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最新高考生物一轮复习【讲通练透】 第11讲 细胞代谢综合分析（练透）
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这是一份最新高考生物一轮复习【讲通练透】 第11讲 细胞代谢综合分析（练透），文件包含第11讲细胞代谢综合分析练习原卷版docx、第11讲细胞代谢综合分析练习解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共23页， 欢迎下载使用。
2、注重理论联系实际，高三生物的考试并不仅仅是考概念，学会知识的迁移非常重要，并要灵活运用课本上的知识。不过特别强调了从图表、图形提取信息的能力。历年高考试题，图表题都占有比较大的比例。那些图表题虽不是教材中的原图，但它源于教材而又高于教材，是对教材内容和图表的变换、深化、拓展，使之成了考查学生读图能力、综合分析能力、图文转换能力的有效途径。
3、一轮复习基础知识的同时，还要重点“攻坚”，突出对重点和难点知识的理解和掌握。这部分知识通常都是学生难于理解的内容，做题时容易出错的地方。分析近几年的高考生物试题，重点其实就是可拉开距离的重要知识点。
4、学而不思则罔，思而不学则殆。这一点对高三生物一轮复习很重要。尤其是对于错题。错题整理不是把错题抄一遍。也不是所有的错题都需要整理。
第11讲 细胞代谢的综合分析
（模拟精练+真题演练）
1.(2023历城模拟)某同学搜索“水果酵素”得到下面的信息:①酵素本义是酶的别称。②《酵素产品分类导则》中将酵素定义为:以动物、植物、菌类等为原料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性的产品。③把水果小块和水按比例放入容器,密封,注意容器内留下20%空间,置于阴凉处6个月后,过滤得到的滤液即为“酵素”。下列有关叙述合理的是( )
A.由于水果酵素富含蛋白酶、脂肪酶,因此酵素被人体吸收后具有减肥功能
B.发酵前需要对蔬果进行煮沸消毒,确保发酵过程无杂菌污染
C.将酵素添加进洗衣粉中配合沸水浸泡,可以帮助分解衣物上的油渍
D.“酵素”在生物体中具有降低反应的活化能的作用
【答案】D
【分析】酵素本义是酶的别称,是大分子物质,不能被人体细胞直接吸收,酵素进入消化道后会被消化酶水解,失去活性,无法起到减肥的作用,A项不合理;发酵过程中利用的是附着的天然菌种,若发酵前对蔬果进行煮沸消毒,将不能发酵,B项不合理;沸水可以使酵素和洗衣粉中的活性物质失活,会降低洗涤效果,C项不合理;酵素本义是酶的别称,酶的作用机理是降低化学反应的活化能,因此“酵素”在生物体中具有降低反应的活化能的作用,D项合理。
2．(2023雨花模拟)如图为乳糖酶催化乳糖水解的两个实验结果,除自变量和图中条件外,其他实验条件均设置为最适条件。下列有关叙述错误的是( )
实验1 实验2
A.若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大
B.若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率不能继续增大
C.若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将维持最大值基本不变
D.若降低两个实验的反应温度,相对反应速率都将降低
【答案】B
【分析】最终限制实验1酶促反应速率的因素是酶的浓度,若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大,A项正确;若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率可能不再增大,也可能继续增大,因为乳糖浓度是不确定的,B项错误;最终限制实验1酶促反应速率的因素是酶的浓度,若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将不变,C项正确;根据题意,两个实验都处于最适条件(最适温度和最适pH)下,所以若降低两个实验的反应温度,酶的活性下降,相对反应速率都将降低,D项正确。
3．某研究小组利用α-淀粉酶与淀粉溶液探究温度对酶活性的影响时,使用二硝基水杨酸法检测还原糖含量,各组实验结果如表所示。下列相关叙述正确的是( )
注:OD540nm值代表在波长540 nm的光下测量该酶促反应生成的有色物质的吸光度值。在一定范围内,吸光度值与还原糖的量成正比关系。
A.实验组1和6的OD540nm值较低,原因是酶的空间结构发生改变
B.检测溶液的OD540nm值时,实验组的数据需要与空白对照组比较
C.根据表中数据分析,α-淀粉酶的最适温度在35~65 ℃之间
D.为保证淀粉和淀粉酶的充分反应,需在反应液中添加ATP
【答案】B
【分析】实验组1的OD540nm值较低,原因是低温抑制酶的活性,实验组6的OD540nm值较低,原因是高温使酶的空间结构发生改变,酶失活,A项错误;该实验探究温度对酶活性的影响,根据对照原则,检测溶液的OD540nm值时,实验组的数据需要与空白对照组比较,B项正确;酶在最适温度时活性最高,低于或高于最适温度,其活性都降低,由温度影响酶的活性曲线可知,α-淀粉酶的最适温度在45~85 ℃之间,C项错误;淀粉酶水解淀粉不需要消耗能量,不需要在反应液中添加ATP,D项错误。
4．(2022保定二模)某实验小组欲探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响,分别量取等量、pH不同的缓冲液于试管中,其他条件相同且适宜,利用新鲜肝脏研磨液、H2O2溶液、注射器等进行实验,记录并计算气体产生的平均速率,结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.实验需要将肝脏研磨液和H2O2溶液混合后再加入pH不同的缓冲液中进行测定
B.pH由5到7时气体产生速率上升较快,与pH为5~7时酶活性升高较快有关
C.由图示实验结果可知,过氧化氢酶需要在最适pH条件下保存
D.由图示结果推测,将某一试管中的pH由13调至7时,过氧化氢酶的活性会持续升高
【答案】B
【分析】实验需要先将每组的肝脏研磨液和H2O2溶液调至相同pH后,然后再混合,并将不同组设置不同的pH进行实验,A项错误;pH由5到7时气体产生速率上升较快,与pH为5~7时酶活性升高较快有关,B项正确;该实验是探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响,不能说明过氧化氢酶需要在最适pH条件下保存,C项错误;据图可知,在pH为13时,平均反应速率为0,说明酶变性失活,则将某一试管的pH由13调至7时,过氧化氢酶的活性不变,D项错误。
6．(2023届雅礼中学月考)维生素B1是硫胺素焦磷酸(TPP)合成的原料,而TPP则是丙酮酸脱氢酶发挥作用的必需成分。在有氧条件下,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的催化下分解。下列有关叙述正确的是( )
A.丙酮酸脱氢酶主要在细胞质基质中发挥作用
B.丙酮酸脱氢酶催化的反应过程中能产生大量的ATP
C.维生素B1缺乏直接导致细胞呼吸第一阶段反应速率降低
D.在有氧条件下,TPP合成不足可导致细胞的能量供应不足
【答案】D
【分析】在有氧条件下,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的催化下分解,说明丙酮酸脱氢酶是在线粒体内发挥作用的,A项错误;丙酮酸脱氢酶催化的反应是产生乙酰CA、NADH,不会产生大量ATP,产生大量ATP的过程是三羧酸循环,B项错误;由题可知,维生素B1缺乏导致TPP减少,TPP减少导致丙酮酸脱氢酶发挥作用减弱,但丙酮酸脱氢酶发挥作用不是细胞呼吸第一阶段,C项错误;TPP合成不足导致丙酮酸脱氢酶发挥作用减弱,即有氧呼吸减弱,所以在有氧条件下细胞的能力供应不足,D项正确。
7．(2022石家庄模拟)在酵母菌线粒体内,呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员,从前面的成员接受氢或电子,又传递给下一个成员,最后传递给氧。在电子传递的过程中,逐步释放自由能,同时将其中部分能量,通过氧化磷酸化作用贮存在ATP分子中,具体过程如图。下列说法错误的是( )
A.H+通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的pH升高
B.F1是载体蛋白,在线粒体内膜上只起运输作用
C.在硝化细菌中,也有与酵母菌类似的电子传递系统
D.在分解脂肪时,通过该电子传递链消耗的氧将增加
【答案】B
【详解】H+通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的H+减少从而使pH升高,A项正确;F1在线粒体内膜上既可充当载体蛋白起运输作用,还可以充当酶来催化ATP的合成,B项错误;硝化细菌也进行有氧呼吸,故也有与酵母菌类似的电子传递系统,C项正确;在分解脂肪时,由于脂肪的H含量比糖类高,故通过该电子传递链消耗的氧将增加,D项正确。
8．（2023春·广东揭阳·高一校考竞赛）玉米固定CO2的能力比小麦强70倍。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)是C4植物(如玉米)特有的固定CO2的关键酶。科研人员将玉米的PEPC基因导入小麦中,获得转基因小麦以提高小麦产量。为探究转基因小麦固定CO2的能力,研究人员将转基因小麦和普通小麦分别放置在相同的密闭小室中,给予充足的光照,利用红外测量仪每隔5 min测定小室中的CO2浓度,结果如上图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.PEPC能降低固定CO2反应所需的活化能
B.图中属于转基因小麦变化曲线的是Ⅱ
C.图中CO2浓度保持不变时植物的光合速率等于呼吸速率
D.突然降低光照强度,短时间内细胞中ADP和C5的含量均降低
【答案】D
【详解】酶能降低化学反应所需的活化能,故PEPC能降低固定CO2反应所需的活化能,A项正确;由图可知,Ⅱ曲线代表的植物利用低浓度CO2的能力更强,故Ⅱ是转基因小麦,B项正确;植物的光合速率等于呼吸速率时,表现为既不从外界吸收CO2,也不释放CO2到外界,因此密闭小室中CO2浓度保持不变,C项正确;突然降低光照强度,短时间内光反应产生NADPH和ATP速率降低,ADP含量增加,C3还原速率下降,产生的C5减少,C3合成速率不变,即C5消耗速率不变,C5含量降低,D项错误。
9．.(2023广丰开学模拟)如图表示不同CO2浓度和光照强度对某植物光合作用影响的实验结果,其中甲组处于高CO2浓度下,乙组处于大气CO2浓度下。不考虑CO2浓度和光照强度对细胞呼吸的影响,下列叙述错误的是( )
A.光照强度为100 μml·m-2·s-1时,甲、乙两组植物主要释放的气体相同
B.图中两条曲线之间的竖直距离可表示甲、乙两组植物总光合速率的差值
C.由实验结果可知,CO2浓度较高时会抑制该植物的光合作用
D.光照强度为500 μml·m-2·s-1时乙组植物暗反应消耗C3的速率快于光照强度为200 μml·m-2·s-1时
【答案】A
【分析】光照强度为100 μml·m-2·s-1时,甲组植物的呼吸速率大于光合速率,主要释放CO2,乙组植物的呼吸速率小于光合速率,主要释放O2,A项错误;图中两条曲线之间的垂直距离反映的是甲、乙两组植物净光合速率的差值,由图可知,甲、乙两组植物的呼吸速率相等,所以图中两条曲线之间的竖直距离可表示甲、乙两组植物总光合速率的差值,B项正确;由图可知,实验过程中乙组植物的净光合速率一直高于甲组植物,说明高CO2浓度能抑制该植物的光合作用,C项正确;与光照强度为200 μml·m-2·s-1相比,光照强度为500 μml·m-2·s-1时乙组植物光反应产生的ATP和NADPH更多,暗反应消耗C3的速率更快,D项正确。
10．(2022潍坊模拟)在玻璃温室中,研究小组分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补充光源(补光)实验,结果如图所示。补光的光强度为150 μml·m-2·s-1,补光时间为7:00~10:00,温度适宜。下列叙述正确的是( )
A.给植株补充580 nm光源,对该植株的生长有促进作用
B.若680 nm补光后植株的光合色素增加,则光饱和点将下降
C.在补光实验时间内,450 nm补光组从温室中吸收的CO2总量比对照组多
D.若450 nm补光组在9:00时突然停止补光,则植株中的C5含量增大
【答案】C
【详解】与对照组相比,给植株补充580 nm光源时植株吸收CO2的速率降低,说明此光源对该植株的生长有抑制作用,A项错误;若680 nm补光后植株的光合色素增加,则植物吸收光能的能力增强,会使光饱和点增大,B项错误;在补光实验时间内,450 nm补光组的CO2吸收速率始终大于对照组的,因此吸收的CO2总量比对照组多,C项正确;若450 nm补光组在9:00时突然停止补光,会使光反应速率降低,合成的ATP和NADPH减少,C3的还原速率减慢,而短时间内CO2的固定不变,会导致短期内植株叶绿体内C5含量减少,D项错误。
11．(2023南京模拟)某实验小组利用菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片,在适宜条件下探究NaHCO3溶液浓度对光合作用强度的影响,结果如图。下列说法正确的是( )
A.叶圆片上浮情况只与光合作用强度有关,与细胞呼吸强度无关
B.②~⑤组幼叶圆片上浮的速度比成熟叶圆片上浮的速度快
C.若适当加大光照强度,⑥⑦组的叶圆片也会上浮
D.取叶圆片时应避开大的叶脉,以减少无关变量对实验的干扰
【答案】D
【详解】叶圆片的沉浮于取决于光合作用和细胞呼吸导致的气体是否在细胞间积累,即表示净光合速率,因此叶圆片上浮情况与光合作用强度和细胞呼吸强度都有关,A项错误;上浮时间越短,光合速率越强,据图可知,②~⑤组幼叶圆片上浮时间大于成熟叶圆片,说明②~⑤组幼叶圆片光合作用较弱,叶圆片上浮的速度较慢,B项错误;⑥⑦组叶圆片不上浮的原因是NaHCO3溶液过高,导致细胞渗透失水过多而死亡,因此若适当加大光照强度,⑥⑦组的叶圆片已死亡,不会上浮,C项错误;叶脉上没有叶绿体,叶绿体都在叶面上,不避开主脉的话会影响实验结果,因此取叶圆片时应避开大的叶脉,以减少无关变量对实验的干扰,D项正确。
12．(2023届邵阳二中月考)西北农林科技大学对某甜瓜品种进行“低温锻炼对冷胁迫下幼苗超氧化物歧化酶(SOD,该酶能减缓植株的衰老)活性与叶绿素含量的影响”实验。设置了如下三组实验:T1(昼夜15~10 ℃),T2(昼夜10~5 ℃)和CK(昼夜25~15 ℃)。低温锻炼10 d后,将三组幼苗同时进行低温胁迫处理,测定各项生化指标,结果如下。下列相关分析不正确的是( )
A.低温锻炼不能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解
B.在冷胁迫下,经低温锻炼的处理组SOD活性逐渐下降,但仍高于未经低温锻炼的CK组
C.幼苗经过低温锻炼后使清除自由基的机制起作用,增强其对冷胁迫环境下的适应能力
D.未锻炼的CK组冷胁迫后SOD活性降低是由于其空间结构发生了改变
【答案】D
【详解】在低温胁迫下,T1和T2组甜瓜幼苗细胞中叶绿素含量均低于CK组,说明低温锻炼不能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解,A项正确;在冷胁迫下,经低温锻炼的处理组SOD活性逐渐下降,但仍高于未经低温锻炼的CK组,B项正确;由题干可知,SOD能减缓植株的衰老,幼苗经过低温锻炼后,SOD活性提高,故低温锻炼可使清除自由基的机制起作用,增强其对冷胁迫环境下的适应能力,C项正确;低温会使酶的活性降低,但空间结构不改变,故未锻炼的CK组冷胁迫后SOD活性降低,不是其空间结构发生改变导致的,D项错误。
13．(2022烟台模拟)科研人员对大棚种植的、发育良好的某植物在不同条件下测定其光合速率变化情况,调查时间为每天的8:30~14:00,连续调查了数天,记录、分析了相关数据,绘制了如图所示曲线图。以下说法正确的是( )
A.在该调查时段内,该植物晴天积累有机物总量最多的时刻为12点
B.从图中A~B段可以看出,该植物净光合速率为负值,可能与环境因素中温度和光照强度有关
C.图中C~D时段,植物体内有机物总量的变化情况是先增加后减少
D.J点时,该植物光合作用消耗的CO2量等于植物从外界吸收的CO2量
【答案】B
【详解】在该调查时段内,当净光合速率大于零时就存在有机物的积累,因此该植物晴天积累有机物总量在14:00时最多,A项错误;净光合速率=总光合速率-呼吸速率。从图中A~B段可以看出,该植物净光合速率为负值,这是由于光合作用强度小于细胞呼吸强度,可能与环境因素中光照强度(较弱)和温度(较高)有关,B项正确;图中C~D时段,净光合速率先小于0,此时有机物总量减少,后净光合速率大于0,则有机物又呈增加的趋势,即植物体内有机物总量的变化情况为先减少后增加,C项错误;J点时,植物净光合速率为0,表明此时的光合速率等于呼吸速率,即植物光合作用消耗的CO2全部来自植物体内,不需要从外界吸收CO2,D项错误。
14．（2023春·四川·高一统考学业考试）自然界的植物丰富多样，对环境的适应各有差异，自卡尔文发现光合作用中碳元素的行踪后，又有科学家发现碳元素行踪的其他路径。请据图回答下列问题。
(1)图1是C3植物碳元素代谢途径的示意图。①、②、③、④代表的是物质，A、B、C、D代表的是生理过程，则①、④依次是_____、___；D过程是_____________________，ATP的合成除发生在A过程外，还发生在______(填字母)过程。
(2)C3植物在干旱、炎热的环境中，由于气孔关闭造成________________
_______________________，从而不利于光合作用。
(3)图2是C4植物和CAM植物利用CO2途径的示意图。据图分析，这两类植物固定CO2的酶比C3植物多一种________酶，该酶比Rubisc对CO2的亲和力大且不与O2亲和，具有该酶的植物更能适应___________的环境。
(4)由图2可知，C4植物是在不同______进行CO2的固定，而CAM植物是在不同_____进行CO2固定。典型的CAM植物如仙人掌在夜晚吸收的CO2能否立即用于C3途径？_______(填
“能”或“不能”)，可能的原因是________________________________________________________
__________。
【答案】(1) 氧气 C5 有氧呼吸第二、三阶段 C、D
(2) CO2不能进入叶片，同时引起O2在细胞内积累
(3) PEP羧化 低CO2浓度
(4) 细胞 时间 不能 没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供足够ATP和NADPH
15．（2023春·重庆·高一重庆十八中校考期中）马铃薯是中国五大主食之一，其营养价值高、适应力强、产量高，是全球第三大重要的粮食作物。为了探究便于其储藏的有利条件，某研究小组利用马铃薯块茎做了相应实验，实验结果如图甲所示。在研究温度对光合作用与细胞呼吸的影响时，在不同温度下采用“半叶法”对马铃薯植株上叶片的光合速率进行测定，将A侧遮光，B侧照光，在适宜的光照强度下照射1小时后，分别在A、B两侧截取同等单位面积的叶片称出干重(如图乙)，
实验结果如下表所示(光合速率的单位为mg/h)。请据此回答下列问题：
(1)马铃薯植株中根细胞无氧呼吸的产物是__________，马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是______，造成这种差异的直接原因是_______________________。
(2)由图甲可知，在________________条件下更有利于储藏马铃薯块茎；与25 ℃相比，在3 ℃条件下光照对马铃薯块茎细胞呼吸的促进作用较___(填“强”或“弱”)。
(3)根据表格数据分析，与30 ℃相比，35 ℃时的总光合速率______(填“更强”“更弱”“不变”或“不确定”)，理由是_______________________________________。
(4)昼夜不停地光照，在___℃时该马铃薯叶片生长的相对最快，判断依据是________________________。
【答案】(1)酒精和CO2 乳酸 催化反应的酶的种类不同
低温(3 ℃)、黑暗 强
(3) 不变 MB－MA表示总光合速率，两者均为6.5 mg/h
(4) 25 MB减去实验开始时的干重可表示其净光合速率，不同温度下，叶片在实验开始时的干重相同，所以MB值越大，则净光合速率就越大，叶片生长的速度相对就越快
【详解】（1）(2)由图甲可知，在低温、黑暗条件下更有利于储藏马铃薯块茎；由图甲可知，3 ℃时黑暗条件下与光照条件下呼吸速率差值比25 ℃时大，即在3 ℃条件下光照对马铃薯块茎细胞呼吸的促进作用较强。
（3）不同温度下，叶片在实验开始时的干重相同，设为a。其呼吸速率为a－MA，其净光合速率为MB－a，则总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝ MB－a＋ a－MA＝ MB－MA,35 ℃时的总光合速率为8－1.5＝6.5 (mg/h)，30 ℃时的总光合速率为8.5－2＝6.5 (mg/h)。
（4）不同温度下，叶片在实验开始时的干重相同，设为a，其净光合速率为MB－a，净光合速率大小与MB成正比，所以MB值越大，净光合速率就越大，叶片生长的速度相对就越快，故在25 ℃时该马铃薯叶片生长的相对最快。
1．(多选)(2022山东高考)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给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。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是( )
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
【答案】BCD
【详解】与25 ℃时相比,4 ℃时耗氧量增加,有氧呼吸第三阶段增强,故线粒体内膜上的电子传递过程未受阻,A项错误。与25 ℃时相比,短时间4 ℃处理,耗氧量较多,ATP生成量较少,说明4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多,释放的能量较多的用于产热, B、C两项正确。DNP可使H+不经ATP合酶返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,ATP合成减少, D项正确。
2．(2021重庆高考)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用,最少要穿过4层膜
B.NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH
C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D.电子(e-)的有序传递是完成光能转换的重要环节
【答案】A
【详解】水光解产生的O2的场所是叶绿体的类囊体膜上,若被有氧呼吸利用,其场所在线粒体内膜,O2从叶绿体类囊体膜开始,穿过叶绿体2层膜,然后进入同一细胞中的线粒体,经过外膜后就到达了内膜,所以至少要穿过3层膜,A项错误;光反应中NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH,提供给暗反应,B项正确;由图可知,产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢、色素合成等其他消耗能量的反应,C项正确;电子(e-)的有序传递是完成光能转换的重要环节,D项正确。
3．(2022全国高考甲卷)根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的,光反应阶段的产物是 (答出3点即可)。
(2)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,原因是 (答出1点即可)。
(3)干旱会导致气孔开度减小,研究发现在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析,可能的原因是
【答案】(1)ATP、NADPH和O2
(2)自身呼吸需要消耗有机物或建造植物体结构需要有机物(答出1点即可)
(3)干旱导致植物气孔开度减小,叶片吸收的CO2减少;C4植物的CO2补偿点比C3植物的低,C4植物在较低CO2浓度下就能合成满足自身生长所需的有机物(答案合理即可)
4．(2021山东高考)光照条件下,叶肉细胞中的 O2与 CO2 竞争性结合 C5,O2与 C5结合后经一系列反应释放 CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 SBS 溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 CO2量表示,SBS 溶液处理对叶片细胞呼吸的影响忽略不计。请回答下列问题。
(1)光呼吸中 C5与 O2 结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片 CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是 。
(2)与未喷施 SBS 溶液相比,喷施 100 mg/L SBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填“高”或“低”),据表分析,原因是 。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究 SBS 溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在 mg/L 之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
【答案】基质 光照停止,产生的ATP、NADPH减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多
(2)低 喷施SBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸释放的CO2减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等
(3)100~300
【详解】(1)C5位于叶绿体基质中,则O2与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照,则光反应产生的ATP、NADPH减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多。(2)叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度即为光饱和点,与对照组相比,喷施100 mg/L SBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸释放的CO2减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等。(3)光呼吸会消耗有机物,但光呼吸会释放CO2,补充光合作用的原料,适当抑制光呼吸可以增加作物产量,由表可知,在 SBS溶液浓度为200 mg/L时光合作用强度与光呼吸强度差值最大,即光合产量最大,为了进一步探究SBS溶液的最适喷施浓度,应在100~300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
组别
1
2
3
4
5
6
温度/℃
0
22
35
45
65
85
OD540nm
0.170
0.849
1.122
1.271
1.383
0.450
2、注重理论联系实际，高三生物的考试并不仅仅是考概念，学会知识的迁移非常重要，并要灵活运用课本上的知识。不过特别强调了从图表、图形提取信息的能力。历年高考试题，图表题都占有比较大的比例。那些图表题虽不是教材中的原图，但它源于教材而又高于教材，是对教材内容和图表的变换、深化、拓展，使之成了考查学生读图能力、综合分析能力、图文转换能力的有效途径。
3、一轮复习基础知识的同时，还要重点“攻坚”，突出对重点和难点知识的理解和掌握。这部分知识通常都是学生难于理解的内容，做题时容易出错的地方。分析近几年的高考生物试题，重点其实就是可拉开距离的重要知识点。
4、学而不思则罔，思而不学则殆。这一点对高三生物一轮复习很重要。尤其是对于错题。错题整理不是把错题抄一遍。也不是所有的错题都需要整理。
第11讲 细胞代谢的综合分析
（模拟精练+真题演练）
1.(2023历城模拟)某同学搜索“水果酵素”得到下面的信息:①酵素本义是酶的别称。②《酵素产品分类导则》中将酵素定义为:以动物、植物、菌类等为原料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性的产品。③把水果小块和水按比例放入容器,密封,注意容器内留下20%空间,置于阴凉处6个月后,过滤得到的滤液即为“酵素”。下列有关叙述合理的是( )
A.由于水果酵素富含蛋白酶、脂肪酶,因此酵素被人体吸收后具有减肥功能
B.发酵前需要对蔬果进行煮沸消毒,确保发酵过程无杂菌污染
C.将酵素添加进洗衣粉中配合沸水浸泡,可以帮助分解衣物上的油渍
D.“酵素”在生物体中具有降低反应的活化能的作用
【答案】D
【分析】酵素本义是酶的别称,是大分子物质,不能被人体细胞直接吸收,酵素进入消化道后会被消化酶水解,失去活性,无法起到减肥的作用,A项不合理;发酵过程中利用的是附着的天然菌种,若发酵前对蔬果进行煮沸消毒,将不能发酵,B项不合理;沸水可以使酵素和洗衣粉中的活性物质失活,会降低洗涤效果,C项不合理;酵素本义是酶的别称,酶的作用机理是降低化学反应的活化能,因此“酵素”在生物体中具有降低反应的活化能的作用,D项合理。
2．(2023雨花模拟)如图为乳糖酶催化乳糖水解的两个实验结果,除自变量和图中条件外,其他实验条件均设置为最适条件。下列有关叙述错误的是( )
实验1 实验2
A.若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大
B.若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率不能继续增大
C.若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将维持最大值基本不变
D.若降低两个实验的反应温度,相对反应速率都将降低
【答案】B
【分析】最终限制实验1酶促反应速率的因素是酶的浓度,若增大实验1的酶浓度,相对反应速率增大,A项正确;若继续增大实验2的酶浓度,相对反应速率可能不再增大,也可能继续增大,因为乳糖浓度是不确定的,B项错误;最终限制实验1酶促反应速率的因素是酶的浓度,若继续增大实验1的乳糖浓度,相对反应速率将不变,C项正确;根据题意,两个实验都处于最适条件(最适温度和最适pH)下,所以若降低两个实验的反应温度,酶的活性下降,相对反应速率都将降低,D项正确。
3．某研究小组利用α-淀粉酶与淀粉溶液探究温度对酶活性的影响时,使用二硝基水杨酸法检测还原糖含量,各组实验结果如表所示。下列相关叙述正确的是( )
注:OD540nm值代表在波长540 nm的光下测量该酶促反应生成的有色物质的吸光度值。在一定范围内,吸光度值与还原糖的量成正比关系。
A.实验组1和6的OD540nm值较低,原因是酶的空间结构发生改变
B.检测溶液的OD540nm值时,实验组的数据需要与空白对照组比较
C.根据表中数据分析,α-淀粉酶的最适温度在35~65 ℃之间
D.为保证淀粉和淀粉酶的充分反应,需在反应液中添加ATP
【答案】B
【分析】实验组1的OD540nm值较低,原因是低温抑制酶的活性,实验组6的OD540nm值较低,原因是高温使酶的空间结构发生改变,酶失活,A项错误;该实验探究温度对酶活性的影响,根据对照原则,检测溶液的OD540nm值时,实验组的数据需要与空白对照组比较,B项正确;酶在最适温度时活性最高,低于或高于最适温度,其活性都降低,由温度影响酶的活性曲线可知,α-淀粉酶的最适温度在45~85 ℃之间,C项错误;淀粉酶水解淀粉不需要消耗能量,不需要在反应液中添加ATP,D项错误。
4．(2022保定二模)某实验小组欲探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响,分别量取等量、pH不同的缓冲液于试管中,其他条件相同且适宜,利用新鲜肝脏研磨液、H2O2溶液、注射器等进行实验,记录并计算气体产生的平均速率,结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.实验需要将肝脏研磨液和H2O2溶液混合后再加入pH不同的缓冲液中进行测定
B.pH由5到7时气体产生速率上升较快,与pH为5~7时酶活性升高较快有关
C.由图示实验结果可知,过氧化氢酶需要在最适pH条件下保存
D.由图示结果推测,将某一试管中的pH由13调至7时,过氧化氢酶的活性会持续升高
【答案】B
【分析】实验需要先将每组的肝脏研磨液和H2O2溶液调至相同pH后,然后再混合,并将不同组设置不同的pH进行实验,A项错误;pH由5到7时气体产生速率上升较快,与pH为5~7时酶活性升高较快有关,B项正确;该实验是探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响,不能说明过氧化氢酶需要在最适pH条件下保存,C项错误;据图可知,在pH为13时,平均反应速率为0,说明酶变性失活,则将某一试管的pH由13调至7时,过氧化氢酶的活性不变,D项错误。
6．(2023届雅礼中学月考)维生素B1是硫胺素焦磷酸(TPP)合成的原料,而TPP则是丙酮酸脱氢酶发挥作用的必需成分。在有氧条件下,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的催化下分解。下列有关叙述正确的是( )
A.丙酮酸脱氢酶主要在细胞质基质中发挥作用
B.丙酮酸脱氢酶催化的反应过程中能产生大量的ATP
C.维生素B1缺乏直接导致细胞呼吸第一阶段反应速率降低
D.在有氧条件下,TPP合成不足可导致细胞的能量供应不足
【答案】D
【分析】在有氧条件下,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的催化下分解,说明丙酮酸脱氢酶是在线粒体内发挥作用的,A项错误;丙酮酸脱氢酶催化的反应是产生乙酰CA、NADH,不会产生大量ATP,产生大量ATP的过程是三羧酸循环,B项错误;由题可知,维生素B1缺乏导致TPP减少,TPP减少导致丙酮酸脱氢酶发挥作用减弱,但丙酮酸脱氢酶发挥作用不是细胞呼吸第一阶段,C项错误;TPP合成不足导致丙酮酸脱氢酶发挥作用减弱,即有氧呼吸减弱,所以在有氧条件下细胞的能力供应不足,D项正确。
7．(2022石家庄模拟)在酵母菌线粒体内,呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员,从前面的成员接受氢或电子,又传递给下一个成员,最后传递给氧。在电子传递的过程中,逐步释放自由能,同时将其中部分能量,通过氧化磷酸化作用贮存在ATP分子中,具体过程如图。下列说法错误的是( )
A.H+通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的pH升高
B.F1是载体蛋白,在线粒体内膜上只起运输作用
C.在硝化细菌中,也有与酵母菌类似的电子传递系统
D.在分解脂肪时,通过该电子传递链消耗的氧将增加
【答案】B
【详解】H+通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的H+减少从而使pH升高,A项正确;F1在线粒体内膜上既可充当载体蛋白起运输作用,还可以充当酶来催化ATP的合成,B项错误;硝化细菌也进行有氧呼吸,故也有与酵母菌类似的电子传递系统,C项正确;在分解脂肪时,由于脂肪的H含量比糖类高,故通过该电子传递链消耗的氧将增加,D项正确。
8．（2023春·广东揭阳·高一校考竞赛）玉米固定CO2的能力比小麦强70倍。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)是C4植物(如玉米)特有的固定CO2的关键酶。科研人员将玉米的PEPC基因导入小麦中,获得转基因小麦以提高小麦产量。为探究转基因小麦固定CO2的能力,研究人员将转基因小麦和普通小麦分别放置在相同的密闭小室中,给予充足的光照,利用红外测量仪每隔5 min测定小室中的CO2浓度,结果如上图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.PEPC能降低固定CO2反应所需的活化能
B.图中属于转基因小麦变化曲线的是Ⅱ
C.图中CO2浓度保持不变时植物的光合速率等于呼吸速率
D.突然降低光照强度,短时间内细胞中ADP和C5的含量均降低
【答案】D
【详解】酶能降低化学反应所需的活化能,故PEPC能降低固定CO2反应所需的活化能,A项正确;由图可知,Ⅱ曲线代表的植物利用低浓度CO2的能力更强,故Ⅱ是转基因小麦,B项正确;植物的光合速率等于呼吸速率时,表现为既不从外界吸收CO2,也不释放CO2到外界,因此密闭小室中CO2浓度保持不变,C项正确;突然降低光照强度,短时间内光反应产生NADPH和ATP速率降低,ADP含量增加,C3还原速率下降,产生的C5减少,C3合成速率不变,即C5消耗速率不变,C5含量降低,D项错误。
9．.(2023广丰开学模拟)如图表示不同CO2浓度和光照强度对某植物光合作用影响的实验结果,其中甲组处于高CO2浓度下,乙组处于大气CO2浓度下。不考虑CO2浓度和光照强度对细胞呼吸的影响,下列叙述错误的是( )
A.光照强度为100 μml·m-2·s-1时,甲、乙两组植物主要释放的气体相同
B.图中两条曲线之间的竖直距离可表示甲、乙两组植物总光合速率的差值
C.由实验结果可知,CO2浓度较高时会抑制该植物的光合作用
D.光照强度为500 μml·m-2·s-1时乙组植物暗反应消耗C3的速率快于光照强度为200 μml·m-2·s-1时
【答案】A
【分析】光照强度为100 μml·m-2·s-1时,甲组植物的呼吸速率大于光合速率,主要释放CO2,乙组植物的呼吸速率小于光合速率,主要释放O2,A项错误;图中两条曲线之间的垂直距离反映的是甲、乙两组植物净光合速率的差值,由图可知,甲、乙两组植物的呼吸速率相等,所以图中两条曲线之间的竖直距离可表示甲、乙两组植物总光合速率的差值,B项正确;由图可知,实验过程中乙组植物的净光合速率一直高于甲组植物,说明高CO2浓度能抑制该植物的光合作用,C项正确;与光照强度为200 μml·m-2·s-1相比,光照强度为500 μml·m-2·s-1时乙组植物光反应产生的ATP和NADPH更多,暗反应消耗C3的速率更快,D项正确。
10．(2022潍坊模拟)在玻璃温室中,研究小组分别用三种单色光对某种绿叶蔬菜进行补充光源(补光)实验,结果如图所示。补光的光强度为150 μml·m-2·s-1,补光时间为7:00~10:00,温度适宜。下列叙述正确的是( )
A.给植株补充580 nm光源,对该植株的生长有促进作用
B.若680 nm补光后植株的光合色素增加,则光饱和点将下降
C.在补光实验时间内,450 nm补光组从温室中吸收的CO2总量比对照组多
D.若450 nm补光组在9:00时突然停止补光,则植株中的C5含量增大
【答案】C
【详解】与对照组相比,给植株补充580 nm光源时植株吸收CO2的速率降低,说明此光源对该植株的生长有抑制作用,A项错误;若680 nm补光后植株的光合色素增加,则植物吸收光能的能力增强,会使光饱和点增大,B项错误;在补光实验时间内,450 nm补光组的CO2吸收速率始终大于对照组的,因此吸收的CO2总量比对照组多,C项正确;若450 nm补光组在9:00时突然停止补光,会使光反应速率降低,合成的ATP和NADPH减少,C3的还原速率减慢,而短时间内CO2的固定不变,会导致短期内植株叶绿体内C5含量减少,D项错误。
11．(2023南京模拟)某实验小组利用菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片,在适宜条件下探究NaHCO3溶液浓度对光合作用强度的影响,结果如图。下列说法正确的是( )
A.叶圆片上浮情况只与光合作用强度有关,与细胞呼吸强度无关
B.②~⑤组幼叶圆片上浮的速度比成熟叶圆片上浮的速度快
C.若适当加大光照强度,⑥⑦组的叶圆片也会上浮
D.取叶圆片时应避开大的叶脉,以减少无关变量对实验的干扰
【答案】D
【详解】叶圆片的沉浮于取决于光合作用和细胞呼吸导致的气体是否在细胞间积累,即表示净光合速率,因此叶圆片上浮情况与光合作用强度和细胞呼吸强度都有关,A项错误;上浮时间越短,光合速率越强,据图可知,②~⑤组幼叶圆片上浮时间大于成熟叶圆片,说明②~⑤组幼叶圆片光合作用较弱,叶圆片上浮的速度较慢,B项错误;⑥⑦组叶圆片不上浮的原因是NaHCO3溶液过高,导致细胞渗透失水过多而死亡,因此若适当加大光照强度,⑥⑦组的叶圆片已死亡,不会上浮,C项错误;叶脉上没有叶绿体,叶绿体都在叶面上,不避开主脉的话会影响实验结果,因此取叶圆片时应避开大的叶脉,以减少无关变量对实验的干扰,D项正确。
12．(2023届邵阳二中月考)西北农林科技大学对某甜瓜品种进行“低温锻炼对冷胁迫下幼苗超氧化物歧化酶(SOD,该酶能减缓植株的衰老)活性与叶绿素含量的影响”实验。设置了如下三组实验:T1(昼夜15~10 ℃),T2(昼夜10~5 ℃)和CK(昼夜25~15 ℃)。低温锻炼10 d后,将三组幼苗同时进行低温胁迫处理,测定各项生化指标,结果如下。下列相关分析不正确的是( )
A.低温锻炼不能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解
B.在冷胁迫下,经低温锻炼的处理组SOD活性逐渐下降,但仍高于未经低温锻炼的CK组
C.幼苗经过低温锻炼后使清除自由基的机制起作用,增强其对冷胁迫环境下的适应能力
D.未锻炼的CK组冷胁迫后SOD活性降低是由于其空间结构发生了改变
【答案】D
【详解】在低温胁迫下,T1和T2组甜瓜幼苗细胞中叶绿素含量均低于CK组,说明低温锻炼不能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解,A项正确;在冷胁迫下,经低温锻炼的处理组SOD活性逐渐下降,但仍高于未经低温锻炼的CK组,B项正确;由题干可知,SOD能减缓植株的衰老,幼苗经过低温锻炼后,SOD活性提高,故低温锻炼可使清除自由基的机制起作用,增强其对冷胁迫环境下的适应能力,C项正确;低温会使酶的活性降低,但空间结构不改变,故未锻炼的CK组冷胁迫后SOD活性降低,不是其空间结构发生改变导致的,D项错误。
13．(2022烟台模拟)科研人员对大棚种植的、发育良好的某植物在不同条件下测定其光合速率变化情况,调查时间为每天的8:30~14:00,连续调查了数天,记录、分析了相关数据,绘制了如图所示曲线图。以下说法正确的是( )
A.在该调查时段内,该植物晴天积累有机物总量最多的时刻为12点
B.从图中A~B段可以看出,该植物净光合速率为负值,可能与环境因素中温度和光照强度有关
C.图中C~D时段,植物体内有机物总量的变化情况是先增加后减少
D.J点时,该植物光合作用消耗的CO2量等于植物从外界吸收的CO2量
【答案】B
【详解】在该调查时段内,当净光合速率大于零时就存在有机物的积累,因此该植物晴天积累有机物总量在14:00时最多,A项错误;净光合速率=总光合速率-呼吸速率。从图中A~B段可以看出,该植物净光合速率为负值,这是由于光合作用强度小于细胞呼吸强度,可能与环境因素中光照强度(较弱)和温度(较高)有关,B项正确;图中C~D时段,净光合速率先小于0,此时有机物总量减少,后净光合速率大于0,则有机物又呈增加的趋势,即植物体内有机物总量的变化情况为先减少后增加,C项错误;J点时,植物净光合速率为0,表明此时的光合速率等于呼吸速率,即植物光合作用消耗的CO2全部来自植物体内,不需要从外界吸收CO2,D项错误。
14．（2023春·四川·高一统考学业考试）自然界的植物丰富多样，对环境的适应各有差异，自卡尔文发现光合作用中碳元素的行踪后，又有科学家发现碳元素行踪的其他路径。请据图回答下列问题。
(1)图1是C3植物碳元素代谢途径的示意图。①、②、③、④代表的是物质，A、B、C、D代表的是生理过程，则①、④依次是_____、___；D过程是_____________________，ATP的合成除发生在A过程外，还发生在______(填字母)过程。
(2)C3植物在干旱、炎热的环境中，由于气孔关闭造成________________
_______________________，从而不利于光合作用。
(3)图2是C4植物和CAM植物利用CO2途径的示意图。据图分析，这两类植物固定CO2的酶比C3植物多一种________酶，该酶比Rubisc对CO2的亲和力大且不与O2亲和，具有该酶的植物更能适应___________的环境。
(4)由图2可知，C4植物是在不同______进行CO2的固定，而CAM植物是在不同_____进行CO2固定。典型的CAM植物如仙人掌在夜晚吸收的CO2能否立即用于C3途径？_______(填
“能”或“不能”)，可能的原因是________________________________________________________
__________。
【答案】(1) 氧气 C5 有氧呼吸第二、三阶段 C、D
(2) CO2不能进入叶片，同时引起O2在细胞内积累
(3) PEP羧化 低CO2浓度
(4) 细胞 时间 不能 没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供足够ATP和NADPH
15．（2023春·重庆·高一重庆十八中校考期中）马铃薯是中国五大主食之一，其营养价值高、适应力强、产量高，是全球第三大重要的粮食作物。为了探究便于其储藏的有利条件，某研究小组利用马铃薯块茎做了相应实验，实验结果如图甲所示。在研究温度对光合作用与细胞呼吸的影响时，在不同温度下采用“半叶法”对马铃薯植株上叶片的光合速率进行测定，将A侧遮光，B侧照光，在适宜的光照强度下照射1小时后，分别在A、B两侧截取同等单位面积的叶片称出干重(如图乙)，
实验结果如下表所示(光合速率的单位为mg/h)。请据此回答下列问题：
(1)马铃薯植株中根细胞无氧呼吸的产物是__________，马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是______，造成这种差异的直接原因是_______________________。
(2)由图甲可知，在________________条件下更有利于储藏马铃薯块茎；与25 ℃相比，在3 ℃条件下光照对马铃薯块茎细胞呼吸的促进作用较___(填“强”或“弱”)。
(3)根据表格数据分析，与30 ℃相比，35 ℃时的总光合速率______(填“更强”“更弱”“不变”或“不确定”)，理由是_______________________________________。
(4)昼夜不停地光照，在___℃时该马铃薯叶片生长的相对最快，判断依据是________________________。
【答案】(1)酒精和CO2 乳酸 催化反应的酶的种类不同
低温(3 ℃)、黑暗 强
(3) 不变 MB－MA表示总光合速率，两者均为6.5 mg/h
(4) 25 MB减去实验开始时的干重可表示其净光合速率，不同温度下，叶片在实验开始时的干重相同，所以MB值越大，则净光合速率就越大，叶片生长的速度相对就越快
【详解】（1）(2)由图甲可知，在低温、黑暗条件下更有利于储藏马铃薯块茎；由图甲可知，3 ℃时黑暗条件下与光照条件下呼吸速率差值比25 ℃时大，即在3 ℃条件下光照对马铃薯块茎细胞呼吸的促进作用较强。
（3）不同温度下，叶片在实验开始时的干重相同，设为a。其呼吸速率为a－MA，其净光合速率为MB－a，则总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝ MB－a＋ a－MA＝ MB－MA,35 ℃时的总光合速率为8－1.5＝6.5 (mg/h)，30 ℃时的总光合速率为8.5－2＝6.5 (mg/h)。
（4）不同温度下，叶片在实验开始时的干重相同，设为a，其净光合速率为MB－a，净光合速率大小与MB成正比，所以MB值越大，净光合速率就越大，叶片生长的速度相对就越快，故在25 ℃时该马铃薯叶片生长的相对最快。
1．(多选)(2022山东高考)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给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。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是( )
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
【答案】BCD
【详解】与25 ℃时相比,4 ℃时耗氧量增加,有氧呼吸第三阶段增强,故线粒体内膜上的电子传递过程未受阻,A项错误。与25 ℃时相比,短时间4 ℃处理,耗氧量较多,ATP生成量较少,说明4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多,释放的能量较多的用于产热, B、C两项正确。DNP可使H+不经ATP合酶返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,ATP合成减少, D项正确。
2．(2021重庆高考)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用,最少要穿过4层膜
B.NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH
C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D.电子(e-)的有序传递是完成光能转换的重要环节
【答案】A
【详解】水光解产生的O2的场所是叶绿体的类囊体膜上,若被有氧呼吸利用,其场所在线粒体内膜,O2从叶绿体类囊体膜开始,穿过叶绿体2层膜,然后进入同一细胞中的线粒体,经过外膜后就到达了内膜,所以至少要穿过3层膜,A项错误;光反应中NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH,提供给暗反应,B项正确;由图可知,产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢、色素合成等其他消耗能量的反应,C项正确;电子(e-)的有序传递是完成光能转换的重要环节,D项正确。
3．(2022全国高考甲卷)根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的,光反应阶段的产物是 (答出3点即可)。
(2)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,原因是 (答出1点即可)。
(3)干旱会导致气孔开度减小,研究发现在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析,可能的原因是
【答案】(1)ATP、NADPH和O2
(2)自身呼吸需要消耗有机物或建造植物体结构需要有机物(答出1点即可)
(3)干旱导致植物气孔开度减小,叶片吸收的CO2减少;C4植物的CO2补偿点比C3植物的低,C4植物在较低CO2浓度下就能合成满足自身生长所需的有机物(答案合理即可)
4．(2021山东高考)光照条件下,叶肉细胞中的 O2与 CO2 竞争性结合 C5,O2与 C5结合后经一系列反应释放 CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 SBS 溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 CO2量表示,SBS 溶液处理对叶片细胞呼吸的影响忽略不计。请回答下列问题。
(1)光呼吸中 C5与 O2 结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片 CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是 。
(2)与未喷施 SBS 溶液相比,喷施 100 mg/L SBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填“高”或“低”),据表分析,原因是 。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究 SBS 溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在 mg/L 之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
【答案】基质 光照停止,产生的ATP、NADPH减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多
(2)低 喷施SBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸释放的CO2减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等
(3)100~300
【详解】(1)C5位于叶绿体基质中,则O2与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照,则光反应产生的ATP、NADPH减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多。(2)叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度即为光饱和点,与对照组相比,喷施100 mg/L SBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸释放的CO2减少,即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等。(3)光呼吸会消耗有机物,但光呼吸会释放CO2,补充光合作用的原料,适当抑制光呼吸可以增加作物产量,由表可知,在 SBS溶液浓度为200 mg/L时光合作用强度与光呼吸强度差值最大,即光合产量最大,为了进一步探究SBS溶液的最适喷施浓度,应在100~300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
组别
1
2
3
4
5
6
温度/℃
0
22
35
45
65
85
OD540nm
0.170
0.849
1.122
1.271
1.383
0.450
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