一 专题2 细胞代谢-【金版教程】2025年高考生物大二轮专题复习冲刺方案课件PPT（创新版 单选版）

　　　　　　　　　　　　　 第二部分　考前特色训练 一　新背景下关键能力考查训练 专题二　细胞代谢 能力一　信息获取与加工 例1　(2024·湖北武汉武昌实验中学高三月考)在催化反应中，竞争性抑制剂与底物(S)结构相似，可与S竞争性结合酶(E)的活性部位；反竞争性抑制剂只能与酶－底物复合物(ES)结合，不能直接与游离酶结合。抑制剂与E或ES结合后，催化反应无法进行，产物(P)无法形成。下列说法正确的是(　　) A．酶是多聚体，其基本组成单位是氨基酸或脱氧核苷酸 B．ES→P＋E所需要的活化能与S直接转化为P所需要的活化能相等 C．酶量一定的条件下，底物浓度越高，竞争性抑制剂的抑制效率越低 D．底物充足的条件下，随着酶量的增加，反竞争性抑制剂的作用不断增加 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2 解析：绝大多数酶的本质是蛋白质，少部分是RNA，其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，A错误；酶的作用机理是能降低化学反应活化能，故ES→P＋E(有酶催化)所需要的活化能比S直接转化为P所需要的活化能要低，B错误；竞争性抑制剂与底物(S)结构相似，可与S竞争性结合酶(E)的活性部位，酶量一定的条件下，底物浓度越高，底物和酶结合的就越多，竞争性抑制剂的抑制效率越低，C正确；底物充足的条件下，酶量增加，酶－底物复合物(ES)越多，而反竞争性抑制剂数量有限，所以反竞争性抑制剂的作用不会不断增加，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 3 例2　(2023·北京，2)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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 4 解析：通过对柱形图的分析可知，低强度运动时，供能物质中脂肪酸所占比例较高，A正确；中等强度运动时，主要供能物质不是占比最低的血糖，B错误；高强度运动时，糖类在氧化分解时释放出的能量一部分储存在ATP中，一部分以热能形式散失，C错误；相对于低强度运动来讲，高强度运动时，机体供能物质中肌糖原占比增大，而高强度运动时，机体无氧呼吸增强，所以有氧、无氧条件下肌糖原都能氧化分解提供能量，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 5 例3　(2024·湖南，14，改编)缢蛏是我国传统养殖的广 盐性贝类之一，自身存在抵抗外界盐度胁迫的渗透调节机制。 缢蛏体内游离氨基酸含量随盐度的不同而变化，下图为缢蛏 在不同盐度下鲜重随培养时间的变化曲线。下列叙述错误的 是(　　) A．缢蛏在低盐度条件下先吸水，后失水直至趋于动态平衡 B．低盐度培养8～48 h，缢蛏通过自我调节以增加组织中的溶质含量 C．相同盐度下，游离氨基酸含量高的组织渗透压也高 D．缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 6 解析：分析图中曲线，缢蛏在低盐度条件下鲜重先增 大后减小，推测其先吸水后失水，最后趋于动态平衡，A正 确；低盐度培养8～48 h，缢蛏鲜重下降，即此过程中其失 水，推测缢蛏通过自我调节使组织中的溶质含量减少，从 而降低组织渗透压，引起组织失水，B错误；组织渗透压的 高低与其中的溶质含量有关，溶质越多，组织渗透压相对越高，因此，相同盐度下，游离氨基酸含量高的组织渗透压也高，C正确；细胞呼吸过程中产生的中间产物可转化为氨基酸、甘油等非糖物质，由此推测缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 7 能力二　逻辑推理与论证 例4　(2022·全国甲卷，2)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是(　　) A．水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度 B．水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c C．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度 D．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 8 解析：由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确；由题意可知，三种细胞放入相同浓度的蔗糖溶液中时，细胞a表现为既不吸水也不失水，细胞b吸水，细胞c失水，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B正确；由题意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液初始浓度相等，水分交换达到平衡时，细胞c的细胞液浓度等于此时的外界蔗糖溶液的浓度，但由于细胞c失水，此时的蔗糖溶液浓度小于初始蔗糖溶液浓度，因此，水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误；在一定的蔗糖溶液中，细胞c发生了质壁分离，水分交换达到平衡时，其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 9 例5　(2024·山东省淄博市高三一模)盐胁迫时，大量Na＋通过单价阳离子通道进入细胞后，刺激细胞内二价阳离子(如Ca2＋)浓度迅速升高。钙结合蛋白OsSOS3/OsCBL4感知盐胁迫引起的胞质钙信号，与OsSOS2/OsCIPK24相互作用使其磷酸化，磷酸化的OsSOS2/OsCIPK24迅速激活质膜和液泡膜上的Na＋/H＋反向转运蛋白OsSOS1，利用H＋浓度差促使Na＋排出细胞和进入液泡，从而降低细胞质基质中的Na＋浓度。下列说法错误的是(　　) A．大量Na＋通过单价阳离子通道进入细胞时不消耗能量，为协助扩散 B．OsSOS2/OsCIPK24磷酸化后，其构象和功能发生改变 C．质膜和液泡膜上的Na＋/H＋反向转运蛋白发挥作用时直接消耗ATP D．在细胞质基质Na＋浓度下降的同时，细胞质基质的pH下降 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 10 解析：通过离子通道且不消耗能量的运输方式为协助扩散，大量Na＋通过单价阳离子通道进入细胞时不消耗能量，为协助扩散，A正确；由题意可知，OsSOS2/OsCIPK24磷酸化后，迅速激活质膜和液泡膜上的Na＋/H＋反向转运蛋白OsSOS1，说明其构象和功能发生了改变，B正确；质膜和液泡膜上的Na＋/H＋反向转运蛋白发挥作用时不直接消耗ATP，而是利用H＋浓度差，C错误；在细胞质基质Na＋浓度下降的同时，细胞质基质的pH下降，因为H＋不断进入了细胞质基质，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 11 例6　(2024·山东，16，改编)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。下列说法不正确的是(　　) A．p点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．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 12 解析：乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH相对 值的曲线表示无氧呼吸速率，子叶耗氧量与被氧化 的NADH相对值的曲线表示有氧呼吸速率。p点之后 子叶耗氧量快速增加，乙醇脱氢酶活性快速下降， 说明该点时种子内O2浓度增加，推测此时为种皮被 突破的时间点，A正确；Ⅱ阶段种皮未被突破，O2 浓度降低限制了有氧呼吸，导致子叶耗氧量减少，B正确；Ⅲ阶段乙醇脱氢酶活性逐渐降低，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误；q处表示种子的无氧呼吸与有氧呼吸过程中被氧化的NADH的量相等，此时无氧呼吸消耗的葡萄糖更多，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 13 能力三　科学探究 例7　(2022·海南，3)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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 14 解析：本实验的目的是探究适宜温度下CO2浓度对光 合作用的影响，自变量是CO2浓度(通过等体积不同浓度的 NaHCO3溶液来实现)，温度、光照等属于无关变量，应相 同且适宜，A错误；实验中所用的菠菜叶圆片已进行排气处 理，叶圆片通过光合作用释放氧气的速率越大，叶圆片上 浮所需时间越短，B正确；四组实验中，0.5% NaHCO3溶 液中叶圆片上浮平均时长最长，表明其光合速率最低，C错误；若从适宜温度降低到4 ℃，与光合作用相关的酶的活性降低，导致光合速率降低，则各组叶圆片上浮所需时长均会延长，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 15 例8　(2023·全国甲卷，29)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。 (1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是____________(答出1种即可)。叶绿体中光合色素分布在____________________上，其中类胡萝卜素主要吸收________(填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。 (2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下叶绿体悬浮液中不能产生糖，原因是________________________________________ ____________________________________________________。 差速离心法 类囊体薄膜(或基粒) 蓝紫光 黑暗条件下不能进行光反应产生还原三碳化合物所需要的NADPH和ATP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16 (3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。_________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 实验思路：将照光和黑暗处理的叶绿体悬浮液离心得到叶绿体，分别记为A组和B组，之后将得到的叶绿体进行脱色处理，向经脱色处理的叶绿体滴加碘液，观察颜色变化。预期结果：A组叶绿体变为蓝色，B组叶绿体不变色。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 解析： (1)一般采用差速离心法分离细胞器。叶绿体中吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 (2)糖是在光合作用的暗反应阶段产生的，暗反应的进行需要光反应提供ATP和NADPH。将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，黑暗条件下叶绿体悬浮液中不能产生糖，其原因是黑暗条件下，光反应不能正常合成NADPH和ATP，由于缺少NADPH和ATP，暗反应也不能正常合成糖。 (3)淀粉遇碘显蓝色。叶绿体呈绿色，要证明叶绿体中有淀粉存在，需要将叶绿体进行脱色处理，之后用碘液进行检测，实验设计思路及结果详见答案。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 例9　(2022·重庆，23)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 19 (1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是______________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。 (2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是_________________________________________________________________________________________________________________。 (3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是_________________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是________。 保持类囊体内外的渗透压平衡，避免类囊体破裂 低温 实验Ⅱ是在光照以及低pH条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体膜内外的H＋浓度差 类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，使悬液pH升高 水 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 20 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有______________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有__________________________________________(答两点)。 NADPH、ATP和CO2 增大二氧化碳的浓度和适当提高环境温度 解析： (1)制备类囊体时，提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，保持类囊体内外的渗透压平衡，避免类囊体破裂，以保证其结构完整。提取液应保持低温，以降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。 (2)由图Ⅱ可知，在光照条件下，将pH＝4条件下的类囊体转移到pH＝8条件下，再在遮光的条件下加入ADP和Pi，也产生了ATP，但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，是因为实验Ⅱ是在光照以及低pH条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体膜内外的H＋浓度差。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 21 (3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH在光照处理时升高，推测可能是因为类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，使悬液pH升高。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，光反应过程中，水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子，故电子的最终来源物质是水。 (4)人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP，以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明此条件下光合作用已经达到最大速率，增加二氧化碳的浓度可以提高暗反应速率，进而促进光反应进行，适当提高环境温度可增加酶的活性，二者均可有效提高光合效率，促进产量增加。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 22 能力四　思维建模 例10　(2021·山东等级考)液泡是植物细胞中储存Ca2＋的主要细胞器，液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H＋，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与H＋相反的方向同时通过CAX进行进入液泡并储存。下列说法错误的是(　　) A．Ca2＋通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散 B．Ca2＋通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺 C．加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2＋通过CAX的运输速率变慢 D．H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 23 解析：由题干信息可知，H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输进入细胞质基质是由浓度梯度驱动的，为协助扩散，而Ca2＋通过CAX进入液泡并储存的方式为主动运输，所需要的能量由H＋顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；Ca2＋通过CAX的运输进入液泡增加细胞液的浓度，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；加入H＋焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H＋浓度降低，液泡膜两侧的H＋浓度梯度差减小，为Ca2＋通过CAX的运输提供的能量减少，C正确；H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 24 例11　Ca2＋泵是存在于细胞膜及细胞器膜上的跨膜蛋白，是一种Ca2＋激活的ATP酶，能驱动细胞质基质中的Ca2＋泵出细胞或泵入内质网腔中储存起来，以维持细胞质基质中低浓度的Ca2＋。当细胞受到刺激时，Ca2＋又会从细胞外或内质网腔中借助通道蛋白进入细胞质基质。下列相关说法正确的是(　　) A．Ca2＋泵运输Ca2＋的过程中会伴随ATP的水解，属于放能反应 B．Ca2＋泵出细胞或泵入内质网腔中时，Ca2＋泵不会发生自身构象变化 C．Ca2＋从细胞外或内质网腔中进入细胞质基质的过程属于主动运输 D．蛋白质变性剂和呼吸抑制剂均会降低Ca2＋泵运输Ca2＋的速率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 25 解析：Ca2＋泵运输Ca2＋的过程中会伴随ATP的水解，属于吸能反应，A错误；Ca2＋泵出细胞或泵入内质网腔中需要Ca2＋泵，Ca2＋泵是一种载体蛋白，运输过程中会发生自身构象变化，B错误；Ca2＋从细胞外或内质网腔中进入细胞质基质，是从高浓度一侧运输到低浓度一侧，且需要借助通道蛋白，属于协助扩散，C错误；根据题意，Ca2＋泵出细胞或泵入内质网腔内需要Ca2＋泵，需要ATP水解提供能量，属于主动运输，所以蛋白质变性剂和呼吸抑制剂均会降低Ca2＋泵运输Ca2＋的速率，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 26 例12　睡眠是动物界普遍存在的现象。 腺苷是一种重要的促眠物质。图1为腺苷合 成及转运示意图，ATP运到胞外后，可被膜 上的核酸磷酸酶分解。研究发现，腺苷与觉 醒神经元细胞膜上的A1受体结合，可促进K＋通道开放，腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。图2为测定基底前脑(BF)胞外腺苷水平变化的一种腺苷传感器。下列相关叙述错误的是(　　) A．利用AK活性抑制剂或利用A2激动剂可改善失眠症患者睡眠 B．由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐的方式转运至胞外 C．由图2可知，可通过检测荧光强度来指示BF胞外腺苷浓度 D．ATP转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去2个磷酸产生腺苷 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 27 解析：通过图1可知，利用AK活性抑制剂可抑制腺苷转化为AMP，有利于睡眠；同时由题干信息可知，腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠，故使用A2激动剂也可改善失眠症患者睡眠，A正确；由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐的方式转运至胞外，B正确；由图2可知，可通过检测荧光强度来指示BF胞外腺苷浓度，C正确；ATP转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去3个磷酸产生腺苷，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 28 能力五　创新思维 例13　(2023·广东，18)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和下图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。) 水稻 材料 叶绿素(mg/g) 类胡萝卜素(mg/g) 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 29 分析图表，回答下列问题： (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和________________________ _______，叶片主要吸收可见光中的______________光。 (2)光照强度逐渐增加达到2000 μmol·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和_____________________。 (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体________________，是其高产的原因之一。 类胡萝卜素/叶绿素的值较高 红光和蓝紫 高于 细胞呼吸速率较高 光能利用率较高 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 30 (4)试分析在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题________________________________________________________________ __________。 答案：如图所示 为什么ygl在低光照强度下光合速率比WT低，在高光照强度下光合速率比WT高 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 31 解析： (1)水稻叶绿体中的光合色素有4种：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)。据表格信息可知，与野生型水稻相比，黄绿叶突变体(ygl)的叶绿素含量低，类胡萝卜素/叶绿素的值较高，导致ygl叶色黄绿。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此ygl叶片主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。 (2)光饱和点是光合速率不再随光照强度增加时的光照强度。据图a可知，ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。根据图c可知，与WT相比，ygl的呼吸速率较高。据表格信息可知，与WT相比，ygl的叶绿素含量较低，当光照强度较低时，叶绿素含量低会导致光反应为暗反应提供的NADPH和ATP较少，使光合速率降低。综合上述分析可知，ygl具有较高的光补偿点的原因可能是其叶绿素含量较低和细胞呼吸速率较高。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 32 (3)与WT相比，在高密度栽培条件下，更多的光可到达ygl下层叶片，导致ygl下层叶片的光合速率较高；与WT相比，ygl的叶绿素含量低，但ygl群体的净光合速率较高，表明该群体的光能利用率较高，有机物积累量大。 (4)绘制曲线图时要注意：ygl的呼吸速率约为0.9 μmol(CO2)·m－2·s－1，WT的呼吸速率约为0.6 μmol(CO2)·m－2·s－1，而且ygl的光补偿点(约为30 μmol·m－2·s－1)大于WT的光补偿点(约为15 μmol·m－2·s－1)，具体曲线图见答案。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 33 能力六　语言组织与表达 例14　(2024·湖北重点中学高三第二次联考)拟南芥是一种十字花科植物，研究发现拟南芥的H基因突变体在22 ℃下生长时与野生型无差别，而在30 ℃下生长则叶片呈白色(野生型植株叶片呈绿色)。 (1)进一步研究发现H蛋白是一种热应激蛋白(温度升高时表达)，能维持叶绿体基因编码的RNA聚合酶的活性。据此推测，H基因突变体在30 ℃时叶子呈白色的原因是____________________________________________________________________ ______________________________________________________________。 H基因突变使植株30 ℃时不表达H蛋白，导致叶绿体中RNA聚合酶活性降低，从而影响光合色素合成相关基因的转录，使光合色素合成受阻 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 34 (2)为了验证推测的正确性，可通过实验直接测定叶片中叶绿素含量，具体步骤为：用无水乙醇提取色素，并将提取的色素溶液置于红光下，通过测定吸光度来测定叶绿素含量。使用红光进行检测的原因是_______________________________ ______________________________________________________________________。 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素不吸收红光，用红光检测可减少叶片中类胡萝卜素对实验结果的干扰 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 35 (3)当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。以拟南芥的野生型和上述H基因突变体为材料进行了相关光合作用实验，结果如图所示。实验中两组强光强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 36 ①该实验的自变量为_________________________________________。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有_________________(答出2个因素即可)。 ②细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量______(填“多”或“少”)。 ③若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是_______________________________________________________________________________________________________。 拟南芥的类型(突变体、野生型)、光照条件 温度、CO2浓度 少 突变体NPQ相对值高，PSⅡ系统损伤小，PSⅡ活性更高，光反应更强，提供更多ATP、NADPH给暗反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 37 解析：(3)①由图可知，该实验的自变量为拟南芥的类型(突变体、野生型)、光照条件(黑暗、强光照射)，除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量，该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有温度、CO2浓度等。②据图分析，强光照射下突变体中NPQ相对值高，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少。③突变体的NPQ相对值高，能够减少强光对PSⅡ的损伤，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP，促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 38 例15　为研究全球气候变暖对农作物生长的影响，科研人员以大豆为材料进行实验。在其他条件适宜、不同温度条件下种植甲、乙两种大豆，相同时间后测得甲、乙两个大豆品种的有机物积累量如图所示。回答下列问题： (1)据图分析可知，全球气候变暖对大豆品种________(填“甲”或“乙”)更不利，理由是________________________________________________。 甲 甲品种大豆在高温条件下有机物积累量下降更快 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 39 (2)当白天气温在35 ℃时，________(填“能”或“不能”)比较甲、乙两个大豆品种的总光合速率的大小，原因是___________________________________________ __________________________________________________________。 (3)若白天平均气温为30 ℃并光照10小时，大豆品种乙晚上消耗有机物的平均速率为15 μg·cm－2·h－1，则其能否正常生长，并说明原因：_____________________ __________________________________________________________________________________________________。 (4)高温会显著影响植物的光合作用强度。从暗反应角度分析，高温影响植物光合作用强度的原因可能是________________________________________________ ______________________________________________(至少回答两点)。 不能 35 ℃时，甲、乙两个大豆品种的净光合速率相等，但呼吸速率未知，因此无法判定它们总光合速率的大小 能；由图可知，白天的有机物积累量为25×10＝250(μg·cm－2)，晚上的呼吸消耗量为15×14＝210(μg·cm－2)，全天有机物积累量大于0 高温使催化暗反应的酶活性下降；高温条件下大豆为减少水分散失，部分气孔关闭，CO2吸收减少 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 40 例16　某实验小组为验证KHCO3对某植物幼苗光合作用的影响，进行了甲、乙两组不同处理的实验。甲组制备了叶绿体悬液，乙组将等量植物幼苗叶片切割成1 mm2的叶小片分别进行实验，然后在适宜光照、20 ℃恒温条件下用氧电极测量这两组植物的O2释放速率，结果如图1所示。请回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 41 (1)通常情况下，分离出细胞中的叶绿体的方法是______________。本实验的自变量是___________________________________。 (2)清水组的叶小片中无O2释放，原因最可能是___________________________ ________________________________________________________________________________。有同学认为KHCO3浓度为0.05 mol·L－1时，两组实验的O2释放速率存在差异的原因是光合速率不同，你________(填“认同”或“不认同”)此观点，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 差速离心法 KHCO3的浓度及对叶片的处理方式 CO2浓度低，此时叶小片的光合速率小于或等于呼吸速率(或CO2浓度低，此时叶小片的净光合速率小于或等于0) 不认同 甲组测的是叶绿体释放O2的速率(即总光合速率)，而乙组测的是叶小片释放O2的速率(即净光合速率)，有无呼吸作用消耗O2是二者O2释放速率存在差异的原因 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 42 (3)科研人员通过研究拟南芥发现，与WT(野生型)相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(如图2所示，不考虑叶绿体的运动)，进而引起光合速率差异，但三者叶绿素含量及其他性状基本一致。 ①据图2分析，引起三者光合速率差异的主要原因是____________________ __________________不同。 ②植物光合速率与细胞呼吸速率相等时的光照强度，称为光补偿点。据图2分析，t1和t2相比，光补偿点更高的是_____，判断依据是______________________ _________________________________________________________________________________________。 叶肉细胞向光面的叶绿体分布数量 t2 t1叶肉细胞向光面的叶绿体较多，t2叶肉细胞向光面的叶绿体较少，因此，t2需要更强的光照才能达到光补偿点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 43 解析： (1)通常情况下，分离出细胞中的叶绿体的方法是差速离心法。本实验中KHCO3的浓度不同，甲、乙两组的叶片处理方式也不同，故本实验的自变量是KHCO3的浓度以及对叶片的处理方式。 (2)加入清水组的叶小片中无O2释放，原因可能是CO2浓度低，此时叶小片的光合速率小于或等于呼吸速率(或CO2浓度低，此时叶小片的净光合速率小于或等于0)。净光合速率＝光合速率－呼吸速率，KHCO3浓度为0.05 mol·L－1时，两组实验的O2释放速率存在差异的原因是甲组测得的叶绿体O2释放速率为总光合速率，而叶小片中测得的O2释放速率为净光合速率，二者的不同主要在于有无呼吸作用消耗O2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 44 　　　　　　　　　　　　　 R $$