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（7）非选择题基础练——高考生物学细胞代谢模块巩固训练
1.根据ATP与ADP相互转化的反应条件、能量来源和反应场所的不同，回答下列问题。
（1）ADP转化成ATP时，属于合成反应，需要的酶属于________酶，所需能量是_______能或能_______，其合成场所是_______。
（2）ATP转化成ADP时，属于水解反应，需要的酶属于_______酶，所释放的化学能来自_______键，其水解场所是_______。
（3）化学中可逆反应的特性是在_______条件下同时发生。因此，ATP与ADP的相互转化是_______的反应。
2.如图是关于细胞呼吸的概念图，其中A代表某种物质，①~④表示反应过程。为了研究酵母菌的呼吸方式，将酵母菌研磨，取出一部分匀浆进行离心，得到上清液（含细胞溶胶）和沉淀物（含细胞器）。将等量上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入A、B、C三个试管。请回答下列相关问题：
（1）图中物质A是____。在人体骨骼肌细胞和酵母菌细胞中都能进行的过程有____（填序号）。过程①③④反应的场所均为____。
（2）给A、B、C试管中加入等量适宜浓度的葡萄糖溶液，并通入一定量18O2，一段时间后，在上述三个试管反应后的产物中能检测到18O的试管是_____，含有18O的产物是____。
3.植物组织在一定时间（如1h）内，放出的二氧化碳的物质的量（mol）与吸收的氧气的物质的量（mol）的比称为呼吸商，可作为表示细胞呼吸消耗能源物质的种类和氧气供应状态的一种指标。请回答下列问题:
（1）若细胞呼吸消耗的能源物质是葡萄糖，如图表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。则:
①当氧气浓度为a时，该植物器官细胞呼吸的场所是_______，此时细胞呼吸释放的能量的主要去路是_______。
②当氧气浓度为c时，该器官无氧呼吸消耗的葡萄糖为有氧呼吸的_______倍。
③氧气浓度为d时，细胞中产生ATP的主要场所是_______。
（2）在氧气充足的情况下，若细胞呼吸消耗的物质是脂肪，则呼吸商应该_______（填“大于”“等于”或“小于”）1，原因是_______。
4.为了更好地探究酵母菌的呼吸方式，某实验小组设计了如下实验装置图：
（1）甲试管和乙试管相连，其作用是_____，实验进行时，在丙试管液面加入1mL石蜡油的目的是_____。
（2）1、2试管中能检测到CO2的是_____（填序号）说明_____。
（3）为了进一步探究酵母菌呼吸作用的场所，需要先将酵母菌的细胞结构进行破坏，再_____处理，得到含酵母菌_____的上清液和含酵母菌细胞器与细胞核等的沉淀物。若在适宜条件下上清液中的葡萄糖不能彻底氧化分解，原因是上清液中不含_____。
5.核桃树密植会出现减产等问题，某研究小组以香玲核桃树为材料，研究株行距对其光合作用的影响，为核桃树在生产中选择适宜株行距提供理论依据。
本研究小组选取3个株行距模式，分另是4m×4m、5m×3m、5m×6m；从3个株行距种植的地块中各选取长势良好、管理条件基本一致的香玲核桃3株，在8：00—18：00时间段内，测定不同时间点叶片氧气释放量并计算净光合速率，将实验结果绘制如图。
请回答下列问题：
（1）本实验除了通过测定氧气的释放量，还可以通过测定_____来计算净光合速率。图中8：00时各组叶肉细胞内产生ATP的场所有________。
（2）根据题干信息，8:00时各组净光合速率较低最可能的限制因素是_______12：00时，株行距为5m×6m的香玲核桃净光合速率最高的原因是________。
（3）实验表明，香玲核桃适宜的种植株行距是______，判断依据是______。
6.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：
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_____。在高等植物细胞中，这些光合色素分布在____。
（2）测定三个样品的叶绿素含量，结果见下表。
样品 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____。
7.叶绿体中的色素大多具有捕获和传递光能的作用，只有少数叶绿素a能接受光能转换为激活状态，进而启动电子的传递过程将光能转化为电能。为探究光照强度在低温弱光胁迫后番茄叶片光合作用恢复中的作用，科研人员分别检测低温弱光胁迫处理和随后恢复期番茄叶片PSⅡ光系统电子传递效率和净光合速率，实验结果如图所示。回答下列问题：
（1）类囊体薄膜上的色素主要吸收_______光。经电子传递过程，光合色素捕获的光能最终转化为_______。
（2）由图2可知，低温胁迫期番茄叶片光合速率较低的原因是_______；除此以外，低温还可通过影响_______，进而使光合作用两个阶段的反应速率降低。
（3）光照恢复的短期内，叶绿体中C5的含量将_______（填“增多”“减少”或“不变”），原因是_______。
8.被称为“史上最萌植物”的多肉植物中，有一种特殊的CO2固定方式：夜间气孔开放，固定CO2产生苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，苹果酸脱羧释放CO2，用于光合作用，基本过程如图所示。请据图分析回答：
（1）白天，影响该植物光合作用强度的外界环境因素有________，光合作用所需的CO2的来源有________。
（2）该植物细胞在夜间能产生ATP的场所有________；夜间能吸收CO2，却不能合成糖类等有机物的原因是________。
（3）从该植物气孔开闭的特点，推测它们最可能生活在________的环境中。
9.光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介之一。如图是某绿色植物光合作用的部分过程示意图（图中字母表示相关物质）。回答下面的问题：
（1）图示为光合作用的________阶段，该阶段进行的场所是________。
（2）图中A表示________，C表示________，影响二者含量变化的直接环境因素是________________________（写出两点）。
（3）光照的变化会通过影响________（填图中字母）的生成间接影响图示过程。假设用适宜光照处理该植物15 min，有机物制造量为M；其他条件不变，将光照条件换为光照5 min→黑暗5 min→光照5 min→黑暗5 min→光照5 min→黑暗5 min，有机物制造量为N，则M________（填“大于”“等于”或“小于”）N，理由是________。
10.为研究玉米在适宜光照下不同高度叶片的光合作用强度变化情况，科研人员进行了相关实验，结果如图所示。回答下列问题：
（1）玉米叶片细胞中的光合色素位于__________上，植物体缺Mg会影响光合作用，原因是_________。
（2）将高度为7的叶片置于高度5，短时间内叶绿体中C3含量会__________。
（3）从高度1到9，导致叶片净光合速率增加的主要原因是__________，超过一定高度，净光合速率反而下降，可能的原因是__________。
答案以及解析
1.答案：（1）合成；太阳；化学；细胞质基质、线粒体和叶绿体
（2）水解；高能磷酸；每个活细胞内
（3）相同；不可逆
解析：
2.答案：（1）丙酮酸；①②；细胞溶胶
（2）C；H218O、C18O2
解析：（1）图甲中的A为丙酮酸，葡萄糖可以转化为丙酮酸，丙酮酸可以生成乳酸或乙醇和CO2或CO2和水；在人体骨骼肌细胞中能进行需氧呼吸和产生乳酸的厌氧呼吸，即①②④，在酵母菌中能进行需氧呼吸和产酒精的厌氧呼吸，即①②③，因此在人体骨骼肌细胞和酵母菌细胞中都能进行的过程有①②。过程①为细胞呼吸的第一阶段，过程③④均为厌氧呼吸的第二阶段，反应的场所均为细胞溶胶。
（2）A试管为上清液（含细胞溶胶），只能进行葡萄糖→丙酮酸的反应，氧气不参与，产物中检测不到18O；B试管为沉淀物（含细胞器），由于葡萄糖不能进入线粒体，因此不能进行呼吸作用；C试管为匀浆，加入葡萄糖能进行需氧呼吸，能检测到含有18O的水，时间长一点，水参与需氧呼吸第二阶段，还能检测到含有18O的CO2。
3.答案：（1）①细胞质基质；以热能形式散失；②1.5；③线粒体内膜
（2）小于；与同质量的糖类相比，脂肪分子中氢的含量更多
解析：（1）①当氧气浓度为a时，O2的吸收量为零，说明该植物器官只进行无氧呼吸，其场所是细胞质基质，此时细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失。②当氧气浓度为c时，O2的吸收量与CO2的释放量不等，说明有氧呼吸和无氧呼吸同时进行。依据细胞呼吸的相关反应式和图示信息可推知，此时有氧呼吸消耗的O2量为4mol，同时产生的CO2量也为4mol，消耗葡萄糖的量为2/3mol，无氧呼吸产生的CO2量为6mol-4mol=2mol，消耗葡萄糖的量为1mol，即无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗葡萄糖的1.5倍。③氧气浓度为d时，CO2释放量与O2吸收量相等，说明该器官只进行有氧呼吸，此时细胞中产生ATP的主要场所是线粒体内膜。
（2）与同质量的糖类相比，脂肪分子中氢的含量更多，脂肪氧化分解吸收的氧气更多，因此在氧气充足的情况下，若细胞呼吸消耗的物质是脂肪，则呼吸商应该小于1。
4.答案：（1）为乙试管提供氧气；制造无氧环境
（2）1、2；酵母菌在有氧和无氧条件下都进行了呼吸作用
（3）离心；细胞质基质；线粒体（将丙酮酸彻底氧化分解的酶或催化有氧呼吸第二、三阶段的酶，合理即可）
解析：（1）甲试管中，过氧化氢分解释放氧气，甲试管与乙试管相连，其作用是为乙试管提供氧气，有利于酵母菌进行有氧呼吸；在丙试管中加入1mL石蜡油，制造无氧环境，有利于酵母菌进行无氧呼吸。
（2）酵母菌是兼性厌氧菌，其有氧呼吸的产物是CO2和水，无氧呼吸的产物是CO2和酒精。分析图示，丙试管中酵母菌进行无氧呼吸，乙试管中酵母菌进行有氧呼吸。
（3）为了实现题述实验目的，应将酵母菌的细胞结构进行破坏并离心处理，得到含酵母菌细胞质基质的上清液和含酵母菌细胞器与细胞核等的沉淀物；酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸或有氧呼吸第一阶段的化学反应，在线粒体中进行有氧呼吸第二、三阶段的化学反应。由于上清液中不含线粒体，故在适宜条件下上清液中的葡萄糖不能彻底氧化分解。
5.答案：（1）CO2吸收量；细胞质基质、线粒体、叶绿体
（2）光照强度；高密度种植会造成植株间通风不畅，没有足够的CO2进行光合作用，且会造成叶片间相互遮挡，减少下部光照，影响光合作用
（3）5m×6m；该株行距一天中有机物的积累量最大
解析：（1）检测净光合速率的指标:氧气释放量、二氧化碳吸收量、有机物积累量等；8:00时各组净光合速率大于0，叶肉细胞内光合作用和呼吸作用都进行，所以产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。
（2）据题图可知，8:00时，未达到光饱和点，继续增加光照强度，净光合速率增加，所以此时最可能限制光合作用的因素是光照强度；栽植的株行距过小会造成植株间通风不畅，没有足够的二氧化碳，影响暗反应的进行，并且过度密植会造成叶片间相互遮挡，使植株下部叶片得不到充足的光照，光合速率低下，所以12:00株行距为5m×6m的香玲核桃净光合速率最高。
（3）根据题图可知，香玲核桃株行距为5m×6m时，曲线与坐标轴所围成的面积最大，即有机物的积累量最大。
6.答案：（1）类胡萝卜素；叶绿体的类囊体薄膜上
（2）下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获阳光
解析：（1）浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，高等植物的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。在高等植物细胞中，这些光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。
（2）由于下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获阳光，故取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高。
7.答案：（1）红光和蓝紫；有机物中的化学能
（2）PSⅡ光系统电子传递效率低；光合作用有关酶的活性
（3）增多；增大光照强度，光反应产生的ATP和NADPH增多，C3转化成C5的速率增大，C5生成增加；同时短时间内CO2的固定速率不变，C5消耗不变
解析：（1）类囊体薄膜上的色素主要吸收红光和蓝紫光。经PSⅡ系统电子传递过程，光合色素捕获的光能最终转化为有机物中的化学能，而后用于暗反应过程中C3的还原。
（2）由题图2可知，低温胁迫期番茄叶片光合速率较低的原因是PSⅡ光系统电子传递效率低，除此以外，低温还可通过影响光合作用有关酶的活性，进而使光合作用两个阶段的反应速率降低，最终导致光合速率下降。
（3）增大光照强度，光反应产生的ATP和NADPH增多，C3转化成C5的速率增大，C5生成增加；同时短时间内CO2的固定速率不变，C5消耗不变，故C5含量增多。
8.答案：（1）温度、光照强度、水分等（答出两点即可）；苹果酸经脱羧作用释放的、呼吸作用产生的
（2）细胞质基质和线粒体；夜间没有光照，光反应不能进行，无法为暗反应提供[H]和ATP，暗反应中C3还原成糖类等有机物的过程不能进行
（3）炎热干旱
解析： （1）影响植物光合作用强度的因素有温度、光照强度、水分、土壤的矿质营养等；据题意分析，多肉植物夜间气孔开放，吸收CO2转变为苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，苹果酸脱羧形成CO2用于光作用，同时细胞呼吸产生CO2，所以白天光合作用CO2的来源有苹果酸经脱羧作用释放的和呼吸作用产生的。
（2）夜间植物产生ATP的来源是细胞呼吸，场所在细胞质基质和线粒体，由于夜间没有光照，光反应不能进行，无法为暗反应提供[H]和ATP，暗反应中C3还原成糖类等有机物的过程不能进行。
（3）结合题干信息，推测多肉植物生长在炎热干旱的环境中，白天光照强度大，植物为减少水分的蒸腾，关闭气孔，这种生理特性是长期自然选择的结果。
9.答案：（1）暗反应；叶绿体基质
（2）三碳化合物（或C3）；五碳化合物（或C5）；CO2浓度、温度（合理即可）
（3）B；小于；光照时间相同时，间隔光照下，光反应产生的ATP和[H]可以被暗反应及时利用，提高了光能利用率（合理即可）
解析：（1）图示过程输入的是CO2，输出的是（CH2O），属于光合作用的暗反应阶段，反应场所是叶绿体基质。
（2）图中物质C与CO2结合生成物质A的过程属于二氧化碳的固定，因此A表示三碳化合物、C表示五碳化合物，影响二者含量变化的直接因素有CO2浓度、温度等。
（3）联系光反应和暗反应的物质是ATP和[H]，即图中的B，因而光照会通过影响B的生成间接影响暗反应。光照时间相同时，与持续光照条件下相比，间隔光照条件下，暗反应可以及时利用光反应产生的ATP和[H]，提高光能利用率，有机物制造量会高。
10.答案：（1）叶绿体类囊体（薄）膜；Mg是构成叶绿素的元素
（2）增多
（3）光照强度增加；该高度叶片细胞中的色素和光合作用相关酶的数量较少
解析：（1）玉米叶片细胞中的光合色素位于叶绿体类囊体（薄）膜上；Mg是构成叶绿素的元素，缺Mg会影响叶绿素含量进而影响光合作用。
（2）将高度为7的叶片置于高度5，光照强度下降，光反应产生的ATP和[H]减少，短时间内叶绿体中C3的生成速率不变，C3的消耗速率降低，因此短时间内叶绿体中C3含量会增多。
（3）从高度1到9，导致叶片净光合速率增加的主要原因是光照强度增加。超过一定高度，净光合速率反而下降，可能的原因是该高度叶片细胞中的色素和光合作用相关酶的数量较少等。

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