四細胞的功能絕大多數(shù)基于化學反應(yīng)(挑戰(zhàn)組)(20分鐘30分)一、單項選擇題:共6題,每小題2分,共12分。每題只有一個選項最符合題意。1.(2024·常州模擬)馬達蛋白能結(jié)合并催化ATP水解,利用其中特殊化學鍵的轉(zhuǎn)移勢能沿著細胞骨架定向行走,進而將其所攜帶的細胞器或大分子物質(zhì)送到特定位置。下列敘述正確的是()A.馬達蛋白同時具有ATP合酶與水解酶的活性B.人體成熟的紅細胞、蛙的紅細胞中均能合成ATPC.ATP依次水解三個磷酸基團均產(chǎn)生較高的轉(zhuǎn)移勢能D.代謝旺盛的細胞中ATP的水解速率遠大于合成速率【解析】選B。馬達蛋白能催化ATP水解,具有ATP水解酶的活性,A錯誤;一般來說,活細胞均能合成ATP,B正確;ATP末端的兩個磷酸基團具有較高的轉(zhuǎn)移勢能,C錯誤;細胞代謝旺盛時,ATP的水解速率和ATP的合成速率都升高,兩者處于平衡狀態(tài),D錯誤。2.(2024·宜春一模)植物細胞中的多酚氧化酶(PPO)能催化酚類物質(zhì)(單酚、雙酚)形成有色物質(zhì),從而出現(xiàn)褐變,導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降。如圖表示梨的褐變過程,下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.在缺氧環(huán)境中會出現(xiàn)膜系統(tǒng)損傷后褐變的形成B.將梨置于沸水中浸泡一段時間會減緩果實的褐變過程C.梨果肉細胞內(nèi)生物膜系統(tǒng)的完整性有利于防止其果肉發(fā)生褐變D.多酚氧化酶能夠為酚類物質(zhì)提供發(fā)生化學反應(yīng)所需的活化能【解析】選D。據(jù)題圖可知,果實在自然衰老過程中、缺氧環(huán)境等條件下,細胞內(nèi)會產(chǎn)生自由基,這些自由基攻擊生物膜,會導(dǎo)致細胞的膜系統(tǒng)受損,進而導(dǎo)致褐變,A正確;酶活性的發(fā)揮需要適宜的溫度,在沸水中浸泡一段時間會使果實中多酚氧化酶變性失活,從而抑制果實的褐變過程,B正確;梨果肉細胞內(nèi)生物膜系統(tǒng)(由細胞膜、細胞器膜和核膜組成)的存在可阻斷酶和底物的接觸,從而防止果肉發(fā)生褐變,C正確;酶的作用機理是降低化學反應(yīng)的活化能,而非提供活化能,D錯誤?！炯庸逃柧殹烤€粒體合成ATP是通過F0F1-ATP合酶完成的,該酶分為F0和F1兩部分。F0是膜內(nèi)的蛋白復(fù)合體,嵌入線粒體內(nèi)膜;F1位于線粒體基質(zhì)一側(cè),松散地連接在F0上。當H+通過F0進入線粒體基質(zhì)時,在該酶作用下合成ATP。下列說法正確的是()A.F0具有轉(zhuǎn)運蛋白的功能,葉綠體基質(zhì)中也大量存在B.線粒體產(chǎn)生的H+主要來自有氧呼吸的第三個階段C.線粒體內(nèi)外膜間隙中的H+濃度應(yīng)該高于線粒體基質(zhì)D.線粒體進行主動運輸可能會消耗NADPH中的能量【解析】選C。光合作用在光反應(yīng)中產(chǎn)生ATP,即在葉綠體的類囊體薄膜上,有氧呼吸三個階段都產(chǎn)生ATP,主要在第三個階段產(chǎn)生,即線粒體內(nèi)膜。因此,F0除分布在線粒體內(nèi)膜上外,也分布在葉綠體的類囊體薄膜上,A錯誤。有氧呼吸第一、二個階段產(chǎn)生的H+在第三個階段與氧氣反應(yīng)生成水,B錯誤。分析題意可知,H+通過F0進行順濃度運輸,H+在線粒體內(nèi)膜兩側(cè)的濃度差驅(qū)動H+轉(zhuǎn)運的同時儲存一部分能量在ATP中。由此推斷,線粒體內(nèi)外膜間隙中的H+濃度應(yīng)該高于線粒體基質(zhì),C正確。NADPH在光合作用暗反應(yīng)中起作用,其中能量用于光合作用暗反應(yīng)合成有機物,D錯誤。3.(2024·南京模擬)研究人員在適宜光照強度和黑暗條件下分別測定發(fā)菜放氧和耗氧速率隨溫度的變化,繪制曲線如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.發(fā)菜生長的最適溫度是25℃左右B.30℃時凈光合速率是150μmol/(mg·h)C.35℃時光合作用速率等于呼吸作用速率D.在放氧和耗氧的過程中都有ATP的產(chǎn)生【解析】選C。發(fā)菜的生長狀況取決于凈光合速率,根據(jù)題圖信息,發(fā)菜在25℃左右放氧速率最大,即發(fā)菜生長的最適溫度是25℃左右,A正確;30℃時發(fā)菜的放氧速率是150μmol/(mg·h),放氧速率表示凈光合速率,所以30℃時凈光合速率是150μmol/(mg·h),B正確;35℃時兩曲線相交,由于放氧速率表示凈光合速率,耗氧速率表示呼吸速率,所以該溫度下凈光合作用速率等于呼吸作用速率,C錯誤;放氧速率表示凈光合速率,耗氧速率表示呼吸速率,細胞呼吸和光合作用過程均有ATP的產(chǎn)生,D正確。4.人的肌無力由細胞呼吸異常引發(fā),患者和正常人的乳酸、丙酮酸的檢測指標如表所示。FGF21是一種重要的細胞呼吸調(diào)節(jié)因子,調(diào)節(jié)機制如圖所示,雷帕霉素是FGF21和P-T蛋白抑制劑。據(jù)此分析錯誤的是()組別乳酸(mmol/L)丙酮酸(mmol/L)正常組1.10.09疾病組1.50.1A.肌細胞收縮需要ATP水解供能,所以該反應(yīng)為放能反應(yīng)B.雷帕霉素可能導(dǎo)致正常肌細胞中Y基因的mRNA含量下降C.若患者的IDH基因表達受阻,則細胞呼吸產(chǎn)生的CO2、H2O均減少D.肌無力患者可能由于FGF21功能受阻,導(dǎo)致丙酮酸更多參與無氧呼吸,使ATP供應(yīng)不足【解析】選A。肌細胞收縮需要ATP水解供能,所以肌肉收縮反應(yīng)為吸能反應(yīng),A錯誤;由題圖可知,FGF21和P-T蛋白促進Y蛋白產(chǎn)生,由題干信息可知,雷帕霉素是FGF21和P-T蛋白抑制劑,可見雷帕霉素可能導(dǎo)致正常肌細胞中Y基因的mRNA含量下降,B正確;由題圖可知,IDH蛋白促進有氧呼吸第二個階段(該階段產(chǎn)生CO2),若患者的IDH基因表達受阻,則細胞呼吸產(chǎn)生的CO2、H2O均減少,C正確;由題圖可知,FGF21的功能是促進有氧呼吸過程,由題干信息可知,人的肌無力由細胞呼吸異常引發(fā),可見肌無力患者可能由于FGF21功能受阻,導(dǎo)致丙酮酸更多參與無氧呼吸,使ATP供應(yīng)不足,D正確?！炯庸逃柧殹吭诠庹蘸愣ā囟茸钸m條件下,某研究小組用圖1的實驗裝置測量一小時內(nèi)密閉容器中CO2的變化量,繪成如圖2所示的曲線。下列敘述正確的是()A.a~b段,葉綠體中ATP從基質(zhì)向類囊體膜運輸B.該綠色植物前30分鐘真正光合速率平均為64ppmCO2/minC.適當提高溫度進行實驗,該植物光合作用的光飽和點將增大D.若第10min時突然黑暗,葉綠體基質(zhì)中C3的含量在短時間內(nèi)將下降【解析】選B。a~b段CO2含量在下降,說明植物的光合作用大于呼吸作用,且CO2在暗反應(yīng)中被用于合成三碳化合物,因此葉綠體中ATP從類囊體膜向基質(zhì)運輸,A錯誤;真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率,由ab段可以計算出凈光合速率=(1680-180)/30=50ppmCO2/min,由bc段可以計算出呼吸速率=(600-180)/30=14ppmCO2/min,因此真光合速率平均為64ppmCO2/min,B正確;題干中提出,該實驗在最適溫度條件下進行,因此適當提高溫度進行實驗,光合速率下降,導(dǎo)致該植物光合作用的光飽和點將下降,C錯誤;若第10min時突然黑暗,導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]含量下降,抑制暗反應(yīng)中C3的還原,導(dǎo)致葉綠體基質(zhì)中C3的含量將增加,D錯誤。5.(2024·南昌三模)普通小麥灌漿期往往出現(xiàn)葉片早衰現(xiàn)象,研究人員發(fā)現(xiàn)了一株滯綠突變體,其葉綠素分解較晚,淀粉產(chǎn)量得到提升。下列說法錯誤的是()A.滯綠突變體的出現(xiàn)為生物進化提供了原材料B.灌漿期滯綠突變體對光能的利用率比普通小麥更高C.滯綠突變體是通過延長有效光合作用時間來提升淀粉產(chǎn)量D.若要確定突變體突變基因序列,只需對兩種小麥葉綠體基因進行測序比較【解析】選D。滯綠突變體是基因突變的結(jié)果,基因突變能為生物進化提供原材料,A正確;滯綠突變體葉綠素分解較晚,對光能的利用率比普通小麥更高,B正確;滯綠突變體葉綠素分解較晚,滯綠突變體是通過延長有效光合作用時間來提升淀粉產(chǎn)量的,C正確;若要確定突變體突變基因序列,需對兩種小麥細胞核基因進行測序比較,D錯誤?！炯庸逃柧殹?2024·桂林三模)我國科學家已經(jīng)實現(xiàn)了從CO2→C1→C3→C6→淀粉的人工合成過程,該過程加入來自不同生物的酶,并創(chuàng)造性地引入改造后的創(chuàng)傷弧菌的淀粉分支酶,提高人工合成淀粉速率至傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的8.5倍。下列敘述錯誤的是()A.可以用C標記的CO2研究該過程中淀粉的合成途徑B.該人工合成淀粉的過程中沒有能量的轉(zhuǎn)化C.不同反應(yīng)中所用酶不同,體現(xiàn)了酶具有專一性D.該研究有利于解決資源短缺和環(huán)境污染問題【解析】選B。CO2→C1→C3→C6→淀粉的過程中的關(guān)鍵物質(zhì)都含C,所以可以用C標記的CO2研究該過程中淀粉的合成途徑,A正確;我國科學家在國際上首次利用CO2人工合成淀粉,實現(xiàn)了無細胞條件下“光能→化學能”的能量轉(zhuǎn)換,所以該過程中有能量的轉(zhuǎn)化,B錯誤;不同反應(yīng)中所用酶不同,體現(xiàn)了酶具有專一性,C正確;該項研究利用CO2人工合成淀粉,實現(xiàn)了無機物向有機物的轉(zhuǎn)變,有利于解決資源短缺和環(huán)境污染問題,D正確。6.光極限是指光合作用吸收CO2的量隨著光吸收的增加而上升的光吸收范圍。CO2極限是指光合作用吸收CO2的量不再隨著光吸收的增加而上升的光吸收范圍。研究表明熱帶樹木的光合機制開始失效的臨界溫度平均約為46.7℃。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.在光極限范圍內(nèi),隨著光吸收的增加光合速率也增大B.CO2極限時,光合速率不再增加可能與葉片氣孔大量關(guān)閉有關(guān)C.CO2極限時較極限前葉肉細胞中的NADPH、ATP含量高,C3含量低D.熱帶樹木達到光合機制開始失效的臨界平均溫度前光合速率不斷增加【解析】選D。分析題意,“光極限”和“CO2極限”可分別表示為下圖中a~c和c~d段。光極限是指光合作用吸收CO2的量隨著光吸收的增加而上升的光吸收范圍,在光極限范圍內(nèi),隨著光吸收的增加光合速率也增大,A正確;CO2極限是指光合作用吸收CO2的量不再隨著光吸收的增加而上升的光吸收范圍,CO2極限時,光合速率不再增加可能與葉片氣孔大量關(guān)閉有關(guān),此時CO2進入氣孔減少,暗反應(yīng)減慢,B正確;CO2極限時光照強度達到最大,光反應(yīng)速率最大,較極限前葉肉細胞中的NADPH、ATP含量高,C3還原加快,故C3含量低,C正確;酶活性需要適宜的溫度,熱帶樹木的光合機制開始失效的臨界溫度平均約為46.7℃,熱帶樹木達到光合機制開始失效的臨界平均溫度前隨溫度升高,相關(guān)酶活性降低,故光合速率不會一直增加,D錯誤。二、多項選擇題:共2題,每題3分,共6分。每題有不止一個選項符合題意。每題全選對者得3分,選對但不全的得1分,選錯或不答的得0分。7.★(2024·南昌模擬)空心蓮子草是一種有害雜草,菟絲子是一種只能營寄生生活的植物。某興趣小組研究空心蓮子草被菟絲子寄生后,其葉片的光合特性,相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。下列分析正確的是()分組凈光合速率/(μmolCO2·m-2·s-1)氣孔導(dǎo)度/(mmol·m-2·s-1)胞間CO2濃度/(mmol·mol-1)葉綠素相對含量寄生組16.420.36260.5617.11對照組22.290.55253.8119.52(注:氣孔導(dǎo)度的大小反應(yīng)氣孔的開放程度)A.菟絲子細胞中的能量轉(zhuǎn)換包括光能→活躍的化學能B.表中的凈光合速率指的是葉片吸收外界CO2的速率C.寄生組葉片凈光合速率下降是由氣孔導(dǎo)度減小引起的D.葉綠素相對含量的變化對葉片凈光合速率影響較大【解析】選B、D。菟絲子是一種只能營寄生生活的植物,不能進行光合作用,細胞中的能量轉(zhuǎn)換不包括光能→活躍的化學能,A錯誤;凈光合速率的表示方法可以用光照條件下,單位時間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量、有機物的積累量來表示,表中是用葉片吸收外界CO2的速率來表示凈光合速率,B正確;表中,與對照組相比,寄生組氣孔導(dǎo)度減小,葉綠素相對含量降低,因此,寄生組葉片凈光合速率下降的原因可能是氣孔導(dǎo)度減小或葉綠素相對含量降低,C錯誤;題表中,與對照組相比,寄生組氣孔導(dǎo)度減小,葉綠素相對含量降低,但是寄生組胞間CO2濃度比對照組高,說明氣孔導(dǎo)度減小對葉片凈光合速率影響較小,葉綠素相對含量的變化對葉片凈光合速率影響較大,D正確。8.★★(科技前沿)研究者把細菌紫膜質(zhì)(一種光合細菌質(zhì)膜的光驅(qū)動H+泵)和從牛心臟細胞線粒體中純化出來的ATP合酶一起構(gòu)建在脂質(zhì)體上,結(jié)構(gòu)如圖所示;接著研究者把ADP和Pi加至培養(yǎng)該脂質(zhì)體的介質(zhì)中,形成脂質(zhì)體懸液;最后把該懸液置于光照下,發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)體周圍出現(xiàn)ATP。下列相關(guān)敘述正確的是()A.圖中的去垢劑可能是在提取紫膜質(zhì)和ATP合酶時用于破壞細胞脂雙層B.將懸液置于光照之下時,細菌紫膜質(zhì)將H+泵入脂質(zhì)體未消耗能量C.圖中脂質(zhì)體構(gòu)成密封的小泡,可以防止H+泄漏D.圖示實驗可以說明電子傳遞和ATP合成是兩個相對獨立進行的生化反應(yīng)【解析】選A、C、D。圖中的去垢劑可能是在提取紫膜質(zhì)和ATP合酶時用于破壞細胞脂雙層,以便于紫膜質(zhì)和ATP合酶插入細胞脂雙層膜中,A正確;細菌紫膜質(zhì)能利用光能驅(qū)動H+運輸,將懸液置于光照之下時,細菌紫膜質(zhì)將H+泵入脂質(zhì)體消耗光能,B錯誤;圖中脂質(zhì)體構(gòu)成密封的小泡,可以防止H+泄漏,在脂質(zhì)體內(nèi)外建立H+的濃度梯度,C正確;在光能驅(qū)動下,細菌紫膜質(zhì)將H+逆濃度轉(zhuǎn)入脂質(zhì)體內(nèi),造成脂質(zhì)體內(nèi)H+濃度高于脂質(zhì)體外,形成H+電化學梯度,ATP合酶利用該電化學梯度催化ADP和Pi合成ATP,圖示實驗可以說明電子傳遞和ATP合成是兩個相對獨立進行的生化反應(yīng),D正確。三、非選擇題:共1題,共12分。9.★★(2024·南京一模)植物光合作用的場所是葉綠體,其光合速率受多種外界因素的影響。(1)葉綠體中催化CO2固定的酶R由葉綠體DNA編碼的大亞基和細胞核DNA編碼的小亞基共同組裝而成,其合成過程及部分代謝途徑如圖1所示。①酶R小亞基在細胞質(zhì)中的核糖體合成后進入葉綠體,在葉綠體的基質(zhì)中與酶R大亞基組裝成有功能的酶。

②進行光合作用時,酶R需ATP參與激活,光能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學能是在類囊體薄膜(填場所)上完成的?；罨拿窻催化CO2的固定產(chǎn)生C3,C3還需被NADPH還原,被還原的C3一部分進一步合成糖類,另一部分合成X,X為C5。在葉綠體中,糖類主要以淀粉形式儲存,光合作用旺盛時,若植物合成的糖類以可溶性糖的形式儲存在葉綠體中,則可能導(dǎo)致葉綠體吸水漲破。

【解析】(1)①由圖1可知,細胞核DNA上編碼小亞基的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到RNA上,RNA通過核孔進入細胞質(zhì)中,在細胞質(zhì)中的核糖體上翻譯形成小亞基,然后小亞基進入葉綠體內(nèi)。葉綠體編碼大亞基的DNA的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到RNA上后,在葉綠體中的核糖體上進行翻譯形成大亞基,在葉綠體的基質(zhì)中小亞基和大亞基組裝成有功能的酶R。②光合作用過程中光反應(yīng)階段合成ATP是在葉綠體的類囊體薄膜上完成的。活化的酶R催化CO2固定產(chǎn)生C3,C3還原需要NADPH作為還原劑。C3的還原產(chǎn)物除糖類外,還有C5,因此X為C5(五碳化合物)。光合作用合成的糖類,如以大量可溶性糖的形式存在于葉綠體中,則可能使葉綠體內(nèi)溶液的濃度升高,