新教材适用2023版高考生物二轮复习命题篇强化练2细胞代谢.docx

命题篇强化练21.载体蛋白磷酸化一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子,载体分子对一定的离子有专一的结合部位,能选择性地携带某种离子通过膜,载体的活化需要ATP,其转运离子的情况如图。下列相关叙述错误的是()A.据图分析可知,载体分子与酶都具有专一性B.温度通过影响呼吸酶的活性来影响植物根系对矿质元素的吸收C.磷酸激酶与ATP水解有关,磷酸酯酶与ATP合成有关D.未活化的载体在膜中磷酸激酶和ATP的作用下又可使其磷酸化,而再度活化2.载体蛋白磷酸化(2022广东深圳期末)ATP可将蛋白质磷酸化,磷酸化的蛋白质会改变形状做功,从而推动细胞内一系列反应的进行,其机理如图所示。下列分析错误的是()A.磷酸化或去磷酸化可能改变蛋白质的空间结构B.磷酸化的蛋白质做功,失去的能量用于合成ATPC.主动运输过程中载体蛋白中的分子势能先增加后减少D.ATP水解时脱离的磷酸基团若未转移给其他分子,则形成游离磷酸3.C4植物(2022全国卷甲)根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的,光反应阶段的产物是(答出3点即可)。 (2)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,原因是(答出1点即可)。 (3)干旱会导致气孔开度减小,研究发现在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析,可能的原因是。4.希尔反应(2021湖南卷)图a为叶绿体的结构示意图,图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题。图a图b(1)图b表示图a中的结构,膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-,光能转化成电能,最终转化为和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中电子传递速率会(填“加快”或“减慢”)。 (2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系,研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体,在离体条件下进行实验,用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体,以相对放氧量表示光反应速率,实验结果如表所示。实验项目叶绿体类型叶绿体A:双层膜结构完整叶绿体B:双层膜局部受损,类囊体略有损伤叶绿体C:双层膜瓦解,类囊体松散但未断裂叶绿体D:所有膜结构解体破裂成颗粒或片段实验一:以Fecy为电子受体时的放氧量100167.0425.1281.3实验二:以DCIP为电子受体时的放氧量100106.7471.1109.6注:Fecy具有亲水性,DCIP具有亲脂性。据此分析:叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明,叶绿体双层膜对以(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是。 该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于,从而提高光反应速率。 以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C、D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释: 。5.光呼吸(2022江苏南通模拟)光呼吸是植物绿色组织利用光能,吸收O2并释放CO2的过程。C3植物在环境中CO2/O2比值出现异常时容易发生光呼吸造成作物减产,部分过程如下图中实线所示。某课题组利用基因工程技术将GLO1、CAT、GCL和TSR四个酶基因导入水稻叶肉细胞并表达,成功构建了一条光呼吸代谢支路(GCGT支路)。该支路使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内代谢释放CO2,产生的H2O2由CAT分解,代谢过程如下图中虚线所示。请分析回答下列问题。水稻光呼吸及叶绿体中GCGT支路示意图(1)据图可知,直接参与光呼吸的细胞结构有,R酶既能催化(物质)反应,也能催化(物质)反应。 (2)据图推测,CO2/O2比值(填“升高”或“降低”)时有利于光呼吸发生,而不利于光合作用发生。光呼吸增强会降低作物产量的主要原因是。(3)构建GCGT支路的基因表达载体时,目的基因的5'端均融合了水稻叶绿体定向信号肽RC2序列,这一操作的目的是。在构建GCGT支路时需要导入过氧化氢酶(CAT)基因的原因是。 (4)科研人员分别测定了野生型水稻株系和4个上述转基因水稻株系的相关光合参数,结果表明,4个转基因株系的净光合速率分别比野生型提高了12.5%、7.79%、15.8%和7%,光呼吸速率分别降低了13.9%、17.7%、17.4%和18.6%。选用4个转基因水稻株系进行实验并分别测量的目的是。结合上图可以初步判断光呼吸GCGT支路可提高水稻光合效率和产量的原因主要有两个,一是GCGT支路可以使光呼吸产生的乙醇酸,提高了其内部的CO2浓度;二是CO2浓度的增加可以提高的能力,进而抑制光呼吸。 6.C4植物研究发现藜科植物异子蓬能在绿色组织单个细胞中完成整个C4光合作用,颠覆了C4植物的光合作用只能依靠两种细胞共同作用的观点。光合细胞与大气接触的叶表面附近几乎没有叶绿体,维管束附近有叶绿体密集区,其光合作用过程如图所示。(1)在叶绿体中,光合色素分布在上;光反应过程中除了产生图示物质外,还产生一种高能化合物;该植物中的CO2受体有和。 (2)图中物质PEP的元素组成为。丙酮酸除了可以参与图中所示的反应,还可在(场所)中被彻底氧化分解成CO2,再被用于光合作用。 (3)细胞内碳水化合物通常以淀粉等大分子的形式临时储存在叶绿体中,与小分子糖类相比,有利于维持,以免叶绿体吸水涨破;但碳水化合物的长距离运输主要以蔗糖的形式,与淀粉相比,蔗糖作为运输物质的优点是。 (4)图示细胞中叶绿体总是紧靠线粒体分布,其生理学意义是;叶绿体集中分布在细胞靠近维管束的一侧,其好处是。命题篇强化练21.C解析:题干信息“载体分子对一定的离子有专一的结合部位”,说明载体分子有专一性,一种酶只能催化一种或者一类化学反应,也有专一性,A项正确;土壤温度可以通过影响有氧呼吸酶的活性影响细胞呼吸,从而影响植物对矿质元素的吸收,B项正确;据图分析,磷酸激酶的作用是在ATP和底物之间起催化作用,将一个磷酸基团转移到载体上;磷酸酯酶是通过催化磷酸酯键水解使载体去磷酸化的酶,C项错误;图示未活化的载体,在磷酸激酶的催化下,可获得ATP转移的磷酸基团而再度活化,D项正确。2.B解析:根据题图信息,磷酸化的蛋白质会改变形状做功,去磷酸化也能改变蛋白质的空间结构,A项正确;磷酸化的蛋白质做功,失去的能量主要用于各种生命活动,如肌肉的运动,B项错误;主动运输是消耗能量的过程,因此载体蛋白中的能量先增加后减少,C项正确;ATP水解时脱离的磷酸基团可将其他物质磷酸化,若未转移给其他分子,则形成游离磷酸,D项正确。3.答案:(1)ATP、NADPH和O2(2)自身呼吸需要消耗有机物或建造植物体结构需要有机物(答出1点即可)(3)干旱导致植物气孔开度减小,叶片吸收的CO2减少;C4植物的CO2补偿点比C3植物的低,C4植物在较低CO2浓度下就能合成满足自身生长所需的有机物(答案合理即可)解析:(1)光合作用的光反应阶段发生的物质变化包括ATP的形成和水的光解,因此光反应阶段的产物有ATP、NADPH和O2。(2)叶片的光合产物,一部分被自身呼吸消耗,一部分用来建造植物体结构,一部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)干旱条件下,植物叶片的大部分气孔会关闭,导致植物从外界吸收的CO2减少;因为C4植物的CO2补偿点比C3植物的低,C4植物能够利用较低浓度的CO2,所以在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好。4.答案:(1)类囊体薄膜NADPH减慢(2)Fecy实验一中叶绿体B双层膜局部受损时,以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时,实验二中叶绿体B双层膜局部受损时,以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异类囊体薄膜上的色素吸收光能ATP的合成依赖于H+顺浓度梯度通过类囊体薄膜及其上的ATP合酶,叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大,因此ATP的产生效率逐渐降低解析:(1)图a为叶绿体结构,图b上发生水的光解以及ATP、NADPH的合成过程,则图b表示图a中的类囊体薄膜结构。膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-,光能转化成电能,最终转化为NADPH和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中电子传递速率会减慢。(2)由题表可知,叶绿体A(双层膜结构完整)无论是以Fecy为电子受体还是以DCIP为电子受体,放氧量都很低(100);叶绿体B(双层膜局部受损,类囊体略有损伤)在以Fecy为电子受体时放氧量明显增大,而在以DCIP为电子受体时,放氧量并未明显增大,说明叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用,而对以DCIP为电子受体的光反应没有明显的阻碍作用。 该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于类囊体膜上的色素吸收光能,从而提高光反应速率。分析图b中ATP的合成过程可知,类囊体膜上ATP合成一是依赖H+顺浓度梯度通过类囊体薄膜产生的势能,二是依赖ATP合酶的催化。以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C、D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41,依次降低,这与四种叶绿体的结构状态有关,即叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大,因此ATP的产生效率逐渐降低。5.答案:(1)叶绿体(基质)、过氧化物酶体和线粒体RuBP(C5)与O2RuBP(C5)与CO2(2)降低光呼吸会消耗部分暗反应的底物(C5),并以CO2的形式损失(散失),从而降低了光合作用速率(3)引导目的基因表达产生的酶准确进入叶绿体中发挥作用导入的CAT酶基因表达出的CAT酶能催化H2O2的分解,减少H2O2对叶绿体的损害(4)排除偶然性,减少因个体差异导致的实验误差直接在叶绿体中分解成CO2CO2与O2竞争R酶解析:(1)据图可知,直接参与光呼吸的细胞结构有叶绿体(基质)、过氧化物酶体和线粒体,R酶既能催化RuBP(C5)与O2反应,也能催化RuBP(C5)与CO2反应。(2)据图推测,高氧、低二氧化碳情况下,即CO2/O2比值降低时有利于光呼吸发生,而不利于光合作用发生。光呼吸增强会降低作物产量的主要原因是光呼吸会消耗部分暗反应的底物(C5),并以CO2的形式损失(散失),从而降低了光合作用速率。(3)构建GCGT支路的基因表达载体时,目的基因的5'端均融合了水稻叶绿体定向信号肽RC2序列,这一操作的目的是引导目的基因表达产生的酶准确进入叶绿体中发挥作用。在构建GCGT支路时需要导入过氧化氢酶(CAT)基因的原因是导入的CAT酶基因表达出的CAT酶能催化H2O2的分解,减少H2O2对叶绿体的损害。(4)选用4个转基因水稻株系,相当于重复组,这样进行实验并分别测量的目的是排除偶然性,减少因个体差异导致的实验误差。根据光呼吸原理可知,要增加水稻光合效率和产量,需要防止光呼吸发生,而光呼吸发生的条件是高氧低二氧化碳以及R酶结合氧气的能力,结合图示可以初步判断光呼吸GCGT支路可提高水稻光合效率和产量的原因主要有两个,一是GCGT支路可以使光呼吸产生的乙醇酸直接在叶绿体中分解成CO2,提高了其内部的CO2浓度;二是CO2浓度的增加可以提高CO2与O2竞争R酶的能力,进而抑制光呼吸。6.答案:(1)类囊体薄膜ATPPEPC5(2)C、H、O、P线粒体基质(3)较低的渗透压蔗糖是小分子且溶于水,有利于运输(4)有利于获得较高浓度的CO2有利于有机物的运输解析:(1)光合色素分布于叶绿体类囊体薄膜上,用于吸收、传递和转化光能。图中光反应中水的光解产生了O2和NADPH,除此之外,光反应还有ATP的合成,ATP是一种高能化合物。由图可知,CO2能与PEP结合生成草酰乙酸,还能进入碳循环参与CO2的固定,因此该植物中的CO2受体有PEP和C5。(2)PEP的全称为磷酸烯醇式丙酮酸,元素组成为C、H、O、P。丙酮酸可进入线粒体基质中参与有氧呼吸的第二阶段,被氧化分解为CO2。(3)大分子淀粉与小分子糖类相比,溶剂中溶质分子的数目减少,细胞液浓度较低,有利于维持较低的渗透压,防止叶绿体吸水涨破。蔗糖是非还原糖,较稳定,是小分子且溶于水,因而碳水化合物的长距离运输主要以蔗糖的形式。(4)叶绿体进行光合作用需要CO2作原料,线粒体作为有氧呼吸的主要场所,能产生CO2,叶绿体紧靠线粒体分布有利于获得较高浓度的CO2。维管束鞘细胞因靠近维管束中的筛管而有利于光合产物的运输,则叶绿体集中分布在细胞靠近维管束的一侧有利于有机物的运输。