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2020年高考生物真题分类汇编专题02：细胞的代谢
一、单选题
1．（2020·浙江选考）物质X过质膜从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧，须载体蛋白参与且不消耗能量。这种转运方式属于（ ）
A．易化扩散 B．主动转运 C．扩散 D．渗透
【答案】A
【知识点】物质进出细胞的方式的综合
【解析】【解答】由题意可知，物质X过质膜顺浓度梯度运输，须载体蛋白参与，且不消耗能量，这种转运方式属于易化扩散。
故答案为：A。
【分析】物质通过质膜的运输方式有被动转运和主动转运。1、被动转运：物质由浓度较高的一侧转运至浓度较低的一侧。包括简单扩散和易化扩散。2、主动转运：物质由浓度较低的一侧转运至浓度较高的一侧，需要消耗能量，必须有载体蛋白参与。
2．（2020·新高考I）黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物，分布广泛、易于取材，可用作生物学实验材料。下列说法错误的是（ ）
A．在高倍光学显微镜下，观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构
B．观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片
C．质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小
D．探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液
【答案】C
【知识点】观察线粒体和叶绿体；叶绿体色素的提取和分离实验；质壁分离和复原；观察细胞的有丝分裂
【解析】【解答】A、黑藻叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构，需要用电子显微镜来观察，A正确；
B、黑藻成熟叶片为高度分化的细胞，不具有分裂能力，故不能用来观察植物细胞的有丝分裂，B正确；
C、质壁分离过程中，植物细胞失水，原生质层体积变小，绿色会加深，而随着不断失水，细胞液的浓度增大，吸水能力增强，C错误；
D、叶绿体中的色素易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，提取黑藻叶片中光合色素时，可用无水乙醇作提取液，D正确。
故答案为：C。
【分析】黑藻叶片细胞含有较多的叶绿体，可以用于观察植物细胞中的叶绿体，也可以用于叶绿体中色素的提取与分离实验。提取色素的原理：色素能溶解在乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素；同时，黑藻叶片细胞是成熟的植物细胞，含有大液泡，可用于观察质壁分离和复原；但黑藻叶片细胞已经高度分化，不再分裂，不能用于观察植物细胞的有丝分裂。
3．（2020·全国Ⅰ）种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（ ）
A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D．若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
【答案】D
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、若二氧化碳的生成量=酒精的生成量，则说明不消耗氧气，故只有无氧呼吸，A正确；
B、若只进行有氧呼吸，则消耗的氧气量=生成的二氧化碳量，B正确；
C、若只进行无氧呼吸，说明不消耗氧气，产乳酸的无氧呼吸不会产生二氧化碳，C正确；
D、若同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，若无氧呼吸产酒精，则消耗的氧气量小于二氧化碳的生成量，若无氧呼吸产乳酸，则消耗的氧气量=二氧化碳的生成量，D错误。
故答案为：D。
【分析】有氧呼吸总反应方程式：C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量
无氧呼吸反应方程式：①C6H12O62 C2H5OH＋2CO2＋能量；②C6H12O62C3H6O3＋能量
4．（2020·浙江选考）为研究酶作用的影响因素，进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的活动。下列叙述错误的是（ ）
A．反应小室应保持在适宜水温的托盘中
B．加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致
C．将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液
D．比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围
【答案】C
【知识点】探究影响酶活性的因素
【解析】【解答】A、温度也会影响酶的活性，且该实验中温度为无关变量，应保持相同且适宜，则反应小室应保持在适宜水温的托盘中，A正确；
B、各组的滤纸片大小和数量属于无关变量，应保持一致，B正确；
C、应将反应小室稍立起，使有滤纸片的一侧在上面，然后依次小心加入pH缓冲液和H2O2溶液，此时混合液不能与滤纸片接触，C错误；
D、比较各组量筒中收集的气体量，可以反映在不同pH条件下过氧化氢酶的活性大小，从而判断过氧化氢酶的适宜pH范围，D正确。
故答案为：C。
【分析】探究pH对过氧化氢酶的影响实验中，自变量是过氧化氢酶所处环境的pH，因变量是过氧化氢酶的活性，通过相同时间内过氧化氢酶催化反应释放的气体量反映，其他条件为无关变量，应保持相同且适宜。
5．（2020·浙江选考）下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述，正确的是（ ）
A．细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B．细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C．细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D．若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
【答案】C
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义；细胞呼吸原理的应用
【解析】【解答】A、需氧呼吸是有机物彻底氧化分解的过程，贮存在有机物中的能量全部释放出来，产生大量ATP，而厌氧呼吸的产物乳酸或乙醇中还储存着能量，产生的ATP少得多，A错误；
B、细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶中进行，B错误；
C、细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段都是糖酵解过程，将1个葡萄糖分子转变为2个丙酮酸分子，C正确；
D、若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度，会抑制细胞的厌氧呼吸，酒精的生成量减少，D错误。
故答案为：C。
【分析】细胞呼吸是细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或小分子有机物，并释放能量的过程，分为需氧呼吸和厌氧呼吸。需氧呼吸必须有氧参加，氧气把糖分子氧化成二氧化碳和水，包括糖酵解、柠檬酸循环和电子传递链三个阶段；厌氧呼吸在无氧条件下发生，包括乳酸发酵和酒精发酵两种。
6．（2020·天津）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（ ）
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
【答案】A
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】A、乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；
B、该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；
C、类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；
D、该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
故答案为：A。
【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；
光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
7．（2020·新高考I）经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶；不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是（ ）
A．M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性
B．附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成
C．S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累
D．M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内
【答案】D
【知识点】细胞器之间的协调配合；酶的特性
【解析】【解答】A、酶具有专一性的特点，S酶在某些蛋白质上形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A正确；
B、由分析可知，部分经内质网加工的蛋白质，在S酶的作用下会转变为溶酶体酶，该蛋白质是由附着在内质网上的核糖体合成的，B正确；
C、由分析可知，在S酶的作用下形成溶酶体酶，而S酶功能丧失的细胞中，溶酶体的合成会受阻，则衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C正确；
D、M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质不能被识别，最终会被分泌到细胞外，D错误。
故答案为：D。
【分析】1、分泌蛋白的合成与分泌过程：附着在内质网上的核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量。
2、分析题干信息可知，经内质网加工的蛋白质，只有在S酶的作用下形成M6P标志，才能被高尔基体膜上的M6P受体识别，最终转化为溶酶体酶，无识别过程的蛋白质则被运往细胞膜分泌到细胞外。
8．（2020·新高考I）碘是甲状腺激素合成的重要原料。甲状腺滤泡上皮细胞膜上的钠-钾泵可维持细胞内外的Na+浓度梯度，钠-碘同向转运体借助Na+的浓度梯度将碘转运进甲状腺滤泡上皮细胞，碘被甲状腺过氧化物酶活化后，进入滤泡腔参与甲状腺激素的合成。下列说法正确的是（ ）
A．长期缺碘可导致机体的促甲状腺激素分泌减少
B．用钠-钾泵抑制剂处理甲状腺滤泡上皮细胞，会使其摄碘能力减弱
C．抑制甲状腺过氧化物酶的活性，可使甲状腺激素合成增加
D．使用促甲状腺激素受体阻断剂可导致甲状腺激素分泌增加
【答案】B
【知识点】动物激素的调节；主动运输
【解析】【解答】A、碘是合成甲状腺激素的原料，长期缺碘可导致机体甲状腺激素分泌减少，从而促甲状腺激素的分泌会增加，A错误；
B、用钠-钾泵抑制剂处理甲状腺滤泡上皮细胞，会使钠-钾泵的运输功能降低，从而摄取碘的能力减弱，B正确；
C、抑制甲状腺过氧化物酶的活性，碘不能被活化，可使甲状腺激素的合成减少，C错误；
D、使用促甲状腺激素受体阻断剂，可阻断促甲状腺激素对甲状腺的作用，从而使甲状腺激素分泌量减少，D错误。
故答案为：B。
【分析】1、甲状腺激素分泌的分级调节主要受下丘脑控制，下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素，运输到垂体后，促使垂体分泌促甲状腺激素，促甲状腺激素随血液运输到甲状腺，促使甲状腺增加甲状腺激素的合成和分泌。当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，又反过来抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，进而使甲状腺激素的分泌减少，这样体内的甲状腺激素含量就不至于过高。可见，甲状腺激素的分级调节，也存在着反馈调节机制。
2、钠-钾泵（也称钠钾转运体），为蛋白质分子，进行Na+和K+之间的交换。每消耗一个ATP分子，逆浓度梯度泵出三个Na+和泵入两个K+，保持膜内高钾、膜外高钠的不均匀离子分布。
9．（2020·新高考I）癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是（ ）
A．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
【答案】B
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、由于葡萄糖无氧呼吸时只能释放少量的能量，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能，A正确；
B、无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，癌细胞中进行无氧呼吸时，第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，B错误；
C、由题干信息和分析可知，癌细胞主要进行无氧呼吸，故丙酮酸主要在细胞质基质中被利用，C正确；
D、由分析可知，无氧呼吸只有第一阶段产生少量的NADH，而有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。
故答案为：B。
【分析】1、无氧呼吸两个阶段的反应：
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O6 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式2C3H4O3(丙酮酸)+4[H] 2C3H6O3（乳酸）
2、有氧呼吸三个阶段的反应：
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O6 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
第二阶段：反应场所：线粒体基质；反应式2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O 20[H]+6CO2+少量能量
第三阶段：反应场所：线粒体内膜；反应式24[H]+6O2 12H2O+大量能量(34ATP)
10．（2020·江苏）采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是（ ）
A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C．研磨时添加石英砂有助于色素提取
D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散
【答案】B
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验
【解析】【解答】A、绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因而可以用无水乙醇提取绿叶中的色素，A正确；
B、研磨时需要加入碳酸钙（CaCO3），可防止研磨时色素被破坏，B错误；
C、研磨时加入少许石英砂（SiO2）有助于充分研磨，利于破碎细胞使色素释放，C正确；
D、画滤液细线时应尽量减少滤液扩散，要求细、直、齐，才有利于色素均匀地分离，D正确。
故答案为：B。
【分析】叶绿素的提取和分离实验的原理：无水乙醇能溶解绿叶中的各种光合色素；不同色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸上随层析液的扩散速度也有差异。
11．（2020·江苏）图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式，下列叙述正确的是（ ）
A．葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同
B．Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞
C．多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞
D．口服维生素D通过方式⑤被吸收
【答案】A
【知识点】物质进出细胞的方式的综合；被动运输；主动运输
【解析】【解答】A、葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动运输，运出小肠上皮细胞的方式为协助扩散，A正确；
B、由图示可知，Na+主要以②主动运输的方式运出小肠上皮细胞，B错误；
C、多肽以⑤胞吞的方式进入细胞，以胞吐方式离开细胞，C错误；
D、维生素D属于固醇类，进入细胞的方式为④自由扩散，D错误。
故答案为：A。
【分析】由图示可知，葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式①为主动运输；Na+逆浓度梯度运出小肠上皮细胞和K+逆浓度梯度进入小肠上皮细胞的过程均需要载体和能量，则方式②为主动运输；方式③葡萄糖运出小肠上皮细胞是顺浓度梯度，需要载体协助，为协助扩散；水进入细胞的方式④为自由扩散；多肽等大分子物质进入细胞的方式⑤为胞吞。
12．（2020·江苏）同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是（ ）
A．卡尔文（M. Calvin）等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径
B．赫尔希（A.D.Hershey）等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
C．梅塞尔森（M. Meselson）等证明DNA进行半保留复制
D．温特（F. W. Went）证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质
【答案】D
【知识点】光合作用的发现史；噬菌体侵染细菌实验；植物生长素的发现和作用；DNA分子的复制
【解析】【解答】A、卡尔文用同位素标记法探明了CO2中的碳在光合作用中转化途径，A错误；
B、利用T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中用了同位素标记法，B错误；
C、证明DNA的半保留复制的实验中用了同位素标记法，C错误；
D、温特证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质的实验中未采用同位素标记法，D正确。
故答案为：D。
【分析】同位素标记法在生物实验中的应用：
1．理解含义
用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以明白化学反应的详细过程。
2．方法应用
用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。
3．应用分析
(1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记HO，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O，而不是来自CO2。
(2)标记特征元素，探究化合物的作用。如T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质；证明了DNA是噬菌体的遗传物质。
(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3H标记胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。
4、高中生物教材中涉及到该技术的知识点
①分泌蛋白合成分泌的过程；
②证明DNA半保留复制；
③光合作用中追踪某元素的转移去向，如H218O、14CO2 等；
④噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，35S标记蛋白质，32P标记DNA分子；
⑤标记氮肥中的氮，追踪氮在植物体内和动物体内转移途径。
13．（2020·全国Ⅱ）取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度（单位为g/mL）相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组（甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍）。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是（ ）
A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
【答案】D
【知识点】质壁分离和复原
【解析】【解答】A、由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；
B、若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；
C、若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；
D、若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D错误。
故答案为：D。
【分析】渗透作用需要满足的条件是：①半透膜；②膜两侧具有浓度差。浓度差是指单位体积溶质分子数量的差异，即物质的量浓度差异，由题干信息可知，甲糖和乙糖的质量分数相同，但甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍，因此乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍。
14．（2020·浙江选考）将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是（ ）
A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大
C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似
D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A-B段对应的关系相似
【答案】A
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】A、测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率，而分离得到的叶绿体的光合速率，就是总光合速率，A正确；
B、破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，被破坏， 导致消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏小，B错误；
C、若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，影响碳反应速率，蔗糖合成一直较少， C错误；
D、若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似，D错误。故答案为：A。
【分析】叶绿体是光合作用的场所，需要保证完整的结构，才能正常进行光合作用；外界浓度过高，导致叶绿体失水，降低光合速率；光合产物积累过多，也会导致光合速率下降 。
分析题图：叶肉细胞光合作用强度随着蔗糖浓度的增加先增强，达到一定值之后又会随着蔗糖浓度的增加而下降，可能的原因是浓度过高可能导致细胞失水，进而影响光合作用。
二、综合题
15．（2020·全国Ⅲ）照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位 ( 1 ) 叶绿体的类囊体膜 线粒体
反应物 葡萄糖 丙酮酸等
反应名称 ( 2 ) 光合作用的光反应 有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源 化学能 ( 3 ) 化学能
终产物（除ATP外） 乙醇、CO2 ( 4 ) ( 5 )
【答案】细胞质基质；无氧呼吸；光能；O2、NADpH；H2O、CO2
【知识点】ATP的相关综合；光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义；光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】（1）由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸，反应场所为细胞质基质。（2）由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸。（3）由分析可知，光合作用的光反应中光能转化成活跃的化学能，储存在ATP中。（4）由分析可知，光合作用的光反应的产物为O2和NADpH。（5）由分析可知，线粒体内进行有氧呼吸的第二阶段产物为CO2，第三阶段产物为H2O。
【分析】1、无氧呼吸：场所：细胞质基质；反应式C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量2、有氧呼吸三个阶段的反应：
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O6 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
第二阶段：反应场所：线粒体基质；反应式：2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O 20[H]+6CO2+少量能量
第三阶段：反应场所：线粒体内膜；反应式：24[H]+6O2 12H2O+大量能量(34ATP)3、光反应和暗反应比较：
比较项目 光反应 暗反应
场所 基粒类囊体膜上 叶绿体的基质
条件 色素、光、酶、水、ADP、Pi 多种酶、CO2、ATP、[H]
反应产物 [H]、O2、ATP 有机物、ADP、Pi、水
物质变化 水的光解：2H2O 4[H]+O2 ATP的生成：ADP+Pi ATP CO2的固定：CO2+C5 2C3 C3的还原：2C3 （CH2O）+C5+H2O
能量变化 光能→电能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能
实质 光能转变为化学能，水光解产生O2和[H] 同化CO2形成（CH2O）
联系 ①光反应为暗反应提供[H]（以NADpH形式存在）和ATP； ②暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料； ③没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成
16．（2020·全国Ⅰ）农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
（1）中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有 （答出2点即可）。
（2）农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是 （答出1点即可）。
（3）农业生产常采用间作（同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物）的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点（光合速率达到最大时所需的光照强度）见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是 ，选择这两种作物的理由是 。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
【答案】（1）减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用.
（2）肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
（3）A和C；作物A光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
【知识点】无机盐的主要存在形式和作用；影响光合作用的环境因素；细胞呼吸原理的应用；种间关系
【解析】【解答】（1）中耕松土过程中去除了杂草，减少了杂草和农作物之间的竞争；疏松土壤可以增加土壤的含氧量，有利于根细胞的有氧呼吸，促进矿质元素的吸收，从而达到增产的目的。
（2）农田施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。
（3）分析表中数据可知，作物A、D的株高较高，B、C的株高较低，作物A、B的光饱和点较高，适宜在较强光照下生长，C、D的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A和C进行间作，作物A可利用上层光照进行光合作用，作物C能利用下层的弱光进行光合作用，从而提高光能利用率。
【分析】光饱和点：当光合作用强度不再随光照强度增加时的最低光照强度被称为光饱和点。光饱和点较高的作物，光合作用能力强，适宜在较强光照下生长；光饱和点较低的作物，光合作用能力弱，适宜在弱光下生长。
17．（2020·江苏）研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调控细胞的功能。下图为T细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：
（1）丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解成 和[H]。[H]经一系列复杂反应与 结合，产生水和大量的能量，同时产生自由基。
（2）线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与 结合的蛋白质乙酰化，激活干扰素基因的转录。
（3）线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到 中，激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，激活的NFAT可穿过 进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的 分子与核糖体结合，经 过程合成白细胞介素。
（4）T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达，其意义是 。
【答案】（1）CO2；O2
（2）DNA
（3）细胞质基质；核孔；mRNA；翻译
（4）提高机体的免疫能力
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；线粒体的结构和功能；遗传信息的转录；遗传信息的翻译
【解析】【解答】（1）根据题意，丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解产生CO2和[H]，[H]参与有氧呼吸第三阶段，与O2结合，形成H2O。（2）据图可知，乙酰辅酶A进入细胞核中，在乙酰化酶催化下发生乙酰化反应，根据题意，该过程是乙酰辅酶A使染色质中与DNA结合的蛋白质发生乙酰化反应，进而激活了相关基因的转录。（3）据图可知，线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到达细胞质基质中，激活了NFAT等蛋白质分子，激活的NFATNFAT等蛋白质分子要穿过核孔才能进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。相关基因转录形成mRNA，mRNA与核糖体结合后，经翻译产生白细胞介素。（4）据图可知，T细胞内乙酰辅酶A和自由基可调控核内基因的表达，合成干扰素、白细胞介素等，其对提高机体的免疫能力具有重要意义。
【分析】有氧呼吸的第一阶段的葡萄糖酵解产生丙酮酸和[H]，同时释放少量能量，发生在细胞质基质中；第二阶段是丙酮酸与水反应产生二氧化碳和[H]，同时释放少量能量，发生在线粒体基质中；第三阶段是[H]与氧气生成水，释放大量能量的过程，发生在线粒体内膜上。据图分析可知，乙酰辅酶A进入三羧酸循环后，代谢产生[H]，[H]参与有氧呼吸第三阶段，与O2结合形成H2O，同时产生了大量自由基，自由基激活NFAT等分子，进入细胞核的NFAT和乙酰辅酶A在乙酰化酶催化下发生乙酰化反应，参与调控核内基因的表达，进而调控合成干扰素、白细胞介素等。
18．（2020·江苏）大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
（1）在叶绿体中，光合色素分布在 上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和 。
（2）上图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸（PGA）的酶在 中，PGA还原成磷酸丙糖（TP）运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于 。
（3）根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成 键。
（4）CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自 ；根瘤中合成ATP的能量主要源于 的分解。
（5）蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是 。
【答案】（1）类囊体（薄）膜；C5
（2）叶绿体基质；细胞质基质
（3）肽
（4）光能；糖类
（5）非还原糖较稳定
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；光合作用的过程和意义
【解析】【解答】（1）在叶绿体中，光反应在类囊体薄膜上进行，色素吸收光能，光合色素分布在类囊体薄膜上；暗反应在叶绿体基质中进行，在酶催化下从外界吸收的CO2和基质中的五碳化合物结合很快形成二分子三碳化合物；（2）据图所示可知，CO2进入叶绿体基质形成PGA，推知催化该过程的酶位于叶绿体基质；然后PGA被还原，形成TP，TP被运出叶绿体，在细胞质基质中TP合成为蔗糖，可推知催化该过程的酶存在于细胞质基质中；（3）NH3中含有N元素，可以组成氨基酸中的氨基，氨基酸的合成蛋白质时，通过脱水缩合形成肽键；（4）光合作用的光反应中，叶绿体的色素吸收光能，将ADP和Pi合成为ATP；根瘤菌与植物共生，从植物根细胞中吸收有机物，主要利用糖类作原料进行细胞呼吸，释放能量，合成ATP；（5）葡萄糖是单糖，而蔗糖是二糖，以蔗糖作为运输物质，其溶液中溶质分子个数相对较少，渗透压相对稳定，而且蔗糖为非还原糖，性质较稳定。
【分析】光合作用的过程：
19．（2020·新高考I）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ，模块3中的甲可与CO2结合，甲为 。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将 （填：增加或减少）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是 。
（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量 （填：高于、低于或等于）植物，原因是 。
（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是 。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
【答案】（1）模块1和模块2；五碳化合物（或：C5）
（2）减少；模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
（3）高于；人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或：植物呼吸作用消耗糖类)
（4）叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物（或C5）。（2）据分析可知乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP+不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。（3）糖类的积累量=产生量-消耗量，在植物中光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。（4）在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致二氧化碳的吸收量减少，因此光合作用速率降低。
【分析】1、光合作用中光反应和暗反应的比较：
比较项目 光反应 暗反应
场所 类囊体薄膜 叶绿体基质
条件 色素、光、酶、水、ADP、Pi 多种酶、CO2、ATP、[H]
反应产物 [H]、O2、ATP 有机物、ADP、Pi、NADP+、水
物质变化 水的光解：2H2O 4[H]+O2 ATP的生成：ADP+Pi+光能 ATP CO2的固定：CO2+C5 2C3 C3的还原：2C3 （CH2O）+C5
能量变化 光能→电能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能
实质 光能转变为化学能，水光解产生O2和[H] 同化CO2形成（CH2O）
联系 ①光反应为暗反应提供[H]和ATP； ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+； ③ 光反应与暗反应相互偶联，离开了彼此均会受阻，即无光反应，暗反应无法进行。若无暗反应，有机物无法合成，同样光反应也会停止。
2 分析题图，模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，模块3将活跃的化学能转化为糖类（稳定的化学能），结合光合作用的过程可知，模块1和模块2相当于光反应阶段，模块3相当于暗反应阶段。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为C5，乙为C3。
三、实验探究题
20．（2020·浙江选考）某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动，以黑藻、 溶液、精密pH试纸、100W聚光灯、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。回答下列问题：
（1）选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯，用于探究 。在相同时间内，用 玻璃纸罩住的实验组 释放量最少。光合色素主要吸收 光，吸收的光能在叶绿体内将 分解为 。
（2）用精密试纸检测溶液pH值来估算光合速率变化，其理由是 ，引起溶液pH的改变。
（3）若将烧杯口密封，持续一段时间，直至溶液pH保持稳定，此时 和三碳酸的含量与密封前相比分别为 。
（4）若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境，一段时间后，其光合作用的强度和呼吸作用的强度分别将 ，其主要原因是 。
【答案】（1）光波长对光合作用的影响；绿色；红光和蓝紫； 、 和
（2）黑藻将溶液中的 转化为有机物
（3）下降、下降
（4）减弱、减弱；高温导致酶的结构改变，活性下降
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯，来制造不同波长的光，可以用于探究光波长对光合作用的影响。由于叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，所以在相同时间内，用绿色玻璃纸罩住的实验组O2释放量最少。光合色素主要吸收红光和蓝紫光，吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为 、 和 。（2）二氧化碳含量可以改变溶液pH，黑藻将溶液中的 转化为有机物，所以可以用精密试纸检测溶液pH值来估算光合速率变化。（3）若将烧杯口密封，持续一段时间，会使外界二氧化碳不能及时补充，导致 和三碳酸的含量与密封前相比均下降。（4）若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境，一段时间后，由于高温导致酶的结构改变，酶活性下降，其光合作用的强度和呼吸作用的强度均将减弱。
【分析】
21．（2020·浙江选考）以洋葱和新鲜菠菜为材料进行实验。回答下列问题：
（1）欲判断临时装片中的洋葱外表皮细胞是否为活细胞，可在盖玻片的一侧滴入质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，用吸水纸从另一侧吸水，重复几次后，可根据是否发生 现象来判断。
（2）取新鲜菠菜叶片烘干粉碎，提取光合色素时，若甲组未加入碳酸钙，与加入碳酸钙的乙组相比，甲组的提取液会偏 色。分离光合色素时，由于不同色素在层析液中的溶解度不同及在滤纸上的吸附能力不同，导致4种色素随层析液在滤纸条上的 不同而出现色素带分层的现象。若用不同波长的光照射叶绿素a提取液，测量并计算叶绿素a对不同波长光的吸收率，可绘制出该色素的 。
（3）在洋葱根尖细胞分裂旺盛时段，切取根尖制作植物细胞有丝分裂临时装片时，经染色后， 有利于根尖细胞的分散。制作染色体组型图时，通常选用处于有丝分裂 期细胞的染色体，原因是 。
【答案】（1）质壁分离
（2）黄；移动速率；吸收光谱
（3）轻压盖玻片；中；中期的染色体缩短到最小的程度，最便于观察和研究
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验；观察细胞的有丝分裂
【解析】【解答】（1）活的植物细胞能发生质壁分离，而死的植物细胞由于原生质层失去选择透性不会发生质壁分离，因此常用质壁分离能否发生来判断植物细胞的死活。洋葱外表皮细胞因为含紫色大液泡，质壁分离现象明显，常用于进行质壁分离实验。（2）碳酸钙有保护叶绿素的作用，未加碳酸钙，叶绿素被破坏，呈现类胡萝卜素的颜色，类胡萝卜素偏黄，故甲的提取液偏黄。溶于酒精的四种光合色素，被附着在滤纸条的同一条线上（滤液细线），随着层析液在滤纸条上的扩散而被扩散，且溶解度大的色素扩散得最快。因此可以利用四种色素的移动速率（扩散速率）而将四种色素分离开来。以某种物质对不同波长光的吸收率为纵坐标，以波长为横坐标作图，所得的曲线，就是该物质的吸收光谱。（3）观察细胞中的染色体，需要将细胞分散开来，因此用10%盐酸对根尖进行解离，为了进一步使细胞分散开来，染色后，用拇指轻压盖玻片。染色体组型图是将某种生物体细胞内的全部染色体，按大小和形态特征进行配对、分组和排列所构成的图像，由于中期的染色体缩短到最小的程度，最便于观察和研究，因此常用有丝分裂中期的染色体进行显微摄影，制作染色体组型图。
【分析】质壁分离为植物细胞常有的现象，质壁分离是指植物的细胞壁和原生质层（细胞膜、液泡膜及两层膜之间的成分）分开。质壁分离的原理为：①浓度差的存在，引起细胞失水，②细胞壁的伸缩性小于原生质层，因此细胞发生质壁分离。
色素是光合作用中吸收和转化光能的重要物质，色素的提取常采用菠菜为原料，光合色素是脂溶性的，因此色素的提取和分离都采用有机溶剂。色素提取和分离的主要步骤为：研磨、过滤、画滤液细线、纸层析分离。分离出来的色素在滤纸条上从上到下的顺序依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。
22．（2020·天津）鬼箭锦鸡儿（灌木）和紫羊茅（草本）是高寒草甸系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果见下图。
据图回答：
（1）CO2浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，体现了植物在生态系统 和 中的重要作用。
（2）本研究中，仅CO2浓度升高对两种植物的影响分别为 ，仅温度升高对两种植物的影响分别为 。
（3）两个实验的C2T2组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测，在群落水平，温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是否成立，应做进一步实验。请给出简单的实验设计思路： 。若推测成立，说明温室效应加剧可能影响群落 的速度与方向。
【答案】（1）物质循环；能量流动
（2）促进两种植物生长；抑制鬼箭锦鸡儿生，促进紫羊茅生长
（3）将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起，比较温室效应加剧前后相对生物量的变化；演替
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）生态系统的三大功能分别是能量流动、物质循环、信息传递，植物通过光合作用将大气中CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，体现了植物在生态系统的物质循环和能量流动中起重要作用。
（2）据图可知，相同条件下，提高CO2浓度，都可以提高鬼箭锦鸡儿和紫羊茅的相对生物量，故仅CO2浓度的升高，都可以促进两种植物的生长。若仅提高温度，在鬼箭锦鸡儿实验中，相同条件下常温组的相对生物量都高于高温组，而紫羊茅实验中，相同条件下高温组的相对生物量高于常温组，因此，仅提高温度，会抑制鬼箭锦鸡儿的生长，而促进紫羊茅的生长。
（3）根据题意，在群落水平上，温室效应加剧可能导致生活在同一高寒草甸中的鬼箭锦鸡儿和紫羊茅的比例发生变化，即导致群落发生了演替。若要验证该推测，则可将鬼箭锦鸡儿和紫羊茅种植在一起，比较温室效应加剧前后该区域两种植物的相对生物量的变化。若推测成立，说明温室效应加剧可能会对群落演替的速度和方向产生影响。
【分析】据图分析，在鬼箭锦鸡儿实验和紫羊茅实验中，无论是在常温还是高温条件下，高CO2浓度组比常态CO2浓度组的相对生物量都高；在鬼箭锦鸡儿实验中，无论是常态CO2浓度还是高CO2浓度条件下，常温组的相对生物量都高于高温组，而在紫羊茅实验中，无论是常态CO2浓度还是高CO2浓度条件下，高温组的相对生物量都高于常温组，据此分析。
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2020年高考生物真题分类汇编专题02：细胞的代谢
一、单选题
1．（2020·浙江选考）物质X过质膜从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧，须载体蛋白参与且不消耗能量。这种转运方式属于（ ）
A．易化扩散 B．主动转运 C．扩散 D．渗透
2．（2020·新高考I）黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物，分布广泛、易于取材，可用作生物学实验材料。下列说法错误的是（ ）
A．在高倍光学显微镜下，观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构
B．观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片
C．质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小
D．探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液
3．（2020·全国Ⅰ）种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（ ）
A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D．若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
4．（2020·浙江选考）为研究酶作用的影响因素，进行了“探究pH对过氧化氢酶的影响”的活动。下列叙述错误的是（ ）
A．反应小室应保持在适宜水温的托盘中
B．加入各组反应小室中含有酶的滤纸片的大小和数量应一致
C．将H2O2加到反应小室中的滤纸片上后需迅速加入pH缓冲液
D．比较各组量筒中收集的气体量可判断过氧化氢酶作用的适宜pH范围
5．（2020·浙江选考）下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述，正确的是（ ）
A．细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B．细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C．细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D．若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
6．（2020·天津）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（ ）
A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2
C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原
D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
7．（2020·新高考I）经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶；不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是（ ）
A．M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性
B．附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成
C．S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累
D．M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内
8．（2020·新高考I）碘是甲状腺激素合成的重要原料。甲状腺滤泡上皮细胞膜上的钠-钾泵可维持细胞内外的Na+浓度梯度，钠-碘同向转运体借助Na+的浓度梯度将碘转运进甲状腺滤泡上皮细胞，碘被甲状腺过氧化物酶活化后，进入滤泡腔参与甲状腺激素的合成。下列说法正确的是（ ）
A．长期缺碘可导致机体的促甲状腺激素分泌减少
B．用钠-钾泵抑制剂处理甲状腺滤泡上皮细胞，会使其摄碘能力减弱
C．抑制甲状腺过氧化物酶的活性，可使甲状腺激素合成增加
D．使用促甲状腺激素受体阻断剂可导致甲状腺激素分泌增加
9．（2020·新高考I）癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是（ ）
A．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
10．（2020·江苏）采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是（ ）
A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂
B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏
C．研磨时添加石英砂有助于色素提取
D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散
11．（2020·江苏）图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式，下列叙述正确的是（ ）
A．葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同
B．Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞
C．多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞
D．口服维生素D通过方式⑤被吸收
12．（2020·江苏）同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是（ ）
A．卡尔文（M. Calvin）等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径
B．赫尔希（A.D.Hershey）等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
C．梅塞尔森（M. Meselson）等证明DNA进行半保留复制
D．温特（F. W. Went）证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质
13．（2020·全国Ⅱ）取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度（单位为g/mL）相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组（甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍）。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是（ ）
A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
14．（2020·浙江选考）将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是（ ）
A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大
C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似
D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A-B段对应的关系相似
二、综合题
15．（2020·全国Ⅲ）照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位 ( 1 ) 叶绿体的类囊体膜 线粒体
反应物 葡萄糖 丙酮酸等
反应名称 ( 2 ) 光合作用的光反应 有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源 化学能 ( 3 ) 化学能
终产物（除ATP外） 乙醇、CO2 ( 4 ) ( 5 )
16．（2020·全国Ⅰ）农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
（1）中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有 （答出2点即可）。
（2）农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是 （答出1点即可）。
（3）农业生产常采用间作（同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物）的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点（光合速率达到最大时所需的光照强度）见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是 ，选择这两种作物的理由是 。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
17．（2020·江苏）研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调控细胞的功能。下图为T细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：
（1）丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解成 和[H]。[H]经一系列复杂反应与 结合，产生水和大量的能量，同时产生自由基。
（2）线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与 结合的蛋白质乙酰化，激活干扰素基因的转录。
（3）线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到 中，激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，激活的NFAT可穿过 进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的 分子与核糖体结合，经 过程合成白细胞介素。
（4）T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达，其意义是 。
18．（2020·江苏）大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
（1）在叶绿体中，光合色素分布在 上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和 。
（2）上图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸（PGA）的酶在 中，PGA还原成磷酸丙糖（TP）运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于 。
（3）根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成 键。
（4）CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自 ；根瘤中合成ATP的能量主要源于 的分解。
（5）蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是 。
19．（2020·新高考I）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ，模块3中的甲可与CO2结合，甲为 。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将 （填：增加或减少）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是 。
（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量 （填：高于、低于或等于）植物，原因是 。
（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是 。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
三、实验探究题
20．（2020·浙江选考）某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动，以黑藻、 溶液、精密pH试纸、100W聚光灯、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。回答下列问题：
（1）选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯，用于探究 。在相同时间内，用 玻璃纸罩住的实验组 释放量最少。光合色素主要吸收 光，吸收的光能在叶绿体内将 分解为 。
（2）用精密试纸检测溶液pH值来估算光合速率变化，其理由是 ，引起溶液pH的改变。
（3）若将烧杯口密封，持续一段时间，直至溶液pH保持稳定，此时 和三碳酸的含量与密封前相比分别为 。
（4）若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境，一段时间后，其光合作用的强度和呼吸作用的强度分别将 ，其主要原因是 。
21．（2020·浙江选考）以洋葱和新鲜菠菜为材料进行实验。回答下列问题：
（1）欲判断临时装片中的洋葱外表皮细胞是否为活细胞，可在盖玻片的一侧滴入质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，用吸水纸从另一侧吸水，重复几次后，可根据是否发生 现象来判断。
（2）取新鲜菠菜叶片烘干粉碎，提取光合色素时，若甲组未加入碳酸钙，与加入碳酸钙的乙组相比，甲组的提取液会偏 色。分离光合色素时，由于不同色素在层析液中的溶解度不同及在滤纸上的吸附能力不同，导致4种色素随层析液在滤纸条上的 不同而出现色素带分层的现象。若用不同波长的光照射叶绿素a提取液，测量并计算叶绿素a对不同波长光的吸收率，可绘制出该色素的 。
（3）在洋葱根尖细胞分裂旺盛时段，切取根尖制作植物细胞有丝分裂临时装片时，经染色后， 有利于根尖细胞的分散。制作染色体组型图时，通常选用处于有丝分裂 期细胞的染色体，原因是 。
22．（2020·天津）鬼箭锦鸡儿（灌木）和紫羊茅（草本）是高寒草甸系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果见下图。
据图回答：
（1）CO2浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，体现了植物在生态系统 和 中的重要作用。
（2）本研究中，仅CO2浓度升高对两种植物的影响分别为 ，仅温度升高对两种植物的影响分别为 。
（3）两个实验的C2T2组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测，在群落水平，温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是否成立，应做进一步实验。请给出简单的实验设计思路： 。若推测成立，说明温室效应加剧可能影响群落 的速度与方向。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】物质进出细胞的方式的综合
【解析】【解答】由题意可知，物质X过质膜顺浓度梯度运输，须载体蛋白参与，且不消耗能量，这种转运方式属于易化扩散。
故答案为：A。
【分析】物质通过质膜的运输方式有被动转运和主动转运。1、被动转运：物质由浓度较高的一侧转运至浓度较低的一侧。包括简单扩散和易化扩散。2、主动转运：物质由浓度较低的一侧转运至浓度较高的一侧，需要消耗能量，必须有载体蛋白参与。
2．【答案】C
【知识点】观察线粒体和叶绿体；叶绿体色素的提取和分离实验；质壁分离和复原；观察细胞的有丝分裂
【解析】【解答】A、黑藻叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构，需要用电子显微镜来观察，A正确；
B、黑藻成熟叶片为高度分化的细胞，不具有分裂能力，故不能用来观察植物细胞的有丝分裂，B正确；
C、质壁分离过程中，植物细胞失水，原生质层体积变小，绿色会加深，而随着不断失水，细胞液的浓度增大，吸水能力增强，C错误；
D、叶绿体中的色素易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，提取黑藻叶片中光合色素时，可用无水乙醇作提取液，D正确。
故答案为：C。
【分析】黑藻叶片细胞含有较多的叶绿体，可以用于观察植物细胞中的叶绿体，也可以用于叶绿体中色素的提取与分离实验。提取色素的原理：色素能溶解在乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素；同时，黑藻叶片细胞是成熟的植物细胞，含有大液泡，可用于观察质壁分离和复原；但黑藻叶片细胞已经高度分化，不再分裂，不能用于观察植物细胞的有丝分裂。
3．【答案】D
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、若二氧化碳的生成量=酒精的生成量，则说明不消耗氧气，故只有无氧呼吸，A正确；
B、若只进行有氧呼吸，则消耗的氧气量=生成的二氧化碳量，B正确；
C、若只进行无氧呼吸，说明不消耗氧气，产乳酸的无氧呼吸不会产生二氧化碳，C正确；
D、若同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，若无氧呼吸产酒精，则消耗的氧气量小于二氧化碳的生成量，若无氧呼吸产乳酸，则消耗的氧气量=二氧化碳的生成量，D错误。
故答案为：D。
【分析】有氧呼吸总反应方程式：C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量
无氧呼吸反应方程式：①C6H12O62 C2H5OH＋2CO2＋能量；②C6H12O62C3H6O3＋能量
4．【答案】C
【知识点】探究影响酶活性的因素
【解析】【解答】A、温度也会影响酶的活性，且该实验中温度为无关变量，应保持相同且适宜，则反应小室应保持在适宜水温的托盘中，A正确；
B、各组的滤纸片大小和数量属于无关变量，应保持一致，B正确；
C、应将反应小室稍立起，使有滤纸片的一侧在上面，然后依次小心加入pH缓冲液和H2O2溶液，此时混合液不能与滤纸片接触，C错误；
D、比较各组量筒中收集的气体量，可以反映在不同pH条件下过氧化氢酶的活性大小，从而判断过氧化氢酶的适宜pH范围，D正确。
故答案为：C。
【分析】探究pH对过氧化氢酶的影响实验中，自变量是过氧化氢酶所处环境的pH，因变量是过氧化氢酶的活性，通过相同时间内过氧化氢酶催化反应释放的气体量反映，其他条件为无关变量，应保持相同且适宜。
5．【答案】C
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义；细胞呼吸原理的应用
【解析】【解答】A、需氧呼吸是有机物彻底氧化分解的过程，贮存在有机物中的能量全部释放出来，产生大量ATP，而厌氧呼吸的产物乳酸或乙醇中还储存着能量，产生的ATP少得多，A错误；
B、细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶中进行，B错误；
C、细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段都是糖酵解过程，将1个葡萄糖分子转变为2个丙酮酸分子，C正确；
D、若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度，会抑制细胞的厌氧呼吸，酒精的生成量减少，D错误。
故答案为：C。
【分析】细胞呼吸是细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或小分子有机物，并释放能量的过程，分为需氧呼吸和厌氧呼吸。需氧呼吸必须有氧参加，氧气把糖分子氧化成二氧化碳和水，包括糖酵解、柠檬酸循环和电子传递链三个阶段；厌氧呼吸在无氧条件下发生，包括乳酸发酵和酒精发酵两种。
6．【答案】A
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】A、乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；
B、该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；
C、类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；
D、该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
故答案为：A。
【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；
光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
7．【答案】D
【知识点】细胞器之间的协调配合；酶的特性
【解析】【解答】A、酶具有专一性的特点，S酶在某些蛋白质上形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A正确；
B、由分析可知，部分经内质网加工的蛋白质，在S酶的作用下会转变为溶酶体酶，该蛋白质是由附着在内质网上的核糖体合成的，B正确；
C、由分析可知，在S酶的作用下形成溶酶体酶，而S酶功能丧失的细胞中，溶酶体的合成会受阻，则衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C正确；
D、M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质不能被识别，最终会被分泌到细胞外，D错误。
故答案为：D。
【分析】1、分泌蛋白的合成与分泌过程：附着在内质网上的核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量。
2、分析题干信息可知，经内质网加工的蛋白质，只有在S酶的作用下形成M6P标志，才能被高尔基体膜上的M6P受体识别，最终转化为溶酶体酶，无识别过程的蛋白质则被运往细胞膜分泌到细胞外。
8．【答案】B
【知识点】动物激素的调节；主动运输
【解析】【解答】A、碘是合成甲状腺激素的原料，长期缺碘可导致机体甲状腺激素分泌减少，从而促甲状腺激素的分泌会增加，A错误；
B、用钠-钾泵抑制剂处理甲状腺滤泡上皮细胞，会使钠-钾泵的运输功能降低，从而摄取碘的能力减弱，B正确；
C、抑制甲状腺过氧化物酶的活性，碘不能被活化，可使甲状腺激素的合成减少，C错误；
D、使用促甲状腺激素受体阻断剂，可阻断促甲状腺激素对甲状腺的作用，从而使甲状腺激素分泌量减少，D错误。
故答案为：B。
【分析】1、甲状腺激素分泌的分级调节主要受下丘脑控制，下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素，运输到垂体后，促使垂体分泌促甲状腺激素，促甲状腺激素随血液运输到甲状腺，促使甲状腺增加甲状腺激素的合成和分泌。当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，又反过来抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，进而使甲状腺激素的分泌减少，这样体内的甲状腺激素含量就不至于过高。可见，甲状腺激素的分级调节，也存在着反馈调节机制。
2、钠-钾泵（也称钠钾转运体），为蛋白质分子，进行Na+和K+之间的交换。每消耗一个ATP分子，逆浓度梯度泵出三个Na+和泵入两个K+，保持膜内高钾、膜外高钠的不均匀离子分布。
9．【答案】B
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、由于葡萄糖无氧呼吸时只能释放少量的能量，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能，A正确；
B、无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，癌细胞中进行无氧呼吸时，第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，B错误；
C、由题干信息和分析可知，癌细胞主要进行无氧呼吸，故丙酮酸主要在细胞质基质中被利用，C正确；
D、由分析可知，无氧呼吸只有第一阶段产生少量的NADH，而有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。
故答案为：B。
【分析】1、无氧呼吸两个阶段的反应：
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O6 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式2C3H4O3(丙酮酸)+4[H] 2C3H6O3（乳酸）
2、有氧呼吸三个阶段的反应：
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O6 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
第二阶段：反应场所：线粒体基质；反应式2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O 20[H]+6CO2+少量能量
第三阶段：反应场所：线粒体内膜；反应式24[H]+6O2 12H2O+大量能量(34ATP)
10．【答案】B
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验
【解析】【解答】A、绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因而可以用无水乙醇提取绿叶中的色素，A正确；
B、研磨时需要加入碳酸钙（CaCO3），可防止研磨时色素被破坏，B错误；
C、研磨时加入少许石英砂（SiO2）有助于充分研磨，利于破碎细胞使色素释放，C正确；
D、画滤液细线时应尽量减少滤液扩散，要求细、直、齐，才有利于色素均匀地分离，D正确。
故答案为：B。
【分析】叶绿素的提取和分离实验的原理：无水乙醇能溶解绿叶中的各种光合色素；不同色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸上随层析液的扩散速度也有差异。
11．【答案】A
【知识点】物质进出细胞的方式的综合；被动运输；主动运输
【解析】【解答】A、葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动运输，运出小肠上皮细胞的方式为协助扩散，A正确；
B、由图示可知，Na+主要以②主动运输的方式运出小肠上皮细胞，B错误；
C、多肽以⑤胞吞的方式进入细胞，以胞吐方式离开细胞，C错误；
D、维生素D属于固醇类，进入细胞的方式为④自由扩散，D错误。
故答案为：A。
【分析】由图示可知，葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式①为主动运输；Na+逆浓度梯度运出小肠上皮细胞和K+逆浓度梯度进入小肠上皮细胞的过程均需要载体和能量，则方式②为主动运输；方式③葡萄糖运出小肠上皮细胞是顺浓度梯度，需要载体协助，为协助扩散；水进入细胞的方式④为自由扩散；多肽等大分子物质进入细胞的方式⑤为胞吞。
12．【答案】D
【知识点】光合作用的发现史；噬菌体侵染细菌实验；植物生长素的发现和作用；DNA分子的复制
【解析】【解答】A、卡尔文用同位素标记法探明了CO2中的碳在光合作用中转化途径，A错误；
B、利用T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中用了同位素标记法，B错误；
C、证明DNA的半保留复制的实验中用了同位素标记法，C错误；
D、温特证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质的实验中未采用同位素标记法，D正确。
故答案为：D。
【分析】同位素标记法在生物实验中的应用：
1．理解含义
用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以明白化学反应的详细过程。
2．方法应用
用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。
3．应用分析
(1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记HO，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O，而不是来自CO2。
(2)标记特征元素，探究化合物的作用。如T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质；证明了DNA是噬菌体的遗传物质。
(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3H标记胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。
4、高中生物教材中涉及到该技术的知识点
①分泌蛋白合成分泌的过程；
②证明DNA半保留复制；
③光合作用中追踪某元素的转移去向，如H218O、14CO2 等；
④噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，35S标记蛋白质，32P标记DNA分子；
⑤标记氮肥中的氮，追踪氮在植物体内和动物体内转移途径。
13．【答案】D
【知识点】质壁分离和复原
【解析】【解答】A、由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；
B、若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；
C、若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；
D、若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D错误。
故答案为：D。
【分析】渗透作用需要满足的条件是：①半透膜；②膜两侧具有浓度差。浓度差是指单位体积溶质分子数量的差异，即物质的量浓度差异，由题干信息可知，甲糖和乙糖的质量分数相同，但甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍，因此乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍。
14．【答案】A
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】A、测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率，而分离得到的叶绿体的光合速率，就是总光合速率，A正确；
B、破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，被破坏， 导致消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏小，B错误；
C、若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，影响碳反应速率，蔗糖合成一直较少， C错误；
D、若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似，D错误。故答案为：A。
【分析】叶绿体是光合作用的场所，需要保证完整的结构，才能正常进行光合作用；外界浓度过高，导致叶绿体失水，降低光合速率；光合产物积累过多，也会导致光合速率下降 。
分析题图：叶肉细胞光合作用强度随着蔗糖浓度的增加先增强，达到一定值之后又会随着蔗糖浓度的增加而下降，可能的原因是浓度过高可能导致细胞失水，进而影响光合作用。
15．【答案】细胞质基质；无氧呼吸；光能；O2、NADpH；H2O、CO2
【知识点】ATP的相关综合；光合作用的过程和意义；有氧呼吸的过程和意义；光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】（1）由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸，反应场所为细胞质基质。（2）由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸。（3）由分析可知，光合作用的光反应中光能转化成活跃的化学能，储存在ATP中。（4）由分析可知，光合作用的光反应的产物为O2和NADpH。（5）由分析可知，线粒体内进行有氧呼吸的第二阶段产物为CO2，第三阶段产物为H2O。
【分析】1、无氧呼吸：场所：细胞质基质；反应式C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量2、有氧呼吸三个阶段的反应：
第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O6 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
第二阶段：反应场所：线粒体基质；反应式：2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O 20[H]+6CO2+少量能量
第三阶段：反应场所：线粒体内膜；反应式：24[H]+6O2 12H2O+大量能量(34ATP)3、光反应和暗反应比较：
比较项目 光反应 暗反应
场所 基粒类囊体膜上 叶绿体的基质
条件 色素、光、酶、水、ADP、Pi 多种酶、CO2、ATP、[H]
反应产物 [H]、O2、ATP 有机物、ADP、Pi、水
物质变化 水的光解：2H2O 4[H]+O2 ATP的生成：ADP+Pi ATP CO2的固定：CO2+C5 2C3 C3的还原：2C3 （CH2O）+C5+H2O
能量变化 光能→电能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能
实质 光能转变为化学能，水光解产生O2和[H] 同化CO2形成（CH2O）
联系 ①光反应为暗反应提供[H]（以NADpH形式存在）和ATP； ②暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料； ③没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成
16．【答案】（1）减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用.
（2）肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
（3）A和C；作物A光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
【知识点】无机盐的主要存在形式和作用；影响光合作用的环境因素；细胞呼吸原理的应用；种间关系
【解析】【解答】（1）中耕松土过程中去除了杂草，减少了杂草和农作物之间的竞争；疏松土壤可以增加土壤的含氧量，有利于根细胞的有氧呼吸，促进矿质元素的吸收，从而达到增产的目的。
（2）农田施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。
（3）分析表中数据可知，作物A、D的株高较高，B、C的株高较低，作物A、B的光饱和点较高，适宜在较强光照下生长，C、D的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A和C进行间作，作物A可利用上层光照进行光合作用，作物C能利用下层的弱光进行光合作用，从而提高光能利用率。
【分析】光饱和点：当光合作用强度不再随光照强度增加时的最低光照强度被称为光饱和点。光饱和点较高的作物，光合作用能力强，适宜在较强光照下生长；光饱和点较低的作物，光合作用能力弱，适宜在弱光下生长。
17．【答案】（1）CO2；O2
（2）DNA
（3）细胞质基质；核孔；mRNA；翻译
（4）提高机体的免疫能力
【知识点】有氧呼吸的过程和意义；线粒体的结构和功能；遗传信息的转录；遗传信息的翻译
【解析】【解答】（1）根据题意，丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解产生CO2和[H]，[H]参与有氧呼吸第三阶段，与O2结合，形成H2O。（2）据图可知，乙酰辅酶A进入细胞核中，在乙酰化酶催化下发生乙酰化反应，根据题意，该过程是乙酰辅酶A使染色质中与DNA结合的蛋白质发生乙酰化反应，进而激活了相关基因的转录。（3）据图可知，线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到达细胞质基质中，激活了NFAT等蛋白质分子，激活的NFATNFAT等蛋白质分子要穿过核孔才能进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。相关基因转录形成mRNA，mRNA与核糖体结合后，经翻译产生白细胞介素。（4）据图可知，T细胞内乙酰辅酶A和自由基可调控核内基因的表达，合成干扰素、白细胞介素等，其对提高机体的免疫能力具有重要意义。
【分析】有氧呼吸的第一阶段的葡萄糖酵解产生丙酮酸和[H]，同时释放少量能量，发生在细胞质基质中；第二阶段是丙酮酸与水反应产生二氧化碳和[H]，同时释放少量能量，发生在线粒体基质中；第三阶段是[H]与氧气生成水，释放大量能量的过程，发生在线粒体内膜上。据图分析可知，乙酰辅酶A进入三羧酸循环后，代谢产生[H]，[H]参与有氧呼吸第三阶段，与O2结合形成H2O，同时产生了大量自由基，自由基激活NFAT等分子，进入细胞核的NFAT和乙酰辅酶A在乙酰化酶催化下发生乙酰化反应，参与调控核内基因的表达，进而调控合成干扰素、白细胞介素等。
18．【答案】（1）类囊体（薄）膜；C5
（2）叶绿体基质；细胞质基质
（3）肽
（4）光能；糖类
（5）非还原糖较稳定
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；光合作用的过程和意义
【解析】【解答】（1）在叶绿体中，光反应在类囊体薄膜上进行，色素吸收光能，光合色素分布在类囊体薄膜上；暗反应在叶绿体基质中进行，在酶催化下从外界吸收的CO2和基质中的五碳化合物结合很快形成二分子三碳化合物；（2）据图所示可知，CO2进入叶绿体基质形成PGA，推知催化该过程的酶位于叶绿体基质；然后PGA被还原，形成TP，TP被运出叶绿体，在细胞质基质中TP合成为蔗糖，可推知催化该过程的酶存在于细胞质基质中；（3）NH3中含有N元素，可以组成氨基酸中的氨基，氨基酸的合成蛋白质时，通过脱水缩合形成肽键；（4）光合作用的光反应中，叶绿体的色素吸收光能，将ADP和Pi合成为ATP；根瘤菌与植物共生，从植物根细胞中吸收有机物，主要利用糖类作原料进行细胞呼吸，释放能量，合成ATP；（5）葡萄糖是单糖，而蔗糖是二糖，以蔗糖作为运输物质，其溶液中溶质分子个数相对较少，渗透压相对稳定，而且蔗糖为非还原糖，性质较稳定。
【分析】光合作用的过程：
19．【答案】（1）模块1和模块2；五碳化合物（或：C5）
（2）减少；模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
（3）高于；人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或：植物呼吸作用消耗糖类)
（4）叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物（或C5）。（2）据分析可知乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP+不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。（3）糖类的积累量=产生量-消耗量，在植物中光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。（4）在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致二氧化碳的吸收量减少，因此光合作用速率降低。
【分析】1、光合作用中光反应和暗反应的比较：
比较项目 光反应 暗反应
场所 类囊体薄膜 叶绿体基质
条件 色素、光、酶、水、ADP、Pi 多种酶、CO2、ATP、[H]
反应产物 [H]、O2、ATP 有机物、ADP、Pi、NADP+、水
物质变化 水的光解：2H2O 4[H]+O2 ATP的生成：ADP+Pi+光能 ATP CO2的固定：CO2+C5 2C3 C3的还原：2C3 （CH2O）+C5
能量变化 光能→电能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能
实质 光能转变为化学能，水光解产生O2和[H] 同化CO2形成（CH2O）
联系 ①光反应为暗反应提供[H]和ATP； ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+； ③ 光反应与暗反应相互偶联，离开了彼此均会受阻，即无光反应，暗反应无法进行。若无暗反应，有机物无法合成，同样光反应也会停止。
2 分析题图，模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，模块3将活跃的化学能转化为糖类（稳定的化学能），结合光合作用的过程可知，模块1和模块2相当于光反应阶段，模块3相当于暗反应阶段。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为C5，乙为C3。
20．【答案】（1）光波长对光合作用的影响；绿色；红光和蓝紫； 、 和
（2）黑藻将溶液中的 转化为有机物
（3）下降、下降
（4）减弱、减弱；高温导致酶的结构改变，活性下降
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用；光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯，来制造不同波长的光，可以用于探究光波长对光合作用的影响。由于叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，所以在相同时间内，用绿色玻璃纸罩住的实验组O2释放量最少。光合色素主要吸收红光和蓝紫光，吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为 、 和 。（2）二氧化碳含量可以改变溶液pH，黑藻将溶液中的 转化为有机物，所以可以用精密试纸检测溶液pH值来估算光合速率变化。（3）若将烧杯口密封，持续一段时间，会使外界二氧化碳不能及时补充，导致 和三碳酸的含量与密封前相比均下降。（4）若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境，一段时间后，由于高温导致酶的结构改变，酶活性下降，其光合作用的强度和呼吸作用的强度均将减弱。
【分析】
21．【答案】（1）质壁分离
（2）黄；移动速率；吸收光谱
（3）轻压盖玻片；中；中期的染色体缩短到最小的程度，最便于观察和研究
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验；观察细胞的有丝分裂
【解析】【解答】（1）活的植物细胞能发生质壁分离，而死的植物细胞由于原生质层失去选择透性不会发生质壁分离，因此常用质壁分离能否发生来判断植物细胞的死活。洋葱外表皮细胞因为含紫色大液泡，质壁分离现象明显，常用于进行质壁分离实验。（2）碳酸钙有保护叶绿素的作用，未加碳酸钙，叶绿素被破坏，呈现类胡萝卜素的颜色，类胡萝卜素偏黄，故甲的提取液偏黄。溶于酒精的四种光合色素，被附着在滤纸条的同一条线上（滤液细线），随着层析液在滤纸条上的扩散而被扩散，且溶解度大的色素扩散得最快。因此可以利用四种色素的移动速率（扩散速率）而将四种色素分离开来。以某种物质对不同波长光的吸收率为纵坐标，以波长为横坐标作图，所得的曲线，就是该物质的吸收光谱。（3）观察细胞中的染色体，需要将细胞分散开来，因此用10%盐酸对根尖进行解离，为了进一步使细胞分散开来，染色后，用拇指轻压盖玻片。染色体组型图是将某种生物体细胞内的全部染色体，按大小和形态特征进行配对、分组和排列所构成的图像，由于中期的染色体缩短到最小的程度，最便于观察和研究，因此常用有丝分裂中期的染色体进行显微摄影，制作染色体组型图。
【分析】质壁分离为植物细胞常有的现象，质壁分离是指植物的细胞壁和原生质层（细胞膜、液泡膜及两层膜之间的成分）分开。质壁分离的原理为：①浓度差的存在，引起细胞失水，②细胞壁的伸缩性小于原生质层，因此细胞发生质壁分离。
色素是光合作用中吸收和转化光能的重要物质，色素的提取常采用菠菜为原料，光合色素是脂溶性的，因此色素的提取和分离都采用有机溶剂。色素提取和分离的主要步骤为：研磨、过滤、画滤液细线、纸层析分离。分离出来的色素在滤纸条上从上到下的顺序依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。
22．【答案】（1）物质循环；能量流动
（2）促进两种植物生长；抑制鬼箭锦鸡儿生，促进紫羊茅生长
（3）将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起，比较温室效应加剧前后相对生物量的变化；演替
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）生态系统的三大功能分别是能量流动、物质循环、信息传递，植物通过光合作用将大气中CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，体现了植物在生态系统的物质循环和能量流动中起重要作用。
（2）据图可知，相同条件下，提高CO2浓度，都可以提高鬼箭锦鸡儿和紫羊茅的相对生物量，故仅CO2浓度的升高，都可以促进两种植物的生长。若仅提高温度，在鬼箭锦鸡儿实验中，相同条件下常温组的相对生物量都高于高温组，而紫羊茅实验中，相同条件下高温组的相对生物量高于常温组，因此，仅提高温度，会抑制鬼箭锦鸡儿的生长，而促进紫羊茅的生长。
（3）根据题意，在群落水平上，温室效应加剧可能导致生活在同一高寒草甸中的鬼箭锦鸡儿和紫羊茅的比例发生变化，即导致群落发生了演替。若要验证该推测，则可将鬼箭锦鸡儿和紫羊茅种植在一起，比较温室效应加剧前后该区域两种植物的相对生物量的变化。若推测成立，说明温室效应加剧可能会对群落演替的速度和方向产生影响。
【分析】据图分析，在鬼箭锦鸡儿实验和紫羊茅实验中，无论是在常温还是高温条件下，高CO2浓度组比常态CO2浓度组的相对生物量都高；在鬼箭锦鸡儿实验中，无论是常态CO2浓度还是高CO2浓度条件下，常温组的相对生物量都高于高温组，而在紫羊茅实验中，无论是常态CO2浓度还是高CO2浓度条件下，高温组的相对生物量都高于常温组，据此分析。
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