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2023届人教版高考生物一轮复习细胞的代谢单元检测（广东、福建、重庆专用）含答案
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这是一份2023届人教版高考生物一轮复习细胞的代谢单元检测（广东、福建、重庆专用）含答案，共19页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
单元质检卷三 细胞的代谢
(时间:75分钟 满分:100分)
一、选择题:本题共16小题,共40分。第1~12小题,每小题2分;第13~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.下列对细胞死活的判断,错误的是( )
A.在高倍镜下观察细胞,若发现细胞质缓慢流动,则表明此时细胞是活细胞
B.用台盼蓝染液处理动物细胞时,细胞未被染成蓝色,则表明该细胞是活细胞
C.洋葱根尖细胞经解离后再被甲紫溶液染成紫色,则确定此时根尖细胞为死细胞
D.将植物细胞置于质量分数为10%的蔗糖溶液中,未发生质壁分离,则确定此细胞是死细胞
答案:D
解析:活细胞的细胞质不停地在流动,所以在高倍镜下观察,若发现细胞质流动,则表明细胞是活的,A项正确;活细胞的细胞膜能控制物质进出,使台盼蓝染液不能透过细胞膜,因而活细胞不着色。细胞死亡后,细胞膜丧失控制物质进出的能力,台盼蓝染液可透过细胞膜,细胞被染成蓝色,B项正确;活细胞不能被甲紫染色,若洋葱根尖经解离后细胞被龙胆紫溶液染成紫色,则此时根尖细胞为死细胞,C项正确;将植物细胞置于质量分数为10%的蔗糖溶液中,若细胞不能发生质壁分离,原因可能是该细胞是死细胞或者该蔗糖溶液浓度低于细胞液浓度,D项错误。
2.水分子通过细胞膜的方式有自由扩散和协助扩散(借助水通道蛋白)两种。某研究小组想探究水分子主要通过哪种方式进行跨膜运输,设计了相关实验,实验过程如下:将生长状况良好的人的成熟红细胞平均分为三组,放入清水中。甲组加入细胞呼吸抑制剂,乙组加入通道蛋白抑制剂,丙组不做处理。已知加入成分对清水的渗透压不会造成影响,一段时间后,观察三组细胞的破裂情况。下列对实验结果的预测,最合理的是( )
A.丙组破裂细胞数目最多,甲组和乙组细胞破裂数目较少且大致相等
B.乙组破裂细胞数目最少,甲组和丙组细胞破裂数目较多且大致相等
C.丙组破裂细胞数目最多,甲组最少,乙组介于甲组和丙组之间
D.丙组破裂细胞数目最多,乙组最少,甲组介于乙组和丙组之间
答案:B
解析:自由扩散和协助扩散都属于被动运输,不需要能量,加入细胞呼吸抑制剂对水分子的跨膜运输不会造成影响,甲组和丙组的实验结果应该大致相同;加入通道蛋白抑制剂会对水分子的跨膜运输造成影响,吸水速率最慢,加入通道蛋白抑制剂的乙组细胞破裂数目最少,B项正确。
3.在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫,能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶,溶解人的肠壁组织,通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞,并引发阿米巴痢疾。下列有关胞吞、胞吐的叙述,正确的是( )
A.人体细胞摄取养分的基本方式与痢疾内变形虫“吃掉”肠壁组织细胞的方式相同
B.痢疾内变形虫通过胞吐作用分泌蛋白分解酶的过程,没有涉及细胞膜的流动性
C.在物质的跨膜运输过程中,胞吞、胞吐是普遍存在的现象,并且需要消耗能量
D.通过胞吞、胞吐方式转运的物质都是大分子物质
答案:C
解析:人体细胞摄取养分的基本方式是主动运输,痢疾内变形虫“吃掉”肠壁组织细胞的方式为胞吞,A项错误;痢疾内变形虫通过胞吐作用分泌蛋白分解酶的过程,存在膜的融合过程,涉及了细胞膜的流动性,B项错误;在物质跨膜运输过程中,“胞吞”和“胞吐”过程是普遍存在的现象,并且需要消耗能量,C项正确;小分子物质也可以通过胞吐的方式运出细胞,如神经递质,D项错误。
4.(2021河南洛阳期中)红细胞膜中的Na+/K+—ATPase(ATP水解酶)的功能是水解ATP吸收K+,用一定的技术手段将红细胞的细胞质置换成高浓度的K+溶液,并将其置于极高浓度Na+的环境中,就发生了如图所示的生理过程。下列相关叙述正确的是( )
A.图示过程中,Na+、K+跨膜运输方式属于主动运输
B.Na+/K+—ATPase既有催化功能,又有运输功能
C.发生图示过程中,红细胞内外的渗透压不相等
D.该实验中ATP的合成不需要能量
答案:B
解析:据图可知,K+和Na+均顺浓度梯度进行跨膜运输,且此过程没有ATP的水解,只有ATP的合成,因此该过程没有消耗能量,不属于主动运输,A项错误;红细胞膜中的K+/Na+—ATPase(ATP水解酶)可水解ATP吸收K+,在实验所示环境下可以催化ATP的合成,B项正确;图示过程只表示了细胞内外不同离子浓度不相等,但不代表细胞内外渗透压不相等,C项错误;该实验中ATP的合成需要能量,由离子浓度差提供,D项错误。
5.在线粒体的内外膜间隙中存在着腺苷酸激酶(AK),它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上,从而形成ADP,该过程需要有Mg2+的参与。下列有关叙述错误的是( )
A.AK发挥作用的同时有特殊化学键的形成
B.无机盐对维持细胞的生命活动有重要作用
C.AMP在细胞中可作为合成RNA的原材料
D.线粒体中ATP合成速率取决于AK的活性
答案:D
解析:AK能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,从而形成ADP,使得ATP的一个特殊化学键断裂,而AMP形成ADP时,又形成了一个特殊化学键,故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着特殊化学键的断裂与形成,A项正确;“腺苷酸激酶(AK)能将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上,从而形成ADP,该过程需要有Mg2+的参与”,可见无机盐对维持细胞的生命活动有重要作用,B项正确;AMP是腺嘌呤核糖核苷酸,是合成RNA的原料,C项正确;腺苷酸激酶(AK)存在于线粒体的内外膜间隙中,而线粒体合成ATP的场所为线粒体内膜和线粒体基质,因此线粒体中ATP合成的速率与AK的活性无关,D项错误。
6.(2022河北衡水月考)眼虫是一类介于动物和植物之间的单细胞原生生物,通常因体内含大量叶绿体而呈绿色。眼虫在有光条件下可以进行光合作用,在无光的条件下,可通过体表吸收培养液中的有机物质。下列推测错误的是( )
A.眼虫吸收的光能不可直接用于C3的还原
B.眼虫固定CO2分子的过程伴随着ATP的水解
C.眼虫吸收的H218O中的18O可出现在C18O2
D.有光、无光条件下,培养液中的眼虫均可以生长繁殖
答案:B
解析:眼虫吸收的光能不可直接用于C3的还原,需要转化为ATP中的化学能才能用于C3的还原,A项正确;眼虫固定CO2分子的过程不需要消耗能量,该过程没有伴随ATP的水解,B项错误;眼虫吸收的H218O中的18O可通过细胞呼吸形成C18O2,C项正确;眼虫在有光条件下可以进行光合作用合成有机物,无光条件下,眼虫可吸收培养液中的有机物质,故有光、无光条件下,培养液中的眼虫均可以生长繁殖,D项正确。
7.突变酵母的发酵效率高于野生型,常在酿酒工业发酵中使用。如图为呼吸链突变酵母的呼吸过程,下列相关叙述错误的是( )
A.突变酵母乙醇代谢途径未变
B.突变酵母几乎不能产生[H]
C.氧气充足时,野生型酵母种群增殖速率大于突变体
D.通入氧气后,突变酵母产生ATP的主要部位是细胞质基质
答案:B
解析:突变酵母的发酵效率高于野生型,常在酿酒工业发酵中使用,说明突变酵母细胞能进行正常的乙醇代谢途径,A项正确;突变酵母细胞可通过乙醇代谢途径在第一阶段产生[H],B项错误;氧气充足时,野生型酵母可进行正常的有氧呼吸,突变体因呼吸链中断不能进行正常的有氧呼吸,前者释放能量多,增殖速率大于后者,C项正确;由于在线粒体中呼吸链中断,所以突变酵母产生ATP的主要部位是细胞质基质,D项正确。
8.下图为植物体内发生的光合作用和细胞呼吸的示意图,下列相关叙述正确的是( )
A.光合作用过程中CO2在叶绿体囊状结构薄膜上被利用
B.农业上,控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产
C.在高O2含量的环境中,植物不能进行光合作用
D.将植物突然置于黑暗环境中,叶绿体中C5与C3间的转化不受影响
答案:B
解析:分析题图可知,1分子C5在高CO2环境中,与1分子CO2结合生成2分子C3,然后参与卡尔文循环,在高O2环境中与1分子O2结合生成1分子C3,然后参与卡尔文循环,同时生成1分子C2,进入线粒体参与细胞呼吸释放出CO2。光合作用过程中CO2参与暗反应,场所是叶绿体基质中,A项错误;分析题图可知,O2和CO2的浓度会影响光合作用和细胞呼吸,故农业上,控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产,B项正确;在高O2含量的环境中,产生的C3也可用于卡尔文循环,进而生成糖,C项错误;光合作用暗反应的进行,需要光反应提供NADPH和ATP,黑暗条件下,光反应不能进行,不能为暗反应提供NADPH和ATP,因而C5与C3之间的转化受影响,D项错误。
9.(2022湖南三湘名校联考)下图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、AOX、UQ表示在真核细胞中有氧呼吸的第三阶段参与电子传递的蛋白质复合体或脂溶性物质复合体。其中H+通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输,建立膜质子(H+)势差,驱动ATP合成酶和UCP发挥作用使膜两侧的质子(H+)势差转变成其他形式的能量。假设只要电子最终能传到H2O中,释放的总能量不变。下列相关叙述错误的是( )
A.图示的膜结构为线粒体内膜,下侧为线粒体基质
B.电子在Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ之间传递过程中有能量的转化
C.若Ⅲ、Ⅳ不能发挥作用,ATP的生成效率将降低
D.随着UCP含量的升高,热能的生成效率随之降低
答案:D
解析:分析图形可知,UQ(泛醌,脂溶性化合物)、蛋白复合体(Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ)可以传递有机物分解产生的电子,同时又将H+运输到膜间隙,使膜两侧形成H+浓度差;H+通过ATP合成酶以被动运输的方式进入线粒体基质,并驱动ATP生成;H+可以通过UCP蛋白由膜间隙跨膜运输到线粒体基质。有氧呼吸第二阶段有机物的进一步分解发生在线粒体基质中,第三阶段反应发生在线粒体内膜上,A项正确;H+通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输需要消耗能量,说明电子在Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ之间传递过程中有能量的转化,B项正确;若Ⅲ、Ⅳ不能发挥作用,将有较少H+通过Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输,膜两侧的质子(H+)势差降低,ATP的生成效率也将降低,C项正确;随着UCP含量的升高,有较多H+通过UCP顺浓度梯度运输,产生的ATP减少,热能的生成效率升高,D项错误。
10.下图表示温度对酶甲和酶乙活性的影响。下列说法正确的是( )
A.酶甲的最适温度为60 ℃
B.酶甲耐受高温的能力强于酶乙
C.100 ℃两种酶的空间结构都发生了不可逆的改变
D.两种酶都是在核糖体上合成
答案:C
解析:据图可知,在60 ℃时,酶甲的相对酶活性低于30 ℃时,故60 ℃不是酶甲的最适温度,A项错误;由题图可知,在保温温度较高时,酶乙的相对酶活性较高(如60 ℃时),故酶甲耐受高温的能力弱于酶乙,B项错误;酶的活性受温度影响,据图可知,在100 ℃时,两种酶的活性丧失,说明二者的空间结构发生了不可逆的改变,C项正确;酶的化学本质为RNA或蛋白质,蛋白质类的酶的合成场所是核糖体,但据题意无法推知两种酶的本质,D项错误。
11.多肉作为一种盆栽,种类多样,颜色各异,在世界各地广受欢迎。多肉的繁殖容易,一片完整的叶就可以繁殖成一棵多肉。其叶片白天关闭气孔,晚上开放气孔。下列说法错误的是( )
A.多肉植物白天关闭气孔,防止水分过度散失,耐干旱能力比较强
B.多肉植物晚上开放气孔,从外界吸收二氧化碳,开始进行光合作用合成糖类等
C.多肉植物一片完整的叶片能繁殖成一棵多肉,这与植物细胞的全能性有关
D.多肉植物叶片的颜色各异与叶绿体内的色素及液泡内的色素有关
答案:B
解析:蒸腾作用通过气孔散失水分,多肉植物白天关闭气孔,可防止水分过度散失,耐干旱能力比较强,A项正确;多肉植物夜晚开放气孔,吸收二氧化碳,但夜晚无光,不能进行光合作用的光反应,没有光反应提供的物质,不能进行暗反应合成糖类,B项错误;细胞全能性是指已经分化的细胞仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能,一片完整的叶片能繁殖成一颗多肉与植物细胞的全能性有关,C项正确;植物叶片的多种颜色与色素有关,含有色素的结构有叶绿体和液泡,D项正确。
12.下图为某植物叶片正常衰老过程中光合作用和细胞呼吸的变化曲线,下列分析正确的是( )
A.从第40天开始叶片的有机物含量下降
B.叶片衰老对植物来说只是消极的死亡过程
C.据图推测,叶片衰老时,叶绿体结构先于线粒体结构被破坏
D.约57 d前细胞呼吸基本不变,叶片生命活动所需ATP主要由光合作用提供
答案:C
解析:在光合作用和细胞呼吸曲线相交之前,光合作用一直大于细胞呼吸,因此在60 d之前叶片的有机物含量逐渐上升,A项错误;叶片衰老对植物来说是主动死亡的过程,实现了新旧叶片的更替,对植物而言是积极的过程,B项错误;据图推测,叶片衰老时,光合作用在40~60 d之间逐渐下降,而呼吸速率基本不变,说明叶绿体结构解体先于线粒体结构解体,C项正确;一般而言,光合作用的光反应产生的ATP仅用于叶绿体内的生理过程,57 d前细胞呼吸较弱,但仍可以进行细胞呼吸,叶片各项生命活动所需ATP仍由细胞呼吸提供,D项错误。
13.过氧化物酶体是真核细胞中的一种细胞器,其内可发生RH2+O2R+H2O2反应,对细胞内的氧水平有很大的影响。下图为线粒体和过氧化物酶体中相关生化反应速率在不同O2浓度下的变化曲线。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.线粒体和过氧化物酶体消耗O2的酶均分布在相应的细胞器基质中
B.低O2条件下,线粒体的酶比过氧化物酶体中的酶催化效率高
C.在一定范围内,过氧化物酶体利用O2的能力随O2浓度增加而增强
D.过氧化物酶体可保护细胞免受高浓度氧的毒害
答案:A
解析:线粒体是有氧呼吸的主要场所,其中O2在第三阶段参与反应,故线粒体消耗O2的酶分布在线粒体内膜上,A项错误;据曲线图可知,低O2条件下,线粒体的酶比过氧化物酶体中的酶催化效率高,B项正确;据曲线图可知,在一定范围内,过氧化物酶体利用O2的能力随O2浓度增加而增强,故过氧化物酶体可保护细胞免受高浓度氧的毒害,C、D两项正确。
14.酸雨会造成蔬菜减产,影响“菜篮子”。科研人员以散叶生菜为实验材料,采用电动喷头控制模拟酸雨。实验处理包括强度为pH=3.0、4.0和5.0的模拟酸雨以及CK组(pH≈6的灌溉水),实验结果如图。下列叙述错误的是( )
图1
图2
A.本实验的自变量是处理时间和酸雨强度,因变量是相对叶绿素含量和净光合速率
B.pH小于4时,酸雨可通过降低蔬菜的叶绿素含量,使蔬菜捕获光能的能力降低,造成减产
C.本研究中,强度为pH=3.0的酸雨对散叶生菜生长的影响最显著
D.第20天,pH=5.0的酸雨使生菜相对叶绿素含量和净光合作用显著降低
答案:D
解析:分析题意可知,本实验目的为探究酸雨对散叶生菜光合速率的影响,则自变量为处理时间和酸雨强度,因变量是相对叶绿素含量和净光合速率,对照组为未经酸雨处理的灌溉水组,A项正确;pH小于4.0时,酸雨处理组的相对叶绿素含量、净光合速率均较对照组有所降低,可见酸雨可通过降低叶绿素含量,使蔬菜捕获光能的能力降低,从而使有机物积累量减少,造成减产,B项正确;由图2可知,不同强度酸雨中,pH=3.0组对散叶生菜净光合速率的降低效果最显著,C项正确;由图1可以看出,随着处理时间的变化,相对CK组的叶绿素含量而言,在第20天时,pH=5.0组未出现明显的下降,D项错误。
15.迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标,可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材料进行色素的提取和分离实验,得到下表结果。下列相关叙述错误的是( )
组 别
层析液
色素1
色素2
色素3
色素4
移动距离/cm
8.00
7.60
4.24
1.60
0.80
迁移率
—
0.95
0.53
0.20
0.10
注:迁移率=色素移动距离/层析液移动距离
A.可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇
B.新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是由于存在色素3、4
C.4种色素在层析液中的溶解度从大到小依次是色素1、2、3、4
D.迁移率为0.95和0.53的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光
答案:D
解析:绿叶中色素的提取和分离实验中,如果没有无水乙醇,可以用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠作为提取液,A项正确;色素提取液呈绿色主要是由于含有叶绿素a和叶绿素b,两者在层析液中的溶解度较低,扩散距离较近,可对应表中的3、4,B项正确;各色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同,溶解度大,扩散速度快,溶解度小,扩散速度慢,则4种色素在层析液中的溶解度从大到小依次是色素1、2、3、4,C项正确;迁移率为0.95和0.53的色素分别对应胡萝卜素和叶黄素,两者主要吸收可见光中的蓝紫光,D项错误。
16.将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发,每天定时取相同数量的萌发种子,—半直接烘干称重,另一半切取胚乳烘干称重,计算每粒的平均干重,结果如下图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳,下列叙述正确的是( )
A.若自120 h后给予适宜的光照,则萌发种子的干重将继续减少
B.萌发过程中在96~120 h之间种子的呼吸速率最大
C.萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质,其最大转化速率为17.1 mg/(粒·d)
D.萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成葡萄糖,再通过细胞呼吸为种子萌发提供能量
答案:D
解析:若自120 h后给予适宜的光照,萌发种子将进行光合作用,会导致种子的干重增加,A项错误;呼吸速率最大的阶段为胚乳干重减少量最大的时刻,即72~96 h,B项错误;细胞呼吸消耗的有机物量=胚乳减少的干重量-转化成幼苗的组成物质,可知在96~120 h之间,细胞呼吸消耗的有机物量为(118.1-91.1)-(177.7-172.7)=22 mg/粒,最大转化速率为22 mg/(粒·d),C项错误;种子萌发过程中,淀粉可水解为葡萄糖,葡萄糖通过氧化分解为生命活动的供能,D项正确。
二、非选择题:共60分。
17.(10分)细胞的生命活动离不开酶和ATP,据图分析并回答下列问题。
图1
图2
(1)在甲、乙、丙三支试管中分别加入一定量的淀粉溶液和等量的淀粉酶溶液,在均高于最适温度条件下进行反应,产物量随时间的变化曲线如图1所示。乙、丙试管温度的大小关系为乙 丙。如果在T1时适当提高甲试管的温度,则A点如何移动? (填“上移”“下移”或“不移动”)。
(2)若在丁试管中加入与乙试管等量的淀粉和盐酸,在温度相同的条件下反应,测得乙试管反应速率远大于丁试管,该结果说明酶具有 ,具有该特性的原因是 。
(3)图2表示ATP酶复合体的结构和主要功能,ATP酶复合体的存在说明生物膜具有的功能有 和 。图中H+从B侧运输到A侧的跨膜运输方式为 。
(4)科学家发现,一种与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释,GTP与GDP容易相互转化的原因是 。
答案:(1)小于 不移动 (2)高效性 酶降低活化能的作用更显著 (3)物质运输 能量转换 协助扩散 (4)远离鸟苷(G)的特殊化学键容易水解和形成
解析:(1)乙、丙两试管的温度均高于最适温度,随着温度的升高,酶的活性降低,从图1可以看出,单位时间内,乙试管产物量多于丙,说明乙试管温度小于丙试管;适当提高甲试管的温度,反应速度加快,但A点取决于底物的多少,不会移动。(2)丁试管没有加入淀粉酶而加入盐酸,说明了酶具有高效性。原因是同无机催化剂相比,酶降低活化能的效果更显著。(3)图2显示H+跨膜运输时膜上有ATP和ADP的转化,说明了线粒体膜具有物质运输和能量转换的功能;H+跨膜运输的方向是从高浓度到低浓度,需要载体蛋白的协助,所以属于协助扩散。(4)一种与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量,从化学结构的角度分析,GTP与GDP容易相互转化的原因是远离鸟苷(G)的特殊化学键容易水解和形成。
18.(2021山东青岛胶州期末)(12分)研究表明,在盐胁迫下大量的Na+进入植物根部细胞,会抑制K+进入细胞,导致细胞中Na+/K+的比例异常,使细胞内的酶失活,影响蛋白质的正常合成。碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长,如图是耐盐植物根细胞参与抵抗盐胁迫有关的结构示意图,其根细胞生物膜两侧的H+形成的电化学梯度,在物质转运过程中发挥了十分重要的作用。请回答下列问题。
(1)盐碱地上大多数植物很难生长,主要原因是土壤溶液浓度大于 ,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫。
(2)耐盐植物根细胞膜具有选择透过性的基础是 ,当盐浸入到根周围的环境时,Na+以 的方式顺浓度梯度大量进入根部细胞。据图分析,图示各结构中H+浓度分布存在差异,该差异主要由位于 上的H+—ATP泵转运H+来维持的。
(3)为减少Na+对胞内代谢的影响,这种H+分布特点可使根细胞将Na+转运到细胞膜外或液泡内。Na+转运到细胞膜外或液泡内所需的能量来自 。
(4)有人提出,耐盐碱水稻根部细胞的细胞液浓度比一般水稻品种(生长在普通土壤上)的高。请利用质壁分离实验方法设计实验进行验证(简要写出实验设计思路)。 。
答案:(1)细胞液浓度 (2)细胞膜上转运蛋白的种类和数量,转运蛋白空间结构的变化 协助扩散 细胞膜和液泡膜 (3)细胞膜两侧、液泡膜两侧H+浓度差形成的势能 (4)配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液,分别取耐盐碱水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞,进行质壁分离实验,观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况
解析:(1)盐碱地土壤盐分过多,土壤溶液浓度大,甚至大于植物根部细胞的细胞液浓度,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫,故盐碱地上大多数植物很难生长。(2)细胞膜的功能主要由膜上的蛋白质种类和数量决定,所以耐盐植物根细胞膜具有选择透过性的基础是细胞膜上转运蛋白的种类和数量,转运蛋白空间结构的变化;Na+顺浓度梯度进入根部细胞的方式为协助扩散,图示H+浓度的运输需要借助细胞膜上的SOS1和液泡膜上的NHX,因此图示各结构中H+浓度分布存在差异,该差异主要由位于细胞膜和液泡膜上的H+-ATP泵转运H+来维持的。(3)H+借助转运蛋白SOS1顺浓度梯度从细胞膜外运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到细胞膜外提供了动力;H+借助转运蛋白NHX顺浓度梯度从液泡内运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到液泡内提供了动力。这一转运过程可以帮助根细胞将Na+转运到细胞膜外或液泡内,从而减少Na+对胞内代谢的影响。(4)耐盐碱水稻根部细胞的细胞液浓度比一般水稻品种(生长在普通土壤上)的高。实验设计时遵循对照原则和单一变量原则,利用质壁分离实验方法设计实验进行验证,可以通过配制一系列不同浓度的外界溶液,去培养各自的根细胞,观察比较每一浓度下发生质壁分离的情况,从而得出结论,因此其实验设计思路是:配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液,分别取耐盐碱水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞,进行质壁分离实验,观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况。
19.(2022河南部分重点高中调研)(12分)作物碳源是农田土壤有机碳(SOC)的主要来源,主要包括作物残体碳(秸秆和根系)的输入和作物生长期产生根际淀积物等。在适宜条件下,研究人员用14CO2标记作物叶片,通过区分作物和土壤被标记的碳比例数据,研究小麦和玉米叶片光合碳(光合产物)在SOC系统中的分配情况,结果如图所示。回答下列问题。
(1)研究作物叶片光合碳在SOC系统中的分配情况时,采用的方法是 。根据上图所示结果分析,小麦和玉米产生的光合碳主要用于 。
(2)小麦和玉米的根系均出现一定比例的14C,原因是 。研究发现,小麦在从出苗至拔节前的时期向根的光合碳分配比例高达30%,该时期碳分配比例高有利于根系细胞 ,同时有利于根系细胞从土壤吸收更多的 。
(3)土壤CO2部分来自作物根系细胞的细胞呼吸,根系细胞主要在 中产生CO2。
(4)农田SOC决定土壤肥力,农田SOC降低成为农业生产问题。根据研究结果可知,为了充分利用光合碳,可采取 (答出1点)的方法来提高土壤肥力,从而提高作物产量。
答案:(1)同位素标记法 地上部器官的生长,储存在有机物中 (2)根系不能进行光合作用制造有机物,但叶片光合作用制造的光合产物会运输至根系 进行有氧呼吸提供能量,有利于根系生长 矿质元素 (3)线粒体基质 (4)秸秆还田
解析:(1)光合作用过程中探究碳的路径采用的方法是同位素标记法,由题图可知,小麦和玉米地上部的光合碳比例占大部分,说明小麦、玉米光合作用产生的碳主要用于地上部器官的生长,储存在有机物中。(2)根系不能进行光合作用制造有机物,叶片进行光合作用制造的有机物含有14C,光合产物可运输至根系,所以根系会出现一定比例的14C。处于出苗至拔节时期的植物快速生长,根系碳分配比例高,有利于根系细胞进行有氧呼吸提供能量,并且根系细胞的生长需要积累糖类,如纤维素,根系细胞生长旺盛有利于其吸收矿质元素。(3)根据题干中的信息“作物碳源是SOC的主要来源,主要包括作物残体碳(秸秆和根系)的输入和作物生长期产生根际淀积物”可知,种植小麦和玉米时,小麦和玉米的落叶、根系以及根际淀积物在土壤中,会使土壤出现一定比例的14C。CO2可来源于根系细胞的有氧呼吸,所以土壤CO2主要在根系细胞的线粒体基质中产生。(4)小麦和玉米地上部的有机碳含量高,为充分利用光合碳,可以将小麦和玉米的秸秆还田,以提高农田SOC,提高土壤肥力,从而提高产量。
20.(12分)普通栽培模式下,玉米基本采用单作连作的种植方式,而作物长期连作会导致土壤物理性状显著恶化,不利于同种作物的生长。某农场设计的“玉米—绿豆”间作模式取得了玉米、绿豆双丰收,大大提高了经济效益。相对于绿豆,玉米的根深、株高。回答下列问题。
(1)在我国某些地区的“黄金”玉米带,玉米连作的年限长达20年,部分达30年,已产生严重的连作障碍。请结合所学知识,分析发生连作障碍的主要原因是 。
(2)搭配种植的玉米和绿豆,光饱和点(在一定的光强范围内,植物的光合速率随光照强度的上升而增大,当光照强度上升到某一数值之后,光合速率不再继续提高时的光照强度)和光补偿点(植物通过光合作用制造的有机物与细胞呼吸消耗的物质相平衡时的光照强度)较高的植物分别是 、 。
(3)“玉米—绿豆”间作模式的优点包括: ; 。
(4)下图是某作物间作和单作时,在不同光照强度下测得的单株该作物吸收CO2速率(假设间作与单作时各农作物间的株距相同)。
该农作物对CO2和光能的利用率较高的栽培模式是 。
答案:(1)由于玉米对土壤中矿质元素的吸收具有选择性,长期种植玉米使土壤营养元素失调(或缺乏某些必需元素),从而产生连作障碍 (2)玉米 玉米 (3)充分利用了不同层次的光能 根系深浅搭配,合理地利用了不同层次土壤内的水分和养分 (4)间作
解析:(1)不同植物对矿质元素的利用存在差异,能选择性地吸收需要的矿质元素,长期种植玉米使土壤营养元素失调(或缺乏某些必需元素),从而产生连作障碍。(2)玉米较高,能接受到更多的光照,因此光饱和点高;玉米植株高大,物质消耗较多,呼吸速率较大,需要在较强的光照强度下合成较多的有机物才能“补偿”呼吸消耗,故玉米的光补偿点高。(3)地上部分,玉米较高、绿豆较矮,充分利用了不同层次的光能;地下部分,玉米根深、绿豆根浅,根系深浅搭配,合理地利用了不同层次土壤内的水分和养分。(4)间作对CO2和光能的利用优于单作,光合速率高。
21.(14分)生物膜系统在细胞生命活动中的作用极为重要。为研究生物膜的特点,科学家进行了大量的研究,请回答下列问题。
(1)研究者用荧光染料对细胞膜上的蛋白质进行处理,使膜发出荧光。再用高强度激光照射细胞膜的某区域,使其瞬间被“漂白”(即荧光消失),随后该漂白区域荧光逐渐恢复。如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,漂白区域荧光恢复的时间缩短,说明胆固醇对细胞膜中分子的运动具有 作用,该实验说明细胞膜具有 。
(2)蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,如镶在表面、部分或全部嵌入、贯穿。为了检测膜蛋白在膜上的分布位置,科学家设计了以下实验。将细胞分为三组,甲组不做处理;乙组用胰蛋白酶处理完整的细胞,此时胰蛋白酶不能透过细胞膜进入细胞;丙组先提高细胞膜的通透性,再用胰蛋白酶处理完整细胞,此时胰蛋白酶能进入细胞(如图1所示)。分别提取、分离三组细胞膜上的蛋白进行电泳,结果如图2所示(注:控制消化处理的时间,使胰蛋白酶不能消化位于脂双层内部的蛋白质部分。电泳能测定蛋白质相对分子质量的大小,蛋白质越小,迁移越快,反之则慢)。
图1
图2 电泳带型
根据结果推测,1~5号蛋白质中,如果有跨膜的水通道蛋白,最可能是 (填编号),镶在膜内侧表面的蛋白质是 (填编号)。由此说明,细胞膜的结构具有不对称性。
(3)水生动物的卵母细胞在清水中不易涨破,而红细胞在清水中却容易涨破。初步研究发现,红细胞快速吸水与其细胞膜上的CHIP28蛋白有关,请以爪蟾卵母细胞为材料设计实验验证CHIP28蛋白的功能(简要写出实验思路和预期结果)。 。
答案:(1)抑制 一定的流动性 (2)1 4和5 (3)实验思路:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的爪蟾卵母细胞的细胞膜上,再将卵母细胞置于清水中,观察爪蟾卵母细胞是否吸水涨破。预期结果:爪蟾卵母细胞快速吸水涨破。
解析:(1)研究发现,如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,漂白区域荧光恢复的时间缩短,说明荧光恢复是分子运动的结果,胆固醇对膜中分子的运动具有抑制作用;此项研究结果显示,发荧光区域与荧光“漂白”区域的分子在一定程度上可以运动,说明细胞膜具有一定的流动性的特点。(2)水通道蛋白贯穿磷脂双分子层,乙组(消化暴露于膜外侧蛋白)和丙组(消化暴露于膜外侧和内侧蛋白)均会被部分消化,使相对分子质量变小,电泳条带与完整蛋白不同。分析图2可知,只有蛋白1符合上述特征,故1可能是水通道蛋白;镶在膜内侧表面的蛋白质在乙组实验中不会被消化,电泳条带应与甲组相同,但在丙组实验中会被完全消化,不出现电泳条带,所以4和5可能是镶在膜内侧表面的蛋白质。由此说明,细胞膜的结构具有不对称性。(3)红细胞在清水中很容易涨破,而水生动物的卵母细胞在清水中不易涨破,初步研究发现,红细胞快速吸水与细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关。为验证CHIP28蛋白的功能,可设计实验思路为:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的爪蟾卵母细胞的细胞膜上,再将卵母细胞置于清水中,观察爪蟾卵母细胞是否吸水涨破。预期结果:爪蟾卵母细胞快速吸水涨破,可证明红细胞快速吸水与细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关。
单元质检卷三 细胞的代谢
(时间:75分钟 满分:100分)
一、选择题:本题共16小题,共40分。第1~12小题,每小题2分;第13~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.下列对细胞死活的判断,错误的是( )
A.在高倍镜下观察细胞,若发现细胞质缓慢流动,则表明此时细胞是活细胞
B.用台盼蓝染液处理动物细胞时,细胞未被染成蓝色,则表明该细胞是活细胞
C.洋葱根尖细胞经解离后再被甲紫溶液染成紫色,则确定此时根尖细胞为死细胞
D.将植物细胞置于质量分数为10%的蔗糖溶液中,未发生质壁分离,则确定此细胞是死细胞
答案:D
解析:活细胞的细胞质不停地在流动,所以在高倍镜下观察,若发现细胞质流动,则表明细胞是活的,A项正确;活细胞的细胞膜能控制物质进出,使台盼蓝染液不能透过细胞膜,因而活细胞不着色。细胞死亡后,细胞膜丧失控制物质进出的能力,台盼蓝染液可透过细胞膜,细胞被染成蓝色,B项正确;活细胞不能被甲紫染色,若洋葱根尖经解离后细胞被龙胆紫溶液染成紫色,则此时根尖细胞为死细胞,C项正确;将植物细胞置于质量分数为10%的蔗糖溶液中,若细胞不能发生质壁分离,原因可能是该细胞是死细胞或者该蔗糖溶液浓度低于细胞液浓度,D项错误。
2.水分子通过细胞膜的方式有自由扩散和协助扩散(借助水通道蛋白)两种。某研究小组想探究水分子主要通过哪种方式进行跨膜运输,设计了相关实验,实验过程如下:将生长状况良好的人的成熟红细胞平均分为三组,放入清水中。甲组加入细胞呼吸抑制剂,乙组加入通道蛋白抑制剂,丙组不做处理。已知加入成分对清水的渗透压不会造成影响,一段时间后,观察三组细胞的破裂情况。下列对实验结果的预测,最合理的是( )
A.丙组破裂细胞数目最多,甲组和乙组细胞破裂数目较少且大致相等
B.乙组破裂细胞数目最少,甲组和丙组细胞破裂数目较多且大致相等
C.丙组破裂细胞数目最多,甲组最少,乙组介于甲组和丙组之间
D.丙组破裂细胞数目最多,乙组最少,甲组介于乙组和丙组之间
答案:B
解析:自由扩散和协助扩散都属于被动运输,不需要能量,加入细胞呼吸抑制剂对水分子的跨膜运输不会造成影响,甲组和丙组的实验结果应该大致相同;加入通道蛋白抑制剂会对水分子的跨膜运输造成影响,吸水速率最慢,加入通道蛋白抑制剂的乙组细胞破裂数目最少,B项正确。
3.在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫,能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶,溶解人的肠壁组织,通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞,并引发阿米巴痢疾。下列有关胞吞、胞吐的叙述,正确的是( )
A.人体细胞摄取养分的基本方式与痢疾内变形虫“吃掉”肠壁组织细胞的方式相同
B.痢疾内变形虫通过胞吐作用分泌蛋白分解酶的过程,没有涉及细胞膜的流动性
C.在物质的跨膜运输过程中,胞吞、胞吐是普遍存在的现象,并且需要消耗能量
D.通过胞吞、胞吐方式转运的物质都是大分子物质
答案:C
解析:人体细胞摄取养分的基本方式是主动运输,痢疾内变形虫“吃掉”肠壁组织细胞的方式为胞吞,A项错误;痢疾内变形虫通过胞吐作用分泌蛋白分解酶的过程,存在膜的融合过程,涉及了细胞膜的流动性,B项错误;在物质跨膜运输过程中,“胞吞”和“胞吐”过程是普遍存在的现象,并且需要消耗能量,C项正确;小分子物质也可以通过胞吐的方式运出细胞,如神经递质,D项错误。
4.(2021河南洛阳期中)红细胞膜中的Na+/K+—ATPase(ATP水解酶)的功能是水解ATP吸收K+,用一定的技术手段将红细胞的细胞质置换成高浓度的K+溶液,并将其置于极高浓度Na+的环境中,就发生了如图所示的生理过程。下列相关叙述正确的是( )
A.图示过程中,Na+、K+跨膜运输方式属于主动运输
B.Na+/K+—ATPase既有催化功能,又有运输功能
C.发生图示过程中,红细胞内外的渗透压不相等
D.该实验中ATP的合成不需要能量
答案:B
解析:据图可知,K+和Na+均顺浓度梯度进行跨膜运输,且此过程没有ATP的水解,只有ATP的合成,因此该过程没有消耗能量,不属于主动运输,A项错误;红细胞膜中的K+/Na+—ATPase(ATP水解酶)可水解ATP吸收K+,在实验所示环境下可以催化ATP的合成,B项正确;图示过程只表示了细胞内外不同离子浓度不相等,但不代表细胞内外渗透压不相等,C项错误;该实验中ATP的合成需要能量,由离子浓度差提供,D项错误。
5.在线粒体的内外膜间隙中存在着腺苷酸激酶(AK),它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上,从而形成ADP,该过程需要有Mg2+的参与。下列有关叙述错误的是( )
A.AK发挥作用的同时有特殊化学键的形成
B.无机盐对维持细胞的生命活动有重要作用
C.AMP在细胞中可作为合成RNA的原材料
D.线粒体中ATP合成速率取决于AK的活性
答案:D
解析:AK能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,从而形成ADP,使得ATP的一个特殊化学键断裂,而AMP形成ADP时,又形成了一个特殊化学键,故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着特殊化学键的断裂与形成,A项正确;“腺苷酸激酶(AK)能将ATP分子末端的磷酸基团转移至AMP上,从而形成ADP,该过程需要有Mg2+的参与”,可见无机盐对维持细胞的生命活动有重要作用,B项正确;AMP是腺嘌呤核糖核苷酸,是合成RNA的原料,C项正确;腺苷酸激酶(AK)存在于线粒体的内外膜间隙中,而线粒体合成ATP的场所为线粒体内膜和线粒体基质,因此线粒体中ATP合成的速率与AK的活性无关,D项错误。
6.(2022河北衡水月考)眼虫是一类介于动物和植物之间的单细胞原生生物,通常因体内含大量叶绿体而呈绿色。眼虫在有光条件下可以进行光合作用,在无光的条件下,可通过体表吸收培养液中的有机物质。下列推测错误的是( )
A.眼虫吸收的光能不可直接用于C3的还原
B.眼虫固定CO2分子的过程伴随着ATP的水解
C.眼虫吸收的H218O中的18O可出现在C18O2
D.有光、无光条件下,培养液中的眼虫均可以生长繁殖
答案:B
解析:眼虫吸收的光能不可直接用于C3的还原,需要转化为ATP中的化学能才能用于C3的还原,A项正确;眼虫固定CO2分子的过程不需要消耗能量,该过程没有伴随ATP的水解,B项错误;眼虫吸收的H218O中的18O可通过细胞呼吸形成C18O2,C项正确;眼虫在有光条件下可以进行光合作用合成有机物,无光条件下,眼虫可吸收培养液中的有机物质,故有光、无光条件下,培养液中的眼虫均可以生长繁殖,D项正确。
7.突变酵母的发酵效率高于野生型,常在酿酒工业发酵中使用。如图为呼吸链突变酵母的呼吸过程,下列相关叙述错误的是( )
A.突变酵母乙醇代谢途径未变
B.突变酵母几乎不能产生[H]
C.氧气充足时,野生型酵母种群增殖速率大于突变体
D.通入氧气后,突变酵母产生ATP的主要部位是细胞质基质
答案:B
解析:突变酵母的发酵效率高于野生型,常在酿酒工业发酵中使用,说明突变酵母细胞能进行正常的乙醇代谢途径,A项正确;突变酵母细胞可通过乙醇代谢途径在第一阶段产生[H],B项错误;氧气充足时,野生型酵母可进行正常的有氧呼吸,突变体因呼吸链中断不能进行正常的有氧呼吸,前者释放能量多,增殖速率大于后者,C项正确;由于在线粒体中呼吸链中断,所以突变酵母产生ATP的主要部位是细胞质基质,D项正确。
8.下图为植物体内发生的光合作用和细胞呼吸的示意图,下列相关叙述正确的是( )
A.光合作用过程中CO2在叶绿体囊状结构薄膜上被利用
B.农业上,控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产
C.在高O2含量的环境中,植物不能进行光合作用
D.将植物突然置于黑暗环境中,叶绿体中C5与C3间的转化不受影响
答案:B
解析:分析题图可知,1分子C5在高CO2环境中,与1分子CO2结合生成2分子C3,然后参与卡尔文循环,在高O2环境中与1分子O2结合生成1分子C3,然后参与卡尔文循环,同时生成1分子C2,进入线粒体参与细胞呼吸释放出CO2。光合作用过程中CO2参与暗反应,场所是叶绿体基质中,A项错误;分析题图可知,O2和CO2的浓度会影响光合作用和细胞呼吸,故农业上,控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产,B项正确;在高O2含量的环境中,产生的C3也可用于卡尔文循环,进而生成糖,C项错误;光合作用暗反应的进行,需要光反应提供NADPH和ATP,黑暗条件下,光反应不能进行,不能为暗反应提供NADPH和ATP,因而C5与C3之间的转化受影响,D项错误。
9.(2022湖南三湘名校联考)下图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、AOX、UQ表示在真核细胞中有氧呼吸的第三阶段参与电子传递的蛋白质复合体或脂溶性物质复合体。其中H+通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输,建立膜质子(H+)势差,驱动ATP合成酶和UCP发挥作用使膜两侧的质子(H+)势差转变成其他形式的能量。假设只要电子最终能传到H2O中,释放的总能量不变。下列相关叙述错误的是( )
A.图示的膜结构为线粒体内膜,下侧为线粒体基质
B.电子在Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ之间传递过程中有能量的转化
C.若Ⅲ、Ⅳ不能发挥作用,ATP的生成效率将降低
D.随着UCP含量的升高,热能的生成效率随之降低
答案:D
解析:分析图形可知,UQ(泛醌,脂溶性化合物)、蛋白复合体(Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ)可以传递有机物分解产生的电子,同时又将H+运输到膜间隙,使膜两侧形成H+浓度差;H+通过ATP合成酶以被动运输的方式进入线粒体基质,并驱动ATP生成;H+可以通过UCP蛋白由膜间隙跨膜运输到线粒体基质。有氧呼吸第二阶段有机物的进一步分解发生在线粒体基质中,第三阶段反应发生在线粒体内膜上,A项正确;H+通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输需要消耗能量,说明电子在Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ之间传递过程中有能量的转化,B项正确;若Ⅲ、Ⅳ不能发挥作用,将有较少H+通过Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输,膜两侧的质子(H+)势差降低,ATP的生成效率也将降低,C项正确;随着UCP含量的升高,有较多H+通过UCP顺浓度梯度运输,产生的ATP减少,热能的生成效率升高,D项错误。
10.下图表示温度对酶甲和酶乙活性的影响。下列说法正确的是( )
A.酶甲的最适温度为60 ℃
B.酶甲耐受高温的能力强于酶乙
C.100 ℃两种酶的空间结构都发生了不可逆的改变
D.两种酶都是在核糖体上合成
答案:C
解析:据图可知,在60 ℃时,酶甲的相对酶活性低于30 ℃时,故60 ℃不是酶甲的最适温度,A项错误;由题图可知,在保温温度较高时,酶乙的相对酶活性较高(如60 ℃时),故酶甲耐受高温的能力弱于酶乙,B项错误;酶的活性受温度影响,据图可知,在100 ℃时,两种酶的活性丧失,说明二者的空间结构发生了不可逆的改变,C项正确;酶的化学本质为RNA或蛋白质,蛋白质类的酶的合成场所是核糖体,但据题意无法推知两种酶的本质,D项错误。
11.多肉作为一种盆栽,种类多样,颜色各异,在世界各地广受欢迎。多肉的繁殖容易,一片完整的叶就可以繁殖成一棵多肉。其叶片白天关闭气孔,晚上开放气孔。下列说法错误的是( )
A.多肉植物白天关闭气孔,防止水分过度散失,耐干旱能力比较强
B.多肉植物晚上开放气孔,从外界吸收二氧化碳,开始进行光合作用合成糖类等
C.多肉植物一片完整的叶片能繁殖成一棵多肉,这与植物细胞的全能性有关
D.多肉植物叶片的颜色各异与叶绿体内的色素及液泡内的色素有关
答案:B
解析:蒸腾作用通过气孔散失水分,多肉植物白天关闭气孔,可防止水分过度散失,耐干旱能力比较强,A项正确;多肉植物夜晚开放气孔,吸收二氧化碳,但夜晚无光,不能进行光合作用的光反应,没有光反应提供的物质,不能进行暗反应合成糖类,B项错误;细胞全能性是指已经分化的细胞仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能,一片完整的叶片能繁殖成一颗多肉与植物细胞的全能性有关,C项正确;植物叶片的多种颜色与色素有关,含有色素的结构有叶绿体和液泡,D项正确。
12.下图为某植物叶片正常衰老过程中光合作用和细胞呼吸的变化曲线,下列分析正确的是( )
A.从第40天开始叶片的有机物含量下降
B.叶片衰老对植物来说只是消极的死亡过程
C.据图推测,叶片衰老时,叶绿体结构先于线粒体结构被破坏
D.约57 d前细胞呼吸基本不变,叶片生命活动所需ATP主要由光合作用提供
答案:C
解析:在光合作用和细胞呼吸曲线相交之前,光合作用一直大于细胞呼吸,因此在60 d之前叶片的有机物含量逐渐上升,A项错误;叶片衰老对植物来说是主动死亡的过程,实现了新旧叶片的更替,对植物而言是积极的过程,B项错误;据图推测,叶片衰老时,光合作用在40~60 d之间逐渐下降,而呼吸速率基本不变,说明叶绿体结构解体先于线粒体结构解体,C项正确;一般而言,光合作用的光反应产生的ATP仅用于叶绿体内的生理过程,57 d前细胞呼吸较弱,但仍可以进行细胞呼吸,叶片各项生命活动所需ATP仍由细胞呼吸提供,D项错误。
13.过氧化物酶体是真核细胞中的一种细胞器,其内可发生RH2+O2R+H2O2反应,对细胞内的氧水平有很大的影响。下图为线粒体和过氧化物酶体中相关生化反应速率在不同O2浓度下的变化曲线。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.线粒体和过氧化物酶体消耗O2的酶均分布在相应的细胞器基质中
B.低O2条件下,线粒体的酶比过氧化物酶体中的酶催化效率高
C.在一定范围内,过氧化物酶体利用O2的能力随O2浓度增加而增强
D.过氧化物酶体可保护细胞免受高浓度氧的毒害
答案:A
解析:线粒体是有氧呼吸的主要场所,其中O2在第三阶段参与反应,故线粒体消耗O2的酶分布在线粒体内膜上,A项错误;据曲线图可知,低O2条件下,线粒体的酶比过氧化物酶体中的酶催化效率高,B项正确;据曲线图可知,在一定范围内,过氧化物酶体利用O2的能力随O2浓度增加而增强,故过氧化物酶体可保护细胞免受高浓度氧的毒害,C、D两项正确。
14.酸雨会造成蔬菜减产,影响“菜篮子”。科研人员以散叶生菜为实验材料,采用电动喷头控制模拟酸雨。实验处理包括强度为pH=3.0、4.0和5.0的模拟酸雨以及CK组(pH≈6的灌溉水),实验结果如图。下列叙述错误的是( )
图1
图2
A.本实验的自变量是处理时间和酸雨强度,因变量是相对叶绿素含量和净光合速率
B.pH小于4时,酸雨可通过降低蔬菜的叶绿素含量,使蔬菜捕获光能的能力降低,造成减产
C.本研究中,强度为pH=3.0的酸雨对散叶生菜生长的影响最显著
D.第20天,pH=5.0的酸雨使生菜相对叶绿素含量和净光合作用显著降低
答案:D
解析:分析题意可知,本实验目的为探究酸雨对散叶生菜光合速率的影响,则自变量为处理时间和酸雨强度,因变量是相对叶绿素含量和净光合速率,对照组为未经酸雨处理的灌溉水组,A项正确;pH小于4.0时,酸雨处理组的相对叶绿素含量、净光合速率均较对照组有所降低,可见酸雨可通过降低叶绿素含量,使蔬菜捕获光能的能力降低,从而使有机物积累量减少,造成减产,B项正确;由图2可知,不同强度酸雨中,pH=3.0组对散叶生菜净光合速率的降低效果最显著,C项正确;由图1可以看出,随着处理时间的变化,相对CK组的叶绿素含量而言,在第20天时,pH=5.0组未出现明显的下降,D项错误。
15.迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标,可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材料进行色素的提取和分离实验,得到下表结果。下列相关叙述错误的是( )
组 别
层析液
色素1
色素2
色素3
色素4
移动距离/cm
8.00
7.60
4.24
1.60
0.80
迁移率
—
0.95
0.53
0.20
0.10
注:迁移率=色素移动距离/层析液移动距离
A.可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇
B.新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是由于存在色素3、4
C.4种色素在层析液中的溶解度从大到小依次是色素1、2、3、4
D.迁移率为0.95和0.53的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光
答案:D
解析:绿叶中色素的提取和分离实验中,如果没有无水乙醇,可以用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠作为提取液,A项正确;色素提取液呈绿色主要是由于含有叶绿素a和叶绿素b,两者在层析液中的溶解度较低,扩散距离较近,可对应表中的3、4,B项正确;各色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同,溶解度大,扩散速度快,溶解度小,扩散速度慢,则4种色素在层析液中的溶解度从大到小依次是色素1、2、3、4,C项正确;迁移率为0.95和0.53的色素分别对应胡萝卜素和叶黄素,两者主要吸收可见光中的蓝紫光,D项错误。
16.将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发,每天定时取相同数量的萌发种子,—半直接烘干称重,另一半切取胚乳烘干称重,计算每粒的平均干重,结果如下图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳,下列叙述正确的是( )
A.若自120 h后给予适宜的光照,则萌发种子的干重将继续减少
B.萌发过程中在96~120 h之间种子的呼吸速率最大
C.萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质,其最大转化速率为17.1 mg/(粒·d)
D.萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成葡萄糖,再通过细胞呼吸为种子萌发提供能量
答案:D
解析:若自120 h后给予适宜的光照,萌发种子将进行光合作用,会导致种子的干重增加,A项错误;呼吸速率最大的阶段为胚乳干重减少量最大的时刻,即72~96 h,B项错误;细胞呼吸消耗的有机物量=胚乳减少的干重量-转化成幼苗的组成物质,可知在96~120 h之间,细胞呼吸消耗的有机物量为(118.1-91.1)-(177.7-172.7)=22 mg/粒,最大转化速率为22 mg/(粒·d),C项错误;种子萌发过程中,淀粉可水解为葡萄糖,葡萄糖通过氧化分解为生命活动的供能,D项正确。
二、非选择题:共60分。
17.(10分)细胞的生命活动离不开酶和ATP,据图分析并回答下列问题。
图1
图2
(1)在甲、乙、丙三支试管中分别加入一定量的淀粉溶液和等量的淀粉酶溶液,在均高于最适温度条件下进行反应,产物量随时间的变化曲线如图1所示。乙、丙试管温度的大小关系为乙 丙。如果在T1时适当提高甲试管的温度,则A点如何移动? (填“上移”“下移”或“不移动”)。
(2)若在丁试管中加入与乙试管等量的淀粉和盐酸,在温度相同的条件下反应,测得乙试管反应速率远大于丁试管,该结果说明酶具有 ,具有该特性的原因是 。
(3)图2表示ATP酶复合体的结构和主要功能,ATP酶复合体的存在说明生物膜具有的功能有 和 。图中H+从B侧运输到A侧的跨膜运输方式为 。
(4)科学家发现,一种与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释,GTP与GDP容易相互转化的原因是 。
答案:(1)小于 不移动 (2)高效性 酶降低活化能的作用更显著 (3)物质运输 能量转换 协助扩散 (4)远离鸟苷(G)的特殊化学键容易水解和形成
解析:(1)乙、丙两试管的温度均高于最适温度,随着温度的升高,酶的活性降低,从图1可以看出,单位时间内,乙试管产物量多于丙,说明乙试管温度小于丙试管;适当提高甲试管的温度,反应速度加快,但A点取决于底物的多少,不会移动。(2)丁试管没有加入淀粉酶而加入盐酸,说明了酶具有高效性。原因是同无机催化剂相比,酶降低活化能的效果更显著。(3)图2显示H+跨膜运输时膜上有ATP和ADP的转化,说明了线粒体膜具有物质运输和能量转换的功能;H+跨膜运输的方向是从高浓度到低浓度,需要载体蛋白的协助,所以属于协助扩散。(4)一种与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量,从化学结构的角度分析,GTP与GDP容易相互转化的原因是远离鸟苷(G)的特殊化学键容易水解和形成。
18.(2021山东青岛胶州期末)(12分)研究表明,在盐胁迫下大量的Na+进入植物根部细胞,会抑制K+进入细胞,导致细胞中Na+/K+的比例异常,使细胞内的酶失活,影响蛋白质的正常合成。碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长,如图是耐盐植物根细胞参与抵抗盐胁迫有关的结构示意图,其根细胞生物膜两侧的H+形成的电化学梯度,在物质转运过程中发挥了十分重要的作用。请回答下列问题。
(1)盐碱地上大多数植物很难生长,主要原因是土壤溶液浓度大于 ,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫。
(2)耐盐植物根细胞膜具有选择透过性的基础是 ,当盐浸入到根周围的环境时,Na+以 的方式顺浓度梯度大量进入根部细胞。据图分析,图示各结构中H+浓度分布存在差异,该差异主要由位于 上的H+—ATP泵转运H+来维持的。
(3)为减少Na+对胞内代谢的影响,这种H+分布特点可使根细胞将Na+转运到细胞膜外或液泡内。Na+转运到细胞膜外或液泡内所需的能量来自 。
(4)有人提出,耐盐碱水稻根部细胞的细胞液浓度比一般水稻品种(生长在普通土壤上)的高。请利用质壁分离实验方法设计实验进行验证(简要写出实验设计思路)。 。
答案:(1)细胞液浓度 (2)细胞膜上转运蛋白的种类和数量,转运蛋白空间结构的变化 协助扩散 细胞膜和液泡膜 (3)细胞膜两侧、液泡膜两侧H+浓度差形成的势能 (4)配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液,分别取耐盐碱水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞,进行质壁分离实验,观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况
解析:(1)盐碱地土壤盐分过多,土壤溶液浓度大,甚至大于植物根部细胞的细胞液浓度,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫,故盐碱地上大多数植物很难生长。(2)细胞膜的功能主要由膜上的蛋白质种类和数量决定,所以耐盐植物根细胞膜具有选择透过性的基础是细胞膜上转运蛋白的种类和数量,转运蛋白空间结构的变化;Na+顺浓度梯度进入根部细胞的方式为协助扩散,图示H+浓度的运输需要借助细胞膜上的SOS1和液泡膜上的NHX,因此图示各结构中H+浓度分布存在差异,该差异主要由位于细胞膜和液泡膜上的H+-ATP泵转运H+来维持的。(3)H+借助转运蛋白SOS1顺浓度梯度从细胞膜外运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到细胞膜外提供了动力;H+借助转运蛋白NHX顺浓度梯度从液泡内运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到液泡内提供了动力。这一转运过程可以帮助根细胞将Na+转运到细胞膜外或液泡内,从而减少Na+对胞内代谢的影响。(4)耐盐碱水稻根部细胞的细胞液浓度比一般水稻品种(生长在普通土壤上)的高。实验设计时遵循对照原则和单一变量原则,利用质壁分离实验方法设计实验进行验证,可以通过配制一系列不同浓度的外界溶液,去培养各自的根细胞,观察比较每一浓度下发生质壁分离的情况,从而得出结论,因此其实验设计思路是:配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液,分别取耐盐碱水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞,进行质壁分离实验,观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况。
19.(2022河南部分重点高中调研)(12分)作物碳源是农田土壤有机碳(SOC)的主要来源,主要包括作物残体碳(秸秆和根系)的输入和作物生长期产生根际淀积物等。在适宜条件下,研究人员用14CO2标记作物叶片,通过区分作物和土壤被标记的碳比例数据,研究小麦和玉米叶片光合碳(光合产物)在SOC系统中的分配情况,结果如图所示。回答下列问题。
(1)研究作物叶片光合碳在SOC系统中的分配情况时,采用的方法是 。根据上图所示结果分析,小麦和玉米产生的光合碳主要用于 。
(2)小麦和玉米的根系均出现一定比例的14C,原因是 。研究发现,小麦在从出苗至拔节前的时期向根的光合碳分配比例高达30%,该时期碳分配比例高有利于根系细胞 ,同时有利于根系细胞从土壤吸收更多的 。
(3)土壤CO2部分来自作物根系细胞的细胞呼吸,根系细胞主要在 中产生CO2。
(4)农田SOC决定土壤肥力,农田SOC降低成为农业生产问题。根据研究结果可知,为了充分利用光合碳,可采取 (答出1点)的方法来提高土壤肥力,从而提高作物产量。
答案:(1)同位素标记法 地上部器官的生长,储存在有机物中 (2)根系不能进行光合作用制造有机物,但叶片光合作用制造的光合产物会运输至根系 进行有氧呼吸提供能量,有利于根系生长 矿质元素 (3)线粒体基质 (4)秸秆还田
解析:(1)光合作用过程中探究碳的路径采用的方法是同位素标记法,由题图可知,小麦和玉米地上部的光合碳比例占大部分,说明小麦、玉米光合作用产生的碳主要用于地上部器官的生长,储存在有机物中。(2)根系不能进行光合作用制造有机物,叶片进行光合作用制造的有机物含有14C,光合产物可运输至根系,所以根系会出现一定比例的14C。处于出苗至拔节时期的植物快速生长,根系碳分配比例高,有利于根系细胞进行有氧呼吸提供能量,并且根系细胞的生长需要积累糖类,如纤维素,根系细胞生长旺盛有利于其吸收矿质元素。(3)根据题干中的信息“作物碳源是SOC的主要来源,主要包括作物残体碳(秸秆和根系)的输入和作物生长期产生根际淀积物”可知,种植小麦和玉米时,小麦和玉米的落叶、根系以及根际淀积物在土壤中,会使土壤出现一定比例的14C。CO2可来源于根系细胞的有氧呼吸,所以土壤CO2主要在根系细胞的线粒体基质中产生。(4)小麦和玉米地上部的有机碳含量高,为充分利用光合碳,可以将小麦和玉米的秸秆还田,以提高农田SOC,提高土壤肥力,从而提高产量。
20.(12分)普通栽培模式下,玉米基本采用单作连作的种植方式,而作物长期连作会导致土壤物理性状显著恶化,不利于同种作物的生长。某农场设计的“玉米—绿豆”间作模式取得了玉米、绿豆双丰收,大大提高了经济效益。相对于绿豆,玉米的根深、株高。回答下列问题。
(1)在我国某些地区的“黄金”玉米带,玉米连作的年限长达20年,部分达30年,已产生严重的连作障碍。请结合所学知识,分析发生连作障碍的主要原因是 。
(2)搭配种植的玉米和绿豆,光饱和点(在一定的光强范围内,植物的光合速率随光照强度的上升而增大,当光照强度上升到某一数值之后,光合速率不再继续提高时的光照强度)和光补偿点(植物通过光合作用制造的有机物与细胞呼吸消耗的物质相平衡时的光照强度)较高的植物分别是 、 。
(3)“玉米—绿豆”间作模式的优点包括: ; 。
(4)下图是某作物间作和单作时,在不同光照强度下测得的单株该作物吸收CO2速率(假设间作与单作时各农作物间的株距相同)。
该农作物对CO2和光能的利用率较高的栽培模式是 。
答案:(1)由于玉米对土壤中矿质元素的吸收具有选择性,长期种植玉米使土壤营养元素失调(或缺乏某些必需元素),从而产生连作障碍 (2)玉米 玉米 (3)充分利用了不同层次的光能 根系深浅搭配,合理地利用了不同层次土壤内的水分和养分 (4)间作
解析:(1)不同植物对矿质元素的利用存在差异,能选择性地吸收需要的矿质元素,长期种植玉米使土壤营养元素失调(或缺乏某些必需元素),从而产生连作障碍。(2)玉米较高,能接受到更多的光照,因此光饱和点高;玉米植株高大,物质消耗较多,呼吸速率较大,需要在较强的光照强度下合成较多的有机物才能“补偿”呼吸消耗,故玉米的光补偿点高。(3)地上部分,玉米较高、绿豆较矮,充分利用了不同层次的光能;地下部分,玉米根深、绿豆根浅,根系深浅搭配,合理地利用了不同层次土壤内的水分和养分。(4)间作对CO2和光能的利用优于单作,光合速率高。
21.(14分)生物膜系统在细胞生命活动中的作用极为重要。为研究生物膜的特点,科学家进行了大量的研究,请回答下列问题。
(1)研究者用荧光染料对细胞膜上的蛋白质进行处理,使膜发出荧光。再用高强度激光照射细胞膜的某区域,使其瞬间被“漂白”(即荧光消失),随后该漂白区域荧光逐渐恢复。如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,漂白区域荧光恢复的时间缩短,说明胆固醇对细胞膜中分子的运动具有 作用,该实验说明细胞膜具有 。
(2)蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,如镶在表面、部分或全部嵌入、贯穿。为了检测膜蛋白在膜上的分布位置,科学家设计了以下实验。将细胞分为三组,甲组不做处理;乙组用胰蛋白酶处理完整的细胞,此时胰蛋白酶不能透过细胞膜进入细胞;丙组先提高细胞膜的通透性,再用胰蛋白酶处理完整细胞,此时胰蛋白酶能进入细胞(如图1所示)。分别提取、分离三组细胞膜上的蛋白进行电泳,结果如图2所示(注:控制消化处理的时间,使胰蛋白酶不能消化位于脂双层内部的蛋白质部分。电泳能测定蛋白质相对分子质量的大小,蛋白质越小,迁移越快,反之则慢)。
图1
图2 电泳带型
根据结果推测,1~5号蛋白质中,如果有跨膜的水通道蛋白,最可能是 (填编号),镶在膜内侧表面的蛋白质是 (填编号)。由此说明,细胞膜的结构具有不对称性。
(3)水生动物的卵母细胞在清水中不易涨破,而红细胞在清水中却容易涨破。初步研究发现,红细胞快速吸水与其细胞膜上的CHIP28蛋白有关,请以爪蟾卵母细胞为材料设计实验验证CHIP28蛋白的功能(简要写出实验思路和预期结果)。 。
答案:(1)抑制 一定的流动性 (2)1 4和5 (3)实验思路:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的爪蟾卵母细胞的细胞膜上,再将卵母细胞置于清水中,观察爪蟾卵母细胞是否吸水涨破。预期结果:爪蟾卵母细胞快速吸水涨破。
解析:(1)研究发现,如果用特定方法去除细胞膜中的胆固醇,漂白区域荧光恢复的时间缩短,说明荧光恢复是分子运动的结果,胆固醇对膜中分子的运动具有抑制作用;此项研究结果显示,发荧光区域与荧光“漂白”区域的分子在一定程度上可以运动,说明细胞膜具有一定的流动性的特点。(2)水通道蛋白贯穿磷脂双分子层,乙组(消化暴露于膜外侧蛋白)和丙组(消化暴露于膜外侧和内侧蛋白)均会被部分消化,使相对分子质量变小,电泳条带与完整蛋白不同。分析图2可知,只有蛋白1符合上述特征,故1可能是水通道蛋白;镶在膜内侧表面的蛋白质在乙组实验中不会被消化,电泳条带应与甲组相同,但在丙组实验中会被完全消化,不出现电泳条带,所以4和5可能是镶在膜内侧表面的蛋白质。由此说明,细胞膜的结构具有不对称性。(3)红细胞在清水中很容易涨破,而水生动物的卵母细胞在清水中不易涨破,初步研究发现,红细胞快速吸水与细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关。为验证CHIP28蛋白的功能,可设计实验思路为:将水通道蛋白CHIP28插入不含有水通道蛋白的爪蟾卵母细胞的细胞膜上,再将卵母细胞置于清水中,观察爪蟾卵母细胞是否吸水涨破。预期结果:爪蟾卵母细胞快速吸水涨破,可证明红细胞快速吸水与细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关。
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