適用于新高考新教材2024版高考生物二輪復(fù)習(xí)專題2細(xì)胞的代謝課件

專題二細(xì)胞的代謝落實主干知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建RNA降低化學(xué)反應(yīng)的活化能C、H、O、N、PATP和NADPH中的化學(xué)能(CH2O)中的化學(xué)能【知識成串】1.酶——酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子、抗體來源及作用的比較;常見酶的種類和作用;2.酶的特性——變量分析與對照實驗;3.ATP——與ADP、AMP、核苷酸、dATP的分子結(jié)構(gòu)差異;4.直接能源物質(zhì)——主要能源物質(zhì)、儲能物質(zhì);5.光合作用、細(xì)胞呼吸——與能量流動、物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系;6.細(xì)胞呼吸應(yīng)用——微生物發(fā)酵及所需生物的細(xì)胞呼吸類型;7.光合作用過程——同位素標(biāo)記法的應(yīng)用。教材深挖1.(必修1

P85科學(xué)·技術(shù)·社會)溶菌酶的作用是能夠溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁,具有抗菌消炎的作用。在臨床上與抗生素混合使用,能增強(qiáng)抗生素的療效。2(必修1

P86問題探討)螢火蟲尾部發(fā)光的原理是螢火蟲尾部的發(fā)光細(xì)胞中含有熒光素和熒光素酶,在ATP提供能量的前提下,熒光素酶可催化熒光素轉(zhuǎn)化為能發(fā)出熒光的氧化熒光素。3.(必修1

P87正文)人體內(nèi)ATP的含量很少,但在劇烈運動時,每分鐘約有0.5kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP,以供運動之需,而人體內(nèi)ATP總含量并沒有太大變化,其原因是ATP與ADP時刻不停地發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。4.(必修1

P94相關(guān)信息)人體肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸能在肝臟中再次轉(zhuǎn)化為葡萄糖。5.(必修1

P96拓展應(yīng)用)松土也有可能導(dǎo)致局部大氣CO2濃度上升,其原因是松土透氣有利于土壤中好氧微生物的生長繁殖,促進(jìn)這些微生物對土壤有機(jī)物的分解,增加了CO2的分解和排放。6.(必修1

P99旁欄思考)植物工廠里不用綠色光源的原因是綠色光源發(fā)出綠色的光,這種波長的光線不能被光合色素吸收,因此無法用于光合作用中制造有機(jī)物。7.(必修1

P103相關(guān)信息)光合作用過程中NADPH的形成過程是水分解為氧和H+的同時,被葉綠體奪去兩個電子。電子經(jīng)傳遞,可用于NADP+與H+結(jié)合形成NADPH。易錯掃描1.判斷有關(guān)酶的敘述是否正確。(1)細(xì)胞中的各類化學(xué)反應(yīng)之所以能有序進(jìn)行,還與酶在細(xì)胞中的分布有關(guān)。(

)(2)在催化過程中,酶分子構(gòu)象會發(fā)生可逆性改變。(

)(3)酶分子在催化反應(yīng)完成后立即被降解成氨基酸。(

)(4)過酸、過堿或溫度過高,會使酶所含的肽鍵遭到破壞,使酶永久失活。(

)√√××2.判斷有關(guān)ATP的敘述是否正確。(1)ATP是高能磷酸化合物,含2個特殊化學(xué)鍵,其中末端的磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。(

)(2)ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使蛋白質(zhì)分子磷酸化,磷酸化的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,活性也改變,因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。(

)(3)ATP水解一般與放能反應(yīng)相聯(lián)系,反之,則與吸能反應(yīng)相聯(lián)系。(

)√√×3.判斷有關(guān)細(xì)胞呼吸的敘述是否正確。(1)探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實驗中,應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時間適當(dāng)延長以耗盡溶液中的葡萄糖。(

)(2)線粒體將葡萄糖氧化分解產(chǎn)生二氧化碳和水。(

)(3)人在劇烈運動時產(chǎn)生的CO2全部來自有氧呼吸。(

)(4)無氧呼吸產(chǎn)生的ATP少,是因為大部分能量以熱能的形式散失。(

)(5)細(xì)胞呼吸除了能為生物體提供能量外,還是生物體代謝的樞紐。(

)√×√×√4.判斷有關(guān)光合作用的敘述是否正確。(1)無水乙醇在色素的提取和分離實驗中起到分離色素的作用。(

)(2)魯賓和卡門用放射性同位素示蹤的方法,研究了光合作用中氧氣的來源。(

)(3)暗反應(yīng)中14C的轉(zhuǎn)化途徑是14CO2→

C5→(14CH2O)。(

)(4)在C3植物的光合作用中,CO2固定不需要消耗ATP,C3還原需要的能量來自ATP和NADPH。(

)(5)光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉,還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入篩管,再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈帯?

)×××√√(6)夏季晴天,植物光合作用“午休”現(xiàn)象的主要原因是環(huán)境中CO2濃度過低。(

)(7)降低光照將直接影響光反應(yīng)的進(jìn)行,從而影響暗反應(yīng)的進(jìn)行;改變CO2濃度則直接影響暗反應(yīng)的進(jìn)行。(

)(8)硝化細(xì)菌的化能合成作用合成有機(jī)物利用的能量是體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量。(

)×√√長句表達(dá)1.研究發(fā)現(xiàn),溶酶體內(nèi)pH為5.0左右,含有多種酸性水解酶,這些酶的合成場所為

,這些水解酶少量進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)不會引起細(xì)胞損傷,其原因是

。

提示

核糖體

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與溶酶體內(nèi)的pH不同,會導(dǎo)致酶活性降低或失活2.酶制劑適于在低溫下保存的原因是

。

提示

在低溫時,酶的活性很低,酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在適宜的溫度下,酶的活性升高,因此酶制劑適于在低溫下保存3.ATP中含有3個磷酸基團(tuán),磷酸基團(tuán)帶有負(fù)電荷。請從電荷間的相互作用角度解釋ATP分子中遠(yuǎn)離腺苷的那個特殊化學(xué)鍵容易水解的原因:

。

提示

由于兩個相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電荷而相互排斥等原因,使得這種化學(xué)鍵不穩(wěn)定,末端磷酸基團(tuán)有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢,因而遠(yuǎn)離腺苷的那個特殊化學(xué)鍵容易水解4.在某細(xì)胞培養(yǎng)液中加入被32P標(biāo)記的磷酸分子,短時間后分離出細(xì)胞中的ATP,發(fā)現(xiàn)其含量變化不大,但部分ATP的末端磷酸基團(tuán)已帶上放射性標(biāo)記,分析該現(xiàn)象得到的結(jié)論是

。

提示

ATP中遠(yuǎn)離腺苷的磷酸基團(tuán)容易脫離;該過程中ATP既有合成又有水解;部分被32P標(biāo)記的ATP是重新合成的5.1mol葡萄糖有氧呼吸能釋放2870kJ的能量,而1mol葡萄糖分解生成乳酸,只釋放196.65kJ的能量,其中只有61.08kJ的能量儲存在ATP中。據(jù)此分析,在進(jìn)行無氧呼吸的過程中,葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解釋放的能量的主要去向是

。

提示

在無氧呼吸過程中,葡萄糖中的能量主要轉(zhuǎn)移到乳酸或酒精中,沒有釋放出來;而氧化分解釋放的能量主要以熱能的形式散失了6.若將某種植物種植在密閉、無O2但其他條件適宜的小室中,照光培養(yǎng)一段時間后,發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸加強(qiáng),原因是

。

提示

植物在光下進(jìn)行光合作用釋放的O2使密閉小室中O2含量增加,而O2與有機(jī)物分解產(chǎn)生的[H]發(fā)生作用形成水是有氧呼吸的一個環(huán)節(jié),所以當(dāng)O2增多時,有氧呼吸會加強(qiáng)7.大棚種植使用有機(jī)肥有利于增產(chǎn),請從影響光合作用因素的角度分析原因:

。

提示

有機(jī)肥在土壤中被微生物分解時會釋放CO2,增加了大棚中的CO2濃度,進(jìn)而促進(jìn)了光合作用,為作物自身提供了必需的物質(zhì),因此有利于增產(chǎn)8.研究小組將生長狀況相似的菠菜幼苗均分為A、B兩組進(jìn)行實驗探究,A組培養(yǎng)在完全培養(yǎng)液中,B組培養(yǎng)在缺少Mg2+的培養(yǎng)液中,其他條件相同且適宜。一段時間后,持續(xù)提供14C標(biāo)記的CO2進(jìn)行光合作用,然后檢測并比較14C標(biāo)記的有機(jī)化合物的量。(1)該實驗的目的是

。

(2)B組14C標(biāo)記的(CH2O)的量比A組低,原因是

。提示

B組缺少Mg2+,不利于葉綠素的合成,光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP不足,C3的還原減少,形成的(CH2O)減少

探究Mg2+對植物光合作用的影響考點1酶、ATP在細(xì)胞代謝中的作用串聯(lián)整合——明要點1.四個角度區(qū)別酶和激素活細(xì)胞內(nèi)分泌細(xì)胞蛋白質(zhì)RNA活化能細(xì)胞代謝滅活特別提醒

①活細(xì)胞(哺乳動物成熟的紅細(xì)胞除外)都能產(chǎn)生酶,酶可在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外發(fā)揮作用。②酶具有催化作用,不具有調(diào)節(jié)作用,也不能作為能源和組成物質(zhì)。2.解讀酶的三類曲線(1)酶的作用原理曲線

分析:①由圖可知,酶的作用原理是

。

②若將酶變?yōu)闊o機(jī)催化劑,則b在縱軸上

。用加熱的方法不能降低活化能,但會提供活化能

降低反應(yīng)的活化能向上移動(2)酶的特性曲線①圖1中加酶的曲線和加無機(jī)催化劑的曲線比較,表明酶具有

。②圖2中兩曲線比較,表明酶具有

。

圖1圖2高效性專一性(3)酶促反應(yīng)速率的影響因素①溫度和pH②底物濃度和酶濃度圖甲中OP段的限制因素是

,而P點之后的限制因素有

;圖乙對反應(yīng)底物的要求是底物足量。

底物濃度酶濃度和酶活性3.探究酶的相關(guān)實驗

特別提醒

①驗證酶的專一性時,若底物選擇淀粉和蔗糖,酶溶液為淀粉酶,檢測底物是否被分解的試劑宜選用斐林試劑,不宜選用碘液,因為碘液無法檢測蔗糖是否被分解。②探究酶的最適溫度時,若選擇淀粉和淀粉酶,檢測試劑宜選用碘液,不宜選用斐林試劑,因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱,而該實驗中需嚴(yán)格控制溫度。③在探究酶的適宜溫度的實驗中,不宜選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶作實驗材料,因為底物H2O2在常溫下就能分解,加熱時分解會加快,從而影響實驗結(jié)果。4.明確ATP與核酸的關(guān)系

5.厘清能量轉(zhuǎn)化過程和ATP的來源與去路

6.解讀肌細(xì)胞中ATP產(chǎn)生速率與O2供給量之間關(guān)系的曲線

特別提醒

(1)當(dāng)橫坐標(biāo)表示細(xì)胞呼吸強(qiáng)度時,ATP產(chǎn)生速率的變化曲線應(yīng)該從原點開始。(2)哺乳動物成熟的紅細(xì)胞中,ATP的產(chǎn)生速率與O2供給量無關(guān)。分層演練——拿高分角度1圍繞酶的作用和特性,考查生命觀念練真題·明考向1.(2023·廣東卷)中國制茶工藝源遠(yuǎn)流長。紅茶制作包括萎凋、揉捻、發(fā)酵、高溫干燥等工序,其間多酚氧化酶催化茶多酚生成適量茶黃素是紅茶風(fēng)味形成的關(guān)鍵。下列敘述錯誤的是(

)A.揉捻能破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)使多酚氧化酶與茶多酚接觸B.發(fā)酵時保持適宜的溫度以維持多酚氧化酶的活性C.發(fā)酵時有機(jī)酸含量增加不會影響多酚氧化酶活性D.高溫滅活多酚氧化酶以防止過度氧化影響茶品質(zhì)C解析

揉捻可以破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),從而使多酚氧化酶與茶多酚接觸,A項正確。因為酶的活性受溫度的影響,所以發(fā)酵時要保持適宜的溫度以維持多酚氧化酶的活性,B項正確。由于酶的活性受pH的影響,所以發(fā)酵時有機(jī)酸含量增加會通過改變pH而影響多酚氧化酶的活性,C項錯誤。發(fā)酵結(jié)束時給予高溫,可以滅活多酚氧化酶,防止過度氧化而影響茶的品質(zhì),D項正確。角度拓展

(1)低溫主要通過改變淀粉酶的氨基酸組成,導(dǎo)致酶變性失活。[2022·浙江卷](

)(2)酶、抗體、激素都是由氨基酸通過肽鍵連接而成的。[2021·全國卷甲](

)(3)細(xì)胞中生物大分子的合成需要酶來催化。[2020·江蘇卷](

)(4)分解淀粉與纖維素所需的酶不同。[2019·海南卷](

)××√√2.(2022·湖南卷)洗滌劑中的堿性蛋白酶受到其他成分的影響而改變構(gòu)象,部分解折疊后可被正常堿性蛋白酶特異性識別并降解(自溶)失活。此外,加熱也能使堿性蛋白酶失活,如圖所示。下列敘述錯誤的是(

)A.堿性蛋白酶在一定條件下可發(fā)生自溶失活B.加熱導(dǎo)致堿性蛋白酶構(gòu)象改變是不可逆的C.添加酶穩(wěn)定劑可提高加堿性蛋白酶洗滌劑的去污效果D.添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量,減少環(huán)境污染B解析

根據(jù)題干信息可知,堿性蛋白酶在一定條件下(如加熱)可發(fā)生自溶失活,A項正確;圖解顯示,一定程度的加熱后再降溫,變性的蛋白質(zhì)可恢復(fù)到天然狀態(tài),B項錯誤;添加酶穩(wěn)定劑可防止酶失活,加強(qiáng)了洗滌劑中堿性蛋白酶的催化效率,提高了洗滌劑的去污效果,C項正確;添加堿性蛋白酶可降低洗滌劑使用量,使洗滌劑向低磷和無磷的方向發(fā)展,減少了環(huán)境污染,D項正確。練模擬·提能力3.(2023·河北衡水二模)酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力稱為酶活力,溫度對某種酶酶活力的影響如圖1所示。在一定條件下,先將酶在不同的溫度下處理一段時間(圖2橫軸),然后迅速放在最適溫度條件下測定酶活力,可得到酶的熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù),如圖2所示。下列分析錯誤的是(

)A.圖1為反應(yīng)時間相同時,不同溫度下測定的酶活力值B.55℃的兩側(cè)溫度對酶的活力產(chǎn)生影響的原因相同C.溫度較高時,隨處理時間的延長,酶活力可能降至零D.進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時,將溫度控制在60℃比40℃產(chǎn)量更高B解析

圖1橫坐標(biāo)為溫度(自變量),縱坐標(biāo)為酶活力(因變量),根據(jù)實驗設(shè)計的原則:科學(xué)性原則、平行重復(fù)原則、對照性原則、單一變量原則,圖1實驗時,反應(yīng)時間為無關(guān)變量,應(yīng)相同,所以圖1為反應(yīng)時間相同時,不同溫度下測定的酶活力值,A項正確;分析圖1可知,55

℃左右時酶活力最高,溫度小于55

℃,影響酶活力的原因是溫度過低抑制酶活力,而溫度大于55

℃,影響酶活力的原因是溫度過高使酶失活,所以55

℃的兩側(cè)對酶的活力產(chǎn)生影響的原因是不相同的,B項錯誤;分析圖2可知,在相同處理時間,隨著溫度升高,相對酶活力降低,相同溫度下,隨著處理時間的增加,相對酶活力降低,所以相對酶活力與處理時間和溫度有關(guān),溫度較高時,隨處理時間的延長,酶活力可能降至零,C項正確;分析圖1可知,60

℃時酶活力比40

℃時酶活力高,分析圖2可知,60

℃時相對酶活力與40

℃時相對酶活力相差不大,綜合分析,進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時,將溫度控制在60

℃比40

℃產(chǎn)量更高,D項正確。題后點撥:科學(xué)思維之模型與建?！ㄟ^“四看法”分析酶促反應(yīng)曲線

角度2借助影響酶活性的因素,考查科學(xué)探究練真題·明考向4.(2023·浙江卷)為探究酶的催化效率,某同學(xué)采用如圖所示裝置進(jìn)行實驗,實驗分組、處理及結(jié)果如下表所示。組別甲中溶液(0.2

mL)乙中溶液(2

mL)不同時間測定的相對壓強(qiáng)(kPa)0

s50

s100

s150

s200

s250

sⅠ肝臟提取液H2O2溶液09.09.69.810.010.0ⅡFeCl3H2O2溶液000.10.30.50.9Ⅲ蒸餾水H2O2溶液00000.10.1下列敘述錯誤的是(

)A.H2O2分解生成O2導(dǎo)致壓強(qiáng)改變B.從甲中溶液與乙中溶液混合時開始計時C.250s時Ⅰ組和Ⅲ組反應(yīng)已結(jié)束而Ⅱ組仍在進(jìn)行D.實驗結(jié)果說明酶的催化作用具有高效性C解析

H2O2的分解產(chǎn)物是H2O和O2,其中O2屬于氣體,會導(dǎo)致壓強(qiáng)改變,A項正確。甲、乙中溶液混合后催化劑開始發(fā)揮作用,B項正確。三組中的H2O2溶液均為2

mL,完全分解后產(chǎn)生的相對壓強(qiáng)應(yīng)相同,據(jù)表可知,250

s之前Ⅰ組反應(yīng)已結(jié)束,但250

s時Ⅱ組和Ⅲ組壓強(qiáng)仍未達(dá)到Ⅰ組的終止壓強(qiáng)10.0

kPa,故250

s時Ⅱ組和Ⅲ組反應(yīng)仍在進(jìn)行,C項錯誤。酶的高效性是指與無機(jī)催化劑相比,酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用更顯著,對比Ⅰ、Ⅱ組可知,在相同時間內(nèi),Ⅰ組(含過氧化氫酶)相對壓強(qiáng)變化更快,說明酶的催化作用具有高效性,D項正確。5.(2022·廣東卷)某同學(xué)對蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究,結(jié)果見下表。下列分析錯誤的是(

)注:+/-分別表示有/無添加,反應(yīng)物為Ⅰ型膠原蛋白。A.該酶的催化活性依賴于CaCl2B.結(jié)合①②組的相關(guān)變量分析,自變量為溫度C.該酶催化反應(yīng)的最適溫度為70℃,最適pH為9D.尚需補(bǔ)充實驗才能確定該酶是否能水解其他反應(yīng)物組別pHCaCl2溫度/℃降解率/%①9+9038②9+7088③9-700④7+7058⑤5+4030C解析

分析②③組可知,沒有添加CaCl2時,降解率為0,可推測該酶的催化活性依賴于CaCl2,A項正確;①②組除溫度不同外其他條件相同,則導(dǎo)致①②組降解率不同的自變量為溫度,B項正確;由于本實驗設(shè)置的溫度和pH梯度過大,因此不能確定最適溫度和最適pH,C項錯誤;該實驗的反應(yīng)物為Ⅰ型膠原蛋白,無法證明該酶是否能水解其他反應(yīng)物,若需證明,則需另外補(bǔ)充實驗,D項正確。角度拓展

(1)若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,會加快淀粉的水解速率。[2022·浙江卷](

)(2)“探究pH對過氧化氫酶的影響”實驗中,分別加入不同pH的緩沖液后再加入底物。[2021·浙江卷](

)(3)設(shè)計溫度對蛋白酶活性影響的實驗方案時,可選擇斐林試劑檢測反應(yīng)產(chǎn)物。[2021·浙江卷](

)×√×(4)酶的抑制劑主要有兩種類型:一類是可逆抑制劑(與酶可逆結(jié)合,酶的活性能恢復(fù));另一類是不可逆抑制劑(與酶不可逆結(jié)合,酶的活性不能恢復(fù))。已知甲、乙兩種物質(zhì)(能通過透析袋)對酶A的活性有抑制作用。為探究甲、乙兩種物質(zhì)對酶A的抑制作用類型,請根據(jù)以下實驗材料和用具,確定實驗原理和思路。實驗材料和用具:蒸餾水,酶A溶液,甲物質(zhì)溶液,乙物質(zhì)溶液,透析袋(人工合成半透膜),試管,燒杯等。實驗原理和思路:

。[2021·湖北卷]

提示

可逆抑制劑與酶可逆結(jié)合,可用透析方法除去抑制劑來恢復(fù)酶的活性,不可逆抑制劑與酶不可逆結(jié)合,不可用透析方法除去抑制劑,因此經(jīng)透析后酶的活性不能恢復(fù)。基于此原理,將甲、乙兩種物質(zhì)分別加入酶A溶液中,一段時間后,測定各試管中酶的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋,放入蒸餾水中進(jìn)行透析處理。透析后從透析袋中取出酶溶液,再測定各自的酶活性。對比透析前后各組酶活性的變化,可推測甲、乙兩種抑制劑的種類以及對酶活性的抑制效果練模擬·提能力6.(2023·湖北模擬)某文章寫道:土撥鼠冬眠時居然不變老。冬眠時,土撥鼠的代謝速率下降,體內(nèi)的α-胰淀粉酶活性降低約50%。為了探究不同物質(zhì)對人的胰淀粉酶活性的影響,研究人員進(jìn)行如下實驗。組別人的胰淀粉酶2.5%茶花粉提取液5%蘆筍丁酶活性相對值/%甲1mL——100乙1mL+—64丙1mL++51下列有關(guān)該實驗的說法,不正確的是(

)A.酶活性是在溫度、pH等條件適宜的情況下測得的,變量控制利用了“加法原理”B.若將人的胰淀粉酶換成人的唾液淀粉酶做實驗,實驗結(jié)果可能有差異C.據(jù)實驗推測,茶花粉和蘆筍丁可能具有一定的輔助降低血糖的作用D.蘆筍丁和茶花粉對人的胰淀粉酶活性的影響,與激素間相抗衡效果類似D解析

酶活性是在溫度、pH等條件適宜的情況下測得的,利用了“加法原理”來控制自變量,A項正確;人的胰淀粉酶和人的唾液淀粉酶的最適溫度和最適pH等不同,故若將人的胰淀粉酶換成人的唾液淀粉酶做實驗,實驗結(jié)果可能有差異,B項正確;分析表格可知,茶花粉和蘆筍丁可以降低人的胰淀粉酶活性,降低淀粉分解為葡萄糖的速率,故據(jù)實驗推測,茶花粉和蘆筍丁可能具有一定的輔助降低血糖的作用,C項正確;分析表格數(shù)據(jù)可知,茶花粉可以降低人的胰淀粉酶活性,而蘆筍丁和茶花粉混合降低人的胰淀粉酶活性的效果更顯著,與激素間相協(xié)同效果類似,D項錯誤。題后點撥:科學(xué)思維之模型與建?！嘘P(guān)酶的驗證、探究或評價性實驗題解題策略角度3圍繞ATP的結(jié)構(gòu)與功能,考查生命觀念練真題·明考向7.(2021·海南卷)研究人員將32P標(biāo)記的磷酸注入活的離體肝細(xì)胞,1~2min后迅速分離得到細(xì)胞內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記,并測得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.該實驗表明,細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATPB.32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性C.32P在ATP的3個磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率相等D.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快,且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)B解析

該實驗不能說明細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP,A項錯誤;根據(jù)題干信息“結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記,并測得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致”,說明32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性,并且放射性幾乎只出現(xiàn)在ATP的末端磷酸基團(tuán)中,B項正確,C項錯誤;細(xì)胞內(nèi)各種吸能反應(yīng)、放能反應(yīng)幾乎都與ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化相關(guān)聯(lián),因此ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化在細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核中都有發(fā)生,D項錯誤。角度拓展

(1)ATP含有C、H、O、N、P五種元素,可直接為細(xì)胞提供能量。[2021·北京卷](

)(2)用一段由放射性同位素標(biāo)記的DNA片段可以確定基因在染色體上的位置。某研究人員使用放射性同位素32P標(biāo)記的脫氧腺苷三磷酸(dATP,dA—Pα~Pβ~Pγ)等材料制備了DNA片段甲(單鏈),對W基因在染色體上的位置進(jìn)行了研究。該研究人員在制備32P標(biāo)記的DNA片段甲時,所用dATP的α位磷酸基團(tuán)中的磷必須是32P,原因是

。[2021·全國卷甲節(jié)選]

提示

dATP脫去β、γ位上的兩個磷酸基團(tuán)后,為腺嘌呤脫氧核苷酸,腺嘌呤脫氧核苷酸是合成DNA的原料之一

√(3)用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個磷酸基團(tuán)所處的位置(A—Pα~Pβ~Pγ或dA—Pα~Pβ~Pγ)。某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上,同時產(chǎn)生ADP。若要用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上,那么帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的

(填“α”“β”或“γ”)位上。[2016·全國卷Ⅰ節(jié)選]

γ練模擬·提能力8.(2023·湖南校聯(lián)考模擬)螢火蟲是鞘翅目螢科昆蟲的通稱,其腹部末端下方有發(fā)光器,能發(fā)出黃綠色光。其原理是螢火蟲尾部的發(fā)光細(xì)胞中含有熒光素和熒光素酶,熒光素接受ATP提供的能量后就被激活,在熒光素酶的作用下與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。下列有關(guān)說法正確的是(

)A.可以利用螢火蟲發(fā)光的原理檢測密閉容器內(nèi)O2的含量B.ATP是通過脫離末端的磷酸基團(tuán)釋放能量來供能的C.ATP是細(xì)胞中的能量貨幣,細(xì)胞中儲存大量ATP為生命活動供能D.熒光素酶催化熒光素和氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)體現(xiàn)了酶的專一性B解析

螢火蟲發(fā)光的過程進(jìn)行有氧呼吸會消耗O2,可利用螢火蟲發(fā)光的原理檢測密閉容器內(nèi)O2的有無,但不能檢測O2的含量,A項錯誤;ATP是通過脫離末端的磷酸基團(tuán)釋放能量來供能的,B項正確;ATP是細(xì)胞中的能量貨幣,但細(xì)胞中儲存的ATP較少,細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡的,因此ATP在細(xì)胞內(nèi)不會大量存在,C項錯誤;酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng),熒光素酶可以催化熒光素和氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng),但只此一點不能證明其專一性,D項錯誤。9.(2023·廣東汕頭統(tǒng)考二模)研究證實ATP既是“能量通貨”,也可作為一種信號分子,其作為信號分子的作用機(jī)理如下圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.圖中神經(jīng)細(xì)胞釋放ATP的過程需要相關(guān)蛋白質(zhì)參與并且耗能B.ATP作為信號分子發(fā)揮作用的過程能體現(xiàn)細(xì)胞間的信息交流C.靶細(xì)胞膜上存在ATP的受體能成為ATP作為信號分子的證據(jù)D.細(xì)胞間隙中的ATP在有關(guān)酶的作用下脫去磷酸基團(tuán)生成腺嘌呤D解析

據(jù)圖可知,神經(jīng)細(xì)胞釋放ATP的方式為胞吐,胞吐過程需要消耗能量,且需要相關(guān)蛋白質(zhì)參與,A項正確;ATP作為信號分子與P2X受體和P2Y

受體特異性結(jié)合,調(diào)節(jié)細(xì)胞的生命活動,可見ATP發(fā)揮作用的過程能體現(xiàn)細(xì)胞間的信息交流,B項正確;信號分子需要與相應(yīng)的受體特異性結(jié)合才能完成信息交流過程,故靶細(xì)胞膜上存在ATP的受體能成為ATP作為信號分子的證據(jù),C項正確;細(xì)胞間隙中的ATP在有關(guān)酶的作用下脫去三個磷酸基團(tuán)生成的物質(zhì)為腺苷,由腺嘌呤和核糖組成,D項錯誤。專項命題——重培優(yōu)【從新教材角度命題】蛋白磷酸化和去磷酸化命題要點

磷酸化就是通過磷酸轉(zhuǎn)移酶在底物上加上一個磷酸基團(tuán),通常和ATP水解相偶聯(lián)。ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使蛋白質(zhì)等分子磷酸化,這些分子被磷酸化后,空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,活性也發(fā)生改變,因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。去磷酸化是磷酸化反應(yīng)的逆反應(yīng)。磷酸化和去磷酸化可給予或去除某種酶或蛋白質(zhì)的某種功能,在生物代謝調(diào)控過程中有重要作用。練真題·明考向1.(2023·湖南卷)鹽堿脅迫下植物應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生的H2O2對細(xì)胞有毒害作用。禾本科農(nóng)作物AT1蛋白通過調(diào)節(jié)細(xì)胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平,影響H2O2的跨膜轉(zhuǎn)運,如圖所示。下列敘述錯誤的是(

)A.細(xì)胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制,促進(jìn)H2O2外排,從而減輕其對細(xì)胞的毒害C.敲除AT1基因或降低其表達(dá)可提高禾本科農(nóng)作物的耐鹽堿能力D.從特殊物種中發(fā)掘逆境脅迫相關(guān)基因是改良農(nóng)作物抗逆性的有效途徑B解析

由題圖可以看出,PIP2s蛋白磷酸化被抑制后,H2O2從膜外運向膜內(nèi)的速率大于從膜內(nèi)運向膜外的速率,即PIP2s蛋白磷酸化被抑制后,抑制了H2O2外排,所以細(xì)胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的,A項正確,B項錯誤。敲除AT1基因或降低其表達(dá),AT1蛋白就不能抑制PIP2s蛋白磷酸化,則鹽堿脅迫下植物應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生的H2O2外排的速率大于內(nèi)流的速率,可減輕H2O2對細(xì)胞的毒害作用,提高禾本科作物的耐鹽堿能力,C項正確。逆境脅迫下可以生存的物種往往含有抵抗逆境的基因,將該類基因通過基因工程技術(shù)導(dǎo)入農(nóng)作物體內(nèi)可提高農(nóng)作物的抗逆性,D項正確。練模擬·提能力2.(2023·山東棗莊二模)生物膜上存在著一些能攜帶離子通過膜的載體分子。某種載體分子對X離子有專一的結(jié)合部位,能選擇性地攜帶X離子通過膜,轉(zhuǎn)運機(jī)制如下圖所示。已知X離子可參與構(gòu)成線粒體內(nèi)的丙酮酸氧化酶;載體IC的活化需要ATP。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A.X離子進(jìn)入線粒體基質(zhì)發(fā)揮作用至少需要穿過4層生物膜B.磷酸激酶能促進(jìn)ATP的合成,磷酸酯酶能促進(jìn)ATP的水解C.在磷酸酯酶的作用下,CIC分子發(fā)生去磷酸化過程中空間結(jié)構(gòu)不變D.ATP脫離下來的末端磷酸基團(tuán)挾能量與IC結(jié)合使之變成活化的ACD解析

X離子進(jìn)入線粒體基質(zhì)發(fā)揮作用至少需要穿過3層生物膜(1層細(xì)胞膜+2層線粒體膜),A項錯誤;磷酸激酶能催化ATP分解為ADP,在磷酸酯酶的作用下,活化載體釋放磷酸基團(tuán),成為未活化載體(IC),B項錯誤;在磷酸酯酶的作用下,CIC分子發(fā)生去磷酸化,成為未活化載體(IC),其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,C項錯誤;磷酸激酶催化ATP分解為ADP時,ATP脫離下來的末端磷酸基團(tuán)挾能量與IC(未活化載體)結(jié)合使之變成AC(活化載體),D項正確?？键c2光合作用和細(xì)胞呼吸的物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)化過程串聯(lián)整合——明要點1.圖解光合作用與細(xì)胞呼吸的過程H2ONADPH(CH2O)CO2+H2OC2H5OH特別提醒

人和動物細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2的場所是線粒體,酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2的場所是線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);植物固定CO2的場所是葉綠體基質(zhì),藍(lán)細(xì)菌、硝化細(xì)菌等固定CO2的場所是細(xì)胞質(zhì)。2.分析光合作用和細(xì)胞呼吸中物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)“三種”元素轉(zhuǎn)移途徑(2)NADPH、NADH和ATP的來源和去路

分層演練——拿高分角度1借助光合作用與細(xì)胞呼吸的過程,考查物質(zhì)與能量觀練真題·明考向1.(2023·山東卷)水淹時,玉米根細(xì)胞由于較長時間進(jìn)行無氧呼吸導(dǎo)致能量供應(yīng)不足,使液泡膜上的H+轉(zhuǎn)運減緩,引起細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H+積累,無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸也使細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)pH降低。pH降低至一定程度會引起細(xì)胞酸中毒。細(xì)胞可通過將無氧呼吸過程中的丙酮酸產(chǎn)乳酸途徑轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑,延緩細(xì)胞酸中毒。下列說法正確的是(

)A.正常玉米根細(xì)胞液泡內(nèi)pH高于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B.檢測到水淹的玉米根有CO2的產(chǎn)生不能判斷是否有酒精生成C.轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時釋放的ATP增多以緩解能量供應(yīng)不足D.轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時消耗的[H]增多以緩解酸中毒B解析

由題干可知,水淹時液泡膜上的H+轉(zhuǎn)運減緩,引起細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H+積累,可推測正常細(xì)胞中H+在液泡中積累,液泡內(nèi)pH低于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),A項錯誤;玉米根細(xì)胞無氧呼吸和有氧呼吸都可產(chǎn)生CO2,因此不能根據(jù)CO2的產(chǎn)生判斷是否有酒精生成,B項正確;無氧呼吸都只在第一階段產(chǎn)生ATP,因此轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑不會增加ATP的釋放,不能緩解能量供應(yīng)不足,C項錯誤;無氧呼吸都只在第一階段產(chǎn)生[H],產(chǎn)酒精途徑與產(chǎn)乳酸途徑消耗的[H]相同,D項錯誤。2.(2022·重慶卷)科學(xué)家發(fā)現(xiàn),光能會被類囊體轉(zhuǎn)化為“某種能量形式”,并用于驅(qū)動產(chǎn)生ATP(如圖Ⅰ)。為探尋這種能量形式,他們開展了后續(xù)實驗。ⅠⅡⅢ(1)制備類囊體時,提取液中應(yīng)含有適宜濃度的蔗糖,以保證其結(jié)構(gòu)完整,原因是

;為避免膜蛋白被降解,提取液應(yīng)保持

(填“低溫”或“常溫”)。

(2)在圖Ⅰ實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行圖Ⅱ?qū)嶒?發(fā)現(xiàn)該實驗條件下,也能產(chǎn)生ATP。但該實驗不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內(nèi)、外的H+濃度差,原因是

。

實驗Ⅱ是在光照條件下對類囊體進(jìn)行培養(yǎng),無法證明某種能量是來自光能還是膜內(nèi)、外H+濃度差保持類囊體內(nèi)、外的滲透壓,避免類囊體破裂低溫(3)為探究自然條件下類囊體膜內(nèi)、外產(chǎn)生H+濃度差的原因,對無緩沖液的類囊體懸液進(jìn)行光、暗交替處理,結(jié)果如圖Ⅲ所示,懸液的pH在光照處理時升高,原因是

。類囊體膜內(nèi)、外的H+濃度差是通過光合電子傳遞和H+轉(zhuǎn)運形成的,電子的最終來源物質(zhì)是

。

(4)用菠菜類囊體和人工酶系統(tǒng)組裝的人工葉綠體,能在光下生產(chǎn)目標(biāo)多碳化合物。若要實現(xiàn)黑暗條件下持續(xù)生產(chǎn),需穩(wěn)定提供的物質(zhì)有

。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),即使增加光照強(qiáng)度,產(chǎn)量也不再增加,若要增產(chǎn),可采取的有效措施有

(答兩點)。

類囊體膜外H+被轉(zhuǎn)移到類囊體膜內(nèi),造成溶液pH升高水NADPH、ATP和CO2增加CO2的濃度、適當(dāng)提高環(huán)境溫度解析

(1)制備類囊體時,其提取液中需要添加適宜濃度的蔗糖,保持類囊體內(nèi)、外的滲透壓,避免類囊體破裂,以保證其結(jié)構(gòu)完整。提取液應(yīng)該保持低溫,降低蛋白酶的活性,避免膜蛋白被降解。(2)由圖Ⅱ?qū)嶒灴芍?在光照條件下,將處于pH=4條件下的類囊體轉(zhuǎn)移到pH=8的錐形瓶中,再在遮光的條件下加入ADP和Pi,也產(chǎn)生了ATP,但該實驗不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內(nèi)、外的H+濃度差,因為實驗Ⅱ是在光照條件下對類囊體進(jìn)行培養(yǎng),無法證明某種能量是來自光能還是膜內(nèi)、外H+濃度差。

(3)對無緩沖液的類囊體懸液進(jìn)行光、暗交替處理,懸液的pH在光照處理時升高,推測可能是類囊體膜外H+被轉(zhuǎn)移到類囊體膜內(nèi),造成溶液pH升高。類囊體膜內(nèi)、外的H+濃度差是通過光合電子傳遞和H+轉(zhuǎn)運形成的,光反應(yīng)過程中,水的光解伴隨著電子的傳遞,故電子的最終來源是水。(4)人工葉綠體能在光下生產(chǎn)目標(biāo)多碳化合物,若要在黑暗條件下持續(xù)生產(chǎn),則需要提供光反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)NADPH和ATP,以及暗反應(yīng)的原料CO2。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),即使增加光照強(qiáng)度,產(chǎn)量也不再增加,說明暗反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到最大速率,增加CO2的濃度和適當(dāng)提高環(huán)境溫度能增加酶的活性,可有效提高光合效率。角度拓展

(1)酵母菌無氧呼吸不產(chǎn)生使溴麝香草酚藍(lán)溶液變黃的氣體。[2022·河北卷](

)(2)細(xì)胞呼吸中有機(jī)物徹底分解、產(chǎn)生大量ATP的過程發(fā)生在線粒體基質(zhì)中。[2022·河北卷](

)(3)若細(xì)胞同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸(以葡萄糖為呼吸底物),則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的多。[2020·全國卷Ⅰ](

)(4)在暗反應(yīng)階段,CO2不能直接被還原。[2021·湖南卷](

)(5)給某植物提供C18O2和H2O,釋放的氧氣中含有18O。氧氣中含有18O的原因是

。[2016·浙江卷]

×××√C18O2中的部分氧轉(zhuǎn)移到H218O中,H218O又作為原料參與了光合作用練模擬·提能力3.(2023·河北衡水二模)圖1和圖2是酵母菌細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi)進(jìn)行的部分代謝過程。酵母菌在O2充足時幾乎不產(chǎn)生酒精,且O2對酶不會產(chǎn)生抑制作用。在細(xì)胞內(nèi),反應(yīng)物濃度上升或產(chǎn)物濃度下降一般會促進(jìn)酶促反應(yīng)進(jìn)行,反之則抑制,若NADH在線粒體內(nèi)積累,蘋果酸的轉(zhuǎn)運即會被抑制。圖1圖2下列說法不正確的是(

)A.NAD+和NADH的相互轉(zhuǎn)化發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中B.①為載體蛋白,推測蘋果酸通過線粒體膜的方式為主動運輸C.O2抑制無氧呼吸生成酒精與圖2所示的代謝有關(guān)D.線粒體內(nèi)膜上形成水時,與O2結(jié)合的NADH來自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體B解析

由圖1可知,葡萄糖和NAD+生成丙酮酸、NADH發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,丙酮酸、H2O、NAD+生成CO2、NADH發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,O2和NADH生成H2O、NAD+發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上;由圖2可知,草酰乙酸和NADH生成蘋果酸、NAD+發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,蘋果酸和NAD+生成草酰乙酸、NADH發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,所以NAD+和NADH的相互轉(zhuǎn)化發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中,A項正確。由圖2可知,蘋果酸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中生成,在線粒體基質(zhì)中被利用,其進(jìn)入線粒體應(yīng)是順濃度梯度,因此蘋果酸通過線粒體膜時并沒有消耗能量,只用到①載體,推測其運輸方式為協(xié)助擴(kuò)散,B項錯誤。O2缺少時,線粒體內(nèi)的NADH不能與O2結(jié)合產(chǎn)生水,從而導(dǎo)致線粒體內(nèi)蘋果酸的積累,進(jìn)而抑制蘋果酸向線粒體的轉(zhuǎn)運過程;當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的蘋果酸濃度較高時,抑制了細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中草酰乙酸和NADH生成蘋果酸,使得細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中NADH含量增加,NADH與丙酮酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化成酒精,C項正確。由圖1可知,葡萄糖和NAD+生成丙酮酸、NADH發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,丙酮酸、H2O、NAD+生成CO2、NADH發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,兩個階段產(chǎn)生的NADH在線粒體內(nèi)膜上與O2結(jié)合形成H2O、NAD+,所以與O2結(jié)合的NADH來自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,D項正確。4.(2023·江蘇南通二模改編)下圖是葉綠體內(nèi)淀粉合成的調(diào)節(jié)過程示意圖,光下TPT的活性受到抑制。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A.TPT分布在葉綠體外膜中,具有專一性和飽和性B.白天光合速率快,葉綠體中3-磷酸甘油酸/Pi的值低C.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的Pi濃度降低時,丙糖磷酸運出葉綠體受抑制D.白天細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中有大量的淀粉合成C解析

葉綠體是雙層膜結(jié)構(gòu),外膜的外面是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),據(jù)題圖可知,TPT既能轉(zhuǎn)運丙糖磷酸又能轉(zhuǎn)運磷酸,具有專一性和飽和性,位于葉綠體內(nèi)膜上,A項錯誤;白天,光合作用形成較多3-磷酸甘油酸,與ADPG焦磷酸化酶結(jié)合后,催化形成淀粉,晚上,光合磷酸化停止,積累在葉綠體里的Pi濃度升高,抑制淀粉形成,因此,白天或光照下3-磷酸甘油酸/Pi的值高,合成淀粉活躍,B項錯誤;丙糖磷酸轉(zhuǎn)運器(TPT)能將卡爾文循環(huán)的丙糖磷酸不斷運到葉綠體外,同時將釋放的Pi(無機(jī)磷酸)運回葉綠體基質(zhì),當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Pi濃度降低時,會抑制丙糖磷酸從葉綠體中運出,C項正確;白天,光照較強(qiáng),光下TPT活性受到抑制,TPT不能將Pi(無機(jī)磷酸)運回葉綠體基質(zhì),不會抑制ADPG焦磷酸化酶活性,從而促進(jìn)淀粉的合成,因此白天葉綠體基質(zhì)中有大量的淀粉合成,D項錯誤。角度2借助對光合作用中物質(zhì)含量變化的分析,考查科學(xué)思維和科學(xué)探究練真題·明考向5.(2020·山東卷節(jié)選)人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類,相關(guān)裝置及過程如下圖所示,其中甲、乙表示物質(zhì),模塊3中的反應(yīng)過程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過程相同。(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是

,模塊3中的甲可與CO2結(jié)合,甲為

。

(2)若正常運轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn),則短時間內(nèi)乙的含量將

(填“增加”或“減少”)。若氣泵停轉(zhuǎn)時間較長,模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會發(fā)生改變,原因是

。

模塊1和模塊2五碳化合物(或C5)減少模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP+不足解析

(1)分析圖示可知,模塊1為將光能轉(zhuǎn)化為電能的過程,模擬的是色素吸收光能的過程,模塊2模擬的是水分子氧化以產(chǎn)生氧分子和氫離子,并合成ATP的過程,因此兩個模塊模擬的是光反應(yīng)過程。模塊3則模擬的是暗反應(yīng)過程。(2)模塊3模擬暗反應(yīng)過程,氣泵泵入的是CO2,其中甲表示C5,乙表示C3,若正常運轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn),則輸入到暗反應(yīng)系統(tǒng)中的CO2濃度下降,CO2固定減少,則C3的含量會減少,若氣泵停轉(zhuǎn)的時間較長,則暗反應(yīng)過程為光反應(yīng)提供的ADP、Pi和NADP+不足,會導(dǎo)致模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率下降。角度拓展

(1)在適宜反應(yīng)條件下,用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后,突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光照射,ATP含量會下降,未被還原的C3含量上升。[2016·天津卷](

)(2)光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r,短時間內(nèi)C3含量會升高。[2015·安徽卷](

)×√(3)科學(xué)家在溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定,每組處理的總時間均為135

s的條件下,對生長狀態(tài)相同的某種植物進(jìn)行了A、B兩組不同的處理,結(jié)果如下:A組:先光照后黑暗,光照和黑暗交替處理,每次光照和黑暗時間各為3.75

ms(毫秒);光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。B組:光照時間為135

s;光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%。單位光照時間內(nèi),A組植物合成有機(jī)物的量

(填“高于”“等于”或“低于”)B組植物合成有機(jī)物的量,依據(jù)是

。[2015·全國卷Ⅰ改編]提示

高于

A組只用了B組一半的光照時間,其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是B組的94%

練模擬·提能力6.(2023·河南模擬預(yù)測)葉綠體是卡爾文循環(huán)進(jìn)行的場所,CO2經(jīng)過固定可產(chǎn)生三碳糖,三碳糖一部分在葉綠體基質(zhì)中經(jīng)過一系列變化轉(zhuǎn)變成淀粉,另一部分通過轉(zhuǎn)運器轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中轉(zhuǎn)變成蔗糖,同時釋放出Pi,轉(zhuǎn)運器每運出一個三碳糖需運進(jìn)一個Pi作為交換。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A.卡爾文循環(huán)需光反應(yīng)提供ATP和NADPHB.若光照突然停止,則短時間內(nèi)三碳糖含量增加C.葉綠體中淀粉的積累會導(dǎo)致卡爾文循環(huán)速率變慢D.若合成三碳糖的速率超過Pi運進(jìn)葉綠體的速率,則淀粉合成量減少D解析

光反應(yīng)為卡爾文循環(huán)提供ATP和NADPH,A項正確;若光照突然停止,短時間內(nèi)CO2固定速率不變,三碳糖還原受阻,故短時間內(nèi)三碳糖含量增加,B項正確;淀粉是卡爾文循環(huán)的產(chǎn)物,若其積累過多,會導(dǎo)致卡爾文循環(huán)速率變慢,C項正確;若合成三碳糖的速率超過Pi轉(zhuǎn)運進(jìn)葉綠體的速率,即三碳糖運出葉綠體減少,用于合成淀粉的三碳糖增多,從而使淀粉合成量增加,D項錯誤。7.(2023·廣東一模)為研究光照與黑暗交替處理對花生葉片葉綠體中的ATP和ADP含量變化的影響。某研究小組測定的實驗結(jié)果如圖所示。結(jié)合圖中結(jié)果分析,下列敘述錯誤的是(

)A.光照0~5min,葉肉細(xì)胞中發(fā)生了ADP與ATP之間的相互轉(zhuǎn)化B.光照5~20min,葉綠體中的ATP含量基本穩(wěn)定,說明ATP與ADP轉(zhuǎn)化逐漸停止C.黑暗20~30min,暗反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,導(dǎo)致葉綠體中ATP和ADP的含量呈相反變化D.光暗交替處理30min,光暗條件對葉綠體中ADP與ATP轉(zhuǎn)化過程的影響較大B解析

圖中ATP和ADP含量變化曲線顯示,在開始光照的0~5

min內(nèi),ATP含量迅速上升,而ADP含量迅速下降,依據(jù)二者之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,葉綠體中發(fā)生了ADP與ATP之間的相互轉(zhuǎn)化,A項正確;在有光照的條件下,葉綠體內(nèi)將持續(xù)進(jìn)行光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程,葉綠體類囊體薄膜捕獲光能后利用ADP和Pi為原料持續(xù)合成ATP,合成的ATP也會持續(xù)供給暗反應(yīng)三碳化合物(C3)的還原過程,光照5~20

min,曲線顯示葉綠體中ATP含量基本穩(wěn)定,說明ATP與ADP的持續(xù)轉(zhuǎn)化已維持在一定的速率下,并未停止,B項錯誤;黑暗20~30

min,葉綠體因無光照,光反應(yīng)停止,無法持續(xù)合成ATP,而暗反應(yīng)在停止光照的短暫時間內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行,會繼續(xù)消耗ATP,同時產(chǎn)生ADP,從而導(dǎo)致了ATP和ADP的含量呈相反變化,C項正確;曲線顯示,在光暗交替處理30

min內(nèi),ATP與ADP含量變化較大,這說明光暗條件對葉綠體內(nèi)ADP與ATP轉(zhuǎn)化過程的影響較大,D項正確。題后點撥:1.改變條件后,光合作用過程中物質(zhì)含量變化分析下圖中Ⅰ表示光反應(yīng),Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的還原。當(dāng)外界條件(如光照、CO2)突然發(fā)生變化時,分析相關(guān)物質(zhì)含量在短時間內(nèi)的變化:2.連續(xù)光照和間隔光照下有機(jī)物合成量的分析(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體中有少量的積累,在光反應(yīng)停止時,暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時間,有機(jī)物還能繼續(xù)合成。(2)持續(xù)光照條件下,會造成NADPH和ATP過度積累、利用不充分;光照和黑暗間隔條件下,NADPH和ATP基本不積累,能夠被充分利用。因此在光照時間相同的條件下,光照和黑暗間隔處理比持續(xù)光照處理的有機(jī)物積累量要多。專項命題——重培優(yōu)【從新教材角度命題】細(xì)胞呼吸是細(xì)胞代謝的樞紐命題要點

在細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物,可轉(zhuǎn)化為甘油、氨基酸等非糖物質(zhì);非糖物質(zhì)代謝形成的某些產(chǎn)物與細(xì)胞呼吸中間產(chǎn)物相同,這些物質(zhì)可以進(jìn)一步形成葡萄糖。蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)的代謝,都可以通過細(xì)胞呼吸過程聯(lián)系起來,如下圖所示:練真題·明考向1.(2022·山東卷)植物細(xì)胞內(nèi)10%~25%的葡萄糖經(jīng)過一系列反應(yīng),產(chǎn)生NADPH、CO2和多種中間產(chǎn)物,該過程稱為磷酸戊糖途徑。該途徑的中間產(chǎn)物可進(jìn)一步生成氨基酸和核苷酸等。下列說法錯誤的是(

)A.磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的NADPH與有氧呼吸產(chǎn)生的還原型輔酶不同B.與有氧呼吸相比,葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的能量少C.正常生理條件下,利用14C標(biāo)記的葡萄糖可追蹤磷酸戊糖途徑中各產(chǎn)物的生成D.受傷組織修復(fù)過程中所需要的原料可由該途徑的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化生成C解析

有氧呼吸產(chǎn)生的還原型輔酶是NADH,A項正確。葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑氧化分解不徹底,因此產(chǎn)生的能量少,B項正確。磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的中間代謝產(chǎn)物可能有不含C的物質(zhì)(如水等),故不能利用14C標(biāo)記的葡萄糖追蹤磷酸戊糖途徑中各產(chǎn)物的生成,C項錯誤。氨基酸和核苷酸等物質(zhì)是受傷組織修復(fù)過程中所需要的原料,可由該途徑的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化生成,D項正確。練模擬·提能力2.(2023·湖北武漢模擬改編)有氧呼吸全過程可分為如圖所示的糖酵解、檸檬酸循環(huán)和電子傳遞鏈三個階段,一些中間產(chǎn)物還可合成脂肪等。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A.細(xì)胞呼吸是糖類、脂肪等相互轉(zhuǎn)化的樞紐B.與檸檬酸循環(huán)有關(guān)的酶分布于線粒體基質(zhì)中C.糖酵解時葡萄糖中的化學(xué)能大部分轉(zhuǎn)化成熱能D.有氧和無氧時,糖酵解產(chǎn)生的ATP量相等C解析

分析題圖可知,多糖水解為單糖,經(jīng)糖酵解可以轉(zhuǎn)化為甘油,從而轉(zhuǎn)化為脂肪,也可分解成丙酮酸,經(jīng)過反應(yīng)生成脂肪,所以細(xì)胞呼吸是糖類、脂肪等相互轉(zhuǎn)化的樞紐,A項正確;分析題圖可知,檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)物是丙酮酸,而丙酮酸參與的是有氧呼吸的第二階段,和水反應(yīng)生成二氧化碳和[H],產(chǎn)生少量的能量,所以檸檬酸循環(huán)即有氧呼吸第二階段,與這一階段有關(guān)的酶分布在線粒體基質(zhì)中,B項正確;分析題圖可知,糖酵解反應(yīng)是葡萄糖分解成丙酮酸,產(chǎn)生少量的[H],產(chǎn)生少量的能量,即葡萄糖中的化學(xué)能大部分儲存在丙酮酸中,C項錯誤;有氧呼吸第一階段和無氧呼吸第一階段反應(yīng)相同,都發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,產(chǎn)生少量的[H],產(chǎn)生少量的能量,所以兩者產(chǎn)生的ATP量相等,D項正確。【從新教材角度命題】光合作用中光系統(tǒng)及電子傳遞鏈命題要點

新教材有關(guān)光合作用光反應(yīng)的內(nèi)容明確提出了電子傳遞與NADPH的形成之間的關(guān)系,近幾年的高考試題多以光反應(yīng)中光系統(tǒng)與電子傳遞為考查載體,考查光合作用的原理和過程。光反應(yīng)過程如下:(1)光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解,產(chǎn)生O2、H+和自由電子(e-),電子(e-)經(jīng)過電子傳遞鏈傳遞,最終介導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。(2)電子傳遞過程中釋放能量,利用這部分能量將質(zhì)子(H+)逆濃度從類囊體的基質(zhì)側(cè)泵入到囊腔側(cè),從而建立了質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度。光系統(tǒng)Ⅱ在類囊體的囊腔側(cè)進(jìn)行水的光解產(chǎn)生質(zhì)子(H+),以及在類囊體的基質(zhì)側(cè)進(jìn)行H+和NADP+形成NADPH的過程,為建立質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度也有所貢獻(xiàn)。(3)類囊體薄膜對質(zhì)子是高度不通透的,因此,類囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子只能通過ATP合成酶順濃度梯度流出,而ATP合成酶利用質(zhì)子順濃度流出的能量來合成ATP。練真題·明考向3.(2023·湖北卷)植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復(fù)合體,PSⅡ光復(fù)合體含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究發(fā)現(xiàn),PSⅡ光復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ,通過與PSⅡ結(jié)合或分離來增強(qiáng)或減弱對光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯誤的是(

)A.葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降,PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲增強(qiáng)B.Mg2+含量減少會導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲減弱C.弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合,不利于對光能的捕獲D.PSⅡ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H+、電子和O2C解析

根據(jù)題干信息可知,LHC

蛋白激酶催化

LHCⅡ

與

PSⅡ

的分離,當(dāng)

LHC

蛋白激酶活性下降時,LHCⅡ

無法與PSⅡ

分離,導(dǎo)致

PSⅡ

光復(fù)合體對光能的捕獲增強(qiáng),A項正確。Mg2+

是葉綠素的重要組成成分,如果

Mg2+

含量減少,PSⅡ

光復(fù)合體對光能的捕獲會減弱,B項正確。在弱光條件下,LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合,這有助于增強(qiáng)PSⅡ光復(fù)合體對光能的捕獲,LHCⅡ是光合色素蛋白復(fù)合體,它可以吸收光能并傳遞給PSⅡ,進(jìn)而促進(jìn)光合作用的進(jìn)行,C項錯誤。PSⅡ光復(fù)合體在光反應(yīng)中參與水的光解反應(yīng),產(chǎn)生H+、電子和O2,D項正確。練模擬·提能力4.(2023·海南?？谝荒?圖1表示植物葉肉細(xì)胞中光合作用和有氧呼吸的部分過程,其中三碳化合物和五碳化合物在不同的代謝過程中表示不同的化合物;圖2表示該細(xì)胞中的某種生物膜和其上所發(fā)生的部分生化反應(yīng),其中e-表示電子,下列敘述正確的是(

)A.圖1中屬于有氧呼吸過程的有①②③B.圖2所示生物膜是線粒體內(nèi)膜C.PSⅡ的生理功能是吸收、傳遞并轉(zhuǎn)化光能D.葉肉細(xì)胞線粒體產(chǎn)生的CO2被用于光合作用,需要通過4層磷脂分子圖1圖2C解析

圖1中,過程①表示葡萄糖分解成丙酮酸,過程②表示暗反應(yīng)中C3被還原成有機(jī)物,過程③表示丙酮酸分解產(chǎn)生CO2(可能是酒精發(fā)酵或有氧呼吸第二階段),因此屬于有氧呼吸過程的可能有①③,A項錯誤;圖2所示生物膜能吸收光能,是類囊體薄膜,發(fā)生在其上的生化反應(yīng)是光反應(yīng),B項錯誤;由圖2可知,PSⅡ中發(fā)生水的光解,并將光能吸收,以電能形式傳遞,因此其生理功能是吸收、傳遞并轉(zhuǎn)化光能,C項正確;葉肉細(xì)胞線粒體產(chǎn)生的CO2被用于光合作用,需要從線粒體進(jìn)入葉綠體,線粒體和葉綠體都是雙層膜結(jié)構(gòu),所以葉肉細(xì)胞線粒體產(chǎn)生的CO2被用于光合作用,需要通過4層膜,8層磷脂分子,D項錯誤?！緩男虑榫辰嵌让}】科技進(jìn)展——構(gòu)建人工光合系統(tǒng),人工合成淀粉命題情境

我國科學(xué)家模擬和借鑒了植物的光合作用過程,從動物、植物、微生物等31個物種中選擇合適的酶,在無細(xì)胞系統(tǒng)中構(gòu)建了一條人工淀粉合成途徑(ASAP),該途徑首先通過光伏發(fā)電將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?光伏電解水產(chǎn)生氫氣,然后通過催化劑利用氫氣將二氧化碳還原成甲醇,最終合成淀粉,相關(guān)過程如圖所示:簡單來說,首先將二氧化碳還原成甲醇(C1),然后將甲醇轉(zhuǎn)化為三碳化合物(C3),再轉(zhuǎn)化為六碳化合物(C6),最后聚合成淀粉。ASAP途徑合成的淀粉與天然淀粉在結(jié)構(gòu)上是基本一致的。初步測試顯示,人工合成淀粉的效率約為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)淀粉的8.5倍。在充足能量供給的條件下,按照目前的技術(shù)參數(shù),理論上1立方米大小的生物反應(yīng)器的淀粉年產(chǎn)量相當(dāng)于中國5畝(1畝≈666.7

m2)玉米田的淀粉年產(chǎn)量。這條路線使淀粉生產(chǎn)方式從傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植向工業(yè)制造轉(zhuǎn)變成為可能,也為從CO2合成復(fù)雜分子開辟了新的技術(shù)路線。【命題角度】(1)人工合成淀粉的系統(tǒng)通過光伏發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)光能的捕獲,那么綠色植物是通過

(相關(guān)結(jié)構(gòu))上的光合色素捕獲光能。若CO2供應(yīng)不足,則短時間內(nèi),葉肉細(xì)胞中C5的含量將

(填“增加”“減少”或“不變”)。

(2)圖中模塊二模擬的是綠色植物光合作用的

過程,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供的物質(zhì)條件有

。

(3)(多選)根據(jù)文中信息,下列敘述正確的是

。

A.適合的酶是確保ASAP有序進(jìn)行的關(guān)鍵B.ASAP過程與細(xì)胞內(nèi)一樣能循環(huán)進(jìn)行C.ASAP中碳的轉(zhuǎn)移途徑為CO2→C1→C3→C6→淀粉D.ASAP過程中CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榈矸蹆Υ媪四芰咳~綠體類囊體薄膜增加暗反應(yīng)NADP+、ADP、PiACD(4)假設(shè)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下,人工合成過程中糖類的積累量

(填“高于”“低于”或“等于”)植物,其原因可能是

。

(5)實驗室人工合成淀粉技術(shù)的成功是一項重大突破,若該技術(shù)未來能夠大面積推廣應(yīng)用,你認(rèn)為可解決當(dāng)前人類面臨的哪些生態(tài)環(huán)境問題?能節(jié)約大量的耕地和淡水資源;減少因農(nóng)藥、化肥的使用帶來的環(huán)境污染;緩解糧食短缺問題;緩解溫室效應(yīng)等高于與人工合成糖類的過程相比,植物進(jìn)行細(xì)胞呼吸會消耗一部分糖類練真題·明考向5.(2020·天津卷)研究人員從菠菜中分離類囊體,將其與16種酶等物質(zhì)一起用單層脂質(zhì)分子包裹成油包水液滴,從而構(gòu)建半人工光合作用反應(yīng)體系。該反應(yīng)體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原,并不斷產(chǎn)生有機(jī)物乙醇酸。下列分析正確的是(

)A.產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì)B.該反應(yīng)體系不斷消耗的物質(zhì)僅是CO2C.類囊體產(chǎn)生的ATP和O2參與CO2固定與還原D.與葉綠體相比,該反應(yīng)體系不含光合作用色素A解析

乙醇酸是在光合作用暗反應(yīng)中產(chǎn)生的,暗反應(yīng)場所為葉綠體基質(zhì),所以產(chǎn)生乙醇酸的場所相當(dāng)于葉綠體基質(zhì),A項正確;該反應(yīng)體系能進(jìn)行光合作用的整個過程,不斷消耗的物質(zhì)有CO2和H2O,B項錯誤;類囊體產(chǎn)生的ATP參與C3的還原,產(chǎn)生的O2用于細(xì)胞呼吸或釋放到周圍環(huán)境中,C項錯誤;該體系含有類囊體,而類囊體的薄膜上含有光合作用色素,D項錯誤。練模擬·提能力6.(2023·山東模擬預(yù)測)2022年我國科學(xué)家在國際上首次實現(xiàn)CO2到淀粉的從頭合成。圖中C1模塊是用無機(jī)催化劑把CO2還原為甲醇,C3模塊是將甲醇轉(zhuǎn)換為C3,C6模塊是用C3合成C6,Cn模塊是將C6再聚合為淀粉。下列敘述錯誤的是(

)A.圖中由CO2到GAP的過程相當(dāng)于葉綠體中CO2的固定B.由GAP到G-6-P的過程在葉綠體內(nèi)需要NADPH作還原劑C.Cn模塊合成淀粉的過程伴隨著水的生成D.在固定等量CO2的情況下,該人工途徑比植物光合作用積累淀粉的量少D解析

分析題圖可知,圖中由CO2到GAP(C3)的過程在葉綠體中相當(dāng)于暗反應(yīng)的CO2固定過程,A項正確;由GAP到G-6-P的過程相當(dāng)于C3被還原的過程,該過程所需的還原劑是光反應(yīng)產(chǎn)物NADPH,B項正確;Cn模塊將C6再聚合為淀粉,合成淀粉的過程是脫水縮合過程,伴隨著水的生成,C項正確;淀粉的積累量=光合作用的產(chǎn)生量-細(xì)胞呼吸的消耗量,在植物體中,進(jìn)行光合作用的同時也進(jìn)行細(xì)胞呼吸,而在人工途徑中只模擬光合作用過程,沒有細(xì)胞呼吸消耗,因此在固定等量CO2的情況下,該人工途徑比植物光合作用積累淀粉的量多,D項錯誤?？键c3影響光合作用和細(xì)胞呼吸的因素串聯(lián)整合——明要點1.掌握影響細(xì)胞呼吸的四類曲線2.掌握影響光合作用因素的三類曲線

3.辨明一晝夜植物代謝強(qiáng)度變化的兩條曲線

曲線模型

圖甲解讀①C點和G點:光合速率等于呼吸速率;②C~G段:光合速率大于呼吸速率;③G點:有機(jī)物積累最多的點;④B點:開始進(jìn)行光合作用的點圖甲、乙解讀一晝夜后有機(jī)物積累量增加:甲.Ⅱ-(Ⅰ+Ⅲ)大于0;乙.I點CO2濃度比A點時低4.解讀總光合速率與呼吸速率的關(guān)系(1)凈光合速率、呼吸速率與總光合速率的關(guān)系(2)呼吸速率和凈光合速率測定的常用