压轴题01-细胞的代谢-2023年高考生物压轴题专项训练(新高考专用)(原卷版).docx

压轴题01 细胞的代谢

近几年的高考真题和模拟题中，对于光合作用和细胞呼吸的考察逐渐加大，不仅针对教材中的基本原理进行考察，同时还会通过自然界中一些生物的特有的生理现象进行设题，需要学生们能够读懂并理解题目中具体的情况，掌握光合作用的过程,CO2固定途径的多样性和适应性，根据题干和题图获取信息,利用相关信息结合所学知识进行推理、解答问题。

一、 光合作用与细胞呼吸的联系

二、光合速率与呼吸速率
1.光合速率与呼吸速率。
(1)呼吸速率的表示方法:将植物置于黑暗环境中,测定单位时间实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量(可用下图中OA段表示)。
(2)净光合速率和真正光合速率。
①净光合速率:常测定一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量(可用下图中OD段表示)。
②真正光合速率:常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量
(或制造量)表示(可用下图中AD段表示)。
(3)光合速率与呼吸速率的关系。

①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。由该关系式可用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下:
a.光合作用产O2量=O2释放量+细胞呼吸耗O2量。
b.光合作用固定CO2量=CO2吸收量+细胞呼吸释放CO2量。
c.光合作用葡萄糖产生量=葡萄糖积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗葡萄糖量。

1. （2022•广东卷）研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养天后（如图），测定相关指标（如图），探究遮阴比例对植物的影响。

回答下列问题：
（1）结果显示，与组相比，组叶片叶绿素含量________，原因可能是________。
（2）比较图中与组指标的差异，并结合相关数据，推测组的玉米植株可能会积累更多的 ________________ ，因而生长更快。
（3）某兴趣小组基于上述组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗株。
实验方法：按图所示的条件，分、、三组培养玉米幼苗，每组株；其中以________为对照，并保证除________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是________。
2. （2022•山东卷）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
分组
处理
甲
清水
乙

丙
BR+L​

（1）光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是 ________________。
（2）强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有_________（答出种原因即可）；氧气的产生速率继续增加的原因是_________。
（3）据图分析，与甲组相比，乙组加入后光抑制_________（填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，说明可能通过_________发挥作用。

3. （2022•北京市密云区一模）为研究干旱和淹水处理对薄壳山核桃光合作用的影响，科研人员用薄壳山核桃幼苗进行实验研究，天后测定相关指标如图所示，进一步用电镜观察不同处理的细胞结构，结果如图所示。分析并回答下列问题。

（1）植株叶片气孔开放程度直接影响光合作用的_________阶段，从而影响了光合作用。
（2）据图可知，干旱处理导致薄壳山核桃植株的光合速率显著下降的原因是____________________________________。据图推测，干旱处理组薄壳山核桃幼苗叶片细胞中的________________________________，致使叶片变黄，从而影响光合作用。
（3）根冠比是指植物地下部分与地上部分干重的比值。科研人员测定不同实验处理下薄壳山核桃地下部分和地上部分的干重，计算出根冠比。与对照组相比，干旱处理植株的生长状况为地上部分生长受阻，地下部分生长加快，根冠比将_________，从而使植株___________________________，适应干旱环境。
（4）根据图结果尚不能确定“淹水处理对薄壳山核桃植株光合作用无明显影响”，请写出进一步研究的实验思路。
4. （2023•陕西省延安市宜川县一模）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱胁迫处理，该植物根细胞中溶质浓度增大。为探究浓度倍增对干旱胁迫下该植物幼苗光合特性的影响，某科研小组在适宜的温度、光照条件下进行了相关研究，相关测定值如图所示。请回答下列问题：

（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力_________。
（2）分析图中数据可知，干旱胁迫使该植物幼苗叶片光合速率减小，主要原因是_________。在大棚种植该植物时，若遇干旱天气，应采取的措施是_________。
（3）在组条件下，植物叶肉细胞产生的氧气量_________（填“等于”“大于”或“小于”）其细胞呼吸消耗的氧气量。、组对照_________（填“能”或“不能”）得出浓度倍增能降低干旱胁迫对该植物幼苗光合速率影响的结论。
5. （2023•广东省深圳市一模）为探索杜鹃花属植物叶片对光环境变化的适应及响应机制，科技工作者选用植物甲、乙（均为杜鹃花属），在长期遮阴培养后将其暴露于全光照下一段时间，并进行相关检测，结果如表所示：
参数
植物甲
植物乙
遮阴
全光照
遮阴
全光照
Ⅱ最大光能转化效率

0.817​

最大光合电子传递效率（μmol∙​m−2∙​s−1​）

光饱和点（）
808.8​
818.4​
849.4​
943.2​
如图为杜鹃花叶片叶绿体部分结构及相关反应示意图，其中Ⅰ（光系统Ⅰ）和Ⅱ（光系统Ⅱ）均为蛋白质复合体，是叶绿体进行光吸收的功能单位。

请回答下列问题：
（1）据上图分析，Ⅰ与Ⅱ分布在_________（填结构名称）上，在该结构中_________，完成的能量转化过程是_________（用文字和箭头表示）。
（2）由上表可知，植物 　 　（填甲或乙）对全光照的适应能力更强，判断依据是 　 　。
（3）Ⅱ吸收光能的分配有三个去路：Ⅱ光化学反应所利用的能量、Ⅱ调节性热耗散等形式的能量耗散和非调节性的能量耗散。值较大表明Ⅱ光化学反应没有发挥作用，值过大将对Ⅱ产生结构破坏。科研人员拟从光能分配角度再次验证第（）小题的结论，请以长期遮阴处理的植物甲、乙为实验材料，设计实验并书写实验思路（检测方法不做要求）：_________________________________。
6. （2022•江苏卷）图所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系（①⑦ 表示代谢途径）。是光合作用的关键酶之一，和竞争与其结合，分别催化的羧化与氧化。羧化固定合成糖；氧化则产生乙醇酸（），在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题：

（1）图中，类囊体膜直接参与的代谢途径有_________（从①⑦ 选填），在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是_________。
（2）在循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的________________在过氧化氢酶催化下迅速分解为和。
（3）将叶片置于一个密闭小室内，分别在浓度为和的条件下测定小室内浓度的变化，获得曲线、（图Ⅱ）。
① 曲线，0~​t1​时（没有光照，只进行呼吸作用）段释放的源于细胞呼吸；时段，的释放速度有所增加，此阶段的源于_________。
② 曲线，当时间到达点后，室内浓度不再改变，其原因是_________。
（4）光呼吸可使光合效率下降20%−50%​，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，通过降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的________________价值。

7. （2022•北京市一模）学习以下材料，回答（1）（4）题。
光合作用的趋同进化
不同物种独立演化出相同或相似的性状称为趋同进化。在生命进化的过程中，趋同进化几乎无处不在，如水生动物的体型、飞行动物的翅膀、景天科植物的肉质茎叶、花朵的颜色和气味等。
在大多数植物的光合作用中，大气直接被卡尔文循环中的酶固定。然而，对和都有亲和性，当结合而不是时，就会发生光呼吸作用，导致能量消耗。
为了避免这个问题，陆生植物进化出了多种碳浓缩机制，比如光合作用和景天酸代谢（），可以在固定之前在细胞内浓缩，从而使得光合作用更加高效。很多生活在炎热和干燥环境中的植物都会使用其中一种碳浓缩机制。两种碳浓缩机制都使用相同的酶，要求把大气的捕获和固定分开，但是分开的方式又有着本质的不同。
大部分植物是在叶肉细胞和维管束鞘细胞中分别进行的捕获和固定。反应的空间分离导致维管束鞘细胞中浓度比叶肉细胞增加倍，从而确保在受限的条件下进行高效的碳固定。植物通常生长在强光环境中，光合作用速率在所有植物中最高，如玉米、甘蔗等。
在植物中，碳捕获和固定的反应在时间上是分离的。首先，在晚上（此时蒸腾速率低）捕获，然后转变成苹果酸存储在液泡中。到了白天，气孔关闭，苹果酸脱羧，使得叶绿体中周围浓度升高。大量的苹果酸存储需要更大的液泡和细胞，因此植物一般具有肉质的茎叶。
利用细胞和时间的差异来区分碳浓缩机制的生化过程是复杂的，基因组时代的来临促进了对这些复杂性状的新一轮遗传 学研究，从而为了解光合作用的进化提供更精确的证据。
（1）植物光合作用的光反应产物__________________转移至_________（场所）参与暗反应。不同植物碳浓缩机制的差异是长期自然选择形成的对环境_________的结果。
（2）概括植物捕获和固定大气的方式：
①__________________；
②____________________________________；
③ 捕获和固定在时间上分离。
（3）请从光合作用角度分析沙漠植物仙人掌具有肉质茎的优势。
（4）结合文中信息分析，下列可作为光合作用趋同进化的证据有_________。
.从蓝细菌到开花植物捕获光能的装置都是叶绿体
.为避免光呼吸，陆生植物进化出多种碳浓缩机制
.植物和植物都利用酶来固定
.植物和植物都把的捕获和固定分开
8. （2022•天津市天津市耀华中学一模）气孔有利于进入植物叶片进行光合作用，但同时也是蒸腾作用失去水分的门户。如何在不损失光合作用效率的前提下减少蒸腾作用水分的流失，即促进高光强下的碳同化，而在碳需求低时保持植物有效利用水的状态，科研人员为此在拟南芥气孔周围的保卫细胞中表达了一种蓝光响应通道蛋白（），如图，该通道蛋白能调控气孔快速开启与关闭，可以有效提高光合作用和水的利用效率。野生拟南芥无，气孔开闭较慢。图表示拟南芥在一天中连续光照和间隔光照（强光和弱光交替光照）下的实验结果。
注：“每升水产植株茎干重”代表每蒸发升水的过程中产生的植物茎干物质量。

（1）据图分析，转基因拟南芥保卫细胞吸收的方式为_________，进入保卫细胞后，提高了细胞内的_________，导致气孔快速开启。
（2）结合题干信息及图可知，_________条件下，转基因植株每升水产植株茎干重大于野生植株，其原因可能是____________________________________。
（3）据图分析，若测出某株拟南芥一昼夜净释放量为300​mg​，假定呼吸速率恒定不变，则该株拟南芥一天的产生量为_________。某环境条件下，若测得该株拟南芥单位时间内二氧化碳的吸收量等于氧气的消耗量，则此条件下该植物的干重将_________。
9. （2023•辽宁省大连市大连市第二十四中学一模）德国景天可以生活在高温、干旱的环境中，科研人员对其进行了研究。

（1）植物适应不同环境有不同的代谢途径，图为两类常见的碳固定模式。据图分析，模式一和二都在多种酶的催化作用下，将_________转变成糖类。除此以外，模式一和模式二的整个光合作用过程还有许多共同点，请列举出其中的两点：①_________；②______________________________________________________。
（2）为确定德国景天的碳固定模式，研究人员将德国景天分为甲、乙两组，一次性浇足水后，甲组正常浇水，乙组停止浇水，每隔天，测定叶片的胞间浓度和羧化酶的活性，结果如图。据实验结果分析，德国景天的碳固定模式为_________________。
（3）综合上述研究，请对德国景天为何能适应高温、干旱作出解释：______________________________________________________。
10. （2022•北京市一模）内蒙古锡林郭勒草原南端的浑善达克沙地土壤贫瘠，出现草地退化现象，为保护和恢复当地生态系统，进行了系列研究。
（1）调查发现近几十年畜牧业快速发展，出现过度放牧、大量畜牧产品外销等现象，导致当地生态系统的__________________功能失衡，使得土壤中氮等化学元素减少，土壤贫瘠。
（2）非豆科植物黄柳和豆科植物木岩黄芪是当地的优良牧草资源。长期高浓度实验发现：黄柳生物量无显著增加，木岩黄芪生物量增加明显。这是因为当地土壤中氮元素匮乏，导致细胞中___________________________等物质合成不足，从而影响了非豆科植物光合作用的顺利进行。
（3）进一步检测黄柳和木岩黄芪的相关生理指标，结果如下表。
植物材料
最大光合速率
（μmol​C​O2∙​m−2∙​s−1​）
蒸腾速率
（μmmol​​H2O∙​m−2∙​s−1​）
叶片氮含量
（g∙​m−2​）
胞间 浓度大气 浓度
黄柳

木岩黄芪

① 上述两种植物属于生态系统组成成分中的_________。
② 据表和（2）信息分析，能否判断木岩黄芪是当地的优势种，请阐释原因____________________________________。
（4）研究发现黄柳比木岩黄芪在高温干旱条件下有机物积累量低，进一步检测黄柳和木岩黄芪相关酶的活性如图 ，相关生理过程如图。图所示的两种固定的反应在叶片不同细胞中同时进行。

由图分析木岩黄芪在高温干旱的浑善达克沙地仍能积累较多有机物的原因______________________________________________________。
（5）综合以上研究，请提出修复浑善达克沙地生态系统的两条合理建议_________________________________________。
11. （2023•湖南省衡阳市一模）同位素标记法可用于示踪物质的运行和变化规律，如在追踪光合作用中的来源、二氧化碳中的碳是如何转化为有机物中的碳的研究过程中，科学家们都使用了同位素标记法。回答下列问题：

（1）兴趣小组进行“追踪光合作用中的来源”的模拟实验（如图）：用和普通的进行甲组实验，用和普通的进行乙组实验。能否通过检测两组实验收集到的是否具有放射性作为得出结论的依据？_________，原因是___________________________。
（2）科学家曾经进行如下实验：向小球藻悬浮液中通入C​O2→​用同化处理不同的时间用沸腾的酒精处理蒸发浓缩双向纸层析放射自显影。结果如下：

① 用沸腾的酒精处理的目的是___________________________；双向纸层析是第一次层析后，将滤纸旋转进行第二次层析的方法，纸层析法分离不同物质的原理是___________________________。
② 据图（点样处位于图中滤纸的左下角）可知，被固定生成的第一种产物是_________；同化的结果显示，PEP​A​、和磷酸糖在_________（填“垂直”或“水平”）方向层析时溶解度差异显著。
（3）研究者给盆栽植物浇灌，一段时间后，植株周围空气中出现含的物质，请列举种：_________________________________。
12. （2023•山东省菏泽市一模）生活在高温干旱环境中的仙人掌，其同化途径如图所示。羧化酶（）的活性呈现出昼夜变化，机理如图所示。

（1）据图分析可知，仙人掌叶肉细胞中固定的场所是__________________，固定的物质是_________。
（2）白天较强光照时，仙人掌叶绿体产生的速率_________（填“大于”“小于”或“等于”）苹果酸分解产生的速率。夜晚，叶肉细胞因为缺少_________而不能进行卡尔文循环。
（3）上午：00​，若环境中的浓度突然降低，短时间内仙人掌叶绿体中含量的变化是_________（填“升高”、“降低”或“基本不变”），原因是____________________________________。
（4）图中苹果酸夜晚运到液泡内，白天运出液泡进入细胞质，推测该过程具有的生理意义是____________________________________（写出两个方面即可）。
（5）夜晚，仙人掌叶肉细胞的细胞呼吸减弱会影响细胞中苹果酸的生成。据图和图分析其原因是_________________________________________________。
13. （2022•辽宁省沈阳市和平区二模）烟草被烟草花叶病毒（）感染后，随着 大量繁殖，叶片将出现畸 形、斑驳等现象。研究人员对烟草健康株和感病株的色素含量、光合速率等特性进行了研究。请回答下列问题：

（1）分别用烟草花叶病毒的蛋白质外壳和感染烟草，能在烟草叶片上出现病斑的是________。烟草叶肉细胞的叶绿体中生成的主要用于________。
（2）用_______________作为溶剂提取叶片中的色素，再测定叶绿素的含量。测得两种植株的叶绿素含量如表所示。结果显示：________________________________。
如图表示不同光照强度下烟草健康株和感病株的净光合速率变化。当光照强度小于1500 μmol∙​m−2∙​s−1​时，感病株的净光合速率并未小于健康株，说明此阶段叶绿体中________________________________不是影响净光合速率的主要因素。
烟草健康株和感染TMT​植株的叶绿素含量
植株类型
叶绿素的含量（mg/gFW​）
叶绿素的含量（mg/gFW​）
叶绿素的含量（mg/gFW​）
叶绿素叶绿素
健康株

2.926​

感病株
1.543​

2.146​
2.555​

（3）烟草叶片在点（纵坐标上的点）合成的场所是_________。
（4）据上图判断，健康株和感病株的呼吸作用消耗有机物的速率基本相同，均为_________，当光照强度为1500 μmol∙​m−2∙​s−1​时，健康株和感病株的实际光合速率均为_________。
（5）在强光条件下对感病株光合作用的抑制更显著。可能的原因是________________________________。
14. （2022•辽宁卷）浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起，形成大量的“藻席”，造成生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系，进行如下实验：

（1）光合色素的提取、分离和含量测定
（1）在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料，提取、分离色素，发现浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，包括叶绿素和_______________。在细胞中，这些光合色素分布在_______________。
（2）测定三个样品的叶绿素含量，结果见下表。
样品
叶绿素（）
叶绿素（）
上层

中层

下层

数据表明，取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高，这是因为____________________________________________________________。
（2）光合作用关键酶的粗酶液制备和活性测定
（3）研究发现，浒苔细胞质基质中存在酶，参与的转运过程，利于对碳的固定。
酶粗酶液制备：定时测定光照强度并取一定量的浒苔甲和浒苔乙，制备不同光照强度下样品的粗酶液，流程如图。
粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和_______________。研磨时加入缓冲液的主要作用是_______________稳定。离心后的_______________为粗酶液。
（4）酶活性测定：取一定量的粗酶液加入到酶活性测试反应液中进行检测，结果如图。在图中，不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶活性最高时的光照强度为_______________（填具体数字），强光照会_______________浒苔乙酶的活性。
15. （2022•重庆卷）科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生（如图Ⅰ）。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。

（1）制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是____________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持_________（填“低温”或“常温”）。
（2）在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的浓度差，原因是____________________________________。
（3）为探究自然条件下类囊体膜内外产生浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的在光照处理时升高，原因是____________________________________。类囊体膜内外的浓度差是通过光合电子传递和转运形成的，电子的最终来源物质是_________。
（4）用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有_________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有____________________________________（答两点）。