專題突破練4　光合作用與細胞呼吸一、單項選擇題1.(2021內(nèi)蒙古包頭一模)在玻璃瓶底部鋪一層潮濕的土壤,播下一粒種子,將玻璃瓶密封,放在靠近窗戶能照到陽光的地方,室內(nèi)溫度保持在30℃左右。不久,這粒種子萌發(fā)長成幼苗。若要預測這株植物幼苗能夠生存多長時間,下列敘述錯誤的是(　　)A.要預測植物生存的時間,需要知道土壤含水量和土壤中各種無機鹽的含量B.瓶中植物生存時間的長短,與植物種類無關(guān)C.植物體內(nèi)有機物積累速率是影響植物生存時間的重要因素D.瓶中CO2總量會影響植物生存時間的長短2.(2021山東德州一模)癌細胞在氧含量正常的情況下,利用葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗醽懋a(chǎn)生ATP作為能量的主要來源。研究發(fā)現(xiàn),線粒體中產(chǎn)生的NO,一方面可與O2競爭性結(jié)合,另一方面擴散到細胞質(zhì)基質(zhì)中促進葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗帷Ｏ铝姓f法錯誤的是(　　)A.NO能抑制線粒體中葡萄糖的氧化分解過程B.細胞發(fā)生癌變時,線粒體中的NO水平升高C.與正常細胞相比,癌細胞中丙酮酸的生成速率高D.與正常細胞相比,癌細胞中葡萄糖的能量利用率低3.(2021湖南模擬)金魚能在嚴重缺氧的環(huán)境中生存若干天,其肌細胞和其他組織細胞無氧呼吸的產(chǎn)物不同。下圖表示金魚在缺氧狀態(tài)下,細胞中的部分代謝途徑。下列敘述錯誤的是(　　)A.金魚的肌細胞和其他組織細胞中與無氧呼吸有關(guān)的酶不完全相同B.物質(zhì)X是丙酮酸,該物質(zhì)產(chǎn)生于細胞質(zhì)基質(zhì)C.肌糖原能夠水解成葡萄糖,以補充血糖D.金魚肌細胞的有氧呼吸和無氧呼吸均可產(chǎn)生CO24.(2021浙江稽陽聯(lián)誼學校聯(lián)考)細胞呼吸過程中,葡萄糖和水分子脫去的氫可與氧化型輔酶Ⅰ(NAD+)結(jié)合形成還原型輔酶Ⅰ(NADH)。研究發(fā)現(xiàn),人和哺乳動物的衰老過程與組織中NAD+水平的下降直接相關(guān)。細胞外煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(eNAMPT)的催化產(chǎn)物NMN是合成NAD+的原料,下列敘述正確的是(　　)A.促進小鼠體內(nèi)eNAMPT的產(chǎn)生可能會縮短其壽命B.eNAMPT的合成加工過程經(jīng)過的細胞器有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體C.人體細胞有氧呼吸產(chǎn)生的NADH中的氫來自水和葡萄糖D.人和哺乳動物無氧呼吸過程中會有NADH的積累5.下圖表示光合作用和有氧呼吸過程中C、H、O三種元素的轉(zhuǎn)移途徑以及能量轉(zhuǎn)換過程,圖中序號表示相關(guān)的生理過程。下列敘述錯誤的是(　　) A.在元素轉(zhuǎn)移途徑中,④與⑧、⑦與⑨表示的生理過程相同B.在元素轉(zhuǎn)移途徑中,能在小麥根尖成熟區(qū)細胞中發(fā)生的生理過程有②③⑥⑦⑨C.在有氧呼吸過程中,產(chǎn)生能量最多的過程是⑦或⑨D.⑩產(chǎn)生的ATP中的化學能都可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽芎蜋C械能6.(2021山東淄博一模)將若干豌豆幼苗置于25℃條件下培養(yǎng)4d,測得的相對呼吸速率為10,再分別置于不同溫度下測定3h后呼吸速率的變化,如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)A.呼吸速率可通過O2的吸收量或CO2的釋放量來測定B.與40℃相比,35℃時豌豆幼苗的呼吸速率更加穩(wěn)定C.從圖中可以得出豌豆幼苗呼吸作用的最適溫度為30℃D.溫度通過影響酶的活性進而影響豌豆幼苗的呼吸速率7.(2021黑龍江哈爾濱一中期中)為研究提高大棚內(nèi)CO2濃度對油桃光合作用的影響,測得自然種植的大棚和人工一次性施加CO2的大棚內(nèi)油桃光合速率變化曲線如下圖所示。請據(jù)圖分析,下列說法正確的是(　　)A.由曲線變化規(guī)律可知人工施加CO2的最佳時間為10時B.陰影部分面積表示兩種處理的一晝夜凈光合速率差C.17時葉肉細胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的部位有葉綠體、線粒體D.7~8時限制光合速率的主要環(huán)境因素是光照強度二、不定項選擇題8.(2021三湘名校教育聯(lián)盟五市聯(lián)考)細胞中葡萄糖的徹底氧化分解過程大體可分為4個階段, 下圖表示前3個階段,分別是糖酵解、形成乙酰輔酶A(乙酰CoA)、檸檬酸循環(huán)。結(jié)合所學知識判斷下列說法錯誤的是(　　)A.糖酵解過程只能在有氧條件下進行B.酵母菌的檸檬酸循環(huán)是在線粒體基質(zhì)中進行的C.在缺氧的情況下,檸檬酸循環(huán)的速率不變D.分解丙酮酸過程可為其他反應(yīng)提供能量、底物9.(2021江蘇常州一模)下圖為植物體內(nèi)發(fā)生的光合作用和光呼吸作用的示意圖,在CO2與C5反應(yīng)過程中,O2能與CO2競爭相關(guān)酶的活性部位。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)A.在高O2環(huán)境中植物不能進行光合作用B.光呼吸的存在會降低糖的合成效率C.可以通過適當增大CO2的濃度來抑制光呼吸D.在特殊環(huán)境下,光呼吸可以為暗反應(yīng)提供原料10.(2021山東模擬)西北農(nóng)林科技大學對某甜瓜品種進行了“低溫鍛煉對冷脅迫下幼苗超氧化物歧化酶(SOD,該酶能減緩植株的衰老)活性與葉綠素含量的影響”實驗。設(shè)置了如下3組實驗:T1(晝夜15~10℃),T2(晝夜10~5℃)和CK(晝夜25~15℃)。低溫鍛煉10d后,將3組幼苗同時進行低溫脅迫處理,測定各項生化指標,結(jié)果如下圖所示。下列相關(guān)分析錯誤的是(　　) A.低溫鍛煉能防止甜瓜幼苗在冷脅迫下葉綠素的分解,提高幼苗的抗寒能力B.在冷脅迫下,經(jīng)低溫鍛煉的處理組SOD活性逐漸下降,但仍高于未經(jīng)低溫鍛煉的CK組C.幼苗經(jīng)過低溫鍛煉后清除自由基的機制起作用,從而增強其對冷脅迫環(huán)境的適應(yīng)能力D.未鍛煉的CK組經(jīng)冷脅迫后SOD活性降低是由于其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變?nèi)⒎沁x擇題11.(2021山東教科所二輪模擬)交替氧化酶(AOX)廣泛分布在植物細胞內(nèi),它可以催化O2與[H]生成水,并使細胞呼吸釋放的能量更多地轉(zhuǎn)化為熱能,導致ATP所占比例下降?？蒲腥藛T利用AOX基因突變體(AS-12)、AOX基因超表達突變體(XX-2)及野生型(WT)擬南芥植株為實驗材料,研究了低溫脅迫(4℃)對3種基因型擬南芥植株主根生長速率的影響,結(jié)果如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)交替氧化酶可能位于線粒體　　　　　　上,低溫脅迫下該酶表達的意義是　?　。?(2)22℃條件下,3種植株主根相對生長速率基本相同,說明在該溫度下AOX基因表達情況為　　　　　　,4℃條件下不同植株的實驗結(jié)果不同說明　?　。?(3)低溫條件下植物細胞可以產(chǎn)生大量自由基從而破壞細胞結(jié)構(gòu)導致細胞死亡,研究表明AOX可以有效提高SOD(可分解自由基的酶)的活性,降低自由基的含量,從而緩解低溫脅迫作用,請設(shè)計實驗驗證該結(jié)論(簡要寫出實驗思路和結(jié)果)。12.(2021山東泰安高三期末)茶葉有降壓、提神和保健等功效。科研人員對茶樹進行了相關(guān)研究。請回答下列問題。(1)研究人員為探究大氣CO2濃度上升及紫外線(UV)輻射強度增加對茶樹的影響,現(xiàn)采用一定量的UV輻射和加倍的CO2濃度處理茶樹幼苗,測定相關(guān)生理指標,結(jié)果如下表所示。分組及株高/cm 實驗處理(m2·s)-1]第15天第30天第45天第15天第30天第45天A對照(自然條件)21.535.254.51.652.02.08.86BUV輻射21.131.648.31.51.81.86.52CCO2濃度倍增21.938.361.21.752.42.4514.28DUV輻射和CO2濃度倍增21.535.055.71.551.952.559.02①從表中A、C兩組數(shù)據(jù)分析,C組光合速率明顯高于對照組,其原因是?　。?②從表中數(shù)據(jù)可知,A、D兩組光合速率差別　　　　(填“顯著”或“不顯著”)。結(jié)合B、C組數(shù)據(jù)分析其原因是　?　。?③CO2濃度倍增可以促進茶樹生長,研究者認為可能是CO2濃度升高參與了植物生長素合成的啟動,從而促進了生長素的合成。若此結(jié)論正確,在上述實驗的基礎(chǔ)上,再加一組補充實驗進行驗證,簡要寫出驗證思路:?　。?(2)某茶樹的一枝條產(chǎn)生了變異,枝條上葉片的氣孔白天關(guān)閉、夜晚開放。研究發(fā)現(xiàn)其葉片葉肉細胞生理代謝如下圖所示。據(jù)圖分析,該葉片在白天　　　　(填“能”或“不能”)進行光合作用,依據(jù)是　?　。? 專題突破練4　光合作用與細胞呼吸1.B　解析:土壤的含水量和土壤中各種無機鹽的含量會影響植物生存的時間,A項正確。不同種類的植物生存時間不同,B項錯誤。植物體內(nèi)有機物的積累速率若小于有機物的消耗速率,植物的存活時間會變短,C項正確。CO2是植物光合作用的原材料,CO2總量會影響植物生存時間的長短,D項正確。2.A　解析:葡萄糖分解成丙酮酸的過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中,A項錯誤。細胞發(fā)生癌變時,線粒體中的NO水平升高,一方面與O2競爭性結(jié)合,另一方面擴散到細胞質(zhì)基質(zhì)中促進葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?B項正確。由于葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岙a(chǎn)生的ATP少,所以與正常細胞相比,癌細胞中丙酮酸的生成速率高,C項正確。由于癌細胞在氧含量正常的情況下,利用葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗醽懋a(chǎn)生ATP作為能量的主要來源,所以與正常細胞相比,癌細胞中葡萄糖的能量利用率低,D項正確。3.C　解析:金魚肌細胞無氧呼吸產(chǎn)物是酒精,其他組織細胞無氧呼吸產(chǎn)物是乳酸,不同細胞的無氧呼吸產(chǎn)物不同是因為其所含的呼吸酶的種類不同,A項正確。②過程表示有氧呼吸第一階段,葡萄糖被氧化分解成物質(zhì)X(丙酮酸),場所是細胞質(zhì)基質(zhì),B項正確。肌糖原能夠水解成葡萄糖,然后進行氧化分解供應(yīng)能量,由題干不能推測肌糖原水解成的葡萄糖是否會補充血糖,C項錯誤。金魚肌細胞進行有氧呼吸產(chǎn)生CO2和水,無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2,D項正確。4.C　解析:促進小鼠體內(nèi)eNAMPT的產(chǎn)生可能會延長其壽命,A項錯誤。eNAMPT的合成加工過程經(jīng)過的細胞器不可能有線粒體,B項錯誤。人體細胞有氧呼吸產(chǎn)生的NADH中的氫來自水和葡萄糖,C項正確。人和哺乳動物無氧呼吸過程中不會有NADH的積累,D項錯誤。5.D　解析:⑩產(chǎn)生的ATP中的化學能只能用于暗反應(yīng),轉(zhuǎn)化為有機物中的化學能。6.C　解析:豌豆幼苗有氧呼吸消耗O2釋放CO2,所以呼吸速率可通過O2的吸收量或CO2的釋放量來測定,A項正確。由題圖可知,與40℃相比,35℃時豌豆幼苗的呼吸速率更加穩(wěn)定,B項正確。由題圖曲線變化無法得出豌豆幼苗呼吸作用的最適溫度為30℃,C項錯誤。細胞呼吸屬于酶促反應(yīng),溫度通過影響酶的活性進而影響豌豆幼苗的呼吸速率,D項正確。7.D　解析:從8時開始,人工一次性施加CO2的大棚內(nèi)油桃光合速率快于自然種植的大棚,說明人工施加CO2的最佳時間是8時,A項錯誤。題圖中陰影部分面積表示實驗時間段內(nèi),人工施加CO2后,油桃多積累有機物的量,B項錯誤。17時葉肉細胞中有機物積累量為正值,故產(chǎn)生ATP的部位有細胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體和線粒體,C項錯誤。7~8時光照強度低,故7~8時限制光合速率的主要環(huán)境因素是光照強度,D項正確。8.AC　解析:由題圖可知,糖酵解在無氧呼吸的第一階段也可以發(fā)生,A項錯誤。酵母菌是真核生物,檸檬酸循環(huán)是在線粒體基質(zhì)中進行的,B項正確。在缺氧的情況下,檸檬酸循環(huán)的速率會受影響,C項錯誤。分解丙酮酸過程可為其他反應(yīng)提供能量、底物,D項正確。9.BCD　解析:在高O2含量環(huán)境中O2能與CO2競爭相關(guān)酶的活性部位,使CO2與C5反應(yīng)生成C3的速率減小,植物光合作用減弱,A項錯誤。光呼吸的存在會使CO2與C5反應(yīng)生成C3的速率減小,從而降低糖的合成效率,B項正確。O2能與CO2競爭相關(guān)酶的活性部位,適當增大CO2濃度可抑制O2與C5結(jié)合,從而抑制光呼吸,C項正確。光呼吸可產(chǎn)生C2,生成的C2可在線粒體內(nèi)生成CO2,為暗反應(yīng)提供原料,D項正確。 10.AD　解析:在低溫脅迫下,T1和T2組甜瓜幼苗細胞中葉綠素含量均低于CK組,說明低溫鍛煉不能防止甜瓜幼苗在冷脅迫下葉綠素的分解,A項錯誤。未鍛煉的植物冷脅迫前后酶活性下降明顯高于經(jīng)過鍛煉的植株,無論脅迫前還是脅迫后,鍛煉后植物的SOD活性都高于未經(jīng)低溫鍛煉的CK組,B項正確。SOD能減緩植株的衰老,幼苗經(jīng)過低溫鍛煉后,清除自由基的機制起作用,從而增強其對冷脅迫環(huán)境的適應(yīng)能力,C項正確。低溫會使酶的活性降低,但空間結(jié)構(gòu)不改變,故未鍛煉的CK組經(jīng)冷脅迫后SOD活性降低,不是其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變導致的,D項錯誤。11.答案(1)內(nèi)膜　低溫脅迫下,該酶表達可以使植物細胞產(chǎn)生更多的熱量,以維持酶的活性,進而使細胞正常進行生命活動　(2)AOX基因不表達　AOX可以促進主根生長,且AOX量越多促進作用越大　(3)將生長狀況相同且等量的AS-12植株與WT植株在4℃下培養(yǎng)一段時間,檢測兩種植株細胞內(nèi)SOD的活性,WT植株中SOD活性明顯大于AS-12植株,說明AOX可以有效提高SOD的活性。解析:(1)交替氧化酶(AOX)可以催化O2與[H]生成水,該過程為有氧呼吸的第三階段,則交替氧化酶可能位于線粒體的內(nèi)膜上。低溫條件下,植物體內(nèi)的多種酶活性降低,但交替氧化酶表達會使植物細胞產(chǎn)生更多的熱量,以維持酶的活性,進而使細胞正常進行生命活動,有助于植物應(yīng)對低溫脅迫的環(huán)境。(2)22℃條件下,3種植株主根相對生長速率基本相同,說明AOX基因不表達。4℃條件下,3種植株主根相對生長速率各不相同,以WT植株為對照,可以得出AOX可以促進主根生長,且AOX量越多促進作用越大。(3)該實驗的目的是驗證AOX可以有效提高SOD酶的活性,實驗的自變量是AOX基因是否表達,因變量是SOD酶的活性,則實驗設(shè)計思路如下:將生長狀況相同且等量的AS-12植株與WT植株在4℃下培養(yǎng)一段時間,檢測兩種植株細胞內(nèi)SOD的活性,WT植株中SOD活性明顯大于AS-12植株,說明AOX可以有效提高SOD的活性。12.答案(1)CO2濃度倍增,導致葉綠素含量增加,光反應(yīng)速率加快;CO2濃度倍增,暗反應(yīng)的速率也加快　不顯著　CO2濃度倍增提高光合速率,UV輻射降低光合速率,兩種因素疊加,對光合作用的影響相互抵消,因此A、D兩組光合速率差別不顯著　測定等量適宜部位的A、C兩組植株中生長素的含量,在第15天、第30天、第45天各測一次,若C組植株中生長素的含量均高于A組,則證明CO2濃度倍增促進了植株中生長素的合成,進而促進了茶樹的生長　(2)能　晚上葉片葉肉細胞吸收CO2,合成蘋果酸儲存在液泡中,白天葉片葉肉細胞中蘋果酸在細胞質(zhì)基質(zhì)中分解,釋放CO2可用于光合作用解析:(1)由題表中A、C兩組數(shù)據(jù)可知,在CO2濃度倍增的條件下,植株葉綠素含量增加,可促進光反應(yīng)速率加快;同時CO2濃度倍增,暗反應(yīng)的速率也加快,所以光合速率加快。由題表中C、D與A組數(shù)據(jù)對比可知,A、D兩組光合速率差別不顯著。結(jié)合B、C兩組的條件分析,CO2濃度倍增提高光合速率,UV輻射降低光合速率,兩種因素疊加,對光合作用的影響相互抵消,因此A、D兩組光合速率差別不顯著。若要證明CO2濃度升高促進了生長素的合成的結(jié)論,在上述實驗的基礎(chǔ)上,測定等量且適宜部位的A、C兩組植株中生長素的含量,并在第15天、第30天、第45天各測一次,若C組植株中生長素的含量均高于A組,則可證明CO2濃度倍增促進了植株中生長素的合成,進而促進了茶樹的生長。(2)由題圖可知,變異枝條上葉片氣孔白天關(guān)閉、夜晚開放。夜晚吸收的CO2在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成草酰乙酸,再轉(zhuǎn)變成蘋果酸,蘋果酸進入液泡儲存;白天液泡中的蘋果酸釋放,再轉(zhuǎn)變?yōu)楸?進而產(chǎn)生CO2進入葉綠體基質(zhì),通過卡爾文循環(huán)完成 光合作用的暗反應(yīng)。