高考二轮复习生物试题（新高考新教材）专题2细胞的代谢

专题二细胞的代谢A组基础对点练考点1酶、ATP在细胞代谢中的作用1.(2023·湖南衡阳八中模拟)下列关于酶的应用的举例,正确的是()A.利用青霉素酰化酶将青霉素改造成杀菌力更强的氨苄青霉素,可见它能诱发遗传物质定向突变B.多酶片中含有多种消化酶,人在消化不良的时候可以服用,它们在消化道全程都能发挥作用C.胰蛋白酶可以用于促进伤口愈合和溶解血凝块,还可以用于除去坏死的组织,这不能说明它失去了专一性D.加酶洗衣粉中的酶都是直接来自生物体的,可以通过微生物大量生产所需的酶2.(2023·湖南师大附中三模)科学家提取到的第一份纯酶结晶是脲酶,与没有催化剂相比,适宜条件下,脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍。幽门螺杆菌是一种与胃部疾病密切相关的细菌,常寄生于胃黏膜组织中,通过分泌脲酶水解尿素产生氨。下列相关叙述错误的是()A.脲酶只能够催化尿素分解,说明脲酶具有专一性B.幽门螺杆菌核糖体合成脲酶所需ATP来自细胞质C.与没有催化剂相比,脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍,说明脲酶具有高效性D.幽门螺杆菌产生的NH3可以抵抗胃酸的杀灭作用,同时也会导致人“口气”重3.(2023·湖南邵阳一模)下图1为酶的作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图。多酚氧化酶(PPO)催化酚形成黑色素是储存和运输过程中引起果蔬褐变的主要原因。为探究不同温度条件下两种PPO活性的大小,某同学设计了实验并对各组酚的剩余量进行检测,结果如图2所示,各组加入的PPO的量相同。下列说法不正确的是()图1图2A.由图1推测,底物与竞争性抑制剂竞争酶的活性中心,从而影响酶促反应速率B.非竞争性抑制剂与酶的某部位结合后,改变了酶的活性中心,其机理与高温对酶活性抑制的机理相似C.该实验的自变量是温度、酶的种类和抑制剂的种类,PPO用量是无关变量D.图2中,相同温度条件下酶B的催化效率更高4.(2023·广东梅州二模)酶分子具有相应底物的活性中心,用于结合并催化底物反应。在37℃、适宜pH等条件下,用NaCl和CuSO4溶液,研究Cu2+、Cl对唾液淀粉酶催化淀粉水解速率的影响,得到的实验结果如图所示,已知Na+和SO4A.实验中自变量是无机盐溶液的种类B.Q点条件下淀粉完全水解所需的时间较P点的长C.实验说明Cu2+能与淀粉竞争酶分子上的活性中心D.若将温度提高至60℃,则三条曲线的最高点均上移5.(2023·湖南衡阳二模)线粒体内膜上的ADP/ATP转运蛋白(AAC)转运ATP和ADP的机理如图所示。下列有关叙述错误的是()A.线粒体内膜向内折叠形成嵴,以增大膜面积B.AAC分别转运ATP和ADP时,构象不发生改变C.抑制AAC的活性会导致细胞能量供应不足D.AAC能将ATP从线粒体基质转运到细胞质基质6.(2023·湖南株洲一模)Arf家族蛋白是分泌、内吞等过程的关键引发因子,Arf家族蛋白在与GDP结合的非活性状态和与GTP结合的活性状态之间循环(GTP和ATP的结构和性质相似,仅是碱基A被G替代)。活性状态的Arf家族蛋白能募集胞质蛋白进入囊泡,然后运输到特定的亚细胞位点。以下叙述正确的是()A.GDP是由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成的B.Arf由非活性状态转化为活性状态,其空间结构会发生改变C.Arf由非活性状态转化为活性状态是一个放能反应D.运输货物蛋白的囊泡可能来自核糖体、内质网或高尔基体7.(2023·湖南衡阳模拟)去氧三磷酸腺苷(dATP)和三磷酸腺苷(ATP)的结构类似,二者在组成上的差异在于前者含有脱氧核糖,后者含有核糖。下列相关叙述正确的是()A.细胞内的直接能源物质只有dATP和ATPB.dATP和ATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分是核酸的合成原料C.肌肉细胞内的dATP和ATP含量明显高于口腔上皮细胞D.dATP和ATP在细胞内都在生物膜上合成考点2光合作用和细胞呼吸的物质、能量转化过程8.(2023·湖南三模)好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时,丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2。研究发现,在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸,进而生成氨基酸等有机物的代谢过程。科研人员利用13C标记的13CO2和酵母菌提取物培养基培养H菌,检测该菌中谷氨酸的13C比例,结果如图所示。下列说法正确的是()A.有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和H2O,场所为线粒体基质B.可推测CO2浓度升高,有利于乙酰辅酶A和CO2生成丙酮酸C.H菌中乙酰辅酶A和丙酮酸间的转化方向取决于CO2的浓度D.由实验结果可推测,H菌可以固定CO2,其代谢类型为自养型9.(2023·广东深圳二模)癌细胞生长、发展、转移等过程的代谢基础是通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。LXR(一种受体)可以直接调节“瓦堡效应”通路中关键基因的表达。SR作为LXR的特异性抑制剂,可以切断癌细胞的能量供应。下列叙述错误的是()A.“瓦堡效应”可能不受氧气供应量的限制B.“瓦堡效应”把大部分能量贮存在ATP中C.LXR可能对“瓦堡效应”过程有促进作用D.SR抑制剂可能对多种癌症的治疗都有效10.(2023·广西柳州三模)细胞呼吸的原料不仅是葡萄糖,在无氧条件下,酵母菌能将木糖转化为乙醇,大致过程如下图所示,下列有关说法正确的是()木糖木糖醇木酮糖乙醇A.该反应释放的能量大部分储存在ATP中B.NADPH在该反应中只起提供能量的作用C.NAD+会转变为NADH并与O2结合生成水D.对酶的空间结构进行改造可能会提高乙醇产量11.(2023·四川绵阳三模)某科研小组将以菠菜绿叶为材料制备的完整叶绿体悬浮液均分为两组:甲组为对照组;乙组加入适量磷酸(Pi),在适宜温度和光照等条件下,用14C标记的14CO2供其进行光合作用,然后追踪检测放射性,结果发现乙组(CH2O)/C3的比值以及14C标记有机化合物的量均明显高于甲组。下列叙述错误的是()A.差速离心获取的叶绿体应置于等渗悬浮溶液中B.叶绿体主要吸收蓝紫光和红光C.Pi将乙组C3化合物还原,导致(CH2O)/C3比值高于甲组D.Pi提高乙组的ATP生成速率,导致14C标记有机化合物的量高于甲组12.(2023·广东茂名二模)下图是某植物内某个细胞的代谢图,下列有关叙述正确的是()A.甲、乙分别表示叶绿体和线粒体,该生物一定为高等植物B.甲、乙中所示的物质与能量处于平衡状态,该生物一定能存活C.该植物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关D.该植物用于光合作用暗反应阶段的ATP可以来自乙13.(2023·湖南模拟)红薯叶肉细胞光合作用的光反应、暗反应以及蔗糖与淀粉合成代谢途径如图所示,图中膜上转运蛋白顺浓度梯度转运出1分子丙糖磷酸的同时会顺浓度梯度转运进1分子Pi,叶绿体中合成的淀粉会在其中短暂积累;Rubisco酶是催化核酮糖二磷酸生成3磷酸甘油酸的酶,其活性在光照下增强,Ⅰ、Ⅱ代表生理过程。回答下列问题。(1)过程Ⅰ释放O2的场所是,过程Ⅰ合成NADPH和ATP需要叶绿体基质不断输送(答出三点)等原料,图示红薯叶肉细胞中合成蔗糖的场所是。

(2)若在正常光照下,红薯叶片以C18O2为原料进行光合作用,一段时间后,块茎中的淀粉中会检测到18O,请写出上述18O转移的路径:(用图中相关物质及箭头表示)。研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入红薯植株,该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁外侧,结果转基因植株出现严重的小根、小茎现象,其原因可能是

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(3)当叶绿体中的核酮糖二磷酸含量低时,可通过的方式增加其含量;叶绿体内淀粉的合成与细胞质基质中蔗糖的合成都需要暗反应产生的丙糖磷酸,据图分析,当细胞质基质中Pi浓度(填“较高”或“较低”)时,会限制丙糖磷酸从叶绿体中运出,从而(填“促进”或“抑制”)叶绿体内淀粉的合成。

(4)从光合作用过程来看,暗反应其实并非不需要光,光照对暗反应的影响有(答出两点)。

考点3影响光合作用和细胞呼吸的因素14.(2023·辽宁辽阳一模)我国既要抓好粮食生产,同时还要重视粮食储备,全力打造“大国粮仓”。下列关于现代储粮技术的叙述,错误的是()A.气控:控制环境中的气体比例,创造无氧环境,抑制谷物的有氧呼吸B.干控:控制谷物的水分,以抑制谷物、微生物、害虫的细胞呼吸C.温控:控制谷物的储藏温度,创造一个不利于虫、霉生长的低温环境D.化控:指利用少量药物阻断虫、霉正常的代谢过程,达到杀虫抑菌的目的15.(2023·广东一模)中国空间站生命生态实验所种植的拟南芥是常用的模式植物。为了给水稻、小麦等农作物抗强光胁迫的遗传改良工作提供参考,研究者用拟南芥做了以下实验。据此回答下列问题。(1)强光条件下,光反应产生的NADPH量大于暗反应的消耗量,此时叶绿体中的NADP+含量会(填“升高”或“降低”)。对拟南芥叶片用强光照射1h后,被照射的细胞叶绿体发生了如图所示的变化,该变化的意义是

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光照强度变化对叶绿体位置和分布的影响(2)根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。Rubisco在拟南芥叶绿体的(填场所)中催化CO2固定形成C3。而玉米的pepc基因表达的PEPC酶催化CO2固定形成C4。

(3)研究者将转玉米pepc基因的拟南芥在不同光照强度下培养10d后,测量相关指标(如图)。强光对转pepc基因拟南芥光合生理特性的影响注:气孔导度越大,气孔开放程度越高。①分析图a、图b可知,强光会(填“升高”或“降低”)野生型拟南芥的气孔导度,进而影响光合作用的阶段,改变其净光合速率。比较图b、图c,推测在光照强度为1200μmol·m2·s1时,转基因拟南芥在单位时间内固定的CO2较野生型的(填“多”或“少”)。

②在光照条件下,细胞内的CO2和O2会竞争性结合Rubisco,Rubisco催化O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。由此推测,转基因拟南芥的光呼吸强度比野生型(填“大”或“小”)。

③实验结果显示,转基因拟南芥表现出较高的耐强光胁迫的能力。你认为下一步还可以进行哪些方面的探究实验?(答出一点即可)。

B组能力提升练1.(2023·河北张家口二模)将过氧化氢酶固定于海绵块,利用海绵上浮法可以探究pH对过氧化氢酶活性的影响。根据浮力原理给固定了过氧化氢酶的海绵钉上纽扣(加重力),给纽扣绑上细线,并把细线另一端统一绑定在同一根数据线上,在最适温度下将海绵分别置于盛有过氧化氢溶液但pH不同的烧杯中,观察、记录海绵上浮的时间,实验操作及结果如图所示。下列推测错误的是()A.海绵上浮法的原理是过氧化氢酶能催化过氧化氢分解产生氧气,从而使海绵上浮B.据图可知,pH约为7时过氧化氢酶降低化学反应活化能的能力最强C.给海绵钉上纽扣的目的是使海绵的上浮速率加快,更利于观察D.若适当降低温度,图中的曲线形状基本不变,但曲线可能会部分上移2.(2023·浙江杭州二模)天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)是合成胞嘧啶核苷三磷酸(CTP)系列反应的第一个酶。该酶具有催化亚基和调节亚基,均由多条肽链构成。ATP和CTP分别是ATCase的激活剂和抑制剂,可与调节亚基结合。当第一个底物与ATCase结合后,可增强该酶其他底物结合位点对底物的亲和力。下列叙述正确的是()A.ATCase含调节亚基,因而该酶具有调节生命活动的作用B.ATCase可与底物、ATP和CTP结合,因而其不具有专一性C.ATP、CTP可影响ATCase的活性,而底物则不影响其活性D.能量状况、CTP和底物含量可优化ATCase催化反应的速率3.(2023·湖南联考二模)实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应的基本过程:将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有氧化型DCIP(氧化剂)、蔗糖和缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解,产生氧气等,溶液中的DCIP被还原,颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲杂草和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应,实验结果如下表所示。下列叙述正确的是()除草剂相对浓度/%051015202530品种甲放氧速率相对值5.03.72.21.0000品种乙放氧速率相对值5.04.43.73.02.21.61.0A.希尔反应中加入蔗糖溶液为该反应提供能量B.希尔反应中的DCIP相当于光反应中的NADPHC.与品种乙相比,除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体薄膜的功能较强D.除草剂浓度为20%时,若向品种甲的希尔反应溶液中通入二氧化碳,在光照条件下就能检测到糖的生成4.(不定项)(2023·山东潍坊模拟)筛管是运输光合产物的通道,光合产物以蔗糖的形式从叶肉细胞经过一系列运输运至筛管—伴胞复合体(SE—CC)的细胞外空间,然后从细胞外空间进入SE—CC,SE—CC的细胞膜上有蔗糖—H+共运输载体(SU载体)和H+泵(具ATP水解酶活性,可将H+运输到细胞外空间),SU载体将H+和蔗糖同向转运进SE—CC中,再逐步汇入主叶脉运输至植物体的其他部位。下列说法正确的是()A.蔗糖是小分子且溶于水的还原糖,适合长距离运输B.SE—CC中的蔗糖浓度高于细胞外空间C.SU功能缺陷会导致叶肉细胞光合速率降低D.降低SE—CC中的pH会提高蔗糖向SE—CC的运输速率5.(2023·山东聊城二模)绿色植物光合作用光反应的机理如图1所示,其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。科研人员做了天竺葵应对高光照条件的光保护机制的探究实验,结果如图2所示。请回答下列问题。图1图2(1)图1中PSⅡ接受光能激发释放的e的最初供体是。e经过一系列的传递体形成电子流,e的最终受体是,在有氧呼吸过程中产生的H+和e的最终受体是。

(2)质醌分子是在PSⅡ和PSⅠ间传递e的重要膜蛋白,PSⅡ将e传递给质醌使之还原,PSⅠ从质醌夺取e使之氧化,但一般植物的PSⅡ与PSⅠ的比率大约为1.5∶1,这说明

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(3)植物应对高光照条件的光保护机制除与类囊体蛋白PsbS(一种光保护蛋白,可将植物吸收的多余光能以热能的形式散失)含量相关外,还可以通过提高催化叶黄素转化的关键酶VDE的活性使叶绿素猝灭。据图2分析,在高光照条件下,类囊体蛋白PsbS数量变化比叶黄素转化对绿色植物的保护作用(填“强”或“弱”),理由是

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C组专项命题培优练1.[蛋白磷酸化和去磷酸化](2023·山东菏泽一模)蛋白激酶A(PKA)的功能是将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化,改变了的蛋白质可以调节靶蛋白的活性。PKA有两个调节亚基和两个催化亚基,其活性受cAMP(腺苷酸环化酶催化ATP环化形成)调节(如图)。下列说法正确的是()A.调节亚基和催化亚基均有结合cAMP的结构位点B.cAMP与催化亚基相应位点结合,导致亚基分离并释放出高活性催化亚基C.丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化的过程伴随着ATP的水解D.ATP是合成cAMP、DNA等物质的原料,也可作为生物的直接供能物质2.[细胞呼吸是细胞代谢的枢纽](2023·河北石家庄模拟)细胞内的有机物在线粒体内经过三羧酸循环(TCA循环)后被彻底氧化分解,生成ATP供生命活动利用,具体过程如图所示。下列有关叙述不正确的是()A.线粒体内膜上运输H+的载体能将H+势能转化为ATP中的化学能B.TCA循环的底物是丙酮酸和脂肪酸,产物是CO2和NADHC.NADH提供的高能电子e最终生成水是氧化过程D.高能电子e通过电子传递链的过程会释放大量的热能3.[光系统及电子传递链](2023·湖南株洲一模)解偶联剂能使呼吸链电子传递即氧化过程中所产生的能量不能用于ADP的磷酸化形成ATP,而只能以热能的形式散发,即解除了氧化和磷酸化的偶联作用,如图为细胞呼吸电子传递链示意图。以下叙述不正确的是()A.呼吸抑制剂抑制电子传递,导致磷酸化过程也受到抑制B.已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化部分解偶联,因此会导致体温升高C.动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白,因此棕色脂肪比例较高的人更容易肥胖D.线粒体内膜对H+的通透性是氧化过程和磷酸化发生偶联的关键因素之一4.[光呼吸](2023·湖南长沙模拟)光合作用暗反应过程中,CO2与RuBP在酶Rubisco的催化作用下生成3磷酸甘油酸(PGA)。但是当O2浓度较高时,O2与CO2竞争性结合RuBP,O2与RuBP反应后生成二磷酸乙醇酸(PG),最终释放CO2,该过程称为光呼吸(其过程如下图所示)。正在进行光合作用的绿色植物叶片在光照停止后,CO2释放量突然增加,称为“二氧化碳的猝发”。下列说法正确的是()A.光呼吸现象的发生取决于CO2和O2浓度的比例B.光照过强导致气孔关闭,若植物呼吸强度不变,则CO2的产生量减少C.若突然停止光照,PG的生成量会减少D.O2与RuBP反应的过程必须在光下进行5.[光系统及电子传递链](2023·湖南模拟)叶绿体进行能量转化依靠光系统(指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物,包括PSⅠ和PSⅡ),将光能转化为电能。光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递促使NADPH的形成,同时驱动膜内的质子泵在膜两侧建立H+梯度,进而驱动ATP的合成。注:类囊体膜上主要有光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP合成酶复合体四类蛋白复合体,参与光能吸收、传递和转化,电子传递,H+输送及ATP合成等过程。据图回答下列问题。(1)光反应过程中,ATP的形成与光系统(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ和Ⅱ”)发挥作用产生的H+浓度梯度有关。

(2)叶绿素a(P680和P700)接受光的照射后被激发,释放势能高的电子,电子的最终供体(供给电子的物质)是。通过光合电子传递链,光能最终转化为中的化学能。

(3)图中ATP合成酶的作用是;线粒体中类似于ATP合成酶的膜是。据图分析,增加膜两侧的H+浓度差的生理过程有(共3点)。

(4)除草剂二溴百里香醌(DBMIB)是质体醌(PQ)的类似物,可充当PQ的电子受体。DBMIB能够和细胞色素b6f特异性结合,阻止光合电子传递到细胞色素b6f。若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体,会导致ATP含量显著下降,其原因可能是。

6.[光呼吸](2023·湖南二模)Rubisco普遍分布于水稻、玉米、大豆等植物的叶绿体中,它是光呼吸(细胞在有光、高O2、低CO2情况下发生的生化反应)中不可缺少的加氧酶,也是卡尔文循环中固定CO2最关键的羧化酶。Rubisco的具体作用过程如图1所示。据图回答相关问题。图1图2(1)正常进行光合作用的植物,突然停止光照,引起减少,进而导致暗反应减弱;RuBP与O2结合增加,使细胞产生的CO2(填“增加”或“减少”)。

(2)光照过强时,植物吸收的过多光能无法被利用,一方面导致光反应相关结构被破坏,另一方面过高的NADPH/NADP+比值会导致更多的自由基生成,破坏叶绿体结构,最终导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。某科研小组的同学认为,光呼吸对光合作用不完全是消极的影响。请分析光呼吸在光照过强时对植物起保护作用的机理:、。

(3)根据对光呼吸机理的研究,科研人员利用基因编辑手段设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径AP,AP依然具有降解乙醇酸(图1中的C2)产生CO2的能力。同时利用RNA干扰技术,降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量。检测三种不同类型植株的光合速率,实验结果如图2所示。据此回答:图2中当胞间CO2浓度较高时,三种类型的植株中,AP+RNA干扰型光合速率最高的原因可能是、,进而促进光合作用过程。

7.[C4植物](2023·湖南株洲模拟)为探究施加氮肥对玉米(C4植物)光合作用的影响,某兴趣小组首先通过查阅资料,学习玉米的光合作用和光呼吸过程(如下图所示)。RuBP羧化酶在CO2浓度高时与CO2亲和性更高,催化C5和CO2反应;在有光且O2浓度高时与O2亲和性更高,进行光呼吸。注:PEP酶固定CO2的效率远高于RuBP羧化酶。(1)由图可知,与C3植物相比,C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用的原因是C4植物中存在酶。

(2)由图可知,玉米的光合作用过程中,光反应阶段发生在细胞中。

(3)由图可知,在CO2浓度较低时,RuBP羧化酶与O2结合进行光呼吸的作用是

。

(4)该兴趣小组将一批长势相同的玉米植株随机均分成两组:对照组和施加氮肥组,测得相关生理指标如下表所示。生理指标对照组施加氮肥组叶绿素含量/(mg·g1)9.811.8RuBP316640光合速率6.58.5①由上表可知,施加氮肥组玉米植株的叶片更加葱绿,原因是氮被吸收后,可参与的合成,该类物质存在于叶肉细胞的(填具体的膜结构)中,作用是;另一方面,氮被吸收后也可参与RuBP羧化酶的合成,从而提升植株的能力。

②综合上述实验结果可知,适量增施氮肥有利于提高玉米的光合速率。为有效促进玉米对氮肥的吸收,可在施加氮肥时适当补充水分,原因是

。8.[C3植物与C4植物](2023·湖南长沙一中模拟)下图是甘蔗(一种C4植物)的部分代谢过程示意图,已知PEPC(PEP羧化酶)对CO2的亲和力高于Rubisco(另一种羧化酶)对CO2的亲和力。请结合下图回答相关问题。(1)过程①丙酮酸转化为PEP需要叶绿体的(填结构)提供ATP,图中细胞之间通过(结构名称)实现物质运输。在维管束鞘细胞中产生的蔗糖进入维管束(筛管位于维管束的韧皮部)后,去向为。

(2)参与过程⑩的CO2来自过程⑥和(填过程)。

(3)由图可知,维管束鞘细胞完全被叶肉细胞包被,叶肉细胞可以为维管束鞘细胞叶绿体提供ATP和NADPH,这说明维管束鞘细胞在结构上具有的特点是;同时还有助于从维管束鞘细胞散出的CO2再次被(填物质)“捕获”。

(4)通过研究温度对甘蔗和烟草(C3植物,固定CO2的酶为Rubisco)光量子效率(吸收1个光量子所能吸收的CO2分子数)的影响。结果如下图所示:据图可知,与30℃相比,在40℃条件下,甘蔗的光量子效率比烟草高,其原因是(答2点),维持了甘蔗维管束鞘细胞中高浓度的CO2。

9.[构建人工光合系统,人工合成淀粉](2023·吉林模拟)在进化过程中,部分植物和微生物进化出了可以固定太阳能、生成有机物和释放氧气的机制,即光合作用。许多科学家致力于人工重建和控制光合作用过程,生产清洁能源,这一计划被称为“我们这个时代的阿波罗计划”,回答下列问题。图1图2(1)光合作用的化学反应包括①和②两个阶段,完成上述计划需要依次模拟这两个阶段。

(2)为模拟①阶段的反应,科学家分离出了菠菜叶肉细胞的类囊体薄膜,以单层磷脂分子基础构建成人工合成的微滴——TEM模块,该模块在光照条件下,可释放O2。TEM模块中吸收利用光能的物质是,除了O2外,TEM模块还产生了和NADPH。

(3)在光合作用过程中,①阶段产生的NADPH的作用是。

(4)为了模拟②阶段的反应,科学选择了一些酶和底物加入微滴中,构建如图1中的CETCH模块,在该模块中,CO2与底物结合后,经过一系列的反应生成有机物,该过程中发生的能量变化是

。

(5)在适宜条件下用微滴进行实验,定期检测体系中制造的有机物的含量,结果如图2所示,请描述实验结果:。

答案：【A组基础对点练】1.C解析用青霉素酰化酶将青霉素改造成杀菌力更强的氨苄青霉素,与生物的遗传物质无关,而且遗传物质的突变是不定向的,A项错误;多酶片中含有多种消化酶,能分解脂肪、蛋白质、多糖等,人在消化不良时可以服用,但酶具有专一性,只在相关反应中起催化作用,B项错误;酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应,胰蛋白酶可以用于促进伤口愈合和溶解血凝块,还可以用于除去坏死的组织,这都是对特定组织或细胞的作用,不能说明它失去了专一性,C项正确;加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体的,而是经过酶工程改造的,稳定性强,D项错误。2.C解析脲酶只能够催化尿素分解,说明酶具有专一性,A项正确;幽门螺杆菌是原核生物,没有线粒体,细胞呼吸发生在细胞质基质中,产生ATP,细胞生命活动所需能量直接来自ATP,B项正确;与没有催化剂相比,适宜条件下,脲酶可以将尿素分解的速率提高1014倍,说明脲酶具有催化功能,若要证明脲酶具有高效性,需与无机催化剂相比,C项错误;幽门螺杆菌产生的NH3可以中和胃酸而抵抗胃酸的杀灭作用,同时也会从口腔挥发出氨气的味道,导致人“口气”重,D项正确。3.C解析由图1可知,酶的活性中心有限,竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心,从而影响酶促反应速率,A项正确;非竞争性抑制剂可与酶的非活性部位不可逆性结合,从而使酶的活性部位功能丧失,其机理与高温对酶活性抑制的机理相似,B项正确;据题意可知,该实验的自变量是温度、酶的种类,抑制剂的种类和PPO用量是无关变量,C项错误;由图2可知,各温度条件下酶B剩余量都最少,与底物结合率最高,酚剩余量少,所以相同温度条件下酶B的催化效率更高,D项正确。4.B解析分析题图可知,无机盐溶液的种类和淀粉溶液浓度是自变量,A项错误;分析题图可知,Q点和P点的淀粉水解速率相同,但Q点对应的淀粉溶液浓度更大,所以Q点条件下淀粉完全水解所需的时间比P点长,B项正确;分析题图可知,淀粉水解速率保持相对稳定时,也就是唾液淀粉酶全部充分参与催化反应时,淀粉水解速率甲组>乙组>丙组,说明Cu2+没有使唾液淀粉酶失活,但降低了酶的活性,说明其是酶的抑制剂,但不能说明Cu2+能与淀粉竞争酶分子上的活性中心,也有可能是改变了酶的空间结构,导致其活性降低,C项错误;由题意可知,该实验是在37℃条件下完成的,唾液淀粉酶的最适温度也是37℃左右,因此若将温度提高至60℃,酶活性降低,则三条曲线的最高点均下移,D项错误。5.B解析线粒体内膜的某些部位向线粒体内腔折叠形成嵴,嵴使内膜的表面积大大增加,A项正确;据图可知,AAC转运ATP和ADP时,构象均发生改变,B项错误;抑制AAC的活性,会影响AAC将ATP从线粒体基质转运到细胞质基质,从而导致细胞能量供应不足,C项正确;由图可知,AAC能将ATP从线粒体基质转运到线粒体内外膜间隙,从而进一步转运到细胞质基质,D项正确。6.B解析GTP中的G表示鸟苷,P表示磷酸基团,则GTP是由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成的,A项错误;Arf由非活性状态转化为活性状态,增加一个磷酸,其空间结构会发生改变,B项正确;Arf由结合GDP的非活性状态转化为结合GTP的活性状态,需要吸收能量,是一个吸能反应,C项错误;运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体,核糖体无细胞膜,不能形成囊泡,D项错误。7.B解析细胞中除dATP和ATP,应该还存在dGTP、dCTP、dTTP等dNTP,以及GTP、CTP、UTP等NTP,A项错误;dATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分是腺嘌呤脱氧核苷酸,是DNA的基本单位之一,ATP去掉两个磷酸基团后,剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本单位之一,B项正确;肌肉细胞中ATP的转化速率高于口腔上皮细胞,但两种细胞中ATP的含量相差不大,C项错误;细胞器中ATP的合成不是都发生在生物膜上,如有氧呼吸第一、二阶段分别在细胞质基质和在线粒体基质中合成ATP,D项错误。8.B解析真核细胞有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和[H],场所为线粒体基质,原核细胞有氧呼吸第二阶段的场所为细胞质基质,A项错误;由题意可知,在一定范围内,随13CO2浓度增大,厌氧细菌H中谷氨酸的13C所占的比例增大,乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸,进而生成氨基酸等有机物,所以CO2浓度升高有利于乙酰辅酶A和CO2生成丙酮酸,B项正确;由题干信息可知,好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时,丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2,在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸,进而生成氨基酸等有机物的代谢过程,由此可见,乙酰辅酶A和丙酮酸间的转化方向取决于O2的浓度,C项错误;自养型生物是指能利用CO2和H2O等无机物合成有机物的生物,而H菌利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸,进而生成氨基酸等有机物,是进行有机物的转换,因此它不属于自养型生物,D项错误。9.B解析癌细胞主要进行无氧呼吸,因此“瓦堡效应”可能不受氧气供应量的限制,A项正确;“瓦堡效应”把大部分能量贮存在不彻底的氧化产物中,释放的能量大部分以热能的形式散失,B项错误;SR作为LXR的特异性抑制剂,可以切断癌细胞的能量供应,说明LXR可能对“瓦堡效应”过程有促进作用,C项正确;SR抑制剂切断了癌细胞的能量供应,导致癌细胞缺乏能量,可能对多种癌症的治疗都有效,D项正确。10.D解析无氧呼吸过程中释放的能量大多数以热能的形式散失,A项错误;据图分析,NADPH在反应中还可作为还原剂,B项错误;无氧呼吸过程中不消耗氧气,不发生NADH与O2结合生成水的过程,C项错误;酶的结构决定功能,对酶的空间结构进行改造可能会提高乙醇产量,D项正确。11.C解析分离细胞器的方法是差速离心法,为防止细胞器吸水破裂,获取的叶绿体应置于等渗悬浮溶液中,A项正确;叶绿体中的光合色素主要吸收蓝紫光和红光,B项正确;乙组充足的Pi利于光反应合成ATP,光合速率加快,但Pi不直接参与C3化合物还原,C项错误;Pi提高乙组的ATP生成速率,光合速率加快,导致14C标记有机化合物的量高于甲组,D项正确。12.C解析甲可利用CO2合成有机物,为叶绿体;乙可利用O2产生CO2,为线粒体,该植物不一定是高等植物,如某些低等植物中也有叶绿体与线粒体,A项错误;题图只有能够进行光合作用的细胞处于物质与能量平衡的状态,但是植物细胞还有不进行光合作用的细胞,则整株植物的光合速率小于呼吸速率,则该生物不能存活,B项错误;植物将光能转化为化学能依靠叶绿体,即一定与甲有关,C项正确;该生物用于光合作用暗反应阶段的ATP只能来自甲,D项错误。13.答案(1)(叶绿体的)类囊体薄膜Pi、NADP+、ADP细胞质基质(2)C18O2→3磷酸甘油酸→丙糖磷酸→己糖磷酸→蔗糖→淀粉叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解胞外的蔗糖,导致运输到根、茎等器官的蔗糖的量减少,根、茎等生长困难(3)减少丙糖磷酸运出叶绿体较低促进(4)卡尔文循环需要光反应提供ATP和NADPH、卡尔文循环中的Rubisco酶在光下活性会增强解析(1)过程Ⅰ为光反应阶段,光反应释放O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜,合成NADPH的原料为NADP+,合成ATP的原料为Pi和ADP,因此合成NADPH和ATP需要叶绿体基质不断输送Pi、NADP+、ADP至叶绿体类囊体薄膜。图示红薯叶肉细胞中合成蔗糖的场所为细胞质基质。(2)分析题图可知,在正常光照下,块茎中淀粉的形成过程为:红薯叶片以C18O2为原料进行光合作用,C18O2可以在Rubisco酶的催化下与核酮糖二磷酸形成3磷酸甘油酸,3磷酸甘油酸在ATP和NADPH的作用下形成丙糖磷酸,丙糖磷酸转化形成己糖磷酸,己糖磷酸转化为蔗糖,进而合成淀粉。转移途径为C18O2→3磷酸甘油酸→丙糖磷酸→己糖磷酸→蔗糖→淀粉。若基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁外侧,蔗糖酶会水解胞外的蔗糖,导致运输到根、茎等器官的蔗糖的量减少,根、茎等生长困难,使转基因植株出现严重的小根、小茎现象。(3)当叶绿体中的核酮糖二磷酸含量低时,可通过减少丙糖磷酸运出叶绿体的方式增加其含量;据图可知,膜上转运蛋白顺浓度梯度转运出1分子丙糖磷酸的同时会顺浓度梯度转运进1分子Pi,因此当细胞质基质中Pi浓度较低时会限制丙糖磷酸从叶绿体中运出,使叶绿体内的丙糖磷酸含量增加,使葡萄糖含量升高,进而促进淀粉的合成。(4)暗反应不需要光,但3磷酸甘油酸还原形成丙糖磷酸的过程需要光反应提供的ATP和NADPH,且由题意可知,光照可提高Rubisco酶的活性。14.A解析无氧环境会促进谷物进行无氧呼吸,不利于谷物的储备,储存时需要创造一个低氧环境来抑制谷物的有氧呼吸和无氧呼吸,A项错误;降低谷物的水分,从而降低谷物的新陈代谢,以抑制谷物、微生物、害虫的细胞呼吸,B项正确;为控制谷物储藏温度,需要创造一个不利于虫、霉生长的低温环境,从而达到储粮的目的,C项正确;可利用少量药剂产生的毒气阻断虫、霉正常的代谢过程,达到杀虫抑菌的目的,从而达到储粮的目的,D项正确。15.答案(1)降低叶绿体相互遮挡从而减少对光能的捕获,减小强光的伤害(2)基质(3)①降低暗反应多②小③将玉米pepc基因转入水稻、小麦等农作物中,研究其抗强光胁迫的能力解析(1)NADP+是合成NADPH的原料,由于光反应产生的NADPH的量大于暗反应的消耗量,所以暗反应产生的NADP+量(来源)少于光反应消耗NADP+的量(去路),NADP+含量降低。由图可知,强光下,叶绿体会移到细胞两侧,这样能使叶绿体相互遮挡,减少对光能的捕获,减小强光的伤害。(2)由题干信息可知,Rubisco能催化CO2固定形成C3,推测Rubisco发挥作用的场所是叶绿体基质。(3)①由图b可知,野生型拟南芥在光照强度为1200μmol·m2·s1时的气孔导度比光照强度为300μmol·m2·s1时低,推测强光会降低野生型拟南芥的气孔导度,而气孔导度下降,吸收的CO2会减少,暗反应速率下降。由图b可知,光照强度为1200μmol·m2·s1时,转基因拟南芥的气孔导度比野生型的大,吸收的CO2较多,而由图c可知,光照强度为1200μmol·m2·s1时,野生型拟南芥和转基因拟南芥的胞间CO2浓度差异不大,由此推测转基因拟南芥固定的CO2较多。②转基因拟南芥固定CO2较多,而细胞内的CO2和O2会竞争性结合Rubisco,推测转基因拟南芥细胞中Rubisco催化O2与C5结合的过程较弱,光呼吸强度较小。③由题干可知,研究者为给水稻、小麦等农作物抗强光胁迫的遗传改良工作提供参考而用拟南芥进行实验,因此接下来的研究应该着眼于将玉米pepc基因转入水稻、小麦等农作物中,研究其抗强光胁迫的能力。【B组能力提升练】1.C解析海绵上浮法的原理是过氧化氢酶能催化过氧化氢分解产生氧气,氧气形成气泡附在海绵上,从而使海绵上浮,A项正确;据图可知,曲线在pH约为7时达到最低点,即上浮时间最短,因此,pH约为7时过氧化氢酶活性最高,降低化学反应活化能的能力最强,B项正确;给海绵钉上纽扣的作用是加重力,目的是使海绵的上浮速率减慢,更利于观察,C项错误;探究不同pH条件下过氧化氢酶的活性是在最适温度下进行的,若适当降低温度,反应速率减慢,上浮时间增加,因此图中的曲线形状基本不变,但曲线可能会部分上移,D项正确。2.D解析酶具有催化作用,不具有调节作用,A项错误;酶的专一性是指酶只能催化一种或一类化学反应,ATCase可与底物、ATP和CTP结合,说明ATCase具有专一性,B项错误;由题干“当第一个底物与ATCase结合后,可增强该酶其他底物结合位点对底物的亲和力”可知,底物也可影响ATCase的活性,C项错误;ATP和CTP分别是ATCase的激活剂和抑制剂,可与调节亚基结合,底物与ATCase结合后,可增强该酶其他底物结合位点对底物的亲和力,故能量状况(ATP可提供能量)、CTP和底物含量可优化ATCase催化反应的速率,D项正确。3.C解析希尔反应中加入蔗糖溶液是为了维持渗透压,A项错误;希尔反应模拟了光合作用中光反应阶段的部分变化,该阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行,溶液中的DCIP被还原,因此氧化剂DCIP在希尔反应中的作用,相当于NADP+在光反应中的作用,B项错误;分析表格可知,除草剂处理影响叶绿体放氧速率,说明除草剂主要抑制光合作用的光反应阶段,光反应阶段发生在类囊体薄膜上,与品种乙相比,品种甲的放氧速率较慢,即除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体薄膜的功能较强,C项正确;除草剂浓度为20%时,若向品种甲的希尔反应溶液中通入二氧化碳,由于该反应中没有NADPH的生成,所以C3不能被还原成糖,在光照条件下不能检测到糖的生成,D项错误。4.BC解析蔗糖是二糖,易溶于水,是非还原糖,A项错误;H+泵具ATP水解酶活性,可将H+运输到细胞外空间,说明细胞外H+浓度高于细胞内,SU载体将H+和蔗糖同向转运进SE—CC中,说明蔗糖进入SE—CC中是主动运输,细胞内蔗糖浓度高于细胞外空间,B项正确;SU功能缺陷引起光合产物积累,会导致叶肉细胞光合速率降低,C项正确;降低SE—CC中的pH,细胞内H+浓度升高,细胞内外H+浓度差减小,运输蔗糖的能力减弱,会降低蔗糖向SE—CC的运输速率,D项错误。5.答案(1)H2ONADP+O2(2)电子在沿类囊体薄膜传递的过程中有逸出(流失或散失)(3)强实验C组(抑制类囊体蛋白PsbS)与实验B组(抑制叶黄素转化)相比较,C组(抑制类囊体蛋白PsbS)光合作用效率降低更大解析(1)从图中可以看出,PSⅡ可以将水光解产生e、氧气、H+,e经过一系列的传递体形成电子流,接受电子的是NADP+,该物质接受电子和H+后,生成了NADPH。在有氧呼吸过程中产生的H+和e,与NAD+生成NADH,NADH与氧气反应生成水。(2)PSⅡ将e传递给质醌使之还原,PSⅠ从质醌夺取e使之氧化,由于电子在沿类囊体薄膜传递的过程中有逸出,故一般植物的PSⅡ与PSⅠ的比率大约为1.5∶1。(3)据图可知,实验C组(抑制类囊体蛋白PsbS)与实验B组(抑制叶黄素转化)相比较,C组(抑制类囊体蛋白PsbS)光合作用效率降低更大,因此在高光照条件下,类囊体蛋白PsbS数量变化比叶黄素转化对绿色植物的保护作用强。【C组专项命题培优练】1.C解析据图分析,活化的调节亚基与非活化的催化亚基可在cAMP的作用下产生无活性的调节亚基和活化的催化亚基,说明调节亚基具有结合cAMP的结构位点,催化亚基不具有结合cAMP的结构位点,A项错误;据图可知,cAMP与调节亚基结合,使调节亚基和催化亚基分离,B项错误;据题干信息可知,活化的PKA催化亚基可将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化,改变这些蛋白的活性,ATP上的磷酸基团转移的过程即是ATP的水解过程,C项正确;腺苷酸环化酶催化ATP环化形成cAMP,故ATP不仅是生物的直接供能物质,还是合成cAMP的原料,但ATP水解后形成的AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)是合成RNA的原料,D项错误。2.B解析由图可知,线粒体内膜上运输H+的载体能将H+势能转化为ATP中的化学能,A项正确;TCA循环的底物是乙酰CoA,是由丙酮酸和脂肪酸生成的,B项错误;NADH提供的高能电子e经电子传递链后最终生成水,并释放大量的热能,该过程实质上是一个氧化过程,C、D两项正确。3.C解析呼吸抑制剂抑制电子传递,也就减少了能量的产生,导致ADP磷酸化形成ATP的过程受到抑制,A项正确;已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化部分解偶联,意味着有一部分能量不能用于ADP的磷酸化形成ATP,而只能以热能的形式散发,因此体温将会升高,B项正确;动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白,大部分能量以热能的形式散失,因此棕色脂肪比例较高的人御寒能力更强,不容易肥胖,C项错误;由图可知,电子传递链和ATP合成过程与H+的跨膜运输有关,线粒体内膜对H+的通透性是氧化过程和磷酸化发生偶联的关键因素之一,D项正确。4.A解析光呼吸现象存在的根本原因在于Rubisco是具有催化羧化反应和加氧反应两种功能的酶,其催化方向取决于CO2和O2浓度的比例,A项正确;光照过强导致气孔关闭,O2与RuBP反应后释放CO2,若此时植物的呼吸强度不变,则CO2的产生量增多,B项错误;正在进行光合作用的绿色植物叶片在光照停止后,细胞间隙中的CO2浓度降低,O2结合RuBP的概率增加,故二磷酸乙醇酸(PG)的生成量增加,C项错误;O2与RuBP反应发生在光合作用的暗反应过程中,在无光的条件下也能进行,D项错误。5.答案(1)Ⅱ(2)水ATP和NADPH(3)催化ATP的合成,协助H+进行跨膜运输线粒体内膜水的光解产生H+、PQ蛋白将H+从A侧运输到B侧、合成NADPH消耗H+(4)二溴百里香醌(DBMIB)阻断电子传递,会抑制水光解产生H+,使膜内外H+的浓度差减小甚至消失解析(1)结合题图可知,光反应过程中,PSⅡ上发生H2O的光解,使B侧H+浓度增加,产生的e通过电子传递链,再通过PSⅠ传到A侧,最终将电能转化为NADPH中的活跃化学能。(2)叶绿素a接受光的照射后被激发,在PSⅡ上发生H2O的光解,释放势能高的电子,电子的最终供体是H2O。通过光合电子传递链,光能最终转化为ATP和NADPH中的化学能。(3)图中ATP合成酶的作用是催化ATP的合成,协助H+进行跨膜运输。线粒体中类似于ATP合成酶的膜是线粒体内膜,因为在线粒体内膜上发生有氧呼吸的第三阶段,该过程中有大量ATP的产生。据图分析,能使基质和内膜两侧的H+浓度差增加的生理过程有:水的光解产生H+、PQ蛋白将H+从A侧运输到B侧、合成NADPH消耗H+。(4)除草剂二溴百里香醌(DBMIB)是质体醌(PQ)的类似物,可充当PQ的电子受体。DBMIB能够和细胞色素b6f特异性结合,阻止光合电子传递到细胞色素b6f。则DBMIB会抑制水光解产生H+,使膜内外H+的浓度差减小甚至消失,因此,若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体,会导致ATP含量显著下降。6.答案(1)ATP和NADPH增加(2)减少过剩光能引起的光反应结构损伤降低NADPH/NADP+比值,减少自由基生成(3)乙醇酸转运蛋白减少,叶绿体内乙醇酸浓度高AP途径能够更快速高效地降解乙醇酸产生CO2解析(1)正常进行光合作用的植物,突然停止光照,会引起光反应产物ATP和NADPH减少,进而导致暗反应减弱;RuBP与O2结合增加,加强细胞光呼吸,使细胞释放的CO2增加。(2)分析题意可知,光呼吸是指植物的叶肉细胞在光下可进行一个吸收O2、释放CO2的呼吸过程,光呼吸消耗ATP等光反应产物,使植物可进一步利用光能,减少过剩光能引起的光反应结构损伤,同时光呼吸释放CO2,可加快暗反应消耗NADPH,降低NADPH/NADP+比值,减少自由基生成。(3)分析题图,当胞间CO2浓度较高时,三种类型的植株中,AP+RNA干扰型光合速率最高的原因可能是乙醇酸转运蛋白减少,叶绿体内乙醇酸浓度高;AP途径能够