2025人教版高中生物必修1同步练习题--第5章　细胞的能量供应和利用拔高练（含解析）

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2025人教版高中生物必修1
综合拔高练
五年高考练
考点1　酶和ATP
1.(2023广东,1)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序,其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是(　　)
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
2.(2022全国乙,4)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 + + + + +
RNA组分 + + - + -
蛋白质组分 + - + - +
低浓度Mg2+ + + + - -
高浓度Mg2+ - - - + +
产物 + - - + -
根据实验结果可以得出的结论是(　　)
A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
3.(2021海南,14)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
考点2　细胞呼吸的过程及应用
4.(2023山东,4)水淹时,玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足,使液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径,延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　　)
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
5.(不定项)(2023山东,17)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确的是(　　)
A.甲曲线表示O2吸收量
B.O2浓度为b时,该器官不进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
6.(2022山东,4)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是(　　)
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
考点3　光合色素的种类及功能
7.(2023全国乙,2)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述,错误的是(　　)
A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越慢
考点4　光合作用的过程及其影响因素
8.(2023北京,3)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(　　)
A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
9.(2022福建,18)栅藻是一种真核微藻,具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。为提高栅藻的培养效率和油脂含量,科研人员在最适温度下研究了液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养(如图1)对栅藻生长和产油量的影响,结果如图2。
A:液体悬浮培养;B:吸附式膜培养,指在带微孔的滤膜上培养,膜置于BG11琼脂培养基上,通过改变琼脂浓度控制透过膜的水量,琼脂浓度越高透过膜的水量越低。
图1
注:产率即单位时间单位面积的物质产量
图2
回答下列问题:
(1)实验中,悬浮培养和膜培养装置应给予相同的　　　　　　　(答出2点即可)。
(2)为测定两种培养模式的栅藻光合速率,有人提出可以向装置中通入C18O2,培养一段时间后检测18O2释放量。你认为该方法　　　　(填“可行”或“不可行”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)由图2的结果可知,膜培养的栅藻虽然叶绿素含量较低,但膜培养仍具一定的优势,体现在　　　　　　　　　　　　　　。结合图1,从影响光合效率因素的角度分析,膜培养具有这种优势的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)根据图2的结果,对利用栅藻生产油脂的建议是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
考点5　光合作用与细胞呼吸综合
10.(2022全国乙,2)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中,在适宜且恒定的温度和光照条件下培养,发现容器内CO2含量初期逐渐降低,之后保持相对稳定。关于这一实验现象,下列解释合理的是(　　)
A.初期光合速率逐渐升高,之后光合速率等于呼吸速率
B.初期光合速率和呼吸速率均降低,之后呼吸速率保持稳定
C.初期呼吸速率大于光合速率,之后呼吸速率等于光合速率
D.初期光合速率大于呼吸速率,之后光合速率等于呼吸速率
11.(2023河北,19)拟南芥发育早期的叶肉细胞中,未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段,叶肉细胞H基因表达量下降,细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。
回答下列问题:
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在　　　　　合成,经细胞质基质进入叶绿体。
(2)光照时,叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能,将其转化为ATP和　　　　中的化学能,这些化学能经　　　　阶段释放并转化为糖类中的化学能。
(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达,对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理,之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度,结果如图。相对于非转基因细胞,转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显　　　。据此推测,H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被　　　(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗,细胞有氧呼吸强度　　　　。
(4)综合上述分析,叶肉细胞通过下调　　　　　　阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体,从而防止线粒体　　　　　　　　,以保证光合产物可转运到其他细胞供能。
三年模拟练
应用实践
1.(2024湖南长沙长郡中学月考)天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)是将天冬氨酸转变为胞苷三磷酸(CTP)反应过程中的第一种酶,其活性可受CTP的抑制。天冬氨酸浓度与ATCase的酶促反应速率的关系如图所示。有关说法正确的是(　　)
A.ATCase提供了活化能,使天冬氨酸向CTP转化
B.推测ATCase上可能具有多种物质的结合位点
C.图中a点对应的天冬氨酸浓度时,ATCase的活性最高
D.图中b点以后,限制ATCase的酶促反应速率的因素一定是CTP的浓度
2.(2024广东广州统考期末)酶A、酶B与酶C分别是从菠菜叶、酵母菌与大肠杆菌中纯化的ATP水解酶,研究人员分别测量三种酶对不同浓度ATP的水解反应速率,实验结果如图。下列叙述正确的是(　　)
A.三种酶可催化水解相同的底物,说明酶不具有专一性
B.当反应速率的相对值达到400时,酶A所需的ATP浓度最高
C.在相同的ATP浓度下,酶A催化最终产生的ADP和Pi的量最多
D.在ATP浓度相同情况下,酶A降低活化能的作用更显著
3.(2024河南信阳月考)在无氧条件下,玉米可通过改变呼吸代谢途径来延缓细胞乳酸中毒。如图是无氧时,玉米根细胞CO2释放速率随时间的变化趋势。有关玉米根细胞的分析正确的是(　　)
A.释放等量能量时,无氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸少
B.a时,产生乳酸的代谢途径开始转换为产生酒精的代谢途径
C.b时,释放的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸
D.无氧呼吸产生的酒精运出细胞需要消耗能量
4.(2024湖北武汉联考期末)强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗分成甲、乙、丙三组处理,如表所示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实验结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
分组 甲 乙 丙
处理 清水 BR BR+L
A.据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制减弱
B.乙组与丙组相比,说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来发挥作用
C.分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的是蓝紫光
D.如果甲幼苗原重x g,置于暗处4 h后重(x-1) g,然后光照4 h后重(x+2) g,则实际光合速率为0.75 g·h-1
5.(多选题)(2024河北石家庄联考)我国科学家设计了一种如图所示的人造淀粉合成代谢路线(ASAP),成功将CO2和H2转化为淀粉。下列说法正确的是(　　)
A.①②过程模拟暗反应中CO2的固定,③过程模拟C3的还原
B.该过程与植物光合作用的本质都是将太阳能转化成化学能储存于有机物中
C.ASAP代谢路线产生的淀粉经过水解可以为细胞呼吸提供底物
D.图示CO2中C的转移路径与光合作用相同
6.(2024福建福州月考)海南是我国火龙果的主要种植区之一。由于火龙果是长日照植物,冬季日照时间不足导致其不能正常开花,所以在生产实践中需要夜间补光,使火龙果提前开花,提早上市。某团队研究了同一光照强度下,不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响,结果如图。回答下列问题。
(1)光合作用时,火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是　　　　　　　;用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中,以滤液细线为基准,按照自下而上的次序,该光合色素的色素带位于第　　　条。
(2)本次实验结果表明,三种补光光源中最佳的是　　　　　　,该光源的最佳补光时间是　　　小时/天,判断该光源是最佳补光光源的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源,设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度(简要写出实验思路)。
7.(2024四川成都月考)莲藕是一种具有观赏和食用价值的植物。研究人员发现一株莲藕突变体,其叶绿素含量明显低于普通莲藕。图1表示在25 ℃时不同光照强度下突变体和普通莲藕的净光合速率。图2中A、B表示某光照强度下突变体与普通莲藕的气孔导度(可表示单位时间进入叶片单位面积的CO2量)和胞间CO2浓度。请回答下列问题。
图2
(1)藕的气腔孔与叶柄中的气腔孔相通,在藕采收的前几天,向藕田灌水并割去荷叶的叶柄,有利于提高藕的产量,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)图1中实验的自变量是　　　　　　　,光照强度低于a时,突变体莲藕的净光合速率低于普通莲藕,据题意推测引起这种差异的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　。在2 000 μmol·m-2·s-1的光强下,突变体莲藕的总光合速率为　　　　μmol·m-2·s-1。
(3)据图2分析,　　　　(填“普通”或“突变体”)莲藕在单位时间内固定的CO2多,判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。由此可以推测,图2是在图1中　　　(填“>a”“=a”或“(4)请设计实验验证突变体莲藕叶绿素含量明显低于普通莲藕。简要写出实验思路:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
8.(2024山东聊城统考期末)耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min以上)的低中等强度的运动,如步行、游泳、慢跑、骑行等,有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式。耐力性运动既可以改善肌纤维的结构组成,又可以“燃烧”过多的皮下脂肪、修身健美。图1为有氧呼吸的部分过程示意图,其中①②表示线粒体部分结构;图2为探究耐力性运动训练或停止训练时,肌纤维中线粒体数量出现的适应性变化。请回答下列问题:
(1)写出耐力性运动中能量供应主要方式的总反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(以葡萄糖为底物)。
(2)由图1可知沿结构②传递的电子的最终受体是　　　(填物质)。②与①相比特有的形态变化是　　　　　　　　　,这与其进行有氧呼吸第三阶段的功能相适应。Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用可以　　　(填“增大”或“减少”)②两侧H+的浓度差,形成势能驱动ATP的合成。
(3)UCP也是一种分布在②上的H+转运蛋白,UCP的存在能够使能量更多地以热能形式释放,请推测UCP转运H+的方向是　　　　　　。肥胖者比较耐寒,据此推测脂肪细胞的线粒体中UCP的含量　　　　(填“高于”或“低于”)肌肉细胞。
(4)根据图2肌纤维中线粒体数量出现的适应性变化情况,提出合理的体育锻炼建议:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
迁移创新
9.(2024北京丰台统考期末)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
　　核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)能催化C5与CO2结合,也能催化C5与O2结合。
　　一般情况下,酶每秒能转化1 000个反应物分子,但Rubisco每秒仅能固定3个CO2,催化效率极低。为弥补该缺陷,植物必须合成大量Rubisco。
图1
　　胞内O2/CO2的值高时,Rubisco可以催化C5与O2结合,产生一分子C3和一分子C2,植物降解C2的过程依赖光反应产生的能量、消耗O2并产生CO2,因此被称为光呼吸(如图1)。天气炎热时,在强光照射下光呼吸现象会加强。
　　玉米、高粱等C4植物的光合作用比水稻、小麦等C3植物更强。C3植物的维管束分散在叶肉细胞间,维管束鞘细胞中没有叶绿体;C4植物的维管束鞘细胞含叶绿体,能进行暗反应,维管束鞘细胞外有一层或多层叶肉细胞环绕,形成“花环型”结构(见图2、图3)。
　　C4植物叶肉细胞中的PEP羧化酶对CO2的亲和力比Rubisco大得多,能利用低浓度CO2。在PEP羧化酶作用下,叶肉细胞中的CO2转化成C4,C4被运入维管束鞘细胞后会释放CO2参与卡尔文循环(见图4),PEP羧化酶起到了“CO2泵”的作用。维管束鞘细胞中O2/CO2的值低,使C4植物的光呼吸极低。
　　Rubisco的低效导致C3植物光合作用速率低,从而限制农作物产量。科学家一直在尝试通过各种办法攻克此难关以解决世界粮食问题。
(1)植物通过光合作用将光能转化为　　　　　　,Rubisco参与光合作用的　　反应。
(2)从O2和CO2含量变化的角度解释炎热天气强光照射导致光呼吸加强的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)向密闭环境中的玉米提供14C标记的14CO2进行光合作用,短时间内14C会出现在　　　和C3中。
(4)结合“花环型”结构和“CO2泵”,解释C4植物光合作用效率高的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.C 2.C 3.B 4.B 5.BC 6.C 7.D 8.C
10.D
1.C　红茶制作时揉捻能破坏细胞结构,使多酚氧化酶与茶多酚接触,促进茶黄素的形成,A正确;发酵过程的实质是酶促反应,需要保持适宜的温度,以维持多酚氧化酶的活性,B正确;pH影响酶的活性,发酵时有机酸含量增加会影响多酚氧化酶的活性,C错误;高温条件会使多酚氧化酶因空间结构被破坏而失活,可防止过度氧化影响茶品质,D正确。
教材溯源　(1)酶的作用——催化作用。
(2)酶的作用机理——降低化学反应的活化能。
(3)酶的特性——高效性、专一性、作用条件温和(高温、过酸、过碱会破坏酶结构从而使酶失活;低温抑制酶活性)。
2.C　根据选项对实验分析如下:
选项 分析 关注组别及结论
A 关注低浓度Mg2+条件下是否有产物生成 ①组:低浓度Mg2+条件下,有产物生成
B、D 关注蛋白质组分的催化活性 ③⑤组:蛋白质组分无催化活性
C 关注高浓度Mg2+条件下RNA组分的催化活性 ④组:高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
3.B　题述实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP,A错误;由“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”可知,32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性,B正确;根据题干信息可知,放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团中,32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不同,C错误;题述实验不能说明ATP与ADP相互转化主要发生在细胞核内,实际上ATP与ADP的相互转化并不是主要发生在细胞核内,D错误。
4.B　“能量供应不足,使液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累”→细胞质基质内H+转运进液泡为逆浓度梯度的主动运输→正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质,A错误;玉米根有氧呼吸和无氧呼吸都可产生CO2,检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成,B正确;丙酮酸产酒精途径(无氧呼吸第二阶段)无ATP的产生,C错误;丙酮酸产酒精途径消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径消耗的[H]量相同,D错误。
5.BC　当O2浓度为0时,甲曲线仍有气体释放,说明甲表示CO2的释放量,乙表示O2吸收量,A错误;O2浓度为b时,O2的吸收量=CO2的释放量(呼吸底物全为葡萄糖),此时植物只进行有氧呼吸,B正确;O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸逐渐增强,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C正确;计算图中a(O2消耗0.3,CO2释放0.6)、b(O2消耗0.7,CO2释放0.7)两点有氧呼吸和无氧呼吸葡萄糖的消耗量如下,可知葡萄糖的消耗速率a点(0.2)大于b点(0.117),D错误。
有氧呼吸 无氧呼吸
1葡萄糖　~　6 O2　~　6 CO2 1 葡萄糖　~　2 CO2
a 0.05 0.3 0.3 0.15 0.6-0.3
b 0.117 0.7 0.7 0 0.7-0.7
6.C　根据题意,磷酸戊糖途径产生的还原型辅酶是NADPH,而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH,A正确;有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程,而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物,能量多储存在中间产物中,所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少,B正确;正常生理条件下,只有10%~25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径,其余的葡萄糖会参与其他代谢反应(如有氧呼吸),所以用14C标记葡萄糖,除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物,还会追踪到其他代谢反应的产物,C错误;受伤组织修复是植物组织的再生过程,需要核苷酸和氨基酸等原料,而磷酸戊糖途径的中间产物可转化生成氨基酸和核苷酸等,D正确。
7.D　叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg,A正确;光反应的场所是类囊体薄膜,光合色素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上,B正确;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,C正确;叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越快,D错误。
8.C　CO2吸收速率代表净光合速率,净光合速率=光合速率-呼吸速率。
分析 结论
低光强下曲线下降(净光合速率减小)→光合速率减小或呼吸速率增加→低光强下,温度增加,呼吸作用酶活性增加,呼吸速率增加 A正确
M点左侧曲线上升(净光合速率增加)→光合速率增加或呼吸速率减小→高光强下,温度增加,光合作用酶活性增加,光合速率增加 B正确
CP点,呼吸速率=光合速率(有光照,不等于0) C错误
M点,净光合速率(光合速率与呼吸速率的差值)最大 D正确
9.答案　(1)光照强度、通气量、接种量　(2)不可行　C18O2中的18O在暗反应中随C18O2转移到糖类等有机物中[C18O2→C3→(CO)],光反应中释放的O2来自H2O(H2O→O2),排出的气体中检测不到18O2　(3)生物量(产率)和油脂产率较高　膜培养时栅藻更充分利用光照和CO2/膜培养时栅藻对光照和CO2利用率更高　(4)使用2%琼脂浓度培养基对应含水量的膜培养方式
解析　(1)题述实验的目的是研究液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养对栅藻生长和产油量的影响,自变量是含水量及培养模式,无关变量包括光照强度、通气量、接种量等。(3)由图2的结果可知,与悬浮培养相比,膜培养的栅藻生物量产率和油脂产率更高,可能是因为栅藻可充分利用光照和CO2。(4)比较图2各组膜培养的栅藻可知,使用2%琼脂浓度培养基对应含水量的膜培养方式,栅藻的生物量产率和油脂产率最高。
10.D　在密闭容器中,温度和光照条件适宜且恒定,所以容器内CO2含量的变化主要由光合作用和呼吸作用决定。
初期CO2含量逐渐降低 光合作用固定的CO2量(光合作用速率)>呼吸作用产生的CO2量(呼吸作用速率)
之后CO2含量保持相对稳定 随着CO2含量的降低,光合作用速率也降低,光合作用速率=呼吸作用速率时,CO2含量保持相对稳定
11.答案　(1)线粒体(或“线粒体内膜”)　(2)NADPH(或“还原型辅酶Ⅱ”)　暗反应(或“卡尔文循环”)　(3)降低　叶绿体　升高　(4)H基因表达(或“H蛋白数量”)　过多消耗光合产物(或“有氧呼吸增强”)
解析　(1)叶绿体仍在发育时,所需的ATP由细胞质基质进入,说明这些ATP来自细胞呼吸,主要来自线粒体。
(3)(4)对转基因细胞内ATP转运及柱形图分析如下:
ATP由细胞质基质向叶绿体转运过程中,H转运蛋白的数量是限制运输速率的一个重要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H基因的表达下调→H转运蛋白的数量减少→ATP向叶绿体的转运被有效阻止→细胞质基质ATP可保持正常生理水平→避免了线粒体呼吸作用过多消耗光合产物,保证光合产物可转运到其他细胞供能。
三年模拟练
1.B 2.D 3.B 4.D 5.ABC
1.B　ATCase是一种酶,具有催化作用,通过降低化学反应的活化能来催化化学反应的发生,而不能提供活化能,A错误;由题中信息可知,ATCase活性可受CTP的抑制,推测ATCase可与CTP结合,ATCase又可与天冬氨酸结合,因此ATCase上可能具有多种物质的结合位点,B正确;酶活性是指酶催化特定化学反应的能力,不等于酶促反应速率,由图中信息不足以推测酶活性最高处,C错误;图中b点以后,酶浓度可限制ATCase的酶促反应速率,D错误。
2.D　每一种酶只能催化一种或一类化学反应,三种酶催化的反应相同,不能说明酶不具有专一性,A错误;由题图可知,当反应速率相对值达到400时(纵坐标相同时),酶A、酶B和酶C所需的ATP浓度(横坐标)依次增加,即酶A所需的ATP浓度最低,B错误;产物(ADP、Pi)生成量与底物(ATP)量有关,与酶的种类(酶A、酶B、酶C)无关,底物(ATP)量相同时,产物量相同,C错误。
3.B　图示发生在“无氧条件”下,细胞可能发生产乳酸的无氧呼吸、产酒精(和CO2)的无氧呼吸;图中Oa段表示只发生产乳酸的无氧呼吸,ab段(有CO2释放)表示出现了产酒精的无氧呼吸且速率逐渐增加,B正确,C错误。消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸比有氧呼吸产生能量少,因此释放等量能量时,无氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸多,A错误。酒精(脂溶性物质)跨膜运输方式是自由扩散,不需要消耗能量,D错误。
4.D　对甲、乙、丙组的分析如下表:
组别 甲(清水,对照组) 乙(BR) 丙(BR+L)
曲线 结果 光合作用强度呈下降趋势 光合作用强度明显高于甲 光合作用强度与甲相差不大
分析 清水处理,强光下出现光抑制现象(光合作用减弱) (与甲组相比)强光下的光抑制被缓解 (与乙组相比)光抑制不能被缓解
结论 BR能缓解光抑制,A正确; 与乙组相比,丙组光反应关键蛋白不能合成(L的作用),BR不能缓解光抑制,说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来缓解光抑制,B正确
分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素(胡萝卜素)主要吸收的是蓝紫光,C正确。如果甲幼苗原重x g,置于暗处4 h后重(x-1)g,说明4小时呼吸消耗有机物1 g,呼吸速率为1/4 g·h-1;然后光照4 h后重(x+2)g,则4小时的净光合量为(x+2)-(x-1)=3(g),净光合速率为3/4 g·h-1,则实际光合速率=呼吸速率+净光合速率=1/4+3/4=1(g·h-1),D错误。
5.ABC　ASAP代谢路线是人工合成淀粉的路线,产生的淀粉经过水解可以为细胞呼吸提供底物,C正确;题图中C的转移路径为CO2→甲醛→C3→C6→淀粉,而光合作用中无甲醛生成,D错误。
6.答案　(1)叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)　1、2　(2)红光+蓝光　6　在不同的补光时间内,红光+蓝光的补光光源获得的平均花朵数均最多,有利于促进火龙果成花　(3)将成花诱导完成后的火龙果植株(成花数目相同)随机均分成A、B、C三组,分别置于三种不同光照强度的白色光源下照射相同且适宜的时间,一段时间后观察并记录各组植株所结火龙果的产量,产量最高组对应的光照强度为最适光照强度。
解析　(1)光合色素中叶绿素(包括叶绿素a、叶绿素b)主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光;纸层析法分离得到的四条色素带(以滤液细线为基准)自下而上分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。(3)实验目的→自变量是光照强度;实验观测指标:火龙果产量;题干信息→光照强度有三种→将实验分为3组。具体实验思路见答案。
7.答案　(1)减少O2进入藕,降低呼吸作用,减少有机物的消耗　(2)光照强度、莲藕类型　突变体莲藕的叶绿素含量较低,导致光反应较弱　21　(3)突变体　突变体莲藕的气孔导度大,进入叶片的CO2多,而其胞间CO2浓度与普通莲藕的胞间CO2浓度相近,说明突变体莲藕的光合速率较高,能较快地消耗CO2　>a　(4)取等量突变体莲藕和普通莲藕的叶片进行色素的提取和分离实验,观察比较两组实验滤纸条上蓝绿色条带和黄绿色条带的宽度
解析　(1)藕的气腔孔与叶柄中的气腔孔相通,可为细胞提供O2,因此藕主要进行有氧呼吸。在藕采收的前几天,向藕田灌水并割去荷叶的叶柄,有利于减少O2流入藕,降低呼吸作用,减少有机物的消耗。(2)由题可知,突变体莲藕叶绿素含量明显低于普通莲藕,吸收的光能较少,导致光反应较弱,净光合速率较小。在2 000 μmol·m-2·s-1的光强下,突变体莲藕的总光合速率为19+2=21(μmol·m-2·s-1)。(3)对胞间CO2浓度变化原因分析如下图:
由图2可知,突变体莲藕的气孔导度较普通莲藕的大,进入叶片的CO2多,而胞间CO2浓度与普通莲藕相近,说明突变体莲藕的光合速率较高,能较快地消耗CO2,所以突变体莲藕在单位时间内固定的CO2比普通莲藕多,结合图1可知,此时光照强度大于a。
8.答案　(1)C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量　(2)O2　向内折叠形成嵴　增大　(3)从膜间隙流向线粒体基质　高于　(4)坚持体育锻炼,并且每次进行至少30 min的有氧运动(耐力性运动)
解析　(1)有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式,其总反应式:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。(2)结构②是线粒体内膜,①是线粒体外膜,相比于①,②向内折叠形成嵴,增大了内膜面积,便于酶的附着。线粒体基质中的H+可通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ泵至膜间隙,可增大②内膜两侧H+的浓度差,形成势能驱动ATP的合成。(3)UCP(H+转运蛋白)的存在能够使能量更多以热能形式释放,说明UCP破坏了H+的浓度差,使H+从膜间隙流向线粒体基质。肥胖者比较耐寒,说明其通过UCP转运H+使能量以热能的形式散失增多,产生更多热量,用于抵御寒冷,故脂肪细胞的线粒体中UCP的含量高于肌肉细胞。(4)据图2可知,训练能增加肌纤维中线粒体的数量,而停止训练后,线粒体数量下降。当继续训练后,线粒体的数量又开始增多。因此建议坚持体育锻炼,并且每次进行至少30 min的有氧运动(耐力性运动)。
9.答案　(1)(有机物中的)化学能　暗(碳)　(2)炎热时,植物部分气孔关闭以减少蒸腾作用,限制了CO2的摄入;强光照导致光反应中水的光解加快,产生的O2更多,叶片内O2/CO2的值升高,光呼吸加强　(3)C4　(4)“花环型”结构中,维管束鞘细胞四周的叶肉细胞中含PEP羧化酶,可以利用低浓度CO2生成C4,C4从四周被运入维管束鞘细胞后,释放高浓度CO2。一方面,光合作用原料增加,另一方面,维管束鞘细胞中O2/CO2的值降低,Rubisco更易催化C5与CO2反应,减少C5与O2反应,更多的C参与卡尔文循环转化成糖类
解析　(1)Rubisco能与CO2结合,参与光合作用的暗反应。(2)从O2和CO2含量变化的角度解释炎热天气强光照射导致光呼吸加强的原因,根据结果“光呼吸加强”逆向推导如下:
(4)结合“花环型”结构和“CO2泵”,解释C4植物光合作用效率高的原因。
对“花环型”结构分析如下:
分析可知,通过C4途径,维管束鞘细胞中光合作用原料(CO2)增加;另一方面,维管束鞘细胞中O2/CO2的值降低,Rubisco更易催化C5与CO2反应,减少C5与O2反应,更多的C参与卡尔文循环转化成糖类。
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