教學考試雜志社“優(yōu)師計劃”階段性成果展示
——高考重難點相關試題選登

光合作用與細胞呼吸

物質出入細胞的方式、光合作用、細胞呼吸綜合考查

有關真核細胞結構和功能的敘述，正確的是 （ ）

A.葉綠體的類囊體膜上存在催化還原型輔酶Ⅱ（NADPH）合成的酶

B.線粒體是有氧呼吸的場所，為細胞新陳代謝提供95%以上的能量

C.動物細胞的吸水和失水實驗只能以哺乳動物紅細胞為材料

D.水分子只能從低濃度溶液流向高濃度溶液

【答案】A

【命題意圖】本題考查細胞器的結構和功能、動物細胞的吸水和失水，考查學生的理解能力，體現生物學科核心素養(yǎng)的科學思維。

【解題分析】NADPH 的形成是在葉綠體的類囊體膜上完成的。在光合作用的光反應階段，水光解時產生的H+與NADP+（氧化型輔酶Ⅱ）在相應酶的作用下發(fā)生反應生成 NADPH（還原型輔酶Ⅱ），A 正確；線粒體是真核細胞進行有氧呼吸的主要場所，細胞生命活動所需的能量，大約95%來自線粒體，B 錯誤；課本中探究動物細胞的吸水和失水實驗，以哺乳動物紅細胞為材料，是因為取材方便，血液中紅細胞是單個存在的，不需要用胰蛋白酶使細胞分離開，血紅蛋白是紅色的，便于觀察，但探究動物細胞的吸水和失水實驗，也可以用其他動物細胞，C 錯誤；水分子的移動方向是雙向，細胞吸水和失水的多少取決于細胞內外的濃度差，總體上由低濃度溶液流向高濃度溶液的水分子數較多，D 錯誤。

光合作用的基本過程

1.如圖1 是綠色植物葉肉細胞內部分代謝過程圖解，其中①～⑤表示生理過程，甲、乙表示物質。據圖1 回答下列問題：

圖1

（1）在生物膜上發(fā)生的生理過程有圖1 中的_____________________（填序號）。如果突然降低CO2的濃度，短時間內甲物質含量會__________________________（填“增加”“減少”或“不變”）。

（2）如果葉肉細胞的呼吸速率大于光合速率，則過程⑤消耗的O2除了來自過程①外，還來自__________________________。圖1 中乙物質是__________________________。

（3）綜合題圖代謝過程分析大棚蔬菜生產中可采取______________等措施來增加蔬菜產量。

【答案】（1）①和⑤ 增加 （2）外界吸收 CO2（3）控制光照的強弱、控制溫度的高低、適當增加大棚中CO2的濃度等（答出其中一項即可）

【命題意圖】本題考查光合作用和細胞呼吸，考查學生的理解能力，體現生物學科核心素養(yǎng)的科學思維。

【解題分析】（1）在生物膜上發(fā)生的生理過程有①光反應（類囊體膜）和⑤有氧呼吸的第三階段（線粒體內膜）；圖1 中的甲物質是光反應產生的用于暗反應的[H]和ATP，如果突然降低CO2的濃度，暗反應減弱，短期內[H]和ATP 積累，其含量會增加。（2）過程⑤是有氧呼吸的第三階段。如果葉肉細胞的呼吸速率大于光合速率，則用于有氧呼吸第三階段的O2除了來自圖1 中過程①光合作用的光反應外，還有一部分要從外界吸收；圖1 中乙物質是有氧呼吸第二階段產生的CO2。（3）大棚蔬菜生產中增加蔬菜產量的措施有控制光照的強弱、控制溫度的高低、適當增加作物環(huán)境中CO2的濃度等。

2.圖2 為蠶豆葉肉細胞中部分物質變化途徑，其中①～④代表有關生理過程，圖3 為科研人員探究在膠泥土和沙壤土中施用不同氮肥量對蠶豆單株產量的影響所得實驗結果。請回答下列相關問題：

圖3

（1）圖2 中①發(fā)生的場所是________________________，①～④能產生ATP 的有________________________。

（2）由圖3 可知蠶豆單株產量較高的條件是___________________，從光合作用角度分析施加適量氮肥能促進水稻增產的原因可能是a：____________________；b：_____________________。

【答案】（1）葉綠體的類囊體薄膜 ①②④（2）種植在沙壤土上，且氮肥的施用量為 240 kg/ hm2a:氮是葉綠素合成的必需元素，含氮量提高葉綠素含量增加，光合作用增強 b:氮是酶合成的必需元素，含氮量提高酶含量增加，有利于光合作用的進行（順序可顛倒）

【命題意圖】本題考查呼吸作用與光合作用，考查考生理解能力、獲取信息能力。

【解題分析】（1）①表示光反應過程，發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上；② ③④分別代表有氧呼吸第三階段、光合作用暗反應階段和有氧呼吸的第一、二階段，①～④能產生ATP 的有①② ④。（2）由圖3 可知當蠶豆種植在沙壤土且氮肥的施用量為240 kg/hm2時，單株產量較高；從光合作用角度分析施加適量氮肥，能促進水稻增產的原因可能是氮是葉綠素合成的必需元素，含氮量提高葉綠素含量增加，光合作用增強；還可能是氮是酶合成的必需元素，含氮量提高酶含量增加，有利于光合作用的進行。

影響光合作用速率和呼吸作用速率的環(huán)境因素

1.小球藻是研究光合作用的常用材料，圖4 是CO2濃度對其光合作用強度的影響，圖5 是在其他條件適宜的情況下測定的小球藻O2吸收量（不考慮滲透壓對生命活動的影響）。請結合有關知識回答問題：

圖5

（1）CO2濃度主要影響光合作用的_______________________階段，根據光合作用的發(fā)生過程推斷當達到平衡狀態(tài)時，C3與C5的含量比例是_______________________。

（2）從圖4 甲可看出，CO2濃度對光合作用強度的影響是______________________________________________。

（3）當圖4 曲線平行于橫軸時，影響光合作用強度的內在因素是______________________________________________。

（4）圖5 曲線有不科學的地方，請結合圖4 和已有知識推斷錯誤區(qū)段是_______________________段。圖5 中bc 段的光合作用強度_______________________（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸作用強度。

【答案】（1）暗反應 2∶1 （2）在一定范圍內，光合作用強度與CO2濃度呈正相關，超過一定濃度，光合作用強度不變（意思正確即可） （3）色素和酶 （4）cf 大于

【命題意圖】本題考查光合作用的影響因素，考查獲取信息能力和綜合運用能力，考查生命觀念、科學思維和科學探究核心素養(yǎng)。

【解題分析】（1）圖4 為CO2濃度對光合作用強度的影響，CO2是在暗反應中被使用，因此會影響暗反應；當反應達到平衡時，由于一分子C5和一分子CO2結合生成兩分子C3，因此C3是C5的二倍，濃度比例為2∶1。（2）從圖4 可看出，在一定范圍內，光合作用強度與CO2濃度呈正相關，超過一定濃度，CO2濃度增加光合作用速率不再加強。（3）影響光合作用強度的內在因素主要是色素含量、酶的含量和活性。（4）NaHCO3可以為小球藻光合作用提供二氧化碳，隨著NaHCO3濃度的增加，由圖4 可知，O2吸收量應該先逐漸降低后維持相對穩(wěn)定一段時間，因此圖5 中cf 段出現了異常；圖5 中橫坐標以上表示呼吸速率大于光合速率，橫坐標以下表示光合速率大于呼吸速率。

2.海島棉不僅纖維品質優(yōu)良，而且是鹽堿地的主要栽培作物。科研人員就鹽脅迫對新海 21 號海島棉幼苗生長和生理特性的影響開展研究，得到實驗結果如表：

（1）海島棉的葉綠素分布在葉綠體的_____________________，葉綠素的作用是_____________________。

（2）實驗設計需遵循單一變量原則、對照性原則和平行重復原則等，上述實驗采用盆栽法培育海島棉，每組種18 盆，每盆種6 株，這種做法符合_____________________原則，目的是_____________________。

（3）脯氨酸是高等植物體內重要的有機小分子滲透調節(jié)物質，有很高水溶性。實驗中脯氨酸含量的變化，表明__________________________________________。

（4）由實驗結果分析可知，高濃度鹽脅迫下海島棉生長受抑制的原因是__________________________________________。

【答案】（1）類囊體的薄膜上 吸收、呈遞和轉化光能（或吸收光能） （2）平行重復（或等量重復） 消除偶然因素對實驗結果的影響 （3）在一定范圍內，隨著鹽脅迫的增強，海島棉滲透調節(jié)能力逐漸增強，對鹽堿地的適應能力增強 （4）高濃度鹽脅迫通過影響海島棉葉綠素含量影響光合作用速率，進而影響葉片的生長，導致海島棉植株的生長受抑制

【命題意圖】本題考查光合作用的知識，考查學生的實驗與探究能力。

【解題分析】（1）葉綠素分布在葉綠體的類囊體的薄膜上，作用是吸收、呈遞和轉化光能。（2）多個平行組取平均值，符合平行重復原則，避免偶然因素對實驗結果產生影響。（3）實驗自變量為NaCl 濃度，脯氨酸是高等植物體內重要的有機小分子滲透調節(jié)物質，通過表格可知，隨NaCl 濃度的升高，脯氨酸含量不斷升高，使海島棉滲透調節(jié)能力逐漸增強，對鹽堿地的適應能力也逐漸增強。（4）條件為高濃度鹽脅迫，結果為海島棉生長受抑制，指標為植株干重和株高均下降，據表可知，植株生長受凈光合速率和葉面積的影響，凈光合速率受葉綠素含量的影響，葉綠素含量受鹽脅迫的影響，則高濃度鹽脅迫通過影響海島棉葉綠素含量影響光合作用速率，進而影響葉片的生長，導致海島棉植株的生長受抑制。

3.某生物興趣小組欲通過一次實驗進行如下兩方面的研究：一是驗證甲、乙兩種植物混合種植導致兩種植物的單株平均干重均下降，二是探究兩種植物根部競爭、莖葉競爭對單株平均干重的影響強度，完成如下實驗步驟以及實驗結果分析：

（1）實驗步驟：

①選擇生長狀況相似的健康甲、乙植株若干，分成適量且等量的幾組備用。實驗共分4 組，編號為A、B、C、D。

②A、B 組的甲、乙植株________________________________，以此為對照；C 組的甲、乙植株__________________________以形成根部競爭；D 組的甲、乙植株________________________________以形成莖葉競爭。

③在相同且適宜的條件下培養(yǎng)相同時間，求各組植株的單株平均干重。

（2）實驗結果分析：

若________________________________，說明根部競爭的影響大；若C、D 組的單株平均干重比A、B 組低，且C 組下降量小于D 組，說明莖葉競爭的影響大；若C、D 組的單株平均干重比A、B 組低，且兩組下降量相當，說明________________________________。

【答案】（1）②單獨種植 種植在同一土壤中但莖葉部分分開 種植在隔離的土壤中但莖葉部分交織 （2）C、D 組的單株平均干重比A、B 組低，且C 組下降量大于D 組（或D 組下降量小于C 組） 根部競爭與莖葉競爭的影響強度相當

【命題意圖】本題以實驗設計的方式考查植物之間的競爭機制以及影響作用的大小。考查學生的實驗與探究能力以及理解能力。

【解題分析】（1）②在實驗中為確定混合種植對單株平均干重的影響，應首先設置甲、乙兩種植物單獨種植的對照，并與混合種植的實驗組進行比較，若創(chuàng)設根部競爭的實驗條件，需將甲、乙兩種植物種植在同一土壤中但莖葉部分分開，根部則因吸收水分、無機鹽等形成競爭，若創(chuàng)設莖葉競爭的實驗條件，需將甲、乙兩種植物種植在隔離的土壤中但莖葉部分交織，莖葉部分因光照、二氧化碳而形成競爭，適宜的條件下培養(yǎng)相同時間，比較四組甲、乙植物的單株平均干重，確定根部競爭、莖葉競爭對單株平均干重的影響。（2）若C、D 組的單株平均干重比A、B 組低，且C 組下降量大于D 組，說明根部競爭的影響大；若C、D 組的單株平均干重比A、B 組低且C 組下降量小于D 組（或D 組下降量大于C 組），說明莖葉競爭對甲、乙植物單株平均干重的影響大；若C、D 組的單株平均干重比A、B 組低，且兩組下降量相當，說明根部競爭與莖葉競爭的影響強度相當。

4.某科研小組探究苗期不同遮陰程度對花生光合作用速率的影響，實驗中以花育22 號花生品種為材料，遮陰時間從花生全部出苗到花針期（出苗后30 d）。拆除遮陰網后用不同光照強度照射三組花生幼苗并測定光合速率，實驗結果如圖6 所示（實驗中光照強度以光量子密度PPFD 表示）。回答下列問題：

圖6

（1）圖6 中曲線縱坐標應為花生凈光合作用速率而非總光合作用速率，判斷理由是__________________________________。

（2）實驗中當光照強度大于1 200 μmol ? m-2? s-1，隨花生苗期遮光程度增強，花生植株對光能的利用率______（填“越高”或“越低”）；當光照強度低于600 μmol ? m-2? s-1，圖中凈光合速率變化幅度較小的花生植株是____________________。

（3）據圖6 分析，若在林蔭下種植花育22 號花生，為利于增產可采取的有效措施為_______________；大田種植花生時，還需給田地施用足量磷肥以利于花生提高光合作用速率，其機理有______________________________（寫出兩點即可）。

【答案】（1）曲線起點不是坐標原點，縱坐標應是總光合速率與細胞呼吸速率的差值即凈光合速率 （2）越低 苗期遮光程度85%的花生植株 （3）在花生苗期適當程度遮光一段時間 形成磷脂進而參與構成葉綠體膜、形成ATP 和NADPH 等參與能量轉化、合成葉綠體中DNA 和RNA（寫出兩點即可）

【命題意圖】本題考查光合作用的過程、礦質元素和光照強度等環(huán)境因素對光合速率的影響。意在考查獲取信息能力、理解能力、實驗與探究能力和綜合運用能力。

【解題分析】（1）圖6 中曲線縱坐標應為花生凈光合作用速率而非總光合作用速率，判斷理由是曲線起點不是坐標原點，縱坐標應是總光合速率與細胞呼吸速率的差值即凈光合速率。（2）實驗中當光照強度大于1 200 μmol ? m-2? s-1時，隨花生苗期遮光程度增強，花生植株對光能的利用率越低；當光照強度低于600 μmol ? m-2? s-1，圖中凈光合速率變化幅度較小的花生植株是苗期遮光程度達到85%的花生幼苗。（3）據圖6 分析，若在林蔭下種植花育22 號花生，為利于增產可采取的有效措施為在花生苗期適當程度遮光一段時間；大田種植花生時，還需給田地施用足量磷肥以利于花生提高光合作用速率，其原因有磷元素參與形成磷脂進而參與構成葉綠體膜、形成ATP和NADPH 等參與能量轉化和參與合成葉綠體中DNA 和RNA 等。