2023屆 二輪復習　細胞的物質和能量代謝 學案（多項選擇版）

同化作用和異化作用是生物新陳代謝的兩種形式。同化作用依據自身有機物形成過程將生物分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型，異化作用根據細胞呼吸過程是否需要氧氣將生物分為需氧型、厭氧型和兼性厭氧型。細胞代謝包括物質代謝和能量代謝，物質代謝分為物質合成和物質分解，能量代謝分為能量儲存和能量釋放。同化作用是物質合成、能量儲存，異化作用是物質分解，能量釋放，小分子或離子主要通過被動運輸、主動運輸的方式進出細胞，大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞；細胞中的呼吸作用和光合作用都能合成ATP，ATP是細胞的能量“貨幣”，這些能量的轉化都是在細胞內酶的催化下完成的。(對照課本回顧主干知識)

重要概念1物質通過被動運輸、主動運輸等方式進出細胞，以維持細胞的正常代謝活動[例1](2022·全國甲卷，2)植物成熟葉肉細胞的細胞液濃度可以不同?，F將a、b、c三種細胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細胞，分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中，當水分交換達到平衡時觀察到：①細胞a未發(fā)生變化；②細胞b體積增大；③細胞c發(fā)生了質壁分離。若在水分交換期間細胞與蔗糖溶液沒有溶質的交換，下列關于這一實驗的敘述，不合理的是()A．水分交換前，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度B．水分交換前，細胞液濃度大小關系為細胞b>細胞a>細胞cC．水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度大于細胞a的細胞液濃度D．水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度答案C解析由于細胞b在水分交換達到平衡時細胞的體積增大，說明細胞吸水，則水分交換前，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度，A正確；由題意可知，三種細胞放入相同濃度的蔗糖溶液中時，細胞a表現為既不吸水也不失水，細胞b吸水，細胞c失水，因此水分交換前，細胞液濃度大小關系為細胞b>細胞a>細胞c，B正確；由題意可知，水分交換達到平衡時，細胞a未發(fā)生變化，說明其細胞液濃度與外界蔗糖溶液初始濃度相等，水分交換達到平衡時，細胞c的細胞液濃度等于此時的外界蔗糖溶液的濃度，但由于細胞c失水，此時的蔗糖溶液濃度小于初始蔗糖溶液濃度，因此，水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度小于細胞a的細胞液濃度，C錯誤；在一定的蔗糖溶液中，細胞c發(fā)生了質壁分離，水分交換達到平衡時，其細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度，D正確。[例2](2021·廣東選擇性考試)保衛(wèi)細胞吸水膨脹使植物氣孔張開。適宜條件下，制作紫鴨跖草葉片下表皮臨時裝片，觀察蔗糖溶液對氣孔開閉的影響，圖為操作及觀察結果示意圖。下列敘述錯誤的是()A．比較保衛(wèi)細胞細胞液濃度，③處理后>①處理后B．質壁分離現象最可能出現在滴加②后的觀察視野中C．滴加③后有較多水分子進入保衛(wèi)細胞D．推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③答案A解析從圖中可以看出，①處理后氣孔開度小于③處理后，說明③處理后保衛(wèi)細胞吸水較多，則保衛(wèi)細胞細胞液濃度①處理后>③處理后，A錯誤；②處理后細胞失水，故質壁分離現象最可能出現在滴加②后的觀察視野中，B正確；滴加③后細胞大量吸水，故滴加③后有較多水分子進入保衛(wèi)細胞，C正確；通過上述分析可知，推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③，D正確。[例3](2022·北京東城高三期末)人體成熟紅細胞不僅能夠運輸O2和CO2，還具有一定的免疫功能。紅細胞能夠識別、粘附病毒，還可以發(fā)揮類似于巨噬細胞的殺傷作用。成熟紅細胞部分結構和功能如圖，①～⑤表示相關過程。下列敘述錯誤的是()A．紅細胞呈圓餅狀，表面積與體積的比值較大，氣體交換效率較高B．圖中①和②表示被動運輸過程，③、④和⑤表示主動運輸過程C．紅細胞可以利用葡萄糖分解釋放的能量將ADP轉化為ATPD．紅細胞識別病毒的功能與膜表面的糖被密切相關答案B解析①和②表示氣體進出紅細胞，一般氣體等小分子進出細胞的方式為自由擴散，④是葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞，順濃度梯度，不需要消耗能量，為協助擴散，⑤是H2O通過水通道蛋白進入紅細胞，屬于協助擴散，B錯誤；紅細胞可通過無氧呼吸將葡萄糖分解釋放的能量用于ADP轉化為ATP，C正確。[例4](多選)研究得知，胰島B細胞內K＋濃度是細胞外的28倍，細胞外Ca2＋濃度是細胞內的15000倍。細胞外葡萄糖濃度調節(jié)胰島素的分泌過程如圖(＋表示促進)，下列敘述錯誤的是()A．K＋外流和Ca2＋內流都是消耗能量的主動運輸B．K＋和Ca2＋濃度差的建立和維持不需要載體蛋白和能量C．ATP釋放使K＋通道磷酸化導致其空間結構改變D．作為能量“通貨”的ATP能參與細胞內信號傳遞答案AB解析由題中信息及圖可知，胰島B細胞內K＋濃度大于細胞外，Ca2＋濃度小于細胞外，且二者的跨膜需要轉運蛋白，因此K＋順濃度梯度外流和Ca2＋順濃度梯度內流屬于不消耗能量的協助擴散，A錯誤；K＋和Ca2＋濃度差的建立和維持需要依靠主動運輸，則需要載體蛋白和能量，B錯誤；根據題圖可知，ATP釋放使K＋通道磷酸化，導致K＋外流受阻(說明磷酸化導致K＋通道蛋白的空間結構發(fā)生了改變)，細胞膜電位發(fā)生變化，進而引起Ca2＋內流，最終促進了胰島素的釋放，ATP參與了該信號傳遞過程，C、D正確。[例5](多選)(2022·山東省濰坊第四中學高三上學期收心考試改編)通道蛋白是橫跨細胞膜的親水性通道，允許特定的離子和小分子物質順濃度梯度快速通過，由其介導的物質跨膜運輸速率比由載體蛋白介導的物質跨膜運輸速率快1000倍以上。下圖甲、乙分別表示由細胞膜上的通道蛋白和載體蛋白介導的兩種運輸方式。下列敘述正確的是()A．由載體蛋白介導的物質跨膜運輸具有飽和性B．細胞膜的選擇透過性與載體蛋白和通道蛋白都有關C．腎小管細胞能快速重吸收水分主要依賴細胞膜上的水通道蛋白D．在哺乳動物中，一般情況下K＋經甲進入細胞內，經乙排出細胞外答案ABC解析一般情況下，K＋進入細胞的方式為主動運輸，排出細胞的方式為協助擴散，則通過甲出細胞，通過乙進入細胞。[練]完成下列物質出入細胞的運輸方式表格。運輸物質水進入腎小管細胞Na＋進入神經細胞氧進入肺泡細胞碘進入甲狀腺濾泡上皮細胞唾液淀粉酶的分泌運輸方式運輸特點答案運輸物質水進入腎小管細胞Na＋進入神經細胞氧進入肺泡細胞碘進入甲狀腺濾泡上皮細胞唾液淀粉酶的分泌運輸方式協助擴散、自由擴散協助擴散自由擴散主動運輸胞吐運輸特點順濃度梯度進行，不需要能量順濃度梯度進行，需要通道蛋白，不需要能量順濃度梯度進行，不需轉運蛋白，不需要能量逆濃度梯度進行，需要載體蛋白，需要能量不需要轉運蛋白，需要能量重要概念2細胞的功能絕大多數基于化學反應，這些反應發(fā)生在細胞的特定區(qū)域[例6](2021·湖北選擇性考試)在生物體內，酶是具有催化作用的有機物。下列關于酶的敘述，錯誤的是()A．過氧化氫酶、脲酶和麥芽糖酶的化學本質都是蛋白質B．DNA聚合酶和DNA連接酶都能催化磷酸二酯鍵的形成C．胰蛋白酶的合成及分泌與核糖體、內質網和高爾基體有關D．淀粉酶和鹽酸通過降低反應物的活化能催化淀粉水解答案D解析DNA聚合酶能催化磷酸二酯鍵的形成，從而將游離的脫氧核苷酸連接在正在合成的子鏈上，DNA連接酶也能催化磷酸二酯鍵的形成，從而將兩個DNA片段連接到一起，B正確；胰蛋白酶屬于分泌蛋白，分泌蛋白的合成首先要在核糖體上合成一段肽鏈，然后核糖體和該段肽鏈一起轉移到內質網繼續(xù)合成，并進行粗加工，形成一定的空間結構，然后轉到高爾基體做進一步的修飾加工，C正確；酶的作用原理是降低化學反應的活化能，D錯誤。[例7](2022·湖南，3)洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構象，部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識別并降解(自溶)失活。此外，加熱也能使堿性蛋白酶失活，如圖所示。下列敘述錯誤的是()A．堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活B．加熱導致堿性蛋白酶構象改變是不可逆的C．添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果D．添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環(huán)境污染答案B解析由題“部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識別并降解(自溶)失活”可知，堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活，A正確；由圖可知，加熱導致堿性蛋白酶由天然狀態(tài)變?yōu)椴糠纸庹郫B，部分解折疊的堿性蛋白酶降溫后可恢復到天然狀態(tài)，因此初步加熱導致堿性蛋白酶構象改變是可逆的，B錯誤；堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構象，而且加熱也能使堿性蛋白酶失活，會降低含堿性蛋白酶的洗滌劑去污效果，添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果，C正確；酶具有高效性，堿性蛋白酶能使蛋白質水解成多肽和氨基酸，具有很強的分解蛋白質的能力，可有效地清除汗?jié)n、奶漬、醬油漬等污漬，添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量，減少環(huán)境污染，D正確。[例8](2022·福建福州畢業(yè)班質量檢測)為探究蛋清溶菌酶的熱穩(wěn)定性，將酶液加熱至不同的溫度，分別保溫30、60、90分鐘，測定酶的相對活性，結果如圖所示。下列敘述正確的是()A．實驗的自變量是溫度，保溫時間不影響酶活性B．與60℃相比，該酶在30℃下的催化活性更高C．蛋清溶菌酶可以在室溫環(huán)境中保持較高活性D．在80℃時，該酶活性下降的速率先快后慢答案C解析實驗的自變量是溫度和保溫時間，從圖上看，保溫時間也會影響酶的活性，高溫下保溫時間越長，酶的活性下降越快，A錯誤；從圖上看，該酶在30℃和60℃在一定時間內的相對活性沒有明顯差別，幾乎重合，說明該時間內這兩種溫度下酶的活性不相上下，B錯誤；由圖可知，30℃時酶保持的相對活性較高，故蛋清溶菌酶可以在室溫環(huán)境中保持較高活性，C正確；從圖中可看出在80℃時，該酶活性下降的速率先慢后快，D錯誤。[例9](2020·全國卷Ⅰ)種子貯藏中需要控制呼吸作用以減少有機物的消耗。若作物種子呼吸作用所利用的物質是淀粉分解產生的葡萄糖，下列關于種子呼吸作用的敘述，錯誤的是()A．若產生的CO2與乙醇的分子數相等，則細胞只進行無氧呼吸B．若細胞只進行有氧呼吸，則吸收O2的分子數與釋放CO2的相等C．若細胞只進行無氧呼吸且產物是乳酸，則無O2吸收也無CO2釋放D．若細胞同時進行有氧和無氧呼吸，則吸收O2的分子數比釋放CO2的多答案D解析若二氧化碳的生成量等于酒精的生成量，則說明CO2都是無氧呼吸產生的，故細胞只進行無氧呼吸，A正確；若細胞只進行有氧呼吸，則消耗的氧氣量等于生成的二氧化碳量，B正確；若細胞只進行無氧呼吸，說明不消耗氧氣，產乳酸的無氧呼吸不會產生二氧化碳，C正確；若細胞同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，若無氧呼吸產生酒精，則消耗的氧氣量小于二氧化碳的生成量，若無氧呼吸產生乳酸，則消耗的氧氣量等于二氧化碳的生成量，D錯誤。[例10](2022·東北三省三校高三聯考)細胞呼吸的原理在生活和生產中得到了廣泛的應用。下列有關細胞呼吸的敘述，正確的是()A．皮膚破損較淺，破傷風芽孢桿菌容易大量繁殖B．降低溫度、隔絕氧氣有利于糧食的儲存C．中耕松土、適時排水能促進作物根系的呼吸作用，利于植物的生長D．呼氣酒精測試儀顯示屏由藍變綠再變黃，即可判定為酒駕答案C解析破傷風芽孢桿菌是厭氧微生物，在皮膚破損較深時會大量繁殖，A錯誤；低溫、低氧有利于糧食的儲存，B錯誤；中耕松土、適時排水能增加土壤的氧氣含量，促進作物根系的呼吸作用，C正確；呼氣酒精測試儀檢測酒精的原理為酒精使酸性重鉻酸鉀由橙色變?yōu)榛揖G色，D錯誤。[例11](2021·廣東選擇性考試)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco。下列敘述正確的是()A．Rubisco存在于細胞質基質中B．激活Rubisco需要黑暗條件C．Rubisco催化CO2固定需要ATPD．Rubisco催化C5和CO2結合答案D解析Rubisco參與植物光合作用過程中的暗反應，暗反應場所在葉綠體基質，故Rubisco存在于葉綠體基質中，A錯誤；暗反應在有光和無光條件下都可以進行，故參與暗反應的酶Rubisco的激活對光無要求，B錯誤；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C錯誤；Rubisco催化二氧化碳的固定，即C5和CO2結合生成C3的過程，D正確。[例12](2022·全國乙卷，2)某同學將一株生長正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng)，發(fā)現容器內CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對穩(wěn)定。關于這一實驗現象，下列解釋合理的是()A．初期光合速率逐漸升高，之后光合速率等于呼吸速率B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持穩(wěn)定C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率答案D解析由于小麥在密閉容器中，無外界環(huán)境中CO2進入，并且小麥光合作用吸收CO2，呼吸作用釋放CO2，所以初期密閉容器中CO2減少是由于光合速率大于呼吸速率，之后保持相對穩(wěn)定是光合速率等于呼吸速率，D正確。[例13](2021·北京等級考)將某種植物置于高溫環(huán)境(HT)下生長一定時間后，測定HT植株和生長在正常溫度(CT)下的植株在不同溫度下的光合速率，結果如圖。由圖不能得出的結論是()A．兩組植株的CO2吸收速率最大值接近B．35℃時兩組植株的真正(總)光合速率相等C．50℃時HT植株能積累有機物而CT植株不能D．HT植株表現出對高溫環(huán)境的適應性答案B解析由圖可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3nmol·cm－2·s－1，A正確；CO2吸收速率代表凈光合速率，而總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，由圖可知，35℃時兩組植株的凈光合速率相等，但呼吸速率未知，故35℃時兩組植株的真正(總)光合速率無法比較，B錯誤；由圖可知，50℃時HT植株的凈光合速率大于零，說明能積累有機物，而CT植株的凈光合速率小于零，說明不能積累有機物，C正確；由圖可知，在較高的溫度下HT植株的凈光合速率仍大于零，能積累有機物進行生長發(fā)育，體現了HT植株對高溫環(huán)境較適應，D正確。[例14](2022·常州模擬)下圖為植物體內發(fā)生的光合作用和光呼吸作用的示意圖，在CO2與C5反應過程中，O2能與CO2競爭相關酶的活性部位。下列相關敘述不正確的是()A．在高O2環(huán)境中植物不能進行光合作用B．光呼吸的存在會降低糖的合成效率C．可以通過適當增大CO2的濃度來抑制光呼吸D．在特殊環(huán)境下，光呼吸可以為暗反應提供原料答案A解析在高O2環(huán)境中O2能與CO2競爭相關酶的活性部位，使CO2與C5固定生成C3的速率減小，植物光合作用減弱，A錯誤；光呼吸的存在會使CO2與C5固定生成C3的速率減小，從而降低糖的合成效率，B正確；O2能與CO2競爭相關酶的活性部位，適當增大CO2濃度可抑制氧氣與C5結合，從而抑制光呼吸，C正確；由圖可知，光呼吸可產生C2，生成的C2可在線粒體內生成CO2，為暗反應提供原料，D正確。[例15](2022·湖北武漢武昌區(qū)1月質檢)農業(yè)生產中的一些栽培措施可以影響作物的生理活動，促進作物的生長發(fā)育，達到增加產量等目的。下列方法或解釋合理的是()A．冬季蔬菜大棚可用綠色薄膜提高農作物光合速率B．夜間蔬菜大棚可適當提高溫度以利于提高產量C．土壤板結后松土主要是促進農作物根系吸收水分D．農田施肥的同時適當澆水有利于農作物更好地生長答案D解析植物幾乎不吸收綠光，綠色薄膜導致透過的光均為綠光，因此若蔬菜大棚使用綠色薄膜，則會導致農作物光合速率大大降低，A錯誤；夜間植物只進行呼吸作用，蔬菜大棚可適當降低溫度，呼吸酶的活性降低，細胞呼吸對有機物的消耗減少，以有利于提高產量，B錯誤；土壤板結后松土主要是促進農作物根系的有氧呼吸，有利于能量的供應，促進根系吸收無機鹽以及根系的生長，C錯誤；農田施肥的同時適當澆水，肥料中的礦質元素只有溶解在水中，以離子形式存在，才能被作物根系吸收，也有利于降低土壤溶液的濃度，防止燒苗，有利于農作物更好生長，D正確。[例16](2021·北京等級考)在有或無機械助力兩種情形下，從事家務勞動和日常運動時人體平均能量消耗如圖。對圖中結果敘述錯誤的是()A．走路上學比手洗衣服在單位時間內耗能更多B．葡萄糖是圖中各種活動的重要能量來源C．爬樓梯時消耗的能量不是全部用于肌肉收縮D．借助機械減少人體能量消耗就能緩解溫室效應答案D解析爬樓梯時消耗的能量不是全部用于肌肉收縮，還會用于維持正常體溫、新陳代謝和器官的工作等，C正確；有機械助力時人確實比無機械助力消耗的能量少，但機械會消耗更多的能量，不利于緩解溫室效應，D錯誤。[例17](多選)(2022·北京東城高三期末改編)下圖顯示在環(huán)境CO2濃度和高CO2濃度下，溫度對兩種植物CO2吸收速率的影響，有關曲線的分析不正確的是()A．高CO2濃度條件下，葉片溫度在45℃時兩種植物真正光合速率最高B．環(huán)境CO2濃度條件下，40℃時限制兩種植物光合作用速率的因素相同C．自然條件下，與植物b相比，植物a更適合生活在高溫環(huán)境中D．植物b的光合作用相關酶活性在38℃左右最高答案ABD解析高CO2濃度條件下，葉片溫度在43℃左右時兩種植物凈光合速率最高，由于不知道呼吸速率，無法知道真正光合速率的情況，A錯誤；對比左圖和右圖可知，在40℃時，植物a在環(huán)境二氧化碳濃度和高二氧化碳濃度下的二氧化碳吸收速率相近，此時CO2濃度不是限制植物a光合速率的因素，植物b在環(huán)境二氧化碳濃度下的二氧化碳吸收速率明顯低于高二氧化碳濃度下的二氧化碳吸收速率，此時二氧化碳濃度限制植物b光合速率，B錯誤；據左圖可知，自然條件下，葉片溫度較高時，植物a的凈光合速率較高，故與植物b相比，植物a更適合生活在高溫環(huán)境中，C正確；據圖可知，在環(huán)境CO2濃度條件下，植物b的凈光合速率在38℃左右最高，在高CO2濃度條件下，植物b的凈光合速率在43℃左右最高，但由于不知道呼吸速率，所以不知道真正光合速率最高時的溫度，也就不能確定光合作用相關酶活性最高時的溫度，D錯誤。[例18](多選)(2022·山東省高三上學期第二次聯考改編)細胞呼吸除了能為生物體提供能量外，還是物質代謝的樞紐，如細胞呼吸過程中產生的中間產物，可轉化為脂肪、非必需氨基酸等非糖物質，而非糖物質又可以通過一系列反應轉化為葡萄糖。下列相關說法正確的是()A．有氧呼吸時，底物中所含的能量大部分以熱能的形式散失B．胰島素能促進葡萄糖轉化成脂肪或某些氨基酸C．在劇烈運動過程中，人體細胞呼吸時CO2產生量多于O2消耗量D．核糖體上合成蛋白質所需要的非必需氨基酸都是由中間產物轉化而來的答案AB解析胰島素能促進葡萄糖轉化成脂肪或某些氨基酸，因而能降低血糖，B正確；人進行無氧呼吸會產生乳酸，不會產生CO2，因此在劇烈運動過程中，人體細胞呼吸時CO2產生量仍等于O2消耗量，C錯誤；核糖體上合成蛋白質所需要的非必需氨基酸來自體內轉化和食物補充，D錯誤。[例19](2022·北京陳經綸中學高三上學期第一次月考)下圖1表示酵母菌細胞內細胞呼吸相關物質代謝過程，請回答以下問題：(1)酵母菌細胞內丙酮酸在________________________________(填場所)被消耗。(2)酵母菌在O2充足時幾乎不產生酒精，有人認為是因為O2的存在會抑制圖1中酶1的活性而導致無酒精產生，為驗證該假說，實驗小組將酵母菌破碎后高速離心，取________(填“含線粒體的沉淀物”或“上清液”)均分為甲、乙兩組，向甲、乙兩支試管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲試管中通入O2，一段時間后，分別向甲、乙兩試管中加入等量的____________________進行檢測。(3)按照上述實驗過程，觀察到__________________________，說明(2)中假說不成立，實驗小組查閱資料發(fā)現，細胞質基質中的NADH還存在如下圖2所示的轉運過程，NADH在線粒體內積累，蘋果酸的轉運即會被抑制，且細胞內反應物濃度上升或產物濃度下降一般會促進酶促反應速率，反之則抑制。請結合以上信息解釋O2會抑制酵母菌產生酒精的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)高產產酒酵母酒精產量更高，甚至在有氧條件下也能產酒，結合圖1和圖2分析，是利用野生酵母，通過物理或化學誘變因素誘導控制合成________(填“酶1”“酶2”或“酶3”)的基因發(fā)生突變而產生的新品種。答案(1)細胞質基質和線粒體基質(2)上清液酸性的重鉻酸鉀溶液(3)甲乙試管都顯灰綠色O2充足時，線粒體內的NADH與O2結合產生水，從而促進線粒體內蘋果酸的分解，進而促進蘋果酸向線粒體的轉運過程，當細胞質基質中的蘋果酸濃度較低時，促進了細胞質中NADH的消耗，使得細胞質基質中NADH含量很少，NADH的缺少導致丙酮酸不能轉化成酒精(或氧氣存在時，線粒體大量消耗NADH，導致細胞質基質中缺乏NADH)(4)酶3解析(1)丙酮酸是酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸第一階段的產物，若是進行有氧呼吸，丙酮酸在線粒體基質消耗，若是進行無氧呼吸，丙酮酸在細胞質基質被消耗。(2)由題圖可知，酶1催化丙酮酸分解為酒精和二氧化碳，說明酶1位于細胞質基質，所以酵母菌破碎后高速離心，取上清液(主要成分是細胞質基質，含有酶1)分為甲、乙兩組，一段時間后在兩支試管加入等量葡萄糖，向甲試管通入O2。一段時間后，分別向甲、乙兩試管中加入等量的酸性的重鉻酸鉀溶液進行檢測。若甲試管由橙紅變灰綠色即是產生了酒精，說明O2對酶1沒有抑制作用，如果甲試管不變色，說明O2對酶1有抑制作用。(3)按照上述實驗過程，觀察到甲、乙試管都顯灰綠色，說明兩支試管都產生了酒精，說明(2)中假說不成立。(4)結合圖1和圖2分析，O2存在時，酶3催化有氧呼吸第三階段，如果通過物理或化學誘變因素誘導控制合成酶3的基因發(fā)生突變，O2不能與線粒體NADH反應，NADH積累，蘋果酸的轉運會被抑制，細胞質基質的NADH就會在酶1的催化下合成酒精。[例20](2021·廣東選擇考適應性測試)光補償點指同一葉片在同一時間內，光合過程中吸收的CO2和呼吸過程中放出的CO2等量時的光照強度；光合速率隨光照強度增加，當達到某一光照強度時，光合速率不再增加，該光照強度稱為光飽和點。下表為甲、乙兩個水稻品種在灌漿期、蠟熟期的光合作用相關數據。表甲、乙兩個水稻品種灌漿期和蠟熟期光合作用相關指標的比較生長期光補償點(μmol·m－2·s－1)光飽和點(μmol·m－2·s－1)最大凈光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)甲乙甲乙甲乙灌漿期68521853197621.6727.26蠟熟期75721732136519.1712.63注：灌漿期幼穗開始有機物積累，谷粒內含物呈白色漿狀；蠟熟期米粒已變硬，但谷殼仍呈綠色。回答下列問題：(1)從表中的數據推測，________品種能獲得較高產量，理由是______________________________________________。(2)據表分析水稻葉片在衰老過程中光合作用的變化趨勢。(3)根據該實驗的結果推測，從灌漿期到蠟熟期水稻最大凈光合速率的變化可能與葉片的葉綠素含量變化有關。請設計實驗驗證該推測(簡要寫出實驗設計思路、預測實驗結果并給出結論)。答案(1)乙乙組灌漿期最大凈光合速率較大，有利于幼穗對有機物的積累(2)光合作用逐漸減弱。(3)取等量的相同品種(甲品種或乙品種)的灌漿期和蠟熟期水稻葉片，分別標記為A、B組，分別用無水乙醇提取兩組葉片的色素，再分別用層析液借助紙層析法對兩組提取液進行色素分離，最后觀察藍綠色和黃綠色的色素帶并比較帶寬。預測結果：A組藍綠色和黃綠色的色素帶明顯比B組的要寬。結論：從灌漿期到蠟熟期水稻最大凈光合速率的變化與葉片的葉綠素含量減少有關。[練1]ATP既是“能量通貨”，也可作為神經細胞間信息傳遞中的一種信號分子，其作為信號分子的作用機理如圖所示。一些神經細胞不僅能釋放典型神經遞質，還能釋放ATP，兩者均能引起受體細胞的膜電位變化。據圖分析，試寫出ATP可作為神經細胞間傳遞信息的信號分子的兩個實驗思路。答案①去除典型的神經遞質，檢測受體細胞是否仍能接收信號發(fā)生膜電位的改變；②檢測受體細胞是否存在ATP的特異性受體。[練2](2022·北京檢測)高溫或強光常抑制光合作用過程，導致作物嚴重減產。光合復合體PSⅡ是光反應中吸收、傳遞并轉化光能的一個重要場所，D1是PSⅡ的核心蛋白。高溫或強光會造成葉綠體內活性氧(ROS)的大量累積。相對于組成PSⅡ的其他蛋白，D1對ROS尤為敏感，極易受到破壞。損傷的D1可不斷被新合成的D1取代，使PSⅡ得以修復。因此，D1在葉綠體中的合成效率直接影響PSⅡ的修復，進而影響光合效率。編碼D1的基因psbA位于葉綠體基因組，葉綠體中積累的ROS也會顯著抑制psbAmRNA的翻譯過程，導致PSⅡ修復效率降低。我國科學家克隆了擬南芥葉綠體中的基因psbA，并將psbA與編碼轉運肽的DNA片段連接，構建融合基因，再與高溫響應的啟動子連接，導入擬南芥和水稻細胞的核基因組中。檢測表明，與野生型相比，轉基因植物中D1的mRNA和蛋白在常溫下有所增加，高溫下大幅增加；在高溫下，PSⅡ的光能利用能力也顯著提高。與野生型相比，轉基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量(干重)均有大幅提高。若從物質和能量的角度分析，轉基因植物選用高溫響應的啟動子驅動psbA基因表達的優(yōu)點是：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案高溫時，高溫響應的啟動子驅動psbA基因高水平表達，補充高溫造成的D1不足，修復PSⅡ，提高光能利用率；非高溫時低水平表達，避免不必要的物質和能量消耗情境信息例1(2021·山東等級考)液泡是植物細胞中儲存Ca2＋的主要細胞器，液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解無機焦磷酸釋放的能量跨膜運輸H＋，建立液泡膜兩側的H＋濃度梯度。該濃度梯度驅動H＋通過液泡膜上的載體蛋白CAX完成跨膜運輸，從而使Ca2＋以與H＋相反的方向同時通過CAX進行進入液泡并儲存。下列說法錯誤的是()A．Ca2＋通過CAX的跨膜運輸方式屬于協助擴散B．Ca2＋通過CAX的運輸有利于植物細胞保持堅挺C．加入H＋焦磷酸酶抑制劑，Ca2＋通過CAX的運輸速率變慢D．H＋從細胞質基質轉運到液泡的跨膜運輸方式屬于主動運輸此題為高考?？夹畔㈩}，解這類題的方法為：邊讀邊畫關鍵信息，將題目信息與所學相關生物學知識聯系起來，將分析結果記在題旁邊，然后結合選項做題。不要過多糾結題干信息。1．提取有效信息，寫出分析結果(1)液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解無機焦磷酸釋放的能量跨膜運輸H＋，建立液泡膜兩側的H＋濃度梯度eq\o(→,\s\up7(推出))H＋跨膜進入液泡內，需要eq\x(\s\up1(01))載體蛋白、能量，運輸方式為eq\x(\s\up1(02))主動運輸。(2)該濃度梯度驅動H＋通過液泡膜上的載體蛋白CAX完成跨膜運輸，從而使Ca2＋以與H＋相反的方向同時通過CAX進入液泡并儲存進入液泡的方式為eq\x(\s\up1(03))主動運輸，需要eq\x(\s\up1(04))能量、載體蛋白CAX，H＋出液泡的方式為eq\x(\s\up1(05))協助擴散，需要eq\x(\s\up1(06))載體蛋白CAX。(3)Ca2＋通過CAX的運輸進入液泡eq\o(→,\s\up7(推出))液泡的滲透壓eq\x(\s\up1(07))升高→使液泡中溶液濃度eq\x(\s\up1(08))大于外界溶液濃度eq\o(→,\s\up7(推出))植物吸水，有利于植物細胞保持堅挺。(4)由選項C加入H＋焦磷酸酶抑制劑eq\o(→,\s\up7(推出))H＋焦磷酸酶活性eq\x(\s\up1(09))降低eq\o(→,\s\up7(推出))無機焦磷酸水解釋放的能量eq\x(\s\up1(10))減少eq\o(→,\s\up7(推出))H＋跨膜進入液泡減少eq\o(→,\s\up7(推出))液泡兩側的H＋濃度差eq\x(\s\up1(11))下降eq\o(→,\s\up7(推出))Ca2＋通過CAX的運輸速率變eq\x(\s\up1(12))慢。2．結合選項解題：由(2)知，Aeq\x(\s\up1(13))錯誤；由(3)知，Beq\x(\s\up1(14))正確；由(4)知，Ceq\x(\s\up1(15))正確；由(1)知，Deq\x(\s\up1(16))正確。答案A[練1－1](2022·山東濰坊高三上學期期末)耐鹽植物的液泡膜和細胞膜上有大量質子泵，可將ATP水解并利用釋放的能量將細胞質中的H＋泵入液泡和泵出細胞，在液泡膜和細胞膜兩側形成H＋電化學梯度。液泡膜和細胞膜上還分布著能同時轉運H＋和Na＋的反向轉運載體，借助H＋電化學梯度將Na＋運入液泡和運出細胞，來保持細胞質內的低Na＋水平。下列說法錯誤的是()A．質子泵既有運輸功能也有催化功能B．H＋通過反向轉運載體由液泡和細胞外進入細胞質屬于協助擴散C．Na＋在液泡中的積累有利于耐鹽植物從外界吸收水分D．呼吸抑制劑不會對Na＋運入液泡和運出細胞產生影響答案D解析質子泵既能催化ATP水解，又能運輸H＋，故既有運輸功能也有催化功能，A正確；根據氫離子進入液泡和排出細胞均需要消耗能量，為主動運輸，物質運輸方向為從低濃度運輸到高濃度，液泡和細胞外H＋濃度均高于細胞質，故推測H＋通過反向轉運載體由液泡和細胞外進入細胞質屬于協助擴散，B正確；Na＋在液泡中的積累，可以提高細胞液的濃度，有利于耐鹽植物從外界吸收水分，C正確；氫離子進入液泡和排出細胞均需要消耗能量，呼吸抑制劑會抑制呼吸作用，影響能量供應，導致液泡與細胞質、細胞外與細胞質的H＋濃度差降低，而Na＋運入液泡和運出細胞需借助H＋電化學梯度，故呼吸抑制劑會影響Na＋運入液泡和運出細胞，D錯誤。[練1－2](多選)(2022·山東日照高三上學期開學考改編)細胞內Na＋區(qū)隔化是植物抵御鹽脅迫、減輕高鹽傷害的途徑之一，植物液泡膜上H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸釋放的能量將H＋運進液泡，建立液泡膜兩側的H＋濃度梯度。該濃度梯度能驅動液泡膜上的轉運蛋白M將H＋運出液泡，同時將Na＋由細胞質基質運進液泡，實現Na＋區(qū)隔化。下列敘述正確的是()A．細胞質基質中的H＋和Na＋均以主動運輸的方式進入液泡B．H＋焦磷酸酶和轉運蛋白M在轉運時均需改變自身構象C．轉運蛋白M能同時轉運H＋和Na＋，故其不具有特異性D．加入H＋焦磷酸酶抑制劑，Na＋跨液泡膜運輸速率會減弱答案ABD解析植物液泡膜上H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸釋放的能量將H＋運進液泡，說明H＋進入液泡需要消耗能量，需要載體蛋白，為主動運輸；Na＋由細胞質基質運進液泡，是利用液泡膜兩側的H＋濃度梯度的驅動，同時需要轉運蛋白M的協助，為主動運輸，A正確；載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發(fā)生自身構象的改變，H＋焦磷酸酶將H＋運進液泡，轉運蛋白M將Na＋運進液泡均為主動運輸，所以H＋焦磷酸酶和轉運蛋白M均為載體蛋白，在轉運時均需改變自身構象，B正確；轉運蛋白M可同時轉運Na＋和H＋，但不能轉運其他物質，說明該轉運蛋白具有特異性，C錯誤；H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸釋放的能量將H＋運進液泡，使液泡內側的H＋濃度高于細胞質基質，該濃度梯度能驅動Na＋由細胞質基質運進液泡，故若加入H＋焦磷酸酶抑制劑，Na＋跨液泡膜運輸速率會減弱，D正確。例2(2022·山東煙臺一模)腺苷酸轉運蛋白(ANT)位于線粒體內膜上，其表面有ATP和ADP的結合位點。在正常狀態(tài)下，ANT作為一個反向轉運載體把ADP轉運到線粒體基質，把ATP從線粒體基質中運出。而在腫瘤細胞中，ANT轉運ADP和ATP的方向相反。研究發(fā)現蒼術苷可降低ANT與ADP的親和力。下列分析錯誤的是()A．ANT在轉運ATP和ADP時空間結構會發(fā)生改變B．腫瘤患者體內細胞質基質和線粒體中合成的ATP均可通過ANT轉運C．與正常細胞相比，腫瘤細胞的有氧呼吸受到抑制D．蒼術苷不會對細胞有氧呼吸第二階段造成影響此題為高考?？夹畔㈩}，解這類題的方法為：邊讀邊畫關鍵信息，將題目信息與所學相關生物學知識聯系起來，將分析結果記在題旁邊，然后結合選項做題。不要過多糾結題干信息。(1)ANT為轉運蛋白，表面有ATP和ADP的結合位點eq\o(→,\s\up7(推出))ANT為eq\x(\s\up1(01))載體蛋白eq\o(→,\s\up7(推出))ANT在轉運ATP和ADP時空間結構會發(fā)生改變。(2)在腫瘤患者eq\x(\s\up1(02))正常細胞和腫瘤細胞內ANT可以分別將線粒體和細胞質基質中的ATP進行轉運。(3)腫瘤細胞有氧呼吸受到抑制。(4)正常狀態(tài)下，ANTeq\x(\s\up1(03))促進有氧呼吸第二階段的進行，又蒼術苷可降低ANT與ADP的親和力eq\o(→,\s\up7(推出))蒼術苷會對有氧呼吸第二階段造成影響。答案D例3(2020·山東等級考)癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP，這種現象稱為“瓦堡效應”。下列說法錯誤的是()A．“瓦堡效應”導致癌細胞需要大量吸收葡萄糖B．癌細胞中丙酮酸轉化為乳酸的過程會生成少量ATPC．癌細胞呼吸作用過程中丙酮酸主要在細胞質基質中被利用D．消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用產生的NADH比正常細胞少此題為高考?？夹畔㈩}，且信息量較小，解這類題的方法為：提取有效信息，將題干信息與所學生物學知識聯系起來，再根據選項作答。不要過多糾結題干信息。1．已知信息：癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸供能。2．分析信息：癌細胞呼吸方式為eq\x(\s\up1(01))有氧呼吸和eq\x(\s\up1(02))無氧呼吸，以eq\x(\s\up1(03))無氧呼吸為主。3．聯系課本知識有氧呼吸和無氧呼吸的過程圖解4．根據題干及課本知識解題A項：由于葡萄糖無氧呼吸時只能釋放少量的eq\x(\s\up1(09))能量，故“瓦堡效應”導致癌細胞需要吸收大量的葡萄糖來為生命活動供能。B項：癌細胞中進行無氧呼吸時，只在eq\x(\s\up1(10))第一階段產生少量ATP，第二階段由丙酮酸轉化為乳酸的過程eq\x(\s\up1(11))不會生成ATP。C項：由題干信息可知，癌細胞主要進行無氧呼吸，故丙酮酸主要在eq\x(\s\up1(12))細胞質基質中被利用。D項：無氧呼吸只有eq\x(\s\up1(13))第一階段產生少量的NADH，而有氧呼吸的eq\x(\s\up1(14))第一階段和第二階段都能產生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用產生的NADH比正常細胞少。答案B[練3－1](多選)(2022·山東省煙臺市高三上學期期末考試改編)細胞呼吸過程中產生的氫可與NAD＋結合，形成NADH。細胞外煙酰胺磷酸核糖轉移酶(eNAMPT)的催化產物NMN是合成NAD＋的原料。研究發(fā)現，人的衰老過程與組織中NAD＋水平的下降直接相關。下列說法正確的是()A．有氧呼吸過程中NADH的氫全部來自葡萄糖和丙酮酸B．人體細胞產生NADH的場所有細胞質基質和線粒體內膜C．體內的NMN合成量下降可能導致人體早衰D．促進人體體內eNAMPT的產生可能延長其壽命答案CD解析有氧呼吸過程中NADH的氫來自前兩個階段，可來自葡萄糖、丙酮酸和水，A錯誤；有氧呼吸過程兩個階段產生NADH，場所是細胞質基質和線粒體基質，線粒體內膜是消耗NADH，B錯誤；NMN是合成NAD＋的原料，人衰老過程與組織中NAD＋水平的下降直接相關，因此體內的NMN合成量下降可能導致哺乳動物早衰，C正確；細胞外煙酰胺磷酸核糖轉移酶(eNAMPT)的催化產物NMN是合成NAD＋的原料，人衰老過程與組織中NAD＋水平的下降直接相關，因此促進人體體內eNAMPT的產生可能延長其壽命，D正確。[練3－2](多選)(2022·北京東城高三模擬改編)即使在氧氣充足的條件下，肝癌細胞的無氧呼吸也非?；钴S。據報道，中國科學技術大學吳緬教授發(fā)現腫瘤抑制因子p53通過影響關鍵酶的活性抑制癌細胞的無氧呼吸，但不影響正常細胞。下列敘述正確的是()A．肝癌細胞在細胞質基質中進行無氧呼吸并產生乳酸B．正常細胞在細胞質基質和線粒體中進行有氧呼吸C．肝癌細胞利用葡萄糖產生ATP的效率比正常細胞低D．p53最可能抑制了催化葡萄糖分解為丙酮酸的關鍵酶答案ABC解析肝癌細胞通過無氧呼吸在細胞質基質將葡萄糖分解成乳酸，A正確；正常細胞在細胞質基質和線粒體中進行有氧呼吸，B正確；正常細胞通過有氧呼吸把葡萄糖徹底氧化分解，產生大量ATP，肝癌細胞主要通過無氧呼吸把葡萄糖不徹底地氧化分解為乳酸，產生少量ATP，因此肝癌細胞利用葡萄糖產生ATP的效率比正常細胞低，C正確；p53只是抑制癌細胞的無氧呼吸，而有氧呼吸和無氧呼吸第一階段都是把葡萄糖分解為丙酮酸，因此p53不能抑制催化葡萄糖分解為丙酮酸的關鍵酶，D錯誤。長句應答例4(2022·全國甲卷，29)根據光合作用中CO2的固定方式不同，可將植物分為C3植物和C4植物等類型。C4植物的CO2補償點比C3植物的低。CO2補償點通常是指環(huán)境CO2濃度降低導致光合速率與呼吸速率相等時的環(huán)境CO2濃度?；卮鹣铝袉栴}。(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反應階段的產物是相同的，光反應階段的產物是________________(答出3點即可)。(2)正常條件下，植物葉片的光合產物不會全部運輸到其他部位，原因是________________________(答出1點即可)。(3)干旱會導致氣孔開度減小，研究發(fā)現在同等程度干旱條件下，C4植物比C3植物生長得好。從兩種植物CO2補償點的角度分析，可能的原因是__________________________________________________________________。第(2)題為分析原因類試題，為高考?？碱愋?，這類題的解題方法是：首先理清題干、題圖中已知條件與結果之間的邏輯關系，同時將所學的生物學的基本概念和原理與之聯系，找到解決這類問題的知識載體。第(3)題為分析原因類試題，解題方法同(2)題。答案(1)O2、[H]和ATP(2)自身呼吸消耗或建造植物葉片自身結構(3)由于干旱會導致氣孔開度減小，CO2吸收量減少且C4植物的CO2補償點低于C3植物，C4植物能利用較低濃度CO2，因此同等程度干旱條件下，C4植物比C3植物生長得好[練4－1](2020·全國卷Ⅱ)為了研究細胞器的功能，某同學將正常葉片置于適量的溶液B中，用組織搗碎機破碎細胞，再用差速離心法分離細胞器?；卮鹣铝袉栴}：(1)該實驗所用溶液B應滿足的條件是____________________________________________________(答出2點即可)。(2)離心沉淀出細胞核后，上清液在適宜條件下能將葡萄糖徹底分解，原因是此上清液中含有________________________。(3)將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中，照光后有氧氣釋放；如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙層膜破裂后再照光，________(填“有”或“沒有”)氧氣釋放，原因是____________________________________________________________________。答案(1)pH應與細胞質基質的相同，滲透壓應與細胞內的相同(2)細胞質基質組分和線粒體(3)有類囊體膜是H2O分解釋放O2的場所，葉綠體膜破裂不影響類囊體膜的功能解析(1)將正常葉片置于適量的溶液B中，破碎細胞分離各種細胞器，為防止細胞器被破壞，應保證溶液B的pH與細胞質基質的相同，滲透壓與細胞內的相同。(2)葡萄糖經有氧呼吸能被徹底氧化分解，在真核細胞中有氧呼吸的場所為細胞質基質和線粒體。[練4－2](2020·山東等級考)人工光合作用系統可利用太陽能合成糖類，相關裝置及過程如下圖所示，其中甲、乙表示物質，模塊3中的反應過程與葉綠體基質內糖類的合成過程相同。(1)該系統中執(zhí)行相當于葉綠體中光反應功能的模塊是________________，模塊3中的甲可與CO2結合，甲為________________。(2)若正常運轉過程中氣泵突然停轉，則短時間內乙的含量將________(填“增加”或“減少”)。若氣泵停轉時間較長，模塊2中的能量轉換效率也會發(fā)生改變，原因是__________________________________________。(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統糖類的積累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是______________________________。(4)干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是______________________________。人工光合作用系統由于對環(huán)境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應用前景。答案(1)模塊1和模塊2五碳化合物(或C5)(2)減少模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足(3)高于人工光合作用系統沒有呼吸作用消耗糖類(或植物呼吸作用消耗糖類)(4)葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少解析(1)葉綠體中光反應階段是將光能轉化成電能，再轉化成ATP、NADPH中活躍的化學能，題圖中模塊1將光能轉化為電能，模塊2將電能轉化為活躍的化學能，兩個模塊加起來相當于葉綠體中光反應的功能。在模塊3中，CO2和甲反應生成乙的過程相當于暗反應中CO2的固定，因此甲為五碳化合物(或C5)。(2)據題干可知乙為C3，氣泵突然停轉，大氣中CO2無法進入模塊3，相當于暗反應中CO2濃度降低，短時間內CO2濃度降低，C3的合成減少，而C3仍在正常還原，因此C3的含量會減少。若氣泵停轉時間較長，模塊3中CO2的量嚴重不足，導致暗反應的產物ADP、Pi和NADP＋不足，無法正常供給光反應的需要，因此模塊2中的能量轉換效率也會發(fā)生改變。(3)在植物中糖類的積累量＝產生量－消耗量，光合作用產生糖類，呼吸作用消耗糖類，而在人工光合作用系統中沒有呼吸作用消耗糖類，因此在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統糖類的積累量要高于植物。(4)在干旱條件下，植物為了保住水分會將葉片氣孔開放程度降低，導致CO2的吸收量減少，因此光合作用速率降低。[練4－3]在光合作用的研究中，植物光合產物產生器官被稱作“源”，光合產物或營養(yǎng)物質卸出和儲存部位被稱作“庫”。研究者對庫源關系及其機理進行了研究。(1)去除部分桃樹枝條上的果實，檢測其對葉片光合速率等的影響，結果如下表。組別凈光合速率(μmol·m－2·s－1)葉片蔗糖含量(mg·g－1FW)葉片淀粉含量(mg·g－1FW)氣孔導度(mmol·m－2·s－1)對照組(留果)5.3930.1460.6151.41實驗組(去果)2.4834.2069.3229.70據表推測：去果處理降低了________(填“庫”或“源”)的大小，使葉片中__________積累，進而抑制了光合速率。(2)檢測蔗糖對離體葉綠體光合速率的影響，結果如圖1。圖1中____________濃度范圍的實驗數據支持以上推測。(3)研究發(fā)現，葉綠體中淀粉積累會導致________膜結構被破壞，進而直接影響光反應。保衛(wèi)細胞中淀粉含量增加會降低氣孔導度，使________進而抑制暗反應。(4)圖2為光合產物合成及向庫運輸過程示意圖。①圖2中A包括的物質有____________。②綜合以上信息，概述去果導致的蔗糖積累抑制葉片光合速率的機制(用文字和“→”表示)。答案(1)庫蔗糖和淀粉(2)0.47～0.57mol·L－1(3)類囊體CO2供應減少(4)①ATP和NADPH②解析(1)果實是光合產物或營養(yǎng)物質的儲存器官，去果處理是降低了庫的大小，使葉片產生的淀粉和蔗糖不能轉運出去，進而降低了光合速率。(2)據圖1曲線，當蔗糖濃度為0.47mol·L－1時，與蔗糖濃度為0時的凈光合速率相接近，超過該濃度后，隨著蔗糖濃度升高，光合速率相對值降低。因此圖1中0.47～0.57mol·L－1的實驗數據支持“葉片產生的蔗糖不能轉運出去，進而抑制了光合速率”的結論。(3)光反應的場所是類囊體薄膜，因而受破壞的膜結構是類囊體薄膜；氣孔是外界二氧化碳進入葉肉細胞的通道，氣孔導度降低會減少二氧化碳的吸收，進而影響光合作用的暗反應。(4)①圖2中物質A是光反應產生的作用于暗反應的物質，因此是ATP和NADPH；②若蔗糖不能向庫運輸，就會積累在細胞內，促進細胞內丙糖磷酸積累增加，丙糖磷酸作為暗反應的產物，它的積累會抑制暗反應；同時，丙糖磷酸的積累會導致丙糖磷酸在葉綠體內轉化產生更多的淀粉，淀粉含量增加會使氣孔導度下降，進而減少二氧化碳的吸收，抑制了暗反應的進行，進而使光合速率降低；另一方面，淀粉積累也會破壞類囊體薄膜，抑制光反應，進而使光合速率降低。[練4－4](2022·山東，21)強光條件下，植物吸收的光能若超過光合作用的利用量，過剩的光能可導致植物光合作用強度下降，出現光抑制現象。為探索油菜素內酯(BR)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L可抑制光反應關鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強光照射，實驗結果如圖所示。分組處理甲清水乙BR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，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，但氧氣的產生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應速率不再增加，可能的原因有__________________、____________(答出2種原因即可)；氧氣的產生速率繼續(xù)增加的原因是________________________________________________________。(3)據圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光抑制________(填“增強”或“減弱”)；乙組與丙組相比，說明BR可能通過____________________發(fā)揮作用。答案(1)藍紫光(2)五碳化合物供應不足CO2供應不足強光照射后短時間內，光反應速率增強，水光解產生的氧氣速率增強(3)減弱促進光反應關鍵蛋白的合成解析(1)蘋果幼苗葉肉細胞中的色素有葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素，其中胡蘿卜素在層析液中溶解度最大，故色素分離時，隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素是胡蘿卜素，主要吸收藍紫光。(2)影響光合作用的外界因素有光照強度、CO2的含量、溫度等；其內部因素有酶的活性、色素的數量、五碳化合物的含量等。強光照射后短時間內，蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供應不足、CO2供應不足等。(3)據圖分析，與甲組相比，乙組加入BR后光合作用強度較高，說明加入BR后光抑制減弱；乙組用BR處理，丙組用BR和試劑L處理，與乙組相比，丙組光合作用強度較低，由于試劑L可抑制光反應關鍵蛋白的合成，說明BR可能通過促進光反應關鍵蛋白的合成發(fā)揮作用。例5(2022·全國乙卷，29)農業(yè)生產中，農作物生長所需的氮素可以NOeq\o\al(－,3)的形式由根系從土壤中吸收。一定時間內作物甲和作物乙的根細胞吸收NOeq\o\al(－,3)的速率與O2濃度的關系如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)由圖可判斷NOeq\o\al(－,3)進入根細胞的運輸方式是主動運輸，判斷的依據是________________________________________________________________________________________。(2)O2濃度大于a時作物乙吸收NOeq\o\al(－,3)速率不再增加，推測其原因是__________________________________________________________。(3)作物甲和作物乙各自在NOeq\o\al(－,3)最大吸收速率時，作物甲根細胞的呼吸速率大于作物乙，判斷依據是______________________________________________________________________。(4)據圖可知，在農業(yè)生產中，為促進農作物對NOeq\o\al(－,3)的吸收利用，可以采取的措施是________。第(3)題為分析原因類試題，為高考?？碱愋?，這類題的解題方法是：首先理清題干、題圖中已知條件與結果之間的邏輯關系，同時將所學的生物學的基本概念和原理與之聯系，找到解決這類問題的知識載體。答案(1)主動運輸需要呼吸作用提供能量，在一定O2濃度范圍內，根細胞對NOeq\o\al(－,3)的吸收速率與O2濃度呈正相關，說明NOeq\o\al(－,3)進入根細胞需要能量(2)主動運輸需要載體蛋白，此時載體蛋白達到飽和(3)甲的NOeq\o\al(－,3)最大吸收速率大于乙，甲吸收NOeq\o\al(－,3)時消耗O2多，需要能量多，故甲的呼吸速率大(4)定期松土[練5]藍細菌是一類分布廣泛的原核生物。藍細菌細胞能夠吸收水體中的CO2和HCOeq\o\al(－,3)，使細胞中無機碳含量高出胞外500～1000倍以上，其過程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)向藍細菌培養(yǎng)液中加入一定量的放射性H14COeq\o\al(－,3)，胞內14C濃度增加的速率大于培養(yǎng)液中H14COeq\o\al(－,3)生成14CO2的速率，據圖可知，原因是藍細菌細胞通過__________________方式吸收無機碳。隨著光合作用的進行，請以14CO2為起點，用圖示說明14C轉移途徑，終產物用(CH2O)表示。(2)將藍細菌從黑暗中轉移至光照條件下，發(fā)現藍細菌吸入無機碳的速率增加，請根據上圖對此現象進行解釋__________________________________________________________________________。(3)在富營養(yǎng)化水體中，O2和CO2含量較低時，藍細菌仍能高效進行光合作用，在水體中占據優(yōu)勢。請依據上述研究內容說明藍細菌獲得生存優(yōu)勢的原因是______________________________________________________________________。答案(1)自由擴散和主動運輸(2)光照下藍細菌進行光合作用消耗CO2，導致胞內CO2濃度降低，需要(通過自由擴散)從外界吸收更多的CO2；同時因ATP產生量增加，主動運輸吸收HCOeq\o\al(－,3)的速率也加快(3)藍細菌具有兩條無機碳的吸收途徑，其中主動運輸吸收HCOeq\o\al(－,3)途徑保證了在環(huán)境中CO2不足時細胞內的CO2供給，光合作用仍然能夠正常進行(或藍細菌可通過主動運輸方式吸收并積累HCOeq\o\al(－,3))解析(1)CO2跨膜運輸的方式是自由擴散，由題干信息藍細菌細胞內HCOeq\o\al(－,3)的濃度比細胞外高500～1000倍可知，藍細菌細胞通過主動運輸的方式吸收HCOeq\o\al(－,3)，因此綜合分析藍細菌細胞通過自由擴散和主動運輸吸收無機碳。光合作用暗反應中先進行CO2的固定生成C3，接著C3還原生成糖類，所以放射性將先后出現在細胞中的C3、糖類等有機物里。實驗探究例6(2019·全國卷Ⅰ)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處理，該植物根細胞中溶質濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開度減小。回答下列問題。(1)經干旱處理后，該植物根細胞的吸水能力________。(2)與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會________，出現這種變化的主要原因是________________________________。(3)有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設計實驗來驗證這一結論。要求簡要寫出實驗思路和預期結果。第(2)題為分析原因類試題，為高考常考類型，這類題的解題方法是：首先理清題干、題圖中已知條件與結果之間的邏輯關系，同時將所學的生物學的基本概念和原理與之聯系，找到解決這類問題的知識載體。第(3)題為寫實驗思路類題，為高考?？碱愋汀＝獯鸫祟愵}目時，應先分析題目中的實驗目的，以確定實驗的變量，設置出對照組和實驗組。1．實驗目的：驗證干旱條件下氣孔開度減少不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。2．確定實驗變量，設置對照組和實驗組(1)首先證明氣孔開度不是由缺水直接引起的eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(對照組：ABA缺失突變體，\x(\s\up1(05))正常條件,實驗組：ABA缺失突變體，\x(\s\up1(06))干旱條件))(2)然后證明氣孔開度減少是由ABA引起3．語言描述：包括對照組和實驗組的自變量、無關變量如何處理，因變量是怎樣變化的。取eq\x(\s\up1(11))ABA缺失突變體植株在eq\x(\s\up1(12))正常條件下測定eq\x(\s\up1(13))氣孔開度，經eq\x(\s\up1(14))干旱處理后，再測定eq\x(\s\up1(15))氣孔開度。預期結果是干旱處理前后氣孔開度eq\x(\s\up1(16))不變。再將上述eq\x(\s\up1(17))干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組eq\x(\s\up1(18))進行ABA處理，另一組eq\x(\s\up1(19))不進行ABA處理，一段時間后，分別測定兩組的eq\x(\s\up1(20))氣孔開度。預期結果是ABA處理組氣孔開度eq\x(\s\up1(21))減小，對照組氣孔開度eq\x(\s\up1(22))不變。答案(1)增強(2)降低氣孔開度減小使供應給光合作用所需的CO2減少(3)取ABA缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度，經干旱處理后，再測定氣孔開度。預期結果是干旱處理前后氣孔開度不變。再將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度。預期結果是ABA處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變。[練6－1](2021·全國乙卷)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用?；卮鹣铝袉栴}：(1)白天葉肉細胞產生ATP的場所有____________________________。光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和________釋放的CO2。(2)氣孔白天關閉、晚上打開是這類植物適應干旱環(huán)境的一種方式，這種方式既能防止______________________，又能保證________正常進行。(3)若以pH作為檢測指標，請設計實驗來驗證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(簡要寫出實驗思路和預期結果)答案(1)細胞質基質、線粒體、葉綠體細胞呼吸(2)蒸騰作用散失較多水分光合作用(3)實驗思路：植物甲在干旱條件下(其他條件適宜)培養(yǎng)一段時間，分別在白天和晚上測定植物甲葉肉細胞液泡中的pH，然后統計實驗數據。預期結果：白天的pH高于晚上解析(1)白天葉肉細胞既進行光合作用又進行有氧呼吸，光合作用過程中產生ATP的場所為葉綠體(類囊體薄膜)，有氧呼吸過程中產生ATP的場所有細胞質基質、線粒體。光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和細胞呼吸釋放的CO2。(3)由題干信息知，植物甲特殊的CO2固定方式是晚上吸收CO2，并生成蘋果酸儲存在于液泡中；白天氣孔關閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2用于光合作用。據此分析，當晚上時液泡中因蘋果酸的生成(或者量增加)液泡pH降低，而白天因蘋果酸脫羧釋放的CO2用于光合作用，液泡pH升高。所以，可通過比較白天和晚上液泡pH高低來確定植物甲固定CO2的方式。故實驗思路為：取生理狀態(tài)良好的植物甲，在相同的干旱環(huán)境中培養(yǎng)，分別檢測并比較白天和夜間葉肉細胞中液泡(細胞液)pH高低(大小)。預期結果：葉肉細胞中液泡白天pH高于晚上。[練6－2](2022·湖北，21)不同條件下植物的光合速率和光飽和點(在一定范圍內，隨著光照強度的增加，光合速率增大，達到最大光合速率時的光照強度稱為光飽和點)不同。研究證實高濃度臭氧(O3)對植物的光合作用有影響。用某一高濃度O3連續(xù)處理甲、乙兩種植物75天。在第55天、65天、75天分別測定植物凈光合速率，結果如圖1、圖2和圖3所示。注：曲線1：甲對照組，曲線2：乙對照組，曲線3：甲實驗組，曲線4：乙實驗組。回答下列問題：(1)圖1中，在高濃度O3處理期間，若適當增加環(huán)境中的CO2濃度，甲、乙植物的光飽和點會________(填“減小”“不變”或“增大”)。(2)與圖3相比，圖2中甲的實驗組與對照組的凈光合速率差異較小，表明____________________________________________________________________________。(3)從圖3分析可得到兩個結論：①O3處理75天后，甲、乙兩種植物的____________________________________，表明長時間高濃度的O3對植物光合作用產生明顯抑制；②長時間高濃度的O3對乙植物的影響大于甲植物，表明__________________________________。(4)實驗發(fā)現，處理75天后甲、乙植物中的基因A表達量都下降。為確定A基因功能與植物對O3耐受力的關系，使乙植物中A基因過量表達，并用高濃度O3處理75天。若實驗現象為____________________________________________________________________________________________，則說明A基因的功能與乙植物對O3耐受力無關。答案(1)增大(2)高濃度臭氧處理甲植物的時間越短，對甲植物光合作用的影響越小(3)實驗組的凈光合速率均明顯小于對照組長時間高濃度O3對不同種類植物光合作用產生的抑制效果不同(4)A基因過量表達的乙植物的凈光合速率與A基因表達量下降的乙植物的凈光合速率相同解析(1)在高濃度O3處理期間，若適當增加環(huán)境中的CO2濃度，則光合作用條件更適宜，甲、乙植物的光合速率會增加，光飽和點會增大。(2)圖2是用高濃度O3處理植物65天測定的植物凈光合速率，圖3是用高濃度O3處理植物75天測定的植物凈光合速率，與圖3相比，圖2中甲的實驗組與對照組的凈光合速率差異較小，表明高濃度臭氧處理甲植物的時間越短，對甲植物光合作用的影響越小。(3)O3處理75天后，甲、乙兩種植物的實驗組的凈光合速率均明顯小于對照組，表明長時間高濃度的O3對植物光合作用產生明顯抑制；曲線2、4之間的差別大于1、3之間的差別，說明長時間高濃度的O3對乙植物的影響大于甲植物，表明長時間高濃度O3對不同種類植物光合作用產生的抑制效果不同。(4)實驗目的為確定A基因功能與植物對O3耐受力的關系，因此自變量為A基因的表達量，因變量為植物對O3耐受力，檢測指標為植物的凈光合速率，因此該實驗應是用高濃度O3處理乙植物75天(乙植物的基因A表達量下降)，測定乙植物凈光合速率；使乙植物中A基因過量表達后用高濃度O3處理75天，測定其凈光合速率；若A基因的功能與乙植物對O3耐受力無關，則實驗現象為A基因過量表達的乙植物的凈光合速率與A基因表達量下降的乙植物的凈光合速率相同。[練6－3](2022·廣東，18)研究者將玉米幼苗置于三種