壓軸題01-細(xì)胞的代謝-2023年高考生物壓軸題專項訓(xùn)練(新高考專用)(原卷版)

壓軸題01細(xì)胞的代謝近幾年的高考真題和模擬題中，對于光合作用和細(xì)胞呼吸的考察逐漸加大，不僅針對教材中的基本原理進行考察，同時還會通過自然界中一些生物的特有的生理現(xiàn)象進行設(shè)題，需要學(xué)生們能夠讀懂并理解題目中具體的情況，掌握光合作用的過程,CO2固定途徑的多樣性和適應(yīng)性，根據(jù)題干和題圖獲取信息,利用相關(guān)信息結(jié)合所學(xué)知識進行推理、解答問題。光合作用與細(xì)胞呼吸的聯(lián)系二、光合速率與呼吸速率1.光合速率與呼吸速率。(1)呼吸速率的表示方法:將植物置于黑暗環(huán)境中,測定單位時間實驗容器內(nèi)CO2增加量、O2減少量或有機物減少量(可用下圖中OA段表示)。(2)凈光合速率和真正光合速率。①凈光合速率:常測定一定時間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機物積累量(可用下圖中OD段表示)。②真正光合速率:常用一定時間內(nèi)O2產(chǎn)生量、CO2固定量或有機物產(chǎn)生量(或制造量)表示(可用下圖中AD段表示)。(3)光合速率與呼吸速率的關(guān)系。①綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率(A點)。②綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時進行,測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。③真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。由該關(guān)系式可用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下:a.光合作用產(chǎn)O2量=O2釋放量+細(xì)胞呼吸耗O2量。b.光合作用固定CO2量=CO2吸收量+細(xì)胞呼吸釋放CO2量。c.光合作用葡萄糖產(chǎn)生量=葡萄糖積累量(增重部分)+細(xì)胞呼吸消耗葡萄糖量。1.（2022?廣東卷）研究者將玉米幼苗置于三種條件下培養(yǎng)天后（如圖），測定相關(guān)指標(biāo)（如圖），探究遮陰比例對植物的影響?；卮鹣铝袉栴}：（1）結(jié)果顯示，與組相比，組葉片葉綠素含量________，原因可能是________。（2）比較圖中與組指標(biāo)的差異，并結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)，推測組的玉米植株可能會積累更多的________________，因而生長更快。（3）某興趣小組基于上述組條件下玉米生長更快的研究結(jié)果，作出該條件可能會提高作物產(chǎn)量的推測，由此設(shè)計了初步實驗方案進行探究：實驗材料：選擇前期________一致、生長狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗株。實驗方法：按圖所示的條件，分、、三組培養(yǎng)玉米幼苗，每組株；其中以________為對照，并保證除________外其他環(huán)境條件一致。收獲后分別測量各組玉米的籽粒重量。結(jié)果統(tǒng)計：比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。分析討論：如果提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立，下一步探究實驗的思路是________。2.（2022?山東卷）強光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導(dǎo)致植物光合作用強度下降，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯（）對光抑制的影響機制，將長勢相同的蘋果幼苗進行分組和處理，如表所示，其中試劑可抑制光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強光照射，實驗結(jié)果如圖所示。分組處理甲清水乙丙BR+L（1）光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收，分離蘋果幼苗葉肉細(xì)胞中的色素時，隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是________________。（2）強光照射后短時間內(nèi)，蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)達到一定速率后不再增加，但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應(yīng)速率不再增加，可能的原因有_________（答出種原因即可）；氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是_________。（3）據(jù)圖分析，與甲組相比，乙組加入后光抑制_________（填“增強”或“減弱”）；乙組與丙組相比，說明可能通過_________發(fā)揮作用。3.（2022?北京市密云區(qū)一模）為研究干旱和淹水處理對薄殼山核桃光合作用的影響，科研人員用薄殼山核桃幼苗進行實驗研究，天后測定相關(guān)指標(biāo)如圖所示，進一步用電鏡觀察不同處理的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖所示。分析并回答下列問題。（1）植株葉片氣孔開放程度直接影響光合作用的_________階段，從而影響了光合作用。（2）據(jù)圖可知，干旱處理導(dǎo)致薄殼山核桃植株的光合速率顯著下降的原因是____________________________________。據(jù)圖推測，干旱處理組薄殼山核桃幼苗葉片細(xì)胞中的________________________________，致使葉片變黃，從而影響光合作用。（3）根冠比是指植物地下部分與地上部分干重的比值?？蒲腥藛T測定不同實驗處理下薄殼山核桃地下部分和地上部分的干重，計算出根冠比。與對照組相比，干旱處理植株的生長狀況為地上部分生長受阻，地下部分生長加快，根冠比將_________，從而使植株___________________________，適應(yīng)干旱環(huán)境。（4）根據(jù)圖結(jié)果尚不能確定“淹水處理對薄殼山核桃植株光合作用無明顯影響”，請寫出進一步研究的實驗思路。4.（2023?陜西省延安市宜川縣一模）將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進行干旱脅迫處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大。為探究濃度倍增對干旱脅迫下該植物幼苗光合特性的影響，某科研小組在適宜的溫度、光照條件下進行了相關(guān)研究，相關(guān)測定值如圖所示。請回答下列問題：（1）經(jīng)干旱處理后，該植物根細(xì)胞的吸水能力_________。（2）分析圖中數(shù)據(jù)可知，干旱脅迫使該植物幼苗葉片光合速率減小，主要原因是_________。在大棚種植該植物時，若遇干旱天氣，應(yīng)采取的措施是_________。（3）在組條件下，植物葉肉細(xì)胞產(chǎn)生的氧氣量_________（填“等于”“大于”或“小于”）其細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量。、組對照_________（填“能”或“不能”）得出濃度倍增能降低干旱脅迫對該植物幼苗光合速率影響的結(jié)論。5.（2023?廣東省深圳市一模）為探索杜鵑花屬植物葉片對光環(huán)境變化的適應(yīng)及響應(yīng)機制，科技工作者選用植物甲、乙（均為杜鵑花屬），在長期遮陰培養(yǎng)后將其暴露于全光照下一段時間，并進行相關(guān)檢測，結(jié)果如表所示：參數(shù)植物甲植物乙遮陰全光照遮陰全光照Ⅱ最大光能轉(zhuǎn)化效率0.817?最大光合電子傳遞效率（μm光飽和點（）808.8?818.4?849.4?943.2?如圖為杜鵑花葉片葉綠體部分結(jié)構(gòu)及相關(guān)反應(yīng)示意圖，其中Ⅰ（光系統(tǒng)Ⅰ）和Ⅱ（光系統(tǒng)Ⅱ）均為蛋白質(zhì)復(fù)合體，是葉綠體進行光吸收的功能單位。請回答下列問題：（1）據(jù)上圖分析，Ⅰ與Ⅱ分布在_________（填結(jié)構(gòu)名稱）上，在該結(jié)構(gòu)中_________，完成的能量轉(zhuǎn)化過程是_________（用文字和箭頭表示）。（2）由上表可知，植物（填甲或乙）對全光照的適應(yīng)能力更強，判斷依據(jù)是。（3）Ⅱ吸收光能的分配有三個去路：Ⅱ光化學(xué)反應(yīng)所利用的能量、Ⅱ調(diào)節(jié)性熱耗散等形式的能量耗散和非調(diào)節(jié)性的能量耗散。值較大表明Ⅱ光化學(xué)反應(yīng)沒有發(fā)揮作用，值過大將對Ⅱ產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞?？蒲腥藛T擬從光能分配角度再次驗證第（）小題的結(jié)論，請以長期遮陰處理的植物甲、乙為實驗材料，設(shè)計實驗并書寫實驗思路（檢測方法不做要求）：_________________________________。6.（2022?江蘇卷）圖所示為光合作用過程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系（①⑦表示代謝途徑）。是光合作用的關(guān)鍵酶之一，和競爭與其結(jié)合，分別催化的羧化與氧化。羧化固定合成糖；氧化則產(chǎn)生乙醇酸（），在過氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請據(jù)圖回答下列問題：（1）圖中，類囊體膜直接參與的代謝途徑有_________（從①⑦選填），在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是_________。（2）在循環(huán)途徑中，乙醇酸進入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時生成的________________在過氧化氫酶催化下迅速分解為和。（3）將葉片置于一個密閉小室內(nèi)，分別在濃度為和的條件下測定小室內(nèi)濃度的變化，獲得曲線、（圖Ⅱ）。①曲線，0~?t1?時（沒有光照，只進行呼吸作用）段釋放的源于細(xì)胞呼吸；時段，的釋放速度有所增加，此階段的源于_________。②曲線，當(dāng)時間到達點后，室內(nèi)濃度不再改變，其原因是_________。（4）光呼吸可使光合效率下降20%?50%?，科學(xué)家在煙草葉綠體中組裝表達了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋果酸合酶，形成了圖Ⅲ代謝途徑，通過降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的________________價值。7.（2022?北京市一模）學(xué)習(xí)以下材料，回答（1）（4）題。光合作用的趨同進化不同物種獨立演化出相同或相似的性狀稱為趨同進化。在生命進化的過程中，趨同進化幾乎無處不在，如水生動物的體型、飛行動物的翅膀、景天科植物的肉質(zhì)莖葉、花朵的顏色和氣味等。在大多數(shù)植物的光合作用中，大氣直接被卡爾文循環(huán)中的酶固定。然而，對和都有親和性，當(dāng)結(jié)合而不是時，就會發(fā)生光呼吸作用，導(dǎo)致能量消耗。為了避免這個問題，陸生植物進化出了多種碳濃縮機制，比如光合作用和景天酸代謝（），可以在固定之前在細(xì)胞內(nèi)濃縮，從而使得光合作用更加高效。很多生活在炎熱和干燥環(huán)境中的植物都會使用其中一種碳濃縮機制。兩種碳濃縮機制都使用相同的酶，要求把大氣的捕獲和固定分開，但是分開的方式又有著本質(zhì)的不同。大部分植物是在葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞中分別進行的捕獲和固定。反應(yīng)的空間分離導(dǎo)致維管束鞘細(xì)胞中濃度比葉肉細(xì)胞增加倍，從而確保在受限的條件下進行高效的碳固定。植物通常生長在強光環(huán)境中，光合作用速率在所有植物中最高，如玉米、甘蔗等。在植物中，碳捕獲和固定的反應(yīng)在時間上是分離的。首先，在晚上（此時蒸騰速率低）捕獲，然后轉(zhuǎn)變成蘋果酸存儲在液泡中。到了白天，氣孔關(guān)閉，蘋果酸脫羧，使得葉綠體中周圍濃度升高。大量的蘋果酸存儲需要更大的液泡和細(xì)胞，因此植物一般具有肉質(zhì)的莖葉。利用細(xì)胞和時間的差異來區(qū)分碳濃縮機制的生化過程是復(fù)雜的，基因組時代的來臨促進了對這些復(fù)雜性狀的新一輪遺傳學(xué)研究，從而為了解光合作用的進化提供更精確的證據(jù)。（1）植物光合作用的光反應(yīng)產(chǎn)物__________________轉(zhuǎn)移至_________（場所）參與暗反應(yīng)。不同植物碳濃縮機制的差異是長期自然選擇形成的對環(huán)境_________的結(jié)果。（2）概括植物捕獲和固定大氣的方式：①__________________；②____________________________________；③捕獲和固定在時間上分離。（3）請從光合作用角度分析沙漠植物仙人掌具有肉質(zhì)莖的優(yōu)勢。（4）結(jié)合文中信息分析，下列可作為光合作用趨同進化的證據(jù)有_________。.從藍細(xì)菌到開花植物捕獲光能的裝置都是葉綠體.為避免光呼吸，陸生植物進化出多種碳濃縮機制.植物和植物都利用酶來固定.植物和植物都把的捕獲和固定分開8.（2022?天津市天津市耀華中學(xué)一模）氣孔有利于進入植物葉片進行光合作用，但同時也是蒸騰作用失去水分的門戶。如何在不損失光合作用效率的前提下減少蒸騰作用水分的流失，即促進高光強下的碳同化，而在碳需求低時保持植物有效利用水的狀態(tài)，科研人員為此在擬南芥氣孔周圍的保衛(wèi)細(xì)胞中表達了一種藍光響應(yīng)通道蛋白（），如圖，該通道蛋白能調(diào)控氣孔快速開啟與關(guān)閉，可以有效提高光合作用和水的利用效率。野生擬南芥無，氣孔開閉較慢。圖表示擬南芥在一天中連續(xù)光照和間隔光照（強光和弱光交替光照）下的實驗結(jié)果。注：“每升水產(chǎn)植株莖干重”代表每蒸發(fā)升水的過程中產(chǎn)生的植物莖干物質(zhì)量。（1）據(jù)圖分析，轉(zhuǎn)基因擬南芥保衛(wèi)細(xì)胞吸收的方式為_________，進入保衛(wèi)細(xì)胞后，提高了細(xì)胞內(nèi)的_________，導(dǎo)致氣孔快速開啟。（2）結(jié)合題干信息及圖可知，_________條件下，轉(zhuǎn)基因植株每升水產(chǎn)植株莖干重大于野生植株，其原因可能是____________________________________。（3）據(jù)圖分析，若測出某株擬南芥一晝夜凈釋放量為300?mg?，假定呼吸速率恒定不變，則該株擬南芥一天的產(chǎn)生量為_________。某環(huán)境條件下，若測得該株擬南芥單位時間內(nèi)二氧化碳的吸收量等于氧氣的消耗量，則此條件下該植物的干重將_________。9.（2023?遼寧省大連市大連市第二十四中學(xué)一模）德國景天可以生活在高溫、干旱的環(huán)境中，科研人員對其進行了研究。（1）植物適應(yīng)不同環(huán)境有不同的代謝途徑，圖為兩類常見的碳固定模式。據(jù)圖分析，模式一和二都在多種酶的催化作用下，將_________轉(zhuǎn)變成糖類。除此以外，模式一和模式二的整個光合作用過程還有許多共同點，請列舉出其中的兩點：①_________；②______________________________________________________。（2）為確定德國景天的碳固定模式，研究人員將德國景天分為甲、乙兩組，一次性澆足水后，甲組正常澆水，乙組停止?jié)菜扛籼?，測定葉片的胞間濃度和羧化酶的活性，結(jié)果如圖。據(jù)實驗結(jié)果分析，德國景天的碳固定模式為_________________。（3）綜合上述研究，請對德國景天為何能適應(yīng)高溫、干旱作出解釋：______________________________________________________。10.（2022?北京市一模）內(nèi)蒙古錫林郭勒草原南端的渾善達克沙地土壤貧瘠，出現(xiàn)草地退化現(xiàn)象，為保護和恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)，進行了系列研究。（1）調(diào)查發(fā)現(xiàn)近幾十年畜牧業(yè)快速發(fā)展，出現(xiàn)過度放牧、大量畜牧產(chǎn)品外銷等現(xiàn)象，導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的__________________功能失衡，使得土壤中氮等化學(xué)元素減少，土壤貧瘠。（2）非豆科植物黃柳和豆科植物木巖黃芪是當(dāng)?shù)氐膬?yōu)良牧草資源。長期高濃度實驗發(fā)現(xiàn)：黃柳生物量無顯著增加，木巖黃芪生物量增加明顯。這是因為當(dāng)?shù)赝寥乐械貐T乏，導(dǎo)致細(xì)胞中___________________________等物質(zhì)合成不足，從而影響了非豆科植物光合作用的順利進行。（3）進一步檢測黃柳和木巖黃芪的相關(guān)生理指標(biāo)，結(jié)果如下表。植物材料最大光合速率（μmol?C蒸騰速率（μmmol?葉片氮含量（g?胞間濃度大氣濃度黃柳木巖黃芪①上述兩種植物屬于生態(tài)系統(tǒng)組成成分中的_________。②據(jù)表和（2）信息分析，能否判斷木巖黃芪是當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢種，請闡釋原因____________________________________。（4）研究發(fā)現(xiàn)黃柳比木巖黃芪在高溫干旱條件下有機物積累量低，進一步檢測黃柳和木巖黃芪相關(guān)酶的活性如圖，相關(guān)生理過程如圖。圖所示的兩種固定的反應(yīng)在葉片不同細(xì)胞中同時進行。由圖分析木巖黃芪在高溫干旱的渾善達克沙地仍能積累較多有機物的原因______________________________________________________。（5）綜合以上研究，請?zhí)岢鲂迯?fù)渾善達克沙地生態(tài)系統(tǒng)的兩條合理建議_________________________________________。11.（2023?湖南省衡陽市一模）同位素標(biāo)記法可用于示蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律，如在追蹤光合作用中的來源、二氧化碳中的碳是如何轉(zhuǎn)化為有機物中的碳的研究過程中，科學(xué)家們都使用了同位素標(biāo)記法?；卮鹣铝袉栴}：（1）興趣小組進行“追蹤光合作用中的來源”的模擬實驗（如圖）：用和普通的進行甲組實驗，用和普通的進行乙組實驗。能否通過檢測兩組實驗收集到的是否具有放射性作為得出結(jié)論的依據(jù)？_________，原因是___________________________。（2）科學(xué)家曾經(jīng)進行如下實驗：向小球藻懸浮液中通入C?O2→?用同化處理不同的時間用沸騰的酒精處理蒸發(fā)濃縮雙向紙層析放射自顯影。結(jié)果如下：①用沸騰的酒精處理的目的是___________________________；雙向紙層析是第一次層析后，將濾紙旋轉(zhuǎn)進行第二次層析的方法，紙層析法分離不同物質(zhì)的原理是___________________________。②據(jù)圖（點樣處位于圖中濾紙的左下角）可知，被固定生成的第一種產(chǎn)物是_________；同化的結(jié)果顯示，PEP?A?、和磷酸糖在_________（填“垂直”或“水平”）方向?qū)游鰰r溶解度差異顯著。（3）研究者給盆栽植物澆灌，一段時間后，植株周圍空氣中出現(xiàn)含的物質(zhì)，請列舉種：_________________________________。12.（2023?山東省菏澤市一模）生活在高溫干旱環(huán)境中的仙人掌，其同化途徑如圖所示。羧化酶（）的活性呈現(xiàn)出晝夜變化，機理如圖所示。（1）據(jù)圖分析可知，仙人掌葉肉細(xì)胞中固定的場所是__________________，固定的物質(zhì)是_________。（2）白天較強光照時，仙人掌葉綠體產(chǎn)生的速率_________（填“大于”“小于”或“等于”）蘋果酸分解產(chǎn)生的速率。夜晚，葉肉細(xì)胞因為缺少_________而不能進行卡爾文循環(huán)。（3）上午：00?，若環(huán)境中的濃度突然降低，短時間內(nèi)仙人掌葉綠體中含量的變化是_________（填“升高”、“降低”或“基本不變”），原因是____________________________________。（4）圖中蘋果酸夜晚運到液泡內(nèi)，白天運出液泡進入細(xì)胞質(zhì)，推測該過程具有的生理意義是____________________________________（寫出兩個方面即可）。（5）夜晚，仙人掌葉肉細(xì)胞的細(xì)胞呼吸減弱會影響細(xì)胞中蘋果酸的生成。據(jù)圖和圖分析其原因是_________________________________________________。13.（2022?遼寧省沈陽市和平區(qū)二模）煙草被煙草花葉病毒（）感染后，隨著大量繁殖，葉片將出現(xiàn)畸形、斑駁等現(xiàn)象。研究人員對煙草健康株和感病株的色素含量、光合速率等特性進行了研究。請回答下列問題：（1）分別用煙草花葉病毒的蛋白質(zhì)外殼和感染煙草，能在煙草葉片上出現(xiàn)病斑的是________。煙草葉肉細(xì)胞的葉綠體中生成的主要用于________。（2）用_______________作為溶劑提取葉片中的色素，再測定葉綠素的含量。測得兩種植株的葉綠素含量如表所示。結(jié)果顯示：________________________________。如圖表示不同光照強度下煙草健康株和感病株的凈光合速率變化。當(dāng)光照強度小于1500μmol?煙草健康株和感染TMT植株類型葉綠素的含量（mg/gFW?）葉綠素的含量（mg/gFW?）葉綠素的含量（mg/gFW?）葉綠素葉綠素健康株2.926?感病株1.543?2.146?2.555?（3）煙草葉片在點（縱坐標(biāo)上的點）合成的場所是_________。（4）據(jù)上圖判斷，健康株和感病株的呼吸作用消耗有機物的速率基本相同，均為_________，當(dāng)光照強度為1500μmol?（5）在強光條件下對感病株光合作用的抑制更顯著?？赡艿脑蚴莀_______________________________。14.（2022?遼寧卷）滸苔是形成綠潮的主要藻類。綠潮時滸苔堆積在一起，形成大量的“藻席”，造成生態(tài)災(zāi)害。為研究滸苔瘋長與光合作用的關(guān)系，進行如下實驗：（1）光合色素的提取、分離和含量測定（1）在“藻席”的上、中、下層分別選取滸苔甲為實驗材料，提取、分離色素，發(fā)現(xiàn)滸苔甲的光合色素種類與高等植物相同，包括葉綠素和_______________。在細(xì)胞中，這些光合色素分布在_______________。（2）測定三個樣品的葉綠素含量，結(jié)果見下表。樣品葉綠素（）葉綠素（）上層中層下層數(shù)據(jù)表明，取自“藻席”下層的樣品葉綠素含量最高，這是因為____________________________________________________________。（2）光合作用關(guān)鍵酶的粗