高考生物三轮专题突破学案和练习：专题2 细胞代谢
文档属性
| 名称 | 高考生物三轮专题突破学案和练习：专题2 细胞代谢 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 3.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-19 23:32:56 | ||
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文档简介
高考生物三轮专题突破
专题二 细胞代谢
[课标内容] 1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受环境因素(如pH和温度)的影响。2.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。3.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖和氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。4.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
梳理核心知识
提示 深思1：核糖体或细胞核；酶也可在细胞外(组织液、血浆)、体外发挥作用。
深思2：高温和pH的高低对酶的活性影响具有不可逆性，低温一方面抑制微生物对酶的破坏及酶自身的分解，另一方面对酶活性的抑制可恢复。
深思3：ATP水解释放的能量可直接用于各种需能的生化反应。
深思4：ATP是一种物质，其内含有高能磷酸键，水解时高能磷酸键断裂释放的能量可供生命活动利用。
深思5：都存在，无氧呼吸只在第一阶段产能，这一阶段也就是有氧呼吸第一阶段。
深思6：产生的[H]不是同一物质，光合作用中是NADPH，呼吸作用中是NADH。产生的ATP是同一种物质，但二者一般都不可混用。
1.无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪和淀粉水解。
2.建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，原因是温度（高温）本身会影响过氧化氢自然分解的速度；酸本身也可以作为无机催化剂催化淀粉的水解。
3.只有低温时曲线和横轴不相交，即酶的空间结构未改变，只是活性降低而已。
4.溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体，而是经过酶工程改造的产品，比一般的酶稳定性强。
5.对比实验是设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系。
6.一般地说，线粒体均匀分布在细胞质中，但活细胞中的线粒体也可以定向运动到代谢比较旺盛的部位。
7.人、鸟类和哺乳类需要维持体温的相对稳定，主要是靠细胞呼吸产生的热量来维持，一般不是由ATP水解来供能的。
8.一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光(不能利用紫外光和红外光)。
9.夏季晴朗的白天的中午，有些植物会关闭气孔，影响CO2的吸收，这直接限制暗反应；而早晨和黄昏，光照较弱，直接限制的是光反应。
10.松土有利于植物根系进行有氧呼吸，从而能够更好地吸收矿质元素，但不利于水土保持和缓解温室效应，因为植物和微生物有氧呼吸会产生更多二氧化碳。
1.判断有关细胞代谢中酶和ATP的说法的正误
(1)用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，既可用碘液也可用斐林试剂检测。(×)
(2)酶提供了反应过程所必需的活化能。(×)
(3)酶分子在催化反应完成后立即被降解。(×)
(4)从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法。(√)
(5)唾液淀粉酶催化反应的最适温度和保存温度都是37 ℃。(×)
(6)一个ATP中含有两个高能磷酸键，且都容易形成和水解。(×)
(7)酶催化的化学反应都需要ATP。(×)
(8)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(√)
(9)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)
2.判断有关细胞呼吸与光合作用的说法的正误
(1)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。(×)
(2)线粒体将葡萄糖氧化分解产生二氧化碳和水。(×)
(3)无氧呼吸不需要O2参与，最终有[H]的积累。(×)
(4)人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。(√)
(5)无水乙醇在色素的提取和分离实验中起到分离色素的作用。(×)
(6)暗反应中14C的转化途径是14CO2―→14C3―→14C5―→(14CH2O)。(×)
(7)夏季晴天，植物光合作用的“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。(×)
(8)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，光反应强度降低，暗反应强度也降低。(√)
(9)夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量。(√)
1.设计简单的实验验证从刀豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路____________________________________________________________。
提示 向等量的脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。
2.酶制剂适于在低温(0～4 ℃)下保存的原因是________________________。
提示 在0～4 ℃时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高，因此酶制剂适于在低温(0～4 ℃)下保存。
3.光照下卡尔文向小球藻悬液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是_____________________________________________。
提示 不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。
4.夏季晴天，植物光合作用会出现“午休”现象的原因是_______________________________________________________。
提示 由于光照强，温度过高，植物由于蒸腾作用过强导致失水过多，气孔部分关闭，使CO2固定减少，光合作用效率下降。
5.给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是____________________________________________________。
提示 有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了HO，有氧呼吸第二阶段利用HO生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物(CHO)
6.土壤板结时光合速率下降的原因是______________________________。
提示 土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞呼吸产生的ATP减少，影响了矿质元素的吸收，从而影响了光合色素和酶的合成，光合作用减弱
7.在光合作用强度与光照强度关系的曲线图中判断阴生和阳生植物的理由是_________________________________________________________，
有机肥能提高农作物产量的原因是___________________________。
提示 阴生植物达到光合作用效率的最大值时所需的光照强度比阳生植物要弱 有机肥在土壤中被微生物分解，产生N、P等无机肥供植物根吸收，同时又产生二氧化碳供植物进行光合作用
8.水淹的植物或无氧储藏的水果容易死亡或烂掉的原因是
___________________________________________________。
提示 供氧不足，植物细胞进行无氧呼吸产生酒精过多，对植物细胞起毒害作用
1.(2021·全国甲卷，2)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是( )
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
答案 B
解析 酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下都能生存和繁殖，A不符合题意；酵母菌无氧呼吸的第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同，都有丙酮酸的生成，B符合题意；酵母菌在无氧条件下进行发酵，产生CO2和乙醇，C不符合题意；酵母菌有氧呼吸产生CO2和水，无氧呼吸产生CO2和乙醇，两个过程都有CO2产生，D不符合题意。
2.(2021·选择性考试湖南卷，5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
答案 B
解析 根据题干可知，某些蛋白质在相关酶的作用下会发生磷酸化和去磷酸化，而发生了磷酸化和去磷酸化的蛋白质就可以参与细胞信号传递，能够体现蛋白质结构与功能相适应的特点，A正确；这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会导致这些蛋白质不能发生磷酸化和去磷酸化，不能参与细胞信号传递，B错误；由题图可知，在蛋白质磷酸化过程中，ATP为蛋白质提供磷酸基团，参与了细胞信号传递，C正确；蛋白质磷酸化和去磷酸化反应均属于酶促反应，受温度的影响，D正确。
3.(2021·选择性考试广东卷，12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是( )
A.Rubisco存在于细胞质基质中
B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2结合
答案 D
解析 由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的，故Rubisco存在于叶绿体的基质中，A错误，D正确；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B错误；在暗反应阶段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C错误。
4.(2021·全国乙卷，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和________释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________，又能保证____________正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
答案 (1)叶绿体、细胞质基质、线粒体 细胞呼吸
(2)蒸腾作用过强导致植物失水 光合作用 (3)实验思路：取若干长势相同的植物甲，平均分为A、B两组；将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件相同且适宜；一段时间后，分别测定两组植物甲白天和夜晚液泡中的pH。预期结果：B组液泡中的pH白天和夜晚无明显变化，A组液泡中的pH夜晚明显低于白天
解析 (1)白天植物的叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用过程中产生ATP的场所是叶绿体，呼吸作用过程中产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。据题干信息可知，白天储存在液泡中的苹果酸脱羧释放出CO2用于光合作用，同时叶肉细胞也进行有氧呼吸，有氧呼吸释放出来的CO2也可用于光合作用。(2)干旱的环境中，白天气孔关闭可以降低蒸腾作用，避免植物细胞过度失水；夜间气孔打开吸收CO2，通过生成苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸脱羧释放的CO2为光合作用的进行提供原料，保证了光合作用的正常进行。(3)该实验的目的是验证植物甲在干旱环境中存在特殊的CO2固定方式，根据题干信息晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中，推测苹果酸的存在会导致液泡中呈酸性，由白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，可判断苹果酸分解释放出CO2后液泡中酸性下降或趋于中性，因此实验中需要检测白天和夜晚叶肉细胞中液泡的pH。
微专题1 酶和ATP
1.酶的知识归纳
提醒：(1)过酸、过碱或温度过高，会使酶(蛋白质类)的空间结构遭到破坏，但滴加双缩脲试剂依然会产生紫色。
(2)酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物，如胃蛋白酶或脂肪酶作为催化剂可分解蛋白质或脂肪，它们自身又可作为反应的底物被其他蛋白酶水解。
2.影响酶促反应因素及酶的特性曲线分析
提醒：①同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中，如呼吸酶或ATP合成酶。
②底物浓度和酶的浓度都是通过影响反应物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的。
3.酶的特性及相关探究实验
提醒：检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。
4.以ATP为核心，构建能量转化模型
提醒：①ATP产生量与O2供给量间的关系
②除光能、有机物中的化学能之外，硝化细菌等能进行化能合成作用的细菌能利用体外环境中的某些无机物(如NH3)氧化时所释放的能量来合成ATP。
考向1 围绕ATP的结构与功能，考查科学思维能力
1.(2021·1月八省联考湖南卷，3)ATP是细胞生命活动的能量“通货”。下列叙述错误的是( )
A.糖类、脂肪和蛋白质等有机物中储存了大量ATP
B.等量的葡萄糖通过酒精发酵和有氧呼吸产生的ATP数量不同
C.光合作用和呼吸作用都产生ATP，所需的ADP可共用
D.ATP与ADP的相互转化由不同的酶催化完成
答案 A
解析 糖类、脂肪和蛋白质等有机物中储存大量能量，而不是储存大量ATP，A错误；等量的葡萄糖通过酒精发酵产生的ATP比有氧呼吸的少，B正确；ADP是合成ATP的原料，在光合作用和呼吸作用产生ATP过程中可共用，C正确；ATP与ADP可相互转化，一为水解反应，一为合成反应，所需酶不同，D正确。
2.(2021·山师大附中调研)如图1是细胞中某种小分子化合物的结构模式图，其中①～③代表化学键，④和⑤代表化学基团；图2表示哺乳动物成熟红细胞内ATP产生量与O2供给量的关系。下列叙述正确的是( )
A.图1中②处的化学键比①处的更稳定
B.图1中的⑤处为碱基，且该碱基是RNA所特有的
C.据图2可知，哺乳动物的成熟红细胞不能进行细胞呼吸
D.哺乳动物的成熟红细胞吸收葡萄糖需要消耗ATP
答案 A
解析 图1所示的物质可以是ATP，高能磷酸键①容易形成也容易水解，高能磷酸键②比高能磷酸键①更稳定，A正确；若图1中的⑤处是碱基A(腺嘌呤)，腺嘌呤是DNA和RNA共有的碱基，B错误；哺乳动物的成熟红细胞可以进行无氧呼吸，C错误；哺乳动物的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要消耗ATP，D错误。
考向2 结合与酶有关的实验，考查科学探究能力
3.(2021·西工大附中调研)实验材料的选择与实验目的相匹配是实验成功的关键。下列关于酶实验的选材与实验目的不相匹配的是( )
A.利用淀粉酶、蔗糖酶、淀粉和碘液验证酶的专一性
B.利用荧光素酶、荧光素、ATP、重金属离子探究重金属对酶活性的影响
C.利用过氧化氢、新鲜猪肝研磨液和氯化铁溶液验证酶的高效性
D.利用淀粉酶、淀粉、不同pH的缓冲液探究pH对酶活性的影响
答案 D
解析 用同一种酶催化不同底物，或者用不同种类的酶催化同种底物，都能验证酶的专一性，故A正确；酸也能催化淀粉水解，故不能利用淀粉酶、淀粉、不同pH的缓冲液探究pH对酶活性的影响，一般用过氧化氢、过氧化氢酶、不同pH的缓冲液探究对酶活性的影响，D错误。
4.(2021·广东中山市调研)已知药物a能使淀粉酶和淀粉结合的机会减少，但不会影响淀粉酶活性；施加药物b能使淀粉酶活性丧失。图为淀粉酶在t1时不同处理条件下产物浓度随时间的变化曲线，其中乙组使用了少量药物a处理。据图分析，下列相关叙述错误的是( )
A.淀粉酶的用量及底物含量是该实验的无关变量
B.丙组既没有使用药物a，也没有使用药物b
C.如果增加酶的数量，可提高乙组产物产生速率
D.经高温或低温处理也可得到与甲组一样的效果
答案 D
解析 三组实验中酶的用量及底物含量是无关变量，应保持一致，A正确；已知乙组使用了少量药物a，丙组的反应速率高于乙组，所以丙组应该是既没有使用药物a也没有使用药物b，B正确；因为药物a是减少了淀粉酶和淀粉的结合机会，所以增加乙组酶的数量可以提高产物的产生速率，C正确；甲组后来反应停止，应该是使用了药物b使酶失活，高温可以使酶失活，但低温不会，所以低温处理后的效果和甲组的不一样，D错误。微专题2 光合作用与细胞呼吸的关系
1.光合作用与细胞呼吸的过程图解
2.深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
提醒：①如果题干中给出的信息是叶绿体消耗CO2或叶绿体产生O2的量，则该数据为总光合速率。
②整株绿色植物净光合速率为0时，叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度。
③叶肉细胞的液泡中含有的一些水溶性色素，不能用于光合作用。
考向1 借助光合作用与细胞呼吸的联系，考查分析判断能力
1.(2021·哈师大附中调研)叶肉细胞中的水能参与多种代谢反应，水中氧原子也可随代谢转移至丙酮酸分子中。其转移途径不包括( )
A.H2O经呼吸作用转移至CO2
B.CO2经光合作用转移至葡萄糖
C.葡萄糖经呼吸作用转移至丙酮酸
D.H2O经光合作用转移至O2，再经呼吸作用转移至CO2
答案 D
解析 据题意，在适宜的光照下，叶肉细胞既进行光合作用，又进行有氧呼吸。结合有氧呼吸和光合作用过程进行分析，水既可以是光合作用光反应的原料，也可以是有氧呼吸第二阶段的原料，则从两条转移途径分析：第一条从参与光合作用开始分析，水参与光合作用光反应将氧原子转移到氧气，而氧气参与有氧呼吸第三阶段形成水，其氧原子转移过程总结为：水氧气水，不能转移至丙酮酸；第二条从有氧呼吸开始分析，水参与有氧呼吸的第二阶段，将氧原子转移至二氧化碳，再参与光合作用暗反应，与五碳化合物结合形成三碳化合物，最终形成葡萄糖(C6H12O6)，再经呼吸作用第一阶段形成丙酮酸，其氧原子转移过程总结为：水二氧化碳葡萄糖丙酮酸。故该转移途径包含A、B、C三项过程，不包含D项过程。特别提醒，丙酮酸虽然是含有三个碳原子的化合物，但不参与光合作用暗反应过程。
2.(2021·豫南九校联考)如图所示为某高等植物叶肉细胞内有关细胞器的代谢活动，下列相关叙述不正确的是( )
A.甲可以调节细胞内的环境
B.乙为叶绿体，a在类囊体薄膜上形成，用于B的还原
C.若G与F是同一种物质，则G在丙的基质中产生
D.无光条件下，乙不能产生ATP但能产生E，而丙能产生ATP
答案 D
解析 根据各细胞器的结构特点及物质变化可判断甲、乙、丙分别为液泡、叶绿体和线粒体，液泡具有调节细胞内的环境的作用，A正确；根据题图中的箭头指向推知a为[H]和ATP，它们是在类囊体薄膜上形成的，可用于C3的还原，B正确；若G与F是同一种物质，根据图中信息判断G与F都是CO2，在线粒体中CO2是在线粒体基质中产生的，C正确；无光条件下，暗反应不能正常进行，叶绿体不能产生E，但线粒体能产生ATP，D错误。
考向2 借助光合作用与细胞呼吸的应用，考查社会责任
3.(2021·南昌市摸底测试)细胞呼吸的原理广泛应用于生产实践中，下列分析错误的是( )
A.种子储存时应先晒干，降低其自由水的含量，从而降低细胞呼吸速率
B.水稻田要定期排水以防止根因为缺氧而腐烂
C.用透气的纱布包扎伤口，可抑制厌氧菌的大量繁殖
D.利用乳酸菌制作酸奶时，应先通气，后密封，利于乳酸菌发酵
答案 D
解析 储存前将种子晒干，可以降低细胞中的自由水含量，从而降低细胞呼吸速率，A正确；对水稻田定期排水可以防止根部细胞进行无氧呼吸产生酒精(对植物细胞有毒害作用)，B正确；用透气的纱布包扎伤口，可以抑制厌氧菌的大量繁殖，C正确：乳酸菌为厌氧菌，利用乳酸菌制作酸奶时，开始时就应密封，这样有利于乳酸菌发酵，D错误。
(1)解答此类试题的关键是理解不同因素对细胞呼吸的影响。O2促进有氧呼吸、抑制无氧呼吸；温度影响与细胞呼吸有关的酶的活性；水分主要通过自由水含量影响代谢过程，进而影响细胞呼吸。
(2)要学会在不同的情境中找出影响细胞呼吸的主要因素。如中耕松土和防止水淹导致的作物根系腐烂都是从O2影响植物根系细胞呼吸入手；晒干后保存作物种子是从自由水含量影响种子代谢入手；冷藏保鲜则是从温度影响酶的活性入手。
4.(2021·西安高新一中调研)夏季大棚种植，农民经常在傍晚进行如下劳作：①延长2 h人工照光；②熄灯后，要打开门和所有通风口透气半小时以上；③关上门和通风口。下列对上述做法的生物学原理的分析，错误的是( )
A.①增加光能，延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B.②起到降氧、降温、降湿度的作用，这都对抑制细胞呼吸减少有机物的消耗有利
C.与①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D.③的作用是积累棚内CO2浓度以抑制细胞呼吸，并对下一天的光合作用有利
答案 C
解析 延长2 h人工照光，可以增加光能，延长光合作用时间，提高有机物的制造量，提高光合产量，A正确；②熄灯后，要打开门和所有通风口透气半小时以上，可以起到降氧、降温、降湿度的作用，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，B正确；与①时的状态相比，②③时呼吸作用受抑制，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误；③关上门和通风口，棚内CO2浓度会升高，会抑制细胞呼吸，又由于CO2是光合作用的原料，因此对下一天的光合作用有利，D正确。
微专题3 影响光合作用和细胞呼吸的因素
1.掌握影响细胞呼吸的“四类”曲线
提醒：①不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
②线粒体能分解丙酮酸，但不能分解葡萄糖，葡萄糖需在细胞质基质中分解。
③对于细胞呼吸来说，有H2O生成一定在进行有氧呼吸，有CO2生成一定不是产生乳酸的无氧呼吸。有酒精生成的呼吸一定在进行无氧呼吸，动物细胞无氧呼吸不会产生酒精。
2.把握影响光合作用因素的3类曲线
提醒：①光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与。
②叶绿体中的色素能吸收、传递、转换光能，不能制造能量。
③蓝藻没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素和相关的酶，能进行光合作用。
④光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生的[H]和ATP还可以维持一段时间的暗反应，但在无光条件下不可以长期进行。
考向1 围绕光合作用的影响因素，考查科学思维能力
1.(2021·河南名校联盟)如图表示在自然条件下，甲、乙两种植物的CO2吸收量在不同光照强度下的变化情况，下列有关说法错误的是( )
A.连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物
B.BC段，限制甲、乙两种植物光合速率的环境因素不同
C.D点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量相等
D.若提高外界环境的CO2浓度，则A、B两点都可能向左移动
答案 C
解析 与乙植物相比，甲植物达到最大光合速率时对应的光照强度更大，故连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物，A正确；BC段，限制甲、乙两种植物光合速率的主要环境因素分别是光照强度、光照强度外的其他因素，B正确；D点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2吸收量相等，但甲、乙两种植物进行光合作用消耗的CO2量不一定相等，故甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量不一定相等，C错误；在自然条件下，提高外界环境的CO2浓度，则A、B两点都可能向左移动，D正确。
2.(2021·华中师大附中质检)将长势相似的甲、乙两株同种植物分别置于两个同样大小、密闭的透明玻璃罩A、B中，甲给予适宜强度的光照，乙遮光(黑暗)处理，其他条件相同。下列分析正确的是( )
A.A玻璃罩中的CO2含量将持续降低
B.B玻璃罩中植株的干重将持续降低
C.甲、乙两植株的叶肉细胞中形成ATP的场所均不同
D.甲植株的光合作用强度不会等于乙植株的呼吸作用强度
答案 B
解析 在适宜强度的光照下，A玻璃罩中的植物，起始时光合作用强度大于呼吸作用强度，A玻璃罩中的CO2浓度逐渐降低，随着CO2浓度的降低，光合作用强度逐渐减弱，直至与呼吸作用强度相等，此后A玻璃罩中的CO2含量保持稳定，A错误；乙植株遮光处理，只能进行呼吸作用，消耗有机物，B玻璃罩中植株的干重将持续降低，B正确；甲植株既能进行光合作用也能进行呼吸作用，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，乙植株只能进行呼吸作用，叶肉细胞中产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体，C错误；在某一时刻，甲植株的光合作用强度可能会等于乙植株的呼吸作用强度，D错误。
考向2 光(或CO2)补偿点、饱和点的移动，考查分析问题的能力
3.(2021·山东济南调研)光补偿点是指植物的光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物的光合速率达到最大时所需要的最小光照强度。下表为三种植物的光补偿点(单位：μmol·m－2·s－1)和光饱和点(单位：μmol·m－2·s－1)，其他环境条件相同且最适宜。下列相关叙述错误的是( )
植物种类 植物甲 植物乙 植物丙
光补偿点 140 68 39
光饱和点 1 450 1 260 980
A.三种植物中，最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲
B.若适当提高温度，则植物丙的光饱和点将变大
C.100(μmol·m－2·s－1)的光照强度下，植物乙的有机物积累量比植物甲的多
D.光照强度长期低于光补偿点，不利于植物的正常生长
答案 B
解析 植物甲的光补偿点和光饱和点都最大，所以三种植物中，适合在较强的光照环境中生长的是植物甲，A正确；若适当提高温度，与光合作用有关酶的活性降低，则植物丙的光饱和点将变小，B错误；100(μmol·m－2·s－1)的光照强度下，植物乙的有机物积累量为正值，而植物甲的为负值，C正确；光照强度长期低于光补偿点，不利于植物的正常生长，D正确。
4.(2021·湖南长郡中学调研)植物光合作用受到多种环境因素的影响，现将某绿色植物置于密闭的容器中，测量其光合作用强度(用单位时间CO2吸收量表示)与光照强度、温度等因素的关系，结果如图所示。回答下列相关问题：
(1)在温度为22 ℃，光照强度为1 klx时，该植物叶肉细胞的光合作用强度________(填“大于”“等于”或“小于”)叶肉细胞的呼吸作用强度，原因是_____________________________________________。
(2)A点时该植物产生ATP的结构是________，B点时适当提高CO2浓度，则B点会________(填“左”或“右”)移。
(3)C点光合作用强度与D点相比，是D点的________倍。E点时，该植物固定的CO2来源于_____________________________________________。
(4)某科研小组发现蓝光在促进气孔开放方面具有更强的作用。据此分析，与红光相比，蓝光照射下植物的光饱和点________(填“更高”或“更低”)。
答案 (1)大于 该条件下叶肉细胞的光合速率等于整个植株的呼吸速率，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率(合理即可)
(2)细胞质基质和线粒体 左
(3)3/4 外界环境和细胞呼吸产生
(4)更高
解析 (1)温度为22 ℃，光照强度为1 klx时，植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度，但叶肉细胞的光合作用强度几乎就是植物体的光合作用强度，而叶肉细胞的呼吸作用强度远小于植物体的呼吸作用强度。(2)黑暗状态下植物只能通过呼吸作用产生ATP，产生ATP的结构是细胞质基质和线粒体；因B点是光补偿点，当升高CO2浓度时，光合作用增强而呼吸作用几乎不变，因此达到光补偿点需要的光照强度会降低，B点左移。(3)C点植物光合作用强度可表示为33.6，D点可表示为44.8，因此C点光合作用强度是D点的3/4；在光饱和点时，光合作用强度大于呼吸作用强度，因此固定的CO2有两个来源，既需要细胞呼吸产生的，也需要从外界吸收。(4)因蓝光促进气孔开放的效果更强，植物可吸收的CO2也就更多，因此对应的光饱和点也就更高。
环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系
(1)光补偿点对应的两种生理状态
①整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。
②叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。
(2)光补偿点、光饱和点移动方向
①光补偿点的移动
a.呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。
b.呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。
②光饱和点的移动
相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，光饱和点C应右移(C′点右上移)，反之左移(C′点左下移)。
微专题4 光合作用与细胞呼吸的实验设计
1.控制变量的方法
2.呼吸速率和净光合速率测定的常用方法
(1)液滴移动法(气体体积变化法)
提醒：①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，此即“总光合速率”。
②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与两装置相比，不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。
(2)黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，题中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
1.(2021·河北衡水金卷)用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深
0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜(白天12 h、夜晚12 h)后取出玻璃瓶，分别测定乙、丙两瓶中的氧气含量，结果如表(不考虑化能合成作用及水深对温度的影响)。下列有关分析合理的是( )
分组 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
含氧量/mg 4.9 5.6 3.8
A.根据实验的结果无法计算出植物的实际光合速率
B.乙瓶中的植物一昼夜通过光合作用产生了0.7 mg的氧气
C.白天正午时刻乙瓶中植物的叶肉细胞产生ATP最快的场所是线粒体内膜
D.如果丙瓶放在水深1 m处进行实验，则丙瓶的含氧量较0.5 m处基本不变
答案 D
解析 根据甲瓶、丙瓶可以计算出植物的呼吸速率，根据甲瓶、乙瓶可以计算出植物的净光合速率，二者相加就是实际光合速率，A错误；乙瓶中的植物一昼夜增加的氧气量是0.7 mg，实际通过光合作用产生的氧气量需加上一昼夜呼吸消耗的氧气量，B错误；白天正午时刻乙瓶中的植物光合速率大于呼吸速率，所以产生ATP最多的场所是叶绿体类囊体薄膜，C错误；丙玻璃瓶不透光，所以该瓶不受光照强度的影响，瓶子放在更深处光照强度会降低，但不影响丙瓶的细胞呼吸，所以丙瓶中的含氧量基本不变，D正确。
2.(2021·四川绵阳市诊断)为了探究CO2浓度对幼苗生长的影响，把培养在营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个玻璃容器内(如图所示)，其中A不密封，B、C密封。B内培养皿中盛有NaOH溶液，A、C内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。回答下列问题：
(1)配制培养幼苗的营养液时，除了要添加该植物生长发育所必需的各种矿质离子外，还应该注意控制营养液的____________________________________。
(2)CO2中的碳元素在暗反应过程中的转移途径是_____________________。
(3)从理论上讲，持续培养，预期的实验结果是：
①A中幼苗生长旺盛；
②B中幼苗的有氧呼吸逐渐减弱，最终死亡，原因是_________________________，植物细胞有氧呼吸所需的有机物和氧气减少；
③C中幼苗________(填“能”或“不能”)正常生长发育。
(4)根据实验，在温室大棚中栽培作物时可通过_____________________
___________________________________________(答出一种措施即可)来增产。
答案 (1)浓度适宜 (2)CO2→C3→(CH2O) (3)②缺乏CO2，不能进行光合作用 ③不能 (4)适时通风透气(增施碳铵或增加CO2的浓度)
解析 (1)配制培养植物幼苗的营养液时，要注意控制营养液的浓度，营养液的浓度要适宜。(2)在暗反应阶段，CO2与C5结合生成C3，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原，经过一系列变化，形成糖类(CH2O)，因此，CO2中的碳元素在暗反应过程中的转移途径是CO2→C3→(CH2O)。(3)②B中的NaOH溶液可吸收容器内的CO2，导致幼苗缺少光合作用的原料，不能进行光合作用，幼苗进行有氧呼吸时需要消耗有机物和容器内的氧气，致使植物体内的有机物逐渐减少，容器内的氧气浓度逐渐降低直至为0，最终导致幼苗死亡；③C中幼苗在光照充足、温度适宜的环境中生长，植物光合作用强度大于呼吸作用强度，使得容器内的CO2含量逐渐下降，光合作用强度逐渐下降，直至与呼吸作用强度相等，植物无有机物的积累，因此，C中幼苗不能正常生长发育。(4)从该实验可以看出植物进行光合作用需要一定浓度的CO2，在温室大棚中栽培作物时可以通过适时通风来增加大棚内的CO2浓度，进而增加植物的光合作用强度，以达到增产目的。
3.(2021·山西师大附中调研)某兴趣小组的同学在科研工作者的指导下，对某种有重要经济价值的植物进行了研究，并做了下列实验(叶绿体悬浮液是将叶绿体溶解于0.5 mol/L蔗糖溶液中制成)。
组别 加入试剂 处理方法
试管1 1% DCPIP 0.5 mL和叶绿体悬浮液5 mL 光照
试管2 1% DCPIP 0.5 mL和叶绿体悬浮液5 mL 黑暗
试管3 1% DCPIP 0.5 mL和0.5 mol/L蔗糖溶液5 mL 光照
注 DCPIP是一种氢受体，在氧化态时是蓝色，在还原态时是无色，反应式为DCPIP(蓝色)＋H2ODCPIP－H2(无色)＋1/2 O2；不考虑叶绿体颜色的干扰。
回答下列问题：
(1)一段时间后，各试管用离心机离心5分钟。
①观察结果：离心后试管1、2、3内上清液的颜色依次是____________________。试管2呈现该颜色的原因是______________________________________。
②该实验说明光合作用的条件是____________________________________。
(2)欲探究光合作用中CO2的利用场所及利用情况，常采用________法，以下为某小组同学进行的实验：
①将试管1内的叶绿体取出放到蒸馏水中，让叶绿体吸水涨破，然后进行离心，得到上清液和沉淀物，分别置于两支试管中，其他条件都适宜。
②______________________________________________________。
③通过检测相关产物进行结果的判定。若________________________，则说明CO2的利用场所在叶绿体基质中。
答案 (1)①无色、蓝色、蓝色 黑暗条件下，水不能光解，无法将DCPIP还原成DCPIP－H2(合理即可) ②光照和叶绿体
(2)同位素标记 ②分别给上清液和沉淀物中提供[H]、ATP和14CO2，反应一定时间(合理即可) ③只有盛有上清液的试管中能检测到含有14C的光合产物
解析 (1)①分析表格实验，试管1中能进行光合作用，试管2和试管3中不能进行光合作用。进行光合作用的光反应阶段时会产生[H]，DCPIP接受[H]会从蓝色变为无色，所以离心后试管1、2、3内上清液的颜色依次是无色、蓝色、蓝色。试管2为黑暗条件，水不能光解，无法将DCPIP还原成DCPIP－H2。②试管1和试管2相比，能说明光合作用需要光照，试管1和试管3相比，能说明光合作用需要叶绿体。(2)探究光合作用中CO2的利用场所及利用情况，常采用同位素标记法。将叶绿体破碎并离心后，上清液为叶绿体基质，沉淀物为叶绿体双层膜、基粒等。光合作用过程中CO2的利用发生在暗反应过程，需要光反应提供的[H]和ATP，因此需要分别给上清液和沉淀物中提供[H]、ATP和14CO2，反应一定时间。若结果中只有盛有上清液的试管中能检测到含有14C的光合产物，则说明CO2的利用场所在叶绿体基质中。
高考命题热点聚焦2 光合作用与呼吸作用在生产生活实践中的应用
2021年2月教育部发布通知：高考命题要优化情景设计，增强试题开放性、应用性和灵活性，充分发挥高考命题的育人功能和积极导向作用，引导减少“死记硬背”和“机械刷题”现象。应用性强调生物学与生产、生活实际的联系，引导考生自觉地从生物学视角思考生活中的相应问题，综合运用所学知识解决生产、生活实际及科学研究等情景中的问题。
材料一 光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O2，将叶绿体中的五碳化合物分解产生CO2的过程。光呼吸是一个“耗能浪费”的生理过程，因此，抑制植物的光呼吸可实现农作物的增产。下图为光呼吸和光合作用的关系图。
光呼吸与光合作用的关系
材料二 玉米植株中固定CO2的酶的能力要远远大于水稻植株中相应的酶，因此玉米的光合效率大于水稻，特别是在低CO2浓度的环境中，这种差别更为明显。下图是玉米CO2的同化过程，首先在叶肉细胞中由磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)把CO2固定成四碳化合物(草酰乙酸)，草酰乙酸的进一步反应产物可转运到玉米的维管束鞘细胞中释放出CO2，而释放出的CO2又可与RuBP(1，5－二磷酸核酮糖)结合进入卡尔文循环(见下图)。
(2020·全国卷Ⅰ，30)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
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
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)。
1.(2021·江淮十校联考)光合作用和呼吸作用是植物重要的生命活动，在农业生产中利用光合作用和呼吸作用的原理，可以达到增产的目的，请回答下列相关问题。
(1)可以通过多种措施达到水稻的增产，例如施用农家肥，其原理是____________________，研究发现，水稻幼苗在无光下，叶片发黄，推测原因是_______________________________________________________。
若想绘制光合色素的吸收光谱，则应以波长为横坐标，以光合色素的________为纵坐标，所得曲线就是光合色素的吸收光谱。
(2)以黑藻、NaHCO3、聚光灯等为实验材料，研究光的波长对黑藻光合速率的影响。如果用不同颜色的玻璃纸罩住聚光灯，研究发现用绿色玻璃纸罩住的实验组气泡的产生量最少，原因是_______________________________________。
若将装置密封，最终溶液的pH保持不变，此时光反应和暗反应速率与实验开始时相比分别________(填“上升”“下降”或“不变”)。
(3)大棚蔬菜的种植中，适当增加昼夜温差也是增产的措施之一，其原理是____________________________________________________________。
答案 (1)农家肥含有大量微生物和有机物，分解产生二氧化碳，可提高稻田中二氧化碳浓度，从而提高农作物的产量(或者回答：经微生物分解增加CO2浓度和无机盐离子)(答案合理即可) 水稻幼苗在无光条件下不能合成叶绿素(答案合理即可) 吸收光能的百分比
(2)光合色素对绿光的吸收最少，光合作用产生的氧气最少 下降、下降
(3)白天适当增温，光合作用强度大，夜间温度低，呼吸作用消耗的有机物减少，植物积累的有机物增多(答案合理即可)
解析 绿色玻璃纸只允许绿光透过，光合色素对绿光的吸收最少，所以光合作用产生的氧气最少，气泡最少：若装置密封，溶液的pH保持稳定，光合速率等于呼吸速率，光合速率与开始相比下降，所以光反应和暗反应均下降；大棚蔬菜种植时白天适当增加温度，利于光合作用的进行，夜间降低温度，可以降低呼吸作用的强度，总体上有利于植物有机物的积累，利于增产。
2.(2021·河北唐山一中期中)与花生不同，玉米固定CO2后首先会形成C4，因此被称为C4植物。C4植物含有的PEP羧化酶对CO2具有很强的亲和力，可以把浓度很低的CO2固定下来供给植物体利用，科学家形象地把这种作用比喻为“CO2泵”。如图所示为在某地夏季天气晴朗的时候测得的玉米和花生光合速率变化曲线，请分析回答：
(1)研究光合作用暗反应阶段中CO2的固定机制时，可采用的研究方法是______________________________________________。
(2)花生叶肉细胞中的CO2在________中与C5结合后被固定下来，该过程________(填“需要”或“不需要”)消耗NADPH([H])。
(3)图示中花生在13：00时出现了“光合午休”现象，这可能是由于此时光照温度过高，____________________________，导致花生光合速率明显下降，玉米无“光合午休”的原因可能是__________________________________。
(4)生物在长期进化中形成的特定功能往往与特定环境相适应，据此分析玉米产地的气候条件一般是_______________________________________________。
答案 (1)同位素标记法 (2)叶绿体基质 不需要 (3)蒸腾作用散失水多，部分气孔关闭，植物吸收的CO2减少(答案合理即可) 玉米含有的PEP羧化酶对CO2具有很强的亲和力，可以把浓度很低的CO2固定下来供给植物体利用，在进入植物内的CO2减少的情况下，仍可以维持细胞内较高的CO2浓度，此时光照强度增大，光合作用增强(答案合理即可) (4)高温、光照强等(答案合理即可)
解析 (1)研究CO2的固定机制时，需要研究CO2的转移途径，可采用同位素标记法进行研究。(2)花生叶肉细胞中的CO2在叶绿体基质中与C5结合后被固定下来，该过程不消耗NADPH([H])，NADPH和ATP参与C3的还原。(3)“光合午休”现象可能是由于光照过强，温度过高，蒸腾作用散失水分过多，气孔关闭，植物吸收的CO2减少，导致花生光合速率明显下降；玉米没有“光合午休”现象，结合题干信息分析，原因可能是玉米含有的PEP羧化酶对CO2具有很强的亲和力所以把浓度很低的CO2固定下来供给植物体利用，在进入植物体内的CO2减少的情况下可以维持细胞内较高CO2浓度，此时光照强度增大，光合作用增强。(4)由于玉米是C4植物，能在较低的CO2浓度条件下固定并利用CO2进行暗反应且无“光合午休”，据此推测玉米产地的气候条件一般是高温、光照强等。
捕捉高考共鸣点(一) 长句应答 满分突破
[命题专家悟规律]
从近三年全国卷考情看，非选择题简短填空大幅减少，代之以长句作答(即要求回答“功能”“原因”“作用”“目的”“思路”“实验设计方案”等)，而且作答范围从以往的主干——“代谢、调节、遗传、生态”为主调的传统模式，扩展为几乎“全覆盖”，这无疑对考生语言表达能力提出了更高要求。因此，在二轮复习时，务必对这一高考重点、难点给予重视和强化。
共鸣点1 教材原文作答类
1.[2021·全国甲卷，31(1)]在自然界中，捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，这一现象对捕食者的意义是保证被捕食者的能量能够持续流向捕食者，有助于捕食者的生存(答出1点即可)。(必修②P123)
2.(2020·全国卷Ⅰ，29)高尔基体参与豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的形成过程，其具体功能是对蛋白质进行加工修饰。(必修①P48)真核细胞的膜的主要成分是脂质和蛋白质。(必修①P41)
3.[2020·全国卷，32(1)]生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是在减数分裂过程中，随着非同源染色体的自由组合，非同源染色体上的非等位基因自由组合；同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组。(必修②P83)
4.[2020·全国卷Ⅱ，31(2)]当进行较长时间剧烈运动时，人体还会出现其他一些生理变化。例如，与运动前相比，胰岛A细胞的分泌活动会加强，分泌胰高血糖素，该激素具有
促进糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖(答出2点即可)等生理功能，从而使血糖水平升高。(必修③P26)
5.[2020·全国卷Ⅱ，30(2)(3)]给奶牛挤奶时其乳头上的感受器会受到刺激，产生的兴奋沿着传入神经传到脊髓能反射性地引起乳腺排乳；同时该兴奋还能上传到下丘脑促使其合成催产素，进而促进乳腺排乳。回答下列问题：
(2)上述排乳调节过程中，存在神经调节和体液调节。通常在哺乳动物体内，这两种调节方式之间的关系是有些内分泌腺直接或间接地受中枢神经系统的调节；内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能。(必修③P33)
(3)牛奶的主要成分有乳糖和蛋白质等，组成乳糖的2种单糖是葡萄糖和半乳糖。(必修①P31)牛奶中含有人体所需的必需氨基酸，必需氨基酸是指人体细胞自身不能合成，必须从食物中获取的氨基酸。(必修①P21“与生活联系”)
6.[2019·海南卷，27(1)]自由扩散的含义是物质通过简单的扩散方式进出细胞。(必修①P70)
7.[2019·全国卷Ⅰ，31(2)]种间竞争通常是指两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象。
8.[2018·全国卷Ⅲ，30(1)]分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体，此过程中高尔基体的功能是对蛋白质进行加工、分类和包装。(必修①P46)
对于概念、原理、作用等基础知识设问的此类试题，答案一般直接来源于教材，要求考生尽量用教材原话作答，只有按照教材的语言组织答案才能得满分。
共鸣点2 科学思维类(原因分析类)
1.[2021·全国甲卷，29(3)]细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是K＋逆浓度梯度进入细胞，为主动运输，需消耗能量，呼吸受到抑制时提供的能量减少，故根细胞吸收K＋的速率降低。
2.[2020·全国卷Ⅰ，30(2)]农田施肥的同时，往往需浇水，此时浇水的原因是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.[2020·全国卷Ⅱ，30(2)(3)]为了研究细胞器的功能，某同学将正常叶片置于适量的溶液B中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题：
(2)离心沉淀出细胞核后，上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解，原因是此上清液中含有______________________________________________。
(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有氧气释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光，________(填“有”或“没有”)氧气释放，原因是______________________________________________________。
答案 (2)细胞质基质组分和线粒体 (3)有 类囊体膜是H2O分解释放O2的场所，叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能
4.[2019·全国卷Ⅰ，29(2)]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。
(2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会降低，出现这种变化的主要原因是气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少。
这类试题设问的方式一般有以下几种：
“……合理的解释是________”“……原因是________”“……其机理是________”“……判断的依据是________”等。这类试题一般已知某一特定外界条件的改变，然后要求考生回答某一生理过程发生什么样的改变，最后要求考生回答该生理过程发生改变的原因。原因是指造成某种结果或引起另一件事情发生的条件。在解释已知条件与结果之间的逻辑关系(原因)时，首先要明确问题的条件是什么，在该条件下指向结果是什么，相关的逻辑推理关系和过程是什么等。其答题模板可归纳整理为：“因为……导致……，于是……，所以……”，其中“因为……”照抄题干中的已知条件，“所以……”照抄题干的中的结果，“导致……，于是……”是用教材知识回答已知条件与结果之间的逻辑推理关系。该答题模板的优点是能够使答题既准确又规范，难点是要运用教材相关知识把已知条件与结果之间的逻辑关系一层一层地分析清楚。
根据上述答题模板，2019年全国卷Ⅰ第29题第(2)问对干旱处理后该植物的光合速率会降低的主要原因的回答为：因为干旱处理导致气孔开度减小，于是光合作用所需的CO2减少，所以该植物的光合速率降低。又如，2020年全国卷Ⅱ第30题第(3)问可以回答为：因为类囊体膜是H2O分解释放O2的场所，所以叶绿体破裂不影响类囊体膜的功能。因此叶绿体外表的双层膜破裂后，再照光仍有氧气释放。当然，不能机械地照搬这一答题模板，而是要根据不同的试题情境适当修改，使语句通顺，既简洁又规范。
共鸣点3 实验探究类
1.[2019·全国卷Ⅰ，29(3)]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
答案 取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。
将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
2.(2017·全国卷Ⅰ，29)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
答案 (1)实验思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；若乙组收集的病毒有放射性，甲组无，即为DNA病毒。
如果是验证类或是探究类实验，实验思路要说明自变量如何操作，无关变量的控制，因变量如何检测。
复习备考中，考生要熟悉教材基本实验的基本操作、原理及方法，重视对实验探究的方法、步骤及实验结果和结论的分析，并进行专项训练，同时也要提高语言表达能力。
[跟踪训练]
1.(2021·河北衡水金卷)轮作是用地、养地相结合的一种措施，是在同一田块上顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物，最终达到增产、增收的目的。回答下列问题：
(1)《齐民要术》中记载了“谷田必须岁易”“凡谷田、绿豆、小豆底为上”。
①已知谷类作物对氮和硅的吸收量较多，豆科作物对钙的吸收量较多。谷类作物吸收的氮可用于合成的有机小分子物质是________(填两种即可)；豆科作物的根吸收无机盐后，促进其吸水，理由是________________________________；谷类和豆科作物从土壤中吸收各种无机盐的量不同的原因是_____________________________________________________。
②豆科作物可以提高土壤中氮的含量，豆科和谷类作物残留的茎叶、根茬可以增进土壤肥力，理由是_______________________________________________。
综上分析，谷类和豆科这两类作物轮换种植的目的是________________________。
(2)《农政全书》中有关于稻、棉水旱轮作的记载：“种棉二年，翻稻一年，草根溃烂，土气肥厚，虫螟不生”。通过水旱轮作，达到减少草害、提高土壤肥力、控制虫害的目的。“草根溃烂”的原因是__________________________。
答案 (1)①叶绿素、氨基酸、核苷酸、磷脂(任意两种即可) 吸收无机盐后，根细胞渗透压升高，促进根渗透吸水 根细胞膜上运输各种无机盐的载体蛋白的种类和数量不同 ②与豆科作物互利共生的根瘤菌将空气中的氮气转变为含氮的养料，豆科和谷类作物残留的茎叶、根茬经土壤中微生物的分解，将有机物分解为无机物，如无机盐，提高土壤肥力 保证土壤养分的均衡利用，调节和提高土壤肥力
(2)植物的根浸于水中，进行无氧呼吸产生酒精，导致腐烂
解析 (1)①植物体中的含氮有机小分子物质有叶绿素、氨基酸、核苷酸、磷脂等。豆科植物的根吸收无机盐后，根细胞渗透压升高，促进根渗透吸水。植物根细胞吸收无机盐的方式是主动运输，需要载体蛋白，由“谷类作物对氮和硅的吸收量较多，豆科作物对钙的吸收量较多”可知，谷类和豆科作物从土壤中吸收各种无机盐的量不同的原因是根细胞膜上运输各种无机盐的载体蛋白的种类和数量不同。②根瘤菌可以将空气中的氮气转变为含氮的养料，豆科和谷类作物残留的茎叶、根茬经土壤中微生物的分解，将有机物分解为无机物，如无机盐，从而提高土壤肥力。综合①②分析，谷类和豆科这两类作物轮换种植的目的是保证土壤养分的均衡利用，调节和提高土壤肥力。(2)“草根溃烂”的原因是植物的根浸于水中，进行无氧呼吸产生酒精，导致腐烂。
2.(2021·襄阳五中调研)研究表明，植物叶片中气孔的运动与K＋、糖类等含量有关。图l为某植物叶片中保卫细胞的结构，保卫细胞吸水后气孔张开，图2是适宜温度下，该植物的气孔开度(即气孔张开的程度)与保卫细胞内K＋和糖类含量的关系。据图回答下列相关问题。
图1
图2
(1)图中的保卫细胞和表皮细胞在形态结构和功能上有差异的根本原因是_________________________________________________________。
(2)若图1中保卫细胞逆浓度梯度吸收细胞外的K＋，细胞液浓度在这一过程中的变化情况是________________________，从而会导致气孔开度________________。请用箭头在图1中画出该过程中H2O的移动方向(画出具体的位置)。
(3)图2中气孔开度在7：00～9：00、1 2：00～1 3：00两个时间段都增加，其主要原因分别是__________________________________________________。
(4)从光合产物的生成和输出的角度分析，16：00～1 8：00保卫细胞内糖类含量下降的原因分别为________________和________________。
答案 (1)基因选择性表达 (2)增大 增大 如图
(3)保卫细胞内K＋含量的增加、保卫细胞内糖类含量的增加
(4)光合作用强度降低，糖类的生成量减少 保卫细胞中生成的糖类向表皮细胞等不能进行光合作用的细胞运输
解析 (1)图中保卫细胞和表皮细胞属于同一植物的细胞，基因相同，二者形态结构、功能不同，其根本原因是基因选择性表达。(2)保卫细胞逆浓度梯度吸收
K＋，细胞液浓度增大，细胞吸水能力增强，保卫细胞吸水后气孔张开，从而使气孔开度增大。保卫细胞吸水时，H2O从该细胞外进入细胞内，然后进入液泡，据此画图。(3)结合图形分析，7：00～9：00保卫细胞内的K＋含量增大，细胞吸水增多，导致气孔开度增大，而12：00～13：00保卫细胞内糖类含量增多，细胞吸水增多，导致气孔开度增大。(4)16：00～18：00，光照强度逐渐减弱，光合作用强度降低，气孔开度降低也可能进一步使光合作用强度降低，糖类的合成速率逐渐下降，导致细胞中糖类的生成量减少；另外，该植物中还存在一些不能进行光合作用的细胞(如表皮细胞)，保卫细胞中通过光合作用产生的糖类运输到不能进行光合作用的细胞，会导致保卫细胞内糖类含量降低。
专题强化练
A卷(时间：40分钟 满分：90分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.(2021·山东烟台调研)下列关于生物体内酶和ATP的叙述，正确的是( )
A.乳酸菌和破伤风杆菌进行细胞呼吸各阶段均能生成ATP
B.正常人运动时肌肉细胞ATP的水解速率高于其合成速率
C.酶是通过为化学反应提供所需能量来加快生物化学反应速率的
D.胰腺的内、外分泌部合成和分泌蛋白质过程中均需要酶和ATP的参与
答案 D
解析 乳酸菌和破伤风杆菌都属于厌氧型生物，只能进行无氧呼吸，无氧呼吸第二阶段不能产生ATP，A错误；ATP在正常细胞中的含量保持动态平衡，正常人运动时肌肉细胞ATP的水解速率等于其合成速率，B错误；酶通过降低化学反应的活化能来加快生物化学反应速率，C错误；分泌蛋白的合成和分泌过程均需要酶和ATP参与，D正确。
2.(2021·河北邢台调研)为探究酵母菌的细胞呼吸，将部分酵母菌破碎，并做差速离心处理，再将只含有酵母菌线粒体的沉淀物分别放入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三只试管中，分别进行如下操作，氧的消耗量如下表所示。已知DNP对有氧呼吸产生的[H]与氧结合形成水的过程没有影响，但会使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散。下列叙述错误的是( )
组别 加入物质 氧的消耗量
Ⅰ 丙酮酸 较大
Ⅱ 葡萄糖 几乎为零
Ⅲ 细胞质基质和葡萄糖 较大
A.试管Ⅰ中可以发生有氧呼吸的第二阶段和第三阶段
B.试管Ⅱ中只发生有氧呼吸的第一、二阶段，因此未消耗氧气
C.试管Ⅲ与试管Ⅰ中释放能量的反应阶段不完全相同
D.在试管Ⅲ中加入适量的DNP会减少ATP的合成
答案 B
解析 在试管Ⅰ中加入丙酮酸，丙酮酸可以进入线粒体中发生有氧呼吸的第二和第三阶段，因此氧气的消耗量较大，A正确；试管Ⅱ中加入葡萄糖，葡萄糖不能进入线粒体，因此不能发生反应，所以氧气消耗几乎为零，B错误；有氧呼吸分为三个阶段，三个阶段都能释放能量，试管Ⅰ是有氧呼吸的第二和第三阶段释放能量，试管Ⅲ是有氧呼吸的三个阶段都能释放能量，因此试管Ⅲ与试管Ⅰ中释放能量的反应阶段不完全相同，C正确；DNP对有氧呼吸产生的[H]与氧结合形成水的过程没有影响，但会使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，因此试管Ⅲ中加入适量DNP会减少ATP的合成，D正确。
3.(2021·选择性考试湖南卷，7)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( )
A.弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
答案 A
解析 弱光条件下，植物没有O2的释放是因为此时呼吸作用强度大于光合作用强度，并不是未进行光合作用，A错误；在光合作用暗反应阶段，CO2一般要与C5结合生成C3后才被还原，B正确；在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，短时间内使得光合作用产物输出受阻，对光合作用过程起抑制作用，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；合理密植(增加受光面积、增加CO2浓度)和增施有机肥(提供无机盐和CO2)均可在一定程度上提高农作物光合作用强度，D正确。
4.(2021·1月八省联考福建卷，4)下列关于我国传统黄酒发酵的叙述，错误的是( )
A.黄酒中的酒精是糖类经酵母菌无氧呼吸产生的代谢产物
B.在黄酒的酿造过程中酵母菌的有氧和无氧呼吸都会发生
C.酵母菌发酵生成的酒精会抑制发酵容器中微生物的生长
D.酒精生成过程合成ATP的能量来自于丙酮酸中的化学能
答案 D
解析 酒精是糖类经酵母菌无氧呼吸产生的代谢产物，A正确；在黄酒的酿造过程中，初期通入一定量的氧气促进酵母菌的大量繁殖，然后隔绝空气，使酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精，B正确；酵母菌发酵过程中产生的酒精和酸性环境会抑制发酵容器中微生物的生长，C正确；无氧呼吸过程中只有第一阶段释放能量，合成ATP，第二阶段不生成ATP，即酒精生成过程合成ATP的能量不能来自于丙酮酸中的化学能，D错误。
5.(2021·河南百校联盟)为研究补水对某高等植物成熟叶片中光合色素含量的影响，研究人员进行了相关实验，并测定叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量(单位：mg/g)，实验结果如表所示。下列相关分析正确的是( )
分组 处理 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素
甲组 自然条件 0.3 0.4 0.1
乙组 补充水分 1.1 0.5 0.1
A.光合色素参与的生理过程需要消耗大量ATP
B.光合色素吸收的光能能将水分解成氧和[H]
C.补充水分能降低叶绿素/类胡萝卜素的比值
D.用纸层析法提取光合色素后再分析其含量
答案 B
解析 光合色素参与的生理过程是光反应，光反应产生ATP，不消耗ATP，A错误；光合色素吸收的光能能将水分解成氧和[H]，B正确；由表中信息可知，补充水分能提高叶绿素含量，而类胡萝卜素含量没有改变，因此补充水分能提高叶绿素/类胡萝卜素的比值，C错误；用纸层析分离光合色素后，再根据色素带的宽窄分析光合色素含量，D错误。
6.(2021·福建厦门联考)电子传递链是一系列电子载体按对电子的亲和力逐渐升高的顺序组成的电子传递系统，其所有组成成分都嵌合于生物膜中。如图是真核生物中细胞呼吸过程(以葡萄糖为呼吸底物)中电子传递链的部分示意图。下列说法错误的是( )
A.图示生物膜是线粒体内膜
B.图示中的NADH来自葡萄糖的分解
C.图示过程发生于有氧呼吸第三阶段
D.图中膜蛋白参与了物质运输和能量转换
答案 B
解析 由题干可知，该图是真核生物中细胞呼吸过程中电子传递链的部分示意图，根据有O2及NADH的消耗可知，图示过程属于有氧呼吸第三阶段，因此该生物膜是线粒体内膜，A、C正确；有氧呼吸第三阶段消耗的[H](NADH)，一部分来自有氧呼吸第一阶段葡萄糖的分解，另一部分则来自有氧呼吸第二阶段丙酮酸和H2O的彻底分解，B错误；分析图示可知，NADH分解产生NAD＋等发生在膜蛋白上，将NADH中的化学能转化为电能，实现能量转换，H＋还可以经膜蛋白运输到生物膜的另一侧，实现物质运输，D正确。
二、非选择题(本题共5小题，共54分)
7.(2021·江西南昌调研)(8分)研究人员以某多年生肉质草本植物为实验材料探究干旱胁迫对其光合作用各项生理指标的影响，两组处理情况分别是：每天浇透水1次(ck)、干旱胁迫(T)，所得数据如图。回答下列相关问题：
(1)水可作为该植物光合作用的原料，在有光的条件下，分解产生________，该反应的场所是________。
(2)据图甲分析，干旱胁迫对该植物净光合速率的影响是
__________________________________________________________。
(3)据图乙、图丙分析，干旱持续8 d的情况下，植物光合速率下降的原因可能是_____________________________________________________________。
(4)干旱持续12 d、16 d的情况下，气孔导度下降，但胞间CO2浓度却呈上升趋势，研究人员发现干旱胁迫导致叶绿体结构被破坏。为验证这种破坏不可逆，研究人员将干旱持续12 d或16 d的该植物分为两组，实验组进行________处理，对照组保持原有状态，一段时间后，若实验组的光合速率________，则这种破坏不可逆。
答案 (1)[H]和O2 类囊体薄膜(或基粒)
(2)干旱胁迫会导致植物的净光合速率下降，且干旱胁迫程度越大(或干旱持续天数越久)，净光合速率下降幅度越大
(3)气孔导度下降，使胞间CO2浓度降低，供应给光合作用的CO2减少，导致暗反应速率下降
(4)正常供水 不能恢复(合理即可)
解析 (1)水作为光合作用的原料参与光反应，在光下分解产生[H]和O2，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜。(2)分析图甲可知，与ck组相比，干旱胁迫(T)组植物的净光合速率下降，且随着干旱持续天数的增加，即随着干旱胁迫程度的增大，植物的净光合速率下降的幅度增大。(3)结合图形分析，干旱持续8 d的情况下，该植物的气孔导度下降，胞间CO2浓度降低，这会使供应给光合作用的CO2减少，导致暗反应速率下降，进而引起光合速率下降。(4)若这种破坏不可逆，则干旱持续12 d或16 d的该植物在进行正常供水处理后，受到破坏的叶绿体结构不能恢复，光合速率也不能恢复。
8.(2021·湖北武汉市调研)(8分)“多酶片”是经特殊工艺制成的双层药片，内层是肠溶衣(不易溶于胃液，可溶于肠液)包裹的胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶，外层是糖衣(可溶于胃液)包裹的胃蛋白酶。某同学为了验证多酶片中胃蛋白酶的作用，设计了以下实验。
实验材料：多酶片，蛋白块，pH＝1.5的缓冲溶液，pH＝8.5的缓冲溶液，蒸馏水，恒温水浴箱，试管，烧杯等。
(1)实验步骤：
①制备胃蛋白酶溶液：取多酶片放入盛有pH为________的缓冲溶液的烧杯中，几分钟后糖衣溶解，取上层溶液备用；
②取试管A加入适量________溶液，试管B加入等量pH＝1.5的缓冲溶液作为对照；
③分别加入大小相同的蛋白块，在37 ℃恒温水浴箱中保温30分钟。
(2)预测结果和结论
预测结果：____________________，B试管蛋白块基本不变。
结论：多酶片中胃蛋白酶可以催化蛋白质的水解。
(3)分析、讨论：
多酶片可用于治疗消化不良。为充分发挥多酶片的作用，使用时应________(填“整片吞服”或“嚼碎服用”)。
答案 (1)①1.5 ②步骤①中的上层(胃蛋白酶)
(2)A试管的蛋白块体积比B试管的小(或A试管的蛋白块体积变小/消失)
(3)整片吞服
解析 (1)多酶片外层糖衣可溶于胃液，故选用pH为1.5的缓冲液。验证酶的作用，自变量是酶的有无，实验组应加入步骤①中的上层溶液。(2)因变量的检测指标是蛋白块被分解的情况，A试管中的蛋白酶将蛋白块分解，蛋白块变小或消失。(3)嚼碎多酶片，很多酶与胃液接触后失活，故需要整片吞服，使得酶在合适的环境中被释放出来发挥作用。
9.(2021·成都七中诊断)(14分)某科研小组研究了青绿苔草在5、8、10月的光合作用日变化，结果如图所示。请回答下列问题：
(1)不同季节青绿苔草叶绿体中色素含量不同，通过________法分离色素，研究其含量。
(2)8月份，10：00时光照突然降低，则叶绿体中C5、C3含量短时间内分别________、________，判断的依据是______________________________________。
(3)实验结果表明，5月份1 0：00～12：00，净光合速率降低，理由是_______________________________________________________，
10月份14：00～16：00，净光合速率降低，理由是____________________
_________________________________________。
(4)根据实验结果分析，青绿苔草是________(填“阳生”或“阴生”)植物，理由是___________________________________________________。
答案 (1)纸层析
(2)减少 增加 光照突然降低，光反应减弱，[H]和ATP合成减少，导致C3还原减弱，而CO2固定正常进行
(3)温度较高，蒸腾作用过于旺盛，气孔关闭，CO2供应不足 光照减弱
(4)阴生 5月份比8、10月份光照足，但最大净光合速率低
解析 (1)分离叶绿体色素的方法是纸层析法。(2)由于光照突然降低，光反应减弱，[H]和ATP合成减少，导致C3还原减弱，而CO2固定正常进行，所以C5含量减少，C3含量增加。(3)5月份10：00～12：00，温度较高，蒸腾作用过于旺盛，气孔关闭，CO2供应不足，净光合速率降低。10月份14：00～16：00，光照减弱，净光合速率降低。(4)5月份比8、10月份光照足，但最大净光合速率低，说明青绿苔草是阴生植物。
10.(2021·华中师大附中调研)(12分)卡尔文循环是所有植物光合作用的基本途径，大致可分为3个阶段，羧化阶段、还原阶段和更新阶段，如图所示为卡尔文循环过程，结合所学知识，回答下列问题：
(1)据图分析，在羧化阶段的物质RuBP为一种________碳化合物，1分子RuBP能与1分子的CO2结合生成________分子的3－磷酸甘油酸，该过程发生的场所是_______________________________________________。
(2)卡尔文循环过程中，碳的固定发生在________阶段中，而光反应产生能量的利用发生在________阶段中。
(3)若将该植物从光下移到黑暗条件下，叶绿体中RuBP的含量短时间的变化是________，原因是___________________________________________________(结合图示回答)。
答案 (1)五 2 叶绿体基质
(2)羧化 还原、更新
(3)减少 植物从光下移到黑暗中，光照强度减弱，ATP和NADPH生成减少，经还原阶段、更新阶段生成的RuBP的量减少，但RuBP的消耗量不变
解析 (1)在羧化阶段，RuBP与CO2结合，而光合作用过程中二氧化碳与五碳化合物结合生成三碳化合物，故RuBP为一种五碳化合物。1分子五碳化合物能与1分子的CO2结合生成2分子三碳化合物，即3－磷酸甘油酸，这属于暗反应的过程，发生在叶绿体基质中。(2)光合作用过程中C存在于CO2中，光反应产生的能量存在于ATP和NADPH中，据图分析可知碳的固定发生在羧化阶段过程中，而光反应产生能量的利用发生在还原阶段和更新阶段。(3)解答本题应联系光合作用光反应、暗反应的具体过程，结合本题图示回答问题。植物从光下移到黑暗中，由于光照强度减弱，ATP和NADPH的生成减少，经还原阶段、更新阶段生成的RuBP的量减少，但消耗量不变，所以RuBP的量会减少。
11.(科学探究)(2021·1月八省联考广东卷，18)(12分)光补偿点指同一叶片在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度；光合速率随光照强度增加，当达到某一光照强度时，光合速率不再增加，该光照强度称为光饱和点。下表为甲、乙两个水稻品种在灌浆期、蜡熟期的光合作用相关数据。
表 甲、乙两个水稻品种灌浆期和蜡熟期光合作用相关指标的比较
生长期 光补偿点(μmol·m－2·s－1) 光饱和点(μmol·m－2·s－1) 最大净光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)
甲 乙 甲 乙 甲 乙
灌浆期 68 52 1 853 1 976 21.67 27.26
蜡熟期 75 72 1 732 1 365 19.17 12.63
注：灌浆期幼穗开始有机物积累，谷粒内含物呈白色浆状；蜡熟期米粒已变硬，但谷壳仍呈绿色。
回答下列问题：
(1)从表中的数据推测，________品种能获得较高产量，理由_________________
_________________________________。
(2)据表分析水稻叶片在衰老过程中光合作用的变化趋势为_______________________________________________________。
(3)根据该实验的结果推测，从灌浆期到蜡熟期水稻最大净光合速率的变化可能与叶片的叶绿素含量变化有关。请设计实验验证该推测(简要写出实验设计思路、预测实验结果并给出结论)。
答案 (1)乙 在灌浆期，乙品种的最大净光合速率比甲大，可积累的有机物多
(2)下降
(3)实验设计思路：取等量的同种水稻在灌浆期和蜡熟期的叶片，分别测定其叶绿素含量。
预期实验结果：处于灌浆期的水稻叶片的叶绿素含量高。
实验结论：从灌浆期到蜡熟期水稻最大净光合速率下降是由于叶片中叶绿素含量下降造成的。
解析 (1)从表中的数据推测，灌浆期幼穗开始有机物积累，而乙品种在灌浆期的最大净光合速率大于甲植物，故乙品种可积累的有机物多，能获得较高产量。(2)据表分析可知，植物由灌浆期到蜡熟期，甲、乙品种的光补偿点增大，光饱和点降低，最大净光合速率均在下降，即水稻叶片在衰老过程中光合作用下降。(3)分析题意可知，该实验目的是验证植物由灌浆期到蜡熟期，叶片的叶绿素含量减少导致净光合速率下降。实验设计思路如下：取等量的同种水稻在灌浆期和蜡熟期的叶片，分别测定其叶绿素含量。预期实验结果和结论：处于灌浆期的水稻叶片的叶绿素含量高，说明植物由灌浆期到蜡熟期水稻的最大净光合速率下降是由于叶片的叶绿素含量下降导致的。
B卷(时间：40分钟 满分：90分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.(2021·西安铁一中调研)迎春在我国种植广泛、易取材，其叶片可用作生物学观察实验材料。下列说法错误的是( )
A.选用迎春叶表皮细胞，在高倍镜下可观察到叶绿体中的基粒
B.选用迎春叶表皮细胞，经醋酸洋红染色后不能观察到细胞中的染色体
C.选用迎春叶片叶肉细胞，经研磨后可用无水乙醇提取细胞中的光合色素
D.选用迎春叶片叶肉细胞，经30%蔗糖溶液处理后可用显微镜观察质壁分离过程
答案 A
解析 叶绿体基粒属于亚显微结构，需要用电子显微镜才能观察到，普通高倍光学显微镜观察到的结构为显微结构，不能看到叶绿体基粒，A错误；迎春叶表皮细胞是高度分化后的细胞，不能进行细胞分裂，则迎春叶表皮细胞经醋酸洋红染色后不能观察到细胞中的染色体，B正确；迎春叶片中的光合色素分布于叶肉细胞叶绿体中，经研磨后可用无水乙醇提取细胞中的光合色素，C正确；用30%蔗糖溶液处理会导致细胞失水而发生质壁分离，迎春叶片叶肉细胞为成熟的植物细胞，且原生质层因含叶绿体呈现绿色，故可在显微镜下观察到质壁分离，D正确。
2.(2021·湘豫名校联考)某实验小组为了探究茶多酚对淀粉酶活性的影响，在若干支试管中分别加入等量的淀粉酶和等体积但不同浓度的茶多酚，混合一段时间后再加入等量的淀粉，一段时间后测得各试管中还原糖的相对含量，结果如图所示。下列相关说法错误的是( )
A.该实验的自变量是加入的等体积茶多酚的浓度
B.该实验也可以以淀粉的剩余量作为检测指标
C.茶多酚的浓度越高，对淀粉酶的抑制作用就越弱
D.若人食用茶多酚，则可能导致其餐后血糖浓度降低
答案 C
解析 该实验的自变量是加入的等体积茶多酚的浓度，A正确；题图中的检测指标为还原糖的相对含量，也可以以淀粉的剩余量作为检测指标，B正确；由图可知，随着茶多酚的浓度升高，还原糖的相对含量减少，说明茶多酚的浓度越高，对淀粉酶的抑制作用就越强，C错误；分析题图可知，茶多酚能降低还原糖的相对含量，若人食用茶多酚，则可能导致其餐后血糖浓度降低，D正确。
3.(2021·郑州外国语学校模拟)某实验小组利用如图所示的装置探究了在不同通气条件下酵母菌的细胞呼吸方式，取三组完全相同的装置，分别在不同通气条件下放置5 h后，检测A瓶中是否有葡萄糖或酒精产生，实验结果如下表所示(各装置的初始条件完全相同)。下列说法正确的是( )
组别 条件 放置时间 有无葡萄糖产生 有无酒精产生
甲 持续通气 5 h 无 无
乙 通气50 min 5 h 无 有
丙 不通气 5 h 无 有
A.乙组适用于探究酵母菌的有氧呼吸
B.可用重铬酸钾或溴麝香草酚蓝水溶液来检测酒精
C.和丙组相比，乙组释放的CO2的量更少
D.实验结束后，三组中甲组的实验装置的温度最高
答案 D
解析 乙组的通气时间为50 min，且有酒精生成，不适合用于探究酵母菌的有氧呼吸，A错误；重铬酸钾可用来检测酒精，溴麝香草酚蓝水溶液可用来检测CO2，B错误；丙组中酵母菌只进行无氧呼吸，乙组中酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，故乙组释放的CO2的量比丙组的多，C错误；与无氧呼吸相比，有氧呼吸释放的能量更多，故实验结束后，三组中甲组的实验装置的温度最高，D正确。
4.(2021·东北师大附中质检)新冠肺炎疫情期间，武汉市“方舱医院”内医护人员与患者共同锻炼身体，如打太极、做五禽戏、跳广场舞等。下列有关叙述中，正确的是( )
A.在医护人员与患者共同锻炼身体时，体内ATP的含量会明显下降
B.医护人员及患者在锻炼过程中细胞呼吸产生的CO2只来自线粒体
C.若是血液中钙离子浓度过高，锻炼过程中可能会出现抽搐现象
D.锻炼产生的汗液在流经汗腺导管排出时，大部分Na＋可通过自由扩散被细胞重吸收
答案 B
解析 人体中ATP含量很少，但ATP和ADP的相互转化处于动态平衡，当医护人员与患者共同锻炼身体时，体内ATP的含量不会明显下降，A错误；医护人员及患者在锻炼过程中，无氧呼吸产物是乳酸，不会产生CO2，细胞呼吸产生的CO2只来自于有氧呼吸，故只来自于线粒体，B正确；若是血液中钙离子浓度过低，锻炼过程中可能会出现抽搐现象，Ca2＋浓度过高会出现肌无力，C错误；锻炼产生的汗液在流经汗腺导管排出时，大部分Na＋可通过主动运输被细胞重吸收，离子进出细胞需要蛋白质协助，不能自由扩散，D错误。
5.(2021·辽宁沈阳二中调研)外界环境因素对光合速率的影响如下图所示，相关叙述正确的是( )
A.图中的光合速率可以用单位时间内CO2的吸收量表示
B.因为t1＞t2，A点的酶活性大于B点，所以A点光合速率大于B点
C.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ曲线在C点的光合速率相同的原因是光照强度较弱
D.突然将C点光照强度变为D，则短时间内叶绿体内C3的含量上升
答案 C
解析 分析图形，光合速率在光照强度为0时值为0，说明光合速率表示的是真正光合速率即总光合速率，应用单位时间内CO2的固定量表示，单位时间内CO2的吸收量表示的是净光合速率，A错误；A点光合速率大于B点，由于低于最适温度，酶活性随着温度升高而升高，而高于最适温度，酶活性随着温度升高而降低，因此无法判断t1与t2的大小，也可能是t16.(2021·山东百所名校联考)下列关于植物细胞光合作用和呼吸作用过程中[H]的来源和去路的叙述，正确的是( )
选项 生理活动 [H]的来源 [H]的去路
A 黑藻叶肉细胞光合作用 类囊体薄膜上水的光解 叶绿体基质中C5的还原
B 洋葱鳞片叶表皮细胞有氧呼吸 细胞质基质中葡萄糖分解及线粒体中丙酮酸和水反应 线粒体基质中与O2反应生成H2O
C 马铃薯块茎细胞无氧呼吸 细胞质基质中葡萄糖分解 细胞质基质中用于生成乳酸
D 豌豆根尖细胞无氧呼吸 细胞质基质中葡萄糖分解 线粒体基质中生成酒精、CO2
答案 C
解析 黑藻叶肉细胞光合作用产生的[H]用于叶绿体基质中C3的还原，A错误；洋葱鳞片叶表皮细胞有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与O2反应生成H2O，B错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的[H]在细胞质基质中用于生成乳酸，C正确；豌豆根尖细胞无氧呼吸产生的[H]用于在细胞质基质中生成酒精和CO2，D错误。
二、非选择题(本题共5小题，共54分)
7.(2021·安阳市调研)(10分)肠道中存在大肠杆菌，某同学对大肠杆菌的呼吸作用类型产生了兴趣，于是他进行了相关探究实验。实验过程大体如下：
①将大肠杆菌(培养液中的有机物为葡萄糖)均分为甲、乙两组，甲组通入氧气，乙组不通入气体。
②检测两组是否产生二氧化碳。
分析该实验并回答下列问题：
(1)实验前，该同学认为大肠杆菌为无氧呼吸，其判断的依据是____________________。大肠杆菌与硝化细菌的代谢类型有差异，因硝化细菌能________________________________________________________。
(2)大肠杆菌是一类兼性厌氧菌。若用溴麝香草酚蓝水溶液检测二氧化碳，将两组培养液进行二氧化碳检测对比，可发现__________________现象；为进一步检测乙组的产物中是否有酒精，还需使用的试剂是________________________。
(3)若实验发现甲组产生了二氧化碳，乙组未产生二氧化碳，该同学认为大肠杆菌只能进行有氧呼吸，请评价该结论：________________________________。大肠杆菌有氧呼吸不涉及丙酮酸的跨膜运输，原因是_____________________________________________。
答案 (1)肠道中缺氧 利用某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物(合理即可)
(2)甲组溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄的速率快于乙组 酸性重铬酸钾溶液
(3)上述结论不准确，乙组还可能进行产生乳酸的无氧呼吸(合理即可) 大肠杆菌无线粒体，丙酮酸在细胞质基质中氧化分解
8.(2021·陕西西安五校联考)(8分)某植物存在气孔突变体，生物科研小组欲探究该突变体在不同光照强度下的光合速率，进行了相关研究，结果如图所示。回答下列问题：
(1)气孔突变体可能使气孔开放能力更强，亦可使气孔发育不良，体现了突变的________特点，从变异来源看，该变异类型是________。
(2)如图是研究小组研究某突变体在不同光照强度下的净光合速率。
①据图可知________植株更适合在强光下生长。净光合速率除可用图示指标表示外，还可用__________________________________________________表示。
②野生型与突变型植株在光照强度为250(μmol·m－2·s－1)条件下，有机物的积累情况是否一致，并说明理由：________________________________________。
③试分析光照强度为1 250 μmol·m－2·s－1时，突变体植株光合速率低于野生型可能的原因________________________________________________________。
(3)若在光照强度、温度等其他条件适宜情况下，将上述两种植株置于含一定CO2浓度的同一个密闭容器中。一段时间后，发现两种植株的光合速率都降低，推测其中光合速率首先开始降低的植株是________，原因是____________________
_______________________________________。
科研人员认为突变型比野生型更适合生活在干旱土壤中，据图分析理由是_________________________________________________。
答案 (1)不定向性 基因突变
(2)①野生型 单位时间单位面积上氧气的释放量或有机物的积累量 ②一致，此光照条件下植物净光合速率与呼吸速率都相等 ③该突变体为气孔发育不良型，影响了植株对CO2的吸收，直接影响了暗反应，进而影响光合速率(合理即可)
(3)野生型 植株的光合作用使密闭容器中CO2浓度逐渐降低；野生型植株的CO2饱和点大于突变型植株的CO2饱和点，CO2浓度降低使野生型植株光合速率首先降低(合理即可) 干旱会导致植株气孔部分关闭，CO2供应不足，突变型植株更能耐受低CO2浓度，CO2补偿点更低，所以突变型植株更适合生活在干旱土壤中(合理即可)
9.(2021·河北石家庄调研)(12分)为研究水稻突变对光合作用的影响，研究人员测定了两种突变体植株T1、T2和正常植株(对照)的净光合速率和叶绿素的含量指标，结果如图所示。回答下列问题：
(1)为了科学比较和测定突变体和正常植株的净光合速率，需要采集突变体与正常植株的同一部位、叶龄________的叶片，在相同的________________________(答出2点即可)等环境条件下进行测定。
(2)叶绿体中，叶绿素分布于________上，捕获的光能通过________反应转移到ATP中，为后续的一系列化学反应提供能量。
(3)据图分析，突变体T2植株的净光合速率低于正常植株的主要原因是____________________；虽然突变体T1叶绿素含量高于正常植株，但其净光合速率仍低于正常植株，推测其原因可能是突变造成_____________________
________________________。
答案 (1)基本一致 温度、光照强度和CO2浓度
(2)类囊体薄膜 光
(3)叶绿素含量少 暗反应速率显著降低(或呼吸速率显著升高，光合作用(或暗反应)有关酶活性及数量降低，或突变体T1与呼吸作用有关的酶活性及数量升高)(合理即可)
解析 (1)为了科学比较和测定突变体和正常植株的净光合速率，说明该实验的自变量是植株类型，因变量是净光合速率，其他因素均属于无关变量，按照控制变量的原则，无关变量均需要保持一致，故需要采集突变体与正常植株的同一部位、叶龄基本一致的叶片，在相同的温度、光照强度和CO2浓度等环境条件下进行测定。(2)叶绿体中，叶绿素分布于类囊体薄膜上，捕获的光能通过光反应转移到ATP中，为后续的一系列化学反应(即暗反应)提供能量。(3)由图可知，与正常植株相比，突变体T2植株的叶绿素含量更低，由此推测突变体T2植株的净光合速率低于正常植株的主要原因是叶绿素含量少，对光能的吸收、转化较少，导致光合作用速率下降。突变体T1叶绿素含量高于正常植株，但其净光合速率仍低于正常植株，推测其原因可能是突变使T2植物叶绿素含量增多的同时对暗反应过程(如导致与暗反应有关酶的活性降低或数量减少)产生不利影响，导致光合作用速率下降；原因还可能是突变造成植株呼吸速率显著升高，在光合速率没有改变的情况下，净光合速率也会下降。
10.(2021·郑州市一测)(12分)植物的功能性状是植物生态学领域近年来研究的热点内容之一，比叶面积(简称SLA)是叶片面积与叶片干重的比值，是植物叶性状的一个重要指标。研究人员对淮北相山的5种植物叶片进行叶面积和叶干重的测量和称重，并计算出比叶面积，结果如下表：
不同植物的比叶面积/(m2·kg－1)
物种 扁担木 柘树 构树 牡荆 酸枣
SLA平均值 24.69 30.50 16.97 22.06 20.83
(1)光合作用中捕获光能的物质分布在
专题二 细胞代谢
[课标内容] 1.说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受环境因素(如pH和温度)的影响。2.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。3.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖和氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。4.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
梳理核心知识
提示 深思1：核糖体或细胞核；酶也可在细胞外(组织液、血浆)、体外发挥作用。
深思2：高温和pH的高低对酶的活性影响具有不可逆性，低温一方面抑制微生物对酶的破坏及酶自身的分解，另一方面对酶活性的抑制可恢复。
深思3：ATP水解释放的能量可直接用于各种需能的生化反应。
深思4：ATP是一种物质，其内含有高能磷酸键，水解时高能磷酸键断裂释放的能量可供生命活动利用。
深思5：都存在，无氧呼吸只在第一阶段产能，这一阶段也就是有氧呼吸第一阶段。
深思6：产生的[H]不是同一物质，光合作用中是NADPH，呼吸作用中是NADH。产生的ATP是同一种物质，但二者一般都不可混用。
1.无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既能催化蛋白质水解，也能催化脂肪和淀粉水解。
2.建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响，原因是温度（高温）本身会影响过氧化氢自然分解的速度；酸本身也可以作为无机催化剂催化淀粉的水解。
3.只有低温时曲线和横轴不相交，即酶的空间结构未改变，只是活性降低而已。
4.溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素复合使用，能增强抗生素的疗效。加酶洗衣粉中的酶不是直接来自生物体，而是经过酶工程改造的产品，比一般的酶稳定性强。
5.对比实验是设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系。
6.一般地说，线粒体均匀分布在细胞质中，但活细胞中的线粒体也可以定向运动到代谢比较旺盛的部位。
7.人、鸟类和哺乳类需要维持体温的相对稳定，主要是靠细胞呼吸产生的热量来维持，一般不是由ATP水解来供能的。
8.一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光(不能利用紫外光和红外光)。
9.夏季晴朗的白天的中午，有些植物会关闭气孔，影响CO2的吸收，这直接限制暗反应；而早晨和黄昏，光照较弱，直接限制的是光反应。
10.松土有利于植物根系进行有氧呼吸，从而能够更好地吸收矿质元素，但不利于水土保持和缓解温室效应，因为植物和微生物有氧呼吸会产生更多二氧化碳。
1.判断有关细胞代谢中酶和ATP的说法的正误
(1)用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，既可用碘液也可用斐林试剂检测。(×)
(2)酶提供了反应过程所必需的活化能。(×)
(3)酶分子在催化反应完成后立即被降解。(×)
(4)从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法。(√)
(5)唾液淀粉酶催化反应的最适温度和保存温度都是37 ℃。(×)
(6)一个ATP中含有两个高能磷酸键，且都容易形成和水解。(×)
(7)酶催化的化学反应都需要ATP。(×)
(8)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(√)
(9)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×)
2.判断有关细胞呼吸与光合作用的说法的正误
(1)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。(×)
(2)线粒体将葡萄糖氧化分解产生二氧化碳和水。(×)
(3)无氧呼吸不需要O2参与，最终有[H]的积累。(×)
(4)人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。(√)
(5)无水乙醇在色素的提取和分离实验中起到分离色素的作用。(×)
(6)暗反应中14C的转化途径是14CO2―→14C3―→14C5―→(14CH2O)。(×)
(7)夏季晴天，植物光合作用的“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。(×)
(8)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，光反应强度降低，暗反应强度也降低。(√)
(9)夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量。(√)
1.设计简单的实验验证从刀豆种子中提取的脲酶是蛋白质，请说明实验思路____________________________________________________________。
提示 向等量的脲酶溶液和蛋白质溶液中分别加入双缩脲试剂，若都出现紫色反应，则说明脲酶是蛋白质。
2.酶制剂适于在低温(0～4 ℃)下保存的原因是________________________。
提示 在0～4 ℃时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高，因此酶制剂适于在低温(0～4 ℃)下保存。
3.光照下卡尔文向小球藻悬液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种。缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种，想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是_____________________________________________。
提示 不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。
4.夏季晴天，植物光合作用会出现“午休”现象的原因是_______________________________________________________。
提示 由于光照强，温度过高，植物由于蒸腾作用过强导致失水过多，气孔部分关闭，使CO2固定减少，光合作用效率下降。
5.给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是____________________________________________________。
提示 有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了HO，有氧呼吸第二阶段利用HO生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物(CHO)
6.土壤板结时光合速率下降的原因是______________________________。
提示 土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞呼吸产生的ATP减少，影响了矿质元素的吸收，从而影响了光合色素和酶的合成，光合作用减弱
7.在光合作用强度与光照强度关系的曲线图中判断阴生和阳生植物的理由是_________________________________________________________，
有机肥能提高农作物产量的原因是___________________________。
提示 阴生植物达到光合作用效率的最大值时所需的光照强度比阳生植物要弱 有机肥在土壤中被微生物分解，产生N、P等无机肥供植物根吸收，同时又产生二氧化碳供植物进行光合作用
8.水淹的植物或无氧储藏的水果容易死亡或烂掉的原因是
___________________________________________________。
提示 供氧不足，植物细胞进行无氧呼吸产生酒精过多，对植物细胞起毒害作用
1.(2021·全国甲卷，2)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是( )
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
答案 B
解析 酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下都能生存和繁殖，A不符合题意；酵母菌无氧呼吸的第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同，都有丙酮酸的生成，B符合题意；酵母菌在无氧条件下进行发酵，产生CO2和乙醇，C不符合题意；酵母菌有氧呼吸产生CO2和水，无氧呼吸产生CO2和乙醇，两个过程都有CO2产生，D不符合题意。
2.(2021·选择性考试湖南卷，5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
答案 B
解析 根据题干可知，某些蛋白质在相关酶的作用下会发生磷酸化和去磷酸化，而发生了磷酸化和去磷酸化的蛋白质就可以参与细胞信号传递，能够体现蛋白质结构与功能相适应的特点，A正确；这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会导致这些蛋白质不能发生磷酸化和去磷酸化，不能参与细胞信号传递，B错误；由题图可知，在蛋白质磷酸化过程中，ATP为蛋白质提供磷酸基团，参与了细胞信号传递，C正确；蛋白质磷酸化和去磷酸化反应均属于酶促反应，受温度的影响，D正确。
3.(2021·选择性考试广东卷，12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是( )
A.Rubisco存在于细胞质基质中
B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2结合
答案 D
解析 由“唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco”可知，Rubisco是与暗反应有关的酶，暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的，故Rubisco存在于叶绿体的基质中，A错误，D正确；暗反应在有光、无光条件下都可以进行，故激活Rubisco不一定需要黑暗条件，B错误；在暗反应阶段，CO2的固定不消耗NADPH和ATP，C错误。
4.(2021·全国乙卷，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和________释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________，又能保证____________正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
答案 (1)叶绿体、细胞质基质、线粒体 细胞呼吸
(2)蒸腾作用过强导致植物失水 光合作用 (3)实验思路：取若干长势相同的植物甲，平均分为A、B两组；将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件相同且适宜；一段时间后，分别测定两组植物甲白天和夜晚液泡中的pH。预期结果：B组液泡中的pH白天和夜晚无明显变化，A组液泡中的pH夜晚明显低于白天
解析 (1)白天植物的叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用过程中产生ATP的场所是叶绿体，呼吸作用过程中产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。据题干信息可知，白天储存在液泡中的苹果酸脱羧释放出CO2用于光合作用，同时叶肉细胞也进行有氧呼吸，有氧呼吸释放出来的CO2也可用于光合作用。(2)干旱的环境中，白天气孔关闭可以降低蒸腾作用，避免植物细胞过度失水；夜间气孔打开吸收CO2，通过生成苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸脱羧释放的CO2为光合作用的进行提供原料，保证了光合作用的正常进行。(3)该实验的目的是验证植物甲在干旱环境中存在特殊的CO2固定方式，根据题干信息晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中，推测苹果酸的存在会导致液泡中呈酸性，由白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，可判断苹果酸分解释放出CO2后液泡中酸性下降或趋于中性，因此实验中需要检测白天和夜晚叶肉细胞中液泡的pH。
微专题1 酶和ATP
1.酶的知识归纳
提醒：(1)过酸、过碱或温度过高，会使酶(蛋白质类)的空间结构遭到破坏，但滴加双缩脲试剂依然会产生紫色。
(2)酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物，如胃蛋白酶或脂肪酶作为催化剂可分解蛋白质或脂肪，它们自身又可作为反应的底物被其他蛋白酶水解。
2.影响酶促反应因素及酶的特性曲线分析
提醒：①同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中，如呼吸酶或ATP合成酶。
②底物浓度和酶的浓度都是通过影响反应物与酶的接触面积而影响酶促反应速率的。
3.酶的特性及相关探究实验
提醒：检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。
4.以ATP为核心，构建能量转化模型
提醒：①ATP产生量与O2供给量间的关系
②除光能、有机物中的化学能之外，硝化细菌等能进行化能合成作用的细菌能利用体外环境中的某些无机物(如NH3)氧化时所释放的能量来合成ATP。
考向1 围绕ATP的结构与功能，考查科学思维能力
1.(2021·1月八省联考湖南卷，3)ATP是细胞生命活动的能量“通货”。下列叙述错误的是( )
A.糖类、脂肪和蛋白质等有机物中储存了大量ATP
B.等量的葡萄糖通过酒精发酵和有氧呼吸产生的ATP数量不同
C.光合作用和呼吸作用都产生ATP，所需的ADP可共用
D.ATP与ADP的相互转化由不同的酶催化完成
答案 A
解析 糖类、脂肪和蛋白质等有机物中储存大量能量，而不是储存大量ATP，A错误；等量的葡萄糖通过酒精发酵产生的ATP比有氧呼吸的少，B正确；ADP是合成ATP的原料，在光合作用和呼吸作用产生ATP过程中可共用，C正确；ATP与ADP可相互转化，一为水解反应，一为合成反应，所需酶不同，D正确。
2.(2021·山师大附中调研)如图1是细胞中某种小分子化合物的结构模式图，其中①～③代表化学键，④和⑤代表化学基团；图2表示哺乳动物成熟红细胞内ATP产生量与O2供给量的关系。下列叙述正确的是( )
A.图1中②处的化学键比①处的更稳定
B.图1中的⑤处为碱基，且该碱基是RNA所特有的
C.据图2可知，哺乳动物的成熟红细胞不能进行细胞呼吸
D.哺乳动物的成熟红细胞吸收葡萄糖需要消耗ATP
答案 A
解析 图1所示的物质可以是ATP，高能磷酸键①容易形成也容易水解，高能磷酸键②比高能磷酸键①更稳定，A正确；若图1中的⑤处是碱基A(腺嘌呤)，腺嘌呤是DNA和RNA共有的碱基，B错误；哺乳动物的成熟红细胞可以进行无氧呼吸，C错误；哺乳动物的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要消耗ATP，D错误。
考向2 结合与酶有关的实验，考查科学探究能力
3.(2021·西工大附中调研)实验材料的选择与实验目的相匹配是实验成功的关键。下列关于酶实验的选材与实验目的不相匹配的是( )
A.利用淀粉酶、蔗糖酶、淀粉和碘液验证酶的专一性
B.利用荧光素酶、荧光素、ATP、重金属离子探究重金属对酶活性的影响
C.利用过氧化氢、新鲜猪肝研磨液和氯化铁溶液验证酶的高效性
D.利用淀粉酶、淀粉、不同pH的缓冲液探究pH对酶活性的影响
答案 D
解析 用同一种酶催化不同底物，或者用不同种类的酶催化同种底物，都能验证酶的专一性，故A正确；酸也能催化淀粉水解，故不能利用淀粉酶、淀粉、不同pH的缓冲液探究pH对酶活性的影响，一般用过氧化氢、过氧化氢酶、不同pH的缓冲液探究对酶活性的影响，D错误。
4.(2021·广东中山市调研)已知药物a能使淀粉酶和淀粉结合的机会减少，但不会影响淀粉酶活性；施加药物b能使淀粉酶活性丧失。图为淀粉酶在t1时不同处理条件下产物浓度随时间的变化曲线，其中乙组使用了少量药物a处理。据图分析，下列相关叙述错误的是( )
A.淀粉酶的用量及底物含量是该实验的无关变量
B.丙组既没有使用药物a，也没有使用药物b
C.如果增加酶的数量，可提高乙组产物产生速率
D.经高温或低温处理也可得到与甲组一样的效果
答案 D
解析 三组实验中酶的用量及底物含量是无关变量，应保持一致，A正确；已知乙组使用了少量药物a，丙组的反应速率高于乙组，所以丙组应该是既没有使用药物a也没有使用药物b，B正确；因为药物a是减少了淀粉酶和淀粉的结合机会，所以增加乙组酶的数量可以提高产物的产生速率，C正确；甲组后来反应停止，应该是使用了药物b使酶失活，高温可以使酶失活，但低温不会，所以低温处理后的效果和甲组的不一样，D错误。微专题2 光合作用与细胞呼吸的关系
1.光合作用与细胞呼吸的过程图解
2.深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
提醒：①如果题干中给出的信息是叶绿体消耗CO2或叶绿体产生O2的量，则该数据为总光合速率。
②整株绿色植物净光合速率为0时，叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度。
③叶肉细胞的液泡中含有的一些水溶性色素，不能用于光合作用。
考向1 借助光合作用与细胞呼吸的联系，考查分析判断能力
1.(2021·哈师大附中调研)叶肉细胞中的水能参与多种代谢反应，水中氧原子也可随代谢转移至丙酮酸分子中。其转移途径不包括( )
A.H2O经呼吸作用转移至CO2
B.CO2经光合作用转移至葡萄糖
C.葡萄糖经呼吸作用转移至丙酮酸
D.H2O经光合作用转移至O2，再经呼吸作用转移至CO2
答案 D
解析 据题意，在适宜的光照下，叶肉细胞既进行光合作用，又进行有氧呼吸。结合有氧呼吸和光合作用过程进行分析，水既可以是光合作用光反应的原料，也可以是有氧呼吸第二阶段的原料，则从两条转移途径分析：第一条从参与光合作用开始分析，水参与光合作用光反应将氧原子转移到氧气，而氧气参与有氧呼吸第三阶段形成水，其氧原子转移过程总结为：水氧气水，不能转移至丙酮酸；第二条从有氧呼吸开始分析，水参与有氧呼吸的第二阶段，将氧原子转移至二氧化碳，再参与光合作用暗反应，与五碳化合物结合形成三碳化合物，最终形成葡萄糖(C6H12O6)，再经呼吸作用第一阶段形成丙酮酸，其氧原子转移过程总结为：水二氧化碳葡萄糖丙酮酸。故该转移途径包含A、B、C三项过程，不包含D项过程。特别提醒，丙酮酸虽然是含有三个碳原子的化合物，但不参与光合作用暗反应过程。
2.(2021·豫南九校联考)如图所示为某高等植物叶肉细胞内有关细胞器的代谢活动，下列相关叙述不正确的是( )
A.甲可以调节细胞内的环境
B.乙为叶绿体，a在类囊体薄膜上形成，用于B的还原
C.若G与F是同一种物质，则G在丙的基质中产生
D.无光条件下，乙不能产生ATP但能产生E，而丙能产生ATP
答案 D
解析 根据各细胞器的结构特点及物质变化可判断甲、乙、丙分别为液泡、叶绿体和线粒体，液泡具有调节细胞内的环境的作用，A正确；根据题图中的箭头指向推知a为[H]和ATP，它们是在类囊体薄膜上形成的，可用于C3的还原，B正确；若G与F是同一种物质，根据图中信息判断G与F都是CO2，在线粒体中CO2是在线粒体基质中产生的，C正确；无光条件下，暗反应不能正常进行，叶绿体不能产生E，但线粒体能产生ATP，D错误。
考向2 借助光合作用与细胞呼吸的应用，考查社会责任
3.(2021·南昌市摸底测试)细胞呼吸的原理广泛应用于生产实践中，下列分析错误的是( )
A.种子储存时应先晒干，降低其自由水的含量，从而降低细胞呼吸速率
B.水稻田要定期排水以防止根因为缺氧而腐烂
C.用透气的纱布包扎伤口，可抑制厌氧菌的大量繁殖
D.利用乳酸菌制作酸奶时，应先通气，后密封，利于乳酸菌发酵
答案 D
解析 储存前将种子晒干，可以降低细胞中的自由水含量，从而降低细胞呼吸速率，A正确；对水稻田定期排水可以防止根部细胞进行无氧呼吸产生酒精(对植物细胞有毒害作用)，B正确；用透气的纱布包扎伤口，可以抑制厌氧菌的大量繁殖，C正确：乳酸菌为厌氧菌，利用乳酸菌制作酸奶时，开始时就应密封，这样有利于乳酸菌发酵，D错误。
(1)解答此类试题的关键是理解不同因素对细胞呼吸的影响。O2促进有氧呼吸、抑制无氧呼吸；温度影响与细胞呼吸有关的酶的活性；水分主要通过自由水含量影响代谢过程，进而影响细胞呼吸。
(2)要学会在不同的情境中找出影响细胞呼吸的主要因素。如中耕松土和防止水淹导致的作物根系腐烂都是从O2影响植物根系细胞呼吸入手；晒干后保存作物种子是从自由水含量影响种子代谢入手；冷藏保鲜则是从温度影响酶的活性入手。
4.(2021·西安高新一中调研)夏季大棚种植，农民经常在傍晚进行如下劳作：①延长2 h人工照光；②熄灯后，要打开门和所有通风口透气半小时以上；③关上门和通风口。下列对上述做法的生物学原理的分析，错误的是( )
A.①增加光能，延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B.②起到降氧、降温、降湿度的作用，这都对抑制细胞呼吸减少有机物的消耗有利
C.与①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D.③的作用是积累棚内CO2浓度以抑制细胞呼吸，并对下一天的光合作用有利
答案 C
解析 延长2 h人工照光，可以增加光能，延长光合作用时间，提高有机物的制造量，提高光合产量，A正确；②熄灯后，要打开门和所有通风口透气半小时以上，可以起到降氧、降温、降湿度的作用，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，B正确；与①时的状态相比，②③时呼吸作用受抑制，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误；③关上门和通风口，棚内CO2浓度会升高，会抑制细胞呼吸，又由于CO2是光合作用的原料，因此对下一天的光合作用有利，D正确。
微专题3 影响光合作用和细胞呼吸的因素
1.掌握影响细胞呼吸的“四类”曲线
提醒：①不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
②线粒体能分解丙酮酸，但不能分解葡萄糖，葡萄糖需在细胞质基质中分解。
③对于细胞呼吸来说，有H2O生成一定在进行有氧呼吸，有CO2生成一定不是产生乳酸的无氧呼吸。有酒精生成的呼吸一定在进行无氧呼吸，动物细胞无氧呼吸不会产生酒精。
2.把握影响光合作用因素的3类曲线
提醒：①光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与。
②叶绿体中的色素能吸收、传递、转换光能，不能制造能量。
③蓝藻没有叶绿体，但含有叶绿素和藻蓝素和相关的酶，能进行光合作用。
④光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生的[H]和ATP还可以维持一段时间的暗反应，但在无光条件下不可以长期进行。
考向1 围绕光合作用的影响因素，考查科学思维能力
1.(2021·河南名校联盟)如图表示在自然条件下，甲、乙两种植物的CO2吸收量在不同光照强度下的变化情况，下列有关说法错误的是( )
A.连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物
B.BC段，限制甲、乙两种植物光合速率的环境因素不同
C.D点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量相等
D.若提高外界环境的CO2浓度，则A、B两点都可能向左移动
答案 C
解析 与乙植物相比，甲植物达到最大光合速率时对应的光照强度更大，故连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物，A正确；BC段，限制甲、乙两种植物光合速率的主要环境因素分别是光照强度、光照强度外的其他因素，B正确；D点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2吸收量相等，但甲、乙两种植物进行光合作用消耗的CO2量不一定相等，故甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量不一定相等，C错误；在自然条件下，提高外界环境的CO2浓度，则A、B两点都可能向左移动，D正确。
2.(2021·华中师大附中质检)将长势相似的甲、乙两株同种植物分别置于两个同样大小、密闭的透明玻璃罩A、B中，甲给予适宜强度的光照，乙遮光(黑暗)处理，其他条件相同。下列分析正确的是( )
A.A玻璃罩中的CO2含量将持续降低
B.B玻璃罩中植株的干重将持续降低
C.甲、乙两植株的叶肉细胞中形成ATP的场所均不同
D.甲植株的光合作用强度不会等于乙植株的呼吸作用强度
答案 B
解析 在适宜强度的光照下，A玻璃罩中的植物，起始时光合作用强度大于呼吸作用强度，A玻璃罩中的CO2浓度逐渐降低，随着CO2浓度的降低，光合作用强度逐渐减弱，直至与呼吸作用强度相等，此后A玻璃罩中的CO2含量保持稳定，A错误；乙植株遮光处理，只能进行呼吸作用，消耗有机物，B玻璃罩中植株的干重将持续降低，B正确；甲植株既能进行光合作用也能进行呼吸作用，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，乙植株只能进行呼吸作用，叶肉细胞中产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体，C错误；在某一时刻，甲植株的光合作用强度可能会等于乙植株的呼吸作用强度，D错误。
考向2 光(或CO2)补偿点、饱和点的移动，考查分析问题的能力
3.(2021·山东济南调研)光补偿点是指植物的光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物的光合速率达到最大时所需要的最小光照强度。下表为三种植物的光补偿点(单位：μmol·m－2·s－1)和光饱和点(单位：μmol·m－2·s－1)，其他环境条件相同且最适宜。下列相关叙述错误的是( )
植物种类 植物甲 植物乙 植物丙
光补偿点 140 68 39
光饱和点 1 450 1 260 980
A.三种植物中，最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲
B.若适当提高温度，则植物丙的光饱和点将变大
C.100(μmol·m－2·s－1)的光照强度下，植物乙的有机物积累量比植物甲的多
D.光照强度长期低于光补偿点，不利于植物的正常生长
答案 B
解析 植物甲的光补偿点和光饱和点都最大，所以三种植物中，适合在较强的光照环境中生长的是植物甲，A正确；若适当提高温度，与光合作用有关酶的活性降低，则植物丙的光饱和点将变小，B错误；100(μmol·m－2·s－1)的光照强度下，植物乙的有机物积累量为正值，而植物甲的为负值，C正确；光照强度长期低于光补偿点，不利于植物的正常生长，D正确。
4.(2021·湖南长郡中学调研)植物光合作用受到多种环境因素的影响，现将某绿色植物置于密闭的容器中，测量其光合作用强度(用单位时间CO2吸收量表示)与光照强度、温度等因素的关系，结果如图所示。回答下列相关问题：
(1)在温度为22 ℃，光照强度为1 klx时，该植物叶肉细胞的光合作用强度________(填“大于”“等于”或“小于”)叶肉细胞的呼吸作用强度，原因是_____________________________________________。
(2)A点时该植物产生ATP的结构是________，B点时适当提高CO2浓度，则B点会________(填“左”或“右”)移。
(3)C点光合作用强度与D点相比，是D点的________倍。E点时，该植物固定的CO2来源于_____________________________________________。
(4)某科研小组发现蓝光在促进气孔开放方面具有更强的作用。据此分析，与红光相比，蓝光照射下植物的光饱和点________(填“更高”或“更低”)。
答案 (1)大于 该条件下叶肉细胞的光合速率等于整个植株的呼吸速率，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率(合理即可)
(2)细胞质基质和线粒体 左
(3)3/4 外界环境和细胞呼吸产生
(4)更高
解析 (1)温度为22 ℃，光照强度为1 klx时，植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度，但叶肉细胞的光合作用强度几乎就是植物体的光合作用强度，而叶肉细胞的呼吸作用强度远小于植物体的呼吸作用强度。(2)黑暗状态下植物只能通过呼吸作用产生ATP，产生ATP的结构是细胞质基质和线粒体；因B点是光补偿点，当升高CO2浓度时，光合作用增强而呼吸作用几乎不变，因此达到光补偿点需要的光照强度会降低，B点左移。(3)C点植物光合作用强度可表示为33.6，D点可表示为44.8，因此C点光合作用强度是D点的3/4；在光饱和点时，光合作用强度大于呼吸作用强度，因此固定的CO2有两个来源，既需要细胞呼吸产生的，也需要从外界吸收。(4)因蓝光促进气孔开放的效果更强，植物可吸收的CO2也就更多，因此对应的光饱和点也就更高。
环境条件改变与光补偿点、光饱和点移动方向的关系
(1)光补偿点对应的两种生理状态
①整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。
②叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。
(2)光补偿点、光饱和点移动方向
①光补偿点的移动
a.呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。
b.呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。
②光饱和点的移动
相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，光饱和点C应右移(C′点右上移)，反之左移(C′点左下移)。
微专题4 光合作用与细胞呼吸的实验设计
1.控制变量的方法
2.呼吸速率和净光合速率测定的常用方法
(1)液滴移动法(气体体积变化法)
提醒：①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，此即“总光合速率”。
②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与两装置相比，不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。
(2)黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，题中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
1.(2021·河北衡水金卷)用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深
0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜(白天12 h、夜晚12 h)后取出玻璃瓶，分别测定乙、丙两瓶中的氧气含量，结果如表(不考虑化能合成作用及水深对温度的影响)。下列有关分析合理的是( )
分组 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
含氧量/mg 4.9 5.6 3.8
A.根据实验的结果无法计算出植物的实际光合速率
B.乙瓶中的植物一昼夜通过光合作用产生了0.7 mg的氧气
C.白天正午时刻乙瓶中植物的叶肉细胞产生ATP最快的场所是线粒体内膜
D.如果丙瓶放在水深1 m处进行实验，则丙瓶的含氧量较0.5 m处基本不变
答案 D
解析 根据甲瓶、丙瓶可以计算出植物的呼吸速率，根据甲瓶、乙瓶可以计算出植物的净光合速率，二者相加就是实际光合速率，A错误；乙瓶中的植物一昼夜增加的氧气量是0.7 mg，实际通过光合作用产生的氧气量需加上一昼夜呼吸消耗的氧气量，B错误；白天正午时刻乙瓶中的植物光合速率大于呼吸速率，所以产生ATP最多的场所是叶绿体类囊体薄膜，C错误；丙玻璃瓶不透光，所以该瓶不受光照强度的影响，瓶子放在更深处光照强度会降低，但不影响丙瓶的细胞呼吸，所以丙瓶中的含氧量基本不变，D正确。
2.(2021·四川绵阳市诊断)为了探究CO2浓度对幼苗生长的影响，把培养在营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个玻璃容器内(如图所示)，其中A不密封，B、C密封。B内培养皿中盛有NaOH溶液，A、C内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。回答下列问题：
(1)配制培养幼苗的营养液时，除了要添加该植物生长发育所必需的各种矿质离子外，还应该注意控制营养液的____________________________________。
(2)CO2中的碳元素在暗反应过程中的转移途径是_____________________。
(3)从理论上讲，持续培养，预期的实验结果是：
①A中幼苗生长旺盛；
②B中幼苗的有氧呼吸逐渐减弱，最终死亡，原因是_________________________，植物细胞有氧呼吸所需的有机物和氧气减少；
③C中幼苗________(填“能”或“不能”)正常生长发育。
(4)根据实验，在温室大棚中栽培作物时可通过_____________________
___________________________________________(答出一种措施即可)来增产。
答案 (1)浓度适宜 (2)CO2→C3→(CH2O) (3)②缺乏CO2，不能进行光合作用 ③不能 (4)适时通风透气(增施碳铵或增加CO2的浓度)
解析 (1)配制培养植物幼苗的营养液时，要注意控制营养液的浓度，营养液的浓度要适宜。(2)在暗反应阶段，CO2与C5结合生成C3，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原，经过一系列变化，形成糖类(CH2O)，因此，CO2中的碳元素在暗反应过程中的转移途径是CO2→C3→(CH2O)。(3)②B中的NaOH溶液可吸收容器内的CO2，导致幼苗缺少光合作用的原料，不能进行光合作用，幼苗进行有氧呼吸时需要消耗有机物和容器内的氧气，致使植物体内的有机物逐渐减少，容器内的氧气浓度逐渐降低直至为0，最终导致幼苗死亡；③C中幼苗在光照充足、温度适宜的环境中生长，植物光合作用强度大于呼吸作用强度，使得容器内的CO2含量逐渐下降，光合作用强度逐渐下降，直至与呼吸作用强度相等，植物无有机物的积累，因此，C中幼苗不能正常生长发育。(4)从该实验可以看出植物进行光合作用需要一定浓度的CO2，在温室大棚中栽培作物时可以通过适时通风来增加大棚内的CO2浓度，进而增加植物的光合作用强度，以达到增产目的。
3.(2021·山西师大附中调研)某兴趣小组的同学在科研工作者的指导下，对某种有重要经济价值的植物进行了研究，并做了下列实验(叶绿体悬浮液是将叶绿体溶解于0.5 mol/L蔗糖溶液中制成)。
组别 加入试剂 处理方法
试管1 1% DCPIP 0.5 mL和叶绿体悬浮液5 mL 光照
试管2 1% DCPIP 0.5 mL和叶绿体悬浮液5 mL 黑暗
试管3 1% DCPIP 0.5 mL和0.5 mol/L蔗糖溶液5 mL 光照
注 DCPIP是一种氢受体，在氧化态时是蓝色，在还原态时是无色，反应式为DCPIP(蓝色)＋H2ODCPIP－H2(无色)＋1/2 O2；不考虑叶绿体颜色的干扰。
回答下列问题：
(1)一段时间后，各试管用离心机离心5分钟。
①观察结果：离心后试管1、2、3内上清液的颜色依次是____________________。试管2呈现该颜色的原因是______________________________________。
②该实验说明光合作用的条件是____________________________________。
(2)欲探究光合作用中CO2的利用场所及利用情况，常采用________法，以下为某小组同学进行的实验：
①将试管1内的叶绿体取出放到蒸馏水中，让叶绿体吸水涨破，然后进行离心，得到上清液和沉淀物，分别置于两支试管中，其他条件都适宜。
②______________________________________________________。
③通过检测相关产物进行结果的判定。若________________________，则说明CO2的利用场所在叶绿体基质中。
答案 (1)①无色、蓝色、蓝色 黑暗条件下，水不能光解，无法将DCPIP还原成DCPIP－H2(合理即可) ②光照和叶绿体
(2)同位素标记 ②分别给上清液和沉淀物中提供[H]、ATP和14CO2，反应一定时间(合理即可) ③只有盛有上清液的试管中能检测到含有14C的光合产物
解析 (1)①分析表格实验，试管1中能进行光合作用，试管2和试管3中不能进行光合作用。进行光合作用的光反应阶段时会产生[H]，DCPIP接受[H]会从蓝色变为无色，所以离心后试管1、2、3内上清液的颜色依次是无色、蓝色、蓝色。试管2为黑暗条件，水不能光解，无法将DCPIP还原成DCPIP－H2。②试管1和试管2相比，能说明光合作用需要光照，试管1和试管3相比，能说明光合作用需要叶绿体。(2)探究光合作用中CO2的利用场所及利用情况，常采用同位素标记法。将叶绿体破碎并离心后，上清液为叶绿体基质，沉淀物为叶绿体双层膜、基粒等。光合作用过程中CO2的利用发生在暗反应过程，需要光反应提供的[H]和ATP，因此需要分别给上清液和沉淀物中提供[H]、ATP和14CO2，反应一定时间。若结果中只有盛有上清液的试管中能检测到含有14C的光合产物，则说明CO2的利用场所在叶绿体基质中。
高考命题热点聚焦2 光合作用与呼吸作用在生产生活实践中的应用
2021年2月教育部发布通知：高考命题要优化情景设计，增强试题开放性、应用性和灵活性，充分发挥高考命题的育人功能和积极导向作用，引导减少“死记硬背”和“机械刷题”现象。应用性强调生物学与生产、生活实际的联系，引导考生自觉地从生物学视角思考生活中的相应问题，综合运用所学知识解决生产、生活实际及科学研究等情景中的问题。
材料一 光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O2，将叶绿体中的五碳化合物分解产生CO2的过程。光呼吸是一个“耗能浪费”的生理过程，因此，抑制植物的光呼吸可实现农作物的增产。下图为光呼吸和光合作用的关系图。
光呼吸与光合作用的关系
材料二 玉米植株中固定CO2的酶的能力要远远大于水稻植株中相应的酶，因此玉米的光合效率大于水稻，特别是在低CO2浓度的环境中，这种差别更为明显。下图是玉米CO2的同化过程，首先在叶肉细胞中由磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)把CO2固定成四碳化合物(草酰乙酸)，草酰乙酸的进一步反应产物可转运到玉米的维管束鞘细胞中释放出CO2，而释放出的CO2又可与RuBP(1，5－二磷酸核酮糖)结合进入卡尔文循环(见下图)。
(2020·全国卷Ⅰ，30)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
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
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)。
1.(2021·江淮十校联考)光合作用和呼吸作用是植物重要的生命活动，在农业生产中利用光合作用和呼吸作用的原理，可以达到增产的目的，请回答下列相关问题。
(1)可以通过多种措施达到水稻的增产，例如施用农家肥，其原理是____________________，研究发现，水稻幼苗在无光下，叶片发黄，推测原因是_______________________________________________________。
若想绘制光合色素的吸收光谱，则应以波长为横坐标，以光合色素的________为纵坐标，所得曲线就是光合色素的吸收光谱。
(2)以黑藻、NaHCO3、聚光灯等为实验材料，研究光的波长对黑藻光合速率的影响。如果用不同颜色的玻璃纸罩住聚光灯，研究发现用绿色玻璃纸罩住的实验组气泡的产生量最少，原因是_______________________________________。
若将装置密封，最终溶液的pH保持不变，此时光反应和暗反应速率与实验开始时相比分别________(填“上升”“下降”或“不变”)。
(3)大棚蔬菜的种植中，适当增加昼夜温差也是增产的措施之一，其原理是____________________________________________________________。
答案 (1)农家肥含有大量微生物和有机物，分解产生二氧化碳，可提高稻田中二氧化碳浓度，从而提高农作物的产量(或者回答：经微生物分解增加CO2浓度和无机盐离子)(答案合理即可) 水稻幼苗在无光条件下不能合成叶绿素(答案合理即可) 吸收光能的百分比
(2)光合色素对绿光的吸收最少，光合作用产生的氧气最少 下降、下降
(3)白天适当增温，光合作用强度大，夜间温度低，呼吸作用消耗的有机物减少，植物积累的有机物增多(答案合理即可)
解析 绿色玻璃纸只允许绿光透过，光合色素对绿光的吸收最少，所以光合作用产生的氧气最少，气泡最少：若装置密封，溶液的pH保持稳定，光合速率等于呼吸速率，光合速率与开始相比下降，所以光反应和暗反应均下降；大棚蔬菜种植时白天适当增加温度，利于光合作用的进行，夜间降低温度，可以降低呼吸作用的强度，总体上有利于植物有机物的积累，利于增产。
2.(2021·河北唐山一中期中)与花生不同，玉米固定CO2后首先会形成C4，因此被称为C4植物。C4植物含有的PEP羧化酶对CO2具有很强的亲和力，可以把浓度很低的CO2固定下来供给植物体利用，科学家形象地把这种作用比喻为“CO2泵”。如图所示为在某地夏季天气晴朗的时候测得的玉米和花生光合速率变化曲线，请分析回答：
(1)研究光合作用暗反应阶段中CO2的固定机制时，可采用的研究方法是______________________________________________。
(2)花生叶肉细胞中的CO2在________中与C5结合后被固定下来，该过程________(填“需要”或“不需要”)消耗NADPH([H])。
(3)图示中花生在13：00时出现了“光合午休”现象，这可能是由于此时光照温度过高，____________________________，导致花生光合速率明显下降，玉米无“光合午休”的原因可能是__________________________________。
(4)生物在长期进化中形成的特定功能往往与特定环境相适应，据此分析玉米产地的气候条件一般是_______________________________________________。
答案 (1)同位素标记法 (2)叶绿体基质 不需要 (3)蒸腾作用散失水多，部分气孔关闭，植物吸收的CO2减少(答案合理即可) 玉米含有的PEP羧化酶对CO2具有很强的亲和力，可以把浓度很低的CO2固定下来供给植物体利用，在进入植物内的CO2减少的情况下，仍可以维持细胞内较高的CO2浓度，此时光照强度增大，光合作用增强(答案合理即可) (4)高温、光照强等(答案合理即可)
解析 (1)研究CO2的固定机制时，需要研究CO2的转移途径，可采用同位素标记法进行研究。(2)花生叶肉细胞中的CO2在叶绿体基质中与C5结合后被固定下来，该过程不消耗NADPH([H])，NADPH和ATP参与C3的还原。(3)“光合午休”现象可能是由于光照过强，温度过高，蒸腾作用散失水分过多，气孔关闭，植物吸收的CO2减少，导致花生光合速率明显下降；玉米没有“光合午休”现象，结合题干信息分析，原因可能是玉米含有的PEP羧化酶对CO2具有很强的亲和力所以把浓度很低的CO2固定下来供给植物体利用，在进入植物体内的CO2减少的情况下可以维持细胞内较高CO2浓度，此时光照强度增大，光合作用增强。(4)由于玉米是C4植物，能在较低的CO2浓度条件下固定并利用CO2进行暗反应且无“光合午休”，据此推测玉米产地的气候条件一般是高温、光照强等。
捕捉高考共鸣点(一) 长句应答 满分突破
[命题专家悟规律]
从近三年全国卷考情看，非选择题简短填空大幅减少，代之以长句作答(即要求回答“功能”“原因”“作用”“目的”“思路”“实验设计方案”等)，而且作答范围从以往的主干——“代谢、调节、遗传、生态”为主调的传统模式，扩展为几乎“全覆盖”，这无疑对考生语言表达能力提出了更高要求。因此，在二轮复习时，务必对这一高考重点、难点给予重视和强化。
共鸣点1 教材原文作答类
1.[2021·全国甲卷，31(1)]在自然界中，捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，这一现象对捕食者的意义是保证被捕食者的能量能够持续流向捕食者，有助于捕食者的生存(答出1点即可)。(必修②P123)
2.(2020·全国卷Ⅰ，29)高尔基体参与豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的形成过程，其具体功能是对蛋白质进行加工修饰。(必修①P48)真核细胞的膜的主要成分是脂质和蛋白质。(必修①P41)
3.[2020·全国卷，32(1)]生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是在减数分裂过程中，随着非同源染色体的自由组合，非同源染色体上的非等位基因自由组合；同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组。(必修②P83)
4.[2020·全国卷Ⅱ，31(2)]当进行较长时间剧烈运动时，人体还会出现其他一些生理变化。例如，与运动前相比，胰岛A细胞的分泌活动会加强，分泌胰高血糖素，该激素具有
促进糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖(答出2点即可)等生理功能，从而使血糖水平升高。(必修③P26)
5.[2020·全国卷Ⅱ，30(2)(3)]给奶牛挤奶时其乳头上的感受器会受到刺激，产生的兴奋沿着传入神经传到脊髓能反射性地引起乳腺排乳；同时该兴奋还能上传到下丘脑促使其合成催产素，进而促进乳腺排乳。回答下列问题：
(2)上述排乳调节过程中，存在神经调节和体液调节。通常在哺乳动物体内，这两种调节方式之间的关系是有些内分泌腺直接或间接地受中枢神经系统的调节；内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能。(必修③P33)
(3)牛奶的主要成分有乳糖和蛋白质等，组成乳糖的2种单糖是葡萄糖和半乳糖。(必修①P31)牛奶中含有人体所需的必需氨基酸，必需氨基酸是指人体细胞自身不能合成，必须从食物中获取的氨基酸。(必修①P21“与生活联系”)
6.[2019·海南卷，27(1)]自由扩散的含义是物质通过简单的扩散方式进出细胞。(必修①P70)
7.[2019·全国卷Ⅰ，31(2)]种间竞争通常是指两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象。
8.[2018·全国卷Ⅲ，30(1)]分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体，此过程中高尔基体的功能是对蛋白质进行加工、分类和包装。(必修①P46)
对于概念、原理、作用等基础知识设问的此类试题，答案一般直接来源于教材，要求考生尽量用教材原话作答，只有按照教材的语言组织答案才能得满分。
共鸣点2 科学思维类(原因分析类)
1.[2021·全国甲卷，29(3)]细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是K＋逆浓度梯度进入细胞，为主动运输，需消耗能量，呼吸受到抑制时提供的能量减少，故根细胞吸收K＋的速率降低。
2.[2020·全国卷Ⅰ，30(2)]农田施肥的同时，往往需浇水，此时浇水的原因是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.[2020·全国卷Ⅱ，30(2)(3)]为了研究细胞器的功能，某同学将正常叶片置于适量的溶液B中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题：
(2)离心沉淀出细胞核后，上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解，原因是此上清液中含有______________________________________________。
(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有氧气释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光，________(填“有”或“没有”)氧气释放，原因是______________________________________________________。
答案 (2)细胞质基质组分和线粒体 (3)有 类囊体膜是H2O分解释放O2的场所，叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能
4.[2019·全国卷Ⅰ，29(2)]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。
(2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会降低，出现这种变化的主要原因是气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少。
这类试题设问的方式一般有以下几种：
“……合理的解释是________”“……原因是________”“……其机理是________”“……判断的依据是________”等。这类试题一般已知某一特定外界条件的改变，然后要求考生回答某一生理过程发生什么样的改变，最后要求考生回答该生理过程发生改变的原因。原因是指造成某种结果或引起另一件事情发生的条件。在解释已知条件与结果之间的逻辑关系(原因)时，首先要明确问题的条件是什么，在该条件下指向结果是什么，相关的逻辑推理关系和过程是什么等。其答题模板可归纳整理为：“因为……导致……，于是……，所以……”，其中“因为……”照抄题干中的已知条件，“所以……”照抄题干的中的结果，“导致……，于是……”是用教材知识回答已知条件与结果之间的逻辑推理关系。该答题模板的优点是能够使答题既准确又规范，难点是要运用教材相关知识把已知条件与结果之间的逻辑关系一层一层地分析清楚。
根据上述答题模板，2019年全国卷Ⅰ第29题第(2)问对干旱处理后该植物的光合速率会降低的主要原因的回答为：因为干旱处理导致气孔开度减小，于是光合作用所需的CO2减少，所以该植物的光合速率降低。又如，2020年全国卷Ⅱ第30题第(3)问可以回答为：因为类囊体膜是H2O分解释放O2的场所，所以叶绿体破裂不影响类囊体膜的功能。因此叶绿体外表的双层膜破裂后，再照光仍有氧气释放。当然，不能机械地照搬这一答题模板，而是要根据不同的试题情境适当修改，使语句通顺，既简洁又规范。
共鸣点3 实验探究类
1.[2019·全国卷Ⅰ，29(3)]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
答案 取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。
将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
2.(2017·全国卷Ⅰ，29)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
答案 (1)实验思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；若乙组收集的病毒有放射性，甲组无，即为DNA病毒。
如果是验证类或是探究类实验，实验思路要说明自变量如何操作，无关变量的控制，因变量如何检测。
复习备考中，考生要熟悉教材基本实验的基本操作、原理及方法，重视对实验探究的方法、步骤及实验结果和结论的分析，并进行专项训练，同时也要提高语言表达能力。
[跟踪训练]
1.(2021·河北衡水金卷)轮作是用地、养地相结合的一种措施，是在同一田块上顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物，最终达到增产、增收的目的。回答下列问题：
(1)《齐民要术》中记载了“谷田必须岁易”“凡谷田、绿豆、小豆底为上”。
①已知谷类作物对氮和硅的吸收量较多，豆科作物对钙的吸收量较多。谷类作物吸收的氮可用于合成的有机小分子物质是________(填两种即可)；豆科作物的根吸收无机盐后，促进其吸水，理由是________________________________；谷类和豆科作物从土壤中吸收各种无机盐的量不同的原因是_____________________________________________________。
②豆科作物可以提高土壤中氮的含量，豆科和谷类作物残留的茎叶、根茬可以增进土壤肥力，理由是_______________________________________________。
综上分析，谷类和豆科这两类作物轮换种植的目的是________________________。
(2)《农政全书》中有关于稻、棉水旱轮作的记载：“种棉二年，翻稻一年，草根溃烂，土气肥厚，虫螟不生”。通过水旱轮作，达到减少草害、提高土壤肥力、控制虫害的目的。“草根溃烂”的原因是__________________________。
答案 (1)①叶绿素、氨基酸、核苷酸、磷脂(任意两种即可) 吸收无机盐后，根细胞渗透压升高，促进根渗透吸水 根细胞膜上运输各种无机盐的载体蛋白的种类和数量不同 ②与豆科作物互利共生的根瘤菌将空气中的氮气转变为含氮的养料，豆科和谷类作物残留的茎叶、根茬经土壤中微生物的分解，将有机物分解为无机物，如无机盐，提高土壤肥力 保证土壤养分的均衡利用，调节和提高土壤肥力
(2)植物的根浸于水中，进行无氧呼吸产生酒精，导致腐烂
解析 (1)①植物体中的含氮有机小分子物质有叶绿素、氨基酸、核苷酸、磷脂等。豆科植物的根吸收无机盐后，根细胞渗透压升高，促进根渗透吸水。植物根细胞吸收无机盐的方式是主动运输，需要载体蛋白，由“谷类作物对氮和硅的吸收量较多，豆科作物对钙的吸收量较多”可知，谷类和豆科作物从土壤中吸收各种无机盐的量不同的原因是根细胞膜上运输各种无机盐的载体蛋白的种类和数量不同。②根瘤菌可以将空气中的氮气转变为含氮的养料，豆科和谷类作物残留的茎叶、根茬经土壤中微生物的分解，将有机物分解为无机物，如无机盐，从而提高土壤肥力。综合①②分析，谷类和豆科这两类作物轮换种植的目的是保证土壤养分的均衡利用，调节和提高土壤肥力。(2)“草根溃烂”的原因是植物的根浸于水中，进行无氧呼吸产生酒精，导致腐烂。
2.(2021·襄阳五中调研)研究表明，植物叶片中气孔的运动与K＋、糖类等含量有关。图l为某植物叶片中保卫细胞的结构，保卫细胞吸水后气孔张开，图2是适宜温度下，该植物的气孔开度(即气孔张开的程度)与保卫细胞内K＋和糖类含量的关系。据图回答下列相关问题。
图1
图2
(1)图中的保卫细胞和表皮细胞在形态结构和功能上有差异的根本原因是_________________________________________________________。
(2)若图1中保卫细胞逆浓度梯度吸收细胞外的K＋，细胞液浓度在这一过程中的变化情况是________________________，从而会导致气孔开度________________。请用箭头在图1中画出该过程中H2O的移动方向(画出具体的位置)。
(3)图2中气孔开度在7：00～9：00、1 2：00～1 3：00两个时间段都增加，其主要原因分别是__________________________________________________。
(4)从光合产物的生成和输出的角度分析，16：00～1 8：00保卫细胞内糖类含量下降的原因分别为________________和________________。
答案 (1)基因选择性表达 (2)增大 增大 如图
(3)保卫细胞内K＋含量的增加、保卫细胞内糖类含量的增加
(4)光合作用强度降低，糖类的生成量减少 保卫细胞中生成的糖类向表皮细胞等不能进行光合作用的细胞运输
解析 (1)图中保卫细胞和表皮细胞属于同一植物的细胞，基因相同，二者形态结构、功能不同，其根本原因是基因选择性表达。(2)保卫细胞逆浓度梯度吸收
K＋，细胞液浓度增大，细胞吸水能力增强，保卫细胞吸水后气孔张开，从而使气孔开度增大。保卫细胞吸水时，H2O从该细胞外进入细胞内，然后进入液泡，据此画图。(3)结合图形分析，7：00～9：00保卫细胞内的K＋含量增大，细胞吸水增多，导致气孔开度增大，而12：00～13：00保卫细胞内糖类含量增多，细胞吸水增多，导致气孔开度增大。(4)16：00～18：00，光照强度逐渐减弱，光合作用强度降低，气孔开度降低也可能进一步使光合作用强度降低，糖类的合成速率逐渐下降，导致细胞中糖类的生成量减少；另外，该植物中还存在一些不能进行光合作用的细胞(如表皮细胞)，保卫细胞中通过光合作用产生的糖类运输到不能进行光合作用的细胞，会导致保卫细胞内糖类含量降低。
专题强化练
A卷(时间：40分钟 满分：90分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.(2021·山东烟台调研)下列关于生物体内酶和ATP的叙述，正确的是( )
A.乳酸菌和破伤风杆菌进行细胞呼吸各阶段均能生成ATP
B.正常人运动时肌肉细胞ATP的水解速率高于其合成速率
C.酶是通过为化学反应提供所需能量来加快生物化学反应速率的
D.胰腺的内、外分泌部合成和分泌蛋白质过程中均需要酶和ATP的参与
答案 D
解析 乳酸菌和破伤风杆菌都属于厌氧型生物，只能进行无氧呼吸，无氧呼吸第二阶段不能产生ATP，A错误；ATP在正常细胞中的含量保持动态平衡，正常人运动时肌肉细胞ATP的水解速率等于其合成速率，B错误；酶通过降低化学反应的活化能来加快生物化学反应速率，C错误；分泌蛋白的合成和分泌过程均需要酶和ATP参与，D正确。
2.(2021·河北邢台调研)为探究酵母菌的细胞呼吸，将部分酵母菌破碎，并做差速离心处理，再将只含有酵母菌线粒体的沉淀物分别放入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三只试管中，分别进行如下操作，氧的消耗量如下表所示。已知DNP对有氧呼吸产生的[H]与氧结合形成水的过程没有影响，但会使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散。下列叙述错误的是( )
组别 加入物质 氧的消耗量
Ⅰ 丙酮酸 较大
Ⅱ 葡萄糖 几乎为零
Ⅲ 细胞质基质和葡萄糖 较大
A.试管Ⅰ中可以发生有氧呼吸的第二阶段和第三阶段
B.试管Ⅱ中只发生有氧呼吸的第一、二阶段，因此未消耗氧气
C.试管Ⅲ与试管Ⅰ中释放能量的反应阶段不完全相同
D.在试管Ⅲ中加入适量的DNP会减少ATP的合成
答案 B
解析 在试管Ⅰ中加入丙酮酸，丙酮酸可以进入线粒体中发生有氧呼吸的第二和第三阶段，因此氧气的消耗量较大，A正确；试管Ⅱ中加入葡萄糖，葡萄糖不能进入线粒体，因此不能发生反应，所以氧气消耗几乎为零，B错误；有氧呼吸分为三个阶段，三个阶段都能释放能量，试管Ⅰ是有氧呼吸的第二和第三阶段释放能量，试管Ⅲ是有氧呼吸的三个阶段都能释放能量，因此试管Ⅲ与试管Ⅰ中释放能量的反应阶段不完全相同，C正确；DNP对有氧呼吸产生的[H]与氧结合形成水的过程没有影响，但会使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，因此试管Ⅲ中加入适量DNP会减少ATP的合成，D正确。
3.(2021·选择性考试湖南卷，7)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( )
A.弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
答案 A
解析 弱光条件下，植物没有O2的释放是因为此时呼吸作用强度大于光合作用强度，并不是未进行光合作用，A错误；在光合作用暗反应阶段，CO2一般要与C5结合生成C3后才被还原，B正确；在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，短时间内使得光合作用产物输出受阻，对光合作用过程起抑制作用，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；合理密植(增加受光面积、增加CO2浓度)和增施有机肥(提供无机盐和CO2)均可在一定程度上提高农作物光合作用强度，D正确。
4.(2021·1月八省联考福建卷，4)下列关于我国传统黄酒发酵的叙述，错误的是( )
A.黄酒中的酒精是糖类经酵母菌无氧呼吸产生的代谢产物
B.在黄酒的酿造过程中酵母菌的有氧和无氧呼吸都会发生
C.酵母菌发酵生成的酒精会抑制发酵容器中微生物的生长
D.酒精生成过程合成ATP的能量来自于丙酮酸中的化学能
答案 D
解析 酒精是糖类经酵母菌无氧呼吸产生的代谢产物，A正确；在黄酒的酿造过程中，初期通入一定量的氧气促进酵母菌的大量繁殖，然后隔绝空气，使酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精，B正确；酵母菌发酵过程中产生的酒精和酸性环境会抑制发酵容器中微生物的生长，C正确；无氧呼吸过程中只有第一阶段释放能量，合成ATP，第二阶段不生成ATP，即酒精生成过程合成ATP的能量不能来自于丙酮酸中的化学能，D错误。
5.(2021·河南百校联盟)为研究补水对某高等植物成熟叶片中光合色素含量的影响，研究人员进行了相关实验，并测定叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量(单位：mg/g)，实验结果如表所示。下列相关分析正确的是( )
分组 处理 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素
甲组 自然条件 0.3 0.4 0.1
乙组 补充水分 1.1 0.5 0.1
A.光合色素参与的生理过程需要消耗大量ATP
B.光合色素吸收的光能能将水分解成氧和[H]
C.补充水分能降低叶绿素/类胡萝卜素的比值
D.用纸层析法提取光合色素后再分析其含量
答案 B
解析 光合色素参与的生理过程是光反应，光反应产生ATP，不消耗ATP，A错误；光合色素吸收的光能能将水分解成氧和[H]，B正确；由表中信息可知，补充水分能提高叶绿素含量，而类胡萝卜素含量没有改变，因此补充水分能提高叶绿素/类胡萝卜素的比值，C错误；用纸层析分离光合色素后，再根据色素带的宽窄分析光合色素含量，D错误。
6.(2021·福建厦门联考)电子传递链是一系列电子载体按对电子的亲和力逐渐升高的顺序组成的电子传递系统，其所有组成成分都嵌合于生物膜中。如图是真核生物中细胞呼吸过程(以葡萄糖为呼吸底物)中电子传递链的部分示意图。下列说法错误的是( )
A.图示生物膜是线粒体内膜
B.图示中的NADH来自葡萄糖的分解
C.图示过程发生于有氧呼吸第三阶段
D.图中膜蛋白参与了物质运输和能量转换
答案 B
解析 由题干可知，该图是真核生物中细胞呼吸过程中电子传递链的部分示意图，根据有O2及NADH的消耗可知，图示过程属于有氧呼吸第三阶段，因此该生物膜是线粒体内膜，A、C正确；有氧呼吸第三阶段消耗的[H](NADH)，一部分来自有氧呼吸第一阶段葡萄糖的分解，另一部分则来自有氧呼吸第二阶段丙酮酸和H2O的彻底分解，B错误；分析图示可知，NADH分解产生NAD＋等发生在膜蛋白上，将NADH中的化学能转化为电能，实现能量转换，H＋还可以经膜蛋白运输到生物膜的另一侧，实现物质运输，D正确。
二、非选择题(本题共5小题，共54分)
7.(2021·江西南昌调研)(8分)研究人员以某多年生肉质草本植物为实验材料探究干旱胁迫对其光合作用各项生理指标的影响，两组处理情况分别是：每天浇透水1次(ck)、干旱胁迫(T)，所得数据如图。回答下列相关问题：
(1)水可作为该植物光合作用的原料，在有光的条件下，分解产生________，该反应的场所是________。
(2)据图甲分析，干旱胁迫对该植物净光合速率的影响是
__________________________________________________________。
(3)据图乙、图丙分析，干旱持续8 d的情况下，植物光合速率下降的原因可能是_____________________________________________________________。
(4)干旱持续12 d、16 d的情况下，气孔导度下降，但胞间CO2浓度却呈上升趋势，研究人员发现干旱胁迫导致叶绿体结构被破坏。为验证这种破坏不可逆，研究人员将干旱持续12 d或16 d的该植物分为两组，实验组进行________处理，对照组保持原有状态，一段时间后，若实验组的光合速率________，则这种破坏不可逆。
答案 (1)[H]和O2 类囊体薄膜(或基粒)
(2)干旱胁迫会导致植物的净光合速率下降，且干旱胁迫程度越大(或干旱持续天数越久)，净光合速率下降幅度越大
(3)气孔导度下降，使胞间CO2浓度降低，供应给光合作用的CO2减少，导致暗反应速率下降
(4)正常供水 不能恢复(合理即可)
解析 (1)水作为光合作用的原料参与光反应，在光下分解产生[H]和O2，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜。(2)分析图甲可知，与ck组相比，干旱胁迫(T)组植物的净光合速率下降，且随着干旱持续天数的增加，即随着干旱胁迫程度的增大，植物的净光合速率下降的幅度增大。(3)结合图形分析，干旱持续8 d的情况下，该植物的气孔导度下降，胞间CO2浓度降低，这会使供应给光合作用的CO2减少，导致暗反应速率下降，进而引起光合速率下降。(4)若这种破坏不可逆，则干旱持续12 d或16 d的该植物在进行正常供水处理后，受到破坏的叶绿体结构不能恢复，光合速率也不能恢复。
8.(2021·湖北武汉市调研)(8分)“多酶片”是经特殊工艺制成的双层药片，内层是肠溶衣(不易溶于胃液，可溶于肠液)包裹的胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶，外层是糖衣(可溶于胃液)包裹的胃蛋白酶。某同学为了验证多酶片中胃蛋白酶的作用，设计了以下实验。
实验材料：多酶片，蛋白块，pH＝1.5的缓冲溶液，pH＝8.5的缓冲溶液，蒸馏水，恒温水浴箱，试管，烧杯等。
(1)实验步骤：
①制备胃蛋白酶溶液：取多酶片放入盛有pH为________的缓冲溶液的烧杯中，几分钟后糖衣溶解，取上层溶液备用；
②取试管A加入适量________溶液，试管B加入等量pH＝1.5的缓冲溶液作为对照；
③分别加入大小相同的蛋白块，在37 ℃恒温水浴箱中保温30分钟。
(2)预测结果和结论
预测结果：____________________，B试管蛋白块基本不变。
结论：多酶片中胃蛋白酶可以催化蛋白质的水解。
(3)分析、讨论：
多酶片可用于治疗消化不良。为充分发挥多酶片的作用，使用时应________(填“整片吞服”或“嚼碎服用”)。
答案 (1)①1.5 ②步骤①中的上层(胃蛋白酶)
(2)A试管的蛋白块体积比B试管的小(或A试管的蛋白块体积变小/消失)
(3)整片吞服
解析 (1)多酶片外层糖衣可溶于胃液，故选用pH为1.5的缓冲液。验证酶的作用，自变量是酶的有无，实验组应加入步骤①中的上层溶液。(2)因变量的检测指标是蛋白块被分解的情况，A试管中的蛋白酶将蛋白块分解，蛋白块变小或消失。(3)嚼碎多酶片，很多酶与胃液接触后失活，故需要整片吞服，使得酶在合适的环境中被释放出来发挥作用。
9.(2021·成都七中诊断)(14分)某科研小组研究了青绿苔草在5、8、10月的光合作用日变化，结果如图所示。请回答下列问题：
(1)不同季节青绿苔草叶绿体中色素含量不同，通过________法分离色素，研究其含量。
(2)8月份，10：00时光照突然降低，则叶绿体中C5、C3含量短时间内分别________、________，判断的依据是______________________________________。
(3)实验结果表明，5月份1 0：00～12：00，净光合速率降低，理由是_______________________________________________________，
10月份14：00～16：00，净光合速率降低，理由是____________________
_________________________________________。
(4)根据实验结果分析，青绿苔草是________(填“阳生”或“阴生”)植物，理由是___________________________________________________。
答案 (1)纸层析
(2)减少 增加 光照突然降低，光反应减弱，[H]和ATP合成减少，导致C3还原减弱，而CO2固定正常进行
(3)温度较高，蒸腾作用过于旺盛，气孔关闭，CO2供应不足 光照减弱
(4)阴生 5月份比8、10月份光照足，但最大净光合速率低
解析 (1)分离叶绿体色素的方法是纸层析法。(2)由于光照突然降低，光反应减弱，[H]和ATP合成减少，导致C3还原减弱，而CO2固定正常进行，所以C5含量减少，C3含量增加。(3)5月份10：00～12：00，温度较高，蒸腾作用过于旺盛，气孔关闭，CO2供应不足，净光合速率降低。10月份14：00～16：00，光照减弱，净光合速率降低。(4)5月份比8、10月份光照足，但最大净光合速率低，说明青绿苔草是阴生植物。
10.(2021·华中师大附中调研)(12分)卡尔文循环是所有植物光合作用的基本途径，大致可分为3个阶段，羧化阶段、还原阶段和更新阶段，如图所示为卡尔文循环过程，结合所学知识，回答下列问题：
(1)据图分析，在羧化阶段的物质RuBP为一种________碳化合物，1分子RuBP能与1分子的CO2结合生成________分子的3－磷酸甘油酸，该过程发生的场所是_______________________________________________。
(2)卡尔文循环过程中，碳的固定发生在________阶段中，而光反应产生能量的利用发生在________阶段中。
(3)若将该植物从光下移到黑暗条件下，叶绿体中RuBP的含量短时间的变化是________，原因是___________________________________________________(结合图示回答)。
答案 (1)五 2 叶绿体基质
(2)羧化 还原、更新
(3)减少 植物从光下移到黑暗中，光照强度减弱，ATP和NADPH生成减少，经还原阶段、更新阶段生成的RuBP的量减少，但RuBP的消耗量不变
解析 (1)在羧化阶段，RuBP与CO2结合，而光合作用过程中二氧化碳与五碳化合物结合生成三碳化合物，故RuBP为一种五碳化合物。1分子五碳化合物能与1分子的CO2结合生成2分子三碳化合物，即3－磷酸甘油酸，这属于暗反应的过程，发生在叶绿体基质中。(2)光合作用过程中C存在于CO2中，光反应产生的能量存在于ATP和NADPH中，据图分析可知碳的固定发生在羧化阶段过程中，而光反应产生能量的利用发生在还原阶段和更新阶段。(3)解答本题应联系光合作用光反应、暗反应的具体过程，结合本题图示回答问题。植物从光下移到黑暗中，由于光照强度减弱，ATP和NADPH的生成减少，经还原阶段、更新阶段生成的RuBP的量减少，但消耗量不变，所以RuBP的量会减少。
11.(科学探究)(2021·1月八省联考广东卷，18)(12分)光补偿点指同一叶片在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度；光合速率随光照强度增加，当达到某一光照强度时，光合速率不再增加，该光照强度称为光饱和点。下表为甲、乙两个水稻品种在灌浆期、蜡熟期的光合作用相关数据。
表 甲、乙两个水稻品种灌浆期和蜡熟期光合作用相关指标的比较
生长期 光补偿点(μmol·m－2·s－1) 光饱和点(μmol·m－2·s－1) 最大净光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)
甲 乙 甲 乙 甲 乙
灌浆期 68 52 1 853 1 976 21.67 27.26
蜡熟期 75 72 1 732 1 365 19.17 12.63
注：灌浆期幼穗开始有机物积累，谷粒内含物呈白色浆状；蜡熟期米粒已变硬，但谷壳仍呈绿色。
回答下列问题：
(1)从表中的数据推测，________品种能获得较高产量，理由_________________
_________________________________。
(2)据表分析水稻叶片在衰老过程中光合作用的变化趋势为_______________________________________________________。
(3)根据该实验的结果推测，从灌浆期到蜡熟期水稻最大净光合速率的变化可能与叶片的叶绿素含量变化有关。请设计实验验证该推测(简要写出实验设计思路、预测实验结果并给出结论)。
答案 (1)乙 在灌浆期，乙品种的最大净光合速率比甲大，可积累的有机物多
(2)下降
(3)实验设计思路：取等量的同种水稻在灌浆期和蜡熟期的叶片，分别测定其叶绿素含量。
预期实验结果：处于灌浆期的水稻叶片的叶绿素含量高。
实验结论：从灌浆期到蜡熟期水稻最大净光合速率下降是由于叶片中叶绿素含量下降造成的。
解析 (1)从表中的数据推测，灌浆期幼穗开始有机物积累，而乙品种在灌浆期的最大净光合速率大于甲植物，故乙品种可积累的有机物多，能获得较高产量。(2)据表分析可知，植物由灌浆期到蜡熟期，甲、乙品种的光补偿点增大，光饱和点降低，最大净光合速率均在下降，即水稻叶片在衰老过程中光合作用下降。(3)分析题意可知，该实验目的是验证植物由灌浆期到蜡熟期，叶片的叶绿素含量减少导致净光合速率下降。实验设计思路如下：取等量的同种水稻在灌浆期和蜡熟期的叶片，分别测定其叶绿素含量。预期实验结果和结论：处于灌浆期的水稻叶片的叶绿素含量高，说明植物由灌浆期到蜡熟期水稻的最大净光合速率下降是由于叶片的叶绿素含量下降导致的。
B卷(时间：40分钟 满分：90分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.(2021·西安铁一中调研)迎春在我国种植广泛、易取材，其叶片可用作生物学观察实验材料。下列说法错误的是( )
A.选用迎春叶表皮细胞，在高倍镜下可观察到叶绿体中的基粒
B.选用迎春叶表皮细胞，经醋酸洋红染色后不能观察到细胞中的染色体
C.选用迎春叶片叶肉细胞，经研磨后可用无水乙醇提取细胞中的光合色素
D.选用迎春叶片叶肉细胞，经30%蔗糖溶液处理后可用显微镜观察质壁分离过程
答案 A
解析 叶绿体基粒属于亚显微结构，需要用电子显微镜才能观察到，普通高倍光学显微镜观察到的结构为显微结构，不能看到叶绿体基粒，A错误；迎春叶表皮细胞是高度分化后的细胞，不能进行细胞分裂，则迎春叶表皮细胞经醋酸洋红染色后不能观察到细胞中的染色体，B正确；迎春叶片中的光合色素分布于叶肉细胞叶绿体中，经研磨后可用无水乙醇提取细胞中的光合色素，C正确；用30%蔗糖溶液处理会导致细胞失水而发生质壁分离，迎春叶片叶肉细胞为成熟的植物细胞，且原生质层因含叶绿体呈现绿色，故可在显微镜下观察到质壁分离，D正确。
2.(2021·湘豫名校联考)某实验小组为了探究茶多酚对淀粉酶活性的影响，在若干支试管中分别加入等量的淀粉酶和等体积但不同浓度的茶多酚，混合一段时间后再加入等量的淀粉，一段时间后测得各试管中还原糖的相对含量，结果如图所示。下列相关说法错误的是( )
A.该实验的自变量是加入的等体积茶多酚的浓度
B.该实验也可以以淀粉的剩余量作为检测指标
C.茶多酚的浓度越高，对淀粉酶的抑制作用就越弱
D.若人食用茶多酚，则可能导致其餐后血糖浓度降低
答案 C
解析 该实验的自变量是加入的等体积茶多酚的浓度，A正确；题图中的检测指标为还原糖的相对含量，也可以以淀粉的剩余量作为检测指标，B正确；由图可知，随着茶多酚的浓度升高，还原糖的相对含量减少，说明茶多酚的浓度越高，对淀粉酶的抑制作用就越强，C错误；分析题图可知，茶多酚能降低还原糖的相对含量，若人食用茶多酚，则可能导致其餐后血糖浓度降低，D正确。
3.(2021·郑州外国语学校模拟)某实验小组利用如图所示的装置探究了在不同通气条件下酵母菌的细胞呼吸方式，取三组完全相同的装置，分别在不同通气条件下放置5 h后，检测A瓶中是否有葡萄糖或酒精产生，实验结果如下表所示(各装置的初始条件完全相同)。下列说法正确的是( )
组别 条件 放置时间 有无葡萄糖产生 有无酒精产生
甲 持续通气 5 h 无 无
乙 通气50 min 5 h 无 有
丙 不通气 5 h 无 有
A.乙组适用于探究酵母菌的有氧呼吸
B.可用重铬酸钾或溴麝香草酚蓝水溶液来检测酒精
C.和丙组相比，乙组释放的CO2的量更少
D.实验结束后，三组中甲组的实验装置的温度最高
答案 D
解析 乙组的通气时间为50 min，且有酒精生成，不适合用于探究酵母菌的有氧呼吸，A错误；重铬酸钾可用来检测酒精，溴麝香草酚蓝水溶液可用来检测CO2，B错误；丙组中酵母菌只进行无氧呼吸，乙组中酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，故乙组释放的CO2的量比丙组的多，C错误；与无氧呼吸相比，有氧呼吸释放的能量更多，故实验结束后，三组中甲组的实验装置的温度最高，D正确。
4.(2021·东北师大附中质检)新冠肺炎疫情期间，武汉市“方舱医院”内医护人员与患者共同锻炼身体，如打太极、做五禽戏、跳广场舞等。下列有关叙述中，正确的是( )
A.在医护人员与患者共同锻炼身体时，体内ATP的含量会明显下降
B.医护人员及患者在锻炼过程中细胞呼吸产生的CO2只来自线粒体
C.若是血液中钙离子浓度过高，锻炼过程中可能会出现抽搐现象
D.锻炼产生的汗液在流经汗腺导管排出时，大部分Na＋可通过自由扩散被细胞重吸收
答案 B
解析 人体中ATP含量很少，但ATP和ADP的相互转化处于动态平衡，当医护人员与患者共同锻炼身体时，体内ATP的含量不会明显下降，A错误；医护人员及患者在锻炼过程中，无氧呼吸产物是乳酸，不会产生CO2，细胞呼吸产生的CO2只来自于有氧呼吸，故只来自于线粒体，B正确；若是血液中钙离子浓度过低，锻炼过程中可能会出现抽搐现象，Ca2＋浓度过高会出现肌无力，C错误；锻炼产生的汗液在流经汗腺导管排出时，大部分Na＋可通过主动运输被细胞重吸收，离子进出细胞需要蛋白质协助，不能自由扩散，D错误。
5.(2021·辽宁沈阳二中调研)外界环境因素对光合速率的影响如下图所示，相关叙述正确的是( )
A.图中的光合速率可以用单位时间内CO2的吸收量表示
B.因为t1＞t2，A点的酶活性大于B点，所以A点光合速率大于B点
C.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ曲线在C点的光合速率相同的原因是光照强度较弱
D.突然将C点光照强度变为D，则短时间内叶绿体内C3的含量上升
答案 C
解析 分析图形，光合速率在光照强度为0时值为0，说明光合速率表示的是真正光合速率即总光合速率，应用单位时间内CO2的固定量表示，单位时间内CO2的吸收量表示的是净光合速率，A错误；A点光合速率大于B点，由于低于最适温度，酶活性随着温度升高而升高，而高于最适温度，酶活性随着温度升高而降低，因此无法判断t1与t2的大小，也可能是t1
选项 生理活动 [H]的来源 [H]的去路
A 黑藻叶肉细胞光合作用 类囊体薄膜上水的光解 叶绿体基质中C5的还原
B 洋葱鳞片叶表皮细胞有氧呼吸 细胞质基质中葡萄糖分解及线粒体中丙酮酸和水反应 线粒体基质中与O2反应生成H2O
C 马铃薯块茎细胞无氧呼吸 细胞质基质中葡萄糖分解 细胞质基质中用于生成乳酸
D 豌豆根尖细胞无氧呼吸 细胞质基质中葡萄糖分解 线粒体基质中生成酒精、CO2
答案 C
解析 黑藻叶肉细胞光合作用产生的[H]用于叶绿体基质中C3的还原，A错误；洋葱鳞片叶表皮细胞有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与O2反应生成H2O，B错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的[H]在细胞质基质中用于生成乳酸，C正确；豌豆根尖细胞无氧呼吸产生的[H]用于在细胞质基质中生成酒精和CO2，D错误。
二、非选择题(本题共5小题，共54分)
7.(2021·安阳市调研)(10分)肠道中存在大肠杆菌，某同学对大肠杆菌的呼吸作用类型产生了兴趣，于是他进行了相关探究实验。实验过程大体如下：
①将大肠杆菌(培养液中的有机物为葡萄糖)均分为甲、乙两组，甲组通入氧气，乙组不通入气体。
②检测两组是否产生二氧化碳。
分析该实验并回答下列问题：
(1)实验前，该同学认为大肠杆菌为无氧呼吸，其判断的依据是____________________。大肠杆菌与硝化细菌的代谢类型有差异，因硝化细菌能________________________________________________________。
(2)大肠杆菌是一类兼性厌氧菌。若用溴麝香草酚蓝水溶液检测二氧化碳，将两组培养液进行二氧化碳检测对比，可发现__________________现象；为进一步检测乙组的产物中是否有酒精，还需使用的试剂是________________________。
(3)若实验发现甲组产生了二氧化碳，乙组未产生二氧化碳，该同学认为大肠杆菌只能进行有氧呼吸，请评价该结论：________________________________。大肠杆菌有氧呼吸不涉及丙酮酸的跨膜运输，原因是_____________________________________________。
答案 (1)肠道中缺氧 利用某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物(合理即可)
(2)甲组溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄的速率快于乙组 酸性重铬酸钾溶液
(3)上述结论不准确，乙组还可能进行产生乳酸的无氧呼吸(合理即可) 大肠杆菌无线粒体，丙酮酸在细胞质基质中氧化分解
8.(2021·陕西西安五校联考)(8分)某植物存在气孔突变体，生物科研小组欲探究该突变体在不同光照强度下的光合速率，进行了相关研究，结果如图所示。回答下列问题：
(1)气孔突变体可能使气孔开放能力更强，亦可使气孔发育不良，体现了突变的________特点，从变异来源看，该变异类型是________。
(2)如图是研究小组研究某突变体在不同光照强度下的净光合速率。
①据图可知________植株更适合在强光下生长。净光合速率除可用图示指标表示外，还可用__________________________________________________表示。
②野生型与突变型植株在光照强度为250(μmol·m－2·s－1)条件下，有机物的积累情况是否一致，并说明理由：________________________________________。
③试分析光照强度为1 250 μmol·m－2·s－1时，突变体植株光合速率低于野生型可能的原因________________________________________________________。
(3)若在光照强度、温度等其他条件适宜情况下，将上述两种植株置于含一定CO2浓度的同一个密闭容器中。一段时间后，发现两种植株的光合速率都降低，推测其中光合速率首先开始降低的植株是________，原因是____________________
_______________________________________。
科研人员认为突变型比野生型更适合生活在干旱土壤中，据图分析理由是_________________________________________________。
答案 (1)不定向性 基因突变
(2)①野生型 单位时间单位面积上氧气的释放量或有机物的积累量 ②一致，此光照条件下植物净光合速率与呼吸速率都相等 ③该突变体为气孔发育不良型，影响了植株对CO2的吸收，直接影响了暗反应，进而影响光合速率(合理即可)
(3)野生型 植株的光合作用使密闭容器中CO2浓度逐渐降低；野生型植株的CO2饱和点大于突变型植株的CO2饱和点，CO2浓度降低使野生型植株光合速率首先降低(合理即可) 干旱会导致植株气孔部分关闭，CO2供应不足，突变型植株更能耐受低CO2浓度，CO2补偿点更低，所以突变型植株更适合生活在干旱土壤中(合理即可)
9.(2021·河北石家庄调研)(12分)为研究水稻突变对光合作用的影响，研究人员测定了两种突变体植株T1、T2和正常植株(对照)的净光合速率和叶绿素的含量指标，结果如图所示。回答下列问题：
(1)为了科学比较和测定突变体和正常植株的净光合速率，需要采集突变体与正常植株的同一部位、叶龄________的叶片，在相同的________________________(答出2点即可)等环境条件下进行测定。
(2)叶绿体中，叶绿素分布于________上，捕获的光能通过________反应转移到ATP中，为后续的一系列化学反应提供能量。
(3)据图分析，突变体T2植株的净光合速率低于正常植株的主要原因是____________________；虽然突变体T1叶绿素含量高于正常植株，但其净光合速率仍低于正常植株，推测其原因可能是突变造成_____________________
________________________。
答案 (1)基本一致 温度、光照强度和CO2浓度
(2)类囊体薄膜 光
(3)叶绿素含量少 暗反应速率显著降低(或呼吸速率显著升高，光合作用(或暗反应)有关酶活性及数量降低，或突变体T1与呼吸作用有关的酶活性及数量升高)(合理即可)
解析 (1)为了科学比较和测定突变体和正常植株的净光合速率，说明该实验的自变量是植株类型，因变量是净光合速率，其他因素均属于无关变量，按照控制变量的原则，无关变量均需要保持一致，故需要采集突变体与正常植株的同一部位、叶龄基本一致的叶片，在相同的温度、光照强度和CO2浓度等环境条件下进行测定。(2)叶绿体中，叶绿素分布于类囊体薄膜上，捕获的光能通过光反应转移到ATP中，为后续的一系列化学反应(即暗反应)提供能量。(3)由图可知，与正常植株相比，突变体T2植株的叶绿素含量更低，由此推测突变体T2植株的净光合速率低于正常植株的主要原因是叶绿素含量少，对光能的吸收、转化较少，导致光合作用速率下降。突变体T1叶绿素含量高于正常植株，但其净光合速率仍低于正常植株，推测其原因可能是突变使T2植物叶绿素含量增多的同时对暗反应过程(如导致与暗反应有关酶的活性降低或数量减少)产生不利影响，导致光合作用速率下降；原因还可能是突变造成植株呼吸速率显著升高，在光合速率没有改变的情况下，净光合速率也会下降。
10.(2021·郑州市一测)(12分)植物的功能性状是植物生态学领域近年来研究的热点内容之一，比叶面积(简称SLA)是叶片面积与叶片干重的比值，是植物叶性状的一个重要指标。研究人员对淮北相山的5种植物叶片进行叶面积和叶干重的测量和称重，并计算出比叶面积，结果如下表：
不同植物的比叶面积/(m2·kg－1)
物种 扁担木 柘树 构树 牡荆 酸枣
SLA平均值 24.69 30.50 16.97 22.06 20.83
(1)光合作用中捕获光能的物质分布在
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