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大概念升华课2　细胞的生命活动需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖
新人教高考生物学一轮复习
从物质与能量的视角，理解光合作用和呼吸作用，并能综合分析细胞生命活动过程中的物质和能量的变化。
等级考要求1
1．(2022·广东佛山质检)合理施用镁肥能明显提高作物的产量、改善品质。科研人员研究了镁对苗期油菜不同部位叶片生理生化指标的影响，结果如下表。
生理生化指标 上层叶片(新叶) 下层叶片(老叶) 镁缺乏 镁适宜 镁缺乏 镁适宜
叶绿素含量(mg·g-1FW) 0.21 1.12 0.14 0.67
生理生化指标 上层叶片(新叶) 下层叶片(老叶) 镁缺乏 镁适宜 镁缺乏 镁适宜
Rubisco酶活性(U·g-1FW) 228 908 99 298
净光合速率(μmol·m-2·s-1) 12.2 16.4 6.8 16.6
回答以下问题：
(1)Rubisco酶在光合作用过程中能催化二氧化碳的固定过程，其主要存在于叶肉细胞的______________中；植物缺镁时，叶肉细胞中五碳化合物的消耗量会________。
(2)据表可知，缺镁会影响光合作用的__________________阶段，判断依据是_________________________________________________
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另有研究表明，缺镁还会显著降低老叶中蔗糖的转移，试从这个角度分析，镁缺乏状态下老叶的净光合速率低于新叶的原因。
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(3)镁肥的施用量也不是越多越好，一次施用镁肥过多甚至可能导致作物死亡，这是因为________________________________________
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[解析]　(1)Rubisco酶参与二氧化碳的固定，二氧化碳的固定发生在叶绿体基质中，故Rubisco酶主要存在于叶绿体基质中；缺镁时，叶绿素减少，光反应减弱，暗反应也会减弱，故五碳化合物的消耗量会减少。(2)由图表可知，缺镁一方面使叶绿素含量下降，另一方面使Rubisco酶活性下降，故推测缺镁会影响光反应和暗反应。根据“缺镁还会显著降低老叶中蔗糖的转移”可知，缺镁时，产物(蔗糖)的积累使老叶的光合作用反应速率减慢，故镁缺乏状态下老叶的净光合速率低于新叶。(3)一次施用镁肥过多，会使土壤溶液浓度过高，影响根系通过渗透作用吸收水分，可能导致作物死亡。
[答案]　(1)叶绿体基质　减少　(2)光反应和暗反应　缺镁一方面使叶绿素含量下降，另一方面使Rubisco酶活性下降　产物(蔗糖)的积累使光合作用反应速率减慢　(3)施肥过多使土壤溶液浓度过高，影响根系通过渗透作用吸收水分
2．(2022·山东济宁一模)蔗糖和淀粉是绿色植物光合作用的主要产物，二者都由卡尔文循环中产生的丙糖磷酸转化而成，简要的合成过程如图所示。叶绿体膜上的磷酸转运体(TPT)在将丙糖磷酸运到细胞质基质的同时将无机磷酸(Pi)运入叶绿体，且这种转运严格遵循1∶1反向交换原则。ADPG焦磷酸化酶是调节淀粉生物合成途径的主要酶，此酶的活性与3 -磷酸甘油酸密切相关，白天3- 磷酸甘油酸形成较多。回答下列问题。
(1)图中叶肉细胞的________中产生的________(选填光合作用主要产物)是植物体内长距离运输的糖类物质。
(2)NADPH在1，3 -二磷酸甘油酸转化为丙糖磷酸的反应中的作用是__________________；当光照强度突然降低时，叶绿体基质中RuBP的含量短时间内将________。
(3)实验研究发现，其他条件适宜的情况下，植物在白天时叶绿体中
(3)实验研究发现，其他条件适宜的情况下，植物在白天时叶绿体中淀粉合成活跃，而蔗糖合成较少，其原因是_________________
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(4)适当给马铃薯增施含磷的肥料可以提高产量，试根据题干信息分析原因____________________________________________________
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[解析]　(1)图中叶肉细胞的细胞质基质中产生的蔗糖是植物体内长距离运输的糖类物质。(2)NADPH在1，3 -二磷酸甘油酸转化为丙糖磷酸的反应中的作用是提供能量并作还原剂；当光照强度突然降低时，光反应产生的ATP和NADPH减少，还原产生的丙糖磷酸减少，使生成RuBP的含量短时间内将降低。(3)实验研究发现，其他条件适宜的情况下，植物在白天时叶绿体内淀粉合成活跃，而蔗糖合成较少，据图分析，其可能的原因是白天3 -磷酸甘油酸形成较多，激活ADPG焦磷酸化酶的活性，丙糖磷酸更多用于淀粉的生成。(4)适当给马铃薯增施含磷的肥料可以提高产量，根据题干信息，其原因可能是增施含磷的肥料，有利于马铃薯光合作用产生蔗糖，进一步运输到块茎储存起来，增加产量。
[答案]　(1)细胞质基质　蔗糖　(2)提供能量并作还原剂　降低　(3)白天3 -磷酸甘油酸形成较多，激活ADPG焦磷酸化酶的活性，丙糖磷酸更多用于淀粉的生成　(4)增施含磷的肥料，有利于马铃薯光合作用产生蔗糖，进一步运输到块茎储存起来，增加产量
(教师用书独具)
(2022·浙江6月选考改编)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。
处理 指标 光饱和点(klx) 光补偿点(lx) 低于5 klx光合曲线的斜率(mgCO2·dm-2·hr-1·klx-1) 叶绿素 含量(mg·dm-2) 单株光合产量 (g干重) 单株叶光 合产量(g干重) 单株果实光合产量(g干重)
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照强度。光合曲线指光照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，说明植株在较低光照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________，使其在较低的光照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。
[解析]　(1)从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸收能力。光饱和点下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点(最大光合速率)。光补偿点降低，说明植物的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光照强度下就能达到净光合大于0的积累效果。低于5 klx光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增加，光合速率提高幅度加快，
故说明植物对弱光的利用效率变高。(2)植物的光合产物主要以有机物(蔗糖)形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，较长(4小时)遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶的光合产量没有明显下降，从比例上看反而有所上升，说明植株优先将光合产物分配给了叶。(3)与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量减少其他作物对花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。
[答案]　(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)有机物(蔗糖)　叶　(3)下降　A
观察处于细胞周期不同阶段的细胞，利用有丝分裂模型，描述细胞增殖的主要特征，通过实例说明细胞的分化、衰老、死亡的原因、意义及与人体健康的关系。
等级考要求2
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1．(2021·山东菏泽检测)如图是某同学实验时拍摄的洋葱根尖分生区细胞分裂图，①～⑤表示不同的细胞分裂时期。下列叙述正确的是 (　　)
A．①时期整个细胞的DNA与染色体数量之比等于1
B．②时期染色体的着丝粒都排列在细胞中央的细胞板上
C．④时期细胞内两组中心粒发出纺锤丝构成纺锤体
D．细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③
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D　[据图分析，①时期为有丝分裂后期，细胞核中的DNA与染色体数量之比等于1，A错误；②时期为有丝分裂中期，所有染色体的着丝粒都排列在细胞中央的赤道板上，B错误；洋葱属于高等植物，细胞中没有中心粒，C错误；图中的①～⑤分别表示有丝分裂的后期、中期、末期、前期和分裂间期，因此细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③，D正确。]
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2．(2022·江苏南通质量检测)如图是某生物体细胞有丝分裂不同分裂时期的图像，下列对图像的描述正确的是(　　)
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甲　　　　　乙　　　　丙
A．该生物可能是低等植物
B．甲、乙、丙三细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
C．甲细胞中正在发生染色体的复制
D．甲、乙、丙三个细胞内染色体、染色单体、核DNA分子数的比例都为1∶2∶2
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B　[由于该生物体细胞不含细胞壁，因此该生物不可能是低等植物，A错误；甲细胞染色体散乱分布，为前期，乙细胞染色体着丝粒分裂，为后期，丙细胞着丝粒整齐地排列在赤道板中央，为中期，B正确；甲细胞为有丝分裂前期，染色体在间期已复制完成，C错误；甲、丙两细胞的细胞核中均含有4条染色体，每条染色体含两条姐妹染色单体，含两个DNA，故染色体∶染色单体∶核DNA分子数为1∶2∶2，乙细胞核中染色体∶染色单体∶核DNA分子数为1∶0∶1，D错误。]
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3．(2023·东北三校联考)下列生命活动中，除哪一项外都发生了细胞分化现象(　　)
A．R型肺炎链球菌和加热杀死的S型细菌混合培养后，出现部分S型细菌菌落
B．在同一黄瓜植株的不同部位，分别开出只含有雌蕊的花和只含有雄蕊的花
C．使用适宜浓度的生长素类调节剂处理扦插枝条后，逐渐长出新的根
D．在人类早期胚胎发育的特定阶段出现了鳃和尾的结构，然后消失
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A　[R型肺炎链球菌和加热杀死的S型细菌混合培养后，出现部分S型细菌菌落，该过程中发生了转化而非细胞分化，A符合题意；在同一黄瓜植株的不同部位，分别开出只含有雌蕊的花和只含有雄蕊的花，是基因选择性表达的结果，属于细胞分化，B不符合题意；使用适宜浓度的生长素类调节剂处理扦插枝条后，逐渐长出新的根，根的形成是基因在特定部位选择性表达的结果，C不符合题意；在人类早期胚胎发育的特定阶段出现了鳃和尾的结构，然后消失，该过程中发生了细胞的分化和凋亡，D不符合题意。]
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4．(2022·福建龙岩质检)自由基普遍存在于生物体中，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂质等物质，从而损伤细胞。正常细胞内存在清除自由基的防御系统，包括酶系统和非酶系统，前者如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等。科学家将SOD和CAT基因导入果蝇，使转基因果蝇比野生型果蝇的这两种酶基因多一个拷贝，转基因果蝇中SOD和CAT活性升高。下列描述不正确的是(　　)
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A．自由基无法及时清除的细胞容易发生癌变
B．自由基无法及时清除的细胞，细胞膜流动性降低
C．被自由基攻击而死亡的细胞属于细胞凋亡
D．与野生型果蝇相比，转基因果蝇寿命可能更长
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C　[自由基可攻击生物体内的DNA，可能导致基因突变，因此自由基无法及时清除的细胞容易发生癌变，A正确；自由基无法及时清除会导致细胞衰老，衰老细胞的细胞膜流动性降低，B正确；被自由基攻击而死亡的细胞属于细胞坏死，不受基因控制，C错误；正常细胞内存在清除自由基的防御系统，包括酶系统和非酶系统，前者如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等，转基因果蝇比野生型果蝇的这两种酶基因多一个拷贝，转基因果蝇中SOD和CAT活性升高，及时清除自由基，使细胞不易衰老，因此与野生型果蝇相比，转基因果蝇寿命可能更长，D正确。]
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