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专题二 综合题型 题型一 代谢综合应用 类型一 关于物质代谢和能量代谢的综合 【例1】 某位科学家做了如下实验，首先将叶绿体置 于pH=0.4的酸性溶液中（如图A），使叶绿体基质 和类囊体腔（基粒的囊状结构）酸化，然后转移到 pH=8的碱性溶液中（如图B），并加入ADP和Pi,使 得叶绿体基质pH迅速提高到8，类囊体腔内仍为 pH=4.0，然后可测得有ATP出现，随之类囊体腔与 叶绿体基质的pH的差别也消失了。 （1）在该实验中， 驱动了ATP复合酶， 将ADP转化为ATP。在植物进行正常光合作用时该物 质最终来自 。 （2）该实验模拟的是光合作用的 阶段；该实 验过程是否需要光？ （3）叶绿体中的ATP复合酶是由多肽链组成的,其肽 链可能有三种来源：其一是核基因编码,在叶绿体内的 核糖体上合成；其二是叶绿体基因编码，在叶绿体内 的核糖体上合成；你认为第三个来源是 。 解析 植物体内生成ATP的场所是细胞质基质、叶绿 体囊状结构薄膜、线粒体，而在细胞质基质和线粒体 中产生的ATP是生物体生命活动的直接能源物质，而 在叶绿体中产生的ATP不能用于其他生命活动，只能 参与暗反应，能量转移到有机物中。动物体生成ATP 的场所是细胞质基质和线粒体。由图示可知，H+促使 ATP的迅速生成，而在光反应中，水光解产生H+，在 叶绿体囊状结构薄膜上生成ATP，实验模拟的是光合 作用中的光反应阶段，水光解在叶绿体囊状结构薄膜 上生成ATP的过程。因实验材料中提供了H+，所以该 实验不需要光。细胞内基因有核基因和质基因，合成 蛋白质的场所有细胞质内的核糖体，在叶绿体内也有 核糖体，所以第三种预测是控制此复合酶合成的基因 是核基因，合成场所是细胞质中的核糖体。 答案 （1）H+ 水 （2）光反应 不需要 （3）核基因编码，在细胞质中的核糖体上合成 解法总结 新陈代谢是在活细胞中进行的，ATP的产 生和消耗自然也是在活细胞内进行的，对ATP和ADP 的互变条件、过程、发生的位置等归纳如下： 细胞 结构 ADP ATP ATP ADP 主要生理功能举例 细胞膜 上载体 葡萄糖、氨基酸、无机盐 离子等物质的主动运输 细胞质 基质 呼吸作用的第一阶段；许 多生物化学反应的进行 叶绿体 光反应产生ATP，暗反应 消耗ATP 线粒体 呼吸作用的第二、三阶段可产 生大量ATP；自身DNA复制等 核糖体 氨基酸合成蛋白质时要消耗 ATP 高尔基体 植物细胞的细胞壁形成，动物 细胞分泌物的分泌 内质网 有机物的合成、运输 细胞核DNA的复制、转录 类型二 关于膜结构和功能的综合 【例2】 下图中图1是与甲状腺细胞摄取原料合成甲 状腺球蛋白有关的基本过程示意图，图2是与甲状腺 细胞合成分泌甲状腺球蛋白有关的细胞结构示意图。 请根据题意回答下列问题： （1）甲状腺细胞内的I-浓度远远高于血浆中的I-浓度 ，这表明完成a过程需要的条件是 ；若含有18O的氨基酸在b过程中 产生了H218O，那么水中的18O来自于氨基酸的 （ 填基团名称）。 （2）若把含有18O的氨基酸添加到甲状腺细胞内，则 在图2中出现18O的部分依次是 （填结构标 号）。 （3）与完成c过程有关的细胞器是 （填 结构标号）；甲状腺球蛋白被分泌出细胞，与细胞膜 的性有关。 （4）细胞内各种膜结构存在着直接或间接的联系。 图2中可以直接转化的两种细胞器是 和 ；膜成分最接近的两种结构是 和 。 （5）请写出图2中发生的缩合反应式 。 （6）请写出图2中发生的供能反应式 。 （7）请写出图2中发生的遗传信息传递和表达的关 系式 。 解析 （1）a过程属于主动运输，需要的条件是细胞 膜上有相关载体和能量；从氨基酸缩合原理分析，水 中的18O来自于氨基酸的羧基。（2）分析氨基酸缩合 、蛋白质运输、加工、分泌到细胞外的过程，即可得 出正确答案。（3）c过程包括氨基酸缩合、蛋白质运 输、加工和分泌，与此有关的细胞器有内质网、高尔 基体、线粒体；大分子分泌出细胞属于细胞胞吐，与 细胞膜的流动性有关，容易误认为与细胞膜的选择透 过性有关。（4）从试题情境看，图中相关结构的联 系是：内质网高尔基体分泌小泡。 答案 （1）细胞膜上运输I-的载体，细胞代谢产生的 能量 羧基 （2） （3）（不要求 次序）流动 （4） 内质网 高尔基体 高 尔基体 分泌小泡 （5） （6）2丙酮酸+6H2O+5O2 6CO2+10H2O+能量 （7）DNA+脱氧核苷酸 2DNA；DNA+核糖核苷 酸 DNA+RNA 酶 酶 酶 解法总结 生物膜系统结构和功能的统一是高考综合 命题的热点。复习时要将生物膜知识进行归纳整理。 （1）细胞的生物膜系统知识的归纳整合 （2）有关生物膜流动性特点的实例归纳 质壁分离和复原实验；变形虫捕食和运动时伪足 的形成；白细胞吞噬细菌；受精时细胞的融合过 程；动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；胞吞与 胞吐；细胞杂交时的细胞融合（如杂交瘤细胞的融 合）。 类型三 关于植物代谢的综合 【例3】 某实验小组用小球藻进行实验，探究影响光 合速率的因素。他们将一定量的小球藻浸入适宜且 相同温度的培养液的试管中，以白炽灯作为光源。 移动台灯可改变光源与试管的距离；CO2浓度分别 设置为0.03%和0.05%，根据实验结果绘制成曲线1 、曲线2（如图所示）。请分析回答下列问题： （1）比较C、D两点的光合速率，可见限制D点光合 速率的主要因素是 。EF段 不再成为光 合速率的主要限制因素，若C处突然关闭台灯，叶绿 体中C3含量将如何变化？ 。 （2）F点的含义是 。 若用缺镁培养液培养小球藻，其他条件不变，F点应 向 移。 （3）该小组又做了探究小球藻最适生长温度的预实 验，实验结果见下表： 温度（ ） 10 20 30 40 50 光照下释释 放O2（ mg/h） 9.67 14.67 19.67 21.67 19.33 请根据预实验结果，设计进一步的探究实验： 材料用具：小球藻若干、大试管若干、含CO2缓冲液 的培养液、水浴锅（控制温度）、量筒等。 该实验应控制好的两个主要无关变量是： ； 。 实验步骤： 第一步： 。 第二步：分组控制温度， （温度梯度差为1）。 第三步：光照6 h后测定O2的释放量。 解析 （1）识别该坐标图时要注意横坐标的含义是白炽 台灯与试管的距离，距离越远则光照强度越弱。AC段 和BD段的光合速率与该距离无关（随着距离的改变而 光合速率不变），所以该段上的任何一点的光合速率的 限制因素都是光照强度以外的限制因素CO2浓度。EF段 两条曲线重合，说明CO2浓度不再是光合作用的限制因 素（两组实验的CO2浓度不同）。突然关闭台灯，光反 应停止，则C3的含量将增加，C5将减少。 （2）F点的含义容易误答为不进行光合作用。缺镁培 养液培养的小球藻因缺乏叶绿素，则在相同光照下的 光合速率变小，而呼吸速率不受影响，所以其他条件 不变时，F点应向左移（即需要更强的光照）。（3） 本实验的单一变量是温度，其他需要控制的条件属于 无关变量，如光照强度、小球藻的数量等。实验设计 的基本步骤是：分组控制变量经过一段时间观察 实验结果。 答案 （1）CO2浓度 CO2浓度 增加 （2）该光照强度 （与光源相距105 cm）时小球藻光合速率等于呼吸速率 左 （3）相同光照时间和距离（或相同的光照强度）小球 藻的数量相同 第一步：将等量的含有足量 CO2缓冲液的培养液装入试管，数量相同的小球藻浸 入试管中，分别放入5个水浴锅中 第二步：使其依次 为38、39、40、41、42（可以适当增加 温度梯度），并分别编号为15号 解法总结 光合作用与呼吸作用结合的计算 在光照下，光合作用与呼吸作用同时进行时，光合作 用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作用耗氧量； 光合作用实际二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳消耗 量+呼吸作用二氧化碳释放量；光合作用葡萄糖净生 产量=光合作用实际葡萄糖生产量-呼吸作用葡萄糖消 耗量。 （1）进行与光合作用强度有关的计算时，关键是要 分清坐标图中光合作用强度是表现光合强度（实际测 得的光合强度）还是实验光合强度。若为表现光合强 度，则在光照强度或CO2浓度为零时其值为负值（此 值为呼吸作用吸收O2的量或放出CO2的量或消耗有机 物的量），如下图中的图A所示；若为实验光合强度 ，则在光照强度为零或CO2浓度为零时，其值为零， 如图B所示。 （2）要注意题目中的表述，如果题目中告诉我们图 中数据是实际测得的，那么不论什么情况都应按表现 光合强度计算，同时要注意单位的换算。 类型四 关于细胞分裂、分化、衰老与癌变的综合 【例4】 下图是某细胞增殖和分化的概念图，据图回 答： （1）图A表示 过程，图B表示细胞分化过程。图 C处于有丝分裂的 期。 （2）图B中b、c、d、e具有相同的 ，由许多相 同的b共同组成的结构叫 。 （3）若a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一 个完整植物体，则说明d具有 。 （4）图C中细胞有 条染色体，和两条染色 体是经过分裂间期 形成的。 （5）神经细胞是高度分化的动物细胞，高度分化的 动物细胞分化潜能变小，它的全能性受到限制，但它 的细胞核仍具有全能性。请用性成熟的小鼠做实验材 料，设计一个实验方案证明上述说法。实验的大体思 路是 。 （6）在探索细胞衰老原因的过程中，研究人员发现： 衰老动物体内细胞分裂速度明显减慢，但把衰老的体内 细胞移植到幼龄动物体内，则这些细胞分裂次数增 加。科学家用近交系小鼠进行皮肤移植实验，将小鼠 的皮肤移植到F1代身上，当F1变老时，又移植到F2代 身上，这样进行了一系列的移植，结果移植的皮肤细 胞可生存78年，远远超过了原来供体的寿命。该实 验的目的是 ， 该实验能够说明 。 解析 根据题意，植物组织培养是利用植物细胞的全 能性。图中和两条染色体是由一个染色体上的两 条染色单体经过着丝点的分裂而形成的，因此是复制 的结果。第（6）问探索细胞的衰老揭示了衰老的原 因不仅在于细胞内部，同时也与外部环境有密切的关 系，良好的外部环境可以延缓细胞的衰老。 答案 （1）细胞增殖 后（2）遗传物质或遗传信息或 染色体数 组织（3）全能性（4）8 复制（5）先把完 整的小鼠体细胞单独培养，证明高度分化细胞的全能性 受到限制，再把体细胞的细胞核导入去核的小鼠卵细胞 中，看重组细胞是否能最终发育为小鼠（6）研究引起 细胞衰老的原因是细胞本身的衰老还是体内环境的恶化 （或改变）（或答研究细胞的衰老与所处个体的年龄是 否有关）细胞的衰老受体内环境因素的影响（或答细胞 的衰老与所处个体的年龄有关，或细胞的衰老是多种内 因和外因相互作用的结果） 解法总结 细胞分化与细胞全能性比较： 细细胞分化 细细胞全能性 原 理 基因选择选择 性表达 含有本物种全套遗传遗传 物 质质 特 点 持久性：细细胞分化贯贯穿 于生物体整个生命进进程中 ，在胚胎期达到最大限度 稳稳定性和不可逆性：一 般来说说，分化了的细细胞将 一直保持分化后的状态态， 直到死亡 普遍性：生物界中普遍 存在，是生物个体发发育的 基础础 高度分化的植物体细细胞 具有全能性 植物细细胞在离体的情况 下，在一定的营营养物质质、 激素和其他适宜的外界条 件下，才能表现现其全能性 动动物已分化的体细细胞全 能性受到限制，但细细胞核 仍具有全能性。例如，动动 物克隆技术术 结结 果 形成形态态、结结构、功能不 同的细细胞 形成新的个体 大 小 比 较较 细细胞分化程度有高低之分 ，如体细细胞生殖细细胞受 精卵 细细胞全能性有大小之分 ，如受精卵生殖细细胞 体细细胞 关 系 两者的遗传遗传 物质质都不发发生改变变 细细胞的分化程度越高，其具有的全能性越小 1.下图中的甲、乙分别表示高等植物细胞和高等动物 细胞的亚显微结构，图丙表示细胞膜结构。请据图 回答： （1）图中2、5、6、10、11等 结构共同构成了细胞的 系统，其中结构2 在细胞与环境之间进行 的过程中起着决定性作 用。细胞内表面积最大的膜结构是 。 （2）与细胞中能量代谢密切相关的细胞器是 （填编号）。能发生碱基互补配对的细胞器有 （填编号）。 （3）若对核糖体中氨基酸用3H进行标记，在分泌胰 岛素的过程中，放射性物质在细胞结构间依次出现的 顺序是 （用编号和箭头表示）。 （4）许多新鲜水果在去皮后，表面鲜嫩的果肉很快 就会变成暗褐色，请你对这一现象作出解释。（果肉 细胞中含有酚类物质和酚氧化酶） 。 （5）若图丙表示正常人的细胞膜，癌细胞的细胞膜 与其相比，含量减少的是图中的 。 （6）如果用胰蛋白酶处理细胞，则图丙中 物质 的运输将受阻。 （7）若图丙表示某一神经元的细胞膜，在神经元某 一部位受到刺激后，该部位细胞膜上的电位变化是 ，此时b物质可用来表示 。 （8）动物细胞吸水膨胀后， 的厚度将变小 ，这说明该结构具有 。 （9）生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以模 拟生物膜的 功能对海水进行淡化处理。 解析 本题从生物膜功能的多样性角度考查了细胞结 构与功能相统一的生物学基本原理。在核糖体上翻译 出的蛋白质，要进入内质网进行加工，由内质网腔膨 大、出芽形成具膜小泡，包裹着蛋白质转移到高尔基 体做进一步的加工，然后高尔基体边缘突起形成小泡 包裹蛋白质运输到细胞膜，最终将其释放到细胞外。 在核糖体内能以mRNA为模板，利用tRNA作为转运 氨基酸的工具，tRNA与mRNA发生碱基互补配对从 而翻译出蛋白质；叶绿体和线粒体都能进行自我复制 ，因而能进行碱基互补配对；细胞核内也能发生碱基 互补配对，但它不是细胞器。 答案 （1）生物膜 物质交换和信息交流 11 内质 网 （2）5和12 4、5、12（ 3）116142 （4）当水果组织被破坏后氧就大量进入，酚氧化酶 催化水果中的酚类物质和氧反应造成氧化产物积累， 导致果肉变成暗褐色 （5） 糖蛋白 （6）b （7）由外正内负变为外 负内正 Na+ （8）细胞膜 一定的流动性 （9）选择透过 2.绿色植物细胞内的部分代谢活动的相互关系如图所 示。a、b、c表示不同的细胞器，表示不同的 物质。请回答以下问题： （1）下列物质或结构的名称是： ； ；c 。 （2）d过程在外界溶液水势 （填“”、“” 或“=”）细胞水势时进行。 （3）若细胞吸收K+，需要相应的载体和 。 （4）除图中表示出来的外，还可以促使发生在b 中的生理过程正常进行的非生物因素有 等。 （5）某实验条件下，测得一定数量的该细胞光照10小 时释放氧气640 mg，黑暗5小时释放二氧化碳220 mg， 那么每小时光合作用合成葡萄糖的量应为 mg。 解析 读图可知，b是叶绿体，c是线粒体。是H2O， 通过渗透作用进入液泡，然后进入叶绿体参与光合作 用，而是参与光合作用的另一种原料CO2。 参与有氧呼吸，是O2。第（5）问根据呼吸作用的总 反应式，可计算如下： C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 x44 mg 192264 根据光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作 用耗氧量可得： 6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O y(640/10+x) mg 180192 计算出每小时光合作用合成葡萄糖的量应为90 mg。 答案 （1）CO2 O2 线粒体 （2） （3） ATP （4）叶绿体 温度 （5）90 酶 3.下图是人体内物质代谢的简图，图中字母表示物质， 数字序号表示生理过程。据图回答： （1）A是 ；D是 ；E是 。 （2）过程进行的场所是 （填细胞器）。 （3）马拉松运动中，骨骼肌所消耗的能量主要来自图 中 途径。 （4）正常情况下，人体中的水除图中的来源外，还来 源于 。机体维持水平衡的主要器官是 。 解析 蛋白质合成的场所为核糖体。人体中的水来自 饮水、食物和体内物质的氧化分解。 答案 （1）蛋白质 乳酸和ATP CO2、H2O和ATP （2）核糖体 (3) （4）饮水 肾 4.在高等植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量转换的 重要细胞器，请回答： （1）在图二乙点所处的状态时，叶绿体内ATP移动 的方向是 。 （2）在图二甲点状态时，可以发生图一中的哪些过 程？（用图中字母表示） 。图二中乙丙 段时，限制光合作用的主要因素是 。 （3）如果在图二的乙点突然停止光照，叶绿体内C3 化合物的含量 。 （4）写出图一细胞中可能形成CO2的反应式： 。 解析 抓住图二甲点只进行细胞呼吸，甲乙段光 合作用强度小于呼吸强度，乙点二者相等，乙丁 段光合作用随光照增强而逐渐增强；关于实验，注 意种子呼吸作用的强弱影响植物的光合作用强度。 答案 （1）由类囊体薄膜到叶绿体基质 （2）afgh 光照强度 （3）升高 （4）C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量 酶 酶 5.癌症是威胁人类最严重的疾病之一，癌细胞的特点 之一是无限增殖。研究发现，癌细胞的无限增殖受 某调控基因的控制。为探究该调控基因存在于细胞 质中还是存在于细胞核中，研究者进行了如图所示 的实验设计。请根据实验设计的思路，完成下列问 题： （1）实验准备： 配制动物细胞培养液：在动物血清中添加葡萄糖、 氨基酸、无机盐、维生素等。 制备单个细胞：动物组织靠细胞膜上的某些蛋白质 紧密黏连，因此可以用 分别处理宫颈癌组 织和小鼠肝组织，使之分散成单个细胞。 （2）实验方案： 分别使单个癌细胞和单个肝细胞核质分离，将癌细 胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，将癌细胞质和肝细 胞核形成重组细胞乙。 取两个培养瓶分别编号为甲、乙（与重组细胞甲、 乙对应），各加入等量的培养液。 。 一段时间后，用显微镜观察甲、乙两瓶中的细胞形 态。 （3）预期实验结果及结论： 。 。 。 若甲、乙两瓶中细胞均没有明显癌变特征变化，则 无法确定基因所在位置而需要进一步实验，但可推断 该调控基因的表达需要细胞核和细胞质的共同参与。 （4）问题分析： 在显微镜下鉴别细胞癌变的主要依据是 。 如果细胞培养液中缺少氨基