专题03 细胞的能量供应与利用（期末真题汇编，北京专用）高三生物上学期

专题03 细胞的能量供应与利用 3大高频考点概览 考点01 降低化学反应活化能的酶 考点02 细胞呼吸的原理及应用 考点03 光合作用与能量转化 地 城 考点01 降低化学反应活化能的酶 一、选择题 1．（24-25高三上·北京昌平·期末）正常情况下谷丙转氨酶(ALT)存在于人体肝细胞中，而血清中含量极少。下列叙述错误的是（   ） A．ALT的化学本质为蛋白质 B．ALT以主动运输方式进入血清 C．ALT在细胞中的核糖体上合成 D．血清中ALT的活性受到pH影响 【答案】B 【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；酶的特性：专一性、高效性、作用条件温和；酶促反应的原理：酶能降低化学反应所需的活化能。 【详解】AC、ALT（谷丙转氨酶）的化学本质为蛋白质，蛋白质在细胞内的核糖体上通过氨基酸脱水缩合形成，AC正确； B、ALT（谷丙转氨酶）的化学本质为蛋白质，通过胞吐出细胞，进入血清，B错误； D、ALT（谷丙转氨酶）活性受到pH影响，D正确。 故选B。 2．（24-25高三上·北京西城·期末）溶酶体内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，溶酶体膜蛋白因糖基化修饰而不会被其水解酶分解。下列关于溶酶体的叙述错误的是（    ） A．由单层磷脂分子和蛋白质组成 B．分解衰老细胞器需要适宜pH C．糖基化可能发生在高尔基体中 D．能杀死侵入细胞的细菌或病毒 【答案】A 【分析】溶酶体是单层膜细胞器，含有多种水解酶，是细胞的“消化车间”，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒和细菌。 【详解】A、溶酶体是具有单层膜的细胞器，而膜结构是由磷脂双分子层和蛋白质等组成，并非单层磷脂分子，A错误； B、酶发挥作用需要适宜的条件，溶酶体内的水解酶分解衰老细胞器需要适宜的 pH 等条件，B正确； C、高尔基体在细胞中具有对蛋白质进行加工、分类和包装等功能，糖基化修饰可能发生在高尔基体中，C正确； D、溶酶体不仅能分解衰老、损伤的细胞器，还能杀死侵入细胞的细菌或病毒，D正确。 故选A。 3．（24-25高三上·北京丰台·期末）嫩肉粉中的主要成分是木瓜蛋白酶。为探究不同pH对该酶活性的影响，研究人员以酪蛋白为底物进行实验，结果如图。下列叙述正确的是（    ） A．木瓜蛋白酶为酪蛋白的分解提供了活化能 B．随着温度改变，最适pH会左移或者右移 C．酪蛋白的分解速率可表示木瓜蛋白酶活性 D．pH由4调至7，木瓜蛋白酶完全恢复活性 【答案】C 【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；酶的特性：专一性、高效性、作用条件温和；酶促反应的原理：酶能降低化学反应所需的活化能。 【详解】A、木瓜蛋白酶可以降低化学反应的活化能，但不能提供活化能，A错误； B、温度的变化，不会改变酶的pH，B错误； C、酪蛋白是底物，底物的分解速率可以表示木瓜蛋白酶活性，C正确； D、过酸或过碱会导致酶的活性降低甚至失活，pH为4时，酶可能已经失活，所以pH由4调至7，木瓜蛋白酶可能不会恢复活性，D错误。 故选C。 4．（24-25高三上·北京顺义·期末）某同学利用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，在三个温度条件下开展实验并测定反应体系中的淀粉余量（其他条件相同），由多到少依次为80℃组、20℃组、50℃组。据此可知（    ） A．50℃为淀粉酶的最适温度 B．80℃时的淀粉酶活性低于20℃ C．不同酶的最适温度可能不同 D．高温破坏酶的空间结构，而低温不会 【答案】B 【分析】酶具有高效性、专一性和需要适宜的温度和pH。 【详解】A、在80℃组、20℃组、50℃组三组实验中，50℃时酶的活性相对较高，但50℃不一定是淀粉酶的最适温度，A错误； B、依据题干信息，淀粉余量80℃组20℃组50℃组，说明80℃时的淀粉酶活性低于20℃，20℃时的酶活性低于50℃，B正确； C、不同酶的最适温度可能不同，此结论不能依据题干信息获得，C错误； D、结合B项和题干信息，仅能得出80℃时的淀粉酶活性低于20℃，20℃时的酶活性低于50℃的结论，但并不能得出高温破坏酶的空间结构，而低温不会破坏酶的空间结构的结论，D错误。 故选B。 5．（24-25高三上·北京东城·期末）检测细菌的转氨酶在不同pH和温度下的酶活性，实验一、二分别于35℃和pH10的条件下进行，结果如图。下列分析正确的是（　　） A．转氨酶只能催化一类氨基转移反应，反映了酶具有高效性 B．10℃和60℃时酶活性极低，原因都是酶的空间结构被破坏 C．在pH5条件下重复实验二，所得曲线与上图相似 D．将实验一pH10的反应体系温度降低10℃，酶活性降低 【答案】D 【分析】酶是活细胞产生的具有生物催化能力的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA；酶的催化具有高效性（酶的催化效率远远高于无机催化剂）、专一性（一种酶只能催化一种或一类化学反应的进行）、需要适宜的温度和pH值（在最适条件下，酶的催化活性是最高的，低温可以抑制酶的活性，随着温度升高，酶的活性可以逐渐恢复，高温、过酸、过碱可以使酶的空间结构发生改变，使酶永久性的失活）。 【详解】A、转氨酶只能催化一类氨基转移反应，反映了酶具有专一性，A错误； B、10℃和60℃时酶活性极低，原因是低温降低了酶的活性，但是酶的空间结构没有被破坏，高温导致酶的空间结构被破坏，B错误； C、据实验1可知，在pH5条件下，酶的活性为0，即已经失活，则在pH5条件下重复实验二，所得曲线与上图不同，C错误； D、据实验2可知，25℃条件下的相对酶活性小于35℃条件下的相对酶活性，实验一是在35℃条件下进行的，所以将实验一pH10的反应体系温度降低10℃，酶活性降低，D正确。 故选D。 6．（23-24高三上·北京石景山·期末）为探究表面活性剂T-80对木瓜蛋白酶活性的影响。研究人员在最适温度下开展实验，得到下图所示结果。下列叙述不正确的是（    ） A．T-80对木瓜蛋白酶的活性具有抑制作用 B．与pH为6.5相比，pH为9.5时木瓜蛋白酶活性低 C．若升高反应体系的温度，图中曲线会向下移动 D．若增加反应体系中木瓜蛋白酶的量，木瓜蛋白酶活性增加 【答案】D 【分析】影响酶活性的因素主要是温度和pH，在最适温度（pH）前，随着温度（pH）的升高，酶活性增强；到达最适温度（pH）时，酶活性最强；超过最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶活性降低．另外低温酶不会变性失活，但高温、pH过高或过低都会使酶变性失活。 【详解】A、随T-80浓度增加，酶活性相对值下降，说明T-80对木瓜蛋白酶的活性具有抑制作用，A正确； B、与pH为6.5相比，pH为9.5时酶活性相对值更低，木瓜蛋白酶活性更低，B正确； C、题图结果是在最适温度下测得的，若升高反应体系的温度，则酶活性相对值下降，图中曲线会向下移动，C正确； D、酶的含量不会影响酶活性大小，故若增加反应体系中木瓜蛋白酶的量，木瓜蛋白酶活性不变，D错误。 故选D。 7．（23-24高三上·北京东城·期末）某研究小组在过氧化氢溶液中加入一定量的过氧化氢酶，收集产生的氧气，每隔30秒进行一次测定，结果如图。下列叙述合理的是（　　） A．过氧化氢酶为过氧化氢的分解提供了所需的活化能 B．氧气产生速率随时间变化逐渐减慢是由于酶的活性降低 C．适当增加酶的初始加入量不会改变产生的氧气总量 D．低温条件下氧气产生速率低是由于酶的空间结构被破坏 【答案】C 【分析】1、分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。 2、与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 【详解】A、过氧化氢酶降低过氧化氢分解所需的活化能，催化过氧化氢分解，A错误； B、氧气产生速率随时间变化逐渐减慢是由于底物含量不足，B错误； C、酶催化化学反应只改变反应速率，不改变反应程度，反应产生的氧气总量由底物决定，适当增加酶的初始加入量不会改变产生的氧气总量，C正确； D、低温条件不改变酶的空间结构，但会抑制酶的活性。因此，低温条件下氧气产生速率低是由于酶的活性被抑制，D错误。 故选C。 8．（23-24高三上·北京海淀·期末）在Mg2+存在的条件下，己糖激酶可催化ATP分子的磷酸基团转移到葡萄糖分子上，生成6-磷酸葡萄糖。下列关于己糖激酶的叙述正确的是（    ） A．基本单位是葡萄糖 B．组成元素仅含C、H、O、P C．可提供化学反应所需的活化能 D．催化活性受Mg2+影响 【答案】D 【分析】酶：（1）定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。（2）本质：大多数是蛋白质，少数是RNA。（3）特性：高效性、专一性、作用条件较温和。 【详解】A、己糖激酶的化学本质是蛋白质，基本单位是氨基酸，A错误； B、己糖激酶的化学本质是蛋白质，组成元素主要有C、H、O、N，B错误； C、己糖激酶具有催化作用，其机理为能降低化学反应所需的活化能，C错误； D、在Mg2+存在的条件下，己糖激酶可催化ATP分子的磷酸基团转移到葡萄糖分子上，生成6-磷酸葡萄糖，故己糖激酶的催化活性受Mg2+影响，D正确。 故选D。 9．（22-23高三上·北京通州·期末）抑制剂可与酶结合并降低酶的活性。下图表示两种抑制剂的作用机理，相关说法错误的是（    ） A．除酶抑制剂外，温度、pH也会影响酶的催化效果 B．可通过增加底物浓度解除抑制剂A对酶的抑制效果 C．抑制剂B和酶结合，导致酶的活性部位功能丧失 D．低温和抑制剂B降低酶活性，两者作用机理相同 【答案】D 【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物；作用机理是降低化学反应的活化能，进而加快化学反应的速率。 【详解】A、温度、pH也会影响酶的活性，进而影响酶的催化效果，A正确； B、抑制剂A与底物竞争酶的结合位点，增加底物浓度可以解除抑制剂A对酶的抑制效果，B正确； C、抑制剂B和酶结合，导致酶的活性部位空间结构改变，使酶的功能丧失，C正确； D、低温不会改变酶的空间结构，而抑制剂B会改变酶的空间结构，两者作用机理不同，D错误。 故选D。 10．（22-23高三上·北京石景山·期末）某同学对蛋白酶TSS的催化作用开展了初步研究，结果见下表。下列分析不正确的是（    ） 组别 pH CaCI2 温度（℃） 降解率（%） ① 9 + 90 38 ② 9 + 70 88 ③ 9 - 70 0 ④ 7 + 70 58 ⑤ 5 + 40 30 注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为I型胶原蛋白 A．该酶的催化活性依赖于CaCI2 B．①、②组的自变量为温度，②、④组的自变量为pH C．该酶催化反应的最适温度为70℃ D．需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物 【答案】C 【分析】酶是活细胞产生的具有生物催化能力的有机物，大多数是蛋白质，少数是 RNA ；酶的催化具有高效性、专一性、需要适宜的温度和 pH 值。 【详解】A、分析②③组可知，没有添加CaCl2降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确； B、分析①②变量可知，pH 均为9，都添添加了CaCl2，温度分别为90℃、70℃，故自变量为温度，分析②④变量可知，温度均为70℃，都添添加了CaCl2，pH分别为9和7，故自变量为pH，B正确； C、②组酶的活性最高，此时 pH 为9，温温度为70℃，但由于分组较少，不能说明最适温度为70℃，C错误； D、该实验的反应物蛋白质，要确定该酶能否水解其他反应物，还需补充实验，D正确。 故选C。 11．（22-23高三上·北京房山·期末）在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验中，在选择淀粉酶时，购买了3种酶进行实验，实验过程及结果如下表，下列说法不正确的是（    ） 项目 试管 1 2 3 4 加入3%的可溶性淀粉溶液 2ml 加入淀粉酶或蒸馏水 蒸馏水2ml 2%的α-淀粉酶溶液2ml 2%的β-淀粉酶溶液2ml 2%的糖化酶溶液2ml 将4支试管放入水浴锅加热 60℃水浴加热5min 加入斐林试剂 2ml 将4支试管放入水浴锅加热 60℃水浴加热5min 实验现象 出现蓝色沉淀 少许砖红色沉淀，较多蓝色沉淀 出现砖红色沉淀，较少蓝色沉淀 明显砖红色沉淀，无蓝色沉淀 A．三种酶都可催化淀粉水解，但催化效率不同 B．1号试管属于对照组，没有还原糖产生，实验组均有还原糖产生 C．高温影响酶的活性，60℃的高温导致蓝色沉淀的产生 D．4 号试管砖红色沉淀最多，实验现象明显，应选择糖化酶进行该实验 【答案】C 【分析】酶的特性：①高效性：酶能显著降低反应活化能，加快反应速率；②专一性：每种酶只能催化一种或一类化学反应；③酶的作用条件温和。 【详解】A、由现象可知，三种酶均催化淀粉水解成还原糖，但出现的还原糖数量不同，说明催化效率不同，A正确； B、1号试管属于对照组，没有还原糖产生，实验组均有还原糖产生，均出现砖红色沉淀，B正确； C、本实验中温度不是自变量，60℃的高温不会导致蓝色沉淀的产生，C错误； D、4 号试管砖红色沉淀最多，实验现象明显，催化效果最好，应选择糖化酶进行该实验，D正确。 故选C。 地 城 考点02 细胞呼吸的原理及应用 一、选择题 1．（23-24高三上·北京房山·期末）为确定某品种樱桃番茄的适宜贮藏温度，工作人员做了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是（    ） A．随着贮藏时间的增加，不同温度下樱桃番茄的腐烂率都不断增加 B．10℃组前6d出现的腐烂率异常需进一步实验确认产生原因 C．8℃及以下的零上低温对于此樱桃番茄果实的防腐效果最佳 D．适度低温可降低樱桃番茄的细胞呼吸速率，减少有机物消耗 【答案】A 【分析】樱桃番茄的贮藏，既要使呼吸作用降到最低，以减少有机物的消耗，同时液要保证腐烂率低。温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸的强度。适宜温度能使番茄贮藏的更久。 【详解】A、20℃、16℃条件下，随着贮藏时间的增加，番茄的腐烂率增加；但8℃及以下的零上低温番茄的腐烂率为0，A错误； B、10℃组前6d出现的腐烂率逐渐升高，6d后腐烂率维持不变，故需进一步实验确认产生原因，B正确； C、8℃及以下的零上低温番茄的腐烂率为0，对于此樱桃番茄果实的防腐效果最佳，C正确； D、适度低温导致酶的活性受到抑制，因此可降低樱桃番茄的细胞呼吸速率，减少有机物消耗，D正确。 故选A。 2．（23-24高三上·北京朝阳·期末）为研究神经元胞体和轴突末梢处细胞呼吸的差异，科研人员单独培养神经元的胞体和突触体（主体为突触小体），检测二者的耗氧速率和胞外酸化速率，结果如图。 下列推测正确的是（    ） A．突触体无氧呼吸速率高于神经元的胞体 B．突触体有氧呼吸速率高于神经元的胞体 C．突触体产生ATP的速率低于神经元的胞体 D．CO2产生速率较低导致突触体胞外酸化速率低 【答案】B 【分析】有氧呼吸是指细胞在O2的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解成CO2和H2O，并释放能量，生成大量ATP的过程。无氧呼吸是指生物在无氧条件下，把有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。 【详解】AB、由题图可知，胞体的耗氧量远低于突触体，说明胞体的无氧呼吸速率高于突触体，A错误，B正确； C、突触体有氧呼吸的速率高于神经元胞体，有氧呼吸产生大量的能量，故突触体产生ATP的速率高于神经元的胞体，C错误； D、突触体有氧呼吸的速率高于神经元胞体，突触体产生CO2的速率高于神经元胞体，神经元胞体胞外酸化速率高于胞体是因为无氧呼吸产生的乳酸较多，D错误； 故选B。 3．（23-24高三上·北京海淀·期末）图1和图2分别为电镜下观察到的正常细胞和癌细胞的线粒体结构，据此分析癌细胞不具有的是（    ） A．线粒体缺少凸起的嵴 B．线粒体基质中产生大量丙酮酸 C．无氧呼吸强，产生大量乳酸 D．葡萄糖的消耗量大 【答案】B 【分析】线粒体为有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质：葡萄糖分解为丙酮酸和NADH；第二阶段发生在线粒体基质：丙酮酸与水反应生成二氧化碳和NADH；第三阶段发生在线粒体内膜：NADH与氧气反应生成水。 【详解】A、分析题图可知，癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，A正确； B、细胞质基质中产生大量丙酮酸，B错误； C、癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，无氧呼吸强，产生大量乳酸，C正确； D、癌细胞无氧呼吸强，代谢旺盛，对能量需求量大，而无氧呼吸释放的能量少，故葡萄糖的消耗量大，D正确。 故选B。 4．（23-24高三上·北京大兴·期末）葡萄糖进入细胞后在己糖激酶的作用下磷酸化，然后才能分解成丙酮酸。脱氧葡萄糖（2-DG）可与葡萄糖竞争己糖激酶，但不生成丙酮酸。下列说法错误的是（　　） A．己糖激酶可以降低葡萄糖磷酸化所需的活化能 B．2-DG进入细胞时不需要细胞膜上的蛋白质协助 C．2-DG在细胞内的大量积累可抑制细胞呼吸 D．2-DG可使癌细胞“挨饿”，进而抑制其增殖 【答案】B 【分析】有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP 的过程。有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同，发生在细胞质基质中，由1分子葡萄糖生成2分子丙酮酸。在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。 有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。 【详解】A、酶起催化作用的实质是降低化学反应所需活化能，己糖激酶可以降低葡萄糖磷酸化所需的活化能，A正确； B、脱氧葡萄糖（2-DG）可与葡萄糖竞争己糖激酶，可知2-DG与葡萄糖结构相似，则推测2-DG进入细胞时需要细胞膜上的转运蛋白协助，B错误； CD、依题意，脱氧葡萄糖（2-DG）可与葡萄糖竞争己糖激酶，但不生成丙酮酸，故2-DG在细胞内大量积累可抑制细胞呼吸，可使癌细胞“挨饿”，进而抑制其增殖，CD正确。 故选B。 5．（23-24高三上·北京大兴·期末）肺炎支原体是一种单细胞原核生物。关于支原体的叙述，下列不正确的是（　　） A．由蛋白质承担生命活动 B．无磷脂双分子层 C．遗传信息储存在DNA上 D．可以进行细胞呼吸 【答案】B 【分析】支原体是原核生物，无成形的细胞核，有细胞膜、细胞质、核糖体、遗传物质是DNA。 【详解】A、蛋白质是生命活动的主要承担者，支原体中也是由蛋白质承担各种生命活动，A正确； B、支原体是原核生物，有细胞结构，因此细胞膜由磷脂双分子层构成，B错误； C、支原体是原核生物，遗传物质是DNA，遗传信息储存在DNA上，C正确； D、支原体也要细胞呼吸为细胞供能，所以支原体也可以进行细胞呼吸，D正确。 故选B。 6．（22-23高三上·北京海淀·期末）研究者发现一种细菌，细胞膜上有ATP合成酶及光驱动的H+泵。利用该细菌进行实验，处理及结果如下图所示。对实验结果的分析，不正确的是（    ） A．黑暗时细菌生命活动消耗胞内的ATP B．该细菌的线粒体内有氧呼吸合成ATP C．光照时该细菌能将胞内的H+运出细胞 D．该细菌可利用胞外积累的H+合成ATP 【答案】B 【分析】细菌为原核生物，无线粒体但是可以通过呼吸酶发生呼吸作用。H+的浓度差可以促进ATP的生成。 【详解】A、由图分析，黑暗时胞内的ATP下降，被细菌的生命活动消耗，A正确； B、细菌为原核生物，无线粒体，B错误； C、由题知，该细菌细胞膜上有光驱动的H+泵，光照时该细菌能将胞内的H+运出细胞，C正确； D、存在H+泵，可以利用胞外的H+合成ATP，D正确； 故选B。 7．（22-23高三上·北京房山·期末）在人体肝脏组织细胞中，大量合成 ATP 的细胞器是（    ） A．叶绿体 B．中心体 C．内质网 D．线粒体 【答案】D 【分析】动物细胞主要靠呼吸作用合成ATP，植物可以依靠呼吸作用与光合作用合成ATP。 【详解】A、动物细胞不含叶绿体，A错误； B、中心体与动物细胞有丝分裂相关，B错误； C、内质网与脂质代谢及蛋白质加工相关，C错误； D、光合作用、细胞呼吸可产生ATP，在人体肝脏组织等动物细胞中，细胞呼吸主要发生在线粒体，D正确。 故选D。 8．（22-23高三上·北京大兴·期末）某生物兴趣小组将等量且足量的苹果果肉分别放在О2浓度不同的密闭黑暗容器中，1小时后测定O2吸收量和CO2释放量，结果如下表。据表分析正确的是（    ） O2浓度 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25% O2吸收量（mol） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 CO2释放量（mol） 1 0.8 0.6 0.5 0.45 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 A．苹果果肉细胞在O2浓度为0~3%时进行无氧呼吸，5%~25%时进行有氧呼吸 B．O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多 C．O2浓度为3%时，无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸的相同 D．根据表中数据可以得出贮藏苹果的最佳О2浓度约为5% 【答案】D 【分析】分析表格：在O2浓度为0时，苹果果肉细胞只进行无氧呼吸；在O2浓度为1%～3%时苹果果肉细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且随着O2浓度的增加，有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，释放的CO2减少；当O2浓度达到5%时，苹果果肉细胞只进行有氧呼吸，并且随着O2浓度的增加，有氧呼吸强度在增加，当O2浓度达到20%时，再增加O2浓度，有氧呼吸强度不再增加。 【详解】A、据表可知，苹果果肉细胞在O2浓度为0～3%时，二氧化碳的释放量大于氧气的吸收量，故此时苹果果肉可进行有氧呼吸和无氧呼吸；苹果果肉细胞在O2浓度为5%～25%时，CO2的释放量和O2的吸收量相等，只进行有氧呼吸，A错误； B、据表可知，当O2浓度达到20%时，再增加O2浓度，有氧呼吸强度不再增加，故并非O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多，B错误； C、O2浓度为3%时，依据有氧呼吸反应式可知，有氧呼吸消耗0.3molO2，产生0.3molCO2，需要葡萄糖0.05mol，剩余的CO2=0.5-0.3=0.2mol由无氧呼吸产生，依据无氧呼吸反应式，可知产生0.2molCO2需要葡萄糖0.1mol，故无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的2倍，C错误； D、贮藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件，此时二氧化碳的释放量最少，有机物的消耗最少，D正确。 故选D。 9．（24-25高三上·北京顺义·期末）用含32P磷酸盐的营养液培养植物，一段时间后叶肉细胞中不带放射性的物质或结构是（    ） A．ATP B．核糖体 C．脱氧核糖 D．叶绿体 【答案】C 【分析】细胞吸收的磷酸盐用于合成含有P的物质或结构，因此用含32P的磷酸盐的营养液培养细胞，一段时间后，含有P的物质或结构都可能出现放射性。 【详解】A、ATP的元素组成是C、H、O、N、P，含有P元素，因此可能会出现放射性，A不符合题意； B、核糖体的组成成分是蛋白质、RNA，RNA含有P元素，B不符合题意； C、脱氧核糖属于糖类，元素组成为C、H、O，不含有P元素，因此不可能含有放射性，C符合题意； D、叶绿体含有DNA、RNA、ATP、ADP等含有P元素的化合物，因此可能会出现放射性，D不符合题意。 故选C。 10．（23-24高三上·北京昌平·期末）下图为ATP合成酶功能示意图，相关叙述不正确的是（    ） A．ATP合成酶在核糖体上合成 B．ATP合成酶发挥功能不依赖生物膜 C．ATP合成酶具有催化和运输的作用 D．合成ATP的过程伴随着能量的转化 【答案】B 【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 2、酶的特性：专一性、高效性、作用条件温和。 3、酶促反应原理：酶能降低化学反应所需的活化能。 【详解】A、ATP合成酶的化学本质为蛋白质，合成场所是核糖体，A正确； B、ATP合成酶发挥功能依赖生物膜，ATP合成酶是一种跨膜蛋白，具有运输氢离子的作用，此外还具有催化功能，氢离子顺浓度转运产生电化学势能，促进合成ATP，这些都离不开生物膜，B错误； C、ATP合成酶是一种跨膜蛋白，具有运输氢离子的作用，此外还具有催化功能，催化ADP和Pi生成ATP，C正确； D、氢离子顺浓度转运产生电化学势能，促进合成ATP，势能转化为化学能，D正确。 故选B。 11．（22-23高三上·北京丰台·期末）酶A、酶B与酶C是科学家分别从菠菜叶、酵母菌与大肠杆菌中纯化出的ATP水解酶。研究人员分别测量其对不同浓度的ATP的水解反应速率，实验结果如下图。下列叙述正确的是（    ） A．在相同ATP浓度下，酶A催化产生的最终ADP和Pi量最多 B．各曲线达到最大反应速率一半时，酶C所需要的ATP浓度最低 C．ATP浓度相同时，酶促反应速率大小为：酶A<酶B<酶C D．当反应速率相对值达到400时，酶A所需要的ATP浓度最低 【答案】D 【分析】分析题意，本实验目的是测量酶A、酶B与酶C三种酶对不同浓度的ATP的水解反应速率，实验的自变量是酶的种类及ATP浓度，因变量是反应速率，据此分析作答。 【详解】A、据图可知，在相同ATP浓度下，酶A催化产生的反应速率相对值最高，但ADP和Pi的生成量与底物ATP的量有关，在相同ATP浓度下，三者产生的最终ADP和Pi量相同，A错误； B、据图可知，酶A、酶B和酶C的最大反应速率分别是1200、 800和400，各曲线达到最大反应速率一半时，三种酶需要的ATP浓度分别是10、 10和10，三者相同，B错误； C、据图可知，ATP浓度相同时，酶促反应速率大小为酶A＞酶B＞酶C，C错误； D、当反应速率相对值达到400时，酶A、酶B和酶C的所需要的ATP浓度依次增加，即酶A所需要的ATP浓度最低，D正确。 故选D。 12．（22-23高三上·海淀·期末）某种H﹢-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H﹢。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中（假设细胞内的pH高于细胞外），置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H﹢-ATPase的抑制剂（抑制ATP水解），再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测合理的是（    ） A．H﹢-ATPase位于保卫细胞膜上，蓝光不能够引起细胞内的H﹢转运到细胞外 B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H﹢-ATPase发挥作用导致H﹢逆浓度梯度跨膜运输 C．H﹢-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H﹢所需的能量可由蓝光直接提供 D．溶液中的H﹢能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞 【答案】B 【分析】分析①细胞内的pH高于细胞外，即细胞内的H+少于细胞外，溶液的pH不变说明没有发生H+的转运。②第一组照射蓝光后溶液pH明显降低，说明发生了H+的出细胞的转运，说明蓝光可以激活H+出细胞；另一组加入了抑制剂用蓝光照射没有H+的向外转运，说明H+的转运出细胞需要能量，属于逆浓度的主动运输。 【详解】A、H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，题目研究的是保卫细胞，故位于保卫细胞膜上，由②的第一组实验可知，蓝光照射后溶液pH下降，说明蓝光能够引起细胞内的H﹢转运到细胞外 ，A错误； B、通过①和②的第一组比较，蓝光照射后H+发生逆浓度向膜外转运，说明蓝光可能通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+逆浓度梯度跨膜运输，B正确； C、通过②的第一组和第二组比较可知，H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H﹢所需的能量来自 ATP，C错误； D、通过①和②实验可知，加入H+-ATPase的抑制剂后，溶液的pH不变，说明H+的未完成跨膜运输，即H+的跨膜运输需要ATP，而自由扩散的特点是不消耗能量，D错误。 故选B。 二、非选择题 13．（22-23高一上·北京通州·期末）酵母菌是制作马奶酒的重要发酵菌种之一，科研人员对马奶酒中的酵母菌菌株进行研究。请回答问题： (1)酵母菌在有氧条件下将葡萄糖彻底氧化分解，同时释放大量 ，为其生命活动提供动力；在无氧条件下将葡萄糖分解为酒精和 。 (2)马奶中含有的糖类主要为乳糖。某些微生物可将乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，酵母菌可利用这些单糖发酵产生酒精，从而制成马奶酒。科研人员研究野生型酵母菌和马奶酒酵母菌的发酵情况，结果分别如下图所示。 ①据图可知，野生型酵母菌首先利用 进行发酵，当这种糖耗尽时，酒精产量的增加停滞一段时间，才开始利用 进行发酵。 ②分析图中曲线，与野生型酵母菌相比，马奶酒酵母菌在利用葡萄糖、半乳糖或产生酒精等方面的不同点： 。 【答案】(1) 能量 CO2 (2) 葡萄糖 半乳糖 马奶酒酵母菌先利用的是半乳糖，发酵产生酒精速度快，酒精浓度高峰出现早 【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】（1）酵母菌在有氧条件下将葡萄糖彻底氧化分解产生二氧化碳和水，同时释放大量能量，为其生命活动提供动力；在无氧条件下将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，同时释放出少量的能量。 （2）①据图可知，葡萄糖的浓度先于半乳糖下降，可推知野生型酵母菌首先利用葡萄糖进行发酵，当这种糖耗尽时，酒精产量趋于平稳，不再增加，一段时间后随着半乳糖的浓度下降酒精产量再次上升，可推测葡萄糖消耗完后，野生型酵母菌才开始利用半乳糖发酵。 ②比较两图中的实验结果推测，与野生型酵母菌相比，马奶酒酵母菌在利用葡萄糖、半乳糖方面显示的是马奶酵母菌先利用的是半乳糖，随之同时利用半乳糖和葡萄糖，在产生酒精方面马奶酒酵母菌发酵产生酒精的速度快，由此导致了酒精浓度高峰出现早。 14．（22-23高三上·北京丰台·期末）心脏病突发导致死亡的主要原因是心肌缺氧，科研人员尝试利用光合作用为心肌细胞提供氧气来治疗，并进行了系列研究。 (1)科研人员在甘蓝和菠菜中提取叶绿体，但发现叶绿体脱离了植物细胞就无法正常工作，说明 。之后使用与叶绿体类似的聚球藻（一种蓝细菌）进行实验，与菠菜细胞相比，聚球藻细胞结构上的主要特点是 。 (2)通过手术人为阻断小鼠心脏血液供给来模拟心脏病发时心肌缺血的状况，缺血处理10min后，再分别向心肌细胞周围注射生理盐水（对照组）、注射聚球藻（光照）和注射聚球藻（黑暗）后，测定心肌细胞的氧气含量，实验处理及结果如下图。 在心肌细胞缺血处理后，氧气含量 ，导致有氧呼吸的第 阶段产生的[H]无法与O2反应，为细胞供能。据图可知， ，表明注射聚球藻（光照）的条件下能够改善心肌细胞缺氧的情况。 (3)要进一步确定该方法还能改善缺血后造成的心肌细胞损伤，可测定的指标有（    ） A．心肌细胞代谢速率 B．心室功能 C．聚球藻的存活时间 (4)如果要将该技术应用于临床，还需要研究哪些问题 ？ 【答案】(1) 叶绿体功能的实现离不开完整的细胞结构 没有以核膜为界限的细胞核 (2) 下降 一、二 注射聚球藻(光照)相对于对照组和注射聚球藻(黑暗)，心肌细胞的氧气含量随着时间延长明显上升 (3)AB (4)聚球藻对其他细胞是否有毒性/是否会引起免疫反应等 【分析】原核生物没有以核膜为界限的细胞核，只有拟核；原核生物除了支原体都具有细胞壁，成分主要是肽聚糖；原核生物具有细胞膜、细胞质和核糖体；原核生物遗传物质是DNA，DNA为环状裸露的，不构成染色体。 【详解】（1）叶绿体正常功能的实现离不开完整的细胞结构，故绿体脱离了植物细胞就无法正常工作。聚球藻是一种蓝细菌，蓝细菌是原核生物，最主要的特点是没有以核膜为界限的细胞核。 （2）在心肌细胞缺血处理后，血红蛋白减少，携带氧气减少，氧气含量下降，导致有氧呼吸的第一、二阶段产生的[H]无法与O2反应，为细胞供能。根据图中曲线显示，注射聚球藻(光照)相对于对照组和注射聚球藻(黑暗)，心肌细胞的氧气含量随着时间延长明显上升，表明注射聚球藻（光照）的条件下能够改善心肌细胞缺氧的情况。 （3）要进一步确定该方法还能改善缺血后造成的心肌细胞损伤，应测定心肌细胞的指标或心脏的功能，不应研究聚球藻的存活时间，故选AB。 （4）如果要将该技术应用于临床，还需要研究聚球藻对其他细胞是否有毒性，是否会引起免疫反应，注射的浓度和剂量等问题。 15．（22-23高一上·北京房山·期末）中山杉是一种耐淹性极强的树种，退水后能快速恢复生长。为研究其耐淹性 机理，科研人员将中山杉幼苗进行水淹处理，一段时间后测定幼苗细胞中相关酶的 活性、淀粉和可溶性糖的含量。请回答问题。 (1)中山杉细胞中存在如图1所示的代谢途径，酶a和酶b存在于 中。 (2)据图2分析，水淹一段时间后酶a和酶b活性 （提高/降低），说明根和叶的 （有氧/无氧）呼吸速率增强。中山杉在遭水淹后，其主要呼吸方式应该是 。从图中两种酶活性的数据显示，酶a的活性远远高于酶b，说明中山杉无氧呼 吸生成的最主要代谢产物应该是 。根和叶相比， 的无氧呼吸强度更高些。 (3)科研人员检测中山杉细胞中淀粉和可溶性糖的含量，结果如下表。 组别 处理 总糖量相对值 根系中糖类物质含量（mg/g） 根系 叶片 淀粉 可溶性糖 对照 不做处理，正常生长 65.4 41.1 65.1 1.8 水淹 植株幼苗浸于水中 95.7 68.7 92.8 3.7 注：总糖量 ＝ 淀粉＋可溶性糖 糖类是植物体主要的能源物质。与正常生长时相比，水淹时根系总糖量 （增 加/减少）。据表数据和所学过的知识分析，推测糖在根、叶间的转运方向是从 。 请简要回答：为什么中山杉在退水后，根系细胞中积累的淀粉和可溶性糖会大量减少？ 。 【答案】(1)细胞质基质 (2) 提高 无氧 有氧呼吸 酒精和二氧化碳 叶 (3) 增加   叶片运向根系 中山杉恢复生长，根系吸收矿质元素能力增强，而根细胞是以主动运输方式吸收矿质离子的，需要消耗大量能量，根细胞有氧呼吸速率增强，使积累的糖大量被消耗 【分析】1、有氧呼吸是在氧气充足的条件下，细胞彻底氧化分解有机物产生二氧化碳和水同时释放能量的过程，有氧呼吸的第一阶段是葡萄糖酵解产生丙酮酸和还原氢的过程，发生在细胞质基质中，第二阶段是丙酮酸和水反应形成二氧化碳和还原氢的过程，发生在线粒体基质中，第三阶段是还原氢与氧气结合形成水的过程，发生在线粒体内膜上。 2、无氧呼吸是在无氧条件下，有机物不彻底氧化分解，产生二氧化碳和酒精或者乳酸，同时释放少量能量的过程，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，第二阶段是丙酮酸和还原氢在不同酶的作用下形成二氧化碳和酒精或者乳酸，两个阶段都发生在细胞质基质中。 【详解】（1）中山杉细胞中存在如图1所示的代谢途径，图1表示无氧呼吸的两个途径，而无氧呼吸发生在细胞质基质中，即酶a和酶b存在部位是细胞质基质。 （2）由图2可知，与对照组相比，水淹组一段时间后酶a和酶b活性均提高，说明根和叶的无氧呼吸速率增强，中山杉在遭水淹后，其叶片能进行光合作用，释放氧气，为有氧呼吸提供氧气，且由题意“中山杉是一种耐淹性极强的树种”可知，由此推测中山杉可能能利用水中的氧气，据此分析可知，中山杉主要呼吸方式是有氧呼吸。从图中两种酶活性的数据显示，酶a的活性远远高于酶b，在酶a的作用下，产生二氧化碳和酒精，在酶b的作用下，产生乳酸，因此中山杉无氧呼吸生成的最主要代谢产物是二氧化碳和酒精，由图可知，叶中酶a、酶b的含量更高，因此根和叶相比，叶的无氧呼吸强度更高些。 （3）据表分析，对照组，正常生长时根系总糖量相对值为65.4，水淹组，根系总糖量相对值为95.7，说明水淹时根系总糖量增加。叶片中的叶绿体是光合作用的场所，能够合成有机物，由此可以推测糖在根、叶间的转运方向是从叶片运向根系。退水后，中山杉恢复生长，根系吸收矿质元素能力增强，而根细胞是以主动运输方式吸收矿质离子的，需要消耗大量能量，根细胞有氧呼吸速率增强，使积累的糖大量被消耗。 16．（22-23高三上·北京海淀·期末）番茄红素可用于保护心脑血管、预防和治疗癌症。酵母菌Y是能合成番茄红素的工程菌，但产量不高。番茄红素为脂溶性物质，积累在细胞内的脂滴中。 (1)如图1所示，酵母菌Y进行有氧呼吸时，第一阶段产生的物质X为 ，物质X可跨膜转运至线粒体基质，在酶的催化下形成乙酰CoA，再参与柠檬酸循环。 (2)科研人员利用转基因技术改造酵母菌Y，得到过表达某些酶，从而使番茄红素积累量提高的酵母菌L。据图1分析，酵母菌L过表达的酶应符合：发挥作用的位置应为 （选填“细胞质基质”或“线粒体基质”），功能应是将物质X更多地转化为 。 (3)科研人员利用发酵罐对改造后的酵母菌L进行培养。发酵45h后，以一定的流速补充葡萄糖，定时测定酒精、番茄红素和菌体量，结果如图2和图3。 ①0~45h，酵母菌L先后利用的有机物有 。 ②据图2和图3分析，在该发酵进程的后期，进一步提高番茄红素的产量可采取的措施包括 （至少两个方面）。 【答案】(1)丙酮酸 (2) 细胞质基质 番茄红素 (3) 葡萄糖、酒精 适当补充葡萄糖，定时收集番茄红素 【分析】有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段相同，都是将葡萄糖分解生成丙酮酸，该过程发生在细胞质基质中。丙酮酸可进入线粒体发生有氧呼吸第二阶段，也可在细胞质基质进行转化反应，生成甘油三酯和番茄红素。 【详解】（1）有氧呼吸第一阶段的产物X是丙酮酸，丙酮酸可进入线粒体基质参与有氧呼吸第二阶段。 （2）若想使番茄红素积累，需要提高合成番茄红素酶的量，该酶在细胞质基质发挥作用，将物质X更多的转化成番茄红素。 （3）①0~20h，葡萄糖的量大幅下降，说明酵母菌L先利用葡萄糖，20到45h，葡萄糖几乎被耗尽，酒精的量下降，说明此时利用的有机物是酒精。 ②发酵进程的后期，进一步提高番茄红素的产量可采取的措施包括适当补充葡萄糖、定期收集番茄红素，以防积累过多抑制生成。 地 城 考点03 光合作用与能量转化 一、选择题 1．（24-25高三上·北京昌平·期末）大气CO2浓度增加和环境温度持续升高是全球气候变化的两个特征，下图为四种环境条件下的净光合速率(CO2吸收速率)。下列叙述错误的是（   ） A．升温处理可能降低了光合作用相关酶的活性 B．高CO2浓度增加暗反应原料，提升最大光合速率 C．光照强度为0时，②组呼吸速率低于①组 D．高光照强度条件下，④组净光合速率最高 【答案】D 【分析】由图可知，升温降低净光合速率，增加CO2浓度可增大净光合速率。 【详解】A、①③组对比，③组净光合速率降低，②④组对比，④组净光合速率降低，均能看出升温处理可能降低了光合作用相关酶的活性，A正确； B、对比①②组、③④组均可看出高CO2浓度增加暗反应原料，提升最大光合速率，B正确； C、由图可知，曲线在纵轴上的交点为呼吸速率，光照强度为0时，②组呼吸速率低于①组，C正确； D、高光照强度条件下，②组净光合速率最高，D错误。 故选D。 2．（24-25高三上·北京丰台·期末）为探究施氮量对羊草光合特性的影响，科研人员检测不同施氮量下羊草的相关指标，数据如下表。下列叙述正确的是（    ） 处理 净光合速率μmol（m2·s） 气孔导度mmol（m2·s） 蒸腾速率mmol（m2·s） 胞间CO2浓度μmol/mol 不施氮 11.15 71.38 2.03 288.28 施氮（kg/hm2） 75 15.40 82.73 2.65 361.08 150 19.67 87.45 3.17 388.85 225 14.63 77.93 2.55 341.02 300 8.33 61.82 1.83 248.15 A．羊草吸收的氮元素可用于合成叶绿素等有机物 B．净光合速率的变化与施加氮元素的量成正相关 C．施氮量增加导致气孔导度随蒸腾速率升高而升高 D．高氮环境下呼吸速率升高从而降低胞间CO2浓度 【答案】A 【分析】依题意，实验的目的是探究施氮量对羊草光合特性的影响。据题中表格数据可知：本实验的自变量是不同施氮量，其中不额外施加氮肥为对照组。因变量有净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及胞间二氧化碳浓度。分析表格数据可知，施氮量为75kg/hm2、150kg/hm2及225kg/hm2时，净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及胞间二氧化碳浓度都比不施氮组高，且随着氮的浓度增大而先增大后减小；施氮量为300kg/hm2时，净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及胞间二氧化碳浓度都比对照组小。 【详解】A、羊草吸收的氮元素用于细胞中含有N元素的化合物的合成，叶绿素含有N元素，因此，羊草吸收的氮元素可用于合成叶绿素等有机物，A正确； B、据表格数据可知，施氮量在0~150kg/hm2时，施氮量增加，净光合速率增大；施氮量在150~300kg/hm2时，施氮量增加，净光合速率减小，B错误； C、据表中数据可知，当施氮量为300kg/hm2时，气孔导度及蒸腾速率都比施氮量为225kg/hm2时低，因此，施氮量增加导致气孔导度随蒸腾速率升高而升高的说法不对，C错误； D、呼吸速率升高，向细胞外释放二氧化碳，会使胞间二氧化碳浓度升高，D错误。 故选A。 3．（24-25高三上·北京顺义·期末）研究者将玉米光合作用的关键酶基因导入水稻，把两种水稻叶片放入叶室中，调节灯泡与叶室之间的距离，测定不同光强下水稻叶片CO2吸收速率，结果见图。相关叙述正确的是（    ） A．光强低于100μmol·m-2·s-1，两种水稻叶片均停止光合作用 B．光强高于1000μmol·m-2·s-1，原种水稻叶片不再积累有机物 C．推测高光强地区原种水稻的产量高于转基因水稻 D．低光强下两种水稻叶片的净光合速率无显著差异 【答案】D 【分析】题图分析：实验目的是探究不同光强对不同水稻叶片CO2吸收速率的影响，自变量为不同光强，水稻种类，因变量为CO2吸收速率。 【详解】A、光强等于100μmol·m-2·s-1时，两种水稻叶片处于光补偿点，即光合作用强度等于呼吸作用强度，所以低于100μmol·m-2·s-1时，两种植物叶片的光合作用强度大于呼吸作用强度，即仍能进行光合作用，A错误； B、光强高于1000μmol·m-2·s-1，两种水稻叶片的CO2吸收速率大于0，即转基因水稻叶片和原种水稻叶片的净光合速率大于0，仍能积累有机物，B错误； C、据图可知，光强高于1000μmol·m-2·s-1时，原种水稻叶片已到达光饱和点，转基因水稻还没有到达光饱和点，所以可推测高光强地区原种水稻的产量低于转基因水稻，C错误； D、据图可知，两种水稻叶片在低光强（小于1000μmol·m-2·s-1）时，曲线重叠，说明两种水稻叶片的净光合速率无显著差异，D正确。 故选D。 4．（23-24高三上·北京昌平·期末）生态系统的碳通量与该生态系统的净生产力（吸收并储存CO2的能力）相关，数值越小说明净生产力越强。某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况如下图。相关叙述中正确的是（    ） A．140天时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度 B．150天后碳通量变化原因是玉米叶面积迅速增加 C．210天后碳通量变化原因是玉米开花结果 D．玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响 【答案】C 【分析】对于能进行光合作用的植株而言，净光合速率＝总光合速率—呼吸速率。 【详解】A、分析题图，140天时玉米的碳通量为0，说明140天时玉米的光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误； B、图中显示的是某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况，150天后碳通量逐渐降低，净生产力越逐渐增强，原因是玉米叶中的叶绿素含量迅速增加，B错误； C、210天后碳通量逐渐增加，净生产力减小，变化原因是玉米开花结果，呼吸消耗的二氧化碳更多，C正确； D、根据题图无法得出玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响，该实验的自变量是玉米生长时间，D错误。 故选C。 5．（23-24高三上·北京大兴·期末）下列实验中对于结果的观察，描述正确的是（　　） A．提取和分离绿叶中色素，观察提取液中色素的颜色 B．噬菌体侵染大肠杆菌实验，观察上清液和沉淀中的放射性 C．探究酵母菌细胞呼吸的方式，观察酵母菌培养液的浑浊程度 D．低温诱导植物细胞染色体数目变化，观察纺锤丝牵引染色体的运动 【答案】B 【分析】1、绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。 2、观察细胞有丝分裂实验的步骤：解离（解离液由盐酸和酒精组成，目的是使细胞分散开来）、漂洗（洗去解离液，便于染色）、染色、制片（该过程中压片是为了将根尖细胞压成薄层，使之不相互重叠影响观察）和观察（先低倍镜观察，后高倍镜观察）。 【详解】A 、提取和分离绿叶中色素，观察的是滤纸条上色素带的颜色，A错误； B、噬菌体侵染大肠杆菌实验，观察的是上清液和沉淀中的放射性，B正确； C、探究酵母菌细胞呼吸的方式，观察的是澄清石灰水的浑浊程度，C错误； D、该实验中细胞已经死亡，观察低温诱导植物染色体数目变化的观察指标是染色体的数目，D错误。 故选B。 6．（23-24高三上·北京大兴·期末）为引种濒危植物香木莲，研究人员检测了光照强度对其净光合速率的影响，下列说法正确的是（　　） A．香木莲叶肉细胞质基质中含有多种与暗反应有关的酶 B．光照强度为100μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗光合速率相等 C．光照强度为600μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗产生ATP的场所不同 D．大苗栽培时可选择向阳处，引种幼苗时遮荫处理可以提高存活率 【答案】D 【分析】叶肉细胞中能够产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；分析曲线可知，在相同光照下，幼苗的净光合速率可能不等于成年苗的净光合速率。 【详解】A、香木莲叶肉细胞光合作用的暗反应阶段发生在叶绿体基质中，因此与暗反应相关的酶存在与叶绿体基质中，而不在细胞质基质中，A错误； B、由图可知，光照强度为100μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗净光合速率相等，但是其（总）光合速率不相等，B错误； C、光照强度为600μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用，故产生ATP的场所都有细胞质基质、线粒体、叶绿体，C错误； D、由图可知，在光照强度大时大苗的净光合速率较高，因此栽培时可选择向阳处；而光照强度较强时，幼苗的净光合速率受到抑制，因此引种幼苗时遮荫处理可以提高存活率，D正确。 故选D。 7．（22-23高三上·北京通州·期末）下图为高等植物叶绿体部分结构示意图，PSⅡ和PSI系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物，下列相关说法错误的是（    ） A．PSⅡ和PSI系统分布在高等植物叶绿体内膜上 B．H+向膜外转运过程释放的能量为合成ATP供能 C．PSⅡ和PSI系统中的蛋白质和光合色素属于脂溶性物质 D．如果e和H+不能正常传递给NADP+，暗反应的速率会下降 【答案】A 【分析】据图可知，图示过程可以发生水的光解和ATP的过程，可表示光反应阶段，场所是叶绿体的类囊体薄膜。 【详解】A、PSⅡ和PSI系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物，光合色素存在于类囊体薄膜上，且图示PSⅡ和PSI系统参与的过程是光反应阶段，场所是叶绿体的类囊体薄膜而非叶绿体内膜，A错误； B、据图可知，H+向膜外转运过程释放的能量可作为ADP和Pi合成ATP的能量，B正确； C、PSⅡ和PSI系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物位于磷脂内部，故PSⅡ和PSI系统中的蛋白质和光合色素属于脂溶性物质，C正确； D、暗反应过程需要光反应提供的NADPH，据图可知，如果e和H+不能正常传递给NADP+，会影响NADPH的合成，进而导致暗反应的速率下降，D正确。 故选A。 8．（22-23高三上·北京石景山·期末）下列有关生物膜的叙述，不正确的是（    ） A．核膜为单层膜，膜上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道 B．线粒体为双层膜，内膜上进行有氧呼吸的第三阶段 C．叶绿体的类囊体薄膜上分布着能吸收光能的色素 D．内质网的膜成分可以转移到高尔基体膜和细胞膜中 【答案】A 【分析】核膜是双层膜，外膜上附有许多核糖体，常与内质网相连；其上有核孔，是核质之间频繁进行物质交换和信息交流的通道；在代谢旺盛的细胞中，核孔的数目较多。 【详解】A、细胞核的核膜是双层膜结构，核孔是物质进出细胞核的通道，A错误； B、线粒体为双层膜，其内膜上有许多酶，主要与有氧呼吸第三阶段有关，即在内膜上进行有氧呼吸的第三阶段，B正确； C、叶绿体的类囊体薄膜上分布着光合色素，有利于吸收、利用和转化光能，C正确； D、内质网与核膜、细胞膜直接相连，并且内质网膜、高尔基体膜、细胞膜之间可通过囊泡的转移实现膜成分的更新，D正确。 故选A。 9．（22-23高三上·北京丰台·期末）研究遮阴对花生光合作用的影响，可为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。由下表实验结果无法得出的是（    ） 处理 指标 叶绿素含量（mg·dm-2） 单株光合产量（g干重） 单株叶光合产量（g干重） 单株果实光合产量（g干重） 不遮阴 2.09 18.92 3.25 8.25 遮阴2小时 2.66 18.84 3.05 8.21 遮阴4小时 3.03 16.64 3.05 6.13 A．与不遮阴相比，遮阴处理植株的光合产量下降 B．遮阴4小时/天时，花生植株优先将光合产物分配至叶中 C．花生植株通过增加叶绿素含量提高吸光能力适应弱光环境 D．间种时高秆作物对花生的遮阴为4小时/天不影响花生产量 【答案】D 【分析】本实验的自变量时遮阴情况，因变量包括叶绿素含量、单株光合产量、单株叶光合产量、单株果实光合产量；遮阴条件和不遮阴相比，叶绿素含量增加，而其他产量均降低。 【详解】A、与不遮阴相比，遮阴处理植株的单株光合产量、叶光合产量、果实光合产量均下降，A正确； B、遮阴4小时/天时，与遮阴2小时/天相比，花生植株单株叶光合产量未变，而单株光合产量和单株果实光合产量均下降，说明优先将光合产物分配至叶中，B正确； C、遮阴条件下叶绿素含量增加，说明花生植株通过增加叶绿素含量提高吸光能力适应弱光环境，C正确； D、花生的产量应分析果实，若间种时高秆作物对花生的遮阴为4小时/天，单株果实光合产量下降，故会影响花生产量，D错误。 故选D。 10．（22-23高三上·北京东城·期末）羊草属禾本科植物，据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种。在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定，结果如下图。据图分析错误的是（    ） A．8~18时两种羊草始终处于有机物的积累状态 B．10～12时两种羊草净光合速率下降可能是气孔关闭影响暗反应过程 C．14～16时两种羊草净光合速率逐渐升高是光照强度逐渐增强所致 D．灰绿型羊草净光合速率高于黄绿型可能与叶中叶绿素含量不同有关 【答案】C 【分析】分析图示可知，在图示8-18时内，灰绿型的羊草净光合速率都大于黄绿型羊草。 【详解】A、净光合速率大于0，植物会积累有机物，图示中8~18时两种羊草的净光合速率都大于0，因此两种羊草始终处于有机物的积累状态，A正确； B、10～12时两种羊草净光合速率下降可能是正午温度过高，蒸腾作用过强，导致植物的气孔关闭，影响了CO2的吸收，进而影响了暗反应过程，B正确； C、14～16时两种羊草净光合速率逐渐升高是气孔打开，CO2进入增加所致，14～16时光照强度应逐渐降低，C错误； D、叶绿素可吸收并转化光能，因此叶绿素的含量会影响植物的光合速率，灰绿型羊草净光合速率高于黄绿型可能与叶中叶绿素含量不同有关，D正确。 故选C。 11．（22-23高三上·北京房山·期末）研究高温和增施 CO2对番茄叶片净光合速率的影响，结果如下图。下列相关说法不正确的是（    ） A．11:00 时，所有处理的净光合速率出现最高值 B．13:00 时，各处理因中午气孔关闭导致净光合速率快速下降 C．增施 CO2可提高番茄叶片的胞间 CO2浓度，促进暗反应 D．高温+ CO2处理可以缓解高温对光合作用的抑制 【答案】B 【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行三碳化合物的还原，合成有机物。 【详解】A、由图可知，所有处理的净光合速率在11：00时出现最高值，A正确； B、13:00 时，常温和高温组植物因叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞间的二氧化碳的含量下降，从而引起净光合速率下降，而增施 CO2组由于增大了CO2的浓度，番茄叶片的净光合速率没有快速下降，B错误； C、增施 CO2可提高番茄叶片的胞间 CO2浓度，促进暗反应中CO2的固定，C正确； D、高温条件下植物为了减少蒸腾作用对水分的散失，叶片上的部分气孔会关闭，导致细胞间的二氧化碳的含量下降，从而引起光合速率下降，由图可知，与高温组相比，增施 CO2使番茄叶片净光合速率增大，说明高温+ CO2处理可以缓解高温对光合作用的抑制，D正确。 故选B。 12．（22-23高三上·北京西城·期末）西洋参易受干旱胁迫而影响生长。检测西洋参在重度干旱条件下光合作用的相关指标，结果如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．CO2的固定速率随着干旱时间的延长而上升 B．干旱既影响光反应又影响暗反应 C．胞间CO2浓度仅受气孔导度影响 D．降低气孔导度不利于西洋参适应干旱环境 【答案】B 【分析】光合作用包括光反应和暗反应。光反应主要有两个过程：水的光解和ATP的合成，暗反应也主要有两个过程：二氧化碳的固定和三碳化合物的还原。 【详解】A、随着干旱时间的延长，CO2的吸收速率降低，胞间CO2浓度增加，说明叶肉细胞固定CO2的速率在下降，A错误； B、由图可知，干旱影响CO2的吸收，从而影响暗反应，干旱也会影响植物吸收水分，从而影响光反应，B正确； C、胞间CO2浓度既受气孔导度影响，也受叶肉细胞的光合作用强度的影响，C错误； D、降低气孔导度可减少通过蒸腾作用散失水分，利于西洋参适应干旱环境，D错误。 故选B。 二、非选择题 13．（24-25高三上·北京·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 提高光合作用速率的新构想 光合作用是地球上唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等具有重要意义。 光合作用分为光反应和暗反应两个密切相关的阶段。人们一直致力于通过优化光能捕获系统，或增加碳固定效率等途径来提高光合速率。研究发现，光反应产生ATP与NADPH比例相对固定，但理论上要保证暗反应的充分进行，需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高，这可能是限制光合作用速率的因素之一。也有研究发现，通过增加光能吸收促进ATP合成，实际对提高光合速率的影响有限。因此，有研究人员提出新的构想——从细胞代谢全局出发，将光反应和暗反应视为有机整体，在细胞中导入NADPH消耗模块，以提高细胞原有的ATP与NADPH比例。 人们发现，在一些异养型微生物中存在着生成异丙醇的代谢途径。研究人员以蓝细菌为研究模型，通过导入三种外源酶（A、B、C酶）基因，在细胞原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的异丙醇合成途径，如图1所示，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，相关指标的检测结果见表和图2，证明增加NADPH消耗途径可以有效提高蓝细菌的光合速率。 组别 导入基因 NADPH含量（pmol） ATP含量（μmol） CO2固定速率（mg·g-1细胞干重·h-1） 一 无 193.5 39.28 86 二 A、B 190.83 35.23 85 三 A、B、C 112.83 62.53 119 注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。 光合微生物通常利用低于的中、低强度光，然而自然界的光照强度往往是波动的，白天最大光强度通常可达到以上，本研究表明将额外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波动和高强度光的有用策略。 人们对光合作用等细胞代谢活动的认识在不断发展，正吸引着科学家们进一步研究。 (1)类囊体膜上的 捕获光能可将 分解为O2和H+。图1中①②表示的物质分别是 ；NADPH在③的进一步反应中的作用是 。 (2)表中组别二的结果说明 。为验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加 进行培养，实验结果应与组别 结果相同。 (3)综合文中信息，阐述在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因。 (4)基于本文的研究结果，写出一个可进一步研究的问题 。 【答案】(1) 光合色素 水 O2、C5 作为还原剂并供能 (2) 导入A、B基因对蓝细菌光合作用效率没有显著影响 丙酮 三 (3)创建异丙醇合成途径减少了细胞内NADPH含量，使细胞中ATP与NADPH的比例显著增加；能够有效地利用高强度光，促进光反应进行；提高蓝细菌对CO2的利用效率，促进暗反应进行，提高光合速率 (4)此研究能否应用于高等植物；对蓝细菌自身其他代谢途径是否产生影响 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】（1）类囊体膜上的光合色素捕获光能可将水光解的产物是H＋、e－和O2，据图可知，图中①是O2；②在暗反应过程中与二氧化碳结合，表示C5；③是C3的还原过程，NADPH在该过程的进一步反应中的作用是作为还原剂并供能。 （2） 分析表格可知，组别一没有导入基因，而组别二导入A、B基因，比较两组的结果可知，两组的NADPH、ATP和CO2固定速率均差别不大，说明导入A、B基因对蓝细菌光合作用效率没有显著影响；分析题意，本实验目的是验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，则实验的自变量是额外的NADPH的有无，结合题意可知，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，故研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加丙酮（图示过程中C酶是催化丙酮生成异丙醇的酶）进行培养；由于添加了C酶，故预期其实验结果与组别三结果相同。 （3）综合文中信息可知，在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因是：创建异丙醇合成途径减少了细胞内NADPH含量，使细胞中ATP与NADPH的比例显著增加；能够有效地利用高强度光,促进光反应进行；提高蓝细菌对CO2的利用效率，促进暗反应进行，提高光合速率。 （4）由于本实验是以蓝细菌为材料进行的，故为提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等的应用，可进一步研究的问题是：此研究能否应用于高等植物；对蓝细菌自身其他代谢途径是否产生影响。 14．（24-25高三上·北京西城·期末）科研人员尝试揭示植物感知光照强度变化调整能量代谢的机理，以期提高作物产量。 (1)在一定范围内，随光照强度增加，类囊体膜上的 捕获光能增多，将 分解为O2和H+。类囊体膜内外H+浓度梯度（内高外低）驱动ATP合成，但当光照过强时，会诱发植物的非光化学淬灭机制（NPQ），耗散过剩的光能，以保护叶绿体结构。 (2)类囊体膜上有蛋白K，科研人员构建了拟南芥K基因缺失突变体（甲）、K基因过表达突变体（乙）。利用 技术检测野生型拟南芥（WT）及甲、乙基因表达情况，结果如图1。同时检测从强光转为弱光过程中的NPQ，图2结果表明：K蛋白的功能是在强光转为弱光时， 。 (3)蛋白K可跨膜运输H+。科研人员改变WT所处环境的光照强度，检测叶绿体基质pH和K蛋白活性的变化，结果如图3。 ①据此推测，有活性的K蛋白跨膜转运H+的方向是 。 ②当光照强度由强转弱时，K蛋白活性先上升后迅速恢复正常。对其适应性意义的阐释，合理的是 （填字母）。 A．K蛋白活性先增强，利于减少光能耗散 B．随K蛋白活性的变化，NPQ先减弱后增强 C．利于维持用于ATP合成的H+浓度梯度 D．K蛋白灵敏调整NPQ，实现能量利用最大化 【答案】(1) 光合色素 水 (2) 抗原—抗体杂交 使拟南芥NPQ快速降低 (3) 由类囊体腔运输到叶绿体基质 ACD 【分析】光合作用过程：（1）光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；（2）暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。 【详解】（1）类囊体膜上含量最多的色素是叶绿素a，捕获光能最多，主要吸收红光和蓝紫光。光合色素吸收的光能可用于水的光解，会将水分解为O2和H+。 （2）检测目的基因表达情况，是否翻译成蛋白质，可通过抗原−抗体杂交技术来检测。根据图2曲线变化可知K蛋白的功能是在强光转为弱光时，使拟南芥NPQ快速降低。 （3）①根据图3分析可知由强光转为弱光时，叶绿体基质pH值变化是下降，所以可推测活性的K蛋白跨膜转运H+的方向是由类囊体腔运输到叶绿体基质。 ②A、K蛋白活性先增强，会使NPQ快速减弱，会减少光能耗散，A正确; B、根据图可知光照强度由强变弱时，K蛋白活性先上升后迅速恢复正常，使NPQ迅速减弱，B错误; C、类囊体膜内外H+浓度梯度（内高外低）驱动ATP合成，而K蛋白的功能是在强光转为弱光时，使拟南芥NPQ快速降低，减少光能过度耗散，利于维持用于ATP合成的H+浓度梯度，C正确; D、光照过强时，会诱发植物的非光化学淬灭机制（NPQ），耗散过剩的光能，而K蛋白可以灵敏调整NPQ，实现能量利用最大化，D正确。 故选ACD。 15．（24-25高三上·北京东城·期末）学习以下材料，回答以下问题。 设计工程菌获取新材料 聚羟基脂肪酸酯（PHA）的物理化学性质类似于塑料，但可以被生物降解，能广泛用于人工心脏瓣膜、血管等材料的制备。钩虫贪铜菌是从土壤中分离出的一种细菌，能够产生并储存PHA．钩虫贪铜菌可进行不同类型的代谢方式。在有机物充足的环境中，该菌株可利用果糖、甘油、脂肪酸等多种有机物进行异养代谢。代谢过程中产生的乙酰辅酶A既是有氧呼吸的中间产物，也可作为原料合成PHA．当环境中有机碳源缺乏时， 钩虫贪铜菌可以通过氧化H2获得能量，进而通过卡尔文循环固定CO2生成有机物，称为化能自养。如下图，在细胞质中的氢化酶催化下，NAD+接收从H2分子中捕获的电子，被还原为NADH，进而将电子传递给NADP+。同时细胞膜上的氢化酶将电子直接传递到电子传递链中，产生的膜内外质子梯度差用于ATP的合成。NADPH和ATP参与卡尔文循环，产生甘油醛-3-磷酸（C3），在多种酶的作用下生成乙酰辅酶A，进而合成PHA． 研究发现，环境中CO2浓度很低时，钩虫贪铜菌卡尔文循环水平较低，但相关酶的表达量依然较高；环境中没有H2存在时，氢化酶也会大量表达。这种持续表达“低利用率”酶的现象是一种适应环境的表现。 研究者希望通过优化菌株代谢途径、改进发酵条件等使钩虫贪铜菌能在混合营养条件下利用有机废物进行生长和代谢活动，同时将CO2转化为PHA等有广泛应用的材料。 (1)在O2、CO2、H2混合气体环境中，利用不含碳源的培养基培养，钩虫贪铜菌可采用的代谢方式是 。 (2)图中物质X是 。绿色植物和钩虫贪铜菌都能通过卡尔文循环固定CO2合成有机物，两者不同之处在于最初的能量来源不同，即 。 (3)请分析，为什么说钩虫贪铜菌持续表达“低利用率”酶是适应环境的表现 。 (4)钩虫贪铜菌可应用于工业生产，根据该菌株特性，以下分析合理的有_____。 A．该菌株可固定工业废气中的CO2同时生产PHA，有利于减少碳排放 B．通过改造该菌株的代谢途径，可使其利用如餐厨废油等更广泛的底物 C．通过提高羧化酶的活性提高CO2固定效率，可提高PHA产量 D．因呼吸作用过程中消耗乙酰辅酶A，可阻断呼吸作用提高PHA产量 【答案】(1)化能自养 (2) 五碳化合物C5 绿色植物进行光合作用的能量来源光能，而钩虫贪铜菌的能量来源H2氧化 (3)钩虫贪铜菌较持续表达“低利用率酶”，在环境变化时可迅速改变代谢方式 (4)ABC 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成[H]和氧气，另一部分光能用于合成ATP；暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物在光反应产生的[H]和ATP的作用下被还原，进而合成有机物。 【详解】（1）在O2、CO2、H2混合气体环境中，利用不含碳源的培养基培养，即环境中缺乏有机碳源，此时钩虫贪铜菌可以通过氧化H2获得能量，进而通过卡尔文循环固定CO2生成有机物，称为化能自养。 （2）图中物质X是C5，即五碳化合物。绿色植物和钩虫贪铜菌都能通过卡尔文循环固定CO2合成有机物，两者不同之处在于最初的能量来源不同，即绿色植物进行光合作用最初的能量来源是光能，而钩虫贪铜菌最初的能量来源是氧化H2获得的能量。 （3）研究发现，环境中CO2浓度很低时，钩虫贪铜菌卡尔文循环水平较低，但相关酶的表达量依然较高，相关酶的表达有利于固定较低浓度的二氧化碳，进而参与卡尔文循环，适应低二氧化碳环境；而当环境中没有H2存在时，氢化酶也会大量表达，这样可为随时出现的H2提供氧化条件，满足自身需要，因此这是适应环境的表现，即钩虫贪铜菌持续表达低利用率酶，在环境变化时可迅速改变代谢方式，因而提高了自身对环境的适应性。 （4）A、根据题意可知，该菌株可固定工业废气中的CO2同时生产PHA，有利于减少碳排放，缓解温室效应，A正确； B、 通过改造该菌株的代谢途径，可使其利用如餐厨废油等更广泛的底物，实现废物再利用，起到了节约能源的目的，B正确； C、 通过提高羧化酶的活性提高CO2固定效率，促进了C3的生成，因而可提高PHA产量，C正确； D、呼吸作用为细胞内其他代谢过程提供能量来源，因此，尽管呼吸作用过程中消耗乙酰辅酶A，也不能可阻断呼吸作用提高PHA产量，D错误。 故选ABC。 16．（24-25高三上·北京朝阳·期末）研究者诱变得到一种小麦黄绿叶突变体，其呼吸特性与野生型植株无差异，但光合特性有明显不同。 (1)光合色素位于叶绿体中的 上，在光合作用中具有 的功能，因此色素种类和含量的变化会影响光合特性。 (2)测定不同光照处理下两种小麦叶片中的光合色素含量，结果如图1。 由图1可知，突变体叶色变浅主要是由于 含量较低，且黄绿表型的出现依赖于 。 (3)对两种小麦叶片光合作用相关指标进行测定，结果如下表。 株系 光饱和点（μmol·m-2.s-1） 光补偿点（μmol·m-2.s-1） CO2饱和点（μumol·mol-1） CO2补偿点（μumol·mol-1） 最大净光合速率（μmol·m-2.s-1） 野生型 1619 37.65 610.93 56.51 29.47 突变体 1873 56.84 890.14 51.66 45.96 备注：光饱和点、光补偿点和最大净光合速率在大气CO2浓度和适宜温度下测定，CO2饱和点和CO2补偿点在光照强度1200μmol·m-2·s-1和适宜温度下测定。 ①据表可知，突变体对强光环境的适应性更强，依据是 。 ②研究发现，突变体对照射在叶面上的光能吸收率低，但吸收的光能转化为化学能的效率较高。据表推测，光能转化率高的原因是突变体具有更高的 能力。 (4)进一步研究发现，突变体叶肉细胞中PEPC酶与叶绿体中ATP合成酶活性显著高于野生型。PEPC酶的功能如图2所示。综合上述信息，以野生型植株为对照，概述突变体光能转化率更高的原因（在方框中以文字和箭头的形式作答）。 【答案】(1) 类囊体薄膜 吸收（捕获）光能 (2) 叶绿素 正常光照强度 (3) 与野生型相比，突变体的光饱和点及最大净光合速率都更高 CO2固定（和还原） (4) 【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。 【详解】（1）光合色素位于叶绿体中的类囊体薄膜上，在光合作用中具有吸收（捕获）光能的功能，捕获的光能用于光合作用的光反应过程，并将光能储存到ATP和NADPH中，因此色素种类和含量的变化会影响光合特性。 （2）由图1实验结果可知，突变体叶色变浅主要是由于叶绿素含量低于野生型。据图可知，正常光照下野生型和突变体叶绿素含量差别较大，遮光条件下野生型和突变体色素含量相差不大，故黄绿表型的出现依赖于正常光照强度。 （3）①表中数据显示，突变体的光饱和点及最大净光合速率都比野生型更高，因而可推测，突变体对强光环境的适应性更强。 ②实验数据显示，突变型光补偿点高，二氧化碳补偿点比野生型低，因而说明光能转化率高的原因是突变体具有更高的CO2固定能力。 （4）进一步研究发现，突变体叶肉细胞中PEPC酶与叶绿体中ATP合成酶活性显著高于野生型。因而在突变型植株的叶肉细胞中可将低浓度二氧化碳更多的转变成草酰乙酸，而草酰乙酸进入到叶绿体中后会分解出二氧化碳和丙酮酸，而后丙酮酸进入到细胞质基质中继续固定低浓度二氧化碳，通过该过程突变体中有了浓缩二氧化碳的机制，因而突变体比野生型有更高的固定二氧化碳能力，进而提升了突变体的光反应速率，因而突变体的光能转化率更高，关图解可表示如下： 17．（23-24高三上·北京石景山·期末）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 光合产物的两个去向 蔗糖和淀粉是绿色植物光合作用的两个主要终产物。在光照下，蔗糖被持续地从叶肉细胞中运出，进入筛管，再通过韧皮部运输至茎、根等非光合器官。未能及时输出的光合产物会以淀粉的形式暂时储存在叶绿体中。黑暗情况下,叶绿体中的淀粉开始分解，以维持蔗糖的持续外运。(见下图) 卡尔文循环中生成的丙糖磷酸可转化为蔗糖或淀粉。丙糖磷酸进入细胞质基质需借助丙糖磷酸转运体（TPT），TPT是叶绿体内膜的主要蛋白质，其运输严格遵循1∶1反向交换的原则，即一分子物质运入，另一分子物质向相反的方向运出。TPT把丙糖磷酸从叶绿体运出的同时，将细胞质基质中的Pi运回叶绿体中。 叶片光合产物输出流畅时，蔗糖持续合成，该过程中释放的Pi不断进入叶绿体，通过TPT交换输出丙糖磷酸。叶片光合产物输出受阻时，蔗糖在叶肉细胞中积累，通过抑制相关酶的活性，使细胞质基质中可利用的Pi减少，不利于丙糖磷酸的输出，而有利于其在叶绿体内合成淀粉。TPT等转运蛋白的存在，控制着叶肉细胞内物质运输流量和代谢平衡。 (1)暗反应中生成的丙糖磷酸由C3被 还原形成。除此之外，C3还能形成C5，C5继续与CO2结合形成2个C3分子，这个过程叫CO2的 。 (2)光合旺盛时，若植物合成的糖类以蔗糖等可溶性糖的形式储存在叶绿体中，可能导致叶绿体基质的浓度升高，引起叶绿体 （选填“吸水”或“失水”）。 (3)据图分析，下列描述正确的是 a．丙糖磷酸既可以用于合成蔗糖，也可以用于合成淀粉 b．若TPT的转运活性受抑制，则经此转运体转运进叶绿体的Pi会减少 c．若合成丙糖磷酸的速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则不利于淀粉的合成 (4)研究发现，TPT转运活性被抑制的转基因烟草叶绿体内淀粉合成量大大增加，但光合速率基本不变，并未表现出显著的生长差异。请根据文中信息推测原因 。 【答案】(1) NADPH 固定 (2)吸水 (3)ab (4)TPT被抑制时，丙糖磷酸从叶绿体输出受阻，在叶绿体基质中大量合成淀粉，丙糖磷酸不会积累，未影响暗反应速率，光合速率不变。同时，淀粉分解形成为麦芽糖和葡萄糖，进入细胞质基质合成蔗糖，运至其他部位，用于生长 【分析】光合作用由光反应和暗反应两部分组成，光反应主要发生水的光解，生成NADPH和ATP，释放氧气，暗反应C5与CO2结合形成2个C3分子，C3在ATP和NADPH提供能量的前提下，被NADPH还原。 【详解】（1）分析图可知：暗反应中生成的丙糖磷酸由C3被NADPH还原形成。除此之外，C3还能形成C5，C5继续与CO2结合形成2个C3分子，这个过程叫CO2的固定。 （2）光合旺盛时，植物合成的糖类以蔗糖等可溶性糖的形式储存在叶绿体中，导致叶绿体基质的浓度升高，渗透压上升，引起叶绿体吸水。 （3）分析图可知： a、丙糖磷酸可以通过ADP-葡萄糖进一步合成淀粉，也可以进入叶绿体基质，通过己糖磷酸进一步合成蔗糖，a正确； b、叶片光合产物输出流畅时，蔗糖持续合成，该过程中释放的Pi不断进入叶绿体，通过TPT交换输出丙糖磷酸，若TPT的转运活性受抑制，则经此转运体转运进叶绿体的Pi会减少，b正确； c、叶片光合产物输出受阻时，蔗糖在叶肉细胞中积累，通过抑制相关酶的活性，使细胞质基质中可利用的Pi减少，不利于丙糖磷酸的输出，而有利于其在叶绿体内合成淀粉。所以合成丙糖磷酸的速率超过Pi转运进叶绿体的速率，蔗糖持续合成，无法及时输出使蔗糖在叶肉细胞中积累，则有利于淀粉的合成，c错误。 故选ab。 （4）当TPT转运活性被抑制时，丙糖磷酸从叶绿体输出受阻，有利于其在叶绿体内合成淀粉，在叶绿体基质中大量合成淀粉，丙糖磷酸不会积累，不会影响光合作用暗反应，所以光合速率不变。同时，黑暗情况下,叶绿体中的淀粉开始分解，淀粉分解形成为麦芽糖和葡萄糖，进入细胞质基质合成蔗糖，运至其他部位，用于生长。 18．（23-24高三上·北京西城·期末）植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO2的过程，会导致光合作用减弱、作物减产研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径）。 (1)图1所示光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合 ，抑制了光合作用中的 阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 (2)研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因，但图中存在两处错误，请圈出并改正 。 (3)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况（图3）。 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度）大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受 等因素的影响。 ②据图3可知，12~14时 ，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 (4)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→_____水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B．光合产物可以及时运输到籽粒 C．G酶表达量的动态变化，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加 【答案】(1) R酶 暗反应/CO2的固定 (2)“A酶”改为“G酶”/“A酶”改为“G酶、M酶、A酶”；GMA途径使得CO2/O2↑ (3) 气孔导度/CO2浓度/温度 内源G酶表达量显著升高 (4)C→A→B 【分析】光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。 【详解】（1）据图分析，CO2与R酶结合后进行光合作用的暗反应阶段，同时O2也能够和R酶结合生成2-PG，所以光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合R酶，从而抑制了光合作用中暗反应的进行。 （2）将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞获得转基因水稻，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。由此说明，R酶与CO2的亲和力更高，从而更有利于进行暗反应。而图2只有A酶一种，要想提高细胞内的CO2浓度，则必须要有G酶，通过G酶可以将乙醇酸转变为乙醛酸，后者需要M酶的催化生成苹果酸，苹果酸进一步转化为丙酮酸，丙酮酸产生CO2用于暗反应。如果只有A酶一种，只能清除体内H2O2，并不能增加CO2浓度。也就是说需要将A酶改为“G酶、M酶、A酶”，如果GMA途径发挥作用，那么细胞内的CO2浓度升高，所以细胞内的CO2/O2↑而不是CO2/O2低，所以需要将CO2/O2低改为CO2/O2↑。 （3）外源G酶基因表达除光强外，还可能与气孔导度、CO2浓度、温度等因素有关。据图3可知，12~14时，总G酶和外源G酶的表达量差值最大，说明内源G酶表达量显著升高，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 （4）本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率，合理解释为：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→外源G酶基因表达除光强外，还可能受气孔导度/CO2浓度/温度等因素的影响，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加→光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加→光合产物可以及时运输到籽粒→水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。故是C→A→B。 19．（23-24高三上·北京东城·期末）学习以下材料，回答以下问题。 无氧呼吸产生的弱酸对光合作用的影响 光合自养型生物依赖光合作用将光能转化为化学能，通过呼吸作用将有机物中的能量释放出来供给代谢活动。有研究发现，在早晚弱光环境及夜晚条件下，无氧呼吸方式对于衣藻的生存很重要。在衣藻中，无氧呼吸过程中产生的丙酮酸具有多条代谢途径，较为特别的是丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸（HA）。研究表明，缺氧条件下衣藻无氧呼吸产生的弱酸导致了类囊体腔的酸化。弱酸在衣藻细胞中有未解离的弱酸分子和解离后的离子两种存在形式。其中弱酸分子可以穿过生物膜进入细胞的各区室中，研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型（如图1）。研究还发现，类囊体腔的缓冲能力不足细胞质基质和叶绿体基质的二十分之一。有数据表明，无氧呼吸产生的弱酸可以抑制光反应中的光捕获和电子传递。为了模拟黎明时分的光照情况，研究人员将衣藻进行黑暗密闭处理3小时后给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加氢氧化钾（实验结果如图2所示）。在有氧情况下，相同实验处理发现氢氧化钾对氧气释放情况无影响。在自然环境中，衣藻经历黑暗和弱光条件的交替，黄昏时光合作用减弱，氧气通过有氧呼吸迅速耗尽，衣藻通过活跃无氧呼吸以维持细胞的能量供给。黎明时分无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。该研究为探索光合作用和呼吸作用的关系提供了新思路。 (1)在光合作用的光反应阶段，类囊体薄膜上的 吸收光能，并将光能转化为 中活跃的化学能参与到暗反应阶段。 (2)下列选项中，可作为证据支持无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化的有_____。 A．类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关 B．外源添加甲酸、乙酸等弱酸后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象 C．无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化 (3)结合图1及文中信息分析，弱酸导致类囊体腔酸化的机制是 。 (4)图2结果显示 。因此可以认为弱光条件下，无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。为解释此现象，请提出一个需要进一步研究的问题。 【答案】(1) 光合色素 ATP、NADPH (2)ABC (3)弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，导致腔内氢离子不断积累，出现酸化 (4) 弱光组释放氧气的时间早于KOH+弱光组，且更快达到最大氧气释放量 无氧呼吸产生的弱酸可以抑制有氧呼吸吗？无氧呼吸产生的弱酸抑制有氧呼吸的程度比抑制光合作用的程度高吗？ 【详解】（1）光合色素位于类囊体薄膜上，光合有关的酶位于叶绿体类囊体薄膜和叶绿体基质中。光反应阶段，类囊体薄膜上的光合色素吸收光能，并将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。 （2）A、类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关，即无氧呼吸产生弱酸的总积累量多，进而类囊体腔内的酸化程度高，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，A正确； B、甲酸、乙酸都是弱酸，外源添加弱酸后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，B正确； C、无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化，产生弱酸的突变体在黑暗条件下发现类囊体腔酸化,可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，C正确； 故选ABC。 （3）由图1可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，导致腔内氢离子不断积累，出现酸化。 （4）衣藻暗处理3小时后一组给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加氢氧化钾，由图2可知，弱光组释放氧气的时间早于KOH+弱光组，且更快达到最大氧气释放量。弱光条件下，无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。为解释此现象，需要进一步研究无氧呼吸产生的弱酸对有氧呼吸的影响，如无氧呼吸产生的弱酸可以抑制有氧呼吸吗？无氧呼吸产生的弱酸抑制有氧呼吸的程度比抑制光合作用的程度高吗？ 20．（22-23高三上·北京石景山·期末）气孔由一对保卫细胞和它们之间的孔隙构成。大多数植物的气孔白天打开，晚上则保持很小的开度，这样既能保证CO2的供给，又能防止水过多散失。 (1)CO2经气孔被运至叶肉细胞的 中，参与光合作用的 反应。 (2)关于气孔开闭的假说之一是：在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2浓度下降，引起pH升高，淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞 导致气孔开放（选填“吸水”、“失水”）。黑暗时，由于 ，使pH降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭。 (3)气孔开闭的调节是一个十分复杂的过程，研究者利用拟南芥展开了相关研究。 ①以光照12h/黑暗12h为光照周期进行实验，结果如图1、2所示： 图Ⅰ结果显示，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后 h内迅速降解，随后又开始积累，达到峰值又开始缓慢降解。结合图1、2所示的结果，可得出的结论是 。 ②研究发现，对于保卫细胞气孔能否打开的调控，蔗糖与TOR激酶起到相同的作用。为确定蔗糖和TOR激酶之间的关系，将野生型拟南芥分为4组开展实验，检测光照后各组中淀粉降解酶BAM1的相对表达量。 组别 1 2 3 4 蔗糖 － ＋ － ＋ TOR激酶抑制剂 － － ＋ ＋ 注：＋/－分别表示有/无添加 能证明蔗糖通过TOR激酶调节淀粉代谢参与气孔运动的实验结果为 。 【答案】(1) 叶绿体基质 暗 (2) 吸水 呼吸作用释放CO2 (3) 1 TOR激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解，使气孔打开。 与1组相比，2组相对表达量更高，3组与4组无显著差异，均小于1组。 【分析】验证气孔开闭由保卫细胞的吸水和失水引起的，则自变量为拟南芥叶片表皮所处液体的环境蔗糖和TOR激酶抑制剂的有无，因变量为气孔开闭情况。 【详解】（1）CO2经气孔被运至叶肉细胞的叶绿体基质中，在叶绿体基质中被固定为C3，参与光合作用的暗反应阶段。 （2）在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2浓度下降，引起pH升高，淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞吸水导致气孔开放。黑暗时只进行呼吸作用，由于呼吸作用释放CO2，使pH降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭。 （3）在图1中，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后1h内迅速降解，随后又开始积累，达到峰值又开始缓慢降解。图2中，开始光照时，对照组和抑制剂处理组保卫细胞气孔开闭情况一致，光照1h和3h后，对照组保卫细胞气孔增大，抑制剂处理组保卫细胞气孔打开程度基本无明显变化，结合图1、2所示的结果，可得出的结论是TOR激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解，使气孔打开。 若与1组相比，2组相对表达量更高，3组与4组无显著差异，均小于1组，则能证明蔗糖通过TOR激酶调节淀粉代谢参与气孔运动，蔗糖与TOR激酶起到相同的调控作用。 【点睛】本题考查学生理解光合作用过程的光反应与暗反应的物质变化及场所，影响光合作用的因素，并学会分析题图获取信息，利用有效信息进行推理、综合解答问题，关键是学会看题图中给出的相关信息，结合具体情境答题。 21．（22-23高三上·北京东城·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 提高光合作用速率的新构想 光合作用是地球上唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等具有重要意义。 光合作用分为光反应和暗反应两个密切相关的阶段。人们一直致力于通过优化光能捕获系统，或增加碳固定效率等途径来提高光合速率。研究发现，光反应产生ATP与NADPH比例相对固定，但理论上要保证暗反应的充分进行，需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高，这可能是限制光合作用速率的因素之一。也有研究发现，通过增加光能吸收促进ATP合成，实际对提高光合速率的影响有限。因此，有研究人员提出新的构想——从细胞代谢全局出发，将光反应和暗反应视为有机整体，在细胞中导入NADPH消耗模块，以提高细胞原有的ATP与NADPH比例。 人们发现，在一些异养型微生物中存在着生成异丙醇的代谢途径。研究人员以蓝细菌为研究模型，通过导入三种外源酶（A、B、C酶）基因，在细胞原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的异丙醇合成途径，如图l所示，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，相关指标的检测结果见表和图2，证明增加NADPH消耗途径可以有效提高蓝细菌的光合速率。 光合微生物通常利用低于600μmol·m-2·s-1的中、低强度光，然而自然界的光照强度往往是波动的，白天最大光强度通常可达到990μmol·m-2·s-1以上，本研究表明将额外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波动和高强度光的有用策略。 人们对光合作用等细胞代谢活动的认识在不断发展，正吸引着科学家们进一步研究。 组别 导入基因 NADPH含量（pmol） ATP含量（μmol） CO2固定速率（mg·g-1细胞干重·h-1） 一 无 193.5 39.28 86 二 A、B 190.83 35.23 85 三 A、B、C 112.83 62.53 119 注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。 (1)图1中①②表示的物质分别是 ；NADPH在③的进一步反应中的作用是 。 (2)表中组别二的结果说明 。为验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加 进行培养，实验结果应与组别 结果相同。 (3)综合文中信息，阐述在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因 。 (4)基于本文的研究结果，写出一个可进一步研究的问题 。 【答案】(1) O2、C5 作为还原剂并供能 (2) 导入A、B基因对蓝细菌光合作用效率没有显著影响 丙酮 三 (3)创建异丙醇合成途径减少了细胞内NADPH含量,使细胞中ATP与NADPH的比例显著增加；能够有效地利用高强度光,促进光反应进行；提高蓝细菌对CO2的利用效率,促进暗反应进行,提高光合速率 (4)此研究能否应用于高等植物；对蓝细菌自身其他代谢途径是否产生影响 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】（1）光反应过程中，水光解的产物是H＋、e－和O2，据图可知，图中①是O2；②在暗反应过程中与二氧化碳结合，表示C5；③是C3的还原过程，NADPH在该过程的进一步反应中的作用是作为还原剂并供能。 （2）分析表格可知，组别一没有导入基因，而组别二导入A、B基因，比较两组的结果可知，两组的NADPH、ATP和CO2固定速率均差别不大，说明导入A、B基因对蓝细菌光合作用效率没有显著影响；分析题意，本实验目的是验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，则实验的自变量是额外的NADPH的有无，结合题意可知，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，故研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加丙酮（图示过程中C酶是催化丙酮生成异丙醇的酶）进行培养；由于添加了C酶，故预期其实验结果与组别三结果相同。 （3）综合文中信息可知，在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因是：创建异丙醇合成途径减少了细胞内NADPH含量，使细胞中ATP与NADPH的比例显著增加；能够有效地利用高强度光,促进光反应进行；提高蓝细菌对CO2的利用效率，促进暗反应进行，提高光合速率。 （4）由于本实验是以蓝细菌为材料进行的，故为提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等的应用，可进一步研究的问题是：此研究能否应用于高等植物；对蓝细菌自身其他代谢途径是否产生影响。 22．（22-23高三上·北京房山·期末）糖类是苹果等果实品质的核心物质，科学家对糖的转运蛋白调控糖的积累机制进行了研究。 (1)光合作用中暗反应利用光反应产生的 ATP 和 ，在 中将C3还原形成糖类。 (2)光合产物通过韧皮部进行长距离运输方式有两种，一种是通过胞间连丝顺浓度梯度运输， （耗能/不耗能），运输速率较为缓慢；另一种是在转运蛋白的作用下，将糖从低浓度跨膜向高浓度运输，其运输速度加快，能大量积累糖类，这种运输方式为 。 (3)为确定糖的转运蛋白 M 在细胞上的位置，研究者将 M 蛋白基因与 GFP（绿色荧光蛋白）基因融合，构建基因表达载体导入苹果愈伤组织并提取原生质体，在显微镜下观察，结果如图。发现绿色荧光出现在 （细胞结构），从而确定了葡萄糖转运蛋白 M 在苹果细胞中的定位。 (4)进一步探究转运蛋白 M 的转运特性，使用只能在麦芽糖培养基上正常生长的酵母突变体进行研究。将 M 和 GFP 的融合基因构建表达载体导入酵母突变体，显微镜下观察到转基因酵母突变体的质膜出现绿色荧光。将转入含 M 基因载体的酵母突变体（a）和转入不含 M 基因空载体的酵母突变体(b)分别接种在不同糖源（不包括麦芽糖）的培养基上。若预期结果是 ，则表明转运蛋白 M 能特异性将葡萄糖转运至酵母细胞内。 【答案】(1) NADPH 叶绿体基质 (2) 不耗能 主动运输 (3)液泡膜 (4)转入含 M 基因载体的酵母突变体（a）能在培养基上正常生长，不含 M 基因空载体的酵母突变体(b)不能在培养基上正常生长 【分析】1、主动运输：逆浓度梯度，需要载体蛋白，需要提供能量； 2、自由扩散：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量； 3、协助扩散：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量。 【详解】（1）光反应为暗反应提供了NADPH和 ATP，将C3还原为三碳糖，进而形成淀粉和蔗糖。光反应阶段，水在光下分解生成氧气和NADPH，同时产生ATP。在叶绿体基质中CO2被C5固定生成C3。 （2）顺浓度梯度运输，不需要额外提供能量；转运蛋白的作用下，将糖从低浓度跨膜向高浓度运输，属于主动运输。 （3）根据图示，绿色荧光出现在液泡膜上，因此确定了葡萄糖转运蛋白 M 在苹果细胞中的定位。 （4）酵母突变体只能在麦芽糖培养基上正常生长，将 M 和 GFP 的融合基因构建表达载体导入酵母突变体，将转入含 M 基因载体的酵母突变体（a）和转入不含 M 基因空载体的酵母突变体(b)分别接种在不同糖源（不包括麦芽糖）的培养基上，若转入含 M 基因载体的酵母突变体（a）能在培养基上正常生长，不含 M 基因空载体的酵母突变体(b)不能在培养基上正常生长，则表明转运蛋白 M 能特异性将葡萄糖转运至酵母细胞内。 23．（22-23高三上·北京大兴·期末）学习以下材料，回答问题。 光呼吸和C4植物，陆地上的植物分布在除南极洲外的所有各洲，它们适应于各种各样的环境条件。这些适应方式中有一种是在不同环境下以不同的方式固定CO2，同时尽可能地节省水。科学家将直接利用空气中的CO2进行光合作用的植物称为C3植物，因为CO2固定的最初产物是一种三碳化合物——3-磷酸甘油酸。许多重要的作物，例如水稻、小麦、大豆以及许多种果树和蔬菜，都是C3植物。C3植物有一个共同的问题，就是在干旱、炎热的条件下，气孔会关闭，CO2不能到达叶绿体。对于植物而言，关闭气孔是一种适应现象，这样可减少水分的损失。但关闭气孔也会阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。其结果是叶内CO2很少，而光合作用的光反应所释放的O2又在叶内积累。光合作用暗反应中的第一个用于固定CO2的酶rubisco有一个特点，能够固定O2，所以称为加氧酶。在CO2很少而О2很多的情况下，这种固定O2的作用非常显著，其结果是将糖转化为一种二碳化合物，然后植物细胞又将这种二碳化合物分解为CO2和水，这种作用名为光呼吸（photorespiration）。光呼吸的结果不产生糖，而是使细胞中已有的糖转变成CO2，但是光呼吸不产生ATP。有一类植物与C3植物不同，它们有特殊的适应特性，这类植物称为C4植物。当气温高而干燥时，C4植物将气孔关闭，减少水分的蒸发，同时却能继续利用日光进行光合作用。原因是C4植物中第一个固定CO2的酶不是rubisco，不能固定O2，在CO2很少的情况下也能固定CO2。这种酶存在于一种不发生暗反应的细胞中，它将CO2固定在一种C4化合物中，这种C4化合物能够转移到相邻的细胞中去并释放CO2，参与暗反应。所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用。玉米、高粱、甘蔗都是C4植物。还有一类被统称为CAM的植物，CAM途径首先在景天属植物中被发现，CAM一词来源于景天酸代谢（crassulacean  acid  metabolism）。CAM植物的特点是气孔夜间张开，白天关闭。夜间CO2进入叶中，与C4植物一样被固定在C4化合物中。白天有光时则C4化合物释放出的CO2参与暗反应，但CAM光合作用的效率不高。 (1)在C3植物的叶肉细胞中，光合作用暗反应发生的场所为 ，其过程是首先在相关酶的催化下CO2与C5结合，生成C3分子，然后在光反应提供的 作用下，将C3还原成糖类等有机物。 (2)根据文中信息阐述光呼吸与有氧呼吸的区别与联系 。 (3)夏季正午，水稻植株会出现因光合速率降低而产生的“午休”现象，而玉米植株则不会出现该现象，据文中信息推测玉米植株不会出现“午休”现象的原因是 。 (4)C4植物捕获和还原CO2在 （填“时间”或“空间”）上分离，CAM植物捕获和还原CO2在 （填“时间”或“空间”）上分离，这两种途径都有利于植物适应 环境。 (5)结合文中信息分析下列说法正确的有___________。 A．能进行光合作用的生物捕获光能的结构都是叶绿体 B．陆生植物进化出固定低浓度CO2机制，可避免光呼吸 C．C植物和CAM植物都利用酶Rubisco来固定CO2 D．CAM植物光合效率较低，所以生长缓慢 【答案】(1) 叶绿体基质 NADPH和ATP (2)光呼吸与有氧呼吸的联系：光呼吸和有氧呼吸都需要消耗氧气，都能将糖分解为CO2和水，；光呼吸与有氧呼吸的区别：光呼吸不产生ATP，有氧呼吸产生ATP。 (3)因为玉米是C4植物，C4植物中第一个固定CO2的酶，在CO2很少的情况下也能固定CO2，所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用 (4) 空间 时间 干旱、炎热、高温 (5)BD 【分析】1.C3植物在干旱、炎热的条件下，气孔会关闭，CO2不能到达叶绿体，光合作用的速率会下降。 2.在CO2很少而О2很多的情况下，光合作用暗反应中的第一个用于固定CO2的酶rubisco，能够固定O2，这种固定O2的作用非常显著，其结果是将糖转化为一种二碳化合物，然后植物细胞又将这种二碳化合物分解为CO2和水，这种作用名为光呼吸。 3.C4气温高而干燥时，C4植物将气孔关闭，减少水分的蒸发，同时却能继续利用日光进行光合作用。 4.CAM植物的特点是气孔夜间张开，白天关闭。夜间CO2进入叶中，与C4植物一样被固定在C4化合物中。白天有光时则C4化合物释放出的CO2参与暗反应，但CAM光合作用的效率不高。 【详解】（1）在C3植物的叶肉细胞中，光合作用暗反应发生的场所为叶绿体基质；光反应为暗反应提供NADPH和ATP，将C3还原成糖类等有机物，。 （2）根据题干信息，光呼吸与有氧呼吸的联系：光呼吸和有氧呼吸都需要消耗氧气，都能将糖分解为CO2和水，；光呼吸与有氧呼吸的区别：光呼吸不产生ATP，有氧呼吸产生ATP。 （3）由“当气温高而干燥时，C4植物将气孔关闭，减少水分的蒸发，同时却能继续利用日光进行光合作用。原因是C4植物中第一个固定CO2的酶不是rubisco，不能固定O2，在CO2很少的情况下也能固定CO2。这种酶存在于一种不发生暗反应的细胞中，它将CO2固定在一种C4化合物中，这种C4化合物能够转移到相邻的细胞中去并释放CO2，参与暗反应。所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用。”可知，因为玉米是C4植物，C4植物中第一个固定CO2的酶，在CO2很少的情况下也能固定CO2，所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用 （4）由“这种酶存在于一种不发生暗反应的细胞中，它将CO2固定在一种C4化合物中，这种C4化合物能够转移到相邻的细胞中去并释放CO2，参与暗反应。所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用。”可知，C4植物捕获和还原CO2在空间上分离；由“CAM植物的特点是气孔夜间张开，白天关闭。夜间CO2进入叶中，与C4植物一样被固定在C4化合物中。白天有光时则C4化合物释放出的CO2参与暗反应。”可知，CAM植物捕获和还原CO2在时间上分离。这两种途径都有利于植物适应干旱、炎热、高温环境。 （5）A、捕获光能的结构不一定是叶绿体，比如原核细胞没有叶绿体，但可以利用光能进行光合作用，A错误； B、光呼吸是CO2很少而О2很多的情况下发生的，所以陆生植物进化出固定低浓度CO2机制，可避免光呼吸，B正确； C、由“C4植物中第一个固定CO2的酶不是rubisco”可知，C4植物固定CO2的酶不是rubisco，C错误； D、CAM植物光合效率较低，积累的有机物少，所以生长缓慢，D正确。 故选BD。 【点睛】本题考查光呼吸、C3植物、C4植物的相关知识，意在考查学生在题干中提取关键信息解题。 24．（23-24高三上·北京海淀·期末）科研人员获得一株小麦突变体，其籽粒灌浆期叶片绿色时间延长、籽粒重量大。为研究相关机理进行了系列实验。 (1)光合作用的光反应在叶绿体的 上进行，其上的P蛋白等与 形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。 (2)P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，结果如图1，结果显示 。灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，结果如图2。据图1及图2结果结合所学知识分析，突变体在灌浆期 ，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。 (3)进一步发现突变体中编码A蛋白的A基因突变，产生了突变的A蛋白。A蛋白是叶绿体中的一种蛋白酶。 ①为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，推测在小麦体内A蛋白的作用是 。 ②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。结合图3、图4结果推测，突变体中A蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白 ，因而产生相关表型。 (4)研究发现P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。结合上述研究，说明A蛋白对小麦生存的意义 。 【答案】(1) 类囊体薄膜 光合色素 (2) 与野生型相比，突变体叶片中PS的含量增加，[PS]含量减少 叶片中PS和叶绿素的含量均增加，有利于吸收、传递并转化光能，提高了光能利用率，促进了光合作用的进行，合成的有机物增加 (3) 催化P蛋白降解 结合但不降解P蛋白 (4)A蛋白的存在催化P蛋白降解，使得P蛋白减少，P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长，有利于小麦的生存 【分析】1、叶绿体是光合作用的场所，在叶绿体的类囊体薄膜上分布有光合色素和与光反应有关的酶，光合色素能够吸收、传递和转化光能，因此光反应发生在类囊体薄膜上，在叶绿体基质中分布有多种与暗反应有关的酶、C5以及少量的DNA和RNA，暗反应发生在叶绿体基质中。 2、结合题意和图示1、2分析可知，图1中科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，根据结果可知，与野生型相比，突变体叶片中PS的含量增加，[PS]含量减少，说明突变体中P蛋白含量的增加，有利于保护PS，因此使得PS的含量增加。图2为灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，由图可知，与野生型相比，突变体叶片中叶绿素的含量明显增多，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，叶绿素的含量增多有利于对光能的吸收和利用，促进叶片光合作用的进行，使有机物增多。 【详解】（1）光合作用的光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，类囊体上的P蛋白等与光合色素形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。 （2）根据题意，P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。分析图1可知，与野生型相比，突变体叶片中PS的含量增加，[PS]含量减少，说明突变体中P蛋白含量的增加，有利于保护PS，因此使得PS的含量增加。分析图2可知，与野生型相比，突变体叶片中叶绿素的含量明显增多，结合图1、2结果和所学知识可知，突变体在灌浆期叶片中PS和叶绿素的含量均增加，有利于吸收、传递并转化光能，提高了光能利用率，促进了光合作用的进行，使得合成的有机物增加，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。 （3）①根据题意，为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，加入溶剂的一组为对照组，加入A蛋白活性抑制剂的一组为实验组，根据图3结果可知，对照组中检测不到P蛋白的存在，实验组中可以检测到P蛋白的存在，说明在小麦体内A基因编码的A蛋白酶能够催化P蛋白的降解，加入A蛋白活性抑制剂的实验组中A蛋白酶的活性被抑制，因此P蛋白不被降解，能够检测到P蛋白的存在。 ②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。根据图4可知，His无关蛋白和HisA蛋白两组用P蛋白抗体检测，没有检测到P蛋白的存在，而His突变的A蛋白一组用P蛋白抗体检测，能够检测到P蛋白的存在，结合图3和图4的结果推测突变体中A蛋白突变导致功能丧失，结合但不降解P蛋白。 （4）根据题意，研究发现P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。由此说明说明A蛋白的存在催化P蛋白降解，使得P蛋白减少，P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长，使得小麦不易被条锈菌感染发病，从而有利于小麦的生存。 试卷第1页，共3页 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 细胞的能量供应与利用 3大高频考点概览 考点01 降低化学反应活化能的酶 考点02 细胞呼吸的原理及应用 考点03 光合作用与能量转化 地 城 考点01 降低化学反应活化能的酶 一、选择题 1．（24-25高三上·北京昌平·期末）正常情况下谷丙转氨酶(ALT)存在于人体肝细胞中，而血清中含量极少。下列叙述错误的是（   ） A．ALT的化学本质为蛋白质 B．ALT以主动运输方式进入血清 C．ALT在细胞中的核糖体上合成 D．血清中ALT的活性受到pH影响 2．（24-25高三上·北京西城·期末）溶酶体内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，溶酶体膜蛋白因糖基化修饰而不会被其水解酶分解。下列关于溶酶体的叙述错误的是（    ） A．由单层磷脂分子和蛋白质组成 B．分解衰老细胞器需要适宜pH C．糖基化可能发生在高尔基体中 D．能杀死侵入细胞的细菌或病毒 3．（24-25高三上·北京丰台·期末）嫩肉粉中的主要成分是木瓜蛋白酶。为探究不同pH对该酶活性的影响，研究人员以酪蛋白为底物进行实验，结果如图。下列叙述正确的是（    ） A．木瓜蛋白酶为酪蛋白的分解提供了活化能 B．随着温度改变，最适pH会左移或者右移 C．酪蛋白的分解速率可表示木瓜蛋白酶活性 D．pH由4调至7，木瓜蛋白酶完全恢复活性 4．（24-25高三上·北京顺义·期末）某同学利用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，在三个温度条件下开展实验并测定反应体系中的淀粉余量（其他条件相同），由多到少依次为80℃组、20℃组、50℃组。据此可知（    ） A．50℃为淀粉酶的最适温度 B．80℃时的淀粉酶活性低于20℃ C．不同酶的最适温度可能不同 D．高温破坏酶的空间结构，而低温不会 5．（24-25高三上·北京东城·期末）检测细菌的转氨酶在不同pH和温度下的酶活性，实验一、二分别于35℃和pH10的条件下进行，结果如图。下列分析正确的是（　　） A．转氨酶只能催化一类氨基转移反应，反映了酶具有高效性 B．10℃和60℃时酶活性极低，原因都是酶的空间结构被破坏 C．在pH5条件下重复实验二，所得曲线与上图相似 D．将实验一pH10的反应体系温度降低10℃，酶活性降低 6．（23-24高三上·北京石景山·期末）为探究表面活性剂T-80对木瓜蛋白酶活性的影响。研究人员在最适温度下开展实验，得到下图所示结果。下列叙述不正确的是（    ） A．T-80对木瓜蛋白酶的活性具有抑制作用 B．与pH为6.5相比，pH为9.5时木瓜蛋白酶活性低 C．若升高反应体系的温度，图中曲线会向下移动 D．若增加反应体系中木瓜蛋白酶的量，木瓜蛋白酶活性增加 7．（23-24高三上·北京东城·期末）某研究小组在过氧化氢溶液中加入一定量的过氧化氢酶，收集产生的氧气，每隔30秒进行一次测定，结果如图。下列叙述合理的是（　　） A．过氧化氢酶为过氧化氢的分解提供了所需的活化能 B．氧气产生速率随时间变化逐渐减慢是由于酶的活性降低 C．适当增加酶的初始加入量不会改变产生的氧气总量 D．低温条件下氧气产生速率低是由于酶的空间结构被破坏 8．（23-24高三上·北京海淀·期末）在Mg2+存在的条件下，己糖激酶可催化ATP分子的磷酸基团转移到葡萄糖分子上，生成6-磷酸葡萄糖。下列关于己糖激酶的叙述正确的是（    ） A．基本单位是葡萄糖 B．组成元素仅含C、H、O、P C．可提供化学反应所需的活化能 D．催化活性受Mg2+影响 9．（22-23高三上·北京通州·期末）抑制剂可与酶结合并降低酶的活性。下图表示两种抑制剂的作用机理，相关说法错误的是（    ） A．除酶抑制剂外，温度、pH也会影响酶的催化效果 B．可通过增加底物浓度解除抑制剂A对酶的抑制效果 C．抑制剂B和酶结合，导致酶的活性部位功能丧失 D．低温和抑制剂B降低酶活性，两者作用机理相同 10．（22-23高三上·北京石景山·期末）某同学对蛋白酶TSS的催化作用开展了初步研究，结果见下表。下列分析不正确的是（    ） 组别 pH CaCI2 温度（℃） 降解率（%） ① 9 + 90 38 ② 9 + 70 88 ③ 9 - 70 0 ④ 7 + 70 58 ⑤ 5 + 40 30 注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为I型胶原蛋白 A．该酶的催化活性依赖于CaCI2 B．①、②组的自变量为温度，②、④组的自变量为pH C．该酶催化反应的最适温度为70℃ D．需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物 11．（22-23高三上·北京房山·期末）在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”实验中，在选择淀粉酶时，购买了3种酶进行实验，实验过程及结果如下表，下列说法不正确的是（    ） 项目 试管 1 2 3 4 加入3%的可溶性淀粉溶液 2ml 加入淀粉酶或蒸馏水 蒸馏水2ml 2%的α-淀粉酶溶液2ml 2%的β-淀粉酶溶液2ml 2%的糖化酶溶液2ml 将4支试管放入水浴锅加热 60℃水浴加热5min 加入斐林试剂 2ml 将4支试管放入水浴锅加热 60℃水浴加热5min 实验现象 出现蓝色沉淀 少许砖红色沉淀，较多蓝色沉淀 出现砖红色沉淀，较少蓝色沉淀 明显砖红色沉淀，无蓝色沉淀 A．三种酶都可催化淀粉水解，但催化效率不同 B．1号试管属于对照组，没有还原糖产生，实验组均有还原糖产生 C．高温影响酶的活性，60℃的高温导致蓝色沉淀的产生 D．4 号试管砖红色沉淀最多，实验现象明显，应选择糖化酶进行该实验 地 城 考点02 细胞呼吸的原理及应用 一、选择题 1．（23-24高三上·北京房山·期末）为确定某品种樱桃番茄的适宜贮藏温度，工作人员做了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是（    ） A．随着贮藏时间的增加，不同温度下樱桃番茄的腐烂率都不断增加 B．10℃组前6d出现的腐烂率异常需进一步实验确认产生原因 C．8℃及以下的零上低温对于此樱桃番茄果实的防腐效果最佳 D．适度低温可降低樱桃番茄的细胞呼吸速率，减少有机物消耗 2．（23-24高三上·北京朝阳·期末）为研究神经元胞体和轴突末梢处细胞呼吸的差异，科研人员单独培养神经元的胞体和突触体（主体为突触小体），检测二者的耗氧速率和胞外酸化速率，结果如图。 下列推测正确的是（    ） A．突触体无氧呼吸速率高于神经元的胞体 B．突触体有氧呼吸速率高于神经元的胞体 C．突触体产生ATP的速率低于神经元的胞体 D．CO2产生速率较低导致突触体胞外酸化速率低 3．（23-24高三上·北京海淀·期末）图1和图2分别为电镜下观察到的正常细胞和癌细胞的线粒体结构，据此分析癌细胞不具有的是（    ） A．线粒体缺少凸起的嵴 B．线粒体基质中产生大量丙酮酸 C．无氧呼吸强，产生大量乳酸 D．葡萄糖的消耗量大 4．（23-24高三上·北京大兴·期末）葡萄糖进入细胞后在己糖激酶的作用下磷酸化，然后才能分解成丙酮酸。脱氧葡萄糖（2-DG）可与葡萄糖竞争己糖激酶，但不生成丙酮酸。下列说法错误的是（　　） A．己糖激酶可以降低葡萄糖磷酸化所需的活化能 B．2-DG进入细胞时不需要细胞膜上的蛋白质协助 C．2-DG在细胞内的大量积累可抑制细胞呼吸 D．2-DG可使癌细胞“挨饿”，进而抑制其增殖 5．（23-24高三上·北京大兴·期末）肺炎支原体是一种单细胞原核生物。关于支原体的叙述，下列不正确的是（　　） A．由蛋白质承担生命活动 B．无磷脂双分子层 C．遗传信息储存在DNA上 D．可以进行细胞呼吸 6．（22-23高三上·北京海淀·期末）研究者发现一种细菌，细胞膜上有ATP合成酶及光驱动的H+泵。利用该细菌进行实验，处理及结果如下图所示。对实验结果的分析，不正确的是（    ） A．黑暗时细菌生命活动消耗胞内的ATP B．该细菌的线粒体内有氧呼吸合成ATP C．光照时该细菌能将胞内的H+运出细胞 D．该细菌可利用胞外积累的H+合成ATP 7．（22-23高三上·北京房山·期末）在人体肝脏组织细胞中，大量合成 ATP 的细胞器是（    ） A．叶绿体 B．中心体 C．内质网 D．线粒体 8．（22-23高三上·北京大兴·期末）某生物兴趣小组将等量且足量的苹果果肉分别放在О2浓度不同的密闭黑暗容器中，1小时后测定O2吸收量和CO2释放量，结果如下表。据表分析正确的是（    ） O2浓度 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25% O2吸收量（mol） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 CO2释放量（mol） 1 0.8 0.6 0.5 0.45 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 A．苹果果肉细胞在O2浓度为0~3%时进行无氧呼吸，5%~25%时进行有氧呼吸 B．O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多 C．O2浓度为3%时，无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸的相同 D．根据表中数据可以得出贮藏苹果的最佳О2浓度约为5% 9．（24-25高三上·北京顺义·期末）用含32P磷酸盐的营养液培养植物，一段时间后叶肉细胞中不带放射性的物质或结构是（    ） A．ATP B．核糖体 C．脱氧核糖 D．叶绿体 10．（23-24高三上·北京昌平·期末）下图为ATP合成酶功能示意图，相关叙述不正确的是（    ） A．ATP合成酶在核糖体上合成 B．ATP合成酶发挥功能不依赖生物膜 C．ATP合成酶具有催化和运输的作用 D．合成ATP的过程伴随着能量的转化 11．（22-23高三上·北京丰台·期末）酶A、酶B与酶C是科学家分别从菠菜叶、酵母菌与大肠杆菌中纯化出的ATP水解酶。研究人员分别测量其对不同浓度的ATP的水解反应速率，实验结果如下图。下列叙述正确的是（    ） A．在相同ATP浓度下，酶A催化产生的最终ADP和Pi量最多 B．各曲线达到最大反应速率一半时，酶C所需要的ATP浓度最低 C．ATP浓度相同时，酶促反应速率大小为：酶A<酶B<酶C D．当反应速率相对值达到400时，酶A所需要的ATP浓度最低 12．（22-23高三上·海淀·期末）某种H﹢-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H﹢。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中（假设细胞内的pH高于细胞外），置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H﹢-ATPase的抑制剂（抑制ATP水解），再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测合理的是（    ） A．H﹢-ATPase位于保卫细胞膜上，蓝光不能够引起细胞内的H﹢转运到细胞外 B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H﹢-ATPase发挥作用导致H﹢逆浓度梯度跨膜运输 C．H﹢-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H﹢所需的能量可由蓝光直接提供 D．溶液中的H﹢能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞 二、非选择题 13．（22-23高一上·北京通州·期末）酵母菌是制作马奶酒的重要发酵菌种之一，科研人员对马奶酒中的酵母菌菌株进行研究。请回答问题： (1)酵母菌在有氧条件下将葡萄糖彻底氧化分解，同时释放大量 ，为其生命活动提供动力；在无氧条件下将葡萄糖分解为酒精和 。 (2)马奶中含有的糖类主要为乳糖。某些微生物可将乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，酵母菌可利用这些单糖发酵产生酒精，从而制成马奶酒。科研人员研究野生型酵母菌和马奶酒酵母菌的发酵情况，结果分别如下图所示。 ①据图可知，野生型酵母菌首先利用 进行发酵，当这种糖耗尽时，酒精产量的增加停滞一段时间，才开始利用 进行发酵。 ②分析图中曲线，与野生型酵母菌相比，马奶酒酵母菌在利用葡萄糖、半乳糖或产生酒精等方面的不同点： 。 14．（22-23高三上·北京丰台·期末）心脏病突发导致死亡的主要原因是心肌缺氧，科研人员尝试利用光合作用为心肌细胞提供氧气来治疗，并进行了系列研究。 (1)科研人员在甘蓝和菠菜中提取叶绿体，但发现叶绿体脱离了植物细胞就无法正常工作，说明 。之后使用与叶绿体类似的聚球藻（一种蓝细菌）进行实验，与菠菜细胞相比，聚球藻细胞结构上的主要特点是 。 (2)通过手术人为阻断小鼠心脏血液供给来模拟心脏病发时心肌缺血的状况，缺血处理10min后，再分别向心肌细胞周围注射生理盐水（对照组）、注射聚球藻（光照）和注射聚球藻（黑暗）后，测定心肌细胞的氧气含量，实验处理及结果如下图。 在心肌细胞缺血处理后，氧气含量 ，导致有氧呼吸的第 阶段产生的[H]无法与O2反应，为细胞供能。据图可知， ，表明注射聚球藻（光照）的条件下能够改善心肌细胞缺氧的情况。 (3)要进一步确定该方法还能改善缺血后造成的心肌细胞损伤，可测定的指标有（    ） A．心肌细胞代谢速率 B．心室功能 C．聚球藻的存活时间 (4)如果要将该技术应用于临床，还需要研究哪些问题 ？ 15．（22-23高一上·北京房山·期末）中山杉是一种耐淹性极强的树种，退水后能快速恢复生长。为研究其耐淹性 机理，科研人员将中山杉幼苗进行水淹处理，一段时间后测定幼苗细胞中相关酶的 活性、淀粉和可溶性糖的含量。请回答问题。 (1)中山杉细胞中存在如图1所示的代谢途径，酶a和酶b存在于 中。 (2)据图2分析，水淹一段时间后酶a和酶b活性 （提高/降低），说明根和叶的 （有氧/无氧）呼吸速率增强。中山杉在遭水淹后，其主要呼吸方式应该是 。从图中两种酶活性的数据显示，酶a的活性远远高于酶b，说明中山杉无氧呼 吸生成的最主要代谢产物应该是 。根和叶相比， 的无氧呼吸强度更高些。 (3)科研人员检测中山杉细胞中淀粉和可溶性糖的含量，结果如下表。 组别 处理 总糖量相对值 根系中糖类物质含量（mg/g） 根系 叶片 淀粉 可溶性糖 对照 不做处理，正常生长 65.4 41.1 65.1 1.8 水淹 植株幼苗浸于水中 95.7 68.7 92.8 3.7 注：总糖量 ＝ 淀粉＋可溶性糖 糖类是植物体主要的能源物质。与正常生长时相比，水淹时根系总糖量 （增 加/减少）。据表数据和所学过的知识分析，推测糖在根、叶间的转运方向是从 。 请简要回答：为什么中山杉在退水后，根系细胞中积累的淀粉和可溶性糖会大量减少？ 。 16．（22-23高三上·北京海淀·期末）番茄红素可用于保护心脑血管、预防和治疗癌症。酵母菌Y是能合成番茄红素的工程菌，但产量不高。番茄红素为脂溶性物质，积累在细胞内的脂滴中。 (1)如图1所示，酵母菌Y进行有氧呼吸时，第一阶段产生的物质X为 ，物质X可跨膜转运至线粒体基质，在酶的催化下形成乙酰CoA，再参与柠檬酸循环。 (2)科研人员利用转基因技术改造酵母菌Y，得到过表达某些酶，从而使番茄红素积累量提高的酵母菌L。据图1分析，酵母菌L过表达的酶应符合：发挥作用的位置应为 （选填“细胞质基质”或“线粒体基质”），功能应是将物质X更多地转化为 。 (3)科研人员利用发酵罐对改造后的酵母菌L进行培养。发酵45h后，以一定的流速补充葡萄糖，定时测定酒精、番茄红素和菌体量，结果如图2和图3。 ①0~45h，酵母菌L先后利用的有机物有 。 ②据图2和图3分析，在该发酵进程的后期，进一步提高番茄红素的产量可采取的措施包括 （至少两个方面）。 地 城 考点03 光合作用与能量转化 一、选择题 1．（24-25高三上·北京昌平·期末）大气CO2浓度增加和环境温度持续升高是全球气候变化的两个特征，下图为四种环境条件下的净光合速率(CO2吸收速率)。下列叙述错误的是（   ） A．升温处理可能降低了光合作用相关酶的活性 B．高CO2浓度增加暗反应原料，提升最大光合速率 C．光照强度为0时，②组呼吸速率低于①组 D．高光照强度条件下，④组净光合速率最高 2．（24-25高三上·北京丰台·期末）为探究施氮量对羊草光合特性的影响，科研人员检测不同施氮量下羊草的相关指标，数据如下表。下列叙述正确的是（    ） 处理 净光合速率μmol（m2·s） 气孔导度mmol（m2·s） 蒸腾速率mmol（m2·s） 胞间CO2浓度μmol/mol 不施氮 11.15 71.38 2.03 288.28 施氮（kg/hm2） 75 15.40 82.73 2.65 361.08 150 19.67 87.45 3.17 388.85 225 14.63 77.93 2.55 341.02 300 8.33 61.82 1.83 248.15 A．羊草吸收的氮元素可用于合成叶绿素等有机物 B．净光合速率的变化与施加氮元素的量成正相关 C．施氮量增加导致气孔导度随蒸腾速率升高而升高 D．高氮环境下呼吸速率升高从而降低胞间CO2浓度 3．（24-25高三上·北京顺义·期末）研究者将玉米光合作用的关键酶基因导入水稻，把两种水稻叶片放入叶室中，调节灯泡与叶室之间的距离，测定不同光强下水稻叶片CO2吸收速率，结果见图。相关叙述正确的是（    ） A．光强低于100μmol·m-2·s-1，两种水稻叶片均停止光合作用 B．光强高于1000μmol·m-2·s-1，原种水稻叶片不再积累有机物 C．推测高光强地区原种水稻的产量高于转基因水稻 D．低光强下两种水稻叶片的净光合速率无显著差异 4．（23-24高三上·北京昌平·期末）生态系统的碳通量与该生态系统的净生产力（吸收并储存CO2的能力）相关，数值越小说明净生产力越强。某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况如下图。相关叙述中正确的是（    ） A．140天时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度 B．150天后碳通量变化原因是玉米叶面积迅速增加 C．210天后碳通量变化原因是玉米开花结果 D．玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响 5．（23-24高三上·北京大兴·期末）下列实验中对于结果的观察，描述正确的是（　　） A．提取和分离绿叶中色素，观察提取液中色素的颜色 B．噬菌体侵染大肠杆菌实验，观察上清液和沉淀中的放射性 C．探究酵母菌细胞呼吸的方式，观察酵母菌培养液的浑浊程度 D．低温诱导植物细胞染色体数目变化，观察纺锤丝牵引染色体的运动 6．（23-24高三上·北京大兴·期末）为引种濒危植物香木莲，研究人员检测了光照强度对其净光合速率的影响，下列说法正确的是（　　） A．香木莲叶肉细胞质基质中含有多种与暗反应有关的酶 B．光照强度为100μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗光合速率相等 C．光照强度为600μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗产生ATP的场所不同 D．大苗栽培时可选择向阳处，引种幼苗时遮荫处理可以提高存活率 7．（22-23高三上·北京通州·期末）下图为高等植物叶绿体部分结构示意图，PSⅡ和PSI系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物，下列相关说法错误的是（    ） A．PSⅡ和PSI系统分布在高等植物叶绿体内膜上 B．H+向膜外转运过程释放的能量为合成ATP供能 C．PSⅡ和PSI系统中的蛋白质和光合色素属于脂溶性物质 D．如果e和H+不能正常传递给NADP+，暗反应的速率会下降 8．（22-23高三上·北京石景山·期末）下列有关生物膜的叙述，不正确的是（    ） A．核膜为单层膜，膜上的核孔是大分子物质进出细胞核的通道 B．线粒体为双层膜，内膜上进行有氧呼吸的第三阶段 C．叶绿体的类囊体薄膜上分布着能吸收光能的色素 D．内质网的膜成分可以转移到高尔基体膜和细胞膜中 9．（22-23高三上·北京丰台·期末）研究遮阴对花生光合作用的影响，可为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。由下表实验结果无法得出的是（    ） 处理 指标 叶绿素含量（mg·dm-2） 单株光合产量（g干重） 单株叶光合产量（g干重） 单株果实光合产量（g干重） 不遮阴 2.09 18.92 3.25 8.25 遮阴2小时 2.66 18.84 3.05 8.21 遮阴4小时 3.03 16.64 3.05 6.13 A．与不遮阴相比，遮阴处理植株的光合产量下降 B．遮阴4小时/天时，花生植株优先将光合产物分配至叶中 C．花生植株通过增加叶绿素含量提高吸光能力适应弱光环境 D．间种时高秆作物对花生的遮阴为4小时/天不影响花生产量 10．（22-23高三上·北京东城·期末）羊草属禾本科植物，据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种。在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定，结果如下图。据图分析错误的是（    ） A．8~18时两种羊草始终处于有机物的积累状态 B．10～12时两种羊草净光合速率下降可能是气孔关闭影响暗反应过程 C．14～16时两种羊草净光合速率逐渐升高是光照强度逐渐增强所致 D．灰绿型羊草净光合速率高于黄绿型可能与叶中叶绿素含量不同有关 11．（22-23高三上·北京房山·期末）研究高温和增施 CO2对番茄叶片净光合速率的影响，结果如下图。下列相关说法不正确的是（    ） A．11:00 时，所有处理的净光合速率出现最高值 B．13:00 时，各处理因中午气孔关闭导致净光合速率快速下降 C．增施 CO2可提高番茄叶片的胞间 CO2浓度，促进暗反应 D．高温+ CO2处理可以缓解高温对光合作用的抑制 12．（22-23高三上·北京西城·期末）西洋参易受干旱胁迫而影响生长。检测西洋参在重度干旱条件下光合作用的相关指标，结果如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．CO2的固定速率随着干旱时间的延长而上升 B．干旱既影响光反应又影响暗反应 C．胞间CO2浓度仅受气孔导度影响 D．降低气孔导度不利于西洋参适应干旱环境 二、非选择题 13．（24-25高三上·北京·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 提高光合作用速率的新构想 光合作用是地球上唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等具有重要意义。 光合作用分为光反应和暗反应两个密切相关的阶段。人们一直致力于通过优化光能捕获系统，或增加碳固定效率等途径来提高光合速率。研究发现，光反应产生ATP与NADPH比例相对固定，但理论上要保证暗反应的充分进行，需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高，这可能是限制光合作用速率的因素之一。也有研究发现，通过增加光能吸收促进ATP合成，实际对提高光合速率的影响有限。因此，有研究人员提出新的构想——从细胞代谢全局出发，将光反应和暗反应视为有机整体，在细胞中导入NADPH消耗模块，以提高细胞原有的ATP与NADPH比例。 人们发现，在一些异养型微生物中存在着生成异丙醇的代谢途径。研究人员以蓝细菌为研究模型，通过导入三种外源酶（A、B、C酶）基因，在细胞原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的异丙醇合成途径，如图1所示，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，相关指标的检测结果见表和图2，证明增加NADPH消耗途径可以有效提高蓝细菌的光合速率。 组别 导入基因 NADPH含量（pmol） ATP含量（μmol） CO2固定速率（mg·g-1细胞干重·h-1） 一 无 193.5 39.28 86 二 A、B 190.83 35.23 85 三 A、B、C 112.83 62.53 119 注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。 光合微生物通常利用低于的中、低强度光，然而自然界的光照强度往往是波动的，白天最大光强度通常可达到以上，本研究表明将额外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波动和高强度光的有用策略。 人们对光合作用等细胞代谢活动的认识在不断发展，正吸引着科学家们进一步研究。 (1)类囊体膜上的 捕获光能可将 分解为O2和H+。图1中①②表示的物质分别是 ；NADPH在③的进一步反应中的作用是 。 (2)表中组别二的结果说明 。为验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加 进行培养，实验结果应与组别 结果相同。 (3)综合文中信息，阐述在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因。 (4)基于本文的研究结果，写出一个可进一步研究的问题 。 14．（24-25高三上·北京西城·期末）科研人员尝试揭示植物感知光照强度变化调整能量代谢的机理，以期提高作物产量。 (1)在一定范围内，随光照强度增加，类囊体膜上的 捕获光能增多，将 分解为O2和H+。类囊体膜内外H+浓度梯度（内高外低）驱动ATP合成，但当光照过强时，会诱发植物的非光化学淬灭机制（NPQ），耗散过剩的光能，以保护叶绿体结构。 (2)类囊体膜上有蛋白K，科研人员构建了拟南芥K基因缺失突变体（甲）、K基因过表达突变体（乙）。利用 技术检测野生型拟南芥（WT）及甲、乙基因表达情况，结果如图1。同时检测从强光转为弱光过程中的NPQ，图2结果表明：K蛋白的功能是在强光转为弱光时， 。 (3)蛋白K可跨膜运输H+。科研人员改变WT所处环境的光照强度，检测叶绿体基质pH和K蛋白活性的变化，结果如图3。 ①据此推测，有活性的K蛋白跨膜转运H+的方向是 。 ②当光照强度由强转弱时，K蛋白活性先上升后迅速恢复正常。对其适应性意义的阐释，合理的是 （填字母）。 A．K蛋白活性先增强，利于减少光能耗散 B．随K蛋白活性的变化，NPQ先减弱后增强 C．利于维持用于ATP合成的H+浓度梯度 D．K蛋白灵敏调整NPQ，实现能量利用最大化 15．（24-25高三上·北京东城·期末）学习以下材料，回答以下问题。 设计工程菌获取新材料 聚羟基脂肪酸酯（PHA）的物理化学性质类似于塑料，但可以被生物降解，能广泛用于人工心脏瓣膜、血管等材料的制备。钩虫贪铜菌是从土壤中分离出的一种细菌，能够产生并储存PHA．钩虫贪铜菌可进行不同类型的代谢方式。在有机物充足的环境中，该菌株可利用果糖、甘油、脂肪酸等多种有机物进行异养代谢。代谢过程中产生的乙酰辅酶A既是有氧呼吸的中间产物，也可作为原料合成PHA．当环境中有机碳源缺乏时， 钩虫贪铜菌可以通过氧化H2获得能量，进而通过卡尔文循环固定CO2生成有机物，称为化能自养。如下图，在细胞质中的氢化酶催化下，NAD+接收从H2分子中捕获的电子，被还原为NADH，进而将电子传递给NADP+。同时细胞膜上的氢化酶将电子直接传递到电子传递链中，产生的膜内外质子梯度差用于ATP的合成。NADPH和ATP参与卡尔文循环，产生甘油醛-3-磷酸（C3），在多种酶的作用下生成乙酰辅酶A，进而合成PHA． 研究发现，环境中CO2浓度很低时，钩虫贪铜菌卡尔文循环水平较低，但相关酶的表达量依然较高；环境中没有H2存在时，氢化酶也会大量表达。这种持续表达“低利用率”酶的现象是一种适应环境的表现。 研究者希望通过优化菌株代谢途径、改进发酵条件等使钩虫贪铜菌能在混合营养条件下利用有机废物进行生长和代谢活动，同时将CO2转化为PHA等有广泛应用的材料。 (1)在O2、CO2、H2混合气体环境中，利用不含碳源的培养基培养，钩虫贪铜菌可采用的代谢方式是 。 (2)图中物质X是 。绿色植物和钩虫贪铜菌都能通过卡尔文循环固定CO2合成有机物，两者不同之处在于最初的能量来源不同，即 。 (3)请分析，为什么说钩虫贪铜菌持续表达“低利用率”酶是适应环境的表现 。 (4)钩虫贪铜菌可应用于工业生产，根据该菌株特性，以下分析合理的有_____。 A．该菌株可固定工业废气中的CO2同时生产PHA，有利于减少碳排放 B．通过改造该菌株的代谢途径，可使其利用如餐厨废油等更广泛的底物 C．通过提高羧化酶的活性提高CO2固定效率，可提高PHA产量 D．因呼吸作用过程中消耗乙酰辅酶A，可阻断呼吸作用提高PHA产量 16．（24-25高三上·北京朝阳·期末）研究者诱变得到一种小麦黄绿叶突变体，其呼吸特性与野生型植株无差异，但光合特性有明显不同。 (1)光合色素位于叶绿体中的 上，在光合作用中具有 的功能，因此色素种类和含量的变化会影响光合特性。 (2)测定不同光照处理下两种小麦叶片中的光合色素含量，结果如图1。 由图1可知，突变体叶色变浅主要是由于 含量较低，且黄绿表型的出现依赖于 。 (3)对两种小麦叶片光合作用相关指标进行测定，结果如下表。 株系 光饱和点（μmol·m-2.s-1） 光补偿点（μmol·m-2.s-1） CO2饱和点（μumol·mol-1） CO2补偿点（μumol·mol-1） 最大净光合速率（μmol·m-2.s-1） 野生型 1619 37.65 610.93 56.51 29.47 突变体 1873 56.84 890.14 51.66 45.96 备注：光饱和点、光补偿点和最大净光合速率在大气CO2浓度和适宜温度下测定，CO2饱和点和CO2补偿点在光照强度1200μmol·m-2·s-1和适宜温度下测定。 ①据表可知，突变体对强光环境的适应性更强，依据是 。 ②研究发现，突变体对照射在叶面上的光能吸收率低，但吸收的光能转化为化学能的效率较高。据表推测，光能转化率高的原因是突变体具有更高的 能力。 (4)进一步研究发现，突变体叶肉细胞中PEPC酶与叶绿体中ATP合成酶活性显著高于野生型。PEPC酶的功能如图2所示。综合上述信息，以野生型植株为对照，概述突变体光能转化率更高的原因（在方框中以文字和箭头的形式作答）。 17．（23-24高三上·北京石景山·期末）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 光合产物的两个去向 蔗糖和淀粉是绿色植物光合作用的两个主要终产物。在光照下，蔗糖被持续地从叶肉细胞中运出，进入筛管，再通过韧皮部运输至茎、根等非光合器官。未能及时输出的光合产物会以淀粉的形式暂时储存在叶绿体中。黑暗情况下,叶绿体中的淀粉开始分解，以维持蔗糖的持续外运。(见下图) 卡尔文循环中生成的丙糖磷酸可转化为蔗糖或淀粉。丙糖磷酸进入细胞质基质需借助丙糖磷酸转运体（TPT），TPT是叶绿体内膜的主要蛋白质，其运输严格遵循1∶1反向交换的原则，即一分子物质运入，另一分子物质向相反的方向运出。TPT把丙糖磷酸从叶绿体运出的同时，将细胞质基质中的Pi运回叶绿体中。 叶片光合产物输出流畅时，蔗糖持续合成，该过程中释放的Pi不断进入叶绿体，通过TPT交换输出丙糖磷酸。叶片光合产物输出受阻时，蔗糖在叶肉细胞中积累，通过抑制相关酶的活性，使细胞质基质中可利用的Pi减少，不利于丙糖磷酸的输出，而有利于其在叶绿体内合成淀粉。TPT等转运蛋白的存在，控制着叶肉细胞内物质运输流量和代谢平衡。 (1)暗反应中生成的丙糖磷酸由C3被 还原形成。除此之外，C3还能形成C5，C5继续与CO2结合形成2个C3分子，这个过程叫CO2的 。 (2)光合旺盛时，若植物合成的糖类以蔗糖等可溶性糖的形式储存在叶绿体中，可能导致叶绿体基质的浓度升高，引起叶绿体 （选填“吸水”或“失水”）。 (3)据图分析，下列描述正确的是 a．丙糖磷酸既可以用于合成蔗糖，也可以用于合成淀粉 b．若TPT的转运活性受抑制，则经此转运体转运进叶绿体的Pi会减少 c．若合成丙糖磷酸的速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则不利于淀粉的合成 (4)研究发现，TPT转运活性被抑制的转基因烟草叶绿体内淀粉合成量大大增加，但光合速率基本不变，并未表现出显著的生长差异。请根据文中信息推测原因 。 18．（23-24高三上·北京西城·期末）植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO2的过程，会导致光合作用减弱、作物减产研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径）。 (1)图1所示光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合 ，抑制了光合作用中的 阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 (2)研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因，但图中存在两处错误，请圈出并改正 。 (3)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况（图3）。 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度）大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受 等因素的影响。 ②据图3可知，12~14时 ，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 (4)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→_____水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B．光合产物可以及时运输到籽粒 C．G酶表达量的动态变化，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加 19．（23-24高三上·北京东城·期末）学习以下材料，回答以下问题。 无氧呼吸产生的弱酸对光合作用的影响 光合自养型生物依赖光合作用将光能转化为化学能，通过呼吸作用将有机物中的能量释放出来供给代谢活动。有研究发现，在早晚弱光环境及夜晚条件下，无氧呼吸方式对于衣藻的生存很重要。在衣藻中，无氧呼吸过程中产生的丙酮酸具有多条代谢途径，较为特别的是丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸（HA）。研究表明，缺氧条件下衣藻无氧呼吸产生的弱酸导致了类囊体腔的酸化。弱酸在衣藻细胞中有未解离的弱酸分子和解离后的离子两种存在形式。其中弱酸分子可以穿过生物膜进入细胞的各区室中，研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型（如图1）。研究还发现，类囊体腔的缓冲能力不足细胞质基质和叶绿体基质的二十分之一。有数据表明，无氧呼吸产生的弱酸可以抑制光反应中的光捕获和电子传递。为了模拟黎明时分的光照情况，研究人员将衣藻进行黑暗密闭处理3小时后给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加氢氧化钾（实验结果如图2所示）。在有氧情况下，相同实验处理发现氢氧化钾对氧气释放情况无影响。在自然环境中，衣藻经历黑暗和弱光条件的交替，黄昏时光合作用减弱，氧气通过有氧呼吸迅速耗尽，衣藻通过活跃无氧呼吸以维持细胞的能量供给。黎明时分无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。该研究为探索光合作用和呼吸作用的关系提供了新思路。 (1)在光合作用的光反应阶段，类囊体薄膜上的 吸收光能，并将光能转化为 中活跃的化学能参与到暗反应阶段。 (2)下列选项中，可作为证据支持无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化的有_____。 A．类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关 B．外源添加甲酸、乙酸等弱酸后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象 C．无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化 (3)结合图1及文中信息分析，弱酸导致类囊体腔酸化的机制是 。 (4)图2结果显示 。因此可以认为弱光条件下，无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。为解释此现象，请提出一个需要进一步研究的问题。 20．（22-23高三上·北京石景山·期末）气孔由一对保卫细胞和它们之间的孔隙构成。大多数植物的气孔白天打开，晚上则保持很小的开度，这样既能保证CO2的供给，又能防止水过多散失。 (1)CO2经气孔被运至叶肉细胞的 中，参与光合作用的 反应。 (2)关于气孔开闭的假说之一是：在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2浓度下降，引起pH升高，淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞 导致气孔开放（选填“吸水”、“失水”）。黑暗时，由于 ，使pH降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭。 (3)气孔开闭的调节是一个十分复杂的过程，研究者利用拟南芥展开了相关研究。 ①以光照12h/黑暗12h为光照周期进行实验，结果如图1、2所示： 图Ⅰ结果显示，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后 h内迅速降解，随后又开始积累，达到峰值又开始缓慢降解。结合图1、2所示的结果，可得出的结论是 。 ②研究发现，对于保卫细胞气孔能否打开的调控，蔗糖与TOR激酶起到相同的作用。为确定蔗糖和TOR激酶之间的关系，将野生型拟南芥分为4组开展实验，检测光照后各组中淀粉降解酶BAM1的相对表达量。 组别 1 2 3 4 蔗糖 － ＋ － ＋ TOR激酶抑制剂 － － ＋ ＋ 注：＋/－分别表示有/无添加 能证明蔗糖通过TOR激酶调节淀粉代谢参与气孔运动的实验结果为 。 21．（22-23高三上·北京东城·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 提高光合作用速率的新构想 光合作用是地球上唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等具有重要意义。 光合作用分为光反应和暗反应两个密切相关的阶段。人们一直致力于通过优化光能捕获系统，或增加碳固定效率等途径来提高光合速率。研究发现，光反应产生ATP与NADPH比例相对固定，但理论上要保证暗反应的充分进行，需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高，这可能是限制光合作用速率的因素之一。也有研究发现，通过增加光能吸收促进ATP合成，实际对提高光合速率的影响有限。因此，有研究人员提出新的构想——从细胞代谢全局出发，将光反应和暗反应视为有机整体，在细胞中导入NADPH消耗模块，以提高细胞原有的ATP与NADPH比例。 人们发现，在一些异养型微生物中存在着生成异丙醇的代谢途径。研究人员以蓝细菌为研究模型，通过导入三种外源酶（A、B、C酶）基因，在细胞原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的异丙醇合成途径，如图l所示，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，相关指标的检测结果见表和图2，证明增加NADPH消耗途径可以有效提高蓝细菌的光合速率。 光合微生物通常利用低于600μmol·m-2·s-1的中、低强度光，然而自然界的光照强度往往是波动的，白天最大光强度通常可达到990μmol·m-2·s-1以上，本研究表明将额外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波动和高强度光的有用策略。 人们对光合作用等细胞代谢活动的认识在不断发展，正吸引着科学家们进一步研究。 组别 导入基因 NADPH含量（pmol） ATP含量（μmol） CO2固定速率（mg·g-1细胞干重·h-1） 一 无 193.5 39.28 86 二 A、B 190.83 35.23 85 三 A、B、C 112.83 62.53 119 注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。 (1)图1中①②表示的物质分别是 ；NADPH在③的进一步反应中的作用是 。 (2)表中组别二的结果说明 。为验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加 进行培养，实验结果应与组别 结果相同。 (3)综合文中信息，阐述在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因 。 (4)基于本文的研究结果，写出一个可进一步研究的问题 。 22．（22-23高三上·北京房山·期末）糖类是苹果等果实品质的核心物质，科学家对糖的转运蛋白调控糖的积累机制进行了研究。 (1)光合作用中暗反应利用光反应产生的 ATP 和 ，在 中将C3还原形成糖类。 (2)光合产物通过韧皮部进行长距离运输方式有两种，一种是通过胞间连丝顺浓度梯度运输， （耗能/不耗能），运输速率较为缓慢；另一种是在转运蛋白的作用下，将糖从低浓度跨膜向高浓度运输，其运输速度加快，能大量积累糖类，这种运输方式为 。 (3)为确定糖的转运蛋白 M 在细胞上的位置，研究者将 M 蛋白基因与 GFP（绿色荧光蛋白）基因融合，构建基因表达载体导入苹果愈伤组织并提取原生质体，在显微镜下观察，结果如图。发现绿色荧光出现在 （细胞结构），从而确定了葡萄糖转运蛋白 M 在苹果细胞中的定位。 (4)进一步探究转运蛋白 M 的转运特性，使用只能在麦芽糖培养基上正常生长的酵母突变体进行研究。将 M 和 GFP 的融合基因构建表达载体导入酵母突变体，显微镜下观察到转基因酵母突变体的质膜出现绿色荧光。将转入含 M 基因载体的酵母突变体（a）和转入不含 M 基因空载体的酵母突变体(b)分别接种在不同糖源（不包括麦芽糖）的培养基上。若预期结果是 ，则表明转运蛋白 M 能特异性将葡萄糖转运至酵母细胞内。 23．（22-23高三上·北京大兴·期末）学习以下材料，回答问题。 光呼吸和C4植物，陆地上的植物分布在除南极洲外的所有各洲，它们适应于各种各样的环境条件。这些适应方式中有一种是在不同环境下以不同的方式固定CO2，同时尽可能地节省水。科学家将直接利用空气中的CO2进行光合作用的植物称为C3植物，因为CO2固定的最初产物是一种三碳化合物——3-磷酸甘油酸。许多重要的作物，例如水稻、小麦、大豆以及许多种果树和蔬菜，都是C3植物。C3植物有一个共同的问题，就是在干旱、炎热的条件下，气孔会关闭，CO2不能到达叶绿体。对于植物而言，关闭气孔是一种适应现象，这样可减少水分的损失。但关闭气孔也会阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。其结果是叶内CO2很少，而光合作用的光反应所释放的O2又在叶内积累。光合作用暗反应中的第一个用于固定CO2的酶rubisco有一个特点，能够固定O2，所以称为加氧酶。在CO2很少而О2很多的情况下，这种固定O2的作用非常显著，其结果是将糖转化为一种二碳化合物，然后植物细胞又将这种二碳化合物分解为CO2和水，这种作用名为光呼吸（photorespiration）。光呼吸的结果不产生糖，而是使细胞中已有的糖转变成CO2，但是光呼吸不产生ATP。有一类植物与C3植物不同，它们有特殊的适应特性，这类植物称为C4植物。当气温高而干燥时，C4植物将气孔关闭，减少水分的蒸发，同时却能继续利用日光进行光合作用。原因是C4植物中第一个固定CO2的酶不是rubisco，不能固定O2，在CO2很少的情况下也能固定CO2。这种酶存在于一种不发生暗反应的细胞中，它将CO2固定在一种C4化合物中，这种C4化合物能够转移到相邻的细胞中去并释放CO2，参与暗反应。所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用。玉米、高粱、甘蔗都是C4植物。还有一类被统称为CAM的植物，CAM途径首先在景天属植物中被发现，CAM一词来源于景天酸代谢（crassulacean  acid  metabolism）。CAM植物的特点是气孔夜间张开，白天关闭。夜间CO2进入叶中，与C4植物一样被固定在C4化合物中。白天有光时则C4化合物释放出的CO2参与暗反应，但CAM光合作用的效率不高。 (1)在C3植物的叶肉细胞中，光合作用暗反应发生的场所为 ，其过程是首先在相关酶的催化下CO2与C5结合，生成C3分子，然后在光反应提供的 作用下，将C3还原成糖类等有机物。 (2)根据文中信息阐述光呼吸与有氧呼吸的区别与联系 。 (3)夏季正午，水稻植株会出现因光合速率降低而产生的“午休”现象，而玉米植株则不会出现该现象，据文中信息推测玉米植株不会出现“午休”现象的原因是 。 (4)C4植物捕获和还原CO2在 （填“时间”或“空间”）上分离，CAM植物捕获和还原CO2在 （填“时间”或“空间”）上分离，这两种途径都有利于植物适应 环境。 (5)结合文中信息分析下列说法正确的有___________。 A．能进行光合作用的生物捕获光能的结构都是叶绿体 B．陆生植物进化出固定低浓度CO2机制，可避免光呼吸 C．C植物和CAM植物都利用酶Rubisco来固定CO2 D．CAM植物光合效率较低，所以生长缓慢 24．（23-24高三上·北京海淀·期末）科研人员获得一株小麦突变体，其籽粒灌浆期叶片绿色时间延长、籽粒重量大。为研究相关机理进行了系列实验。 (1)光合作用的光反应在叶绿体的 上进行，其上的P蛋白等与 形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。 (2)P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，结果如图1，结果显示 。灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，结果如图2。据图1及图2结果结合所学知识分析，突变体在灌浆期 ，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。 (3)进一步发现突变体中编码A蛋白的A基因突变，产生了突变的A蛋白。A蛋白是叶绿体中的一种蛋白酶。 ①为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，推测在小麦体内A蛋白的作用是 。 ②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。结合图3、图4结果推测，突变体中A蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白 ，因而产生相关表型。 (4)研究发现P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。结合上述研究，说明A蛋白对小麦生存的意义 。 试卷第1页，共3页 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $