1、专题5 光合作用与呼吸作用一、选择题1(2020海南省高三二模)下图表示细胞内的能量释放、转移和利用的过程。下列有关分析不合理的是( D )Aa过程中必定有H的产生和消耗B通过a过程，能源物质中的能量大多数可能是以乙的形式散失的C放能反应一般与图中b代表的反应相联系D图中c代表的反应主要发生在线粒体中【解析】a过程进行细胞呼吸，有氧呼吸和无氧呼吸过程都有H的产生和消耗，A正确；细胞呼吸过程中有大部分的能量以热能的形式散失，B正确；放能反应一般与ATP的合成相联系，为图中的b，C正确；图中c代表的反应是ATP的水解过程，可发生在所有细胞中，b代表的反应主要发生在线粒体中，D错误。2(2020湖南
2、省长沙高三月考)在细胞呼吸过程中，若有CO2产生，则下列叙述正确的是( B )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不一定有生物膜上进行，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【解析】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，CO2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。3(2020上海高三二模)如图是酵母菌呼吸实验装置示意图(BTB溶液是溴麝香草酚蓝水溶液)
3、，下列关于该实验的叙述正确的是( B )A可以用乳酸菌代替酵母菌B可以用花生油代替石蜡油C可以用NaOH溶液代替BTB溶液D可以用酒精灯直接加热代替水浴【解析】乳酸菌是完全厌氧型生物，无氧呼吸产生乳酸，在此实验中无法用BTB溶液检测，A错误；装置中的石蜡油起到液封的作用，为酵母菌提供一种无氧的环境，花生油也可以起到相同的作用，B正确；溶有二氧化碳后，由于会形成碳酸，BTB溶液变黄，可以检测是否有CO2产生，不可以用NaOH溶液代替BTB溶液，C错误；可以用酒精灯直接加热会导致受热不均匀，还有可能导致试管破裂，D错误。4(2020江苏省高三三模)如图表示生物体内部分代谢过程，相关叙述正确的是(
4、B )A过程在有氧条件下才能进行B过程需要H2O作为反应物C过程在线粒体中才能进行D人体肝细胞中可进行过程【解析】过程为细胞呼吸的第一阶段，不需要氧气的参与，A错误；过程为有氧呼吸的第二、三阶段，第二阶段丙酮酸和水反应生成CO2和H，并合成少量ATP，B正确；原核生物也可以进行有氧呼吸，但原核生物没有线粒体，C错误；人体肝脏细胞无氧呼吸产生乳酸，不产生酒精和CO2，D错误。5(2020延安市第一中学高三其他)将一绿色植物放在密闭装置内，在恒定且适宜温度下，依次经过如下处理：黑暗中放置一段时间；给予一定强度的光照；维持光照，并添加NaHCO3溶液。测得装置内O2浓度的变化如右图所示，下列分析错误
5、的是( C )AAB段植物呼吸作用的速率是恒定的BB点开始进行光照处理CBD段光合作用速率大于呼吸作用速率DCD段光合作用的限制因素是CO2浓度【解析】温度恒定，呼吸作用速度不变，因此AB段植物呼吸作用的速率是恒定的，A正确；从B点开始，氧气开始增加，说明进行了光合作用，产生了氧气，B正确；CD段氧气不再增加，说明呼吸作用速度与光合作用速度相等，C错误；由于绿色植物放在密闭装置内，随着光合作用的进行，CO2浓度降低，光合作用速度下降，故限制因素为CO2浓度，D正确。6(2020延安市第一中学高三其他)如图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶
6、片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(见图乙)，以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。下列相关分析正确的是( C )A在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐减小B在bc段，单独增加光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间C在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降D因配制的NaHCO3溶液中不含氧气，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用【解析】据图分析，在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐增强，释放
7、的氧气量增多，叶圆片上浮至液面所用的平均时间减少，A错误；在bc段，已经达到二氧化碳饱和点，此时限制光合作用的因素不再是二氧化碳浓度，单独增加NaHCO3溶液浓度，不能缩短叶圆片上浮的时间，B错误；在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降，产生氧气量减少，叶圆片上浮至液面所用的平均时间增加，C正确；配制的NaHCO3溶液中不含氧气，随着光合作用的进行，释放氧气，所以整个实验过程中叶圆片能进行有氧呼吸，D错误。7(2020延安市第一中学高三其他)如图表示科研人员研究温度对番茄茎生长速率的影响，据图分析相关说法错误的是( A )A昼夜温差越大，对番茄茎的生长越有利B
8、在昼夜温差为6 时，番茄茎的生长最快C昼夜温差存在可减少呼吸作用对有机物的消耗D在昼夜温度相同条件下，番茄茎生长随温度升高而加快【解析】由图可知，日温为26 时，夜温越低，昼夜温差越大，此时番茄茎的生长速率减小，故昼夜温差越大，对番茄茎的生长越不利，A错误；在日温为26 、夜温为20 时，昼夜温差为6 ，此时番茄茎的生长速率最大，生长速度最快，B正确；昼夜温差存在可减少夜晚呼吸作用对有机物的消耗，有利于有机物的积累，C正确；分析曲线图，在昼夜温度相同条件下，一定温度范围内番茄茎生长随温度升高而加快，D正确。8(2019山西省山西大附中高三月考)下图表示菠菜叶肉细胞光合作用与细胞呼吸过程中碳元素
9、和氢元素的转移途径，其中代表有关生理过程。下列叙述错误的是( D )A过程不在生物膜上进行B参与过程的酶种类不同C过程都有ATP产生D过程产生的H全部来自于丙酮酸【解析】过程光合作用暗反应发生在叶绿体基质；有氧呼吸的第一阶段，发生的场所是细胞质基质；有氧呼吸第二阶段，发生的场所是线粒体基质，不在生物膜上进行，A正确；过程、为有氧呼吸的过程，其催化酶类都为呼吸酶；为光合作用光反应酶类，它们的酶种类不相同，B正确；过程、为有氧呼吸三个过程有ATP产生；水的光解过程中有ATP产生，C正确；过程有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，释放少量能量，产生的H部分来自于丙酮酸，部分来自于水，
10、D错误。9(2020上海高三二模)如图表示绿色植物细胞内部分物质的转化过程，下列叙述正确的是( D )A图示过程只能在光下进行B图中产生H的场所都是线粒体C18O标记葡萄糖，则产物水中会检测到放射性D物质参与的代谢反应发生在线粒体内膜【解析】图示过程为呼吸，不需要在光下进行，A错误；图中产生H的场所为细胞质基质和线粒体，B错误；18O标记葡萄糖，葡萄糖中的18O去到CO2中，则产物CO2中会检测到放射性，C错误；物质为O2，参与的代谢反应为电子传递链(有氧呼吸第三阶段)，发生在线粒体内膜，D正确。10(2020延安市第一中学高三其他)下表是在适宜条件下测得的某植物叶绿体色素吸收光能的情况，有关
11、分析不正确的是( B )波长(nm)400450500550600670700吸收光能的百分比(%)叶绿素a4068515164016全部色素75935035457535A.O2的释放速率变化与全部色素吸收光能百分比变化基本一致B光的波长由550 nm转为670 nm时，叶绿体中C3的量会增加C土壤中缺乏镁时，植物对400 nm450 nm波长的光的利用量显著减少D环境温度降低，该植物对光能的利用效率降低【解析】色素吸收的光能可以用于水的光解，水光解时产生H和氧气，故色素吸收光能情况与氧气释放速率基本一致，A正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光时，色素吸收的光能增加，短时间内光
12、反应阶段产生的H和ATP增多，C3的还原加快，CO2的固定基本不变，故C3含量减少，B错误；由于Mg是叶绿素的重要组成元素，当植物缺乏Mg时，叶绿素含量减少，因此对400 nm450 nm波长的光的利用显著减少，C正确；表格中数据为适宜条件下的吸收光能情况，当环境温度降低时，利用光能的能力会降低，D正确。11(2020山西省高三其他)某种呼吸链突变型酵母菌在氧气充足时，丙酮酸不能彻底氧化分解。下列说法正确的是( A )A突变型酵母菌呼吸链中断的部位为线粒体，野生型酵母菌在氧气充足时呼吸产物有H2O生成B突变型酵母菌不能产生H和H2O，能产生酒精和少量ATPC氧气充足时，突变型酵母种群的增殖速率
13、大于野生型D野生型酵母菌分解C6H12O6时，若CO2产生量O2消耗量43，则有氧呼吸占优势【解析】由于某种呼吸链突变型酵母菌在氧气充足时丙酮酸不能彻底氧化分解，说明是有氧呼吸第二和第三阶段受阻，呼吸链中断部位应该是线粒体，野生型在氧气充足时可以产生CO2和H2O，A正确；突变型酵母菌不能产生H2O，但是能产生H、酒精和少量ATP，B错误；突变型酵母菌不能进行有氧呼吸，只能在细胞质基质中产生酒精和少量ATP，在氧气充足时繁殖速率低于野生型，C错误；野生型酵母菌分解C6H12O6时，若CO2产生量O2消耗量43，此时有氧呼吸产CO23个单位，耗有机物1/2单位，无氧呼吸产CO21个单位，耗有机物
14、1/2个单位，两者耗有机物相等；故比值大于43时，无氧呼吸占优势，D错误。12(2020河南省高三其他)下列关于光合作用探究历程中的研究方法及结论的叙述，错误的是( A )A希尔利用离体叶绿体和氧化剂证明植物光合作用可以合成ATPB恩格尔曼利用水绵和好氧细菌直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气C鲁宾和卡门利用同位素示踪的方法证明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水D卡尔文利用追踪放射性14C去向的方法证明了光合作用中C的转移途径【解析】希尔在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放氧气，说明离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气，但是不能说明可以合成ATP，
15、A错误；恩格尔曼的实验通过观察好氧细菌的分布情况，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气，且结合其他实验，说明产生氧气的部位就是叶绿体，B正确；鲁宾和卡门采用同位素标记的方法，获得HO和C18O2，他们采用两组实验，第一组提供H2O和C18O2，第二组提供HO和CO2，实验后发现第一组释放的氧气都是O2，第二组都是18O2，所以说明光合作用产生的氧气中的氧都来自水，C正确；卡尔文循环采用14C标记14CO2，发现了从CO2到C3再到(CH2O)的转移途径，D正确。二、非选择题13(2020延安市第一中学高三其他)光合作用和呼吸作用是生物生命活动两个重要的生命活动。(1)图甲为三种植物(
16、、)光合作用强度与光照强度之间的关系，图乙表示相关生理过程，请回答下列问题。影响图甲中b点上下移动的主要外界因素是 温度 ；光照强度为a点时，植物既没有CO2的吸收也没有CO2的释放，其原因是 光合作用消耗的CO2量等于细胞呼吸产生的CO2量 。图甲中的三种植物最适合于生活在荫蔽环境下的是 植物 。连接图乙中“1”和“2”两个过程的关键物质是 ATP和H 。若研究CO2中C在光合作用中的转移途径，通常采用 同位素标记(同位素示踪) 方法。正常进行光合作用的叶片，若突然停止供给CO2，请在下图中绘出叶绿体中H(即NADPH)含量在短时间内的变化曲线。 (2)研究人员将某植物置于CO2和O2浓度相
17、等(气体含量相对值为1)的密闭容器内，图1中的、表示某一时段细胞内的两项生理过程，图2表示容器内CO2和O2浓度的变化情况，请据图回答问题：在该研究过程中，光照强度属于 自 变量，过程中的H是指 NADH ，该物质经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时 释放出大量能量 。图1中的物质c一般是指 葡萄糖(糖类) ，硝化细菌合成物质c利用的是 化学 能。从气体进出细胞的情况分析，图1所示生理状态对应于图2中的 817 h 时间段。2024 h时，据图推测该植物的呼吸方式是 有氧呼吸和无氧呼吸 ，理由是 20 h后两条曲线开始出现不对称，植物CO2的释放量大于O2的吸收量 。【解析】(1)b点无
18、光照，有二氧化碳的释放，只进行细胞呼吸，故上下移动的主要外界因素是温度；光照强度为a点时，二氧化碳的释放量为0，其原因是光合作用消耗的CO2量等于细胞呼吸产生的CO2量。根据植物对光的需求不同，可分为阳生植物和阴生植物，图甲中为阳生植物，为阴生植物，故最适合于生活在阴蔽环境下的是植物。乙图表示光合作用过程，图中1表示光合作用的光反应，2表示暗反应，从光反应到暗反应重要的物质桥梁为ATP和H。研究CO2中C在光合作用中的转移途径，通常采用同位素标记法；根据检测放射性的大小来追踪其位置，正常进行光合作用的叶片，若突然停止供给CO2，NADPH(H)的消耗将减少，含量将升高，曲线为：()光照强度是影
19、响光合作用强度的环境因素之一，在一天24 h内，光照强度在发生变化，所以在该研究过程中，光照强度属于自变量。过程表示有氧呼吸，其中的H是指NADH，该物质经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量能量。图1中的物质C是光合作用合成的有机物，一般是指葡萄糖(糖类)。硝化细菌合成物质C利用的是将土壤中的氨氧化释放的化学能。图1中的表示光合作用，产生的O2除了用于所示的有氧呼吸外，还有一部分释放到细胞外，说明光合速率大于呼吸速率；图2中的817 h，O2浓度不断增加，说明光合速率大于呼吸速率。可见，图1所示生理状态对应于图2中的817 h时间段。20时后两条曲线开始出现不对称，植物CO2的
20、释放量大于O2的吸收量，说明在2024时，该植物的呼吸方式是有氧呼吸和无氧呼吸。14(2020安徽省高三其他)科研工作者对卡尔文循环与光呼吸的联系以及光合作用产物的运输途径进行了研究。图甲表示某植物在气孔关闭、O2/CO2比值升高时的生理变化图。图乙为探究光合作用产物运输途径实验装置示意图。将该装置(密封、透明小室。其中a表示叶片，b表示茎、c表示果实、X表示某种气体)放在光合作用最适的温度和光照强度下培养，测得a、b和c三处放射物含量变化如图丙。据图回答下列问题。(1)图甲中，光呼吸的发生可以消耗光反应产生的过剩的 O2和ATP(H) 。O2/CO2比值较高时，C3化合物的来源途径有 CO2
21、的固定和光呼吸 (填生理过程名称)。(2)图乙中，气体X中放射性标记的元素在卡尔文循环中转移途径是 。(3)图丙中，t1时刻a合成ATP和H的场所有 细胞质基质、线粒体和叶绿体 ，若适当提高温度，图丙中的S1和S2的值将 都变小 。(4)欲探究气体X浓度对叶片光合产物运输速率的影响，请完善实验方案。 至少再设置两组气体X浓度不同的装置乙，且其他条件同该装置乙 。【解析】(1)据图甲分析可知，光呼吸可以消耗光反应产生的过多的O2、H和ATP，所以光呼吸是在高氧和高光强条件下发生的，光呼吸可以防止叶绿体类囊体结构遭到破坏。O2/CO2比值较高时，据图分析可知，C3化合物的来源途径有二氧化碳的固定和
22、光呼吸。(2)图乙中，气体X中放射性标记的元素在卡尔文循环中转移途径是二氧化碳先与一分子C5反应，固定成C3，然后C3在H、ATP的作用下，生成有机物(CH2O)、部分生成C5继续进行二氧化碳固定。如图所示：。(3)图丙中，a表示叶片，t1时刻a的放射物含量为0，但叶片既能进行光合作用也能进行呼吸作用，故合成ATP和H的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；若适当提高温度，由于温度影响酶的活性，已经在光合作用最适的温度和光照强度下培养，故提高温度后酶的活性降低，故图丙中的S1和S2的值将都变小。(4)欲探究气体X浓度对叶片光合产物运输速率的影响，则需要至少再设置两组气体X(二氧化碳)浓度不同的装置
23、乙，且其他条件同该装置乙即可。15(2020湖南省高三二模)研究小组利用叶面积相等的甲、乙两种植物的叶片分别进行了以下两组实验，两组实验在相同且适宜的温度下进行。实验一：将甲、乙两种植物的叶片分别放置在相同的密闭小室中，给予充足的光照，利用红外测量仪每隔5 min测定一次小室中的CO2浓度，结果如下图中1所示。实验二：给予不同强度的光照，测量甲、乙两种植物叶片的CO2吸收量和CO2释放量，结果如图2所示。请据图分析回答问题：(1)图1,010 min期间，通过光合作用制造的有机物总量：乙植物 大于 甲植物(填大于、等于、小于或不能判断)，原因是 10 min内，两植物消耗环境中CO2量是相同的
24、(净光合作用强度相同)，但乙植物的细胞呼吸强度大于甲植物的细胞呼吸强度，所以乙植物通过光合作用制造的有机物多于甲植物 。(2)图1,2540 min期间，两个密闭小室内CO2含量相对稳定的原因是 甲、乙植物各自呼吸作用释放的CO2量与其光合作用消耗CO2相等 。(3)图2，若光照强度为Xlx(AXB)，每日光照12 h，一昼夜后乙植物的干重将 减少 。【解析】(1)图1从开始到10 min时，甲乙两植物消耗环境中CO2量相同，说明两种植物的净光合速率相同。光合作用的实际速率净光合速率细胞呼吸速率，由于图2光照强度为0时，植物只进行呼吸作用，甲植物的细胞呼吸速率小于乙植物的细胞呼吸速率，所以乙植
25、物通过光合作用制造的有机物多于甲植物。(2)2540 min期间，甲、乙两植物的二氧化碳浓度含量维持相对稳定，说明甲、乙两植物各自的光合作用速率等于呼吸速率，即各自呼吸作用释放的CO2量与其光合作用消耗CO2相等。(3)由图2可知，当光照强度为A时，乙植物的光合作用等于呼吸作用，净光合为0；当光照强度为B时，乙植物的净光合为2，因此光照强度介于A和B之间平均净光合为1。光照强度为0时只进行呼吸作用，可知乙呼吸消耗为2，所以当光照为X时光照12小时，乙植株实际光合约为(21)1236 mgm2h2，呼吸作用消耗22448 mgm2h2，所以净光合约为364812mgm2h2，因此一昼夜后乙植物的干重将减少。
