2026全国版高考生物一轮基础知识练--第5章 细胞的能量供应和利用（含答案）
文档属性
| 名称 | 2026全国版高考生物一轮基础知识练--第5章 细胞的能量供应和利用（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-02 10:30:52 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
2026全国版高考生物一轮
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
考法 实验设计的变量和基本原则 6、8
五年高考
1.★★(2024河北,2,2分)下列关于酶的叙述,正确的是( )
A.作为生物催化剂,酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶,分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
2.★★(2023广东,1,2分)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
3.★★(2022浙江6月选考,10,2分)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述,正确的是( )
A.低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成,导致酶变性失活
B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性
C.淀粉酶在一定pH范围内起作用,酶活性随pH升高而不断升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,会加快淀粉的水解速率
4.★★(2021海南,11,3分)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,下列有关叙述错误的是( )
A.该酶可耐受一定的高温
B.在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大
C.不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D.相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
5.★★(2020北京,4,2分)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验,两组实验结果如图。第1组曲线是在pH=7.0,20 ℃条件下,向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL 酶悬液的结果。与第1组相比,第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了( )
A.悬液中酶的浓度 B.H2O2溶液的浓度
C.反应体系的温度 D.反应体系的pH
6.★★★★新情境·重新构建肽链,探究各段的功能(2024广东,15,4分)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
三年模拟
7.★★新思维·引入新名词——过渡态(2025届湖北武汉调研,5)过渡态是指化学反应过程中达到的能量最高状态。过渡态理论认为,酶催化反应的过程为:酶+反应物酶+过渡态反应物酶+产物;无催化剂时,同一反应的过程为:反应物过渡态反应物产物。下列叙述错误的是( )
A.发生过程①和过程③所需的能量均称为活化能
B.与酶结合后反应物会更难转变为过渡态反应物
C.加热与加酶使该反应变快的作用机理是不同的
D.pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态
8.★★(2025届陕西西安中学一测,13)为探究酶的作用和特性,某同学通过对教材实验原理的学习,设计了如表实验,下列说法错误的是( )
组 别 先加入试 管的溶液 再加入试 管的溶液 O2产 生速率 实验 结论
Ⅰ H2O2溶液2 mL 2滴肝脏提取液 非常快 酶具 有高 效性
Ⅱ H2O2溶液2 mL 2滴FeCl3溶液 较快
Ⅲ H2O2溶液2 mL 2滴蒸馏水 缓慢
A.本实验中存在两组对照
B.该同学得出的实验结论不够完善
C.加入肝脏提取液属于自变量,会对实验结果产生影响
D.H2O2的用量属于无关变量,不会对实验结果产生影响
9.★★★(2025届河南部分名校阶段检测,15)脲酶是科学家提取得到的第一份纯酶结晶,该酶可以使尿素的分解速率提高1014倍,类黄酮和Urease-IN-2是两种脲酶抑制剂,实验小组为探究两种抑制剂对脲酶活性的抑制原理进行了实验,实验结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.脲酶能为尿素分解过程提供充足的活化能
B.该实验的自变量是抑制剂的种类及其浓度
C.增加尿素的浓度不能解除类黄酮的抑制作用
D.Urease-IN-2可能对脲酶的空间结构具有破坏作用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
五年高考
1.★★(2022浙江1月选考,3,2分)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )
A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键(特殊化学键)
C.在水解酶的作用下不断地合成和水解
D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
2.★★(2021北京,1,2分)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
3.★★★(2024全国甲,2,6分)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成。ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键(特殊化学键)。下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)
4.★★★(2021海南,14,3分)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
三年模拟
5.★★(2024届安徽芜湖三模,2)ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质特定氨基酸位点发生磷酸化,蛋白磷酸酶可使其去磷酸化,这在细胞中是常见的,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.蛋白质磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递
B.蛋白质磷酸化的过程伴随着能量的转移,受温度的影响
C.磷酸化后的蛋白质分子空间结构发生变化,活性也发生改变
D.磷酸化和去磷酸化导致的蛋白质活性变化体现了结构与功能相适应
6.★★★(2025届山西晋城一模,3)腺苷是一种神经递质,在海马结构中的作用最强。腺苷激酶(ADK)通过使腺苷磷酸化转变为AMP来降低组织中腺苷的水平,控制中枢神经系统中腺苷的代谢,调节细胞外腺苷的水平。目前已证实腺苷具有抗癫痫作用,下列有关说法错误的是( )
A.组成腺苷的化学元素有C、H、O、N
B.腺苷分子彻底水解能获得两种不同的产物
C.腺苷磷酸化的产物AMP可作为合成DNA的原料
D.降低体内ADK的活性对癫痫的发作有明显的抑制作用
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(2024江苏,6,2分)图中①~③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是( )
A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP
B.①②分布的蛋白质有所不同
C.有氧呼吸第一个阶段发生在③
D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所
2.★★(2022河北,4,2分)关于呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝(水)溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
3.★★★(2023北京,2,2分)运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时,骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。
对这一结果正确的理解是( )
A.低强度运动时,主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时,主要供能物质是血糖
C.高强度运动时,糖类中的能量全部转变为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
4.★★★新思维·产乳酸途径转化为产酒精途径(2023全国乙,3,6分)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
5.★★★(2020全国Ⅰ,2,6分)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
三年模拟
6.★★(2025届山西晋城联考,7)呼吸缺陷型酵母菌是指线粒体功能丧失的酵母菌,呼吸缺陷型酵母菌可用TTC显色剂筛选,其原理是在线粒体内有氧呼吸相关酶的作用下,TTC能与氧气竞争[H],其显色过程如图所示。下列说法错误的是( )
[H]+TTC(白色)TTF(红色)
A.呼吸正常的酵母菌能将TTC试剂变成红色
B.TTC可在线粒体中被[H]还原产生TTF
C.呼吸缺陷型酵母菌进行细胞呼吸不产生[H]
D.筛选的呼吸缺陷型酵母菌可用于酒精发酵
7.★★(2024届九省联考广西卷,3)在马拉松比赛中,运动员的肌细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。下列有关分析正确的是( )
A.无氧呼吸时,葡萄糖分子中的大部分能量以热能形式散失
B.有氧呼吸时,葡萄糖分子直接进入线粒体与O2反应生成H2O
C.比赛中运动员肌细胞若只消耗葡萄糖,产生的CO2量多于消耗的O2量
D.马拉松比赛中,运动员主要是以有氧呼吸方式提供能量的
8.★★★(2025届贵州贵阳摸底,4)细胞有氧呼吸的全过程可概括为三个阶段:第一阶段为糖酵解,该阶段可以将1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸,在发生氧化(脱氢)的同时,生成少量ATP;第二阶段进行三羧酸循环,即将丙酮酸分解为二氧化碳和氢,同时生成少量ATP;第三阶段是电子传递和氧化磷酸化,将氢传递给氧生成水和大量ATP。下列叙述正确的是( )
A.糖酵解产生大量NADPH,该过程发生在细胞质基质中
B.三羧酸循环产生的ATP可以为许多放能反应直接供能
C.有氧呼吸的能量是逐级释放的,比无氧呼吸更为原始
D.松土可通过促进电子传递和氧化磷酸化来增强根细胞的有氧呼吸
9.★★★(2025届湖北黄冈一模,15)呼吸商(RQ)是指细胞同一时间二氧化碳产生量和氧气消耗量的比值,下列说法正确的是( )
A.以葡萄糖为底物时,随着氧气浓度增大,酵母菌RQ值会逐渐减小至1
B.奥运赛场上,高强度比赛项目的运动员肌肉细胞RQ值大于1
C.若酵母菌的RQ值为7/6,则有氧呼吸消耗葡萄糖占1/3
D.若测定并计算出某细胞的RQ值为0.75,则该测定结果一定有误
10.★★★(2025届河北衡水中学二测,8)ADH(乙醇脱氢酶)和LDH(乳酸脱氢酶)是厌氧呼吸的关键酶,其催化代谢途径如图甲所示。Ca2+对淹水胁迫的辣椒幼苗根厌氧呼吸的影响实验结果,如图乙所示。下列叙述正确的是( )
A.酶E和LDH都能催化丙酮酸发生反应,说明LDH不具有专一性
B.辣椒幼苗根每个细胞无氧呼吸只能产生乳酸或乙醇一种产物
C.Ca2+影响ADH、LDH的活性,能减少乙醛和乳酸积累造成的伤害
D.ADH和LDH催化反应过程中释放的能量一部分可用于ATP的形成
题型突破 呼吸电子传递和氧化磷酸化
五年高考
1.★★★(2021重庆,21,10分)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累,由此引发多种疾病。动物实验发现,给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液,可发生如图所示的代谢反应,从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题:
(1)呼吸链受损会导致 (填“有氧”或“无氧”)呼吸异常,代谢物X是 。
(2)过程⑤中酶B的名称为 ,使用它的原因是 。
(3)过程④将代谢物X消耗,对内环境稳态的作用和意义是 。
三年模拟
2.★★★(2025届湖北武汉调研,6)在有氧呼吸第三阶段,线粒体内膜上的F0-F1蛋白复合物可利用H+的跨膜运输驱动ATP的合成。当棕色脂肪细胞被肌苷激活时,线粒体内外膜间隙中的H+通过UCP进入线粒体基质,最终有氧呼吸释放的热能明显增大。下列叙述错误的是( )
A.②侧和线粒体内膜上含多种有氧呼吸相关的酶
B.有氧呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失
C.肌苷使棕色脂肪细胞有氧呼吸产生的ATP减少
D.降低UCP基因的表达量有利于人体抵御寒冷
3.★★★新思维·抗氰呼吸(2025届山东日照开学考,8)呼吸链又称电子传递链,由复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等一系列复合物组成,它可以将从NADH或FADH2(一种还原型辅酶)脱下的氢以及电子交给氧生成水,这种呼吸作用称为主呼吸。细胞色素氧化酶是复合体Ⅳ的组成部分,处于细胞呼吸链的最末端,其功能会被氰化物强烈地抑制,从而使有氧呼吸停滞。但是对于一些植物组织,在氰化物存在时呼吸作用仍然进行,这时的呼吸作用需要通过交替氧化酶(AOX)进行,称为抗氰呼吸(如图所示)。下列叙述错误的是( )
A.主呼吸途径与抗氰呼吸途径中电子的受体都是O2
B.抗氰呼吸中无需细胞色素氧化酶的参与,因此不受氰化物的抑制
C.主呼吸中电子传递到O2的过程中伴随H+从线粒体基质转运到细胞质基质
D.分解等量有机物,抗氰呼吸产生的ATP少于主呼吸途径产生的ATP
第4节 细胞呼吸的影响因素及应用
五年高考
1.★★(2021湖北,10,2分)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应,逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是( )
A.常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏
B.密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜
C.冷藏时,梨细胞的自由水增多,导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐变减缓
2.★★★(2024贵州,17,10分)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题:
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有 ;参与有氧呼吸的酶是 (选填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ;水淹第3 d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。
(3)若水淹3 d后排水,植株长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是 (答出2点即可)。
三年模拟
3.★(2025届广西河池一模,2)关于细胞呼吸的原理在生产生活中的应用,下列叙述错误的是( )
A.对农田松土透气,目的是促进根细胞进行需氧呼吸
B.蔬菜大棚夜间适当降低温度,目的是降低呼吸速率,提高产量
C.选用透气的创口贴,目的是促进人体细胞进行需氧呼吸
D.利用酵母菌制作的馒头松软,原因是细胞呼吸产生CO2
4.★★(2024届广东六校联考,2)呼吸骤变指一些果实在临近成熟时,呼吸强度会突然增强,而后又突然减弱,随后果实进入衰老阶段。下列说法正确的是( )
A.在密封状态下,水果呼吸过程中的能量大部分以热能的形式散失
B.呼吸骤变可能与乙烯有关,且只有成熟果实中含有乙烯
C.呼吸骤变可能会使果实细胞在一段时间内ATP/ADP的值有所增大
D.零上低温、通风、适宜湿度是储藏水果的最佳环境条件
5.★★★(2024届湖南长郡中学一模,4)低氧胁迫会降低农作物的产量,洪水和灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足,造成低氧胁迫。某研究小组利用水培技术探究了低氧条件对两个油菜品种(A、B)根部细胞呼吸的影响。如图表示实验第6天根部细胞中相关物质的含量(呼吸底物是葡萄糖)。下列相关叙述错误的是( )
A.正常通气条件下,油菜根部细胞呼吸产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质
B.低氧胁迫条件下,A、B品种油菜根部细胞的无氧呼吸增强
C.丙酮酸含量高低可以反映有氧呼吸强度,从图中可知正常通气更利于储存油菜
D.在低氧胁迫下,A品种相比于B品种可能更容易发生烂根现象
6.★★★(2025届广西南宁摸底,14)武鸣沃柑具有外形鲜艳、耐寒性强、成熟期晚和耐贮藏等特点。成熟的沃柑果实呈高饱和的橙红色,果汁充沛爽口、高糖低酸。当沃柑成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升后再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的沃柑为实验材料,测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。下列叙述错误的是( )
A.乙烯能催化淀粉水解为单糖,从而增加沃柑甜度
B.沃柑在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体内膜
C.沃柑在采后5天内,果实中有机物的总量一直在下降
D.由图可知,第2天沃柑细胞呼吸速率突然升高可能与乙烯含量有关
7.★★★★(2025届陕西西安中学一测,11)某生物小组将哺乳动物的成熟红细胞和肌肉细胞分别培养在含有5%的葡萄糖培养液中,一定时间后,测定各培养液中葡萄糖的含量(%),培养条件和实验结果如表所示。下列叙述错误的是 ( )
组别 培养条件 肌肉细胞 成熟红细胞
第一组 加入葡萄糖转运蛋白抑制剂 5% 5%
第二组 加入呼吸抑制剂 4.8% 3.5%
第三组 不加入葡萄糖转运蛋白抑制剂和呼吸抑制剂 2.5% 3.5%
A.第一组和第二组为实验组,第三组为对照组
B.本实验共有3种自变量,分析该实验需遵循单一变量原则
C.分析第一、三组可知两种细胞吸收葡萄糖均需要转运蛋白的协助
D.综合分析三组实验,可判断肌肉细胞吸收葡萄糖的方式只有主动运输
8.★★★★新思维·根据子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系分析细胞呼吸情况(2025届海南海口摸底,3)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法错误的是( )
A.p点可能为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.Ⅳ阶段种子有氧呼吸占优势
第5节 捕获光能的色素和光合作用的原理
五年高考
1.★★(2024广东,3,2分)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是( )
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
2.★★(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
3.★★(2021广东,12,2分)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
4.★★★(2022湖北,12,2分)某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是( )
植株 类型 叶绿 素a 叶绿 素b 类胡萝 卜素 叶绿素/类 胡萝卜素
野生型 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.两种突变体的出现增加了物种多样性
B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致
D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
5.★★★(2024河北,19,2分)高原地区蓝光和紫外光较强,常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响,研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率,以及覆膜后幼苗光合色素的含量,结果如图、表所示。
覆膜处理 叶绿素含量 (mg/g) 类胡萝卜素 含量(mg/g)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
回答下列问题:
(1)如图所示,三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异,其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应,进而使暗反应阶段的C3还原转化为 和 。与白膜覆盖相比,蓝膜和绿膜透过的 较少,可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时,可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是
。
(3)研究表明,覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果,其原因为 (答出两点即可)。
三年模拟
6.★★(2025届山西晋城月考,16)为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大,表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响,某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验,实验结果如图所示。测定光合色素含量时采用的是分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度呈正相关)。下列有关叙述正确的是( )
A.利用纸层析法提取色素
B.加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益
C.图示处理中,用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多
D.用分光光度法测定叶绿素a和叶绿素b的含量时,可使用蓝紫光波段
7.★★★新教材·希尔和阿尔农的实验分析(2025届湖北宜昌开学考,4)希尔从细胞中分离出叶绿体,并发现在没有CO2时,给予叶绿体光照,就能放出O2,同时使电子受体还原。希尔反应是:H2O+氧化态电子受体还原态电子受体+1/2O2。在希尔反应的基础上,阿尔农又发现在光下的叶绿体,不供给CO2时,既积累NADPH也积累ATP;进一步实验,撤去光照,供给CO2,发现NADPH和ATP被消耗,并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是( )
A.光合作用释放的O2来自水而不是CO2
B.NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体膜上
C.希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程
D.光合作用的需光过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH
8.★★★(2025届山东青岛开学考,6)某高等植物叶肉细胞中部分光合产物的合成及转运过程如图所示,其中磷酸转运体转运的物质具有等量反向运输的特点,即将磷酸丙糖运出叶绿体的同时将Pi运入叶绿体。ADPG焦磷酸化酶可被3-磷酸甘油酸活化并受Pi的抑制。下列说法错误的是( )
A.若光照条件不变,突然降低CO2的浓度,短时间内M的含量会增加
B.蔗糖合成的场所是叶绿体基质,蔗糖的运输是通过韧皮部运输到植株各处的
C.细胞质基质中低Pi含量会减弱对ADPG焦磷酸化酶的抑制,从而使淀粉合成增加
D.为了提高甘蔗的品质,可以通过适当增施无机磷肥,以促进磷酸丙糖运出叶绿体
第6节 光合作用的影响因素及应用
考法 光合作用的影响因素分析 4、5、8、9
五年高考
1.★★(2022海南,3,3分)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中,0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
2.★★★★新情境·激素调节与光合作用综合(2024甘肃,17,11分)类胡萝卜素不仅参与光合作用,还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体,其种子大部分为黄色,少部分呈白色,白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定,白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1),纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m-2·s-1)下培养一周,提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量,结果如图所示。回答下列问题。
(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ,加入少许碳酸钙可以 。
(2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高,其原因是
。
(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子,因为 。
(4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关,本研究中支持此结论的证据有:①纯合体种子为白色;② 。
(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷,X最可能是 。
若以上推断合理,则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量,但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设,请完成下面的实验设计:
①植物培养和处理:取野生型和纯合突变体种子,萌发后在 条件下培养一周,然后将野生型植株均分为A、B两组,将突变体植株均分为C、D两组,A、C组为对照,B、D组干旱处理4小时。
②测量指标:每组取3~5株植物的叶片,在显微镜下观察、测量并记录各组的 。
③预期结果: 。
3.★★★★新情境·生态系统与光合作用综合(2024广东,20,15分)某湖泊曾处于重度富营养化状态,水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段,成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物(①金鱼藻、②黑藻、③苦草,答题时植物名称可用对应序号表示)在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。
回答下列问题:
(1)湖水富营养化时,浮游藻类大量繁殖,水体透明度低,湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于 的有机物,最终衰退和消亡。
(2)生态恢复后,该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构,从湖底到水面依次是 ,其原因是
。
(3)为了达到湖水净化的目的,选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 ,三者配合能实现综合治理效果。
(4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具C4光合作用途径(浓缩CO2形成高浓度C4后,再分解成CO2传递给C5),使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用,在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案,验证黑藻的碳浓缩优势,完成下列表格。
实验设计方案
实验材料 对照组: 实验组:黑藻
实验条件 控制光照强度为: μmol·m-2·s-1 营养及环境条件相同且适宜,培养时间相同
控制条件
测量指标
(5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良,此外,大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施
。
4.★★★★(2022山东,21,8分)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进行分组和处理,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。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,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光的颜色是 。
(2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 、 (答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是
。
(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制 (填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过 发挥作用。
三年模拟
5.★★(2025届河北衡水调研,7)棉花叶片的光合产物会被运到棉铃等器官贮存利用。科研人员研究了不同程度去除棉铃对叶片光合作用的影响,结果如表所示。下列叙述错误的是( )
去除棉铃百分率 0 20% 40% 60% 80% 100%
CO2固定速率相对值 28 22 20 16 14 13
叶片蔗糖干重百分率 6% 9% 10% 11% 13% 14%
叶片淀粉干重百分率 5% 7% 8% 9% 15% 20%
A.不去除棉铃组作为对照组,该组净光合速率相对值为28
B.随着去除棉铃百分率的提高,叶片光合速率逐渐降低
C.随着去除棉铃百分率的提高,叶片中的蔗糖和淀粉含量增加
D.随着去除棉铃百分率的提高,叶片光合产物输出量降低而使产物积累,抑制光合作用
6.★★★(2024届江苏百校联考,11)研究者在研究水杨酸(SA)对水稻幼苗抗寒能力影响的过程中,用0.5 mmol/L的SA喷洒水稻幼苗叶片,低温处理1天后测定相关数据见表。
总叶绿素含 量/(mg/g) 胞间CO2含量/ (μmol/mol) 净光合速率/ [μmol(CO2)/ (m2·s)]
对照组 1.710 408.890 1.540
实验组 2.120 288.670 2.690
下列叙述正确的是( )
A.在测定各项生理指标时,每个处理均无需设重复实验
B.SA在低温条件下能保护光合器官,但不能提高光合速率
C.总叶绿素含量比对照组高,有利于光反应进行
D.实验组CO2的吸收量比对照组少,不利于暗反应进行
7.★★★(2025届安徽皖南八校一联,19)为研究CO2浓度增加对植物光合作用的影响,如表是研究人员以大豆、水稻、棉花为实验材料进行的三组实验,实验处理如下:甲组提供大气CO2浓度(375 μmol·mol-1);乙组提供CO2浓度倍增环境(750 μmol·mol-1);丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60 d,测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应,选择晴天上午测定各组的光合作用速率(单位:μmol·m-2·s-1)。回答下列问题:
植物种类
大豆 水稻 棉花
组别 甲组 24.2 23.8 25.8
乙组 35.1 34.6 33.5
丙组 18.3 17.5 18.9
(1)大气中的CO2主要是通过 (填结构)进入植物叶肉细胞间隙,再进入叶绿体中的。CO2参与光合作用的 阶段,在光照充足的条件下,CO2浓度增加,其单位时间内与 结合形成的C3增加,产生的糖类等有机物也会增加,从而使光合作用速率提高。
(2)实验过程中发现,在CO2浓度倍增时,光合作用速率并未倍增,试从暗反应的过程角度分析原因 。
(3)丙组的光合作用速率比甲组低。有研究表明:高浓度CO2会降低固定CO2的酶—Rubisco的活性(Rubisco需要中性或微碱性的环境,才能与作为辅因子的Mg2+更好地结合,发挥酶的作用),请分析高浓度CO2会使Rubisco活性降低的可能原因:
。
(4)假如表中所测数据为叶绿体的O2释放量,其代表 (填“真”或“净”)光合作用速率。
8.★★★★(2025届湖北黄冈一模,21)小麦是我国重要的粮食作物之一,开展小麦高产研究是保证国家粮食安全的重要举措。研究人员为探究磷肥施用量对冬小麦叶片光合性能和产量的影响,将试验田中的小麦分成3组,分别为低磷(P2O5 75 kg/hm2,LP)、中磷(P2O5 225 kg/hm2,MP)和高磷(P2O5 375 kg/hm2,HP)3个处理。三组小麦从旗叶(麦穗下面的第一个叶片)全展时开始,每隔10 d测定一次叶片的希尔反应活力和净光合速率(Pn),直至叶片黄枯。实验结果如图所示,回答下列问题:
(1)本实验 (填“属于”或“不属于”)对比实验,小麦从磷肥中吸收的磷元素可用于合成叶绿体中的 (2种小分子有机物),作为反应物参与光合作用的光反应阶段。
(2)希尔反应活力测定通常是在有光照、 的条件下,在离体的叶绿体悬浮液中加入Fe3+后测定O2的释放速率。该过程中Fe3+的作用是 。
(3)10 d后HP和LP组小麦希尔反应活力均低于MP组,经检测是由于HP和LP都会使旗叶中叶绿素b含量减少,若用纸层析法验证该结论,预期结果:相比于MP组,HP和LP组 。
(4)图2结果表明HP组小麦的净光合速率最高,但研究人员发现产量却低于MP组,推测原因是旗叶将光合产物输出到秸秆用于营养生长的比例:HP组 (填“>”“<”或“=”)MP组,这提示人们在实际生产中应注意 。
9.★★★★(2025届山东济南摸底,21)为探究基因OsNAC对光合作用的影响,研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE),测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见表。
净光合速率 (μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量 (mg·g-1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
回答下列问题。
(1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖-1,5-二磷酸结合,在特定酶的作用下形成2分子3-磷酸甘油酸;在有关酶的作用下,3-磷酸甘油酸接受 释放的能量并被还原,随后在叶绿体基质中转化为 。
(2)与WT相比,实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的 、 (填科学方法)。
(3)据表可知,OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率 。为进一步探究该基因的功能,研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量,结果如图。
结合图、表,分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因:①
;
②
。
第7节 光合作用与细胞呼吸的综合
考法 光合速率和呼吸速率综合 3、5、7、8、9
五年高考
1.★★(2024广东,2,2分)2019年,我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌,其细胞内存在由两层膜组成的片层结构,此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中,下列物质存在的可能性最小的是( )
A.ATP B.NADP+ C.NADH D.DNA
2.★★(2023湖北,11,2分)高温是制约世界粮食安全的因素之一,高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃,水稻、小麦等作物减产3%~8%。关于高温下作物减产的原因,下列叙述错误的是( )
A.呼吸作用变强,消耗大量养分
B.光合作用强度减弱,有机物合成减少
C.蒸腾作用增强,植物易失水发生萎蔫
D.叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少
3.★★★(2023北京,3,2分)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
4.★★★(2023河北,19,10分)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。
5.★★★★(2023辽宁,21,11分)花生抗逆性强,部分品种可以在盐碱土区种植。如图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值(SPAD)(图1)和净光合速率(图2)。回答下列问题:
图2
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ,主要吸收 光,可用 等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的品种是 。
(3)在光照强度为500 μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下,LH12的光合速率 (填“大于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率,判断的依据是 。在光照强度为1 500 μmol·m-2·s-1、NaCl添加量为3.0 g·kg-1的条件下,HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率,原因可能是HY25的 含量高,光反应生成更多的 ,促进了暗反应进行。
(4)依据图2,在中盐(2.0 g·kg-1)土区适宜选择种植 品种。
三年模拟
6.★★(2025届山西运城摸底,3)我国劳动人民在漫长的历史进程中,积累了丰富的生产、生活经验,并在实践中应用。下列生产和生活中采取的措施与主要目的对应错误的是( )
A.果实、蔬菜等收获后零上低温、低氧存放的主要目的是降低有机物的消耗
B.大棚种植,白天适时通风的主要目的是提高作物的光合作用强度
C.某些作物在生长期进行适度低温处理的主要目的是促进作物开花
D.花生播种时浅播的主要目的是降低有机物的消耗
7.★★★(2025届陕西西安中学一测,23)如图表示在温度适宜、CO2浓度一定的密闭条件下,测得的光照强度对某植株光合作用影响的曲线。下列有关叙述错误的是( )
A.自然条件下,影响P点上下移动的主要外界因素有温度
B.图中M点时,细胞中能够产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体、叶绿体
C.若将该植物从L点条件下突然转移至M点条件下,则短时间内C3含量将上升
D.若每天光照8 h,植株能够正常生长,则平均光照强度应大于2 klx
8.★★★(2025届黑龙江龙东二联,5)龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”,有消肿止痛、收敛止血的功效。如图为龙血树在不同温度下相关指标的变化曲线(其余条件均相同),下列说法正确的是( )
A.在光照条件下,30 ℃环境中龙血树的实际光合速率比25 ℃环境中小
B.昼夜时间相同且温度不变,P点时龙血树无法正常生长发育
C.30 ℃时,光照条件下叶肉细胞吸收CO2的速率等于3.5 mg/h
D.该实验的自变量是温度,因变量是CO2的吸收速率或释放速率
9.★★★(2025届湖北黄冈一模,17)为研究水绵的光合作用和呼吸作用,进行了如下实验:用少量的NaHCO3和某种指示剂配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色,之后将等量的浅绿色溶液分别加入7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水绵,另一支不加入水绵,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见表。
试管编号 1 2 3 4 5 6 7
距日光灯的 距离(cm) 20 20 40 60 80 100 100 (遮光)
50 min后 试管中溶 液的颜色 浅 绿 色 X 浅 蓝 色 浅 绿 色 黄 绿 色 浅 黄 色 黄 色
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,下列说法错误的是( )
A.实验中加入的指示剂为溴麝香草酚蓝溶液,X代表蓝色
B.1号和4号试管均呈现浅绿色的原因相同
C.若7号试管突然给予光照,短时间内细胞叶绿体中C3含量将减少
D.水绵具有呈螺旋式带状分布的叶绿体,是探究细胞中光合作用场所的良好材料
10.★★★★(2024届山东济南三模,21)大红袍枇杷是常绿植物。在华东地区某校园里有一片大红袍枇杷果园,该校师生成立了兴趣研究小组,对大红袍枇杷不同情况下的净光合速率进行了检测。
(1)研究小组检测了不同光照强度下的净光合速率,发现大红袍枇杷的光补偿点和光饱和点均较低,据此推测大红袍枇杷应为 (填“阴生”或“阳生”)植物。
(2)每到冬季,植物大多落叶凋零。大红袍枇杷开出满树黄白色的花,但干物质质量却不降反升,原因是 。
(3)该研究小组分别在6月和11月晴朗的某一天检测了大红袍枇杷的净光合速率,检测结果如图所示,表示6月检测的应是 (填“图1”或“图2”),据图分析原因是 。
(4)大红袍枇杷于1月结幼果,2—3月进入果实膨大期,4—5月果实慢慢成熟,6月采摘。研究小组在不同时间分别检测有果叶片和无果叶片光合速率,结果如表所示。由表推断,果实的存在能 (填“促进”或“抑制”)枇杷的光合速率,1—5月份,果实对光合速率的影响幅度由大到小依次是 。请从叶片光合作用角度分析,果实的存在对大红袍枇杷光合速率影响的内在机制最可能是 。
表 果实对枇杷光合速率的影响
叶片类型 1月 2月 3月 4月 5月
有果叶片 2.63 3.31 4.25 6.23 8.12
无果叶片 2.45 2.91 3.5 5.72 8.0
注:单位为μmol·m-2·s-1
题型突破 光系统和电子传递及光抑制和光呼吸
五年高考
1.★★★(2023湖北,8,2分)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体,PSⅡ光复合体含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究发现,PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ,通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是( )
A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,不利于对光能的捕获
D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
2.★★★★(2024黑、吉、辽,21,12分)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2的值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。
(1)反应①是 过程。
(2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外,还可来自 和 (填生理过程)。7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是 。据图3中的数据 (填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是
。
(4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是 。
三年模拟
3.★★★(2025届重庆期中,10)光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤,对实现自然界的能量转换、维持大气的碳氧平衡具有重要意义。如图表示光反应机制,其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。下列叙述错误的是( )
A.膜上吸收光能的色素有叶绿素和类胡萝卜素
B.H2O为最初的电子(e-)供体,NADP+为最终的电子受体
C.ATP合酶利用质子(H+)顺浓度梯度流出释放的能量来合成ATP
D.质子(H+)顺浓度从类囊体膜外侧协助扩散进入囊腔内侧
4.★★★★新思维·强光条件下植物的三道防线(2025届重庆巴蜀中学月考,16)当光照过强,植物吸收的光能超过植物所需时,会导致光合速率下降,这种现象称为光抑制。强光条件下,叶肉细胞内因NADP+不足、O2浓度过高,会生成一系列光有毒产物,若这些物质不能及时清理,会攻击叶绿素和PSⅡ反应中心(参与光反应阶段)中的D1蛋白,从而损伤光合结构。类胡萝卜素能清除光有毒产物。部分过程如图1所示。
(1)强光条件下,限制光合速率的主要是 反应阶段,从O2的来源和去路分析,此时叶肉细胞内O2浓度过高的原因是 。
(2)Rubisco是一个双功能酶,光照条件下,它既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2,又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸,CO2和O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点。结合以上信息,光呼吸对解除光抑制的积极意义是 。
(3)用纸层析法分离缺乏类胡萝卜素的突变体植株叶片的色素,滤纸上可见 (填颜色)的条带。与正常植株相比,该突变体植株在强光下的光合速率 ,原因是 。
图2
(4)科研人员采用清水处理灌浆期小麦(W)为对照组、0.3 mol/L水杨酸(SA)溶液处理相同小麦为实验组,设置适宜温度中等强光(MTI)组、高等强光(HTI)组,测定不同条件下小麦叶绿体中D1蛋白含量及净光合速率的变化,如图2所示。
D1蛋白位于 上。据图分析,0.3 mol/L水杨酸溶液可能通过 来缓解HTI组小麦的光抑制现象。
题型突破 CO2浓缩机制
五年高考
1.★★★(2021天津,15,10分)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。
(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制,如图所示。
据图分析,CO2依次以 和 方式通过细胞膜和光合片层膜。
蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度,从而通过促进 和抑制 提高光合效率。
(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的 中观察到羧化体。
(3)研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HC和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用,理论上该转基因植株暗反应水平应 ,光反应水平应 ,从而提高光合速率。
2.★★★(2021全国乙,29,11分)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)
三年模拟
3.★★★(2025届山西吕梁期中,12)黎科植物异子蓬能在绿色组织的单个细胞中完成整个C4光合作用,颠覆了C4植物的光合作用只能依靠两种细胞共同作用的观点。光合细胞中与大气接触的叶表面附近几乎没有叶绿体,维管束附近有叶绿体密集区,其光合作用过程如图所示。据图分析错误的是( )
A.叶绿体固定的CO2来自苹果酸的分解和自身呼吸作用
B.丙酮酸转化成PEP过程消耗的ATP来自叶绿体
C.叶绿体中NADPH可作为三碳化合物的还原剂并提供能量
D.叶绿体紧靠线粒体分布,有利于获得较高浓度CO2
4.★★★(2024届广东南粤名校联考,15)甘蔗、玉米是常见的C4植物,C4植物的叶片具有特殊的花环结构,其叶肉细胞中的叶绿体有类囊体但没有Rubisco,而维管束鞘细胞中的叶绿体没有类囊体但有Rubisco。C4植物的光合作用过程如图所示。已知PEP羧化酶对CO2的亲和力远高于Rubisco,下列叙述错误的是( )
A.维管束鞘细胞可以通过卡尔文循环制造糖类
B.叶肉细胞可以通过光反应产生ATP和NADPH
C.甘蔗、玉米等C4植物具有较低的CO2补偿点
D.甘蔗、玉米等C4植物具有明显的光合午休现象
5.★★★(2024届山东枣庄二模,21)小麦、水稻等大多数植物,在暗反应阶段,CO2被C5固定以后形成C3,进而被还原成(CH2O),这类植物称为C3植物。玉米、甘蔗等原产在热带的植物,CO2中的碳首先转移到草酰乙酸(C4)中,然后转移到C3中,这类植物称为C4植物,其固定CO2的途径如图1所示。芦荟、仙人掌等植物白天气孔关闭,夜间气孔开放,这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径,如图2所示,这类植物称为CAM植物。(注:PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强)
(1)C4植物的光反应发生在 细胞。在炎热干旱夏季的中午,C4植物比C3植物的优越性表现为 。
(2)CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于 过程,夜晚其叶肉细胞能产生ATP的场所是 。
(3)蝴蝶兰因花色艳丽、花姿优美、开花期长,一直以来深受爱花者的青睐。有人想在室内大量培养蝴蝶兰,又担心植物多,在夜晚会释放大量的CO2不利于健康。请你根据图1、图2的固碳途径,利用CO2传感器,设计实验探究蝴蝶兰是否是CAM植物。
实验思路: 。
实验结果和结论 。
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
考法 实验设计的变量和基本原则 6、8
五年高考
1.★★(2024河北,2,2分)下列关于酶的叙述,正确的是( )
A.作为生物催化剂,酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶,分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
答案 D
2.★★(2023广东,1,2分)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
答案 C
3.★★(2022浙江6月选考,10,2分)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述,正确的是( )
A.低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成,导致酶变性失活
B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性
C.淀粉酶在一定pH范围内起作用,酶活性随pH升高而不断升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,会加快淀粉的水解速率
答案 B
4.★★(2021海南,11,3分)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,下列有关叙述错误的是( )
A.该酶可耐受一定的高温
B.在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大
C.不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D.相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
答案 D
5.★★(2020北京,4,2分)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验,两组实验结果如图。第1组曲线是在pH=7.0,20 ℃条件下,向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL 酶悬液的结果。与第1组相比,第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了( )
A.悬液中酶的浓度 B.H2O2溶液的浓度
C.反应体系的温度 D.反应体系的pH
答案 B
6.★★★★新情境·重新构建肽链,探究各段的功能(2024广东,15,4分)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
答案 B
三年模拟
7.★★新思维·引入新名词——过渡态(2025届湖北武汉调研,5)过渡态是指化学反应过程中达到的能量最高状态。过渡态理论认为,酶催化反应的过程为:酶+反应物酶+过渡态反应物酶+产物;无催化剂时,同一反应的过程为:反应物过渡态反应物产物。下列叙述错误的是( )
A.发生过程①和过程③所需的能量均称为活化能
B.与酶结合后反应物会更难转变为过渡态反应物
C.加热与加酶使该反应变快的作用机理是不同的
D.pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态
答案 B
8.★★(2025届陕西西安中学一测,13)为探究酶的作用和特性,某同学通过对教材实验原理的学习,设计了如表实验,下列说法错误的是( )
组 别 先加入试 管的溶液 再加入试 管的溶液 O2产 生速率 实验 结论
Ⅰ H2O2溶液2 mL 2滴肝脏提取液 非常快 酶具 有高 效性
Ⅱ H2O2溶液2 mL 2滴FeCl3溶液 较快
Ⅲ H2O2溶液2 mL 2滴蒸馏水 缓慢
A.本实验中存在两组对照
B.该同学得出的实验结论不够完善
C.加入肝脏提取液属于自变量,会对实验结果产生影响
D.H2O2的用量属于无关变量,不会对实验结果产生影响
答案 D
9.★★★(2025届河南部分名校阶段检测,15)脲酶是科学家提取得到的第一份纯酶结晶,该酶可以使尿素的分解速率提高1014倍,类黄酮和Urease-IN-2是两种脲酶抑制剂,实验小组为探究两种抑制剂对脲酶活性的抑制原理进行了实验,实验结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.脲酶能为尿素分解过程提供充足的活化能
B.该实验的自变量是抑制剂的种类及其浓度
C.增加尿素的浓度不能解除类黄酮的抑制作用
D.Urease-IN-2可能对脲酶的空间结构具有破坏作用
答案 D
第2节 细胞的能量“货币”ATP
五年高考
1.★★(2022浙江1月选考,3,2分)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )
A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键(特殊化学键)
C.在水解酶的作用下不断地合成和水解
D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
答案 D
2.★★(2021北京,1,2分)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
答案 B
3.★★★(2024全国甲,2,6分)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成。ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键(特殊化学键)。下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)
答案 C
4.★★★(2021海南,14,3分)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
答案 B
三年模拟
5.★★(2024届安徽芜湖三模,2)ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质特定氨基酸位点发生磷酸化,蛋白磷酸酶可使其去磷酸化,这在细胞中是常见的,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.蛋白质磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递
B.蛋白质磷酸化的过程伴随着能量的转移,受温度的影响
C.磷酸化后的蛋白质分子空间结构发生变化,活性也发生改变
D.磷酸化和去磷酸化导致的蛋白质活性变化体现了结构与功能相适应
答案 A
6.★★★(2025届山西晋城一模,3)腺苷是一种神经递质,在海马结构中的作用最强。腺苷激酶(ADK)通过使腺苷磷酸化转变为AMP来降低组织中腺苷的水平,控制中枢神经系统中腺苷的代谢,调节细胞外腺苷的水平。目前已证实腺苷具有抗癫痫作用,下列有关说法错误的是( )
A.组成腺苷的化学元素有C、H、O、N
B.腺苷分子彻底水解能获得两种不同的产物
C.腺苷磷酸化的产物AMP可作为合成DNA的原料
D.降低体内ADK的活性对癫痫的发作有明显的抑制作用
答案 C
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(2024江苏,6,2分)图中①~③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是( )
A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP
B.①②分布的蛋白质有所不同
C.有氧呼吸第一个阶段发生在③
D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所
答案 C
2.★★(2022河北,4,2分)关于呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝(水)溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
答案 B
3.★★★(2023北京,2,2分)运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时,骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。
对这一结果正确的理解是( )
A.低强度运动时,主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时,主要供能物质是血糖
C.高强度运动时,糖类中的能量全部转变为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
答案 A
4.★★★新思维·产乳酸途径转化为产酒精途径(2023全国乙,3,6分)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
答案 C
5.★★★(2020全国Ⅰ,2,6分)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
答案 D
三年模拟
6.★★(2025届山西晋城联考,7)呼吸缺陷型酵母菌是指线粒体功能丧失的酵母菌,呼吸缺陷型酵母菌可用TTC显色剂筛选,其原理是在线粒体内有氧呼吸相关酶的作用下,TTC能与氧气竞争[H],其显色过程如图所示。下列说法错误的是( )
[H]+TTC(白色)TTF(红色)
A.呼吸正常的酵母菌能将TTC试剂变成红色
B.TTC可在线粒体中被[H]还原产生TTF
C.呼吸缺陷型酵母菌进行细胞呼吸不产生[H]
D.筛选的呼吸缺陷型酵母菌可用于酒精发酵
答案 C
7.★★(2024届九省联考广西卷,3)在马拉松比赛中,运动员的肌细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。下列有关分析正确的是( )
A.无氧呼吸时,葡萄糖分子中的大部分能量以热能形式散失
B.有氧呼吸时,葡萄糖分子直接进入线粒体与O2反应生成H2O
C.比赛中运动员肌细胞若只消耗葡萄糖,产生的CO2量多于消耗的O2量
D.马拉松比赛中,运动员主要是以有氧呼吸方式提供能量的
答案 D
8.★★★(2025届贵州贵阳摸底,4)细胞有氧呼吸的全过程可概括为三个阶段:第一阶段为糖酵解,该阶段可以将1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸,在发生氧化(脱氢)的同时,生成少量ATP;第二阶段进行三羧酸循环,即将丙酮酸分解为二氧化碳和氢,同时生成少量ATP;第三阶段是电子传递和氧化磷酸化,将氢传递给氧生成水和大量ATP。下列叙述正确的是( )
A.糖酵解产生大量NADPH,该过程发生在细胞质基质中
B.三羧酸循环产生的ATP可以为许多放能反应直接供能
C.有氧呼吸的能量是逐级释放的,比无氧呼吸更为原始
D.松土可通过促进电子传递和氧化磷酸化来增强根细胞的有氧呼吸
答案 D
9.★★★(2025届湖北黄冈一模,15)呼吸商(RQ)是指细胞同一时间二氧化碳产生量和氧气消耗量的比值,下列说法正确的是( )
A.以葡萄糖为底物时,随着氧气浓度增大,酵母菌RQ值会逐渐减小至1
B.奥运赛场上,高强度比赛项目的运动员肌肉细胞RQ值大于1
C.若酵母菌的RQ值为7/6,则有氧呼吸消耗葡萄糖占1/3
D.若测定并计算出某细胞的RQ值为0.75,则该测定结果一定有误
答案 A
10.★★★(2025届河北衡水中学二测,8)ADH(乙醇脱氢酶)和LDH(乳酸脱氢酶)是厌氧呼吸的关键酶,其催化代谢途径如图甲所示。Ca2+对淹水胁迫的辣椒幼苗根厌氧呼吸的影响实验结果,如图乙所示。下列叙述正确的是( )
A.酶E和LDH都能催化丙酮酸发生反应,说明LDH不具有专一性
B.辣椒幼苗根每个细胞无氧呼吸只能产生乳酸或乙醇一种产物
C.Ca2+影响ADH、LDH的活性,能减少乙醛和乳酸积累造成的伤害
D.ADH和LDH催化反应过程中释放的能量一部分可用于ATP的形成
答案 C
题型突破 呼吸电子传递和氧化磷酸化
五年高考
1.★★★(2021重庆,21,10分)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累,由此引发多种疾病。动物实验发现,给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液,可发生如图所示的代谢反应,从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题:
(1)呼吸链受损会导致 (填“有氧”或“无氧”)呼吸异常,代谢物X是 。
(2)过程⑤中酶B的名称为 ,使用它的原因是 。
(3)过程④将代谢物X消耗,对内环境稳态的作用和意义是 。
答案 (1)有氧 乳酸(C3H6O3) (2)过氧化氢酶 催化过氧化氢的分解,避免过氧化氢对细胞的毒害 (3)避免代谢产物的积累,维持内环境的pH,是机体进行正常生命活动的条件
三年模拟
2.★★★(2025届湖北武汉调研,6)在有氧呼吸第三阶段,线粒体内膜上的F0-F1蛋白复合物可利用H+的跨膜运输驱动ATP的合成。当棕色脂肪细胞被肌苷激活时,线粒体内外膜间隙中的H+通过UCP进入线粒体基质,最终有氧呼吸释放的热能明显增大。下列叙述错误的是( )
A.②侧和线粒体内膜上含多种有氧呼吸相关的酶
B.有氧呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失
C.肌苷使棕色脂肪细胞有氧呼吸产生的ATP减少
D.降低UCP基因的表达量有利于人体抵御寒冷
答案 D
3.★★★新思维·抗氰呼吸(2025届山东日照开学考,8)呼吸链又称电子传递链,由复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等一系列复合物组成,它可以将从NADH或FADH2(一种还原型辅酶)脱下的氢以及电子交给氧生成水,这种呼吸作用称为主呼吸。细胞色素氧化酶是复合体Ⅳ的组成部分,处于细胞呼吸链的最末端,其功能会被氰化物强烈地抑制,从而使有氧呼吸停滞。但是对于一些植物组织,在氰化物存在时呼吸作用仍然进行,这时的呼吸作用需要通过交替氧化酶(AOX)进行,称为抗氰呼吸(如图所示)。下列叙述错误的是( )
A.主呼吸途径与抗氰呼吸途径中电子的受体都是O2
B.抗氰呼吸中无需细胞色素氧化酶的参与,因此不受氰化物的抑制
C.主呼吸中电子传递到O2的过程中伴随H+从线粒体基质转运到细胞质基质
D.分解等量有机物,抗氰呼吸产生的ATP少于主呼吸途径产生的ATP
答案 C
第4节 细胞呼吸的影响因素及应用
五年高考
1.★★(2021湖北,10,2分)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应,逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是( )
A.常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏
B.密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜
C.冷藏时,梨细胞的自由水增多,导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐变减缓
答案 C
2.★★★(2024贵州,17,10分)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题:
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有 ;参与有氧呼吸的酶是 (选填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ;水淹第3 d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。
(3)若水淹3 d后排水,植株长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是 (答出2点即可)。
答案 (1)将有机物彻底氧化分解、释放能量多、合成的ATP多 乙 (2)氧气含量 3 (3)植物能耐受此时无氧呼吸产生的酒精,细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求
三年模拟
3.★(2025届广西河池一模,2)关于细胞呼吸的原理在生产生活中的应用,下列叙述错误的是( )
A.对农田松土透气,目的是促进根细胞进行需氧呼吸
B.蔬菜大棚夜间适当降低温度,目的是降低呼吸速率,提高产量
C.选用透气的创口贴,目的是促进人体细胞进行需氧呼吸
D.利用酵母菌制作的馒头松软,原因是细胞呼吸产生CO2
答案 C
4.★★(2024届广东六校联考,2)呼吸骤变指一些果实在临近成熟时,呼吸强度会突然增强,而后又突然减弱,随后果实进入衰老阶段。下列说法正确的是( )
A.在密封状态下,水果呼吸过程中的能量大部分以热能的形式散失
B.呼吸骤变可能与乙烯有关,且只有成熟果实中含有乙烯
C.呼吸骤变可能会使果实细胞在一段时间内ATP/ADP的值有所增大
D.零上低温、通风、适宜湿度是储藏水果的最佳环境条件
答案 C
5.★★★(2024届湖南长郡中学一模,4)低氧胁迫会降低农作物的产量,洪水和灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足,造成低氧胁迫。某研究小组利用水培技术探究了低氧条件对两个油菜品种(A、B)根部细胞呼吸的影响。如图表示实验第6天根部细胞中相关物质的含量(呼吸底物是葡萄糖)。下列相关叙述错误的是( )
A.正常通气条件下,油菜根部细胞呼吸产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质
B.低氧胁迫条件下,A、B品种油菜根部细胞的无氧呼吸增强
C.丙酮酸含量高低可以反映有氧呼吸强度,从图中可知正常通气更利于储存油菜
D.在低氧胁迫下,A品种相比于B品种可能更容易发生烂根现象
答案 C
6.★★★(2025届广西南宁摸底,14)武鸣沃柑具有外形鲜艳、耐寒性强、成熟期晚和耐贮藏等特点。成熟的沃柑果实呈高饱和的橙红色,果汁充沛爽口、高糖低酸。当沃柑成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升后再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的沃柑为实验材料,测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。下列叙述错误的是( )
A.乙烯能催化淀粉水解为单糖,从而增加沃柑甜度
B.沃柑在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体内膜
C.沃柑在采后5天内,果实中有机物的总量一直在下降
D.由图可知,第2天沃柑细胞呼吸速率突然升高可能与乙烯含量有关
答案 A
7.★★★★(2025届陕西西安中学一测,11)某生物小组将哺乳动物的成熟红细胞和肌肉细胞分别培养在含有5%的葡萄糖培养液中,一定时间后,测定各培养液中葡萄糖的含量(%),培养条件和实验结果如表所示。下列叙述错误的是 ( )
组别 培养条件 肌肉细胞 成熟红细胞
第一组 加入葡萄糖转运蛋白抑制剂 5% 5%
第二组 加入呼吸抑制剂 4.8% 3.5%
第三组 不加入葡萄糖转运蛋白抑制剂和呼吸抑制剂 2.5% 3.5%
A.第一组和第二组为实验组,第三组为对照组
B.本实验共有3种自变量,分析该实验需遵循单一变量原则
C.分析第一、三组可知两种细胞吸收葡萄糖均需要转运蛋白的协助
D.综合分析三组实验,可判断肌肉细胞吸收葡萄糖的方式只有主动运输
答案 D
8.★★★★新思维·根据子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系分析细胞呼吸情况(2025届海南海口摸底,3)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法错误的是( )
A.p点可能为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.Ⅳ阶段种子有氧呼吸占优势
答案 C
第5节 捕获光能的色素和光合作用的原理
五年高考
1.★★(2024广东,3,2分)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是( )
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
答案 C
2.★★(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
答案 B
3.★★(2021广东,12,2分)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
4.★★★(2022湖北,12,2分)某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是( )
植株 类型 叶绿 素a 叶绿 素b 类胡萝 卜素 叶绿素/类 胡萝卜素
野生型 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.两种突变体的出现增加了物种多样性
B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致
D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
答案 D
5.★★★(2024河北,19,2分)高原地区蓝光和紫外光较强,常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响,研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率,以及覆膜后幼苗光合色素的含量,结果如图、表所示。
覆膜处理 叶绿素含量 (mg/g) 类胡萝卜素 含量(mg/g)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
回答下列问题:
(1)如图所示,三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异,其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应,进而使暗反应阶段的C3还原转化为 和 。与白膜覆盖相比,蓝膜和绿膜透过的 较少,可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时,可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是
。
(3)研究表明,覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果,其原因为 (答出两点即可)。
答案 (1)蓝 类囊体薄膜 C5 糖类 紫外光 (2)无水乙醇 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 (3)覆盖蓝膜紫外光透过率低,蓝光透过率高,降低紫外光对幼苗辐射的同时不影响其光合作用;与覆盖白膜和绿膜相比,覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高,有利于幼苗进行光合作用
三年模拟
6.★★(2025届山西晋城月考,16)为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大,表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响,某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验,实验结果如图所示。测定光合色素含量时采用的是分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度呈正相关)。下列有关叙述正确的是( )
A.利用纸层析法提取色素
B.加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益
C.图示处理中,用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多
D.用分光光度法测定叶绿素a和叶绿素b的含量时,可使用蓝紫光波段
答案 C
7.★★★新教材·希尔和阿尔农的实验分析(2025届湖北宜昌开学考,4)希尔从细胞中分离出叶绿体,并发现在没有CO2时,给予叶绿体光照,就能放出O2,同时使电子受体还原。希尔反应是:H2O+氧化态电子受体还原态电子受体+1/2O2。在希尔反应的基础上,阿尔农又发现在光下的叶绿体,不供给CO2时,既积累NADPH也积累ATP;进一步实验,撤去光照,供给CO2,发现NADPH和ATP被消耗,并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是( )
A.光合作用释放的O2来自水而不是CO2
B.NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体膜上
C.希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程
D.光合作用的需光过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH
答案 B
8.★★★(2025届山东青岛开学考,6)某高等植物叶肉细胞中部分光合产物的合成及转运过程如图所示,其中磷酸转运体转运的物质具有等量反向运输的特点,即将磷酸丙糖运出叶绿体的同时将Pi运入叶绿体。ADPG焦磷酸化酶可被3-磷酸甘油酸活化并受Pi的抑制。下列说法错误的是( )
A.若光照条件不变,突然降低CO2的浓度,短时间内M的含量会增加
B.蔗糖合成的场所是叶绿体基质,蔗糖的运输是通过韧皮部运输到植株各处的
C.细胞质基质中低Pi含量会减弱对ADPG焦磷酸化酶的抑制,从而使淀粉合成增加
D.为了提高甘蔗的品质,可以通过适当增施无机磷肥,以促进磷酸丙糖运出叶绿体
答案 B
第6节 光合作用的影响因素及应用
考法 光合作用的影响因素分析 4、5、8、9
五年高考
1.★★(2022海南,3,3分)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中,0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
答案 B
2.★★★★新情境·激素调节与光合作用综合(2024甘肃,17,11分)类胡萝卜素不仅参与光合作用,还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体,其种子大部分为黄色,少部分呈白色,白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定,白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1),纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m-2·s-1)下培养一周,提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量,结果如图所示。回答下列问题。
(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ,加入少许碳酸钙可以 。
(2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高,其原因是
。
(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子,因为 。
(4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关,本研究中支持此结论的证据有:①纯合体种子为白色;② 。
(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷,X最可能是 。
若以上推断合理,则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量,但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设,请完成下面的实验设计:
①植物培养和处理:取野生型和纯合突变体种子,萌发后在 条件下培养一周,然后将野生型植株均分为A、B两组,将突变体植株均分为C、D两组,A、C组为对照,B、D组干旱处理4小时。
②测量指标:每组取3~5株植物的叶片,在显微镜下观察、测量并记录各组的 。
③预期结果: 。
答案 (1)无水乙醇 防止研磨中色素被破坏 (2)叶绿素的形成需要光照,正常光下更有利于叶绿素的形成 (3)正常光照下纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低,光合作用极弱,无法满足植株生长对有机物的需求 (4)与野生型相比,正常光和弱光下纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量均极低 (5)脱落酸 ①弱光 ②气孔大小 ③B组气孔明显小于A组,C、D两组气孔大小基本相同
3.★★★★新情境·生态系统与光合作用综合(2024广东,20,15分)某湖泊曾处于重度富营养化状态,水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段,成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物(①金鱼藻、②黑藻、③苦草,答题时植物名称可用对应序号表示)在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。
回答下列问题:
(1)湖水富营养化时,浮游藻类大量繁殖,水体透明度低,湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于 的有机物,最终衰退和消亡。
(2)生态恢复后,该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构,从湖底到水面依次是 ,其原因是
。
(3)为了达到湖水净化的目的,选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 ,三者配合能实现综合治理效果。
(4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具C4光合作用途径(浓缩CO2形成高浓度C4后,再分解成CO2传递给C5),使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用,在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案,验证黑藻的碳浓缩优势,完成下列表格。
实验设计方案
实验材料 对照组: 实验组:黑藻
实验条件 控制光照强度为: μmol·m-2·s-1 营养及环境条件相同且适宜,培养时间相同
控制条件
测量指标
(5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良,此外,大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施
。
答案 (1)呼吸作用消耗 (2)③②①(或苦草、黑藻、金鱼藻) 从水面到湖底光照强度逐渐减弱,3种植物达到最大光合速率所需的光照强度为③<②<①(苦草<黑藻<金鱼藻),故从湖底到水面依次为③②①(或苦草、黑藻、金鱼藻) (3)这3种草本沉水植物在湖泊中的分布具有明显的垂直分层现象,使得3种植物的种间竞争小,且这3种植物对湖泊中的氮、磷元素和藻类均具有良好的去除能力 (4)金鱼藻 500 使水体中的CO2维持在较低水平 单位时间内单位体积水体中O2浓度的变化量(单位时间内单位体积水体中CO2浓度的变化量) (5)适当种植浮水植物或挺水植物遮挡强光;适当饲养以沉水植物为食的草食性鱼类
4.★★★★(2022山东,21,8分)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进行分组和处理,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。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,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光的颜色是 。
(2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 、 (答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是
。
(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制 (填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过
2026全国版高考生物一轮
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
考法 实验设计的变量和基本原则 6、8
五年高考
1.★★(2024河北,2,2分)下列关于酶的叙述,正确的是( )
A.作为生物催化剂,酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶,分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
2.★★(2023广东,1,2分)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
3.★★(2022浙江6月选考,10,2分)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述,正确的是( )
A.低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成,导致酶变性失活
B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性
C.淀粉酶在一定pH范围内起作用,酶活性随pH升高而不断升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,会加快淀粉的水解速率
4.★★(2021海南,11,3分)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,下列有关叙述错误的是( )
A.该酶可耐受一定的高温
B.在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大
C.不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D.相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
5.★★(2020北京,4,2分)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验,两组实验结果如图。第1组曲线是在pH=7.0,20 ℃条件下,向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL 酶悬液的结果。与第1组相比,第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了( )
A.悬液中酶的浓度 B.H2O2溶液的浓度
C.反应体系的温度 D.反应体系的pH
6.★★★★新情境·重新构建肽链,探究各段的功能(2024广东,15,4分)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
三年模拟
7.★★新思维·引入新名词——过渡态(2025届湖北武汉调研,5)过渡态是指化学反应过程中达到的能量最高状态。过渡态理论认为,酶催化反应的过程为:酶+反应物酶+过渡态反应物酶+产物;无催化剂时,同一反应的过程为:反应物过渡态反应物产物。下列叙述错误的是( )
A.发生过程①和过程③所需的能量均称为活化能
B.与酶结合后反应物会更难转变为过渡态反应物
C.加热与加酶使该反应变快的作用机理是不同的
D.pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态
8.★★(2025届陕西西安中学一测,13)为探究酶的作用和特性,某同学通过对教材实验原理的学习,设计了如表实验,下列说法错误的是( )
组 别 先加入试 管的溶液 再加入试 管的溶液 O2产 生速率 实验 结论
Ⅰ H2O2溶液2 mL 2滴肝脏提取液 非常快 酶具 有高 效性
Ⅱ H2O2溶液2 mL 2滴FeCl3溶液 较快
Ⅲ H2O2溶液2 mL 2滴蒸馏水 缓慢
A.本实验中存在两组对照
B.该同学得出的实验结论不够完善
C.加入肝脏提取液属于自变量,会对实验结果产生影响
D.H2O2的用量属于无关变量,不会对实验结果产生影响
9.★★★(2025届河南部分名校阶段检测,15)脲酶是科学家提取得到的第一份纯酶结晶,该酶可以使尿素的分解速率提高1014倍,类黄酮和Urease-IN-2是两种脲酶抑制剂,实验小组为探究两种抑制剂对脲酶活性的抑制原理进行了实验,实验结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.脲酶能为尿素分解过程提供充足的活化能
B.该实验的自变量是抑制剂的种类及其浓度
C.增加尿素的浓度不能解除类黄酮的抑制作用
D.Urease-IN-2可能对脲酶的空间结构具有破坏作用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
五年高考
1.★★(2022浙江1月选考,3,2分)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )
A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键(特殊化学键)
C.在水解酶的作用下不断地合成和水解
D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
2.★★(2021北京,1,2分)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
3.★★★(2024全国甲,2,6分)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成。ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键(特殊化学键)。下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)
4.★★★(2021海南,14,3分)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
三年模拟
5.★★(2024届安徽芜湖三模,2)ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质特定氨基酸位点发生磷酸化,蛋白磷酸酶可使其去磷酸化,这在细胞中是常见的,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.蛋白质磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递
B.蛋白质磷酸化的过程伴随着能量的转移,受温度的影响
C.磷酸化后的蛋白质分子空间结构发生变化,活性也发生改变
D.磷酸化和去磷酸化导致的蛋白质活性变化体现了结构与功能相适应
6.★★★(2025届山西晋城一模,3)腺苷是一种神经递质,在海马结构中的作用最强。腺苷激酶(ADK)通过使腺苷磷酸化转变为AMP来降低组织中腺苷的水平,控制中枢神经系统中腺苷的代谢,调节细胞外腺苷的水平。目前已证实腺苷具有抗癫痫作用,下列有关说法错误的是( )
A.组成腺苷的化学元素有C、H、O、N
B.腺苷分子彻底水解能获得两种不同的产物
C.腺苷磷酸化的产物AMP可作为合成DNA的原料
D.降低体内ADK的活性对癫痫的发作有明显的抑制作用
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(2024江苏,6,2分)图中①~③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是( )
A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP
B.①②分布的蛋白质有所不同
C.有氧呼吸第一个阶段发生在③
D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所
2.★★(2022河北,4,2分)关于呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝(水)溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
3.★★★(2023北京,2,2分)运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时,骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。
对这一结果正确的理解是( )
A.低强度运动时,主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时,主要供能物质是血糖
C.高强度运动时,糖类中的能量全部转变为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
4.★★★新思维·产乳酸途径转化为产酒精途径(2023全国乙,3,6分)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
5.★★★(2020全国Ⅰ,2,6分)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
三年模拟
6.★★(2025届山西晋城联考,7)呼吸缺陷型酵母菌是指线粒体功能丧失的酵母菌,呼吸缺陷型酵母菌可用TTC显色剂筛选,其原理是在线粒体内有氧呼吸相关酶的作用下,TTC能与氧气竞争[H],其显色过程如图所示。下列说法错误的是( )
[H]+TTC(白色)TTF(红色)
A.呼吸正常的酵母菌能将TTC试剂变成红色
B.TTC可在线粒体中被[H]还原产生TTF
C.呼吸缺陷型酵母菌进行细胞呼吸不产生[H]
D.筛选的呼吸缺陷型酵母菌可用于酒精发酵
7.★★(2024届九省联考广西卷,3)在马拉松比赛中,运动员的肌细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。下列有关分析正确的是( )
A.无氧呼吸时,葡萄糖分子中的大部分能量以热能形式散失
B.有氧呼吸时,葡萄糖分子直接进入线粒体与O2反应生成H2O
C.比赛中运动员肌细胞若只消耗葡萄糖,产生的CO2量多于消耗的O2量
D.马拉松比赛中,运动员主要是以有氧呼吸方式提供能量的
8.★★★(2025届贵州贵阳摸底,4)细胞有氧呼吸的全过程可概括为三个阶段:第一阶段为糖酵解,该阶段可以将1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸,在发生氧化(脱氢)的同时,生成少量ATP;第二阶段进行三羧酸循环,即将丙酮酸分解为二氧化碳和氢,同时生成少量ATP;第三阶段是电子传递和氧化磷酸化,将氢传递给氧生成水和大量ATP。下列叙述正确的是( )
A.糖酵解产生大量NADPH,该过程发生在细胞质基质中
B.三羧酸循环产生的ATP可以为许多放能反应直接供能
C.有氧呼吸的能量是逐级释放的,比无氧呼吸更为原始
D.松土可通过促进电子传递和氧化磷酸化来增强根细胞的有氧呼吸
9.★★★(2025届湖北黄冈一模,15)呼吸商(RQ)是指细胞同一时间二氧化碳产生量和氧气消耗量的比值,下列说法正确的是( )
A.以葡萄糖为底物时,随着氧气浓度增大,酵母菌RQ值会逐渐减小至1
B.奥运赛场上,高强度比赛项目的运动员肌肉细胞RQ值大于1
C.若酵母菌的RQ值为7/6,则有氧呼吸消耗葡萄糖占1/3
D.若测定并计算出某细胞的RQ值为0.75,则该测定结果一定有误
10.★★★(2025届河北衡水中学二测,8)ADH(乙醇脱氢酶)和LDH(乳酸脱氢酶)是厌氧呼吸的关键酶,其催化代谢途径如图甲所示。Ca2+对淹水胁迫的辣椒幼苗根厌氧呼吸的影响实验结果,如图乙所示。下列叙述正确的是( )
A.酶E和LDH都能催化丙酮酸发生反应,说明LDH不具有专一性
B.辣椒幼苗根每个细胞无氧呼吸只能产生乳酸或乙醇一种产物
C.Ca2+影响ADH、LDH的活性,能减少乙醛和乳酸积累造成的伤害
D.ADH和LDH催化反应过程中释放的能量一部分可用于ATP的形成
题型突破 呼吸电子传递和氧化磷酸化
五年高考
1.★★★(2021重庆,21,10分)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累,由此引发多种疾病。动物实验发现,给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液,可发生如图所示的代谢反应,从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题:
(1)呼吸链受损会导致 (填“有氧”或“无氧”)呼吸异常,代谢物X是 。
(2)过程⑤中酶B的名称为 ,使用它的原因是 。
(3)过程④将代谢物X消耗,对内环境稳态的作用和意义是 。
三年模拟
2.★★★(2025届湖北武汉调研,6)在有氧呼吸第三阶段,线粒体内膜上的F0-F1蛋白复合物可利用H+的跨膜运输驱动ATP的合成。当棕色脂肪细胞被肌苷激活时,线粒体内外膜间隙中的H+通过UCP进入线粒体基质,最终有氧呼吸释放的热能明显增大。下列叙述错误的是( )
A.②侧和线粒体内膜上含多种有氧呼吸相关的酶
B.有氧呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失
C.肌苷使棕色脂肪细胞有氧呼吸产生的ATP减少
D.降低UCP基因的表达量有利于人体抵御寒冷
3.★★★新思维·抗氰呼吸(2025届山东日照开学考,8)呼吸链又称电子传递链,由复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等一系列复合物组成,它可以将从NADH或FADH2(一种还原型辅酶)脱下的氢以及电子交给氧生成水,这种呼吸作用称为主呼吸。细胞色素氧化酶是复合体Ⅳ的组成部分,处于细胞呼吸链的最末端,其功能会被氰化物强烈地抑制,从而使有氧呼吸停滞。但是对于一些植物组织,在氰化物存在时呼吸作用仍然进行,这时的呼吸作用需要通过交替氧化酶(AOX)进行,称为抗氰呼吸(如图所示)。下列叙述错误的是( )
A.主呼吸途径与抗氰呼吸途径中电子的受体都是O2
B.抗氰呼吸中无需细胞色素氧化酶的参与,因此不受氰化物的抑制
C.主呼吸中电子传递到O2的过程中伴随H+从线粒体基质转运到细胞质基质
D.分解等量有机物,抗氰呼吸产生的ATP少于主呼吸途径产生的ATP
第4节 细胞呼吸的影响因素及应用
五年高考
1.★★(2021湖北,10,2分)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应,逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是( )
A.常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏
B.密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜
C.冷藏时,梨细胞的自由水增多,导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐变减缓
2.★★★(2024贵州,17,10分)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题:
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有 ;参与有氧呼吸的酶是 (选填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ;水淹第3 d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。
(3)若水淹3 d后排水,植株长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是 (答出2点即可)。
三年模拟
3.★(2025届广西河池一模,2)关于细胞呼吸的原理在生产生活中的应用,下列叙述错误的是( )
A.对农田松土透气,目的是促进根细胞进行需氧呼吸
B.蔬菜大棚夜间适当降低温度,目的是降低呼吸速率,提高产量
C.选用透气的创口贴,目的是促进人体细胞进行需氧呼吸
D.利用酵母菌制作的馒头松软,原因是细胞呼吸产生CO2
4.★★(2024届广东六校联考,2)呼吸骤变指一些果实在临近成熟时,呼吸强度会突然增强,而后又突然减弱,随后果实进入衰老阶段。下列说法正确的是( )
A.在密封状态下,水果呼吸过程中的能量大部分以热能的形式散失
B.呼吸骤变可能与乙烯有关,且只有成熟果实中含有乙烯
C.呼吸骤变可能会使果实细胞在一段时间内ATP/ADP的值有所增大
D.零上低温、通风、适宜湿度是储藏水果的最佳环境条件
5.★★★(2024届湖南长郡中学一模,4)低氧胁迫会降低农作物的产量,洪水和灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足,造成低氧胁迫。某研究小组利用水培技术探究了低氧条件对两个油菜品种(A、B)根部细胞呼吸的影响。如图表示实验第6天根部细胞中相关物质的含量(呼吸底物是葡萄糖)。下列相关叙述错误的是( )
A.正常通气条件下,油菜根部细胞呼吸产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质
B.低氧胁迫条件下,A、B品种油菜根部细胞的无氧呼吸增强
C.丙酮酸含量高低可以反映有氧呼吸强度,从图中可知正常通气更利于储存油菜
D.在低氧胁迫下,A品种相比于B品种可能更容易发生烂根现象
6.★★★(2025届广西南宁摸底,14)武鸣沃柑具有外形鲜艳、耐寒性强、成熟期晚和耐贮藏等特点。成熟的沃柑果实呈高饱和的橙红色,果汁充沛爽口、高糖低酸。当沃柑成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升后再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的沃柑为实验材料,测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。下列叙述错误的是( )
A.乙烯能催化淀粉水解为单糖,从而增加沃柑甜度
B.沃柑在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体内膜
C.沃柑在采后5天内,果实中有机物的总量一直在下降
D.由图可知,第2天沃柑细胞呼吸速率突然升高可能与乙烯含量有关
7.★★★★(2025届陕西西安中学一测,11)某生物小组将哺乳动物的成熟红细胞和肌肉细胞分别培养在含有5%的葡萄糖培养液中,一定时间后,测定各培养液中葡萄糖的含量(%),培养条件和实验结果如表所示。下列叙述错误的是 ( )
组别 培养条件 肌肉细胞 成熟红细胞
第一组 加入葡萄糖转运蛋白抑制剂 5% 5%
第二组 加入呼吸抑制剂 4.8% 3.5%
第三组 不加入葡萄糖转运蛋白抑制剂和呼吸抑制剂 2.5% 3.5%
A.第一组和第二组为实验组,第三组为对照组
B.本实验共有3种自变量,分析该实验需遵循单一变量原则
C.分析第一、三组可知两种细胞吸收葡萄糖均需要转运蛋白的协助
D.综合分析三组实验,可判断肌肉细胞吸收葡萄糖的方式只有主动运输
8.★★★★新思维·根据子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系分析细胞呼吸情况(2025届海南海口摸底,3)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法错误的是( )
A.p点可能为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.Ⅳ阶段种子有氧呼吸占优势
第5节 捕获光能的色素和光合作用的原理
五年高考
1.★★(2024广东,3,2分)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是( )
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
2.★★(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
3.★★(2021广东,12,2分)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
4.★★★(2022湖北,12,2分)某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是( )
植株 类型 叶绿 素a 叶绿 素b 类胡萝 卜素 叶绿素/类 胡萝卜素
野生型 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.两种突变体的出现增加了物种多样性
B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致
D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
5.★★★(2024河北,19,2分)高原地区蓝光和紫外光较强,常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响,研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率,以及覆膜后幼苗光合色素的含量,结果如图、表所示。
覆膜处理 叶绿素含量 (mg/g) 类胡萝卜素 含量(mg/g)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
回答下列问题:
(1)如图所示,三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异,其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应,进而使暗反应阶段的C3还原转化为 和 。与白膜覆盖相比,蓝膜和绿膜透过的 较少,可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时,可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是
。
(3)研究表明,覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果,其原因为 (答出两点即可)。
三年模拟
6.★★(2025届山西晋城月考,16)为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大,表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响,某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验,实验结果如图所示。测定光合色素含量时采用的是分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度呈正相关)。下列有关叙述正确的是( )
A.利用纸层析法提取色素
B.加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益
C.图示处理中,用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多
D.用分光光度法测定叶绿素a和叶绿素b的含量时,可使用蓝紫光波段
7.★★★新教材·希尔和阿尔农的实验分析(2025届湖北宜昌开学考,4)希尔从细胞中分离出叶绿体,并发现在没有CO2时,给予叶绿体光照,就能放出O2,同时使电子受体还原。希尔反应是:H2O+氧化态电子受体还原态电子受体+1/2O2。在希尔反应的基础上,阿尔农又发现在光下的叶绿体,不供给CO2时,既积累NADPH也积累ATP;进一步实验,撤去光照,供给CO2,发现NADPH和ATP被消耗,并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是( )
A.光合作用释放的O2来自水而不是CO2
B.NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体膜上
C.希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程
D.光合作用的需光过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH
8.★★★(2025届山东青岛开学考,6)某高等植物叶肉细胞中部分光合产物的合成及转运过程如图所示,其中磷酸转运体转运的物质具有等量反向运输的特点,即将磷酸丙糖运出叶绿体的同时将Pi运入叶绿体。ADPG焦磷酸化酶可被3-磷酸甘油酸活化并受Pi的抑制。下列说法错误的是( )
A.若光照条件不变,突然降低CO2的浓度,短时间内M的含量会增加
B.蔗糖合成的场所是叶绿体基质,蔗糖的运输是通过韧皮部运输到植株各处的
C.细胞质基质中低Pi含量会减弱对ADPG焦磷酸化酶的抑制,从而使淀粉合成增加
D.为了提高甘蔗的品质,可以通过适当增施无机磷肥,以促进磷酸丙糖运出叶绿体
第6节 光合作用的影响因素及应用
考法 光合作用的影响因素分析 4、5、8、9
五年高考
1.★★(2022海南,3,3分)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中,0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
2.★★★★新情境·激素调节与光合作用综合(2024甘肃,17,11分)类胡萝卜素不仅参与光合作用,还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体,其种子大部分为黄色,少部分呈白色,白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定,白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1),纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m-2·s-1)下培养一周,提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量,结果如图所示。回答下列问题。
(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ,加入少许碳酸钙可以 。
(2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高,其原因是
。
(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子,因为 。
(4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关,本研究中支持此结论的证据有:①纯合体种子为白色;② 。
(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷,X最可能是 。
若以上推断合理,则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量,但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设,请完成下面的实验设计:
①植物培养和处理:取野生型和纯合突变体种子,萌发后在 条件下培养一周,然后将野生型植株均分为A、B两组,将突变体植株均分为C、D两组,A、C组为对照,B、D组干旱处理4小时。
②测量指标:每组取3~5株植物的叶片,在显微镜下观察、测量并记录各组的 。
③预期结果: 。
3.★★★★新情境·生态系统与光合作用综合(2024广东,20,15分)某湖泊曾处于重度富营养化状态,水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段,成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物(①金鱼藻、②黑藻、③苦草,答题时植物名称可用对应序号表示)在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。
回答下列问题:
(1)湖水富营养化时,浮游藻类大量繁殖,水体透明度低,湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于 的有机物,最终衰退和消亡。
(2)生态恢复后,该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构,从湖底到水面依次是 ,其原因是
。
(3)为了达到湖水净化的目的,选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 ,三者配合能实现综合治理效果。
(4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具C4光合作用途径(浓缩CO2形成高浓度C4后,再分解成CO2传递给C5),使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用,在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案,验证黑藻的碳浓缩优势,完成下列表格。
实验设计方案
实验材料 对照组: 实验组:黑藻
实验条件 控制光照强度为: μmol·m-2·s-1 营养及环境条件相同且适宜,培养时间相同
控制条件
测量指标
(5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良,此外,大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施
。
4.★★★★(2022山东,21,8分)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进行分组和处理,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。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,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光的颜色是 。
(2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 、 (答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是
。
(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制 (填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过 发挥作用。
三年模拟
5.★★(2025届河北衡水调研,7)棉花叶片的光合产物会被运到棉铃等器官贮存利用。科研人员研究了不同程度去除棉铃对叶片光合作用的影响,结果如表所示。下列叙述错误的是( )
去除棉铃百分率 0 20% 40% 60% 80% 100%
CO2固定速率相对值 28 22 20 16 14 13
叶片蔗糖干重百分率 6% 9% 10% 11% 13% 14%
叶片淀粉干重百分率 5% 7% 8% 9% 15% 20%
A.不去除棉铃组作为对照组,该组净光合速率相对值为28
B.随着去除棉铃百分率的提高,叶片光合速率逐渐降低
C.随着去除棉铃百分率的提高,叶片中的蔗糖和淀粉含量增加
D.随着去除棉铃百分率的提高,叶片光合产物输出量降低而使产物积累,抑制光合作用
6.★★★(2024届江苏百校联考,11)研究者在研究水杨酸(SA)对水稻幼苗抗寒能力影响的过程中,用0.5 mmol/L的SA喷洒水稻幼苗叶片,低温处理1天后测定相关数据见表。
总叶绿素含 量/(mg/g) 胞间CO2含量/ (μmol/mol) 净光合速率/ [μmol(CO2)/ (m2·s)]
对照组 1.710 408.890 1.540
实验组 2.120 288.670 2.690
下列叙述正确的是( )
A.在测定各项生理指标时,每个处理均无需设重复实验
B.SA在低温条件下能保护光合器官,但不能提高光合速率
C.总叶绿素含量比对照组高,有利于光反应进行
D.实验组CO2的吸收量比对照组少,不利于暗反应进行
7.★★★(2025届安徽皖南八校一联,19)为研究CO2浓度增加对植物光合作用的影响,如表是研究人员以大豆、水稻、棉花为实验材料进行的三组实验,实验处理如下:甲组提供大气CO2浓度(375 μmol·mol-1);乙组提供CO2浓度倍增环境(750 μmol·mol-1);丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60 d,测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应,选择晴天上午测定各组的光合作用速率(单位:μmol·m-2·s-1)。回答下列问题:
植物种类
大豆 水稻 棉花
组别 甲组 24.2 23.8 25.8
乙组 35.1 34.6 33.5
丙组 18.3 17.5 18.9
(1)大气中的CO2主要是通过 (填结构)进入植物叶肉细胞间隙,再进入叶绿体中的。CO2参与光合作用的 阶段,在光照充足的条件下,CO2浓度增加,其单位时间内与 结合形成的C3增加,产生的糖类等有机物也会增加,从而使光合作用速率提高。
(2)实验过程中发现,在CO2浓度倍增时,光合作用速率并未倍增,试从暗反应的过程角度分析原因 。
(3)丙组的光合作用速率比甲组低。有研究表明:高浓度CO2会降低固定CO2的酶—Rubisco的活性(Rubisco需要中性或微碱性的环境,才能与作为辅因子的Mg2+更好地结合,发挥酶的作用),请分析高浓度CO2会使Rubisco活性降低的可能原因:
。
(4)假如表中所测数据为叶绿体的O2释放量,其代表 (填“真”或“净”)光合作用速率。
8.★★★★(2025届湖北黄冈一模,21)小麦是我国重要的粮食作物之一,开展小麦高产研究是保证国家粮食安全的重要举措。研究人员为探究磷肥施用量对冬小麦叶片光合性能和产量的影响,将试验田中的小麦分成3组,分别为低磷(P2O5 75 kg/hm2,LP)、中磷(P2O5 225 kg/hm2,MP)和高磷(P2O5 375 kg/hm2,HP)3个处理。三组小麦从旗叶(麦穗下面的第一个叶片)全展时开始,每隔10 d测定一次叶片的希尔反应活力和净光合速率(Pn),直至叶片黄枯。实验结果如图所示,回答下列问题:
(1)本实验 (填“属于”或“不属于”)对比实验,小麦从磷肥中吸收的磷元素可用于合成叶绿体中的 (2种小分子有机物),作为反应物参与光合作用的光反应阶段。
(2)希尔反应活力测定通常是在有光照、 的条件下,在离体的叶绿体悬浮液中加入Fe3+后测定O2的释放速率。该过程中Fe3+的作用是 。
(3)10 d后HP和LP组小麦希尔反应活力均低于MP组,经检测是由于HP和LP都会使旗叶中叶绿素b含量减少,若用纸层析法验证该结论,预期结果:相比于MP组,HP和LP组 。
(4)图2结果表明HP组小麦的净光合速率最高,但研究人员发现产量却低于MP组,推测原因是旗叶将光合产物输出到秸秆用于营养生长的比例:HP组 (填“>”“<”或“=”)MP组,这提示人们在实际生产中应注意 。
9.★★★★(2025届山东济南摸底,21)为探究基因OsNAC对光合作用的影响,研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE),测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见表。
净光合速率 (μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量 (mg·g-1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
回答下列问题。
(1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖-1,5-二磷酸结合,在特定酶的作用下形成2分子3-磷酸甘油酸;在有关酶的作用下,3-磷酸甘油酸接受 释放的能量并被还原,随后在叶绿体基质中转化为 。
(2)与WT相比,实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的 、 (填科学方法)。
(3)据表可知,OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率 。为进一步探究该基因的功能,研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量,结果如图。
结合图、表,分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因:①
;
②
。
第7节 光合作用与细胞呼吸的综合
考法 光合速率和呼吸速率综合 3、5、7、8、9
五年高考
1.★★(2024广东,2,2分)2019年,我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌,其细胞内存在由两层膜组成的片层结构,此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中,下列物质存在的可能性最小的是( )
A.ATP B.NADP+ C.NADH D.DNA
2.★★(2023湖北,11,2分)高温是制约世界粮食安全的因素之一,高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃,水稻、小麦等作物减产3%~8%。关于高温下作物减产的原因,下列叙述错误的是( )
A.呼吸作用变强,消耗大量养分
B.光合作用强度减弱,有机物合成减少
C.蒸腾作用增强,植物易失水发生萎蔫
D.叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少
3.★★★(2023北京,3,2分)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
4.★★★(2023河北,19,10分)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。
5.★★★★(2023辽宁,21,11分)花生抗逆性强,部分品种可以在盐碱土区种植。如图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值(SPAD)(图1)和净光合速率(图2)。回答下列问题:
图2
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ,主要吸收 光,可用 等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的品种是 。
(3)在光照强度为500 μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下,LH12的光合速率 (填“大于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率,判断的依据是 。在光照强度为1 500 μmol·m-2·s-1、NaCl添加量为3.0 g·kg-1的条件下,HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率,原因可能是HY25的 含量高,光反应生成更多的 ,促进了暗反应进行。
(4)依据图2,在中盐(2.0 g·kg-1)土区适宜选择种植 品种。
三年模拟
6.★★(2025届山西运城摸底,3)我国劳动人民在漫长的历史进程中,积累了丰富的生产、生活经验,并在实践中应用。下列生产和生活中采取的措施与主要目的对应错误的是( )
A.果实、蔬菜等收获后零上低温、低氧存放的主要目的是降低有机物的消耗
B.大棚种植,白天适时通风的主要目的是提高作物的光合作用强度
C.某些作物在生长期进行适度低温处理的主要目的是促进作物开花
D.花生播种时浅播的主要目的是降低有机物的消耗
7.★★★(2025届陕西西安中学一测,23)如图表示在温度适宜、CO2浓度一定的密闭条件下,测得的光照强度对某植株光合作用影响的曲线。下列有关叙述错误的是( )
A.自然条件下,影响P点上下移动的主要外界因素有温度
B.图中M点时,细胞中能够产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体、叶绿体
C.若将该植物从L点条件下突然转移至M点条件下,则短时间内C3含量将上升
D.若每天光照8 h,植株能够正常生长,则平均光照强度应大于2 klx
8.★★★(2025届黑龙江龙东二联,5)龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”,有消肿止痛、收敛止血的功效。如图为龙血树在不同温度下相关指标的变化曲线(其余条件均相同),下列说法正确的是( )
A.在光照条件下,30 ℃环境中龙血树的实际光合速率比25 ℃环境中小
B.昼夜时间相同且温度不变,P点时龙血树无法正常生长发育
C.30 ℃时,光照条件下叶肉细胞吸收CO2的速率等于3.5 mg/h
D.该实验的自变量是温度,因变量是CO2的吸收速率或释放速率
9.★★★(2025届湖北黄冈一模,17)为研究水绵的光合作用和呼吸作用,进行了如下实验:用少量的NaHCO3和某种指示剂配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色,之后将等量的浅绿色溶液分别加入7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水绵,另一支不加入水绵,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见表。
试管编号 1 2 3 4 5 6 7
距日光灯的 距离(cm) 20 20 40 60 80 100 100 (遮光)
50 min后 试管中溶 液的颜色 浅 绿 色 X 浅 蓝 色 浅 绿 色 黄 绿 色 浅 黄 色 黄 色
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,下列说法错误的是( )
A.实验中加入的指示剂为溴麝香草酚蓝溶液,X代表蓝色
B.1号和4号试管均呈现浅绿色的原因相同
C.若7号试管突然给予光照,短时间内细胞叶绿体中C3含量将减少
D.水绵具有呈螺旋式带状分布的叶绿体,是探究细胞中光合作用场所的良好材料
10.★★★★(2024届山东济南三模,21)大红袍枇杷是常绿植物。在华东地区某校园里有一片大红袍枇杷果园,该校师生成立了兴趣研究小组,对大红袍枇杷不同情况下的净光合速率进行了检测。
(1)研究小组检测了不同光照强度下的净光合速率,发现大红袍枇杷的光补偿点和光饱和点均较低,据此推测大红袍枇杷应为 (填“阴生”或“阳生”)植物。
(2)每到冬季,植物大多落叶凋零。大红袍枇杷开出满树黄白色的花,但干物质质量却不降反升,原因是 。
(3)该研究小组分别在6月和11月晴朗的某一天检测了大红袍枇杷的净光合速率,检测结果如图所示,表示6月检测的应是 (填“图1”或“图2”),据图分析原因是 。
(4)大红袍枇杷于1月结幼果,2—3月进入果实膨大期,4—5月果实慢慢成熟,6月采摘。研究小组在不同时间分别检测有果叶片和无果叶片光合速率,结果如表所示。由表推断,果实的存在能 (填“促进”或“抑制”)枇杷的光合速率,1—5月份,果实对光合速率的影响幅度由大到小依次是 。请从叶片光合作用角度分析,果实的存在对大红袍枇杷光合速率影响的内在机制最可能是 。
表 果实对枇杷光合速率的影响
叶片类型 1月 2月 3月 4月 5月
有果叶片 2.63 3.31 4.25 6.23 8.12
无果叶片 2.45 2.91 3.5 5.72 8.0
注:单位为μmol·m-2·s-1
题型突破 光系统和电子传递及光抑制和光呼吸
五年高考
1.★★★(2023湖北,8,2分)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体,PSⅡ光复合体含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究发现,PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ,通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是( )
A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,不利于对光能的捕获
D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
2.★★★★(2024黑、吉、辽,21,12分)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2的值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。
(1)反应①是 过程。
(2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外,还可来自 和 (填生理过程)。7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是 。据图3中的数据 (填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是
。
(4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是 。
三年模拟
3.★★★(2025届重庆期中,10)光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤,对实现自然界的能量转换、维持大气的碳氧平衡具有重要意义。如图表示光反应机制,其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。下列叙述错误的是( )
A.膜上吸收光能的色素有叶绿素和类胡萝卜素
B.H2O为最初的电子(e-)供体,NADP+为最终的电子受体
C.ATP合酶利用质子(H+)顺浓度梯度流出释放的能量来合成ATP
D.质子(H+)顺浓度从类囊体膜外侧协助扩散进入囊腔内侧
4.★★★★新思维·强光条件下植物的三道防线(2025届重庆巴蜀中学月考,16)当光照过强,植物吸收的光能超过植物所需时,会导致光合速率下降,这种现象称为光抑制。强光条件下,叶肉细胞内因NADP+不足、O2浓度过高,会生成一系列光有毒产物,若这些物质不能及时清理,会攻击叶绿素和PSⅡ反应中心(参与光反应阶段)中的D1蛋白,从而损伤光合结构。类胡萝卜素能清除光有毒产物。部分过程如图1所示。
(1)强光条件下,限制光合速率的主要是 反应阶段,从O2的来源和去路分析,此时叶肉细胞内O2浓度过高的原因是 。
(2)Rubisco是一个双功能酶,光照条件下,它既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2,又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸,CO2和O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点。结合以上信息,光呼吸对解除光抑制的积极意义是 。
(3)用纸层析法分离缺乏类胡萝卜素的突变体植株叶片的色素,滤纸上可见 (填颜色)的条带。与正常植株相比,该突变体植株在强光下的光合速率 ,原因是 。
图2
(4)科研人员采用清水处理灌浆期小麦(W)为对照组、0.3 mol/L水杨酸(SA)溶液处理相同小麦为实验组,设置适宜温度中等强光(MTI)组、高等强光(HTI)组,测定不同条件下小麦叶绿体中D1蛋白含量及净光合速率的变化,如图2所示。
D1蛋白位于 上。据图分析,0.3 mol/L水杨酸溶液可能通过 来缓解HTI组小麦的光抑制现象。
题型突破 CO2浓缩机制
五年高考
1.★★★(2021天津,15,10分)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。
(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制,如图所示。
据图分析,CO2依次以 和 方式通过细胞膜和光合片层膜。
蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度,从而通过促进 和抑制 提高光合效率。
(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的 中观察到羧化体。
(3)研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HC和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用,理论上该转基因植株暗反应水平应 ,光反应水平应 ,从而提高光合速率。
2.★★★(2021全国乙,29,11分)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)
三年模拟
3.★★★(2025届山西吕梁期中,12)黎科植物异子蓬能在绿色组织的单个细胞中完成整个C4光合作用,颠覆了C4植物的光合作用只能依靠两种细胞共同作用的观点。光合细胞中与大气接触的叶表面附近几乎没有叶绿体,维管束附近有叶绿体密集区,其光合作用过程如图所示。据图分析错误的是( )
A.叶绿体固定的CO2来自苹果酸的分解和自身呼吸作用
B.丙酮酸转化成PEP过程消耗的ATP来自叶绿体
C.叶绿体中NADPH可作为三碳化合物的还原剂并提供能量
D.叶绿体紧靠线粒体分布,有利于获得较高浓度CO2
4.★★★(2024届广东南粤名校联考,15)甘蔗、玉米是常见的C4植物,C4植物的叶片具有特殊的花环结构,其叶肉细胞中的叶绿体有类囊体但没有Rubisco,而维管束鞘细胞中的叶绿体没有类囊体但有Rubisco。C4植物的光合作用过程如图所示。已知PEP羧化酶对CO2的亲和力远高于Rubisco,下列叙述错误的是( )
A.维管束鞘细胞可以通过卡尔文循环制造糖类
B.叶肉细胞可以通过光反应产生ATP和NADPH
C.甘蔗、玉米等C4植物具有较低的CO2补偿点
D.甘蔗、玉米等C4植物具有明显的光合午休现象
5.★★★(2024届山东枣庄二模,21)小麦、水稻等大多数植物,在暗反应阶段,CO2被C5固定以后形成C3,进而被还原成(CH2O),这类植物称为C3植物。玉米、甘蔗等原产在热带的植物,CO2中的碳首先转移到草酰乙酸(C4)中,然后转移到C3中,这类植物称为C4植物,其固定CO2的途径如图1所示。芦荟、仙人掌等植物白天气孔关闭,夜间气孔开放,这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径,如图2所示,这类植物称为CAM植物。(注:PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强)
(1)C4植物的光反应发生在 细胞。在炎热干旱夏季的中午,C4植物比C3植物的优越性表现为 。
(2)CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于 过程,夜晚其叶肉细胞能产生ATP的场所是 。
(3)蝴蝶兰因花色艳丽、花姿优美、开花期长,一直以来深受爱花者的青睐。有人想在室内大量培养蝴蝶兰,又担心植物多,在夜晚会释放大量的CO2不利于健康。请你根据图1、图2的固碳途径,利用CO2传感器,设计实验探究蝴蝶兰是否是CAM植物。
实验思路: 。
实验结果和结论 。
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
考法 实验设计的变量和基本原则 6、8
五年高考
1.★★(2024河北,2,2分)下列关于酶的叙述,正确的是( )
A.作为生物催化剂,酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶,分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
答案 D
2.★★(2023广东,1,2分)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
答案 C
3.★★(2022浙江6月选考,10,2分)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述,正确的是( )
A.低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成,导致酶变性失活
B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性
C.淀粉酶在一定pH范围内起作用,酶活性随pH升高而不断升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,会加快淀粉的水解速率
答案 B
4.★★(2021海南,11,3分)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析,下列有关叙述错误的是( )
A.该酶可耐受一定的高温
B.在t1时,该酶催化反应速率随温度升高而增大
C.不同温度下,该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D.相同温度下,在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
答案 D
5.★★(2020北京,4,2分)用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验,两组实验结果如图。第1组曲线是在pH=7.0,20 ℃条件下,向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.5 mL 酶悬液的结果。与第1组相比,第2组实验只做了一个改变。第2组实验提高了( )
A.悬液中酶的浓度 B.H2O2溶液的浓度
C.反应体系的温度 D.反应体系的pH
答案 B
6.★★★★新情境·重新构建肽链,探究各段的功能(2024广东,15,4分)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
答案 B
三年模拟
7.★★新思维·引入新名词——过渡态(2025届湖北武汉调研,5)过渡态是指化学反应过程中达到的能量最高状态。过渡态理论认为,酶催化反应的过程为:酶+反应物酶+过渡态反应物酶+产物;无催化剂时,同一反应的过程为:反应物过渡态反应物产物。下列叙述错误的是( )
A.发生过程①和过程③所需的能量均称为活化能
B.与酶结合后反应物会更难转变为过渡态反应物
C.加热与加酶使该反应变快的作用机理是不同的
D.pH的变化可能影响过程①中反应物到达过渡态
答案 B
8.★★(2025届陕西西安中学一测,13)为探究酶的作用和特性,某同学通过对教材实验原理的学习,设计了如表实验,下列说法错误的是( )
组 别 先加入试 管的溶液 再加入试 管的溶液 O2产 生速率 实验 结论
Ⅰ H2O2溶液2 mL 2滴肝脏提取液 非常快 酶具 有高 效性
Ⅱ H2O2溶液2 mL 2滴FeCl3溶液 较快
Ⅲ H2O2溶液2 mL 2滴蒸馏水 缓慢
A.本实验中存在两组对照
B.该同学得出的实验结论不够完善
C.加入肝脏提取液属于自变量,会对实验结果产生影响
D.H2O2的用量属于无关变量,不会对实验结果产生影响
答案 D
9.★★★(2025届河南部分名校阶段检测,15)脲酶是科学家提取得到的第一份纯酶结晶,该酶可以使尿素的分解速率提高1014倍,类黄酮和Urease-IN-2是两种脲酶抑制剂,实验小组为探究两种抑制剂对脲酶活性的抑制原理进行了实验,实验结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.脲酶能为尿素分解过程提供充足的活化能
B.该实验的自变量是抑制剂的种类及其浓度
C.增加尿素的浓度不能解除类黄酮的抑制作用
D.Urease-IN-2可能对脲酶的空间结构具有破坏作用
答案 D
第2节 细胞的能量“货币”ATP
五年高考
1.★★(2022浙江1月选考,3,2分)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )
A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键(特殊化学键)
C.在水解酶的作用下不断地合成和水解
D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
答案 D
2.★★(2021北京,1,2分)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
答案 B
3.★★★(2024全国甲,2,6分)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成。ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键(特殊化学键)。下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)
答案 C
4.★★★(2021海南,14,3分)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
答案 B
三年模拟
5.★★(2024届安徽芜湖三模,2)ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质特定氨基酸位点发生磷酸化,蛋白磷酸酶可使其去磷酸化,这在细胞中是常见的,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.蛋白质磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递
B.蛋白质磷酸化的过程伴随着能量的转移,受温度的影响
C.磷酸化后的蛋白质分子空间结构发生变化,活性也发生改变
D.磷酸化和去磷酸化导致的蛋白质活性变化体现了结构与功能相适应
答案 A
6.★★★(2025届山西晋城一模,3)腺苷是一种神经递质,在海马结构中的作用最强。腺苷激酶(ADK)通过使腺苷磷酸化转变为AMP来降低组织中腺苷的水平,控制中枢神经系统中腺苷的代谢,调节细胞外腺苷的水平。目前已证实腺苷具有抗癫痫作用,下列有关说法错误的是( )
A.组成腺苷的化学元素有C、H、O、N
B.腺苷分子彻底水解能获得两种不同的产物
C.腺苷磷酸化的产物AMP可作为合成DNA的原料
D.降低体内ADK的活性对癫痫的发作有明显的抑制作用
答案 C
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(2024江苏,6,2分)图中①~③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是( )
A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP
B.①②分布的蛋白质有所不同
C.有氧呼吸第一个阶段发生在③
D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所
答案 C
2.★★(2022河北,4,2分)关于呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝(水)溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
答案 B
3.★★★(2023北京,2,2分)运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时,骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。
对这一结果正确的理解是( )
A.低强度运动时,主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时,主要供能物质是血糖
C.高强度运动时,糖类中的能量全部转变为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
答案 A
4.★★★新思维·产乳酸途径转化为产酒精途径(2023全国乙,3,6分)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
答案 C
5.★★★(2020全国Ⅰ,2,6分)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
答案 D
三年模拟
6.★★(2025届山西晋城联考,7)呼吸缺陷型酵母菌是指线粒体功能丧失的酵母菌,呼吸缺陷型酵母菌可用TTC显色剂筛选,其原理是在线粒体内有氧呼吸相关酶的作用下,TTC能与氧气竞争[H],其显色过程如图所示。下列说法错误的是( )
[H]+TTC(白色)TTF(红色)
A.呼吸正常的酵母菌能将TTC试剂变成红色
B.TTC可在线粒体中被[H]还原产生TTF
C.呼吸缺陷型酵母菌进行细胞呼吸不产生[H]
D.筛选的呼吸缺陷型酵母菌可用于酒精发酵
答案 C
7.★★(2024届九省联考广西卷,3)在马拉松比赛中,运动员的肌细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。下列有关分析正确的是( )
A.无氧呼吸时,葡萄糖分子中的大部分能量以热能形式散失
B.有氧呼吸时,葡萄糖分子直接进入线粒体与O2反应生成H2O
C.比赛中运动员肌细胞若只消耗葡萄糖,产生的CO2量多于消耗的O2量
D.马拉松比赛中,运动员主要是以有氧呼吸方式提供能量的
答案 D
8.★★★(2025届贵州贵阳摸底,4)细胞有氧呼吸的全过程可概括为三个阶段:第一阶段为糖酵解,该阶段可以将1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸,在发生氧化(脱氢)的同时,生成少量ATP;第二阶段进行三羧酸循环,即将丙酮酸分解为二氧化碳和氢,同时生成少量ATP;第三阶段是电子传递和氧化磷酸化,将氢传递给氧生成水和大量ATP。下列叙述正确的是( )
A.糖酵解产生大量NADPH,该过程发生在细胞质基质中
B.三羧酸循环产生的ATP可以为许多放能反应直接供能
C.有氧呼吸的能量是逐级释放的,比无氧呼吸更为原始
D.松土可通过促进电子传递和氧化磷酸化来增强根细胞的有氧呼吸
答案 D
9.★★★(2025届湖北黄冈一模,15)呼吸商(RQ)是指细胞同一时间二氧化碳产生量和氧气消耗量的比值,下列说法正确的是( )
A.以葡萄糖为底物时,随着氧气浓度增大,酵母菌RQ值会逐渐减小至1
B.奥运赛场上,高强度比赛项目的运动员肌肉细胞RQ值大于1
C.若酵母菌的RQ值为7/6,则有氧呼吸消耗葡萄糖占1/3
D.若测定并计算出某细胞的RQ值为0.75,则该测定结果一定有误
答案 A
10.★★★(2025届河北衡水中学二测,8)ADH(乙醇脱氢酶)和LDH(乳酸脱氢酶)是厌氧呼吸的关键酶,其催化代谢途径如图甲所示。Ca2+对淹水胁迫的辣椒幼苗根厌氧呼吸的影响实验结果,如图乙所示。下列叙述正确的是( )
A.酶E和LDH都能催化丙酮酸发生反应,说明LDH不具有专一性
B.辣椒幼苗根每个细胞无氧呼吸只能产生乳酸或乙醇一种产物
C.Ca2+影响ADH、LDH的活性,能减少乙醛和乳酸积累造成的伤害
D.ADH和LDH催化反应过程中释放的能量一部分可用于ATP的形成
答案 C
题型突破 呼吸电子传递和氧化磷酸化
五年高考
1.★★★(2021重庆,21,10分)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累,由此引发多种疾病。动物实验发现,给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液,可发生如图所示的代谢反应,从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题:
(1)呼吸链受损会导致 (填“有氧”或“无氧”)呼吸异常,代谢物X是 。
(2)过程⑤中酶B的名称为 ,使用它的原因是 。
(3)过程④将代谢物X消耗,对内环境稳态的作用和意义是 。
答案 (1)有氧 乳酸(C3H6O3) (2)过氧化氢酶 催化过氧化氢的分解,避免过氧化氢对细胞的毒害 (3)避免代谢产物的积累,维持内环境的pH,是机体进行正常生命活动的条件
三年模拟
2.★★★(2025届湖北武汉调研,6)在有氧呼吸第三阶段,线粒体内膜上的F0-F1蛋白复合物可利用H+的跨膜运输驱动ATP的合成。当棕色脂肪细胞被肌苷激活时,线粒体内外膜间隙中的H+通过UCP进入线粒体基质,最终有氧呼吸释放的热能明显增大。下列叙述错误的是( )
A.②侧和线粒体内膜上含多种有氧呼吸相关的酶
B.有氧呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失
C.肌苷使棕色脂肪细胞有氧呼吸产生的ATP减少
D.降低UCP基因的表达量有利于人体抵御寒冷
答案 D
3.★★★新思维·抗氰呼吸(2025届山东日照开学考,8)呼吸链又称电子传递链,由复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等一系列复合物组成,它可以将从NADH或FADH2(一种还原型辅酶)脱下的氢以及电子交给氧生成水,这种呼吸作用称为主呼吸。细胞色素氧化酶是复合体Ⅳ的组成部分,处于细胞呼吸链的最末端,其功能会被氰化物强烈地抑制,从而使有氧呼吸停滞。但是对于一些植物组织,在氰化物存在时呼吸作用仍然进行,这时的呼吸作用需要通过交替氧化酶(AOX)进行,称为抗氰呼吸(如图所示)。下列叙述错误的是( )
A.主呼吸途径与抗氰呼吸途径中电子的受体都是O2
B.抗氰呼吸中无需细胞色素氧化酶的参与,因此不受氰化物的抑制
C.主呼吸中电子传递到O2的过程中伴随H+从线粒体基质转运到细胞质基质
D.分解等量有机物,抗氰呼吸产生的ATP少于主呼吸途径产生的ATP
答案 C
第4节 细胞呼吸的影响因素及应用
五年高考
1.★★(2021湖北,10,2分)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应,逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是( )
A.常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏
B.密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜
C.冷藏时,梨细胞的自由水增多,导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐变减缓
答案 C
2.★★★(2024贵州,17,10分)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题:
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有 ;参与有氧呼吸的酶是 (选填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ;水淹第3 d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。
(3)若水淹3 d后排水,植株长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是 (答出2点即可)。
答案 (1)将有机物彻底氧化分解、释放能量多、合成的ATP多 乙 (2)氧气含量 3 (3)植物能耐受此时无氧呼吸产生的酒精,细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求
三年模拟
3.★(2025届广西河池一模,2)关于细胞呼吸的原理在生产生活中的应用,下列叙述错误的是( )
A.对农田松土透气,目的是促进根细胞进行需氧呼吸
B.蔬菜大棚夜间适当降低温度,目的是降低呼吸速率,提高产量
C.选用透气的创口贴,目的是促进人体细胞进行需氧呼吸
D.利用酵母菌制作的馒头松软,原因是细胞呼吸产生CO2
答案 C
4.★★(2024届广东六校联考,2)呼吸骤变指一些果实在临近成熟时,呼吸强度会突然增强,而后又突然减弱,随后果实进入衰老阶段。下列说法正确的是( )
A.在密封状态下,水果呼吸过程中的能量大部分以热能的形式散失
B.呼吸骤变可能与乙烯有关,且只有成熟果实中含有乙烯
C.呼吸骤变可能会使果实细胞在一段时间内ATP/ADP的值有所增大
D.零上低温、通风、适宜湿度是储藏水果的最佳环境条件
答案 C
5.★★★(2024届湖南长郡中学一模,4)低氧胁迫会降低农作物的产量,洪水和灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足,造成低氧胁迫。某研究小组利用水培技术探究了低氧条件对两个油菜品种(A、B)根部细胞呼吸的影响。如图表示实验第6天根部细胞中相关物质的含量(呼吸底物是葡萄糖)。下列相关叙述错误的是( )
A.正常通气条件下,油菜根部细胞呼吸产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质
B.低氧胁迫条件下,A、B品种油菜根部细胞的无氧呼吸增强
C.丙酮酸含量高低可以反映有氧呼吸强度,从图中可知正常通气更利于储存油菜
D.在低氧胁迫下,A品种相比于B品种可能更容易发生烂根现象
答案 C
6.★★★(2025届广西南宁摸底,14)武鸣沃柑具有外形鲜艳、耐寒性强、成熟期晚和耐贮藏等特点。成熟的沃柑果实呈高饱和的橙红色,果汁充沛爽口、高糖低酸。当沃柑成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升后再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的沃柑为实验材料,测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。下列叙述错误的是( )
A.乙烯能催化淀粉水解为单糖,从而增加沃柑甜度
B.沃柑在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体内膜
C.沃柑在采后5天内,果实中有机物的总量一直在下降
D.由图可知,第2天沃柑细胞呼吸速率突然升高可能与乙烯含量有关
答案 A
7.★★★★(2025届陕西西安中学一测,11)某生物小组将哺乳动物的成熟红细胞和肌肉细胞分别培养在含有5%的葡萄糖培养液中,一定时间后,测定各培养液中葡萄糖的含量(%),培养条件和实验结果如表所示。下列叙述错误的是 ( )
组别 培养条件 肌肉细胞 成熟红细胞
第一组 加入葡萄糖转运蛋白抑制剂 5% 5%
第二组 加入呼吸抑制剂 4.8% 3.5%
第三组 不加入葡萄糖转运蛋白抑制剂和呼吸抑制剂 2.5% 3.5%
A.第一组和第二组为实验组,第三组为对照组
B.本实验共有3种自变量,分析该实验需遵循单一变量原则
C.分析第一、三组可知两种细胞吸收葡萄糖均需要转运蛋白的协助
D.综合分析三组实验,可判断肌肉细胞吸收葡萄糖的方式只有主动运输
答案 D
8.★★★★新思维·根据子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系分析细胞呼吸情况(2025届海南海口摸底,3)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法错误的是( )
A.p点可能为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.Ⅳ阶段种子有氧呼吸占优势
答案 C
第5节 捕获光能的色素和光合作用的原理
五年高考
1.★★(2024广东,3,2分)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是( )
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
答案 C
2.★★(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
答案 B
3.★★(2021广东,12,2分)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
4.★★★(2022湖北,12,2分)某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是( )
植株 类型 叶绿 素a 叶绿 素b 类胡萝 卜素 叶绿素/类 胡萝卜素
野生型 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.两种突变体的出现增加了物种多样性
B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致
D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
答案 D
5.★★★(2024河北,19,2分)高原地区蓝光和紫外光较强,常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响,研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率,以及覆膜后幼苗光合色素的含量,结果如图、表所示。
覆膜处理 叶绿素含量 (mg/g) 类胡萝卜素 含量(mg/g)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
回答下列问题:
(1)如图所示,三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异,其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应,进而使暗反应阶段的C3还原转化为 和 。与白膜覆盖相比,蓝膜和绿膜透过的 较少,可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时,可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是
。
(3)研究表明,覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果,其原因为 (答出两点即可)。
答案 (1)蓝 类囊体薄膜 C5 糖类 紫外光 (2)无水乙醇 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 (3)覆盖蓝膜紫外光透过率低,蓝光透过率高,降低紫外光对幼苗辐射的同时不影响其光合作用;与覆盖白膜和绿膜相比,覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高,有利于幼苗进行光合作用
三年模拟
6.★★(2025届山西晋城月考,16)为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大,表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响,某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验,实验结果如图所示。测定光合色素含量时采用的是分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度呈正相关)。下列有关叙述正确的是( )
A.利用纸层析法提取色素
B.加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益
C.图示处理中,用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多
D.用分光光度法测定叶绿素a和叶绿素b的含量时,可使用蓝紫光波段
答案 C
7.★★★新教材·希尔和阿尔农的实验分析(2025届湖北宜昌开学考,4)希尔从细胞中分离出叶绿体,并发现在没有CO2时,给予叶绿体光照,就能放出O2,同时使电子受体还原。希尔反应是:H2O+氧化态电子受体还原态电子受体+1/2O2。在希尔反应的基础上,阿尔农又发现在光下的叶绿体,不供给CO2时,既积累NADPH也积累ATP;进一步实验,撤去光照,供给CO2,发现NADPH和ATP被消耗,并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是( )
A.光合作用释放的O2来自水而不是CO2
B.NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体膜上
C.希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程
D.光合作用的需光过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH
答案 B
8.★★★(2025届山东青岛开学考,6)某高等植物叶肉细胞中部分光合产物的合成及转运过程如图所示,其中磷酸转运体转运的物质具有等量反向运输的特点,即将磷酸丙糖运出叶绿体的同时将Pi运入叶绿体。ADPG焦磷酸化酶可被3-磷酸甘油酸活化并受Pi的抑制。下列说法错误的是( )
A.若光照条件不变,突然降低CO2的浓度,短时间内M的含量会增加
B.蔗糖合成的场所是叶绿体基质,蔗糖的运输是通过韧皮部运输到植株各处的
C.细胞质基质中低Pi含量会减弱对ADPG焦磷酸化酶的抑制,从而使淀粉合成增加
D.为了提高甘蔗的品质,可以通过适当增施无机磷肥,以促进磷酸丙糖运出叶绿体
答案 B
第6节 光合作用的影响因素及应用
考法 光合作用的影响因素分析 4、5、8、9
五年高考
1.★★(2022海南,3,3分)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中,0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
答案 B
2.★★★★新情境·激素调节与光合作用综合(2024甘肃,17,11分)类胡萝卜素不仅参与光合作用,还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体,其种子大部分为黄色,少部分呈白色,白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定,白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1),纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m-2·s-1)下培养一周,提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量,结果如图所示。回答下列问题。
(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ,加入少许碳酸钙可以 。
(2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高,其原因是
。
(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子,因为 。
(4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关,本研究中支持此结论的证据有:①纯合体种子为白色;② 。
(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷,X最可能是 。
若以上推断合理,则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量,但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设,请完成下面的实验设计:
①植物培养和处理:取野生型和纯合突变体种子,萌发后在 条件下培养一周,然后将野生型植株均分为A、B两组,将突变体植株均分为C、D两组,A、C组为对照,B、D组干旱处理4小时。
②测量指标:每组取3~5株植物的叶片,在显微镜下观察、测量并记录各组的 。
③预期结果: 。
答案 (1)无水乙醇 防止研磨中色素被破坏 (2)叶绿素的形成需要光照,正常光下更有利于叶绿素的形成 (3)正常光照下纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低,光合作用极弱,无法满足植株生长对有机物的需求 (4)与野生型相比,正常光和弱光下纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量均极低 (5)脱落酸 ①弱光 ②气孔大小 ③B组气孔明显小于A组,C、D两组气孔大小基本相同
3.★★★★新情境·生态系统与光合作用综合(2024广东,20,15分)某湖泊曾处于重度富营养化状态,水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段,成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物(①金鱼藻、②黑藻、③苦草,答题时植物名称可用对应序号表示)在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。
回答下列问题:
(1)湖水富营养化时,浮游藻类大量繁殖,水体透明度低,湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于 的有机物,最终衰退和消亡。
(2)生态恢复后,该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构,从湖底到水面依次是 ,其原因是
。
(3)为了达到湖水净化的目的,选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 ,三者配合能实现综合治理效果。
(4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具C4光合作用途径(浓缩CO2形成高浓度C4后,再分解成CO2传递给C5),使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用,在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案,验证黑藻的碳浓缩优势,完成下列表格。
实验设计方案
实验材料 对照组: 实验组:黑藻
实验条件 控制光照强度为: μmol·m-2·s-1 营养及环境条件相同且适宜,培养时间相同
控制条件
测量指标
(5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良,此外,大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施
。
答案 (1)呼吸作用消耗 (2)③②①(或苦草、黑藻、金鱼藻) 从水面到湖底光照强度逐渐减弱,3种植物达到最大光合速率所需的光照强度为③<②<①(苦草<黑藻<金鱼藻),故从湖底到水面依次为③②①(或苦草、黑藻、金鱼藻) (3)这3种草本沉水植物在湖泊中的分布具有明显的垂直分层现象,使得3种植物的种间竞争小,且这3种植物对湖泊中的氮、磷元素和藻类均具有良好的去除能力 (4)金鱼藻 500 使水体中的CO2维持在较低水平 单位时间内单位体积水体中O2浓度的变化量(单位时间内单位体积水体中CO2浓度的变化量) (5)适当种植浮水植物或挺水植物遮挡强光;适当饲养以沉水植物为食的草食性鱼类
4.★★★★(2022山东,21,8分)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进行分组和处理,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。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,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光的颜色是 。
(2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 、 (答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是
。
(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制 (填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过
同课章节目录