2020年高考生物真题专项训练：2细胞的能量供应和利用（含答案详解）

2020年高考生物真题专项训练
专题二　细胞的能量供应和利用
1．(2020·高考全国卷Ⅰ，T2)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是(　　)
A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D．若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
2．(2020·新高考山东卷，T2)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP, 这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是(　　)
A．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
3．(2020·高考江苏卷，T6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(　　)
A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C．研磨时添加石英砂有助于色素提取
D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散
4．(2020·新高考天津卷，T5)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(　　)
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
5．(2020·浙江7月选考，T6)下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述，正确的是(　　)
A．细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B．细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C．细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D．若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
6．(2020·浙江7月选考，T10)为研究酶作用的影响因素，进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的活动。下列叙述错误的是(　　)
A．反应小室应保持在适宜水温的托盘中
B．加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致
C．将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液
D．比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围
7.
(2020·浙江7月选考，T25)将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是(　　)
A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大
C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B～C段对应的关系相似
D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A～B段对应的关系相似
8．(2020·高考全国卷Ⅰ，T30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有_________________________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_____________________
_____________________________________________________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是____________________________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/μmol·m－2·s－1 1 200 1 180 560 623
9.(2020·高考全国卷Ⅲ，T29)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位 (1)__________ 叶绿体的类囊体膜 线粒体
反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等
反应名称 (2)__________ 光合作用的光反应 有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源 化学能 (3)_______ 化学能
终产物(除ATP外) 乙醇、CO2 (4)_______ (5)________
10.(2020·新高考山东卷，T21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_________________________________________________________________________________________________________________。
(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是____________________________________________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
11．(2020·高考江苏卷，T27)大豆与根瘤菌是互利共生关系，如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
(1)在叶绿体中，光合色素分布在________上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和________。
(2)如图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3 磷酸甘油酸(PGA)的酶在________中，PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于________。
(3)根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成________键。
(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。
(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是________。
12．(2020·新高考天津卷，T13)鬼箭锦鸡儿(灌木)和紫羊茅(草本)是高寒草甸生态系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果见下图。
据图回答：
(1)CO2浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，体现了植物在生态系统__________和____________中的重要作用。
(2)本研究中，仅CO2浓度升高对两种植物的影响分别为_______________________，仅温度升高对两种植物的影响分别为____________________________________。
(3)两个实验的C2T2组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测，在群落水平，温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是否成立，应做进一步实验。请给出简单的实验设计思路：______________________________________________。若推测成立，说明温室效应加剧可能影响群落________的速度与方向。
专题二　细胞的能量供应和利用（答案详解）
1．解析：选D。在反应底物是葡萄糖的情况下，细胞进行有氧呼吸和产乙醇的无氧呼吸均可产生CO2，其中产乙醇的无氧呼吸产生的CO2与乙醇的分子数相等，有氧呼吸不产生乙醇，因而若产生的CO2与乙醇的分子数相等，说明细胞只进行无氧呼吸，A项正确；根据有氧呼吸反应式，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，B项正确；根据无氧呼吸反应式，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞无氧呼吸产物是乳酸，则不需要消耗O2也不产生CO2，C项正确；有氧呼吸中，吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，而无氧呼吸不消耗O2，但可能产生CO2，若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数少或两者的数目相等，D项错误。
2．解析：选B。无氧呼吸消耗1分子葡萄糖只产生少量ATP，因此癌细胞要满足其生命活动，需大量吸收葡萄糖，A正确；无氧呼吸的第二阶段，丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成ATP，无氧呼吸生成ATP的过程仅发生在第一阶段，B错误；无氧呼吸过程中丙酮酸转化为乳酸的场所为细胞质基质，C正确；癌细胞主要进行无氧呼吸，其产生NADH的过程仅发生在第一阶段，因此消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。
3．解析：选B。叶绿体色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素，A正确；研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏，B错误；加入石英砂是为了使研磨更充分，从而使叶绿体中的色素释放出来，C正确；画滤液细线时应尽量减少样液扩散，防止色素带之间部分重叠，D正确。
4．解析：选A。题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸”说明，乙醇酸是在暗反应中合成的，合成场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系既能在类囊体上进行光反应，又能利用16种酶等物质进行暗反应，因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等，B错误；类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP，光反应产生的O2不参与暗反应，C错误；该反应体系中有类囊体，在光照条件下还可实现连续的CO2固定与还原，说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素，D错误。
5．解析：选C。1分子葡萄糖经厌氧呼吸可产生约2个ATP，1分子葡萄糖经需氧呼吸可产生约30个ATP，A项错误。厌氧呼吸在细胞溶胶中进行，B项错误。需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段都是糖酵解产生丙酮酸，C项正确。适当提高环境中的O2浓度会抑制厌氧呼吸，产生的酒精量会减少，D项错误。
6．解析：选C。该实验中温度是无关变量，应处于适宜状态，A项正确。含有酶的滤纸片的大小和数量为无关变量，要保证各组加入的含有酶的滤纸片大小和数量相同，B项正确。该实验中不直接将过氧化氢溶液加到含酶的滤纸片上，而是将滤纸片粘在反应小室一侧的内壁上，缓冲液和过氧化氢溶液依次加到反应小室下侧，C项错误。该实验的检测指标是单位时间内收集的气体体积，D项正确。
7．解析：选A。测得的植物叶片的光合速率为净光合速率，不仅需要考虑叶绿体的光合速率，还需要考虑线粒体的呼吸速率，因此分离得到的叶绿体的光合速率大于测得的该植物叶片的光合速率，A正确；叶绿体被破碎后，结构被破坏，无法进行光合作用，因此无破碎叶绿体的光合速率比有一定比例破碎叶绿体的光合速率大，B错误；该植物较长时间处于遮阴环境，由于缺乏光照，叶片的光合速率为0，C错误；若该植物处于开花期，人为摘除花朵后，叶片光合作用产生的蔗糖不能运输到花朵，导致叶片内蔗糖积累过多，不利于光合作用的进行，其蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B～C段对应的关系相似，D错误。
8．解析：(1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争，使能量更多地流向农作物；松土可以使土壤中O2含量增多，有利于根细胞进行有氧呼吸，进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因而农田施肥的同时常适当浇水，以使肥料中的矿质元素溶解在水中；另外，浇水还可以降低土壤溶液的渗透压，防止作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源，间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足，应选择光饱和点较高的作物(作物A)；株高较低的作物获取的光照较少，应选择光饱和点较低的作物(作物C)。
答案：(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用　(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收　(3)A和C　作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
9．解析：(1)(2)无氧条件下，某些细胞可以将葡萄糖分解成乙醇和CO2，并释放少量能量，该过程为无氧呼吸，发生在细胞质基质中。(3)(4)在真核细胞中，光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体膜上，叶绿体类囊体膜上的光合色素吸收的光能，有两方面的用途：①将水分解成[H](NADPH)和氧，氧直接以分子的形式释放出去，[H](NADPH)被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂参与到暗反应阶段的化学反应中去；②在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。(5)在线粒体中可以发生有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H](NADH)，并释放出少量的能量；在有氧呼吸的第三阶段，前两个阶段产生的[H](NADH)经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。因此丙酮酸等在线粒体内氧化分解的终产物除了ATP外，还有二氧化碳和水。
答案：(1)细胞质基质　(2)无氧呼吸　(3)光能　(4)O2、NADPH
(5)H2O、CO2
10．解析：(1)根据题图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能，模块2利用电能电解水生成H＋和O2，并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类，相当于光合作用的暗反应。暗反应中的CO2的固定为CO2和C5结合生成C3，C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原，随后经过一系列反应形成糖类和C5，故该系统中模块3中的甲为五碳化合物(C5)，乙为三碳化合物(C3)。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则CO2浓度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物(C3)的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致三碳化合物(C3)含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若该系统气泵停转时间较长，则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足，从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量＝光合作用合成糖类的量－细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比，该系统没有呼吸作用消耗糖类，所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下，土壤含水量低，导致植物叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少。因此，干旱条件下，很多植物光合作用速率降低。
答案：(1)模块1和模块2　五碳化合物(或C5)　(2)减少　模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足　(3)高于　人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)　(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
11．解析：(1)叶绿体中的光合色素分布在类囊体薄膜上；在暗反应过程中，一分子CO2和一分子C5在酶的催化下结合、反应，形成两分子C3。(2)光合作用的暗反应阶段发生在叶绿体基质中，固定CO2形成PGA发生在暗反应过程中，相关酶分布在叶绿体基质中。由题图可以看出，TP合成蔗糖的过程发生在细胞质基质中，相关酶也分布在细胞质基质中。(3)氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成肽键。(4)光合作用的光反应阶段，叶绿体中的光合色素可将光能转变成ATP中的化学能。根瘤中没有叶绿体，不进行光合作用，故其中合成ATP的能量主要来自呼吸作用中糖类的氧化分解。(5)与葡萄糖相比，蔗糖是非还原性二糖，化学性质较稳定；质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，蔗糖溶液溶质分子数少，渗透压低，对植物细胞的渗透压影响相对小。
答案：(1)类囊体(薄)膜　C5　(2)叶绿体基质　细胞质基质　(3)肽　(4)光能　糖类　(5)非还原糖较稳定(或蔗糖分子为二糖，对渗透压的影响相对小)
12．解析：(1)植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，实现了物质和能量的转变，体现了植物在生态系统物质循环和能量流动中的重要作用。(2)分析题图，比较C1T2和C2T1两组可知，仅CO2浓度升高对两种植物的影响为促进两种植物生长；比较C1T1和C1T2两组可知，仅温度升高对两种植物的影响分别为抑制鬼箭锦鸡儿生长，促进紫羊茅生长。(3)为验证在群落水平，温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物的比例发生改变，实验的自变量为温室效应是否加剧，检测指标可以为相对生物量，所以实验设计思路为：将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起，比较温室效应加剧前后相对生物量的变化。若温室效应加剧会导致两种植物在同一高寒草甸中的比例发生改变，则说明温室效应加剧可能影响群落演替的速度与方向。
答案：(1)物质循环　能量流动　(2)促进两种植物生长　抑制鬼箭锦鸡儿生长，促进紫羊茅生长　(3)将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起，比较温室效应加剧前后相对生物量的变化　演替