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考向04　细胞呼吸和光合作用
【考教衔接】
1.呼吸作用和有机物在生物体外的燃烧都是分解有机物、释放能量的过程。同有机物在生物体外的燃烧相比,有氧呼吸过程　　　　　,有机物中的能量经过一系列的化学反应　　　　释放,有一部分能量储存在　　　　中,这种方式保证了　　　　　　　　　　　　　　　　　,有利于维持细胞的相对稳定状态。
2.葡萄糖、水、O2分别在有氧呼吸的　　　　　阶段被利用,CO2和水分别在　　　　　阶段形成。
3.光反应必须在光照下进行,暗反应　　　　　　　　;光能通过驱动　　　　　　而驱动生命世界的运转。
4.光合作用的产物有淀粉和蔗糖,　　　　可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。
5.用酸性重铬酸钾检测酵母菌培养液滤液中的酒精时,应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖,原因是 　。
6.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,其在结构上有哪些特点与功能相适应 　。
7.分离绿叶中的色素时,滤纸条上的滤液细线一定不能接触层析液的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
8.光照停止后暗反应在短时间内仍然能够持续,但无法长时间正常进行,原因是 　。
9.给密闭玻璃瓶中的植物幼苗提供适宜的水、无机盐、光照强度、温度等条件,但幼苗的生存时间一般不会太长,原因可能是 　。
10.(原创)光合作用能利用CO2,产生并释放O2,从而维持大气中CO2和O2的平衡。请回答下列问题:
(1)希尔的实验不能完全说明光合作用释放的O2中的氧元素全部来自水,原因是　 。
(2)为进一步探究光合作用过程中释放出的氧的来源,进行如图所示实验,若A与B的相对分子质量比是8∶9,则可得出　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的结论。
(3)为探究光合作用产生O2的部位,将载有水绵和需氧细菌的临时装片放在　　　　、　　　的环境中,用极细的光束照射临时装片中的叶绿体,若　　　　　　　　　　　　　　　　,则说明叶绿体在光照条件下产生并释放O2。
(4)光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2,一定时间后杀死小球藻,同时提取产物并分析。实验发现,仅仅30 s的时间,放射性代谢产物多达几十种,缩短时间到 7 s,发现放射性代谢产物减少到12种。固定CO2的物质是　　　　　　　　。根据卡尔文的实验,写出探究CO2转化成的第一个产物的实验思路:　 　。
【考点分析】
高频考点1　光合作用与细胞呼吸的过程
真题引领1　(2024·山东高考改编)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、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。下列说法错误的是()。
A.p点为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
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
考点剖析 知识回顾
有氧呼吸与无氧呼吸的共同过程 第一阶段完全相同:在　　　　　　　中,葡萄糖分解成丙酮酸,产生少量　　　,释放少量能量,生成少量　　　
有氧呼吸第二阶段 在　　　　　　中,丙酮酸和　　　一起分解产生CO2和大量　　　,释放少量能量,生成少量　　　
有氧呼吸第三阶段 在　　　　　上,前两个阶段产生的　　　与氧结合生成H2O,释放大量能量,生成大量　　　
无氧呼吸(酒精途径)第二阶段 在　　　　　中,丙酮酸分解,　　　被氧化,产生　　　　　　　,不生成ATP
获取信息 结论
种皮会限制O2进入种子,乙醇脱氢酶催化生成乙醇;图中p点后即Ⅲ阶段,子叶耗氧量突然上升,乙醇脱氢酶活性开始下降 　　　点时种皮被突破;此后子叶O2供应充足,　　　　减弱,合成乙醇的速率逐渐　　　;　　　　增强,被氧化的NADH增多
图中Ⅱ阶段子叶耗氧量降低,乙醇脱氢酶活性升高 种皮限制了O2进入种子,种子内O2浓度降低限制了　　　　　　,乙醇脱氢酶活性升高,无氧呼吸增强以保证能量供应
图中q处为两曲线的交点,此时无氧呼吸与有氧呼吸过程中被氧化的NADH量相等 分解等量的葡萄糖,无氧呼吸比有氧呼吸产生的NADH　　　,因此产生等量的NADH,无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖　　　
真题引领2　(2024·湖南高考)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CO2通过气孔的阻力增大;Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反应)活性下降,最终导致净光合速率下降。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　　　　　　　　　　　　。
考点剖析 知识回顾
光合作用光反应阶段 光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行,光反应生成的　　　　　　　　供暗反应中C3的还原,光反应为暗反应提供了活跃的化学能
光合作用暗反应阶段 暗反应在叶绿体基质中进行,暗反应为光反应提供了　　　　　　　　　,暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
叶绿体中光合色素吸收光能的两个用途 一是将水分解为　　　　　等,同时叶绿体被夺去两个电子,电子经传递可用于　　　　　　　　　　　　　　　;二是在相关酶的作用下,促使　　　　　　　　　　　
获取信息 结论
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 长期缺钾导致植物的叶绿素含量降低,从叶绿素的合成(叶绿素合成是关键信息)角度分析,原因是钾参与酶活性的调节,缺钾会降低　　　　　相关酶的活性;钾参与渗透调节,缺钾会影响细胞渗透压,进而影响细胞对　　　　　　的吸收,而　　　　　　是合成叶绿素的原料,因此最终会影响叶绿素的合成
检测基因是否突变的基本思路 从细胞中获取的DNA量远远低于基因测序的浓度要求,所以要进行　　　　　,测序后和　　　　　进行比较
真题改编1　(2023·广东高考改编)细胞呼吸的下列阶段中,不能为游泳过程中的人体提供ATP的是()。
A.葡萄糖分解生成丙酮酸
B.丙酮酸和水一起被分解
C.NADH和丙酮酸转化成乳酸
D.NADH与O2结合生成H2O
真题改编2　(2023·湖北高考改编)植物光合作用的光反应依赖于类囊体膜上的PSⅠ和PSⅡ光复合体,PSⅡ和PSⅠ都能被光独立地激活,相继催化光驱动的电子从水到NADP+的传递。研究发现,PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ,通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖于LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是()。
A.LHC蛋白激酶活性增强有利于PSⅡ光复合体捕获光能
B.Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱
C.PSⅡ光复合体含有光合色素,能吸收光能,催化水分解
D.PSⅠ光复合体含有光合色素,能吸收光能,催化NADPH的形成
真题改编3　(2023·天津高考改编)下图是某种植物光合作用及呼吸作用的部分过程示意图。下列关于此图的说法,错误的是()。
A.物质X、物质Y分别是O2和HC
B.物质Y通过通道蛋白进入叶绿体基质
C.光反应生成的氢源促进了物质Y进入类囊体
D.光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应
高频考点2　影响光合作用和细胞呼吸的因素
真题引领3　(2024·甘肃高考)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是()。
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
考点剖析 知识回顾
细胞呼吸的意义 细胞呼吸能为细胞各项生命活动提供所需的　　　
影响细胞呼吸的环境因素 温度、　　　　　、水、二氧化碳浓度等影响有氧呼吸的进行
水分跨膜运输方式 水通过被动运输(包括　　　　　和协助扩散,其中以　　　　为主)进出细胞
获取信息 推理与判断
兰花会因浇水过多而死亡 浇水过多使土壤中　　　　含量减少,抑制根细胞的有氧呼吸,促进根细胞的　　　　　,产生　　　　等有害物质,造成烂根甚至植株死亡;根细胞的有氧呼吸受到抑制,释放的能量减少,而大多数养分的吸收过程需要根系细胞呼吸产生的能量,因此浇水过多会抑制根系吸收养分,进而导致植株死亡;根系吸收水分的方式是被动运输,不消耗能量
真题引领4　(2024·山东高考)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
获取信息 推理与判断
细胞发生渗透失水 细胞失水过程中,水分能透过原生质层出细胞,细胞液浓度　　
水分充足时,内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压相等;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 干旱环境下,外层细胞中单糖合成多糖的速率较慢,即细胞液中溶质微粒数较　　　,因此细胞液浓度较　　　;内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率更快,有利于外层细胞中光合作用产物　　　,使光合作用产物积累量减少,　　　外层细胞的光合作用进行
内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大 植物细胞发生质壁分离的内因是　　　　　　　　　　　,失水条件下,细胞壁伸缩性越大的细胞,其细胞壁与原生质层之间的分离程度越小
真题改编4　(2023·北京高考改编)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图所示。下列对此图的理解,错误的是()。
A.在低光强下,叶肉细胞叶绿体CO2吸收速率随叶温升高而降低
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶的活性增强相关
C.图中CP点处,该植物叶肉细胞CO2吸收速率大于0
D.图中M点处,该植物的光合速率与呼吸速率的差值最大
【最新模拟】
(1~8,10~11,每题3分,第9题10分,共40分)
1.可立氏循环是指在激烈运动时,肌肉细胞糖酵解(呼吸作用的第一阶段)产生NADH的速度超过其再形成NAD+的速度,这时肌肉中产生的丙酮酸由乳酸脱氢酶转变为乳酸,使NAD+再生,保证葡萄糖到丙酮酸能够继续产生ATP。肌肉中的乳酸扩散到血液并随着血液进入肝细胞,在肝细胞内通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖。下列说法正确的是()。
A.机体进行可立氏循环时,肌细胞消耗的O2量小于产生的CO2量
B.有氧呼吸过程中,NADH在细胞质基质中产生,在线粒体基质中和线粒体内膜上被消耗
C.肌细胞产生的乳酸需在肝细胞中重新合成葡萄糖,根本原因是相关基因的选择性表达
D.丙酮酸被还原为乳酸的过程中,产生NAD+和少量ATP
2.细胞呼吸是细胞内有机物经过一系列氧化分解释放能量的过程,下图为真核细胞以葡萄糖为底物进行细胞呼吸的图解。下列说法正确的是()。
A.糖酵解只发生于真核细胞的无氧呼吸过程中,可以提供少量能量
B.在真核细胞中,丙酮酸只能在线粒体基质中被分解产生CO2
C.三羧酸循环存在于有氧呼吸过程中,该过程不需要水的参与
D.电子传递链主要分布于线粒体内膜上,消耗O2并产生大量ATP
3.线粒体合成ATP是通过F0F1-ATP合酶完成的,该酶分为F0和F1两部分:F0是膜内的蛋白复合体,嵌入线粒体内膜;F1位于线粒体基质一侧,松散地连接在F0上。当H+通过F0进入线粒体基质时,该酶在质子流的推动下驱动ATP的生成。下列说法正确的是()。
A.F0具有转运蛋白的功能,在叶绿体基质中也大量存在
B.线粒体产生的H+主要来自有氧呼吸的第三阶段
C.线粒体内外膜间隙中的H+浓度应该高于线粒体基质
D.线粒体进行主动运输可能会消耗NADPH中的能量
4.植物体内有多种功能不同的物质均可以称为色素。下列与植物体内色素有关的叙述,正确的是()。
A.光敏色素主要接受环境中红光和蓝紫光的刺激
B.玫瑰花瓣中的红色色素主要储存在细胞质基质中
C.叶绿体中的类胡萝卜素不能吸收环境中的红光
D.可用无水乙醇对绿叶中的光合色素进行分离
5.西红柿叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1(①~④表示相关过程)所示。某实验室用水培法栽培西红柿进行相关实验的研究,在CO2充足的条件下西红柿植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2所示。下列说法正确的是()。
A.图1中,晴朗的白天西红柿叶肉细胞中产生ATP的过程是①③④
B.图2中9~10 h,光合速率迅速下降,最可能发生变化的环境因素是温度
C.培养时若水循环不充分导致植物萎蔫,原因是植物排出无机盐使培养液渗透压升高
D.图2中两曲线的交点(A点)时,叶肉细胞不吸收外界的CO2
6.下图是叶绿体中进行的光反应示意图,类囊体膜上的光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是色素和蛋白质复合体,可吸收光能进行电子传递,电子最终传递给NADP+后与其反应生成NADPH。膜上的ATP合酶在顺浓度梯度运输H+的同时催化ATP的合成。下列叙述正确的是()。
A.图中体现出的膜蛋白功能仅有催化及物质运输
B.若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中NADP+减少,则图中电子传递速率会减慢
C.H+由叶绿体基质进入类囊体腔的过程属于协助扩散
D.据图分析,O2产生后扩散到细胞外共需要穿过3层生物膜
7.科研人员分离出某植物的叶绿体,让叶绿体交替接受5秒光照、5秒黑暗处理,持续进行20分钟,并用灵敏传感器记录环境中O2和CO2的变化,部分实验记录如图所示。
下列说法正确的是()。
A.实验结果支持光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段
B.实验结果说明相比连续光照,间歇光照能够提高植物光合作用的效率
C.S1+S2、S2+S3可分别表示光反应释放的O2总量与暗反应吸收的CO2总量
D.光照与黑暗处理时,O2释放速率和CO2吸收速率的变化说明暗反应速率限制了光反应速率
8.香草兰是一种被广泛应用于中医药领域的植物,具有清热解毒、祛风散寒等功效。某科研小组在适宜温度条件下,对密闭透明玻璃容器中的香草兰幼苗进行了实验,实验中除光照条件不同外,其他条件相同且适宜。实验前各玻璃容器内CO2的含量均为8.0 g,实验0.5 h后测定各容器内CO2的含量,结果如下表(表中“lx”是光照强度的单位,“nm”是波长的单位)。下列叙述错误的是()。
组别 光照条件 0.5 h后CO2的含量/g
① 黑暗 10.0
② 1 000 lx白光 8.0
③ 2 000 lx白光 7.2
④ 2 000 lx白光+450 nm补充光 6.8
⑤ 2 000 lx白光+580 nm补充光 7.4
⑥ 2 000 lx白光+680 nm补充光 6.4
注:实验中以CO2含量的变化来衡量细胞的光合速率和呼吸速率,且整个过程中光质对呼吸作用没有影响。
A.若实验③中突然停止光照,则C3的合成速率升高
B.实验④中香草兰幼苗的总光合速率为6.4 g/h
C.利用实验②~⑥可探究光照强度及补充光的种类(不同波长)对香草兰光合作用的影响
D.提供的光照条件为2 000 lx白光+680 nm补充光时,香草兰幼苗的光合作用最强
9.(10分)不同植物的光合作用机制不完全相同,大豆是C3植物,而玉米是一类具有高光合作用效率的C4植物。下图表示玉米的光合作用和光呼吸过程,这两个过程由叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成。Rubisco是一个双功能酶,CO2浓度高时,倾向于催化C5和CO2反应;O2浓度高时,倾向于催化C5和O2反应生成CO2(称为光呼吸)。回答下列问题:
(1)玉米维管束鞘细胞中CO2固定的具体部位是　　　　　　,C3的还原需要光反应提供　　　　　　。
(2)低CO2浓度环境中,C4植物存活的时间比C3植物更长。据图分析,其原因是 　。
(3)欲追踪光合作用过程中物质转移过程,可采用　　　　　法进行研究。小麦、大豆等C3植物的光呼吸会耗损光合作用新形成的有机物的25%,而玉米等C4植物光呼吸只消耗光合作用新形成的有机物的2%~5%。请从Rubisco的角度,提出一条利用现代生物技术提高C3植物产量的研究思路:　 　。
10.(原创)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸能在肝脏中经过糖异生作用再次转化为葡萄糖,该生理过程如图所示。下列叙述错误的是()。
A.肌细胞无氧呼吸过程中既有ATP的水解,又有ATP的合成
B.1分子葡萄糖转化成2分子乳酸过程中,最终只产生2分子ATP,此过程没有[H]的积累
C.葡萄糖在骨骼肌细胞中分解成乳酸转运至肝细胞中重新生成葡萄糖是一个能量守恒的过程
D.图示肝细胞内的生理过程有利于缓解肌肉中乳酸过多引起的酸胀感
11.(原创)土壤的酸碱度会影响农作物的生长。下图为不同实验条件下小麦的净光合速率曲线变化图,下列分析错误的是()。
A.本实验的自变量为土壤的pH和CO2浓度,因变量为小麦的净光合速率
B.在偏酸性土壤、CO2浓度为300 μL·L-1时,小麦叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
C.在强酸性土壤、CO2浓度为300 μL·L-1时,小麦叶肉细胞合成ATP的场所之一是叶绿体
D.在其他条件相同的情况下,不同pH的土壤里小麦的净光合速率不同的原因是pH影响了酶活性
参考答案
1.温和　逐步　ATP　有机物中的能量得到最充分的利用
2.第一、二、三　第二、三
3.有没有光都能进行(或不直接依赖光)　光合作用
4.蔗糖
5.葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化
6.①线粒体具有内、外两层膜,内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴,嵴使内膜的表面积大大增加;②线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶
7.防止滤液细线上的色素溶解在层析液中,而不能在滤纸条上扩散
8.暗反应中C3的还原需要光反应提供的ATP和NADPH,停止光照,光反应停止,但叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间,这段时间过后暗反应会因缺少ATP和NADPH而无法进行
9.随着植物生长,土壤中的水分会减少,土壤中的无机盐含量会下降,空气中CO2含量减少等
10.(1)该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰,也没有直接观察到氧元素的转移　(2)光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自水　(3)无氧　黑暗　需氧细菌只向叶绿体被光束照射部分集中　(4)五碳化合物(或C5)　光照下给小球藻悬浮液通入14CO2,一定时间后杀死小球藻,同时提取产物并分析,不断缩短时间,直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物,该物质即CO2转化成的第一个产物
真题引领1　C　解题思路　细胞质基质　NADH　ATP　线粒体基质　H2O　NADH　ATP　线粒体内膜　NADH
　ATP　细胞质基质　NADH　酒精和CO2　p　无氧呼吸　降低　有氧呼吸　有氧呼吸　少　多
真题引领2　(1)O2和H+　ATP和NADPH　(2)减少　缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低;缺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
解题思路　ATP和NADPH　ADP、Pi和NADO2和H+和NADP+结合产生NADPH　ADP与Pi反应形成ATP　叶绿素合成　Mg和N等　Mg和N　PCR扩增
已知序列
真题改编1　C　解析　游泳过程中主要靠有氧呼吸提供能量,有氧呼吸三个阶段即A、B、D项所述过程都产生ATP;无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同,无氧呼吸第二阶段即C项所述过程不产生ATP。
真题改编2　A　解析　由题意和题图可知,强光下LHC蛋白激酶催化LHCⅡ与PSⅡ的分离,弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合,以此来改变PSⅡ光复合体对光能的捕获强度。LHC蛋白激酶活性增强,LHCⅡ与PSⅡ分离,不利于PSⅡ光复合体捕获光能,A错误;Mg2+是叶绿素的组成成分,其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少,从而导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱,B正确;PSⅡ和PSⅠ都能被光独立地激活,相继催化光驱动的电子从水到NADP+的传递,说明水是最终电子供体,NADP+是最终电子受体,PSⅡ光复合体能吸收光能并分解水,水光解产生H+、电子和O2,电子经一系列传递到达PSⅠ,催化NADP+形成NADPH,C、D正确。
真题改编3　B　解析　据题图可知,光反应生成的物质X进入线粒体参与有氧呼吸,产生更多的ATP,物质X是O2,ATP为物质Y进入类囊体和叶绿体基质的过程供能,物质Y与氢源结合产生CO2,保证了暗反应的CO2供应,物质Y是HC,A、D正确;物质Y进入叶绿体基质的过程需要消耗ATP,因此属于主动运输,而通过通道蛋白的转运方式是协助扩散,B错误;据题图可知,光反应产生的氢源促进HC进入类囊体,C正确。
真题引领3　B　解题思路　能量　氧气浓度　自由扩散　协助扩散　氧　无氧呼吸　酒精
真题引领4　B　解题思路　增大　多　高　输出　促进　细胞壁的伸缩性小于原生质层
真题改编4　A　解析　CO2吸收速率代表净光合速率,叶肉细胞叶绿体CO2吸收速率代表光合速率,低光强下,一定温度范围内,光合速率随叶温升高而升高,净光合速率随叶温升高而降低的原因是与呼吸作用相关的酶的活性增强,呼吸速率升高,A错误;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高的主要原因是光合酶的活性增强,光合速率升高,B正确;CP点代表该植物的呼吸速率等于光合速率,但植物体内存在不进行光合作用的细胞,因此该植物叶肉细胞CO2吸收速率大于0,C正确;图中M点处该植物的CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,则该植物的光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。
1.C　解析　人体激烈运动时,肌细胞中既存在有氧呼吸,又存在无氧呼吸,有氧呼吸产生的CO2量与消耗的O2量相等,无氧呼吸不消耗O2,也不产生CO2,因此肌细胞产生的CO2量与消耗的O2量相等,A错误;有氧呼吸过程中,NADH在细胞质基质和线粒体基质中产生,在线粒体内膜上被消耗,B错误;肌肉中的乳酸扩散到血液并随着血液进入肝细胞,在肝细胞内通过葡萄糖异生途径转变为葡萄糖,根本原因是葡萄糖异生途径相关基因的选择性表达,C正确;丙酮酸被还原为乳酸的过程为无氧呼吸的第二阶段,该阶段生成NAD+,但不产生ATP,D错误。
2.D　解析　糖酵解为呼吸作用的第一阶段,可以生成少量ATP,该过程既可以发生在无氧呼吸中,又可以发生在有氧呼吸中,A错误;在很多动植物细胞中,无氧呼吸的产物是乳酸或酒精和CO2,即丙酮酸也可以在细胞质基质中被分解成乳酸或酒精和CO2,B错误;三羧酸循环是有氧呼吸的第二阶段,该过程需要水的参与,C错误。
3.C　解析　真核生物体中主要通过光合作用和呼吸作用合成ATP,光合作用在光反应中产生ATP,光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上。有氧呼吸三个阶段都产生ATP,但ATP主要在第三阶段产生,有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上。因此,F0除大量分布在线粒体内膜上外,还大量分布在叶绿体的类囊体薄膜上,A错误;有氧呼吸第一、二阶段产生的H+在第三阶段与氧气反应生成水,B错误;分析题意可知,H+通过F0进行顺浓度梯度运输,H+在线粒体内膜两侧的浓度差驱动H+转运的同时储存一部分能量在ATP中,由此推断,线粒体内外膜间隙中的H+浓度应该高于线粒体基质,C正确;NADPH在光合作用暗反应中起作用,其中的能量用于光合作用暗反应以合成有机物,D错误。
4.C　解析　光敏色素主要接受环境中红光和远红光的刺激,A错误;玫瑰花瓣中的红色色素主要储存在液泡中,B错误;一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光,叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光等长波的光,C正确;对绿叶中的光合色素进行提取时需要使用无水乙醇,分离时需要使用层析液,D错误。
5.A　解析　图1中,①过程中H2O分解产生O2和H+,是光合作用的光反应阶段,该过程会合成ATP,②过程中H+将CO2还原成C6H12O6的过程是光合作用的暗反应阶段,该过程消耗光反应产生的ATP,③过程是C6H12O6分解成CO2和H+,是有氧呼吸的第一和第二阶段,产生少量ATP,④过程是H+与O2结合生成水,是有氧呼吸第三阶段,产生大量ATP,A正确;图2中9~10 h,光合速率迅速下降的原因可能是环境中突然停止光照,也可能是温度迅速下降,但呼吸作用也会受到温度的影响,呼吸速率却没有明显下降,故不是温度变化引起光合速率迅速下降的,B错误;培养时若水循环不充分导致植物萎蔫,原因是蒸腾作用使植物体内的水分散失,C错误;图2中A点时,西红柿植株的光合速率与呼吸速率相等,植株的叶肉细胞等绿色部位能进行光合作用,由于植株的呼吸作用是所有细胞共同参与的,而光合作用主要由叶肉细胞等承担,因此叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率,此时叶肉细胞会吸收外界的CO2,D错误。
6.B　解析　题图中体现了膜蛋白的催化、物质运输、能量转换功能,A错误;若CO2浓度降低,生成的C3减少,暗反应消耗的NADPH减少,生成的NADP+减少,则图中电子传递速率会减慢,B正确;ATP合酶顺浓度梯度运输H+,则类囊体腔内的H+浓度高于叶绿体基质,故H+由叶绿体基质进入类囊体腔的过程属于主动运输,C错误;分析题图可知,O2产生后扩散到细胞外共需要穿过类囊体膜、叶绿体双层膜、细胞膜共4层生物膜,D错误。
7.D　解析　光反应阶段需要光照,暗反应阶段不直接依赖光,ac段既有光反应又有暗反应,ce段在黑暗开始之前有光反应,黑暗开始之后只有暗反应,没有光反应,因此实验结果不支持光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段,A错误;如果是持续光照,那么光反应可为暗反应持续提供NADPH和ATP,使暗反应不间断进行且反应速率保持不变,则与间歇光照20分钟相比,持续光照20分钟时叶绿体有机物的合成总量更多,B错误;虚线表示O2释放速率,实线表示CO2吸收速率,在一个光周期内,二者从开始的0经过一段时间的反应以后又变为0,结合光合作用的总反应式来看,在一个光周期内释放的O2总量与暗反应吸收的CO2总量是相等的,即S1+S2=S2+S3,但是S1+S2不能代表整个过程光反应释放O2的总量,C错误;从图中光照开始来看,一段时间内O2释放速率明显大于CO2吸收速率(光反应速率大于暗反应速率),而暗反应速率限制了光反应速率,所以才会导致O2释放速率下降,D正确。
8.A　解析　在其他条件适宜的情况下,突然停止光照,ATP和NADPH无法合成,暗反应减慢,C3积累,随后会导致C3的合成速率降低,A错误;第①组实验中,环境条件为黑暗,所以香草兰只进行呼吸作用,实验前各玻璃容器内CO2的含量均为8.0 g,黑暗条件下,0.5 h后CO2的含量为10.0 g,说明呼吸作用产生的CO2量为2.0 g,植物的总光合速率=净光合速率+呼吸速率,第④组在2 000 lx白光+450 nm补充光条件下,0.5 h后CO2的含量为6.8 g,说明植物光合作用从外界吸收了1.2 g CO2,则第④组实验中植物的总光合速率为(1.2+2.0)÷0.5=6.4 g/h,B正确;本实验的自变量是光照强度及补充光的种类,故利用实验②~⑥可探究光照强度及补充光的种类(不同波长)对香草兰光合作用的影响,C正确;提供的光照条件为2 000 lx白光+680 nm补充光时,0.5 h后CO2的含量最少,说明该条件下香草兰幼苗的净光合速率最大,由于呼吸速率相同,因此提供的光照条件为2 000 lx白光+680 nm补充光时,香草兰幼苗的光合作用最强,D正确。
9.(每空2分,共10分)(1)叶绿体基质　ATP和NADPH　(2)C4植物的PEP羧化酶对CO2的亲和力高,能够利用低浓度的CO2合成有机物供植物利用　(3)同位素标记　改造Rubisco的基因而改变Rubisco的结构,使Rubisco只能特异性结合CO2,以提高C3植物的产量
解析　(1)据图分析可知,玉米维管束鞘细胞中发生CO2固定的具体部位是叶绿体基质,C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH。(2)C3植物的酶(Rubisco)对CO2的亲和力低,不能利用低浓度的CO2,而C4植物的PEP羧化酶对CO2的亲和力高,能够利用低浓度的CO2合成有机物供植物利用,因此C4植物存活的时间比C3植物更长。(3)同位素标记法可用于示踪物质的运行和变化规律,通过追踪同位素标记的化合物,可以弄清楚化学反应的详细过程。故欲追踪光合作用过程中物质转移过程,可采用同位素标记法进行研究。提高C3植物产量的研究思路为改造Rubisco的基因而改变Rubisco的结构,使Rubisco只能特异性结合CO2,以提高C3植物的产量。
10.C　解析　分析题图可知,1分子葡萄糖转化成1分子1,6-二磷酸果糖时,消耗了2分子ATP,1分子1,6-二磷酸果糖生成2分子丙酮酸时,生成了4分子ATP和4个[H],2分子丙酮酸经乳酸脱氢酶催化作用生成2分子乳酸时又消耗了4个[H],故最终只产生2分子ATP,没有[H]的积累,A、B正确;骨骼肌细胞中1分子葡萄糖转化成2分子乳酸过程最终产生2分子ATP,而肝细胞中2分子乳酸经糖异生作用生成1分子葡萄糖共消耗6分子ATP,因此从整体上看,这是一个能量亏损的过程,但这对生物体仍有积极意义,如肝脏通过糖异生作用可以在血糖水平降低时重新合成葡萄糖,以维持血糖的稳定,肌肉在缺氧或高强度运动时通过产乳酸快速供能,乳酸运输到肝脏并转化为葡萄糖,帮助肌肉去除代谢废物,减少酸中毒的风险,C错误,D正确。
11.B　解析　在偏酸性土壤、CO2浓度为300 μL·L-1时,小麦植株的光合速率等于呼吸速率,但小麦叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率,B错误;在强酸性土壤、CO2浓度为300 μL·L-1时,小麦叶肉细胞合成ATP的场所是叶绿体、线粒体、细胞质基质,C正确。

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