1.(2024·重慶模擬)下列關于酶的敘述,正確的是( )
A.蛋白酶可破壞蔗糖酶中的肽鍵,加入雙縮脲試劑后不會變色
B.與無機催化劑相比,酶提高反應活化能的作用更明顯,因而酶催化效率更高
C.若探究溫度對淀粉酶活性的影響,可選擇碘液對實驗結果進行檢測
D.在驗證pH對酶活性影響的實驗中,將酶和底物充分混合后再調節(jié)pH
答案C
解析蛋白酶遇雙縮脲試劑會變色,A項錯誤;與無機催化劑相比,酶能降低化學反應的活化能,B項錯誤;若探究溫度對淀粉酶活性的影響,可選擇碘液對實驗結果進行檢測,C項正確;在驗證pH對酶活性影響的實驗中,由于酶的高效性,不能將酶和底物充分混合后再調節(jié)pH,D項錯誤。
2.(2024·山東聊城三模)植物體內的多半乳糖醛酸酶可將果膠降解為半乳糖醛酸,能促進果實的軟化和成熟脫落。為探究該酶的特性,進行以下4組實驗,條件及結果如下表所示。下列說法錯誤的是( )
注:“+”越多表示存在量越多,“-”表示無;①~③組在常溫下實驗。
A.分析①②③組可知,多半乳糖醛酸酶的活性受離子影響
B.分析①④組可知,其自變量為溫度,因變量為半乳糖醛酸的量
C.55 ℃可能高于多半乳糖醛酸酶的最適溫度
D.該實驗可證明多半乳糖醛酸酶不具有專一性
答案D
解析①②③組條件為離子不同,因變量為有無半乳糖醛酸及其存在的量,表明多半乳糖醛酸酶的活性受離子影響,A項正確;①④組只有溫度條件不同,其自變量為溫度,因變量為半乳糖醛酸的量,B項正確;55 ℃溫度下,半乳糖醛酸的含量低于③組,說明55 ℃可能高于多半乳糖醛酸酶的最適溫度,C項正確;多半乳糖醛酸酶只能催化果膠的分解,具有專一性,D項錯誤。
3.(2024·山東臨沂二模)幽門螺桿菌(Hp)可引發(fā)胃炎、胃癌等消化道疾病,呼氣實驗是檢測Hp的常用方法。由于Hp可分泌脲酶,吞服用13C標記的尿素膠囊后,胃中含有Hp的人會在短時間內檢測到呼出含13C的氣體,而不含Hp的人很難檢測到。下列敘述錯誤的是( )
A.Hp分泌脲酶的過程中需要核糖體、內質網(wǎng)、高爾基體等參與
B.含13C的氣體是由脲酶將尿素分解產生的
C.Hp產生的脲酶隨食物進入腸腔后會被消化分解
D.短時間可完成檢測是因為脲酶可顯著降低尿素分解反應的活化能
答案A
解析幽門螺桿菌(Hp)為原核生物,沒有內質網(wǎng)和高爾基體,A項錯誤;Hp可分泌脲酶,脲酶可催化用13C標記的尿素水解,從而產生含13C的氣體,B項正確;Hp產生的脲酶化學本質是蛋白質,進入腸腔后會被消化分解,C項正確;酶具有高效性的原因是酶能顯著降低化學反應的活化能,D項正確。
4.(不定項)(2024·山東臨沂模擬)某研究小組將淀粉與淀粉酶分別保溫至0 ℃、60 ℃、100 ℃,一段時間后,按對應溫度分別混勻,混合溶液各裝入一個透析袋中,再將透析袋放入裝有液體的燒杯中,將裝置溫度分別調整到對應的溫度,反應相同時間后將透析袋取出,并用試劑對燒杯中的溶液進行鑒定。下列相關敘述正確的是( )
A.本實驗中檢驗試劑不能選用斐林試劑,以免溫度對實驗結果干擾
B.該實驗研究的目的是溫度對酶活性的影響,溫度和反應時間是自變量
C.上述過程中調整裝置溫度應在放入透析袋前進行
D.透析袋的作用是將麥芽糖和葡萄糖等小分子與淀粉等大分子分離
答案CD
解析本實驗中透析袋的作用是將生成的麥芽糖和葡萄糖等小分子與未反應的淀粉等大分子分離開,之后取剩余在燒杯中的反應液進行檢測,因此可選用斐林試劑進行檢測,A項錯誤,D項正確;該實驗研究的目的是探究溫度對酶活性的影響,溫度是自變量,反應時間是無關變量,B項錯誤;本實驗探究的是溫度對酶活性的影響,應先分別將酶和底物在相應溫度下保溫,然后再混合,混合后要繼續(xù)在相應溫度下保溫,使酶與底物充分反應,因此應先將燒杯內的液體調整溫度,再將裝有混合溶液的透析袋置于其中,即題述過程中調整裝置溫度應在放入透析袋前進行,C項正確。
突破點2 運用“物質與能量觀”分析光合作用與細胞呼吸過程
5.(2024·山東菏澤二模)可立氏循環(huán)是指在激烈運動時,肌細胞有氧呼吸產生NADH的速度超過其再形成NAD+的速度,這時肌肉中產生的丙酮酸由乳酸脫氫酶轉變?yōu)槿樗?使NAD+再生,保證葡萄糖到丙酮酸能夠繼續(xù)產生ATP。肌肉中的乳酸擴散到血液并隨著血液進入肝細胞,在肝細胞內通過葡萄糖異生途徑轉變?yōu)槠咸烟?。下列說法正確的是( )
A.機體進行可立氏循環(huán)時,肌細胞消耗的氧氣量小于產生的二氧化碳量
B.有氧呼吸過程中,NADH在細胞質基質中產生,在線粒體基質和內膜處被消耗
C.肌細胞產生的乳酸需在肝細胞中重新合成葡萄糖,根本原因是相關基因的選擇性表達
D.丙酮酸被還原為乳酸的過程中,產生NAD+和少量ATP
答案C
解析人體激烈運動時,肌細胞中既存在有氧呼吸,也存在無氧呼吸,有氧呼吸產生的CO2量與消耗的O2量相等,無氧呼吸不消耗O2,也不產生CO2,因此總產生的CO2量與總消耗的O2量的比值等于1,A項錯誤;有氧呼吸過程中,NADH在細胞質基質和線粒體基質中產生,在線粒體內膜處被消耗,B項錯誤;肌肉中的乳酸擴散到血液并隨著血液進入肝細胞,在肝細胞內通過葡萄糖異生途徑轉變?yōu)槠咸烟?根本原因是葡萄糖異生途徑相關基因的選擇性表達,C項正確;丙酮酸被還原為乳酸是無氧呼吸的第二階段,該階段生成NAD+,不產生ATP,D項錯誤。
6.(2024·內蒙古包頭一模)下圖是人體肌細胞缺氧時進行無氧呼吸的部分反應原理示意圖。下列敘述正確的是( )
A.人體肌細胞無氧呼吸產生丙酮酸的過程不能生成ATP
B.人體肌細胞無氧呼吸NAD+再生的場所是線粒體基質
C.人體肌細胞無氧呼吸的產物是乳酸和葡萄糖
D.人體肌細胞無氧呼吸過程中NADH和NAD+的含量處于相對穩(wěn)定狀態(tài)
答案D
解析人體肌細胞無氧呼吸產生丙酮酸的過程屬于呼吸作用的第一階段,可以產生少量ATP,A項錯誤;人體肌細胞無氧呼吸的場所是細胞質基質,不涉及線粒體基質,B項錯誤;人體肌細胞無氧呼吸的產物是乳酸,葡萄糖通常作為呼吸的底物,C項錯誤;據(jù)圖可知,NADH和NAD+在一定條件下可以相互轉化,故人體肌細胞無氧呼吸過程中NADH和NAD+的含量處于相對穩(wěn)定狀態(tài),D項正確。
7.(2024·山東濰坊二模)細胞呼吸時,氧接受電子傳遞鏈傳遞的電子并與H+結合生成水。在此過程中,電子傳遞鏈的中間復合物會直接將電子傳給氧形成自由基(ROS)。正常情況下,ROS可被超氧化物歧化酶(SOD)清除。下列說法錯誤的是( )
A.上述的電子傳遞鏈發(fā)生于真核細胞的線粒體內膜上
B.ROS攻擊線粒體膜上的磷脂分子后會抑制自由基的產生
C.一般情況下,線粒體DNA發(fā)生突變的概率高于細胞核DNA
D.功能受損的線粒體可能會啟動自噬程序,避免在細胞內堆積
答案B
解析根據(jù)題意可知,氧接受電子傳遞鏈傳遞的電子并與H+結合生成水,這是有氧呼吸第三階段的過程,該階段發(fā)生在線粒體內膜上,A項正確;根據(jù)自由基學說,ROS攻擊線粒體膜上的磷脂分子后會促進自由基的產生,B項錯誤;線粒體DNA是裸露的,不與蛋白質結合,發(fā)生突變的概率高于細胞核中的雙鏈DNA,C項正確;功能受損的線粒體可能會啟動自噬程序,形成自噬小泡被溶酶體包裹進而降解,避免在細胞內堆積,D項正確。
8.(不定項)(2024·山東濱州二模)有氧呼吸過程中,線粒體中的NADH脫去氫釋放的電子經內膜傳遞給O2,電子傳遞過程中釋放的能量驅動H+從線粒體基質移至內外膜間隙中,隨后H+經ATP合酶返回線粒體基質并促使ATP合成,然后與接受了電子的O2結合生成水。已知丙酮酸是可以被氧化分解的物質;疊氮化物可抑制電子傳遞給氧;DNP使H+進入線粒體基質時不經過ATP合酶。將完整的離體線粒體放在緩沖液中進行實驗,圖中x、y、z分別是上述3種物質中的一種,①②表示生理過程。下列說法錯誤的是( )
A.線粒體基質中的NADH全部來自丙酮酸的氧化分解
B.物質x是丙酮酸,過程①②均發(fā)生在線粒體內膜上
C.物質y是疊氮化物,該物質可解除電子傳遞和ATP合成之間的聯(lián)系
D.物質z是DNP,該物質可使細胞呼吸釋放的能量中以熱能散失的比例增加
答案ABC
解析線粒體基質中的NADH除了來自丙酮酸的氧化分解,還有葡萄糖分解為丙酮酸的過程所產生,A項錯誤;物質x是丙酮酸,過程①消耗的O2量處于較低水平,且相對穩(wěn)定,屬于有氧呼吸第二階段,發(fā)生在線粒體基質中,過程②消耗的O2量增加,屬于有氧呼吸第三階段,發(fā)生在線粒體內膜上,B項錯誤;物質y是疊氮化物,依據(jù)題干信息,該物質可抑制電子傳遞給氧,并進而抑制電子傳遞和ATP合成之間的聯(lián)系,C項錯誤;細胞呼吸釋放的能量有兩個用途,一部分用于合成ATP,另一部分以熱能的形式散失,物質z是DNP,據(jù)圖可知,加入該物質后,消耗的O2量增加,可知細胞呼吸產生的總能量增多,而合成的ATP量變化不大,故該物質可使細胞呼吸釋放的能量中以熱能散失的比例增加,D項正確。
9.(2024·北京豐臺一模)CAM植物白天氣孔關閉,夜晚氣孔打開,以適應干旱環(huán)境。下圖為其部分代謝途徑,下列相關敘述不正確的是( )
A.催化過程①和過程②所需的酶不同
B.卡爾文循環(huán)的場所是葉綠體類囊體薄膜
C.CAM植物白天氣孔關閉可減少水分散失
D.夜晚缺乏NADPH和ATP不能進行卡爾文循環(huán)
答案B
解析酶具有專一性,因此催化過程①和過程②所需的酶不同,A項正確;據(jù)題圖可知,卡爾文循環(huán)即光合作用的暗反應階段,CAM植物進行暗反應的場所是葉綠體基質,B項錯誤;CAM植物白天氣孔關閉,能減少水分散失以適應干旱環(huán)境,C項正確;CAM植物在夜晚黑暗條件下不能制造有機物,因為沒有光照,光反應不能進行,無法為暗反應提供ATP和NADPH,不能進行卡爾文循環(huán),D項正確。
10.(2024·廣東肇慶二模)大豆、玉米等植物的葉綠體中存在一種名為Rubisc的酶,參與卡爾文循環(huán)和光呼吸。在較強光照下,Rubisc以五碳化合物(RuBP)為底物,在CO2/O2值高時,使RuBP結合CO2發(fā)生羧化;在CO2/O2值低時,使RuBP結合O2發(fā)生氧化進行光呼吸,具體過程如下圖所示。下列有關說法正確的是( )
A.大豆、玉米等植物的葉片中消耗O2的場所有葉綠體、線粒體
B.光呼吸發(fā)生在葉肉細胞的細胞質基質和葉綠體中
C.有氧呼吸和光呼吸均產生ATP
D.干旱、晴朗的中午,葉肉細胞中光呼吸強度較通常條件下會降低
答案A
解析大豆、玉米葉片中通過有氧呼吸消耗氧氣的場所是線粒體內膜,通過光呼吸消耗氧氣的場所是葉綠體基質,A項正確;由題干“在較強光照下,Rubisc以五碳化合物(RuBP)為底物,在CO2/O2值高時,使RuBP結合CO2發(fā)生羧化;在CO2/O2值低時,使RuBP結合O2發(fā)生氧化進行光呼吸”可知,光呼吸和卡爾文循環(huán)發(fā)生場所一致,在葉綠體基質中進行,B項錯誤;由圖可知,在CO2/O2的值低時,RuBP結合氧氣發(fā)生光呼吸,光呼吸會消耗多余的ATP、NADPH,C項錯誤;干旱、晴朗的中午,胞間CO2濃度會降低,葉肉細胞中光呼吸強度較通常條件下會增強,D項錯誤。
11.(2024·山東菏澤二模)(12分)光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)、Cb6/f和光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)等結構形成線性電子傳遞和環(huán)式電子傳遞兩條途徑,兩條途徑在光反應過程中均產生ATP。親環(huán)素蛋白C37調控電子傳遞效率,提高植物對強光的適應性(如圖所示)。在強光下,C37缺失會導致電子傳遞受阻產生大量活性氧,活性氧積累使葉綠素降解增加,活性氧積累到一定量使細胞凋亡?；卮鹣铝袉栴}。
(1)①光合色素吸收光能后,將水分解為O2和H+,同時產生電子;電子經過電子傳遞鏈,最終與 結合形成NADPH。強光環(huán)境會導致氣孔關閉,CO2供應不足,短時間內暗反應中C3含量 。環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比,NADPH/ATP的值 (填“較大”“較小”或“相等”)。
②根據(jù)題干信息,對強光下植物光合電子傳遞鏈調控機制的理解,說法正確的有 。
A.強光下,C37僅調控光合電子傳遞鏈中的線性電子傳遞過程
B.強光下,C37通過與Cb6/f結合,提高Cb6/f到PSⅠ的電子傳遞效率
C.C37缺失使電子傳遞受阻,進而降低活性氧的含量,可導致植物葉片變黃
D.C37缺失突變體轉入高表達的C37基因,可降低強光下的細胞凋亡率
(2)現(xiàn)有分離得到的分別含PSⅠ和PSⅡ的類囊體,根據(jù)題干光反應機制,簡要寫出鑒定這兩種類囊體的實驗設計思路: 。
答案(1)NADP+ 降低 較小 BD
(2)取強光下的分別含PSⅠ和PSⅡ的類囊體,提取、分離色素,比較色素帶上葉綠素條帶的寬度
解析(1)①光合色素吸收光能后,一方面將水分解為O2和H+,同時產生的電子經傳遞最終與NADP+結合形成NADPH。強光環(huán)境會導致氣孔關閉,CO2供應不足,短時間內暗反應中C3含量降低。線性電子傳遞中,電子經PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終產生NADPH和ATP;環(huán)式電子傳遞中,電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán),僅產生ATP不產生NADPH。因此環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比,NADPH/ATP的值較小。②強光下,C37還可以調控光合電子傳遞鏈中的環(huán)式電子傳遞過程,A項錯誤;研究發(fā)現(xiàn),在強光脅迫下,C37缺失導致從Cb6/f到PSⅠ的電子傳遞受阻,傳遞效率顯著下降,因此C37通過與Cb6/f結合,提高Cb6/f到PSⅠ的電子傳遞效率,B項正確;C37缺失導致從Cb6/f到PSⅠ的電子傳遞受阻,傳遞效率顯著下降,從而產生大量活性氧導致活性氧積累,活性氧積累使葉綠素降解增加,活性氧積累到一定量會引發(fā)細胞凋亡,導致葉片枯萎發(fā)黃,C項錯誤;活性氧超過一定水平后會引發(fā)細胞凋亡,C37缺失突變體轉入高表達的C37基因,可降低強光下的細胞凋亡率,D項正確。(2)由題意可知,在強光下,C37缺失會導致電子傳遞受阻產生大量活性氧,活性氧積累使葉綠素降解增加,活性氧積累到一定量使細胞凋亡,因此可以取強光下的分別含PSⅠ和PSⅡ的類囊體,提取、分離色素,比較色素帶上葉綠素條帶的寬度,葉綠素條帶寬的為PSⅡ的類囊體,葉綠素條帶窄的為PSⅠ的類囊體。
12.(2024·黑吉遼卷)(12分)在光下葉綠體中的C5能與CO2反應形成C3,當CO2/O2的值低時,C5也能與O2反應形成C2等化合物。C2在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體中經過一系列化學反應完成光呼吸過程。上述過程在葉綠體與線粒體中的主要物質變化如圖1所示。
在葉綠體中:C5+CO22C3 ①
C5+O2C3+C2②
在線粒體中:2C2+BAD'C3+CO2+NADH+H+③
注:C2表示不同種類的二碳化合物,C3也類似。
圖1
光呼吸將已經同化的碳釋放,且整體上是消耗能量的過程?；卮鹣铝袉栴}。
(1)反應①是 過程。
(2)與光呼吸不同,以葡萄糖為反應物的有氧呼吸產生NADH的場所是 和 。
(3)我國科學家將改變光呼吸的相關基因轉入某種農作物野生型植株(WT),得到轉基因株系1和2,測定凈光合速率,結果如圖2、圖3所示。圖2中植物光合作用所需CO2的來源除了有外界環(huán)境,還有 和 (填生理過程)。7—10時株系1和2與WT的凈光合速率逐漸產生差異,原因是 。據(jù)圖3中的數(shù)據(jù) (填“能”或“不能”)計算出株系1的總光合速率,理由是
。
(4)結合上述結果分析,選擇轉基因株系1進行種植,產量可能更具優(yōu)勢,判斷的依據(jù)是 。
圖2
圖3
答案(1)CO2的固定
(2)細胞質基質 線粒體基質(兩空答案可對調)
(3)光呼吸 呼吸作用(兩空答案可對調) 株系1和2導入了改變光呼吸的基因,光呼吸強度發(fā)生改變,因為光呼吸能將已經同化的碳釋放,故株系1和2與WT的凈光合速率產生差異 不能 除了凈光合速率,總光合速率還與呼吸速率、光呼吸速率有關,從圖3無法得出呼吸速率和光呼吸速率,所以不能計算出株系1的總光合速率
(4)在相同光照強度和CO2濃度下,株系1與株系2和WT相比,株系1的凈光合速率最大
解析(1)由反應式①可知,這個過程在葉綠體基質中進行,稱為CO2的固定。(2)以葡萄糖為反應物的有氧呼吸有三個階段,第一階段在細胞質基質中進行,產物為丙酮酸和NADH;第二階段在線粒體基質中進行,產物為CO2和NADH;第三階段在線粒體內膜上進行,產物為水,故以葡萄糖為反應物的有氧呼吸產生NADH的場所是細胞質基質和線粒體基質。(3)由題干可知,光呼吸將已經同化的碳釋放,且整體上是消耗能量的過程,再根據(jù)題圖2和題圖3可以判斷出凈光合速率的大小與光照強度以及CO2濃度的關系,從而進行解題。(4)由題圖2可知,在相同光照條件下,株系1的凈光合速率最大;由題圖3可知,在相同CO2濃度下,株系1的凈光合速率最大。
13.(2024·山東聊城二模)(14分)強光照條件下,植物細胞可以通過“蘋果酸/草酰乙酸穿梭”和“蘋果酸/天冬氨酸穿梭”(如圖)實現(xiàn)葉綠體和線粒體中物質和能量的轉移,并可以通過信號傳遞調節(jié)植物的生理活動以適應環(huán)境變化。回答下列問題。
(1)葉綠體利用分布在 上的色素將光能轉化為化學能。葉綠體中光合產物暫時以淀粉形式儲存的意義是 。
(2)當光照過強時,“蘋果酸/草酰乙酸穿梭”可有效地將光反應產生的 中含有的還原能輸出葉綠體,再經過“蘋果酸/天冬氨酸穿梭”轉換成線粒體中的 中含有的還原能,最終在 (場所)轉化為ATP中的化學能。
(3)當光照過強時,植物細胞釋放到胞外的ATP(eATP)可通過受體介導的方式,調節(jié)植物生理活動。為探究eATP對光合速率的影響,科研人員用一定最適宜濃度的eATP溶液處理豌豆葉片,結果如圖所示。
注:NADPH氧化酶是活性氧(ROS)產生的關鍵酶,活性氧(ROS)能促進植物葉肉細胞氣孔的開放。
該實驗自變量為 ,推測eATP調節(jié)植物光合速率的機制: 。
答案(1)類囊體薄膜 減少丙糖磷酸等在葉綠體內的積累,避免對光合作用的抑制;維持葉綠體內的滲透壓等
(2)NADPH NADH 線粒體內膜
(3)eATP的有無、豌豆幼苗的種類 eATP通過調節(jié)NADPH氧化酶基因的表達,促進活性氧(ROS)的合成來促進氣孔的開放,從而提高光合速率
解析(1)葉綠體利用類囊體薄膜上的葉綠素和類胡蘿卜素將光能轉化為化學能。葉綠體中光合產物暫時以淀粉形式儲存,以減少丙糖磷酸等在葉綠體內積累,避免對光合作用的抑制,維持葉綠體內的滲透壓。
(2)由圖可知,強光條件下,蘋果酸/草酰乙酸穿梭能將NADPH中的H+運出葉綠體,與NAD+結合生成NADH,該過程將光反應產生的NADPH中含有的還原能輸出葉綠體,再經過“蘋果酸/天冬氨酸穿梭”轉換成線粒體中的NADH中含有的還原能,最終在線粒體內膜用于ATP的合成。
(3)由題意可知,該實驗的自變量為eATP的有無、豌豆幼苗的種類?；钚匝?ROS)能促進植物葉肉細胞氣孔的開放,NADPH氧化酶是ROS產生的關鍵酶,據(jù)圖可知,eATP可通過調節(jié)氣孔導度來調節(jié)植物光合速率,而活性氧(ROS)也能促進植物葉肉細胞氣孔的開放,活性氧(ROS)的合成需要NADPH氧化酶的催化,當NADPH氧化酶缺失,活性氧(ROS)無法合成,植物葉肉細胞氣孔的開放無法增加,科研人員用eATP處理NADPH氧化酶基因缺失突變體,發(fā)現(xiàn)凈光合速率與對照組基本一致。綜合分析可知:eATP通過調節(jié)NADPH氧化酶基因的表達,促進活性氧(ROS)的合成,進而促進植物葉肉細胞氣孔的開放,提升了葉肉細胞的氣孔導度,從而實現(xiàn)了對光合速率的提高。
突破點3 結合生產實踐考查細胞呼吸和光合作用的影響因素
14.(2024·山東菏澤模擬)農耕中通常將玉米和大豆間作。某條件下測得單作和間作的數(shù)據(jù)如下:玉米光飽和點為3 klx和9 klx,大豆葉綠素含量為1.8 mg/g和2.2 mg/g,大豆凈光合速率為11 μml/(m2·s)和8.5 μml/(m2·s)。下列敘述正確的是( )
A.推測玉米適合間作,可用CO2的消耗速率代表玉米的凈光合速率
B.大豆間作時產量低于單作,與玉米株高較高使大豆被遮光影響了光反應有關
C.大豆間作時葉綠素含量增加,利于其在光照強度較弱時吸收紅外光和藍紫光
D.大豆根部根瘤菌通過固氮作用積累的氮元素主要用于作物細胞中磷脂、淀粉的生成
答案B
解析根據(jù)光飽和點變化推測玉米適合間作,可用CO2的吸收速率代表玉米的凈光合速率,CO2的消耗速率代表總光合速率,A項錯誤;間作時玉米株高較高使大豆被遮光,影響了大豆的光反應,進而影響了凈光合速率,使大豆產量下降,B項正確;大豆間作時葉綠素含量增加,利于其在光照強度較弱時吸收紅光和藍紫光,C項錯誤;大豆根部根瘤菌通過固氮作用積累的氮元素用于作物細胞中磷脂、ATP、NADPH等的生成,淀粉中不含氮元素,D項錯誤。
15.光補償點是指植物的光合速率與呼吸速率相等時的光照強度。光飽和點是指植物的光合速率達到最大時所需要的光照強度。下表為三種植物的光補償點[單位:μml/(m2·s)]和光飽和點[單位:μml/(m2·s)],其他環(huán)境條件相同且最適宜。下列相關敘述錯誤的是( )
A.三種植物中,最適合在較強的光照環(huán)境中生長的是植物甲
B.若適當提高溫度,則植物丙的光飽和點將變大
C.100 μml/(m2·s)的光照強度下,植物乙的有機物積累量比植物甲的多
D.光照強度長期低于光補償點,不利于植物的正常生長
答案B
解析植物甲的光補償點和光飽和點都最高,所以三種植物中,最適合在較強的光照環(huán)境中生長的是植物甲,A項正確;由題意可知,其他環(huán)境條件都最適宜,故若適當提高溫度,則植物丙的光飽和點將變小,B項錯誤;100 μml/(m2·s)的光照強度下,植物乙的有機物積累量為正值,而植物甲的有機物積累量為負值,植物乙的有機物積累量比植物甲的多,C項正確;光照強度長期低于光補償點,不利于植物的正常生長,D項正確。
16.與野生型擬南芥WT相比,突變體t1和t2在正常光照條件下,葉綠體在葉肉細胞中的分布及位置不同(圖a),造成葉綠體相對受光面積的不同(圖b),進而引起光合速率差異,但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運動的前提下,下列敘述錯誤的是( )
a
b
A.t2比t1具有更高的光飽和點(光合速率不再隨光照強度增加而增加時的光照強度)
B.t1比t2具有更低的光補償點(光合作用吸收CO2與呼吸作用釋放CO2等量時的光照強度)
C.三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關
D.三者光合速率的差異隨光照強度的增加而變大
答案D
解析由圖a可知,t1較多的葉綠體分布在光照下,t2較少的葉綠體分布在光照下,由此可推斷,t2比t1具有更高的光飽和點(光合速率不再隨光照強度增加而增加時的光照強度),t1比t2具有更低的光補償點(光合作用吸收CO2與呼吸作用釋放CO2等量時的光照強度),A、B兩項正確;通過題干信息可知,三者的葉綠素含量及其他性狀基本一致,由此推測,三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關,C項正確;在一定光照強度下,三者光合速率的差異隨光照強度的增加而變大,但是超過光飽和點,再增大光照強度,三者光合速率的差異不再變化,D項錯誤。
17.(2024·山東聊城模擬改編)強光脅迫會導致大豆出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。接近光飽和點的強光會導致大豆的光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)出現(xiàn)可逆失活,失活狀態(tài)的PSⅡ加強了能量耗散,以避免受到進一步破壞。該過程中起重要作用的是參與構成PSⅡ的D1蛋白。強光下D1即開始降解,其凈損失率與PSⅡ單位時間接受的光量子數(shù)呈正相關。編碼D1的psbA基因定位于葉綠體基因組,科研人員嘗試將藍細菌的psbA基因導入大豆細胞核(純合品系R),結果發(fā)現(xiàn)在強光下D1的降解率并沒有下降,但光飽和點提高了。下列說法正確的是( )
A.強光下D1的降解速率不能超過其補充速率
B.PS Ⅱ等吸收的光能一部分儲存在ATP、NADPH中
C.品系R的核基因psbA表達產物應定位于葉綠體基質中
D.強光下氣孔關閉,可能導致C5的含量迅速降低,阻礙暗反應的進行
答案B
解析強光下D1的降解速率可超過其補充速率,導致PSⅡ單位時間接受的光量子數(shù)減少,A項錯誤;PSⅡ等吸收的光能一部分儲存在ATP、NADPH中,一部分以熱能的形式散失,B項正確;葉綠體基因組編碼的蛋白質定位于葉綠體中,C項錯誤;強光下氣孔關閉,CO2吸收減少,CO2的固定減慢,C3的還原不變,C5的含量會積累,阻礙暗反應的進行,D項錯誤。
18.(2024·福建模擬)(13分)過強的光照會引起參與光反應的PSⅡ復合體(PSⅡ)中D1蛋白的損傷。植物可通過降解受損的D1蛋白,合成、組裝和加工新的D1蛋白等步驟來修復PSⅡ(圖1)?；卮鹣铝袉栴}。
圖1
(1)PSⅡ復合體位于 上,其D1組分的損傷可能阻礙光反應階段合成 ,進而阻礙暗反應的進行。
(2)高溫脅迫會加重D1的光損傷,并影響PSⅡ的修復過程。甜菜堿可調節(jié)高溫脅迫下PSⅡ的修復過程,起到一定的保護作用。已知野生型番茄不能合成甜菜堿,研究者將甜菜堿合成基因(cdA)導入野生型番茄中,利用野生型和轉基因番茄設置了八組實驗,培養(yǎng)一段時間后,在⑤~⑧組中添加林可霉素,所有組別在強光下再培養(yǎng)一段時間,檢測各組D1蛋白的含量,結果如圖2所示。
注:林可霉素可抑制D1合成。
圖2
①設置加入林可霉素組別的目的 。
②有人認為,高溫通過抑制D1合成來加重光損傷。圖2結果是否支持該觀點?請說明理由: 。
③甜菜堿調節(jié)高溫脅迫下PSⅡ修復過程的機理是 。
答案(1)葉綠體的類囊體薄膜 ATP和NADPH
(2)阻礙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,說明高溫條件下D1的合成量大于正常情況 甜菜堿能使高溫脅迫加重D1光損傷的程度下降,有利于PSⅡ修復
解析(1)光合色素的主要功能是吸收、傳遞并轉化光能,而光合色素存在于葉綠體的類囊體薄膜上,而光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)也是光反應中吸收、傳遞并轉化光能的一個重要場所,因此PSⅡ位于葉綠體的類囊體薄膜上,其D1組分的損傷可能阻礙光反應階段合成ATP和NADPH。(2)林可霉素可抑制D1合成,設置加入林可霉素組別的目的是阻礙D1合成后,用D1的含量反映其降解水平。由圖2可知,D1含量②-⑥>①-⑤或④-⑧>③-⑦,說明高溫條件下D1的合成量大于正常情況,因此高溫通過抑制D1合成來加重光損傷的說法不正確。根據(jù)②④組或⑥⑧組的比較可知,高溫脅迫加重D1光損傷,甜菜堿能提高D1蛋白含量,使高溫脅迫加重D1光損傷的程度下降,有利于PSⅡ修復。條件及產
物組別
果膠
多半乳糖
醛酸酶
Ca2+
Mn2+
55 ℃
半乳糖
醛酸
①
+
+
-
-
-
+
②
+
+
+
-
-
-
③
+
+
-
+
-
+++
④
+
+
-
-
+
++
植物種類
植物甲
植物乙
植物丙
光補償點
140
68
39
光飽和點
1 450
1 260
980

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