专题01-细胞代谢-冲刺2023年高考生物大题突破+限时集训(山东专用)(解析版)

专题01细胞代谢细胞代谢是高中生物知识体系的核心内容，是命题的重中之重。从考查内容上看，所有知识点考查频率均较大，尤其是对光合作用和呼吸作用的考查，大多围绕二者的过程展开，对两个重要生理过程的发生场所、产物、影响因素、相互联系以及有关计算等进行全方位的考查。另外，还经常联系物质的运输与细胞的结构、生物膜系统、分泌蛋白的合成和分泌等内容进行综合考查。考查形式灵活多变：(1)以生产实践为情境，以图表、曲线分析及计算形式考查光合作用和细胞呼吸的过程；(2)以实验题的形式考查酶的活性、光合作用和细胞呼吸的影响因素；(3)常会涉及一些解释原因、阐述理由、说明判断依据等设问，试题呈现形式就是在非选择题中要求考生用一句或多句文字语言描述、分析生物学内容。(2022·山东模拟预测)(9分)绿茶是一种广受人们喜爱的饮品，具有减肥降脂的功效。下表是研究人员通过模拟一定量紫外线(UV)辐射和倍增CO2浓度对茶树生长影响的实验结果。分析回答问题：组别实验处理叶绿素含量(mg/g)光合速率(μmol·m－2·s－1)10天20天30天C1UV1常态CO2浓度＋无UV辐射1.652.012.018.98C2UV1倍增CO2浓度＋无UV辐射1.732.412.4514.58C1UV2常态CO2浓度＋UV辐射1.511.801.816.62C2UV2倍增CO2浓度＋UV辐射1.561.952.559.03(1)绿茶叶片中的叶绿素位于叶绿体的__________上，实验过程中需先用________(试剂)提取叶片中的色素，再测定叶绿素含量。(2)据表分析，C2UV1组光合速率明显高于C1UV1组的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)由表中数据可知，C2UV2组与C1UV1组的光合速率差别________(填“显著”或“不显著”)，结合另外两组实验数据分析，其原因可能是________________________________________________________________________标准答案评分细则满分规则(1)类囊体薄膜(1分)无水乙醇(或丙酮)(1分)第一空：“囊”字写错或漏掉“薄膜”不得分；第二空：漏掉“无水”不得分(1)专业术语是构成学科概念的基本元素，必须按教材填写。(2)选择性填空要照搬，一定要给什么填什么，不能随意更改。(3)长句作答不能遗漏关键点。这一类试题的形式是给出某一现象或结果，要求回答出现这些现象(或结果)的原因。解题思路：一是在题干中找“起因”和“结果”，二是找“媒介”，用顺推法或逆推法找出“媒介”，其一般来源于题干或教材中相关知识(2)CO2浓度倍增，导致叶绿素含量增加，光反应速率增大(1分)，同时CO2浓度倍增提高了暗反应速率(1分)(本空共2分)该空属于长句表达中的“原因分析”类，涉及两个采分点，每个采分点都要紧扣因果关系作答(3)不显著(1分)CO2浓度倍增提高光合速率(1分)，UV辐射破坏叶绿素降低了光合速率(1分)，两种因素对光合作用的影响相互抵消(2分)(本空共4分)第一空：必须从题目给定的选择项中填入，如果答“不明显”“变化小”之类的不得分；第二空：该空属于长句表达中的“原因分析”类。涉及三个采分点，构成为：第一个采分点＋第二个采分点＋第三个采分点【解析】(1)叶片中的叶绿素位于叶绿体的类囊体薄膜上，叶片中的色素易溶于有机溶剂，实验过程中需先用无水乙醇或丙酮提取叶片中的色素，再测定叶绿素含量。(2)C2UV1组与C1UV1组对照：自变量是CO2浓度高低，C2UV1组CO2浓度倍增，导致相应时间的叶绿素含量增加，吸收光能能力加强，光反应速率增大，同时CO2浓度倍增促进了暗反应，所以C2UV1组的光合速率明显高于C1UV1组。(3)由表中数据可知，C2UV2组光合速率值为9.03，C1UV1组的光合速率值为8.98，二者差别不显著。由分析可知，相同的CO2浓度条件下，经过UV辐射处理，绿茶的叶绿素含量都会降低，原因可能是UV辐射破坏了叶绿素导致光合速率下降；无UV辐射时，倍增CO2浓度条件可增加叶绿素含量从而提高光合速率；有UV辐射时，倍增CO2浓度条件也可增加叶绿素含量从而提高光合速率，但明显低于无UV辐射时倍增CO2浓度条件的光合速率；所以CO2浓度倍增提高光合速率，UV辐射破坏叶绿素降低了光合速率，两种因素对光合作用的影响相互抵消，使得C2UV2组与C1UV1组的光合速率差别不显著。【答案】(1)类囊体薄膜无水乙醇(或丙酮)(2)CO2浓度倍增，导致叶绿素含量增加，光反应速率增大，同时CO2浓度倍增提高了暗反应速率(3)不显著CO2浓度倍增提高光合速率，UV辐射破坏叶绿素降低了光合速率，两种因素对光合作用的影响相互抵消(2022山东枣庄二模)小麦的叶绿体在白天进行光合作用制造淀粉,晚上可将淀粉降解。磷酸丙糖转运体(TPT)能将卡尔文循环中的磷酸丙糖不断运到叶绿体外,同时会将磷酸等量运回叶绿体。TPT的活性受光的调节,在适宜光照条件下活性最高。光合产物在叶肉细胞内转化成蔗糖后进入筛管,再转运至其他器官,转化为淀粉储存或分解供能。相关过程如下图所示。(1)卡尔文循环发生的场所是(填具体部位),CO2固定生成C3的过程(填“消耗”或“不消耗”)能量。

(2)环境条件由光照适宜转为光照较强时,淀粉的合成速率将(填“增大”或“减小”),原因是。

(3)在小麦灌浆期,籽粒的干重在晚上也可能增加,原因是。

(4)科研人员测定小麦旗叶在自然条件下的真正光合速率(用有机物表示),操作方法是:将小麦旗叶中间用刀片纵向切开,一半叶片用黑纸片遮光,另一半曝光,在自然条件下光照1h后,将叶片摘下,用打孔器从两个半叶片各打下3个1cm2的叶圆片,迅速烘干称重,遮光组平均干重为M(g),曝光组平均干重为N(g)。通过上述方案测定,小麦旗叶在自然条件下的真正光合速率=(g·h-1·cm-2)。

【解析】(1)据图可知,卡尔文循环即暗反应过程,故卡尔文循环发生的场所是叶绿体基质;CO2固定生成C3的过程不需要消耗能量。(2)结合题意“TPT的活性受光的调节,在适宜光照条件下活性最高”及“TPT能将卡尔文循环中的磷酸丙糖不断运到叶绿体外,同时会将磷酸等量运回叶绿体”可知,光照较强时,TPT活性降低,磷酸丙糖运出叶绿体的速率降低,将会更多地转化为淀粉,故在环境条件由光照适宜转为光照较强时,淀粉的合成速率将增大。(3)由于叶绿体白天积累的淀粉在晚上可以降解为麦芽糖和葡萄糖,然后被运出叶绿体,并在细胞质内合成蔗糖,通过筛管转运到籽粒中转化为淀粉储存,故在小麦灌浆期,籽粒的干重在晚上也可能增加。(4)设初始重量为A,由于遮光组只进行细胞呼吸,1h后遮光组干重为M,因此A-M表示细胞呼吸速率;而曝光组既进行光合作用,也进行细胞呼吸,1h后,测得干重为N,因此N-A表示有机物的积累量,即净光合速率;真正光合速率=细胞呼吸速率+净光合速率=(A-M)+(N-A)=N-M。【答案】(1)叶绿体基质不消耗(2)增大光照较强时,TPT活性降低,磷酸丙糖运出叶绿体的速率降低,将会更多地转化为淀粉(3)叶绿体白天积累的淀粉在晚上可以降解为麦芽糖和葡萄糖,然后被运出叶绿体,并在细胞质内合成蔗糖,通过筛管转运到籽粒中转化为淀粉储存(4)N-M1.(2023济南一模)落地生根是多年生的草本植物。其叶片白天气孔关闭，晚上气孔开放吸收固定CO2，下图是其叶肉细胞发生的生理过程，实线代表白天发生的物质变化，虚线代表晚上发生的物质变化。G6P、PEP、OAA分别指葡萄糖—6—磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸、草酰乙酸。据图分析，回答下列问题：（1）落地生根叶肉细胞内CO2固定的直接产物是_____。（2）落地生根叶肉细胞液泡中pH白天高于晚上，其原因是_____。细胞呼吸也可以产生PEP，PEP固定CO2需要PEP羧化酶，推测该酶在一昼夜中活性变化是_____。（3）落地生根生长缓慢，每天的光合产量极低的主要原因是_____。（4）某同学想设计一个简单的实验测量落地生根植物叶片的呼吸速率，应该注意的事项是_____（至少答两条）。【解析】合作用的光反应阶段包括水的光解产生NADPH与氧气以及ATP的形成；光合作用的暗反应阶段包括CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成葡萄糖。（1）据图可知，在细胞质基质CO2与PEP生成OAA，然后经过一系列的变化，在叶绿体CO2与C5结合形成C3。（2）晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸分解释放的CO2用于光合作用，所以落地生根叶肉细胞液泡中pH白天高于晚上。落地生根叶片白天气孔关闭，晚上气孔开放吸收固定CO2，PEP固定CO2需要PEP羧化酶，则PEP羧化酶白天活性减弱，晚上活性增强。（3）由于PEP含量有限，固定CO2后形成的苹果酸较少，所以光合产量极低，落地生根生长缓慢。（4）若要测定植物的呼吸作用，则需要在无光的条件下或晚上进行；可通过测量单位时间、单位面积内该植物叶片氧气的吸收量；为了获得正确的结果，则需要选取不同的时间段，多次测量求平均值。【答案】（1）草酰乙酸（OAA）、三碳化合物（C3）（2）①.晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸分解释放的CO2用于光合作用。②.白天活性减弱，晚上活性增强（3）PEP含量有限，固定CO2后形成的苹果酸较少（4）晚上进行；测量单位时间、单位面积内该植物叶片氧气的吸收量；选取不同的时间段，多次测量求平均值2.(2022湖北模拟)光合作用的暗反应过程被称为碳同化。植物在长期进化过程中逐渐形成了多种碳同化途径。如图1所示,玉米、甘蔗等C4植物长期生活在热带地区,其PEP羧化酶与CO2有强亲和力,可以将环境中低浓度的CO2固定下来,集中到维管束鞘细胞。而景天科等CAM(景天酸代谢)植物长期生活在干旱或半干旱环境中,它们在夜晚捕获CO2,然后转变成苹果酸储存在液泡中,白天气孔关闭,苹果酸脱羧释放CO2,用于卡尔文循环。图1C4植物和CAM植物光合作用过程图解(1)在显微镜下观察玉米叶片结构时发现,叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周,形成花环状结构。维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体,推测其可能缺少(填“基粒”或“基质”)结构。CAM植物叶肉细胞液泡的pH夜晚比白天要(填“高”或“低”)。由图1可知,C4植物与CAM植物在捕获和固定大气中的CO2的方式上最明显的区别是:。

(2)蝴蝶兰因其花姿优美、花色艳丽,成为国际花卉市场最受欢迎的兰花之一,被誉为“兰花皇后”。图2为蝴蝶兰叶片净CO2吸收速率和有机酸含量的昼夜变化。据图推测,蝴蝶兰(填“存在”或“不存在”)CAM途径,判断依据是。图2蝴蝶兰叶片净CO2吸收速率和有机酸含量的昼夜变化(3)Rubisco酶是卡尔文循环中催化CO2固定的酶,Rubisco酶对CO2和O2都有亲和力,在光照条件下,当CO2/O2高时,Rubisco酶可催化C5固定CO2,合成有机物,当CO2/O2低时,Rubisco酶可催化C5结合O2发生氧化分解,消耗有机物,此过程称为光呼吸,它会导致光合效率下降。有人认为,景天酸代谢(CAM)途径是景天科植物长期进化形成的一种可以抑制光呼吸的碳浓缩机制。你认为这种说法(填“合理”或“不合理”),理由是。

【解析】(1)在显微镜下观察玉米叶片结构时发现,叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周,形成花环状结构。维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体,推测其可能缺少基粒结构,因为在维管束鞘细胞中只进行卡尔文循环,该过程发生在叶绿体基质中。结合图示可知,CAM植物在晚上气孔张开,捕获CO2,转变成苹果酸储存在液泡中,白天苹果酸分解释放出CO2用于卡尔文循环,因此CAM植物叶肉细胞液泡的pH夜晚比白天要低。由图1可知,C4植物与CAM植物在捕获和固定大气中的CO2的方式上最明显的区别表现在:C4植物捕获和固定CO2的反应在空间上分离(或在不同的细胞内捕获和固定CO2),CAM植物捕获和固定CO2的反应在时间上分离(或在夜晚捕获CO2,白天固定CO2),这些特性都是长期适应环境的结果。(2)由图2可知,蝴蝶兰叶片主要在夜间吸收CO2,而白天吸收CO2较少,同时白天蝴蝶兰叶片中有机酸的含量下降,夜晚有机酸的含量升高,这些都是CAM植物的光合特性,据此可判断蝴蝶兰存在CAM途径。(3)Rubisco酶是卡尔文循环中催化CO2固定的酶。Rubisco酶对CO2和O2都有亲和力,在光照条件下,当CO2/O2高时,Rubisco酶可催化C5固定CO2,合成有机物,当CO2/O2低时,Rubisco酶可催化C5结合O2发生氧化分解,消耗有机物,此过程称为光呼吸,它会导致光合效率下降。CAM植物的叶肉细胞可以在夜晚吸收大量的CO2,转变为苹果酸储存在液泡中,在白天苹果酸分解释放CO2,使得叶绿体中Rubisco酶周围的CO2浓度升高,从而使CO2在与O2竞争Rubisco酶时有优势,抑制了光呼吸,因此,景天酸代谢(CAM)途径是景天科植物长期进化形成的一种可以抑制光呼吸的碳浓缩机制。【答案】(1)基粒低C4植物捕获和固定CO2的反应在空间上分离(或在不同的细胞内捕获和固定CO2),CAM植物捕获和固定CO2的反应在时间上分离(或在夜晚捕获CO2,白天固定CO2)(2)存在由图可知,蝴蝶兰叶片吸收CO2主要发生在夜间,白天吸收的CO2较少(或白天的净CO2吸收速率较低,夜晚的净CO2吸收速率较高);白天蝴蝶兰叶片中有机酸的含量下降,夜晚有机酸的含量升高,符合CAM植物的光合特性(3)合理CAM植物的叶肉细胞可以在夜晚吸收大量的CO2,转变为苹果酸储存在液泡中,在白天苹果酸脱羧释放CO2,使得叶绿体中Rubisco酶周围的CO2浓度升高,使CO2在与O2竞争Rubisco酶时有优势,抑制了光呼吸1.[2022·湖南卷]将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/(s·m2)时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量；日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/(s·m2)，每天光照时长为14小时。回答下列问题：(1)在此条件下，该水稻种子________(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米，至少1片绿叶视为成苗)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s·m2)，其他条件与上述实验相同，该水稻________(填“能”或“不能”)繁育出新的种子，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆盖，该种子应具有________________特性。【解析】(1)由题意可知，种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且光照有利于叶片叶绿素的形成，故能萌发并成苗。(2)由题意可知，该水稻品种在光照强度为8～10μmol/(s·m2)时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量，白天不能积累有机物，而夜晚呼吸作用消耗有机物，适龄秧苗不能正常生长。该水稻品种日照时长短于12小时才能开花，现在每天光照时长为14小时，所以该水稻不能开花并繁育出新的种子。(3)该水稻种子须灌水覆盖，所以该种子应具有耐水淹的特性。【答案】(1)能种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且光照有利于叶片叶绿素的形成光照强度为2μmol/(s·m2)时，固定的CO2量小于呼吸作用释放的CO2量，不能积累有机物，故不能萌发并成苗(2)不能该水稻品种在光照强度为10μmol/(s·m2)时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量，白天不能积累有机物，夜晚呼吸作用消耗有机物，适龄秧苗不能正常生长；该水稻品种日照时长短于12小时才能开花，现在每天光照时长为14小时，所以该水稻不能开花并繁育出新的种子(3)耐水淹2．[2022·山东卷]强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。分组处理甲清水乙BR丙BR＋L(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是__________。(2)强光