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2023人教版高中生物必修1 分子与细胞 第5章 细胞的能量供应和利用 综合拔高练
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这是一份2023人教版高中生物必修1 分子与细胞 第5章 细胞的能量供应和利用 综合拔高练，共21页。
综合拔高练
五年高考练
考点1 细胞呼吸过程及应用
1.(2021全国甲,2)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结果是 ( )
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
2.(2021湖南,12)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述,错误的是( )
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中,常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种,可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播,原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D.柑橘在塑料袋中密封保存,可以减少水分散失、降低呼吸速率,起到保鲜作用
3.(2020山东,2)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是 ( )
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
4.(2020课标全国Ⅰ,2)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
考点2 叶绿体中色素的种类及作用
5.(2019江苏单科,17)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操作
D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
考点3 光合作用过程
6.(2021广东,12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是( )
A.Rubisco存在于细胞质基质中
B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2结合
7.(2021辽宁,22节选)早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μmol·mol-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题:
(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成 ,进而被还原生成糖类,此过程发生在 中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO3-两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程。图中HCO3-浓度最高的场所是 (填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有 。
图1
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO3-转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度。
图2
①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力 (填“高于”或“低于”或“等于”)Rubisco。
②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是 。图中由Pyr转变为PEP的过程属于 (填“吸能反应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用 技术。
考点4 影响光合作用的因素
8.(2021湖南,7)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( )
A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
9.(2021北京,3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是( )
A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.HT植株表现出对高温环境的适应性
10.(2019课标全国Ⅰ,29)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。回答下列问题。
(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力 。
(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会 ,出现这种变化的主要原因是 。
(3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
考点5 光合作用与细胞呼吸综合
11.(2020课标全国Ⅲ,29)参照表中内容,围绕真核细胞中ATP的合成来完成表格。
反应
部位
(1)
叶绿体
的类囊
体膜
线粒体
反应物
葡萄糖
/
丙酮酸等
反应
名称
(2)
光合作
用的光
反应
有氧呼吸的
部分过程
合成ATP
的能量
来源
化学能
(3)
化学能
终产
物(除
ATP外)
乙醇、
CO2
(4)
(5)
12.(2020课标全国Ⅱ,30)为了研究细胞器的功能,某同学将正常叶片置于适量的溶液B中,用组织捣碎机破碎细胞,再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题:
(1)该实验所用溶液B应满足的条件是 (答出2点即可)。
(2)离心沉淀出细胞核后,上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,原因是此上清液中含有 。
(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光, (填“有”或“没有”)氧气释放,原因是 。
13.(2020山东,21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ,模块3中的甲可与CO2结合,甲为 。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将 (填:“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是 。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量 (填:“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是 。
(4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是 。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
三年模拟练
应用实践
1.(2022山东济南章丘四中月考)蛋白质的磷酸化在信号传递过程中起着重要作用,而很多转化过程都需要ATP的参与,蛋白质磷酸化后,空间结构发生了变化,活性也发生了变化,进而使Ca2+释放到膜外。蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.蛋白质磷酸化的过程会消耗ATP,使ATP的含量明显下降
B.蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
C.蛋白质的磷酸化和去磷酸化属于不可逆反应
D.蛋白质的磷酸化属于吸能反应,其能量来自ATP中活跃的化学能
2.(2022江西赣州赣县三中月考)某生物小组利用蛋白质和蛋白酶探究底物浓度对酶活性的影响,分别用0.8 mg/mL(甲组)、1.2 mg/mL(乙组)、1.6 mg/mL(丙组)蛋白质溶液进行实验,实验结果绘制如图,下列相关叙述正确的是( )
A.该实验中的自变量有温度、pH、酶量
B.10 min后,底物全部被消耗,因此乙组反应停止
C.该实验的结论为酶促反应速率随底物浓度增大而增加
D.14 min时甲组蛋白质是否被完全水解,可以加入双缩脲试剂鉴别3.(2022山东莱西一中月考)如图为酒精发酵和乳酸发酵的过程示意图,下列相关叙述正确的是( )
A.植物细胞无氧呼吸产生酒精称为酒精发酵
B.图中NADH为还原型辅酶Ⅰ,在细胞质基质中被消耗
C.①过程中产生的能量大部分储存在ATP中
D.细胞的无氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行
4.(2022山东临沂一中月考)过氧化物酶体是一种存在于真核生物细胞中的细胞器,在肝细胞和肾细胞中数量特别多。过氧化物酶体含有丰富的酶类,在有关酶的作用下,可发生RH2+O2→R+H2O2反应,对细胞内的氧水平有很大的影响。在低浓度氧的条件下,线粒体利用氢的能力比过氧化物酶体强,但在高浓度氧的情况下,过氧化物酶体的氧化反应占主导地位。下列相关分析正确的是( )
A.过氧化物酶体中的酶只能在过氧化物酶体中发挥作用
B.催化RH2+O2→R+H2O2反应的酶是过氧化氢酶
C.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
D.过氧化物酶体可保护细胞免受高浓度氧的毒害
5.(2022江西吉安吉水二中月考)某实验室用两种方式进行酵母菌发酵。甲发酵罐中保留一定量的O2,乙发酵罐中没有O2,其余条件相同且适宜。实验过程中每小时测定一次甲、乙两发酵罐中O2和酒精的物质的量,记录数据并绘制坐标图。据此判断下列说法正确的是( )
注:“……”表示甲发酵罐中O2的物质的量;“—”表示甲发酵罐中酒精的物质的量;“-----”表示乙发酵罐中酒精的物质的量。
A.甲发酵罐实验结果表明在有O2存在时酵母菌无法进行无氧呼吸
B.甲、乙两发酵罐分别在第4 h和第5 h无氧呼吸速率最快
C.该实验证明向葡萄糖溶液中通入大量的O2可以提高酒精的生成量
D.在实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的CO2量之比为8∶5
6.(2021湖北襄阳五校联考)为提高粮食产量,研究人员以390 μmol/mol的大气CO2浓度和自然降水条件为对照组(C390+W0组),分别研究CO2浓度升高至550 μmol/mol(C550+W0组)和降水增加15%(C390+W15组)对某植物净光合速率的影响,结果如图所示。下列说法不正确的是( )
A.由图可知,适当提高CO2浓度和适当增加降水量可增强植物的净光合速率
B.P点为C390+W0组曲线上的点,在该光照强度下,适当增加降水量对净光合作用的促进更显著
C.由图推测适当增加降水量可能会使气孔开放度提高,从而增加CO2的吸收量,以充分利用光反应产生的ATP和NADH,提高净光合速率
D.在P点时适当增加光照强度,则P点会向右上移动
7.(多选)如图为植物细胞中某生物膜上发生的部分代谢过程,下列有关叙述错误的是( )
A.图中的生物膜为类囊体薄膜,只存在于高等植物的叶肉细胞中
B.图中“?”为还原型辅酶Ⅱ,含有光能转化而来的一部分化学能
C.该生物膜上产生O2的过程不需要叶绿素的参与
D.图中合成的ATP可用于细胞吸收无机盐
8.(不定项)(2021山东济南模拟改编)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 ℃)。低温锻炼十天后,将三组幼苗同时进行低温胁迫处理,测定各项生化指标,结果如图。下列相关分析错误的是( )
A.低温锻炼能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解,提高幼苗的抗寒能力
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可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
9.(2021吉林长春东北师大附中月考)图1是某植物叶肉细胞中部分代谢过程的模式图;图2为科研人员在一晴朗的白天,检测了自然环境中该植物在夏季晴朗的一天中上下午不同光照强度下光合速率的变化。请回答下列问题:
图1
图2
(1)光合作用有关的酶分布于叶绿体的 。据图1可知,光合作用过程中R酶催化C5与CO2形成的物质是 。
(2)在某些条件下,R酶还可以催化C5和O2反应生成1分子C3和1分子2-磷酸乙醇酸,后者在酶的催化作用下转换为 后经载体T运离叶绿体,再经过叶绿体外的代谢途径转换为甘油酸回到叶绿体。经测定,由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少,从图1分析,原因是 。
(3)据图1分析,下列选项中能提高光合效率的方法可以有 (填序号)。
①设法将释放的CO2回收至叶绿体中
②使用抑制剂降低载体T的活性
③抑制R酶的活性
(4)图2中,AB段限制光合速率的环境因素主要是 。CD段光合速率下降的原因是 。
(5)BC段和EB段表明,在上下午相同光照强度测得光合速率数值上午高于下午,原因是叶片中 对光合速率有抑制作用。
迁移创新
10.为了研究植物的光合作用,在恒定光源、适宜温度条件下,利用A、B、C三盆正常生长且生长状况相同的同种植物(注:装置中除放置的微生物外无其他杂菌),有人设计了如下三个相同的实验装置甲、乙、丙,请仔细观察分析,回答下面的问题。
(1)关闭阀门1、2,培养相同时间,乙装置内CO2变化趋势是 ,在甲、乙、丙装置中,氧含量最高的是 ,原因是 。
(2)一段时间后,只打开阀门2,A植物体内C3/C5的值将 ,装置中氧气量多于二氧化碳量的原因是 。
(3)一段时间后,同时打开阀门1、2,B植物光合速率 (填“上升”“下降”或“不变”),C植物光合速率 (填“上升”“下降”或“不变”),原因分别是 。
答案与分层梯度式解析
五年高考练
1.B 酵母菌是真核生物,其代谢类型是兼性厌氧型,酵母菌无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸和[H],并释放少量的能量,第二阶段丙酮酸被还原成乙醇,并生成CO2,B符合题意。
2.B 种子无氧呼吸会产生酒精,农作物种子入库储藏时,应在低氧和零上低温条件下保存,B错误;油料作物种子含有大量脂肪,脂肪中H含量高,O含量低,油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气,C正确。
3.B 癌细胞主要进行无氧呼吸,无氧呼吸产生的ATP较少,对于能量需求量大的癌细胞而言,需要大量吸收葡萄糖,A正确;无氧呼吸第一阶段会产生少量ATP,而第二阶段丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成ATP,B错误;癌细胞主要在无氧呼吸第一阶段产生NADH,正常细胞在有氧呼吸第一、二阶段产生NADH,D正确。
4.D 以葡萄糖为呼吸作用的底物时,有氧呼吸过程会产生CO2,不产生乙醇;只进行产乙醇的无氧呼吸过程中,消耗1分子的葡萄糖会产生2分子的CO2和2分子的乙醇,A正确。若细胞只进行有氧呼吸,消耗1分子葡萄糖的同时会消耗6分子O2,产生6分子CO2,即吸收O2的分子数与释放CO2的相等,B正确。若细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸,则消耗1分子葡萄糖只产生2分子的乳酸,此过程中无O2吸收,也无CO2释放,C正确。若细胞同时进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的少;若细胞同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸,则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数,D错误。
5.D 绿色植物的叶绿体中含有四种色素,纸层析后,形成的色素带从上到下依次是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。新鲜菠菜叶中含有四种色素,所选蓝藻(蓝细菌)只含有叶绿素a和胡萝卜素,没有叶黄素和叶绿素b,D正确;研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素,CaCO3过量不会破坏叶绿素,A错误;光合色素溶于有机溶剂,层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成,也可以用92号汽油代替,但不可用生理盐水或磷酸盐缓冲液代替,B错误;层析时,为了防止层析液挥发,需要用培养皿盖住烧杯,C错误。
6.D Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应,暗反应场所是叶绿体基质,A错误;暗反应在有光和无光条件下都可以进行,B错误;Rubisco催化CO2固定不需要ATP,C错误;Rubisco催化二氧化碳的固定,即C5和CO2结合生成C3的过程,D正确。
7.答案 (1)C3(三碳化合物) 叶绿体基质 (2)叶绿体 呼吸作用和光合作用(光反应) (3)①高于 ②NADPH和ATP 吸能反应 ③同位素标记
解析 (1)暗反应中,CO2被固定形成C3,进而被还原生成糖类,此过程发生在叶绿体基质中。(2)图1中藻类可通过HCO3-的两次逆浓度梯度转运实现无机碳浓缩,方式均为主动运输,因此叶绿体中HCO3-浓度最高。主动运输所需的ATP可由光合作用(光反应)和呼吸作用提供。(3)①图2所示植物叶肉细胞叶绿体中,PEPC催化HCO3-与PEP结合形成OAA,进而通过一系列的变化,进入相邻维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度,这说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。②图2所示物质中,可由光反应提供的是ATP和NADPH。图中由Pyr转变为PEP的反应需要消耗ATP,为吸能反应。③利用同位素标记技术可以验证CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所。
8.A 弱光条件下植物没有O2的释放,有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度,光合作用产生的O2被呼吸作用消耗完,A错误;暗反应阶段,CO2先与C5结合形成C3,C3再被还原成糖类和C5,B正确;在禾谷类作物开花期减掉部分花穗,光合作用产物输出受阻,叶片的光合速率会暂时下降,C正确;合理密植可以充分利用光照,增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳,进而提高农作物的光合作用强度,D正确。
9.B CO2吸收速率可代表净光合速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率。35 ℃时两组植株的净光合速率相等,但呼吸速率未知,无法比较真正(总)光合速率,B错误;50 ℃时HT植株的净光合速率大于零,说明能积累有机物,而CT植株的净光合速率为零,说明不能积累有机物,体现了HT植株对高温环境较适应,C、D正确。
10.答案 (1)增强 (2)降低 气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少 (3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。
解析 (1)干旱处理后,该植物根细胞中溶质浓度增大,使根细胞的吸水能力增强。(2)干旱处理后,叶片气孔开度减小,从外界吸收的CO2减少,使该植物的光合速率降低。
11.答案 (1)细胞质基质 (2)无氧呼吸 (3)光能 (4)O2、NADPH (5)H2O、CO2
解析 (1)(2)根据题表中信息,终产物是乙醇和CO2,判断该反应为无氧呼吸,葡萄糖可作为无氧呼吸的反应物,无氧呼吸发生在细胞质基质,其合成ATP的能量来源为化学能。(3)(4)根据表格中信息,光合作用的光反应和其发生的部位可知,其合成ATP的能量来源为光能,光反应的产物为O2、NADPH(根据表格中信息可知产物不用写ATP)。(5)根据表格中信息判断,在线粒体中利用丙酮酸等物质进行的是有氧呼吸的第二阶段和第三阶段,该过程将丙酮酸中的化学能释放出来,其中有氧呼吸第二阶段的产物是二氧化碳,第三阶段的产物是水(根据表格中信息可知产物不用写ATP)。
12.答案 (1)pH应与细胞质基质的相同,渗透压应与细胞内的相同 (2)细胞质基质组分和线粒体 (3)有 类囊体膜是H2O分解释放O2的场所,叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能
解析 (1)细胞器生活在细胞质基质中,环境的pH和渗透压会影响细胞器的形态及功能。为保证细胞器的正常活性状态,溶液B的pH应与细胞质基质的相同,溶液B的渗透压应与细胞内的相同。(2)葡萄糖经有氧呼吸过程可被彻底分解,植物细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,说明上清液中有细胞质基质组分和线粒体。(3)叶绿体类囊体膜上有色素和催化光反应的酶,是进行光反应的场所。叶绿体双层膜破裂后,类囊体膜结构完整,在适宜条件下仍可进行光反应,即H2O可在光下分解并释放O2。
13.答案 (1)模块1和模块2 五碳化合物(或:C5) (2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足 (3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或:植物呼吸作用消耗糖类) (4)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少
解析 (1)该系统中的模块1和模块2的功能相当于光合作用光反应阶段的光合色素对光能的吸收和水的光解,同时,通过模块1和模块2将光能转化为电能再转化为化学能储存在ATP和NADPH中,所以该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1和模块2。模块3的功能相当于光合作用的暗反应阶段,甲与CO2结合完成CO2的固定,甲为五碳化合物(或:C5)。(2)正常运转过程中气泵突然停转,系统中CO2突然减少,CO2的固定减弱,但短时间内C3的还原不变,则短时间内乙(C3)的含量将减少。若气泵停转时间较长,则模块3为模块2提供的原料ADP、Pi和NADP+就会不足,进而影响模块2中的能量转换效率。(3)在与植物光合作用固定CO2量相等的情况下,由于该系统只进行光合作用,不进行呼吸作用,只有糖类的积累,没有糖类的消耗,所以该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下,很多植物为了减弱蒸腾作用,减少水分散失,会降低叶片气孔开放程度,使CO2的吸收量减少,植物光合作用速率降低。
三年模拟练
1.A 蛋白质磷酸化的过程会消耗ATP,但ATP与ADP之间可以相互转化,故ATP的含量不会明显下降,A错误;蛋白质的磷酸化过程要用蛋白激酶,而去磷酸化过程要用蛋白磷酸酶,属于不可逆反应,C正确;蛋白质磷酸化过程伴随ATP的水解,ATP水解释放能量,则蛋白质磷酸化过程属于吸能反应,能量来自ATP中活跃的化学能,D正确。
2.B 该实验探究底物浓度对酶活性的影响,自变量是底物浓度和反应时间,温度、pH和酶量为无关变量,A错误;5~10 min内各组生成物的量逐渐增多,在10~14 min范围内,各组生成物的量基本无变化,可说明底物被完全水解,B正确;在相等时间内,与甲、丙两组相比,乙组生成物的量大,说明随着底物浓度增大,酶促反应速率先升高后下降,C错误;蛋白酶的本质是蛋白质,其与双缩脲试剂反应也会生成紫色,D错误。
3.B 发酵是微生物无氧呼吸的过程,而植物细胞无氧呼吸不叫发酵,A错误;NADH为还原型辅酶Ⅰ,酒精发酵和乳酸发酵的场所是细胞质基质,B正确,D错误;①过程为葡萄糖分解成丙酮酸,该过程中产生的能量只是少部分储存在ATP中,C错误。
4.D 只要条件适宜,酶在细胞外也能发挥作用,A错误;酶具有专一性,过氧化氢酶能催化过氧化氢分解产生水和氧气,B错误;线粒体消耗O2的酶分布在线粒体内膜上,C错误;过氧化物酶体在高浓度氧的情况下,利用氧的能力增强,可保护细胞免受高浓度氧的毒害,D正确。
5.D 甲发酵罐中保留一定量的O2,则酵母菌先进行有氧呼吸,然后进行产酒精的无氧呼吸,甲发酵罐中O2的物质的量初始为6 mmol,2 h后开始产生酒精,进行无氧呼吸;乙发酵罐中没有O2,酵母菌只进行产酒精的无氧呼吸。甲发酵罐在第5 h酒精生成速率最大,即无氧呼吸速率最快,乙发酵罐约在第3 h无氧呼吸速率最快,B错误。甲发酵罐生成酒精的物质的量为18 mmol,乙发酵罐生成酒精的物质的量为15 mmol,说明向葡萄糖溶液中通入适量的O2可以提高酒精的生成量,但若通入过多,会抑制无氧呼吸,不产生酒精,C错误。甲发酵罐中O2的物质的量为6 mmol,则有氧呼吸产生CO2的物质的量也为6 mmol,甲发酵罐生成酒精的物质的量为18 mmol,则无氧呼吸产生CO2的物质的量也为18 mmol,即产生CO2的物质的量共24 mmol;乙发酵罐生成酒精的物质的量为15 mmol,则无氧呼吸产生CO2的物质的量也为15 mmol,D正确。
6.C 在三个组中,一定范围内,净光合速率均随光照强度上升而上升,超过一定范围后不再随之上升。C550+W0组与对照组(C390+W0组)比较,净光合速率始终较高,C390+W15组则更高于C550+W0组,可能与水分充足时,植物气孔开放,植物吸收CO2增多有关。相同光照强度下,C390+W0组与C390+W15组对照,适当增加降水量可提高植物的净光合速率,C390+W0组与C550+W0组对照,适当提高CO2浓度可提高净光合速率,A正确;P点时,同一光照强度下,C390+W15组净光合速率大于C390+W0组和C550+W0组,说明在该光照强度下,适当增加降水量对净光合作用的促进作用更显著,B正确;光合作用中光反应阶段为暗反应提供ATP和NADPH,NADH是呼吸作用产生的,C错误;若增加光照强度,植物净光合作用增强,P点会向右上移动,D正确。
7.AC 题图是光合作用的光反应阶段,发生在叶绿体的类囊体薄膜上,类囊体薄膜不只存在于高等植物的叶肉细胞中,也可存在于幼茎的一些细胞中,A错误;光反应转化的光能一部分储存在ATP中,还有一部分储存在还原型辅酶Ⅱ(NADPH)中,B正确;光合作用产生O2的过程需要叶绿素吸收和传递光能,C错误。
8.AD 在低温胁迫下,T1和T2组甜瓜幼苗细胞中叶绿素含量几乎均低于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错误;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,故低温锻炼可增强其对冷胁迫环境下的适应能力,C正确;低温会使酶的活性降低,但酶空间结构不改变,D错误。
9.答案 (1)类囊体薄膜和叶绿体基质 3-磷酸甘油酸 (2)乙醇酸 叶绿体外的代谢途径中,产生了CO2并释放出去 (3)①② (4)光照强度 气孔关闭,植物从外界获得的CO2减少 (5)光合产物的积累
解析 (3)抑制R酶的活性,抑制了光合作用暗反应过程,不利于光合作用的进行,③错误。(4)AB段随着光照强度的增强,光合速率逐渐增加,限制光合速率的环境因素主要是光照强度;CD段光照强度增强,但检测是在夏季晴朗的白天进行的,所以可能温度升高导致部分气孔关闭,植物从外界获得的CO2减少,所以光合作用速率降低。(5)由于在白天植物的光合作用一直大于呼吸作用,所以下午光合作用产物积累,而光合产物的积累对光合速率有抑制作用,所以测得的光合速率数值上午高于下午。
10.答案 (1)逐渐降低,然后趋于稳定 丙 甲、乙、丙三个装置中的植物净光合作用释放氧气量相同,只有丙装置中的乳酸菌是厌氧型细菌,进行无氧呼吸,故丙装置中氧含量最高 (2)变小 A、B植物的真正光合作用速率大于A、B植物的细胞呼吸速率及酵母菌的细胞呼吸速率之和 (3)上升 下降 甲、乙、丙三个装置中的植物净光合作用产生氧气量相同,只有丙装置中的乳酸菌是厌氧型细菌,不消耗周围环境中的氧气,打开阀门1、2后,丙装置中CO2增多,B植物光合速率上升,甲装置中CO2减少,C植物光合速率下降
解析 (1)乙装置中是绿色植物和酵母菌培养液,酵母菌是兼性厌氧微生物,关闭阀门1、2,在恒定光源、适宜温度条件下,酵母菌在有氧时进行有氧呼吸,释放CO2,绿色植物光合作用速率大于呼吸作用速率,吸收CO2,随着光合作用的进行,乙装置内的CO2浓度逐渐降低,当植物净光合作用速率等于酵母菌有氧呼吸速率后,乙装置内CO2浓度趋于稳定。甲、乙、丙三个装置中为生长状况相同的同种植物,植物本身净光合作用释放氧气量相同,而甲装置中的醋酸菌是需氧型细菌,乙装置中的酵母菌是兼性厌氧菌,丙装置中的乳酸菌是厌氧型细菌,只进行无氧呼吸,不消耗周围环境中的氧气,故丙装置中氧含量最高。(2)一段时间后,只打开阀门2,此时,乙装置中的CO2部分转移至丙装置,乙装置中CO2浓度降低,A植物的暗反应减慢,CO2与C5结合生成的C3减少,A植物体内C3/C5的值变小。乙、丙装置中绿色植物A、B进行光合作用和呼吸作用,同时酵母菌进行呼吸作用,乳酸菌进行无氧呼吸只产生乳酸,没有气体释放,A、B植物的真正光合作用速率大于A、B植物的细胞呼吸速率及酵母菌的细胞呼吸速率之和,是装置中氧气量大于二氧化碳量的原因。(3)甲、乙、丙三个装置中为生长状况相同的同种植物,植物净光合作用释放的氧气量相同,甲装置中醋酸菌进行有氧呼吸,释放CO2,乙装置中酵母菌进行呼吸作用,释放CO2,丙装置中乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸,不产生CO2。一段时间后,打开阀门1、2,甲、乙装置中的CO2部分转移至丙装置,丙装置中CO2增多,B植物光合速率上升,甲装置中CO2减少,C植物光合速率下降。
综合拔高练
五年高考练
考点1 细胞呼吸过程及应用
1.(2021全国甲,2)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结果是 ( )
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
2.(2021湖南,12)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述,错误的是( )
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中,常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种,可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播,原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D.柑橘在塑料袋中密封保存,可以减少水分散失、降低呼吸速率,起到保鲜作用
3.(2020山东,2)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是 ( )
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
4.(2020课标全国Ⅰ,2)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
考点2 叶绿体中色素的种类及作用
5.(2019江苏单科,17)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是( )
A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素
B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操作
D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b
考点3 光合作用过程
6.(2021广东,12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是( )
A.Rubisco存在于细胞质基质中
B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2结合
7.(2021辽宁,22节选)早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μmol·mol-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题:
(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成 ,进而被还原生成糖类,此过程发生在 中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO3-两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程。图中HCO3-浓度最高的场所是 (填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有 。
图1
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO3-转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度。
图2
①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力 (填“高于”或“低于”或“等于”)Rubisco。
②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是 。图中由Pyr转变为PEP的过程属于 (填“吸能反应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用 技术。
考点4 影响光合作用的因素
8.(2021湖南,7)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( )
A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
9.(2021北京,3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是( )
A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.HT植株表现出对高温环境的适应性
10.(2019课标全国Ⅰ,29)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。回答下列问题。
(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力 。
(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会 ,出现这种变化的主要原因是 。
(3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
考点5 光合作用与细胞呼吸综合
11.(2020课标全国Ⅲ,29)参照表中内容,围绕真核细胞中ATP的合成来完成表格。
反应
部位
(1)
叶绿体
的类囊
体膜
线粒体
反应物
葡萄糖
/
丙酮酸等
反应
名称
(2)
光合作
用的光
反应
有氧呼吸的
部分过程
合成ATP
的能量
来源
化学能
(3)
化学能
终产
物(除
ATP外)
乙醇、
CO2
(4)
(5)
12.(2020课标全国Ⅱ,30)为了研究细胞器的功能,某同学将正常叶片置于适量的溶液B中,用组织捣碎机破碎细胞,再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题:
(1)该实验所用溶液B应满足的条件是 (答出2点即可)。
(2)离心沉淀出细胞核后,上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,原因是此上清液中含有 。
(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光, (填“有”或“没有”)氧气释放,原因是 。
13.(2020山东,21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ,模块3中的甲可与CO2结合,甲为 。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将 (填:“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是 。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量 (填:“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是 。
(4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是 。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
三年模拟练
应用实践
1.(2022山东济南章丘四中月考)蛋白质的磷酸化在信号传递过程中起着重要作用,而很多转化过程都需要ATP的参与,蛋白质磷酸化后,空间结构发生了变化,活性也发生了变化,进而使Ca2+释放到膜外。蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.蛋白质磷酸化的过程会消耗ATP,使ATP的含量明显下降
B.蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
C.蛋白质的磷酸化和去磷酸化属于不可逆反应
D.蛋白质的磷酸化属于吸能反应,其能量来自ATP中活跃的化学能
2.(2022江西赣州赣县三中月考)某生物小组利用蛋白质和蛋白酶探究底物浓度对酶活性的影响,分别用0.8 mg/mL(甲组)、1.2 mg/mL(乙组)、1.6 mg/mL(丙组)蛋白质溶液进行实验,实验结果绘制如图,下列相关叙述正确的是( )
A.该实验中的自变量有温度、pH、酶量
B.10 min后,底物全部被消耗,因此乙组反应停止
C.该实验的结论为酶促反应速率随底物浓度增大而增加
D.14 min时甲组蛋白质是否被完全水解,可以加入双缩脲试剂鉴别3.(2022山东莱西一中月考)如图为酒精发酵和乳酸发酵的过程示意图,下列相关叙述正确的是( )
A.植物细胞无氧呼吸产生酒精称为酒精发酵
B.图中NADH为还原型辅酶Ⅰ,在细胞质基质中被消耗
C.①过程中产生的能量大部分储存在ATP中
D.细胞的无氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行
4.(2022山东临沂一中月考)过氧化物酶体是一种存在于真核生物细胞中的细胞器,在肝细胞和肾细胞中数量特别多。过氧化物酶体含有丰富的酶类,在有关酶的作用下,可发生RH2+O2→R+H2O2反应,对细胞内的氧水平有很大的影响。在低浓度氧的条件下,线粒体利用氢的能力比过氧化物酶体强,但在高浓度氧的情况下,过氧化物酶体的氧化反应占主导地位。下列相关分析正确的是( )
A.过氧化物酶体中的酶只能在过氧化物酶体中发挥作用
B.催化RH2+O2→R+H2O2反应的酶是过氧化氢酶
C.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
D.过氧化物酶体可保护细胞免受高浓度氧的毒害
5.(2022江西吉安吉水二中月考)某实验室用两种方式进行酵母菌发酵。甲发酵罐中保留一定量的O2,乙发酵罐中没有O2,其余条件相同且适宜。实验过程中每小时测定一次甲、乙两发酵罐中O2和酒精的物质的量,记录数据并绘制坐标图。据此判断下列说法正确的是( )
注:“……”表示甲发酵罐中O2的物质的量;“—”表示甲发酵罐中酒精的物质的量;“-----”表示乙发酵罐中酒精的物质的量。
A.甲发酵罐实验结果表明在有O2存在时酵母菌无法进行无氧呼吸
B.甲、乙两发酵罐分别在第4 h和第5 h无氧呼吸速率最快
C.该实验证明向葡萄糖溶液中通入大量的O2可以提高酒精的生成量
D.在实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的CO2量之比为8∶5
6.(2021湖北襄阳五校联考)为提高粮食产量,研究人员以390 μmol/mol的大气CO2浓度和自然降水条件为对照组(C390+W0组),分别研究CO2浓度升高至550 μmol/mol(C550+W0组)和降水增加15%(C390+W15组)对某植物净光合速率的影响,结果如图所示。下列说法不正确的是( )
A.由图可知,适当提高CO2浓度和适当增加降水量可增强植物的净光合速率
B.P点为C390+W0组曲线上的点,在该光照强度下,适当增加降水量对净光合作用的促进更显著
C.由图推测适当增加降水量可能会使气孔开放度提高,从而增加CO2的吸收量,以充分利用光反应产生的ATP和NADH,提高净光合速率
D.在P点时适当增加光照强度,则P点会向右上移动
7.(多选)如图为植物细胞中某生物膜上发生的部分代谢过程,下列有关叙述错误的是( )
A.图中的生物膜为类囊体薄膜,只存在于高等植物的叶肉细胞中
B.图中“?”为还原型辅酶Ⅱ,含有光能转化而来的一部分化学能
C.该生物膜上产生O2的过程不需要叶绿素的参与
D.图中合成的ATP可用于细胞吸收无机盐
8.(不定项)(2021山东济南模拟改编)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 ℃)。低温锻炼十天后,将三组幼苗同时进行低温胁迫处理,测定各项生化指标,结果如图。下列相关分析错误的是( )
A.低温锻炼能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解,提高幼苗的抗寒能力
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可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
9.(2021吉林长春东北师大附中月考)图1是某植物叶肉细胞中部分代谢过程的模式图;图2为科研人员在一晴朗的白天,检测了自然环境中该植物在夏季晴朗的一天中上下午不同光照强度下光合速率的变化。请回答下列问题:
图1
图2
(1)光合作用有关的酶分布于叶绿体的 。据图1可知,光合作用过程中R酶催化C5与CO2形成的物质是 。
(2)在某些条件下,R酶还可以催化C5和O2反应生成1分子C3和1分子2-磷酸乙醇酸,后者在酶的催化作用下转换为 后经载体T运离叶绿体,再经过叶绿体外的代谢途径转换为甘油酸回到叶绿体。经测定,由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少,从图1分析,原因是 。
(3)据图1分析,下列选项中能提高光合效率的方法可以有 (填序号)。
①设法将释放的CO2回收至叶绿体中
②使用抑制剂降低载体T的活性
③抑制R酶的活性
(4)图2中,AB段限制光合速率的环境因素主要是 。CD段光合速率下降的原因是 。
(5)BC段和EB段表明,在上下午相同光照强度测得光合速率数值上午高于下午,原因是叶片中 对光合速率有抑制作用。
迁移创新
10.为了研究植物的光合作用,在恒定光源、适宜温度条件下,利用A、B、C三盆正常生长且生长状况相同的同种植物(注:装置中除放置的微生物外无其他杂菌),有人设计了如下三个相同的实验装置甲、乙、丙,请仔细观察分析,回答下面的问题。
(1)关闭阀门1、2,培养相同时间,乙装置内CO2变化趋势是 ,在甲、乙、丙装置中,氧含量最高的是 ,原因是 。
(2)一段时间后,只打开阀门2,A植物体内C3/C5的值将 ,装置中氧气量多于二氧化碳量的原因是 。
(3)一段时间后,同时打开阀门1、2,B植物光合速率 (填“上升”“下降”或“不变”),C植物光合速率 (填“上升”“下降”或“不变”),原因分别是 。
答案与分层梯度式解析
五年高考练
1.B 酵母菌是真核生物,其代谢类型是兼性厌氧型,酵母菌无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸和[H],并释放少量的能量,第二阶段丙酮酸被还原成乙醇,并生成CO2,B符合题意。
2.B 种子无氧呼吸会产生酒精,农作物种子入库储藏时,应在低氧和零上低温条件下保存,B错误;油料作物种子含有大量脂肪,脂肪中H含量高,O含量低,油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气,C正确。
3.B 癌细胞主要进行无氧呼吸,无氧呼吸产生的ATP较少,对于能量需求量大的癌细胞而言,需要大量吸收葡萄糖,A正确;无氧呼吸第一阶段会产生少量ATP,而第二阶段丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成ATP,B错误;癌细胞主要在无氧呼吸第一阶段产生NADH,正常细胞在有氧呼吸第一、二阶段产生NADH,D正确。
4.D 以葡萄糖为呼吸作用的底物时,有氧呼吸过程会产生CO2,不产生乙醇;只进行产乙醇的无氧呼吸过程中,消耗1分子的葡萄糖会产生2分子的CO2和2分子的乙醇,A正确。若细胞只进行有氧呼吸,消耗1分子葡萄糖的同时会消耗6分子O2,产生6分子CO2,即吸收O2的分子数与释放CO2的相等,B正确。若细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸,则消耗1分子葡萄糖只产生2分子的乳酸,此过程中无O2吸收,也无CO2释放,C正确。若细胞同时进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的少;若细胞同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸,则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数,D错误。
5.D 绿色植物的叶绿体中含有四种色素,纸层析后,形成的色素带从上到下依次是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。新鲜菠菜叶中含有四种色素,所选蓝藻(蓝细菌)只含有叶绿素a和胡萝卜素,没有叶黄素和叶绿素b,D正确;研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素,CaCO3过量不会破坏叶绿素,A错误;光合色素溶于有机溶剂,层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成,也可以用92号汽油代替,但不可用生理盐水或磷酸盐缓冲液代替,B错误;层析时,为了防止层析液挥发,需要用培养皿盖住烧杯,C错误。
6.D Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应,暗反应场所是叶绿体基质,A错误;暗反应在有光和无光条件下都可以进行,B错误;Rubisco催化CO2固定不需要ATP,C错误;Rubisco催化二氧化碳的固定,即C5和CO2结合生成C3的过程,D正确。
7.答案 (1)C3(三碳化合物) 叶绿体基质 (2)叶绿体 呼吸作用和光合作用(光反应) (3)①高于 ②NADPH和ATP 吸能反应 ③同位素标记
解析 (1)暗反应中,CO2被固定形成C3,进而被还原生成糖类,此过程发生在叶绿体基质中。(2)图1中藻类可通过HCO3-的两次逆浓度梯度转运实现无机碳浓缩,方式均为主动运输,因此叶绿体中HCO3-浓度最高。主动运输所需的ATP可由光合作用(光反应)和呼吸作用提供。(3)①图2所示植物叶肉细胞叶绿体中,PEPC催化HCO3-与PEP结合形成OAA,进而通过一系列的变化,进入相邻维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度,这说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。②图2所示物质中,可由光反应提供的是ATP和NADPH。图中由Pyr转变为PEP的反应需要消耗ATP,为吸能反应。③利用同位素标记技术可以验证CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所。
8.A 弱光条件下植物没有O2的释放,有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度,光合作用产生的O2被呼吸作用消耗完,A错误;暗反应阶段,CO2先与C5结合形成C3,C3再被还原成糖类和C5,B正确;在禾谷类作物开花期减掉部分花穗,光合作用产物输出受阻,叶片的光合速率会暂时下降,C正确;合理密植可以充分利用光照,增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳,进而提高农作物的光合作用强度,D正确。
9.B CO2吸收速率可代表净光合速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率。35 ℃时两组植株的净光合速率相等,但呼吸速率未知,无法比较真正(总)光合速率,B错误;50 ℃时HT植株的净光合速率大于零,说明能积累有机物,而CT植株的净光合速率为零,说明不能积累有机物,体现了HT植株对高温环境较适应,C、D正确。
10.答案 (1)增强 (2)降低 气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少 (3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。
解析 (1)干旱处理后,该植物根细胞中溶质浓度增大,使根细胞的吸水能力增强。(2)干旱处理后,叶片气孔开度减小,从外界吸收的CO2减少,使该植物的光合速率降低。
11.答案 (1)细胞质基质 (2)无氧呼吸 (3)光能 (4)O2、NADPH (5)H2O、CO2
解析 (1)(2)根据题表中信息,终产物是乙醇和CO2,判断该反应为无氧呼吸,葡萄糖可作为无氧呼吸的反应物,无氧呼吸发生在细胞质基质,其合成ATP的能量来源为化学能。(3)(4)根据表格中信息,光合作用的光反应和其发生的部位可知,其合成ATP的能量来源为光能,光反应的产物为O2、NADPH(根据表格中信息可知产物不用写ATP)。(5)根据表格中信息判断,在线粒体中利用丙酮酸等物质进行的是有氧呼吸的第二阶段和第三阶段,该过程将丙酮酸中的化学能释放出来,其中有氧呼吸第二阶段的产物是二氧化碳,第三阶段的产物是水(根据表格中信息可知产物不用写ATP)。
12.答案 (1)pH应与细胞质基质的相同,渗透压应与细胞内的相同 (2)细胞质基质组分和线粒体 (3)有 类囊体膜是H2O分解释放O2的场所,叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能
解析 (1)细胞器生活在细胞质基质中,环境的pH和渗透压会影响细胞器的形态及功能。为保证细胞器的正常活性状态,溶液B的pH应与细胞质基质的相同,溶液B的渗透压应与细胞内的相同。(2)葡萄糖经有氧呼吸过程可被彻底分解,植物细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,说明上清液中有细胞质基质组分和线粒体。(3)叶绿体类囊体膜上有色素和催化光反应的酶,是进行光反应的场所。叶绿体双层膜破裂后,类囊体膜结构完整,在适宜条件下仍可进行光反应,即H2O可在光下分解并释放O2。
13.答案 (1)模块1和模块2 五碳化合物(或:C5) (2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足 (3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或:植物呼吸作用消耗糖类) (4)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少
解析 (1)该系统中的模块1和模块2的功能相当于光合作用光反应阶段的光合色素对光能的吸收和水的光解,同时,通过模块1和模块2将光能转化为电能再转化为化学能储存在ATP和NADPH中,所以该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1和模块2。模块3的功能相当于光合作用的暗反应阶段,甲与CO2结合完成CO2的固定,甲为五碳化合物(或:C5)。(2)正常运转过程中气泵突然停转,系统中CO2突然减少,CO2的固定减弱,但短时间内C3的还原不变,则短时间内乙(C3)的含量将减少。若气泵停转时间较长,则模块3为模块2提供的原料ADP、Pi和NADP+就会不足,进而影响模块2中的能量转换效率。(3)在与植物光合作用固定CO2量相等的情况下,由于该系统只进行光合作用,不进行呼吸作用,只有糖类的积累,没有糖类的消耗,所以该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下,很多植物为了减弱蒸腾作用,减少水分散失,会降低叶片气孔开放程度,使CO2的吸收量减少,植物光合作用速率降低。
三年模拟练
1.A 蛋白质磷酸化的过程会消耗ATP,但ATP与ADP之间可以相互转化,故ATP的含量不会明显下降,A错误;蛋白质的磷酸化过程要用蛋白激酶,而去磷酸化过程要用蛋白磷酸酶,属于不可逆反应,C正确;蛋白质磷酸化过程伴随ATP的水解,ATP水解释放能量,则蛋白质磷酸化过程属于吸能反应,能量来自ATP中活跃的化学能,D正确。
2.B 该实验探究底物浓度对酶活性的影响,自变量是底物浓度和反应时间,温度、pH和酶量为无关变量,A错误;5~10 min内各组生成物的量逐渐增多,在10~14 min范围内,各组生成物的量基本无变化,可说明底物被完全水解,B正确;在相等时间内,与甲、丙两组相比,乙组生成物的量大,说明随着底物浓度增大,酶促反应速率先升高后下降,C错误;蛋白酶的本质是蛋白质,其与双缩脲试剂反应也会生成紫色,D错误。
3.B 发酵是微生物无氧呼吸的过程,而植物细胞无氧呼吸不叫发酵,A错误;NADH为还原型辅酶Ⅰ,酒精发酵和乳酸发酵的场所是细胞质基质,B正确,D错误;①过程为葡萄糖分解成丙酮酸,该过程中产生的能量只是少部分储存在ATP中,C错误。
4.D 只要条件适宜,酶在细胞外也能发挥作用,A错误;酶具有专一性,过氧化氢酶能催化过氧化氢分解产生水和氧气,B错误;线粒体消耗O2的酶分布在线粒体内膜上,C错误;过氧化物酶体在高浓度氧的情况下,利用氧的能力增强,可保护细胞免受高浓度氧的毒害,D正确。
5.D 甲发酵罐中保留一定量的O2,则酵母菌先进行有氧呼吸,然后进行产酒精的无氧呼吸,甲发酵罐中O2的物质的量初始为6 mmol,2 h后开始产生酒精,进行无氧呼吸;乙发酵罐中没有O2,酵母菌只进行产酒精的无氧呼吸。甲发酵罐在第5 h酒精生成速率最大,即无氧呼吸速率最快,乙发酵罐约在第3 h无氧呼吸速率最快,B错误。甲发酵罐生成酒精的物质的量为18 mmol,乙发酵罐生成酒精的物质的量为15 mmol,说明向葡萄糖溶液中通入适量的O2可以提高酒精的生成量,但若通入过多,会抑制无氧呼吸,不产生酒精,C错误。甲发酵罐中O2的物质的量为6 mmol,则有氧呼吸产生CO2的物质的量也为6 mmol,甲发酵罐生成酒精的物质的量为18 mmol,则无氧呼吸产生CO2的物质的量也为18 mmol,即产生CO2的物质的量共24 mmol;乙发酵罐生成酒精的物质的量为15 mmol,则无氧呼吸产生CO2的物质的量也为15 mmol,D正确。
6.C 在三个组中,一定范围内,净光合速率均随光照强度上升而上升,超过一定范围后不再随之上升。C550+W0组与对照组(C390+W0组)比较,净光合速率始终较高,C390+W15组则更高于C550+W0组,可能与水分充足时,植物气孔开放,植物吸收CO2增多有关。相同光照强度下,C390+W0组与C390+W15组对照,适当增加降水量可提高植物的净光合速率,C390+W0组与C550+W0组对照,适当提高CO2浓度可提高净光合速率,A正确;P点时,同一光照强度下,C390+W15组净光合速率大于C390+W0组和C550+W0组,说明在该光照强度下,适当增加降水量对净光合作用的促进作用更显著,B正确;光合作用中光反应阶段为暗反应提供ATP和NADPH,NADH是呼吸作用产生的,C错误;若增加光照强度,植物净光合作用增强,P点会向右上移动,D正确。
7.AC 题图是光合作用的光反应阶段,发生在叶绿体的类囊体薄膜上,类囊体薄膜不只存在于高等植物的叶肉细胞中,也可存在于幼茎的一些细胞中,A错误;光反应转化的光能一部分储存在ATP中,还有一部分储存在还原型辅酶Ⅱ(NADPH)中,B正确;光合作用产生O2的过程需要叶绿素吸收和传递光能,C错误。
8.AD 在低温胁迫下,T1和T2组甜瓜幼苗细胞中叶绿素含量几乎均低于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错误;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,故低温锻炼可增强其对冷胁迫环境下的适应能力,C正确;低温会使酶的活性降低,但酶空间结构不改变,D错误。
9.答案 (1)类囊体薄膜和叶绿体基质 3-磷酸甘油酸 (2)乙醇酸 叶绿体外的代谢途径中,产生了CO2并释放出去 (3)①② (4)光照强度 气孔关闭,植物从外界获得的CO2减少 (5)光合产物的积累
解析 (3)抑制R酶的活性,抑制了光合作用暗反应过程,不利于光合作用的进行,③错误。(4)AB段随着光照强度的增强,光合速率逐渐增加,限制光合速率的环境因素主要是光照强度;CD段光照强度增强,但检测是在夏季晴朗的白天进行的,所以可能温度升高导致部分气孔关闭,植物从外界获得的CO2减少,所以光合作用速率降低。(5)由于在白天植物的光合作用一直大于呼吸作用,所以下午光合作用产物积累,而光合产物的积累对光合速率有抑制作用,所以测得的光合速率数值上午高于下午。
10.答案 (1)逐渐降低,然后趋于稳定 丙 甲、乙、丙三个装置中的植物净光合作用释放氧气量相同,只有丙装置中的乳酸菌是厌氧型细菌,进行无氧呼吸,故丙装置中氧含量最高 (2)变小 A、B植物的真正光合作用速率大于A、B植物的细胞呼吸速率及酵母菌的细胞呼吸速率之和 (3)上升 下降 甲、乙、丙三个装置中的植物净光合作用产生氧气量相同,只有丙装置中的乳酸菌是厌氧型细菌,不消耗周围环境中的氧气,打开阀门1、2后,丙装置中CO2增多,B植物光合速率上升,甲装置中CO2减少,C植物光合速率下降
解析 (1)乙装置中是绿色植物和酵母菌培养液,酵母菌是兼性厌氧微生物,关闭阀门1、2,在恒定光源、适宜温度条件下,酵母菌在有氧时进行有氧呼吸,释放CO2,绿色植物光合作用速率大于呼吸作用速率,吸收CO2,随着光合作用的进行,乙装置内的CO2浓度逐渐降低,当植物净光合作用速率等于酵母菌有氧呼吸速率后,乙装置内CO2浓度趋于稳定。甲、乙、丙三个装置中为生长状况相同的同种植物,植物本身净光合作用释放氧气量相同,而甲装置中的醋酸菌是需氧型细菌,乙装置中的酵母菌是兼性厌氧菌,丙装置中的乳酸菌是厌氧型细菌,只进行无氧呼吸,不消耗周围环境中的氧气,故丙装置中氧含量最高。(2)一段时间后,只打开阀门2,此时,乙装置中的CO2部分转移至丙装置,乙装置中CO2浓度降低,A植物的暗反应减慢,CO2与C5结合生成的C3减少,A植物体内C3/C5的值变小。乙、丙装置中绿色植物A、B进行光合作用和呼吸作用,同时酵母菌进行呼吸作用,乳酸菌进行无氧呼吸只产生乳酸,没有气体释放,A、B植物的真正光合作用速率大于A、B植物的细胞呼吸速率及酵母菌的细胞呼吸速率之和,是装置中氧气量大于二氧化碳量的原因。(3)甲、乙、丙三个装置中为生长状况相同的同种植物,植物净光合作用释放的氧气量相同,甲装置中醋酸菌进行有氧呼吸,释放CO2,乙装置中酵母菌进行呼吸作用,释放CO2,丙装置中乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸,不产生CO2。一段时间后,打开阀门1、2,甲、乙装置中的CO2部分转移至丙装置,丙装置中CO2增多,B植物光合速率上升,甲装置中CO2减少,C植物光合速率下降。
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