高中生物学人教版(2019)必修一 第5章 细胞的能量供应和利用 单元测试(含解析)

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高中生物学人教版(2019)必修一 第5章 细胞的能量供应和利用 单元测试(含解析)

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第5章 细胞的能量供应和利用——2025-2026学年高一生物人教版(2019)必修一单元检测
一、单选题
1.冬虫夏草是传统的名贵中药。冬虫夏草主要化学成分包括了酚类和类黄酮物质,其能够通过抑制线粒体中活性氧(ROS,其产生与氧气参与代谢有关)过量的产生,具有显著的抗氧化特性,可以减少脂质过氧化并增强抗氧化酶(可将活性氧转化为无毒物质)的活性;对肺部而言,可保护肺部线粒体的结构和功能,从而改善特发性肺纤维化症状。下列有关分析错误的是( )
A.线粒体产生ROS可能主要是在其内膜上,有氧呼吸越旺盛,产生的ROS可能越多
B.脂质过氧化反应在肝纤维化过程中起了至关重要的作用,冬虫夏草也可能减轻肝纤化
C.寻找其他能提高抗氧化酶的活性的物质也有可能帮助免除活性氧对肺的破坏作用
D.推测食用冬虫夏草可以保护人体成熟的红细胞中线粒体的结构和功能,确保氧气的运输
2.有些植物的叶片在夏季是绿色,到了秋季会变成黄色。下列有关叙述错误的是( )
A.可用纸层析法提取并分离叶片中的色素来探究叶片变黄的原因
B.叶片变黄后对红光的吸收量会降低
C.叶片变黄后含镁的光合色素含量会降低
D.叶片变黄可能与类胡萝卜素含量占比升高有关
3.脑细胞的能量供应主要来源于有氧呼吸。下列叙述正确的是( )
A.葡萄糖分解成丙酮酸的过程需要氧的参与
B.丙酮酸和水在线粒体内膜上分解成CO2
C.有氧呼吸第三阶段释放的能量最多
D.有氧呼吸的三个阶段都能产生NADH
4.下图表示最适条件下,淀粉浓度对淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。下列说法错误的是( )
A.AB段限制反应速率的因素是淀粉浓度
B.A点时开始升高温度,曲线将上移
C.在C点时,加入适量淀粉酶,曲线将上移
D.将淀粉酶换成蔗糖酶,曲线与上图不同
5.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下列关于ATP的叙述,错误的是( )
A.ATP的结构简式为A—P~P~P
B.内质网和细胞核中都有ATP的分布
C.ATP的水解反应与放能反应相联系
D.合成ATP所需要的能量可以来自细胞呼吸
6.某同学将装有人淀粉酶和胃蛋白酶的两个试剂瓶的标签丢失,为了将两种酶溶液区分清楚,下列思路或操作不可行的是( )
A.向两种酶溶液中加入双缩脲试剂,观察是否有紫色出现
B.向两种酶溶液中加入蛋白质块,观察蛋白质块是否被催化水解
C.向两种酶溶液中加入淀粉,检测淀粉是否被催化水解
D.比较两种酶催化的最适pH
7.拟南芥中的RuBP羧化酶在一定条件下既能催化CO2固定,又能催化C5与氧反应生成CO2和C3,下列有关RuBP羧化酶的叙述,正确的是( )
A.与其他酶相比较,RuBP羧化酶不具有专一性
B.RuBP羧化酶能为CO2固定提供所需的活化能
C.提取RuBP羧化酶时,研磨叶片时应加入无水乙醇
D.RuBP羧化酶发挥作用需适宜的温度和pH等条件
8.光合作用光反应可分为原初反应、电子传递和光合磷酸化。原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSI和PSⅡ上发生电荷分离产生高能电子,高能电子推动着类囊体膜上的电子传递。电子传递的结果是一方面引起水的裂解以及NADP 的还原;另一方面建立跨膜的H 浓度梯度,启动光合磷酸化形成ATP。光反应的部分过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.光反应的能量转换有光能转换为电能的过程
B.光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上
C.ATP合酶有物质运输和催化作用
D.图中H 通过主动运输进入叶绿体基质
9.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
10.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CO2生成量作为因变量的检测指标
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
11.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
12.下图为最适温度下,番茄叶肉细胞光合速率与光照强度的关系曲线,相关叙述正确的是( )
A.a点时产生ATP的场所只有线粒体
B.光照强度大于b点番茄就能积累有机物
C.与b点相比较,c点叶肉细胞中的C3含量较高
D.c点后曲线不再持续上升的原因可能是受CO2浓度限制
13.人工合成DNA的直接原料是dNTP(脱氧核苷三磷酸)。其合成路径如下:核糖核苷二磷酸(NDP,其中N代表A、G、C、U)在核糖核苷酸还原酶催化下被还原为脱氧核糖核苷二磷酸(dNDP),随后dNDP与ATP反应生成dNTP,并伴随产生ADP。下列关于dNTP的叙述正确的是( )
A.每个dNDP的合成需消耗1分子ATP
B.dNTP形成过程中伴随着磷酸基团的转移
C.四种脱氧核苷三磷酸的形成途径完全相同
D.dNTP需脱去一个磷酸基团才能添加到子链的3’端
14.某兴趣小组利用色素的提取和分离技术,设计实验验证:光照会影响韭菜叶绿素的合成,但不会影响类胡萝卜素的合成。下列叙述错误的是( )
A.提取色素时加入碳酸钙是为了避免色素被破坏
B.将暗处生长的韭菜幼苗等分为两组,一组光照,一组暗处理
C.分离色素时滤液细线不能触及层析液,否则色素会被溶解
D.暗处理组比光照组色素带窄,缺少自下而上的第3、4条色素带
15.下列有关细胞呼吸原理和应用的叙述,正确的是( )
A.中耕松土是为了促进农作物根细胞的有氧呼吸以利于矿质元素的吸收
B.仓库中玉米种子的储藏环境条件应设置为低温、低氧、湿润的条件
C.使用透气的纱布包扎伤口是为了避免伤口处肌肉细胞进行无氧呼吸
D.过了保质期的酸奶出现胀袋现象是由于乳酸菌无氧呼吸产生了气体
16.荧光素酶催化荧光素与氧气反应生成氧化荧光素继而发出荧光,该过程需ATP供能。基于以上原理发明的手持ATP测定仪可用于测定食品表面的细菌数。测定时,细菌被裂解,ATP释放到胞外作用于测定仪中的“荧光素酶—荧光素体系”并发出荧光,依据荧光强度得出细菌数。下列叙述错误的是( )
A.荧光素激活的过程属于吸能过程
B.细菌细胞内ATP的产生都需要O2的参与
C.ATP的数量与活细胞的数量呈一定的比例关系
D.细菌体内ATP含量的相对稳定是该测定方法的重要依据
17.某同学欲研究酵母菌的细胞呼吸方式,设置有氧组和无氧组,装置如图所示。已知有氧组装置内氧气量仅满足部分葡萄糖氧化分解。下列叙述正确的是( )
A.装置内有氧气或无氧气可作为实验的无关变量
B.有氧组和无氧组酵母菌细胞产生CO2的场所均为细胞质基质
C.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组均可检测到酒精
D.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组产生的CO2比值大于3:1
二、填空题
18.草莓是喜光植物,为提高品质和产量,研究人员用3种方式对其进行补光,结果如表1
不补光组 补光1组 补光2组 补光3组
补光的红蓝光比(红光:蓝光) — 4.9:1 1.93:1 3:1
叶绿素含量mg 1.113 1.93 2.31 1.79
(1)下列对3个补光组草莓植株叶绿素吸收光的种类,判断正确的是_________
A.补光1组吸收光的种类最多 B.补光3组吸收光的种类最多
C.补光2组吸收光的种类最多 D.3个组吸收光的种类相同
(2)据表1分析,对草莓植株补光过程中,红光所占比例越大,叶绿素含量_________(越多/越少/相同/无法判断)。
研究补光组1对草莓的光合速率和其他指标,如表2所示:
光合速率(umol/m2s) 每株叶片数(个) 株高(cm) 平均单果质量(g) 每株结果数(个) 可溶性糖含量(mg/g)
不补光组 16.04 26.75 14.27 14.56 9.9 2.17
补光1组 17.03 26.25 20.17* 32.76* 13.60* 245*
*表示与不补光组相比差异显著
(3)草莓叶肉细胞光合作用直接产生的有机物可以_________。(多选)
A.运输至果实储存 B.在光反应中传递高能电子
C.转化为淀粉储存 D.为根茎细胞分裂分化供能
(4)表2中可体现草莓品质和产量的指标是____________________________________。
(5)用表1、2中的数据和已有知识,解释用补光能提高草莓品质和产量的原因
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
19.为提高粮食产量,科研工作者以作物甲为材料,探索采用生物工程技术提高光合作用效率的途径。
(1)图1是叶肉细胞中部分碳代谢过程________的模式图。其中环形代谢途径表示的是光合作用中的反应。
(2)如图1所示,在光合作用中R酶催化C5与CO2形成2分子3-磷酸甘油酸。在某些条件下,R酶还可以催化C5和O2反应生成1分子C3和1分子2-磷酸乙醇酸,后者在酶的催化作用下转换为________后通过膜上的载体(T)离开叶绿体。再经过代谢途径Ⅰ最终将2分子乙醇酸转换为1分子甘油酸,并释放1分子CO2。
(3)为了减少叶绿体内碳的丢失,研究人员利用转基因技术将编码某种藻类C酶(乙醇酸脱氢酶)的基因和某种植物的M酶(苹果酸合成酶)基因转入作物甲,与原有的代谢途径Ⅲ相连,人为地在叶绿体中建立一个新的乙醇酸代谢途径(图2中的途径Ⅱ)。
①将C酶和M酶的编码基因转入作物甲,能够实现的目的是:利用途径Ⅱ,通过________,降低叶绿体基质中该物质的含量,减少其对叶绿体的毒害作用。
②转基因操作后,途径Ⅲ能够提高光合作用效率的原因是________________。
(4)在图2所述研究成果的基础上,有人提出“通过敲除T蛋白基因来进一步提高光合作用效率”的设想。你认为该设想是否可行并阐述理由________________。
20.油菜素内酯(BR)作为第六大植物激素,可以提高植物的耐热性,缓解高温胁迫对作物的影响。某研究小组以娃娃菜为试材,通过喷施不同浓度的BR,探究BR对高温胁迫的缓解效应及作用机制。回答下列问题:
(1)高温使娃娃菜的光合速率下降,一方面通过对光系统Ⅱ(叶绿素、类胡萝卜素复合体)的抑制,使光反应产物_________减少。另一方面,通过抑制_________,降低暗反应各个步骤的反应速率。
(2)将常温、正常光照下培养的娃娃菜转移至强光(会破坏色素复合体)下,短时间内其三碳化合物的含量增加,这是由_________速率共同决定的,持续一段时间后与转移前相比三碳化合物含量_________。植物细胞可溶性还原糖的升高,有利于植物细胞_________,可以有效缓解高温引起的水分胁迫。
(3)在高温胁迫下,植物细胞内超氧化物歧化酶的活性下降,而使活性氧(如H2O2)等自由基团增多,会攻击蛋白质、磷脂等物质。喷洒BR后可有效缓解该现象,从而提高光反应速率。试推测BR可能的作用机理是_________。
(4)研究表明,高温胁迫下植物的光系统遭受损害,其中光系统Ⅱ(PSⅡ)光化学活性降低。而热耗散非光化学淬灭系数(NPQ,植物耗散过剩光能为热的比例)会升高,用不同浓度BR(T1~T4组浓度依次递增)处理高温胁迫下的植物,结果如下图所示:
从BR对光系统影响的角度分析,高温条件下,喷施BR可提高光合作用效率的原因是_________。
21.Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶,但其也能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降,CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。
(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制,如下图所示。
注:羧化体具有蛋白质外壳,可限制气体扩散。
据图分析,CO2依次以_________和_________方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度,从而通过促进_________和抑制_________提高光合效率。
(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因,若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的_________中观察到羧化体。
(3)研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用,理论上该转基因植株暗反应水平应_________,光反应水平应_________,从而提高光合速率。
参考答案
1.答案:D
解析:A、ROS在有氧呼吸中更容易产生,有氧呼吸第三阶段利用氧气,反应场所为线粒体内膜。A正确;
B、在肝纤维化过程中,脂质过氧化反应起了至关重要的作用,冬虫夏草中的酚类和类黄酮物质具有显著的抗氧化特性,可以减少脂质过氧化,可以缓解肝纤维化。B正确;
C、抗氧化酶可将活性氧转化为无毒物质,提高其活性有助于减免ROS对细胞的攻击。C正确;
D、人成熟的红细胞内没有线粒体这种细胞器,只进行无氧呼吸。氧气进出红细胞是通过自由扩散的形式,也不需要能量,D错误。
2.答案:A
解析:A、可用纸层析法分离叶片中的色素,但不能用纸层析法提取色素,提取色素一般用无水乙醇,A错误;
B、叶片变黄后,叶绿素含量降低,对红光的吸收量会降低,B正确;
C、叶片变黄后,叶绿素含量降低,含镁的光合色素含量会降低,C正确;
D、叶片变黄可能与类胡萝卜素含量占比升高有关,D正确。
故选A。
3.答案:C
解析:A.葡萄糖在细胞质基质中被分解成丙酮酸,该过程不需要氧气的参与,A错误;
B.有氧呼吸第二阶段,丙酮酸与水反应生成CO2和[H],并释放能量,此过程发生在线粒体基质中,B错误;
C.有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上,发生的物质变化是还原氢和氧气结合生成水,同时释放出大量能量,即有氧呼吸第三阶段释放的能量最多,C正确;
D.有氧呼吸的前两个阶段都能产生NADH,在第三阶段消耗NADH,D错误。
故选C。
4.答案:B
解析:A、B点之前,随着反应物浓度的增加,反应速率加快,说明AB段限制反应速率的因素是反应物浓度,A正确;B、该图表示的是在最适温度下,反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响,在A点适当提高反应温度,反应速率有所下降,B错误;C、在C点加入适量淀粉酶,反应速率加快,曲线位置会上移,C正确;D、酶具有专一性,蔗糖酶不能水解淀粉,故将淀粉酶换成蔗糖酶,曲线与上图不同,D正确。故选B。
5.答案:C
解析:A、ATP的结构简式为A—P~P~P,后面两个“~”为特殊化学键,A正确;
B、内质网进行蛋白质的加工,需要消耗能量,细胞核中进行DNA的复制也需要消耗能量,都有ATP的分布,B正确;
C、许多吸能反应与ATP的水解相联系,许多放能反应与ATP的合成相联系,C错误;
D、合成ATP所需要的能量可以来自细胞呼吸、光合作用等,D正确。
故选C。
6.答案:A
解析:A、人淀粉酶和胃蛋白酶的化学本质都是蛋白质,向两种酶溶液中加入双缩脲试剂,都会出现紫色,A错误;
B、胃蛋白酶能催化蛋白质水解,人淀粉酶不能催化蛋白质水解,向两种酶溶液中加入蛋白质块,观察蛋白质块是否被催化水解,B正确;
C、人淀粉酶能催化淀粉水解,胃蛋白酶不能催化淀粉水解,向两种酶溶液中加入淀粉,检测淀粉是否被催化水解,C正确;
D、人淀粉酶的最适pH为6.8,胃蛋白酶的最适pH为1.5,比较两种酶催化的最适pH,D正确。
故选A。
7.答案:D
解析:A选项,RuBP羧化酶在一定条件下既能催化CO2固定,又能催化C5与氧反应生成C3和C2,RuBP羧化酶具有专一性
B选项,酶能降低化学反应所需的适化能,不熊为化学反应提供适化熊,因此RuBP羧化酶不能为CO2固定提供所需的活化能
C选项,无水乙醇会破坏酶的结构,在提取RuBP羧化酶实验中,研磨叶片时不应该加入无水乙醇
D选项,酶的特性之一是作用条件较温和,酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的,在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高
8.答案:D
解析:A、题干中提到原初反应中光能经色素的吸收和传递后使PSI和PSII上发生电荷分离产生高能电子,这一过程实现了光能转换为电能,A正确;
B、光合作用光反应的场所就是叶绿体的类囊体薄膜,B正确;
C、从图中可以看到,ATP合酶可以催化ADP和Pi合成ATP,同时还能运输H+,所以ATP合酶有物质运输和催化作用,C正确;
D、由图中可知H+通过ATP合酶进入叶绿体基质的方向是电化学势梯度由高到低,协助扩散进入叶绿体基质,D错误。故选D。
9.答案:D
解析:A、提取光合色素加入碳酸钙可以防止色素被破坏,A正确;
B、由于不同色素在层析液中溶解度不同,因此在滤纸上的扩散速度不同,从而达到分离的效果,这是纸层析法,B正确;
C、不同光合色素颜色不同,因此光合色素相对含量不同可使叶色出现差异,叶绿素多使叶片呈现绿色,而秋季类胡萝卜素增多使叶片呈黄色,C正确;
D、叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光,所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量,D错误。
故选D。
10.答案:C
解析:A、酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量,A错误;
B、氧气的有无是自变量,B错误;
C、有氧呼吸不产生酒精,无氧呼吸产生酒精和CO2且比值为1:1,因此可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标,C正确;
D、等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底,释放能量多;无氧呼吸氧化分解不彻底,大部分能量还储存在酒精中,释放能量少,D错误。
故选C。
11.答案:D
解析:A、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就是无机物,A错误;
B、胃蛋白酶应在酸性、低温下保存,B错误;
C、醋酸杆菌是细菌,属于原核生物,不具有线粒体结构,C错误;
D、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,所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶,D正确。
故选D。
12.答案:D
解析:A、a点时光照强度为0,此时细胞中产生ATP的过程是细胞呼吸,而细胞呼吸的场所是线粒体和细胞质基质,A错误;
B、图示为黄瓜叶肉细胞光合速率与光照强度的关系曲线,当光照强度大于b点时,说明黄瓜叶肉细胞中能积累有机物,而不能说明黄瓜能积累有机物,因为黄瓜植株中还有不能进行光合作用的细胞,B错误;
C、与b点相比较,c点叶肉细胞中光合速率较大此时细胞中C3和C5相互转化的速度快,但并不意味着此时细胞中C3含量较高,C错误;
D、c点后曲线不再持续上升的原因是受到了光照强度以外的其他因素的影响,可能是受CO2浓度的限制,因为二氧化碳浓度也是影响光合速率的重要因素,温度也是影响光合作用的重要因素,但此时为最适温度,故c点后曲线不再持续上升的原因可能是受CO2浓度限制,D正确。
故选D。
13.答案:B
解析:分析各选项:A选项,题干未提及dNDP合成消耗ATP,仅说明dNDP与ATP反应生成dNTP,该叙述错误;B选项,dNDP与ATP反应生成dNTP和ADP,ATP中的磷酸基团转移到dNDP上,伴随磷酸基团转移,该叙述正确;C选项,N代表A、G、C、U,其中U对应的是核糖核苷酸,脱氧核苷三磷酸不含U,四种脱氧核苷三磷酸形成途径不完全相同,该叙述错误;D选项,dNTP需脱去两个磷酸基团(形成脱氧核苷酸),才能添加到子链的3'端,该叙述错误。故选B。
14.答案:D
解析:提取色素时加入碳酸钙可防止研磨时色素被破坏(A正确);实验目的是验证光照对韭菜叶绿素和类胡萝卜素合成的影响,故自变量是光照,应将暗处生长的韭菜幼苗等分为两组,一组光照,一组暗处理(B正确);分离色素时滤液细线不能触及层析液,否则色素会溶解在层析液中,无法随层析液扩散(C正确);叶绿素包括叶绿素a(第3条色素带)和叶绿素b(第4条色素带),类胡萝卜素包括胡萝卜素(第1条)和叶黄素(第2条),暗处理组不能合成叶绿素,故缺少第3、4条色素带,且色素带种类减少,宽度应比光照组窄,但实验中对照组(光照组)有4条色素带,实验组(暗处理组)有2条色素带,不能简单说“色素带窄”,而是“色素带种类减少且总宽度可能更窄”,故D错误。故选D。
15.答案:A
解析:中耕松土可增加土壤氧气含量,促进农作物根细胞有氧呼吸,为矿质元素吸收(主动运输)提供能量(A正确);玉米种子储藏需低温、低氧、干燥条件,湿润条件会导致种子萌发或霉变(B错误);使用透气纱布包扎伤口是为了抑制厌氧菌(如破伤风杆菌)繁殖,而非避免肌肉细胞无氧呼吸(C错误);乳酸菌无氧呼吸产生乳酸,不产生气体,酸奶涨袋是由于其他微生物(如酵母菌)无氧呼吸产生CO2(D错误)。故选A。
16.答案:B
解析:A、根据题意,荧光素与氧发生反应的过程需ATP供能,所以荧光素激活的过程属于吸能过程,A正确;B、细菌细胞内ATP的产生未必都需要O2的参与,如厌氧型细菌进行无氧呼吸,其细胞内ATP的产生不需要氧气,B错误;C、根据题意,细菌被裂解,ATP释放到胞外作用于测定仪中的“荧光素酶—荧光素体系”并发出荧光,可推测细菌数量越多,释放的ATP就越多,荧光强度越大,故荧光强度与ATP消耗量和细菌数量呈一定的比例关系,C正确;D、要从释放的ATP的量推测细菌的个数,前提是细菌体内的ATP含量基本恒定,这是该测定方法的重要依据,D正确。故选B。
17.答案:C
解析:A、本实验研究酵母菌的细胞呼吸方式,有氧气或无氧气是实验的自变量,而不是无关变量,A错误;
B、有氧组因为氧气仅满足部分葡萄糖氧化分解,所以既进行有氧呼吸(CO2的场所是线粒体基质),又进行无氧呼吸(产生CO2的场所是细胞质基质);无氧组只进行无氧呼吸,产生CO2的场所是细胞质基质。所以有氧组产生CO2的场所是线粒体基质和细胞质基质,无氧组是细胞质基质,B错误;
C、有氧组虽然进行有氧呼吸,但也进行无氧呼吸(因为氧气不足),无氧呼吸会产生酒精;无氧组进行无氧呼吸,也产生酒精。所以有氧组和无氧组均能检测到酒精,C正确;
D、有氧呼吸时,1分子葡萄糖产生6分子CO2;无氧呼吸时,1分子葡萄糖产生2分子CO2。由于有氧组同时进行有氧和无氧呼吸,所以有氧组产生的CO2量比仅进行有氧呼吸时少,那么有氧组和无氧组产生CO2的比值会小于6:2=3:1,D错误。
故选C。
18.答案:(1)D
(2)无法判断
(3)ACD
(4)平均单果质量、每株结果数、可溶性糖含量
(5)根据表中实验数据分析可知,适当补光可以增加叶绿素的含量,增加光能的吸收、传递和转换的效率,光反应速率提高,产生更多的ATP、NADPH,促进暗反应速率加快,从而使光合作用速率提高;而且光合作用的产物是有机物,故增加草莓有机物(可溶性糖)积累量,光合作用产物可通过草莓各处的输导组织,更多的分配到草莓果实中,使得平均单果质量显著提高,大幅度提高了草莓品质,同时补光后增加了草莓的株高,进一步提高每株结果数,最终提高了草莓产量。
解析:(1)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,因此3组补光组吸收的光的种类相同。综上所述,D正确,ABC错误。
(2)据表分析,对草莓植株补光过程中,补光组1红光比例最大,其次是补光组3,再次是补光组2,而叶绿素含量补光组3最高,其次是补光组I,因此无法判断红光比例大小与叶绿素含量的关系。
(3)草莓叶肉细胞光合作用直接产生的有机物包括糖类、脂类以及蛋白质等,光合作用的产物可以运输到果实储存起来,也可以转化为淀粉储存,还可以作为呼吸的底物通过氧化分解为各种生命活动供能。综上所述,ACD正确,B错误。
(4)分析表中数据可知,表中的平均单果质量、每株结果数和可溶性糖含量均可以体现草莓品质和产量。
(5)根据表中实验数据分析可知,补光可以增加叶绿素的含量,而叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,增加光能的吸收、传递和转化的效率,光反应速率提高,产生更多的ATP、NADPH,促进暗反应速率加快,从而使光合作用速率提高;而且光合作用的产生是有机物,故增加草莓有机物(可溶性糖)积累量,光合作用产物可通过草莓各处的输导组织,更多的分配到草莓果实中,使得平均单果质量显著提高,大幅度提高了草莓品质,同时补光后增加了草莓的株高,进一步提高每株结果数,最终提高了草莓产量。
19.答案:(1)碳(暗)
(2)乙醇酸
(3)将乙醇酸转换为苹果酸;由于途径Ⅱ提高了苹果酸的含量,使叶绿体基质内CO2的浓度增加,直接增加了碳(暗)反应的反应(底)物
(4)该设想可行。理由是:叶绿体膜上的载体T仍有可能输出部分乙醇酸,造成叶绿体中碳的丢失。找到并敲除载体T的基因,即可减少这一部分碳的丢失,进一步提高光合作用效率
解析:(1)分析图1,图1中的环形代谢途径表示的是发生在叶绿体基质中的暗反应,包括CO2的固定、C3的还原等。
(2)分析图1可知,R酶可催化C5与O2反应生成1分子C3和1分子2-磷酸乙醇酸,其中2-磷酸乙醇酸可在酶的催化作用下转换成乙醇酸,乙醇酸能通过膜上的载体T离开叶绿体。
(3)①分析图2,将编码C酶和M酶的基因转入作物甲,在叶绿体基质中生成的乙醇酸在C酶的作用下生成乙醛酸,乙醛酸在M酶的作用下生成苹果酸,从而降低了乙醇酸在叶绿体基质中的含量,减小其对叶绿体的毒害作用。
②分析图2,转基因操作后,叶绿体内苹果酸的含量上升,使叶绿体基质中CO2的浓度增加,暗反应速率增加,从而提高了光合作用效率。
(4)由题图可知,T蛋白能够将乙醇酸运出叶绿体,造成叶绿体中碳的丢失,若敲除T蛋白基因,则乙醇酸不能运出叶绿体,即可减少这一部分碳的丢失,可进一步提高光合作用效率。
20.答案:(1)O2、ATP、NADPH;酶活性
(2)CO2固定速率和C3化合物还原速率(C5化合物再生速率);下降;渗透吸水
(3)BR处理使超氧化物歧化酶活性升高,清除细胞内的活性氧,减少对类囊体膜的伤害
(4)BR通过缓解PSⅡ光化学活性的下降,减少NPQ诱导,提高光能利用率,进而提高了光合作用的效率
解析:
21.答案:(1)自由扩散;主动运输;CO2固定;O2与C5结合
(2)叶绿体
(3)提高;提高
解析:(1)CO2通过细胞膜的方式为自由扩散,进入光合片层膜时需要膜上的CO2,转运蛋白协助并消耗能量,为主动运输。蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisco周围的CO2浓度升高,从而通过促进CO2,的固定进行光合作用,同时抑制O2与C5结合,进而抑制光呼吸,最终提高光合效率。
(2)若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应,暗反应的场所为叶绿体基质,故能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。
(3)若转入和CO2,转运蛋白基因并成功表达和发挥作用理论上可以增大羧化体中CO2的浓度,使转基因植株暗反应水平提高,进而消耗更多的NADPH和ATP使光反应水平也随之提高,从而提高光合速率。
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