文档内容
押辽宁卷非选择题（黑龙江、吉林适用）
押第 21 题 细胞代谢模块
押题探究：题号定位、考点押题，高效冲刺
解题秘籍：组成细胞的分子、细胞+物质运输和酶及ATP+光合作用和细胞呼吸的过程及其相互关系
真题回顾：回顾历年真题，循规探秘，临考提升
押题冲关：临考必刷，高效抢分
押题范围：第21-22题
押题预测：
核心考点 考情统计 押题预测 备考策略
要求学生在题干信息提取加工的基础
上，结合教材原型知识进行作答，通
常是考查学生已学知识在新情境中的
1.酶在代谢中的作用。
2023·辽宁卷21
迁移应用。常以ATP常融合其他知识
2.ATP在能量代谢中的作用
2022·辽宁卷22
一块考查；酶常通过曲线分析、实验
细胞代谢
2021·辽宁卷22
3.光合作用和细胞呼吸的过
结果的分析等形式考查。有氧呼吸和
2024九省联考东三省 程及其相互关系。4.影响光
光合作用过程的文字或图解为情境；
21
合作用速率的环境因素。
(2)以科学家所做的一种或多种环境因
素对两过程影响的实验数据表或坐标
曲线为情境。
1.（1）依据所进行的“反应”判断真核细胞结构的技巧
①能将水分解成H＋和氧的是叶绿体的类囊体薄膜。
②能利用[H]和O 合成水的是线粒体内膜。
2(2)细胞结构与功能中的“一定”“不一定”与“一定不”
①能进行光合作用的生物，不一定有叶绿体，如蓝细菌。
②能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体，但真核生物的有氧呼吸主要发生在线粒体中。
③真核细胞的光合作用一定发生于叶绿体中，丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体中。
④一切生物的蛋白质合成场所一定是核糖体。
⑤有中心体的细胞不一定为动物细胞，但一定不是高等植物细胞。
⑥经高尔基体加工分泌的物质不一定为分泌蛋白，但分泌蛋白一定经高尔基体加工。
⑦“葡萄糖→丙酮酸”的反应一定不发生于细胞器中。
2．物质出入细胞方式的影响因素
(1)自由扩散——细胞内外物质的浓度差。
(2)协助扩散——细胞内外物质的浓度差、转运蛋白的种类和数量。
(3)主动运输——能量、载体蛋白的种类和数量(O 浓度和温度等间接影响主动运输)。
2
(4)胞吞、胞吐——能量。
3．物质出入细胞方式的四点注意
(1)消耗能量的运输方式不一定是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。
(2)胞吞和胞吐主要运输大分子物质，有时也转运小分子物质。
(3)胞吞和胞吐属于跨膜运输，不属于穿膜运输。
(4)自由扩散、协助扩散、主动运输体现了生物膜的选择透过性，胞吞和胞吐体现了生物膜的流动性。
4．酶的作用及特性的3点注意
(1)只有在特殊背景或信息下才可认定酶的化学本质为RNA，否则一般认定为蛋白质。
(2)酶只能由活细胞产生，不能来自食物，且几乎所有细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)均可产生酶。
(3)酶的作用机理是降低化学反应的活化能。它不具有调节功能，也不作为能源物质。
5．影响酶促反应速率因素的5点提醒
(1)温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。
(2)高温、过酸、过碱都会破坏酶的空间结构，使酶永久失活。
(3)低温只抑制酶的活性，但不破坏酶的空间结构；温度适宜时，酶活性还会恢复。
(4)底物充足、其他条件适宜，酶浓度与酶促反应速率成正比。
(5)酶浓度一定、其他条件适宜，随底物浓度的增加，酶促反应速率不变。
6．ATP(腺苷三磷酸)——直接能源物质
(1)ATP的组成及结构
(2)ATP在生物体内的含量很少，但可以随时与ADP相互转化。
(3)合成ATP的途径有呼吸作用、光合作用及化能合成作用。
(4)ATP水解常伴随吸能反应，由ATP水解提供能量；ATP合成可在线粒体、叶绿体、细胞质基质中发生，
常伴随放能反应，释放的能量储存在ATP中。(5)ATP与DNA、RNA的联系
①元素种类相同。
②ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，但在不同物质中“A”的含义不同，如图所示：
7．真核生物细胞呼吸
(1)判断细胞呼吸方式的三大依据
(2)影响因素及应用
①温度：影响酶活性。应用于保鲜和提高产量(夜间适当降低温度)。
②O 浓度：O 促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。常见应用有：选用透气的消毒纱布包扎伤口、中耕松土、慢
2 2
跑、稻田定期排水。
③含水量：自由水的相对含量会影响细胞代谢速率。常应用于种子的保存和播种。
④CO 浓度：过多会抑制细胞呼吸的进行。应用在蔬菜和水果保鲜中，适当增加CO 浓度可抑制细胞呼吸，
2 2
减少有机物的消耗。
8．光合作用
(1)光合作用过程中的能量变化：光能→活跃的化学能(储存在ATP、NADPH中)→稳定的化学能(储存在有机
物中)。
(2)光合作用过程中的物质变化
①光反应(发生在叶绿体类囊体薄膜上)：2HO――→4H＋＋O ；ADP＋Pi＋能量――→ATP；NADP＋＋H＋
2 2
――→NADPH。
②暗反应(发生在叶绿体基质中)：CO＋C――→2C；2C―――→(CHO)＋C。
2 5 3 3 2 5(3)光合作用的4个影响因素
①温度：主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。
②CO 浓度：主要影响暗反应。
2
③水：缺水主要影响暗反应，因为缺水→气孔关闭→影响CO 的吸收→影响暗反应。
2
④光照：主要影响光反应，通过影响ATP和NADPH的产生而影响暗反应。
(4)呼吸作用与光合作用的联系
①呼吸速率的测定：黑暗条件下，单位时间实验容器内CO 增加量、O 减少量或有机物减少量。
2 2
②净光合速率的测定：植物在光照条件下，单位时间内CO 吸收量、O 释放量或有机物积累量。
2 2
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率；光合作用有机物的制造量＝光合作用有机物的积累量＋呼吸作用有
机物的消耗量；光合作用固定的CO 量＝从外界吸收的CO 量＋呼吸作用释放的CO 量。常见呈现形式如图
2 2 2
所示：
a．A点：光照强度为0，只有呼吸作用，细胞表现为对外释放CO。
2
b．AB段(不包括B点)：光合速率<呼吸速率，细胞表现为对外释放CO。
2
c．B点：对应的光照强度称为光补偿点，光合速率＝呼吸速率，细胞表现为既不对外释放 CO ，也不从外
2
界吸收CO。
2
d．B点以后：光合速率>呼吸速率，细胞表现为从外界吸收CO。
2
e．C点：对应的光照强度称为光饱和点，光合速率达到相应条件下的最大值。
f．光饱和点以前光合速率的限制因素主要为横坐标表示的因素；光饱和点以后光合速率的限制因素为除
横坐标以外的因素。
1. （2023·辽宁卷21）21. 花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不
同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题：（1）花生叶肉细胞中的叶绿素包括_________________，主要吸收_________________光，可用
_________________等有机溶剂从叶片中提取。
（2）盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是_________________。
（3）在光照强度为500μmol·m2·s−1、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率________________（填
“大于”“等于”或“小于”）H H1的光合速率，判断的依据是_________________。在光照强度为
1500μmol∙m2·s−1、NaCl添加量为3.0g·kg−1的条件下，HY 25的净光合速率大于其他三个品种的
净光合速率，原因可能是HY 25的________________含量高，光反应生成更多的________________，
促进了暗反应进行。
（4）依据图2，在中盐（2.0g·kg−1）土区适宜选择种植_________________品种。
【答案】
【分析】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）。
（1）【答案】叶绿素a和叶绿素b 红光和蓝紫 无水乙醇
【解析】花生叶肉细胞中的叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，可用无水乙醇等
有机溶剂从叶片中提取，因为叶片中的色素能溶解到有机溶剂中。
（2）【答案】H H1
【解析】结合图1实验结果可以看出，盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是
H H1，因为该品种的叶绿素含量受盐浓度变化影响更显著。
（3）【答案】大于；在光照强度为500μmol·m2·s−1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和
H H1的净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率
之和；叶绿素；ATP和N ADPH【解析】在光照强度为500μmol·m−2·s−1、无NaCl添加的条件下，LH12的净光合速率和H H1的
净光合速率相同，但由于前者的呼吸速率大于后者，且总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，
因此可以判断，LH12的光合速率大于H H1的光合速率。在光照强度为1500μmol∙m−2·s−1、
NaCl添加量为3.0g·kg−1的条件下，HY 25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可
能是HY 25的叶绿素含量高与其他三个品种，光反应生成更多的ATP和N ADPH，进而促进了暗反
应进行，提高了光合速率。
（4）【答案】LH12
【解析】根据图2数据可知，在中盐（2.0g·kg−1）土区适宜选择种植LH12品种，因为该条件下，该
品种的净光合速率更大，说明产量更高，因而更适合在该地区种植。
2.（2022·辽宁卷22）浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起，形成大量的“藻席”，造成
生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系，进行如下实验：
（1）光合色素的提取、分离和含量测定
（1）在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料，提取、分离色素，发现浒苔甲的光合色
素种类与高等植物相同，包括叶绿素和_______________。在细胞中，这些光合色素分布在
_______________。
（2）测定三个样品的叶绿素含量，结果见下表。
样
叶绿素a（mg∙g−1） 叶绿素b（mg∙g−1）
品
上
0.199 0.123
层
中
0.228 0.123
层
下
0.684 0.453
层数 据 表 明 ， 取 自 “ 藻 席 ” 下 层 的 样 品 叶 绿 素 含 量 最 高 ， 这 是 因 为
____________________________________________________________。（5分）
（2）光合作用关键酶Y的粗酶液制备和活性测定
（3）研究发现，浒苔细胞质基质中存在酶Y，参与CO 的转运过程，利于对碳的固定。
2
酶Y粗酶液制备：定时测定光照强度并取一定量的浒苔甲和浒苔乙，制备不同光照强度下样品的粗酶
液，流程如图1。
粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和_______________。研磨时加入缓冲液的主要作用是
_______________稳定。离心后的_______________为粗酶液。
（4）酶Y活性测定：取一定量的粗酶液加入到酶Y活性测试反应液中进行检测，结果如图2。在图2中，
不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为_______________μmol∙m−2∙s−1（填具
体数字），强光照会_______________浒苔乙酶Y的活性。（5分）
【答案】
【分析】1、光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及
ATP的形成；
2、光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：二氧化碳被五碳化合物固定形成三碳化合物，
三碳化合物在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物；
3、色素的分布：胡萝卜素（橙黄色），含量最少；叶黄素（黄色），含量较少；叶绿素a（蓝绿色）
含量最多；叶绿素b（黄绿色），含量次之；
4、分析图2可知，浒苔酶Y活性受光照强度影响，在一定大范围内，随光照强度增加，浒苔甲酶Y活性
增强，而在强光照下，浒苔乙酶Y的活性降低。
（1）【答案】类胡萝卜素；类囊体薄膜上；下层植物接受的光照较少，光合作用受到影响，通过提高叶
绿素的含量来以此加强光合作用
【解析】高等植物的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素，色素都分布在类囊体薄膜上。
（2）从表格中数据分析可知，取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高，这是因为下层植物接受的光
照较少，光合作用受到影响，通过提高叶绿素的含量来以此加强光合作用。
（2）【答案】降低沉淀物的溶解度 维持pH 上清液 1850 降低
【解析】（3）从制备样品的粗酶液流程图可知，利用藻类来进行提取，沉淀物是被研磨的藻类物质，
酶存在于上清液中，在该过程中利用低温来防止酶的降解，也可降低沉淀物的溶解度，使粗酶液的纯
度更高。在研磨时加入缓冲液的主要作用是维持pH的稳定。
（4）由图示分析可知，浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为1850μmol∙m−2∙s−1，强光照会降低浒苔乙酶Y的活性。
3.（2021·辽宁卷22）早期地球大气中的O 浓度很低，到了大约3．5亿年前，大气中O 浓度显著增加，
2 2
CO 浓度明显下降。现在大气中的CO 浓度约390umol·mol−，是限制植物光合作用速率的重要因素。
2 2
核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是一种催化CO 固定的酶，在低浓度CO 条件下，催化效率
2 2
低。有些植物在进化过程中形成了CO 浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO 浓
2 2
度，促进了CO 的固定。回答下列问题：
2
（1）真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO 被固定形成 _________________ ，进而被还原生成
2
糖类，此过程发生在_________________ 中。（2分）
（2）海水中的无机碳主要以CO 和HCO 两种形式存在，水体中CO 浓度低、扩散速度慢，有些藻类具
2 3 2
有图1所示的无机碳浓缩过程，图中HCO 浓度最高的场所是 _________ （填“细胞外”或“细胞质
3
基质”或“叶绿体”），可为图示过程提供ATP的生理过程有_________________ 。
（3分）
（3）某些植物还有另一种CO 浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（
2
PEPC）可将HCO 转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放
3
CO ，提高了Rubisco附近的CO 浓度。
2 2
① 由这种CO 浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力 _________ （填“高于”或“低于”或
2
“等于”）Rubisco。
② 图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是_____________ 。图中由P yr转变为PEP的过程
属于_________ （填“吸能反应”或“放能反应”）。
③ 若要通过实验验证某植物在上述CO 浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用
2
_______________ 技术。（4分）（4）通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有
_________ 。
A．改造植物的HCO 转运蛋白基因，增强HCO 的运输能力
3 3
B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C．改造植物的Rubisco基因，增强CO 固定能力
2
D．将CO 浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物（2分）
2
（1）【答案】三碳化合物 叶绿体基质
【解析】光合作用的暗反应中，CO 被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶
2
绿体基质中。
（2）【答案】叶绿体 呼吸作用和光合作用
【解析】图示可知，HCO 运输需要消耗ATP，说明HCO 离子是通过主动运输的，主动运输一般
3 3
是逆浓度运输，由此推断图中HCO 浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由呼吸
3
作用提供，叶绿体中的ATP由光合作用提供。
（3）【答案】高于 N ADPH和ATP 吸能 同位素示踪
【解析】① PEPC参与催化HCO +PEP过程，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。
3
② 图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP和N ADPH，图中由P yr转变为PEP的过
程需要消耗ATP，说明图中由P yr转变为PEP的过程属于吸能反应。
③ 若要通过实验验证某植物在上述CO 浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用同位素示踪技
2
术。
（4）【答案】AC
【解析】A．改造植物的HCO 转运蛋白基因，增强HCO 的运输能力，可以提高植物光合作用的效
3 3
率，A符合题意；
B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最终二氧化碳的生成，不能提高植物光合作用
的效率，B不符合题意；
C．改造植物的Rubisco基因，增强CO 固定能力，可以提高植物光合作用的效率，C符合题意；
2
D．将CO 浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物，不一定提高植物光合作用的效率，D不符合
2
题意。
故选AC。
4.（2024九省联考东三省21） 为探究某植物生长所需的适宜光照，在不同光照条件下，测得该植物叶片
的呼吸速率、净光合速率和叶绿素含量如下图所示。回答下列问题：注：自然光下用遮阳网遮光，透过的光占自然光的百分数为透光率（%）
（1）图1表明，植物叶片在透光率25%~75%内，呼吸速率随透光率降低而下降，可能的原因是
_______________________________________________；在线粒体中，________________经过一系列化
学反应与氧结合形成水，催化这一反应过程的酶分布在________________。
（2）据图可知，在25%透光率下叶片固定二氧化碳的速率是_________________μmol·m−1·s−1。
（3）根据上述结果，初步判断最适合该植株生长的透光率是 ________________，依据是
_______________________________________。
（4）图3中50%、75%透光率下植物叶片中叶绿素含量不同，设计实验验证这种差异（简要写出实验思路
和预期结果）________________________________________________________。
【答案】
【分析】有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的
[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。
第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。
第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
（1）【答案】通过降低叶片呼吸速率以减少自身消耗以确保自身有机物正常积累量，从而保证自身正常
生长；[H]；线粒体内膜
【解析】植株在遮光环境下通过降低叶片呼吸速率以减少自身消耗以确保自身有机物正常积累量，从
而保证自身正常生长。在线粒体中，有氧呼吸第一阶段和第二阶段产生的[H]和氧气结合，形成水和
大量能量，此过程为有氧呼吸的第三阶段，在线粒体内膜进行，所以催化这一反应过程的酶分布在线
粒体内膜。
（2）【答案】7.5
【解析】据图可知，在25%透光率下叶片固定二氧化碳的速率是总光合速率=净光合速率+呼吸速率
=6+1.5=7.5μmol·m−1·s−1。
（3）【答案】75%；此透光率下净光合速率最高，有机物的积累量最多
【解析】根据上述结果，初步判断最适合该植株生长的透光率是75%，依据是此透光率下净光合速率最高，有机物的积累量最多。
（4）【答案】实验思路：取等量的50%、75%透光率下植物叶片若干，分为甲乙两组，分别提取两组叶
片中的叶绿素，并比较两组中叶绿素的含量。
预期结果：75%透光率的组内叶片中叶绿素的含量高于50%透光率的组内叶片中叶绿素的含量。
【解析】实验思路：取等量的50%、75%透光率下植物叶片若干，分为甲乙两组，分别提取两组叶片
中的叶绿素，并比较两组中叶绿素的含量。
预期结果：75%透光率的组内叶片中叶绿素的含量高于50%透光率的组内叶片中叶绿素的含量。
1.研究发现,线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达,进而调控细胞的功能。如图为T细胞中
发生上述情况的示意图,请据图回答下列问题:
(1)丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A,再彻底分解成 和[H]。[H]经一系列复杂反
应与 结合,产生水和大量的能量,同时产生自由基。
(2)线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核,使染色质中与 结合的蛋白质乙酰化,激活干扰素基
因的转录。
(3)线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到 中,激活NFAT等调控转录的蛋白质分子,激活的
NFAT可穿过 进入细胞核,促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的 分子与核
糖体结合,经 过程合成白细胞介素。
(4)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,其意义是 。
答案 (1)CO O (2)DNA (3)细胞质基质 核孔 mRNA 翻译 (4)提高机体的免疫能力
2 2
解析 (1)在线粒体基质中发生有氧呼吸第二阶段,该阶段中丙酮酸与HO彻底分解成CO 和[H]。[H]经一系
2 2
列化学反应与O 结合产生水和大量的能量,同时产生自由基。(2)分析题图,线粒体中产生的乙酰辅酶A可
2
以进入细胞核,因细胞核中染色质主要由DNA与蛋白质构成,故乙酰辅酶A使染色质中与DNA结合的蛋白质乙酰化,激活干扰素基因的转录。(3)分析题图可知,线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到细胞质基质中,
激活NFAT等调控转录的蛋白质分子。由于NFAT的化学本质是蛋白质,因此激活的NFAT需要穿过核孔进入
细胞核。转录可产生mRNA,其与核糖体结合后开始翻译的过程。(4)T细胞内乙酰辅酶A进入细胞核后,使染
色质中的蛋白质乙酰化,从而激活干扰素基因的转录,而自由基进入细胞核后,促进了白细胞介素基因的转
录。由此可知,T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,从而提高了机体的免疫能力。
2.使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型:一类是可逆抑制剂(与酶可
逆结合,酶的活性能恢复);另一类是不可逆抑制剂(与酶不可逆结合,酶的活性不能恢复)。已知甲、乙两种
物质(能通过透析袋)对酶A的活性有抑制作用。
实验材料和用具:蒸馏水,酶A溶液,甲物质溶液,乙物质溶液,透析袋(人工合成半透膜),试管,烧杯等。
为了探究甲、乙两种物质对酶A的抑制作用类型,现提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路,并写
出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取 支试管(每支试管代表一个组),各加入等量的酶 A 溶液,再分别加入等量
,一段时间后,测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋,放入蒸馏水中进行透析处
理。透析后从透析袋中取出酶液,再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①: 。
结论①:甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②: 。
结论②:甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③: 。
结论③:甲为可逆抑制剂,乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④: 。
结论④:甲为不可逆抑制剂,乙为可逆抑制剂。
答案 (1)3 蒸馏水、甲物质溶液、乙物质溶液 (2)(与加入蒸馏水的对照组相比,加入甲、乙物质的实
验组酶的活性降低,)透析处理后加入甲、乙物质的实验组酶的活性均恢复 透析处理后加入甲、乙物质的
实验组酶的活性均不能恢复 透析处理后加入甲物质的实验组酶的活性能恢复,加入乙物质的实验组酶的
活性不能恢复 透析处理后加入甲物质的实验组酶的活性不能恢复,加入乙物质的实验组酶的活性能恢复
解析 根据实验目的可确定该实验的自变量为抑制剂甲和乙,所以实验组是在酶A溶液中分别加入等量的甲
物质和乙物质,对照组是在酶A溶液中加入等量的蒸馏水,共设置三组实验,需3支试管。由于甲、乙物质对
酶A的活性有抑制作用,所以加入甲、乙物质后,与对照组相比,两实验组酶A的活性均降低;利用透析袋除去甲、乙物质后,根据酶A的活性是否恢复即可判断甲、乙的抑制剂类型。
3.以洋葱和新鲜菠菜为材料进行实验。回答下列问题:
(1)欲判断临时装片中的洋葱外表皮细胞是否为活细胞,可在盖玻片的一侧滴入质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖
溶液,用吸水纸从另一侧吸水,重复几次后,可根据是否发生 现象来判断。
(2)取新鲜菠菜叶片烘干粉碎,提取光合色素时,若甲组未加入碳酸钙,与加入碳酸钙的乙组相比,甲组的提
取液会偏 色。分离光合色素时,由于不同色素在层析液中的溶解度不同及在滤纸上的吸附能力不
同,导致4种色素随层析液在滤纸条上的 不同而出现色素带分层的现象。若用不同波长的光照射叶
绿素a提取液,测量并计算叶绿素a对不同波长光的吸收率,可绘制出该色素的 。
(3)在洋葱根尖细胞分裂旺盛时段,切取根尖制作植物细胞有丝分裂临时装片时,经染色后, 有
利于根尖细胞的分散。制作染色体组型图时,通常选用处于有丝分裂 期细胞的染色体,原因是
。
答案 (1)质壁分离 (2)黄 移动速率 吸收光谱 (3)轻压盖玻片 中 中期的染色体缩短到最小的程
度,最便于观察和研究
解析 (1)分析本题中的信息可知,本小题考查的是质壁分离实验的应用,结合所学的质壁分离知识,可直接
作答。当洋葱外表皮细胞浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中时,由于蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度,因此活细胞
会失水而发生质壁分离,即原生质层与细胞壁分离,故可根据是否发生质壁分离来判断细胞死活。(2)由于
碳酸钙可以防止叶绿素被破坏,因此未加碳酸钙的甲组的提取液中叶绿素会因破坏而减少,提取液因类胡萝
卜素的含量相对增多而偏黄色。不同光合色素在层析液中的溶解度不同及在滤纸上的吸附能力不同,因而
随层析液在滤纸条上移动的速率不同,据此特点可将4种光合色素分离。叶绿素a对不同波长光的吸收率不
同,因而可绘制出该色素的吸收光谱。(3)制作植物根尖细胞有丝分裂临时装片的流程是解离→漂洗→染色
和制片,制片时在载玻片上加一盖玻片,用手指轻压盖玻片,有利于根尖细胞分散开。制作染色体组型图时,
通常选择处于有丝分裂中期的细胞观察染色体的形态和数目,因为中期的染色体缩短到最小的程度,染色体
形态稳定、数目清晰,最便于观察和研究。
4.某品种茶树叶片呈现阶段性白化:绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色,而后又恢复为绿色。白化期
叶绿体内部结构解体(仅残留少量片层结构)。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如图。回答下列问题:
(1)从叶片中分离叶绿体可采用 法。
(2)经检测,白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低,其原因是
(写出两点即可)。
(3)白化过程中气孔导度下降,既能够满足光合作用对CO 的需求,又有助于减少 。
2
(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于 中的基因
编码,需通过特定的机制完成跨膜运输;其余蛋白质由存在于 中的基因编码。
答案 (1)差速离心 (2)叶绿体内部结构解体;光合色素减少 (3)水分的散失 (4)细胞核 叶绿体
解析 (1)分离细胞器常用差速离心法。(2)白化期叶绿体内部结构解体(仅残留少量片层结构),光合色素
减少,光反应减弱,则叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低。(3)白化过程中光合作用减弱,气孔导度下
降既能够满足光合作用对CO 的需求,又有助于减少水分的散失,利于植物的生存。(4)叶片复绿过程中需合
2
成大量直接参与光反应的蛋白质,其中部分蛋白质的合成受细胞核中的基因编码,合成后经特定机制运至叶
绿体使用,其余的蛋白质由存在于叶绿体中的基因编码。
知识拓展 叶绿体是半自主性细胞器,半自主性细胞器的功能主要受细胞核基因组的调控,同时也受自身基
因组的调控。叶绿体基因组编码的蛋白质在叶绿体的生命活动中重要且不可缺少,但这些蛋白质远远不足
以支撑叶绿体的基本功能,更多的蛋白质来自核基因组的编码,于细胞质中合成后被运往叶绿体的功能位点。
5.Rubisco是光合作用过程中催化CO 固定的酶。但其也能催化O 与C 结合,形成C 和C,导致光合效率下
2 2 5 3 2
降。CO 与O 竞争性结合Rubisco的同一活性位点,因此提高CO 浓度可以提高光合效率。
2 2 2
(1)蓝细菌具有CO 浓缩机制,如下图所示。
2
据图分析,CO 依次以 和 方式通过细胞膜和光合片层膜。
2蓝细菌的CO 浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO 浓度,从而通过促进 和抑制
2 2
提高光合效率。
(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发
挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的 中观察到羧化体。
(3)研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCO-
和CO 转运蛋白基因并成功表达和发挥作用
3 2
理论上该转基因植株暗反应水平应 ,光反应水平应 ,从而提高光合速率。
答案 (1)自由扩散 主动运输 CO 固定 O 与C 结合 (2)叶绿体 (3)提高 提高
2 2 5
解析 (1)从蓝细菌的CO 浓缩机制图示中可以看出CO 穿过细胞膜为自由扩散,穿过光合片层膜时需借助
2 2
CO 转运蛋白并消耗能量,为主动运输。由题意可知Rubisco既能催化CO 固定,又能催化O 与C 结合,蓝细
2 2 2 5
菌可通过CO 浓缩机制提高羧化体中Rubisco周围的CO 浓度,从而通过促进 CO 固定和抑制O 与C 结合来
2 2 2 2 5
提高光合效率。
(2)烟草细胞为真核细胞,暗反应场所为叶绿体基质,若蓝细菌羧化体能在烟草中发挥作用并参与暗反应,应
能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。
(3)根据题意可知,HCO-
和CO 转运蛋白有助于提高羧化体内CO 的浓度,从而提高转基因植株的暗反应水平,
3 2 2
暗反应水平提高可为光反应提供更多的NADP+和ADP等,提高光反应水平,从而提高光合速率。
6.图a为叶绿体的结构示意图,图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下
列问题:
图a
图b 注:e-表示电子
(1)图b表示图a中的 结构,膜上发生的光反应过程将水分解成O 、H+和e-,光能转化成电能,最终
2转化为 和ATP中活跃的化学能。若CO 浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,
2
则图b中电子传递速率会 (填“加快”或“减慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系,研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿
体,在离体条件下进行实验,用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体,以相对放氧量表示光反应速率,实验结果
如表所示。
叶绿体类型 叶绿体 A:双层 叶绿体B:双层膜 叶绿体C:双层膜 叶绿体D:所有膜结构解
局部受损,类囊体 瓦解,类囊体松散
相对值实验项目 膜结构完整 略有损伤 但未断裂 体破裂成颗粒或片段
实验一:以Fecy为电子
100 167.0 425.1 281.3
受体时的放氧量
实验二:以DCIP为电子
100 106.7 471.1 109.6
受体时的放氧量
注:Fecy具有亲水性,DCIP具有亲脂性。
据此分析:
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明,叶绿体双层膜对以 (填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的
光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是 。
②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体 C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于
,从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58
和0.41。结合图b对实验结果进行解释 。
答案 (1)类囊体膜 NADPH 减慢
(2)①Fecy 叶绿体B双层膜局部受损,类囊体略有损伤时,以Fecy为电子受体时的放氧量明显高于叶绿体
A双层膜结构完整时,而以DCIP为电子受体时的放氧量略高于叶绿体A双层膜结构完整时,差别不大 ②水
的分解 ③类囊体膜结构的完整性可保证其能够运输H+参与ATP的合成反应,膜结构破裂无法提供ATP合成
时所需的H+导致ATP产生效率降低
解析 (1)图b所示生物膜吸收了光能,发生了水分解成e-、H+和O 的过程,因此该生物膜为图a中叶绿体的
2
类囊体膜,是光合作用光反应的场所。光反应中,水分解为O 和H+,同时产生2个电子(e-),电子经电子传递
2
链传递,可用于NADP+和H+结合形成NADPH;同时利用光能促使ADP与Pi反应形成ATP。这样,光能转化成电
能,最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。若CO 浓度降低,暗反应速率减慢,ATP和NADPH消耗减慢,则
2
光反应速率会减慢,水的分解减少,该过程产生的电子经过电子传递链的作用与NADP+、H+结合形成的NADPH
也减少,电子传递速率会减慢。(2)①从表格中可知,叶绿体A双层膜结构完整时,以Fecy或DCIP为电子受
体时放氧量相等,而叶绿体B双层膜局部受损,类囊体略有损伤时,以Fecy为电子受体时,叶绿体B的放氧量明显高于叶绿体A双层膜结构完整时的放氧量,而以DCIP为电子受体时叶绿体B的放氧量略高于叶绿体A
双层膜结构完整时的放氧量,所以叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应阻碍作用更明显。②该实验
中,光反应速率最高的是叶绿体C,这是因为在无双层膜阻碍、类囊体又松散(但未断裂)的条件下,以Fecy
或DCIP为电子受体,更容易与H+结合,消耗H+速率较快,更有利于水的分解,从而提高光反应速率。③图中水
光解产生的H+可通过类囊体膜结构中的载体蛋白运输至ATP合成的部位,参与ATP合成的反应,当类囊体膜
结构受损时,无法完成H+的运输,ATP的合成因缺少H+而受阻,使ATP产生效率降低。
7.人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反
应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ,模块3中的甲可与CO 结合,甲
2
为 。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将 (填:“增加”或“减少”)。若气泵
停 转 时 间 较 长 , 模 块 2 中 的 能 量 转 换 效 率 也 会 发 生 改 变 , 原 因 是
。
(3)在与植物光合作用固定的CO 量相等的情况下,该系统糖类的积累量 (填:“高于”“低于”或
2
“等于”)植物,原因是 。
(4) 干 旱 条 件 下 , 很 多 植 物 光 合 作 用 速 率 降 低 , 主 要 原 因 是
。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
答案 (1)模块1和模块2 五碳化合物(或:C)
5
(2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
(3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或:植物呼吸作用消耗糖类)
(4)叶片气孔开放程度降低,CO 的吸收量减少
2
解析 (1)该系统中的模块1和模块2的功能相当于光合作用光反应阶段的光合色素对光能的吸收和水的光
解,同时,通过模块1和模块2将光能转化为电能再转化为化学能储存在ATP和NADPH中。所以该系统中执
行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1和模块2。模块3的功能相当于光合作用的暗反应,甲与CO
2
结合完成CO 的固定,甲为五碳化合物(或:C)。(2)正常运转过程中气泵突然停转,系统中CO 突然减少,CO
2 5 2 2
的固定减弱,但短时间内C 的还原不变,则短时间内乙(C)的含量将减少。若气泵停转时间较长,则模块3为
3 3模块2提供的原料ADP、Pi和NADP+就会不足,进而影响模块2中的能量转换效率。(3)在与植物光合作用固
定CO 量相等的情况下,该系统只进行光合作用,不进行呼吸作用,只有糖类的积累,没有糖类的消耗,所以该
2
系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下,很多植物为了减弱蒸腾作用,减少水分散失,会降低叶片气孔
开放程度,叶片气孔的开放程度会影响对CO 的吸收,CO 的吸收量减少,会使植物光合作用速率降低。
2 2
8.大豆与根瘤菌是互利共生关系,如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答下
列问题:
(1)在叶绿体中,光合色素分布在 上;在酶催化下直接参与CO 固定的化学物质是HO和
2 2
。
(2)如图所示的代谢途径中,催化固定CO 形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在 中,PGA还原成磷酸
2
丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于 。
(3)根瘤菌固氮产生的NH 可用于氨基酸的合成,氨基酸合成蛋白质时,通过脱水缩合形成 键。
3
(4)CO 和N 的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自 ;根瘤中合成ATP的能量主
2 2
要源于 的分解。
(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是
。
答案 (8分)(1)类囊体(薄)膜 C (2)叶绿体基质 细胞质基质 (3)肽 (4)光能 糖类 (5)非还原糖
5
较稳定(或蔗糖分子为二糖,对渗透压的影响相对小)
解析 (1)(2)在叶绿体中,类囊体(薄)膜是光反应的场所,其上含有光合色素,可吸收、传递、转换光能,叶
绿体基质中发生光合作用的暗反应,第一步为CO 的固定,即一分子C 与一分子CO 结合形成两分子C。据图
2 5 2 3
可知,TP合成蔗糖的场所在细胞质基质。(3)氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键,多个氨基酸聚合形成的多
肽(肽链)经盘曲折叠形成蛋白质。(4)光反应将光能转化成ATP中活跃的化学能。根瘤菌与大豆共生,大豆
将光合作用合成的糖类等物质提供给根瘤菌进行细胞呼吸及其他代谢活动,根瘤菌通过细胞呼吸将糖类等
有机物中稳定的化学能转化成热能和ATP中活跃的化学能。(5)植物同化产物由源器官运输到库器官大多以
蔗糖的形式进行,原因可能是蔗糖是非还原糖,比较稳定,且在水中溶解度较大;或是蔗糖分子为二糖,对渗
透压的影响相对小,可以更好地维持植物细胞渗透压的相对稳定。
9.人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ,模块3中的甲可与CO 结合,甲
2
为 。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将 (填:“增加”或“减少”)。若气泵
停 转 时 间 较 长 , 模 块 2 中 的 能 量 转 换 效 率 也 会 发 生 改 变 , 原 因 是
。
(3)在与植物光合作用固定的CO 量相等的情况下,该系统糖类的积累量 (填:“高于”“低于”或
2
“等于”)植物,原因是 。
(4) 干 旱 条 件 下 , 很 多 植 物 光 合 作 用 速 率 降 低 , 主 要 原 因 是
。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
答案 (1)模块1和模块2 五碳化合物(或:C)
5
(2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
(3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或:植物呼吸作用消耗糖类)
(4)叶片气孔开放程度降低,CO 的吸收量减少
2
解析 (1)该系统中的模块1和模块2的功能相当于光合作用光反应阶段的光合色素对光能的吸收和水的光
解,同时,通过模块1和模块2将光能转化为电能再转化为化学能储存在ATP和NADPH中。所以该系统中执
行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1和模块2。模块3的功能相当于光合作用的暗反应,甲与CO
2
结合完成CO 的固定,甲为五碳化合物(或:C)。(2)正常运转过程中气泵突然停转,系统中CO 突然减少,CO
2 5 2 2
的固定减弱,但短时间内C 的还原不变,则短时间内乙(C)的含量将减少。若气泵停转时间较长,则模块3为
3 3
模块2提供的原料ADP、Pi和NADP+就会不足,进而影响模块2中的能量转换效率。(3)在与植物光合作用固
定CO 量相等的情况下,该系统只进行光合作用,不进行呼吸作用,只有糖类的积累,没有糖类的消耗,所以该
2
系统糖类的积累量高于植物。(4)干旱条件下,很多植物为了减弱蒸腾作用,减少水分散失,会降低叶片气孔
开放程度,叶片气孔的开放程度会影响对CO 的吸收,CO 的吸收量减少,会使植物光合作用速率降低。
2 2
10.大豆与根瘤菌是互利共生关系,如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答
下列问题:(1)在叶绿体中,光合色素分布在 上;在酶催化下直接参与CO 固定的化学物质是HO和
2 2
。
(2)如图所示的代谢途径中,催化固定CO 形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在 中,PGA还原成磷酸
2
丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于 。
(3)根瘤菌固氮产生的NH 可用于氨基酸的合成,氨基酸合成蛋白质时,通过脱水缩合形成 键。
3
(4)CO 和N 的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自 ;根瘤中合成ATP的能量主
2 2
要源于 的分解。
(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是
。
答案 (8分)(1)类囊体(薄)膜 C (2)叶绿体基质 细胞质基质 (3)肽 (4)光能 糖类 (5)非还原糖
5
较稳定(或蔗糖分子为二糖,对渗透压的影响相对小)
解析 (1)(2)在叶绿体中,类囊体(薄)膜是光反应的场所,其上含有光合色素,可吸收、传递、转换光能,叶
绿体基质中发生光合作用的暗反应,第一步为CO 的固定,即一分子C 与一分子CO 结合形成两分子C。据图
2 5 2 3
可知,TP合成蔗糖的场所在细胞质基质。(3)氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键,多个氨基酸聚合形成的多
肽(肽链)经盘曲折叠形成蛋白质。(4)光反应将光能转化成ATP中活跃的化学能。根瘤菌与大豆共生,大豆
将光合作用合成的糖类等物质提供给根瘤菌进行细胞呼吸及其他代谢活动,根瘤菌通过细胞呼吸将糖类等
有机物中稳定的化学能转化成热能和ATP中活跃的化学能。(5)植物同化产物由源器官运输到库器官大多以
蔗糖的形式进行,原因可能是蔗糖是非还原糖,比较稳定,且在水中溶解度较大;或是蔗糖分子为二糖,对渗
透压的影响相对小,可以更好地维持植物细胞渗透压的相对稳定。
11.强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现
光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理,如表所
示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实
验结果如图所示。(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度
最快的色素主要吸收的光的颜色是 。
(2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。
苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 、 (答出2种原因
即可);氧气的产生速率继续增加的原因是 。
(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制 (填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明
BR可能通过 发挥作用。
答案 (1)蓝紫色 (2)NADPH、ATP等的浓度不再增加 CO 的浓度有限(或其他合理答案,两空答案顺序可
2
颠倒) 光能的吸收速率继续增加,使水的光解速率继续增加 (3)减弱 促进光反应关键蛋白的合成
解析 (1)随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素,胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)限制苹果幼
苗光合作用暗反应速率的因素有多种,如CO 、NADPH、ATP的浓度等;强光照射后短时间内,光反应增强,O
2 2
产生速率增加。(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光合作用强度较高,说明BR可减弱光抑制现象;与
乙组(BR处理)相比,丙组(BR+L处理)光合作用强度较低,由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成,因此可
推测BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成来发挥作用。
12.不同条件下植物的光合速率和光饱和点(在一定范围内,随着光照强度的增加,光合速率增大,达到最大
光合速率时的光照强度称为光饱和点)不同。研究证实高浓度臭氧(O)对植物的光合作用有影响。用某一高
3
浓度O 连续处理甲、乙两种植物75天。在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率,结果如图1、
3
图2和图3所示。图1
图2
图3
【注】曲线1:甲对照组,曲线2:乙对照组,曲线3:甲实验组,曲线4:乙实验组。
回答下列问题:
(1)图1中,在高浓度O 处理期间,若适当增加环境中的CO 浓度,甲、乙植物的光饱和点会 (填“减
3 2
小”、“不变”或“增大”)。
(2)与图3相比,图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小, 。
(3) 从 图 3 分 析 可 得 到 两 个 结 论 :① O 处 理 75 天 后 , 甲 、 乙 两 种 植 物 的
3
,表明长时间高浓度的O 对植物光合作用产生明显抑制;②长时间高浓度的O 对乙植物的影响大于甲植物,
3 3
表明 。
(4)实验发现,处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降。为确定A基因功能与植物对O 耐受力的关
3
系,使乙植物中A基因过量表达,并用高浓度O 处理75天。若实验现象为 ,
3
则说明A基因的功能与乙植物对O 耐受力无关。
3
答案 (1)增大 (2)高浓度臭氧处理甲植物的时间越短,对甲植物光合作用的影响越小 (3)实验组的净
光合速率均明显小于对照组 长时间高浓度O 对不同种类植物光合作用产生的抑制效果不同 (4)A基因过
3量表达的乙植物的净光合速率与A基因表达量下降的乙植物的净光合速率相同
解析 (1)在高浓度O 处理期间,若适当增加环境中的CO 浓度,则光合作用条件更适宜,甲、乙植物的光合
3 2
速率会增加,光饱和点会增大。(2)图2是用高浓度O 处理植物65天测定的植物净光合速率,图3是用高浓
3
度O 处理植物75天测定的植物净光合速率,与图3相比,图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小,
3
表明高浓度臭氧处理甲植物的时间越短,对甲植物光合作用的影响越小。(3)O 处理75天后,甲、乙两种植
3
物的实验组的净光合速率均明显小于对照组,表明长时间高浓度的O 对植物光合作用产生明显抑制;曲线
3
2、4之间的差别大于1、3之间的差别,说明长时间高浓度的O 对乙植物的影响大于甲植物,表明长时间高
3
浓度O 对不同种类植物光合作用产生的抑制效果不同。(4)用高浓度O 处理乙植物75天(乙植物的基因A
3 3
表达量下降),测定乙植物净光合速率;使乙植物中A基因过量表达后用高浓度O 处理75天,测定其净光合速
3
率;若A基因的功能与乙植物对O 耐受力无关,则实验现象为A基因过量表达的乙植物的净光合速率与A基
3
因表达量下降的乙植物的净光合速率相同。
13.为探究水和氮对光合作用的影响,研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组,在限制水肥的条
件下做如下处理:(1)对照组;(2)施氮组,补充尿素(12 g·m-2);(3)水+氮组,补充尿素(12 g·m-2)同时补水。
检测相关生理指标,结果见下表。
生理指标 对照组 施氮组 水+氮组
自由水/结合水 6.2 6.8 7.8
气孔导度
85 65 196
(mmol·m-2·s-1)
叶绿素含量
9.8 11.8 12.6
(mg·g-1)
RuBP羧化酶活性
316 640 716
(μmol·h-1·g-1)
光合速率
6.5 8.5 11.4
(μmol·m-2·s-1)
注:气孔导度反映气孔开放的程度
回答下列问题:
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括 等(写出两点即可)。补充水分可
以促进玉米根系对氮的 ,提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与 离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用
于驱动 两种物质的合成以及 的分解;RuBP羧化酶将CO 转变为羧基加到 分子
2
上,反应形成的产物被还原为糖类。(3)施氮同时补充水分增加了光合速率,这需要足量的CO 供应。据实验结果分析,叶肉细胞CO 供应量增加
2 2
的原因是 。
答案 (1)细胞内良好的溶剂、为细胞提供液体环境、参与生化反应、运输营养物质和代谢废物(任写两点
即可) 吸收 (2)镁(或Mg) NADPH和ATP 水 C (3)玉米植株气孔导度增大,吸收的CO 增加
5 2
解析 (1)植物细胞中自由水的生理作用:细胞内良好的溶剂、为细胞提供液体环境、参与生化反应、运输
营养物质和代谢废物。补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收,提高植株氮供应水平。(2)Mg是构成叶绿素
的元素。叶绿体中的光合色素吸收的光能,有以下两方面用途:一是将水分解为氧和H+,H+与NADP+结合,形成
NADPH;二是在有关酶的催化作用下,提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。绿叶通过气孔从外界吸收的
CO,在RuBP羧化酶的催化作用下,与C 结合,形成两个C,C 接受NADPH和ATP释放的能量,并且被NADPH还
2 5 3 3
原,最终转化为糖类和C 。(3)由表格数据可知,施氮同时补水的组的光合速率最大,对应的气孔导度最大,
5
且RuBP羧化酶的活性最高,即叶肉细胞CO 供应量增加的原因是玉米植株气孔导度增大。
2
14.鬼箭锦鸡儿(灌木)和紫羊茅(草本)是高寒草甸生态系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加
剧对两种植物各自生长的影响。研究结果见图。
注:相对生物量=单株干重/对照组(CT)单株干重
1 1
据图回答:
(1)CO 浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO 转变为有机物,同时将光能转变为
2 2
有机物中的化学能,体现了植物在生态系统 和 中的重要作用。
(2)本研究中,仅CO 浓度升高对两种植物的影响分别为 ,仅温度升高对两种植
2
物的影响分别为 。
(3)两个实验的CT 组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测,在
2 2
群落水平,温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是
否 成 立 , 应 做 进 一 步 实 验 。 请 给 出 简 单 的 实 验 设 计 思 路 :
。若推测成立,说明温室效应加剧可能影响群落 的速度与方向。
答案 (共10分)(1)物质循环 能量流动 (2)促进两种植物生长 抑制鬼箭锦鸡儿生长,促进紫羊茅生长
(3)将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起,比较温室效应加剧前后相对生物量的变化 演替
解析 (1)题干信息“植物通过光合作用将大气中的CO 转变为有机物”体现了植物在生态系统物质循环中
2的重要作用;“将光能转变为有机物中的化学能”体现了植物在生态系统能量流动中的重要作用。(2)分析
题图,比较常温条件下,常态CO 浓度和高CO 浓度条件下两种植物的相对生物量可知,两种植物在高CO 浓度
2 2 2
条件下相对生物量均比在常态CO 浓度条件下高,由此可得出仅CO 浓度升高对两种植物的影响均为促进植
2 2
物生长。比较常态CO 浓度条件下,常温和高温条件下两种植物的相对生物量可知,鬼箭锦鸡儿在高温条件
2
下的相对生物量比常温条件下低,可知仅温度升高会抑制鬼箭锦鸡儿的生长,而紫羊茅在高温条件下的相对
生物量比常温条件下高,可知仅温度升高会促进紫羊茅的生长。(3)分析题图中的鬼箭锦鸡儿实验和紫羊茅
实验中CT 组,会发现鬼箭锦鸡儿实验中的相对生物量与常态CO 浓度+常温时的几乎相同,紫羊茅实验中的
2 2 2
相对生物量却显著高于常态CO 浓度+常温时的相对生物量。根据题中信息及高温与高CO 浓度条件下植物
2 2
相对生物量的有关分析可知,若要验证温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例
发生改变,则可将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起,通过升高CO 浓度和温度,比较温室效应加剧前后两种植物
2
相对生物量的变化情况。若推测成立,说明温室效应加剧可能影响群落演替的速度与方向。
15.光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O/CO 值异常的情况下发生的一个生理过程,该过程借助叶绿体、
2 2
线粒体等多种细胞器共同完成(如图所示),是光合作用伴随的一个损耗能量的副反应。光呼吸过程中会消
耗O 并且生成CO。光呼吸损耗的能量大约是光合作用储备能量的30%。回答下列问题:
2 2
(1)“Rubisco”可能是一种双功能酶,结合上图加以说明: 。
若植物光合作用过程中的光呼吸强度大于光合作用强度,推测此时的O/CO 值 (填“高”或“低”)。
2 2
(2) 据 图 可 知 , 光 合 作 用 与 光 呼 吸 都 以 为 原 料 , 光 呼 吸 发 生 的 场 所 是
。
(3) 光 呼 吸 与 有 氧 呼 吸 都 冠 以 “ 呼 吸 ” 二 字 , 二 者 的 “ 共 同 ” 之 处 表 现 在
。
(4) 利 用 塑 料 大 棚 种 植 瓜 果 蔬 菜 时 , 从 增 产 的 角 度 考 虑 , 可 以 采 取 的 措 施 有
(答出两点)。答案 (1)该酶既能催化C 和CO 反应,也能催化C 和O 反应 高 (2)C(或五碳化合物) 叶绿体基质和线
5 2 5 2 5
粒体 (3)消耗O 并生成CO (4)提高塑料大棚内CO 的浓度;适当提高光照强度;夜间降低温度,减少细胞
2 2 2
呼吸消耗;降低光呼吸过程等(答出两点即可)
解析 (1)由图可知,Rubisco既能催化C 和CO 反应生成C 的过程,也能催化C 和O 反应生成C 和二磷酸乙
5 2 3 5 2 3
醇酸的过程;据题意可知,光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O/CO 值异常的情况下发生的一个生理过
2 2
程,光呼吸可消耗光反应阶段产生的氧气,故O 浓度高时会发生光呼吸,若植物光合作用过程中的光呼吸强
2
度大于光合作用强度,则此时的O/CO 值高。(2)光合作用与光呼吸都以C 作为反应底物;据图可知,光呼吸
2 2 5
过程中C 与O 反应可生成C,此过程在叶绿体基质中进行,同时光呼吸会生成CO,此过程在线粒体中进行,
5 2 3 2
即光呼吸发生的场所是叶绿体基质和线粒体。(3)光呼吸过程与有氧呼吸过程的共同点是都需要消耗O,并
2
最终生成CO 。(4)要想提高产量,可增强光合作用并降低呼吸作用。措施有提高塑料大棚内CO 的浓度;适
2 2
当提高光照强度;夜间降低温度,减少细胞呼吸消耗;降低光呼吸过程等。
16.仙人掌类和多肉植物等往往生长于热带干旱地区,而这种环境的特点是白天炎热夜晚寒冷,昼夜温差巨
大,为了在这种环境中生存下来,这类植物经过长期适应和进化发展出一套独特的生存策略,其部分代谢过
程如图:
(1)图中用于②过程的 NADH 可由有氧呼吸的第 阶段产生,NADPH 产生的场所有
。
(2)在正常的自然环境中,夜间仙人掌细胞中的淀粉含量会 ,干重会 ,细胞液pH会
。
(3)研究表明火龙果(与仙人掌代谢类似)在夜间开放气孔吸收二氧化碳,并通过羧化反应形成苹果酸存于植
物细胞内的中央液泡中,而且在一定范围内,气温越低,二氧化碳吸收越多。到了白天,关闭气孔减少水分蒸
腾,再把夜间储于细胞中央液泡里的酸性物质(主要是苹果酸,但也有天冬氨酸)进行脱羧反应,释放二氧化
碳进入卡尔文循环进行光合作用,并且在一定的范围内,温度越高,脱羧越快。根据以上信息,请提出两条提
高 温 室 栽 培 的 火 龙 果 产 量 的 建 议 :。
答案 (1)一、二 叶绿体(类囊体薄膜)和细胞质基质 (2)减少 增加 下降 (3)在一定范围内,尽可能
加大温室的昼夜温差;晚上适当提高室内CO 浓度
2
解析 (1)有氧呼吸第一、二阶段均可产生NADH;光合作用光反应阶段在叶绿体(类囊体薄膜)可产生NADPH,
由题图可知,细胞质基质中苹果酸分解为丙酮酸和CO 时,也会产生NADPH。(2)正常自然环境中,仙人掌细胞
2
夜间呼吸作用消耗淀粉,淀粉含量减少,同时夜间仙人掌要从外界吸收CO 合成苹果酸储存在液泡中,呼吸作
2
用产生的CO 应少于合成苹果酸所需的CO(苹果酸脱羧释放CO 用于光合作用),否则仙人掌将无法正常生存,
2 2 2
故干重增加,苹果酸在液泡中积累会导致细胞液pH下降。(3)由题干可知,在一定范围内,夜间气温越低,CO
2
吸收越多,白天温度越高,脱羧越快,所以在一定范围内,加大温室的昼夜温差,并在晚上适当提高温室内CO
2
浓度,有利于火龙果进行光合作用,提高火龙果的产量。
17.如图是苹果叶肉细胞中淀粉、蔗糖合成及转运示意图,A、B代表物质。请回答下列问题。
(1)卡尔文循环进行的场所是 ,需要的原料有 。
(2)研究表明缺磷会抑制光合作用,据图分析其原因有 、 。
(3)白天叶绿体中合成过渡型淀粉,一方面可以保障光合作用速率 (填“大于”“小于”或“等于”)
蔗糖的合成速率,另一方面可为夜间细胞生命活动提供 。
(4)葡萄糖中的醛基具有还原性,能与蛋白质的氨基结合。光合产物以蔗糖而非葡萄糖的形式能较稳定地进
行长距离运输,其原因是 ;灌浆期缺水会明显影响产量,其主要原因是 。
(5)光合产物由叶向果实运输过程受叶果比影响。科研人员以生长状况及叶果比一致的多年生果枝(果实数
相同)为材料,通过摘叶调整叶果比,研究叶果比对苹果光合作用和单果重量的影响,结果如表(其中光合产
物输出比是指叶片输出有机物的量占光合产物总量的百分比):
组别 对照 T T T
1 2 3
叶果比 50∶1 40∶1 30∶1 20∶1叶绿素含量/ mg·g-1 2.14 2.23 2.38 2.40
Rubisco 的 活 性 /
μmol (CO)·g-1 8.31 8.75 9.68 9.76
2
·min-1
光 合 速 率 /
14.46 15.03 15.81 16.12
μmol·m-2 ·s-1
光合产物输出比/% 25% 30% 40% 17%
单果重量/g 231.6 237.4 248.7 210.4
研 究 结 果 表 明 , 当 叶 果 比 为 时 , 产 量 明 显 提 高 , 其 机 理 是
。
答案 (1)叶绿体基质 水、二氧化碳、NADPH和ATP (2)缺磷会影响类囊体薄膜的结构以及ATP的合成
缺磷还会影响丙糖磷酸转运出叶绿体 (3)大于 物质和能量 (4)蔗糖是非还原糖,不与蛋白质结合 蔗
糖随水运输受阻 (5)30∶1 叶绿素含量和Rubisco的活性明显上升,光合速率提高;光合产物输出比例也
相对最大
解析 (1)卡尔文循环为光合作用的暗反应过程,发生在叶绿体基质中,结合题图可知,该过程中需要的原料
有水、二氧化碳(图中的A)、光反应提供的NADPH(图中的B)和ATP等。(2)研究表明缺磷会抑制光合作用,
磷元素是生物膜的组成元素之一,是ATP等化合物的组成元素,因此缺磷会影响类囊体薄膜的结构以及ATP
的合成、进而影响光合作用的光反应过程,同时缺磷还会影响丙糖磷酸转运出叶绿体,导致丙糖磷酸滞留在
叶绿体中,进而影响光合速率。(3)结合题图可知,白天叶绿体中合成过渡型淀粉,到了晚上,过渡型淀粉会
在叶绿体中被分解成麦芽糖和葡萄糖,然后麦芽糖和葡萄糖被运出叶绿体后再在细胞质基质合成蔗糖,蔗糖
转运到果实中储存或其他部位转化、贮存,可见过渡型淀粉的合成,一方面可以保障光合作用速率大于蔗糖
的合成速率,另一方面可为夜间细胞的生命活动提供物质和能量。(4)葡萄糖中的醛基具有还原性,能与蛋
白质的氨基结合。光合产物以蔗糖而非葡萄糖的形式能较稳定地进行长距离运输,因为蔗糖是非还原糖,分
子结构中没有醛基,避免了与蛋白质的结合,从而能长距离运输到需要的位置,满足植物其他细胞对物质和
能量的需求。灌浆期缺水会明显影响产量,这主要是因为蔗糖需要随水进行长距离运输,从而提高产量,缺
水会导致蔗糖运输过程受阻,影响产量。(5)研究结果表明,当叶果比为30∶1 时,产量明显提高,因为该比
例条件下表现出叶绿素含量和Rubisco的活性明显上升,前者能促进光反应,后者能促进暗反应,所以光合速
率提高,同时光合产物输出比也相对最大。
18.科研人员对烟草叶片光合作用进行了相关研究。请回答下列问题:
(1)参与光合作用的很多分子都含有氮,氮与 离子参与组成的叶绿素能够吸收光能用于驱动水的分解和 的合成。
(2)当CO 浓度适当增加时,烟草的光合作用强度增加,这是因为位于 (填具体场所)的RUBP羧化
2
酶将CO 固定为 ,再进一步被 为糖类。
2
(3)科研工作者对烤烟品种K326施加不同的供氮量处理,实验结果如表:
氮 浓 度比叶氮 叶 绿 素 含 量叶 绿 体 CO 浓 度净 光 合 速 率
2
(mmol·L-1) (g·m-2) (mg·dm-2) (μmol·mol-1) (μmol·m-2·s-1)
0.2 0.5 1.6 75 9
2 0.95 2.8 125 15
20 1.1 3.0 80 14.9
(注:比叶氮表示单位叶面积的氮素的含量)
①从表中数据可知,氮素对烤烟叶片净光合速率的影响是 。
②研究人员推测出现该现象的原因可能是施氮提高了 的合成,进而影响光合速率;但在高氮情况
下, 成为影响光合速率持续升高的限制因素。
(4)TOR是普遍存在于真核生物细胞中的一种激酶,可促进蛋白质的合成,加快代谢和生长。研究中发现CO
2
浓度升高后,不仅提高了烟草的光合作用强度,还使其细胞中TOR的活性显著增强。为确定光合作用与TOR
活性的关系,研究者对正常光照条件下的烟草进行黑暗处理12小时后,再次进行光照处理,结果如图所示。
据图可推测出 。正常光照条件下,停止光照后的短时间内即可测得TOR活性降低,
其原因是 。
答案 (1)镁(Mg) ATP、NADPH (2)叶绿体基质 C(三碳化合物) 还原 (3)①在一定范围内,氮素可显
3
著提高烤烟叶片的净光合速率,高氮相对于中氮提高作用不显著(但中氮与高氮的作用无显著差异) ②叶
绿素 CO 浓度 (4)光合作用可增强TOR活性,且暗反应起直接作用 缺少光反应提供的ATP 与 NADPH,暗
2
反应速率降低,导致TOR活性降低
解析 (1)组成叶绿素的元素是C、H、O、N、Mg,因此氮与镁(Mg)离子可参与组成叶绿素,叶绿素能够吸收、转换光能,从而促进光合作用的光反应阶段NADPH、ATP的合成和水的分解。(2)二氧化碳是暗反应的原料,
暗反应的场所是叶绿体基质,故位于叶绿体基质中的RUBP羧化酶可将CO 固定为C(三碳化合物),再进一步
2 3
被还原为糖类。(3)①由题表可知,高氮组的净光合速率与中氮组的无显著差异,且明显大于低氮组,因此氮
素对烤烟叶片净光合速率的影响是在一定范围内,氮素可显著提高烤烟叶片的净光合速率,但高氮相对于中
氮提高作用不显著。②结合上述分析,可推断出现上述现象的原因可能是施氮有利于叶绿素的合成,进而提
高了光合速率;再结合表格可知,高氮组叶绿体CO 浓度明显低于中氮组,说明在高氮情况下,叶绿体CO 浓度
2 2
成为影响光合速率持续升高的限制因素。(4)结合题中信息“CO 浓度升高后,不仅提高了烟草的光合作用强
2
度,还使其细胞中TOR的活性显著增强”分析题图,黑暗条件下P-RPS6/RPS6的值比光照条件下小,说明黑暗
条件下TOR活性比光照条件下弱,说明光合作用可增强TOR活性;对比再次光照处理下的“不添加GLA组”
和“添加GLA组”可知,“添加GLA组”的P-RPS6/RPS6的值低于“不添加GLA组”的,结合“GLA是一种暗
反应抑制剂”说明光合作用可增强TOR活性,且暗反应起直接作用;由于暗反应需要光反应提供ATP与
NADPH,则停止光照后的短时间内,暗反应速率降低,而暗反应对增强TOR活性起直接作用,从而导致TOR活性
降低。
