专题02 细胞的能量供应和利用（专项训练）（3大考向）（黑吉辽蒙专用）2026年高考生物真题题源解密

**基本信息** 以考情为导向，通过真题研析与知识梳理结合，构建酶与ATP、细胞呼吸、光合作用的解题方法体系，强化生命观念与科学思维的应用。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |考向1 酶与ATP|2026/2025黑吉辽蒙卷|通过反应场所、酶特性（专一性/作用原理）分析选项，结合能量供应逻辑推理|从酶本质→特性→影响因素→ATP结构与转化，形成功能与结构观| |考向2 光合作用|2026/2025黑吉辽蒙卷、2024黑吉辽卷|图表数据（光合/呼吸速率、碳成本）分析，光补偿点判断及实验设计（同位素标记）|光反应（物质/能量转化）→暗反应（C3还原）→影响因素，体现物质与能量观| |考向3 细胞呼吸|2025黑吉辽蒙卷|过程阶段（场所/反应物/产物）辨析，有氧与无氧呼吸物质能量比较|从有氧三阶段→无氧两阶段，结合场所与能量释放，构建代谢路径模型|

专题02 细胞的能量供应和利用 内容导览 考情概览：解读近年命题思路和内容要求，统计真题考查情况。 2026年真题研析：探寻常考要点，真题分类精讲，归纳串联解题必备知识。 近3年真题精选：分类精选近年真题，把握命题趋势。 名校模拟探源：精选适量名校模拟题，发掘高考命题之源。 命题解读 考向 题目 1.高频考点： 酶与ATP、细胞呼吸、光合作用 2.素养考向 1. 生命观念：通过考查光合作用和呼吸作用从物质与能量观角度体现生命观念； 2. 科学思维：通过建模、比较、分类等方法，考查学生基于事实逻辑辨析概念、判断命题正误的演绎推理能力，落实科学思维素养； 3. 社会责任：结合本地资源的情况进行分析，引导学生运用生物学知识解释生活现象、树立健康科学的生活习惯，落实社会责任素养； 4. 科学探究：通过对课本实验的考查学生对实验设计、结果检测基本逻辑的理解，落实科学探究素养。 考向1酶与ATP ①2026·黑吉辽蒙卷 ②2025·黑吉辽蒙卷 考向2光合作用 ①2026·黑吉辽蒙卷 ②2025·黑吉辽蒙卷 ③2024·黑吉辽卷 考向3 细胞呼吸 ①2025·黑吉辽蒙卷 2026年高考中，整套试题体现新高考生物“基础覆盖广、情境真实、图表信息密集、实验探究突出”的命题特点。总体难度中等偏上，区分度主要来自图表判读、多选题选项甄别、遗传推理、实验流程补全和规范表达。情境真实多元，贴近生产生活与科学研究；图文表信息密集，突出综合判读能力；重过程推理，强化生物的实验探究能力；实践导向突出，强调生物问题解决。 预测2027年高考，该专题主干知识回归，但更强调“概念边界+情境迁移”，图表判读与过程推理提升，曲线、路径图、结构图会承担更多信息，核心素养导向增强，综合题表达与实践力要求提高。 考向一 酶与ATP 1．（2026黑吉辽蒙卷·第16题）玉米籽粒形成过程中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2（PEPCK2）催化的反应如下图。下列叙述正确的是（　　） A．过程①在线粒体基质中进行 B．PEPCK2不能为草酰乙酸转化为PEP提供能量 C．PEPCK2不能催化其他来源的草酰乙酸转化为PEP D．PEPCK2活性提高可促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累 【答案】BD 【解析】 命题立意 本题依托玉米籽粒形成的情境，结合酶的特性、酶的本质的相关知识，考查结构决定功能的生命观念核心素养。必备知识：涵盖酶的作用原理、影响酶活性的因素等核心知识，关键能力：考查逻辑推理、应用知识解决生产实际问题的能力。 A 错误选项 过程①是PEP转化为丙酮酸，该过程发生在细胞质基质 B 正确选项 PEPCK2是酶，酶的作用原理是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，该反应的能量由ATP水解提供 C 错误选项 酶的专一性是针对底物的结构，而非底物的来源，只要底物是草酰乙酸，PEPCK2就可以催化其转化为PEP D 正确选项 PEPCK2活性提高可促进草酰乙酸的转化，促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累 考向二 光合作用 2. （2026黑吉辽蒙卷·第21题）研究人员以森林中某落叶阔叶树为对象，测定了树冠顶部和底部当年生总枝条的相关指标，结果如表所示。当年生总枝条是指在一个生长季节内（通常是春季萌芽到秋季落叶前）萌发、生长并木质化的枝条及其上的所有叶片。回答下列问题。 相关指标 总枝条位置 叶片最大光合速率 （CO2μmol·m-2·s-1） 叶片呼吸速率 （CO2μmol·m-2·s-1） 相对碳成本 （%） 比叶面积 （m2·kg-1） 树冠顶部 11.9 1.8 15.6 9.8 树冠底部 9.5 1.1 15.2 13.5 注：相对碳成本=（当年生总枝条的碳总量/叶片脱落前该总枝条从环境中吸收的碳总量）×100%； 比叶面积=叶面积/叶干重。 (1)实验中测定最大光合速率时，除使用饱和光照外，还应保证________和________等环境因子一致且适宜。与测定光合速率不同，测定叶片的呼吸速率必须在________环境条件下。 (2)已知，光合速率=净光合速率＋呼吸速率。以一定强度的光照射该植物顶部叶片，此时顶部叶片的呼吸速率与光合速率相等，若用同强度的光照射底部叶片，此时底部叶片的净光合速率应________（填“>0”、“<0”或“=0”）。 (3)植株生长过程中，总枝条可向根等部位输出有机物，总枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈________（填“正”或“负”）相关。底部与顶部总枝条的相对碳成本接近，但底部总枝条所处环境光照较弱，在此条件下，据表中数据分析，底部总枝条通过________和________，使其碳输出量实现最大化。此外，其叶片还可能通过哪些生理或结构变化来提高光能捕获效率？________（答出2点即可），这些变化的作用是________（从光反应的物质和能量转化角度作答）。 【答案】 (1) CO2​浓度 温度 黑暗 (2)>0 (3) 负 降低呼吸速率 增大比叶面积 增加叶绿素含量、增大叶面积（或增加叶绿体类囊体膜面积，合理即可） 吸收更多光能，促进光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，提高光反应效率 【解析】 （1）测定最大光合速率时，除光照强度外，需要保证其他影响光合作用的环境因子如CO2​浓度、温度等处于适宜且一致的状态；测定呼吸速率时，为排除光合作用吸收CO2对结果的干扰，必须在黑暗条件下进行。 （2）根据题干定义，光合速率（总光合）=净光合速率+呼吸速率，题目中该光强下顶部叶片总光合=呼吸速率，说明顶部净光合为0，该光强为顶部（阳生叶）的光补偿点。底部叶片是阴生叶，光补偿点低于阳生叶，即该光强高于底部的光补偿点，因此底部叶片净光合速率大于0。 （3）相对碳成本是当年生枝条自身保留的碳量占总吸收碳量的比例，保留比例越高，可输出的碳越少，因此枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈负相关。 底部光照较弱，结合表格数据可知：底部叶片通过降低呼吸速率减少自身有机物消耗、增大比叶面积（相同叶干重获得更大光合面积）捕获更多光能，在相对碳成本接近时实现碳输出量最大化。 弱光环境下，植物还可通过增加叶绿素含量、扩大类囊体膜/叶面积等变化提高光能捕获效率；从光反应的物质能量转化角度看，这些变化能吸收更多光能，促进光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，提高光反应效率。 一、酶与ATP 1.酶 本质：活细胞产生的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA 特性：高效性（比无机催化剂快10⁷-10¹³倍）、专一性（一种酶催化一种或一类反应）、作用条件温和（适宜温度、pH） 影响酶活性的因素： ① 低温（0℃左右）：抑制酶活性，不破坏空间结构，升温可恢复； ② 高温、过酸、过碱：破坏酶的空间结构，使酶失活（不可恢复） 2. ATP（细胞的直接能源物质） 结构简式：A-P~P~P（A：腺苷；P：磷酸基团；~：高能磷酸键） ATP与ADP相互转化：ATP ⇌ ADP + Pi + 能量（酶不同，不可逆）； 合成ATP的能量来源：细胞呼吸（动植物）、光合作用（植物） 二、细胞呼吸 1.有氧呼吸 1）总反应式 2）过程（分三阶段进行） 阶段 场所 反应物 生成物 能量释放 第一阶段（糖酵解） 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、[H]、少量 ATP 少量 第二阶段（柠檬酸循环） 线粒体基质 丙酮酸、H2O CO2、[H]、少量 ATP 少量 第三阶段（电子传递链） 线粒体内膜 [H]、O2 H2O、大量 ATP 大量 3）特点：需要氧气参与；有机物彻底氧化分解；释放能量多。 4）能量去向：1 mol 葡萄糖彻底氧化分解，共释放约 2870 kJ 能量，其中约 1161 kJ 储存在ATP中，其余以热能形式散失。 2.无氧呼吸 1）总反应式（两种类型） 植物、酵母菌等： 动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根等： 2）过程（分两阶段进行） 阶段 场所 反应物 生成物 能量释放 关键酶 第一阶段 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、少量 ATP 少量 与有氧呼吸第一阶段相同 第二阶段 细胞质基质 丙酮酸 酒精、CO2 或乳酸 三、光合作用（植物特有，叶绿体为场所） 1.总反应式 2.光合作用的两个阶段 阶段 光反应阶段 暗反应阶段（卡尔文循环） 条件 光、色素、酶、水 酶、ATP、（有无光均可进行） 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 物质变化 1. 水的光解： 2. NADPH的合成：NADP++H++e-→NADPH 3. ATP 的合成： 1. CO2的固定： 2. C3的还原： 能量变化 光能→ATP 中活跃的化学能 ATP 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供ATP和NADPH；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ 光合色素：叶绿体中的色素（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素）； 吸收光谱：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。 考向1 酶与ATP 1.（2025黑吉辽蒙卷·第1题）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 【答案】B 【分析】酶是活细胞产生的，具有催化作用的一类有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。 【详解】A、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； B、耐高温DNA聚合酶在细胞内的DNA复制和体外的PCR反应中均能发挥作用，B正确； C、缺少引物和缓冲液时反应无法启动，C错误； D、耐高温的 DNA 聚合酶虽然能在较高温度下发挥作用，但保存时一般在低温下保存，而不是在70℃~75℃下保存，D错误。 故选B。 考向2 光合作用 2．（2025黑吉辽蒙卷·第21题）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如下图）和产量潜力。回答下列问题。 (1)Rubisco在叶绿体的________中催化________与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是________。 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于________不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是________。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是________。 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。________ 【答案】 (1) 基质 C5 ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物（CH2O）中稳定的化学能 (2) 光照强度 CO2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14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 【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）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Rubisco在叶绿体基质中催化C5与CO2结合生成C3。在C3的还原过程中需要ATP和NADPH提供能量，部分产物经过一系列反应形成（CH2O），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（CH2O）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（Rubisco的含量）。据图分析，当胞间CO2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CO2浓度高于于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的有较高的光照强度，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，此时最主要限制因素是CO2浓度。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1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CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。要验证此结论，实验思路为：用14C标记CO2，分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下，定时检测C3放射性强度，比较S植株与WT的C3生成速率。 3．（2024黑吉辽卷·第21题）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是______过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是______和______。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自______和______（填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是______。据图3中的数据______（填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是______。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是______。 【答案】 (1)CO2的固定 (2) 细胞质基质 线粒体基质 (3) 光呼吸 呼吸作用 随着光照增强，光呼吸增强，转基因株系1和2降低了光呼吸，净光合速率比Wt更高 不能 总光合速率=净光合速率+光呼吸速率+细胞呼吸速率，无法获得株系1准确的光呼吸、细胞呼吸产生 CO2的速率，不能计算株系1的总光合速率 (4)与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 【详解】（1）在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2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CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。净光合速率=总光合速率-呼吸速率-光呼吸速率，7—10时，随着光照强度的增加，光呼吸增强，与WT相比，株系1、株系2降低了光呼吸，净光合速率比WT更高。总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率+光呼吸速率，随着CO2浓度增加，光合速率增加，光呼吸速率减弱，图3中有净光合速率，该参数已知。当CO2浓度为0时，不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，此时净光合速率是个负值，取正后相当于呼吸速率，图3曲线虽然没有与纵轴相交，但稍微延长即可见其与纵轴将交于-10的点，因此呼吸速率也可以大致确定。但公式中的最后一项参数光呼吸速率随CO2的变化完全未知，导致总光合速率无法计算。 （4）由图2、图3可知，与株系2与WT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。 考向3 细胞呼吸 4.（2025黑吉辽蒙卷·第16题）下图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是（    ）    A．①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体 B．③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成 C．无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行 D．无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中 【答案】AB 【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；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。 【详解】A、①​​为有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质， ​​②​​为有氧呼吸第二阶段（丙酮酸分解为二氧化碳并产生NADH），发生在线粒体基质；​​③​​为有氧呼吸第三阶段（NADH与氧气结合生成水），发生在线粒体内膜。②和③发生在线粒体，A正确； B、有氧呼吸第三阶段（③）中，NADH通过电子传递链将电子传递给氧气，最终与质子结合生成水。NADH直接参与了水的形成，B正确； C、①（有氧呼吸第一阶段）可正常进行，但②（有氧呼吸第二阶段）需要线粒体参与，无氧时植物细胞转向无氧呼吸，丙酮酸在细胞质基质中转化为酒精和二氧化碳，​​不进行②过程​​，C错误； D、无氧呼吸仅第一阶段（①）产生少量ATP，第二阶段不产生ATP。NADH的能量用于还原丙酮酸（如生成酒精），未转移到ATP中，D错误。 1．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）β-淀粉酶是食品工业常用的一种淀粉水解酶，可催化淀粉水解成麦芽糖。研究人员对β-淀粉酶进行提取、纯化，并测定了不同温度下的酶活性，结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．不同温度下β-淀粉酶为淀粉的分解提供的活化能存在差异 B．温度50℃时β-淀粉酶的活性最高，适合酶的长期保存 C．实验后将70℃组的温度调节至35℃，可测得相对酶活性为80 D．在探究β-淀粉酶的最适温度时，应先将pH调至最适宜 【答案】D 【详解】A、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能为化学反应提供活化能，A错误； B、50℃时β-淀粉酶活性最高，但此时酶的空间结构不稳定，不适合长期保存，酶应在低温条件下保存，B错误； C、70℃时高温已经破坏了β-淀粉酶的空间结构，酶发生不可逆的失活，即使将温度调回35℃，酶活性也无法恢复，C错误； D、探究β-淀粉酶的最适温度时，pH属于无关变量，无关变量需要保持相同且适宜，因此应先将pH调至最适宜，避免pH干扰实验结果，D正确。 2．（2026·辽宁·模拟预测）慢性创面（静脉性溃疡等）通常伴随着持续的炎症、氧化应激和感染，传统治疗效果有限。纳米酶是一类人工合成的类似酶的纳米材料，能够模拟天然酶（如过氧化物酶、氧化酶等）的功能，为慢性创面治疗提供了新思路。下列叙述正确的是（  ） A．游离的核糖体上可合成具有生物催化活性的纳米酶 B．纳米酶起催化作用时稳定性不如天然酶 C．推测纳米酶可在创面复杂的生理环境中保持活性，催化过氧化氢分解等 D．进一步提高纳米酶在创面局部的富集效率，可增加对正常组织的影响 【答案】C 【详解】A、纳米酶是人工合成的类似酶的纳米材料，不是细胞内核糖体合成的蛋白质类物质，且游离的核糖体只能合成蛋白质类多肽，A错误； B、天然酶大多为蛋白质，易受温度、pH等环境因素影响而失活，纳米酶是人工合成的纳米材料，催化作用的稳定性通常强于天然酶，B错误； C、题意显示，纳米酶可模拟过氧化物酶等天然酶的功能，且可用于慢性创面治疗，说明其能在创面复杂的生理环境中保持活性，过氧化物酶可催化过氧化氢分解，C正确； D、提高纳米酶在创面局部的富集效率，可使其更多作用于创面，从而减少对正常组织的影响，D错误。 3．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）下列有关细胞中ATP的说法正确的是（　　） A．ATP的合成为细胞中的吸能反应直接供能 B．ATP水解时脱离下来的磷酸基团可携带能量与其他分子结合 C．所有细胞代谢都同时需要ATP供能并在酶的作用下进行 D．细胞质和细胞核中都有ATP的合成和水解以维持ATP与ADP的比值相对稳定 【答案】B 【详解】A、ATP水解时释放能量，可为细胞中的吸能反应直接供能，而ATP的合成需要吸收能量，通常与细胞中的放能反应相联系，A错误； B、ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，脱离下来的末端磷酸基团可携带能量与其他分子结合，使其发生磷酸化，B正确； C、并非所有细胞代谢都需要ATP供能和酶催化，例如自由扩散属于细胞的物质运输代谢，该过程既不需要ATP供能，也不需要酶参与，C错误； D、ATP的合成场所为细胞质基质、线粒体、叶绿体，细胞核中不能合成ATP，仅存在ATP的水解过程为DNA复制、转录等生命活动供能，D错误。 4．（2026·黑龙江·模拟预测）科学家最早从刀豆种子中提取到脲酶的结晶。为研究温度和Cu2+浓度对脲酶活性的影响，现利用一定浓度的尿素溶液开展实验，结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．脲酶是蛋白质，可为尿素分解提供所需要的能量 B．先将尿素溶液与脲酶混合，再设置温度进行反应 C．实验结果表明脲酶适宜在50℃时保存，活性最高 D．实验结果表明脲酶的活性与Cu2+浓度呈负相关 【答案】D 【详解】A、酶的作用是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，A错误； B、探究温度对酶活性的影响时，需先将脲酶和尿素溶液分别在设定温度下保温，再进行混合，B错误； C、实验结果显示50℃时脲酶活性最高，但酶适合在低温条件下保存，低温仅抑制酶活性、不会破坏酶空间结构，C错误； D、同一温度下，随Cu2+浓度升高，产物NH4+的浓度逐渐降低，说明脲酶活性随Cu2+浓度升高而下降，二者呈负相关，D正确。 5．（2026·黑龙江哈尔滨·二模）下列有关细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的叙述，正确的是（ ） A．人体产生的CO2来自线粒体基质 B．无氧呼吸过程中有NADH的积累 C．葡萄糖以主动运输的方式进入线粒体 D．无氧呼吸时，能量主要以热能散失 【答案】A 【详解】A、人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2，人体产生的CO2仅来自有氧呼吸第二阶段，该阶段发生在线粒体基质，A正确； B、无氧呼吸第一阶段产生的NADH会在第二阶段参与还原丙酮酸的反应，被消耗转化为NAD+，不会发生NADH的积累，B错误； C、有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，葡萄糖被分解为丙酮酸后才可进入线粒体，葡萄糖无法直接进入线粒体，C错误； D、无氧呼吸是不彻底的氧化分解，葡萄糖中的大部分能量储存在乳酸或酒精等不彻底氧化产物中，仅释放的少量能量中大部分以热能形式散失，D错误。 6．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）图甲是蒲公英叶肉细胞进行光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图，其中①～⑤为生理过程，a～h为物质；图乙为温度对人工种植的蒲公英光合作用与呼吸作用的影响（一昼夜白天和夜间均为12h）。下列叙述错误的是（    ） A．图甲中在光照下能产生ATP的过程有①③④⑤ B．图甲中的c为还原型辅酶Ⅱ，g为核酮糖-1，5-二磷酸 C．由图乙分析可知，蒲公英光合作用的最适温度是25℃ D．P点所对应的温度下培养蒲公英，一昼夜没有有机物的积累 【答案】C 【详解】A、光照下，光反应（①）和有氧呼吸的三个阶段（③④⑤）都能产ATP，A正确； B、c是光反应产生的NADPH，也就是还原型辅酶 Ⅱ，g是暗反应中与 CO₂结合的 C₅，即核酮糖-1，5-二磷酸，B正确； C、图乙中 “光照条件下的 CO₂吸收速率” 是净光合速率（总光合 - 呼吸）， 真正的总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率（黑暗条件下的 CO₂释放速率）。总光合速率： 20℃：3.25 + 1.5 = 4.75 ，25℃：3.75 + 2.25 = 6.00 ，30℃：3.5 + 3 = 6.50 ，35℃：3 + 3.5 = 6.50，可以看到，总光合速率在 30℃和 35℃时都比 25℃更高，因此最适温度不是25℃，C错误； D、P 点的净光合速率（光照吸收）= 呼吸速率（黑暗释放）= 3， 白天12h净光合积累：3 × 12 = 36，夜间12h呼吸消耗：3 × 12 = 36，一昼夜的有机物积累 = 36 - 36 = 0，没有积累，D正确。 7．（2026·黑龙江大庆·模拟预测）下列关于真核细胞呼吸作用的相关叙述错误的是（　　） A．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 B．[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体内膜上 C．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH D．人体成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为主动运输提供能量 【答案】A 【详解】A、无氧呼吸的两种类型（产酒精、产乳酸）都仅在第一阶段释放少量能量，生成2分子ATP，第二阶段无ATP生成，因此每分子葡萄糖经两种无氧呼吸生成的ATP量相等，A错误； B、真核细胞有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜，该阶段中前两个阶段生成的[H]与氧结合生成水，同时释放大量能量形成ATP，B正确； C、幼苗可同时进行光合作用和有氧呼吸：光合作用光反应阶段水的光解可生成NADPH，有氧呼吸第二阶段水与丙酮酸反应可生成NADH，因此水可参与两种物质的形成，C正确； D、人体成熟红细胞无线粒体等细胞器，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为细胞的主动运输等生命活动供能，D正确。 8．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）生命活动离不开水，下列有关说法，正确的是（　　） A．种子萌发时，细胞内自由水所占的比例升高，抗逆性提高 B．水可借助通道蛋白或载体蛋白以协助扩散方式进入细胞 C．有氧呼吸过程中，水在线粒体中消耗也在线粒体中生成 D．水是细胞内良好的溶剂，原因是水分子之间能形成氢键 【答案】C 【详解】A、种子萌发时细胞代谢增强，自由水比例升高，但结合水占比下降，细胞抗逆性会降低，A错误； B、水可通过自由扩散，或借助水通道蛋白以协助扩散方式进入细胞，该过程不需要载体蛋白参与，B错误； C、有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行，消耗水；第三阶段在线粒体内膜中进行，生成水，因此水在线粒体中既有消耗也有生成，C正确； D、水是细胞内良好溶剂的原因是水分子属于极性分子，易与带电荷的分子或离子结合，水分子间形成氢键是水具有较高比热容等特点的原因，D错误。 9．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）下列关于酶的叙述正确的是（　　） A．基本单位是氨基酸或脱氧核苷酸 B．发挥作用后立即分解或回收到细胞内 C．催化反应时不能为反应提供能量 D．为维持较高活性，需要在最适温度下保存 【答案】C 【详解】A、酶的化学本质为蛋白质或RNA，基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸，脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位，A错误； B、酶作为生物催化剂，在化学反应前后自身性质和数量不发生改变，发挥作用后可重复利用，并非立即分解，B错误； C、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，C正确； D、酶需要在低温条件下保存，低温仅抑制酶活性，温度回升后活性可恢复，最适温度下酶结构易被破坏，不利于长期保存，D错误。 10．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）不定项选择题 为研究有机物的积累对苹果叶片光合作用的影响，研究人员将甲组苹果叶片上下的枝条进行环割处理以阻断有机物的运输，乙组不作处理。然后在白天不同时间测定两组叶片净光合速率的变化，实验结果如曲线A、B所示。下列说法正确的是（　　） A．图2中，B代表甲组 B．13点时B组叶片细胞内产生ATP的场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体 C．该实验可以证明叶片中有机物积累会抑制光合作用的进行 D．A组的光合作用产物主要通过韧皮部以葡萄糖的形式运输到植株各处 【答案】ABC 【详解】A、甲组环割阻断有机物运输，叶片光合产物无法运出发生积累，抑制光合作用，净光合速率低于未处理的乙组，图中B曲线净光合速率整体更低，代表甲组，A正确； B、13点时B组叶片净光合速率＜0，说明总光合速率＜呼吸速率，但此时仍同时进行光合作用和呼吸作用：叶绿体（类囊体薄膜）光反应阶段产生ATP，细胞质基质（有氧呼吸第一阶段）、线粒体（有氧呼吸第二、三阶段）是呼吸作用产生ATP的场所，因此叶片细胞内产生ATP的场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体，B正确； C、两组实验的单一变量为叶片是否有有机物积累，甲组有机物积累后净光合速率显著低于乙组，可证明叶片中有机物积累会抑制光合作用的进行，C正确； D、光合作用的产物主要通过韧皮部以蔗糖的形式运输到植株各处，不是葡萄糖，D错误。 11．（2026·辽宁营口·三模）不定项选择题 科研人员以诱导大鼠心肌细胞氧化应激模拟心肌损伤，探究活血补肾安神方对心肌细胞损伤的修复作用，明确其通过改善线粒体功能和能量代谢治疗心血管疾病的机制，实验分组及结果如图。已知糖酵解表示细胞呼吸第一阶段。下列叙述错误的是（    ） 注：正常组为心肌细胞正常的大鼠；模型组为心肌细胞损伤的大鼠；活血补肾安神方组为用活血补肾安神方处理的心肌细胞损伤大鼠。 A．诱导心肌细胞的线粒体损伤，可导致有氧呼吸第二、第三阶段受影响 B．模型组线粒体ATP生成量比正常组少，一定会造成丙酮酸的积累 C．活血补肾安神方可改善心肌细胞线粒体的功能，增强其氧化葡萄糖的能力 D．与模型组相比，活血补肾安神方组线粒体产生以及消耗NADH的能力均增强 【答案】BC 【详解】A、有氧呼吸的第二、三阶段都发生在线粒体中，线粒体损伤会导致这两个阶段受影响，A正确； B、线粒体有氧呼吸受抑制后，心肌细胞可以通过无氧呼吸继续分解丙酮酸，人体无氧呼吸会将丙酮酸转化为乳酸，因此丙酮酸不一定会积累，B错误； C、实验结果显示，和模型组相比，活血补肾安神方组线粒体ATP生成量更高，说明该药物可以改善线粒体功能，增强其氧化丙酮酸的能力，C错误； D、线粒体有氧呼吸第二阶段产生NADH，第三阶段消耗NADH，该药物改善线粒体功能后，线粒体有氧呼吸强度比模型组更高，因此产生和消耗NADH的能力均增强，D正确。 12．（2026·吉林长春·模拟预测）不定项选择题 我国科学家首次利用非自然固碳的淀粉合成途径（ASAP），完成从CO2到淀粉的合成。该人工合成途径只需11步反应，淀粉合成速率是玉米的8.5倍。图中甲、乙途径分别表示植物光合作用和ASAP，Ⅰ和Ⅱ是叶绿体中的特定结构。对两个途径的比较中，说法正确的是（　　） A．两个途径合成淀粉的能量来源不同 B．结构Ⅰ由囊状结构堆叠而成，有利于吸收太阳光能 C．光合作用中①②为C3的反应提供了能量和氧化剂 D．在固定等量CO₂的情况下，积累的淀粉量ASAP途径比植物高 【答案】ABD 【详解】A、甲途径合成淀粉的能量最终来自太阳光能，乙途径能量来源于电能，二者能量来源不同，A正确； B、结构Ⅰ是由囊状的类囊体堆叠而成，增大了膜面积，其上分布大量光合色素，有利于吸收太阳光能，B正确； C、光合作用中①②是NADPH和ATP，NADPH为C₃还原提供能量和还原剂，ATP仅提供能量，二者不提供氧化剂，C错误； D、植物合成淀粉后会通过呼吸作用消耗部分有机物，ASAP为人工合成途径，无呼吸消耗过程，固定等量CO₂的情况下，ASAP途径积累的淀粉量更高，D正确。 13．（2026·吉林·模拟预测）不定项选择题 科学家发现，在高盐、缺氧条件下生活着噬盐杆菌，其细胞膜上的视紫红质蛋白能转化光能，为噬盐杆菌生长提供所需能量，机理如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．视紫红质与光合色素功能相似，均能捕获光能 B．视紫红质既是H+跨膜运输的载体，也是接受光信号的受体 C．H+能穿过F0-F1复合体进入细胞，该过程为主动运输 D．尝试将噬盐杆菌的视紫红质蛋白基因导入微生物，解决“人工光合作用”核心问题 【答案】ABD 【详解】A 、从图中信息可知，视紫红质蛋白能转化光能，与光合色素的功能相似，都能捕获光能，A正确； B 、据图可知，视紫红质接受光信号，并利用光能运输H+，B正确； C 、H+能穿过F0-F1复合体进入细胞，能产生ATP， 该过程属于协助扩散，C错误； D 、噬盐杆菌的细胞膜上的视紫红质蛋白能转化光能，研究细菌视紫红质，意义主要体现在解决人工光合作用的困难，D正确。 14．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）不定项选择题 某种植物的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是（　　） A．甲曲线表示O2吸收量，不能表示有氧呼吸的CO2释放量 B．O2浓度为a时，该器官有氧呼吸与无氧呼吸CO2释放速率相等 C．O2浓度大于b时，细胞呼吸过程中消耗NADH的场所只有线粒体 D．与O2浓度为0时相比，O2浓度为b时细胞消耗葡萄糖的速率更高 【答案】BC 【详解】A、图中横坐标是O2浓度，据图可知，当O2浓度为0时，甲曲线仍有释放，说明甲表示CO2的释放量，乙表示O2吸收量，A错误； B、O2浓度为a时，有氧呼吸CO2释放量的数值为0.3，CO2释放量为0.6，因此无氧呼吸CO2释放量=0.6-0.3=0.3，二者CO2释放速率相等，B正确； C、O2浓度大于b时，甲乙曲线重合，说明CO2释放量=O2吸收量，此时细胞仅进行有氧呼吸，有氧呼吸消耗NADH的场所是线粒体内膜，此时没有无氧呼吸，则此时消耗NADH的场所只有线粒体，C正确； D、O2浓度为0时仅进行无氧呼吸，消耗葡萄糖速率为1.0÷2=0.5，O2浓度为b时仅进行有氧呼吸，消耗葡萄糖速率约为0.7÷6≈0.12，明显小于0.5，因此b时消耗葡萄糖速率更低，D错误。 15．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）绿硫细菌缺乏处理氧自由基的酶，其进行不产氧气的光合作用，可避免氧气产生的氧自由基对自身造成伤害。下图是绿硫细菌的光反应过程示意图，据图回答下列问题： (1)图中的光合片层在功能上相当于高等植物的_____膜，推测菌绿素与______共同组成复合体，能够吸收、传递与转化光能。光反应通过形成____________，为暗反应提供能量。 (2)图中，ATP合酶以__________方式运输H+，并利用H+浓度差合成ATP，H+浓度差形成的原因包括：__________提供能量进行H+的跨膜运输，也包括____________（写出2点）。 (3)与高等植物的光反应过程相比，图中光反应最主要的区别是____________，这种区别对绿硫细菌的意义是__________________。 【答案】(1) 类囊体 蛋白质（或酶） ATP和NADPH (2) 协助扩散 高能电子（e-） 内腔中H2S分解产生H+、细胞质基质中NADPH合成消耗H+ (3) 绿硫细菌分解H2S，而不是分解H2O 避免氧气产生的氧自由基对自身造成伤害 【详解】（1）绿硫细菌是原核生物，无叶绿体，其“光合片层”是进行光反应的场所，功能上等同于真核植物叶绿体中的类囊体膜（光反应发生地）。光合色素（如菌绿素）必须与蛋白质（或酶）结合形成“光系统复合体”，才能有效吸收、传递和转化光能。光反应的核心产物就是ATP和NADPH，二者携带活跃化学能，用于暗反应中C₃的还原。 （2）ATP合酶是通道蛋白，允许H⁺顺浓度梯度从内腔（高H⁺）流向细胞质基质（低H⁺），此过程不需要消耗能量，属于协助扩散，同时驱动ATP合成。从图中可见，H₂S被分解后释放出“高能e⁻”，这些电子经“电子传递链”传递时释放能量，用于将H⁺从细胞质基质泵入内腔，建立H⁺梯度。两点原因：内腔中H₂S分解产生H⁺——图中显示H₂S→S+ 2H⁺+2e⁻，直接在内腔释放H⁺；细胞质基质中NADPH合成消耗H⁺——NADP⁺+2e⁻+H⁺→NADPH，发生在细胞质基质侧，消耗H⁺，使该侧H⁺浓度更低，加剧浓度差。 （3）高等植物光反应中水被光解：2H₂O→4H⁺+4e⁻+O₂；而绿硫细菌用H₂S作为电子供体：H₂S→S+2H⁺+2e⁻，不产生O₂。题干开篇即提示：绿硫细菌缺乏处理氧自由基的酶，其进行不产氧气的光合作用，可避免氧气产生的氧自由基对自身造成伤害。所以，这一“不产氧”的机制是适应性进化结果，避免因自身代谢产物（O₂）引发氧化损伤。 16．（2026·辽宁沈阳·三模）植物在长期进化过程中倾向于过度投资叶绿素合成，从而导致在高光照环境下吸收过多的光能。我国科学家利用淡绿叶水稻（pgl）摸索培育高产水稻的新路径。 回答下列问题： (1)水稻光合作用的光反应阶段是在叶绿体的_______上进行的，环境光照通常远高于光反应中________合成的需求，多余光能会破坏光系统，使光合速率下降。 (2)光能的吸收、传递依赖光系统中的天线色素，而光能的转换则依赖反应中心色素。科学家利用pgl及正常水稻在不同光照强度下分别进行盆栽实验，并测量相关数据。 ①测定光合色素含量（图甲和图乙），与低光照相比在高光照下，两种水稻的色素相对含量都________，且___________中的天线色素与反应中心色素比值变化更显著。 ②测定最大光合作用速率及生物量（图丙和图丁），该实验的无关变量中，影响光合作用速率的主要环境因素有_____________（答出两项）。实验发现，在高光照下pgl的最大光合速率及生物量均高于正常水稻。从光系统角度分析，可能的原因是________。 (3)进一步测定发现高光照下pgl冠层温度低于正常水稻，由此推测多余的光能可以更多__________，从而提高下层叶片对光能的利用。 (4)基于上述认识，在高光照下高密度种植作物时，应选择的叶片性状有_____________（写一点）。 【答案】 (1) 类囊体薄膜 ATP、NADPH (2) 升高 pgl CO2浓度、温度 高光照条件下，pgl的天线色素/反应中心色素比值更低，吸收传递的光能减少，避免过多的光能对光系统的破坏，因此最大光合速率及生物量更高 (3)穿过（透过）冠层到达下层 (4)透光率高/叶片小/颜色浅等 【详解】（1）光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上。光反应能合成ATP和NADPH，环境光照通常远高于光反应中ATP和NADPH合成的需求，多余光能会破坏光系统，使光合速率下降。 （2）①对比图甲（低光照）和图乙（高光照），与低光照相比在高光照下，正常水稻和pgl的色素相对含量（天线色素 、反应中心色素）都上升，正常水稻天线色素与反应中心色素比值变化小，而pgl中的反应中心色素相对含量上升比天线色素相对含量上升更显著，所以天线色素与反应中心色素比值变化更显著。 ②该实验的无关变量中，影响光合作用速率的主要环境因素有CO2浓度、温度。从光系统角度分析，在高光照下pgl的最大光合速率及生物量均高于正常水稻，可能的原因是在高光照条件下，pgl的天线色素与反应中心色素比值更低，吸收传递的光能减少，避免过多的光能对光系统的破坏，因此最大光合速率及生物量更高。 （3）进一步测定发现高光照下pgl冠层温度更低，说明多余光能未被冠层大量吸收转化为热能，而是穿过（透过）冠层到达下层被下层叶片利用，提升群体光能利用率。 （4）高密度种植需要优化群体光能分配，结合pgl的优势，应选择叶片小，减少冠层遮挡，利于透光，颜色浅，叶绿素含量适中，避免过度吸收光能，透光率高，让更多光能到达下层叶片。 17．（2026·吉林长春·模拟预测）哺乳动物的丙酮酸脱氢酶（PDH）参与催化丙酮酸在线粒体中的氧化分解。PDK4是调控细胞呼吸代谢的关键基因，其编码的PDK4蛋白能调控PDH的活性，进而影响丙酮酸的去向。研究PDK4基因对衰老细胞呼吸代谢的影响，结果如图1.回答下列问题。 (1)在细胞呼吸过程中，丙酮酸在________（填场所）产生，该过程伴随有________（填2种物质）的生成。 (2)据图1推测，PDK4蛋白能________（填“促进”或“抑制”）PDH的活性，使衰老细胞乳酸生成速率________。 (3)进一步研究发现PDK4蛋白能催化PDH的磷酸化，机制如下。 利用分离纯化的PDK4蛋白和32P标记的ATP，验证磷酸化对PDH活性的影响，结果如图2，请回答相关问题。 ①ATP的分子结构简式为A—Pα~Pβ~Pγ，需要用32P标记ATP的________位磷酸基团（选填“α”、“β”或“γ”）。 ②基于以上研究，构建PDK4基因调控衰老细胞呼吸代谢途径的模型如下图，a、b、c和d分别为________、________、________、________（在a、b处补充文字说明；在c、d处选填“+”或“-”，分别表示促进或抑制）。 【答案】 (1) 细胞质基质 ATP、还原型辅酶Ⅰ（NADH） (2) 抑制 升高 (3) γ PDH磷酸化 PDH活性降低 - + 【详解】（1）葡萄糖分解产生丙酮酸是细胞呼吸第一阶段，该过程发生在细胞质基质；细胞呼吸第一阶段除丙酮酸、ATP外，还会生成还原型辅酶I(NADH)。 （2）衰老细胞中PDK4蛋白表达量更高，乳酸生成速率也更高；降低PDK4基因表达后，衰老细胞乳酸生成速率下降。结合PDH可催化丙酮酸线粒体氧化分解，可推测：PDK4蛋白会抑制PDH活性，PDH活性降低后，丙酮酸进入线粒体氧化分解减少，更多丙酮酸通过无氧呼吸生成乳酸，因此衰老细胞乳酸生成速率升高。 （3）①ATP中远离腺苷的是γ位磷酸基团，磷酸化过程中PDH获得的磷酸来自ATP末端的γ位，因此需要标记γ位磷酸基团。 ②结合实验逻辑梳理调控途径：PDK4基因表达上升，会促进PDK4蛋白的合成，PDK4蛋白催化PDH磷酸化，因此a填写PDH磷酸化，磷酸化使PDH活性降低，因此b填写PDH活性降低；PDH可促进丙酮酸氧化分解为CO2​和H2​O，PDH活性降低后，抑制该有氧途径（c填-），促进丙酮酸转变为乳酸的无氧途径（d填+），和图1实验结果一致。 18．（2026·黑龙江大庆·模拟预测）Rubisco酶是一个双功能酶，CO2浓度高时，倾向于催化C5与CO2反应；O₂浓度高时，倾向于催化C5和O2反应并能生成CO2，该过程称为光呼吸。光呼吸会消耗光合作用已合成的物质、消耗ATP和NADPH。研究发现，若还原剂、高能物质大量积累，会破坏叶绿体类囊体薄膜、光合色素及相关酶，损伤光合结构，从而抑制光合作用。根据以上信息回答下列问题： (1)光合色素吸收的光能将水分解为___________，植物光合作用CO2的来源除了外界环境外，还可来自___________和___________(填生理过程)。 (2)高温干旱环境下，光呼吸___________(填“增强/减弱”)。农业生产中，适当增施CO2可___________(填“促进/抑制”)光呼吸，从而提高作物产量；光呼吸与有氧呼吸相比，最显著的特点是必须在___________条件下进行。 (3)从有机物积累角度分析，光呼吸较强时，植物净光合速率会___________，判断理由是：___________。 (4)强光下光呼吸显著增强，有学者认为，此现象对植物具有一定保护作用，请推测其生理意义：___________。 【答案】 (1) O2、 H+ 、e- 有氧呼吸(或细胞呼吸) 光呼吸 (2) 增强 抑制 光照 (3) 下降 因为光呼吸会消耗已合成的有机物和暗反应所需的能量，并抑制CO2固定，导致植物总光合速率降低和消耗增加，所以净光合速率(有机物净积累量)下降(合理即可) (4)通过光呼吸消耗掉强光下光反应过量(过剩)的ATP和NADPH，保护叶绿体，防止光合结构受损 (合理即可) 【详解】（1）光反应阶段，光合色素吸收的光能将水分解为e-、O2和H+；植物细胞有氧呼吸分解有机物可产生CO2，题干明确光呼吸过程也能生成CO2，二者都是光合作用CO2的内部来源。 （2）高温干旱时植物气孔关闭，胞间CO2浓度降低、O2浓度相对较高，Rubisco酶倾向催化C5与O2反应，光呼吸增强；增施CO2后CO2浓度升高，Rubisco酶优先催化C5与CO2反应，抑制光呼吸；有氧呼吸有光、无光都可进行，光呼吸依赖光合作用的相关反应条件，必须在光照下才能发生。 （3）净光合速率代表有机物的积累速率，光呼吸一方面直接消耗已合成的光合产物，另一方面消耗暗反应必需的ATP和NADPH，降低暗反应合成有机物的速率，最终导致有机物积累量减少，净光合速率下降。 （4）根据题干信息，还原剂、高能物质大量积累会损伤叶绿体类囊体薄膜、光合色素及相关酶；强光下光反应速率远大于暗反应速率，会产生大量过剩的ATP和NADPH，光呼吸可消耗这些过剩物质，避免其对光合结构造成损伤，起到保护作用。 19．（2026·黑龙江哈尔滨·二模）研究者通过诱变育种获得一种小麦黄绿叶突变体，其呼吸特性与野生型植株无差异，但光合特性有明显不同。回答下列问题。 (1)光合色素分布于叶绿体的____________上，其核心功能是____________，直接驱动光反应进行。因此色素种类和含量的变化会影响光合特性。 (2)测定不同光照处理下野生型和突变体小麦叶片中的光合色素含量，结果如图1。 由图1可知，突变体叶色变浅主要是由于____________含量较低，且黄绿表型的呈现依赖于环境条件____________。 (3)对两种小麦叶片光合作用相关指标进行测定，结果如下表。 株系 光饱和点（μmol·m-2·s-1） 光补偿点（μmol·m-2·s-1） CO2饱和点（μmol·mol-1） CO2补偿点（μumol·mol-1） 最大净光合速率（μmol·m-2·s-1） 野生型 1619 37.65 610.93 56.51 29.47 突变体 1873 56.84 890.14 51.66 45.96 注：光饱和点、光补偿点和最大净光合速率在大气CO2浓度和适宜温度下测定，CO2饱和点和CO2补偿点在光照强度1200μmol·m-2·s-1和适宜温度下测定。 ①据表可知，突变体对强光环境的适应性更强，依据是_______________。 ②研究发现，突变体对照射在叶面上的光能吸收率低，但吸收的光能转化为化学能的效率较高。据表推测，光能转化率高的原因可能是突变体暗反应能力_____（填“强”或“弱”）于野生型。 (4)基于突变体小麦优良的光合特性，现将其应用于农业生产，欲验证“突变体小麦与甲植物间作时，小麦产量高于突变体，小麦单作时”请写出简要实验思路并预期结果。 实验思路：__________________。 预期结果：_________________。 【答案】 (1) 类囊体薄膜 吸收、传递、转化光能 (2) 叶绿素（叶绿素a和叶绿素b） 光照（正常光照） (3) 与野生型相比，突变体的光饱和点及最大净光合速率都更高 强 (4) 选取生理状态相同的突变体小麦，均分为A、B两组，A组单作种植，B组与甲植物间作，在相同且适宜条件下培养，成熟后测定并比较两组小麦的单位面积产量（或干重）。 预期结果：B组产量高于A组 【详解】（1）光合色素位于叶绿体中的类囊体薄膜上，在光合作用中具有吸收（捕获）、传递光能的功能，捕获的光能用于光合作用的光反应过程，并将光能储存到ATP和NADPH中，因此色素种类和含量的变化会影响光合特性。 （2）由图1实验结果可知，突变体叶色变浅主要是由于叶绿素含量低于野生型。据图可知，正常光照下野生型和突变体叶绿素含量差别较大，遮光条件下野生型和突变体色素含量相差不大，故黄绿表型的出现依赖于正常光照强度。 （3）①表中数据显示，突变体的光饱和点及最大净光合速率都比野生型更高，因而可推测，突变体对强光环境的适应性更强。②实验数据显示，突变体光补偿点高，二氧化碳补偿点比野生型低，因而说明光能转化率高的原因是突变体具有更高的CO2固定能力，即突变体暗反应能力强于野生型。 （4）若要验证“突变体小麦与甲植物间作时，小麦产量高于突变体小麦单作”，实验的自变量是种植模式（单作和间作），因变量是小麦的产量。应选取生理状态相同的突变体小麦，均分为A、B两组，A组单作种植，B组与甲植物间作，在相同且适宜条件下培养，成熟后测定并比较两组小麦的单位面积产量（或干重）。预期结果为B组（间作）产量高于A组（单作）。 20．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）磷是细胞中不可或缺的元素，以磷酸基团形式参与构成ATP、核酸及多种化合物。海洋中的浮游植物吸收磷酸盐(Pi)用于合成这些物质。在磷匮乏的寡营养海域，浮游植物常表现出光合速率下降、细胞膜结构重组等适应现象。 (1)磷元素参与合成的ATP是直接能源物质，其结构简式可表示为___________。 (2)磷元素参与合成浮游植物中的RuBP(核酮糖-1，5-二磷酸)，这是一种含磷的五碳化合物，其功能是与CO2结合生成___________分子。当磷供应不足时，RuBP的再生受阻，这将直接抑制暗反应中的___________过程。 (3)植物细胞在磷饥饿状态下，可降解自身膜结构中的___________以获取Pi。降解产生的甘油可转化为___________进入线粒体参与有氧呼吸第二阶段。 (4)根据以下信息和图1，回答下列问题： 注：图中为线粒体内膜电子传递链及ATP合成示意图，复合物Ⅰ～Ⅳ为转运质子及传递电子的蛋白质复合物、CoQ及Cytc是电子传递所需的结构、已注明H+泵出方向。 细胞有氧呼吸过程中，除产生还原型辅酶Ⅰ(NADH)外，第二阶段同时还产生另一种还原型黄素辅酶(FADH2)。这两种辅酶携带的高能电子进入如图电子传递链时，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ都能如图中转运H+，形成质子梯度，但复合物Ⅱ不能泵出H+、H+经ATP合酶回流驱动ADP和Pi合成ATP。通常，1分子NADH经电子传递链可驱动合成约3分子ATP，而1分子FADH2仅能驱动合成约2分子ATP。 ①电子传递链的最终电子受体是___________(填化学式)。 ②用鱼藤酮(特异性抑制复合物Ⅰ的药物)处理线粒体后，以___________为主要电子供体的电子传递链仍能正常运行，但氧气消耗速率会___________(填“升高”“降低”或“不变”)。 ③在磷匮乏的海洋环境中，某些浮游植物线粒体内复合物Ⅱ的表达量上调，而复合物Ⅰ的表达量下调。从能量效率和磷利用的角度分析，这种变化的意义是：与依赖复合物Ⅰ途径相比，依赖复合物Ⅱ途径时，细胞通过___________(填“增强”或“减弱”)质子梯度来改变ATP合成效率，从而减少因___________而加剧磷匮乏，这是一种节磷的生存策略。 【答案】 (1)A—P～P～P (2) C3 CO2固定 (3) 磷脂 丙酮酸 (4) O2 FADH2 降低 减弱 ATP合成过快消耗Pi(合理即可) 【详解】（1）ATP是三磷酸腺苷，它的结构简式是A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表特殊化学键。 （2）RuBP（核酮糖-1，5-二磷酸）是光合作用暗反应中固定CO₂的关键物质，它与CO₂结合生成C₃（三碳化合物）分子，这个过程就是CO₂的固定。当磷供应不足时，RuBP的再生受阻，而RuBP是CO₂固定的反应物，所以会直接抑制暗反应中的CO₂固定过程。 （3）植物细胞在缺磷状态下，会分解自身膜结构来获取磷元素，生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质，其中磷脂含有磷元素，所以可以降解自身膜结构中的磷脂以获取Pi。 有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO₂和[H]，同时释放少量能量，降解磷脂产生的甘油可以转化为丙酮酸，进入线粒体参与有氧呼吸第二阶段。 （4）①在有氧呼吸的电子传递链中，电子最终传递给O₂，O₂和H⁺结合生成水，所以最终电子受体是O₂；根据题干信息，FADH₂携带的高能电子进入电子传递链时，复合物II不能泵出H⁺，所以用鱼藤酮（特异性抑制复合物I的药物）处理线粒体后，FADH₂为电子供体的电子传递链仍能正常运行。 ②鱼藤酮抑制了复合物I，而复合物I可以转运H⁺形成质子梯度，抑制后质子梯度的形成减少，ATP合成减少，氧气的消耗速率会降低，因为电子传递链的速率减慢，对氧气的需求减少。 ③在磷匮乏的环境中，复合物II的表达量上调，复合物I的表达量下调。与依赖复合物I途径相比，依赖复合物II途径时，复合物II不能泵出H⁺，所以细胞通过减弱质子梯度来改变ATP合成效率，这样可以减少因ATP合成过快消耗Pi，避免磷元素被快速消耗，从而适应磷匮乏的环境，是一种节磷的生存策略。 21．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）连翘是一种广泛分布的观赏植物和先锋造林灌木，早春开金黄色小花，花先于叶开放，种子可入药。科研人员对连翘的光合作用情况做了一系列研究。请回答以下问题： (1)连翘的花呈金黄色，是因为其花瓣细胞中含有类胡萝卜素，主要包括_____，在叶片的光合作用中，这类色素主要吸收_____光。欲提取这类色素，可以用_____作为提取液。 (2)科研人员研究了不同土壤含水量情况下连翘光合作用的变化情况，结果如下图A。由图可知，连翘净光合速率与土壤含水量的关系是_____。 (3)PSⅡ是位于类囊体膜上的核心膜蛋白—色素复合体，具有捕获光能、水的光解、电子传递等功能。PSⅡ实际光化学效率能直接反映PSⅡ实际电子传递效率，与光合速率成正比。非光化学淬灭系数（NPQ）升高表明植物通过叶黄素循环耗散过剩光能，是植物保护PSⅡ的抗逆策略之一。图B是连翘在土壤含水量较低（干旱胁迫）时的相关实验数据，据图分析极度干旱时（土壤含水量为23.89%）连翘净光合速率显著降低的原因可能是_____。 (4)科研人员还研究了连翘在不同含水量情况下的气孔导度（气孔开放程度）和胞间CO2浓度，结果如图C，据图分析在土壤含水量低于38.65%时，连翘净光合速率下降的主要因素是_____（气孔限制或非气孔限制），理由是_____。 【答案】 (1) 胡萝卜素和叶黄素 蓝紫 无水乙醇 (2)在一定范围内，净光合速率随土壤含水量增大而增大，超过一定范围，随土壤含水量增大而减小 (3)土壤含水量持续降低，NPQ不升高，可能引起PSⅡ损伤，PSⅡ实际光化学效率降低 (4) 非气孔限制 随土壤含水量降低，气孔导度降低，而胞间CO2浓度升高，说明不是气孔因素限制 【详解】（1）类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光；光合色素易溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇提取色素。 （2）结合图 A 曲线可知，含水量偏低时，随含水量上升净光合上升，峰值后含水量继续升高，净光合逐步下降，故连翘净光合速率与土壤含水量的关系是在一定范围内，净光合速率随土壤含水量增大而增大，超过一定范围，随土壤含水量增大而减小。 （3）结合题干信息和图B可知：PSⅡ实际光化学效率和光合速率成正比，NPQ升高是叶黄素循环耗散过剩光能的是植物保护PSⅡ的抗逆机制；但土壤含水量持续降低时，NPQ不升高，保护机制不足以抵御胁迫，PSⅡ 复合体受损，实际光化学效率降低，光反应速率下降，整体净光合速率下降。 （4）若为气孔限制，气孔导度下降会使胞间CO2​因供应不足而降低；从图C可知，随土壤含水量降低，气孔导度下降，但胞间CO2​逐渐升高，说明净光合下降的原因不是CO2​供应不足，属于非气孔限制。 22．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）科学方法是人们在认识和改造世界中遵循或运用的，符合科学一般原则的各种途径和手段。 (1)归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。根据部分植物细胞都有细胞核而得出植物细胞都有细胞核这一结论，实际上就是运用了__________归纳法。 (2)在探明二氧化碳中的碳是如何转化为有机物中的碳的过程中，科学家利用同位素标记法，应用__________（填“放射性的”或“稳定的”）标记的二氧化碳供小球藻进行光合作用，一分子二氧化碳被固定后很快形成两个__________分子，一些该分子在接受能量并被还原后转化为__________，另一些该分子经过一系列变化，又形成。 (3)设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作__________，也叫相互对照实验。为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如图甲乙中a～f所示装置（呼吸底物是葡萄糖），请据图回答问题： ①图甲中能够验证酵母菌进行有氧呼吸的装置是__________（写出字母并用箭头连接），可用图丙中的过程表示__________（用序号表示并用箭头连接）。 ②图乙中，如果e的液滴左移，f的液滴右移，则可证明酵母菌的呼吸方式是__________。 ③图丁是酵母菌在不同氧浓度时，释放量和吸收量的变化，氧浓度为c时，细胞呼吸所利用的葡萄糖有__________（用分数表示）用于无氧呼吸。 【答案】 (1)不完全 (2) 放射性的 C3 糖类 (3) 对比实验 c→a→b ①→④→③ 有氧呼吸和无氧呼吸 3/5 【详解】（1）根据部分植物细胞有细胞核，就推出所有植物细胞都有细胞核，这属于不完全归纳法（只考察了部分对象就得出结论）。 （2）¹⁴C是放射性同位素，科学家用它标记CO₂来追踪碳的转移路径。 一分子CO₂被C₅固定后，会形成两个C₃分子。 C₃在ATP和NADPH的作用下被还原，一部分转化为糖类，另一部分再生为 C₅。 （3）设置两个或以上实验组，通过相互对照来探究因素影响，叫对比实验。 图甲中，连接c→a→b，给装置通入空气，b中石灰水变混浊，说明酵母菌在有氧条件下进行细胞呼吸；连接d→b，装置密闭，b中石灰水变浑浊，说明酵母菌在无氧条件下进行细胞呼吸。图丙中，①表示细胞呼吸的第一阶段；②表示无氧呼吸的第二阶段；③表示有氧呼吸的第三阶段；④表示有氧呼吸的第二阶段。因此，可用图丙中的①④③ 过程表示。 图乙中，e 瓶（NaOH 溶液）：吸收 CO₂，液滴左移是因为有氧呼吸消耗O₂。 f瓶（蒸馏水）：液滴右移是因为无氧呼吸产生了 CO₂，且总量大于有氧呼吸消耗的O₂。因此可证明酵母菌的呼吸方式是有氧呼吸和无氧呼吸。 据图分析，图丁中氧浓度为c时，氧气的吸收量为4，表明其利用的葡萄糖为2/3；而二氧化碳的释放量为6，表明有2个二氧化碳是无氧呼吸产生的，则其消耗的葡萄糖为1，因此有1/(1+2/3)=3/5葡萄糖进行无氧呼吸。 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 细胞的能量供应和利用 内容导览 考情概览：解读近年命题思路和内容要求，统计真题考查情况。 2026年真题研析：探寻常考要点，真题分类精讲，归纳串联解题必备知识。 近3年真题精选：分类精选近年真题，把握命题趋势。 名校模拟探源：精选适量名校模拟题，发掘高考命题之源。 命题解读 考向 题目 1.高频考点： 酶与ATP、细胞呼吸、光合作用 2.素养考向 1. 生命观念：通过考查光合作用和呼吸作用从物质与能量观角度体现生命观念； 2. 科学思维：通过建模、比较、分类等方法，考查学生基于事实逻辑辨析概念、判断命题正误的演绎推理能力，落实科学思维素养； 3. 社会责任：结合本地资源的情况进行分析，引导学生运用生物学知识解释生活现象、树立健康科学的生活习惯，落实社会责任素养； 4. 科学探究：通过对课本实验的考查学生对实验设计、结果检测基本逻辑的理解，落实科学探究素养。 考向1酶与ATP ①2026·黑吉辽蒙卷 ②2025·黑吉辽蒙卷 考向2光合作用 ①2026·黑吉辽蒙卷 ②2025·黑吉辽蒙卷 ③2024·黑吉辽卷 考向3 细胞呼吸 ①2025·黑吉辽蒙卷 2026年高考中，整套试题体现新高考生物“基础覆盖广、情境真实、图表信息密集、实验探究突出”的命题特点。总体难度中等偏上，区分度主要来自图表判读、多选题选项甄别、遗传推理、实验流程补全和规范表达。情境真实多元，贴近生产生活与科学研究；图文表信息密集，突出综合判读能力；重过程推理，强化生物的实验探究能力；实践导向突出，强调生物问题解决。 预测2027年高考，该专题主干知识回归，但更强调“概念边界+情境迁移”，图表判读与过程推理提升，曲线、路径图、结构图会承担更多信息，核心素养导向增强，综合题表达与实践力要求提高。 考向一 酶与ATP 1．（2026黑吉辽蒙卷·第16题）玉米籽粒形成过程中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2（PEPCK2）催化的反应如下图。下列叙述正确的是（　　） A．过程①在线粒体基质中进行 B．PEPCK2不能为草酰乙酸转化为PEP提供能量 C．PEPCK2不能催化其他来源的草酰乙酸转化为PEP D．PEPCK2活性提高可促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累 命题立意 本题依托玉米籽粒形成的情境，结合酶的特性、酶的本质的相关知识，考查结构决定功能的生命观念核心素养。必备知识：涵盖酶的作用原理、影响酶活性的因素等核心知识，关键能力：考查逻辑推理、应用知识解决生产实际问题的能力。 A 错误选项 过程①是PEP转化为丙酮酸，该过程发生在细胞质基质 B 正确选项 PEPCK2是酶，酶的作用原理是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，该反应的能量由ATP水解提供 C 错误选项 酶的专一性是针对底物的结构，而非底物的来源，只要底物是草酰乙酸，PEPCK2就可以催化其转化为PEP D 正确选项 PEPCK2活性提高可促进草酰乙酸的转化，促进籽粒中淀粉与蛋白质的积累 考向二 光合作用 2. （2026黑吉辽蒙卷·第21题）研究人员以森林中某落叶阔叶树为对象，测定了树冠顶部和底部当年生总枝条的相关指标，结果如表所示。当年生总枝条是指在一个生长季节内（通常是春季萌芽到秋季落叶前）萌发、生长并木质化的枝条及其上的所有叶片。回答下列问题。 相关指标 总枝条位置 叶片最大光合速率 （CO2μmol·m-2·s-1） 叶片呼吸速率 （CO2μmol·m-2·s-1） 相对碳成本 （%） 比叶面积 （m2·kg-1） 树冠顶部 11.9 1.8 15.6 9.8 树冠底部 9.5 1.1 15.2 13.5 注：相对碳成本=（当年生总枝条的碳总量/叶片脱落前该总枝条从环境中吸收的碳总量）×100%； 比叶面积=叶面积/叶干重。 (1)实验中测定最大光合速率时，除使用饱和光照外，还应保证________和________等环境因子一致且适宜。与测定光合速率不同，测定叶片的呼吸速率必须在________环境条件下。 (2)已知，光合速率=净光合速率＋呼吸速率。以一定强度的光照射该植物顶部叶片，此时顶部叶片的呼吸速率与光合速率相等，若用同强度的光照射底部叶片，此时底部叶片的净光合速率应________（填“>0”、“<0”或“=0”）。 (3)植株生长过程中，总枝条可向根等部位输出有机物，总枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈________（填“正”或“负”）相关。底部与顶部总枝条的相对碳成本接近，但底部总枝条所处环境光照较弱，在此条件下，据表中数据分析，底部总枝条通过________和________，使其碳输出量实现最大化。此外，其叶片还可能通过哪些生理或结构变化来提高光能捕获效率？________（答出2点即可），这些变化的作用是________（从光反应的物质和能量转化角度作答）。 【答案】 (1) CO2​浓度 温度 黑暗 (2)>0 (3) 负 降低呼吸速率 增大比叶面积 增加叶绿素含量、增大叶面积（或增加叶绿体类囊体膜面积，合理即可） 吸收更多光能，促进光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，提高光反应效率 【解析】 （1）测定最大光合速率时，除光照强度外，需要保证其他影响光合作用的环境因子如CO2​浓度、温度等处于适宜且一致的状态；测定呼吸速率时，为排除光合作用吸收CO2对结果的干扰，必须在黑暗条件下进行。 （2）根据题干定义，光合速率（总光合）=净光合速率+呼吸速率，题目中该光强下顶部叶片总光合=呼吸速率，说明顶部净光合为0，该光强为顶部（阳生叶）的光补偿点。底部叶片是阴生叶，光补偿点低于阳生叶，即该光强高于底部的光补偿点，因此底部叶片净光合速率大于0。 （3）相对碳成本是当年生枝条自身保留的碳量占总吸收碳量的比例，保留比例越高，可输出的碳越少，因此枝条输出有机物的能力与相对碳成本呈负相关。 底部光照较弱，结合表格数据可知：底部叶片通过降低呼吸速率减少自身有机物消耗、增大比叶面积（相同叶干重获得更大光合面积）捕获更多光能，在相对碳成本接近时实现碳输出量最大化。 弱光环境下，植物还可通过增加叶绿素含量、扩大类囊体膜/叶面积等变化提高光能捕获效率；从光反应的物质能量转化角度看，这些变化能吸收更多光能，促进光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，提高光反应效率。 一、酶与ATP 1.酶 本质：活细胞产生的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA 特性：高效性（比无机催化剂快10⁷-10¹³倍）、专一性（一种酶催化一种或一类反应）、作用条件温和（适宜温度、pH） 影响酶活性的因素： ① 低温（0℃左右）：抑制酶活性，不破坏空间结构，升温可恢复； ② 高温、过酸、过碱：破坏酶的空间结构，使酶失活（不可恢复） 2. ATP（细胞的直接能源物质） 结构简式：A-P~P~P（A：腺苷；P：磷酸基团；~：高能磷酸键） ATP与ADP相互转化：ATP ⇌ ADP + Pi + 能量（酶不同，不可逆）； 合成ATP的能量来源：细胞呼吸（动植物）、光合作用（植物） 二、细胞呼吸 1.有氧呼吸 1）总反应式 2）过程（分三阶段进行） 阶段 场所 反应物 生成物 能量释放 第一阶段（糖酵解） 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、[H]、少量 ATP 少量 第二阶段（柠檬酸循环） 线粒体基质 丙酮酸、H2O CO2、[H]、少量 ATP 少量 第三阶段（电子传递链） 线粒体内膜 [H]、O2 H2O、大量 ATP 大量 3）特点：需要氧气参与；有机物彻底氧化分解；释放能量多。 4）能量去向：1 mol 葡萄糖彻底氧化分解，共释放约 2870 kJ 能量，其中约 1161 kJ 储存在ATP中，其余以热能形式散失。 2.无氧呼吸 1）总反应式（两种类型） 植物、酵母菌等： 动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根等： 2）过程（分两阶段进行） 阶段 场所 反应物 生成物 能量释放 关键酶 第一阶段 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、少量 ATP 少量 与有氧呼吸第一阶段相同 第二阶段 细胞质基质 丙酮酸 酒精、CO2 或乳酸 三、光合作用（植物特有，叶绿体为场所） 1.总反应式 2.光合作用的两个阶段 阶段 光反应阶段 暗反应阶段（卡尔文循环） 条件 光、色素、酶、水 酶、ATP、（有无光均可进行） 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 物质变化 1. 水的光解： 2. NADPH的合成：NADP++H++e-→NADPH 3. ATP 的合成： 1. CO2的固定： 2. C3的还原： 能量变化 光能→ATP 中活跃的化学能 ATP 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 联系 光反应为暗反应提供ATP和NADPH；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ 光合色素：叶绿体中的色素（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素）； 吸收光谱：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。 考向1 酶与ATP 1.（2025黑吉辽蒙卷·第1题）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 考向2 光合作用 2．（2025黑吉辽蒙卷·第21题）Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如下图）和产量潜力。回答下列问题。 (1)Rubisco在叶绿体的________中催化________与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这一过程中能量转换是________。 (2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于________不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是________。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是________。 (3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。________ 3．（2024黑吉辽卷·第21题）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是______过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是______和______。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自______和______（填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是______。据图3中的数据______（填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是______。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是______。 考向3 细胞呼吸 4.（2025黑吉辽蒙卷·第16题）下图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图，图中NADH可储存能量，①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是（    ）    A．①发生在细胞质基质，②和③发生在线粒体 B．③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成 C．无氧条件下，③不能进行，①和②能正常进行 D．无氧条件下，①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中 1．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）β-淀粉酶是食品工业常用的一种淀粉水解酶，可催化淀粉水解成麦芽糖。研究人员对β-淀粉酶进行提取、纯化，并测定了不同温度下的酶活性，结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．不同温度下β-淀粉酶为淀粉的分解提供的活化能存在差异 B．温度50℃时β-淀粉酶的活性最高，适合酶的长期保存 C．实验后将70℃组的温度调节至35℃，可测得相对酶活性为80 D．在探究β-淀粉酶的最适温度时，应先将pH调至最适宜 2．（2026·辽宁·模拟预测）慢性创面（静脉性溃疡等）通常伴随着持续的炎症、氧化应激和感染，传统治疗效果有限。纳米酶是一类人工合成的类似酶的纳米材料，能够模拟天然酶（如过氧化物酶、氧化酶等）的功能，为慢性创面治疗提供了新思路。下列叙述正确的是（  ） A．游离的核糖体上可合成具有生物催化活性的纳米酶 B．纳米酶起催化作用时稳定性不如天然酶 C．推测纳米酶可在创面复杂的生理环境中保持活性，催化过氧化氢分解等 D．进一步提高纳米酶在创面局部的富集效率，可增加对正常组织的影响 3．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）下列有关细胞中ATP的说法正确的是（　　） A．ATP的合成为细胞中的吸能反应直接供能 B．ATP水解时脱离下来的磷酸基团可携带能量与其他分子结合 C．所有细胞代谢都同时需要ATP供能并在酶的作用下进行 D．细胞质和细胞核中都有ATP的合成和水解以维持ATP与ADP的比值相对稳定 4．（2026·黑龙江·模拟预测）科学家最早从刀豆种子中提取到脲酶的结晶。为研究温度和Cu2+浓度对脲酶活性的影响，现利用一定浓度的尿素溶液开展实验，结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．脲酶是蛋白质，可为尿素分解提供所需要的能量 B．先将尿素溶液与脲酶混合，再设置温度进行反应 C．实验结果表明脲酶适宜在50℃时保存，活性最高 D．实验结果表明脲酶的活性与Cu2+浓度呈负相关 5．（2026·黑龙江哈尔滨·二模）下列有关细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的叙述，正确的是（ ） A．人体产生的CO2来自线粒体基质 B．无氧呼吸过程中有NADH的积累 C．葡萄糖以主动运输的方式进入线粒体 D．无氧呼吸时，能量主要以热能散失 6．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）图甲是蒲公英叶肉细胞进行光合作用和细胞呼吸的物质变化示意简图，其中①～⑤为生理过程，a～h为物质；图乙为温度对人工种植的蒲公英光合作用与呼吸作用的影响（一昼夜白天和夜间均为12h）。下列叙述错误的是（    ） A．图甲中在光照下能产生ATP的过程有①③④⑤ B．图甲中的c为还原型辅酶Ⅱ，g为核酮糖-1，5-二磷酸 C．由图乙分析可知，蒲公英光合作用的最适温度是25℃ D．P点所对应的温度下培养蒲公英，一昼夜没有有机物的积累 7．（2026·黑龙江大庆·模拟预测）下列关于真核细胞呼吸作用的相关叙述错误的是（　　） A．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 B．[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体内膜上 C．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH D．人体成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为主动运输提供能量 8．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）生命活动离不开水，下列有关说法，正确的是（　　） A．种子萌发时，细胞内自由水所占的比例升高，抗逆性提高 B．水可借助通道蛋白或载体蛋白以协助扩散方式进入细胞 C．有氧呼吸过程中，水在线粒体中消耗也在线粒体中生成 D．水是细胞内良好的溶剂，原因是水分子之间能形成氢键 9．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）下列关于酶的叙述正确的是（　　） A．基本单位是氨基酸或脱氧核苷酸 B．发挥作用后立即分解或回收到细胞内 C．催化反应时不能为反应提供能量 D．为维持较高活性，需要在最适温度下保存 10．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）不定项选择题 为研究有机物的积累对苹果叶片光合作用的影响，研究人员将甲组苹果叶片上下的枝条进行环割处理以阻断有机物的运输，乙组不作处理。然后在白天不同时间测定两组叶片净光合速率的变化，实验结果如曲线A、B所示。下列说法正确的是（　　） A．图2中，B代表甲组 B．13点时B组叶片细胞内产生ATP的场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体 C．该实验可以证明叶片中有机物积累会抑制光合作用的进行 D．A组的光合作用产物主要通过韧皮部以葡萄糖的形式运输到植株各处 11．（2026·辽宁营口·三模）不定项选择题 科研人员以诱导大鼠心肌细胞氧化应激模拟心肌损伤，探究活血补肾安神方对心肌细胞损伤的修复作用，明确其通过改善线粒体功能和能量代谢治疗心血管疾病的机制，实验分组及结果如图。已知糖酵解表示细胞呼吸第一阶段。下列叙述错误的是（    ） 注：正常组为心肌细胞正常的大鼠；模型组为心肌细胞损伤的大鼠；活血补肾安神方组为用活血补肾安神方处理的心肌细胞损伤大鼠。 A．诱导心肌细胞的线粒体损伤，可导致有氧呼吸第二、第三阶段受影响 B．模型组线粒体ATP生成量比正常组少，一定会造成丙酮酸的积累 C．活血补肾安神方可改善心肌细胞线粒体的功能，增强其氧化葡萄糖的能力 D．与模型组相比，活血补肾安神方组线粒体产生以及消耗NADH的能力均增强 12．（2026·吉林长春·模拟预测）不定项选择题 我国科学家首次利用非自然固碳的淀粉合成途径（ASAP），完成从CO2到淀粉的合成。该人工合成途径只需11步反应，淀粉合成速率是玉米的8.5倍。图中甲、乙途径分别表示植物光合作用和ASAP，Ⅰ和Ⅱ是叶绿体中的特定结构。对两个途径的比较中，说法正确的是（　　） A．两个途径合成淀粉的能量来源不同 B．结构Ⅰ由囊状结构堆叠而成，有利于吸收太阳光能 C．光合作用中①②为C3的反应提供了能量和氧化剂 D．在固定等量CO₂的情况下，积累的淀粉量ASAP途径比植物高 13．（2026·吉林·模拟预测）不定项选择题 科学家发现，在高盐、缺氧条件下生活着噬盐杆菌，其细胞膜上的视紫红质蛋白能转化光能，为噬盐杆菌生长提供所需能量，机理如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．视紫红质与光合色素功能相似，均能捕获光能 B．视紫红质既是H+跨膜运输的载体，也是接受光信号的受体 C．H+能穿过F0-F1复合体进入细胞，该过程为主动运输 D．尝试将噬盐杆菌的视紫红质蛋白基因导入微生物，解决“人工光合作用”核心问题 14．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）不定项选择题 某种植物的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是（　　） A．甲曲线表示O2吸收量，不能表示有氧呼吸的CO2释放量 B．O2浓度为a时，该器官有氧呼吸与无氧呼吸CO2释放速率相等 C．O2浓度大于b时，细胞呼吸过程中消耗NADH的场所只有线粒体 D．与O2浓度为0时相比，O2浓度为b时细胞消耗葡萄糖的速率更高 15．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）绿硫细菌缺乏处理氧自由基的酶，其进行不产氧气的光合作用，可避免氧气产生的氧自由基对自身造成伤害。下图是绿硫细菌的光反应过程示意图，据图回答下列问题： (1)图中的光合片层在功能上相当于高等植物的_____膜，推测菌绿素与______共同组成复合体，能够吸收、传递与转化光能。光反应通过形成____________，为暗反应提供能量。 (2)图中，ATP合酶以__________方式运输H+，并利用H+浓度差合成ATP，H+浓度差形成的原因包括：__________提供能量进行H+的跨膜运输，也包括____________（写出2点）。 (3)与高等植物的光反应过程相比，图中光反应最主要的区别是____________，这种区别对绿硫细菌的意义是__________________。 16．（2026·辽宁沈阳·三模）植物在长期进化过程中倾向于过度投资叶绿素合成，从而导致在高光照环境下吸收过多的光能。我国科学家利用淡绿叶水稻（pgl）摸索培育高产水稻的新路径。 回答下列问题： (1)水稻光合作用的光反应阶段是在叶绿体的_______上进行的，环境光照通常远高于光反应中________合成的需求，多余光能会破坏光系统，使光合速率下降。 (2)光能的吸收、传递依赖光系统中的天线色素，而光能的转换则依赖反应中心色素。科学家利用pgl及正常水稻在不同光照强度下分别进行盆栽实验，并测量相关数据。 ①测定光合色素含量（图甲和图乙），与低光照相比在高光照下，两种水稻的色素相对含量都________，且___________中的天线色素与反应中心色素比值变化更显著。 ②测定最大光合作用速率及生物量（图丙和图丁），该实验的无关变量中，影响光合作用速率的主要环境因素有_____________（答出两项）。实验发现，在高光照下pgl的最大光合速率及生物量均高于正常水稻。从光系统角度分析，可能的原因是________。 (3)进一步测定发现高光照下pgl冠层温度低于正常水稻，由此推测多余的光能可以更多__________，从而提高下层叶片对光能的利用。 (4)基于上述认识，在高光照下高密度种植作物时，应选择的叶片性状有_____________（写一点）。 17．（2026·吉林长春·模拟预测）哺乳动物的丙酮酸脱氢酶（PDH）参与催化丙酮酸在线粒体中的氧化分解。PDK4是调控细胞呼吸代谢的关键基因，其编码的PDK4蛋白能调控PDH的活性，进而影响丙酮酸的去向。研究PDK4基因对衰老细胞呼吸代谢的影响，结果如图1.回答下列问题。 (1)在细胞呼吸过程中，丙酮酸在________（填场所）产生，该过程伴随有________（填2种物质）的生成。 (2)据图1推测，PDK4蛋白能________（填“促进”或“抑制”）PDH的活性，使衰老细胞乳酸生成速率________。 (3)进一步研究发现PDK4蛋白能催化PDH的磷酸化，机制如下。 利用分离纯化的PDK4蛋白和32P标记的ATP，验证磷酸化对PDH活性的影响，结果如图2，请回答相关问题。 ①ATP的分子结构简式为A—Pα~Pβ~Pγ，需要用32P标记ATP的________位磷酸基团（选填“α”、“β”或“γ”）。 ②基于以上研究，构建PDK4基因调控衰老细胞呼吸代谢途径的模型如下图，a、b、c和d分别为________、________、________、________（在a、b处补充文字说明；在c、d处选填“+”或“-”，分别表示促进或抑制）。 18．（2026·黑龙江大庆·模拟预测）Rubisco酶是一个双功能酶，CO2浓度高时，倾向于催化C5与CO2反应；O₂浓度高时，倾向于催化C5和O2反应并能生成CO2，该过程称为光呼吸。光呼吸会消耗光合作用已合成的物质、消耗ATP和NADPH。研究发现，若还原剂、高能物质大量积累，会破坏叶绿体类囊体薄膜、光合色素及相关酶，损伤光合结构，从而抑制光合作用。根据以上信息回答下列问题： (1)光合色素吸收的光能将水分解为___________，植物光合作用CO2的来源除了外界环境外，还可来自___________和___________(填生理过程)。 (2)高温干旱环境下，光呼吸___________(填“增强/减弱”)。农业生产中，适当增施CO2可___________(填“促进/抑制”)光呼吸，从而提高作物产量；光呼吸与有氧呼吸相比，最显著的特点是必须在___________条件下进行。 (3)从有机物积累角度分析，光呼吸较强时，植物净光合速率会___________，判断理由是：___________。 (4)强光下光呼吸显著增强，有学者认为，此现象对植物具有一定保护作用，请推测其生理意义：___________。 19．（2026·黑龙江哈尔滨·二模）研究者通过诱变育种获得一种小麦黄绿叶突变体，其呼吸特性与野生型植株无差异，但光合特性有明显不同。回答下列问题。 (1)光合色素分布于叶绿体的____________上，其核心功能是____________，直接驱动光反应进行。因此色素种类和含量的变化会影响光合特性。 (2)测定不同光照处理下野生型和突变体小麦叶片中的光合色素含量，结果如图1。 由图1可知，突变体叶色变浅主要是由于____________含量较低，且黄绿表型的呈现依赖于环境条件____________。 (3)对两种小麦叶片光合作用相关指标进行测定，结果如下表。 株系 光饱和点（μmol·m-2·s-1） 光补偿点（μmol·m-2·s-1） CO2饱和点（μmol·mol-1） CO2补偿点（μumol·mol-1） 最大净光合速率（μmol·m-2·s-1） 野生型 1619 37.65 610.93 56.51 29.47 突变体 1873 56.84 890.14 51.66 45.96 注：光饱和点、光补偿点和最大净光合速率在大气CO2浓度和适宜温度下测定，CO2饱和点和CO2补偿点在光照强度1200μmol·m-2·s-1和适宜温度下测定。 ①据表可知，突变体对强光环境的适应性更强，依据是_______________。 ②研究发现，突变体对照射在叶面上的光能吸收率低，但吸收的光能转化为化学能的效率较高。据表推测，光能转化率高的原因可能是突变体暗反应能力_____（填“强”或“弱”）于野生型。 (4)基于突变体小麦优良的光合特性，现将其应用于农业生产，欲验证“突变体小麦与甲植物间作时，小麦产量高于突变体，小麦单作时”请写出简要实验思路并预期结果。 实验思路：__________________。 预期结果：_________________。 20．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）磷是细胞中不可或缺的元素，以磷酸基团形式参与构成ATP、核酸及多种化合物。海洋中的浮游植物吸收磷酸盐(Pi)用于合成这些物质。在磷匮乏的寡营养海域，浮游植物常表现出光合速率下降、细胞膜结构重组等适应现象。 (1)磷元素参与合成的ATP是直接能源物质，其结构简式可表示为___________。 (2)磷元素参与合成浮游植物中的RuBP(核酮糖-1，5-二磷酸)，这是一种含磷的五碳化合物，其功能是与CO2结合生成___________分子。当磷供应不足时，RuBP的再生受阻，这将直接抑制暗反应中的___________过程。 (3)植物细胞在磷饥饿状态下，可降解自身膜结构中的___________以获取Pi。降解产生的甘油可转化为___________进入线粒体参与有氧呼吸第二阶段。 (4)根据以下信息和图1，回答下列问题： 注：图中为线粒体内膜电子传递链及ATP合成示意图，复合物Ⅰ～Ⅳ为转运质子及传递电子的蛋白质复合物、CoQ及Cytc是电子传递所需的结构、已注明H+泵出方向。 细胞有氧呼吸过程中，除产生还原型辅酶Ⅰ(NADH)外，第二阶段同时还产生另一种还原型黄素辅酶(FADH2)。这两种辅酶携带的高能电子进入如图电子传递链时，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ都能如图中转运H+，形成质子梯度，但复合物Ⅱ不能泵出H+、H+经ATP合酶回流驱动ADP和Pi合成ATP。通常，1分子NADH经电子传递链可驱动合成约3分子ATP，而1分子FADH2仅能驱动合成约2分子ATP。 ①电子传递链的最终电子受体是___________(填化学式)。 ②用鱼藤酮(特异性抑制复合物Ⅰ的药物)处理线粒体后，以___________为主要电子供体的电子传递链仍能正常运行，但氧气消耗速率会___________(填“升高”“降低”或“不变”)。 ③在磷匮乏的海洋环境中，某些浮游植物线粒体内复合物Ⅱ的表达量上调，而复合物Ⅰ的表达量下调。从能量效率和磷利用的角度分析，这种变化的意义是：与依赖复合物Ⅰ途径相比，依赖复合物Ⅱ途径时，细胞通过___________(填“增强”或“减弱”)质子梯度来改变ATP合成效率，从而减少因___________而加剧磷匮乏，这是一种节磷的生存策略。 21．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）连翘是一种广泛分布的观赏植物和先锋造林灌木，早春开金黄色小花，花先于叶开放，种子可入药。科研人员对连翘的光合作用情况做了一系列研究。请回答以下问题： (1)连翘的花呈金黄色，是因为其花瓣细胞中含有类胡萝卜素，主要包括_____，在叶片的光合作用中，这类色素主要吸收_____光。欲提取这类色素，可以用_____作为提取液。 (2)科研人员研究了不同土壤含水量情况下连翘光合作用的变化情况，结果如下图A。由图可知，连翘净光合速率与土壤含水量的关系是_____。 (3)PSⅡ是位于类囊体膜上的核心膜蛋白—色素复合体，具有捕获光能、水的光解、电子传递等功能。PSⅡ实际光化学效率能直接反映PSⅡ实际电子传递效率，与光合速率成正比。非光化学淬灭系数（NPQ）升高表明植物通过叶黄素循环耗散过剩光能，是植物保护PSⅡ的抗逆策略之一。图B是连翘在土壤含水量较低（干旱胁迫）时的相关实验数据，据图分析极度干旱时（土壤含水量为23.89%）连翘净光合速率显著降低的原因可能是_____。 (4)科研人员还研究了连翘在不同含水量情况下的气孔导度（气孔开放程度）和胞间CO2浓度，结果如图C，据图分析在土壤含水量低于38.65%时，连翘净光合速率下降的主要因素是_____（气孔限制或非气孔限制），理由是_____。 22．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）科学方法是人们在认识和改造世界中遵循或运用的，符合科学一般原则的各种途径和手段。 (1)归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。根据部分植物细胞都有细胞核而得出植物细胞都有细胞核这一结论，实际上就是运用了__________归纳法。 (2)在探明二氧化碳中的碳是如何转化为有机物中的碳的过程中，科学家利用同位素标记法，应用__________（填“放射性的”或“稳定的”）标记的二氧化碳供小球藻进行光合作用，一分子二氧化碳被固定后很快形成两个__________分子，一些该分子在接受能量并被还原后转化为__________，另一些该分子经过一系列变化，又形成。 (3)设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作__________，也叫相互对照实验。为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如图甲乙中a～f所示装置（呼吸底物是葡萄糖），请据图回答问题： ①图甲中能够验证酵母菌进行有氧呼吸的装置是__________（写出字母并用箭头连接），可用图丙中的过程表示__________（用序号表示并用箭头连接）。 ②图乙中，如果e的液滴左移，f的液滴右移，则可证明酵母菌的呼吸方式是__________。 ③图丁是酵母菌在不同氧浓度时，释放量和吸收量的变化，氧浓度为c时，细胞呼吸所利用的葡萄糖有__________（用分数表示）用于无氧呼吸。 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $