大單元2 細胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質2025年高考總復習優(yōu)化設計二輪專題生物H課后習題含答案

大單元2細胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質2025年高考總復習優(yōu)化設計二輪專題生物H課后習題含答案層級一基礎夯實自測練學生用書P165

1.(2024·遼寧三模)光敏色素分布在植物的各個部位,其受到光照射時,可以經過信息傳遞系統(tǒng)傳導到細胞核內,影響特定基因的表達,從而表現(xiàn)出生物學效應。下列說法正確的是()A.光敏色素可以將光能轉化成活躍的化學能B.受到光照射,光敏色素的結構會發(fā)生改變C.光敏色素與光合色素吸收的光完全相同D.光敏色素與光合色素分布的位置相同答案B解析光敏色素只能接收光信號,不能將光能轉化成活躍的化學能,A項錯誤;受到光照射,光敏色素的結構會發(fā)生改變,以傳遞信息,B項正確;光敏色素主要吸收紅光和遠紅光,光合色素只能吸收可見光,C項錯誤;光敏色素主要分布在細胞膜上,光合色素分布在類囊體薄膜上,二者的分布位置不同,D項錯誤。2.(2024·湖南郴州模擬)胰脂肪酶和α-淀粉酶是影響消化吸收的關鍵酶,控制其活性可以有效減少糖類、脂質的吸收。為研究花椒(ZBM)和辣椒(CAL)的提取物對脂肪酶和α-淀粉酶活性的影響,某研究小組進行了相關探究,實驗結果如圖所示。下列有關敘述錯誤的是()注:IC50值越低,反映物質對酶活性的抑制力越強。A.酶的催化機理是降低化學反應的活化能B.ZBM對兩種酶均具有較強的抑制作用C.奧利司他組和阿卡波糖組均為對照組D.CAL具有提高α-淀粉酶活性的功能答案D解析酶具有催化作用,其催化機理是降低化學反應的活化能,A項正確;奧利司他和阿卡波糖分別是脂肪酶和α-淀粉酶的抑制劑,奧利司他組和阿卡波糖組均為對照組,據(jù)圖可知,ZBM和奧利司他對脂肪酶的抑制效果基本相同,而ZBM和阿波卡糖對α-淀粉酶的抑制效果也較為接近,故ZBM對于脂肪酶和α-淀粉酶活性具有較為顯著的抑制作用,B、C兩項正確;CAL組與阿卡波糖組的IC50值相差很大,無法判斷CAL對α-淀粉酶活性是提高作用還是抑制作用,D項錯誤。3.(2024·湖南衡陽二模)酶分子作為高效催化劑,使細胞代謝能在常溫、常壓等較溫和條件下快速地進行。一些吸能反應所需能量并不是由葡萄糖等氧化分解直接提供的,往往要依賴ATP和ADP之間的快速轉化這一生物界共有的能量供應機制。下列相關敘述正確的是()A.有酶催化的反應一般不需要ATP供能B.ATP和某些酶分子具有類似的分子基團C.相同條件下,酶的催化能力比無機催化劑強D.ATP水解釋放的能量不能用于維持體溫答案B解析有酶催化的吸能反應需要ATP供能,A項錯誤;ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基團組成,酶的化學本質是蛋白質或RNA,RNA由含氮堿基(腺嘌呤、尿嘧啶、胞嘧啶、鳥嘌呤)、核糖和磷酸組成,因此ATP與某些酶分子具有類似的分子基團,B項正確;酶具有高效性,在適宜條件下,酶的催化能力確實比無機催化劑強,其原因在于酶能更顯著地降低化學反應的活化能,但若是在高溫、強酸、強堿等情況下,酶的空間結構被破壞,酶活性喪失,此時酶的催化能力比無機催化劑弱,C項錯誤;ATP水解釋放的能量可以用于維持體溫的相對穩(wěn)定,D項錯誤。4.(2024·湖南衡陽模擬)蛋白質的磷酸化與去磷酸化被比喻為一種分子開關,分子開關的機理如下圖所示。形成有活性的蛋白質是一個磷酸化的過程,即“開”的過程;形成無活性的蛋白質是一個去磷酸化的過程,即“關”的過程。下列有關分子開關的敘述,正確的是()A.蛋白質磷酸化過程是一個放能反應B.蛋白激酶能為蛋白質磷酸化反應過程提供活化能C.ATP脫去兩個磷酸基團后可作為HIV遺傳物質的單體D.“開”的過程所需的磷酸可來自ATP中靠近“A”的磷酸基團答案C解析通過圖示可知,蛋白質磷酸化過程需要消耗ATP,是一個吸能反應,與ATP的水解相聯(lián)系,A項錯誤;酶具有降低反應所需活化能的作用,故蛋白激酶能降低蛋白質磷酸化反應的活化能,而不是提供活化能,B項錯誤;ATP脫去兩個磷酸基團后是腺苷一磷酸,即腺嘌呤核糖核苷酸,是HIV遺傳物質RNA的單體,C項正確;ATP水解放能是通過斷裂遠離A的磷酸基團的高能磷酸鍵來釋放能量,同時產生ADP,D項錯誤。5.(2024·黑龍江一模)中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所歷經10年耕耘,首次實現(xiàn)了不依賴光合作用的、由CO2到淀粉的全合成。下圖為人工淀粉合成途徑簡圖,圖中ZnO-ZnO2為無機催化劑。下列有關敘述,正確的是()A.圖中多種酶在低溫下保存會導致空間結構被破壞,活性降低B.與ZnO-ZnO2相比,圖中的多種酶為反應提供活化能的能力更顯著C.C1在多種酶的催化作用下脫水縮合形成肽鍵構成C3中間體D.圖中不同的反應過程由不同酶來催化,體現(xiàn)了酶的專一性答案D解析酶在低溫條件下保存不會導致其空間結構被破壞,當溫度適宜時,酶活性會上升,低溫條件下酶活性降低,A項錯誤;與ZnO-ZnO2相比,圖中的多種酶能更大幅度降低化學反應的活化能,不能為反應提供活化能,B項錯誤;C1在多種酶的催化作用下形成C3中間體,該過程不是通過脫水縮合反應實現(xiàn)的,也不能形成肽鍵,C項錯誤;不同反應所用的酶不同,體現(xiàn)出酶具有專一性,D項正確。6.(2024·甘肅卷)梅蘭竹菊為花中四君子,很多人喜歡在室內或庭院種植?；ɑ苄枰茖W養(yǎng)護,養(yǎng)護不當會影響花卉的生長,如蘭花會因澆水過多而死亡,關于此現(xiàn)象,下列敘述錯誤的是()A.根系呼吸產生的能量減少使養(yǎng)分吸收所需的能量不足B.根系呼吸產生的能量減少使水分吸收所需的能量不足C.澆水過多抑制了根系細胞有氧呼吸但促進了無氧呼吸D.根系細胞質基質中無氧呼吸產生的有害物質含量增加答案B解析大多數(shù)營養(yǎng)元素的吸收與植物根系代謝活動密切相關,這些過程需要根系細胞呼吸產生的能量,澆水過多會使根系缺氧,導致細胞呼吸產生的能量減少,使養(yǎng)分吸收所需的能量不足,A項正確;根系吸收水分屬于被動運輸,不消耗能量,B項錯誤;澆水過多使土壤中的氧氣含量下降,抑制了根系細胞的有氧呼吸,但促進了無氧呼吸,C項正確;根系細胞的無氧呼吸發(fā)生在細胞質基質中,無氧呼吸增強,產生的有害物質含量增加,D項正確。7.(2024·遼寧三模)研究發(fā)現(xiàn),用2,4-二硝基苯酚(DNP)處理植物后,NADH仍能與氧氣結合生成水,但該過程釋放的能量均以熱能的形式散失。據(jù)此判斷,下列敘述錯誤的是()A.DNP可能破壞了線粒體內膜上合成ATP的酶或直接抑制ATP合成B.推測含有DNP的細胞中葡萄糖的氧化分解速度會降低C.含有DNP的細胞主動吸收、蛋白質合成等的速率可能減慢D.遇到突然降溫有望利用DNP防止農作物或花卉遭受凍害答案B解析由題意可知,DNP處理后,有氧呼吸第三階段釋放的能量均以熱能的形式散失,此過程不能合成ATP,說明DNP可能破壞了線粒體內膜上用于合成ATP的酶或直接抑制ATP合成,A項正確;DNP不影響有氧呼吸產生的NADH在線粒體內膜上與氧氣結合生成水的過程,說明葡萄糖的氧化分解速度不會降低,B項錯誤;DNP處理后,有氧呼吸第三階段釋放的能量均以熱能的形式散失,此過程不能合成ATP,而細胞主動吸收、蛋白質合成等過程需要ATP,所以這些過程速率可能減慢,C項正確;某些低溫條件下農作物或花卉的生長需要熱量,用DNP處理植物,可以促使更多熱量的產生,因此遇到突然降溫有望利用DNP防止農作物或花卉遭受凍害,D項正確。8.(2024·湖南三模)關于細胞呼吸的實際應用,下列敘述錯誤的是()A.乳酸菌進行無氧呼吸過程中,既有[H]的產生,也有[H]的消耗B.選用透氣的紗布包扎傷口避免厭氧病原菌的繁殖利于傷口愈合C.利用酵母菌菌種在控制通氣的情況下,可生產各種酒和食醋等D.適度低溫可降低蔬菜水果的細胞呼吸速率,減少有機物消耗答案C解析乳酸菌為厭氧微生物,在無氧呼吸過程中,第一階段產生[H],第二階段消耗[H],A項正確;選用透氣的紗布包扎傷口,為傷口創(chuàng)造透氣的環(huán)境,避免厭氧病原菌的繁殖,利于傷口愈合,B項正確;食醋的制作需要醋酸菌的參與,C項錯誤;細胞呼吸的速率與溫度有關,適度低溫可降低蔬菜水果的細胞呼吸速率,從而減少有機物消耗,D項正確。9.(2024·內蒙古錫林郭勒盟三模)我國是世界上水稻栽培歷史最悠久、水稻遺傳資源最豐富的國家之一。研究發(fā)現(xiàn),當其他條件相同時,一定的播種密度范圍內,水稻的播種密度與單位面積水稻產量之間的關系如圖所示。下列分析正確的是()A.播種密度小于a時,限制水稻光合作用的主要因素是光照強度B.播種密度b是水稻獲得最大產量的最佳播種密度C.播種密度為b時的水稻對水分和無機鹽的競爭強度大于a時的D.播種密度大于b后,只要加大施肥量就可以提高單位面積的水稻產量答案C解析據(jù)圖可知,播種密度小于a時,單位面積水稻產量隨播種密度增加而增加,說明此時水稻對光能的利用率隨播種密度的增加而提高,此時光照強度不是限制水稻光合作用的主要因素,A項錯誤;單位面積水稻產量在a點時的值最大,因此最佳播種密度為a,B項錯誤;播種密度為b時的水稻密度大于a時的,播種密度為b時的水稻對水分和無機鹽的競爭強度大于a時的,C項正確;播種密度大于b后,水稻密度過大,單位面積的水稻獲得的光照不足,此時加大施肥量可能不能提高單位面積的水稻產量,D項錯誤。10.(2024·河北卷)(12分)高原地區(qū)藍光和紫外光較強,常采用覆膜措施輔助林木育苗。為探究不同顏色覆膜對藏川楊幼苗生長的影響,研究者檢測了白膜、藍膜和綠膜對不同光的透過率,以及覆膜后幼苗光合色素的含量,結果如下圖、下表所示。覆膜處理葉綠素含量/(mg·g-1)類胡蘿卜素含量/(mg·g-1)白膜1.670.71藍膜2.200.90綠膜1.740.65回答下列問題。(1)如上圖所示,三種顏色的膜對紫外光、藍光和綠光的透過率有明顯差異,其中光可被位于葉綠體上的光合色素高效吸收后用于光反應,進而使暗反應階段的C3還原轉化為和。與白膜覆蓋相比,藍膜和綠膜透過的較少,可更好地減弱幼苗受到的輻射。

(2)光合色素溶液的濃度與其光吸收值成正比,選擇適當波長的光可對色素含量進行測定。提取光合色素時,可利用作為溶劑。測定葉綠素含量時,應選擇紅光而不能選擇藍紫光,原因是

。

(3)研究表明,覆蓋藍膜更有利于藏川楊幼苗在高原環(huán)境的生長。根據(jù)上述檢測結果,其原因為

(答出兩點即可)。

答案(1)藍類囊體薄膜C5(CH2O)紫外光(2)無水乙醇葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光,選擇紅光而不選擇藍紫光,可以避免類胡蘿卜素對實驗結果的影響(3)高原地區(qū)紫外光強烈,覆蓋藍膜后,紫外光透過率較低,可降低紫外光對藏川楊幼苗的傷害;覆蓋藍膜后,藍光的透過率高,用于光合作用的光多,藏川楊幼苗的光合速率大;覆蓋藍膜后,幼苗葉綠素和類胡蘿卜素的含量最高,可以提高藏川楊幼苗對光能的利用率(答出兩點即可)解析(1)三種不同顏色的光中,能被葉綠體中色素高效吸收的是藍光,葉綠體中的色素位于類囊體薄膜上;暗反應中C3還原轉化為C5和(CH2O)。紫外光會對幼苗產生輻射,由題圖可知,藍膜和綠膜對紫外光的透過率均低于白膜,可更好地減弱幼苗受到的輻射。(2)提取葉綠體中的色素時,可用無水乙醇作為溶劑。通過光吸收值測定葉綠素含量時,選擇紅光而不選擇藍紫光的原因是葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光,選擇紅光可以避免類胡蘿卜素對實驗結果的影響。(3)由題圖可知,覆蓋藍膜后,紫外光的透過率低,可降低紫外光對藏川楊幼苗的傷害,藍光的透過率高,用于光合作用的光多,藏川楊幼苗的光合速率大;由題表可知,覆蓋藍膜后,幼苗葉綠素和類胡蘿卜素的含量最高,可以提高藏川楊幼苗對光能的利用率。層級二關鍵突破提升練學生用書P167

突破點1運用“對照”和“變量”思維解答酶類實驗題1.(2024·湖南卷)某同學將質粒DNA進行限制酶酶切時,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,調整反應條件如溫度和酶的用量等C.質粒DNA突變導致酶識別位點缺失,更換正常質粒DNAD.酶切位點被甲基化修飾,換用對DNA甲基化不敏感的限制酶答案B解析限制酶失活會使DNA完全不被酶切,此時應更換新的限制酶,A項正確。酶切條件不合適通常會使切割效果下降,此時應有部分DNA被酶切,B項錯誤。質粒DNA突變會導致限制酶識別位點缺失,進而造成限制酶無法進行切割,此時應更換為正常質粒,C項正確。質粒DNA上酶切位點被甲基化修飾,會導致對DNA甲基化敏感的限制酶無法進行酶切,此時應換用對DNA甲基化不敏感的限制酶,D項正確。2.(2024·湖北模擬)為檢測溫度對糖化酶和α-淀粉酶活性的影響,某興趣小組進行了A、B、C、D四組實驗。每組實驗取4支試管,各加入2mL淀粉溶液,1號不加酶,2~4號分別加入0.5mL10萬活性糖化酶、5萬活性糖化酶、α-淀粉酶(底物淀粉和酶均已經置于相應溫度下進行預保溫)。反應1min后,每支試管加入4滴碘液檢測。結果如下表所示(“+”表示顯藍色,“+”越多藍色越深,“-”表示不變藍)。下列敘述正確的是()組別反應溫度/℃1號2號3號4號A冰浴++++++++++-B15++++++++++-C60+++---D85++++++++-A.糖化酶對溫度的敏感程度較α-淀粉酶高B.60℃條件下4支試管的結果說明α-淀粉酶具有高效性C.可以使用斐林試劑代替碘液檢測實驗結果D.糖化酶的最適溫度在15~60℃范圍內答案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,實驗現(xiàn)象變化更明顯,說明糖化酶對溫度的敏感程度較α-淀粉酶高,A項正確;酶的高效性是指酶與無機催化劑相比較,可以顯著降低化學反應的活化能,依據(jù)表格信息,在60℃條件下,2、3、4號試管均不出現(xiàn)顯色反應,說明淀粉已被水解,但是由于缺乏無機催化劑的對照,不能說明α-淀粉酶具有高效性,B項錯誤;使用斐林試劑檢測淀粉水解,需要進行水浴加熱,而此實驗的目的是檢測溫度對糖化酶和α-淀粉酶活性的影響,斐林試劑的使用會對實驗造成干擾,所以不可以使用斐林試劑代替碘液檢測實驗結果,C項錯誤;以2號組為例,依據(jù)實驗現(xiàn)象,淀粉在60℃時不出現(xiàn)藍色,說明淀粉已被完全水解,85℃時藍色較淺,說明淀粉被部分水解,15℃時藍色比85℃時深,說明15℃時剩余淀粉含量比85℃時多,概括可知,糖化酶的最適溫度在60~85℃范圍內,D項錯誤。3.(2024·遼寧沈陽二模)硝態(tài)氮(NO3-)可為植物生長發(fā)育提供氮素營養(yǎng),硝酸還原酶(NR)是將NO3A.NR在pH為6的環(huán)境下變性失活B.pH為7.5時,NR為化學反應提供的活化能最高C.進一步實驗應在pH為7~8的范圍內進行D.NO3答案C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項錯誤;酶只能降低化學反應的活化能,不能提供活化能,B項錯誤;根據(jù)題圖分析可知,pH為7.5時NR活性最大,因此若要探究酶的最適pH,進一步實驗應在pH為7~8的范圍內進行,C項正確;酶的活性受溫度、pH等因素的影響,NO3-數(shù)量、酶的數(shù)量不會影響NR活性4.(2024·貴州畢節(jié)二模)(12分)脲酶能夠將尿素分解成二氧化碳和氨(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行了銅離子對脲酶活性的影響實驗,得到如圖所示結果。請回答下列問題。(1)本實驗的自變量為。

(2)圖中顯示脲酶作用的最適溫度范圍是℃,為了進一步探究脲酶作用的最適溫度,請寫出實驗設計的基本思路:

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(3)幽門螺桿菌是導致胃炎的罪魁禍首,該生物也可產生脲酶,并分泌到細胞外發(fā)揮作用,幽門螺桿菌產生脲酶的過程中參與的細胞器有。13C呼氣試驗檢測系統(tǒng)是國際上公認的幽門螺桿菌檢查的“金標準”,被測者先口服用13C標記的尿素,然后向專用的呼氣卡中吹氣留取樣本,即可以準確地檢測出被測者是否被幽門螺桿菌感染。請簡要說明呼氣試驗檢測的原理:

。

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℃范圍內設置更小的溫度梯度進行實驗,測定尿素分解速率(3)核糖體幽門螺桿菌會產生脲酶,脲酶能將尿素分解成NH3和13CO2,若檢測到被測者呼出的氣體中含有13CO2,則說明被測者被幽門螺桿菌感染解析(1)圖中溫度和銅離子濃度是實驗中人為改變的量,屬于自變量。(2)圖中顯示,脲酶在50℃時活性最高,所以作用的最適溫度范圍是40~60℃。為了進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℃范圍內設置更小的溫度梯度進行實驗,測定尿素分解速率,尿素分解速率最高時的溫度為脲酶作用的最適溫度。(3)脲酶是蛋白質,幽門螺桿菌是原核生物,故合成脲酶的場所是核糖體。被測者口服用13C標記的尿素,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,幽門螺桿菌會產生脲酶,則尿素會被分解為NH3和13CO2,若檢測到被測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2運用“物質與能量觀”分析光合作用與細胞呼吸過程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。下列分析錯誤的是()A.碎片化的線粒體無法正常進行有氧呼吸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的生長速度快D.無氧條件下,WT比△sqr產生更多的ATP答案D解析有氧呼吸的主要場所是線粒體,碎片化的線粒體無法正常進行有氧呼吸,A項正確。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的有氧呼吸強度下降,B項正確。與△sqr相比,WT體內正常線粒體數(shù)量更多,有氧條件下,WT能通過有氧呼吸獲得更多的能量,生長速度比△sqr快,C項正確。無氧呼吸的場所是細胞質基質,與線粒體無關,所以無氧條件下WT產生ATP的量與△sqr相同,D項錯誤。6.(2023·山東卷)水淹時,玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足,使液泡膜上的H+轉運減緩,引起細胞質基質內H+積累,無氧呼吸產生的乳酸也使細胞質基質pH降低。pH降低至一定程度會引起細胞酸中毒。細胞可通過將無氧呼吸過程中的丙酮酸產乳酸途徑轉換為丙酮酸產酒精途徑,延緩細胞酸中毒。下列說法正確的是()A.正常玉米根細胞液泡內pH高于細胞質基質B.檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判斷是否有酒精生成C.轉換為丙酮酸產酒精途徑時釋放的ATP增多以緩解能量供應不足D.轉換為丙酮酸產酒精途徑時消耗的[H]增多以緩解酸中毒答案B解析由題干可知,水淹時液泡膜上的H+轉運減緩,引起細胞質基質內H+積累,可推測正常細胞中H+在液泡中積累,液泡內pH低于細胞質基質,A項錯誤;玉米根細胞無氧呼吸和有氧呼吸都可產生CO2,因此不能根據(jù)CO2的產生判斷是否有酒精生成,B項正確;無氧呼吸都只在第一階段產生ATP,因此轉換為丙酮酸產酒精途徑不會增加ATP的釋放,不能緩解能量供應不足,C項錯誤;無氧呼吸都只在第一階段產生[H],產酒精途徑與產乳酸途徑消耗的[H]相同,D項錯誤。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,下列判斷錯誤的是()A.O點時,該器官產生CO2的場所是細胞質基質B.該器官呼吸作用過程中有非糖物質氧化分解,可能來自油料作物C.N點時,該器官O2的吸收量等于CO2的釋放量,說明其只進行有氧呼吸D.若該非綠色器官是種子,則M點對應的O2濃度最適合儲存答案C解析O點時無O2的吸收,該器官只進行無氧呼吸,產生CO2的場所是細胞質基質,A項正確;圖中顯示N點后,O2的吸收量大于CO2釋放量,說明該器官呼吸作用過程中有非糖物質氧化分解,可能來自某油料作物,故N點時,該器官O2的吸收量和CO2的釋放量相等不能說明其只進行有氧呼吸,B項正確,C項錯誤;M點時CO2的釋放量最低,有機物消耗最少,M點對應的O2濃度最適合儲存,D項正確。8.(2024·山東臨沂模擬)當同時給予植物紅光和遠紅光照射時,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,如圖1所示。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是光合作用過程中存在兩個串聯(lián)的光系統(tǒng),即光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ),其作用機理如圖2所示。以下相關說法正確的是()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B.雙光增益是通過提高單位時間內光合色素對光能的吸收量來實現(xiàn)的C.光系統(tǒng)Ⅱ和光系統(tǒng)Ⅰ通過電子傳遞鏈串聯(lián)起來,最終提高了光能的利用率D.光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ產生的氧化劑都可以氧化水,從而生成氧氣答案C解析綠色植物進行光反應的場所是葉綠體的類囊體薄膜,故兩個光系統(tǒng)均位于葉綠體的類囊體薄膜上,A項錯誤;單位時間內光合色素對光能的吸收量取決于光照強度、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,最終提高了光能的利用率,B項錯誤,C項正確;由圖2可知,只有光系統(tǒng)Ⅱ可以氧化水,D項錯誤。9.(2024·北京豐臺一模)CAM植物白天氣孔關閉,夜晚氣孔打開,以適應干旱環(huán)境。下圖為其部分代謝途徑,下列相關敘述不正確的是()A.催化過程①和過程②所需的酶不同B.卡爾文循環(huán)的場所是葉綠體類囊體薄膜C.CAM植物白天氣孔關閉可減少水分散失D.夜晚缺乏NADPH和ATP不能進行卡爾文循環(huán)答案B解析酶具有專一性,因此催化過程①和過程②所需的酶不同,A項正確;據(jù)題圖可知,卡爾文循環(huán)即光合作用的暗反應階段,CAM植物進行暗反應的場所是葉綠體基質,B項錯誤;CAM植物白天氣孔關閉,能減少水分散失以適應干旱環(huán)境,C項正確;CAM植物在夜晚黑暗條件下不能制造有機物,因為沒有光照,光反應不能進行,無法為暗反應提供ATP和NADPH,不能進行卡爾文循環(huán),D項正確。10.(2024·廣東肇慶二模)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。在較強光照下,Rubisco以五碳化合物(RuBP)為底物,在CO2/O2值高時,使RuBP結合CO2發(fā)生羧化;在CO2/O2值低時,使RuBP結合O2發(fā)生氧化進行光呼吸,具體過程如下圖所示。下列有關說法正確的是()A.大豆、玉米等植物的葉片中消耗O2的場所有葉綠體、線粒體B.光呼吸發(fā)生在葉肉細胞的細胞質基質和葉綠體中C.有氧呼吸和光呼吸均產生ATPD.干旱、晴朗的中午,葉肉細胞中光呼吸強度較通常條件下會降低答案A解析大豆、玉米葉片中通過有氧呼吸消耗氧氣的場所是線粒體內膜,通過光呼吸消耗氧氣的場所是葉綠體基質,A項正確;由題干“在較強光照下,Rubisco以五碳化合物(RuBP)為底物,在CO2/O2值高時,使RuBP結合CO2發(fā)生羧化;在CO2/O2值低時,使RuBP結合O2發(fā)生氧化進行光呼吸”可知,光呼吸和卡爾文循環(huán)發(fā)生場所一致,在葉綠體基質中進行,B項錯誤;由圖可知,在CO2/O2的值低時,RuBP結合氧氣發(fā)生光呼吸,光呼吸會消耗多余的ATP、NADPH,C項錯誤;干旱、晴朗的中午,胞間CO2濃度會降低,葉肉細胞中光呼吸強度較通常條件下會增強,D項錯誤。11.(2024·湖南聯(lián)考模擬)(8分)研究發(fā)現(xiàn),光反應過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PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終產生NADPH和ATP。環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產生ATP不產生NADPH。擬南芥中親環(huán)素蛋白C37可以調控植物光合電子傳遞效率,提高植物對強光的適應性(如圖)。在強光脅迫下,C37蛋白與Cb6/f結合更加緊密,利于提高電子傳遞效率,避免產生大量活性氧(ROS),而ROS的過度積累會導致光損傷加劇、葉綠素降解增加。ROS超過一定水平后會引發(fā)細胞凋亡。注:光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)、細胞色素復合體(Cb6/f)、光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)均為光合電子傳遞鏈的光合復合體;→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,植物通過調節(jié)光合鏈上的電子流動速率以適應強光脅迫。(1)從圖示推出,光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)位于葉綠體的結構上,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)請概括出擬南芥抵御強光脅迫的機制:(至少答出2點)。

(4)已知光反應場所內的H+濃度適當增加,可以保護PSⅡ免受強光破壞,在植物面臨脅迫環(huán)境時,環(huán)式電子傳遞會加強。綜合所有信息,總結環(huán)式電子傳遞對于植物應對光脅迫的作用:

。

答案(1)類囊體膜吸收利用光能,并進行電子傳遞(2)提高(3)在強光脅迫下,C37蛋白與Cb6/f結合更加緊密,利于提高電子傳遞效率;同時可減少ROS積累,保證了強光下光反應的順利進行(4)環(huán)式電子傳遞可以適當增加H+濃度,可以保護PSⅡ免受強光破壞,同時,可以降低強光下的細胞凋亡率解析(1)該光合復合體能吸收、轉化光能,推測為類囊體膜上的結構,其作用是吸收利用光能,并進行電子傳遞。(2)線性電子傳遞中,電子經PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終產生NADPH和ATP。環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產生ATP不產生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)擬南芥抵御強光脅迫的機制:在強光脅迫下,C37蛋白與Cb6/f結合更加緊密,利于提高電子傳遞效率;同時可減少ROS積累,避免出現(xiàn)光損傷和葉綠素降解,保證了強光下光反應的順利進行。(4)環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產生ATP不產生NADPH,因此可以適當增加H+濃度,可以保護PSⅡ免受強光破壞。同時,植物面臨脅迫環(huán)境時環(huán)式電子傳遞加強,也可以降低強光下的細胞凋亡率。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、強光條件(HH)下培養(yǎng)較長時間后,測得的相關指標如下表?；卮鹣铝袉栴}。組別凈光合速率/(μmol·m-2·s-1)氣孔導度/(mmol·m-2·s-1)胞間CO2濃度/(μmol·mol-1)Rubisco活性/(U·mL-1)CK12.1114.2308189HH1.831.244861(1)由表中數(shù)據(jù)可知,高溫和強光的雙重脅迫下,氣孔導度下降(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,其發(fā)揮作用的場所是,高溫和強光的雙重脅迫下,番茄光反應速率下降,結合表中數(shù)據(jù)分析,原因可能是

。

(3)下圖為類囊體薄膜結構圖。研究表明,高溫和強光的雙重脅迫下,PSⅡ(光合電子傳遞鏈的光合復合體)的結構和功能均會發(fā)生改變,從而會影響光合色素對光能的。

(4)高溫和強光的雙重脅迫還會引發(fā)活性氧ROS(如自由基、H2O2等)的積累,進一步抑制光反應的發(fā)生。分析其原因可能有。

A.ROS攻擊類囊體膜上的磷脂分子,造成膜結構的損傷B.ROS與光系統(tǒng)中的蛋白質分子結合,使其變性失活C.ROS造成葉綠體DNA的損傷,導致光反應所需酶的合成受阻D.ROS會加快PSⅡ的修復過程,進一步限制電子的線性傳遞過程答案(1)不是氣孔導度下降,但胞間CO2濃度較高(2)葉綠體基質(HH條件下,)Rubisco活性下降,暗反應減慢,導致光反應產生的ATP和NADPH積累(3)吸收、轉化和傳遞(4)ABC解析(1)據(jù)表分析,高溫和強光的雙重脅迫下,氣孔導度下降,但胞間CO2濃度較高,這說明氣孔導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,說明其發(fā)揮作用的場所是葉綠體基質。結合表中數(shù)據(jù)可知,HH條件下,Rubisco活性下降,則CO2的固定減慢,導致C3還原時消耗的ATP和NADPH減少,最終光反應產生的ATP和NADPH積累,故光反應速率下降。(3)光系統(tǒng)與光能的吸收、轉化和傳遞有關,高溫和強光的雙重脅迫下,PSⅡ(光合電子傳遞鏈的光合復合體)的結構和功能均會發(fā)生改變,從而會影響光合色素對光能的吸收、轉化和傳遞。(4)高溫脅迫會引發(fā)活性氧ROS的積累,ROS化學性質活潑,可攻擊生物體內的DNA、蛋白質和脂質等物質,造成氧化性損傷,例如:ROS攻擊類囊體膜上的磷脂分子,造成膜結構的損傷,A項符合題意;ROS與光系統(tǒng)中的蛋白質分子結合,使其變性并失去活性,B項符合題意;ROS造成葉綠體DNA的損傷,導致光反應所需酶的合成受阻,從而抑制光反應,C項符合題意;ROS會減緩PSⅡ的修復過程,D項不符合題意。13.(2024·湖南長沙三模)(14分)炎熱干燥的天氣往往會導致植物出現(xiàn)光呼吸現(xiàn)象,圖1表示植物葉肉細胞發(fā)生的光呼吸過程簡圖,光呼吸發(fā)生的原因是圖中的R酶的雙功能性,當CO2與O2濃度之比較高時,R酶能夠催化CO2與C5反應,生成C3,反之,當CO2與O2濃度之比較低時,光呼吸水平增加,R酶就會更多地催化C5與O2反應,生成乙醇酸(C2),C2最后在相應細胞器中可轉化成C3和CO2。請完成以下問題。圖1(1)炎熱干燥的天氣導致植物出現(xiàn)光呼吸的原因是

。

(2)比較光呼吸與植物細胞有氧呼吸的不同點:

(描述三個方面)。

(3)研究發(fā)現(xiàn),水稻等作物的光合產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)科研人員設計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生CO2的能力)。同時,利用RNA干擾技術降低葉綠體膜上乙醇酸轉運蛋白的表達量,進而減少,從而影響光呼吸。檢測三種不同類型植株的光合速率,實驗結果如圖2所示。據(jù)此回答:

①當胞間CO2濃度較低時,野生型植株與替代途徑植株的光合速率相比。

②當胞間CO2濃度較高時,三種類型植株光合速率的大小關系為,分析其原因是

。

圖2答案(1)炎熱干燥天氣,蒸騰作用強導致水分散失過快,植物為了避免水分散失,氣孔關閉,CO2吸收減少,光合作用產生的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、無光條件下均能發(fā)生;場所:光呼吸的發(fā)生需要葉綠體、過氧化物酶體和線粒體的參與,有氧呼吸發(fā)生在細胞質基質和線粒體中;能量角度:光呼吸消耗ATP,有氧呼吸生成ATP;物質角度: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)避免光反應過程中積累的ATP和NADPH對葉綠體的傷害,同時消除乙醇酸對細胞的毒害,回收碳元素,減少碳的流失(4)乙醇酸從葉綠體向過氧化物酶體的轉運①無明顯差異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生CO2,促進光合作用過程,且當乙醇酸轉運蛋白減少時R途徑更高效解析(1)炎熱干燥天氣,蒸騰作用強導致水分散失過快,植物為了避免水分散失,氣孔關閉,光合作用產生的O2在葉片中堆積,同時外界的CO2不能通過氣孔進入細胞間隙,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,光呼吸與植物細胞有氧呼吸的不同點表現(xiàn)在條件、場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、無光條件下均能發(fā)生;場所:光呼吸的發(fā)生需要葉綠體、過氧化物酶體和線粒體的參與,有氧呼吸發(fā)生在細胞質基質和線粒體中;能量角度:光呼吸消耗ATP,有氧呼吸生成ATP;物質角度: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防止強光對葉綠體的破壞,強光時,由于光反應速率大于暗反應速率,葉肉細胞中會積累ATP和NADPH,這些物質的積累會產生自由基從而損傷葉綠體,而強光下,光呼吸作用加強,會消耗光反應過程中積累的ATP和NADPH,從而減輕對葉綠體的傷害;②清除乙醇酸對細胞的毒害,乙醇酸(C2)對細胞有毒害作用,而光呼吸能利用乙醇酸從而清除其毒害作用;③光呼吸過程中C2可轉化為C3和CO2,碳元素通過光呼吸過程又返回到卡爾文循環(huán)中,不至于全部流失掉,即通過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生后需要運輸?shù)竭^氧化物酶體,因此若利用RNA干擾技術降低葉綠體膜上乙醇酸轉運蛋白的表達量,則乙醇酸從葉綠體向過氧化物酶體的轉運會減少。①據(jù)圖2分析,當胞間CO2濃度較低時,野生型植株與替代途徑植株的光合速率相比無明顯差異。②據(jù)圖2分析,當胞間CO2濃度較高時,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生CO2,促進光合作用過程,且當乙醇酸轉運蛋白減少(葉綠體內乙醇酸濃度高)時R途徑更高效。突破點3結合生產實踐考查細胞呼吸和光合作用的影響因素14.(2024·湖北卷)植物甲的花產量、品質(與葉黃素含量呈正相關)與光照長短密切相關。研究人員用不同光照處理植物甲幼苗,實驗結果如下表所示。下列敘述正確的是()組別光照處理首次開花時間莖粗/mm花的葉黃素含量/(g·kg-1)鮮花累計平均產量/(kg·hm-2)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組處理有利于誘導植物甲提前開花,且產量最高B.植物甲花的品質與光照處理中的黑暗時長呈負相關C.綜合考慮花的產量和品質,應該選擇第②組處理D.植物甲花的葉黃素含量與花的產量呈正相關答案C解析第①組處理開花時間最早,說明有利于誘導植物甲提前開花,但產量比第②③組低,A項錯誤;由題干可知,植物甲的花品質與葉黃素含量呈正相關,第②組植物甲花的葉黃素含量最高,其黑暗時間比第③組長、比第①組短,所以與光照處理中的黑暗時長不呈負相關,B項錯誤;第②組植物甲花的葉黃素含量最高,產量與第③組比較接近,明顯高于第①組,所以綜合考慮花的產量和品質,應該選擇第②組處理,C項正確;第②組植物甲花的葉黃素含量最高,但產量不如第③組,說明植物甲花的葉黃素含量與花的產量不呈正相關,D項錯誤。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,葉綠體在葉肉細胞中的分布及位置不同(圖a),造成葉綠體相對受光面積的不同(圖b),進而引起光合速率差異,但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運動的前提下,下列敘述錯誤的是()abA.t2比t1具有更高的光飽和點(光合速率不再隨光照強度增加而增加時的光照強度)B.t1比t2具有更低的光補償點(光合作用吸收CO2與呼吸作用釋放CO2等量時的光照強度)C.三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關D.三者光合速率的差異隨光照強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(光合速率不再隨光照強度增加而增加時的光照強度),t1比t2具有更低的光補償點(光合作用吸收CO2與呼吸作用釋放CO2等量時的光照強度),A、B兩項正確;通過題干信息可知,三者的葉綠素含量及其他性狀基本一致,由此推測,三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關,C項正確;在一定光照強度下,三者光合速率的差異隨光照強度的增加而變大,但是超過光飽和點,再增大光照強度,三者光合速率的差異不再變化,D項錯誤。16.(2024·山東聊城模擬改編)強光脅迫會導致大豆出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。接近光飽和點的強光會導致大豆的光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)出現(xiàn)可逆失活,失活狀態(tài)的PSⅡ加強了能量耗散,以避免受到進一步破壞。該過程中起重要作用的是參與構成PSⅡ的D1蛋白。強光下D1即開始降解,其凈損失率與PSⅡ單位時間接受的光量子數(shù)呈正相關。編碼D1的psbA基因定位于葉綠體基因組,科研人員嘗試將藍細菌的psbA基因導入大豆細胞核(純合品系R),結果發(fā)現(xiàn)在強光下D1的降解率并沒有下降,但光飽和點提高了。下列說法正確的是()A.強光下D1的降解速率不能超過其補充速率B.PSⅡ等吸收的光能一部分儲存在ATP、NADPH中C.品系R的核基因psbA表達產物應定位于葉綠體基質中D.強光下氣孔關閉,可能導致C5的含量迅速降低,阻礙暗反應的進行答案B解析強光下D1的降解速率可超過其補充速率,導致PSⅡ單位時間接受的光量子數(shù)減少,A項錯誤;PSⅡ等吸收的光能一部分儲存在ATP、NADPH中,一部分以熱能的形式散失,B項正確;葉綠體基因組編碼的蛋白質定位于葉綠體中,C項錯誤;強光下氣孔關閉,CO2吸收減少,CO2的固定減慢,C3的還原不變,C5的含量會積累,阻礙暗反應的進行,D項錯誤。17.(2024·安徽卷)(11分)為探究基因OsNAC對光合作用的影響,研究人員在相同條件下種植某品種水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突變體(KO)及OsNAC過量表達株(OE),測定了灌漿期旗葉(位于植株最頂端)凈光合速率和葉綠素含量,結果見下表?；卮鹣铝袉栴}。比較項目凈光合速率/(μmol·m-2·s-1)葉綠素含量/(mg·g-1)WT24.04.0KO20.33.2OE27.74.6(1)旗葉從外界吸收1分子CO2與核酮糖-1,5-二磷酸結合,在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸;在有關酶的作用下,3-磷酸甘油酸接受釋放的能量并被還原,隨后在葉綠體基質中轉化為。

(2)與WT相比,實驗組KO與OE的設置分別采用了自變量控制中的、(填科學方法)。

(3)據(jù)表可知,OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率。為進一步探究該基因的功能,研究人員測定了旗葉中編碼蔗糖轉運蛋白基因的相對表達量、蔗糖含量及單株產量,結果如圖。

結合圖表,分析OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率發(fā)生相應變化的原因:①

;

②

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答案(1)ATP和NADPH核酮糖-1,5-二磷酸(C5)和糖類(2)減法原理加法原理(3)增大(或升高)與WT組相比,OE組葉綠素含量較高,增強了對光能的吸收、傳遞和轉化,光反應增強,從而促進旗葉的光合作用與WT組相比,OE組旗葉中編碼蔗糖轉運蛋白基因的表達量較高,可以及時將更多的光合產物(蔗糖)向外運出,從而促進旗葉的光合作用解析(1)在光合作用的暗反應階段,1分子CO2被固定后形成2分子3-磷酸甘油酸(C3)分子,在有關酶的催化作用下,3-磷酸甘油酸接受ATP和NADPH釋放的能量,并被NADPH還原,隨后在葉綠體基質中轉化為核酮糖-1,5-二磷酸(C5)和糖類。(2)與WT相比,實驗組KO為OsNAC敲除突變體,即敲除了基因OsNAC,采用了自變量控制中的減法原理;實驗組OE為OsNAC過量表達株,采用了自變量控制中的加法原理。(3)題圖和題表信息顯示,OE組的凈光合速率、葉綠素含量、旗葉中編碼蔗糖轉運蛋白基因的相對表達量、單株產量都明顯高于WT組和KO組,蔗糖含量卻低于WT組和KO組,由此推測OsNAC過量表達會使旗葉凈光合速率增大的原因有:①與WT組相比,OE組葉綠素含量較高,增強了對光能的吸收、傳遞和轉化,光反應增強,從而促進旗葉的光合作用;②與WT組相比,OE組旗葉中編碼蔗糖轉運蛋白基因的表達量較高,可以及時將更多的光合產物(蔗糖)向外運出,從而促進旗葉的光合作用。層級三核心素養(yǎng)突破練學生用書P172

1.(2024·江西新余期中)在生態(tài)系統(tǒng)中,植物所固定的太陽能或所制造的有機物稱為初級生產量,其中一部分用于自身的呼吸消耗,余下部分稱為凈初級生產量。下表為4個生態(tài)系統(tǒng)的研究實例。下列有關敘述錯誤的是()類別玉米地荒地湖泊Ⅰ湖泊Ⅱ太陽能利用率(初級生產量/入射太陽能)1.6%1.2%0.4%0.1%呼吸消耗率(呼吸消耗量/初級生產量)23.4%15.1%22.3%21.0%凈初級生產效率(凈初級生產量/初級生產量)76.6%84.9%77.7%79.0%A.兩個湖泊的太陽能利用率低,主要原因是CO2供應不足導致光合速率較低B.兩個湖泊中植物的呼吸消耗率與玉米地的大致相等,但明顯高于荒地C.若入射太陽能相同,上述4個生態(tài)系統(tǒng)中,制造有機物最多的是玉米地D.玉米快速生長過程中積累的大量有機物中的能量屬于凈初級生產量答案A解析兩個湖泊中有很多的水生植物,而這些植物接受的太陽能需要穿過水層,據(jù)此可推知兩個湖泊的太陽能利用率低,可能與太陽光穿過水層時損失了部分能量有關,A項錯誤;根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,兩個湖泊中植物的呼吸消耗率與玉米地的接近,但明顯高于荒地,B項正確;若入射太陽能相同,題述4個生態(tài)系統(tǒng)中,制造