專題二作業(yè)（五）光合作用和細胞呼吸類實驗設計與分析一、選擇題1．(2022·廣東高考)種子質量是農業(yè)生產的前提和保障。生產實踐中常用TTC法檢測種子活力，TTC(無色)進入活細胞后可被[H]還原成TTF(紅色)。大豆充分吸脹后，取種胚浸于0.5%TTC溶液中，30℃保溫一段時間后部分種胚出現紅色。下列敘述正確的是()A．該反應需要在光下進行B．TTF可在細胞質基質中生成C．TTF生成量與保溫時間無關D．不能用紅色深淺判斷種子活力高低解析：選B種子通過細胞呼吸產生[H]的過程不需要光，A錯誤；細胞呼吸的第一階段能產生[H]，且該過程發(fā)生在細胞質基質中，[H]可將TTC還原成TTF，B正確；保溫時間長短可影響[H]的生成量，進而影響TTF的生成量，C錯誤；活力高的種子代謝旺盛，相同時間內產生的[H]多，還原成的TTF也多，實驗過程中種胚出現的紅色深，反之，實驗過程中種胚出現的紅色淺，故能用紅色深淺判斷種子活力高低，D錯誤。2．用等體積的甲、乙、丙三個玻璃瓶，同時從某池塘水深0.5m處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜(白天12h、夜晚12h)后取出玻璃瓶，分別測定乙、丙兩瓶中的氧氣含量，結果如表(不考慮化能合成作用及水深對溫度的影響)。下列有關分析合理的是()分組透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙含氧量/mg4.95.63.8A．根據實驗的結果無法計算出植物的實際光合速率B．乙瓶中的植物一晝夜通過光合作用產生了0.7mg的氧氣C．白天正午時刻乙瓶中植物的葉肉細胞產生ATP最多的場所是線粒體內膜D．如果丙瓶放在水深1m處進行實驗，則丙瓶的含氧量較0.5m處基本不變解析：選D根據甲瓶、丙瓶可以計算出植物的呼吸速率，根據甲瓶、乙瓶可以計算出植物的凈光合速率，二者相加就是實際光合速率，A錯誤；乙瓶中的植物一晝夜增加的氧氣量是0.7mg，實際通過光合作用產生的氧氣量需加上一晝夜呼吸消耗的氧氣量，B錯誤；白天正午時刻乙瓶中的植物光合速率大于呼吸速率，所以產生ATP最多的場所是葉綠體類囊體薄膜，C錯誤；玻璃瓶丙不透光，該瓶中的植物只進行呼吸作用，如果丙瓶從水深0.5m改變?yōu)樗?m進行實驗(不考慮水深對溫度的影響)，呼吸速率基本不受影響，所以丙瓶中的含氧量基本不變，D正確。3．(2023·九江二模)南瓜植株的葉肉細胞在光下合成有機物，以淀粉的形式儲存。研究發(fā)現，給予植物持續(xù)光照，葉肉細胞中淀粉的含量會先增加而后穩(wěn)定。為解釋這種現象，研究人員提出以下兩種假設，假設一：當葉肉細胞內淀粉含量達到一定值后，淀粉的合成停止。假設二：當葉肉細胞內淀粉含量達到一定值后，淀粉的合成與降解同時存在。下列說法不合理的是()A．葉肉細胞在光下積累淀粉，此時南瓜植株可能沒有積累有機物B．光合作用的產物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖，蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸到植株各處C．為支持假設成立，假設一需要測定實驗過程中CO2吸收速率的變化，假設二不需要D．為支持假設二，實驗還需要測定實驗過程中淀粉降解產物的含量變化解析：選C若非綠色細胞的呼吸作用消耗的有機物超過了葉肉細胞積累的淀粉，則南瓜植株可能沒有積累有機物，A正確；光合作用的產物有一部分是淀粉，還有一部分是蔗糖，蔗糖可以進入篩管，再通過韌皮部運輸到植株各處，B正確；CO2是光合作用的原料，為支持假設成立，假設一和假設二都需要測定實驗過程中CO2吸收速率的變化，C錯誤；假設二認為當葉肉細胞內淀粉含量達到一定值后，淀粉的合成與降解同時存在，為了支持假設二，實驗還需要測定實驗過程中降解產物的含量變化，D正確。4．某生物興趣小組將伊樂藻浸在加有適宜培養(yǎng)液的大試管中，以白熾燈作為光源，移動白熾燈調節(jié)其與大試管的距離，分別在10℃、20℃和30℃溫度條件下進行實驗，觀察并記錄單位時間內不同距離下枝條產生的氣泡數目，結果如圖所示。下列相關敘述不正確的是()A．該實驗研究的是光照強度和溫度對光合速率的影響B(tài)．A點和C點的限制因素分別為溫度和光照強度C．B點條件下伊樂藻能進行光合作用D．若在缺鎂的培養(yǎng)液中進行此實驗，則B點向右移動解析：選D從曲線圖可以看出，實驗的自變量為光照強度和溫度，因變量為光合速率，該實驗研究的是光照強度和溫度對光合速率的影響，A正確。A點處，小范圍改變距離不會影響氣泡產生量，而隨溫度的增大，氣泡產生量增加，說明限制因素是溫度；C點處，隨距離的增大，氣泡產生量減少，而改變溫度氣泡產生量不會變化，說明C點的限制因素為光照強度，B正確。B點時剛好無氣泡產生，說明伊樂藻的光合速率等于呼吸速率，伊樂藻仍進行光合作用，C正確。若在缺鎂的培養(yǎng)液中進行此實驗，呼吸強度不變，但葉綠素合成受阻，光合作用減弱，需要增大光照強度才能使光合速率等于呼吸速率，故B點向左移動，D錯誤。5．(2023·泰州模擬)“半葉法”測定光合速率時，將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不作處理，設法阻止兩部分聯系。光照6小時后，在A、B截取等面積的葉片，烘干稱重，分別記為a、b，光照前截取同等面積的葉片烘干稱重的數據為m0，下列說法錯誤的是()A．若m0－a＝b－m0，則表明該實驗條件下葉片的光合速率等于呼吸速率B．本實驗需阻止葉片光合產物向外運輸，同時不影響水和無機鹽的輸送C．忽略水和無機鹽的影響，A部分葉片可在給B光照時剪下進行等時長的暗處理D．選擇葉片時需注意葉齡、著生節(jié)位、葉片的對稱性及受光條件的一致性解析：選Am0－a表示細胞呼吸消耗有機物的重量，b－m0表示凈光合作用積累有機物的重量，總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，說明此時光合速率是呼吸速率的2倍，A錯誤。6．(2023·浙江1月選考)為探究酵母菌的細胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料進行實驗。下列關于該實驗的敘述，正確的是()A．酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是本實驗的自變量B．酵母菌可利用的氧氣量是本實驗的無關變量C．可選用酒精和CO2生成量作為因變量的檢測指標D．不同方式的細胞呼吸消耗等量葡萄糖所釋放的能量相等解析：選C由題意可知，該實驗的目的是探究酵母菌的細胞呼吸方式，則氧氣的有無是自變量，酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是無關變量，A、B錯誤；酵母菌不同呼吸方式的產物不同，可用酒精和CO2的生成量作為因變量的檢測指標，C正確；消耗等量葡萄糖時，有氧呼吸比無氧呼吸釋放的能量多，D錯誤。7．(2023·合肥聯考)為了探究光照強度和土壤含水量對密閉容器中某植株光合速率的影響，研究小組進行了相關實驗，實驗處理及其結果如圖所示，其中20%、40%、60%為土壤含水量，弱、中、強為光照強度，光合速率的單位為mgCO2·dm－2·h－1。據圖分析，下列敘述正確的是()A．相同土壤含水量下，隨著圖中光照強度的增加，光合速率隨之增強B．相同光照強度下，隨著圖中土壤含水量的增加，光合速率隨之增強C．中強度光照和土壤含水量為40%的條件最有利于該植株的生長D．弱強度光照條件下，土壤含水量不是限制該植株光合作用的環(huán)境因素解析：選B相同土壤含水量下，隨著圖中光照強度的增加，光合速率先增強后減弱，A錯誤；相同光照強度下，隨著圖中土壤含水量的增加，光合速率隨之增強，B正確；圖中的實驗條件中，中強度光照和土壤含水量為60%的條件最有利于該植株的生長，C錯誤；弱強度光照條件下，隨著土壤含水量的增加，該植株光合作用隨之增強，說明弱強度光照條件下，土壤含水量是限制該植株光合作用的環(huán)境因素，D錯誤。8．(2023·福州模擬)研究發(fā)現，植物在高鹽環(huán)境中會產生大量的活性氧，如過氧化氫等?；钚匝鯐袅字肿?，影響植物的光合作用。為了研究褪黑素對鹽脅迫下紫花苜蓿光合作用和生理指標的影響，科研人員用中苜1號和WL903兩種紫花苜蓿為材料，設置了對照組(CK組)、NaCl組(200mmol/LNaCl＋1/2Hoagland營養(yǎng)液)和MT組(100μmol/L褪黑素＋200mmol/LNaCl＋1/2Hoagland營養(yǎng)液)進行實驗，結果如下圖所示(CAT為過氧化氫酶)。下列敘述錯誤的是()A．CK組需要添加等量的1/2Hoagland營養(yǎng)液B．由圖可知，鹽脅迫能降低紫花苜蓿的光合速率C．在鹽脅迫下，紫花苜蓿WL903具有更強的抗逆性D．褪黑素能緩解鹽脅迫下活性氧對光合作用相關膜結構的損傷解析：選C對照組的處理是沒有鹽脅迫也不加褪黑素，其他條件應和實驗組相同，A正確；NaCl組(鹽脅迫)中苜1號和WL903的凈光合速率均低于CK組，B正確；與CK組相比，NaCl組中苜1號及WL903的凈光合速率均降低，而WL903凈光合速率的下降幅度更大，說明WL903的抗逆性較弱，C錯誤；與NaCl組相比，MT組凈光合速率和CAT活性均升高，推測褪黑素通過提高CAT活性減少過氧化氫(活性氧)含量，從而緩解鹽脅迫下活性氧對光合作用相關膜結構的損傷，D正確。二、非選擇題9．(2023·武漢模擬)鋅是植物必需的一種微量元素，參與植物體內酶的組成、葉綠素合成等生理過程，與植物的光合作用密切相關。但是過量的鋅會影響葉綠體中酶的活性，破壞葉綠體的結構?？嚅瑢χ亟饘儆休^強的吸收能力，研究人員設計盆栽實驗研究鋅對苦楝光合作用的影響。實驗設定了4組處理，CK為空白對照組，L1、L2、L3土壤中的鋅含量依次增大，每個處理組設置30個盆栽，在實驗的第60天進行光合色素含量的采集，結果如下表。請分析回答下列問題：處理葉綠素a/(mg·kg－1)葉綠素b/(mg·kg－1)類胡蘿卜素/(mg·kg－1)凈光合速率/(μmol·m－2·s－1)CK(0mg·kg－1)1.340.430.377.51L1(100mg·kg－1)0.870.370.235.93L2(300mg·kg－1)0.590.280.143.61L3(500mg·kg－1)0.320.210.112.74(1)實驗中每一組均設置30個盆栽的目的是________________________________________________________________________________________________________。(2)為了測定葉片光合色素的含量，需要先對光合色素進行提取。提取時需要加入________以溶解色素。根據題干信息及表推測，隨著土壤中鋅含量的增大，苦楝葉綠素含量降低的原因是____________________________________________________________________________________。(3)研究人員進一步測定了第60天各組苦楝相同部位的若干葉片的氣孔導度和胞間CO2濃度，如圖所示。①與CK組相比，其余三組的氣孔導度均降低，胞間CO2濃度卻增大，原因是__________________________________________________；推測氣孔導度改變并不是L2與L1、L3與L2光合速率不同的直接原因，做出這個判斷的依據是____________________________________________________________。②綜合以上信息分析，鋅能降低苦楝凈光合速率的主要原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)設置平行重復實驗求平均值，可減少實驗過程中偶然因素對實驗結果的干擾，使實驗結果更加準確。(2)葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中，可以用無水乙醇提取色素；根據題干信息“鋅是植物必需的一種微量元素，參與植物體內酶的組成、葉綠素合成”“過量的鋅會影響葉綠體中酶的活性，破壞葉綠體的結構”及表推測，隨著土壤中鋅含量的增大，苦楝葉綠素含量降低的原因是過量的鋅影響葉綠素的合成及分解。(3)①與CK組相比，其余三組的氣孔導度均降低，從環(huán)境中吸收的CO2減少，但鋅處理組葉綠體被破壞，苦楝的凈光合速率下降，說明從胞間吸收的CO2減少，導致胞間CO2濃度增大；L2比L1氣孔導度大，但胞間CO2濃度無顯著差異，L3比L2氣孔導度小，但胞間CO2濃度大，推測氣孔導度改變并不是L2與L1、L3與L2光合速率不同的直接原因。②綜合分析，鋅能降低苦楝凈光合速率的主要原因是過量的鋅破壞葉綠體的結構，降低葉綠素和類胡蘿卜素的含量，導致光反應為暗反應提