2023版高三一轮总复习生物人教版必修1 第4单元 大概念升华课2细胞的生命活动需要能量和营养物质并通过分裂实现增殖

从物质与能量的视角，理解光合作用和呼吸作用，并能综合分析细胞生命活动过程中的物质和能量的变化。1．(2021·青岛实验中学检测)下图1是某植物叶肉细胞在白天与夜晚糖类代谢途径的简图，图2枝条上的叶片生长状况相同，其形态学上、下端均保持完整，枝条尖端生长需要消耗韧皮部运输来的大量有机物。回答下列问题：图1图2(1)丙糖磷酸(TP)是卡尔文循环最初合成的糖类，CO2合成TP的反应主要包括______________(填反应的名称)，合成TP的具体场所是________。据图分析，写出TP在叶肉细胞内合成淀粉的两种途径______________________，_________________。(2)白天在叶绿体中常见颗粒状的大淀粉粒，而夜间则会消失，原因是___________________。(3)有研究发现该植物光合产物的积累会抑制光合作用，环割枝条的韧皮部可阻断叶片中有机物的运输。欲对这一结论进行验证，以上图的甲、乙叶片为实验材料(甲为对照组、乙为实验组)，应选择____________(填“A”“B”或“C”)进行韧皮部环割处理，实验测量的指标包括____________________(答出两种即可)。[解析](1)由图可知：丙糖磷酸(TP)是卡尔文循环最初合成的糖类，CO2合成TP的反应主要包括CO2的固定和C3的还原，合成TP的具体场所是叶绿体基质。据图分析，TP在叶肉细胞内合成淀粉的两种途径分别为①在叶绿体内转化为ADPG合成淀粉，②运出叶绿体合成蔗糖后再转化为ADPG再转入叶绿体合成淀粉。(2)由于白天叶绿体进行光合作用合成与积累淀粉；夜间叶绿体不能进行光合作用合成淀粉，且淀粉会分解运出叶绿体，所以白天在叶绿体中常见颗粒状的大淀粉粒，而夜间则会消失。(3)要想验证植物光合产物的积累会抑制光合作用，可以环割枝条的韧皮部来阻断叶片中有机物的运输。若甲、乙叶片为实验材料，其中甲为对照组、乙为实验组。由于枝条尖端生长需要消耗韧皮部运输来的大量有机物，故选择B进行韧皮部环割处理，这样甲合成的有机物可以运输，而乙叶片的有机物不可运输，作为实验组，最后测量叶片的光合速率、蔗糖和淀粉的含量，来验证植物光合产物的积累是否会抑制光合作用。[答案](1)CO2的固定和C3的还原叶绿体基质在叶绿体内转化为ADPG合成淀粉运出叶绿体合成蔗糖后再转化为ADPG再转入叶绿体合成淀粉(2)白天叶绿体进行光合作用合成与积累淀粉；夜间叶绿体不能进行光合作用合成淀粉，且淀粉会分解运出叶绿体(3)B叶片的光合速率、蔗糖和淀粉的含量2．(2021·衡水中学检测)研究发现，绿色植物中RuBP羧化酶具有双重活性，催化如图甲所示的两个方向的反应，反应的相对速度取决于O2和CO2的相对浓度。淀粉和蔗糖是光合作用的两个主要末端产物。淀粉和蔗糖生物合成的两条途径会竞争共同底物磷酸丙糖(如图乙)。磷酸转运器将1分子磷酸丙糖运出叶绿体的同时，将1分子Pi运回叶绿体，是调控磷酸丙糖运输的关键结构。分析回答下列问题：甲乙(1)图甲所示的RuBP羧化酶参与图乙中的______过程，它的作用原理是_________________________________________________。(2)在RuBP羧化酶催化下，C5与O2反应形成的C2进入线粒体放出CO2，称之为光呼吸。据图推断，O2与CO2比值________(填“高”或“低”)时，利于光呼吸而不利于光合作用，理由是___________。请据此提出两条提高大棚蔬菜生产量的具体措施：_______________和________________。(3)分析图乙可知，在农业生产上采取适量施加磷肥的措施，有利于提高水果的甜度，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)图甲CO2在RuBP羧化酶作用下与C5结合生成C3，对应图乙光合作用的暗反应阶段；其原理是一种不断消耗ATP和NADPH并固定CO2形成葡萄糖的循环反应。(2)据图分析：在高氧气浓度下，在叶绿体中RuBP羧化酶催化氧气与C5结合生成C2，C2进入线粒体参与有氧呼吸放出二氧化碳；故当O2与CO2比值高时，有利于光呼吸而不利于光合作用；据此推测，CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是高浓度二氧化碳可减少RuBP羧化酶与氧气结合，减少光呼吸；此外也可适当降低O2浓度以提高光合作用。(3)据图可知，施用磷肥有利于磷酸转运器将更多的磷酸丙糖从叶绿体运出，用于合成蔗糖，提高水果甜度。[答案](1)暗反应不断消耗ATP和NADPH并固定CO2形成葡萄糖(2)高高氧气浓度下，在叶绿体中RuBP羧化酶催化氧气与五碳化合物结合生成C2，C2进入线粒体参与有氧呼吸放出二氧化碳提高二氧化碳浓度适当降低氧气浓度(3)施用磷肥有利于磷酸转运器将更多的磷酸丙糖从叶绿体运出，用于合成蔗糖，提高水果甜度3．(2021·南京模拟)植物的有氧呼吸除主呼吸链外，还存在其他分支途径，如交替氧化酶(AOX)参与的交替呼吸途径，部分机理如图1所示。请回答下列问题：图1(1)图1所示生物膜的结构名称是________，主呼吸链中，膜蛋白Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的功能除了作为电子(e－)传递外，还都作为________；参与电子传递的膜蛋白还有_____________等。(2)电子的最终受体是________，合成ATP的能量直接来源于________。(3)研究表明，交替呼吸途径不发生H＋跨膜运输(“泵”出质子)过程，故不能形成驱动ATP合成的膜质子(H＋)势差。据此推测，交替氧化酶(AOX)可使细胞呼吸释放的能量更多以________形式散失。在寒冷早春，某些植物的花细胞中AOX基因的表达能力________利于提高花序温度，使花粉散发芳香，吸引昆虫传粉。(4)一般情况下，植物叶片的光合作用随光照强度的增强而增强，但光照强度过高时，光合作用减弱。进一步研究表明，AOX途径可能与此有关。科研人员通过如下实验进行深入研究：将正常光照下发育的叶片分为4组，用AOX途径抑制剂处理A组和C组叶片的左侧，然后将4组叶片的左侧置于正常光照下，右侧置于正常光照或高光下(如图2),40分钟后测量叶片左侧光合色素的光能捕获效率(如图3)，根据________组的实验数据比较，可以推测，植物叶片的部分区域被高光照射，可能会使邻近组织的光合作用减弱。实验结果说明，AOX途径可以提高________利于光合作用进行，在________的叶片组织中作用更明显。图2图3[解析](1)图示生物膜进行电子传递链过程，NADH被分解生成NAD＋和H＋，其膜为线粒体内膜。膜蛋白Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ具有两个作用，一是传递电子，二是跨膜运输H＋。分析图可知，参与电子传递的膜蛋白依次为Ⅰ、CoQ、Ⅲ、Cytc、Ⅳ。(2)电子经过传递与O2结合生成水，同时将H＋运输到膜另一侧，形成H＋浓度梯度。H＋顺浓度梯度跨膜运输驱动ATP合成。故合成ATP的直接能量来源为H＋电化学势能。(3)在细胞呼吸过程中，有机物氧化分解释放的能量，一部分储存在ATP中，一部分以热能的形式散式。分布在植物细胞线粒体内膜上的交替氧化酶(AOX)直接催化O2与H＋生成水，不跨膜运输H＋形成浓度差，导致生成ATP所占的比例下降，说明该酶使细胞呼吸释放的能量更多地转化为热能。在寒冷早春，某些植物的花细胞中AOX基因的表达有利于花序温度升高，说明产生的热能增多，进而推知这些植物的花细胞中AOX基因的表达会加强。(4)图3显示：在光照强度相同的条件下，用AOX途径抑制剂处理的A组和C组叶片的左侧，其光合色素的光能捕获效率分别低于B组和D组，但A组和B组的光合色素的光能捕获效率的差值明显低于C组和D组的光合色素的光能捕获效率的差值。由此说明，AOX途径的作用是提高光合色素的光能捕获效率，在周围受到高光照射的叶片组织中作用更明显。[答案](1)线粒体内膜H＋跨膜运输的载体CoQ、Cytc(2)O2H＋电化学势能(或“H＋顺浓度梯度跨膜运输释放的能量或质子势差”)(3)热能强(4)B、D光合色素光能捕获效率周围受到高光照射观察处于细胞周期不同阶段的细胞，利用有丝分裂模型，描述细胞增殖的主要特征，通过实例说明细胞的分化、衰老、死亡的原因、意义及与人体健康的关系。1．(2021·菏泽检测)如图是某同学实验时拍摄的洋葱根尖分生区细胞分裂图，①～⑤表示不同的细胞分裂时期。下列叙述正确的是()A．①时期整个细胞的DNA与染色体数量之比等于1B．②时期染色体的着丝粒都排列在细胞中央的细胞板上C．④时期细胞内两组中心粒发出纺锤丝构成纺锤体D．细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③D[据图分析，①时期为有丝分裂后期，细胞核中的DNA与染色体数量之比等于1，A错误；②时期为有丝分裂中期，所有染色体的着丝粒都排列在细胞中央的赤道板上，B错误；洋葱属于高等植物，细胞中没有中心粒，C错误；图中的①～⑤分别表示后期、中期、末期、前期和间期，因此细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③，D正确。]2．如图是某生物体的细胞处于有丝分裂不同时期的图像，对图像的描述正确的是()甲乙丙A．该生物可能是低等植物B．甲、乙、丙三个细胞内染色体数、染色单体数与核DNA分子数的比例都为1∶2∶2C．甲细胞进行中心体复制，发出星射线，形成了纺锤体D．甲、乙、丙三个细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期D[图中细胞没有细胞壁、含有中心体，应是动物细胞，A错误；乙细胞中没有染色单体，B错误；甲细胞中中心体已经完成了复制，C错误；甲细胞中染色体散乱排布，且有纺锤体，处于有丝分裂前期，乙细胞中着丝粒分裂，染色体数目加倍，处于有丝分裂后期，丙细胞中染色体的着丝粒排列在一个平面上，处于有丝分裂中期，D正确。]3．(2021·衡水模拟)活细胞与生物一样都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至最后死亡的生命历程。下列关于细胞生命活动的叙述，错误的是()A．高等动物胚胎干细胞分裂过程中，中心体的复制和染色体组数的加倍发生在不同时期B．细胞分化是基因选择性表达的结果，分化前后的细胞具有相同的核酸C．细胞衰老后，细胞核内的染色质收缩，会影响DNA的转录过程D．细胞凋亡受基因控制，有利于维持机体自身的稳定B[高等动物胚胎干细胞进行有丝分裂，其中心体的复制发生在分裂间期，染色体组数的加倍发生在有丝分裂后期着丝粒分裂后，A正确；细胞分化是基因选择性表达的结果，一般情况下，分化前后的细胞具有相同的DNA，但mRNA的种类不完全相同，故分化前后的细胞具有的核酸不完全相同，B错误；衰老细胞的细胞核内染色质收缩，会影响DNA的转录过程，C正确；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，对生物体生长、发育和维持自身稳定是有利的，D正确。]4．(2021·南京模拟)人的成熟红细胞经过几个阶段发育而来，各阶段细胞特征如下表。下列有关叙述错误的是()阶段阶段1阶段2阶段3阶段4特征无血红蛋白，有较强的分裂能力核糖体丰富，开始合成血红蛋白，有分裂能力核糖体等细胞器逐渐减少，分裂逐渐减弱无细胞核、核糖体、线粒体等，血红蛋白含量高，无分裂能力A．核糖体增多