课时跟踪检测（十一） 光合作用与细胞呼吸的关系

一、选择题

1．(2018·唐山一模)下列关于光合作用和有氧呼吸过程的叙述，错误的是(　　)

A．光合作用光反应阶段的产物可为有氧呼吸第三阶段提供原料

B．有氧呼吸第三阶段的产物可为光合作用光反应阶段提供原料

C．两者产生气体的阶段都有水参与

D．两者产生气体的阶段都与生物膜有关

解析：选D　光合作用光反应阶段的产物O2可作为有氧呼吸第三阶段的原料；有氧呼吸第三阶段的产物H2O可作为光合作用光反应阶段的原料；光合作用光反应可将H2O分解产生O2，有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成CO2；光合作用光反应将H2O分解产生O2的场所是类囊体薄膜，有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成CO2的场所是线粒体基质。

2．(2018·绵阳二诊)下列对在一定条件下某叶肉细胞内叶绿体和线粒体有关生理活动的叙述，正确的是(　　)

A．光照下叶绿体和线粒体直接为对方利用的物质有O2、CO2和葡萄糖

B．光照下两者在发生氧化反应时都释放能量供各项生命活动利用

C．若突然增加光照强度，则短时间内叶绿体中化合物C5比ADP先减少

D．若突然增加CO2浓度，则短时间内叶绿体中化合物C3比ADP先增加

解析：选D　细胞呼吸时线粒体能利用的底物是丙酮酸，不是葡萄糖；光反应中产生的ATP只能提供给暗反应；若突然增加光照强度，则短时间内产生的ATP和[H]增加，三碳化合物的还原加快，C3的还原消耗ATP，生成ADP和C5，则短时间内叶绿体中化合物C5与ADP同时增加；若突然增加CO2浓度，CO2的固定加快，C3先增多，C3还原消耗ATP生成ADP，则短时间内叶绿体中C3比ADP先增加。

3．下列物质转化过程会发生在人体内的是(　　)

A．H2O中的O转移到O2中

B．CO2中的C转移到C6H12O6中

C．O2中的O转移到H2O中

D．C6H12O6中的H转移到C2H5OH中

解析：选C　人体内不发生光合作用，H2O中的O通过光反应转移到O2中，CO2中的C通过暗反应转移到C6H12O6中；O2中的O转移到H2O中属于有氧呼吸过程，人体内可以进行有氧呼吸；C6H12O6中的H转移到C2H5OH中，属于产生酒精的无氧呼吸过程，人体细胞无氧呼吸产生乳酸，而不产生酒精。

4．(2018·莆田模拟)如图表示某绿色植物在生长阶段体内物质的转变情况，图中a、b为光合作用的原料，①～④表示相关过程，有关说法错误的是(　　)

A．图中①过程进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜

B．光合作用过程中[H]来源于①过程中水的光解，用于③过程C3的还原

C．在有氧呼吸的第一阶段，除了产生了[H]、ATP外，产物中还有丙酮酸

D．②、④过程中产生ATP最多的是④过程

解析：选D　根据题干，分析图示可知，①过程是发生在叶绿体基粒的类囊体膜上的水光解过程；①过程生成的[H]和ATP用于暗反应，b是CO2，则③过程是C3的还原；细胞呼吸的第一阶段，除了产生了[H]、ATP外，产物中还有丙酮酸；有氧呼吸过程中水生成阶段产生ATP的量最多，即图示中的②过程。

5．下图是H元素随化合物在生物体内的转移过程，以下对其分析错误的是(　　)

A．H元素经①→②转移到葡萄糖中，经历了光反应和暗反应

B．H元素经④→③转移到水中，转变过程发生的主要场所为线粒体

C．H元素经④→⑤的过程一般在无氧条件下才能发生

D．图中产生ATP且能为其他的生命活动提供能量的是①③④

解析：选D　①→②过程为光合作用，其中①为水光解产生[H]和ATP，为光反应，②为暗反应合成葡萄糖；④→③过程为有氧呼吸，发生场所主要为线粒体，还有细胞质基质；葡萄糖经④→⑤过程产生乳酸或酒精，为无氧呼吸，一般发生在无氧条件下；①过程光反应产生的ATP只能用于暗反应，不能为生物体的其他生命活动提供能量。

6．(2017·无锡二模)如图为植物细胞代谢的部分过程简图，①～⑦为相关生理过程。下列有关叙述错误的是(　　)

A．若植物缺Mg，则首先会受到显著影响的是③

B．②的进行与⑤⑥⑦密切相关，与③无直接关系

C．蓝藻细胞中③发生在类囊体薄膜上，④发生在叶绿体基质中

D．叶肉细胞内③中O2的产生量小于⑥中O2的消耗量，则该细胞内有机物的总量将减少

解析：选C　Mg是合成叶绿素的成分，光合作用光反应阶段需要叶绿素吸收光能，若植物缺Mg则叶绿素的合成受阻，首先会受到显著影响的生理过程是③(光反应过程)。一般情况下，植物细胞吸收无机盐的方式(②)是主动运输，需要消耗能量，故与⑤⑥⑦(细胞呼吸过程)密切相关，与③(光反应过程)无直接关系。蓝藻细胞是原核细胞，没有叶绿体，因此也没有类囊体。图中光反应过程(③)中O2的产生量小于有氧呼吸过程(⑥)中O2的消耗量，则该叶肉细胞净光合作用量<0，该细胞内有机物总量将减少。

7．(2018·中原名校联考)如图的纵坐标表示某种植物气体吸收量或释放量的变化。（不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式，单位的表示方法相同）下列说法正确的是(　　)

A．若A代表O2吸收量，可以判断从D点开始进行光合作用

B．若A代表O2释放量，B点对应的光照强度一定不等于0，D点表示植物的净光合作用强度为0

C．若A代表CO2释放量，提高大气中的CO2浓度，D点不移动

D．若A代表CO2释放量，E点时光合作用制造的有机物总量是8

解析：选B　若A代表O2吸收量，可以判断从D点之前开始进行光合作用；若A代表O2释放量，B点对应的光照强度一定不等于0，D点表示植物的净光合作用强度为0；若A代表CO2释放量，提高大气中的CO2浓度，D点左移；若A代表CO2释放量，E点时光合作用制造的有机物总量是8＋4＝12。

8．为研究多种环境因子对马铃薯植株光合作用的影响，某生物兴趣小组做了实验研究，实验结果如图所示，实验数据为植株在不同条件下CO2的吸收速率(mg/h)。据图分析，下列说法正确的是(　　)

A．图中影响马铃薯植株光合速率的因素有CO2浓度和温度

B．在弱光、CO2浓度为0.03%、20 ℃条件下，马铃薯植株叶肉细胞的叶绿体中无O2产生

C．马铃薯植株在适当遮阴、CO2浓度为0.03%、40 ℃条件下，光照强度不是限制因素

D．实验中马铃薯植株CO2固定速率最大所需的条件是全光照、CO2浓度为1.22%和35 ℃

解析：选D　曲线图纵轴的CO2吸收速率表示净光合速率，而CO2固定速率表示总光合速率(净光合速率＋呼吸速率)，黑暗条件下的曲线表示不同温度下的呼吸速率，对比可知全光照、CO2浓度为1.22%、35 ℃时，植株总光合速率(CO2固定速率)最大。

9．下图为桑叶光合速率随土壤水分减少的日变化曲线图，图中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据。若光照强度的日变化相同，则据图判断错误的是(　　)

A．在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象

B．曲线Ⅱ双峰形成与光照强度的变化有关

C．导致曲线Ⅲ日变化的主要因素是土壤含水量

D．适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”程度

解析：选C　分析曲线图可知，在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象；分析曲线图可知，曲线Ⅱ双峰形成与光照强度的变化有关；导致曲线Ⅲ日变化的主要因素是光照强度的变化；分析曲线图可知，在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象，故适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”程度。

10．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是(　　)

A．丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜

B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg

C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低

D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量约为0.7 mg

解析：选B　丙瓶不透光，里面的浮游植物只进行呼吸作用，产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质；在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为4.9－3.8＝1.1(mg)；乙瓶中由于浮游植物进行光合作用使氧气增多，二氧化碳减少，而丙瓶生物只能消耗氧气释放二氧化碳，因此乙瓶水样的pH比丙瓶的高；在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用产生的氧气量约为净光合作用释放＋呼吸作用消耗＝5.6－4.9＋1.1＝1.8(mg)。

11．(2018·淮南质检)下图为不同种植物的光补偿点和光饱和点的相对值(其他环境条件适宜)，下列叙述正确的是(　　)

A．植物Ⅰ在光补偿点时，叶肉细胞不释放氧气

B．突然遮光处理，植物Ⅱ叶肉细胞中C3生成量减少

C．适当提高温度可以提高植物Ⅱ的光饱和点

D．最适宜在树林下套种的是植物Ⅲ

解析：选B　植物Ⅰ在光补偿点时，整株植物光合速率等于呼吸速率，但其叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，会释放氧气；突然遮光处理，植物Ⅱ叶肉细胞中ATP和[H]合成减少，还原C3生成C5减少，随后CO2与C5结合生成C3的量也减少；本实验数据是在适宜温度条件下测得的，升高温度不利于光合作用的进行，故光饱和点应下降；树林下光照强度较低，植物Ⅱ光补偿点低，最适宜在树林下套种。

12．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，平均分成四组，各置于相同的密闭装置内，其他条件相同且适宜，分别置于四种不同温度下(t1<t2<t3<t4)。测得在不同情况下装置内O2的变化值(相对值/mg·h)，结果如表。下列叙述错误的是(　　)

A．在实验的温度范围内，呼吸作用强度随着温度的升高而升高

B．在t3温度实验条件下，该植物叶片的光合作用产生的O2量是细胞呼吸消耗O2量的3倍

C．光照条件下，t4温度时装置内O2的生成量与细胞呼吸消耗的O2量不相等

D．在实验室的四种温度下，若均给予12小时光照和12小时黑暗，植物叶片有机物的积累量均大于0

解析：选D　由表格显示，在实验的温度范围内，随着温度的升高，黑暗下O2的消耗值增多，呼吸作用强度增强；在t3实验条件下，该植物叶片的光合作用产生的O2量的相对值为16＋8＝24，是细胞呼吸消耗O2量的3倍；表格显示，t4温度光照下O2的增加值是净光合量，而不是生成量，在t4条件下，其生成量大于细胞呼吸的消耗量；在实验室的四种温度下，若均给予12小时光照和12小时黑暗，植物叶片有机物的积累量在t1、t2、t3时均大于0，而在t4时等于0。

二、非选择题

13．(2018·江西名校联考)“玫瑰香”草莓享誉全国，为提高产量和质量，科研人员进行如下实验：

实验一：选取生长良好的草莓幼苗进行光照和遮阴处理，并对两种环境下幼苗的光合色素含量测定。

实验二：将消毒后生理状态良好且相同的草莓幼苗分别置于pH为a、b、c、d和e的培养液中培养，其他条件适宜。培养一段时间后，测定草莓幼苗叶片光合速率、呼吸速率，结果如图：

(1)实验一中所测定的吸收光能的色素除了叶绿素a、叶绿素b之外，还包括_______，这些物质分布在______________(填具体结构)，测定色素含量前，需要提取色素，提取的方法是：在剪碎的绿叶中加入SiO2、________、无水乙醇后快速研磨，经过滤获得色素滤液。

(2)草莓光反应产生的[H]与叶绿体基质中的________反应生成(CH2O)，本实验除了通过测定氧气释放量，还可以通过测定CO2________来计算净光合速率。

(3)培养草莓幼苗的过程中，隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足之外，还能防止培养液的__________改变，影响实验结果。在替换下来的培养液中加入________________，溶液颜色将由蓝变绿再变黄。

(4)若pH为a时，水稻幼苗要正常生长，每天适宜的光照时间不少于_____h(保留整数)。

解析：(1)吸收光能的色素除了叶绿素a、叶绿素b之外，还包括类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)，这些物质分布在(叶绿体)类囊体的薄膜，提取色素的方法是：在剪碎的绿叶中加入SiO2、碳酸钙、无水乙醇后快速研磨，经过滤获得色素滤液。(2)光反应产生的NADPH等与叶绿体基质中的三碳化合物(C3)反应生成(CH2O)，该过程称为三碳化合物的还原，本实验除了通过测定O2释放量，还可以通过测定CO2的吸收量来计算净光合速率。(3)培养草莓幼苗的过程中，隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足之外，还能防止培养液的pH改变，影响实验结果。在替换下来的培养液中含有根部呼吸作用产生的CO2，故加入溴麝香草酚蓝，溶液颜色将由蓝变绿再变黄。(4)若pH为a时，净光合速率为150，呼吸速率为200，水稻幼苗要正常生长，则白天积累的有机物的量要大于夜间消耗的有机物，假设每天适宜的光照时间为X小时，则150X＞200×(24－X)，X＞13.7 h，则每天适宜的光照时间不少于14 h。

答案：(1)类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)　(叶绿体)类囊体的薄膜(或基粒、类囊体)　碳酸钙(CaCO3)　(2)三碳化合物(C3)　吸收量　(3)pH　溴麝香草酚蓝水溶液　(4)14

14．(2018·西安调研)图1表示玉米光合作用利用CO2合成(CH2O)的过程，玉米叶肉细胞通过“CO2泵”将空气中的CO2泵入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，保证(CH2O)的合成顺利进行；图2表示光照强度对玉米光合速率的影响。回答下列问题：

(1)图1中过程①是____________，物质A是__________，过程②的进行还需要________等物质参与。

(2)如果在玉米叶肉细胞中注入某种抑制剂使“CO2泵”的活性降低，则在短时间内，维管束鞘细胞中C5的含量__________。

(3)图2中当光照强度从20 klx增加到25 klx，玉米CO2吸收速率没有发生变化，这主要受到图1中过程________(填序号)的限制；当光照强度为15 klx时，玉米每小时能固定________ mL的CO2。

(4)研究发现晴朗的夏季中午光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，作为光合作用原料之一的________减少，而此时玉米光合速率基本不受影响，其原因是玉米________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)根据光合作用暗反应中的物质变化可以判断，图1维管束鞘细胞中①过程表示CO2的固定，A为三碳化合物；②过程(三碳化合物的还原)需要光反应提供[H]和ATP。(2)在光合作用过程中，某种抑制剂使“CO2泵”的活性降低，CO2浓度下降，短时间内C3含量减少，C5的含量增加。(3)光强达到饱和后CO2浓度是限制光合速率的主要外界因素，植物呼吸速率＝50 mL/h，光照强度为15 klx时，净光合作用吸收CO2的速率＝150 mL/h，玉米光合作用固定CO2速率＝150＋50＝200 mL/h。(4)由于玉米叶肉细胞存在通过“CO2泵”将空气中的CO2泵入维管束鞘细胞的机制，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，所以叶片气孔开度下降时，玉米光合速率基本不受影响。

答案：(1)CO2的固定　C3化合物　[H]和ATP

(2)增加　(3)①　200　(4)CO2　有“CO2泵”(维持维管束鞘细胞内有较高CO2浓度)

15．(2018·泉州市一模)为探究油菜素内酯(BRs，一种植物激素)能否缓解弱光对番茄光合作用的影响，研究人员设计了A、B、C、D四组实验，实验处理及检测番茄叶片Rubisco(一种可催化CO2与C5反应生成C3的酶)活性、Rubisco基因表达量、净光合速率所得结果如下：

请回答：

(1)Rubisco在番茄叶肉细胞的______________中发挥催化作用。

(2)比较________组实验结果，表明弱光能导致番茄暗反应能力降低。

(3)自然光照下，叶面喷施一定浓度BRs________(填“促进”“抑制”或“基本不影响”)番茄光合作用；A、C、D三组实验结果相比表明，BRs可通过提高______________________________，从而缓解弱光对番茄光合作用的影响。

解析：(1)Rubisco是一种可催化CO2与C5反应生成C3的酶，因此其在叶绿体基质中发挥催化作用。(2)A和C组或B和D组是一组对照实验，A、B组是自然光照，C、D组是弱光组，可以发现弱光条件下，Rubisco活性相对值较小，表明弱光能导致番茄暗反应能力降低。(3)A、B两组比较可知：自然光照下，叶面喷施一定浓度BRs，Rubisco活性相对值、Rubisco基因表达量相对值和净光合速率相对值相差不大，因此可以说明叶面喷施一定浓度BRs基本不影响番茄光合作用。A、C两组比较发现：弱光条件下，Rubisco活性相对值、Rubisco基因表达量相对值和净光合速率相对值较小。但是C、D两组实验结果相比表明，叶面喷施相同浓度BRs，Rubisco活性相对值、Rubisco基因表达量相对值和净光合速率相对值有所提高，因此综合A、C、D三组实验结果相比表明，BRs可通过提高Rubisco活性和Rubisco基因表达量(或Rubisco活性和数量)，从而缓解弱光对番茄光合作用的影响。

答案：(1)叶绿体基质　(2)A、C(或“B、D”)　(3)基本不影响　Rubisco活性和Rubisco基因表达量(或Rubisco活性和数量)