细胞代谢类(卷二)-【正禾一本通】2025年高考生物高三二轮专题复习高效讲义（新教材，单选版）

主观大题专项练·细胞代谢类(卷二) (非选择题每题15分) 1．(2024·湖南长沙三模)光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和高O2低CO2情况下发生的生理过程，RuBP(C5)既可与CO2结合，经酶催化生成PGA(C3)进行光合作用；又可与在此酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(C2)，进行光呼吸(如图)。回答下列问题： (1)Rubisco分布在____________(具体场所)，它催化CO2与C5反应生成C3的过程称为________________________________________________________________________。 (2)据图分析，参与光呼吸的细胞器有________________________________，细胞中CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是___________________________________________________________________________。植物通过光呼吸能增强对强光环境的适应，其生理意义是________________________________________________________________________。 (3)光照过强可使植物光反应阶段的关键蛋白D1受损，出现光抑制现象，导致其光合作用效率大幅降低。研究表明，Ca2＋能够缓解因光照过强引起的D1蛋白含量下降。以天竺葵为实验材料，设计实验验证该结论，简要写出实验思路：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)Rubisco催化暗反应中CO2的固定过程，CO2与C5反应生成C3的过程称为CO2的固定，发生在叶绿体基质中。(2)据图分析可知，光呼吸的完成需要叶绿体、过氧化物酶体、线粒体等细胞器参与。光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和高O2低CO2情况下发生的生理过程，Rubisco是一种双功能酶，可与CO2结合发生CO2的固定，又可与O2结合发生光反应。高浓度CO2可减少Rubisco与O2结合，减少光呼吸，还可促进Rubisco与CO2结合，提高光合作用(暗反应)速率。光呼吸能产生CO2，植物通过光呼吸能增强对强光环境的适应，是因为强光照射下，通过光呼吸能补充气孔关闭造成的CO2不足。(3)根据实验结论“Ca2＋能够缓解因光照过强引起的D1蛋白含量下降”分析，实验的自变量为是否有Ca2＋以及光照强度的强弱，因变量是D1蛋白的含量。因此实验思路为将生长状况相同的天竺葵随机均分成三组，分别在过强光照、过强光照加Ca2＋处理和适宜光照三种条件下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测各组D1蛋白含量。 答案：(1)叶绿体基质　CO2的固定　(2)叶绿体、过氧化物酶体、线粒体　高浓度CO2可减少Rubisco与O2结合，减少光呼吸，还可提高光合作用(暗反应)速率　强光照射下，通过光呼吸能补充气孔关闭造成的CO2不足　(3)将生长状况相同的天竺葵随机均分成三组，分别在过强光照、过强光照加Ca2＋处理和适宜光照三种条件下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测各组D1蛋白含量 2．(2024·河北衡水二模)花生是抗旱耐瘠的经济和油料作物之一，全国约有70%的花生种植在干旱半干旱地区的瘠薄砂质土壤上。土壤水分亏缺和营养不足是限制干旱半干旱地区作物生长发育和产量的主要因素，直接影响植物生长及对养分的吸收利用。科研工作者将长势一致的花生植株分别进行处理，培养一段时间后测定相关指标，处理方式及结果如下表。回答下列问题： 组别 处理方式 生物量/(g/植株) 根系总酚含量/(mg/g) 甲组 正常供水＋不施氮肥 5.07 4.19 乙组 正常供水＋施用氮肥 5.43 4.62 丙组 __________ 3.71 3.41 丁组 干旱胁迫＋施用氮肥 4.64 4.14 (1)本实验中丙组的处理方式应为__________________________。与甲组相比，丙组生物量较低的原因是________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)氮素供应是否充分在很大程度上影响着花生的生长发育状况，原因是氮参与花生细胞中______________(答出两种)等物质的形成。花生播种时一般宜浅播，原因是_________________________________________________________________________________________。 (3)研究表明，干旱会引起过氧化物积累而对植物产生伤害，酚类物质可提高过氧化物酶的活力。请结合本实验，分析施用氮肥提高花生抗旱性的机制：___________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)本实验的实验目的是探究施氮肥对花生抗旱性的影响及调控机制，实验自变量为是否干旱胁迫＋是否施用氮肥，因此丙组的处理方式是干旱胁迫＋不施氮肥。与甲组相比，丙组生物量较低的原因是土壤缺水，植物气孔导度减小，二氧化碳吸收减少，光合作用减弱，有机物的合成减少。(2)叶绿素、磷脂(酶、ATP、NADPH)等物质中均含有氮元素，因此氮素供应是否充分在很大程度上影响着花生的生长发育状况。花生播种时一般宜浅播，原因是花生油脂含量较多，油脂C、H比例高，参与细胞呼吸时耗氧量大，浅播可以保证种子的萌发有充足的氧气。 答案：(1)干旱胁迫＋不施氮肥　土壤缺水，植物气孔导度减小，二氧化碳吸收减少，光合作用减弱，有机物的合成减少　(2)叶绿素、磷脂(酶、ATP、NADPH)　保证种子的萌发有充足的氧气　(3)氮元素存在的情况下，有利于相关酶的合成，有利于酚类物质合成有关基因的表达，从而有利于提高过氧化物酶的活力来消除和减轻因干旱引发的活性氧化伤害，增强作物的抗旱性 3．水稻科研人员一直致力于改良品质、增加产量等方面的研究。紫云英是豆科植物，其根系可共生固氮菌，固定空气中的N2，是南方稻田常见的绿肥作物。研究发现，紫云英—水稻轮作时水稻产量会提高(轮作是指在一定年限内，同一块田地上按预定的顺序，轮换种植不同种农作物的生产方式)。请回答下列问题： (1)紫云英—水稻轮作时，在不额外施加氮肥的情况下，水稻产量会______，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)为研究喷施外源化学制剂对水稻耐热性的影响，某同学连续3天每日17：00对不同盆栽水稻分别喷施等量的22.04 mmol/L KH2PO4溶液(T1组)、20.00 mmol/L CaCl2溶液(T2组)和2.50 mmol/L Na2SiO3·9H2O溶液(T3组)，并置于人工气候箱进行连续5天高温培养，测定水稻剑叶的相关生理指标，实验结果如下表所示： 测定时间 高温处理5天 组别 T1 T2 T3 CK(对照组) 光饱和点/(μmol·m－2·s－1) 1 450 1 530 1 030 1 010 最大净光合速率/(μmol·m－2·g－1) 23.1 19.5 10.29 8.06 ①对照组中叶肉细胞在光照条件下产生O2的具体部位是__________________。 ②现需要测定水稻剑叶的总光合速率，还应再测定水稻剑叶____________________CO2的速率。 ③实验结果表明，能显著增强水稻剑叶在高温胁迫下利用光能的处理是______组，这可能与______元素能增强水稻的光反应强度有关，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________(至少答出两点)。 解析：(1)紫云英是豆科植物，其根系可共生固氮菌，固定空气中的N2，增加土壤中N元素，可为水稻提供丰富的氮肥，从而增加水稻产量，据此可推测，紫云英—水稻轮作可在不额外施加氮肥的情况下，增加水稻产量。(2)①O2是光合作用光反应的产物，光反应过程发生于叶绿体类囊体薄膜。②现需要测定水稻剑叶的总光合速率，还应测定水稻剑叶黑暗条件下释放(呼吸作用产生)CO2的速率，因为总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和。③实验结果表明，在T1组处理条件下，最大净光合速率最大，故能显著增强水稻剑叶在高温胁迫下利用光能的处理是喷施22.04 mmol/L KH2PO4溶液，该组光合速率增加的原因可能与P元素能增强光反应强度有关，另外P元素参与合成磷脂，使类囊体薄膜的面积增大；参与合成ADP和Pi，为合成ATP提供充足的底物；参与合成NADPH，为暗反应提供原料，因此有利于光合速率的提高。 答案：(1)持续增加　紫云英是豆科植物，其根系可共生固氮菌，固定空气中的N2，多次轮作增加土壤中N元素，持续为水稻提供丰富的氮肥，从而持续增加水稻产量　(2)①叶绿体类囊体薄膜　②黑暗条件下释放　③T1　P　P元素参与合成磷脂，使类囊体薄膜的面积增大；P元素参与合成ADP和Pi，为合成ATP提供充足的底物；P元素参与合成NADPH，为暗反应提供原料 4．(2024·江西南昌三模)玉米和小麦都是重要的粮食作物。小麦属于C3植物，通过卡尔文循环完成碳的固定和还原。玉米是C4植物，碳的固定多了C4途径，其光合作用需要叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成。玉米叶肉细胞中的PEP酶具有很强的CO2亲和力。图 1 为玉米植株相关细胞内物质转化过程，图2为研究人员在晴朗的夏季白天测定玉米和小麦净光合速率的变化。回答下列问题： (1)实验室研究玉米叶片中色素种类及相对含量。利用纸层析法分离色素时，与类胡萝卜素相比，叶绿素在滤纸条上扩散速率________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)若玉米的维管束鞘细胞叶绿体中只能进行暗反应，推测其可能缺少的结构是______。图1中过程②需要光反应提供的物质是______________。 (3)综上分析，玉米植株净光合速率为图2中曲线__________。由此可见，随着全球变暖，C4植物比 C3植物有更高的增产潜力，原因是________________________________________________________________________。 (4)研究表明，在弱光条件下，用10 mg/L 5­氨基乙酰丙酸(ALA)浇灌小麦幼苗根系，小麦幼苗的抗寒性增强。有人认为，小麦幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的，而是由ALA浇灌根系引起的。欲验证上述结论，以小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量为检测指标(可溶性蛋白的含量越高，则抗寒性越强)，设计实验验证，请完善实验思路及预期结果： ①实验思路：将长势相同的小麦幼苗随机均分为三组，A组________________________________；B组在弱光条件下培养，用等量的蒸馏水浇灌小麦幼苗根系；C组在无弱光条件下培养，并用适量的 10 mg/L ALA浇灌小麦幼苗根系。其他条件相同且适宜，一段时间后，检测小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。 ②预期结果：_______________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(2)若玉米的维管束鞘细胞叶绿体中只能进行暗反应，不能进行光反应，而光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，因而推测其可能缺少的结构是基粒(或类囊体或类囊体薄膜)。图1中过程①为CO2的固定，过程②为C3的还原，过程②需要光反应提供的物质是ATP和NADPH。(3)图2中上午9：30～12：30，曲线乙表示的净光合速率下降，而后表现为上升，显然曲线乙对应的植物表现为光合午休现象，而玉米叶肉细胞中PEP酶可固定低浓度的CO2，因而玉米没有光合午休现象，故图2中曲线甲表示玉米植株净光合速率。由此可见，随着全球变暖，C4 植物比C3植物有更高的增产潜力，这是因为高温下，植物气孔开度降低，与C3植物相比，C4植物更容易在低CO2环境中积累有机物。(4)本实验的目的是验证小麦幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的，而是由ALA浇灌根系引起的，则该实验的自变量为是否用ALA浇灌实验组植物根部细胞，以及是否接受弱光照射，因变量是小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。因此本实验的设计思路为：将长势相同的小麦幼苗随机均分为三组，A组在弱光条件下培养，并用适量的10 mg/L ALA浇灌小麦幼苗根系；B组在弱光条件下培养，用等量的蒸馏水浇灌小麦幼苗根系；C组在无弱光条件下培养，并用适量的 10 mg/L ALA浇灌小麦幼苗根系；其他条件相同适宜，一段时间后，检测小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。能够支持上述结论的实验结果为：A组与C组小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量大致相等，且含量显著高于B组。 答案：(1)慢　叶绿素在层析液中的溶解度低于类胡萝卜素　(2)基粒(或类囊体或类囊体薄膜)　ATP和NADPH　(3)甲　高温下，植物气孔开度降低，与C3植物相比，C4植物更容易在低CO2环境中积累有机物　(4)①在弱光条件下培养，并用适量的10 mg/L ALA浇灌小麦幼苗根系　②A组与C组小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量大致相等，且含量显著高于B组 学科网（北京）股份有限公司 $$