重难02 细胞代谢的过程分析与拓展（重难专练）（北京专用）2026年高考生物二轮复习讲练测

重难02 细胞代谢的过程分析与拓展 内容导航 重难突破 技巧掌握 速度提升 重难考向聚焦 锁定目标 精准打击：快速掌握重难考向核心靶点，明确主攻方向 重难要点剖析 定位要点 重点提炼：聚焦重难核心内容，深入剖析知识内涵与联系 重难技巧突破 授予利器 瓦解难点：总结瓦解重难考向的核心方法论与实战技巧 重难提分必刷 模拟实战 挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感” 核心考点 重难考向 高考考情 物质运输 1.水进出细胞的原理 2.物质进出细胞的方式 （2025北京卷）水进出细胞的方式 （2024北京卷）物质进出细胞的方式 酶与ATP 1.酶的结构与功能 2.ATP的结构 （2025北京卷）酶的特性、酶促反应实验 （2021北京卷）ATP的结构与功能 细胞呼吸 1.呼吸作用的过程 2.呼吸作用的应用 （2025北京卷）线粒体的结构与呼吸作用 光合作用 1.光合作用的过程 2.光合作用的影响因素 （2025北京卷）光合作用的原理 （2024北京卷）光合作用影响因素 1、 物质进出细胞的方式 1.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 2.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。 ②Q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、酶的作用及特性 1. 酶的作用原理 a．表示无酶催化时反应进行所需要的活化能的是AC段。 b．表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是BC段。 c．酶降低的活化能是AB段。 d．若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向上移动。 2. 酶的作用特性 （1） 专一性 a.一定范围内加入酶A的反应速率随底物浓度的增大明显加快。 b.加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此化学反应无催化作用，进而说明酶具有专一性。 （2）高效性 a.催化剂可加快化学反应速率，且与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 b.酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 3. 酶促反应速率影响因素 （1）底物浓度影响酶促反应速率曲线的分析 a.底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增大而加快。 b.所有的酶都与底物结合后，再增大底物浓度，酶促反应速率不再加快(此时限制酶促反应速率的因素是酶的数量)。 （2）酶浓度影响酶促反应速率曲线的分析 在有足够底物且不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 （3）温度和pH共同作用对酶活性的影响 a.反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。 b.反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。 4.与酶有关的实验 探究内容 思路 注意问题 高效性 底物分别与无机催化剂和相应酶发生反应 需要无机催化剂作对照 专一性 同一底物不同酶或不同底物同种酶 底物为淀粉和蔗糖时不宜选用碘液 温度对酶活性的影响 底物和酶置于不同温度下反应 底物不能选过氧化氢（受热分解） PH对酶活性的影响 底物和酶置于不同PH下反应 底物不宜选用淀粉（酸催化淀粉水解） 三、ATP的结构和功能 1. ATP的结构 （1） 组成元素：C、H、O、N、P（同样元素组成物质：DNA、RNA、磷脂） （2） 中文名称：腺苷三磷酸 2. ATP作用机制：ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与某种化学反应。去磷酸化过程与之相反，但两者不是可逆反应。 3. 几种物质的关系 4. 图中“○”中所对应的含义 ①：腺嘌呤核糖核苷酸 ②：腺嘌呤 ③：腺嘌呤脱氧核苷酸 ④：腺嘌呤核糖核苷酸 ⑤：腺苷 ⑥：腺苷 ⑦：腺嘌呤脱氧核苷酸 ⑧：tRNA中的腺嘌呤 5.ATP的产生与消耗（转化） 转化场所 生理过程 细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞胞吐 细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段 叶绿体 产生ATP:光反应；消耗ATP：暗反应、自身DNA复制 线粒体 产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段；消耗ATP：自身DNA复制 核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成 细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录 四、细胞呼吸 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 五、光合作用 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 高分技巧 1.物质运输方式 （1）生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如mRNA和某些蛋白质可通过核孔运输。 （2）以胞吞、胞吐方式运输的也不一定都是大分子物质，如突触中神经递质的释放。 （3）同一种物质进出不同细胞的运输方式不一定相同，如葡萄糖进入红细胞(协助扩散)和进入小肠上皮细胞(主动运输)的方式不同；水分子可以自由扩散和协助扩散方式运输。 2.ATP （1）ATP≠能量。ATP是一种高能磷酸化合物，是一种储能物质，不能将两者等同起来。 （2）生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。其供应取决于ATP与ADP之间快速转化。 （3）ATP合成往往与放能反应(如呼吸作用)相联系(合成ATP相当于合成了一种高能化合物)，ATP水解往往与吸能反应(如主动运输、物质合成、神经传导等)相联系。 （4）切不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP转化总处于动态平衡中——耗能较多时ATP水解迅速，但其合成也迅速。　 （5）无O2存在时也能合成ATP，无氧呼吸同样可以产生ATP，为生命活动提供能量。 3.呼吸作用 （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。 深度拓展 一、酶的抑制剂 1．竞争性抑制剂 （1）定义：抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，这种作用就称为竞争性抑制作用。 （2）作用特点：a.竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物 b.抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同 c.抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小 2．非竞争性抑制剂 （1）定义：底物和抑制剂同时和酶结合，两者没有竞争作用。酶与抑制剂结合后，活性部位的空间结构改变，使之不能与底物结合，酶失去催化作用 （2）作用特点：a.抑制剂与底物结构并不相似，分别独立地与酶的不同部位相结合 b.抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响 二、特殊代谢类型 1.光呼吸 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示： 【核心归纳】 ①光呼吸的不利影响：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。 ②光呼吸的有利影响：强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，这些自由基会损伤叶绿体。而强光下，光呼吸加强， 会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。 ③高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 2、C4途径 在绿色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中，然后才转移到C3中，科学家将这类植物叫作C4植物，将其固定二氧化碳的途径，叫作C4途径。 【核心归纳】 ①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体。所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。 ②用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为：CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。 ③C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能。故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好。 3、CAM途径 【核心归纳】 ①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸，储存于液泡中；白天时气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖，该机制也称CAM途径。 ②从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 ③如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。 ④分析图中信息推测，CAM途径是对干旱环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。 4、光系统及电子传递链 【核心归纳】 ①光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 ②电子传递过程是高电势到低电势(由于光能的作用)，释放的能量将质子(H＋)逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。 ③类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度中流出的能量来合成ATP。 考向突破01 物质进出细胞的方式 1．植物细胞的细胞膜、液泡膜上含有H+-ATP酶，可以转运H+，有利于细胞对细胞外溶质分子的吸收和维持液泡内的酸性环境。分析下图，下列说法错误的是（    ） A．H+-ATP酶同时具有催化和运输功能 B．含氧丰富时，植物细胞转运H+速率增强 C．H+-ATP酶发挥作用时需改变自身的空间结构 D．主动运输是H+跨膜进出植物细胞的唯一方式 2．盐碱地中含大量的NaCl、Na2CO3等钠盐，会威胁海水稻的生存，同时一些病原菌也会感染水稻植株，影响其正常生长。如图为海水稻抵抗逆境的生理过程示意图。下列叙述错误的是（　　） A．H2O可以通过自由扩散和协助扩散两种方式进入海水稻细胞 B．海水稻细胞通过胞吐方式分泌抗菌蛋白抵御病原菌的侵染 C．液泡逆浓度梯度吸收Na+增大细胞液的浓度以适应高浓度环境 D．H+以协助扩散的方式从细胞质基质运入液泡或运出细胞 考向突破02 酶和ATP 3．肌肉收缩是粗肌丝和细肌丝之间的相对滑动导致的，肌球蛋白位于粗肌丝内，其头部具有一个结合ATP的位点（如下图）。细肌丝中存在肌球蛋白的结合位点，肌球蛋白与细肌丝结合并引起细肌丝滑动，然后肌球蛋白又回到原来的状态。下列叙述不正确的是（    ） A．肌球蛋白与ATP结合后，其空间结构发生改变 B．肌球蛋白具有催化ATP水解的特性 C．不同条件下肌肉收缩都需要线粒体的参与 D．ATP驱动肌肉运动，实现“化学能→机械能”转换 4．用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH=7.0，20℃条件下，向5mL 1%的H2O2溶液中加入0.5mL悬液的结果。与第1组相比，第2组实验条件改变的是（    ） A．提高悬液稀释倍数 B．提高反应体系温度 C．H2O2溶液调整为1.5% D．反应体系pH调成8.0 考向突破03 呼吸作用 5.下图为人体细胞呼吸的部分过程。DNP（2，4-二硝基苯酚）是20世纪30年代曾广泛使用的减肥药，它是一种脂溶性小分子，可在膜中自由移动，作为H⁺转运体破坏膜两侧H⁺浓度差。下列说法不正确的是（    ） A．图示生理过程为有氧呼吸第三阶段 B．图中NADH来自线粒体基质 C．DNP有严重副作用，可能伴有高热、高乳酸血症等 D．ATP合成动力为跨线粒体内膜的H⁺浓度梯度 6.种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中，子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法不正确的是（　　） A．p点为种皮被突破的时间点 B．阶段Ⅱ种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸 C．阶段Ⅲ种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D．q处种子产生的CO2量多于消耗的O2量 7.线粒体内外膜间隙中的H+浓度高于线粒体基质，形成了跨膜的H+梯度差，进而驱动ATP的合成。为了证明H+梯度差的产生与NADH的氧化有关，科研人员将离体的线粒体悬浮于不含O2的培养液中并加入NADH，测定溶液中H+浓度变化情况（已知线粒体内外膜间隙中的H+浓度与外界溶液基本一致）。实验装置及结果如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．离体线粒体可以从酵母菌、猪成熟的红细胞中提取 B．加入的O2与NADH发生反应的场所是线粒体基质 C．加入O2后，线粒体内膜两侧的H+浓度差会增大 D．30s之后H+浓度下降，该过程伴随着ATP的消耗 考向突破04 光合作用 8.研学小组成员将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是（    ） A．叶状体中CO2的减少导致其上浮 B．4℃条件下该绿藻叶状体无法进行光合作用 C．各组实验应在CO2浓度较高且相同的水中进行 D．增加光照强度可使得各组叶状体小段上浮数量均增加 9.研究表明，光照强度改变会影响超级稻叶绿体的结构，相关数据如下表。下列叙述错误的是（　　） 品种 光强 叶绿素含量（g·m-2） 基粒数（个） 基粒厚度（μm） 基粒片层数（层） 超级稻 100% 0.43 20 0.25 10 25% 0.60 12 0.50 20 A．吸收光能的色素和光合作用相关酶均分布在类囊体膜上 B．光反应阶段产生的ATP和NADPH均为暗反应提供能量 C．弱光下超级稻叶绿素含量、基粒厚度和片层数均增加 D．弱光下超级稻通过调整叶绿体结构以增强适应性 10.Rubisco是光合作用中催化CO2固定的酶。研究者以自然界中某Rubisco为原型（WT），构建单个氨基酸随机替换的Rubisco突变体库，其中两种突变体与WT酶的活性如图所示。相关推测正确的是（    ） A．光照和CO2充足时Rubisco活性是影响光合速率的重要因素 B．CO2浓度超过一定值后曲线不再升高是受反应体系中C5量限制 C．Rubisco突变体库中大多数突变体酶的活性都高于WT型 D．模仿酶V266G改造作物中Rubisco能提高作物光能利用率 （建议用时：30分钟） 一、选择题 1．（2025·北京·高考真题）“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，在清水和0.3g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是（    ） A．图1，水分子通过渗透作用进出细胞 B．图1，细胞壁限制过多的水进入细胞 C．图2，细胞失去的水分子是自由水 D．与图1相比，图2中细胞液浓度小 2．（2025·北京·高考真题）某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息：本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前先浸泡15～20min，特别脏的衣物可减少浸泡用水量；请勿使用60℃以上热水。下列叙述错误的是（    ） A．该洗衣粉含多种酶，不适合洗涤纯棉衣物 B．洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解 C．减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度 D．水温过高导致酶活性下降 选项 部位1 部位2 部位3 部位4 A 大量 少量 少量 无 B 大量 大量 少量 无 C 少量 大量 无 少量 D 少量 无 大量 大量 3．（2025·北京·高考真题）下图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产生ATP的量不同。以下选项正确的是（    ） A．A B．B C．C D．D 4．（2025·北京·高考真题）2025年，国家持续推进“体重管理年”行动。为践行“健康饮食、科学运动”，应持有的正确认识是（    ） A．饮食中元素种类越多所含能量越高 B．饮食中用糖代替脂肪即可控制体重 C．无氧运动比有氧运动更有利于控制体重 D．在生活中既要均衡饮食又要适量运动 5．（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 6．（2023·北京·高考真题）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　　） A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 7．（2022·北京·高考真题）光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出（　　） A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小 D．10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 8．（2025·北京大兴·模拟预测）研究人员将经不同预处理后的玉米根原生质体（质膜富含水通道蛋白）转入低渗溶液中进行实验，结果如图所示。下列分析错误的是（　　） 1．对照；2．抗血清组；3．HgCl2组；4．HgCl2 +β-巯基乙醇组 A．对照组原生质体在低渗溶液中快速膨胀并破裂 B．抗血清与原生质体质膜上水通道发生了特异反应 C．抗血清抑制原生质体膨胀的作用机理与HgCl2相同 D．β-巯基乙醇可以逆转HgCl2 对原生质体膨胀的抑制作用 9．（2025·北京顺义·一模）盐胁迫下，植物细胞膜上的H+-ATP酶和SOS1（Na+-H+逆向转运蛋白）协同作用，将Na+运出细胞，以维持胞内的低Na+水平（如图）。相关叙述错误的是（    ） A．H+由H+-ATP酶运出细胞的方式为主动运输 B．H+由SOS1运入细胞的方式为协助扩散 C．膜两侧的H+浓度梯度驱动Na+运出细胞 D．H+-ATP酶抑制剂可使胞内Na+水平降低 10．（2025·北京东城·二模）如下图，牛胰核糖核酸酶在尿素、β-巯基乙醇的处理下完全失去酶活性，但去除后几乎可100%自发恢复其天然酶活性。下列说法错误的是（    ） A．牛胰核糖核酸酶能催化RNA的水解反应 B．该酶是在核糖体上经脱水缩合过程形成的 C．尿素、β-巯基乙醇处理破坏了该酶的肽键 D．该酶的氨基酸序列决定了二硫键形成的位置 11．（2025·北京丰台·一模）三磷酸胞苷（CTP）参与磷脂和核酸的合成，CTPS是合成CTP的关键酶。CTPS基因启动子上具有原癌基因Myc表达产物的结合位点，CTPS含量升高时会聚合成一种丝状结构——“细胞蛇”。相关叙述正确的是（    ） A．CTP中的C代表胞嘧啶 B．细胞蛇属于生物膜系统 C．细胞蛇的形成与核苷酸代谢无关 D．Myc通过调控CTPS基因的表达促进细胞增殖 12．（2025·北京西城·二模）研究人员选取大小、成熟度一致且无损伤的冬枣若干，放在不同温度条件下储藏，检测乙醇含量，结果如图。下列推断错误的是（　　） A．受损伤冬枣易滋生微生物而腐烂 B．储藏的冬枣细胞呼吸不产生CO2 C．乙醇是冬枣细胞无氧呼吸的产物 D．低温利于延长冬枣贮藏保鲜期 13．（2025·北京东城·一模）将玉米的P基因导入水稻后，测得不同光照强度下转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率，结果如下图。下列叙述错误的是（　　） A．转入的P基因可以提高水稻的气孔导度 B．光照强度为4时，气孔导度是限制原种水稻光合速率的主要因素 C．光照强度为8时，两种水稻的真光合速率约为25μmol·m-2·s-1 D．转基因水稻比原种水稻更适宜栽种在光照强度较强的环境中 14．（2025·北京石景山·一模）测定甲、乙两种植物在不同温度下的光合速率，结果如下图。下列叙述不正确的是（　　） A．35℃时，两种植物光合作用合成有机物的速率相等 B．两种植物的CO2吸收速率最大值接近 C．50℃时，植物乙能积累有机物而植物甲不能 D．增加CO2浓度后，两种植物的光合速率均可能上升 二、非选择题 15．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的 增多。 (2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体 相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 (3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是 。 (4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义 。 16．（2023·北京·高考真题）学习以下材料，回答下面问题。 调控植物细胞活性氧产生机制的新发现 能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。 我国科学家发现一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。 在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。 (1)叶绿体通过 作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分 。 (2)结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是： ，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 (3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路： 。 ①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株 (4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以概括说明 。 17．（2025·北京海淀·一模）科研人员以作物甲为材料，探索利用生物工程技术提高光合效率的途径。 (1)图1是作物甲叶肉细胞中部分碳代谢过程的示意图。 图1中，叶绿体中R酶既催化CO2固定，也在某些条件下，催化C3和O2反应生成1分子C3和1分子2-P-乙醇酸，后者生成具有一定毒性的乙醇酸。乙醇酸可通过叶绿体外代谢途径Ⅰ合成丝氨酸，后者是组成 的基本单位。 (2)利用转基因技术将某种藻类编码乙醇酸脱氢酶（A酶）的基因、某种细菌编码天冬氨酸醛缩酶（B1酶）的基因、天冬氨酸脱氢酶（B2酶）的基因、乙醛酸-谷氨酸转氨酶（C酶）的基因和乙醛酸-天冬氨酸转氨酶（D酶）的基因转入作物甲，与原有的途径I相连，在叶绿体中分别建立了两个乙醇酸代谢旁支途径，即图2中的代谢途径Ⅱ和途径Ⅲ。 ①将编码上述4种酶的基因转入作物甲，能够实现的目的是：利用途径Ⅱ或途径Ⅲ，通过A酶 ，降低叶绿体基质中该物质的含量，避免在叶绿体积累；同时还能减少 ，提高光合效率。 ②构建作物甲中乙醇酸代谢旁支途径的技术流程是： 流程一：鉴定乙醇酸代谢旁支的相关酶基因→分别构建相关酶基因和荧光蛋白 基因融合的表达载体→分别导入叶肉细胞→检测表达载体的荧光与叶绿体的荧光。 流程二：将含有相关酶基因的表达载体共同导入叶肉细胞→分别建立相应的乙醇 酸代谢旁支途径。 流程一的目的是确定 ；流程二的检测指标是叶肉细胞中相关酶的表达量及 的含量变化。 (3)在叶绿体中新构建的两条乙醇酸代谢旁支途径中，途径Ⅱ优于途径Ⅲ，请阐述理由 。 18．（2025·北京门头沟·一模）心脏肥大会增加心力衰竭风险，线粒体功能障碍是心脏肥大的关键因素之一，E蛋白在线粒体功能中发挥关键作用，为探究蛋白对心脏肥大的作用及机制，科研人员开展相关研究。 (1)线粒体是细胞进行 的主要场所，丙酮酸在此彻底氧化分解，产生 ，释放能量，生成大量ATP，为细胞生命活动供能。 (2)E蛋白主要位于成年小鼠心脏线粒体中，在心脏肥大诱导的小鼠心脏中表达量降低。为研究E蛋白对心脏肥大的作用，科研人员对小鼠进行不同处理并测量各组小鼠心脏体积，结果如下图。结果表明 。 (3)科研人员对线粒体中的蛋白进行分析，发现E蛋白可能与S蛋白相互作用，科研人员利用红色荧光蛋白和绿色荧光蛋白分别标记小鼠的E蛋白和S蛋白，显微镜下观察该小鼠心肌细胞，发现 ，支持上述推测。 (4)进一步实验发现E蛋白通过S蛋白提高ATP含量并抑制线粒体活性氧的增加进而调节线粒体功能，请在下表中完善实验处理（填字母），并写出相应的结果（“+”越多代表含量越多）。 A．过表达E蛋白    B．E蛋白抑制剂    C．过表达S蛋白    D．S蛋白抑制剂 组别 材料 处理 ATP含量 线粒体活性氧水平 ① 心肌细胞 缓冲液处理 ++++ + ② 心肌肥大诱导 + ++++ ③ 心肌肥大诱导，Ⅰ Ⅲ Ⅳ ④ 心肌肥大诱导，Ⅱ + ++++ (5)结合上述研究成果，提出一条在心脏肥大诊断或治疗方面的应用前景 。 19．（2025·北京石景山·一模）学习以下材料，回答以下问题。 肥胖者脂肪细胞中线粒体受损现象的揭秘 线粒体是细胞的“动力车间”。研究发现肥胖个体的脂肪细胞中出现功能减弱的碎片化线粒体，碎片化线粒体通过细胞的自噬作用被清除，因此数量减少。某研究团队对此现象进行了探究。 研究者分别从高脂饮食小鼠和正常饮食小鼠体内分离出成熟脂肪细胞进行检测，发现在高脂饮食小鼠的脂肪细胞中，编码RalA酶的RalA基因表达量大大增加。随后，该团队构建了脂肪组织RalA基因特异性缺失的模型小鼠RalAK-，发现在吃普通食物的情况下，RalAK-和野生鼠的体重无明显差别；而换成高脂饮食后，RalAK-的体重增加水平明显小于野生鼠。电子显微镜成像结果显示，野生鼠在摄入高脂食物后，脂肪组织中的线粒体变小（呈球形），而RalAK-的线粒体始终处于功能更强的长杆状。 线粒体的分裂需要动力相关蛋白Drp1催化，主要发生在进行分裂的细胞中。Drp1的活性与线粒体的形态密切相关（如下图）。蛋白磷酸化酶PP2Aa可使Drp1的Ser637位点磷酸化，抑制其活性。进一步研究表明，RalA酶可与PP2Aa相互作用，解除Drp1的Ser637位点磷酸化，增强其活性，从而导致线粒体过度分裂和破碎，抑制其氧化功能。 上述研究解释了肥胖状态下脂肪细胞中线粒体功能障碍的原因，为改善肥胖者的能量代谢提供新的思路。 (1)脂肪细胞中的线粒体将有氧呼吸第一阶段产生的 进一步氧化分解，产生 ，同时释放能量。 (2)饲喂高脂饮食的RalAK-小鼠和野生鼠的实验中，研究者还检测了其他指标。与野生鼠相比，RalAK-小鼠的耗氧率 ，线粒体中控制有氧呼吸相关酶的基因表达量 。 (3)研究人员构建了蛋白磷酸化酶PP2Aa高表达（Drp1SD）和不表达的（Drp1SA）的脂肪细胞，测得Drp1SD细胞的线粒体明显更长，同时还测定细胞的有机物氧化分解速率，结果如下图。此实验的目的是 。 (4)根据文中信息，下列说法正确的是______。 A．脂肪细胞中的线粒体功能正常可防止能源物质过度堆积和肥胖 B．与未分裂的细胞相比，进行分裂的细胞中蛋白磷酸化酶PP2Aa活性升高 C．可开发RalA酶抑制剂作为保护线粒体的药物，解决肥胖症患者代谢问题 20．（2024·北京丰台·二模）镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，科研人员进行了相关研究。 (1)镁是构成 的重要成分，水稻细胞内的光合色素还包括 。 (2)为探究镁对水稻光合作用的影响。将正常培养38天的水稻分别转移到无镁培养液（-Mg2+）和正常培养液（+Mg2+）中培养15天，对光合作用指标进行连续跟踪检测，测定光合色素含量相对值、Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率），结果如图1。推测前10天An变化不明显的原因是 ；10天后，An显著下降的原因是 。 (3)为进一步探究镁对水稻光合作用的影响，研究者将正常培养38天的水稻在缺镁和正常培养液中培养12天后，每3h检测一次Vcmax的变化，持续跟踪48h，结果如图2。实验结果表明 ，从而影响光合作用。为了验证缺镁前期对光反应的影响，还需要检测的指标有 （至少答出两个）。 (4)已知叶绿体中镁含量存在与Vc max相似的变化，且与叶绿体镁转运蛋白MGT3相关。为验证缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，设计实验如下表。请补全表中的检测指标 和图3中的实验结果。 组别 实验材料 实验处理 检测指标 对照组 缺镁培养的水稻植株 缺镁培养液 持续48h检测水稻叶片中的 实验组 正常培养液 (5)研究发现，RUBP羧化酶的活性依赖于Mg2+，根据上述研究内容解释短期缺镁影响水稻光合作用的机制 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难02 细胞代谢的过程分析与拓展 内容导航 重难突破 技巧掌握 速度提升 重难考向聚焦 锁定目标 精准打击：快速掌握重难考向核心靶点，明确主攻方向 重难要点剖析 定位要点 重点提炼：聚焦重难核心内容，深入剖析知识内涵与联系 重难技巧突破 授予利器 瓦解难点：总结瓦解重难考向的核心方法论与实战技巧 重难提分必刷 模拟实战 挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感” 核心考点 重难考向 高考考情 物质运输 1.水进出细胞的原理 2.物质进出细胞的方式 （2025北京卷）水进出细胞的方式 （2024北京卷）物质进出细胞的方式 酶与ATP 1.酶的结构与功能 2.ATP的结构 （2025北京卷）酶的特性、酶促反应实验 （2021北京卷）ATP的结构与功能 细胞呼吸 1.呼吸作用的过程 2.呼吸作用的应用 （2025北京卷）线粒体的结构与呼吸作用 光合作用 1.光合作用的过程 2.光合作用的影响因素 （2025北京卷）光合作用的原理 （2024北京卷）光合作用影响因素 1、 物质进出细胞的方式 1.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 2.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。 ②Q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、酶的作用及特性 1. 酶的作用原理 a．表示无酶催化时反应进行所需要的活化能的是AC段。 b．表示有酶催化时反应进行所需要的活化能的是BC段。 c．酶降低的活化能是AB段。 d．若将酶变为无机催化剂，则B在纵轴上向上移动。 2. 酶的作用特性 （1） 专一性 a.一定范围内加入酶A的反应速率随底物浓度的增大明显加快。 b.加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此化学反应无催化作用，进而说明酶具有专一性。 （2）高效性 a.催化剂可加快化学反应速率，且与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 b.酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。 3. 酶促反应速率影响因素 （1）底物浓度影响酶促反应速率曲线的分析 a.底物浓度较低时，酶促反应速率与底物浓度成正比，即随底物浓度的增大而加快。 b.所有的酶都与底物结合后，再增大底物浓度，酶促反应速率不再加快(此时限制酶促反应速率的因素是酶的数量)。 （2）酶浓度影响酶促反应速率曲线的分析 在有足够底物且不受其他因素影响的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 （3）温度和pH共同作用对酶活性的影响 a.反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。 b.反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。 4.与酶有关的实验 探究内容 思路 注意问题 高效性 底物分别与无机催化剂和相应酶发生反应 需要无机催化剂作对照 专一性 同一底物不同酶或不同底物同种酶 底物为淀粉和蔗糖时不宜选用碘液 温度对酶活性的影响 底物和酶置于不同温度下反应 底物不能选过氧化氢（受热分解） PH对酶活性的影响 底物和酶置于不同PH下反应 底物不宜选用淀粉（酸催化淀粉水解） 三、ATP的结构和功能 1. ATP的结构 （1） 组成元素：C、H、O、N、P（同样元素组成物质：DNA、RNA、磷脂） （2） 中文名称：腺苷三磷酸 2. ATP作用机制：ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与某种化学反应。去磷酸化过程与之相反，但两者不是可逆反应。 3. 几种物质的关系 4. 图中“○”中所对应的含义 ①：腺嘌呤核糖核苷酸 ②：腺嘌呤 ③：腺嘌呤脱氧核苷酸 ④：腺嘌呤核糖核苷酸 ⑤：腺苷 ⑥：腺苷 ⑦：腺嘌呤脱氧核苷酸 ⑧：tRNA中的腺嘌呤 5.ATP的产生与消耗（转化） 转化场所 生理过程 细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞胞吐 细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段 叶绿体 产生ATP:光反应；消耗ATP：暗反应、自身DNA复制 线粒体 产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段；消耗ATP：自身DNA复制 核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成 细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录 四、细胞呼吸 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 五、光合作用 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 高分技巧 1.物质运输方式 （1）生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如mRNA和某些蛋白质可通过核孔运输。 （2）以胞吞、胞吐方式运输的也不一定都是大分子物质，如突触中神经递质的释放。 （3）同一种物质进出不同细胞的运输方式不一定相同，如葡萄糖进入红细胞(协助扩散)和进入小肠上皮细胞(主动运输)的方式不同；水分子可以自由扩散和协助扩散方式运输。 2.ATP （1）ATP≠能量。ATP是一种高能磷酸化合物，是一种储能物质，不能将两者等同起来。 （2）生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。其供应取决于ATP与ADP之间快速转化。 （3）ATP合成往往与放能反应(如呼吸作用)相联系(合成ATP相当于合成了一种高能化合物)，ATP水解往往与吸能反应(如主动运输、物质合成、神经传导等)相联系。 （4）切不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP转化总处于动态平衡中——耗能较多时ATP水解迅速，但其合成也迅速。　 （5）无O2存在时也能合成ATP，无氧呼吸同样可以产生ATP，为生命活动提供能量。 3.呼吸作用 （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。 深度拓展 一、酶的抑制剂 1．竞争性抑制剂 （1）定义：抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，这种作用就称为竞争性抑制作用。 （2）作用特点：a.竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物 b.抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同 c.抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小 2．非竞争性抑制剂 （1）定义：底物和抑制剂同时和酶结合，两者没有竞争作用。酶与抑制剂结合后，活性部位的空间结构改变，使之不能与底物结合，酶失去催化作用 （2）作用特点：a.抑制剂与底物结构并不相似，分别独立地与酶的不同部位相结合 b.抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响 二、特殊代谢类型 1.光呼吸 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示： 【核心归纳】 ①光呼吸的不利影响：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。 ②光呼吸的有利影响：强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，这些自由基会损伤叶绿体。而强光下，光呼吸加强， 会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。 ③高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 2、C4途径 在绿色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中，然后才转移到C3中，科学家将这类植物叫作C4植物，将其固定二氧化碳的途径，叫作C4途径。 【核心归纳】 ①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体。所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。 ②用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为：CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。 ③C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能。故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好。 3、CAM途径 【核心归纳】 ①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸，储存于液泡中；白天时气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖，该机制也称CAM途径。 ②从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 ③如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。 ④分析图中信息推测，CAM途径是对干旱环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。 4、光系统及电子传递链 【核心归纳】 ①光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 ②电子传递过程是高电势到低电势(由于光能的作用)，释放的能量将质子(H＋)逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。 ③类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度中流出的能量来合成ATP。 考向突破01 物质进出细胞的方式 1．植物细胞的细胞膜、液泡膜上含有H+-ATP酶，可以转运H+，有利于细胞对细胞外溶质分子的吸收和维持液泡内的酸性环境。分析下图，下列说法错误的是（    ） A．H+-ATP酶同时具有催化和运输功能 B．含氧丰富时，植物细胞转运H+速率增强 C．H+-ATP酶发挥作用时需改变自身的空间结构 D．主动运输是H+跨膜进出植物细胞的唯一方式 解题技巧点拨 主动运输从高浓度到低浓度，需要载体，需要能量 【答案】D 【详解】A、 据图可知，H＋-ATP 酶，可以转运H＋，同时可以催化ATP水解，所以H＋-ATP 酶具有催化和运输的作用，A正确； B、含氧丰富时，细胞呼吸产生的ATP增多，植物细胞转运H+速率增强，B正确； C、H+ -ATP 酶是一种膜蛋白，可以转运H＋，是一种载体蛋白，载体蛋白发挥作用时需改变自身的空间结构，C正确； D、据图可知，H＋出细胞需要 H＋ -ATP 酶的参与，需要ATP水解提供能量，属于主动运输；而H＋进入细胞需要细胞膜上蛋白质的协助但不需要细胞提供能量，属于协助扩散，D错误。 故选D。 2．盐碱地中含大量的NaCl、Na2CO3等钠盐，会威胁海水稻的生存，同时一些病原菌也会感染水稻植株，影响其正常生长。如图为海水稻抵抗逆境的生理过程示意图。下列叙述错误的是（　　） A．H2O可以通过自由扩散和协助扩散两种方式进入海水稻细胞 B．海水稻细胞通过胞吐方式分泌抗菌蛋白抵御病原菌的侵染 C．液泡逆浓度梯度吸收Na+增大细胞液的浓度以适应高浓度环境 D．H+以协助扩散的方式从细胞质基质运入液泡或运出细胞 解题技巧点拨 分子物质跨膜运输的方式包括：自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散高浓度到低浓度，不需要转运蛋白，不需要能量；协助扩散是从高浓度到低浓度，不需要能量，需要转运蛋白；主动运输从高浓度到低浓度，需要载体，需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐，不需要载体，消耗能量。 【答案】D 【详解】A、水进出细胞的方式有自由扩散和协助扩散，A正确； B、图中海水稻细胞可形成囊泡运输抗菌蛋白，通过胞吐方式分泌，B正确； C、图中液泡从低浓度到高浓度吸收Na+，增大细胞液的浓度以适应高浓度环境，防止其在高浓度的环境下失水，C正确； D、图中液泡内和细胞膜外的pH≈5.5，细胞质基质pH≈7.5，因此H+从细胞质基质运入液泡和运出细胞是逆浓度梯度，需要消耗能量，方式为主动运输，D错误。 故选D。 考向突破02 酶和ATP 3．肌肉收缩是粗肌丝和细肌丝之间的相对滑动导致的，肌球蛋白位于粗肌丝内，其头部具有一个结合ATP的位点（如下图）。细肌丝中存在肌球蛋白的结合位点，肌球蛋白与细肌丝结合并引起细肌丝滑动，然后肌球蛋白又回到原来的状态。下列叙述不正确的是（    ） A．肌球蛋白与ATP结合后，其空间结构发生改变 B．肌球蛋白具有催化ATP水解的特性 C．不同条件下肌肉收缩都需要线粒体的参与 D．ATP驱动肌肉运动，实现“化学能→机械能”转换 解题技巧点拨 根据题意和图示分析可知，图中肌球蛋白与ATP结合后，其空间结构发生改变，并使ATP水解释放能量，用于肌球蛋白与细肌丝结合并引起细肌丝滑动，然后肌球蛋白又回到原来的状态。此过程中肌球蛋白可以看作是催化ATP水解的一种酶。ATP是直接能源物质，其合成时，能量来自光合作用或细胞呼吸作用。 【答案】C 【详解】AB、根据题意和图示分析可知，图中肌球蛋白与ATP结合后，其空间结构发生改变，并使ATP水解释放能量，此过程中肌球蛋白可以看作是催化ATP水解的一种酶，AB正确； C、不同条件下肌肉收缩都需要ATP的参与，但是ATP可以来自细胞呼吸的第一阶段发生的场所细胞质基质，也可以来自有氧呼吸的二、三阶段发生的场所线粒体，C错误； D、ATP是直接能源物质，ATP驱动肌肉运动，通过ATP水解释放化学能，转化为肌肉运动中的机械能，从而实现“化学能→机械能”转换，D正确。 故选C。 4．用新鲜制备的含过氧化氢酶的马铃薯悬液进行分解H2O2的实验，两组实验结果如图。第1组曲线是在pH=7.0，20℃条件下，向5mL 1%的H2O2溶液中加入0.5mL悬液的结果。与第1组相比，第2组实验条件改变的是（    ） A．提高悬液稀释倍数 B．提高反应体系温度 C．H2O2溶液调整为1.5% D．反应体系pH调成8.0 解题技巧点拨 酶只能加快反应速度，减少反应时间，无法改变最终的产物量 【答案】C 【详解】A、若提高悬液稀释倍数，即酶的浓度降低，那么反应速率会变慢，曲线斜率会变小，且最终产物量不变（因为底物量不变），但图中第2组曲线斜率变大且最终产物量增加，A错误； B、适当提高反应体系温度，在一定范围内会加快酶促反应速率，但不会增加最终产物的量（因为底物的量是固定的），而图中第2组最终产物量增加，B错误； C、将H2O2溶液调整为1.5%，即底物浓度增加，在酶量相对充足的情况下，反应速率会加快（曲线斜率变大），且最终产物（氧气）的量会增加，与图中第2组曲线特征相符，C正确； D、改变反应体系的pH，会影响酶的活性，从而改变反应速率，但不会增加最终产物的量（因为底物量不变），图中第2组最终产物量增加，D错误。 故选C。 考向突破03 呼吸作用 5.下图为人体细胞呼吸的部分过程。DNP（2，4-二硝基苯酚）是20世纪30年代曾广泛使用的减肥药，它是一种脂溶性小分子，可在膜中自由移动，作为H⁺转运体破坏膜两侧H⁺浓度差。下列说法不正确的是（    ） A．图示生理过程为有氧呼吸第三阶段 B．图中NADH来自线粒体基质 C．DNP有严重副作用，可能伴有高热、高乳酸血症等 D．ATP合成动力为跨线粒体内膜的H⁺浓度梯度 解题技巧点拨 1、有氧呼吸第一阶段场所为细胞质基质，利用葡萄糖生成丙酮酸、还原氢和少量能量；第二阶段发生在线粒体基质，利用丙酮酸和水生成还原氢和少量能量；第三阶段在线粒体内膜，前两阶段产生的还原氢和氧气生成水，释放大量能量。 2、有氧呼吸分为三个阶段，图中展示了有氧呼吸第三阶段的电子传递链和ATP合成过程。在有氧呼吸第三阶段，NADH与氧气结合生成水，同时释放大量能量，一部分能量用于合成ATP。通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用，即电子传递链中一系列酶和载体的作用，将氢离子（H+）从线粒体基质泵到线粒体内外膜间隙，增大了线粒体内膜两侧的H+浓度差。H+顺浓度通过V（ATP合成酶）时，膜两侧H+浓度差形成的势能转化为ATP中的化学能，用于ADP和Pi合成ATP 【答案】B 【详解】A、有氧呼吸分为三个阶段，图中展示了有氧呼吸第三阶段的电子传递链和ATP合成过程。在有氧呼吸第三阶段，NADH与氧气结合生成水，同时释放大量能量，一部分能量用于合成ATP，A正确； B、第三阶段参与反应的NADH来自第一阶段细胞质基质和第二阶段线粒体基质，B错误； C、根据题意和图示可知，DNP作为H⁺转运体破坏膜两侧H⁺浓度差，使H+不经ATP合成酶V回流，导致线粒体内膜两侧H+浓度差形成的势能无法用于合成ATP，使ATP合成减少，大量能量以热能形式散失，进而导致机体高热；DNP使机体ATP合成减少，导致无氧呼吸加强以弥补ATP的不足，进而导致乳酸积累，形成高乳酸血症，C正确； D、图中通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用，即电子传递链中一系列酶和载体的作用，将氢离子（H+）从线粒体基质泵到线粒体内外膜间隙，增大了线粒体内膜两侧的H+浓度差。H+顺浓度通过V（ATP合成酶）时，膜两侧H+浓度差形成的势能转化为ATP中的化学能，用于ADP和Pi合成ATP，D正确。 故选B。 6.种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中，子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法不正确的是（　　） A．p点为种皮被突破的时间点 B．阶段Ⅱ种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸 C．阶段Ⅲ种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D．q处种子产生的CO2量多于消耗的O2量 解题技巧点拨 在种皮被突破前，种子主要进行无氧呼吸，种皮被突破后，种子吸收氧气量增加，有氧呼吸加强，无氧呼吸减弱。 【答案】C 【详解】A、由图可知，p点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确； B、Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱氢酶活性继续升高，加强无氧呼吸提供能量，B正确； C、Ⅲ阶段种皮已经被突破，氧气浓度增大，乙醇脱氢酶活性降低，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误； D、q处种子无氧呼吸与有氧呼吸同时进行，无氧呼吸会产生二氧化碳，有氧呼吸消耗的氧气等于产生的二氧化碳，因此q处种子产生的CO2量多于消耗的O2量，D正确。 故选C。 7.线粒体内外膜间隙中的H+浓度高于线粒体基质，形成了跨膜的H+梯度差，进而驱动ATP的合成。为了证明H+梯度差的产生与NADH的氧化有关，科研人员将离体的线粒体悬浮于不含O2的培养液中并加入NADH，测定溶液中H+浓度变化情况（已知线粒体内外膜间隙中的H+浓度与外界溶液基本一致）。实验装置及结果如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．离体线粒体可以从酵母菌、猪成熟的红细胞中提取 B．加入的O2与NADH发生反应的场所是线粒体基质 C．加入O2后，线粒体内膜两侧的H+浓度差会增大 D．30s之后H+浓度下降，该过程伴随着ATP的消耗 解题技巧点拨 题图分析：图1为实验装置图，图2为利用图1装置所做实验的结果。由图2所示结果可知，当向装置中通入O2后溶液的氢离子浓度立即上升，说明通入O2后，质子立即从内膜向内外膜间隙转运，由此可证明线粒体内外膜间质子梯度差的产生和NADH的氧化有关。 【答案】C 【详解】A、哺乳动物（猪）的成熟红细胞无细胞核和众多细胞器，A错误； B、O2与NADH发生反应（有氧呼吸第三阶段）的场所是线粒体内膜，B错误； C、由图2所示结果可知，当向装置中通入O2后溶液的氢离子浓度立即上升，说明通入O2后，质子立即从内膜向内外膜间隙转运，线粒体内膜两侧的H+浓度差会增大，C正确； D、线粒体内外膜间隙中的H+浓度高于线粒体基质，形成了跨膜的H+梯度差，进而驱动ATP的合成，30s之后H+浓度下降，是由于H+从线粒体内外膜间隙进入线粒体内膜，该过程伴随着ATP的生成，D错误。 故选C。 考向突破04 光合作用 8.研学小组成员将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是（    ） A．叶状体中CO2的减少导致其上浮 B．4℃条件下该绿藻叶状体无法进行光合作用 C．各组实验应在CO2浓度较高且相同的水中进行 D．增加光照强度可使得各组叶状体小段上浮数量均增加 解题技巧点拨 光合作用是指绿色植物（或某些藻类、细菌）利用光能，将二氧化碳和水转化为有机物（如葡萄糖），并释放出氧气的过程。本题探究温度对其光合作用强度的影响，温度是自变量。 【答案】C 【详解】A、叶状体上浮是因为光合作用产生氧气，使叶状体浮力增大，而非CO2减少，A错误； B、4℃条件下叶状体小段有上浮，说明能进行光合作用，只是强度较弱，B错误；   C、探究温度对光合作用强度的影响，CO2浓度是无关变量，应保持相同且较高，以排除其对实验结果的干扰，C正确；   D、不同温度下光合作用的最适光照强度可能不同，增加光照强度不一定使各组叶状体小段上浮数量均增加，D错误。    故选C。 9.研究表明，光照强度改变会影响超级稻叶绿体的结构，相关数据如下表。下列叙述错误的是（　　） 品种 光强 叶绿素含量（g·m-2） 基粒数（个） 基粒厚度（μm） 基粒片层数（层） 超级稻 100% 0.43 20 0.25 10 25% 0.60 12 0.50 20 A．吸收光能的色素和光合作用相关酶均分布在类囊体膜上 B．光反应阶段产生的ATP和NADPH均为暗反应提供能量 C．弱光下超级稻叶绿素含量、基粒厚度和片层数均增加 D．弱光下超级稻通过调整叶绿体结构以增强适应性 解题技巧点拨 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，色素吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成[H]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，三碳化合物在光反应产生的NADPH和ATP的作用下被还原，进而合成有机物 【答案】A 【详解】A、光合作用的场所是叶绿体的类囊体膜和叶绿体基质，吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体膜上，但是光合作用相关的酶分布在类囊体膜和叶绿体基质上，A错误； B、还原阶段（C3的还原）需要消耗光反应阶段产生的ATP和NADPH，并储存能量，B正确； C、根据表格数据可知弱光（25%）下超级稻叶绿素含量、基粒厚度和片层数相对光强为100%均有增加，C正确； D、植物体能后在逆境下调整自身生理结构或者调节光能在叶片上的去向进行自我保护，所以弱光或强光条件下，超级稻都可通过调整叶绿体结构以增强适应逆境的能力，到这种能力也是有限的 ，D正确。 故选A。 10.Rubisco是光合作用中催化CO2固定的酶。研究者以自然界中某Rubisco为原型（WT），构建单个氨基酸随机替换的Rubisco突变体库，其中两种突变体与WT酶的活性如图所示。相关推测正确的是（    ） A．光照和CO2充足时Rubisco活性是影响光合速率的重要因素 B．CO2浓度超过一定值后曲线不再升高是受反应体系中C5量限制 C．Rubisco突变体库中大多数突变体酶的活性都高于WT型 D．模仿酶V266G改造作物中Rubisco能提高作物光能利用率 解题技巧点拨 光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP的生成，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。 【答案】A 【详解】A、影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的含量，温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等，所以光照和CO2充足时Rubisco活性是影响光合速率的重要因素，A正确； B、据图分析可知该实验的变量是CO2浓度与不同的Rubisco突变体，CO2浓度超过一定值后曲线不再升高主要是受反应体系中CO2固定的酶的酶活性，B错误； C、据图分析可知Rubisco突变体库中V266T突变体酶的活性高于WT型，而V266G突变体酶的活性低于WT型，有的高于WT型，有的低于WT型，C错误； D、据图分析可知Rubisco突变体库中V266G突变体酶的活性低于WT型，所以V266G改造作物中Rubisco会降低作物光能利用率，D错误。 故选A。 （建议用时：30分钟） 一、选择题 1．（2025·北京·高考真题）“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，在清水和0.3g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是（    ） A．图1，水分子通过渗透作用进出细胞 B．图1，细胞壁限制过多的水进入细胞 C．图2，细胞失去的水分子是自由水 D．与图1相比，图2中细胞液浓度小 【答案】D 【分析】质壁分离的原理：当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而失水，细胞液中的水分就透过原生质层进入到溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁分离。 【详解】A、图1中，水分子通过渗透作用进出细胞，A正确； B、细胞壁有保护和支撑的作用，所以限制过多的水进入细胞，维持细胞形态，B正确； C、图2，细胞发生质壁分离，此时失去的水分子是自由水，C正确； D、与图1相比，图2中细胞发生质壁分离，此时细胞失去了水，所以图2细胞液浓度更大，D错误。 故选D。 2．（2025·北京·高考真题）某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息：本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前先浸泡15～20min，特别脏的衣物可减少浸泡用水量；请勿使用60℃以上热水。下列叙述错误的是（    ） A．该洗衣粉含多种酶，不适合洗涤纯棉衣物 B．洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解 C．减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度 D．水温过高导致酶活性下降 【答案】A 【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；酶的特性：专一性、高效性、作用条件温和；酶促反应的原理：酶能降低化学反应所需的活化能。 【详解】A、酶具有专一性，纯棉衣物的主要成分是纤维素，而该洗衣粉含有的酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，均无法分解纤维素，故不会损坏纯棉衣物，A错误； B、洗涤前浸泡可延长酶与污渍的接触时间，有利于酶与污渍结合催化其分解，B正确； C、一定范围内，减少用水量会提高酶的浓度，从而加快反应速率，C正确； D、酶活性的发挥需要适宜温度，高温会破坏其空间结构导致酶活性下降，故勿使用60℃以上热水，D正确。 故选A。 选项 部位1 部位2 部位3 部位4 A 大量 少量 少量 无 B 大量 大量 少量 无 C 少量 大量 无 少量 D 少量 无 大量 大量 3．（2025·北京·高考真题）下图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产生ATP的量不同。以下选项正确的是（    ） A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】有氧呼吸过程分为3个阶段： 第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，释放少量能量，场所：细胞质基质， 第二阶段：丙酮酸和H2O彻底分解为CO2和[H]，释放少量能量，场所：线粒体基质， 第三阶段：[H]和O2结合产生H2O，释放大量能量，场所：线粒体内膜。 【详解】部位1是线粒体基质，进行有氧呼吸第二阶段的反应，产生少量ATP，部位2是线粒体内膜，进行有氧呼吸第三阶段的反应，可以产生大量ATP，部位3是线粒体外膜，没有ATP生成，部位4是细胞质基质，可以进行有氧呼吸第一阶段的反应，产生少量ATP，C正确。 故选C。 4．（2025·北京·高考真题）2025年，国家持续推进“体重管理年”行动。为践行“健康饮食、科学运动”，应持有的正确认识是（    ） A．饮食中元素种类越多所含能量越高 B．饮食中用糖代替脂肪即可控制体重 C．无氧运动比有氧运动更有利于控制体重 D．在生活中既要均衡饮食又要适量运动 【答案】D 【分析】“健康饮食、科学运动” 是保持身体健康和合理体重的重要方式。健康饮食强调营养均衡，包含各种营养素；科学运动则要根据个人情况选择合适的运动类型和强度。 【详解】A、饮食中的能量主要取决于有机物（糖类、脂肪、蛋白质）的含量，而非元素种类。例如，脂肪仅含C、H、O三种元素，但单位质量供能最高。元素种类多与能量无关，A错误； B、糖类和脂肪均可供能，但脂肪储能更高。若用糖代替脂肪但总热量未减少，反而可能因糖分解快导致饥饿感增强，且过量糖会转化为脂肪储存，B错误； C、无氧运动（如短跑）主要消耗糖原，而有氧运动（如慢跑）能持续分解脂肪供能，更利于减脂和控制体重，C错误； D、均衡饮食保证营养全面，适量运动促进能量消耗，二者结合是科学控制体重的关键，D正确； 故选D。 5．（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、给光源加滤光片相等于降低了光照强度，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。 6．（2023·北京·高考真题）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　　） A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 【答案】C 【分析】本实验的自变量为光照强度和温度，因变量为CO2吸收速率。 【详解】A、CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确； B、在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确； C、CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误； D、图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 故选C。 7．（2022·北京·高考真题）光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出（　　） A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小 D．10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 【答案】D 【分析】由题图分析可得： （1）图中所展现有两个影响光合速率的因素：一个是CO2的浓度，另一个是温度。 （2）当温度相同时，光合速率会随着CO2的浓度升高而增大；当CO2的浓度相同时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小。 （3）当CO2浓度为200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L-1时，最适温度接近40℃。 【详解】A、分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小，A正确； B、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L-1时，最适温度接近40℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B正确； C、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，光合速率随温度的升高而改变程度不大，光合速率在温度的升高下，持续在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小，C正确； D、分析题图可知，10℃条件下，CO2浓度为200μL·L-1至370μL·L-1时，光合速率有显著提高，而370μL·L-1至1000μL·L-1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370μL·L-1时与1000μL·L-1时，两者光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。 故选D。 8．（2025·北京大兴·模拟预测）研究人员将经不同预处理后的玉米根原生质体（质膜富含水通道蛋白）转入低渗溶液中进行实验，结果如图所示。下列分析错误的是（　　） 1．对照；2．抗血清组；3．HgCl2组；4．HgCl2 +β-巯基乙醇组 A．对照组原生质体在低渗溶液中快速膨胀并破裂 B．抗血清与原生质体质膜上水通道发生了特异反应 C．抗血清抑制原生质体膨胀的作用机理与HgCl2相同 D．β-巯基乙醇可以逆转HgCl2 对原生质体膨胀的抑制作用 【答案】C 【分析】物质运输方式： 1.被动运输：分为自由扩散和协助扩散：①自由扩散：顺相对含量梯度运输；不需要载体；不需要消耗能量。②协助扩散：顺相对含量梯度运输；需要转运蛋白（包括载体蛋白和通道蛋白）参与；不需要消耗能量。 2.主动运输：能逆相对含量梯度运输；需要载体；需要消耗能量。 3.胞吞胞吐：物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜，从细胞外进或出细胞内的过程。 【详解】A、依据图示信息可知，对照组，在低渗溶液中，完全原生质体的百分比迅速下降，说明对照组原生质体在低渗溶液中快速吸水膨胀并破裂，A正确； B、与对照组相比较，抗血清组完全原生质体的百分比下降过程较为缓慢，说明抗血清与原生质体质膜上水通道发生了特异反应，进而导致水分子进入细胞的速率减慢，原生质体破裂也减缓，B正确； C、HgCl2会使蛋白质（水通道蛋白）变性，而抗血清与原生质体质膜上水通道发生特异性结合，抗血清抑制原生质体膨胀的作用机理与HgCl2不同，C错误； D、对照组与HgCl2 +β-巯基乙醇组的几乎结果相同，完全原生质体的百分比迅速下降（快速膨胀并破裂），而HgCl2组原生质体的百分比下降过程较为缓慢，说明β-巯基乙醇可以逆转HgCl2 对原生质体膨胀的抑制作用，D正确。 故选C。 9．（2025·北京顺义·一模）盐胁迫下，植物细胞膜上的H+-ATP酶和SOS1（Na+-H+逆向转运蛋白）协同作用，将Na+运出细胞，以维持胞内的低Na+水平（如图）。相关叙述错误的是（    ） A．H+由H+-ATP酶运出细胞的方式为主动运输 B．H+由SOS1运入细胞的方式为协助扩散 C．膜两侧的H+浓度梯度驱动Na+运出细胞 D．H+-ATP酶抑制剂可使胞内Na+水平降低 【答案】D 【分析】由题意可知，H+进入细胞为顺浓度梯度运输，Na+出细胞为逆浓度梯度运输，均通过Na+-H+逆向转运蛋白，H+顺浓度梯度进入细胞所释放的势能是驱动Na+转运到细胞外的直接动力，由此推出Na+-H+逆向转运蛋白介导的Na+跨膜运输为主动运输。 【详解】A、从图中可以看到，H+由H+-ATP酶运出细胞时，需要消耗ATP，而主动运输的特点就是需要载体蛋白且消耗能量，所以H+由H+-ATP酶运出细胞的方式为主动运输，A正确； B、H+由SOS1运入细胞时，是顺着浓度梯度进行的，并且需要SOS1（Na+-H+逆向转运蛋白）作为载体，协助扩散的特点是顺浓度梯度运输且需要载体蛋白，所以H+由SOS1运入细胞的方式为协助扩散，B正确； C、由图可知，SOS1（Na+-H+逆向转运蛋白）在将Na+运出细胞的同时，会将H+运入细胞，是利用膜两侧的H+浓度梯度驱动Na+运出细胞的，C正确； D、H+-ATP酶抑制剂会抑制H+-ATP酶的活性，使得H+运出细胞的过程受阻，膜两侧H+浓度梯度难以维持，进而影响SOS1（Na+-H+逆向转运蛋白）将Na+运出细胞，这样会导致胞内Na+水平升高，而不是降低，D错误。 故选D。 10．（2025·北京东城·二模）如下图，牛胰核糖核酸酶在尿素、β-巯基乙醇的处理下完全失去酶活性，但去除后几乎可100%自发恢复其天然酶活性。下列说法错误的是（    ） A．牛胰核糖核酸酶能催化RNA的水解反应 B．该酶是在核糖体上经脱水缩合过程形成的 C．尿素、β-巯基乙醇处理破坏了该酶的肽键 D．该酶的氨基酸序列决定了二硫键形成的位置 【答案】C 【分析】据图分析可知：使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶，则二硫键被打开，牛胰核糖核酸酶形成非折叠状态，没有活性；去除尿素和巯基乙醇，可形成二硫键，具有生物活性。 【详解】A、牛胰核糖核酸酶是一种核酸酶，核酸酶能催化核酸的水解反应，RNA属于核酸，所以牛胰核糖核酸酶能催化RNA的水解反应，A正确； B、绝大多数酶的化学本质是蛋白质，蛋白质是在核糖体上由氨基酸经脱水缩合过程形成的，由图可知该酶是蛋白质类型的酶，所以该酶是在核糖体上经脱水缩合过程形成的，B正确； C、从图中及题干信息可知，尿素、β - 巯基乙醇处理后，去除它们酶能恢复天然活性，说明尿素、β - 巯基乙醇处理没有破坏该酶的肽键，由图可知，是断开了二硫键，从而破坏了酶的空间结构，C错误； D、蛋白质的一级结构（氨基酸序列）决定了其高级结构，包括二硫键形成的位置，所以该酶的氨基酸序列决定了二硫键形成的位置，D正确。 故选C。 11．（2025·北京丰台·一模）三磷酸胞苷（CTP）参与磷脂和核酸的合成，CTPS是合成CTP的关键酶。CTPS基因启动子上具有原癌基因Myc表达产物的结合位点，CTPS含量升高时会聚合成一种丝状结构——“细胞蛇”。相关叙述正确的是（    ） A．CTP中的C代表胞嘧啶 B．细胞蛇属于生物膜系统 C．细胞蛇的形成与核苷酸代谢无关 D．Myc通过调控CTPS基因的表达促进细胞增殖 【答案】D 【分析】生物膜系统指的是细胞膜、细胞器膜和细胞核膜等。 【详解】A、CTP中的C代表胞胞苷（胞嘧啶+五碳糖），A错误； B、CTPS是一种酶，“细胞蛇”是由CTPS聚合形成的，说明细胞蛇的成分是蛋白质，而生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜和细胞核膜，生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质，因此细胞蛇不属于生物膜系统，B错误； C、CTP是由核苷酸和磷酸基团组成的，而CTPS是合成CTP的关键酶，CTPS含量升高时会聚合成一种丝状结构——“细胞蛇”，说明细胞蛇的形成与核苷酸代谢有关，C错误； D、已知CTPS基因启动子上具有原癌基因Myc表达产物的结合位点，cys通过促进CTPS的表达进而控制形成更多的CTP，CTP参与磷脂和核酸的合成，从而促进细胞增殖，D正确。 故选D。 12．（2025·北京西城·二模）研究人员选取大小、成熟度一致且无损伤的冬枣若干，放在不同温度条件下储藏，检测乙醇含量，结果如图。下列推断错误的是（　　） A．受损伤冬枣易滋生微生物而腐烂 B．储藏的冬枣细胞呼吸不产生CO2 C．乙醇是冬枣细胞无氧呼吸的产物 D．低温利于延长冬枣贮藏保鲜期 【答案】B 【分析】由图可知，自变量是温度和储藏时间，因变量是乙醇含量。 【详解】A、受损伤冬枣更容易滋生微生物，微生物分解导致其腐烂变质，A正确； B、据图可知，储藏的冬枣会产生乙醇，则同时会产生CO2，B错误； C、冬枣无氧呼吸会产生酒精和二氧化碳，C正确； D、由图可知，低温下，产生的乙醇少，消耗的有机物少，更有利于延长冬枣贮藏保鲜期，D正确。 故选B。 13．（2025·北京东城·一模）将玉米的P基因导入水稻后，测得不同光照强度下转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率，结果如下图。下列叙述错误的是（　　） A．转入的P基因可以提高水稻的气孔导度 B．光照强度为4时，气孔导度是限制原种水稻光合速率的主要因素 C．光照强度为8时，两种水稻的真光合速率约为25μmol·m-2·s-1 D．转基因水稻比原种水稻更适宜栽种在光照强度较强的环境中 【答案】B 【分析】1、光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜上进行的。 2、叶绿体中的光合色素吸收的光能，有两方面用途：一是将水分解成氧和[H]，氧直接以分子的形成释放出去，[H]则被传递到叶绿体内的基质中，作为活跃的还原剂，参与到暗反应阶段的化学反应中去；二是在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。这样光能就转变为储存在ATP中的化学能，这些ATP将参与光合作用第二个阶段的化学反应。 【详解】A、观察左图，在相同光照强度下，转基因水稻的气孔导度相对值普遍高于原种水稻。所以转入的P基因可以提高水稻的气孔导度，A正确； B、光照强度为4时，原种水稻光合速率随光照强度增加而增加，说明此时光照强度是限制原种水稻光合速率的主要因素，而非气孔导度（如果是气孔导度限制，增加光照强度光合速率不会增加），B错误； C、右图纵坐标为CO₂吸收速率（代表净光合速率），从图中可知光照强度为8时，两种水稻净光合速率约为20μmol·m⁻²·s⁻¹ 。从图中可知原种水稻和转基因水稻呼吸速率约为5μmol·m⁻²·s⁻¹ （光照强度为0时CO₂释放速率）。根据真光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率，可得真光合速率约为20 + 5 = 25μmol·m⁻²·s⁻¹ ，C正确； D、观察右图，在光照强度较强（大于8）时，转基因水稻的光合速率明显高于原种水稻，所以转基因水稻比原种水稻更适宜栽种在光照强度较强的环境中，D正确。 故选B。 14．（2025·北京石景山·一模）测定甲、乙两种植物在不同温度下的光合速率，结果如下图。下列叙述不正确的是（　　） A．35℃时，两种植物光合作用合成有机物的速率相等 B．两种植物的CO2吸收速率最大值接近 C．50℃时，植物乙能积累有机物而植物甲不能 D．增加CO2浓度后，两种植物的光合速率均可能上升 【答案】A 【分析】绿色植物利用光提供的能量，在叶绿体中把二氧化碳和水合成了淀粉等有机物，并且把光能转化成化学能，储存在有机物中，这个过程就叫光合作用。图示横坐标表示叶片温度，纵坐标为二氧化碳吸收率，代表净光合速率。 【详解】A、总光合速率=净光合速率+呼吸速率。由图可知35℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，35℃时两组植株的真正（总）光合速率无法比较，可见35℃时两组植株的光合作用合成的有机物无法比较，A错误； B、由图可知，甲种植物和 乙种植物曲线最高点相近，即两组植株二氧化碳吸收速率最大值接近，B正确； C、由图可知，50°C时乙种植物的CO2吸收速率仍大于零，可见净光合速率大于零，说明能积累有机物，而甲种植物的净光合速率为零，说明不能积累有机物，C正确； D、CO2是光合作用的原料之一，增加CO2浓度后，两种植物的光合速率均可能上升，D正确。 故选A。 二、非选择题 15．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的 增多。 (2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体 相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 (3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是 。 (4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义 。 【答案】(1) 电子显微镜 类囊体 (2)gk (3)BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 (4)BG响应光照强度变化，调控植物叶绿体发育（叶绿素含量），以实现不同光照条 件下光合效率最大化 【分析】叶绿体是进行光合作用的场所，叶绿体是双层膜结构，其内部含有基粒，基粒是类囊体堆叠而成，类囊体膜上含有光合作用有关的色素和酶。 【详解】（1）观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。因为光学显微镜的分辨率有限，无法观察到叶绿体内部的精细结构，而电子显微镜能够提供更高的分辨率，从而清晰地看到叶绿体的亚显微结构。基粒是由类囊体堆叠而成的结构。与野生型相比，突变体叶绿素含量升高，且 BG 基因功能缺失，观察可知突变体基粒中的类囊体（片层）增多。因为叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，类囊体增多可能是导致叶绿素含量升高的原因之一。 （2）已知 GK 蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG 蛋白可以与 GK 蛋白结合。GK 功能缺失突变体 gk 叶绿素含量降低，若 BG 通过抑制 GK 的功能影响叶绿体发育，那么双突变体 bggk 中，由于 GK 本身功能缺失，BG 也无法发挥抑制 GK 的作用，此时双突变体的表型应该与 gk 突变体相同。 （3）观察图 2 可知，随着 BG 蛋白与 GK 蛋白浓度比的增大，与 GK 蛋白结合的 DNA 片段逐渐减少，游离 DNA 片段逐渐增多。 这表明 BG 蛋白的存在阻碍了 GK 蛋白与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 。因为 GK 蛋白要发挥功能，需要与靶基因 CAO 的启动子 DNA 片段结合来调控基因表达，而 BG 蛋白浓度越高，这种结合就越少。所以，BG 抑制 GK 功能的机制是 BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合。 （4）从进化与适应的角度来看，生物体内的基因存在必然是对生物的生存和繁衍有积极意义的。突变体 bg 由于缺乏光响应基因 BG，其表型可能在某些环境条件下不利于生存。而正常存在光响应基因 BG 时，植物可以通过 BG 对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，例如，在光照过强时，BG 基因表达产物可能通过抑制 GK 功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时，可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。 16．（2023·北京·高考真题）学习以下材料，回答下面问题。 调控植物细胞活性氧产生机制的新发现 能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。 我国科学家发现一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。 在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。 (1)叶绿体通过 作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分 。 (2)结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是： ，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 (3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路： 。 ①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株 (4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以概括说明 。 【答案】(1) 光合 脂肪酸 (2)M酶活性下降使脂肪酸合成受阻，NADH 消耗减少，同时长时间光照促进产生NADH，NADH 含量升高，导致A 酸合成过多 (3)②④③① (4)线粒体与叶绿体之间通过A 酸-B 酸循环协同合作，将叶绿体中的[H]运输到线粒体氧化，以维持叶绿体内氧化还原稳态 【分析】本实验为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，由此揭示A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。 【详解】（1）叶绿体通过光合作用将CO2转化为糖。由于M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。可推测叶绿体也可以合成脂肪的组分脂肪酸。 （2）据图可知，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：M酶活性下降使脂肪酸合成受阻，NADH 消耗减少，同时长时间光照促进产生NADH，NADH 含量升高，导致A 酸合成过多。 （3）为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡（不出现叶片黄斑），但仍保留m基因的突变株（叶绿体中脂肪酸含量减低），通过对所获一系列突变体的详细解析，进而③鉴定相关基因，①确定相应蛋白的细胞定位和功能，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程，最后正确顺序为②④③①。 （4）结合题意和图文，叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要，叶绿体和线体协调配合，维持细胞的稳态与平衡：线粒体与叶绿体之间通过A 酸-B 酸循环协同合作，将叶绿体中的[H]运输到线粒体氧化，以维持叶绿体内氧化还原稳态。 17．（2025·北京海淀·一模）科研人员以作物甲为材料，探索利用生物工程技术提高光合效率的途径。 (1)图1是作物甲叶肉细胞中部分碳代谢过程的示意图。 图1中，叶绿体中R酶既催化CO2固定，也在某些条件下，催化C3和O2反应生成1分子C3和1分子2-P-乙醇酸，后者生成具有一定毒性的乙醇酸。乙醇酸可通过叶绿体外代谢途径Ⅰ合成丝氨酸，后者是组成 的基本单位。 (2)利用转基因技术将某种藻类编码乙醇酸脱氢酶（A酶）的基因、某种细菌编码天冬氨酸醛缩酶（B1酶）的基因、天冬氨酸脱氢酶（B2酶）的基因、乙醛酸-谷氨酸转氨酶（C酶）的基因和乙醛酸-天冬氨酸转氨酶（D酶）的基因转入作物甲，与原有的途径I相连，在叶绿体中分别建立了两个乙醇酸代谢旁支途径，即图2中的代谢途径Ⅱ和途径Ⅲ。 ①将编码上述4种酶的基因转入作物甲，能够实现的目的是：利用途径Ⅱ或途径Ⅲ，通过A酶 ，降低叶绿体基质中该物质的含量，避免在叶绿体积累；同时还能减少 ，提高光合效率。 ②构建作物甲中乙醇酸代谢旁支途径的技术流程是： 流程一：鉴定乙醇酸代谢旁支的相关酶基因→分别构建相关酶基因和荧光蛋白 基因融合的表达载体→分别导入叶肉细胞→检测表达载体的荧光与叶绿体的荧光。 流程二：将含有相关酶基因的表达载体共同导入叶肉细胞→分别建立相应的乙醇 酸代谢旁支途径。 流程一的目的是确定 ；流程二的检测指标是叶肉细胞中相关酶的表达量及 的含量变化。 (3)在叶绿体中新构建的两条乙醇酸代谢旁支途径中，途径Ⅱ优于途径Ⅲ，请阐述理由 。 【答案】(1)蛋白质 (2) 催化乙醇酸转化 碳丢失(或“碳以 CO2的形式逸散”） 相关酶均定位于叶肉细胞的叶绿体处 乙醛酸、甘氨酸和丝氨酸 (3)途径Ⅱ还能固定更多的氮 【分析】根据题意和图示可知，如图1叶绿体中所示的环形反应的生理过程为卡尔文循环，该循环过程中发生的反应为：在光合作用中R酶催化C5与CO2 形成2分子3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸转化成C3，然后C3接受来自光反应产生的NADPH的还原剂氢以及酶的催化作用下形成有机物和C5。除外在某些条件下，R酶还可以催化C5和O2反应生成1分子C3和1分子 2-磷酸乙醇酸，后者在酶的催化作用下转换为乙醇酸后通过膜上的载体（T）离开叶绿体。再经过代谢途径Ⅰ最终将2分子乙醇酸转换为1分子甘油酸，并释放1分子 CO2。 【详解】（1）蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的，丝氨酸是构成蛋白质的基本单位之一。 （2）①将编码上述4种酶的基因转入作物甲，目的是利用途径Ⅱ或途径Ⅲ，通过A酶等相关酶的作用，将乙醇酸转化为其他物质，从而降低叶绿体基质中乙醇酸的含量，避免其在叶绿体积累。因为乙醇酸具有一定毒性，其积累会对光合作用产生不利影响，降低乙醇酸含量同时还能减少碳的丢失，进而提高光合效率。 ②过程一的目的是确定相关酶基因是否成功导入叶肉细胞并且定位是否正确，即确定相关酶基因是否导入叶绿体（通过检测表达载体的荧光与叶绿体的荧光是否重合等判断）。过程二的检测目标是叶肉细胞中相关酶的表达量以及乙醇酸等代谢产物如乙醛酸、甘氨酸和丝氨酸的含量变化，以了解新构建的乙醇酸代谢旁交途径是否正常发挥作用以及对代谢产物含量的影响。 （3）由图可知，叶绿体中新构建的两条乙醇酸代谢旁交途径中，途径Ⅱ优于途径Ⅲ，因为途径Ⅱ还能固定更多的氮。 18．（2025·北京门头沟·一模）心脏肥大会增加心力衰竭风险，线粒体功能障碍是心脏肥大的关键因素之一，E蛋白在线粒体功能中发挥关键作用，为探究蛋白对心脏肥大的作用及机制，科研人员开展相关研究。 (1)线粒体是细胞进行 的主要场所，丙酮酸在此彻底氧化分解，产生 ，释放能量，生成大量ATP，为细胞生命活动供能。 (2)E蛋白主要位于成年小鼠心脏线粒体中，在心脏肥大诱导的小鼠心脏中表达量降低。为研究E蛋白对心脏肥大的作用，科研人员对小鼠进行不同处理并测量各组小鼠心脏体积，结果如下图。结果表明 。 (3)科研人员对线粒体中的蛋白进行分析，发现E蛋白可能与S蛋白相互作用，科研人员利用红色荧光蛋白和绿色荧光蛋白分别标记小鼠的E蛋白和S蛋白，显微镜下观察该小鼠心肌细胞，发现 ，支持上述推测。 (4)进一步实验发现E蛋白通过S蛋白提高ATP含量并抑制线粒体活性氧的增加进而调节线粒体功能，请在下表中完善实验处理（填字母），并写出相应的结果（“+”越多代表含量越多）。 A．过表达E蛋白    B．E蛋白抑制剂    C．过表达S蛋白    D．S蛋白抑制剂 组别 材料 处理 ATP含量 线粒体活性氧水平 ① 心肌细胞 缓冲液处理 ++++ + ② 心肌肥大诱导 + ++++ ③ 心肌肥大诱导，Ⅰ Ⅲ Ⅳ ④ 心肌肥大诱导，Ⅱ + ++++ (5)结合上述研究成果，提出一条在心脏肥大诊断或治疗方面的应用前景 。 【答案】(1) 有氧呼吸 CO2和水 (2)E蛋白能缓解心脏肥大 (3)红色荧光和绿色荧光在心肌细胞线粒体中重叠 (4) A +++ ++ AD (5)诊断：检测蛋白的表达水平，治疗：开发增强蛋白活性或促进蛋白表达的药物 【分析】线粒体是有氧呼吸的主要场所，其内部可以进行有氧呼吸的第二、三阶段，在第二阶段中，可以在线粒体基质将丙酮酸分解为二氧化碳和NADH，释放少量的能量，而在第三阶段可以由前两个阶段的NADH与氧气结合生成水，释放大量的能量，因此线粒体与细胞中能量的供应有很大关系。 【详解】（1）线粒体是有氧呼吸的主要场所，其内部可以进行有氧呼吸的第二、三阶段，在第二阶段中，可以在线粒体基质将丙酮酸分解为二氧化碳和NADH，释放少量的能量，而在第三阶段可以由前两个阶段的NADH与氧气结合生成水，释放大量的能量； （2）结果如图所示，1组是正常形态，2组只进行心脏肥大诱导，心脏明显变大，3组只进行过表达E蛋白处理，心脏体积小于1组，4组既进行心脏肥大诱导，又进行过表达E蛋白处理，心脏体积小于2组，得出结论E蛋白能缓解心脏肥大； （3）科研人员对线粒体中的蛋白进行分析，发现E蛋白可能与S蛋白相互作用，科研人员利用红色荧光蛋白和绿色荧光蛋白分别标记小鼠的E蛋白和S蛋白，显微镜下观察该小鼠心肌细胞，如果发现红色荧光和绿色荧光在心肌细胞线粒体中出现重叠现象，说明E蛋白与S蛋白相互作用，互相影响； （4）实验要遵循等量原则和对照原则，处理组①和②都是对照组，结合题意E蛋白通过S蛋白提高ATP含量并抑制线粒体活性氧的增加进而调节线粒体功能，所以处理组③心肌肥大诱导，填空①填写A.过表达E蛋白，与处理组④心肌肥大诱导，填空④填写A.过表达E蛋白和 D.S蛋白抑制剂，二者形成相互对照，处理组③中过表达E蛋白正常发挥作用，ATP含量比处理组②高，同时抑制线粒体活性氧的增加，所以线粒体活性氧水平应该低于处理组④； （5）结合上述研究成果，提出一条在心脏肥大诊断或治疗方面的应用前景，E蛋白在线粒体功能中发挥关键作用，结合第2问，E蛋白可以缓解心脏肥大，结合第4问E蛋白通过S蛋白提高ATP含量并抑制线粒体活性氧的增加进而调节线粒体功能，因此可以诊断检测  E / S  蛋白的表达水平，在治疗方面开发增强  E / S  蛋白活性或促进  E / S  蛋白表达的注射剂类等药物。 19．（2025·北京石景山·一模）学习以下材料，回答以下问题。 肥胖者脂肪细胞中线粒体受损现象的揭秘 线粒体是细胞的“动力车间”。研究发现肥胖个体的脂肪细胞中出现功能减弱的碎片化线粒体，碎片化线粒体通过细胞的自噬作用被清除，因此数量减少。某研究团队对此现象进行了探究。 研究者分别从高脂饮食小鼠和正常饮食小鼠体内分离出成熟脂肪细胞进行检测，发现在高脂饮食小鼠的脂肪细胞中，编码RalA酶的RalA基因表达量大大增加。随后，该团队构建了脂肪组织RalA基因特异性缺失的模型小鼠RalAK-，发现在吃普通食物的情况下，RalAK-和野生鼠的体重无明显差别；而换成高脂饮食后，RalAK-的体重增加水平明显小于野生鼠。电子显微镜成像结果显示，野生鼠在摄入高脂食物后，脂肪组织中的线粒体变小（呈球形），而RalAK-的线粒体始终处于功能更强的长杆状。 线粒体的分裂需要动力相关蛋白Drp1催化，主要发生在进行分裂的细胞中。Drp1的活性与线粒体的形态密切相关（如下图）。蛋白磷酸化酶PP2Aa可使Drp1的Ser637位点磷酸化，抑制其活性。进一步研究表明，RalA酶可与PP2Aa相互作用，解除Drp1的Ser637位点磷酸化，增强其活性，从而导致线粒体过度分裂和破碎，抑制其氧化功能。 上述研究解释了肥胖状态下脂肪细胞中线粒体功能障碍的原因，为改善肥胖者的能量代谢提供新的思路。 (1)脂肪细胞中的线粒体将有氧呼吸第一阶段产生的 进一步氧化分解，产生 ，同时释放能量。 (2)饲喂高脂饮食的RalAK-小鼠和野生鼠的实验中，研究者还检测了其他指标。与野生鼠相比，RalAK-小鼠的耗氧率 ，线粒体中控制有氧呼吸相关酶的基因表达量 。 (3)研究人员构建了蛋白磷酸化酶PP2Aa高表达（Drp1SD）和不表达的（Drp1SA）的脂肪细胞，测得Drp1SD细胞的线粒体明显更长，同时还测定细胞的有机物氧化分解速率，结果如下图。此实验的目的是 。 (4)根据文中信息，下列说法正确的是______。 A．脂肪细胞中的线粒体功能正常可防止能源物质过度堆积和肥胖 B．与未分裂的细胞相比，进行分裂的细胞中蛋白磷酸化酶PP2Aa活性升高 C．可开发RalA酶抑制剂作为保护线粒体的药物，解决肥胖症患者代谢问题 【答案】(1) 丙酮酸 CO2和H2O (2) 增加 增加 (3)探究Drp1Ser637磷酸化水平对线粒体形态及功能的影响 (4)AC 【分析】由题意可知，蛋白磷酸化酶PP2Aa可使Drp1的Ser637位点磷酸化，抑制其活性，RalA酶可与PP2Aa相互作用，解除Drp1的Ser637位点磷酸化，增强其活性，从而导致线粒体过度分裂和破碎，抑制其氧化功能，可开发RalA酶抑制剂作为保护线粒体的药物，解决肥胖症患者代谢问题。 【详解】（1）有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸进入线粒体进一步氧化，形成NADH和CO2（有氧呼吸第二阶段，同时释放少量能量），NADH与O2反应生成H2O（有氧呼吸第三阶段，同时释放大量能量）。 （2）由题意可知，野生鼠在摄入高脂食物后，脂肪组织中的线粒体变小（呈球形），而RalAK-的线粒体始终处于功能更强的长杆状，有氧呼吸增强，说明与野生鼠相比，RalAK-小鼠的耗氧率增加。线粒体中控制有氧呼吸相关酶的基因表达量增加。 （3）由题意可知，蛋白磷酸化酶PP2Aa可使Drp1的Ser637位点磷酸化，抑制其活性，RalA酶可与PP2Aa相互作用，解除Drp1的Ser637位点磷酸化，增强其活性，从而导致线粒体过度分裂和破碎，抑制其氧化功能，研究人员构建了蛋白磷酸化酶PP2Aa高表达（Drp1SD）和不表达的（Drp1SA）的脂肪细胞，检测Drp1SD细胞的线粒体性状和细胞的有机物氧化分解速率，其目的是探究Drp1的Ser637磷酸化水平对线粒体形态及功能的影响。 （4）A、脂肪细胞中的线粒体功能正常，保证呼吸作用正常进行，消耗效应的能源物质，可防止能源物质过度堆积和肥胖，A正确； B、蛋白磷酸化酶PP2Aa可使Drp1的Ser637位点磷酸化，抑制其活性，RalA酶可与PP2Aa相互作用，解除Drp1的Ser637位点磷酸化，增强其活性，从而导致线粒体过度分裂和破碎，抑制其氧化功能，与未分裂的细胞相比，进行分裂的细胞代谢更加旺盛，线粒体更加活跃，其中蛋白磷酸化酶PP2Aa活性降低，B错误； C、RalA酶可与PP2Aa相互作用，解除Drp1的Ser637位点磷酸化，增强其活性，从而导致线粒体过度分裂和破碎，抑制其氧化功能，抑制RalA酶活性可保护线粒体不被破坏，可开发RalA酶抑制剂作为保护线粒体的药物，解决肥胖症患者代谢问题，C正确。 故选AC。 20．（2024·北京丰台·二模）镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，科研人员进行了相关研究。 (1)镁是构成 的重要成分，水稻细胞内的光合色素还包括 。 (2)为探究镁对水稻光合作用的影响。将正常培养38天的水稻分别转移到无镁培养液（-Mg2+）和正常培养液（+Mg2+）中培养15天，对光合作用指标进行连续跟踪检测，测定光合色素含量相对值、Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率），结果如图1。推测前10天An变化不明显的原因是 ；10天后，An显著下降的原因是 。 (3)为进一步探究镁对水稻光合作用的影响，研究者将正常培养38天的水稻在缺镁和正常培养液中培养12天后，每3h检测一次Vcmax的变化，持续跟踪48h，结果如图2。实验结果表明 ，从而影响光合作用。为了验证缺镁前期对光反应的影响，还需要检测的指标有 （至少答出两个）。 (4)已知叶绿体中镁含量存在与Vc max相似的变化，且与叶绿体镁转运蛋白MGT3相关。为验证缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，设计实验如下表。请补全表中的检测指标 和图3中的实验结果。 组别 实验材料 实验处理 检测指标 对照组 缺镁培养的水稻植株 缺镁培养液 持续48h检测水稻叶片中的 实验组 正常培养液 (5)研究发现，RUBP羧化酶的活性依赖于Mg2+，根据上述研究内容解释短期缺镁影响水稻光合作用的机制 。 【答案】(1) 叶绿素 类胡萝卜素 (2) 植物可以利用体内原有的Mg2+，维持光合作用的正常进行 缺镁导致暗反应的碳固定速率下降 (3) Mg2+主要促进白天的碳固定，对夜间的碳固定无明显影响 ATP、NADPH、光反应速率、电子传递速率、氧气含量等光反应阶段指标 (4) MGT3基因的相对表达量 (5)缺Mg2+抑制MGT3基因的表达，MGT3蛋白含量降低使叶绿体中Mg2+含量下降，导致RUBP羧化酶的活性降低，从而抑制光合作用暗反应，降低水稻光合作用。 【分析】光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，首先是水在光下分解成氧气和H+，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合形成还原性辅酶Ⅱ（NADPH），在有关酶的催化作用下促使ADP与Pi反应生成ATP；暗反应是在叶绿体基质中进行的，二氧化碳与C5结合生成C3，即二氧化碳的固定。随后在有关酶的作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADHP还原。随后，一些C3经过一系列的反应形成糖类，另一部分C3经过一系列化学变化又形成C5。 【详解】（1）镁是构成叶绿素（包括叶绿素a和叶绿素b）的重要成分，水稻细胞内的光合色素还包括类胡萝卜素（包括叶黄素和胡萝卜素）。 （2）据图1分析，15天内，两种培养液中水稻的光合色素含量相对值无明显变化，且两条曲线无明显差异，说明缺镁对光合色素的含量无影响；而缺镁培养液中的水稻Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率）从10天后开始明显降低且低于正常培养液中的水稻，推测前10天An变化不明显的原因是植物可以利用体内原有的Mg2+，维持光合作用的正常进行；10天后，An显著下降的原因是缺镁导致暗反应的碳固定速率下降。 （3）分析图2可知，在黑暗条件下的水稻在缺镁和正常培养液中的Vc max相差不大，而在光照条件下，缺镁水稻的Vc max明显低于正常水稻，这表明Mg2+主要促进白天的碳固定，对夜间的碳固定无明显影响。为了验证缺镁前期对光反应的影响，还需要检测的指标有ATP、NADPH、光反应速率、电子传递速率、氧气含量等光反应阶段指标。 （4）由于缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，因此实验的检测指标为MGT3基因的相对表达量。与对照组相比，实验组的镁含量更高，因此实验组的镁转运蛋白MGT3含量应高于对照组。实验结果如图所示： （5）据题意，RUBP羧化酶的活性依赖于Mg2+，RUBP羧化酶是催化光合作用暗反应的酶，再根据上述研究内容可解释短期缺镁影响水稻光合作用的机制：缺Mg2+抑制MGT3基因的表达，MGT3蛋白含量降低使叶绿体中Mg2+含量下降，导致RUBP羧化酶的活性降低，从而抑制光合作用暗反应，降低水稻光合作用。 / 学科网（北京）股份有限公司 $