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2024届新高考生物二轮总复习大题分析与表达练1细胞代谢类大题突破（附解析）
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这是一份2024届新高考生物二轮总复习大题分析与表达练1细胞代谢类大题突破（附解析），共8页。试卷主要包含了87等内容，欢迎下载使用。
(1)表示其干重变化的曲线是 。图中x曲线A→B变化的主要原因是 。
(2)y曲线A→C阶段,种子内有机物的种类 (填“增加”或“减少”),从细胞增殖角度看,此时活动最旺盛的细胞器有 。
(3)若从分子水平分析,在Q时间点以后,导致根尖不同部分在形态、结构和功能上出现稳定性差异的原因是 。
(4)在种子萌发初期,植物激素含量变化很大。赤霉素含量最先增加,而含量降低的植物激素是 。
2.光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径,是“地球上最重要的化学反应”,它是一切生命生存和发展的基础。下图是棉花叶肉细胞的光合作用过程示意图,磷酸丙糖转运器的活性受光的调节,适宜光照条件下,其活性较高。请据图回答下列问题。
(1)棉花叶片中光合色素有 。在光照开始一段时间后,棉花叶肉细胞中光合作用的光反应和暗反应两个阶段能够同时、快速、稳定进行的原因是
。(2)由图分析可知,C3被还原为磷酸丙糖后,下一步利用的去向是 。通常情况下,Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙糖转运器严格按照1∶1反向交换方式进行转运。在环境条件由适宜光照转为较强光照时,短时间内磷酸丙糖的转运速率会 (填“升高”或“降低”),则更有利于 (填“淀粉”或“蔗糖”)的合成,原因是
。(3)为探究CO2浓度对棉花幼苗光合速率的影响,研究人员将棉花幼苗分别进行不同实验处理。甲组提供大气CO2浓度(375 μml/ml),乙组先在CO2浓度倍增环境(750 μml/ml)中培养60 d,然后在测定前一周恢复为大气CO2浓度,其他条件相同且适宜。在晴天上午测定各组的光合速率,结果乙组光合速率比甲组低,原因可能是长期高浓度CO2环境会降低RuBP羧化酶(固定CO2的酶)的活性。设计实验验证这一推测。
材料用具:甲、乙两组棉花叶肉细胞RuBP羧化酶提取液,一定浓度的C5溶液,饱和CO2溶液,试管等。
实验思路:
。预测结果: 。
3.黄毛草莓喜温凉气候,科研人员在研究二倍体与四倍体黄毛草莓叶片的光合特性及根系生长最适温度时发现,两者根系生长的最适温度接近,均为22 ℃左右。图1表示两者净光合作用速率的差异;图2为用完全培养液培养四倍体黄毛草莓幼苗,培养过程中测定的培养液中氧含量对K+吸收速率的影响结果。请分析回答下列问题。
图1
图2
(1)图1中,净光合速率为0时,四倍体黄毛草莓叶肉细胞中产生ATP的细胞器是 ,Q点限制该植株净光合速率的环境因素主要是 ,图1两曲线的交点P对应的光照强度下,两种黄毛草莓叶片的真正光合速率较大的是 黄毛草莓,原因是
。
(2)科研人员进一步研究发现,在夏季全光照环境下,二倍体和四倍体黄毛草莓的光合作用有明显的“午休”现象,但是午间胞间CO2浓度升高。研究者认为,“午休”现象出现的主要限制因素不是气孔的开放度,其判断的依据是
。(3)图2中,BC段限制四倍体黄毛草莓幼苗根细胞K+吸收速率的内在因素是 。植物对矿质元素的吸收也有最适温度现象。若在氧含量等条件稳定、适宜的情况下,研究10~40 ℃的温度变化对该幼苗K+吸收速率的影响,预期K+吸收速率的变化趋势是 。
4.在培育“海水稻”的过程中某团队做了以下实验:将某品种水稻植株均分成甲、乙两组,分别在盐碱和非盐碱土壤中种植一段时间,改变光照条件,其他条件适宜,分别测得两组植株的光合速率[单位:μmlCO2/(m2·s)],结果如下表所示。请回答下列问题。
(1)“海水稻”进行光合作用时,光反应的具体场所是 ,暗反应的能量来源是 。
(2)该实验的自变量为 ,乙组的光补偿点为 。光照强度为600 lx时,两组植株的真正光合速率为 (填“甲>乙”“甲=乙”或“甲<乙”),主要依据是
。
(3)将甲组水稻所结种子播种到非盐碱土壤中,对植株重复上述测定,结果与乙组数据无明显差异,由此可得出的结论是 。
(4)当光照强度大于1 600 lx时,限制甲组植株的光合速率的内因有 (答出一点即可),此时给水稻植株提供14CO2,请写出放射性的14C在水稻细胞中的转移途径: 。
5.为了探究某地冬季温室大棚内温度和CO2浓度对黄瓜光合作用的影响,某研究小组将黄瓜植株分为五组(一组作为对照组,其他四组作为实验组),保持各组光照强度和湿度等条件相同且最为适宜,在光照培养箱中测定各组叶片的净光合速率,各组实验处理及结果如下表所示。
回答下列问题。
(1)黄瓜植株叶片光合作用产生的O2中的O来自 ,O2除部分释放到外界环境外,还有部分可以参与细胞有氧呼吸,与 (填“NADH”“NADPH”或“NADH和NADPH”)结合释放出大量能量。
(2)根据本实验结果,可以推测冬季温室大棚中对黄瓜净光合速率影响较大的环境因素是 ,其依据是 ;根据表格数据可以推测冬季温室大棚要提高黄瓜净光合速率的措施是 。
(3)该研究小组同时测定了33 ℃时与第四组在其他条件相同情况下的黄瓜净光合速率,发现与第四组实验结果相同,推测其原因是
。6.卡尔文以小球藻为实验材料,采用同位素标记的方法,发现了光合作用的暗反应过程。某研究小组借鉴卡尔文的实验研究,进行了以下不同的实验。根据所学知识,回答下列相关问题。
(1)研究小组验证卡尔文的实验研究,发现光照30 s,14C出现在三碳化合物(C3)、五碳化合物(C5)、六碳化合物(C6)等20余种化合物中,而当把光照时间缩短为5 s时,14C主要出现在一种甘油酸-3-磷酸(C3)中,这说明
。(2)研究小组用高速离心法破坏小球藻的叶绿体膜后,类囊体薄膜和基质都释放出来,然后再用离心法去掉类囊体薄膜。黑暗条件下,在去掉类囊体薄膜的基质中加入ATP、NADPH和14CO2,结果在这种基质中检出含14C的光合产物。在基质中加入ATP、NADPH等物质主要用于暗反应中 ,如果不加入上述物质而只给予光照,能否检测出含14C的五碳化合物(C5)和六碳化合物(C6)等物质? (填“能”或“不能”)。原因是 。
(3)研究小组将小球藻放在加有适宜培养液的大试管中,以人工白炽灯作为光源,先使试管与白炽灯离开一段距离,然后每隔一段时间移动白炽灯,改变白炽灯与大试管的距离,测定在不同距离下小球藻释放气泡的速率(其他环境条件适宜且保持不变),结果如下图所示。
本实验探究的问题是 。除外界因素外,限制C点光合速率的因素还可能有 (答出两点即可)。与B点相比,尽管A点也有光照,但并没有气泡的释放,原因是 。
7.研究人员以某种旱生植物为材料,通过检测这些植物在不同程度干旱处理下根部所含糖类的变化,得出了植物对干旱条件的部分反应。选生长状况一致的植株若干,平均分成4组,其中对照组(CK)为含水量80%的土壤条件,另外3组分别给予轻度干旱(T1)、中度干旱(T2)和重度干旱(T3)处理,一段时间后测定根部糖的含量,结果如下表所示。回答下列问题。
(1)从根部糖的含量上看,即使是旱生植物,干旱达到一定程度后,运输到根部的糖类数量也会减少。分析其原因,可能是干旱导致气孔 ,使光合作用中的 反应的原料减少,有机物合成受到影响。
(2)根部可溶性糖的含量随干旱程度的增加而增加,这种变化对植物抵抗干旱能起到积极作用,其原理是
。(3)保水剂可提高土壤持水能力和植物对水的利用率,从而增加光合速率。为了验证保水剂对该旱生植物也能起一定作用,研究者用旱生植物进行了实验,结果实验组的CO2吸收量明显高于对照组,该小组的实验设计思路为
。
该实验还可以通过测定 释放量来衡量光合速率的变化,但要得到真正光合速率数值,还需要对不同组别的 速率进行测定。
大题分析与表达练1 细胞代谢类大题突破
1.答案 (1)y 种子吸水
(2)增加 线粒体、高尔基体、核糖体
(3)基因的选择性表达
(4)脱落酸
解析 (1)油菜种子在萌发成幼苗的过程中,主要依靠吸胀作用吸水,使其鲜重不断增加,自由水与结合水的比值增大,x表示鲜重,y表示干重。A→B变化的主要原因是种子萌发吸收了大量的水分。
(2)A→C过程中,种子不能进行光合作用,但能进行呼吸作用,产生许多中间产物,种子内有机物的种类增加,此时细胞在不断地分裂,高尔基体与细胞壁的形成有关,核糖体要进行蛋白质的合成(为细胞分裂做物质准备),线粒体为细胞分裂提供能量,故高尔基体、核糖体、线粒体的活动旺盛。
(3)在Q时间点以后,导致根尖不同部分在形态、结构和功能上出现稳定性差异的原因是细胞分化,细胞分化的根本原因是基因的选择性表达,即转录出不同的mRNA,进而合成不同的蛋白质。
(4)种子萌发时,赤霉素含量增加,促进种子萌发;脱落酸抑制种子萌发,所以含量降低。
2.答案 (1)叶绿素、类胡萝卜素(或胡萝卜素和叶黄素) NADP+与NADPH之间、ADP和Pi与ATP之间不断迅速转化,且处于动态平衡之中 (2)转化为C5或合成淀粉和蔗糖 降低 淀粉 一方面,叶绿体内磷酸丙糖积累而使其浓度升高,从而促进淀粉合成;另一方面,由细胞质基质转入叶绿体的Pi减少,促进磷酸丙糖向产生Pi和淀粉的方向进行 (3)取两支试管编号为A、B,各加入等量的一定浓度的C5溶液和等量的饱和CO2溶液,再分别加入等量的甲组、乙组棉花叶肉细胞RuBP羧化酶提取液,一段时间后,检测并比较A、B两组溶液中C3的含量 A组中C3的含量高于B组
解析 (1)棉花叶片中的光合色素有叶绿素、类胡萝卜素,光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+,且NADP+与NADPH之间、ADP和Pi与ATP之间不断迅速转化,且处于动态平衡之中,使得棉花叶肉细胞中光合作用的光反应和暗反应两个阶段能够同时、快速、稳定进行。
(2)由题图可知,磷酸丙糖的去向有3处,转化为C5、转化为淀粉或者是运出叶绿体在细胞质基质中合成蔗糖。通常情况下,Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙糖转运器严格按照1∶1反向交换方式进行转运。在环境条件由适宜光照转为较强光照时,磷酸丙糖转运器活性降低,短时间内磷酸丙糖的转运速率会降低,叶绿体内磷酸丙糖积累,从而促进淀粉合成;另外由细胞质基质转入叶绿体的Pi减少,促进磷酸丙糖向产生Pi和淀粉的方向进行,这样更有利于淀粉的合成。
(3)本实验的自变量是棉花叶肉细胞的种类(甲、乙两组所处的CO2浓度不同),因变量为C3的含量。想验证长期高浓度CO2环境会降低RuBP羧化酶的活性,可取两支试管编号为A、B,各加入等量的一定浓度的C5溶液和等量的饱和CO2溶液,再分别加入等量的甲组、乙组棉花叶肉细胞RuBP羧化酶提取液,一段时间后,检测并比较A、B两组溶液中C3的含量。预期结果为A组中C3的含量高于B组。
3.答案 (1)叶绿体、线粒体 CO2的浓度和温度 四倍体 真正光合速率等于净光合速率加呼吸速率,而P点两种草莓的净光合速率相等,但四倍体黄毛草莓的呼吸速率大于二倍体黄毛草莓
(2)气孔的开放度降低,CO2的吸收量减少,胞间CO2浓度应下降,但实际的胞间CO2浓度上升
(3)根部细胞膜上运输K+的载体蛋白数量 在10~22 ℃,随温度的升高,K+吸收速率加快,超过22 ℃,随温度的升高,K+吸收速率减慢
解析 (1)净光合速率为0时,四倍体黄毛草莓叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用,此时叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体的类囊体薄膜,故叶肉细胞中产生ATP的细胞器是线粒体、叶绿体。Q点时,净光合速率不再随光照强度的增大而增加,限制该植株净光合速率的环境因素主要是CO2的浓度和温度。图1两曲线的交点P对应的光照强度下,两种黄毛草莓叶片的真正光合速率较大的是四倍体黄毛草莓,因为真正光合速率等于净光合速率加呼吸速率,而P点两种草莓的净光合速率相等,但四倍体黄毛草莓的呼吸速率大于二倍体黄毛草莓。
(2)由题干可知,“午休”现象出现的主要限制因素不是气孔的开放度,因为气孔的开放度降低,CO2的吸收量减少,胞间CO2浓度应下降,但实际的胞间CO2浓度上升。
(3)图2中,BC段四倍体黄毛草莓幼苗根细胞K+吸收速率不再随O2相对含量的增加而增加,限制K+吸收速率的内在因素是根部细胞膜上运输K+的载体蛋白数量。植物体进行各种生理活动需要酶的参与,酶的活性受温度的影响,根系生长的最适温度为22℃左右,因此10~40℃的温度变化对黄瓜幼苗K+吸收速率的影响是在10~22℃,随温度的升高,K+吸收速率加快,超过22℃,随温度的升高,K+吸收速率减慢。
4.答案 (1)叶绿体的类囊体薄膜 光反应产生的NADPH、ATP中活跃的化学能
(2)光照强度和土壤类型 400 lx 甲<乙 真正光合速率等于呼吸速率加净光合速率,光照强度为600 lx时,两组植株的净光合速率相等,但甲组植株的呼吸速率小于乙组植株的呼吸速率
(3)盐碱土壤环境没有导致甲组水稻发生可遗传的变异
(4)叶绿素含量、酶的活性、酶的数量 14CO2→14C3→(14CH2O)
解析 (1)光反应是在叶绿体的类囊体薄膜上进行的,暗反应所需的能量来自光反应产生的NADPH和ATP中活跃的化学能。(2)由题意可知,该实验的自变量为光照强度和土壤类型。光补偿点是植物通过光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物相平衡时的光照强度,乙组的光补偿点为400lx;真正光合速率等于呼吸速率加净光合速率,光照强度为600lx时,两组的净光合速率相等,但甲组植株的呼吸速率小于乙组植株的呼吸速率,因此甲组植株的真正光合速率小于乙组植株。(3)将甲组水稻所结种子播种到非盐碱土壤中,对植株重复上述测定,结果与乙组数据无明显差异,说明盐碱土壤环境没有导致甲组水稻发生可遗传的变异。(4)当光照强度大于1600lx时,甲组植株光照强度已经达到饱和,此时限制甲组植株的光合速率的内因有叶绿素含量、酶的活性、酶的数量等。此时给水稻植株提供14CO2,14CO2首先与水稻体内的C5结合,形成两个C3,在有关酶的催化作用下,C3接受ATP和NADPH释放的能量并且被NADPH还原,最终形成糖类。
5.答案 (1)H2O NADH
(2)温度 相同CO2浓度条件下,温度改变时净光合速率变化较大 适当提高温室大棚中的温度和CO2浓度
(3)温度改变使黄瓜植株光合速率和呼吸速率的改变量相同
解析 (1)光合作用过程中,H2O光解产生O2,O2除部分释放到外界环境外,还有部分可以参与细胞有氧呼吸的第三阶段,与NADH(还原型辅酶Ⅰ)结合产生H2O,并释放出大量能量。
(2)由题表可知,一组和二组实验结果对比说明在相同温度条件下,CO2浓度改变产生的净光合速率差值是15.1-13.2=1.9[μml/(m2·s)],而三组和四组实验结果对比说明在相同CO2浓度条件下,温度改变产生的净光合速率差值是30.9-23.3=7.6[μml/(m2·s)],故温度对温室大棚中黄瓜净光合速率影响较大。由分析可知,本实验的实验结果说明适当提高温室大棚中的温度和CO2浓度都可以提高黄瓜净光合速率。
(3)经测定,在其他条件均相同的情况下,33℃与25℃时黄瓜的净光合速率相同,根据净光合速率=真正光合速率-呼吸速率可知,真正光合速率与呼吸速率差值不变,而温度改变对光合作用和呼吸作用均有影响,故推测其原因是温度改变使黄瓜植株光合速率和呼吸速率的改变量相同。
6.答案 (1)CO2固定的第一个产物是C3,然后由C3转变成其他化合物
(2)C3的还原 不能 叶绿体基质中不含光合色素,光照条件下也不能产生ATP和NADPH,不能为暗反应提供能量和还原剂,因此检测不到含14C的五碳化合物和六碳化合物等物质
(3)光照强度对光合作用强度的影响 叶绿体中光合色素的含量、酶的数量等 光合作用产生的O2全部用于细胞呼吸
7.答案 (1)关闭 暗
(2)同质量的淀粉和可溶性糖,后者在植物细胞中产生的渗透压大,能增加植物在土壤缺水条件下的吸水量,减少失水量
(3)选取长势一致的旱生植物幼苗若干,平均分为两组,一组施用适量的保水剂,一组不施用(或施用等量保水剂的溶剂),置于相同的(轻度)干旱条件下培养,(选取相同部位、相同数量的叶片)进行CO2吸收量的测定 O2 呼吸
解析 (1)干旱达到一定程度后,运输到根部的糖类数量也会减少,原因可能是干旱条件下,为减少水分散失,气孔关闭,CO2减少,使光合作用中的暗反应的原料减少,有机物合成受到影响。
(2)根部可溶性糖的含量随干旱程度的增加而增加,故可推知该植物的抗旱机理是同质量的淀粉和可溶性糖,后者在植物细胞中产生的渗透压大,能增加植物在土壤缺水条件下的吸水量,减少失水量。
(3)为验证保水剂对该旱生植物也能起一定作用,则实验的自变量为保水剂的有无,因变量为CO2吸收量,根据实验设计的对照原则与单一变量原则,实验设计思路为选取长势一致的旱生植物幼苗若干,平均分为两组,一组施用适量的保水剂,一组不施用(或施用等量保水剂的溶剂),置于相同的(轻度)干旱条件下培养,(选取相同部位、相同数量的叶片)进行CO2吸收量的测定。该实验为测定植物的净光合速率,除可测定CO2吸收量外,还可测定O2的释放量;真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,故为得到真正光合速率数值,还需要对不同组别的呼吸速率进行测定。光照强度/lx
0
200
400
600
800
1 600
3 200
6 400
-3
0
2
6
10
12
12
12
-10
-5
0
6
12
18
20
20
项目
对照
组
实验组
一组
二组
三组
四组
实验
处理
温度/℃
12
12
12
20
25
CO2相对浓度
6
10
15
15
15
实验
结果
9.7
13.2
15.1
23.3
30.9
组别
水分条件
可溶性
1
CK
398.87
47.87
52.13
2
T1
411.57
43.88
56.12
3
T2
329.64
29.48
70.52
4
T3
280.15
22.00
78.00
(1)表示其干重变化的曲线是 。图中x曲线A→B变化的主要原因是 。
(2)y曲线A→C阶段,种子内有机物的种类 (填“增加”或“减少”),从细胞增殖角度看,此时活动最旺盛的细胞器有 。
(3)若从分子水平分析,在Q时间点以后,导致根尖不同部分在形态、结构和功能上出现稳定性差异的原因是 。
(4)在种子萌发初期,植物激素含量变化很大。赤霉素含量最先增加,而含量降低的植物激素是 。
2.光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径,是“地球上最重要的化学反应”,它是一切生命生存和发展的基础。下图是棉花叶肉细胞的光合作用过程示意图,磷酸丙糖转运器的活性受光的调节,适宜光照条件下,其活性较高。请据图回答下列问题。
(1)棉花叶片中光合色素有 。在光照开始一段时间后,棉花叶肉细胞中光合作用的光反应和暗反应两个阶段能够同时、快速、稳定进行的原因是
。(2)由图分析可知,C3被还原为磷酸丙糖后,下一步利用的去向是 。通常情况下,Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙糖转运器严格按照1∶1反向交换方式进行转运。在环境条件由适宜光照转为较强光照时,短时间内磷酸丙糖的转运速率会 (填“升高”或“降低”),则更有利于 (填“淀粉”或“蔗糖”)的合成,原因是
。(3)为探究CO2浓度对棉花幼苗光合速率的影响,研究人员将棉花幼苗分别进行不同实验处理。甲组提供大气CO2浓度(375 μml/ml),乙组先在CO2浓度倍增环境(750 μml/ml)中培养60 d,然后在测定前一周恢复为大气CO2浓度,其他条件相同且适宜。在晴天上午测定各组的光合速率,结果乙组光合速率比甲组低,原因可能是长期高浓度CO2环境会降低RuBP羧化酶(固定CO2的酶)的活性。设计实验验证这一推测。
材料用具:甲、乙两组棉花叶肉细胞RuBP羧化酶提取液,一定浓度的C5溶液,饱和CO2溶液,试管等。
实验思路:
。预测结果: 。
3.黄毛草莓喜温凉气候,科研人员在研究二倍体与四倍体黄毛草莓叶片的光合特性及根系生长最适温度时发现,两者根系生长的最适温度接近,均为22 ℃左右。图1表示两者净光合作用速率的差异;图2为用完全培养液培养四倍体黄毛草莓幼苗,培养过程中测定的培养液中氧含量对K+吸收速率的影响结果。请分析回答下列问题。
图1
图2
(1)图1中,净光合速率为0时,四倍体黄毛草莓叶肉细胞中产生ATP的细胞器是 ,Q点限制该植株净光合速率的环境因素主要是 ,图1两曲线的交点P对应的光照强度下,两种黄毛草莓叶片的真正光合速率较大的是 黄毛草莓,原因是
。
(2)科研人员进一步研究发现,在夏季全光照环境下,二倍体和四倍体黄毛草莓的光合作用有明显的“午休”现象,但是午间胞间CO2浓度升高。研究者认为,“午休”现象出现的主要限制因素不是气孔的开放度,其判断的依据是
。(3)图2中,BC段限制四倍体黄毛草莓幼苗根细胞K+吸收速率的内在因素是 。植物对矿质元素的吸收也有最适温度现象。若在氧含量等条件稳定、适宜的情况下,研究10~40 ℃的温度变化对该幼苗K+吸收速率的影响,预期K+吸收速率的变化趋势是 。
4.在培育“海水稻”的过程中某团队做了以下实验:将某品种水稻植株均分成甲、乙两组,分别在盐碱和非盐碱土壤中种植一段时间,改变光照条件,其他条件适宜,分别测得两组植株的光合速率[单位:μmlCO2/(m2·s)],结果如下表所示。请回答下列问题。
(1)“海水稻”进行光合作用时,光反应的具体场所是 ,暗反应的能量来源是 。
(2)该实验的自变量为 ,乙组的光补偿点为 。光照强度为600 lx时,两组植株的真正光合速率为 (填“甲>乙”“甲=乙”或“甲<乙”),主要依据是
。
(3)将甲组水稻所结种子播种到非盐碱土壤中,对植株重复上述测定,结果与乙组数据无明显差异,由此可得出的结论是 。
(4)当光照强度大于1 600 lx时,限制甲组植株的光合速率的内因有 (答出一点即可),此时给水稻植株提供14CO2,请写出放射性的14C在水稻细胞中的转移途径: 。
5.为了探究某地冬季温室大棚内温度和CO2浓度对黄瓜光合作用的影响,某研究小组将黄瓜植株分为五组(一组作为对照组,其他四组作为实验组),保持各组光照强度和湿度等条件相同且最为适宜,在光照培养箱中测定各组叶片的净光合速率,各组实验处理及结果如下表所示。
回答下列问题。
(1)黄瓜植株叶片光合作用产生的O2中的O来自 ,O2除部分释放到外界环境外,还有部分可以参与细胞有氧呼吸,与 (填“NADH”“NADPH”或“NADH和NADPH”)结合释放出大量能量。
(2)根据本实验结果,可以推测冬季温室大棚中对黄瓜净光合速率影响较大的环境因素是 ,其依据是 ;根据表格数据可以推测冬季温室大棚要提高黄瓜净光合速率的措施是 。
(3)该研究小组同时测定了33 ℃时与第四组在其他条件相同情况下的黄瓜净光合速率,发现与第四组实验结果相同,推测其原因是
。6.卡尔文以小球藻为实验材料,采用同位素标记的方法,发现了光合作用的暗反应过程。某研究小组借鉴卡尔文的实验研究,进行了以下不同的实验。根据所学知识,回答下列相关问题。
(1)研究小组验证卡尔文的实验研究,发现光照30 s,14C出现在三碳化合物(C3)、五碳化合物(C5)、六碳化合物(C6)等20余种化合物中,而当把光照时间缩短为5 s时,14C主要出现在一种甘油酸-3-磷酸(C3)中,这说明
。(2)研究小组用高速离心法破坏小球藻的叶绿体膜后,类囊体薄膜和基质都释放出来,然后再用离心法去掉类囊体薄膜。黑暗条件下,在去掉类囊体薄膜的基质中加入ATP、NADPH和14CO2,结果在这种基质中检出含14C的光合产物。在基质中加入ATP、NADPH等物质主要用于暗反应中 ,如果不加入上述物质而只给予光照,能否检测出含14C的五碳化合物(C5)和六碳化合物(C6)等物质? (填“能”或“不能”)。原因是 。
(3)研究小组将小球藻放在加有适宜培养液的大试管中,以人工白炽灯作为光源,先使试管与白炽灯离开一段距离,然后每隔一段时间移动白炽灯,改变白炽灯与大试管的距离,测定在不同距离下小球藻释放气泡的速率(其他环境条件适宜且保持不变),结果如下图所示。
本实验探究的问题是 。除外界因素外,限制C点光合速率的因素还可能有 (答出两点即可)。与B点相比,尽管A点也有光照,但并没有气泡的释放,原因是 。
7.研究人员以某种旱生植物为材料,通过检测这些植物在不同程度干旱处理下根部所含糖类的变化,得出了植物对干旱条件的部分反应。选生长状况一致的植株若干,平均分成4组,其中对照组(CK)为含水量80%的土壤条件,另外3组分别给予轻度干旱(T1)、中度干旱(T2)和重度干旱(T3)处理,一段时间后测定根部糖的含量,结果如下表所示。回答下列问题。
(1)从根部糖的含量上看,即使是旱生植物,干旱达到一定程度后,运输到根部的糖类数量也会减少。分析其原因,可能是干旱导致气孔 ,使光合作用中的 反应的原料减少,有机物合成受到影响。
(2)根部可溶性糖的含量随干旱程度的增加而增加,这种变化对植物抵抗干旱能起到积极作用,其原理是
。(3)保水剂可提高土壤持水能力和植物对水的利用率,从而增加光合速率。为了验证保水剂对该旱生植物也能起一定作用,研究者用旱生植物进行了实验,结果实验组的CO2吸收量明显高于对照组,该小组的实验设计思路为
。
该实验还可以通过测定 释放量来衡量光合速率的变化,但要得到真正光合速率数值,还需要对不同组别的 速率进行测定。
大题分析与表达练1 细胞代谢类大题突破
1.答案 (1)y 种子吸水
(2)增加 线粒体、高尔基体、核糖体
(3)基因的选择性表达
(4)脱落酸
解析 (1)油菜种子在萌发成幼苗的过程中,主要依靠吸胀作用吸水,使其鲜重不断增加,自由水与结合水的比值增大,x表示鲜重,y表示干重。A→B变化的主要原因是种子萌发吸收了大量的水分。
(2)A→C过程中,种子不能进行光合作用,但能进行呼吸作用,产生许多中间产物,种子内有机物的种类增加,此时细胞在不断地分裂,高尔基体与细胞壁的形成有关,核糖体要进行蛋白质的合成(为细胞分裂做物质准备),线粒体为细胞分裂提供能量,故高尔基体、核糖体、线粒体的活动旺盛。
(3)在Q时间点以后,导致根尖不同部分在形态、结构和功能上出现稳定性差异的原因是细胞分化,细胞分化的根本原因是基因的选择性表达,即转录出不同的mRNA,进而合成不同的蛋白质。
(4)种子萌发时,赤霉素含量增加,促进种子萌发;脱落酸抑制种子萌发,所以含量降低。
2.答案 (1)叶绿素、类胡萝卜素(或胡萝卜素和叶黄素) NADP+与NADPH之间、ADP和Pi与ATP之间不断迅速转化,且处于动态平衡之中 (2)转化为C5或合成淀粉和蔗糖 降低 淀粉 一方面,叶绿体内磷酸丙糖积累而使其浓度升高,从而促进淀粉合成;另一方面,由细胞质基质转入叶绿体的Pi减少,促进磷酸丙糖向产生Pi和淀粉的方向进行 (3)取两支试管编号为A、B,各加入等量的一定浓度的C5溶液和等量的饱和CO2溶液,再分别加入等量的甲组、乙组棉花叶肉细胞RuBP羧化酶提取液,一段时间后,检测并比较A、B两组溶液中C3的含量 A组中C3的含量高于B组
解析 (1)棉花叶片中的光合色素有叶绿素、类胡萝卜素,光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+,且NADP+与NADPH之间、ADP和Pi与ATP之间不断迅速转化,且处于动态平衡之中,使得棉花叶肉细胞中光合作用的光反应和暗反应两个阶段能够同时、快速、稳定进行。
(2)由题图可知,磷酸丙糖的去向有3处,转化为C5、转化为淀粉或者是运出叶绿体在细胞质基质中合成蔗糖。通常情况下,Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙糖转运器严格按照1∶1反向交换方式进行转运。在环境条件由适宜光照转为较强光照时,磷酸丙糖转运器活性降低,短时间内磷酸丙糖的转运速率会降低,叶绿体内磷酸丙糖积累,从而促进淀粉合成;另外由细胞质基质转入叶绿体的Pi减少,促进磷酸丙糖向产生Pi和淀粉的方向进行,这样更有利于淀粉的合成。
(3)本实验的自变量是棉花叶肉细胞的种类(甲、乙两组所处的CO2浓度不同),因变量为C3的含量。想验证长期高浓度CO2环境会降低RuBP羧化酶的活性,可取两支试管编号为A、B,各加入等量的一定浓度的C5溶液和等量的饱和CO2溶液,再分别加入等量的甲组、乙组棉花叶肉细胞RuBP羧化酶提取液,一段时间后,检测并比较A、B两组溶液中C3的含量。预期结果为A组中C3的含量高于B组。
3.答案 (1)叶绿体、线粒体 CO2的浓度和温度 四倍体 真正光合速率等于净光合速率加呼吸速率,而P点两种草莓的净光合速率相等,但四倍体黄毛草莓的呼吸速率大于二倍体黄毛草莓
(2)气孔的开放度降低,CO2的吸收量减少,胞间CO2浓度应下降,但实际的胞间CO2浓度上升
(3)根部细胞膜上运输K+的载体蛋白数量 在10~22 ℃,随温度的升高,K+吸收速率加快,超过22 ℃,随温度的升高,K+吸收速率减慢
解析 (1)净光合速率为0时,四倍体黄毛草莓叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用,此时叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体的类囊体薄膜,故叶肉细胞中产生ATP的细胞器是线粒体、叶绿体。Q点时,净光合速率不再随光照强度的增大而增加,限制该植株净光合速率的环境因素主要是CO2的浓度和温度。图1两曲线的交点P对应的光照强度下,两种黄毛草莓叶片的真正光合速率较大的是四倍体黄毛草莓,因为真正光合速率等于净光合速率加呼吸速率,而P点两种草莓的净光合速率相等,但四倍体黄毛草莓的呼吸速率大于二倍体黄毛草莓。
(2)由题干可知,“午休”现象出现的主要限制因素不是气孔的开放度,因为气孔的开放度降低,CO2的吸收量减少,胞间CO2浓度应下降,但实际的胞间CO2浓度上升。
(3)图2中,BC段四倍体黄毛草莓幼苗根细胞K+吸收速率不再随O2相对含量的增加而增加,限制K+吸收速率的内在因素是根部细胞膜上运输K+的载体蛋白数量。植物体进行各种生理活动需要酶的参与,酶的活性受温度的影响,根系生长的最适温度为22℃左右,因此10~40℃的温度变化对黄瓜幼苗K+吸收速率的影响是在10~22℃,随温度的升高,K+吸收速率加快,超过22℃,随温度的升高,K+吸收速率减慢。
4.答案 (1)叶绿体的类囊体薄膜 光反应产生的NADPH、ATP中活跃的化学能
(2)光照强度和土壤类型 400 lx 甲<乙 真正光合速率等于呼吸速率加净光合速率,光照强度为600 lx时,两组植株的净光合速率相等,但甲组植株的呼吸速率小于乙组植株的呼吸速率
(3)盐碱土壤环境没有导致甲组水稻发生可遗传的变异
(4)叶绿素含量、酶的活性、酶的数量 14CO2→14C3→(14CH2O)
解析 (1)光反应是在叶绿体的类囊体薄膜上进行的,暗反应所需的能量来自光反应产生的NADPH和ATP中活跃的化学能。(2)由题意可知,该实验的自变量为光照强度和土壤类型。光补偿点是植物通过光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物相平衡时的光照强度,乙组的光补偿点为400lx;真正光合速率等于呼吸速率加净光合速率,光照强度为600lx时,两组的净光合速率相等,但甲组植株的呼吸速率小于乙组植株的呼吸速率,因此甲组植株的真正光合速率小于乙组植株。(3)将甲组水稻所结种子播种到非盐碱土壤中,对植株重复上述测定,结果与乙组数据无明显差异,说明盐碱土壤环境没有导致甲组水稻发生可遗传的变异。(4)当光照强度大于1600lx时,甲组植株光照强度已经达到饱和,此时限制甲组植株的光合速率的内因有叶绿素含量、酶的活性、酶的数量等。此时给水稻植株提供14CO2,14CO2首先与水稻体内的C5结合,形成两个C3,在有关酶的催化作用下,C3接受ATP和NADPH释放的能量并且被NADPH还原,最终形成糖类。
5.答案 (1)H2O NADH
(2)温度 相同CO2浓度条件下,温度改变时净光合速率变化较大 适当提高温室大棚中的温度和CO2浓度
(3)温度改变使黄瓜植株光合速率和呼吸速率的改变量相同
解析 (1)光合作用过程中,H2O光解产生O2,O2除部分释放到外界环境外,还有部分可以参与细胞有氧呼吸的第三阶段,与NADH(还原型辅酶Ⅰ)结合产生H2O,并释放出大量能量。
(2)由题表可知,一组和二组实验结果对比说明在相同温度条件下,CO2浓度改变产生的净光合速率差值是15.1-13.2=1.9[μml/(m2·s)],而三组和四组实验结果对比说明在相同CO2浓度条件下,温度改变产生的净光合速率差值是30.9-23.3=7.6[μml/(m2·s)],故温度对温室大棚中黄瓜净光合速率影响较大。由分析可知,本实验的实验结果说明适当提高温室大棚中的温度和CO2浓度都可以提高黄瓜净光合速率。
(3)经测定,在其他条件均相同的情况下,33℃与25℃时黄瓜的净光合速率相同,根据净光合速率=真正光合速率-呼吸速率可知,真正光合速率与呼吸速率差值不变,而温度改变对光合作用和呼吸作用均有影响,故推测其原因是温度改变使黄瓜植株光合速率和呼吸速率的改变量相同。
6.答案 (1)CO2固定的第一个产物是C3,然后由C3转变成其他化合物
(2)C3的还原 不能 叶绿体基质中不含光合色素,光照条件下也不能产生ATP和NADPH,不能为暗反应提供能量和还原剂,因此检测不到含14C的五碳化合物和六碳化合物等物质
(3)光照强度对光合作用强度的影响 叶绿体中光合色素的含量、酶的数量等 光合作用产生的O2全部用于细胞呼吸
7.答案 (1)关闭 暗
(2)同质量的淀粉和可溶性糖,后者在植物细胞中产生的渗透压大,能增加植物在土壤缺水条件下的吸水量,减少失水量
(3)选取长势一致的旱生植物幼苗若干,平均分为两组,一组施用适量的保水剂,一组不施用(或施用等量保水剂的溶剂),置于相同的(轻度)干旱条件下培养,(选取相同部位、相同数量的叶片)进行CO2吸收量的测定 O2 呼吸
解析 (1)干旱达到一定程度后,运输到根部的糖类数量也会减少,原因可能是干旱条件下,为减少水分散失,气孔关闭,CO2减少,使光合作用中的暗反应的原料减少,有机物合成受到影响。
(2)根部可溶性糖的含量随干旱程度的增加而增加,故可推知该植物的抗旱机理是同质量的淀粉和可溶性糖,后者在植物细胞中产生的渗透压大,能增加植物在土壤缺水条件下的吸水量,减少失水量。
(3)为验证保水剂对该旱生植物也能起一定作用,则实验的自变量为保水剂的有无,因变量为CO2吸收量,根据实验设计的对照原则与单一变量原则,实验设计思路为选取长势一致的旱生植物幼苗若干,平均分为两组,一组施用适量的保水剂,一组不施用(或施用等量保水剂的溶剂),置于相同的(轻度)干旱条件下培养,(选取相同部位、相同数量的叶片)进行CO2吸收量的测定。该实验为测定植物的净光合速率,除可测定CO2吸收量外,还可测定O2的释放量;真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,故为得到真正光合速率数值,还需要对不同组别的呼吸速率进行测定。光照强度/lx
0
200
400
600
800
1 600
3 200
6 400
-3
0
2
6
10
12
12
12
-10
-5
0
6
12
18
20
20
项目
对照
组
实验组
一组
二组
三组
四组
实验
处理
温度/℃
12
12
12
20
25
CO2相对浓度
6
10
15
15
15
实验
结果
9.7
13.2
15.1
23.3
30.9
组别
水分条件
可溶性
1
CK
398.87
47.87
52.13
2
T1
411.57
43.88
56.12
3
T2
329.64
29.48
70.52
4
T3
280.15
22.00
78.00
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