高中生物一輪復習同步練習：光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代謝類型

光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代謝類型練習一、選擇題1.下圖為光合作用暗反應的產物磷酸丙糖的代謝途徑，研究表明，磷酸丙糖轉移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足時，TPT活性降低。下列有關敘述錯誤的是()A.Pi輸入葉綠體減少時，磷酸丙糖從葉綠體輸出減少B.暗反應中磷酸丙糖的合成需要消耗光反應產生的ATPC.葉肉細胞的光合產物主要是以蔗糖形式運出細胞的D.農業(yè)生產上可通過增加CO2濃度來提高作物中蔗糖的含量2.糖酵解時可產生還原型高能化合物NADH，在有氧條件下，電子由電子載體所組成的電子傳遞鏈傳遞，最終被O2氧化。如圖為真核細胞呼吸過程中電子傳遞鏈和氧化磷酸化過程。下列說法錯誤的是()A.H＋由線粒體基質進入線粒體膜間隙時，需要載體蛋白的協(xié)助B.有氧呼吸過程中，在線粒體內膜產生H2OC.電子傳遞鏈對線粒體內膜兩側H＋梯度的形成起抑制作用D.H＋在跨膜運輸進入線粒體基質的過程中部分能量轉移到ATP中儲存3.圖1為線粒體內膜上發(fā)生的H＋轉運和ATP合成過程，圖2為光合作用光合磷酸化過程，①～⑤表示過程，⑥～⑧表示結構。下列敘述錯誤的是()A.①、②、③、⑤都表示H＋的跨膜運輸過程，其中①、③屬于主動運輸B.圖1中的NADH來自丙酮酸、酒精或者乳酸的分解C.P680和P700含有光合色素，具有吸收、傳遞、轉化光能的作用D.ATP的合成與H＋的順濃度梯度跨膜運輸有關二、非選擇題4.光照條件下，葉肉細胞中O2與CO2競爭性結合C5，O2與C5結合后經(jīng)一系列反應釋放CO2的過程稱為光呼吸，其過程如下圖所示。科學家采用基因工程獲得了酶A缺陷型的水稻突變株，在不同條件下檢測突變株與野生型水稻植株的生長情況與物質含量，實驗結果如下表所示。請回答：0.5%CO20.03%CO20.03%CO20.03%CO2指標平均株高/cm平均株高/cm乙醇酸含量/(ug·g－1葉重)乙醛酸含量/(ug·g－1葉重)突變體422411371野生型434211(1)根據(jù)不同條件下植株的生長狀況差異，可以推測該突變體在____________(場所)進行的________(生理過程)效率降低。(2)利用有機物的溶解度差異，采用________法可以將乙醇酸與其他有機物分離。分析物質含量與變化，推測酶A具有____________________的功能。(3)正常進行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片CO2釋放量先增加后降低，CO2釋放量增加的原因是____________________________________________________________________________________________________________________。(4)已知大氣中CO2含量約為0.03%，參考題干信息，分析自然狀態(tài)下突變株長勢不如野生型的原因是__________________________________________________________________________________________________________________。(5)水稻光呼吸過程需要額外消耗能量，降低凈光合效率，但在進化過程中得以長期保留，其對植物的意義是_______________________________________________________________________________________________________________。5.不同植物CO2的同化方式不盡相同。植物甲有一個很特殊的CO2同化方式如圖一：夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中，白天氣孔關閉，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用，這是其對高溫干旱環(huán)境的一種適應。而更多植物(如植物乙)的CO2同化過程如圖二所示，請思考并回答下列問題：(1)圖一中B物質可能是________，能與CO2結合的物質有____________________。(2)由圖一可知，白天植物甲進行光合作用所需的CO2來自________________(填場所)。該植物夜晚能吸收CO2，夜間細胞液pH可能會________，但是卻不能合成(CH2O)的原因是__________________________________________________。(3)中午時分突然降低環(huán)境中的CO2濃度，短時間內植物甲細胞中C3含量的變化是____________________。植物乙細胞中C3含量的變化是__________________。(4)經(jīng)實驗測定，干旱處理后的植物乙比干旱處理前光合速率降低。為了驗證干旱處理沒有改變植物乙的遺傳物質，請利用干旱處理后乙的種子為實驗材料寫出簡要的實驗設計思路和預期實驗結果。6.自然界的植物豐富多樣，對環(huán)境的適應各有差異，自卡爾文發(fā)現(xiàn)光合作用中碳元素的行蹤后，又有科學家發(fā)現(xiàn)碳元素行蹤的其他路徑。請據(jù)圖回答下列問題：圖1圖2(1)圖1是C3植物碳元素代謝途徑的示意圖。①②③④代表的是物質，A、B、C、D代表的是生理過程，則①④依次是__________、________；D過程是__________________，ATP的合成除發(fā)生在A過程外，還發(fā)生在________(填字母)過程。(2)C3植物在干旱、炎熱的環(huán)境中，由于部分氣孔關閉造成____________________________________，從而不利于光合作用。(3)圖2是C4植物和CAM植物利用CO2途徑的示意圖。據(jù)圖分析，這兩類植物固定CO2的酶比C3植物多一種________酶，該酶比Rubisco對CO2的親和力大且不與O2親和，具有該酶的植物更能適應______________的環(huán)境。(4)由圖2可知，C4植物是在不同________進行CO2的固定，而CAM植物是在不同________進行CO2固定。典型的CAM植物如仙人掌在夜晚吸收的CO2能否立即用于C3途徑？________(填“能”或“不能”)，可能的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。7.線粒體對維持旺盛的光合作用至關重要。圖1所示為線粒體內膜上發(fā)生的質子轉運和ATP合成過程；圖2所示為發(fā)生在類囊體膜上的光合磷酸化過程。圖1和圖2中①～⑤表示過程，⑥～⑧表示結構。圖3所示為葉肉細胞中部分代謝途徑，虛線框內表示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”途徑。據(jù)圖回答下列問題：(1)圖中①②③⑤過程都表示質子的跨膜運輸，其中屬于主動運輸?shù)倪^程是________。參與②⑤過程的蛋白質是同一種，由CF0、CF1兩部分構成，其中親水部分應為________，該蛋白質的作用是___________________________________________________________________。(2)據(jù)圖2判斷，水的光解發(fā)生在________(填“⑥”“⑦”或“⑧”)。葉綠素a(P680和P700)接受光的照射后被激發(fā)，釋放勢能高的電子，電子的最終供體是________，水的光解造成膜內外質子勢能差，而高能的電子沿電子傳遞鏈傳遞時又促進③過程，進一步加大了質子勢能差。導致質子勢能差加大的另一個原因是__________________________________________________________________。(3)圖3葉肉細胞進行光合作用時，CO2與C5結合產生三碳酸，繼而還原成三碳糖(C3)，其中一部分C3運到________中去合成蔗糖，繼而運出細胞。(4)在光照過強時，葉肉細胞必須耗散掉葉綠體吸收的過多光能，避免細胞損傷。草酸乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產生的________中的能量輸出葉綠體，并經(jīng)線粒體轉化為________中的化學能。(5)為研究線粒體對光合作用的影響，用寡霉素(電子傳遞鏈抑制劑)處理大麥，實驗方法是：取培養(yǎng)10～14d大麥苗，將其莖浸入添加了不同濃度寡霉素的水中，通過蒸騰作用使藥物進入葉片。光照培養(yǎng)后測定，計算光合放氧速率(單位時間內每毫克葉綠素釋放氧氣的量)。請完成下表。實驗步驟的目的簡要操作過程配制不同濃度的寡霉素丙酮溶液寡霉素難溶于水，需先溶于丙酮，配制高濃度母液，并用丙酮稀釋成不同藥物濃度，用于加入水中設置寡霉素為單一變量的對照組①________________________________________________________________________②____________對照組和各實驗組均測定多個大麥葉片光合放氧測定用氧電極測定葉片放氧③____________稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測定答案：1.D據(jù)圖示信息，磷酸丙糖通過TPT從葉綠體輸出的同時伴隨著Pi進入葉綠體，因此Pi輸入葉綠體減少，說明磷酸丙糖從葉綠體中的輸出過程受阻，即輸出減少，A正確；光反應產生的ATP能用于暗反應中C3的還原過程，由圖示可知，該過程能合成磷酸丙糖，B正確；由圖示可知，葉肉細胞的光合產物磷酸丙糖會在細胞質基質中用于合成蔗糖，然后以蔗糖形式運出細胞，C正確；根據(jù)題意可知，CO2充足時，TPT活性降低，則磷酸丙糖運出葉綠體合成蔗糖的過程會受到影響，作物中淀粉含量會上升，而蔗糖含量下降，D錯誤。2.C分析題圖可知，H＋由線粒體基質進入線粒體膜間隙需要載體蛋白的協(xié)助，A正確；在有氧呼吸第三階段，前兩個階段產生的[H]，經(jīng)過一系列的化學反應，與O2結合生成水，場所為線粒體內膜，B正確；分析題圖可知，電子傳遞鏈對線粒體內膜兩側H＋梯度的形成起促進作用，C錯誤；分析題圖，NADH中的能量變?yōu)镠＋的電化學勢能，再通過H＋向膜內跨膜運輸變?yōu)锳TP中的能量，即H＋在跨膜運輸進入線粒體基質的過程中部分能量轉移到ATP中儲存，D正確。3.B據(jù)圖分析，圖1所示過程發(fā)生在線粒體內膜，圖2所示過程是光反應過程；主動運輸是逆濃度梯度進行的，且需要消耗能量，①、②、③、⑤都表示H＋的跨膜運輸過程，其中①、③屬于主動運輸，A正確；圖1中的NADH來自葡萄糖的分解以及丙酮酸和水的分解，B錯誤；P680和P700含有光合色素，光合色素可吸收、傳遞、轉化光能，C正確；由圖可知，ATP的合成與H＋的順濃度梯度跨膜運輸有關，D正確。4.(1)葉綠體基質暗反應(2)(紙)層析催化乙醇酸生成乙醛酸(3)光照停止，產生的ATP、NADPH減少，暗反應消耗的C5減少，C5與O2結合增加，產生的CO2增多(4)突變株因酶A缺陷，乙醇酸無法轉變?yōu)镃3，C5生成受阻，自然狀態(tài)下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機物較少，長勢不如野生型(5)消耗過剩的ATP和NADPH，減少對細胞的損害，補充部分CO2解析(1)光呼吸氧化的有機物質(即呼吸底物)為乙醇酸。根據(jù)表中數(shù)據(jù)看出，與野生型相比，突變型乙醇酸累積過多，沒有全部轉換為乙醛酸，原因可能是暗反應過程中，C3與C5轉換物質的過程速率減慢，造成乙醇酸消耗量降低，這一過程發(fā)生在葉綠體基質中。(2)利用有機物的溶解度差異，可采用紙層析法將乙醇酸與其他有機物分離。科學家采用基因工程獲得了酶A缺陷型的水稻突變株，即酶A缺陷型突變株乙醇酸向乙醛酸轉變速率慢，可知酶A具有催化乙醇酸生成乙醛酸的功能。(3)正常進行光合作用的水稻，突然停止光照，光反應減慢，光反應過程中ATP、NADPH產生減少，因而暗反應消耗的C5減少，C5與O2的結合增加，產生的CO2增多。5.(1)丙酮酸PEP、C5(2)線粒體和細胞質基質下降缺乏暗反應必需的ATP、NADPH(3)基本不變降低(4)實驗思路：取干旱處理后的植物乙的種子在正常的環(huán)境(或水分充足的環(huán)境)中種植培養(yǎng)，植株成熟后測定并記錄其光合速率。預期結果：培養(yǎng)得到的成熟植株與干旱處理前的原植株的光合速率幾乎相同。解析(1)由圖一可知，B物質在線粒體中被分解產生CO2，聯(lián)系呼吸作用過程，可知B可能為丙酮酸。由圖一可以看出，能與CO2結合的物質有PEP、C5。(2)由圖一可知，白天植物甲進行光合作用所需的CO2有兩個來源，一個是來自蘋果酸從液泡中進入細胞質基質后的分解，一個來自線粒體中有機物的氧化分解。該植物夜晚能吸收CO2形成蘋果酸，轉移到液泡中存儲，故夜間細胞液pH可能會下降，但是卻不能合成(CH2O)，原因是缺乏暗反應必需的ATP、NADPH。(3)據(jù)題可知，植物甲白天氣孔處于關閉狀態(tài)，突然降低環(huán)境中的CO2濃度，短時間內該植物細胞中C3含量基本不變，而植物乙細胞中短時間內因CO2濃度降低使C3生成量減少，而C3消耗量暫時不變，故C3含量會降低。(4)可取干旱處理后的植物乙的種子在正常的環(huán)境(或水分充足的環(huán)境)中種植培養(yǎng)，若培養(yǎng)得到的成熟植株和干旱處理前的原植株的光合速率幾乎相同，則說明干旱處理只影響了植物乙的性狀，而沒有改變其遺傳物質。6.(1)氧氣C5有氧呼吸第二、三階段C、D(2)二氧化碳進入到葉片內的量減少，同時引起氧氣在細胞內積累(3)PEP羧化低二氧化碳濃度(4)細胞時間不能沒有光照，光反應不能正常進行，無法為暗反應提供充足的ATP和NADPH解析(1)①代表的是氧氣，④代表的是C5。ATP的合成除發(fā)生在光反應A過程外，還可發(fā)生在過程C(有氧呼吸第一階段)和過程D(有氧呼吸第二、三階段)。(2)C3植物在干旱、炎熱環(huán)境中，由于部分氣孔關閉導致進入到葉片內的二氧化碳量減少，同時引起氧氣在細胞內積累，從而不利于光合作用。(3)C4植物和CAM植物固定二氧化碳的酶比C3植物多了一種，即PEP羧化酶。該酶比Rubisco對二氧化碳的親和力大且不與氧氣親和，因此具有該酶的植物更能適應低二氧化碳濃度的環(huán)境。(4)由圖2可知，C4植物是在不同細胞中進行二氧化碳的固定，而CAM植物是在不同的時間進行二氧化碳的固定。典型的CAM植物在夜晚吸收的二氧化碳不能立即用于C3途徑，因為沒有光照，光反應不能正常進行，無法為暗反應提供充足的ATP和NADPH。7.(1)①③