1、核心素养培优练（四）科学思维细胞呼吸和光合作用的综合考查类型一光合作用和细胞呼吸在物质和能量代谢上的联系1.如图为某植物叶肉细胞中两种膜结构以及发生的生化反应模式图。下列有关叙述正确的是 ()A.图1、2中的两种生物膜上都发生能量的转换,且转换形式相同B.两种生物膜除了产生上述物质外,还均可产生ATPC.图1中的A是NADPH,图2中的B全来自丙酮酸和H2OD.由于图1、图2中的生物膜来自不同细胞器,所以它们的主要成分不同【解析】选B。图1、2中的两种生物膜上都发生能量的转换,但转换形式不同,前者光能转换成糖分子中的化学能,后者稳定的化学能转换成ATP中活跃的化学能,A错误;图1膜是类囊体膜,
2、能发生ATP的合成;图2膜发生的是还原氢的氧化,发生在线粒体的内膜上,能够形成大量的ATP,B正确;图1中的A是NADPH,图2中的B来自葡萄糖、丙酮酸和H2O,C错误;图1、图2中的生物膜来自不同细胞器,但其主要成分相同,都是蛋白质和磷脂分子,D错误。2.(2021北海高一检测)如图表示某叶片叶肉细胞内叶绿体与线粒体物质上的联系,ac物质的产生及反应场所如图所示。下列叙述错误的是 ()A.产生a物质时伴随NADPH的产生B.b为葡萄糖,可直接进入线粒体氧化分解C.适当增加光照强度,c物质在叶绿体内的消耗速率加快D.叶肉细胞内c物质的产生和消耗速率相等时,叶片可能需消耗外界的a物质【解析】选B
3、。叶绿体产生O2伴随NADPH产生,A正确;葡萄糖须分解成丙酮酸才能进入线粒体,B错误;适当增加光照强度,光合速率加快,则CO2的消耗速率加快,C正确;叶片由叶肉细胞与表皮细胞等组成,只有叶肉细胞可进行光合作用,叶肉细胞内CO2的产生和消耗速率相等时,叶片的总光合速率小于总呼吸速率,叶片消耗外界的O2,D正确。3.如下表示菠菜叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中氢元素的转移途径,下列叙述错误的是 ()H2O NADPH(CH2O) HH2OA.过程在类囊体膜上,过程在线粒体内膜上进行B.过程所需的ATP来源于过程C.过程产生的H实际上指的是还原型辅酶(NADH)D.过程必须在无光条件下进行【解析】
4、选D。过程是光反应阶段,发生在叶绿体类囊体膜上;过程是有氧呼吸第三阶段,发生在线粒体内膜上,A正确;是暗反应阶段,所需的ATP来源于过程,B正确;过程产生的H实际上指的是还原型辅酶(NADH),C正确;过程有光无光都可以进行,但需要光反应提供NADPH和ATP,D错误。类型二净光合作用、真正光合作用与细胞呼吸名词辨析4.如图曲线表示光照强度与绿色植物CO2吸收量之间的关系,下列对该曲线的分析,正确的是 ()A.曲线AB段表示绿色植物没有进行光合作用B.曲线BC段表示绿色植物只进行光合作用C.B点表示绿色植物光合作用吸收和呼吸作用释放CO2的量相等D.整段曲线表明,随光照强度递增,光合作用增强,
5、呼吸作用减弱【解析】选C。曲线AB段表示光照较弱时,呼吸作用释放的CO2量大于光合作用吸收的CO2量,曲线AB段中,绿色植物也在进行光合作用,A错误;BC段植物既能进行光合作用也能进行呼吸作用,且光合作用强度大于呼吸作用强度,B错误;B点植物总体吸收CO2量为0,表示呼吸作用释放的CO2量和光合作用吸收的CO2量相等,C正确;曲线AD段表明,随光照强度递增,光合作用增强,当光照强度大于D点对应的光照强度后光合作用反而出现下降,但呼吸作用不一定减弱,D错误。5.某校生物兴趣小组以玉米为实验材料,研究不同条件下光合速率与呼吸速率,绘制了如图所示的四幅图,哪幅图中“a”点不能表示光合速率等于呼吸速率
6、 ()【解析】选C。A图中光合速率代表实际光合速率,二者交点a代表光合作用速率等于呼吸作用速率,A项不符合题意;B图中a点后二氧化碳的含量开始降低,即光合作用速率大于呼吸作用速率,故a点含义是光合作用速率等于呼吸作用速率,B项不符合题意;C图中a点的含义是二氧化碳的吸收量等于释放量,即表示净光合作用速率等于呼吸作用速率,此时光合作用速率是呼吸作用速率的2倍,C项符合题意;D图中a点二氧化碳的吸收量为0,说明此时的光合作用速率等于呼吸作用速率,D项不符合题意。6.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 、30 ,如图曲线表示该植物在30 时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到2
7、5 的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),从理论上讲,图中相应点的移动分别是 ()A.a点上移,b点左移,m值上升B.a点下移,b点左移,m值不变C.a点上移,b点右移,m值下降D.a点下移,b点不移,m值上升【解析】选A。图中a、b、m三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的净光合作用强度。据题意,由于光合作用和细胞呼吸酶的最适温度不同,当温度由30 降到25 时,细胞呼吸强度降低,a点上移;光合作用强度增大,呼吸速率减小,故净光合作用强度增大,m值增大;b点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度,在25 时细胞呼吸强度降低,在除光照强度外其他条件不变的情况下要使光合作用强度仍然与细胞
8、呼吸强度相等,需降低光照强度以使光合作用强度减弱,即b点左移。综上所述,A正确,B、C、D错误。类型三光合作用与细胞呼吸的综合计算7.如图表示一株生长迅速的植物在夏季24 h内每小时CO2的吸收量和释放量(单位:mg),光合速率和呼吸速率用CO2吸收量和CO2释放量表示。下列表述不合理的是 ()A.在18时和6时,该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等B.假设该植物呼吸速率不变,则该植物在12点时每小时固定的CO2为50 mgC.该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-BD.中午12时左右,与曲线最高点所对应的时间相比,该植物叶绿体内C5的含量下降【解析】选D。在18时和6时,CO2
9、吸收量和CO2释放量相等,说明该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等,A正确;假设该植物呼吸速率不变,从图示可知,该植物的呼吸速率为10 mgh-1,12点时的净光合速率为40 mgh-1,因此在12点时每小时固定的CO2量=实际光合速率=10+40=50 mg,B正确;A、C表示光合作用积累的有机物的量,B表示细胞呼吸消耗的有机物的量,该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为 A+C-B,C正确;与曲线最高点所对应的时间相比,中午12时左右,因其CO2吸收量低,CO2固定过程较弱,因此该植物叶绿体内C5的含量升高,D错误。8.以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用
10、与细胞呼吸的影响,结果如图所示。下列分析正确的是 ()A.光照相同时间,35 时光合作用制造的有机物的量与30 相等B.光照相同时间,在20 条件下植物积累的有机物的量最多C.温度高于25 时,光合作用制造的有机物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的有机物与细胞呼吸消耗的有机物的量相等【解析】选A。光合作用制造的有机物的量=净光合作用量+细胞呼吸量,因此图中35 与30 的光合作用制造的有机物的量相等,都是6.5,A正确;植物积累的有机物等于净光合作用积累量,图中虚线表示净光合作用积累量,光照相同时间,在25 条件下植物积累的有机物的量最多,B错误;从图中可以看出:25 时,总光合作
11、用产生的有机物的量约等于2.25+3.75=6.00,30 时为3.00+3.50=6.50,35 时为3.50+3.00=6.50,故而温度高于25 时,光合作用制造的有机物的量先上升后不变,C错误;两曲线的交点表示绿色植物积累的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等,D错误。类型四光合作用与细胞呼吸的综合实验分析与设计9.若要用如图所示实验装置来测定一定温度下生物细胞呼吸或光合作用的强度(不考虑装置中微生物的影响),相关叙述错误的是 ()A.若该装置烧杯中盛放清水,可用于测定酵母菌无氧呼吸的强度B.若该装置烧杯中盛放清水,可用于测定乳酸菌无氧呼吸的强度C.若该装置烧杯中盛放NaOH溶液,
12、可用于测定酵母菌有氧呼吸的强度D.若该装置烧杯中盛放NaHCO3溶液,可用于测定一定光照强度下植物的净光合速率【解析】选B。酵母菌无氧呼吸不消耗氧气,但会产生二氧化碳,产生的二氧化碳量则为酵母菌的净呼吸速率,故可以测定酵母菌无氧呼吸的强度,A正确;乳酸菌无氧呼吸不消耗氧气,也不产生二氧化碳,故不能用于测定乳酸菌无氧呼吸的强度,B错误;酵母菌有氧呼吸消耗氧气,产生的二氧化碳被NaOH溶液吸收,消耗的氧气量则为酵母菌的有氧呼吸的强度,C正确;烧杯中盛放NaHCO3溶液,NaHCO3溶液可以为光合作用提供二氧化碳,释放的氧气量则为植物的净光合速率,故能用于测定一定光强下植物的净光合速率,D正确。10
13、.照表中内容,比较光合作用和有氧呼吸。反应名称光反应暗反应有氧呼吸必要条件水、光合色素、酶(1)、NADPH、多种酶O2、多种酶、葡萄糖等场所类囊体膜叶绿体基质(2)物质变化(3)、ATP生成、电子传递、NADP+还原(4)CO2的固定、有机物氧化分解产生CO2和水,生成ATP能量变化光能转化为ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学转化为有机物中稳定的化学能(5)有机物中稳定的化学能转化为【解析】(1)光合作用暗反应的条件需要ATP、CO2、NADPH、多种酶的参与。(2)有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行,第二、三阶段在线粒体中进行。(3)光合作用光反应阶段的物质变化有水的裂解、电子传递、A
14、TP生成和NADP+还原。(4)光合作用暗反应阶段的物质变化有CO2的固定和C3的还原。(5)有氧呼吸中能量变化为有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能。答案:(1)ATP和CO2(2)细胞质基质和线粒体(3)水的裂解(4)C3的还原(5)ATP中活跃的化学能和热能 11.如图表示在一定的光照条件下,植物的一个叶肉细胞中A与B两种细胞器间的气体转移情况。请据图分析回答下列问题:(1)CO2产生于细胞器A的(填场所)。(2)A、B在其生理活动过程中都能产生ATP, A产生ATP是通过(填生理过程) , B产生ATP是通过(填生理过程)。(3)在黑暗条件下,细胞器(填“A”或“B”)
15、中的主要生理活动会停止。(4)若某种植物的叶肉细胞长期处于A产生的CO2全部进入B,B产生的O2全部进入A这种状态,则该植物(填“能”或“不能”)正常生长,原因是。【解析】(1)依题图可知,A是线粒体,CO2产生在线粒体的基质中。(2) A(线粒体)中产生ATP是通过有氧呼吸,B(叶绿体)产生ATP是通过光合作用。(3)在黑暗条件下,细胞不能进行光合作用,所以B的主要生理活动会停止。(4)若某种植物的叶肉细胞长期处于A产生的CO2全部进入B,B产生的O2全部进入A,这种状态下,叶肉细胞光合速率等于呼吸速率,没有有机物的积累,而植物还有很多细胞是不能进行光合作用的,但这些细胞都要进行细胞呼吸消耗
16、有机物,所以该植物不能正常生长。答案:(1)基质(2)有氧呼吸光合作用(3)B(4)不能因为叶肉细胞在这种状态下,光合速率等于呼吸速率,没有有机物的积累,而植物很多细胞是不能进行光合作用的,但这些细胞都要进行细胞呼吸,消耗有机物12.如图为小麦叶片光合作用部分过程图解,请回答:(1)光合作用中光反应产生的可以被暗反应所利用;在光照条件下,ATP的移动方向是(用字母和箭头表示)。(2)暗反应通过来影响光反应,从而影响光合作用速率。(3)正常生长的小麦照光培养一段时间后,用黑布迅速罩上,假设其他条件不变,短时间内小麦叶肉细胞内的叶绿体中C3含量。若将上述内容中“用黑布迅速罩上”改为“突然停止CO2
17、供应”,C5含量。(4)某研究小组在适宜条件下测得正常生长的小麦光下吸收CO2的量为3.75 mg/h,在黑暗中释放CO2的量为2.25 mg/h,每天10 h光照、14 h黑暗交替进行,假设其他条件不变,该植物(填“能”或“不能”)生长,原因是。【解析】(1)光合作用光反应阶段产生的NADPH和ATP将参与到光合作用的暗反应;光合作用暗反应阶段,二氧化碳被固定为C3,在有关酶的催化作用下,C3接受ATP释放的能量并且被NADPH还原,随后经过一系列反应形成糖类和C5。在光照条件下,ATP从光反应场所移动到暗反应场所,光反应的场所为叶绿体的类囊体薄膜,即图中A,暗反应的场所为叶绿体基质,即图中
18、B,所以移动方向为AB。(2)暗反应需要ATP水解提供能量,产生ADP和Pi,光反应利用暗反应产生的ADP和Pi生产ATP,所以暗反应可以通过提供ADP、Pi以及NADP+来影响光反应,从而影响光合作用速率。(3)停止光照,光反应停止,产生的NADPH和ATP的含量减少,C3的还原受阻,C3的消耗减少,C3的剩余量升高。如果突然停止二氧化碳供应,二氧化碳固定过程减弱,反应消耗的C5减少,因此C5含量升高。(4)根据题意,光照10 h植物光合作用吸收的CO2为3.75 mg/h10 h=37.5 mg,黑暗14 h细胞呼吸所释放的CO2为2.25 mg/h14 h=31.5 mg,即24 h内,该植物净光合速率大于0,所以该植物能生长。答案:(1)NADPH和ATPAB(2)提供ADP、Pi以及NADP+(3)升高升高(4)能24 h内,该植物净光合速率大于0