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高考大題預測練 一 細胞代謝 45分鐘，100分。 1.(12分)科學家在黑暗條件下，將離體葉綠體浸泡在pH=4的酸性溶液中不能產(chǎn)生ATP(圖1)，當葉綠體基質(zhì)和類囊體腔均達到pH=4時也不能產(chǎn)生ATP(圖2)，將其轉(zhuǎn)移到pH=8的堿性溶液中(圖3)發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生ATP?；卮鹣铝袉栴}： (1)該實驗是研究葉綠體中ATP產(chǎn)生的機理，由實驗結(jié)果可以推測，葉綠體中ATP合成的必要條件是________________________________________。 (2)綠色植物在光合作用時，葉綠體中ATP的合成部位是__________，葉綠體依靠光反應中__________過程在類囊體腔部位積累H+產(chǎn)生類似于圖3的條件。 (3)圖3實驗狀態(tài)下，葉綠體________(填“會”或“不會”)釋放氧氣，其原因是______________________________________________________________。 【解題指導】解答本題的關(guān)鍵是： (1)三圖所示只有圖3葉綠體中能產(chǎn)生ATP。 (2)實驗條件是離體的葉綠體、黑暗的環(huán)境條件。 (3)三圖的主要不同是不同部位pH不同(H+濃度不同)。 【解析】(1)由實驗結(jié)果可知，三種條件下只有圖3的條件才能產(chǎn)生ATP，與圖1、圖2相比，圖3的條件是類囊體腔中的pH低于葉綠體基質(zhì)，即類囊體腔中的H+濃度高于葉綠體基質(zhì)。 (2)綠色植物在光合作用時，葉綠體中ATP的合成部位是類囊體薄膜上，葉綠體中水的光解會產(chǎn)生H+，H+積累形成類似于圖3的條件。 (3)由于實驗在黑暗條件下進行，葉綠體內(nèi)無法進行水的光解，因此不能釋放氧氣。 答案：(1)類囊體腔中的H+濃度高于葉綠體基質(zhì)(或類囊體腔中的pH低于葉綠體基質(zhì)) (2)類囊體薄膜上　水的光解　(3)不會　在黑暗條件下，葉綠體不能進行水的光解，不能釋放氧氣 2.(12分)對普通小麥和某耐旱小麥品種進行干旱脅迫實驗。實驗期間平均溫度白天保持在20℃，夜間保持在8℃，在同一適宜光照強度下每天光照15小時。在干旱處理后第10天測定相關(guān)變量，結(jié)果如下表，回答下列問題： 品種 普通小麥 耐旱小麥 處理 對照 干旱 對照 干旱 植株干重(g株-1) 0.68 0.45 0.79 0.69 葉綠素含量(mgcm-2) 22 26 27 27 葉面積(cm2株-1) 110 57 83 67 凈光合速率 (μmolCO2m-2s-1) 17 24 22 23 (1)小麥光合作用色素位于葉綠體中________(填結(jié)構(gòu)名稱)上，四種光合色素都主要吸收的光是______，水參與光反應后的產(chǎn)物是__________。 (2)由表中數(shù)據(jù)可知，普通小麥通過提高____________來適應干旱環(huán)境。 (3)表中數(shù)據(jù)顯示，干旱主要通過影響________，從而影響耐旱小麥的生長。請用表中數(shù)據(jù)說明干旱是否有利于耐旱小麥的生長？________________________ ______________。 【解析】(1)小麥光合作用色素位于葉綠體中的類囊體薄膜上，四種光合色素都主要吸收的光是藍紫光，水參與光反應后的產(chǎn)物是O2和[H]。 (2)由表中數(shù)據(jù)可知，普通小麥在干旱條件下葉綠素含量和凈光合速率均比對照組高，說明普通小麥通過提高葉綠素含量和凈光合速率來適應干旱環(huán)境。 (3)與對照組相比，干旱條件下兩種小麥的葉面積均減小，說明干旱主要通過影響葉面積，進而影響耐旱小麥的生長。由表中數(shù)據(jù)可知，耐旱小麥在干旱環(huán)境下植株干重降低，說明干旱不利于耐旱小麥的生長。 答案：(1)類囊體薄膜　藍紫光　O2和[H] (2)葉綠素含量和凈光合速率 (3)葉面積　否，耐旱小麥在干旱環(huán)境下植株干重降低 3.(12分)對黃瓜植株不同著生位置的葉片的結(jié)構(gòu)及光合作用進行研究，部分結(jié)果如下，分析回答問題： (1)上位葉(著生于植株上部)的光合作用速率和CO2固定速率均明顯高于下位葉(著生于植株基部)，其主要原因是下位葉接受的光照較弱，光反應產(chǎn)生的____________較少，影響了暗反應中________的還原，從而影響了對CO2的固定。 (2)上位葉的光飽和點和光補償點均明顯高于下位葉。若下圖中的曲線Ⅰ表示上位葉在不同的光照強度下的光合速率(以吸收CO2的相對值表示)，則表示下位葉的光合速率的曲線最可能是______。 (3)觀察上位葉和下位葉的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)下位葉的葉綠體數(shù)量多、體積大，葉綠體中的基粒數(shù)和每個基粒中的類囊體數(shù)量都比較多。上述項目中，能在光學顯微鏡下觀察到的是__________。這種結(jié)果表明，生物體的結(jié)構(gòu)和______是相適應的。 【解析】(1)弱光下，光反應產(chǎn)生[H]和ATP減少，影響了暗反應中C3的還原，從而影響了對CO2的固定。 (2)由題可知，上位葉的光飽和點和光補償點均明顯高于下位葉，則上位葉光合速率也明顯高于下位葉。若曲線Ⅰ表示上位葉在不同的光照強度下的光合速率，則圖中曲線Ⅳ光補償點高于曲線Ⅰ，而曲線Ⅱ光合作用強度與曲線Ⅰ無明顯差異，只有曲線Ⅲ光補償點和光飽和點均低于曲線Ⅰ，且光合速率也明顯低于曲線Ⅰ，因此曲線Ⅲ為下位葉在不同的光照強度下的光合速率。 (3)在光學顯微鏡下可以觀察到葉綠體的形態(tài)和數(shù)量，而葉綠體的結(jié)構(gòu)(雙層膜結(jié)構(gòu)和基粒)為亞顯微結(jié)構(gòu)，需要利用電子顯微鏡才能觀察。從實驗中可以得出由于上位葉與下位葉在葉綠體數(shù)量和基粒數(shù)量、結(jié)構(gòu)等方面的差異，導致光合作用上的差異，這表明了生物體的結(jié)構(gòu)和功能是相適應的。 答案：(1)[H]和ATP　C3　(2)Ⅲ (3)葉綠體數(shù)量(和大小)　功能 4.(10分)采用一定的方法分離得到小球藻細胞中的葉綠體和線粒體后，進行了如下實驗：將葉綠體和線粒體分別加入甲、乙兩支試管中，甲中盛有適宜濃度的NaHCO3溶液，乙中盛有適宜濃度的丙酮酸溶液，當處于充足光照且其他條件適宜的環(huán)境中，兩支試管內(nèi)都會產(chǎn)生氣泡。請分析回答： (1)小球藻含豐富的葉綠素，葉綠素主要吸收________光，其分子中含有______(填“Fe”“Ca”或“Mg”)。 (2)從小球藻細胞中分離得到葉綠體和線粒體的常用方法是________。 (3)甲中的氣泡產(chǎn)生于光合作用的________階段，該階段同時產(chǎn)生的ATP、[H]直接用于還原________(填“CO2”“C3”或“C5”)；乙中的氣體可使________水溶液由藍變綠再變黃。 (4)原實驗在黑暗且其他條件相同的環(huán)境中進行，則甲、乙兩支試管內(nèi)的實驗現(xiàn)象分別是____________________，原因是______________________________ _________________________________________________________________。 【解析】(1)葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，葉綠素分子結(jié)構(gòu)中含有Mg。 (2)實驗中常用來分離細胞中葉綠體和線粒體的方法是差速離心法，差速離心法是用不同的離心速度將密度不同的細胞結(jié)構(gòu)分離開。 (3)甲中放入的是葉綠體，光合作用光反應階段，水光解產(chǎn)生氧氣和[H]，同時產(chǎn)生ATP。光合作用光反應階段提供的ATP、[H]直接用于暗反應中還原C3為C5和(CH2O)；乙中放入的是線粒體，有氧呼吸第二階段，在線粒體基質(zhì)中，丙酮酸和水徹底分解為二氧化碳和[H]，二氧化碳可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。 (4)甲試管放入的是葉綠體，在無光照條件下，不能進行光合作用，所以沒有氣泡產(chǎn)生；乙試管中放入的是線粒體，且含有丙酮酸，能進行有氧呼吸第二階段，所以有二氧化碳產(chǎn)生。 答案：(1)紅光和藍紫　Mg　(2)差速離心法 (3)光反應　C3　溴麝香草酚藍 (4)甲試管中無氣泡生成，乙試管中有氣泡生成　黑暗條件下甲試管內(nèi)不能進行光合作用(或光反應或水的光解)，乙試管中線粒體能分解丙酮酸產(chǎn)生CO2 5.(12分)當環(huán)境溫度不適宜植物生長時，植物體內(nèi)自由基含量升高，導致細胞內(nèi)過氧化物酶的活性增強。為了研究細胞分裂素和溫度對某植物生長的影響，研究人員做了相關(guān)實驗，實驗處理前過氧化物酶活性的初始值為14.3U，實驗處理后測定的過氧化物酶活性如下表所示。請分析回答： (1)植物體內(nèi)產(chǎn)生的自由基會攻擊DNA，導致堿基對缺失，引起__________，進而使某些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變。 (2)表中有__________個條件組合處理后，植物體內(nèi)過氧化物酶的活性下降。與2 mg/L的細胞分裂素相比，4 mg/L的細胞分裂素對自由基的產(chǎn)生起到________________作用。 (3)據(jù)表分析，實驗中最適合該植物生長的條件組合是________________，作出判斷的依據(jù)是____________________。 【解析】(1)由題可知，自由基會導致DNA堿基對缺失，引起基因突變。 (2)由于實驗處理前過氧化物酶活性的初始值為14.3U，因此過氧化物酶活性低于14.3U的條件組合有3個，分別是細胞分裂素濃度4 mg/L、溫度22℃，細胞分裂素濃度6 mg/L、溫度22℃和細胞分裂素濃度6 mg/L、溫度26℃。由于植物體內(nèi)自由基含量升高，導致細胞內(nèi)過氧化物酶活性增強，由表可知，與2 mg/L的細胞分裂素相比，4 mg/L的細胞分裂素處理時過氧化物酶活性低，則細胞內(nèi)自由基含量低，因此可以判斷4 mg/L的細胞分裂素對自由基的產(chǎn)生起到抑制作用。 (3)由題可知，過氧化物酶活性最低時，自由基含量最少，最適合該植物生長，由表中數(shù)據(jù)可知，細胞分裂素濃度為6 mg/L、溫度為22℃時過氧化物酶活性最低，最適合該植物生長。 答案：(1)基因突變　(2)3　抑制 (3)細胞分裂素濃度為6 mg/L、溫度為22℃　此條件下，過氧化物酶活性最低，說明此時植物體內(nèi)自由基最少，植物生長條件最適宜 6.(10分)研究小組將生長狀況相似的菠菜幼苗均分為A、B兩組進行實驗探究。A組培養(yǎng)在完全培養(yǎng)液中，B組培養(yǎng)在缺Mg2+的培養(yǎng)液中，其他條件相同且適宜。一段時間后，持續(xù)提供14C標記的CO2進行光合作用?；卮鹣铝袉栴}： (1)菠菜細胞吸收Mg2+的方式為________________，此過程____________(填”消耗”或”不消耗”)ATP。 (2)請列舉出本實驗的兩個無關(guān)變量：________、________。 (3)一段時間后檢測，發(fā)現(xiàn)B組產(chǎn)生的含有14C標記的(CH2O)的量比A組低，原因是缺Mg2+導致葉片中________含量減少，從而直接影響光合作用的____________(填反應階段)。 (4)在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)6 s后含有14C的物質(zhì)種類要比0.5 s后的多。菠菜最初產(chǎn)生的含有14C的物質(zhì)為______________，場所是________________。 【解析】(1)植物細胞吸收無機鹽離子的方式是主動運輸，需要消耗ATP。 (2)本實驗自變量為有無Mg2+，其他影響光合作用的因素如溫度、光照、pH等均為無關(guān)變量。 (3)Mg是合成葉綠素的元素，缺少Mg2+不利于葉綠素的合成，缺少葉綠素，葉綠體吸收的光能減少，導致光反應產(chǎn)生的[H]和ATP不足，C3的還原減少，最終使(CH2O)合成減少。 (4)暗反應階段，CO2不能直接被[H]還原，必須先在葉綠體基質(zhì)中與C5結(jié)合，形成兩個C3分子，最終C3經(jīng)過一系列變化，形成糖類，所以菠菜最初產(chǎn)生的含有14C的物質(zhì)為C3，場所是葉綠體基質(zhì)。 答案：(1)主動運輸　消耗 (2)溫度、光照、pH等(答出兩項即可) (3)葉綠素　光反應　(4)C3　葉綠體基質(zhì) 7.(16分)為研究某種經(jīng)濟作物光合作用的影響因素，研究小組將其分為4組，分別用強度相同的4種可見光照射，在不同CO2濃度下，測定各組葉片的凈光合速率(各組呼吸速率基本不變)，得到各組葉片的CO2補償點、CO2飽和點。數(shù)據(jù)如下表： 組別 光質(zhì) CO2補償點 (μmol mol-1) CO2飽和點 (μmol mol-1) 最大凈光合速率 (μmolCO2 m-2s-1) A 白光 78.3 1 297.5 31.2 B 紅光 83.1 1 218.3 26.1 C 黃色 91.8 1 174.9 20.4 D 藍光 99.2 1 334.6 33.4 (CO2補償點指葉片吸收CO2的速率與釋放CO2的速率相同時的外界環(huán)境中CO2濃度。CO2飽和點指葉片的光合速率不再隨CO2濃度的升高而增大時的外界環(huán)境中CO2濃度) 回答下列問題： (1)該實驗的自變量是____________。 (2)在光照條件下，葉肉細胞吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP來自_____________ _________(填寫細胞內(nèi)場所)。 (3)環(huán)境CO2濃度為99.2μmolmol-1時，葉片凈光合速率最低的是________組作物。環(huán)境CO2濃度為1 400μmolmol-1時，葉片凈光合速率最高的是____組作物。 (4)在大棚栽培中不宜用黃光作為補充光源，原因是______________________ __________，無法顯著提高光合速率。 【解析】(1)本實驗在4種可見光照射、不同CO2濃度下，測定各組葉片的凈光合速率，因此自變量為光質(zhì)和CO2濃度。 (2)在光照條件下，葉肉細胞吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP來自細胞呼吸，場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。 (3)由題表可知，環(huán)境CO2濃度99.2μmolmol-1是D組作物的CO2補償點，且高于其他3組的CO2補償點，因此D組葉片凈光合速率為0，在4組中最低。環(huán)境CO2濃度為1 400μmolmol-1時，超過了4組作物的CO2飽和點，因此葉片凈光合速率最高的也是D組作物。 (4)由表可知，黃光組最大凈光合速率最低，說明葉綠體色素對黃光的利用率(或吸收率)較低，因此在大棚栽培中不宜用黃光作為補充光源。 答案：(1)光質(zhì)和CO2濃度　(2)細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體 (3)D　D　(4)葉綠體色素對黃光的利用率(或吸收率)較低(葉綠體色素主要吸收紅光和藍紫光) 8.(16分)為了探究補光光質(zhì)對萵苣光合作用的影響，科學家設計了4組不同光照分別處理長勢相同的萵苣幼苗，第40天進行測定，4組不同光照及測定的實驗結(jié)果見下表，分析回答下列問題： 組別 A B C D 處理 白光 白光+ 紅光 白光+ 藍光 白光+ 紅光+ 藍光 葉綠素含量 (mgg-1) 葉綠素a 0.52 0.54 0.42 0.63 葉綠素b 0.12 0.12 0.09 0.14 凈光合速率 (μmolCO2m-2s-1) 4.9 5.3 5.6 3.2 氣孔導度 (mmolH2Om-2s-1) 234 214 240 184 (1)在本實驗過程中，A組的作用是______，同時補充紅光和藍光________(填“促進”或“抑制”)萵苣生長。實驗中選用紅、藍兩種光源作為補充光源的依據(jù)是________________________。 (2)若用該實驗培養(yǎng)的萵苣葉做綠葉中色素的提取與分離實驗，則濾紙條上自上而下第四條色素帶的顏色是______色，該色素帶顏色最深的是__________組。 (3)D組凈光合速率最低，根據(jù)表中數(shù)據(jù)推測，最可能的原因是______________，與C組相比，葉肉細胞中的C3含量______(填“較高”“相等”或“較低”)。 【解析】(1)本實驗目的是探究補光光質(zhì)對萵苣光合作用的影響，用白光組可以作為對照。與對照組相比，同時補充紅光和藍光組凈光合速率減小，因此同時補充紅光和藍光抑制萵苣生長。由于綠葉中的色素主要吸收紅光和藍紫光，因此實驗中選用紅、藍兩種光源作為補充光源。 (2)用該實驗培養(yǎng)的萵苣葉做綠葉中色素的提取與分離實驗時，濾紙條上自上而下第四條色素帶為葉綠素b，顏色是黃綠色，該色素帶顏色最深的是D組。 (3)與其他組相比，D組葉綠素含量增加，但凈光合速率最低，原因是氣孔導度降低，影響了CO2供應，與C組相比，葉肉細胞中的C3含量較低。 答案：(1)對照　抑制　綠葉中的色素主要吸收紅光和藍紫光 (2)黃綠　D　(3)CO2供應不足　較低 【加固訓練】 生物細胞呼吸的底物(有機物)種類及含量的差異，會導致細胞呼吸釋放的CO2與吸收的O2比值發(fā)生差異，這可用呼吸商表示：呼吸商(RQ)=細胞呼吸釋放的CO2/細胞呼吸吸收的O2，為了測定種子萌發(fā)時的呼吸商(只考慮有氧呼吸)，現(xiàn)準備了錐形瓶、瓶塞、小燒杯、濾紙、帶刻度的玻璃管、發(fā)芽的小麥種子、10%的NaOH溶液、NaHCO3、清水等，并組裝成下面的3套裝置： 其中甲實驗裝置設計如下：錐形瓶內(nèi)放入一盛有10%的NaOH溶液的小燒杯，杯中插入一根濾紙折疊條。瓶底放入一些蒸餾水浸泡過的濾紙圓片，再將若干經(jīng)消毒并充分吸脹的小麥種子平鋪在濾紙圓片上，加入適量蒸餾水。整個裝置密封，并放置到20℃恒溫環(huán)境中培養(yǎng)。 (1)小燒杯中插入一根濾紙折疊條的作用是________________________。 (2)由于發(fā)芽小麥種子(已消毒)的細胞呼吸，甲裝置內(nèi)的氣體發(fā)生了變化，使得墨滴向右移動，說明瓶內(nèi)氣體減少了。減少的氣體是__________________。 (3)甲裝置內(nèi)的氣體變化還不足以求出發(fā)芽小麥的呼吸商，由此還要利用乙裝置來測定發(fā)芽小麥細胞呼吸過程中的某一種氣體的變化，進而測定單位質(zhì)量小麥種子呼吸時CO2釋放量與O2消耗量的比值，請將下面主要的方法步驟補充完整： ①_______________________________________________________； ②用同質(zhì)量的小麥種子在相同環(huán)境下進行與上述實驗相同的操作； ③測出______________________________________________________； ④再計算出CO2釋放量。 (4)若甲裝置測出的實驗數(shù)據(jù)(墨滴移動量)為X，乙裝置測得的實驗數(shù)據(jù)(墨滴移動量)為Y，則呼吸商計算式為：______________________。如果呼吸商小于1，說明呼吸底物中含脂肪。據(jù)此可判斷出干重相同的油菜種子和小麥種子在萌發(fā)時有氧呼吸CO2釋放量與O2消耗量的比值為油菜種子________(填“大于”“等于”或“小于”)小麥種子。 (5)為了校正環(huán)境因素引起的實驗測量誤差，必須另設丙裝置進行校正。則應對丙裝置作相應處理：錐形瓶中加入________________，小燒杯內(nèi)加入________ ________，其他處理與實驗組完全相同，同時記錄相同時間內(nèi)的讀數(shù)變化。如果丙裝置的墨滴在實驗后向左移動量為Z，則氧氣實際消耗量應為__________。 【解析】(1)小燒杯中的NaOH溶液能吸收CO2，插入濾紙折疊條能使NaOH溶液擴散到濾紙條上，增大吸收CO2的能力。 (2)甲裝置內(nèi)發(fā)芽小麥種子進行有氧呼吸，吸收氧氣，釋放CO2，釋放的CO2被NaOH吸收，因此減少的氣體是O2。 (3)裝置乙測定的另一種氣體應為CO2，則裝置內(nèi)的小燒杯中的NaOH溶液應換成清水，測定相同時間內(nèi)密閉系統(tǒng)的氣體體積凈變化量。 (4)裝置甲測得的X值是O2吸收量，也等于有氧呼吸CO2釋放量，裝置乙測得的Y值是無氧呼吸CO2釋放量，因此細胞呼吸釋放的CO2總量為X+Y，則呼吸商計算式為：(X+Y)/X。如果呼吸商小于1，說明呼吸底物中含脂肪，與小麥種子相比，油菜種子中的脂肪含量高，因此干重相同的油菜種子和小麥種子在萌發(fā)時有氧呼吸CO2釋放量與O2消耗量的比值為油菜種子小于小麥種子。 (5)對照組應加入死種子(無細胞呼吸)，檢測環(huán)境條件對瓶內(nèi)氣體體積的影響。如果丙裝置的墨滴在實驗后向左移動量為Z，說明溫度升高導致氣體體積增大，則氧氣的消耗量應為X+Z。 答案：(1)增大吸收CO2的能力　(2)O2 (3)①錐形瓶內(nèi)的小燒杯中不加入NaOH溶液，以等量的清水代之 ③相同時間內(nèi)密閉系統(tǒng)的氣體體積凈變化量 (4)(X+Y)/X　小于 (5)與實驗組等量的死種子　與實驗組等量的清水　X+Z