旱環(huán)境18.7(1)若要分析高溫對玉米光合速率的影響，應該分析哪幾組實驗的數(shù)據？_______________________________________。(2)表中數(shù)據表明，D組實驗條件下玉米光合速率最低。分析其原因最可能是高溫、干旱條件下，玉米植株____________________________，暗反應減弱，從而導致光合速率下降；還可能與玉米葉肉細胞中色素含量降低有關，利用層析法初步判斷其色素含量是否降低的方法是比較A組和D組__________________________________。(3)有研究表明，長期處于干旱環(huán)境中的玉米，重新種回水分適宜的環(huán)境中，玉米植株的光合速率反而降低。請利用表中的實驗材料及實驗條件設計實驗進行驗證。簡要寫出實驗思路：________________________________________。解析：(1)分析高溫對玉米光合速率的影響，其中自變量為溫度的高低，無關變量均要相同且適宜，所以應該分析A、C組實驗的數(shù)據。(2)表中數(shù)據表明，D組實驗條件下玉米光合速率最低，最可能是高溫、干旱條件下玉米植株為減少水分散失，部分氣孔關閉，CO2吸收量減少，導致CO2的固定減弱，暗反應減弱，從而導致光合速率下降。色素分離的原理是各色素隨層析液在濾紙條上的擴散速度不同，從而分離色素，溶解度高的擴散得快，反之則慢。利用層析法初步判定玉米葉肉細胞中色素含量是否降低的方法是比較A組和D組玉米葉肉細胞中的色素在濾紙條上分離后的色素帶寬窄和顏色深淺。(3)由題意可知，此實驗的自變量為長期處于干旱環(huán)境中的玉米是否重新種回水分適宜的環(huán)境中，因此實驗材料要選擇經過干旱處理的植株，因變量為光合速率的大小，無關變量均要相同且適宜。按照對照的思想，需要設計兩組實驗，一組重新種回水分適宜的環(huán)境中，另一組繼續(xù)干旱處理。實驗設計思路為將B組條件下生長了較長時間的玉米均分為兩組，一組移栽到A組條件下種植，另一組在原條件下繼續(xù)種植，相同時間后分別測定并比較二者的光合速率大小。答案：(1)A、C組(2)為減少水分散失，部分氣孔關閉，吸收的CO2減少玉米葉肉細胞中的色素在濾紙條上分離后的色素帶寬窄和顏色深淺(3)將B組條件下生長了較長時間的玉米均分為兩組，一組移栽到A組條件下種植，另一組在原條件下繼續(xù)種植，相同時間后分別測定并比較二者的光合速率大小12．科研工作者以長勢良好的兩年生夾竹桃為研究對象，探究干旱對其光合特性的影響，下圖表示夾竹桃葉片的實驗結果(氣孔導度是指氣孔張開的程度，胞間CO2濃度是指葉肉細胞間的CO2濃度)?；卮鹣铝杏嘘P問題：(1)在干旱處理組中，葉片的光合速率小于其____________速率，導致凈光合速率為負值；形成3－磷酸甘油酸的場所是______________。(2)植物激素在植物光合作用對缺水的響應中發(fā)揮重要作用，其中____________(填激素名稱)在氣孔導度下降過程中起主要作用。植物生長發(fā)育的調控是由____________調控、激素調節(jié)和________因素調節(jié)共同完成的。(3)導致光合速率下降的原因可能來自兩個方面：一是由于干旱，氣孔導度降低，限制了CO2的供應，即發(fā)生了氣孔限制；二是由于干旱，葉肉細胞中的________的活性降低，即發(fā)生了非氣孔限制。根據以上實驗結果可知，夾竹桃在干旱條件下主要發(fā)生了________限制，理由是________________________________________________________。解析：(1)題圖顯示，在干旱處理組中，夾竹桃的凈光合速率小于0，而凈光合速率等于真正光合速率與細胞呼吸速率之差，因而可推測葉片的光合速率小于其細胞呼吸速率；3－磷酸甘油酸是CO2固定的產物，該過程發(fā)生的場所是葉綠體基質。(2)植物激素在植物光合作用對缺水的響應中發(fā)揮重要作用，其中脫落酸在氣孔導度下降過程中起主要作用。植物生長發(fā)育的調控是由基因表達調控、激素調節(jié)和環(huán)境因素調節(jié)共同完成的。(3)題中實驗結果顯示，干旱組的氣孔導度明顯下降，但其胞間CO2濃度卻高于對照組，據此可推測，夾竹桃在干旱條件下主要發(fā)生了非氣孔限制，可能是干旱導致光合作用相關酶的活性下降，進而引起光合速率下降，或在干旱條件下，氣孔關閉對光合速率的影響遠遠小于酶活性下降對光合速率的影響。答案：(1)細胞呼吸(呼吸作用)葉綠體基質(2)脫落酸基因表達環(huán)境(3)光合作用相關酶(酶)非氣孔干旱時氣孔導度下降，胞間CO2濃度反而上升，可能是干旱導致光合作用相關酶的活性下降，進而引起光合速率下降，或在干旱條件下，氣孔關閉對光合速率的影響遠遠小于酶活性下降對光合速率的影響(答案合理即可)13．(2024·肇慶高三二模)為探究提高某種植物產量的環(huán)境條件，研究人員探究了CK組(對照組，大氣CO2濃度和自然降水條件)、EC組(2倍大氣CO2濃度和自然降水條件)和EW組(大氣CO2濃度和降水量增加15%)對該植物凈光合速率的影響，結果如圖1所示，圖2表示植物光反應過程?；卮鹣铝袉栴}：(1)據圖1可知，________________________和適當增加降水量可提高該植物的凈光合速率，推測適當增加降水量可能使氣孔的開放度增加，從而增加CO2的吸收量，以充分利用光反應產生的________________，提高暗反應速率，進而提高凈光合速率。(2)據圖2分析，PSⅠ和PSⅡ主要功能的共性是對光能進行________________，圖中電子最初來源于________，最終傳遞給受體生成________________。(3)據圖2分析，在PSⅡ的作用下，類囊體內的H＋濃度遠高于類囊體外，其生理學意義是__________________________________________________________________________________________。(4)若該植物葉肉細胞在翻譯過程中有一個tRNA的反密碼子為5′－GAA－3′，則其攜帶的氨基酸為________(密碼子：5′－CUU－3′亮氨酸，5′－UUC－3′苯丙氨酸，5′－GAA－3′谷氨酸，5′－AAG－3′賴氨酸)。解析：(1)圖1的三個組中，在一定范圍內，凈光合速率均隨光照強度增加而增加，且增加CO2濃度和降水量的兩組的凈光合速率均比對照組的高。因此適當提高CO2濃度、增加光照強度和適當增加降水量可提高該植物的凈光合速率。暗反應利用光反應產生的NADPH、ATP來產生有機物。(2)圖2中兩個光學體系都能吸收、傳遞與轉化光能。圖中的電子最初來源于水的光解，最終傳遞給受體生成NADPH。(3)類囊體內的H＋濃度遠高于類囊體外的意義是通過H＋從高濃度側向低濃度側的轉運過程，為ATP的合成提供能量。(4)tRNA的反密碼子為5′－GAA－3′，對應的密碼子是5′－UUC－3′，對應攜帶的氨基酸是苯丙氨酸。答案：(1)適當提高CO2濃度、增加光照強度NADPH、ATP(2)吸收、傳遞與轉化H2ONADPH(3)通過H＋從高濃度側向低濃度側的轉運過程，為ATP的合成提供能量(4)苯丙氨酸14．(2024·廣州高三一模)鹽脅迫會使水稻葉片失水，對水稻生理和生長等多方面造成影響。為探討脫落酸在水稻應對逆境中的作用，研究者將不同生長時期的水稻均分為CN、N1、N2、S、SN1和SN2共6組進行相關實驗。各組的處理方法見下表(結果如下圖所示)：組別CNN1N2SSN1SN2處理①：置于不同濃度的鹽溶液環(huán)境0%0.3%0.6%0%0.3%0.6%處理②：是否用脫落酸處理X用一定濃度的脫落酸處理回答下列問題。(1)為研究脫落酸在水稻應對不同濃度的鹽脅迫中所起的作用，實驗中X的