人教生物必修1章末知识点总结集训：第5章 细胞的能量供应和利用（含解析）

人教生物必修1章末知识点总结集训
第5章　细胞的能量供应和利用
知识导图
复习指南
高考题
1.（2022·全国甲卷，4，改编）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（　　）
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D.线粒体中的DNA能够控制某些蛋白质的合成
题点　（1）有氧呼吸的过程（必修1 P92～93）。（2）DNA的分布（必修1 P34）：真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体中也含有少量的DNA。（3）核酸的功能（必修1 P35）：核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
答案　C
解析　有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段场所是线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程不需要氧气的直接参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。
2.（2022·广东，13）某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是（　　）
组别 pH CaCl2 温度（℃） 降解率（%）
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①、②组的相关变量分析，自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
题点　（1）控制变量和设计对照实验（必修1 P78）：实验过程中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量；因自变量改变而变化的变量叫作因变量；除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量；除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验叫作对照实验，对照实验一般要设置对照组和实验组。（2）酶具有专一性（必修1 P82）：一种酶只能催化一种或一类化学反应。（3）酶的作用条件较温和（必修1 P84）：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。
答案　C
解析　分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于分组较少，不能说明最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。
3.（2021·海南高考）研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是（　　）
A.该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
题点　（1）ATP的结构式（必修1 P86）。（2）ATP的特点（必修1 P86）：末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能。（3）ATP和ADP的相互转化特点（必修1 P87）：对细胞的正常生活来说，ATP和ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。（4）ATP的合成途径（必修1 P87）：对于绿色植物来说，可以是光合作用也可以是呼吸作用，对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均可以是细胞呼吸，故ATP合成主要发生在细胞质中。
答案　B
解析　ADP与ATP的转化存在动态平衡，A错误；将32P标记的磷酸注入细胞后，生成的ATP中只有末端磷酸基团含32P标记，腺苷没有放射性，且腺苷不含P，B正确，C错误；ATP与ADP相互转化主要发生在细胞质，D错误。
4.（2020·山东等级考）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
题点　（1）无氧呼吸产生乳酸的过程（必修1 P94）：第一阶段（在细胞质基质中）：C6H12O62丙酮酸＋4[H]＋少量能量，第二阶段（在细胞质基质中）：2丙酮酸＋4[H]2C3H6O3（乳酸）。（2）无氧呼吸和有氧呼吸的总反应式（必修1 P94、P92）：C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋少量能量，C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
答案　B
解析　由于葡萄糖无氧呼吸时只能释放少量的能量，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能，A正确；癌细胞中进行无氧呼吸时，只在第一阶段产生少量ATP，第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，B错误；由题干信息可知，癌细胞主要进行无氧呼吸，故丙酮酸主要在细胞质基质中被利用，C正确；无氧呼吸只有第一阶段产生少量的NADH，而有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。
5.（2020·江苏高考）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
题点　绿叶中色素的提取和分离（必修1 P98、P99）：（1）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。（2）二氧化硅有助于研磨得更充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。（3）画滤液细线要细、直、匀，尽量减少样液扩散。
答案　B
解析　研磨时应加入CaCO3，其可以中和酸性物质，防止叶绿素被破坏，B错误。
6.（2020·天津等级考）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
题点　（1）光合作用的过程（必修1 P103～104）。（2）叶绿体的结构适于进行光合作用（必修1 P101）：在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
答案　A
解析　乙醇酸等同于光合作用暗反应产生的糖，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
7.（2022·全国甲卷，29，改编）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
（1）不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出3点即可）。
（2）正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出1点即可）。
（3）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　（1）O2、NADPH和ATP
（2）自身呼吸消耗或建造植物叶片自身结构
（3）由于干旱会导致气孔开度减小，CO2吸收量减少且C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能利用较低浓度CO2，因此同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好
8.（2021·全国乙卷）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）细胞质基质、线粒体、叶绿体　细胞呼吸
（2）蒸腾作用散失较多水分　光合作用
（3）实验思路：植物甲在干旱条件下（其他条件适宜）培养一段时间，分别在白天和晚上测定植物甲叶肉细胞液泡中的pH，然后统计实验数据。预期结果：白天的pH高于晚上
解析　（1）白天叶肉细胞既进行光合作用又进行有氧呼吸，光合作用过程中产生ATP的场所为叶绿体（类囊体薄膜），有氧呼吸过程中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸释放的CO2。
（3）由题干信息知，植物甲特殊的CO2固定方式是晚上吸收CO2，并生成苹果酸储存在于液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2用于光合作用。据此分析，当晚上时液泡中因苹果酸的生成（或者量增加）液泡pH降低，而白天因苹果酸脱羧释放的CO2用于光合作用，液泡pH升高。所以，可通过比较白天和晚上液泡pH高低来确定植物甲固定CO2的方式。故实验思路为：取生理状态良好的植物甲，在相同的干旱环境中培养，分别检测并比较白天和夜间叶肉细胞中液泡（细胞液）pH高低（大小）。预期结果：叶肉细胞中液泡白天pH高于晚上。
9.（2020·山东等级考）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，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。
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
解析　（1）叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP、NADPH中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物（或C5）。
（2）据题干可知乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的含量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP＋不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。
（3）在植物中糖类的积累量＝产生量－消耗量，光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用消耗糖类，因此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要高于植物。
（4）在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致CO2的吸收量减少，因此光合作用速率降低。
10.（2019·全国卷Ⅰ）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。
（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力　　　　。
（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会　　　　，出现这种变化的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）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　（1）增强
（2）降低　气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少
（3）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。
再将上述干旱处理的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。
解析　（1）经干旱处理后，该植物根细胞中溶质浓度增大，渗透压增大，对水分子的吸引力增大，则该植物根细胞的吸水能力增强。
（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的叶片气孔开度减小，从而影响光合作用所需的CO2的供应，暗反应减弱，其光合速率降低。
（3）欲设计实验验证“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”，则自变量为ABA的有无，那么该实验选用的材料是该种植物的ABA缺失突变体植株，在干旱处理前后都测定叶片的气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。再将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下进行对照实验，一组用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。
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