2025年高考总复习优化设计二轮专题生物Y课后习题大单元2 细胞的生存需要能量和营养物质含答案

2025年高考总复习优化设计二轮专题生物Y课后习题大单元2细胞的生存需要能量和营养物质含答案层级一基础夯实自测练学生用书P165

1.(2024·广东湛江二模)盐酸同唾液淀粉酶一样,可以促进淀粉的水解,同时作为胃酸的成分,为胃蛋白酶活性的发挥提供适宜的酸性环境。下列说法错误的是()A.胃蛋白酶的最适pH小于唾液淀粉酶的B.相比于盐酸,唾液淀粉酶为淀粉的水解提供的活化能更多C.用唾液淀粉酶和胃蛋白酶分别作用于淀粉,可验证酶的专一性D.在唾液淀粉酶和胃蛋白酶的加工成熟过程中,均需要用到囊泡运输答案B解析胃液的pH小于唾液,因此胃蛋白酶的最适pH小于唾液淀粉酶的,A项正确;盐酸、唾液淀粉酶催化淀粉水解的原理是降低淀粉水解的活化能,B项错误;酶的专一性指一种酶只能催化一种或者一类化学反应的进行,用唾液淀粉酶和胃蛋白酶分别作用于淀粉,若胃蛋白酶不能水解淀粉,则可验证酶的专一性,C项正确;唾液淀粉酶和胃蛋白酶均是分泌蛋白,在唾液淀粉酶和胃蛋白酶的加工成熟过程中,均需要用到囊泡运输,D项正确。2.(2024·广东珠海模拟)某兴趣小组利用适量好氧降解菌和200g厨余垃圾进行相关实验,探究堆肥过程中的最适翻堆频率和最适温度,结果如图1和图2所示。下列叙述正确的是()图1翻堆频率对厨余垃圾质量的影响(温度为35℃)图2温度对厨余垃圾干物质减少量的影响A.初期频繁翻堆,可以增加氧气供应,更利于好氧降解菌对厨余垃圾的快速分解B.24h一次和12h一次两组的厨余垃圾质量下降明显,故翻堆频率越高越好C.45℃时厨余垃圾干物质减少量最大,此温度是好氧降解菌堆肥的最适温度D.实验中干物质减少量随温度的升高而增加,与温度影响降解菌酶的活性有关答案D解析据图1可知,与不翻堆相比,24h一次和12h一次两组质量减少较慢,据此可知,初期频繁翻堆不利于好氧降解菌对厨余垃圾的快速分解,A项错误;24h一次和12h一次两组的厨余垃圾质量下降明显,但24h一次翻堆质量下降更明显,故并不是翻堆频率越高越好,B项错误;据图2可知,与25℃、35℃相比,45℃时厨余垃圾干物质减少量最大,但没有45℃附近的数据,因此不能确定此温度是好氧降解菌堆肥的最适温度,C项错误;实验中干物质减少量随温度的升高而增加,温度能影响酶的活性,因此干物质减少量与温度影响降解菌酶的活性有关,D项正确。3.(2024·广东梅州一模)生物膜上存在着一些能携带离子通过膜的载体分子。某种载体分子对X离子有专一的结合部位,能选择性地携带X离子通过膜,转运机制如下图所示。已知X离子可参与构成线粒体内的丙酮酸氧化酶,载体IC的活化需要ATP。下列相关叙述错误的是()A.磷酸激酶能促进ATP的分解,磷酸酯酶催化活化的载体释放磷酸基团B.X离子进入线粒体基质发挥作用至少需要穿过6层磷脂分子层C.ATP脱离下来的末端磷酸基团挟能量与IC结合后会使IC发生空间结构的改变D.图中只有线粒体才能为载体IC的活化提供ATP答案D解析磷酸激酶催化ATP分解为ADP时,ATP脱离下来的末端磷酸基团挟能量与IC(未活化载体)结合使之变成AC(活化载体),IC发生空间结构的改变,在磷酸酯酶的作用下,CIC分子发生去磷酸化过程,成为未活化载体(IC),A、C两项正确;X离子进入线粒体基质发挥作用至少需要穿过3层生物膜(1层细胞膜+2层线粒体膜),共6层磷脂分子层,B项正确;细胞质基质和线粒体都可以为载体IC的活化提供ATP,D项错误。4.(2024·广东深圳模拟)绿色植物进行光合作用可以合成淀粉,我国科学家成功设计出了一条无绿色植物参与也能利用二氧化碳和水合成淀粉的路线(如图所示),其中①过程是利用无机催化剂催化完成的,②③④则是在酶的催化下完成的。下列相关叙述正确的是()A.消耗等量的CO2,上述路径积累的淀粉和植物体内积累的淀粉一样多B.图中水电解形成的产物与水光解形成的产物是相同的C.图中②过程所用酶与植物体内CO2固定所用酶相同D.上述路径的本质是将光能转化成有机物中稳定的化学能答案D解析植物进行细胞呼吸会消耗淀粉,上述过程是人工模拟淀粉的生成,不会进行细胞呼吸,因此消耗等量的CO2,上述路径积累的淀粉多,A项错误;水光解形成的产物是O2、H+和电子,而水电解形成的产物是O2和H2,B项错误;①②过程分别是CO2与H2反应生成甲醛,而后由甲醛缩合成为C3化合物,与植物体的暗反应中CO2的固定过程不相同,所用酶也不同,C项错误;上述路径的本质是将光能转化成有机物中稳定的化学能,D项正确。5.(2024·广东深圳二模)柠檬酸循环是指在多种酶的作用下,丙酮酸被激活最终产生二氧化碳的过程。下列有关柠檬酸循环的叙述,正确的是()A.在线粒体的内膜上进行B.没有还原型辅酶Ⅰ产生C.反应过程需要消耗氧气D.释放的能量主要是热能答案D解析“丙酮酸被激活最终产生二氧化碳”属于有氧呼吸第二阶段的反应,不需要氧气参与,发生在线粒体基质中,有还原型辅酶Ⅰ产生,释放的能量主要是热能,少部分用于合成ATP,A、B、C三项错误,D项正确。6.(2024·广东广州二模)酵母菌在密闭容器内以葡萄糖为底物的呼吸速率变化过程如下图所示。下列叙述正确的是()A.0~6h内,容器中O2剩余量不断减少,有氧呼吸速率先加快后减慢B.6~8h内,容器中O2的消耗量大于CO2的产生量C.8~10h内,酵母菌细胞呼吸释放的能量主要储存在ATP中D.6~10h内,用溴麝香草酚蓝溶液可检测到酵母菌无氧呼吸产生的酒精答案A解析由题图可知,0~6h内,酵母菌有氧呼吸速率先上升后下降,因有氧呼吸消耗O2,密闭容器内O2剩余量不断减少,A项正确;6~8h内,酵母菌进行有氧呼吸消耗的O2与产生的CO2相同,同时进行无氧呼吸,因此在此期间,容器中O2的消耗量小于CO2的产生量,B项错误;8~10h内,酵母菌只进行无氧呼吸,产物为酒精和CO2,产生的大部分能量转移至酒精中,少部分释放出来,释放的能量大部分以热能的形式散失,少部分转化为ATP中活跃的化学能,C项错误;溴麝香草酚蓝溶液可用于检测CO2,不能用于检测酒精,D项错误。7.(2024·广东梅州模拟)“稻米流脂粟米白,公私仓廪俱丰实。”又到了每年的丰收季,水稻等多种农作物开始收获,如图是水稻叶肉细胞的叶绿体内进行光合作用合成有机物的过程。下列相关叙述错误的是()A.光反应阶段中水被分解为H+和物质甲,物质甲通过叶绿体膜的方式为自由扩散B.物质丙中包括NADPH和ATP,其中NADPH是还原型辅酶Ⅱ,它与细胞呼吸中的还原型辅酶不是同一种酶C.丁和戊是光合作用中暗反应阶段的物质,两种物质的转化被称为卡尔文循环D.暗反应阶段有没有光都能进行,夜间不能进行光反应但仍能进行暗反应答案D解析光反应阶段发生水的光解,水被分解为O2和H+继续参与反应,O2直接以分子的形式排出,气体的运输方式一般是自由扩散,A项正确;光合作用中的辅酶为NADPH,细胞呼吸中的辅酶为NADH,两者不是同一种物质,B项正确;暗反应阶段是三碳化合物与五碳化合物的相互转化,期间五碳化合物与二氧化碳结合形成两个三碳化合物,部分三碳化合物转化为有机物,部分三碳化合物转化为五碳化合物继续参与循环,这个循环是卡尔文循环,C项正确;暗反应有没有光都能进行,但是夜间不能进行光反应,不能为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应也不能长期进行,D项错误。8.(2024·广东珠海模拟)农谚是劳动人民农业生产智慧的结晶和经验的总结,其中蕴含着很多生物学原理。下列关于农谚的分析,错误的是()A.“白天热来夜间冷,一棵豆儿打一捧”指适当提高昼夜温差,有利于有机物积累,增加产量B.“稻田水多是糖浆,麦田水多是砒霜”指不同植物对水分的需求不同,合理灌溉有助于增加产量C.“谷连谷,坐着哭”指植物对土壤中元素的吸收具有选择性,长期种植谷子,会导致土壤中谷子所需的矿质元素减少,导致减产D.“疏禾有谷粜,密禾捞柴烧”指提高种植密度有利于提高光合速率,从而提高产量答案D解析“白天热来夜间冷,一棵豆儿打一捧”,意思是白天适当地提高温度,提高光合作用速率,夜间适当地降低温度,降低细胞呼吸速率,适当提高昼夜温差,有利于有机物积累,增加产量,A项正确;“稻田水多是糖浆,麦田水多是砒霜”指不同植物对水分的需求不同,麦田水多会使根系因为缺少氧气而进行无氧呼吸,导致烂根,合理灌溉有助于增加产量,B项正确;矿质元素对于植物的生长具有重要作用,植物对土壤中元素的吸收具有选择性,长期种植谷子,会导致土壤矿质元素含量不均衡,从而影响植物的生长发育,C项正确;“疏禾有谷粜,密禾捞柴烧”,疏禾、密禾情况下收获不同,说明合理密植能提高光合作用速率,进而提高产量,而过度密植不会促进光合作用产物的积累,反而会加剧细胞呼吸对有机物的消耗,导致减产,D项错误。9.(2024·广东三模)(10分)自工业革命以来,人类向大气中排入的CO2等吸热性强的温室气体逐年增加,已引起全球气候变暖等一系列极其严重的问题。温室效应会导致某些地区出现干旱,为探究温室效应对植物光合作用速率的影响,某科研人员以野生大豆为材料,设置3个独立的开放式气室进行了相关实验,部分结果如图所示。回答下列问题。注:“1”代表对照组气室(CK),“2”代表+1℃气室,“3”代表+1℃,+200μmol/molCO2气室(“+”表示在“1”的温度或CO2浓度上增加)(1)野生大豆进行光合作用时,光反应的产物有。从大气中吸收的CO2经过暗反应最终转化为储存能量的有机物,该过程发生在(具体部位)。

(2)据图分析可知,温度升高会使野生大豆的净光合速率,对比组别2和组别3可知,实验条件下可通过(措施)缓解温度升高对野生大豆净光合速率的影响。

(3)与正常光照相比,适度遮光条件下野生大豆幼苗叶绿素含量升高,其意义是。野生大豆可缓解因温室效应引起的干旱对其生长发育的不利影响,据图分析,其机制是

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答案(1)NADPH、ATP和O2叶绿体基质(2)降低适当升高CO2浓度(3)叶绿素含量升高,使植物幼苗在弱光环境中的光捕获能力增强降低气孔导度,进而降低蒸腾速率以减少水分散失;提高水分利用速率解析(1)植物进行光合作用时,发生水的光解、ATP和NADPH的合成,因此光反应的产物有NADPH、ATP和O2;暗反应的场所是叶绿体基质。(2)据图分析可知,温度升高会使野生大豆的净光合速率降低,对比组别2和组别3可知,实验条件下可通过适当升高CO2浓度来缓解温度升高对野生大豆净光合速率的影响。(3)适度遮光条件下,植物幼苗叶绿素含量升高,使幼苗在弱光环境中的光捕获能力增强,提高光能利用率,以适应弱光环境。据图分析可知,野生大豆可以通过降低气孔导度,进而降低蒸腾速率以减少水分散失,同时提高水分利用速率,来缓解干旱对其生长发育的不利影响。层级二关键突破提升练学生用书P167

突破点1运用“对照”和“变量”思维解答酶类实验题1.(2024·重庆模拟)下列关于酶的叙述,正确的是()A.蛋白酶可破坏蔗糖酶中的肽键,加入双缩脲试剂后不会变色B.与无机催化剂相比,酶提高反应活化能的作用更明显,因而酶催化效率更高C.若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择碘液对实验结果进行检测D.在验证pH对酶活性影响的实验中,将酶和底物充分混合后再调节pH答案C解析蛋白酶遇双缩脲试剂会变色,A项错误;与无机催化剂相比,酶能降低化学反应的活化能,B项错误;若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择碘液对实验结果进行检测,C项正确;在验证pH对酶活性影响的实验中,由于酶的高效性,不能将酶和底物充分混合后再调节pH,D项错误。2.(2024·广东汕头一模)下图是两种酶(酶甲和酶乙)在其最适温度下的催化反应曲线。下列叙述正确的是()A.酶甲和酶乙的化学本质一定不相同B.酶甲对底物浓度变化的响应更敏感C.P点时提高温度不会提高酶的活性D.P点增加酶浓度不会提高反应速率答案C解析酶的本质是蛋白质或RNA,酶甲和酶乙的化学本质可能相同,A项错误;由题图可知,当底物浓度较低时,酶乙催化的反应速率增加更快,所以酶乙对底物浓度变化的响应更敏感,B项错误;由题干信息可知,题图是两种酶(酶甲和酶乙)在其最适温度下的催化反应曲线,所以在P点时提高温度不会提高酶的活性,C项正确;由题图可知,P点后随着底物浓度增加,反应速率基本不变,此时的限制因素可能是酶的浓度,所以在P点增加酶浓度可能会提高反应速率,D项错误。3.(2024·广东汕头模拟)单胃动物肠道内没有α-半乳糖苷酶,无法吸收α-半乳糖苷类物质。科研人员通过蛋白质工程技术,获得了重组酶——耐热性强的α-半乳糖苷酶。温度对该重组酶的活力和稳定性的影响结果如图所示。根据上述信息分析,下列说法错误的是()A.饲料中加入α-半乳糖苷酶有利于α-半乳糖苷的分解B.可通过改造野生α-半乳糖苷酶基因提高酶的耐热性C.20℃和80℃下酶的活力接近但二者的空间结构不同D.改造后的α-半乳糖苷酶在65℃左右能保持较大活力答案A解析在饲料中加入α-半乳糖苷酶,α-半乳糖苷酶会被消化液消化,不能分解α-半乳糖苷,A项错误;通过改造野生α-半乳糖苷酶基因,可改变酶的结构,进而提高酶的耐热性,B项正确;20℃和80℃下酶的活力接近,但高温可改变酶的空间结构,低温只是抑制酶的活性,故二者的空间结构不同,C项正确;由题图可知,改造后的α-半乳糖苷酶在65℃左右能保持较大活力,D项正确。4.(2024·广东东莞模拟)植物受到低温胁迫,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,导致活性氧积累,膜透性增加。有学者对盆栽龙眼分别喷施赤霉素(GA3)和油菜素内酯(BR),低温条件下培养一段时间,测定酶活性,结果如下表。下列叙述错误的是()实验操作过氧化物酶活性/(U·mg-1FW·min-1)超氧化物歧化酶活性/(U·g-1FW)蒸馏水8348GA3208μM3285BR0.5μM20486BR1.0μM26441A.低温处理时间、温度及龙眼树龄均属于该实验的无关变量B.一定量的GA3可影响细胞代谢,增加细胞内的活性氧含量C.一定量BR可通过提高相关酶活性降低低温对膜透性的影响D.通过本实验可确定提高SOD活性和POD活性的BR最适剂量答案D解析低温处理时间、温度及龙眼树龄均属于该实验的无关变量,无关变量应该保持相同且适宜,A项正确;由实验结果可推测,一定量的GA3处理会导致过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,进而影响细胞代谢,进一步增加细胞内的活性氧含量,B项正确;结合实验结果可推测,一定量BR可通过提高相关酶活性,降低活性氧积累,进而降低膜通透性,因而可以降低低温对膜透性的影响,C项正确;通过本实验不能确定提高SOD活性和POD活性的BR最适剂量,因为本实验中对BR剂量的使用设计的组别太少,同时设置的浓度梯度较大,D项错误。突破点2运用“物质与能量观”分析光合作用与细胞呼吸过程5.(2024·广东广州一模)在有氧呼吸的第二阶段,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。三羧酸循环的大致过程为:乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸,经过脱氢等过程,最终生成CO2、ATP等,并且重新生成草酰乙酸。高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢,Seipin是一种引起脂肪营养不良的基因,其表达产物会导致线粒体中Ca2+不足,进而导致线粒体中三羧酸循环活性下降。下列说法错误的是()A.三羧酸循环在线粒体基质中进行,不消耗O2,产生的CO2以自由扩散的方式释放B.正常生理条件下,利用14C标记的丙酮酸可追踪三羧酸循环中各产物的生成C.线粒体中的Ca2+可能通过影响细胞质基质中产生的丙酮酸含量来影响三羧酸循环活性D.恢复线粒体的Ca2+水平和在食物中添加柠檬酸均能有效治疗脂肪营养不良答案B解析据题意可知,三羧酸循环属于有氧呼吸的第二阶段,在线粒体基质中进行,不消耗O2,产生的CO2以自由扩散的方式释放,A项正确;利用14C标记的丙酮酸可追踪三羧酸循环中含C产物的生成,不能追踪不含C产物的生成,B项错误;据题意可知,线粒体中的Ca2+可能通过影响丙酮酸含量来影响三羧酸循环活性,丙酮酸在细胞质基质中产生,C项正确;据题意可知,高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢,三羧酸循环活性下降会导致脂肪营养不良,所以柠檬酸水平与脂肪生成呈正相关,恢复线粒体的Ca2+水平可以恢复三羧酸循环活性,提高柠檬酸水平,而在食物中添加柠檬酸能直接提高柠檬酸水平,二者均能有效治疗脂肪营养不良,D项正确。6.(2024·内蒙古包头一模)下图是人体肌细胞缺氧时进行无氧呼吸的部分反应原理示意图。下列叙述正确的是()A.人体肌细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATPB.人体肌细胞无氧呼吸NAD+再生的场所是线粒体基质C.人体肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖D.人体肌细胞无氧呼吸过程中NADH和NAD+的含量处于相对稳定状态答案D解析人体肌细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程属于呼吸作用的第一阶段,可以产生少量ATP,A项错误;人体肌细胞无氧呼吸的场所是细胞质基质,不涉及线粒体基质,B项错误;人体肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸,葡萄糖通常作为呼吸的底物,C项错误;据图可知,NADH和NAD+在一定条件下可以相互转化,故人体肌细胞无氧呼吸过程中NADH和NAD+的含量处于相对稳定状态,D项正确。7.(2024·河南模拟)光系统Ⅱ复合体(PSⅡ)包含P680色素蛋白复合体,可利用光能推动一系列的电子传递反应,使水光解产生氧气和H+。PSⅡ蛋白复合体中的多肽有20多种,如D1、D2、细胞色素b559等,光合色素有叶绿素、类胡萝卜素等。下列分析正确的是()A.D1和叶绿素都能与双缩脲试剂产生紫色反应B.真核细胞的PSⅡ分布在叶绿体的类囊体腔内C.衰老细胞的PSⅡ彻底降解后得到的产物是氨基酸D.PSⅡ中的光合色素传递、转换光能,将能量储存在ATP中答案D解析蛋白质和多肽能与双缩脲试剂产生紫色反应,叶绿素不含有肽键,不能与双缩脲试剂产生紫色反应,A项错误;真核细胞的PSⅡ分布在叶绿体的类囊体薄膜上,B项错误;PSⅡ包括蛋白质和光合色素,降解后得到的产物除氨基酸外,还有其他成分,C项错误;PSⅡ中的光合色素传递、转换光能,将能量储存在ATP中,D项正确。8.(2024·广东广州二模)光照充足时,叶肉细胞中的Rubisco催化O2与CO2竞争性结合C5。O2和CO2与Rubisco的亲和力与各自的相对浓度有关,相对浓度高则与酶的亲和力高。O2与C5结合后经一系列的反应,最终释放CO2的过程称为光呼吸。下图中实线部分表示植物叶肉细胞的光合作用和光呼吸等正常的生命活动过程,虚线部分表示为科学家通过基因工程所构建的新的光呼吸代谢支路。下列叙述错误的是()A.Rubisco既能催化CO2的固定,又能催化C5与O2反应B.光呼吸会消耗一部分的C5,从而降低光合产物产量C.新的光呼吸代谢支路有利于植物积累有机物D.在农业生产中,可通过给大棚通风的方式,促进农作物的光呼吸答案D解析叶肉细胞中的Rubisco催化O2与CO2竞争性结合C5,既能催化CO2与C5生成C3酸,又能催化O2与C5生成C3酸与C2酸,A项正确;光呼吸过程中,O2与C5结合生成C3酸与C2酸,C2酸最终又生成CO2,参与CO2固定的C5减少,导致光合产物产量降低,B项正确;新的光呼吸代谢支路将C2酸转化为叶绿体内的CO2,增大叶绿体中的CO2浓度,促进叶绿体中CO2的固定,有利于植物积累有机物,C项正确;在农业生产中,给大棚通风可增大大棚中的气体交换速率,增大大棚中的CO2浓度,降低O2浓度,可抑制农作物的光呼吸,D项错误。9.(2024·广东模拟)如图是光合作用过程示意图,PSⅠ、PSⅡ是叶绿体中的光系统,其中PSⅡ与放氧复合体、叶绿素等物质相结合。下列相关分析错误的是()A.PSⅠ和PSⅡ分布在类囊体薄膜上,PSⅡ能吸收、传递和转化光能B.H2O被放氧复合体分解产生的H+、e-与NADP+反应生成NADPHC.CO2在叶绿体基质中先与C3结合,进一步被还原成(CH2O)n等物质D.若突然中断CO2的供应,则短时间内会导致ATP和NADPH的积累答案C解析PSⅠ、PSⅡ是叶绿体的光系统,分布在类囊体薄膜上,PSⅡ与放氧复合体、叶绿素等物质相结合,光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用,所以PSⅡ具有吸收、传递和转化光能的作用,A项正确;光反应中,H2O被放氧复合体分解产生的H+、e-与NADP+反应生成NADPH,B项正确;暗反应过程中,CO2在叶绿体基质中先与C5结合生成C3,再进一步被还原成(CH2O)n等物质,C项错误;若突然中断CO2的供应,暗反应减弱,消耗的ATP和NADPH减少,会导致叶绿体基质中积累ATP和NADPH,D项正确。10.(2024·广东肇庆二模)大豆、玉米等植物的叶绿体中存在一种名为Rubisco的酶,参与卡尔文循环和光呼吸。在较强光照下,Rubisco以五碳化合物(RuBP)为底物,在CO2/O2值高时,使RuBP结合CO2发生羧化;在CO2/O2值低时,使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸,具体过程如下图所示。下列有关说法正确的是()A.大豆、玉米等植物的叶片中消耗O2的场所有叶绿体、线粒体B.光呼吸发生在叶肉细胞的细胞质基质和叶绿体中C.有氧呼吸和光呼吸均产生ATPD.干旱、晴朗的中午,叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会降低答案A解析大豆、玉米叶片中通过有氧呼吸消耗氧气的场所是线粒体内膜,通过光呼吸消耗氧气的场所是叶绿体基质,A项正确;由题干“在较强光照下,Rubisco以五碳化合物(RuBP)为底物,在CO2/O2值高时,使RuBP结合CO2发生羧化;在CO2/O2值低时,使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸”可知,光呼吸和卡尔文循环发生场所一致,在叶绿体基质中进行,B项错误;由图可知,在CO2/O2的值低时,RuBP结合氧气发生光呼吸,光呼吸会消耗多余的ATP、NADPH,C项错误;干旱、晴朗的中午,胞间CO2浓度会降低,叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会增强,D项错误。11.(2024·广东珠海模拟)(12分)光照过强会抑制植物的光合作用。在强光下,光反应过程会产生活性氧(ROS),ROS会攻击光系统Ⅱ(即PSⅡ,主要由D1蛋白和色素分子组成的复合体)的D1蛋白,从而损伤光合作用相关结构。科研人员以棉花植株为材料探究强光下植物的自我保护机制。(1)叶绿体中色素分子的作用是,PSⅡ将水光解形成O2和。

(2)研究显示,CLH基因编码降解叶绿素的C酶。科研人员检测强光处理不同时长下野生型(WT)和CLH基因缺失突变型(clh)叶片的光合速率,结果如图所示。该实验的自变量是有无CLH基因的植物类型、。科研人员根据上述结果得出“CLH基因在强光条件下被激活,进而缓解强光对光合作用的影响,且主要在幼叶中发挥作用”的推论,得出这一推论的依据是

。

若需进一步验证上述推论,检测,可为上述推论提供证据。

(3)研究显示,FH酶是直接降解D1的酶。科研人员推测,强光时C酶通过降解结合在D1上的叶绿素,进而促进FH酶对D1的降解,再以新合成的D1替代原有D1,从而恢复PSⅡ的活性。为验证上述推测,科研人员分别测定了野生型(甲)、clh突变型(乙)、CLH基因高表达突变型(丙)在强光条件下幼苗的存活率,预期存活率由大到小依次顺序为。

答案(1)吸收、传递和转化光能H+、e-(2)是否有强光处理、叶龄A、C组光合作用强度无显著差异,但D组光合作用强度低于B组,且幼叶的差距比老叶更大强光条件下,幼叶中CLH基因的表达量(或C酶的含量)(3)丙>甲>乙解析(1)叶绿体中色素分子的作用是吸收、传递和转化光能,PSⅡ将水光解形成O2和H+、e-。(2)分析题图可知,该实验的自变量是有无CLH基因的植物类型、叶龄和是否有强光处理。科研人员根据上述结果得出“CLH基因在强光条件下被激活,进而缓解强光对光合作用的影响,且主要在幼叶中发挥作用”的推论,得出这一推论的依据是:图中A、C组的自变量为有无CLH基因,在无强光处理下,光合作用强度基本相同,说明CLH基因在无强光处理下未被激活;B、D组在强光条件下,光合作用强度均下降,说明强光会导致光合作用强度下降,但在幼叶阶段,D组光合作用强度下降的幅度更大,而D组相较于B组无CLH基因,说明B组的CLH基因在强光条件下被激活,进而缓解了强光对光合作用的影响。若需进一步验证上述推论,检测强光条件下,幼叶中CLH基因的表达量(或C酶的含量),可为上述推论提供证据。(3)clh突变型(乙)缺乏C酶,不利于D1上的叶绿素的降解,从而影响FH酶对D1的降解,对PSⅡ系统的修复能力最弱;CLH基因过量表达突变型(丙)C酶表达量高,对PSⅡ系统的修复能力最强。因此预期存活率由大到小依次顺序为丙>甲>乙。12.(2024·广东深圳模拟)(10分)根据光合作用碳同化的最初光合产物不同,把高等植物分成两类:C3植物和C4植物。C3植物叶片中的维管束鞘细胞不含叶绿体,维管束鞘以外的叶肉细胞排列疏松,含有叶绿体;C4植物中构成维管束鞘的细胞比较大,里面含有无基粒的叶绿体,叶肉细胞含有正常的叶绿体。如图为C4植物(玉米)的暗反应和光呼吸原理示意图。Rubisco酶是一个双功能酶,在有光且CO2浓度高时进行光合作用;在有光且O2浓度高时,进行光呼吸。注:PEP酶固定CO2的效率远高于Rubisco酶。(1)玉米维管束鞘细胞中固定CO2的具体场所是。

(2)CO2/O2比值不同时,Rubisco酶催化代谢方向不同可说明(从反应物和酶的活性位点分析)。晴朗夏季中午C4植物与C3植物相比,光呼吸较弱的是,其原因是

。

(3)为提高水稻产量,科学家将玉米的羧化酶基因与PPDK酶(催化CO2初级受体PEP的生成)基因导入水稻后,转双基因水稻净光合速率在高光照强度下增大。欲探究此现象是两个基因的叠加效果还是单一基因的作用效果,用转基因水稻、PEP酶抑制剂、PPDK酶抑制剂、蒸馏水等为材料,设计探究实验,写出简要实验思路:

。(不要求写出操作方法、预期结果、结论)

答案(1)叶绿体基质(2)Rubisco酶的底物CO2与O2竞争该酶的同一活性位点C4植物气孔关闭后,C4植物可依靠PEP酶固定较多的CO2,使维管束鞘细胞的叶绿体中CO2的浓度较高,有利于光合作用进行,同时抑制光呼吸(3)在高光照强度下,分别对转双基因水稻用等量蒸馏水、PEP酶抑制剂、PPDK酶抑制剂、PEP酶抑制剂和PPDK酶抑制剂进行处理,其他条件相同且适宜,一段时间后,测定四组转双基因水稻的净光合速率解析(1)玉米维管束鞘细胞中固定CO2的场所是叶绿体基质。(2)在光合作用过程中,Rubisco酶的作用是催化CO2与C5反应生成C3;Rubisco酶既能催化О2和C5反应,也能催化CO2与C5反应,说明Rubisco酶上有两种气体分子的结合位点,且结合位点相同;在CO2与O2浓度的比值不同时,两者发生竞争性抑制作用,使得催化的反应向不同方向进行。晴朗的夏季中午,气温较高,气孔关闭后玉米(C4植物)可依靠PEP酶固定较多的CO2,使维管束鞘细胞的叶绿体中CO2的浓度较高,有利于光合作用进行,同时抑制光呼吸。(3)探究在高光照强度下,转双基因水稻净光合速率的增大是两个基因的叠加效果,还是单一基因的作用效果,实验的自变量是转基因产物的数量,因变量是转双基因水稻的净光合速率。实验思路是:在高光照强度下,分别对转双基因水稻用等量蒸馏水、PEP酶抑制剂、PPDK酶抑制剂、PEP酶抑制剂和PPDK酶抑制剂进行处理,其中蒸馏水组作为对照组,其他三组是实验组,其他条件相同且适宜,一段时间后,测定四组转双基因水稻的净光合速率。13.(2024·广东茂名二模)(12分)科学研究表明,CAC2基因编码的生物素羧化酶参与叶绿体膜的重要成分——脂肪酸的合成过程。科学家筛选出在大气条件下生长矮小、叶片黄化的光呼吸表型突变体——cac2突变体应用于植物生产。回答下列问题。(1)cac2突变体中,叶绿体中叶绿素与类胡萝卜素的比值,导致叶片黄化,光反应合成的减少,从而导致暗反应减弱,有机物合成量少,植株生长矮小。

(2)从结构与功能相适应的角度,推测cac2突变体光合作用强度偏低的原因:

。

(3)研究发现,cac2突变体在高浓度CO2条件下形态缺陷和生理指标基本得到恢复。可得出基因与性状的关系是。

(4)研究发现,植物MAPK2信号途径参与了植物光合作用与产量调控过程。GLO1基因表达光呼吸关键酶——乙醇酸氧化酶。GLO1基因与MAPK2基因存在互作,具体过程如图。①MAPK2基因可特异性双正向调控植株光呼吸代谢的机理是。

②过高的光呼吸强度会影响植物产量,请从基因水平上提出一点增产的建议:。

答案(1)减小或变小ATP和NADPH(2)cac2突变体不能编码生物素羧化酶,无法参与脂肪酸的合成,由于脂肪酸是叶绿体膜的重要成分,引起叶绿体膜的形态和功能异常,使得光合作用强度偏低(3)生物体的性状由基因与环境共同决定(4)①MAPK2基因一方面提高(光呼吸关键酶)乙醇酸氧化酶活性,另一方面促进GLO1基因的表达②敲除MAPK2基因解析(1)CAC2基因编码的生物素羧化酶参与叶绿体膜的重要成分——脂肪酸的合成过程,cac2突变体叶绿体膜的形成缺乏原料,叶绿素分布于叶绿体的类囊体薄膜上,则cac2突变体叶绿体中的叶绿素减少,叶绿素与类胡萝卜素的比值减小,导致叶片黄化,光反应合成的ATP和NADPH减少,从而导致暗反应减弱,有机物合成量少,植株生长矮小。(2)从结构与功能相适应的角度分析,cac2突变体不能编码生物素羧化酶,无法参与脂肪酸的合成,由于脂肪酸是叶绿体膜的重要成分,引起叶绿体膜的形态和功能异常,使得光合作用强度偏低。(3)研究发现,cac2突变体在高浓度CO2条件下形态缺陷和生理指标基本得到恢复,这说明生物体的性状由基因与环境共同决定。(4)①由题图可知,MAPK2基因一方面提高(光呼吸关键酶)乙醇酸氧化酶活性,另一方面促进GLO1基因的表达,可提高光呼吸速率。②MAPK2基因的表达可提高光呼吸速率,过高的光呼吸强度会影响植物产量,通过敲除MAPK2基因可降低光呼吸速率,增加植物产量。突破点3结合生产实践考查细胞呼吸和光合作用的影响因素14.(2024·山东菏泽模拟)农耕中通常将玉米和大豆间作。某条件下测得单作和间作的数据如下:玉米光饱和点为3klx和9klx,大豆叶绿素含量为1.8mg/g和2.2mg/g,大豆净光合速率为11μmol/(m2·s)和8.5μmol/(m2·s)。下列叙述正确的是()A.推测玉米适合间作,可用CO2的消耗速率代表玉米的净光合速率B.大豆间作时产量低于单作,与玉米株高较高使大豆被遮光影响了光反应有关C.大豆间作时叶绿素含量增加,利于其在光照强度较弱时吸收红外光和蓝紫光D.大豆根部根瘤菌通过固氮作用积累的氮元素主要用于作物细胞中磷脂、淀粉的生成答案B解析根据光饱和点变化推测玉米适合间作,可用CO2的吸收速率代表玉米的净光合速率,CO2的消耗速率代表总光合速率,A项错误;间作时玉米株高较高使大豆被遮光,影响了大豆的光反应,进而影响了净光合速率,使大豆产量下降,B项正确;大豆间作时叶绿素含量增加,利于其在光照强度较弱时吸收红光和蓝紫光,C项错误;大豆根部根瘤菌通过固氮作用积累的氮元素用于作物细胞中磷脂、ATP、NADPH等的生成,淀粉中不含氮元素,D项错误。15.光补偿点是指植物的光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物的光合速率达到最大时所需要的光照强度。下表为三种植物的光补偿点[单位:μmol/(m2·s)]和光饱和点[单位:μmol/(m2·s)],其他环境条件相同且最适宜。下列相关叙述错误的是()植物种类植物甲植物乙植物丙光补偿点1406839光饱和.三种植物中,最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲B.若适当提高温度,则植物丙的光饱和点将变大C.100μmol/(m2·s)的光照强度下,植物乙的有机物积累量比植物甲的多D.光照强度长期低于光补偿点,不利于植物的正常生长答案B解析植物甲的光补偿点和光饱和点都最高,所以三种植物中,最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲,A项正确;由题意可知,其他环境条件都最适宜,故若适当提高温度,则植物丙的光饱和点将变小,B项错误;100μmol/(m2·s)的光照强度下,植物乙的有机物积累量为正值,而植物甲的有机物积累量为负值,植物乙的有机物积累量比植物甲的多,C项正确;光照强度长期低于光补偿点,不利于植物的正常生长,D项正确。16.与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是()abA.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度)B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2等量时的光照强度)C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大答案D解析由图a可知,t1较多的叶绿体分布在光照下,t2较少的叶绿体分布在光照下,由此可推断,t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度),t1比t2具有更低的光补偿点(光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2等量时的光照强度),A、B两项正确;通过题干信息可知,三者的叶绿素含量及其他性状基本一致,由此推测,三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关,C项正确;在一定光照强度下,三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大,但是超过光饱和点,再增大光照强度,三者光合速率的差异不再变化,D项错误。17.(2024·广东三模)光饱和点为光合速率达到最大时所需的最小光照强度。科研人员研究了镉胁迫下硅对烟草光合作用的影响,部分实验结果如表所示。下列相关叙述正确的是()处理实际光合速率/(μmolCO2·m-2·s-1)光饱和点/(μmol·m-2·s-1)气孔导度/(mmol·m-2·s-1)胞间CO2浓度/(μL·L-1)总叶绿素含量/(μg·cm-2)对照组20.57120010722601.35镉处理组5.49001683000.56镉+硅处理组9.3310501902680.9A.镉+硅处理组总叶绿素含量高于镉处理组,原因是硅可用于叶绿素的合成B.光照强度为1200μmol/(m2·s)时,镉处理组CO2的吸收速率为5.4μmol/(m2·s)C.对照组与镉+硅处理组相比,胞间CO2浓度基本一致,说明二者的净光合速率相等D.镉胁迫条件下使用硅处理,气孔因素并不是使烟草植株光合作用改善的主要因素答案D解析硅不能用于叶绿素的合成,叶绿素的合成需要Mg等,A项错误;光照强度为1200μmol/(m2·s)时,早已达到镉处理组的光饱和点,此时实际光合速率为5.4μmol/(m2·s),即CO2的固定速率为5.4μmol/(m2·s),CO2的吸收速率反映了净光合速率,而细胞呼吸速率未知,不能计算净光合速率,B项错误;对照组与镉+硅处理组相比,胞间CO2浓度基本一致,但二者的实际光合速率不同,细胞呼吸速率未知,无法判断二者的净光合速率是否相等,C项错误;镉胁迫条件下使用硅处理,植株气孔导度增加不明显,且胞间CO2浓度反而降低,说明气孔因素并不是改善烟草植株光合作用的主要因素,D项正确。18.(2024·天津一模)用密闭的培养瓶培养等量的绿藻(单细胞藻类),将其置于4种不同温度下(t1<t2<t3<t4)培养,分别测定光照和黑暗条件下培养瓶中O2的含量变化,结果如图所示。下列叙述正确的是()A.O2产生和消耗的场所分别为叶绿体类囊体薄膜、线粒体基质B.温度逐渐升高的过程中,绿藻的光反应速率不变,暗反应速率增强C.温度为t4时,光合速率与细胞呼吸速率相同,此时绿藻无法积累有机物D.温度逐渐升高的过程中,绿藻的光合速率和细胞呼吸速率均逐渐增强答案D解析绿藻是真核生物,有氧呼吸的主要场所是线粒体,O2消耗的场所为线粒体内膜,光合作用中O2产生的场所为叶绿体中的类囊体薄膜,A项错误;真正光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率,图中光照条件下O2增加值可代表净光合速率,黑暗条件下O2消耗值可表示细胞呼吸速率,据题图可知,温度逐渐升高的过程中,细胞呼吸速率增强,光合速率逐渐增强,即绿藻的光反应速率和暗反应速率均增强,B项错误,D项正确;温度为t4时,净光合速率大于0,绿藻可以积累有机物,C项错误。19.(2024·广东佛山一模)(10分)“彼黍离离,彼稷之穗”。黍(谷子)耐旱能力强,是干旱、半干旱地区的重要粮食作物。在干旱条件下,谷子耐旱性突变体(drm)较野生型(WT)产量更高,其相关生理特征见下表。组别气孔导度/(mmol·m-2·s-1)光合酶活性/(μmol·mg-1·h-1)光合速率/(μmol·m-2·s-1)穗粒重/gWT70726.15.4drm951387.56.8回答下列问题。(1)水在叶片中主要以的形式存在,在光反应阶段被分解为。

(2)与WT相比,drm中的可溶性糖和蛋白质含量较高。据此推测drm细胞保水能力强的原因是其细胞液相对较高。

(3)据表分析,drm在干旱条件下具有较高产量的生理机制是

。

(4)光照强度过高会抑制植物的光合作用,这种现象称为光抑制。干旱会加剧光抑制,造成叶绿素降解加快、光合作用相关结构被破坏。若在非干旱与干旱条件下分别测定drm与WT的叶绿素荧光参数(数值越大表明光抑制越弱),预期实验结果是

。

答案(1)自由水O2、H+(2)渗透压(3)气孔导度高,CO2利用率高;光合酶活性强,光合速率高,能产生更多的有机物(4)与非干旱条件相比,干旱条件下drm与WT的叶绿素荧光参数都下降,drm下降较少解析(1)细胞中的水主要以自由水的形式存在,在光反应阶段水发生光解,被分解为O2、H+。(2)drm中的可溶性糖和蛋白质含量较高,细胞液渗透压相对较高,对水的吸引力更强,保水能力强。(3)据表可知,气孔是CO2进出的通道,与WT相比,drm的气孔导度高,CO2利用率高;光合酶活性强,光合速率高,能产生更多的有机物。(4)干旱会加剧光抑制,而drm相对WT更加耐干旱,因此与非干旱条件相比,干旱条件下drm与WT的叶绿素荧光参数都下降,drm下降较少。层级三核心素养突破练学生用书P172

1.(2024·江西新余期中)在生态系统中,植物所固定的太阳能或所制造的有机物称为初级生产量,其中一部分用于自身的呼吸消耗,余下部分称为净初级生产量。下表为4个生态系统的研究实例。下列有关叙述错误的是()类别玉米地荒地湖泊Ⅰ湖泊Ⅱ太阳能利用率(初级生产量/入射太阳能)1.6%1.2%0.4%0.1%呼吸消耗率(呼吸消耗量/初级生产量)23.4%15.1%22.3%21.0%净初级生产效率(净初级生产量/初级生产量)76.6%84.9%77.7%79.0%A.两个湖泊的太阳能利用率低,主要原因是CO2供应不足导致光合速率较低B.两个湖泊中植物的呼吸消耗率与玉米地的大致相等,但明显高于荒地C.若入射太阳能相同,上述4个生态系统中,制造有机物最多的是玉米地D.玉米快速生长过程中积累的大量有机物中的能量属于净初级生产量答案A解析两个湖泊中有很多的水生植物,而这些植物接受的太阳能需要穿过水层,据此可推知两个湖泊的太阳能利用率低,可能与太阳光穿过水层时损失了部分能量有关,A项错误;根据表格数据可知,两个湖泊中植物的呼吸消耗率与玉米地的接近,但明显高于荒地,B项正确;若入射太阳能相同,题述4个生态系统中,制造有机物最多的是玉米地,因为玉米地的太阳能利用率最高,C项正确;玉米快速生长过程中积累的大量有机物中的能量属于净初级生产量