2025届高考生物二轮复习【第1部分】大概念整合2限时规范训练5细胞呼吸和光合作用(新教材)

限时规范训练（五）细胞呼吸和光合作用(限时：45分钟)一、选择题1．(2023·湖北黄冈二模)游泳时人体在水中耗能增多，呼吸运动加强，肺泡呼吸表面积扩大，肺泡壁上开放的毛细血管数量增加，从而加快了肺泡内气体的扩散速度，有利于提高血氧含量，从而提高组织对氧的利用率。下列关于人体细胞呼吸的叙述正确的是()A．游泳时人体所需能量来自线粒体中葡萄糖的氧化分解B．缺氧时骨骼肌细胞无氧呼吸第二阶段也释放能量产生ATPC．有氧呼吸过程中生成CO2的阶段释放的能量最多D．剧烈运动时骨骼肌细胞呼吸分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比等于1解析：D葡萄糖不能直接进入线粒体被分解，需要先在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸再进入线粒体被进一步分解，A错误；人体细胞无氧呼吸第一阶段是将葡萄糖分解为丙酮酸，释放少量能量，生成少量ATP，第二阶段是将丙酮酸转化为乳酸，不释放能量，B错误；有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解，产生丙酮酸，释放少量能量，第二阶段丙酮酸和水彻底分解，产生CO2和NADH，释放少量能量，第三阶段NADH与O2结合生成水，此时会释放大量能量，C错误；人体细胞无氧呼吸不消耗O2、不产生CO2，因此虽然剧烈运动时，骨骼肌细胞既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，但分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比仍为1，D正确。2．(2023·江苏南通二模)如图是酵母菌、脱硫杆菌、乳酸菌葡萄糖氧化分解的过程。相关叙述不正确的是()A．酵母菌有氧呼吸和脱硫杆菌无氧呼吸都能将葡萄糖彻底氧化分解B．脱硫杆菌进行②、④过程的场所分别是线粒体基质、线粒体内膜C．酵母菌的发酵过程和乳酸菌的发酵过程都没有电子传递链途径D．酵母菌的发酵和乳酸菌的发酵分解等量的葡萄糖产生的热量不等解析：B酵母菌有氧呼吸将葡萄糖彻底氧化分解为CO2和H2O，脱硫杆菌无氧呼吸可将葡萄糖彻底氧化分解为CO2和H2S，A正确；脱硫杆菌是原核生物，没有线粒体，B错误；酵母菌的发酵过程和乳酸菌的发酵过程中产生了丙酮酸和[H]，没有电子传递链途径，C正确；由于酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸，乳酸菌只能进行无氧呼吸，所以酵母菌的发酵和乳酸菌的发酵分解等量的葡萄糖产生的热量不等，D正确。3．(2023·福建泉州二模)欲证明离体的叶绿体可以合成ATP，并与水的光解相伴随。在有光、提供Heq\o\al(18,2)O、ADP、Pi的条件下，还需要提供的实验条件是()A．有NADPH，无CO2B．有NADP＋，无CO2C．有CO2、NADPHD．有CO2、NADP＋解析：B光反应阶段在叶绿体囊状结构薄膜上进行，此过程必须有光、色素、光合作用的酶，主要反应步骤：①水的光解，水在光下分解成氧气和NADPH(需要NADP＋等)，②ATP生成，ADP与Pi接受光能变成ATP，即该过程中除ATP外，还有NADPH的生成，故需要向其中提供NADP＋，但光反应过程不需要二氧化碳的参与，故无需提供二氧化碳。4．(2023·湖北武汉二模)某种胡萝卜素缺失的植物，在温度、水分适宜及一定自然光下，叶片光合速率较低。下列哪项措施不可用于提高该植物叶绿体中产生ATP的速率()A．降低环境中的CO2浓度B．提高自然光的光照强度C．改用相同光照强度的红光照射D．促进光合产物及时运出叶绿体解析：A由题意可知，某种植物胡萝卜素缺失，导致植物对蓝紫光的吸收能力下降，对红光的吸收能力不变，光合能力下降，为了提高该植物叶绿体光反应速率，提高产生ATP的速率，可适当提高自然光的光照强度、改用相同光照强度的红光照射、增加环境中的CO2浓度、促进光合产物及时运出叶绿体，减弱光合产物积累对光合作用的影响，B、C、D不符合题意，A符合题意。5．(2023·河北唐山二模)我国科学家成功从菠菜中提取了具有光合作用的“生物电池”——类囊体，将动物细胞膜包裹于类囊体外层做“伪装”，再跨界传递到哺乳动物衰老的细胞内，让动物细胞也能够像植物细胞一样，通过光合作用获得能量，以此敲开逆转细胞衰老的“时光之门”。下列有关分析正确的是()A．类囊体不能为动物细胞提供能量B．细胞衰老后细胞膜的通透性不发生改变C．类囊体上的色素不吸收绿光进行光合作用D．可用无水乙醇提取菠菜类囊体上的色素解析：D类囊体可将吸收的光能转化为ATP中的化学能，故其可为动物细胞提供能量，A错误；细胞衰老后细胞膜的通透性发生改变，使物质运输功能降低，B错误；类囊体上的色素可以吸收绿光进行光合作用(类囊体上的色素不是不吸收绿光，只是吸收的量少)，C错误；类囊体上的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，故无水乙醇可以用于提取类囊体上的色素，D正确。6．(2023·辽宁沈阳二模)如图表示水稻细胞中叶绿体类囊体薄膜上与光合作用相关的部分生理过程。其中的光系统是进行光吸收的功能单位，是由叶绿素、类胡萝卜素、脂质和蛋白质等物质组成的复合物。下列说法错误的是()A．光系统含有C、H、O、N、Mg等元素B．光系统Ⅱ只具有捕获、转化光能的作用C．有些生物可以进行光合作用，但不具备光系统Ⅱ和光系统Ⅰ结构D．光合作用中ATP合成的直接驱动力来自H＋浓度差形成的电化学梯度解析：B光系统是由叶绿素、类胡萝卜素、脂质和蛋白质等物质组成的复合物，叶绿素中含有Mg元素，故光系统含有C、H、O、N、Mg等元素，A正确；由题图可知，光系统Ⅱ可以捕获、转化光能，还可以催化水的分解，B错误；有些原核生物也可以进行光合作用，但没有叶绿体，不具备光系统Ⅱ和光系统Ⅰ结构，C正确；据题图可知，ATP合成的直接驱动力来自H＋浓度差形成的电化学梯度，D正确。7．(2023·山东聊城二模)取野生拟南芥(W)和转基因拟南芥(T)数株，各均分为三组后分别喷施蒸馏水、寡霉素(抑制ATP合酶的活性)和NaHSO3，24h后各组再均分为两组，分别进行正常条件和高盐条件处理8h并测定W和T的光合速率，结果如图所示。下列叙述错误的是()A．寡霉素可通过抑制ATP的合成来抑制C3的还原而降低光合速率B．高盐条件下可通过降低气孔导度使CO2供应不足而降低光合速率C．喷施NaHSO3可促进光合作用，且减缓高盐条件引起的光合速率的下降D．通过转基因技术可提高光合作用的效率，且增加寡霉素对光合速率的抑制作用解析：D由题意可知，寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合酶的活性，光合作用过程中，寡霉素可通过抑制光反应过程中ATP的合成，来抑制C3的还原而降低光合速率，A正确。高盐条件下各组的光合速率均低于正常条件下，可推知高盐条件下可通过降低气孔导度使CO2供应不足而降低光合速率，B正确。比较图中W＋H2O和W＋NaHSO3两组的柱状图可知，施加NaHSO3之后，植物在正常和高盐状态下的光合速率均有提高，说明喷施NaHSO3可促进光合作用，减缓高盐条件引起的光合速率的下降，C正确。比较图中W＋H2O和T＋H2O两组的柱状图可知，该条件下转基因拟南芥在正常和高盐条件下光合速率均比未转基因拟南芥的光合速率高，所以转基因能提高光合作用的效率；比较图中正常条件下W＋H2O、W＋寡霉素两组光合速率的差值和T＋H2O、T＋寡霉素两组光合速率的差值，可知施加了寡霉素之后转基因拟南芥光合速率下降的幅度更小，所以转基因能减弱寡霉素对光合作用的抑制作用，D错误。8．(2023·河南新乡二模)科研人员测定了在最适温度条件下，随光照强度增加，绿色植物在不同时刻CO2吸收速率的变化，结果如图所示。下列说法正确的是()A．光合作用的暗反应不需要光照，因此黑暗条件下暗反应可以持续进行B．光照0.2min时CO2吸收速率为0μmol·m－2·s－1，此时叶肉细胞中光合速率等于呼吸速率C．光照2～10min时CO2吸收速率上升较慢的主要限制因素是光照强度D．适当提高环境温度，绿色植物在光照6min时的CO2吸收速率下降解析：D光合作用的暗反应不需要光照，但是暗反应需要光反应提供ATP和NADPH，因此黑暗条件下暗反应不能持续进行，A错误；光照0.2min时CO2吸收速率为0μmol·m－2·s－1，此时绿色植物的光合速率等于呼吸速率，其中叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，B错误；光照2～10min时，光照强度在增加，但是CO2吸收速率上升较慢，主要原因可能是CO2浓度等的限制，C错误；图示曲线在最适温度条件下测定，适当提高环境温度会导致绿色植物在光照6min时的CO2吸收速率下降，D正确。9．(2023·重庆二模)羊草属禾本科植物，据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种。在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定，结果如图。据图分析错误的是()A．这段时间内两种羊草的叶肉细胞光合速率大于呼吸速率B．这段时间内两种羊草的有机物积累量在16时最大C．10～12时两种羊草净光合速率下降的原因可能是气孔关闭影响暗反应过程D．灰绿型羊草净光合速率高于黄绿型可能与叶中叶绿素含量不同有关解析：B这段时间内两种羊草的净光合速率大于0，则叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，A正确；8～18时两种羊草的净光合速率都大于0，因此两种羊草始终处于有机物的积累状态，则有机物积累量在18时最大，B错误；10～12时两种羊草净光合速率下降可能是正午温度过高，蒸腾作用过强，导致植物的气孔关闭，影响了CO2的吸收，进而影响了暗反应过程，C正确；叶绿素可吸收并转化光能，因此叶绿素的含量会影响植物的光合速率，灰绿型羊草净光合速率高于黄绿型可能与叶中叶绿素含量不同有关，D正确。10．(2023·河北衡水二模)NiX和BNIP3是定位于线粒体外膜的两种蛋白。缺氧时，低氧诱导因子(HIF-1)与NiX/BNIP3结合，提高其表达水平，促进线粒体自噬。在缺氧条件下或线粒体解耦联(有机物氧化分解释放的能量转移到ATP中的变少)时，FUNDC1(一种在缺氧和饥饿条件下诱导哺乳动物细胞线粒体自噬的线粒体外膜蛋白)发生去磷酸化，增强了其与LC3的相互作用，激活线粒体自噬(过程如图)。下列相关说法正确的是()A．常氧时细胞内的低氧诱导因子(HIF-1)相关基因一定不表达B．线粒体自噬对细胞稳态的维持具有不利影响C．线粒体解耦联后1mol葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量不变D．通过线粒体自噬可以保证饥饿或缺氧细胞线粒体数量的稳定解析：C仅由题干信息不能推出常氧时细胞内的低氧诱导因子(HIF-1)相关基因一定不表达的结论，A错误；在缺氧或饥饿条件下，会通过一系列过程激活线粒体自噬，线粒体自噬减少了饥饿或缺氧细胞中的线粒体数量，有利于细胞应对缺氧或饥饿等不利条件，B、D错误；无论在哪种情况下，有机物彻底氧化分解所释放的总能量是一样的，C正确。11．(2023·山东日照二模)正常情况下，线粒体内膜上[H]的氧化与ATP合成相偶联。研究发现，FCCP作为解偶联剂能作用于线粒体内膜，使得线粒体内膜上释放的能量不变，但合成的ATP减少；抗霉素A是呼吸链抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧。下列叙述错误的是()A．加入FCCP后，细胞呼吸产生的能量更多的以热能形式散失B．加入抗霉素A，细胞只能进行无氧呼吸，产生酒精和CO2C．加入FCCP后，细胞正常生命活动所需的葡萄糖量增加D．FCCP和抗霉素A均作用于线粒体内膜且作用机理不同解析：BFCCP作为解偶联剂使线粒体合成的ATP减少，则释放的能量主要以热能形式散失，则加入FCCP后，细胞呼吸产生的能量更多的以热能形式散失，A正确；加入抗霉素A，完全阻止线粒体耗氧，细胞只能进行无氧呼吸，但动物细胞无氧呼吸只能产生乳酸，不能产生酒精和CO2，B错误；加入FCCP后，细胞呼吸释放的能量，主要以热能形式散失，则细胞需要消耗更多的葡萄糖产生ATP，供给生命活动，所以细胞正常生命活动所需的葡萄糖量增加，C正确；FCCP作为解偶联剂能作用于线粒体内膜，抗霉素A是呼吸链抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧，所以FCCP和抗霉素A均作用于线粒体内膜，但作用机理不相同，D正确。12．(2023·湖南长沙二模)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05%10%15%20%25%30%甲放氧速率相对值5.03.72.21.0000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NAD＋C．与品种乙相比，除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强D．除草剂浓度为20%时，若向品种乙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解析：C希尔反应中加入蔗糖溶液是为了维持渗透压，A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膜中进行，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错误；据题表分析可知，抑制剂处理影响叶绿体放氧速率，说明抑制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膜上，与品种乙相比，甲的放氧速率较乙品种慢，即除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强，C正确；除草剂浓度为20%时，若向品种乙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错误。13．(2023·山东济宁二模)从葡萄试管苗上分别剪取带有上位叶、中位叶和下位叶的茎段，转接到培养瓶中，在不同温度条件下培养4h，测定不同叶位叶片的CO2吸收速率，结果如图。由图不能得出的结论是()A．随温度升高不同叶位叶片的CO2吸收速率先升后降B．35℃时中位叶和下位叶的真正(总)光合速率相等C．不同叶位的叶片在上述温度下均能积累有机物D．上位叶对高温的耐受力较中、下位叶片差解析：B由图可知，随着温度升高(15～25℃)不同叶位叶片的CO2吸收速率升高，25～35℃不同叶位叶片的CO2吸收速率下降，A不符合题意；图中只能看出不同叶位叶片的CO2吸收速率，不知道不同叶位叶片的呼吸速率，无法计算总光合速率，B符合题意；由图分析可知，不同叶位的叶片在上述温度下始终保持着对CO2吸收速率，说明净光合作用大于零，有机物积累，C不符合题意；由图分析可知，上位叶在高温下，CO2吸收率下降，说明叶片气孔关闭，减少水分的散失，而下位叶在高温下，CO2吸收率下降小于上位叶，故上位叶对高温的耐受力较中、下位叶片差，D不符合题意。14．(2023·山东日照二模)甲植物和乙植物的净光合速率随CO2浓度变化的曲线如图所示。下列叙述错误的是()A．CO2浓度为200μL/L时，限制甲植物光合速率的主要因素为CO2浓度B．CO2浓度为400μL/L时，甲、乙植物的光合速率相等C．CO2浓度为500μL/L时，甲植物水的光解能力强于乙D．与乙植物相比，甲植物更适合在高CO2浓度条件下生存解析：B甲植物在CO2浓度为200μL/L时，光合作用强度还未达到饱和，所以限制因素主要是CO2浓度，A正确；CO2浓度为400μL/L时，甲、乙植物的净光合速率相等，但由于呼吸作用不相等，所以光合速率(总光合作用)不相等，B错误；CO2浓度为500μL/L时，甲植物的光合速率大于乙，所以甲植物水的光解能力强于乙，C正确；甲在高CO2浓度情况下光合速率更高，所以甲更适合在高CO2浓度条件下生存，D正确。二、非选择题15．(2023·安徽淮北二模)纤维素水解液中富含葡萄糖和木糖。科研人员拟对野生型大肠杆菌的代谢途径进行改造，以利用纤维素水解液生产莽草酸(SA)。(1)在野生型大肠杆菌的代谢过程(如图)中，葡萄糖作为首选的优质碳源，通过________过程产生大量能量，用于菌体生长。(2)研究发现，木糖可通过a酶催化的代谢过程，转变为中间产物，进入图中的葡萄糖代谢途径，但木糖无法直接转化为SA。在富含葡萄糖和木糖的条件下，野生型大肠杆菌代谢产生的SA仍然很少，从代谢途径分析，其原因是________________________________________。(3)为利用纤维素水解液中的优质碳源葡萄糖生产SA，需对野生型大肠杆菌进行代谢途径改造。科研人员敲除图中a酶、c酶和d酶基因，请写出在此基础上进一步改造的思路及目的。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)请尝试用同位素标记法验证改造后的大肠杆菌代谢物SA中的碳全部来自葡萄糖，写出实验思路并预期结果。___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根据题中图示，大肠杆菌吸收葡萄糖后，通过有氧呼吸途径产生大量能量，供细菌生长使用。(2)木糖不能直接产生代谢产物SA，而是需要通过a酶转化生成中间产物后进入葡萄糖代谢途径，通过PEP转化为莽草酸(SA)。在富含葡萄糖和木糖的条件下，大肠杆菌会快速增殖，细胞呼吸会消耗大量的糖供能，产生莽草酸(SA)很少。(3)根据题目要求，利用纤维素水解液中优质碳源葡萄糖生产SA，需要阻断PEP向丙酮酸的转化，但阻断了丙酮酸的产生，会影响细菌的能量供应，进一步影响细菌的生长；这就需要改造木糖的转化途径，让木糖直接转化为丙酮酸，维持细胞的能量供应，优质葡萄糖碳源转化生成SA。所以在敲除a酶、b酶、d酶基因后，再导入能使木糖直接转化为丙酮酸的酶基因，另外再改造e酶基因的结构，提高e酶的活性，提高SA的产量。(4)根据题目要求，用14C标记葡萄糖后，利用14C标记的葡萄糖和未标记的木糖混合培养基培养改造后的大肠杆菌，一段时间后检测产物SA中碳元素的标记情况。如果所有SA中碳元素都是14C，则说明SA中的碳只来自葡萄糖，如果有的SA中的碳不含有14C，则说明SA中的碳有来自木糖的。答案：(1)有氧呼吸(2)PEP大部分转化为丙酮酸，进入柠檬酸循环，仅有少量PEP转化为SA(3)导入新基因，使木糖转变为丙酮酸，大肠杆菌可利用木糖正常生长，利用葡萄糖生产SA；改造e酶基因，显著提高e酶活性，催化PEP产生更多的SA(4)实验思路：在有13C(或14C)标记的葡萄糖和未标记的木糖为碳源的培养基中培养改造后的大肠杆菌，检测SA中碳元素的标记情况。预期结果：SA中全部的碳元素携带13C(或14C)标记16．(2023·山东泰安二模)七千年前中国长江流域的先民们就曾种植水稻，近年来中国科学家在水稻科研方面做出了巨大贡献，回答下列与水稻相关问题：(1)如图为水稻叶肉细胞中C5在夏季一天(24h)的含量变化。图1①图1中开始进行光合作用的点是______，此时细胞呼吸需要的O2来自____________。②图1中BC和FG段C5含量上升的原因分别是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在水稻的叶绿体中，光合色素分布在____________上，科学家欲探究绿色植物叶绿体中的色素对不同光的利用情况，用三棱镜将太阳光分散开，形成不同颜色的光带，将提取到的叶绿素a、叶绿素b置于光源和三棱镜之间，得到了如图2所示吸收光谱，请分析色素溶液吸收光谱的情况：_________________。图2注：紫光波长范围：380～420nm；蓝光波长范围：440～475nm；红光波长范围：625～740nm。阴影区域代表光被吸收。(3)已知每个蓝光光量子的能量大于每个红光光量子的，但用同等强度的蓝光和红光分别照射水稻叶片，发现前者光合效率明显低于后者，试从色素利用光波的角度分析其原因是：____________________________。解析：(1)①图1中AB段由于没有光照，不能进行光反应生成暗反应所需要的NADPH与ATP，暗反应不能正常进行；B点水稻叶肉细胞开始进行光合作用，产生了NADPH和ATP，进而发生C3的还原。所以据图判断C5含量上升时(B点)，即表示光合作用开始进行，此时光合速率小于呼吸速率，所以细胞呼吸需要的O2来自叶绿体和外界环境。②图1中BC段光照增强，水稻的光反应增强，产生的NADPH和ATP增多，导致C3还原增强，C5含量上升；FG阶段C5含量上升的原因是FG段温度过高，气孔关闭，吸收的CO2减少，CO2的固定减少，消耗的C5减少，所以C5含量上升。(2)在水稻的叶绿体中，光合色素分布在类囊体薄膜上，据图分析可知，不同光合色素对不同波长光的吸收情况不同，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光。(3)从色素分子利用光波的角度分析，色素对红光的利用率高于蓝光。答案：(1)①B叶绿体和外界环境②BC段光照增强，光反应增强，产生的NADPH和ATP增多，导致C3还原增强，C5含量上升；FG段由于外界温度过高，气孔关闭，吸收的CO2减少，CO2的固定减少，消耗的C5减少，C5含量增多(2)类囊体薄膜不同光合色素对不同波长光的吸收情况不同，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光(3)色素对红光的利用率高于蓝光17．(2023·云南昆明二模)现代化农业利用无土栽培技术可将“蔬菜工厂”建在火电发电厂中，这样利用热力发电的副产物，蔬菜不仅能“吃”到热能，也能吃到“气”肥。如图是科研人员研究“蔬菜工厂”中的番茄植株后得到的一组数据，请回答下列问题：(1)将“蔬菜工厂”建在火电厂内实现增产，其原理有_________________(至少答出2点)。(2)据图分析，本实验研究的自变量中最适宜番茄植株生长的是___________，