高考二輪復(fù)習(xí)生物課件專題2細(xì)胞代謝

專題二細(xì)胞代謝0102核心·考點(diǎn)聚焦熱考·專項(xiàng)突破目錄索引

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建RNA降低化學(xué)反應(yīng)的活化能C、H、O、N、PATP中的化學(xué)能(CH2O)中的化學(xué)能高考要語1.(必修1

P84“探究”設(shè)計實(shí)驗(yàn)1)探究pH或溫度對酶活性的影響時,建議用

酶探究溫度對酶活性的影響,而不用

酶,原因是

。建議用

酶探究pH對酶活性的影響,而不用

酶,原因是

。提示

淀粉

過氧化氫

溫度(高溫)本身會影響過氧化氫自然分解的速度

過氧化氫

淀粉

鹽酸可催化淀粉的水解2.(必修1

P85“小字內(nèi)容”)過酸、過堿、溫度過高與低溫對酶活性的影響有何不同?酶制劑應(yīng)在何種條件下保存?提示

過酸、過堿或溫度過高,會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,使酶永久失活。低溫會使酶的活性降低,0

℃左右時,酶的活性很低,但酶的空間結(jié)構(gòu)依舊穩(wěn)定,在適宜的溫度下酶的活性仍可以升高。因此,酶制劑適于在低溫(0~4

℃)下保存3.(必修1

P87“科學(xué)·技術(shù)·社會”)溶菌酶在醫(yī)療方面的應(yīng)用有哪些?提示

溶菌酶能夠溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁,具有抗菌消炎的作用。在臨床上將溶菌酶與抗生素復(fù)合使用,能增強(qiáng)抗生素的療效4.(必修1

P90“練習(xí)”拓展題)植物、動物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi),都是以ATP作為能量“通貨”的,這是否也說明了生物界的統(tǒng)一性?這對你理解生命的起源和生物的進(jìn)化有什么啟示?提示

植物、動物、細(xì)菌和真菌等生物的細(xì)胞內(nèi)都具有能量“通貨”——ATP,這可以從側(cè)面說明生物界具有統(tǒng)一性,也反映了種類繁多的生物有著共同的起源5.(必修1

P94與P103“相關(guān)信息”)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]與光合作用中的[H]相同嗎?為什么?提示

不同。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]是由氧化型輔酶Ⅰ(NAD+)轉(zhuǎn)化成的還原型輔酶Ⅰ(NADH)。而光合作用中[H]的形成過程實(shí)際上是氧化型輔酶Ⅱ(NADP+)與電子和質(zhì)子(H+)結(jié)合,形成還原型輔酶Ⅱ(NADPH)6.(必修1

P93“小字內(nèi)容”)肌質(zhì)體是如何形成的?它的存在有什么意義?提示

一般來說,線粒體均勻地分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。但是,活細(xì)胞中的線粒體往往可以定向地運(yùn)動到代謝比較旺盛的部位。肌細(xì)胞內(nèi)的肌質(zhì)體就是由大量變形的線粒體組成的,肌質(zhì)體有利于對肌細(xì)胞的能量供應(yīng)7.(必修1

P99“學(xué)科交叉”)光合作用能否利用紅外光或紫外光?為什么?提示

不能?？梢姽獾牟ㄩL范圍大約是390~760

nm。不同波長的光顏色不同。波長小于390

nm的光是紫外光;波長大于760

nm的光是紅外光。一般情況下,光合作用所利用的光都是可見光8.(必修1

P105“正文內(nèi)容”)硝化細(xì)菌如何合成糖類?提示

硝化細(xì)菌能利用無機(jī)物氧化時釋放出的化學(xué)能,將二氧化碳和水合成糖類9.(必修1

P106“練習(xí)”拓展題1)夏季晴朗的白天中午光合速率下降的原因是

,直接限制

階段;早晨和傍晚光合速率較低的原因是

,直接限制的是光反應(yīng)階段。

提示

光照過強(qiáng)、溫度過高,有些植物為了減少水分的散失會關(guān)閉部分氣孔,導(dǎo)致CO2供應(yīng)不足

暗反應(yīng)

光照較弱10.(必修1

P108“知識遷移”)松土有利于

,但不利于水土保持和減緩溫室效應(yīng),因?yàn)?/p>

。

提示

植物根系有氧呼吸,從而能夠更好地吸收礦質(zhì)元素

植物和微生物有氧呼吸會產(chǎn)生更多二氧化碳微點(diǎn)診斷1.(必修1

P89“正文內(nèi)容”)細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)一般與ATP的水解相聯(lián)系,由ATP水解提供能量;放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系,釋放的能量儲存在ATP中。(

)2.(必修1

P83“學(xué)科交叉”)酸不能催化蛋白質(zhì)水解,但能催化脂肪水解,也能催化淀粉水解。(

)3.(必修1

P85圖5-3,圖5-4)低溫時曲線和橫軸不相交,即酶的結(jié)構(gòu)未改變,只是活性降低而已。(

)4.(必修1

P87“科學(xué)·技術(shù)·社會”)加酶洗衣粉中的酶不是直接來自生物體,而是經(jīng)過酶工程改造的產(chǎn)品,比一般的酶穩(wěn)定性低。(

)5.(必修1

P95“資料分析”)包扎傷口時,需要選用透氣的消毒紗布或“創(chuàng)可貼”等敷料,這有利于傷口處細(xì)胞的有氧呼吸。(

)√×√××6.(必修1

P95“資料分析”)利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌以及發(fā)酵罐等,在控制通氣的情況下,可以生產(chǎn)各種酒。(

)7.(必修1

P95“資料分析”)稻田也需要定期排水,否則水稻幼根因缺氧而變黑、腐爛。(

)8.(必修1

P106“練習(xí)”拓展題2)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,無論是大田栽培還是溫室栽培,都要考慮光能的充分和合理利用。(

)√√√核心·考點(diǎn)聚焦微點(diǎn)1酶在細(xì)胞代謝中的作用【要點(diǎn)整合】

1.酶、激素、抗體與神經(jīng)遞質(zhì)的“一同”“四不同”蛋白質(zhì)活細(xì)胞2.辨析酶的作用機(jī)理、特性及影響因素的三類曲線(1)酶的作用原理曲線

①由圖可知,酶的作用原理是

②若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑,則b在縱軸上向上移動。用加熱的方法不能降低活化能,但會提供活化能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能

①圖1中加酶的曲線和加無機(jī)催化劑的曲線比較,表明酶具有

②圖2中兩曲線比較,表明酶具有

(2)酶的特性曲線

圖1圖2高效性

專一性

(3)影響酶促反應(yīng)速率的因素模型及解讀

空間結(jié)構(gòu)

不能恢復(fù)

特別提醒反應(yīng)溶液中pH的變化不影響酶作用的最適溫度。同樣,反應(yīng)溶液中溫度的變化也不影響酶作用的最適pH。3.酶的特性及相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)

斐林試劑碘液特別提醒檢驗(yàn)蛋白酶對蛋白質(zhì)的水解時應(yīng)選用蛋白塊,通過觀察其消失情況得出結(jié)論,因蛋白酶本身也是蛋白質(zhì),不能用雙縮脲試劑鑒定?！久}角度】

角度1圍繞酶的本質(zhì)、作用及特性,考查生命觀念1.(2023·廣西柳州二模)酶對細(xì)胞代謝起著非常重要的作用。下列關(guān)于酶的敘述,錯誤的是(

)A.絕大多數(shù)的酶可與雙縮脲試劑發(fā)生作用,產(chǎn)生紫色反應(yīng)B.可采用定性的方法探究得出某種酶的最適溫度和最適pHC.細(xì)胞中各類化學(xué)反應(yīng)有序進(jìn)行,與酶在細(xì)胞中的分布有關(guān)D.一定條件下酶催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率可表示該酶的活性B解析

絕大多數(shù)酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)可與雙縮脲試劑發(fā)生作用,產(chǎn)生紫色反應(yīng),A項(xiàng)正確;得出某種酶的最適溫度和最適pH的實(shí)驗(yàn)應(yīng)是定量的,即通過設(shè)置一系列梯度的溫度或pH進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,B項(xiàng)錯誤;酶在生物膜上的有序分布可以使細(xì)胞中各類化學(xué)反應(yīng)有序進(jìn)行,C項(xiàng)正確;酶的活性可用在一定條件下酶所催化某一化學(xué)反應(yīng)的速率表示,即可用一定條件下單位時間內(nèi)產(chǎn)物(或生成物)的生成量(或增加量)或底物(或反應(yīng)物)的消耗量(或減少量)來表示,D項(xiàng)正確。角度拓展(1)[2020·北京卷,T4A、B改編]用新鮮制備的含過氧化氫酶的馬鈴薯懸液進(jìn)行分解H2O2的實(shí)驗(yàn)中,與增加過氧化氫酶的濃度相比,增加H2O2溶液的濃度既能增大反應(yīng)速率又能增加生成的O2總量。判斷(

)(2)[2018·全國Ⅱ卷,T3B]饑餓時,胰高血糖素水平升高,促進(jìn)糖原分解,說明激素具有酶的催化活性。判斷(

)(3)[2017·全國Ⅱ卷,T3A、B、C]下列關(guān)于生物體中酶的敘述,正確的是

。

①在細(xì)胞中,核外沒有參與DNA合成的酶②由活細(xì)胞產(chǎn)生的酶在生物體外沒有催化活性③從胃蛋白酶的提取液中沉淀該酶可用鹽析的方法√×③角度2圍繞酶活性的影響因素,考查科學(xué)思維能力2.(2022·全國乙卷,4)某種酶P由RNA和蛋白質(zhì)組成,可催化底物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物。為探究該酶不同組分催化反應(yīng)所需的條件,某同學(xué)進(jìn)行了下列5組實(shí)驗(yàn)(表中“+”表示有,“-”表示無)。實(shí)驗(yàn)組①②③④⑤底物+++++RNA組分++-+-蛋白質(zhì)組分+-+-+低濃度Mg2++++--高濃度Mg2+---++產(chǎn)物+--+-根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的結(jié)論是(

)A.酶P必須在高濃度Mg2+條件下才具有催化活性B.蛋白質(zhì)組分的催化活性隨Mg2+濃度升高而升高C.在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性D.在高濃度Mg2+條件下蛋白質(zhì)組分具有催化活性C解析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)組①在沒有高濃度Mg2+條件下仍能獲得產(chǎn)物可知,酶P在低濃度Mg2+條件下也具有催化活性,A項(xiàng)錯誤;③和⑤組實(shí)驗(yàn)在低濃度和高濃度Mg2+條件下均未獲得產(chǎn)物,說明單獨(dú)的蛋白質(zhì)組分沒有催化活性,B、D兩項(xiàng)錯誤;②和④組實(shí)驗(yàn)對比,④組實(shí)驗(yàn)獲得了產(chǎn)物,②組實(shí)驗(yàn)未獲得產(chǎn)物,說明在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性,C項(xiàng)正確。3.(2023·安徽八校聯(lián)考)某研究小組在探究“影響酶活性的條件”實(shí)驗(yàn)時,設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)操作步驟:①向甲、乙試管內(nèi)各加入2mL新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液;②向甲、乙試管內(nèi)各加入5滴新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的豬肝研磨液;③向甲試管內(nèi)加入1mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸,乙試管內(nèi)加入1mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液;④觀察試管中發(fā)生的變化。以下相關(guān)敘述錯誤的是(

)A.可用試管內(nèi)單位時間氣泡產(chǎn)生的數(shù)量作為觀測指標(biāo)B.上述實(shí)驗(yàn)缺少對照,應(yīng)增加丙試管,加入1mL蒸餾水取代鹽酸或氫氧化鈉溶液C.上述實(shí)驗(yàn)步驟存在錯誤,可調(diào)整為②③①④D.在以上材料用具基礎(chǔ)上再增添若干水浴保溫箱,可用來探究溫度對酶活性的影響D解析

本實(shí)驗(yàn)探究的問題是“過氧化氫酶的活性是否受pH影響”,故實(shí)驗(yàn)變量為pH,因變量是過氧化氫酶的分解速率,可觀測指標(biāo)是試管中單位時間氣泡產(chǎn)生的數(shù)量,A項(xiàng)正確;本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該再增設(shè)一支試管,加入1

mL蒸餾水取代鹽酸或氫氧化鈉溶液,觀察過氧化氫在中性條件下的分解情況,B項(xiàng)正確;如果先將酶和底物混合,再調(diào)節(jié)pH,反應(yīng)已經(jīng)在進(jìn)行了,不能達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果,所以應(yīng)該先對酶調(diào)節(jié)pH,再將其和底物混合,所以實(shí)驗(yàn)順序應(yīng)調(diào)整為②③①④,C項(xiàng)正確;不能用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響,因?yàn)檫^氧化氫在加熱的條件下分解速率會加快,即溫度能影響過氧化氫的分解速率,D項(xiàng)錯誤。4.(2023·黑龍江鶴崗模擬)酶分子具有相應(yīng)底物的活性中心,用于結(jié)合并催化底物反應(yīng)。在適宜pH和溫度等條件下,用NaCl和CuSO4溶液,研究Cu2+、Cl-對唾液淀粉酶催化淀粉水解速率的影響,得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示,已知Na+和

幾乎不影響該反應(yīng)。下列相關(guān)分析正確的是(

)A.實(shí)驗(yàn)中的可變因素是無機(jī)鹽溶液的種類和淀粉溶液濃度B.Q點(diǎn)條件下淀粉完全水解所需的時間與P點(diǎn)條件下相等C.實(shí)驗(yàn)說明無酶條件下淀粉也能較快水解D.實(shí)驗(yàn)說明通過提高淀粉溶液濃度能抵消Cu2+對酶活性的影響A解析

分析題意,本實(shí)驗(yàn)的目的是研究Cu2+、Cl-對唾液淀粉酶催化淀粉水解速率的影響,則實(shí)驗(yàn)的自變量有無機(jī)鹽溶液的種類,此外橫坐標(biāo)所表示的淀粉溶液濃度也是本實(shí)驗(yàn)的自變量,A項(xiàng)正確;根據(jù)圖示分析可知,Q點(diǎn)和P點(diǎn)的淀粉水解速率相同,但Q點(diǎn)對應(yīng)的淀粉溶液濃度更大,所以Q點(diǎn)條件下淀粉完全水解所需的時間比P點(diǎn)長,B項(xiàng)錯誤;本實(shí)驗(yàn)中并未涉及無酶的對照組,故不能得出無酶條件下淀粉也能較快水解的結(jié)論,C項(xiàng)錯誤;根據(jù)圖示分析可知,淀粉水解速率保持相對穩(wěn)定時,也就是唾液淀粉酶全部充分參與催化反應(yīng)時,甲組>乙組>丙組,說明Cu2+沒有使唾液淀粉酶失活,但降低了酶的活性,說明其是酶的抑制劑,實(shí)驗(yàn)不能說明提高淀粉溶液濃度能抵消Cu2+對酶活性的影響,D項(xiàng)錯誤。角度拓展(1)[2016·海南卷,T30節(jié)選]已知溶液的pH可以影響酶的活性,推測pH影響某種蛋白酶活性的原因可能是其影響了酶和底物分子中羧基和氨基等基團(tuán)的解離狀態(tài)。判斷(

)√(2)[2016·全國Ⅱ卷,T29節(jié)選]為了研究溫度對某種酶活性的影響,設(shè)置三個實(shí)驗(yàn)組:A組(20℃)、B組(40℃)和C組(60℃),測定各組在不同反應(yīng)時間內(nèi)的產(chǎn)物濃度(其他條件相同),結(jié)果如圖。①三個溫度條件下,該酶活性最高的是

組。

②在時間t1之前,如果A組溫度提高10℃,那么A組酶催化反應(yīng)的速度會

。

B加快

題后歸納影響酶活性的因素主要有溫度、pH、酶抑制劑和酶激活劑等,而影響酶促反應(yīng)速率的因素有酶活性、底物濃度或酶的濃度等。它們的作用機(jī)理有所不同,如圖所示:

角度3圍繞酶的特性及其影響因素,考查科學(xué)探究5.(2021·湖北卷,21)使酶的活性下降或喪失的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主要有兩種類型:一類是可逆抑制劑(與酶可逆結(jié)合,酶的活性能恢復(fù));另一類是不可逆抑制劑(與酶不可逆結(jié)合,酶的活性不能恢復(fù))。已知甲、乙兩種物質(zhì)(能通過透析袋)對酶A的活性有抑制作用。實(shí)驗(yàn)材料和用具:蒸餾水、酶A溶液,甲物質(zhì)溶液,乙物質(zhì)溶液,透析袋(人工合成半透膜),試管,燒杯等。為了探究甲、乙兩種物質(zhì)對酶A的抑制作用類型,提出以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路。請完善該實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路,并寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果。(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路取

支試管(每支試管代表一個組),各加入等量的酶A溶液,再分別加等量

,一段時間后,測定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋,放入蒸餾水中進(jìn)行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液,再測定各自的酶活性。

2甲物質(zhì)溶液、乙物質(zhì)溶液

(2)實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果與結(jié)論若出現(xiàn)結(jié)果①:________________________________________________。

結(jié)論①:甲、乙均為可逆抑制劑。若出現(xiàn)結(jié)果②:________________________________________________。

結(jié)論②:甲、乙均為不可逆抑制劑。若出現(xiàn)結(jié)果③:____________________________________________________________________________________________________________。

結(jié)論③:甲為可逆抑制劑,乙為不可逆抑制劑。若出現(xiàn)結(jié)果④:____________________________________________________________________________________________________________。

結(jié)論④:甲為不可逆抑制劑,乙為可逆抑制劑。透析后,兩組的酶活性均比透析前酶的活性高

透析前后,兩組的酶活性均不變

加甲物質(zhì)溶液組透析后酶活性比透析前高,加乙物質(zhì)溶液組透析前后酶活性不變

加甲物質(zhì)溶液組透析前后酶活性不變,加乙物質(zhì)溶液組透析后酶活性比透析前高解析

(1)分析題意可知,實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑樘骄考?、乙兩種物質(zhì)對酶A的抑制作用類型,則實(shí)驗(yàn)的自變量為甲、乙物質(zhì)的有無,因變量為酶A的活性,實(shí)驗(yàn)設(shè)計應(yīng)遵循對照與單一變量原則,故可設(shè)計實(shí)驗(yàn)如下:取2支試管各加入等量的酶A溶液,再分別加等量甲物質(zhì)溶液、乙物質(zhì)溶液(單一變量和無關(guān)變量一致原則);一段時間后,測定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋,放入蒸餾水中進(jìn)行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液,再測定各自的酶活性。(2)據(jù)題意可知,甲物質(zhì)和乙物質(zhì)對酶A的活性有抑制作用,但作用機(jī)理未知,且透析前有物質(zhì)甲和乙的作用,透析后無物質(zhì)甲和物質(zhì)乙的作用,前后對照可推測兩種物質(zhì)的作用機(jī)理,可能的情況有四種。①若甲、乙均為可逆抑制劑,則酶的活性能恢復(fù),故透析后,兩組的酶活性均比透析前酶的活性高。②若甲、乙均為不可逆抑制劑,則兩組中酶的活性均不能恢復(fù),故透析前后,兩組的酶活性均不變。③若甲為可逆抑制劑,乙為不可逆抑制劑,則甲組中酶的活性可以恢復(fù),而乙組不能恢復(fù),故加甲物質(zhì)溶液組透析后酶活性比透析前高,加乙物質(zhì)溶液組透析前后酶活性不變。④若甲為不可逆抑制劑,乙為可逆抑制劑,則甲組中酶的活性不能恢復(fù),而乙組能恢復(fù),故加甲物質(zhì)溶液組透析前后酶活性不變,加乙物質(zhì)溶液組透析后酶活性比透析前高。角度拓展[2023·浙江6月選考,T7A~D]為探究酶的催化效率,某同學(xué)采用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)分組、處理及結(jié)果如下表所示。組別甲中溶液(0.2

mL)乙中溶液(2

mL)不同時間測定的相對壓強(qiáng)/kPa0

s50

s100

s150

s200

s250

sⅠ肝臟提取液H2O2溶液09.09.69.810.010.0ⅡFeCl3H2O2溶液000.10.30.50.9Ⅲ蒸餾水H2O2溶液00000.10.1下列敘述錯誤的是

。

①H2O2分解生成O2導(dǎo)致壓強(qiáng)改變②從甲中溶液與乙中溶液混合時開始計時③250s時Ⅰ組和Ⅲ組反應(yīng)已結(jié)束而Ⅱ組仍在進(jìn)行④實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明酶的催化作用具有高效性③微點(diǎn)2細(xì)胞的能量通貨——ATP【要點(diǎn)整合】

(1)ATP由一個腺苷(由1分子

和1分子

組成)和三個磷酸基團(tuán)構(gòu)成,其結(jié)構(gòu)簡式為

。

(3)ATP中含有

個高能磷酸鍵,其中

的高能磷酸鍵容易水解與合成。

腺嘌呤

核糖

A—P~P~PADP2遠(yuǎn)離腺苷(A)2.細(xì)胞內(nèi)ATP的產(chǎn)生場所與過程歸納

線粒體基質(zhì)

光反應(yīng)

3.以ATP為核心,構(gòu)建能量轉(zhuǎn)化模型

熱能

4.ATP產(chǎn)生量與O2供給量間的關(guān)系

特別提醒除光能、有機(jī)物中的化學(xué)能之外,硝化細(xì)菌等能進(jìn)行化能合成作用的細(xì)菌能利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物(如NH3)氧化時所釋放的能量來合成ATP。無氧呼吸

【命題角度】

角度1圍繞ATP的結(jié)構(gòu)與功能,考查生命觀念及科學(xué)思維1.(2023·山西忻州第二次聯(lián)考)生物體從細(xì)胞到系統(tǒng),在能量轉(zhuǎn)換過程中維持其ATP含量相對穩(wěn)定的現(xiàn)象稱為ATP穩(wěn)態(tài)。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A.劇烈運(yùn)動時,人體的ATP穩(wěn)態(tài)難以維持B.ATP穩(wěn)態(tài)通過ATP的水解與ATP的合成完成C.ATP穩(wěn)態(tài)是維持細(xì)胞代謝正常進(jìn)行的必要條件D.有氧呼吸和無氧呼吸是維持ATP穩(wěn)態(tài)的重要途徑A解析

劇烈運(yùn)動時,正常機(jī)體也能維持ATP穩(wěn)態(tài),A項(xiàng)錯誤;ATP穩(wěn)態(tài)通過ATP的水解與ATP的合成完成,即通過ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn),B項(xiàng)正確;ATP作為細(xì)胞的能量“通貨”,ATP穩(wěn)態(tài)是維持細(xì)胞代謝正常進(jìn)行的必要條件,從而保證了細(xì)胞中的能量供應(yīng),C項(xiàng)正確;有氧呼吸和無氧呼吸過程中有ATP的產(chǎn)生,是人體維持ATP穩(wěn)態(tài)的重要途徑,D項(xiàng)正確。2.下圖是ATP的結(jié)構(gòu)示意圖,其中①②③表示化學(xué)鍵。下列敘述正確的是(

)A.形成③所需的能量可來源于細(xì)胞呼吸也可來源于光合作用B.②和③都斷裂后的產(chǎn)物中有DNA的基本組成單位C.生物體內(nèi)各種反應(yīng)均需要ATP直接供能D.①②③均為磷酸鍵,其中①水解釋放的能量最多A解析

③是高能磷酸鍵,綠色植物形成③所需的能量可來自光合作用和細(xì)胞呼吸,其他生物形成③所需的能量可來自細(xì)胞呼吸,A項(xiàng)正確;②和③都斷裂后的產(chǎn)物中有RNA的基本組成單位,B項(xiàng)錯誤;生物體內(nèi)的生化反應(yīng)不都需要ATP水解供能,如光合作用的光反應(yīng)階段不需要ATP水解供能,C項(xiàng)錯誤;①②③均為磷酸鍵,其中②③是高能磷酸鍵,①不是高能磷酸鍵,③水解釋放的能量最多,D項(xiàng)錯誤。題后歸納幾種常考化合物中“A”的含義角度拓展(1)[2021·河北卷,T4C]成熟紅細(xì)胞通過無氧呼吸產(chǎn)生ATP。判斷(

)(2)[2020·浙江7月選考,T6A]細(xì)胞的無氧呼吸產(chǎn)生的ATP比有氧呼吸的多。判斷(

)(3)[2020·天津卷,T5C]類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原。判斷(

)(4)[2017·浙江4月選考,T11C]ATP是吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的紐帶。判斷(

)√××√(5)[2021·全國甲卷,T30節(jié)選]用一段由放射性同位素標(biāo)記的DNA片段可以確定基因在染色體上的位置。某研究人員使用放射性同位素32P標(biāo)記的脫氧腺苷三磷酸(dATP,dA—Pα~Pβ~Pγ)等材料制備了DNA片段甲(單鏈),對W基因在染色體上的位置進(jìn)行了研究。該研究人員在制備32P標(biāo)記的DNA片段甲時,所用dATP的α位磷酸基團(tuán)中的磷必須是32P,原因是

。

dATP脫去β、γ位上的兩個磷酸基團(tuán)后,則為腺嘌呤脫氧核苷酸,是合成DNA的原料之一(6)[2016·全國Ⅰ卷,T29節(jié)選]用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個磷酸基團(tuán)所處的位置(A—Pα~Pβ~Pγ或dA—Pα~Pβ~Pγ)。某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上,同時產(chǎn)生ADP。若要用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上,那么帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的

(填“α”“β”或“γ”)位上。

γ角度2圍繞ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化,考查科學(xué)思維與科學(xué)探究3.(2021·海南卷,14)研究人員將

32P標(biāo)記的磷酸注入活的離體肝細(xì)胞,1~2min后迅速分離得到細(xì)胞內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被

32P標(biāo)記,并測得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.該實(shí)驗(yàn)表明,細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATPB.32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性C.32P在ATP的3個磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率相等D.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快,且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)B解析

該實(shí)驗(yàn)不能說明細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP,A項(xiàng)錯誤;腺苷中不含P,

32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性,B項(xiàng)正確;根據(jù)題意可知,放射性幾乎只出現(xiàn)在ATP的末端磷酸基團(tuán),C項(xiàng)錯誤;該實(shí)驗(yàn)不能說明轉(zhuǎn)化發(fā)生的場所,D項(xiàng)錯誤。4.(2023·內(nèi)蒙古赤峰期末聯(lián)考)磷酸肌酸是一種高能磷酸化合物,它能在肌酸激酶的催化下將自身的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP分子中來合成ATP(A—P~P~P)。研究者對蛙的肌肉組織進(jìn)行短暫電刺激,檢測對照組和實(shí)驗(yàn)組(肌肉組織用肌酸激酶阻斷劑處理)肌肉收縮前后ATP和ADP的含量,結(jié)果如下表所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,下列有關(guān)分析正確的是(

)A.對照組中的肌肉組織細(xì)胞中無ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化B.實(shí)驗(yàn)組中的肌肉組織細(xì)胞中有ATP分解也有ATP合成C.對照組中的磷酸肌酸沒有參與ATP的再生合成D.實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)表明部分生命活動可利用靠近A的磷酸鍵B解析

肌肉收縮需要ATP提供能量,對照組肌肉收縮前后ATP和ADP的含量沒有變化,故有ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化,A項(xiàng)錯誤;肌肉組織細(xì)胞細(xì)胞呼吸釋放的能量少部分可用于合成ATP,且實(shí)驗(yàn)組肌肉細(xì)胞收縮后ATP含量降低、ADP含量升高,故實(shí)驗(yàn)組中的肌肉組織細(xì)胞中有ATP的分解,也有ATP的合成,B項(xiàng)正確;磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下將自身的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP分子中來合成ATP,對照組中的磷酸肌酸參與ATP的再生合成,C項(xiàng)錯誤;實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)中沒有AMP的含量變化,故不能表明部分生命活動利用了靠近A的磷酸鍵,D項(xiàng)錯誤。角度拓展(1)[2019·全國Ⅲ卷,T1C]線粒體、葉綠體和高爾基體都是ATP合成的場所。判斷(

)(2)[2018·全國Ⅰ卷,T1A]葉綠體的類囊體膜上存在催化ATP合成的酶。判斷(

)(3)[2018·全國Ⅲ卷,T5D]植物光合作用和細(xì)胞呼吸過程中都可以合成ATP。判斷(

)(4)[2017·海南卷,T5A]淀粉水解成葡萄糖時伴隨有ATP的生成。判斷(

)(5)[2017·海南卷,T10D]水在葉綠體中分解產(chǎn)生氧氣需要ATP提供能量。判斷(

)×√√××(6)[2020·全國Ⅲ卷,T29]參照表中內(nèi)容,圍繞真核細(xì)胞中ATP的合成來完成下表。反應(yīng)部位①

葉綠體的類囊體膜線粒體反應(yīng)物葡萄糖—丙酮酸等反應(yīng)名稱②

光合作用的光反應(yīng)有氧呼吸的部分過程合成ATP的能量來源化學(xué)能③

化學(xué)能終產(chǎn)物(除ATP外)乙醇、CO2④

⑤

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

無氧呼吸

光能

O2、NADPHH2O、CO2微點(diǎn)3光合作用與細(xì)胞呼吸的過程及相互關(guān)系分析【要點(diǎn)整合】

1.光合作用與細(xì)胞呼吸的過程圖解

H2O[H](CH2O)CO2+H2OC2H5OH2.光合作用與細(xì)胞呼吸中[H]、ATP來源與去路對比

NADPHNADH光反應(yīng)水的光解

暗反應(yīng)還原C3H2O直接能源

3.光合作用和細(xì)胞呼吸中物質(zhì)和能量的變化關(guān)系(1)物質(zhì)轉(zhuǎn)化C3H4O3暗反應(yīng)

O2(2)能量轉(zhuǎn)化

大量

少量

4.微觀解讀總光合速率與呼吸速率的關(guān)系

<>細(xì)胞呼吸特別提醒(1)如果題干中給出的信息是葉綠體消耗CO2的量或葉綠體產(chǎn)生O2的量,則該數(shù)據(jù)為“總光合速率”。(2)關(guān)注兩個“不等于”【命題角度】

角度1圍繞光合作用與細(xì)胞呼吸過程及物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化,考查科學(xué)思維1.(2022·全國甲卷,4)線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)常運(yùn)動的人肌細(xì)胞中線粒體數(shù)量通常比缺乏鍛煉的人多。下列與線粒體有關(guān)的敘述,錯誤的是(

)A.有氧呼吸時細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中都能產(chǎn)生ATPB.線粒體內(nèi)膜上的酶可以參與[H]和氧反應(yīng)形成水的過程C.線粒體中的丙酮酸分解成CO2和[H]的過程需要O2的直接參與D.線粒體中的DNA能夠通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成C解析

有氧呼吸第一階段的場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),第二、三階段的場所為線粒體,三個階段都能產(chǎn)生ATP,A項(xiàng)正確;[H]和氧反應(yīng)形成水的過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,故催化該過程的酶也位于線粒體內(nèi)膜上,B項(xiàng)正確;丙酮酸分解成CO2和[H]是在有氧呼吸的第二階段,O2直接參與的反應(yīng)是有氧呼吸的第三階段,C項(xiàng)錯誤;線粒體是半自主性細(xì)胞器,其中含有的DNA能夠通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成,D項(xiàng)正確。2.蓮是廣泛用于觀賞和食用的植物,請思考并回答下列與蓮細(xì)胞代謝相關(guān)的問題。(1)下圖是蓮葉片光合作用和細(xì)胞呼吸過程的示意圖,圖中②③代表的物質(zhì)依次是

、

,D過程中[H]代表的物質(zhì)是

。CO2被利用的場所是

,因?yàn)榇颂幙梢詾镃O2的固定提供

。NADP+ADP+PiNADH葉綠體基質(zhì)

C5和酶

(2)下圖表示蓮葉片細(xì)胞的生物膜上發(fā)生的化學(xué)變化,其中含有葉綠素的是

(填字母),其名稱是

,代表線粒體內(nèi)膜的是

(填字母)。

B類囊體薄膜C解析

(1)據(jù)圖示分析可知,②代表的是NADP+,③代表的是ADP+Pi,D過程中[H]代表的是NADH,CO2被利用的場所是葉綠體基質(zhì),用于暗反應(yīng)中與C5結(jié)合形成C3,葉綠體基質(zhì)為CO2固定提供C5和酶。(2)A圖是單糖聚合形成多糖,B圖是水的光解,發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上,C圖是有氧呼吸第三階段,D圖是ATP的水解。含有葉綠素的是B圖中的類囊體薄膜,C圖中的生物膜代表線粒體內(nèi)膜。題后歸納

“過程”分析兩個切入點(diǎn)

角度拓展(1)[2023·浙江6月選考,T11A~D]小曲白酒清香純正,以大米、大麥、小麥等為原料,以小曲為發(fā)酵劑釀造而成。小曲白酒的釀造過程中,酵母菌進(jìn)行了有氧呼吸和無氧呼吸。關(guān)于酵母菌的呼吸作用,下列敘述正確的是

。①有氧呼吸產(chǎn)生的[H]與O2結(jié)合,無氧呼吸產(chǎn)生的[H]不與O2結(jié)合②有氧呼吸在線粒體中進(jìn)行,無氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行③有氧呼吸有熱能的釋放,無氧呼吸沒有熱能的釋放④有氧呼吸需要酶催化,無氧呼吸不需要酶催化①(2)[2021·山東卷,T16A~D]關(guān)于細(xì)胞中的H2O和O2,下列說法正確的有

。①由葡萄糖合成糖原的過程中一定有H2O產(chǎn)生②有氧呼吸第二階段一定消耗H2O

③植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2只能來自光合作用④光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素只能來自H2O(3)[2021·全國乙卷,T3C]細(xì)胞的有氧呼吸過程不消耗水但能產(chǎn)生水。判斷(

)(4)[2021·湖北卷,T8D]動物有氧呼吸過程中ATP合成增加,細(xì)胞中ATP積累導(dǎo)致有氧呼吸減緩不屬于反饋調(diào)節(jié)。判斷(

)①②④

××(5)[2021·湖南卷,T7A]弱光條件下,植物沒有O2釋放說明未進(jìn)行光合作用。判斷(

)(6)[2021·湖南卷,T7B]在暗反應(yīng)階段,CO2不能直接被還原。判斷(

)(7)[2021·浙江1月選考,T6D]在高倍鏡下可觀察到葉綠體的基粒由類囊體堆疊而成。判斷(

)(8)[2021·北京卷,T13C]依據(jù)吸收光譜的差異對光合色素進(jìn)行紙層析分離。判斷(

)×√××角度2借助光合作用過程中物質(zhì)含量變化分析,考查科學(xué)思維3.(2023·山西忻州第二次聯(lián)考)在弱光照條件下,植物細(xì)胞的C3和C5相對含量維持平衡,若改變某種環(huán)境因素,C3和C5的相對含量發(fā)生如圖所示的變化。下列分析正確的是(

)A.a為C5,改變條件為提高光照強(qiáng)度B.b為C5,改變條件為提高CO2濃度C.a為C3,改變條件為提高光照強(qiáng)度D.b為C3,改變條件為提高CO2濃度C解析

由于1CO2+1C5→2C3,所以達(dá)到平衡時,C3的含量大于C5含量,即a為C3,b為C5,A、D兩項(xiàng)錯誤。若增加CO2濃度,CO2被C5固定形成的C3增加,則消耗的C5增加,短時間內(nèi)C3的還原速率不變,故C5的含量將減少,C3的含量將增加,B項(xiàng)錯誤。若增加光照強(qiáng)度,光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP增多,被還原的C3增多,生成的C5增多,而短時間內(nèi)CO2被C5固定形成C3的速率不變,故C3的含量將減少,C5的含量將增加,C項(xiàng)正確。4.(2023·安徽“江南十校”聯(lián)考)內(nèi)共生起源學(xué)說認(rèn)為葉綠體起源于原始真核細(xì)胞內(nèi)共生的藍(lán)藻。葉綠體中含有豐富的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco),該酶經(jīng)適宜濃度Mg2+激活后能催化核酮糖-1,5-二磷酸與CO2結(jié)合。下面是其部分代謝示意圖,請回答下列問題。(1)葉綠體吸收的光能轉(zhuǎn)化為儲存在

中的能量,供光合作用的暗反應(yīng)階段利用。

(2)核酮糖-1,5-二磷酸是圖中的

。當(dāng)其他條件適宜的情況下,光照由弱光轉(zhuǎn)為適宜光照的瞬

間,葉綠體中的核酮糖-1,5-二磷酸含量將

。一段時間后,其含量趨于穩(wěn)定,這是因?yàn)?/p>

(僅從暗反應(yīng)方面分析,不考慮其他代謝途徑)。ATPC5增加

C5的含量增加,CO2固定的速率加快,使C5的生成速率與消耗速率達(dá)到動態(tài)平衡(3)適當(dāng)增施鎂肥能夠分別促進(jìn)光反應(yīng)和暗反應(yīng),提高光合作用速率,從而增加作物產(chǎn)量。結(jié)合本題信息分析,原因是

。

(4)Rubisco由8個大亞基和8個小亞基組成。研究表明,小亞基是調(diào)節(jié)酶活性的蛋白質(zhì)單位,由細(xì)胞核基因編碼,該證據(jù)

(填“支持”或“不支持”)內(nèi)共生起源學(xué)說。

鎂是葉綠素的重要組成元素,適當(dāng)增施鎂肥可提高葉綠素合成量,確保了光反應(yīng)正常進(jìn)行;適宜濃度Mg2+可以激活核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco),促進(jìn)暗反應(yīng)正常進(jìn)行不支持

解析

(1)根據(jù)光反應(yīng)過程可知,葉綠體吸收的光能轉(zhuǎn)化為儲存在ATP中的能量,供光合作用的暗反應(yīng)階段利用。(2)由題干“葉綠體中含有豐富的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco),該酶經(jīng)適宜濃度Mg2+激活后能催化核酮糖-1,5-二磷酸與CO2結(jié)合”可知,該酶催化核酮糖-1,5-二磷酸與CO2結(jié)合,結(jié)合題圖以及根據(jù)暗反應(yīng)過程可知,核酮糖-1,5-二磷酸是圖中的C5。當(dāng)其他條件適宜的情況下,光照由弱光轉(zhuǎn)為適宜光照的瞬間,光反應(yīng)增強(qiáng),光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的ATP、[H]增多,使C5生成量增多,但C5消耗量不變,所以C5含量增多,即葉綠體中的核酮糖-1,5-二磷酸含量將增多。一段時間后,其含量趨于穩(wěn)定,僅從暗反應(yīng)方面分析,不考慮其他代謝途徑,這是因?yàn)镃5的含量增加,CO2固定的速率加快,使C5的生成速率與消耗速率達(dá)到動態(tài)平衡。(3)鎂是葉綠素的重要組成元素,適當(dāng)增施鎂肥可提高葉綠素合成量,確保了光反應(yīng)正常進(jìn)行;由題干“該酶經(jīng)適宜濃度Mg2+激活后能催化核酮糖-1,5-二磷酸與CO2結(jié)合”可知,適宜濃度Mg2+可以激活核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco),促進(jìn)暗反應(yīng)正常進(jìn)行,因此適當(dāng)增施鎂肥能夠分別促進(jìn)光反應(yīng)和暗反應(yīng),提高光合作用速率。(4)研究表明,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)的小亞基由細(xì)胞核基因編碼,若葉綠體起源于原始真核細(xì)胞內(nèi)共生的藍(lán)藻,藍(lán)藻為原核生物,不含細(xì)胞核,所以該證據(jù)不支持內(nèi)共生起源學(xué)說。題后歸納改變條件后,C3、C5、[H]、ATP的含量及(CH2O)合成量變化分析技巧在限定條件下,根據(jù)圖示明確C3和C5的來源與去路,分析C3和C5含量的變化。微點(diǎn)4細(xì)胞呼吸與光合作用的影響因素及應(yīng)用【要點(diǎn)整合】

1.掌握影響細(xì)胞呼吸的“四類”曲線

低溫消耗無氧呼吸風(fēng)干2.光合作用的影響因素及曲線模型分析(1)影響光合速率的內(nèi)因和外因歸納光反應(yīng)

暗反應(yīng)CO2(2)影響光合作用三大因素的曲線模型解讀

CO2濃度

色素

光反應(yīng)

溫度酶活性(3)開放與密閉的環(huán)境中,一晝夜CO2含量的變化曲線分析(實(shí)線為密閉環(huán)境,虛線為開放環(huán)境)注:若此圖改為“O2含量”,則N與M的高低與植物生長的關(guān)系正好與CO2相反?！久}角度】

角度1細(xì)胞呼吸的影響因素及應(yīng)用1.(2023·全國乙卷,3)植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應(yīng)缺氧環(huán)境。在無氧條件下,某種植物幼苗的根細(xì)胞經(jīng)呼吸作用釋放CO2的速率隨時間的變化趨勢如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A.在時間a之前,植物根細(xì)胞無CO2釋放,只進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸B.a~b時間內(nèi)植物根細(xì)胞存在經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2的過程C.每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精時生成的ATP比產(chǎn)生乳酸時的多D.植物根細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的酒精跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程不需要消耗ATPC解析

乳酸型無氧呼吸過程中1分子葡萄糖分解產(chǎn)生2分子乳酸,不產(chǎn)生CO2;酒精型無氧呼吸過程中1分子葡萄糖分解產(chǎn)生2分子酒精和2分子CO2。分析題圖可知,在無氧條件下,時間a之前無CO2釋放,說明此時是乳酸型無氧呼吸,A項(xiàng)正確。a~b時間內(nèi),CO2釋放速率逐漸升高,說明酒精型無氧呼吸強(qiáng)度增大,其產(chǎn)物中除了CO2外還有酒精,B項(xiàng)正確。每分子葡萄糖經(jīng)乳酸型無氧呼吸或酒精型無氧呼吸都只在第一階段產(chǎn)生2分子的ATP,第二階段不產(chǎn)生ATP,C項(xiàng)錯誤。酒精的跨膜運(yùn)輸方式是自由擴(kuò)散,不需要消耗ATP,D項(xiàng)正確。2.《齊民要術(shù)》中記載了利用蔭坑貯存葡萄的方法:“極熟時,全房折取,于屋下作蔭坑,坑內(nèi)近地,鑿壁為孔,插枝于孔中,還筑孔使堅,屋子置土覆之,經(jīng)冬不異也。”目前我國果蔬主產(chǎn)區(qū)普遍使用大型封閉式氣調(diào)冷藏庫(充入氮?dú)馓鎿Q部分空氣),延長了果蔬保鮮時間,增加了農(nóng)民收益。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A.蔭坑和氣調(diào)冷藏庫環(huán)境減緩了果蔬中營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)的分解B.蔭坑和氣調(diào)冷藏庫貯存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧氣參與的第一、二階段正常進(jìn)行,第三階段受到抑制C.氣調(diào)冷藏庫中的低溫可以降低細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中酶的活性D.氣調(diào)冷藏庫配備的氣體過濾裝置可及時調(diào)整氣體的濃度及比例,延長果蔬保鮮時間B解析

蔭坑和氣調(diào)冷藏庫環(huán)境中溫度低、氧氣濃度低,抑制了細(xì)胞呼吸,進(jìn)而減緩了果蔬中營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)的分解,A項(xiàng)正確;蔭坑和氣調(diào)冷藏庫環(huán)境中溫度低,抑制了酶的活性,故有氧呼吸的三個階段都受到抑制,B項(xiàng)錯誤;氣調(diào)冷藏庫環(huán)境中溫度低,可以降低細(xì)胞呼吸過程中相關(guān)酶的活性,C項(xiàng)正確;大型封閉式氣調(diào)冷藏庫(充入氮?dú)馓鎿Q部分空氣),即降低了氧氣的濃度,抑制了有氧呼吸,從而延長了果蔬保鮮時間,D項(xiàng)正確。角度2光合作用的影響因素及應(yīng)用3.科學(xué)家在兩種CO2濃度和兩個溫度條件下,研究了不同光照強(qiáng)度對黃瓜光合速率的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示,下列相關(guān)敘述不正確的是(

)A.從曲線可以看出,在CO2濃度較高的情況下,光照強(qiáng)度對光合速率的影響比較顯著B.從曲線可以看出,環(huán)境因素中的溫度、CO2濃度或光照強(qiáng)度的降低都能減弱光合作用C.從曲線可以看出,溫度從20℃升高到30℃比CO2從低濃度到高濃度對光合速率的促進(jìn)作用更顯著D.從圖中曲線變化情況看,無法確定黃瓜光合速率的最適溫度C解析

溫度相同的條件下,比較20

℃或30

℃的曲線可知,在CO2濃度較高的情況下,光照強(qiáng)度對光合速率的影響比較顯著,A項(xiàng)正確;從曲線可以看出,環(huán)境因素中的溫度、CO2濃度或光照強(qiáng)度的降低都能減弱光合作用,B項(xiàng)正確;溫度為30

℃時,高濃度的CO2條件下比低濃度的CO2條件下的黃瓜的光合速率高,且增加的幅度比CO2濃度高的條件下,溫度從20

℃到30

℃增加的幅度大,C項(xiàng)錯誤;從圖中曲線變化情況看,無法確定黃瓜光合速率的最適溫度,需設(shè)置更多的溫度梯度,D項(xiàng)正確。4.植物工廠是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級階段,代表著未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。回答下列問題。(1)植物工廠以節(jié)能LED植物生長燈為光源,圖1是幾種常見LED燈的光譜,選擇

燈作為植物生長燈較為合適,判斷依據(jù)是

。圖1(2)植物工廠中應(yīng)設(shè)置實(shí)時檢測和調(diào)控

(填“O2”或“CO2”)濃度的裝置,在該氣體供應(yīng)不足的情況下,補(bǔ)光燈補(bǔ)充的能量并不能在光反應(yīng)中得到有效利用,原因是

。

(3)科研人員研究溫度對人工種植的蒲公英光合作用與細(xì)胞呼吸的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。①黑暗條件下測定的是植物

的速率。該條件下以

作為本實(shí)驗(yàn)檢測指標(biāo),伴隨著物質(zhì)變化所發(fā)生的能量變化是

。②若控制溫度恒定不變,光照和黑暗條件各處理12h,要使實(shí)驗(yàn)組中蒲公英有機(jī)物積累最多,則溫度應(yīng)控制為

℃。

③若要研究光照強(qiáng)度對蒲公英O2釋放速率的影響,則溫度作為實(shí)驗(yàn)的

變量,應(yīng)控制在

℃為宜。

答案

(1)B光合色素主要吸收紅光、藍(lán)紫光,對綠光吸收較少,B燈主要補(bǔ)充紅光和藍(lán)紫光,綠光相對強(qiáng)度低,有利于提高光合作用速率(2)CO2

CO2濃度降低會制約暗反應(yīng),而暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供原料,故暗反應(yīng)速率減慢可導(dǎo)致光反應(yīng)速率減慢,對光的利用能力減弱(3)①細(xì)胞呼吸單位時間CO2的釋放量有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能和熱能②20

③無關(guān)25

解析

(1)光合色素對綠光吸收較少,主要吸收利用紅光和藍(lán)紫光,故選擇B燈作植物生長燈更合適。(2)CO2供應(yīng)不足的情況下,補(bǔ)光燈補(bǔ)充的能量并不能在光反應(yīng)中得到有效利用,因CO2不足會制約暗反應(yīng),從而導(dǎo)致ADP及NADP+生成較少,進(jìn)而制約光反應(yīng)。(3)①黑暗條件下植物只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸,測定的是細(xì)胞呼吸的速率;細(xì)胞呼吸消耗氧氣和有機(jī)物,釋放CO2,結(jié)合圖示可知,該條件下以單位時間CO2的釋放量作為本實(shí)驗(yàn)檢測指標(biāo);有氧呼吸中有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能和熱能。②光照條件下既進(jìn)行光合作用又進(jìn)行細(xì)胞呼吸,因此凈光合速率表示有機(jī)物的積累,黑暗條件下只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,圖中實(shí)線表示的是凈光合速率,虛線表示的是呼吸速率,光照和黑暗條件各處理12

h,有機(jī)物積累=12×凈光合速率-12×呼吸速率=12×(凈光合速率-呼吸速率),因此要使實(shí)驗(yàn)組中蒲公英有機(jī)物積累最多,溫度應(yīng)控制在圖中實(shí)線(凈光合速率)與虛線(呼吸速率)差值最大時對應(yīng)的溫度,即20

℃。③若要研究光照強(qiáng)度對蒲公英O2釋放速率的影響,自變量是光照強(qiáng)度的強(qiáng)弱,溫度為無關(guān)變量;無關(guān)變量會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,因此應(yīng)控制無關(guān)變量一致且適宜,應(yīng)選擇凈光合速率最大時對應(yīng)的溫度,圖中實(shí)線表示的是凈光合速率,凈光合速率最大時的溫度為25

℃,故應(yīng)控制在25

℃為宜。角度拓展[2022·湖南卷,T13A~D]在夏季晴朗無云的白天,10時左右某植物光合作用強(qiáng)度達(dá)到峰值,12時左右光合作用強(qiáng)度明顯減弱。光合作用強(qiáng)度減弱的原因可能包括下列①~④中的

。

①葉片蒸騰作用強(qiáng),失水過多使氣孔部分關(guān)閉,進(jìn)入體內(nèi)的CO2量減少②光合酶活性降低,呼吸酶不受影響,呼吸釋放的CO2量大于光合固定的CO2量③葉綠體內(nèi)膜上的部分光合色素被光破壞,吸收和傳遞光能的效率降低④光反應(yīng)產(chǎn)物積累,產(chǎn)生反饋抑制,葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降①④

角度3開放或密閉環(huán)境中CO2/O2含量變化分析5.某生物興趣小組先將同一生長狀況的某品種植株均分為兩組,分別培養(yǎng)在完全培養(yǎng)液、只缺鎂的培養(yǎng)液中,置于適宜條件下培養(yǎng)兩周后,再將兩種條件下培養(yǎng)的植株分別移入兩個密閉玻璃容器內(nèi),置于室外(晴天)相同的條件下,測定密閉容器中一天的CO2濃度變化情況,如圖所示。Ⅰ組

Ⅱ組(1)

組是在缺鎂條件下培養(yǎng)的植株,判斷的理由是

。(2)圖中B1、B2兩個點(diǎn)對應(yīng)的光照強(qiáng)度

(填“相同”或“不相同”),原因是

。

(3)下圖是該植物夏季的某一晴天,白天的某一時間段出現(xiàn)了暫時的晴轉(zhuǎn)陰,測定該綠色植物C5含量的變化曲線,回答下列相關(guān)問題。①C5參與光合作用的暗反應(yīng)過程,B點(diǎn)后的初始階段,與C5反應(yīng)的CO2來自

。

②F點(diǎn)時C5含量開始升高的主要原因是

;若18:00時該植物的凈光合速率為0,則此時葉肉細(xì)胞內(nèi)光合速率

(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率。

③圖中

段可能是出現(xiàn)了暫時的晴轉(zhuǎn)陰天氣。在一天中該綠色植物是否有有機(jī)物的積累?并說明原因。

答案

(1)Ⅱ光照較強(qiáng)的時間段內(nèi),Ⅱ組的光合速率明顯小于Ⅰ組(2)不相同B1、B2兩點(diǎn)均表示光合速率=呼吸速率,Ⅰ組植物含有較多葉綠素,對光的吸收轉(zhuǎn)化能力遠(yuǎn)大于Ⅱ組,因此B1對應(yīng)的光照強(qiáng)度小于B2(3)①線粒體(或細(xì)胞呼吸)

②氣孔部分關(guān)閉,CO2吸收量減少,消耗C5減少;暗反應(yīng)固定CO2速率降低,而C3還原速率并未隨之降低,導(dǎo)致C5含量升高大于③CD有,因?yàn)镴點(diǎn)C5的含量低于起點(diǎn)A點(diǎn)解析

(1)在缺鎂培養(yǎng)液中培養(yǎng)的植株的光合速率低于在完全培養(yǎng)液中培養(yǎng)的植株,由題圖可知,光照較強(qiáng)的時間段內(nèi),Ⅱ組的光合速率明顯小于Ⅰ組的光合速率,故判斷Ⅱ組是在缺鎂條件下培養(yǎng)的植株。(2)曲線圖中B1、B2時光合速率=呼吸速率,對應(yīng)的光照強(qiáng)度表示光補(bǔ)償點(diǎn)。隨時間推移,光照強(qiáng)度逐漸減弱,Ⅰ組植物含有較多葉綠素,對光的吸收轉(zhuǎn)化能力遠(yuǎn)大于Ⅱ組,故B1對應(yīng)的光照強(qiáng)度小于B2。(3)①C5參與光合作用的暗反應(yīng)過程,B點(diǎn)后的初始階段,與C5反應(yīng)的CO2來自線粒體(或細(xì)胞呼吸)。②F點(diǎn)時C5含量開始升高的主要原因是氣孔部分關(guān)閉,CO2吸收量減少,消耗C5減少;暗反應(yīng)固定CO2速率降低,而C3還原速率并未隨之降低,C5生成速率不變而消耗減少,導(dǎo)致C5含量升高。若18:00

時該植物的凈光合速率為0,則此時葉肉細(xì)胞內(nèi)光合速率大于呼吸速率,因?yàn)橹参矬w有些部位不進(jìn)行光合作用。③圖中CD段可能出現(xiàn)了暫時的晴轉(zhuǎn)陰天氣。在一天中該綠色植物存在有機(jī)物的積累,因?yàn)镴點(diǎn)C5的含量低于起點(diǎn)A點(diǎn)。6.(2023·廣東卷,18)光合作用機(jī)理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)。大田常規(guī)栽培時,水稻野生型(WT)的產(chǎn)量和黃綠葉突變體(ygl)的產(chǎn)量差異不明顯,但在高密度栽培條件下ygl產(chǎn)量更高,其相關(guān)生理特征見下表和下圖。(光飽和點(diǎn):光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加時的光照強(qiáng)度;光補(bǔ)償點(diǎn):光合過程中吸收的CO2與呼吸過程中釋放的CO2等量時的光照強(qiáng)度。)abc分析圖表,回答下列問題。

(1)ygl葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低和

,葉片主要吸收可見光中的

光。

(2)光照強(qiáng)度逐漸增加達(dá)到2000μmol·m-2·s-1時,ygl的凈光合速率較WT更高,但兩者凈光合速率都不再隨光照強(qiáng)度的增加而增加,比較兩者的光飽和點(diǎn),可得ygl

(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有較高的光補(bǔ)償點(diǎn),可能的原因是葉綠素含量較低和

。

類胡蘿卜素/葉綠素的值較高

紅光和藍(lán)紫

高于

呼吸速率較高

(3)與WT相比,ygl葉綠素含量低,高密度栽培條件下,更多的光可到達(dá)下層葉片,且ygl群體的凈光合速率較高,表明該群體

,是其高產(chǎn)的原因之一。

對光能利用率更高,干物質(zhì)積累量更大,生長速度更快

(4)試分析在0~50μmol·m-2·s-1范圍的低光照強(qiáng)度下,WT和ygl凈光合速率的變化,在右圖坐標(biāo)系中繪制凈光合速率趨勢曲線。在此基礎(chǔ)上,分析題圖a和你繪制的曲線,比較高光照強(qiáng)度和低光照強(qiáng)度條件下WT和ygl的凈光合速率,提出一個科學(xué)問題:

?

為什么達(dá)到光飽和點(diǎn)時,ygl的凈光合速率高于WT

解析

(1)ygl葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低、類胡蘿卜素/葉綠素的值較高。葉片中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。(2)根據(jù)題圖a可知,WT先到達(dá)光飽和點(diǎn),即ygl的光飽和點(diǎn)高于WT。ygl有較高的光補(bǔ)償點(diǎn),可能的原因是一方面光合速率偏低,另一方面是呼吸速率較高。(3)植物干物質(zhì)積累量或生長速度主要取決于凈光合作用速率,ygl群體的凈光合速率較高,所以其干物質(zhì)積累量更大,生長速度更快,導(dǎo)致其產(chǎn)量較高。(4)繪制曲線時找準(zhǔn)起點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn),根據(jù)題圖c可知,ygl的呼吸速率較大,所以虛線的起點(diǎn)應(yīng)低于實(shí)線。再根據(jù)題圖b確定與凈光合速率為0的虛線的交點(diǎn),ygl的是30

μmol·m-2·s-1,WT的是15

μmol·m-2·s-1,見答案圖。根據(jù)兩圖提出問題:為什么達(dá)到光飽和點(diǎn)時,ygl的凈光合速率高于WT?角度拓展(1)[2021·湖北卷,T12D]馬齒莧屬植物葉片嫩而多肉,酷熱干燥環(huán)境下,白天馬齒莧屬植物會關(guān)閉氣孔,在涼爽的夜晚吸收CO2并儲存起來,則白天馬齒莧屬植物氣孔關(guān)閉后仍能進(jìn)行光合作用。判斷(

)(2)[2021·湖南卷,T7D]合理密植和增施有機(jī)肥能提高農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度。判斷(

)√√微點(diǎn)5光合作用與細(xì)胞呼吸的實(shí)驗(yàn)設(shè)計【要點(diǎn)整合】

1.控制變量的方法

2.判斷生物細(xì)胞呼吸類型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計

3.呼吸速率與光合速率的測定方法(1)液滴移動法特別提醒物理誤差的校正為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差,應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn),即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。(2)黑白瓶法分析“黑白瓶”問題是一類通過凈光合作用強(qiáng)度和有氧呼吸強(qiáng)度推算總光合作用強(qiáng)度的試題,題中“黑瓶”不透光,測定的是有氧呼吸量;“白瓶”給予光照,測定的是凈光合作用量,可分為有初始值與沒有初始值兩種情況,規(guī)律如下:(3)半葉法——測定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量將葉片一半遮光、一半曝光,遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值,曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值,綜合兩者可計算出真正(總)光合作用強(qiáng)度值?！久}角度】

角度1黑白瓶法應(yīng)用1.(2019·全國Ⅱ卷,31)請回答下列與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的問題。(1)在森林生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者的能量來自

,生產(chǎn)者的能量可以直接流向

(答出2點(diǎn)即可)。

太陽能

初級消費(fèi)者、分解者

(2)通常,對于一個水生生態(tài)系統(tǒng)來說,可根據(jù)水體中含氧量的變化計算出生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量(生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物總量)。若要測定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量,可在該水生生態(tài)系統(tǒng)中的某一水深處取水樣,將水樣分成三等份,一份直接測定O2含量(A);剩余兩份分別裝入不透光(甲)和透光(乙)的兩個玻璃瓶中,密閉后放回取樣處,若干小時后測定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。據(jù)此回答下列問題。在甲、乙瓶中生產(chǎn)者細(xì)胞呼吸相同且瓶中只有生產(chǎn)者的條件下,本實(shí)驗(yàn)中C與A的差值表示這段時間內(nèi)

;C與B的差值表示這段時間內(nèi)

;A與B的差值表示這段時間內(nèi)

。生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量

生產(chǎn)者光合作用的總放氧量

生產(chǎn)者細(xì)胞呼吸的耗氧量

解析

(1)在森林生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者主要是光能自養(yǎng)型的綠色植物,其能量來自太陽能。生產(chǎn)者固定的能量可以通過食物鏈流向初級消費(fèi)者,通過枯枝敗葉等流向分解者。(2)在不透光的玻璃瓶中,生產(chǎn)者只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,不進(jìn)行光合作用。在透光的玻璃瓶中,生產(chǎn)者既進(jìn)行光合作用,又進(jìn)行細(xì)胞呼吸。生產(chǎn)者光合作用的總放氧量=生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量+生產(chǎn)者細(xì)胞呼吸的耗氧量。A為水體初始溶氧量,處理后乙瓶中的O2含量(C)與A的差值為生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量;A與處理后甲瓶中的O2含量(B)的差值為生產(chǎn)者細(xì)胞呼吸的耗氧量;C與B的差值,即(C-A)+(A-B),表示這段時間內(nèi)生產(chǎn)者光合作用的總放氧量。角度2液滴移動法的應(yīng)用2.(2023·黑龍江鶴崗模擬)三倍體西瓜由于含糖量高且沒有種子,備受人們青睞。圖1為三倍體西瓜葉片葉肉細(xì)胞光合作用簡圖,圖2是三倍體西瓜葉片凈光合速率Pn(以CO2吸收速率表示)與胞間CO2濃度(Ci)的日變化曲線?；卮鹣铝袉栴}。圖1圖2(1)圖1中,吸收光能的物質(zhì)分布在葉綠體

,吸收的光能主要用途是

。

(2)分析圖1、2,上午9:00~11:00,限制光合作用強(qiáng)度的因素是

;與11:00相比,13:00時d的含量將

(填“增加”或“減少”)。

(3)據(jù)圖2分析,Pn曲線兩次降低的原因分別是

。Ci曲線17:00后快速上升的原因是

。

類囊體的薄膜上

水的光解和ATP的合成

光照強(qiáng)度

減少

第一次是溫度過高,氣孔關(guān)閉,胞間CO2濃度降低導(dǎo)致;第二次是由光照強(qiáng)度減弱導(dǎo)致的光合速率固定的CO2量小于呼吸速率產(chǎn)生的CO2量

(4)如圖是某同學(xué)為了測定三倍體西瓜苗凈光合作用強(qiáng)度而設(shè)計的實(shí)驗(yàn)裝置。A裝置

B裝置

①A、B裝置燒杯中溶液為

(填“NaOH”或“NaHCO3”)。

②實(shí)驗(yàn)進(jìn)行30min后,記錄到A裝置中的紅色液滴向

移動4.5cm,B裝置中的紅色液滴向右移動0.5cm。若紅色液滴每移動1cm,西瓜苗內(nèi)葡萄糖增加或減少1g,那么該西瓜苗的凈光合速率是

g/h。

③若用該裝置測定三倍體西瓜苗的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,則應(yīng)改進(jìn)的兩處是

。

NaHCO3右

8一是燒杯中溶液換成NaOH,二是A、B裝置進(jìn)行遮光處理

3.(2022·重慶第四次質(zhì)檢)在課外研究時做出以下調(diào)查數(shù)據(jù)。下圖中甲為測定光合作用速率的裝置,在密封的試管內(nèi)放一新鮮綠葉和CO2緩沖液。圖乙表示該葉片分別在15℃、25℃下O2釋放速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系。圖丙表示該綠葉在15℃、25℃下,某一光照強(qiáng)度時O2量和時間的關(guān)系。請回答下列問題。(1)如果用18O標(biāo)記光合作用產(chǎn)物葡萄糖,18O

(填“能”或“不能”)在短時間內(nèi)形成18O2,請說明理由

。

(2)圖甲顯示標(biāo)記實(shí)驗(yàn)開始時毛細(xì)刻度管中液滴所在位置。25℃、光照強(qiáng)度為5klx時先光照2h,再黑暗4h后,液滴所在位置應(yīng)在實(shí)驗(yàn)初始標(biāo)記的

(填“左側(cè)”“右側(cè)”或“原始”)位置處。

(3)當(dāng)圖丙縱坐標(biāo)分別表示光合作用所產(chǎn)生O2的凈量和總量時,則它們分別是光照強(qiáng)度為

klx和

klx下的測定值。

(4)假如該綠葉呼吸只利用葡萄糖,如果某實(shí)驗(yàn)小組要用圖甲裝置來檢測該綠葉是否進(jìn)行了無氧呼吸,則除了要對整個裝置

外,還應(yīng)對該裝置作出的變動是

。

不能

用氧標(biāo)記葡萄糖時,葡萄糖中的氧會轉(zhuǎn)移到二氧化碳中,因而短時間內(nèi)不能生成被標(biāo)記的氧氣右側(cè)

42.5遮光/置于黑暗下

將CO2緩沖液換成蒸餾水

解析

(1)用18O標(biāo)記葡萄糖時,葡萄糖中的氧會轉(zhuǎn)移到二氧化碳中,因而短時間內(nèi)不能生成被標(biāo)記的氧氣。(2)25

℃、光照強(qiáng)度為5

klx時先光照2

h(綠葉釋放O2量約為58×2=116

mL),再黑暗4

h(綠葉呼吸消耗O2量為20×4=80

mL),試管內(nèi)氣壓增大,液滴右移。(3)圖乙縱坐標(biāo)代表凈光合速率。當(dāng)圖丙縱坐標(biāo)表示光合作用所產(chǎn)生O2的凈量(凈量為凈光合速率,根據(jù)圖丙,15

℃為40

mL/h,25

℃為50

mL/h),對應(yīng)圖乙光照強(qiáng)度為4

klx下的凈光合速率。當(dāng)圖丙縱坐標(biāo)表示光合作用所產(chǎn)生O2