备战2025年高考二轮复习生物（通用版）大单元2细胞的生存需要能量和营养物质层级二关键突破提升练（Word版附解析）

这是一份备战2025年高考二轮复习生物（通用版）大单元2细胞的生存需要能量和营养物质层级二关键突破提升练（Word版附解析），共13页。试卷主要包含了下列关于酶的叙述,正确的是等内容，欢迎下载使用。
1.(2024·重庆模拟)下列关于酶的叙述,正确的是( )
A.蛋白酶可破坏蔗糖酶中的肽键,加入双缩脲试剂后不会变色
B.与无机催化剂相比,酶提高反应活化能的作用更明显,因而酶催化效率更高
C.若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择碘液对实验结果进行检测
D.在验证pH对酶活性影响的实验中,将酶和底物充分混合后再调节pH
答案C
解析蛋白酶遇双缩脲试剂会变色,A项错误;与无机催化剂相比,酶能降低化学反应的活化能,B项错误;若探究温度对淀粉酶活性的影响,可选择碘液对实验结果进行检测,C项正确;在验证pH对酶活性影响的实验中,由于酶的高效性,不能将酶和底物充分混合后再调节pH,D项错误。
2.(2024·湖北模拟)为检测温度对糖化酶和α-淀粉酶活性的影响,某兴趣小组进行了A、B、C、D四组实验。每组实验取4支试管,各加入2 mL淀粉溶液,1号不加酶,2~4号分别加入0.5 mL 10万活性糖化酶、5万活性糖化酶、α-淀粉酶(底物淀粉和酶均已经置于相应温度下进行预保温)。反应1 min后,每支试管加入4滴碘液检测。结果如下表所示(“+”表示显蓝色,“+”越多蓝色越深,“-”表示不变蓝)。下列叙述正确的是( )
A.糖化酶对温度的敏感程度较α-淀粉酶高
B.60 ℃条件下4支试管的结果说明α-淀粉酶具有高效性
C.可以使用斐林试剂代替碘液检测实验结果
D.糖化酶的最适温度在15~60 ℃范围内
答案A
解析依据表格信息可知,糖化酶与淀粉酶相比较,随温度的变化,实验现象变化更明显,说明糖化酶对温度的敏感程度较α-淀粉酶高,A项正确;酶的高效性是指酶与无机催化剂相比较,可以显著降低化学反应的活化能,依据表格信息,在60 ℃条件下,2、3、4号试管均不出现显色反应,说明淀粉已被水解,但是由于缺乏无机催化剂的对照,不能说明α-淀粉酶具有高效性,B项错误;使用斐林试剂检测淀粉水解,需要进行水浴加热,而此实验的目的是检测温度对糖化酶和α-淀粉酶活性的影响,斐林试剂的使用会对实验造成干扰,所以不可以使用斐林试剂代替碘液检测实验结果,C项错误;以2号组为例,依据实验现象,淀粉在60 ℃时不出现蓝色,说明淀粉已被完全水解,85 ℃时蓝色较浅,说明淀粉被部分水解,15 ℃时蓝色比85 ℃时深,说明15 ℃时剩余淀粉含量比85 ℃时多,概括可知,糖化酶的最适温度在60~85 ℃范围内,D项错误。
3.(2024·辽宁沈阳二模)硝态氮(NO3-)可为植物生长发育提供氮素营养,硝酸还原酶(NR)是将NO3-转化为NO2-的关键酶。为探究硝酸还原酶活性的最适pH,研究人员进行了相关实验,结果如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.NR在pH为6的环境下变性失活
B.pH为7.5时,NR为化学反应提供的活化能最高
C.进一步实验应在pH为7~8的范围内进行
D.NO3-数量、酶的数量也是影响NR活性的因素
答案C
解析根据题图分析可知,NR在pH为6的环境下仍具有活性,因此没有变性失活,A项错误;酶只能降低化学反应的活化能,不能提供活化能,B项错误;根据题图分析可知,pH为7.5时NR活性最大,因此若要探究酶的最适pH,进一步实验应在pH为7~8的范围内进行,C项正确;酶的活性受温度、pH等因素的影响,NO3-数量、酶的数量不会影响NR活性,D项错误。
4.(2024·贵州毕节二模)(12分)脲酶能够将尿素分解成二氧化碳和氨(氨溶于水后形成铵根离子)。某研究小组利用一定浓度的尿液进行了铜离子对脲酶活性的影响实验,得到如图所示结果。请回答下列问题。
(1)本实验的自变量为 。
(2)图中显示脲酶作用的最适温度范围是 ℃,为了进一步探究脲酶作用的最适温度,请写出实验设计的基本思路: 。
(3)幽门螺杆菌是导致胃炎的罪魁祸首,该生物也可产生脲酶,并分泌到细胞外发挥作用,幽门螺杆菌产生脲酶的过程中参与的细胞器有 。13C呼气试验检测系统是国际上公认的幽门螺杆菌检查的“金标准”,被测者先口服用13C标记的尿素,然后向专用的呼气卡中吹气留取样本,即可以准确地检测出被测者是否被幽门螺杆菌感染。请简要说明呼气试验检测的原理: 。
答案(1)温度和铜离子浓度
(2)40~60 在不加入铜离子(或铜离子浓度一定)的情况下,在温度为40~60 ℃范围内设置更小的温度梯度进行实验,测定尿素分解速率
(3)核糖体 幽门螺杆菌会产生脲酶,脲酶能将尿素分解成NH3和13CO2,若检测到被测者呼出的气体中含有13CO2,则说明被测者被幽门螺杆菌感染
解析(1)图中温度和铜离子浓度是实验中人为改变的量,属于自变量。(2)图中显示,脲酶在50 ℃时活性最高,所以作用的最适温度范围是40~60 ℃。为了进一步探究脲酶作用的最适温度,在不加入铜离子(或铜离子浓度一定)的情况下,在温度为40~60 ℃范围内设置更小的温度梯度进行实验,测定尿素分解速率,尿素分解速率最高时的温度为脲酶作用的最适温度。(3)脲酶是蛋白质,幽门螺杆菌是原核生物,故合成脲酶的场所是核糖体。被测者口服用13C标记的尿素,尿素中的碳原子是13C,分子式为13CO(NH2)2,若胃部存在幽门螺杆菌,幽门螺杆菌会产生脲酶,则尿素会被分解为NH3和13CO2,若检测到被测者呼出的气体中含有13CO2,则代表其胃部存在幽门螺杆菌。
突破点2 运用“物质与能量观”分析光合作用与细胞呼吸过程
5.(2024·山西晋中二模)细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应,包括糖酵解、柠檬酸循环和氧化磷酸化三个阶段(如图)。下列叙述正确的是( )
A.无氧呼吸都只在糖酵解阶段释放少量的能量,生成少量ATP
B.葡萄糖进入线粒体基质参与柠檬酸循环,释放CO2
C.图示有氧呼吸的三个阶段均有[H]生成
D.氧化磷酸化阶段需要氧气的参与,释放出的能量大部分贮存在ATP中
答案A
解析无氧呼吸都只在糖酵解阶段(即第一阶段)释放少量的能量,生成少量ATP,A项正确;葡萄糖不进入线粒体基质,B项错误;图示有氧呼吸的第一阶段(糖酵解)、第二阶段(柠檬酸循环)产生[H],第三阶段(氧化磷酸化)需消耗[H],C项错误;氧化磷酸化阶段需要氧气的参与,释放出的能量大部分以热能的形式散失,D项错误。
6.(2024·内蒙古包头一模)下图是人体肌细胞缺氧时进行无氧呼吸的部分反应原理示意图。下列叙述正确的是( )
A.人体肌细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
B.人体肌细胞无氧呼吸NAD+再生的场所是线粒体基质
C.人体肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
D.人体肌细胞无氧呼吸过程中NADH和NAD+的含量处于相对稳定状态
答案D
解析人体肌细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程属于呼吸作用的第一阶段,可以产生少量ATP,A项错误;人体肌细胞无氧呼吸的场所是细胞质基质,不涉及线粒体基质,B项错误;人体肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸,葡萄糖通常作为呼吸的底物,C项错误;据图可知,NADH和NAD+在一定条件下可以相互转化,故人体肌细胞无氧呼吸过程中NADH和NAD+的含量处于相对稳定状态,D项正确。
7.(2024·河南模拟)光系统Ⅱ复合体(PSⅡ)包含P680色素蛋白复合体,可利用光能推动一系列的电子传递反应,使水光解产生氧气和H+。PSⅡ蛋白复合体中的多肽有20多种,如D1、D2、细胞色素b559等,光合色素有叶绿素、类胡萝卜素等。下列分析正确的是( )
A.D1和叶绿素都能与双缩脲试剂产生紫色反应
B.真核细胞的PSⅡ分布在叶绿体的类囊体腔内
C.衰老细胞的PSⅡ彻底降解后得到的产物是氨基酸
D.PSⅡ中的光合色素传递、转换光能,将能量储存在ATP中
答案D
解析蛋白质和多肽能与双缩脲试剂产生紫色反应,叶绿素不含有肽键,不能与双缩脲试剂产生紫色反应,A项错误;真核细胞的PSⅡ分布在叶绿体的类囊体薄膜上,B项错误;PSⅡ包括蛋白质和光合色素,降解后得到的产物除氨基酸外,还有其他成分,C项错误;PSⅡ中的光合色素传递、转换光能,将能量储存在ATP中,D项正确。
8.(2024·山东临沂模拟)当同时给予植物红光和远红光照射时,光合作用的效率大于分开给光的效率,这一现象称为双光增益效应,如图1所示。出现这一现象的原因是光合作用过程中存在两个串联的光系统,即光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ),其作用机理如图2所示。以下相关说法正确的是( )
图1
图2
A.光系统Ⅰ位于叶绿体类囊体,光系统Ⅱ位于叶绿体基质
B.双光增益是通过提高单位时间内光合色素对光能的吸收量来实现的
C.光系统Ⅱ和光系统Ⅰ通过电子传递链串联起来,最终提高了光能的利用率
D.光系统Ⅰ和光系统Ⅱ产生的氧化剂都可以氧化水,从而生成氧气
答案C
解析绿色植物进行光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,故两个光系统均位于叶绿体的类囊体薄膜上,A项错误;单位时间内光合色素对光能的吸收量取决于光照强度、光合色素的量等,由图2可知,双光增益现象得益于PSⅡ和PSⅠ之间形成电子传递链,相互促进,最终提高了光能的利用率,B项错误,C项正确;由图2可知,只有光系统Ⅱ可以氧化水,D项错误。
9.(2024·北京丰台一模)CAM植物白天气孔关闭,夜晚气孔打开,以适应干旱环境。下图为其部分代谢途径,下列相关叙述不正确的是( )
A.催化过程①和过程②所需的酶不同
B.卡尔文循环的场所是叶绿体类囊体薄膜
C.CAM植物白天气孔关闭可减少水分散失
D.夜晚缺乏NADPH和ATP不能进行卡尔文循环
答案B
解析酶具有专一性,因此催化过程①和过程②所需的酶不同,A项正确;据题图可知,卡尔文循环即光合作用的暗反应阶段,CAM植物进行暗反应的场所是叶绿体基质,B项错误;CAM植物白天气孔关闭,能减少水分散失以适应干旱环境,C项正确;CAM植物在夜晚黑暗条件下不能制造有机物,因为没有光照,光反应不能进行,无法为暗反应提供ATP和NADPH,不能进行卡尔文循环,D项正确。
10.(2024·广东肇庆二模)大豆、玉米等植物的叶绿体中存在一种名为Rubisc的酶,参与卡尔文循环和光呼吸。在较强光照下,Rubisc以五碳化合物(RuBP)为底物,在CO2/O2值高时,使RuBP结合CO2发生羧化;在CO2/O2值低时,使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸,具体过程如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A.大豆、玉米等植物的叶片中消耗O2的场所有叶绿体、线粒体
B.光呼吸发生在叶肉细胞的细胞质基质和叶绿体中
C.有氧呼吸和光呼吸均产生ATP
D.干旱、晴朗的中午,叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会降低
答案A
解析大豆、玉米叶片中通过有氧呼吸消耗氧气的场所是线粒体内膜,通过光呼吸消耗氧气的场所是叶绿体基质,A项正确;由题干“在较强光照下,Rubisc以五碳化合物(RuBP)为底物,在CO2/O2值高时,使RuBP结合CO2发生羧化;在CO2/O2值低时,使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸”可知,光呼吸和卡尔文循环发生场所一致,在叶绿体基质中进行,B项错误;由图可知,在CO2/O2的值低时,RuBP结合氧气发生光呼吸,光呼吸会消耗多余的ATP、NADPH,C项错误;干旱、晴朗的中午,胞间CO2浓度会降低,叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会增强,D项错误。
11.(2024·河北沧州模拟)(10分)光反应是一个复杂的反应过程。从光合色素吸收光能开始,经过水的光解、电子传递,光能经过中间转化最终以化学能的形式储存在ATP和NADPH中。下图表示某绿色植物光反应过程,图中虚线表示电子(e-)的传递,PQ既可以传递电子又可以传递H+。请回答下列问题。
(1)图中光反应过程发生的场所是 ;据图分析,光反应过程中具体的能量转化过程为 。
(2)H+的转运对于光反应中ATP的合成具有重要的作用,图中H+跨膜运输的方式是 ;以下过程中,能够增大膜内外H+浓度差的有 (多选)。
A.水光解产生H+
B.PQ转运H+
C.NADP+与H+结合形成NADPH
D.CF0-CF1转运H+
(3)光合作用过程中,光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系。光反应为暗反应提供 (填物质),暗反应为光反应的进行提供 (填物质)。
(4)为探究鱼藤酮是否能抑制叶绿体中ATP合酶的作用,需要开展对照实验。除控制变量外,还应为离体的叶绿体培养液提供 (至少填2个)等条件,以保证光合作用顺利进行。若鱼藤酮能抑制叶绿体中ATP合酶的作用,以C3含量为测量指标时,短时间内,实验结果应是 。
答案(1)叶绿体的类囊体薄膜 光能→电能→ATP和NADPH中的化学能
(2)协助扩散和主动运输 ABC
(3)NADPH、ATP NADP+、ADP和Pi
(4)适宜的温度、适宜光照、适宜浓度的CO2 实验组的C3含量高于对照组的
解析(1)题图表示某绿色植物光反应过程,光反应发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜;据题图分析可知,光反应过程中具体的能量转化过程为光能→电能→ATP和NADPH中的化学能。(2)H+跨膜运输的方式有从膜内到膜外的协助扩散和从膜外到膜内的主动运输;由于膜内的H+浓度高于膜外的,所以提高膜内H+的浓度或降低膜外H+的浓度,都能够增大膜内外H+浓度差。(3)光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应为光反应的进行提供NADP+、ADP和Pi。(4)除控制变量外,为保证光合作用顺利进行,还需要为离体的叶绿体培养液提供适宜的温度、适宜光照、适宜浓度的CO2等条件。若鱼藤酮能抑制叶绿体中ATP合酶的作用,以C3含量为测量指标时,实验结果应是实验组中光反应为暗反应提供的ATP减少,影响C3的还原,而短时间内CO2的固定正常进行,所以C3含量增多,即实验组的C3含量高于对照组的。
12.(2024·黑吉辽卷)(12分)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3,当CO2/O2的值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中的主要物质变化如图1所示。
在叶绿体中:C5+CO22C3 ①
C5+O2C3+C2②
在线粒体中:2C2+BAD'C3+CO2+NADH+H+③
注:C2表示不同种类的二碳化合物,C3也类似。
图1
光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。
(1)反应①是 过程。
(2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3所示。图2中植物光合作用所需CO2的来源除了有外界环境,还有 和 (填生理过程)。7—10时株系1和2与WT的净光合速率逐渐产生差异,原因是 。据图3中的数据 (填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是
。
(4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是 。
图2
图3
答案(1)CO2的固定
(2)细胞质基质 线粒体基质(两空答案可对调)
(3)光呼吸 呼吸作用(两空答案可对调) 株系1和2导入了改变光呼吸的基因,光呼吸强度发生改变,因为光呼吸能将已经同化的碳释放,故株系1和2与WT的净光合速率产生差异 不能 除了净光合速率,总光合速率还与呼吸速率、光呼吸速率有关,从图3无法得出呼吸速率和光呼吸速率,所以不能计算出株系1的总光合速率
(4)在相同光照强度和CO2浓度下,株系1与株系2和WT相比,株系1的净光合速率最大
解析(1)由反应式①可知,这个过程在叶绿体基质中进行,称为CO2的固定。(2)以葡萄糖为反应物的有氧呼吸有三个阶段,第一阶段在细胞质基质中进行,产物为丙酮酸和NADH;第二阶段在线粒体基质中进行,产物为CO2和NADH;第三阶段在线粒体内膜上进行,产物为水,故以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质。(3)由题干可知,光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程,再根据题图2和题图3可以判断出净光合速率的大小与光照强度以及CO2浓度的关系,从而进行解题。(4)由题图2可知,在相同光照条件下,株系1的净光合速率最大;由题图3可知,在相同CO2浓度下,株系1的净光合速率最大。
13.(2024·天津模拟)(12分)植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO2的过程,会导致光合作用减弱、作物减产。研究人员为获得光诱导型高产水稻,在其叶绿体内构建一条光呼吸支路(GMA途径)。
图1
图2
(1)图1所示光呼吸过程中,O2与CO2竞争结合 ,抑制了光合作用中的 阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢,造成碳流失进而导致水稻减产。
(2)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量,以及G酶总表达量随时间的变化情况(图2)。
①外源G酶基因表达量与PFD(代表光合有效光辐射强度)大致呈正相关,仅在14时明显下降,由此推测外源G酶基因表达除受光照强度影响外,还可能受 等因素的影响。
②据图2可知,12~14时, (填“外源”或“内源”)G酶表达量显著升高,推测此时段转基因水稻光呼吸 。
(3)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产,而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释:尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→ →水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。
A.光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加
B.光合产物可以及时运输到籽粒
C.G酶表达量的动态变化,使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加
答案(1)R酶 暗反应(或CO2的固定)
(2)气孔导度、CO2浓度、温度 内源 增强
(3)C→A→B
解析(1)CO2与R酶结合后进行光合作用的暗反应阶段,同时O2也能够和R酶结合生成2-PG,所以光呼吸过程中,O2与CO2竞争结合R酶,同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢,造成碳流失进而导致水稻减产。(2)①外源G酶基因表达量与PFD(代表光合有效光辐射强度)大致呈正相关,仅在14时明显下降,由此推测外源G酶基因表达除受光照强度影响外,还可能与气孔导度、CO2浓度、温度等因素有关。②据图2可知,12~14时,总G酶和外源G酶的表达量差值最大,说明此时内源G酶表达量显著升高,推测此时段转基因水稻光呼吸增强。(3)本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率,合理解释为尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→G酶表达量的动态变化,使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加→光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加→光合产物可以及时运输到籽粒→水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。
突破点3 结合生产实践考查细胞呼吸和光合作用的影响因素
14.(2024·山东菏泽模拟)农耕中通常将玉米和大豆间作。某条件下测得单作和间作的数据如下:玉米光饱和点为3 klx和9 klx,大豆叶绿素含量为1.8 mg/g和2.2 mg/g,大豆净光合速率为11 μml/(m2·s)和8.5 μml/(m2·s)。下列叙述正确的是( )
A.推测玉米适合间作,可用CO2的消耗速率代表玉米的净光合速率
B.大豆间作时产量低于单作,与玉米株高较高使大豆被遮光影响了光反应有关
C.大豆间作时叶绿素含量增加,利于其在光照强度较弱时吸收红外光和蓝紫光
D.大豆根部根瘤菌通过固氮作用积累的氮元素主要用于作物细胞中磷脂、淀粉的生成
答案B
解析根据光饱和点变化推测玉米适合间作,可用CO2的吸收速率代表玉米的净光合速率,CO2的消耗速率代表总光合速率,A项错误;间作时玉米株高较高使大豆被遮光,影响了大豆的光反应,进而影响了净光合速率,使大豆产量下降,B项正确;大豆间作时叶绿素含量增加,利于其在光照强度较弱时吸收红光和蓝紫光,C项错误;大豆根部根瘤菌通过固氮作用积累的氮元素用于作物细胞中磷脂、ATP、NADPH等的生成,淀粉中不含氮元素,D项错误。
15.光补偿点是指植物的光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物的光合速率达到最大时所需要的光照强度。下表为三种植物的光补偿点[单位:μml/(m2·s)]和光饱和点[单位:μml/(m2·s)],其他环境条件相同且最适宜。下列相关叙述错误的是( )
A.三种植物中,最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲
B.若适当提高温度,则植物丙的光饱和点将变大
C.100 μml/(m2·s)的光照强度下,植物乙的有机物积累量比植物甲的多
D.光照强度长期低于光补偿点,不利于植物的正常生长
答案B
解析植物甲的光补偿点和光饱和点都最高,所以三种植物中,最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲,A项正确;由题意可知,其他环境条件都最适宜,故若适当提高温度,则植物丙的光饱和点将变小,B项错误;100 μml/(m2·s)的光照强度下,植物乙的有机物积累量为正值,而植物甲的有机物积累量为负值,植物乙的有机物积累量比植物甲的多,C项正确;光照强度长期低于光补偿点,不利于植物的正常生长,D项正确。
16.与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是( )
a
b
A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度)
B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2等量时的光照强度)
C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
答案D
解析由图a可知,t1较多的叶绿体分布在光照下,t2较少的叶绿体分布在光照下,由此可推断,t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度),t1比t2具有更低的光补偿点(光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2等量时的光照强度),A、B两项正确;通过题干信息可知,三者的叶绿素含量及其他性状基本一致,由此推测,三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关,C项正确;在一定光照强度下,三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大,但是超过光饱和点,再增大光照强度,三者光合速率的差异不再变化,D项错误。
17.(2024·山东聊城模拟改编)强光胁迫会导致大豆出现光抑制现象。接近光饱和点的强光会导致大豆的光系统Ⅱ(PSⅡ)出现可逆失活,失活状态的PSⅡ加强了能量耗散,以避免受到进一步破坏。该过程中起重要作用的是参与构成PSⅡ的D1蛋白。强光下D1即开始降解,其净损失率与PSⅡ单位时间接受的光量子数呈正相关。编码D1的psbA基因定位于叶绿体基因组,科研人员尝试将蓝细菌的psbA基因导入大豆细胞核(纯合品系R),结果发现在强光下D1的降解率并没有下降,但光饱和点提高了。下列说法正确的是( )
A.强光下D1的降解速率不能超过其补充速率
B.PS Ⅱ等吸收的光能一部分储存在ATP、NADPH中
C.品系R的核基因psbA表达产物应定位于叶绿体基质中
D.强光下气孔关闭,可能导致C5的含量迅速降低,阻碍暗反应的进行
答案B
解析强光下D1的降解速率可超过其补充速率,导致PSⅡ单位时间接受的光量子数减少,A项错误;PSⅡ等吸收的光能一部分储存在ATP、NADPH中,一部分以热能的形式散失,B项正确;叶绿体基因组编码的蛋白质定位于叶绿体中,C项错误;强光下气孔关闭,CO2吸收减少,CO2的固定减慢,C3的还原不变,C5的含量会积累,阻碍暗反应的进行,D项错误。
18.(2024·福建模拟)(13分)过强的光照会引起参与光反应的PSⅡ复合体(PSⅡ)中D1蛋白的损伤。植物可通过降解受损的D1蛋白,合成、组装和加工新的D1蛋白等步骤来修复PSⅡ(图1)。回答下列问题。
图1
(1)PSⅡ复合体位于 上,其D1组分的损伤可能阻碍光反应阶段合成 ,进而阻碍暗反应的进行。
(2)高温胁迫会加重D1的光损伤,并影响PSⅡ的修复过程。甜菜碱可调节高温胁迫下PSⅡ的修复过程,起到一定的保护作用。已知野生型番茄不能合成甜菜碱,研究者将甜菜碱合成基因(cdA)导入野生型番茄中,利用野生型和转基因番茄设置了八组实验,培养一段时间后,在⑤~⑧组中添加林可霉素,所有组别在强光下再培养一段时间,检测各组D1蛋白的含量,结果如图2所示。
注:林可霉素可抑制D1合成。
图2
①设置加入林可霉素组别的目的 。
②有人认为,高温通过抑制D1合成来加重光损伤。图2结果是否支持该观点?请说明理由: 。
③甜菜碱调节高温胁迫下PSⅡ修复过程的机理是 。
答案(1)叶绿体的类囊体薄膜 ATP和NADPH
(2)阻碍D1合成后,用D1的含量反映其降解水平 不支持。D1含量②-⑥>①-⑤或④-⑧>③-⑦,说明高温条件下D1的合成量大于正常情况 甜菜碱能使高温胁迫加重D1光损伤的程度下降,有利于PSⅡ修复
解析(1)光合色素的主要功能是吸收、传递并转化光能,而光合色素存在于叶绿体的类囊体薄膜上,而光系统Ⅱ(PSⅡ)也是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所,因此PSⅡ位于叶绿体的类囊体薄膜上,其D1组分的损伤可能阻碍光反应阶段合成ATP和NADPH。(2)林可霉素可抑制D1合成,设置加入林可霉素组别的目的是阻碍D1合成后,用D1的含量反映其降解水平。由图2可知,D1含量②-⑥>①-⑤或④-⑧>③-⑦,说明高温条件下D1的合成量大于正常情况,因此高温通过抑制D1合成来加重光损伤的说法不正确。根据②④组或⑥⑧组的比较可知,高温胁迫加重D1光损伤,甜菜碱能提高D1蛋白含量,使高温胁迫加重D1光损伤的程度下降,有利于PSⅡ修复。
组别
反应温度/℃
1号
2号
3号
4号
A
冰浴
++++
+++
+++
-
B
15
++++
+++
+++
-
C
60
+++
-
-
-
D
85
++++
++
++
-
植物种类
植物甲
植物乙
植物丙
光补偿点
140
68
39
光饱和点
1 450
1 260
980