2025屆高考生物二輪復(fù)習(xí)【第3部分•高考題型專練】非選擇題規(guī)范練1細胞代謝(新教材)

非選擇題規(guī)范練一細胞代謝真題在線(2023·廣東卷)光合作用機理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)。大田常規(guī)栽培時，水稻野生型(WT)的產(chǎn)量和黃綠葉突變體(ygl)的產(chǎn)量差異不明顯，但在高密度栽培條件下ygl產(chǎn)量更高，其相關(guān)生理特征見下表和圖。(光飽和點：光合速率不再隨光照強度增加時的光照強度；光補償點：光合過程中吸收的CO2與呼吸過程中釋放的CO2等量時的光照強度。)水稻材料葉綠素(mg/g)類胡蘿卜素(mg/g)類胡蘿卜素/葉綠素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27分析圖表，回答下列問題：(1)ygl葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低和_類胡蘿卜素/葉綠素比例上升__，葉片主要吸收可見光中的_藍紫__光。(2)光照強度逐漸增加達到2000μmol·m－2·s－1時，ygl的凈光合速率較WT更高，但兩者凈光合速率都不再隨光照強度的增加而增加，比較兩者的光飽和點，可得ygl_高于__WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有較高的光補償點，可能的原因是葉綠素含量較低和_呼吸速率較高__。(3)與WT相比，ygl葉綠素含量低，高密度栽培條件下，更多的光可到達下層葉片，且ygl群體的凈光合速率較高，表明該群體_有機物積累較多__，是其高產(chǎn)的原因之一。(4)試分析在0～50μmol·m－2·s－1范圍的低光照強度下，WT和ygl凈光合速率的變化，在給出的坐標(biāo)系中繪制凈光合速率趨勢曲線。在此基礎(chǔ)上，分析圖a和你繪制的曲線，比較高光照強度和低光照強度條件下WT和ygl的凈光合速率，提出一個科學(xué)問題_為什么達到光飽和點時，ygl的凈光合速率高于WT？__【答案】(4)見解析圖【解析】(1)根據(jù)表格信息可知，ygl植株葉綠素含量較低且類胡蘿卜素/葉綠素比值比較高，故葉片呈現(xiàn)出黃綠色。葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，由ygl葉色呈黃綠可推測，主要吸收藍紫光。(2)根據(jù)圖a凈光合速率曲線變化可知，WT先到達光飽和點，即ygl的光飽和點高于WT。光補償點是光合速率等于呼吸速率的光照強度，據(jù)圖b和圖c可知，ygl有較高的光補償點是因為葉綠素含量較低導(dǎo)致相同光照強度下光合速率較低，且由圖c可知ygl呼吸速率較高。(3)凈光合速率較高則有機物的積累量較多，更有利于植株生長發(fā)育，因此產(chǎn)量較多。(4)由于ygl呼吸速率較高，且有較高的光補償點，因此在0～50μmol·m－2·s－1范圍的低光照強度下，WT和ygl的凈光合速率如下圖：分析圖a和圖示曲線，高光照強度和低光照強度條件下WT和ygl的凈光合速率不同，根據(jù)兩圖可提出問題：為什么達到光飽和點時，ygl的凈光合速率高于WT?變式應(yīng)對1.小麥?zhǔn)俏沂“敫珊档貐^(qū)的主要糧食作物。春小麥的產(chǎn)量受降水量影響明顯，6月份降水量較低，而此時正值籽粒灌漿期，對水分需求比較敏感，降水量的不足嚴(yán)重影響小麥的生長發(fā)育?；卮鹣铝袉栴}：(1)研究人員發(fā)現(xiàn)，降水量較低的6月份春小麥的光合速率明顯降低，主要是因為水分供應(yīng)不足，影響了_光反應(yīng)__過程，進而供給暗反應(yīng)的_NADPH和ATP__減少。同時研究人員發(fā)現(xiàn)，降水不足的時候小麥葉片容易發(fā)黃，研究人員猜測，此時葉肉細胞中的_葉綠素(葉綠素a和葉綠素b)__含量減少。請設(shè)計實驗驗證以上觀點并預(yù)期結(jié)果_實驗設(shè)計：選取生長狀況相同的正常小麥若干，分成等量的甲、乙兩組。甲組正常灌溉，乙組減少灌溉量，其余培養(yǎng)條件相同且適宜。一段時間之后，稱取兩組等量的葉片，用相同的方法進行色素提取和濾紙層析，并觀察比較兩組濾紙條自上而下第3條和第4條色素帶的帶寬。預(yù)期結(jié)果：甲組濾紙條第3條和第4條色素帶的帶寬寬于乙組__。(2)研究人員對春季和夏季晴天條件下，春小麥的光合作用日變化規(guī)律進行了研究，部分結(jié)果如圖所示。下圖中代表夏季的曲線為_a__，判斷依據(jù)為_夏季溫度更高，會出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，而春季不會__(答出1方面即可)。(3)春小麥根尖細胞中合成ATP的酶可附著在_線粒體內(nèi)__膜上?！窘馕觥?1)水是光反應(yīng)的原料之一，降水量較低的6月份春小麥的光合速率明顯降低，主要是因為水分供應(yīng)不足，影響了光反應(yīng)過程，導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生，供給暗反應(yīng)的NADPH和ATP減少，進而導(dǎo)致暗反應(yīng)過程減弱；葉片中含有葉綠素和類胡蘿卜素，其中葉綠素可使葉片呈綠色，故降水不足的時候小麥葉片容易發(fā)黃，可能是因為葉綠素含量減少；色素的提取和分離可用紙層析法，具體過程為：選取生長狀況相同的正常小麥若干，分成等量的甲、乙兩組。甲組正常灌溉，乙組減少灌溉量，其余培養(yǎng)條件相同且適宜。一段時間之后，稱取兩組等量的葉片，用相同的方法進行色素提取和濾紙層析，并觀察比較兩組濾紙條自上而下第3條(葉綠素a)和第4條色素帶(葉綠素b)的帶寬。由于實驗假設(shè)是葉綠素含量減少，且是驗證實驗，實驗結(jié)果是唯一的，故預(yù)期結(jié)果：甲組濾紙條第3條和第4條色素帶的帶寬寬于乙組。(2)夏季溫度更高，會出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，而春季不會，故圖中代表夏季的曲線為a。(3)春小麥根尖細胞中合成ATP的過程是呼吸作用，其中發(fā)生在膜上的是有氧呼吸第三階段，場所是線粒體內(nèi)膜。2.圖1是某種植物葉綠體中進行光合作用示意圖，PSⅠ(光系統(tǒng)Ⅰ)和PSⅡ(光系統(tǒng)Ⅱ)是由蛋白質(zhì)和光合色素組成的復(fù)合物。圖2是某科學(xué)家研究光反應(yīng)過程做的相關(guān)實驗。(1)圖1的生物膜名稱是_葉綠體類囊體薄膜(類囊體(薄)膜)__，光系統(tǒng)在能量轉(zhuǎn)化中的作用是_將光能轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的化學(xué)能(將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能)__，自然界中某些細菌如硫細菌進行光合作用時不會產(chǎn)生氧氣，推測此類細菌可能不具備_PSⅡ__(填“PSⅠ”或“PSⅡ”)。(2)光合作用發(fā)現(xiàn)過程中的希爾反應(yīng)發(fā)生在離體的葉綠體中，類似于圖1中過程_①__(填編號)，還需在離體葉綠體懸浮液中加入_鐵鹽或其他氧化劑(Fe3＋或氧化劑)__作為接受H＋和e－的受體。(3)若CO2濃度降低，則圖1中電子傳遞速率會_降低__(填“升高”或“降低”)，原因是_CO2濃度降低，C3生成量減少，用于還原C3的NADPH消耗量減少，生產(chǎn)的NADP＋減少，接受的e－減少__。(4)圖2實驗可以得出的結(jié)論是_光合作用合成ATP所需要的能量不是光直接提供的(或者光合作用合成ATP所需要的能量來自類囊體膜兩側(cè)的H＋濃度差所含的分子勢能或者光合作用合成ATP與類囊體膜兩側(cè)的H＋濃度梯度有關(guān))__，結(jié)合圖1可以推測出在葉綠體內(nèi)，類囊體膜內(nèi)側(cè)H＋濃度_高__(填“高”或“低”)?！窘馕觥?1)分析圖1：在該生物膜上發(fā)生的是水分解產(chǎn)生氧氣，以及合成了ATP和NADPH的過程，是光合作用的光反應(yīng)階段，發(fā)生在類囊體薄膜上，故圖1中的生物膜表示的是葉綠體類囊體薄膜(類囊體(薄)膜)；光系統(tǒng)在能量轉(zhuǎn)化中的作用是將光能轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的化學(xué)能(ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能)；自然界中某些細菌如硫細菌進行光合作用時不會產(chǎn)生氧氣，推測此類細菌可能不具備PSⅡ(該系統(tǒng)的參與下發(fā)生了水的光解，產(chǎn)生了氧氣)。(2)英國植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑，在光照下可以釋放出氧氣，像這樣，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱為希爾反應(yīng)，結(jié)合圖1可知，光合作用發(fā)現(xiàn)過程中的希爾反應(yīng)發(fā)生在離體的葉綠體中，類似于圖1中過程①(發(fā)生水的光解，釋放氧氣)，還需在離體葉綠體懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(Fe3＋或氧化劑)作為接受H＋和e－的受體。(3)分析圖1可知，若CO2濃度降低，C3生成量減少，用于還原C3的NADPH消耗量減少，生產(chǎn)的NADP＋減少，接受的e－減少，則圖1中電子傳遞速率會降低。(4)分析圖2可知，實驗是在無光條件下進行的，但是其中一個瓶中有ATP的生成，且有ATP生成的條件是類囊體中的H＋濃度高于瓶中緩沖液H＋濃度(類囊體中pH＝4，緩沖液pH＝8)，說明光合作用合成ATP所需要的能量不是光直接提供的(或者光合作用合成ATP所需要的能量來自類囊體膜兩側(cè)的H＋濃度差所含的分子勢能或者光合作用合成ATP與類囊體膜兩側(cè)的H＋濃度梯度有關(guān))，結(jié)合圖1可以推測出在葉綠體內(nèi)，類囊體膜內(nèi)側(cè)H＋濃度高，利用H＋從類囊體薄膜內(nèi)側(cè)運輸?shù)饺~綠體基質(zhì)時的勢能合成ATP。3.土壤鹽漬化抑制作物生長，制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。研究人員以黃瓜幼苗為實驗材料，研究了鹽脅迫和不同紅光/遠紅光(R/FR)比例對其光合特性和生長的影響，結(jié)果如下表所示。組別處理條件光合色素含量(mg·g－1)氣孔導(dǎo)度(mmol·m－2·s－1)全株干重(g)10mmol·L－1NaCl，R/FR＝70.130.080.8420.110.060.73380mmol·L－1NaCl，R/FR＝0.70.120.120.79回答下列問題：(1)組別2的處理條件為_80_mmol·L－1NaCl，R/FR＝7__。分析實驗結(jié)果可以得出的結(jié)論是_R/FR＝0.7處理能緩解高鹽對黃瓜幼苗光合特性和生長的抑制作用__。(2)光合色素除了葉綠素還有_類胡蘿卜素(葉黃素、胡蘿卜素)__。提取光合色素過程中為避免色素被破壞，可采取的措施是_研磨過程加入少許碳酸鈣__。據(jù)表分析，高鹽處理導(dǎo)致全株干重下降的原因是黃瓜幼苗光合色素含量下降導(dǎo)致光反應(yīng)速率降低，同時氣孔導(dǎo)度變小，吸收的CO2減少，導(dǎo)致暗反應(yīng)下降，積累的有機物減少。(3)植物體內(nèi)的_光敏色素__是接受紅光和遠紅光的受體。研究發(fā)現(xiàn)黃瓜幼苗經(jīng)低R/FR處理后，植物體內(nèi)與光反應(yīng)相關(guān)的蛋白質(zhì)數(shù)量會增加。請推測發(fā)生該變化的生理機制是_光敏色素感受到低R/FR后，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這一信息經(jīng)過一系列信號的傳遞，導(dǎo)致細胞核內(nèi)與光反應(yīng)相關(guān)蛋白質(zhì)的基因表達量增加__?！窘馕觥?1)結(jié)合題干“研究了鹽脅迫和不同紅光/遠紅光(R/FR)比例對其光合特性和生長的影響”可知，實驗的自變量為鹽脅迫和不同紅光/遠紅光(R/FR)比例，實驗遵循單一變量和對照原則，組別1的處理為0mmol·L－1NaCl，R/FR＝7起到對照作用，組別3條件為80mmol·L－1NaCl，R/FR＝0.7意味著組別3處于鹽脅迫的條件下，組別2的因變量對應(yīng)的各個指標(biāo)的數(shù)據(jù)均小于組別1和組別3，故組別2應(yīng)該也處于鹽脅迫的條件下，而組別2和3處理條件不完全相同，則組別2的遠紅光(R/FR)比例應(yīng)為R/FR＝7，故組別2的處理條件為80mmol·L－1NaCl，R/FR＝7；經(jīng)高鹽脅迫的組別2、3的全株干重均低于組別1，對比2、3組組別的處理差異在于遠紅光(R/FR)比例，且組別3的全株干重高于組別2，說明R/FR＝0.7處理能緩解高鹽對黃瓜幼苗光合特性和生長的抑制作用。(2)光合色素除了葉綠素還有類胡蘿卜素(葉黃素、胡蘿卜素)，提取光合色素過程中為避免色素被破壞，可采取的措施是研磨過程加入少許碳酸鈣，可以中和細胞內(nèi)的有機酸，防止有機酸奪取葉綠素中的鎂離子使葉綠素破壞，從而起到保護色素的作用；據(jù)表分析，高鹽處理組光合色素含量減少，氣孔導(dǎo)度減少，故高鹽處理導(dǎo)致全株干重下降的原因是黃瓜幼苗光合色素含量下降導(dǎo)致光反應(yīng)速率降低，同時氣孔導(dǎo)度變小，吸收的CO2減少，導(dǎo)致暗反應(yīng)下降，積累的有機物減少。(3)光敏色素是一類蛋白，分布在植物的各個部位，在受到光照射時，光敏色素的結(jié)構(gòu)會發(fā)生一系列變化，這一變化的信息會經(jīng)過傳遞系統(tǒng)傳導(dǎo)到細胞核內(nèi)，影響特定基因的表達，從而表現(xiàn)出生物學(xué)效應(yīng)，植物體內(nèi)的光敏色素是接受紅光和遠紅光的受體。研究發(fā)現(xiàn)黃瓜幼苗經(jīng)低R/FR處理后，植物體內(nèi)與光反應(yīng)相關(guān)的蛋白質(zhì)數(shù)量會增加，發(fā)生該變化的生理機制是光敏色素感受到低R/FR后，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這一信息經(jīng)過一系列信號的傳遞，導(dǎo)致細胞核內(nèi)與光反應(yīng)相關(guān)蛋白質(zhì)的基因表達量增加。4.Rubisco酶(R酶)是植物光合作用時固定CO2的一種酶，科研人員試圖改善其自然狀態(tài)下催化效率較低的問題。(1)R酶催化_碳(或暗)__反應(yīng)中CO2的固定，生成的C3在光反應(yīng)產(chǎn)生的_ATP、NADPH([H])__作用下，最終將CO2轉(zhuǎn)化為糖類等有機物。(2)科研人員發(fā)現(xiàn)某種自養(yǎng)型細菌的R酶有很強的催化活性，欲用其替代煙草自身的R酶，以增強CO2的固定效率，研究情況如下。①敲除煙草自身的R酶基因，將含有_自養(yǎng)型細菌的R酶基因__的DNA片段與載體連接，構(gòu)建表達載體，導(dǎo)入煙草細胞后，通過_植物組織培養(yǎng)__技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因煙草植株，并檢測CO2吸收速率如圖1所示。②地球表面平均大氣CO2濃度在400μmol·mol－1左右，據(jù)圖1可知，與野生型相比，胞間CO2濃度低于1500μmol·mol－1時，_轉(zhuǎn)基因煙草的CO2吸收速率更低__?？蒲腥藛T證實，CO2濃度低于1500μmol·mol－1，轉(zhuǎn)基因植物中R酶的活性不是光合作用的限制因素。請在表橫線上填寫為此說法提供證據(jù)的檢測參數(shù)及結(jié)果。檢測參數(shù)野生型轉(zhuǎn)基因煙草R酶含量高低_R酶活性__較低(或相近)較高(或相近)葉綠素含量相近相近氣孔導(dǎo)度相近相近(3)實驗室檢測發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因煙草在CO2濃度大約為10000μmol·mol－1時催化活性明顯提高。請對上述科研結(jié)果進行評價并闡述理由。_實驗是不成功的，因為轉(zhuǎn)基因煙草高CO2吸收速率需要的CO2濃度遠遠高于正常大氣中的CO2濃度，沒有達到實驗?zāi)康腳_?！窘馕觥?1)CO2固定發(fā)生在暗反應(yīng)，由題干“Rubisco酶(R酶)是植物光合作用時固定CO2的一種酶”可知，R酶在暗反應(yīng)中起催化作用。暗反應(yīng)中C3還原，需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH。(2)①由題干“欲用其替代煙草自身的R酶”可知，該基因工程的目的基因是該自養(yǎng)型細菌的R酶基因，需要將該基因和載體結(jié)合構(gòu)建表達載體，導(dǎo)入煙草細胞后，以該細胞作為外植體，進行植物組織培養(yǎng)獲得轉(zhuǎn)基因植株。②由圖1可知，胞間CO2濃度低于1500μmol·mol－1時，轉(zhuǎn)基因煙草的CO2吸收速率均低于野生型。由表中數(shù)據(jù)可知，野生型植株和轉(zhuǎn)基因植株在葉綠素含量和氣孔導(dǎo)度相近的情況下，轉(zhuǎn)基因煙草R酶含量低于野生型，若轉(zhuǎn)基因植株的R酶活性高于野生型(或二者R酶活性相近)，說明在CO2濃度低于1500μmol·mol－1時，R酶含量是光合作用的限制因素，R酶活性不是。(3)由于大氣中CO2濃度為400μmol·mol－1左右，遠遠低于該轉(zhuǎn)基因煙草R酶催化活性明顯上升時所需的CO2濃度，沒有達到實驗?zāi)康?，因此該實驗是不成功的?.南方地區(qū)避雨栽培模式有利于獼猴桃免受雨水侵害，避雨模式裝置透光率為自然光的83%。科研人員對比露地和避雨栽培模式下獼猴桃光合作用效率，測得獼猴桃盛夏一天內(nèi)凈光合速率和氣孔導(dǎo)度隨時間變化規(guī)律如圖所示，請據(jù)圖作答：(1)與獼猴桃葉肉細胞凈光合速率大小直接相關(guān)的細胞器是_葉綠體和線粒體__。從圖1得知，7∶00～10∶00獼猴桃葉片凈光合速率逐漸增加。其原因是_隨著光照強度增強和溫度逐漸升高，光合速率和呼吸速率都增大，但光合速率增加的幅度更大__。(2)實驗表明獼猴桃在避雨模式下_不存在__(填“存在”或“不存在”)“午休”現(xiàn)象，請結(jié)合圖1圖2分析原因是_避雨模式下獼猴桃葉片在中午氣孔導(dǎo)度大，氣孔未關(guān)閉，凈光合速率強，避免了光合午休的現(xiàn)象__。