第三单元 细胞的能量供应和利用（综合训练）（北京专用）2027年高考生物一轮复习讲练测

**基本信息** 以细胞能量代谢为核心，通过新情境整合酶、呼吸作用、光合作用及细胞器协作，突出物质与能量观及科学思维的综合训练。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |酶与细胞呼吸|选择1-9、非选16-19|新情境（如黄嘌呤氧化酶、运动耐力）、实验分析|酶活性调控→呼吸过程及影响因素→能量代谢与细胞功能的关联| |光合作用|选择10-15、非选20|曲线分析（CO₂吸收、O₂含量）、环境因素影响|光反应与暗反应→光合速率调控→与呼吸作用的物质能量转换| |能量代谢综合|非选21|材料分析、跨细胞器协作|叶绿体-线粒体代谢关联→活性氧调控→稳态维持的生命观念|

学科网（北京）股份有限公司 第三单元 细胞的能量供应和利用 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1．（新情境·黄嘌呤氧化酶）人体内黄嘌呤氧化酶（XO）活性异常升高可导致高尿酸血症。研究人员发现苦荞黄酮可通过结合XO的活性中心，抑制其活性，并检测了不同浓度苦荞黄酮对XO的抑制率，结果如图。相关叙述正确的是（　　） A．苦荞黄酮通过与XO结合，提高催化反应的活化能 B．苦荞黄酮浓度越高，高尿酸血症症状越严重 C．实验中药品添加顺序为黄嘌呤、XO、苦荞黄酮 D．该实验不支持底物浓度可影响酶促反应速率 2．（新情境·肉类口感）动物屠宰后，肌肉组织供能不足导致细胞中肌动蛋白与肌球蛋白结合后难以解离，引起宰后僵硬，影响口感。相关推测不合理的是（　　） A．血液循环停止导致肌肉组织氧气供应中断 B．乳酸等代谢产物积累使肌肉组织的pH降低 C．肌动蛋白与肌球蛋白的正常解离需ATP供能 D．抑制肌动蛋白与肌球蛋白的解离可改善口感 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．R分子可抑制含X染色体的精子中葡萄糖生成丙酮酸的过程和线粒体活性。哺乳动物育种时可用R筛选精子类型控制雌雄比例。下列叙述错误的是（　　） A．R能影响含X染色体的精子的乳酸产量 B．R会导致含X染色体的精子ATP的生成量减少 C．R不会影响含X染色体的精子有氧呼吸的O2消耗量 D．R可通过改变含X染色体的精子的运动能力达到筛选目的 5．线粒体嵴的损伤会触发VDIM降解途径。其过程为：受损的嵴释放信号，激活溶酶体膜上的通道使其释放Ca2+，Ca2+激活线粒体外膜上的通道形成孔道，使受损的嵴通过孔道进入溶酶体被降解。下列叙述错误的是（　　） A．溶酶体释放的Ca2+通过自由扩散进入细胞质基质 B．VDIM降解途径体现了生物膜具有信息交流的功能 C．VDIM降解途径会影响细胞呼吸过程中ATP的生成 D．被降解的受损的线粒体嵴成分可被细胞重新利用 6．科研人员测量番茄果实开花后30天至完全成熟期间的呼吸速率及乙烯生成量，结果如图。相关推测合理的是（　　） A．植物的呼吸速率不依赖于激素调节 B．细胞呼吸为乙烯的合成提供能量 C．开花39天番茄果实发育成熟 D．开花39天后呼吸速率与乙烯生成量趋势一致，具有协同作用 7．研究人员对健康成年人实施8周有氧运动训练，并检测骨骼肌线粒体的相关指标（如图）。据图分析合理的是（　　） A．训练后耗氧速率提升，说明细胞无氧呼吸占比增强 B．线粒体数量增加，直接导致肌细胞CO2释放量减少 C．训练可增强骨骼肌细胞的有氧呼吸，提高代谢能力 D．训练可导致每克葡萄糖代谢产生的ATP减少 8．临床上用X射线辐照血液制品，提高输血时的安全性，但可能对血小板产生影响。血小板活性与线粒体密切相关。研究者利用常规剂量的X射线辐照血小板，结果发现，两组血小板无明显差异，内部线粒体结构均呈现完整状态。下列叙述错误的是（　　） A．图中箭头所指结构为线粒体内膜，葡萄糖会在内膜上分解成丙酮酸 B．实验时需选取多名健康人的血小板样本，每份均分为对照组与辐照组 C．实验初步证实常规剂量X射线辐照不会显著损伤血小板的线粒体结构 D．可延长观察周期，探究被X射线辐照过的血小板输入人体内后存活时间 9．NAD+不仅可以影响脂肪代谢，还可以提高血液中鸢尾素的水平。鸢尾素是肌肉细胞合成的一种蛋白质类激素，可以提高胰岛素的敏感性，还可以加快脂肪组织中脂肪的分解。研究人员利用小鼠开展了相关研究，甲组给予正常饮食，乙组给予高脂肪饮食，丙组给予高脂肪饮食并添加NAD+，10天后检测三组小鼠的脂肪细胞大小，如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．细胞呼吸过程中NAD+在线粒体内膜上转化为NADH B．鸢尾素分泌后通过体液运输，其分泌导管堵塞可能会导致肥胖 C．NAD+和鸢尾素对脂肪代谢有协同作用 D．推测口服适量鸢尾素可辅助治疗糖尿病 10．实验室中检测某陆生植物CO2吸收量和气孔导度在一天内的变化，结果如图。对该植物的推测合理的是（　　） A．CO2在夜晚被吸收并以某种形式暂时储存 B．白天气孔关闭，不进行暗反应过程 C．白天气孔关闭，不进行细胞呼吸 D．该植物不适合在干旱环境下生存 11．将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度（CT）下植株的光合速率，结果如图。以下推论正确的是（　　） A．CT植株和HT植株是发育状况基本相同的不同物种的植株 B．在35℃时，二者CO2固定量无显著差异 C．在50℃时，CT植株产生[H]的场所为叶绿体和线粒体 D．在45℃时，HT植株光合和呼吸速率差值最大 12．将火龙果植株置于密闭、恒温的透明容器内进行实验，测得容器内O2含量变化如图，据图分析不能得出的是（　　） A．LM段曲线下降是因细胞呼吸消耗氧气 B．MN段曲线上升说明光合速率不断增加 C．MN段平均净光合速率为8×10-7 mol/h D．N点后有机物合成速率等于分解速率 13．研究人员探究了叶片温度、CO2浓度对某植物光合速率的影响，结果如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．温度会影响酶活性，且仅对光合作用的暗反应阶段产生影响 B．较高CO2浓度下，温度约为35℃时植物的实际光合速率最高 C．30℃时，从低CO2浓度提至高CO2浓度，短时间内C5含量增加 D．较高CO2浓度下，光合速率对温度变化的响应更显著 14．研究者在实验室条件下培养铁皮石斛，除黑暗和恒定光强相互交替外，其他环境条件相同。测定一天中不同时刻的CO2吸收速率，结果如下图。下列叙述错误的是（　　） A．ab段吸收CO2与光反应无关 B．b点释放的CO2来自细胞呼吸 C．气孔开闭可能会引起be段变化 D．ad段有机物积累量接近于零 15．科研人员设置了5种光照处理：白光（CK）、白光：红光=4：1（WR）、白光：蓝光=4：1（WB）、白光：紫光=4：1（WP）、白光：绿光=4：1（WG），检测幼苗期青花菜相对叶绿素含量（SPAD）与净光合速率（Pn）结果如下图。相关叙述不正确的是（　　） A．实验应在相同光照强度与光照时长下进行 B．生产中可提高蓝光比例来提升净光合速率 C．相对叶绿素含量与净光合速率呈正相关，说明叶绿素是吸收光能的核心分子 D．WR组净光合速率最高，可能是补红光后叶绿素含量提升，促进了光反应 第二部分 本部分共6题，共70分。 16．（11分，除标记外，每空2分）睡眠是动物界普遍存在的现象。腺苷是一种重要的促眠物质。 （1）（每空1分）图1为腺苷合成及转运示意图。由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过________方式转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去________个磷酸产生腺苷。 （2）为了高特异性、高灵敏度地记录正常睡眠-觉醒周期中基底前脑（BF）胞外腺苷水平的变化，研究者设计了一种腺苷传感器（图2），并使之表达在BF区细胞膜上。 ①传感器的工作原理是________。 ②满足实验要求的传感器应具备的条件包括________。 A．对腺苷有高荧光响应，对腺苷结构类似物无反应 B．传感器数量随着睡眠-觉醒周期而变化 C．对正常睡眠-觉醒周期无明显影响 D．腺苷与传感器的结合是不可逆的 （3）用适宜刺激分别激活BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元，检测结果表明：在睡眠调节中，小鼠主要依靠谷氨酸能神经元释放腺苷。为进一步检验该结论，研究者分别去除小鼠BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元。支持此结论的实验结果应是________。 （4）研究发现，腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合，可________（选填“促进”或“抑制”）（1分）K+通道开放而抑制觉醒神经元的兴奋；腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。 （5）基于以上信息，请提出改善失眠症患者睡眠的两项措施。________ 17．（15分，除标记外，每空2分）芳樟醇是一种特殊香味的单萜，被广泛应用于食品调料、化妆品以及药物。在酿酒酵母中，通过引入外源芳樟醇合成酶催化前体牛儿基焦磷酸（GPP）合成芳樟醇。 （1）芳樟醇合成酶化学本质是蛋白质，其单体的结构通式为________（1分）。 （2）为提高芳樟醇合成酶催化GPP的效率，科研人员对该酶的关键氨基酸残基（即多肽中的氨基酸单位）进行分析，结果如图1。推测芳樟醇合成酶F447残基具有疏水性及较大的空间位阻，可能阻碍GPP与芳樟醇合成酶活性位点的结合。支持以上推测的证据有________。 A．芳樟醇合成酶在高温下空间结构容易改变 B．F447具有较大的空间结构 C．F447位于酶和底物结合处 D．GPP具有较好的亲水性 （3）为证实上述推测，科研人员设计实验，相应技术流程如下： ①设计需要更替的氨基酸：选择________（填“含有小的侧链或亲水性的残基”或“具有更大侧链的残基”）取代F447以提高该反应速率，用另一类残基取代F447以进一步评估合理性；②依据上述设计，定点突变从而获得________；③构建芳樟醇合成酶突变基因表达载体；④基因表达载体的筛选与扩增；⑤________；⑥提取培养液，检测芳樟醇的产量。 （4）依据上述程序进行实验，部分结果如图2。科研人员选择F447A和F447E取代F447进行下一步研究，依据是________。对相应酶与底物结合情况进行分析，结果如图3。请结合（2）分别推测F447A和F447E能够提高芳樟醇产量的原因________。 （5）芳樟醇的积累对酿酒酵母具有一定的毒性，请据此为高产芳樟醇酿酒酵母突变体应用于工业化生产提出进一步研究方向________。 18．（11分，除标记外，每空1分）栽培大豆在驯化中虽产量提高但抗逆性减弱，为培育耐碱大豆品种，研究人员对大豆耐碱机理进行了系列研究。 （1）有氧呼吸第三阶段在________内膜生成水，此过程产生活性氧（ROS），过量ROS会对细胞造成损伤，交替氧化酶（AOX1）可减少ROS的产生。 （2）将野生型大豆和L基因缺失突变体种植于碱性土壤中，2周后发现突变体的叶绿素含量及地上部分鲜重均显著高于野生型，表明L基因对大豆的耐碱性有________作用。 （3）（每空2分）与野生型大豆相比，碱胁迫诱导的ROS积累在L基因突变体中显著减少，AOX1基因表达量显著升高。为探究L蛋白是否通过结合AOX1基因的启动子，来调控其表达，研究人员进行了凝胶迁移实验，如下图所示。 ①如果一部分带生物素标记（能被检测）的核酸探针能与目标蛋白结合，在电泳检测后，条带会出现________现象。 ②实验中未标记探针与标记探针序列一致，其作用是________，从而阻断标记探针与目标蛋白结合，进而验证标记探针与目标蛋白的结合是特异的，并非生物素与目标蛋白结合。 ③结果表明，AOX1基因是L蛋白的直接靶标，且L蛋白通过结合AOX1基因启动子的EE1序列调控其转录（EE1、EE2为AOX1基因启动子的不同部位序列，长度相似）。请在上图中补充电泳条带________。 （4）研究表明，碱胁迫下L基因表达受抑制，请综合以上研究尝试写出大豆耐碱机制________（3分）。 19．（10分，除标记外，每空2分）持续高强度运动一定时长后，机体表现出运动耐力下降的现象。研究者进行实验探究上述现象的机制。 （1）高强度运动初期时，氧气与[H]在________（场所）（1分）结合生成水，并释放大量能量，此过程称为氧化磷酸化。持续高强度运动消耗大量氧气，使肌细胞处于低氧环境。 （2）研究表明P酶通过提高氧化磷酸化强度进而提升运动耐力。AR蛋白可将乳酸转移至P酶特定氨基酸位点（乳酰化修饰）。研究者用小鼠进行持续高强度运动模拟实验，检测肌细胞中相关指标，结果如下表。 检测指标 运动0 min 运动30 min P酶相对活性（%） 100 35 P酶乳酰化水平（%） 9 70 ①据表中数据推测持续高强度运动诱发________，减弱骨骼肌氧化磷酸强度，使运动耐力下降。 ②敲除小鼠AR基因，进行持续高强度运动模拟实验，发现P酶活性始终高于野生型。研究者使用小鼠肌细胞进行如下图1中实验，推测：AR蛋白使P酶336位氨基酸发生乳酰化修饰降低其活性，依据是________（3分）。 （3）H蛋白是细胞中的氧含量感应蛋白，可感应氧气含量变化从而调控AR蛋白降解。研究者进行图2中实验并检测AR蛋白、H蛋白含量。 由结果可知，持续高强度运动导致AR蛋白含量升高的原因是持续高强度运动使肌细胞氧气浓度下降，________，AR蛋白含量升高。 （4）上述研究揭示了持续高强度运动后运动耐力降低与AR蛋白、P酶、氧化磷酸化的关系。有研究表明氧化磷酸化过程会有活性氧产生，超过一定水平后诱发细胞凋亡。有人认为AR蛋白表达量较低的人运动耐力强，适宜做长时间持续高强度运动。结合本研究评价该观点是否合理，并说明理由。________ 20．（12分，除标记外，每空2分）植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO2的过程，会导致光合作用减弱、作物减产研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径） （1）（每空1分）图1所示光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合________，抑制了光合作用中的________阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 （2）研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因，但图中存在两处错误，请圈出并改正。（每点2分） （3）研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况（图3）。 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度）大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受________等因素的影响。 ②据图3可知，12～14时________，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 （4）茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→________水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B．光合产物可以及时运输到籽粒 C．G酶表达量的动态变化，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加 21．（11分，除标记外，每空2分）学习以下材料，回答（1）～（4）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________（1分）作用将CO2转化为糖，同时将吸收的光能________（1分）并储存为糖分子中的化学能。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：________（3分），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m ③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________。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 学科网（北京）股份有限公司 第三单元 细胞的能量供应和利用 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1．（新情境·黄嘌呤氧化酶）人体内黄嘌呤氧化酶（XO）活性异常升高可导致高尿酸血症。研究人员发现苦荞黄酮可通过结合XO的活性中心，抑制其活性，并检测了不同浓度苦荞黄酮对XO的抑制率，结果如图。相关叙述正确的是（　　） A．苦荞黄酮通过与XO结合，提高催化反应的活化能 B．苦荞黄酮浓度越高，高尿酸血症症状越严重 C．实验中药品添加顺序为黄嘌呤、XO、苦荞黄酮 D．该实验不支持底物浓度可影响酶促反应速率 【答案】D 【解析】A、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，苦荞黄酮抑制XO活性，是使XO无法发挥降低活化能的作用，并非苦荞黄酮提高催化反应的活化能，A错误； B、XO活性异常升高会导致高尿酸血症，题图显示苦荞黄酮浓度越高，对XO的抑制率越高，XO活性越低，尿酸生成越少，高尿酸血症症状越轻，B错误； C、苦荞黄酮需要结合XO的活性中心才能发挥抑制作用，若按选项中顺序添加，底物黄嘌呤会先与XO的活性中心结合，苦荞黄酮无法再结合XO活性中心，无法准确检测抑制效果；正确顺序应先让苦荞黄酮与XO结合，再加入底物，C错误； D、该实验的自变量是苦荞黄酮浓度，实验未设置不同底物浓度的组别，不支持底物浓度可影响酶促反应速率，D正确。 2．（新情境·肉类口感）动物屠宰后，肌肉组织供能不足导致细胞中肌动蛋白与肌球蛋白结合后难以解离，引起宰后僵硬，影响口感。相关推测不合理的是（　　） A．血液循环停止导致肌肉组织氧气供应中断 B．乳酸等代谢产物积累使肌肉组织的pH降低 C．肌动蛋白与肌球蛋白的正常解离需ATP供能 D．抑制肌动蛋白与肌球蛋白的解离可改善口感 【答案】D 【解析】A、动物屠宰后血液循环停止，无法将氧气运输到肌肉组织，导致肌肉细胞氧气供应中断，A正确； B、肌肉组织缺氧后细胞进行无氧呼吸产生乳酸，乳酸等代谢产物大量积累会使肌肉组织pH降低，B正确； C、题意显示，供能不足时肌动蛋白与肌球蛋白结合后难以解离，说明二者的正常解离需要ATP提供能量，C正确； D、题意显示，肌动蛋白与肌球蛋白难以解离会导致肌肉僵硬、口感变差，因此抑制二者解离会加重僵硬，降低口感，D错误。 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 【答案】C 【解析】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。 4．R分子可抑制含X染色体的精子中葡萄糖生成丙酮酸的过程和线粒体活性。哺乳动物育种时可用R筛选精子类型控制雌雄比例。下列叙述错误的是（　　） A．R能影响含X染色体的精子的乳酸产量 B．R会导致含X染色体的精子ATP的生成量减少 C．R不会影响含X染色体的精子有氧呼吸的O2消耗量 D．R可通过改变含X染色体的精子的运动能力达到筛选目的 【答案】C 【解析】A、无氧呼吸产物乳酸的生成以第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸为前提，R抑制葡萄糖生成丙酮酸的过程，会导致丙酮酸生成量减少，进而使乳酸产量下降，因此R能影响含X染色体的精子的乳酸产量，A正确； B、细胞呼吸第一阶段（葡萄糖生成丙酮酸）和有氧呼吸第二、三阶段（发生在线粒体）均可生成ATP，R既抑制第一阶段反应，又抑制线粒体活性，会导致含X染色体的精子ATP的生成量减少，B正确； C、有氧呼吸消耗O2的过程发生在线粒体内膜（有氧呼吸第三阶段），R抑制线粒体活性，同时有氧呼吸第一阶段受抑制导致丙酮酸生成量减少，会使有氧呼吸整体速率下降，O2消耗量减少，因此R会影响含X染色体的精子有氧呼吸的O2消耗量，C错误； D、精子的运动需要ATP供能，R使含X染色体的精子ATP生成量减少，运动能力下降，因此可通过筛选运动能力更强的精子（含Y染色体）达到控制雌雄比例的目的，D正确。 5．线粒体嵴的损伤会触发VDIM降解途径。其过程为：受损的嵴释放信号，激活溶酶体膜上的通道使其释放Ca2+，Ca2+激活线粒体外膜上的通道形成孔道，使受损的嵴通过孔道进入溶酶体被降解。下列叙述错误的是（　　） A．溶酶体释放的Ca2+通过自由扩散进入细胞质基质 B．VDIM降解途径体现了生物膜具有信息交流的功能 C．VDIM降解途径会影响细胞呼吸过程中ATP的生成 D．被降解的受损的线粒体嵴成分可被细胞重新利用 【答案】A 【解析】A、溶酶体内的钙离子浓度高于细胞质基质，钙离子通过通道蛋白进入细胞质基质为协助扩散，A错误； B、受损嵴释放信号激活溶酶体膜通道、溶酶体释放的Ca2+激活线粒体外膜通道的过程，依赖生物膜之间的信息传递，体现了生物膜具有信息交流的功能，B正确； C、线粒体嵴是有氧呼吸第三阶段的反应场所，该阶段可产生大量ATP，VDIM降解途径会降解受损的线粒体嵴，进而影响有氧呼吸过程中ATP的生成，C正确； D、被降解的受损的线粒体嵴成分会被分解为小分子物质，这些小分子物质可被细胞重新利用，用于合成其他物质，D正确。 6．科研人员测量番茄果实开花后30天至完全成熟期间的呼吸速率及乙烯生成量，结果如图。相关推测合理的是（　　） A．植物的呼吸速率不依赖于激素调节 B．细胞呼吸为乙烯的合成提供能量 C．开花39天番茄果实发育成熟 D．开花39天后呼吸速率与乙烯生成量趋势一致，具有协同作用 【答案】B 【解析】A、据图可知，乙烯生成量变化和呼吸速率变化相关，乙烯（植物激素）可以调节呼吸速率，说明植物呼吸速率依赖激素调节，A错误； B、乙烯的合成属于吸能反应，需要ATP供能，细胞呼吸是产生ATP的主要途径，因此细胞呼吸可为乙烯合成提供能量，B正确； C、乙烯的作用是促进果实成熟，乙烯生成量的峰值出现在开花后45天，说明39天时乙烯生成量还很低，果实尚未发育成熟，C错误； D、协同作用是指两种（多种）物质对同一生理过程发挥相同的生理效应，呼吸速率是细胞代谢强度，乙烯是调节发育的激素，二者仅变化趋势一致，不存在生理效应上的协同关系，D错误。 7．研究人员对健康成年人实施8周有氧运动训练，并检测骨骼肌线粒体的相关指标（如图）。据图分析合理的是（　　） A．训练后耗氧速率提升，说明细胞无氧呼吸占比增强 B．线粒体数量增加，直接导致肌细胞CO2释放量减少 C．训练可增强骨骼肌细胞的有氧呼吸，提高代谢能力 D．训练可导致每克葡萄糖代谢产生的ATP减少 【答案】C 【解析】A、训练后耗氧速率提升，说明细胞有氧呼吸占比增强，而非无氧呼吸占比增强，A错误； B、线粒体是有氧呼吸第二、三阶段的场所，其中第三阶段有O2参与反应并产生H2O，线粒体数量增加，会使有氧呼吸增强，肌细胞CO2释放量增加，B错误； C、由图可知，训练后线粒体数量和耗氧速率均增加，这表明训练可增强骨骼肌细胞的有氧呼吸，从而提高代谢能力，C正确； D、因为训练增强了有氧呼吸，而有氧呼吸产生的ATP更多，所以训练可导致每克葡萄糖代谢产生的ATP增加，D错误。 8．临床上用X射线辐照血液制品，提高输血时的安全性，但可能对血小板产生影响。血小板活性与线粒体密切相关。研究者利用常规剂量的X射线辐照血小板，结果发现，两组血小板无明显差异，内部线粒体结构均呈现完整状态。下列叙述错误的是（　　） A．图中箭头所指结构为线粒体内膜，葡萄糖会在内膜上分解成丙酮酸 B．实验时需选取多名健康人的血小板样本，每份均分为对照组与辐照组 C．实验初步证实常规剂量X射线辐照不会显著损伤血小板的线粒体结构 D．可延长观察周期，探究被X射线辐照过的血小板输入人体内后存活时间 【答案】A 【解析】A、葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸第一阶段，该过程发生在细胞质基质，不在线粒体内膜，A错误； B、实验选取多名健康人的血小板，每份样本均分对照组和辐照组，可避免个体差异带来的实验误差，符合实验设计的重复性、单一变量原则，B正确； C、由题意可知，两组血小板无明显差异，线粒体结构均呈现完整状态，实验结果可初步证实常规剂量X射线辐照不会显著损伤血小板线粒体结构，C正确； D、本实验仅观察了辐照后血小板线粒体的结构，后续可以进一步延长观察周期，探究辐照血小板输入人体后的存活时间，D正确。 9．NAD+不仅可以影响脂肪代谢，还可以提高血液中鸢尾素的水平。鸢尾素是肌肉细胞合成的一种蛋白质类激素，可以提高胰岛素的敏感性，还可以加快脂肪组织中脂肪的分解。研究人员利用小鼠开展了相关研究，甲组给予正常饮食，乙组给予高脂肪饮食，丙组给予高脂肪饮食并添加NAD+，10天后检测三组小鼠的脂肪细胞大小，如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．细胞呼吸过程中NAD+在线粒体内膜上转化为NADH B．鸢尾素分泌后通过体液运输，其分泌导管堵塞可能会导致肥胖 C．NAD+和鸢尾素对脂肪代谢有协同作用 D．推测口服适量鸢尾素可辅助治疗糖尿病 【答案】C 【解析】A、细胞呼吸过程中葡萄糖和水产生的H+与NAD+结合生成NADH，属于有氧呼吸的第一、第二阶段，发生场所为细胞质基质和线粒体基质，A错误； B、鸢尾素是一种激素，激素分泌后通过体液运输，鸢尾素是肌肉（可看作内分泌器官）分泌的，没有导管，B错误； C、据图可知，NAD+可以使脂肪细胞减小，鸢尾素可以加快脂肪组织中脂肪的分解，故两者具有协同作用，C正确； D、鸢尾素可以提高胰岛素的敏感性，推测鸢尾素可辅助治疗糖尿病，但鸢尾素的化学本质是蛋白质，不能口服，D错误。 10．实验室中检测某陆生植物CO2吸收量和气孔导度在一天内的变化，结果如图。对该植物的推测合理的是（　　） A．CO2在夜晚被吸收并以某种形式暂时储存 B．白天气孔关闭，不进行暗反应过程 C．白天气孔关闭，不进行细胞呼吸 D．该植物不适合在干旱环境下生存 【答案】A 【解析】A、从图中可以看到，在夜间，植物的CO2吸收量大于0，即吸收了空气中的CO2，且白天植物也需要CO2进行光合作用，所以可以推测夜间吸收的CO2以某种形式暂时储存起来供白天使用，A正确； B、暗反应必须依赖CO2（CO2是暗反应的原料）。白天气孔关闭，但植物可利用夜晚储存的CO2进行暗反应，并非不进行暗反应过程，B错误； C、细胞呼吸是细胞的基本生命活动，时刻进行（无论光照、黑暗，无论气孔是否关闭），C错误； D、该植物夜间吸收CO2，白天气孔关闭，这种特性有利于在干旱环境中减少水分散失，同时又能满足光合作用对CO2的需求，说明该植物适应干旱环境，D错误。 11．将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度（CT）下植株的光合速率，结果如图。以下推论正确的是（　　） A．CT植株和HT植株是发育状况基本相同的不同物种的植株 B．在35℃时，二者CO2固定量无显著差异 C．在50℃时，CT植株产生[H]的场所为叶绿体和线粒体 D．在45℃时，HT植株光合和呼吸速率差值最大 【答案】D 【解析】A、题干说明实验材料为“某种植物”，CT和HT是发育状况基本相同的同一物种的不同植株，仅培养温度不同，A错误； B、CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率=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，故35℃时二者CO2固定量（总光合速率）无法比较，B错误； C、50℃时CT植株净光合速率为0，光合速率等于呼吸速率，产生[H]的场所有叶绿体（光反应阶段）、细胞质基质（有氧呼吸第一阶段）、线粒体（有氧呼吸第二阶段），C错误； D、光合速率和呼吸速率的差值就是净光合速率，由图可知，HT植株净光合速率的峰值出现在约45℃时，D正确。 12．将火龙果植株置于密闭、恒温的透明容器内进行实验，测得容器内O2含量变化如图，据图分析不能得出的是（　　） A．LM段曲线下降是因细胞呼吸消耗氧气 B．MN段曲线上升说明光合速率不断增加 C．MN段平均净光合速率为8×10-7 mol/h D．N点后有机物合成速率等于分解速率 【答案】B 【解析】A、LM段处于黑暗环境中，火龙果植株无法进行光合作用，只能进行细胞呼吸，细胞呼吸会消耗容器内的氧气，所以容器内O2含量下降，A正确； B、MN段给予光照，植株开始进行光合作用，曲线上升是因为光合速率大于呼吸速率，容器内氧气积累。但曲线上升的斜率逐渐变小，说明光合速率是在逐渐降低的，而不是不断增加，B错误； C、MN段从第15分钟到第45分钟，时长是30分钟也就是0.5小时，氧气含量从4×10-7 mol上升到8×10-7 mol，氧气增加量是4×10-7 mol，净光合速率=氧气增加量/时间=4×10-7 mol÷0.5 h=8×10-7 mol /h，C正确； D、N点之后容器内氧气含量不再变化，说明光合速率等于呼吸速率，光合作用合成有机物，呼吸作用分解有机物，此时有机物合成速率等于分解速率，D正确。 13．研究人员探究了叶片温度、CO2浓度对某植物光合速率的影响，结果如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．温度会影响酶活性，且仅对光合作用的暗反应阶段产生影响 B．较高CO2浓度下，温度约为35℃时植物的实际光合速率最高 C．30℃时，从低CO2浓度提至高CO2浓度，短时间内C5含量增加 D．较高CO2浓度下，光合速率对温度变化的响应更显著 【答案】D 【解析】A、光合作用的光反应阶段和暗反应阶段都需要酶的催化，温度通过影响酶活性会对光反应和暗反应都产生影响，并非仅影响暗反应，A错误； B、图中CO2吸收量代表净光合速率，实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，题目未提供呼吸速率数据，无法确定实际光合速率最高的温度，B错误； C、CO2浓度升高时，CO2与C5结合生成C3的速率加快，C₅消耗增加，而C3还原生成C5的速率在短时间内不变，所以C5含量会减少，C错误； D、观察图中曲线，较高CO2浓度下的曲线随温度变化的幅度比低CO2浓度下的曲线更明显，说明较高CO2浓度下光合速率对温度变化的响应更显著，D正确。 14．研究者在实验室条件下培养铁皮石斛，除黑暗和恒定光强相互交替外，其他环境条件相同。测定一天中不同时刻的CO2吸收速率，结果如下图。下列叙述错误的是（　　） A．ab段吸收CO2与光反应无关 B．b点释放的CO2来自细胞呼吸 C．气孔开闭可能会引起be段变化 D．ad段有机物积累量接近于零 【答案】D 【解析】A、ab段处于黑暗期（0：00～8：00），铁皮石斛没有光反应，无法进行光合作用，ab段吸收CO2与光反应无关，A正确； B、b点是8：00，刚进入光照期，此时CO2吸收速率为0，此时光合速率为0，释放的CO2全部来自细胞呼吸，B正确； C、be段处于光照期，曲线出现波动（先升后降再升），这与光照、温度变化引起的气孔开闭直接相关：气孔开度影响CO₂吸收量，进而影响光合速率，导致CO2吸收速率出现波动，C正确； D、ad段从0时到16时，ab段就已经吸收了较多CO2贮存，光照阶段进一步合成有机物，整个ad段CO2吸收总量大于0，有机物积累量大于0，不是接近于零，D错误。 15．科研人员设置了5种光照处理：白光（CK）、白光：红光=4：1（WR）、白光：蓝光=4：1（WB）、白光：紫光=4：1（WP）、白光：绿光=4：1（WG），检测幼苗期青花菜相对叶绿素含量（SPAD）与净光合速率（Pn）结果如下图。相关叙述不正确的是（　　） A．实验应在相同光照强度与光照时长下进行 B．生产中可提高蓝光比例来提升净光合速率 C．相对叶绿素含量与净光合速率呈正相关，说明叶绿素是吸收光能的核心分子 D．WR组净光合速率最高，可能是补红光后叶绿素含量提升，促进了光反应 【答案】C 【解析】A、实验中光照强度与光照时长属于无关变量，为保证实验结果的准确性，无关变量应保持相同且适宜。因此，实验应在相同光照强度与光照时长下进行，A正确； B、从净光合速率柱状图可以看出：WB组的净光合速率略低于WR组，但远高于CK、WP、WG组，说明提高蓝光比例可以提升净光合速率，B正确； C、由实验结果可知，相对叶绿素含量与净光合速率均随处理变化，且两者变化趋势一致，呈正相关。但这只能说明叶绿素含量高时光合作用更强，不能直接证明叶绿素是吸收光能的核心分子，C错误； D、WR组的净光合速率最高，且其相对叶绿素含量也最高。红光可促进叶绿素合成，叶绿素含量提升能增强对光能的吸收，从而促进光反应，进而提高净光合速率，D正确。 第二部分 本部分共6题，共70分。 16．（11分，除标记外，每空2分）睡眠是动物界普遍存在的现象。腺苷是一种重要的促眠物质。 （1）（每空1分）图1为腺苷合成及转运示意图。由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过________方式转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去________个磷酸产生腺苷。 （2）为了高特异性、高灵敏度地记录正常睡眠-觉醒周期中基底前脑（BF）胞外腺苷水平的变化，研究者设计了一种腺苷传感器（图2），并使之表达在BF区细胞膜上。 ①传感器的工作原理是________。 ②满足实验要求的传感器应具备的条件包括________。 A．对腺苷有高荧光响应，对腺苷结构类似物无反应 B．传感器数量随着睡眠-觉醒周期而变化 C．对正常睡眠-觉醒周期无明显影响 D．腺苷与传感器的结合是不可逆的 （3）用适宜刺激分别激活BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元，检测结果表明：在睡眠调节中，小鼠主要依靠谷氨酸能神经元释放腺苷。为进一步检验该结论，研究者分别去除小鼠BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元。支持此结论的实验结果应是________。 （4）研究发现，腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合，可________（选填“促进”或“抑制”）（1分）K+通道开放而抑制觉醒神经元的兴奋；腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。 （5）基于以上信息，请提出改善失眠症患者睡眠的两项措施。________ 【答案】（1）（每空1分）胞吐 3 （2）腺苷与受体结合改变受体空间结构，进而使绿色荧光蛋白构象改变并（在被激发后）发出荧光，因此可通过检测荧光强度来指示腺苷浓度 AC （3）两实验组的腺苷浓度（荧光强度）均低于对照组，去除谷氨酸能神经元组浓度更低 （4）促进（1分） （5）利用AK活性抑制剂来增加脑中腺苷浓度。使用A1激动剂抑制觉醒神经元。使用A2激动剂来激活睡眠相关神经元（合理即可） 【解析】（1）图1为腺苷合成及转运示意图。由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐方式转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去3个磷酸，形成腺苷，因为ATP的中文名称是腺苷三磷酸。 （2）①结合图示可知，传感器的工作原理是腺苷与受体结合改变受体空间结构，进而使绿色荧光蛋白构象改变并（在被激发后）发出荧光，因此可通过检测荧光强度来指示腺苷浓度，荧光强度和腺苷浓度呈正相关。 ②A、对腺苷有高荧光响应，对腺苷结构类似物无反应，该特性能保证荧光强度仅仅由腺苷引起，因而能测定腺苷浓度，A正确； B、传感器是用于测定腺苷浓度的，其数量不应该随着睡眠-觉醒周期而变化，B错误； C、传感器的使用只是对腺苷含量的测定，应该对正常睡眠-觉醒周期无明显影响，否则检测数据将无实际意义，C正确； D、腺苷与传感器的结合是可逆才能实现传感器对腺苷含量的检测，D错误。 （3）用适宜刺激分别激活BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元，检测结果表明：在睡眠调节中，小鼠主要依靠谷氨酸能神经元释放腺苷。为进一步检验该结论，研究者分别去除小鼠BF区胆碱能神经元和谷氨酸能神经元。若“小鼠主要依靠谷氨酸能神经元释放腺苷”成立，则去除谷氨酸能神经元后，腺苷合成会显著减少，促眠作用减弱，即相应的实验结果是两实验组的腺苷浓度（荧光强度）均低于对照组，去除谷氨酸能神经元组浓度更低。 （4）腺苷需要抑制觉醒神经元兴奋，而促进K⁺通道开放会使K⁺外流增加，静息电位绝对值增大，神经元更难产生兴奋，符合抑制觉醒神经元的作用，因此腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合，可“促进”K+通道开放而抑制觉醒神经元的兴奋。 （5）腺苷具有促眠作用，改善失眠可从提高腺苷含量、增强腺苷促眠作用入手，结合图示可知，具体的措施为利用AK活性抑制剂来增加脑中腺苷浓度。使用A1激动剂抑制觉醒神经元。使用A2激动剂来激活睡眠相关神经元。 17．（15分，除标记外，每空2分）芳樟醇是一种特殊香味的单萜，被广泛应用于食品调料、化妆品以及药物。在酿酒酵母中，通过引入外源芳樟醇合成酶催化前体牛儿基焦磷酸（GPP）合成芳樟醇。 （1）芳樟醇合成酶化学本质是蛋白质，其单体的结构通式为________（1分）。 （2）为提高芳樟醇合成酶催化GPP的效率，科研人员对该酶的关键氨基酸残基（即多肽中的氨基酸单位）进行分析，结果如图1。推测芳樟醇合成酶F447残基具有疏水性及较大的空间位阻，可能阻碍GPP与芳樟醇合成酶活性位点的结合。支持以上推测的证据有________。 A．芳樟醇合成酶在高温下空间结构容易改变 B．F447具有较大的空间结构 C．F447位于酶和底物结合处 D．GPP具有较好的亲水性 （3）为证实上述推测，科研人员设计实验，相应技术流程如下： ①设计需要更替的氨基酸：选择________（填“含有小的侧链或亲水性的残基”或“具有更大侧链的残基”）取代F447以提高该反应速率，用另一类残基取代F447以进一步评估合理性；②依据上述设计，定点突变从而获得________；③构建芳樟醇合成酶突变基因表达载体；④基因表达载体的筛选与扩增；⑤________；⑥提取培养液，检测芳樟醇的产量。 （4）依据上述程序进行实验，部分结果如图2。科研人员选择F447A和F447E取代F447进行下一步研究，依据是________。对相应酶与底物结合情况进行分析，结果如图3。请结合（2）分别推测F447A和F447E能够提高芳樟醇产量的原因________。 （5）芳樟醇的积累对酿酒酵母具有一定的毒性，请据此为高产芳樟醇酿酒酵母突变体应用于工业化生产提出进一步研究方向________。 【答案】（1）（1分） （2）BCD （3）含有小的侧链或亲水性的残基 目的基因 将基因表达载体导入酿酒酵母 （4）F447A和F447E取代F447后芳樟醇产量明显提高 F447A的替换使得空间位阻减小；F447E疏水性降低 （5）研究突变体对芳樟醇的耐受性 【解析】（1）芳樟醇合成酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的基本单位是氨基酸，其结构通式为： （2）A、芳樟醇合成酶在高温下空间结构容易改变，这句话自身正确，但不能支持上述推测，A错误； B、F447具有较大的空间结构，就会具有较大的空间阻力，支持上述推测，B正确； C、由于F447位于酶和底物结合处，所以可能会阻碍GPP与芳樟醇合成酶活性位点的结合，支持上述推测，C正确； D、GPP具有较好的亲水性，而芳樟醇合成酶F447残基具有疏水性，所以可能就会阻碍GPP与芳樟醇合成酶活性位点的结合，支持上述推测，D正确。 故选BCD。 （3）结合第二小问，可知，具有更大侧链残基的氨基酸，可能阻碍GPP与芳樟醇合成酶活性位点的结合，所以：①设计需要更替的氨基酸：应选择含有小的侧链或亲水性的残基取代F447以提高该反应速率，用另一类残基取代F447以进一步评估合理性；②通过定点诱变，以获得目的基因；③构建芳樟醇合成酶突变基因表达载体；④基因表达载体的筛选与扩增；⑤将基因表达载体导入酿酒酵母（受体细胞）；⑥提取培养液，检测芳樟醇的产量。 （4）依据图2可知，F447A和F447E取代F447后芳香醇产量明显提高，所以应选择F447A和F447E取代F447进行下一步研究。结合（2）和图3可知，F447A和F447E之所以能够提高芳樟醇产量，是由于：①F447A的替换使得空间位阻减小；F447A的替换使得空间位阻减小；②F447E疏水性降低。 （5）由于芳樟醇的积累对酿酒酵母具有一定的毒性，所以在高产芳樟醇酿酒酵母突变体应用于工业化生产前，还应对突变体对芳香醇的耐受性进行研究。 18．（11分，除标记外，每空1分）栽培大豆在驯化中虽产量提高但抗逆性减弱，为培育耐碱大豆品种，研究人员对大豆耐碱机理进行了系列研究。 （1）有氧呼吸第三阶段在________内膜生成水，此过程产生活性氧（ROS），过量ROS会对细胞造成损伤，交替氧化酶（AOX1）可减少ROS的产生。 （2）将野生型大豆和L基因缺失突变体种植于碱性土壤中，2周后发现突变体的叶绿素含量及地上部分鲜重均显著高于野生型，表明L基因对大豆的耐碱性有________作用。 （3）（每空2分）与野生型大豆相比，碱胁迫诱导的ROS积累在L基因突变体中显著减少，AOX1基因表达量显著升高。为探究L蛋白是否通过结合AOX1基因的启动子，来调控其表达，研究人员进行了凝胶迁移实验，如下图所示。 ①如果一部分带生物素标记（能被检测）的核酸探针能与目标蛋白结合，在电泳检测后，条带会出现________现象。 ②实验中未标记探针与标记探针序列一致，其作用是________，从而阻断标记探针与目标蛋白结合，进而验证标记探针与目标蛋白的结合是特异的，并非生物素与目标蛋白结合。 ③结果表明，AOX1基因是L蛋白的直接靶标，且L蛋白通过结合AOX1基因启动子的EE1序列调控其转录（EE1、EE2为AOX1基因启动子的不同部位序列，长度相似）。请在上图中补充电泳条带________。 （4）研究表明，碱胁迫下L基因表达受抑制，请综合以上研究尝试写出大豆耐碱机制________（3分）。 【答案】（1）线粒体 （2）抑制 （3）（每空2分）滞后 与标记探针竞争目标蛋白（L蛋白） （4）碱胁迫抑制L基因的表达，使L蛋白减少，解除了对AOX1基因的抑制，AOX1表达升高，减少ROS积累，同时提升叶绿素含量和地上部分鲜重，从而增强大豆的耐碱性。（3分） 【解析】（1）有氧呼吸第三阶段是[H]与氧气结合生成水和释放大量的能量的过程，其发生的场所是线粒体内膜。 （2）根据突变体的叶绿素含量及地上部分鲜重均显著高于野生型可知，突变体比野生型更加适合种植在碱性土壤中，说明突变体耐碱性增强，而这一变化是由L基因缺失引起的，说明L基因对大豆的耐碱性有抑制作用。 （3）①带生物素标记（能被检测）的核酸探针能与目标蛋白结合，形成了“蛋白质-DNA”复合物，分子量比游离的DNA探针大，在电泳检测后，条带会出现滞后现象。 ②实验中未标记探针与标记探针序列一致，其作用是与标记探针竞争目标蛋白（L蛋白），从而阻断标记探针与目标蛋白结合，进而验证标记探针与目标蛋白结合的特异性。 ③根据AOX1基因是L蛋白的直接靶标，且L蛋白通过结合AOX1基因启动子的EE1序列调控其转录可知，EE1能与L蛋白结合，而EE2不能与L蛋白质结合，所以对于EE2探针来说，只有游离探针条带，无滞后条带。对于EE1探针来说，第一列只有生物素标记探针，无L蛋白，不会出现滞后条带，只有游离探针条带；第二列有L蛋白和生物素标记探针，二者可以结合形成“蛋白质-DNA”复合物，从而出现滞后条带；第三列加入了L蛋白、生物素标记探针和不含生物素标记的探针，由于不含生物素标记探针与标记探针竞争目标蛋白，导致生物素标记探针不能与L蛋白结合，而不会出现滞后条带，因没有加生物素，不加生物素标记的探针与目标蛋白形成的复合物不可检测，因此第三列只有游离探针条带；第四列加入的是L蛋白和生物素标记的突变探针，L蛋白不能与生物素标记的突变探针结合而出现滞后条带。因此，要补充的电泳条带是在EE1探针第二列增加一条滞后条带，位置比游离探针条带更靠近电泳方向的起始端，如图 （4）碱胁迫抑制L基因的表达，使L蛋白减少，解除了对AOX1基因的抑制，AOX1表达升高，减少ROS积累，同时提升叶绿素含量和地上部分鲜重，从而增强大豆的耐碱性。 19．（10分，除标记外，每空2分）持续高强度运动一定时长后，机体表现出运动耐力下降的现象。研究者进行实验探究上述现象的机制。 （1）高强度运动初期时，氧气与[H]在________（场所）（1分）结合生成水，并释放大量能量，此过程称为氧化磷酸化。持续高强度运动消耗大量氧气，使肌细胞处于低氧环境。 （2）研究表明P酶通过提高氧化磷酸化强度进而提升运动耐力。AR蛋白可将乳酸转移至P酶特定氨基酸位点（乳酰化修饰）。研究者用小鼠进行持续高强度运动模拟实验，检测肌细胞中相关指标，结果如下表。 检测指标 运动0 min 运动30 min P酶相对活性（%） 100 35 P酶乳酰化水平（%） 9 70 ①据表中数据推测持续高强度运动诱发________，减弱骨骼肌氧化磷酸强度，使运动耐力下降。 ②敲除小鼠AR基因，进行持续高强度运动模拟实验，发现P酶活性始终高于野生型。研究者使用小鼠肌细胞进行如下图1中实验，推测：AR蛋白使P酶336位氨基酸发生乳酰化修饰降低其活性，依据是________（3分）。 （3）H蛋白是细胞中的氧含量感应蛋白，可感应氧气含量变化从而调控AR蛋白降解。研究者进行图2中实验并检测AR蛋白、H蛋白含量。 由结果可知，持续高强度运动导致AR蛋白含量升高的原因是持续高强度运动使肌细胞氧气浓度下降，________，AR蛋白含量升高。 （4）上述研究揭示了持续高强度运动后运动耐力降低与AR蛋白、P酶、氧化磷酸化的关系。有研究表明氧化磷酸化过程会有活性氧产生，超过一定水平后诱发细胞凋亡。有人认为AR蛋白表达量较低的人运动耐力强，适宜做长时间持续高强度运动。结合本研究评价该观点是否合理，并说明理由。________ 【答案】（1）线粒体内膜（1分） （2）P酶乳酰化修饰使其活性降低 四组实验中只有第Ⅱ组P酶乳酰化，P酶活性最低，第Ⅳ组（氨基酸替换）实验结果与Ⅰ、Ⅲ组相近（3分） （3）H蛋白感应（氧气浓度下降）并减弱对AR蛋白的降解作用 （4）合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，可促进肌细胞氧化磷酸化反应，可以提高运动耐力。 不合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，导致活性氧积累，易诱发肌细胞凋亡，因此高强度运动时间过长有可能损伤肌肉细胞。 【解析】（1）高强度运动初期时，氧气与[H]在线粒体内膜结合生成水，并释放大量能量，此过程称为氧化磷酸化，该过程为有氧呼吸第三阶段。持续高强度运动消耗大量氧气，使肌细胞处于低氧环境。 （2）①根据表格数据，持续运动30 min后，P酶乳酰化水平大幅升高，同时P酶相对活性大幅下降，结合“P酶提高氧化磷酸化强度提升耐力”，可推知持续高强度运动提高P酶乳酰化修饰使其活性降低，减弱氧化磷酸化，导致耐力下降。 ②结合图1结果：四组实验中只有第Ⅱ组P酶乳酰化，P酶活性最低，第Ⅳ组（氨基酸替换）实验结果与Ⅰ、Ⅲ组相近，过表达AR使P酶活性下降乳酰化水平上升，因此证明AR是通过使P酶336位氨基酸发生乳酰化修饰降低其活性。 （3）题意显示，H蛋白是细胞中的氧含量感应蛋白，可感应氧气含量变化从而调控AR蛋白降解，干扰H基因表达后，AR蛋白含量明显升高，说明H蛋白促进AR降解；持续低氧（高强度运动后），肌细胞氧浓度下降，H蛋白感应（氧气浓度下降）并减弱对AR蛋白的降解作用，因此AR含量积累升高。 （4）持续高强度运动时，若AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，可促进肌细胞氧化磷酸化反应，可以提高运动耐力，符合上述实验结论，因而合理； 持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，又知P酶通过提高氧化磷酸化强度提升耐力，因而导致活性氧积累，易诱发肌细胞凋亡，因此高强度运动时间过长有可能损伤肌肉细胞，可见，不适宜做长时间持续高强度运动，因而不合理。 20．（12分，除标记外，每空2分）植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO2的过程，会导致光合作用减弱、作物减产研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径） （1）（每空1分）图1所示光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合________，抑制了光合作用中的________阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 （2）研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因，但图中存在两处错误，请圈出并改正。（每点2分） （3）研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况（图3）。 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度）大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受________等因素的影响。 ②据图3可知，12～14时________，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 （4）茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→________水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B．光合产物可以及时运输到籽粒 C．G酶表达量的动态变化，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加 【答案】（1）（每空1分）R酶 暗反应/CO2的固定 （2）（每点2分）“A酶”改为“G酶”/“A酶”改为“G酶、M酶、A酶”；GMA途径使得CO2/O2↑ （3）气孔导度/CO2浓度/温度 内源G酶表达量显著升高 （4）C→A→B 【解析】（1）据图分析，CO2与R酶结合后进行光合作用的暗反应阶段，同时O2也能够和R酶结合生成2-PG，所以光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合R酶，从而抑制了光合作用中暗反应的进行。 （2）将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞获得转基因水稻，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。由此说明，R酶与CO2的亲和力更高，从而更有利于进行暗反应。而图2只有A酶一种，要想提高细胞内的CO2浓度，则必须要有G酶，通过G酶可以将乙醇酸转变为乙醛酸，后者需要M酶的催化生成苹果酸，苹果酸进一步转化为丙酮酸，丙酮酸产生CO2用于暗反应。如果只有A酶一种，只能清除体内H2O2，并不能增加CO2浓度。也就是说需要将A酶改为“G酶、M酶、A酶”，如果GMA途径发挥作用，那么细胞内的CO2浓度升高，所以细胞内的CO2/O2↑而不是CO2/O2低，所以需要将CO2/O2低改为CO2/O2↑。 （3）①外源G酶基因表达除光强外，还可能与气孔导度、CO2浓度、温度等因素有关。 ②据图3可知，12～14时，总G酶和外源G酶的表达量差值最大，说明内源G酶表达量显著升高，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 （4）本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率，合理解释为：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→外源G酶基因表达除光强外，还可能受气孔导度/CO2浓度/温度等因素的影响，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加→光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加→光合产物可以及时运输到籽粒→水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 21．（11分，除标记外，每空2分）学习以下材料，回答（1）～（4）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________（1分）作用将CO2转化为糖，同时将吸收的光能________（1分）并储存为糖分子中的化学能。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：________（3分），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m ③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（1分） 活跃的化学能（1分） 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分） （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 【解析】（1）叶绿体通过光合作用将CO2转化为糖，同时将吸收的光能先转化成ATP和NADPH中活跃的化学能，最终储存为糖分子等有机物中的化学能。脂肪由甘油和脂肪酸组成，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②以诱变剂处理突变体m，④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，叶绿体和线粒体协调配合，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。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三单元 细胞的能量供应和利用 参考答案 第一部分（本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D C C A B C A C A 题号 11 12 13 14 15 答案 D B D D C 第二部分（本部分共6题，共70分。） 16．（11分，除标记外，每空2分） （1）（每空1分）胞吐 3 （2）腺苷与受体结合改变受体空间结构，进而使绿色荧光蛋白构象改变并（在被激发后）发出荧光，因此可通过检测荧光强度来指示腺苷浓度 AC （3）两实验组的腺苷浓度（荧光强度）均低于对照组，去除谷氨酸能神经元组浓度更低 （4）促进（1分） （5）利用AK活性抑制剂来增加脑中腺苷浓度。使用A1激动剂抑制觉醒神经元。使用A2激动剂来激活睡眠相关神经元（合理即可） 17．（15分，除标记外，每空2分） （1）（1分） （2）BCD （3）含有小的侧链或亲水性的残基 目的基因 将基因表达载体导入酿酒酵母 （4）F447A和F447E取代F447后芳樟醇产量明显提高 F447A的替换使得空间位阻减小；F447E疏水性降低 （5）研究突变体对芳樟醇的耐受性 18．（11分，除标记外，每空1分） （1）线粒体 （2）抑制 （3）（每空2分）滞后 与标记探针竞争目标蛋白（L蛋白） （4）碱胁迫抑制L基因的表达，使L蛋白减少，解除了对AOX1基因的抑制，AOX1表达升高，减少ROS积累，同时提升叶绿素含量和地上部分鲜重，从而增强大豆的耐碱性。（3分） 19．（10分，除标记外，每空2分） （1）线粒体内膜（1分） （2）P酶乳酰化修饰使其活性降低 四组实验中只有第Ⅱ组P酶乳酰化，P酶活性最低，第Ⅳ组（氨基酸替换）实验结果与Ⅰ、Ⅲ组相近（3分） （3）H蛋白感应（氧气浓度下降）并减弱对AR蛋白的降解作用 （4）合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，可促进肌细胞氧化磷酸化反应，可以提高运动耐力。 不合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，导致活性氧积累，易诱发肌细胞凋亡，因此高强度运动时间过长有可能损伤肌肉细胞。 20．（12分，除标记外，每空2分） （1）（每空1分）R酶 暗反应/CO2的固定 （2）（每点2分）“A酶”改为“G酶”/“A酶”改为“G酶、M酶、A酶”；GMA途径使得CO2/O2↑ （3）气孔导度/CO2浓度/温度 内源G酶表达量显著升高 （4）C→A→B 21．（11分，除标记外，每空2分） （1）光合（1分） 活跃的化学能（1分） 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分） （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 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $