2023届高考生物二轮复习运用“变量”思维解答细胞代谢类实验设计作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习运用“变量”思维解答细胞代谢类实验设计作业含答案，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．(2022·贵阳三模)某同学为探究实验室培养的动物细胞进行细胞呼吸的方式，模拟教材中“探究酵母菌细胞呼吸的方式”进行了实验。下列相关分析正确的是( )
A．该实验无氧呼吸的产物使溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间比有氧呼吸的短
B．该实验中通入氧气组与不通入氧气组分别为实验组和对照组
C．通入氧气组与不通入氧气组的培养液的pH都会发生一定的改变
D．细胞呼吸生成乳酸的过程中，合成ATP的能量来自丙酮酸中的化学能
解析：选C 二氧化碳能使溴麝香草酚蓝溶液变成黄色，由于单位时间内有氧呼吸产生的二氧化碳更多，但动物无氧呼吸产物为乳酸，不产生的二氧化碳，A错误；该实验属于对比实验，通入氧气组与不通入氧气组都属于实验组，B错误；由于动物细胞有氧呼吸会产生二氧化碳，无氧呼吸会产生乳酸，故通入氧气组与不通入氧气组的培养液的pH都会发生一定程度的降低，C正确；细胞无氧呼吸第二阶段生成乳酸，不合成ATP，D错误。
2.某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，对实验的结果进行分析并绘图，如图所示，下列叙述正确的是( )
A．该实验的自变量是底物浓度，无关变量有温度和pH等
B．该实验过程要先将底物和酶混合，然后再加抑制剂来观察反应结果
C．在S2点之后，限制曲线①酶促反应速率的因素不再是底物浓度
D．由实验结果得出抑制剂Ⅱ与底物竞争性结合酶的活性中心
解析：选C 该实验的自变量是底物浓度和抑制剂的有无，以及抑制剂的种类，因变量是酶促反应速率，无关变量有温度和pH等，A错误；该实验过程要先加底物和抑制剂混合，然后再加酶来观察反应结果，B错误；在S2点之前，限制曲线①酶促反应速率的因素是底物浓度，在S2点之后，限制曲线①酶促反应速率的因素是酶浓度等因素，不再是底物浓度，C正确；由实验结果得出抑制剂Ⅱ属于非竞争性抑制剂，可使酶的活性降低，抑制剂Ⅰ属于竞争性抑制剂，可与底物竞争性结合酶的活性中心，D错误。
3．(2022·达州模拟)“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不作处理，设法阻止两部分联系。光照6小时，在A、B截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b，光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为m0，下列说法错误的是( )
A．若m0－a＝b－m0，则表明该实验条件下叶片的光合速率等于呼吸速率
B．本实验需阻止叶片光合产物向外运输，同时不影响水和无机盐的输送
C．忽略水和无机盐的影响，A部分叶片可在给B光照时剪下进行等时长的暗处理
D．选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性
解析：选A m0－a表示呼吸消耗有机物的重量，b－m0表示净光合积累有机物的量，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，说明此时光合速率是呼吸速率的2倍，A错误；本实验是通过光合产物有机物的变化来计算光合速率的，所以要保证其他物质的正常运输，B正确；若忽略水和无机盐的影响，将A部分叶片剪下后暗处理与题干中遮光处理情况相同，A部分叶片均只能进行细胞呼吸消耗有机物，C正确；在对比实验中，应保证无关变量相同且适宜，否则会导致实验结果不准确，D项所述均属于无关变量，D正确。
4．将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48 h后，储藏在温度为1 ℃的冷库内，另一份则始终在1 ℃的冷库内储藏。从采摘后第1 d算起，每10 d定时定量取样一次，测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量，计算二者的比值得到如图所示曲线。下列叙述与实验结果不一致的是( )
A．曲线中比值大于1时，表明蓝莓既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
B．第20 d对照组蓝莓产生的酒精量高于CO2处理组
C．第40 d对照组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
D．储藏蓝莓前用高浓度CO2短时(如48 h)处理，能一定程度上抑制其在储藏时的无氧呼吸
解析：选C 根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，当CO2释放量和O2吸收量的比值等于1时，表明蓝莓只进行有氧呼吸，比值大于1表明二者都有，A正确。第20 d对照组蓝莓的CO2释放量和O2吸收量的比值大于1，说明蓝莓进行了无氧呼吸，产生了酒精，而CO2处理组二者的比值为1，蓝莓只进行有氧呼吸，不产生酒精，B正确。第40 d对照组蓝莓CO2释放量和O2吸收量的比值等于2，有氧呼吸与无氧呼吸产生的CO2的量相同，根据反应式计算可知，此时无氧呼吸消耗的葡萄糖多于有氧呼吸，C错误。储藏蓝莓前用高浓度CO2短时(如48 h)处理，CO2释放量和O2吸收量的比值会相对较小，可以判定这一处理能一定程度上抑制其储藏时的无氧呼吸，D正确。
5．龙须菜是生活在近海海域的大型经济藻类，既能给海洋生态系统提供光合产物，又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响，实验结果如图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%，实验过程中温度等其他条件适宜，下列相关说法错误的是( )
A．实验中的自变量为光照强度和CO2浓度
B．高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快
C．增加光照强度或CO2浓度均能提高龙须菜的生长速率
D．选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素
解析：选C 本实验研究了高光和低光、CO2浓度0.03%和0.1%条件下的龙须菜相对生长速率和相对光反应速率，自变量为光照强度和CO2浓度，因变量为龙须菜相对生长速率和相对光反应速率，A正确；据图可知，高光下龙须菜相对生长速率和相对光反应速率较高，推测高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快，B正确；据图分析可知，各组CO2浓度为0.1%时龙须菜相对生长速率和相对光反应速率均不高于CO2浓度为0.03%时，故增加CO2浓度并不能提高龙须菜的生长速率，C错误；不同的光照强度和CO2浓度对生长速率的影响不同，所以选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素，D正确。
6．某生物科研小组从池塘某一深度取水样，分装到六对黑白瓶中(白瓶为透光瓶，黑瓶为不透光瓶)。剩余水样立即测定初始溶氧量为10 mg/L。将瓶密封后有五对置于五种不同强度的光照条件下(温度相同)，一对放回原水层，24小时后，测定瓶中溶氧量，请根据记录数据(如表)判断下列说法正确的是( )
A.光照强度为a时，白瓶和黑瓶的溶氧量相同，说明a为黑暗条件
B．光照强度为b时，植物不能发生光合作用
C．原水层与c的白瓶溶氧量相同，可以推测原水层的光照强度为c
D．当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量都是30 mg/L
解析：选A 黑瓶中的生物没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，但呼吸消耗氧气，a条件下黑、白瓶所剩溶氧量相同，说明二者相同时间内耗氧量一致，所以a为黑暗条件，A正确；光照强度为b时，白瓶溶氧量与初始溶氧量相等，说明净光合速率为零，总光合作用产氧量和呼吸耗氧量相同，B错误；原水层与c的白瓶溶氧量虽相同，但呼吸速率不同[原水层的呼吸速率＝10－2＝8(mg/L)，c的白瓶呼吸速率＝10－3＝7(mg/L)]，所以两者的总光合速率不同，光照强度不同，C错误；当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量即为总光合量＝净光合量＋呼吸消耗量＝30－10＋10－3＝27(mg/L)，D错误。
7．光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含的能量与光合作用中吸收的光能的比值。某研究人员将某绿色植物放在温度适宜的密闭容器内(如图1所示)。经黑暗处理后置于恒定光照下并测量容器内氧气的变化量，测量的结果如图2所示。下列说法不正确的是( )
A．使用农家肥和增加复种次数分别主要是通过提高光合作用效率和延长光合作用时间来提高产量的
B．图1中，通过变换光源只能研究光照强度对光合作用的影响，水浴的目的是排除无关变量的影响
C．图2中，A点以后的短时间内，叶肉细胞的叶绿体内C3的量将减少，叶绿体ATP的量变化将增快
D．如果该植物的呼吸速率始终不变，则在5～15 min内，该植物光合作用合成葡萄糖的平均速率是1×10－8 ml/min
解析：选B 农家肥中富含有机物，可以被分解者分解，产生的无机盐和CO2可以被植物吸收利用，增强光合作用，增加光合产物量，而增加复种次数是通过延长光合作用时间，从而提高光合作用产物的量，A正确；图1中，通过变换光源可以研究光照强度对光合作用的影响，还可以研究光波长对光合作用的影响，水浴的目的是排除无关变量的影响，B错误；A点以后的短时间内，光照增强，光反应产物增多，叶肉细胞的叶绿体内C3被还原增多，C3的量将减少，C正确；结合图示可知，黑暗下氧气量的变化量为呼吸速率，为1×10－7÷5＝2×10-8ml/min，在5～15 min内，净光合速率为(8×10－7－4×10－7)÷10＝4×10－8 ml/min，该植物光合作用产生氧气的平均速率即总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝4×10－8＋2×10－8＝6×10－8 ml/min，合成葡萄糖的平均速率是1×10－8 ml/min，D正确。
二、非选择题
8．脲酶能够将尿素分解成二氧化碳和氨(氨溶于水后形成铵根离子)。某研究人员利用一定浓度的尿溶液进行了铜离子对脲酶活性的影响实验，得到如图所示结果。请回答下列问题：
(1)科学家萨姆纳从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，并用多种方法证明了脲酶的化学本质是________。
(2)图示实验的自变量为____________________；实验结果表明，随着铜离子浓度的升高，脲酶的活性________。图中显示，脲酶作用的最适温度在____________℃之间。为了进一步探究脲酶作用的最适温度，请写出实验设计的基本思路：__________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)幽门螺杆菌是导致胃炎的罪魁祸首，该微生物也可以产生脲酶，并分泌到细胞外发挥作用，该微生物合成脲酶的过程中参与的细胞器是________。13C呼气试验检测系统是国际上公认的幽门螺杆菌检查的“金标准”，被测者先口服用13C标记的尿素，然后向专用的呼气卡中吹气留取样本，即可以准确地检测出被测者是否被幽门螺杆菌感染。请简要说明呼气试验检测的原理：___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)萨姆纳从刀豆种子中提出脲酶结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质。(2)图中温度和铜离子浓度是实验中人为改变的量，属于自变量，实验结果表明，随着铜离子浓度的升高，产生的铵根离子减少，说明脲酶的活性降低。图中显示，脲酶在50 ℃时活性最高，所以作用的最适温度在40～60 ℃之间。为了进一步探究脲酶作用的最适温度，在不加入铜离子(或铜离子浓度一定)的情况下，在温度为40～60 ℃范围内设置更小的温度梯度进行实验，测定尿素分解速率，尿素分解速率最高时的温度为脲酶作用的最适温度。(3)幽门螺杆菌仅有核糖体一种细胞器，脲酶是蛋白质，其合成场所是核糖体。被测者口服用13C标记的尿素，尿素中的碳原子是13C，分子式为13CO(NH2)2，如果胃部存在幽门螺杆菌，幽门螺杆菌会产生脲酶，则尿素会被分解为NH3和13CO2，若检测患者呼出的气体中含有13CO2，则代表胃部存在幽门螺杆菌。
答案：(1)蛋白质 (2)温度和铜离子浓度 降低 40～60 在不加入铜离子(或铜离子浓度一定)的情况下，在温度为40～60 ℃范围内设置更小的温度梯度进行实验，测定尿素分解速率 (3)核糖体 幽门螺杆菌会产生脲酶，脲酶能将尿素分解成NH3和13CO2，如果检测到被测者呼出的气体中含有13CO2，则说明被测者被幽门螺杆菌感染
9．(2022·广安模拟)研究者选择长势大致相同的正常水稻幼苗，分别供给低氮、中氮和高氮营养液，研究不同施氮量对水稻幼苗光合作用的影响，30 d后测定相关指标，结果如表所示。已知气孔导度指的是气孔张开的程度，RuBP羧化酶是CO2固定过程中的关键酶，请回答下列相关问题：
(1)该实验的自变量是________________。欲测定叶绿素含量，可先用________________(填溶剂)提取叶片中的色素。
(2)氮元素被植物吸收后可用于合成多种与光合作用有关的化合物，如____________两种)。
(3)据表格分析可知，与其他组相比，高氮组胞间CO2浓度最低的原因可能是 _______________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在中午阳光较强时，水稻气孔导度有较大变化，研究发现这种变化与叶片中D1蛋白的含量密切相关，强光照会导致D1蛋白含量下降，而水杨酸能减小D1蛋白含量下降的幅度。请以水稻为实验材料，设计实验验证此结论，简要写出实验思路：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由题中处理方式判断该实验的自变量为不同施氮量。叶绿素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此可用无水乙醇提取。(2)氮元素被植物吸收后可用于合成多种与光合作用有关的化合物，如叶绿素、酶、ATP、ADP、[H]中都含有氮元素。(3)与其他组相比，高氮组胞间CO2浓度最低的原因可能是气孔导度下降导致从气孔进入细胞间隙的CO2减少；RuBP羧化酶的含量升高，植物固定CO2的能力增强导致细胞间隙CO2的消耗更快。(4)科学探究实验过程中，需要遵循对照原则、单一变量原则和平行重复原则，除了自变量以外，其他的无关变量都需要相同且适宜。实验思路见答案。
答案：(1)供氮浓度(不同施氮量) 无水乙醇 (2)叶绿素、酶、ATP、ADP、[H] (3)气孔导度下降导致从气孔进入细胞间隙的CO2减少；RuBP羧化酶的含量升高，植物固定CO2的能力增强导致细胞间隙CO2的消耗更快 (4)将若干长势大致相同的水稻随机均分成3组，分别在适宜光照、强光照、强光照加水杨酸三种处理条件下培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，检测并比较各组D1蛋白的含量
光照强度/klx
a
b
c
d
e
原水层
白瓶溶氧量/(mg/L)
3
10
19
30
30
19
黑瓶溶氧量/(mg/L)
3
3
3
3
3
2
处理
叶绿素
含量(SPAD)
气孔导度/(ml·m－2·s－1)
胞间CO2浓度/(μml·ml－1)
RuBP羧化酶含量/(mg·cm－2)
低氮
34.7
0.53
290
0.122 7
中氮
37.7
0.50
281
0.140 5
高氮
42.4
0.48
269
0.170 4