資源簡介

細胞代謝中相關現象的原因分析
1．(原因分析類)(江蘇經典高考題)為了研究2個新育品種P1、P2幼苗的光合作用特性，研究人員分別測定了新育品種與原種(對照)葉片的凈光合速率、蛋白質含量和葉綠素含量，結果如圖所示。
(1)由圖可知，P1的葉片光合作用能力最強，推斷其主要原因有：一方面是其葉綠素含量較高，可以產生更多的_______________________；另一方面是其蛋白質含量較高，含有更多的______________________。
(2)栽培以后，P2植株干重顯著大于對照，但籽實的產量并不高，最可能的生理原因是________
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2．(原因分析類)(2023·全國甲，29節選)某同學將從菠菜葉中分離到的葉綠體懸浮于緩沖液中，給該葉綠體懸浮液照光后糖產生。將葉綠體的內膜和外膜破壞后，加入緩沖液形成懸浮液，發現黑暗條件下懸浮液中不能產生糖，原因是_________________________________________
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3．(判斷依據類)(2023·海南，16節選)海南是我國火龍果的主要種植區之一。由于火龍果是長日照植物，冬季日照時間不足導致其不能正常開花，在生產實踐中需要夜間補光，使火龍果提前開花，提早上市。某團隊研究了同一光照強度下，不同補光光源和補光時間對火龍果成花的影響，結果如圖。本次實驗結果表明，三種補光光源中最佳的是____________，該光源的最佳補光時間是____小時/天，判斷該光源是最佳補光光源的依據是____________________
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原因分析類問題的方法突破
此類題目屬于非選擇題中的“科學思維”的特征設問，此類題目在語言表達題型中所占比例很高，其設問方式一般有以下幾種：“……合理的解釋是________________”“……的依據是______________”“……的原因是______________”等。這些試題旨在考查考生在新情境條件下對知識體系的掌握程度，也是對關鍵能力和學科素養進行考查，是真正素質考查的體現。
1．原因類試題的類型
(1)解釋已知條件與結果之間的邏輯關系，該類試題一般已知某一特定外界條件的改變，然后要求考生回答某一生理過程發生什么樣的改變，最后要求考生回答該生理過程發生改變的原因。例如，(2019·全國Ⅰ，29節選)與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會________，出現這種變化的主要原因是______________________________________________。
(2)沒有對應的外界條件，要求考生直接解釋某一生理現象出現的原因。例如，(2020·全國Ⅰ，30節選)農田施肥的同時，往往需要適當澆水，此時澆水的原因是_________________________
(答出1點即可)。
第一類原因類試題所占比重更大，分值也更大，難度也更高，考生往往不知道如何組織文字，很難把要點答全，也會因為答案不準確、不規范而失分。
2．解題策略
(1)解釋已知條件與結果之間邏輯關系——因果橋法
①答題思路
a．在題干文字信息和圖表信息中找出“起因”和“結果”。
b．依據題干或者已學教材中相關知識，分析“起因”和“結果”之間的邏輯關系——原因、依據、理由、解釋。
②答題模式
例1　(經典高考題)植物的CO2補償點是指由于CO2的限制，光合速率與呼吸速率相等時環境中的CO2濃度，已知甲種植物的CO2補償點大于乙種植物的，回答下列問題：
(1)將正常生長的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養，培養后發現兩種植物的光合速率都降低，原因是________________________________________________
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(2)若將甲種植物密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中，照光培養一段時間后，發現植物的有氧呼吸增加，原因是_____________________________________________________________
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答案　(1)植物在光下進行光合作用吸收CO2的量大于細胞呼吸釋放CO2的量，使密閉小室中CO2濃度降低，光合速率也隨之降低　(2)甲種植物在光下進行光合作用釋放O2，使密閉小室中O2增加，而O2與有機物分解產生的[H]發生作用形成水是有氧呼吸的一個環節，所以當O2增多時，有氧呼吸增加
例2　(2018·全國Ⅰ，30節選)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強度的變化趨勢如圖所示。回答下列問題：
甲、乙兩種植物單獨種植時，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是________，判斷的依據是___________________________________________________________
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_______________________________________________________________________________。
答案　甲　光照強度降低導致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙植物大，種植密度過大，植株接受的光照強度減弱，導致甲植物凈光合速率下降幅度比乙植物大
(2)不同情境的解題策略
①從分子和分母兩方面分析比例變化
例3　(2019·全國Ⅰ，37節選)已知一種有機物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解，會造成環境污染。某小組用三種培養基篩選土壤中能高效降解X的細菌(目標菌)。若將土壤懸浮液接種在Ⅱ號液體培養基[氯化鈉(5 g/L)，硝酸銨(3 g/L)，其他無機鹽(適量)，X(15 g/L)]中，培養一段時間后，不能降解X的細菌比例會____________，其原因是_______________________
_______________________________________________________________________________。
剖析　比例變化的原因需要從分子和分母兩方面去分析。因為缺乏碳源導致不能降解X的細菌不能增殖，而能降解X 的細菌能夠增殖，所以不能降解X的細菌比例會下降。
答案　下降　不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的細菌能夠增殖
②從來源和去路兩方面分析物質含量變化
例4　(2020·山東，24節選)植食性線蟲主要危害植物根系，研究表明，長期施用有機肥后土壤中植食性線蟲的數量減少，依據圖中信息分析，主要原因是___________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　長期施用有機肥后腐生細菌增加，使食細菌線蟲增加，引起捕食性線蟲增加，植食性線蟲因被大量捕食而減少，減少量多于其因植物根系增長而增加的量
③要從正面回答而不要從反面回答
例5　(經典高考題)為了篩選可分解尿素的細菌，在配制培養基時， 應選擇________(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素 ＋NH4NO3”)作為氮源，不選擇其他兩組的原因是_____________
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剖析　為了篩選可分解尿素的細菌，培養基中應該以尿素作為唯一氮源。不選擇其他兩組的原因不能從反面回答，如“培養基中應該以尿素作為唯一氮源”，而應該從正面回答選擇其他兩組帶來的負面影響，即“因為其他兩組都含有NH4NO3，導致能分解尿素的細菌和不能分解尿素的細菌都能利用NH4NO3，所以不能起到篩選作用”。
答案　尿素　其他兩組都含有NH4NO3，能分解尿素的細菌和不能分解尿素的細菌都能利用NH4NO3，不能起到篩選作用
④既要解釋前者又要解釋后者
例6　(2019·全國Ⅰ，38節選)目前在PCR反應中使用TaqDNA聚合酶而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是________________________________________________________
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剖析　部分考生只回答了使用酶的原因“TaqDNA聚合酶熱穩定性高”，而沒有回答不使用大腸桿菌DNA聚合酶的原因“大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活”。當解釋“不是……而是……”“只能……而不能……”“用……而不用……”等原因時，既要解釋前者又要解釋后者。
答案　TaqDNA聚合酶熱穩定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活
⑤運用“只有……才能……”的方式解釋原因
例7　(2018·全國Ⅰ，32節選)果蠅體細胞有4對染色體，其中2、3、4號為常染色體，已知控制長翅/殘翅性狀的基因位于2號染色體上，控制灰體/黑檀體性狀的基因位于3號染色體上，根據雜交結果，________(填“能”或“不能”)判斷控制果蠅有眼/無眼性狀的基因是位于X染色體上還是常染色體上。若控制有眼/無眼性狀位于X染色體上。根據上述親本雜交組合和雜交結果判斷，顯性性狀是______，判斷依據是__________________________________
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剖析　一只無眼雌果蠅與一只有眼雄果蠅雜交，雜交子代中有眼雌∶有眼雄∶無眼雌∶無眼雄＝1∶1∶1∶1，這對親本的基因組合可能為Aa×aa、XAXa×XaY或XAXa×XaYa，所以不能判斷控制果蠅有眼/無眼性狀的基因是位于X染色體上還是常染色體上。若控制有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上，則母本的無眼性狀是顯性性狀，但判斷的依據學生很難組織文字，此時可以運用“只有……才能……”的方式來進行原因解釋，即只有當無眼為顯性時，子代中才能出現有眼雌∶有眼雄∶無眼雌∶無眼雄＝1∶1∶1∶1。
答案　不能　無眼　只有當無眼為顯性時，子代雌雄個體中才都會出現有眼與無眼性狀的分離
1．絕大多數的多肉植物有一種特殊的CO2固定方式：夜間氣孔開放，固定CO2產生蘋果酸儲存在液泡中(如圖一)；白天氣孔關閉，蘋果酸脫羧釋放CO2，用于光合作用(如圖二)。夜間多肉植物細胞內的pH會下降，原因是_______________________________________________
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2．科學家研究發現：在強光下，激發態葉綠素會與氧分子反應形成單線態氧而損傷葉綠體，然而類胡蘿卜素可快速淬滅激發態葉綠素，起到保護葉綠體的作用。在強光條件下，與正常植株相比，缺乏類胡蘿卜素的突變體的光合速率__________(填“上升”“不變”或“下降”)，原因是____________________________________________________________________
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3．為研究全球氣候變暖對農作物生長的影響，科研人員以大豆為材料進行實驗。在其他條件適宜、不同溫度條件下種植甲、乙兩種大豆，相同時間后測得甲、乙兩個大豆品種的有機物積累量如圖所示。回答下列問題：
(1)據圖分析可知，全球氣候變暖對大豆品種__________(填“甲”或“乙”)更不利，理由是________________________________________________________________________________
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(2)當白天氣溫在35 ℃時，________(填“能”或“不能”)比較甲、乙兩個大豆品種的總光合速率的大小，原因是_______________________________________________________________
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(3)若白天平均氣溫為30 ℃并光照10 h，大豆品種乙晚上消耗有機物的平均速率為15 μg·cm－2·h－1，則其能否正常生長，并說明原因：____________________________________________________
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(4)高溫會顯著影響植物的光合作用強度。從暗反應角度分析，高溫影響植物光合作用強度的原因可能是______________________________________________________________________
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4．科研人員利用甲基磺酸乙酯(EMS)處理西農1B水稻，獲得一個短根白化突變體(sra1)，其從出芽至第三葉期葉片始終為白色，胚根較同時期野生型(WT)明顯變短。葉色突變體是研究光合作用、葉綠素合成與降解等途徑的理想材料。如圖是WT和sra1光合色素含量的測定結果。請回答下列問題：
(1)據圖分析，sra1只能生長到三葉期就會死亡，其生長需要的營養物質主要來自________，其死亡的原因是__________________________________________________________________
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(2)測定光合色素的含量時，需先提取色素，提取色素時需向研缽中加入的試劑有___________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________，
提取的WT光合色素溶液放在適宜的光照條件下________(填“能”或“不能”)進行光反應，原因是__________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)科研人員測得WT與sra1光合作用的相關數據，結果如下：
材料 野生型(WT) 突變體(sra1)
凈光合作用/ (μmolCO2·m－2·s－1) 11.8 －3.6
氣孔導度/ (μmolH2O·m－2·s－1) 0.3 0.18
蒸騰速率/ (μmolH2O·m－2·s－1) 3.3 1.3
胞間CO2濃度/ (μmol CO2·m－2·s－1) 300 430
sra1胞間CO2濃度較高的原因可能有________________________________________________
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5．圖1是將玉米的PEPC酶(與CO2的固定有關)基因與PPDK酶(催化CO2初級受體——PEP的生成)基因導入水稻后，在某一溫度下測得光照強度對轉雙基因水稻和原種水稻CO2吸收速率的影響。圖2是在光照為1 000 lux 下測得溫度影響凈光合速率的變化曲線。則圖1是在________℃下測得的結果，如調整溫度為27 ℃，重復圖1相關實驗，A點會向________移動，推測原因是______________________________________________________________________
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6．在決定小麥產量的灌漿期，若遭遇連續高溫和強光的雙重脅迫，會導致光合系統破壞，造成產量下降。光系統Ⅰ(PSⅠ)和光系統Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白質和光合色素組成的復合物，分布于葉綠體類囊體薄膜中，葉綠體psbA基因編碼的 D1蛋白是 PSⅡ反應中心的重要蛋白。
(1)科研人員發現一種碳納米熒光材料，能吸收紫外光并將其轉換為藍紫光，用該材料處理葉綠體后，極大地提高了光合作用效率，分析其原因是__________________________________
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科研人員以正常植株和突變植株(psbA基因過量表達)為材料進行實驗，發現在炎熱晴朗的夏季，兩種類型的植株都出現光合“午休”現象，且突變植株的光合“午休”現象弱，分析其原因是_______________________________________________________________________。
語言表達(一)　細胞代謝中相關現象的原因分析
考題示例
1．(1)NADPH和ATP　參與光合作用的酶　(2)P2植株光合作用能力強，但是向籽實運輸的光合作用產物少
2．懸浮液中具有類囊體薄膜以及葉綠體基質中暗反應相關的酶，但黑暗條件下，光反應無法進行，暗反應沒有光反應提供的原料ATP和NADPH，所以無法形成糖類
3．紅光＋藍光　6　不同的補光光源條件下，紅光＋藍光光源組平均花朵數均最多
強化訓練
1．夜間多肉植物細胞固定CO2產生蘋果酸；夜間多肉植物細胞呼吸產生CO2形成H2CO3
2．下降　該突變體無法淬滅激發態葉綠素，而使葉綠體受損；缺乏類胡蘿卜素導致吸收的藍紫光減少，影響光合作用
3．(1)甲　甲品種大豆在高溫條件下有機物積累量下降更快
(2)不能　35 ℃時，甲、乙兩個大豆品種的凈光合速率相等，但呼吸速率未知，因此無法判定它們總光合速率的大小　(3)能；由題圖可知，白天的有機物積累量為25×10＝250(μg·cm－2)，晚上的呼吸消耗量為15×14＝210(μg·cm－2)，全天有機物積累量大于0　(4)高溫使催化暗反應的酶活性下降；高溫導致部分氣孔關閉，CO2供應減少等
4．(1)水稻種子(或胚乳)　白化突變體光合色素含量幾乎為零，不能進行光合作用合成有機物　(2)無水乙醇、碳酸鈣、二氧化硅　不能　缺少光反應所需的物質(如酶、ADP和Pi等)和結構　(3)細胞呼吸速率遠大于光合作用速率，細胞釋放CO2，氣孔導度較小，細胞產生的CO2將在細胞間累積
5．30　左下　圖1中1 000 lux的光照強度下，原種水稻的凈光合速率是20，結合圖2判斷圖1是在30 ℃下測定的，在27 ℃時，該原種水稻的凈光合速率小于20，所以A點向左下移動
6．(1)藍紫光更容易被葉綠體中的色素吸收，加快了光反應速率，為暗反應提供充足的NADPH和ATP　(2)突變植株的D1蛋白含量升高，PSⅡ活性升高，光反應速率加快

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