专题二 细胞代谢-【举一反三】2025年高考生物二轮重点专题讲义（新高考通用）

专题二 细胞代谢 【题型1 细胞代谢中的酶和ATP】 【题型2 细胞呼吸的原理和应用】 【题型3 光合作用的原理】 【题型4 光呼吸/C4植物/CAM植物】 【题型5 光合速率的影响因素】 【题型1 细胞代谢中的酶和ATP】 【紧扣教材】 酶和ATP知识点较散，注意识记。 1.酶的相关辨析 (1)酶具有催化(降低反应分子活化能)作用，它不具有调节功能,也不能作为能源(或组成)物质。 (2)辨析酶、激素、神经递质、抗体 ①四者均具有特异性(专一性)、高效性等特性。 ②激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用,发挥作用后即被灭活,而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用,且可以多次发挥作用。 ③绝大多数活细胞能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞不能),但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。 （3）酶促反应速率≠酶的活性。酶催化化学反应的能力称为酶活性,酶催化的化学反应的速率称为酶促反应速率。通常以测出的酶促反应速率来衡量酶活性,但是酶促反应速率并不等于酶活性,如高温使过氧化氢酶活性为零时(不起催化作用),过氧化氢的分解速率并不为零。 2.ATP 的四个易错点 (1)ATP的产生场所 ①绿色植物叶肉细胞中产生 ATP 的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。 ②动物及其他真核生物产生ATP 的场所为细胞质基质和线粒体。 ③原核细胞产生 ATP的场所为细胞质基质和细胞膜。 (2)ATP≠能量 ATP 是一种高能磷酸化合物,是与能量有关的一种物质,不能将两者等同起来。因此,线粒体不仅可分解有机物,也能合成有机物(ATP)。 (3)不可误认为细胞中含有大量ATP,事实上,细胞中ATP 含量很少,只是转化非常迅速及时。 (4)不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解,事实上,ATP与ADP的相互转化总处于动态平衡中。 【题型突破】 【例1】细胞是最基本的生命系统，也具有自我维持稳态的能力。下列关于真核细胞稳态原因的分析，正确的是（　　） A．酶因其专一性和高效性而具有精确地调控特定化学反应速率的能力 B．生物膜因其面积大和区室化细胞而使化学反应空间充足且互不干扰 C．细胞中蛋白质的合成、加工和运输过程，必需有囊泡参与才能完成 D．细胞中能量的释放、储存和利用都依赖蛋白质的磷酸化和去磷酸化 【答案】B 【分析】1、生物膜系统： （1）在真核细胞中，细胞质膜、细胞器膜和核膜等膜结构，组成成分和结构上基本相似，它们都称为生物膜或生物膜系统，这些生物膜在结构和功能上紧密联系的； （2）分泌蛋白是在细胞内合成后分泌到细胞外起作用的蛋白质，如消化酶、抗体、胰岛素等。分泌蛋白的合成与分泌过程：核糖体合成蛋白质→内质网进行初加工→内质网“出芽形成囊泡”→高尔基体进行再加工，形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽形成囊泡”→细胞质膜，整个过程还需要线粒体提供能量； （3）各种细胞器膜的功能：①各种细胞器所具有的广阔膜面积为多种酶提供了附着位点，如线粒体内膜上的有氧呼吸酶。②不同的细胞器使多种化学反应被限制在一定空间内而互不干扰，从而保证了细胞内的多种化学反应能同时、高效、有序地进行，如线粒体进行有氧呼吸，叶绿体进行光合作用； 2、酶是一种由活细胞产生的生物催化剂，具有高度特异性和催化效能。‌酶可以是蛋白质或RNA，酶的作用机理是降低化学反应的活化能。 【详解】A、高效性保证了酶能够在短时间内完成大量的化学反应；专一性则确保了这些反应能够精确、有序地进行，因此高效性不能精确地调控特定化学反应速率的能力，A错误； B、生物膜系统的面积大，为多种酶提供了大量的附着位点，同时生物膜将细胞分隔成许多区室，使细胞内能够同时进行多种化学反应，且互不干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行，B正确； C、细胞中蛋白质的合成在核糖体上进行，有些蛋白质在细胞质基质中加工，不一定都需要囊泡参与，比如胞内蛋白，C错误 ； D、细胞中能量的释放、储存和利用主要依赖于 ATP 与 ADP 的相互转化，ATP 水解供能时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放能量；ATP 合成时储存能量，而不是依赖蛋白质的磷酸化和去磷酸化，D错误。 故选B。 【变式1-1】马拉松是一项长跑比赛项目，业余选手需5小时左右，无氧呼吸维持的时间通常在开始的15-30分钟。长跑时消耗的主要是糖，消耗完糖类物质后，就动用体内储存的脂肪。所以马拉松等长跑运动过程中需要补充糖分。下列关于参赛者供能的叙述正确的是（　　） A．参赛者消耗的ATP主要来源于细胞溶胶 B．参赛者肌肉细胞ATP含量在整个赛程中相对稳定 C．葡萄糖可以直接为参赛者肌肉收缩供能，脂肪不能 D．ATP的两个高能磷酸键水解为参赛者提供更多的能量 【答案】B 【分析】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。 【详解】A、参赛者消耗的ATP主要来源于线粒体中进行的有氧呼吸，A错误； B、参赛者肌肉细胞内ATP和ADP相互转化，含量保持相对稳定，B正确； C、葡萄糖不能直接供能，细胞内的直接供能物质是ATP，C错误； D、ATP末端的一个高能磷酸键水解提供能量，D错误。 故选B。 【变式1-2】我国科学家发现酶A在高乳酸条件下，可将乳酸和ATP特异性修饰到某些蛋白质上，导致被修饰的蛋白质功能改变，引发相关疾病，高乳酸血症。下列说法正确的是（    ） A．酶A可能有乳酸和ATP的结合位点 B．酶A在催化时提供反应所需活化能 C．乳酸由葡萄糖彻底氧化分解产生 D．提高酶A活性可缓解高乳酸血症 【答案】A 【分析】酶是生物体内一类具有催化活性的有机化合物，大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是具有催化活性的RNA；酶具有高效性（与无机催化剂相比，酶的催化效率更高）、专一性（酶可以催化一种或一类化学反应）、需要适宜的温度和pH值（低温降低酶的活性，高温使酶失活；pH值过低或过高都会影响酶的活性）等特性。 【详解】A、因为酶A能将乳酸和ATP特异性修饰到某些蛋白质上，这表明酶A可以与乳酸和ATP结合发挥作用，所以酶A可能有乳酸和ATP的结合位点，A正确； B、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，而不是提供反应所需活化能，B错误； C、葡萄糖彻底氧化分解产生的是二氧化碳和水，乳酸是葡萄糖在无氧呼吸时不彻底氧化分解产生的，C错误； D、酶A在高乳酸条件下会引发高乳酸血症，所以提高酶A活性会加重高乳酸血症，而不是缓解，D错误。 故选A。 【变式1-3】质膜H+-ATP酶（PMA）是具有ATP水解酶活性的载体蛋白。PMA磷酸化时会被激活，从而将H+运输到细胞外。磷酸酶可使PMA发生去磷酸化。下列叙述错误的是（    ） A．PMA转运H+时，需要与H+相结合并发生构象改变 B．PMA的作用有利于维持质膜两侧H+浓度差 C．细胞内pH的降低可能使PMA活性增强 D．抑制磷酸酶活性可以使细胞外pH持续升高 【答案】D 【分析】主动运输的特点是：逆浓度梯度、需要载体蛋白的协助、需要消耗能量。主动运输的能量来源可以是ATP水解释放的能量，也可能来源于膜两侧离子浓度梯度引起的电化学势能。根据题意，质膜H+-ATP酶（PMA）是具有ATP水解酶活性的载体蛋白，PMA磷酸化时会被激活，从而将H+运输到细胞外，说明将H+运输到细胞外的方式为主动运输。 【详解】A、根据题意，质膜H+-ATP酶（PMA）是具有ATP水解酶活性的载体蛋白，PMA磷酸化时会被激活，即水解ATP时方式磷酸化，从而将H+运输到细胞外，说明将H+运输到细胞外的方式为主动运输，那么PMA作为载体蛋白，主动运输转运H+时，需要与H+相结合并发生构象改变，A正确； B、根据A选项分析可知，PAM将H+运输到细胞外的方式为主动运输，主动运输特点是逆浓度梯度，有利于维持质膜两侧H+浓度差，保证细胞和个体生命活动的需要，B正确； C、细胞内pH的降低，使得细胞内H+浓度高，而酶的活性受到pH的影响，细胞内pH的降低可能会使PMA活性增强，有利于主动运输的进行，维持质膜两侧H+浓度差，C正确； D、根据题意，磷酸酶可使PMA发生去磷酸化，抑制磷酸酶活性会导致PMA的去磷酸化受到抑制，那么PMA持续被激活将会促进H+运输到细胞外，会使细胞外pH进一步降低，D错误。 故选D。 【题型2 细胞呼吸的原理和应用】 【紧扣教材】 1.酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌 2.真核生物细胞呼吸的场所不是只有线粒体 （1）在有氧呼吸的第一阶段，1分子葡萄糖分解成2分子丙阶段，丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]，[H]和O2结合生成H2O这两个过程在线粒体中进行 （2）无氧呼吸始终在细胞质基质中进行。 3.误认为有氧呼吸的全过程都需要O2 有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2，只有第三阶段需要O2。 4.影响细胞呼吸的主要外界因素以及应用 （1）温度 ①影响（如图）：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。 ②应用 a.低温储存食品 b.大棚栽培在夜间和阴天适当降温 c.温水和面发得快 （2）氧气 ①影响（如图）：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。 a.O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。 b.0<O2浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。 c.O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。 d.O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。 ②应用 a.中耕松土促进植物根部有氧呼吸 b.无氧发酵过程需要严格控制无氧环境 c.低氧仓储粮食、水果和蔬菜 （3）水分 ①影响 a.水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应 b.水作为生物化学反应的介质影响反应的进行 c.在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢 ②应用 a.粮食在入仓前要进行晾晒处理 b.干种子萌发前进行浸泡处理 （4）CO2 ①影响：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。如图： ②应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。 注意：对于细胞呼吸各阶段的反应式要牢记，在题目中根据给出的产所和物质判断所处的阶段以及发生的能量和物质变化。 【题型突破】 【例2】宜昌籍“00后”游泳运动员孙佳俊，在2024年巴黎奥运会男子4×100米混合泳接力决赛中与队友一起夺得该项目奥运金牌。对孙佳俊的游泳过程前后进行分析，错误的是（　　） A．游泳运动前，应做好热身运动，避免肌肉痉挛、拉伤等情况发生 B．运动过程中，四肢肌肉收缩消耗的能量部分来源于有氧呼吸 C．冲刺过程中，细胞呼吸CO2的释放量会大于O2的消耗量 D．游泳运动后，应及时喝功能性饮料来补充水、无机盐等 【答案】C 【分析】细胞呼吸的实质是有机物的氧化分解，并释放能量的过程，人体细胞的有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体，无氧呼吸发生在细胞质基质，其产物是乳酸。 【详解】A、热身运动可以增加肌肉的温度，提高肌肉的弹性和伸展性，减少肌肉拉伤和痉挛的风险，A正确； B、在游泳过程中，四肢肌肉需要进行长时间的持续收缩，需要大量的能量供应。有氧呼吸是一种高效的能量供应方式，它可以通过氧化分解葡萄糖等有机物来释放大量的能量。因此，运动过程中四肢肌肉收缩消耗的能量部分来源于有氧呼吸，B正确； C、有氧呼吸释放CO2量等于O2消耗量，无氧呼吸产生乳酸，不释放CO2不消耗O2，C错误； D、游泳运动后，运动员会失去大量的水分和无机盐，这会影响身体的内环境稳态和恢复能力。因此，及时喝功能性饮料来补充水、无机盐等营养物质是非常重要的。功能性饮料通常含有适量的糖分、电解质（如钠、钾等）和维生素等，可以帮助运动员快速恢复体力，D正确。 故选C。 【变式2-1】肿瘤抑制因子PTEN可促进N酶从细胞质基质转运至线粒体内，催化细胞的有氧呼吸。与正常细胞相比，PTEN缺失的细胞（    ） A．N酶合成场所改变 B．N酶在细胞质基质聚集 C．ATP合成量增加 D．有氧呼吸的耗氧量增加 【答案】B 【分析】PTEN是一种肿瘤抑制因子，可促进N酶从细胞质基质转运至线粒体内；在PTEN缺失的细胞中，N酶转运受阻，进而在细胞质基质中显著累积。 【详解】A、与正常细胞相比，PTEN缺失的细胞的N酶合成场所依然是核糖体，A错误； B、PTEN缺失的细胞无法将N酶从细胞质基质转运至线粒体内，N酶在细胞质基质中显著累积，B正确； C、有氧呼吸强度减弱，ATP合成量减少，C错误； D、有氧呼吸强度减弱，有氧呼吸耗氧量均减少，D错误。 故选B。 【变式2-2】植物若长时间受到土壤水涝影响，会引起植株缺氧，加速植株叶片衰老，最终导致亩产降低甚至绝收。据研究，某植物水淹过程中与细胞呼吸有关的酶活性变化如图所示，下列相关叙述正确的是（    ）    A．水淹期间，植物根系的吸收量大于的释放量 B．据图推测，可能酶甲参与有氧呼吸，酶乙参与无氧呼吸 C．两条曲线相交时，根细胞中有氧呼吸和无氧呼吸强度相同 D．被水淹后应及时排水，以减少无氧呼吸产物对植物细胞的毒害 【答案】D 【分析】细胞呼吸是指 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成 ATP 的过程。所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。 【详解】A、水淹期间，植物进行无氧呼吸，植物根系O2的吸收量小于的CO2释放量,A错误； B、酶甲的活性逐渐增强，酶乙的活性逐渐减弱，据图推测，可能酶甲参与无氧呼吸，酶乙参与有氧呼吸，B错误； C、两条曲线相交时，只能表示酶甲和酶乙的活性相同，C错误； D、水淹后根细胞进行无氧呼吸产生酒精，导致根烂掉，因此被水淹后应及时排水，以减少无氧呼吸产物对植物细胞的毒害，D正确。 故选D。 【变式2-3】阳曲县盛产酥梨，皮薄水大，但不耐储藏。下列措施中不能延长酥梨储藏时间的是（    ） A．零下低温储藏以减少有机物消耗 B．充入适量氮气来降低细胞呼吸 C．采用冷链运输时保持适宜湿度 D．表面打蜡以减少水分散失 【答案】A 【分析】细胞呼吸原理具有广泛的应用，如粮食和蔬菜的贮藏：（1）粮食贮藏的适宜条件是；低温、低氧（CO2浓度较高）和干燥；（2）水果贮藏的适宜条件是：零度以上的低温、低氧（CO2浓度较高）和一定湿度。 【详解】A、水果贮藏的适宜条件是零度以上的低温，A错误； B、充入适量氮气，降低氧气含量可降低细胞呼吸，B正确； C、采用冷链运输时保持适宜湿度，可通过水分调节呼吸作用，进而延长储藏时间，C正确； D、表面打蜡以减少水分散失，以达到保鲜的作用，进而延长储藏时间，D正确。 故选A。 【题型3 光合作用的原理】 【紧扣教材】 光反应和暗反应的联系 1.NADPH的作用:作为活泼的还原剂,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 2.ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向 ①ATP 和还原型辅酶II在叶绿体、细胞质基质间的转移方向:叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质,NADPH能转移至细胞质基质中,细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。 ②ATP 和还原型辅酶I在细胞质基质、线粒体间的转移方向:线粒体产生的ATP 和 NADH都可以转移至细胞质基质中,细胞质基质中的 ATP不转移至线粒体中,NADH能转移至线粒体 注意： ①在非选题中，ATP和NADPH是出现频率较高的答案 ②光反应和暗反应是相互依存，互相影响的，分析原因类题目时注意动态分析 【题型突破】 【例3】2024年中国科学院天津工业生物技术研究所模拟光合作用过程，人工合成淀粉是玉米淀粉合成速率的8.5倍！其过程见下图。有关该过程的说法正确的是（    ） A．整个过程在叶绿体内进行 B．一般有氧气的产生 C．一定需要酶的参与 D．只需要2个步骤 【答案】C 【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：二氧化碳被五碳化合物固定形成三碳化合物，三碳化合物在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成有机物。 【详解】根据题意，图示是中国科学院天津工业生物技术研究所模拟光合作用过程，该过程是人工合成淀粉的过程，所以整个过程不是发生在叶绿体中，图中是以CO2为原料最终合成淀粉的过程，进行的步骤为：CO2→C1→C3→C6→Cn→淀粉，其中CO2→C1→C3类似暗反应中二氧化碳的固定过程，说明人工合成淀粉途径与自然界玉米淀粉合成过程一样，都离不开酶的催化，该过程主要模拟的是暗反应过程，因此没有氧气的产生，根据图示过程合成淀粉需要5个步骤。综上所述，C正确，ABD错误。 故选C。 【变式3-1】绿色植物叶片的气孔是由两个含有叶绿体的保卫细胞组成。研究发现蓝光可调节气孔的开放，为了研究蓝光对气孔的影响，研究人员在饱和红光背景下对鸭趾草离体表皮上的气孔在a点处再进行蓝光处理，其结果变为图中曲线II。红光背景下蓝光刺激离体保卫细胞原生质体（去除细胞璧的保卫细胞）会使其体积膨胀，且悬浮介质PH变得更酸，介质酸化现象可被质子泵H+一ATP酶抑制剂抑制，据此分析不正确的是（　　） A．图中由曲线Ia点变化为曲线IIa’点的内部因素为感光受体的种类 B．在饱和红光背景下添加蓝光排除了光合作用对气孔开放的影响 C．蓝光可激活保卫细胞膜上质子泵对H+的吸收，引起细胞吸水 D．蓝光引起的介质酸化也可被细胞呼吸抑制剂所阻断 【答案】C 【分析】题图分析，当用蓝光处理时，红光处理下的气孔开放已达最大值，即气孔开放度达红光饱和点；比较两曲线的变化可知，蓝光可进一步促进气孔开放，且不是保卫细胞光合作用所致。 【详解】A、题意显示，为了研究蓝光对气孔的影响，研究人员在饱和红光背景下对鸭趾草离体表皮上的气孔在a点处再进行蓝光处理，其结果变为图中曲线II，该数据说明，图中由曲线Ia点变化为曲线IIa’点是蓝光刺激导致的，其内部因素为蓝光的感光受体接受蓝光刺激后发生相应的结构改变引起的，A正确； B、题意中，在饱和红光背景下添加蓝光排除了光合作用对气孔开放的影响，因为此时光合作用达到了最大，不再增加，B正确； C、题意显示，红光背景下蓝光刺激离体保卫细胞原生质体会使其体积膨胀，且悬浮介质PH变得更酸，且介质酸化现象可被质子泵H+一ATP酶抑制剂抑制，说明蓝光能促进原生质体将H+运出细胞，同时促进K+进入保卫细胞，使保卫细胞吸水，C错误； D、蓝光引起的介质酸化是通过激活质子泵实现的，质子泵将H+运出需要消耗能量的，因而可被细胞呼吸抑制剂所阻断，D正确。 故选C。 【变式3-2】碳水化合物在植物体内运输时，提供碳水化合物的器官被称为源，接受碳水化合物的器官被称为库。常绿性果树X，初夏5月开花，夏季果实开始生长，次年2月至3月成熟。第一年的8月，科研人员对果实进行了不同比例的切除处理。然后在果实茁壮成长的10月，通过光合作用，让一部分叶片大量吸收含有¹²C的¹²CO₂，3天后采集器官，测定根、茎、叶、果实的¹³C含量和根、茎、叶的淀粉浓度。实验操作如图甲所示，实验的结果如图乙所示。下列相关叙述正确的是（　　） A．图甲箭头处应施加¹³CO₂，同化箱应密封且透明，CO₂在细胞中的转移途径为CO₂→C5→C₂₃→(CH₂O) B．据图乙，在光合作用中吸收的¹³C总量与所检测各器官中检测到的¹³C总量大致相等 C．据图乙，被光合作用吸收的¹³C优先供给到离源器官较近的器官 D．由于果实的切除，果树X在秋天根部的干重与叶和茎相比有所增加 【答案】D 【分析】光合作用：①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；②暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。 【详解】A、图甲箭头处应施加13CO2，同化箱应密封且透明，但 CO2在细胞中的转移途径为 CO2→C3→(CH2O)，A错误； B、图乙数据仅体现了果实、叶、茎、根部分器官的13C的含量，树枝部位的13C含量并未体现，只是上述每个器官中的13C占四个器官13C总量的比例，B错误； C、从实验数据来看，不能完全证明这一说法，切除果实与不切除果实时，13C的供给情况不同，这种变化可能更多反映库竞争的结果，而非单纯的“优先供给”，C错误； D、图乙右侧显示，果实切除后根部淀粉浓度显著上升，说明更多光合产物被分配到根部储存，同时，叶和茎的增长可能较少，因此根的干重相对增加，D正确。 故选D。 【变式3-3】CO2是制约光合作用的重要因素。蓝细菌具有特殊的CO2浓缩机制，如下图所示。羧化体具有蛋白质外壳可限制气体扩散，其中的碳酸酐酶可催化和H+反应生成CO2。下列叙述正确的是（　　） A．CO2以自由扩散的方式通过蓝细菌的光合片层膜 B．若羧化体中含量突然下降，短时间内C3的含量会减少 C．蓝细菌光反应产生的ATP和NADPH分别为暗反应提供能量和还原剂 D．若将羧化体合成基因成功转入烟草内，则该植株光补偿点高于正常烟草 【答案】B 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜，色素分子吸收、传递和转换的光能，一部分用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分用于合成ATP。暗反应发生的场所是叶绿体基质，首先发生CO2的固定，即CO2和C5结合形成两分子的C3，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。 【详解】A、光合片层膜内二氧化碳浓度经过浓缩后高于光合片层外，故CO2以主动运输的方式通过蓝细菌的光合片层膜，A错误； B、若羧化体中含量突然下降，短时间内二氧化碳+C5→C3下降，故短时间内C3的含量会减少，B正确； C、蓝细菌光反应产生的NADPH为暗反应提供能量和作为还原剂，C错误； D、由题意可知，HCO3- 转运蛋白和CO2转运蛋白有助于提高羧化体中CO2浓度。若将蓝细菌的HCO3- 转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内，则转基因成功后，通过CO2浓缩机制，进入叶绿体中的CO2浓度增大，在较弱的光照条件下，光合作用强度即可等于呼吸作用强度，可见，理论上该转基因植株光补偿点比正常烟草要低，D错误。 故选B。 【题型4 光呼吸/C4植物/CAM植物】 【紧扣教材】 注意：做此部分题首先要积累一定的科学背景，其次根据题目上的信息进行分析和整合 1. C3/C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较 (1)比较C植物、CAM 植物固定CO₂的方式相同点:都对CO₂进行了两次固定。 不同点:C植物两次固定CO₂是空间上错开; CAM植物两次固定CO₂是时间上错开。 (2)比较C、C、CAM途径 C₃途径是碳同化的基本途径,C途径和CAM途径都只起固定CO₂的作用,最终还是通过C3途径合成有机物。 2.光呼吸 (1)发生条件 ①干旱、炎热条件下，气孔关闭,阻止 CO₂进入叶片和O2逸出叶片。 ②Rubisco 具有两面性(或双功能)。 (2) 过程 (3) 发生场所:叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 (4) 不利影响:光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱,农作物产量降低。 (5)有利影响 ①光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高 O₂低 CO₂的条件下,提高抗逆性而形成的一条代谢途径; ②在干旱和高辐射等环境中,气孔关闭,胞间 CO₂浓度降低,会导致光抑制。此时光呼吸释放 CO₂,用于光合作用,减少碳损失;消耗高光强产生过多的 NADPH 和 ATP，保护光合结构。 （6）二氧化碳的猝发:指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 (7)光呼吸与细胞呼吸的区别 反应条件不同:光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下,CO₂浓度降低，O2浓度增高时才进行。 产能情况不同，光呼吸虽然能使有机物分解为 CO₂，却不产生ATP或NADPH。 【题型突破】 【例4】景天酸代谢（CAM）途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中（甲）；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应（乙）。下列关于这类植物的叙述错误的是 A．在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器只有线粒体 B．景天酸代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关 C．给植物提供14C标记的14CO2，14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中 D．在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内会降低 【答案】D 【详解】A、在夜晚，叶肉细胞只能通过细胞呼吸产生ATP，即产生ATP的细胞器是线粒体，A正确； B、具有景天酸代谢途径的植物，气孔白天关闭，可以减少蒸腾作用，夜晚气孔张开吸收二氧化碳，因此可以适应干旱的环境条件，B正确； C、晚上气孔开放，14CO2进入细胞后在细胞质基质中与PEP结合生成OAA，然后再转化为苹果酸而被固定。白天苹果酸运出液泡后放出14CO2，14CO2首先与五碳化合物结合生成三碳化合物，随后三碳化合物被还原生成有机物，即14CO2→14C3→（14CH2O），C正确； D、在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，对于该叶肉细胞来说，其暗反应不受影响，即C3的含量不受影响，D错误。 故选D。 【点睛】学生对光合作用的过程理解不清 【变式4-1】CAM（景天酸代谢）途径是植物适应环境的一种特殊的碳同化方式，该类植物夜间气孔开放，吸收的CO2能生成苹果酸储存在液泡中（如图甲所示）：白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用（如图乙所示）。下列相关推论合理的是（    ） A．通过CAM途径进行碳同化的植物多数具有肉质的茎和叶，叶表面具有较厚的角质层 B．通过CAM途径进行碳同化的植物夜晚不能合成（CH2O）是因为缺乏暗反应所需的酶 C．通过CAM途径进行碳同化的植物白天进行光合作用所需的CO2全由苹果酸分解供应 D．白天突然降低环境中的CO2浓度，短时间内该类植物叶肉细胞中C3含量会降低 【答案】A 【分析】题图信息：甲图该类植物夜间气孔开放，叶肉细胞吸收的C02，与草酰乙酸生成苹果酸储存在液泡中；乙图该类植物白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，因此该类植物可能适应干旱环境，其光合作用所需的CO2来源是细胞呼吸和苹果酸经脱羧作用释放。 【详解】A、气孔不仅是CO2进入叶肉细胞间隙的通道，也是蒸腾作用散失水分的通道。通过CAM途径进行碳同化的植物气孔白天关闭，夜晚开放，这是长期进化过程中对高温干旱天气适应的结果，此处该环境下的植物一般还会通过叶表面较厚的角质层减少水分散失，通过肉质茎和叶来储存大量水分，A正确； B、通过CAM途径进行碳同化的植物夜晚不能合成（CH2O）的原因是夜晚没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH等物质，B错误； C、白天通过CAM途径进行碳同化的植物光合作用所需的CO2由苹果酸分解和自身呼吸作用供应，C错误； D、根据题意白天环境中CO2浓度不会对该类植物暗反应产生明显影响，D错误。 故选A。 【变式4-2】玉米称为C4植物，其光合作用的暗反应过程如图所示，酶1为PEP羧化酶，可固定低浓度的CO2形成C4，酶2为RuBP羧化酶。小麦叶肉细胞没有酶1催化生成C4的过程，固定CO2的能力较C4植物弱，称为C3植物。下列说法错误的是（    ） A．酶1固定CO2的能力比酶2强 B．叶肉细胞中固定光能的色素位于类囊体薄膜上 C．酶1和酶2能催化同一个化学反应，但效率不同 D．与小麦相比，玉米更能适应高温、干旱的环境 【答案】C 【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段： 1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。 【详解】A 、由图可知，酶 1 能固定低浓度的 ，说明酶 1 固定 的能力比酶 2 强，A 正确； B 、 叶肉细胞中固定光能的色素位于类囊体薄膜上，B 正确； C 、酶 1 和酶 2 催化的不是同一个化学反应，C 错误； D 、因为玉米能利用低浓度的CO2形成C4 ，所以与小麦相比，玉米更能适应高温、干旱的环境，D 正确。 故选C。 【变式4-3】研究发现，玉米、甘蔗等植物除了和其他C3植物一样具有卡尔文循环（固定CO2的初产物为C3，简称C3途径）外，还有另一条固定CO2的途径，固定CO2的初产物为C4，简称C4途径，这种植物为C4植物，其固定CO2的途径如下图。研究发现，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。下列有关叙述错误的是（    ） A．图中CO2进入叶肉细胞被固定的最初产物是草酰乙酸 B．高温条件下，C4植物光合效率高的原因是气孔不关闭 C．低浓度CO2条件下，C4植物可能比C3植物生长得好 D．苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞 【答案】B 【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应在类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行。 【详解】A、图中CO2进入叶肉细胞后，与磷酸烯醇式丙酮酸结合，生成草酰乙酸，A正确； B、高温条件下，C4植物光合效率高的原因是C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于Rubisco酶，故C4植物能够利用较低浓度的CO2进行光合作用，B错误； C、低浓度CO2条件下，C4植物能够利用低浓度的CO2进行光合作用，C3植物则不能，因此C4植物可能比C3植物生长得好，C正确； D、由图可知，苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞，D正确。 故选B。 【题型5 光合速率的影响因素】 【紧扣教材】 影响光合速率的因素有很多，包括光照，CO₂，温度，矿质元素，水分等，这里重点总结下以下两点： 1. 强光伤害--光抑制:主要发生在 PSII中，过强的光照强度会在PSII部位产生活性氧等自由基，自由基为强氧化剂,不及时清除会破坏附近的叶绿素及蛋白质,从而使光合器官受损，光合活性下降。 因此植物会产生一系列的保护措施:①通过叶片运动、叶绿体运动减少光能的吸收;②加强光呼吸、蒸腾作用等加强热耗散;③增加活性氧的清除系统;④加强 PSII的修复循环等。 2.CO₂的浓度:通过影响暗反应C3的生成来影响光合速率。 气孔限制因素和非气孔限制因素 前者是指环境因素使气孔导度降低,CO,吸收减少,导致光合速率下降。后者是指环境因素影响色素含量、酶的活性等而直接抑制光合作用。 【题型突破】 【例5】科研人员研究了内蒙古中西部地区不同灌水条件(W,单位：m3·hm-2)下，玉米光合速率的日变化情况及叶绿素相对含量，结果如图。相关说法错误的是（    ） A．据14时数据推测适度灌水可增加气孔开度 B．W3处理抑制了玉米叶肉细胞叶绿素的合成 C．结果表明适度灌水有利于提高玉米光合速率 D．环境因素可通过改变内部因素影响光合速率 【答案】B 【分析】叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。叶绿体中的色素易溶于有机溶剂，在光合色素的提取分离实验中，常用无水乙醇作为提取剂将光合色素提取出来。叶绿素参与光合作用的光反应阶段，而气孔导度影响细胞间CO2的浓度进而影响光合作用的暗反应阶段。 【详解】A、据图可知，W2（945）条件下玉米光合速率在14时高于其他组，而此时气孔开度可能较大，利于二氧化碳进入，从而提高光合速率，所以可推测适度灌水（如W2）可增加气孔开度，A正确； B、W3处理下叶绿素相对含量并非最低，不能得出W3处理抑制了玉米叶肉细胞叶绿素的合成，B错误； C、与自然降雨（W0）相比，适度灌水（如W2）条件下玉米光合速率整体较高，表明适度灌水有利于提高玉米光合速率，C正确； D、不同的灌水条件属于环境因素，会影响叶绿素相对含量等内部因素，进而影响光合速率，说明环境因素可通过改变内部因素影响光合速率，D正确。 故选B。 【变式5-1】光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合RuBP，O2与RuBP结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸（过程如图所示），这种反应需叶绿体参与并与光合作用同时发生。下列说法错误的是（　　） A．卡尔文循环过程中能量转化为光能转化为化学能 B．光照条件下O2浓度较高会抑制光合作用，促进光呼吸 C．正常光合作用的叶片突然停止光照后可能会快速释放CO2 D．大棚栽培蔬菜可通过增施有机肥降低光呼吸，提高光合作用 【答案】A 【分析】分析题干可知：在光照条件下，细胞进行呼吸作用和光合作用的同时还进行光呼吸，RuBP可以与O2在Rubisco酶催化下生成1分子PGA和1分子PG（C2）。 【详解】A、卡尔文循环即暗反应，该过程中能将光反应产生的NADPH和ATP中的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能，A错误； B、根据题意可知，光照条件下O2浓度较高时会与CO2竞争性结合RuBP促进光呼吸，抑制光合作用，B正确； C、突然停止光照，光反应减弱，暗反应也减弱，暗反应消耗的CO2和C5减少，C5和O2结合增加，通过光呼吸产生的CO2增多，因此叶片释放的CO2增多，C正确； D、大棚栽培蔬菜可通过增施有机肥可以增加CO2供应，抑制氧气与RuBP结合，从而抑制光呼吸，促进卡尔文循环，提高光合作用，D正确。 故选A。 【变式5-2】为研究光质对光合作用的影响，研究人员挑选了一批同龄的拟南芥幼苗，随机分成四组，分别以不同波长的光照射5天，测量每组幼苗叶片的各项生理参数，结果如下表所示。 蓝绿光 橙黄光 红光 自然光 叶面积增长/cm² 0.8 0.5 1.0 0.7 叶干重/g 0.126 0.045 0.122 0.095 光下净光合速率 3.3 2.2 3.8 2.5 叶绿素 a 412 314 441 382 叶绿素 b 148 125 133 147 类胡萝卜素 98 85 67 76 注：光合速率单位为 光合色素含量的单位为μg·g⁻¹。 干重从表中数据推断，下列说法不正确的是（    ） A．每组施加的光照强度需要保持一致 B．幼苗不能利用橙黄光进行光合作用 C．在单一红光照射下幼苗通过提高叶绿素 a/叶绿素 b的比例以适应环境 D．幼苗可根据光质改变自身色素合成与分解的速率 【答案】B 【分析】1、叶绿体中的色素主要有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿体有分为叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素有分为胡萝卜素和叶黄素，光合作用中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 2、光合作用可以分为光反应和暗反应两个阶段，光反应主要发生水的光解，其产物是氧气、NADPH，同时合成ATP，其中NADPH和ATP 可以参与暗反应中的三碳化合物的还原过程。 【详解】A、该实验是为了研究光质对光合作用的影响，光照强度属于无关变量，为保证实验的科学性和准确性，每组施加的光照强度需要保持一致，A正确； B、从表格中橙黄光照射下叶面积增长、叶干重、光下净光合速率等数据可知，幼苗能进行光合作用，B错误； C、由表格可知，在单一红光照射下，叶绿素a的含量为441，叶绿素b的含量为133，叶绿素a/叶绿素b的比例相比其他组有所提高，幼苗可通过提高该比例以适应环境，C正确； D、根据表格数据，不同光质下叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的含量不同，说明幼苗可根据光质改变自身色素合成与分解的速率，D正确。 故选B。 【变式5-3】失绿变黄是西兰花最明显的衰老特征。为探究外源葡萄糖对西兰花衰老的影响，研究人员采摘若干个长势相近的西兰花并均分为对照组和葡萄糖处理组进行实验，测定西兰花叶绿素含量和CAT（一种抗氧化酶）活性的变化，结果如图所示。下列实验结论错误的是（    ） A．西兰花叶绿素含量总体呈下降趋势，CAT活性总体呈上升趋势 B．外源葡萄糖能延缓叶绿素降解，减缓西兰花变黄的速度 C．外源葡萄糖能提高CAT活性，加快西兰花衰老的速度 D．葡萄糖在植物中不仅可作为能量来源，还可调控植物的生长和发育 【答案】C 【分析】本实验分为对照组和葡萄糖处理组，通过观察西兰花叶绿素含量和CAT（一种抗氧化酶）活性这两个指标来反映西兰花的衰老情况。 【详解】A、 从图表中可以看出，随着贮藏时间的增加，西兰花叶绿素含量总体是下降的，CAT活性总体是上升的，A正确； B、比较对照组和葡萄糖处理组的叶绿素含量变化，能发现外源葡萄糖处理后，叶绿素含量下降速度变缓，这意味着外源葡萄糖能延缓叶绿素降解，从而减缓西兰花变黄的速度，B正确； C、 因为CAT是一种抗氧化酶，其活性提高有助于延缓衰老，而不是加快西兰花衰老的速度，外源葡萄糖能提高CAT活性，应是延缓西兰花衰老，C错误； D、葡萄糖在植物中除了作为能量来源外，从本实验也可看出能够对西兰花的衰老等生理过程产生影响，也就表明可以调控植物的生长和发育，D正确。 故选C。 1．硬头鲶鱼在繁殖期间，雄鱼会将卵含在嘴里孵化，期间不进食。下列相关叙述正确的是（　　） A．硬头鲶鱼卵在孵化过程中有蛋白质种类的变化 B．雄鱼孵卵期间主要以脂质为直接能源物质 C．硬头鲶鱼的体细胞和鱼卵的组成元素的含量大体相同 D．雄鱼孵卵期间体内的脂肪能大量转化为糖类 【答案】A 【分析】糖类在供能充足的情况下，可以大量转化为脂肪，而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。 【详解】A、硬头鲶鱼卵在孵化过程中有细胞分化，细胞分化过程中，细胞的结构和功能发生变化，蛋白质种类也会有变化，A正确； B、雄鱼孵卵期间主要靠消耗体内脂肪以供能，但ATP才是直接能源物质，B错误； C、硬头鲶鱼的体细胞和鱼卵组成元素的种类大体相同，含量可能不相同，C错误； D、雄鱼孵卵期间体内的脂肪不能大量转化为糖类，脂肪只有在糖类供能障碍时，才能转变成糖类，且不是大量转化，D错误。 故选A。 2．绿肥作物主要是指能结合固氮菌的豆科植物。下列相关叙述正确的是（　　） A．种植绿肥作物可能会改变土壤中微生物的物种组成 B．种植绿肥作物后，农田就无须再施用氮肥 C．氮元素可参与农作物中酶、脂肪及ATP的合成 D．根瘤菌可将NH3转变为N2为豆科植物提供氮肥 【答案】A 【分析】无机盐的主要存在形式是离子，有些无机盐是某些复杂化合物的组成成分；许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用，有些无机盐还参与维持酸碱平衡和渗透压。组成细胞的化合物中，蛋白质、核酸、磷脂、ATP等都含有N元素；植物吸收离子的方式是主动运输。 【详解】A、种植绿肥作物，固氮菌等微生物的种类可能增多，可能会改变土壤中微生物的物种组成，A正确； B、农田种植绿肥作物后，依然要定期施用氮肥，因为农作物不断输出，农田生态系统中氮元素不能循环利用，B错误； C、酶和ATP均含有N元素，但脂肪的元素组成只有C、H、O，C错误； D、根瘤菌可将空气中的氮气转变为含氮的养料为豆科植物提供氮肥，D错误。 故选A。 3．普洱茶叶历史源远流长，从采摘到成品需要经历复杂的炮制过程：杀青（鲜叶放在加热铁锅翻炒），揉捻（挤出茶叶的内液），堆渥（发酵），晒干，压饼。下列关于普洱茶的说法，正确的是（　　） A．堆渥过程中微生物进行有氧呼吸会产生水 B．杀青过程可使茶叶中酶保持活性 C．揉捻过程不会减少茶叶营养成分 D．采摘的新鲜茶叶的细胞中含量最高的化合物是蛋白质 【答案】A 【分析】酶是由生物活细胞产生的、对作用底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或者核糖核酸（RNA）。酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的，酶促反应需要最适的温度和最适的pH条件。温度过高或过低，pH过高或过低都会影响酶的活性，高温、过酸和过碱的条件会使酶永久失活。 【详解】A、堆渥过程产生水说明微生物进行了有氧呼吸，A正确； B、杀青过程进行加热，会使酶变性失活，B错误； C、揉捻过程挤出茶叶的内液，大量营养成分随内液排出，C错误； D、采摘的新鲜茶叶的细胞中含量最高的化合物是水，D错误。 故选A。 4．在常温、pH=7条件下，过氧化氢酶（CAT）及单一金属离子和过氧化氢酶共同作用对过氧化氢分解的催化效率如图所示，下列叙述错误的是（    ） 注：单一金属离子和CAT共同作用时只标注了金属离子，abcd表示统计学上存在显著性差异 A．不同单一金属离子和CAT共同催化时，金属离子起抑制作用 B．据图能判断单一金属离子、CAT均能降低化学反应所需的活化能 C．Zn2+、Mn2+、Co2+对CAT活性抑制作用显著，Fe3+抑制作用最弱 D．金属离子改变CAT的活性可能与其改变CAT的空间结构有关 【答案】B 【分析】图示分析，和单独使用酶相比，单一重金属离子作用下产生的氧气都较少，说明单一重金属离子抑制CAT活性。 【详解】A、据图所示，和只用CAT对比，各种单一金属离子和CAT共同作用时产生氧气的量均较小，说明金属离子起抑制作用，A正确； B、CAT具有降低化学反应所需的活化能的作用，若单一金属离子也能降低化学反应所需的活化能，则单一金属离子和CAT共同作用时，产生氧气量应该多于只用CAT，因此判断单一重金属不具有降低化学反应所需的活化能作用，B错误； C、结合图示可知，与单独使用酶相比，单一重金属离子作用下产生的氧气都较少，说明Zn2+、Mn2+、Co2+对CAT活性抑制作用显著，相比其它单一重金属离子，Fe3+作用下产生的氧气较多，说明Fe3+抑制作用最弱，C正确； D、酶的空间结构的改变会影响酶的活性，图中所示重金属抑制了酶的活性，推测金属离子改变CAT的活性可能与其改变CAT的空间结构有关，D正确。 故选B。 5．甲醇中毒是由于甲醇进入人体内转变为其他物质导致的，部分代谢过程如图所示。已知甲醇毒性较低，但是甲醛和甲酸的毒性分别是甲醇的20倍和6倍，且甲酸难以代谢。甲酸会与细胞色素氧化酶结合，导致该酶无法催化[H]与O2的结合。下列说法错误的是（    ） A．甲酸主要影响发生在线粒体内膜的有氧呼吸第三阶段 B．甲醇中毒可能会使人体出现乳酸增多和ATP生成不足等症状 C．通过血液透析除去甲酸或使用叶酸均能缓解甲醇中毒的症状 D．与使用醇脱氢酶抑制剂相比，使用醛脱氢酶抑制剂治疗甲醇中毒效果更好 【答案】D 【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NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP；第三阶段是氧气和NADH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、甲酸会与细胞色素氧化酶结合，导致该酶无法催化[H]与O2的结合，主要影响发生在线粒体内膜的有氧呼吸第三阶段，A正确； B、甲醇中毒影响了有氧呼吸过程，无氧呼吸加快，则可能会使人体出现乳酸增多和ATP生成不足等症状，B正确； C、通过血液透析除去甲酸或使用叶酸能促进甲酸的分解，则能缓解甲醇中毒的症状，C正确； D、甲醛和甲酸的毒性分别是甲醇的20倍和6倍，所以使用醇脱氢酶抑制剂抑制甲醛和甲酸的产生，治疗效果最好，D错误。 故选D。 6．肿瘤细胞在有氧状态下仍主要依赖无氧呼吸方式供能。小鼠体内棕色脂肪细胞线粒体中解偶联蛋白可使部分原本用于合成ATP的能量以热量形式散失。冷刺激引起棕色脂肪细胞解偶联蛋白表达量升高，对葡萄糖的利用增强，影响肿瘤生长。下列叙述错误的是（    ） A．葡萄糖借助载体蛋白进入细胞时，转运过程需依赖载体蛋白的构象变化 B．解偶联蛋白导致的棕色脂肪细胞产热增加有助于低温下小鼠的体温维持 C．冷刺激条件下，高糖喂养小鼠无法缓解棕色脂肪细胞对肿瘤增殖的抑制作用 D．提高棕色脂肪细胞中解偶联蛋白表达量的其他因素可能导致肿瘤生长受到抑制 【答案】C 【分析】题干信息分析，冷刺激引起棕色脂肪细胞解偶联蛋白表达量升高，对葡萄糖的利用增强，导致肿瘤细胞吸收、利用葡萄糖的能力相对减弱，肿瘤生长会受到抑制。 【详解】A、葡萄糖借助载体蛋白进入细胞时，葡萄糖需要与载体蛋白结合，载体蛋白的构象发生改变，A正确； B、线粒体中解偶联蛋白可使部分原本用于合成ATP的能量以热量形式散失，产热增加有助于低温下小鼠的体温维持，B正确； C、冷刺激引起棕色脂肪细胞解偶联蛋白表达量升高，对葡萄糖的利用增强，肿瘤细胞竞争葡萄糖的能力相对减弱，进而导致肿瘤生长受到抑制，即冷刺激条件下，高糖喂养小鼠可以缓解棕色脂肪细胞对肿瘤增殖的抑制作用，C错误； D、棕色脂肪细胞解偶联蛋白表达量升高，对葡萄糖的利用会增强，从而使得肿瘤细胞利用的葡萄糖减少，进而抑制肿瘤生长，因此提高棕色脂肪细胞中解偶联蛋白表达量的其他因素可能导致肿瘤生长受到抑制，D正确。 故选C。 7．激活沉默信息调节因子1（Sirt1）可延缓细胞衰老。Sirt1激活程度与NAD+/NADH的比值呈正相关。下列说法正确的是（    ） A．NADH转化为NAD+过程通常伴随O2产生 B．NADH转化成NAD+过程通常伴随磷酸产生 C．科学运动增加NADH相对含量，可以延缓衰老 D．适度寒冷增加NAD+相对含量，可以延缓衰老 【答案】D 【分析】根据题意可知Sirt1激活程度与NAD+/NADH的比值呈正相关，增加NADH相对含量时，NAD+/NADH的比值会减小，则Sirt1激活程度就会降低，减缓细胞衰老的作用就会较弱，所以科学运动增加NADH相对含量，不可以延缓衰老,相反增加NAD+相对含量时，NAD+/NADH的比值会变大，则Sirt1激活程度就会增加，减缓细胞衰老的作用就会较强，所以适度寒冷增加NAD+相对含量，可以延缓衰老 【详解】A、有氧呼吸第一、二阶段均会生成NADH,，并合成少量ATP，NADH的消耗是在有氧呼吸的第三阶段完成的，该阶段NADH转化为NAD+过程通常伴随O2消耗，A错误； B、NADH的消耗是在有氧呼吸的第三阶段完成的，该阶段NADH转化为NAD+过程通常伴随ATP的生成与O2消耗，ATP的合成消耗磷酸，因此该过程通常伴随磷酸消耗，B错误； C、根据题意可知Sirt1激活程度与NAD+/NADH的比值呈正相关，增加NADH相对含量时，NAD+/NADH的比值会减小，则Sirt1激活程度就会降低，减缓细胞衰老的作用就会较弱，所以科学运动增加NADH相对含量，不可以延缓衰老，C错误； D、根据题意可知Sirt1激活程度与NAD+/NADH的比值呈正相关，增加NAD+相对含量时，NAD+/NADH的比值会变大，则Sirt1激活程度就会增加，减缓细胞衰老的作用就会较强，所以适度寒冷增加NAD+相对含量，可以延缓衰老，D正确。 故选D。 8．《齐民要术》中系统记载了古人在农牧、食品加工与贮藏等方面的经验，其中许多做法都与生物代谢息息相关。下列相关叙述正确的是（　　） A．“酒冷沸止，米有不消者，便是曲势尽”中“沸”是由于微生物有氧呼吸产生大量CO2 B．“极熟时，全房折取。于屋下作荫坑，凿壁为孔。”说明应在低温无氧条件下储存果蔬 C．“作盐水，令极咸，于盐水中洗菜，即内瓮中。”该泡菜制作过程中乳酸菌产生CO2的场所是细胞质基质 D．“锄不厌数，勿以无草而中缀”中“锄”可以促进植物吸收更多的无机盐 【答案】D 【分析】细胞呼吸原理的应用 （1）种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。 （2）利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒，利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头。 （3）利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。 （4）稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。 （5）皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖，引起破伤风。 （6）提倡慢跑等有氧运动，是不致因剧烈运动导致氧的不足，使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸，引起肌肉酸胀乏力。 （7）粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存。 （8）果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存。 【详解】A、“酒冷沸止”中的“沸”是起泡，是由于微生物进行无氧呼吸产生的CO2释放形成的，A错误； B、“荫坑”可保持低温、低氧、一定的湿度的环境，便于果蔬的储存，B错误； C、乳酸菌无氧呼吸产物是乳酸，不产生CO2，C错误； D、种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，产生大量的能量，从而有利于根细胞对无机盐的主动吸收，这就是“锄土出肥”的原理，D正确。 故选D。 9．从密闭发酵罐中采集酵母菌时，酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升，使酵母菌受损。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至0mmol/L、3.75mmol/L和5mmol/LH2O2的培养基上，无氧培养后菌落数分别为96个、25个、0个。下列说法错误的是（    ） A．与乳酸菌细胞呼吸方式不同，酵母菌细胞无氧呼吸产物为酒精和CO2 B．酵母菌无氧呼吸第二阶段消耗第一阶段产生的丙酮酸和NADH，无ATP生成 C．该实验说明随H2O2浓度的持续上升，酵母菌受到的损害程度逐渐加深 D．该实验能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升 【答案】D 【分析】无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。第二个阶段是，丙酮酸在酶（与催化有氧呼吸的酶不同）的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。 【详解】A、乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，A正确； B、酵母菌无氧呼吸第二阶段消耗第一阶段产生的丙酮酸和NADH，生成酒精和二氧化碳，不产生ATP，B正确； C、依题意，H2O2浓度分别为0mmol/L、3.75mmol/L和5mmol/L时，培养所得的菌落数依次是96个、25个、0个，说明随H2O2浓度的持续上升，酵母菌受到的损害程度逐渐加深，C正确； D、依题意，该实验接种的酵母菌取自无氧条件下培养的，接种后也是无氧条件培养，故无法证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升，D错误。 故选D。 10．某研究团队测定了水分胁迫（不足或过多）下黄芩叶片的生理指标，结果如表所示。下列叙述错误的是（    ） 生理指标处理 丙二醛含量 （mg·g-1） 可溶性糖含量 （mg·g-1） 叶绿素含量 （mg·g-1） 水分供给适量 2.0 31.0 1.65 水分供给过多 2.8 25.0 1.50 水分供给不足 9.2 57.8 1.50 （注：在胁迫状态下，细胞积累的活性氧会破坏膜的脂质分子，形成丙二醛） A．水分过多时，细胞膜完整性受损，控制物质进出的能力减弱 B．水分不足时，细胞内可溶性糖含量的变化导致水分流失增加 C．黄芩叶片中的叶绿素可吸收光能，其合成受到水分供给影响 D．水分供给不足对黄芩叶片生理指标的影响大于水分供给过多 【答案】B 【分析】丙二醛是生物膜的脂质物质过氧化的产物，丙二醛含量越高，说明植物细胞膜的脂质物质过氧化程度高，细胞膜受到的伤害严重，反映植物遭受逆境伤害的程度越大。水分是影响植物光合作用的因素之一，水分不足或过多都会对植物光合作用产生影响。                                        【详解】A、水分过多时，根据表格可知，丙二醛的含量上升，说明膜的脂质分子受到破坏，细胞膜完整性受损，控制物质进出的能力会减弱，A正确； B、水分不足时，细胞内可溶性糖含量增多，细胞渗透压变大，会水分尽可能留在植物体内，不会流失，B错误； C、黄芩叶片中的叶绿素可吸收传递光能，其合成受到水分供给影响，水分供给适量时叶绿素含量最高，C正确； D、水分供给不足对黄芩叶片生理指标的影响大于水分供给过多，水分供给不足时丙二醛含量最多，膜的脂质分子破坏最严重，细胞膜损伤最严重，D正确。 故选B。 11．紫苏叶片是紫苏合成有机物的主要器官。紫苏叶片呈紫色与其细胞内含有的花青素有关。花青素易溶于水、乙醇等极性溶剂中。某同学欲提取紫苏叶片中的色素，下列操作错误的是（　　） A．实验材料应选取新鲜的紫苏叶片 B．研磨叶片时添加二氧化硅有助于研磨充分 C．研磨叶片时需要添加蒸馏水以溶解叶片中的各种色素 D．研磨液需经单层尼龙布过滤后收集滤液 【答案】C 【分析】叶绿体色素的提取原理是：绿叶中的光合色素能够溶解在有机溶剂中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的光合色素。提取的流程是：称取5g绿叶，剪碎，放入研钵中。向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙（二氧化硅有助于研磨的充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏）；再加入5～10mL无水乙醇，迅速、充分地研磨。将研磨得到的液体迅速倒入玻璃漏斗（在漏斗基部放一块单层尼龙布）中进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严（以防止乙醇挥发和色素氧化）。 【详解】A、紫苏叶片呈紫色与其细胞内含有的花青素有关，因此欲提取紫苏叶片中的色素，应选取新鲜的紫苏叶片，A正确； B、研磨叶片时添加二氧化硅，能破坏细胞结构，有助于研磨充分，B正确； C、花青素易溶于水、乙醇等极性溶剂中，研磨叶片时需要添加蒸馏水以溶解叶片中的花青素，但不能溶解叶片中分布在叶绿体内的光合色素，因为叶绿体中的光合色素不溶于水，C错误； D、将研磨得到的液体迅速倒入玻璃漏斗（在漏斗基部放一块单层尼龙布）中进行过滤。将滤液收集到试管中，D正确。 故选C。 12．颖壳是水稻种子外包的干燥鳞状的保护壳，含有一定量的叶绿素，使其在灌浆（结实）期为绿色。颖壳中叶绿素会随着颖壳衰老而消失，研究人员探究颖壳的光合作用对籽粒增重的影响，实验结果如下图。有关叙述错误的是（    ） A．对稻穗提供14C标记的CO2，可追踪颖壳光合作用产物的转移途径 B．由图可知颖壳叶绿素含量消失后子房的增重速率趋于零 C．强势粒的颖壳最高叶绿素、最终子房重含量都高于弱势粒 D．实验结果表明颖壳光合作用制造的有机物全部转化为子房的重量 【答案】D 【分析】光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以分为光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段必须有光才能进行，这个阶段是在类囊体的薄膜上进行的，叶绿体中光合色素吸收的光能有两方面用途：一是将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与NADP+结合生成NADPH，NADPH作为活泼还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP，这样光能转化为储存在ATP中的化学能。暗反应阶段有光无光都能进行，这一阶段是在叶绿体的基质中进行的，CO2被利用，经过一系列反应后生成糖类。 【详解】A、光合作用暗反应的原料是CO2，对稻穗提供14C标记的CO2，可追踪颖壳光合作用产物的转移途径，A正确； B、光合作用可以制造有机物，叶绿素是光合作用的光合色素，叶绿素含量为0光合作用不能进行，子房的增重速率趋于零，B正确； C、根据图中曲线，强势粒的颖壳最高叶绿素、最终子房重含量都高于弱势粒，C正确； D、实验结果表明颖壳光合作用制造的有机物转化为子房的重量，但不能得出光合作用制造的有机物全部转化为子房的重量的结论，D错误。 故选D。 13．植物甲的花产量、品质（与叶黄素含量呈正相关）与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是（    ） 组别 光照处理 首次开花时间 茎粗（mm） 花的叶黄素含量（g/kg） 鲜花累计平均产量（） ① 光照8h/黑暗16h 7月4日 9.5 2.3 13000 ② 光照12h/黑暗12h 7月18日 10.6 4.4 21800 ③ 光照16h/黑暗8h 7月26日 11.5 2.4 22500 A．第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高 B．植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关 C．综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理 D．植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关 【答案】C 【分析】据表分析，该实验的自变量是不同光照处理，因变量是首次开花时间、茎粗、花的叶黄素含量、鲜花累计平均产量，数据表明③组的产量最高，②组的品质最高，①组最先开花。 【详解】A、由表中数据分析可知，三组中，第①组首次开花时间最早，说明第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，但在三组中产量最低，A错误； B、由题干信息可知，植物甲的花品质与叶黄素含量呈正相关，根据表格数据分析，第①组光照处理中的黑暗时长最长，花的叶黄素含量最低，而第③组光照处理中的黑暗时长最短，但花的叶黄素含量却不是最高的，说明植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长不是呈负相关，B错误； C、由表中信息可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，植物甲的花品质最好，第③组光照处理，鲜花累计平均产量最高，说明植物甲的花产量最高，综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理，C正确； D、由表中数据分析可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，但鲜花累计平均产量却不是最高，说明植物甲花的产量不是最高，所以植物甲花的叶黄素含量与花的产量不是呈正相关，D错误。 故选C。 14．莱茵衣藻的无氧发酵独立发生在细胞质基质、线粒体和叶绿体中。研究表明，在弱光及黑暗条件下莱茵衣藻会逐渐积累H+，导致叶绿体类囊体腔酸化，进而抑制光合作用，且类囊体腔的酸化程度与无氧发酵产生的弱酸积累量呈正相关，而无氧发酵不产生弱酸的突变体则不会发生类囊体腔酸化现象。下列说法正确的是（    ） A．莱茵衣藻细胞中产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体 B．黑暗条件下莱茵衣藻细胞质基质内的pH低于类囊体腔 C．有氧呼吸产生的CO2会加剧类囊体腔酸化 D．类囊体腔酸化可能导致光反应生成的NADPH和ATP减少 【答案】D 【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学 能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成。 【详解】A、莱茵衣藻的无氧发酵独立发生在细胞质基质、线粒体和叶绿体中，无氧发酵会产生NADH，所以莱茵衣藻细胞中产生NADH的场所是细胞质基质、叶绿体和线粒体，A错误； B、在弱光及黑暗条件下莱茵衣藻会逐渐积累H+，导致叶绿体类囊体腔酸化，所以黑暗条件下莱茵衣藻细胞质基质内的pH高于类囊体腔，B错误； C、类囊体腔的酸化程度与无氧发酵产生的弱酸积累量呈正相关，所以有氧呼吸产生的CO2会降低类囊体腔酸化，C错误； D、在弱光及黑暗条件下莱茵衣藻会逐渐积累H+，导致叶绿体类囊体腔酸化，进而抑制光合作用，所以类囊体腔酸化可能导致光反应生成的NADPH和ATP减少，D正确。 故选D。 15．农科院为提高温室黄瓜的产量，对其光合特性进行了研究。下图为7时至17时内黄瓜叶片光合作用相关指标的测定结果，其中净光合速率和Rubisco（固定CO2的酶）活性日变化均呈“双峰”曲线。下列分析正确的是（    ） A．7时至17时净光合速率两次降低的限制因素相同 B．13时叶绿体内光反应的速率远低于暗反应的速率 C．7时至17时黄瓜叶片干重变化也呈“双峰”曲线 D．胞间CO2浓度既受光合速率影响又会影响光合速率 【答案】D 【分析】分析图 随着时间的变化，黄瓜叶片净光合速率逐渐升高，到正午由于出现午休现象，光合速率下降，然后上升，直到下午，光照减弱，净光合速率又逐渐下降。 【详解】A、7时至17时净光合速率两次降低的限制因素不同，第一次下降是由于Rubisco活性下降，光合速率下降，第二次下降是由于光照减弱，A错误； B、11~13时，叶片的CO2浓度快速上升，是由于Rubisco活性下降，光反应的速率高于暗反应的速率，B错误； C、7时至17时净光合速率大于0，干重不断增大，C错误； D、光合速率会影响胞间CO2浓度，同时胞间CO2浓度又会影响光合速率，D正确。 故选D。 16．烟草成熟期若遭受高温胁迫，叶片会出现非正常黄化或白化，甚至出现灼伤、枯焦的现象，即“高温逼熟”。为探讨不同外源物质对烟草上部叶“高温逼熟”的缓解机理，某实验室以成熟烟草为材料，设置自然气候生长（CK），高温胁迫（HT），高温胁迫下叶面分别喷施清水（H2O）、水杨酸（SA）和6-苄氨基嘌呤（6-BA）的处理，处理5天和10天后的实验结果如下图所示。植物体遭受逆境胁迫时会产生大量的超氧自由基，使膜脂质发生过氧化反应，产生丙二醛，其含量的多少能直接反映生物膜受损程度。回答下列问题：            (1)烟草叶片中的叶绿素分布于 上，主要吸收 光。 (2)据图分析，施加的外源物质中 最能缓解烟草的“高温逼熟”现象，理由是 。 (3)6-BA是细胞分裂素类似物，属于植物生长调节剂，与植物体内产生的细胞分裂素相比，6-BA具有的优点有 （答两点）。 (4)导致光合速率降低的因素包括气孔因素（CO2供应不足影响光合作用）和非气孔因素（非CO2因素限制光合作用）。据图分析，高温胁迫后叶片净光合速率（Pn）的下降主要是由 （填“非气孔因素”或“气孔因素”）导致的，理由是 。 【答案】(1) 叶绿体类囊体薄膜 蓝紫光和红 (2) 6-苄氨基嘌呤 高温胁迫后施加6-BA对净光合速率、总叶绿素含量、气孔导度的降低缓解程度最大，对丙二醛的升高缓解程度最大 (3)原料广泛、效果稳定、容易合成 (4) 非气孔因素 高温胁迫后叶片的净光合速率（Pn）和气孔导度（Gs）均显著降低，胞间CO2浓度（Ci）却显著上升 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】（1）烟草叶片中的叶绿素分布于叶绿体类囊体薄膜上，主要吸收蓝紫光和红光。 （2）据图分析，高温胁迫后施加6-BA对净光合速率、总叶绿素含量、气孔导度的降低缓解程度最大，对丙二醛的升高缓解程度最大，说明施加的外源物质6-BA最能缓解烟草的“高温逼熟”现象。 （3）6-BA是细胞分裂素类似物，属于植物生长调节剂，与植物体内产生的细胞分裂素相比，6-BA具有的优点有原料广泛、效果稳定、作用持久。 （4）据图分析可知，高温胁迫处理后5天或10天，叶片的净光合速率（Pn）和气孔导度（Gs）均显著降低，胞间CO2浓度（Ci）却显著上升，说明高温胁迫后叶片净光合速率（Pn）的下降主要是由非气孔因素导致的。 17．蓝细菌能够进行光合作用释放O2，为地球上好氧生物的生存提供条件。R酶是蓝细菌光合作用过程中的关键酶，高浓度O2可导致其催化效率下降。如图所示，该酶通常存在于蓝细菌的羧酶体中，羧酶体是由蛋白质形成的多角形结构，可限制气体扩散。 (1)水质监测时，常通过测定水体光吸收值来确定浮游生物的量，蓝细菌和小球藻（真核藻类）都具有的能吸收光能的色素是 。蓝细菌吸收光能后发生能量转化，为暗反应提供了 ，暗反应阶段的 过程发生在羧酶体中。 (2)蓝细菌具有较高的光合效率，结合以上信息分析，可能的原因是 。 (3)研究人员将能够进行光合作用并分泌糖类的工程蓝细菌植入酿酒酵母细胞内，构建了酵母一蓝细菌嵌合体。若要验证蓝细菌固定CO2合成的糖类参与酵母菌的代谢，可利用 法进行研究。与普通酵母菌相比，利用酵母一蓝细菌嵌合体生产目的产物的优势为 。 【答案】(1) 叶绿素 ATP和NADPH CO2的固定 (2)羧酶体限制气体扩散，一方面可提高CO2浓度，促进暗反应，另一方面可防止O2浓度过高导致R酶活性（或催化效率）下降 (3) （放射性）同位素标记 生产过程中不需要提供碳源 【分析】①根据题目信息可知，羧酶体能够使HCO3-进入，并使其在羧酶体内转化为CO2，同时羧酶体能够限制气体扩散，由此可推测，能够提高羧酶体内CO2浓度，促进暗反应发生，另一方面羧酶体不允许O2进入，从而避免羧酶体内O2浓度过高导致R酶催化效率下降； ②同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律，通过追踪用同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。 【详解】（1）①蓝细菌是能进行光合作用的原核生物，含叶绿素，因此蓝细菌和小球藻都具有的能吸收光能的色素是叶绿素； ②蓝细菌的叶绿素吸收光能后将其转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，用于暗反应中C3的还原，因此蓝细菌吸收光能后发生能量转化，为暗反应提供了ATP和NADPH； ③据图可知，在羧酶体内，CO2与C5在R酶的作用下转化为C3，这个过程称作CO2的固定。 （2）据图可知，羧酶体能够使HCO3-进入，并使其在羧酶体内转化为CO2，根据题目信息可知，羧酶体能够限制气体扩散，由此可推测，能够提高羧酶体内CO2浓度，促进暗反应发生，另一方面羧酶体不允许O2进入，从而避免羧酶体内O2浓度过高导致R酶催化效率下降，综上所述，蓝细菌具有较高的光合效率，结合以上信息分析，可能的原因是羧酶体限制气体扩散，一方面可提高CO2浓度，促进暗反应，另一方面可防止O2浓度过高导致R酶活性（或催化效率）下降。 （3）①同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律，通过追踪用同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。因此若要验证蓝细菌固定CO2合成的糖类参与酵母菌的代谢，可利用放射性同位素标记法； ②根据题目信息可知，酵母一蓝细菌嵌合体是研究人员将能够进行光合作用并分泌糖类的工程蓝细菌植入酿酒酵母细胞内构建而成，因此嵌合体能够利用光能和无机物生产有机物，利用酵母一蓝细菌嵌合体生产目的产物的优势为生产过程中不需要提供有机碳源。 18．在光反应中，电子和质子传递途径如图1所示。有氧呼吸第三阶段电子和质子传递途径如图2所示。其中A、B表示物质，①~③表示过程。请回答下列问题：    (1)图1中PSI和PSII镶嵌在叶绿体的 上，它们以串联的方式协同完成电子由 （物质）释放，最终传递给 （A），合成了B。 (2)图1中光照驱动下，伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中H+转运至 ，H+通过 方式进入叶绿体基质，光反应产生的 用于暗反应中C3的还原。 (3)图2中②过程中的电子供体是 ，释放的电子最终被 接受生成水。①③过程的ATP合成酶的作用是 。 (4)在酸性环境中，2，4-二硝基苯酚（DNP）能结合并携带质子顺浓度梯度跨过线粒体内膜，从而破坏膜内外质子的浓度梯度，使能量以热能形式散失。DNP曾被不良商家作为减肥药售卖，它可能对人体产生的危害有 。 【答案】(1) 类囊体膜 水 NADP+ (2) 类囊体膜内（或类囊体腔内） 协助扩散 ATP、NADPH (3) NADH O2 转运H+、催化ATP合成 (4)DNP可能会导致细胞供能不足和体温过高等问题等 【分析】1、分析图1：光系统涉及两个反应中心：光系统Ⅱ（PSⅡ）和光系统Ⅰ（PSⅠ）。PSⅡ光解水，PSI还原NADP+。光系统II的色素吸收光能以后，能产生高能电子，并将高能电子传送到电子传递体PQ，传递到PQ上的高能电子依次传递给细胞色素b6f和PC。光系统I吸收光能后，通过PC传递的电子与H+、NADP+在类囊体薄膜上结合形成NADPH。水光解产生H+，使类囊体腔内H+浓度升高，H+顺浓度梯度运输到基质，而H+在类囊体薄膜上与NADP+结合形成NADPH使基质的H+浓度降低，同时还可以通过PQ运回到类囊体腔内，这样就保持了类囊体薄膜两侧的H+浓度差。ATP合成酶利用类囊体薄膜两侧的H+浓度差，H+通过类囊体膜上的ATP合成酶，驱动ATP生成； 2、分析图2：蛋白复合体（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）、CoQ和Cytc可以传递有机物分解产生的电子，同时又将H+运输到膜间隙，使膜两侧形成H+浓度差；H+通过ATP合成酶以协助扩散的方式进入线粒体基质，并驱动ATP生成。 【详解】（1）结合图1的分析，PSⅡ和PSⅠ完成光反应的过程，分布在叶绿体的类囊体薄膜上；共同完成电子由水释放，最终传递给NADP+，合成NADPH。 （2）结合图1的分析，在光照驱动下，伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中H+转运至类囊体腔内，使得类囊体腔内H+浓度通过高于叶绿体基质，H+再顺浓度梯度，借助ATP合成酶进入叶绿体基质，故属于协助扩散的方式；光反应产生的ATP和还原型辅酶Ⅱ（NADPH）用于暗反应中C3的还原。 （3）结合图2的分析，还原型辅酶Ⅰ（NADH）分解成NAD+和H+的同时，产生了2e-，故电子供体是NADH，释放的电子依次传递到复合体Ⅲ，被O2接受生成H2O。①和③过程的ATP合成酶都具有两个用途：一方面作为转运蛋白，转运H+，另一方面作为酶，催化ATP的合成。 （4）结合图2的分析，通过蛋白复合体等将质子（H+）运输到膜间隙，使膜两侧形成H+浓度差，H+再顺浓度梯度通过ATP合成酶进入线粒体基质，驱动ATP生成。而DNP结合并携带质子顺浓度梯度跨过线粒体内膜，从而破坏膜内外质子的浓度梯度，使能量以热能形式散失，且减少细胞内ATP的合成，可能导致人体细胞供能不足和体温过高等问题。 19．下图1表示酵母菌细胞内细胞呼吸相关物质代谢过程，请回答以下问题： （1）酵母菌细胞内丙酮酸在 （填场所）被消耗，从能量转化角度分析，丙酮酸在不同场所被分解时有什么不同？ 。 （2）酵母菌在O2充足时几乎不产生酒精，有人认为是因为O2的存在会抑制图1中酶1的活性而导致无酒精产生，为验证该假说，实验小组将酵母菌破碎后高速离心，取 （填“含线粒体的沉淀物”或“上清液”）均分为甲、乙两组，向甲、乙两支试管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲试管中通入O2，一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的 进行检测。 （3）按照上述实验过程，观察到 ，说明（2）中假说不成立，实验小组查阅资料发现，细胞质基质中的NADH还存在如下图2所示的转运过程，NADH在线粒体内积累，苹果酸的转运即会被抑制，且细胞内反应物浓度上升或产物浓度下降一般会促进酶促反应速率，反之则抑制。请结合以上信息解释O2，会抑制酵母菌产生酒精的原因： 。 （4）高产产酒酵母酒精产量更高，甚至在有氧条件下也能产酒，结合图1和图2分析，是利用野生酵母，通过物理或化学诱变因素诱导控制合成 （填“酶1”“酶2”或“酶3”）的基因发生突变而产生的新品种。 【答案】 细胞质基质和线粒体基质 细胞质基质中分解丙酮酸释放的能量不能用于合成ATP，但在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP 上清液 酸性的重铬酸钾溶液 甲乙试管都显灰绿色 O2充足时，线粒体内的NADH与O2结合产生水，从而促进线粒体内苹果酸的分解，进而促进苹果酸向线粒体的转运过程，当细胞质基质中的苹果酸浓度较低时，促进了细胞质中NADH的消耗，使得细胞质基质中NADH含量很少，NADH的缺少导致丙酮酸不能转化成酒精（答到：氧气存在时，线粒体大量消耗NADH，导致细胞质基质中缺乏NADH） 酶3 【分析】酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，无氧条件下进行无氧呼吸。有氧呼吸三个阶段的场所分别为细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜，无氧呼吸两个阶段都发生细胞质基质中。 酒精与酸性重铬酸钾反应，会由橙红色变灰绿色。 【详解】（1）丙酮酸是酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段的产物，若是进行有氧呼吸，丙酮酸在线粒体基质消耗，若是进行无氧呼吸，丙酮酸在细胞质基质被消耗。从能量转化角度分析，细胞质基质中分解丙酮酸释放的能量不能用于合成ATP，但在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP。 （2）由题图可知，酶1是催化丙酮酸分解为酒精和二氧化碳的，说明酶1位于细胞质基质，所以酵母菌破碎后高速离心，取上清液（主要成分是细胞质基质，含有酶1）分为甲、乙两组，一段时间后在两支试管加入等量葡萄糖，向甲试管通入O2，所以甲是实验组，乙是对照组。一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的酸性的重铬酸钾溶液进行检测。若甲试管由橙红变灰绿色即是产生了酒精，说明O2对酶1没有抑制作用，如果甲试管不变色，说明O2对酶1有抑制作用。 （3）按照上述实验过程，观察到甲乙试管都显灰绿色，说明两支试管都产生了酒精，说明（2）中假说不成立。O2会抑制酵母菌产生酒精的原因可能是：O2充足时，线粒体内的NADH与O2结合产生水，从而促进线粒体内苹果酸的分解，进而促进苹果酸向线粒体的转运过程，当细胞质基质中的苹果酸浓度较低时，促进了细胞质中NADH的消耗，使得细胞质基质中NADH含量很少，NADH的缺少导致丙酮酸不能转化成酒精（答到：氧气存在时，线粒体大量消耗NADH，导致细胞质基质中缺乏NADH） （4）结合图1和图2分析，O2存在时，酶3催化有氧呼吸第三阶段，如果通过物理或化学诱变因素诱导控制合成酶3的基因发生突变，O2不能与线粒体NADH反应，NADH积累，苹果酸的转运会被抑制，细胞质基质的NADH就会在酶1的催化下合成酒精。 【点睛】本题考查了考生对呼吸作用过程及场所的相关知识，并考查了考生的试图能力，知识迁移能力，以及综合运用所学知识答题的能力。 20．线粒体产生的代谢废物氨，大部分能转化为尿素排出线粒体进而运出细胞，少量氨进入溶酶体。某些特殊情况下，氨转化为尿素的过程受阻，使过多的氨进入溶酶体导致溶酶体受损，引起细胞质中的氨返流回线粒体，造成线粒体损伤，最终导致细胞死亡，相关过程如图所示。请分析回答：    (1)正常情况下，溶酶体内的pH为4.6左右。据图分析，过多的氨进入溶酶体后，其内的pH值会 （选填“升高”或“降低”），进而引起 ，导致溶酶体功能受损。 (2)研究发现，溶酶体受损会导致线粒体的受损程度和数量增加，原因可能是 。 (3)据图分析，请从酶的角度提出延缓细胞死亡的方案 。 【答案】(1) 升高 溶酶体内水解酶的活性降低，或使溶酶体膜结构的完整性被破坏 (2)过多的氨进入线粒体可能会影响线粒体中酶的活性，干扰线粒体的正常代谢过程，导致线粒体受损程度增加，溶酶体受损，无法清除受损的线粒体 (3)抑制酶l的活性减少线粒体中氨的产生量；提高酶2的活性减少进入溶酶体的氨量 【分析】溶酶体内含有许多种水解酶，能够分解很多种物质以及衰老、损伤的细胞器，被比喻为细胞内的“酶仓库”“消化系统”。 【详解】（1）正常情况下，溶酶体内的pH为4.6左右，从图中可以看出，氨进入溶酶体后会与H+结合形成，由于H+被消耗，溶酶体内的H+浓度降低，pH会升高；溶酶体中的酶需要在pH为4.6左右的环境下才能正常发挥作用，pH升高会导致溶酶体内水解酶的活性降低，或使溶酶体膜结构的完整性被破坏，引起溶酶体功能受损。 （2）溶酶体受损后，细胞质中的氨会返流回线粒体。过多的氨进入线粒体可能会影响线粒体中酶的活性，干扰线粒体的正常代谢过程，导致线粒体受损程度增加。由于溶酶体受损，无法清除受损的线粒体，使得受损线粒体数量增加。 （3）由图分析可知，若要延缓细胞衰老，从氨的来源上看，可通过抑制酶l的活性减少线粒体中氨的产生量，从而减少进入溶酶体的氨量，进而减轻溶酶体和线粒体的损伤，延缓细胞衰老。从氨的去路看，提高酶2的活性，可以使更多的氨转化为尿素排出线粒体，减少进入溶酶体的氨量，降低溶酶体和线粒体受损的风险，也有助于延缓细胞衰老。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题二 细胞代谢 【题型1 细胞代谢中的酶和ATP】 【题型2 细胞呼吸的原理和应用】 【题型3 光合作用的原理】 【题型4 光呼吸/C4植物/CAM植物】 【题型5 光合速率的影响因素】 【题型1 细胞代谢中的酶和ATP】 【紧扣教材】 酶和ATP知识点较散，注意识记。 1.酶的相关辨析 (1)酶具有催化(降低反应分子活化能)作用，它不具有调节功能,也不能作为能源(或组成)物质。 (2)辨析酶、激素、神经递质、抗体 ①四者均具有特异性(专一性)、高效性等特性。 ②激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用,发挥作用后即被灭活,而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用,且可以多次发挥作用。 ③绝大多数活细胞能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞不能),但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。 （3）酶促反应速率≠酶的活性。酶催化化学反应的能力称为酶活性,酶催化的化学反应的速率称为酶促反应速率。通常以测出的酶促反应速率来衡量酶活性,但是酶促反应速率并不等于酶活性,如高温使过氧化氢酶活性为零时(不起催化作用),过氧化氢的分解速率并不为零。 2.ATP 的四个易错点 (1)ATP的产生场所 ①绿色植物叶肉细胞中产生 ATP 的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。 ②动物及其他真核生物产生ATP 的场所为细胞质基质和线粒体。 ③原核细胞产生 ATP的场所为细胞质基质和细胞膜。 (2)ATP≠能量 ATP 是一种高能磷酸化合物,是与能量有关的一种物质,不能将两者等同起来。因此,线粒体不仅可分解有机物,也能合成有机物(ATP)。 (3)不可误认为细胞中含有大量ATP,事实上,细胞中ATP 含量很少,只是转化非常迅速及时。 (4)不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解,事实上,ATP与ADP的相互转化总处于动态平衡中。 【题型突破】 【例1】细胞是最基本的生命系统，也具有自我维持稳态的能力。下列关于真核细胞稳态原因的分析，正确的是（　　） A．酶因其专一性和高效性而具有精确地调控特定化学反应速率的能力 B．生物膜因其面积大和区室化细胞而使化学反应空间充足且互不干扰 C．细胞中蛋白质的合成、加工和运输过程，必需有囊泡参与才能完成 D．细胞中能量的释放、储存和利用都依赖蛋白质的磷酸化和去磷酸化 【变式1-1】马拉松是一项长跑比赛项目，业余选手需5小时左右，无氧呼吸维持的时间通常在开始的15-30分钟。长跑时消耗的主要是糖，消耗完糖类物质后，就动用体内储存的脂肪。所以马拉松等长跑运动过程中需要补充糖分。下列关于参赛者供能的叙述正确的是（　　） A．参赛者消耗的ATP主要来源于细胞溶胶 B．参赛者肌肉细胞ATP含量在整个赛程中相对稳定 C．葡萄糖可以直接为参赛者肌肉收缩供能，脂肪不能 D．ATP的两个高能磷酸键水解为参赛者提供更多的能量 【变式1-2】我国科学家发现酶A在高乳酸条件下，可将乳酸和ATP特异性修饰到某些蛋白质上，导致被修饰的蛋白质功能改变，引发相关疾病，高乳酸血症。下列说法正确的是（    ） A．酶A可能有乳酸和ATP的结合位点 B．酶A在催化时提供反应所需活化能 C．乳酸由葡萄糖彻底氧化分解产生 D．提高酶A活性可缓解高乳酸血症 【变式1-3】质膜H+-ATP酶（PMA）是具有ATP水解酶活性的载体蛋白。PMA磷酸化时会被激活，从而将H+运输到细胞外。磷酸酶可使PMA发生去磷酸化。下列叙述错误的是（    ） A．PMA转运H+时，需要与H+相结合并发生构象改变 B．PMA的作用有利于维持质膜两侧H+浓度差 C．细胞内pH的降低可能使PMA活性增强 D．抑制磷酸酶活性可以使细胞外pH持续升高 【题型2 细胞呼吸的原理和应用】 【紧扣教材】 1.酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌 2.真核生物细胞呼吸的场所不是只有线粒体 （1）在有氧呼吸的第一阶段，1分子葡萄糖分解成2分子丙阶段，丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]，[H]和O2结合生成H2O这两个过程在线粒体中进行 （2）无氧呼吸始终在细胞质基质中进行。 3.误认为有氧呼吸的全过程都需要O2 有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2，只有第三阶段需要O2。 4.影响细胞呼吸的主要外界因素以及应用 （1）温度 ①影响（如图）：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。 ②应用 a.低温储存食品 b.大棚栽培在夜间和阴天适当降温 c.温水和面发得快 （2）氧气 ①影响（如图）：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。 a.O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。 b.0<O2浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。 c.O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。 d.O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。 ②应用 a.中耕松土促进植物根部有氧呼吸 b.无氧发酵过程需要严格控制无氧环境 c.低氧仓储粮食、水果和蔬菜 （3）水分 ①影响 a.水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应 b.水作为生物化学反应的介质影响反应的进行 c.在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢 ②应用 a.粮食在入仓前要进行晾晒处理 b.干种子萌发前进行浸泡处理 （4）CO2 ①影响：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。如图： ②应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。 注意：对于细胞呼吸各阶段的反应式要牢记，在题目中根据给出的产所和物质判断所处的阶段以及发生的能量和物质变化。 【题型突破】 【例2】宜昌籍“00后”游泳运动员孙佳俊，在2024年巴黎奥运会男子4×100米混合泳接力决赛中与队友一起夺得该项目奥运金牌。对孙佳俊的游泳过程前后进行分析，错误的是（　　） A．游泳运动前，应做好热身运动，避免肌肉痉挛、拉伤等情况发生 B．运动过程中，四肢肌肉收缩消耗的能量部分来源于有氧呼吸 C．冲刺过程中，细胞呼吸CO2的释放量会大于O2的消耗量 D．游泳运动后，应及时喝功能性饮料来补充水、无机盐等 【变式2-1】肿瘤抑制因子PTEN可促进N酶从细胞质基质转运至线粒体内，催化细胞的有氧呼吸。与正常细胞相比，PTEN缺失的细胞（    ） A．N酶合成场所改变 B．N酶在细胞质基质聚集 C．ATP合成量增加 D．有氧呼吸的耗氧量增加 【变式2-2】植物若长时间受到土壤水涝影响，会引起植株缺氧，加速植株叶片衰老，最终导致亩产降低甚至绝收。据研究，某植物水淹过程中与细胞呼吸有关的酶活性变化如图所示，下列相关叙述正确的是（    ）    A．水淹期间，植物根系的吸收量大于的释放量 B．据图推测，可能酶甲参与有氧呼吸，酶乙参与无氧呼吸 C．两条曲线相交时，根细胞中有氧呼吸和无氧呼吸强度相同 D．被水淹后应及时排水，以减少无氧呼吸产物对植物细胞的毒害 【变式2-3】阳曲县盛产酥梨，皮薄水大，但不耐储藏。下列措施中不能延长酥梨储藏时间的是（    ） A．零下低温储藏以减少有机物消耗 B．充入适量氮气来降低细胞呼吸 C．采用冷链运输时保持适宜湿度 D．表面打蜡以减少水分散失 【题型3 光合作用的原理】 【紧扣教材】 光反应和暗反应的联系 1.NADPH的作用:作为活泼的还原剂,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 2.ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向 ①ATP 和还原型辅酶II在叶绿体、细胞质基质间的转移方向:叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质,NADPH能转移至细胞质基质中,细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。 ②ATP 和还原型辅酶I在细胞质基质、线粒体间的转移方向:线粒体产生的ATP 和 NADH都可以转移至细胞质基质中,细胞质基质中的 ATP不转移至线粒体中,NADH能转移至线粒体 注意： ①在非选题中，ATP和NADPH是出现频率较高的答案 ②光反应和暗反应是相互依存，互相影响的，分析原因类题目时注意动态分析 【题型突破】 【例3】2024年中国科学院天津工业生物技术研究所模拟光合作用过程，人工合成淀粉是玉米淀粉合成速率的8.5倍！其过程见下图。有关该过程的说法正确的是（    ） A．整个过程在叶绿体内进行 B．一般有氧气的产生 C．一定需要酶的参与 D．只需要2个步骤 【变式3-1】绿色植物叶片的气孔是由两个含有叶绿体的保卫细胞组成。研究发现蓝光可调节气孔的开放，为了研究蓝光对气孔的影响，研究人员在饱和红光背景下对鸭趾草离体表皮上的气孔在a点处再进行蓝光处理，其结果变为图中曲线II。红光背景下蓝光刺激离体保卫细胞原生质体（去除细胞璧的保卫细胞）会使其体积膨胀，且悬浮介质PH变得更酸，介质酸化现象可被质子泵H+一ATP酶抑制剂抑制，据此分析不正确的是（　　） A．图中由曲线Ia点变化为曲线IIa’点的内部因素为感光受体的种类 B．在饱和红光背景下添加蓝光排除了光合作用对气孔开放的影响 C．蓝光可激活保卫细胞膜上质子泵对H+的吸收，引起细胞吸水 D．蓝光引起的介质酸化也可被细胞呼吸抑制剂所阻断 【变式3-2】碳水化合物在植物体内运输时，提供碳水化合物的器官被称为源，接受碳水化合物的器官被称为库。常绿性果树X，初夏5月开花，夏季果实开始生长，次年2月至3月成熟。第一年的8月，科研人员对果实进行了不同比例的切除处理。然后在果实茁壮成长的10月，通过光合作用，让一部分叶片大量吸收含有¹²C的¹²CO₂，3天后采集器官，测定根、茎、叶、果实的¹³C含量和根、茎、叶的淀粉浓度。实验操作如图甲所示，实验的结果如图乙所示。下列相关叙述正确的是（　　） A．图甲箭头处应施加¹³CO₂，同化箱应密封且透明，CO₂在细胞中的转移途径为CO₂→C5→C₂₃→(CH₂O) B．据图乙，在光合作用中吸收的¹³C总量与所检测各器官中检测到的¹³C总量大致相等 C．据图乙，被光合作用吸收的¹³C优先供给到离源器官较近的器官 D．由于果实的切除，果树X在秋天根部的干重与叶和茎相比有所增加 【变式3-3】CO2是制约光合作用的重要因素。蓝细菌具有特殊的CO2浓缩机制，如下图所示。羧化体具有蛋白质外壳可限制气体扩散，其中的碳酸酐酶可催化和H+反应生成CO2。下列叙述正确的是（　　） A．CO2以自由扩散的方式通过蓝细菌的光合片层膜 B．若羧化体中含量突然下降，短时间内C3的含量会减少 C．蓝细菌光反应产生的ATP和NADPH分别为暗反应提供能量和还原剂 D．若将羧化体合成基因成功转入烟草内，则该植株光补偿点高于正常烟草 【题型4 光呼吸/C4植物/CAM植物】 【紧扣教材】 注意：做此部分题首先要积累一定的科学背景，其次根据题目上的信息进行分析和整合 1. C3/C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较 (1)比较C植物、CAM 植物固定CO₂的方式相同点:都对CO₂进行了两次固定。 不同点:C植物两次固定CO₂是空间上错开; CAM植物两次固定CO₂是时间上错开。 (2)比较C、C、CAM途径 C₃途径是碳同化的基本途径,C途径和CAM途径都只起固定CO₂的作用,最终还是通过C3途径合成有机物。 2.光呼吸 (1)发生条件 ①干旱、炎热条件下，气孔关闭,阻止 CO₂进入叶片和O2逸出叶片。 ②Rubisco 具有两面性(或双功能)。 (2) 过程 (3) 发生场所:叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 (4) 不利影响:光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱,农作物产量降低。 (5)有利影响 ①光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高 O₂低 CO₂的条件下,提高抗逆性而形成的一条代谢途径; ②在干旱和高辐射等环境中,气孔关闭,胞间 CO₂浓度降低,会导致光抑制。此时光呼吸释放 CO₂,用于光合作用,减少碳损失;消耗高光强产生过多的 NADPH 和 ATP，保护光合结构。 （6）二氧化碳的猝发:指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 (7)光呼吸与细胞呼吸的区别 反应条件不同:光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下,CO₂浓度降低，O2浓度增高时才进行。 产能情况不同，光呼吸虽然能使有机物分解为 CO₂，却不产生ATP或NADPH。 【题型突破】 【例4】景天酸代谢（CAM）途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中（甲）；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应（乙）。下列关于这类植物的叙述错误的是 A．在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器只有线粒体 B．景天酸代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关 C．给植物提供14C标记的14CO2，14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中 D．在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内会降低 【变式4-1】CAM（景天酸代谢）途径是植物适应环境的一种特殊的碳同化方式，该类植物夜间气孔开放，吸收的CO2能生成苹果酸储存在液泡中（如图甲所示）：白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用（如图乙所示）。下列相关推论合理的是（    ） A．通过CAM途径进行碳同化的植物多数具有肉质的茎和叶，叶表面具有较厚的角质层 B．通过CAM途径进行碳同化的植物夜晚不能合成（CH2O）是因为缺乏暗反应所需的酶 C．通过CAM途径进行碳同化的植物白天进行光合作用所需的CO2全由苹果酸分解供应 D．白天突然降低环境中的CO2浓度，短时间内该类植物叶肉细胞中C3含量会降低 【变式4-2】玉米称为C4植物，其光合作用的暗反应过程如图所示，酶1为PEP羧化酶，可固定低浓度的CO2形成C4，酶2为RuBP羧化酶。小麦叶肉细胞没有酶1催化生成C4的过程，固定CO2的能力较C4植物弱，称为C3植物。下列说法错误的是（    ） A．酶1固定CO2的能力比酶2强 B．叶肉细胞中固定光能的色素位于类囊体薄膜上 C．酶1和酶2能催化同一个化学反应，但效率不同 D．与小麦相比，玉米更能适应高温、干旱的环境 【变式4-3】研究发现，玉米、甘蔗等植物除了和其他C3植物一样具有卡尔文循环（固定CO2的初产物为C3，简称C3途径）外，还有另一条固定CO2的途径，固定CO2的初产物为C4，简称C4途径，这种植物为C4植物，其固定CO2的途径如下图。研究发现，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。下列有关叙述错误的是（    ） A．图中CO2进入叶肉细胞被固定的最初产物是草酰乙酸 B．高温条件下，C4植物光合效率高的原因是气孔不关闭 C．低浓度CO2条件下，C4植物可能比C3植物生长得好 D．苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞 【题型5 光合速率的影响因素】 【紧扣教材】 影响光合速率的因素有很多，包括光照，CO₂，温度，矿质元素，水分等，这里重点总结下以下两点： 1. 强光伤害--光抑制:主要发生在 PSII中，过强的光照强度会在PSII部位产生活性氧等自由基，自由基为强氧化剂,不及时清除会破坏附近的叶绿素及蛋白质,从而使光合器官受损，光合活性下降。 因此植物会产生一系列的保护措施:①通过叶片运动、叶绿体运动减少光能的吸收;②加强光呼吸、蒸腾作用等加强热耗散;③增加活性氧的清除系统;④加强 PSII的修复循环等。 2.CO₂的浓度:通过影响暗反应C3的生成来影响光合速率。 气孔限制因素和非气孔限制因素 前者是指环境因素使气孔导度降低,CO,吸收减少,导致光合速率下降。后者是指环境因素影响色素含量、酶的活性等而直接抑制光合作用。 【题型突破】 【例5】科研人员研究了内蒙古中西部地区不同灌水条件(W,单位：m3·hm-2)下，玉米光合速率的日变化情况及叶绿素相对含量，结果如图。相关说法错误的是（    ） A．据14时数据推测适度灌水可增加气孔开度 B．W3处理抑制了玉米叶肉细胞叶绿素的合成 C．结果表明适度灌水有利于提高玉米光合速率 D．环境因素可通过改变内部因素影响光合速率 【变式5-1】光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合RuBP，O2与RuBP结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸（过程如图所示），这种反应需叶绿体参与并与光合作用同时发生。下列说法错误的是（　　） A．卡尔文循环过程中能量转化为光能转化为化学能 B．光照条件下O2浓度较高会抑制光合作用，促进光呼吸 C．正常光合作用的叶片突然停止光照后可能会快速释放CO2 D．大棚栽培蔬菜可通过增施有机肥降低光呼吸，提高光合作用 【变式5-2】为研究光质对光合作用的影响，研究人员挑选了一批同龄的拟南芥幼苗，随机分成四组，分别以不同波长的光照射5天，测量每组幼苗叶片的各项生理参数，结果如下表所示。 蓝绿光 橙黄光 红光 自然光 叶面积增长/cm² 0.8 0.5 1.0 0.7 叶干重/g 0.126 0.045 0.122 0.095 光下净光合速率 3.3 2.2 3.8 2.5 叶绿素 a 412 314 441 382 叶绿素 b 148 125 133 147 类胡萝卜素 98 85 67 76 注：光合速率单位为 光合色素含量的单位为μg·g⁻¹。 干重从表中数据推断，下列说法不正确的是（    ） A．每组施加的光照强度需要保持一致 B．幼苗不能利用橙黄光进行光合作用 C．在单一红光照射下幼苗通过提高叶绿素 a/叶绿素 b的比例以适应环境 D．幼苗可根据光质改变自身色素合成与分解的速率 【变式5-3】失绿变黄是西兰花最明显的衰老特征。为探究外源葡萄糖对西兰花衰老的影响，研究人员采摘若干个长势相近的西兰花并均分为对照组和葡萄糖处理组进行实验，测定西兰花叶绿素含量和CAT（一种抗氧化酶）活性的变化，结果如图所示。下列实验结论错误的是（    ） A．西兰花叶绿素含量总体呈下降趋势，CAT活性总体呈上升趋势 B．外源葡萄糖能延缓叶绿素降解，减缓西兰花变黄的速度 C．外源葡萄糖能提高CAT活性，加快西兰花衰老的速度 D．葡萄糖在植物中不仅可作为能量来源，还可调控植物的生长和发育 1．硬头鲶鱼在繁殖期间，雄鱼会将卵含在嘴里孵化，期间不进食。下列相关叙述正确的是（　　） A．硬头鲶鱼卵在孵化过程中有蛋白质种类的变化 B．雄鱼孵卵期间主要以脂质为直接能源物质 C．硬头鲶鱼的体细胞和鱼卵的组成元素的含量大体相同 D．雄鱼孵卵期间体内的脂肪能大量转化为糖类 2．绿肥作物主要是指能结合固氮菌的豆科植物。下列相关叙述正确的是（　　） A．种植绿肥作物可能会改变土壤中微生物的物种组成 B．种植绿肥作物后，农田就无须再施用氮肥 C．氮元素可参与农作物中酶、脂肪及ATP的合成 D．根瘤菌可将NH3转变为N2为豆科植物提供氮肥 3．普洱茶叶历史源远流长，从采摘到成品需要经历复杂的炮制过程：杀青（鲜叶放在加热铁锅翻炒），揉捻（挤出茶叶的内液），堆渥（发酵），晒干，压饼。下列关于普洱茶的说法，正确的是（　　） A．堆渥过程中微生物进行有氧呼吸会产生水 B．杀青过程可使茶叶中酶保持活性 C．揉捻过程不会减少茶叶营养成分 D．采摘的新鲜茶叶的细胞中含量最高的化合物是蛋白质 4．在常温、pH=7条件下，过氧化氢酶（CAT）及单一金属离子和过氧化氢酶共同作用对过氧化氢分解的催化效率如图所示，下列叙述错误的是（    ） 注：单一金属离子和CAT共同作用时只标注了金属离子，abcd表示统计学上存在显著性差异 A．不同单一金属离子和CAT共同催化时，金属离子起抑制作用 B．据图能判断单一金属离子、CAT均能降低化学反应所需的活化能 C．Zn2+、Mn2+、Co2+对CAT活性抑制作用显著，Fe3+抑制作用最弱 D．金属离子改变CAT的活性可能与其改变CAT的空间结构有关 5．甲醇中毒是由于甲醇进入人体内转变为其他物质导致的，部分代谢过程如图所示。已知甲醇毒性较低，但是甲醛和甲酸的毒性分别是甲醇的20倍和6倍，且甲酸难以代谢。甲酸会与细胞色素氧化酶结合，导致该酶无法催化[H]与O2的结合。下列说法错误的是（    ） A．甲酸主要影响发生在线粒体内膜的有氧呼吸第三阶段 B．甲醇中毒可能会使人体出现乳酸增多和ATP生成不足等症状 C．通过血液透析除去甲酸或使用叶酸均能缓解甲醇中毒的症状 D．与使用醇脱氢酶抑制剂相比，使用醛脱氢酶抑制剂治疗甲醇中毒效果更好 6．肿瘤细胞在有氧状态下仍主要依赖无氧呼吸方式供能。小鼠体内棕色脂肪细胞线粒体中解偶联蛋白可使部分原本用于合成ATP的能量以热量形式散失。冷刺激引起棕色脂肪细胞解偶联蛋白表达量升高，对葡萄糖的利用增强，影响肿瘤生长。下列叙述错误的是（    ） A．葡萄糖借助载体蛋白进入细胞时，转运过程需依赖载体蛋白的构象变化 B．解偶联蛋白导致的棕色脂肪细胞产热增加有助于低温下小鼠的体温维持 C．冷刺激条件下，高糖喂养小鼠无法缓解棕色脂肪细胞对肿瘤增殖的抑制作用 D．提高棕色脂肪细胞中解偶联蛋白表达量的其他因素可能导致肿瘤生长受到抑制 7．激活沉默信息调节因子1（Sirt1）可延缓细胞衰老。Sirt1激活程度与NAD+/NADH的比值呈正相关。下列说法正确的是（    ） A．NADH转化为NAD+过程通常伴随O2产生 B．NADH转化成NAD+过程通常伴随磷酸产生 C．科学运动增加NADH相对含量，可以延缓衰老 D．适度寒冷增加NAD+相对含量，可以延缓衰老 8．《齐民要术》中系统记载了古人在农牧、食品加工与贮藏等方面的经验，其中许多做法都与生物代谢息息相关。下列相关叙述正确的是（　　） A．“酒冷沸止，米有不消者，便是曲势尽”中“沸”是由于微生物有氧呼吸产生大量CO2 B．“极熟时，全房折取。于屋下作荫坑，凿壁为孔。”说明应在低温无氧条件下储存果蔬 C．“作盐水，令极咸，于盐水中洗菜，即内瓮中。”该泡菜制作过程中乳酸菌产生CO2的场所是细胞质基质 D．“锄不厌数，勿以无草而中缀”中“锄”可以促进植物吸收更多的无机盐 9．从密闭发酵罐中采集酵母菌时，酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升，使酵母菌受损。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至0mmol/L、3.75mmol/L和5mmol/LH2O2的培养基上，无氧培养后菌落数分别为96个、25个、0个。下列说法错误的是（    ） A．与乳酸菌细胞呼吸方式不同，酵母菌细胞无氧呼吸产物为酒精和CO2 B．酵母菌无氧呼吸第二阶段消耗第一阶段产生的丙酮酸和NADH，无ATP生成 C．该实验说明随H2O2浓度的持续上升，酵母菌受到的损害程度逐渐加深 D．该实验能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升 10．某研究团队测定了水分胁迫（不足或过多）下黄芩叶片的生理指标，结果如表所示。下列叙述错误的是（    ） 生理指标处理 丙二醛含量 （mg·g-1） 可溶性糖含量 （mg·g-1） 叶绿素含量 （mg·g-1） 水分供给适量 2.0 31.0 1.65 水分供给过多 2.8 25.0 1.50 水分供给不足 9.2 57.8 1.50 （注：在胁迫状态下，细胞积累的活性氧会破坏膜的脂质分子，形成丙二醛） A．水分过多时，细胞膜完整性受损，控制物质进出的能力减弱 B．水分不足时，细胞内可溶性糖含量的变化导致水分流失增加 C．黄芩叶片中的叶绿素可吸收光能，其合成受到水分供给影响 D．水分供给不足对黄芩叶片生理指标的影响大于水分供给过多 11．紫苏叶片是紫苏合成有机物的主要器官。紫苏叶片呈紫色与其细胞内含有的花青素有关。花青素易溶于水、乙醇等极性溶剂中。某同学欲提取紫苏叶片中的色素，下列操作错误的是（　　） A．实验材料应选取新鲜的紫苏叶片 B．研磨叶片时添加二氧化硅有助于研磨充分 C．研磨叶片时需要添加蒸馏水以溶解叶片中的各种色素 D．研磨液需经单层尼龙布过滤后收集滤液 12．颖壳是水稻种子外包的干燥鳞状的保护壳，含有一定量的叶绿素，使其在灌浆（结实）期为绿色。颖壳中叶绿素会随着颖壳衰老而消失，研究人员探究颖壳的光合作用对籽粒增重的影响，实验结果如下图。有关叙述错误的是（    ） A．对稻穗提供14C标记的CO2，可追踪颖壳光合作用产物的转移途径 B．由图可知颖壳叶绿素含量消失后子房的增重速率趋于零 C．强势粒的颖壳最高叶绿素、最终子房重含量都高于弱势粒 D．实验结果表明颖壳光合作用制造的有机物全部转化为子房的重量 13．植物甲的花产量、品质（与叶黄素含量呈正相关）与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是（    ） 组别 光照处理 首次开花时间 茎粗（mm） 花的叶黄素含量（g/kg） 鲜花累计平均产量（） ① 光照8h/黑暗16h 7月4日 9.5 2.3 13000 ② 光照12h/黑暗12h 7月18日 10.6 4.4 21800 ③ 光照16h/黑暗8h 7月26日 11.5 2.4 22500 A．第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高 B．植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关 C．综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理 D．植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关 14．莱茵衣藻的无氧发酵独立发生在细胞质基质、线粒体和叶绿体中。研究表明，在弱光及黑暗条件下莱茵衣藻会逐渐积累H+，导致叶绿体类囊体腔酸化，进而抑制光合作用，且类囊体腔的酸化程度与无氧发酵产生的弱酸积累量呈正相关，而无氧发酵不产生弱酸的突变体则不会发生类囊体腔酸化现象。下列说法正确的是（    ） A．莱茵衣藻细胞中产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体 B．黑暗条件下莱茵衣藻细胞质基质内的pH低于类囊体腔 C．有氧呼吸产生的CO2会加剧类囊体腔酸化 D．类囊体腔酸化可能导致光反应生成的NADPH和ATP减少 15．农科院为提高温室黄瓜的产量，对其光合特性进行了研究。下图为7时至17时内黄瓜叶片光合作用相关指标的测定结果，其中净光合速率和Rubisco（固定CO2的酶）活性日变化均呈“双峰”曲线。下列分析正确的是（    ） A．7时至17时净光合速率两次降低的限制因素相同 B．13时叶绿体内光反应的速率远低于暗反应的速率 C．7时至17时黄瓜叶片干重变化也呈“双峰”曲线 D．胞间CO2浓度既受光合速率影响又会影响光合速率 16．烟草成熟期若遭受高温胁迫，叶片会出现非正常黄化或白化，甚至出现灼伤、枯焦的现象，即“高温逼熟”。为探讨不同外源物质对烟草上部叶“高温逼熟”的缓解机理，某实验室以成熟烟草为材料，设置自然气候生长（CK），高温胁迫（HT），高温胁迫下叶面分别喷施清水（H2O）、水杨酸（SA）和6-苄氨基嘌呤（6-BA）的处理，处理5天和10天后的实验结果如下图所示。植物体遭受逆境胁迫时会产生大量的超氧自由基，使膜脂质发生过氧化反应，产生丙二醛，其含量的多少能直接反映生物膜受损程度。回答下列问题：            (1)烟草叶片中的叶绿素分布于 上，主要吸收 光。 (2)据图分析，施加的外源物质中 最能缓解烟草的“高温逼熟”现象，理由是 。 (3)6-BA是细胞分裂素类似物，属于植物生长调节剂，与植物体内产生的细胞分裂素相比，6-BA具有的优点有 （答两点）。 (4)导致光合速率降低的因素包括气孔因素（CO2供应不足影响光合作用）和非气孔因素（非CO2因素限制光合作用）。据图分析，高温胁迫后叶片净光合速率（Pn）的下降主要是由 （填“非气孔因素”或“气孔因素”）导致的，理由是 。 17．蓝细菌能够进行光合作用释放O2，为地球上好氧生物的生存提供条件。R酶是蓝细菌光合作用过程中的关键酶，高浓度O2可导致其催化效率下降。如图所示，该酶通常存在于蓝细菌的羧酶体中，羧酶体是由蛋白质形成的多角形结构，可限制气体扩散。 (1)水质监测时，常通过测定水体光吸收值来确定浮游生物的量，蓝细菌和小球藻（真核藻类）都具有的能吸收光能的色素是 。蓝细菌吸收光能后发生能量转化，为暗反应提供了 ，暗反应阶段的 过程发生在羧酶体中。 (2)蓝细菌具有较高的光合效率，结合以上信息分析，可能的原因是 。 (3)研究人员将能够进行光合作用并分泌糖类的工程蓝细菌植入酿酒酵母细胞内，构建了酵母一蓝细菌嵌合体。若要验证蓝细菌固定CO2合成的糖类参与酵母菌的代谢，可利用 法进行研究。与普通酵母菌相比，利用酵母一蓝细菌嵌合体生产目的产物的优势为 。 18．在光反应中，电子和质子传递途径如图1所示。有氧呼吸第三阶段电子和质子传递途径如图2所示。其中A、B表示物质，①~③表示过程。请回答下列问题：    (1)图1中PSI和PSII镶嵌在叶绿体的 上，它们以串联的方式协同完成电子由 （物质）释放，最终传递给 （A），合成了B。 (2)图1中光照驱动下，伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中H+转运至 ，H+通过 方式进入叶绿体基质，光反应产生的 用于暗反应中C3的还原。 (3)图2中②过程中的电子供体是 ，释放的电子最终被 接受生成水。①③过程的ATP合成酶的作用是 。 (4)在酸性环境中，2，4-二硝基苯酚（DNP）能结合并携带质子顺浓度梯度跨过线粒体内膜，从而破坏膜内外质子的浓度梯度，使能量以热能形式散失。DNP曾被不良商家作为减肥药售卖，它可能对人体产生的危害有 。 19．下图1表示酵母菌细胞内细胞呼吸相关物质代谢过程，请回答以下问题： （1）酵母菌细胞内丙酮酸在 （填场所）被消耗，从能量转化角度分析，丙酮酸在不同场所被分解时有什么不同？ 。 （2）酵母菌在O2充足时几乎不产生酒精，有人认为是因为O2的存在会抑制图1中酶1的活性而导致无酒精产生，为验证该假说，实验小组将酵母菌破碎后高速离心，取 （填“含线粒体的沉淀物”或“上清液”）均分为甲、乙两组，向甲、乙两支试管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲试管中通入O2，一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的 进行检测。 （3）按照上述实验过程，观察到 ，说明（2）中假说不成立，实验小组查阅资料发现，细胞质基质中的NADH还存在如下图2所示的转运过程，NADH在线粒体内积累，苹果酸的转运即会被抑制，且细胞内反应物浓度上升或产物浓度下降一般会促进酶促反应速率，反之则抑制。请结合以上信息解释O2，会抑制酵母菌产生酒精的原因： 。 （4）高产产酒酵母酒精产量更高，甚至在有氧条件下也能产酒，结合图1和图2分析，是利用野生酵母，通过物理或化学诱变因素诱导控制合成 （填“酶1”“酶2”或“酶3”）的基因发生突变而产生的新品种。 20．线粒体产生的代谢废物氨，大部分能转化为尿素排出线粒体进而运出细胞，少量氨进入溶酶体。某些特殊情况下，氨转化为尿素的过程受阻，使过多的氨进入溶酶体导致溶酶体受损，引起细胞质中的氨返流回线粒体，造成线粒体损伤，最终导致细胞死亡，相关过程如图所示。请分析回答：    (1)正常情况下，溶酶体内的pH为4.6左右。据图分析，过多的氨进入溶酶体后，其内的pH值会 （选填“升高”或“降低”），进而引起 ，导致溶酶体功能受损。 (2)研究发现，溶酶体受损会导致线粒体的受损程度和数量增加，原因可能是 。 (3)据图分析，请从酶的角度提出延缓细胞死亡的方案 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$