2025年高考二輪復(fù)習(xí)生物大單元2細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)層級(jí)二關(guān)鍵突破提升練2

層級(jí)二關(guān)鍵突破提升練學(xué)生用書P167

突破點(diǎn)1運(yùn)用“對(duì)照”和“變量”思維解答酶類實(shí)驗(yàn)題1.(2024·湖南卷)某同學(xué)將質(zhì)粒DNA進(jìn)行限制酶酶切時(shí),發(fā)現(xiàn)DNA完全沒有被酶切,分析可能的原因并提出解決方法。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.限制酶失活,更換新的限制酶B.酶切條件不合適,調(diào)整反應(yīng)條件如溫度和酶的用量等C.質(zhì)粒DNA突變導(dǎo)致酶識(shí)別位點(diǎn)缺失,更換正常質(zhì)粒DNAD.酶切位點(diǎn)被甲基化修飾,換用對(duì)DNA甲基化不敏感的限制酶答案B解析限制酶失活會(huì)使DNA完全不被酶切,此時(shí)應(yīng)更換新的限制酶,A項(xiàng)正確。酶切條件不合適通常會(huì)使切割效果下降,此時(shí)應(yīng)有部分DNA被酶切,B項(xiàng)錯(cuò)誤。質(zhì)粒DNA突變會(huì)導(dǎo)致限制酶識(shí)別位點(diǎn)缺失,進(jìn)而造成限制酶無(wú)法進(jìn)行切割,此時(shí)應(yīng)更換為正常質(zhì)粒,C項(xiàng)正確。質(zhì)粒DNA上酶切位點(diǎn)被甲基化修飾,會(huì)導(dǎo)致對(duì)DNA甲基化敏感的限制酶無(wú)法進(jìn)行酶切,此時(shí)應(yīng)換用對(duì)DNA甲基化不敏感的限制酶,D項(xiàng)正確。2.(2024·湖北模擬)為檢測(cè)溫度對(duì)糖化酶和α淀粉酶活性的影響,某興趣小組進(jìn)行了A、B、C、D四組實(shí)驗(yàn)。每組實(shí)驗(yàn)取4支試管,各加入2mL淀粉溶液,1號(hào)不加酶,2~4號(hào)分別加入0.5mL10萬(wàn)活性糖化酶、5萬(wàn)活性糖化酶、α淀粉酶(底物淀粉和酶均已經(jīng)置于相應(yīng)溫度下進(jìn)行預(yù)保溫)。反應(yīng)1min后,每支試管加入4滴碘液檢測(cè)。結(jié)果如下表所示(“+”表示顯藍(lán)色,“+”越多藍(lán)色越深,“”表示不變藍(lán))。下列敘述正確的是()組別反應(yīng)溫度/℃1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)A冰浴++++++++++B15++++++++++C60+++D85++++++++A.糖化酶對(duì)溫度的敏感程度較α淀粉酶高B.60℃條件下4支試管的結(jié)果說(shuō)明α淀粉酶具有高效性C.可以使用斐林試劑代替碘液檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果D.糖化酶的最適溫度在15~60℃范圍內(nèi)答案A解析依據(jù)表格信息可知,糖化酶與淀粉酶相比較,隨溫度的變化,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化更明顯,說(shuō)明糖化酶對(duì)溫度的敏感程度較α淀粉酶高,A項(xiàng)正確;酶的高效性是指酶與無(wú)機(jī)催化劑相比較,可以顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,依據(jù)表格信息,在60℃條件下,2、3、4號(hào)試管均不出現(xiàn)顯色反應(yīng),說(shuō)明淀粉已被水解,但是由于缺乏無(wú)機(jī)催化劑的對(duì)照,不能說(shuō)明α淀粉酶具有高效性,B項(xiàng)錯(cuò)誤;使用斐林試劑檢測(cè)淀粉水解,需要進(jìn)行水浴加熱,而此實(shí)驗(yàn)的目的是檢測(cè)溫度對(duì)糖化酶和α淀粉酶活性的影響,斐林試劑的使用會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾,所以不可以使用斐林試劑代替碘液檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,C項(xiàng)錯(cuò)誤;以2號(hào)組為例,依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,淀粉在60℃時(shí)不出現(xiàn)藍(lán)色,說(shuō)明淀粉已被完全水解,85℃時(shí)藍(lán)色較淺,說(shuō)明淀粉被部分水解,15℃時(shí)藍(lán)色比85℃時(shí)深,說(shuō)明15℃時(shí)剩余淀粉含量比85℃時(shí)多,概括可知,糖化酶的最適溫度在60~85℃范圍內(nèi),D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(多選)(2024·遼寧沈陽(yáng)二模改編)硝態(tài)氮(NO3-)可為植物生長(zhǎng)發(fā)育提供氮素營(yíng)養(yǎng),硝酸還原酶(NR)是將NO3-轉(zhuǎn)化為NO2-的關(guān)鍵酶。為探究硝酸還原酶活性的最適pH,A.NR在pH為6的環(huán)境下變性失活B.pH為7.5時(shí),NR為化學(xué)反應(yīng)提供的活化能最高C.進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)應(yīng)在pH為7~8的范圍內(nèi)進(jìn)行D.NO3-數(shù)量、酶的數(shù)量也是影響答案ABD解析根據(jù)題圖分析可知,NR在pH為6的環(huán)境下仍具有活性,因此沒有變性失活,A項(xiàng)錯(cuò)誤;酶只能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,不能提供活化能,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)題圖分析可知,pH為7.5時(shí)NR活性最大,因此若要探究酶的最適pH,進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)應(yīng)在pH為7~8的范圍內(nèi)進(jìn)行,C項(xiàng)正確;酶的活性受溫度、pH等因素的影響,NO3-數(shù)量、酶的數(shù)量不會(huì)影響NR活性4.(2024·貴州畢節(jié)二模)(12分)脲酶能夠?qū)⒛蛩胤纸獬啥趸己桶?氨溶于水后形成銨根離子)。某研究小組利用一定濃度的尿液進(jìn)行了銅離子對(duì)脲酶活性的影響實(shí)驗(yàn),得到如圖所示結(jié)果。請(qǐng)回答下列問題。(1)本實(shí)驗(yàn)的自變量為。

(2)圖中顯示脲酶作用的最適溫度范圍是℃,為了進(jìn)一步探究脲酶作用的最適溫度,請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路:

。

(3)幽門螺桿菌是導(dǎo)致胃炎的罪魁禍?zhǔn)?該生物也可產(chǎn)生脲酶,并分泌到細(xì)胞外發(fā)揮作用,幽門螺桿菌產(chǎn)生脲酶的過(guò)程中參與的細(xì)胞器有。13C呼氣試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)是國(guó)際上公認(rèn)的幽門螺桿菌檢查的“金標(biāo)準(zhǔn)”,被測(cè)者先口服用13C標(biāo)記的尿素,然后向?qū)Ｓ玫暮魵饪ㄖ写禋饬羧颖?即可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出被測(cè)者是否被幽門螺桿菌感染。請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明呼氣試驗(yàn)檢測(cè)的原理:

。

答案(1)溫度和銅離子濃度(2)40~60在不加入銅離子(或銅離子濃度一定)的情況下,在溫度為40~60℃范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)定尿素分解速率(3)核糖體幽門螺桿菌會(huì)產(chǎn)生脲酶,脲酶能將尿素分解成NH3和13CO2,若檢測(cè)到被測(cè)者呼出的氣體中含有13CO2,則說(shuō)明被測(cè)者被幽門螺桿菌感染解析(1)圖中溫度和銅離子濃度是實(shí)驗(yàn)中人為改變的量,屬于自變量。(2)圖中顯示,脲酶在50℃時(shí)活性最高,所以作用的最適溫度范圍是40~60℃。為了進(jìn)一步探究脲酶作用的最適溫度,在不加入銅離子(或銅離子濃度一定)的情況下,在溫度為40~60℃范圍內(nèi)設(shè)置更小的溫度梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)定尿素分解速率,尿素分解速率最高時(shí)的溫度為脲酶作用的最適溫度。(3)脲酶是蛋白質(zhì),幽門螺桿菌是原核生物,故合成脲酶的場(chǎng)所是核糖體。被測(cè)者口服用13C標(biāo)記的尿素,尿素中的碳原子是13C,分子式為13CO(NH2)2,若胃部存在幽門螺桿菌,幽門螺桿菌會(huì)產(chǎn)生脲酶,則尿素會(huì)被分解為NH3和13CO2,若檢測(cè)到被測(cè)者呼出的氣體中含有13CO2,則代表其胃部存在幽門螺桿菌。突破點(diǎn)2運(yùn)用“物質(zhì)與能量觀”分析光合作用與細(xì)胞呼吸過(guò)程5.(2024·廣東卷)研究發(fā)現(xiàn),敲除某種兼性厭氧酵母(WT)sqr基因后獲得的突變株△sqr中,線粒體出現(xiàn)碎片化現(xiàn)象,且數(shù)量減少。下列分析錯(cuò)誤的是()A.碎片化的線粒體無(wú)法正常進(jìn)行有氧呼吸B.線粒體數(shù)量減少使△sqr的有氧呼吸減弱C.有氧條件下,WT比△sqr的生長(zhǎng)速度快D.無(wú)氧條件下,WT比△sqr產(chǎn)生更多的ATP答案D解析有氧呼吸的主要場(chǎng)所是線粒體,碎片化的線粒體無(wú)法正常進(jìn)行有氧呼吸,A項(xiàng)正確。有氧呼吸第二、三階段發(fā)生在線粒體中,線粒體數(shù)量減少使△sqr的有氧呼吸強(qiáng)度下降,B項(xiàng)正確。與△sqr相比,WT體內(nèi)正常線粒體數(shù)量更多,有氧條件下,WT能通過(guò)有氧呼吸獲得更多的能量,生長(zhǎng)速度比△sqr快,C項(xiàng)正確。無(wú)氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),與線粒體無(wú)關(guān),所以無(wú)氧條件下WT產(chǎn)生ATP的量與△sqr相同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.(2023·山東卷)水淹時(shí),玉米根細(xì)胞由于較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行無(wú)氧呼吸導(dǎo)致能量供應(yīng)不足,使液泡膜上的H+轉(zhuǎn)運(yùn)減緩,引起細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H+積累,無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的乳酸也使細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)pH降低。pH降低至一定程度會(huì)引起細(xì)胞酸中毒。細(xì)胞可通過(guò)將無(wú)氧呼吸過(guò)程中的丙酮酸產(chǎn)乳酸途徑轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑,延緩細(xì)胞酸中毒。下列說(shuō)法正確的是()A.正常玉米根細(xì)胞液泡內(nèi)pH高于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B.檢測(cè)到水淹的玉米根有CO2的產(chǎn)生不能判斷是否有酒精生成C.轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時(shí)釋放的ATP增多以緩解能量供應(yīng)不足D.轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時(shí)消耗的[H]增多以緩解酸中毒答案B解析由題干可知,水淹時(shí)液泡膜上的H+轉(zhuǎn)運(yùn)減緩,引起細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H+積累,可推測(cè)正常細(xì)胞中H+在液泡中積累,液泡內(nèi)pH低于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),A項(xiàng)錯(cuò)誤;玉米根細(xì)胞無(wú)氧呼吸和有氧呼吸都可產(chǎn)生CO2,因此不能根據(jù)CO2的產(chǎn)生判斷是否有酒精生成,B項(xiàng)正確;無(wú)氧呼吸都只在第一階段產(chǎn)生ATP,因此轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑不會(huì)增加ATP的釋放,不能緩解能量供應(yīng)不足,C項(xiàng)錯(cuò)誤;無(wú)氧呼吸都只在第一階段產(chǎn)生[H],產(chǎn)酒精途徑與產(chǎn)乳酸途徑消耗的[H]相同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.(2024·湖南三模)如圖表示某植物非綠色器官在不同O2濃度下,O2的吸收量和CO2的釋放量的變化情況,根據(jù)所提供的信息,下列判斷錯(cuò)誤的是()A.O點(diǎn)時(shí),該器官產(chǎn)生CO2的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B.該器官呼吸作用過(guò)程中有非糖物質(zhì)氧化分解,可能來(lái)自油料作物C.N點(diǎn)時(shí),該器官O2的吸收量等于CO2的釋放量,說(shuō)明其只進(jìn)行有氧呼吸D.若該非綠色器官是種子,則M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的O2濃度最適合儲(chǔ)存答案C解析O點(diǎn)時(shí)無(wú)O2的吸收,該器官只進(jìn)行無(wú)氧呼吸,產(chǎn)生CO2的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),A項(xiàng)正確;圖中顯示N點(diǎn)后,O2的吸收量大于CO2釋放量,說(shuō)明該器官呼吸作用過(guò)程中有非糖物質(zhì)氧化分解,可能來(lái)自某油料作物,故N點(diǎn)時(shí),該器官O2的吸收量和CO2的釋放量相等不能說(shuō)明其只進(jìn)行有氧呼吸,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;M點(diǎn)時(shí)CO2的釋放量最低,有機(jī)物消耗最少,M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的O2濃度最適合儲(chǔ)存,D項(xiàng)正確。8.(2024·山東臨沂模擬)當(dāng)同時(shí)給予植物紅光和遠(yuǎn)紅光照射時(shí),光合作用的效率大于分開給光的效率,這一現(xiàn)象稱為雙光增益效應(yīng),如圖1所示。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是光合作用過(guò)程中存在兩個(gè)串聯(lián)的光系統(tǒng),即光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ),其作用機(jī)理如圖2所示。以下相關(guān)說(shuō)法正確的是()圖1圖2A.光系統(tǒng)Ⅰ位于葉綠體類囊體,光系統(tǒng)Ⅱ位于葉綠體基質(zhì)B.雙光增益是通過(guò)提高單位時(shí)間內(nèi)光合色素對(duì)光能的吸收量來(lái)實(shí)現(xiàn)的C.光系統(tǒng)Ⅱ和光系統(tǒng)Ⅰ通過(guò)電子傳遞鏈串聯(lián)起來(lái),最終提高了光能的利用率D.光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ產(chǎn)生的氧化劑都可以氧化水,從而生成氧氣答案C解析綠色植物進(jìn)行光反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體的類囊體薄膜,故兩個(gè)光系統(tǒng)均位于葉綠體的類囊體薄膜上,A項(xiàng)錯(cuò)誤;單位時(shí)間內(nèi)光合色素對(duì)光能的吸收量取決于光照強(qiáng)度、光合色素的量等,由圖2可知,雙光增益現(xiàn)象得益于PSⅡ和PSⅠ之間形成電子傳遞鏈,相互促進(jìn),最終提高了光能的利用率,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;由圖2可知,只有光系統(tǒng)Ⅱ可以氧化水,D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.(2024·北京豐臺(tái)一模)CAM植物白天氣孔關(guān)閉,夜晚氣孔打開,以適應(yīng)干旱環(huán)境。下圖為其部分代謝途徑,下列相關(guān)敘述不正確的是()A.催化過(guò)程①和過(guò)程②所需的酶不同B.卡爾文循環(huán)的場(chǎng)所是葉綠體類囊體薄膜C.CAM植物白天氣孔關(guān)閉可減少水分散失D.夜晚缺乏NADPH和ATP不能進(jìn)行卡爾文循環(huán)答案B解析酶具有專一性,因此催化過(guò)程①和過(guò)程②所需的酶不同,A項(xiàng)正確;據(jù)題圖可知,卡爾文循環(huán)即光合作用的暗反應(yīng)階段,CAM植物進(jìn)行暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì),B項(xiàng)錯(cuò)誤;CAM植物白天氣孔關(guān)閉,能減少水分散失以適應(yīng)干旱環(huán)境,C項(xiàng)正確;CAM植物在夜晚黑暗條件下不能制造有機(jī)物,因?yàn)闆]有光照,光反應(yīng)不能進(jìn)行,無(wú)法為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH,不能進(jìn)行卡爾文循環(huán),D項(xiàng)正確。10.(多選)(2024·廣東肇慶二模改編)大豆、玉米等植物的葉綠體中存在一種名為Rubisco的酶,參與卡爾文循環(huán)和光呼吸。在較強(qiáng)光照下,Rubisco以五碳化合物(RuBP)為底物,在CO2/O2值高時(shí),使RuBP結(jié)合CO2發(fā)生羧化;在CO2/O2值低時(shí),使RuBP結(jié)合O2發(fā)生氧化進(jìn)行光呼吸,具體過(guò)程如下圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A.大豆、玉米等植物的葉片中消耗O2的場(chǎng)所有葉綠體、線粒體B.光呼吸發(fā)生在葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和葉綠體中C.有氧呼吸和光呼吸均產(chǎn)生ATPD.干旱、晴朗的中午,葉肉細(xì)胞中光呼吸強(qiáng)度較通常條件下會(huì)降低答案BCD解析大豆、玉米葉片中通過(guò)有氧呼吸消耗氧氣的場(chǎng)所是線粒體內(nèi)膜,通過(guò)光呼吸消耗氧氣的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì),A項(xiàng)正確;由題干“在較強(qiáng)光照下,Rubisco以五碳化合物(RuBP)為底物,在CO2/O2值高時(shí),使RuBP結(jié)合CO2發(fā)生羧化;在CO2/O2值低時(shí),使RuBP結(jié)合O2發(fā)生氧化進(jìn)行光呼吸”可知,光呼吸和卡爾文循環(huán)發(fā)生場(chǎng)所一致,在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖可知,在CO2/O2的值低時(shí),RuBP結(jié)合氧氣發(fā)生光呼吸,光呼吸會(huì)消耗多余的ATP、NADPH,C項(xiàng)錯(cuò)誤;干旱、晴朗的中午,胞間CO2濃度會(huì)降低,葉肉細(xì)胞中光呼吸強(qiáng)度較通常條件下會(huì)增強(qiáng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。11.(2024·湖南聯(lián)考模擬)(8分)研究發(fā)現(xiàn),光反應(yīng)過(guò)程中光合電子傳遞包括線性電子傳遞和環(huán)式電子傳遞。線性電子傳遞中,電子經(jīng)PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終產(chǎn)生NADPH和ATP。環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產(chǎn)生ATP不產(chǎn)生NADPH。擬南芥中親環(huán)素蛋白C37可以調(diào)控植物光合電子傳遞效率,提高植物對(duì)強(qiáng)光的適應(yīng)性(如圖)。在強(qiáng)光脅迫下,C37蛋白與Cb6/f結(jié)合更加緊密,利于提高電子傳遞效率,避免產(chǎn)生大量活性氧(ROS),而ROS的過(guò)度積累會(huì)導(dǎo)致光損傷加劇、葉綠素降解增加。ROS超過(guò)一定水平后會(huì)引發(fā)細(xì)胞凋亡。注:光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)、細(xì)胞色素復(fù)合體(Cb6/f)、光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)均為光合電子傳遞鏈的光合復(fù)合體;→表示線性電子傳遞;表示環(huán)式電子傳遞;表示電子。上述研究揭示出,植物通過(guò)調(diào)節(jié)光合鏈上的電子流動(dòng)速率以適應(yīng)強(qiáng)光脅迫。(1)從圖示推出,光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)位于葉綠體的結(jié)構(gòu)上,作用是

。

(2)環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比,能夠(填“提高”或“降低”)ATP/NADPH比例。

(3)請(qǐng)概括出擬南芥抵御強(qiáng)光脅迫的機(jī)制:(至少答出2點(diǎn))。

(4)已知光反應(yīng)場(chǎng)所內(nèi)的H+濃度適當(dāng)增加,可以保護(hù)PSⅡ免受強(qiáng)光破壞,在植物面臨脅迫環(huán)境時(shí),環(huán)式電子傳遞會(huì)加強(qiáng)。綜合所有信息,總結(jié)環(huán)式電子傳遞對(duì)于植物應(yīng)對(duì)光脅迫的作用:

。

答案(1)類囊體膜吸收利用光能,并進(jìn)行電子傳遞(2)提高(3)在強(qiáng)光脅迫下,C37蛋白與Cb6/f結(jié)合更加緊密,利于提高電子傳遞效率;同時(shí)可減少ROS積累,保證了強(qiáng)光下光反應(yīng)的順利進(jìn)行(4)環(huán)式電子傳遞可以適當(dāng)增加H+濃度,可以保護(hù)PSⅡ免受強(qiáng)光破壞,同時(shí),可以降低強(qiáng)光下的細(xì)胞凋亡率解析(1)該光合復(fù)合體能吸收、轉(zhuǎn)化光能,推測(cè)為類囊體膜上的結(jié)構(gòu),其作用是吸收利用光能,并進(jìn)行電子傳遞。(2)線性電子傳遞中,電子經(jīng)PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終產(chǎn)生NADPH和ATP。環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產(chǎn)生ATP不產(chǎn)生NADPH。因此環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比,能夠提高ATP/NADPH比例。(3)擬南芥抵御強(qiáng)光脅迫的機(jī)制:在強(qiáng)光脅迫下,C37蛋白與Cb6/f結(jié)合更加緊密,利于提高電子傳遞效率;同時(shí)可減少ROS積累,避免出現(xiàn)光損傷和葉綠素降解,保證了強(qiáng)光下光反應(yīng)的順利進(jìn)行。(4)環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產(chǎn)生ATP不產(chǎn)生NADPH,因此可以適當(dāng)增加H+濃度,可以保護(hù)PSⅡ免受強(qiáng)光破壞。同時(shí),植物面臨脅迫環(huán)境時(shí)環(huán)式電子傳遞加強(qiáng),也可以降低強(qiáng)光下的細(xì)胞凋亡率。12.(2024·湖南郴州模擬)(10分)植物在夏季常受到高溫和強(qiáng)光的雙重脅迫。研究人員將番茄植株在適宜溫度、適宜光照條件(CK)下和高溫、強(qiáng)光條件(HH)下培養(yǎng)較長(zhǎng)時(shí)間后,測(cè)得的相關(guān)指標(biāo)如下表?；卮鹣铝袉栴}。組別凈光合速率/(μmol·m2·s1)氣孔導(dǎo)度/(mmol·m2·s1)胞間CO2濃度/(μmol·mol1)Rubisco活性/(U·mL1)CK12.1114.2308189HH1.831.244861(1)由表中數(shù)據(jù)可知,高溫和強(qiáng)光的雙重脅迫下,氣孔導(dǎo)度下降(填“是”或“不是”)凈光合速率降低的主要因素,依據(jù)是

。

(2)Rubisco可催化RuBP(C5)與CO2的反應(yīng),其發(fā)揮作用的場(chǎng)所是,高溫和強(qiáng)光的雙重脅迫下,番茄光反應(yīng)速率下降,結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析,原因可能是

。

(3)下圖為類囊體薄膜結(jié)構(gòu)圖。研究表明,高溫和強(qiáng)光的雙重脅迫下,PSⅡ(光合電子傳遞鏈的光合復(fù)合體)的結(jié)構(gòu)和功能均會(huì)發(fā)生改變,從而會(huì)影響光合色素對(duì)光能的。

(4)高溫和強(qiáng)光的雙重脅迫還會(huì)引發(fā)活性氧ROS(如自由基、H2O2等)的積累,進(jìn)一步抑制光反應(yīng)的發(fā)生。分析其原因可能有。

A.ROS攻擊類囊體膜上的磷脂分子,造成膜結(jié)構(gòu)的損傷B.ROS與光系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)分子結(jié)合,使其變性失活C.ROS造成葉綠體DNA的損傷,導(dǎo)致光反應(yīng)所需酶的合成受阻D.ROS會(huì)加快PSⅡ的修復(fù)過(guò)程,進(jìn)一步限制電子的線性傳遞過(guò)程答案(1)不是氣孔導(dǎo)度下降,但胞間CO2濃度較高(2)葉綠體基質(zhì)(HH條件下,)Rubisco活性下降,暗反應(yīng)減慢,導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH積累(3)吸收、轉(zhuǎn)化和傳遞(4)ABC解析(1)據(jù)表分析,高溫和強(qiáng)光的雙重脅迫下,氣孔導(dǎo)度下降,但胞間CO2濃度較高,這說(shuō)明氣孔導(dǎo)度下降不是凈光合速率降低的主要因素。(2)Rubisco可催化RuBP(C5)與CO2的反應(yīng),說(shuō)明其發(fā)揮作用的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)。結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知,HH條件下,Rubisco活性下降,則CO2的固定減慢,導(dǎo)致C3還原時(shí)消耗的ATP和NADPH減少,最終光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH積累,故光反應(yīng)速率下降。(3)光系統(tǒng)與光能的吸收、轉(zhuǎn)化和傳遞有關(guān),高溫和強(qiáng)光的雙重脅迫下,PSⅡ(光合電子傳遞鏈的光合復(fù)合體)的結(jié)構(gòu)和功能均會(huì)發(fā)生改變,從而會(huì)影響光合色素對(duì)光能的吸收、轉(zhuǎn)化和傳遞。(4)高溫脅迫會(huì)引發(fā)活性氧ROS的積累,ROS化學(xué)性質(zhì)活潑,可攻擊生物體內(nèi)的DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等物質(zhì),造成氧化性損傷,例如:ROS攻擊類囊體膜上的磷脂分子,造成膜結(jié)構(gòu)的損傷,A項(xiàng)符合題意;ROS與光系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)分子結(jié)合,使其變性并失去活性,B項(xiàng)符合題意;ROS造成葉綠體DNA的損傷,導(dǎo)致光反應(yīng)所需酶的合成受阻,從而抑制光反應(yīng),C項(xiàng)符合題意;ROS會(huì)減緩PSⅡ的修復(fù)過(guò)程,D項(xiàng)不符合題意。13.(2024·湖南長(zhǎng)沙三模)(14分)炎熱干燥的天氣往往會(huì)導(dǎo)致植物出現(xiàn)光呼吸現(xiàn)象,圖1表示植物葉肉細(xì)胞發(fā)生的光呼吸過(guò)程簡(jiǎn)圖,光呼吸發(fā)生的原因是圖中的R酶的雙功能性,當(dāng)CO2與O2濃度之比較高時(shí),R酶能夠催化CO2與C5反應(yīng),生成C3,反之,當(dāng)CO2與O2濃度之比較低時(shí),光呼吸水平增加,R酶就會(huì)更多地催化C5與O2反應(yīng),生成乙醇酸(C2),C2最后在相應(yīng)細(xì)胞器中可轉(zhuǎn)化成C3和CO2。請(qǐng)完成以下問題。圖1(1)炎熱干燥的天氣導(dǎo)致植物出現(xiàn)光呼吸的原因是

。

(2)比較光呼吸與植物細(xì)胞有氧呼吸的不同點(diǎn):

(描述三個(gè)方面)。

(3)研究發(fā)現(xiàn),水稻等作物的光合產(chǎn)物有較大比例要消耗在光呼吸底物上。那么,這些作物中光呼吸存在的意義是

。

(4)科研人員設(shè)計(jì)了只在葉綠體中完成的光呼吸替代途徑R(依然具有降解乙醇酸產(chǎn)生CO2的能力)。同時(shí),利用RNA干擾技術(shù)降低葉綠體膜上乙醇酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)量,進(jìn)而減少,從而影響光呼吸。檢測(cè)三種不同類型植株的光合速率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。據(jù)此回答:

①當(dāng)胞間CO2濃度較低時(shí),野生型植株與替代途徑植株的光合速率相比。

②當(dāng)胞間CO2濃度較高時(shí),三種類型植株光合速率的大小關(guān)系為,分析其原因是

。

圖2答案(1)炎熱干燥天氣,蒸騰作用強(qiáng)導(dǎo)致水分散失過(guò)快,植物為了避免水分散失,氣孔關(guān)閉,CO2吸收減少,光合作用產(chǎn)生的O2在葉片中堆積,使得CO2與O2濃度之比降低,光呼吸水平增加(2)條件:光呼吸發(fā)生在光照條件下,有氧呼吸在有光、無(wú)光條件下均能發(fā)生;場(chǎng)所:光呼吸的發(fā)生需要葉綠體、過(guò)氧化物酶體和線粒體的參與,有氧呼吸發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中;能量角度:光呼吸消耗ATP,有氧呼吸生成ATP;物質(zhì)角度:光呼吸利用O2和C5生成乙醇酸和C3,有氧呼吸利用葡萄糖和O2生成CO2和H2O(3)避免光反應(yīng)過(guò)程中積累的ATP和NADPH對(duì)葉綠體的傷害,同時(shí)消除乙醇酸對(duì)細(xì)胞的毒害,回收碳元素,減少碳的流失(4)乙醇酸從葉綠體向過(guò)氧化物酶體的轉(zhuǎn)運(yùn)①無(wú)明顯差異②R+RNA干擾>R>野生型R途徑能夠更快速、高效地降解乙醇酸產(chǎn)生CO2,促進(jìn)光合作用過(guò)程,且當(dāng)乙醇酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白減少時(shí)R途徑更高效解析(1)炎熱干燥天氣,蒸騰作用強(qiáng)導(dǎo)致水分散失過(guò)快,植物為了避免水分散失,氣孔關(guān)閉,光合作用產(chǎn)生的O2在葉片中堆積,同時(shí)外界的CO2不能通過(guò)氣孔進(jìn)入細(xì)胞間隙,在這種情況下,CO2與O2的比值降低,光呼吸水平增加。(2)分析題意,光呼吸與植物細(xì)胞有氧呼吸的不同點(diǎn)表現(xiàn)在條件、場(chǎng)所和能量等方面有所差異。條件:光呼吸發(fā)生在光照條件下,有氧呼吸在有光、無(wú)光條件下均能發(fā)生;場(chǎng)所:光呼吸的發(fā)生需要葉綠體、過(guò)氧化物酶體和線粒體的參與,有氧呼吸發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中;能量角度:光呼吸消耗ATP,有氧呼吸生成ATP;物質(zhì)角度:光呼吸利用O2和C5生成乙醇酸和C3,有氧呼吸利用葡萄糖和O2生成CO2和H2O。(3)光呼吸的主要生理意義如下:①防止強(qiáng)光對(duì)葉綠體的破壞,強(qiáng)光時(shí),由于光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率,葉肉細(xì)胞中會(huì)積累ATP和NADPH,這些物質(zhì)的積累會(huì)產(chǎn)生自由基從而損傷葉綠體,而強(qiáng)光下,光呼吸作用加強(qiáng),會(huì)消耗光反應(yīng)過(guò)程中積累的ATP和NADPH,從而減輕對(duì)葉綠體的傷害;②清除乙醇酸對(duì)細(xì)胞的毒害,乙醇酸(C2)對(duì)細(xì)胞有毒害作用,而光呼吸能利用乙醇酸從而清除其毒害作用;③光呼吸過(guò)程中C2可轉(zhuǎn)化為C3和CO2,碳元素通過(guò)光呼吸過(guò)程又返回到卡爾文循環(huán)中,不至于全部流失掉,即通過(guò)光呼吸回收了一部分碳元素。(4)圖1顯示乙醇酸在葉綠體產(chǎn)生后需要運(yùn)輸?shù)竭^(guò)氧化物酶體,因此若利用RNA干擾技術(shù)降低葉綠體膜上乙醇酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)量,則乙醇酸從葉綠體向過(guò)氧化物酶體的轉(zhuǎn)運(yùn)會(huì)減少。①據(jù)圖2分析,當(dāng)胞間CO2濃度較低時(shí),野生型植株與替代途徑植株的光合速率相比無(wú)明顯差異。②據(jù)圖2分析,當(dāng)胞間CO2濃度較高時(shí),R+RNA干擾組的光合速率最高,R組次之,而野生型組的光合速率最弱,其原因可能是R途徑能夠更快速、高效地降解乙醇酸產(chǎn)生CO2,促進(jìn)光合作用過(guò)程,且當(dāng)乙醇酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白減少(葉綠體內(nèi)乙醇酸濃度高)時(shí)R途徑更高效。突破點(diǎn)3結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐考查細(xì)胞呼吸和光合作用的影響因素14.(2024·湖北卷)植物甲的花產(chǎn)量、品質(zhì)(與葉黃素含量呈正相關(guān))與光照長(zhǎng)短密切相關(guān)。研究人員用不同光照處理植物甲幼苗,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。下列敘述正確的是()組別光照處理首次開花時(shí)間莖粗/mm花的葉黃素含量/(g·kg1)鮮花累計(jì)平均產(chǎn)量/(kg·hm2)①光照8h/黑暗16h7月4日9.52.313000②光照12h/黑暗12h7月18日10.64.421800③光照16h/黑暗8h7月26日11.52.422500A.第①組處理有利于誘導(dǎo)植物甲提前開花,且產(chǎn)量最高B.植物甲花的品質(zhì)與光照處理中的黑暗時(shí)長(zhǎng)呈負(fù)相關(guān)C.綜合考慮花的產(chǎn)量和品質(zhì),應(yīng)該選擇第②組處理D.植物甲花的葉黃素含量與花的產(chǎn)量呈正相關(guān)答案C解析第①組處理開花時(shí)間最早,說(shuō)明有利于誘導(dǎo)植物甲提前開花,但產(chǎn)量比第②③組低,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由題干可知,植物甲的花品質(zhì)與葉黃素含量呈正相關(guān),第②組植物甲花的葉黃素含量最高,其黑暗時(shí)間比第③組長(zhǎng)、比第①組短,所以與光照處理中的黑暗時(shí)長(zhǎng)不呈負(fù)相關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤;第②組植物甲花的葉黃素含量最高,產(chǎn)量與第③組比較接近,明顯高于第①組,所以綜合考慮花的產(chǎn)量和品質(zhì),應(yīng)該選擇第②組處理,C項(xiàng)正確;第②組植物甲花的葉黃素含量最高,但產(chǎn)量不如第③組,說(shuō)明植物甲花的葉黃素含量與花的產(chǎn)量不呈正相關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤。15.與野生型擬南芥WT相比,突變體t1和t2在正常光照條件下,葉綠體在葉肉細(xì)胞中的分布及位置不同(圖a),造成葉綠體相對(duì)受光面積的不同(圖b),進(jìn)而引起光合速率差異,但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運(yùn)動(dòng)的前提下,下列敘述錯(cuò)誤的是()abA.t2比t1具有更高的光飽和點(diǎn)(光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加而增加時(shí)的光照強(qiáng)度)B.t1比t2具有更低的光補(bǔ)償點(diǎn)(光合作用吸收CO2與呼吸作用釋放CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度)C.三者光合速率的高低與葉綠素的含量無(wú)關(guān)D.三者光合速率的差異隨光照強(qiáng)度的增加而變大答案D解析由圖a可知,t1較多的葉綠體分布在光照下,t2較少的葉綠體分布在光照下,由此可推斷,t2比t1具有更高的光飽和點(diǎn)(光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加而增加時(shí)的光照強(qiáng)度),t1比t2具有更低的光補(bǔ)償點(diǎn)(光合作用吸收CO2與呼吸作用釋放CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度),A、B兩項(xiàng)正確;通過(guò)題干信息可知,三者的葉綠素含量及其他性狀基本一致,由此推測(cè),三者光合速率的高低與葉綠素的含量無(wú)關(guān),C項(xiàng)正確;在一定光照強(qiáng)度下,三者光合速率的差異隨光照強(qiáng)度的增加而變大,但是超過(guò)光飽和點(diǎn),再增大光照強(qiáng)度,三者光合速率的差異不再變化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。16.(2024·山東聊城模擬改編)強(qiáng)光脅迫會(huì)導(dǎo)致大豆出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。接近光飽和點(diǎn)的強(qiáng)光會(huì)導(dǎo)致大豆的光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)出現(xiàn)可逆失活,失活狀態(tài)的PSⅡ加強(qiáng)了能量耗散,以避免受到進(jìn)一步破壞。該過(guò)程中起重要作用的是參與構(gòu)成PSⅡ的D1蛋白。強(qiáng)光下D1即開始降解,其凈損失率與PSⅡ單位時(shí)間接受的光量子數(shù)呈正相關(guān)。編碼D1的psbA基因定位于葉綠體基因組,科研人員嘗試將藍(lán)細(xì)菌的psbA基因?qū)氪蠖辜?xì)胞核(純合品系R),結(jié)果發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)光下D1的降解率并沒有下降,但光飽和點(diǎn)提高了。下列說(shuō)法正確的是()A.強(qiáng)光下D1的降解速率不能超過(guò)其補(bǔ)充速率B.PSⅡ等吸收的光能一部分儲(chǔ)存在ATP、NADPH中C.品系R的核基因psbA表達(dá)產(chǎn)物應(yīng)定位于葉綠體基質(zhì)中D.強(qiáng)光下氣孔關(guān)閉,可能導(dǎo)致C5的含量迅速降低,阻礙暗反應(yīng)的進(jìn)行答案B解析強(qiáng)光下D1的降解速率可超過(guò)其補(bǔ)充速率,導(dǎo)致PSⅡ單位時(shí)間接受的光量子數(shù)減少,A項(xiàng)錯(cuò)誤;PSⅡ等吸收的光能一部分儲(chǔ)存在ATP、NADPH中,一部分以熱能的形式散失,B項(xiàng)正確;葉綠體基因組編碼的蛋白質(zhì)定位于葉綠體中,C項(xiàng)錯(cuò)誤;強(qiáng)光下氣孔關(guān)閉,CO2吸收減少,CO2的固定減慢,C3的還原不變,C5的含量會(huì)積累,阻礙暗