备战2025年高考二轮复习生物（山东版）大题分析与表达练1细胞代谢（Word版附解析）

这是一份备战2025年高考二轮复习生物（山东版）大题分析与表达练1细胞代谢（Word版附解析），共10页。试卷主要包含了02，01，41等内容，欢迎下载使用。

图1
图2
(1)据图分析,H+进入液泡的方式为 。Na+借助NHX从细胞质基质进入液泡,所需要的能量来自 。海水稻通过调节相关物质的运输,使根部成熟区细胞的细胞液浓度比普通水稻的 (填“高”或“低”),提高了根细胞的 能力,从而提高了海水稻的耐盐碱性。
(2)某研究小组在高盐胁迫条件下(NaCl浓度为200 mml/L)进行了海水稻的相关实验,并根据实验测得的数据绘制如图2所示曲线。
①如图2所示,实验前15 d时,海水稻胞间CO2相对浓度逐渐下降,原因可能是 。
②据图2分析,第15 d之后胞间CO2相对浓度逐渐上升,原因可能是 。
(3)结合所学知识和生活实际,写出海水稻具有的两点价值: 。
答案(1)主动运输 H+顺浓度梯度从液泡运输到细胞质基质形成的电化学势能 高 吸水
(2)高盐胁迫条件下,海水稻根细胞失水较多,为降低蒸腾失水,气孔导度降低 第15 d后海水稻光合色素相对含量明显降低,光反应速率降低,导致暗反应所需的ATP和NADPH供应减少,CO2固定速率减慢,胞间CO2消耗较少
(3)增加粮食产量和保障粮食安全,改良土壤和改善生态环境,可产生一定的经济效益和社会效益
解析(1)据图1分析可知,H+进入液泡需要载体蛋白协助并消耗能量,运输方式为主动运输。Na+借助NHX从细胞质基质进入液泡,方式为主动运输,所需要的能量来自H+顺浓度梯度从液泡运输到细胞质基质形成的电化学势能。相比普通水稻,海水稻通过调节相关物质的运输,使根部成熟区细胞的细胞液浓度升高,提高了根细胞的吸水能力,从而提高了海水稻的耐盐碱性。
(2)①高盐胁迫条件下,海水稻根细胞失水较多,为降低蒸腾失水,气孔导度降低,使得胞间CO2浓度逐渐下降。②第15 d后海水稻光合色素相对含量明显降低,光反应速率降低,导致暗反应所需的ATP和NADPH供应减少,CO2固定速率减慢,胞间CO2消耗较少,导致胞间CO2浓度逐渐上升。
(3)海水稻具有的价值:增加粮食产量和保障粮食安全,改良土壤和改善生态环境,可产生一定的经济效益和社会效益等。
2.(2024·重庆二模)(14分)植物含有叶绿体的细胞在光照下不仅能进行CO2同化,而且存在依赖光的消耗O2释放CO2的耗能反应,称为光呼吸。其大致过程如图所示。
(1)由图可知,光呼吸过程中消耗O2的细胞器是 ,判断依据是 。产生CO2的细胞器是 。
(2)引起光呼吸作用的基础是光合作用中固定CO2的酶Rubisc具有双重功能,既能催化CO2固定又能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2和O2竞争性结合Rubisc的同一活性位点。据此推测,在农业生产中可通过 (至少填一种措施)增加作物产量。
(3)当CO2和O2分压比降低时,暗反应减慢, 积累导致H2O光解产生的电子与O2结合产生自由基对膜结构造成伤害。光呼吸途径的存在可减轻这种伤害,其机理是 。
(4)尝试从能量和反应条件(光)两方面说明光呼吸和细胞呼吸的不同点: 。
答案(1)叶绿体 光呼吸过程中O2需要与叶绿体中的RuBP结合 线粒体
(2)适当提高CO2浓度
(3)NADPH 光呼吸产生的C3和CO2可加快暗反应的进行,促进水光解产生的电子与NADP+结合,减少与O2结合(产生自由基),从而避免其对叶绿体结构造成伤害
(4)光呼吸不产生ATP,需要光;细胞呼吸产生ATP,有光无光均能进行
解析(1)植物含有叶绿体的细胞在光照下不仅能进行CO2同化,而且存在依赖光的消耗O2释放CO2的耗能反应,称为光呼吸。根据图示信息可知,光呼吸过程中O2需要与叶绿体中的RuBP结合并在酶的作用下生成乙醇酸,所以消耗O2的场所在叶绿体。产生CO2的细胞器是线粒体。(2)根据题意可知,Rubisc具有双重功能,既能催化CO2固定又能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2和O2竞争性结合Rubisc的同一活性位点,因此可通过适当提高CO2浓度,促进CO2和Rubisc的活性位点结合,进而提高光合作用,增加作物产量。(3)当CO2和O2分压比降低时,暗反应减慢,NADPH的消耗速率减慢,光反应产生的NADPH会积累,导致H2O光解产生的电子与O2结合产生自由基对膜结构造成伤害。光呼吸产生的C3和CO2可加快暗反应的进行,促进水光解产生的电子与NADP+结合,减少与O2结合(产生自由基),从而避免其对叶绿体结构造成伤害。(4)从能量的角度来看,光呼吸不产生ATP,细胞呼吸产生ATP;从反应条件(光)的角度来看,光呼吸需要光才能进行,细胞呼吸有光无光均能进行。
3.(2024·山东聊城三模)(14分)为探究光照强度对莲叶桐幼苗生理特性的影响,研究人员选取生长状态良好且长势一致的莲叶桐幼苗,用一、二、三层遮阴网分别对莲叶桐幼苗进行遮阴处理(记为T1、T2、T3,网层数越多,遮阴效果越好),对照组不遮阴处理,其他条件一致。一段时间后,测定相关数据见下表(表中叶绿素SPAD值越大,表示叶绿素含量越高)。回答下列问题。
(1)经过遮阴处理后,T1、T2组叶绿素SPAD的值反而高于对照组,其生理意义是 。T1、T2的叶片可溶性糖含量比对照组低,但T1、T2单株总干重比对照组高,其原因是 。
(2)在采用纸层析法定性比较T3组与对照组的叶绿素含量变化时,为了形成整齐的色素带,对干燥的定性滤纸条的处理方法是 。待观测比较的条带位于滤纸条(自上而下)的第 条,观测的指标是 。
(3)一氧化氮(NO)是一种气体信号分子,对植物的生命活动具有重要的调控作用。某研究小组为探究NO对植物光合作用强度的影响,进行了如下实验:设置两组实验,甲组喷施适量蒸馏水于叶片背面,乙组喷施等量一定浓度的SNP(硝普钠,作为NO的供体)溶液于叶片背面,一段时间后,测定叶片中的NO含量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量和气孔导度,结果如图所示。相较于甲组,推测乙组叶片的光合作用强度较弱,其依据是 。进一步研究发现,适宜浓度的SNP会提高植物应对干旱胁迫的能力,推测其原因是 。
答案(1)在遮阴的条件下,光照强度由强到弱,植物通过增加叶绿素的含量可增强对光能的吸收和利用,从而保障一定的光合作用效率 在适当遮阴条件下,叶片合成的有机物运输到根或茎储存的速率增加,有利于叶肉细胞光合作用的进行,加上叶绿素含量的增加,植物的净光合作用速率增大
(2)在干燥的定性滤纸条一端剪去两角,并在这一端底部1 cm处用铅笔画一条细的横线 三、四 色素带的宽度
(3)乙组叶片中光合色素含量低,抑制光反应阶段,气孔导度低,CO2吸收少,抑制暗反应阶段 适宜浓度的SNP会通过降低气孔导度而降低蒸腾作用,另外,适宜浓度的SNP还可能通过提高植物的渗透压,增强植物应对干旱胁迫的能力
解析(1)在遮阴的条件下,光照强度由强到弱,植物通过增加叶绿素的含量可增强对光能的吸收和利用,从而保障一定的光合作用效率,所以经过遮阴处理后,T1、T2组叶绿素SPAD的值反而高于对照组。在适当遮阴条件下,叶片合成的有机物运输到根或茎储存的速率增加,有利于叶肉细胞光合作用的进行,加上叶绿素含量的增加,植物的净光合作用速率增大,所以T1、T2的叶片可溶性糖含量比对照组低,但T1、T2单株总干重比对照组高。
(2)在干燥的定性滤纸条一端剪去两角,并在这一端底部1 cm处用铅笔画一条细的横线,可形成整齐的色素带。滤纸条(自上而下)的第三、四条分别代表叶绿素a和叶绿素b,所以要观察滤纸条(自上而下)的第三、四条条带,色素带的宽度代表了色素的含量,所以通过观察色素带的宽度可判断色素含量的多少。
(3)根据图示结果可知,与甲组相比,乙组叶片中光合色素含量低,抑制光反应阶段,气孔导度低,可以减少水分的蒸发,响应干旱胁迫,但是会抑制CO2的吸收,影响暗反应过程,从而直接影响光合速率。进一步研究发现,适宜浓度的SNP会提高植物应对干旱胁迫的能力,推测其原因是适宜浓度的SNP会通过降低气孔导度而降低蒸腾作用,另外,适宜浓度的SNP还可能有效提高植物的渗透压,增强植物应对干旱胁迫的能力。
4.(2024·山东枣庄二模)(12分)小麦、水稻等大多数植物,在暗反应阶段,CO2被C5固定以后形成C3,进而被还原成(CH2O),这类植物称为C3植物。而玉米、甘蔗等原产在热带的植物,CO2中的碳首先转移到草酰乙酸(C4)中,然后转移到C3中,这类植物称为C4植物,其固定CO2的途径如图1所示。芦荟、仙人掌等植物白天气孔关闭,夜间气孔开放,这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径,如图2所示,这类植物称为CAM植物。(注:PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强)
图1
图2
(1)C4植物的光反应发生在 细胞中。在夏季炎热干旱的中午,C4植物比C3植物的优越性表现为 。
(2)CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于 过程,夜晚其叶肉细胞能产生ATP的场所是 。
(3)蝴蝶兰因花色艳丽、花姿优美、开花期长,一直以来深受爱花者的青睐。有人想在室内大量培养蝴蝶兰,又担心植物多,在夜晚会释放大量的CO2不利于健康。请你根据图1、图2的固碳途径,利用CO2传感器,设计实验探究蝴蝶兰是否属于CAM植物。
实验思路: 。
实验结果和结论: 。
答案(1)叶肉 夏季炎热干旱的中午,植物气孔大量关闭,使得空气中的CO2不易进入细胞,细胞内CO2浓度较低,而C4植物的PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强,可以利用低浓度的CO2进行光合作用
(2)苹果酸分解和细胞呼吸(有氧呼吸) 细胞质基质和线粒体
(3)在密闭装置内种植蝴蝶兰,利用CO2传感器测定其白天和夜晚CO2含量变化的差异 若密闭容器内白天CO2含量不变,晚上CO2含量下降,则为CAM植物;若白天CO2含量下降,晚上CO2含量增多,则不是CAM植物
解析(1)结合图1可知,叶肉细胞的叶绿体中有类囊体没有RuBP羧化酶,因此可以进行光反应,不能进行暗反应;C4植物的PEP羧化酶活性较强,对CO2的亲和力很大,这种酶就起一个“二氧化碳泵”的作用,把外界CO2“压”进维管束鞘薄壁细胞中去,增加维管束鞘薄壁细胞内的CO2浓度。所以,在炎热干旱环境中,叶片关闭气孔以减少水分的丧失,导致叶片中CO2浓度大大下降,因此在这样的环境中,C4植物在较低CO2浓度时光合速率高于C3植物。(2)结合图2可知,CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于呼吸过程(有氧呼吸)释放和苹果酸分解;夜晚其叶肉细胞能产生ATP的过程是细胞呼吸,场所是细胞质基质和线粒体。(3)CAM植物白天气孔关闭,夜间气孔开放,因此要设计实验探究蝴蝶兰是否属于CAM植物,可从密闭容器内白天和晚上CO2的浓度变化可知,将蝴蝶兰培养在透明的密闭容器内,置于自然环境中,若白天CO2含量不变,晚上CO2含量下降,则为CAM植物;若白天CO2含量下降,晚上CO2含量增多,则不是CAM植物。
5.(2024·河南模拟)(16分)光系统Ⅰ和光系统Ⅱ是植物光合作用的捕光复合物、放氧复合物和电子传递复合物等。藻蓝蛋白是海洋藻类中吸收光能的一类蛋白质,能吸收550~650 nm内不同波长的光,影响光合作用的效率。为研究藻蓝蛋白的功能,研究人员以缺失细胞壁的莱茵衣藻突变体(cc849)、基于cc849制备的高表达藻蓝蛋白FACHB314的转基因莱茵衣藻藻株(Cr-PC)和高表达藻蓝蛋白FACHB314及FACHB314合成酶的莱茵衣藻藻株(Cr-PCHP)为材料,研究相关光合参数,结果如图1和图2所示。回答下列问题。
图1
图2
(1)莱茵衣藻属于单细胞真核生物。光系统Ⅰ和光系统Ⅱ分布在叶绿体的 上,捕光复合物中的叶绿素主要吸收可见光中的 。不能用低渗溶液培养cc849藻株,原因是 。
(2)结合实验结果分析,藻蓝蛋白FACHB314吸收的光 (填“能”或“不能”)输入光合作用系统,判断依据是 。
(3)检测以上三种莱茵衣藻的生长曲线和干重(有机干物质量),结果如图3和图4所示。
图3
图4
在培养过程中,检测培养液中莱茵衣藻的细胞数量时,可采用的方法是 。重组藻蓝蛋白FACHB314的表达对莱茵衣藻生长和有机物的积累具有 作用,基于上述研究,原因是 。
答案(1)类囊体薄膜 红光和蓝紫光 cc849藻株的细胞壁缺失,在低渗溶液中会吸水涨破
(2)能 Cr-PC和Cr-PCHP藻株均高表达藻蓝蛋白FACHB314,两者的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的电子传递速率均高于cc849藻株
(3)抽样检测法(或显微镜直接计数法) 促进 藻蓝蛋白FACHB314能提高光系统的电子传递速率,提高光合速率,增加有机物的积累量
解析(1)莱茵衣藻属于单细胞真核生物。光系统Ⅰ和光系统Ⅱ参与光反应,存在于莱茵衣藻叶绿体的类囊体薄膜上。叶绿素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。cc849藻株的细胞壁缺失,在低渗溶液中容易吸水涨破,因而不能用低渗溶液培养cc849藻株。(2)根据实验结果,Cr-PC和Cr-PCHP藻株均高表达藻蓝蛋白FACHB314,二者的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的电子传递速率均高于cc849藻株,说明藻蓝蛋白FACHB314吸收的光能输入光合作用系统,从而能提高光合速率。(3)在培养过程中,检测培养液中莱茵衣藻的细胞数量时,可采用抽样检测法。根据实验结果,Cr-PC和Cr-PCHP藻株均高表达藻蓝蛋白FACHB314,其细胞密度和干重均大于cc849藻株,说明重组藻蓝蛋白的表达对莱茵衣藻生长和有机物的积累具有促进作用,原因是藻蓝蛋白吸收光能,提高了光系统的电子传递速率,提高了光合速率。
6.(2024·广东韶关二模)(14分)研究人员发现大豆细胞中GmPLP1(一种光受体蛋白)的表达量在强光下显著下降。据此,他们作出GmPLP1参与强光胁迫响应的假设。为验证该假设,他们选用WT(野生型)、GmPLP1-x(GmPLP1过表达)和GmPLP1-i(GmPLP1低表达)转基因大豆幼苗为材料进行相关实验,结果如图1所示。请回答下列问题。
图1
(1)强光胁迫时,过剩的光能会对光反应关键蛋白复合体(PSⅡ)造成损伤,并产生活性氧(影响PSⅡ的修复),进而影响 和ATP的供应,导致暗反应中 (填生理过程)减弱,生成的有机物减少,致使植物减产。
(2)图1中,光照强度大于1 500 μml/(m2·s)时,随着光照强度的增加,三组实验大豆幼苗的净光合速率均增加缓慢,分析其原因可能是 (试从暗反应角度答出2点)。该实验结果表明GmPLP1参与强光胁迫响应,判断依据是 。
(3)研究小组在进一步的研究中发现,强光会诱导蛋白质GmVTC2b的表达。为探究GmVTC2b是否参与大豆对强光胁迫的响应,他们测量了弱光和强光下WT(野生型)和GmVTC2b-x(GmVTC2b过表达)转基因大豆幼苗中抗坏血酸(可清除活性氧)的含量,结果如图2所示。
图2
依据结果可推出在强光胁迫下GmVTC2b增强了大豆幼苗对强光胁迫的耐受性(生物对强光胁迫的忍耐程度),其原理是 。
(4)经进一步的研究,研究人员发现GmPLP1通过抑制GmVTC2b的功能,减弱大豆幼苗对强光胁迫的耐受性。若在第(3)小题实验的基础上增设一个实验组进行验证,该实验组的选材为 的转基因大豆幼苗(提示:可通过转基因技术得到相应基因过表达和低表达的植物)。根据以上信息,试提出一个可提高大豆对强光胁迫的耐受性,从而达到增产目的的思路: (答出1点即可)。
答案(1)NADPH C3的还原
(2)受胞间CO2浓度的限制;受光合作用有关酶的数量(活性)的限制;受温度的影响 一定范围内,光照较强时,与WT相比,GmPLP1的表达量增加会抑制大豆幼苗的光合作用,GmPLP1的表达量减少会促进大豆幼苗的光合作用
(3)GmVTC2b通过增加抗坏血酸含量进而提高大豆清除活性氧的能力,从而增加植株对强光胁迫的耐受性
(4)GmVTC2b过表达和GmPLP1过表达(或GmVTC2b过表达和GmPLP1低表达) 抑制大豆细胞中GmPLP1的表达;促进大豆细胞中GmVTC2b的表达;增加大豆细胞中抗坏血酸的含量
解析(1)强光胁迫时,过剩的光能会对光反应关键蛋白复合体(PSⅡ)造成损伤,光反应减弱,光反应产生的ATP和NADPH减少,而暗反应阶段中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH,因此会导致暗反应中C3的还原减弱,生成的有机物减少,致使植物减产。(2)由于胞间CO2浓度的限制,二氧化碳吸收速率有限,光合作用有关酶的数量(活性)的限制以及温度的影响等,导致光照强度大于1 500 μml/(m2·s)时,随着光照强度的增加,三组实验大豆幼苗的净光合速率均增加缓慢。由图1可知一定范围内,光照较强时,与WT相比,GmPLP1的表达量增加(GmPLP1-x组)会抑制大豆幼苗的光合作用,GmPLP1的表达量减少(GmPLP1-i组)会促进大豆幼苗的光合作用,该结果表明GmPLP1参与强光胁迫响应。(3)由图2可知,GmVTC2b通过增加抗坏血酸含量进而提高大豆清除活性氧的能力,从而增加植株对强光胁迫的耐受性,因此在强光胁迫下GmVTC2b增强了大豆幼苗对强光胁迫的耐受性(生物对强光胁迫的忍耐程度)。(4)为了验证GmPLP1通过抑制GmVTC2b的功能,减弱大豆幼苗对强光胁迫的耐受性,因此可通过设置GmVTC2b过表达和GmPLP1过表达(或GmVTC2b过表达和GmPLP1低表达)的转基因大豆幼苗来进行实验。根据以上信息,可通过抑制大豆细胞中GmPLP1的表达,促进大豆细胞中GmVTC2b的表达,增加大豆细胞中抗坏血酸的含量等方法,提高大豆对强光胁迫的耐受性,达到增产的目的。
测量指标
组别
对照组
T1
T2
T3
单株总
干重/g
7.02
9.01
7.75
6.15
叶绿素
(SPAD)
41.52
46.49
43.84
35.03
叶片可溶性糖/
(mg·g-1)
25.09
20.41
15.41
11.14