热点拓展作业2 细胞的代谢（学生用书Word版）-【高考快车道】2026年高考生物大二轮专题复习与策略

热点拓展作业(二) 1．C　[竞争性抑制剂与底物结构相似，可竞争性结合酶的活性部位，使酶与底物结合机会下降，从而降低酶促反应速率，A正确；结合图示可知，底物浓度为X时，底物浓度是P和Q的限制因素，即随着底物浓度的增加，P和Q的反应速率上升，但R的反应速率不再上升，因而底物浓度不是R的限制因素，B正确；底物浓度为X时，P的反应速率高于Q的反应速率，是由于Q中存在竞争性抑制剂，因为非竞争性抑制剂的抑制作用不能通过增加底物的浓度来缓解，C错误；可通过蛋白质工程改造酶的结构，尝试解决因产物积累导致酶活性下降的问题，进而提高酶活性，增大反应速率，D正确。] 2．D　[依题意，ACC的磷酸化过程消耗ATP，ATP水解释放的能量主要用于酶分子的磷酸化，A错误。磷酸化能够改变ACC的空间结构，ACC磷酸化形式无活性，但反应的活化能是由酶本身(去磷酸化的ACC)降低的，磷酸化后的ACC无活性，无法降低活化能，B错误。依题意，PKA激活后，催化ACC磷酸化，磷酸化后的ACC无活性，无法催化脂肪酸合成，抑制血糖转化成脂肪酸，血糖浓度升高。胰岛素起降血糖作用，因此，胰岛素无法通过信号转导产生的胞内信号来激活PKA，C错误。ACC去磷酸化后具有生物活性，催化脂肪酸合成，促进血糖转化为脂肪酸，D正确。] 3．C　[一分子AMP中含一个磷酸基团，是腺嘌呤核糖核苷酸，可作为RNA的合成原料，A正确；对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的转化是时刻不停地进行的，ATP/ADP的比值是相对稳定的，B正确；人体成熟的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要消耗细胞代谢产生的能量，与能荷变化无关，C错误；肌肉收缩时需要消耗ATP，根据题干“高能荷时ATP生成过程被抑制，而ATP的利用过程被激发”可知肌肉收缩时，能荷数值较高更有利于其进行，D正确。] 4．D　[NADPH是光合作用光反应产生的还原剂，在叶绿体基质中参与暗反应，其消耗场所不在膜上；NADH是细胞呼吸过程中产生的还原剂，有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上与氧气反应，消耗场所是膜上，A错误。由题可知，AOX途径生成的ATP作为信号分子参与信号转导，而不是为细胞内外的生命活动供能，B错误。由图可知，若强光照射时阻断草酰乙酸—苹果酸循环，细胞产热就会减少，C错误。强光时增大CO2浓度，会促进卡尔文循环(暗反应)，更多地消耗NADPH，使得叶绿体中过剩的NADPH减少，通过草酰乙酸—苹果酸循环转运到线粒体的NADH减少，进而AOX途径消耗的NADH减少，AOX途径生成的H2O也会减少，D正确。] 5．B　[进行细胞呼吸时，NADH等物质产生的电子经线粒体电子传递链传递给氧并生成H2O，同时利用电子传递过程中释放的能量来建立线粒体内膜两侧的H＋浓度差用于驱动合成ATP。仅加入ADP和Pi时，由于没有NADH提供电子，电子传递链不能正常进行，也就无法有效地建立线粒体膜两侧的H＋浓度差来驱动ATP合成，所以ATP合成速率低，A正确。丙酮酸的氧化分解发生在线粒体基质中，其过程包括丙酮酸和H2O反应生成NADH、CO2等，而不是在线粒体内膜上，B错误。加入丙酮酸后，线粒体可以进行有氧呼吸的第二、三阶段。第二阶段在线粒体基质中进行，产生NADH等，第三阶段在线粒体内膜上进行，NADH等物质产生的电子经线粒体电子传递链传递，释放能量建立线粒体内膜两侧的H＋浓度差，用于驱动ATP合成，所以线粒体基质和内膜的ATP合成速率会快速增大，C正确。已知氰化物可以阻断电子的传递。加入氰化物后，电子传递无法正常进行，也就不能利用电子传递过程释放的能量建立线粒体内膜两侧的H＋浓度差，进而抑制了ATP合成，D正确。] 6．D　[光合作用的光反应发生在类囊体薄膜上，从图中可以看出该膜上能进行光反应的相关过程，所以膜上有进行光合作用的酶和色素，用于吸收光能以及催化相关反应，A正确；据图可知，水光解后产生氧气、H＋和电子(e－)，故最初提供电子的物质为水，水光解后产生的电子经传递最终传递给NADP＋，将NADP＋和H＋在酶的作用下还原为NADPH，故最终接受电子的物质为NADP＋，B正确；如图可知，ATP合成酶利用H＋从类囊体腔顺浓度梯度运输至叶绿体基质释放的能量来合成ATP，C正确；质子(H＋)逆浓度从类囊体膜外侧利用电子主动运输进入囊腔内侧，D错误。] 7．B　[生物膜系统将细胞分隔成许多小的区室，使细胞内能够同时进行多种化学反应而不会互相干扰，叶肉细胞具有细胞膜、细胞器膜和核膜等构成的生物膜系统，所以能够同时进行多种化学反应而不会互相干扰，A正确；由图可知，干旱环境中，夜间CO2与PEP反应生成OAA，白天苹果酸释放的CO2与RuBP反应，所以夜间和白天菠萝叶肉细胞中与CO2发生反应的物质分别是PEP、RuBP，B错误；苹果酸是一种酸性较强的有机酸，夜间苹果酸运进液泡中，可以避免苹果酸降低细胞质基质的pH而影响其中的反应，C正确；苹果酸为四碳化合物，从图中可以看出，物质C由苹果酸分解产生，可进入线粒体，应该是丙酮酸，丙酮酸可进入线粒体氧化分解为CO2，D正确。] 8．D　[图示浓度范围内，玉米的CO2固定量随外界CO2浓度升高先快速上升，后趋于平缓(不是一直正相关)，A错误；CO2浓度在720 mg·L-1时，两者CO2固定量相等，此时限制二者光合作用的因素不同，限制小麦光合作用的因素是CO2浓度，而限制玉米光合作用的因素是CO2以外的其他因素，如光照强度，B错误；CO2浓度大于360 mg•L-1后，玉米固定CO2的速率不变，但仍然固定CO2，C错误；玉米为C4植物，小麦是C3植物，外界CO2浓度在100 mg•L-1时，小麦几乎不固定CO2，而玉米固定CO2的效率较高，说明C4植物比C3植物更能有效地利用低浓度CO2，可能是暗反应有关的酶活性更高，D正确。] 9．C　[据图分析可知，红光处理能提高羧基体碳酸酐酶(CsoSCA)的活性，产生局部高CO2，进而促进蓝绿藻的暗反应过程，A正确；红光信号可被光敏色素接收，光敏色素接收红光信号后空间结构发生变化，经过传导进而影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应，B正确；利用放射性同位素标记法可研究蓝绿藻CO2浓缩机制中碳的转变过程，不能用荧光标记，C错误；由白光处理突然改为红光处理的短时间内，蓝绿藻的暗反应可能会增强，加速了光反应产物ATP的消耗，故ADP含量可能增加，D正确。] 10．C　[绿色植物进行光呼吸的过程为C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，因此场所有叶绿体基质和线粒体，A正确；植物光呼吸的过程会消耗C5生成CO2，因此会导致光合作用产生的有机物减少，B正确；光合作用过程中CO2与C5反应生成C3，不需要NADPH和ATP的参与，而在C3的还原过程中需要NADPH和ATP的参与，C错误；植物细胞黑暗中可以进行无氧呼吸、有氧呼吸，因此产生CO2的场所可能为细胞质基质、线粒体基质，D正确。] 11．A　[对照组类囊体膜上水分解释放的电子用于NADPH的形成，A错误；对照组光照强度由I1增加到I2，C3含量基本不变，B正确；实验组中铁氰化钾通过分流电子避免活性氧的产生，对类囊体膜起保护作用，C正确；经I1和I3光照强度处理的微藻，I1光照强度下损伤程度低，加入适量铁氰化钾后置于I3光照强度下，I1组的光合放氧速率高，D正确。] 12．解析：(1)据图1分析在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达株(OE)的根细胞呼吸速率和氧浓度均明显高于WT组，故低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强。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、H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H→A，故提出：物质H能转化为A。(3)由(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NtPIP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，NtPIP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，NtPIP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e－，e－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H2O，最终的电子受体是NADP＋。 答案：(除标注外，每空2分，共12分)(1)增强(1分)　在低氧胁迫下，NtPIP基因的过量表达株(OE)的根细胞呼吸速率和氧浓度均明显高于WT组　NADH(1分)　(2)物质H能转化为A　(3)低氧条件下，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，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 13．解析：(1)据图1可知，随着盐浓度的升高，WT的净光合速率变化趋势是先基本不变，后下降。与WT相比，在不同盐浓度下，CDK8缺失突变体净光合速率明显降低，说明CDK8对植物在盐胁迫下维持光合能力具有促进作用。(2)由图2可知，与对照组相比，盐胁迫下的WT组基因1的表达量下降，基因1编码的铁氧还蛋白主要参与NADPH的形成，故该变化影响光合作用的光反应阶段，进而影响植物的光合速率。分析图2，盐胁迫下，基因1和S蛋白招募量减少，基因2表达量增加，而与WT组相比，盐胁迫处理的cdk8组S蛋白招募量有所增加，基因2表达减少，CDK8通过直接磷酸化AHL10来促进其降解，故推测CDK8在盐胁迫响应中调控光合能力的分子机制为CDK8通过直接磷酸化AHL10，促进其降解，从而减少S蛋白招募量，解除对盐胁迫相应基因(基因2)的抑制，使基因2表达量增加，减弱盐胁迫对基因1的抑制，维持光合能力。(3)结合上题可知，要提高作物耐盐性，可通过基因工程技术提高作物中CDK8基因的表达量(或培育CDK8基因高表达的作物品种)或降低AHL10基因的表达量(或使AHL10基因发生突变)。 答案：(除标注外，每空2分，共10分)(1)先基本不变，后下降　促进　(2)下降(1分)　光反应(1分)　CDK8通过直接磷酸化AHL10，促进其降解，从而减少S蛋白招募量，解除对盐胁迫相应基因(基因2)的抑制，使基因2表达量增加，减弱盐胁迫对基因1的抑制，维持光合能力　(3)通过基因工程技术提高作物中CDK8基因的表达量(或培育CDK8基因高表达的作物品种)或降低AHL10基因的表达量(或使AHL10基因发生突变) 学科网（北京）股份有限公司 $ 热点拓展作业(二)　细胞的代谢 (建议用时：40分钟；本套共13小题，共55分。第1~11小题，每小题3分；第12小题12分；第13小题10分。) 1．(2025·福建三明三模)下图a为两种不同类型的抑制剂对酶促反应的影响，图b为不同的抑制剂对酶促反应速率的影响。在每种情况下，酶的浓度、温度、pH以及体积均保持不变。下列叙述错误的是(　　) A．竞争性抑制剂作用的原理是能与酶的活性部位结合而使酶促反应速率下降 B．底物浓度为X时，底物浓度是P和Q的限制因素，但不是R的限制因素 C．底物浓度为X时，P的反应速率高于Q的反应速率，是由于Q中存在非竞争性抑制剂 D．可通过蛋白质工程改造酶的结构，尝试解决因产物积累导致酶活性下降的问题 2．(2025·浙江卓越联盟月考)肝细胞内的乙酰辅酶A羧化酶(ACC)是脂肪酸合成代谢的关键酶，具有磷酸化和去磷酸化两种形式，其中，磷酸化形式是无活性的。磷酸化过程可由活化的蛋白激酶A(PKA)催化，消耗ATP，通过多种激素调节两种形式的转换，来维持细胞内物质代谢稳态。下列叙述正确的是(　　) A．ACC的磷酸化伴随ATP的水解，释放的能量大多以热能形式散失 B．磷酸化改变了ACC的空间结构，使反应的活化能显著降低 C．胰岛素可能通过信号转导产生的胞内信号来激活PKA D．ACC去磷酸化过程可促进血糖转化为脂肪酸 3．(2025·山西吕梁期中)能荷调节指细胞通过调节ATP、ADP、AMP(腺苷一磷酸)两者或三者之间的比例来调节代谢活动。高能荷时ATP生成过程被抑制，而ATP的利用过程被激发；低能荷时产生相反效应。下列说法错误的是(　　) A．一分子AMP中只有一个磷酸基团，可作为合成RNA的原料 B．对细胞的正常生活来说，ATP/ADP的比值是相对稳定的 C．人体成熟的红细胞吸收葡萄糖的过程，高能荷更有利于其吸收 D．肌肉收缩时，高能荷更有利于其进行 4．(2025·湖南长郡中学三模)强光照射时，光反应产生的NADPH大量积累进而造成叶绿体损伤。细胞可通过草酰乙酸—苹果酸循环及AOX(交替氧化酶)途径消耗掉叶绿体中过剩的NADPH，相关过程如图所示。AOX能促进NADH与O2反应生成H2O，此过程产生极少量ATP。下列说法正确的是(　　) A．NADPH和NADH均为还原剂，其消耗场所均在膜上 B．AOX途径生成的ATP主要为细胞内外的生命活动供能 C．强光照射时阻断草酰乙酸—苹果酸循环，细胞产热增加 D．强光时增大CO2浓度可导致AOX途径生成的H2O减少 5．(2025·黑龙江哈尔滨二模)进行细胞呼吸时，NADH等物质产生的电子经线粒体电子传递链传递给氧并生成H2O，同时利用电子传递过程中释放的能量来建立线粒体内膜两侧的H+高浓度差用于驱动合成ATP。将完整的离体线粒体放在缓冲液中，加入不同物质后检测O2消耗速率和ATP合成速率，结果如图所示。已知氰化物可以阻断电子的传递。下列分析错误的是(　　) A．仅加入ADP和Pi时，ATP合成速率低可能是由于缺乏NADH B．丙酮酸在线粒体内膜上氧化分解，生成NADH、CO2 C．加入丙酮酸后，线粒体基质和内膜的ATP合成速率快速增大 D．氰化物抑制了电子传递和线粒体内膜两侧H+高浓度差的建立，从而抑制ATP合成 6．(2025·河南信阳期末)光合作用涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳氧平衡具有重要意义。如图表示光反应机制，其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。下列叙述错误的是(　　) A．膜上有进行光合作用的酶和色素 B．H2O为最初的电子(e-)供体，NADP+为最终的电子受体 C．ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出释放的能量来合成ATP D．质子(H+)顺浓度从类囊体膜外侧协助扩散进入囊腔内侧 7．(2025·江西鹰潭二模)干旱条件下，菠萝以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应环境。下图为菠萝叶肉细胞内的部分代谢示意图，图中的苹果酸是一种酸性较强的有机酸，下列说法错误的是(　　) A．叶肉细胞因具有生物膜系统，所以能够同时进行多种化学反应而不会互相干扰 B．干旱环境中，夜间和白天菠萝叶肉细胞中与CO2发生反应的物质分别是RuBP、PEP C．夜间苹果酸运进液泡中，可以避免苹果酸降低细胞质基质的pH而影响其中的反应 D．苹果酸为四碳化合物，据图分析，物质C为丙酮酸，其可进入线粒体氧化分解为CO2 8．(2025·江西宜春期末)小麦是C3植物，玉米是C4植物，为探究两种植物在不同CO2浓度下光合作用的大小，研究者检测了不同条件下两者的CO2固定量，结果如图。下列相关叙述正确的是(　　) A．图示浓度范围内，玉米的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关 B．CO2浓度在720 mg·L-1时，两者CO2固定量相等，限制光合作用的因素相同 C．CO2浓度大于360 mg·L-1后，玉米不再固定CO2而小麦还能固定CO2 D．C4植物比C3植物更能有效地利用低浓度CO2，可能是暗反应有关的酶活性更高 9．(2025·甘肃甘南阶段练习)蓝绿藻通过CCM(CO2浓缩机制系统)将空气中的低浓度CO2浓缩，这种机制的核心是羧基体碳酸酐酶(CsoSCA)，它能产生局部高CO2，从而加速CO2的固定。研究人员分别测定了用红光和白光处理的蓝绿藻的CsoSCA酶活性，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．据图可知，红光处理能促进蓝绿藻的暗反应过程 B．红光信号可被光敏色素接收，进而影响特定基因的表达 C．利用荧光标记法可研究蓝绿藻CO2浓缩机制中碳的转变过程 D．由白光突然改为红光处理的短时间内，ADP含量可能增加 10．(2025·河北邢台一中月考)Rubisco酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应，进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是(　　) A．绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体 B．植物光呼吸的进行导致光合作用产生的有机物减少 C．光合作用过程中，CO2和C5反应需要消耗NADPH和ATP D．植物黑暗中产生CO2的场所可能为细胞质基质、线粒体基质 11．(2025·重庆三模)光照过强会使得电子积累过多，过多的电子会产生活性氧破坏类囊体膜，导致光合速率下降，这种现象被称作光抑制。我国科学家利用能接收电子的人工电子梭(铁氰化钾)有效解除微藻的光抑制，实验结果如图，下列分析不合理的是(　　) A．对照组类囊体膜上水分解释放的电子用于NADH的形成 B．对照组光照强度由I1突然增加到I2，C3含量基本不变 C．实验组中铁氰化钾通过分流电子避免活性氧的产生，对类囊体膜起保护作用 D．分别用I1、I3光照强度处理微藻再加入适量铁氰化钾后置于I3光照强度下，I1组的光合放氧速率高 12．(12分)(2025·安徽卷)为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP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。 回答下列问题。 (1)据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP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：__________________。 (3)科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质(最终电子受体)是________，而最终提供电子的物质(最终电子供体)是________。 13．(10分)(2025·广东深圳模拟)土壤盐渍化严重影响植物生长发育，研究植物应对盐胁迫的机制对提高作物产量至关重要。图1表示在不同盐浓度处理下，野生型拟南芥(WT)、CDK8缺失突变体(cdk8)和AHL10缺失突变体(ahl10)的净光合速率变化。请回答下列问题： 注：基因1编码的铁氧还蛋白主要参与NADPH的形成。基因2为盐胁迫响应基因，可减弱盐胁迫对基因1的影响，S蛋白能抑制基因2的表达。 (1)据图1可知，随着盐浓度的升高，WT的净光合速率变化趋势是__________________。CDK8对植物在盐胁迫下维持光合能力具有________(填“促进”或“抑制”)作用。 (2)为进一步探寻CDK8在盐胁迫下调控光合能力的机理，科研人员测定了盐胁迫下植物体内相关基因表达量和S蛋白招募量(图2)。盐胁迫下基因1的表达量________，该变化影响光合作用的________阶段，进而影响植物的光合速率。研究发现，CDK8通过直接磷酸化AHL10来促进其降解，推测CDK8在盐胁迫响应中调控光合能力的分子机制：___________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)据上述研究提出一种提高作物耐盐性的育种策略：____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 学科网（北京）股份有限公司 $