2025年高考总复习优化设计二轮专题生物L课后习题大单元2 细胞的生存需要能量和营养物质含答案

2025年高考总复习优化设计二轮专题生物L课后习题大单元2细胞的生存需要能量和营养物质含答案层级一基础夯实自测练学生用书P165

1.(2024·广东湛江二模)盐酸同唾液淀粉酶一样,可以促进淀粉的水解,同时作为胃酸的成分,为胃蛋白酶活性的发挥提供适宜的酸性环境。下列说法错误的是()A.胃蛋白酶的最适pH小于唾液淀粉酶的B.相比于盐酸,唾液淀粉酶为淀粉的水解提供的活化能更多C.用唾液淀粉酶和胃蛋白酶分别作用于淀粉,可验证酶的专一性D.在唾液淀粉酶和胃蛋白酶的加工成熟过程中,均需要用到囊泡运输答案B解析胃液的pH小于唾液,因此胃蛋白酶的最适pH小于唾液淀粉酶的,A项正确;盐酸、唾液淀粉酶催化淀粉水解的原理是降低淀粉水解的活化能,B项错误;酶的专一性指一种酶只能催化一种或者一类化学反应的进行,用唾液淀粉酶和胃蛋白酶分别作用于淀粉,若胃蛋白酶不能水解淀粉,则可验证酶的专一性,C项正确;唾液淀粉酶和胃蛋白酶均是分泌蛋白,在唾液淀粉酶和胃蛋白酶的加工成熟过程中,均需要用到囊泡运输,D项正确。2.(2024·浙江温州二模)在研究两种不同来源淀粉酶的催化活性与温度的关系时,根据实验结果绘制如图曲线。下列相关分析正确的是()A.对温度的适应范围酶1较酶2小B.降低化学反应活化能的效率酶1较酶2高C.在T1时酶变性速率酶1较酶2快D.若两种酶同时使用,则最适温度为T2答案A解析由图可知,酶1对温度的适应范围小,酶2对温度的适应范围大,A项正确;图示只是表示酶1和酶2对温度的适应范围,不能得出酶1降低化学反应活化能的效率比酶2高,B项错误;T1时是低温条件,酶1和酶2均没有变性,C项错误;若两种酶同时使用,则最适温度应小于T2,D项错误。3.(2024·山东济南模拟)如图所示为ATP与ADP相互转化的示意图。下列有关叙述错误的是()A.ATP与DNA、RNA的元素组成完全一致B.人剧烈运动时体内过程①②均会明显加快C.能量Q2中的大部分能量以热能的形式散失D.对人来说,过程①所需的能量Q1可来自细胞呼吸答案C解析ATP与DNA、RNA的元素组成均为C、H、O、N、P,完全一致,A项正确;人剧烈运动时需要的能量增多,消耗的ATP增多,对细胞的正常生活来说,ATP与ADP的相互转化,是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的,所以合成的ATP也是增多的,①ATP的合成、②ATP的分解均会明显加快,B项正确;细胞呼吸释放的能量Q1中的大部分能量以热能的形式散失,少部分用于合成ATP,C项错误,D项正确。4.(2024·山东临沂期末)酶抑制剂包括竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂。竞争性抑制剂通过与底物争夺酶的结合位点来抑制酶的活性,非竞争性抑制剂通过与酶结合后改变酶的结合位点的结构来抑制酶的活性。下图表示相同酶溶液分别在无抑制剂、两种不同抑制剂条件下,酶促反应速率随底物浓度变化的情况。已知该实验中只使用了一种酶,下列说法错误的是()A.甲组为无抑制剂条件下底物浓度与反应速率的关系B.乙组反应体系中加入了竞争性抑制剂,增加底物浓度能促进反应速率提高C.丙组反应体系中加入了非竞争性抑制剂,增加酶浓度不能促进反应速率提高D.甲组在底物浓度为15时再加入相同的酶,酶促反应速率将呈现上升趋势答案C解析甲组为无抑制剂条件下底物浓度与反应速率的关系,其反应速率均高于加入了竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂的反应速率,A项正确;乙组为竞争性抑制剂与酶结合后的反应速率曲线,其特点是随着底物浓度的增加,底物与酶结合的概率增大,反应速率逐渐提高,B项正确;丙组为非竞争性抑制剂与酶结合后的反应速率曲线,其特点是酶的结构被改变,酶不再与底物结合,即使增加底物浓度也不能提高反应速率,但是可以通过增加酶浓度来促进反应速率提高,C项错误;甲组在底物浓度为15时,酶促反应速率已达到最大,此时限制酶促反应速率的因素为酶浓度,故甲组在底物浓度为15时再加入相同的酶,酶促反应速率将呈现上升趋势,D项正确。5.(2024·山东滨州一模)GTP(鸟苷三磷酸)的作用与ATP类似,线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有GTP酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时,在其他蛋白的介导下,发动蛋白有序地排布到线粒体分裂面的外膜上,组装成环线粒体的纤维状结构。该结构缢缩,使线粒体一分为二。下列说法正确的是()A.GTP因含有三个特殊化学键而具有较高能量B.线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能C.一般情况下,发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活D.环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成答案B解析分析题意,GTP(鸟苷三磷酸)的作用与ATP类似,推测其结构简式应为G—P~P~P,含有两个特殊化学键,A项错误;结合题意分析可知,发动蛋白具有GTP酶活性,说明其具有催化作用,且线粒体分裂时发动蛋白有序地排布到线粒体分裂面的外膜上,该过程体现了发动蛋白具有运动功能,B项正确;结合题干信息“线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有GTP酶活性的发动蛋白”可知,一般情况下,发动蛋白在细胞质基质中等待激活,C项错误;分析题意可知,环线粒体的纤维状结构是由发动蛋白组成的,蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成的,D项错误。6.(不定项)(2024·山东德州三模)植物叶肉细胞能进行光合作用亦能进行呼吸作用,两代谢过程中存在多种相似物质的转化,如水的分解与合成、CO2的产生与消耗等。某叶片有机物量为M,先黑暗处理两小时,叶片重量的变化量为2;再光照处理两小时,叶片重量变为M+4(光强恒定)。下列相关叙述正确的是()A.若给该叶片提供H218O,四小时后有机物中也能检测出B.该光照强度下,此叶片每天至少光照12h,叶片有机物的量才不会减少C.光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢都储存了活跃的化学能D.CO2的产生和CO2的消耗都在生物膜上进行答案AC解析给植物提供H218O,四小时后可在有机物中检测出18O,A项正确;某叶片有机物量为M,先黑暗处理两小时,叶片重量的变化量为2,再光照处理两小时,叶片重量变为M+4(光强恒定),则说明每小时呼吸消耗有机物的量为2÷2=1,总光合速率为(M+4+2-M)÷2=3,则一天呼吸消耗的有机物的量为1×24=24,24÷3=8(h),故该光照强度下,此叶片每天至少光照8h,叶片有机物的量才不会减少,B项错误;光合作用产生的NADPH和呼吸作用产生的NADH都储存了活跃的化学能,C项正确;CO2的产生发生在线粒体基质中,CO2的消耗发生在叶绿体基质中,都不在生物膜上进行7.(2024·河北保定模拟)动物细胞进行有氧呼吸时,葡萄糖初步氧化分解产生物质X,X进入线粒体中转化为乙酰CoA,乙酰CoA参与三羧酸循环(TCA)产生CO2,过程如图所示。以下推测错误的是()A.物质X是丙酮酸B.TCA过程无氧气参与C.[H]都来自乙酰CoAD.[H]与O2结合会释放出大量能量答案C解析动物细胞进行有氧呼吸时,葡萄糖初步氧化分解产生的物质是丙酮酸和[H],A项正确;TCA属于有氧呼吸的第二阶段,该过程不需要氧气的参与,B项正确;有氧呼吸产生的[H]来自葡萄糖、乙酰CoA和水,C项错误;在有氧呼吸的第三阶段,[H]与O2结合生成水,同时释放出大量的能量,D项正确。8.(2024·山东青岛三模)细胞呼吸是细胞内有机物经过一系列氧化分解释放能量的过程,下图表示真核生物细胞以葡萄糖为底物进行细胞呼吸的图解。下列说法正确的是()A.糖酵解只发生于真核细胞的无氧呼吸过程中,可以提供少量能量B.在真核细胞中,丙酮酸只能在线粒体基质中被分解产生CO2C.三羧酸循环存在于有氧呼吸过程中,该过程不需要水的参与D.电子传递链发生于线粒体内膜上,消耗O2并产生大量ATP答案D解析糖酵解为细胞呼吸的第一阶段,可以生成少量ATP,既可以发生在无氧呼吸过程中,也可以发生在有氧呼吸过程中,A项错误;在很多植物细胞中,无氧呼吸的产物是酒精和CO2,即丙酮酸也可以在细胞质基质中被分解成酒精和CO2,B项错误;三羧酸循环是有氧呼吸的第二阶段,该过程需要水的参与,C项错误;电子传递链与有氧呼吸的第三阶段有关,发生于线粒体内膜上,需要消耗O2并产生大量ATP,D项正确。9.(2024·山东二模)如图表示玉米叶肉细胞内部分代谢活动的相互关系,其中a、b、c代表不同的细胞器,图示大小与细胞器的实际大小无关;①~⑤代表不同的物质。下列说法正确的是()A.c中含有糖类、无机盐、蛋白质等,可以调节植物细胞内的环境B.物质①与③在b内参与的反应的场所是细胞器b的内膜C.淹水情况下,丙酮酸产生酒精的过程有[H]消耗和少量ATP的产生D.光合产物以物质④的形式进入筛管再通过韧皮部运输到植物各处答案A解析据图分析,c是液泡,液泡中含有糖类、无机盐、蛋白质等,可以调节植物细胞内的环境,A项正确;物质①表示水、物质③表示O2,b表示线粒体,水参与的是有氧呼吸第二阶段的反应,场所在线粒体基质,O2参与有氧呼吸第三阶段的反应,场所在线粒体内膜,B项错误;淹水情况下,丙酮酸产生酒精的过程属于无氧呼吸第二阶段,有[H]消耗,不产生ATP,C项错误;④表示葡萄糖,光合产物主要是以蔗糖的形式通过韧皮部的筛管被运输到植物的其他部分,D项错误。10.(2024·山东滨州一模)(12分)人工光合系统是指通过人工方法模拟光合作用生成有机物的技术,如图为一种将无机半导体与还原CO2的微生物催化剂相结合,利用太阳能高效还原CO2的人工光合系统。图中双极膜是特种离子交换膜,由一张阳膜和一张阴膜复合制成,可在直流电场的作用下,将复合层间的H2O解离为H+和OH-。生物阴极引入了特定的功能微生物——嗜氢产甲烷菌,可将CO2转化为CH4进一步利用。(1)从发挥的作用看,光阳极相当于叶绿体中的。光阳极吸收光子并产生电子(e-)和“空穴”,“空穴”带(填“正”或“负”)电。

(2)生物阴极在人工光合系统中对CO2起到了的作用。自光照开始,整个系统的能量转换过程是(用文字和箭头表示)。

(3)嗜氢产甲烷菌是专性厌氧菌,由此推测该系统中双极膜具有选择透过性,具体表现为。

(4)该人工光合系统在生态学上的重要意义是(答两点即可)。

答案(1)类囊体(基粒)正(2)固定、还原光能→电能→甲烷中的化学能(3)只允许H+、OH-通过,不允许O2通过(4)消耗CO2有利于减弱温室效应;制备清洁能源有利于减少空气污染解析(1)由图可知,光阳极有氧气产生,故光阳极相当于叶绿体中的类囊体(基粒)。由电子守恒可知,光阳极吸收光子并产生电子(e-)和“空穴”,“空穴”带正电。(2)生物阴极可将CO2转化为CH4,生物阴极在人工光合系统中对CO2起到了固定、还原的作用。自光照开始,整个系统的能量转换过程是光能→电能→甲烷中的化学能。(3)嗜氢产甲烷菌是专性厌氧菌,有氧条件下会抑制其增殖,光阳极有氧气产生,由此推测该系统中双极膜具有选择透过性,具体表现为只允许H+、OH-通过,不允许O2通过。(4)该人工光合系统可将CO2转化为CH4,该人工光合系统在生态学上的重要意义是消耗CO2有利于减弱温室效应,制备清洁能源有利于减少空气污染。层级二关键突破提升练学生用书P167

突破点1运用“对照”和“变量”思维解答酶类实验题1.(2024·重庆模拟)下列关于酶的叙述,正确的是()A.蛋白酶可破坏蔗糖酶中的肽键,加入双缩脲试剂后不会变色B.与无机催化剂相比,酶提高反应活化能的作用更明显,因而酶催化效率更高C.若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择碘液对实验结果进行检测D.在验证pH对酶活性影响的实验中,将酶和底物充分混合后再调节pH答案C解析蛋白酶遇双缩脲试剂会变色,A项错误;与无机催化剂相比,酶能降低化学反应的活化能,B项错误;若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择碘液对实验结果进行检测,C项正确;在验证pH对酶活性影响的实验中,由于酶的高效性,不能将酶和底物充分混合后再调节pH,D项错误。2.(2024·山东聊城三模)植物体内的多半乳糖醛酸酶可将果胶降解为半乳糖醛酸,能促进果实的软化和成熟脱落。为探究该酶的特性,进行以下4组实验,条件及结果如下表所示。下列说法错误的是()条件及产物组别果胶多半乳糖醛酸酶Ca2+Mn2+55℃半乳糖醛酸①++---+②+++---③++-+-+++④++--+++注:“+”越多表示存在量越多,“-”表示无;①~③组在常温下实验。A.分析①②③组可知,多半乳糖醛酸酶的活性受离子影响B.分析①④组可知,其自变量为温度,因变量为半乳糖醛酸的量C.55℃可能高于多半乳糖醛酸酶的最适温度D.该实验可证明多半乳糖醛酸酶不具有专一性答案D解析①②③组条件为离子不同,因变量为有无半乳糖醛酸及其存在的量,表明多半乳糖醛酸酶的活性受离子影响,A项正确;①④组只有温度条件不同,其自变量为温度,因变量为半乳糖醛酸的量,B项正确;55℃温度下,半乳糖醛酸的含量低于③组,说明55℃可能高于多半乳糖醛酸酶的最适温度,C项正确;多半乳糖醛酸酶只能催化果胶的分解,具有专一性,D项错误。3.(2024·山东临沂二模)幽门螺杆菌(Hp)可引发胃炎、胃癌等消化道疾病,呼气实验是检测Hp的常用方法。由于Hp可分泌脲酶,吞服用13C标记的尿素胶囊后,胃中含有Hp的人会在短时间内检测到呼出含13C的气体,而不含Hp的人很难检测到。下列叙述错误的是()A.Hp分泌脲酶的过程中需要核糖体、内质网、高尔基体等参与B.含13C的气体是由脲酶将尿素分解产生的C.Hp产生的脲酶随食物进入肠腔后会被消化分解D.短时间可完成检测是因为脲酶可显著降低尿素分解反应的活化能答案A解析幽门螺杆菌(Hp)为原核生物,没有内质网和高尔基体,A项错误;Hp可分泌脲酶,脲酶可催化用13C标记的尿素水解,从而产生含13C的气体,B项正确;Hp产生的脲酶化学本质是蛋白质,进入肠腔后会被消化分解,C项正确;酶具有高效性的原因是酶能显著降低化学反应的活化能,D项正确。4.(不定项)(2024·山东临沂模拟)某研究小组将淀粉与淀粉酶分别保温至0℃、60℃、100℃,一段时间后,按对应温度分别混匀,混合溶液各装入一个透析袋中,再将透析袋放入装有液体的烧杯中,将装置温度分别调整到对应的温度,反应相同时间后将透析袋取出,并用试剂对烧杯中的溶液进行鉴定。下列相关叙述正确的是()A.本实验中检验试剂不能选用斐林试剂,以免温度对实验结果干扰B.该实验研究的目的是温度对酶活性的影响,温度和反应时间是自变量C.上述过程中调整装置温度应在放入透析袋前进行D.透析袋的作用是将麦芽糖和葡萄糖等小分子与淀粉等大分子分离答案CD解析本实验中透析袋的作用是将生成的麦芽糖和葡萄糖等小分子与未反应的淀粉等大分子分离开,之后取剩余在烧杯中的反应液进行检测,因此可选用斐林试剂进行检测,A项错误,D项正确;该实验研究的目的是探究温度对酶活性的影响,温度是自变量,反应时间是无关变量,B项错误;本实验探究的是温度对酶活性的影响,应先分别将酶和底物在相应温度下保温,然后再混合,混合后要继续在相应温度下保温,使酶与底物充分反应,因此应先将烧杯内的液体调整温度,再将装有混合溶液的透析袋置于其中,即题述过程中调整装置温度应在放入透析袋前进行,C项正确。突破点2运用“物质与能量观”分析光合作用与细胞呼吸过程5.(2024·山东菏泽二模)可立氏循环是指在激烈运动时,肌细胞有氧呼吸产生NADH的速度超过其再形成NAD+的速度,这时肌肉中产生的丙酮酸由乳酸脱氢酶转变为乳酸,使NAD+再生,保证葡萄糖到丙酮酸能够继续产生ATP。肌肉中的乳酸扩散到血液并随着血液进入肝细胞,在肝细胞内通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖。下列说法正确的是()A.机体进行可立氏循环时,肌细胞消耗的氧气量小于产生的二氧化碳量B.有氧呼吸过程中,NADH在细胞质基质中产生,在线粒体基质和内膜处被消耗C.肌细胞产生的乳酸需在肝细胞中重新合成葡萄糖,根本原因是相关基因的选择性表达D.丙酮酸被还原为乳酸的过程中,产生NAD+和少量ATP答案C解析人体激烈运动时,肌细胞中既存在有氧呼吸,也存在无氧呼吸,有氧呼吸产生的CO2量与消耗的O2量相等,无氧呼吸不消耗O2,也不产生CO2,因此总产生的CO2量与总消耗的O2量的比值等于1,A项错误;有氧呼吸过程中,NADH在细胞质基质和线粒体基质中产生,在线粒体内膜处被消耗,B项错误;肌肉中的乳酸扩散到血液并随着血液进入肝细胞,在肝细胞内通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖,根本原因是葡萄糖异生途径相关基因的选择性表达,C项正确;丙酮酸被还原为乳酸是无氧呼吸的第二阶段,该阶段生成NAD+,不产生ATP,D项错误。6.(2024·内蒙古包头一模)下图是人体肌细胞缺氧时进行无氧呼吸的部分反应原理示意图。下列叙述正确的是()A.人体肌细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATPB.人体肌细胞无氧呼吸NAD+再生的场所是线粒体基质C.人体肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖D.人体肌细胞无氧呼吸过程中NADH和NAD+的含量处于相对稳定状态答案D解析人体肌细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程属于呼吸作用的第一阶段,可以产生少量ATP,A项错误;人体肌细胞无氧呼吸的场所是细胞质基质,不涉及线粒体基质,B项错误;人体肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸,葡萄糖通常作为呼吸的底物,C项错误;据图可知,NADH和NAD+在一定条件下可以相互转化,故人体肌细胞无氧呼吸过程中NADH和NAD+的含量处于相对稳定状态,D项正确。7.(2024·山东潍坊二模)细胞呼吸时,氧接受电子传递链传递的电子并与H+结合生成水。在此过程中,电子传递链的中间复合物会直接将电子传给氧形成自由基(ROS)。正常情况下,ROS可被超氧化物歧化酶(SOD)清除。下列说法错误的是()A.上述的电子传递链发生于真核细胞的线粒体内膜上B.ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会抑制自由基的产生C.一般情况下,线粒体DNA发生突变的概率高于细胞核DNAD.功能受损的线粒体可能会启动自噬程序,避免在细胞内堆积答案B解析根据题意可知,氧接受电子传递链传递的电子并与H+结合生成水,这是有氧呼吸第三阶段的过程,该阶段发生在线粒体内膜上,A项正确;根据自由基学说,ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会促进自由基的产生,B项错误;线粒体DNA是裸露的,不与蛋白质结合,发生突变的概率高于细胞核中的双链DNA,C项正确;功能受损的线粒体可能会启动自噬程序,形成自噬小泡被溶酶体包裹进而降解,避免在细胞内堆积,D项正确。8.(不定项)(2024·山东滨州二模)有氧呼吸过程中,线粒体中的NADH脱去氢释放的电子经内膜传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。已知丙酮酸是可以被氧化分解的物质;叠氮化物可抑制电子传递给氧;DNP使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验,图中x、y、z分别是上述3种物质中的一种,①②表示生理过程。下列说法错误的是()A.线粒体基质中的NADH全部来自丙酮酸的氧化分解B.物质x是丙酮酸,过程①②均发生在线粒体内膜上C.物质y是叠氮化物,该物质可解除电子传递和ATP合成之间的联系D.物质z是DNP,该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加答案ABC解析线粒体基质中的NADH除了来自丙酮酸的氧化分解,还有葡萄糖分解为丙酮酸的过程所产生,A项错误;物质x是丙酮酸,过程①消耗的O2量处于较低水平,且相对稳定,属于有氧呼吸第二阶段,发生在线粒体基质中,过程②消耗的O2量增加,属于有氧呼吸第三阶段,发生在线粒体内膜上,B项错误;物质y是叠氮化物,依据题干信息,该物质可抑制电子传递给氧,并进而抑制电子传递和ATP合成之间的联系,C项错误;细胞呼吸释放的能量有两个用途,一部分用于合成ATP,另一部分以热能的形式散失,物质z是DNP,据图可知,加入该物质后,消耗的O2量增加,可知细胞呼吸产生的总能量增多,而合成的ATP量变化不大,故该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加,D项正确。9.(2024·北京丰台一模)CAM植物白天气孔关闭,夜晚气孔打开,以适应干旱环境。下图为其部分代谢途径,下列相关叙述不正确的是()A.催化过程①和过程②所需的酶不同B.卡尔文循环的场所是叶绿体类囊体薄膜C.CAM植物白天气孔关闭可减少水分散失D.夜晚缺乏NADPH和ATP不能进行卡尔文循环答案B解析酶具有专一性,因此催化过程①和过程②所需的酶不同,A项正确;据题图可知,卡尔文循环即光合作用的暗反应阶段,CAM植物进行暗反应的场所是叶绿体基质,B项错误;CAM植物白天气孔关闭,能减少水分散失以适应干旱环境,C项正确;CAM植物在夜晚黑暗条件下不能制造有机物,因为没有光照,光反应不能进行,无法为暗反应提供ATP和NADPH,不能进行卡尔文循环,D项正确。10.(2024·广东肇庆二模)大豆、玉米等植物的叶绿体中存在一种名为Rubisco的酶,参与卡尔文循环和光呼吸。在较强光照下,Rubisco以五碳化合物(RuBP)为底物,在CO2/O2值高时,使RuBP结合CO2发生羧化;在CO2/O2值低时,使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸,具体过程如下图所示。下列有关说法正确的是()A.大豆、玉米等植物的叶片中消耗O2的场所有叶绿体、线粒体B.光呼吸发生在叶肉细胞的细胞质基质和叶绿体中C.有氧呼吸和光呼吸均产生ATPD.干旱、晴朗的中午,叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会降低答案A解析大豆、玉米叶片中通过有氧呼吸消耗氧气的场所是线粒体内膜,通过光呼吸消耗氧气的场所是叶绿体基质,A项正确;由题干“在较强光照下,Rubisco以五碳化合物(RuBP)为底物,在CO2/O2值高时,使RuBP结合CO2发生羧化;在CO2/O2值低时,使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸”可知,光呼吸和卡尔文循环发生场所一致,在叶绿体基质中进行,B项错误;由图可知,在CO2/O2的值低时,RuBP结合氧气发生光呼吸,光呼吸会消耗多余的ATP、NADPH,C项错误;干旱、晴朗的中午,胞间CO2浓度会降低,叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会增强,D项错误。11.(2024·山东菏泽二模)(12分)光系统Ⅱ(PSⅡ)、Cb6/f和光系统Ⅰ(PSⅠ)等结构形成线性电子传递和环式电子传递两条途径,两条途径在光反应过程中均产生ATP。亲环素蛋白C37调控电子传递效率,提高植物对强光的适应性(如图所示)。在强光下,C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧,活性氧积累使叶绿素降解增加,活性氧积累到一定量使细胞凋亡。回答下列问题。(1)①光合色素吸收光能后,将水分解为O2和H+,同时产生电子;电子经过电子传递链,最终与结合形成NADPH。强光环境会导致气孔关闭,CO2供应不足,短时间内暗反应中C3含量。环式电子传递与线性电子传递相比,NADPH/ATP的值(填“较大”“较小”或“相等”)。

②根据题干信息,对强光下植物光合电子传递链调控机制的理解,说法正确的有。

A.强光下,C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程B.强光下,C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率C.C37缺失使电子传递受阻,进而降低活性氧的含量,可导致植物叶片变黄D.C37缺失突变体转入高表达的C37基因,可降低强光下的细胞凋亡率(2)现有分离得到的分别含PSⅠ和PSⅡ的类囊体,根据题干光反应机制,简要写出鉴定这两种类囊体的实验设计思路:。

答案(1)NADP+降低较小BD(2)取强光下的分别含PSⅠ和PSⅡ的类囊体,提取、分离色素,比较色素带上叶绿素条带的宽度解析(1)①光合色素吸收光能后,一方面将水分解为O2和H+,同时产生的电子经传递最终与NADP+结合形成NADPH。强光环境会导致气孔关闭,CO2供应不足,短时间内暗反应中C3含量降低。线性电子传递中,电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP;环式电子传递中,电子在PSⅠ和Cb6/f间循环,仅产生ATP不产生NADPH。因此环式电子传递与线性电子传递相比,NADPH/ATP的值较小。②强光下,C37还可以调控光合电子传递链中的环式电子传递过程,A项错误;研究发现,在强光胁迫下,C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻,传递效率显著下降,因此C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率,B项正确;C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻,传递效率显著下降,从而产生大量活性氧导致活性氧积累,活性氧积累使叶绿素降解增加,活性氧积累到一定量会引发细胞凋亡,导致叶片枯萎发黄,C项错误;活性氧超过一定水平后会引发细胞凋亡,C37缺失突变体转入高表达的C37基因,可降低强光下的细胞凋亡率,D项正确。(2)由题意可知,在强光下,C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧,活性氧积累使叶绿素降解增加,活性氧积累到一定量使细胞凋亡,因此可以取强光下的分别含PSⅠ和PSⅡ的类囊体,提取、分离色素,比较色素带上叶绿素条带的宽度,叶绿素条带宽的为PSⅡ的类囊体,叶绿素条带窄的为PSⅠ的类囊体。12.(2024·黑吉辽卷)(12分)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3,当CO2/O2的值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中的主要物质变化如图1所示。在叶绿体中:C5+CO22C3① C5+O2C3+C2 ②在线粒体中:2C2+BAD'C3+CO2+NADH+H+ ③注:C2表示不同种类的二碳化合物,C3也类似。图1光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。(1)反应①是过程。

(2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是和。

(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3所示。图2中植物光合作用所需CO2的来源除了有外界环境,还有和(填生理过程)。7—10时株系1和2与WT的净光合速率逐渐产生差异,原因是。据图3中的数据(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是

。

(4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是。

图2图3答案(1)CO2的固定(2)细胞质基质线粒体基质(两空答案可对调)(3)光呼吸呼吸作用(两空答案可对调)株系1和2导入了改变光呼吸的基因,光呼吸强度发生改变,因为光呼吸能将已经同化的碳释放,故株系1和2与WT的净光合速率产生差异不能除了净光合速率,总光合速率还与呼吸速率、光呼吸速率有关,从图3无法得出呼吸速率和光呼吸速率,所以不能计算出株系1的总光合速率(4)在相同光照强度和CO2浓度下,株系1与株系2和WT相比,株系1的净光合速率最大解析(1)由反应式①可知,这个过程在叶绿体基质中进行,称为CO2的固定。(2)以葡萄糖为反应物的有氧呼吸有三个阶段,第一阶段在细胞质基质中进行,产物为丙酮酸和NADH;第二阶段在线粒体基质中进行,产物为CO2和NADH;第三阶段在线粒体内膜上进行,产物为水,故以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质。(3)由题干可知,光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程,再根据题图2和题图3可以判断出净光合速率的大小与光照强度以及CO2浓度的关系,从而进行解题。(4)由题图2可知,在相同光照条件下,株系1的净光合速率最大;由题图3可知,在相同CO2浓度下,株系1的净光合速率最大。13.(2024·山东聊城二模)(14分)强光照条件下,植物细胞可以通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”(如图)实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移,并可以通过信号传递调节植物的生理活动以适应环境变化。回答下列问题。(1)叶绿体利用分布在上的色素将光能转化为化学能。叶绿体中光合产物暂时以淀粉形式储存的意义是。

(2)当光照过强时,“苹果酸/草酰乙酸穿梭”可有效地将光反应产生的中含有的还原能输出叶绿体,再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的中含有的还原能,最终在(场所)转化为ATP中的化学能。

(3)当光照过强时,植物细胞释放到胞外的ATP(eATP)可通过受体介导的方式,调节植物生理活动。为探究eATP对光合速率的影响,科研人员用一定最适宜浓度的eATP溶液处理豌豆叶片,结果如图所示。注:NADPH氧化酶是活性氧(ROS)产生的关键酶,活性氧(ROS)能促进植物叶肉细胞气孔的开放。该实验自变量为,推测eATP调节植物光合速率的机制:。

答案(1)类囊体薄膜减少丙糖磷酸等在叶绿体内的积累,避免对光合作用的抑制;维持叶绿体内的渗透压等(2)NADPHNADH线粒体内膜(3)eATP的有无、豌豆幼苗的种类eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达,促进活性氧(ROS)的合成来促进气孔的开放,从而提高光合速率解析(1)叶绿体利用类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素将光能转化为化学能。叶绿体中光合产物暂时以淀粉形式储存,以减少丙糖磷酸等在叶绿体内积累,避免对光合作用的抑制,维持叶绿体内的渗透压。(2)由图可知,强光条件下,苹果酸/草酰乙酸穿梭能将NADPH中的H+运出叶绿体,与NAD+结合生成NADH,该过程将光反应产生的NADPH中含有的还原能输出叶绿体,再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的NADH中含有的还原能,最终在线粒体内膜用于ATP的合成。(3)由题意可知,该实验的自变量为eATP的有无、豌豆幼苗的种类。活性氧(ROS)能促进植物叶肉细胞气孔的开放,NADPH氧化酶是ROS产生的关键酶,据图可知,eATP可通过调节气孔导度来调节植物光合速率,而活性氧(ROS)也能促进植物叶肉细胞气孔的开放,活性氧(ROS)的合成需要NADPH氧化酶的催化,当NADPH氧化酶缺失,活性氧(ROS)无法合成,植物叶肉细胞气孔的开放无法增加,科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体,发现净光合速率与对照组基本一致。综合分析可知:eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达,促进活性氧(ROS)的合成,进而促进植物叶肉细胞气孔的开放,提升了叶肉细胞的气孔导度,从而实现了对光合速率的提高。突破点3结合生产实践考查细胞呼吸和光合作用的影响因素14.(2024·山东菏泽模拟)农耕中通常将玉米和大豆间作。某条件下测得单作和间作的数据如下:玉米光饱和点为3klx和9klx,大豆叶绿素含量为1.8mg/g和2.2mg/g,大豆净光合速率为11μmol/(m2·s)和8.5μmol/(m2·s)。下列叙述正确的是()A.推测玉米适合间作,可用CO2的消耗速率代表玉米的净光合速率B.大豆间作时产量低于单作,与玉米株高较高使大豆被遮光影响了光反应有关C.大豆间作时叶绿素含量增加,利于其在光照强度较弱时吸收红外光和蓝紫光D.大豆根部根瘤菌通过固氮作用积累的氮元素主要用于作物细胞中磷脂、淀粉的生成答案B解析根据光饱和点变化推测玉米适合间作,可用CO2的吸收速率代表玉米的净光合速率,CO2的消耗速率代表总光合速率,A项错误;间作时玉米株高较高使大豆被遮光,影响了大豆的光反应,进而影响了净光合速率,使大豆产量下降,B项正确;大豆间作时叶绿素含量增加,利于其在光照强度较弱时吸收红光和蓝紫光,C项错误;大豆根部根瘤菌通过固氮作用积累的氮元素用于作物细胞中磷脂、ATP、NADPH等的生成,淀粉中不含氮元素,D项错误。15.光补偿点是指植物的光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物的光合速率达到最大时所需要的光照强度。下表为三种植物的光补偿点[单位:μmol/(m2·s)]和光饱和点[单位:μmol/(m2·s)],其他环境条件相同且最适宜。下列相关叙述错误的是()植物种类植物甲植物乙植物丙光补偿点1406839光饱和.三种植物中,最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲B.若适当提高温度,则植物丙的光饱和点将变大C.100μmol/(m2·s)的光照强度下,植物乙的有机物积累量比植物甲的多D.光照强度长期低于光补偿点,不利于植物的正常生长答案B解析植物甲的光补偿点和光饱和点都最高,所以三种植物中,最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲,A项正确;由题意可知,其他环境条件都最适宜,故若适当提高温度,则植物丙的光饱和点将变小,B项错误;100μmol/(m2·s)的光照强度下,植物乙的有机物积累量为正值,而植物甲的有机物积累量为负值,植物乙的有机物积累量比植物甲的多,C项正确;光照强度长期低于光补偿点,不利于植物的正常生长,D项正确。16.与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是()abA.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度)B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2等量时的光照强度)C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大答案D解析由图a可知,t1较多的叶绿体分布在光照下,t2较少的叶绿体分布在光照下,由此可推断,t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度),t1比t2具有更低的光补偿点(光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2等量时的光照强度),A、B两项正确;通过题干信息可知,三者的叶绿素含量及其他性状基本一致,由此推测,三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关,C项正确;在一定光照强度下,三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大,但是超过光饱和点,再增大光照强度,三者光合速率的差异不再变化,D项错误。17.(2024·山东聊城模拟改编)强光胁迫会导致大豆出现光抑制现象。接近光饱和点的强光会导致大豆的光系统Ⅱ(PSⅡ)出现可逆失活,失活状态的PSⅡ加强了能量耗散,以避免受到进一步破坏。该过程中起重要作用的是参与构成PSⅡ的D1蛋白。强光下D1即开始降解,其净损失率与PSⅡ单位时间接受的光量子数呈正相关。编码D1的psbA基因定位于叶绿体基因组,科研人员尝试将蓝细菌的psbA基因导入大豆细胞核(纯合品系R),结果发现在强光下D1的降解率并没有下降,但光饱和点提高了。下列说法正确的是()A.强光下D1的降解速率不能超过其补充速率B.PSⅡ等吸收的光能一部分储存在ATP、NADPH中C.品系R的核基因psbA表达产物应定位于叶绿体基质中D.强光下气孔关闭,可能导致C5的含量迅速降低,阻碍暗反应的进行答案B解析强光下D1的降解速率可超过其补充速率,导致PSⅡ单位时间接受的光量子数减少,A项错误;PSⅡ等吸收的光能一部分储存在ATP、NADPH中,一部分以热能的形式散失,B项正确;叶绿体基因组编码的蛋白质定位于叶绿体中,C项错误;强光下气孔关闭,CO2吸收减少,CO2的固定减慢,C3的还原不变,C5的含量会积累,阻碍暗反应的进行,D项错误。18.(2024·福建模拟)(13分)过强的光照会引起参与光反应的PSⅡ复合体(PSⅡ)中D1蛋白的损伤。植物可通过降解受损的D1蛋白,合成、组装和加工新的D1蛋白等步骤来修复PSⅡ(图1)。回答下列问题。图1(1)PSⅡ复合体位于上,其D1组分的损伤可能阻碍光反应阶段合成,进而阻碍暗反应的进行。

(2)高温胁迫会加重D1的光损伤,并影响PSⅡ的修复过程。甜菜碱可调节高温胁迫下PSⅡ的修复过程,起到一定的保护作用。已知野生型番茄不能合成甜菜碱,研究者将甜菜碱合成基因(codA)导入野生型番茄中,利用野生型和转基因番茄设置了八组实验,培养一段时间后,在⑤~⑧组中添加林可霉素,所有组别在强光下再培养一段时间,检测各组D1蛋白的含量,结果如图2所示。注:林可霉素可抑制D1合成。图2①设置加入林可霉素组别的目的

。

②有人认为,高温通过抑制D1合成来加重光损伤。图2结果是否支持该观点?请说明理由:

。

③甜菜碱调节高温胁迫下PSⅡ修复过程的机理是。

答案(1)叶绿体的类囊体薄膜ATP和NADPH(2)阻碍D1合成后,用D1的含量反映其降解水平不支持。D1含量②-⑥>①-⑤或④-⑧>③-⑦,说明高温条件下D1的合成量大于正常情况甜菜碱能使高温胁迫加重D1光损伤的程度下降,有利于PSⅡ修复解析(1)光合色素的主要功能是吸收、传递并转化光能,而光合色素存在于叶绿体的类囊体薄膜上,而光系统Ⅱ(PSⅡ)也是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所,因此PSⅡ位于叶绿体的类囊体薄膜上,其D1组分的损伤可能阻碍光反应阶段合成ATP和NADPH。(2)林可霉素可抑制D1合成,设置加入林可霉素组别的目的是阻碍D1合成后,用D1的含量反映其降解水平。由图2可知,D1含量②-⑥>①-⑤或④-⑧>③-⑦,说明高温条件下D1的合成量大于正常情况,因此高温通过抑制D1合成来加重光损伤的说法不正确。根据②④组或⑥⑧组的比较可知,高温胁迫加重D1光损伤,甜菜碱能提高D1蛋白含量,使高温胁迫加重D1光损伤的程度下降,有利于PSⅡ修复。层级三核心素养突破练学生用书P172

1.(2024·山东模拟)(18分)玉米—大豆和玉米—花生的套种均为禾本科和豆科套作模式,该模式能在保障玉米产量的前提下提高豆科作物的产量。但高位作物玉米对太阳光的遮挡与截获导致的荫蔽会直接影响豆科作物的形态建成及最终产量。研究人员采用室内盆栽实验,以大豆和花生为研究对象,设置正常光处理、弱光处理、荫蔽处理(通过弱光+远红光模拟)3种光环境,研究大豆和花生植株对荫蔽的响应。结果如表所示。作物处理株高/cm叶绿素含量/(mg·dm-2)叶面积/cm2总生物量/g净光合速率/(μmol·m-2·s-1)单株产量/g大豆正常光33.264.38360.951.5919.312.64弱光66.183.34297.720.907.760.50荫蔽42.723.88324.850.9712.470.56花生正常光12.107.69285.182.0923.6510.32弱光14.907.53190.361.4715.823.74荫蔽8.006.03184.251.1518.941.89(1)大豆和花生同