第29题 光合作用与呼吸作用-高考生物逐题必刷200题(解析版)

第29题光合作用与呼吸作用1．科研人员为研究土壤pH对粳型杂交稻幼苗光合特性的影响进行了相关实验，步骤如下：①将消毒后生理状态良好且相同的水稻幼苗分别置于pH为4．0、5．0、6．0、7．0和8．0的培养液培养，其他条件适宜；①培养一段时间后，测定水稻幼苗叶片光合速率、呼吸速率及叶绿素a、叶绿素b的含量，计算叶绿素总量和叶绿素a/b的值，结果如图。

分析回答：(1)培养水稻幼苗的过程中，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。

(2)测定叶绿素含量前，需要提取叶绿素。

提取的方法是避光条件下，在剪碎的绿叶中加入碳酸钙、_____________、无水乙醇后快速研磨，经过滤获得色素滤液。

(3)测定水稻幼苗叶片呼吸作用速率时需在_____________条件下进行。

(4)由图乙可知，水稻对pH的适应范围较广，在_____________范围内对水稻的生长影响不大。

(5)若pH 为4．0时，水稻幼苗要正常生长，每天适宜的光照时间不少于_____________小时。

【答案】(1)pH(2)二氧化硅(3)黑暗(4)5．0〜7．0(5)13.7【解析】【分析】根据图甲分析，随着PH值的增加，叶绿素的含量不断减少，叶绿素ab的比值先增加后减少。

根据图乙分析，净光合作用速率先增加后减少，呼吸作用速率变化不大；幼苗要正常生长，则白天的净光合作用积累量需大于晚上呼吸作用的消耗量。

实验的自变量是pH值变化，培养水稻幼苗的过程中，隔天更换培养液，除可防止缺氧造成烂根和营养不足，还能防止培养液pH的改变，影响实验结果。

(2)提取叶绿素的过程中，在剪碎的绿叶中加入SiO2是为了使研磨更充分，加入CaCO3是为了防止研磨中色素被破坏，加入无水乙醇(或丙酮）是为了溶解、提取色素。

(3)水稻在有光时会进行光合作用，所以测定水稻幼苗叶片呼吸作用速率时需在黑暗条件下进行，此时水稻只进行呼吸作用。

(4)据图可知，水稻在pH为5.0~7.0范围内，净光合速率几乎没有变化，所以此范围内对水稻生长影响不大;分析甲图可知，随pH值升高，叶绿素含量逐渐降低，而叶绿素a/b 的比值，先升高再降低，所以pH的变化主要导致叶绿素a/b的比值的变化，从而影响光合速率。

(5)pH为4.0时，呼吸速率是200umol-mg-1h-1，净光合速率是150umolmg-1.h-1，所以该pH值时的实际光合作用速率=呼吸速率+净光合速率=350umol-mg-1.h-1，设水稻幼苗要正常生长，每天适宜的光照时间不少于m小时，则有350umol-mg-1.h-1xm=24x200umol-mg-1-h-1，解得m=13.7小时。

【点睛】本题考查研究土壤pH对粳型杂交稻幼苗光合特性的影响的相关实验，意在考查考生从课外材料中获取相关的生物学信息，并运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力。

2．取生理状态相同的玉米幼苗若干，随机均等分成A、B两组，将A组幼苗放在完全培养液中，将B组幼苗放在缺镁的“完全”培养液中，在相同且适宜的条件（30①)下培养。

(1)一段时间后，发现两组玉米幼苗下部叶片（老叶）颜色不同，A组呈绿色，B组呈黄色，而两组幼苗的上部叶片（新叶）都呈绿色，已知Mg2+是可再度被利用的元素，推测B组出现该现象的原因是____________。

(2)为验证上述现象发生的原因，可以对两组叶片进行色素的提取和分离实验加以探索，实验结果是使用下部叶片为实验材料B组滤纸条________（填颜色）色素带宽度与A组相比几乎没有或较窄，而使用上部叶片为实验材料两组所得实验结果基本相(3)科学家进一步研究A组玉米苗的根对培养液中Mg2+吸收与温度的关系。

在氧含量等条件稳定、适宜的情况下，研究10~40①范围内温度变化对玉米幼苗根吸收Mg2+速率的影响，预期Mg2+吸收速率变化的趋势是___________。

(4)为了研究缺Mg对玉米叶绿体光合作用的影响，科学家将A组和B组下部叶片均置于pH与________（填细胞结构）相同且等渗的环境中破碎，用___________法将叶绿体分离出来。

将分离得到的两组叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后只有___________组有氧气释放，说明缺Mg最终影响了叶绿体的光合作用。

【答案】(1)老叶因叶绿素分解呈现黄色，新叶获得了来自老叶的Mg2+后颜色不受影响(2)蓝绿色和黄绿色＃＃黄绿色和蓝绿色(3)10①到30①范围内随温度升高而升高；30①到40①范围内，随温度升高而降低(4) 细胞质基质差速离心A【解析】【分析】1、分析题意可知，A为完全培养液，B培养液为缺Mg培养液，Mg是叶绿素合成的元素，缺镁会影响叶绿素的合成，叶片中叶绿素含量少，叶片呈现黄色或黄绿色，验证某元素是否是植物必需的矿质元素的实验设计思路是没有该矿质元素，植物不能正常生长，加入该矿质元素，植物恢复正常生长。

2、光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成。

光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。

(1)Mg2+是可再度被利用的元素，老叶因叶绿素分解呈现黄色，新叶获得了来自老叶的Mg2+后颜色不受影响，呈现绿色，故一段时间后，A组老叶呈绿色，B组老叶呈黄色，而两组幼苗的上部叶片（新叶）都呈绿色。

(2)为了证明发生此现象的原因，分别取两组下部不同颜色的等量叶片进行叶绿体色素的提取和分离实验，层析结果表明，两组叶片的类胡萝卜颜色相同，但是B组蓝绿色和黄绿色色素带宽度与A组相比几乎没有或较窄，而使用上部叶片为实验材料两组所得实验结果基本相同。

因为Mg2+是可再度利用的元素，老叶中的叶绿素分解后能够将Mg2+转移到新叶中，从而导致下部叶片叶绿素含量减少而呈现黄色。

植物体进行各种生理活动需要酶的参与，酶的活性受到温度的影响，玉米幼苗生长最适温度为30①，因此在10①～40①范围内的温度变化对玉米幼苗Mg2+吸收速率的影响是，在10～30①温度范围内，随温度的升高，Mg2+吸收速率加快，超过30①，30①到40①范围内，随温度的升高，Mg2+吸收速率降低。

(4)分离细胞器用的是差数离心法，若研究缺Mg对玉米叶绿体光合作用的影响，为获得完整的叶绿体需要将A组和B组下部叶片均置于pH与细胞质基质相同且等渗的环境中破碎，用差速离心法将叶绿体分离出来。

离体的叶绿体不影响其功能，因此将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有氧气释放，说明能进行光合作用，若照光后只有A组有氧气释放，说明缺Mg最终影响了叶绿体的光合作用。

【点睛】本题的知识点是无机盐的作用、叶绿素的提取和分离实验、光合作用的过程，旨在考查学生理解所学知识的要点，把握知识的内在联系，并应用相关知识对某些生物学问题进行解释、推理、判断的能力。

3．黄秋葵具有抗氧化、抗疲劳等保健效果，是一种保健型蔬菜，且具有一定的耐盐性。

为揭示黄秋葵对盐胁迫的适应机理，科研人员用无土栽培培养液稀释海水后连续浇灌黄秋葵幼苗7天，探究海水胁迫对黄秋葵光合作用的影响，结果如下图1、图2。

请回答下列问题：(1)本实验是在植物培养室中进行的，实验过程中除调节海水浓度外，温度和CO2浓度等条件应处于比较适宜的状态，其目的是____________________。

对照组的黄秋葵幼苗处理是________________。

(2)图1中，净光合速率可用单位时间内单位叶面积上_______________表示。

当海水浓度等于50%时，黄秋葵叶肉细胞光合作用产生的有机物总量__________（"大于” 或“等于”或“小于”）呼吸作用消耗的有机物总量。

(3)图2中，可用_________提取色素，再用可见分光光度计测定并计算叶绿素a+b 和叶绿素a/b的值。

当海水浓度大于20%后，海水胁迫对叶绿素a合成的影响比叶绿素b____________________，依据是_______________________。

(4)植物受到盐胁迫时产生的活性氧增加，高浓度的活性氧对植物具有毒害作用。

超氧化物歧化酶（S0D）能清除活性氧，不同海水浓度下黄秋葵中SOD的活性如图3，说明低浓度海水处理下黄秋葵可通过_________________，从而降低对自身的伤害。

(5)脯氨酸是植物叶片中主要的渗透调节物质之一，则一定浓度的海水胁迫能使黄秋葵细胞中脯氨酸的含量______________________，从而减少对细胞的损伤。

(6)根据本研究，低浓度海水（0-20%）胁迫下，黄秋葵仍能生长的原因有___________________。

【答案】(1) 使结果明显，有利于观察每天浇灌等量的不含海水的无土栽培培养液(2) 光合作用吸收的CO2量（或光合作用释放的02量或光合作用积累的有机物的量）大于(3) 无水乙醇（或有机溶剂）大叶绿素a+b的降幅明显，且叶绿素a/b 的值同时降低(4)提高SOD活性，以更好清除活性氧(5)增加(6)低浓度海水（0~20%）的胁迫下，黄秋葵能保持较高的叶绿素含量和净光合速率，SOD的活性增加，脯氨酸含量增加等【解析】【分析】影响光合作用的环境因素主要有光照强度、温度和二氧化碳浓度等。

据图表分析可知，该实验的自变量为海水浓度，因变量为净光合速率和叶绿素含量。

据此分析作答。

(1)结合分析可知，本实验的自变量为海水的浓度，其余如温度和CO2浓度均为无关变量，无关变量应保持等量且适宜，目的是减少误差，使结果明显，有利于观察；实验设计应遵循对照和单一变量原则，实验组是不同的海水浓度处理，则对照应为每天浇灌等量的不含海水的无土栽培培养液。

(2)净光合作用速率可用单位时间内单位面积上光合作用吸收的CO2量（或光合作用释放的O2量或光合作用积累的有机物的量）来表示；据图1可知，当海水浓度等于50%时，黄秋葵叶肉细胞净光合速率=0，此时整株植物的光合速率=呼吸速率，故叶肉细胞的光合速率＞呼吸速率，即光合作用产生的有机物总量大于呼吸作用消耗的有机物总量。

(3)因色素易溶于有机溶剂，故可用无水乙醇提取色素；据图2可知，当海水浓度大于20%后，叶绿素a+b的降幅明显，且叶绿素a/b的值同时降低，故可推知海水胁迫对叶绿素a合成的影响比叶绿素b大。

(4)据图3可知，在低浓度（0-20%）时，黄秋葵的SOD活性随浓度升高而增多，结合题意“SOD能清除活性氧”可知，低浓度海水处理下黄秋葵可通过提高SOD活性，以更好清除活性氧，从而降低对自身的伤害。

(5)一定浓度的海水胁迫会造成细胞渗透失水，而“脯氨酸是植物叶片中主要的渗透调节物质之一”，故一定浓度的海水胁迫能使黄秋葵细胞中脯氨酸的含量增加，从而减少对细胞的损伤。