必修1 第3单元 热考主题·真题集训(二)细胞代谢中的数学模型(Word教参)-【新高考方案】2027年高考生物一轮总复习（鲁、辽、湘、冀、苏、吉、黑、赣、内蒙古）

该高中生物学高考复习讲义聚焦细胞代谢核心考点，涵盖酶活性、细胞呼吸、光合作用等动态变化过程，通过数学模型（曲线、表格、柱状图）分析考查要求，按命题规律梳理考点，结合真题集训（选择、非选择）及解析指导，构建系统复习框架，助力学生突破难点。 资料以科学思维为导向，通过建模析模（如酶活性曲线、呼吸速率与氧浓度关系分析）培养学生数据分析能力，设置分层真题训练（单选、多选、综合题），强化探究实践，高效提升学生应考能力，为教师提供命题规律参考，精准把控复习节奏。

热考主题·真题集训(二)细胞代谢中的数学模型 命题分析:细胞代谢是一个动态变化的过程,该过程会涉及物质、能量以及细胞状态的变化,运用曲线、表格、柱状图等数学模型来描述这些变化是高考常见的命题形式。通过对数学模型的分析,不仅有助于考生对细胞代谢过程的理解,也有利于考生培树建模析模的科学思维品质。 一、选择题 1.(2025·广西高考)研究人员探究了不同浓度的油菜蜂花粉多酚(以下简称“多酚”)和药物Q对胰脂肪酶活性的影响(图a);以及不同pH处理多酚后,多酚对该酶的酶促水解速率的影响(图b)。下列说法正确的是 (　　) A.单位时间内甘油的生成量,可作为以上实验的检测指标 B.在催化脂肪水解过程中,胰脂肪酶提供了大量的活化能 C.相同浓度下,药物Q对胰脂肪酶活性的抑制效果强于多酚 D.比较不同pH处理后的多酚,乙组对胰脂肪酶活性的抑制效果最弱　 解析:选A　脂肪水解后的产物为甘油和脂肪酸,因此可以用单位时间内甘油的生成量,作为胰脂肪酶活性的检测指标,A正确;酶的作用机理为降低化学反应的活化能,而不是提供活化能,B错误;由图a可知,相同浓度下,药物Q处理后胰脂肪酶的相对活性高于多酚处理,因此药物Q对胰脂肪酶活性的抑制效果弱于多酚,C错误;在图b中,乙组酶促水解速率最低,说明乙组对胰脂肪酶活性的抑制作用最强,D错误。 2.(2025·福建高考)细胞呼吸产生的乳酸等物质的释放会引起胞外环境的酸化。为探究氧浓度对细胞呼吸的影响,科研人员将两组肿瘤细胞在不同氧浓度下短暂培养,在箭头所示的时间点更换新的无机盐缓冲液(不含葡萄糖),并分别添加相应的成分,其中a为足量的葡萄糖,b和c为有氧呼吸某一阶段的抑制剂,检测细胞外的酸化速率,结果如图。下列叙述错误的是 (　　) A.试剂c只能是有氧呼吸第一阶段的抑制剂 B.低氧组细胞对足量葡萄糖引发的无氧呼吸更强烈 C.①时间段正常氧组细胞同时发生有氧呼吸和无氧呼吸 D.②时间段正常氧组细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖多于低氧组 解析:选D　加入试剂c后,两组细胞的细胞外酸化速率同步变化且急剧降低,降至未加入葡萄糖时的水平,表明有氧呼吸和无氧呼吸均被抑制,结合题干信息,可确定试剂c只能是有氧呼吸第一阶段的抑制剂(无氧呼吸和有氧呼吸第一阶段反应过程相同),A正确。加入足量葡萄糖后,低氧组细胞外酸化速率的增幅大于正常氧组,表明低氧组细胞对足量葡萄糖引发的无氧呼吸更强烈,B正确。①时间段正常氧组中有氧气,细胞能进行有氧呼吸;同时,由图可知,该组细胞外酸化速率升高,表明该组细胞也在进行无氧呼吸,C正确。在②时间段,正常氧组的细胞外酸化速率不高于低氧组,说明正常氧组细胞的无氧呼吸速率不高于低氧组,在此时间段正常氧组细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖不多于低氧组,D错误。 3.(2025·重庆高考)在T细胞凋亡和坏死过程中,ATP生成速率和氧气消耗速率如图1、2所示,下列说法错误的是 (　　) A.可根据氧气的消耗速率计算ATP生成的总量 B.有氧呼吸中氧气的消耗发生在线粒体的内膜 C.在t1时,凋亡组产生的乳酸比坏死组多 D.在t2时,凋亡组产生的CO2比坏死组多 解析:选A　T细胞是动物细胞,有氧呼吸产生水、二氧化碳、大量ATP,无氧呼吸产生乳酸和少量ATP,因此只根据氧气的消耗速率无法计算ATP生成的总量,A错误;有氧呼吸第三阶段消耗氧气,场所在线粒体内膜,B正确;在t1时,凋亡组和坏死组氧气消耗速率相等,凋亡组ATP生成速率大于坏死组,因此凋亡组无氧呼吸产生的乳酸多,C正确;在t2时,凋亡组氧气消耗速率大于坏死组,因此凋亡组产生的CO2比坏死组多,D正确。 4.[多选](2025·河北高考)玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶,T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳,研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量,结果如图。下列分析正确的是 (　　) A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质 B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强 C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻 D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强 解析:选ACD　有氧呼吸第一阶段会产生[H]并可以进入线粒体,场所是细胞质基质,A正确;有氧呼吸第二阶段可消耗丙酮酸,据图可知,T基因缺失突变体中丙酮酸含量高于野生型,再结合题干中给出的T蛋白的功能可知,与野生型相比,突变体中有氧呼吸的第二阶段可能减弱,B错误;据题干“T蛋白缺失……内膜受损”推测,突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻,C正确;由题图可知,突变体中乳酸含量较野生型高,再结合B、C项分析推测,突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸增强,D正确。 5.[多选](2025·山东高考)在低氧条件下,某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件,将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份,1份形成松散菌-藻体,另1份形成致密菌-藻体,在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量,2种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同,结果如图所示。培养过程中,任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是 (　　) A.菌-藻体不能同时产生O2和H2 B.菌-藻体的致密程度可影响H2生成量 C.H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜 D.培养至72 h,致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体 解析:选ACD　该藻通过光合作用的光反应可以产生O2,在O2含量较低时,蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2,因此该菌-藻体能同时产生O2和H2,A错误;据图可知,与松散菌-藻体相比,致密菌-藻体体系中H2含量更高,说明其H2生成量更高,B正确;据题干信息可知,蛋白F存在于该藻的叶绿体基质中,因此推测H2的产生场所是该藻的叶绿体基质,C错误;菌-藻体产生H2的过程消耗光反应产生的NADPH,由图可知,在两组光反应速率无差异的前提下,培养至72 h时,致密菌-藻体产生了更多的H2,所以其用于产生H2的NADPH较多,用于暗反应的NADPH较少,产生的有机物较少,D错误。 二、非选择题 6.(11分)(2025·安徽高考)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。(4分)  (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2(a);当加入F、G或H时,E也同样累积图2(b)。根据此结果,针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设:__________________________________________________________________________。(2分) (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__________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________。(3分) (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______________________。(2分)  解析:(1)据图1左图可知,HT条件下,OE根细胞呼吸速率高于WT;分析图1右图可知,HT条件下,OE根细胞氧浓度高于WT,可以为根细胞呼吸作用提供更多氧气,所以低氧胁迫下,NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强。有氧呼吸第二阶段中丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH,并释放出少量能量,生成少量ATP,所以有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分储存在NADH中,NADH需进一步参与有氧呼吸第三阶段才能释放大量能量。 (2)有氧呼吸第二阶段是三羧酸循环,可以为该题提供解题思路。根据图2可知,丙二酸阻遏E转化为F,加入分子A、B或C后,转化的E无法进一步转化,E会增多并积累;而加入F、G或H时,E同样积累,说明分子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具有循环性。该代谢途径图示参见答案。 (3)根据(1)分析可知,低氧条件下,OE根细胞呼吸速率高于WT,一方面根细胞生成的ATP更多,可以吸收更多无机盐离子用于合成光合作用所需的酶、叶绿素等,另一方面根有氧呼吸增强,消耗了更多的有机物,需要更多的光合产物输出,从而使OE叶片净光合速率高于WT。 (4)光反应过程中,H2O分解为H+、O2的同时,被叶绿素夺去两个电子,经过电子传递链传给NADP+,NADP+和H+反应生成NADPH。 答案:(1)增强　低氧胁迫时,OE根细胞呼吸速率高于WT,且OE根细胞氧浓度高于WT　NADH (或[H])　(2)有氧呼吸第二阶段是A→H→A循环过程 (3)低氧条件下,OE根细胞呼吸速率高于WT,一方面吸收更多无机盐离子,用于合成光合作用所需的酶、叶绿素等,另一方面根有氧呼吸增强,消耗了更多的有机物,需要更多的光合产物输出(合理即可)　(4)NADP+　H2O 7.(12分)(2025·江西高考)辣椒的生长会受到低温弱光等逆境的影响。为比较不同辣椒品种的抗逆性,研究人员将辣椒1号和辣椒2号幼苗在人工低温弱光条件下处理6天后,转入正常光照的温室中培养4天,这期间定时检测辣椒叶片的气孔导度和总叶绿素含量等指标(如图)。 回答下列问题: (1)在低温弱光处理的6天内,辣椒1号和辣椒2号的光合速率变化趋势均为___________,据图甲分析其原因是_____________________________________________________________________________。(3分)  (2)检测发现,长时间的低温弱光处理对辣椒幼苗的叶绿体结构造成了损伤,结合图乙,推测第6天时,辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高。为验证上述推测,研究人员以叶绿体的光反应功能为衡量指标,利用试剂D在捕获叶绿体光反应中生成的电子后,会从蓝色氧化态变为无色还原态这一原理开展实验。完善下列实验过程: ①分别取_______________________________________________________叶片;  ②分别制作等体积的___________悬浮液;  ③向各悬浮液中分别滴加___________的D溶液;  ④将悬浮液置于适宜光照条件下反应一段时间; ⑤定量测定并计算各悬浮液中生成的还原态D的含量。预测实验结果为__________________________ _________________________________________。(7分) (3)综合上述信息,初步判断辣椒_______号的抗逆性更强。(2分)  解析:(1)据题图甲可知,在0~6天的低温弱光处理中,气孔逐渐关闭,减弱了植物内外的气体交换,导致胞间CO2浓度降低,从而供给光合作用暗反应的CO2不足,因此植物的光合速率下降。 (2)正常情况下,辣椒幼苗在恢复温度和光照后,叶绿素合成相关的酶可以逐步恢复其活性,进而促进叶绿素合成。但由图乙可知,辣椒2号在逆境恢复后总叶绿素含量仍明显下降,说明辣椒2号比辣椒1号的叶绿体结构在逆境下受到的损伤程度大。为验证此推测,设计实验进行验证,具体实验过程的补充详见答案。 (3)综合上述信息,低温弱光影响了两品种的光合作用过程,并对叶绿体的结构产生损伤,且对辣椒2号的影响更大,可以初步判断辣椒1号的抗逆性更强。 答案:(1)下降　叶片气孔导度下降,引起胞间CO2浓度下降,导致光合速率下降　(2)①等量的第0天和处理后第6天的辣椒1号、辣椒2号　②离体叶绿体　③足量且等量　⑤同一辣椒品种第0天的样品生成的还原态D比第6天的多,且辣椒2号的差异更大　(3)1 $