高中生物人教必修1水平测试：第5章 细胞的能量供应和利用 水平测试（含解析）

生物学 必修1［RJ］（不定项）
高中生物人教必修1水平测试
第5章　细胞的能量供应和利用
一、单项选择题（每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）
1.多酶片是一种促消化的药品，结构和主要成分如下图。下列有关多酶片的说法，不合理的是（　　）
A.应整颗服用，切勿嚼碎
B.包含的胃蛋白酶在肠道中把蛋白质水解成多肽
C.包含的胃蛋白酶和胰蛋白酶可能分别作用于特定氨基酸之间的肽键
D.适宜在干燥、低温条件下保存，口服水温不宜过高
答案　B
解析　多酶片应整颗服用，使肠溶衣在胃液中不被破坏，确保肠溶衣包裹的酶在肠溶液中发挥作用，A正确；胃蛋白酶的最适pH约为1.5，而人体肠道中的pH约为6.8，胃蛋白酶在肠道中会失活，不能把蛋白质水解成多肽，B错误；酶具有专一性，因此，包含的胃蛋白酶和胰蛋白酶可能分别作用于特定氨基酸之间的肽键，C正确；干燥条件下避免了多酶片的溶解，低温条件下保存可保持酶空间结构的稳定性，口服水温过高会导致酶活性下降，因此，多酶片适宜在干燥、低温条件下保存，且口服水温不宜过高，D正确。
2.茶树的叶肉细胞内含有一种叫茶多酚的植物碱，可在茶多酚氧化酶的作用下被氧化为茶红素等物质，使茶叶变红。根据这一原理，人们制作出了绿茶、红茶等品种的茶叶。下列说法不正确的是（　　）
A.茶多酚氧化酶的空间结构与茶多酚不匹配
B.可通过高温使茶多酚氧化酶失活来制作绿茶
C.可通过提高茶多酚氧化酶的活性来制作红茶
D.茶多酚最可能存在于植物细胞的液泡中
答案　A
解析　高温能够使茶多酚氧化酶变性失活，绿茶中含有大量茶多酚，可以通过高温处理避免茶多酚被氧化，制作绿茶，B正确；可通过某种手段提高茶多酚氧化酶的活性，让茶叶中的茶多酚氧化而呈现红色，可以用这种方法制作红茶，C正确；植物叶肉细胞中主要用来储存水、离子以及生物碱等各种细胞代谢产物的细胞器是液泡，茶多酚是一种植物碱，所以茶多酚最可能存在于液泡中，D正确；茶多酚是茶多酚氧化酶作用的底物，酶的空间结构是与底物相匹配的，A错误。
3.科学家从线粒体中发现某种复合酶（简称F），F在形成大量ATP时必不可少。生化实验还证实，当F处于分离状态时，便能催化ATP的水解。下列相关说法正确的是（　　）
A.物质F可为ATP的形成提供活化能
B.线粒体内膜上有物质F的分布
C.线粒体中形成ATP所需要的能量直接来源于葡萄糖的分解
D.细胞内ATP的含量较多，可以源源不断地满足生命活动的需要
答案　B
解析　酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能为生物体内的化学反应提供活化能，A错误；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的发生场所，能合成大量ATP，因此线粒体内膜上有物质F的分布，B正确；葡萄糖的分解发生在细胞质基质，C错误；细胞内ATP含量较少，ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，能满足生命活动对能量的需要，D错误。
4.下列过程中不会发生“ATP―→ADP＋Pi＋能量”这一过程的是（　　）
A.有氧呼吸中O2和[H]结合
B.叶绿体基质中C3被还原
C.Ca2＋向细胞外的主动运输
D.胰岛B细胞分泌胰岛素
答案　A
5.下列有关有氧呼吸与无氧呼吸的叙述，正确的是（　　）
A.二者反应的场所相同——都只有细胞质基质
B.二者释放的能量多少不同——有氧呼吸少，无氧呼吸多
C.二者都有共同的终产物——CO2
D.二者反应的实质相同——分解有机物并释放能量
答案　D
解析　动物细胞有氧呼吸产生H2O和CO2，无氧呼吸产生的是乳酸，不产生CO2，C错误。
6.有些作物的种子入库前需要经过风干处理，与风干前相比，下列说法错误的是（　　）
A.风干种子中有机物的消耗减慢
B.风干种子上微生物不易生长繁殖
C.风干种子中细胞呼吸作用的强度高
D.风干种子中结合水与自由水的比值大
答案　C
7.下列关于光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（　　）
A.原核生物无法进行光合作用和细胞呼吸
B.植物的光合作用和细胞呼吸总是同时进行
C.光合作用形成的有机物能被细胞呼吸利用
D.细胞呼吸产生的CO2不能作为光合作用的原料
答案　C
8.如图表示绿色植物光合作用部分过程的图解，下列分析错误的是（　　）
A.该过程不需要光，发生的场所为叶绿体基质
B.细胞呼吸过程中也产生物质A，同样具有还原剂的作用
C.CO2中碳原子的转移途径是CO2→C3→糖类、C5
D.突然降低二氧化碳浓度，短时间内C5的含量上升
答案　B
解析　该过程是光合作用的暗反应阶段，不需要光，发生的场所为叶绿体基质，A正确；细胞呼吸中产生的[H]实际上是还原型辅酶Ⅰ（NADH），光合作用中产生的是还原型辅酶Ⅱ（NADPH），B错误；暗反应中CO2首先被C5固定生成C3，C3再被还原生成（CH2O）和C5，故CO2中碳原子的转移途径是CO2→C3→（CH2O）、C5，C正确；突然降低二氧化碳浓度，C5的消耗量降低，而短时间内C5的合成量不变，所以C5的含量上升，D正确。
9.某兴趣小组为了探究光照对绿叶中色素合成的影响，将韭菜根分别置于光照和黑暗条件下培养，分别发育成韭菜和韭黄，然后提取和分离二者叶片中的色素，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（　　）
A.实验结果说明光照是叶绿素和类胡萝卜素合成的必要条件
B.两滤纸条上共有的色素主要吸收红光和蓝紫光
C.若提取韭菜色素时未加SiO2，可获得与韭黄类似的色素带
D.分离色素时应在通风好的条件下进行
答案　D
解析　在光下发育成的韭菜叶片，提取和分离叶片中的色素得到四条色素带（胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b），在黑暗下发育成的韭黄叶片，提取和分离叶片中的色素得到两条色素带（胡萝卜素、叶黄素），说明光照影响叶绿素的合成，A错误；两滤纸条上共有的色素为类胡萝卜素，主要吸收的是蓝紫光，B错误；色素提取时加入SiO2是为了使研磨充分，若提取韭菜色素时未加SiO2，不会获得与韭黄类似的色素带，C错误。
10.如图表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间CO2浓度的变化。下列能正确表示e点时单位时间内，棚内植株消耗的CO2总量与消耗的O2总量之比（体积比）的是（　　）
答案　B
解析　e点时CO2的量不再增加，超过e点后CO2的含量下降，说明此时光合速率等于细胞呼吸速率，即单位时间内光合作用消耗的CO2量等于细胞呼吸消耗的O2的量。
11.科学家往小球藻培养液中通入14CO2，分别给予小球藻不同时间的光照后检测放射性物质分布情况，结果如表所示。下列叙述错误的是（　　）
实验组别 光照时间（s） 放射性物质分布
1 2 大量3－磷酸甘油酸（三碳化合物）
2 20 多种磷酸化糖类
3 60 除上述多种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等
A.本实验可以证明小球藻暗反应首先发生的是CO2的固定
B.每组实验照光后需对小球藻进行处理使酶失活，才能测定放射性物质分布
C.本实验证明了暗反应消耗光反应提供的NADPH和ATP
D.实验结果说明光合作用产生多种类型的有机物
答案　C
解析　该实验利用放射性的14CO2探究光合作用的碳元素的利用途径，自变量是不同的光照时间，因变量是放射性碳元素的分布情况，CO2参与光合作用的暗反应过程，无法证明光反应为暗反应提供的物质，C错误；第1组实验生成的是三碳化合物，说明小球藻光合作用的暗反应首先发生CO2的固定，A正确；每组照光后需将小球藻进行处理使酶失活，防止细胞内化学反应的进行使碳元素转移，干扰实验结果，B正确；这三组实验在多种有机物中检测到了放射性，说明光合作用产生多种类型的有机物，D正确。
12.植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度（叶温）变化的趋势如图所示。下列有关叙述错误的是（　　）
A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能
B.叶温在36～50 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高
C.叶温为25 ℃时，植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的
D.叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0
答案　D
解析　分析题中曲线可知，叶温在36～50 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高，叶温为25 ℃时，植物甲的净光合速率小于植物乙，B、C正确；叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合速率与呼吸速率的差值（净光合速率）相等，均大于0，D错误。
二、不定项选择题（每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求）
13.ATP是细胞的能量“货币”，是生命活动的直接能源物质，如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法正确的是（　　）
A.图甲中的“A”代表腺苷，b、c为特殊化学键
B.图乙中反应向右进行时，释放能量，图甲中的c键断裂
C.ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有的高效性
D.酶1和酶2催化作用的机理是降低化学反应的活化能
答案　BCD
解析　图甲中的“A”表示腺嘌呤，b、c是特殊化学键，A错误；ATP水解时远离腺苷的特殊化学键断裂，B正确；酶的催化作用具有高效性，其催化作用的机理是降低化学反应的活化能，C、D正确。
14.下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是（　　）
A.细胞呼吸必须在酶的催化下进行
B.有氧呼吸的前两个阶段都产生了[H]
C.线粒体是进行有氧呼吸的唯一场所
D.叶肉细胞在光照下不进行呼吸作用
答案　AB
15.下列关于植物光合作用的叙述，正确的是（　　）
A.在大棚中施用农家肥可以提高CO2的含量，从而提高作物光合作用强度
B.农业上合理密植主要是为了给农作物提供更多的O2
C.大棚薄膜最好用无色透明的，这样有利于植物吸收更多的光能
D.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
答案　ACD
16.下图为利用海洋微藻光合作用生产生物燃料的装置示意图，据图分析合理的是（　　）
A.光照时，微藻产生ADP和NADP＋供给暗反应
B.图中①为CO2，外源添加可增加产物生成量
C.图中②为暗反应阶段产生的酒精等有机物质
D.该体系产油量的高低受温度和pH等影响
答案　BD
解析　光照时，微藻光反应产生ATP和NADPH供给暗反应，A错误；温度和pH影响酶活性，该体系产油量的高低受温度和pH等影响，D正确；暗反应阶段的产物是糖类，不产生酒精，C错误。
三、非选择题
17.PET是一种造成“白色污染”的塑料。自然界中的L酶能破坏PET中的化学键，有利于PET的降解、回收和再利用。研究人员尝试对L酶进行改造，获得了一种催化活性更高的突变酶。
（1）高温可以软化PET，有利于酶促反应的进行，72 ℃及更高温度下PET的软化效果较好。研究人员测定L酶与突变酶的催化活性，获得下表结果。
酶的种类 L酶 突变酶
温度（℃） 72 72 72 72 75
酶的相对浓度（单位） 1 1 2 3 1
PET降解率（%） 53.9 85.6 95.3 95.1 60.9
①上述实验中的自变量有酶的种类、　　　　　　　　　　，写出一项应该控制的无关变量　　　　。
②根据表中数据，与L酶相比，突变酶对PET的降解能力　　　　；随着温度上升，突变酶对PET的降解率　　　　，原因可能是高温破坏了突变酶的　　　　，进而影响突变酶的催化功能。
（2）下图为突变酶对PET的降解率随时间变化的曲线。反应9小时以内，影响PET降解率的因素主要是　　　　　　　　　　　　。
（3）与L酶相比，突变酶肽键未增加但额外形成了一个二硫键，使其热稳定性大大提升。请从蛋白质分子结构的角度，推测突变酶形成新的二硫键的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　（1）①温度、酶的相对浓度　pH（合理即可）　②更强　降低　空间结构
（2）酶的浓度和反应时间
（3）突变酶中的某些氨基酸发生改变并能形成二硫键
解析　（1）①根据表格分析，该实验的自变量是酶的种类、温度以及酶的相对浓度，因变量是PET降解率；pH等都是无关变量，应该保持相同且适宜。②比较72 ℃条件下的降解率，与L酶相比，突变酶对PET的降解能力更强；而提高温度突变酶对PET的降解能力下降，可能是因为高温破坏了酶的空间结构，进而影响突变酶的催化功能，最终影响了降解率。
（2）反应9小时以内，PET降解率逐渐提高，影响PET降解率的主要因素是酶的浓度和反应时间。
18.图1表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，A～E表示物质，①～④表示过程。图2的实验装置用来探究消毒过的小麦种子在萌发过程中的细胞呼吸方式（假定：葡萄糖为种子细胞呼吸过程中的唯一底物）。请分析回答下列问题：
（1）图1中，物质B、D、E的名称依次是　　　　、　　　　、　　　　。
（2）图1中，产生物质B的过程②和④的酶分别存在于细胞的　　　　　　　、　　　　　　　。过程②　　　　（填“有”或“无”）ATP的合成。
（3）图2实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。图2实验如何排除无关变量干扰？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）若实验后，乙装置的墨滴左移，甲装置的墨滴不动，则小麦种子萌发的过程中进行的细胞呼吸方式是　　　　；若实验后，乙装置的墨滴左移，甲装置的墨滴右移，则小麦种子萌发的过程中进行的细胞呼吸方式是　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　（1）二氧化碳（CO2）　氧气（O2）　酒精
（2）细胞质基质　线粒体基质　无
（3）增大吸收二氧化碳的面积　将萌发小麦种子换成等量已死亡的消毒过的小麦种子
（4）有氧呼吸　有氧呼吸和无氧呼吸
19.梅雨季节，普通水稻遭遇低光环境的胁迫会严重减产，但超级稻所受影响小。为此，科研人员进行如下研究。
（1）水稻叶肉细胞的叶绿体从太阳光中　　　　　　　能量，在　　　　　　　转变为糖与氧气的过程中，这些能量转换并储存为糖分子中的化学能。
（2）科研人员测定不同光强处理30天后水稻的相关指标，并利用　　　　　　观察超级稻叶绿体的亚显微结构，结果如下表。据表分析，超级稻适应低光胁迫的变化包括　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
品种 光强 叶绿素含量（g·m－2） 基粒数（个） 基粒厚度（μm） 基粒片层数（层）
超级稻 100% 0.43 20 0.25 10
25% 0.60 12 0.50 20
（3）R酶位于叶绿体　　　　，催化暗反应中CO2的固定，是影响暗反应速率的限速酶。R酶的活性可用羧化效率相对值与R酶含量之比表示。不同光强下，R酶活性的测定结果如上图，与全光照条件时相比，25%的低光胁迫条件下，超级稻R酶活性　　　　。
（4）请结合光合作用过程，阐释超级稻适应低光胁迫的机制：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　（1）捕获　二氧化碳和水
（2）电子显微镜　叶绿素含量上升、基粒厚度和基粒片层增多
（3）基质　增强
（4）一方面叶绿素含量、基粒厚度和片层数量均明显增加，可提高低光胁迫下的光反应速率；另一方面R酶活性明显增加，可促进CO2的固定，减缓暗反应速率的下降
解析　（2）观察超级稻叶绿体的亚显微结构利用的是电子显微镜。据表分析，超级稻适应低光胁迫的变化包括叶绿素含量上升、基粒厚度和基粒片层增多，而基粒数是减少的。
（3）因为R酶催化暗反应中CO2的固定，所以R酶位于叶绿体基质。根据图像可知，与全光照条件时相比，25%的低光胁迫条件下，超级稻R酶羧化效率相对值与R酶含量之比增大，所以R酶活性增强。
20.玉米是重要的粮食作物，干旱是造成玉米减产的重要原因。为了实现玉米节水高产栽培，科研人员对重度干旱条件下的玉米光合特性进行了研究。请回答问题：
（1）实验发现重度干旱明显降低玉米净光合速率，净光合速率可以通过单位时间、单位叶面积　　　　的释放量来表示。
（2）对气孔导度和胞间CO2浓度进行测定，结果如图1。实验结果显示：重度干旱胁迫导致　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。研究人员据此推测，干旱胁迫下叶片净光合速率下降并非由CO2供应不足引起。
（3）研究人员推测，在重度干旱胁迫下，位于　　　　　　　　　　　　　上的转化光能的系统受损，光能转化为储存在　　　　　　　　　　中活跃的化学能减少，剩余的能量过多，产生过量的活性氧，活性氧未及时清除引起细胞膜损伤。
（4）科研人员继续检测了叶片内清除活性氧的保护酶活性，结果如图2。综合分析图1和图2结果可知，玉米在重度干旱条件下净光合速率下降的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　（1）O2
（2）气孔导度下降，但胞间二氧化碳浓度上升
（3）叶绿体的类囊体薄膜　ATP、NADPH
（4）与对照组相比，重度干旱组中保护酶的活性下降，造成细胞内产生的活性氧无法被及时清除，对细胞膜造成损伤
解析　（1）净光合速率可以通过测定单位时间单位叶面积CO2的吸收量、O2的释放量、有机物的积累量来表示。
（2）在重度干旱的条件下，玉米植株为了减少水分的散失，使部分叶片的气孔关闭，从而使气孔导度下降，由图1可以看出，与对照组相比，重度干旱胁迫组的气孔导度下降，但胞间二氧化碳浓度上升，说明干旱胁迫下叶片净光合速率下降并非由CO2供应不足引起。
（3）叶绿体的类囊体薄膜是进行光合作用光反应的场所，类囊体薄膜上的光合色素具有吸收、传递、转化光能的作用，在重度干旱胁迫下，位于类囊体薄膜上的转化光能的系统受损，导致光反应产生的ATP、NADPH（活跃的化学能）减少。
（4）由（3）可知，光反应中剩余的能量过多，产生过量的活性氧，活性氧未及时清除引起细胞膜损伤，叶片内有清除活性氧的保护酶，可以对细胞膜进行保护。由图2可知，与对照组相比，重度干旱组中保护酶的活性下降，造成细胞内产生的活性氧无法被及时清除，对细胞膜造成损伤，从而造成净光合速率下降。
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