重難大題集訓(一)光合作用和細胞呼吸的實驗探究與分析1．(2019·全國Ⅰ，29)將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進行干旱處理，該植物根細胞中溶質濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開度減小。請回答下列問題：(1)經干旱處理后，該植物根細胞的吸水能力________。(2)與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會________，出現這種變化的原因是_______________________________________________________________________________。(3)有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設計實驗來驗證這一結論。要求簡要寫出實驗思路和預期結果。答案(1)增強(2)降低氣孔開度減小使供應給光合作用所需的CO2減少(3)取ABA缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度，經干旱處理后，再測定氣孔開度。預期結果是干旱處理前后氣孔開度不變。將上述經干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度。預期結果是ABA處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變。解析(1)經干旱處理后，植物根細胞的細胞液濃度增大，細胞液和外界溶液的濃度差增大，植物的吸水能力增強。(2)干旱處理后，葉片氣孔開度減小，使CO2供應不足，暗反應減弱，從而導致光合速率降低。(3)本實驗需先設計干旱處理與非干旱處理的對照，證明干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的；再設計在干旱條件下ABA處理組與非ABA處理組的對照，證明干旱條件下氣孔開度減小是由ABA引起的。2．(2022·甘肅金昌模擬預測)磷酸丙糖不僅是光合作用中最先產生的糖，也是光合作用產物從葉綠體運輸到細胞質基質的主要形式。圖1表示綠色植物光合作用部分過程，圖2表示光照強度對某種植物不同月齡幼苗葉片的光合速率的影響。請回答下列問題：(1)光照和溫度等條件適宜時，圖1中物質B的來源有兩個。若突然中斷光照，短時間內葉綠體中C3含量會________(填“升高”“下降”或“基本不變”)。(2)圖1中葉綠體內膜上的磷酸轉運器嚴格遵循1∶1的交換原則，每轉入一分子磷酸必定同時運出一分子磷酸丙糖。當細胞質基質中無機磷缺乏時，磷酸丙糖從葉綠體中輸出________(填“增多”或“減少”)。催化磷酸丙糖合成蔗糖的酶存在于______________中。(3)圖2中，限制3月齡苗M點的環境因素可能是__________________。(4)經測定，光照強度為2000lux時，3月齡苗葉片CO2吸收量約為6μmol·m－2·s－1，在此光照條件下，每天的光照時間需超過______小時，3月齡苗葉片才能正常生長(不考慮光合產物的輸出)。答案(1)升高(2)減少細胞質基質(3)CO2濃度或溫度(4)6解析(1)光照和溫度等條件適宜時，植物同時進行光合作用和呼吸作用，且光合作用強度大于呼吸作用強度，此時光合作用固定的二氧化碳來自外界吸收和呼吸作用產生。若光照突然中斷，導致光反應不能正常進行，[H]和ATP的生成停止，從而影響C3的還原，即C3還原速率下降，但生成速率基本不受影響，故C3含量升高。(2)葉綠體內膜上的磷酸轉運器嚴格遵循1∶1的交換原則，每轉入一分子磷酸必定同時運出一分子磷酸丙糖，因此當無機磷缺乏時磷酸丙糖從葉綠體中的輸出過程會受阻，從而導致輸出減少。圖中顯示磷酸丙糖從葉綠體中輸出后在細胞質基質中合成蔗糖，據此可知，合成蔗糖的酶存在于細胞質基質中。(3)圖2中，M點之后光合速率不再隨光照強度增加而增加，說明限制M點的環境因素不再是光照強度，可能是CO2濃度或溫度。(4)3月齡苗葉片能正常生長指其一整天凈光合速率應大于或等于零，由圖2可知，3月齡苗在光照強度為2000lux時葉片凈光合速率為6μmol·m－2·s－1，呼吸速率為2μmol·m－2·s－1，設每天至少光照x小時，則有6x－2(24－x)大于或等于0，解得x大于或等于6小時。3．適宜溫度下，科研人員在密閉玻璃容器內，對某小型植物的栽培條件進行研究，結果如下表(基質含水量為最大持水量的百分比)，請回答相關問題：光照強度[μmol/(m2·s)]440300170基質含水量100%76%48%100%76%48%100%76%48%干重(g)426846517656384640(1)該實驗研究了___________________對該植物光合作用的影響，光照強度為300μmol/(m2·s)時，葉肉細胞內產生NADH的場所是________________________________。(2)在探究光照強度對光合作用影響的實驗中，向基質中加入的碳酸氫鈉溶液的濃度過高，導致植物光合作用速率下降的原因是_________________________________________________。(3)科研人員在適宜光照強度下，又陸續測定了基質含水量100%～48%范圍內干重的變化，發現基質含水量76%時干重最大，則基質含水量76%__________(填“是”“不是”或“不一定是”)該植物制造有機物的最適基質含水量，原因是_________________________________。(4)在光照強度為440μmol/(m2·s)時，上午測得光合速率數值高于下午測得的數值，據此可推斷葉片中光合產物的積累對光合速率有抑制作用(已知葉片光合產物會被運到果實等器官并被利用)。請以長出幼果的植株為實驗材料，設計實驗驗證這一推斷。簡要寫出實驗設計思路。答案(1)基質含水量和光照強度細胞質基質、線粒體基質(2)該植物根部細胞的細胞液濃度低于外界溶液濃度，細胞失水，導致氣孔開放程度減小，CO2吸收量減少，光合速率下降(3)不一定是沒有測定該基質含水量條件下，細胞呼吸消耗的有機物量，無法確定該植物有機物制造量(4)取長勢相似、幼果數量相同的植株均分成甲、乙兩組；甲組進行摘果處理，乙組不做處理；在相同且適宜環境條件下，一段時間后，對兩組植株葉片的光合速率進行測定和比較解析(1)該實驗的自變量是基質含水量和光照強度，因變量是植物的干重，所以該實驗研究了基質含水量、光照強度對該植物光合作用的影響；光照強度為300μmol/(m2·s)時，葉肉細胞進行光合作用和細胞呼吸，NADH是還原型輔酶Ⅰ，在細胞呼吸過程中產生，所以產生NADH的場所是細胞質基質、線粒體基質。(2)在探究光照強度對光合作用影響的實驗中，向基質中加入的碳酸氫鈉溶液的濃度過高，該植物根部細胞的細胞液濃度低于外界溶液濃度，細胞失水，導致氣孔開放程度減小，CO2吸收量減少，光合速率下降。(3)科研人員在適宜光照強度下，又陸續測定了基質含水量100%～48%范圍內干重的變化，發現基質含水量76%時干重最大，但基質含水量76%不一定是該植物制造有機物的最適基質含水量，因為干重是植物制造有機物的量減去細胞呼吸的消耗量，而該實驗沒有測定該基質含水量條件下，細胞呼吸消耗的有機物量，無法確定該植物有機物制造量。(4)本實驗的目的是驗證葉片中光合產物的積累對光合速率有抑制作用，自變量是光合產物的有無，因變量是對光合速率的影響，故實驗設計思路：取長勢相似、幼果數量相同的植株均分成甲、乙兩組；甲組進行摘果處理，乙組不做處理；在相同且適宜環境條件下，一段時間后，對兩組植株葉片的光合速率進行測定和比較。4．請回答下列問題：Ⅰ.研究人員對2年生香榧苗進行不同程度的遮陰處理，一段時間后測定其葉片的各項生理特征，結果如下表所示。項目不遮陰(對照)50%遮陰75%遮陰90%遮陰葉綠素a含量/(mg·dm－2)2.033.424.154.04葉綠素b含量/(mg·dm－2)0.751.321.611.65類胡蘿卜素含量/(mg·dm－2)1.051.491.711.72最大光合速率/(μmol·m－2·s－1)4.526.046.524.93(1)據表推知，實驗的自變量是________________________________________，遮陰會導致香榧苗對________離子的需求量增加。Ⅱ.如圖甲表示香榧苗體內的部分生理過程，圖乙表示該植株在適宜的光照、二氧化碳濃度等條件下，其在不同溫度下的速率曲線。請回答下列問題：(2)圖甲中能夠在小麥葉肉細胞的生物膜上進行的生理過程是________(填序號)，在人體細胞中能進行的生理過程是________(填序號)。(3)由圖乙可知，與光合作用和細胞呼吸有關的酶都受到溫度的影響，其中與____________有關的酶的最適溫度更高；溫度主要通過影響酶活性來影響光合速率和呼吸速率。(4)由圖乙可知，在40℃時，小麥葉肉細胞內光合作用強度________(填“大于”“小于”或“等于”)細胞呼吸強度。答案Ⅰ.(1)遮陰的比例(或不同程度的遮陰或是否遮陰及遮陰的比例)鎂(以及NOeq\o\al(－,3)、NHeq\o\al(＋,4)等)Ⅱ.(2)①②②④(3)細胞呼吸(4)大于解析Ⅰ.(1)據表推知，實驗的自變量是遮陰的比例(或不同程度的遮陰或是否遮陰及遮陰的比例)。由表格數據可知，遮陰會導致葉綠素a和葉綠素b的含量上升，鎂(以及NOeq\o\al(－,3)、NHeq\o\al(＋,4)等)是合成葉綠素的成分，所以遮陰會導致香榧苗對鎂(以及NOeq\o\al(－,3)、NHeq\o\al(＋,4)等)離子的需求量增加。Ⅱ.(2)圖甲中①表示光反應，②表示有氧呼吸第三階段，③表示暗反應，④表示有氧呼吸第一階段和第二階段，其中可以發生在生物膜上的是①光反應(類囊體薄膜上)和②有氧呼吸第三階段(線