(新高考)高考生物一轮复习课时作业第三单元光合作用与细胞呼吸(含解析)

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第三单元 光合作用与细胞呼吸
1．（2021年高考生物全国甲卷·2）某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是（ ）
A．该菌在有氧条件下能够繁殖
B．该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C．该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D．该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
【答案】B
【分析】
酵母菌是兼性厌氧生物，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸产物是酒精和二氧化碳。
【详解】
A、酵母菌有细胞核，是真菌生物，其代谢类型是异氧兼性厌氧型，与无氧条件相比，在有氧条件下，产生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符合题意；
BC、酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、还原性的氢，并释放少量的能量，第二阶段丙酮酸被还原性氢还原成乙醇，并生成二氧化碳，B符合题意，C不符合题意；
D、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO2，D不符合题意。
故选B。
2．（2020年天津高考生物试卷·5）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（ ）
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
【答案】A
【解析】
【分析】
光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】
A、乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；
B、该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；
C、类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；
D、该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
故选A。
【点睛】
本题需要考生将人工装置和光合作用的过程及场所联系，综合分析解答。
3．（2020年浙江省高考生物试卷（7月选考)·25）将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是（ ）

A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大
C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似
D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A-B段对应的关系相似
【答案】A
【解析】
【分析】
叶绿体是光合作用的场所，需要保证完整的结构，才能正常进行光合作用；外界浓度过高，导致叶绿体失水，降低光合速率；光合产物积累过多，也会导致光合速率下降 。
【详解】
A、测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率，而分离得到的叶绿体的光合速率，就是总光合速率，A正确；
B、破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，被破坏， 导致消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏小，B错误；
C、若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，影响碳反应速率，蔗糖合成一直较少， C错误；
D、若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似，D错误。故选A。
4．（2020年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅰ)·2）种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（ ）
A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D．若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
【答案】D
【解析】
【分析】
呼吸底物是葡萄糖时，若只进行有氧呼吸，则消耗的氧气=生成的二氧化碳量；若只进行无氧呼吸，当呼吸产物是酒精时，生成的酒精量=生成的二氧化碳量。
【详解】
A、若二氧化碳的生成量=酒精的生成量，则说明不消耗氧气，故只有无氧呼吸，A正确；
B、若只进行有氧呼吸，则消耗的氧气量=生成的二氧化碳量，B正确；
C、若只进行无氧呼吸，说明不消耗氧气，产乳酸的无氧呼吸不会产生二氧化碳，C正确；
D、若同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，若无氧呼吸产酒精，则消耗的氧气量小于二氧化碳的生成量，若无氧呼吸产乳酸，则消耗的氧气量=二氧化碳的生成量，D错误。
故选D。
【点睛】
5．（2020年山东省高考生物试卷（新高考)·2）癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是（ ）
A．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
【答案】B
【解析】
【分析】
1、无氧呼吸两个阶段的反应：
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]2C3H6O3（乳酸）
2、有氧呼吸三个阶段的反应：
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
第二阶段：反应场所：线粒体基质；反应式2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O20[H]+6CO2+少量能量
第三阶段：反应场所：线粒体内膜；反应式24[H]+6O212H2O+大量能量(34ATP)
【详解】
A、由于葡萄糖无氧呼吸时只能释放少量的能量，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能，A正确；
B、无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，癌细胞中进行无氧呼吸时，第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，B错误；
C、由题干信息和分析可知，癌细胞主要进行无氧呼吸，故丙酮酸主要在细胞质基质中被利用，C正确；
D、由分析可知，无氧呼吸只有第一阶段产生少量的NADH，而有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。
故选B。
【点睛】
本题结合癌细胞的“瓦堡效应”，考查有氧呼吸和无氧呼吸的相关内容，掌握有氧呼吸和无氧呼吸各阶段物质和能量的变化是解题的关键。
6．（2020年山东省高考生物试卷（新高考)·12）我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是（ ）
A．“浸曲发” 过程中酒曲中的微生物代谢加快
B．“鱼眼汤” 现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C．“净淘米”" 是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
【答案】C
【解析】
【分析】
参与酒精的制作的微生物是酵母菌，酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行有氧呼吸将葡萄糖分解为二氧化碳和水，在无氧条件下生成酒精和二氧化碳。
【详解】
A、“浸曲发”是将酵母菌活化，可以使微生物代谢加快，A正确；
B、“鱼眼汤”是指酵母菌在呼吸过程中产生CO2，使溶液中出现气泡，B正确；
C、在做酒过程中，为消除杂菌的影响主要靠“炊作饭”，即蒸熟，C错误；
D、“舒令极冷”是将米饭摊开冷透，防止温度过高导致微生物（酵母菌死亡），D正确。
故选C。
【点睛】
本题需要考生结合酵母菌的代谢类型进行分析，理解题干中的相关术语是解答本题的关键。
7．（2020年浙江省高考生物试卷（7月选考)·6）下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述，正确的是（ ）
A．细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B．细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C．细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D．若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
【答案】C
【解析】
【分析】
细胞呼吸是细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或小分子有机物，并释放能量的过程，分为需氧呼吸和厌氧呼吸。需氧呼吸必须有氧参加，氧气把糖分子氧化成二氧化碳和水，包括糖酵解、柠檬酸循环和电子传递链三个阶段；厌氧呼吸在无氧条件下发生，包括乳酸发酵和酒精发酵两种。
【详解】
A、需氧呼吸是有机物彻底氧化分解的过程，贮存在有机物中的能量全部释放出来，产生大量ATP，而厌氧呼吸的产物乳酸或乙醇中还储存着能量，产生的ATP少得多，A错误；
B、细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶中进行，B错误；
C、细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段都是糖酵解过程，将1个葡萄糖分子转变为2个丙酮酸分子，C正确；
D、若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度，会抑制细胞的厌氧呼吸，酒精的生成量减少，D错误。
故选C。
8．（2019全国卷Ⅰ·3）将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自于
A．水、矿质元素和空气
B．光、矿质元素和水
C．水、矿质元素和土壤
D．光、矿质元素和空气
【答案】A
【解析】黄瓜幼苗可以吸收水，增加鲜重；也可以从土壤中吸收矿质元素，合成相关的化合物。也可以利用大气中二氧化碳进行光合作用制造有机物增加细胞干重。植物光合作用将光能转化成了有机物中的化学能，并没有增加黄瓜幼苗的质量，故黄瓜幼苗在光照下增加的质量来自于水、矿质元素、空气。综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。故选A。
9．（2019全国卷II·2）马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是
A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
【答案】B
【解析】马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，无葡萄糖，A错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖被分解成丙酮酸，丙酮酸在第二阶段转化成乳酸，B正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸属于无氧呼吸的第一阶段，会生成少量ATP，C错误；马铃薯块茎储存时，氧气浓度增加会抑制其无氧呼吸，酸味会减少，D错误。
10．（2019全国卷III·4）若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为
A．有机物总量减少，呼吸强度增强
B．有机物总量增加，呼吸强度增强
C．有机物总量减少，呼吸强度减弱
D．有机物总量增加，呼吸强度减弱
【答案】A
【解析】根据题意分析，种子萌发时，吸水膨胀，种皮变软，呼吸作用逐渐增强，将储藏在子叶或胚乳中的营养物质逐步分解，转化为可以被细胞吸收利用的物质，所以种子萌发过程中，呼吸作用强度增加，而有机物因呼吸作用消耗而总量不断减少。综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。故选A。
11．（2019天津卷·2）下列过程需ATP水解提供能量的是
A．唾液淀粉酶水解淀粉
B．生长素的极性运输
C．光反应阶段中水在光下分解
D．乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
【答案】B
【解析】唾液淀粉酶水解淀粉，形成麦芽糖，不消耗能量，A错误；生长素的极性运输是以主动运输的方式，在幼嫩组织中从形态学上端运到形态学下端，需要ATP提供能量，B正确；光反应阶段中水在光下分解，需要光能，不需要ATP功能，C错误；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸变成乳酸，不需要ATP供能，D错误。因此，本题答案选B。
12．（2019江苏卷·17）如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是

A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作
D．实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
【答案】D
【解析】绿色植物的叶绿体中含有四种色素，纸层析后，形成的色素带从上到下依次是：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b黄绿色。由图可知，菠菜含有四种色素，蓝藻（原核生物）只含有叶绿素a和胡萝卜素。研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A错误；层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92号汽油代替，B错误；层析时，为了防止层析液挥发，需要用培养皿盖住小烧杯，C错误；由图可知，蓝藻只有两条色素带，不含有叶绿色b，D正确，故选D。
13．（2019浙江4月选考·15）将豌豆根部组织浸在溶液中达到离子平衡后，测得有关数据如下表：

下列叙述正确的是
A．溶液通氧状况与根细胞吸收Mg2+的量无关
B．若不断提高温度，根细胞吸收H2PO4-的量会不断增加
C．若溶液缺氧，根细胞厌氧呼吸产生乳酸会抑制NO3-的吸收
D．细胞呼吸电子传递链阶段产生的大量ATP可为吸收离子供能
【答案】D
【解析】分析表格数据可知，豌豆根部组织细胞内的Mg2+、H2PO4-和NO3-的浓度均高于外部溶液，故三种离子进入细胞的方式均为主动转运，主动转运消耗ATP，并且需要借助载体蛋白。溶液通氧状况会影响根细胞的需氧呼吸，影响ATP的合成，进而影响吸收的Mg2+的量，A选项错误；不断提高温度，根细胞中需氧呼吸的酶的活性可能会受到抑制，影响需氧呼吸合成ATP，进而影响根细胞吸收H2PO4-的量可能减少，B选项错误；若溶液缺氧，豌豆根细胞厌氧呼吸为酒精发酵，会产生乙醇和二氧化碳，C选项错误；细胞呼吸的电子传递链过程是[H]和氧气结合生成水，并产生大量ATP的过程，可为吸收离子功能，D选项正确。
14．（2019浙江4月选考·27）生物利用的能源物质主要是糖类和油脂，油脂的氧原子含量较糖类中的少而氢的含量多。可用一定时间内生物产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值来大致推测细胞呼吸底物的种类。下列叙述错误的是
A．将果蔬储藏于充满氮气的密闭容器中，上述比值低于1
B．严重的糖尿病患者与其正常时相比，上述比值会降低
C．富含油脂的种子在萌发初期，上述比值低于1
D．某动物以草为食，推测上述比值接近1
【答案】A
【解析】果蔬中利用的能源物质为糖类，储藏于充满氮气的密闭容器中，产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值应当等于1，A选项错误；严重的糖尿病患者利用的葡萄糖会减少，产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值相比正常时会降低，B选项正确；富含油脂的种子在萌发初期主要利用油脂为能源物质，故产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值低于1，C选项正确；某动物以草为食，则主要的能源物质为糖类，则产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值接近1，D选项正确。故错误的选项选择A。
15．（2021年高考生物全国乙卷·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）
【答案】（1）细胞质基质、线粒体（线粒体基质和线粒体内膜）、叶绿体类囊体薄膜 细胞呼吸（或呼吸作用） （2）蒸腾作用过强导致水分散失过多 光合作用 （3）实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在（湿度适宜的）正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。
预期结果：A组pH平均值高于B组。
【分析】
据题可知，植物甲生活在干旱地区，为降低蒸腾作用减少水分的散失，气孔白天关闭、晚上打开。白天气孔关闭时：液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，光合作用生成的氧气和有机物可用于细胞呼吸，白天能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而晚上虽然气孔打开，但由于无光照，叶肉细胞只能进行呼吸作用，能产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。
【详解】
（1）白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2进行光合作用，也能利用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储存在ATP中，有氧呼吸三阶段都能产生能量合成ATP，因此叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体（线粒体基质和线粒体内膜）、叶绿体类囊体薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机物和氧气，反之，细胞呼吸（呼吸作用）产生的二氧化碳也能用于光合作用暗反应，故光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸（或呼吸作用）释放的CO2。
（2）由于环境干旱，植物吸收的水分较少，为了维持机体的平衡适应这一环境，气孔白天关闭能防止白天因温度较高蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收二氧化碳储存固定以保证光合作用等生命活动的正常进行。
（3）该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由于夜间气孔打开吸收二氧化碳，生成苹果酸储存在液泡中，导致液泡pH降低，故可通过检测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标是液泡中的pH值。实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在（湿度适宜的）正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。
预期结果：A组pH平均值高于B组。
【点睛】
解答本题的关键是明确实验材料选取的原则，以及因变量的检测方法和无关变量的处理原则。
16．（2020年山东省高考生物试卷（新高考)·21）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，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。
【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】
【分析】
1、光合作用中光反应和暗反应的比较：
比较项目
光反应
暗反应
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
色素、光、酶、水、ADP、Pi
多种酶、CO2、ATP、[H]
反应产物
[H]、O2、ATP
有机物、ADP、Pi、NADP+、水
物质变化
水的光解：2H2O4[H]+O2
ATP的生成：ADP+Pi+光能ATP
CO2的固定：CO2+C52C3
C3的还原：2C3（CH2O）+C5
能量变化
光能→电能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能
实质
光能转变为化学能，水光解产生O2和[H]
同化CO2形成（CH2O）
联系
①光反应为暗反应提供[H]和ATP；
②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+；
③ 光反应与暗反应相互偶联，离开了彼此均会受阻，即无光反应，暗反应无法进行。若无暗反应，有机物无法合成，同样光反应也会停止。
2、分析题图，模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，模块3将活跃的化学能转化为糖类（稳定的化学能），结合光合作用的过程可知，模块1和模块2相当于光反应阶段，模块3相当于暗反应阶段。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为C5，乙为C3。
【详解】
（1）叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物（或C5）。
（2）据分析可知乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP+不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。（3）糖类的积累量=产生量-消耗量，在植物中光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此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要高于植物。（4）在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致二氧化碳的吸收量减少，因此光合作用速率降低。
【点睛】本题主要考查了光合作用过程中光反应和暗反应之间的区别与联系，以及影响光合作用速率的因素，需要考生识记相关内容，联系图中三个模块中能量和物质的变化，结合题干进行分析。
17．（2020年江苏省高考生物试卷·27）大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：

（1）在叶绿体中，光合色素分布在__________上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和__________。
（2）上图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸（PGA）的酶在__________中，PGA还原成磷酸丙糖（TP）运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于__________。
（3）根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成__________键。
（4）CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自__________；根瘤中合成ATP的能量主要源于__________的分解。
（5）蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是__________。
【答案】（1）类囊体（薄）膜 C5
（2）叶绿体基质 细胞质基质
（3）肽
（4）光能 糖类
（5）非还原糖较稳定
【解析】
【分析】
本题主要考查光合作用、蛋白质合成及ATP的有关知识。依据有关知识，结合题图可以顺利解决本题的问题。
【详解】（1）在叶绿体中，光反应在类囊体薄膜上进行，色素吸收光能，光合色素分布在类囊体薄膜上；暗反应在叶绿体基质中进行，在酶催化下从外界吸收的CO2和基质中的五碳化合物结合很快形成二分子三碳化合物；（2）据图所示可知，CO2进入叶绿体基质形成PGA，推知催化该过程的酶位于叶绿体基质；然后PGA被还原，形成TP，TP被运出叶绿体，在细胞质基质中TP合成为蔗糖，可推知催化该过程的酶存在于细胞质基质中；（3）NH3中含有N元素，可以组成氨基酸中的氨基，氨基酸的合成蛋白质时，通过脱水缩合形成肽键；（4）光合作用的光反应中，叶绿体的色素吸收光能，将ADP和Pi合成为ATP；根瘤菌与植物共生，从植物根细胞中吸收有机物，主要利用糖类作原料进行细胞呼吸，释放能量，合成ATP；（5)葡萄糖是单糖，而蔗糖是二糖，以蔗糖作为运输物质，其溶液中溶质分子个数相对较少，渗透压相对稳定，而且蔗糖为非还原糖，性质较稳定。
18．（2020年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅰ)·30）农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
（1）中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有_____________________（答出2点即可）。
（2）农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_____________________（答出1点即可）。
（3）农业生产常采用间作（同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物）的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点（光合速率达到最大时所需的光照强度）见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是___________________，选择这两种作物的理由是___________________。
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/μmol·m-2·s-1
1 200
1 180
560
623
【答案】（1）减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
（2）肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
（3）A和C 作物A光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
【解析】
【分析】
1、中耕松土是指对土壤进行浅层翻倒、疏松表层土壤。中耕的作用有：疏松表土、增加土壤通气性、提高地温，促进好气微生物的活动和养分有效化、去除杂草、促使根系伸展、调节土壤水分状况。
2、矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被植物的根系选择吸收。
【详解】
（1）中耕松土过程中去除了杂草，减少了杂草和农作物之间的竞争；疏松土壤可以增加土壤的含氧量，有利于根细胞的有氧呼吸，促进矿质元素的吸收，从而达到增产的目的。
（2）农田施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。
（3）分析表中数据可知，作物A、D的株高较高，B、C的株高较低，作物A、B的光饱和点较高，适宜在较强光照下生长，C、D的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A和C进行间作，作物A可利用上层光照进行光合作用，作物C能利用下层的弱光进行光合作用，从而提高光能利用率。
【点睛】
本题结合具体实例考查光合作用和呼吸作用的相关内容，掌握光合作用和呼吸作用的原理、影响因素及在生产中的应用是解题的关键。
19．（2020年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅲ)·29）照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位
（1）__________
叶绿体的类囊体膜
线粒体
反应物
葡萄糖

丙酮酸等
反应名称
（2）__________
光合作用的光反应
有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源
化学能
（3）__________
化学能
终产物（除ATP外）
乙醇、CO2
（4）__________
（5）__________
【答案】（1）细胞质基质
（2）无氧呼吸
（3）光能
（4）O2、NADPH
（5）H2O、CO2
【解析】
【分析】
1、无氧呼吸：场所：细胞质基质；反应式C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
2、有氧呼吸三个阶段的反应：
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
第二阶段：反应场所：线粒体基质；反应式：2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O20[H]+6CO2+少量能量
第三阶段：反应场所：线粒体内膜；反应式：24[H]+6O212H2O+大量能量(34ATP)
3、光反应和暗反应比较：
比较项目
光反应
暗反应
场所
基粒类囊体膜上
叶绿体的基质
条件
色素、光、酶、水、ADP、Pi
多种酶、CO2、ATP、[H]
反应产物
[H]、O2、ATP
有机物、ADP、Pi、水
物质变化
水的光解：2H2O4[H]+O2
ATP的生成：ADP+PiATP
CO2的固定：CO2+C52C3
C3的还原：2C3（CH2O）+C5+H2O
能量变化
光能→电能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能
实质
光能转变为化学能，水光解产生O2和[H]
同化CO2形成（CH2O）
联系
①光反应为暗反应提供[H]（以NADPH形式存在）和ATP；
②暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料；
③没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成
【详解】
（1）由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸，反应场所为细胞质基质。
（2）由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸。
（3）由分析可知，光合作用的光反应中光能转化成活跃的化学能，储存在ATP中。
（4）由分析可知，光合作用的光反应的产物为O2和NADPH。
（5）由分析可知，线粒体内进行有氧呼吸的第二阶段产物为CO2，第三阶段产物为H2O。
【点睛】
本题通过ATP的合成过程中能量的来源，考查有氧呼吸、无氧呼吸以及光合作用的场所、反应物、产物和能量转化的知识，考查内容较基础。
20．（2020年江苏省高考生物试卷·30）研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调控细胞的功能。下图为T细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：

（1）丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解成__________和[H]。[H]经一系列复杂反应与__________结合，产生水和大量的能量，同时产生自由基。
（2）线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与__________结合的蛋白质乙酰化，激活干扰素基因的转录。
（3）线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到__________中，激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，激活的NFAT可穿过__________进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的__________分子与核糖体结合，经__________过程合成白细胞介素。
（4）T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达，其意义是__________。
【答案】（1）CO2 O2
（2）DNA
（3）细胞质基质 核孔 mRNA 翻译
（4）提高机体的免疫能力
【解析】
【分析】
有氧呼吸的第一阶段的葡萄糖酵解产生丙酮酸和[H]，同时释放少量能量，发生在细胞质基质中；第二阶段是丙酮酸与水反应产生二氧化碳和[H]，同时释放少量能量，发生在线粒体基质中；第三阶段是[H]与氧气生成水，释放大量能量的过程，发生在线粒体内膜上。据图分析可知，乙酰辅酶A进入三羧酸循环后，代谢产生[H]，[H]参与有氧呼吸第三阶段，与O2结合形成H2O，同时产生了大量自由基，自由基激活NFAT等分子，进入细胞核的NFAT和乙酰辅酶A在乙酰化酶催化下发生乙酰化反应，参与调控核内基因的表达，进而调控合成干扰素、白细胞介素等。
【详解】
（1）根据题意，丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解产生CO2和[H]，[H]参与有氧呼吸第三阶段，与O2结合，形成H2O。
（2）据图可知，乙酰辅酶A进入细胞核中，在乙酰化酶催化下发生乙酰化反应，根据题意，该过程是乙酰辅酶A使染色质中与DNA结合的蛋白质发生乙酰化反应，进而激活了相关基因的转录。
（3）据图可知，线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到达细胞质基质中，激活了NFAT等蛋白质分子，激活的NFATNFAT等蛋白质分子要穿过核孔才能进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。相关基因转录形成mRNA，mRNA与核糖体结合后，经翻译产生白细胞介素。
（4）据图可知，T细胞内乙酰辅酶A和自由基可调控核内基因的表达，合成干扰素、白细胞介素等，其对提高机体的免疫能力具有重要意义。
【点睛】
本题结合图解，综合考察了有氧呼吸过程、基因的表达、物质的运输等内容，要求考生能结合所学内容，正确分析题图，并能在新的情景中正确运用所学知识，意在考查考生获取信息并利用信息分析问题的能力。