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湖北省十堰市竹溪县第二高级中学2024-2025学年高三上学期摸底考试生物试卷(原卷版+解析版)
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一、选择题(每小题2分,共36分)。
1. 不论是真核细胞还是原核细胞,都含有DNA、RNA、蛋白质等大分子物质,且DNA是遗传信息的载体,蛋白质通常充当酶的角色,RNA是“二传手”,所有生物共用一套基本的遗传密码。这说明( )
A. 生物界在细胞层次上具有高度的统一性
B. 生物界在分子层次上具有高度的统一性
C. 真核细胞、原核细胞的结构和功能相同
D. 具有细胞结构的生物进化方向完全一致
【答案】B
【解析】
【分析】1、转录过程以四种核糖核苷酸为原料,以DNA分子的一条链为模板,在DNA解旋酶、RNA聚合酶的作用下消耗能量,合成RNA;
2、翻译过程以氨基酸为原料,以转录过程产生的mRNA为模板,在酶的作用下,消耗能量产生多肽链,多肽链经过折叠加工后形成具有特定功能的蛋白质。
【详解】A、题干中说的是DNA、RNA、蛋白质等生物大分子,不是细胞,A错误;
B、根据题干可以说明生物界在分子层次上具有高度的统一性,B正确;
C、根据题干不能说明真核细胞、原核细胞的结构和功能相同,C错误;
D、根据题干不能说明细胞生物的进化方向完全一致,D错误。
故选B。
2. 研究发现一类称做“分子伴侣”的蛋白质可识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽,并通过改变自身空间结构与多肽的某些部位相结合,从而帮助这些多肽折叠、组装或转运,其本身不参与组成最终产物并可循环发挥作用。下列叙述错误的是( )
A. 酵母菌内“分子伴侣”发挥作用的场所可能在内质网
B. “分子伴侣”介导加工的环状八肽化合物中至少含有8个氧原子和8个氮原子
C. 蛋白质空间结构一旦发生改变,则一定不可逆转
D. “分子伴侣”折叠蛋白质的过程中可能涉及氢键的形成
【答案】C
【解析】
【分析】蛋白质变性是指天然蛋白质因受物理、化学因素的影响,使蛋白质分子的构象发生了异常变化,从而导致生物活性的丧失以及物理、化学性质的异常变化。蛋白质变性不涉及蛋白质一级结构的改变,即由氨基酸构成的肽链并不发生改变。
【详解】A、酵母菌是真核生物,“分子伴侣”发挥作用的场所可能在内质网,A正确;
B、每一个氨基酸至少含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH),环状八肽化合物由 8 个氨基酸脱去8个水形成,其中 8 个氨基酸中至少的氧原子数为 8×2=16,至少的氮原子数为 8×1=8,8分子水(H2O)包含的氧原子数 8,氮原子数为 0,则环链八肽化合物至少有氧原子 8×2-8=8,氮原子 8×1=8,B正确;
C、由题干信息可知,分子伴侣在发挥作用时会改变自身空间结构,并可循环发挥作用,因此可以判断“分子伴侣”的空间结构的改变是可以逆转的,C错误;
D、“分子伴侣”折叠蛋白质的过程中,即蛋白质的空间结构形成,其过程中可能涉及二硫键、氢键的形成,D正确。
故选C。
【点睛】
3. 在生物体内,某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。其中X、Y代表元素,A、B、C是生物大分子。相关叙述不正确的是( )
A. B在细胞中有三种,都能参与蛋白质的合成过程
B. 人体中,单体a的种类有4种,其排列顺序决定了 C中c的种类和排列
C. 同一生物不同细胞中A、B、C均不同,A的多样性决定C的多样性
D. 单体a、b、c在形成A、B、C化合物过程中都会消耗能量
【答案】C
【解析】
【分析】据图中A→B→C可知,A是DNA,B是信使RNA,C是蛋白质;单体a表示脱氧核苷酸,单体b表示核糖核苷酸,单体c表示氨基酸;元素X表示N、P,元素Y表示N。
【详解】A、B表示RNA,细胞中参与蛋白质合成过程的RNA有三种,mRNA、tRNA和rRNA,A正确;
B、单体a为脱氧核苷酸,人体中的脱氧核苷酸根据所含碱基(A、T、G、C)的不同分为4种,其排列顺序决定了 C蛋白质中c氨基酸的种类和排列顺序,B正确;
C、同一生物不同细胞都是由受精卵不断通过有丝分裂而产生的,因此同一生物不同细胞中都含有相同的A,由于基因的选择性表达,RNA和蛋白质不完全相同,C错误;
D、合成大分子物质需要消耗能量,因此,单体a、b、c形成A、B、C化合物过程中都会消耗能量,D正确。
故选C。
4. 某兴趣小组利用图示装置和表中试剂探究了透析袋的透性。当a为①、b为⑤,袋内溶液逐渐变为蓝色;当a为②、b为③,水浴(55℃)后透析袋内、外均不出现砖红色。下列叙述正确的是( )
A. 若a为①+②、b为③,水浴后透析袋外最终会出现砖红色
B. 若a为①+②、b为⑤,透析袋外的溶液最终会出现蓝色
C. 若a为①+④、b为⑤,透析袋内的溶液最终会出现棕红色
D. 若a为①+④、b为③,水浴后透析袋内最终会出现砖红色
【答案】C
【解析】
【分析】1、要发生渗透作用,需要有半透膜和膜两侧溶液具有浓度差。水分子总是从浓度低的一侧通过半透膜向浓度高的一侧扩散。
2、检测生物组织中的还原糖,可用斐林试剂,斐林试剂与还原糖在热水浴条件下反应生成砖红色沉淀。
3、分析题图:当a为①、b为⑤,袋内溶液逐渐变为蓝色,说明淀粉不能通过透析袋、碘液可通过透析袋;当a为②、b为③,水浴(55℃)后透析袋内、外均不出现砖红色,说明葡萄糖和斐林试剂均不能通过透析袋。
【详解】A、若a为①+②、b为③,由于葡萄糖和斐林试剂均不能通过透析袋,水浴后透析袋外均不会出现砖红色,A错误;
B、若a为①+②、b为⑤,由于淀粉不能通过透析袋,而碘液可进入透析袋内,故透析袋外的溶液不会出现蓝色,B错误;
C、若a为①+④、b为⑤,淀粉酶会水解淀粉使形成麦芽糖(二糖),由于葡萄糖单糖不能通过透析袋,故麦芽糖也不能不能通过透析袋,同时由于碘液可进入透析袋内,故透析袋内的溶液最终会出现棕红色,C正确;
D、若a为①+④、b为③,由于斐林试剂不能进入透析袋内,故透析袋内不会出现砖红色,D错误。
故选C。
5. CLAC通道是细胞应对内质网钙超载的保护机制,该通道依赖的TMCO1是内质网跨膜蛋白,TMCO1可以感知内质网中过高的钙离子浓度,并形成具有活性的钙离子通道,将内质网中过多的钙离子排出,一旦内质网中的钙离子浓度恢复到正常水平,钙离子通道活性随之消失。TMCQ1基因敲除的小鼠能够模拟痴呆、颅面、胸畸形患者的主要病理特征。下列说法错误的是( )
A. 内质网中的钙离子可作为信号分子调节钙离子通道蛋白的活性
B. 内质网内钙离子浓度通过CLAC通道的调节机制属于反馈调节
C. CLAC通道和载体蛋白进行物质转运时,其作用机制是不同的
D. 内质网钙浓度过低是导致患者痴呆和颅面、胸畸形的主要原因
【答案】D
【解析】
【分析】CLAC通道是细胞应对内质网钙超载的保护机制,该通道依赖的TMCO1是内质网跨膜蛋白,则TMCO1基因缺陷的细胞可能会出现内质网中钙离子浓度异常。
【详解】AB、据题意过高的钙离子浓度,并形成具有活性的钙离子通道,将内质网中过多的钙离子排出,一旦内质网中的钙离子浓度恢到正常水平,钙离子通道活性随之消失,说明内质网中的钙离子可作为信号分子调节钙离子通道蛋白的活性,而内质网内钙离子浓度的调节存在反馈调节机制,使得钙离子浓度稳定一定范围,AB正确;
C、 CLAC通道和载体蛋白进行物质转运时,其作用机制是不同的,前者只允许与自己通道大小相匹配的物质通过,而后者是通过与被转运物体结合而实现的,C正确;
D、结合题意"TMCQ1基因敲除的小鼠能够模拟痴界、顶面、胸畸形患者的主要病理特征”而"TMCO1可以感知内质网中过高的钙离子浓度”,故推知内质网钙浓度过高是导致患者痴呆和颅面、胸畸形的主要原因,D错误。
故选D。
6. 下列关于相关实验和生物科学研究方法的叙述,错误的是( )
A. 细胞中各种细胞器的分离和细胞膜的制备,采用了差速离心法
B. DNA双螺旋结构的发现,采用了模型构建法
C. 从观察到植物的花粉、胚珠、柱头等的细胞都有细胞核,得出植物细胞都有细胞核这一结论,运用了不完全归纳法
D. 探究酵母菌细胞的呼吸方式,采用的是对比实验法
【答案】A
【解析】
【分析】模型的形式很多,包括物理模型、概念模型、数学模型等。
【详解】A、细胞器的分离用到了差速离心法,细胞膜制备的方法是根据渗透原理,用蒸馏水使哺乳动物成熟的红细胞吸水涨破,A错误;
B、DNA双螺旋结构的发现,采用了模型构建法,构建了物理模型,B正确;
C、不完全归纳法是以某类中的部分对象(分子或子类)具有或不具有某一属性为前提,推出以该类对象全部具有或不具有该属性为结论的归纳推理,从观察到植物的花粉、胚珠、柱头等的细胞都有细胞核,只观察了部分细胞,得出植物细胞都有细胞核这一结论,运用了不完全归纳法,C正确;
D、探究酵母菌细胞呼吸方式,采用对比实验法比较有氧与无氧条件下,再采用产物检测法,检测酒精的产生,D正确。
故选A。
7. 植物体内果糖与X物质形成蔗糖的过程如图所示。
下列叙述错误的是( )
A. X与果糖的分子式都是C6H12O6
B. X是植物体内的主要贮能物质
C. X是植物体内重要的单糖
D. X是纤维素的结构单元
【答案】B
【解析】
【分析】蔗糖是由一分子果糖和一分子葡萄糖脱去一分子水形成的二糖。
【详解】A、X应为葡萄糖,葡萄糖和果糖都是六碳糖,分子式均为C6H12O6,A正确;
B、X应为葡萄糖,是生物体内重要的能源物质,植物体的主要储能物质为淀粉和脂肪,B错误;
C、X是葡萄糖,是生物体内重要的能源物质,C正确;
D、X是葡萄糖,是构成淀粉、纤维素等多糖的基本单位,D正确。
故选B。
8. 高尔基体是有“极性”的,构成高尔基体的膜囊有顺面、中间和反面三部分。顺面接受来自内质网的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面参与溶酶体酶(具有M6P标记)等蛋白质的分类和包装。图示发生在高尔基体反面的3条分选途径。下列说法错误的是( )
A. 组成型分泌可能有利于物质的跨膜运输
B. 可调节性分泌离不开细胞间的信息交流
C. M6P受体数量减少会抑制衰老细胞器的分解
D. 顺面接受来自内质网的物质时需要膜上大量转运蛋白的参与
【答案】D
【解析】
【分析】1、高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”,在动植物细胞中的功能不完全同,在动物细胞中与细胞分泌物的形成有关,在植物细胞中与细胞壁的形成有关;
2、分泌蛋白在核糖体上合成之后,在内质网上初步加工,然后转移至高尔基体做进一步加工、分类和包装,经细胞膜排出。整个过程主要由线粒体功能。
【详解】A、高尔基体通过组成型分泌的蛋白质与细胞膜结合,形成膜蛋白,有些膜蛋白具有物质运输的作用,所以组成型分泌可能有利于物质的跨膜运输,A正确;
B、可调节性分泌需要信号分子与细胞膜上的受体蛋白结合,经过一系列信号传导进行调控,所以可调节性分泌离不开细胞间的信息交流,B正确;
C、高尔基体反面参与溶酶体酶(具有M6P标记)等蛋白质的分类和包装,所以溶酶体酶的包装和分选涉及到M6P受体,M6P受体减少会影响溶酶体酶的形成,衰老的细胞器是通过溶酶体中的水解酶分解的,所以M6P受体减少会抑制衰老细胞器的分解,C正确;
D、高尔基体顺面接受内质网合成的物质并转入中间膜囊进一步修饰加工,反面参与溶酶体酶(具有M6P标记)等蛋白质的分类和包装,两区膜的功能不同,含有的蛋白质种类、数量不相同,有些蛋白质只在高尔基体的顺面,有些蛋白质只在高尔基体的反面,所以顺面接受来自内质网的物质时不一定需要膜上转运蛋白的参与,D错误。
故选D。
9. 以黑藻为材料进行“观察叶绿体”活动。下列叙述正确的是( )
A. 基部成熟叶片是最佳观察材料B. 叶绿体均匀分布于叶肉细胞中心
C. 叶绿体形态呈扁平的椭球形或球形D. 不同条件下叶绿体的位置不变
【答案】C
【解析】
【分析】观察叶绿体
(1)制片:在洁净的载玻片中央滴一滴清水,用镊子取一片藓类的小叶或取菠菜叶稍带些叶肉的下表皮,放入水滴中,盖上盖玻片。
(2)低倍镜观察:在低倍镜下找到叶片细胞,然后换用高倍镜。
(3)高倍镜观察:调清晰物像,仔细观察叶片细胞内叶绿体的形态和分布情况。
【详解】A、黑藻基部成熟叶片含有的叶绿体多,不易观察叶绿体的形态,应选用黑藻的幼嫩的小叶,A错误;
B、叶绿体呈扁平的椭球形或球形,围绕液泡沿细胞边缘分布,B错误;
C、观察到的叶绿体呈扁平的椭球形或球形,C正确;
D、叶绿体的形态和分布可随光照强度和方向的改变而改变,D错误。
故选C。
10. 高尔基体膜上的 RS 受体特异性识别并结合含有短肽序列 RS 的蛋白质,以出芽的形式形成囊泡,通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放。RS 受体与 RS 的结合能力随 pH 升高而减弱。下列说法错误的是( )
A. 消化酶和抗体不属于该类蛋白
B. 该类蛋白运回内质网的过程消耗 ATP
C. 高尔基体内 RS 受体所在区域的 pH 比内质网的 pH 高
D. RS 功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加
【答案】C
【解析】
【分析】根据题干信息“高尔基体膜上的 RS 受体特异性识别并结合含有短肽序列 RS 的蛋白质,以出芽的形式形成囊泡,通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放”,说明RS 受体和含有短肽序列 RS 的蛋白质结合,将其从高尔基体运回内质网。且 pH 升高结合的能力减弱。
【详解】A、根据题干信息可以得出结论,高尔基体产生的囊泡将错误转运至高尔基体的蛋白质运回内质网,即这些蛋白质不应该运输至高尔基体,而消化酶和抗体属于分泌蛋白,需要运输至高尔基体并发送至细胞外,所以消化酶和抗体不属于该类蛋白,A正确;
B、细胞通过囊泡运输需要消耗能量ATP,B正确;
C、根据题干信息“RS 受体特异性识别并结合含有短肽序列 RS 蛋白质,RS 受体与 RS 的结合能力随 pH 升高而减弱”,如果高尔基体内 RS 受体所在区域的 pH 比内质网的 pH 高,则结合能力减弱,所以可以推测高尔基体内 RS 受体所在区域的 pH 比内质网的 pH 低,C错误;
D、通过题干可以得出结论“RS 受体特异性识别并结合含有短肽序列 RS 的蛋白质,通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放”,因此可以得出结论,如果RS 功能的缺失,则受体不能和错误的蛋白质结合,并运回内质网,因此能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加,D正确。
故选C。
【点睛】
11. 海水稻是我国特有的珍稀野生稻资源,与传统耐盐碱水稻相比,海水稻具备更为优良的耐盐碱性,其能在土壤盐分为3‰~12‰、pH为8以上的中重度盐碱地生长。下图表示海水稻根细胞的部分物质运输,以下选项叙述正确的是( )
注:SOS1和NHX为膜上两种蛋白质
A. 由图可知,Na+进入细胞和进入液泡的运输方式分别是主动转运、易化扩散
B. 海水稻根部成熟区细胞的细胞液浓度比普通水稻低
C. 细胞质基质中Na+浓度过高对细胞有毒害作用,SOS1和NHX运输Na+,降低细胞质基质Na+浓度的运输原理相同
D. 细胞释放抗菌蛋白跨过一层磷脂双分子层
【答案】C
【解析】
【分析】不同物质跨膜运输的方式不同,包括主动运输、被动运输和胞吞、胞吐,其中被动运输包括协助扩散(易化扩散)和自由扩散:
1、主动运输的特点:①消耗能量(来自ATP水解或离子电化学势能),②需要转运蛋白协助,③逆浓度梯度进行;
2、协助扩散(蝗化扩散)的特点:①不消耗能量,②需要转运蛋白协助,③顺浓度梯度进行;
3、自由扩散的特点:①不消耗能量,②不需要转运蛋白协助,③顺浓度梯度进行。
【详解】A、据题图可知,Na+由细胞外进入细胞的过程是由高浓度到低浓度,需要转运蛋白,为协助扩散(易化扩散);Na+由细胞质基质进入液泡的过程是由低浓度到高浓度,属于主动运输,能量来自H+跨膜运输的电势能,A错误;
B、海水稻耐盐碱,根部成熟区细胞的细胞液浓度比普通水稻的高,B错误;
C、过量的Na+进入细胞会对其产生毒害,据题图可知,细胞膜外和液泡内的pH小于细胞质基质,即细胞膜外和液泡内的H+浓度大于细胞质基质,结合题图可知,海水稻缓解该毒害的作用机理是H+借助转运蛋白SOS1顺浓度梯度从细胞膜外运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到细胞膜外提供了动力,将Na+运输到细胞外;H+借助转运蛋白NHX顺浓度梯度从液泡内运输到细胞质基质形成的势能,为Na+从细胞质基质运输到液泡内提供了动力,将Na+运输到液泡内,C正确;
D、细胞释放抗菌蛋白的方式为胞吐,依据的是细胞膜的流动性,跨膜层数为0,D错误。
故选C。
12. 高等植物的光合产物以蔗糖形式从叶肉细胞运出后进入相邻叶脉细胞(SE-CC)的过程如图所示,下列说法正确的是( )
A. 叶肉细胞合成蔗糖过程所需能量由NADH和ATP提供
B. SE-CC运输蔗糖消耗的能量均来自线粒体
C. H+运输出SE-CC和蔗糖运输进SE-CC的方式都是主动运输
D. SU载体能同时运输蔗糖和H+,所以SU载体不具有特异性
【答案】C
【解析】
【分析】 光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上,色素吸收、传递和转换光能,并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气,另一部分光能用于合成ATP,暗反应发生场所是叶绿体基质中,首先发生二氧化碳的固定,即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物,三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。
【详解】A、光合作用光反应阶段产生的NADPH和ATP可为暗反应合成蔗糖的过程提供能量,A错误;
B、由图可知,SE-CC细胞膜上SU载体运输蔗糖的能量来自H+的电势能,而H+运出细胞的能量来自 ATP,ATP主要来自线粒体,此外还可能来自细胞质基质,B错误;
C、H+运输出SE-CC和蔗糖运输进 SE-CC的方式相同,都需要载体和能量,为主动运输,C正确;
D、SU载体只能运输蔗糖和H+,而不运输其它物质,故以SU载体具有特异性,D错误。
故选C。
13. 蛋白激酶和蛋白磷酸酶是信号通路的“开关分子”,即蛋白激酶能催化蛋白质的磷酸化过程,蛋白磷酸酶能催化蛋白质的去磷酸化过程,其机理如下图。下列相关叙述正确的是( )
A. 蛋白质的磷酸化属于放能反应,反应过程伴有ATP水解
B. 蛋白磷酸酶的作用机理是降低蛋白质去磷酸化的活化能
C. 蛋白质发生磷酸化会导致细胞中ADP大量积累
D. 载体蛋白磷酸化导致其构象发生不可逆的改变
【答案】B
【解析】
【分析】1、由图示可知:蛋白激酶能催化蛋白质的磷酸化,需要ATP在蛋白激酶的催化下形成ADP,即此过程需要ATP水解供能;蛋白磷酸酶能催化蛋白质的去磷酸化过程,需要水在蛋白磷酸酶的催化下进行。
2、ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后,空间结构发生变化,活性也被改变,因而可以参与各种化学反应。如载体蛋白在蛋白激酶的作用下,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,这一过程伴随着能量的转移,这就是载体蛋白的磷酸化。载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化,就将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来,载体蛋白随后又恢复原状,又可以去转运同种物质的其他离子或分子。
【详解】A、通过图示可知,蛋白质磷酸化过程需要消耗ATP,与ATP的水解相联系,属于吸能反应,A错误;
B、酶的作用机理是降低反应所需的活化能,因此图中蛋白磷酸酶的作用机理是降低蛋白质去磷酸化的活化能,B正确;
C、细胞中ATP的含量较少但是相对稳定,是因为ATP与ADP相互转化处于动态平衡之中,因此蛋白质发生磷酸化不会导致细胞中ADP大量积累,C错误;
D、蛋白激酶作用于载体蛋白后,催化载体蛋白的磷酸化,ATP末端的磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,导致其空间结构发生了改变,将它所结合的离子或分子从细胞膜的一侧转运到另一侧并释放出来,载体蛋白随后又恢复原状,因此载体蛋白磷酸化导致其构象发生的是可逆的改变,D错误。
故选B。
14. 为探究酶的催化效率,某同学采用如图所示装置进行实验,实验分组、处理及结果如下表所示下列叙述错误的是( )
A. H2O2分解生成O2导致压强改变
B. 从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C. 250s时I组和III组反应已结束而II组仍在进行
D. 实验结果说明酶的催化作用具有高效性
【答案】C
【解析】
【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA;酶的特性:专一性、高效性、作用条件温和;酶促反应的原理:酶能降低化学反应所需的活化能。
【详解】A、H2O2分解产物是H2O和O2,其中O2属于气体,会导致压强改变,A正确;
B、据表分析可知,甲中溶液酶或无机催化剂等,乙中是底物,应从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时,B正确;
C、三组中的H2O2溶液均为2ml,则最终产生的相对压强应相同,据表可知,250s时I组反应已结束,但II组和III组压强仍未达到I组的终止压强10.0,故250s时Ⅱ组和Ⅲ组反应仍在进行,C错误;
D、酶高效性是指与无机催化剂相比,酶降低化学反应活化能的作用更显著,对比I、II组可知,在相同时间内I组(含过氧化氢酶)相对压强变化更快,说明酶的催化作用具有高效性,D正确。
故选C。
15. 线粒体内膜上存在一系列电子传递载体,能将电子传递所产生的电化学能保存在H+浓度差和电荷梯度中,用来驱动ATP合成酶,最终合成ATP。下列叙述错误的是( )
A. 图中的ATP合成酶既有催化功能,又有物质运输功能
B. 图中的NADH可来自于糖酵解和柠檬酸循环
C. H+通过线粒体内膜进入膜间腔的运输方式为被动运输
D. 若某药物能阻碍e-的传递,则会影响O2的消耗
【答案】C
【解析】
【分析】分析题图:有氧呼吸过程产生的NADH在线粒体基质中被分解产生H+和e−,e−经线粒体内膜上相关物质的传递后与线粒体基质中的H+、O2结合生成水,该过程释放的能量用于H+由线粒体基质向线粒体内外膜间隙(膜间腔)的跨膜运输,从而使线粒体内膜两侧的H+具有一定的浓度差,该浓度差驱动H+通过ATP合成酶顺浓度梯度运输,并将能量储存到ATP中。
【详解】A、由图可知:H+顺浓度梯度通过ATP合成酶进入线粒体基质,同时驱动ATP的合成,说明ATP合成酶具有运输的功能,还能催化ADP和Pi合成ATP,A正确;
B、图中的NADH可来自于糖酵解(有氧呼吸的第一阶段)和柠檬酸循环(有氧呼吸的第二阶段),B正确;
C、H+通过线粒体内膜进入膜间腔是逆浓度梯度进行的,其运输方式为主动运输,C错误;
D、有氧呼吸过程产生的NADH在线粒体基质中分解产生H+和e−,e−经线粒体内膜上相关物质的传递后与线粒体基质中的H+、O2结合生成水,若某药物能阻碍e-的传递,则会影响O2的消耗,D正确。
故选C。
16. 下图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。下列说法正确的是( )
A. ab段为有氧呼吸,bc段为有氧呼吸和无氧呼吸,cd段为无氧呼吸
B. 一般以糖为供能物时,肌肉细胞CO2的产生量始终等于O2的消耗量
C. bd段无氧呼吸时,有机物中的能量大部分以热能形式散失
D. 若运动强度长时间超过c,乳酸大量积累导致血浆 pH显著下降
【答案】B
【解析】
【分析】题图分析:图示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系,其中ac段,氧气消耗速率逐渐升高,而血液中的乳酸含量保持相对稳定;cd段氧气消耗速率不变,但血液中的乳酸含量逐渐升高。
【详解】A、ab段氧气消耗率逐渐增加,血液中乳酸水平低且保持相对稳定,说明以有氧呼吸为主,bc段乳酸水平逐渐增加,说明无氧呼吸逐渐加强,cd段氧气消耗率较高,血液中乳酸水平升高,说明该阶段在进行有氧呼吸的同时,无氧呼吸的强度不断加大,A错误;
B、人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸,有氧呼吸过程中氧气的吸收量与二氧化碳的释放量相等,因此不论何时,肌肉细胞CO2的产生量都等于O2消耗量,B正确;
C、无氧呼吸过程有机物氧化分解不彻底,释放的能量少,大部分能量存留在不彻底的氧化产物乳酸中,C错误;
D、如果运动强度长期超过c,血液中乳酸水平过高,但由于缓冲物质的存在,不会导致内环境pH持续下降,D错误。
故选B。
17. 光照条件下,叶肉细胞中的O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经过一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。下图是叶肉细胞中光合作用、细胞呼吸和光呼吸过程中的部分物质变化,①~⑥代表相关反应,a~f代表相关物质,下列说法错误的是( )
A. a、c、f是O2,b、d、e是CO2,①②发生于叶绿体中,③④⑤发生于线粒体中
B. ⑥是光呼吸过程,光呼吸和有氧呼吸都可以消耗O2产生CO2
C. CO2浓度增加后可能会使形成的C3和葡萄糖的含量增加
D. 有氧呼吸和无氧呼吸的共同阶段是③,有氧呼吸释放能量最多的阶段是⑤
【答案】A
【解析】
【分析】1、光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是光合作用一个损耗能量的副反应。特点是呼吸基质在被分解转化过程中虽也放出CO2,但不能转换成能量ATP,而使光合产物被白白地耗费掉。在黑暗条件下,呼吸过程能不断转换形成ATP,并把自由能释放出来,以供根系的吸收功能、有机物质的合成与运转功能以及各种物质代谢反应等等功能的需要,从而促进生命活动的顺利进行,所以光呼吸越强,光合生产率相对就低。
2、光合作用的过程:①光反应阶段(场所是叶绿体的类囊体薄膜):水的光解产生NADPH与以及ATP的形成;②暗反应阶段(场所是叶绿体的基质):CO2被C5固定形成C3,C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成C5和糖类等有机物。
【详解】A、a、c、f是O2,b、d、e是CO2,①②是光合作用发生于叶绿体中,③④⑤是有氧呼吸的三个阶段,③发生于细胞质基质,④⑤发生于线粒体中,A错误;
B、⑥是在光照下,O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经过一系列反应释放CO2的过程,该过程是光呼吸,所以光呼吸和有氧呼吸都可以消耗O2产生CO2,B正确;
C、CO2浓度增加后可与O2竞争结合C5,减少光呼吸过程,所以CO2浓度增加后可能会使形成的C3和葡萄糖的含量增加,C正确;
D、有氧呼吸和无氧呼吸的共同阶段是③呼吸的第一阶段,有氧呼吸释放能量最多的阶段是⑤有氧呼吸的第三阶段,D正确。
故选A。
18. 下图甲表示某种植物叶肉细胞光合作用强度与光照强度的关系,图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两种气体)。据图判断,下列说法正确的是(注:不考虑无氧呼吸)( )
A. 图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m4
B. 图甲中c点时,图乙中有m1=n1=m4=n4
C. 图甲中e点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m1值太低
D. 图甲中a、b、c、d、e任意一点,图乙中都有m1=n1>0,m2=n2>0
【答案】B
【解析】
【分析】影响光合作用的外界因素主要是光照强度、温度、CO2浓度等。细胞内合成ATP的生理过程有光合作用和细胞呼吸。绿色植物的实际光合作用速率-呼吸速率=净光合作用速率。分析坐标曲线时,一看横、纵坐标意义,二看曲线的起点、转折点、终点的意义,三看曲线的变化趋势。
【详解】A、图甲中的纵坐标数值是CO2的吸收量,图乙中m3表示CO2的吸收量,A错误;
B、图甲中c点时,光合速率等于呼吸速率,因此线粒体产生的二氧化碳刚好能供叶绿体利用,叶绿体产生的氧气刚好供线粒体利用,因此图乙中有m1=n1=m4=n4,B正确;
C、图甲中e点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m3值太低,或温度的限制,C错误;
D、图甲中a、b、c、d、e任意一点,图乙中都有m1=n1>0,但由于d、e点细胞呼吸强度小于光合作用强度,应为m3=n3>0,c点细胞呼吸强度等于光合作用强度,m3=n3=0,c、d、e点时,m2=n2=0,D错误。
故选B。
二、非选择题(4小题,共64分)。
19. 某生物小组探究温度对酶活性的影响,用α-淀粉酶溶液和淀粉溶液作为实验材料,设计实验,回答下列相关问题。实验步骤:
Ⅰ取6支试管编号,分别加入等量的淀粉溶液。
Ⅱ在6支试管中依次加入等量的α-淀粉酶溶液。
Ⅲ迅速将6支试管分别放入0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃的水浴锅中保温5min。
Ⅳ取出试管,各加入等量的斐林试剂,将每支试管放在60℃的水浴锅中水浴1min,观察各试管的溶液中颜色变化。
(1)请指出上述实验方案中存在的两处错误,并加以改正。
①_____;
②_____。
(2)酶的化学本质是_____。若组成某种酶的单体中含有肽键,则该种酶的合成场所为_____。若该酶为唾液淀粉酶,则其成熟的过程还需要经过_____等细胞结构的加工。
(3)α-淀粉酶溶液是一种内切酶,以随机的方式从淀粉分子内部随机水解,β-淀粉酶则使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解。下图β-淀粉酶在淀粉、Ca2+影响下的热稳定性测定结果绘制的曲线图。
①α-淀粉酶溶液和β-淀粉酶水解淀粉的作用部位不同,从两种酶结构上分析,这是因为_____;_____水解淀粉的产物主要是麦芽糖。
②分析图形,2%淀粉在处理50min前对β-淀粉酶活性的影响情况是_____;更有利于较长时间维持β-淀粉酶的热稳定性的条件是_____。
【答案】(1) ①. 在没有设定温度前淀粉酶和淀粉已经发生反应;将步骤Ⅱ与步骤Ⅲ颠倒 ②. 第Ⅳ步中,用斐林试剂鉴别还原糖,水浴加热干扰实验;将加入斐林试剂改为加入等量碘液,观察各试管的溶液中颜色变化
(2) ①. 蛋白质或RNA ②. 核糖体 ③. 内质网、高尔基体
(3) ①. 组成α-淀粉酶和β-淀粉酶的氨基酸的种类、数量、排列顺序和肽链形成蛋白质的空间结构不同 ②. β-淀粉酶 ③. 2%淀粉在处理前50min能提高β-淀粉酶的活性,且该淀粉酶的活性随处理时间先增强后减弱 ④. Ca2++2%淀粉
【解析】
【分析】1、在探究温度对酶活性的影响时,用α-淀粉酶溶液和淀粉溶液作为实验材料,需注意酶的活性易受温度、pH等条件的影响,需要先处理好之后再与底物接触,进行反应。选择试剂时,需注意既不能影响实验反应,又能同时与底物或生成物发生反应;
2、据图分析,对照组在50min时β-淀粉酶的活性丧失;2%淀粉处理组前50min,淀粉酶的活性显著高于对照组,且活性在处理20min之前随时间增加活性增强,在处理20min后随时间增强活性逐渐减弱但仍高于对照;Ca2+处理组在120min内淀粉酶的活性一直显著高于对照组,且相对稳定;Ca2++2%淀粉处理组,120min内淀粉酶的活性一直显著高于对照组和Ca2+处理组,且相对稳定。
【小问1详解】
①该实验的实验目的是“探究温度对酶活性的影响”,在实验步骤中,在自变量温度设置之前,步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的淀粉和淀粉酶已经接触,由于酶具有高效性,已经发生反应,不能体现温度对酶活性的影响,因此需将步骤Ⅱ与步骤Ⅲ颠倒;
②斐林试剂鉴别还原糖需要水浴加热,低温下,酶的活性在加热过程中会恢复使淀粉水解产生还原糖,生成砖红色沉淀的颜色加深,干扰实验,因此该实验中鉴别试剂需改为碘液;
【小问2详解】
酶的化学本质是蛋白质或RNA。若组成某种酶的单体中含有肽键,说明该酶为蛋白质,则该种酶的合成场所为核糖体,若该酶为唾液淀粉酶,则其成熟的过程还需要经过内质网、高尔基体等细胞结构的加工;
【小问3详解】
①α-淀粉酶和β-淀粉酶都能水解淀粉,但是二者水解淀粉的部位不同,说明功能有差异,二者功能的差异是因为组成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序和空间结构不同造成的;由题意可知,β-淀粉酶则使淀粉从末端以两个单糖为单位进行水解,即β-淀粉酶水解淀粉的产物主要是麦芽糖;
②分析图形,对照组在50min时β-淀粉酶的活性丧失,而用2%淀粉在处理前50min,淀粉酶的活性显著高于对照组,且活性在处理20min之前随时间增加活性增强,在处理20min后随时间增强活性减弱;从图形分析,Ca2++2%淀粉与淀粉酶共存时,更有利于较长时间维持β-淀粉酶的热稳定性。
20. 细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问题。
(1)细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白,对不同物质的跨膜运输起着决定性作用,这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是______________。
(2)细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道,水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于_____________。
(3)细胞膜上的H+-ATP酶是一种转运H+的载体蛋白,能催化ATP水解,利用ATP水解释放的能量将H+泵出细胞,导致细胞外的pH____________;此过程中,H+-ATP酶作为载体蛋白在转运H+时发生的变化是_________________。
(4)细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时,会引起靶细胞产生相应的生理变化,这一过程体现的细胞膜的功能是_________________。
(5)植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐,不同温度下吸收速率的变化趋势如图。与25℃相比,4℃条件下磷酸盐吸收速率低的主要原因是______________。
【答案】(1)选择透过性
(2)协助扩散 (3) ①. 降低 ②. 载体蛋白发生磷酸化,导致其空间结构改变
(4)进行细胞间信息交流
(5)温度降低,酶的活性降低,呼吸速率减慢,为主动运输提供的能量减少
【解析】
【分析】细胞膜的功能:(1)将细胞与外界环境分开;(2)控制物质进出细胞;(3)进行细胞间的物质交流。细胞膜的功能特点:具有选择透过性(可以让水分子自由通过,细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过)。
【小问1详解】
细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白,对不同物质的跨膜运输起着决定性作用,说明细胞膜对物质的运输具有选择透过性。
【小问2详解】
水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式不消耗能量,属于协助扩散。
【小问3详解】
细胞膜上的H+-ATP酶是一种转运H+的载体蛋白,能催化ATP水解,利用ATP水解释放的能量将H+泵出细胞,导致细胞外的H+增加,pH降低,此过程中,H+-ATP酶作为载体蛋白在转运H+时会发生磷酸化,导致其空间结构改变,进而运输H+。
【小问4详解】
人体胰岛B细胞分泌胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时,会引起靶细胞产生相应的生理变化,这一过程体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能。
【小问5详解】
植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐属于主动运输,需要消耗细胞呼吸提供的能量,而温度降低,酶的活性降低,会导致呼吸速率降低,为主动运输提供的能量减少,因此与25℃相比,4℃条件下磷酸盐吸收速率低。
21. 利用蓝细菌将CO2转化为工业原料,有助于实现“双碳”目标。
(1)蓝细菌是原核生物,细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于__________和__________等生理过程,为各项生命活动提供能量。
(2)蓝细菌可通过D—乳酸脱氢酶(Ldh),利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌,以期提高D—乳酸产量,但结果并不理想。分析发现,
是由于细胞质中的NADH被大量用于_______________作用产生ATP,无法为Ldh提供充足的NADH。
(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K,以补充ATP产量,使更多NADH用于生成D—乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量,结果如下表。
注:数据单位为pml∕OD730
由表可知,与初始蓝细菌相比,工程菌K的ATP含量升高,且有氧呼吸第三阶段__________(被抑制∕被促进∕不受影响),光反应中的水光解__________(被抑制∕被促进∕不受影响)。
(4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中,构建工程菌L。与初始蓝细菌相比,工程菌L能积累更多D—乳酸,是因为其__________(双选)。
A. 光合作用产生了更多ATPB. 光合作用产生了更多NADPH
C. 有氧呼吸第三阶段产生了更多ATPD. 有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
【答案】(1) ①. 光合作用 ②. 呼吸作用
(2)有氧呼吸 (3) ①. 被抑制 ②. 不受影响 (4)AD
【解析】
【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[H],合成少量ATP;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H],合成少量ATP;第三阶段是氧气和[H]反应生成水,合成大量ATP。
【小问1详解】
蓝细菌是原核生物,但含有叶绿素和藻蓝素,能进行光合作用,能产生NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物,也能进行呼吸作用,因此蓝细菌内的ATP来源于光合作用和呼吸作用等生理过程,为各项生命活动提供能量。
【小问2详解】
有氧呼吸第三阶段是前两个阶段产生的NADH(呼吸过程中产生的[H])与氧气结合形成水,同时释放大量能量,因此蓝细菌中细胞质中的NADH可被大量用于有氧呼吸第三阶段产生ATP,无法为Ldh提供充足的NADH。
【小问3详解】
NADH是有氧呼吸过程中的代谢产物,在有氧呼吸第三阶段被利用,NADPH是光合作用过程中的代谢产物,是水光解的产物,据表格可知,与初始蓝细菌相比,工程菌K的NADH较高,NADPH相同,说明有氧呼吸第三阶段被抑制,光反应中的水光解不受影响。
【小问4详解】
工程菌K存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径,能使更多NADH用于生成D—乳酸,把Ldh基因引入工程菌K中,构建工程菌L,光合作用产生了更多ATP,为各项生命活动提供能量,这样有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH,这样工程菌L就能利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸,能积累更多D—乳酸,AD正确,BC错误。
故选AD。
22. 淀粉和蔗糖是光合作用的两种主要终产物,马铃薯下侧叶片合成的有机物主要运向块茎贮藏,红薯叶片合成的有机物主要运向块根储存。下图是马铃薯和红薯光合作用产物的形成及运输示意图。在一定浓度的CO2和30℃条件下(细胞呼吸最适温度为30℃,光合作用最适温度为25℃),测定马铃薯和红薯在不同光照条件下的光合速率,结果如下表。分析回答:
(1)马铃薯下侧叶片叶肉细胞中的叶绿体可将光能转化为_____,同时氧化H2O产生O2.暗反应中首先生成的是三碳化合物,有同学猜测此化合物是CO2与某一个二碳化合物结合生成的,但当突然_____后,发现RuBP的含量快速_____,由此推知猜测是错误的。
(2)为红薯叶片提供C18O2,块根中的淀粉会含18O,请写出元素18O转移的路径_____(用图中相关物质的名称及箭头表示)。
(3)在电子显微镜下观察,可看到叶绿体内部有一些颗粒,它们被看作是叶绿体的“脂质仓库”,其体积随叶绿体的生长而逐渐变小,可能的原因是_____。
(4)为了验证光合作用产物以蔗糖的形式运输,研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入植物,该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上。结果发现转基因植物出现严重的小根、小茎现象,其原因是_____。研究发现蔗糖可直接进入液泡,该过程为逆浓度梯度运输,与该跨膜运输过程有关的细胞器有_____。
(5)25℃条件下测得红薯光补偿点会_____(填“小于”“大于”或“等于”)1klx;30℃条件下,当光照强度为3klx时,红薯和马铃薯固定CO2量的差值为_____。
【答案】(1) ①. ATP和NADPH中活跃的化学能 ②. 停止光照 ③. 减少
(2)C18O2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉
(3)颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构
(4) ①. 叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖,导致进入韧皮部的蔗糖减少,根和茎得到的糖不足,生长缓慢 ②. 线粒体和核糖体
(5) ①. 小于 ②. 4mg/100cm2叶·小时
【解析】
【分析】分析图形:①是光合作用的暗反应阶段的CO2的固定阶段,②是暗反应中的C3的还原阶段。从图中可以看出,暗反应在叶绿体基质中进行,其产物磷酸丙糖可以在叶绿体基质中合成淀粉,也可以被运出叶绿体,在叶肉细胞中的细胞质基质中合成蔗糖,蔗糖可以进入液泡暂时储存起来,蔗糖也可以通过韧皮部被运至茎块细胞,在茎块细胞内合成淀粉。
【小问1详解】
叶肉细胞的叶绿体可将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能,同时氧化H2O产生O2。暗反应中首先生成的是三碳化合物,有同学猜测此化合物是CO2与某一个二碳化合物结合生成的,但当突然停止光照后,发现RuBP的含量快速减少,由此推知猜测是错误的;
【小问2详解】
为红薯叶片提供C18O2,进入光合作用过程暗反应中生成C3,被还原生成磷酸丙糖,进而形成蔗糖,蔗糖形成淀粉,即C18O2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉;
【小问3详解】
在电子显微镜下观察,可看到叶绿体内部有一些颗粒,它们被看作是叶绿体“脂质仓库”,其体积随叶绿体的生长而逐渐变小,可能的原因是颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构;
【小问4详解】
蔗糖是由果糖和葡萄糖组成,转基因植物出现严重的小根、小茎现象,其原因叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖,导致进入韧皮部的蔗糖减少,根和茎得到的糖不足,生长缓慢;研究发现蔗糖可直接进入液泡,该过程可被呼吸抑制剂抑制,说明运输方式为主动运输,该过程所需要的条件为载体和能量(或载体和ATP),与该跨膜运输过程有关的细胞器有线粒体和核糖体;
【小问5详解】
表格中是30°C条件下测定的数据,此时呼吸作用最强,如果将温度降到25°C (光合作用最适温度), 则光合作用增强,呼吸作用减弱,光补偿点是指光合速率等于呼吸速率,因此25°C时光补偿点小于1klx;当光照强度为3klx时,红薯固定的CO2为11+5=16mg/100cm2叶·小时,而马铃薯光合作用和呼吸作用相等,为12mg/100cm2叶·小时,所以二者相差4mg/100cm2叶·小时。编号
试剂
①
质量分数为3%的可溶性淀粉溶液
②
质量分数为5%的葡萄糖溶液
③
斐林试剂
④
淀粉酶溶液
⑤
碘溶液(棕红色)
组别
甲中溶液
(2mL)
乙中溶液
(2mL)
不同时间测定的相对压强(kpa)
0s
50s
100s
150s
200s
250s
I
肝脏研磨液
H2O2溶液
0
9.0
9.6
9.8
10.0
10.0
II
FeCl3
H2O2溶液
0
0
0.1
0.3
0.5
0.9
III
蒸馏水
H2O2溶液
0
0
0
0
0.1
0.1
菌株
ATP
NADH
NADPH
初始蓝细菌
626
32
49
工程菌K
829
62
49
光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx)
光饱和时光照强度(klx)
光饱和时CO2吸收量(mg/100cm2叶·小时)
黑暗条件下CO2释放量(mg/100cm2叶·小时)
红薯
1
3
11
5
马铃薯
3
9
30
12
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