重难点02 细胞代谢- 2025年高考生物【热点·重点·难点】专练（北京专用）

重难点02 细胞代谢 目录 1.命题趋势：明考情知方向 2.重难诠释：知重难、掌技巧、攻薄弱 3.创新情境练：知情境练突破 4.限时提升练：（30min）综合能力提升 考点 三年考情分析 2025考向预测 物质进出细胞的方式 （2024.北京.T3）胞吞和胞吐 （2022.北京.T16）胞吞和胞吐 （1）考点预测：协助扩散与主动运输 （2）考法预测：一是直接考查考生对某种单一物质的运输方式和运输特点等；二是考查考生对某一细胞或某种生物膜上多种物质的跨膜运输的辨析 呼吸作用 （2023.北京.T2）有氧呼吸过程,无氧呼吸过程 （2022.北京.T3）有氧呼吸过程,无氧呼吸过程,有氧呼吸和无氧呼吸的异同 （2022.北京.T14）有氧呼吸过程 （1）考点预测：呼吸作用类型判断及影响因素。 （2）考法预测：析不同环境因素对细胞呼吸强度的影响，说明细胞呼吸原理在生产生 活实践中的应用 光合作用 （2024.北京.T4）影响光合作用的因素 （2023.北京.T3）影响光合作用的因素,总、净光合与呼吸 （2023.北京.T20）光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 （2022.北京.T2、T14）影响光合作用的因素 （1）考点预测：光合作用影响因素分析，总光合与净光合 （2）考法预测：探究某种环境因素对光合作用强度的影响，分析不同环境因素影响光合 作用强度的原因，说明光合作用原理在生产生活实践中的应用，准确判断题目中给出的是植物 的净光合作用强度还是总光合作用强度，并进行相关计算 考点1：物质出入细胞的方式 一、重难点 （一）运输方式 小分子物质运输方式 大分子物质运输方式 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吐、胞吐 图例 运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度 逆浓度梯度 是否需要载体蛋白 不需要 需要 需要 不需要 是否消耗细胞内的能量 不需要 不需要 需要 需要 代表例子 氧气、水、二氧化碳、乙醇、甘油 葡萄糖通过红细胞 水通道蛋白 葡萄糖进入其它细胞。氨基酸，核苷酸，离子等 外分泌蛋白的分泌 吞噬细胞的吞噬 （二）影响物质跨膜运输的因素 1.物质浓度（在一定的浓度范围内） （1）自由扩散不需要转运蛋白和能量，所以物质运输速率与物质浓度成正比。 （2）协助扩散和主动运输需要转运蛋白，所以当所有的转运蛋白都被利用了之后，物质的运输速率将达到最大（P点），此时限制物质运输速率的因素是转运蛋白的数量。 （3）由于主动运输可以逆浓度梯度运输物质，因此当细胞内浓度大于细胞外浓度时，物质仍可以被吸收进入细胞。 2.O2的浓度 （1）自由扩散或协助扩散不需要能量，所以氧气浓度变化不会影响其运输速率。 （2）Q点时，物质运输所需的能量由无氧呼吸提供；QP段表明随着O2浓度的增加，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输的速率增大；P点以后，当O2浓度达到一定程度后，受载体蛋白数量的限制，运输速率不再增加。 二、高分技巧 1.两种主动运输 第一类：直接消耗ATP的主动运输。通常称为泵（ATP驱动泵） 第二类：间接消耗ATP的主动运输。如：小肠上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+需要消耗ATP。 考点2：细胞呼吸 一、重难点 1.有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 反应条件 需要O2、酶和适宜的温度 不需要O2,需要酶和适宜的温度 反应场所 细胞质基质（第一阶段）、线粒体（第二、三阶段） 细胞质基质 分解产物 CO2和H2O 乳酸或CO2和酒精 能量转化 有机物中的化学能转化为ATP中的化学能、热能 有机物中的化学能转化为不彻底氧化产物中的化学能、ATP中的化学能、热能 特点 有机物彻底氧化分解，能量完全释放 有机物没有彻底氧化分解，能量没有完全释放 相同点 实质 分解有机物，释放能量，生成ATP 意义 ①为生物体提供能量；②生物体代谢的枢纽 联系 第一阶段（从葡萄糖到丙酮酸）完全相同，之后在不同的条件、不同的场所和不同酶的作用下沿不同的途径形成不同的产物 2影响呼吸作用的因素 影响因素 分析 应用 图示 温度 影响酶活性 在零上低温下贮存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中,适当增大昼夜温差以减少夜间有机物的消耗,提高产量。 氧气浓度 决定呼吸类型和强度 常利用降低氧的浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜的保鲜时间 水分 自由水含量较高时呼吸旺盛 贮藏作物种子时,将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗 CO2浓度 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行 在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗 二、高分技巧 1.无氧呼吸产物不同的原因:直接原因是参与催化反应的酶不同;根本原因是控制酶合成的基因不同。 2.无氧呼吸仅在第一阶段产生少量ATP,第二阶段不产生ATP。 3.呼吸作用中有H2O生成一定存在有氧呼吸,有CO2生成不一定是有氧呼吸,但对动物和人体而言,有CO2生成一定存在有氧呼吸,因为动物和人体无氧呼吸产物为乳酸。 4.葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解,必须在细胞质基质中分解为丙酮酸,丙酮酸进入线粒体被分解。 5.进行有氧呼吸不一定需要线粒体,如某些原核生物;真核细胞进行有氧呼吸则需要线粒体,无线粒体的真核细胞只能进行无氧呼吸,如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等。 6.水稻等植物长期水淹后烂根的原因是细胞无氧呼吸产生的酒精对根有毒害作用。 玉米种子烂胚的原因是细胞无氧呼吸产生的乳酸对胚有毒害作用。 7.线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜,真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。 考点3：光合作用 一、重难点 1.光反应与暗反应的比较 光反应阶段 暗反应阶段 条件 光、色素、酶 不需光、酶、NADPH、ATP 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质中 物质变化 水的光解； ATP、NADPH的生成 CO2的固定； C3的还原 能量变化 光能→ATP、NADPH中活跃化学能 活跃化学能→有机物中稳定的化学能 联系 光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+ 。 2.植物“三率” (1)植物“三率”间的内在关系 a.呼吸速率:植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。 b.净光合速率:植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。 c.总(真正)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率。 (2)植物“三率”的判定 a.根据坐标曲线判定:当光照强度为0时,若CO2吸收值为负值,该数值的绝对值代表呼吸速率,该曲线代表净光合速率;当光照强度为0时,若CO2吸收值为0,该曲线代表真正光合速率。 b.根据关键词判定: 检测指标 呼吸速率 净光合速率 总光合速率 二氧化碳 释放量(黑暗) 吸收量 利用量、固定量、消耗量 氧气 吸收量(黑暗) 释放量 产生量 有机物 消耗量(黑暗) 积累量 制造量、产生量 3. 影响光合作用的因素 影响因素 分析 图示 应用 光照强度 A点:只进行细胞呼吸; AB段:随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强; B点(光补偿点):光合作用强度等于细胞呼吸强度; BC段:光照强度不断加强,光合作用强度不断加强; C点对应的光照强度为光饱和点 延长光合作用时间:通过轮作,延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间 温度 通过影响酶活性进而影响光合作用(主要制约暗反应) 大田中适时播种 温室中,增大昼夜温差,保证植物有机物的积累。 水分 水分充足时,气孔开启,蒸腾作用(为水的运输和矿质元素的运输提供动力)旺盛,植物失水,同时CO2可通过气孔进入绿色植物参与光合作用。水分不足时,气孔关闭,减少水分的散失,同时CO2不能通过气孔进入,进而影响了光合作用的进行。 适当浇水 CO2浓度 一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合速率不再增加; 施用有机肥;温室栽培植物时,可以适当提高室内CO2浓度。 大田生产“正其行,通其风”,即为提高CO2浓度,增加产量 二、高分技巧 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 1.“来源—去路”法分析各物质变化 下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： 2.“模型法”表示C3、C5等物质的含量变化 （1）图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。 （2）图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。 （3）图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。 （4）图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。 3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 （1）光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 （2）在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。 （建议用时：10分钟） 1．（联系生活）由于缺乏完善的工艺，自酿酒含有大量甲醇，饮用后易中毒，危及生命，相关代谢如下图所示。下列相关叙述，不正确的是（    ） A．甲醇摄入过多可能导致乳酸增多出现酸中毒 B．若患者昏迷，应及时血液透析并接入呼吸机 C．静脉注射乙醇脱氢酶可以解除甲醇中毒症状 D．高浓度酒精作为口服解毒剂可缓解中毒症状 2．（最新研究）2021年我国科学家首次将CO2人工转化为淀粉，对实现碳中和意义重大。下列相关叙述正确的是（　　） A．将CO2人工转化为淀粉的过程不需要额外输入能量 B．生物群落与非生物环境之间的碳循环离不开分解者 C．群落演替相对稳定后植物吸收与释放CO2速率大致相等 D．该技术应用将使我们不再需要植树造林和寻找清洁能源 3．（实验设计）科研人员将某种滨藜分为两组，A组置于昼夜温度为23℃/18℃的环境中，该温度与其原生长区温度一致，B组置于昼夜温度为43℃/30℃的环境中。生长一段时间后，测定两组滨藜在不同温度下的光合速率，结果如图。相关叙述不合理的是（　　） A．图中数据显示相同温度条件下A组滨藜的有机物积累速率均高于B组 B．温度过高会通过提高酶的活性和气孔开放程度等机制使光合速率下降 C．B组滨藜的最适温度高于A组说明滨藜对高温环境有一定的适应能力 D．推测将原生长区的滨藜引种到炎热地区后可能会出现生长缓慢等现象 4．（科学发现）研究者发现一种单基因遗传病——线粒体解偶联综合征，患者线粒体的氧化功能异常活跃，使他们摄入远超身体所需的营养物质，但体重却很低。该病是由于12号染色体上的基因突变，使线粒体内膜上ATP合成酶功能异常，合成ATP明显减少。据此推测不合理的是（　　） A．患者耗氧量可能高于正常人 B．患者线粒体分解丙酮酸高于正常人 C．患者以热能形式散失的能量增加 D．该病遗传不符合基因的分离定律 （建议用时：30分钟） 1、 选择题 1．（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 2．（2024·北京·模拟预测）为了给引种栽培提供理论依据，研究者测量了常绿乔木深山含笑在不同季节的净光合速率（Pn）的日变化（见下图）。下列相关叙述，不正确的是（    ） A．可以用CO2的吸收速率作为Pn的检测指标，其值越大表明植物生长越快 B．左图夏季的Pn日变化为双峰曲线，是因为雨水充沛和中午光强过大 C．据图分析，推测夏季Pn最高的原因之一是夏季光照强度最高 D．秋冬光合有效辐射减弱，可以适当修剪枝叶以减少物质能量消耗 3．（2024·北京昌平·二模）蓝细菌的光合作用过程需要较高浓度CO2，而空气中的CO2浓度一般较低，蓝细菌具有CO2浓缩机制如下图所示。研究还发现，R酶能催化O2与C5结合形成C3和C2，O2和CO2竞争性结合R酶同一位点。相关叙述正确的是（    ） A．CO2以协助扩散方式通过光合片层膜 B．R酶可抑制CO2固定，减少有机物积累 C．浓缩机制可提高CO2与R酶的结合率 D．转入转运蛋白基因后光合速率减小 4．（2024·北京昌平·二模）在活性氧的胁迫条件下，蛋白质复合体CDC48参与叶绿体内蛋白质降解的具体过程如下图，相关叙述错误的是（    ） A．叶绿体基质及类囊体膜上都含有蛋白质 B．受损伤蛋白质通过自由扩散进入细胞质基质 C．在蛋白酶体参与下，受损伤蛋白质的肽键断裂 D．CDC48相关基因缺失突变导致受损伤蛋白积累 5．（2024·北京海淀·一模）新生无毛哺乳动物体内存在一种含有大量线粒体的褐色脂肪组织， 褐色脂肪细胞的线粒体内膜含有蛋白质U。蛋白质U不影响组织细胞对氧气的利用， 但能抑制呼吸过程中ADP 转化为ATP。据此推测当蛋白质U发挥作用时（    ） A．葡萄糖不能氧化分解 B．只在细胞质基质中进行无氧呼吸 C．细胞中会积累大量的 ATP D．可大量产热， 维持体温 6．（2024·北京朝阳·二模）丙酮酸激酶（PK）可参与下图所示的生化反应。人体红细胞中缺乏PK会引起Na+积累，造成溶血，导致丙酮酸激酶缺乏症（PKD）。 以下推测合理的是（    ） A．该反应发生在红细胞的线粒体中 B．该反应与细胞内的吸能反应相联系 C．Na+积累会引起红细胞渗透压升高 D．使用PK抑制剂能够有效治疗PKD 7．（2024·北京海淀·二模）为检测黑曲霉蛋白酶的热稳定性，科研人员在不同温度下分别处理酶液10、60及90min，测定酶活力，结果如下图。下列关于该酶的叙述不正确的是（　　） A．温度升高可改变其空间结构 B．若长期保存应置于60℃ C．可将蛋白质水解为氨基酸或多肽 D．置于70℃下60min后完全失活 8．（2024·北京西城·二模）线粒体正常的形态和数量与其融合、裂变相关，该过程受DRP-1和FZO-1等基因的调控。衰老过程中，肌肉细胞线粒体形态数量发生变化、线粒体碎片化增加。下图是研究运动对衰老线虫肌肉细胞线粒体影响的结果。说法正确的是（    ） 注：颜色越深代表细胞中线粒体碎片化程度越高，drp-1、fzo-1代表相关基因突变体 A．线粒体是细胞合成ATP的唯一场所 B．运动可减缓衰老引起的线粒体碎片化 C．敲除DRP-1基因会加重线粒体碎片化 D．线粒体融合与裂变不是运动益处所必需 9．（2024·北京门头沟·一模）下列关于细胞结构与功能叙述错误的是（    ） A．细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动 B．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所 C．溶酶体内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器 D．内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的加工场所和运输通道 10．（2023·北京平谷·一模）为研究肠道菌群在有氧运动能力中的作用，用生理盐水溶解抗生素Abx后，灌入小鼠肠胃中，检测小鼠在跑步机上的运动表现，结果如图。下列分析错误的是（    ） A．对照组用相同剂量的生理盐水灌入小鼠肠胃 B．小鼠有氧呼吸产生CO2的阶段需要氧气的参与 C．Abx清除肠道菌群应用了变量原则的“减法原理” D．结果表明肠道菌群促进了小鼠的有氧运动能力 11．（2024·北京海淀·二模）环境适宜的条件下，研究人员测定某植物在不同温度下的净光合速率、气孔开放程度及胞间CO2浓度，结果如下图。下列叙述不正确的是（　　） A．胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用 B．5℃时，胞间CO2浓度较高的原因可能是光合作用相关酶的活性较低 C．叶温在30℃~40℃时，净光合速率下降主要是叶片气孔关闭所致 D．30℃下单位时间内有机物的积累量最大 12．（2024·北京朝阳·二模）乙醇是高中生物学实验的常用试剂。相关叙述错误的是（    ） A．用无水乙醇分离光合色素 B．用预冷的95%的乙醇析出DNA C．用70%的乙醇对外植体进行消毒 D．用50%的乙醇洗去苏丹Ⅲ染液浮色 13．（2024·北京丰台·二模）绿叶海天牛是一种软体动物，大量捕食滨海无隔藻（红藻）后，将藻类的叶绿体贮存并加以利用，余生无需进食。下列叙述错误的是（　　） A．两种生物都以DNA为遗传物质 B．两种生物的细胞边界都是细胞膜 C．两种生物之间的关系是互利共生 D．不含叶绿体的绿叶海天牛可合成ATP 14．（2024·北京海淀·一模）内生真菌生活在植物体内， 植物为内生真菌提供光合产物和矿物质， 内生真菌呼吸产生的 CO2可供植物利用。在恒定光照强度下， 研究人员测定了土壤不同N元素含量及有无内生真菌对植物光合速率的影响， 结果如下图所示。下列相关分析，不正确的是（    ） A．土壤含 N量及 CO2浓度都是影响光合速率的环境因素 B．内生真菌呼吸产生的CO2可进入植物叶绿体基质参与暗反应 C．图中A 点制约植物光合速率的主要环境因素是光照强度 D．在土壤高N含量下内生真菌可提高植物的光合速率 15．（2024·北京朝阳·一模）科研人员将某种滨藜分为两组，A组置于昼夜温度为23℃/18℃的环境中，该温度与其原生长区温度一致，B组置于昼夜温度为43℃/30℃的环境中。生长一段时间后，测定两组滨藜在不同温度下的光合速率，结果如图。相关叙述不合理的是（　　） A．图中数据显示相同温度条件下A组滨藜的有机物积累速率均高于B组 B．温度过高会通过提高酶的活性和气孔开放程度等机制使光合速率下降 C．B组滨藜的最适温度高于A组说明滨藜对高温环境有一定的适应能力 D．推测将原生长区的滨藜引种到炎热地区后可能会出现生长缓慢等现象 2、 非选择题 16．（2024·北京·模拟预测）科研人员探究了细胞中N基因对动物细胞利用能源物质途径的影响。 (1)动物细胞可通过 过程将有机物氧化分解并获得能量。 (2)科研人员进行实验，操作和结果如图1。分析图1数据：三组培养基中，转N基因组细胞的相对数量均 对照组，推测N基因促进细胞增殖。依据 ，可以看出相比于谷氨酰胺，葡萄糖对细胞增殖更重要。 (3)研究人员对比转N基因小鼠与正常小鼠培养相同时间后培养液中的葡萄糖与乳酸水平，结果如图2，推测N蛋白 。随后，研究者证实了该推测。 (4)已知GLUT4是依赖胰岛素的葡萄糖转运蛋白，分布于肌肉和脂肪组织等。研究者设计了如下实验处理方案并预期了实验结果，表格中①应为 。请写出该研究者的假设 。 组别 实验材料 实验处理 检测指标和预期结果 细胞相对数量 检测液中葡萄糖余量 实验组 转N基因小鼠的脂肪细胞 GLUT4阻断剂 加入适量① 实验组少于对照组 实验组多于对照组 对照组 无 17．（2024·北京昌平·二模）光照强度是影响水稻产量的主要因素之一，研究者对水稻适应弱光的调控机制进行了系列研究。 (1)弱光条件下，光反应产生的 减少导致水稻减产。 (2)研究者推测RGA1基因与水稻对光的耐受性有关，用野生型（WT）、RGA1功能缺失突变体（d1）和RGA1过表达（OE）株系进行实验，每天光照和黑暗各12h，第3d测量结果如图1和图2。 ①图1实验结果表明，在正常光照下RGA1基因 ，在弱光条件下RGA1基因 。 ②WT和d1对弱光耐受性的差异可能与能源物质消耗引起“碳饥饿”有关，据图2分析，请判断WT和dl“碳饥饿”程度的高低并说明理由： 。 (3)图3表示线粒体内膜上的电子传递链，电子经一系列蛋白-色素复合体传递，同时H+从线粒体基质运输到内外膜间隙，最后H+通过复合体Ⅴ向内运输驱动ATP合成。在弱光条件下检测 线粒体内膜上的AOX蛋白含量，发现d1高于WT。请分析RGA1基因对呼吸作用的影响机制： （用关键词和箭头表示）。 18．（2024·北京海淀·二模）学习以下材料，回答问题。 植物的共生固氮调控：氮（N）元素在自然界中存在多种形式，包括NH4+、N2、NO2-和NO3-。植物氮同化是指植物吸收环境里的NO3-或NH4+，合成氨基酸等含氮有机物的过程。大气中的N2是地球上最大的氨库，但植物无法直接利用它，需要依赖固氮微生物将其转化为离子形式才能吸收。而共生固氮根瘤菌可以侵染某些植物的根系，进行共生固氮。 固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。这个过程需要植物与固氮菌的协同作用才能完成。以豆科植物和中华根瘤菌为例，光合产物是促进根瘤菌侵染植物所必需的，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。当根瘤菌侵染植物时，会释放化学物质诱导植物根瘤形成基因的表达，植物细胞分裂并形成根瘤原基，最终形成包含类菌体的共生细胞（即根瘤细胞，如下图）。 根瘤菌是一类好氧细菌，它们在侵入植物后形成的类菌体进行呼吸作用时需要O2来维持。然而，O2会抑制固氮酶的活性。根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体（如图）。这样，两个相互矛盾的反应在共生系统中均得以正常进行。 注：…→表示运输；→表示化学反应 根瘤的固氮能力与豆科植物提供碳源和能量水平相协调，以平衡共生固氮和其它生命过程的碳消耗，保证植物在不同环境下正常生长。最近，我国科学家发现大豆根瘤中的能量感受器蛋白S和P可通过调控根瘤碳源的重新分配来调整根瘤的固氮能力。当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，进而增强类菌体的碳源供应和根瘤固氮能力。 利用固氮生物提高土壤肥力可减少施用工业氮肥带来的土壤、水体等污染，对发展绿色农业具有重要意义。 (1)植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是 。 (2)据上述文字及图中信息分析，下列叙述不合理的是______。 A．光合作用和呼吸作用均可为N同化过程提供还原剂 B．根通过主动运输从土壤中吸收NH4+、N2、O2、NO3- C．叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部 D．植物根细胞有氧呼吸释放的能量为固氮酶催化的反应供能 E．光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源 (3)结合文中图示信息，解释植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的原因： 。 (4)据文中信息，从光合产物与光信号两方面，概括植物调控生物固氮的机制： 。 (5)据文中信息结合图中植物根共生细胞代谢过程，从稳态与平衡的角度，分析植物调控高耗能生物固氮过程的分子机制：植物通过能量感受器蛋白S和P感知自身能量状态， ，使PEP更多转化为苹果酸供应给类菌体，从而更高效利用植物光合作用合成的有机物作为碳源，实现碳-氮平衡。 (6)一些禾本科植物是重要的粮食作物，种植过程需要施加无机氮肥。有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳。请结合上述研究，提出利用共生固氮菌进行改造以提高禾本科植物粮食产量的思路 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点02 细胞代谢 目录 1.命题趋势：明考情知方向 2.重难诠释：知重难、掌技巧、攻薄弱 3.创新情境练：知情境练突破 4.限时提升练：（30min）综合能力提升 考点 三年考情分析 2025考向预测 物质进出细胞的方式 （2024.北京.T3）胞吞和胞吐 （2022.北京.T16）胞吞和胞吐 （1）考点预测：协助扩散与主动运输 （2）考法预测：一是直接考查考生对某种单一物质的运输方式和运输特点等；二是考查考生对某一细胞或某种生物膜上多种物质的跨膜运输的辨析 呼吸作用 （2023.北京.T2）有氧呼吸过程,无氧呼吸过程 （2022.北京.T3）有氧呼吸过程,无氧呼吸过程,有氧呼吸和无氧呼吸的异同 （2022.北京.T14）有氧呼吸过程 （1）考点预测：呼吸作用类型判断及影响因素。 （2）考法预测：析不同环境因素对细胞呼吸强度的影响，说明细胞呼吸原理在生产生 活实践中的应用 光合作用 （2024.北京.T4）影响光合作用的因素 （2023.北京.T3）影响光合作用的因素,总、净光合与呼吸 （2023.北京.T20）光反应、暗（碳）反应的物质变化和能量变化 （2022.北京.T2、T14）影响光合作用的因素 （1）考点预测：光合作用影响因素分析，总光合与净光合 （2）考法预测：探究某种环境因素对光合作用强度的影响，分析不同环境因素影响光合 作用强度的原因，说明光合作用原理在生产生活实践中的应用，准确判断题目中给出的是植物 的净光合作用强度还是总光合作用强度，并进行相关计算 考点1：物质出入细胞的方式 一、重难点 （一）运输方式 小分子物质运输方式 大分子物质运输方式 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吐、胞吐 图例 运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度 逆浓度梯度 是否需要载体蛋白 不需要 需要 需要 不需要 是否消耗细胞内的能量 不需要 不需要 需要 需要 代表例子 氧气、水、二氧化碳、乙醇、甘油 葡萄糖通过红细胞 水通道蛋白 葡萄糖进入其它细胞。氨基酸，核苷酸，离子等 外分泌蛋白的分泌 吞噬细胞的吞噬 （二）影响物质跨膜运输的因素 1.物质浓度（在一定的浓度范围内） （1）自由扩散不需要转运蛋白和能量，所以物质运输速率与物质浓度成正比。 （2）协助扩散和主动运输需要转运蛋白，所以当所有的转运蛋白都被利用了之后，物质的运输速率将达到最大（P点），此时限制物质运输速率的因素是转运蛋白的数量。 （3）由于主动运输可以逆浓度梯度运输物质，因此当细胞内浓度大于细胞外浓度时，物质仍可以被吸收进入细胞。 2.O2的浓度 （1）自由扩散或协助扩散不需要能量，所以氧气浓度变化不会影响其运输速率。 （2）Q点时，物质运输所需的能量由无氧呼吸提供；QP段表明随着O2浓度的增加，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输的速率增大；P点以后，当O2浓度达到一定程度后，受载体蛋白数量的限制，运输速率不再增加。 二、高分技巧 1.两种主动运输 第一类：直接消耗ATP的主动运输。通常称为泵（ATP驱动泵） 第二类：间接消耗ATP的主动运输。如：小肠上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+需要消耗ATP。 考点2：细胞呼吸 一、重难点 1.有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 反应条件 需要O2、酶和适宜的温度 不需要O2,需要酶和适宜的温度 反应场所 细胞质基质（第一阶段）、线粒体（第二、三阶段） 细胞质基质 分解产物 CO2和H2O 乳酸或CO2和酒精 能量转化 有机物中的化学能转化为ATP中的化学能、热能 有机物中的化学能转化为不彻底氧化产物中的化学能、ATP中的化学能、热能 特点 有机物彻底氧化分解，能量完全释放 有机物没有彻底氧化分解，能量没有完全释放 相同点 实质 分解有机物，释放能量，生成ATP 意义 ①为生物体提供能量；②生物体代谢的枢纽 联系 第一阶段（从葡萄糖到丙酮酸）完全相同，之后在不同的条件、不同的场所和不同酶的作用下沿不同的途径形成不同的产物 2影响呼吸作用的因素 影响因素 分析 应用 图示 温度 影响酶活性 在零上低温下贮存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中,适当增大昼夜温差以减少夜间有机物的消耗,提高产量。 氧气浓度 决定呼吸类型和强度 常利用降低氧的浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜的保鲜时间 水分 自由水含量较高时呼吸旺盛 贮藏作物种子时,将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗 CO2浓度 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行 在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗 二、高分技巧 1.无氧呼吸产物不同的原因:直接原因是参与催化反应的酶不同;根本原因是控制酶合成的基因不同。 2.无氧呼吸仅在第一阶段产生少量ATP,第二阶段不产生ATP。 3.呼吸作用中有H2O生成一定存在有氧呼吸,有CO2生成不一定是有氧呼吸,但对动物和人体而言,有CO2生成一定存在有氧呼吸,因为动物和人体无氧呼吸产物为乳酸。 4.葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解,必须在细胞质基质中分解为丙酮酸,丙酮酸进入线粒体被分解。 5.进行有氧呼吸不一定需要线粒体,如某些原核生物;真核细胞进行有氧呼吸则需要线粒体,无线粒体的真核细胞只能进行无氧呼吸,如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等。 6.水稻等植物长期水淹后烂根的原因是细胞无氧呼吸产生的酒精对根有毒害作用。 玉米种子烂胚的原因是细胞无氧呼吸产生的乳酸对胚有毒害作用。 7.线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜,真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。 考点3：光合作用 一、重难点 1.光反应与暗反应的比较 光反应阶段 暗反应阶段 条件 光、色素、酶 不需光、酶、NADPH、ATP 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质中 物质变化 水的光解； ATP、NADPH的生成 CO2的固定； C3的还原 能量变化 光能→ATP、NADPH中活跃化学能 活跃化学能→有机物中稳定的化学能 联系 光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+ 。 2.植物“三率” (1)植物“三率”间的内在关系 a.呼吸速率:植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。 b.净光合速率:植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。 c.总(真正)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率。 (2)植物“三率”的判定 a.根据坐标曲线判定:当光照强度为0时,若CO2吸收值为负值,该数值的绝对值代表呼吸速率,该曲线代表净光合速率;当光照强度为0时,若CO2吸收值为0,该曲线代表真正光合速率。 b.根据关键词判定: 检测指标 呼吸速率 净光合速率 总光合速率 二氧化碳 释放量(黑暗) 吸收量 利用量、固定量、消耗量 氧气 吸收量(黑暗) 释放量 产生量 有机物 消耗量(黑暗) 积累量 制造量、产生量 3. 影响光合作用的因素 影响因素 分析 图示 应用 光照强度 A点:只进行细胞呼吸; AB段:随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强; B点(光补偿点):光合作用强度等于细胞呼吸强度; BC段:光照强度不断加强,光合作用强度不断加强; C点对应的光照强度为光饱和点 延长光合作用时间:通过轮作,延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间 温度 通过影响酶活性进而影响光合作用(主要制约暗反应) 大田中适时播种 温室中,增大昼夜温差,保证植物有机物的积累。 水分 水分充足时,气孔开启,蒸腾作用(为水的运输和矿质元素的运输提供动力)旺盛,植物失水,同时CO2可通过气孔进入绿色植物参与光合作用。水分不足时,气孔关闭,减少水分的散失,同时CO2不能通过气孔进入,进而影响了光合作用的进行。 适当浇水 CO2浓度 一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合速率不再增加; 施用有机肥;温室栽培植物时,可以适当提高室内CO2浓度。 大田生产“正其行,通其风”,即为提高CO2浓度,增加产量 二、高分技巧 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 1.“来源—去路”法分析各物质变化 下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： 2.“模型法”表示C3、C5等物质的含量变化 （1）图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。 （2）图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。 （3）图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3。 （4）图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP。 3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 （1）光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 （2）在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。 （建议用时：10分钟） 1．（联系生活）由于缺乏完善的工艺，自酿酒含有大量甲醇，饮用后易中毒，危及生命，相关代谢如下图所示。下列相关叙述，不正确的是（    ） A．甲醇摄入过多可能导致乳酸增多出现酸中毒 B．若患者昏迷，应及时血液透析并接入呼吸机 C．静脉注射乙醇脱氢酶可以解除甲醇中毒症状 D．高浓度酒精作为口服解毒剂可缓解中毒症状 【答案】C 【分析】1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一 阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 2、无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。无氧呼吸由于不同生物体中相关的酶不同，在植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。 【详解】A、由图可知，甲醇摄入过多，会通过一系列反应抑制线粒体有氧呼吸酶的活性，导致人体进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是乳酸，从而导致乳酸增多出现酸中毒，A正确； B、若患者昏迷，血液中的甲酸无法被代谢掉，且甲酸会抑制线粒体有氧呼吸酶的活性，因此应及时血液透析并接入呼吸机，B正确； C、乙醇脱氢酶会促进甲醇转化为甲醛，甲醛会进一步转化为甲酸，甲酸无法代谢，会抑制线粒体有氧呼吸酶的活性，因此静脉注射乙醇脱氢酶不能解除甲醇中毒症状，且静脉注射的酶通常无法进入细胞发挥作用，C错误； D、由于乙醇会和甲醇竞争结合乙醇脱氢酶，因此高浓度口服酒精（乙醇），在一定程度上可抑制甲醇转化为甲醛，可缓解中毒症状，D正确。 故选C。 2．（最新研究）2021年我国科学家首次将CO2人工转化为淀粉，对实现碳中和意义重大。下列相关叙述正确的是（　　） A．将CO2人工转化为淀粉的过程不需要额外输入能量 B．生物群落与非生物环境之间的碳循环离不开分解者 C．群落演替相对稳定后植物吸收与释放CO2速率大致相等 D．该技术应用将使我们不再需要植树造林和寻找清洁能源 【答案】B 【分析】碳元素在生物群落与无机环境之间以CO2的形式进行循环，通过光合作用进入生物群落，再通过呼吸作用和分解作用从生物群落进入无机环境。 【详解】A、将CO2人工转化为淀粉的过程是吸能反应，需要额外输入能量，A错误； B、分解者可以把有机物分解为无机物，所以生物群落与非生物环境之间的碳循环离不开分解者，B正确； C、群落演替相对稳定后植物吸收CO2速率与所有生物释放的CO2大致相等，C错误； D、该技术应用依然离不开我们的植树造林和寻找清洁能源实现碳中和，D错误。 故选B。 3．（实验设计）科研人员将某种滨藜分为两组，A组置于昼夜温度为23℃/18℃的环境中，该温度与其原生长区温度一致，B组置于昼夜温度为43℃/30℃的环境中。生长一段时间后，测定两组滨藜在不同温度下的光合速率，结果如图。相关叙述不合理的是（　　） A．图中数据显示相同温度条件下A组滨藜的有机物积累速率均高于B组 B．温度过高会通过提高酶的活性和气孔开放程度等机制使光合速率下降 C．B组滨藜的最适温度高于A组说明滨藜对高温环境有一定的适应能力 D．推测将原生长区的滨藜引种到炎热地区后可能会出现生长缓慢等现象 【答案】B 【分析】1、净光合速率是植物绿色组织在光照条件下测得的值，单位时间内一定量叶面积CO2的吸收量或O2的释放量。净光合速率可用单位时间内O2的释放量、有机物的积累量、CO2的吸收量来表示。 2、真正（总）光合速率=净光合速率+呼吸速率。 【详解】A、图中数据显示相同温度条件下A组滨藜的有机物积累速率（图像中纵坐标为CO2吸收速率，繁反应的是净光合速率，也可用有机物积累速率表示）均高于B组，A正确； B、温度过高会通过降低酶的活性和气孔开放程度等机制使光合速率下降，B错误； C、从图中曲线可知B组滨藜的最适温度高于A组，而A组置于昼夜温度为23℃/18℃的环境中，该温度与其原生长区温度一致，B组置于昼夜温度为43℃/30℃的环境中，故说明滨藜对高温环境有一定的适应能力，C正确； D、B组滨藜处理温度高于A组，其净光合速率低于A组，推测将原生长区的滨藜引种到炎热地区后可能会出现生长缓慢等现象，D正确。 故选B。 4．（科学发现）研究者发现一种单基因遗传病——线粒体解偶联综合征，患者线粒体的氧化功能异常活跃，使他们摄入远超身体所需的营养物质，但体重却很低。该病是由于12号染色体上的基因突变，使线粒体内膜上ATP合成酶功能异常，合成ATP明显减少。据此推测不合理的是（　　） A．患者耗氧量可能高于正常人 B．患者线粒体分解丙酮酸高于正常人 C．患者以热能形式散失的能量增加 D．该病遗传不符合基因的分离定律 【答案】D 【分析】ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A那个高能磷酸键很容易水解，于是远离A那个P就脱离开来，形成游离的Pi，同时释放出大量的能量，ATP就转化成了ADP。 【详解】AB、患者线粒体内膜上ATP合成酶功能异常，合成ATP明显减少，则为了正常的生命活动，则需要消耗更多的氧气进行呼吸合成ATP，线粒体分解更多的丙酮酸，AB不符合题意； C、患者的呼吸速率上升，但合成的ATP少，所以更多的能量以热能形式散失，C不符合题意； D、该病是由于12号染色体上的基因突变，符合基因的分离定律，D符合题意。 故选D。 （建议用时：30分钟） 1、 选择题 1．（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 【答案】A 【分析】温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。 【详解】A、二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意； B、降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意； C、给光源加滤光片，减少了光源，会降低光合速率，C不符合题意； D、移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。 故选A。 2．（2024·北京·模拟预测）为了给引种栽培提供理论依据，研究者测量了常绿乔木深山含笑在不同季节的净光合速率（Pn）的日变化（见下图）。下列相关叙述，不正确的是（    ） A．可以用CO2的吸收速率作为Pn的检测指标，其值越大表明植物生长越快 B．左图夏季的Pn日变化为双峰曲线，是因为雨水充沛和中午光强过大 C．据图分析，推测夏季Pn最高的原因之一是夏季光照强度最高 D．秋冬光合有效辐射减弱，可以适当修剪枝叶以减少物质能量消耗 【答案】B 【分析】光合速率，也被称为光合强度，是光合作用强弱的一种表示法。它可以用单位时间、单位叶面积所吸收的二氧化碳或释放的氧气量来表示，也可以用单位时间、单位叶面积上干物质的积累量来表示。净光合速率与呼吸速率的数值之和是总光合速率。 【详解】A、可以用CO2的吸收速率代表净光合速率的数值，其值越大表明净光合速率越大，积累量越多，植物生长越快，A正确； B、左图夏季的Pn日变化为双峰曲线，是因为雨水充沛和中午光强过大，温度适宜等诸多环境因素影响，B错误； C、据图分析，推测夏季Pn最高的原因之一是夏季光照强度最高，光照强度不是唯一因素，例如还有温度等影响因素，C正确； D、秋冬光合有效辐射减弱，可以适当修剪枝叶以减弱呼吸作用，减少物质能量消耗，D正确。 故选B。 3．（2024·北京昌平·二模）蓝细菌的光合作用过程需要较高浓度CO2，而空气中的CO2浓度一般较低，蓝细菌具有CO2浓缩机制如下图所示。研究还发现，R酶能催化O2与C5结合形成C3和C2，O2和CO2竞争性结合R酶同一位点。相关叙述正确的是（    ） A．CO2以协助扩散方式通过光合片层膜 B．R酶可抑制CO2固定，减少有机物积累 C．浓缩机制可提高CO2与R酶的结合率 D．转入转运蛋白基因后光合速率减小 【答案】C 【分析】1、光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 2、光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段。 （1）光反应阶段在叶绿体类囊体薄膜上进行，此过程必须有光、色素、光合作用有关的酶。具体反应步骤：①水的光解，水在光下分解成氧气和NADPH。②ATP的合成，ADP与Pi接受光能形成ATP。 （2）暗反应在叶绿体基质中进行，有光或无光均可进行，反应步骤：①CO2的固定，CO2与C5结合生成两个C3。②C3的还原，C3在NADPH、酶、ATP等作用下，生成C5和有机物。 【详解】A、依题意，图示为蓝细菌的CO2浓缩机制，据图可知，CO2进入光合片层膜要依赖CO2转运蛋白，同时消耗能量。因此，CO2以主动运输的方式通过光合片层膜，A错误； B、依题意，O2和CO2竞争性结合R酶同一位点，CO2浓缩机制可提高R酶周围CO2浓度。因此，当R酶周围CO2浓度高时，CO2与R酶的结合率高，促进CO2固定，提高光合作用速率；当R酶周围O2浓度高时，O2与R酶的结合率高，抑制CO2固定，降低光合作用速率，B错误； C、依题意，O2和CO2竞争性结合R酶同一位点，浓缩机制可提高R酶周围CO2浓度，提高CO2与R酶的结合率，C正确； D、转入 HCO3−转运蛋白基因后，膜上 HCO3−转运蛋白量增加，为暗反应提供的CO2增加，暗反应速率增加，促使光反应速率增加，从而使光合速率增加，D错误。 故选C。 4．（2024·北京昌平·二模）在活性氧的胁迫条件下，蛋白质复合体CDC48参与叶绿体内蛋白质降解的具体过程如下图，相关叙述错误的是（    ） A．叶绿体基质及类囊体膜上都含有蛋白质 B．受损伤蛋白质通过自由扩散进入细胞质基质 C．在蛋白酶体参与下，受损伤蛋白质的肽键断裂 D．CDC48相关基因缺失突变导致受损伤蛋白积累 【答案】B 【分析】叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。基粒与基粒之间充满了基质。 每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上。叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。 【详解】A、叶绿体基质发生光合作用暗反应过程，类囊体膜上发生光合作用光反应过程，都有相应功能蛋白起作用。结合图示可知，叶绿体基质及类囊体膜上都含有蛋白质，A正确； BC、据图可知，受损伤蛋白质经蛋白质复合体CDC48作用后，再被蛋白酶体降解，可知，受损蛋白质是以大分子的形式从叶绿体进入细胞质基质，大分子物质不能以自由扩散的方式通过膜结构，B错误； C、在蛋白酶体参与下，受损伤蛋白质被降解，故受损伤蛋白质的肽键断裂，C正确； D、依题意，蛋白质复合体CDC48参与叶绿体内蛋白质降解，结合图示，若CDC48相关基因缺失，则细胞中蛋白质复合体CDC48缺失，导致受损伤蛋白积累，D正确。 故选B。 5．（2024·北京海淀·一模）新生无毛哺乳动物体内存在一种含有大量线粒体的褐色脂肪组织， 褐色脂肪细胞的线粒体内膜含有蛋白质U。蛋白质U不影响组织细胞对氧气的利用， 但能抑制呼吸过程中ADP 转化为ATP。据此推测当蛋白质U发挥作用时（    ） A．葡萄糖不能氧化分解 B．只在细胞质基质中进行无氧呼吸 C．细胞中会积累大量的 ATP D．可大量产热， 维持体温 【答案】D 【分析】有氧呼吸的全过程，可以分为三个阶段：第一个阶段，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，在分解的过程中产生少量的[H]，同时释放出少量的能量。这个阶段是在细胞质基质中进行的；第二个阶段，丙酮酸经过一系列的反应，分解成二氧化碳和[H]，同时释放出少量的能量。这个阶段是在线粒体中进行的；第三个阶段，前两个阶段产生的[H]，经过一系列的反应，与氧结合而形成水，同时释放出大量的能量。 【详解】A、由题意可知，当蛋白质U发挥作用时抑制呼吸过程中ADP 转化为ATP，但葡萄糖在细胞质基质中被氧化分解，释放一定的能量，A错误； B、有氧呼吸的第一阶段的反应也是在细胞质基质中发生的，B错误； C、当蛋白质U发挥作用时抑制呼吸过程中ADP 转化为ATP，细胞中不会积累大量的ATP，实际上细胞中ATP的含量很少，C错误； D、当蛋白质U发挥作用时，线粒体内膜上ATP的合成速率下降，代谢反应释放的能量转化为热能的比例增加，维持体温，D正确。 故选D。 6．（2024·北京朝阳·二模）丙酮酸激酶（PK）可参与下图所示的生化反应。人体红细胞中缺乏PK会引起Na+积累，造成溶血，导致丙酮酸激酶缺乏症（PKD）。 以下推测合理的是（    ） A．该反应发生在红细胞的线粒体中 B．该反应与细胞内的吸能反应相联系 C．Na+积累会引起红细胞渗透压升高 D．使用PK抑制剂能够有效治疗PKD 【答案】C 【分析】人体成熟的红细胞中缺乏线粒体，不能通过有氧呼吸合成ATP，但是可以通过无氧呼吸合成ATP。 【详解】A、人体成熟的红细胞中没有线粒体，A错误； B、许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，B错误； C、Na+积累，导致细胞内离子的浓度增加，会引起红细胞渗透压升高，C正确； D、人体红细胞中缺乏PK会引起PKD，使用PK抑制剂不能治疗PKD，D错误。 故选C。 7．（2024·北京海淀·二模）为检测黑曲霉蛋白酶的热稳定性，科研人员在不同温度下分别处理酶液10、60及90min，测定酶活力，结果如下图。下列关于该酶的叙述不正确的是（　　） A．温度升高可改变其空间结构 B．若长期保存应置于60℃ C．可将蛋白质水解为氨基酸或多肽 D．置于70℃下60min后完全失活 【答案】B 【分析】题图分析：该实验中自变量为温度和酶处理的时间，因变量为酶活力，高温下保温时间越长，酶的活性下降越快。 【详解】A、黑曲霉蛋白酶的化学本质是蛋白质，温度升高可改变其空间结构，进而导致酶活性下降，A正确； B、若长期保存酶制剂，应在低温、适宜pH条件下保存，B错误； C、根据酶的专一性可推测，黑曲霉蛋白酶在适宜条件下可将蛋白质水解为氨基酸或多肽，C正确； D、结合实验结果可以看出，该酶置于70℃下60min后完全失活，D正确。 故选B。 8．（2024·北京西城·二模）线粒体正常的形态和数量与其融合、裂变相关，该过程受DRP-1和FZO-1等基因的调控。衰老过程中，肌肉细胞线粒体形态数量发生变化、线粒体碎片化增加。下图是研究运动对衰老线虫肌肉细胞线粒体影响的结果。说法正确的是（    ） 注：颜色越深代表细胞中线粒体碎片化程度越高，drp-1、fzo-1代表相关基因突变体 A．线粒体是细胞合成ATP的唯一场所 B．运动可减缓衰老引起的线粒体碎片化 C．敲除DRP-1基因会加重线粒体碎片化 D．线粒体融合与裂变不是运动益处所必需 【答案】B 【分析】线粒体是有氧呼吸的主要场所。有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线粒体基质中；有氧呼吸的第三阶段是[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上。无氧呼吸只在细胞质基质中进行，有氧呼吸释放的能量远远多于无氧呼吸。 【详解】A、除了线粒体可以产生ATP外，线虫肌肉细胞中细胞质基质也可以产生ATP，A错误； B、根据图示信息，颜色越深代表细胞中线粒体碎片化程度越高，无论是10日龄，还是5日龄，运动组与对照组相比较，线粒体的碎片化细胞比例均降低，说明运动可减缓衰老引起的线粒体碎片化，B正确； C、依据图示信息，DRP-1基因突变体，与野生型相比较，线粒体碎片化细胞比例上升，说明DRP-1基因突变会加重线粒体碎片化，但并不能得出敲除DRP-1基因会加重线粒体碎片化的结论，C错误； D、由野生型实验可以看出，无论是10日龄，还是5日龄，运动组与对照组相比较，线粒体的碎片化细胞比例均降低，说明运动可减缓衰老引起的线粒体碎片化，但是线粒体融合与裂变是否为运动益处所必需，无法判断，D错误。 故选B。 9．（2024·北京门头沟·一模）下列关于细胞结构与功能叙述错误的是（    ） A．细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动 B．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所 C．溶酶体内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器 D．内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的加工场所和运输通道 【答案】B 【分析】1、细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系。细胞骨架具有锚定支撑细胞器及维持细胞形态的功能，细胞骨架在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输、细胞壁合成等等许多生命活动中都具有非常重要的作用。 2、有氧呼吸的全过程十分复杂，可以概括地分为三个阶段，每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。第一个阶段是，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。第二个阶段是，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与，是在线粒体基质中进行的。第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 【详解】A、细胞骨架与细胞运动、分裂和分化等生命活动密切相关，故细胞骨架破坏会影响到这些生命活动的正常进行，A正确； B、有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质，B错误； C、溶酶体内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，C正确； D、内质网是由膜连接而成的网状结构，是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道，D正确。 故选B。 10．（2023·北京平谷·一模）为研究肠道菌群在有氧运动能力中的作用，用生理盐水溶解抗生素Abx后，灌入小鼠肠胃中，检测小鼠在跑步机上的运动表现，结果如图。下列分析错误的是（    ） A．对照组用相同剂量的生理盐水灌入小鼠肠胃 B．小鼠有氧呼吸产生CO2的阶段需要氧气的参与 C．Abx清除肠道菌群应用了变量原则的“减法原理” D．结果表明肠道菌群促进了小鼠的有氧运动能力 【答案】B 【分析】 1、在对照实验中，控制自变量可采用加法原理或减法原理 ：加法原理指与常态比较人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。减法原理指与常态比较人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。 2、“对照原则”是中学生物实验设计中最常用的原则，通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。一个实验可包括实验组和对照组，实验组是接受实验变量处理的对象组，所处理的变量就是我们要研究的内容；对照组是不接受实验变量处理的对象组。 【详解】A、这是对照实验，实验组用用生理盐水溶解抗生素Abx后灌入小鼠肠胃中，则对照组应用相同剂量的生理盐水灌入小鼠肠胃，A正确； B、小鼠有氧呼吸有三个阶段，产生CO2的阶段是有氧呼吸的第二阶段，而需要氧气参与的阶段是有氧呼吸第三阶段，B错误； C、Abx能清除肠道菌群，与正常相比减少了“肠道菌群”这种因素， 应用了变量原则的“减法原理”，C正确； D、通过图中结果显示：Abx组比正常组的平均运动距离更短，说明肠道菌群能促进小鼠的有氧运动能力，D正确。 故选B。 11．（2024·北京海淀·二模）环境适宜的条件下，研究人员测定某植物在不同温度下的净光合速率、气孔开放程度及胞间CO2浓度，结果如下图。下列叙述不正确的是（　　） A．胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用 B．5℃时，胞间CO2浓度较高的原因可能是光合作用相关酶的活性较低 C．叶温在30℃~40℃时，净光合速率下降主要是叶片气孔关闭所致 D．30℃下单位时间内有机物的积累量最大 【答案】C 【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。呼吸作用一般指机体将来自环境的或细胞自己储存的有机营养物的分子（如糖类、脂类、蛋白质等），通过一步步反应降解成较小的、简单的终产物（如二氧化碳、乳酸、乙醇等）的过程。光合与呼吸的差值可用净光合速率来表示，具体指标可以是氧气释放量、二氧化碳吸收量、有机物积累量等。 【详解】A、胞间CO2进入叶肉细胞叶绿体基质被光合作用暗反应利用，被C5固定为C3，A正确； B、5℃时，可能由于光合作用相关酶的活性较低，导致光合速率下降，胞间CO2浓度较高，B正确； C、叶温在30℃~40℃时，气孔开放程度上升，胞间CO2上升，即CO2充足，不是净光合速率下降的主要原因，可能是由于高温导致酶部分失活，C错误； D、30℃下净光合速率最大，单位时间内有机物的积累量最大，D正确。 故选C。 12．（2024·北京朝阳·二模）乙醇是高中生物学实验的常用试剂。相关叙述错误的是（    ） A．用无水乙醇分离光合色素 B．用预冷的95%的乙醇析出DNA C．用70%的乙醇对外植体进行消毒 D．用50%的乙醇洗去苏丹Ⅲ染液浮色 【答案】A 【分析】酒精是生物实验常用试剂之一，如检测脂肪实验中需用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色；观察植物细胞有丝分裂实验和低温诱导染色体数目加倍实验中都需用体积分数为95%的酒精对材料进行解离；绿叶中色素的提取和分离实验中需用无水酒精来提取色素；果酒和果醋制作实验中可用体积分数为70%的酒精进行消毒；DNA的粗提取和鉴定中可以体积分数为95%的冷酒精进一步纯化DNA等。 【详解】A、光合色素易溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇提取色素，分离色素需要使用层析液，A错误； B、DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精，用预冷的95%的乙醇析出DNA，B正确； C、植物组织培养时，可用70%的酒精溶液对外植体消毒，C正确； D、鉴定脂肪时，需用体积分数为50%的酒精溶液洗去苏丹Ⅲ染液浮色，D正确。 故选A。 13．（2024·北京丰台·二模）绿叶海天牛是一种软体动物，大量捕食滨海无隔藻（红藻）后，将藻类的叶绿体贮存并加以利用，余生无需进食。下列叙述错误的是（　　） A．两种生物都以DNA为遗传物质 B．两种生物的细胞边界都是细胞膜 C．两种生物之间的关系是互利共生 D．不含叶绿体的绿叶海天牛可合成ATP 【答案】C 【分析】细胞生物的遗传物质均为DNA，细胞的边界均为细胞膜。 【详解】A、两种生物均为细胞生物，均以DNA为遗传物质，A正确； B、细胞边界都是细胞膜，B正确； C、两种生物之间的关系是捕食关系，C错误； D、不含叶绿体的绿叶海天牛可通过呼吸作用合成ATP，D正确。 故选C。 14．（2024·北京海淀·一模）内生真菌生活在植物体内， 植物为内生真菌提供光合产物和矿物质， 内生真菌呼吸产生的 CO2可供植物利用。在恒定光照强度下， 研究人员测定了土壤不同N元素含量及有无内生真菌对植物光合速率的影响， 结果如下图所示。下列相关分析，不正确的是（    ） A．土壤含 N量及 CO2浓度都是影响光合速率的环境因素 B．内生真菌呼吸产生的CO2可进入植物叶绿体基质参与暗反应 C．图中A 点制约植物光合速率的主要环境因素是光照强度 D．在土壤高N含量下内生真菌可提高植物的光合速率 【答案】C 【分析】分析题图，植物体的光合速率影响因素不仅有土壤含N量及CO2浓度，有无内生真菌也会影响植物光合速率。 【详解】A、土壤含N量及CO2浓度都是影响光合速率的环境因素，其中土壤含N量的差异会影响光合速率, CO2浓度也会影响暗反应，进而影响光合速率，A正确； B、内生真菌呼吸会产生CO2, CO2进入植物叶绿体基质参与暗反应，B正确； C、该实验在恒定光照强度下进行，图中A点制约植物光合速率的主要环境因素是CO2浓度，C错误； D、据图可知，在土壤高N含量下内生真菌可提高植，物的光合速率，D正确。 故选C。 15．（2024·北京朝阳·一模）科研人员将某种滨藜分为两组，A组置于昼夜温度为23℃/18℃的环境中，该温度与其原生长区温度一致，B组置于昼夜温度为43℃/30℃的环境中。生长一段时间后，测定两组滨藜在不同温度下的光合速率，结果如图。相关叙述不合理的是（　　） A．图中数据显示相同温度条件下A组滨藜的有机物积累速率均高于B组 B．温度过高会通过提高酶的活性和气孔开放程度等机制使光合速率下降 C．B组滨藜的最适温度高于A组说明滨藜对高温环境有一定的适应能力 D．推测将原生长区的滨藜引种到炎热地区后可能会出现生长缓慢等现象 【答案】B 【分析】1、净光合速率是植物绿色组织在光照条件下测得的值，单位时间内一定量叶面积CO2的吸收量或O2的释放量。净光合速率可用单位时间内O2的释放量、有机物的积累量、CO2的吸收量来表示。 2、真正（总）光合速率=净光合速率+呼吸速率。 【详解】A、图中数据显示相同温度条件下A组滨藜的有机物积累速率（图像中纵坐标为CO2吸收速率，繁反应的是净光合速率，也可用有机物积累速率表示）均高于B组，A正确； B、温度过高会通过降低酶的活性和气孔开放程度等机制使光合速率下降，B错误； C、从图中曲线可知B组滨藜的最适温度高于A组，而A组置于昼夜温度为23℃/18℃的环境中，该温度与其原生长区温度一致，B组置于昼夜温度为43℃/30℃的环境中，故说明滨藜对高温环境有一定的适应能力，C正确； D、B组滨藜处理温度高于A组，其净光合速率低于A组，推测将原生长区的滨藜引种到炎热地区后可能会出现生长缓慢等现象，D正确。 故选B。 2、 非选择题 16．（2024·北京·模拟预测）科研人员探究了细胞中N基因对动物细胞利用能源物质途径的影响。 (1)动物细胞可通过 过程将有机物氧化分解并获得能量。 (2)科研人员进行实验，操作和结果如图1。分析图1数据：三组培养基中，转N基因组细胞的相对数量均 对照组，推测N基因促进细胞增殖。依据 ，可以看出相比于谷氨酰胺，葡萄糖对细胞增殖更重要。 (3)研究人员对比转N基因小鼠与正常小鼠培养相同时间后培养液中的葡萄糖与乳酸水平，结果如图2，推测N蛋白 。随后，研究者证实了该推测。 (4)已知GLUT4是依赖胰岛素的葡萄糖转运蛋白，分布于肌肉和脂肪组织等。研究者设计了如下实验处理方案并预期了实验结果，表格中①应为 。请写出该研究者的假设 。 组别 实验材料 实验处理 检测指标和预期结果 细胞相对数量 检测液中葡萄糖余量 实验组 转N基因小鼠的脂肪细胞 GLUT4阻断剂 加入适量① 实验组少于对照组 实验组多于对照组 对照组 无 【答案】(1)细胞呼吸 (2) 高于 与1组和2组相比，5组和6组细胞的相对数量显著降低，3组和4组下降不明显（或与全营养相比，在缺少葡萄糖的培养基中细胞相对数量显著下降，而在缺少谷氨酰胺的培养条件下只有轻微的减弱） (3)促进细胞摄取葡萄糖进而增强无氧呼吸 (4) 胰岛素 N基因通过促进（胰岛素依赖的）GLUT4转运葡萄糖而促进细胞增殖 【分析】胰岛素是机体唯一降血糖的激素，其作用为加速组织细胞对葡萄糖的摄取、利用、储存和转化，从而使血糖降低。 【详解】（1）动物细胞可通过细胞呼吸过程将有机物氧化分解并获得能量。 （2）分析图1数据：三组培养基中，转N基因组细胞的相对数量均高于对照组，推测N基因促进细胞增殖。依据与1组和2组相比，5组和6组细胞的相对数量显著降低，3组和4组下降不明显（或与全营养相比，在缺少葡萄糖的培养基中细胞相对数量显著下降，而在缺少谷氨酰胺的培养条件下只有轻微的减弱）。 （3）研究人员对比转N基因小鼠与正常小鼠培养相同时间后培养液中的葡萄糖与乳酸水平，转N基因小鼠的葡萄糖浓度低于正常小鼠，而乳酸浓度高于正常小鼠，推测N蛋白促进细胞摄取葡萄糖进而增强无氧呼吸。 （4）本实验目的是研究N基因通过能否促进（胰岛素依赖的）GLUT4转运葡萄糖而促进细胞增殖，对照组为转N基因小鼠的脂肪细胞+适量胰岛素，实验组为转N基因小鼠的脂肪细胞+GLUT4阻断剂+适量胰岛素，检测指标和预期结果为实验组葡萄糖余量多于对照组，细胞相对数量少于对照组，实验结论为N基因通过促进（胰岛素依赖的）GLUT4转运葡萄糖而促进细胞增殖，所以表格中①应为胰岛素，研究者的假设为N基因通过促进（胰岛素依赖的）GLUT4转运葡萄糖而促进细胞增殖。 17．（2024·北京昌平·二模）光照强度是影响水稻产量的主要因素之一，研究者对水稻适应弱光的调控机制进行了系列研究。 (1)弱光条件下，光反应产生的 减少导致水稻减产。 (2)研究者推测RGA1基因与水稻对光的耐受性有关，用野生型（WT）、RGA1功能缺失突变体（d1）和RGA1过表达（OE）株系进行实验，每天光照和黑暗各12h，第3d测量结果如图1和图2。 ①图1实验结果表明，在正常光照下RGA1基因 ，在弱光条件下RGA1基因 。 ②WT和d1对弱光耐受性的差异可能与能源物质消耗引起“碳饥饿”有关，据图2分析，请判断WT和dl“碳饥饿”程度的高低并说明理由： 。 (3)图3表示线粒体内膜上的电子传递链，电子经一系列蛋白-色素复合体传递，同时H+从线粒体基质运输到内外膜间隙，最后H+通过复合体Ⅴ向内运输驱动ATP合成。在弱光条件下检测 线粒体内膜上的AOX蛋白含量，发现d1高于WT。请分析RGA1基因对呼吸作用的影响机制： （用关键词和箭头表示）。 【答案】(1)ATP和NADPH (2) 对水稻存活率无显著影响 可显著提高水稻的存活率 d1“碳饥饿”程度更高，原因是弱光条件下WT和d1净光合速率降幅无显著差异，d1的呼吸速率降低更小 (3)   【分析】光合作用是在叶绿体上进行的，分为光反应和暗反应。光反应的场所是类囊体薄膜，光反应中吸ⅡⅡ收光能的是4种色素，可以采用无水乙醇提取，利用纸层析法可以将它们分离；暗反应的场所是叶绿体基质，暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，暗反应分为CO2的固定和C3的还原。 【详解】（1）光反应的产物是氧气、ATP和NADPH，而ATP和NADPH用于碳反应的三碳化物的还原，弱光条件下，光反应产生的ATP和NADPH减少导致水稻减产。 （2）图1可知，正常光照强度下，野生型、RGA1功能缺失突变体和RGA1过表达三种株系存活率一样，而弱光照强度下，野生型和RGA1过表达株系存活率一致，RGA1功能缺失突变体植株存活率最低；可见在正常光照下RGA1基因对水稻存活率无显著影响，在弱光条件下RGA1基因可显著提高水稻的存活率。 图2可知，正常光照下，野生型净光合速率和RGA1功能缺失突变体植株差不多一致，RGA1功能缺失突变体的呼吸速率略高于野生型植株，可见正常光照下，RGA1功能缺失突变体总光合速率高于野生型植株；弱光照强度下，WT和d1净光合速率降幅无显著差异，d1的呼吸速率降低更小；可见RGA1功能缺失突变体（d1）植株“碳饥饿”程度高。 （3）题图可知，AOX蛋白存在，导致e-绕过Ⅲ、Ⅳ，直接传递给O2，将减少一条电子传递路径与O2结合，H+外流降低，H+通过复合体Ⅴ内流降低，导致ATP含量减少，则呼吸作用增强，能源物质消耗增多；题干信息d1植株中AOX蛋白含量高于WT植株，d1植株缺少RGA1基因表达的产物，AOX正常发挥作用，而野生型植株（WT）含有RGA1基因，该基因正常表达抑制AOX蛋白的作用，导致野生型植株呼吸作用低于d1，可见RGA1基因表达的产物可以通过抑制AOX蛋白发挥作用，从而影响呼吸作用（如图所示）。    18．（2024·北京海淀·二模）学习以下材料，回答问题。 植物的共生固氮调控：氮（N）元素在自然界中存在多种形式，包括NH4+、N2、NO2-和NO3-。植物氮同化是指植物吸收环境里的NO3-或NH4+，合成氨基酸等含氮有机物的过程。大气中的N2是地球上最大的氨库，但植物无法直接利用它，需要依赖固氮微生物将其转化为离子形式才能吸收。而共生固氮根瘤菌可以侵染某些植物的根系，进行共生固氮。 固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。这个过程需要植物与固氮菌的协同作用才能完成。以豆科植物和中华根瘤菌为例，光合产物是促进根瘤菌侵染植物所必需的，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。当根瘤菌侵染植物时，会释放化学物质诱导植物根瘤形成基因的表达，植物细胞分裂并形成根瘤原基，最终形成包含类菌体的共生细胞（即根瘤细胞，如下图）。 根瘤菌是一类好氧细菌，它们在侵入植物后形成的类菌体进行呼吸作用时需要O2来维持。然而，O2会抑制固氮酶的活性。根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体（如图）。这样，两个相互矛盾的反应在共生系统中均得以正常进行。 注：…→表示运输；→表示化学反应 根瘤的固氮能力与豆科植物提供碳源和能量水平相协调，以平衡共生固氮和其它生命过程的碳消耗，保证植物在不同环境下正常生长。最近，我国科学家发现大豆根瘤中的能量感受器蛋白S和P可通过调控根瘤碳源的重新分配来调整根瘤的固氮能力。当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，进而增强类菌体的碳源供应和根瘤固氮能力。 利用固氮生物提高土壤肥力可减少施用工业氮肥带来的土壤、水体等污染，对发展绿色农业具有重要意义。 (1)植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是 。 (2)据上述文字及图中信息分析，下列叙述不合理的是______。 A．光合作用和呼吸作用均可为N同化过程提供还原剂 B．根通过主动运输从土壤中吸收NH4+、N2、O2、NO3- C．叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部 D．植物根细胞有氧呼吸释放的能量为固氮酶催化的反应供能 E．光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源 (3)结合文中图示信息，解释植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的原因： 。 (4)据文中信息，从光合产物与光信号两方面，概括植物调控生物固氮的机制： 。 (5)据文中信息结合图中植物根共生细胞代谢过程，从稳态与平衡的角度，分析植物调控高耗能生物固氮过程的分子机制：植物通过能量感受器蛋白S和P感知自身能量状态， ，使PEP更多转化为苹果酸供应给类菌体，从而更高效利用植物光合作用合成的有机物作为碳源，实现碳-氮平衡。 (6)一些禾本科植物是重要的粮食作物，种植过程需要施加无机氮肥。有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳。请结合上述研究，提出利用共生固氮菌进行改造以提高禾本科植物粮食产量的思路 。 【答案】(1)蛋白质和核酸 (2)BD (3)阻碍O2进入；游离的O2与Lb结合形成LbO2储存；O2被呼吸作用消耗 (4)光合产物为固氮菌提供能量与碳源；光信号促进根瘤的发育 (5)当能量较高时，两者形成同源二聚体使转录因子Y不能进入细胞核，不能结合 PK 酶基因的启动子，不促进PK基因转录，进而减少了PEP向丙酮酸的转化 (6)筛选、培育、施用与禾本科植物共生的固氮菌/改进禾本科植物与固氮菌之间的相互识别(合理即可) 【分析】根瘤菌从根瘤细胞中摄取它们生活所需要的水分和养料，根瘤菌则将空气中的N2转变成含氮物质供植物利用，根瘤菌与豆科植物是互利共生的关系。 【详解】（1）生物大分子包括蛋白质、核酸和多糖。蛋白质的组成元素为C、H、O、N，有的含有S，核酸的组成元素为C、H、O、N、P，多糖的组成元素是C、H、O，因此植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是蛋白质和核酸。 （2）A、图中，光合作用为N同化过程提供NADPH，呼吸作用为N同化过程提供[H]，A正确；B、根从土壤中吸收O2与N2的方式是自由扩散，B错误；C、图中，叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部，C正确；D、图中，为固氮酶催化的反应供能是内菌体内进行有氧呼吸释放的能量，D错误；E、生物固氮作用能量来源于蔗糖分解，蔗糖由光合作用产生，因此，光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源，E正确，故选BD。 （3）O2会抑制固氮酶的活性，植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的机制是：根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体被呼吸作用消耗。 （4）固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。光合产物可以为根瘤菌提供能量与碳源，促进根瘤菌侵染植物，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。 （5）当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，即当能量较高时，两者形成同源二聚体使转录因子Y不能进入细胞核，不能结合 PK 酶基因的启动子，不促进PK基因转录，进而减少了PEP向丙酮酸的转化。 （6）有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳，可以筛选、培育、施用与禾本科植物共生的固氮菌，并从中筛选出符合要求的固氮酶基因导入农作物，也可以改进禾本科植物与固氮菌之间的相互识别，来调整根瘤的固氮能力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$