专题突破练4　光合作用与细胞呼吸一、单项选择题1.(2021内蒙古包头一模)在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤,播下一粒种子,将玻璃瓶密封,放在靠近窗户能照到阳光的地方,室内温度保持在30℃左右。不久,这粒种子萌发长成幼苗。若要预测这株植物幼苗能够生存多长时间,下列叙述错误的是(　　)A.要预测植物生存的时间,需要知道土壤含水量和土壤中各种无机盐的含量B.瓶中植物生存时间的长短,与植物种类无关C.植物体内有机物积累速率是影响植物生存时间的重要因素D.瓶中CO2总量会影响植物生存时间的长短2.(2021山东德州一模)癌细胞在氧含量正常的情况下,利用葡萄糖转变为乳酸来产生ATP作为能量的主要来源。研究发现,线粒体中产生的NO,一方面可与O2竞争性结合,另一方面扩散到细胞质基质中促进葡萄糖转变为乳酸。下列说法错误的是(　　)A.NO能抑制线粒体中葡萄糖的氧化分解过程B.细胞发生癌变时,线粒体中的NO水平升高C.与正常细胞相比,癌细胞中丙酮酸的生成速率高D.与正常细胞相比,癌细胞中葡萄糖的能量利用率低3.(2021湖南模拟)金鱼能在严重缺氧的环境中生存若干天,其肌细胞和其他组织细胞无氧呼吸的产物不同。下图表示金鱼在缺氧状态下,细胞中的部分代谢途径。下列叙述错误的是(　　)A.金鱼的肌细胞和其他组织细胞中与无氧呼吸有关的酶不完全相同B.物质X是丙酮酸,该物质产生于细胞质基质C.肌糖原能够水解成葡萄糖,以补充血糖D.金鱼肌细胞的有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO24.(2021浙江稽阳联谊学校联考)细胞呼吸过程中,葡萄糖和水分子脱去的氢可与氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)结合形成还原型辅酶Ⅰ(NADH)。研究发现,人和哺乳动物的衰老过程与组织中NAD+水平的下降直接相关。细胞外烟酰胺磷酸核糖转移酶(eNAMPT)的催化产物NMN是合成NAD+的原料,下列叙述正确的是(　　)A.促进小鼠体内eNAMPT的产生可能会缩短其寿命B.eNAMPT的合成加工过程经过的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体C.人体细胞有氧呼吸产生的NADH中的氢来自水和葡萄糖D.人和哺乳动物无氧呼吸过程中会有NADH的积累5.下图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素的转移途径以及能量转换过程,图中序号表示相关的生理过程。下列叙述错误的是(　　) A.在元素转移途径中,④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同B.在元素转移途径中,能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程有②③⑥⑦⑨C.在有氧呼吸过程中,产生能量最多的过程是⑦或⑨D.⑩产生的ATP中的化学能都可以转变为光能和机械能6.(2021山东淄博一模)将若干豌豆幼苗置于25℃条件下培养4d,测得的相对呼吸速率为10,再分别置于不同温度下测定3h后呼吸速率的变化,如下图所示。下列叙述错误的是(　　)A.呼吸速率可通过O2的吸收量或CO2的释放量来测定B.与40℃相比,35℃时豌豆幼苗的呼吸速率更加稳定C.从图中可以得出豌豆幼苗呼吸作用的最适温度为30℃D.温度通过影响酶的活性进而影响豌豆幼苗的呼吸速率7.(2021黑龙江哈尔滨一中期中)为研究提高大棚内CO2浓度对油桃光合作用的影响,测得自然种植的大棚和人工一次性施加CO2的大棚内油桃光合速率变化曲线如下图所示。请据图分析,下列说法正确的是(　　)A.由曲线变化规律可知人工施加CO2的最佳时间为10时B.阴影部分面积表示两种处理的一昼夜净光合速率差C.17时叶肉细胞内产生ATP的部位有叶绿体、线粒体D.7~8时限制光合速率的主要环境因素是光照强度二、不定项选择题8.(2021三湘名校教育联盟五市联考)细胞中葡萄糖的彻底氧化分解过程大体可分为4个阶段, 下图表示前3个阶段,分别是糖酵解、形成乙酰辅酶A(乙酰CoA)、柠檬酸循环。结合所学知识判断下列说法错误的是(　　)A.糖酵解过程只能在有氧条件下进行B.酵母菌的柠檬酸循环是在线粒体基质中进行的C.在缺氧的情况下,柠檬酸循环的速率不变D.分解丙酮酸过程可为其他反应提供能量、底物9.(2021江苏常州一模)下图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图,在CO2与C5反应过程中,O2能与CO2竞争相关酶的活性部位。下列相关叙述正确的是(　　)A.在高O2环境中植物不能进行光合作用B.光呼吸的存在会降低糖的合成效率C.可以通过适当增大CO2的浓度来抑制光呼吸D.在特殊环境下,光呼吸可以为暗反应提供原料10.(2021山东模拟)西北农林科技大学对某甜瓜品种进行了“低温锻炼对冷胁迫下幼苗超氧化物歧化酶(SOD,该酶能减缓植株的衰老)活性与叶绿素含量的影响”实验。设置了如下3组实验:T1(昼夜15~10℃),T2(昼夜10~5℃)和CK(昼夜25~15℃)。低温锻炼10d后,将3组幼苗同时进行低温胁迫处理,测定各项生化指标,结果如下图所示。下列相关分析错误的是(　　) A.低温锻炼能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解,提高幼苗的抗寒能力B.在冷胁迫下,经低温锻炼的处理组SOD活性逐渐下降,但仍高于未经低温锻炼的CK组C.幼苗经过低温锻炼后清除自由基的机制起作用,从而增强其对冷胁迫环境的适应能力D.未锻炼的CK组经冷胁迫后SOD活性降低是由于其空间结构发生了改变三、非选择题11.(2021山东教科所二轮模拟)交替氧化酶(AOX)广泛分布在植物细胞内,它可以催化O2与[H]生成水,并使细胞呼吸释放的能量更多地转化为热能,导致ATP所占比例下降。科研人员利用AOX基因突变体(AS-12)、AOX基因超表达突变体(XX-2)及野生型(WT)拟南芥植株为实验材料,研究了低温胁迫(4℃)对3种基因型拟南芥植株主根生长速率的影响,结果如下图所示。回答下列问题。(1)交替氧化酶可能位于线粒体　　　　　　上,低温胁迫下该酶表达的意义是　 　。 (2)22℃条件下,3种植株主根相对生长速率基本相同,说明在该温度下AOX基因表达情况为　　　　　　,4℃条件下不同植株的实验结果不同说明　 　。 (3)低温条件下植物细胞可以产生大量自由基从而破坏细胞结构导致细胞死亡,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,从而缓解低温胁迫作用,请设计实验验证该结论(简要写出实验思路和结果)。12.(2021山东泰安高三期末)茶叶有降压、提神和保健等功效。科研人员对茶树进行了相关研究。请回答下列问题。(1)研究人员为探究大气CO2浓度上升及紫外线(UV)辐射强度增加对茶树的影响,现采用一定量的UV辐射和加倍的CO2浓度处理茶树幼苗,测定相关生理指标,结果如下表所示。分组及株高/cm 实验处理(m2·s)-1]第15天第30天第45天第15天第30天第45天A对照(自然条件)21.535.254.51.652.02.08.86BUV辐射21.131.648.31.51.81.86.52CCO2浓度倍增21.938.361.21.752.42.4514.28DUV辐射和CO2浓度倍增21.535.055.71.551.952.559.02①从表中A、C两组数据分析,C组光合速率明显高于对照组,其原因是 　。 ②从表中数据可知,A、D两组光合速率差别　　　　(填“显著”或“不显著”)。结合B、C组数据分析其原因是　 　。 ③CO2浓度倍增可以促进茶树生长,研究者认为可能是CO2浓度升高参与了植物生长素合成的启动,从而促进了生长素的合成。若此结论正确,在上述实验的基础上,再加一组补充实验进行验证,简要写出验证思路: 　。 (2)某茶树的一枝条产生了变异,枝条上叶片的气孔白天关闭、夜晚开放。研究发现其叶片叶肉细胞生理代谢如下图所示。据图分析,该叶片在白天　　　　(填“能”或“不能”)进行光合作用,依据是　 　。  专题突破练4　光合作用与细胞呼吸1.B　解析:土壤的含水量和土壤中各种无机盐的含量会影响植物生存的时间,A项正确。不同种类的植物生存时间不同,B项错误。植物体内有机物的积累速率若小于有机物的消耗速率,植物的存活时间会变短,C项正确。CO2是植物光合作用的原材料,CO2总量会影响植物生存时间的长短,D项正确。2.A　解析:葡萄糖分解成丙酮酸的过程发生在细胞质基质中,A项错误。细胞发生癌变时,线粒体中的NO水平升高,一方面与O2竞争性结合,另一方面扩散到细胞质基质中促进葡萄糖转变为乳酸,B项正确。由于葡萄糖转变为乳酸产生的ATP少,所以与正常细胞相比,癌细胞中丙酮酸的生成速率高,C项正确。由于癌细胞在氧含量正常的情况下,利用葡萄糖转变为乳酸来产生ATP作为能量的主要来源,所以与正常细胞相比,癌细胞中葡萄糖的能量利用率低,D项正确。3.C　解析:金鱼肌细胞无氧呼吸产物是酒精,其他组织细胞无氧呼吸产物是乳酸,不同细胞的无氧呼吸产物不同是因为其所含的呼吸酶的种类不同,A项正确。②过程表示有氧呼吸第一阶段,葡萄糖被氧化分解成物质X(丙酮酸),场所是细胞质基质,B项正确。肌糖原能够水解成葡萄糖,然后进行氧化分解供应能量,由题干不能推测肌糖原水解成的葡萄糖是否会补充血糖,C项错误。金鱼肌细胞进行有氧呼吸产生CO2和水,无氧呼吸产生酒精和CO2,D项正确。4.C　解析:促进小鼠体内eNAMPT的产生可能会延长其寿命,A项错误。eNAMPT的合成加工过程经过的细胞器不可能有线粒体,B项错误。人体细胞有氧呼吸产生的NADH中的氢来自水和葡萄糖,C项正确。人和哺乳动物无氧呼吸过程中不会有NADH的积累,D项错误。5.D　解析:⑩产生的ATP中的化学能只能用于暗反应,转化为有机物中的化学能。6.C　解析:豌豆幼苗有氧呼吸消耗O2释放CO2,所以呼吸速率可通过O2的吸收量或CO2的释放量来测定,A项正确。由题图可知,与40℃相比,35℃时豌豆幼苗的呼吸速率更加稳定,B项正确。由题图曲线变化无法得出豌豆幼苗呼吸作用的最适温度为30℃,C项错误。细胞呼吸属于酶促反应,温度通过影响酶的活性进而影响豌豆幼苗的呼吸速率,D项正确。7.D　解析:从8时开始,人工一次性施加CO2的大棚内油桃光合速率快于自然种植的大棚,说明人工施加CO2的最佳时间是8时,A项错误。题图中阴影部分面积表示实验时间段内,人工施加CO2后,油桃多积累有机物的量,B项错误。17时叶肉细胞中有机物积累量为正值,故产生ATP的部位有细胞质基质、叶绿体和线粒体,C项错误。7~8时光照强度低,故7~8时限制光合速率的主要环境因素是光照强度,D项正确。8.AC　解析:由题图可知,糖酵解在无氧呼吸的第一阶段也可以发生,A项错误。酵母菌是真核生物,柠檬酸循环是在线粒体基质中进行的,B项正确。在缺氧的情况下,柠檬酸循环的速率会受影响,C项错误。分解丙酮酸过程可为其他反应提供能量、底物,D项正确。9.BCD　解析:在高O2含量环境中O2能与CO2竞争相关酶的活性部位,使CO2与C5反应生成C3的速率减小,植物光合作用减弱,A项错误。光呼吸的存在会使CO2与C5反应生成C3的速率减小,从而降低糖的合成效率,B项正确。O2能与CO2竞争相关酶的活性部位,适当增大CO2浓度可抑制O2与C5结合,从而抑制光呼吸,C项正确。光呼吸可产生C2,生成的C2可在线粒体内生成CO2,为暗反应提供原料,D项正确。 10.AD　解析:在低温胁迫下,T1和T2组甜瓜幼苗细胞中叶绿素含量均低于CK组,说明低温锻炼不能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解,A项错误。未锻炼的植物冷胁迫前后酶活性下降明显高于经过锻炼的植株,无论胁迫前还是胁迫后,锻炼后植物的SOD活性都高于未经低温锻炼的CK组,B项正确。SOD能减缓植株的衰老,幼苗经过低温锻炼后,清除自由基的机制起作用,从而增强其对冷胁迫环境的适应能力,C项正确。低温会使酶的活性降低,但空间结构不改变,故未锻炼的CK组经冷胁迫后SOD活性降低,不是其空间结构发生改变导致的,D项错误。11.答案(1)内膜　低温胁迫下,该酶表达可以使植物细胞产生更多的热量,以维持酶的活性,进而使细胞正常进行生命活动　(2)AOX基因不表达　AOX可以促进主根生长,且AOX量越多促进作用越大　(3)将生长状况相同且等量的AS-12植株与WT植株在4℃下培养一段时间,检测两种植株细胞内SOD的活性,WT植株中SOD活性明显大于AS-12植株,说明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与[H]生成水,该过程为有氧呼吸的第三阶段,则交替氧化酶可能位于线粒体的内膜上。低温条件下,植物体内的多种酶活性降低,但交替氧化酶表达会使植物细胞产生更多的热量,以维持酶的活性,进而使细胞正常进行生命活动,有助于植物应对低温胁迫的环境。(2)22℃条件下,3种植株主根相对生长速率基本相同,说明AOX基因不表达。4℃条件下,3种植株主根相对生长速率各不相同,以WT植株为对照,可以得出AOX可以促进主根生长,且AOX量越多促进作用越大。(3)该实验的目的是验证AOX可以有效提高SOD酶的活性,实验的自变量是AOX基因是否表达,因变量是SOD酶的活性,则实验设计思路如下:将生长状况相同且等量的AS-12植株与WT植株在4℃下培养一段时间,检测两种植株细胞内SOD的活性,WT植株中SOD活性明显大于AS-12植株,说明AOX可以有效提高SOD的活性。12.答案(1)CO2浓度倍增,导致叶绿素含量增加,光反应速率加快;CO2浓度倍增,暗反应的速率也加快　不显著　CO2浓度倍增提高光合速率,UV辐射降低光合速率,两种因素叠加,对光合作用的影响相互抵消,因此A、D两组光合速率差别不显著　测定等量适宜部位的A、C两组植株中生长素的含量,在第15天、第30天、第45天各测一次,若C组植株中生长素的含量均高于A组,则证明CO2浓度倍增促进了植株中生长素的合成,进而促进了茶树的生长　(2)能　晚上叶片叶肉细胞吸收CO2,合成苹果酸储存在液泡中,白天叶片叶肉细胞中苹果酸在细胞质基质中分解,释放CO2可用于光合作用解析:(1)由题表中A、C两组数据可知,在CO2浓度倍增的条件下,植株叶绿素含量增加,可促进光反应速率加快;同时CO2浓度倍增,暗反应的速率也加快,所以光合速率加快。由题表中C、D与A组数据对比可知,A、D两组光合速率差别不显著。结合B、C两组的条件分析,CO2浓度倍增提高光合速率,UV辐射降低光合速率,两种因素叠加,对光合作用的影响相互抵消,因此A、D两组光合速率差别不显著。若要证明CO2浓度升高促进了生长素的合成的结论,在上述实验的基础上,测定等量且适宜部位的A、C两组植株中生长素的含量,并在第15天、第30天、第45天各测一次,若C组植株中生长素的含量均高于A组,则可证明CO2浓度倍增促进了植株中生长素的合成,进而促进了茶树的生长。(2)由题图可知,变异枝条上叶片气孔白天关闭、夜晚开放。夜晚吸收的CO2在细胞质基质中合成草酰乙酸,再转变成苹果酸,苹果酸进入液泡储存;白天液泡中的苹果酸释放,再转变为丙酮酸,进而产生CO2进入叶绿体基质,通过卡尔文循环完成 光合作用的暗反应。