2025年高考二輪復習生物大題分析與表達練1細胞代謝

大題分析與表達練1.細胞代謝(分值:93分)學生用書P245

1.(2024·湖南模擬)(8分)植物吸收的光能超過光合作用所能利用的量時引起光能轉化效率下降的現(xiàn)象稱為光抑制。光抑制主要發(fā)生在葉肉細胞的PSⅡ系統(tǒng),該系統(tǒng)吸收光能,將水分解為O2和H+并釋放電子,但電子積累過多時會產生活性氧破壞PSⅡ系統(tǒng)的功能,使光合速率下降。番茄葉肉細胞中存在非光化學淬滅(NPQ)機制,可通過葉黃素將過剩光能以熱能形式散失。完成下列問題。(1)PSⅡ系統(tǒng)存在于葉肉細胞的(結構)。

(2)強光條件下,NPQ機制將葉綠體吸收的過剩光能轉化為熱能散失,減少了PSⅡ系統(tǒng)產生的、,從而減輕其對葉綠體結構的破壞。強光會先抑制光合作用階段,減少的產生,其中后者作為活潑的還原劑。

(3)為研究V基因在高光條件下對NPQ機制的作用,科研人員利用V基因沉默型番茄,與野生型番茄經過相同高光處理,實驗結果如圖,說明高光條件下V基因的表達。

答案(1)(葉綠體)類囊體薄膜(2)電子活性氧光反應ATP和NADPH(3)促進NPQ機制的激活解析(1)PSⅡ系統(tǒng)吸收光能,將水分解為O2和H+并釋放電子,是光反應水的光解過程,發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜,因此PSⅡ系統(tǒng)存在于葉肉細胞的類囊體薄膜。(2)NPQ機制將葉綠體吸收的過剩光能轉化為熱能散失,PSⅡ系統(tǒng)吸收的光能減少,釋放的電子減少,產生的活性氧減少,從而減輕其對葉綠體結構的破壞。PSⅡ系統(tǒng)進行水的光解過程,強光破壞PSⅡ系統(tǒng)的功能,會先抑制光合作用的光反應階段,減少ATP和NADPH的產生,其中NADPH作為活潑的還原劑。(3)結合題圖可知,野生型經高光處理后NPQ的激活程度明顯增高,而V基因沉默型在黑暗和高光處理條件下NPQ的激活程度均較低,說明V基因的表達能夠促進NPQ機制的激活。根據(jù)以上信息推測V基因表達增強更有利于在強光下激活NPQ機制,保護PSⅡ系統(tǒng),適應強光環(huán)境。2.(2024·湖南衡陽模擬)(14分)馬拉松長跑過程中,約有60%的能量由脂肪提供,運動員往往出現(xiàn)心跳加快、呼吸加深、大量出汗、口渴等生理反應。圖1為運動員體內部分物質和能量代謝關系示意圖,請回答下列問題。圖1(1)馬拉松長跑過程中,細胞呼吸產生的二氧化碳量和消耗氧氣量的比值(填“大于”“小于”或“等于”)1,葡萄糖儲存的能量經有氧呼吸釋放后,其主要去向是。

(2)[H]的本質是,在有氧呼吸的第二階段,是否需要氧氣的存在,請?zhí)岢鲆环N合理的解釋:。

(3)有氧呼吸過程中,[H]中的H+需要經過一系列過程才能傳遞給分子氧,氧與之結合生成水,圖2為其傳遞過程的兩條途徑,真核生物體內存在其中的一條或兩條途徑。回答相關問題。圖2①研究發(fā)現(xiàn),“物質6→物質7”過程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒,則其細胞呼吸全被抑制,導致小鼠死亡;而對天南星科植物用氰化物處理,會使其呼吸速率降低,但其細胞呼吸并未完全被抑制。結果表明:天南星科植物存在(填“途徑1”“途徑2”或“途徑1和途徑2”)。

②天南星在開花時,其花序會釋放大量能量,花序溫度比周圍溫度高15~35℃,促使惡臭物質散發(fā)以吸引昆蟲進行傳粉。研究發(fā)現(xiàn),此時花序中ATP生成量并沒有明顯增加?；ㄐ驕囟壬叩獳TP生成沒有明顯增加的原因是。

答案(1)小于以熱能的形式散失(2)NADH需要,只有在氧氣存在的情況下,丙酮酸才能進入線粒體(3)途徑1和途徑2途徑2增強,物質氧化分解釋放的能量儲存在ATP中的較少,大部分以熱能形式散失解析(1)馬拉松長跑過程中,需要消耗大量的能量,只依靠糖類氧化分解不足以維持,所以需要消耗脂肪提供能量。因為與糖類相比,脂肪中氫的含量多,氧的含量少,脂肪的氧化分解需要消耗更多的氧,同時釋放大量的氧氣,因此運動員在馬拉松長跑過程中,細胞呼吸產生的二氧化碳量小于消耗的氧氣量,所以其比值小于1。葡萄糖儲存的能量經有氧呼吸釋放后,能量主要以熱能的形式散失。(2)[H]的本質是NADH。因為只有在氧氣存在的情況下,丙酮酸才能進入線粒體,所以在有氧呼吸的第二階段需要氧氣。(3)①“物質6→物質7”過程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒,則其細胞呼吸作用全被抑制,導致小鼠死亡,說明小鼠只存在途徑1;對天南星科植物用氰化物處理,會使其呼吸速率降低,但其細胞呼吸并未完全被抑制,說明天南星科植物存在途徑1和途徑2。②天南星在開花時,花序溫度升高但ATP生成沒有明顯增加的原因是途徑2增強,物質氧化分解釋放的能量儲存在ATP中較少,大量以熱能形式散失。3.(2024·重慶二模)(14分)植物含有葉綠體的細胞在光照下不僅能進行CO2同化,而且存在依賴光的消耗O2釋放CO2的耗能反應,稱為光呼吸。其大致過程如圖所示。(1)由圖可知,光呼吸過程中消耗O2的細胞器是,判斷依據(jù)是。產生CO2的細胞器是。

(2)引起光呼吸作用的基礎是光合作用中固定CO2的酶Rubisco具有雙重功能,既能催化CO2固定又能催化O2與C5結合,形成C3和C2,導致光合效率下降。CO2和O2競爭性結合Rubisco的同一活性位點。據(jù)此推測,在農業(yè)生產中可通過(至少填一種措施)增加作物產量。

(3)當CO2和O2分壓比降低時,暗反應減慢,積累導致H2O光解產生的電子與O2結合產生自由基對膜結構造成傷害。光呼吸途徑的存在可減輕這種傷害,其機理是。

(4)嘗試從能量和反應條件(光)兩方面說明光呼吸和細胞呼吸的不同點:。

答案(1)葉綠體光呼吸過程中O2需要與葉綠體中的RuBP結合線粒體(2)適當提高CO2濃度(3)NADPH光呼吸產生的C3和CO2可加快暗反應的進行,促進水光解產生的電子與NADP+結合,減少與O2結合(產生自由基),從而避免其對葉綠體結構造成傷害(4)光呼吸不產生ATP,需要光;細胞呼吸產生ATP,有光無光均能進行解析(1)植物含有葉綠體的細胞在光照下不僅能進行CO2同化,而且存在依賴光的消耗O2釋放CO2的耗能反應,稱為光呼吸。根據(jù)圖示信息可知,光呼吸過程中O2需要與葉綠體中的RuBP結合并在酶的作用下生成乙醇酸,所以消耗O2的場所在葉綠體。產生CO2的細胞器是線粒體。(2)根據(jù)題意可知,Rubisco具有雙重功能,既能催化CO2固定又能催化O2與C5結合,形成C3和C2,導致光合效率下降。CO2和O2競爭性結合Rubisco的同一活性位點,因此可通過適當提高CO2濃度,促進CO2和Rubisco的活性位點結合,進而提高光合作用,增加作物產量。(3)當CO2和O2分壓比降低時,暗反應減慢,NADPH的消耗速率減慢,光反應產生的NADPH會積累,導致H2O光解產生的電子與O2結合產生自由基對膜結構造成傷害。光呼吸產生的C3和CO2可加快暗反應的進行,促進水光解產生的電子與NADP+結合,減少與O2結合(產生自由基),從而避免其對葉綠體結構造成傷害。(4)從能量的角度來看,光呼吸不產生ATP,細胞呼吸產生ATP;從反應條件(光)的角度來看,光呼吸需要光才能進行,細胞呼吸有光無光均能進行。4.(2024·山西晉中模擬)(15分)圖1是擬南芥進行光合作用的示意圖,PSⅠ(光系統(tǒng)Ⅰ)和PSⅡ(光系統(tǒng)Ⅱ)是由蛋白質和光合色素組成的復合物。回答下列問題。圖1(1)光反應過程中光能轉換成電能,最終轉換為。若CO2濃度降低,則圖中電子傳遞速率會(填“升高”或“降低”),原因是。

(2)強光條件下,過剩的光能會對PSⅡ復合體造成損傷,導致光合作用強度減弱。遭受強光損傷的擬南芥幼葉細胞中,葉綠素酶(CLH)基因表達量明顯上升,科研人員為研究幼葉應對強光影響的機制,分別測定野生型(WT)、CLH基因缺失的突變型(clh1)和CLH基因過量表達的突變型(clh2)擬南芥在強光照射后的生存率,結果如圖2所示。據(jù)圖可知,CLH基因可以擬南芥在強光照射后的生存能力。

圖2圖3(3)科研人員研究發(fā)現(xiàn),擬南芥的H基因突變體在22℃下生長與野生型無差別,而30℃下生長則葉片呈白色。①30℃時,葉片呈白色的原因是葉綠體發(fā)育異常,合成受阻。

②科研人員用特定抗體檢測H蛋白在葉綠體內的分布,結果如圖3所示(各泳道的蛋白質樣量均保持一致),依據(jù)實驗結果可以得出的結論是。

③H蛋白是一種熱應激蛋白(溫度升高時表達),調控葉綠體基因編碼的RNA聚合酶的活性。據(jù)此推測,H基因突變體在30℃時葉片呈白色的原因是。

答案(1)ATP和NADPH中活躍的化學能降低CO2濃度降低,C3生成量減少,用于還原C3的NADPH消耗量減少,生產的NADP+減少,接受的e減少(2)提高(3)葉綠素H蛋白主要分布于類囊體上H基因突變導致H蛋白在30℃時不表達(H蛋白失活),葉綠體中RNA聚合酶活性降低,影響類囊體上與光合色素合成相關的基因轉錄,使光合色素合成受阻解析(1)在光反應的過程中:光能轉換為電能,電能再轉換為活躍的化學能,存儲在ATP和NADPH中,在暗反應過程中,ATP和NADPH中的活躍化學能轉化為穩(wěn)定的化學能存儲在有機物中。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,生產的NADP+減少,接受的e減少,則圖1中電子傳遞速率會降低。(2)圖2曲線顯示野生型擬南芥(WT)在強光照射時間超過一天后,生存率開始降低;CLH基因缺失的突變型擬南芥(clh1)在強光照射時間超過一天后,生存率也開始降低,且降低幅度大于野生型擬南芥;CLH基因過量表達的突變型擬南芥(clh2)在強光照射時間超過一天后,生存率不變,推測CLH基因可以提高擬南芥在強光照射后的生存能力。(3)①在正常情況下,葉片呈綠色是因為葉綠體中含有葉綠素,30℃時,葉片呈白色的原因是葉綠體發(fā)育異常,這是由葉綠素合成受阻所致。②由圖3可知,H蛋白在葉綠體基質中含量低,而在類囊體中含量高,故根據(jù)實驗結果可知,H蛋白主要分布于類囊體上。③H蛋白是一種熱應激蛋白(溫度升高時表達),調控葉綠體基因編碼的RNA聚合酶的活性。據(jù)此推測,H基因突變體在30℃時葉片呈白色的原因是H基因突變導致H蛋白在30℃時不表達(H蛋白失活),葉綠體中RNA聚合酶活性降低,影響類囊體上光合色素合成相關的基因轉錄,使光合色素合成受阻。5.(2024·山東棗莊二模)(12分)小麥、水稻等大多數(shù)植物,在暗反應階段,CO2被C5固定以后形成C3,進而被還原成(CH2O),這類植物稱為C3植物。而玉米、甘蔗等原產在熱帶的植物,CO2中的碳首先轉移到草酰乙酸(C4)中,然后轉移到C3中,這類植物稱為C4植物,其固定CO2的途徑如圖1所示。蘆薈、仙人掌等植物白天氣孔關閉,夜間氣孔開放,這類植物在進化中形成了特殊的固碳途徑,如圖2所示,這類植物稱為CAM植物。(注:PEP羧化酶比RuBP羧化酶對CO2的親和力更強)圖1圖2(1)C4植物的光反應發(fā)生在細胞中。在夏季炎熱干旱的中午,C4植物比C3植物的優(yōu)越性表現(xiàn)為。

(2)CAM植物參與卡爾文循環(huán)的CO2直接來源于過程,夜晚其葉肉細胞能產生ATP的場所是。

(3)蝴蝶蘭因花色艷麗、花姿優(yōu)美、開花期長,一直以來深受愛花者的青睞。有人想在室內大量培養(yǎng)蝴蝶蘭,又擔心植物多,在夜晚會釋放大量的CO2不利于健康。請你根據(jù)圖1、圖2的固碳途徑,利用CO2傳感器,設計實驗探究蝴蝶蘭是否屬于CAM植物。實驗思路:。

實驗結果和結論:。

答案(1)葉肉夏季炎熱干旱的中午,植物氣孔大量關閉,使得空氣中的CO2不易進入細胞,細胞內CO2濃度較低,而C4植物的PEP羧化酶比RuBP羧化酶對CO2的親和力更強,可以利用低濃度的CO2進行光合作用(2)蘋果酸分解和細胞呼吸(有氧呼吸)細胞質基質和線粒體(3)在密閉裝置內種植蝴蝶蘭,利用CO2傳感器測定其白天和夜晚CO2含量變化的差異若密閉容器內白天CO2含量不變,晚上CO2含量下降,則為CAM植物;若白天CO2含量下降,晚上CO2含量增多,則不是CAM植物解析(1)結合圖1可知,葉肉細胞的葉綠體中有類囊體沒有RuBP羧化酶,因此可以進行光反應,不能進行暗反應;C4植物的PEP羧化酶活性較強,對CO2的親和力很大,這種酶就起一個“二氧化碳泵”的作用,把外界CO2“壓”進維管束鞘薄壁細胞中去,增加維管束鞘薄壁細胞內的CO2濃度。所以,在炎熱干旱環(huán)境中,葉片關閉氣孔以減少水分的喪失,導致葉片中CO2濃度大大下降,因此在這樣的環(huán)境中,C4植物在較低CO2濃度時光合速率高于C3植物。(2)結合圖2可知,CAM植物參與卡爾文循環(huán)的CO2直接來源于呼吸過程(有氧呼吸)釋放和蘋果酸分解;夜晚其葉肉細胞能產生ATP的過程是細胞呼吸,場所是細胞質基質和線粒體。(3)CAM植物白天氣孔關閉,夜間氣孔開放,因此要設計實驗探究蝴蝶蘭是否屬于CAM植物,可從密閉容器內白天和晚上CO2的濃度變化可知,將蝴蝶蘭培養(yǎng)在透明的密閉容器內,置于自然環(huán)境中,若白天CO2含量不變,晚上CO2含量下降,則為CAM植物;若白天CO2含量下降,晚上CO2含量增多,則不是CAM植物。6.(2024·河南模擬)(16分)光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ是植物光合作用的捕光復合物、放氧復合物和電子傳遞復合物等。藻藍蛋白是海洋藻類中吸收光能的一類蛋白質,能吸收550~650nm內不同波長的光,影響光合作用的效率。為研究藻藍蛋白的功能,研究人員以缺失細胞壁的萊茵衣藻突變體(cc849)、基于cc849制備的高表達藻藍蛋白FACHB314的轉基因萊茵衣藻藻株(CrPC)和高表達藻藍蛋白FACHB314及FACHB314合成酶的萊茵衣藻藻株(CrPCHP)為材料,研究相關光合參數(shù),結果如圖1和圖2所示?；卮鹣铝袉栴}。圖1圖2(1)萊茵衣藻屬于單細胞真核生物。光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ分布在葉綠體的上,捕光復合物中的葉綠素主要吸收可見光中的。不能用低滲溶液培養(yǎng)cc849藻株,原因是。

(2)結合實驗結果分析,藻藍蛋白FACHB314吸收的光(填“能”或“不能”)輸入光合作用系統(tǒng),判斷依據(jù)是。

(3)檢測以上三種萊茵衣藻的生長曲線和干重(有機干物質量),結果如圖3和圖4所示。圖3圖4在培養(yǎng)過程中,檢測培養(yǎng)液中萊茵衣藻的細胞數(shù)量時,可采用的方法是。重組藻藍蛋白FACHB314的表達對萊茵衣藻生長和有機物的積累具有作用,基于上述研究,原因是。

答案(1)類囊體薄膜紅光和藍紫光cc849藻株的細胞壁缺失,在低滲溶液中會吸水漲破(2)能CrPC和CrPCHP藻株均高表達藻藍蛋白FACHB314,兩者的光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ的電子傳遞速率均高于cc849藻株(3)抽樣檢測法(或顯微鏡直接計數(shù)法)促進藻藍蛋白FACHB314能提高光系統(tǒng)的電子傳遞速率,提高光合速率,增加有機物的積累量解析(1)萊茵衣藻屬于單細胞真核生物。光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ參與光反應,存在于萊茵衣藻葉綠體的類囊體薄膜上。葉綠素主要吸收可見光中的紅光和藍紫光。cc849藻株的細胞壁缺失,在低滲溶液中容易吸水漲破,因而不能用低滲溶液培養(yǎng)cc849藻株。(2)根據(jù)實驗結果,CrPC和CrPCHP藻株均高表達藻藍蛋白FACHB314,二者的光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ的電子傳遞速率均高于cc849藻株,說明藻藍蛋白FACHB314吸收的光能輸入光合作用系統(tǒng),從而能提高光合速率。(3)在培養(yǎng)過程中,檢測培養(yǎng)液中萊茵衣藻的細胞數(shù)量時,可采用抽樣檢測法。根據(jù)實驗結果,CrPC和CrPCHP藻株均高表達藻藍蛋白FACHB314,其細胞密度和干重均大于cc849藻株,說明重組藻藍蛋白的表達對萊茵衣藻生長和有機物的積累具有促進作用,原因是藻藍蛋白吸收光能,提高了光系統(tǒng)的電子傳遞速率,提高了光合速率。7.(2024·廣東韶關二模)(14分)研究人員發(fā)現(xiàn)大豆細胞中GmPLP1(一種光受體蛋白)的表達量在強光下顯著下降。據(jù)此,他們作出GmPLP1參與強光脅迫響應的假設。為驗證該假設,他們選用WT(野生型)、GmPLP1ox(GmPLP1過表達)和GmPLP1i(GmPLP1低表達)轉基因大豆幼苗為材料進行相關實驗,結果如圖1所示。請回答下列問題。圖1(1)強光脅迫時,過剩的光能會對光反應關鍵蛋白復合體(PSⅡ)造成損傷,并產生活性氧(影響PSⅡ的修復),進而影響和ATP的供應,導致暗反應中(填生理過程)減弱,生成的有機物減少,致使植物減產。

(2)圖1中,光照強度大于1500μmol/(m2·s)時,隨著光照強度的增加,三組實驗大豆幼苗的凈光合速率均增加緩慢,分析其原因可能是(試從暗反應角度答出2點)。該實驗結果表明GmPLP1參與強光脅迫響應,判斷依據(jù)是。

(3)研究小組在進一步的研究中發(fā)現(xiàn),強光會誘導蛋白質GmVTC2b的表達。為探究GmVTC2b是否參與大豆對強光脅迫的響應,他們測量了弱光和強光下WT(野生型)和GmVTC2box(GmVTC2b過表達)轉基因大豆幼苗中抗壞血酸(可清除活性氧)的含量,結果如圖2所示。圖2依據(jù)結果可推出在強光脅迫下GmVTC2b增強了大豆幼苗對強光脅迫的耐受性(生物對強光脅迫的忍耐程度),其原理是。

(4)經進一步的研究,研究人員發(fā)現(xiàn)GmPLP1通過抑制GmVTC2b的功能,減弱大豆幼苗對強光脅迫的耐受性。若在第(3)小題實驗的基礎上增設一個實驗組進行驗證,該實驗組的選材為的轉基因大豆幼苗(提示:可通過轉基因技術得到相應基因過表達和低表達的植物)。根據(jù)以上信息,試提出一個可提高大豆對強光脅迫的耐受性,從而達到增產目的的思路:(答出1點即可)。

答案(1)NADPHC3的還原