2023年新高考生物专题强化练 4：气孔与细胞代谢

这是一份2023年新高考生物专题强化练 4：气孔与细胞代谢，共7页。
(1)经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力________。
(2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会________，出现这种变化的主要原因是_______________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
2.(2020·福州市质检)植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示，保卫细胞吸水导致气孔开放，保卫细胞失水则气孔关闭，回答下列问题。
(1)植物在高温、强光照条件下光合速率反而下降的现象称作“光合午休”。某些植物可观察到表皮上大量气孔关闭，此类“光合午休”产生的原因是
_____________________________________________________________________。
(2)已知某植物叶片细胞液的渗透压与0.10(ml·L－1) KNO3溶液的渗透压相当，现撕取该植物叶片表皮，将其置于不同浓度的KNO3溶液中处理，一定时间后测量叶片气孔内径，得到如下的结果(内径越大，表明气孔开放程度越大)
请回答：
用0.20(ml·L－1) KNO3处理时，较短时间内即可观察到气孔关闭，产生该现象的原因是保卫细胞________，2小时后，气孔开放程度增大，原因是___________________________________________________________________。
本实验中，在载玻片上应滴加___________________________________________________
溶液制作表皮临时装片，进行观察。
3.(2021·全国乙卷，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收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脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和________释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________，又能保证____________正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
4.(2021·河北卷，19)为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：(1)对照组；(2)施氮组，补充尿素12(g·m－2)；(3)水＋氮组，补充尿素12(g·m－2)同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
注：气孔导度反映气孔开放的程度
回答下列问题：
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括____________________________________等(写出两点即可)。
补充水分可以促进玉米根系对氮的________________，提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动________________两种物质的合成以及________________的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是_____________________________。
5.(2022·江西南昌摸底)如图是某种植物叶肉细胞内部分代谢示意图，请回答相关问题。
(1)叶绿体中的色素分布在________上，在此完成的能量转换是_____________________________________________。
(2)在图中能与CO2结合的物质有________，场所是________________。
(3)有机物B(除酶外)能参与线粒体中的呼吸作用，则物质B为________________。
(4)该植物气孔白天关闭、夜间开放，推测这种植物的生活环境是________(填“干旱”或“潮湿”)环境，作出推测的理由是________________。
6.(2020·山东等级考，21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是___________________________。
(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是
____________________________________________________________________
________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
参考答案
1.【答案】(1)增强 (2)降低 气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少
(3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。
将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变
【解析】(1)经干旱处理后，植物根细胞的细胞液浓度增大，植物的吸水能力增强。(2)干旱处理后，叶片气孔开度减小，使CO2供应不足，暗反应减弱，从而导致光合作用减弱。(3)本实验需先设计干旱处理与非干旱处理的对照，证明干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的；再设计在干旱条件下ABA处理组与非ABA处理组的对照，证明干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的。
2.【答案】(1)气孔关闭，CO2供应减少，暗反应速率下降 (2)渗透失水 保卫细胞吸收K＋和NOeq \\al(－,3)，细胞液渗透压升高，吸水膨胀 相应浓度的KNO3
【解析】(1)气孔关闭后，引起暗反应中二氧化碳供应减少，从而导致暗反应速率下降。(2)0.20(ml·L－1) KNO3溶液的渗透压高于叶片细胞液的渗透压，叶片细胞在0.20(ml·L－1 KNO3)溶液中会通过渗透作用失水，从而引起气孔关闭，同时叶片细胞又会逐渐吸收钾离子和硝酸根离子，导致细胞液的渗透压逐渐增大，而外界溶液的渗透压逐渐减小，当细胞液的渗透压大于外界溶液时，叶片细胞吸水，气孔开放程度增大。本实验中，应在载玻片上滴加相应浓度的硝酸钾溶液制作临时装片进行观察。
3.【答案】(1)叶绿体、细胞质基质、线粒体 细胞呼吸 (2)蒸腾作用过强导致植物失水 光合作用 (3)实验思路：取若干长势相同的植物甲，平均分为A、B两组；将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件相同且适宜；一段时间后，分别测定两组植物甲白天和夜晚液泡中的pH。预期结果：B组液泡中的pH白天和夜晚无明显变化，A组液泡中的pH夜晚明显低于白天
【解析】(1)白天植物的叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用过程中产生ATP的场所是叶绿体，呼吸作用过程中产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。据题干信息可知，白天储存在液泡中的苹果酸脱羧释放出CO2用于光合作用，同时叶肉细胞也进行细胞呼吸，细胞呼吸释放出来的CO2也可用于光合作用。
(2)干旱的环境中，白天气孔关闭可以降低蒸腾作用，避免植物细胞过度失水；夜间气孔打开吸收CO2，通过生成苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸脱羧释放的CO2为光合作用的进行提供原料，保证了光合作用的正常进行。(3)该实验的目的是验证植物甲在干旱环境中存在特殊的CO2固定方式，根据题干信息晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中，推测苹果酸的存在会导致液泡中呈酸性，由白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，可判断苹果酸分解释放出CO2后液泡中酸性下降或趋于中性，因此实验中需要检测白天和夜晚叶肉细胞中液泡的pH。
4.【答案】(1)是细胞内的良好溶剂；参与细胞内的某些生化反应；为细胞提供液体环境；运送营养物质和代谢废物(写出两点即可) 吸收和运输 (2)镁 NADPH和ATP 水 C5 (3)气孔导度增大，对于外界二氧化碳的吸收增加，RuBP羧化酸的活性变大，二氧化碳固定效率增大
【解析】(1)自由水是细胞内的良好溶剂，许多种物质溶解在自由水中；细胞内的许多生化反应也都需要水的参与，如光合作用、细胞呼吸等；植物的大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中；自由水在植物体内的流动还可以运送营养物质和代谢废物。氮肥可溶解在水中，补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收和运输，从而提高植株氮供应水平。(2)镁是组成叶绿素的重要元素，在叶绿体类囊体薄膜上，利用色素捕获的光能可进行水的光解，产生NADPH和ATP。暗反应进行时，CO2在RuBP羧化酶的作用下与C5结合形成C3，C3最终被还原成糖类。
5.【答案】(1)类囊体(薄膜) 光能转换为(活跃的)化学能 (2)PEP和RuBP 细胞质基质、叶绿体基质 (3)丙酮酸 (4)干旱 白天植物气孔关闭，减少水分散失，夜间气孔开放，可以吸收充足的CO2(合理即可)
【解析】(1)叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，在类囊体薄膜上完成的能量转换是光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。(2)分析题图可知，在细胞质基质中能与CO2结合的物质是PEP，在叶绿体基质中能与CO2结合的物质是RuBP。(3)有机物B(除酶外)能参与线粒体中的呼吸作用，推断物质B是丙酮酸。(4)该植物气孔白天关闭、夜间开放，推测该植物生活的环境是干旱环境，为了降低蒸腾作用，白天气孔关闭，减少水分散失，夜间气孔开放，能够充分吸收CO2。
6.【答案】(1)模块1和模块2 五碳化合物(或C5) (2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足 (3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类) (4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
【解析】(1)根据题图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能，模块2利用电能电解水生成H＋和O2，并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类，相当于光合作用的暗反应。暗反应中的CO2的固定为CO2和C5结合生成C3，C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原，随后经过一系列反应形成糖类和C5，故该系统中模块3中的甲为五碳化合物(C5)，乙为三碳化合物(C3)。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则CO2浓度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物(C3)的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致三碳化合物(C3)含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若该系统气泵停转时间较长，则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足，从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量＝光合作用合成糖类的量－细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比，该系统没有呼吸作用消耗糖类，所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下，土壤含水量低，导致植物叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少。因此，干旱条件下，很多植物光合作用速率降低。气孔内径/μm
处理液浓度
0.05(ml·L－1)
0.10 (ml·L－1)
0.20 (ml·L－1)
2小时
0.79
1.24
0.79
3小时
1.55
1.58
1.34
生理指标
对照组
施氮组
水＋氮组
自由水/结合水
6.2
6.8
7.8
气孔导度/(mml·m－2·s－1)
85
65
196
叶绿素含量/(mg·g－1)
9.8
11.8
12.6
RuBP羧化酶活性/(μml·h－1·g－1)
316
640
716
光合速率/(μml·m－2·s－1)
6.5
8.5
11.4