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1、专题提升练2一、选择题1.下列关于细胞内ATP、NADH、NADPH等活性分子的叙述,错误的是()A.ATP脱去两个磷酸基团后可参与RNA的合成B.ATP的合成通常与细胞内的放能反应偶联C.NADH和NADPH都是具有还原性的活性分子D.叶肉细胞可通过光合作用和细胞呼吸合成NADPH2.(2022山东济南模拟)齐民要术中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法:“极熟时,全房折取,于屋下作荫坑,坑内近地凿壁为孔,插枝于孔中,还筑孔使坚,屋子置土覆之,经冬不异也”。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。下列有关叙述错误的是()A.荫坑和气
2、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.荫坑和气调冷藏库储存的果蔬,有氧呼吸的第一、二阶段正常进行,第三阶段受抑制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可及时调整气体的浓度及比例,延长果蔬保鲜时间3.(2022陕西咸阳一模)铁氰化钾试剂不能透过叶绿体膜,研究者将涨破的叶绿体置于不含CO2的铁氰化钾溶液中,在光下释放氧气,同时黄色的铁氰化钾因被还原而褪色。下列叙述正确的是()A.该实验模拟了暗反应的物质变化过程B.释放氧气的过程发生在叶绿体基质中C.实验说明水的光解和糖的合成相关联D.推测黄色铁氰化钾褪色是NADPH的作用4.(20
3、22广东卷)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5.(2022山东潍坊一模)高等植物细胞中RuBP羧化酶(R酶)仅存在于叶绿体中,可催化CO2与RuBP结合生成2分子C3。R酶由大亚基蛋白(L)和小亚基蛋白(S)组成,相关基因分别位于叶绿体、细胞核中。蓝细菌的R酶活性高于高等植物,现将蓝细
4、菌的S、L基因转入某去除L基因的高等植物叶绿体中,植株能够存活并生长,检测发现该植株中R酶活性高于普通植株。下列说法错误的是()A.影响暗反应的内部因素有R酶活性、RuBP含量等B.高等植物的L亚基与S亚基在叶绿体中组装成R酶C.转基因植株中R酶都是由蓝细菌的S、L亚基组装而成D.蓝细菌R酶可在高等植物中合成体现了生物界的统一性6.(2022山东青岛模拟)2021年,我国科学家设计了一种下图所示的人造淀粉合成代谢路线(ASAP),成功将CO2和H2转化为淀粉。ASAP由11个核心反应组成,依赖许多不同生物来源的工程重组酶。科学家表示,按照目前的技术参数,在不考虑能量输入的情况下,1 m3生物反
5、应器的淀粉年产量,理论上相当于种植1/3 hm2(1 hm2=10 000 m2)玉米的淀粉年产量。下列叙述错误的是()A.该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATPB.人工合成淀粉同样需要CO2的固定和C5的再生,最终将C6合成淀粉C.ASAP代谢路线有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响D.大量工程重组酶的制备是该项技术走向工业化最可能面临的难题7.(2022山东济宁模拟)植物接受过多光照会对叶绿体造成损害,因此植物需要“非光化学淬灭”(NPQ)的机制来保护自身,在NPQ的作用下,多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动和关闭特点如下图所示,其中符号“”代表抑制作用。下列叙述错误的
6、是()A.NPQ直接作用于光合作用中的光反应阶段B.状态时通过NPQ避免叶绿体受创C.叶绿体中ATP的合成量下降可能导致NPQ机制关闭D.状态NPQ机制缓慢关闭过程中ATP含量升高8.淀粉和蔗糖是光合作用的主要终产物,其合成过程如图所示。细胞质内形成的蔗糖可以通过跨膜运输进入液泡进行临时性贮藏,该过程是由位于液泡膜上的蔗糖载体介导的逆蔗糖浓度梯度运输。下列说法不正确的是()A.参与蔗糖生物合成的酶位于叶绿体基质中B.呼吸抑制剂可以抑制蔗糖进入液泡的过程C.细胞质基质中Pi含量下降,会导致叶绿体中的淀粉合成增多D.磷酸丙糖的输出量过多会影响C5的再生,使暗反应速率下降9.睡眠是机体复原整合和巩固
7、记忆的重要环节,对促进中小学生大脑发育、骨骼生长、视力保护、身心健康和提高学习能力与效率至关重要。腺苷是一种重要的促眠物质。下图为腺苷合成及转运示意图。ATP运到胞外后,可被膜上的核酸磷酸酶分解。研究发现,腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合,可促进K+通道开放,腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。下列说法错误的是()A.ATP可被膜上的核酸磷酸酶分解,脱去3个磷酸产生腺苷B.储存在囊泡中的ATP以主动运输的方式转运至胞外C.腺苷通过促进K+通道开放而抑制觉醒神经元的兴奋D.利用AK活性抑制剂或利用A2激动剂可改善失眠症患者的睡眠10.(2022山东卷改编)在有氧呼吸第三阶段
8、,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。下列相关说法不正确的是()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减少二、非选择题11.
9、(2022湖南湘潭一模)水分胁迫是指土壤缺水而明显抑制植物生长的现象。淹水、冰冻、高温或盐渍等也能引起水分胁迫。干旱缺水引起的水分胁迫是最常见的,也是对植物产量影响最大的。回答下列问题。(1)土壤缺水明显抑制植物生长,主要原因是。(2)农田施肥时不能过量,原因是。水分被细胞吸收后,可在叶绿体和线粒体中参与的反应分别是、(答出物质变化即可)。(3)某地夏季降水充沛,但土壤的储水量仍然很低而不利于冬小麦生长。为解决冬季干旱缺水影响冬小麦产量的问题,该地拟采用“夏休闲(即土地闲置)冬小麦”的种植制度或 “夏豆类冬小麦”的轮作方式,请你帮忙做出选择并阐明理由。 选择:;理由: 。 12.Rubisco
10、酶是暗反应中的关键酶,它催化CO2与RuBP生成三碳化合物。某实验小组欲研究水稻光合作用的相关生理过程,以水稻的低叶绿素含量突变体(YL)与野生型(WT)为实验材料,采用随机分组设计,设置3种氮肥处理,即0N(全生育期不施氮肥)、MN(全生育期施纯氮120 kghm-2)和HN(全生育期施纯氮240 kghm-2),并测定饱和光照强度(1 000 molm-2s-1)下的气孔导度和胞间CO2浓度,结果如图所示。回答下列问题。(1)比较YL与WT的叶绿素含量差异时,常用提取叶绿素;限制暗反应速率的内在因素可能有。(2)图示结果表明,在MN与HN处理下,YL与WT相比,前者气孔导度较大,但二者胞间
11、CO2浓度却无显著差异。由此推断在MN与HN处理下,YL的光合速率WT的光合速率,分析其原因是。(3)研究表明,叶绿素含量高并不是叶片光合速率大的必需条件。叶片中的叶绿素含量存在“冗余”现象,因此,适当降低将有助于减少叶片中氮素在合成叶绿素过程中的消耗,最终提高叶片光合速率。(4)Rubisco酶催化CO2与RuBP生成三碳化合物的过程称为,叶肉细胞中Rubisco酶含量高,有利于提高光合速率,但合成Rubisco酶需要消耗大量的氮素。已知YL的Rubisco酶含量显著高于WT的,结合题图分析,与WT的氮素利用途径相比,YL的氮素利用途径可能是。13.(2022河南信阳模拟)图1是将玉米的PE
12、PC酶(与CO2的固定有关)基因与PPDK酶(催化CO2初级受体PEP的生成)基因导入水稻后,在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻光合速率的影响。图2是在光照为1 000 lx下测得的温度影响光合速率的变化曲线。请据图分析,回答下列问题。图1图2(1)转基因成功后,正常情况下,PEPC酶应在水稻叶肉细胞的(填细胞结构)处发挥作用。(2)原种水稻A点以后限制光合作用的主要环境因素为(答2点即可),转双基因水稻(填“是”或“不是”)通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率的。(3)图1是在 下测得的结果,如调整温度为25 ,重复图1相关实验,A点会向移动。(4)据图推测,转双基因水稻与原
13、种水稻相比,更适宜栽种在环境中。研究者提取并分离了这两种水稻等质量叶片中的光合色素,通过观察比较,发现两种植株各种色素含量无显著差异,则可推断转双基因水稻最可能是通过促进光合作用的(填过程)来提高光合速率的。(5)据图1可知,高光照强度下,转基因水稻的净光合速率大于原种水稻。为了探究“高光照强度下,转基因水稻光合速率的增加与导入的双基因编码的酶的相关性”,请利用转双基因水稻、PEPC酶的专一抑制剂A、PPDK酶的专一抑制剂B等设计实验,写出实验思路。专题提升练21.D解析:ATP的结构简式是APPP,其中A代表腺苷,P代表磷酸基团,ATP脱去两个磷酸基团后形成的AMP即腺嘌呤核糖核苷酸,是组成
14、RNA的基本单位之一,A项正确;ATP的合成通常与细胞中的放能反应相联系,B项正确;叶绿体中的NADPH参与C3的还原,线粒体中的NADH与氧结合生成水,二者都具有还原性,C项正确;NADH是细胞呼吸产生的还原型辅酶,而NADPH是光合作用产生的还原型辅酶,是两种不同的物质,D项错误。2.B解析:荫坑和气调冷藏库环境里温度低、缺氧,抑制了细胞呼吸,进而减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解,A项正确;荫坑和气调冷藏库环境中温度低,抑制了酶的活性,故有氧呼吸的第一、二阶段的酶促反应也会受到抑制,B项错误;气调冷藏库环境里温度低,可以降低细胞呼吸过程中相关酶的活性,C项正确;气调冷藏库配备的气体过滤
15、装置可及时调整气体的浓度及比例,延长果蔬保鲜时间,D项正确。3.D解析:该实验模拟了光反应的物质变化过程,A项错误;释放氧气的过程属于光反应,发生在类囊体的薄膜上,B项错误;该实验只能说明水的光解,没有体现糖的合成,无法判断二者之间的联系,C项错误;黄色的铁氰化钾因被还原而褪色,NADPH具有还原作用,推测黄色铁氰化钾褪色是NADPH的作用,D项正确。4.B解析:由题意可知,TTC(无色)进入活细胞后可被细胞呼吸产生的H还原成TTF(红色),细胞呼吸在有光、无光条件下都可以进行,A项错误;细胞呼吸第一、二阶段都可以产生H,其场所分别为细胞质基质和线粒体基质,因此在细胞质基质中TTC可被H还原成
16、TTF,B项正确;保温时间较长时,会有较多的TTC进入活细胞,生成较多的TTF,因此TTF生成量与保温时间有关,C项错误;细胞呼吸产生的H越多,则产生的TTF越多,红色越深,D项错误。5.C解析:据题意可知,R酶可催化CO2与RuBP结合生成C3,因此影响暗反应的内部因素有R酶活性、RuBP含量等,A项正确;R酶由大亚基蛋白(L)和小亚基蛋白(S)组成,高等植物细胞中L亚基由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成,S亚基由细胞核基因编码并在细胞质中由核糖体合成后进入叶绿体,由于R酶催化CO2的固定反应,因此S亚基在叶绿体的基质中与L亚基组装成有功能的酶,B项正确;由题述实验不能得出“转基因植株中R酶都
17、是由蓝细菌的S、L亚基组装而成”的推测,因为转基因植株仍包含高等植株的S基因,不能排除转基因植株中R酶由蓝细菌的L蛋白和高等植株的S蛋白组成的情况,C项错误;蓝细菌R酶可在高等植物中合成体现了所有生物共用一套遗传密码,体现了生物界的统一性,D项正确。6.B解析:该反应器需要高能氢以及ATP还原C3,故该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATP,A项正确;人工合成淀粉同样需要CO2的固定,但不需要C5的再生,B项错误;ASAP代谢路线有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响,C项正确;该反应器需要酶,大量工程重组酶的制备是该项技术走向工业化最可能面临的难题,D项正确。7.D解析:由题干信息“
18、在NPQ的作用下,多余的光能会以热能的形式散失”,可以得出NPQ直接作用于光合作用中的光反应阶段,A项正确;植物接受过多光照会对叶绿体造成损害,因此植物需要“非光化学淬灭”(NPQ)的机制来保护自身,状态时通过NPQ避免叶绿体受创,B项正确;叶绿体中ATP的合成量下降,光反应减弱,色素需要吸收的光能减少,可能导致NPQ机制关闭,C项正确;NPQ机制缓慢关闭过程中,色素吸收的光能减少,光反应减弱,导致类囊体内NADPH浓度下降,ATP的合成量也下降,D项错误。8.A解析:结合题意可知,参与蔗糖生物合成的酶位于细胞质基质中,A项错误;结合题意“蔗糖可以通过跨膜运输进入液泡进行临时性贮藏,该过程是由
19、位于液泡膜上的蔗糖载体介导的逆蔗糖浓度梯度运输”可知,蔗糖进入液泡的方式为主动运输过程,主动运输需要能量,故呼吸抑制剂可以通过抑制细胞呼吸影响能量供应,进而抑制蔗糖进入液泡的过程,B项正确;结合题图分析可知,当细胞质基质中Pi含量下降时,会抑制磷酸丙糖从叶绿体中运出,从而促进淀粉的合成,C项正确;据图可知,磷酸丙糖的输出量过多会影响C5的再生,D项正确。9.B解析:ATP由1个腺苷(腺嘌呤和核糖)及3个磷酸组成,结合题干和图示可知,ATP可被膜上的核酸磷酸酶分解,脱去3个磷酸产生腺苷,A项正确;储存在囊泡中的ATP以胞吐的方式转运至胞外,B项错误;腺苷通过促进K+通道开放而抑制觉醒神经元的兴奋
20、,C项正确;AK活性抑制剂可以促进腺苷的利用合成,再结合题干“腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合,可促进K+通道开放,腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠”可知,利用AK活性抑制剂或利用A2激动剂(激活睡眠相关神经元来促进睡眠)可改善失眠症患者的睡眠,D项正确。10.A解析:与25 时相比,4 时耗氧量增加,有氧呼吸第三阶段增强,故线粒体内膜上的电子传递过程未受阻,A项错误。与25 时相比,短时间4 处理,耗氧量较多,ATP生成量较少,说明4 时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多,释放的能量较多用于产热, B、C两项正确。DNP可使H+不经ATP合酶返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间
21、隙中H+浓度降低,ATP合成减少, D项正确。11.答案:(1)气孔关闭(气孔导度下降)导致进入叶片的CO2减少,进而影响了光合作用效率(2) 施肥过多,使土壤中的溶液浓度大于细胞液的浓度,引起作物失水萎蔫,甚至死亡水被光解产生O2和NADPH与丙酮酸反应生成CO2和NADH(3) “夏豆类冬小麦”的轮作方式若选择“夏休闲(即土地闲置)冬小麦”的种植制度,夏季高温伴随着植被覆盖率低会导致大量的水分因蒸发而散失。而“夏豆类冬小麦”的轮作方式下,夏天豆类茎叶不仅可以减少土壤中水分的蒸发,还能因共生的根瘤菌的固氮作用增加土壤中的氮元素含量解析:(1)缺水条件下,植物的气孔关闭,进入叶片的CO2减少,
22、影响光合作用的暗反应阶段,进而影响了光合作用效率。(2)如果实验中农田施用过多的肥料,会导致土壤溶液浓度过高,影响根系吸收水分,引起植物失水萎蔫,甚至死亡。水分在叶绿体中参与光反应,可被分解成O2和NADPH;水分在线粒体基质中能与丙酮酸反应生成CO2和NADH。(3)若选择“夏休闲(即土地闲置)冬小麦”的种植制度,夏季高温伴随着植被覆盖率低会导致大量的水分因蒸发而散失。而“夏豆类冬小麦”的轮作方式下,夏天豆类茎叶不仅可以减少土壤中水分的蒸发,还能因共生的根瘤菌的固氮作用增加土壤中的氮元素含量,从而使冬小麦增产。综上分析,应该选择“夏豆类冬小麦”的轮作方式。12.答案:(1)无水乙醇光合作用有
23、关酶的数量与活性(2)高于YL较高的光合速率会较快地固定与消耗胞间CO2,从而在一定程度上降低了胞间CO2浓度,使其与WT的胞间CO2浓度差异不大(或在MN与HN处理下,YL的气孔导度大于WT的,但YL与WT的胞间CO2浓度基本相同,YL的光合作用消耗了更多的CO2)(3)叶片中的叶绿素含量(4)CO2的固定YL更倾向于将氮素用于Rubisco酶的合成,而不是叶绿素的合成解析:(1)色素可以溶解到有机溶剂无水乙醇中,故可以用无水乙醇提取叶绿素;限制暗反应速率的内在因素可能有光合作用有关酶的数量与活性。(2)YL较高的光合速率会较快地固定与消耗胞间CO2,从而在一定程度上降低了胞间CO2浓度,使
24、其与WT的胞间CO2浓度差异不大(或在MN与HN处理下,YL的气孔导度大于WT的,但YL与WT的胞间CO2浓度基本相同,YL的光合作用消耗了更多的CO2),由此推断在MN与HN处理下,YL的光合速率高于WT的光合速率。(3)氮素既可以用于合成叶绿素也可用于合成Rubisco酶,在饱和光照强度下,光合速率的限制因素主要是Rubisco酶的含量,所以在饱和光照强度下,适当降低水稻叶片中叶绿素的含量,可提高氮素合成Rubisco酶的含量,从而提高水稻的光能利用效率。(4)Rubisco酶催化CO2与RuBP生成三碳化合物的过程称为CO2的固定。由于YL的Rubisco酶含量显著高于WT的,故YL的氮
25、素利用途径可能是YL更倾向于将氮素用于Rubisco酶的合成,而不是叶绿素的合成。13.答案:(1)叶绿体基质(2)温度、CO2浓度不是(3)30左下(4)强光色素条带的颜色和宽窄(或色素条带的宽窄)暗反应(5)取生理状态相同的转双基因水稻若干,均分为四组,在高光照强度下,分别进行不处理、仅用PEPC酶的专一抑制剂A处理、仅用PPDK酶的专一抑制剂B处理、PEPC酶的专一抑制剂A和PPDK酶的专一抑制剂B共同处理,其他条件相同且适宜,一段时间后,测定四组转双基因水稻的净光合速率解析:(1)PEPC酶与CO2的固定有关,故转基因成功后,正常情况下,PEPC酶应在水稻叶肉细胞的叶绿体基质处发挥作用
26、。(2)A点对应的光照已经是光饱和点,此时再增加光照强度不能再提高净光合速率,限制光合作用的是其他因素,如温度、CO2浓度等。由图2可知,两种水稻的最适温度并没有差别,所以转双基因水稻不是通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率的。(3)由图1可知,A点是原种水稻的光合速率最大值,A点时的净光合速率是20 mol CO2/(m2s),根据图2可知,净光合速率是20 mol CO2/(m2s)时对应的温度是30 ,因此结合图2判断,图1曲线所对应的温度应为30 。据图2可知,在30 条件下水稻的光合速率大于25 时,故在25 的条件下重复图1相关实验,则净光合速率减小,A点向左下移动。(4)由图1
27、可知,转双基因水稻的光饱和点要高于原种水稻,所以更适合栽种在光照强的环境中。可以使用无水乙醇来提取叶片中的光合色素,用纸层析法分离光合色素,色素条带的宽窄可以反映色素的含量,结果发现两种植株各种光合色素的含量无显著差异,可以推测转双基因水稻没有促进光反应,而是可能通过促进暗反应过程,来提高光合速率。(5)为了探究“高光照强度下,转基因水稻光合速率的增加与导入的双基因编码的酶的相关性”,实验的自变量是双基因编码的酶的有无,因变量是转基因水稻光合速率的变化。具体实验思路:取生理状态相同的转双基因水稻若干,均分为四组,在高光照强度下,分别进行不处理、仅用PEPC酶的专一抑制剂A处理、仅用PPDK酶的专一抑制剂B处理、PEPC酶的专一抑制剂A和PPDK酶的专一抑制剂B共同处理,其他条件相同且适宜,一段时间后,测定四组转双基因水稻的净光合速率。