3单元过关检测(三)细胞的能量供应和利用（Word版含解析）

高中生物单元过关检测(三)
细胞的能量供应和利用
(时间：45分钟　分值：100分)
一、选择题(本题包括9小题，每小题4分，共36分)
1．下图表示酶的浓度一定时某酶促反应速率和温度的关系。某兴趣小组据图探究经过t4条件处理的该酶，当温度降低到t3时，其活性是否可以恢复到较高水平。下列相关说法错误的是(　　)
A．图中酶促反应速率可以用产物的生成速率或反应物的消耗速率表示
B．图中t1和t5对应的酶促反应速率都为0的原因相同
C．该探究实验应该设置分别在t3和t4温度下进行保温处理的两个对照组
D．该探究实验的实验组应该先在t4温度下保温处理，再在t3温度下保温处理
解析：选B。图中酶促反应速率可以用产物的生成速率或反应物的消耗速率表示，A正确；t1时为低温，酶的活性很低，导致酶促反应基本不进行，而t5时为高温，破坏了酶的空间结构导致酶丧失活性，使得酶促反应不进行，因此两种温度下酶促反应速率为0的原因不同，B错误；该实验的目的是探究经过t4条件处理的该酶，当温度降低到t3时，其活性是否可以恢复到较高水平，所以该实验应该设置分别在t3和t4温度下进行保温处理的两个对照组，C正确；该实验的目的是探究经过t4条件处理的该酶，当温度降低到t3时，其活性是否可以恢复到较高水平，所以该实验的实验组应该先在t4温度下保温处理，再在t3温度下保温处理，D正确。
2．(2021·河北石家庄高三二模)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。下列有关酶的叙述错误的是(　　)
A．腐生型真菌能产生酶将体外大分子有机物水解为小分子有机物
B．由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下进行
C．探究温度对酶活性的影响时，反应时间长短会影响实验结果
D．生物体的激素调节是通过调节基因控制酶合成的过程实现的
解析：选D。腐生型真菌不能直接利用大分子有机物，需要利用自身产生的酶将大分子水解成小分子进行吸收，发酵技术就是利用了腐生型真菌的这一特点，A正确；正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行，B正确；探究温度对酶活性的影响，反应时间过长会使反应物均完全反应，无法比较各组的催化效率，C正确；生物体的激素调节是通过激素刺激内分泌细胞分泌激素的过程实现的，D错误。
3．下列关于生物体内ATP的叙述，正确的是(　　)
A．酵母菌进行无氧呼吸的各反应阶段均生成少量ATP
B．运动时肌肉细胞中ATP的消耗速率远高于其合成速率
C．线粒体和叶绿体中合成ATP的能量来源相同
D．突触前膜释放神经递质的过程中常伴随着ATP的水解
解析：选D。酵母菌进行无氧呼吸时只在第一阶段才产生少量ATP，第二阶段不产生ATP，A错误；运动时肌肉细胞中ATP的消耗速率与合成速率处于动态平衡，B错误；线粒体中合成ATP的能量来自有机物中储存的化学能，而叶绿体中合成ATP的能量来自光能，C错误；突触前膜释放神经递质的方式为胞吐，该过程需要消耗ATP，因此突触前膜释放神经递质的过程中常伴随着ATP的水解，D正确。
4.
右图是植物根尖细胞中发生的某生理活动，下列相关说法正确的是(　　)
A．图示过程中有丙酮酸的生成并伴随能量的释放
B．图中ATP中的能量来源于光能和化学能
C．随着O2浓度的增大，此生理活动不断增强
D．如果O2用18O标记，则只有H2O被标记，CO2不会被标记
解析：选A。图示过程可表示根尖细胞的有氧呼吸，在有氧呼吸的第一阶段葡萄糖分解成丙酮酸，并释放出能量，A正确。图中ATP中的能量来源于化学能，B错误。在一定范围内，增加O2浓度有利于有氧呼吸的进行，当O2浓度达到一定值时，由于受呼吸酶数量等因素的限制，即使再增加O2浓度，有氧呼吸速率也不会增加，C错误。O2中的氧原子用18O标记后，18O2可在有氧呼吸第三阶段进入H2O中，而有氧呼吸第二阶段中H2O又是反应物之一，产物有CO2，故H2O中的18O可进入CO2中，D错误。
5．(2021·广东梅州高三质检)生物利用的能源物质主要是糖类和脂肪，脂肪的氧原子含量较糖类少而氢的含量多。因此，可用一定时间内生物产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值来大致推测细胞呼吸底物的种类(不考虑蛋白质)。下列叙述错误的是(　　)
A．将酵母菌培养在溶氧丰富的葡萄糖溶液中，上述比值等于1
B．糖尿病患者患病后与其未患病时相比，上述比值会降低
C．富含脂肪的种子在萌发初期，上述比值低于1
D．处在冬眠阶段中的熊，上述比值接近1
解析：选D。酵母菌培养在溶氧丰富的葡萄糖溶液中只进行有氧呼吸，产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值等于1，A正确；糖尿病患者利用的葡萄糖减少，利用的脂肪增多，呼吸作用消耗O2多，故产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值比正常时会降低，B正确；富含油脂的种子在萌发初期主要利用脂肪作为能源物质，故产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值低于1，C正确；处在冬眠阶段中的熊，主要靠分解脂肪提供能量，产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值小于1，D错误。
6．下图为探究酵母菌细胞呼吸的实验装置，锥形瓶中装有正常生长的酵母菌及足量培养液，试管中装有溴麝香草酚蓝水溶液，从阀门通入的空气已去除CO2，实验过程中其他条件适宜。下列叙述错误的是(　　)
A．若打开阀门进行实验，探究温度对酵母菌有氧呼吸的影响，则通入锥形瓶的O2属于无关变量
B．若关闭阀门进行实验，在酸性条件下，可用重铬酸钾溶液检测锥形瓶的培养液中是否有酒精产生
C．若打开阀门，在不同温度下进行实验，试管中溶液颜色变化所需的时间越短，表明酵母菌在所处温度下的有氧呼吸越旺盛
D．若关闭阀门，以乳酸菌替代酵母菌进行实验，试管中溶液颜色由蓝变绿再变黄
解析：选D。若探究不同温度对酵母菌有氧呼吸的影响，则温度为自变量，O2和其他因素都属于无关变量，A正确；重铬酸钾可用于检测酒精(乙醇)，但需要让重铬酸钾处在酸性条件下，因为重铬酸钾的作用原理是在酸性条件下有强氧化性，更易将酒精氧化成灰绿色，B正确；若试管中溶液颜色变化时间越短，表明CO2产生的速率越快，则有氧呼吸越旺盛，C正确；乳酸菌替代酵母菌进行实验，则只产生乳酸不产生CO2，试管中溶液不变色，D错误。
7．下列关于植物光合作用的叙述，正确的是(　　)
A．破坏叶绿体外膜后，O2不能产生
B．在离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应
C．与冬季相比，植物在夏季光合作用强度高的主要原因是光照时间长
D．密闭玻璃容器中降低CO2供应，植物的光反应不受影响，但暗反应速率降低
解析：选B。光合作用过程中，O2在叶绿体的类囊体薄膜上产生，故破坏叶绿体外膜后，O2仍可继续产生，A错误；叶绿体基质是光合作用暗反应的场所，含有暗反应所需的酶，离体后缺少光反应提供的ATP、NADPH([H])，若在离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，能完成暗反应，B正确；与冬季相比，植物在夏季光合作用强度高的主要原因是光照强度大，温度高，C错误；因为光反应与暗反应是相互联系、相互影响的，密闭玻璃容器中降低CO2供应，首先导致植物暗反应速率减弱，继而导致光反应速率降低，D错误。
8．叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，部分代谢途径如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A．叶绿体的功能受核DNA的控制
B．酶R在[H]的参与下固定CO2形成C3 Ⅰ
C．X的浓度随着外界CO2浓度增加而增加
D．C3 Ⅱ输出叶绿体的速度不影响淀粉的合成
解析：选A。酶R的小亚基由核基因控制合成，故叶绿体的功能受核DNA的控制，A正确；CO2的固定不需要[H]的参与，B错误；X的浓度与CO2浓度、光照强度等因素相关，不会随外界CO2浓度增加而一直增加，C错误；一部分C3 Ⅱ在叶绿体中转化为淀粉，一部分输出叶绿体转化为蔗糖，故其输出叶绿体的速度会影响淀粉的合成，D错误。
9．(2021·山东济南高三月考)在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5(即RuBP)→2C3的进行。为测定RuBP羧化酶的活性，某学习小组从菠菜叶中提取该酶，用其催化C5与CO2的反应，并检测产物14C5的放射性强度。下列分析错误的是(　　)
A．菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B．RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C．测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D．单位时间内14C生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
解析：选B。菠菜叶肉细胞内RuBP羧化酶是植物体内催化CO2固定的酶，反应的场所是叶绿体基质，A正确；题干所述为暗反应阶段，有光无光都可以进行，但暗反应需要光反应提供[H]和ATP，B错误；测定该酶活性的方法是用其催化C5与14CO2的反应，并检测产物14C3的放射性强度，属于同位素标记法，C正确；根据CO2和C5在RuBP酶的催化作用下生产2分子C3，说明单位时间内14C3生成量越多，RuBP羧化酶活性越高，D正确。
二、选择题(本题包括3小题，每小题6分，共18分)
10.
右图是在24小时测得的大棚番茄CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是(　　)
A．a时CO2释放量减少可能是由于温度降低使细胞呼吸减弱
B．d时由于温度升高，蒸腾作用过强使气孔关闭，CO2供应减少
C．如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加
D．番茄通过光合作用制造有机物的时间段是ce段
解析：选D。图中虚线表示CO2的吸收速率，Oc段所对应的虚线位于横轴下面，表示CO2的释放速率，相当于细胞呼吸速率，Oa段对应的虚线上升，即细胞呼吸减弱，原因可能是环境温度降低，A项正确；d时由于温度过高，蒸腾作用过强使植物气孔关闭，从而降低了CO2的吸收速率，B项正确；M点和N点位于实线上，实线表示大棚中CO2的含量，如果N点低于M点，说明经过一昼夜，大棚中的CO2含量减少，减少的CO2被植物吸收，进入植物细胞内合成了有机物，从而使植物体内的有机物总量增加，C项正确；虚线上的c、e两点是虚线与横轴的交点，此时光合作用速率＝细胞呼吸速率，说明在c点之前和e点之后植物也在进行光合作用，只是光合作用速率小于细胞呼吸速率，D项错误。
11．在适宜的条件下给降香黄檀树干施用三种不同浓度的乙烯利后，其光合特性的变化情况如下表所示。根据表中的数据分析，下列相关叙述正确的是(　　)
不同浓度乙烯利对降香黄檀光合特性的影响
乙烯利浓度　 Pn/(μmol·m－2·s－1) Cond/(μmol·m－2·s－1) Ci/(μmol·m－2·s－1) Tr/(μmol·m－2·s－1)
0.1% 16.27 0.37 258.98 4.68
0.5% 14.41 0.38 256.89 7.11
2.5% 11.76 0.18 219.37 4.47
对照 10.91 0.15 218.28 3.58
注：Pn：净光合速率；Cond：气孔导度；Ci：胞间二氧化碳浓度；Tr：蒸腾速率。
A．可根据提取液中不同色素的溶解度确定乙烯利对光合色素含量的影响
B．表中不同浓度的乙烯利处理，均可增大叶片对二氧化碳的吸收和水分的散失
C．用不同浓度乙烯利处理均是通过增强暗反应强度来提高降香黄檀的净光合速率
D．随着乙烯利浓度的增大，表格中各项指标均高于对照且逐渐降低
解析：选B。可根据层析的滤纸条上色素带的深浅以及宽窄确定乙烯利对光合色素含量的影响，A错误；与对照组相比，表中不同浓度的乙烯利处理后，气孔导度和蒸腾速率均增加了，增大了叶片对二氧化碳的吸收和水分的散失，B正确；用不同浓度乙烯利处理，净光合速率均增加，说明光反应速率和暗反应速率均加快，C错误；由表格数据可知，随着乙烯利浓度的增大，气孔导度和蒸腾速率先升高后降低，D错误。
12．(2021·河南郑州高三月考)一些生物学现象可以用数学模型表示，下列对各曲线所表达的生物学含义的描述，正确的是(　　)
①甲图可表示人的成熟的红细胞ATP的生成速率与氧气浓度的关系
②乙图可表示夏季稻田生态系统中一天内CO2的浓度变化
③丙图可表示酵母菌呼吸时O2浓度和CO2产生量的关系，a点ATP产生量最大
④丁图可表示小鼠的离体细胞内酶活性与温度的关系
A．①④　　　　　　　　 B．②③
C．③④ D．①②
解析：选A。人的成熟红细胞中没有线粒体，只能进行无氧呼吸，所以ATP生成速率与O2浓度无关，①正确；夏季的12时光照很强烈，空气中CO2浓度依然降低而非升高，②错误；丙图表示酵母菌呼吸时O2浓度与CO2产生量的关系，a点时呼吸作用最弱，ATP产生量最小，③错误；离体的小鼠细胞内酶活性随着环境温度而改变，④正确。
三、非选择题(本题包括4小题，共46分)
13．(10分)(2021·广东珠海高三模拟)镉(Cd)是一种土壤中污染范围较广的重金属。研究人员利用上海青进行了相关镉(Cd)胁迫实验，请回答相关问题：
(1)研究发现，在一定浓度的Cd2＋溶液中，短时间内上海青细胞中叶绿素含量显著下降，这一变化会使上海青对光能的____________________产生影响，进而抑制光合作用的________阶段。同时Cd2＋还可通过抑制光合电子传递过程，使ATP的合成受阻，进而抑制暗反应中________过程。
(2)H2S是目前公认的一种气体信号分子，为进一步研究H2S对Cd胁迫上海青光合作用的影响机理，检测了不同处理下的RuBP羧化酶(用于固定CO2)活性和叶绿素含量，实验结果如下图所示(其中CK为对照组)。
　
①为构建体外测定RuBP羧化酶活性的反应体系，除了RuBP羧化酶、缓冲物质与酶保护剂外，下列哪些成分及相关条件也是必需的？________(填标号)。
A．ATP B．NADPH
C．C3 D．C5
E．适宜的光照 F．适宜的温度
G．一定的浓度的CO2
②结合图分析，H2S能________Cd胁迫对上海青光合作用的影响，其机理是
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
解析：(1)依题干信息可知，因为一定浓度的Cd2＋溶液短时间内使上海青细胞中叶绿素含量下降，叶绿素的作用是吸收、传递和转化光能，所以上海青吸收、传递和转化光能受到影响，从而直接抑制光合作用的光反应阶段；因为Cd2＋抑制光合电子传递过程，ATP的合成受阻，无法为暗反应提供能量，所以会直接抑制暗反应中C3的还原。(2)①构建体外测定RuBP羧化酶活性的反应体系，RuBP羧化酶催化C5和CO2结合生成C3，所以在这个阶段的反应中需要C5、适宜的温度和一定的浓度的CO2。②比较图中数据，加入Cd后叶绿素含量和RuBP羧化酶活性大幅度降低，而加入H2S和Cd后发现叶绿素含量有所升高，RuBP羧化酶活性略微上升，所以H2S能够缓解Cd胁迫对上海青光合作用的影响的机理是提高叶绿素含量，促进了光反应，提高了RuBP羧化酶的活性，促进CO2的固定和利用，一定程度上促进了暗反应。
答案：(1)吸收、传递和转换　光反应　C3的还原
(2)①DFG　②缓解　提高叶绿素含量，促进了光反应，提高了RuBP羧化酶的活性，促进CO2的固定和利用，一定程度上促进了暗反应
14．(10分)某研究小组发现生长在热带雨林的植物气孔都较大，对某热带雨林生态系统四个季节的净光合速率与呼吸速率进行测量，结果如下表所示。回答下列问题：
雾凉季 干热季 雨季前期 雨季后期
净光合速率/ (mg·m－2·s－1) 0.850 0.702 0.863 0.874
呼吸速率/ (mg·m－2·s－1) 0.198 0.211 0.270 0.228
(1)由上表可知该生态系统四季的呼吸速率几乎相等，由此猜测该生态系统不同季节的温度、____________________________________________________、
二氧化碳浓度等基本保持不变。据研究，温度对叶肉细胞光合作用和呼吸作用的影响不完全相同，其原因是________________________________。
(2)由上表可知，该生态系统的光合作用速率在四季中________最小，从影响光合作用的因素角度分析，其原因是_____________________________________
______________________________________________________________。
(3)由上表可知，该生态系统在四季中______________有机物积累量最多，依据是___________________________________________________________。
解析：(1)影响呼吸作用的主要因素是温度、氧气浓度等，由表格数据可知，该生态系统四季呼吸速率几乎相等，因此该生态系统的氧气浓度、温度、二氧化碳浓度基本保持不变。温度对叶肉细胞光合作用和呼吸作用的影响不完全相同，其原因是光合酶和呼吸酶的最适温度不同(或温度对两种酶活性影响不同)。(2)由表格信息可知，该生态系统的光合作用干热季净光合速率较低，可能的原因是干热季水分含量较小，导致气孔关闭，胞间二氧化碳浓度下降，光合作用速率降低。(3)由表格信息可知，该生态系统在雨季后期净光合速率最大，所以在雨季后期有机物积累量最多。
答案：(1)氧气浓度　光合酶和呼吸酶的最适温度不同(或温度对两种酶活性影响不同)　(2)干热季　干热季的水分少，导致大部分气孔关闭，吸收二氧化碳减少，光合作用速率下降　(3)雨季后期　雨季后期净光合速率最大，积累有机物最多
15．(12分)(2021·广东江门高三模拟)温室大棚养殖蔬菜瓜果，最重要的是水肥管理。为探究施肥及CO2浓度对蓝莓净光合速率的影响，科研人员进行了相关实验，结果如下图所示(注：NPK指添加氮、磷肥和钾肥； NP指添加氮和磷肥)。回答下列问题：
(1)据图分析，实验的自变量不止一个，除CO2浓度外，还有__________________________。
(2)a点所代表的含义为_____________________________________________
_____________________________________________________________。
(3)CO2浓度为2×10－2时，根据图可知，________组蓝莓的净光合速率最低。在CO2浓度为3×10－2时，单独施用钾肥蓝莓净光合速率低的原因是很多与光合作用过程直接相关的物质的合成离不开N、P等元素，如______________________(至少写两种)。
(4)中耕松土能促进无机盐的吸收，其原因是__________________________。
解析：(1)由分析可知，自变量是施肥种类及钾肥浓度和CO2浓度，光照强度、温度等属于无关变量，无关变量应该保持一致且适宜。(2)NP组中，a点净光合速率为0，即光合作用固定的CO2与呼吸作用产生的CO2相等，a点对应的CO2浓度是CO2的补偿点。(3)看图可知，CO2浓度为2×10－2时，NP(CK)组蓝莓的净光合速率最低。光合作用过程中，需要N、P等元素参与合成的物质有酶、ATP、[H]、叶绿素等。(4)植物根细胞吸收无机盐的方式是主动运输，需要消耗能量，中耕松土促进根细胞有氧呼吸，有利于主动运输吸收无机盐。
答案：(1)施肥种类及钾肥浓度
(2)添加N肥和P肥时(NP组)的CO2的补偿点(光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度)
(3)NP(CK)　酶、ATP、[H]、叶绿素等
(4)中耕松土促进根细胞有氧呼吸，有利于主动运输吸收无机盐
16．(14分)(2021·河北唐山高三检测)某生物兴趣小组为探究“酶的特性和影响因素”进行了如下实验(注：“＋”表示有加入，“－”表示没有加入)。请依据下述实验设计，回答下列问题：
试管编号 1号 2号 3号 4号 5号
2 mL H2O2溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
2滴蒸馏水 ＋ － － － －
2滴FeCl3溶液 － ＋ － － －
2滴新鲜肝脏研磨液 － － ＋ ＋ ＋
质量分数为5%盐酸 － － － ＋ －
质量分数为5%的NaOH溶液　　　　　　　　　 － － － － ＋
观察气泡多少和产生速率
(1)在制备新鲜肝脏研磨液时，加入SiO2的目的是________________以破坏肝脏细胞，释放出过氧化氢酶。
(2)实验中1号与3号试管对比是为了验证______________________，2号与3号试管对比是为了验证________________。若要研究pH对酶活性的影响，则应选用________________号试管进行对比。
(3)在探究温度对酶活性的影响时，可选用淀粉和小麦种子中的α 淀粉酶作为实验材料。
①该实验宜选用萌发的小麦种子提取α 淀粉酶的主要理由是________________________________________________________________。
②小麦种子发芽时，胚产生的赤霉素诱导α 淀粉酶的合成，其主要机理是______________________。由此说明，植物的生长发育过程在根本上是____________________________________的结果。
③该实验中可以在反应后滴加________直接观察显色的深浅来检测实验结果。实验结果表明：55 ℃和75 ℃条件下，α 淀粉酶具有相同的活性，从酶的特性分析其原因是_______________________________________________。
解析：(1)在制备新鲜肝脏研磨液时，加入SiO2的目的是有助于充分研磨以破坏肝脏细胞，释放出过氧化氢酶。(2)3号试管加入的新鲜肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，因此实验中1号与3号试管对比是为了验证酶具有催化作用，2号与3号试管对比是为了验证酶具有高效性。4、5号试管分别加入了质量分数为5%的盐酸、质量分数为5%的NaOH溶液，因此若要研究pH对酶活性的影响，则应选用3、4、5号试管进行对比。(3)在探究温度对酶活性的影响时，可选用淀粉和小麦种子中的α 淀粉酶作为实验材料。①小麦种子中含淀粉丰富，萌发时形成大量淀粉酶，所以该实验宜选用萌发的小麦种子提取α 淀粉酶。②小麦种子发芽时，胚产生的赤霉素诱导α 淀粉酶的合成，其主要机理是赤霉素能诱导α 淀粉酶基因的表达(或转录和翻译)。由此说明，植物的生长发育过程在根本上是基因组在一定时间和空间上的程序性表达的结果。③用碘液显色方法来判定α 淀粉酶的活性，该实验中可以在反应后滴加碘液直接观察显色的深浅来检测实验结果。实验结果表明：55 ℃和75 ℃条件下，α 淀粉酶具有相同的活性，从酶的特性分析其原因是在最适温度前后，酶可能有相同的催化效率。
答案：(1)有助于充分研磨
(2)酶具有催化作用　酶具有高效性　3、4、5
(3)①小麦种子在萌发时会产生大量的α 淀粉酶
②赤霉素能诱导α 淀粉酶基因的表达(或转录和翻译)　基因组在一定时间和空间上的程序性表达
③碘液　在最适温度前后，酶可能有相同的催化效率