資源簡介

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解析高考生物新情境
由“C4植物和光呼吸”等一些特例，評價創新思維能力
“核心價值”命題“金線”(為什么考) “知能素養”命題“銀線”(考什么)
(1)光合作用固定CO2的途徑除了卡爾文循環以外，還有C4途徑和景天酸代謝(CAM)途徑等；植物除了細胞呼吸(暗呼吸)外，還有光呼吸。近幾年的高考試題更多的圍繞C4植物、光呼吸等特殊過程進行考查。 (2)本課題通過對特殊光合作用過程和光呼吸的探究學習，旨在提升學生的知識遷移、發散思維和運用所學解答實際情境問題的能力。 (1)以C3植物的光合作用為基礎，了解C4植物和景天科植物的光合作用過程。 (2)了解光呼吸的原理、過程和意義。 (3)通過構建“CO2固定途徑”，浸潤“物質能量觀”，構建解題“思維模型”，發展思維品質，提升創新解決問題的能力。
探究路徑(一)　C4植物的CO2濃縮機制
[見識新情境]
玉米、甘蔗等起源于熱帶的植物，其葉肉細胞的葉綠體內，在有關酶的催化作用下，CO2首先被一種三碳化合物[磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)]固定，形成一個四碳化合物(C4)。C4進入維管束鞘細胞的葉綠體中，釋放出一個CO2，并形成另一種三碳化合物——丙酮酸。釋放出來的CO2進入卡爾文循環；丙酮酸則再次進入葉肉細胞中的葉綠體內，在有關酶的催化下，通過ATP提供的能量，轉化成PEP，繼續固定CO2，具體過程如下圖所示。這種以四碳化合物(C4)為光合最初產物的途徑稱為C4途徑，而卡爾文循環這種以三碳化合物(C3)為光合最初產物的途徑則稱為C3途徑。相應的植物被稱為C4植物和C3植物。
注：維管束主要作用是為植物體輸導水分、無機鹽和有機養料等。
熱帶植物為了防止水分過度蒸發，常常關閉葉片上的氣孔，這樣空氣中的CO2就不易進入葉肉細胞，不能滿足光合作用對CO2的需求。而C4途徑中能固定CO2的那種酶對CO2有很高的親和力，使葉肉細胞能有效地固定和濃縮CO2，供維管束鞘細胞中葉綠體內的C3途徑利用。
[追根于教材]
1．C4植物光反應和CO2固定發生在哪些場所？
提示：C4植物光反應發生在葉肉細胞的葉綠體類囊體薄膜上，而CO2固定發生在葉肉細胞和維管束鞘細胞中。
2．科學家用含14C標記的CO2來追蹤玉米光合作用中的碳原子的轉移途徑，請表示這種碳原子的轉移途徑。
提示：CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。
3．與水稻、小麥等C3植物相比，C4植物的CO2的補償點較________。高溫、干旱時C4植物還能保持高效光合作用的原因是什么？
提示：低　PEP羧化酶對CO2具有高親和力，C4植物可利用低濃度的CO2進行光合作用。
探究路徑(二)　藍細菌的CO2濃縮機制
[見識新情境]
藍細菌具有CO2濃縮機制，如下圖所示。
注：羧化體具有蛋白質外殼，可限制氣體擴散
[追根于教材]
1．CO2依次以自由擴散和主動運輸方式通過細胞膜和光合片層膜。藍細菌的CO2濃縮機制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進CO2固定。
2．向煙草內轉入藍細菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍細菌羧化體可在煙草中發揮作用并參與暗反應，應能利用電子顯微鏡在轉基因煙草細胞的葉綠體中觀察到羧化體。
3．研究發現，轉基因煙草的光合速率并未提高。若再轉入HCO和CO2轉運蛋白基因并成功表達和發揮作用，理論上該轉基因植株暗反應水平應提高，光反應水平應提高，從而提高光合速率。(填“提高”或“降低”)
探究路徑(三)　景天科植物的CO2固定
[見識新情境]
景天科酸代謝是許多肉質植物的一種特殊代謝方式，在夜間，大氣中CO2從氣孔進入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，與PEP結合形成草酰乙酸(OAA)，再經蘋果酸脫氫酶作用還原為蘋果酸，貯存于液泡中。在白天，蘋果酸從液泡中釋放出來，經脫羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2產生后用于卡爾文循環，作用機制如圖所示(該機制也稱CAM途徑)。
[追根于教材]
1．從進化角度看，這種氣孔開閉特點的形成是自然選擇的結果。夜晚，該類植物吸收的不能(填“能”或“不能”)合成葡萄糖，原因是沒有光反應為暗反應提供ATP和NADPH。
2．如果白天適當提高CO2濃度，景天科植物的光合作用速率變化是基本不變(填“增加”“降低”或“基本不變”)。
3．分析圖中信息推測，CAM途徑是對干旱(填“干旱”或“濕潤”)環境的適應；該途徑除維持光合作用外，對植物的生理意義還表現在有效避免白天旺盛的蒸騰作用造成水分過多散失。
探究路徑(四)　光呼吸與CO2固定
[見識新情境]
光呼吸現象產生的分子機制是O2和CO2競爭Rubisco酶。在暗反應中，Rubisco酶能夠以CO2為底物實現CO2的固定；在光下，當O2濃度高、CO2濃度低時，O2會競爭Rubisco酶，在光的驅動下將碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一個高耗能的反應，正常生長條件下光呼吸就可損耗掉光合產物的25%～30%。過程如圖所示：
[追根于教材]
1．由于光呼吸的存在，會降低植物體內有機物的積累速率。Rubisco酶的催化方向取決于CO2與O2的濃度比，請推測說明具體的情況。
提示：當CO2與O2濃度比高時，Rubisco酶催化固定CO2反應加強；當CO2與O2濃度比低時，Rubisco酶催化光呼吸反應加強。
2．研究發現，光合產物1/3以上要消耗在光呼吸底物上。生產實際中，常通過適當升高CO2濃度達到增產的目的，請分析并解釋其原理。(從光合作用原理和Rubisco酶催化反應特點兩個方面作答)。
提示：CO2濃度升高可促進光合作用暗反應的進行，進而提高光合作用強度，同時還可促進Rubisco酶催化更多的C5與CO2結合，減少C5與O2的結合，從而降低光呼吸速率。
3．已知強光下ATP和NADPH的積累會產生O2－(超氧陰離子自由基)，而O2－會對葉綠體光合作用的反應中心造成傷害。依據圖中信息，解釋植物在干旱天氣和過強光照下，光呼吸的積極意義是什么？
提示：葉片缺水，氣孔部分關閉，CO2吸收減少，低濃度CO2使得光呼吸增強，光呼吸可以消耗多余的ATP和NADPH，從而減少ATP和NADPH積累產生O2－對光合作用反應中心的傷害。
【類題訓練】
1．理清高等植物固定CO2三條途徑的關系，構建解答“固定CO2類”題目的思維模型
(1)C3途徑、C4途徑和景天酸代謝(CAM)途徑是高等植物光合作用固定CO2的三條途徑。C3途徑存在于所有綠色植物中，是把C同化為糖類的過程；C4和CAM途徑則只能固定CO2，為一定環境條件下(低O2、高溫干旱)C3途徑的進行提供了保證。
(2)碳同化的多條途徑，增強了植物對環境的適應能力。C3途徑是光合途徑同化的基本途徑，C4和CAM植物形成碳水化合物除了分別需要C4途徑和CAM途徑外，最終還需要C3途徑。
(3)在碳同化特性上，CAM與C4植物相似，都有PEP羧化酶，需要兩次羧化反應固定CO2。只是固定CO2與生成光合作用產物在時間、空間上有差異，C4植物在葉肉細胞內固定CO2，在維管束鞘細胞中同化CO2。CAM植物則在晚上固定CO2，在白天同化CO2。
2．辨析光呼吸與細胞呼吸的關系，構建解答“光呼吸類”題目的思維模型
光呼吸 細胞呼吸
底物 底物是光照下葉綠體新形成的，如光合作用中的乙醇酸 常用底物是葡萄糖，可以是新形成，也可以是儲存的
場所 只發生在光合細胞中，在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體協同作用下進行 所有活細胞中都可以進行
條件 光下，O2/CO2比值相對高時 有氧、無氧都可進行，光下、暗處都可進行
意義 CO2供應不足時，消耗過多的NADPH和ATP，以避免對細胞造成傷害 為生命活動提供直接能源物質ATP
【歸納建模】
1．(2022·全國甲卷)根據光合作用中CO2的固定方式不同，可將植物分為C3植物和C4植物等類型。C4植物的CO2補償點比C3植物的低。CO2補償點通常是指環境CO2濃度降低導致光合速率與呼吸速率相等時的環境CO2濃度。回答下列問題。
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反應階段的產物是相同的，光反應階段的產物是____________________(答出3點即可)。
(2)正常條件下，植物葉片的光合產物不會全部運輸到其他部位，原因是__________________________________(答出1點即可)。
(3)干旱會導致氣孔開度減小，研究發現在同等程度干旱條件下，C4植物比C3植物生長得好。從兩種植物CO2補償點的角度分析，可能的原因是_____________________________
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解析：(1)光合作用光反應階段的場所是葉綠體的類囊體薄膜上，光反應發生的物質變化包括水的光解以及ATP和NADPH的形成，因此光合作用光反應階段生成的產物有O2、NADPH和ATP。(2)葉片光合作用產物一部分用來供自身呼吸消耗。故正常條件下，植物葉片的光合產物不會全部運輸到其他部位。(3)干旱會導致氣孔開度減小，CO2吸收減少。由于C4植物的CO2補償點低于C3植物，則C4植物能夠利用較低濃度的CO2，因此干旱條件下光合作用受影響較小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生長得好。
答案：(1)O2、NADPH和ATP 　(2)自身呼吸消耗　(3)C4植物的CO2補償點低于C3植物，干旱條件下CO2吸收減少，胞間CO2濃度較低，C4植物受到影響較小
2．(2022·龍巖模擬)光合作用的暗反應過程被稱為碳同化。植物在長期進化過程中逐漸形成了多種碳同化途徑。如圖1所示，玉米、甘蔗等C4植物，長期生活在熱帶地區，其PEP羧化酶與CO2有強親和力，可以將環境中低濃度的CO2固定下來，集中到維管束鞘細胞。而景天科等CAM(景天酸代謝)植物，長期生活在干旱或半干旱環境中，它們在夜晚捕獲CO2，然后轉變成蘋果酸儲存在液泡中，白天氣孔關閉，蘋果酸脫羧釋放CO2用于卡爾文循環。
(1)在顯微鏡下觀察玉米葉片結構發現，葉肉細胞包圍在維管束鞘細胞四周，形成花環狀結構。維管束鞘細胞中沒有完整的葉綠體，推測其可能缺少________(填“基粒”或“基質”)結構。CAM植物葉肉細胞液泡的pH夜晚比白天要________(填“高”或“低”)。由圖1可知，C4植物與CAM植物在捕獲和固定大氣中的CO2的方式上最明顯的區別是________________________________________________________________________
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(2)蝴蝶蘭因其花姿優美、花色艷麗而較受歡迎。圖2為蝴蝶蘭葉片凈CO2吸收速率和有機酸含量的晝夜變化。據圖2推測，蝴蝶蘭________(填“存在”或“不存在”)CAM途徑，判斷依據是_________________________________________________________________
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(3)Rubisco酶是卡爾文循環中催化CO2固定的酶。Rubisco酶對CO2和O2都有親和力，在光照條件下，當CO2/O2比值高時，Rubisco酶可催化C5固定CO2合成有機物，當CO2/O2比值低時，Rubisco酶可催化C5結合O2發生氧化分解，消耗有機物，此過程稱為光呼吸，它會導致光合效率下降。有人認為，景天酸代謝(CAM)途徑是景天科植物長期進化得到的一種可以抑制光呼吸的碳濃縮機制。你認為這種說法________(填“合理”或“不合理”)，理由是________________________________________________________________________
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(4)科學研究發現：Rubisco酶是一種雙功能酶，在較強光照下，它既催化C5與CO2的羧化反應進行光合作用，同時又催化C5的加氧反應進行光呼吸，羧化和加氧反應的相對速率完全取決于CO2與O2的相對濃度。如圖3所示為光合作用暗反應和光呼吸的部分過程。為探究光呼吸的產物與場所，請利用同位素標記法設計實驗，驗證圖示過程光呼吸的終產物和場所，簡要寫出實驗思路和預期實驗結果：
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(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組)
解析：(1)推測維管束鞘細胞可能缺少“基粒”結構，因為其中可進行卡爾文循環，該過程發生在葉綠體基質中。結合圖示可知，CAM植物在晚上氣孔張開，吸收二氧化碳變成蘋果酸，蘋果酸進入液泡儲存起來，白天蘋果酸分解釋放出二氧化碳用于卡爾文循環，因此CAM植物葉肉細胞液泡的pH夜晚比白天要低。由圖1可知，C4植物與CAM植物在捕獲和固定大氣中的CO2的方式上最明顯的區別表現在C4植物捕獲和固定CO2的反應在空間上分離(或在不同的細胞內捕獲和固定CO2)，CAM植物捕獲和固定CO2的反應在時間上分離(或在夜晚捕獲CO2，白天固定CO2)，這些特性都是長期適應環境的結果。(2)由圖2可知蝴蝶蘭在夜間葉片吸收CO2出現高峰，而白天吸收CO2較少，同時蝴蝶蘭葉片中白天有機酸的含量下降，夜晚有機酸的含量升高，這些都是CAM植物的光合特性，據此可判斷蝴蝶蘭存在CAM途徑。(3)CAM植物的葉肉細胞可以在夜晚吸收大量的CO2，轉變為蘋果酸儲存在液泡中，在白天蘋果酸脫羧釋放CO2，使得葉綠體中Rubisco酶周圍的CO2濃度升高，從而使CO2在與O2競爭Rubisco酶時有優勢，抑制了光呼吸，因此，景天酸代謝(CAM)途徑是景天科植物長期進化得到的一種可以抑制光呼吸的碳濃縮機制。(4)實驗思路及預期實驗結果見答案。
答案：(1)基粒　低　C4植物捕獲和固定CO2的反應在空間上分離(或在不同的細胞內捕獲和固定CO2)，CAM植物捕獲和固定CO2的反應在時間上分離(或在夜晚捕獲CO2，白天固定CO2)　(2)存在　由圖2可知蝴蝶蘭葉片吸收CO2主要發生在夜間，白天吸收CO2較少(或白天的凈CO2吸收速率較低，夜晚的凈CO2吸收速率較高)；蝴蝶蘭葉片中白天有機酸的含量下降，夜晚有機酸的含量升高，符合CAM植物的光合特性　(3)合理　CAM植物的葉肉細胞可以在夜晚吸收大量的CO2，轉變為蘋果酸儲存在液泡中，在白天蘋果酸脫羧釋放CO2，使得葉綠體中Rubisco酶周圍的CO2濃度升高，在與O2競爭Rubisco酶時有優勢，抑制了光呼吸　(4)實驗思路：甲組，將小麥葉肉細胞置于光照較強和C18O2濃度較高的環境中培養一段時間后檢測18O出現的場所及物質；乙組，將小麥葉肉細胞置于光照較強和18O2濃度較高的環境中培養一段時間后檢測18O出現的場所及物質。
預期實驗結果：甲組中的18O出現在葉綠體基質中，在糖類中可以檢測到18O；乙組中的18O出現在線粒體和葉綠體基質中，在二氧化碳和糖類中可以檢測到18O
[應用、創新考法增分訓練]
題組一　縱覽探索歷程，培養科學思維
1．(2022·沙坪壩區模擬)科學家薩姆納將刀豆種子制成勻漿，用丙酮作溶劑提取出了結晶(脲酶)，這種物質能使尿素分解成氨和二氧化碳。下列說法正確的是(　 )
A．脲酶能與雙縮脲試劑發生紫色反應，證明了酶都是蛋白質
B．在脲酶濃度一定時，尿素供應量越大，二氧化碳的生成速率越快
C．與加熱相比，尿素被脲酶分解產生氨的速率更快，不能說明酶具有高效性
D．將脲酶與尿素在160 ℃條件下混合，檢測到大量的氨，說明脲酶有耐高溫的特點
解析：選C　脲酶能與雙縮脲試劑發生紫色反應，證明了脲酶是蛋白質，但不能證明所有酶都是蛋白質，A錯誤；在脲酶濃度一定時，一定的尿素供應量范圍內，尿素供應量越大，二氧化碳的生成速率越快，超過一定量，酶達到飽和時，再增加尿素供應量，二氧化碳的生成速率不變，B錯誤；與加熱相比，尿素被脲酶分解產生氨的速率更快，不能說明酶具有高效性，與無機催化劑相比才能說明酶的高效性，C正確；尿素在160 ℃條件下會分解產生氨，因此將脲酶與尿素在160 ℃條件下混合，檢測到大量的氨，不能說明脲酶有耐高溫的特點，D錯誤。
2．光合作用的發現歷時較長，光合作用的條件、場所、產物、原料等由多名科學家先后發現。下列關于光合作用發現歷程的敘述，錯誤的是(　 )
A．科學家將綠色植物和小鼠放在密閉透明玻璃罩內，發現小鼠在黑暗條件下的存活時間比在光照條件下短
B．薩克斯讓天竺葵綠葉暗處理后一半遮光、一半曝光，幾小時后用碘蒸氣處理，發現遮光部分葉片呈藍色
C．卡爾文用14C標記14CO2供給小球藻，探明了CO2中的碳轉化為有機物中碳的途徑
D．恩格爾曼將需氧細菌和水綿置于沒有空氣的黑暗環境中，用極細光束照射水綿，證明葉綠體是水綿光合作用放氧的部位
解析：選B　光照條件下綠色植物光合作用可產生O2，呼吸強度不變，光照時小鼠可以存活更長的時間，A正確；遮光部分沒有淀粉產生，不變藍，B錯誤；卡爾文通過標記二氧化碳中的碳原子，探明了碳原子在植物體內的碳轉移途徑，C正確；水綿具有帶狀葉綠體，極細光束照射后，需氧細菌向葉綠體被照射部位集中，證實葉綠體是產氧部位，D正確。
題組二　學習科學精神，提升素養品質
3.(2022·臨沂三模)酶的“誘導契合”學說認為，在酶與底物結合之前，其空間結構與底物不完全互補，在底物誘導下可出現與底物吻合的互補結構，繼而完成酶促反應。為驗證該學說，科研人員利用枯草桿菌蛋白酶(簡稱S酶，可催化兩種結構不同的底物CTH和CU，且與兩者的結合中心位置相同)進行研究，實驗結果如圖所示，其中SCTH、SCU分別表示催化CTH和CU反應后的S酶。下列說法正確的是(　 )
A．S酶催化CTH和CU兩種底物的結合中心位置相同，說明S酶沒有專一性
B．S酶與底物結合后，提供了底物轉化為產物所需的活化能
C．S酶結合中心的結構發生變化時，部分肽鍵會斷裂
D．為進一步探究SCTH不能催化CU水解的原因是失活或是空間結構固化，可增加SCTH催化CTH反應組
解析：選D　酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學反應，S酶催化CTH和CU兩種底物的結合中心位置相同，不能說明S酶沒有專一性，A錯誤；酶的作用機理是降低化學反應所需的活化能，而非提供活化能，B錯誤；酶在化學反應前后性質不變，S酶結合中心的結構發生變化時，不會發生肽鍵的斷裂，C錯誤；為進一步探究SCTH不能催化CU水解的原因是SCTH失去活性，還是出現空間結構的固化，可增加SCTH催化CTH反應組，檢測反應產物的生成量：如果SCTH能催化CTH水解，那么酶沒有失活，即SCTH出現空間結構的固化，如果SCTH不能催化CTH水解，則SCTH失活，D正確。
4．(2022·青島二模)脂肪酶抑制劑可作為一種良好的減肥藥物。為探討該脂肪酶抑制劑的抑制機理，研究者進行了實驗探究：將底物乳液、抑制劑和胰脂肪酶按3種順序加入，反應相同時間后測定和計算對酶促反應的抑制率，結果如圖所示。下列說法錯誤的是(　 )
A．上述反應應該在溫度為37 ℃、pH為7.4左右的條件下進行
B．順序3應該是底物乳液與抑制劑混合10 min后，加入胰脂肪酶進行反應
C．該脂肪酶抑制劑主要通過與酶結合，阻礙底物與酶的結合達到抑制作用
D．該脂肪酶抑制劑通過抑制脂肪酶發揮作用阻止脂肪的消化，起到減肥作用
解析：選C　本實驗的目的是探討該脂肪酶抑制劑的抑制機理，實驗的自變量是抑制劑使用順序的不同，因變量是抑制率的變化，而溫度和pH均為無關變量，實驗過程中要求無關變量相同且適宜，因此，該實驗需要在37 ℃，pH為7.4左右的條件下進行，A正確；該實驗的自變量是抑制劑、底物和胰脂肪酶的順序變化，因此，順序3應該是底物乳液與抑制劑混合10 min后，加入胰脂肪酶進行反應，B正確；根據實驗結果可知，順序3的抑制率最高，這說明該脂肪酶抑制劑主要通過與底物結合，進而阻礙底物與酶的結合來達到抑制作用，C錯誤；該脂肪酶抑制劑通過抑制脂肪酶與底物的結合，進而發揮阻止脂肪消化的作用，減少了脂肪分解產物的吸收，因而可起到減肥作用，D正確。
題組三　關注人體健康，體現責任擔當
5．(2022·濟南歷城區模擬)某同學搜索“水果酵素”得到下面的信息：①酵素本義是酶的別稱。②《酵素產品分類導則》中將酵素定義為：以動物、植物、菌類等為原料，經微生物發酵制得的含有特定生物活性的產品。③把水果小塊和水按比例放入容器，密封，注意容器內留下20%空間，置于陰涼處6個月后，過濾得到的濾液即為“水果酵素”。下列有關敘述合理的是(　 )
A．由于水果酵素富含蛋白酶、脂肪酶，因此酵素被人體吸收后具有減肥功能
B．發酵前需要對蔬果進行煮沸消毒，確保發酵過程無雜菌污染
C．將酵素添加進洗衣粉中配合沸水浸泡，可以幫助分解衣物上的油漬
D．“酵素”在生物體中具有降低反應的活化能的作用
解析：選D　“酵素”本義是酶的別稱，是大分子物質，不能被人體細胞直接吸收，“酵素”進入消化道后會被消化酶水解，失去活性，無法起到減肥的作用，A不合理；發酵過程中利用的是附著的天然菌種，若發酵前對蔬果進行煮沸消毒，會殺死菌種，不能發酵，B不合理；沸水可以使酵素和洗衣粉中的活性物質失活，會降低洗滌效果，C不合理；酵素本義是酶的別稱，酶的作用機理是降低化學反應的活化能，因此“酵素”在生物體中具有降低反應的活化能的作用，D合理。
6．(2022·棗莊模擬)體育運動大體可以分為有氧運動和無氧運動，有氧運動能增加心肺功能，如慢跑等。無氧運動中能增強肌肉力量，如短跑等。兩種運動過程中有氧呼吸和無氧呼吸的供能比例不同。下列有關說法正確的是(　 )
A．骨骼肌在有氧運動中進行有氧呼吸，無氧運動中進行無氧呼吸
B．有氧呼吸和無氧呼吸常利用的物質是葡萄糖
C．短跑過程中，肌肉細胞CO2的產生量大于O2消耗量
D．耗氧量與乳酸生成量相等時，無氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的2倍
解析：選B　有氧運動過程中骨骼肌主要靠有氧呼吸供能，無氧運動過程中骨骼肌除進行有氧呼吸外，還會進行無氧呼吸，A錯誤；有氧呼吸和無氧呼吸常利用的物質是葡萄糖，B正確；有氧呼吸吸收的氧氣量等于產生的二氧化碳量，而人體無氧呼吸既不吸收氧氣，也不釋放二氧化碳，因此短跑過程中，肌肉細胞CO2的產生量等于O2消耗量，C錯誤；耗氧量與乳酸生成量相等時，假設均為6n，則無氧呼吸消耗的葡萄糖量為3n，有氧呼吸消耗的葡萄糖量為n，因此耗氧量與乳酸生成量相同時，無氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍，D錯誤。
7．將葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶和某種無色的化合物固定于濾紙上制成葡萄糖試紙，待反應結束時將試紙顏色與標準比色卡比對，可判斷樣本中葡萄糖的含量。檢測原理如下：
①葡萄糖葡萄糖酸＋過氧化氫
②過氧化氫水＋原子氧(未結合成分子的氧原子，氧化性強)
③無色化合物＋原子氧→有色化合物
下列說法錯誤的是(　 )
A．該葡萄糖試紙可用于檢測尿糖含量
B．①和②兩種酶發揮作用的機理是降低化學反應的活化能
C．檢測樣本中葡萄糖的含量時，反應順序為①→②→③
D．葡萄糖試紙一般需要在常溫、干燥和氧氣充足的條件下保存
解析：選D　葡萄糖含量不同，試紙呈現的顏色的深淺不同，因此可通過檢測后該試紙顏色的深淺可反映尿糖含量的高低，A正確；①和②反應酶的作用機理是能降低化學反應的活化能，B正確；根據反應產物和底物判斷，檢測樣本中葡萄糖的含量時，反應順序為①→②→③，C正確；該葡萄糖試紙上起主要作用的物質是酶，因此應在低溫下保存，D錯誤。
8．(2022·蘇州模擬)正常細胞主要依賴氧化磷酸化(有氧呼吸第三階段)為細胞供能，而大多數癌細胞即使在氧氣充足的情況下也更多地依賴糖酵解(細胞呼吸第一階段)供能，即“瓦堡效應”，相關過程如圖所示。研究表明，人腺病毒感染的細胞也有類似的特點。下列有關敘述錯誤的是(　 )
A．等量的葡萄糖通過“瓦堡效應”產生的ATP量遠小于正常細胞呼吸產生的量
B．被人腺病毒入侵的細胞可能需要更多的葡萄糖以獲得維持正常代謝活動所需能量
C．被人腺病毒入侵的細胞代謝活動發生改變，通常不利于病毒的增殖
D．組成生物大分子的單體之間可以通過細胞代謝活動進行轉化
解析：選C　細胞呼吸第一階段只釋放少量能量，所以等量的葡萄糖通過“瓦堡效應”產生的ATP量遠小于正常細胞呼吸產生的量，A正確；被人腺病毒入侵的細胞更多地依賴糖酵解(細胞呼吸第一階段)供能，因而可能需要更多的葡萄糖以獲得維持正常代謝活動所需能量，B正確；被人腺病毒入侵的細胞代謝活動發生改變，但能依賴糖酵解(細胞呼吸第一階段)供能，通常不影響病毒的增殖，C錯誤；題圖中丙酮酸能轉化為核苷酸和氨基酸等，說明組成生物大分子的單體之間可以通過細胞代謝活動進行轉化，D正確。
題組四　關注生產生活，分析解決問題
9.(2022·鞍山二模)中國科學家在人工合成淀粉方面取得突破性進展，實現以二氧化碳為原料，不依賴植物光合作用，直接人工合成淀粉。該技術通過耦合化學催化與生物催化模塊體系，實現“光能→電能→化學能”的能量轉換方式。人工合成淀粉速度比玉米提高8.5倍，下列敘述正確的是(　 )
A．人工合成淀粉與光合作用合成淀粉需要的酶相同
B．玉米光合作用合成淀粉在光反應階段完成
C．人工合成的淀粉徹底水解的單體是葡萄糖
D．玉米光合作用過程中能量轉換方式不是“光能→電能→化學能”
解析：選C　根據題意可知，人工合成淀粉是通過耦合化學催化與生物催化模塊體系，因此人工合成淀粉與光合作用合成淀粉需要的酶并不相同，A錯誤；光反應階段包括水的光解和ATP的合成，沒有淀粉合成，淀粉的合成是在光合作用的暗反應階段，B錯誤；淀粉是由單體葡萄糖形成的，因此人工合成的淀粉徹底水解的單體是葡萄糖，C正確；光合作用的光反應中光能轉變為電能，然后轉變為活躍的化學能，在暗反應階段是活躍的化學能轉變為穩定的化學能，因此玉米光合作用過程中能量轉換方式是“光能→電能→化學能”，D錯誤。
10．我國研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與酶等16種物質一起用雙層脂質分子包裹成油包水液滴，從而構建半人工光合作用反應體系。該反應體系在光照條件下可實現連續的CO2固定與還原，并不斷產生有機物乙醇酸。下列分析錯誤的是(　 )
A．類囊體產生的ATP和NADPH參與CO2固定與還原
B．加入的16種物質中應包含ADP和NADP＋等物質
C．產生乙醇酸的場所相當于葉綠體基質
D．該反應體系實現了光能到化學能的轉化
解析：選A　類囊體產生的ATP和NADPH參與C3的還原，不能參與二氧化碳的固定，A錯誤；該過程是構建的人工光合作用反應體系，且在光照條件下進行，故需要加入的物質應包含ADP和NADP＋等物質，B正確；乙醇酸是最后暗反應階段產生的，而暗反應的場所是葉綠體基質，因此產生乙醇酸的場所相當于葉綠體基質，C正確；光照條件下合成有機物實現了由光能到化學能的能量轉化，D正確。
11．科研人員利用果林下光照不足等特點，優化林下套種模式；利用不同植物生長期的時間差和空間差，充分利用光能和空間資源提高作物產量。為了選擇適宜果林套種的作物品種，研究人員在相同的條件下分別測定了蒲公英3個品種A1、A2、A3的光補償點和光飽和點，結果如圖1和圖2所示。光補償點是指植物呼吸速率和光合速率相等時的光照強度，光飽和點是指光合速率最大時的最小光照強度。回答以下問題：
(1)根據實驗結果可知，最適宜在果林下套種的品種是______，原因是________________________。
(2)提高環境中CO2濃度，測得A3的光飽和點明顯變大，可能是因為暗反應增強，消耗光反應產生的________________增多。提高環境中CO2濃度，A1的光飽和點保持穩定，可能是光反應已基本飽和或________________________所致。
(3)選擇蒲公英合適的品種進行遮光處理，以探究光照強度對光合特性的影響，實驗結果如圖3所示。據圖分析，該植物可通過________________以增強對弱光的適應能力。
解析：(1)從題圖中可知，三個品種中A3的光補償點和光飽和點都是最小的，對光強度的要求較低，所以最適宜在果林下套種的品種是A3。(2)光反應為暗反應提供ATP和NADPH，所以提高環境中CO2濃度A3的光飽和點變大，可能是因為暗反應增強，消耗光反應產生的ATP和NADPH增多；限制光飽和點的自身因素有色素的含量和酶的數量，所以提高環境中CO2濃度，A1的光飽和點保持穩定，可能是光反應已基本飽和或暗反應的酶的數量已達最大所致。(3)據圖3分析，隨著遮光程度增大，植物的葉綠素含量增多，所以該植物可通過提高葉綠素含量來適應弱光環境
答案：(1)A3　A3的光補償點和光飽和點都是最小的　(2)ATP和NADPH　參與暗反應的酶的數量已達最大　(3)提高葉綠素含量
12．為探究溫度對野生型馬鈴薯塊莖形成的影響，研究人員分別在正常溫度(NT：光照時22 ℃，黑暗時16 ℃)、高溫(HT：光照時35 ℃，黑暗時29 ℃)條件下對野生型馬鈴薯幼苗進行培養，并分別在第5周和第9周對各組野生型馬鈴薯塊莖的產量和數量進行統計分析，結果如圖1所示。回答下列問題。
(1)據圖分析，高溫對野生型馬鈴薯塊莖的影響：①塊莖產量和數量降低；②塊莖形成時間________。
(2)研究發現，在HT下，野生型馬鈴薯塊莖產量和數量均下降，但葉片中的蔗糖等糖類含量增加。可推測HT條件下，塊莖產量和數量均下降的原因是____________________
________________________________________________________________________。
(3)已有研究表明，葉片中StSP6A基因的表達在調節馬鈴薯塊莖形成中起關鍵作用。為進一步探究高溫抑制野生型馬鈴薯塊莖形成與StSP6A基因表達的相關性，研究人員分別對NT、HT條件下葉片中StSP6A基因的表達量進行了檢測，結果如圖2所示。
①據圖可得出的初步結論是：______________________________________________
________________________________________________________________________。
②科研人員通過轉基因技術制備了StSP6A基因表達水平提高的過表達馬鈴薯。在上述實驗的基礎上，設計利用過表達馬鈴薯增設一組實驗組以驗證上述結論的方法________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)高溫導致野生型馬鈴薯塊莖的產量和數量降低，且在第5周時，正常溫度下形成了塊莖，高溫下馬鈴薯塊莖未形成，即高溫延遲了塊莖形成時間。(2)在HT下葉片向塊莖運輸的糖類減少，有機物積累減少，導致塊莖產量和數量均下降。(3)①在NT條件下，StSP6A基因在第2周時表達，且隨時間延長，其表達量快速增加；HT條件下，StSP6A基因在第3周時表達，且隨時間延長，其表達量增加緩慢，在第4周后，NT條件下StSP6A基因表達量高于HT條件下。因此判斷高溫通過抑制(葉片)StSP6A基因表達，從而抑制野生型馬鈴薯塊莖的形成。②為確定高溫抑制了StSP6A基因表達，需要在高溫條件下對過表達馬鈴薯幼苗進行培養，與HT條件下培養的正常馬鈴薯幼苗進行對照，每隔一段時間，檢測幼苗葉片StSP6A基因的表達量，統計分析過表達馬鈴薯塊莖的產量和數量。
答案：(1)延遲　(2)葉片向塊莖運輸的糖類減少　(3)①高溫通過抑制(葉片)StSP6A基因表達，從而抑制野生型馬鈴薯塊莖的形成　②在高溫條件下對過表達馬鈴薯幼苗進行培養，每隔一段時間，檢測幼苗葉片StSP6A基因的表達量，統計分析過表達馬鈴薯塊莖的產量和數量
13．(2022·聊城二模)在溫度、光照等其他因素適宜且相同的條件下，科研人員探究干旱脅迫影響天竺葵光合作用效率變化的實驗結果如表所示，回答下列問題：
分類 葉片ABA(脫落酸)含量/(ng·g－1) 氣孔導度/(mol·m－2·s－1) 胞間CO2濃度/(μmol·mol－1) 葉綠素a＋b含量/(mg·g－1) 凈光合速率/(μmol·m－2·s－1)
正常土壤濕度 86.15 0.063 198.80 2.92 9.98
干旱第2天 93.47 0.024 114.38 2.88 3.76
干旱第5天 113.37 0.001 285.65 1.47 0.06
(1)隨著干旱期的延長，葉片ABA的含量與氣孔導度的變化呈________(填“正”或“負”)相關。研究發現形成氣孔的保衛細胞膜表面具有ABA受體，說明ABA在植物生命活動中發揮________________的作用。
(2)干旱初期，植物凈光合速率下降的主要原因是______________________________。干旱5天后，凈光合速率下降主要是因為葉綠素的含量下降而導致________________的合成不足，從而影響了暗反應______________________過程。
(3)傳統理論認為干旱條件下葉片中ABA含量的增加大多直接來自根部細胞的合成。最新研究發現：在干旱條件下根細胞合成的CLE25(一種多肽類激素)明顯增加并通過木質部將其運輸到葉片，被葉肉細胞表面的受體蛋白激酶BAM識別后，引起細胞ABA合成酶基因NCED3的高表達而增加了葉片中ABA的含量。請選用現有的天竺葵、受體蛋白激酶BAM抑制劑、缺水土壤、濕度適宜土壤、ABA含量檢測儀等實驗材料用具，設計簡單的實驗方案探究干旱條件下葉片ABA含量明顯增多的原因。
解析：(1)分析表格可知，隨著干旱期的延長，葉片ABA含量不斷提高，而氣孔導度不斷減小，故隨著干旱期的延長，葉片ABA的含量與氣孔導度的變化呈負相關。研究發現形成氣孔的保衛細胞膜表面具有ABA受體，說明ABA在植物生命活動中發揮傳遞信息的作用。(2)分析表格可知，干旱初期，氣孔導度減小，導致吸收二氧化碳的量減小，暗反應的反應速率下降，故植物凈光合速率下降；干旱5天后，凈光合速率下降主要是因為葉綠素含量的下降導致光反應速率下降，ATP和NADPH的合成不足，從而影響了暗反應C3的還原的過程。(3)實驗方案見答案。
答案：(1)負　傳遞信息　(2)氣孔導度減小，導致吸收二氧化碳的量減少　ATP和NADPH　C3的還原　(3)選取生長狀況良好且相同的天竺葵若干，隨機均分為A、B兩組，用適量的受體蛋白激酶BAM抑制劑處理A組天竺葵，用等量的蒸餾水處理B組天竺葵，然后將A、B兩組天竺葵種植在缺水土壤中培養一段時間后，用ABA含量檢測儀測量兩組天竺葵中ABA的含量

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