《新思维·高中总复习·生物学（配提升版）》 课件 专题二　细胞的能量供应和利用 新情境素材知识

专题二细胞的能量供应和利用新情境素材知识【典例分析1】图甲表示一个渗透作用装置,将半透膜袋缚于玻璃管下端,半透膜袋内部装有60mL质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液;图乙表示放置在某溶液中的植物细胞失水量的变化情况;图丙表示植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化的过程。下列有关叙述错误的是 (

)图甲图乙图丙A.图甲中,若将0.3g/mL的蔗糖溶液换为0.3g/mL的淀粉溶液,玻璃管内的液面高度不变

B.图乙中植物细胞发生了质壁分离的自动复原

C.图乙中从O点到B点均有水进入细胞

D.图丙中,蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输【答案】A【解析】淀粉是多糖,分子质量远大于蔗糖,所以若将0.3

g/mL的蔗糖溶液换为0.3

g/mL的淀粉溶液,会导致漏斗内溶液的渗透压下降,玻璃管内的液面高度会降低,A错误;图乙表示的植物细胞在某溶液中处理,10

min内处于质壁分离状态,但从A点细胞的失水量开始减少,说明此时细胞已经开始吸水,到10

min时,细胞已经处于复原状态,B正确;植物细胞通过渗透作用吸水或失水的过程中,水分子进出细胞是双向的,故图乙中从O点到B点均有水进入细胞,C正确;图丙中,蔗糖要运进薄壁细胞需要将蔗糖水解为单糖并通过转运载体才能运输,且蔗糖为二糖,水解后成为两分子单糖,浓度增大,故蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输,D正确。故选A。【典例分析2】盐碱地中生活的某植物,能将细胞质中的Na+运入液泡,降低Na+对细胞质中酶的伤害。液泡膜上的H+转运蛋白可利用水解ATP释放的能量跨膜运输H+,建立液泡膜两侧的H+浓度梯度。该浓度梯度驱动H+通过液泡膜上的载体蛋白bax完成跨膜运输,从而使Na+以与H+相反的方向同时通过bax进入液泡。下列说法错误的是 (

)A.H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输,需要载体蛋白协助

B.加入ATP水解酶抑制剂,Na+通过bax的运输速率变慢,不利于植物细胞保持坚挺

C.Na+通过bax的跨膜运输方式属于协助扩散,不消耗能量

D.载体蛋白在运输Na+时,需要与Na+结合,并且发生构象改变【答案】C【解析】H+从细胞质基质转运到液泡需利用水解ATP释放的能量,所以为主动运输,主动运输需要载体蛋白的协助,A正确;加入ATP水解酶抑制剂,会抑制ATP水解,导致H+从细胞质基质转运到液泡受阻,液泡膜两侧的H+浓度梯度减小。Na+通过bax进入液泡是由液泡膜两侧的H+浓度梯度驱动的,液泡膜两侧的H+浓度梯度减小,导致Na+通过bax的运输速率变慢,细胞液的渗透压降低,吸水能力减小,不利于植物细胞保持坚挺,B正确;Na+通过bax的跨膜运输是由液泡膜两侧的H+浓度梯度驱动,需要消耗能量,为主动运输,C错误;载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,载体蛋白在运输Na+时,需要与Na+结合,并且发生构象改变,D正确。故选C。【提分秘籍】巧判细胞能否发生质壁分离和复原(1)从细胞角度分析①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离和复原现象。②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离和复原现象。(2)从溶液角度分析①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象,不能发生质壁分离后自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理,方可复原)。②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。③在过高浓度溶液中可发生质壁分离现象,因过度失水而不会发生质壁分离复原现象。【典例分析3】呼吸熵(RQ=放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。下列叙述正确的是 (

)A.呼吸熵越大,细胞有氧呼吸越强,无氧呼吸越弱

B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度

C.为了减少有机物的损耗,最好将氧分压调至C点

D.C点以后,细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化【答案】B【解析】根据题意可知,呼吸熵=放出的CO2量/吸收的O2量,酵母菌有氧呼吸放出的CO2量与吸收的O2量相等,无氧呼吸不吸收O2,但能放出CO2,故呼吸熵越小,表示有氧呼吸越强,无氧呼吸越弱,A错误,B正确;C点呼吸熵为1,说明酵母菌只进行有氧呼吸,有氧呼吸消耗的有机物较多,C错误;C点以后只进行有氧呼吸,其呼吸强度在一定范围内会随着O2浓度的增加而增强,D错误。故选B。【典例分析4】将一植物放在密闭的玻璃罩内,置于室外进行培养,假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。在室外培养一昼夜获得的实验结果如下图所示。下列有关说法错误的是 (

)图甲图乙图丙

A.图乙中的c点对应图甲中的C点,此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的①

B.图甲中的F点对应图乙中的h点,此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的③

C.图乙中的d点时玻璃罩内CO2浓度最高,此时细胞内气体交换状态对应图丙中的③

D.经过这一昼夜之后,植物体的有机物含量会增加【答案】A【解析】图乙中的c点时植物只进行细胞呼吸,不进行光合作用,图甲中的C点,光合作用强度等于细胞呼吸强度,A错误;图甲中的F点对应图乙中的h点,都是光合作用强度等于细胞呼吸强度的点,此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的③,B正确;图乙中的d点时光合作用强度等于细胞呼吸强度,d点之后光合作用强度大于细胞呼吸强度,CO2浓度开始降低,d点时细胞内气体交换状态对应图丙中的③,C正确;根据图甲可知,经过一昼夜玻璃罩内的CO2浓度降低,说明有机物有积累,植物体的有机物含量会增加,D正确。故选A。【典例分析5】如图1表示甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势。如图2表示将植物甲置于CO2浓度不同的环境条件下,其光合速率受光照强度影响的变化趋势。下列相关说法错误的是 (

)图1图2

A.甲、乙两种植物单独种植时,若种植密度过大,则净光合速率下降幅度较大的是植物乙

B.甲、乙两种植物光合作用过程中都可以通过水的光解为其细胞代谢提供O2和NADPH

C.若图2中光照强度由D点升高至E点,则短时间内ATP/ADP的值会增大

D.与图2中的E点相比,限制F点光合速率的主要因素是CO2浓度【答案】A【解析】甲、乙两种植物中,植物乙的光补偿点更低,更适合光线弱的环境,过度密植时植物甲受影响更大,A错误;光合作用中水的光解会释放O2,产生NADPH,O2可参与有氧呼吸,NADPH可供暗反应利用,B正确;当光照强度由D点升高至E点时,光反应增强,产生的ATP增多,短时间内ATP/ADP的值会增大,C正确;E、F两点的光照强度相同,而CO2浓度不同,F点的CO2浓度过低,是限制F点光合速率的主要因素,D正确。故选A。【提分秘籍】

①光合作用中ATP的来源及去路

来源:光反应——类囊体薄膜上;

去路:暗反应——叶绿体基质中。

②细胞呼吸中ATP的来源和去路

ATP合成:a、b、c都产生ATP,场所为细胞质基质和线粒体;ATP分解为各项生命活动供能。

条件C3含量C5含量[H]和ATP的含量(CH2O)的合成量光照由强到弱,CO2供应不变增加减少减少增加光照由弱到强,CO2供应不变减少增加增加减少CO2供应由充足到不足,光照不变减少增加增加减少CO2供应由不足到充足,光照不变减少增加减少增加【典例分析6】研究表明,在盐胁迫下大量的Na+进入植物根部细胞,会抑制K+进入细胞,导致细胞中Na+/K+的比例异常,使细胞内的酶失活,影响蛋白质的正常合成。碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长,如图是耐盐植物根细胞参与抵抗盐胁迫有关的结构示意图,其根细胞生物膜两侧H+形成的电化学梯度,在物质转运过程中发挥了十分重要的作用。请回答下列问题:(1)盐碱地上大多数植物很难生长,主要原因是土壤溶液浓度大于

,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫。

(2)耐盐植物根细胞膜具有选择透过性的基础是

。当盐浸入到根周围的环境时,Na+以

方式顺浓度梯度大量进入根部细胞。据图分析,图示各结构中H+浓度分布存在差异,该差异主要由位于

上的H+-ATP泵转运H+来维持的。

(3)为减少Na+对胞内代谢的影响,这种H+分布特点可使根细胞将Na+转运到细胞膜外或液泡内。Na+转运到细胞膜外或液泡内所需的能量来自_______

。

(4)有人提出,耐盐碱水稻根部细胞的细胞液浓度比一般水稻品种(生长在普通土壤上)的高。请利用质壁分离实验方法设计实验进行验证(简要写出实验设计思路)。

。

【答案】(1)细胞液浓度(2)细胞膜上转运蛋白的种类和数量,转运蛋白空间结构的变化协助扩散细胞膜和液泡膜(3)细胞膜两侧、液泡膜两侧H+浓度差形成的势能(4)配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液,分别取耐盐碱水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞,进行质壁分离实验,观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况【解析】(1)盐碱地土壤盐分过多,土壤溶液浓度大,甚至大于植物根部细胞细胞液浓度,植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫,故盐碱地上大多数植物很难生长。(2)细胞膜的功能主要由膜上的蛋白质种类和数量决定,耐盐植物根细胞膜具有选择透过性的基础是细胞膜上转运蛋白的种类和数量,转运蛋白空间结构的变化。Na+顺浓度梯度进入根部细胞的方式为协助扩散,图示H+浓度的运输需要借助于细胞膜上的SOS1和液泡膜上的NHX,因此示各结构中H离子浓度分布存在差异,该差异主要由位于细胞膜和液泡膜上的H+-ATP泵转运H离子来维持的。(3)H离子借助转运蛋白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离子从细胞质基质运输到细胞膜外提供了动力,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。这一转运过程可以帮助根细胞将Na+转运到细胞膜外或液泡内,从而减少Na+对胞内代谢的影响,因此为减少Na离子对胞内代谢的影响,这种H+分布特点可使根细胞将Na离子转运到细胞膜外或液泡内,其作用机制是H离子的分布特点为细胞膜上的转运蛋白SOS1和液泡膜上的转运蛋白NHX运输Na离子提供了动力。(4)耐盐碱水稻根部细胞的细胞液浓度比一般水稻品种(生长在普通土壤上)的高。实验设计时遵循对照原则和单一变量原则,利用质壁分离实验方法设计实验进行验证,可以通过设置一系列不同浓度的外界溶液,去培养各自的根细胞,观察比较每一浓度下发生质壁分离的情况,从而得出结论。【典例分析7】光补偿点与光饱和点是研究光照强度对植物光合作用影响的两个重要指标。光补偿点是指植物光合速率与呼吸速率相等时环境中的光照强度;光饱和点是指植物光合速率达到最大值时环境中的最低光照强度。请回答相关问题:(1)在适宜温度下,大田中光照强度处于光补偿点与光饱和点之间时,_______

是限制光合作用的主要因素;光照强度高于光饱和点后农作物的光合作用不再增强的原因主要是

。

(2)早春采用密闭玻璃温室育苗时,一段时间后植物光饱和点对应的光合速率往往

(填“降低”或“升高”),植物的光补偿点会

(填“降低”或“升高”),因此要提高育苗质量应当采取______________________________

(至少答出两点)等措施。

(3)如果两种农作物的光补偿点相同,则它们在光补偿点时实际光合作用速率

(填“相同”“不同”或“不一定相同”),原因是________________