【最新版】23届生物新高考二轮专题复习之专题2　细胞的代谢


[考纲要求]　1.物质进出细胞的方式(Ⅱ)　2.酶在代谢中的作用(Ⅱ)　3.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)　4.光合作用与细胞呼吸(Ⅱ)　5.影响光合作用的环境因素(Ⅱ)




1．(2020·全国卷Ⅱ)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是(　　)
A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
答案　D
解析　由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D错误。
2．(2019·全国卷Ⅱ)某种H＋－ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H＋－ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是(　　)
A．H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外
B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输
C．H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供
D．溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
答案　C
解析　由题干可知，用蓝光照射保卫细胞的悬浮液，溶液的pH明显降低，说明细胞内的H＋被转运到细胞外，A正确；细胞内的pH高于细胞外，H＋运出保卫细胞是逆浓度梯度的跨膜运输，需要能量，因H＋－ATPase具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋，且蓝光照射情况下，加入H＋－ATPase抑制剂，不能发生H＋的主动运输，故运输所需能量由H＋－ATPase水解ATP提供，不由蓝光直接提供，B正确，C错误；由①中实验可知，暗处理前后溶液pH未变，说明H＋不能通过自由扩散透过细胞质膜，D正确。
3．(2018·全国卷Ⅲ)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
答案　C
解析　植物在黑暗中有氧时可进行有氧呼吸，无氧时可进行无氧呼吸，A正确；食物链上的营养级同化的能量一般有三个去向：呼吸散失、传递给下一个营养级(除了最高营养级)和被分解者分解利用，B正确；有氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物因不同细胞中酶的不同而不同，有的产生CO2和酒精，有的产生乳酸，C错误；植物光合作用的光反应阶段和呼吸作用过程中都可以合成ATP，D正确。
4．(2021·全国乙卷)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有____________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和________释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止______________________，又能保证________正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。_________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________。(简要写出实验思路和预期结果)
答案　(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体　细胞呼吸
(2)蒸腾作用散失较多水分　光合作用
(3)实验思路：植物甲在干旱条件下(其他条件适宜)培养一段时间，分别在白天和晚上测定植物甲叶肉细胞液泡中的pH，然后统计实验数据。预期结果：白天的pH高于晚上
解析　(1)白天叶肉细胞既进行光合作用又进行有氧呼吸，光合作用过程中的产生ATP的场所为叶绿体(类囊体薄膜)，有氧呼吸过程中的产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸释放的CO2。
(2)因植物甲为生活在干旱地区的植物，而气孔是植物蒸腾作用的通道，所以，白天气孔关闭可防止蒸腾作用散失较多水分；同时气孔也是外界CO2进入的通道，夜间气孔打开有利于吸收更多的CO2并储存，从而保证光合作用的正常进行。
(3)由题干信息知，植物甲特殊的CO2固定方式是晚上吸收CO2，并生成苹果酸储存在于液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2用于光合作用。据此分析，当晚上时液泡中因苹果酸的生成(或者量增加)液泡pH降低，而白天因苹果酸脱羧释放的CO2用于光合作用，液泡pH升高。所以，可通过比较白天和晚上液泡pH高低来确定植物甲固定CO2的方式。故实验思路为：取生理状态良好的植物甲，在相同的干旱环境中培养，分别检测并比较白天和夜间叶肉细胞中液泡(细胞液)pH高低(大小)。预期结果：叶肉细胞中液泡白天pH高于晚上。
5．(2020·全国卷Ⅰ)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有_________________________________________ ______________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是____________
__ _ ______________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是________________________________________________________________ ____________________________________。
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/μmol·m－2·s－1
1200
1180
560
623
答案　(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
(3)A和C　作物A光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
解析　(1)中耕松土过程中去除了杂草，减少了杂草和农作物之间的竞争；疏松土壤可以增加土壤的含氧量，有利于根细胞的有氧呼吸，促进矿质元素的吸收，从而达到增产的目的。
(3)分析表中数据可知，作物A、D的株高较高，B、C的株高较低，作物A、B的光饱和点较高，适宜在较强光照下生长，C、D的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A和C进行间作，作物A可利用上层光照进行光合作用，下层的弱光能满足作物C光合作用的需要，从而提高光能利用率。
6．(2019·全国卷Ⅱ)回答下列与生态系统相关的问题。
(1)在森林生态系统中，生产者的能量来自于______，生产者的能量可以直接流向__________________(答出2点即可)。
(2)通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。
在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内___________________________；C与B的差值表示这段时间内______________________________；A与B的差值表示这段时间内____________________。
答案　(1)太阳能　初级消费者、分解者
(2)生产者净光合作用的放氧量　生产者光合作用的总放氧量　生产者呼吸作用的耗氧量
解析　(1)生态系统中生产者进行光合作用所固定的能量来自太阳能，生产者固定的能量的去路是一部分通过呼吸作用以热能形式散失(大部分)、一部分流向了初级消费者、一部分通过残枝败叶等形式流向了分解者，所以生产者的能量可以直接流向初级消费者和分解者。
(2)单位时间生产者制造有机物的量等于生产者积累有机物的量和呼吸量的总和。题述测量的三份水样中A为开始时瓶中的氧气量，B为生产者进行呼吸作用后剩余的氧气量，C为生产者进行光合作用和呼吸作用后玻璃瓶中的氧气量；C与A的差值表示该段时间内生产者净光合作用的放氧量，A与B的差值表示该段时间内生产者进行呼吸作用消耗氧气的量，所以，C与B的差值＝[(C－A)＋(A－B)]表示该段时间内生产者光合作用的总放氧量。
7．(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。

回答下列问题：
(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是____________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是______________________________ ____________________________________________。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
答案　(1)甲　(2)甲　种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大　(3)乙　(4)CO2
解析　(1)由图分析可知，当光照强度大于a时，相同光照强度下，甲植物的净光合速率大于乙，有机物的积累较多，对光能的利用率较高。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度相对较弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，因此种植密度过大时甲植物净光合速率下降幅度比乙大。
(3)从图中可以看出，乙植物的光饱和点以及光补偿点都比甲植物低，适合在光照强度相对较弱的环境中生长，林下的光照强度低，因此更适合在林下种植的是植物乙。
(4)夏日晴天中午12：00时，植物为了减少蒸腾作用对水分的散失，叶片上的部分气孔会关闭，导致进入细胞的二氧化碳的含量下降，从而引起光合速率下降。

8．(2021·广东选择性考试)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是(　　)

A．比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后>①处理后
B．质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C．滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D．推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
答案　A
解析　从图中可以看出，①处理后气孔开度小于③处理后，说明③处理后保卫细胞吸水较多，则保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；②处理后细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确；通过上述分析可知，推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。
9．(2021·河北选择性考试)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如图，①～⑤表示相关过程。下列叙述错误的是(　　)

A．血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2
B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C．成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量
D．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
答案　D
解析　根据题意可知，红细胞能运输O2和CO2，肌肉细胞进行有氧呼吸时，消耗O2，产生CO2，可以判断气体A和B分别是CO2和O2，A正确；①和②表示气体进出红细胞，一般气体等小分子进出细胞的方式为自由扩散，④是载体蛋白运输葡萄糖进入红细胞，顺浓度梯度，不需要消耗能量，为协助扩散，⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞，属于协助扩散，B正确；③为红细胞通过消耗能量主动吸收K＋排出Na＋，成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧呼吸，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量，C正确；成熟红细胞没有核糖体，不能再合成新的蛋白质，细胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于细胞膜的外表面，由于细胞膜具有流动性，其表面的糖蛋白处于不断流动中，D错误。
10．(2021·河北选择性考试改编)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。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。下列叙述正确的是(　　)

A．荫坑和气调冷藏库环境加快了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B．荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，第三阶段受到抑制
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及时清除乙烯，可延长果蔬保鲜时间
答案　C
解析　荫坑和气调冷藏库环境中的低温均可抑制与呼吸作用相关的酶的活性，低氧环境可以使呼吸作用减弱，从而减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解，A错误，C正确；荫坑和气调冷藏库贮存中的低温可以降低呼吸作用相关酶的活性，其中酶的活性降低对有氧呼吸的三个阶段均有影响，B错误；气调冷藏库配备的气体过滤装置应起到除去空气中氧气的作用，以抑制果蔬的有氧呼吸，而不是去除乙烯的作用，D错误。
11．(2021·山东等级考)液泡是植物细胞中储存Ca2＋的主要细胞器，液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H＋，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与H＋相反的方向同时通过CAX进行进入液泡并储存。下列说法错误的是(　　)
A．Ca2＋通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散
B．Ca2＋通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺
C．加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2＋通过CAX的运输速率变慢
D．H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
答案　A
解析　由题干信息可知，H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输进入细胞质基质是由浓度梯度驱动的，为协助扩散，而Ca2＋通过CAX进入液泡并储存的方式为主动运输，所需要的能量由H＋顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；Ca2＋通过CAX的运输进入液泡增加细胞液的浓度，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；加入H＋焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H＋浓度降低，液泡膜两侧的H＋浓度梯度差减小，为Ca2＋通过CAX的运输提供的能量减少，C正确；H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D正确。
12．(2021·北京等级考)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是(　　)

A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C．50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
答案　B
解析　由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3 nmol·cm－2·s－1，A正确；CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，由图可知，35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较，B错误；由图可知，50 ℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率小于零，说明不能积累有机物，C正确；由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境较适应，D正确。
13．(2021·北京等级考)在有或无机械助力两种情形下，从事家务劳动和日常运动时人体平均能量消耗如图。对图中结果叙述错误的是(　　)

A．走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多
B．葡萄糖是图中各种活动的重要能量来源
C．爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩
D．借助机械减少人体能量消耗就能缓解温室效应
答案　D
解析　由图可知，走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多，A正确；葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”，B正确；爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩，还会用于维持正常体温、新陈代谢和器官的工作等，C正确；有机械助力时人确实比无机械助力消耗的能量少，但机械会消耗更多的能量，不利于缓解温室效应，D错误。
14．(2020·天津等级考)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是(　　)
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
答案　A
解析　乙醇酸等同于光合作用暗反应产生的糖，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
15．(2020·山东等级考)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。

(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是__________________________________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是___________________
_______________。
(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是______________
__ ____ ___________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
答案　(1)模块1和模块2　五碳化合物(或C5)
(2)减少　模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足
(3)高于　人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
解析　(1)叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物(或C5)。
(2)据题干可知，乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP＋不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。
(3)在植物中糖类的积累量＝产生量－消耗量，光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用消耗糖类，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。
(4)在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致CO2的吸收量减少，因此光合作用速率降低。

考点
全国Ⅰ卷5年考情分析
热度
2017
2018
2019
2020
2021
物质进出细胞
细胞吸水和失水






物质进
出细胞
方式

T3
[6分]



★
酶
定义及影
响因素






实验
探究





★
ATP






细胞
呼吸
过程、原理及应用



T2
[6分]


影响
因素






光合
作用
色素






过程、原理及应用

T30
[9分]
T3
[6分]T29
[12分]
T29(5)
[2分]
T30(1)(3)
[8分]
T29
[11分]
★★
★★
光合作
用与细
胞呼吸
T30
[9分]




★
每年本专题
考查的分值
9分
15分
18分
16分
11分
五年均分13.8分
考点
全国Ⅱ卷5年考情分析
热度
2017
2018
2019
2020
2021
物质进出细胞
细胞吸水和失水
T4
[6分]


T5
[6分]

★★
物质进
出细胞
方式

T2
[6分]
T3
[6分]

T29
[10分]
★★★
酶
定义及影
响因素
T3
[6分]




★
实验
探究






ATP






细胞
呼吸
过程、原理及应用


T2
[6分]
T31(1)
[2分]
T2
[6分]
★★
★
影响
因素






光合
作用
色素

T30(3)
[2分]



★
过程、原理及应用
T30(1)(2)
[6分]




★
光合作
用与细
胞呼吸
T29
[9分]

T31(2)
[8分]
T30
[9分]

★★
★
每年本专题
考查的分值
21分
14分
20分
17分
16分
五年均分
17.6分
考点
全国Ⅲ卷5年考情分析
热度
2016
2017
2018
2019
2020
物质进出细胞
细胞吸水和失水






物质进
出细胞
方式






酶
定义及影
响因素






实验
探究






ATP






细胞
呼吸
过程、原理及应用


T5
[6分]


★
影响
因素



T4
[6分]

★
光合
作用
色素

T3
[6分]
T29(1)
[4分]


★★
过程、原理及应用
T29
[10分]
T2(B)
[1.5分]




光合作
用与细
胞呼吸


T29(2)(3)
[5分]

T27
[10分]
★★
每年本专题
考查的分值
10分
7.5分
15分
6分
10分
五年均分
9.7分

1．细胞可通过蛋白酶体识别和水解需要降解的蛋白质，如错误折叠蛋白、变性蛋白和不再需要的结构正常蛋白等，过程如下图。下列相关叙述错误的是(　　)

A．蛋白酶体具有水解肽键的作用
B．泛素标记蛋白质便于蛋白酶体识别
C．抑制细胞呼吸不会影响该降解过程
D．该过程有利于细胞生命活动正常进行
答案　C
解析　从图中可以看出，该降解过程需要消耗ATP，抑制细胞呼吸会导致ATP供应不足，会影响该降解过程，C错误；该过程降解异常的蛋白质，有利于细胞生命活动正常进行，D正确。
2．生物膜上ATP合成酶由突出膜外的F1和嵌入膜内的F0两部分构成。图示为在ATP合成酶的作用下，H＋的运输驱动ADP与Pi形成ATP的过程。下列相关叙述不正确的是(　　)

A．图中的Pi参与形成ATP的第三个高能磷酸键
B．图示过程能够发生依赖于细胞中的放能反应
C．除位于膜上外，ATP合成酶还存在于细胞质基质
D．根据图示，ATP合成酶能够通过协助扩散运输H＋
答案　A
解析　ATP含有两个高能磷酸键，图中的Pi参与形成ATP的第二个高能磷酸键，A错误；放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，图示过程为在ATP合成酶的作用下，H＋的运输驱动ADP与Pi形成ATP的过程，因此该过程能够发生依赖于细胞中的放能反应，B正确；能合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质、叶绿体的类囊体薄膜，因此除位于膜上外，ATP合成酶还存在于细胞质基质等，C正确；根据图示，H＋可通过ATP合成酶顺浓度梯度运输，属于协助扩散，D正确。
3．钠钾ATP酶(Na＋/K＋－ATPase)存在于大多数的动物细胞膜上，能够利用ATP水解释放的能量，将细胞内的Na＋泵出细胞外，而相应地将细胞外的K＋泵入细胞内，从而维持膜内外一定的电化学梯度。该电化学梯度能驱动葡萄糖协同转运载体以同向协同转运的方式将葡萄糖等有机物转运入细胞内，然后由膜上的转运载体GLUT2转运至细胞外液，完成对葡萄糖的吸收。如图为人小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程示意图，下列相关分析正确的是(　　)

A．葡萄糖进出小肠绒毛上皮细胞的方式不同，但运输的载体相同
B．Na＋通过Na＋－K＋泵的跨膜运输是主动运输，K＋通过Na＋－K＋泵的跨膜运输是协助扩散
C．图示细胞的膜蛋白有催化、运输、信息交流等功能
D．当细胞内外Na＋浓度相等时，Na＋和葡萄糖的协同运输不能进行
答案　D
解析　葡萄糖由肠腔转移到小肠上皮细胞的方式通过Na＋形成的电化学梯度驱动，由葡萄糖协同转运载体转运，是一种主动运输的方式，而通过GLUT2将细胞内的葡萄糖转运到细胞外液的方式是协助扩散，所以葡萄糖进出小肠绒毛上皮细胞的方式不同，运输的载体也不相同，A错误；从图中可以看出，Na＋、K＋通过Na＋－K＋泵都是从低浓度向高浓度，所以Na＋、K＋通过Na＋－K＋泵的跨膜运输方式都是主动运输，B错误；图中所示的膜蛋白Na＋/K＋－ATPase能够催化ATP的水解，并同时转运Na＋和K＋，因此具有催化作用和运输作用，但图示过程并未涉及到具有信息交流功能的膜蛋白，因此图中膜蛋白没有信息交流的作用，C错误；由题图可知，小肠上皮细胞是在膜两侧Na＋浓度梯度驱动下吸收葡萄糖，而细胞内外Na＋浓度相等时，不能形成浓度梯度，则该协同运输不能进行，D正确。
4．(多选)2019年诺贝尔生理学或医学奖授予发现细胞感知和适应氧气变化机制的科学家。研究发现，合成促红细胞生成素(EPO)的细胞持续表达低氧诱导因子(HIF­1α)。在氧气供应不足时，细胞内积累的HIF­1α可以促进EPO的合成，使红细胞增多以适应低氧环境。此外，该研究为癌症等的治疗提供新思路。下列相关叙述正确的是(　　)
A．生活在高原的人体内HIF­1α的水平可能要比一般人高
B．低氧环境中EPO刺激骨髓造血干细胞增殖分化生成大量红细胞
C．若氧气供应不足，HIF­1α会使EPO基因的表达水平升高
D．氧气供应不足时免疫系统监控和清除肿瘤细胞的能力可能下降
答案　ABCD
解析　高原地区空气稀薄，氧气含量低，而在氧气供应不足时，细胞内会积累HIF­1α，因此生活在高原的人体内HIF­1α的水平可能要比一般人高，A正确；在氧气供应不足时，细胞内积累的HIF­1α可以促进EPO的合成，使红细胞增多，而红细胞来自于骨髓造血干细胞的增殖分化，所以低氧环境中EPO刺激骨髓造血干细胞增殖分化生成大量红细胞，B正确；合成EPO的细胞内持续表达HIF­1α，在氧气供应不足时，细胞内积累的HIF­1α可以促进EPO的合成，可见，若氧气供应不足，HIF­1α会使EPO基因的表达水平升高，C正确；免疫系统行使其功能时需要细胞呼吸提供能量，氧气供应不足时，细胞的有氧呼吸减弱，产生的能量减少，免疫系统监控和清除肿瘤细胞的能力可能下降，D正确。
5．增施CO2是提高温室植物产量的主要措施之一。但有人发现，随着增施CO2时间的延长，植物光合作用逐渐减弱。为探究其原因，研究者以黄瓜为材料进行实验，结果如下图。

(1)CO2进入叶绿体，被位于______________的Rubisco酶催化，与________化合物结合而被固定。
(2)由图可知，常温＋CO2处理组在超过29天后，净光合速率开始下降，直至低于常温处理组。此阶段，常温＋CO2组淀粉含量与光合速率的变化趋势________，据此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多。叶绿体中淀粉的积累一方面会导致________膜结构被破坏而影响光反应。另一方面有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的________等含氮化合物合成不足，进而抑制了光合作用。
(3)由图可知，在增施CO2情况下，适当升高温度可以________光合作用速率。有人认为，这是由于升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制。图中支持该假设的证据是______________________ _______________________________________________________________________________________________________________________。
(4)请根据本研究的结果，对解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，提出两项合理化建议：_____________________________________________ __________________________________________________________________。
答案　(1)叶绿体基质　C5
(2)相反　类囊体　酶(或叶绿素)
(3)提高　高温＋CO2组淀粉含量一直低于常温＋CO2组，可溶性糖相反
(4)单独增施CO2时间不宜超过30天；增施CO2的同时合理补充氮肥；增施CO2时适当提高温度
解析　(1)二氧化碳是光合作用暗反应的原料，在叶绿体基质中与五碳化合物结合生成三碳化合物。
(2)据图分析，图1中常温＋CO2处理组在超过29天后，净光合速率开始下降，直至低于常温处理组，而图2中29天后，常温＋CO2组淀粉含量反而增加，据此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多。光反应的场所是类囊体薄膜，因此叶绿体中淀粉的积累一方面会导致类囊体膜结构被破坏而影响光反应，另一方面有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的叶绿素、酶等含氮化合物合成不足，进而抑制了光合作用。
(3)根据图1可知，高温＋CO2组的净光合速率在36天前都是最高的，说明在增施CO2情况下，适当升高温度可以提高光合作用速率。由图2、图3可知，高温＋CO2组淀粉含量一直低于常温＋CO2组，而可溶性糖相反，可能是因为升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制。
6．阅读下面的材料，完成(1)～(4)题。
《Science》发表的这项新发现会导致教科书重写吗？
据报道，研究人员发现了一种新型的光合作用——利用近红外光进行的光合作用，研究成果于2018年6月在《科学》杂志网站发表。
地球上绝大多数的放氧光合生物在光合作用过程中利用的都是可见光，但这种新类型光合作用利用的是近红外光，它广泛存在于蓝(藻)细菌(cyanobacteria，blue­green algae)中。研究人员在澳大利亚赫伦岛海滩岩石表面之下几毫米处发现了含有叶绿素f的蓝(藻)细菌，它们在缺少可见光的条件下也可以借助近红外光生长。
常见的光合作用利用来自红光的能量驱动。这一特征存在于我们已知的所有植物、藻类中，因此人们认为红光的能量为光合作用设定了“红色极限”。
然而，当一些蓝(藻)细菌在近红外光下生长时，常见的工作系统关闭了，取而代之的是叶绿素f(chlorophyll­f)的系统。在此研究成果公布之前，人们一直认为植物中的叶绿素f只起捕获光能的作用。新的研究表明，在荫蔽或者光线较暗的条件下，叶绿素f在光合作用中起着关键作用，利用低能量的近红外光来进行复杂的化学反应，这就是“超越红色极限”的光合作用。在新的光合作用工作系统中，通常被称为“辅助色素”的叶绿素f，实际上是在执行关键的化学步骤，而不是教科书所描述的发挥辅助作用。
研究人员彼得·伯林森评价：这是光合作用的一个重要发现，它突破了我们对生命的理解，比尔·卢瑟福教授和英国伦敦帝国理工学院的研究团队应该得到祝贺，因为他们揭示了光合作用基础过程的一个新途径。
这一发现改变了我们对光合作用基本机制的认识，教科书中的相关内容应该重写；它扩大了我们寻找外星生命存在的范围，并为培育更有效利用光能的作物新品种提供了参考。
(1)将你学过的光合作用知识与本文中介绍的新知识进行比较，将不同之处填入下表。

叶绿素种类
相应的功能
教材知识
________________
________________
本文知识
________________
________________
(2)请解释上述材料中“红色极限”的含义：________________________。
(3)本项研究最重要的发现是：________。(选填序号)
A．存在一种新的叶绿素——叶绿素f
B．具有叶绿素f的生物中没有其他叶绿素
C．叶绿素f具有吸收近红外光的作用
D．叶绿素f在光合作用中起辅助作用
E．叶绿素f可作为关键色素转换光能
(4)请结合本文撰写一段文字，作为教科书中介绍叶绿素的内容。(120字以内)________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
答案　(1)

叶绿素种类
相应的功能
教材知识
叶绿素a、叶绿素b
吸收、利用红光、蓝紫光
本文知识
叶绿素f
吸收、利用近红外光
(2)波长大于红光的光波无法驱动光合作用
(3)E
(4)叶绿素是进行光合作用的主要色素。在植物和藻类细胞中含有叶绿素a、b，能吸收、利用可见光中红光和蓝紫光的能量，合成有机物。蓝(藻)细菌中除含有叶绿素a、b外，某些还含有叶绿素f，可吸收、利用近红外光的能量，合成有机物。(答案合理即可)



考点1　物质进出细胞的实例和方式
1　动植物细胞的吸水和失水
项目
动物细胞
植物细胞
条件
①细胞膜具有选择透过性，相当于半透膜
②细胞质与外界溶液具有浓度差
①细胞壁是全透性的
②原生质层(由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成)相当于半透膜
③细胞液与外界溶液具有浓度差
原理
渗透作用
渗透作用
水分子运动方向
低浓度溶液→高浓度溶液
低浓度溶液→高浓度溶液
现象
皱缩或涨破
质壁分离、质壁分离复原

(1)人工膜≠生物膜：生物膜具有选择透过性，人工膜为半透膜，物质能否通过取决于孔径大小。
(2)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。
(3)渗透平衡≠浓度相等：达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子移动达到动态平衡，此时膜两侧溶液的浓度未必相等，如透析袋内蔗糖溶液与透析袋外的清水可达渗透平衡，但浓度不会相等。
2　熟记常见物质的运输方式


(1)判断葡萄糖、氨基酸等分子出入细胞的方式要看具体信息，若为高浓度到低浓度的运输则为协助扩散，若为低浓度到高浓度的运输则为主动运输，若题干无信息，一般默认主动运输。
(2)主动运输消耗的能量不一定来自ATP，也有可能来自离子电化学梯度等。
(3)并不是只有大分子物质才以胞吞胞吐方式运输，如神经递质。
(4)胞吐过程一定会发生囊泡膜与细胞膜的融合。
(5)水分子可以以自由扩散的方式跨膜运输，也可以通过水通道蛋白以协助扩散的方式跨膜运输。
3　影响物质跨膜运输的因素——物质浓度、O2浓度、温度、载体数量
(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)

(2)O2浓度

(3)温度
温度通过影响生物膜的流动性和酶的活性，进而影响物质运输的速率。
(4)载体数量
主动运输和协助扩散都需要载体蛋白的协助，所以载体数量会影响它们的运输速率。

1．(2021·广东选择考适应性测试)如图所示质子泵跨膜运输H＋的过程。质子泵抑制剂可与胃壁细胞膜上的质子泵共价结合，使其不可逆地失活，从而抑制胃酸的分泌。下列叙述错误的是(　　)

A．质子泵以主动运输的方式将H＋运出细胞
B．质子泵参与细胞及其微环境的pH调控
C．质子泵本质上是一种生物膜上的载体蛋白
D．呼吸抑制剂使质子泵失活而抑制胃酸分泌
答案　D
解析　图示H＋运出细胞为逆浓度运输，需载体且消耗ATP，是主动运输，A正确；pH的大小与H＋浓度成负相关，而质子泵参与H＋的运输，所以质子泵参与细胞及其微环境的pH调控，B正确；质子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，C正确；呼吸抑制剂只是抑制呼吸作用，并不破坏质子泵的空间结构，不会使其失活，质子泵抑制剂使质子泵失活而抑制胃酸分泌，D错误。
2．下列关于物质跨膜运输的叙述中，不正确的是(　　)
A．同一物质进入不同细胞的方式可以相同，如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞
B．不同物质进入相同细胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞
C．同一物质进入相同细胞的方式可能不同，如水分子进入某些具有水通道蛋白的细胞
D．不同物质进入不同细胞的方式可能相同，如乙醇进入小肠上皮细胞和Na＋进入神经细胞
答案　D
解析　同一物质进入不同细胞的方式可以相同，如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞，都是主动运输，A正确；不同物质进入相同细胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞，都是主动运输，B正确；同一物质进入相同细胞的方式可能不同，如水分子进入某些具有水通道蛋白的细胞，有自由扩散和协助扩散两种运输方式，C正确；乙醇进入小肠上皮细胞的方式是自由扩散，Na＋进入神经细胞的方式是协助扩散，这两种物质进入不同细胞的运输方式不同，D错误。
3．柽柳属植物主要分布在我国荒漠、半荒漠地带，能在盐碱环境中正常生长，具有耐盐性。它能积累土壤中的无机盐离子，使其细胞液浓度高于土壤溶液。下列相关叙述，正确的是(　　)
A．柽柳积累土壤中无机盐离子的过程不需要消耗ATP
B．柽柳耐盐性的形成与环境因素有关，与遗传因素无关
C．柽柳根细胞吸收无机盐离子和吸收水分子的方式不同
D．进入冬季气温较低时柽柳吸收无机盐的能力会有所提高
答案　C
解析　柽柳积累土壤中的无机盐离子，使其细胞液浓度高于土壤溶液，为逆浓度梯度运输，属于主动运输，需要消耗ATP供能，A错误；柽柳耐盐性的形成与环境因素和遗传因素均有关，B错误；柽柳根细胞吸收无机盐离子的方式为主动运输，吸收水分子的方式为被动运输，二者吸收方式不同，C正确；冬季气温较低时，代谢减弱，呼吸减弱，能量减少，柽柳吸收无机盐的能力会有所降低，D错误。
4．比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图所示。不能得出的结论是(　　)

A．当分子自由扩散进入细胞时，分子越小通透性越高
B．人工膜对CO2的通透性较H2O大，生物膜几乎无差异
C．在检测通透性时，需向体系中加入ATP和ATP水解酶
D．生物膜上有K＋、Na＋和Cl－通道，且它们的通透性不同
答案　C
解析　图中甘油、CO2和O2三者相比，得出当分子自由扩散进入细胞时，分子越小通透性越高的结论，A正确；比较CO2和H2O两个点的横纵坐标，可知人工膜对CO2的通透性较H2O大，生物膜几乎无差异，B正确；由题干不能判断三种离子的运输是否需要能量，C错误；由K＋、Na＋、Cl－对应的纵坐标知，生物膜对K＋、Na＋和Cl－的通透性不同，D正确。
5．(多选)(2021·南京盐城一模改编)下图表示高等动、植物与原生生物细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀。下列有关叙述不正确的是(　　)

A．植物细胞吸水达到渗透平衡时，都会发生质壁分离现象
B．三种细胞发生渗透吸水，均以细胞膜充当发生渗透所需的半透膜
C．动物细胞避免渗透膨胀，不断将离子排出时，不需要载体蛋白协助
D．若将原生生物置于低渗溶液中，其收缩泡的伸缩频率会变慢
答案　ABCD
解析　成熟植物细胞在失水到一定程度时会发生质壁分离，吸水达到渗透平衡时可能不会发生质壁分离现象，也可能会发生质壁分离现象，A错误；植物细胞发生渗透吸水的原理是原生质层相当于半透膜，B错误；动物细胞避免吸水膨胀，需要载体蛋白协助将离子转运到细胞外，以减小细胞内液的渗透压，防止细胞渗透吸水涨破，C错误；原生动物生活在低渗溶液中，会通过收缩泡将多余的水排到细胞外，其收缩泡的伸缩频率会加快，D错误。
6．(多选)某种水生植物细胞内与细胞外水环境中盐离子的浓度如图所示。以下相关叙述不正确的是(　　)

A．该植物细胞通过扩散作用吸收这些盐离子
B．该植物细胞膜上运输不同盐离子的载体数量相同
C．植物细胞对盐离子的吸收具有选择性
D．植物细胞外的盐离子浓度越大植物吸收越多
答案　ABD
解析　由柱形图可知，这些离子在细胞内的浓度均高于细胞外，该植物细胞吸收这些离子为逆浓度梯度，方式为主动运输，A错误；植物细胞膜上运输不同盐离子的载体数量不同，因为细胞对不同离子的需求不同，B错误；活细胞会按照生命活动的需要，主动吸收某些离子，即植物细胞对盐离子的吸收具有选择性，C正确；植物对盐离子的吸收量取决于自身生命活动的需要，与细胞外盐离子的浓度无关，细胞外盐离子浓度大可能会导致植物细胞失水，严重时会导致植物死亡，D错误。
考点2　酶与ATP
1　熟知酶

2　掌握有关酶的两类实验设计思路
(1)验证类实验设计思路
实验名称
对照组
实验组
衡量标准
验证某种酶的本质
是蛋白质
已知蛋白质溶液＋双缩脲试剂
待测酶液＋双缩脲试剂
是否出现紫色
验证酶具有
催化作用
底物＋适量蒸馏水
底物＋等量的酶液
底物分解速率
验证酶具
有专一性
底物＋相应酶液
不同底物＋相同酶液或同一底物＋另一酶液
底物是否分解
验证酶具
有高效性
底物＋无机催化剂
底物＋等量
的相应酶液
底物分解速率
(2)探究类——探究酶的最适温度或最适pH
①实验设计思路
实验名称
自变量
因变量及检测指标
无关变量
探究温度对淀粉酶活性的影响
温度
因变量：酶的活性
检测指标：加碘液后溶液颜色的变化
底物量、酶量、pH、反应时间、试管的洁净程度、操作程序等
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
pH
因变量：酶的活性
检测指标：气泡的数量或带火星的卫生香燃烧的情况
底物量、酶量、温度、反应时间、试管的洁净程度、操作程序等
②实验设计程序


探究酶最适温度和pH的实验设计程序
(1)选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度时，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。
(2)探究温度对酶活性的影响时不宜用H2O2作反应物，因为H2O2遇热会分解，氧气的产生速率增加并不能反映酶的活性升高。
(3)探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作鉴定示剂，因为盐酸会和斐林试剂中的Cu(OH)2发生中和反应，使斐林试剂失去作用。
(4)探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应。因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下，淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。
(5)检验蛋白酶对蛋白质的分解时，应选用蛋白块为实验材料，通过观察其消失情况得出结论。不能用双缩脲试剂鉴定，因为蛋白酶也是蛋白质。
3　ATP
(1)归纳识记ATP的结构与能量转换

(2)ATP的产生与消耗
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、蛋白质合成等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等

与ATP相关的8个易错点
(1)ATP≠能量
ATP是一种高能磷酸化合物，是一种储能物质，不能将两者等同起来。
(2)细胞中ATP含量很少，但其与ADP相互转化的速度很快。因此可以保证生物体所需能量的持续供应。
(3)ATP合成时可产生水，ATP水解时需消耗水。
(4)ATP并非“唯一”的直接能源物质。直接能源物质除ATP外，还有GTP、CTP、UTP、dATP、dGTP、dCTP、dTTP等。
(5)除光能、有机物中化学能之外，硝化细菌等可以进行化能合成作用的细菌，可利用体外无机物(如NH3)氧化时所释放能量来合成ATP。
(6)植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，而动物产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。
(7)光合作用光反应产生的ATP用于暗反应C3还原，而细胞呼吸产生的ATP用于各项生命活动。
(8)ATP产生与O2间的关系


1．(2021·湖北选择性考试)在生物体内，酶是具有催化作用的有机物。下列关于酶的叙述，错误的是(　　)
A．过氧化氢酶、脲酶和麦芽糖酶的化学本质都是蛋白质
B．DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成
C．胰蛋白酶的合成及分泌与核糖体、内质网和高尔基体有关
D．淀粉酶和盐酸通过降低反应物的活化能催化淀粉水解
答案　D
解析　DNA聚合酶能催化磷酸二酯键的形成，从而将游离的脱氧核苷酸连接在正在合成的子链上，DNA连接酶也能催化磷酸二酯键的形成，从而将两个DNA片段连接到一起，B正确；胰蛋白酶属于分泌蛋白，分泌蛋白的合成首先要在核糖体上合成肽链，然后还要经过内质网和高尔基体的加工，形成一定的空间结构，C正确；酶的作用原理是降低化学反应的活化能，D错误。
2．(2021·北京东城高三一模)萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在荧光素酶的作用下，荧光素接受ATP提供的能量后被激活。激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。下列叙述正确的是(　　)
A．萤火虫只在细胞质基质合成ATP
B．荧光素激活的过程发生了ATP水解
C．荧光素酶为荧光素的氧化提供能量
D．荧光素释放的光能用于合成ATP
答案　B
解析　萤火虫通过呼吸作用产生ATP，呼吸作用的场所有细胞质基质和线粒体，二者都能合成ATP，A错误；荧光素激活时接受ATP提供的能量，ATP发生了水解，B正确；荧光素酶具有催化作用，其作用机理是降低化学反应的活化能，不能为荧光素的氧化提供能量，C错误；荧光素释放的光能不能被细胞所利用，D错误。
3．(多选)甲图表示反应物浓度对酶促反应速率的影响；乙图表示将A、B两种物质混合，再在T1时加入某种酶后，A、B两种物质的浓度变化曲线。实验均在最适温度和最适pH条件下完成，下列叙述正确的是(　　)

A．甲图中反应速率达到最大后，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量
B．若乙图中的物质A是淀粉，则B可以是麦芽糖，该酶可以是唾液淀粉酶
C．乙图中T2时刻后限制酶促反应速率的主要因素是酶的活性
D．甲、乙两图所示的实验中，温度和pH都属于无关变量
答案　ABD
解析　甲图中反应速率达到最大后，此时再增加反应物浓度，反应速率不再增加，限制酶促反应速率的主要因素是酶的数量，A正确；若乙图中的物质A是淀粉，则B可以是麦芽糖，该图表示的反应为A(淀粉)B(麦芽糖)，该酶可以是唾液淀粉酶，B正确；乙图中T2时刻后限制酶促反应速率的主要因素是底物浓度，C错误；甲、乙两图所示的实验探究均在最适温度和最适pH条件下完成，温度和pH都属于无关变量，D正确。
4．请回答下列有关酶的实验探究问题：
(1)为证明过氧化氢酶的活性受pH的影响，同学甲做了如下实验：
试管编号
A
B
实验步骤
1
加入2 mL 5% H2O2溶液
加入2 mL 5% H2O2溶液
2
5滴2%过氧化氢酶溶液
5滴2%过氧化氢酶溶液
3
0.5 mL 5% NaOH溶液
0.5 mL 5% HCl溶液
4
观察气泡的产生速率
观察气泡的产生速率
上述实验设计中有两处不妥，请指出：
①_____________________________________________________________；
②__________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)一般情况下，不能用过氧化氢酶为材料探究温度对酶活性的影响，若要设置实验来证明温度能影响过氧化氢酶的活性，你认为应该怎样设置？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(写出设计思路即可)。
查阅资料发现：H2O2在受热和日光照射时分解速率加快，在温度为30 ℃以下时比较稳定，在70 ℃以上时，分解速率加快。你认为设计上述实验时，应特别注意的事项是______________________________________。
答案　(1)①缺少pH＝7的对照组　②加入NaOH溶液和HCl溶液的时间顺序不合理
(2)将盛有过氧化氢酶的试管保温于一系列不同温度下一段时间，然后与同温度的H2O2溶液混合，计算同温度下加过氧化氢酶和不加过氧化氢酶的两组试管中气泡的产生速率的差值，然后比较不同温度下差值的大小　将温度控制在70 ℃以下
解析　(1)①验证酶的活性受pH影响时，除了设置酸性条件、碱性条件的实验组外，还需要设置pH＝7的对照组。②探究pH对酶活性的影响时，应先将酶和底物pH调至相应的pH下，然后再将酶与底物混合。
(2)若要设置实验来证明温度能影响过氧化氢酶的活性，可采取每一温度下设置两支试管，一支试管中加入过氧化氢酶，另一支不加，比较同一温度下这两支试管中气泡的产生速率的差值，然后比较不同温度下该差值的大小。但是要注意温度不宜太高，因为在较高温度下保温时，H2O2分解速率较快，可能会出现未加酶而H2O2已全部分解的情况。
5．已知大麦在萌发过程中可以产生α－淀粉酶，用GA(赤霉素)溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α－淀粉酶。为验证这一结论，某同学做了如下实验：
试管号
GA溶液
缓冲液
水
半粒种
子10个
实验步骤
实验
结果
步骤1
步骤2
1
0
1
1
带胚
25 ℃保温24 h后去除种子，在各试管中分别加入1 mL淀粉液
25 ℃保温10 min后各试管中分别加入1 mL碘液，混匀后观察溶液颜色深浅
＋＋
2
0
1
1
去胚
＋＋＋＋
3
0.2
1
0.8
去胚
＋＋
4
0.4
1
0.6
去胚
＋
5
0.4
1
0.6
不加
种子
＋＋＋＋
注：实验结果中“＋”越多表示颜色越深。表中液体量的单位均为mL。
回答下列问题：
(1)α－淀粉酶催化________水解可生成二糖，该二糖是________。
(2)综合分析试管1和2的实验结果，可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的________，这两支试管中淀粉量不同的原因是__________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)综合分析试管2、3和5的实验结果，说明在该实验中GA的作用是________________________________________________________________________。
(4)综合分析试管2、3和4的实验结果，说明___________________________ ___________________________________________________________________。
答案　(1)淀粉　麦芽糖
(2)少　带胚的种子保温后能够产生α－淀粉酶，使淀粉被水解
(3)诱导种子生成α－淀粉酶
(4)在一定范围内，GA浓度越高对α－淀粉酶的诱导效果越好
解析　(1)在α－淀粉酶的催化下，淀粉被水解为麦芽糖。
(2)对比1号和2号试管，1号试管剩余的淀粉量少，其原因是带胚的种子保温后能够产生α－淀粉酶，使淀粉更多地被水解。
(3)分析题表实验结果：在试管5中，虽然加入足量的GA，但没有加种子，淀粉不能被水解，说明GA不能直接水解淀粉；试管2中，虽然有去胚的半粒种子，但未加入GA，被水解的淀粉少，而试管3中加入GA溶液和去胚的半粒种子，实验结果是颜色较浅，被水解的淀粉较多，说明GA能诱导种子生成α－淀粉酶。
(4)分析试管2、3、4的实验结果可知，随着GA浓度的升高，淀粉被水解的量增多，说明在一定范围内，GA浓度与其对种子产生α－淀粉酶的诱导效果呈正相关。
考点3　光合作用与细胞呼吸
考向 1　光合作用与细胞呼吸的过程及联系
比较项目
光合作用
呼吸作用
发生范围
含叶绿体的植物细胞；蓝藻、光合细菌等
所有活细胞
发生场所
叶绿体(真核生物)；细胞质(原核生物)
真核生物有氧呼吸：细胞质基质、线粒体；真核生物无氧呼吸：细胞质基质；原核生物：细胞质
发生条件
只在光下进行
有光、无光都能进行，有氧条件下进行有氧呼吸，无氧条件下进行无氧呼吸
实质
无机物有机物；储存能量
有机物无机物(或简单有机物)；释放能量
能量转化
的联系

物质转化
C：CO2(CH2O)丙酮酸CO2

H：H2O[H](CH2O)
[H]H2O
过程
联系


1．某同学为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，将少量的酵母菌混入适量的面粉揉成光滑面粉团后均等分装在2个洁净的塑料袋中，一组充满空气(甲组)，一组则排净空气(乙组)，扎紧袋口后放在相同且适宜的环境中观察20～30 min。下列叙述不正确的是(　　)
A．一段时间后甲组的塑料袋内壁有水珠出现，面团变湿润
B．该实验中甲组为实验组，乙组为对照组
C．若放置的时间足够长，甲组也会产生酒精
D．该实验应选择大小合适，气密性良好的塑料袋
答案　B
解析　甲组充满空气，因此其中的酵母菌进行的是有氧呼吸，而有氧呼吸能产生水，因此一段时间后甲组的塑料袋内壁有水珠出现，面团变湿润，A正确；该实验为对比实验，甲和乙都属于实验组，B错误；若放置的时间足够长，甲组中空气会被消耗完，酵母菌会因缺氧进行无氧呼吸而产生酒精，C正确。
2．(2021·辽宁抚顺一模)将酵母菌研磨并过滤得到滤液，加入到葡萄糖溶液中。密闭放置一段时间后，溶液中有气泡生成，取出部分液体用酸性重铬酸钾检验出现灰绿色。根据上述实验分析，下列相关叙述错误的是(　　)
A．滤液中有催化无氧呼吸的酶
B．溶液相当于酵母菌的细胞质基质
C．酶可以在细胞外发挥作用
D．酵母菌进行有氧呼吸所产生的气泡与溶液中产生的气泡成分不同
答案　D
解析　溶液相当于酵母菌的细胞质基质，其中有催化无氧呼吸的酶，A、B正确；只要条件适宜，酶可以在体外发挥作用，C正确；酵母菌进行有氧呼吸所产生的气泡与溶液产生的气泡成分相同，都是二氧化碳，D错误。
3．下列有关细胞代谢过程的叙述，正确的是(　　)
A．气孔关闭会导致叶肉细胞中的C3含量下降
B．蓝藻细胞中水的光解发生在叶绿体的类囊体薄膜上
C．光合作用产生的[H]进入线粒体中参与H2O的生成
D．光合作用和细胞呼吸都是在相应细胞器的内膜上产生ATP
答案　A
解析　气孔关闭，会导致细胞中CO2浓度降低，C3生成速率下降，而短时间内C3的消耗速率不变，所以叶肉细胞中的C3含量下降，A正确；蓝藻属于原核生物，其细胞内没有叶绿体，B错误；光合作用产生的[H]只能用来还原C3，C错误；光合作用过程中，叶绿体的类囊体薄膜上可产生ATP，而叶绿体内膜上不可以产生ATP，有氧呼吸过程中，在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜上产生ATP，无氧呼吸过程中，在细胞质基质中产生ATP，D错误。
4．(多选)(2021·东北三省三校高三第二次联考改编)细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)
A．皮肤破损较深，破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖
B．降低温度、隔绝氧气有利于粮食的储存
C．中耕松土、适时排水能促进作物根系的呼吸作用，利于植物的生长
D．呼气酒精测试仪显示屏由蓝变绿再变黄，即可判定为酒驾
答案　AC
解析　破伤风芽孢杆菌是厌氧微生物，皮肤破损较深会大量繁殖，A正确；低温、低氧有利于粮食的储存，B错误；中耕松土、适时排水能增加根部的氧气含量，促进作物根系的呼吸作用，利于植物的生长，C正确；呼气酒精测试仪的原理是酒精使酸性重铬酸钾由橙色变为灰绿色，D错误。
5．研究发现在玉米的光合作用过程中，叶绿体的类囊体膜蛋白PSBS会感应类囊体腔内的高质子浓度而被激活，激活了的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，从而防止强光对植物造成损伤(即光保护效应)。具体过程如下图所示，其中A～G分别表示不同物质。

(1)图中B、E分别表示____________、____________。
(2)研究发现抑制ATP合成酶的活性________(填“有利于”或“不利于”)PSBS发挥功能，原因是__________________________________________ _______________________________________________。
(3)据图可知A物质为O2，它来自水的分解，而不是来自物质G。请以玉米植株为材料，用同位素标记法通过实验来验证这一结论。
实验思路：将长势良好且相同的多株玉米分为A、B两组。向A组提供__________；向B组提供__________，其他条件相同且适宜。一段时间后，____________________________________。
预期结果：____________________________________________________。
答案　(1)ADP＋Pi　[H]
(2)有利于　抑制ATP合成酶的活性导致ATP的合成受阻，会引起类囊体腔内的高质子浓度而激活PSBS
(3)HO和CO2　与A组等量的H2O和C18O2　观察A、B两组释放氧气的放射性　A组释放的氧气有放射性，B组释放的氧气没有放射性
解析　(1)由图可知，反应Ⅰ为光反应，反应Ⅱ为暗反应。物质A为O2，物质B为ADP和Pi，物质C为ATP，物质D为NADP＋，物质E为[H]，物质F为(CH2O)，物质G为CO2。
(2)根据题意，PSBS会感应类囊体腔内的高质子浓度而被激活。结合图示，ATP合成酶催化ATP的合成，此过程伴随着H＋从类囊体腔内转移到叶绿体基质中。因此，抑制ATP合成酶的活性，有利于类囊体腔内H＋的积累，从而有利于PSBS蛋白的激活。
(3)要证明光合作用释放的O2中的氧来自于H2O而不是CO2，可以采用同位素标记法进行验证，实验过程及结果预测与鲁宾和卡门的实验一致。
考向 2　光合作用和细胞呼吸的影响因素
1　细胞呼吸影响因素
(1)温度
(2)氧气
(3)含水量
2　解读净光合速率和真正光合速率
(1)植物“三率”间的内在联系
①呼吸速率：植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织(如苹果果肉细胞)测得的值——单位时间内植物组织的CO2释放量或O2吸收量。
②净光合速率：植物绿色组织在光照条件下测得的值——单位时间内CO2的吸收量或O2的释放量。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(2)植物“三率”的判定
①根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则该曲线表示真正光合速率曲线；若CO2吸收值为负值，则该曲线表示净光合速率曲线。
②根据关键词判定
真正光
合速率
O2产
生速率
CO2固定(或
消耗)速率
有机物产生(或制
造、生成)速率
净光合速率
O2释放速率
CO2吸收速率
有机物积累速率
呼吸速率
黑暗中O2吸收速率
黑暗中CO2释放速率
有机物消耗速率
特例：如果题干给出的信息是叶绿体吸收CO2或叶绿体释放O2的量，则该数据为真正光合速率。
(3)光合作用和细胞呼吸综合曲线解读

A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，如图甲所示。
AB段：真正光合速率小于呼吸速率，净光合速率小于0，如图乙所示。
B点：真正光合速率等于呼吸速率，净光合速率等于0，如图丙所示。
B点以后：真正光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0，如图丁所示。
3　光合作用的影响因素
(1)光照强度
①原理：影响光反应阶段ATP、[H]的产生。
②图像及解读

P点的限制因素
a．外因：温度、CO2浓度等。
b．内因：色素含量、酶的数量和活性等。
③应用
间作套种农作物和林带树种的合理搭配可以提高光能利用率；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
(2)CO2浓度
①原理：影响暗反应阶段C3的生成。

②图像及解读
P点的限制因素
a．外因：温度、光照强度等。
b．内因：酶的数量和活性、色素含量、C5的含量等。
③应用：在农业生产上可以通过“正其行、通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高农作物产量。
(3)温度
①原理：通过影响酶的活性来影响光合作用。

②图像及解读
P点对应的温度为进行光合作用的最适温度。
③应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，提高植物有机物的积累。
(4)水
①原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外，水还能影响气孔的开闭，从而间接影响CO2进入植物体，所以水对光合作用有较大的影响。
②应用：生产上为保证植物光合作用的正常进行，常采用预防干旱(如地膜覆盖，一方面是为了保温，另一方面是为了保水)和及时灌溉等措施。
(5)矿质元素
①原理：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。
N：是蛋白质、叶绿素的组成元素。
P：是细胞膜及ATP的组成元素。
Mg：是叶绿素的组成元素。
②应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。

6．夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工照光，②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上，③关上门和通风口。下列对这些做法的生物学原理的分析，错误的是(　　)
A．①延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B．②起到降氧、降温、降湿度的作用，这都对抑制细胞呼吸、减少有机物的消耗有利
C．与①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D．③会提高棚内CO2浓度，抑制细胞呼吸，并对次日的光合作用有利
答案　C
解析　①延长2小时人工照光，可以延长光合作用时间，提高有机物的制造量，A正确；②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上，可以起到降氧、降温、降湿度的作用，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，B正确；与①时的状态相比，②③时细胞呼吸受抑制，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误；③关上门和通风口，棚内CO2浓度升高，会抑制细胞呼吸，并对次日的光合作用有利，D正确。
7．将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列有关说法错误的是(　　)

A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后
B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内CO2的浓度最高
C．图甲中的F点对应图乙中的g点
D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加
答案　C
解析　B点后二氧化碳的增加量减少，同时对应的时间为4点，表示B点时开始进行光合作用，C、F点表示光合速率等于呼吸速率，光合作用消失的点是F点之后，A正确；图乙中d点表示光合速率等于呼吸速率，d点后光合速率大于呼吸速率，使二氧化碳的浓度减少，故d点时密闭容器的二氧化碳浓度最高，B正确；图甲中的C、F点表示光合速率等于呼吸速率，与图乙中的d、h点相符，即C点对应d点，F点对应h点，C错误；由于G点二氧化碳浓度低于A点，表明经过这一昼夜之后，二氧化碳的含量减少，植物进行光合作用积累了有机物，D正确。
8．(多选)(2021·河北省高三第二次联考改编)为了探究CO2对叶绿体代谢和光合作用的影响，研究人员将番茄植株置于CO2浓度分别为400 μL·L－1和1000 μL·L－1的培养室中，生长一段时间后，测定叶绿体中光合色素含量、淀粉合成量和植株高度等指标，结果如表所示。下列叙述正确的是(　　)
CO2浓度
(μL·L－1)
叶绿素a
(μg·m－2)
叶绿素b
(μg·m－2)
淀粉合成量
(μg·m－2)
植株高度
(cm)
400
43.5
11.9
40.7
26.8
1000
35.2
9.4
50.5
41.4
A．高浓度CO2增强了叶绿体的光吸收能力
B．据此推测，日光温室中补充适量CO2能够有效提高农作物有机物合成量
C．高浓度CO2降低了两种色素的含量，升高了叶绿素a/b的比值
D．高浓度CO2对于叶绿体基质中进行的卡尔文循环具有抑制作用
答案　BC
解析　依照题意，高浓度的CO2导致叶绿素a和叶绿素b的含量降低，从而降低了叶绿体的光吸收能力，A错误；依照表格中的数据，增加CO2的浓度，会使淀粉(有机物)合成量增加，据此推测，在日光温室中补充适量CO2可以有效提高农作物的有机物合成量，B正确；CO2浓度为400 μL·L－1时，叶绿素a/b≈3.66，CO2浓度为1000 μL·L－1时，叶绿素a/b≈3.74，因此高浓度CO2虽然降低了光合色素的含量，但升高了叶绿素a/b的比值，C正确；CO2是暗反应(卡尔文循环)的底物，高浓度的CO2会促进卡尔文循环，D错误。
9．(2021·安徽安庆二模)某科研小组将一束白光通过三棱镜获得红光束和黄光束，利用上述强度的白光、红光和黄光，分别处理多组在不同CO2浓度下密闭小室中培养的水稻幼苗，定期测定小室内CO2浓度变化作为净光合速率，实验结果如下图。回答相关问题。

(1)本实验的自变量是__________________。
(2)a点的净光合速率大于c点，原因是________________________________
__ ________________，在红光条件下，CO2浓度为300 μL·L－1时，水稻幼苗的叶肉细胞消耗的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)叶肉细胞细胞呼吸产生的CO2量。
(3)欲探究黄光培养条件下，CO2浓度为1000 μL·L－1时，水稻幼苗的叶绿素含量是否发生改变，需分别取________和黄光条件下培养的水稻幼苗叶片，提取其中的色素并纸层析分离，通过比较滤纸条上叶绿素a、叶绿素b色素带的________来判断叶绿素含量是否发生改变。
答案　(1)CO2浓度、光波长(或光质)
(2)叶绿体中的色素吸收红光多于黄光，a点真正光合速率更高，所以a点净光合速率大于c点　大于
(3)白光　宽窄(或颜色的深浅)
解析　(1)由图可知，自变量有两个，二氧化碳浓度和光的波长(或光质)。
(2)在红光条件下，二氧化碳浓度为300 μL·L－1时，植物的净光合速率为零，但对于水稻幼苗中进行光合作用的细胞来说，净光合速率大于零，因此叶肉细胞消耗的CO2量大于叶肉细胞细胞呼吸产生的CO2量。
(3)探究在黄光条件下水稻幼苗的叶绿素含量是否发生改变，应该与在白光条件下(即自然光)作对比，细胞内叶绿素含量多少可以体现在滤纸条上色素带的宽窄。
10．(2021·山东泰安高三期末)茶叶有降压、提神和保健等功效。科研人员对茶树进行了相关研究。
分组及实验处理
株高(cm)
叶绿素含量(mg·g－1)
光合速率
(μmol·
m－2·s－1)
15天
30天
45
15天
30天
45天
A
对照(自
然条件)
21.5
35.2
54.5
1.65
2.0
2.0
8.86
B
UV辐射
21.1
31.6
48.3
1.5
1.8
1.8
6.52
C
CO2浓
度倍增
21.9
38.3
61.2
1.75
2.4
2.45
14.28
D
UV辐射
和CO2
浓度倍增
21.5
35.0
55.7
1.55
1.95
2.55
9.02
(1)研究人员为探究大气CO2浓度上升及紫外线(UV)辐射强度增加对茶树的影响，现模拟一定量的UV辐射和加倍的CO2浓度处理茶树幼苗，测定了相关生理指标，结果如表所示。
①从表中A、C两组数据分析，C组光合速率明显高于对照组，其原因是______________________________________________________。
②从表中数据可知，A、D两组光合速率差别________(填“显著”或“不显著”)。结合B、C组数据分析其原因是_________________________________ _______________________________________________________。
③CO2浓度倍增可以促进茶树生长，研究者认为可能是CO2浓度升高参与了植物生长素合成的启动，从而促进了生长素的合成。若此结论正确，在上述实验的基础上，再加一组补充实验进行验证，简要写出验证思路______________ _________________________________________________________________________________________________________________。
(2)某茶树的一枝条产生了变异，枝条上叶片气孔白天关闭、夜晚开放。研究发现其叶片叶肉细胞生理代谢如图所示。据图分析，该叶片在白天________ (填“能”或“不能”)进行光合作用，依据是____________________________ __________________________________________。

答案　(1)①CO2浓度倍增，导致叶绿素含量增加，光反应速率加快；CO2浓度倍增，暗反应的速率也加快
②不显著　CO2浓度倍增提高光合速率，UV辐射降低了光合速率，两种因素叠加，对光合作用的影响相互抵消，因此A、D两组光合速率差别不显著
③测定等量适宜部位的A、C组植株中生长素的含量，在第15天、第30天、第45天各测一次，若C组植株中生长素的含量均高于A组，则证明CO2浓度倍增促进了植株中生长素合成，进而促进了茶树的生长
(2)能　晚上叶片叶肉细胞吸收CO2，合成苹果酸储存在液泡中，白天叶片叶肉细胞苹果酸在细胞质基质中分解，释放CO2可用于光合作用
解析　(1)①从表中A、C两组数据分析，在CO2浓度倍增的条件下，植株叶绿素含量增加，可促进光反应速率加快；同时CO2浓度倍增，暗反应的速率也加快，所以光合速率加快。
②从表中D与A组数据分析对比可知，A、D两组光合速率差别最不显著。结合B、C组的条件分析，CO2浓度倍增提高光合速率，UV辐射降低了光合速率，两种因素叠加，对光合作用的影响相互抵消，因此A、D两组光合速率差别不显著。
③若要证明CO2浓度升高促进了生长素的合成的结论，在上述实验的基础上，测定等量且适宜部位的A、C组植株中生长素的含量，并在第15天、第30天、第45天各测一次，若C组植株中生长素的含量均高于A组，则可证明CO2浓度倍增促进了植株中生长素合成，进而促进了茶树的生长。
(2)结合题图分析，变异枝条上叶片气孔白天关闭、夜晚开放。夜晚吸收的CO2在细胞质基质合成草酰乙酸，再转变成苹果酸，苹果酸进入液泡储存；白天液泡中的苹果酸释放到细胞质基质，再转变为丙酮酸，进而产生CO2通过卡尔文循环完成光合作用的暗反应。
考向 3　测定光合速率的相关实验
1　控制自变量的方法
光照
强度
光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制
CO2
若确认CO2是光合作用的原料，应以CO2有无(如一组添加NaHCO3，另一组添加NaOH)为自变量
若确认CO2浓度对光合速率的影响，则应设置不同浓度的NaHCO3缓冲液
温度
不同温度可用不同恒温装置控制
2　光合速率和呼吸速率的测定
(1)液滴移动法(气体体积变化法)

①黑暗条件下，装置甲中单位时间内红色液滴左移的距离代表植物的O2吸收速率，即呼吸速率。
②适宜光照下，装置乙中单位时间内红色液滴右移的距离代表净光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
(2)黑白瓶法
将装有水和水生植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶氧量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用，白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真正光合作用量(光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。
(3)叶圆片称重法
原理
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示，以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)
实验过程

计算
净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S
(4)半叶法
①将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。②一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，光照后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
(5)叶圆片上浮法
利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中，在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。

11．如图所示，将对称叶片左侧遮光右侧曝光，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等单位面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b(单位：g)。下列相关叙述正确的是(　　)

A．所代表的是该叶片的呼吸速率
B．所代表的是该叶片的光合速率
C．所代表的是该叶片净光合速率
D．所代表的是该叶片真正光合速率
答案　D
解析　a＝叶片原重－12 h呼吸消耗量，b＝叶片原重＋12 h光合量－12 h呼吸消耗量，即12 h光合量＝b－a，光合速率＝，D正确。
12．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片，烘干后称其重量，M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时。则测得叶片叶绿体的总光合速率为(单位：g·cm－2·h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)(　　)

A．(3y－2z－x)/6 B.(3y－2z－x)/3
C．(2y－x－z)/6 D.(2y－x－z)/3
答案　A
解析　上午10时到下午16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行细胞呼吸，因此其重量变化表示净光合量，则净光合速率＝净光合量/6＝(y－x)/6；而M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行细胞呼吸，呼吸速率＝(y－z)/3；因此总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6。
13．某课外小组用传感器测定了不同条件下250 mL有鱼和无鱼池塘水的溶解氧变化，获得如下数据。下列说法正确的是(　　)
编号
1
2
3
4
5
条件
26 ℃
光照
26 ℃
黑暗
26 ℃
光照
10 ℃
光照
10 ℃
黑暗
材料
池水
池水
池水＋鱼
池水
池水＋鱼
2小时后的溶解氧变化(μg)
0.378
－0.065
－0.758
－0.03
－0.215
A．1号瓶池水中藻类光合作用产生的氧气量为0.378 μg
B．4号瓶池水中藻类不能进行光合作用
C．26 ℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为1.136 μg
D．池水中藻类光合作用的最适温度为26 ℃
答案　C
解析　1号瓶池水中藻类光合作用产生的氧气量为0.378 μg＋0.065 μg＝0.443 μg，A错误；4号瓶有光照，池水中藻类可以进行光合作用，B错误；26 ℃条件下鱼呼吸作用消耗的氧气量为0.378 μg＋0.758 μg＝1.136 μg，C正确；题目中只有10 ℃和26 ℃的数据，无法确定池水中藻类光合作用的最适温度，D错误。
14．(多选)某兴趣小组利用绿叶和黄叶两种青菜叶片为实验材料，探究光照强度对光合作用的影响，实验结果如表所示。
光照强度
7 min内叶圆片上浮的数量
绿叶
黄叶
弱光
1
0
中光
3
0
强光
5
1
下列推测合理的是(　　)
A．环境温度属无关变量，对实验结果无明显影响
B．青菜叶叶圆片上浮的数量与叶绿素的含量有关
C．相同光照强度下，绿叶光合作用强度高于黄叶
D．该实验可证明植物的光合作用强度受内外因素的共同影响
答案　BCD
解析　无关变量指可影响实验结果，但与实验探究目的无关的变量，该实验中环境温度属于无关变量，A错误；青菜叶片上浮数量的多少反应了光合作用强度的高低，光合作用强度与叶片中的叶绿素含量呈正相关，B正确；对比三种光照条件下，绿叶和黄叶组的实验结果可知，相同光照强度下，绿叶光合作用强度强于黄叶，C正确；由表中实验结果可知，植物的光合作用强度受内(叶绿素含量)外(光照强度)因素的共同影响，D正确。
15．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。

(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入____________，乙装置作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入__________________________________。
②把甲、乙装置放在______________________________________。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表所示：

实验30分钟后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用强度
甲装置
______(填“左”或“右”)移1.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
测定植物净光
合作用强度
甲装置
______(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是________g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是_______ g (不考虑昼夜温差的影响)。
答案　(1)①等量NaOH溶液　②遮光　(2)①等量NaHCO3溶液　②光照、温度等相同且适宜的环境中
(3)左　右　(4)4　84
解析　测定呼吸作用强度要将植株遮光，并在容器中放NaOH溶液吸收CO2，根据O2变化量计算出呼吸作用强度。测光合作用强度时，植株要在光下，且容器中放NaHCO3溶液保证CO2浓度不变，根据O2变化量测出净光合作用强度。乙装置中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，甲装置同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.5＋0.5)×2＝4(g/h)；净光合速率为(4.5－0.5)×2＝8(g/h)，白天光照15 h的净光合量是8×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84(g)。



[基础测试]
一、单项选择题(在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)
1．下列关于物质出入细胞方式的叙述，正确的是(　　)
A．植物细胞发生质壁分离复原是主动运输吸水的结果
B．甘油通过细胞膜运输时膜上的载体蛋白空间结构发生改变
C．细胞所需的离子都是通过主动运输进入细胞
D．草履虫从周边环境中摄取食物不需要借助载体蛋白的转运
答案　D
解析　植物细胞发生质壁分离复原是渗透吸水的结果，A错误；甘油通过自由扩散进入细胞膜，故不需要载体蛋白的协助，B错误；形成电位时钾离子的外流和钠离子的内流，通过协助扩散的方式进出细胞，故不是所有的离子都通过主动运输进入细胞，C错误；草履虫从周边环境中摄取食物，是通过胞吞作用，故不需要借助载体蛋白的转运，D正确。
2．(2021·北京海淀一模)木瓜蛋白酶可用于促进蛋白质水解，菠萝蛋白酶除此功能外，还具有消炎作用。下列相关分析不正确的是(　　)
A．两者都可以在细胞外发挥催化作用
B．两者都具有专一性和高效性
C．两者在结构上存在差异，导致功能不完全相同
D．加热变性后均不能与双缩脲试剂发生紫色反应
答案　D
解析　酶既可以在细胞内发挥作用，也可以在细胞外发挥催化作用，A正确；酶都具有专一性、高效性和作用条件较温和的特性，B正确；两者的化学本质是蛋白质，加热变性后空间结构发生改变，但肽键还在，均能与双缩脲试剂发生紫色反应，D错误。
3．(2021·湖北选择性考试)甲同学从某哺乳动物的胃液中分离到了一种酶。为探讨该酶的最适pH，设计了如下实验方案，其中最合理的是(　　)
方案
pH范围
温度
酶活性测定
最适pH
A
1～6
25 ℃
每间隔一个pH梯度进行酶活性测定
以pH对酶活性作图，酶活性最高时对应的pH为最适pH
B
1～14
25 ℃
C
1～6
37 ℃
D
1～14
37 ℃
答案　C
解析　哺乳动物的胃中存在胃酸，为酸性，故选取的pH范围应该是1～6。一般来说，动物体内的酶最适温度在35～40 ℃之间，作为本实验无关变量中的温度应选择较适宜的温度37 ℃，综上所述，C正确，A、B、D错误。
4．(2021·北京通州高三期末)以下为光合作用和细胞呼吸共有的代谢过程是(　　)
A．将ADP转化为ATP B．将葡萄糖分解为丙酮酸
C．将光能转变为化学能 D．将CO2转化为葡萄糖
答案　A
解析　光合作用的光反应阶段和呼吸作用均能产生ATP，A正确；光合作用的暗反应阶段将CO2转化为糖类，而呼吸作用第一阶段将葡萄糖氧化分解为丙酮酸，有氧呼吸可以把葡萄糖氧化分解为CO2和水，B、D错误；光合作用将光能转变为ATP中活跃的化学能，再转变为有机物中稳定的化学能，而呼吸作用将有机物中稳定的化学能转变为热能和ATP中活跃的化学能，C错误。
5．如图表示动物细胞呼吸的过程，其中1～3代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(　　)

A．1和2都具有双层生物膜
B．1和2所含酶的种类相同
C．2和3都能产生大量ATP
D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
答案　D
解析　据图分析1、2、3分别代表细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，A错误；甲、乙分别代表丙酮酸和[H]，D正确；1、2中发生的化学反应不同，故所含酶的种类不同，B错误；2中产生少量ATP,3中可产生大量ATP，C错误。
6．(2021·北京海淀一模)水生植物浮萍生长速度快、富含淀粉，在工业上可作为微生物发酵生产乙醇的原料。下列相关分析合理的是(　　)
A．发酵过程中淀粉水解为葡萄糖再被有氧分解
B．发酵的产物有二氧化碳、乙醇和乳酸
C．发酵产生的乙醇是由丙酮酸转化而来
D．发酵产生丙酮酸的过程不生成ATP
答案　C
解析　酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼吸，发酵过程中淀粉水解为葡萄糖再被无氧分解，A错误；发酵的产物有二氧化碳、乙醇，没有乳酸，B错误；发酵产生乙醇是在无氧呼吸第二阶段，由丙酮酸转化而来，C正确；发酵产生丙酮酸的过程是无氧呼吸第一阶段，生成少量ATP，D错误。
7．如图为测定光合作用的实验装置图，锥形瓶内装有水草和适宜浓度的Na2CO3/NaHCO3溶液。一段时间适宜强度的光照后，U形管左侧管内液面的高度变化和锥形瓶中液体的pH变化分别是(　　)

A．升高、升高 B．升高、降低
C．降低、升高 D．降低、降低
答案　C
解析　在一定温度、适宜浓度的Na2CO3/NaHCO3和适宜光照条件下，锥形瓶中的水草光合作用强度大于呼吸作用强度，水草释放氧气，消耗二氧化碳，产生的O2几乎不溶于水，故随着反应的进行，O2越来越多，其压强增大造成U形管左侧液面下降、右侧液面上升，瓶内的NaHCO3溶液可分解并为光合作用提供CO2，导致锥形瓶内液体的pH升高。
二、多项选择题(在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求)
8．(2021·北京东城高三一模)下图是各种环境因素影响黑藻光合速率变化的示意图。相关叙述不正确的是(　　)

A．若在t1前充CO2，则暗反应速率将显著提高
B．t1→t2，光反应速率显著提高而暗反应速率不变
C．t3→t4，叶绿体基质中[H]的消耗速率降低
D．t4后短暂时间内，叶绿体中C3/C5比值下降
答案　ABCD
解析　0→t1，光照较弱，光合速率较慢，限制因素为光照强度，若在t1前充CO2，则暗反应速率也不会显著提高，A错误；t1→t2，光反应速率显著提高，产生的[H]和ATP增加，导致暗反应速率也增加，B错误；t3→t4，CO2浓度增加，叶绿体基质中生成的C3增加，消耗[H]的速率提高，C错误；t4后短暂时间内，由于缺少光照，光反应产生的ATP和[H]减少，还原C3的速率减慢，但短时间内C3生成速率不变，故叶绿体中C3/C5比值将上升，D错误。
9．将下图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述正确的是(　　)

A．黑暗条件下，①增大、④减小
B．光照强度低于光补偿点时，①增大、③减小
C．光照强度等于光补偿点时，②、③保持不变
D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
答案　ABCD
解析　黑暗条件下，叶肉细胞只进行呼吸作用，二氧化碳从细胞内向细胞外扩散，①增大，细胞表现为从环境吸收氧气，④减小，A正确；光强低于光补偿点时，呼吸作用强度大于光合作用强度，二氧化碳从细胞内向细胞外扩散，①增大，胞内O2被消耗，③减小，B正确；光强等于光补偿点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，此时细胞既不吸收氧气也不释放二氧化碳，②、③保持不变，C正确；光强等于光饱和点时，光合作用强度大于呼吸作用强度，氧气从细胞扩散到细胞外，④增大，胞内CO2被消耗，②减小，D正确。
三、非选择题
10．(2021·山东青岛高三期末)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量的目的。
(1)轮作是指在同一田块上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物的种植方式。农民通常将玉米和大豆进行轮作。玉米对土壤中氮和硅的吸收量较多，而对钙的吸收量较少；豆科植物吸收大量的钙，而吸收硅的数量极少。玉米和大豆的根系吸收元素时，具有差异的直接原因是_____________________ ___________________________。根据题意可知，将玉米和大豆轮作的好处是____________________________________________________(答出一点即可)。
(2)农民有时也会进行玉米和大豆的间行种植，其生物学原理是______________________________________________________________。
(3)很多植物不能混合种植，混合种植会导致产量下降。某生物兴趣小组欲通过一次实验进行如下两方面的研究：一是验证甲、乙两种植物混合种植，导致两种植物的单株平均干重均下降。二是探究两种植物根部竞争、茎叶竞争对单株平均干重的影响强度。完成如下实验步骤以及实验结果分析：
①实验步骤
a．选择生长状况相似的健康甲、乙植株若干，分成适量且等量的几组备用。实验共分四组，编号为A、B、C、D。
b．A、B组的甲、乙植株___ ___________，以此为对照；C组的甲、乙植株种植在同一土壤中但茎叶部分分开，以形成根部竞争；D组的甲、乙植株________________________________，以形成茎叶竞争。
c．在相同且适宜的条件下培养相同时间，求各组植株的单株平均干重。
②实验结果分析
若__________________________________________________，说明根部竞争的影响大；
若__________________________________，说明茎叶竞争的影响大；
若C、D组的单株平均干重比A、B组低，且两组下降量相当，说明根部竞争与茎叶竞争的影响强度相当。
答案　(1)不同植物根系细胞膜上吸收离子的载体的种类和数量存在差异　防止土壤养分失衡(或充分利用土壤营养)
(2)利用大豆根瘤菌的固氮作用增加土壤中氮的含量，同时玉米和大豆间行种植可充分利用光能(或提高光能利用率)，提高单位土地面积的粮食产量
(3)①单独种植　种植在隔离的土壤中但茎叶部分交织　②C、D组的单株平均干重比A、B组低，且C组下降量大于D组　C、D组的单株平均干重比A、B组低，且C组下降量小于D组
解析　(1)物质运输离子的主要方式是主动运输，需要载体蛋白的协助，所以不同植物对离子的吸收具有差异性的直接原因是不同植物根系细胞膜上吸收离子的载体的种类和数量存在差异；玉米主要吸收氮和硅，而大豆主要吸收钙，所以二者轮作的好处是防止土壤养分失衡或充分利用土壤营养。
(3)①b.实验设计时要注意单一变量原则和对照原则，A、B组的甲、乙植株单独种植，以此为对照；C组的甲、乙植株种植在同一土壤、冠层分离以形成根部竞争；D组的甲、乙植株种植在隔离的土壤中但茎叶部分交织以形成茎叶竞争。
②若C、D组的单株平均干重比A、B组低，且C组下降量大于D组，说明根部竞争的影响大；若C、D组的单株平均干重比A、B组低，且C组下降量小于D组，说明茎叶竞争的影响大。
11．蜂蜜中富含维生素、氨基酸与蛋白质、果糖与葡萄糖等营养物质。蜂蜜中淀粉酶活性是衡量蜂蜜品质的重要指标。蜂蜜加工过程中，酶活性常常发生变化。科学家以新鲜椴树蜂蜜为实验材料，经过不同加工条件处理后，在相同条件下检测蜂蜜中的淀粉酶活性(淀粉酶活性以淀粉酶值表示，即1 g蜂蜜中的淀粉酶在一定条件下可催化1%淀粉溶液的毫升数)，结果如下表所示。请回答：
加工温度
淀粉酶值
加工时间
30 ℃
40 ℃
50 ℃
60 ℃
70 ℃
1 h
10.9
10.9
10.9
8.3
8.3
2 h
10.9
10.9
10.9
8.3
6.5
3 h
10.9
8.3
6.5
5.0
5.0
(1)本实验的目的是什么？可否使用双缩脲试剂检测蜂蜜中淀粉酶存在？为什么？
(2)由该实验结果可得出什么结论？
(3)在测定淀粉酶值时，是将一定体积的、加工后的蜂蜜与淀粉溶液及其他试剂混合，在适宜条件下反应一段时间后，根据淀粉的水解情况判定淀粉酶值。有人质疑“实验中淀粉的水解可能是由于淀粉溶液本身不稳定而自发水解，不一定与蜂蜜中的淀粉酶有关。”针对此质疑，在测定淀粉酶值时，如何设计对照组实验？
(4)国家标准规定合格的蜂蜜产品淀粉酶值应在8以上。根据上述实验结果，请提出加工蜂蜜的一条合理的具体建议。
答案　(1)本实验的目的是探究加工温度和加工时间对蜂蜜中淀粉酶活性的影响。不能用双缩脲试剂检测蜂蜜中淀粉酶存在，因为蜂蜜中还会有其他蛋白质存在。
(2)淀粉酶活性在加工温度较高和加工时间较长条件下会下降。
(3)用等量的经高温处理的蜂蜜与淀粉溶液及其他试剂混合作对照，再用相同的方法测定淀粉酶值。
(4)30 ℃、40 ℃条件下加工不超过3小时；50 ℃、60 ℃条件下加工不超过2小时；70 ℃条件下加工不超过1小时。
12．(2021·东北三省三校高三第二次联考)下图表示在适宜温度、一定的CO2浓度条件下，甲、乙两种植物光合作用强度随光照强度的变化趋势。回答下列问题：

(1)光照强度为d～e时，甲、乙植物光合作用的限制因子分别是________、________。
(2)若白天光照10小时，光照强度为c，则甲植物一昼夜的净积累量为________(μmol O2/m2)。
(3)光照强度为c时，乙种植物________(填“大于”“等于”或“小于”)甲种植物的总光合作用强度，原因是______________________________________ ___________________________。
(4)若甲、乙两种植物间作(同一田地上于同一生长期内，分行相间种植两种作物)，除图中影响因素外，还需考虑的因素有___________________________ ____________________。(写出一项即可)
答案　(1)CO2浓度　光照强度
(2)30　
(3)大于　光照强度为c时，甲、乙植物的净光合作用强度相等，而乙的呼吸作用强度大于甲，因此总光合作用强度乙种植物大于甲种植物
(4)植株应高矮搭配；根系应深浅不一；对病虫害能相互制约；主副作物成熟时间要错开
解析　(1)d～e时，甲植物的光合作用强度不再增加，因此限制因素不是光照强度，而温度适宜，故限制因素为CO2浓度，乙植物光合作用强度仍增加，故限制因素为光照强度。
(2)光照强度为c时，甲的净光合作用速率为10 μmol O2·m－2·h－1，呼吸速率为5 μmol O2·m－2·h－1，光照10 h，其余14小时只有呼吸作用，则甲植物一昼夜的净积累量为10×10－5×14＝30(μmol O2/m2)。
(3)总光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸作用速率，光照强度为c时，乙的总光合作用速率为10＋10＝20(μmol O2·m－2·h－1)，甲的总光合作用速率为10＋5＝15(μmol O2·m－2·h－1)，故乙大于甲。
(4)由于甲、乙两种植物间作，则要考虑两种植物间的竞争，故要考虑植株应高矮搭配；根系应深浅不一；对病虫害能相互制约；主副作物成熟时间要错开。
[能力提升]
一、单项选择题(在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)
1. (2021·湖北选择性考试)拟南芥液泡膜上存在Na＋/H＋反向转运载体蛋白，它可利用液泡内外H＋的电化学梯度(电位和浓度差)将H＋转出液泡，同时将Na＋由细胞质基质转入液泡。部分物质跨液泡膜转运过程如图所示，据图判断，下列叙述错误的是(　　)

A．Na＋在液泡中的积累有利于提高拟南芥的耐盐能力
B．Na＋以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡
C．Cl－以协助扩散的方式由细胞质基质进入液泡
D．H2O以自由扩散的方式进出液泡
答案　D
解析　Na＋在液泡中的积累能使液泡内渗透压增大，有利于细胞吸水，进而提高拟南芥的耐盐碱能力，A正确；由题干可知，Na＋通过H＋转运提供的能量以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡，B正确；从图中可看出，Cl－借助通道蛋白，以协助扩散的方式由细胞质基质进入液泡，C正确；从图中可看出，H2O借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出液泡，D错误。
2．高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中的嗜热菌中提取了高温淀粉酶，有关高温淀粉酶的实验研究如图所示。(曲线①为相对酶活性，相对酶活性是酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。曲线②为残余酶活性，残余酶活性是指将酶在不同温度下保温足够长时间，然后在最适温度下测得的酶活性。)据图判断，下列叙述正确的是(　　)

A．该酶只能在最佳温度范围内测出活性
B．实验结果表明使用该酶的最佳温度是80 ℃
C．曲线②各数据点的数据是在80 ℃时测得的
D．低于最适温度下保温不影响残余酶活性
答案　C
解析　酶活性受温度影响，在酶未失活的不同的温度下，都可以测定酶的活性，A错误；由曲线①可知，该酶的最适温度是80 ℃，但在曲线②中，温度超出70 ℃保存足够长的时间后，在最适宜温度下的酶活性会急剧下降，所以80 ℃不是该酶的最佳使用温度，B错误；曲线②残余酶活性是指将酶在不同温度下保温足够长时间，然后在最适温度下测得酶活性曲线，而由曲线①可知，该酶的最适温度是80 ℃，C正确；由图②残余酶活性随温度的变化曲线可知，将酶在不同温度下保温足够长时间，然后在最适温度下测得酶活性不同，D错误。
3．(2021·北京丰台高三期末)ATP注射液主要用于心功能不全、脑出血等后遗症的辅助治疗。研究发现ATP可以作为兴奋性神经递质与中枢及外周神经系统、内脏等多处细胞膜上的受体结合。与自身合成的ATP相比，注射浓度远低于细胞内，几乎不能进入细胞。下列叙述正确的是(　　)
A．注射的ATP主要通过为心、脑细胞内代谢反应供能而发挥治疗作用
B．注射的ATP作为辅助治疗药物主要是利用了其信号分子的作用
C．1个ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺苷和3分子磷酸基团
D．肝细胞中的ATP主要通过有氧呼吸第三阶段在线粒体基质产生
答案　B
解析　注射的ATP几乎不能进入细胞，所以不能通过为心、脑细胞内代谢反应供能而发挥治疗作用，A错误；研究发现ATP可以作为兴奋性神经递质与中枢及外周神经系统、内脏等多处细胞膜上的受体结合，所以注射的ATP作为辅助治疗药物主要是利用了其信号分子的作用，B正确；1个ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团，C错误；肝细胞中的ATP主要通过有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜产生，D错误。
4．龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类，既能给海洋生态系统提供光合产物，又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响，实验结果如下图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%，实验过程中温度等其他条件适宜，下列相关说法错误的是(　　)

A．实验中CO2浓度为0.03%的组是对照组
B．增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率
C．高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快
D．选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素
答案　B
解析　大气CO2浓度约为0.03%，实验中CO2浓度为0.03%的组即为对照组，A正确；从图中可以看出，在高光照强度和低光照强度下，增加CO2浓度均不能提高龙须菜的生长速率，B错误；高光照强度下光反应速率远高于低光照强度，从而使龙须菜生长较快，C正确；光照强度会影响龙须菜的生长速率，所以选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素，D正确。
5.将编号为甲、乙、丙的三个相同透光玻璃瓶放入池塘水深0.5 m处，装入等量含有浮游植物的池塘水。甲瓶立即测定并记录水中氧含量，乙、丙瓶均密封，丙瓶装入不透光袋中，与乙瓶一同放回水深0.5 m处，24 h后测定并记录水中氧含量，得到表中结果。下列相关分析，正确的是(　　)
玻璃瓶
氧含量
甲
4 mg
乙
5.2 mg
丙
3.3 mg
A．24 h后乙瓶中的二氧化碳含量高于开始时
B．丙瓶浮游植物的线粒体中没有ATP产生
C．乙瓶浮游植物24 h光合作用产生的氧量为1.9 mg
D．乙瓶与甲瓶的氧含量差值为浮游植物呼吸消耗量
答案　C
解析　据表分析可知，乙瓶的含氧量升高，光合作用强度大于呼吸作用强度，24 h后乙瓶中的二氧化碳含量低于开始时，A错误；丙瓶只能进行呼吸作用，浮游植物的线粒体中有ATP产生，B错误；乙瓶浮游植物24 h净光合作用量(积累氧气量)为5.2－4＝1.2(mg)，呼吸消耗氧气量为4－3.3＝0.7(mg)，故光合作用产生的氧量为1.2＋0.7＝1.9(mg)，C正确；乙瓶与甲瓶的氧含量差值为浮游植物净光合作用量，D错误。
6．(2021·常州一模)下图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图，在CO2与C5反应过程中，O2能与CO2竞争相关酶的活性部位。下列相关叙述不正确的是(　　)

A．在高O2环境中植物不能进行光合作用
B．光呼吸的存在会降低糖的合成效率
C．可以通过适当增大CO2的浓度来抑制光呼吸
D．在特殊环境下，光呼吸可以为暗反应提供原料
答案　A
解析　在高O2环境中，O2能与CO2竞争相关酶的活性部位，使CO2与C5固定生成C3的速率减小，植物光合作用减弱，A错误；光呼吸的存在会使CO2与C5固定生成C3的速率减小，从而降低糖的合成效率，B正确；O2能与CO2竞争相关酶的活性部位，适当增大CO2浓度可抑制氧气与C5结合，从而抑制光呼吸，C正确；由图可知，光呼吸可产生C2，生成的C2可在线粒体内生成CO2，为暗反应提供原料，D正确。
7．某研究小组使用小鼠跑步机实验法研究小鼠不同运动强度下机体氧气消耗量和血液中乳酸相对含量，结果如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．在运动状态下，小鼠肌肉细胞CO2的产生部位是细胞质基质和线粒体
B．无氧呼吸只在第一阶段生成少量的ATP，其余能量以热能散失
C．运动强度为15米/分钟时，无氧呼吸消耗的葡萄糖(mol)大约是有氧呼吸的3倍
D．研究可知提倡慢跑可以避免肌肉组织乳酸积累引起下丘脑形成酸胀感
答案　C
解析　小鼠肌肉细胞在进行无氧呼吸时的产物是乳酸，所以在运动状态下，小鼠肌肉细胞CO2的产生部位只有线粒体，A错误；小鼠细胞无氧呼吸，只在第一阶段释放少量的能量，释放出的能量部分用于合成ATP，部分以热能形式散失，葡萄糖中的能量大部分转移到乳酸中，B错误；分析图可知，运动强度为15米/分钟时，消耗的氧气量和产生的乳酸含量基本相等，1 mol葡萄糖进行无氧呼吸能产生2 mol乳酸，而1 mol葡萄糖彻底分解消耗6 mol氧气，所以此时，无氧呼吸消耗的葡萄糖大约是有氧呼吸的3倍，C正确；乳酸的大量积累会使肌肉酸胀，慢跑只能减少肌肉组织中乳酸的积累，减少肌肉酸胀，而酸胀感的形成在大脑皮层，不在下丘脑，D错误。
8．下列对图示有关实验的说法中正确的是(　　)

A．若甲图表示正在发生质壁分离的植物细胞，其吸水能力逐渐增强
B．乙图用菠菜做色素提取与分离实验，③呈蓝绿色，其在层析液中溶解度最大
C．丙图中培养酵母菌的锥形瓶应封口放置一段时间，目的是让酵母菌繁殖
D．丁图NaOH扩散进入含酚酞的琼脂块，紫红色块所占比值反映NaOH扩散速率
答案　A
解析　若甲图表示正在发生质壁分离的植物细胞，细胞液的浓度逐渐增大，其吸水能力逐渐增强，A正确；乙图用菠菜做色素提取与分离实验，③是叶绿素a，呈蓝绿色，它的含量最多，在层析液中溶解度最大的是胡萝卜素，B错误；丙图中培养酵母菌的锥形瓶应封口放置一段时间，主要目的是让酵母菌进行有氧呼吸，消耗装置中的氧气，保证无氧条件，再接通澄清石灰水，保证使澄清石灰水变混浊的CO2只由无氧呼吸产生，C错误；丁图表示NaOH扩散进入含酚酞的琼脂块，计算紫红色区域的体积与整个琼脂块体积之比，能反映NaOH进入琼脂块的运输效率，不同实验组中NaOH扩散进入琼脂块的速率是相同的，D错误。
二、多项选择题(在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求)
9．(2021·扬州一模改编)下列有关农谚的解释，正确的是(　　)

农谚
解释
A
白天热来夜间冷，
一棵豆儿打一捧
适当提高昼夜温差，有利于有机物积累，增加产量
B
稻田水多是糖浆，
麦田水多是砒霜
不同植物对水分的需求不同，合理灌溉有助于增加产量
C
地尽其用用不荒，
合理密植多打粮
提高农作物种植密度，可提高光合速率，增加产量
D
锅底无柴难烧饭，
田里无粪难增产
施用有机肥可为农作物提供CO2和无机盐，增加产量

答案　ABD
解析　“白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧”，可看出该农业增产措施主要是白天升高温度，夜间降低温度，有利于有机物积累，从而提高作物产量，A正确；“稻田水多是糖浆，麦田水多是砒霜”，可以看出不同植物对水分的需求不同，合理灌溉有助于增加产量，B正确；“地尽其用用不荒，合理密植多打粮”，农作物种植密度合理可以增产，原因是合理密植可以提高光的利用率，而非提高光合速率，C错误；“田里无粪难增产”，说明粪(有机肥)可增产，原因是有机肥被分解者分解后可为农作物提供CO2和无机盐，D正确。
10．(2021·北京东城高三期末改编)即使在氧气充足的条件下，肝癌细胞的无氧呼吸也非常活跃。据报道，中国科学技术大学吴缅教授发现肿瘤抑制因子p53通过影响关键酶的活性抑制癌细胞的无氧呼吸，但不影响正常细胞。下列叙述不正确的是(　　)
A．肝癌细胞在细胞质基质中进行无氧呼吸并产生酒精和CO2
B．正常细胞在细胞质基质和线粒体中进行有氧呼吸
C．肝癌细胞利用葡萄糖产生ATP的效率比正常细胞低
D．p53最可能抑制了催化葡萄糖分解为丙酮酸的关键酶
答案　AD
解析　肝癌细胞通过无氧呼吸在细胞质基质将葡萄糖分解成乳酸，A错误；正常细胞在细胞质基质和线粒体中进行有氧呼吸，B正确；正常细胞通过有氧呼吸把葡萄糖彻底氧化分解，产生大量ATP，肝癌细胞主要通过无氧呼吸把葡萄糖不彻底地氧化分解为乳酸，产生少量ATP，因此肝癌细胞利用葡萄糖产生ATP的效率比正常细胞低，C正确；p53只是抑制癌细胞的无氧呼吸，而有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段都是把葡萄糖分解为丙酮酸，因此p53不能抑制催化葡萄糖分解为丙酮酸的关键酶，D错误。
三、非选择题
11．(2021·河北实验中学高三学情调研)科研人员以野生型拟南芥植株为材料进行了相关实验，其叶肉细胞渗透压、叶片ABA含量和气孔阻力(与气孔开闭程度有关，气孔全开时气孔阻力最小)之间的变化关系如图1所示，ABA调节气孔关闭与保卫细胞内K＋浓度有关，其作用机制如图2所示。

(1)拟南芥叶肉细胞中光合色素分布在________________________，作用是____________________。
(2)据图分析可知，恢复浇水能提高拟南芥光合作用强度，理由是________
__ __________________。
(3)由图2可知，当ABA与受体结合后，通过关闭气孔和抑制气孔打开两条途径协同作用，即__________________________________________________，调节保卫细胞内K＋浓度，使气孔维持关闭状态。为进一步研究ABA受体与气孔关闭的关系，研究者以野生型拟南芥植株和超表达ABA受体基因的拟南芥植株为材料设置对照实验，进行培养并定期测量叶片的____________________。若________________________________________，则说明ABA受体增多能够加速气孔关闭。
(4)研究发现，在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，请以拟南芥ABA缺失突变体为材料，设计实验验证该结论，写出实验思路和预期结果(光合色素含量的测定方法不作要求)。
实验思路：_______________________________________________________ ___________________________；
预期结果：_______________________________________________________ _______________________。
答案　(1)叶绿体类囊体薄膜上　吸收、传递和转化光能
(2)ABA含量降低，气孔阻力减小，CO2供应增加，光合作用增强
(3)促进保卫细胞内Ca2＋增加，促进K＋外流，同时抑制K＋内流　气孔阻力(或气孔直径)　实验组叶片的气孔阻力大于(或气孔直径小于)对照组
(4)实验思路：取经过干旱处理的拟南芥ABA缺失突变体若干并分组编号，用不同浓度的ABA溶液处理，再置于相同且适宜条件下培养。一段时间后测定各组叶片的光合色素含量
预期结果：随着ABA浓度的增大，拟南芥ABA缺失突变体中光合色素含量逐渐下降
解析　(2)据图分析可知，恢复浇水后ABA含量降低，气孔阻力减小，CO2供应增加，光合作用增强，故恢复浇水能提高拟南芥光合作用强度。
(3)由图2可知，当ABA与受体结合后，促进保卫细胞内Ca2＋增加，促进K＋外流，使气孔关闭，同时抑制K＋内流，调节保卫细胞内K＋浓度，使气孔维持关闭状态(抑制气孔开放)，即通过关闭气孔和抑制气孔打开两条途径协同作用，使气孔维持关闭状态。故为进一步研究ABA受体与气孔关闭的关系，以野生型拟南芥植株和超表达ABA受体基因(ABA受体增多)的拟南芥植株为材料设置对照实验，进行培养，自变量为ABA受体的多少，因变量的指标应为叶片的气孔阻力(或气孔直径)。若实验组叶片的气孔阻力大于(或气孔直径小于)对照组，则说明ABA受体增多能够加速气孔关闭。
(4)分析题意可知，该实验目的为验证在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，自变量为ABA浓度，因变量为光合色素含量，故实验思路为：取经过干旱处理的拟南芥ABA缺失突变体若干并分组编号，用不同浓度的ABA溶液处理，再置于相同且适宜条件下培养。一段时间后测定各组叶片的光合色素含量。
预期结果：随着ABA浓度的增大，拟南芥ABA缺失突变体中光合色素含量逐渐下降。
12．(2021·安徽合肥第二次教学质量检测)下图是某课题小组对水稻光合作用的研究结果。回答下列问题：

(1)突变体水稻中突变基因位于________(填细胞结构)。
(2)在光照强度为12×103 lx时，突变体水稻光合作用产生的O2量与原种水稻光合作用产生的O2量的比值为________；与长时间处于4×103 lx的光照强度环境相比，长时间处于12×103 lx的光照强度环境的突变体水稻叶肉细胞中C3含量较________，因此突变体水稻更适合栽种在____________环境中。
(3)若要进一步比较突变体水稻和原种水稻对CO2浓度的响应情况，实验思路是______________________________________________________________。
答案　(1)细胞核或叶绿体
(2)7∶5　多　光照强度较强
(3)在适宜光强和温度条件下，测定在不同浓度的CO2下，突变体水稻和原种水稻的光合速率
解析　(1)基因通常是具有遗传效应的DNA片段，DNA主要分布在细胞核，在线粒体和叶绿体中也含有，超过一定光照强度后，突变体水稻的净光合速率大于原种水稻，说明突变基因与净光合速率的提高有关，可推测突变体水稻中突变基因位于细胞核或叶绿体。
(2)在光照强度为12×103 lx时，突变体水稻光合作用产生的O2量为30＋5＝35，原种水稻产生O2量为20＋5＝25，比值为7∶5；与长时间处于4×103 lx的光照强度环境相比，12×103 lx的光照强度更强，植株长时间处于此环境中，光反应和暗反应速率都加快，光合速率明显提高，突变体水稻叶肉细胞中C3含量较多，因此突变体水稻更适合栽种在光照强度较强的环境中。
(3)若要进一步比较突变体水稻和原种水稻对CO2浓度的响应情况，实验思路是在适宜光强和温度条件下，测定在不同浓度的二氧化碳下，突变体水稻和原种水稻的光合速率。