教学考试杂志社“优师计划”阶段性成果展示——高考重难点相关试题选登

光合作用与细胞呼吸

物质出入细胞的方式、光合作用、细胞呼吸综合考查

有关真核细胞结构和功能的叙述，正确的是 （ ）

A.叶绿体的类囊体膜上存在催化还原型辅酶Ⅱ（NADPH）合成的酶

B.线粒体是有氧呼吸的场所，为细胞新陈代谢提供95%以上的能量

C.动物细胞的吸水和失水实验只能以哺乳动物红细胞为材料

D.水分子只能从低浓度溶液流向高浓度溶液

【答案】A

【命题意图】本题考查细胞器的结构和功能、动物细胞的吸水和失水，考查学生的理解能力，体现生物学科核心素养的科学思维。

【解题分析】NADPH 的形成是在叶绿体的类囊体膜上完成的。在光合作用的光反应阶段，水光解时产生的H+与NADP+（氧化型辅酶Ⅱ）在相应酶的作用下发生反应生成 NADPH（还原型辅酶Ⅱ），A 正确；线粒体是真核细胞进行有氧呼吸的主要场所，细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体，B 错误；课本中探究动物细胞的吸水和失水实验，以哺乳动物红细胞为材料，是因为取材方便，血液中红细胞是单个存在的，不需要用胰蛋白酶使细胞分离开，血红蛋白是红色的，便于观察，但探究动物细胞的吸水和失水实验，也可以用其他动物细胞，C 错误；水分子的移动方向是双向，细胞吸水和失水的多少取决于细胞内外的浓度差，总体上由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多，D 错误。

光合作用的基本过程

1.如图1 是绿色植物叶肉细胞内部分代谢过程图解，其中①～⑤表示生理过程，甲、乙表示物质。据图1 回答下列问题：

图1

（1）在生物膜上发生的生理过程有图1 中的_____________________（填序号）。如果突然降低CO2的浓度，短时间内甲物质含量会__________________________（填“增加”“减少”或“不变”）。

（2）如果叶肉细胞的呼吸速率大于光合速率，则过程⑤消耗的O2除了来自过程①外，还来自__________________________。图1 中乙物质是__________________________。

（3）综合题图代谢过程分析大棚蔬菜生产中可采取______________等措施来增加蔬菜产量。

【答案】（1）①和⑤ 增加 （2）外界吸收 CO2（3）控制光照的强弱、控制温度的高低、适当增加大棚中CO2的浓度等（答出其中一项即可）

【命题意图】本题考查光合作用和细胞呼吸，考查学生的理解能力，体现生物学科核心素养的科学思维。

【解题分析】（1）在生物膜上发生的生理过程有①光反应（类囊体膜）和⑤有氧呼吸的第三阶段（线粒体内膜）；图1 中的甲物质是光反应产生的用于暗反应的[H]和ATP，如果突然降低CO2的浓度，暗反应减弱，短期内[H]和ATP 积累，其含量会增加。（2）过程⑤是有氧呼吸的第三阶段。如果叶肉细胞的呼吸速率大于光合速率，则用于有氧呼吸第三阶段的O2除了来自图1 中过程①光合作用的光反应外，还有一部分要从外界吸收；图1 中乙物质是有氧呼吸第二阶段产生的CO2。（3）大棚蔬菜生产中增加蔬菜产量的措施有控制光照的强弱、控制温度的高低、适当增加作物环境中CO2的浓度等。

2.图2 为蚕豆叶肉细胞中部分物质变化途径，其中①～④代表有关生理过程，图3 为科研人员探究在胶泥土和沙壤土中施用不同氮肥量对蚕豆单株产量的影响所得实验结果。请回答下列相关问题：

图3

（1）图2 中①发生的场所是________________________，①～④能产生ATP 的有________________________。

（2）由图3 可知蚕豆单株产量较高的条件是___________________，从光合作用角度分析施加适量氮肥能促进水稻增产的原因可能是a：____________________；b：_____________________。

【答案】（1）叶绿体的类囊体薄膜 ①②④（2）种植在沙壤土上，且氮肥的施用量为 240 kg/ hm2a:氮是叶绿素合成的必需元素，含氮量提高叶绿素含量增加，光合作用增强 b:氮是酶合成的必需元素，含氮量提高酶含量增加，有利于光合作用的进行（顺序可颠倒）

【命题意图】本题考查呼吸作用与光合作用，考查考生理解能力、获取信息能力。

【解题分析】（1）①表示光反应过程，发生在叶绿体类囊体薄膜上；② ③④分别代表有氧呼吸第三阶段、光合作用暗反应阶段和有氧呼吸的第一、二阶段，①～④能产生ATP 的有①② ④。（2）由图3 可知当蚕豆种植在沙壤土且氮肥的施用量为240 kg/hm2时，单株产量较高；从光合作用角度分析施加适量氮肥，能促进水稻增产的原因可能是氮是叶绿素合成的必需元素，含氮量提高叶绿素含量增加，光合作用增强；还可能是氮是酶合成的必需元素，含氮量提高酶含量增加，有利于光合作用的进行。

影响光合作用速率和呼吸作用速率的环境因素

1.小球藻是研究光合作用的常用材料，图4 是CO2浓度对其光合作用强度的影响，图5 是在其他条件适宜的情况下测定的小球藻O2吸收量（不考虑渗透压对生命活动的影响）。请结合有关知识回答问题：

图5

（1）CO2浓度主要影响光合作用的_______________________阶段，根据光合作用的发生过程推断当达到平衡状态时，C3与C5的含量比例是_______________________。

（2）从图4 甲可看出，CO2浓度对光合作用强度的影响是______________________________________________。

（3）当图4 曲线平行于横轴时，影响光合作用强度的内在因素是______________________________________________。

（4）图5 曲线有不科学的地方，请结合图4 和已有知识推断错误区段是_______________________段。图5 中bc 段的光合作用强度_______________________（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸作用强度。

【答案】（1）暗反应 2∶1 （2）在一定范围内，光合作用强度与CO2浓度呈正相关，超过一定浓度，光合作用强度不变（意思正确即可） （3）色素和酶 （4）cf 大于

【命题意图】本题考查光合作用的影响因素，考查获取信息能力和综合运用能力，考查生命观念、科学思维和科学探究核心素养。

【解题分析】（1）图4 为CO2浓度对光合作用强度的影响，CO2是在暗反应中被使用，因此会影响暗反应；当反应达到平衡时，由于一分子C5和一分子CO2结合生成两分子C3，因此C3是C5的二倍，浓度比例为2∶1。（2）从图4 可看出，在一定范围内，光合作用强度与CO2浓度呈正相关，超过一定浓度，CO2浓度增加光合作用速率不再加强。（3）影响光合作用强度的内在因素主要是色素含量、酶的含量和活性。（4）NaHCO3可以为小球藻光合作用提供二氧化碳，随着NaHCO3浓度的增加，由图4 可知，O2吸收量应该先逐渐降低后维持相对稳定一段时间，因此图5 中cf 段出现了异常；图5 中横坐标以上表示呼吸速率大于光合速率，横坐标以下表示光合速率大于呼吸速率。

2.海岛棉不仅纤维品质优良，而且是盐碱地的主要栽培作物。科研人员就盐胁迫对新海 21 号海岛棉幼苗生长和生理特性的影响开展研究，得到实验结果如表：

（1）海岛棉的叶绿素分布在叶绿体的_____________________，叶绿素的作用是_____________________。

（2）实验设计需遵循单一变量原则、对照性原则和平行重复原则等，上述实验采用盆栽法培育海岛棉，每组种18 盆，每盆种6 株，这种做法符合_____________________原则，目的是_____________________。

（3）脯氨酸是高等植物体内重要的有机小分子渗透调节物质，有很高水溶性。实验中脯氨酸含量的变化，表明__________________________________________。

（4）由实验结果分析可知，高浓度盐胁迫下海岛棉生长受抑制的原因是__________________________________________。

【答案】（1）类囊体的薄膜上 吸收、呈递和转化光能（或吸收光能） （2）平行重复（或等量重复） 消除偶然因素对实验结果的影响 （3）在一定范围内，随着盐胁迫的增强，海岛棉渗透调节能力逐渐增强，对盐碱地的适应能力增强 （4）高浓度盐胁迫通过影响海岛棉叶绿素含量影响光合作用速率，进而影响叶片的生长，导致海岛棉植株的生长受抑制

【命题意图】本题考查光合作用的知识，考查学生的实验与探究能力。

【解题分析】（1）叶绿素分布在叶绿体的类囊体的薄膜上，作用是吸收、呈递和转化光能。（2）多个平行组取平均值，符合平行重复原则，避免偶然因素对实验结果产生影响。（3）实验自变量为NaCl 浓度，脯氨酸是高等植物体内重要的有机小分子渗透调节物质，通过表格可知，随NaCl 浓度的升高，脯氨酸含量不断升高，使海岛棉渗透调节能力逐渐增强，对盐碱地的适应能力也逐渐增强。（4）条件为高浓度盐胁迫，结果为海岛棉生长受抑制，指标为植株干重和株高均下降，据表可知，植株生长受净光合速率和叶面积的影响，净光合速率受叶绿素含量的影响，叶绿素含量受盐胁迫的影响，则高浓度盐胁迫通过影响海岛棉叶绿素含量影响光合作用速率，进而影响叶片的生长，导致海岛棉植株的生长受抑制。

3.某生物兴趣小组欲通过一次实验进行如下两方面的研究：一是验证甲、乙两种植物混合种植导致两种植物的单株平均干重均下降，二是探究两种植物根部竞争、茎叶竞争对单株平均干重的影响强度，完成如下实验步骤以及实验结果分析：

（1）实验步骤：

①选择生长状况相似的健康甲、乙植株若干，分成适量且等量的几组备用。实验共分4 组，编号为A、B、C、D。

②A、B 组的甲、乙植株________________________________，以此为对照；C 组的甲、乙植株__________________________以形成根部竞争；D 组的甲、乙植株________________________________以形成茎叶竞争。

③在相同且适宜的条件下培养相同时间，求各组植株的单株平均干重。

（2）实验结果分析：

若________________________________，说明根部竞争的影响大；若C、D 组的单株平均干重比A、B 组低，且C 组下降量小于D 组，说明茎叶竞争的影响大；若C、D 组的单株平均干重比A、B 组低，且两组下降量相当，说明________________________________。

【答案】（1）②单独种植 种植在同一土壤中但茎叶部分分开 种植在隔离的土壤中但茎叶部分交织 （2）C、D 组的单株平均干重比A、B 组低，且C 组下降量大于D 组（或D 组下降量小于C 组） 根部竞争与茎叶竞争的影响强度相当

【命题意图】本题以实验设计的方式考查植物之间的竞争机制以及影响作用的大小。考查学生的实验与探究能力以及理解能力。

【解题分析】（1）②在实验中为确定混合种植对单株平均干重的影响，应首先设置甲、乙两种植物单独种植的对照，并与混合种植的实验组进行比较，若创设根部竞争的实验条件，需将甲、乙两种植物种植在同一土壤中但茎叶部分分开，根部则因吸收水分、无机盐等形成竞争，若创设茎叶竞争的实验条件，需将甲、乙两种植物种植在隔离的土壤中但茎叶部分交织，茎叶部分因光照、二氧化碳而形成竞争，适宜的条件下培养相同时间，比较四组甲、乙植物的单株平均干重，确定根部竞争、茎叶竞争对单株平均干重的影响。（2）若C、D 组的单株平均干重比A、B 组低，且C 组下降量大于D 组，说明根部竞争的影响大；若C、D 组的单株平均干重比A、B 组低且C 组下降量小于D 组（或D 组下降量大于C 组），说明茎叶竞争对甲、乙植物单株平均干重的影响大；若C、D 组的单株平均干重比A、B 组低，且两组下降量相当，说明根部竞争与茎叶竞争的影响强度相当。

4.某科研小组探究苗期不同遮阴程度对花生光合作用速率的影响，实验中以花育22 号花生品种为材料，遮阴时间从花生全部出苗到花针期（出苗后30 d）。拆除遮阴网后用不同光照强度照射三组花生幼苗并测定光合速率，实验结果如图6 所示（实验中光照强度以光量子密度PPFD 表示）。回答下列问题：

图6

（1）图6 中曲线纵坐标应为花生净光合作用速率而非总光合作用速率，判断理由是__________________________________。

（2）实验中当光照强度大于1 200 μmol • m-2• s-1，随花生苗期遮光程度增强，花生植株对光能的利用率______（填“越高”或“越低”）；当光照强度低于600 μmol • m-2• s-1，图中净光合速率变化幅度较小的花生植株是____________________。

（3）据图6 分析，若在林荫下种植花育22 号花生，为利于增产可采取的有效措施为_______________；大田种植花生时，还需给田地施用足量磷肥以利于花生提高光合作用速率，其机理有______________________________（写出两点即可）。

【答案】（1）曲线起点不是坐标原点，纵坐标应是总光合速率与细胞呼吸速率的差值即净光合速率 （2）越低 苗期遮光程度85%的花生植株 （3）在花生苗期适当程度遮光一段时间 形成磷脂进而参与构成叶绿体膜、形成ATP 和NADPH 等参与能量转化、合成叶绿体中DNA 和RNA（写出两点即可）

【命题意图】本题考查光合作用的过程、矿质元素和光照强度等环境因素对光合速率的影响。意在考查获取信息能力、理解能力、实验与探究能力和综合运用能力。

【解题分析】（1）图6 中曲线纵坐标应为花生净光合作用速率而非总光合作用速率，判断理由是曲线起点不是坐标原点，纵坐标应是总光合速率与细胞呼吸速率的差值即净光合速率。（2）实验中当光照强度大于1 200 μmol • m-2• s-1时，随花生苗期遮光程度增强，花生植株对光能的利用率越低；当光照强度低于600 μmol • m-2• s-1，图中净光合速率变化幅度较小的花生植株是苗期遮光程度达到85%的花生幼苗。（3）据图6 分析，若在林荫下种植花育22 号花生，为利于增产可采取的有效措施为在花生苗期适当程度遮光一段时间；大田种植花生时，还需给田地施用足量磷肥以利于花生提高光合作用速率，其原因有磷元素参与形成磷脂进而参与构成叶绿体膜、形成ATP和NADPH 等参与能量转化和参与合成叶绿体中DNA 和RNA 等。