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所属成套资源：2021高考生物新人教版一轮复习高频考点全总结
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2021高考生物新人教版一轮复习高频考点：细胞代谢 学案
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细胞代谢
高频考点10 细胞的质壁分离和复原
1．在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是( )
A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
B [A项，第一次观察时由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色的大液泡，由于此时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞质基质区域应较小。B项，第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现首先从细胞的角隅处开始发生质壁分离。C项，吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸润整个标本。D项，第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化进行前后对照，因此不能省略。]
2．在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是( )
A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜
B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生
C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低
D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外
B [观察甲、乙、丙所示三种细胞状态可知，所用显微镜倍数没有发生变化，A错误；甲→乙→丙表示质壁分离和质壁分离复原的过程，只要细胞不死亡，此过程可在一个细胞内依次发生，B正确；与甲相比，乙所示细胞发生质壁分离，细胞液浓度升高，渗透压升高，C错误；细胞膜是选择透过性膜，水分子可以自由通过，在由乙转变为丙的过程中，既有水分子扩散到细胞外，又有水分子扩散到细胞内，只是扩散到细胞内的多于扩散到细胞外的，D错误。]
高频考点11 物质出入细胞的方式
1．(2019·日照期中)下列有关物质运输方式的叙述，正确的是( )
A．无机盐离子进出细胞的方式均为主动运输
B．协助扩散有助于维持物质在细胞内外的浓度差
C．小分子物质不能以胞吞或胞吐的方式通过细胞膜
D．物质进出细胞与膜上的磷脂分子和载体蛋白等有关
D [无机盐离子通过通道进出细胞的方式均为被动运输，A项错误；主动运输有助于维持物质在细胞内外的浓度差，B项错误；神经递质是小分子，是以胞吐的方式通过细胞膜的，C项错误；物质进出细胞与膜上的磷脂分子和载体蛋白等有关，D项正确。]
2．(2019·衡水中学二调)甲、乙分别为物质进出细胞的坐标图和模式图，下列相关说法正确的是( )
甲 乙
A．甲、乙所代表的物质运输方式没有共同点
B．图乙所示的物质运输过程与细胞膜的流动性无关
C．图乙所示的细胞可能是红细胞
D．婴幼儿肠道吸收乳汁中的免疫球蛋白的过程可用图乙中的跨膜运输方式表示
C [甲、乙所代表的物质运输方式的共同点是都需要载体，A错误；图乙的物质运输方式为协助扩散，需要细胞膜上载体的协助，载体的运输过程与细胞膜的流动性有关，B错误；红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，图乙所示的细胞可能是红细胞，C正确；婴幼儿肠道吸收乳汁中的免疫球蛋白的过程是胞吞作用，不可用图乙中的跨膜运输方式表示，D错误。]
3．(2019·河南九校联考)科学家将萝卜和甜菜幼苗分别放在培养液中培养。一段时间后，培养液中的离子浓度变化如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．萝卜吸收水的相对速度快于吸收Mg2＋的
B．甜菜运输SiO的载体数多于运输Mg2＋的
C．萝卜吸收Mg2＋需要细胞提供能量
D．甜菜和萝卜对离子的吸收具选择性
A [由图可知，一段时间后，萝卜培养液中Mg2＋浓度明显下降，可见萝卜吸收Mg2＋的相对速度快于吸收水的相对速度，A错误；甜菜对SiO的吸收量明显多于对Mg2＋的吸收量，说明甜菜运输SiO的载体数多于运输Mg2＋的，B正确；植物吸收矿质元素的方式是主动运输，需要消耗能量，C正确；甜菜和萝卜对两种离子的吸收速率明显不同，可见萝卜和甜菜对离子吸收都有选择性，D正确。]
4．(2019·山西联考)图示为小肠上皮细胞部分物质的转运。下列关于葡萄糖运输方式的说法，正确的是( )
A．依据需要载体协助就可确定从肠腔进入小肠上皮细胞是协助扩散
B．依据逆浓度梯度运输就可确定从肠腔进入小肠上皮细胞是主动运输
C．依据需要载体协助就可确定从小肠上皮细胞进入细胞外液是主动运输
D．依据顺浓度梯度运输就可确定从小肠上皮细胞进入细胞外液是协助扩散
B [主动运输和协助扩散均需要载体协助，但前者是逆浓度梯度运输，后者是顺浓度梯度运输；协助扩散和自由扩散均是顺浓度梯度运输，但前者需要载体协助，后者不需要载体协助。图中显示，肠腔中的葡萄糖进入小肠上皮细胞是从低浓度的一侧通过细胞膜到达高浓度一侧，即逆浓度梯度运输，属于主动运输，A错误，B正确；葡萄糖从小肠上皮细胞中进入细胞外液为顺浓度梯度的运输，且需要载体的协助，为协助扩散，C、D错误。]
高频考点12 酶的本质、作用和特性
1．(2019·山东潍坊统考)下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．正常情况下人体内酶的活性与环境温度呈正相关
B．酶为化学反应提供活化能
C．细胞中所有酶的合成都受基因控制
D．胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质水解，说明酶具有专一性
C [人是恒温动物，正常情况下人体内酶的活性不受环境温度的影响，A错误；酶通过降低化学反应活化能促进化学反应的进行，而不是为化学反应提供活化能，B错误；绝大多数酶的本质是蛋白质，少数酶的本质是RNA，它们的合成都受基因控制，C正确；胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质水解，说明酶的活性受环境pH的影响，D错误。]
2．(2019·潍坊期中)如图为某酶促反应在不同温度条件下产物浓度随时间变化的曲线。下列分析正确的是( )
A．该反应中酶的最适温度是40 ℃
B．实验过程中pH的变化不会对该实验产生影响
C．20 ℃条件下，t3时提高10 ℃，产物浓度会增加
D．60 ℃条件下，t2时增加底物的量不会改变产物浓度
D [由图看出，在20 ℃、40 ℃和60 ℃三种温度下，40 ℃时酶的温度最适宜，但酶的最适温度可能高于或低于40 ℃，A项错误；pH影响酶的活性，实验过程中pH的变化会对该实验产生影响，B项错误；20 ℃条件下，t3时产物浓度已达到最大，说明底物已经全部消耗，提高10 ℃产物浓度也不会增加，C项错误；60 ℃条件下酶已失去活性，t2时增加底物的量不会改变产物浓度，D项正确。]
3．(2019·哈师大附中期中)研究者从生物组织中提取出两种酶(酶A和酶B)，进行了一系列研究，回答下列问题：
(1)将酶A分为两组，一组遇双缩脲试剂后呈现紫色反应；另一组用RNA酶处理后，不再具有催化活性。这表明酶A的化学组成为____________________。
(2)酶B是一种蛋白质，研究者采用定量分析方法测定不同pH对酶B的酶促反应速率(v)的影响，得到如图所示曲线。当pH偏离6.8时，酶促反应速率都会下降，下降的原因可能有三种：①pH变化破坏了酶B的空间结构，导致酶不可逆失活；②pH变化影响了底物与酶B的结合状态，这种影响是可逆的；③前两种原因同时存在。现要探究当pH＝5时酶促反应速率下降的原因，请在上述实验基础上，简要写出实验思路(含预期结果及结论)。
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________。
[解析] (1)将酶A分为两组，一组遇双缩脲试剂后呈现紫色反应，可以说明其中有蛋白质，另一组用RNA酶处理后，不再具有催化活性，可以确定其中含有RNA，综合确定，酶A的化学组成既含蛋白质又含RNA。(2)根据曲线及题干信息可以确定酶B的最适pH为6.8，当pH偏离6.8时，酶促反应速率都会下降，根据给出的原因，可以确定出设计实验的思路：把酶B在pH＝5的条件下处理后再将pH值升高到最适pH值，看酶促反应速率是否升高，即可判断出酶B是可逆性失活还是不可逆性失活，再根据酶促反应速率升高的大小可以判断出两种失活情况是否都存在。
[答案] (1)既含蛋白质又含RNA (2)先将酶B在pH＝5的条件下处理一段时间，升高pH至6.8，测定其酶促反应速率。若酶促反应速率＝b，则为原因①；若酶促反应速率＝a，则为原因②；若b<测定速率
1．某生物兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的H2O2酶活性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究_____________________________________。
设计实验时，各实验组应遵循_________________________________原则。
(2)分析表中数据可知，在一定浓度范围内，Cd2＋、Cu2＋都能抑制H2O2酶的活性，且相同浓度的Cu2＋的抑制作用________(填“大于”“小于”或“等于”)Cd2＋。Cd2＋、Cu2＋对H2O2酶活性的影响主要取决于__________________(填“植物类型”或“重金属种类和浓度”)。
(3)Cd2＋、Cu2＋等重金属离子影响了H2O2酶的______，从而引起酶活性的改变。
[答案] (1)不同浓度的Cd2＋和Cu2＋对不同水稻品种中H2O2酶活性的影响 单一变量、对照、重复
(2)大于 重金属种类和浓度
(3)空间结构
2．(2019·湖北八校联考)某校生物兴趣小组为探究影响酶活性的因素而设计了以下实验方案。请分析后回答下列问题：
试管
底物和试剂
实验条件
甲
1 cm3的蛋白块＋4 mL胃蛋白酶溶液
37 ℃水浴
乙
1 cm3的蛋白块＋4 mL胃蛋白酶溶液
70 ℃水浴
丙
1 cm3的蛋白块＋4 mL胃蛋白酶溶液
0 ℃水浴
(1)该实验中，pH属于____________变量，所以三支试管的pH应____________。
(2)探究胃蛋白酶活性的观测指标是____________________________。
(3)如将实验的材料换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？__________(填“是”或“否”)，理由是_________________________________。
(4)若某同学直接选用双缩脲试剂来检测实验结果，你认为是否合理？__________(填“是”或“否”)，理由是______________________________。
[解析] (1)本实验是探究温度对胃蛋白酶的影响，温度是自变量，pH是无关变量，无关变量应保持适宜且相同。
(2)本实验观察的指标是相同时间内蛋白块的变化或蛋白块完全消失所用的时间。
(3)H2O2在加热的情况下分解加快，因此不宜用H2O2酶来探究温度对酶活性的影响。
(4)胃蛋白酶和蛋白块都是蛋白质，不宜用双缩脲试剂检测。
[答案] (1)无关 适宜且相同(或维持在pH＝1.5左右)
(2)相同的时间内蛋白块体积的变化(蛋白块完全消失所用的时间)
(3)否 H2O2在加热的条件下会分解
(4)否 胃蛋白酶本身是蛋白质，也会与双缩脲试剂反应出现紫色现象
高频考点14 ATP的结构和功能
1．(2019·江西省百所名校联考)下列关于ATP的说法，正确的是( )
A．动物细胞中能合成ATP的场所只有线粒体
B．能产生酒精的无氧呼吸的全过程都有ATP合成
C．在线粒体中进行的呼吸过程可合成大量ATP
D．细胞主动吸收离子的过程中，ATP中含有的能量都会释放出来
C [动物细胞中能合成ATP的场所有线粒体及细胞质基质，A错误；能产生酒精的无氧呼吸的过程中只有第一阶段有ATP合成，B错误；细胞主动吸收离子的过程中，消耗的能量由ATP提供，且ATP中远离A的高能磷酸键易断裂，从而释放能量，D错误。]
2．(2019·龙岩市高三期末)以下有关ATP的叙述中，错误的是( )
A．人体在剧烈运动中，细胞产生ATP的速度迅速加快，吸能反应也加快
B．人体在紧张状态下，细胞内产生ATP的速率大大超过产生ADP的速率
C．ATP中的能量可以来源于光能或化学能，也可以转化为光能或化学能
D．在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP
B [人体剧烈运动时，消耗的能量多，ATP合成的速度加快，则吸能反应也加快，A正确；ATP、ADP处于动态平衡之中，人体紧张时，ATP合成速率与ADP产生速率达到动态平衡，B错误；ATP中的能量可以来源于光能或化学能，也可以转化为光能或化学能，C正确；在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP，D正确。]
高频考点15 细胞呼吸的类型和过程
1．(2019·德州期中)下列为细胞内进行的生理过程。有关叙述正确的是( )
A．②③④过程不能发生在同一个细胞中
B．原核细胞没有线粒体，不能发生②过程
C．②过程释放大量能量，③④过程释放少量能量
D．消耗等量的葡萄糖时，②④过程产生的CO2相等
A [无氧呼吸产生乳酸与无氧呼吸产生酒精和CO2，发生在不同的细胞中，A项正确；原核细胞没有线粒体，也能进行有氧呼吸，B项错误；②过程释放大量能量，③④过程不释放能量，C项错误；消耗等量的葡萄糖时，②④过程产生的CO2不相等，D项错误。]
2．为探究酵母菌的细胞呼吸方式，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入①～⑥试管中，往试管加入不同的物质，进行了如下表的实验。
类别
细胞质基质
线粒体
酵母菌
①
②
③
④
⑤
⑥
葡萄糖
－
＋
－
＋
＋
＋
丙酮酸
＋
－
＋
－
－
－
氧气
＋
－
＋
－
＋
－
注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
下列有关叙述中，不正确的是( )
A．会产生酒精的试管有②⑥
B．会产生CO2和H2O的试管有③⑤
C．根据试管①③⑤的实验结果，可以判断酵母菌进行有氧呼吸的场所
D．根据试管②④⑥的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所
C [酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，无氧条件下进行无氧呼吸。有氧呼吸三个阶段的场所分别为细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜；无氧呼吸两个阶段都发生在细胞质基质中。由表格可知，①试管在细胞质基质中，提供丙酮酸和氧气，不能进行呼吸作用，②试管在细胞质基质中，提供葡萄糖，进行了无氧呼吸，能够产生酒精和CO2，③试管在线粒体中，提供丙酮酸和氧气，能够进行呼吸作用的第二、三阶段，能产生水和CO2，④试管在线粒体中，提供葡萄糖，不能进行呼吸作用，⑤试管中有酵母菌、葡萄糖和氧气，能进行有氧呼吸，⑥试管中有酵母菌、葡萄糖，能进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。酒精是在无氧情况下，在细胞质基质中产生的，故会产生酒精的试管是②⑥，A正确；有氧情况下丙酮酸在线粒体中进行有氧呼吸的第二、三阶段产生CO2和H2O，会产生CO2和H2O的试管只有③⑤，B正确；根据试管①③⑤的实验结果，不能判断酵母菌进行有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，C错误；根据试管②④⑥的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质，D正确。]
3．(2019·广西梧州市联考)研究者发现一种突变型酵母菌的发酵效率高于野生型酵母菌的，常在酿酒工业发酵中使用该种突变酵母菌。此图为呼吸链突变酵母呼吸过程，请回答下列问题：
(1)酵母菌与大肠杆菌细胞相比，其结构上最大的区别是__________。
(2)通入氧气时突变酵母菌产生ATP的部位是__________。
(3)氧气充足时野生型的酵母菌种群增长速率__________(填“大于”“等于”或“小于”)突变型的，原因是_________________________________。
[解析] (1)酵母菌是真核生物，大肠杆菌是原核生物，两者结构上最大的区别是酵母菌具有核膜包被的细胞核。
(2)通入氧气时，由于突变酵母菌线粒体中的呼吸链中断，因此其产生ATP的部位只有细胞质基质。
(3)氧气充足时，野生型酵母菌通过有氧呼吸释放大量能量进行快速繁殖，而突变体不能进行正常的有氧呼吸，提供能量少于野生型，所以野生型种群增长速率大。
[答案] (1)酵母菌具有核膜包被的细胞核 (2)细胞质基质 (3)大于 野生型酵母菌通过有氧呼吸释放大量能量进行快速繁殖，突变体不能进行正常的有氧呼吸，提供的能量少于野生型，所以野生型种群增长速率大
高频考点16 色素的种类、作用及提取和分离实验
1．(2019·浙江联考)如图表示叶绿体中色素的吸收光谱。据图判断，以下说法错误的是( )
A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光
B．进入秋季，植物对420～470 nm波长的光的利用量减少
C．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度
D．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，短时间内叶绿体中C5的量减少
D [由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光，A正确；进入秋季，叶子变黄，叶绿素含量减少，植物对420～470 nm波长的光的利用量减少，B正确；由图可知，叶绿体中色素吸收450 nm波长的光比吸收600 nm波长的光要多，因此用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度，C正确；由图可知，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和[H]变多，C3―→C5＋(CH2O)过程增强，C5增多，D错误。]
2．(2018·孝感模拟)某学生利用新鲜的菠菜叶进行叶绿体色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是( )
A．甲可能是用蒸馏水作提取液和层析液
B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2
C．丙是正确操作得到的理想结果
D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
C [光合色素不能溶于水，甲没有色素，可能是误用蒸馏水作提取液和层析液，故A正确；乙中色素的量较少，可能是因为研磨时未加入SiO2，导致研磨不充分，提取色素含量少，故B正确；丙中叶绿素含量比类胡萝卜素含量低，可能是因为研磨时未加入CaCO3，导致部分色素被破坏，故C错误；丁中叶绿素含量比类胡萝卜素含量低，且色素含量较少，可能是因为未加入CaCO3导致部分色素被破坏，D正确。]
3．(2018·湖北八校一模)某科研人员研究不同遮光处理对白桦光合作用生理特性的影响结果如图。
不同遮光处理对白桦叶绿素含量的影响
(1)叶片中叶绿素含量是维持植物正常光合作用的主要指标，叶绿素主要存在于白桦叶片的________________(具体部位)，通过图中的结果发现白桦叶绿素含量随________________而增加，提高了白桦在弱光环境下的捕光能力。研究发现植物体内的叶绿素处于不断的合成和分解中。请从该角度去解释叶绿素含量增加的原因：_______________________________________________________
_______________________________________________________。
(2)叶绿素b/叶绿素a的值可作为植物利用弱光能力的判断指标，研究人员发现遮光处理提高了白桦叶绿素b/叶绿素a的值。通过高中课本________________实验可以验证该结论。你的实验证据是
_______________________________________________________。
[答案] (1)叶绿体类囊体薄膜 遮光程度的增加 叶绿素的合成量变化不大，分解量减少(或叶绿素的合成量增加，分解量变化不大，或叶绿素的合成量增加，分解量减少)
(2)色素的提取和分离 遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组
高频考点17 光合作用的过程
1．如图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中A～C 表示相关物质。有关分析错误的是( )
A．图中A为O2，可部分释放到空气中
B．图中B为NADPH，外界CO2浓度升高时，B的含量暂时升高
C．该过程消耗的NADP＋和C来自叶绿体基质
D．该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中
B [水的光解产物是O2和[H]，若光合作用强度大于呼吸作用强度，O2会部分释放到空气中，A正确；图中B是在NADP＋、H＋和电子参与下形成的，为NADPH，当外界CO2浓度升高时，暗反应中生成的三碳化合物增多，则消耗的NADPH增多，导致NADPH的含量暂时降低，B错误；叶绿体基质中，暗反应消耗NADPH、ATP产生NADP＋、ADP，C正确；光合作用光反应过程中，将光能转化成化学能储存在ATP和NADPH中，D正确。]
2．(2019·日照期末)如图表示将某植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测不合理的是( )
A．a→b，暗反应消耗ATP的速率增加
B．a→b，CO2固定速率比C3的还原速率快
C．b→c，光合作用速率等于呼吸作用速率
D．b→c，可能是光反应限制了光合速率
C [a→b，随着细胞间隙CO2浓度的增加，C5的含量减少，暗反应加快，消耗ATP的速率增大，A项推测是合理的；a→b，C5的含量减少，说明C5的利用速率大于C5的生成速率，CO2固定速率比C3的还原速率大，B项推测合理；b→c，C5的含量不变，说明C5的生成速率等于C5的利用速率，即CO2固定速率等于C3的还原速率，C项推测不合理；b→c，C5的含量保持不变，暗反应速率不再增加，可能是光反应限制了光合速率，D项推测合理。]
3．如图甲为某植物叶肉细胞的叶绿体内部分生理过程示意图，图乙为该植物叶片在光照等环境因素影响下吸收和释放CO2速率的变化曲线。请回答下列问题：
(1)图甲表示光合作用的________阶段，该阶段发生的场所是________，发生的能量转换是____________________________。B代表的物质是________。
(2)图乙中b段，叶绿体中的色素吸收光能增加，导致光反应中的________分解加快，最终加快了图甲中__________(填字母)的利用。
(3)图乙中c段，限制光合速率的环境因素主要是__________。d段与c段相比，叶绿体中五碳化合物和[H]的含量变化分别为________、________。
(4)为了保证研究结果的准确性，实验过程中对环境温度的控制应该________。
[解析] (1)分析图甲可知，A是CO2，D是五碳化合物(C5)，B是三碳化合物(C3)，C是(CH2O)。因此，图甲表示光合作用的暗反应阶段，光合作用暗反应阶段发生在叶绿体基质中，光合作用的暗反应是将ATP中活跃的化学能转化成有机物(糖类)中稳定的化学能。(2)图乙中b段，叶绿体中的色素吸收光能增加，导致光反应中H2O的分解加快，产生的[H]增加，C3的还原加快，最终加快了A(CO2)的利用。(3)图乙中c段达到光饱和点，此时限制光合作用的因素不再是自变量光照强度，而是CO2浓度；d段充入CO2，d段CO2含量增加，CO2与C5结合生成的C3增加，此过程中消耗的C5增加，叶绿体中的C5减少，C3还原过程中消耗的[H]增加，叶绿体中的[H]减少。(4)该实验中温度属于无关变量，因此为了保证研究结果的准确性，实验过程中对环境温度的控制应该是适宜且不变。
[答案] (1)暗反应 叶绿体基质 ATP中活跃的化学能转化成有机物(糖类)中稳定的化学能 三碳化合物(或C3) (2)H2O A (3)CO2浓度 减少 减少
(4)适宜且不变
4．(2019·淄博一模)阅读下列与光合作用有关的材料，并回答相关问题：
材料1 美国科学家鲁宾和卡门把小球藻分成2组，研究光合作用释放的气体，实验结果见下表：
组号
物质
气体
Ⅰ
H2O和C18O2
O2
Ⅱ
HO和CO2
18O2
材料2 景天科植物有一种很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放出CO2用于光合作用。
材料3 在甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中，叶绿体固定CO2的最初产物是含4个碳的草酰乙酸，然后转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO2(简称C4途径)，再进行卡尔文循环(C3途径)。C4途径起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力。
(1)材料1～3，研究元素去向都用到的技术方法是________________。
(2)材料1的实验结果表明_________________________________。
若18O2进入线粒体一段时间后，线粒体内含18O的化合物有__________________。
(3)材料2中，景天科植物夜晚能吸收CO2，却不能合成葡萄糖的原因是_______________________________________________________。
气孔开闭的特点与其生活环境相适应，推测景天科植物的原始生活环境条件可能是____________________________。
(4)材料3中，C4植物首先将CO2固定形成____________，然后释放CO2。在炎热干旱的夏季，C4植物的优势表现为____________________________。
[答案] (1)同位素标记(示踪)法
(2)光合作用释放的氧气中的氧来自水 水、二氧化碳、丙酮酸
(3)没有光照，不能进行光反应，无法为暗反应提供ATP、[H] 炎热、干旱
(4)草酰乙酸 C4植物利用CO2的能力强，光合效率高(或“能利用较低浓度CO2”)
高频考点18 光合作用影响因素的曲线分析
1．科学家研究20 ℃时小麦的光合作用强度与光照强度的关系，得到如图曲线。下列有关叙述不正确的是( )
A．随着环境温度的升高，cd段位置不断上移
B．a点时叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体
C．当小麦缺Mg2＋时，b点将向右移动
D．限制cd段不再上升的环境因素主要是温度和CO2浓度
A [本题考查的是光照强度、矿质元素、温度及植物内部因素对光合作用的影响情况。酶的活性受温度的影响，随着环境温度的升高，CO2的吸收量会有所增加，但不会不断升高，在超过最适温度后会有所下降，A项错误；a点时因没有光照，叶肉细胞只进行呼吸作用，产生ATP的细胞器只有线粒体，B项正确；当植物缺Mg2＋时，叶绿素减少，光反应减弱，暗反应合成的有机物减少，b点将向右移动，C项正确；c点之后限制光合作用的因素不再是光照强度，而是温度和CO2浓度，D项正确。]
2．(2018·江苏高考)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是( )
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
D [若横坐标是CO2浓度，较高温度下，呼吸速率大，较低温度下，呼吸速率小，所以甲、乙与纵坐标的交点不一样，A错误；若横坐标是温度，则随着温度的升高，光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势，B错误；若横坐标是光波长，则在红光区与蓝紫光区两个波长段出现波峰，与图中甲、乙曲线变化不符，C错误；若横坐标是光照强度，较高浓度的CO2有利于光合作用的进行，因此甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度，D正确。]
3．(2019·河北武邑中学检测)为探究影响光合速率(单位：μmol·m－2·s－1)的因素，科研人员利用玉米和大麦在适宜的温度、光照强度下进行有关实验，结果如图。请回答：
(1)O2以____________方式进出叶肉细胞。
(2)比较__________________的光合速率，可得出植物的光合作用受O2浓度的影响。
(3)如果将长势相同的玉米和大麦幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中，保持题干中的条件和21%的O2环境，一段时间后，____________幼苗先死亡。理由是__________________________。
[解析] (1)O2进出植物叶肉细胞等的方式都是自由扩散。
(2)据图分析，在CO2相同而O2浓度不同条件下，大麦的光合速率随着O2浓度的增加而逐渐降低，说明植物的光合作用受O2浓度的影响。
(3)将长势相同的玉米和大麦幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中，保持题干中的条件和21%的O2环境，玉米的光合速率比大麦大得多，且玉米能利用低浓度CO2进行光合作用，而大麦不能，因此一段时间后，大麦幼苗先死亡。
[答案] (1)自由扩散 (2)大麦在CO2相同而O2浓度不同条件下 (3)大麦 在其他条件相同时，玉米的光合速率比大麦大得多，且玉米能利用低浓度CO2进行光合作用，而大麦不能
4．将某植物置于密闭的容器中，测量其CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。请分析回答下列相关问题：
(1)A点时该植物产生ATP的细胞器是________，且与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更________(填“大”或“小”)。
(2)B点时光合速率________呼吸速率；当植物缺镁时，B点向________移，E点向________移。
(3)C、D两点CO2吸收量相同，两点光合作用合成有机物的量________(填“不同”或“相同”)，限制C、E两点光合速率的主要因素分别是________________。
(4)由上述实验得到启示：阴雨天为了提高大棚蔬菜的产量，可适当________或________。
[解析] (1)A点时的光照强度为0，该植物只进行细胞呼吸，所以此时产生的ATP的细胞器是线粒体；据图可知，与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率较大。(2)B点对应的光照强度是该植物在22 ℃条件的光补偿点，此时植物的光合速率等于呼吸速率；当植物缺镁时，叶绿素合成减少，导致植物利用光能的效率下降，B点向右移、E点向左下方移动。(3)C、D两点CO2吸收速率相同，即两点的净光合速率相等，但两点对应温度下的呼吸速率不同，由于真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以两点合成的有机物的量不同；C点处于两阶段的上升阶段，影响该点光合速率的主要因素是光照强度；而E点时的光合速率最大，且E点之后光合速率不再随光照强度的增强而升高，影响该点光合速率的主要因素是温度。(4)阴雨天光照强度较弱，为了提高大棚蔬菜的产量，可适当提高光照强度，以提高植物的光合作用强度(或者适当降低温度，以降低植物的呼吸作用强度)，进而提高植物的净光合作用强度来提高大棚蔬菜的产量。
[答案] (1)线粒体 大 (2)等于 右 左下方
(3)不同 光照强度、温度 (4)降低温度 提高光照强度
高频考点19 光合作用影响因素的相关实验
1．(2019·济南模拟)为探究光照强度对光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在25 ℃条件下进行了一系列实验。下列说法正确的是 ( )
A．在无光条件下，液滴向左移动
B．在有光条件下，液滴向右移动
C．在有光条件下，液滴向右移动的距离代表光合速率
D．随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大
A [由于CO2缓冲液的作用是维持装置中的CO2含量不变，所以引起装置中气压变化的原因是O2的变化。无光条件下绿色植物只进行细胞呼吸，消耗O2，液滴左移，A项正确。有光条件下，绿色植物既进行细胞呼吸消耗O2，又进行光合作用产生O2，若光合作用>细胞呼吸，液滴右移；若光合作用＝细胞呼吸，液滴不移动；若光合作用<细胞呼吸，液滴左移，B项错误。在有光条件下，液滴向右移动的距离代表净光合速率，C项错误。在达到光饱和点之前随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大，D项错误。]
2．某植物光合作用的适宜温度为20～35 ℃。研究人员为了筛选耐高温优良品种，利用同一植株的茎尖细胞通过组织培养获得HA、HB、HC三个品系进行了实验。下表为温度对各品系光合速率的影响，有关叙述错误的是( )
品系
光合速率(μmol·g－1·h－1)
20 ℃
30 ℃
35 ℃
HA
20.32
18.32
12.36
HB
13.78
15.56
16.77
HC
8.32
9.36
9.07
A.在适宜温度条件下，HA品系光合速率最高
B．实验条件下，耐高温性较好的是HB品系
C．与20 ℃比较，30 ℃时三个品系植物的光合速率均有提高
D．20 ℃时，不同品系光合速率产生差异的原因可能是发生了突变
C [在适宜温度条件下，HA的光合速率最高，A正确；由表可知，HB品系在高温条件下具有较高的光合速率，耐高温性较好，B正确；与20 ℃比较，30 ℃时HA品系的光合速率有所下降，HB和HC品系的光合速率有所升高，C错误；不同品系光合速率产生差异的原因可能是发生了基因突变导致光合作用相关酶活性不同，D正确。]
3．(2019·昆明质量检测)为探究影响黑藻光合作用强度的环境因素，某小组设计了如下“迷你实验”装置，回答下列问题。
(1)在可乐瓶里加入100 g黑藻，然后加入0.01 g/mL碳酸氢钠溶液至满，将②⑤夹紧，④松开，在适宜光照等条件下，可通过测定________________________来定量表示净光合速率，依据的原理是_______________________________________________________。
(2)用该装置探究二氧化碳浓度对光合作用强度影响时，随着碳酸氢钠溶液浓度的增加，直接影响光合作用过程的______________阶段，导致净光合速率变化的趋势是_______________________________________________。
(3)利用该装置，还可以探究____________(答出两点即可)对黑藻光合作用强度的影响。
[解析] (1)在适宜光照条件下，植物的光合速率大于呼吸速率，因此植物释放出的氧气可使可乐瓶中液体排出到量筒，通过测定单位时间内收集到的液体体积可定量表示净光合速率。
(2)碳酸氢钠为光合作用提供二氧化碳，二氧化碳参与光合作用的暗反应，随着碳酸氢钠溶液浓度的增加，净光合速率先随着二氧化碳浓度的增加而增大，因为受光及温度等因素的限制，增大到一定值后会趋于稳定，当碳酸氢钠浓度过高后，会影响植物吸水甚至使植物出现失水现象，则会引起光合速率降低。
(3)影响光合速率的外界因素有二氧化碳、温度、光照强度等，因此利用该装置，除了探究二氧化碳浓度对光合作用强度影响，还可以探究光照强度、光质、温度等对黑藻光合作用强度的影响。
[答案] (1)单位时间内收集到的液体体积 适宜光照等条件下，黑藻光合速率大于呼吸速率，释放的氧气使可乐瓶中液体排出到量筒 (2)暗反应 先增加后趋于稳定再降低 (3)光照强度、光质、温度等
4．(2019·成都一诊)研究人员以豌豆苗为实验材料，探究光照强度对光合速率的影响。实验结果如图所示，据图回答下列问题：
(1)适宜光照下，叶肉细胞中消耗水并产生[H]的具体场所有______________。
(2)C点对应光照强度下C5的生成速率比B点对应的生成速率________(填“快”或“慢”)，判断依据是________________________________________。
(3)在上述实验中，测定数据时，从变量角度分析，需要满足的实验条件有：
①生长状况相同的豌豆幼苗(均分为多组)；
②_______________________________________________________；
③_______________________________________________________。
[解析] (1)水的光解过程消耗水并产生[H]；有氧呼吸第二阶段也消耗水产生[H]。两个反应的场所分别是类囊体薄膜、线粒体基质。
(2)C点光照强度大于B点光照强度，生成的[H]与ATP更多，C3还原更快，C5的生成更快。
(3)实验装置的设置，应考虑自变量的差异(不同光照强度)、无关变量的相同(生长状况相同的豌豆幼苗均分为多组，CO2浓度、温度等其他无关变量均适宜且相同)。
[答案] (1)类囊体薄膜、线粒体基质 (2)快 C点光照强度大于B点，生成的[H]与ATP更多，C3还原更快，C5的生成更快 (3)②将装置置于一系列不同光照强度下 ③CO2浓度、温度等其他无关变量均适宜且相同
高频考点20 光合作用和细胞呼吸的综合
1．(2019·临沂期中)某植物叶肉细胞中部分物质变化途径如图。下列叙述错误的是( )
A．过程①和②发生在不同细胞器中
B．过程③和④都不在生物膜上进行
C．过程③消耗的ATP来自光反应
D．过程④生成物CO2中的氧来自C6H12O6
D [过程①和②分别表示水的光解和O2和[H]结合生成H2O，两过程分别发生在叶绿体和线粒体中，A项正确；过程③和④表示C3的还原和C6H12O6分解产生CO2的过程，分别发生在叶绿体基质和细胞质基质、线粒体基质中，B项正确；过程③消耗的ATP来自光反应，C项正确；过程④生成物CO2中的氧来自C6H12O6和H2O，D项错误。]
2．(2019·深圳一模)如图表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下，某植物在不同温度下的净光合作用速率和呼吸作用速率曲线。下列有关说法错误的是( )
A．与光合作用相比，与呼吸作用有关酶的适宜温度更高
B．在40 ℃之前，总光合作用速率大于呼吸作用速率
C．温度在30 ℃时总光合作用速率最大
D．40 ℃时，该植物不再进行光合作用
D [题图中实线表示净光合作用速率，虚线表示呼吸作用速率，总光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸作用速率。由题图可知，温度为30 ℃时总光合作用速率最大，即(总)光合作用的最适温度为30 ℃，而呼吸作用的最适温度为42 ℃左右，则与光合作用相比，与呼吸作用有关酶的适宜温度更高，A、C项正确；40 ℃之前，净光合作用速率大于0，这说明总光合作用速率大于呼吸作用速率，B项正确；40 ℃时，该植物仍在进行光合作用，只是光合作用速率等于呼吸作用速率，D项错误。]
3．(2019·潍坊期末)如图甲表示A、B两个品种大豆的光合速率受光照强度影响的变化曲线；图乙表示将长势相同、数量相等的A、B两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内，在光照强度、温度相同的条件下培养相同时间，定时测定玻璃罩内的CO2含量所绘出的曲线。请据图回答：
甲 乙
(1)据图甲分析，a点时，B品种大豆叶肉细胞中能产生ATP的细胞器是____________；在较长时间连续阴雨的环境中，生长受影响更显著的大豆品种是________(填字母)。
(2)据图乙分析，30～45 min期间两个玻璃罩内CO2含量相对稳定的原因是_______________________________。
(3)有同学分析后判定图乙中曲线②代表大豆A品种，曲线①代表大豆B品种，该判断是否合理？________(填“合理”或“不合理”)，理由是______________________________。
(4)若将A品种大豆的某一叶片在25 ℃条件下暗处理1小时，该叶片质量(主要是葡萄糖)减少了2 mg，之后光照1小时，经称重，光照后比暗处理前质量增加了5 mg。该叶片光照1小时产生的总光合作用量为________mg。
[解析] (1)据图甲分析，a点时，B品种大豆叶肉细胞既进行光合作用也进行细胞呼吸，产生ATP的细胞器是叶绿体、线粒体。图中两种大豆，A种大豆更适合在强光下生长，连续阴雨天光照弱，A大豆生长受影响更显著。
(2)植物在密闭容器中，光合作用速率大于细胞呼吸速率，容器中的CO2浓度降低；光合作用速率等于细胞呼吸速率，容器中的CO2浓度不变。
(3)根据题意可知，这样的判断不合理，原因是光照强度未知。当光照强度大于图甲中c点所示光照强度时，曲线②代表大豆A品种，曲线①代表大豆B品种；当光照强度小于图甲中c点所示光照强度、大于b点所示光照强度时，曲线②代表大豆B品种，曲线①代表大豆A品种。
(4)将A品种大豆的某一叶片在25 ℃条件下暗处理1小时，该叶片质量(主要是葡萄糖)减少了2 mg，说明A品种大豆的叶片在25 ℃条件下细胞呼吸速率是2 mg/小时。光照1小时，经称重，光照后比暗处理前质量增加了5 mg，说明叶片光照1小时的净光合速率是7 mg/小时，因此该叶片光照1小时产生的总光合作用量为9 mg。
[答案] (1)叶绿体、线粒体 A
(2)植物呼吸作用释放CO2的量与光合作用消耗CO2的量相等(或呼吸速率与光合速率相等)
(3)不合理 光照强度未知。当光照强度大于图甲中c点所示光照强度时，曲线②代表大豆A品种，曲线①代表大豆B品种；当光照强度小于图甲中c点所示光照强度、大于b点所示光照强度时，曲线②代表大豆B品种，曲线①代表大豆A品种
(4)9
4．(2019·聊城模拟)水稻具有“光合午休”现象，其叶肉细胞中的C5化合物在CO2浓度高时与CO2结合生成C3化合物。在气孔关闭、O2/CO2值升高时，C5化合物除了参与卡尔文循环外，还可被O2氧化为CO2，这一现象称为光呼吸，如图1所示。图2为夏季一昼夜水稻的CO2吸收速率变化曲线。回答下列问题：
图1 图2
(1)光呼吸的发生可以消耗光反应产生的过剩的____________________，防止类囊体结构遭到破坏。植物开始出现“光合午休”时，C5/C3的值将____________________(填“上升”或“下降”)；O2/CO2值较高时，C3化合物的来源途径有____________________(填生理过程名称)。
(2)图2中，C点时水稻的光合速率__________(填“大于”或“等于”或“小于”)呼吸速率。一昼夜当中，有机物的积累量最高的点是________。
(3)结合题干信息分析，图2中D点时CO2吸收速率高于C点的主要原因是_______________________________________________________。
[解析] (1)由图1可知，光呼吸需要消耗光反应产生的O2和ATP。光合午休时，气孔关闭，CO2浓度下降，CO2的固定减慢，C5/C3的值会上升。由图可知，当O2/CO2值较高时，C3化合物可以来自CO2的固定和光呼吸。
(2)图2中，C点时，CO2的吸收速率＞0，即光合速率大于呼吸速率，AE段光合速率大于呼吸速率，E点之后呼吸速率大于光合速率，故E点时积累量最大。
(3)D点与C点相比，气孔开放，CO2浓度升高，CO2/O2的值上升，暗反应(卡尔文循环)增强，光呼吸减弱，故D点时的CO2吸收速率高于C点时的。
[答案] (1)O2和ATP([H]) 上升 CO2的固定和光呼吸 (2)大于 E (3)随着气孔开放，CO2/O2的值上升，暗反应(卡尔文循环)增强，光呼吸减弱
高频考点10 细胞的质壁分离和复原
1．在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是( )
A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
B [A项，第一次观察时由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色的大液泡，由于此时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞质基质区域应较小。B项，第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现首先从细胞的角隅处开始发生质壁分离。C项，吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸润整个标本。D项，第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化进行前后对照，因此不能省略。]
2．在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是( )
A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜
B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生
C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低
D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外
B [观察甲、乙、丙所示三种细胞状态可知，所用显微镜倍数没有发生变化，A错误；甲→乙→丙表示质壁分离和质壁分离复原的过程，只要细胞不死亡，此过程可在一个细胞内依次发生，B正确；与甲相比，乙所示细胞发生质壁分离，细胞液浓度升高，渗透压升高，C错误；细胞膜是选择透过性膜，水分子可以自由通过，在由乙转变为丙的过程中，既有水分子扩散到细胞外，又有水分子扩散到细胞内，只是扩散到细胞内的多于扩散到细胞外的，D错误。]
高频考点11 物质出入细胞的方式
1．(2019·日照期中)下列有关物质运输方式的叙述，正确的是( )
A．无机盐离子进出细胞的方式均为主动运输
B．协助扩散有助于维持物质在细胞内外的浓度差
C．小分子物质不能以胞吞或胞吐的方式通过细胞膜
D．物质进出细胞与膜上的磷脂分子和载体蛋白等有关
D [无机盐离子通过通道进出细胞的方式均为被动运输，A项错误；主动运输有助于维持物质在细胞内外的浓度差，B项错误；神经递质是小分子，是以胞吐的方式通过细胞膜的，C项错误；物质进出细胞与膜上的磷脂分子和载体蛋白等有关，D项正确。]
2．(2019·衡水中学二调)甲、乙分别为物质进出细胞的坐标图和模式图，下列相关说法正确的是( )
甲 乙
A．甲、乙所代表的物质运输方式没有共同点
B．图乙所示的物质运输过程与细胞膜的流动性无关
C．图乙所示的细胞可能是红细胞
D．婴幼儿肠道吸收乳汁中的免疫球蛋白的过程可用图乙中的跨膜运输方式表示
C [甲、乙所代表的物质运输方式的共同点是都需要载体，A错误；图乙的物质运输方式为协助扩散，需要细胞膜上载体的协助，载体的运输过程与细胞膜的流动性有关，B错误；红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，图乙所示的细胞可能是红细胞，C正确；婴幼儿肠道吸收乳汁中的免疫球蛋白的过程是胞吞作用，不可用图乙中的跨膜运输方式表示，D错误。]
3．(2019·河南九校联考)科学家将萝卜和甜菜幼苗分别放在培养液中培养。一段时间后，培养液中的离子浓度变化如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．萝卜吸收水的相对速度快于吸收Mg2＋的
B．甜菜运输SiO的载体数多于运输Mg2＋的
C．萝卜吸收Mg2＋需要细胞提供能量
D．甜菜和萝卜对离子的吸收具选择性
A [由图可知，一段时间后，萝卜培养液中Mg2＋浓度明显下降，可见萝卜吸收Mg2＋的相对速度快于吸收水的相对速度，A错误；甜菜对SiO的吸收量明显多于对Mg2＋的吸收量，说明甜菜运输SiO的载体数多于运输Mg2＋的，B正确；植物吸收矿质元素的方式是主动运输，需要消耗能量，C正确；甜菜和萝卜对两种离子的吸收速率明显不同，可见萝卜和甜菜对离子吸收都有选择性，D正确。]
4．(2019·山西联考)图示为小肠上皮细胞部分物质的转运。下列关于葡萄糖运输方式的说法，正确的是( )
A．依据需要载体协助就可确定从肠腔进入小肠上皮细胞是协助扩散
B．依据逆浓度梯度运输就可确定从肠腔进入小肠上皮细胞是主动运输
C．依据需要载体协助就可确定从小肠上皮细胞进入细胞外液是主动运输
D．依据顺浓度梯度运输就可确定从小肠上皮细胞进入细胞外液是协助扩散
B [主动运输和协助扩散均需要载体协助，但前者是逆浓度梯度运输，后者是顺浓度梯度运输；协助扩散和自由扩散均是顺浓度梯度运输，但前者需要载体协助，后者不需要载体协助。图中显示，肠腔中的葡萄糖进入小肠上皮细胞是从低浓度的一侧通过细胞膜到达高浓度一侧，即逆浓度梯度运输，属于主动运输，A错误，B正确；葡萄糖从小肠上皮细胞中进入细胞外液为顺浓度梯度的运输，且需要载体的协助，为协助扩散，C、D错误。]
高频考点12 酶的本质、作用和特性
1．(2019·山东潍坊统考)下列关于酶的叙述，正确的是( )
A．正常情况下人体内酶的活性与环境温度呈正相关
B．酶为化学反应提供活化能
C．细胞中所有酶的合成都受基因控制
D．胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质水解，说明酶具有专一性
C [人是恒温动物，正常情况下人体内酶的活性不受环境温度的影响，A错误；酶通过降低化学反应活化能促进化学反应的进行，而不是为化学反应提供活化能，B错误；绝大多数酶的本质是蛋白质，少数酶的本质是RNA，它们的合成都受基因控制，C正确；胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质水解，说明酶的活性受环境pH的影响，D错误。]
2．(2019·潍坊期中)如图为某酶促反应在不同温度条件下产物浓度随时间变化的曲线。下列分析正确的是( )
A．该反应中酶的最适温度是40 ℃
B．实验过程中pH的变化不会对该实验产生影响
C．20 ℃条件下，t3时提高10 ℃，产物浓度会增加
D．60 ℃条件下，t2时增加底物的量不会改变产物浓度
D [由图看出，在20 ℃、40 ℃和60 ℃三种温度下，40 ℃时酶的温度最适宜，但酶的最适温度可能高于或低于40 ℃，A项错误；pH影响酶的活性，实验过程中pH的变化会对该实验产生影响，B项错误；20 ℃条件下，t3时产物浓度已达到最大，说明底物已经全部消耗，提高10 ℃产物浓度也不会增加，C项错误；60 ℃条件下酶已失去活性，t2时增加底物的量不会改变产物浓度，D项正确。]
3．(2019·哈师大附中期中)研究者从生物组织中提取出两种酶(酶A和酶B)，进行了一系列研究，回答下列问题：
(1)将酶A分为两组，一组遇双缩脲试剂后呈现紫色反应；另一组用RNA酶处理后，不再具有催化活性。这表明酶A的化学组成为____________________。
(2)酶B是一种蛋白质，研究者采用定量分析方法测定不同pH对酶B的酶促反应速率(v)的影响，得到如图所示曲线。当pH偏离6.8时，酶促反应速率都会下降，下降的原因可能有三种：①pH变化破坏了酶B的空间结构，导致酶不可逆失活；②pH变化影响了底物与酶B的结合状态，这种影响是可逆的；③前两种原因同时存在。现要探究当pH＝5时酶促反应速率下降的原因，请在上述实验基础上，简要写出实验思路(含预期结果及结论)。
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________。
[解析] (1)将酶A分为两组，一组遇双缩脲试剂后呈现紫色反应，可以说明其中有蛋白质，另一组用RNA酶处理后，不再具有催化活性，可以确定其中含有RNA，综合确定，酶A的化学组成既含蛋白质又含RNA。(2)根据曲线及题干信息可以确定酶B的最适pH为6.8，当pH偏离6.8时，酶促反应速率都会下降，根据给出的原因，可以确定出设计实验的思路：把酶B在pH＝5的条件下处理后再将pH值升高到最适pH值，看酶促反应速率是否升高，即可判断出酶B是可逆性失活还是不可逆性失活，再根据酶促反应速率升高的大小可以判断出两种失活情况是否都存在。
[答案] (1)既含蛋白质又含RNA (2)先将酶B在pH＝5的条件下处理一段时间，升高pH至6.8，测定其酶促反应速率。若酶促反应速率＝b，则为原因①；若酶促反应速率＝a，则为原因②；若b<测定速率
1．某生物兴趣小组对粳稻、籼稻和杂交稻三种水稻品种中的H2O2酶活性进行了实验研究，实验结果如下表所示。请回答下列问题：
(1)本实验的目的是探究_____________________________________。
设计实验时，各实验组应遵循_________________________________原则。
(2)分析表中数据可知，在一定浓度范围内，Cd2＋、Cu2＋都能抑制H2O2酶的活性，且相同浓度的Cu2＋的抑制作用________(填“大于”“小于”或“等于”)Cd2＋。Cd2＋、Cu2＋对H2O2酶活性的影响主要取决于__________________(填“植物类型”或“重金属种类和浓度”)。
(3)Cd2＋、Cu2＋等重金属离子影响了H2O2酶的______，从而引起酶活性的改变。
[答案] (1)不同浓度的Cd2＋和Cu2＋对不同水稻品种中H2O2酶活性的影响 单一变量、对照、重复
(2)大于 重金属种类和浓度
(3)空间结构
2．(2019·湖北八校联考)某校生物兴趣小组为探究影响酶活性的因素而设计了以下实验方案。请分析后回答下列问题：
试管
底物和试剂
实验条件
甲
1 cm3的蛋白块＋4 mL胃蛋白酶溶液
37 ℃水浴
乙
1 cm3的蛋白块＋4 mL胃蛋白酶溶液
70 ℃水浴
丙
1 cm3的蛋白块＋4 mL胃蛋白酶溶液
0 ℃水浴
(1)该实验中，pH属于____________变量，所以三支试管的pH应____________。
(2)探究胃蛋白酶活性的观测指标是____________________________。
(3)如将实验的材料换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？__________(填“是”或“否”)，理由是_________________________________。
(4)若某同学直接选用双缩脲试剂来检测实验结果，你认为是否合理？__________(填“是”或“否”)，理由是______________________________。
[解析] (1)本实验是探究温度对胃蛋白酶的影响，温度是自变量，pH是无关变量，无关变量应保持适宜且相同。
(2)本实验观察的指标是相同时间内蛋白块的变化或蛋白块完全消失所用的时间。
(3)H2O2在加热的情况下分解加快，因此不宜用H2O2酶来探究温度对酶活性的影响。
(4)胃蛋白酶和蛋白块都是蛋白质，不宜用双缩脲试剂检测。
[答案] (1)无关 适宜且相同(或维持在pH＝1.5左右)
(2)相同的时间内蛋白块体积的变化(蛋白块完全消失所用的时间)
(3)否 H2O2在加热的条件下会分解
(4)否 胃蛋白酶本身是蛋白质，也会与双缩脲试剂反应出现紫色现象
高频考点14 ATP的结构和功能
1．(2019·江西省百所名校联考)下列关于ATP的说法，正确的是( )
A．动物细胞中能合成ATP的场所只有线粒体
B．能产生酒精的无氧呼吸的全过程都有ATP合成
C．在线粒体中进行的呼吸过程可合成大量ATP
D．细胞主动吸收离子的过程中，ATP中含有的能量都会释放出来
C [动物细胞中能合成ATP的场所有线粒体及细胞质基质，A错误；能产生酒精的无氧呼吸的过程中只有第一阶段有ATP合成，B错误；细胞主动吸收离子的过程中，消耗的能量由ATP提供，且ATP中远离A的高能磷酸键易断裂，从而释放能量，D错误。]
2．(2019·龙岩市高三期末)以下有关ATP的叙述中，错误的是( )
A．人体在剧烈运动中，细胞产生ATP的速度迅速加快，吸能反应也加快
B．人体在紧张状态下，细胞内产生ATP的速率大大超过产生ADP的速率
C．ATP中的能量可以来源于光能或化学能，也可以转化为光能或化学能
D．在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP
B [人体剧烈运动时，消耗的能量多，ATP合成的速度加快，则吸能反应也加快，A正确；ATP、ADP处于动态平衡之中，人体紧张时，ATP合成速率与ADP产生速率达到动态平衡，B错误；ATP中的能量可以来源于光能或化学能，也可以转化为光能或化学能，C正确；在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP，D正确。]
高频考点15 细胞呼吸的类型和过程
1．(2019·德州期中)下列为细胞内进行的生理过程。有关叙述正确的是( )
A．②③④过程不能发生在同一个细胞中
B．原核细胞没有线粒体，不能发生②过程
C．②过程释放大量能量，③④过程释放少量能量
D．消耗等量的葡萄糖时，②④过程产生的CO2相等
A [无氧呼吸产生乳酸与无氧呼吸产生酒精和CO2，发生在不同的细胞中，A项正确；原核细胞没有线粒体，也能进行有氧呼吸，B项错误；②过程释放大量能量，③④过程不释放能量，C项错误；消耗等量的葡萄糖时，②④过程产生的CO2不相等，D项错误。]
2．为探究酵母菌的细胞呼吸方式，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入①～⑥试管中，往试管加入不同的物质，进行了如下表的实验。
类别
细胞质基质
线粒体
酵母菌
①
②
③
④
⑤
⑥
葡萄糖
－
＋
－
＋
＋
＋
丙酮酸
＋
－
＋
－
－
－
氧气
＋
－
＋
－
＋
－
注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
下列有关叙述中，不正确的是( )
A．会产生酒精的试管有②⑥
B．会产生CO2和H2O的试管有③⑤
C．根据试管①③⑤的实验结果，可以判断酵母菌进行有氧呼吸的场所
D．根据试管②④⑥的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所
C [酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，无氧条件下进行无氧呼吸。有氧呼吸三个阶段的场所分别为细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜；无氧呼吸两个阶段都发生在细胞质基质中。由表格可知，①试管在细胞质基质中，提供丙酮酸和氧气，不能进行呼吸作用，②试管在细胞质基质中，提供葡萄糖，进行了无氧呼吸，能够产生酒精和CO2，③试管在线粒体中，提供丙酮酸和氧气，能够进行呼吸作用的第二、三阶段，能产生水和CO2，④试管在线粒体中，提供葡萄糖，不能进行呼吸作用，⑤试管中有酵母菌、葡萄糖和氧气，能进行有氧呼吸，⑥试管中有酵母菌、葡萄糖，能进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。酒精是在无氧情况下，在细胞质基质中产生的，故会产生酒精的试管是②⑥，A正确；有氧情况下丙酮酸在线粒体中进行有氧呼吸的第二、三阶段产生CO2和H2O，会产生CO2和H2O的试管只有③⑤，B正确；根据试管①③⑤的实验结果，不能判断酵母菌进行有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，C错误；根据试管②④⑥的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质，D正确。]
3．(2019·广西梧州市联考)研究者发现一种突变型酵母菌的发酵效率高于野生型酵母菌的，常在酿酒工业发酵中使用该种突变酵母菌。此图为呼吸链突变酵母呼吸过程，请回答下列问题：
(1)酵母菌与大肠杆菌细胞相比，其结构上最大的区别是__________。
(2)通入氧气时突变酵母菌产生ATP的部位是__________。
(3)氧气充足时野生型的酵母菌种群增长速率__________(填“大于”“等于”或“小于”)突变型的，原因是_________________________________。
[解析] (1)酵母菌是真核生物，大肠杆菌是原核生物，两者结构上最大的区别是酵母菌具有核膜包被的细胞核。
(2)通入氧气时，由于突变酵母菌线粒体中的呼吸链中断，因此其产生ATP的部位只有细胞质基质。
(3)氧气充足时，野生型酵母菌通过有氧呼吸释放大量能量进行快速繁殖，而突变体不能进行正常的有氧呼吸，提供能量少于野生型，所以野生型种群增长速率大。
[答案] (1)酵母菌具有核膜包被的细胞核 (2)细胞质基质 (3)大于 野生型酵母菌通过有氧呼吸释放大量能量进行快速繁殖，突变体不能进行正常的有氧呼吸，提供的能量少于野生型，所以野生型种群增长速率大
高频考点16 色素的种类、作用及提取和分离实验
1．(2019·浙江联考)如图表示叶绿体中色素的吸收光谱。据图判断，以下说法错误的是( )
A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光
B．进入秋季，植物对420～470 nm波长的光的利用量减少
C．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度
D．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，短时间内叶绿体中C5的量减少
D [由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光，A正确；进入秋季，叶子变黄，叶绿素含量减少，植物对420～470 nm波长的光的利用量减少，B正确；由图可知，叶绿体中色素吸收450 nm波长的光比吸收600 nm波长的光要多，因此用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度，C正确；由图可知，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和[H]变多，C3―→C5＋(CH2O)过程增强，C5增多，D错误。]
2．(2018·孝感模拟)某学生利用新鲜的菠菜叶进行叶绿体色素的提取和分离实验时，由于各组操作不同，出现了下列四种不同的层析结果。下列分析不合理的是( )
A．甲可能是用蒸馏水作提取液和层析液
B．乙可能是因为研磨时未加入SiO2
C．丙是正确操作得到的理想结果
D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
C [光合色素不能溶于水，甲没有色素，可能是误用蒸馏水作提取液和层析液，故A正确；乙中色素的量较少，可能是因为研磨时未加入SiO2，导致研磨不充分，提取色素含量少，故B正确；丙中叶绿素含量比类胡萝卜素含量低，可能是因为研磨时未加入CaCO3，导致部分色素被破坏，故C错误；丁中叶绿素含量比类胡萝卜素含量低，且色素含量较少，可能是因为未加入CaCO3导致部分色素被破坏，D正确。]
3．(2018·湖北八校一模)某科研人员研究不同遮光处理对白桦光合作用生理特性的影响结果如图。
不同遮光处理对白桦叶绿素含量的影响
(1)叶片中叶绿素含量是维持植物正常光合作用的主要指标，叶绿素主要存在于白桦叶片的________________(具体部位)，通过图中的结果发现白桦叶绿素含量随________________而增加，提高了白桦在弱光环境下的捕光能力。研究发现植物体内的叶绿素处于不断的合成和分解中。请从该角度去解释叶绿素含量增加的原因：_______________________________________________________
_______________________________________________________。
(2)叶绿素b/叶绿素a的值可作为植物利用弱光能力的判断指标，研究人员发现遮光处理提高了白桦叶绿素b/叶绿素a的值。通过高中课本________________实验可以验证该结论。你的实验证据是
_______________________________________________________。
[答案] (1)叶绿体类囊体薄膜 遮光程度的增加 叶绿素的合成量变化不大，分解量减少(或叶绿素的合成量增加，分解量变化不大，或叶绿素的合成量增加，分解量减少)
(2)色素的提取和分离 遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组
高频考点17 光合作用的过程
1．如图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中A～C 表示相关物质。有关分析错误的是( )
A．图中A为O2，可部分释放到空气中
B．图中B为NADPH，外界CO2浓度升高时，B的含量暂时升高
C．该过程消耗的NADP＋和C来自叶绿体基质
D．该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中
B [水的光解产物是O2和[H]，若光合作用强度大于呼吸作用强度，O2会部分释放到空气中，A正确；图中B是在NADP＋、H＋和电子参与下形成的，为NADPH，当外界CO2浓度升高时，暗反应中生成的三碳化合物增多，则消耗的NADPH增多，导致NADPH的含量暂时降低，B错误；叶绿体基质中，暗反应消耗NADPH、ATP产生NADP＋、ADP，C正确；光合作用光反应过程中，将光能转化成化学能储存在ATP和NADPH中，D正确。]
2．(2019·日照期末)如图表示将某植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测不合理的是( )
A．a→b，暗反应消耗ATP的速率增加
B．a→b，CO2固定速率比C3的还原速率快
C．b→c，光合作用速率等于呼吸作用速率
D．b→c，可能是光反应限制了光合速率
C [a→b，随着细胞间隙CO2浓度的增加，C5的含量减少，暗反应加快，消耗ATP的速率增大，A项推测是合理的；a→b，C5的含量减少，说明C5的利用速率大于C5的生成速率，CO2固定速率比C3的还原速率大，B项推测合理；b→c，C5的含量不变，说明C5的生成速率等于C5的利用速率，即CO2固定速率等于C3的还原速率，C项推测不合理；b→c，C5的含量保持不变，暗反应速率不再增加，可能是光反应限制了光合速率，D项推测合理。]
3．如图甲为某植物叶肉细胞的叶绿体内部分生理过程示意图，图乙为该植物叶片在光照等环境因素影响下吸收和释放CO2速率的变化曲线。请回答下列问题：
(1)图甲表示光合作用的________阶段，该阶段发生的场所是________，发生的能量转换是____________________________。B代表的物质是________。
(2)图乙中b段，叶绿体中的色素吸收光能增加，导致光反应中的________分解加快，最终加快了图甲中__________(填字母)的利用。
(3)图乙中c段，限制光合速率的环境因素主要是__________。d段与c段相比，叶绿体中五碳化合物和[H]的含量变化分别为________、________。
(4)为了保证研究结果的准确性，实验过程中对环境温度的控制应该________。
[解析] (1)分析图甲可知，A是CO2，D是五碳化合物(C5)，B是三碳化合物(C3)，C是(CH2O)。因此，图甲表示光合作用的暗反应阶段，光合作用暗反应阶段发生在叶绿体基质中，光合作用的暗反应是将ATP中活跃的化学能转化成有机物(糖类)中稳定的化学能。(2)图乙中b段，叶绿体中的色素吸收光能增加，导致光反应中H2O的分解加快，产生的[H]增加，C3的还原加快，最终加快了A(CO2)的利用。(3)图乙中c段达到光饱和点，此时限制光合作用的因素不再是自变量光照强度，而是CO2浓度；d段充入CO2，d段CO2含量增加，CO2与C5结合生成的C3增加，此过程中消耗的C5增加，叶绿体中的C5减少，C3还原过程中消耗的[H]增加，叶绿体中的[H]减少。(4)该实验中温度属于无关变量，因此为了保证研究结果的准确性，实验过程中对环境温度的控制应该是适宜且不变。
[答案] (1)暗反应 叶绿体基质 ATP中活跃的化学能转化成有机物(糖类)中稳定的化学能 三碳化合物(或C3) (2)H2O A (3)CO2浓度 减少 减少
(4)适宜且不变
4．(2019·淄博一模)阅读下列与光合作用有关的材料，并回答相关问题：
材料1 美国科学家鲁宾和卡门把小球藻分成2组，研究光合作用释放的气体，实验结果见下表：
组号
物质
气体
Ⅰ
H2O和C18O2
O2
Ⅱ
HO和CO2
18O2
材料2 景天科植物有一种很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放出CO2用于光合作用。
材料3 在甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中，叶绿体固定CO2的最初产物是含4个碳的草酰乙酸，然后转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO2(简称C4途径)，再进行卡尔文循环(C3途径)。C4途径起到CO2泵的作用，提高了C4植物利用CO2的能力。
(1)材料1～3，研究元素去向都用到的技术方法是________________。
(2)材料1的实验结果表明_________________________________。
若18O2进入线粒体一段时间后，线粒体内含18O的化合物有__________________。
(3)材料2中，景天科植物夜晚能吸收CO2，却不能合成葡萄糖的原因是_______________________________________________________。
气孔开闭的特点与其生活环境相适应，推测景天科植物的原始生活环境条件可能是____________________________。
(4)材料3中，C4植物首先将CO2固定形成____________，然后释放CO2。在炎热干旱的夏季，C4植物的优势表现为____________________________。
[答案] (1)同位素标记(示踪)法
(2)光合作用释放的氧气中的氧来自水 水、二氧化碳、丙酮酸
(3)没有光照，不能进行光反应，无法为暗反应提供ATP、[H] 炎热、干旱
(4)草酰乙酸 C4植物利用CO2的能力强，光合效率高(或“能利用较低浓度CO2”)
高频考点18 光合作用影响因素的曲线分析
1．科学家研究20 ℃时小麦的光合作用强度与光照强度的关系，得到如图曲线。下列有关叙述不正确的是( )
A．随着环境温度的升高，cd段位置不断上移
B．a点时叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体
C．当小麦缺Mg2＋时，b点将向右移动
D．限制cd段不再上升的环境因素主要是温度和CO2浓度
A [本题考查的是光照强度、矿质元素、温度及植物内部因素对光合作用的影响情况。酶的活性受温度的影响，随着环境温度的升高，CO2的吸收量会有所增加，但不会不断升高，在超过最适温度后会有所下降，A项错误；a点时因没有光照，叶肉细胞只进行呼吸作用，产生ATP的细胞器只有线粒体，B项正确；当植物缺Mg2＋时，叶绿素减少，光反应减弱，暗反应合成的有机物减少，b点将向右移动，C项正确；c点之后限制光合作用的因素不再是光照强度，而是温度和CO2浓度，D项正确。]
2．(2018·江苏高考)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是( )
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
D [若横坐标是CO2浓度，较高温度下，呼吸速率大，较低温度下，呼吸速率小，所以甲、乙与纵坐标的交点不一样，A错误；若横坐标是温度，则随着温度的升高，光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势，B错误；若横坐标是光波长，则在红光区与蓝紫光区两个波长段出现波峰，与图中甲、乙曲线变化不符，C错误；若横坐标是光照强度，较高浓度的CO2有利于光合作用的进行，因此甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度，D正确。]
3．(2019·河北武邑中学检测)为探究影响光合速率(单位：μmol·m－2·s－1)的因素，科研人员利用玉米和大麦在适宜的温度、光照强度下进行有关实验，结果如图。请回答：
(1)O2以____________方式进出叶肉细胞。
(2)比较__________________的光合速率，可得出植物的光合作用受O2浓度的影响。
(3)如果将长势相同的玉米和大麦幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中，保持题干中的条件和21%的O2环境，一段时间后，____________幼苗先死亡。理由是__________________________。
[解析] (1)O2进出植物叶肉细胞等的方式都是自由扩散。
(2)据图分析，在CO2相同而O2浓度不同条件下，大麦的光合速率随着O2浓度的增加而逐渐降低，说明植物的光合作用受O2浓度的影响。
(3)将长势相同的玉米和大麦幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中，保持题干中的条件和21%的O2环境，玉米的光合速率比大麦大得多，且玉米能利用低浓度CO2进行光合作用，而大麦不能，因此一段时间后，大麦幼苗先死亡。
[答案] (1)自由扩散 (2)大麦在CO2相同而O2浓度不同条件下 (3)大麦 在其他条件相同时，玉米的光合速率比大麦大得多，且玉米能利用低浓度CO2进行光合作用，而大麦不能
4．将某植物置于密闭的容器中，测量其CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。请分析回答下列相关问题：
(1)A点时该植物产生ATP的细胞器是________，且与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更________(填“大”或“小”)。
(2)B点时光合速率________呼吸速率；当植物缺镁时，B点向________移，E点向________移。
(3)C、D两点CO2吸收量相同，两点光合作用合成有机物的量________(填“不同”或“相同”)，限制C、E两点光合速率的主要因素分别是________________。
(4)由上述实验得到启示：阴雨天为了提高大棚蔬菜的产量，可适当________或________。
[解析] (1)A点时的光照强度为0，该植物只进行细胞呼吸，所以此时产生的ATP的细胞器是线粒体；据图可知，与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率较大。(2)B点对应的光照强度是该植物在22 ℃条件的光补偿点，此时植物的光合速率等于呼吸速率；当植物缺镁时，叶绿素合成减少，导致植物利用光能的效率下降，B点向右移、E点向左下方移动。(3)C、D两点CO2吸收速率相同，即两点的净光合速率相等，但两点对应温度下的呼吸速率不同，由于真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以两点合成的有机物的量不同；C点处于两阶段的上升阶段，影响该点光合速率的主要因素是光照强度；而E点时的光合速率最大，且E点之后光合速率不再随光照强度的增强而升高，影响该点光合速率的主要因素是温度。(4)阴雨天光照强度较弱，为了提高大棚蔬菜的产量，可适当提高光照强度，以提高植物的光合作用强度(或者适当降低温度，以降低植物的呼吸作用强度)，进而提高植物的净光合作用强度来提高大棚蔬菜的产量。
[答案] (1)线粒体 大 (2)等于 右 左下方
(3)不同 光照强度、温度 (4)降低温度 提高光照强度
高频考点19 光合作用影响因素的相关实验
1．(2019·济南模拟)为探究光照强度对光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在25 ℃条件下进行了一系列实验。下列说法正确的是 ( )
A．在无光条件下，液滴向左移动
B．在有光条件下，液滴向右移动
C．在有光条件下，液滴向右移动的距离代表光合速率
D．随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大
A [由于CO2缓冲液的作用是维持装置中的CO2含量不变，所以引起装置中气压变化的原因是O2的变化。无光条件下绿色植物只进行细胞呼吸，消耗O2，液滴左移，A项正确。有光条件下，绿色植物既进行细胞呼吸消耗O2，又进行光合作用产生O2，若光合作用>细胞呼吸，液滴右移；若光合作用＝细胞呼吸，液滴不移动；若光合作用<细胞呼吸，液滴左移，B项错误。在有光条件下，液滴向右移动的距离代表净光合速率，C项错误。在达到光饱和点之前随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大，D项错误。]
2．某植物光合作用的适宜温度为20～35 ℃。研究人员为了筛选耐高温优良品种，利用同一植株的茎尖细胞通过组织培养获得HA、HB、HC三个品系进行了实验。下表为温度对各品系光合速率的影响，有关叙述错误的是( )
品系
光合速率(μmol·g－1·h－1)
20 ℃
30 ℃
35 ℃
HA
20.32
18.32
12.36
HB
13.78
15.56
16.77
HC
8.32
9.36
9.07
A.在适宜温度条件下，HA品系光合速率最高
B．实验条件下，耐高温性较好的是HB品系
C．与20 ℃比较，30 ℃时三个品系植物的光合速率均有提高
D．20 ℃时，不同品系光合速率产生差异的原因可能是发生了突变
C [在适宜温度条件下，HA的光合速率最高，A正确；由表可知，HB品系在高温条件下具有较高的光合速率，耐高温性较好，B正确；与20 ℃比较，30 ℃时HA品系的光合速率有所下降，HB和HC品系的光合速率有所升高，C错误；不同品系光合速率产生差异的原因可能是发生了基因突变导致光合作用相关酶活性不同，D正确。]
3．(2019·昆明质量检测)为探究影响黑藻光合作用强度的环境因素，某小组设计了如下“迷你实验”装置，回答下列问题。
(1)在可乐瓶里加入100 g黑藻，然后加入0.01 g/mL碳酸氢钠溶液至满，将②⑤夹紧，④松开，在适宜光照等条件下，可通过测定________________________来定量表示净光合速率，依据的原理是_______________________________________________________。
(2)用该装置探究二氧化碳浓度对光合作用强度影响时，随着碳酸氢钠溶液浓度的增加，直接影响光合作用过程的______________阶段，导致净光合速率变化的趋势是_______________________________________________。
(3)利用该装置，还可以探究____________(答出两点即可)对黑藻光合作用强度的影响。
[解析] (1)在适宜光照条件下，植物的光合速率大于呼吸速率，因此植物释放出的氧气可使可乐瓶中液体排出到量筒，通过测定单位时间内收集到的液体体积可定量表示净光合速率。
(2)碳酸氢钠为光合作用提供二氧化碳，二氧化碳参与光合作用的暗反应，随着碳酸氢钠溶液浓度的增加，净光合速率先随着二氧化碳浓度的增加而增大，因为受光及温度等因素的限制，增大到一定值后会趋于稳定，当碳酸氢钠浓度过高后，会影响植物吸水甚至使植物出现失水现象，则会引起光合速率降低。
(3)影响光合速率的外界因素有二氧化碳、温度、光照强度等，因此利用该装置，除了探究二氧化碳浓度对光合作用强度影响，还可以探究光照强度、光质、温度等对黑藻光合作用强度的影响。
[答案] (1)单位时间内收集到的液体体积 适宜光照等条件下，黑藻光合速率大于呼吸速率，释放的氧气使可乐瓶中液体排出到量筒 (2)暗反应 先增加后趋于稳定再降低 (3)光照强度、光质、温度等
4．(2019·成都一诊)研究人员以豌豆苗为实验材料，探究光照强度对光合速率的影响。实验结果如图所示，据图回答下列问题：
(1)适宜光照下，叶肉细胞中消耗水并产生[H]的具体场所有______________。
(2)C点对应光照强度下C5的生成速率比B点对应的生成速率________(填“快”或“慢”)，判断依据是________________________________________。
(3)在上述实验中，测定数据时，从变量角度分析，需要满足的实验条件有：
①生长状况相同的豌豆幼苗(均分为多组)；
②_______________________________________________________；
③_______________________________________________________。
[解析] (1)水的光解过程消耗水并产生[H]；有氧呼吸第二阶段也消耗水产生[H]。两个反应的场所分别是类囊体薄膜、线粒体基质。
(2)C点光照强度大于B点光照强度，生成的[H]与ATP更多，C3还原更快，C5的生成更快。
(3)实验装置的设置，应考虑自变量的差异(不同光照强度)、无关变量的相同(生长状况相同的豌豆幼苗均分为多组，CO2浓度、温度等其他无关变量均适宜且相同)。
[答案] (1)类囊体薄膜、线粒体基质 (2)快 C点光照强度大于B点，生成的[H]与ATP更多，C3还原更快，C5的生成更快 (3)②将装置置于一系列不同光照强度下 ③CO2浓度、温度等其他无关变量均适宜且相同
高频考点20 光合作用和细胞呼吸的综合
1．(2019·临沂期中)某植物叶肉细胞中部分物质变化途径如图。下列叙述错误的是( )
A．过程①和②发生在不同细胞器中
B．过程③和④都不在生物膜上进行
C．过程③消耗的ATP来自光反应
D．过程④生成物CO2中的氧来自C6H12O6
D [过程①和②分别表示水的光解和O2和[H]结合生成H2O，两过程分别发生在叶绿体和线粒体中，A项正确；过程③和④表示C3的还原和C6H12O6分解产生CO2的过程，分别发生在叶绿体基质和细胞质基质、线粒体基质中，B项正确；过程③消耗的ATP来自光反应，C项正确；过程④生成物CO2中的氧来自C6H12O6和H2O，D项错误。]
2．(2019·深圳一模)如图表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下，某植物在不同温度下的净光合作用速率和呼吸作用速率曲线。下列有关说法错误的是( )
A．与光合作用相比，与呼吸作用有关酶的适宜温度更高
B．在40 ℃之前，总光合作用速率大于呼吸作用速率
C．温度在30 ℃时总光合作用速率最大
D．40 ℃时，该植物不再进行光合作用
D [题图中实线表示净光合作用速率，虚线表示呼吸作用速率，总光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸作用速率。由题图可知，温度为30 ℃时总光合作用速率最大，即(总)光合作用的最适温度为30 ℃，而呼吸作用的最适温度为42 ℃左右，则与光合作用相比，与呼吸作用有关酶的适宜温度更高，A、C项正确；40 ℃之前，净光合作用速率大于0，这说明总光合作用速率大于呼吸作用速率，B项正确；40 ℃时，该植物仍在进行光合作用，只是光合作用速率等于呼吸作用速率，D项错误。]
3．(2019·潍坊期末)如图甲表示A、B两个品种大豆的光合速率受光照强度影响的变化曲线；图乙表示将长势相同、数量相等的A、B两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内，在光照强度、温度相同的条件下培养相同时间，定时测定玻璃罩内的CO2含量所绘出的曲线。请据图回答：
甲 乙
(1)据图甲分析，a点时，B品种大豆叶肉细胞中能产生ATP的细胞器是____________；在较长时间连续阴雨的环境中，生长受影响更显著的大豆品种是________(填字母)。
(2)据图乙分析，30～45 min期间两个玻璃罩内CO2含量相对稳定的原因是_______________________________。
(3)有同学分析后判定图乙中曲线②代表大豆A品种，曲线①代表大豆B品种，该判断是否合理？________(填“合理”或“不合理”)，理由是______________________________。
(4)若将A品种大豆的某一叶片在25 ℃条件下暗处理1小时，该叶片质量(主要是葡萄糖)减少了2 mg，之后光照1小时，经称重，光照后比暗处理前质量增加了5 mg。该叶片光照1小时产生的总光合作用量为________mg。
[解析] (1)据图甲分析，a点时，B品种大豆叶肉细胞既进行光合作用也进行细胞呼吸，产生ATP的细胞器是叶绿体、线粒体。图中两种大豆，A种大豆更适合在强光下生长，连续阴雨天光照弱，A大豆生长受影响更显著。
(2)植物在密闭容器中，光合作用速率大于细胞呼吸速率，容器中的CO2浓度降低；光合作用速率等于细胞呼吸速率，容器中的CO2浓度不变。
(3)根据题意可知，这样的判断不合理，原因是光照强度未知。当光照强度大于图甲中c点所示光照强度时，曲线②代表大豆A品种，曲线①代表大豆B品种；当光照强度小于图甲中c点所示光照强度、大于b点所示光照强度时，曲线②代表大豆B品种，曲线①代表大豆A品种。
(4)将A品种大豆的某一叶片在25 ℃条件下暗处理1小时，该叶片质量(主要是葡萄糖)减少了2 mg，说明A品种大豆的叶片在25 ℃条件下细胞呼吸速率是2 mg/小时。光照1小时，经称重，光照后比暗处理前质量增加了5 mg，说明叶片光照1小时的净光合速率是7 mg/小时，因此该叶片光照1小时产生的总光合作用量为9 mg。
[答案] (1)叶绿体、线粒体 A
(2)植物呼吸作用释放CO2的量与光合作用消耗CO2的量相等(或呼吸速率与光合速率相等)
(3)不合理 光照强度未知。当光照强度大于图甲中c点所示光照强度时，曲线②代表大豆A品种，曲线①代表大豆B品种；当光照强度小于图甲中c点所示光照强度、大于b点所示光照强度时，曲线②代表大豆B品种，曲线①代表大豆A品种
(4)9
4．(2019·聊城模拟)水稻具有“光合午休”现象，其叶肉细胞中的C5化合物在CO2浓度高时与CO2结合生成C3化合物。在气孔关闭、O2/CO2值升高时，C5化合物除了参与卡尔文循环外，还可被O2氧化为CO2，这一现象称为光呼吸，如图1所示。图2为夏季一昼夜水稻的CO2吸收速率变化曲线。回答下列问题：
图1 图2
(1)光呼吸的发生可以消耗光反应产生的过剩的____________________，防止类囊体结构遭到破坏。植物开始出现“光合午休”时，C5/C3的值将____________________(填“上升”或“下降”)；O2/CO2值较高时，C3化合物的来源途径有____________________(填生理过程名称)。
(2)图2中，C点时水稻的光合速率__________(填“大于”或“等于”或“小于”)呼吸速率。一昼夜当中，有机物的积累量最高的点是________。
(3)结合题干信息分析，图2中D点时CO2吸收速率高于C点的主要原因是_______________________________________________________。
[解析] (1)由图1可知，光呼吸需要消耗光反应产生的O2和ATP。光合午休时，气孔关闭，CO2浓度下降，CO2的固定减慢，C5/C3的值会上升。由图可知，当O2/CO2值较高时，C3化合物可以来自CO2的固定和光呼吸。
(2)图2中，C点时，CO2的吸收速率＞0，即光合速率大于呼吸速率，AE段光合速率大于呼吸速率，E点之后呼吸速率大于光合速率，故E点时积累量最大。
(3)D点与C点相比，气孔开放，CO2浓度升高，CO2/O2的值上升，暗反应(卡尔文循环)增强，光呼吸减弱，故D点时的CO2吸收速率高于C点时的。
[答案] (1)O2和ATP([H]) 上升 CO2的固定和光呼吸 (2)大于 E (3)随着气孔开放，CO2/O2的值上升，暗反应(卡尔文循环)增强，光呼吸减弱
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