2023届高考生物二轮复习细胞代谢作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习细胞代谢作业含答案，共21页。试卷主要包含了有关酶和ATP的叙述正确的是等内容，欢迎下载使用。

微专题1 酶和ATP
1.(2022·江苏苏州一模)有关酶和ATP的叙述正确的是( )
A.当酶变性失活时，其空间结构才会发生改变
B.细胞中需要能量的生命活动都是由ATP直接供能
C.酶的水解需要ATP供能， ATP的水解需要酶的催化
D.竞争性抑制剂含有与底物相似结构而影响酶促反应速率
答案 D
解析 酶与底物结合，其空间结构也会改变，A错误；细胞中需要能量的生命活动主要是由ATP直接供能，但也有如光反应需要的能量来自光能，暗反应需要的能量来自ATP和NADPH，B错误；酶的水解不需要ATP功能，ATP水解是需要ATP水解酶的催化，C错误；竞争性抑制剂含有与底物相似结构，因此会与底物一起去竞争酶，从而影响酶促反应速率，D正确。
2.(2022·江苏仪征中学期初)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
答案 B
解析 分析图形，在信号的刺激下，蛋白激酶催化ATP将蛋白质磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白质，使蛋白质的空间结构发生改变；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落，形成去磷酸化的蛋白质，从而使蛋白质空间结构恢复，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
3.(2022·江苏盐城学情检测)酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，ATP是生命活动的直接能源物质。下图是ATP逐级水解的过程图，其中③是腺苷，⑤是能量。下列有关叙述错误的是( )
A.图中①含有一个特殊的化学键
B.图中②是组成RNA的基本单位之一
C.酶催化反应的实质是降低化学反应的活化能
D.酶a～c催化的反应(底物的量相同)，Ⅲ过程释放⑤最多
答案 D
解析 分析图示可知，①为ATP水解得到的ADP，只含有一个特殊的化学键，A正确；②为ATP水解两次得到的腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)，是RNA的基本组成单位之一，B正确；酶和其他催化剂的作用一样，都是降低化学反应的活化能，酶降低活化能的作用更显著，C正确；Ⅰ和Ⅱ过程断裂的都是特殊的化学键，释放能量多，Ⅲ过程断裂的是普通化学键，故释放能量最少的过程是Ⅲ， D错误。
4.(多选)(2022·江苏无锡一模)某公司利用ATP存在时荧光素酶催化荧光素氧化发光的原理生产荧光检测仪，为节约荧光素酶的用量，该公司测定了使荧光素发光的荧光素酶溶液最佳浓度，结果如下表。相关叙述正确的是( )
A.荧光素氧化发出荧光的过程属于放能反应
B.由表可知荧光素酶溶液的最佳浓度即为 40(mg·L－1)
C.表中发光强度不再增大的原因之一是荧光素含量有限
D.该方法可用于测定熟肉制品中微生物的污染情况
答案 CD
解析 荧光素氧化发出荧光的过程属于吸能反应，该过程中有ATP的水解供能，A错误；由于该实验涉及温度跨度较大，只能说明实验范围内40(mg·L－1)较为合适，但若要确定最适浓度，应在40 ℃左右缩小浓度梯度进一步实验，B错误；发光强度与荧光素的含量有关，表中荧光素酶浓度大于30(mg·L－1)后发光强度不再增加，原因之一是荧光素含量有限，C正确；荧光素发光需要ATP供能，微生物呼吸可产生ATP，故该方法可用于测定熟肉制品中微生物的污染情况，D正确。
微专题2 光合作用与细胞呼吸的过程
5.(2022·江苏南师附中期初)下图表示葡萄糖在细胞内氧化分解过程的示意图，①②③表示过程，X、Y表示物质。下列叙述错误的是( )
A.①过程发生在细胞质基质，X可为丙酮酸
B.②过程可能没有ATP产生
C.③过程不一定发生在线粒体内膜
D.Y可能是H2O或酒精或乳酸
答案 D
解析 结合题干信息分析题图，可确定①过程为有氧呼吸(或无氧呼吸)第一阶段，发生在细胞质基质，X可为丙酮酸，A正确；若图中进行的是无氧呼吸，则②过程属于无氧呼吸第二阶段，没有ATP产生，B正确；若为无氧呼吸，③过程可属于无氧呼吸第二阶段，发生在细胞质基质，C正确；分析题图发现该呼吸产物中有二氧化碳，所以Y不可能是乳酸，D错误。
6.(2022·江苏南通海门中学期初)下图为酵母菌和人体细胞呼吸流程图，下列叙述正确的是( )
A.若用18O标记葡萄糖，则产物a中会检测到放射性
B.条件Y下，产生物质a使溴麝香草酚蓝溶液变黄色
C.酵母菌物质b产生的场所有线粒体基质、细胞质基质
D.条件X下酵母细胞呼吸时，葡萄糖中的能量主要以热能形式散失
答案 C
解析 有氧呼吸过程中产生的水中的O来自O2，若用18O标记葡萄糖，则产物a(水)中不会检测到放射性，A错误；条件Y为有氧，物质a为水，物质b为二氧化碳，二氧化碳才能使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，B错误；物质b为二氧化碳，酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质，无氧呼吸产生二氧化碳的场所是细胞质基质，C正确；条件X为无氧，酵母细胞无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分存留在酒精中，D错误。
7.(2022·江苏淮安期中)如图表示某细胞中发生的物质代谢过程(①～④表示不同过程)，有关叙述错误的是( )
A.①过程可在线粒体中进行，也可在细胞质基质中进行
B.②过程可产生[H]，也可消耗[H]
C.③过程可消耗ATP，也可储存能量
D.④过程可在叶绿体中进行，也可不在叶绿体中进行
答案 A
解析 ①过程是葡萄糖分解成丙酮酸，只可在细胞质基质中进行，不可在线粒体中进行，A错误；②过程表示有氧呼吸的第二、三阶段，其中在第二阶段产生[H]，第三阶段消耗[H]，B正确；③过程为暗反应阶段，发生在叶绿体基质中，既可消耗ATP，又可将能量储存在有机物中，C正确；蓝细菌等原核生物不含叶绿体，也能进行光合作用，进行④过程，D正确。
8.(多选)(2022·江苏淮安高中校协作体期中)如图表示叶肉细胞内发生的两种重要代谢活动，下列说法正确的是( )
A.①②分别表示光反应、暗反应；③④分别表示叶绿体、线粒体
B.a、b分别表示O2、葡萄糖；⑤表示为暗反应提供能量
C.[H]是活泼的还原剂，能和受体X1迅速结合也能与受体迅速分离而被利用
D.光照充足时，左侧ATP的生成量多于右侧ATP的生成量
答案 CD
解析 分析题图可知，图中①②分别表示暗反应、光反应；③表示有氧呼吸一、二两阶段，④表示有氧呼吸第三阶段，A错误；a、b分别表示葡萄糖、O2；⑤表示为细胞呼吸产生的ATP为生命活动提供能量，B错误；[H]是活泼的还原剂，能和受体X1迅速结合，也能与受体迅速分离而被利用，C正确；光照充足时，光合作用强度大于有氧呼吸强度，左侧ATP的生成量多于右侧ATP的生成量，D正确。
微专题3 光合作用与细胞呼吸的影响因素及实验设计
9.(2022·江苏盐城检测)设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝细菌，测定净光合速率和呼吸速率(光合速率＝净光合速率＋呼吸速率)，结果见图，下列叙述正确的是( )
A.与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝细菌细胞光反应生成的NADPH多
B.与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝细菌细胞呼吸过程产生的ATP多
C.若dl、d2、d3浓度下蓝细菌种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1＞K2＞K3
D.密闭光照培养蓝细菌，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物
答案 A
解析 由于光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此可比较d1浓度、d2浓度、d3浓度下净光合速率的大小。图中d1浓度和d3浓度相比，净光合速率相等，但d1浓度的呼吸速率大于d3浓度，因此d1浓度下实际光合作用强，单位时间内蓝细菌细胞光反应生成的NADPH多，A正确；与d2浓度相比，d3浓度下呼吸速率慢，因此单位时间内蓝细菌细胞呼吸过程产生的ATP少，B错误；呼吸速率的强度可以在一定程度上反映种群数量的多少，图中可以看出，d2浓度下呼吸速率最大，d1浓度的呼吸速率大于d3浓度，因此蓝细菌种群对应的K值大小关系为K2＞K1＞K3，C错误；虽然密闭条件下无法与外界环境进行气体交换，但是蓝细菌能进行光合作用产生氧气，因此无法判断蓝细菌是否为兼性厌氧生物，D错误。
10.(多选)(2022·江苏镇江期中)将置于透明且密闭容器内的某品系水稻在适宜条件下培养一段时间，测得其吸收和产生CO2的速率如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.测定CO2产生速率，需要在黑暗条件下进行
B.A时刻，该植物的光合速率为10(mg·h－1)
C.B时刻，该植物叶肉细胞的光合速率是呼吸速率的2倍
D.AC段，该植物的总光合速率保持不变
答案 BCD
解析 测定CO2产生速率，即细胞呼吸的速率，需要在黑暗条件下进行，避免光合作用吸收二氧化碳干扰实验结果，A正确；A时刻，该植物的二氧化碳产生
速率(即呼吸速率)为2(mg·h－1)，二氧化碳的吸收速率(即净光合速率)为10(mg·h－1)，故植物的光合速率为12(mg·h－1)，B错误；B时刻，该植物的二氧化碳产生速率和吸收速率相同，则该植物的光合速率是呼吸速率的2倍，叶肉细胞的光合速率大于2倍的呼吸速率，C错误；AC段，该植物的二氧化碳的吸收速率下降，即净光合速率下降，二氧化碳的产生速率上升，即细胞呼吸速率上升，但净光合速率减少的数值和呼吸速率增加的数值不同，故总光合速率是发生变化的，D错误。
11.(2022·江苏盐城学情检测)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题：
(1)图中①②③④代表的物质依次是________、________、________，[H]代表的物质主要是________。
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是____________________________________________________________________。
答案 (1)O2 NADP＋ ADP＋Pi C5 NADH(或答：还原型辅酶Ⅰ) (2) C和D (3)在缺氧条件下进行无氧呼吸
解析 (1)由图可知A、B过程分别为光合作用的光反应和暗反应，图中类囊体膜上发生水的光解，产生NADPH和①氧气；暗反应阶段消耗ATP和NADPH，产生②NADP＋、③(ADP和Pi)；暗反应过程为卡尔文循环，CO2＋C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定)，所以④为C5。呼吸作用的第一阶段的场所为C细胞质基质，在第一阶段中，各种能源物质循环不同的分解代谢途径转变成乙酰辅酶A；呼吸作用的第二、三阶段的场所为D线粒体，在第二阶段中，乙酰辅酶A(乙酰CA)的二碳乙酰基，通过三羧酸循环转变为CO2和氢原子；在第三阶段中，氢原子进入电子传递链(呼吸链)，最后传递给氧，与之生成水。呼吸作用中的[H]为还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(2)植物叶肉细胞能产生ATP的生理过程有光合作用光反应阶段(A)和有氧呼吸的三个阶段(C和D)。(3)酒精是植物细胞无氧呼吸的产物。
12.(2022·江苏盐城阶段考)已知酶X能催化二糖A(非还原糖)水解为单糖，针对酶X的此特性可开展多项实验，请回答下列问题。
(1)研究小组将酶X分为两组，一组遇双缩脲试剂后产生紫色反应；另一组用RNA酶处理后，仍具有催化活性，这表明组成酶X的单体为________。酶是作为生物催化剂，其作用机理是____________________________________________。
(2)实验1是某研究小组在最适温度和pH下探究二糖A的水解条件得出的结果。该实验中，自变量为________，根据图示结果可以得出的实验结论是酶X的催化作用具有________。若适当升高温度，实验1中的D点将向________(填“左”或“右”)移动。
(3)实验2探究了二糖A的溶液浓度对酶促反应速率的影响，BC段单糖的生成速率不再增大的最可能原因是_________________________________________
__________________________________________________________________。
(4)为检验酶X催化二糖A水解后的产物是否为还原糖，请简要写出检测方法并说明现象与相应的结论：_______________________________________________。
(5)如
图所示U型管中的半透膜可允许水分子和单糖通过，而不允许二糖通过，N侧是蒸馏水，M侧是0.3 g/mL二糖A溶液，实验开始前M、N两侧液面等高。实验开始后，当两侧液面高度不再发生变化时，两侧溶液的浓度________(填“相等”“不相等”或“无法确定”)。此时向M、N两侧同时加入等量的酶X(酶X不影响溶液渗透压)，则N侧液面高度的变化过程是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案 (1)氨基酸 降低化学反应的活化能 (2)催化剂种类 高效性 右
(3)酶X的量有限(一定) (4)向酶X催化二糖A水解后的溶液中加入斐林试剂并水浴加热，若出现砖红色沉淀，说明二糖A水解后的单糖是还原糖；若未出现砖红色沉淀，说明二糖A水解后的单糖不是还原糖
(5)不相等 先降低后升高最终两液面相平
解析 (1)由于酶X遇双缩脲试剂后产生紫色反应，并且用RNA酶处理后，仍具有催化活性，这表明酶X的化学本质为蛋白质，因此组成酶X的单体为氨基酸；酶是作为生物催化剂，其作用的原理是降低化学反应的活化能。(2)实验1是某研究小组在最适温度和pH下探究二糖A的水解情况，实验自变量为催化剂种类，由于加酶的比添加无机催化剂的单糖生成速率快，所以说明酶X的催化作用具有高效性；因为该实验是在最适温度下进行的，若适当升高温度，反应速率将会降低，则实验1中的D点将向右移动。(3)实验2中BC段单糖的生成速率不再增大的最可能原因是酶X的量有限。(4)向酶X催化二糖A水解后的溶液中加入斐林试剂并水浴加热，若出现砖红色沉淀，说明二糖A水解后的单糖是还原糖；若未出现砖红色沉淀，说明二糖A水解后的单糖不是还原糖。(5)实验开始后，N侧的蒸馏水通过半透膜进入M侧，导致M侧液面升高，由于半透膜不允许二糖通过，因此当两侧液面高度不再发生变化时，两侧溶液的浓度始终不会相等。此时向M、N两侧同时加入等量的酶X，M侧的酶X会将二糖水解为单糖，M侧浓度会升高，渗透压增大，而单糖会通过半透膜，因此，N侧液面高度的变化过程是先降低后升高最终两液面相平。
13.(2022·江苏盐城阶段考)在植物体内，制造或输出有机物的组织器官被称为“源”，接纳有机物用于生长或贮藏的组织器官被称为“库”。小麦是重要的粮食作物，其植株最后长出的、位于最上部的叶片称为旗叶(如图所示)，旗叶对籽粒产量有重要贡献。回答以下问题：
(1)旗叶是小麦最重要的“源”。与其他叶片相比，旗叶光合作用更有优势的环境因素是__________________________________________________________。
在旗叶的叶肉细胞中，叶绿体内有更多的类囊体堆叠，这为________阶段提供了更多的场所。
(2)在光合作用过程中，光反应与暗反应相互依存，依据是____________________。“源”光合作用所制造的有机物一部分用于“源”自身的________________和________________，另一部分输送至“库”。
(3)籽粒是小麦开花后最重要的“库”。为指导田间管理和育种，科研人员对多个品种的小麦旗叶在不同时期的光合特性指标与籽粒产量的相关性进行了研究，结果如下表所示。表中数值代表相关性，数值越大，表明该指标对籽粒产量的影响越大(*气孔导度表示气孔张开的程度。)
①气孔导度主要影响光合作用中________________的供应。以上研究结果表明，在________________期旗叶气孔导度对籽粒产量的影响最大。若在此时期因干旱导致气孔开放程度下降，籽粒产量会明显降低，有效的增产措施是____________________________________________________________________。
②根据以上研究结果，在小麦的品种选育中，针对灌浆后期和末期，应优先选择旗叶________________的品种进行进一步培育。
(4)若研究小麦旗叶与籽粒的“源”“库”关系，以下研究思路合理的是________。
A.阻断旗叶有机物的输出，检测籽粒产量的变化
B.阻断籽粒有机物的输入，检测旗叶光合作用速率的变化
C.使用Heq \\al(18,2)O浇灌小麦，检测籽粒中含18O的有机物的比例
D.使用14CO2饲喂旗叶，检测籽粒中含14C的有机物的比例
答案 (1)光照强度 光反应 (2)光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi 呼吸作用 生长发育 (3)① 二氧化碳 灌浆前 合理灌溉
②叶绿素含量高 (4) ABD
解析 (1)分析题图可知，旗叶靠近麦穗最上端，能接受较多的光照，故与其他叶片相比，旗叶光合作用更有优势的环境因素是光照强度；类囊体上附着有与光合作用相关的酶和色素，为光反应阶段提供了场所。(2)光反应可为暗反应阶段提供NADPH和ATP，同时暗反应可为光反应提供ADP、Pi，故在光合作用过程中，光反应与暗反应相互依存；制造或输出有机物的组织器官被称为“源”，故源”光合作用所制造的有机物一部分用于“源”自身的呼吸作用，一部分用于生长发育，其余部分运输至“库”。(3)①气孔导度表示气孔张开的程度，则气孔导度越大，植物吸收的二氧化碳越多，对暗反应越有利；据表格数据可知：灌浆前期气孔导度最大，即此时对籽粒产量的影响最大；因“干旱导致气孔开放程度下降”，故为避免产量下降，应保证水分供应，即应合理灌溉。②分析表格可知，灌浆后期和末期，叶绿素含量指数最高，对于光合速率影响较大，故应优先选择旗叶叶绿素含量高的品种进行进一步培育。(4)分析题干信息可知，本实验为“研究小麦旗叶与籽粒的“源”“库”关系”，结合上述分析可知，源物质可转移至库，也可用于自身生长发育等，故可从阻断向库的运输及检测自身物质方面入手：阻断旗叶有机物的输出，检测籽粒产量的变化、阻断籽粒有机物的输入，检测旗叶光合作用速率的变化均为阻断向“库”的运输后检测的效果，A、B正确；使用14CO2饲喂旗叶，检测籽粒中含14C的有机物的比例为检测自身的有机物变化，而检测有机物的变化一般不用18O进行，C错误、D正确。
eq \a\vs4\al\c1(练透大题 不留死角（一） 细胞代谢)
(时间：30分钟)
1.(2022·江苏苏北四市一模)科研人员发现一种能提高光合作用效率的新兴碳纳米荧光材料——碳点(CDs)，它是一种良好的能量传递中间体，能吸收叶绿体利用率低的紫外光，并发射出和叶绿体吸收相匹配的光谱。用该碳点处理叶绿体后，能使光合作用效率提高2.8倍，其作用机理见图1，图中字母A～F表示物质，请分析回答下列问题。
图1 碳点作用原理示意图
(1)PSⅡ(光系统Ⅱ)和PSⅠ(光系统Ⅰ)是由蛋白质和光合色素组成的复合物，其功能为________________，它们和ATP合酶都排列在________膜上。
(2)H2O在PSⅡ作用下被分解形成O2和H＋，其中一部分O2可扩散到________(填结构名称)参与反应又生成了H2O，H＋________(填“顺浓度”或“逆浓度”)梯度通过ATP合酶驱动合成物质D；另一方面释放电子(e－)，电子最终传递给A，合成了B，则B是________。
(3)碳点能将紫外光转换为叶绿体主要吸收的________，增加图中物质________(填字母)的合成量。碳点在光合作用中除了可以发挥自身优异的光学性质外，还可以上调Rubisc酶活性，加快________(填物质名称)的合成，提高光合作用效率。
(4)强光会抑制叶片中的PSⅡ活性，产生光抑制，科研人员研究了2，4­表油菜素内酯(EBR)和细胞分裂素(6－BA)对黄瓜叶片光抑制的影响，PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)的下降能直接反映光抑制，结果见图2、图3。
①图2中EBR能缓解光抑制的最适浓度是________。
②与处理前相比，常温黑暗处理条件下不同浓度的EBR和6－BA对叶片PSⅡ活性的影响是________(填“促进”“抑制”或“无影响”)。
③常温强光处理条件下，比较两种植物激素的处理结果，能得出的结论有____________________________________________________________________。
答案 (1)吸收、传递和转化光能 类囊体 (2)线粒体内膜 顺浓度 NADPH (3)蓝紫光 BD 三碳化合物(C3)
(4)①0.01(mg·L－1) ②无影响 ③适宜浓度的EBR更能缓解常温下强光对黄瓜叶片PSⅡ的光抑制
解析 (1)由图可知，PSⅡ和PSⅠ分布在叶肉细胞的类囊体薄膜上，是由蛋白质和光合色素组成的复合物，其功能为吸收、传递和转化光能。(2)光合作用的光反应阶段，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，将水光解为氧气和H＋，其中一部分O2可扩散到线粒体内膜参与反应又生成了H2O；在ATP合酶的作用下，氢离子顺浓度梯度提供分子势能，促使ADP与Pi形成ATP；另一方面释放电子(e－)，电子最终传递给NADP＋，然后形成了NADPH。(3)分析图1可知，碳点能将紫外光转换为叶绿体主要吸收的蓝紫光，使光反应速率加快，增加图中物质B(NADPH)和D(ATP)的合成量。碳点在光合作用中除了可以发挥自身优异的光学性质外，还可以上调Rubisc酶活性，Rubisc酶是暗反应中的关键酶，它催化CO2与RuBP生成三碳化合物，加快三碳化合物的合成，提高光合作用效率。(4)①分析图2可知，与对照相比，在常温强光下，当EBR的浓度为0.01(mg·L－1)时，PSⅡ的最大光化学效率的下降最少，故此浓度下最能缓解光抑制。②由图2图3可知，与处理前相比，常温黑暗处理条件下，不同浓度的EBR和6－BA浓度都没有改变PSⅡ的最大光化学效率，故对叶片PSⅡ活性无影响。③常温强光处理条件下，比较两种植物激素的处理结果可知，适宜浓度的EBR更能缓解常温下强光对黄瓜叶片PSⅡ的光抑制。
2.(2022·江苏南通期初)小麦是我国重要的粮食作物，小麦的产量与光合作用的效率紧密相关。研究小麦的结构及生理过程，有利于指导农业生产，提高产量。
(1)小麦叶肉细胞中的叶绿素分布在叶绿体的________上，主要吸收________光。在提取绿叶中的色素的过程中，需加入________来保护色素。
(2)在小麦叶肉细胞中存在着下图1所示的代谢过程：
图1
①现代细胞分子生物学研究发现RuBP羧化/加氧酶由8个大亚基(L)和8个小亚基(S)组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在________中合成后进入叶绿体，在叶绿体的________中与L组装成有功能的酶。
②RuBP羧化/加氧酶可催化CO2与RuBP(C5)结合，生成2分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括________(写出两个)；内部因素包括____________(写出两个)。
③RuBP羧化/加氧酶还可参与催化C5与O2反应产生乙醇酸，乙醇酸中的碳又重新生成CO2和C3。该过程使细胞内O2/CO2的比值________，有利于生物适应高氧低碳的环境。
(3)根据对光呼吸机理的研究，科研人员利用基因编辑手段设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径AP(依然具有降解乙醇酸产生CO2的能力)。同时，利用RNA干扰技术，降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量。检测三种不同类型植株的光合速率，实验结果如下图2所示。据此回答：
图2
当胞间CO2浓度较高时，三种类型植株中，AP＋RNA干扰型光合速率的最高的原因可能是______________________________________________________，
__________________________________________________________________，进而促进光合作用过程。
答案 (1)类囊体薄膜 红光和蓝紫 碳酸钙 (2)①(细胞质)核糖体 基质 ②温度、CO2浓度 RuBP羧化/加氧酶活性、RuBP羧化/加氧酶含量、C5含量、pH ③ 降低(减小) (3)乙醇酸转运蛋白减少，叶绿体内乙醇酸浓度高 AP途径能够更快速高效地降解乙醇酸产生CO2
解析 (1)叶绿素分布在叶绿体的类囊体上，是植物进行光合作用的主要色素，主要吸收红光和蓝紫光。在提取叶绿素的过程中需要加入碳酸钙保护色素，加入二氧化硅使研磨更充分。(2)①S是构成蛋白质的小亚基，在(细胞质)核糖体上合成后，进入叶绿体的基质与L组成有功能的酶。②二氧化碳与五碳化合物反应生成三碳化合物的反应是暗反应中的二氧化碳固定反应，影响反应的外界因素有：温度、胞间二氧化碳的浓度；内因RuBP羧化/加氧酶活性、RuBP羧化/加氧酶含量、C5含量、pH，叶绿体内有关光合作用色素的含量(影响光反应进而影响暗反应)等。③RuBP羧化/加氧酶能催化五碳化合物与氧气反应，生成的乙醇酸又能生成二氧化碳和三碳化合物，在这个过程中二氧化碳的含量比之前二氧化碳固定反应的含量更高，同时氧气的消耗量比之前更多，因此氧气/二氧化碳的值是降低(减小)的，有利于生物适应高氧低碳的环境。(3)分析题干信息可知，RNA干扰技术可降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量，则乙醇酸转运蛋白减少，进而减少乙醇酸从叶绿体向细胞质的转运，使叶绿体内乙醇酸浓度高，同时AP途径能够更快速高效地降解乙醇酸产生CO2，进而促进光合作用过程。
3.(2022·江苏苏州张家港期初)番茄植株不耐高温，其生长发育的适宜温度及光照分别为15～32 ℃，500～800(μml·m－2·s－1)。我国北方夏季栽培番茄过程中常遭遇35 ℃亚高温并伴有强光辐射的环境，会造成番茄减产。图1是番茄光合作用部分过程示意图，PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，①～③表示相关过程，A～E表示相关物质。请分析回答下列问题。
图1
(1)PSⅡ和PSⅠ具有吸收、传递并转化光能的作用。图示类囊体膜的Ⅱ侧是________(填结构)，PSⅡ中的色素吸收光能后，将H2O分解为[A]________和H＋，产生的电子e－传递给PSⅠ用于合成NADPH。同时，H＋________(填“顺”或“逆”)浓度梯度转运提供能量，促进合成[ ]________。
(2)为研究亚高温高光对番茄光合作用的影响，研究者将番茄植株置于不同培养环境下培养5天后测定相关指标，结果如下表。
根据表中数据可判断，亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的，理由是______________________________________________________。
Rubisc酶活性的下降导致图1中的过程②速率下降，光反应产物在叶绿体中________，进而引起光能的转化效率________，此时强光下植物吸收的光能属于过剩光能，会对植物产生危害。
(3)植物通常会采取一定的应对机制来适应逆境。D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分，对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用。研究表明，在高温高光下，过剩的光能可使D1蛋白失活。研究者对D1蛋白与植物应对亚高温高光逆境的关系进行了研究。
①利用番茄植株进行了三组实验，具体处理如图2所示。定期测定各组植株的净光合速率(Pn)。实验结果如图2：(注：SM可抑制D1蛋白的合成)
图2
请写出B组的处理：________。根据实验结果可初步推测：植物通过________以缓解亚高温高光对光合作用的抑制。
②Deg蛋白酶位于类囊体腔侧，主要负责受损D1蛋白的降解，如果抑制Deg蛋白酶的活性，则亚高温高光下番茄的光合作用受抑制程度会________，请说明理由：_________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案 (1)叶绿体基质 O2 顺 B ATP
(2)气孔导度下降，但胞间CO2浓度却上升
积累 下降(减弱) (3)①35 ℃、光照强度1 000(μml·m－2·s－1)(或亚高温高光或HH) 合成新的D1蛋白 ②加剧 Deg蛋白酶的活性被抑制，不能降解失活的D1蛋白，新合成的D1蛋白无法修复PSⅡ的结构和功能
解析 (1)由图可知，类囊体膜的Ⅱ侧可进行暗反应，暗反应的场所为叶绿体基质，因此类囊体膜的Ⅱ侧是叶绿体基质。由图可知，光合作用的光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，将水光解为氧气和H＋，同时产生的电子传递给PSⅠ，可用于NADP＋和H＋结合形成NADPH。同时在酶的作用下，氢离子顺浓度梯度转运提供分子势能，促使ADP与Pi反应形成B(ATP)。(2)为研究亚高温高光对番茄光合作用的影响，实验的自变量是温度和光照强度，表中数据显示亚高温高光组与对照组相比，净光合速率、气孔导度、Rubisc活性都下降，但胞间CO2浓度却上升，说明亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的。图1中Rubisc催化的过程②是CO2固定，发生的反应是CO2＋C5→C3，该酶活性下降导致C3的合成减少，则C3还原需要的光反应产物NADPH和ATP减少，而光反应产物NADPH和ATP生成不变，所以细胞中两者含量会增加，即光反应产物在叶绿体中积累，进而引起光能转化率下降(减弱)。(3)①由图可知，实验的自变量是番茄是否用SM处理、培养条件是否为亚高温高光，因变量是净光合速率，结合C组的处理可知B组的处理：为35 ℃、光照强度1 000(μml·m－2·s－1)(或亚高温高光或HH)。C组用适量的SM(SM可抑制D1蛋白合成)处理番茄植株，在亚高温高光(HH)下培养，与B组相比，净光合速率下降更明显，说明亚高温高光对番茄植株净光合速率的抑制是因为SM抑制了D1蛋白的合成，所以通过合成新的D1蛋白可以缓解亚高温高光对光合作用的抑制。②由题干信息可知，D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分，对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用，失活的D1蛋白被降解随后由新合成的D1蛋白质来替换。如果抑制Deg蛋白酶的活性，失活的D1蛋白不能降解，新合成的D1蛋白无法替换，从而不能修复PSⅡ的结构和功能，则在亚高温高光下番茄光合作用受抑制程度会加剧。
4.(2022·江苏扬州期初)小麦是我国北方的主要农作物，研究环境条件变化对其产量的影响有重要意义。
(1)光合作用光反应产生的____________________为CO2转化为糖类提供了条件。影响光合作用的内部因素包括________________________________________
_________________________________________________________(写出两个)。
(2)有人发现小麦有“午睡”现象。一般认为，午后温度较高，植物通过蒸腾作用使叶片降温，由于保卫细胞失水导致叶片气孔开度________。这一变化影响了光合作用的________________过程，使午后小麦光合速率降低。
(3)有人测定了同一株小麦两种不同向光角度的叶片(接收直射光照面积不同)午后部分指标，结果如下表。
有人据此认为，气孔开闭引起的胞间CO2浓度不足不是造成“午睡”现象的唯一因素，请说明判断依据：直立叶和平展叶叶片温度________，说明____________________________________________________________________
应基本相同，且________________________。
(4)D1是对类囊体薄膜上色素和蛋白质的活性起保护作用的关键蛋白。水杨酸(SA)是一种与抗热性有关的植物激素。用适宜浓度的SA喷洒小麦叶片后，测定两种光照条件下的D1蛋白含量。实验结果如下图所示。请根据此项实验结果，提出两项生产中减少“午睡”现象提高小麦产量的合理措施：
①__________________________________________________________________，
②__________________________________________________________________。
答案 (1)ATP和NADPH 叶绿体数量、色素含量、酶含量等 (2)降低 暗反应 (3)无明显差异 二者的气孔开度 平展叶胞间CO2浓度较高，但平展叶净光合速率却明显低于直立叶 (4)①喷洒适量的水杨酸
②光照强度较强时，应适当遮阴
解析 (1)光合作用光反应阶段，利用光能将水分解，产生还原氢和氧气，同时产生ATP，产生的NADPH和ATP用于暗反应阶段，将二氧化碳固定产生的三碳化合物还原成糖类等有机物；影响光合作用的内因有叶龄、叶绿体数量、色素含量、酶的含量等。(2)午后温度较高，植物蒸腾作用旺盛，植物会降低叶片气孔开度来避免过度失水，这会导致叶肉细胞间的CO2不足，影响了光合作用暗反应过程，使午后小麦光合速率降低。(3)根据表格数据分析，直立叶和平展叶叶片温度无明显差异，因此二者的气孔开度基本相同，但平展叶净光合速率明显低于直立叶，而胞间CO2浓度是平展叶高于直立叶，说明气孔开闭引起的胞间CO2浓度不足不是造成“午睡”现象的唯一因素。(4)水杨酸(SA)处理之后，CK组的D1蛋白相对含量稍有升高，W2组的D1蛋白相对含量明显升高，D1是对类囊体薄膜上色素和蛋白质的活性起保护作用的关键蛋白。而水杨酸(SA)是一种与抗热性有关的植物激素，分析数据可知喷洒适量的水杨酸，减缓高光强下高温对植物的影响，或者可以在光照强度较强时适当遮阴。
荧光素酶浓度/(mg·L－1)
0
10
20
30
40
50
60
发光强度(×104RLU)
0
5.2
8.8
11.3
13.1
13.1
13.1
组别
温度/℃
光照强度/[μml·(m2·s)－1]
净光合速率[μml·(m2·s)－1]
气孔导度[mml·m2·s－1]
胞间CO2浓度/ppm
Rubisc活性/(U·mL－1)
对照组(CK)
25
500
12.1
114.2
308
189
亚高温高光组(HH)
35
1 000
1.8
31.2
448
61
净光合速率(Pn)
叶片温度(TL)
胞间CO2浓度(Ci)
直立叶
12.9
37.5
250
平展叶
8.8
37.7
264