(二) 生命观念——物质与能量观
1．(2024·湖南师大附中模拟)视紫红质是人视杆细胞中的一种特殊感光物质，科研人员发现海洋细菌中也存在视紫红质，它利用光能将H＋泵出细胞，从而在H＋回流时产生能量，细菌可以利用这些能量生长，具体过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．在细菌中，视紫红质将H＋泵出细胞与人体红细胞吸收葡萄糖进细胞的运输方式相同
B．视紫红质是一种H＋通道蛋白，ATP合成酶抑制剂可以抑制视紫红质对H＋的运输
C．含有视紫红质的细菌的胞外H＋浓度高于胞内H＋浓度
D．无光照条件时该细菌无法合成ATP
C [视紫红质将H＋泵出细胞消耗光能且需要载体，是主动运输，人体红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，A错误；视紫红质作为载体蛋白利用光能主动运输H＋，在细胞内外建立质子浓度梯度，电化学势能驱动ATP合成酶合成ATP，ATP合成酶抑制剂抑制ATP的合成，而不能抑制视紫红质对H＋的主动运输，B错误；含有视紫红质的细菌，H＋从细胞外回流至细胞内时为协助扩散，说明其H＋细胞外浓度大于细胞内浓度，C正确；无光条件下，该细菌可通过呼吸作用合成ATP来实现供能，D错误。]
2．(2024·山东菏泽一模)下图是某绿藻适应水生环境、提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是( )
A．可为图中生命活动提供ATP的生理过程有细胞呼吸和光合作用
B．图中的浓度大小为细胞外>细胞质基质>叶绿体
C．物质X为O2，通过提高有氧呼吸水平促进进入细胞质基质
D．在水光解产生H＋的作用下，可提高叶绿体内CO2水平，利于暗反应进行
B [细胞呼吸和光合作用能产生ATP，可为图中生命活动提供ATP，A正确；从细胞外进入细胞质基质为主动运输，从细胞质基质进入叶绿体为主动运输，主动运输的方向为逆浓度梯度的浓度大小为细胞外<细胞质基质<叶绿体，B错误；线粒体为有氧呼吸的主要场所，光反应产生的物质X(O2)可进入线粒体促进ATP合成从细胞外进入细胞质基质，从细胞质基质进入叶绿体均为主动运输，通过提高有氧呼吸水平可促进进入细胞质基质，C正确；水光解产生的H＋与结合会产生CO2，可提高叶绿体内CO2水平，CO2为暗反应原料，利于暗反应进行，D正确。]
3．(不定项)(2024·湖南长沙一中检测)癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。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的现象，称为“瓦堡效应”。肝癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
注：NADH是一种氢的载体，也可用[H]表示。
A．过程①和③都能产生少量的ATP
B．“瓦堡效应”导致癌细胞消耗的葡萄糖越多，释放的能量越少
C．过程③产生的NAD＋对过程①具有促进作用
D．过程②会消耗过程①产生的NADH
CD [过程①表示细胞呼吸的第一阶段，能产生少量的ATP，过程③表示无氧呼吸的第二阶段，不产生ATP，A错误；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的现象，称为“瓦堡效应”，癌细胞消耗的葡萄糖越多，释放的能量也越多，B错误；过程③产生的NAD＋是过程①形成NADH的原料，对过程①具有促进作用，C正确；过程②表示丙酮酸彻底氧化分解形成CO2和H2O，表示有氧呼吸第二、三阶段，有氧呼吸第三阶段要消耗前两个阶段产生的NADH，因此过程②会消耗过程①产生的NADH，D正确。]
4．(2024·山东潍坊一模)人工光合系统是指通过人工方法模拟光合作用生成有机物的技术，如图为一种将无机半导体与还原CO2的微生物催化剂相结合，利用太阳能高效还原CO2的人工光合系统。图中双极膜是特种离子交换膜，由一张阳膜和一张阴膜复合制成，可在直流电场的作用下，将复合层间的 H2O 解离为 H＋和OH－。生物阴极引入了特定的功能微生物——嗜氢产甲烷菌，可将CO2转化为CH4进一步利用。
(1)从发挥的作用看，光阳极相当于叶绿体中的________。光阳极吸收光子并产生光生电子(e－)和“空穴”，“空穴”带________(填“正”或“负”) 电。
(2)生物阴极在人工光合系统中对 CO2起到了________的作用。自光照开始，整个系统的能量转换过程是____________________________(用文字和箭头表示)。
(3)嗜氢产甲烷菌是专性厌氧菌，由此推测该系统中双极膜具有选择透过性，具体表现为____________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)该人工光合系统在生态学上的重要意义是_____________________________
____________________________________________________________________
______________________________________________________(答两点即可)。
[解析] (1)由图可知，光阳极有氧气产生，光阳极相当于叶绿体中的类囊体(基粒)。由电子守恒可知，光阳极吸收光子并产生光生电子(e－)和“空穴”， “空穴”带正电。(2)生物阴极可将CO2转化为CH4，生物阴极在人工光合系统中对 CO2起到了固定、还原的作用。自光照开始，整个系统的能量转换过程是光能→电能→甲烷中的化学能。(3)嗜氢产甲烷菌是专性厌氧菌，有氧条件会抑制其增殖，光阳极有氧气产生，由此推测该系统中双极膜具有选择透过性，具体表现为只允许H＋、OH－通过，不允许O2通过。(4)该人工光合系统可将CO2转化为CH4，该人工光合系统在生态学上的重要意义是消耗CO2有利于减弱温室效应；制备清洁能源有利于减少空气污染。
[答案] (1)类囊体(基粒) 正 (2)固定、还原 光能→电能→甲烷中的化学能 (3)只允许H＋、OH－通过，不允许O2通过 (4)消耗CO2有利于减弱温室效应；制备清洁能源有利于减少空气污染
(教师用书独具)
1．(2024·湖南长郡中学模拟)实验发现丙酮酸脱羧产生CO2需要酶X的催化，当ATP浓度较高时，酶X被磷酸化而失活；当丙酮酸浓度较高时，会降低酶X磷酸化程度从而保证此酶活性。如图为某动物体中与丙酮酸有关的部分化学反应，图中①～④表示不同过程。下列叙述错误的是( )
A．图中①过程为放能反应，此过程伴随着NADH与ATP的产生
B．图中②过程可发生在线粒体，线粒体中ATP增多会降低CO2产生速率
C．图中②过程产生的H2O中的O来自O2
D．经过①④过程葡萄糖中的能量的去路为转化为热能散失和储存在ATP中
D [图中①过程为细胞呼吸的第一阶段，该过程中葡萄糖分解成丙酮酸，会产生少量的NADH并释放少量能量，合成ATP，A正确；图中②过程为有氧呼吸的第二、第三阶段，可分别发生在线粒体基质、线粒体内膜上，根据题目信息可知，线粒体中ATP增多会使酶X被磷酸化而失活，从而导致CO2产生速率降低，B正确；据有氧呼吸第三阶段方程式可知，有氧呼吸过程产生的H2O中的O来自O2，C正确；图中①④过程为产生乳酸的无氧呼吸，该过程中葡萄糖分解后能量的去路为转化为热能散失、储存在ATP中和存留在乳酸中，D错误。]
2．(不定项)(2024·山东潍坊二模)葡萄糖氧化分解的第一阶段称为糖酵解，糖酵解产物丙酮酸的去向与生物的种类及生物体所处的环境条件密切相关。下图为丙酮酸进入线粒体，在酶的催化下生成乙酰辅酶A，参与柠檬酸循环的过程。下列说法正确的是( )
A．氨基酸可通过柠檬酸循环转化为脂肪
B．柠檬酸循环产生的NADH中的H只来源于有机物
C．柠檬酸循环不需要氧直接参与，因此该循环可在无氧条件下进行
D．血糖浓度升高，脂肪细胞内乙酰辅酶A进入柠檬酸循环的比例下降
AD [氨基酸通过脱氨基作用形成α-酮酸，可通过柠檬酸循环生成乙酰辅酶A，进而转化为脂肪，A正确；柠檬酸循环产生的NADH中的H来源于有机物和水，B错误；丙酮酸进入线粒体，在酶的催化下生成乙酰辅酶A，参与柠檬酸循环的过程，柠檬酸循环不需要氧直接参与，但不可在无氧条件下进行，C错误；血糖浓度升高、脂肪细胞内乙酰辅酶A进入柠檬酸循环的比例下降，进而促进脂肪的合成，D正确。]
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学科核心素养专训(二)
生命观念——物质与能量观
1．(2024·湖南师大附中模拟)视紫红质是人视杆细胞中的一种特殊感光物质，科研人员发现海洋细菌中也存在视紫红质，它利用光能将H＋泵出细胞，从而在H＋回流时产生能量，细菌可以利用这些能量生长，具体过程如图所示。下列叙述正确的是( )
2
4
1
3
题号
A．在细菌中，视紫红质将H＋泵出细胞与人体红细胞吸收葡萄糖进细胞的运输方式相同
B．视紫红质是一种H＋通道蛋白，ATP合成酶抑制剂可以抑制视紫红质对H＋的运输
C．含有视紫红质的细菌的胞外H＋浓度高于胞内H＋浓度
D．无光照条件时该细菌无法合成ATP
2
4
1
3
题号
√
C [视紫红质将H＋泵出细胞消耗光能且需要载体，是主动运输，人体红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，A错误；视紫红质作为载体蛋白利用光能主动运输H＋，在细胞内外建立质子浓度梯度，电化学势能驱动ATP合成酶合成ATP，ATP合成酶抑制剂抑制ATP的合成，而不能抑制视紫红质对H＋的主动运输，B错误；含有视紫红质的细菌，H＋从细胞外回流至细胞内时为协助扩散，说明其H＋细胞外浓度大于细胞内浓度，C正确；无光条件下，该细菌可通过呼吸作用合成ATP来实现供能，D错误。]
2
4
1
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题号
2．(2024·山东菏泽一模)下图是某绿藻适应水生环境、提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是( )
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1
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题号
√
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题号
3．(不定项)(2024·湖南长沙一中检测)癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。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的现象，称为“瓦堡效应”。肝癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
2
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1
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题号
注：NADH是一种氢的载体，也可用[H]表示。
A．过程①和③都能产生少量的ATP
B．“瓦堡效应”导致癌细胞消耗的葡萄糖越多，释放的能量越少
C．过程③产生的NAD＋对过程①具有促进作用
D．过程②会消耗过程①产生的NADH
2
4
1
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题号
√
√
CD [过程①表示细胞呼吸的第一阶段，能产生少量的ATP，过程③表示无氧呼吸的第二阶段，不产生ATP，A错误；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的现象，称为“瓦堡效应”，癌细胞消耗的葡萄糖越多，释放的能量也越多，B错误；过程③产生的NAD＋是过程①形成NADH的原料，对过程①具有促进作用，C正确；过程②表示丙酮酸彻底氧化分解形成CO2和H2O，表示有氧呼吸第二、三阶段，有氧呼吸第三阶段要消耗前两个阶段产生的NADH，因此过程②会消耗过程①产生的NADH，D正确。]
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4
1
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题号
4．(2024·山东潍坊一模)人工光合系统是指通过人工方法模拟光合作用生成有机物的技术，如图为一种将无机半导体与还原CO2的微生物催化剂相结合，利用太阳能高效还原CO2的人工光合系统。图中双极膜是特种离子交换膜，由一张阳膜和一张阴膜复合制成，可在直流电场的作用下，将复合层间的 H2O 解离为 H＋和OH－。生物阴极引入了特定的功能微生物
——嗜氢产甲烷菌，可将CO2转化为CH4
进一步利用。
2
4
1
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题号
(1)从发挥的作用看，光阳极相当于叶绿体中的____________。光阳极吸收光子并产生光生电子(e－)和“空穴”，“空穴”带______(填“正”或“负”) 电。
(2)生物阴极在人工光合系统中对 CO2起到了_____________的作用。自光照开始，整个系统的能量转换过程是_________________
_____________(用文字和箭头表示)。
2
4
1
3
题号
类囊体(基粒)
正
固定、还原
光能→电能→甲烷
中的化学能
(3)嗜氢产甲烷菌是专性厌氧菌，由此推测该系统中双极膜具有选择透过性，具体表现为___________________________________。
(4)该人工光合系统在生态学上的重要意义是__________________
____________________________________________(答两点即可)。
只允许H＋、OH－通过，不允许O2通过
消耗CO2有利于减
弱温室效应；制备清洁能源有利于减少空气污染
2
4
1
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题号
[解析] (1)由图可知，光阳极有氧气产生，光阳极相当于叶绿体中的类囊体(基粒)。由电子守恒可知，光阳极吸收光子并产生光生电子(e－)和“空穴”， “空穴”带正电。(2)生物阴极可将CO2转化为CH4，生物阴极在人工光合系统中对 CO2起到了固定、还原的作用。自光照开始，整个系统的能量转换过程是光能→电能→甲烷中的化学能。(3)嗜氢产甲烷菌是专性厌氧菌，有氧条件会抑制其增殖，光阳极有氧气产生，由此推测该系统中双极膜具有选择透过性，具体表现为只允许H＋、OH－通过，不允许O2通过。(4)该人工光合系统可将CO2转化为CH4，该人工光合系统在生态学上的重要意义是消耗CO2有利于减弱温室效应；制备清洁能源有利于减少空气污染。
2
4
1
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题号
(教师用书独具)
1．(2024·湖南长郡中学模拟)实验发现丙酮酸脱羧产生CO2需要酶X的催化，当ATP浓度较高时，酶X被磷酸化而失活；当丙酮酸浓度较高时，会降低酶X磷酸化程度从而保证此酶活性。如图为某动物体中与丙酮酸有关的部分化学反应，图中①～④表示不同过程。下列叙述错误的是( )
A．图中①过程为放能反应，此过程伴随着NADH与ATP的产生
B．图中②过程可发生在线粒体，线粒体中ATP增多会降低CO2产生速率
C．图中②过程产生的H2O中的O来自O2
D．经过①④过程葡萄糖中的能量的去路为转化为热能散失和储存在ATP中
√
D [图中①过程为细胞呼吸的第一阶段，该过程中葡萄糖分解成丙酮酸，会产生少量的NADH并释放少量能量，合成ATP，A正确；图中②过程为有氧呼吸的第二、第三阶段，可分别发生在线粒体基质、线粒体内膜上，根据题目信息可知，线粒体中ATP增多会使酶X被磷酸化而失活，从而导致CO2产生速率降低，B正确；据有氧呼吸第三阶段方程式可知，有氧呼吸过程产生的H2O中的O来自O2，C正确；图中①④过程为产生乳酸的无氧呼吸，该过程中葡萄糖分解后能量的去路为转化为热能散失、储存在ATP中和存留在乳酸中，D错误。]
2．(不定项)(2024·山东潍坊二模)葡萄糖氧化分解的第一阶段称为糖酵解，糖酵解产物丙酮酸的去向与生物的种类及生物体所处的环境条件密切相关。下图为丙酮酸进入线粒体，在酶的催化下生成乙酰辅酶A，参与柠檬酸环的过程。下列说法正确的是( )
A．氨基酸可通过柠檬酸循环转化为脂肪
B．柠檬酸循环产生的NADH中的H只来源于有机物
C．柠檬酸循环不需要氧直接参与，因此该循环可在无氧条件下进行
D．血糖浓度升高，脂肪细胞内乙酰辅酶A进入柠檬酸循环的比例下降
√
√
AD [氨基酸通过脱氨基作用形成α-酮酸，可通过柠檬酸循环生成乙酰辅酶A，进而转化为脂肪，A正确；柠檬酸循环产生的NADH中的H来源于有机物和水，B错误；丙酮酸进入线粒体，在酶的催化下生成乙酰辅酶A，参与柠檬酸循环的过程，柠檬酸循环不需要氧直接参与，但不可在无氧条件下进行，C错误；血糖浓度升高、脂肪细胞内乙酰辅酶A进入柠檬酸循环的比例下降，进而促进脂肪的合成，D正确。](二) 生命观念——物质与能量观
1．(2024·湖南师大附中模拟)视紫红质是人视杆细胞中的一种特殊感光物质，科研人员发现海洋细菌中也存在视紫红质，它利用光能将H＋泵出细胞，从而在H＋回流时产生能量，细菌可以利用这些能量生长，具体过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．在细菌中，视紫红质将H＋泵出细胞与人体红细胞吸收葡萄糖进细胞的运输方式相同
B．视紫红质是一种H＋通道蛋白，ATP合成酶抑制剂可以抑制视紫红质对H＋的运输
C．含有视紫红质的细菌的胞外H＋浓度高于胞内H＋浓度
D．无光照条件时该细菌无法合成ATP
2．(2024·山东菏泽一模)下图是某绿藻适应水生环境、提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是( )
A．可为图中生命活动提供ATP的生理过程有细胞呼吸和光合作用
B．图中的浓度大小为细胞外>细胞质基质>叶绿体
C．物质X为O2，通过提高有氧呼吸水平促进进入细胞质基质
D．在水光解产生H＋的作用下，可提高叶绿体内CO2水平，利于暗反应进行
3．(不定项)(2024·湖南长沙一中检测)癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。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的现象，称为“瓦堡效应”。肝癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
注：NADH是一种氢的载体，也可用[H]表示。
A．过程①和③都能产生少量的ATP
B．“瓦堡效应”导致癌细胞消耗的葡萄糖越多，释放的能量越少
C．过程③产生的NAD＋对过程①具有促进作用
D．过程②会消耗过程①产生的NADH
4．(2024·山东潍坊一模)人工光合系统是指通过人工方法模拟光合作用生成有机物的技术，如图为一种将无机半导体与还原CO2的微生物催化剂相结合，利用太阳能高效还原CO2的人工光合系统。图中双极膜是特种离子交换膜，由一张阳膜和一张阴膜复合制成，可在直流电场的作用下，将复合层间的 H2O 解离为 H＋和OH－。生物阴极引入了特定的功能微生物——嗜氢产甲烷菌，可将CO2转化为CH4进一步利用。
(1)从发挥的作用看，光阳极相当于叶绿体中的________。光阳极吸收光子并产生光生电子(e－)和“空穴”，“空穴”带________(填“正”或“负”) 电。
(2)生物阴极在人工光合系统中对 CO2起到了________的作用。自光照开始，整个系统的能量转换过程是__________________________________(用文字和箭头表示)。
(3)嗜氢产甲烷菌是专性厌氧菌，由此推测该系统中双极膜具有选择透过性，具体表现为____________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)该人工光合系统在生态学上的重要意义是
____________________________________________________________________
______________________________________________________(答两点即可)。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
