新教材2024高考生物二轮专题复习整合训练4细胞呼吸和光合作用

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1.[2023·山东淄博统考三模]研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下列说法正确的是( )
A．叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物
B．在五碳化合物上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH上升
C．光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成
D．五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动
2．[2023·山东聊城统考二模]取野生拟南芥(W)和转基因拟南芥(T)数株，均分为三组后分别喷施蒸馏水、寡霉素(抑制ATP合成酶的活性)和NaHSO3，24h后各组再均分为两组，分别进行正常条件和高盐条件处理8h并测定W和T的光合速率，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A．寡霉素可通过抑制ATP的合成来抑制C3化合物的还原而降低光合速率
B．高盐条件下可通过降低气孔导度使CO2供应不足而降低光合速率
C．喷施NaHSO3可促进光合作用，且减缓高盐条件引起的光合速率的下降
D．通过转基因技术可提高光合作用的效率，且增加寡霉素对光合速率的抑制作用
3．[2023·广东湛江统考二模]我国数千年农耕史从未间断，智慧的劳动人民总结出许多农作经验，口口相传。下列关于农谚的分析错误的是( )
4.[2023·山东济宁统考二模](不定项)我国科研工作者将菠菜类囊体构建为纳米类囊体单位(NTU)，并包裹上小鼠细胞膜形成膜被类囊体单位(CM­NTU)，然后，通过融合将NTU导入软骨关节炎小鼠的软骨细胞，重建了该细胞在光照下的能量代谢平衡，为软骨关节炎的治疗提供了新思路。下列叙述正确的是( )
A．CM­NTU可有效逃避小鼠免疫系统的清除
B.NTU的跨物种“移植”依赖于细胞膜的选择透过性
C．在软骨细胞中发挥作用的NTU保留了光合色素和酶
D．NTU产生的NADPH中的能量可用于线粒体基质中ATP的合成
5．[2023·山东青岛统考一模](不定项)科研人员对脱落酸(ABA)调节干旱环境下拟南芥气孔开闭的机制进行了研究，结果如图所示(气孔阻力与通气能力呈负相关)。下列相关叙述正确的是( )
A．ABA是一种植物激素，主要由根冠和萎蔫的叶片等合成，可以调节气孔开闭
B．干旱处理会增大叶片细胞的渗透压，进而促进ABA的合成
C．给植物叶片喷洒ABA，短时间内叶绿体内C5的含量将增加
D．恢复浇水后ABA含量减少，有利于减少水分的散失
6．[2023·山东淄博统考一模]叶绿体是植物进行光合作用的场所。在叶绿体膜上有磷酸转运器，可将磷酸丙糖运出叶绿体用于合成蔗糖，同时将释放的Pi运回叶绿体(图甲)。图乙是温度影响某植物光合作用和呼吸作用的曲线。
(1)甲图中，光反应为暗反应提供的物质D是________，物质B的去向是进入________和大气中。
(2)研究表明，磷酸转运器工作时，并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量，推测磷酸转运器对这两类物质的转运比例为________。若磷酸转运器的工作效率下降，可能会导致____________________________________。
(3)据图乙分析，该植物生长的适宜环境温度约为________℃。在环境温度高于45℃时，该植物不能生长，原因是__________________________。
重点选做题
7.[2023·山东德州统考三模](不定项)为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用，研究人员首先测定了不同遮光环境下的光照强度，然后将长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D四组，通过不同遮光处理一周后，测得结果如下表所示。下列分析正确的是( )
A.导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光照强度和光的波长
B．将处理后的四组棉花分别置于不同遮光环境中，黄色透光膜下的棉花叶光合速率最高
C．将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜下，叶绿体中生成NADPH最多的是D组
D．雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长
8．[2023·江苏省南通市高三二调](不定项)下图是叶绿体淀粉合成的调节过程示意图，光下TPT活性受到限制。相关叙述正确的是( )
A.TPT分布在叶绿体外膜中，具有专一性和饱和性
B．白天光合速率快，叶绿体中[3­磷酸甘油酸]/[Pi]的比值低
C．细胞质基质中的Pi浓度降低时，丙糖磷酸运出叶绿体受抑制
D．白天叶绿体基质中有大量淀粉的合成
9.[2023·山东聊城统考一模](不定项)细胞色素C氧化酶(CytC)是位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的电子传递体终末复合物。正常情况下，外源性CytC不能通过细胞膜进入细胞，但在缺氧时，细胞膜的通透性增加，外源性CytC便能进入细胞及线粒体内，参与[H]和氧气的结合，增加ATP的合成，提高氧气的利用率。若给相对缺氧条件下培养的人体肌细胞补充外源性CytC，下列叙述错误的是( )
A．肌细胞培养液中的氧气进入线粒体被利用共穿过3层生物膜
B．线粒体内膜上与氧气结合的[H]全部来自葡萄糖
C．在相对缺氧条件下，肌细胞CO2释放量与O2吸收量相等
D．在相对缺氧条件下，外源性CytC进入线粒体可促进肌细胞产生更多的热能
10．[2023·山东潍坊统考二模]淀粉是粮食的最主要成分，同时也是重要的工业原料。目前淀粉主要由农作物通过光合作用，利用太阳能将CO2和水转化而成。2021年，科研人员设计并实现了不依赖植物光合作用的合成淀粉途径(如图所示)，即以CO2、电解水产生的H2为原料合成淀粉。
(1)自然界的光合作用过程涉及约60多步化学反应，可大致分为光反应和暗反应两个阶段，其中光反应是将________转换成活跃的化学能，并储存在____________中提供给暗反应。
(2)科研人员设计的淀粉合成途径，仅保留了11步化学反应，其中从C3模块→C6模块的变化相当于叶绿体内的________过程，该过程的化学反应整体上属于________(填“吸能反应”或“放能反应”)。
(3)该项技术使淀粉生产从传统农业种植模式转向工业生产模式成为可能。科研人员通过研究玉米的光合作用，并与这一技术进行了比对：
据图分析，与玉米合成淀粉相比，人工合成淀粉的优势体现在________________________。成本高是人工合成淀粉目前难以大规模生产的主要因素，若未来人工合成淀粉的成本能够降低，与农业种植相比具有经济可行性，其对环境变化将具有重大影响，主要体现在______________________________________________。
整合训练（四）
1．解析：暗反应过程中二氧化碳的固定是二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定二氧化碳后的产物，A错误；二氧化碳浓度降低时，二氧化碳的固定减弱，五碳化合物消耗减少，C5增加，C3的生成减少，C3的还原减慢，NADPH消耗减少，NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋/NADPH下降，B错误；光反应产生的NADPH和ATP参与C3的还原，促进五碳化合物的形成，C正确；五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光反应的产物NADPH和ATP的参与，不是光能的直接驱动，D错误。
答案：C
2．解析：由题意可知，寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性，光合作用过程中，寡霉素可通过抑制光反应过程中ATP的合成，来抑制C3化合物的还原而降低光合速率，A正确；高盐条件下各组的光合速率均低于正常条件下，可推知，高盐条件下可通过降低气孔导度使CO2供应不足而降低光合速率，B正确；比较图中W＋H2O和W＋NaHSO3两组的柱状图可知施加NaHSO3之后，植物在正常和高盐状态下的光合速率均有提高，说明喷施NaHSO3可促进光合作用，减缓高盐条件引起的光合速率的下降，C正确；比较图中W＋H2O和T＋H2O两组的柱状图可知，该条件下转基因拟南芥在正常和高盐条件下光合速率均比未转基因拟南芥的光合速率高，所以转基因能提高光合作用的效率；比较图中正常条件下W＋H2O、W＋寡霉素两组光合速率的差值和T＋H2O、T＋寡霉素两组光合速率的差值，可知施加了寡霉素之后转基因拟南芥光合速率下降的幅度更小，所以转基因能减弱寡霉素对光合作用的抑制作用，D错误。
答案：D
3．解析：矿质元素大多数是以离子形式被植物吸收的，所以施肥的同时往往适当浇水是因为矿质元素溶解在水中容易被植物吸收，A正确；农田杂草和农作物都是植物，需要进行光合作用，农田杂草过多会与农作物竞争阳光和二氧化碳，以及土壤中的矿质元素等，使农作物的光合作用下降，从而降低产量，B正确；细胞内的生化反应都在水溶液中进行，同时水分是光合作用的原料，所以稻如莺色红（水稻盈实），全得水来供，说明水的重要性，但是水分不能太多，若太多则导致水稻根部缺乏氧气，进行无氧呼吸，导致烂根，最终影响产量，C错误；水稻和谷子生长至成熟需要一定的时间，民谚“六月不热，五谷不结”，六月气温较低会影响谷子成熟，表明谷子生命活动受环境温度的影响，D正确。
答案：C
4．解析：CM­NTU外面包裹上小鼠细胞膜，不会被自身免疫系统发现，可有效逃避小鼠免疫系统的清除，A正确；通过融合将NTU导入软骨关节炎小鼠的软骨细胞，依赖细胞膜的结构特点——具有一定的流动性，B错误；在软骨细胞中发挥作用的NTU包含菠菜类囊体膜，其上含有光合色素和酶，C正确；NTU光反应产生NADPH和ATP，NADPH和ATP在叶绿体基质中用于暗反应还原C3，NADPH中的能量不用于ATP的合成，D错误。
答案：AC
5．解析：ABA（脱落酸）是一种植物激素，主要在根冠和萎蔫的叶片等部位合成，实验结果显示气孔阻力与ABA含量变化趋势一致，说明ABA可以调节气孔开闭，A正确；由图可知，停止浇水后，首先是细胞渗透压相对值增大，停止浇水两天后ABA的含量也随之增加，说明干旱处理会增大叶片细胞的渗透压，进而促进ABA的合成和分泌，B正确；给植株叶片喷洒ABA，会导致气孔阻力增加，气孔关闭，叶肉细胞对CO2的吸收减少，短时间内叶绿体中CO2的固定速率减慢，C5的消耗速率减慢，但C3的还原速率不变，C5的产生速率不变，所以C5的含量将增加，C正确；恢复浇水后ABA含量的减少，气孔阻力降低，气孔开放，拟南芥体内水分的散失增加，D错误。
答案：ABC
6．解析：（1）光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程，图中D为ATP和NADPH，ATP和NADPH可以为暗反应提供能量（NADPH还能作为还原剂）；物质B为氧气，可以进入线粒体参与细胞呼吸，也可以排到大气中。（2）磷酸转运器对这两类物质的转运比例为1∶1，因此并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量；若磷酸转运器的工作效率下降，Pi无法运进叶绿体，叶绿体内磷酸丙糖会产生更多的Pi和淀粉，因此叶绿体内淀粉含量升高，由于磷酸丙糖无法运出合成蔗糖，因此叶肉细胞内蔗糖含量下降，光合速率下降。（3）据图乙分析，该植物生长的适宜环境温度约为25℃，总光合速率最大；在环境温度高于45℃时，呼吸速率大于光合速率，没有有机物的积累，因此该植物不能生长。
答案：（1）NADPH和ATP 线粒体
（2）1∶1 叶绿体内淀粉含量升高、叶肉细胞内蔗糖含量下降，光合速率下降
（3）25 呼吸速率大于光合速率，没有有机物的积累
7．解析：不同的透光膜透过的光的波长不同，光照强度不同，进而导致了净光合作用不同，故导致四组棉花叶片净光合作用不同的环境因素主要是光照强度和光的波长，A正确；由于不同环境中的呼吸速率未知，故无法判断哪种透光膜下棉花叶的光合速率最高，B错误；不同的处理条件下，D组处理下叶绿素含量最高，故推测将处理后的四组棉花同时置于红色透光膜下，D组吸收的光能最多，光合作用最强，叶绿体中生成NADPH最多，C正确；根据B、C、D三组实验结果可知，黄色透光膜下，棉花叶的净光合作用更强，故推测雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长，D正确。
答案：ACD
8．解析：叶绿体是双层膜结构，外膜的外面是细胞质基质，据图可知，TPT既能转运丙糖磷酸又能转运磷酸，具有专一性和饱和性，但位于叶绿体内膜上，A错误；白天，光合作用形成较多3­磷酸甘油酸，与ADPG焦磷酸化酶结合后，便催化形成淀粉，晚上，光合磷酸化停止，积累在叶绿体里的Pi浓度便升高，便抑制淀粉形成，因此，白天或光照下甘油酸磷酸/Pi的比值高时，合成淀粉活跃；在夜晚或暗处则抑制淀粉合成，转而合成蔗糖，B错误；磷酸丙糖转运器（TPT）能将卡尔文循环丙糖磷酸（TP）不断运到叶绿体外，同时将释放的Pi（无机磷酸）运回叶绿体基质，当细胞质基质中Pi浓度降低时，会抑制丙糖磷酸TP从叶绿体中运出，C正确；白天，光照较强，光下TPT活性受到限制，TPT不能将Pi（无机磷酸）运回叶绿体基质，不会抑制ADPG焦磷酸化酶活性，从而促进淀粉的合成，因此白天叶绿体基质中有大量淀粉的合成，D正确。
答案：CD
9．解析：肌细胞培养液中的氧气进入线粒体被利用需要穿过肌细胞膜、线粒体外膜、线粒体内膜，共3层膜，A正确；线粒体内膜上与氧气结合的[H]大部分来自有氧呼吸第二阶段，有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与水结合形成[H]和CO2，丙酮酸来自葡萄糖的分解，因此[H]来自葡萄糖和水，B错误；在相对缺氧条件下，肌细胞可以进行有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸中氧气的消耗量和二氧化碳的释放量相等，无氧呼吸不消耗氧气，也不释放二氧化碳（肌细胞无氧呼吸产物是乳酸），因此CO2释放量与O2吸收量相等，C正确；有氧呼吸释放的能量有两个去路，一是形成ATP，二是以热能形式释放。在相对缺氧条件下，外源性CytC进入线粒体，参与[H]和氧气的结合，增加ATP的合成，提高氧气的利用率，不是产生更多的热能，D错误。
答案：BD
10．解析：（1）光反应将太阳能（光合色素吸收太阳能）转换成活跃的化学能，并储存在NADPH和ATP中提供给暗反应，用于C3的还原等。（2）从C3模块→C6模块的变化即C3还原成有机物，相当于叶绿体内的C3的还原过程，该过程需要水解ATP，故整体上属于吸能反应。（3）据图可知，与玉米合成淀粉相比，人工合成淀粉能量转换效率高、生产周期短且占地面积小。因为人工合成淀粉不需要土壤去种植，故其对环境变化的重大影响主要体现在节约大量的耕地和淡水资源；减少农药、化肥等对环境的负面影响。
答案：（1）太阳能 NADPH和ATP
（2）C3的还原 吸能反应
（3）能量转换效率高、生产周期短、占地面积小 节约大量的耕地和淡水资源；减少农药、化肥等对环境的负面影响
选项
农谚
作用或者原理
A
追肥在雨前，一夜长一拳
肥料中的矿质元素溶解在雨水中能更好地被植物的根系吸收
B
勤除草，谷粒饱
减少杂草与农作物之间对阳光、CO2和空间等资源的竞争
C
稻如莺色红(水稻盈实)，全得水来供
水分越充分，越能促进水稻的光合作用，提高产量
D
六月不热，五谷不结
谷物结种需要适宜的温度，温度过低会降低产量
处理
光照强度
(μml/m2·s)
叶绿素含量
(SPAD)
净光合作用
(mg·g－1)
无遮光处理(A组)
1292.7
40.9
25.4
红色透光膜(B组)
410.3
40.0
10.7
蓝色透光膜(C组)
409.9
39.6
13.2
黄色透光膜(D组)
930.7
42.1
21.2