2024屆高考生物考前沖刺第1篇專題素能提升專題2代謝微專題突破練2光合作用和細胞呼吸

微專題2光合作用和細胞呼吸一、選擇題1.(2023·廣東揭陽一模)我國藥學(xué)家屠呦呦帶領(lǐng)團隊成功從黃花蒿中分離出用于治療瘧疾的青蒿素,為世界的抗瘧事業(yè)作出了卓越貢獻。研究表明,青蒿素可直接作用于瘧原蟲的線粒體內(nèi)膜,誘導(dǎo)線粒體腫脹,損害線粒體的功能。據(jù)此推斷青蒿素的作用不會影響(C)A.瘧原蟲細胞內(nèi)ATP的形成B.[H]和O2反應(yīng)生成H2OC.葡萄糖在細胞中的分解D.瘧原蟲細胞內(nèi)的吸能反應(yīng)解析:有氧呼吸第三階段是O2和[H]反應(yīng)生成水,合成大量ATP,這一過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜,青蒿素作用于線粒體內(nèi)膜,影響有氧呼吸的第三階段,所以細胞內(nèi)ATP的形成、吸能反應(yīng)以及[H]和O2反應(yīng)生成H2O的過程都會受影響;葡萄糖是在細胞質(zhì)基質(zhì)中分解,不受青蒿素的影響。2.(2023·湖南衡陽二模)成人每天所需的能量約70%來自糖代謝。下列關(guān)于人體細胞中葡萄糖代謝的說法,正確的是(C)A.人成熟的紅細胞的能量分別來源于細胞呼吸的第一階段和第二階段B.田徑賽時人體產(chǎn)生的二氧化碳來源于細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)C.人體中的所有活細胞都能通過細胞呼吸生成ATPD.肌細胞內(nèi)的乳酸是由丙酮酸在線粒體中合成的解析:人成熟的紅細胞沒有線粒體,不能進行有氧呼吸,其能量的產(chǎn)生來自葡萄糖的無氧呼吸即細胞呼吸的第一階段;田徑賽時人體產(chǎn)生的二氧化碳來源于有氧呼吸,而有氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳的場所在線粒體基質(zhì);人體中所有活細胞都能通過細胞呼吸生成ATP;肌細胞內(nèi)的乳酸是由丙酮酸在細胞質(zhì)基質(zhì)中通過反應(yīng)生成的。3.某同學(xué)將酵母菌接種在馬鈴薯培養(yǎng)液中進行實驗,不可能得到的結(jié)果是(B)A.該菌在有氧條件下能夠繁殖B.該菌在無氧呼吸的過程中無丙酮酸產(chǎn)生C.該菌在無氧條件下能夠產(chǎn)生乙醇D.該菌在有氧和無氧條件下都能產(chǎn)生CO2解析:酵母菌是兼性厭氧菌,在有氧和無氧條件下都能生存和繁殖;酵母菌無氧呼吸的第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同,都有丙酮酸的生成;酵母菌在無氧條件下進行發(fā)酵,產(chǎn)生CO2和乙醇;酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生CO2和水,無氧呼吸產(chǎn)生CO2和乙醇,兩個過程都有CO2產(chǎn)生。4.某同學(xué)為探究實驗室培養(yǎng)的動物細胞進行細胞呼吸的方式,模擬教材中“探究酵母菌細胞呼吸的方式”進行了實驗。下列相關(guān)分析正確的是(C)A.該實驗無氧呼吸的產(chǎn)物使溴麝香草酚藍溶液變成黃色的時間比有氧呼吸的短B.該實驗中通入氧氣組與不通入氧氣組分別為實驗組和對照組C.通入氧氣組與不通入氧氣組的培養(yǎng)液的pH都會發(fā)生一定的改變D.細胞呼吸生成乳酸的過程中,合成ATP的能量來自丙酮酸中的化學(xué)能解析:動物細胞無氧呼吸的產(chǎn)物為乳酸,不會使溴麝香草酚藍溶液變成黃色;該實驗屬于對比實驗,通入氧氣組與不通入氧氣組都屬于實驗組;由于動物細胞有氧呼吸會產(chǎn)生二氧化碳,無氧呼吸會產(chǎn)生乳酸,故通入氧氣組與不通入氧氣組的培養(yǎng)液的pH都會發(fā)生一定程度的降低;動物細胞無氧呼吸第二階段丙酮酸轉(zhuǎn)化成乳酸過程中,沒有ATP合成。5.(2023·福建泉州二模)將紫月季葉片色素提取液點樣后,先后置于層析液和蒸餾水中進行雙向紙層析,過程及結(jié)果如圖所示。而用菠菜葉片進行同樣實驗,則觀察不到色素a。下列分析錯誤的是(D)A.點樣點不可觸及蒸餾水和層析液B.色素b、c、d、e難溶于蒸餾水C.色素a最可能存在于液泡中D.可用無水乙醇替代層析液解析:由步驟二可知,色素b、c、d、e在層析液中溶解度不同,隨層析液擴散的速度不同,e的距離最長,應(yīng)為胡蘿卜素,同理可知,d為葉黃素,c為葉綠素a,b為葉綠素b,點樣點不可觸及蒸餾水和層析液,否則色素會溶解于相應(yīng)的溶液中;在步驟三中,色素b、c、d、e均沒有向上移動,說明色素b、c、d、e難溶于蒸餾水;色素a不溶于層析液,但溶于蒸餾水,因此可能存在于液泡中;色素b、c、d、e均可以溶解于無水乙醇,但溶解度不易區(qū)分,因此不能用無水乙醇替代層析液分離色素。6.(2023·福建漳州二檢)藍細菌能吸收水體中的CO2和HCO3-,使細胞中無機碳含量高出胞外500～1000倍。吸收的HCO3-在碳酸酐酶的催化下形成CO2。下列說法正確的是(A.藍細菌吸收無機碳的方式是主動運輸B.藍細菌光合作用的暗反應(yīng)發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中C.從黑暗中轉(zhuǎn)移至光照條件下,藍細菌吸入無機碳的速率變化不明顯D.藍細菌吸收HCO3-保證其在水體CO解析:由題可知,細胞中無機碳含量高出胞外500～1000倍,故判斷藍細菌通過主動運輸吸收HCO3-,而通過自由擴散吸收水體中的CO2;藍細菌不具有葉綠體,其光合作用的暗反應(yīng)發(fā)生在細胞質(zhì)中;從黑暗中轉(zhuǎn)移至光照條件下,藍細菌進行光合作用消耗CO2,使得無機碳的吸收速率因膜內(nèi)外濃度差變化而加快;藍細菌吸收HCO3-,HCO3-可在酶催化下形成CO7.羥基乙酸可作為合成多種有機物的原料。研究人員構(gòu)建了一種非天然的CO2轉(zhuǎn)化循環(huán)(CETCH循環(huán))途徑:高效地將CO2轉(zhuǎn)化為羥基乙酸,并利用該途徑研制出能合成羥基乙酸的人造葉綠體(如下圖)。下列分析錯誤的是(C)A.人造葉綠體內(nèi)的水既作為多種物質(zhì)的溶劑,還參與相關(guān)代謝B.為了使人造葉綠體能持續(xù)地運作,需要源源不斷地輸入光能C.圖中的CETCH循環(huán)需要NADP+、ADP和Pi作為直接原料D.若人造葉綠體得到廣泛應(yīng)用,一定程度上可抵消碳排放的影響解析:人造葉綠體內(nèi)的水可以作為多種物質(zhì)的溶劑,另外水還可參與光合作用光反應(yīng)階段中水的光解;人造葉綠體需利用光能再通過CETCH循環(huán)將CO2轉(zhuǎn)化為羥基乙酸,為了使人造葉綠體能持續(xù)運作,需要源源不斷地輸入光能;通過葉綠體的類囊體膜,能將NADP+、ADP和Pi轉(zhuǎn)化為NADPH、ATP,CETCH循環(huán)需要NADPH、ATP、二氧化碳等作為直接原料,相當于光合作用暗反應(yīng)階段;CETCH循環(huán)能將CO2轉(zhuǎn)化為羥基乙酸,在一定程度上可抵消碳排放的影響。8.(2023·湖南聯(lián)考)實驗中常用希爾反應(yīng)來測定除草劑對雜草光合作用的抑制效果。希爾反應(yīng)的基本過程:將黑暗中制備的離體葉綠體加到含有氧化型DCIP、蔗糖和緩沖液的溶液中并照光。水在光照下被分解,產(chǎn)生氧氣等,溶液中的DCIP被還原,顏色由藍色變成無色。用不同濃度的某除草劑分別處理品種甲和品種乙雜草的離體葉綠體并進行希爾反應(yīng),實驗結(jié)果如下表所示。下列敘述正確的是(C)除草劑相對濃度05%10%15%20%25%30%甲放氧速率相對值5.03.72.21.0000乙放氧速率相對值5.04.43.73.02.21.61.0A.希爾反應(yīng)中加入蔗糖溶液為該反應(yīng)提供能量B.希爾反應(yīng)中的DCIP,相當于光反應(yīng)中的NADPHC.與品種乙相比,除草劑抑制品種甲葉綠體類囊體薄膜的功能較強D.除草劑相對濃度為20%時,若向品種乙的希爾反應(yīng)溶液中通入二氧化碳,在光照條件下一定能檢測到糖的生成解析:希爾反應(yīng)中加入蔗糖溶液是為了維持滲透壓;希爾反應(yīng)模擬了光合作用中光反應(yīng)階段的部分變化,該階段在葉綠體的類囊體薄膜中進行,溶液中的DCIP被還原,因此氧化劑DCIP在希爾反應(yīng)中的作用,相當于NADP+在光反應(yīng)中的作用;據(jù)題圖分析可知,除草劑處理影響葉綠體放氧速率,說明除草劑主要抑制光合作用的光反應(yīng)階段,光反應(yīng)階段發(fā)生在類囊體薄膜上,與品種乙相比,相同除草劑濃度下,甲的放氧速率較品種乙慢,即除草劑抑制品種甲葉綠體類囊體薄膜的功能較強;除草劑相對濃度為20%時,光反應(yīng)受較強抑制,且光反應(yīng)產(chǎn)生的H+和電子大多數(shù)用于還原DCIP,導(dǎo)致NADPH和ATP的生成量極少甚至沒有,若向品種乙的希爾反應(yīng)溶液中通入二氧化碳,C3可能會因缺乏NADPH和ATP而不能被還原成糖,所以在光照條件下不一定能檢測到糖的生成。9.(2022·廣東卷)種子質(zhì)量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提和保障。生產(chǎn)實踐中常用TTC法檢測種子活力,TTC(無色)進入活細胞后可被[H]還原成TTF(紅色)。大豆充分吸脹后,取種胚浸于0.5%TTC溶液中,30℃保溫一段時間后部分種胚出現(xiàn)紅色。下列敘述正確的是(B)A.該反應(yīng)需要在光下進行B.TTF可在細胞質(zhì)基質(zhì)中生成C.TTF生成量與保溫時間無關(guān)D.不能用紅色深淺判斷種子活力高低解析:種子通過細胞呼吸產(chǎn)生[H]的過程不需要光;細胞呼吸的第一階段能產(chǎn)生[H],且該過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中,[H]可將TTC還原成TTF;保溫時間長短可影響[H]的生成量,進而影響TTF的生成量;活力高的種子代謝旺盛,相同時間內(nèi)產(chǎn)生的[H]多,還原TTC生成的TTF也多,實驗過程中種胚出現(xiàn)的紅色深,反之,實驗過程中種胚出現(xiàn)的紅色淺,故能用紅色深淺判斷種子活力高低。10.(2023·湖南聯(lián)考)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,農(nóng)民會采取一些措施來提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。下列措施不能達到增產(chǎn)目的的是(C)A.棉花長到一定高度時,農(nóng)民會將棉花下部衰老的葉片去掉B.將種植在華北地區(qū)的哈密瓜引種到適宜哈密瓜生長的新疆哈密市C.早春,在CO2含量相對較高的早晨通風(fēng),增加溫室中CO2含量一定可使此時的農(nóng)作物增產(chǎn)D.對玉米合理密植,并在其生長旺盛階段澆水、施肥解析:將棉花下部不能進行光合作用的老葉片去掉,對光合作用影響不大,但會降低呼吸作用消耗,能達到增產(chǎn)的目的;哈密地區(qū)光照時間長,晝夜溫差大,哈密瓜的光合作用增強,呼吸作用減弱,從而使產(chǎn)量提高;早春溫度較低,尤其是早晨,雖然通風(fēng)能提高溫室CO2含量,但低溫會抑制光合作用強度,故早春通風(fēng)時農(nóng)作物不一定增產(chǎn);玉米合理密植利于增產(chǎn),澆水、施肥可提供玉米生長發(fā)育所需的水分和無機鹽,也利于增產(chǎn)。11.(2023·廣東茂名二模)下圖是某生物的體內(nèi)某個細胞代謝圖,有關(guān)敘述正確的是(C)A.甲、乙分別表示葉綠體和線粒體,該生物一定為高等植物B.甲、乙中所示的物質(zhì)與能量處于平衡狀態(tài),該生物一定能存活C.該生物細胞將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一定與甲有關(guān)D.該生物用于光合作用暗反應(yīng)階段的ATP可以來自乙解析:甲可利用CO2合成有機物,為葉綠體;乙可利用O2產(chǎn)生CO2進行有氧呼吸,為線粒體,該植物不一定是高等植物,如有些低等植物中也有葉綠體與線粒體;如圖進行光合作用的細胞處于物質(zhì)與能量平衡狀態(tài),但是該植物可能還有不進行光合作用的細胞,所以整株植物的光合速率可能小于呼吸速率,即該生物不一定能存活;該植物將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能依靠葉綠體,即該過程一定與甲有關(guān);該生物用于光合作用暗反應(yīng)階段的ATP只能來自甲中的光反應(yīng)階段。12.科研人員在實驗室中模擬夏季一天中的光照強度,并測定苦菊幼苗光合速率的變化情況,結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)敘述錯誤的是(A)A.圖中相同光照強度下,植物光合速率不一定相同,一定是受環(huán)境中CO2濃度的影響B(tài).若處于b點的苦菊突然給予c點對應(yīng)的光照強度,幼苗葉肉細胞中C3含量將減少C.氣孔關(guān)閉導(dǎo)致細胞吸收的CO2量減少,使得cd段光合速率下降D.夏季一天中不同時間點的光照強度可能相同解析:相同光照強度下,植物光合速率不同,除CO2濃度影響外,還與溫度、水分等有關(guān);若處于b點的苦菊突然給予c點對應(yīng)的光照強度,即增加光照強度,光反應(yīng)速率增加,幼苗葉肉細胞中C3含量將減少;氣孔關(guān)閉導(dǎo)致細胞吸收的CO2量減少,光合速率下降,即cd段下降;夏季一天中光照強度由弱到強,再到弱,因此不同時間點的光照強度可能相同。13.(2023·湖南株洲模擬)研究發(fā)現(xiàn),短期內(nèi)低濃度鹽處理薄殼山核桃幼苗,可使其葉綠素含量有所增加,但長期鹽脅迫會導(dǎo)致植株的葉綠素含量降低。下列有關(guān)敘述錯誤的是(B)A.短期低濃度鹽處理下植株的葉綠素含量有所增加,可能是因為植株產(chǎn)生了應(yīng)激反應(yīng)B.短期低濃度鹽處理下植株對紅光的吸收量增加而對藍紫光的吸收量不變C.長期鹽脅迫下葉肉細胞中類囊體上NADPH的合成量會下降D.長期鹽脅迫下葉肉細胞中糖類等有機物的產(chǎn)量會下降解析:短期低濃度鹽處理下植株的葉綠素含量有所增加,可能是因為植株為抵抗不良外界環(huán)境產(chǎn)生了應(yīng)激反應(yīng);葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,而短期低濃度鹽處理下植株的葉綠素含量有所增加,故對紅光和藍紫光的吸收量都會增加;長期鹽脅迫會導(dǎo)致植株的葉綠素含量降低,則植株葉肉細胞中類囊體薄膜上的葉綠素含量降低,吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化的光能減少,進而使光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少,導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱,C3的還原減弱,糖類等有機物的產(chǎn)量會下降。二、非選擇題14.(2023·山東淄博一模)葉綠體是植物進行光合作用的場所。在葉綠體膜上有磷酸轉(zhuǎn)運器,可將磷酸丙糖運出葉綠體用于合成蔗糖,同時將釋放的Pi運回葉綠體(圖甲)。圖乙是溫度影響某植物光合作用和呼吸作用的曲線。(1)圖甲中,光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)D是,物質(zhì)B的去向是進入和大氣中。

(2)研究表明,磷酸轉(zhuǎn)運器工作時,并不會直接改變?nèi)~綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的總含量,推測磷酸轉(zhuǎn)運器對這兩類物質(zhì)的轉(zhuǎn)運比例為。若磷酸轉(zhuǎn)運器的工作效率下降,可能會導(dǎo)致

。(3)據(jù)圖乙分析,該植物生長的適宜環(huán)境溫度約為℃。在環(huán)境溫度高于45℃時,該植物不能生長,原因是。解析:(1)光反應(yīng)階段的特征是在光驅(qū)動下生成氧氣、ATP和NADPH,圖中D為ATP和NADPH,ATP和NADPH可以為暗反應(yīng)提供能量(NADPH還能作為還原劑);物質(zhì)B為氧氣,可以進入線粒體參與細胞呼吸,也可以排到大氣中。(2)磷酸轉(zhuǎn)運器對這兩類物質(zhì)的轉(zhuǎn)運比例為1∶1,因此并不會直接改變?nèi)~綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的總含量;若磷酸轉(zhuǎn)運器的工作效率下降,磷酸丙糖積聚在葉綠體內(nèi),產(chǎn)生更多的淀粉,因此葉綠體內(nèi)淀粉含量升高,由于磷酸丙糖無法運出合成蔗糖,因此葉肉細胞內(nèi)蔗糖含量下降,當葉綠體內(nèi)淀粉含量升高到一定程度時,會抑制磷酸丙糖轉(zhuǎn)化成淀粉,使暗反應(yīng)速率降低,進而使光合速率下降。(3)據(jù)圖乙分析,該植物生長的適宜環(huán)境溫度約為25℃,此時凈光合速率最大;在環(huán)境溫度高于45℃時,呼吸速率大于光合速率,沒有有機物的積累,因此該植物不能生長。答案:(1)NADPH和ATP線粒體(2)1∶1葉綠體內(nèi)淀粉含量升高、葉肉細胞內(nèi)蔗糖含量下降,光合速率下降(3)25呼吸速率大于光合速率,沒有有機物的積累15.(2023·廣東梅州二模)科研人員發(fā)現(xiàn)植物的細胞呼吸除具有與動物細胞相同的途徑外,還有另一條借助交替氧化酶(AOX)的途徑,進一步研究表明,AOX途徑還與光合作用有關(guān)。研究人員進行了相關(guān)實驗,其處理方式和實驗結(jié)果如表所示。請回答下列相關(guān)問題。處理方式實驗結(jié)果A葉片+正常光照+AOX途徑抑制劑B葉片+正常光照C葉片+高光+AOX途徑抑制劑D葉片+高光(1)AOX能參與催化有氧呼吸第三階段的反應(yīng),AOX分布在植物細胞的上,在寒冷的早春,某些植物的花細胞中的AOX基因表達增加,從而提高花序溫度,以吸引昆蟲傳粉,其提高花序溫度的機理是。(2)提取綠葉中的色素常使用溶解色素,色素吸收的光能用于驅(qū)動水的光解和ATP、NADPH的合成,為的還原提供能量。

(3)實驗中的自變量是,根據(jù)實驗結(jié)果分析,AOX途徑能(填“提高”或“降低”)光合色素的光能捕獲效率。與正常光照條件下相比,高光條件下AOX途徑對光合色素光能捕獲效率的影響較大,判斷依據(jù)是(用計算式表示)。解析:(1)有氧呼吸的第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜,由題意可知,AOX能參與催化有氧呼吸第三階段的反應(yīng),所以AOX分布在植物細胞的線粒體內(nèi)膜上。AOX基因表達增加,使AOX含量增加,促進有氧呼吸第三階段的進行,釋放更多能量,從而提高花序溫度。(2)色素能溶解在無水乙醇或丙酮等有機溶劑中,所以可用無水乙醇等提取色素。葉綠體中光合色素吸收的光能,用于驅(qū)動水的光解以及合成ATP、NADPH,為暗反應(yīng)中C3的還原提供能量。(3)實驗中的自變量為是否高光(光照強度)和是否有AOX途徑抑制劑,因變量為光合色素光能捕獲效率,據(jù)圖分析可知,比較葉片+正常光照+AOX途徑抑制劑(A組)和葉片+正常光照(B組)可知,A組AOX途徑被抑制,其葉片光合色素光能捕獲效率比B組低,同理比較C組和D組結(jié)果均類似,說明AOX途徑能提高光合色素的光能捕獲效率。與正常光照條件下相比,高光條件下AOX途徑對光合色素光能捕獲效率的影響較大,因為C組、D組(高光)的光合色素光能捕獲效率的差值(d-c)明顯大于A組、B組(正常光照)的光合色素光能捕獲效率的差值(b-a)。答案:(1)線粒體內(nèi)膜AOX基因表達增加,使AOX含量增加,促進有氧呼吸第三階段的進行,釋放大量能量(2)無水乙醇C3(3)是否高光(光照強度)和是否有AOX途徑抑制劑提高(d-c)>(b-a)16.(2023·湖南湘潭二模)同位素示蹤法可用于示蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律,如在追蹤光合作用中O2的來源、二氧化碳中的碳是如何轉(zhuǎn)化為有機物中的碳的研究過程中,科學(xué)家們都使用了同位素示蹤法?；卮鹣铝袉栴}。(1)興趣小組進行“追蹤光合作用中O2的來源”的模擬實驗(如圖):用H218O和普通的CO2進行甲組實驗,用C18O2和普通的H2O進行乙組實驗。能否通過檢測兩組實驗收集到的O2是否具有放射性作為得出結(jié)論的依據(jù)?,原因是。(2)科學(xué)家曾經(jīng)進行如下實驗:向小球藻懸浮液中通入14CO2→用14CO2同化處理不同的時間→用沸騰的酒精處理→蒸發(fā)濃縮→雙向紙層析→放射自顯影。結(jié)果