第3章 细胞的能量供应和利用
第1节 细胞的能量“货币”ATP
1.(2024浙江6月选考,6,2分)细胞是生物体结构和生命活动的基本单位,也是一个开放的系统。
下列叙述正确的是( )
A.细胞可与周围环境交换物质,但不交换能量
B.细胞可与周围环境交换能量,但不交换物质
C.细胞可与周围环境交换物质,也可交换能量
D.细胞不与周围环境交换能量,也不交换物质
答案 C 细胞是一个开放的生命系统,细胞内部每时每刻都在进行生物化学反应,需要不断地
与周围环境进行物质和能量的交换,C正确。
2.(2023浙江6月选考,7,2分)为探究酶的催化效率,某同学采用如图所示装置进行实验,实
验分组、处理及结果如表所示。
不同时间测定的
组甲中溶液乙中溶液 相对压强(kPa)
别(0.2 mL) (2 mL)
0 s50 s100 s150 s200 s250 s
肝脏提
Ⅰ HO 溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0
2 2
取液
Ⅱ FeCl HO 溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9
3 2 2
Ⅲ 蒸馏水 HO 溶液 0 0 0 0 0.1 0.1
2 2
下列叙述错误的是 ( )
A.HO 分解生成O 导致压强改变
2 2 2
B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时
C.250 s时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行
D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性答案 C 根据表格分析可知,250 s时Ⅰ组的压强不再变化,原因是酶已将底物耗尽,反应
结束,而Ⅲ组的压强不再变化,原因是该组HO 分解速率十分缓慢,但是反应仍在进行,C错
2 2
误;与Ⅱ组(无机催化剂组)相比,Ⅰ组反应更快,酶的催化效果更好,说明酶具有高效性,D正
确。
3.(2023浙江1月选考,8,2分)某同学研究某因素对酶活性的影响,实验处理及结果如下:己
糖激酶溶液置于45 ℃水浴12 min,酶活性丧失50%;己糖激酶溶液中加入过量底物后置于
45 ℃水浴12 min,酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是 ( )
A.温度 B.底物
C.反应时间 D.酶量
答案 B 该同学两次操作的差异是第一次未加底物,第二次加了过量底物,即该同学研究的
因素(题述实验的自变量)是底物,B正确。
4.(2022重庆,7,2分)植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解,可用于制作肉类嫩化剂
某实验小组测定并计算了两种酶在37 ℃、不同pH下的相对活性,结果见表。下列叙述最
合理的是 ( )
pH相对活性酶
3 5 7 9 11
M 0.71.01.01.00.6
L 0.51.00.50.20.1
A.在37 ℃时,两种酶的最适pH均为5
B.在37 ℃长时间放置后,两种酶的活性不变
C.从37 ℃上升至95 ℃,两种酶在pH为5时仍有较高活性
D.在37 ℃、pH为3~11时,M更适于制作肉类嫩化剂
答案 D 在37 ℃时,pH 5~9均为酶M的最适pH,酶L的最适pH为5左右,A错误;在37 ℃
长时间放置后,两种酶的活性可能会降低,B错误;酶需要在适宜的温度条件下发挥作用,高
温会使酶变性失活,C错误;在37 ℃、pH为3~11时,酶M的相对活性一般较高,更适于制作
肉类嫩化剂,D正确。
5.(2022浙江1月选考,3,2分)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )
A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C.在水解酶的作用下不断地合成和水解D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
答案 D 1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成的,A错
误;ATP分子的结构可以简写成A—P~P~P,磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊
的化学键,即高能磷酸键,磷酸基团与核糖相连接的化学键为普通化学键,B错误;ATP的水解
与合成由不同的酶催化,C错误;吸能反应一般与ATP的分解相联系,放能反应一般与ATP的
合成相联系,故D正确。
6.(2021北京,1,2分)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
答案 B ATP的全称是腺苷三磷酸,含有C、H、O、N、P,A正确;ATP合成所需的能量主要
来自细胞呼吸和光合作用,其中细胞呼吸又包括有氧呼吸和无氧呼吸,所以无氧条件下也能
产生ATP,B错误;胞内合成ATP需要ATP合成酶的催化,C正确;ATP是驱动细胞生命活动的
直接能源物质,可以直接为细胞提供能量,D正确。
7.(2018浙江4月选考,10,2分)ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是( )
A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B.ATP—ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
答案 C 本题以ATP是细胞中的能量通货为载体,考查对ATP相关知识的理解能力;试题通
过对ATP的结构及ATP合成与水解的分析,体现了对生命观念素养中的结构与功能观、物质
与能量观等要素的考查。细胞中ATP中的能量可来自细胞呼吸释放的能量,也可来自光能,A
错误;ATP—ADP循环使细胞中ATP的量相对稳定,B错误;ATP水解形成ADP时释放能量和磷
酸基团,C正确;ATP分子中有2个高能磷酸键,远离A的高能磷酸键易断裂水解,也容易生成,
D错误。
8.(2017海南单科,5,2分)关于生物体内能量代谢的叙述,正确的是( )
A.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B.人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化
C.叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程
D.硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量答案 C 淀粉的水解在消化道内进行,该过程中会释放能量,但消化道内不存在ATP合成酶,
无法生成ATP,A错误;人体生命活动的能量主要来自葡萄糖的有氧氧化,B错误;暗反应合成
葡萄糖的过程需要光反应提供的能量,C正确;硝化细菌需要的能量主要来自其将氨氧化成
硝酸的过程,D错误。
易错警示 淀粉、蛋白质、脂肪等的水解都可以释放能量,该过程中如果存在ATP合成酶,
则可形成ATP,否则都以热能的形式散失。
9.(2016北京理综,2,6分)葡萄酒酿制期间,酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程( )
A.在无氧条件下不能进行 B.只能在线粒体中进行
C.不需要能量的输入 D.需要酶的催化
答案 D 酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO,在无氧呼吸的第一阶段生成ATP,A错误;无氧呼
2
吸在酵母菌的细胞质基质中进行,B错误;ADP转化成ATP需要能量的输入和ATP合成酶的催
化,C错误,D正确。
第2节 降低化学反应活化能的酶
1.(2024河北,2,2分)下列关于酶的叙述,正确的是 ( )
A.作为生物催化剂,酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶,分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
答案 D 一般来说,酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,但其作用的反应物不一定是有
机物,如过氧化氢酶作用的反应物——过氧化氢是无机物,A错误;胃蛋白酶的最适pH为
1.5,其应在酸性、低温下保存,B错误;醋酸杆菌属于原核生物,不具有线粒体结构,C错误;
成年牛、羊等草食类动物肠道中有可以分解纤维素的微生物,从草食类动物的肠道内容物中
可以获得纤维素酶,D正确。
2.(2024广东,15,4分)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式
连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。
关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )
纤维素类底物 褐藻酸类底物
肽链
W W S S
1 2 1 2Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
答案 B 由表可知,只有在Ay3存在时,降解酶才对褐藻酸类底物有降解能力,只有在Ce5存
在时,降解酶才对纤维素类底物有降解能力,说明二者催化功能不同,二者都有时与单独存在
时催化活性发生变化,说明二者可能存在相互影响,A正确;由表可知,Bi对两类底物都没有
催化活性,且其与Ay3相连时,Ay3催化专一性没有发生变化,仍然只能催化褐藻酸类底物,
但是催化活性发生改变,可判断与Ay3的催化专一性有关,B错误;由Ce5-Ay3-Bi-CB组和
Ay3-Bi-CB组实验结果比较可知,有无Ce5的情况下,该酶对褐藻酸类底物的催化活性都没
有改变,C正确;实验缺乏一组Ce5-Ay3-Bi的对比,所以无法判断该酶对纤维素类底物的催
化活性是否与CB有关,D正确。
3.(2024·浙江1月选考·17,2分)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸
生成桂皮酸,进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液,测定PAL的活性,测定过程
如下表。
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加0.2 mL HO。2支试管置30 ℃水浴1小时
2
⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mL HO。测定2支试管中的产物量
2
下列叙述错误的是( )
A.低温提取以避免PAL失活
B.30℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C.④加HO补齐反应体系体积
2
D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
答案 B 试管2中第②步加了HCl,使PAL失活作为对照组,此组苯丙氨酸不会消耗,B错误。
4.(2023广东,1,2分)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥
等工序,其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误
的是( )
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
答案 C 揉捻即将茶叶揉成条状,适度揉出茶汁,这个过程会破坏细胞结构,有利于茶叶中
的多酚氧化酶与茶多酚接触,A正确;温度会影响酶的活性,发酵时保持适宜的温度以维持多
酚氧化酶的活性,B正确;发酵液的酸碱性会影响酶的活性,发酵时有机酸含量增加会使发酵
液的pH降低,进而影响多酚氧化酶的活性,C错误;为防止过度氧化影响茶品质,可通过高温
使多酚氧化酶变性失活,D正确。
5.(2023河北,1,2分)关于蛋白质空间结构的叙述,错误的是( )
A.淀粉酶在0 ℃时,空间结构会被破坏
B.磷酸化可能引起蛋白质空间结构的变化
C.氨基酸种类的改变可能影响蛋白质空间结构
D.载体蛋白在转运分子时,其自身构象会发生改变
答案 A 酶在0 ℃低温时空间结构不变,活性很低,A错误;ATP水解释放的磷酸基团可使蛋
白质分子磷酸化,使蛋白质的空间结构发生变化,B正确;氨基酸种类的改变会造成多肽链的
改变,从而引起蛋白质空间结构的改变,C正确;每次转运分子时,载体蛋白都会与分子结合
并发生自身构象的改变,D正确。
6.(2022北京,12,2分)实验操作顺序直接影响实验结果。表中实验操作顺序有误的是 (
)
选项 高中生物学实验内容 操作步骤
A 检测生物组织中的蛋白质 向待测样液中先加双缩脲试剂A液,再加B液
先用低倍镜找到特定区域的黑藻叶肉细胞,再换高倍
B 观察细胞质流动
镜观察
室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混匀后,在设定温度
C 探究温度对酶活性的影响
下保温
观察根尖分生区组织细胞
D 将解离后的根尖用清水漂洗后,再用甲紫溶液染色
的有丝分裂
答案 C 用双缩脲试剂检测生物组织中的蛋白质时,应先向待测液中加A液(0.1 g/mL的
NaOH溶液),再加B液(0.01 g/mL的CuSO 溶液),A正确;观察黑藻叶肉细胞的细胞质流动时,
4
常用叶绿体的运动作为标志,观察叶绿体需用高倍显微镜,故需先用低倍镜找到特定区域的黑藻叶肉细胞,再换高倍镜观察,B正确;探究温度对酶活性的影响时,底物(如淀粉溶液)和
酶应分别先在预设的温度中保温一段时间再混合,保证反应从一开始就处于预设的温度,C
错误;观察根尖分生区细胞有丝分裂实验的制片流程是解离→漂洗→染色(甲紫溶液或醋酸
洋红液)→制片,D正确。
7.(2022广东,13,4分)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下列
分析错误的是 ( )
组别 pH CaCl 温度(℃) 降解率(%)
2
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A.该酶的催化活性依赖于CaCl
2
B.结合①、②组的相关变量分析,自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度70 ℃,最适pH 9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
答案 C ②、③组进行对照,自变量为有无CaCl,无CaCl 组的蛋白降解率为0,说明该酶
2 2
的催化活性依赖于CaCl,A正确;①、②进行对照,只有温度不同,则温度为自变量,70 ℃比
2
90 ℃条件下酶活性高,②、④进行对照,自变量为pH,pH为9时酶活性高,但不能说明最适
温度是70 ℃,最适pH为9,应分别缩小温度梯度、pH梯度再次进行实验以确定最适条件,B
正确,C错误;要确定该酶是否能水解其他反应物,需添加自变量为底物种类的实验,D正确。
8.(2022浙江6月选考,10,2分)下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述,正确的
是 ( )
A.低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成,导致酶变性失活
B.稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力,是因为酶的作用具高效性
C.淀粉酶在一定pH范围内起作用,酶活性随pH升高而不断升高
D.若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,会加快淀粉的水解速率
答案 B 低温时淀粉酶的活性降低,但低温不改变淀粉酶的氨基酸组成和空间结构,A错误;
淀粉酶在一定pH范围内起作用,在小于最适pH时,酶活性随pH升高而不断升高,在最适pH
时,酶活性最高,在大于最适pH时,酶活性随pH升高而不断降低,C错误;若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶,淀粉酶(本质为蛋白质)会被蛋白酶水解,淀粉的水解速率会降低,D错
误。
易错警示 高温、过酸、过碱等能改变酶的空间结构,使酶变性失活。
9.(2022浙江1月选考,17,2分)用果胶酶处理草莓,可以得到比较澄清的草莓汁;而利用稀
盐酸处理草莓可以制得糊状的草莓酱。果胶酶和盐酸催化果胶水解的不同点在于 ( )
A.两者催化果胶水解得到的产物片段长度不同
B.两者催化果胶水解得到的单糖不同
C.两者催化果胶主链水解断裂的化学键不同
D.酶催化需要最适温度,盐酸水解果胶不需要最适温度
答案 A 用果胶酶处理草莓,可以得到比较澄清的草莓汁;而利用稀盐酸处理草莓可以制得
糊状的草莓酱,说明两者催化果胶水解得到的产物片段长度不同,A正确。盐酸属于无机催
化剂,与果胶酶催化果胶主链水解断裂的化学键、催化果胶水解得到的单糖是相同的,B、C
错误。无论是酶还是盐酸催化化学反应,反应的过程中温度达到最适温度,可以让反应更加
充分,D错误。
10.(2022全国乙,4,6分)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为
探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,
“-”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 + + + + +
RNA组分 + + - + -
蛋白质组分 + - + - +
低浓度Mg2+ + + + - -
高浓度Mg2+ - - - + +
产物 + - - + -
根据实验结果可以得出的结论是 ( )
A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
答案 C 实验①结果表明在低浓度Mg2+条件下,酶P具有催化活性,A错误;实验③⑤的结
果表明,不论在低浓度Mg2+还是在高浓度Mg2+条件下,蛋白质组分都无催化活性,B错误;实
验④⑤的结果表明,在高浓度Mg2+条件下,酶P中的RNA组分具有催化活性,而蛋白质组分没有催化活性,C正确,D错误。
11.(2021浙江6月选考,16,2分)下列关于酶的特性及其影响因素相关实验的叙述,正确的
是( )
A.“酶的催化效率”实验中,若以熟马铃薯块茎代替生马铃薯块茎,实验结果相同
B.“探究pH对过氧化氢酶的影响”实验中,分别加入不同pH的缓冲液后再加入底物
C.“探究酶的专一性”实验中,设置1、2号试管的目的是检验酶液中是否混有还原糖
D.设计温度对蛋白酶活性影响的实验方案时,可选择本尼迪特试剂检测反应产物
答案 B 熟马铃薯块茎中的酶在高温条件下已经失活,无法发挥催化作用,A错误;“探究
pH对过氧化氢酶的影响”实验中,应该先分别加入不同pH的缓冲液,再加入底物(过氧化氢
溶液),B正确;“探究酶的专一性”实验中,设置1、2号试管的目的是检验底物中是否混有
还原糖,C错误;本尼迪特试剂用于检测还原糖,其使用时需要热水浴加热,D错误。
12.(2021辽宁,6,2分)科研人员发现,运动能促进骨骼肌细胞合成FNDC5蛋白,该蛋白经蛋
白酶切割,产生的有活性的片段被称为鸢尾素。鸢尾素作用于白色脂肪细胞,使细胞中线粒
体增多,能量代谢加快。下列有关叙述错误的是( )
A.脂肪细胞中的脂肪可被苏丹Ⅲ染液染色
B.鸢尾素在体内的运输离不开内环境
C.蛋白酶催化了鸢尾素中肽键的形成
D.更多的线粒体利于脂肪等有机物的消耗
答案 C 脂肪细胞中的脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,A选项正确;鸢尾素产生于骨骼肌
细胞,作用于白色脂肪细胞,在细胞外,其通过内环境运输,B选项正确;FNDC5蛋白经蛋白酶
切割产生有活性的片段,蛋白酶催化使肽键断裂而不是形成肽键,C选项错误;鸢尾素作用于
白色脂肪细胞,使细胞中线粒体数量增多,能量代谢加快,推测更多的线粒体利于脂肪等有机
物的消耗,D选项正确。
13.(2021湖北,2,2分)很久以前,勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术,这种技术在民
间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如下图所示。
下列叙述正确的是( )
A.麦芽含有淀粉酶,不含麦芽糖
B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成C.55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长
D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
答案 C 麦芽中的淀粉酶可将淀粉催化水解为麦芽糖,A错误;麦芽糖由两分子葡萄糖脱水
缩合而成,B错误;55~60 ℃是麦芽中的淀粉酶的最适温度,比人的唾液淀粉酶的最适温度高,
该温度可抑制细菌的生长,C正确,D错误。
14.(2021湖北,10,2分)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化
反应,逐渐褐变。密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是( )
A.常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏
B.密封条件下,梨呼吸作用导致O 减少,CO 增多,利于保鲜
2 2
C.冷藏时,梨细胞的自由水增多,导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐变减缓
答案 C 常温下,酶活性较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏,A正确;密封条件下,刚开始时,密
封的环境中O 相对较多,梨进行有氧呼吸,而有氧呼吸会不断消耗O 导致O 减少,CO 增多,
2 2 2 2
进而使呼吸作用受抑制,利于保鲜,B正确;冷藏时,梨细胞中的自由水相对减少,结合水相对
增多,C错误;低温会抑制酶活性,导致果肉中酚氧化酶的活性降低,因而果肉褐变会减缓,D
正确。
15.(2020浙江7月选考,10,2分)为研究酶作用的影响因素,进行了“探究pH对过氧化氢酶
的影响”的活动。下列叙述错误的是( )
A.反应小室应保持在适宜水温的托盘中
B.加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致
C.将HO 加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液
2 2
D.比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围
答案 C 在“探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验中,单一变量为pH,无关变量均应相同
且适宜,所以应在适宜的水温下进行该实验,且各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数
量应一致,A、B正确;实验操作时,不能把酶和反应物混合后再加入pH缓冲液,应将HO 和含
2 2
有酶的滤纸片分别放入相同的pH缓冲液中处理一段时间后,再将HO 迅速加入反应小室中
2 2
的含酶的滤纸片上,C错误;HO 可在过氧化氢酶的作用下,生成HO和O,且酶的活性越强,O
2 2 2 2 2
的生成量越多,故可通过比较各组量筒中收集的 O 量来判断过氧化氢酶作用的适宜 pH范
2
围,D正确。
16.(2019浙江4月选考,10,2分)为研究酶的特性,进行了实验,基本过程如表所示:步骤 基本过程 试管A 试管B
1 加入2%过氧化氢溶液 3 mL 3 mL
2 加入马铃薯匀浆 少许 —
3 加入二氧化锰 — 少许
4 检测
据此分析,下列叙述错误的是( )
A.实验的可变因素是催化剂的种类
B.可用产生气泡的速率作检测指标
C.该实验能说明酶的作用具有高效性
D.不能用鸡肝匀浆代替马铃薯匀浆进行实验
答案 D 本题以研究酶的特性的实验过程为载体,考查运用所学知识对实验过程进行分析、
获得有效解题信息并作出正确判断的能力。试题通过对实验过程的分析,体现了对科学探究
素养中实验设计与结果分析要素的考查。由题意可知,该实验的可变因素是催化剂的种类,A
正确;可用产生气泡的速率作检测指标,B正确;该实验通过过氧化氢酶与无机催化剂催化过
氧化氢分解速率的比较,能说明酶的作用具有高效性,C正确;该实验能用鸡肝匀浆代替马铃
薯匀浆进行实验,两者都含有过氧化氢酶,D错误。
17.(2017课标全国Ⅱ,3,6分)下列关于生物体中酶的叙述,正确的是( )
A.在细胞中,核外没有参与DNA合成的酶
B.由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C.从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D.唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
答案 C 本题考查酶的相关知识。细胞质中线粒体和叶绿体内也有参与 DNA合成的酶,A
错误;在适宜环境下,酶在生物体内外都有催化活性,B错误;在胃蛋白酶的提取液中加入某
些无机盐溶液后,可以使胃蛋白酶凝聚而从溶液中析出,C正确;唾液淀粉酶催化反应的最适
温度不适合该酶的保存,应该在低温下保存,D错误。
18.(2017天津理综,3,6分)将A、B两种物质混合,T 时加入酶C。右下图为最适温度下A、
1
B浓度的变化曲线。叙述错误的是( )
A.酶C降低了A生成B这一反应的活化能B.该体系中酶促反应速率先快后慢
C.T 后B增加缓慢是酶活性降低导致的
2
D.适当降低反应温度,T 值增大
2
答案 C 本题考查酶促反应过程中酶的作用。由图示中A、B物质变化曲线知,A、B分别
为反应物和生成物,酶C的作用是降低A 生成B这一反应的活化能,A 正确;随反应物浓度降
低,该体系中酶促反应速率先快后慢,B正确;T 后因A浓度降低导致了反应速率下降,从而导
2
致B浓度增加缓慢,C错误;该图为最适温度下的酶促反应曲线,若适当降低反应温度,达到
反应平衡的时间会延长,T 值会增大,D正确。
2
规律总结 影响酶促反应速率的因素
温度、pH及底物浓度均影响酶促反应速率,其中温度、pH通过影响酶活性影响反应速率,而
底物浓度对酶活性无影响,其直接影响反应速率。即影响酶活性的因素一定影响反应速率,
影响反应速率的因素不一定影响酶的活性。
19.(2017江苏单科,17,2分)为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能,研究性学习小组
进行了相关实验,结果如图。由图中实验结果能直接得出的结论是( )
A.碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强
B.不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力
C.碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同
D.加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力
答案 C 本题主要考查酶去污效能的实验设计和分析。该实验的自变量有 3个:污布类型、
洗衣粉类型和酶用量。根据实验设计的对照原则和单一变量原则,只有根据具有单一变量的
对照实验才能直接得出结论。根据题目实验设计不能判断Y型洗衣粉对污布类型1、4的去
污力,故不能得出A项结论;根据题目实验设计不能判断不同类型洗衣粉对4种污布的去污
力,故不能得出B项结论;由实验设计及结果知碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同,
C正确;根据题目实验设计不能判断加大酶用量对洗衣粉的去污力的影响,故不能得出D项
结论。
知识总结 实验设计的原则对照原则、单一变量原则、平行重复原则。
20.(2016课标全国Ⅰ,3,6分)若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力的实验中,下列
操作顺序合理的是( )
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
答案 C 本题以测定酶活力的实验为载体,考查运用所学知识对实验步骤进行分析与评价
的能力;试题通过对操作顺序的分析,体现了对科学探究素养中实验设计要素的考查。测定
酶活力的实验中缓冲液可维持溶液的pH,所以缓冲液应在底物与酶混合之前加入,反应时间
的测定则应在底物与酶混合之后开始,据此可判断C符合题意。
21.(2016江苏单科,8,2分)过氧化物酶能分解HO,氧化焦性没食子酸呈橙红色。为探究白
2 2
菜梗中是否存在过氧化物酶,设计实验如表。下列相关叙述正确的是( )
管 1%焦性没 2% 缓冲液 过氧化物 白菜梗提取液/ 煮沸冷却后的白菜
号 食子酸/mL HO/mL /mL 酶溶液/mL mL 梗提取液/mL
2 2
1 2 2 2 - - -
2 2 2 - 2 - -
3 2 2 - - 2 -
4 2 2 - - - 2
A.1号管为对照组,其余不都是实验组
B.2号管为对照组,其余都为实验组
C.若3号管显橙红色,无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D.若4号管不显橙红色,可证明白菜梗中无过氧化物酶
答案 A 3号管为实验组,1号管、2号管和4号管均为对照组,A正确,B错误;设置对照组
的作用在于通过实验组和对照组对比,消除无关变量对实验结果的影响,增强实验结果的可
信度,C错误;4号管中煮沸冷却后的白菜梗提取液所含的酶已变性失活,无法判断白菜梗中
是否有过氧化物酶,D错误。
知识拓展 实验中的对照有四种类型:空白对照、条件对照、自身对照和相互对照。
22.(2015海南单科,15,2分)关于人体内激素和酶的叙述,错误的是( )
A.激素的化学本质都是蛋白质
B.酶可以降低化学反应的活化能C.高效性是酶的重要特性之一
D.激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢
答案 A 本题考查激素和酶的相关知识。激素的化学本质并非都是蛋白质,如性激素为固
醇类,A错误;酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能,B正确;酶具有高效性、专一性等
重要特性,C正确;激素具有调节作用,激素与靶细胞结合后,可以调节靶细胞的代谢,D正确。
知识拓展 酶与激素都属于微量、高效物质。所有活细胞都能产生酶,酶有催化作用,作用
前后不变;只有内分泌腺或内分泌细胞才能产生激素,激素具有调节作用,作用后被灭活。
23.(2015海南单科,4,2分)下列关于生物体产生的酶的叙述,错误的是 ( )
A.酶的化学本质是蛋白质或RNA
B.脲酶能够将尿素分解成氨和CO
2
C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类
D.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁
答案 D 绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,A正确;脲酶能够将尿素分解成氨和CO,B正
2
确;蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类,C正确;细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖,纤维素酶不
能降解细菌细胞壁,D错误。
24.(2021湖北,21,13分)(13分)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。
25.(2016课标全国Ⅱ,29,10分)(10分)为了研究温度对某种酶活性的影响,设置三个实验
组:A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃),测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他
条件相同),结果如图。回答下列问题:
(1)三个温度条件下,该酶活性最高的是 组。
(2)在时间t 之前,如果A组温度提高10 ℃,那么A组酶催化反应的速度会 。
1
(3)如果在时间t 时,向C组反应体系中增加2倍量的底物,其他条件保持不变,那么在t
2 3
时,C组产物总量 ,原因是 。
(4)生物体内酶的化学本质是 ,其特性有 (答出两点即可)。
答案 (10分)
(1)B
(2)加快(3)不变 60 ℃条件下,t 时酶已失活,即使增加底物,反应产物总量也不会增加
2
(4)蛋白质或RNA 高效性和专一性
解析 本题考查温度对酶活性影响实验的相关知识。(1)由图可见,在O~t 范围内,B组产物
1
浓度最高,且曲线的切线斜率最大,可知B组酶活性最高。(2)由图可知,在时间t 之前,温度
1
从20 ℃提高到40 ℃,酶促反应速度加快,所以,A组提高10 ℃后,酶催化反应的速度加快。
(3)据图可知,C组在t 时,产物浓度远低于A、B两组,说明反应物并没完全反应完毕,而且
2
t 前后产物浓度不变,说明酶已完全失活,因此,t 时增加底物量,产物不再增加。(4)绝大多
2 2
数酶的化学本质是蛋白质,少数酶是RNA。酶的特性有:高效性、专一性、作用条件较温和
等。
26.(2015重庆理综,10,14分)(14分)小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小
麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系,进行了如下实
验。
(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子,分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去
淀粉),并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下:
分组
红粒管 白粒管 对照管
步骤
① 加样 0.5 mL提取液 0.5 mL提取液 C
② 加缓冲液(mL) 1 1 1
③ 加淀粉溶液(mL) 1 1 1
④ 37 ℃保温适当时间,终止酶促反应,冷却至常温,加适量碘液显色
显色结果 +++ + +++++
注:“+”数目越多表示蓝色越深
步骤①中加入的C是 ,步骤②中加缓冲液的目的是 。显色结果表明:
淀粉酶活性较低的品种是 ;据此推测:淀粉酶活性越低,穗发芽率越 。若步
骤③中的淀粉溶液浓度适当减小,为保持显色结果不变,则保温时间应 。
(2)小麦淀粉酶包括α-淀粉酶和β-淀粉酶,为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用,
设计了如下实验方案:X处理的作用是使 。若Ⅰ中两管显色结果无明显差异,且Ⅱ中的显色结
果为红粒管颜色显著 白粒管(填“深于”或“浅于”),则表明α-淀粉酶活性是引
起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
答案 (14分)(1)0.5 mL蒸馏水 控制pH 红粒小麦 低 缩短
(2)β-淀粉酶失活 深于
解析 (1)对照管应加入等量蒸馏水,步骤②中加入缓冲液的目的是维持正常的 pH,防止溶
液pH变化对实验结果造成影响。红粒管中蓝色较白粒管深,说明红粒管中淀粉含量高,据此
推测出红粒小麦淀粉酶活性较低是导致红粒小麦发芽率低的原因。若反应物淀粉浓度适当
减小,可通过缩短反应时间的方法得到与改变前相同的显色结果。(2)要探究α-淀粉酶和
β-淀粉酶活性在穗发芽率差异中的作用,需对比红、白粒小麦中的α-淀粉酶和β-淀粉酶
单独作用时的效果,即分别对α-淀粉酶、β-淀粉酶进行灭活处理,若α-淀粉酶活性是引
起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因,则只有α-淀粉酶作用的Ⅱ管表现为红粒管颜色显
著深于白粒管。
27.(2015浙江理综,31,12分)现有一种细菌M,能够合成某种酶,并能分泌到细胞外。为了
研究其培养时间与细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系,请根据以下提供的实验材
料写出实验思路,并预测实验结果。
实验材料:若干个培养瓶、培养液、细菌M
(要求与说明:实验仅设一组;实验仪器、试剂、用具及操作不作具体要求;实验条件适宜)
请回答:
(1)实验思路:
①
(2)预测实验结果(设计一个坐标系,并绘制预测的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化
曲线):
(3)测定总酶浓度时,应对细胞做 处理。
答案 (12分)(1)①取细菌M,稀释后,分别等量接种于若干个含等量培养液的培养瓶中。
②取其中的培养瓶,分别测定细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度,并记录。
③在培养过程中,每隔一段时间,重复②。
④对所得实验数据进行分析与处理。(2)
(3)破碎
解析 (1)要研究培养时间与细菌M细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的关系,需分组培养
细菌M,定时取样检测细菌细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度。因总酶包括胞内酶和胞外酶,
故测定总酶浓度时需破碎细胞。曲线绘制时注意胞外酶曲线起点为 0,培养初期细菌个体数
较少,故总酶量也很低。
第3节 细胞的吸水和失水
1.(2024北京,13,2分)大豆叶片细胞的细胞壁被酶解后,可获得原生质体。以下对原生质体
的叙述错误的是( )
A.制备时需用纤维素酶和果胶酶
B.膜具有选择透过性
C.可再生出细胞壁
D.失去细胞全能性
答案 D 植物细胞细胞壁的主要成分为纤维素和果胶,制备原生质体时,需用纤维素酶和果胶
酶去除细胞壁,A正确;原生质体最外层为细胞膜,具有选择透过性,B正确;原生质体可再生
出细胞壁,形成完整的植物细胞,C正确;原生质体仍具有产生完整生物体或分化成其他各种
细胞的潜能,仍具有全能性,D错误。
2.(2024山东,4,2分)仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成,内部
薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时,内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等;
干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是 (
)
A.细胞失水过程中,细胞液浓度增大
B.干旱环境下,外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低
C.失水比例相同的情况下,外层细胞更易发生质壁分离
D.干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快,有利于外层细胞的光合作用
答案 B 植物细胞失水时,细胞液中的水会透过原生质层进入外界,从而使细胞液的浓度增大,A正确;干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快,单糖通过脱水缩合
形成多糖,溶质物质的量浓度降低(内部薄壁细胞降低更快),引起细胞液浓度变小,外层细胞
的细胞液浓度比内部薄壁细胞的高,B错误;当失水比例相同的情况下,与内部薄壁细胞相比,
外层细胞的细胞壁伸缩性小而易与细胞膜分开,更易发生质壁分离,C正确;外层细胞进行光
合作用合成的单糖(葡萄糖)可转移到内部薄壁细胞合成多糖,干旱环境下合成多糖的速率加
快,可促进外层细胞单糖的转移,进而促进光合作用中对单糖的生成,D正确。
3.(2024江苏,7,2分)有同学以紫色洋葱为实验材料,进行“观察植物细胞的质壁分离和复
原”实验。下列相关叙述合理的是( )
A.制作临时装片时,先将撕下的表皮放在载玻片上,再滴一滴清水,盖上盖玻片
B.用低倍镜观察刚制成的临时装片,可见细胞多呈长条形,细胞核位于细胞中央
C.用吸水纸引流使0.3 g/mL蔗糖溶液替换清水,可先后观察到质壁分离和复原现象
D.通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态
7.D 制作临时装片时,通常在洁净的载玻片上滴一滴清水,然后将撕下的表皮放在清水上,盖
上盖玻片,A错误;本实验所用材料为有中央液泡的成熟植物细胞,故用低倍镜观察刚制成的
临时装片时,细胞核通常位于细胞的一侧,而不是中央,B错误;用吸水纸引流使0.3 g/mL蔗
糖溶液替换清水,可以观察到质壁分离现象,若要观察质壁分离复原则需要重新用清水替换
0.3 g/mL蔗糖溶液,C错误;表皮细胞吸水,液泡体积变大,表皮细胞失水,液泡体积变小,因
此可通过观察紫色中央液泡体积大小变化推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态,D正确。
4.(2024湖南,14,4分)（不定项）缢蛏是我国传统养殖的广盐性贝类之一,自身存在抵抗外
界盐度胁迫的渗透调节机制。缢蛏体内游离氨基酸含量随盐度的不同而变化,图为缢蛏在不
同盐度下鲜重随培养时间的变化曲线。下列叙述错误的是( )
A.缢蛏在低盐度条件下先吸水,后失水直至趋于动态平衡
B.低盐度培养8~48 h,缢蛏通过自我调节以增加组织中的溶质含量C.相同盐度下,游离氨基酸含量高的组织渗透压也高
D.缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关
答案 B 分析图中曲线,缢蛏在低盐度条件下鲜重先增大后减小,推测其先吸水后失水,最后
趋于动态平衡,A正确;低盐度培养8~48 h,缢蛏鲜重下降,即此过程中其失水,推测缢蛏通过
自我调节使组织中的溶质含量减少,从而降低组织渗透压,引起组织失水,B错误;组织渗透
压的高低与其中的溶质含量有关,溶质越多,组织渗透压相对越高,因此,相同盐度下,游离氨
基酸含量高的组织渗透压也高,C正确;细胞呼吸过程中产生的中间产物可转化为氨基酸、
甘油等非糖物质,由此推测缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关,D正确。
5.(2023重庆,7,3分)某兴趣小组利用图示装置和表中试剂探究了透析袋的透性。当a为①、
b为⑤,袋内溶液逐渐变为蓝色;当a为②、b为③,水浴(55 ℃)后透析袋内、外均不出现砖
红色。下列叙述正确的是( )
编号 试剂
① 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液
② 质量分数为5%的葡萄糖溶液
③ 斐林试剂
④ 淀粉酶溶液
⑤ 碘溶液(棕红色)
A.若a为①+②、b为③,水浴后透析袋外最终会出现砖红色
B.若a为①+②、b为⑤,透析袋外的溶液最终会出现蓝色
C.若a为①+④、b为⑤,透析袋内的溶液最终会出现棕红色
D.若a为①+④、b为③,水浴后透析袋内最终会出现砖红色
答案C 当a为可溶性淀粉溶液(①)、b为碘溶液(⑤)时,袋内溶液逐渐变为蓝色,说明碘可
以透过透析袋,淀粉不可透过透析袋;当a为葡萄糖溶液(②)、b为斐林试剂(③)时,水浴后
透析袋内、外均不出现砖红色,说明葡萄糖和斐林试剂均不可透过透析袋。结合上述分析,
若a为①+②(可溶性淀粉溶液和葡萄糖溶液)、b为③(斐林试剂)时,由于葡萄糖和斐林试
剂均不能通过透析袋,则水浴后透析袋内、外均不会出现砖红色,A错误;若a为①+②、b为
⑤(碘溶液)时,由于淀粉不能透过透析袋,则透析袋外溶液不会出现蓝色,B错误;若a为
①+④(可溶性淀粉溶液和淀粉酶溶液)、b为⑤,由于淀粉酶会将淀粉水解形成麦芽糖,而碘
溶液可进入透析袋内,故透析袋内最终会呈现碘溶液的棕红色,C正确;若a为①+④、b为③时,由于斐林试剂不能进入透析袋内,则水浴后透析袋内不会出现砖红色,D错误。
6.(2023全国甲,4,6分)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用
紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原
生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细
胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( )
答案 C 将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞用30%蔗糖溶液处理后,液泡和原生质体体积均会
因渗透失水而变小,一段时间后再用清水处理,二者体积会因吸水而变大,A错误;在用30%蔗
糖溶液处理后,液泡中的细胞液会因失水而导致浓度变大,用清水处理后,细胞液会因吸水而
导致浓度变小,B错误;随处理的蔗糖溶液浓度升高,液泡和原生质体体积由于失水增多而逐
渐变小,而细胞液浓度则逐渐上升,C正确,D错误。
易混易错 植物细胞吸水、失水过程分析
外界溶液 水进出液泡原生质细胞液
浓度 方向 体积体体积 浓度
高于细胞液 失水 变小 变小 变大
低于细胞液 吸水 变大 变大 变小
7.(2022湖南,10,2分)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁
分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌,其原生质体
表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是 ( )A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离,表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/L
B.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离,处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D.若将该菌先65 ℃水浴灭活后,再用NaCl溶液处理,原生质体表面积无变化
答案 A 图中,甲组用0.3 mol/L NaCl溶液处理后,原生质体表面积都有增大,未引起质壁
分离,故该菌的细胞质浓度≥0.3 mol/L,但细胞质浓度不止与NaCl有关,细胞质中还有葡萄
糖、氨基酸、其他离子等,A错误;乙、丙组分别用1.0 mol/L和1.5 mol/L的NaCl溶液处
理后,原生质体的表面积都小于前一阶段葡萄糖处理后的表面积,说明细胞均发生了质壁分
离,且处理解除后均可发生质壁分离复原,B正确;该菌正常生长和吸水后细胞体积均会增大,
都可导致原生质体表面积增加,C正确;该菌65 ℃水浴灭活后,原生质体失去选择透过性,再
用NaCl溶液处理不会出现渗透作用,原生质体表面积无变化,D正确。
8.(2022浙江6月选考,11,2分)“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中,
用显微镜观察到的结果如图所示。
下列叙述正确的是 ( )
A.由实验结果推知,甲图细胞是有活性的
B.与甲图细胞相比,乙图细胞的细胞液浓度较低
C.丙图细胞的体积将持续增大,最终胀(涨)破
D.若选用根尖分生区细胞为材料,质壁分离现象更明显
答案 A 能发生质壁分离与质壁分离复原的细胞是有活性的,A正确;与甲图细胞相比,乙
图细胞失水发生质壁分离,细胞液浓度增大,B错误;丙图细胞吸水发生质壁分离复原,细胞
体积有所增大,但由于细胞壁的限制,细胞不会涨破,C错误;根尖分生区细胞没有大液泡,不
会发生质壁分离现象,D错误。
9.(2022全国甲,2,6分)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞
液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞,分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中,当水
分交换达到平衡时观察到:①细胞a未发生变化;②细胞b体积增大;③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换,下列关于这一实验的叙述,不合理
的是 ( )
A.水分交换前,细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B.水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c
C.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
答案 C 蔗糖溶液初始浓度相同,实验结果显示水分交换达到平衡时,细胞a未发生变化、
细胞b体积增大、细胞c发生了质壁分离,说明水分交换前,细胞a、b、c的细胞液浓度分
别等于、大于和小于外界蔗糖溶液的浓度,A、B不符合题意。水分交换平衡时,细胞a的细
胞液浓度等于初始外界蔗糖溶液浓度;细胞c失水,发生质壁分离,导致细胞c的外界蔗糖溶
液浓度下降,小于初始浓度,水分交换平衡时,细胞c的外界蔗糖溶液浓度等于细胞c的细胞
液浓度,但细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度,C符合题意,D不符合题意。
易错警示 虽然题目中设置的试管中蔗糖溶液初始浓度相同,但植物细胞失水和吸水会使蔗
糖溶液的浓度发生变化。
10.(2021江苏,12,2分)采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实验,下列相关叙述正确
的是 ( )
A.用镊子撕取的外表皮,若带有少量的叶肉细胞仍可用于实验
B.将外表皮平铺在洁净的载玻片上,直接用高倍镜观察细胞状态
C.为尽快观察到质壁分离现象,应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液
D.实验观察到许多无色细胞,说明紫色外表皮中有大量细胞含无色液泡
答案 A 紫色洋葱外表皮细胞和叶肉细胞都是成熟的植物细胞,它们都有原生质层和中央
液泡,放在一定的蔗糖溶液中都可以发生质壁分离,只是紫色洋葱外表皮细胞的细胞液呈紫
色,更易观察,所以即使撕取的紫色洋葱鳞片叶外表皮上带有少量的叶肉细胞,也不会影响实
验结果,A正确;使用显微镜观察装片时,需先在低倍镜下找到观察目标,再将目标移至视野
中央,然后换用高倍镜观察,B错误;在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液,不一定能尽快观察到
质壁分离现象,正确做法是需在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液,在另一侧用吸水纸吸引,C错误;
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞有紫色中央液泡,而观察到的无色液泡可能是所撕取的外表皮带
有的少量叶肉细胞,而不是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞,D错误。
11.(2021湖南,3,2分)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生
的渗透调节过程。下列叙述错误的是( )A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关
B.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁
C.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低
D.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
答案 D 施肥过多,外界溶液浓度大于植物根细胞的细胞液浓度,根细胞会失水发生质壁分
离,若细胞失水过多则会导致“烧苗”现象,A正确;质壁分离过程中,因失水的多少不同,质
壁分离的程度也不同,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁,B正确;在质壁分离复原过程中,细
胞吸水,细胞液浓度逐渐下降,因此细胞的吸水能力逐渐降低,C正确;渗透压是溶液中溶质
微粒对水的吸引力,溶质微粒数越多,渗透压越大,因为NaCl在水中会电离而蔗糖不会,所以
NaCl溶液中的溶质微粒是2 mol/L,其渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液,D错误。
12.(2021广东,13,4分)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶
片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,图3为操作及观察结果示意图。下列
叙述错误的是( )
图3
A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后
B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
答案 A 由图示可知,经①、②、③处理后气孔变化分别为基本不变、关闭、张开,说明①、
②、③处理后保卫细胞的变化分别为①形态几乎不变,细胞液浓度基本不变;②失水,细胞液
浓度变大;③吸水,细胞液浓度变小,C正确。保卫细胞经③处理后的细胞液浓度小于①处理
后,A错误。②处理后保卫细胞失水,最可能发生质壁分离,B正确。推测3种蔗糖溶液浓度
的高低为②>①>③,D正确。
13.(2020课标全国Ⅱ,5,6分)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别
放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对
分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组的溶液浓度,发现甲组中
甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的
是( )A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B.若测得乙糖溶液浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零
C.若测得乙糖溶液浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D.若测得乙糖溶液浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
答案 D 由题意可知,在实验期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换,两者之间只发生了水分
的交换,因甲组中甲糖溶液浓度升高,说明甲组叶细胞从甲糖溶液中吸收了水分,净吸水量大
于零,A正确;若测得乙糖溶液浓度不变,即乙组叶细胞细胞液浓度与乙糖溶液浓度相等,乙
组叶细胞的净吸水量为零,B正确;若测得乙糖溶液浓度降低,说明乙组叶肉细胞失去了水分,
则净吸水量小于零,叶肉细胞可能发生了质壁分离,C正确;题中甲、乙两组糖溶液浓度(g/
mL)相等,但甲糖的相对分子质量大于乙糖,因此甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液(即
甲糖溶液中的水分子数多于乙糖溶液),则甲组叶细胞与甲糖溶液间的物质的量浓度差大于
乙组叶细胞与乙糖溶液的物质的量浓度差,因此叶细胞的净吸水量甲组大于乙组,D错误。
14.(2019浙江4月选考,9,2分)哺乳动物细胞在0.9%NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将
兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中,一段时间后制作临时装片,用显微镜观察并比较其形态
变化。下列叙述正确的是( )
A.在高于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离
B.在0.9%NaCl溶液中,红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞
C.在低于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至有的破裂
D.渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散
答案 C 本题以不同浓度的NaCl溶液处理兔红细胞的实验为背景,考查渗透作用的应用,
属于对科学探究素养中结果分析要素的考查。在高于 0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用
失水皱缩,但不会发生质壁分离,A错误;在0.9%NaCl溶液中,红细胞形态未变,但此时仍有
水分子进出细胞,B错误;在低于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至有的破
裂,C正确;渗透作用是指水分子从溶液浓度较低处向溶液浓度较高处进行的扩散,D错误。
15.(2018浙江4月选考,17,2分)在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中,依
次观察到的结果示意图如图,其中①、②指细胞结构。下列叙述正确的是( )
A.甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象
B.甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比②的要大C.乙→丙的变化是由外界溶液浓度小于细胞液浓度所致
D.细胞发生渗透作用至丙状态,一段时间后该细胞会破裂
答案 C 本题以植物细胞质壁分离与复原实验的细胞图像为信息载体,考查实验拓展应用,
属于对科学探究素养中结果分析要素的考查。甲细胞形态正常,说明处于动态平衡状态,进
入细胞的水分子和从细胞出去的水分子一样多,A错误;甲→乙发生了渗透失水,细胞质壁分
离,原因之一是结构①细胞壁的伸缩性比结构②质膜的伸缩性要小,B错误;乙→丙发生了质
壁分离复原,是因为外界溶液浓度比细胞液浓度小,C正确;植物细胞的细胞壁伸缩性比较小,
细胞发生渗透作用至丙状态,一段时间后细胞只会膨胀不会破裂,D错误。
16.(2017课标全国Ⅱ,4,6分)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中,发现其
原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是(
)
A.0~4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C.2~3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D.0~1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
答案 C 本题通过考查学生的识图能力来考查细胞的失水和吸水的相关知识。试题以数学
模型为载体考查科学思维中的模型与建模要素。通过分析原生质体的相对体积变化可知,该
植物细胞发生了质壁分离后又发生质壁分离的自动复原。根据曲线变化可知:该细胞放在物
质A溶液中先失水后吸水,说明此过程中物质A可以被细胞吸收而进入细胞内,A错误;在
0~1 h内,物质A溶液的浓度大于细胞液的浓度,细胞失水,因原生质层的收缩性大于细胞壁
的收缩性,所以细胞体积和原生质体的体积的变化量不同,B错误;2~3 h内原生质体体积增
大,细胞吸水,说明物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C正确;0~1 h内原生质体体积
减小,细胞失水,液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压,D错误。
17.(2017海南单科,9,2分)为研究植物细胞质壁分离现象,某同学将某植物的叶表皮放入一
定浓度的甲物质溶液中,一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误
的是( )A.该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞
B.细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度
C.细胞液中的HO可以经扩散进入甲物质溶液中
2
D.甲物质和HO能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁
2
答案 B 在适宜条件下,具有液泡的活细胞才能发生质壁分离,A正确;质壁分离过程中,细
胞失水,说明细胞外甲物质的浓度高于细胞液的浓度,B错误;水分子可以通过自由扩散的方
式进入甲物质溶液中,C正确;细胞壁具有全透性,甲物质和HO均能自由通过,D正确。
2
18.(2016天津理综,1,6分)在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中,显微镜下可
依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是( )
A.由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜
B.甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生
C.与甲相比,乙所示细胞的细胞液浓度较低
D.由乙转变为丙的过程中,没有水分子从胞内扩散到胞外
答案 B 由甲、乙、丙三种细胞状态可知:甲→乙为细胞失水过程,乙→丙为细胞吸水过程。
本实验的对照方法为自身对照,对比题图三种细胞的大小可知,在实验过程中显微镜放大倍
数未改变,A错误;实验过程中同一个细胞可依次发生失水和吸水,B正确;与甲相比,乙所示
细胞失水,发生质壁分离,细胞液浓度较高,C错误;质壁分离和复原过程中水分子的扩散是
双向的,D错误。
19.(2015海南单科,10,2分)取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干,去除主脉后剪成大
小相同的小块,随机分成三等份,之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中,一定时
间后测得甲的浓度变小,乙的浓度不变,丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞,则关于这
一实验结果,下列说法正确的是( )
A.实验前,丙的浓度>乙的浓度>甲的浓度
B.乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等
C.实验中,细胞与蔗糖溶液间的水分子移动属于协助扩散
D.甲、丙的浓度变化是由水分子在细胞与蔗糖溶液间移动引起的
答案 D 根据题干信息可推断,一定时间后甲的浓度变小是因为叶片失水,“乙的浓度不
变”说明乙的浓度与叶片细胞的细胞液浓度相等,“丙的浓度变大”是因为细胞吸水,由此
推断,实验前,丙的浓度<乙的浓度<甲的浓度,A、B错误,D正确;实验中,细胞与蔗糖溶液间水分子的移动可属于自由扩散,C错误。
20.(2015天津理综,5,6分)为达到实验目的,必须在碱性条件下进行的实验是( )
A.利用双缩脲试剂检测生物组织中的蛋白质
B.测定胃蛋白酶分解蛋白质的最适温度
C.利用重铬酸钾检测酵母菌培养液中的酒精
D.观察植物细胞的质壁分离和复原
答案 A 双缩脲试剂鉴定蛋白质的原理是在碱性环境下Cu2+与蛋白质中的肽键结合形成紫
色络合物,A正确;胃蛋白酶的最适pH为1.5,B错误;在酸性条件下,重铬酸钾与酒精发生反
应,呈现灰绿色,C错误;观察植物细胞的质壁分离和复原分别用0.3 g/mL的蔗糖溶液和清
水,没有在碱性条件下,D错误。
21.(2015江苏单科,23,3分)下列关于实验现象与结果的分析,错误的是(多选)( )
A.组织切片上滴加苏丹Ⅲ染液,显微观察有橘黄色颗粒说明有脂肪
B.组织样液中滴加斐林试剂,不产生砖红色沉淀说明没有还原糖
C.洋葱表皮细胞滴加蔗糖溶液后,发生质壁分离说明细胞有活性
D.PCR产物中加入二苯胺试剂,加热变蓝说明有目的DNA产生
答案 BD 脂肪被苏丹Ⅲ染液染色呈橘黄色,被苏丹Ⅳ染液染色呈红色,A正确;斐林试剂检
测还原糖需要水浴加热,即使有还原糖存在,没有水浴加热也观察不到砖红色沉淀,B错误;
质壁分离实验可以鉴别细胞的死活,C正确;在PCR反应体系中有DNA模板,即使PCR扩增目
的DNA片段失败,产物中加入二苯胺试剂并加热,也可以出现蓝色现象,D错误。
第4节 物质进出细胞的方式及影响因素
1.(2024浙江6月选考,15,2分)植物细胞胞质溶胶中的Cl-、 通过离子通道进入液
泡,Na+、Ca2+逆浓度梯度转运到液泡,以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集
在液泡中,夜间这些蔗糖运到胞质溶胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。
下列叙述错误的是( )
A.液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度B.Cl-、NO-通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能
3
C.Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量
D.白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
答案C 被动运输的方向是从高浓度到低浓度,可使膜两侧物质的浓度差减小;主动运输的方
向是从低浓度到高浓度,可使膜两侧物质的浓度差增大,主动运输可维持膜两侧物质的浓度
梯度,A正确。借助离子通道进行运输的方式为易化扩散,不需要消耗能量,B正确。由题干
知,Na+和Ca2+逆浓度梯度转运到液泡,故运输方式均为主动运输,均需要消耗能量,C错误。
蔗糖是光合作用的产物之一,白天蔗糖富集在液泡中,可避免胞质溶胶中蔗糖过多,有利于光
合作用持续进行,D正确。
2.(2024甘肃,2,3分)维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下,植物细胞膜
(或液泡膜)上的H+-ATP酶(质子泵)和Na+-H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细
胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水平(见图)。下列叙述错误的是( )
A.细胞膜上的H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变
B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外
C.H+-ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但不影响Na+转运
D.盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高
答案C ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,空间结构
发生变化,A正确;分析Na+-H+逆向转运蛋白协助物质转运的图示可知,H+顺浓度梯度进入细
胞,Na+逆浓度梯度出细胞,且转运过程中不直接消耗ATP,故推知膜两侧的H+浓度梯度为
Na+转运提供驱动力,B正确;结合B项分析可知,Na+转运的动力来自膜两侧的H+浓度梯
度,H+浓度梯度的维持需要H+-ATP酶进行的H+的主动转运,故H+-ATP酶抑制剂也会干扰
Na+的转运,C错误;盐胁迫下,细胞质基质中的低Na+水平的维持需要H+-ATP酶和Na+-H+逆向
转运蛋白,故盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高,D正确。
3.(2024江西,2,2分)营养物质是生物生长发育的基础。依据表中信息,下列有关小肠上
皮细胞吸收营养物质方式的判断,错误的是( )
细胞外 细胞内 需要 需要
方式
相对浓度 相对浓度 提供能量 转运蛋白
甲 低 高 是 是乙 高 低 否 是
丙 高 低 是 是
丁 高 低 否 否
A.甲为主动运输 B.乙为协助扩散
C.丙为胞吞作用 D.丁为自由扩散
答案 C 由题意知,甲、乙、丙、丁为小肠上皮细胞吸收(细胞外→细胞内)营养物质的四种
方式,方式甲为逆浓度梯度的运输,需要消耗能量和转运蛋白,为主动运输,A正确;方式乙为
顺浓度梯度运输,不需要消耗能量,需要转运蛋白,为协助扩散,B正确;胞吞过程虽需要消耗
能量,但不需要转运蛋白的协助,则丙不为胞吞作用,C错误;方式丁为顺浓度梯度运输,不需
要消耗能量和转运蛋白,为自由扩散,D正确。
4.(2024贵州,4,3分)茶树根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐。硒酸盐被根细
胞吸收后,随着植物的生长,吸收的大部分硒与胞内蛋白结合形成硒蛋白,硒蛋白转移到细
胞壁中储存。下列叙述错误的是( )
A.硒酸盐以离子的形式才能被根细胞吸收
B.硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系
C.硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白
D.利用呼吸抑制剂可推测硒酸盐的吸收方式
答案 C 离子和一些小分子可借助转运蛋白进出细胞,茶树根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白
可转运硒酸盐,因此推测硒酸盐以离子的形式才能被根细胞吸收,A正确;硫酸盐转运蛋白既
可转运硫酸盐也可转运硒酸盐,因此两者进入细胞可能存在竞争关系,B正确;硒蛋白的化学
本质为蛋白质,是大分子物质,硒蛋白从细胞内转运到细胞壁的方式为胞吐,C错误;呼吸抑
制剂可通过抑制细胞呼吸,抑制ATP的生成,故利用呼吸抑制剂可推测硒酸盐的吸收方式是
主动运输(需要ATP,受影响)还是协助扩散(不需要ATP,不受影响),D正确。
5.(2024山东,1,2分)植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道
蛋白,使细胞内Ca2+浓度升高,调控相关基因表达,导致HO 含量升高进而对细胞造成伤害;
2 2
细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca2+通道蛋白。下列说法正确的
是( )
A.环核苷酸与Ca2+均可结合Ca2+通道蛋白
B.维持细胞Ca2+浓度的内低外高需消耗能量
C.Ca2+作为信号分子直接抑制HO 的分解
2 2
D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内HO 含量降低
2 2
答案 B 通道蛋白不与其运输的物质结合,即Ca2+不与Ca2+通道蛋白结合,A错误;膜两侧浓度
差靠主动运输维持,需消耗能量,B正确;Ca2+作为信号分子,通过调控相关基因表达,间接导
致HO 含量升高,C错误;油菜素内酯通过活化细胞膜上的BAK1关闭题述Ca2+通道蛋白,使细
2 2
胞内Ca2+浓度降低,被感染细胞内HO 的含量降低,故油菜素内酯不能使BAK1缺失的被感染
2 2细胞内HO 含量降低,D错误。
2 2
6.(2024黑、吉、辽,18,3分)（不定项）研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种,构建
腹泻模型。用某种草药进行治疗,发现草药除了具有抑菌作用外,对于空肠、回肠黏膜细
胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的相对表达量也有影响,结果如图所示。下列叙述正确的是
( )
A.水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的协助扩散为辅
B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少,引起腹泻
C.治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高,缓解腹泻,减少致病菌排放
D.治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组,可使回肠对水的转运增加
答案 BCD 水分子的吸收更多的是借助水通道蛋白的协助扩散,A错误;由图知,与对照组小
鼠相比,模型组小鼠的空肠黏膜细胞中的AQP3相对表达量低,故其空肠黏膜细胞对肠腔内水
的吸收减少,引起腹泻,B正确;与模型组相比,治疗组小鼠空肠、回肠黏膜细胞中的AQP3相
对表达量均提高,可促进黏膜细胞对水分的吸收以缓解腹泻,减少致病菌排放,C正确;由图
知,治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组,可使回肠对水的转运增加,D正确。
7.(2024·浙江1月选考·3,2分)婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白,此
过程不涉及( )
A.消耗ATP B.受体蛋白识别
C.载体蛋白协助 D.细胞膜流动性
答案 C 细胞吸收免疫球蛋白(大分子)属于胞吞,胞吞需要消耗ATP,依赖受体蛋白的识别
作用,体现了细胞膜的流动性,不需要载体蛋白协助。
8.(2023山东,2,2分)溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl-/H+转运蛋白都能运输H+,溶酶体内
H+浓度由H+载体蛋白维持,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓
度梯度运入溶酶体。Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内
的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是 ( )
A.H+进入溶酶体的方式属于主动运输
B.H+载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累
C.该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除
D.溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶活性增强答案 D 由题干“溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,
运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体”可知,溶酶体内H+浓度大于溶酶体外,故H+进入
溶酶体是逆浓度梯度的主动运输,A正确;Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下将Cl-逆浓度
梯度运入溶酶体,若H+载体蛋白失活,则溶酶体内外的H+浓度无法维持,无法转运Cl-,可引起
溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂,B正确;突变体细胞内的溶酶体功能丧失,
损伤和衰老的细胞器无法及时清除,C正确;溶酶体内的pH较低,其中的水解酶在酸性条件
下有较高活性,细胞质基质中的pH接近中性,溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶
活性下降,D错误。
9.(2023湖南,8,2分)盐碱胁迫下植物应激反应产生的HO 对细胞有毒害作用。禾本科农
2 2
作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平,影响HO 的跨膜转运,如图所示。
2 2
下列叙述错误的是 ( )
A.细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高HO 外排能力所必需的
2 2
B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制,促进HO 外排,从而减轻其对细胞的毒害
2 2
C.敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力
D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径
答案 B 根据题图分析可知,当禾本科农作物AT1蛋白与Gβ结合时,可抑制PIP2s蛋白磷
酸化,从而降低HO 的外排能力,使细胞死亡;当禾本科农作物AT1蛋白缺陷而无法与Gβ结
2 2
合时,其对PIP2s蛋白磷酸化的抑制作用(细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平提高),使HO 的
2 2
外排能力提高,从而减轻HO 对禾本科农作物细胞的毒害作用,A正确,B错误。敲除AT1基
2 2
因或降低其表达,可解除AT1蛋白对细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化的抑制作用,HO 外排增加,
2 2
进而提高禾本科农作物的抗氧化胁迫能力和成活率,C正确。可以将特殊物种中逆境胁迫相
关基因转移至农作物细胞内,以改良其抗逆性,D正确。
10.(2023全国甲,1,6分)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质
跨膜运输的叙述,正确的是 ( )
A.乙醇是有机物,不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B.血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATPC.抗体在浆细胞内合成时消耗能量,其分泌过程不耗能
D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
答案 B 乙醇是脂溶性的小分子有机物,可以通过自由扩散方式跨膜进入细胞,A错误;人
红细胞内的K+浓度远远高于血浆,K+由血浆进入红细胞是逆浓度梯度的主动运输,需要载体
蛋白并消耗ATP,B正确;抗体是蛋白质,其分泌过程属于胞吐,需要消耗能量,C错误;葡萄糖
进入哺乳动物成熟的红细胞的方式是顺浓度梯度的协助扩散,D错误。
11.(2023湖北,15,2分)心肌细胞上广泛存在Na+-K+泵和Na+-Ca2+交换体(转入Na+的同时
排出Ca2+),两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。
某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+-K+泵。关于该药物对心肌细胞的作用。下列叙
述正确的是 ( )
A.心肌收缩力下降
B.细胞内液的钾离子浓度升高
C.动作电位期间钠离子的内流量减少
D.细胞膜上Na+-Ca2+交换体的活动加强
答案 C 据图分析可知,药物特异性阻断细胞膜上的Na+-K+泵,可以使细胞排出的Na+减少,
细胞外的Na+浓度偏低,进而引起Na+-Ca2+交换体的活动减弱,导致通过Na+-Ca2+交换体排出
的Ca2+减少,细胞内Ca2+浓度升高引起心肌收缩力增强,A、D错误;Na+-K+泵被阻断后,细胞吸
收K+减少,导致细胞内的K+浓度降低,B错误;由于药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+-K+泵,
使细胞外的Na+浓度偏低,则动作电位期间通过协助扩散进入细胞的钠离子减少,C正确。
12.(2023浙江1月选考,4,2分)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,可结合在微生物的细胞膜
上,将K+运输到细胞外(如图所示),降低细胞内外的K+浓度差,使微生物无法维持细胞内离
子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是 ( )A.缬氨霉素顺浓度梯度运输K+到膜外
B.缬氨霉素为运输K+提供ATP
C.缬氨霉素运输K+与质膜的结构无关
D.缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
答案 A 根据题干信息可知,缬氨霉素可将K+运输到细胞外,降低细胞内外的K+浓度差,推
断缬氨霉素运输K+的方式类似于协助扩散,是顺浓度梯度进行的,不消耗能量,A正确,B错误;
细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层,而缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,根据“相似相溶原
理”推知缬氨霉素能结合到微生物的细胞膜上,C错误;噬菌体是病毒,无细胞膜结构,缬氨
霉素不会导致噬菌体失去侵染能力,D错误。
13.(2023福建,14,4分)肌细胞质基质中Ca2+浓度升高将引起肌收缩。静息状态下,肌细
胞质基质Ca2+浓度极低,此时胞内Ca2+主要存储于肌质网中(一种特殊的内质网)。肌质网
膜上存在一种Ca2+载体,能催化水解ATP实现Ca2+逆浓度跨膜运输。该载体转运过程中的
两个状态(E1和E2)如图所示。
下列相关叙述错误的是 ( )
A.该载体对Ca2+的转运过程利用了ATP水解所释放的能量
B.E2中该载体通过构象变化向细胞质基质运输Ca2+导致肌收缩
C.若该载体数量不足或功能减弱可导致肌收缩的停止发生异常
D.随着待转运Ca2+浓度的增加,该载体的运输速率先增加后稳定
答案 B 根据题干信息,该载体对Ca2+的转运是主动运输方式,利用了ATP水解所释放的能
量,A正确;图示中载体的E1状态是载体蛋白的磷酸化,通过其空间结构变化完成Ca2+的逆浓
度梯度运输,E2是去磷酸化状态,恢复可以重新结合Ca2+的状态,因此这个主动运输过程是把
Ca2+向肌质网中运输,降低了肌细胞质基质中Ca2+浓度,肌细胞由收缩恢复为舒张状态,B错误;肌质网膜上的Ca2+载体数量不足或功能减弱,不利于肌质网回收Ca2+,使肌细胞质基质中
Ca2+维持较高浓度,引起肌细胞持续收缩,C正确;在主动运输中,在一定范围内随着待转运
Ca2+浓度的增加,该载体的运输速率增大,但受到载体数量的限制,达到最大速率后保持稳定,
D正确。
14.(2023辽宁,4,2分)血脑屏障的生物膜体系在控制物质运输方式上与细胞膜类似。下
表中相关物质不可能存在的运输方式是 ( )
通过血脑屏障生物膜体系的物
选项 运输方式
质
A 神经生长因子蛋白 胞吞、胞吐
B 葡萄糖 协助扩散
C 谷氨酸 自由扩散
D 钙离子 主动运输
答案 C 谷氨酸跨膜转运需要转运蛋白的协助,其运输方式不可能是自由扩散,C符合题意。
15.(2023湖南,14,4分)(不定项)盐碱化是农业生产的主要障碍之一。植物可通过质膜
H+泵把Na+排出细胞,也可通过液泡膜H+泵和液泡膜NHX载体把Na+转入液泡内,以维持细
胞质基质Na+稳态。如图是NaCl处理模拟盐胁迫,矾酸钠(质膜H+泵的专一抑制剂)和甘氨
酸甜菜碱(GB)影响玉米Na+的转运和相关载体活性的结果。下列叙述正确的是 ( )
A.溶质的跨膜转运都会引起细胞膜两侧渗透压的变化B.GB可能通过调控质膜H+泵活性增强Na+外排,从而减少细胞内Na+的积累
C.GB引起盐胁迫下液泡中Na+浓度的显著变化,与液泡膜H+泵活性有关
D.盐胁迫下细胞质基质Na+排出细胞或转入液泡都能增强植物的耐盐性
答案 BD 反向协同转运可同时向细胞膜两侧转运溶质,可能不会引起细胞膜两侧渗透压的
变化,如质膜H+泵把Na+排出细胞的同时,将H+转入细胞内,A错误;结合题干信息和图中数据,
NaCl+GB处理组Na+外排量显著高于NaCl处理组,而钒酸钠处理后,NaCl+GB处理组Na+外排
量与NaCl处理组无显著差异,说明GB可能通过促进质膜H+泵的活性来增强Na+外排,从而减
少细胞内Na+的积累,B正确;NaCl+GB处理组的液泡膜NHX载体活性明显高于NaCl处理组,
而两者的液泡膜H+泵活性无显著差异,说明GB引起盐胁迫下液泡中Na+浓度的显著变化,与
液泡膜NHX载体活性有关,而与液泡膜H+泵活性无关,C错误;盐胁迫下细胞质基质Na+排出
细胞或转入液泡,均可维持细胞质基质Na+浓度的稳定,从而增强植物的耐盐性,D正确。
16.(2022重庆,2,2分)图为小肠上皮细胞吸收和释放铜离子的过程。下列关于该过程中
铜离子的叙述,错误的是( )
A.进入细胞需要能量
B.转运具有方向性
C.进、出细胞的方式相同
D.运输需要不同的载体
答案 C 铜离子通过题图中细胞上侧膜蛋白1逆浓度梯度进入小肠上皮细胞,方式为主动
运输,需要载体和能量;再由膜蛋白2协助进入高尔基体,然后由高尔基体膜形成的囊泡包裹
着通过胞吐从题图中细胞下侧运出,具有方向性,A、B正确,C错误。铜离子进入小肠上皮细
胞需要的载体为膜蛋白1,进入高尔基体需要的载体为膜蛋白2,D正确。
17.(2022天津,2,4分)下列生理过程的完成不需要两者结合的是 ( )
A.神经递质作用于突触后膜上的受体
B.抗体作用于相应的抗原
C.Ca2+载体蛋白运输Ca2+
D.K+通道蛋白运输K+答案 D 分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合,D项过程不需要K+通道蛋白
和K+结合。
18.(2022山东,3,2分)NO− 和N H+ 是植物利用的主要无机氮源,NH+ 的吸收由根细胞膜
3 4 4
两侧的电位差驱动,NO−
的吸收由H+浓度梯度驱动,相关转运机制如图。铵肥施用过多时,
3
细胞内NH+
的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。
4
下列说法正确的是 ( )
A.NH+
通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
4
B.NO−
通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输
3
C.铵毒发生后,增加细胞外的NO−
会加重铵毒
3
D.载体蛋白NRT1.1转运NO−
和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
3
答案 B
NH+ 通过AMTs进入细胞由根细胞膜两侧的电位差驱动,A错误;NO−
的吸收由H+浓
4 3
度梯度驱动,属于主动运输,而NO−
通过SLAH3转运到细胞外为顺浓度梯度运输,属于被动运
3
输,B正确;增加细胞外的NO− 可促进载体蛋白N1.R1转T 运NO− 和H+进入细胞,从而减
3 3
弱细胞外酸化程度,故可减轻铵毒,C错误;据图可知,载体蛋白NRT1.1转运NO−
的方式属于
3
主动运输,转运速度与膜外浓度不呈正相关,D错误。
19.(2022湖北,4,2分)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白,硝酸银
(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是 ( )A.经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀
B.经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小
C.未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀
D.未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小
答案 B 硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性,从而使水分子不能以协助扩散的方式进
出细胞,但可以自由扩散的方式进出细胞,因此经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会
通过自由扩散缓慢吸水而膨胀,而未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会通过协助扩
散和自由扩散迅速吸水膨胀,A、C正确;经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会通过自
由扩散缓慢失水而变小,而未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会通过协助扩散和自
由扩散迅速失水变小,B错误,D正确。
20.(2022辽宁,9,2分)水通道蛋白(AQP)是一类细胞膜通道蛋白。检测人唾液腺正常组织
和水肿组织中3种AQP基因mRNA含量,发现AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化,而水肿组
织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍。下列叙述正确的是 ( )
A.人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列相同
B.AQP蛋白与水分子可逆结合,转运水进出细胞不需要消耗ATP
C.检测结果表明,只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成
D.正常组织与水肿组织的水转运速率不同,与AQP蛋白的数量有关
答案 D 人唾液腺正常组织中的AQP1、AQP3和AQP5三种水通道蛋白的氨基酸序列不同,A
错误;膜通道蛋白参与物质跨膜运输的过程中不与被运输的物质结合,B错误;水肿组织中三
种水通道蛋白均参与水分子的跨膜运输,与正常组织相比,水肿组织中AQP5基因表达过量,
说明正常组织与水肿组织的水转运速率不同,与AQP蛋白的数量有关,C错误,D正确。
21.(2021湖北,11,2分)红细胞在高渗NaCl溶液(浓度高于生理盐水)中体积缩小,在低渗
NaCl溶液(浓度低于生理盐水)中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述,正确的是(
)
A.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
B.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
C.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
D.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-, Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
答案 B 渗透压是溶液中溶质微粒对水的吸引力,红细胞在高渗NaCl溶液中体积缩小,说
明红细胞的细胞内液的渗透压小于高渗NaCl溶液,红细胞吸收Na+和Cl-的幅度较小,而失水
的幅度较大,即红细胞对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,水分子从红细胞的细胞内液扩散至高渗NaCl溶液,导致红细胞体积缩小;红细胞在低渗NaCl溶液中体积增大,说明红细胞的
细胞内液的渗透压高于低渗NaCl溶液,水分子从低渗NaCl溶液扩散至红细胞的细胞内液,
导致红细胞体积增大。综上所述,B正确。
22.(2021山东,2,2分)液泡是植物细胞中储存Ca2+的主要细胞器。液泡膜上的H+焦磷酸
酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H+,建立液泡膜两侧的H+浓度梯度。该浓度
梯度驱动H+通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输,从而使Ca2+以与H+相反的方向同
时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是( )
A.Ca2+通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散
B.Ca2+通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺
C.加入H+焦磷酸酶抑制剂,Ca2+通过CAX的运输速率变慢
D.H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
答案 A 根据题意可知,整个运输过程中,首先H+通过主动运输从细胞质基质进入液泡,从
而建立液泡膜两侧的H+浓度梯度,然后H+顺浓度梯度通过载体蛋白CAX经协助扩散运出液泡
同时H+浓度梯度驱动Ca2+通过主动运输进入液泡,该过程属于反向协同运输,A错误,D正
确;Ca2+通过CAX运输进入液泡后,增大了细胞液的渗透压,有利于植物细胞从外界吸水,使植
物细胞保持坚挺,B正确;加入H+焦磷酸酶抑制剂后,用于H+主动运输的能量减少,液泡膜两
侧的H+浓度梯度不易建立,而Ca2+通过CAX运输进入液泡需要H+浓度梯度来驱动,故加入
H+焦磷酸酶抑制剂后,Ca2+通过CAX的运输速率变慢,C正确。
23.(2021河北,4,2分)人体成熟红细胞能够运输O 和CO,其部分结构和功能如图,①~⑤
2 2
表示相关过程。下列叙述错误的是( )
A.血液流经肌肉组织时,气体A和B分别是CO 和O
2 2
B.①和②是自由扩散,④和⑤是协助扩散
C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量
D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
答案 D 人体成熟红细胞能运输O 和CO,当血液流经肌肉组织时,红细胞可通过②释放O
2 2 2
供肌肉组织细胞利用,同时CO 通过①进入红细胞并被携带到肺部进行气体交换,A正确;O
2 2
和CO 跨膜运输方式是自由扩散,④为葡萄糖顺浓度梯度运输进入红细胞,⑤是水分子经水
2通道蛋白运输进入红细胞,运输方式均为协助扩散,B正确;成熟红细胞没有线粒体,只能通
过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③无机盐离子的主动运输提供能量,C正确;成熟红细胞
没有细胞核和细胞器,无法合成和运输糖蛋白等蛋白质,膜蛋白无法更新,D错误。
24.(2020江苏单科,5,2分)如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式,下列叙
述正确的是( )
A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同
B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞
C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞
D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
答案 A 如图所示,小肠上皮细胞通过同向协同转运的方式吸收葡萄糖,该过程消耗Na+电
化学梯度中的能量,属于主动运输,而葡萄糖则是通过载体蛋白顺浓度梯度以协助扩散的方
式出小肠上皮细胞的,A正确;Na+出小肠上皮细胞的方式是②主动运输,B错误;多肽是通过
胞吞和胞吐的方式进出细胞的,⑤是胞吞,②是主动运输,C错误;维生素D是脂质,以④自由
扩散的方式进入小肠上皮细胞,D错误。
25.(2019课标全国Ⅱ,3,6分)某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解
酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。①将某植物气孔的保卫细
胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的
pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的pH明显降低;
另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的pH不
变。根据上述实验结果,下列推测不合理的是( )
A.H+-ATPase位于保卫细胞质膜上,蓝光能够引起细胞内的H+转运到细胞外
B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+逆浓度梯度跨膜运输
C.H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由蓝光直接提供
D.溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
答案 C 由题干信息知:蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase(是一种载体蛋白,且可水解
ATP提供能量)发挥作用将细胞内的H+逆浓度梯度由细胞内转运到细胞外,使溶液的pH明显降低,A、B正确;加入H+-ATPase抑制剂,再用蓝光照射,溶液的pH不变,说明蓝光不能为逆
浓度跨膜转运H+直接提供能量,C错误;经蓝光处理,H+逆浓度梯度运出细胞,而加入H+-
ATPase的抑制剂后,再经蓝光处理,膜两侧H+浓度未变,说明无能量供应时H+不能顺浓度梯
度跨膜运输进入保卫细胞,D正确。
26.(2019浙江4月选考,15,2分)将豌豆根部组织浸在溶液中达到离子平衡后,测得有关
数据如表:
离子 外部溶液的离子浓度(mmol/L) 根细胞内部离子浓度(mmol/L)
Mg2+ 0.25 3
NO-
2 28
3
HPO-
1 21
2 4
下列叙述正确的是( )
A.溶液通氧状况与根细胞吸收Mg2+的量无关
B.若不断提高温度,根细胞吸收HPO-
的量会不断增加
2 4
C.若溶液缺氧,根细胞厌(无)氧呼吸产生乳酸会抑制NO-
的吸收
3
D.细胞呼吸电子传递链阶段产生的大量ATP可为吸收离子供能
答案 D 本题以不同条件下的根对离子的吸收情况为背景信息,考查影响植物对矿质元素
吸收的因素,属于对科学探究素养中结果分析要素的考查。由题表可知,根细胞吸收Mg2+属
于主动运输,溶液通氧状况与根细胞吸收Mg2+的量有关,A错误;若不断提高温度,载体蛋白的
活性会因高温而失活,根细胞吸收HPO-
的量不会一直增加,B错误;若溶液缺氧,豌豆根细胞
2 4
厌(无)氧呼吸产生乙醇和二氧化碳,C错误;细胞呼吸电子传递链阶段(有氧呼吸第三阶段)
产生的大量ATP可为根细胞吸收离子供能,D正确。
27.(2018课标全国Ⅰ,3,6分)下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述,错误的是(
)
A.在酸性土壤中,小麦可吸收利用土壤中的N
和NO-
2 3
B.农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收
C.土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收
D.给玉米施肥过多时,会因根系水分外流引起“烧苗”现象
答案 A 小麦无固氮能力,不能吸收和利用N,A错误;农田适时松土,可增加土壤氧含量,
2促进根细胞有氧呼吸,进而促进根细胞通过主动运输吸收矿质元素,B正确;土壤微生物降解
植物秸秆产生的无机离子,可以被植物根系吸收利用,C正确;施肥过多可造成土壤溶液浓度
高于玉米根细胞的细胞液浓度,导致根细胞水分外流而引起“烧苗”现象,D正确。
28.(2018北京理综,1,6分)细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列
物质中,以(自由)扩散方式通过细胞膜的是( )
A.Na+ B.二氧化碳
C.RNA D.胰岛素
答案 B 本题以物质跨膜运输方式为信息载体,考查了常见物质跨膜运输的方式,属于对生
命观念素养中结构与功能观要素的考查。以自由扩散方式跨膜运输的物质有 O、CO 等气体
2 2
以及脂溶性物质等,B正确。
29.(2017江苏单科,22,3分)如图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过
程的示意图。下列相关叙述错误的是(多选)( )
A.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输
B.单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞
C.ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输
D.蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞
答案 BCD 本题主要考查物质跨膜运输的方式及载体的特点等知识。分析题图可知,蔗糖
由伴胞经胞间连丝顺浓度梯度运输到筛管,由此可推测蔗糖的水解保证了蔗糖浓度差的存在,
有利于蔗糖顺浓度梯度运输,A正确;根据题图可看出蔗糖水解成的单糖顺浓度梯度经单糖
转运载体运输至薄壁细胞,B错误;从题图中可确定蔗糖的运输为被动运输,不消耗ATP,因此
ATP生成抑制剂不会直接抑制题图中蔗糖的运输,C错误;由于载体具有特异性,因此蔗糖不
能通过单糖转运载体转运至薄壁细胞,D错误。
30.(2017海南单科,6,2分)将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组,分别移入适
宜的营养液中在光下培养,并给甲组的营养液适时通入空气,乙组不进行通气处理。一定
时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象,下列说法错误的是( )
A.给营养液通入空气有利于该植物的生长
B.根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散
C.根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗
D.根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收
答案 B 由甲组通入空气,乙组不通入空气,一定时间后,甲组的根对a离子的吸收速率远
大于乙组的可推知:a离子的运输方式是主动运输,主动运输需要载体和能量,B错误,C正确;
营养液中通入空气,可促进根部细胞的有氧呼吸,进而促进根对a离子的吸收,利于该植物的
生长,A、D正确。
31.(2016浙江理综,1,6分)当人体血糖浓度偏高时,质膜中的某种葡萄糖载体可将葡萄糖
转运至肝细胞内,血糖浓度偏低时则转运方向相反。下列叙述正确的是( )
A.该载体在血糖浓度偏低时的转运需要消耗ATP
B.转运速率随血糖浓度升高不断增大
C.转运方向不是由该载体决定的
D.胰岛素促进葡萄糖运出肝细胞
答案 C 在血糖浓度偏低时,肝糖原分解,葡萄糖顺浓度梯度以易化扩散方式运出肝细胞,
不需要消耗ATP,A错误;因葡萄糖的转运需载体协助,故其转运速率不能随血糖浓度升高不
断增大,B错误;葡萄糖的转运方向取决于血糖浓度的大小,而不取决于载体,C正确;胰岛素
可促进葡萄糖运入肝细胞,达到降低血糖浓度的效果。
32.(2016课标全国Ⅰ,2,6分)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解
ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是( )
A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
答案 C 由题意知,离子泵参与的跨膜运输方式属于主动运输,需要载体蛋白协助,需要消
耗能量,是逆浓度梯度进行的,A、B错误;动物一氧化碳中毒会影响血液中氧气的运输,影响
有氧呼吸产生ATP,从而降低离子泵跨膜运输离子的速率,C正确;蛋白质变性剂可使离子泵
变性失活,会降低离子泵跨膜运输离子的速率,D错误。
33.(2016海南单科,5,2分)下列属于主动运输的是( )
A.动物肺泡细胞释放CO
2B.蔗糖通过植物细胞的细胞壁
C.苯分子进入人的皮肤细胞
D.丽藻细胞吸收SO2−
的过程
4
答案 D CO 、苯分子通过细胞膜的方式为自由扩散,A、C不符合题意;蔗糖通过植物细胞
2
壁并非“跨膜”运输,细胞壁具有“全透性”,B错误;丽藻细胞吸收SO2−
的方式为主动运
4
输,D正确。
34.(2015课标全国Ⅱ,1,6分)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培
养液的密闭培养瓶中,一段时间后,测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验
结果见表:
培养瓶中气体 温度(℃) 离子相对吸收量(%)
空气 17 100
氮气 17 10
空气 3 28
下列分析正确的是( )
A.有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B.该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C.氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D.与空气相比,氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
答案 A 由培养条件为空气和氮气且温度为17 ℃的两组实验可知,有氧条件有利于幼根
对该矿质元素离子的吸收,氮气环境不利于吸收,A项正确,D项错误;由培养条件为17 ℃和
3 ℃且培养瓶中气体都为空气的两组实验可知,幼根对该矿质元素离子的吸收与温度有关,B
项错误;氮气环境中幼根细胞需消耗无氧呼吸产生的ATP来吸收该矿质元素离子,C项错误。
名师点睛 分析实验结论时,要注意只有具备单一变量的组别间的对照才有意义,即结果的
差别取决于单一变量。如本题中对比不同温度时需都有空气,而对比需要氧气作用时,需温
度相同。
35.(2015课标全国Ⅱ,3,6分)下列过程中,不属于胞吐作用的是( )
A.浆细胞分泌抗体到细胞外的过程
B.mRNA从细胞核到细胞质的过程
C.分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程
D.突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程答案 B 抗体、分泌蛋白都是大分子物质,其分泌到细胞外的方式都为胞吐,突触小泡中的
神经递质以胞吐的方式释放到突触间隙,A、C、D不符合题意;mRNA通过核孔从细胞核进入
细胞质,不属于胞吐作用,B符合题意。
疑难突破 胞吐是细胞以囊泡形式释放分泌物的一种方式。胞吐时,首先在细胞内形成囊泡
包裹分泌物,然后囊泡通过与细胞膜融合将分泌物排出细胞。大分子、颗粒物质的释放一定
通过胞吐,但胞吐释放的物质不一定是大分子或颗粒物质。
36.(2015海南单科,16,2分)下列叙述错误的是( )
A.小肠黏膜中的一些细胞具有内分泌功能
B.小肠上皮细胞与内、外环境均有物质交换
C.小肠上皮细胞吸收溶质发生障碍时,可导致小肠吸水减少
D.小肠黏膜中的一些细胞可通过被动运输将某种蛋白分泌到肠腔
答案 D 小肠黏膜中的一些细胞可分泌促胰液素,A项正确;小肠上皮细胞可分泌消化液,
也可从消化道中吸收营养物质,另外小肠上皮细胞还可与组织液进行营养物质的交换,B项
正确;当小肠上皮细胞吸收溶质发生障碍时,细胞内渗透压降低,可导致小肠吸水减少,C项
正确;蛋白质的分泌属于胞吐,不属于被动运输,D项错误。
易错警示 蛋白质等大分子物质进出细胞的方式是胞吞、胞吐。
37.(2022 全 国 乙 ,29,10 分 ) 农 业 生 产 中 , 农 作 物 生 长 所 需 的 氮 素 可 以 N
O− 的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO−
3 3
的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。
(1)由图可判断NO−
进入根细胞的运输方式是主动运输,判断的依据是 。
3
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO−
速率不再增加,推测其原因是 。
3(3)作物甲和作物乙各自在NO−
最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,判断
3
的依据是 。
(4)据图可知,在农业生产中,为促进农作物根对NO−
的吸收利用,可以采取的措施是
3
(答出1点即可)。
答案
(1)主动运输需要呼吸作用提供能量,在氧浓度小于a时,NO−
吸收速率与氧浓度呈正
3
相关,氧是有氧呼吸产生能量的必需条件,说明细胞吸收NO−
需要有氧呼吸提供能量 (2)主
3
动运输需要载体和能量,O2浓度大于a时能量充足,而吸收速率不再增加,说明载体达到饱
和
(3)甲的NO−
最大吸收速率大于乙,需要的能量多,消耗的氧多 (4)适时松土
3
解析
(1)主动运输需要载体蛋白和能量,题图中O2浓度小于a时,根细胞对NO−
的吸收速
3
率与O2浓度呈正相关,氧是有氧呼吸产生能量的必需条件,可以说明NO−
进入根细胞需要消
3
耗细胞呼吸提供的能量,运输方式为主动运输。(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO−
速率不
3
再增加,其原因可能是根细胞的细胞膜上运输NO−
的载体蛋白数量有限,此时载体蛋白已达
3
到饱和。(3)题图中作物甲在NO−
最大吸收速率时对应的O2浓度大于作物乙的,说明作物甲
3
和作物乙各自在NO−
最大吸收速率时,作物甲消耗的O2多,因此作物甲根细胞的呼吸速率大
3
于作物乙。(4)在农业生产中,可以采取及时松土透气的措施,来促进根细胞进行有氧呼吸,
产生更多的能量,以促进农作物对NO−
的吸收利用。
3
38.(2022海南,16,10分)细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问
题。
(1)细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白,对不同物质的跨膜运输起着决定性作用,
这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是 。(2)细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道,水分子借助水通道蛋白进出细胞
的方式属于 。
(3)细胞膜上的H+-ATP酶是一种转运H+的载体蛋白,能催化ATP水解,利用ATP水解释放的
能量将H+泵出细胞,导致细胞外的pH ;此过程中,H+-ATP酶作为载体蛋白在转运
H+时发生的变化是 。
(4)细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合
时,会引起靶细胞产生相应的生理变化,这一过程体现的细胞膜的功能是 。
(5)植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐,不同温度下吸收速率的变
化趋势如图。与25 ℃相比,4 ℃条件下磷酸盐吸收速率低的主要原因是 。
答案 (1)选择透过性 (2)协助扩散(易化扩散) (3)下降 自身构象发生改变(或空间结
构发生改变) (4)进行细胞间的信息交流 (5)温度降低,酶的活性降低,呼吸速率减慢,为
主动运输提供的能量减少
解析 (1)细胞膜上存在对不同物质的跨膜运输起决定性作用的膜蛋白,这些膜蛋白能够体
现出细胞膜具有选择透过性这一功能特性。(2)水分子借助细胞膜上的水通道蛋白进出细胞,
这种借助膜上转运蛋白顺浓度梯度进出细胞的物质扩散方式称为协助扩散(易化扩散)。(3)
细胞膜上的H+-ATP酶能利用ATP水解释放的能量将H+泵出细胞,导致细胞外的H+增多,pH
下降;载体蛋白在每次转运时都会发生自身构象的改变。(4)胰岛B细胞分泌的胰岛素,随血
液到达全身各处,与靶细胞的细胞膜表面的受体结合,将信息传递给靶细胞,引起靶细胞产生
相应的生理变化,该过程体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能。(5)根细胞吸收磷
酸盐的方式为主动运输,影响其运输速率的因素有载体蛋白的数量及能量的供应等,4 ℃条
件下,呼吸酶的活性降低,细胞呼吸供能减少,从而使磷酸盐吸收速率下降。
39.(2021北京,19,12分)(12分)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
光合产物如何进入叶脉中的筛管
高等植物体内的维管束负责物质的长距离运输,其中的韧皮部包括韧皮薄壁细胞、筛管及其伴胞等。筛管是光合产物的运输通道。光合产物以蔗糖的形式从叶肉细胞的细胞质移
动到邻近的小叶脉,进入其中的筛管-伴胞复合体(SE-CC),再逐步汇入主叶脉运输到植物体
其他部位。
蔗糖进入SE-CC有甲、乙两种方式。在甲方式中,叶肉细胞中的蔗糖通过不同细胞间的
胞间连丝即可进入SE-CC。胞间连丝是相邻细胞间穿过细胞壁的细胞质通道。在乙方式中,
蔗糖自叶肉细胞至SE-CC的运输(图1)可以分为3个阶段:①叶肉细胞中的蔗糖通过胞间连
丝运输到韧皮薄壁细胞;②韧皮薄壁细胞中的蔗糖由膜上的单向载体W顺浓度梯度转运到
SE-CC附近的细胞外空间(包括细胞壁)中;③蔗糖从细胞外空间进入SE-CC中,如图2所示。
SE-CC的质膜上有“蔗糖-H+共运输载体”(SU载体),SU载体与H+泵相伴存在。胞内H+通过
H+泵运输到细胞外空间,在此形成较高的H+浓度,SU载体将H+和蔗糖同向转运进SE-CC中。
采用乙方式的植物,筛管中的蔗糖浓度远高于叶肉细胞。
图1
图2
研究发现,叶片中SU载体含量受昼夜节律、蔗糖浓度等因素的影响,呈动态变化。随着
蔗糖浓度的提高,叶片中SU载体减少,反之则增加。研究SU载体含量的动态变化及调控机
制,对于了解光合产物在植物体内的分配规律,进一步提高作物产量具有重要意义。
(1)在乙方式中,蔗糖经W载体由韧皮薄壁细胞运输到细胞外空间的方式属于 。由
H+泵形成的 有助于将蔗糖从细胞外空间转运进SE-CC中。
(2)与乙方式比,甲方式中蔗糖运输到SE-CC的过程都是通过 这一结构完成的。(3)下列实验结果支持某种植物存在乙运输方式的有 。
A.叶片吸收14CO 后,放射性蔗糖很快出现在SE-CC附近的细胞外空间中
2
B.用蔗糖跨膜运输抑制剂处理叶片,蔗糖进入SE-CC的速率降低
C.将不能通过细胞膜的荧光物质注射到叶肉细胞,SE-CC中出现荧光
D.与野生型相比,SU功能缺陷突变体的叶肉细胞中积累更多的蔗糖和淀粉
(4)除了具有为生物合成提供原料、为生命活动供能等作用之外,本文还介绍了蔗糖能调节
SU载体的含量,体现了蔗糖的 功能。
答案 (12分)(1)协助扩散/易化扩散 (跨膜)H+浓度差
(2)胞间连丝
(3)A、B、D
(4)信息传递
解析 (1)由材料中的“②韧皮薄壁细胞中的蔗糖由膜上的单向载体 W顺浓度梯度转运到
SE-CC附近的细胞外空间(包括细胞壁)中”可知,韧皮薄壁细胞中的蔗糖转运到SE-CC附近
的细胞外空间是顺浓度梯度进行的,并且需要W载体,故其运输方式是协助扩散/易化扩散;
由图2可知,蔗糖从细胞外空间转运进SE-CC中需要两个条件:一是SU载体,二是H+浓度外
高内低(H+泵能够通过主动运输将H+由细胞内运往细胞外,使细胞外的H+浓度高于细胞内)。
(2)由材料中的“在甲方式中,叶肉细胞中的蔗糖通过不同细胞间的胞间连丝即可进入 SE-
CC”可知,甲方式中蔗糖运输到SE-CC的过程都是通过胞间连丝这一结构完成的。而在乙方
式中,只有第①阶段是通过胞间连丝进行的。
(3)叶片吸收14CO 后,放射性蔗糖很快出现在SE-CC附近的细胞外空间中,这说明蔗糖的运
2
输经过了乙方式的第①、②阶段,A符合题意;用蔗糖跨膜运输抑制剂处理叶片,蔗糖进入
SE-CC的速率降低,说明蔗糖进入SE-CC的过程是跨膜运输,这符合乙方式的第②、③阶
段,B符合题意;将不能通过细胞膜的荧光物质注射到叶肉细胞,SE-CC中出现荧光,说明细胞
膜可能受到损伤,但不能说明蔗糖进出细胞的方式,C不符合题意;与野生型相比,SU功能缺
陷突变体的叶肉细胞中积累更多的蔗糖和淀粉,说明SU有助于蔗糖从叶肉细胞运输至SE-
CC中,D符合题意。
(4)随着蔗糖浓度的提高,叶片中SU载体减少,反之则增加,即蔗糖能调节SU载体的含量,这
体现了蔗糖的信息传递功能。
40.(2021全国甲,29,10分)植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+,回答下
列问题:
(1)细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统,生物膜的结构特点是 。
(2)细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由 复合物构成
的,其运输的特点是 (答出1点即可)。
(3)细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下,
根细胞对K+的吸收速率降低,原因是 。
答案 (1)磷脂双分子层构成膜的基本支架,具有流动性;蛋白质分子以不同方式镶嵌于磷脂
双分子层中 (2)蛋白质 一种离子通道只允许一种离子通过 (3)K+通过载体蛋白逆浓度
梯度运输需要消耗能量,呼吸抑制剂使细胞呼吸作用产生的能量减少
解析 (1)生物膜的结构特点是磷脂双分子层构成膜的基本支架,具有流动性;蛋白质分子以
不同方式镶嵌于磷脂双分子层中。(2)离子通道是由蛋白质复合物构成的,通道蛋白只容许
与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,一种离子通道只允
许一种离子通过。(3)细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞,这种逆
浓度梯度运输的方式为主动运输,主动运输需要消耗细胞呼吸产生的能量,在有呼吸抑制剂
的条件下,呼吸抑制剂抑制了细胞呼吸,使能量供应不足,故根细胞对K+的吸收速率降低。
41.(2021广东,19,16分)人体缺乏尿酸氧化酶,导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸
(存在形式为尿酸盐)。尿酸盐经肾小球滤过后,部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功
能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收,最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或
痛风。目前,E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物,
研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)灌
服尿酸氧化酶抑制剂,获得了若干只高尿酸血症大鼠,并将其随机分成数量相等的两组,一
组设为模型组,另一组灌服F设为治疗组。一段时间后检测相关指标,结果见图8。
图8
回答下列问题:
(1)与分泌蛋白相似,URAT1 和 GLUT9 在细胞内的合成、加工和转运过程需要
及线粒体等细胞器(答出两种即可)共同参与。肾小管细胞通过上述蛋白重吸收尿酸盐,体现
了细胞膜具有 的功能特性。原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通
过肾小管的细胞膜,这类跨膜运输的具体方式有 。(2)URAT1分布于肾小管细胞刷状缘(图9,示意图),该结构有利于尿酸盐的重吸收,原因是
。
图9
(3)与空白对照组(灌服生理盐水的正常实验大鼠)相比,模型组的自变量是 。
与其他两组比较,设置模型组的目的是 。
(4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果,推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是
,减少尿酸盐重吸收。为进一步评价F的作用效果,本实验需要增设对照组,具体为 。
答案 (1)核糖体、内质网和高尔基体 选择透过性 协助扩散和主动运输 (2)刷状缘扩
大了该侧的膜面积 (3)灌服尿酸氧化酶抑制剂 与空白对照组相比得出尿酸氧化酶的作用,
与治疗组相比得出药物F的作用 (4)F通过降低细胞膜上的URAT1和GLUT9数量降低血清
尿酸盐含量 灌服E
解析 (1)根据题意可知,URAT1和GLUT9与分泌蛋白相似,则其合成、加工和转运过程需要
核糖体、内质网和高尔基体等的参与。肾小管细胞通过载体蛋白 URAT1和GLUT9重吸收尿
酸盐,体现了细胞膜的选择透过性。通过载体蛋白运输物质的方式有协助扩散和主动运输。
(2)根据图9可知,刷状缘位于肾小管管腔一侧,扩大了该侧的膜面积,从而增加尿酸盐的重
吸收量。(3)根据实验可知,模型组大鼠灌服了尿酸氧化酶抑制剂,因此与空白对照组相比,
模型组的自变量为灌服尿酸氧化酶抑制剂。设置模型组的目的应从两个方面思考,第一是与
空白对照组比较,第二是与治疗组比较,通过比较可以分别得出尿酸氧化酶的作用和药物F
的作用。(4)分析图8,治疗组的血清尿酸盐含量较模型组低,但比空白对照组高,说明F有
一定的降低尿酸盐的作用,但效果没有尿酸氧化酶显著;由图8可知治疗组(服用药物
F)URAT1和GLUT9的含量均降低,由此推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的可能原因是
F可降低细胞膜上的URAT1和GLUT9的数量,减少尿酸盐重吸收。结合题干信息可知,目前E
是针对题述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物,因此将F与E的作用效果相比可进一步评价F的作用效果。
第5节 细胞呼吸的方式与影响因素
第3节 细胞呼吸的方式
1.(2024江苏,6,2分)图中①~③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是( )
A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP
B.①②分布的蛋白质有所不同
C.有氧呼吸第一个阶段发生在③
D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所
答案 C 线粒体是有氧呼吸的主要场所,可以分解有机物产生ATP,同时在线粒体内部有很多
消耗ATP的反应,如合成蛋白质等,A正确;线粒体外膜(①)和内膜(②)功能不同,因此分布
的蛋白质有所不同,B正确;有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,③是线粒体基质,C错误;
②是线粒体内膜,该场所发生的反应是[H]+O2 H2O+大量能量,③是线粒体基质,在该场
所发生的反应是丙酮酸+H2O CO2+[H]+少量能量,D正确。
2.(2024广东,5,2分)研究发现,敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr
中,线粒体出现碎片化现象,且数量减少。下列分析错误的是( )
A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B.线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下,WT比Δsqr的生长速度快
D.无氧条件下,WT比Δsqr产生更多的ATP
答案 D 线粒体碎片化后,线粒体的内外膜间隙和基质间无法正常建立H+浓度梯度,故无法正
常进行有氧呼吸,A正确;线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,故线粒体数量减少可使有
氧呼吸减弱,B正确;有氧条件下细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,Δsqr线粒体碎片
化且数量减少,其有氧呼吸强度比WT低,因此生长速度比WT慢,C正确;无氧条件下,WT和Δsqr均进行无氧呼吸,无氧呼吸的场所是细胞质基质,两者产生ATP的量应基本相同,D错
误。
3.(2024山东,2,2分)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞
线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞
膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO 的速率增大
2
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
答案 C 巨噬细胞吞噬死亡细胞的方式为胞吞,需要能量,细胞呼吸能为这一过程提供能量,A
正确;载体蛋白每次转运时都会发生自身构象的改变,B正确;在线粒体基质中发生的有氧呼
吸第二阶段,丙酮酸和水彻底分解产生NADH和CO,根据题干信息知,巨噬细胞吞噬死亡细胞
2
后,巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,所以产生CO 的速率也会减小,C
2
错误;溶酶体是细胞的“消化车间”,含有多种水解酶,被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶
酶体分解,D正确。
4.(2024山东,16,3分)（不定项）种皮会限制O 进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子
2
叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢
酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( )
A.p点为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O 浓度降低限制了有氧呼吸
2
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
答案 ABD 乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH相对值的曲线表示无氧呼吸速率,子叶耗氧量与
被氧化的NADH相对值的曲线表示有氧呼吸速率。p点之后子叶耗氧量快速增加,乙醇脱氢
酶活性快速下降,说明该点时种子内O 浓度增加,推测此时为种皮被突破的时间点,A正确;
2
Ⅱ阶段种皮未被突破,O 浓度降低限制了有氧呼吸,导致子叶耗氧量减少,B正确;Ⅲ阶段乙
2醇脱氢酶活性逐渐降低,无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低,C错误;q处表示种子的无氧呼
吸与有氧呼吸过程中被氧化的NADH的量相等,此时无氧呼吸消耗的葡萄糖更多,D正确。
5.(2024湖南,16,4分)（不定项）为研究CO 、O 和H+对呼吸运动的作用(以肺泡通气为检
2 2
测指标)及其相互影响,进行了相关实验。动脉血中CO 分压(PCO)、O 分压(PO)和H+浓度
2 2 2 2
三个因素中,一个改变而另两个保持正常时的肺泡通气效应如图 a,一个改变而另两个不加
控制时的肺泡通气效应如图b。下列叙述正确的是( )
A.一定范围内,增加PCO、H+浓度和PO 均能增强呼吸运动
2 2
B.pH由7.4下降至7.1的过程中,PCO 逐渐降低
2
C.PO 由60 mmHg下降至40 mmHg的过程中,PCO 和H+浓度逐渐降低
2 2
D.CO 作用于相关感受器,通过体液调节对呼吸运动进行调控
2
答案 BC 分析图a,一定范围内,增加PCO 、H+浓度和降低PO 均能增大肺泡通气,呼吸运动
2 2
增强,A错误;pH由7.4下降至7.1时,与图a相比,图b中pH曲线增加幅度减小,推测其原因
是通过PCO 降低和PO 升高对肺泡通气进行了调节,B正确;PO 由60 mmHg下降至40 mmHg
2 2 2
时,与图a相比,图b中PO 曲线增加幅度减小,推测其原因是通过PCO 降低和pH升高(H+浓
2 2
度降低)对肺泡通气进行了调节,C正确;CO 是调节呼吸运动的重要体液因子,其作用于相关
2
感受器,通过神经系统对呼吸运动进行调控,D错误。
6.(2023 重庆,10,3 分)哺乳动物可利用食物中的 NAM 或 NA 合成 NAD+,进而转化为
NADH([H])。研究者以小鼠为模型,探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD+代谢的关系,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.静脉注射标记的NA,肠腔内会出现标记的NAM
B.静脉注射标记的NAM,细胞质基质会出现标记的NADH
C.食物中缺乏NAM时,组织细胞仍可用NAM合成NAD+
D.肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自NADH
答案 D由图知,静脉注射标记的NA,被组织细胞吸收后合成NAD+,进而转化为NAM,NAM经过
血液可进入肠腔,A正确;静脉注射标记的NAM,进入组织细胞内合成NAD+,进而转化为NADH,
故细胞质基质会出现标记的NADH,B正确;食物中缺乏NAM时,肠腔内肠道菌可利用NA合成
NAD+,NAD+转化成NAM可进入组织细胞合成NAD+,C正确;肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能
量主要来自细胞呼吸(无氧呼吸),D错误。
7.(2023山东,4,2分)水淹时,玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足,使
液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH
降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳
酸途径转换为丙酮酸产酒精途径,延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是( )
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO 的产生不能判断是否有酒精生成
2
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
答案 B 题干中“玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足,使液泡膜上
的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累”,说明H+进入液泡是消耗能量的主动运输,为逆浓
度梯度转运,可推知液泡内H+浓度较细胞质基质高,pH较低,A错误;玉米根细胞进行有氧呼
吸或产生酒精的无氧呼吸均有CO 产生,B正确;无氧呼吸只有第一阶段生成ATP,产酒精和产
2
乳酸的无氧呼吸第一阶段的过程相同,生成等量的ATP,C错误;细胞将无氧呼吸过程中丙酮
酸产乳酸途径转换为产酒精途径可减少乳酸的产生以缓解酸中毒,D错误。
8.(2023浙江1月选考,16,2分)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄
糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是 ( )Ａ.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量
Ｂ.酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量
Ｃ.可选用酒精和CO 生成量作为因变量的检测指标
2
Ｄ.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
答案 Ｃ 探究酵母菌的细胞呼吸方式实验中，有无O 是实验的自变量，酵母菌用量和葡萄
2
糖溶液浓度皆属于无关变，Ａ、Ｂ错误；可用酒精和CO 的生成量作为实验因变量的检测
2
指标，Ｃ正确；消耗等量的葡萄糖有(需)氧呼吸比无(厌)氧呼吸释放的能量多，Ｄ 错误。
9.(2023广东,7,2分)在游泳过程中,参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是(
)
A.还原型辅酶Ⅰ B.丙酮酸
C.氧化型辅酶Ⅰ D.二氧化碳
答案 A 人在游泳过程中主要进行有氧呼吸,在线粒体内膜上进行的是有氧呼吸的第三阶
段,此阶段中[H]与氧结合形成水,同时释放大量能量,[H]指的是还原型辅酶Ⅰ(NADH),氧化
型辅酶Ⅰ(NAD+)为产物,B、C、D错误,A正确。
10.(2023湖南,5,2分)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙
述错误的是( )
A.干制降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,食品保存时间延长
B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖
C.低温保存可抑制微生物的生命活动,温度越低对食品保存越有利
D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并可破坏食品中的酶类
答案 C 水是微生物生长的必要条件,在缺水的情况下,微生物不易生长和繁殖,A正确;高
渗环境可使微生物渗透失水,影响代谢,从而抑制微生物的生长和繁殖,B正确;温度过低会
使蔬菜、水果等鲜活食品的细胞死亡,从而使其变质,C错误;高温可使蛋白质变性失活,杀
死食品中绝大部分微生物的同时,也可破坏食品中的酶类,D正确。
知识拓展 不适合低温储存的食物
(1)部分热带水果不适宜放在冰箱。因为放入冰箱,反而会“冻伤”水果,导致表皮出现黑褐
色的斑点。
(2)土豆是一种淀粉含量高的食物,低温会促进土豆里的淀粉转化为糖,影响到土豆品质。
(3)经过冰箱低温冷冻后,西红柿会变得软烂,味道失去成熟的鲜味或出现开裂现象,甚至腐
烂。11.(2023全国乙,3,6分)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,
某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO 的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关
2
叙述错误的是( )
A.在时间a之前,植物根细胞无CO 释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
2
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO 的过程
2
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
答案 C 在无氧环境中植物幼苗进行无氧呼吸,根据CO 的产生与否可判断a点前只进行产
2
乳酸的无氧呼吸,a点后逐渐由产乳酸的无氧呼吸转为产酒精和CO 的无氧呼吸,A、B正确;
2
产酒精和产乳酸的无氧呼吸都只在第一阶段产生 ATP,第二阶段不产生,而且二者第一阶段
完全相同,所以产生的ATP一样多,C错误;酒精跨膜运输的方式是自由扩散,不消耗ATP,D正
确。
知识拓展 某些植物如玉米幼苗,在低氧胁迫下,初期进行产乳酸的无氧呼吸,随着乳酸增多,
pH下降,会抑制合成乳酸的相关酶活性,从而转为产酒精和CO 的无氧呼吸。
2
12.(2023北京,2,2分)运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动
时,骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。
对这一结果正确的理解是( )
A.低强度运动时,主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时,主要供能物质是血糖
C.高强度运动时,糖类中的能量全部转变为ATPD.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
答案 A 通过对柱形图的分析可知,低强度运动时,供能物质中脂肪酸所占比例较高,A正
确;中等强度运动时,主要供能物质不是占比最低的血糖,B错误;高强度运动时,糖类在氧化
分解时释放出的能量一部分储存在ATP中,一部分以热能形式散失,C错误;肌糖原存在于肌
肉中,剧烈运动时肌糖原可分解产生乳酸,乳酸经血液循环进入肝脏,再转化成葡萄糖提供能
量,在饥饿、寒冷等条件下,肌糖原也可以分解供能,有氧、无氧条件下肌糖原都能氧化分解
提供能量,D错误。
13.(2023山东,17,3分)(不定项)某种植株的非绿色器官在不同O 浓度下,单位时间内O 吸
2 2
收量和CO 释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确
2
的是 ( )
A.甲曲线表示O 吸收量
2
B.O 浓度为b时,该器官不进行无氧呼吸
2
C.O 浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
2
D.O 浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
2
答案 BC O 浓度为零时只有CO 的释放,说明甲曲线表示CO 释放量,A错误;从b点开始,O
2 2 2 2
吸收量等于CO 释放量,说明从此时开始该器官只进行有氧呼吸,B正确;乙曲线表示O 吸收
2 2
量,只有有氧呼吸消耗O,无氧呼吸不消耗O,故乙曲线也可以表示有氧呼吸消耗葡萄糖的速
2 2
率,O 浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C正确;O 浓度为a时单
2 2
位时间内CO 释放相对值为0.6,消耗葡萄糖相对值为1.2/6,当O 浓度为6时单位时间内消
2 2
耗葡萄糖相对值为0.7/6,说明a浓度下葡萄糖消耗速率不是最小,D错误。
14.(2022重庆,12,2分)从图中选取装置,用于探究酵母菌细胞呼吸方式,正确的组合是(
)注:箭头表示气流方向
A.⑤→⑧→⑦和⑥→③
B.⑧→①→③和②→③
C.⑤→⑧→③和④→⑦
D.⑧→⑤→③和⑥→⑦
答案 B 探究酵母菌细胞能进行有氧呼吸时(有CO 生成),为防止空气中的CO 影响实验结
2 2
果,空气通往酵母菌培养液前需先通过NaOH溶液,以除去其中的CO,将该气体通入酵母菌培
2
养液,再用澄清石灰水对酵母菌培养液中的CO 产生情况进行检测,酵母菌培养液中的通气
2
管应“长进短出”;探究酵母菌细胞能进行无氧呼吸时(也有CO 生成),将酵母菌培养液直
2
接与澄清石灰水相连,可用装置②设置无氧条件(装置②应封口放置一段时间,使酵母菌消耗
尽瓶中的O;⑥中培养液过多,易溢出,排除),再与③相连,检测CO 产生情况,B正确。
2 2
15.(2022广东,10,2分)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种
子活力,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后,取种胚浸于
0.5% TTC溶液中,30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是( )
A.该反应需要在光下进行
B.TTF可在细胞质基质中生成
C.TTF生成量与保温时间无关
D.不能用红色深浅判断种子活力高低
答案 B TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成红色的TTF,种子仅可通过细胞呼吸产生
[H],所以该反应不需要在光下进行,A错误;有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,该阶段有
[H]的产生,故TTF可以在细胞质基质中生成,B正确;一定范围内,保温时间越长,产生的[H]
越多,TTF生成越多,C错误;种子活力越高,细胞呼吸越旺盛,产生的[H]越多,红色越深,所以
可以用红色深浅判断种子活力高低,D错误。16.(2022湖南,7,2分)“清明时节雨纷纷,路上行人欲断魂。借问酒家何处有,牧童遥指杏
花村。”徜徉古诗意境,思考科学问题。下列观点错误的是 ( )
A.纷纷细雨能为杏树开花提供必需的水分
B.杏树开花体现了植物生长发育的季节周期性
C.花开花落与细胞生长和细胞凋亡相关联
D.“杏花村酒”的酿制,酵母菌只进行无氧呼吸
答案 D 酿酒初期,酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,缺氧后,酵母菌进行无氧呼吸产生酒
精,D错误。
17.(2022浙江6月选考,12,2分)下列关于细胞呼吸的叙述,错误的是( )
A.人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B.制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C.梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D.酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
答案 B 人体在剧烈运动时骨骼肌细胞会进行产乳酸的厌(无)氧呼吸,产生较多的乳酸,A
正确;乳酸菌厌氧呼吸的中间产物包括丙酮酸,终产物包括乳酸,但乳酸菌厌氧呼吸不产生
CO2,B错误;梨果肉细胞厌氧呼吸产生酒精和CO2,释放的能量大部分以热能形式散失,少部
分用于合成ATP,C正确;在有O2的条件下,酵母菌的厌氧呼吸受到抑制,乙醇的生成量减
少,D正确。
18.(2022全国甲,4,6分)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现,经常运动的人
肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述,错误的是 ( )
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
答案 C 有氧呼吸的全过程分为三个阶段,分别在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜
上进行,这三个阶段都能释放能量,产生ATP,A正确;在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段
的反应,则线粒体内膜上的酶可以催化前两个阶段产生的[H]和氧反应形成水,B正确;丙酮
酸分解成CO2和[H]属于有氧呼吸第二阶段,在线粒体基质中进行,这一阶段不需要O2直接
参与,C错误;线粒体为半自主性细胞器,其中含有DNA和核糖体,故线粒体中的DNA能够通过
转录和翻译控制某些蛋白质的合成,D正确。
易错警示 线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体,可进行DNA的复制、转录和翻译过程,线粒体、叶绿体DNA上的基因可以指导蛋白质的合成。
19.(2022山东,4,2分)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多
种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸
等。下列说法错误的是 ( )
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
答案 C 有氧呼吸产生的NADH是还原型辅酶Ⅰ,磷酸戊糖途径产生的NADPH是还原型辅酶
Ⅱ,A正确;有氧呼吸可将葡萄糖彻底氧化分解并释放大量能量,而磷酸戊糖途径对葡萄糖的
分解不彻底,释放的能量较少,B正确;葡萄糖经磷酸戊糖途径产生NADPH的过程中不伴随碳
原子的转移,故产物NADPH中不含葡萄糖分子中的14C,C错误;受伤组织修复过程伴随着细
胞增殖,需要核苷酸和氨基酸等原料,而磷酸戊糖途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核
苷酸等,D正确。
20.(2022江苏,15,3分)(多选)如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述
正确的有 ( )
A.三羧酸循环是代谢网络的中心,可产生大量的[H]和CO2,并消耗O2
B.生物通过代谢中间物,将物质的分解代谢与合成代谢相互联系
C.乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位
D.物质氧化时释放的能量都储存于ATP
答案 BC 由图可知,三羧酸循环是代谢网络的中心,可产生大量的[H]和CO2,但不消耗O2,
呼吸链会消耗O2,A错误;由图可知,生物通过代谢中间物(如丙酮酸、乙酰CoA等),将物质的分解代谢与合成代谢相互联系,B正确;葡萄糖经糖酵解(细胞呼吸第一阶段)产生丙酮酸,
丙酮酸需转变成乙酰CoA才能参与三羧酸循环,氨基酸、脂肪酸转变成乙酰CoA能参与三羧
酸循环,可见乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位,C正确;物质氧化时释放的能量只有少部
分储存于ATP,大部分都以热能的形式散失,D错误。
21.(2022河北,4,2分)关于呼吸作用的叙述,正确的是 ( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
答案 B 酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳,二氧化碳可使溴麝香草酚蓝(水)溶液由蓝变绿
再变黄,A错误;种子萌发时种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解,为新器官的发育提供原料
(如产物水可参与细胞内的生物化学反应)和能量,B正确;有机物彻底分解、产生大量ATP
的过程是有氧呼吸第三阶段,发生在线粒体内膜上,C错误;通气培养时酵母菌进行有氧呼吸,
不产生酒精,酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色,D错误。
22.(2022北京,3,2分)在北京冬奥会的感召下,一队初学者进行了3个月高山滑雪集训,成
绩显著提高,而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑
雪动作后血浆中乳酸浓度,结果如图。与集训前相比,滑雪过程中受训者在单位时间内(
)
A.消耗的ATP不变
B.无氧呼吸增强
C.所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
答案 B 根据题中信息“单位时间的摄氧量均无明显变化”可知,受训者有氧呼吸产生的
ATP基本不变,根据柱形图可知,受训者集训后血浆中乳酸浓度比集训前显著增多,说明无氧
呼吸增强,受训者无氧呼吸产生的ATP增多,故受训者消耗的ATP总量增多,A、C错误,B正
确;消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸,滑雪过程中受训者单位时间内无氧呼吸增强,故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少,D错误。
23.(2022北京,14,2分)有氧呼吸会产生少量超氧化物,超氧化物积累会氧化生物分子引发
细胞损伤。将生理指标接近的青年志愿者按吸烟与否分为两组,在相同条件下进行体力消耗
测试,受试者血浆中蛋白质被超氧化物氧化生成的产物量如图。基于此结果,下列说法正确
的是 ( )
A.超氧化物主要在血浆中产生
B.烟草中的尼古丁导致超氧化物含量增加
C.与不吸烟者比,蛋白质能为吸烟者提供更多能量
D.本实验为“吸烟有害健康”提供了证据
答案 D 有氧呼吸会产生少量超氧化物,有氧呼吸发生在细胞内,A错误;实验结果说明吸
烟可能导致超氧化物含量增加,但不能证明是尼古丁的作用,B错误;蛋白质一般不作为能源
物质,C错误;实验数据显示,吸烟组产生的可引发细胞损伤的超氧化物量远高于不吸烟组,
这说明“吸烟有害健康”,D正确。
24.(2022浙江1月选考,6,2分)线粒体结构模式如图所示,下列叙述错误的是 ( )
A.结构1和2中的蛋白质种类不同
B.结构3增大了线粒体内膜的表面积
C.厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在结构4中
D.电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成
答案 C 厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在细胞溶胶中,而图中结构4表示线粒体基质,C错误。
25.(2022海南,10,3分)种子萌发过程中,储藏的淀粉、蛋白质等物质在酶的催化下生成简
单有机物,为新器官的生长和呼吸作用提供原料。下列有关叙述错误的是 ( )
A.种子的萌发受水分、温度和氧气等因素的影响
B.种子萌发过程中呼吸作用增强,储藏的有机物的量减少
C.干燥条件下种子不萌发,主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活
D.种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色后,显微镜下观察到橘黄色颗粒,说明该种子含有脂肪
26.答案 C 种子的萌发需要水分,温度会影响种子代谢所需酶的活性,氧气会影响种子的
有氧呼吸,A正确;种子萌发过程中呼吸作用增强,消耗的有机物的量增多,储藏的有机物的
量减少,B正确;可导致酶变性失活的因素有高温、强酸、强碱等,缺水会使酶的活性受抑
制,但不会使其变性失活,C错误;脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,D正确。
27.(2022重庆,8,2分)如图为两种细胞代谢过程的示意图。转运到神经元的乳酸过多会导
致其损伤。下列叙述错误的是( )
A.抑制MCT可降低神经元损伤
B.Rheb蛋白失活可降低神经元损伤
C.乳酸可作为神经元的能源物质
D.自由基累积可破坏细胞内的生物分子
答案 B 题图中,胶质细胞中的葡萄糖分解成丙酮酸后可在Rheb蛋白的作用下,进入线粒
体彻底分解供能,也可在细胞质基质转变成乳酸,乳酸经MCT进入神经元,在神经元线粒体中
分解产生自由基和ATP,结合题干“转运到神经元的乳酸过多会导致其损伤”,可推测自由
基可攻击细胞内各种执行正常功能的分子导致细胞受损,故抑制MCT可降低神经元的损
伤,A、D正确;若Rheb蛋白失活,则进入胶质细胞线粒体的丙酮酸会减少,丙酮酸会产生更
多的乳酸进入神经元,使神经元损伤增加,B错误;乳酸可在神经元的线粒体中分解产生ATP,
可作为神经元的能源物质,C正确。28.(2022山东,16,3分)(不定项)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢
并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体
基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了
电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条
件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。
下列相关说法正确的是 ( )
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
答案 BCD 有氧呼吸第三阶段中,还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传
递给O2,4 ℃时细胞耗氧量升高,说明电子传递未受阻,A错误;与25 ℃时相比,4 ℃时细胞
ATP生成量减少,耗氧量增多,说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量转化为热能的量增多,B正确;
与25 ℃时相比,4 ℃时细胞耗氧量大,消耗葡萄糖的量多,C正确;DNP可使H+进入线粒体基
质时不经过ATP合酶,这样会使电子传递过程中释放的能量更多地以热能的形式散失,故生
成的ATP减少,D正确。
29.(2022江苏,8,2分)下列关于细胞代谢的叙述正确的是 ( )
A.光照下,叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B.供氧不足时,酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C.蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D.供氧充足时,真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
答案 B 光照下的叶肉细胞既可进行光合作用,也可进行呼吸作用,两过程都产生ATP,光
合作用产生的ATP来源于光能的直接转化,呼吸作用产生的ATP来源于有机物中的化学能,A
错误;供氧不足时,酵母菌可在细胞质基质中进行无氧呼吸,将丙酮酸转化为乙醇和CO2,B正
确;蓝细菌为原核生物,无线粒体,但体内含有与有氧呼吸相关的酶,可以进行有氧呼吸,C错
误;供氧充足时,真核细胞在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP,D错误。30.(2021北京,9,2分)在有或无机械助力两种情形下,从事家务劳动和日常运动时人体平均
能量消耗如图。对图中结果叙述错误的是( )
A.走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多
B.葡萄糖是图中各种活动的重要能量来源
C.爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩
D.借助机械减少人体能量消耗就能缓解温室效应
答案 D 走路上学的能量消耗约为 3.5 kcal·min-1,手洗衣服的能量消耗约为 2.1
kcal·min-1,走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多,A正确;葡萄糖是细胞生命活动的
主要能源,B正确;爬楼梯时消耗的能量除了用于肌肉收缩,还会以热能形式散失,C正确;借
助机械减少人体能量消耗不一定能缓解温室效应,因为温室效应的成因主要是煤、石油和天
然气的大量燃烧,使大气中的CO 大量增加,D错误。
2
31.(2021河北,14,3分)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国
果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时
间、增加了农民收益。下列叙述正确的是( )
A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第
三阶段受到抑制
C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D.气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间
答案 ACD 荫坑和气调冷藏库可通过低氧等条件有效降低细胞呼吸,从而减缓果蔬中营养成分和风味物质的分解,A正确;有氧条件下丙酮酸才能进入线粒体进一步分解,故缺氧条件
下有氧呼吸第二、三阶段均受到抑制,B错误;低温可降低细胞质基质和线粒体中与呼吸作
用有关的酶的活性,从而减少有机物的消耗,C正确;乙烯具有催熟作用,不利于果蔬的贮存,
故及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间,D正确。
32.(2021湖南,12,2分)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述,错误的是( )
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中,常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种,可以为种子的呼
吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播,原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D.柑橘在塑料袋中密封保存,可以减少水分散失、降低呼吸速率,起到保鲜作用
答案 B 根据题意,40 ℃左右温水淋种,是为了提供水分和适宜的温度;时常翻种是为了提
供氧气;水分、适宜的温度和氧气都可以促进种子的呼吸作用,A正确。贮藏种子的条件是
零上低温、低氧、干燥,无氧条件下种子无氧呼吸旺盛,产物酒精的积累容易使种子腐烂,贮
藏寿命缩短,B错误。油料作物种子中脂肪较多,相对于糖类而言,脂肪分子中H的比例高,
而O的比例低,单位质量的脂肪氧化分解时消耗的氧气更多,因此播种时适宜浅播,C正确。
水果保鲜时,利用塑料袋密封保存,可隔绝氧气,降低呼吸速率,同时减少水分散失,起到保鲜
作用,D正确。
33.(2021广东,9,2分)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴
趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(图2)。下列
叙述正确的是( )
图2
A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色,表明酵母菌已产生了CO
2
C.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
答案 D 若培养开始时就加入重铬酸钾会影响酵母菌的生存,故应在反应结束后加入,且重
铬酸钾在酸性条件下才能与乙醇发生化学反应,A错误;二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液
由蓝变绿再变黄,B错误;甲基绿与DNA的亲和力较强,故用甲基绿染色可以观察DNA的分布,而观察线粒体的分布应该用健那绿染液,被染色的线粒体呈现蓝绿色,C错误;纤维素水解液
中的葡萄糖含量是一定的,故乙醇的最大产量也是一定的,增加酵母菌的数量只能加快乙醇
产生的速率,D正确。
34.(2021浙江6月选考,10,2分)需氧呼吸必须有氧的参加,此过程中氧的作用是( )
A.在细胞溶胶中,参与糖酵解过程
B.与丙酮酸反应,生成CO
2
C.进入柠檬酸循环,形成少量ATP
D.电子传递链中,接受氢和电子生成HO答案 D 糖酵解发生的场所是细胞溶胶,产物为丙
2
酮酸、[H]和少量ATP,氧不参与糖酵解过程,A错误;需氧呼吸第二阶段中,丙酮酸可在线粒
体基质中和嵴上进行柠檬酸循环,生成CO、[H]和少量ATP,该阶段不需要氧的参与,B、C错
2
误;需氧呼吸第三阶段(电子传递链)发生在线粒体内膜上,O 接受氢和电子生成HO,同时释
2 2
放出大量的能量,合成大量的ATP,D正确。
35.(2021浙江1月选考,11,2分)苹果果实成熟到一定程度,呼吸作用突然增强,然后又突然
减弱,这种现象称为呼吸跃变,呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是(
)
A.呼吸作用增强,果实内乳酸含量上升
B.呼吸作用减弱,糖酵解产生的CO 减少
2
C.用乙烯合成抑制剂处理,可延缓呼吸跃变现象的出现
D.果实贮藏在低温条件下,可使呼吸跃变提前发生
答案 C 苹果果实细胞在呼吸作用过程中不产生乳酸,其厌氧呼吸的产物为酒精和二氧化
碳,A错误; 糖酵解是指 1 个葡萄糖分子转变为 2 个丙酮酸分子的过程 , 该过程中不产生 C O,B
2
错误;乙烯促进果实成熟,果实成熟到一定阶段会出现呼吸跃变现象,因此用乙烯合成抑制剂
处理,可延缓呼吸跃变现象的出现,C正确;果实贮藏在低温条件下,能抑制相关酶的活性,从
而延缓呼吸跃变现象的出现,D错误。
36.(2021全国甲,2,6分)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结
果是( )
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO
2
答案 B 酵母菌是兼性厌氧菌,在有氧和无氧条件下都能生存,其在有氧的条件下分解有机物释放能量多,可以增殖,在无氧的条件下发酵产生酒精,A、C不符合题意;酵母菌无氧呼吸
的第一阶段会产生[H]和丙酮酸,B符合题意;酵母菌有氧呼吸的产物为CO 和HO,无氧呼吸
2 2
的产物为CO 和酒精,即酵母菌有氧与无氧呼吸都有CO 产生,D不符合题意。
2 2
37.(2020课标全国Ⅰ,2,6分)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物
种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误
的是( )
A.若产生的CO 与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
2
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O 的分子数与释放CO 的相等
2 2
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O 吸收也无CO 释放
2 2
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O 的分子数比释放CO 的多
2 2
答案 D 以葡萄糖为呼吸作用的底物时,有氧呼吸过程会产生CO,不产生乙醇;只进行产乙
2
醇的无氧呼吸过程中,消耗1分子的葡萄糖会产生2分子的CO 和2分子的乙醇,A正确。若
2
细胞只进行有氧呼吸,消耗1分子葡萄糖的同时会消耗6分子O,产生6分子CO,即吸收O
2 2 2
的分子数与释放CO 的相等,B正确。若细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸,则消耗1分子葡萄
2
糖只产生2分子的乳酸,此过程中无O 吸收,也无CO 释放,C正确。若细胞同时进行有氧呼
2 2
吸和产生乙醇的无氧呼吸,则吸收O 的分子数比释放CO 的少;若细胞同时进行有氧呼吸和
2 2
产生乳酸的无氧呼吸,则吸收O 的分子数等于释放CO 的分子数,D错误。
2 2
38.(2020山东,2,2分)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生 ATP,
这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是 ( )
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
答案 B 癌细胞主要进行无氧呼吸,无氧呼吸产生的ATP较少,对于能量需求量大的癌细胞
而言,需要大量吸收葡萄糖,A正确;无氧呼吸第一阶段会产生少量ATP,而第二阶段丙酮酸转
化为乳酸的过程中不生成ATP,B错误;癌细胞主要进行无氧呼吸,因此其呼吸作用过程中丙
酮酸主要在细胞质基质中被利用,C正确;癌细胞主要在无氧呼吸第一阶段产生NADH,正常细
胞在有氧呼吸第一、二阶段产生NADH,因此消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH
比正常细胞少,D正确。
39.(2020浙江7月选考,6,2分)下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述,正确的是(
)A.细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B.细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C.细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D.若适当提高苹果果实贮藏环境中的O 浓度会增加酒精的生成量
2
答案 C 细胞的厌(无)氧呼吸由于有机物分解不彻底,释放少量能量,因此生成少量的
ATP,而细胞的需(有)氧呼吸彻底分解有机物,释放大量能量,生成较多的ATP,A错误;细胞的
厌(无)氧呼吸仅在细胞溶胶(细胞质基质)中进行,线粒体是进行需(有)氧呼吸的主要场所,B
错误;细胞的需(有)氧呼吸与厌(无)氧呼吸过程中第一阶段完全相同,都会产生丙酮酸,C正
确;酒精是苹果细胞厌(无)氧呼吸的产物,若适当提高苹果果实贮藏环境中的O 浓度可抑制
2
其厌(无)氧呼吸,减少酒精的生成量,D错误。
40.(2019课标全国Ⅱ,2,6分)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细胞
的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是( )
A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
答案 B 本题以细胞呼吸相关知识为载体,考查运用所学知识和观点,解释某些生物学问题
的能力;试题以马铃薯变酸为背景,体现了对生命观念素养中的结构与功能观的考查。马铃
薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸,A错误;其无氧呼吸第一阶段产生[H]和丙酮酸,并释放
少量能量合成少量ATP,第二阶段[H]把丙酮酸转化为乳酸,B正确,C错误;氧气浓度升高,对
无氧呼吸的抑制作用增强,所以乳酸产生量减少、酸味产生减弱,D错误。
41.(2019浙江4月选考,27,2分)生物利用的能源物质主要是糖类和油脂,油脂的氧原子含
量较糖类中的少而氢的含量多。可用一定时间内生物产生 CO 的摩尔数与消耗O 的摩尔数
2 2
的比值来大致推测细胞呼吸底物的种类。下列叙述错误的是( )
A.将果蔬储藏于充满氮气的密闭容器中,上述比值低于1
B.严重的糖尿病患者与其正常时相比,上述比值会降低
C.富含油脂的种子在萌发初期,上述比值低于1
D.某动物以草为食,推测上述比值接近1
答案 A 本题考查糖类、油脂的氧化分解,考查考生根据题干信息进行分析、判断、推理
的能力。题干中的“油脂的氧原子含量较糖类中的少而氢的含量多”是推理本题的关键信
息,考生需要具备科学思维素养中的演绎与推理要素才能正确解答本题。将果蔬储藏于充满氮气的密闭容器中,进行厌氧呼吸,一定时间内果蔬产生CO 的物质的量大于消耗O 的物质
2 2
的量,A错误;严重的糖尿病患者糖代谢异常,与其正常时相比,严重的糖尿病患者更多地代
谢油脂,油脂代谢需要消耗较多的氧气而释放较少的二氧化碳,因此题述比值会降低,B正确;
富含油脂的种子在萌发初期,消耗较多的氧气释放较少的二氧化碳,题述比值低于1,C正确;
某动物以草为食,摄入的多为纤维素(属于糖类),该动物以糖类代谢为主,推测题述比值接近
1,D正确。
42.(2018课标全国Ⅲ,5,6分)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述,错误的是( )
A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B.食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D.植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
答案 C 本题主要考查细胞呼吸、光合作用和生态系统的能量流动的相关知识,考查了考
生的识记、判断正误的能力。试题通过基础判断的形式考查了生命观念中的物质与能量观
影响植物细胞呼吸方式的主要因素是O 含量,细胞呼吸方式与光照强度无关,黑暗状态下植
2
物可进行有氧呼吸,也可进行无氧呼吸,A正确;能量在食物链上传递的过程中,有一部分能
量通过呼吸作用以热能的形式散失,B正确;有氧呼吸的产物是CO 和水,无氧呼吸的产物是
2
CO 和乙醇或乳酸,C错误;植物在光合作用的光反应阶段有ATP合成,有氧呼吸的三个阶段和
2
无氧呼吸的第一阶段均有ATP合成,D正确。
43.(2018天津理综,5,6分)为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO 和O 传感器的100 mL锥形
2 2
瓶中,加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液,密封后在最适温度下培养。培养液中
的O 和CO 相对含量变化见图。有关分析错误的是( )
2 2
A.t→t,酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
1 2
B.t 时,培养液中葡萄糖的消耗速率比t 时快
3 1
C.若降低10 ℃培养,O 相对含量达到稳定所需时间会缩短
2
D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
答案 C 本题主要考查酵母菌呼吸方式的相关知识,考查考生依据题干信息,正确分析曲线各段含义的能力。对培养液中的O 和CO 相对含量变化曲线的分析属于对科学思维素养中
2 2
演绎与推理要素的考查。由题图可知,t→t,培养液中O 的下降速率变慢,说明O 的消耗速
1 2 2 2
率降低,有氧呼吸速率不断下降,A正确;t→t,酵母菌产生CO 的速率基本不变,此时间段内,
1 3 2
有氧呼吸强度逐渐减弱,无氧呼吸强度逐渐增强,所以在单位时间内要产生等量CO,无氧呼
2
吸需消耗更多的葡萄糖,B正确;由题干信息可知,酵母菌在最适温度下培养,若降低10 ℃培
养,则会使酶的活性降低,从而引起酵母菌有氧呼吸速率变慢,致使培养液中O 相对含量达
2
到稳定所需时间延长,C错误;因为实验后的培养液滤液中含有酵母菌无氧呼吸产生的乙醇,
所以滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色,D正确。
方法技巧 酵母菌呼吸类型的判断(以葡萄糖为底物)
(1)不消耗O
2
,释放CO 2⇒只进行无氧呼吸;
(2)CO
2
产生量等于O
2
消耗量⇒只进行有氧呼吸;
(3)CO
2
产生量大于O
2
消耗量⇒既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,多余的CO
2
来自无氧呼吸;
(4)乙醇产生量小于CO
2
产生量⇒既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,多余的CO
2
来自有氧呼
吸。
44.(2018浙江4月选考,12,2分)以酵母菌和葡萄糖为材料进行“乙醇发酵实验”,装置图如图。
下列关于该实验过程与结果的叙述,错误的是( )
A.将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的甲试管后需振荡混匀
B.在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层液体石蜡以制造富氧环境
C.乙试管中澄清的石灰水变混浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO
2
D.拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味
答案 B 本题通过乙醇发酵实验,考查了科学探究中的方案探讨和结果分析。温水有利于
酵母菌酶活性提高,化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的甲试管后需振荡混匀,目的是使
酵母菌与底物充分接触,利于发生反应,A正确。在甲试管内的混合液表面滴加一薄层液体
石蜡隔绝了空气,目的是制造无氧环境,利于乙醇发酵,B错误。乙试管中澄清的石灰水变混
浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO,C正确。酵母菌厌(无)氧呼吸的产物有酒精和CO,所
2 2
以拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味,D正确。故选B。45.(2017海南单科,7,2分)下列有关植物细胞呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B.若细胞既不吸收O 也不放出CO,说明细胞已停止无氧呼吸
2 2
C.适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D.利用葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收O 与释放CO 的摩尔数不同
2 2
答案 C 分生组织细胞的代谢旺盛,呼吸速率通常比成熟组织细胞的大,A错误;若细胞既
不吸收O 也不放出CO,细胞可能进行产乳酸的无氧呼吸,B错误;影响有氧呼吸的因素有O
2 2 2
浓度和温度等,适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗,C正确;利用
葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收的O 与释放的CO 摩尔数相同,D错误。
2 2
易错警示 代谢越旺盛的细胞,呼吸速率越大;无氧呼吸有产生乳酸的无氧呼吸和产生酒精
的无氧呼吸两种,前者既不吸收O 也不放出CO。
2 2
46.(2016江苏单科,23,3分)突变酵母的发酵效率高于野生型,常在酿酒工业发酵中使用。
如图为呼吸链突变酵母呼吸过程,下列相关叙述错误的是(多选)( )
A.突变酵母乙醇代谢途径未变
B.突变酵母几乎不能产生[H]
C.氧气充足时,野生型酵母种群增殖速率大于突变体
D.通入氧气后,突变酵母产生ATP的主要部位是线粒体
答案 BD 图示中突变酵母呼吸链中断的部位为线粒体。氧气充足时,突变酵母不能进行有
氧呼吸,只能在细胞质基质中进行产生少量ATP的无氧呼吸,故其增殖速率明显低于野生型
酵母。突变酵母细胞质基质内的葡萄糖氧化过程正常,故突变酵母无氧呼吸途径未变,在无
氧呼吸途径中有[H]产生,A、C正确,B、D错误。
解后反思 解读图示信息是解答该题的关键。从图示中找出呼吸链中断的部位这一关键信
息,结合酵母菌有氧呼吸与无氧呼吸的差别,即可得出正确判断。
47.(2016海南单科,11,2分)下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是( )
A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成增加
C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
答案 D ATP去掉两个高能磷酸键后为腺嘌呤核糖核苷酸,其是构成RNA的基本单位之
一,A错误;呼吸抑制剂会抑制细胞呼吸,使ATP生成减少,B错误;无氧呼吸第一阶段可以产
生少量ATP,第二阶段不产生ATP,C错误;光下叶肉细胞既可以进行光合作用也可进行有氧
呼吸,细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成,D正确。
易错警示 (1)ATP去掉两个高能磷酸键后的产物是RNA的基本组成单位之一。(2)无氧呼
吸第一阶段产生少量ATP,第二阶段不产生ATP。
48.(2024贵州,17,10分)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研
究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题:
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢
特点有 ;参与有氧呼吸的酶是 (选填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ;水淹第3 d时,经检测,
作物根的CO 释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O 吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,若不考虑
2 2
乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。
(3)若水淹3 d后排水,植株长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是
(答出2点即可)。
答案 (1)将有机物彻底氧化分解、释放能量多、合成的ATP多 乙 (2)氧气含量 3 (3)
植物能耐受此时无氧呼吸产生的酒精,细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求
解析 (1)与无氧呼吸相比,有氧呼吸可将有机物彻底氧化分解,释放能量多,产生的ATP多。
在一定范围内,随水淹天数的增加,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强,故可推知图中乙酶参与有
氧呼吸,甲酶参与无氧呼吸。(2)水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的因素主要是含氧量。
水 淹 第 3 d 时 , 作 物 根 的 CO 释 放 量 为 0.4 μmol·g-1·min-1,O 吸 收 量 为 0.2
2 2
μmol·g-1·min-1,由于有氧呼吸过程中O 吸收量与CO 释放量相等,因此根细胞无氧呼吸的
2 2
CO 释 放 量 为 0.2 μmol·g-1·min-1, 则 有 氧 呼 吸 消 耗 的 葡 萄 糖 量 为
2
0.2/6=1/30(μmol·g-1·min-1), 无 氧 呼 吸 消 耗 的 葡 萄 糖 量 为0.2/2=1/10(μmol·g-1·min-1),所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。(3)水淹3 d后
排水,若植物能耐受此时植物无氧呼吸积累的酒精,细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活
动的需求,则植物长势可在一定程度上得到恢复。
49.(2024江西,21,12分)当某品种菠萝蜜成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升,再迅
速下降的现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料,测定了常温有氧贮藏条件下果实
的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。回答下列问题:
(1)菠萝蜜在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的 ,其释放的能量一部分用于
生成 ,另一部分以 的形式散失。
(2)据图可知,菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,这体现了乙烯产生
的调节方式为 。
(3)据图推测,菠萝蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是 。为证实上述推测,
拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖,现有充足的新采摘菠萝蜜、仪
器设备(如比色仪,可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂,该试
剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等。简要描述实验过程:
①
②分别制作匀浆,取等量匀浆液
③
④分别在沸水浴中加热
⑤
(4)综合上述发现,新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升,其
原因是 。
答案 (1)内膜 ATP 热能 (2)(正)反馈调节 (3)先增加后减少 ①在贮藏期0~5天分别
取等量的长势相同的菠萝蜜 ③分别加入等量DNS试剂 ⑤利用比色仪定量分析各组菠萝
蜜匀浆中的葡萄糖的浓度 (4)乙烯能通过调节可溶性糖的上升来调控果实呼吸速率的上升
解析 (1)真核细胞有氧呼吸第三阶段,[H]与O 结合生成HO,同时释放出大量的能量,这些
2 2
能量一部分用于合成ATP,一部分以热能的形式散失,该过程发生的场所是线粒体内膜。(2)
正反馈调节是指在一个系统中,系统工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,使该
系统工作的效果增强。由题意知,菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,这体现了乙烯产生的调节方式为正反馈调节。(3)细胞呼吸的底物主要是葡萄糖等可溶性糖,
由题图的呼吸速率变化可推知,菠萝蜜贮藏5天内可溶性糖含量先增加后减少。要通过实验
证实这一推测,可在贮藏期0~5天分别取等量的长势相同的菠萝蜜(共6组),分别制作匀浆
后,取等量匀浆,各加入等量的DNS试剂,沸水浴加热,溶液呈棕红色(深浅有所不同),待冷却
后,利用比色仪定量分析各组菠萝蜜匀浆中的葡萄糖的浓度。(4)由图可知,新采摘的菠萝蜜
在贮藏过程中的呼吸速率变化趋势与乙烯释放速率的变化趋势相似(或呈正相关),且乙烯可
使可溶性糖增多,乙烯释放速率与可溶性糖变化趋势呈正相关,故可推测乙烯能通过调节可
溶性糖的变化趋势来调控果实的呼吸速率。
50.(2024北京,17,12分)啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中,需从密闭的发酵罐中采集酵
母菌用于再发酵,而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究
了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控,以优化采集条件。
(1)酵母菌是兼性厌氧微生物,在密闭发酵罐中会产生 和CO 。有氧培养时,酵母菌
2
增殖速度明显快于无氧培养,原因是酵母菌进行有氧呼吸,产生大量 。
(2)本实验中,采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌,统计
菌 落 数 ( 图 1) 。 由 结 果 可 知 , 有 利 于 保 留 占 比 很 低 菌 种 的 采 集 条 件 是
。
(3)根据上述实验结果可知,采集酵母菌时O 浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者
2
推测,酵母菌接触O 的最初阶段,细胞产生的过氧化氢(HO)浓度会持续上升,使酵母菌受损。
2 2 2
已知HO 能扩散进出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌,分别接种至含不同
2 2
浓度HO 的培养基上,无氧培养后得到如图2所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推
2 2
测,并说明理由。(4)上述推测经证实后,研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组,A组菌液直接滴加
到HO 溶液中,无气泡产生;B组菌液有氧培养4天后,取与A组活菌数相同的菌液,滴加到
2 2
HO 溶液中,出现明显气泡。结果说明,酵母菌可通过产生 以抵抗HO 的伤害。
2 2 2 2
答案 (1)酒精 能量 (2)无氧取样/无氧培养 (3)不能完全证实。图中存在HO 的培养基,
2 2
酵母菌数量少也可能是培养基的HO 扩散进入细胞,对酵母菌细胞造成损伤导致。 (4)HO
2 2 2 2
酶
解析 (1)密闭的发酵罐中,由于缺乏氧气,酵母菌会发生无氧呼吸,其产物是酒精和CO。酵
2
母菌有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸,因此,有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。(2)据
图1结果分析知,与其他采集条件相比,无氧取样/无氧培养的采集条件下,酵母菌的菌落数
更多,说明在此采集条件下,菌种死亡率低,有利于保留占比很低的菌种。(3)图2结果表明,
培养基HO 浓度为0时,无HO 分解产生O,酵母菌没有接触到O,细胞几乎不产生HO,酵母
2 2 2 2 2 2 2 2
菌细胞没有损伤,所以培养基中生长的酵母菌数量最多,随着培养基HO 浓度的增大,其分解
2 2
产生的O 增多,酵母菌接触O 后产生HO,使酵母菌受损,所以培养基中生长的酵母菌数量减
2 2 2 2
少,因此可以证实酵母菌接触O 的最初阶段,细胞产生的HO 浓度会持续上升,使酵母菌受损
2 2 2
的推测。但HO 能扩散进出细胞,因此存在HO 的培养基,酵母菌数量少也可能是由培养基
2 2 2 2
的HO 扩散进入细胞,对酵母菌细胞造成损伤所致的,不能完全证实相关推测。(4)正常情况
2 2
下,发酵罐为密闭环境(无氧环境),当在有氧条件下取样得到菌液并分为A、B两组,A组菌
液直接滴加到HO 溶液中(此时A组菌体内未产生HO 酶),细胞会损伤,但无气泡产生,说明
2 2 2 2
HO 未分解;B组菌液有氧培养4天,体内应已产生HO,滴加到HO 溶液中,细胞破裂,出现明
2 2 2 2 2 2
显气泡,说明B组菌产生了HO 酶并随细胞破裂进入HO 溶液中,推测酵母菌可通过产生HO
2 2 2 2 2 2
酶以抵抗HO 的伤害。
2 2
第6节 捕获光能的色素和光合作用的原理
1.(2024广东,3,2分)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用
纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是( )
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
答案 C 应选择新鲜程度一致的叶片混合研磨,A错误;提取液是无水乙醇,加水补充会使乙
醇浓度降低,不利于色素的提取,B错误;层析液中含有有毒的挥发性物质,应妥善处理,D错
误。2.(2024北京,12,2分)五彩缤纷的月季装点着美丽的京城,其中变色月季“光谱”备受青睐。
“光谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光
谱”月季进行的实验,难以达成目的的是( )
A.用花瓣细胞观察质壁分离现象
B.用花瓣大量提取叶绿素
C.探索生长素促进其插条生根的最适浓度
D.利用幼嫩茎段进行植物组织培养
答案 B 成熟的花瓣细胞中含有中央液泡,可用于观察质壁分离现象;月季插条易生根,可用
于探索生长素促进其插条生根的最适浓度;幼嫩茎段分裂能力强可作为外植体进行植物组织
培养,A、C、D不符合题意。“光谱”月季花瓣细胞中不含叶绿素,B符合题意。
3.(2024贵州,3,3分)为探究不同光照强度对叶色的影响,取紫鸭跖草在不同光照强度下,其
他条件相同且适宜,分组栽培,一段时间后获取各组光合色素提取液,用分光光度法(一束单
色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。
下列叙述错误的是( )
A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
答案 D 叶绿素和类胡萝卜素均能吸收蓝紫光,故测定叶绿素的含量时不可使用蓝紫光波
段,D错误。
4.(2023全国乙,2,6分)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体
中色素的叙述,错误的是( )
A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素
B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上
C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰
D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越慢
答案 D 叶绿素的元素组成为C、H、O、N、Mg,因此氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的
重要元素,A正确;叶绿素和类胡萝卜素属于光合色素,均存在于叶绿体中类囊体的薄膜上,B
正确;胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,因此用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收
光谱在蓝紫光区有吸收峰,C正确;叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随
层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢,D错误。
易混易错 叶绿素由C、H、O、N、Mg组成,胡萝卜素由C、H组成,叶黄素由C、H、O组成;
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。5.(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
答案 B 用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏,A错误;若连续多
次重复画滤液细线可累积更多的色素,但会使滤液细线过宽,分离后滤纸上易出现色素带重
叠,B正确;该实验分离色素后,滤纸条上色素带的宽窄只能比较各种色素相对含量的多少,
但不能测定各种色素的具体含量,C错误;花青素易溶于水而不易溶于石油醚等有机溶剂,若
得到5条色素带,距离滤液细线最近的应为花青素,即在叶绿素b的下方,D错误。
6.(2022浙江1月选考,2,2分)以黑藻为材料进行“观察叶绿体”活动。下列叙述正确的是
( )
A.基部成熟叶片是最佳观察材料 B.叶绿体均匀分布于叶肉细胞中心
C.叶绿体形态呈扁平的椭球形或球形 D.不同条件下叶绿体的位置不变
答案 C 黑藻幼嫩叶片薄,适宜作为“观察叶绿体”活动的材料,A错误;黑藻叶肉细胞有
中央液泡,叶绿体分布在液泡的周边,B错误;叶绿体的位置可随光照强度和方向的改变而改
变,D错误。
7.(2022湖北,12,2分)某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量
(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是 ( )
植株类型 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素/类胡萝卜素
野生型 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.两种突变体的出现增加了物种多样性
B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致
D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
答案 D 两种突变体的出现增加了遗传(基因)多样性,但仍为同一物种,A错误;叶绿素主
要吸收红光和蓝紫光,而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,由表中两种突变体的叶绿素、类胡萝
卜素的含量可判断,突变体1比突变体2吸收红光的能力更强,B错误;根据题干信息可知,两
种黄叶突变体的表现型相似,表中两种突变体的光合色素含量有差异,不能确定是由不同基
因的突变所致,C错误;分析表中数据可知,与野生型相比,黄叶突变体的叶绿素与类胡萝卜素的比值都大幅度下降,由此可推断,叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅度下降可导致突变体
的叶片呈黄色,D正确。
解题关键 解答本题的前提条件是要明确光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类,前者主
要吸收红光和蓝紫光,而后者主要吸收蓝紫光。
8.(2022江苏,5,2分)下列有关实验方法的描述合理的是 ( )
A.将一定量胡萝卜切碎,加适量水、石英砂,充分研磨,过滤,获取胡萝卜素提取液
B.适当浓度蔗糖溶液处理新鲜黑藻叶装片,可先后观察到细胞质流动与质壁分离现象
C.检测样品中的蛋白质时,须加热使双缩脲试剂与蛋白质发生显色反应
D.用溴麝香草酚蓝(水)溶液检测发酵液中酒精含量的多少,可判断酵母菌的呼吸方式
答案 B 胡萝卜素属于脂溶性物质,应用有机溶剂提取,而非用水提取,A错误;黑藻叶片含
有叶绿体和中央液泡,用适当浓度蔗糖溶液处理,可以叶绿体的运动为标志观察到细胞质的
流动,一段时间后可观察到质壁分离现象,B正确;双缩脲试剂与蛋白质发生紫色反应不需要
加热,C错误;溴麝香草酚蓝溶液可用来检测CO,检测酒精可用酸性重铬酸钾溶液,颜色变化
2
为由橙色变为灰绿色,D错误。
9.(2021北京,13,2分)关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学实验,叙述错误的是 (
)
A.研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液
B.利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA
C.依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离
D.利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质
答案 C 肝细胞里含过氧化氢酶,A正确;DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,B正确;
不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快,反之则慢,即
依据溶解度的差异对光合色素进行纸层析分离,C错误;蛋白质含肽键,与双缩脲试剂反应呈
紫色,D正确。
10.(2021天津,6,4分)孟德尔说:“任何实验的价值和效用,取决于所使用材料对于实验目
的的适合性。”下列实验材料选择不适合的是( )A.用洋葱鳞片叶表皮观察细胞的质壁分离和复原现象
B.用洋葱根尖分生区观察细胞有丝分裂
C.用洋葱鳞片叶提取和分离叶绿体中的色素
D.用洋葱鳞片叶粗提取DNA
答案 C 紫色洋葱鳞片叶外表皮可以用来观察细胞的质壁分离和复原现象;洋葱鳞片叶可
以用来粗提取DNA;洋葱根尖分生区可以用来观察植物细胞有丝分裂。由于洋葱鳞片叶没有
叶绿体,因此不能用来提取和分离叶绿体中的色素,故选C。
11.(2021辽宁,5,2分)下列有关中学生物学实验中观察指标的描述,正确的是
( )
选项 实验名称 观察指标
A 探究植物细胞的吸水和失水 细胞壁的位置变化
B 绿叶中色素的提取和分离 滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄
C 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液的浑浊程度
D 观察根尖分生组织细胞有丝分裂 纺锤丝牵引染色体的运动
答案 B 探究植物细胞的吸水和失水实验中,应观察原生质层与细胞壁的位置关系,A错误;
探究酵母菌细胞呼吸的方式,应检测CO2和酒精,可观察石灰水的浑浊程度,C错误;观察有
丝分裂实验,主要观察染色体的形态、数目和位置,观察的细胞是死细胞,看不到纺锤丝牵引
染色体的运动,D错误。
12.(2020江苏单科,6,2分)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,下列
叙述错误的是( )
A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C.研磨时添加石英砂有助于色素提取
D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散
答案 B 叶绿体色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,故可以用无水乙醇提取叶绿体色
素,A正确;研磨时加入应CaCO,其可以中和酸性物质,防止叶绿素被破坏,B错误;研磨时添
3
加石英砂(SiO)有助于对菠菜叶的充分研磨,易于提取色素,C正确;在滤纸条上画滤液细线
2时,要用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀地画出一条细线,吹干后,再重复画若干次,画
滤液细线时要细且齐,若滤液扩散会导致细线不齐,可能出现色素带重叠现象,D正确。
13.(2019海南单科,9,2分)下列关于高等植物光合作用的叙述,错误的是( )
A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能
B.红光照射时,胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a
C.光反应中,将光能转变为化学能需要有ADP的参与
D.红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用
答案 B 本题通过对光合色素及其相关知识的考查体现了生命观念中的物质与能量观、结
构与功能观。光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能,但需要利用光反应阶段产生的[H]
和ATP,A正确;胡萝卜素不能吸收红光,B错误;光反应中,将光能转变为ATP中活跃的化学能,
需要有ADP和Pi及ATP合成酶的参与,C正确;红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合
作用,光能可以转变为ATP中活跃的化学能,D正确。
14.(2017天津理综,5,6分)叶绿体中的色素为脂溶性,液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以
月季成熟的紫红色叶片为材料,下列实验无法达到目的的是( )
A.用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B.用水做层析液观察花青苷的色素带
C.用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水
D.用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目
答案 D 本题考查绿叶中色素的提取与分离、细胞有丝分裂等相关知识。叶绿体色素为脂
溶性,可溶于有机溶剂如无水乙醇,A可达到目的;花青苷为水溶性,类比叶绿体色素的分离
方法,可用水做层析液观察花青苷的色素带,B 可达到目的;质壁分离和复原实验可用于探究
细胞的吸水和失水,C可达到目的;细胞中的染色质只在有丝分裂或减数分裂过程中形成染
色体,而表皮细胞无分裂能力,细胞中无染色体,D符合题意。
易错警示 染色质与染色体是同种物质在细胞不同时期的两种不同形态。在细胞分裂过程
中,染色质丝螺旋缠绕,成为染色体;在细胞分裂末期,染色体解螺旋恢复为染色质状态,而无
分裂能力的细胞中不出现染色体。
15.(2017课标全国Ⅲ,3,6分)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光
的反应(如O 的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( )
2
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C.光合作用的作用光谱也可用CO 的吸收速率随光波长的变化来表示
2
D.叶片在640~660 nm波长光下释放O 是由叶绿素参与光合作用引起的
2
答案 A 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光基本不吸收红光,A错误;不同光合色素的吸收光谱可
通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,B正确;光合作用光反应阶段色素对光的吸收会
影响暗反应阶段对CO 的利用,所以光合作用的作用光谱也可用CO 的吸收速率随光波长的
2 2
变化来表示,C正确;640~660 nm波长的光属于红光区,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素
主要吸收红光和蓝紫光,所以叶片在640~660 nm波长光下释放O 是由叶绿素参与光合作用
2
引起的,D正确。
16.(2016课标全国Ⅱ,4,6分)关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是( )
A.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B.构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C.通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D.黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的
答案 C 叶绿体中的色素是有机物,可溶解在有机溶剂乙醇中,A正确;Mg2+是参与构成叶绿
素的成分,可由植物的根从土壤中吸收,B正确;一般情况下,光合作用所利用的光都是可见
光,叶绿体中的色素主要吸收红光、蓝紫光用于光合作用,C错误;叶绿素的合成需要光照,
黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的,D正确。
17.(2016四川理综,3,6分)下列有关实验操作或方法所导致结果的描述,不正确的是( )
A.用纸层析法分离色素时,若滤液细线画得过粗可能会导致色素带出现重叠
B.用葡萄制作果醋时,若先通入空气再密封发酵可以增加醋酸含量提高品质
C.提取胡萝卜素时,若用酒精代替石油醚萃取将会导致胡萝卜素提取率降低
D.调查人群中色盲发病率时,若只在患者家系中调查将会导致所得结果偏高
答案 B 用纸层析法分离叶绿体色素时,滤液细线要画得细而直,若滤液细线画得过粗,可
能会导致色素带出现重叠,A项正确;用葡萄制作果醋时,所用微生物为需氧型的醋酸杆菌,
在发酵过程中装置不能密封,B项错误;酒精是水溶性有机溶剂,而石油醚为水不溶性有机溶
剂,石油醚可充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶,所以用酒精代替石油醚萃取将会导致胡萝
卜素提取率降低,C项正确;调查人群中色盲发病率时,应在人群中随机调查,若只在患者家
系中调查,将会导致所得结果偏高,D项正确。
18.(2016江苏单科,17,2分)下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述,正确的是( )
A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO,防止酸破坏叶绿素
3
B.即使菜叶剪碎不够充分,也可以提取出4种光合作用色素C.为获得10 mL提取液,研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好
D.层析完毕后应迅速记录结果,否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失
答案 B 应该在研磨叶片前加入碳酸钙,A项错误;即使菜叶剪碎不够充分,叶绿体色素也
可以溶解在无水乙醇中进而提取光合色素,B项正确;鲜菠菜中含有较多水分,因此不能为获
得10 mL提取液而一次性加入10 mL乙醇,C项错误;层析完毕后,叶绿素条带不会随溶剂挥
发而消失, D项错误。
易错警示 (1)叶绿体色素的提取和分离过程中加入的试剂的作用:①SiO,为了研磨充分;
2
②CaCO,防止叶绿素被破坏;③无水乙醇,溶解色素;④层析液,用于分离各种色素。(2)叶绿
3
体中的色素不会随层析液挥发。
19.(2015江苏单科,21,3分)为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响,某同学用乙醇提取
叶绿体色素,用石油醚进行纸层析,如图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带)。
下列叙述正确的是(多选)( )
A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B.类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C.色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D.画滤液线时,滤液在点样线上只能画一次
答案 ABC 分析正常光照和强光照下的不同色素带宽度可以发现,强光导致了叶绿素含量
降低、类胡萝卜素含量升高,这可能与类胡萝卜素可以抵御强光照有关,A、B正确;叶绿素a
的吸收波长更广一些,C正确;为增加色素带的色素含量,画滤液细线时,滤液应在点样线上
重复画几次,D错误。
审题方法 本题的关键是对题图的分析,通过对图解的分析找出强光照下与正常光照下移栽
幼苗光合色素滤纸层析结果的不同之处,理解色素带宽窄与色素的含量及强光照的关系;同
时结合已学相关知识对各选项作出准确分析判断。
20.(2022辽宁,22,10分)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:
Ⅰ.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,结果见表。
样品 叶绿素a(mg·g-1) 叶绿素b(mg·g-1)
上层 0.199 0.123
中层 0.228 0.123
下层 0.684 0.453
数据表明,取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高,这是因为
。
Ⅱ.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。
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。
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。
答案 (1)类胡萝卜素 类囊体薄膜 (2)下层光照弱,浒苔通过增加叶绿素含量,以提高对光能的利用率 (3)高温变性 维持酸碱度(pH) 上清液 (4)1 800 抑制
解析 (1)高等植物的光合色素包括叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)和类胡萝卜素(胡萝卜素
和叶黄素)。在细胞中,光合色素分布在叶绿体类囊体薄膜上。(2)“藻席”下层光照弱,弱
光环境中的植物可通过增加叶绿素含量来提高对光能的利用率,以此来适应环境。(3)酶Y
的化学本质为蛋白质,强酸、强碱及高温均会对其空间结构、活性产生影响,故粗酶液制备
过程需保持低温(防止酶降解和高温变性),研磨时加缓冲液主要是为了维持酸碱度稳定。破
碎后的细胞碎片质量大于蛋白质,离心处理后,蛋白质应分布在上清液。(4)图2显示浒苔甲
酶Y在12:00时活性最高,对应的光照强度为1 800 μmol·m-2·s-1。而浒苔乙酶Y的活性
在弱光环境下更高,说明强光可抑制浒苔乙酶Y的活性。
21.(2020浙江7月选考,27,7分)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。
22.(2019浙江4月选考,30,7分)回答与光合作用有关的问题:
(1)在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO 的溶液培养
2
小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,短期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸(C)的含量会
3
。为3-磷酸甘油酸(C)还原成三碳糖提供能量的物质是 。若停止CO 供应,
3 2
短期内小球藻细胞中RuBP(C)的含量会 。研究发现Rubisco酶是光合作用过
5
程中的关键酶,它催化CO 被固定的反应,可知该酶存在于叶绿体 中。
2
(2)在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自
上而下两条带中的色素合称为 。分析叶绿素a的吸收光谱可知,其主要吸收可
见光中的 光。环境条件会影响叶绿素的生物合成,如秋天叶片变黄的
现象主要与 抑制叶绿素的合成有关。
答案 (1)增加 ATP和NADPH 增加 基质 (2)类胡萝卜素 蓝紫光和红 低温
解析 通过对光合作用过程中相关物质的变化的考查,体现了生命观念中的物质与能量观要
素。(1)在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,正常光照下,用含有0.1%CO 的溶液
2
培养小球藻一段时间。当用绿光照射该溶液,光反应将减弱,ATP和NADPH的生成量减少,短
期内小球藻细胞中3-磷酸甘油酸(即三碳酸,C)的含量会增加。为3-磷酸甘油酸还原成三
3
碳糖提供能量的物质是ATP和NADPH。若停止CO 供应,短期内RuBP(C)的消耗量减少而合
2 5
成量不变,因此短期内小球藻细胞中RuBP的含量会增加。Rubisco酶是光合作用过程中的
关键酶,它催化CO 被固定的反应,CO 被固定的反应发生在叶绿体基质中,因此推测该酶存在
2 2
于叶绿体基质中。(2)在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进
行分离后,滤纸条自上而下两条带中的色素(胡萝卜素和叶黄素)合称为类胡萝卜素。叶绿素
a主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。秋天叶片变黄的现象主要与低温抑制叶绿素的合成
有关。
第7节 光合作用的影响因素及应用
1.(2024北京,4,2分)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验,测定单位时间单位叶
面积的氧气释放量,结果如图所示。若想提高X,可采取的做法是( )A.增加叶片周围环境CO 浓度
2
B.将叶片置于4 ℃的冷室中
C.给光源加滤光片改变光的颜色
D.移动冷光源缩短与叶片的距离
答案 A 题图曲线体现了光照强度对光合速率的影响,当氧气释放速率达到X时,氧气释放速
率已不再随光照强度的增加而增大,要提高X,就需要考虑改变影响光合作用的其他因素,如
可采取增加叶片周围环境CO 浓度,A正确;在4 ℃的冷室中,叶片中与光合作用有关的酶活
2
性降低,光合速率下降,不能提高X,B错误;给光源加滤光片等同于降低光照强度,X可能降
低,缩小冷光源与叶片的距离可增加光照强度,但对X无影响,C、D错误。
2.(2022湖南,13,4分)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12
时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是 ( )
A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少
B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低
D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降
答案 AD 叶片蒸腾作用强,植物体为防止失水过多,部分气孔关闭,影响了CO2的进入量,
抑制了暗反应,A正确;在上述过程中,光反应不受影响,但是由于光反应产物的积累,会存在
反馈机制,抑制叶片转化光能的能力,D正确;温度可影响光合酶和呼吸酶的活性,12时左右
光合作用强度明显减弱,但不会小于呼吸作用强度,B错误;与光合作用有关的色素位于叶绿
体类囊体薄膜上,C错误。
3.(2022海南,3,3分)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜
叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光
照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如图。下列有关叙述正确的是 ( )A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中,0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
答案 B 本实验的目的是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响,自变量是CO2浓度
(通过等体积不同浓度的NaHCO3溶液来实现),温度、光照等属于无关变量,应相同且适宜,A
错误;实验中所用的菠菜叶圆片已进行排气处理,叶圆片通过光合作用释放氧气的速率越大,
叶圆片上浮所需时间越短,B正确;四组实验中,0.5% NaHCO3溶液中叶圆片上浮平均时长最
长,表明其光合速率最低,C错误;若从适宜温度降低到4 ℃,与光合作用相关的酶的活性降
低,导致光合速率降低,则各组叶圆片上浮所需时长均会延长,D错误。
4.(2022北京,2,2分)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、
CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出 ( )
A.低于最适温度时,光合速率随温度升高而升高
B.在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高
C. CO2浓度为200 μL·L-1时,温度对光合速率影响小
D. 10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
答案 D 由题图可知,当CO2浓度一定时,在一定温度范围内,光合速率随着温度的升高而
升高,达到最适温度时,光合速率达到最大值,之后光合速率随温度的升高而降低,A不符合
题意;由题图可知,当CO2浓度为200 μL∙L-1时,光合作用最适温度在20~30 ℃,当CO2浓度为370 μL∙L-1时,光合作用最适温度约为30 ℃,当CO2浓度为1 000 μL∙L-1时,光合作
用最适温度大于30 ℃,故在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高,B不
符合题意;当CO2浓度为200 μL∙L-1时,光合速率曲线随温度的升高变化幅度较小,即温度
对光合速率影响小,C不符合题意;10 ℃时,CO2浓度从200 μL∙L-1上升到370 μL∙L-1时,
光合速率有所提高,但当CO2浓度从370 μL∙L-1上升到1 000 μL∙L-1时,光合速率基本不
变,故不能判断10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高,D符合题意。
5.(2022福建,13,4分)曲线图是生物学研究中数学模型建构的一种表现形式。如图中的曲
线可以表示相应生命活动变化关系的是 ( )
A.曲线a可表示自然状态下,某植物CO 吸收速率随环境CO 浓度变化的关系
2 2
B.曲线a可表示葡萄糖进入红细胞时,物质运输速率随膜两侧物质浓度差变化的关系
C.曲线b可表示自然状态下,某池塘草鱼种群增长速率随时间变化的关系
D.曲线b可表示在晴朗的白天,某作物净光合速率随光照强度变化的关系
答案 C 自然状态下,随着环境CO 浓度升高,固定CO 的C 和相关酶达到饱和,CO 吸收速
2 2 5 2
率不再增加,但一般不会出现曲线后段的下降,所以不能用曲线a表示,A错误;葡萄糖以协
助扩散方式进入红细胞,膜两侧葡萄糖浓度差越大,运输速率越大,但最终受到细胞膜上葡萄
糖载体数量的限制,故曲线达到最大值后维持相对稳定,不能用曲线a表示,B错误;自然状
态下,某池塘草鱼种群增长速率随时间变化先上升后下降,关系如曲线b所示,C正确;在晴
朗的白天,某作物净光合速率随光照强度的变化而变化,清晨或傍晚光强较弱时净光合速率
可能小于零,不符合曲线b,D错误。
6.(2021辽宁,2,2分)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生
产系统,常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是( )
A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D.适时通风可提高生产系统内的CO 浓度
2
答案 B 光的波长和光照强度影响光合作用,可以根据植物生长规律对二者进行调控,A选
项正确;培养液的浓度应低于根细胞细胞液的浓度,以使植物根细胞能够正常吸收水分,B选项错误;温度通过影响酶的活性,从而影响光合速率与呼吸速率,白天最适温度条件下积累有
机物多,夜晚温度低消耗有机物少,有利于提高作物产量,C选项正确;CO 是暗反应的原
2
料,CO 浓度高低直接影响光合速率,适当通风能提高CO 浓度,有利于提高光合作用,D选项
2 2
正确。
7.(2021湖南,7,2分)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过
程。下列叙述错误的是( )
A.弱光条件下植物没有O 的释放,说明未进行光合作用
2
B.在暗反应阶段,CO 不能直接被还原
2
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
答案 A 弱光条件下植物仍然可以进行光合作用,只不过光反应产生的氧气较少,被植物体
全部用来进行有氧呼吸,最终表现为没有氧气释放,A错误;在暗反应阶段,CO 先与C 结合形
2 5
成C,C 再被还原成糖类和C,故CO 不能直接被还原,B正确;禾谷类作物开花期光合作用的
3 3 5 2
产物有一部分用来维持花穗的生长发育,剪掉部分花穗后,有机物的输出减少,会造成光合产
物的短期积累,从而抑制光合作用,C正确;合理密植有利于充分利用光能,从而提高光合作
用强度,有机肥富含有机物,能在微生物的分解作用下产生CO 和其他养分,利于植物进行光
2
合作用,D正确。
8.(2021湖北,9,2分)短日照植物在日照时数小于一定值时才能开花。已知某短日照植物在
光照10小时/天的条件下连续处理6天能开花(人工控光控温)。为了给某地(日照时数最长
为16小时/天)引种该植物提供理论参考,探究诱导该植物在该地区开花的光照时数X(小
时/天)的最大值,设计了以下四组实验方案,最合理的是( )
实验方案 对照组(光照时数:小时/天,6天) 实验组(光照时数: X小时/天,6天)
A. 10 4≤X<10设置梯度
8≤X<10,
B. 10
10<X≤16设置梯度
C. 10 10<X≤16设置梯度
D. 10 10<X≤24设置梯度
答案 C 已知该短日照植物在日照时数为10小时/天时,连续处理6天就能开花。若将该
植物引种到每天光照时数最长为16 h的环境中,欲探究诱导该植物在该地区开花的光照时
数的最大值,设计时,实验组的光照时数应大于对照组的光照时数,且小于或等于16小时/天。
故选C。9.(2021湖北,12,2分)酷热干燥的某国家公园内生长有很多马齿苋属植物,叶片嫩而多肉,
深受大象喜爱。其枝条在大象进食时常被折断掉到地上,遭到踩踏的枝条会长成新的植株。
白天马齿苋属植物会关闭气孔,在凉爽的夜晚吸收CO 并储存起来。针对上述现象,下列叙
2
述错误的是( )
A.大象和马齿苋属植物之间存在共同进化
B.大象和马齿苋属植物存在互利共生关系
C.水分是马齿苋属植物生长的主要限制因素
D.白天马齿苋属植物气孔关闭,仍能进行光合作用
答案 B 大象吃马齿苋属植物的叶片,马齿苋属植物的枝条在大象进食时常被折断掉到地
上,遭到踩踏的枝条会长成新的植株,从而繁衍后代,这说明大象和马齿苋属植物之间存在共
同进化,A正确;马齿苋属植物的叶片嫩而多肉,深受大象喜爱,说明大象和马齿苋属植物存
在捕食关系,B错误;酷热干燥的某国家公园内生长有很多马齿苋属植物,说明水分是马齿苋
属植物生长的主要限制因素,C正确;马齿苋属植物在凉爽的夜晚会吸收CO 并储存起来,所
2
以虽然白天马齿苋属植物气孔关闭,但其仍可利用储存的CO 进行光合作用,D正确。
2
10.(2020浙江7月选考,25,2分)将某植物叶片分离得到的叶绿体,分别置于含不同蔗糖浓
度的反应介质溶液中,测量其光合速率,结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶
绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是( )
A.测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B.若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体,测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比,
光合速率偏大
C.若该植物较长时间处于遮阴环境,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的
关系相似
D.若该植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A-B段对
应的关系相似
答案 A 该植物叶片同时进行光合作用和呼吸作用,测得的该植物叶片的光合速率表示净
光合速率,该叶片分离得到的叶绿体的光合速率表示总光合速率,净光合速率=总光合速率-
呼吸速率,A正确;若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体,说明部分叶绿体被破坏无法进行光合作用,与无破碎叶绿体相比,光合速率偏小,B错误;若该植物长时间处于遮阴环
境,光合速率慢,叶片内蔗糖不可能出现高浓度积累的现象,二者的关系不同于图中B-C段对
应的关系,C错误;花朵为光合产物的贮存场所,若该植物处于开花期,摘除花朵后,蔗糖的贮
存器官减少,叶片内蔗糖积累会抑制光合作用的正常进行,二者的关系与图中B-C段对应的
关系相似,D错误。
11.(2019课标全国Ⅰ,3,6分)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中,
一段时间后植株达到40 g,其增加的质量来自( )
A.水、矿质元素和空气
B.光、矿质元素和水
C.水、矿质元素和土壤
D.光、矿质元素和空气
答案 A 本题借助光合作用的原理与应用等知识,考查学生运用所学知识与观点,对生物学
问题进行推理、判断的能力;试题融合了组成生物体的元素、化合物及光合作用等相关知识,
体现了对生命观念素养中物质与能量观的考查。该黄瓜幼苗质量增加部分可分为干重的增
加和含水量的增加,干重增加量来源于从土壤中吸收的矿质元素及利用CO(空气)和HO合
2 2
成的有机物。故选A。
12.(2018江苏单科,18,2分)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假
设条件中能使图中结果成立的是( )
A.横坐标是CO 浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度
2
B.横坐标是温度,甲表示较高CO 浓度,乙表示较低CO 浓度
2 2
C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度
D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO 浓度,乙表示较低CO 浓度
2 2
答案 D 本题通过对光合作用影响因素的分析探讨,考查了科学思维素养中的归纳与概括
要素。由图中信息可知:当横坐标是光照强度,即该实验的自变量是光照强度时,温度是该实
验的无关变量,所以曲线起点相同,即呼吸强度相同,当光照强度达到一定强度时,一定范围
内CO 浓度越高,净光合速率越大,当光照强度达到一定值即光饱和点时,净光合速率不变,D
2正确;若横坐标是温度,在一定温度范围内,净光合速率随温度升高而升高,超过某一最适温
度,净光合速率随温度升高而下降,B错误;当横坐标是CO 浓度或光波长时,净光合速率与温
2
度的关系不一定呈正相关,A、C选项错误。
方法技巧 坐标曲线图的分析方法
(1)横坐标是自变量,纵坐标是因变量。
(2)无关变量保持一致,结合图中信息,甲、乙两曲线的起点相同,温度相同时,呼吸速率相
同。
13.(2017天津理综,6,6分)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO
2
酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO 吸收速率。叙述错误的
2
是( )
A.光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型
B.光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型
C.光照强度低于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度
D.光照强度高于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是CO 浓度
2
答案 D 本题考查影响光合作用的因素及光反应与暗反应的特点。光合作用的光反应与暗
反应相互制约,相互影响。从图示可以看出,在曲线图P点以前,野生型水稻光合速率大于突
变型,而P点后野生型水稻光合速率小于突变型,说明在P点前,野生型水稻光反应强度较高,
P点后,突变型水稻暗反应强度较高,A、B正确;在P点前和P点后至光饱和点前,突变型水
稻光合速率随光照强度增加而增加,即限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度,当
光照强度大于光饱和点时,限制光合速率的主要环境因素是CO 浓度等,C正确,D错误。
2
14.(2016北京理综,5,6分)在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO,48 h
2
后测定植株营养器官和生殖器官中14C的量。两类器官各自所含14C量占植株14C总量的比例
如图所示。与本实验相关的错误叙述是( )
A.14CO 进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物
2
B.生殖器官发育早期,光合产物大部分被分配到营养器官
C.遮光70%条件下,分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近
D.实验研究了光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响
答案 C CO 被固定形成C,进而被还原为光合产物,是在叶肉细胞的叶绿体基质中完成
2 3
的,A正确;分析图示可知,该植物生殖器官发育早期,营养器官中含14C量的比例较高,说明
此期光合产物大部分被分配到营养器官,B正确;由图示可知遮光70%条件下,在生殖器官发
育早期,分配到营养器官的光合产物较多,只有在生殖器官发育晚期,分配到生殖器官和营养
器官的光合产物量才较为接近,C错误;分析题干信息和图示均可看出本实验的目的是研究
光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响,D正确。
15.(2024江苏,20,11分)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行
了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图,图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸
耗氧影响的曲线图。请回答下列问题:
(1)图1中,H+从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶,而O 能自由通过类囊体膜,说明类
2
囊体膜具有的特性是 。碳反应中C 在 的作用下转变为(CHO),此过程发生的
3 2
区域位于蓝细菌的 中。(2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是 (从“甲”“乙”中选填);据图判断,总光合速率最
高时对应的温度是 (从“20 ℃”“ 25 ℃”“30 ℃”中选填),理由为
。
(3)在一定条件下,测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量,建立叶绿素a含量与蓝细菌密度
的相关曲线,用于估算水体中蓝细菌密度。请完成下表:
实验目的 简要操作步骤
测定样液
按一定浓度梯度稀释样液,分别用血球计数板计数。取样前需①
蓝细菌数量
浓缩蓝细菌 ②
③ 将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮
④ 用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管,避光存放
建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量,计算
答案 (11分,特殊注明除外,每空1分)(1)选择透过性 ATP、NADPH(2分) 细胞质基质 (2)
乙 30 ℃ 30 ℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率二者之和最高 (3)①摇匀 ②将稀释
样液离心,取下层沉淀物 ③提取叶绿素(溶解蓝细菌) ④防止叶绿素降解
解析 (1)类囊体膜允许某些物质通过,也会限制另一些物质通过,这体现了类囊体膜具有选
择透过性。碳反应中,在有关酶的催化下,C 在光反应产生的ATP和NADPH的作用下,经过一
3
系列生化反应,部分转变为糖类,部分形成C,蓝细菌是原核生物,此过程发生在蓝细菌的细
5
胞质基质中。(2)细胞呼吸的最适温度一般高于光合作用的最适温度,因此,当细胞呼吸处于
最适温度时,细胞呼吸旺盛,而光合作用可能已经有所减弱,由此推测图2中蓝细菌光合放氧
的曲线是乙,即净光合速率曲线。总光合速率=净光合速率+呼吸速率,结合图2曲线分析,在
20 ℃~30 ℃,30 ℃时蓝细菌光合放氧速率和呼吸耗氧速率之和最高,则总光合速率最高。
(3)①用血球计数板对蓝细菌计数时,取样前需振荡摇匀,以保证计数的准确性。②为了浓缩
蓝细菌,需将稀释样液离心,取下层沉淀物。③依据“无水乙醇等有机溶剂能溶解光合色
素”推测,将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮是为了提取叶绿素a。④用锡箔纸包裹
装有悬浮液的试管,避光存放,以防止叶绿素降解。
16.(2024甘肃,17,11分)类胡萝卜素不仅参与光合作用,还是一些植物激素的合成前体。研
究者发现了某作物的一种胎萌突变体,其种子大部分为黄色,少部分呈白色,白色种子未完全
成熟即可在母体上萌发。经鉴定,白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400
μmol·m-2·s-1),纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变
体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m-2·s-1)下培养一周,提取并测定叶
片叶绿素和类胡萝卜素含量,结果如图所示。回答下列问题。(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ,加入少许碳酸钙可以
。
(2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高,其原因是
。
(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子,因为
。
(4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关,本研究中支持此结论的证据有:①纯合体种子为
白色;② 。
(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷,X最可能是 。
若以上推断合理,则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量,但不影响纯合突变体中X的
含量。为检验上述假设,请完成下面的实验设计:
①植物培养和处理:取野生型和纯合突变体种子,萌发后在 条件下培养一周,然后将野生
型植株均分为A、B两组,将突变体植株均分为C、D两组,A、C组为对照,B、D组干旱处理4
小时。
②测量指标:每组取3~5株植物的叶片,在显微镜下观察、测量并记录各组的 。
③预期结果: 。
答案 (1)无水乙醇 防止研磨中色素被破坏 (2)叶绿素的形成需要光照,正常光下更有利于
叶绿素的形成 (3)正常光照下纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低,
光合作用极弱,无法满足植株生长对有机物的需求 (4)与野生型相比,正常光和弱光下纯合
突变体叶片中类胡萝卜素含量均极低 (5)脱落酸 ①弱光 ②气孔大小 ③B组气孔明显小于
A组,C、D两组气孔大小基本相同
解析 (5)由题干“干旱处理能够提高野生型中激素X的含量,但不影响纯合突变体中X的含
量”“白色种子未完全成熟即可在母体上萌发”可推知,激素X为脱落酸,因为脱落酸可维
持种子休眠,促进气孔关闭(气孔关闭可减少水分蒸发,利于其在干旱环境下生存)。①结合(3)知,正常光照下,纯合突变体无法生长,故萌发后应该在弱光条件下培养一周。②干旱处
理能提高野生型植株中脱落酸的含量,但不影响纯合突变体中脱落酸含量,已知脱落酸可以
促进气孔关闭,由题干知,取叶片在显微镜下观察、测量,故推知,测量指标是气孔大小。③
干旱条件下,野生型植株脱落酸含量升高,脱落酸可促进气孔关闭,而纯合突变体存在脱落酸
的合成缺陷,故预期结果为B组气孔明显小于A组,C、D两组气孔大小基本相同。
17.(2024浙江6月选考,24,14分)原产热带的观赏植物一品红,花小,顶部有像花瓣一样的
红色叶片,下部叶片绿色。回答下列问题:
(1)科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。
①某同学观察一品红的叶片颜色后提出了问题:红叶是否具有光合作用能力?
②该同学检索文献获得相关资料:植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法:
先将叶片浸入沸水处理;再转入热甲醇处理;然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开,
滴加KI-I 溶液(或碘液),观察颜色变化。
2
③结合上述资料,作出可通过实验验证的假设: 。
④为验证假设进行实验。请完善分组处理,并将支持假设的预期结果填入表格。
分组处理 预期结果
绿叶+光照 变蓝
绿叶+黑暗 不变蓝
ⅰ ⅱ
ⅲ ⅳ
⑤分析:检测叶片淀粉的方法中,叶片浸入沸水处理的目的是 。热甲醇
处理的目的是 。
(2)对一品红研究发现,红叶和绿叶的叶绿素含量分别为0.02 g(Chl)·m-2和0.20
g(Chl)·m-2,红叶含有较多的水溶性花青素。在不同光强下测得的q 值和电子传递速率
NP
(ETR)值分别如图甲、乙所示。q 值反映叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能
NP
力;ETR值反映光合膜上电子传递的速率,与光反应速率呈正相关。花青素与叶绿素的吸收
光谱如图丙所示。
甲 乙①分析图甲可知,在光强500~2 000 μmol·m-2·s-1范围内,相对于绿叶,红叶的
能力较弱。分析图乙可知,在光强800~2 000 μmol·m-2·s-1范围内,红叶并未出现类似绿
叶的光合作用被 现象。结合图丙可知,强光下,贮藏于红叶细胞 内的花青素可通过
方式达到保护叶绿体的作用。
②现有实验证实,生长在高光强环境下的一品红,红叶叶面积大,颜色更红。综合上述研究结
果可知,在强光环境下,红叶具有较高花青素含量和较大叶面积,其作用除了能进行光合作用
外,还有保护 的功能。一品红的花小,不受关注,但能依赖花瓣状的红叶吸引
,完成传粉。
答案 (除特殊标注外,其余每空1分)(1)③答案一:若一品红的红色叶片具有光合作用的能
力,则红色叶片内可检测到淀粉;答案二:若一品红的红色叶片不具有光合作用的能力,则红
色叶片内无法检测到淀粉
④答案一:
分组处理 预期结果
ⅰ红叶+光照 ⅱ变蓝
ⅲ红叶+黑暗 ⅳ不变蓝
答案二:
分组处理 预期结果
ⅰ红叶+光照 ⅱ不变蓝
ⅲ红叶+黑暗 ⅳ不变蓝
(说明:④与③答案对应;ⅰ和ⅱ都正确得1分、ⅲ和ⅳ都正确得1分) ⑤增加细胞透性,使
水溶性色素渗出(2分) 充分去除脂溶性色素(2分) (2)①叶绿体去除过剩光能 抑制 液泡
吸收光能 ②自身和下部绿叶(2分) 媒介生物
解析 (1)③光合作用的产物淀粉可通过碘液进行检测,因此可通过检测红叶中是否有淀粉来
判断红叶是否具有光合作用能力。④根据前两个分组处理可推出后两个分组处理应为红叶
+光照(ⅰ)、红叶+黑暗(ⅲ),若红叶可以进行光合作用,则可产生淀粉,ⅱ变蓝、ⅳ不变蓝
(答案一),其中ⅳ不变蓝能证明红叶中的淀粉是通过光合作用产生的,而不是通过其他途径
获得的;若红叶不可进行光合作用,则ⅱ、ⅳ均不变蓝(答案二)。⑤沸水处理可以使细胞死亡(透性增加),使水溶性色素渗出,避免对碘液与淀粉的颜色反应造成干扰;光合色素等脂溶
性色素能溶解于有机溶剂中,用热甲醇处理可以溶解叶片中的光合色素,避免对碘液与淀粉
的颜色反应造成干扰。(2)①分析图甲可知,自变量为光强和叶片颜色,因变量为q 值,当光
NP
强为500~2 000 μmol·m-2·s-1时,红叶q 值较小,即红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除
NP
过剩光能的能力较弱。分析图乙可知,随着光强的增加,绿叶的ETR值显著增大,但光照强度
超过800 μmol·m-2·s-1时,ETR值减小,即随着光照强度增加,绿叶光合速率先增大后减小,
由此可推出光强 800~2 000 μmol·m-2·s-1时,绿叶的光合作用会被抑制;而在光强为
800~2 000 μmol·m-2·s-1时,红叶的光合作用强度可随光强增大而增大,并未出现光合作
用被抑制的现象。结合图丙可知,花青素主要吸收400~600 nm波长的光,可推知储藏在细胞
液泡中的花青素,可通过吸收光能的方式,保护叶绿体不受强光损伤。②综合上述研究结果
可知,在强光环境下,富含花青素(可吸收光能)和有较大叶面积的红叶(可遮光)能有效保护
自身和下部绿叶不受强光损伤。一品红的花小,不受关注,但能依赖花瓣状的红叶吸引媒介
生物(如蜜蜂、蝴蝶等),为其完成传粉工作。
18.(2024湖南,17,12分)钾是植物生长发育的必需元素,主要生理功能包括参与酶活性调节、
渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明,缺钾导致某种植物的气孔导度下降,
使CO 通过气孔的阻力增大;Rubisco的羧化酶(催化CO 的固定反应)活性下降,最终导致净
2 2
光合速率下降。回答下列问题:
(1)从物质和能量转化角度分析,叶绿体的光合作用即在光能驱动下,水分解产生 ;
光能转化为电能,再转化为 中储存的化学能,用于暗反应的过程。
(2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量 ,从叶绿素的合成角度分析,原因是
(答出两点即可)。
(3)现发现该植物群体中有一植株,在正常供钾条件下,总叶绿素含量正常,但气孔导度等其
他光合作用相关指标均与缺钾时相近,推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco
由两个基因(包括1个核基因和1个叶绿体基因)编码,这两个基因及两端的DNA序列已知。
拟以该突变体的叶片组织为实验材料,以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤:
① ;
② ;
③ ;
④基因测序;
⑤ 。
答案 (1)O 和H+ ATP和NADPH (2)减少 缺钾会使与叶绿素合成相关的酶的活性降低;缺
2
钾会影响细胞的渗透调节,进而影响细胞对Mg、N等的吸收,使叶绿素合成减少 (3)①分别
提取该叶片组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA ②根据编码Rubisco的两个基因的两端
DNA序列设计相应引物 ③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳 ⑤和已
知基因序列进行比较
解析 (1)在光反应过程中,水的光解会产生O 和H+,该过程中光能转化为电能,电能再转化
2
为储存在ATP和NADPH中的化学能。(2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量降低,其原因是钾参与酶活性调节,缺钾会降低与叶绿素合成相关的酶的活性;钾参与渗透调节,缺钾会影响
细胞渗透压,进而影响细胞对Mg、N等的吸收,而Mg和N是合成叶绿素的原料,因此长期缺
钾会影响叶绿素的合成。(3)由题干信息知,Rubisco由两个基因编码,这两个基因及两端的
DNA序列已知,因此检测Rubisco的编码基因的突变位点时,可利用PCR技术扩增突变体的相
应基因,再进行电泳并与已知序列进行比较。步骤详见答案。
19.(2024山东,21,9分)从开花至籽粒成熟,小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比,某突变体叶
片变黄的速度慢,籽粒淀粉含量低。研究发现,该突变体内细胞分裂素合成异常,进而影响了
类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性,而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖
转化酶活性检测结果如图所示,开花14天后植株的胞间CO 浓度和气孔导度如表所示,其中
2
Lov为细胞分裂素合成抑制剂,KT为细胞分裂素类植物生长调节剂,气孔导度表示气孔张开
的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO 浓度 野生型 140 151 270
2
(μmol CO·mol-1) 突变体 110 140 205
2
气孔导度 野生型 125 95 41
(mol HO·m-2·s-1) 突变体 140 112 78
2
(1)光反应在类囊体上进行,生成可供暗反应利用的物质有 。结合细胞分裂素的作
用,据图分析,与野生型相比,开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是
。
(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析,与野生型相比,开花14天
后突变体的光饱和点 (填“高”或“低”),理由是 。
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析,突变体籽粒淀粉含
量低的原因是 。
答案 (1)NADPH、ATP 突变体类囊体膜蛋白的稳定性较高,叶绿素降解慢 (2)高 气孔导
度较大,吸收的CO 较多,但胞间CO 浓度较低,说明光合作用消耗CO 的速度更快 (3)蔗糖
2 2 2
转化酶的活性高,蔗糖分解成单糖的量更多,光合产物主要以蔗糖形式运往籽粒,所以运往籽
粒的光合产物减少解析 (1)光反应产生的NADPH和ATP驱动暗反应中C 的还原。叶绿素存在于类囊体薄膜上,
3
由图知,与野生型相比,未处理组的突变体类囊体膜蛋白稳定性较高,叶绿素降解慢,故开花
后突变体叶片不易变黄。(2)与野生型相比,开花14天后突变体气孔导度较大,吸收的CO 较
2
多,但胞间CO 浓度较低,说明CO 用于CO 的固定的量较多,生成的C 较多,故需要更强的光
2 2 2 3
反应产生较多的NADPH和ATP来驱动暗反应的进行,故开花14天后突变体光饱和点较高。
(3)蔗糖转化酶可催化蔗糖分解为单糖,光合产物从叶片运往籽粒主要以蔗糖的形式运输,与
野生型相比,突变体蔗糖转化酶的活性较高,故突变体叶片中以蔗糖形式存在的光合产物较
少,最终运往籽粒的蔗糖较少,故其籽粒淀粉含量低。
20.(2024湖北,21,14分)气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过
调节气孔大小,控制CO 进入和水分的散失,影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥
2
为实验材料,研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理(图1)。已知ht1基因、rhc1
基因各编码蛋白甲和乙中的一种,但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能
缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r)进
行了相关实验,结果如图2所示。
回答下列问题:
(1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,导致保卫细胞 (填“吸水”或“失水”),引
起气孔关闭,进而使植物光合作用速率 (填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)图2中的wt组和r组对比,说明高浓度CO 时rhc1基因产物 (填“促进”或
2
“抑制”)气孔关闭。
(3)由图1可知,短暂干旱环境中,植物体内脱落酸含量上升,这对植物的积极意义是
。
(4)根据实验结果判断:编码蛋白甲的基因是 (填“ht1”或“rhc1”)。答案 (1)失水 减小 (2)促进 (3)脱落酸含量上升会导致气孔关闭,蒸腾作用散失水分减
少,有利于适应干旱环境 (4)rhc1
解析 (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,会使细胞液浓度降低,保卫细胞失水引起气孔
关闭。气孔关闭后,CO 吸收减少,光合速率减小。(2)图2中,比较wt组和r组,wt组有rhc1
2
基因产物,r组无rhc1基因产物,高浓度CO 时wt组气孔开放程度低于r组,说明rhc1基因
2
产物促进气孔关闭。(3)图1中,干旱时脱落酸含量升高,通过蛋白丙将保卫细胞液泡中的溶
质转运到胞外,导致气孔关闭,这样可以减少蒸腾作用散失水分,有利于适应干旱环境。(4)
图2中,与h/r组相比,r组含ht1基因产物,高浓度CO 时r组气孔开放度高于h/r组,可推
2
测ht1基因产物抑制蛋白丙对保卫细胞液泡的溶质的转运,从而抑制气孔关闭;wt组(含ht1
基因产物和rhc1基因产物)高浓度CO 时气孔关闭,这说明rhc1基因产物可抑制ht1基因产
2
物的作用,rhc1与ht1基因的作用关系如图所示:
故图1中的蛋白甲为rhc1基因产物。
21.(2023重庆,19,11分)水稻是我国重要的粮食作物,光合能力是影响水稻产量的重要因素。
(1)通常情况下,叶绿素含量与植物的光合速率呈正相关。但有研究发现,叶绿素含量降低的
某一突变体水稻,在强光照条件下,其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因,有研究
者在相同光照强度的强光条件下,测定了两种水稻的相关生理指标(单位省略),结果如表。
光反应 暗反应
类囊体薄 RuBP
光能转
膜电子传 羧化酶 v
化效率 max
递速率 含量
野生型 0.49 180.1 4.6 129.5
突变体 0.66 199.5 7.5 164.5
[注]RuBP羧化酶:催化CO 固定的酶;v :RuBP羧化酶催化的最大速率
2 max
①类囊体薄膜电子传递的最终产物是 。RuBP羧化酶催化的底物是 CO 和
2
。
②据表分析,突变体水稻光合速率高于野生型的原因是 。
(2)研究人员进一步测定了田间光照和遮阴条件下两种水稻的产量(单位省略),结果如表。
田间光照产量 田间遮阴产量
野生型 6.93 6.20
突变体 7.35 3.68
①在田间遮阴条件下,突变体水稻产量却明显低于野生型,造成这个结果的内因是
,外因是 。
②水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和 ,两者可以相互转化,后者是光合产物的主要运输形式,在开花结实期主要运往籽粒。
③根据以上结果,推测两种水稻的光补偿点(光合速率和呼吸速率相等时的光照强度),突变
体水稻较野生型 (填“高”“低”或“相等”)。
答案 (1)①NADPH C(核酮糖-1,5-二磷酸;RuBP) ②突变体的光反应与暗反应速率都较
5
野生型快 (2)①突变体叶绿素含量太低 光照强度太低 ②蔗糖 ③高
解析 (1)①光反应中,水分解为氧和H+的同时,被色素分子夺去两个电子,电子经传递,用于
NADP+与H+结合形成NADPH,故类囊体薄膜电子传递的最终产物是NADPH。RuBP羧化酶催化
CO 与C(核酮糖-1,5-二磷酸;RuBP)结合生成C,故RuBP羧化酶催化的底物是CO 和C 。②
2 5 3 2 5
据题表可知,与野生型相比,突变体的光反应速率(光能转化效率和类囊体薄膜电子传递速
率)和暗反应速率(RuBP羧化酶含量和RuBP羧化酶催化的最大速率)都快,故其光合速率高
于野生型。(2)①由题意知,突变体因叶绿素含量降低(内因),在遮阴即光照强度低(外因)的
情况下,水稻产量明显低于野生型。②光合作用的产物有淀粉和蔗糖,两者可以相互转化,其
中蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处,在开花结实期则主要运往籽粒。③光
补偿点是指光合速率和呼吸速率相等时的光照强度,由于在田间遮阴条件下突变体的光合产
量较低,推测其在较低光照强度下光合速率较低,故突变体的光补偿点较野生型高。
22.(2023浙江1月选考,23,12分)叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”,果实是储存
有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比(以果实数量与叶片数量比值表示)对
叶片光合作用和光合产物分配的影响,实验结果见表1。
表1
项目 甲组 乙组 丙组
处理
库源比 1/2 1/4 1/6
单位叶面积叶绿素相对含量 78.7 75.5 75.0
净光合速率
9.31 8.99 8.75
(μmol·m-2·s-1)
果实中含13C光合产物(mg) 21.96 37.38 66.06
单果重(g) 11.81 12.21 19.59
注:①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶,
用13CO 供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率:单位时间单位叶面积从外界
2
环境吸收的13CO 量。
2回答下列问题:
(1)叶片叶绿素含量测定时,可先提取叶绿体色素,再进行测定。提取叶绿体色素时,选择乙
醇作为提取液的依据是 。
(2)研究光合产物从源分配到库时,给叶片供应13CO,13CO 先与叶绿体内的 结合而被
2 2
固定,形成的产物还原为糖需接受光反应合成的 中的化学能。合成的糖分子
运 输 到 果 实 等 库 中 。 在 本 实 验 中 , 选 用 13CO 的 原 因 有
2
(答出2点即可)。
(3)分析实验甲、乙、丙组结果可知,随着该植物库源比降低,叶净光合速率 (填
“升高”或“降低”)、果实中含13C光合产物的量 (填“增加”或“减少”)。库
源 比 升 高 导 致 果 实 单 果 重 变 化 的 原 因 是
。
(4)为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了实验,库源处理如图所示,用13CO 供应给
2
保留的叶片进行光合作用,结果见表2。
题图 表2
果实位
果实中含13C光合产物(mg)单果重(g)
置
第1果 26.91 12.31
第2果 18.00 10.43
第3果 2.14 8.19
根据表 2 实验结果,从库与源的距离分析,叶片光合产物分配给果实的特点是
。
(5)综合上述实验结果,从调整库源比分析,下列措施中能提高单枝的合格果实产量(单果重
10 g以上为合格)的是哪一项? (A.除草 B.遮光 C.疏果 D.松土)答案 (1)叶绿体色素为脂溶性物质,易溶于乙醇 (2)五碳糖(C) ATP和NADPH CO 是光
5 2
合作用的原料,13C可被仪器检测 (3)降低 增加 光合作用合成的有机物总量少,可提供
给果实的有机物相应减少 (4)就近分配原则 (5)C
解析 (1)叶绿体色素为脂溶性物质,易溶于乙醇等有机溶剂,故可用乙醇提取叶绿体色素。
(2)CO 与C 结合而被固定后形成三碳酸,三碳酸接受光反应产物ATP和NADPH释放的能量,
2 5
并且被NADPH还原。植物可以利用13CO 合成有机物,同时合成的有机物具有放射性,可用于
2
追踪13C的转移过程。(3)据表1信息知,随该植物库源比降低(即果实数量不变,叶片数量增
多),叶净光合速率降低,果实中含13C光合产物的量增加。库源比升高导致为果实提供光合
有机物的叶片减少,果实得到的光合有机物减少,故单果重随库源比升高而减小。(4)据表2
信息,第1、2、3果距叶片渐远,而其单果重渐小,即遵循就近分配原则。(5)依据库源比与
单果重的关系以及同枝条上不同果实的单果重对比可知,要提高单枝的合格果实产量,可采
用疏果技术,即减少单枝果实数量,提高单果重。
23.(2023全国甲,29,10分)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中,给该叶绿
体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。
(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料,若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器
分离,可以采用的方法是 (答出 1 种即可)。叶绿体中光合色素分布在
上,其中类胡萝卜素主要吸收 (填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。
(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下该悬浮液中不能
产生糖,原因是 。
(3)叶片进行光合作用时,叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在,简要
写出实验思路和预期结果。
答案 (1)差速离心法 类囊体薄膜 蓝紫光
(2)黑暗条件下不能进行光反应,不能生成ATP和NADPH,因此不能还原C,不能生成糖类
3
(3)实验思路:将叶绿体用无水乙醇脱色,用适量碘液处理,观察叶绿体的颜色变化。预期结
果:叶绿体变蓝色。
解析 (1)分离各种细胞器常用的方法是差速离心法,即将含各种细胞器的匀浆在不同的转速
下进行离心处理,从而将细胞器分离。叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上,叶绿体中含有
四种色素,其中胡萝卜素和叶黄素属于类胡萝卜素,根据光合色素的吸收光谱分析,类胡萝卜
素主要吸收蓝紫光。(2)破坏叶绿体的内膜和外膜,类囊体薄膜上仍可进行光反应,但在黑暗
条件下光反应不能进行,没有ATP和NADPH的生成,进而导致C 不能被还原,不能产生糖。
3(3)叶绿体本身有颜色,会干扰实验现象的观察,应先用无水乙醇将其脱去颜色。可以利用淀
粉遇碘变蓝的原理,检测叶绿体中是否有淀粉存在。若用碘液处理后叶绿体变蓝,则说明叶
绿体中有淀粉存在。
24.(2023山东,21,10分)当植物吸收的光能过多时,过剩的光能会对光反应阶段的 PSⅡ复
合体(PSⅡ)造成损伤,使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化
学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散,减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个
功能:①修复损伤的PSⅡ;②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突
变体为材料进行了相关实验,结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强
度相同,且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(1)该实验的自变量为 。该实验的无关变量中,影响光合作用强度的
主要环境因素有 (答出2个因素即可)。
(2)根据本实验, (填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ
活性强弱,理由是 。
(3)据图分析,与野生型相比,强光照射下突变体中流向光合作用的能量 (填“多”
或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型,根据本实验推测,原因是
。
答案 (1)有无光照、有无H基因或H蛋白 温度、CO 浓度、水 (2)不能 野生型PSⅡ
2
损伤大但能修复;突变体PSⅡ损伤小但不能修复 (3)少 突变体NPQ高,PSⅡ损伤小,虽无
H蛋白修复但PSⅡ活性高,光反应产物多
解析 (1)从图示可以看出有两个自变量,一是有无光照,二是拟南芥有无H基因或H蛋白。
该实验的无关变量中,影响光合作用强度的主要环境因素有温度、CO 浓度、水等。(2)野生
2
型PSⅡ损失大,但损失可被H蛋白修复;突变体PSⅡ损失小,无H蛋白修复损失,所以不能
比较出强光照射下突变体和野生型的PSⅡ活性强弱。(3)强光照射下,突变体通过NPQ增加
了光能的耗散,流向光合所用的能量减少。若测得突变体的暗反应强度增加,通过实验推测
原因可能是突变体NPQ高,PSⅡ损伤小,虽无H蛋白修复但PSⅡ活性高,光反应产物多。25.(2023全国乙,29,10分)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保
卫细胞吸水体积膨大时气孔打开,反之关闭。保卫细胞含有叶绿体,在光下可进行光合作
用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收 K+。有研究发现,用饱和红光
(只用红光照射时,植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时,气孔开度可
达最大开度的60%左右。回答下列问题。
(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 (答出2点即可)等生理过
程。
(2) 红 光 可 通 过 光 合 作 用 促 进 气 孔 开 放 , 其 原 因 是
。
(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片,气孔开度可进一步增大,因此他
们认为气孔开度进一步增大的原因是,蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。请推测该研究
小 组 得 出 这 一 结 论 的 依 据 是
。
(4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔
(填“能”或“不能”)维持一定的开度。
答案 (1)呼吸作用、光合作用 (2)保卫细胞在红光下进行光合作用合成蔗糖等有机物,
使保卫细胞的渗透压增大,引起保卫细胞吸水,体积膨大,气孔打开 (3)蓝光作为一种信号
促进保卫细胞逆浓度吸收K+,使保卫细胞内渗透压升高,保卫细胞吸水,体积膨大,气孔进一
步打开 (4)能
解析 (1)气孔是植物体蒸腾失水的“门户”,也是植物体与外界进行气体交换的“窗口”,
二氧化碳和氧气也通过气孔进出。所以,气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、光合作用
和呼吸作用等。(2)保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开,反之关闭。保卫细胞含叶绿体,可以
吸收红光进行光合作用,光合作用过程中合成的蔗糖等有机物使细胞渗透压增大,发生渗透
吸水,体积膨大,气孔打开。(3)见答案。(4)阻断光反应,光合作用无法进行,有机物不能积
累,但不影响蓝光信号下K+的逆浓度运输,故气孔能维持一定的开度。
26.(2023海南,16,10分)海南是我国火龙果的主要种植区之一。由于火龙果是长日照植物,
冬季日照时间不足导致其不能正常开花,在生产实践中需要夜间补光,使火龙果提前开花,提
早上市。某团队研究了同一光照强度下,不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响,结
果如图。回答下列问题。
(1)光合作用时,火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是 ;用纸层析法分离
叶绿体色素获得的4条色素带中,以滤液细线为基准,按照自下而上的次序,该光合色素的色
素带位于第 条。
(2)本次实验结果表明,三种补光光源中最佳的是 ,该光源的最佳补光时间是
小时/天,判断该光源是最佳补光光源的依据是 。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源,设计实验方案探究成花诱导完
成后提高火龙果产量的最适光照强度(简要写出实验思路)。
答案 (1)叶绿素 1、2 (2)红光+蓝光 6 在不同的补光时间内,红光+蓝光的补光光源
获得的平均花朵数均最多,有利于促进火龙果的成花 (3)将成花诱导完成后的火龙果植株
(成花数目相同)随机均分成A、B、C三组,分别置于三种不同光照强度的白色光源中照射相
同且适宜的时间,一段时间后观察并记录各组植株所结火龙果的产量,产量最高的则为最适
光照强度。
解析 (1)光合色素中叶绿素(包括叶绿素a、叶绿素b)主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素
主要吸收蓝紫光;纸层析法分离得到的四条色素带(以滤液细线为基准)自下而上分别是叶绿
素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。(2)从柱形图可知:在不同的补光时间内,使用红光+蓝
光的补光光源获得的平均花朵数均最多,促进火龙果成花的效果最好,当该光源补光时间为
6小时/天时,获得的平均花朵数最多。(3)由实验目的可知,自变量是光照强度,由题干可知
光照强度有三种,故可将实验分为3组;实验观测指标为火龙果产量,具体实验思路见答案。
27.(2023福建,17,10分)秸秆直接焚烧会造成空气污染等环境问题。秸秆还田是当前农业
生产中常用措施,研究秸秆还田模式对秸秆在生产中合理利用有重要的指导意义。科研人员
研究了秸秆还田与氮肥配施的模式对玉米光合作用的影响,测定相关指标,结果如图所示。注:SR表示秸秆还田,NSR表示秸秆不还田;蒸腾速率是指单位时间内单位叶面积通过蒸腾作
用散失的水量。
回答下列问题:
(1)玉米绿叶中的叶绿素主要吸收 光。据图1、2可推测,等量配施氮肥条件下,与
NSR相比,SR的玉米叶肉细胞中光反应会产生更多的 。据图2可知,
与NSR相比,SR显著提高了净光合速率,其净光合速率随着施氮量的增加呈 。
(2)根据图中实验结果,下列关于玉米光合作用的叙述正确的是 。(多选,填序号)
A.胞间CO 浓度与气孔开放程度及细胞对CO 的固定量有关
2 2
B.与SR相比,NSR会降低蒸腾速率,但有利于细胞对CO 的吸收
2
C.与SR相比,NSR的胞间CO 浓度更高,细胞对CO 的固定量更多
2 2
D.当配施氮肥量为180 kg·hm-2时,细胞加大了对CO 的固定,导致胞间CO 浓度降低
2 2
E.与配施氮肥量为180 kg·hm-2相比,过多的施氮量会使细胞吸收的CO 减少,最终导致叶绿
2
素转化光能的效率下降
(3)结合上述实验结果,从经济效益和环境保护角度说明玉米种植不宜过量施用氮肥的原因
。
答案 (1)红光、蓝紫 ATP、NADPH和O 先增加后减少 (2)ADE (3)过量施氮肥增加生
2
产成本,反而可能减产;过量施氮肥会导致土壤污染、水体污染等环境问题
解析 (1)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光;据图1、2可知,在等量配施氮肥条件下,与秸秆不还田(NSR)相比,秸秆还田(SR)的玉米叶绿素含量高、净光合速率大,所以SR的玉米叶肉细
胞的光反应会产生更多的ATP、NADPH和O;SR玉米的净光合速率随着施氮量的增加呈先增
2
加后减少的趋势。(2)气孔的开放程度影响叶片的CO 吸收量,叶肉细胞对CO 的固定量也影
2 2
响胞间CO 浓度,A正确;据图3可知,NSR的蒸腾速率低于SR,推测NSR气孔开放程度减小,不
2
利于CO 的吸收,B错误;与SR相比,NSR从外界吸收的CO 减少,胞间CO 浓度却较高,说明
2 2 2
NSR叶肉细胞固定的CO 减少,C错误;当配施氮肥量为180 kg·hm-2时,玉米的气孔开放程度
2
最大,净光合速率也最大,而胞间CO 浓度却最低,说明细胞对CO 固定量增加,D正确;与配施
2 2
氮肥量为180 kg·hm-2相比,过多的施氮量使气孔导度下降,但胞间CO 浓度却升高,说明细
2
胞吸收的CO 减少,暗反应速率降低,制约了光反应,E正确。(3)从经济效益角度分析,过量
2
施用氮肥降低了玉米的净光合速率而减产,同时增加了生产成本;从环境保护角度分析,过量
施用氮肥会引发土壤污染、水体污染等。
28.(2022广东,18,14分)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a),测定相关指
标(图b),探究遮阴比例对植物的影响。
图a
图b
回答下列问题:
(1)结果显示,与A组相比,C组叶片叶绿素含量 ,原因可能是 。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异,并结合B2相关数据,推测B组的玉米植株可能会积累
更多的 ,因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果,作出该条件可能会提高作物
产量的推测,由此设计了初步实验方案进行探究:
实验材料:选择前期 一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法:按图a所示的条件,分A、B、C三组培养玉米幼苗,每组30株;其中以 为
对照,并保证除 外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计:比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论:如果提高玉米产量的结论成立,下一步探究实验的思路是 。
答案 (1)升高 遮阴环境中,叶绿素合成增加或分解减少 (2)有机物 (3)株高(或叶片
数) A组 遮阴比例 增加不同遮阴比例,探究提高作物产量的最适遮阴比例
解析 (1)由题图可知,C组与A组相比,遮阴环境中的玉米叶绿素含量较光照环境中的玉米
叶绿素含量高,这是植物对弱光的一种适应,通过增加叶绿素合成或减少叶绿素分解来提高
叶绿素含量,进而提高对光能的利用率。(2)净光合速率可反映植物单位时间积累的有机物
的量,结合图b中B1照光区域与B2遮阴区域的数据可知,B组玉米植株的平均净光合速率为
(20.5+7.0)/2=13.75(μmol CO·m-2·s-1),大于A组玉米植株的净光合速率(11.8 μmol
2
CO·m-2·s-1),即B组的玉米植株有机物积累更多,生长更快。(3)探究B组处理方法是否能
2
提高产量,需选用前期株高(或叶片数)一致、生长状态相似的玉米植株为材料,分组设置对
照。据图a可知,该实验的自变量为遮阴比例,常态处理组(A组)为对照组,为控制单一变量,
需保证除遮阴比例外其他环境条件一致。若已证明 50%遮阴比例可以提高作物产量,则下一
步可探究提高作物产量的最适遮阴比例,比如进一步探究25%、75%等遮阴比例时的作物产
量。
29.(2022浙江6月选考,27,8分)通过研究遮阴对花生光合作用的影响,为花生的合理间种
提供依据。研究人员从开花至果实成熟,每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表
所示。
指标
低于5 klx光
合曲线的斜率 单株光 单株叶光单株果实
处理 光饱和点光补偿点 叶绿素含量
(mg 合产量 合产量 光合产量
(klx) (lx) (mg·dm-2)
CO 2 ·dm-2· (g干重) (g干重) (g干重)
hr-1·klx-1)
不遮阴 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25
遮阴2小时 35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21
遮阴4小时 30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13
注:光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的
曲线。
回答下列问题:(1)从实验结果可知,花生可适应弱光环境,原因是在遮阴条件下,植株通过增加
,提高吸收光的能力;结合光饱和点的变化趋势,说明植株在较低光强度下也能达到最大的
;结合光补偿点的变化趋势,说明植株通过降低 ,使其在较低的光强度下就开始了
有机物的积累。根据表中 的指标可以判断,实验范围内,遮阴时间
越长,植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合产物主要以 形式提供给各器官。根据相关指标的分析,表明较长遮阴
处理下,植株优先将光合产物分配至 中。
(3)与不遮阴相比,两种遮阴处理的光合产量均 。根据实验结果推测,在花生与其他
高秆作物进行间种时,高秆作物一天内对花生的遮阴时间为 (A.<2小时 B.2小时
C.4小时 D.>4小时),才能获得较高的花生产量。
答案 (每空1分) (1)叶绿素含量 光合速率 呼吸速率 低于5 klx光合曲线的斜率
(2)蔗糖 叶 (3)降低 A
解析 (1)与不遮阴相比,遮阴2小时和4小时情况下,花生植株的叶绿素含量都有提高,故
花生通过增加叶绿素含量,提高吸收光的能力来适应弱光环境。与不遮阴相比,遮阴2小时
和4小时情况下,花生植株的光饱和点和光补偿点均降低,这说明植株在较低光强度下也能
达到最大的光合速率,而植株通过降低呼吸速率,使其在较低的光强度下就开始了有机物的
积累。在不遮阴、遮阴 2小时、遮阴4小时三种情况下,低于5 klx光合曲线的斜率(mg
CO·dm-2·hr-1·klx-1)分别为1.22、1.23、1.46,这说明,在实验范围内,遮阴时间越长,植
2
株利用弱光的效率越高。(2)植物的光合产物主要以蔗糖形式提供给各器官。对比表格中不
遮阴、遮阴2小时、遮阴4小时三种情况下的单株光合产量、单株叶光合产量、单株果实
光合产量可知,在较长遮阴处理下,植株优先将光合产物分配至叶中。(3)在不遮阴、遮阴2
小时、遮阴4小时三种情况下,花生植株的单株光合产量(g干重)分别为18.92、18.84、
16.64,与不遮阴相比,两种遮阴处理的光合产量均降低。在不遮阴、遮阴2小时、遮阴4小
时三种情况下,单株果实光合产量(g干重)分别为8.25、8.21、6.13,可判断在花生与其他
高秆作物进行间种时,高秆作物一天内对花生的遮阴时间<2小时,才能获得较高的花生产量。
30.(2022全国甲,29,9分)根据光合作用中CO 的固定方式不同,可将植物分为C 植物和C
2 3 4
植物等类型。C 植物的CO 补偿点比C 植物的低。CO 补偿点通常是指环境CO 浓度降低导
4 2 3 2 2
致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO 浓度。回答下列问题。
2
(1)不同植物(如C 植物和C 植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的,光反应阶段的产物
3 4
是 (答出3点即可)。(2)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,原因是 (答出1点
即可)。
(3)干旱会导致气孔开度减小,研究发现在同等程度干旱条件下,C 植物比C 植物生长得好。
4 3
从两种植物CO 补偿点的角度分析,可能的原因是 。
2
答案 (1)O 、NADPH、ATP (2)部分光合产物用于叶片自身的细胞呼吸,为新陈代谢提供
2
能量;部分光合产物用于叶片自身的生长发育 (3)干旱会导致气孔开度减小,胞间CO 浓度
2
降低,与C 植物相比,C 植物的CO 补偿点较低,能在较低浓度的CO 条件下,固定利用更多的
3 4 2 2
CO 进行光合作用,以维持自身的生长
2
解析 (1)植物光合作用过程中光反应阶段发生水的光解、NADPH和ATP的合成,其中水的
光解过程中会释放O,并产生H+、e-,H+、e-与NADP+反应生成NADPH,ATP的合成过程中以ADP
2
和Pi为原料,利用光能合成ATP,因此光反应阶段的产物有O 、NADPH和ATP。(2)正常情况
2
下,叶片光合作用合成的有机物一部分用于叶片自身的呼吸作用,为叶片的生命活动提供能
量;一部分光合产物会储存在叶片中,用于叶片自身的生长发育,因此植物叶片的光合产物不
会全部运输到其他部位。(3)干旱会导致气孔开度减小,胞间CO 浓度降低,CO 补偿点是衡量
2 2
植物对低CO 浓度适应能力的指标,和C 植物相比,C 植物的CO 补偿点较低,C 植物能在较
2 3 4 2 4
低浓度的CO 条件下,固定并利用更多的CO 进行光合作用,以维持自身的生长。
2 2
知识拓展 若植物固定CO 的第一个产物是C,这种植物称C 植物,如大豆、棉花、小麦和
2 3 3
水稻等;若植物固定CO 的第一个产物是C,这种植物称C 植物,如玉米、高粱和甘蔗等。C
2 4 4 4
植物的CO 首先在叶肉细胞内被固定生成C,然后被运输到维管束鞘细胞中,进入维管束鞘
2 4
细胞的C 发生脱去CO 的反应,将CO 释放出来,放出的CO 被Rubisco催化的羧化反应再次
4 2 2 2
固定,这个循环像一个二氧化碳泵,使Rubisco羧化部位的CO 浓度比C 植物的高很多,因而
2 3
C 植物在较低的CO 浓度下具有比C 植物更高的光合速率。
4 2 3
31.(2022浙江1月选考,27,8分)(8分)不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等
绿色植物为实验材料,研究不同光质对植物光合作用的影响,实验结果如图1,其中气孔导度
大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下,用不同单色光处理(30
s/次),实验结果如图2,图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理,“蓝光+绿光+蓝光”表
示先蓝光再绿光后蓝光处理。图1
图2
回答下列问题:
(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素,常用 方法分离。光合色素吸收的光
能转化为ATP和NADPH中的化学能,可用于碳反应中 的还原。
(2)据图1分析,相对于红光,蓝光照射下胞间CO 浓度低,其原因是 。气孔主要
2
由保卫细胞构成,保卫细胞吸收水分,气孔开放,反之关闭。由图2可知,绿光对蓝光刺激引
起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用可被 光逆转。由图1、图2可知蓝光可刺
激气孔开放,其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多,也可以促进K+、Cl-的吸收等,最终
导致保卫细胞 ,细胞吸水,气孔开放。
(3)生产上选用 LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境,已用于某些药用植物的栽
培。红光和蓝光以合理比例的 或 、合理的光照次序照射,利于次生代谢产
物的合成。
答案 (1)层析 3-磷酸甘油酸(三碳酸) (2)光合速率大,消耗的二氧化碳多 蓝 溶质浓
度升高 (3)不同颜色 光强度 光照时间
解析 (1)光合色素的分离常采用(纸)层析的方法。光反应产生的ATP和NADPH中的化学能
可用于碳反应中3-磷酸甘油酸(三碳酸)的还原。(2)据题图1分析,相对于红光,蓝光照射
下胞间CO 浓度低,但气孔导度和光合速率较大,说明蓝光照射下光合速率较大,CO 消耗较多,
2 2
导致胞间CO 浓度低。据题图2分析,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,而在此
2
基础上进一步施加蓝光可实现逆转。蓝光可使保卫细胞光合产物增多,也可使离子吸收增加,这些都会增大保卫细胞内的溶质浓度,从而使细胞渗透吸水,气孔开放。(3)利用不同颜色的
LED灯或滤光性薄膜均可获得不同光质环境。结合本题的实验结果可知,合理调整红光和蓝
光两种光照射的强度或时间比例或光照次序,利于植物代谢和次生代谢产物的合成。
32.(2022山东,21,8分)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,
2
两空答案顺序可颠倒) 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
2
射后短时间内,光反应增强,O 产生速率增加。(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光
2
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。
33.(2022湖北,21,13分)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。用某一高浓度O 连续处理甲、乙两种植物75
3 3
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、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
3 2
(填“减小”、“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,表明 。
(3)从图3分析可得到两个结论:①O 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
3 3
响大于甲植物,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 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
3
生的抑制效果不同 (4)A基因过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、
3 2
乙植物的光合速率会增加,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
3
物净光合速率,图3是用高浓度O 处理植物75天测定的植物净光合速率,与图3相比,图2
3
中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小,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、乙两种植物的实验组的净光合速率均
3
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2、4之间的差
3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
3 3
(乙植物的基因A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,测定其净光合速率;若A基因的功能与乙植物对O 耐受力无关,则实验现
3 3
象为A基因过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。
34.(2021河北,19,10分)(10分)
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(mmol·m-2·s-1) 85 65 196
叶绿素含量(mg·g-1) 9.8 11.8 12.6
RuBP羧化酶活性(μmol·h-1·g-1) 316 640 716
光合速率(μmol·m-2·s-1) 6.5 8.5 11.4
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 分子上,反应形成的产物被还原为糖类。
2
(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
2
CO 供应量增加的原因是 。
2
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
5
增大,吸收的CO 增加
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
2
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还原,最终转化为
5 3 3
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
35.(2021浙江1月选考,27,8分)(8分)现以某种多细胞绿藻为材料,研究环境因素对其叶绿
素a含量和光合速率的影响。实验结果如图,图中的绿藻质量为鲜重。
甲 乙
回答下列问题:
(1)实验中可用95%乙醇溶液提取光合色素,经处理后,用光电比色法测定色素提取液的
,计算叶绿素a的含量。由甲图可知,与高光强组相比,低光强组叶绿素a的含量较 ,
以适应低光强环境。由乙图分析可知,在 条件下温度对光合速率的影响更显著。
(2)叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析,光反应是一种 反应。
光反应的产物有 和O。
2
(3)图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O 的速率 ,理由是 。
2
(4)绿藻在20 ℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30 μmol·g-1·h-1,则在该条件下
每克绿藻每小时光合作用消耗CO 生成 μmol 的3-磷酸甘油酸。
2
答案 (每空1分)(1)光密度值 高 高光强 (2)吸能 ATP、NADPH (3)小 绿藻放氧速
率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率 (4)360
解析 (1)利用光电比色法测定经处理后的光合色素提取液的光密度值(OD值),再结合相关
标准曲线,可计算叶绿素a的含量。由甲图可知,低光强组叶绿素a的含量较高光强组高,这
有利于低光强组绿藻适应低光强环境。分析乙图可知,在高光强条件下温度对该绿藻光合速
率的影响更显著。(2) 从能量角度分析 , 光反应需要吸收光能 , 是一种吸能反应 , 光反应的产
物有 ATP 、 NADPH 和 O 。(3)绿藻细胞的叶绿体中光反应产生的氧气一部分用于细胞呼吸消
2
耗,因此绿藻放氧速率应比光反应产生氧气的速率小。(4)绿藻在20 ℃、高光强条件下的
放氧速率为150 μmol·g-1·h-1,细胞呼吸的耗氧速率为30 μmol·g-1·h-1,因此在该条件
下,每克绿藻每小时光合作用消耗CO 的量为180 μmol,由于 1 分子 C O 和 1 分子 RuB P 生成
2 22 分子 3- 磷酸甘油酸 ,因此该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗 180 μmol CO 可生成
2
360 μmol的3-磷酸甘油酸。
36.(2020课标全国Ⅰ,30,10分)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进
作物的生长发育,达到增加产量等目的。回答下列问题:
(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对
作物的作用有 (答出2点即可)。
(2) 农 田 施 肥 的 同 时 , 往 往 需 要 适 当 浇 水 , 此 时 浇 水 的 原 因 是
(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农
田的光能利用率。现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达
到最大时所需的光照强度)见表。从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作
物是 ,选择这两种作物的理由是 。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
答案 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争;增加土壤氧气含量,促进根系的呼吸作用
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 (3)A和C 作物A光饱和点高
且长得高,可利用上层光照进行光合作用;作物C光饱和点低且长得矮,与作物A间作后,能
利用下层的弱光进行光合作用
解析 (1)中耕时去除杂草可降低作物与杂草之间在光照、水分、矿质元素等方面的竞争;
中耕时松土可增加土壤氧气含量,利于根的呼吸,从而促进根对矿质元素的吸收。(2)矿质元
素通常以离子的形式被作物根系吸收,故施肥的同时适当浇水,使肥料中的矿质元素溶解在
水中,可促进根对矿质元素的吸收。(3)为提高光能利用率,进行间作的两种作物应该一高一
矮,其中较高的作物利用上层较强的光照,故要求光饱和点较高,如作物A;另一种作物植株
较矮,利用下层较弱的光照,故要求光饱和点较低,如作物C,因此最适合进行间作的两种作
物是A和C。
37.(2020天津,13,10分)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
2 2
时将光能转变为有机物中的化学能,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
2
度升高对两种植物的影响分别为 。
(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
2 2
员据此推测,在群落水平,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
2
系统物质循环中的重要作用;“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
2 2
种植物的相对生物量可知,两种植物在高CO 浓度条件下相对生物量均比在常态CO 浓度条
2 2
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物生长。比较常态 CO 浓
2 2
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
2 2 2
度+常温时的几乎相同,紫羊茅实验中的相对生物量却显著高于常态CO 浓度+常温时的相对
2
生物量。根据题中信息及高温与高CO 浓度条件下植物相对生物量的有关分析可知,若要验
2
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相对
2
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。
38.(2019课标全国Ⅰ,29,12分)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱
处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。
回答下列问题。
(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力 。
(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会 ,出现这种变化的主要原因
是 。
(3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以
该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简
要写出实验思路和预期结果。
答案 (1)增强
(2)降低 气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO 减少
2
(3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预
期结果是干旱处理前后气孔开度不变。
将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组
作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,
对照组气孔开度不变。
解析 本题借助影响光合作用的因素的相关知识,考查考生设计实验验证简单生物学事实的
能力;通过对气孔开度减小原因的分析与探究,体现了科学探究素养中的实验设计要素和生
命观念素养中的物质与能量观要素。(1)干旱处理后,该植物根细胞中溶质浓度增大,使根细
胞的吸水能力增强。(2)干旱处理后,叶片气孔开度减小,从外界吸收的CO 减少,使该植物
2
的光合速率降低。(3)要验证干旱条件下ABA引起气孔开度减小,需要取ABA缺失突变体植
株,在正常条件下测定其气孔开度,经干旱处理后,再测定其气孔开度,预期结果是干旱处理
前后气孔开度不变。再将上述干旱处理后的ABA缺失突变体植株随机分为两组,一组不进行
处理(对照组),一组进行ABA处理(实验组),在干旱条件下培养一段时间后,测定两组的气孔
开度,预期结果是实验组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。
39.(2018课标全国Ⅰ,30,9分)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题:(1)当光照强度大于a时, 甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是 。
(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是
,判断的依据是 。
(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是 。
(4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的
(填“O”或“CO”)不足。
2 2
答案 (1)甲 (2)甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过
大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大 (3)乙 (4)CO
2
解析 (1)曲线显示,当光照强度大于a时,相同光强下,甲植物净光合速率较乙植物高,即此
条件下甲植物对光能利用率较高。(2)种植密度较大时,植株接受的光照强度较弱,曲线显示,
在光强减弱过程中,甲植物净光合速率下降幅度较乙大。(3)林下为弱光环境,曲线显示,在
弱光条件下,乙植物净光合速率较甲植物高,故乙植物更适合在林下种植。(4)气孔是叶片水
分散失和CO 进入叶片的通道。夏季晴天12:00,植物为减少蒸腾作用失水量而关闭部分气
2
孔,同时也阻碍了CO 进入叶片,从而影响了叶片光合速率。
2
40.(2018课标全国Ⅱ,30,8分)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学
选取来自树冠不同层的A、B两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。据图回答问
题:
(1)从图可知,A 叶片是树冠 (填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是
。
(2)光照强度达到一定数值时,A叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光
合速率降低的主要原因是光合作用的 反应受到抑制。(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂
是 。
答案 (1)下层 A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片
(2)暗
(3)无水乙醇
解析 本题通过对不同冠层叶片净光合速率的比较分析,考查科学思维中的模型与建模和演
绎与推理要素。(1)树冠上层叶片适宜接受强光照,下层叶片适宜接受弱光照,故树冠下层叶
片的光饱和点较低,即A来自树冠下层。(2)根据题意,测得放氧速率不变,说明光反应速率
不变,但其净光合速率下降,主要原因是光合作用的暗反应受到了抑制。(3)常用于叶绿体色
素提取的有机溶剂是无水乙醇。
41.(2018浙江4月选考,30,7分)在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中,选用某
植物A、B两个品种,在正常光照和弱光照下进行实验,部分实验内容与结果见表。
叶绿素a含量 叶绿素b含量 类胡萝卜素总含量 光合作用速率
品种 光照处理
(mg/cm2) (mg/cm2) (mg/cm2) [μmol CO/(m2·s)]
2
A 正常光照 1.81 0.42 1.02 4.59
A 弱光照 0.99 0.25 0.46 2.60
B 正常光照 1.39 0.27 0.78 3.97
B 弱光照 3.80 3.04 0.62 2.97
回答下列问题:
(1)据表推知,经弱光照处理,品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照
,导致其卡尔文循环中再生出 的量改变,从而影响光合作用速率。
(2)表中的光合色素位于叶绿体的 膜中。分别提取经两种光照处理的品种B的光合
色素,再用滤纸进行层析分离。与正常光照相比,弱光照处理的滤纸条上,自上而下的第4条
色素带变 ,这有利于品种B利用可见光中较短波长的 光。
(3)实验结果表明,经弱光照处理,该植物可通过改变光合色素的含量及其 来适应弱
光环境。品种 的耐荫性较高。
答案 (1)下降 RuBP (2)类囊体 宽 蓝紫 (3)比例 B
解析 本题通过探究环境因素对光合作用的影响,考查了科学探究素养中的结果分析要素。
(1)由题表中数据可知,弱光照处理下,品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量均较正常
光照下低,导致卡尔文循环中再生出RuBP的量改变,从而影响光合速率。(2)光合色素位于
植物细胞叶绿体类囊体膜中。品种B经弱光照处理,叶绿素b含量增加,则经提取和纸层析
分离,自上而下的第4条色素带变宽,因此有利于品种B利用可见光中较短波长的蓝紫光。(3)题表中数据表明,弱光照处理下,该植物光合色素含量及比例发生改变,从而适应弱光环
境。相比之下,品种B在弱光下光合作用速率下降幅度小,耐荫性较高。
42.(2017江苏单科,29,9分)科研人员对猕猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性进行了系列
研究。图1为光合放氧测定装置示意图,图2为不同光照条件下果肉随时间变化的光合放氧
曲线。请回答下列问题:
图1 图2
(1)取果肉薄片放入含乙醇的试管,并加入适量 ,以防止叶绿素降解。长时间浸泡在
乙醇中的果肉薄片会变成白色,原因是 。
(2)图1中影响光合放氧速率的因素有 。氧电极可以检测反应液
中氧气的浓度,测定前应排除反应液中 的干扰。
(3)图1在反应室中加入NaHCO 的主要作用是 。若提高反应液中NaHCO 浓度,果肉
3 3
放氧速率的变化是 (填“增大”“减小”“增大后稳定”或“稳定后减小”)。
(4)图2中不同时间段曲线的斜率代表光合放氧的速率,对15~20 min曲线的斜率几乎不变
的合理解释是 ;若在20 min后停止光照,则短时间内叶绿体中
含量减少的物质有 (填序号:①C ②ATP ③[H] ④C),可推测20~25 min曲线
5 3
的斜率为 (填“正值”“负值”或“零”)。
答案 (1)CaCO 光合色素溶解在乙醇中 (2)光照、温度、CO(NaHCO)浓度 溶解氧
3 2 3
(3)提供CO 增大后稳定 (4)光合产氧量与呼吸耗氧量相等 ①②③ 负值
2
解析 本题综合考查了光合色素的提取原理和环境因素对光合速率的影响。(1)CaCO 可中
3
和果肉薄片细胞产生的有机酸,防止叶绿素降解;光合色素可溶于有机溶剂(如乙醇),所以果
肉薄片长时间浸泡在乙醇中会因光合色素溶解而变成白色。(2)题图1装置中的光照强度、
水浴室的温度、NaHCO 的浓度(可提供不同浓度的CO)均可影响光合放氧速率;该实验的因
3 2
变量是反应液中溶解氧的浓度变化,所以测定前应除去反应液中原有的溶解氧,以排除其对
实验结果的影响。(3)提高反应液中NaHCO 浓度即提高CO 浓度,可使光合速率增大后稳定
3 2
(4)15~20 min曲线的斜率几乎不变,即光合放氧速率为0,说明光合产氧量与呼吸耗氧量相等;停止光照后,光反应产生的[H]和ATP减少,C 合成速率下降,短时间内C 合成速率不变但
5 3
消耗减少,所以C 含量会增加;停止光照后光反应停止,不再产生氧气,而呼吸作用仍在消耗
3
氧气,所以20~25 min曲线的斜率为负值。
43.(2016课标全国Ⅰ,30,8分)为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某
品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光
照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合
作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO 的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如
2
图所示。回答下列问题:
(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子是 。
(2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高 (填“CO
2
浓度”或“O 浓度”)。
2
(3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片
随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步
结论是 。
答案 (1)光照强度 (2)CO 浓度
2
(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成
的
解析 (1)在光饱和点(b点)之前,甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。(2)光饱和点
之后,光合作用的限制因子是温度、CO 浓度等。(3)对比甲组、乙组曲线可知,在低光照下
2
培养后乙组植物的光合能力比甲组的低,但其子代在甲组的条件下培养,光合能力与甲组相
同,这说明低光照培养未能改变植物的遗传特性,乙组光合作用强度与甲组不同是由环境因
素引起的,而不是遗传物质改变造成的。
素养解读 本题通过对光合速率的曲线分析,考查科学思维中的模型建模与分析判断要素。
评分细则 表达出光合作用强度受光照强度(或环境)影响给2分;表达出遗传物质未改变的
意思给2分。
A、环境条件未改变植物的遗传物质(遗传性、DNA、固有属性以及类似表述的)(4分)。
B、表现型=基因型+环境 (以此为依据的表述)(4分)。44.(2016课标全国Ⅲ,29,10分)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对 A品种小
麦光合作用的影响,某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组,1组在田间生长
作为对照组,另4组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和CO 浓度等条件与对照
2
组相同。于中午12:30测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示:
对照组 实验组一 实验组二 实验组三 实验组四
实验 温度/℃ 36 36 36 31 25
处理 相对湿度/% 17 27 52 52 52
光合速率/
实验
mg CO· 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7
2
结果
dm-2·h-1
回答下列问题:
(1)根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是 ,其依
据是 ;并可推测, (填“增加”或“降
低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
(2)在实验组中,若适当提高第 组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是
。
(3)小麦叶片气孔开放时,CO 进入叶肉细胞的过程 (填“需要”或“不需要”)载体
2
蛋白, (填“需要”或“不需要”)消耗ATP。
答案 (1)湿度(或答相对湿度)(1分) 在相同温度条件下,相对湿度改变时光合速率变化
较大(2分,其他合理答案可酌情给分) 增加(1分)
(2)四(1分) 该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(3分,其他合理答案可酌情
给分)
(3)不需要 不需要(每空1分,共2分)
解析 本题主要考查影响光合速率的因素及CO 进入叶肉细胞的方式。(1)分析对照组、实
2
验组一和实验组二可知,高温条件下(温度均为36 ℃),适当增加相对湿度时,叶片光合速率
的增加量相对较大,而分析实验组二、三、四可知,在相对湿度较高的条件下(相对湿度均为
52%),适当降低温度时,叶片光合速率的增加量较小,甚至降低。所以,中午时对小麦光合速
率影响较大的环境因素是相对湿度;并由增加相对湿度,叶片的光合速率增大可推知,增加麦
田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)对比实验组三和实验组四可知:
因温度降低,叶片的光合速率下降,所以适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。
(3)CO 进入叶肉细胞的方式为自由扩散,既不需要载体蛋白,也不需要消耗ATP。
2
素养解读 本题通过对实验表格数据的分析,考查科学探究中的数据分析要素。方法总结 分析多因子变量时,一定要遵循单一变量原则,分析温度对光合速率的影响时,温
度为单一变量,相对湿度为无关变量,其应该相同,同理,相对湿度为单一变量时,温度应该相
同。
45.(2015课标全国Ⅰ,29,9分)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生
长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和
CO 浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135 s,处理结束时测定各组材料
2
中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下:
A组:先光照后黑暗,时间各为67.5 s;光合作用产物的相对含量为50%。
B组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为7.5 s;光合作用产物的
相对含量为70%。
C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒);光合作
用产物的相对含量为94%。
D组(对照组):光照时间为135 s;光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题:
(1)单位光照时间内,C组植物合成有机物的量 (填“高于”“等于”或“低于”)D
组植物合成有机物的量,依据是 ;C组和D组的实验结果可
表明光合作用中有些反应不需要 ,这些反应发生的部位是叶绿体的 。
(2)A、B、C 三组处理相比,随着 的增加,使光下产生的
能够及时利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO 的同化量。
2
答案 (1)高于(1分) C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D
组的94%(2分) 光照 基质(每空1分,共2分)
(2)光照和黑暗交替频率(2分) ATP和还原型辅酶Ⅱ(2分)
解析 本题综合考查了暗反应的条件及场所、光照和黑暗交替的频率对光合作用产物的影
响等。(1)对比C、D两组实验,C组光照和黑暗交替处理,D组只有光照,故单位光照时间内C
组植物合成有机物的量高于D组。分析C组和D组实验,可推知光合作用中有些反应不需要
光照,这些反应发生在叶绿体的基质中。(2)对比A、B、C三组实验,在总光照时间相同的情
况下,随着光照和黑暗交替频率的增加,光合作用产物的相对含量也增加。究其根本原因是
光照与黑暗的交替频率越高,光下产生的还原型辅酶Ⅱ和ATP越能及时利用并及时再生,从
而提高了光合作用中CO 的同化量。
2
题后反思 短时间光照后再短时间黑暗,黑暗中依然进行暗反应并生成有机物,交替时间
间隔越短,还原型辅酶Ⅱ([H]) 和ATP越能及时利用和再生,生成的有机物越多。46.(2015江苏单科,27,8分)为了研究2个新育品种P1、P2幼苗的光合作用特性,研究人员
分别测定了新育品种与原种(对照)叶片的净光合速率、蛋白质含量和叶绿素含量,结果如图
所示。请回答下列问题:
图1 图2
(1)图1的净光合速率是采用叶龄一致的叶片,在 相同的实验条件下,测得
的单位时间、单位叶面积 的释放量。
(2)光合作用过程中,CO 与C 结合生成 ,消耗的C 由 经过一系列反应再生。
2 5 5
(3)由图可知,P1的叶片光合作用能力最强,推断其主要原因有:一方面是其叶绿素含量较高,
可以产生更多的 ;另一方面是其蛋白质含量较高,含有更多的 。
(4)栽培以后,P2植株干重显著大于对照,但籽实的产量并不高,最可能的生理原因是
。
答案 (8分)(1)光照强度、CO 浓度 O (2)C C (3)[H]和ATP 参与光合作用的酶
2 2 3 3
(4)P2光合作用能力强,但向籽实运输的光合产物少
解析 (1)净光合速率可用单位时间、单位叶面积O 的释放量或CO 的吸收量来表示,一般
2 2
选用叶龄一致的叶片在相同的光照强度、CO 浓度下进行测定。(2)光合作用暗反应中,CO
2 2
首先与C 结合生成C,而后C 在[H]和ATP的作用下生成(CHO)和C 。(3)由图可知,P1叶片
5 3 3 2 5
光合作用能力最强,推断主要原因有两个方面:一是其叶绿素含量较高,可产生更多的[H]和
ATP;二是其含有更多与光合作用有关的酶。(4)P2植株干重显著大于对照,但由于向籽实运
输的光合产物较少,最终获得的籽实产量并不高。
阅卷分析 大多数考生第(4)小题未能根据题意分析出“向籽实运输的光合产物少”的答案,
也有不少考生第(2)小题未能答出C 由C 再生形成。第(4)小题考查的是学生逻辑思维能力,
5 3
题干已告知P2光合作用能力强,植株干重大,说明该品种有较强的光合作用产物积累的能力,
因此不应该再从呼吸作用(净光合作用)能力等方面思考。第(2)小题的答案是两个C,不敢
3填写第二个C 的原因是对基础知识点掌握得不够扎实。
3
第8节 光合作用与细胞呼吸的综合
1.(2024广东,2,2分)2019年,我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌,其细
胞内存在由两层膜组成的片层结构,此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中,下列
物质存在的可能性最小的是( )
A.ATP B.NADP+ C.NADH D.DNA
答案 D 由于该片层结构能进行光合作用和呼吸作用,而ATP、NADP+、NADH是这些代谢过程
必要的反应物或产物,因此存在可能性最小的为DNA,D符合题意。
2.(2024贵州,1,3分)种子萌发形成幼苗离不开糖类等能源物质,也离不开水和无机盐。下
列叙述正确的是( )
A.种子吸收的水与多糖等物质结合后,水仍具有溶解性
B.种子萌发过程中糖类含量逐渐下降,有机物种类不变
C.幼苗根细胞中的无机盐可参与细胞构建,水不参与
D.幼苗中的水可参与形成NADPH,也可参与形成NADH
答案 D 种子吸收的水与蛋白质、多糖等物质结合形成结合水,这样水就失去流动性和溶解
性,A错误;种子萌发过程中淀粉可水解产生葡萄糖,葡萄糖可用于细胞呼吸,故糖类含量逐
渐下降,蛋白质等也可被水解为小分子有机物,且种子萌发过程中还有酶的合成,因此有机物
种类增多,B错误;幼苗根细胞中的无机盐和水均可参与细胞构建,C错误;幼苗光合作用过程
中水光解产生的H+可参与形成NADPH,有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水生成CO 和NADH,D正确。
2
3.(2023湖北,11,2分)高温是制约世界粮食安全的因素之一,高温往往使植物叶片变黄、变
褐。研究发现平均气温每升高1 ℃,水稻、小麦等作物减产3%~8%。关于高温下作物减产的
原因,下列叙述错误的是 ( )
A.呼吸作用变强,消耗大量养分
B.光合作用强度减弱,有机物合成减少
C.蒸腾作用增强,植物易失水发生萎蔫
D.叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少
答案 D 呼吸作用会消耗有机物,光合作用可合成有机物,呼吸作用最适温度比光合作用高,
高温下光合作用减弱,呼吸作用增强,A、B正确;高温下蒸腾作用增强,水的散失增多,植物
易萎蔫,C正确;光反应不产生NADH(还原型辅酶Ⅰ),产生的是NADPH(还原型辅酶Ⅱ),D错误。
4.(2023北京,3,2分)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO 吸收速率的影响如图。对此
2
图理解错误的是 ( )A.在低光强下,CO 吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
2
B.在高光强下,M点左侧CO 吸收速率升高与光合酶活性增强相关
2
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
答案 C 在低光强下,随叶温在一定范围内升高时,光合作用消耗的CO 量增加,但从外界
2
吸收的CO 量减少,所以应该是呼吸速率上升,产生的CO 增多,A正确;从题图可以看出在高
2 2
光强下,M点对应的温度是该植物光合酶的最适温度,所以M点左侧CO 吸收速率升高与光合
2
酶活性增强有关,B正确;CP点表示CO 吸收速率为0,代表光合速率和呼吸速率相等,而不是
2
植物不进行光合作用,C错误;CO 吸收速率代表净光合速率,即光合速率与呼吸速率的差
2
值,M点净光合速率最高,光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。
5.(2023新课标,2,6分)我国劳动人民在漫长的历史进程中,积累了丰富的生产、生活经验,
并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存,即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理,即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏,即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理,即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
⑤合理密植,即栽种作物时做到密度适当,行距、株距合理
⑥间作种植,即同一生长期内,在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施,下列说法合理的是 ( )
A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
答案 A 经历低温诱导促使植物开花的作用,称为春化作用,措施②反映了低温与作物开花
的关系;很多植物的开花与昼夜长短有关,措施④可反映昼夜长短与作物开花的关系,A合理。措施③风干储藏,可以降低小麦、玉米等种子的呼吸作用强度,降低有机物的消耗,但措施⑤
合理密植的主要目的是提高光合作用强度,B不合理。措施②的主要目的是促进作物开花;
措施⑤合理密植有利于作物充分利用光能,提高光合作用的效率;措施⑥间作种植的主要目
的是提高光能利用率,C不合理。措施①低温储存和措施③风干储藏的主要目的都是降低作
物或种子的呼吸作用强度,但措施④光周期处理的主要目的是影响作物开花,D不合理。
知识拓展 光周期处理可以调控花期,可通过调节光照的相对时长促进花芽分化、成花
诱导、花芽发育和打破休眠。长日照花卉:在日照短的季节用灯光补光,能提早开花,相反短
日照会抑制其开花;短日照花卉:在日照长的季节进行遮光处理,能提早开花,相反长日照会
抑制其开花。
6.(2022全国乙,2,6分)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中,在适宜且恒定的温
度和光照条件下培养,发现容器内CO2含量初期逐渐降低,之后保持相对稳定。关于这一实
验现象,下列解释合理的是 ( )
A.初期光合速率逐渐升高,之后光合速率等于呼吸速率
B.初期光合速率和呼吸速率均降低,之后呼吸速率保持稳定
C.初期呼吸速率大于光合速率,之后呼吸速率等于光合速率
D.初期光合速率大于呼吸速率,之后光合速率等于呼吸速率
7.答案 D 将一株生长正常的小麦置于密闭容器中,在适宜且恒定的温度和光照条件下培
养,小麦同时进行光合作用和呼吸作用,而容器内CO2含量初期逐渐降低,说明初期小麦的光
合速率大于呼吸速率,之后CO2含量保持相对稳定,说明光合速率等于呼吸速率,D正确。
(2021广东,15,4分)与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在
叶肉细胞中的分布及位置不同(图5a,示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图5b),进
而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,
下列叙述错误的是( )
图5A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)
B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO 与呼吸释放CO 等量时的光照强度)
2 2
C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
答案 D 通过图5b呈现的实验结果可知,t2的叶绿体受光面积/细胞受光面积小于t1的,
意味着在相同光照强度下,t1能利用更多的光能,当光照强度达到t1的光饱和点时,该光照
强度还未达到t2的光饱和点,A正确;在较低的相同光照强度下,t1能利用更多的光能,因此
t1光合速率等于呼吸速率时所需的光照强度小于t2,即t1的光补偿点小于t2,B正确;题干
中已说明三者的叶绿素含量及其他性状基本一致,因此三者光合速率的高低与叶绿素的含量
无关,而与叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置有关,C正确;在一定范围内,随着光照强度的
增加,拟南芥WT、t1和t2的光合速率也增加,当光照强度足够大时,三者都达到了最大光合
速率,此时三者光合速率的差异并不会随着光照强度的增加而变大,D错误。
8.(2015海南单科,9,2分)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图
所示。下列叙述错误的是( )
A.植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自太阳能
B.叶温在36~50 ℃时,植物甲的净光合速率比植物乙的高
C.叶温为25 ℃时,植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的
D.叶温为35 ℃时,甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0
答案 D 植物进行光合作用所需能量均来自太阳能,A正确;叶温在36~50 ℃时,植物甲的
曲线在植物乙曲线上方,所以植物甲的净光合速率比植物乙的高,B正确;叶温为25 ℃时,植
物甲和乙的曲线没有相交,即二者的净光合速率不同,C正确;叶温为35 ℃时,甲、乙两种植
物的净光合速率相同且大于零,所以这两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均大于 0,D错
误。9.(2020北京,3,2分)丰富多彩的生物世界具有高度的统一性。以下对于原核细胞和真核细
胞统一性的表述,不正确的是( )
A.细胞膜的基本结构是脂双层
B.DNA是它们的遗传物质
C.在核糖体上合成蛋白质
D.通过有丝分裂进行细胞增殖
答案 D
项目 原核细胞 真核细胞 选项
细胞 细胞壁主要成分为肽聚糖;细 植物细胞细胞壁的主要成分为
壁、 胞膜由磷脂双分子层构成基本 纤维素和果胶;细胞膜由磷脂双 A正确
细胞膜 支架 分子层构成基本支架
裸露存在;
DN A 存 在细胞核中和蛋白质等结合形
拟核:大型环状 成染色体(质);在线粒体、叶绿 B正确
在形式 体中裸露存在
质粒:小型环状
有核糖体,无其他细胞器,蛋白 有核糖体和其他细胞器,蛋白质
细胞器 C正确
质在核糖体上合成 在核糖体上合成
细胞增
一般为二分裂 有丝分裂 D错误
殖方式
10.(2019海南单科,12,2分)下列关于绿色植物的叙述,错误的是( )
A.植物细胞白天和黑夜都能进行有氧呼吸
B.植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的
C.遮光培养可使植物叶肉细胞的叶绿素含量下降
D.植物幼茎的绿色部分能进行光合作用和呼吸作用
答案 B 本题通过对光合作用和呼吸作用的考查,体现了生命观念素养中的结构与功能观。
有氧呼吸不需要光照,植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸,A正确;植物细胞中ATP的
合成不一定都是在膜上进行的,如ATP的合成也可以在细胞质基质和线粒体基质中进行,B
错误;叶绿素的合成需要光照,遮光培养会导致叶肉细胞的叶绿素含量下降,C正确;植物幼
茎的绿色部分含有叶绿体,能进行光合作用,所有的活细胞都能进行呼吸作用,D正确。
11.(2019天津理综,2,6分)下列过程需ATP水解提供能量的是( )
A.唾液淀粉酶水解淀粉
B.生长素的极性运输
C.光反应阶段中水在光下分解
D.乳酸菌无氧呼吸的第二阶段答案 B 本题借助ATP的利用,考查考生利用所学ATP的知识,作出合理判断的能力;试题
通过问题探讨的方式体现了对分析与对比要素的考查。唾液淀粉酶可以在体外适宜条件下
水解淀粉,但体外环境中无ATP存在,说明该反应不需要ATP水解提供能量,A错误;生长素的
极性运输为消耗能量的主动运输过程,即需要ATP水解提供能量,B正确;光反应阶段水的光
解不需要ATP水解提供能量,C错误;乳酸菌无氧呼吸第二阶段不需要ATP,也不产生ATP,D
错误。
12.(2018浙江4月选考,26,2分)各取未转基因的水稻(W)和转Z基因的水稻(T)数株,分组
后分别喷施蒸馏水、寡霉素和NaHSO,24 h后进行干旱胁迫处理(胁迫指对植物生长和发育
3
不利的环境因素),测得未胁迫和胁迫8 h时的光合速率如图所示。已知寡霉素抑制光合作
用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列叙述正确的是( )
A.寡霉素在细胞呼吸过程中抑制线粒体外膜上[H]的传递
B.寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的基质
C.转Z基因提高光合作用的效率,且增加寡霉素对光合速率的抑制作用
D.喷施NaHSO 促进光合作用,且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降
3
答案 D 由题可知,寡霉素抑制细胞呼吸和光合作用中ATP合成酶的活性,因此寡霉素在细
胞呼吸过程中会抑制线粒体内膜上[H]的传递,在光合作用中的作用部位是类囊体膜,A、B
错误;由图可知,转Z基因能提高光合作用的效率,能减少寡霉素对光合速率的抑制作用,C
错误;喷施NaHSO 能促进光合作用,并且能减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降,D正确。
3
13.(2017北京理综,2,6分)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物
生理特性理解错误的是( )
A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高B.净光合作用的最适温度约为25 ℃
C.在0~25 ℃范围内,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D.适合该植物生长的温度范围是10~50 ℃
答案 D 本题主要考查影响光合作用和呼吸作用的环境因素以及识图能力,体现了对科学
思维素养中模型与建模要素的考查。由题图可知,该植物呼吸作用的最适温度约为55 ℃,
而光合作用的最适温度约为30 ℃,呼吸作用的最适温度比光合作用的最适温度高,A正确;
由题图可知,净光合作用的最适温度约为25 ℃,B正确;观察题图中的曲线可知,在0~25 ℃
范围内,总光合速率上升快于呼吸速率,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大,C正
确;净光合速率大于零时,植物才能生长,温度为50 ℃时,净光合速率为负值,植物不能生长,
所以适合该植物生长的温度范围不是10~50 ℃,D错误。
14.(2015四川理综,4,6分)在适宜温度和大气CO 浓度条件下,测得某森林中林冠层四种主
2
要乔木的幼苗叶片的生理指标(见表)。下列分析正确的是( )
物种
马尾松 苦槠 石栎 青冈
指标
光补偿点(μmol·m-2·s-1) 140 66 37 22
光饱和点(μmol·m-2·s-1) 1 425 1 255 976 924
(光补偿点:光合速率等于呼吸速率时的光强;光饱和点:达到最大光合速率所需的最小光强)
A.光强大于140 μmol·m-2·s-1,马尾松幼苗叶肉细胞中产生的O 全部进入线粒体
2
B.光强小于1 255 μmol·m-2·s-1,影响苦槠幼苗光合速率的环境因素是CO 浓度
2
C.森林中生产者积累有机物的能量总和,即为输入该生态系统的总能量
D.在群落演替过程中,随着林冠密集程度增大青冈的种群密度将会增加
答案 D 光强大于140 μmol·m-2·s-1,马尾松幼苗光合速率大于呼吸速率,故叶肉细胞中
产生的O 有部分逸出细胞;光强小于1 255 μmol·m-2·s-1,影响苦槠幼苗光合速率的环境
2
因素有光强和CO 浓度等;森林中生产者制造有机物的能量总和,即为输入该生态系统的总
2
能量;在群落演替过程中,随着林冠密集程度增大,光强减弱,光补偿点和光饱和点较低的青
冈的种群密度将会增加。
15.(2015重庆理综,4,6分)将题图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下,细胞
内外的CO 和O 浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是( )
2 2适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图
A.黑暗条件下,①增大、④减小
B.光强低于光补偿点时,①、③增大
C.光强等于光补偿点时,②、③保持不变
D.光强等于光饱和点时,②减小、④增大
答案 B 当光强低于光补偿点或黑暗条件下,水稻叶肉细胞消耗胞外和胞内O,释放CO,故
2 2
①②增大,③④减小;当光强等于光补偿点时,水稻叶肉细胞呼吸速率等于光合作用速率,
②③①④保持不变;当光强等于光饱和点时,水稻叶肉细胞光合作用速率大于细胞呼吸速率,
②减小,④增大。
解题关键 正确理解光补偿点和光饱和点是解答本题的关键。
16.(2024广东,20,15分)某湖泊曾处于重度富营养化状态,水面漂浮着大量浮游藻类。管理
部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段,成功实现了水体生态恢复。引种的3
种多年生草本沉水植物(①金鱼藻、②黑藻、③苦草,答题时植物名称可用对应序号表示)在
不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。
回答下列问题:
(1)湖水富营养化时,浮游藻类大量繁殖,水体透明度低,湖底光照不足。原有沉水植物因光
合作用合成的有机物少于 的有机物,最终衰退和消亡。(2)生态恢复后,该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构,从湖底到水
面依次是 ,其原因是 。
(3)为了达到湖水净化的目的,选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 ,三者配
合能实现综合治理效果。
(4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具C 光合作用途径(浓缩CO 形成高浓度C 后,再分解
4 2 4
成CO 传递给C),使其在CO 受限的水体中仍可有效地进行光合作用,在水生植物群落中竞
2 5 2
争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案,验证黑藻的碳浓缩优势,完成下列表格。
实验设计方案
实验材料 对照组: 实验组:黑藻
控制光照强度为: μmol·m-2·s-1
实验条件
营养及环境条件相同且适宜,培养时间相同
控制条件
测量指标
(5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良,此外,大量沉水植物叶片凋
落,需及时打捞,增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施 。
答案 (1)呼吸作用消耗 (2)③②①(或苦草、黑藻、金鱼藻) 从水面到湖底光照强度逐渐
减弱,3种植物达到最大光合速率所需的光照强度为③<②<①(苦草<黑藻<金鱼藻),故从湖
底到水面依次为③②①(或苦草、黑藻、金鱼藻) (3)这3种草本沉水植物在湖泊中的分布
具有明显的垂直分层现象,使得3种植物的种间竞争小,且这3种植物对湖泊中的氮、磷元
素和藻类均具有良好的去除能力 (4)金鱼藻 500 使水体中的CO 维持在较低水平 单
2
位时间内单位体积水体中O 浓度的变化量(单位时间内单位体积水体中CO 浓度的变化量)
2 2
(5)适当种植浮水植物或挺水植物遮挡强光;适当饲养以沉水植物为食的草食性鱼类
解析 (1)植物光合作用合成的有机物减去呼吸作用消耗的有机物为植物有机物的积累量,
有机物的积累量大于0时,植物可正常生长。若光合作用合成的有机物少于呼吸作用消耗的
有机物,会使植物衰退和消亡。(2)植物的分层与对光的利用有关,从水面到湖底光照强度逐
渐减弱,由图a可知,3种植物达到最大光合速率所需的光照强度大小为③<②<①(苦草<黑
藻<金鱼藻),故从湖底到水面依次为③②①(或苦草、黑藻、金鱼藻)。(3)由(2)可知,3种
植物在湖泊中的分布具有明显的垂直分层现象,这使得3种植物的种间竞争小。此外由图b
可知,三种植物均具有良好的氮、磷元素和藻类的去除能力,因此三者配合能实现综合治理
效果。(4)由题干可知,实验目的为验证黑藻的碳浓缩优势使得黑藻在CO 受限的水体中仍
2
可有效地进行光合作用,因此本实验的自变量为水生植物的种类,无关变量为光照强度、营
养及环境条件等。为排除光照强度对水生植物光合作用的影响,应选择在同一光照强度下,
与黑藻光合速率相近的水生植物,由图a可知,光照强度为500 μmol·m-2·s-1时,金鱼藻与
黑藻具有相等的光合速率,因此对照组选择的水生植物为金鱼藻,控制光照强度为 500μmol·m-2·s-1。控制条件为使水体中的CO 维持在较低水平,可通过检测单位时间内单位
2
体积水体中O 浓度的变化量(单位时间内单位体积水体中CO 浓度的变化量)来测定净光合
2 2
速率。(5)为解决“浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良”的问题,可适当种植
浮水植物或挺水植物遮挡强光;为解决“大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成
本”的问题,可适当饲养以沉水植物为食的草食性鱼类。
17.(2024黑、吉、辽,21,12分)在光下叶绿体中的C 能与CO 反应形成C;当CO/O 的值低
5 2 3 2 2
时,C 也能与O 反应形成C 等化合物。C 在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化
5 2 2 2
学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。
(1)反应①是 过程。
(2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系
1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO 的来源除了有外界环境
2
外,还可来自 和 (填生理过程)。7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐
产生差异,原因是 。据图3中的数据 (填“能”或“不
能”)计算出株系1的总光合速率,理由是 。(4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是
。
答案 (1)CO 的固定 (2)细胞质基质 线粒体基质 (3)呼吸作用 光呼吸 株系1和2光
2
呼吸速率低 不能 光呼吸和呼吸作用的速率未知 (4)在同等光照强度和CO 浓度下,株
2
系1光呼吸速率最低,净光合速率最高
解析 (1)据图1可知,反应①表示C 将CO 固定生成C 的过程。(2)真核生物消耗葡萄糖的
5 2 3
有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,第二阶段发生在线粒体基质中,这两个阶段都能生成
NADH([H])。(3)呼吸作用(有氧呼吸第二阶段和产酒精的无氧呼吸)能产生CO,由过程③可
2
知,光呼吸也能产生CO 。转基因株系1和2都含有改变光呼吸的相关基因,又由图2、3知
2
二者比野生型植株净光合速率高,转基因株系和野生型植株呼吸速率相同,可推出转基因株
系1和2光呼吸速率降低。以CO 量的变化为指标时,总光合速率=净光合速率+光呼吸速率
2
+呼吸速率,图3数据仅提供了净光合速率,光呼吸和呼吸作用的速率未知,所以无法求出株
系1的总光合速率。(4)在同等光照强度和CO 浓度下,株系1光呼吸速率最低,净光合速率
2
最高,选择株系1种植时产量可能更具优势。
18.(2024浙江1月选考,20,10分)长江流域的油菜生产易受渍害。渍害是因洪、涝积水或
地下水位过度升高,导致作物根系长期缺氧,对植株造成的胁迫及伤害。
回答下列问题:
(1)发生渍害时,油菜地上部分以有氧(需氧)呼吸为主,有氧呼吸释放能量最多的是
阶段。地下部分细胞利用丙酮酸进行乙醇发酵。这一过程发生的场所是 ,此
代谢过程中需要乙醇脱氢酶的催化,促进氢接受体(NAD+)再生,从而使 得以
顺利进行。因此,渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种越 (耐渍害/不耐渍害)。
(2)以不同耐渍害能力的油菜品种为材料,经不同时长的渍害处理,测定相关生理指标并进行
相关性分析,结果见表。
光合 蒸腾 气孔 胞间 叶绿素速率 速率 导度 CO 浓度 含量
2
光合速率 1
蒸腾速率 0.95 1
气孔导度 0.99 0.94 1
胞间CO 浓度-0.99-0.98-0.99 1
2
叶绿素含量 0.86 0.90 0.90 -0.93 1
注:表中数值为相关系数(r),代表两个指标之间相关的密切程度,r越接近1时,相关越密切,
越接近0时相关越不密切
据表分析,与叶绿素含量呈负相关的指标是 。已知渍害条件下光合速率显著下
降,则蒸腾速率呈 趋势。综合分析表内各指标的相关性,光合速率下降主要由
( 气 孔 限 制 因 素 / 非 气 孔 限 制 因 素 ) 导 致 , 理 由 是
。
(3)植物通过形成系列适应机制响应渍害。受渍害时,植物体内 (激素)大量积累,诱
导气孔关闭,调整相关反应,防止有害物质积累,提高植物对渍害的耐受力;渍害发生后,有些
植物根系细胞通过 ,将自身某些薄壁组织转化为腔隙,形成通气组织,促进氧气运输
到根部,缓解渍害。
答案 (1)第三 细胞质基质/细胞溶胶 糖酵解/细胞呼吸第一阶段等 耐渍害 (2)胞间
CO 浓度 下降 非气孔限制因素 胞间CO 浓度与光合速率(或气孔导度)呈负相关 (3)脱
2 2
落酸 细胞凋亡/程序性死亡/编程性死亡
解析 (1)有氧呼吸的三个阶段均释放能量,生成ATP,但第三阶段释放的能量最多,产生的
ATP也最多。厌氧呼吸分为两个阶段,均在细胞质基质(细胞溶胶)中进行。氢接受体(NAD+)
再生后,可以参与厌氧呼吸第一阶段(糖酵解)形成[H](NADH),从而使其顺利进行。在渍害条
件下,油菜地下部分因长期缺氧,有氧呼吸减弱,为了维持供能,必须通过厌氧呼吸补充,且乙
醇脱氢酶活性越高的品种,越利于糖酵解的进行,即越利于厌氧呼吸进行。因此渍害条件下
该酶活性越高的品种越耐渍害。(2)根据注释,表中数值为相关系数(r),代表两个指标之间
相关的密切程度,r值为正时,两指标同向变化,即两者呈正相关,r值为负时,两指标呈负相
关。叶绿素含量与胞间CO 浓度的r值为-0.93,即两者呈负相关,而光合速率与蒸腾速率的
2
r值为0.95,即两者呈正相关,因此在渍害条件下光合速率显著下降,则蒸腾速率也呈下降趋
势。气孔是植物从外界环境吸收CO 的通道,CO 从气孔进入后,首先是停留在细胞间,即“胞
2 2
间CO”,再被碳反应利用。根据表格数据,胞间CO 浓度与光合速率及气孔导度的r值均
2 2
为-0.99,即均呈负相关,说明虽然气孔导度下降,但胞间CO 浓度上升,此时光合速率下降主
2
要由固定CO 的酶活性降低等非气孔限制因素导致。(3)已知脱落酸具有诱导气孔关闭的作
2
用,因此受渍害胁迫时,植物体内脱落酸会大量积累,诱导气孔关闭,调整相关反应,防止有害
物质积累,提高植物对渍害的耐受力。根据题干“将自身某些薄壁组织转化为腔隙,形成通气组织”这一信息可推测,有些植物根系细胞通过主动死亡即细胞凋亡而使某些薄壁组织转
化为腔隙。
19.(2023广东,18,13分)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时,水稻
野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产
量更高,其相关生理特征见表和图1。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强
度;光补偿点:光合过程中吸收的CO 与呼吸过程中释放的CO 等量时的光照强度。)
2 2
水稻叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素/
材料(mg/g) (mg/g) 叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
图1
分析图表,回答下列问题:
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和 ,叶片主要吸收
可见光中的 光。
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m-2·s-1时,ygl的净光合速率较WT更高,但两者
净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,比较两者的光饱和点,可得ygl WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点,可能的原因是叶绿素含量较低和
。
(3)与WT相比,ygl叶绿素含量低,高密度栽培条件下,更多的光可到达下层叶片,且ygl群体
的净光合速率较高,表明该群体 ,是其高产的原因之一。
(4)试分析在0~50 μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl净光合速率的变化,在图
2给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上,分析图1a和你绘制的曲线,比较
高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率,提出一个科学问题 。
答案 (1)类胡萝卜素/叶绿素的值较高 红光和蓝紫 (2)高于 呼吸速率较高 (3)在强
光下光能利用率更高
(4)
为什么ygl在高光照强度下的光合速率比WT高,而在低光照强度下ygl的光合速率比WT低
解析 (1)从表中数据可得,与WT相比,ygl的类胡萝卜素与叶绿素的比值更高,ygl为0.27,
可能导致叶色黄绿。叶片含叶绿素和类胡萝卜素,主要吸收红光和蓝紫光。(2)由题干可知,
光饱和点为光合速率不再随光照强度增加时的最小光照强度,ygl的光饱和点为2 000
μmol·m-2·s-1,比WT的光饱和点高。光补偿点是光合作用和呼吸作用相等的点,呼吸速率
高时,光补偿点可能更大,从图1c可得ygl呼吸速率更高,可能导致光补偿点更高。(3)在强
光下,高密度栽培ygl群体可通过下层叶片充分吸收光能,提高光能的利用率。(4)曲线与纵轴的交点表示呼吸速率,通过图1c可知,WT呼吸速率为0.6 μmol(CO)·m-2·s-1左右,ygl
2
呼吸速率为0.9 μmol(CO)·m-2·s-1左右,所以ygl与纵轴的交点应在WT下面;曲线与横轴
2
的交点表示光补偿点,由图1b知,WT应为14 μmol(CO)·m-2·s-1左右,ygl为28
2
μmol(CO)·m-2·s-1左右,所以绘制曲线如答案所示。通过比较可知低光照强度条件下低叶
2
绿素的ygl净光合速率比WT低,高光照强度条件下ygl净光合速率比WT高,据此提出科学
问题。
20.(2023河北,19,10分)拟南芥发育早期的叶肉细胞中,未成熟叶绿体发育所需ATP须借助
其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段,叶肉细胞H基因表达量下降,细
胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。
回答下列问题:
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在 合成,经细胞质基质进入叶绿体。
(2)光照时,叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能,将其转化为ATP和 中的化学能,这
些化学能经 阶段释放并转化为糖类中的化学能。
(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达,对转H基因和
非转基因叶肉细胞进行黑暗处理,之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度,
结果如图。相对于非转基因细胞,转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显 。据此推
测,H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被 (填“叶绿体”或“线粒体”)大量消
耗,细胞有氧呼吸强度 。
(4)综合上述分析,叶肉细胞通过下调 阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体,从而
防止线粒体 ,以保证光合产物可转运到其他细胞供能。
答案 (1)线粒体(或“线粒体内膜”) (2)NADPH(或“还原型辅酶Ⅱ”) 暗反应(或“卡
尔文循环”) (3)降低 叶绿体 升高 (4)H基因表达(或“H蛋白数量”) 过多消耗光
合产物(或“有氧呼吸增强”)
解析 (1)拟南芥幼苗叶肉细胞的叶绿体仍在发育且尚未能进行光合作用时,其ATP主要来
自自身线粒体,线粒体中能够大量合成ATP的化学反应在线粒体内膜上进行。(2)植物光合作用的光反应阶段,光能被光合色素捕获后,转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。在暗
反应阶段ATP和NADPH中的化学能再进一步转化固定到糖类等有机物中。(3)叶绿体成熟的
非转基因叶肉细胞中H基因表达量下降,胞质ATP浓度远高于叶绿体。H基因过量表达后,大
量H转运蛋白可解除ATP向叶绿体的流动限制。在浓度差的作用下,ATP流入叶绿体,导致胞
质ATP含量下降,最后和叶绿体ATP基本持平。但即使胞质ATP大量流入叶绿体,H基因过量
表达细胞叶绿体的ATP水平和非转基因细胞比较并没有明显变化,表明叶绿体消耗了流入胞
质的ATP。转H基因叶肉细胞的胞质ATP含量较非转基因叶肉细胞明显下降,推测转H基因
叶肉细胞需代偿性提高线粒体呼吸强度,以补充胞质ATP。(4)由题分析可知,ATP由胞质向
叶绿体转运过程中,H转运蛋白的数量是限制运输速率的一个主要因素。叶绿体成熟的叶肉
细胞中H基因的表达下调,H转运蛋白的数量减少,进而ATP向叶绿体的流入被有效阻止,胞
质ATP可保持正常生理水平,从而避免了线粒体呼吸作用的额外增强、过多消耗光合产物,
保证光合产物能被转运到其他细胞供能。
21.(2023辽宁,21,11分)花生抗逆性强,部分品种可以在盐碱土区种植。如图是四个品种的
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 500 μmol·m-2·s-1、无 NaCl 添加的条件下,LH12 的光合速率
( 填 “ 大 于 ” “ 等 于 ” 或 “ 小 于 ” )HH1 的 光 合 速 率 , 判 断 的 依 据 是
。在光照强度为1 500 μmol·m-2·s-1、NaCl添加量为3.0 g·kg-1的条件下,HY25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HY25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(2.0 g·kg-1)土区适宜选择种植 品种。
答案 (1)叶绿素a和叶绿素b 红光和蓝紫 无水乙醇 (2)HH1 (3)大于 植物的总光
合速率=净光合速率+呼吸速率,此时LH12和HH1的净光合速率基本相等,但是LH12的呼吸
速率大于HH1的呼吸速率 叶绿素 NADPH和ATP (4)LH12
解析 (1)高等植物叶绿体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;绿
叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以可以用无水乙醇等有机溶剂提取叶片中的
叶绿素。(2)根据图1分析可知,与无NaCl添加的空白对照组相比,四个品种在添加不同浓度的NaCl条件下,叶绿素含量相对值(SPAD)下降幅度最大的是HH1品种,所以盐添加量不同
的条件下,叶绿素含量受影响最显著的品种是HH1。(3)植物的总光合速率=净光合速率+呼
吸速率,根据图2分析,光照强度为500 μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下,LH12和HH1
两个品种的净光合速率基本相等,但是LH12的呼吸速率大于HH1的呼吸速率,所以LH12的
总光合速率更大。图2结果表明,在光照强度为1 500 μmol·m-2·s-1、NaCl添加量为3.0
g·kg-1时,HY25的净光合速率大于其他三个品种的,结合图1分析可知,原因可能是在NaCl
添加量为3.0 g·kg-1时,HY25的叶绿素含量相对值最高,可以促进光合作用的光反应产生
更多的NADPH和ATP,从而促进暗反应的进行。(4)根据图2分析,在中盐(2.0 g·kg-1)时,
四个品种中,净光合速率最大的是LH12,所以最适合种植的是LH12品种。
22.(2023江苏,19,12分)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的
调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。
①~④表示场所。请回答下列问题:
图1
(1)光照下,光驱动产生的NADPH主要出现在 (从①~④中选填);NADPH可用于CO 固
2
定产物的还原,其场所有 (从①~④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有
HO、 (填写2种)等。
2
(2)研究证实气孔运动需要ATP,产生ATP的场所有 (从①~④中选填)。保卫细胞中
的糖分解为 PEP,PEP 再转化为 进入线粒体,经过 TCA 循环产生的
最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开,其机理是蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵出膜外,形成跨膜的 ,驱动细胞吸收K+等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降
(溶质浓度提高),导致保卫细胞 ,促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关,为了研究淀粉合成与细胞质中
ATP的关系,对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞
的淀粉粒进行了研究,其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有 。
A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
答案 (1)④ ①④ K+、苹果酸 (2)①②④ 丙酮酸 NADH或[H] (3)电化学势梯度(或
H+浓度差) (4)吸收水分 (5)ABD
解析 由题图1分析,①为细胞质基质,②为线粒体,③为液泡,④为叶绿体。
(1) 光驱动产生的NADPH发生在光反应阶段,主要出现在④叶绿体的基质中。NADPH可用于
CO 固定产物的还原,根据光合作用的暗反应过程及图1可知,CO 的固定产物可有两种:一种
2 2
是C,C 的还原发生在④叶绿体的基质中;另一种是OAA(PEP+CO OAA),OAA可被NADPH还
3 3 2
原为Mal,发生在①细胞质基质中。由图1可知K+和Mal(苹果酸)会进入液泡,影响细胞液渗
透压的大小,从而影响保卫细胞的吸水能力,进而影响气孔的开闭,故液泡中与气孔开闭相关
的主要成分有HO、K+和苹果酸等。(2)ATP的合成场所有①细胞质基质(细胞呼吸的第一阶
2
段)、②线粒体(有氧呼吸的第二、三阶段)、④叶绿体的类囊体膜(光合作用的光反应阶段)。
PEP为磷酸烯醇式丙酮酸,再根据丙酮酸可以进入线粒体参与有氧呼吸第二阶段,推测PEP
可转化为丙酮酸进入线粒体基质,丙酮酸在酶的作用下转化成乙酰辅酶A参与TCA循环,产
生含高能电子的NADH([H])和CO 等,NADH中的高能电子通过电子传递链最终传递给氧,产生
2
ATP和HO。(3)结合图1,蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵出膜外,形成跨膜的H+浓度
2
差(电化学势梯度),并提供电化学势能驱动细胞吸收K+等离子,从而提高细胞液浓度,促进细胞吸水,使气孔张开。(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成OAA,并进一步转化成Mal,Mal
进入细胞液中,使细胞内水势下降(溶质浓度提高),导致保卫细胞吸水,促进气孔张开。(5)
结合图2可知,黑暗(叶绿体中不进行光合作用,不能产生ATP)结束时,突变体ntt1淀粉粒面
积远小于WT,且突变体ntt1的叶绿体失去运入ATP的能力,据此推测保卫细胞淀粉大量合成
需要依赖呼吸作用提供ATP,A正确;结合图1可知,光照条件会促进保卫细胞形成淀粉和
NADPH,淀粉水解相继形成G6P、PEP,PEP与CO 反应生成的OAA可被NADPH还原为Mal,Mal
2
进入液泡可促进细胞吸水,进而促进气孔张开,故光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解
有关,B正确;突变体ntt1只是叶绿体失去运入ATP的能力,没有失去进行光合作用的能力,C
错误;结合图2可以看出,与短时间光照(2 h)相比,较长时间(8 h)光照可使WT淀粉粒面积
增大,因而推测,长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉,D正确。
23.(2023浙江6月选考,22,10分)植物工厂是一种新兴的农业生产模式,可人工控制光照、
温度、CO 浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲
2
所示,不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下:CK组(白光)、A组(红光
∶蓝光=1∶2)、B组(红光∶蓝光=3∶2)、C组(红光∶蓝光=2∶1),每组输出的功率相同。
甲
乙丙
回答下列问题:
(1)光为生菜的光合作用提供 ,又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含
氮的离子满足其对氮元素需求,若营养液中的离子浓度过高,根细胞会因 作用失
水造成生菜萎蔫。
(2) 由 图 乙 可 知 ,A 、 B 、 C 组 的 干 重 都 比 CK 组 高 , 原 因 是
。由图甲、图乙可知,选用红、蓝光配比为 ,最有利于生菜产量的提高,原因是
。
(3)进一步探究在不同温度条件下,增施CO 对生菜光合速率的影响,结果如图丙所示。由图
2
可知,在 25 ℃时,提高 CO 浓度对提高生菜光合速率的效果最佳,判断依据是
2
。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气,冬天可燃烧沼气以提高 CO 浓度,还可以
2
,使光合速率进一步提高,从农业生态工程角度分析,优点还有 。
答案 (1)能量 渗透 (2)光合色素主要吸收红光和蓝紫光,在光照功率相同的情况下,相
比于白光(CK组),单独使用红光和蓝光时,光合色素对光能的利用率更高,光合速率更高,干
重也更高 3∶2 从甲、乙两图可知,B组比其他组叶绿素含量、氮含量更高,干物质积累
最多,最有利于提高产量 (3)高CO 浓度下25 ℃时光合速率最大,且在此温度时,高CO 浓
2 2
度下与大气CO 浓度下光合速率差值最大,有机物合成增加值更高 为植物工厂供热,以保
2
持最适温度 实现物质的循环利用和能量的多级利用,提高了能量的利用率,使物质和能量
更多地流向对人类有益的方向
解析 (1)光为植物光合作用的进行提供了能量;若培养液中的离子浓度过高,细胞会因渗透
作用而失水。(2)从图甲可知,B组幼苗体内氮含量和叶绿素含量最高,而氮又是光合酶和叶
绿素的组成成分,故红、蓝光配比为3∶2时,可大大提高光合酶和叶绿素的含量,从而促进
植物的光合作用,增加干物质积累。(3)从图丙可知,在25 ℃时,高CO 浓度条件下,生菜的
2
光合速率最高,且25 ℃时,高CO 浓度下与大气CO 浓度下光合速率差值最大。冬季燃烧沼
2 2
气,不仅可提高CO 浓度,还可提高植物工厂内的温度,有利于促进植物的光合作用。从生态
2工程角度分析,利用秸秆发酵生产沼气,能使秸秆中的物质和能量更多地流向对人类有益的
部分,实现物质的良性循环和能量的多级利用,提高了能量的利用率。
24.(2022天津,16,10分)利用蓝细菌将CO 转化为工业原料,有助于实现“双碳”目标。
2
(1)蓝细菌是原核生物,细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙
酮酸等中间代谢物。ATP来源于 和 等生理过程,为各项生命活动提供能量。
(2)蓝细菌可通过D-乳酸脱氢酶(Ldh),利用NADH将丙酮酸还原为D-乳酸这种重要的工业原
料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌,以期提高D-乳酸产量,但结果并不
理想。分析发现,是由于细胞质中的NADH被大量用于 作用产生ATP,无法为Ldh提
供充足的NADH。
(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强
化的工程菌K,以补充ATP产量,使更多NADH用于生成D-乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K
中细胞质ATP、NADH和NADPH含量,结果如表。
AT
菌株 NADHNADPH
P
62
初始蓝细菌 32 49
6
82
工程菌K 62 49
9
注:数据单位为pmol/OD
730
由表可知,与初始蓝细菌相比,工程菌 K 的 ATP 含量升高,且有氧呼吸第三阶段
(被抑制/被促进/不受影响),光反应中的水光解 (被抑制/被促进/不受影响)。
(4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中,构建工程菌L。与初始蓝细菌相比,工程菌
L能积累更多D-乳酸,是因为其 (双选)。
A.光合作用产生了更多ATP
B.光合作用产生了更多NADPH
C.有氧呼吸第三阶段产生了更多ATP
D.有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
答案 (1)光合作用 呼吸作用(以上两空可调换) (2)有氧呼吸 (3)被抑制 不受影响
(4)AD
解析 (1)蓝细菌含有藻蓝素和叶绿素,能进行光合作用产生氧气,也能进行有氧呼吸,其细胞质中的ATP来源于光合作用和呼吸作用等生理过程,为各项生命活动提供能量。(2)蓝细
菌可通过D-乳酸脱氢酶(Ldh),利用NADH将丙酮酸还原为D-乳酸,即提高D-乳酸产量既需要
大量的Ldh,还需充足的NADH。细胞质中的NADH可用于有氧呼吸第三阶段产生ATP,若NADH
在此阶段被大量利用,则无法为Ldh提供充足的NADH,从而无法提高D-乳酸产量。(3)研究
者构建了某光合作用途径被强化的工程菌K,以补充ATP产量,使更多NADH用于生成D-乳酸,
且NADH可用于有氧呼吸第三阶段产生ATP。据题表分析,与初始蓝细菌相比,工程菌K的
NADH含量较高,是因为初始蓝细菌的有氧呼吸第三阶段正常进行,消耗了较多的NADH,而工
程菌K的有氧呼吸第三阶段被抑制,消耗了较少的NADH。由于蓝细菌该光合作用途径只产
生ATP不参与水光解,且工程菌K(该途径被强化)和初始蓝细菌(该途径未被强化)水光解后
产生的NADPH含量相同,说明工程菌K的水光解不受影响。(4)与初始蓝细菌相比,工程菌L
不仅有被强化的一种光合作用途径,还可大量表达Ldh基因,工程菌L能积累更多D-乳酸是
因为工程菌L的光合作用产生了更多ATP供生命活动所需,从而抑制了有氧呼吸的第三阶段,
节省出更多的NADH供给Ldh还原丙酮酸生成D-乳酸,A、D正确。
25.(2022湖南,17,12分)将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床,作为种子萌发
和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8~10 μmol/(s·m2)时,固定的CO 量等于呼
2
吸作用释放的CO 量;日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表
2
面消毒,浸种1天后,播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中,保湿透气,昼/夜温为35
℃/25 ℃,光照强度为2 μmol/(s·m2),每天光照时长为14小时。回答下列问题:
(1)在此条件下,该水稻种子 (填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米,
至少1片绿叶视为成苗),理由是 。
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上,光照强度为10 μmol/(s·m2),其他条件与上述
实验相同,该水稻 (填“能”或“不能”)繁育出新的种子,理由是
(答出两点即可)。
(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田),为防鸟害、鼠害和减少杂草生
长,须灌水覆盖,该种子应具有 特性。
答案 (1)能 种子萌发形成幼苗的过程中,消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物,
且光照有利于叶片叶绿素的形成 (2)不能 该水稻品种在光照强度为10 μmol/(s·m2)时,
固定的CO 量等于呼吸作用释放的CO 量,白天不能积累有机物,夜晚呼吸作用消耗有机物,
2 2
适龄秧苗不能正常生长;该水稻品种日照时长短于12小时才能开花,现在每天光照时长为
14小时,所以该水稻不能开花并繁育出新的种子 (3)耐水淹解析 (1)种子萌发形成幼苗的过程中,消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物,且光
照有利于叶片叶绿素的形成,故能萌发并成苗。(2)由题意可知,该水稻品种在光照强度为
10 μmol/(s·m2)时,固定的CO 量等于呼吸作用释放的CO 量,白天不能积累有机物,而夜晚
2 2
呼吸作用消耗有机物,适龄秧苗不能正常生长。该水稻品种日照时长短于12小时才能开花,
现在每天光照时长为14小时,所以该水稻不能开花并繁育出新的种子。 (3)该水稻种子须
灌水覆盖,所以该种子应具有耐水淹的特性。
26.(2022江苏,20,9分)图1所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①~⑦表示代谢途
径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一,CO 和O 竞争与其结合,分别催化C 的羧化与氧
2 2 5
化。C 羧化固定CO 合成糖;C 氧化则产生乙醇酸(C),C 在过氧化物酶体和线粒体协同下,
5 2 5 2 2
完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题。
图Ⅰ
(1)图Ⅰ中,类囊体膜直接参与的代谢途径有 (从①~⑦中选填),在红光照射条件下,
参与这些途径的主要色素是 。
(2)在C 循环途径中,乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化,同时生成的 在过氧化
2
氢酶催化下迅速分解为O 和HO。
2 2
(3)将叶片置于一个密闭小室内,分别在CO 浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO 浓度
2 2
的变化,获得曲线a、b(图Ⅱ)。图Ⅱ
①曲线a,0~t时段释放的CO 源于 ;t~t时段,CO 的释放速度有所增加,此阶段的
1 2 1 2 2
CO 源于 。
2
②曲线b,当时间到达t点后,室内CO 浓度不再改变,其原因是 。
2 2
(4)光呼吸可使光合效率下降20%~50%,科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱
氢酶和南瓜的苹果酸合酶﹐形成了图Ⅲ代谢途径﹐通过 降低了
光呼吸,提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的 价值。
图Ⅲ
答案 (1)①⑥ 叶绿素(叶绿素a和叶绿素b) (2)HO(过氧化氢) (3)①细胞呼吸 光
2 2
呼吸和细胞呼吸 ②光合作用速率等于光呼吸和细胞呼吸速率之和 (4)将乙醇酸转化为苹
果酸,增加叶绿体中的CO 浓度 直接
2
解析 (1)光合作用光反应阶段的场所是类囊体膜,主要代谢过程包括水的光解、ATP和
NADPH的合成,对应图Ⅰ中的①⑥过程;光反应过程需要光合色素的参与,叶绿素(叶绿素a
和叶绿素b)主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)由题空后半句“过氧
化氢酶”“O 和HO”可知,分解的底物为HO(过氧化氢)。(3)①由题干信息“CO 和O 竞
2 2 2 2 2 2
争与其结合……完成光呼吸碳氧化循环”及图Ⅰ可知,在光照条件下(HO可进行水的光解产
2
生O)且CO 浓度较低时,O 结合Rubisco的能力较强,易催化C 氧化产生C,C 在过氧化物酶
2 2 2 5 2 2
体和线粒体协同下参与完成光呼吸碳氧化循环,产生CO;此外,细胞呼吸作用也会产生CO,
2 2
而黑暗条件下(0~t),不能进行光呼吸,CO 来自呼吸作用;曲线a在t点施加光照后,t~t时
1 2 1 1 2段CO 的释放速度有所增加,CO 来自光呼吸和细胞呼吸。②曲线b到达t点后,室内CO 浓
2 2 2 2
度不再改变,说明CO 的吸收与释放速度达到动态平衡,即光合作用速率等于光呼吸和细胞
2
呼吸速率之和。(4)根据(2)和图Ⅰ所示可知,光呼吸代谢途径为叶绿体中的乙醇酸(C)运出
2
后直接或间接被转化为过氧化氢、CO 和C(消耗ATP)等,其中过氧化氢会被进一步分解为
2 3
O 和水,一定程度上造成了物质和能量的浪费。与光呼吸途径相比,图Ⅲ所示途径通过将乙
2
醇酸转化为苹果酸,把物质保留在叶绿体内,苹果酸转化过程中生成2分子CO,提高了叶绿
2
体中CO 与O 的比值,这不但降低了光呼吸,还提高了植物生物量,体现了遗传多样性的直接
2 2
价值。
知识拓展 光呼吸代谢主要途径
光呼吸代谢途径是在叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 3种细胞器的协同参与下完成的。(1)
在叶绿体中:光照条件下,O 和RUBP(C)在Rubisco作用下形成磷酸乙醇酸,进而生成乙醇酸
2 5
(C)。(2)在过氧化物酶体中:乙醇酸被氧化成乙醛酸和HO,HO 被分解成O 和HO;在转氨
2 2 2 2 2 2 2
酶作用下,乙醛从谷氨酸中得到氨基成为甘氨酸。(3)在线粒体中:两分子甘氨酸转变为丝氨
酸并释放CO。
2
27.(2020课标全国Ⅲ,29,10分)参照表中内容,围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位 (1) 叶绿体的类囊体膜 线粒体
反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等
反应名称 (2) 光合作用的光反应 有氧呼吸的部分过程
合成ATP的
化学能 (3) 化学能
能量来源
终产物
乙醇、CO (4) (5)
2
(除ATP外)
答案 (1)细胞质基质 (2)无氧呼吸 (3)光能 (4)O、NADPH (5)HO、CO
2 2 2
解析 (1)(2)根据表格中信息,终产物是乙醇和CO,综合分析判断该反应为无氧呼吸,葡萄
2
糖可作为无氧呼吸的反应物,无氧呼吸发生在细胞质基质,其合成ATP的能量来源为化学能,
终产物是乙醇和二氧化碳。(3)(4)根据表格中信息,光合作用的光反应和其发生的部位可知,
其合成ATP的能量来源为光能,光反应的产物为O 、NADPH(根据表格中信息可知产物不用写
2
ATP)。(5)根据表格中信息判断,在线粒体中利用丙酮酸等物质进行的是有氧呼吸的第二阶
段和第三阶段,该过程将丙酮酸中的化学能释放出来,其中有氧呼吸第二阶段的产物是二氧
化碳,第三阶段的产物是水(根据表格中信息可知产物不用写ATP)。28.(2018课标全国Ⅲ,29,9分)回答下列问题:
(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的 上,该物质主要捕获可
见光中的 。
(2)植物的叶面积与产量关系密切。叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体
光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知:当叶面积系数小于
a时,随叶面积系数增加,群体光合速率和干物质积累速率均 。当叶面积系数超过b
时,群体干物质积累速率降低,其原因是 。
(3)通常,与阳生植物相比,阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO 量相等时所需要的
2
光照强度 (填“高”或“低”)。
答案 (1)类囊体膜 蓝紫光和红光 (2)增加 群体光合速率不变,但群体呼吸速率仍在增
加,故群体干物质积累速率降低 (3)低
解析 (1)高等植物光合作用中捕获光能的物质是光合色素,这些色素分布在叶绿体的类囊
体膜上,主要吸收可见光中的蓝紫光和红光。(2)由图可知,当叶面积系数小于a时,随着叶
面积系数增加,群体光合速率与干物质积累速率均增加。群体干物质积累速率等于群体光合
速率与群体呼吸速率之差,当叶面积系数超过b时,群体呼吸速率增加,群体光合速率不变,
导致群体干物质积累速率降低。(3)通常,阴生植物利用弱光能力强,且阴生植物呼吸作用强
度低,所以阴生植物光合作用吸收与呼吸作用释放的CO 量相等时所需要的光照强度比阳生
2
植物低。
29.(2018江苏单科,29,9分)图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能
量代谢途径示意图(NADPH指[H]),请回答下列问题:(1)甲可以将光能转变为化学能,参与这一过程的两类色素为 ,
其中大多数高等植物的 需在光照条件下合成。
(2)在甲发育形成过程中,细胞核编码的参与光反应中心的蛋白,在细胞质中合成后,转运到
甲内,在 (填场所)组装;核编码的Rubisco(催化CO 固定的酶)小亚基转运
2
到甲内,在 (填场所)组装。
(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为 后进入乙,继而在乙的
(填场所)彻底氧化分解成 CO;甲中过多的还原能可通过物质转化,在细胞质中合成
2
NADPH,NADPH中的能量最终可在乙的 (填场所)转移到ATP中。
(4)乙产生的ATP被甲利用时,可参与的代谢过程包括 (填序号)。
①C 的还原
3
②内外物质运输
③HO裂解释放O
2 2
④酶的合成
答案 (9分)
(1)叶绿素、类胡萝卜素 叶绿素
(2)类囊体膜上 基质中
(3)丙酮酸 基质中 内膜上
(4)①②④
解析 本题主要考查叶绿体和线粒体的结构和功能以及光合作用和呼吸作用的过程。(1)甲
为叶绿体,甲中能将光能转化为化学能的色素有叶绿素和类胡萝卜素,其中大多数高等植物
叶绿素的合成需要光。(2)参与光反应中心的蛋白分布于叶绿体的类囊体膜上,参与催化CO
2
固定的酶分布于叶绿体的基质中。(3)由甲(叶绿体)输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可
被氧化为丙酮酸后进入乙(线粒体),在线粒体的基质中被彻底分解成CO;甲中过多的还原能
2
可通过物质转化,在细胞质中合成NADPH,其中的能量最终可在乙(线粒体)的内膜上经有氧
呼吸的第三阶段转移到ATP中。(4)由图知,乙(线粒体)产生的ATP可被甲(叶绿体)内的耗
能过程利用,C 的还原、内外物质的主动运输及胞吞和胞吐、酶的合成均消耗 ATP,HO裂解
3 2
释放O 的过程属于光反应,可以合成ATP。
2
30.(2017课标全国Ⅰ,30,9分)植物的CO 补偿点是指由于CO 的限制,光合速率与呼吸速率
2 2
相等时环境中的CO 浓度。已知甲种植物的CO 补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:
2 2
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发
现 两 种 植 物 的 光 合 速 率 都 降 低 , 原 因 是。甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率 (填“大于0”“等于0”或
“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的
2
有氧呼吸增加,原因是 。
答案 (1)植物在光下光合作用吸收CO 的量大于呼吸作用释放CO 的量,使密闭小室中CO
2 2 2
浓度降低,光合速率也随之降低 大于0
(2)甲种植物在光下光合作用释放的O 使密闭小室中O 增加,而O 与有机物分解产生的NADH
2 2 2
发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以当O 增多时,有氧呼吸会增加
2
解析 该题主要考查影响光合作用和呼吸作用的环境因素。(1)甲、乙植物在同一密闭小室
中适宜条件下照光培养,由于植物进行光合作用吸收的CO 量大于呼吸作用释放的CO 量,因
2 2
此密闭小室中的CO 浓度降低,植物的光合速率也随之降低;甲种植物的CO 补偿点大于乙种
2 2
植物的,当甲种植物净光合速率为0时,对应的CO 浓度大于乙种植物的CO 补偿点,故乙种
2 2
植物净光合速率大于0。(2)在光照条件下植物进行光合作用释放O,使小室中的O 浓度升
2 2
高,而有机物分解产生的NADH在有氧呼吸第三阶段中需与O 结合而形成水,所以O 增多时,
2 2
有氧呼吸会增加。
易错警示 植物补偿点分为光补偿点和CO 补偿点两种。植物光合作用需要光,原料之一是
2
CO。光照较强、CO 充足时,光合作用吸收CO 的速率大于呼吸作用释放CO 的速率。当光照
2 2 2 2
强度降低时,光合速率降低,当光合速率降至与呼吸速率相等时达到“光补偿点”。同理CO
2
浓度降低时,光合速率也会降低,当光合速率降至与呼吸速率相等时达到“CO 补偿点”。
2
31.(2017课标全国Ⅱ,29,9分)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题:
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是 、 、 、 ,[H]代
表的物质主要是 。
(2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还发生
在 (填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是 。
答案 (1)O NADP+ ADP+Pi C NADH(或答:还原型辅酶Ⅰ)
2 5(2)C和D
(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸
解析 本题考查的内容涉及植物细胞的光合作用,呼吸作用过程中物质和能量的变化。(1)
根据题目示意图可知,过程A和B分别代表光合作用的光反应和暗反应。①是水光解的产物
且不参与暗反应,则①是氧气,②和③分别是合成NADPH、ATP的原料,即②是NADP+,③是
ADP和磷酸,④参与CO 的固定,为C,参与有氧呼吸第三阶段的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
2 5
(2)在植物的叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体,产生ATP的过程
有光合作用的光反应(A过程),还有发生在细胞质基质(C)和D(线粒体)中的有氧呼吸过程。
(3)在缺氧条件下,C中的丙酮酸可以转化为酒精和CO。
2
知识拓展 [H]的生成及种类
光合作用中的[H]是NADPH;呼吸作用中的[H]主要是NADH,光合作用的光反应中水光解
生成NADPH,作为还原剂还原C 生成(CHO),呼吸作用中第一阶段和第二阶段生成NADH,作为
3 2
还原剂还原O 生成HO。
2 2
32.(2016课标全国Ⅱ,31,8分)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO
2
浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用,进行了如下
实验:用少量的NaHCO 和BTB加水配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的CO 使溶液变
3 2
成浅绿色,之后将等量的浅绿色溶液分别加入7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等
量水草,另一支不加水草,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
试管编号 1 2 3 4 5 6 7
水草 无 有 有 有 有 有 有
距日光灯的距离(cm) 20 遮光* 100 80 60 40 20
50 min后试管中溶液
浅绿色 X 浅黄色 黄绿色 浅绿色 浅蓝色 蓝色
的颜色
*遮光是指用黑纸将试管包裹起来,并放在距日光灯100 cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,回答下列问题:
(1)本实验中,50 min后1号试管的溶液是浅绿色,则说明2至7号试管的实验结果是由
引起的;若1号试管的溶液是蓝色,则说明2至7号试管的实验结果是 (填“可靠
的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为 (填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”),判断依据是
。
(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明在此条件下水草 。
答案 (8分)(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用 不可靠的
(2)黄色 水草不进行光合作用,只进行呼吸作用,溶液中CO 浓度高于3号管
2
(3)光合作用强度等于呼吸作用强度,吸收与释放的CO 量相等
2
解析 本题考查光照强度对光合速率的影响,用BTB(溴麝香草酚蓝)指示CO 浓度。(1)题中
2
距日光灯的距离表示光照的强弱。1号试管没有水草,为空白对照组;2号试管遮光,其内水
草不能进行光合作用,但能进行呼吸作用;3~7号试管内的水草在不同强度的光照条件下,光
合作用强度与呼吸作用强度的差值大小引起各试管颜色的变化。若 1号试管的溶液是蓝色,
说明光照能导致CO 减少,那么,2至7号试管颜色的变化并不全是光合作用和呼吸作用所致,
2
实验结果并不可靠。(2)2号试管在遮光条件下,水草不能进行光合作用,但能进行呼吸作用,
50 min后试管内CO 较多,溶液颜色应为黄色。判断的依据是2号试管与3号试管只有一个
2
自变量(是否遮光),2号试管比3号试管CO 多。(3)5号试管溶液颜色在照光前后没有变化,
2
说明CO 浓度不变,因此推测水草光合作用吸收CO 的量等于呼吸作用释放CO 的量。
2 2 2
方法技巧 分析表格,找出表格中自变量和因变量,再分析表格中数据变化的规律,必要时,
可将表格转化成坐标曲线图分析;提升对实验结果的处理能力;注意表格数据的定量分析和
定性分析。
33.(2015北京理综,31,16分)(16分)研究者用仪器检测拟南芥叶片在光—暗转换条件下
CO 吸收量的变化,每2 s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。
2
(1)在开始检测后的200 s内,拟南芥叶肉细胞利用光能分解 ,同化CO 。而在实验
2
的整个过程中,叶片可通过 将储藏在有机物中稳定的化学能转化为 和热能。
(2)图中显示,拟南芥叶片在照光条件下CO 吸收量在 μmol·m-2·s-1范围内,在
2
300 s时CO 达到2.2 μmol·m-2·s-1。由此得出,叶片的总(真正)光合速率大约是
2
μmol CO·m-2·s-1。(本小题所填数值保留至小数点后一位)
2
(3)从图中还可看出,在转入黑暗条件下100 s以后,叶片的CO 释放 ,并达到一个相
2对稳定的水平,这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。
(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO 中的碳元素一部分来自于叶绿体中的五碳化合物,可
2
利用 技术进行研究。
答案 (16分)(1)水 细胞呼吸 ATP中的化学能
(2)0.2~0.6 释放量 2.4~2.8
(3)逐渐减少
(4)14C同位素示踪
解析 (1)有光条件下,叶肉细胞既进行光合作用,又进行呼吸作用。光合作用过程分解HO,
2
同化CO。呼吸作用过程则将储藏在有机物中稳定的化学能转化为 ATP中活跃的化学能和热
2
能。(2)分析题图,拟南芥叶片在照光条件下,CO 吸收量在0.2~0.6 μmol·m-2·s-1范围内,
2
此值为净光合速率。在300 s时CO 的释放量达到2.2 μmol·m-2·s-1,该值为呼吸速率,则
2
得出叶片的总(真正)光合速率约为2.2+(0.2~0.6)=2.4~2.8(μmol·m-2·s-1)。(3)由图知,
转入黑暗100 s后,叶片CO 释放量逐渐减少,随后达到一个相对稳定水平。(4)为追踪CO
2 2
中C元素的来源,可利用同位素标记法进行研究。
