专题二 细胞的物质和能量代谢-【衡中学案】2026年高考生物二轮总复习学案（多选版）

025 专题二 细胞的物质和能量代谢 〈课标自省明确备考方向 2.2 细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域 2.2.1 说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响 2.2.2 解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转 2.2.3 换并储存为糖分子中的化学能 2.2.4 说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量 融会贯通构建知识网络 蛋白质 为ATP转化 →元素组成：③ RNA 有机物←一 本质← 提供条件 >简式：A一P~P~P 为酶合 催化作用 ← 作用← 成供能 水解酶 转化：ATP ① ADP+Pi+能量 酶 ATP 合成酶 专一性 特性← 细胞呼吸 人和动物等 作用条件较温和 条件产 化 >再生途径 光合作用 >绿色植物、 光合细菌 ② 机理 细胞 代谢 意义：生物体绝大多数生命活动的直接能源物质 影响酶活性的因素：温度、 影响 pH、数活剂、抑制剂： 因素 影响酶促反应的因素：温度 pH、底物浓度、酶浓度等 有 总反应式C,H0,t60,+6H,0海>6C0,+2H,0+能量 总反应式 ④ ← 个N 场所〉 和线粒体 光、色素、酶 条件 呼 光 三个 N C,H20,©2C,H,0,+4[H1+能量少量) 叶绿体类囊体的薄膜上 K 场所 阶段 光 反应式 2C,H.0,+6H,0每→6C0,+20[h1+能量少量) 水的光解和ATP,NADPH形成←物质变化应 合 02胞 24[H1+60,海→12H,0+能量（大量） NADPH、ATP、多种酶 ←条件 作 CO, 呼 无 场所 暗 氧 農 用 吸 C,H,0,每，2CH,0H(酒精)+2C0,+能量少量) ⑤ 应 反 或C,H20。每，2C,H0,轧酸)+能量（少量） C02的固定⑥ ←物质变化 应 吸 场所s 光、C02浓度、温度等 ←影响因素 影响因素 温度、02浓度、H20等 极念养析 筛查知识漏洞 1.细胞内各种化学反应都同时需要酶和ATP的参与。 () 2.ATP是高能磷酸化合物，含3个特殊化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能。 3.ATP与ADP相互转化速率快，且转化过程主要发生在细胞核内。 ( 4.葡萄糖中的化学能可由ATP中的化学能转化而来，也可转化为ATP中的化学能。 5.人体内某种酶的主要作用是切割、分解细胞膜上的“废物蛋白”，该酶的合成需要RNA、RNA和rRNA的 参与。 () 6.蛋白质磷酸化一般指在蛋白激酶催化下把ATP磷酸基团转移到底物蛋白质的氨基酸残基上的过程，因此蛋白 激酶能为相关蛋白质磷酸化过程提供活化能。 () 7.探究唾液淀粉酶活性的最适温度时，应设置0℃、37℃和100℃三个温度梯度进行实验，并记录实验数据。 (） 026 8.制作酸奶的过程中，乳酸菌可产生大量的丙酮酸和C02。 ( 9.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可以产生大量ATP。 10.细胞内的葡萄糖进入线粒体内参与有氧呼吸的前提条件是有氧气存在。 11.肌肉细胞中有氧呼吸产生的[H]与O2结合，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合，最终有[H]的积累。( 12.纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。 13.暗反应阶段不直接依赖光，夜间没有光反应，暗反应也能长时间进行。 ( 14.弱光条件下植物没有02的释放，说明未进行光合作用。 ( ) 15.在光补偿点时，植物的净光合速率等于呼吸速率。 ) 16.绿叶通过气孔吸收的CO2需要先和C结合生成C,才能被NADH还原。 ( 17.光照越弱，阴生植物光合作用越强；光照越强，阳生植物光合作用越强。 18.用绿色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，可提高大棚蔬菜的产量。 19.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度。 20.干旱初期，植物缺水主要影响光合作用的光反应。 ( 深控教材 练习长句描述 1.酶制剂适宜在低温下保存的原因： 2.C2+载体蛋白既具有运输功能，也具有催化功能的原因： 3.溶菌酶具有抗菌消炎的作用，原因是 4.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上有哪些特点与功能相适应： 5.细胞呼吸过程产生的NADH不能用于光合作用的暗反应，原因是 6.由于 因此检测酵母菌无 氧呼吸产生酒精时应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖 7.生活在土壤中的硝化细菌能 这两个化学反应中释放出的化学能，就被硝化细菌用来 8.增施有机肥可以提高作物产量的原因 重难盘查 突破核心考点 核心考点一 酶在细胞代谢中的作用 1.酶的概念关系图 息基酸←原料 核糖体←场所 合成绝大多数是蛋白质 合成 原料)核糖核苷酸 少数是RNA 场所)主要是细胞核 本质 由活细胞产生 来源 酶 作用 催化作用 机理 显著降低化学反应的活化能 特性 业 高效性 专一性 作用条件较温和 2.酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同” (1)-同 均需要与特定物质结合后才能发挥作用。如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经递质需与 突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合 (2)四不同 绝大多数为蛋白质，少数为RNA 酶 抗体 →全为蛋白质 化学本 激素 质不同 蛋白质、多肽、固醇、急基酸衍生物等 神经递质乙酰胆碱、多巴胺、谷魚酸、甘点酸等 027 几乎所有活细胞均产生 抗体 →只由浆细胞产生 )哺乳动物成熟的红细胞不产生 来源 突触前神经元 激素 不同 由内分泌器官或细胞产生 神经递质)由神经细胞产生 唯一功能为降低化学反应的活化能，即 抗体 与特定抗原特异性结合，一般形成沉淀， 催化功能 →不能提供能量 被吞噬细胞吞噬消化 )只有酶才具有的作用 作用机 理不同 兴奋或抑制 与细胞膜上或细胞内受体结合，改变靶细激素 神经递质 与突触后膜上的特异性受体结合， 胞原有的生理活动，起调节作用 引起突触后膜膜电位发生变化 作为催化剂，在发挥作用前后数量及其 抗体)发挥作用后被吞噬消化 化学性质不变，且可反复多次使用 作用后去 神经 被吞噬细胞中溶酶体中的水解酶降解 激素 向不同 递质 发挥作用后失活 →发挥作用后被降解或回收 3.与酶有关的三类曲线 (1)酶的作用原理曲线（如图） 无催化剂活化态 有无机催 ①酶的作用原理是降低反应的活化能。 化剂催化 ②表示无催化剂催化时反应进行所需要的活化能的是ad段。 初泰 终态 反应物A 」产物P ③表示有无机催化剂催化时反应进行所需要的活化能的是d段，表示有酶催化时反应6 反应过程 进行所需要的活化能的是cd段。 ④无机催化剂降低的活化能是ab段，酶降低的活化能是ac段，故酶降低活化能的作用更显著。 (2)酶的特性曲线（如图）》 ①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有高加入酶加入无机催化剂 酶A 效性。 不加催化剂 酶B ②图2中两曲线比较，说明酶具有专一性。 时间 反应物浓度 (3)影响酶促反应速率的因素曲线 图1 图2 ①温度和pH pH= pH=13 pH=7 最适温度温度℃) 最适pH pH 温度℃ 甲 乙 图甲和图乙显示，温度过高、过酸、过碱都会使酶失活，而低温只是使酶的活性降低，并未破坏酶的空间结构，条 件适宜时酶活性可恢复。 从图丙和图丁可以看出，反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。 ②反应物浓度和酶浓度 图甲中，OP段的限制因素是反应物浓度；图乙中，反应物充足，其他条 件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。 4.酶的相关实验设计 反应物浓度 酶浓度 (1)酶的催化作用 对照组：反 清水 检测反应物是否被分解 实验组： 物 等量相应的酶溶液 028 (2)酶的专一性 酶「对照组：反 相应酶溶液 不 检测反应物是否被分解 同（实验组： 物 等量的另一种酶溶液 对照组 等量相同 相应反应物 反应物不同 实验组 的酶溶液 检测反应物是否被分解 等量的另一种反应物 (3)酶的高效性 对照组：反 无机催化剂 检测 反应物分解速率 实验组：物 等量相应的酶溶液 (4)温度对酶活性的影响 底物 各自在所控制 的温度下处理 底物与相应温 在各自所控制 的温度下保温 检测 酶 一段时间 度的酶混合 一段时间 (5)pH对酶活性的影响 酶液 酶液 酶液 ... 各自与等量底物混合 反应一段时间 检测 》真题感悟 常考题型一酶的本质、作用和特性 例1(20，河北卷下列关于酶的叙述，正确的是 () A.作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物 B.胃蛋白酶应在酸性、37℃条件下保存 C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上 D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶 例2广东卷)现有种天然多降解酶、其肤链由4段序列以C5-A3-版-CB方式连接而成。研 究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功 能，下列分析错误的是 () 纤维素类底物 褐藻酸类底物 肽链 W W2 S S2 Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++ Ce5 + ++ Av3 -Bi-CB ++ +++ Ay3 +++ ++ Bi CB 注：一表示无活性，+表示有活性，+越多表示活性越强。 A.Ay3与C5催化功能不同，但可能存在相互影响 B.Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关 C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关 D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关 |3.(2024·湖南卷)某同学将质粒DNA进行限制酶酶切时，发现DNA完全没有被酶切，分析可能的原因并 提出解决方法。下列叙述错误的是 () A.限制酶失活，更换新的限制酶 B.酶切条件不合适，调整反应条件如温度和酶的用量等 029 C.质粒DNA突变导致酶识别位点缺失，更换为正常质粒DNA D.酶切位点被甲基化修饰，换用对DNA甲基化不敏感的限制酶 例4（②25：辽宁卷）下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述正确的是 A.基本单位是脱氧核苷酸 B.在细胞内或细胞外均可发挥作用 C.当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应 D.为维持较高活性，适宜在70℃~75℃下保存 )》解题攻略 酶的作用及本质 化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 合成原料 氨基酸 核糖核苷酸 合成场所 核糖体 细胞核（主要） 来源 一般活细胞中均能产生 生理功能 具有生物催化功能 作用场所 细胞内或细胞外 常考题型二酶的影响因素及相关实验分析 例5(2D5·四川卷)D阿洛酮辅是一种低热量多功能糖，有助于 30 肥胖人群的体重管理。C。2+可协助酶Y催化D-果糖转化为 D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件（含。 20 一100g.LD-果糖 C。2+条件)下，测定不同浓度D-果糖的转化率（转化率=产物器10/ -300gLD-果糖 500g.LD-果糖 量/底物量×100%)，其变化趋势如下图。下列叙述正确的是 2 3 4 () 反应时间) A.升高反应温度，可进一步提高D-果糖转化率 B.D-果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强 C.若将C。2+的浓度加倍，酶促反应速率也加倍 D.2h时，三组中500g·L果糖组产物量最高 例(25·北京卷)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：洗涤前无浸 泡15~20mi,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 例？125江苏卷)为探究淀粉降是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步经如表。下列相关叙述 合理的是 () 步骤 甲组 乙组 丙组 ① 加入2mL淀粉溶液 加入2mL淀粉溶液 加入2mL蔗糖溶液 ② 加入2mL淀粉酶溶液 加入2mL蒸馏水 ③ 60℃水浴加热，然后各加入2mL斐林试剂，再60℃水浴加热 A.丙组步骤②应加入2mL蔗糖酶溶液 B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性 C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖 D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀 030 8.(2025·浙江1月卷)取鸡蛋清，加入蒸馏水，混匀并加热一段时间后，过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为 反应物，探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响，实验结果如表所示。 组别 1 2 3 4 5 温度（℃） 27 37 47 67 滤液变澄清时间(min) 16 9 4 6 50min未澄清 据表分析，下列叙述正确的是 ( A.滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关 B.组3滤液变澄清时间最短，酶促反应速率最快 C.若实验温度为52℃，则滤液变澄清时间为4~6mim D.若实验后再将组5放置在57℃，则滤液变澄清时间为6min )解题攻略 L.“四步法”分析酶的实验题 (1)分析实验目的，确定自变量与因变量（检测指标）。 (2)明确实验原理（新情境题的题干中会有提示，要注意提炼）。 (3)准确书写实验步骤，注意遵循实验的对照原则、单一变量原则及科学性原则。酶相关实验常常是用表格形 式呈现实验步骤。 (4)如果是选择题，要依据实验原理、实验原则，利用所学的生物知识进行综合分析，然后作出判断；如果是非 选择题则应注意联系教材知识综合分析，以确定所填答案。 2.检测试剂的选择 (1)若物质反应前后均能与试剂发生反应，例如麦芽糖和水解后形成的葡萄糖均能与斐林试剂反应，再如蛋白 质和水解后形成的多肽均能与双缩脲试剂反应，则此类试剂不能选用。 (2)若物质反应前后均不能与试剂反应，例如蔗糖和水解后形成的单糖均不能与碘液反应，此类试剂也不能选用。 核心考点二■ATP在细胞代谢中的作用 1.明辨ATP的结构及拓展 A P~PP G…GTP 核糖腺嘌呤 核糖 A改变 C…CTP 腺苷(A)】 U…UTP 腺苷一磷酸AMP 改变 (腺嘌呤核糖核苷酸，RNA的基本组成单位之一) P~P~P G…dGTP 腺苷二磷酸一ADP 核糖 A改变 C…dCTP T…dTTP 腺苷三磷酸一ATP 脱氧腺苷三磷酸(dATP) (1)1分子ATP=1分子腺苷+3分子磷酸基团。 ATP:A-P-P-P 核苷酸： A (2)ATP中含有两个特殊的化学键，其中远离腺苷的特殊化 A:腺 A:腺嘌呤 学键容易水解与合成。 ACG DNA: (3)辨析几种不同物质中A的含义 ATGC RNA:AUGC 2.能量转换过程和ATP的产生与消耗 A:腺嘌呤脱氧核苷酸A:腺嘌呤核糖核苷酸 发生于叶绿体类囊体薄膜上 植物 光反应：光能 色素吸收、传递、转化、 ATP和NADPH中的化学能 主要去路「 暗反应C,的还原 热能 散失 机械能（如肌肉收缩） 氧化分解 细菌 细胞呼吸有机物 （有02或无02) 能量 化学能 ATP 去 电能（神经传导、生物发电） 路 真菌 物质运输所需能量（主动运输） 发生于细胞质基质和线粒体中 动物 光能（萤火虫发光） 原核生物发生于细胞质中和细胞膜上) 物质合成所需能量等 031 3.细胞中ATP产生速率与O,供给量之间关系的曲线解读 A点：在无氧条件下，肌细胞可通过无氧呼吸分解有机物，ATP产生速率慢 ·AB段随着O,供给量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生速率逐渐加快 B AC A ,BC段：O,供给量超过一定范围后，ATP的产生速率不再增加，此时的限制因素可能是酶等 0 0,供给量 (1)当横坐标表示呼吸作用强度时，ATP产生速率的变化曲线应该从原点开始。 (2)哺乳动物成熟的红细胞中，ATP的产生速率几乎与O2供给量无关。 )真题感落 常考题型一ATP的结构、来源和利用 列(2024，全国甲卷}ATP可为代谢提供能量，也参与NA的合成.ATP结构’B0 如图所示，图中~表示特殊化学键，下列叙述错误的是 (）PPP 、腺嘌呤 核糖 A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B.用a位2P标记的ATP可以合成带有2P的RNA C.B和y位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂 D.光合作用可将光能转化为化学能储存于B和γ位磷酸基团之间的特殊化学键 例2(222：北京卷)AP是细胞的能量“通货，关于AP的叙述结误的是 ( A.含有C、H、O、N、P B.必须在有氧条件下合成 C.胞内合成需要酶的催化 .可直接为细胞提供能量 例3(202：江苏卷)下列关于细胞代谢的叙述正确的是 A.光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化 B.供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇 C.蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP D.供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP 例4(22，：新江1月卷)下列关于象苷三磷酸分子的叙述，正确的是 ( A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键（特殊化学键）》 C.在水解酶的作用下不断地合成和水解 D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带 】解题攻略 1.细胞内产生与消耗ATP的常见结构 转化场所 常见的生理过程 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 产生ATP:光反应阶段 叶绿体 消耗ATP:暗反应阶段、自身DNA复制、转录和蛋白质合成等 产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段 线粒体 消耗ATP:自身DNA复制、转录和蛋白质合成等 核糖体 消耗ATP:蛋白质的合成 细胞核 消耗ATP:DNA复制、转录等 032 2.关于ATP的两个“不是” (1)ATP不是能量。ATP是一种高能磷酸化合物，是一种直接的能源物质，不能将两者等同。 (2)ATP不是细胞内的唯一直接能源物质，如GTP、UTP、CTP也可为生命活动直接供能。 常考题型二ATP与ADP相互转化过程 列5.（海南卷）研究人员将P标记的磷酸注人活的离体肝细胞.1~2mm后迅速分离得到细跑内的AT严。结 果发现ATP的末端磷酸基团被2P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下 列有关叙述正确的是 () A.该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性 C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等 D.ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内 例6，（新江卷）AP是铜胞中的能量道货，下列叙论正确的是 ( ) A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量 B.ATP一ADP循环使得细胞储存了大量的ATP C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团 D.ATP分子中的2个特殊化学键不易断裂水解 例？上海卷)下列化学反应属于水解反应的是 ( ①核酸→核苷酸②葡萄糖→丙酮酸③ATP→ADP A.①② B.①③ C.②③ D.①2③ 例 8.(全国I卷)在有关DNA分子的研究中，常用2P来标记DNA分子，用&、B、y表示ATP或dATP(d表示 脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A一P。~P。~Pv或dA一P.~Pe~P,)。回答下列问题： (1)某种酶可催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若用该酶把32P标记到DNA 末端上，那么带有2P的磷酸基团应在ATP的 (填“α”“B”或“y”)位上。 (2)若用带有P的dATP作为DNA生物合成的原料，将2P标记到新合成的DNA分子上，则带有2P的磷 酸基团应在dATP的 (填“α”“B”或“y”)位上。 》解题攻略 解答ATP相关问题时注意点 1.ATP、磷脂及核酸的组成元素相同，都是C、H、O、N、P。ATP中含有的五碳糖为核糖。 2.一个ATP分子含有两个特殊化学键，ATP中远离腺苷的那个特殊化学键容易形成和断裂。 3.吸能反应往往需要消耗ATP,放能反应往往产生ATP,人在运动状态下ATP和ADP的相互转化速率大于安静 状态下的转化速率。 4.物质出入细胞时，协助扩散不消耗ATP,主动运输、胞吞和胞吐消耗ATP。 5.生命活动所需要的ATP主要来自有氧呼吸。 6.无氧呼吸产生的ATP少，是因为大部分能量储存在不彻底的氧化产物（乳酸或酒精）中，没有释放出来。 核心考点三光合作用和细胞呼吸的物质和能量转化 1.整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解 第[热能、 CH1206 无氧呼吸第二阶段 细 ADP+能量< 酶 段ATP -质 4+2CH.0,无0 酶，2C,H.0(乳酸 (丙酮酸) 酶，2C,H,0H酒精》 60, +2C02 脚Uv 热能 2CH,03 能 ATP量 20H度6H,0 能量7热能 ADP+Pi ATP 体 12H,06C02 有氧呼吸第三阶段 有氧呼吸第二阶段 033 提醒：①不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因 不同。 ②丙酮酸能进入线粒体内进行彻底分解，但葡萄糖不能进入线粒体内。 ③无氧呼吸只在第一阶段产生[H],用来还原丙酮酸；无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。 2.光合作用和细胞呼吸过程的关系 (1)物质转变过程 [H 光 H,O H田 b 酶 (CHO) (CHO) 丙酮酸 1 HO NADP ② ③ ④ ⑤ 图中b~h表示的物质依次是O2、ATP、ADP、NADPH、C;、CO2、C3 ①~⑤表示的生理过程的具体场所依次是类囊体薄膜、叶绿体基质、细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜。 (2)相应元素转移过程 元素 转移过程 C02 暗反应 C 叶绿体基质 (CH2O) 有氧呼吸第一阶段丙酮酸 细胞质基质 有氧呼吸第二阶段C02 线粒体基质 H,0 光反应 0 类囊体薄膜 02 有氧呼吸第三阶段义H,0 线粒体内膜 有氧呼吸 H H,0 光反应 NADPH 暗反应 有氧呼吸第三阶段 叶绿体基质 (CH,O) 第一、二阶段 H,0 (3)能量转化过程 光能 光反应ATP和NADPH中活暗反应 有机物中稳 热能 跃的化学能 定的化学能 ATP中活跃的化学能 用于各项生命活动 光合作用 细胞呼吸 3.外界条件变化时，Cs、C3、NADPH、ATP物质的量的变化模式图 (1)光照强度变化 光 光 光照弱 -C3、ADP、NADP 唇 弱 光照强NADPH,C,、ATP、(CH,O)合成量 NADPH、Cs、ATP、(CHO)合成量 .C3、ADP、NADP 时间 时间 (2)C02浓度变化 c02 CO 4C02C0. 充足不足 不足充是.C、(CH,O)合成量、ADP、NADP Cs、NADPH、ATP C、(CH,O)合成量、ADP、NADP NADPH,C5、ATP 时间 时向 034 》真题感悟 常考题型一细胞呼吸的过程 25,北京卷)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 的量不同。以下选项正确的是 () 选项 部位1 部位2 部位3 部位4 以 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 例 2.(2025·河南卷)甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜 块根的生长，其中酶I在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述 正确的是 () A.酶I主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气 B.低温抑制酶I的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率 C.酶I参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段 D.呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶I抑制剂会增加甜菜产量 例 3.(2025·甘肃卷)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，可用于评 估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼 吸速率，下列叙述正确的是 () A.状态3呼吸不需要氧气参与 B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质 C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0D.相比NADH,以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大 例 4.(2025·安徽卷)为探究水通道蛋白NPP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型(WT)及 NuPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT,模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓 度，结果见图1。 6 回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 原因是 有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B 或C时，E增多并累积（图2a);当加入F、G或H时，E也同样累积（图2b)。根据此结果，针对有氧呼 吸第二阶段代谢路径提出假设： 加入A E积累 E积累 加入G a)A→B→C→D→E →F→G→H h)A→B→C→D→E →F→G→H 丙二酸阻遏 图2 丙二酸阻遏 说明：字母A~H表示一系列分子。进人细胞内，胞外H浓度降低，但不会低于胞内的日浓度， D错误。 3.C两种质子泵既能运输H,还能催化ATP的合成或分解，所 以两种质子泵既有运输功能也有催化功能，A正确：V型质子 泵水解ATP消耗能量将H进行逆浓度运输，则转运H+的方 式为主动运输，B正确；耐盐植物的液泡膜上的H-ATPase质 子泵和Na/H+反向运输体系的活性随盐度升高而上调。 Na能够借助H电化学梯度进入液泡，以减少Na对细胞质 基质的伤害，所以耐盐植物通过V型和F型质子泵来维持细 胞质基质内的低Na水平，C错误；耐盐植物根尖细胞中，F型 质子泵分布在线粒体内膜上，催化ATP的合成，D正确。 4.D维生素D可以促进肠道对钙的吸收，人体内C2+可通过 细胞膜上的转运蛋白进出细胞，钙在离子态下易被吸收，A正 确；Ca2+通过肠上皮细胞腔侧膜Ca2+通道进人细胞的方式属 于被动运输，不需要能量，B正确；Ca2+通过Ca2+-ATP酶从 基底侧膜转出细胞，需要能量，属于主动运输，C正确：Na Ca2+交换的动力来自Na的浓度差，属于主动运输，D错误。 5.(1)P(2)a细胞膜内外两侧的Na浓度差形成的势能 (3)运输Na、K和催化ATP水解 【解析】(1)根据P侧含有糖蛋白可知，P为细胞外侧。 (2)当蛋白S将Na顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葫萄糖 伴随N也进入细胞，葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为偶 联转运蛋白参与的主动运输，类似图1中的过程。该过程 中，葡萄糖主动运输所需的能量来自细胞膜内外两侧的Na 浓度差形成的势能。(3)根据Na-K+泵的a亚基上既有 Na、K的结合位，点，又具有ATP水解酶的活性可知，Na-K 泵可以参与Na、K的运输，也可以催化ATP的水解。 专题二细胞的物质和能量代谢 融会贯通构建知识网络 ①高效性②显著降低化学反应的活化能③C,H、O、N、P 光能 ④C0,+H,0叶绿体(CH,0)+0, ⑤叶绿体基质⑥C,的还原⑦细胞质基质⑧细胞质基质 概念辨析筛查知识漏洞 1.提示：×细胞内有些化学反应无需酶的催化，也有很多化学 反应不需要ATP参与供能。 2.提示：×ATP中含2个特殊化学键。 3.提示：×ADP转化为ATP只发生在细胞质中，细胞质是细 胞代谢的主要场所，因此ATP转化为ADP主要发生在细胞 质中。 4.提示：V 5.提示：V 6.提示：×蛋白激酶能降低蛋白质磷酸化的活化能，不能提供 能量。 7.提示：×探究温度对唾液淀粉酶活性的影响时，可选择这三 个温度进行实验，但是探究最适温度时，应当选择更小的温度 梯度才能保证实验结果更加准确。 8.提示：×乳酸菌的呼吸作用中不产生二氧化碳。 9.提示：×根据教材中的光合色素吸收光谱可知，类胡萝卜素 不吸收红光。 10.提示：×有氧气存在是线粒体参与有氧呼吸的前提条件， 但是进入线粒体的是丙酮酸，而不是葡萄糖。 11.提示：×有氧呼吸和无氧呼吸产生的[H]均在后续过程中 参与反应被消耗掉，没有任何积累 12.提示：V 13.提示：×暗反应阶段不直接依赖光，但是依赖于光反应所 提供的一些物质，夜间暗反应不能长时间进行。 14.提示：×弱光条件下如果光合作用速率小于呼吸作用速 率，也不会有02释放。 15.提示：×在光补偿，点时，植物的总（实际）光合速率等于呼 吸速率。 16.提示：×C3在暗反应中被NADPH还原。 17.提示：×阴生植物和阳生植物光合作用强度都是在一定范 围内随光照强度增强而增强。 18.提示：×绿色塑料薄膜主要透过的光为绿光，光合色素对 绿光的吸收效率很低。 19.提示：V 20.提示：×缺水会导致气孔开度变小，进而影响C0,的吸收， 从而影响暗反应的进行。 深挖教材练习长句描述 1.温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温 时酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的 活性会升高 2.Ca2+载体蛋白发挥作用时需要磷酸化，参与Ca2+主动运输的 载体蛋白具有运输功能，同时也是一种能催化ATP水解的酶 3.溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，杀死细菌 4.线粒体内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积，为有氧呼 吸第三阶段有关的酶提供了附着位点；此外，基质中含有许多 与有氧呼吸有关的酶 5.细胞呼吸过程产生的NADH又叫还原型辅酶I,光合作用暗 反应需要的是还原型辅酶Ⅱ(NADPH),它们是两种不同的 物质 6.葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化 7.将土壤中的氨(NH)氧化成亚硝酸(HNO2),进而将亚硝酸氧 化成硝酸(HNO3)将二氧化碳和水合成糖类 8.有机肥被土壤中的微生物分解成CO2和无机盐，CO2是光合 作用的原料，无机盐可利于植物生长 重难盘查突破核心考点 核心考点一 例1.D一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物， 但其作用的反应物不一定是有机物，如过氧化氢酶作用的反 应物过氧化氢就是无机物，A错误；胃蛋白酶应在酸性、低温 下保存，B错误；酷酸杆菌是细菌，属于原核生物，不具有线粒 体结构，C错误：成年牛、羊等草食类动物肠道中有可以分解 纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶， D正确。故选D。 例2.B由表可知，Ce5具有催化纤维素类底物的活性，Ay3具 有催化褐藻酸类底物的活性，Ay3与Ce5催化功能不同，Ay3 -Bi-CB与Ce5-Ay3-Bi-CB相比，当缺少Ce5后，就不能 催化纤维素类底物，当Ay3与C5同时存在时催化纤维素类 底物的活性增强，所以Ay3与Ce5可能存在相互影响，A正 确；由表可知，不论是否与Bi结合，Ay3均可以催化S,与S2, 说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；由表可知，Ay3- Bi-CB与Ce5-Av3-Bi-CB相比，去除Ce5后，催化褐藻酸 类底物的活性不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与 Ce5无关，C正确；需要设置Ce5-Ay3-Bi、Ce5-Ay3-Bi- CB的对照检测2组肽链的活性，才能判断该酶对纤维素类底 物的催化活性是否与CB相关，D正确。故选B。 例3.B限制酶失活会使DNA完全不被酶切，此时应更换新的 限制酶，A正确；酶切条件不合适通常会使切割效果下降，调 整反应条件如温度和H等，调整酶的用量没有作用，B错误； 质粒DNA突变会导致限制酶识别位点缺失，进而造成限制酶 无法进行切割，此时应更换为正常质粒，C正确；质粒DNA上 酶切位点被甲基化修饰，会导致对DNA甲基化敏感的限制酶 无法进行酶切，此时应换用对DNA甲基化不敏感的限制酶，D 正确。故选B。 例4.B耐高温的DNA聚合酶的本质是蛋白质，基本单位为氨 基酸，A错误：耐高温DNA聚合酶在细胞内参与DNA的复 制，同时在体外的PCR反应中也能发挥作用，B正确；DNA聚 合酶催化NDA的复制过程还需要引物，否则无法起始合成，C 错误：高温保存会破坏酶活性，需低温保存，D错误。故选B。 例5.D题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使 酶的活性降低，从而降低D-果糖转化率，A错误；D-果糖的转 化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物(D-果糖)的浓度、反 应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的 活性强，B错误；Co+可协助酶Y催化反应，但C0+不是酶， 将C。+的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率加倍，酶促反 应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误； 转化率=产物量/底物量×100%，2h时，500g·L果糖组 的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根 据产物量=底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。 例6.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：洗涤前浸泡可延长酶与污 渍的接触时间，提高催化效率，B正确；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：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 例7.C丙组步骤②应加入2mL淀粉酶溶液，而非蔗糖酶溶液 验证淀粉酶专一性需保持酶相同而底物不同，若加入蔗糖酶 则无法证明淀粉酶的作用特性，A错误；第一次60℃水浴是 为酶提供最适温度以催化反应，第二次水浴是满足斐林试剂 与还原糖反应的条件，B错误；乙组（淀粉+蒸馏水）未加酶， 若未显色说明淀粉溶液中不含还原糖，若显色则可能底物被 污染或分解，因此乙组结果可用于判断淀粉溶液中是否含还 原糖，C正确：甲组淀粉水解为葡萄糖（还原糖），与斐林试剂 在水浴条件下呈砖红色；丙组蔗糖不能被淀粉酶水解，故丙组 不出现砖红色沉淀，D错误 例8.B浑浊的滤液为变性的蛋白质液体，滤液变澄清的时间与 该蛋白酶活性呈负相关，即蛋白酶活性越强，蛋白质水解越 快，滤液变澄清时间越短，A错误；组3滤液变澄清时间最短， 说明酶活性最高，酶促反应速率最快，B正确：若实验温度为 52℃，可能酶活性大于第3、4组，时间可能小于4im,C错 误；组5蛋白酶已经失活，实验后再将组5放置在57℃，滤液 也不会澄清，D错误。 核心考点二 例1.CATP为直接能源物质，y位磷酸基团脱离ATP形成ADP 的过程释放能量，可为离子主动运输等生命活动提供能量，A 正确；ATP分子水解两个特殊化学键后，得到RNA的基本单 位之一（腺嘌呤核糖核苷酸），故用α位2P标记的ATP可以 3 合成带有P的RNA,B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如 为RNA合成提供能量，故B和y位磷酸基团之间的特殊化学 键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用光反应，可将光能转 化为活跃的化学能储存于ATP的特殊化学键中，故光合作用 可将光能转化为化学能储存于B和γ位磷酸基团之间的特殊 化学键，D正确。故选C。 例2.BATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、 H、O、N、P,A正确；在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成 ATP,B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正 确；ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D 正确。 例3.B光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合 作用中产生的AP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生 的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误：供氧不足时，酵母 菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二 氧化碳，B正确；蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但能进行 有氧呼吸，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧 化[H]产生大量ATP,D错误。故选B。 例4.D一个ATP分子中含有一个腺苷（一个腺嘌呤和一个核 糖)、3个磷酸基团，具有2个高能磷酸键（特殊化学键），A错 误，B错误：酶具有专一性，ATP与ADP相互转化所需酶的种 类不相同，ATP水解酶催化ATP水解，ATP合成酶催化ATP 的合成，C错误：吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反 应一般与ATP的合成相联系，故ATP是细胞中吸能反应和放 能反应之间的纽带，D正确。 例5.B根据题意可知，该实验不能说明细胞内全部ADP都转 化成ATP,A错误：腺苷由腺嘌呤和核糖组成，不含磷元素，因 此2P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确；根据 题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，说明 ”P在3个磷酸基团中出现的概率不相等，C错误；该实验未涉 及ATP与ADP转化的场所，且细胞内ATP与ADP的相互转 化主要发生在细胞质基质，D错误。 例6.CATP的形成途径是光合作用和细胞呼吸，因此ATP中 的能量来自光能和细胞呼吸释放的能量，A错误；ATP一ADP 循环使得细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并 且处于动态平衡之中，B错误；ATP水解时远离腺苷的特殊化 学键断裂，形成ADP和，同时释放能量，C正确；ATP分子中 含有2个特殊化学键，远离腺苷的特殊化学键很容易水解，D 错误。 例7.B核酸在水解酶的作用下水解为核酸的基本组成单位核 苷酸；葡萄糖经过呼吸作用第一阶段转变为丙酮酸；ATP通过 水解，远离A的特殊化学键断裂，释放能量。故选B。 例8.(1)y(2)a 【解析】(I)ATP水解产生ADP时，断开远离腺苷的特殊化 学键，也就是将y位磷酸基团水解下来。所以ATP的一个磷 酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP时，应当是y位磷 酸基团发生了转移。(2)dATP作为DNA生物合成的原料时， 会脱掉远离腺苷的两个磷酸基团，如果需要将”P标记到新合 成的DNA分子上，则2P的磷酸基团应在dATP的Q位上才能 保留下来，进入DNA中。 核心考点三 例1.C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 2 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。 例2.B酶I在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶I主要 分布在线粒体基质中，催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗 水和丙酮酸，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应 产生二氧化碳和NADH,故低温抑制酶I的活性，有氧呼吸的 第二阶段减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正 确；酶I参与的有氧呼吸第二阶段生成AP较少，有氧呼吸 中生成ATP最多的是第三阶段，C错误；在生长期喷施酶I抑 制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少，细胞生长发育活动受 抑制，会减少甜菜产量，D错误。 例.C线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的 呼吸称为状态3呼吸，若以NADH为可氧化底物测定离体线 粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜， 所以需要氧气参与，A、B错误：葡萄糖不能直接进人线粒体进 行氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入 线粒体，所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0，C 正确：NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而丙酮酸需先经 过有氧呼吸第二阶段产生NADH等物质后再参与第三阶段， 所以相比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸速率较大，D 错误。 例4.(1)增强在低氧肋迫下，NtPP基因的过量表达株(OE)》 的根细胞呼吸速率和氧气浓度均明显高于WT组NADH (2)物质H能转化为A (3)低氧条件下，NPP基因过量表达株，根有氧呼吸增强，消 耗了更多的有机物，需要更多的光合产物输出，且对于植株来 说，进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞，而进行呼吸作用的 细胞是整个植株所有的细胞 (4)NADP*H2O 【解析】(1)据题图1分析，低氧条件下，与野生型组相比， PIP基因过量表达株(OE)组氧气浓度升高且呼吸速率增 加，故低氧胁迫下，PP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 增强。有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳 (无机物)、NADH(储存大量能量)并释放出少量的能量（绝大 部分以热能形式散失，少量用于合成ATP),其中的化学能大 部分被转化为NADH储存的能量。(2)在添加丙二酸的组织 悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积：当加入F、G 或H时，E也同样累积，再结合题图2中显示的代谢路径，可 知丙二酸的加入会导致E积累：分子A、B、C和F、G、日均为E 的前体或可通过代谢转化为E,表明有氧呼吸第二阶段代谢 路径存在循环特性，即日→A,故提出假设：物质H能转化为 A。(3)小问1可知，低氧条件下，与野生型相比，NtPIP基因 过量表达株的根有氧呼吸增强，消耗了更多的有机物，则 WPIP基因过量表达株需要更多的光合产物输出：对于植株 来说，进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞，而进行呼吸作用 的细胞是整个植株所有的细胞，因此低氧条件下，NtPP基因 过量表达株的叶片净光合速率高于野生型，由此才能满足低 氧条件下，WPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强。(4)光 反应中水在光下分解为H、O2和eˉ，eˉ经传递最终与H和 NADP结合生成NADPH,因此，光反应中最终的电子供体是 HO,最终的电子受体是NADP+。 例5.D由题干信息可知，采集到的蓝细菌其细胞内存在由两层 33 膜组成的片层结构，此结构可进行光合作用与呼吸作用，进行 光合作用时，光反应阶段可以将ADP和P转化为AP NADP+和H转化为NADPH,用于暗反应，有氧呼吸的第一 阶段和第二阶段都可以生成NADH,而DNA存在于蓝细菌的 拟核中，D正确，A、B、C错误。故选D。 例6.(1)叶绿体等渗(2)有机溶剂600(3)ATP、NADPH (4)变弱吸收（和转化）光能、裂解水分子(5)C0,、C5、与 暗反应有关的酶 【解析】(1)类囊体位于叶绿体内，故细胞破碎后，在适宜温 度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体内外膜，获得类囊体悬液。 经离心分离获得类囊体，为保持其活性，保持类囊体的渗透 压，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。(2)类囊体浓度 用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。由于叶绿素溶 解在有机溶剂，故吸取5L类囊体悬液溶于995uL的有机溶 剂溶液中，稀释200倍，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μgmL, 1mL=1000uL,则类囊体的浓度为600ug/mL。(3)光反应 产物有O,、NADPH和ATP。(4)已知荧光素PY的强弱与pH 大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，类囊体膜上 分布着光合色素（如叶绿素），在适宜光照下，这些色素能够 捕捉光能并将其转化为化学能。在类囊体膜上裂解水分子， 产生氧气、质子(H)和电子，其中氧气释放到胞外，质子在类 囊体腔内累积形成pH梯度，pH降低，荧光强度变弱。(5)要 进行暗反应，需要原料CO2、C5,也需要相关的酶。 例7.(1)叶绿素光敏色素类胡萝卜素 (2)提高施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶 片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR 减少 (3)BA处叶片线粒体呼吸与B处相同，但叶绿素含量低于 B处，其吸收转化传递光能弱于B处，故B处需要增大光照强 度，叶片具有较高的光补偿点 【解析】(I)叶绿素（主要是叶绿素a和b)是光合作用中的 主要色素，能吸收红光(600~700nm)用于光反应。光敏色素 是一种光受体蛋白，能吸收红光(R,600~700nm)和远红光 (FR,700~750nm),并通过构象变化传递光信号，调节植物 生长发育。在冠层中，B位置（低处）的R/FR较低，这是因为 上层叶片吸收了更多红光，导致下层红光减少、远红光相对增 多，从而降低了R/FR比例。类胡萝卜素（胡萝卜素、叶黄素） 主要吸收蓝光(400~500nm),不吸收红光，在冠层中，上层叶 片的类胡萝卜素吸收蓝光，减少了透射到下层的蓝光，导致B 位置PAR降低。(2)由表中数据可知，施氮肥提高了冠层叶 片对太阳光的吸收，其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合 成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光 增强，透射到下层的PAR减少。(3)据表可知，B处光合有效 辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光 和蓝紫光，远红光(700~750nm,FR)通常不能用于植物光合 作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点。 例8.（1)磷脂双分子层基粒 (2)水的光解丙酮酸、[H]氧气(0，)和二氧化碳(CO,) (3)途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物（如 H2O2),进而这些超氧化物被活性氧清除系统（如过氧化氢酶 等)清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤：途径②将叶绿 体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的 3 活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤 【解析】(1)叶绿体膜属于生物膜的范畴，生物膜的基本支 架是磷脂双分子层；叶绿体中含有许多由类囊体组成的基粒 扩展了受光面积。(2)据图分析，水在光下分解为O2和H+， 同时产生的电子经传递，可用于NADP+与H结合形成 NADPH,即生成NADPH所需的电子源自于水的光解。3H,O 被植物细胞吸收后参与光合作用，生成C63H2O。在有氧呼 吸的第一阶段，C,3H20。在细胞质基质中被分解成含有3H的 丙酮酸，产生少量的[H],并释放少量的能量；在有氧呼吸的 第二阶段，丙酮酸与3H,0在线粒体基质中被彻底分解生成 CO2和[3H],释放少量的能量；在线粒体内膜上完成的有氧 呼吸的第三阶段，[3H]与O,结合生成H,0,并释放大量的能 量。可见，用含H,0的溶液培养该绿藻，一段时间后，能进入 线粒体基质被H标记的物质有H,O、丙酮酸和[H]。培养液 中H,10被绿藻吸收后，在光合作用的光反应阶段被分解产 生02；在有氧呼吸的第二阶段，H20与丙酮酸被彻底分解 为C1802和[H],即产生的带180标记的气体有02和C02。 (3)据图分析，途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超 氧化物（如H,O,),进而这些超氧化物被活性氧清除系统（如 过氧化氢酶等)清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途 径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的 释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。 核心考点四 例1.D高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养 分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物 合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发 生萎蔫，C正确：高温使作物叶绿素降解，光反应生成的 NADPH和ATP减少，D错误。故选D。 例2.(1)有氧(2)压实组黄瓜根系中酒精含量更高多压 实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少关闭暗反应 (3)合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等 【解析】(1)有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，本 实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可 推测，其为有氧呼吸的中间产物。(2)相较于疏松组，压实组 黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产 物，所以压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强。由于压实组无氧 呼吸强，无氧呼吸释放的能量较少，为获得足够能量维持生命 活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减 弱，叶片气孔关闭，二氧化碳进入减少，光合作用暗反应阶段 首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄 瓜生长缓慢。(3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施 有合理施肥，避免不当施肥导致土壤结构破坏；适度翻耕，疏 松土壤；减少大型农业机械的不必要碾压等。 例3.(1)C02的固定(2)细胞质基质线粒体基质 (3)光呼吸呼吸作用7一10时，随着光照强度的增加，株 系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速 率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的 过程不能总光合速率=净光合速率+呼吸速率，呼吸速 率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为 二氧化碳的浓度，无法得出呼吸速率(4)与株系2和WT相 比，转基因株系1的净光合速率最大 【解析】（1)在光合作用的暗反应过程中，C02在特定酶的作 33 用下，与C结合形成两个C3,这个过程称作CO,的固定，故反 应①是CO2的固定过程。(2)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,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 细胞质基质、线粒体基质。（3)由图1可知，在线粒体中进行 光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO, 的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。7 10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼 吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳 释放，且整体上是消耗能量的过程，因此与WT相比，株系1 和2的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率+呼吸速 率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的 横坐标为二氧化碳的浓度，因此无法得出呼吸速率，故据图3 中的数据不能计算出株系1的总光合速率。(4)由图2、图3 可知，与株系2和T相比，转基因株系1的净光合速率最 大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。 例4.(1)基质ATP、NADPH (2)植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为 丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性 糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔 开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率加快 (3)减小小 (4)实验思路：以野生型植株W为参照，构建G酶表达量仅在 保卫细胞中增加的植株S和构建G酶表达量仅在保卫细胞中 减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组 植物在不同光照强度下的净光合速率。 预期结果：植株T净光合速率小于植株W,植株S净光合速率 大于植株W 【解析】(1)叶绿体中R酶催化C02固定，二氧化碳固定属 于暗反应过程，暗反应发生在叶绿体基质中。产物C?在光反 应生成的ATP和NADPH的作用下合成糖类等有机物，其中 ATP可以提供能量，NADPH作为还原剂并提供能量。(2)结 合图示和题干信息分析，相同光照条件下植株S保卫细胞中 G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用 于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细 胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收 加快，碳反应速率加快，从而使得植株S叶片的净光合速率高 于植株W。(3)叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化 C5与O2反应，C02和O2两种底物竞争R酶同一活性位点， 保持环境中C0,浓度不变，当02浓度从21%升高到40%时， 二氧化碳竞争R酶的能力减弱，碳反应速率减小，因此植株S 的净光合速率减小。相较于植株W,植株S在相同条件下气 孔开度相对较大，有利于二氧化碳的吸收，因此植株S的净光 合速率变化幅度较小。(4)为探究保卫细胞中G酶对植物光 合作用的影响，以野生型植株W为参照，构建G酶表达量仅 在保卫细胞中增加的植株S和构建G酶表达量仅在保卫细胞 中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三 组植物在不同光照强度下的净光合速率。根据上述分析，G 酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植株T净光合速 率小于植株W,植株S净光合速率大于植株W。 列5.(1)矿质营养H、e (2)提高这两组通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸 减少有机物消耗蒸腾作用 (3)呼吸强度细胞代谢 (4)叶绿素分解加快，胡萝卜素和叶黄素的颜色显现红光 【解析】(1)西兰花花球采摘后则仍能吸收空气中的C02, 但是水和矿质营养供应中断。水是光合作用的原料，在光反 应中，水裂解产生H、eˉ和O2。(2)据题图可知，三组实验 中花球的质量损失率均随着时间延长而提高。由于日光组和 红光组能通过光合作用合成有机物，抑制细胞呼吸，减少有机 物消耗，所以前3天日光组和红光组的质量损失率低于黑暗 组。日光诱导气孔开放，导致蒸腾作用增强从而散失较多水 分，所以第4天日光组的质量损失率高于黑暗组。(3)题图 中，第4天日光组和红光组的呼吸强度下降比黑暗组更明显， 但过氧化氢酶活性仍高于黑暗组，过氧化氢酶能将过氧化氢 分解为水和氧气，从而降低过氧化氢对细胞的损伤，因此推测 日光或红光照射能减轻细胞代谢过程产生的过氧化氢对细胞 的损伤，从而延缓衰老。(4)由于叶绿素分解加快，胡萝卜素 和叶黄素的颜色显现，所以第4天黑暗组西兰花花球出现褪 色、黄化现象。综合分析题图中结果，第4天时，红光组条件 下比日光组和黑暗组，叶绿素降低的幅度低，过氧化氢酶活性 最高，能延缓褪色、黄化、老化等现象，所以红光处理对西兰花 花球保鲜效果最明显。 核心考点五 例1.A二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO,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：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：给光源加滤光片改变光的颜 色可能会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低，比如将 蓝紫光改变为绿光会降低光合速率，C不符合题意；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。 例2.(1)红光和蓝紫光高等植物叶绿体中的叶绿素a和叶绿 素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝 紫光 (2)大于 (3)b在密闭容器中，组O,浓度与初始O,浓度M相同，说 明光合速率等于呼吸速率：C、d组延长光照时间O,浓度不再 增加，说明光合速率也等于呼吸速率；b组时光合速率大于呼 吸速率。综上所述，b组的光合作用速率最大 (4)升高 【解析】(1)光合色素为叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要 吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)b组氧 气浓度高于组，说明光合作用大于呼吸作用，整体表现为吸 收二氧化碳，释放氧气。因此，组二氧化碳浓度大于b组。 (3)密闭容器中，c的O,浓度不再增加，说明此时，由于CO,不 足，导致光合作用减弱等于呼吸作用。组O,浓度等于初始 浓度，也意味着光合作用等于呼吸作用。而b组，此时光合作 用仍然大于呼吸作用。综合来看，b组的光合作用速率最大。 (4)d组O2浓度等于c组是由于密闭容器中C02的限制，此时 光合作用速率等于呼吸速率，打开容器之后，提供了更多的 CO2,此时即便以c的光照强度仍然可以使得光合速率上升大 -33 于呼吸作用速率。 例3.(1)三细胞质基质葡萄糖分解（糖酵解）耐渍害 (2)胞间CO2浓度下降非气孔限制因素胞间C02浓度 与光合速率和气孔导度呈负相关 (3)脱落酸程序性死亡（细胞调亡） 【解析】(1)有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜进行，是有氧 呼吸过程中释放能量最多的阶段。乙醇发酵（无氧呼吸）的 场所是细胞质基质。葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH,该过 程需要NAD参与，所以氢接受体(NAD+)再生，有利于葡萄 糖分解的正常进行，由此可知，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越 高的品种能产生更多的能量维持生命活动的进行，更加耐渍 害。(2)由表可知，叶绿素含量与胞间C02浓度的相关系数为 负值，说明二者呈负相关。光合速率与蒸腾速率的相关系数 为0.95，为正相关，所以光合速率显著下降，则蒸腾速率呈下 降趋势。由于胞间CO2浓度与光合速率和气孔导度呈负相 关，即虽然气孔导度下降，但胞间C02上升，说明光合速率下 降主要由非气孔限制因素导致的。(3)脱落酸具有诱导气孔 关闭的功能，在受渍害时，其诱导气孔关闭，调整相关反应，防 止有毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力。渍害发生后，有 些植物根系细胞通过凋亡（程序性死亡），从而形成腔隙，进 一步形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 例4.(1)不相等温度a和c时的呼吸速率不相等 (2)温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但植物的根 部等细胞不进行光合作用，仍呼吸消耗有机物，导致植物体的 干重减少 (3)温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应速率 降低：温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低 (4)光合速率和呼吸速率差值 【解析】(1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，但 由于呼吸速率不同，因此叶片有机物积累速率不相等。 (2)在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但由于植 物有些细胞不进行光合作用如根部细胞，因此该植物体的干 重会减少。(3)温度超过b时，为了降低蒸腾作用，部分气孔 关闭，使CO,供应不足，暗反应速率降低；同时使酶的活性降 低，导致CO,固定速率减慢，C还原速率减慢，进而使暗反应 速率降低。(4)为了最大程度地获得光合产物，农作物在温 室栽培过程中，白天温室的温度应控制在光合速率与呼吸速 率差值最大时的温度，有利于有机物的积累。 例5.(1)基质C,ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有 机物(CH,O)中稳定的化学能 (2)光照强度CO,浓度曲线①光照强度高，光反应速率 快，产生更多的ATP和NADPH,使暗反应速率加快，光合速 率高 (3)用4C标记CO,,分别将S植株与WT植株置于相同的饱 和光照和适宜4CO,浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比 较S植株与WT植株的C,生成速率 【解析】(1)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，暗反应 的场所是叶绿体基质，因此ubisco在叶绿体基质中催化C 与CO2结合生成C,。在C,的还原过程中需要ATP和NADPH 提供能量，部分C,经过一系列反应形成(CH,O),这一过程中 能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物 (CH,0)中稳定的化学能。(2)①②曲线的自变量是有无补 光（光照强度），②③曲线的自变量是有无转入Rubisco基因 5 (Rubisco的含量)。据图分析，当胞间CO,浓度低于B点时， 曲线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定CO2的能 力强，当胞间C0,浓度高于B点时，曲线②与③重合，说明 Rubisco的量已经不是限制光合速率的因素，而曲线①的光合 速率高于曲线②③，曲线①有较高的光照强度，因此曲线②与 ③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但 是A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最 主要的限制因素是C02浓度。胞间C02浓度为300umol· mol'时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照 强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH,使暗反应 速率加快，光合速率高。（3)研究发现，在饱和光照和适宜 CO,浓度条件下，S植株固定CO,生成C3的速率比WT更快。 要验证此结论，实验思路为：用4C标记CO,,分别将S植株与 WT植株置于相同的饱和光照和适宜4C02浓度条件下，定时 检测C3放射性强度，比较S植株与WT植株的C3生成速率。 热点情境直击高考方向 命题热点二 1.B“大豆干花湿荚，亩收石八；大豆干荚湿花，有秆无瓜”，说 明植物在不同的生长发育时期对水分的要求不相同，合理灌 溉可以提高作物产量，A正确；“不稀不稠，一拃出头”，说明合 理密植是增加作物总产量的有效途径，在一定范围内，增加密 度，扩大叶面积，光合产物增加，产量上升，但种植密度过大 光合速率不再增加，而呼吸速率消耗的有机物增加，产量反而 减少，B错误；“白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧”说明白天 温度适宜、光照强，有利于植物进行光合作用，产生大量的有 机物，夜晚温度降低后，植物的细胞呼吸降低，减少有机物的 消耗，所以温差大有利于有机物积累，增加产量，C正确：“豆 锄三遍”是给豆类松土和除去杂草，松土有利于根的有氧呼 吸，避免无氧呼吸产生有害物质，除去杂草可减少杂草与黄豆 竞争光照等，D正确。 2.C无色透明薄膜可以透过全部波长的光，而红色薄膜只能透 过一部分红光，因此，用红色薄膜代替无色透明薄膜，不利于 提高作物产量，A错误；有机肥可被分解者分解产生C02,因 此增施有机肥可提高C0,浓度，为光合作用提供充足的CO2, 有利于提高光合作用效率，农作物是生产者，只能利用光能， 不能利用有机物中的化学能，B错误；定期对农作物进行松土 能为根系提供更多02，有利于植物根系细胞有氧呼吸，促进 农作物根部细胞吸收无机盐，C正确；施用肥料时离农作物的 根越近，可能使根部细胞周围的土壤溶液浓度越大，导致根细 胞失水，不利于农作物吸收无机盐，D错误。 3.C淹水时，油菜根部细胞由于缺乏O,进行无氧呼吸，利用丙 酮酸产酒精，酒精积累会对植株产生毒害，A正确；水稻根部 部分细胞程序性死亡形成通气腔隙，增加了O2含量，利于植 株进行有氧呼吸，B正确；气孔导度直接影响CO2的吸收，气 孔导度大，进人细胞间隙的CO2就更多，光合速率（在一定范 围内)与气孔导度呈正相关，光合速率上升是由于气孔导度的 增大，C错误；由表中数据可知，除CO2外，叶绿素含量也可以 影响油菜光合速率，D正确 4.(1)具有类囊体，其上分布有光合作用所需的色素和酶 ATP、NADPH (2)更强不含类囊体 (3)AC改造农作物的RuBP羧化酶基因，增强CO,固定能 33 力：将人工设计的代谢路径引入到农作物中，提高农作物的光 合效率 (4)提供氧气（空气）蓝细菌吸收微生物产生的C02植树 造林、减少化石燃料燃烧 【解析】(1)叶绿体中有很多类囊体，类囊体薄膜是光合作 用的场所，其上分布有光反应所需的色素和酶。光能可转化 为ATP、NADPH中的化学能，参与暗反应中C3的还原。(2)由 图可知PEP羧化酶可利用大气中较低浓度的CO,,固定CO, 的能力比RuBP羧化酶强。类囊体薄膜是光反应场所，叶绿 体基质是暗反应场所，维管束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应， 推测其叶绿体结构上的特点是不含类囊体。(3)根据题干， GOC能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成CO,,并且通过抑 制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，抑制乙醇酸向外 转运，增加叶绿体内的乙醇酸含量，从而转化出更多的C02, 所以G0C型水稻增加了乙醇酸利用率，减少了叶绿体中C02 的损失，但并没有直接加速C再生C,和影响酶活性，故B、D 错误，选A、C。基于上述研究成果，通过增加CO2的含量和固 定，可提高光合速率，因此可通过改造农作物的R山BP羧化酶 基因，增强CO2的固定能力；将人工设计的代谢途径引入农作 物中等措施改造农作物以提高产量。(4)相比于传统污水处 理系统，新型污水处理系统使用蓝细菌，蓝细菌可以进行光合 作用释放氧气，代替传统污水处理系统中曝气装置的提供氧 气（空气）的作用。“碳中和”是指环境中二氧化碳的排放总 量等于吸收总量，在该系统中体现为微生物产生C0,,蓝细菌 可吸收微生物产生的C02。在生产、生活中，人类燃烧化石燃 料，自然界生物的呼吸都会产生二氧化碳，通过植树造林可以 吸收二氧化碳，通过减少化石燃料燃烧可以降低碳的排放量。 5.(1)不同层次土壤内的水分、养分（无机盐）、光能、空间 (2)ATP、光合色素、酶、NADPH等 (3)间作时光饱和，点和最大CO2吸收速率都大于单作时 (4)①南豆12与C品种玉米②bd 【解析】(1)玉米和大豆的根系深浅不一，深根系作物与浅 根系作物搭配，在土壤中各取所需，可以充分利用土壤中的养 分和水分，促进作物生长发育，达到降耗增产的目的：植株应 高矮搭配，这样才有利于通风透光，使太阳光能得以充分利 用。(2)作物可利用氮元素合成与光合作用有关的化合物有 ATP、光合色素、酶、NADPH等。(3)据图可知，间作时光饱和 点和最大C0,吸收速率都大于单作时，因此推测间作玉米对 二氧化碳和光能的利用率较高。(4)①要选择大豆产量最高 的组，应比较各组之间的净光合速率，由表可得，南豆12与C 品种玉米相间种植时，大豆的净光合速率较高，因此应选择的 种植组合是南豆12与C品种玉米。②弱光环境下，光合作 用减弱最主要的原因是光反应减弱，导致NADPH和ATP的 生成减少，并不是由于蒸腾速率降低所致；随着遮光程度的增 加，光反应越来越弱，净光合速率下降，导致胞间CO,浓度增 加，a、c错误，b、d正确。 命题新情境二 .A根冠和萎蔫的叶片是脱落酸的主要合成部位，叶片萎蔫 时，叶片中的脱落酸(ABA)含量会增加，A错误；干旱缺水时， 植物气孔开度减小，吸收的二氧化碳会减少，植物的光合速率 会降低，B正确：植物细胞失水时主要失去自由水，自由水含 量下降，结合水与自由水比值会增大，C正确；缺水会影响植 物体内各种需要水分参与的生理反应，植物对营养物质的吸