艺考生高考生物复习专题二细胞代谢练习课件(共54张PPT)

(共54张PPT)
专题二　细胞代谢
第1讲　酶与ATP　专项练习
选择题
1.(2021·广州二模)“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤”。夏日傍晚,星星点点的萤火虫,让夜空与星光辉映。下列叙述不合理的是 (　　)
A.萤火虫尾部发光所需的ATP是其细胞进行呼吸作用时产生的
B.荧光素接受ATP提供的能量后被激活,经催化氧化后能发光
C.萤火虫能持续发光,是因为其发光细胞内储存了大量的ATP
D.萤火虫尾部发光的过程实现了ATP中的化学能向光能的转化
【答案】 C
【解析】 A.萤火虫发光所需要的ATP都来自发光细胞的呼吸作用,A不符合题意;B.荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化作用下形成氧化荧光素并发出荧光,B不符合题意; C.细胞中储存的ATP较少,需要ATP与ADP不断转化,C符合题意; D.荧光产生的过程体现了ATP中活跃的化学能转变为光能,D不符合题意。
2.(2021·广东省一模)ATP发光法常用于检测食品中的微生物数量,原理如下:提取食品样品中微生物的ATP,加入荧光素—荧光素酶复合物;荧光素酶催化ATP水解释放能量使荧光素发出荧光,通过测定样品中的荧光强度推算出ATP浓度,进而推算出活菌数。下列叙述错误的是 (　　)
A.该反应将化学能转化为光能
B.检测时,需先将样品中原有的ATP水解酶灭活
C.荧光素酶催化ATP水解,唯一产物是ADP
D.荧光强度越大,说明样品中的活菌数目越多
【答案】 C
【解析】 A.根据题干关键词“荧光素酶催化ATP水解释放能量使荧光素发光”可知,是ATP中化学能转化成光能,A正确;B.如果ATP水解酶没有被灭活,那么会影响荧光素酶催化ATP水解从而影响发光强度,B正确;C.ATP水解产物有ADP和 Pi,C错误;D.该实验原理是利用荧光强度确定活菌数目,荧光强度越大,说明样品中的活菌数目越多,D正确。
3.(2021·深圳一模)已知甲酶属于简单蛋白,乙酶属于结合蛋白。甲酶的催化活性仅取决于酶蛋白本身的结构;乙酶由酶蛋白和辅助因子(锰、铁等离子)或辅酶(有机小分子或金属有机化合物)共同组成。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.含铁的血红蛋白属于甲酶
B.铁离子不会影响酶蛋白的空间结构
C.用双缩脲试剂可鉴别甲酶和乙酶
D.甲、乙酶催化作用的部位可能不同
【答案】 D
【解析】 A.根据题干信息“甲酶的催化活性仅取决于酶蛋白本身的结构,乙酶由酶蛋白和辅助因子(锰、铁等离子)或辅酶(有机小分子或金属有机化合物)共同组成”,而血红蛋白含有铁,所以血红蛋白不属于甲酶,A错误;B.铁属于乙酶的辅助因子,影响酶蛋白的空间结构,B错误;C.甲酶和乙酶都属于蛋白质,和双缩脲试剂反应呈紫色,所以不能用双缩脲试剂鉴定,C错误;D.甲酶和乙酶的结构不同,其功能也可能不同,因此二者作用的部位可能不同,D正确。
4.(2021·汕头一模)蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关,分子开关的机理如下图所示,形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程,即“开”的过程,形成无活性的蛋白是一个去磷酸化的过程,即“关”的过程。下列有关分子开关的说法错误的是(　　)
A.细胞呼吸产生的ATP可以用于分子开关中蛋白质的磷酸化过程
B.分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的
C.蛋白质去磷酸化过程是一个放能反应的过程,释放的能量有一部分可用于合成ATP
D.蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应,与ATP的水解相联系
【答案】 C
【解析】 A.通过图示可知,细胞呼吸产生的ATP可以用于分子开关中蛋白质的磷酸化过程,形成有活性的蛋白,A正确;B.ATP将蛋白质磷酸化,形成ADP和磷酸化的蛋白质,同时蛋白质的空间结构发生改变,当磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落时会发生性状改变,因此分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的,B正确;C.蛋白质去磷酸化过程释放的能量不能用于合成ATP,C错误;D.通过图示可知,蛋白质磷酸化过程需要消耗ATP,是一个吸能反应,与ATP的水解相联系,D正确。
5.(2021·汕头二模)酶的作用是降低化学反应的活化能。如下图所示,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能。正确的图解是 (　　)
A 　　　　B 　　　　 C 　　　 D
【答案】 B
【解析】酶可以有效降低化学反应所需的活化能,以保证细胞内的反应在常温、常压下高效地进行,酶降低的活化能=没有酶催化时化学反应所需的能量-有酶催化时化学反应所需的能量。B符合题意。故选B。
6.(2021·佛山一模)ATP是细胞的能量“货币”。钠钾泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,当Na+与载体蛋白上的某相应位点结合时,酶活性被激活,ATP分子中的磷酸基团脱离下来。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.钠钾泵能催化ATP水解并释放能量
B.ATP分子中靠近腺苷的磷酸基团更容易脱离
C.Na+与载体蛋白结合可能导致载体蛋白空间结构发生变化
D.动物一氧化碳中毒会降低钠钾泵跨膜运输离子的速率
【答案】 B
【解析】 A.根据分析,钠钾泵能催化ATP水解(ATP分子中的磷酸基团脱离下来释放能量)并释放能量,A正确;B.ATP水解过程中远离腺苷的磷酸基团更容易脱离,B错误;C.当Na+与载体蛋白上的某相应位点结合时,使载体蛋白的空间结构发生改变,酶活性被激活, C正确;D.钠钾泵跨膜运输离子是主动运输,一氧化碳中毒会导致红细胞运输氧气效率降低,有氧呼吸受阻,产生ATP减少,降低钠钾泵跨膜运输离子的速率,D正确。
7.(2021·佛山一模)抗病毒药物奥司他韦通过抑制流感病毒表面的神经氨酸酶活性,能阻止病毒颗粒从被感染的细胞中释放。下列关于神经氨酸酶的叙述,错误的是 (　　)
A.需要在宿主细胞的核糖体上合成
B.可降低化学反应的活化能
C.生物活性与其空间结构有关
D.在低温条件下该酶会变性失活
【答案】 D
【解析】A.病毒不具有独立代谢能力,不能合成自身蛋白质,其表面的神经氨酸酶是在宿主细胞的核糖体上合成的,A正确;B.神经氨酸酶的化学本质是蛋白质,能降低化学反应的活化能,B正确;C.神经氨酸酶的化学本质是蛋白质,结构决定功能,蛋白质的生物活性与其空间结构有关,C正确;D.神经氨酸酶的活性容易受到温度和pH影响,低温会抑制酶的活性,不会使酶变性失活,D错误。
8.(2022·广州一模)磷酸肌酸(C~P)是一种存在于肌肉或其他兴奋性组织(如脑和神经)中的高能磷酸化合物,它和ATP在一定条件下可相互转化。细胞在急需供能时,在酶的催化下,磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上,余下部分为肌酸(C)。由此短时间维持细胞内ATP含量在一定水平。下列叙述错误的是 (　　)
A.1分子ATP水解后可得1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基
B.磷酸肌酸可作为能量的存储形式,但不能直接为肌肉细胞供能
C.剧烈运动时,肌肉细胞中磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降
D.细胞中的磷酸肌酸对维持ATP含量的稳定具有重要作用
【答案】 A
【解析】 A.1分子ATP彻底水解后得到1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸,A错误;B.磷酸肌酸可作为能量的存储形式,但直接能源物质是ATP,B正确;C.剧烈运动时,消耗ATP加快,ADP转化为ATP的速率也加快,磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上,产生肌酸,导致磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降,C正确;D.由题意可知,细胞中的磷酸肌酸对维持ATP含量的稳定具有重要作用,D正确。故选A。
9.(2022·深圳一模)“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤”是唐代诗人杜牧的诗句。萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。在荧光素酶的作用下,荧光素接受ATP提供的能量后被激活,激活的荧光素与氧结合形成氧化荧光素,同时发出荧光。下列叙述正确的是 (　　)
A.萤火虫发光细胞中的荧光素酶主要起到调节作用
B.萤火虫可以通过调节荧光素酶的合成来控制发光
C.荧光素被激活过程发生的化学反应属于放能反应
D.荧光素与氧气结合放出的能量全部转移到ATP中
【答案】 B
【解析】 A.萤火虫发光细胞中的荧光素酶主要起到催化作用,A错误;B.基因可以通过控制酶的合成来控制细胞代谢进而间接控制生物的性状,所以萤火虫可以通过调节荧光素酶的合成来控制发光,B正确;C.荧光素被激活过程发生的化学反应属于吸能反应,C错误;D.荧光素与氧气结合放出的能量少部分转移到ATP中,大部分以热能的形式散失,D错误。故选B。
第2讲　光合作用与细胞呼吸　专项练习1
选择题
1.(2021·广州一模)在弱光照条件下黄瓜叶片的颜色更浓绿。研究小组提取并分离正常光照和弱光照条件下黄瓜叶片中的色素。下列有关叙述,错误的是 (　　)
A.弱光照条件下,叶绿素含量的增加是黄瓜对光的适应
B.提取色素时,加入CaCO3的目的是使研磨充分
C.色素分离的原因是不同色素在滤纸条上的扩散速度不同
D.滤纸条上的黄绿色条带是由叶绿素b扩散形成的
【答案】 B
【解析】弱光照条件下,黄瓜为了正常进行光合作用,叶绿素含量的增加有利于吸收更多的光照,是黄瓜对光的适应性,A正确;加入CaCO3的目的是防止色素被破坏,加入二氧化硅才是使研磨充分, B错误;色素分离的原因是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,从而分离色素,溶解度大,扩散速度快;溶解度小,扩散速度慢,C正确;滤纸条上的色素带从上到下分别是胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色),D正确。
2.(2021·广州二模)下图是夏季晴朗的白天,某地甲、乙两种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列叙述错误的是 (　　)
A.若甲、乙两植物中有一种为水生植物,则应该是甲
B.11时,乙植物叶片不再向外界释放氧气
C.乙植物bc段与de段光合作用强度下降的原因不同
D.16时,甲植物叶肉细胞能合成ATP的细胞器有线粒体、叶绿体
【答案】 B
【解析】 A.从图中可知甲植物没有出现光合午休,乙植物出现光合午休,则甲为水生植物,水分充足,不需要关闭气孔来减少水分的散失,A正确;B.11时,乙植物虽然出现光合午休,但光合作用强度依然大于0,光合速率大于呼吸速率,植物叶片依然向外界释放氧气, B错误;C.乙植物bc段下降的原因是气孔关闭,CO2吸收减少,de段光合作用强度下降的原因是光照强度减弱,C正确;D.16时,甲植物既进行光合作用,又进行呼吸作用,则叶肉细胞产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体,D正确。
3.(2021·广东省一模)某同学将一块做馒头用剩的面团(内有活化的醉母菌)装入一个气密性好的塑料袋中,袋内留一些空气,扎紧袋口后放在饭桌上,3小时后发现袋子明显膨胀,第3天发现面团变酸。下列叙述错误的是 (　　)
A.开始3小时内酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
B.酵母菌有氧呼吸或无氧呼吸均可产生CO2
C.有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同
D.面团久放变酸是因为酵母菌无氧呼吸产生乳酸
【答案】 D
【解析】 A.开始3小时内,由于袋内有空气酵母菌会进行有氧呼吸,面团内部酵母菌处于相对缺氧环境,进行无氧呼吸,A正确;B.酵母菌有氧呼吸或无氧呼吸的产物均有CO2,B正确;C.有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同,都是在细胞质基质中进行,C正确; D.酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳,D错误。
4.(2021·广东省二模)下列关于细胞呼吸的原理及应用的叙述,正确的是 (　　)
A.剧烈运动时,人体释放的CO2全部来自线粒体
B.创可贴要求透气性好是为了促进需氧型细菌的繁殖
C.利用乳酸菌发酵制作酸奶时,应先通气后密闭
D.密封的牛奶包装盒鼓起是细菌有氧呼吸产生CO2引起的
【答案】 A
【解析】 A.人体剧烈运动时,肌肉细胞可以进行有氧呼吸和无氧呼吸,但是无氧呼吸只能产生乳酸,因此产生的CO2全部来自线粒体,A正确;B.皮肤创伤后,选用透气的创可贴,增加通气量,抑制厌氧细菌的繁殖,B错误;C.乳酸菌是厌氧微生物,进行无氧呼吸,利用乳酸菌发酵制作酸奶时,应密闭发酵装置,C错误;D.牛奶包装盒中是无氧环境,所以鼓起的原因是厌氧型微生物进行无氧呼吸产生CO2引起的,D错误。
5.(2021·深圳一模)有关人体细胞呼吸的叙述错误的是(　　)
A.有氧呼吸第一阶段产生丙酮酸和[H]
B.丙酮酸分解为二氧化碳时会产生[H]
C.NADH在线粒体内膜被氧化释放能量
D.有氧呼吸释放的能量大部分储存于ATP中
【答案】 D
【解析】 A.根据分析,有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行,产生丙酮酸和[H],A正确;B.丙酮酸在线粒体基质中分解成二氧化碳并且产生[H],B正确;C.NADH在线粒体内膜与氧气结合生成水释放大量能量,C正确;D.有氧呼吸所释放的能量,绝大部分以热能形式散失,少部分用于合成ATP,D错误。
6.(2021·深圳二模)下列真核细胞代谢的过程,均不能在生物膜上进行的是 (　　)
A.有氧呼吸第二阶段和第三阶段
B.光合作用的光反应和暗反应
C.染色体的复制和星射线的形成
D.ATP的合成和ATP的水解
【答案】 C
【解析】 A.有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜中进行,A错误;B.光合作用的光反应在叶绿体类囊体薄膜中进行,B错误;C.染色体的复制在细胞核内进行,星射线是由中心体发出形成,两者都不是在生物膜上进行,C正确;D.ATP的合成可发生在生物膜上,如有氧呼吸的第三阶段合成ATP发生的场所在线粒体内膜,光合作用反应合成ATP发生在叶绿体类囊体薄膜上,D错误。
7.(2021·深圳二模)在适宜条件下对黄瓜施以不同氮含量的肥料,测定同发育期叶片中叶绿素含量,结果如下表所示。下列叙述错误的是 (　　)
A.叶绿素含量随着发育期的推进呈现先增加后下降的趋势
B.营养生长和生殖生长时期植株对氮肥的需求量有所不同
C.氮肥对苗期叶绿素含量影响不大是因为苗期不吸收氮肥
D.盛果期叶绿素含量较高可能与有机物在果实中积累有关
叶绿素含量/(mg·g-1)
氮含量/(kg·hm-2) 苗期 开花坐果期 盛果期 末果期
0 3.38 7.30 9.52 7.12
180 3.38 7.53 11.37 7.88
360 3.48 8.06 12.31 8.34
【答案】 C
【解析】 A.从表中数据可以得出,叶绿素含量在苗期、开花坐果期、盛果期逐渐增加,但是末果期时反而减少,可知叶绿素含量随着发育期的推进呈先增加后降低的趋势,A正确;B.分析表格可知,苗期、开花坐果期、盛果期和末果期需要的氮肥不同,即营养生长和生殖生长时期植株对氮肥的需求量有所不同,B正确;C.苗期也吸收氮肥,氮肥对苗期叶绿素含量影响不大是因为苗期对氮肥需求量不大,C错误;D.盛果期叶绿素含量较高,叶片光合作用强度高,有机物在果实中积累增多,D正确。
8.(2021·汕头一模)绿色植物的叶肉细胞既能进行细胞呼吸,又能进行光合作用。下列叙述正确的是(　　)
A.有氧呼吸和光合作用中都有水参与反应,并且都在生物膜上进行
B.暗反应中接受能量并被还原的C3,一部分形成糖类,另一部分形成C5
C.叶绿体产生的O2大部分释放到空气中,少部分被线粒体吸收利用
D.光合作用和细胞呼吸都能产生还原氢,且化学本质相同
【答案】 B
【解析】A.有氧呼吸和光合作用中都有水参与反应,有氧呼吸过程包括三个阶段,其中第一阶段的场所在细胞质基质,第二阶段的场所在线粒体基质,A错误;B.暗反应中接受能量并将C3还原,一部分形成糖类,另一部分形成C5,B正确;C.当光合作用弱于呼吸作用强度时,O2全部被线粒体利用,且线粒体还需从外界吸收氧气;当光合作用强度等于呼吸强度时,O2全部被线粒体利用,C错误;D.光合作用和细胞呼吸都能产生还原氢,光合作用产生的是还原型辅酶Ⅱ,呼吸作用产生的是还原型辅酶Ⅰ,化学本质不同,D错误。
9.(2021·汕头一模)下列关于物质与能量代谢的叙述,正确的是 (　　)
A.无氧呼吸产生少量ATP,是因为大部分能量以热能形式散失了
B.所有生物都可以通过有氧呼吸获取所需的能量
C.糖类等有机物中的能量通过细胞呼吸将其中的能量全部转移给ATP
D.能量流动促进了生态系统的物质循环
【答案】 D
【解析】 A.无氧呼吸产生的ATP少,是因为大部分能量都储存在乳酸或酒精中,没有释放出来,A错误;B.不是所有生物都通过有氧呼吸获取所需得能量,厌氧生物如乳酸菌通过无氧呼吸获取所需的能量,B错误;C.细胞呼吸分解有机物释放的能量大部分以热能形式散失,少部分用于合成ATP,C错误;D.能量是物质在生态系统中往复循环的动力,能量流动促进了生态系统的物质循环,D正确。
10.(2021·佛山一模)为了延长采摘后甜玉米的贮存时间,某兴趣小组探究了薄膜包装和温度对甜玉米贮藏时间的影响,结果如下图所示。下列分析正确的是 (　　)
A.根据结果推断,10 ℃是最适合甜玉米种植的温度
B.贮藏过程中,甜玉米细胞中有机物的含量先增加后减少
C.由结果可知,温度越高甜玉米细胞中呼吸酶的活性越高
D.薄膜包装下玉米的贮藏时间延长,可能与水分和CO2有关
【答案】 D
【解析】 A.由题图可知,在10 ℃、20 ℃和30 ℃三种温度条件下, 10 ℃时甜玉米的贮藏时间最长,但不能确定该温度就是适合甜玉米种植的最适温度,A错误;B.甜玉米采摘后的贮藏过程中,细胞只进行呼吸作用,细胞中有机物的含量持续减少,B错误;C.每一种酶都有其活性最高时的最适温度,超过最适温度后,酶的活性会降低甚至失活,C错误;D.用薄膜包装玉米,可以减少水分流失,提高二氧化碳含量,降低氧气含量,抑制呼吸作用,延长贮藏时间,D正确。
11.(2021·珠海二模)生长在低寒地带的沼泽植物臭菘,其花序在成熟时温度可达30 ℃。臭菘花序细胞耗氧速率是其他细胞的100倍以上,但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%。下列相关推断不合理的是 (　　)
A.臭菘花序细胞主要通过有氧呼吸生成ATP
B.臭菘花序细胞呼吸作用产生的热量很少
C.臭菘花序细胞中含有更多数量的线粒体
D.臭菘花序细胞的呼吸特点有利于花序的发育
【答案】 B
【解析】 A.据题干信息“臭菘花序细胞耗氧速率是其他细胞的100倍以上”,其细胞呼吸方式为有氧呼吸,A正确;B.据题干信息“但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%”,说明以热能形式散失的能量更多,B错误;C.据题干“臭菘花序细胞耗氧速率是其他细胞的100倍以上”,在结构上,细胞中含有更多数量的线粒体,C正确;D.臭菘花序细胞的呼吸特点有利于使花序在成熟时温度可达30 ℃,有利于其发育,D正确。
12.(2021·梅州一模)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中能使图中结果成立的是 (　　)
A.横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度
B.横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度
D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
【答案】 D
【解析】 A.若横坐标是CO2浓度,纵坐标表示净光合速率,则根据题中信息无法判断出较高温度下和较低温度下呼吸速率的大小,同理,也无法判断出较低和较高温度下光合速率的大小,所以无法判断甲和乙的关系,A错误;B.若横坐标是温度,则随着温度的升高光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势,B错误;C.若横坐标是光波长,则净光合曲线的变化趋势为先升高后降低,与图中甲乙曲线变化不符,C错误;D.若横坐标是光照强度,较高浓度的二氧化碳有利于光合作用的进行,因此甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度,D正确。
13.(2022·广州一模)植株置于透明密闭容器内,测量容器中CO2的浓度变化情况。在适宜温度条件下,用一定强度的光照处理30分钟,容器中CO2的浓度由2000 ppm降低到180 ppm。随后将整个装置置于相同温度的黑暗条件下30分钟,容器中CO2的浓度变为600 ppm。下列叙述正确的是 (　　)
A.前30分钟,叶绿体中NADPH由基质向类囊体膜运输
B.该植株前30分钟的平均总光合速率为60.7 ppm/min
C.经过完整的1小时处理后,该植株的有机物含量会减少
D.光照处理时,若停止光照则短时间内叶绿体中C3的含量会增加
【答案】 D
【解析】 A.前30分钟,植物在光照下能光合作用,产生的NADPH由类囊体膜向叶绿体基质运输,A错误;B.前30分钟,CO2浓度由2000 ppm降低到180 ppm,经计算,每分钟减少(2000-180)÷30
≈60.7,这是净光合速率,不是总光合速率,B错误;C.经过完整的1小时处理后,容器中CO2浓度由2000 ppm降到600 ppm,减少的CO2都全部用于光合作用合成有机物,因此有机物含量会增加,C错误;
D.停止光照后,光反应不再进行,不能合成NADPH和ATP,因此暗反应还原C3的途径变慢,而CO2固定形成C3的过程不受影响,故C3的含量会增加,D正确。故选D。
第2讲　光合作用与细胞呼吸　专项练习2
非选择题
1.(2021·广州一模)森林碳汇一般指植物把大气中的CO2以生物量的形式固定在植被和土壤中,从而减少大气中CO2浓度的过程。回答下列问题:
(1)CO2被植物吸收后,碳元素经光合作用的________________　　　　　过程转化到有机物并储存于植物中。上述过程所需的ATP和[H]的合成场所是叶绿体的　　　　　。除光合作用外,森林碳汇还受植物的　　　　　(填生理作用)的影响。
(2)每年5月至9月是我国植物的快速生长期。该期间促进植物快速生长的非生物因素主要包括 　　　　　　　　。
(3)近40年来,我国森林面积持续增长,其中的中幼龄森林正成为森林碳汇的主力军。若要增加某地的森林碳汇,可采取的措施有　　　　　　　　　　　　(写出2点)。
暗反应(或答:碳反应)
类囊体膜
细胞呼吸
温度、光照强度
植树造林、禁止乱砍滥伐
【详解】
(1)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,CO2 被植物吸收后,碳元素经光合作用暗反应过程中转化成有机物并储存于植物中;ATP和[H]是在光反应过程中产生的,场所是叶绿体的类囊体膜上。除光合作用外,森林碳汇还受植物呼吸作用的影响。
(2)影响植物光合作用的外界因素主要有光照强度、CO2浓度、温度、水等,5月至9月光照强度较强、温度较高,能加快植物的光合速率,促进植物快速生长。
(3)森林碳汇一般指植物把大气中的CO2以生物量的形式固定在植被和土壤中,从而减少大气中CO2浓度的过程,要增加某地的森林碳汇,可以通过植树造林、禁止乱砍滥伐等增强光合作用从而减少大气中CO2浓度。
2.(2022·广州一模)为干旱、高温引起植物光合作用的改变是植物遭受逆境损伤的主要生理指标。研究人员利用甘蓝型快生油菜研究干旱和高温对油菜叶片光合作用的影响。分别对油菜进行干旱(保持6天不浇水,6天后土壤相对含水量降至15%左右时进行恢复浇水)和高温(处理7天,每天40 ℃、16 h光照,35 ℃、8 h黑暗;7天后,温度条件改为25 ℃)胁迫处理,测定油菜的净光合速率、气孔导度和RuBP羧化酶活性的变化情况,部分数据见下表。回答下列问题。
　
(注:净光合速率的单位为μmol·m-2·s-1,气孔导度的单位为mol·m-2·s-1,酶活性的单位为μmol·mg-1·min-1,“-”表示没进行相关数据的测定。)
处理 指标 时间
初始 第2天 第4天 第6天 第7天 胁迫处理
完后第3天
干旱 净光合速率 15.3 12.1 4.8 1.3 3.8
干旱 气孔导度 0.13 0.12 0.05 0.01 0.05
干旱 RuBP羧化酶活性 1.41 1.21 1.50 1.48 -
高温 净光合速率 16.9 14.1 11.8 7.1 3.9 0.4
高温 气孔导度 0.11 0.18 0.27 0.17 0.10 0.04
高温 RuBP羧化酶活性 0.62 1.19 0.52 0.23
(1)用坐标图绘出高温处理条件下净光合速率的变化曲线。
【答案】
(2)气孔导度表示气孔的张开程度。气孔导度增大有利于气体交换,　　　　　　　　　　　　　　　,进而促进光合作用。
(3)RuBP羧化酶是光合作用CO2转化成C3的关键酶,该转化过程发生的场所是　　　　　　　　　　。根据表中数据推测,高温处理完,温度条件改为25 ℃后,净光合速率仍有所下降的原因是　 。
(4)实验结果表明,短时期的　　　　条件处理对净光合作用的抑制是可逆的,及时进行　　　　处理可以减弱该种胁迫影响。
CO2吸收量增加
叶绿体基质
RuBP酶失去活性
干旱
浇水
【详解】　(1)分析表格数据可知,高温处理条件下,初始的净光合速率为16.9,第二天的净光合速率为14.1,第4天净光合速率为11.8,第6天的净光合速率为7.1,因此随着高温天气的延长,净光合速率逐渐降低。故曲线变化为:
(2)气孔是CO2进出细胞的通道,气孔导度增大有利于气体交换,CO2的吸收量增加,进而促进光合作用。
(3)RuBP羧化酶是光合作用将CO2转化为C3的关键酶,CO2与C5固定形成C3的过程发生在叶绿体基质中。高温处理完,温度条件改为25 ℃后,净光合速率仍有所下降,可能是高温条件下使RuBP酶失去活性,因此即使温度调到25 ℃,由于酶不能恢复活性,净光合速率也不能升高。
(4)根据表格数据可知,干旱胁迫处理完后第3天的净光合速率大于干旱处理第6天的净光合速率,而高温胁迫处理完后第3天的净光合速率小于高温处理第6天的净光合速率,说明短时期的干旱处理对净光合作用的抑制是可逆的,及时进行浇水处理可以减弱该种胁迫影响。
3.(2021·广东省一模)研究盐胁迫下植物的抗盐机理及其对生长的影响具有重要意义,我国科学家在海水稻研发方面已取得突出成果。为研究不同浓度NaCl胁迫对海水稻生理特性的影响,某科研小组使用NaCl培养液培养某海水稻,分别测得不同浓度NaCl培养液条件下其根尖细胞和高盐助迫条件下(NaCl浓度200 mmol/L)其叶肉细胞的相关数据,结果分别如图1、图2所示。请回答下列问题:
图1 图2
(1)在用滤纸条分离绿叶中色素的实验中,所用的分离方法称为　　　　　法,滤纸条最下方的色素带呈　　　　　色。
(2)若以NaCl溶液浓度150 mmol/L为界分为低盐和高盐胁迫,据图1可知,随着NaCl溶液浓度的升高,该海水稻根尖细胞适应低盐和高盐胁迫的调节机制不同:前者主要是逐步提高细胞内____　　　　　的相对浓度,后者主要是　　　　　　　　 　　　。研究还发现,海水稻地上部分的细胞可积累Na+作为渗透压调节剂,推测其积累部位是　　　　　(填细胞器名称)。
(3)据图2分析该海水稻叶肉细胞的胞间CO2浓度先降后升的原因:第15天之前色素含量下降不大,很可能是因为气孔导度(指气孔张开的程度)　　　　　(选填“升高”或“降低”),叶绿体从细胞间吸收的CO2增多,使胞间CO2浓度降低;第15天之后胞间CO2浓度逐渐上升,从色素含量变化对卡尔文循环影响的角度分析,其原因很可能是_____________________________________________
　 　　　　　　　　　　　　　　　 　。
无机盐
纸层析　 黄绿
色素含量降低,光反应产生的[H]和ATP不足,C3未能被及时还原并形成C5,最终导致CO2不能被固定,胞间CO2浓度升高
大幅度提高细胞内可溶性糖浓度
液泡
降低
【详解】
(1)在用滤纸条分离绿叶中色素的实验中,根据不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的,随层析液在滤纸条上的扩散速度快,反之则慢,来分离色素,这种方法叫纸层析法。滤纸条上从上至下依次是:胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。故滤纸条最下方的色素带呈黄绿色。
(2)分析图1可知,当NaCl溶液浓度低于150 mmol/L时(低盐胁迫),随着NaCl溶液浓度的升高,根尖细胞内无机盐的浓度逐渐增加;当NaCl溶液浓度高于150 mmol/L时(高盐胁迫),随着NaCl溶液浓度的升高,根尖细胞内可溶性糖浓度大幅度增加,可见该海水稻根尖细胞适应低盐和高盐胁迫的调节机制不同。液泡是植物细胞的“水盐仓库”,海水稻地上部分的细胞通过在液泡中积累Na+,来调节渗透压。
(3)图2是在高盐胁迫条件下培养植物,外界溶液浓度过高,植物根系吸水困难,为减少水分的散失,部分气孔关闭,使蒸腾作用减弱。部分气孔关闭,气孔导度降低,从外界进入胞间的CO2减少,叶绿体从细胞间吸收的CO2增多,使胞间CO2浓度降低。据图2可知,第15天之后色素含量大幅度下降,光反应速率下降,使光反应产生的[H]和ATP不足,C3未能被及时还原并形成C5,最终导致CO2不能被固定,叶绿体从细胞间吸收的二氧化碳减少,使胞间CO2浓度升高。
4.(2022·广东省一模)甘蔗是一种用于生产蔗糖的农作物,在我省广泛种植。甘蔗的光合作用过程由叶肉细胞叶绿体和维管束鞘细胞叶绿体共同完成,如下图所示。
回答下列问题:
(1)叶肉细胞和维管束鞘细胞中,与CO2结合并将其固定的物质有　　　　　。图中的[H]和ATP只能来自　　　　　(选填“叶肉”或“维管束鞘”)细胞的叶绿体,原因是__________________　
________________________________。
(2)已知:植物叶片通过调节气孔的开闭大小来调节蒸腾速率;PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍。据此分析,甘蔗在高温干旱地区仍有较高的光合速率的原因是　
　 。
(3)猪粪或鸡粪拌草木灰发酵后的农家肥是种植甘蔗常用的优质有机肥,其原理是农家肥经分解后可为甘蔗的生长提供　 。
PEP和C5　 叶肉　
维管束鞘细胞的叶绿体没有类囊体,无法进行光反应
在干旱环境下部分气孔关闭,PEP酶与CO2的亲和力强,能利用低浓度的CO2继续光合作用
无机盐、CO2和H2O
【详解】　
(1)由题图可知:在甘蔗叶肉细胞的叶绿体中,在PEP酶的催化作用下,CO2被固定成C4化合物。C4化合物进入维管束鞘细胞,C4化合物再释放出CO2,在Rubisco酶的催化作用下,CO2和C5化合物结合,固定成C3化合物,再被还原成有机物,因此叶肉细胞和维管束鞘细胞中,与CO2结合并将其固定的物质有PEP和C5;维管束鞘细胞中的叶绿体没有类囊体,没有光合色素,不能进行光反应,光反应生成ATP和[H]的场所是叶肉细胞的叶绿体。
(2)在干旱环境下部分气孔关闭,PEP酶与CO2的亲和力强,能利用低浓度的CO2继续光合作用,因此甘蔗在高温干旱地区仍有较高的光合速率。
(3)农家肥被微生物分解形成二氧化碳,同时形成无机盐,可以为植物生长提供光合作用的原料二氧化碳和水,因此施农家肥能有效促进甘蔗生长。
5.(2021·深圳一模)在不同发育期,缺水均会影响作物生长和产量。下表是某作物在不同时期不同土壤水分条件的有关数据。其中“缺水”用T1表示,“适宜水分”用T2表示。据表格作答。
说明:光补偿点指植物在光合强度和呼吸强度达到相等时的光照强度值,光饱和点是指当光照强度上升到某一数值时光合强度不再继续提高时的光照强度值。
比较项目 苗期 开花期 成熟期
T1 T2 T1 T2 T1 T2
光补偿点
/(μmol·m-2·s-1) 91.05 107 55.52 51.05 37.19 30.51
光饱和点
/(μmol·m-2·s-1) 2834.3 3541.3 2284.5 2553.6 2260.8 2258.8
(1)该植物生长最旺盛的阶段是　　　 ,从表中数据分析,在开花期,适宜水分可以　 ,从而促进光合作用。
(2)苗期和开花期缺水时,光饱和点会　　　　　,主要原因是
　 ,进而影响了光合作用效率。
(3)农作物不能长时间被水淹的原因是____________________
_______________________________________________________
　 。
苗期
降低光补偿点,提高光饱和点
降低
气孔关闭(气孔导度下降)导致进入叶片的 CO2减少
水分过多,根部细胞进行无氧呼吸产生酒精,酒精毒害细胞导致根部腐烂、植物死亡;水分过多会导致根部缺氧而能量不足,不利于无机盐的吸收
【详解】
(1)根据图示,植物在苗期光饱和点显著高于开花期和成熟期,该时期的有机物积累量最大,植物生长最旺盛,开花期,适宜的水分提高了光饱和点,降低了光补偿点,促进光合作用。
(2)根据表格分析知:苗期和开花期缺水后,光饱和点下降,缺水条件下,植物的气孔关闭,进入叶片的二氧化碳减少,影响光合作用的暗反应阶段,进而影响了光合作用效率。
(3)农作物长期淹水后,导致根部缺氧而进行无氧呼吸,无氧呼吸产生酒精毒害导致根部细胞腐烂最终导致植物的死亡,同时根部缺氧导致能量不足,不利于对无机盐的吸收。
6.(2022·深圳一模)某科研小组以某种多年生牧草为实验材料,模拟盐胁迫条件下,研究外源褪黑素对牧草幼苗生长的影响,结果如下表。请分析并回答下列问题:
组别 处理 株高
(cm) 气孔导度
(10-2 mol·m-2·s-1) 净光合速率
(μmol·m-2·s-1)
甲 蒸馏水 18.11 8.21 19.25
乙 150 mmol/L氯化钠 15.86 4.72 13.58
丙 50 μmol/L褪黑素 17.02 9.13 23.36
丁 16.33 7.35 17.59
(1)气孔是植物与外界进行气体交换的主要通道,气孔导度反应气孔开放的程度。牧草幼苗叶片吸收的CO2在　　　　　(具体场所)被固定形成C3,C3的还原需要光反应提供　 。
(2)实验中丁组的处理为　 。
(3)在50 μmol/L褪黑素处理下,净光合速率显著升高,据表分析其原因是　
__________________________________________________。
叶绿体基质
丁组与乙组相比可知,褪黑素可提高叶片的气孔导度,从而增强暗反应,进而提高光合作用来提高净光合速率
NADPH和ATP
150 mmol/L氯化钠+50 μmol/L褪黑素
(4)此外,某同学推测,150 mmol/L氯化钠胁迫还可降低幼苗叶片叶绿素含量,施加50 μmol/L外源褪黑素可以显著缓解这种影响,请选择题干中的材料进行实验验证该同学的推测是否正确,要求写出简单的实验思路:　
______________________________________________________
________。
选择实验中甲、乙和丁组的植株叶片,按照表格中进行相应处理,一段时间后分别检测叶片中叶绿素含量并记录
【详解】
(1)牧草幼苗叶片吸收的CO2在叶绿体基质被C5固定形成C3,C3的还原需要光反应提供NADPH和ATP。
(2)丁组的处理为150 mmol/L氯化钠+50 μmol/L褪黑素,目的是与乙和丙形成对照,以研究在盐胁迫条件下,外源褪黑素对牧草幼苗生长的影响。
(3)丁与乙组比较可知,在盐胁迫条件下,使用褪黑素后气孔导度增加,使植物吸收CO2增加,从而促进了暗反应,进而使净光合速率提高。
(4)该实验是想验证150 mmol/L氯化钠胁迫还可降低幼苗叶片叶绿素含量,施加50 μmol/L外源褪黑素可以显著缓解这种影响,因此自变量为是否盐胁迫和是否施加褪黑素,因变量为叶片叶绿素含量,因此可选择实验中甲、乙和丁组的植株叶片,分别检测叶片中叶绿素含量并记录。若乙中叶绿素含量显著低于甲组,且丁组叶片中叶绿素比乙组有所增加,即可证明该同学的推测正确,否则推测不正确。