[生物]江苏省徐州市2024_2025学年高三上学期期初月考考试试卷(解析版)

这是一份[生物]江苏省徐州市2024_2025学年高三上学期期初月考考试试卷(解析版)，共28页。

考生答题前务必将自己的学校、姓名、班级、考号填写在答题卡的指定位置。答选择题时，用2B铅笔在答题卡上将题号下的答案选项涂黑；答非选择题时，用0.5mm黑色墨水签字笔在答题卡对应题号下作答。
一、单项选择题：本部分包括15题，每题2分，共计30分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 下列关于细胞中化合物的叙述，错误的是（ ）
A. 生物大分子的基本骨架是碳链
B. 纤维素是植物细胞壁的主要成分
C. 核酸和核糖的组成元素相同
D. 胆固醇、性激素、维生素D都难溶于水
【答案】C
【分析】一、蛋白质、核酸、多糖都是以碳链为基本骨架构成的生物大分子。
二、脂质包括固醇、磷脂和脂肪，而固醇包括胆固醇、性激素和维生素D。
三、细胞壁的组成成分是纤维素和果胶。
【详解】A、生物大分子包括蛋白质、多糖和核酸等，生物大分子的基本骨架是碳链，A正确；
B、纤维素是植物细胞壁的主要成分之一，B正确；
C、核酸元素组成为C、H、O、N、P，核糖的元素组成为C、H、O，C错误；
D、胆固醇、性激素、维生素D都是脂质，难溶于水，D正确。
故选C。
2. 某植物的蛋白P由其前体加工修饰后形成，并通过胞吐被排出细胞。在胞外酸性环境下，蛋白P被分生区细胞膜上的受体识别并结合，引起分生区细胞分裂。病原菌侵染使胞外环境成为碱性，导致蛋白P空间结构改变，使其不被受体识别。下列说法正确的是（ ）
A. 蛋白P前体通过囊泡从核糖体转移至内质网
B. 蛋白P被排出细胞的过程依赖细胞膜的流动性
C. 提取蛋白P过程中为保持其生物活性，所用缓冲体系应为碱性
D. 病原菌侵染使蛋白P不被受体识别，不能体现受体识别的专一性
【答案】B
【分析】由题意，某植物的蛋白P由其前体加工修饰后形成，并通过胞吐被排出细胞，，即前提再经加工后即为成熟蛋白，说明蛋白P前体通过囊泡从内质网转移至高尔基体。碱性会导致蛋白P空间结构改变，提取蛋白P过程中为保持其生物活性，所用缓冲体系应为酸性。
【详解】A、核糖体没有膜结构，不是通过囊泡从核糖体向内质网转移，A错误；
B、蛋白P被排出细胞的过程为胞吐，依赖细胞膜的流动性，B正确；
C、由题意，碱性会导致蛋白P空间结构改变，提取蛋白P过程中为保持其生物活性，所用缓冲体系应为酸性，C错误；
D、病原菌侵染使蛋白P不被受体识别，即受体结构改变后即不能识别，能体现受体识别的专一性，D错误。
故选B。
3. 科学家对细胞质膜成分和结构的探索经历了漫长的历程，下列相关叙述错误的是（ ）
A. 欧文顿通过实验推测细胞质膜是由脂质构成
B. 戈特和格伦德尔用丙酮提取红细胞质膜的实验证明脂质呈双分子层排布
C. 罗伯特森通过光学显微镜观察发现细胞质膜显示“暗一亮一暗”三条带
D. 科学家通过人、鼠细胞的融合实验证明细胞质膜有一定的流动性
【答案】C
【分析】生物膜的流动镶嵌模型：细胞质膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。细胞质膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。
【详解】A、欧文顿发现脂溶性物质更易通过细胞膜，依据相似相溶原理，并提出细胞质膜是由脂质组成，A正确；
B、戈特和格伦德尔用丙酮提取红细胞质膜中磷脂，铺成单层后面积是细胞质膜面积的两倍，证明磷脂呈双分子层排布，B正确；
C、罗伯特森利用电子显微镜提出了“暗—亮—暗”的三明治结构是一种静态模型，C错误；
D、人鼠细胞融合实验说明组成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的，证明细胞膜具有一定的流动性，D正确。
故选C。
4. 某些膜蛋白与膜下细胞骨架结构相结合，限制了膜蛋白的运动。用阻断微丝形成的药物细胞松弛素B处理细胞后，膜蛋白的流动性大大增加。膜蛋白与膜脂分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素。下列说法正确的是（ ）
A. 细胞骨架含有微丝，其组成成分与结构和植物纤维素类似
B. 使用细胞松弛素B处理细胞后，细胞的运动能力会受到影响
C. 提高温度能够增加膜的流动性，跨膜运输能力也会明显提高
D. 细胞骨架影响膜蛋白的运动，但不影响其周围膜脂的流动
【答案】B
【分析】人、鼠细胞融合的实验直接证明细胞膜上的蛋白质不是静止的，而是可以运动的，说明细胞膜的结构特点具有一定的流动性。温度可以影响细胞膜的流动性。
【详解】A、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，细胞骨架含有微丝，可以判断，微丝的组成成分是蛋白质，而植物纤维素的成分是多糖，A错误；
B、依据题干信息，用细胞松弛素B处理细胞后，膜蛋白的流动性大大增加，而细胞的流动性是由膜蛋白和磷脂分子的运动能力决定的，故使用细胞松弛素B处理细胞后，细胞的运动能力会受到影响，B正确；
C、适当地提高温度能够增加膜的流动性，但并不代表跨膜运输能力提高，C错误；
D、细胞骨架影响膜蛋白的运动，也会影响其周围膜脂的流动，D错误。
故选B。
5. 研究发现，生物膜融合存在以下机制：不同生物膜上的蛋白质相互作用形成螺旋状的复合蛋白，使磷脂分子失去稳定进而重排形成融合孔，最后实现生物膜的相互融合，过程如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 蛋白质是生物膜的基本支架
B. 膜蛋白1和膜蛋白2形成螺旋结构涉及自身构象的变化
C. 抑制浆细胞融合孔的形成，不影响抗体的分泌过程
D. 生物膜融合的过程能体现生物膜的功能特性
【答案】B
【分析】细胞膜主要是由磷脂构成的富有弹性的半透性膜，膜厚7～8nm，对于动物细胞来说，其膜外侧与外界环境相接触。其主要功能是选择性地交换物质，吸收营养物质，排出代谢废物，分泌与运输蛋白质。
【详解】A、磷脂双分子层是生物膜的基本支架，A错误；
B、据图可知，膜蛋白1和膜蛋白2形成螺旋结构涉及自身构象的变化，B正确；
C、抗体分泌过程中发生生物膜的融合，若抑制浆细胞融合孔的形成，可能会抑制抗体的分泌，C错误；
D、生物膜融合的过程能体现生物膜具有流动性的结构特性，D错误。
故选B。
6. 植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白，使细胞内Ca2+浓度升高，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害；细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca2+通道蛋白。下列说法正确的是（ ）
A. 环核苷酸与Ca2+均可结合Ca2+通道蛋白
B. 维持细胞Ca2+浓度的内低外高需消耗能量
C. Ca2+作为信号分子直接抑制H2O2的分解
D. 油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低
【答案】B
【分析】载体蛋白参与主动运输或协助扩散，需要与被运输的物质结合，发生自身构象的改变；而通道蛋白参与协助扩散，不需要与被运输物质结合。
【详解】A、环核苷酸结合细胞膜上的Ca2+通道蛋白，Ca2+不需要与通道蛋白结合，A错误；
B、环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白，使细胞内Ca2+浓度升高，Ca2+内流属于协助扩散，故维持细胞Ca2+浓度的内低外高是主动运输，需消耗能量，B正确；
C、Ca2+作为信号分子，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高，不是直接H2O2的分解，C错误；
D、BAK1缺失的被感染细胞，则不能被油菜素内酯活化，不能关闭Ca2+通道蛋白，将导致H2O2含量升高，D错误。
故选B。
7. 仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是（ ）
A. 细胞失水过程中，细胞液浓度增大
B. 干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低
C. 失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离
D. 干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光合作用
【答案】B
【分析】成熟的植物细胞由于中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。原生质层有选择透过性，相当于一层半透膜，植物细胞也能通过原生质发生吸水或失水现象。
【详解】A、细胞失水过程中，水从细胞液流出，细胞液浓度增大，A正确；
B、依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，则外层细胞的细胞液单糖多，且外层细胞还能进行光合作用合成单糖，故外层细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓度高，B错误；
C、依题意，内部薄壁细胞细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大，失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离，C正确；
D、依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，有利于外层细胞光合作用产物向内部薄壁细胞转移，可促进外层细胞的光合作用，D正确。
故选B。
8. 癌细胞表面大量表达的SLC7A11转运蛋白可将谷氨酸转运到胞外的同时将胱氨酸转运到胞内，胱氨酸被NADPH还原为两个半胱氨酸。NADPH不足时，过度表达SLC7A11的细胞内胱氨酸及其他二硫化物会异常积累，导致二硫化物应激，引起细胞骨架蛋白二硫键形成异常，从而导致细胞程序性死亡。下列说法错误的是（ ）
A. 二硫化物应激导致细胞骨架蛋白肽链之间错误连接进而使其异常
B. 上述细胞死亡是一种细胞凋亡，受到环境因素和基因的共同调节
C. 有氧呼吸过程中，细胞质基质和线粒体基质均可产生NADPH
D. 通过抑制细胞内NADPH的合成可为治疗癌症提供新的思路
【答案】C
【分析】细胞凋亡是由基因决定的细胞编程序死亡的过程细胞凋亡是生物体正常的生命历程，对生物体是有利的，而且细胞凋亡贯穿于整个生命历程。细胞凋亡是生物体正常发育的基础、能维持组织细胞数目的相对稳定、是机体的一种自我保护机制。在成熟的生物体内，细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除，是通过细胞凋亡完成的。
【详解】A、二硫化物应激，引起细胞骨架蛋白二硫键形成异常，肽链之间错误连接进而使其异常，A正确；
B、“双硫死亡”一种与膜转运蛋白SLC7A11有关的细胞程序性死亡新机制，属于细胞凋亡的一种类型，受到环境因素和基因的共同调节，B正确；
C、有氧呼吸过程中，细胞质基质和线粒体基质均可产生NADH，C错误；
D、当NADPH不足，胱氨酸及其他二硫化物在细胞内异常积累，导致二硫化物应激，引起细胞骨架等结构的功能异常，从而使细胞快速死亡，因此抑制NADPH 的合成可为杀死癌细胞提供新思路，D正确 。
故选C。
9. 可立氏循环是指在激烈运动时，肌肉细胞有氧呼吸产生NADH的速度超过其再形成NAD+的速度，这时肌肉中产生的丙酮酸由乳酸脱氢酶转变为乳酸，使NAD⁺再生，保证葡萄糖到丙酮酸能够继续产生ATP。肌肉中的乳酸扩散到血液并随着血液进入肝细胞，在肝细胞内通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖。下列说法正确的是（ ）
A. 机体进行可立氏循环时，肌细胞消耗的氧气量小于产生的二氧化碳量
B. 有氧呼吸过程中，NADH在细胞质基质中产生，在线粒体基质和内膜处被消耗
C. 肌细胞产生的乳酸需在肝细胞中重新合成葡萄糖，根本原因是相关基因的选择性表达
D. 丙酮酸被还原为乳酸的过程中，产生NAD+和少量ATP
【答案】C
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP；第三阶段是氧气和NADH反应生成水，合成大量ATP。
【详解】A、人体激烈运动时，肌细胞中既存在有氧呼吸，也存在无氧呼吸，有氧呼吸产生的CO2与消耗的O2相等，无氧呼吸不消耗O2，也不产生CO2，因此总产生的CO2与总消耗的O2的比值等于1，A错误；
B、有氧呼吸过程中，NADH在细胞质基质和线粒体基质中产生，在线粒体内膜处被消耗，B错误；
C、肌肉中的乳酸扩散到血液并随着血液进入肝脏细胞，在肝细胞内通过葡糖异生途径转变为葡萄糖，根本原因是葡糖异生途径相关基因的选择性表达，C正确；
D、丙酮酸被还原为乳酸为无氧呼吸的第二阶段，该阶段生成NAD+，不产生ATP，D错误。
故选C。
10. 肽链最初是在游离的核糖体上合成，按照肽链的氨基端到羧基端的方向合成。细胞质中运往线粒体的肽链通过氨基端的基质靶向序列识别线粒体外膜上的 Tm20/21受体蛋白，进而被其引导通过线粒体外膜上的 Tm40通道蛋白和线粒体内膜上的 Tim23/17通道蛋白进入线粒体基质。被切除基质靶向序列的肽链折叠成有活性的蛋白质，进而在线粒体行使不同的功能。Tm20/21受体蛋白的缺失或失活与帕金森综合征关系密切。下列叙述正确的是（ ）
A. 在脱水缩合过程中最后合成基质靶向序列
B. Tm40通道蛋白和Tim23/17通道蛋白对多肽链的运输是一种协助扩散，不需要消耗呼吸作用释放的能量
C. 若基质靶向序列发生改变可能会严重影响有氧呼吸第二、三阶段
D. 给帕金森综合征患者使用调控 Tm20/21受体蛋白活性的药物，可以治疗该疾病
【答案】C
【分析】内质网对核糖体所合成的肽链进行加工，肽链经盘曲、折叠等形成一定的空间结构。通过一定的机制保证肽链正确折叠或对错误折叠的进行修正。
【详解】A、脱水缩合过程中由于是按照肽链的氨基端到羟基端方向合成，而靶向序列位于氨基端，因此是最先合成基质靶向序列，A错误；
B、多肽链属于较大分子，转运需要消耗能量，B正确；
C、有氧呼吸第二阶段正常进行是第三阶段正常进行的前提，则若基质靶向序列发生改变可能会严重影响有氧呼吸的第二、三阶段，C正确；
D、即便使用了调控Tm20/21受体蛋白活性的药物，患者也会因为没有Tm20/21受体蛋白而不能起到治疗的效果，D错误。
故选C。
11. 植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是（ ）
A. 磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B. 与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C. 正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D. 受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
【答案】C
【分析】有氧呼吸是葡萄糖等有机物彻底氧化分解并释放能量的过程。由题干信息可知，磷酸戊糖途径可以将葡萄糖转化成其他中间产物，这些中间产物可以作为原料进一步生成其他化合物。
【详解】A、根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供原料，而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，A正确；
B、有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；
C、正常生理条件下，只有10%~25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，例如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物，还会追踪到参与其他代谢反应的产物，C错误；
D、受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。
故选C。
12. 化学渗透假说是指在有氧呼吸第三阶段，线粒体内膜上会发生电子传递，形成了跨线粒体内膜的电势差和质子（氢离子）浓度梯度差，驱动ATP的合成。为了证明质子梯度差的产生和NADH的氧化有关，科学家做了如下实验：从细胞中分离得到完整的线粒体，将其悬浮于不含O2的培养液中并加入NADH，密封后溶液外接pH电极（如图1），测定其溶液的氢离子浓度变化情况（如图2），已知线粒体外膜可自由渗透质子。下列说法错误的是（ ）
A. 实验用的完整线粒体可以从酵母菌、霉菌等真核细胞中获取
B. 线粒体内的所有酶都是通过膜融合进入的
C. 实验结果可推测，线粒体基质中的质子浓度低于内外膜间隙
D. 上述过程建立在生物膜具有选择透过性和流动性的基础上
【答案】B
【分析】题图分析：图1为实验装置图，图2为利用图1装置所做实验的结果。由图2所示结果可知，当向装置中通入O2后溶液的氢离子浓度立即上升，说明通入O2后，质子立即从内膜向内外膜间隙转运，由此可证明线粒体内外膜间质子梯度差的产生和NADH的氧化有关。
【详解】A、酵母菌为真核生物，代谢类型为兼性厌氧性，霉菌为真核生物，代谢类型为需氧型，两种生物均含线粒体，实验用的完整线粒体可以从酵母菌、霉菌等真核细胞中获取，A正确；
B、线粒体是半自主细胞器，有氧呼吸第三阶段的酶在线粒体内的DNA调控下，由线粒体内的核糖体合成，B错误；
C、实验装置中pH电极连接在溶液中，线粒体外膜可自由渗透质子，所以pH电极的测量值只能反映线粒体内外膜间隙氢离子浓度，无法比较线粒体基质中的氢离子浓度与内外膜间隙氢离子浓度的大小。加入氧后，溶液中氢离子浓度立即上升，是因为NADH在有氧条件下氧化产生电子，线粒体内膜上发生电子传递，形成了跨线粒体内膜的电势差和质子（氢离子）梯度差，随后缓慢下降，推测出线粒体基质中的质子浓度低于内外膜间隙，导致H+顺浓度梯度内流驱动ATP的合成，C正确；
D、上述过程中H+跨内膜运输需要转运蛋白参与，具有特异性，体现细胞膜具有选择透过性，电子传递过程中各种起电子传递作用的蛋白质分子的移动体现了细胞膜的流动性，D正确。
故选B。
13. 莱茵衣藻的无氧发酵独立发生在细胞质基质、线粒体和叶绿体中。研究表明，在弱光及黑暗条件下莱茵衣藻会逐渐积累H+，导致叶绿体类囊体腔酸化，进而抑制光合作用，且类囊体腔的酸化程度与无氧发酵产生的弱酸积累量呈正相关，而无氧发酵不产生弱酸的突变体则不会发生类囊体腔酸化现象。下列说法正确的是（ ）
A. 莱茵衣藻细胞中产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体
B. 黑暗条件下莱茵衣藻细胞质基质内的pH低于类囊体腔
C. 有氧呼吸产生的CO2会加剧类囊体腔酸化
D. 类囊体腔酸化可能导致光反应生成的NADPH和ATP减少
【答案】D
【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学 能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成。
【详解】A、莱茵衣藻的无氧发酵独立发生在细胞质基质、线粒体和叶绿体中，无氧发酵会产生NADH，所以莱茵衣藻细胞中产生NADH的场所是细胞质基质、叶绿体和线粒体，A错误；
B、在弱光及黑暗条件下莱茵衣藻会逐渐积累H+，导致叶绿体类囊体腔酸化，所以黑暗条件下莱茵衣藻细胞质基质内的pH高于类囊体腔，B错误；
C、类囊体腔的酸化程度与无氧发酵产生的弱酸积累量呈正相关，所以有氧呼吸产生的CO2会降低类囊体腔酸化，C错误；
D、在弱光及黑暗条件下莱茵衣藻会逐渐积累H+，导致叶绿体类囊体腔酸化，进而抑制光合作用，所以类囊体腔酸化可能导致光反应生成的NADPH和ATP减少，D正确。
故选D。
14. 土壤中的铁多以不溶于水的复合物（Fe3+）形式存在，植物根细胞能够吸收的Fe2+在土壤中的含量极低。双子叶和其他非草本单子叶植物根表皮细胞的质子泵分泌H+，降低土壤pH，以提高Fe3+的溶解性，并通过特定的阴离子通道分泌柠檬酸和苹果酸等螯合剂（能与金属离子配位结合形成稳定的水溶性环状络合物，也称络合剂）与Fe3+结合，分布于根表皮细胞细胞膜表面的三价铁还原酶利用NAD（P）H还原螯合状态的Fe3+，产生Fe2+，同时加大了细胞膜两侧的H+电化学梯度，驱动Fe2+转运蛋白对Fe2+的吸收，具体过程如图。下列叙述正确的是（ ）
A. Fe2+通过Fe2+转运蛋白进入根细胞消耗的能量直接来自ATP
B. 编码三价铁还原酶的基因发生突变，直接影响根细胞对Fe2+的吸收
C. Fe2+转运蛋白转运Fe2+的速率与细胞膜外H+和Fe2+的浓度呈正相关
D. 三价铁还原酶和Fe2+转运蛋白的数量受植物自身铁离子数量和状态的调控
【答案】D
【分析】自由扩散、协助扩散和主动运输的比较
【详解】A、Fe2+通过Fe2+转运蛋白进入根细胞消耗的能量来自细胞膜两侧的H+电化学势能，A错误；
B、编码三价铁还原酶的基因发生突变直接影响螯合状态的Fe3+还原为Fe2+，B错误；
C 、Fe2+转运蛋白转运Fe2+的过程属于主动运输，转运速率在一定范围内与H+浓度梯度有关，与Fe2+浓度无直接关联，C错误；
D、三价铁还原酶和Fe2+转运蛋白的数量受植物自身铁离子数量和状态的调控，当植物体内Fe2+数量少时，会通过一系列信号转导系统来促进相关蛋白的合成，D正确。
故选D。
15. 科研人员分离出某植物叶肉细胞的叶绿体，让叶绿体接受5s光照、5s黑暗交替（间歇光）处理，持续进行20min，并用灵敏传感器记录密闭环境中O2和CO2的变化，结果如图所示（S1、S2、S3分别表示相邻的曲线围成的图形面积）。下列相关叙述错误的是（ ）
A. ac段，叶绿体的光反应速率明显大于暗反应速率
B. de段，CO2吸收速率变慢的原因是C3还原速率减慢
C. S1+S2的数值可表示光反应速率，S1的数值大于S3
D. 总光照时间相同时，间歇光处理有助于有机物的积累
【答案】C
【分析】本实验以分离出某植物的叶绿体为实验材料，排除了呼吸作用的干扰，让叶绿体交替接受5秒光照、5秒黑暗处理，可以用O2的释放速率代表光反应速率，CO2的吸收速率代表碳反应速率。
【详解】A、由题图信息分析，虚线表示O2释放速率的变化，实线表示CO2吸收速率的变化，ac段O2释放速率大于CO2吸收速率，说明叶绿体的光反应速率明显大于暗反应速率，A正确；
B、de段在黑暗条件下进行，导致光反应产生的ATP和NADPH受阻，C3还原速率减慢，CO2固定减慢，所以导致CO2吸收速率变慢，B正确；
C、虚线表示O2的释放速率的变化，实线表示CO2吸收速率的变化，在一个光周期内，二者从开始的0经过一段时间的反应以后又变为0，结合光合作用的总反应式来看，S1+S2表示光反应释放的O2总量，S2+S3表示碳反应吸收的CO2总量，在一个光周期内释放的O2总量与暗反应吸收的CO2总量是相等的，S1+S2=S2+S3，所以S1=S3，C错误；
D、光照总时间相同的情况下，间歇光与连续光照处理相比，光合作用合成的有机物增多，光合作用效率更高，是因为间歇光处理能充分利用光反应产生的NADPH和ATP，D正确。
故选C。
二、多项选择题：本部分包括4题，每题3分，共计12分。每题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分，选对但不全的得1分，错选或不答的得0分。
16. 果蝇的肠吸收细胞中有一种储存Pi的全新细胞器—PX小体（一种具多层膜的椭圆形结构）。PX蛋白分布在PX小体膜上，可将Pi转运进入PX小体后，再将Pi转化为膜的主要成分磷脂进行储存。当食物中磷酸盐不足时，PX小体中的膜成分显著减少，最终PX小体被降解，释放出磷酸盐供细胞使用。下列分析正确的是（ ）
A. PX蛋白的合成起始于附着于内质网上的核糖体
B. 可用差速离心法将PX小体与其他细胞器分离
C. PX小体的膜结构上可能含有催化磷酸盐转化为磷脂的酶
D. 当食物中磷酸盐不足时，果蝇的肠吸收细胞中PX小体的降解需要溶酶体的参与
【答案】BCD
【分析】据题意可知，当食物中磷酸盐过多时，PX蛋白分布在PX小体膜上，可将Pi转运进入PX小体后，再将Pi转化为膜的主要成分磷脂进行储存。当食物中的磷酸盐不足时，PX小体中的膜成分显著减少，最终PX 小体被降解并释放出磷酸盐供细胞使用。
【详解】A、据题意可知，PX蛋白分布在PX小体膜上，属于膜蛋白，蛋白的合成起始于游离的核糖体，A错误；
B、差速离心主要是采取逐渐提高离心速度的方法分离不同大小的细胞器，因此可用差速离心法将PX 小体与其他细胞器分离，B正确;
C、由题意知，PX蛋白分布在PX小体膜上，当食物中磷酸盐过多时，将Pi转运进入PX小体后，再将Pi转化为膜的主要成分磷脂进行储存，因此PX小体的膜结构上可能含有催化磷酸盐转化为磷脂的酶，C正确；
D、溶酶体内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌，因此当食物中磷酸盐不足时果蝇肠吸收细胞中 PX小体的降解可能需要溶酶体的参与，D正确。
故选BCD。
17. 如图表示不同生物细胞代谢的过程，下列有关叙述正确的是（ ）

A. 给甲提供H218O，一段时间后可在细胞内检测到（CH218O）
B. 三者均为生产者，甲可能是蓝藻，乙可能是根瘤菌，丙发生的反应中不产氧，是三者中唯一可能为厌氧型的生物
C. 过程①可表示渗透吸水，对④⑤⑥⑦⑧过程研究，发现产生的能量全部储存于ATP中
D. 就植株叶肉细胞来说，若②O2的释放量大于⑧O2的吸收量， 则该植物体内有机物的量不一定增加
【答案】AD
【分析】化能合成作用：
1、概念：是一些生物（如硝化细菌）利用化学能（体外环境物质氧化释放的能量）把CO2和H2O合成储存能量的有机物的过程。
2、实例：硝化细菌主要有两类：一类是亚硝化细菌，可将氨氧化成亚硝酸；另一类是硝化细菌，可以把亚硝酸氧化成硝酸，两者都能利用释放的能量都能把无机物合成有机物。
【详解】A、给甲提供H218O，水可以参与有氧呼吸第二阶段，生产C18O2，二氧化碳参与光合作用的暗反应生成带有放射性标记的（CH218O），A正确；
B、根瘤菌直接依靠植物的制造的有机物维持生存，属于消费者，而不是生产者，故乙不可能是根瘤菌，乙可能是硝化细菌，硝化细菌能将土壤的氨氧化成为硝酸，利用释放的能量将CO2和H2O合成糖类，即化能合成作用，甲、乙、丙都能将无机物转化为有机物，都为自养型生物，说明这三种生物一定都是生产者，但丙的反应中不产氧，甲乙的反应中产生了氧，说明丙很有可能是三者中唯一可能为厌氧型的生物，B错误；
C、过程①可表示渗透吸水，对④⑤⑥⑦⑧过程研究可知细胞呼吸中所释放的大部分能量以热能散失，C错误；
D、若叶肉细胞②光反应过程O2的释放量大于⑧有氧呼吸过程O2的吸收量，则叶肉细胞的净光合作用量＞0，但植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，只能进行呼吸作用，所以该植物体内有机物的量不一定增加，D正确。
故选AD。
18. 种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是（ ）
A. p点为种皮被突破的时间点
B. Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C. Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D. q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
【答案】ABD
【分析】在种皮被突破前，种子主要进行无氧呼吸，种皮被突破后，种子吸收氧气量增加，有氧呼吸加强，无氧呼吸减弱。
【详解】A、由图可是，P点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确；
B、Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱氢酶活性继续升高，加强无氧呼吸提供能量，B正确；
C、Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误；
D、q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。
故选ABD。
19. 膜流是指由于囊泡运输，生物膜在各个膜性细胞器及质膜之间的常态性转移。囊泡可以将“货物”准确运输到目的地并被靶膜识别，囊泡膜与靶膜的识别原理及融合过程如图所示，V-SNARE和T-SNARE分别是囊泡膜和靶膜上的蛋白质。以下分析错误的是（ ）
A. 如果膜流的起点是细胞膜，与之对应的物质运输方式是胞吞和胞吐
B. 细胞器之间的膜流不需要V-SNARE和T-SNARE蛋白参与
C. 据图分析，囊泡与靶膜之间的识别这一过程不具有特异性
D. 用3H标记亮氨酸可探究某分泌蛋白通过膜流运输的过程
【答案】ABC
【分析】由题意知，GTP具有与ATP相似的生理功能，ATP是细胞生命活动的直接能源物质，因此GTP能为囊泡识别、融合过程提供能量，GTP水解形成GDP；由题图可知，囊泡上的信息分子与靶膜上的受体特异性识别，将囊泡内的物质运输到特定的部位，体现了生物膜的信息传递功能，囊泡与靶膜融合依赖于生物膜的流动性结构特点。
【详解】A、如果膜流的起点是细胞膜，与之对应的物质运输方式是胞吞，A错误；
B、膜流是指由于囊泡运输，生物膜在各个膜性细胞器及质膜之间的常态性转移，可知细胞器之间的膜流也需要V-SNARE和T-SNARE蛋白参与识别，B错误；
C、据图分析，囊泡可以将“货物”准确运输到目的地并被靶膜识别，囊泡与靶膜之间的识别这一过程具有特异性，C错误；
D、用同位素标记法，3H标记亮氨酸，可探究某分泌蛋白通过膜流运输的过程，D正确。
故选ABC。
三、非选择题：本部分包括5题，共计58分。除特别说明外，每空1分。
20. 在光反应中，电子和质子传递途径如图1所示。有氧呼吸第三阶段电子和质子传递途径如图2所示。其中A、B表示物质，①~③表示过程。请回答下列问题：

（1）图1中PSI和PSII镶嵌在叶绿体的____上，它们以串联的方式协同完成电子由____（物质）释放，最终传递给____（A），合成了B。
（2）图1中光照驱动下，伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中H+转运至____，H+通过____方式进入叶绿体基质，光反应产生的____用于暗反应中C3的还原。
（3）图2中②过程中的电子供体是____，释放的电子最终被____接受生成水。①③过程的ATP合成酶的作用是____。
（4）在酸性环境中，2，4-二硝基苯酚（DNP）能结合并携带质子顺浓度梯度跨过线粒体内膜，从而破坏膜内外质子的浓度梯度，使能量以热能形式散失。DNP曾被不良商家作为减肥药售卖，它可能对人体产生的危害有____。
【答案】（1）①. 类囊体膜 ②. 水 ③. NADP+
（2）①. 类囊体膜内（或类囊体腔内） ②. 协助扩散 ③. ATP、NADPH
（3）①. NADH ②. O2 ③. 转运H+、催化ATP合成
（4）DNP可能会导致细胞供能不足和体温过高等问题等
【分析】一、分析图1：光系统涉及两个反应中心：光系统Ⅱ（PSⅡ）和光系统Ⅰ（PSⅠ）。PSⅡ光解水，PSI还原NADP+。光系统II的色素吸收光能以后，能产生高能电子，并将高能电子传送到电子传递体PQ，传递到PQ上的高能电子依次传递给细胞色素b6f和PC。光系统I吸收光能后，通过PC传递的电子与H+、NADP+在类囊体薄膜上结合形成NADPH。水光解产生H+，使类囊体腔内H+浓度升高，H+顺浓度梯度运输到基质，而H+在类囊体薄膜上与NADP+结合形成NADPH使基质的H+浓度降低，同时还可以通过PQ运回到类囊体腔内，这样就保持了类囊体薄膜两侧的H+浓度差。ATP合成酶利用类囊体薄膜两侧的H+浓度差，H+通过类囊体膜上的ATP合成酶，驱动ATP生成；
二、分析图2：蛋白复合体（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）、CQ和Cytc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合成酶以协助扩散的方式进入线粒体基质，并驱动ATP生成。
【小问1详解】结合图1的分析，PSⅡ和PSⅠ完成光反应的过程，分布在叶绿体的类囊体薄膜上；共同完成电子由水释放，最终传递给NADP+，合成NADPH。
【小问2详解】结合图1的分析，在光照驱动下，伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中H+转运至类囊体腔内，使得类囊体腔内H+浓度通过高于叶绿体基质，H+再顺浓度梯度，借助ATP合成酶进入叶绿体基质，故属于协助扩散的方式；光反应产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ（NADPH）用于暗反应中C3的还原。
【小问3详解】结合图2的分析，还原型辅酶Ⅰ（NADH）分解成NAD+和H+的同时，产生了2e-，故电子供体是NADH，释放的电子依次传递到复合体Ⅲ，被O2接受生成H2O。①和③过程的ATP合成酶都具有两个用途：一方面作为转运蛋白，转运H+，另一方面作为酶，催化ATP的合成。
【小问4详解】结合图2的分析，通过蛋白复合体等将质子（H+）运输到膜间隙，使膜两侧形成H+浓度差，H+再顺浓度梯度通过ATP合成酶进入线粒体基质，驱动ATP生成。而DNP结合并携带质子顺浓度梯度跨过线粒体内膜，从而破坏膜内外质子的浓度梯度，使能量以热能形式散失，且减少细胞内ATP的合成，可能导致人体细胞供能不足和体温过高等问题。
21. 植物光合产物产生器官被称作“源”，光合产物卸出和储存部位被称作“库”。图1为光合产物合成及向库运输过程示意图；图2为线粒体内膜进行系列代谢过程；图3为叶绿体中某种生物膜的部分结构及代谢过程的简化示意图。请回答下列问题：
（1）高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用_________方法分离。光合色素吸收的光能转化为________（图1中A）中的化学能。
（2）图2中的过程发生在有氧呼吸第________阶段，H+由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输方式为________。
（3）淀粉和蔗糖均是光合产物，分别在叶肉细胞的_______、_______部位合成。光合作用旺盛时，很多植物合成的大量可溶性糖通常会合成为不溶于水的淀粉临时储存在叶绿体中，所以淀粉储藏在叶绿体内的意义是________。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_________。
（4）为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的蔗糖和淀粉含量以及CO2固定速率。结果如下图4、图5所示。
综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会_________光合作用，结合图1信息，给出作此判断的理由是___________。
【答案】（1）①. 纸层析法 ②. NADPH（或[H]）和ATP
（2）①. 三 ②. 协助扩散
（3）①. 叶绿体基质 ②. 细胞质基质 ③. 保持叶绿体正常形态，防止吸水涨破 ④. 非还原糖较稳定
（4）①. 抑制 ②. 去棉铃相当于去掉了光合产物的“库”，导致蔗糖和淀粉因输出减少而积累，导致丙糖磷酸积累，抑制碳反应，导致光合速率下降
【分析】光合作用分为光反应和暗反应。光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。经过光合作用，将无机物转变成糖类等有机物。通过图1可知，暗反应的产物丙糖磷酸有两条去路，在叶绿体中转化为淀粉，在细胞质基质中转化成蔗糖。这样可以减少丙糖磷酸在叶绿体中的积累，以调节渗透压；以及以非还原糖的形式将有机物运输至植物体其他部位。图4、5两幅图横坐标都是去除棉铃的百分率，纵坐标观察的指标不同。综合分析联系两幅图，随去除果实百分率增加，叶肉细胞干重增加；二氧化碳固定速率下降，二氧化碳固定速率代表光合作用的速率。
【小问1详解】高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用纸层析法分离色素。光反应阶段，光合色素吸收的光能转化为NADPH（或[H]）和ATP中的化学能。
【小问2详解】从图2中可知，H+的运输是顺浓度梯度运输且需要转运蛋白协助，故该过程属于协助扩散。运输方向是膜间隙向线粒体基质运输，并且在运输过程中合成了ATP，即有氧呼吸前两阶段所产生的H+，在线粒体内膜上与氧气结合形成水，并释放大量能量，属于有氧呼吸的第三阶段。
【小问3详解】从图1中可知，暗反应中初产物丙糖磷酸，一部分丙糖磷酸继续在叶绿体基质中最终形成淀粉；另一部分丙糖磷酸从叶绿体运输至细胞质基质，在细胞质基质中合成蔗糖。光合作用旺盛时，很多植物合成的大量可溶性糖通常会合成为不溶于水的淀粉临时储存在叶绿体中，可以保持叶绿体正常形态，防止吸水涨破。蔗糖是二糖，以蔗糖形式运输，其溶液中溶质分子个数相对较小，渗透压稳定，且蔗糖是非还原糖，性质较稳定。
【小问4详解】从图4可知，随着去除棉铃百分比的增加，叶肉细胞中的蔗糖和淀粉等有机物均增加；图5可知，随着去除棉铃百分比的增加，叶肉细胞中二氧化碳固定速率降低。去棉铃相当于去掉了光合产物的“库”，导致蔗糖和淀粉因输出减少而积累，导致丙糖磷酸积累，抑制碳反应，导致光合速率下降。
22. 科学家在研究原产热带和亚热带植物时，发现部分植物的光合作用还存在C4途径，而地球上多数植物的光合作用只有C3途径。下图是玉米的光合作用途径（含C4，C3途径）和花生的光合作用途径（只有C3途径）。回答下列问题：
（1）结合上图，PEPC酶能催化叶肉细胞周围的CO2和_____生成C4酸，C4酸进入维管束鞘细胞再分解为CO2供暗反应利用，由此可见，玉米和花生的C3途径分别发生在_____细胞。
（2）叶绿体在_____上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是_____。光反应阶段的产物是_____（答出3点即可）。
（3）研究表明，PEPC酶与CO2的亲和力比Rubisc酶与CO2的亲和力高60多倍，由此推测，在晴朗夏季的中午，玉米的净光合速率可能_____（填“高于”“等于”或“低于”）花生的净光合速率，原因是_____。
（4）已知光合作用中产生ATP的常见方式是叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨膜的质子梯度（△H＋），形成质子动力势，质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。已知NH4Cl可消除类囊体膜内外的质子梯度（△H＋），科研人员利用不同浓度的NH4Cl溶液处理玉米的两种叶绿体，并测定ATP的相对含量，实验结果如下表：
①随着NH4Cl溶液浓度的增加两种叶绿体产生ATP的相对含量下降的原因是_____，其中_____细胞叶绿体产生ATP相对含量下降得更明显。
②根据实验结果，对玉米维管束鞘细胞叶绿体产生ATP的机制进行推测_____。
【答案】（1）①. C3酸 ②. 维管束鞘细胞、叶肉
（2）①. 类囊体薄膜 ②. 叶绿素、类胡萝卜素 ③. O2、NADPH和ATP
（3）①. 高于 ②. 玉米为C4植物，细胞中有与CO2亲和力强的PEPC酶，在晴朗夏季的中午，叶片气孔开度下降时，玉米能利用较低浓度的CO2进行光合作用
（4）①. 随着NH4Cl溶液浓度的增加，明显消除类囊体膜内外质子梯度（ΔH+），降低质子动力势，导致推动ADP和Pi合成ATP的量减少 ②. 叶肉 ③. 通过质子动力势推动ADP和Pi合成ATP
【分析】左图是玉米C4途径光合作用过程，玉米光合作用过程中，二氧化碳在叶肉细胞的叶绿体内与C3酸反应形成四碳化合物，四碳化合物进入维管束鞘细胞的叶绿体，四碳化合物形成二氧化碳和C3，二氧化碳进行卡尔文循环，再与五碳化合物结合形成C3，C3被NADPH和ATP还原形成糖和C5。玉米属于C4植物，构成维管束鞘的细胞比较大，里面含有没有基粒的叶绿体，这种叶绿体不仅数量比较多，而且个体比较大，叶肉细胞则含有正常的叶绿体。维管束鞘细胞不能进行光反应，但是叶绿体也能利用叶肉细胞产生的ATP和NADPH进行暗反应。
【小问1详解】由图可知，PEPC酶能催化叶肉细胞周围的CO2和C3酸生成C4酸，C4酸进入维管束鞘细胞再分解为CO2供暗反应利用，由图可知，玉米和花生的C3途径分别发生在维管束鞘细胞、叶肉细胞内。
【小问2详解】吸收光能的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，分布在类囊体薄膜上，因此在叶绿体的类囊体薄膜上，将光能转化为化学能。光反应包括水的光解和ATP的合成，其产物包括O2、NADPH和ATP。
【小问3详解】由图可知，在玉米叶肉细胞中含有PEPC酶，该酶与CO2亲和力较强，因此玉米的叶肉细胞可以在较低浓度二氧化碳的条件下，通过PEPC酶固定二氧化碳，然后泵入维管束鞘细胞中利用，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，因此在晴朗夏季的中午，叶片气孔开度下降时，玉米作为C4植物，能利用较低浓度的CO2进行光合作用，使玉米光合作用速率基本不受影响，而花生属于C3植物，当气孔关闭后，胞间CO2浓度降低，导致光合速率降低。
【小问4详解】①根据题意可知，NH4Cl可消除类囊体膜内外质子梯度（ΔH+），因此随着NH4Cl溶液浓度的增加，对类囊体膜内外质子梯度（ΔH+）的消除能力增强，形成质子动力势逐渐减小，导致质子动力势推动ADP和Pi合成ATP减少，导致两种叶绿体产生ATP的相对含量下降，分析表中数据可知，叶肉细胞叶绿体光合磷酸化活力降低更多，因此叶肉细胞叶绿体产生ATP相对含量下降得更明显。
②根据实验结果，表中随着NH4Cl溶液浓度的增加，维管束鞘细胞叶绿体光合磷酸化活力也下降，因此推测玉米维管束鞘细胞叶绿体是通过质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。
23. 狗尾草是一种4C4植物，叶肉细胞和维管束鞘细胞中都有叶绿体，但叶肉细胞叶绿体中无Rubisc（既能催化C5的羧化，也能催化C5的加氧分解的一种酶），维管束鞘细胞叶绿体中基粒发育不全。下图是适宜光照下狗尾草的部分代谢过程示意图，其中PEPC是对2CO2高亲和力的PEP羧化酶。请回答问题：
（1）过程①丙酮酸转化为PEP需要叶绿体的________（结构）产生的ATP供能，叶肉细胞的天冬氨酸通过________（结构）进入维管束鞘细胞。在维管束鞘细胞中，过程⑥和________（过程）都会产生丙酮酸。
（2）参与过程⑩的CO2来自________（过程）。维管束鞘细胞完全被叶肉细胞包被，其主要意义是有助于________，而同化利用（固定）。
（3）为了研究温度对狗尾草和烟草（C3植物）光量子效率（吸收1个光量子所能吸收的CO2分子数）的影响，研究人员进行了相关实验，请完成下表。
【答案】（1）①. 类囊体##基粒##基粒片层 ②. 胞间连丝 ③. 细胞呼吸第一阶段##有氧呼吸第一阶段
（2）①. 苹果酸分解成丙酮酸（过程⑥）和有氧呼吸的第二阶段 ②. 从维管束鞘细胞散出的CO2再次被PEPC“捕获”
（3）①. 随机、平均 ②. 将上述4组植物分别放置在温度为10℃、20℃、30℃、40℃的环境中，光照等其他条件相同且适宜 ③. PEPC对CO2的亲和力高 ④. O2 ⑤. 狗尾草需要消耗ATP用于PEP再生，用于卡尔文循环的ATP减少（或C4途径需要消耗能量）
【分析】分析题图：叶肉细胞可利用CO2与PEP在PEPC的催化下生成草酰乙酸（②），再将草酰乙酸转化为天冬氨酸（③）；天冬氨酸进入维管束鞘细胞的线粒体中，与α-酮戊二酸生成草酰乙酸（④），再转变为苹果酸（⑤），苹果酸进入维管束鞘细胞的细胞质基质中生成丙酮酸和CO2（⑥），CO2进入叶绿体中与C5生成C3（⑩），C3转变为丙糖磷酸，可进一步合成为淀粉（⑫）。
【小问1详解】结合图示可知，过程①丙酮酸转化为PEP需要消耗ATP，可由叶绿体的类囊体（光反应场所）提供ATP；天冬氨酸通过叶肉细胞和维管束鞘细胞之间的通道—胞间连丝进入维管束鞘细胞中；在维管束鞘细胞中，过程⑥（苹果酸进入细胞质基质中生成丙酮酸和CO2）和细胞呼吸的第一阶段（葡萄糖被氧化分解为丙酮酸和NADH，并释放少量能量）都会产生丙酮酸。
【小问2详解】参与过程⑩（CO2与C5生成C3）的CO2可来自于苹果酸分解成丙酮酸（过程⑥）和有氧呼吸的第二阶段（丙酮酸和水生成CO2和NADH，并释放少量能量）；PEPC是对CO2高亲和力的PEP羧化酶，结合图示，维管束鞘细胞完全被叶肉细胞包被，有助于从维管束鞘细胞中散出的CO2再次被PEPC“捕获”。
【小问3详解】由题意可知，实验为探究温度对狗尾草和烟草（C3植物）光量子效率（吸收1个光量子所能吸收的CO2分子数）的影响，故实验的自变量为温度和植株类型，因变量的指标为光量子效率，其他变量均为无关变量，应保持一致。实验分组：各取40株生长健壮的狗尾草和烟草，分别随机、平均分为4组。
实验处理：由结果测定和处理可知，应将上述4组植物分别放置在温度为10℃、20℃、30℃、40℃的环境中，光照等其他条件（无关变量）相同且适宜。实验结果分析：与30℃相比，40℃条件下，烟草光量子效率明显降低，但狗尾草的光量子效率基本不变，由于狗尾草是一种C4植物，C4植物可捕获CO2被PEPC催化生成草酰乙酸，再进一步转化为苹果酸，苹果酸分解可释放CO2供于光合作用暗反应。故其主要原因是一方面PEPC对CO2的亲和力高，维持了维管束鞘细胞中高浓度的CO2；Rubisc（既能催化C5的羧化，也能催化C5的加氧分解），由于维管束鞘细胞叶绿体中基粒发育不全，故维管束鞘细胞叶绿体光反应产生的O2少，CO2竞争Rubisc的能力强，C5的加氧分解少；由图示可知，狗尾草叶肉细胞中PEP的再生需要消耗ATP，当温度低于30℃时，狗尾草的光量子效率比烟草低，主要原因是狗尾草需要消耗ATP用于PEP再生，使得用于卡尔文循环（中C3还原过程）的ATP减少。
24. 当光照过强，植物吸收的光能超过植物所需时，会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。强光条件下，叶肉细胞内因NADP+不足、O2浓度过高，会生成一系列光有毒产物，若这些物质不能及时清理，会攻击叶绿素和PSⅡ反应中心（参与光反应的色素-蛋白质复合体）的D1蛋白，使D1蛋白高度磷酸化，并形成D1蛋白交联聚合物，从而损伤光合结构。而类胡萝卜素能清除光有毒产物，有保护叶绿体的作用（部分过程如下图）。请回答下列问题：
（1）PSⅡ反应中心位于____________上，强光条件下，叶肉细胞内O2浓度过高的原因有____________。
（2）Rubisc是一个双功能酶，既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2，又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸，其催化方向取决于CO2和O2相对浓度。强光下叶肉细胞的光呼吸会增强，原因是____________。光呼吸抵消了约30%的光合储备能量，但光呼吸对光合作用不完全是消极的影响，光呼吸还会____________（填“增强”或“缓解”）光抑制，对细胞有重要的保护作用。
（3）D1蛋白是PSⅡ反应中心的关键蛋白，D1蛋白受损会影响光反应的正常进行，导致____________合成减少，进而影响到____________的还原。植物在长期进化过程中形成了多种方法来避免或减轻光抑制现象，例如，减少光的吸收、适度的光呼吸、____________等（答出1点即可）。
（4）为研究光抑制后D1蛋白的修复过程，科学家利用光抑制处理的菠菜叶圆片按如下流程进行实验：光抑制处理的叶圆片→叶绿体蛋白质合成阻断剂（作用时长有限）溶液浸泡→取出叶圆片→弱光（或暗）处理不同时间→测量结果，实验数据如下表：
①表中数据说明光抑制叶片中D1蛋白的降解依赖于____________条件，D1蛋白的降解过程会使D1蛋白磷酸化比例、D1蛋白交联聚合物比例均____________（填“升高”、“不变”或“降低”）。
②为研究D1蛋白降解过程是先发生D1蛋白去磷酸化，还是先发生D1蛋白交联聚合物解聚，科学家用氟化钠处理叶片抑制D1蛋白去磷酸化后，结果显示D1蛋白总量几乎无变化，但D1蛋白交联聚合物则明显减少。据此写出Dl蛋白降解过程：Dl蛋白降解依赖的环境条件→____________→____________→D1蛋白降解。
③弱光处理7h后，Dl蛋白总量略微增加最可能的原因是____________。
【答案】（1）①. 类囊体薄膜 ②. 强光条件下，光反应增强产生更多的O2；气孔关闭，叶肉细胞释放的O2量减少
（2）①. 叶肉细胞内O2浓度升高，CO2浓度降低，O2在与Rubisc的竞争中占优势，Rubisc更倾向于催化C5与O2发生反应 ②. 缓解
（3）①. ATP、NADPH ②. C3（或三碳化合物） ③. 提高光合速率从而增加对光的利用（增加过剩光能的耗散能力或增强对光有毒物质的清除能力）
（4）①. 弱光 ②. 降低 ③. D1蛋白交联聚合物解聚 ④. D1蛋白去磷酸化 ⑤. 7h时叶圆片中蛋白质合成阻断剂的抑制作用几乎消失，有少量的D1蛋白合成
【分析】光合作用：
①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；
②暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。
【小问1详解】 PSⅡ反应中心是参与光反应的色素一蛋白质复合体，光反应的场所是类囊体薄膜，因此PSⅡ反应中心位于类囊体薄膜。强光条件下，光反应增强产生更多的O2，气孔关闭，叶肉细胞释放的O2量减少。
【小问2详解】Rubisc是一个双功能酶，光照条件下，它既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2，又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸，其催化方向取决于CO2和O2浓度。强光下叶肉细胞内，O2浓度升高，CO2浓度降低，O2在Rubisc的竞争中占优势，Rubisc更倾向于催化C5与O2发生反应，光呼吸增强。光呼吸会缓解光抑制，是因为光呼吸可以消耗过多的能量和O2，减少光有毒产物的生成，减少对光合结构的损伤。
【小问3详解】D1蛋白是PSⅡ反应中心的关键蛋白，D1蛋白受损会影响光反应的正常进行，导致ATP、NADPH合成减少，进而影响到C3的还原。植物在长期进化过程中形成了多种方法来避免或减轻光抑制现象，例如，减少光的吸收、提高光合速率从而增加对光的利用；增加过剩光能的耗散能力；增强对光有毒产物的清除能力等。
【小问4详解】分析题意，本实验目的是研究光抑制后D1蛋白的修复过程，结合表格信息可知，实验的自变量是处理条件和处理时间，因变量是D1蛋白情况。
①分析表格数据可知，随处理时间延长，弱光处理下D1蛋白总量降低，但暗处理下其变化不大，说明光抑制叶片中D1蛋白的降解依赖于弱光条件；D1蛋白含量较高的暗处理条件下，D1蛋白磷酸化比例和D1蛋白交联聚合物比例均较高，据此推测D1蛋白修复过程会使 D1蛋白磷酸化比例、D1蛋白交联聚合物比例均降低。
②分析题意，科学家用氟化钠处理叶片抑制 D1蛋白去磷酸化后，结果显示D1蛋白几乎无变化，但D1蛋白交联聚合物则明显减少，据此可写出D1蛋白降解过程为：D1蛋白降解依赖的环境条件→D1蛋白交联聚合物解聚→D1蛋白去磷酸化→D1蛋白降解。
③由于叶绿体蛋白质合成阻断剂的作用时长有限，7h时叶圆片中蛋白质合成阻断剂的抑制作用几乎消失，有少量的D1蛋白合成，故弱光处理7h后，D1蛋白总量略微增加。
物质转运方式
被动运输
主动运输
自由扩散
协助扩散
运输方向
高浓度→低浓度
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
是否需要转运蛋白
不需要
需要
需要
是否消耗能量
不消耗
不消耗
消耗
处理
维管束鞘细胞叶绿体光合磷酸化活力
叶肉细胞叶绿体光合磷酸化活力
μmlesATP/mg·chl-1·h-1
μmlesATP/mg·chl-1·h-1
对照
91．10
135．9
1×105
85．82
104．7
1×10-4
77．09
76．24
1×10-3
65．18
35．23
5×10-3
55．39
5．49
实验步骤的目的
实验步骤的要点及结果
实验分组
各取40株生长健壮的狗尾草和烟草，分别①________分为4组。
实验处理
②________。
结果测定和处理
测定光量子效率，并绘制曲线（如图）
实验结果分析
与30℃相比40℃条件下，烟草光量子效率明显降低，但狗尾草的光量子效率基本不变，其主要原因是一方面③________，维持了维管束鞘细胞中高浓度的CO2：另一方面维管束鞘细胞叶绿体产生的④________少，CO2竞争Rubisc的能力强，C5的加氧分解少。低于30℃时，狗尾草的光量子效率比烟草低，主要原因是⑤________。
指标
处理条件
处理时间
0
1h
2h
7h
Dl蛋白总量（%）
弱光
100
66.7
65.8
70.5
暗
100
92.4
92.5
92.3
D1蛋白磷酸化比例（%）
弱光
74
55.2
54.4
57.1
暗
74
73.4
72.2
72.7
Dl蛋白交联聚合物比例（%）
弱光
0.25
0.05
0.01
0.01
暗
0.25
0.24
0.23
0.25