第五章 细胞的能量供应和利用--2027山东版高考生物学第一轮章节练(含答案）
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| 名称 | 第五章 细胞的能量供应和利用--2027山东版高考生物学第一轮章节练(含答案） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2026-01-27 00:00:00 | ||
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文档简介
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2027山东版高考生物学第一轮
第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
考法 实验设计与分析 T3、T4、T5、T8、T9
五年高考
1.★(2025黑吉辽蒙,1,2分)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
2.★(2025浙江6月选考,6,2分)血红素是血红蛋白的组成成分,其合成的简要过程如图所示,其中甲、乙和丙代表不同的物质,酶X能催化甲和乙转变为丙,“(-)”表示抑制作用。
下列叙述正确的是( )
A.酶X为甲和乙的活化提供了能量
B.与甲、乙结合后,酶X会发生不可逆的结构变化
C.血红素浓度过高会通过反馈调节抑制酶X的活性
D.随着甲和乙的浓度提高,酶X催化反应的速率不断提高
3.★★(2025江西,7,2分)芸香糖苷酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物生产槲皮素、柚皮素和橙皮素等活性物质,具有重要的应用前景。研究人员比较了芸香糖苷酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的酶学性质,部分结果如表。下列叙述正确的是( )
芸香糖苷酶 最适温度(℃) 最适pH
Ⅰ 50 4.0
Ⅱ 70 4.0
Ⅲ 40 6.0
A.酶Ⅰ的反应温度升高20 ℃,其他条件不变,酶Ⅰ与酶Ⅱ活性一致
B.三种酶在最适的温度和pH条件下,催化底物的活性相同
C.三种酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物,表明它们具有专一性
D.三种酶的空间结构会因环境温度和pH的改变而发生变化
4.★★(2025四川,10,3分)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖,有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下,测定不同浓度D-果糖的转化率(转化率=产物量/底物量×100%),其变化趋势如图。下列叙述正确的是 ( )
A.升高反应温度,可进一步提高D-果糖转化率
B.D-果糖的转化率越高,说明酶Y的活性越强
C.若将Co2+的浓度加倍,酶促反应速率也加倍
D.2 h时,三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
5.★★★(新情境·重新构建肽链以探究各段的功能)(2024广东,15,4分)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
三年模拟
6.★★(2025届临沂三模)植酸酶可以分解动物饲料中的天然有机磷,将磷酸残基从植酸上依次水解下来,有利于动物对饲料中天然磷的吸收,减少了集约化畜牧场粪便中磷对环境的污染。研究发现,可通过加入Mn2+提高植酸酶的活性。以下说法正确的是( )
A.酶的作用实质是降低化学反应的活化能,催化物质分解
B.植酸酶需在最适温度和最适pH条件下保存,尽可能缩短贮存期
C.植酸酶能够高效和专一地依次分离植酸分子中的磷酸残基
D.Mn2+通过与植酸酶结合改变其构象,从而提高植酸酶的活性
7.★★(2026届德州开学考)某生物兴趣小组为探究酶在反应过程中的作用及影响因素,利用甲图所示装置做了如下实验:在最适条件下,将浸过肝脏研磨液的大小相同的4片滤纸片放入15 mL质量分数为3%的H2O2溶液中,每隔2 min观察一次红色液滴的移动距离,然后根据数据绘制出乙图曲线。下列叙述正确的是( )
A.若将甲图装置中的滤纸片改为2片,反应终止后产生的气体量减少
B.若要乙图中的a向上移动,在不改变溶液浓度的条件下,可增加H2O2溶液的体积
C.若放入浸过煮熟肝脏研磨液的4片滤纸片,每隔2 min观察一次,红色液滴不移动
D.若甲图中的实验pH适当调高,则产生气体量为a mL的时间小于b
8.★★★(2026届日照开学考)麦角生物碱是脑细胞代谢改善药,EasC酶能催化药物前体物质合成麦角生物碱。EasC酶具有底物结合区域和催化区域,该酶通过催化区域生成的超氧阴离子传递至酶表面的底物结合区域,驱动已结合的药物前体物质完成转化过程。为探究EasC酶的催化特性,研究人员进行相关实验,结果如表(1~3组温度为37 ℃,其他条件均适宜)。下列叙述错误的是( )
组别 处理方式 麦角生物碱 生成速率(%)
1 对照 15.2
2 添加辅酶NADPH 15.0
3 添加超氧阴离子清除剂 2.8
4 高温处理(80 ℃) 0.5
A.EasC酶降低了药物前体转化反应所需的活化能
B.辅酶NADPH对EasC酶的催化作用无显著影响
C.超氧阴离子清除剂通过抑制底物结合降低酶活性
D.高温处理使EasC酶的空间结构改变导致其活性降低
9.★★★(不定项)(2025届日照二模)科研人员用甲~丁四个肽段设计纤维素酶,为研究这些肽段不同组合方式构建成的纤维素酶的活性,研究者制备了分别含W1~W4四种纤维素的凝胶。纤维素可被某种染料染成红色,但其分解产物不能被染色,实验结果如图所示。下列分析错误的是( )
A.肽段乙-丙-丁不影响肽段甲对W2的催化
B.肽段甲不影响肽段乙-丙-丁对W3、W4的催化活性
C.肽段丙-丁对肽段乙功能的影响与底物种类有关
D.肽段丁会影响该酶对底物W1、W2的催化活性
第2节 细胞的能量“货币”ATP
考法 磷酸化与去磷酸化 T4、T5、T8
五年高考
1.★(2025河北,1,2分)ATP是一种能为生命活动供能的化合物,下列过程不消耗ATP的是( )
A.肌肉的收缩
B.光合作用的暗反应
C.Ca2+载体蛋白的磷酸化
D.水的光解
2.★(2022浙江1月选考,3,2分)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )
A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键(特殊化学键)
C.在水解酶的作用下不断地合成和水解
D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
3.★★(2024全国甲,2,6分)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成。ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键(特殊化学键)。下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)
4.★★(2021湖南,5,2分)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
5.★★★(2024安徽,4,3分)在多细胞生物体的发育过程中,细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的,某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是( )
A.细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞内的相应受体
B.酶联受体是质膜上的蛋白质,具有识别、运输和催化作用
C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性
D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达,最终引起细胞定向分化
三年模拟
6.★(2026届名校联盟期中)核糖核苷酸还原酶(RNR)可将ATP中核糖的第二位碳原子上连接的羟基还原为氢,形成dATP。下列说法错误的是( )
A.dATP由腺苷和三个磷酸基团构成
B.dATP可作为DNA的合成原料之一
C.dATP和ATP均含有两个特殊的化学键
D.当细胞分裂旺盛时RNR的活性可能会增强
7.★★(2026届临沂期中)鸟苷三磷酸(GTP)的结构及功能与ATP类似。当细胞内Ca2+浓度升高时,Ca2+可与钙调蛋白CaM结合形成Ca2+/CaM复合物,进而激活鸟苷酸环化酶,催化GTP转变为环磷酸鸟苷(cGMP),参与细胞内信号转导。下列叙述正确的是( )
A.GTP由鸟苷、核糖和3个磷酸基团结合而成
B.GTP的水解伴随着细胞内某些吸能反应的进行
C.与Ca2+结合后,钙调蛋白CaM的空间结构未发生改变
D.Ca2+/CaM复合物降低了GTP转变为cGMP所需的活化能
8.★★(2026届名校联盟月考)蛋白质磷酸化是蛋白激酶将ATP水解,脱离下来的一个磷酸基团挟能量与蛋白质结合;去磷酸化则是由蛋白磷酸酶催化磷酸化蛋白质的磷酸酯键水解,使磷酸基团从蛋白质上移除。下列说法错误的是( )
A.检测蛋白质磷酸化和去磷酸化可用32P标记ATP中远离腺苷的磷酸基团
B.主动运输和协助扩散的载体蛋白分别具有蛋白激酶和蛋白磷酸酶功能
C.载体蛋白转运分子或离子时,其磷酸化导致自身构象发生改变
D.Ca2+的主动运输过程中,载体蛋白将Ca2+释放后发生去磷酸化
9.★★(2025届聊城三模)丙酮酸激酶是糖酵解过程(细胞呼吸第一阶段)中的限速酶之一,能够催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP生成丙酮酸和ATP。细胞中的ATP浓度较高时,ATP也能与该酶结合调控其活性,进而调节糖酵解速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.该酶主要存在于细胞的线粒体基质中
B.ATP与该酶结合时,该酶的活性可能减弱
C.ADP或ATP与该酶结合时不会引起该酶的空间结构发生改变
D.当机体处于运动状态时,肌细胞中ATP与该酶的结合加速
10.★★(2025届名校联盟联考)线粒体内膜上存在专门运输ATP和ADP的转运体(AAC),AAC能1∶1交换ADP和ATP,确保细胞正常代谢的能量需求。泡发过久的黑木耳会被椰毒假单胞杆菌污染,该细菌会分泌毒性极强的米酵菌酸,米酵菌酸可以竞争性地结合在AAC上,从而抑制ADP和ATP的交换,进而引发人体中毒。下列叙述正确的是( )
A.ADP转化为ATP是放能反应
B.AAC是一种通道蛋白,帮助ATP通过协助扩散出线粒体
C.椰毒假单胞杆菌会导致人体细胞因缺少能量而死亡
D.AAC在将ATP转入线粒体的同时将ADP转出线粒体
11.★★(2025届名校联盟期中)ATP荧光微生物检测技术可用于迅速检测微生物含量,该技术原理是:荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化下,与氧气发生化学反应,形成氧化荧光素并发出荧光,检测荧光值大小可反映微生物含量。下列说法正确的是( )
A.荧光素的氧化反应属于放能反应
B.ATP荧光微生物检测技术也可用于检测病毒含量
C.微生物代谢旺盛时,ATP合成速率要远大于ATP水解速率
D.该技术通过间接检测ATP的含量来反映微生物含量
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(2025山东,4,2分)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要 H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
2.★★(2025浙江6月选考,9,2分)某同学欲研究酵母菌的细胞呼吸方式,设置有氧组和无氧组,装置如图所示。已知有氧组装置内氧气量仅满足部分葡萄糖氧化分解。下列叙述正确的是( )
A.装置内有氧气或无氧气可作为实验的无关变量
B.有氧组和无氧组酵母菌细胞产生CO2的场所均为细胞质基质
C.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组均可检测到酒精
D.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组产生的CO2比值大于3∶1
3.★★(2020山东,2,2分)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
4.★★(2025河南,4,3分)甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分,因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
5.★★★(2024山东,2,2分)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
6.★★★(2022山东,4,2分)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是( )
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
7.★★★(2025甘肃,3,3分)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸,可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率,下列叙述正确的是( )
A.状态3呼吸不需要氧气参与
B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D.相比NADH,以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
8.★★★(2024安徽,3,3分)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时,ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时,两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性,进而调节细胞呼吸速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.在细胞质基质中,PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B.PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变而变性失活
C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快
9.★★★(2025陕晋青宁,8,3分)丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白(MPC)运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如图。下列叙述错误的是( )
A.MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加
B.丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变
C.线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率
D.线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高
三年模拟
10.★★(2026届潍坊开学考)如图是洋葱细胞局部亚显微结构图,其中①④是基质,②③分别是线粒体外膜和内膜。下列说法正确的是( )
A.①②③④处均可产生ATP
B.①处既可产生NADH也可消耗NADH
C.②③膜上含有许多种与有氧呼吸有关的酶
D.随着O2浓度下降,①与④处产生的CO2均会减少
11.★★(2026届临沂期中)有氧呼吸及无氧呼吸都需要NADH的参与。有氧时,电子传递给最终受体O2,此过程需消耗大量的NADH,细胞质基质中因缺乏NADH导致丙酮酸未能按无氧呼吸的方式被还原。下列叙述错误的是( )
A.有氧呼吸的电子传递链存在于线粒体内膜上
B.有氧呼吸过程产生的NADH中的氢可来自葡萄糖和水
C.人体无氧呼吸产生的乳酸可在肝脏中再次转化为葡萄糖
D.NADH参与O2和丙酮酸还原过程均可以合成ATP
12.★★(2025届日照三模)高强度间歇运动(HIIT)作为有氧运动与无氧运动有机融合的训练模式,在减脂成效方面与中等强度持续运动(MICT)持平。在运动后的恢复期,HIIT呼吸商(单位时间内细胞呼吸CO2释放量与O2吸收量的比值)比MICT低。下列说法错误的是( )
A.HIIT和MICT两种运动模式的呼吸商均为1
B.以葡萄糖为底物的有氧呼吸,在线粒体中消耗和产生水
C.以葡萄糖为底物的无氧呼吸,大部分能量仍在有机物中
D.运动后的恢复期HIIT的减脂效果比MICT减脂效果更佳
13.★★(不定项)(2026届部分学校联考)某同学用如图装置探究了酵母菌的细胞呼吸方式。下列叙述错误的是( )
A.若关闭通气阀,向培养液中加入葡萄糖、酵母菌的细胞质基质,无CO2产生
B.若打开通气阀,向培养液中加入丙酮酸、酵母菌的线粒体,无CO2产生
C.若关闭通气阀,向培养液中加入丙酮酸、酵母菌的细胞质基质,有CO2产生
D.若打开通气阀,向培养液中加入葡萄糖、酵母菌的线粒体,有CO2产生
14.★★(不定项)(2026届济南开学考)玉米根细胞中存在无氧呼吸生成乳酸和生成酒精两条代谢途径。长期水淹时,细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径,延缓细胞酸中毒。下列说法不正确的是( )
A.若消耗等量的丙酮酸,有氧呼吸产生的CO2量是丙酮酸产酒精途径的3倍
B.丙酮酸生成乳酸或酒精的过程中都产生了少量的ATP
C.等量的葡萄糖在线粒体中分解产生的能量比细胞质基质中多
D.玉米将丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径,是生物长期进化形成的一种适应
15.★★★(不定项)(2025届齐鲁联盟联考)人在剧烈运动时,骨骼肌细胞进行无氧呼吸产生乳酸,在剧烈运动后的恢复期,这些乳酸有三个去路:经血液循环到达肝脏细胞后,经糖异生途径产生丙酮酸、草酰乙酸(C4)、磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)等多种中间产物,并最终转变为葡萄糖;经丙酮酸、乙酰辅酶A途径转变为脂肪酸、胆固醇等物质;经丙酮酸、氨基转换途径生成丙氨酸等物质。下列说法正确的是( )
A.人在剧烈运动时所需的能量主要来自产乳酸的无氧呼吸过程
B.乳酸被彻底氧化产生能量的过程中有[H]的产生和消耗
C.肝脏细胞代谢需要的原料部分来自乳酸的转化
D.无法用14C标记的方法追踪糖异生途径各种产物的生成过程
16.★★★(不定项)(2025届日照三模)处于北极的一种金鱼肌细胞在长期进化过程中形成了一种“分解葡萄糖产生酒精(-80 ℃不结冰)”的奇异代谢过程,过程Ⅱ在肌肉细胞中进行,过程Ⅰ在其他细胞中进行,该金鱼代谢部分过程如图所示,①~④表示反应阶段。下列错误的是( )
A.过程①和过程②都发生在细胞质基质中,物质X是丙酮酸
B.过程②和过程④只能在极度缺氧环境中才会发生
C.过程①②③④均能生成ATP,其中过程①和过程③生成的ATP最多
D.金鱼体内发生由乳酸→物质X→酒精过程,可以缓解肌肉的酸胀乏力
微专题 糖酵解、三羧酸循环、呼吸电子传递和氧化磷酸化
五年高考
1.★★★(2021重庆,21,10分)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累,由此引发多种疾病。动物实验发现,给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液,可发生如图所示的代谢反应,从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题:
(1)呼吸链受损会导致 (填“有氧”或“无氧”)呼吸异常,代谢物X是 。
(2)过程⑤中酶B的名称为 ,使用它的原因是 。
(3)过程④将代谢物X消耗,对内环境稳态的作用和意义是 。
三年模拟
2.★★(2025届潍坊模拟)磷酸二羟丙酮(DHAP)既是糖酵解的中间产物,也可经糖异生产生葡萄糖。糖酵解时,DHAP可以经酶催化转化为丙酮酸并释放NADH,DHAP也可被还原为磷酸甘油参与脂肪的合成,此过程是可逆的。下列说法错误的是( )
A.糖酵解与糖异生共同维持糖类含量相对稳定
B.糖酵解过程中DHAP产生于线粒体基质
C.糖类经DHAP转化为脂肪时,氧元素比例会降低
D.脂肪向糖类的转化不如糖类向脂肪转化容易实现
3.★★★(2026届部分学校联考)呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”,如图为绿藻线粒体内膜结构及相关反应过程模式图。下列说法正确的是( )
A.图中a侧的pH高于b侧,以保证ATP的合成
B.图中ATP的产生过程伴随着吸能反应
C.有机物的氧化分解只发生在线粒体内膜上
D.有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气
4.★★★(不定项)(2025届聊城一模)寒冷促进褐色脂肪细胞中UCP1的表达,一方面UCP1与MCU结合激活MCU,促进Ca2+进入线粒体基质,促进TCA循环;另一方面H+通过UCP1时产热但不产ATP,过程如图。相关叙述正确的是( )
A.TCA循环除产生NADH外,还产生CO2等
B.参与电子传递链的NADH除来自线粒体基质外,还来自细胞质基质
C.寒冷条件下褐色脂肪细胞高表达UCP1,增加了产热,减少了ATP的合成
D.促进脂肪细胞中MCU-UCP1的形成,抑制线粒体摄取Ca2+,可治疗肥胖
第4节 细胞呼吸的影响因素及应用
考法 O2浓度对细胞呼吸的影响 T4、T5、T11
五年高考
1.★(2023湖南,5,2分)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是( )
A.干制降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,食品保存时间延长
B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖
C.低温保存可抑制微生物的生命活动,温度越低对食品保存越有利
D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并可破坏食品中的酶类
2.★★(2025湖北,7,2分)我国农学家贾思勰所著《齐民要术》记载:“凡五谷种子,浥郁则不生,生者亦寻死。”意思是种子如果受潮发霉就不会发芽,即使发芽也会很快死亡。下列叙述错误的是( )
A.农业生产中,种子储藏需要干燥的环境
B.种子受潮导致细胞内结合水比例升高,自由水比例降低,细胞代谢减弱
C.霉菌在种子上大量繁殖,消耗了种子的营养物质,不利于种子正常萌发
D.发霉过程中,微生物代谢产生的有害物质可能抑制种子萌发相关酶的活性
3.★★★(2023山东,4,2分)水淹时,玉米根细胞较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足,使液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径,延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是( )
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
4.★★★(不定项)(2024山东,16,3分)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( )
A.p点为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
5.★★★(不定项)(2023山东,17,3分)某种植株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
B.O2浓度为b时,该器官不进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
6.★★★(不定项)(2022山东,16,3分)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是( )
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
7.★★★(2024贵州,17,10分)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题:
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有 ;参与有氧呼吸的酶是 (选填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ;水淹第3 d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。
(3)若水淹3 d后排水,植株长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是 (答出2点即可)。
8.★★★★(2025安徽,16,11分)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。
(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: 。
说明:字母A~H表示一系列分子。
(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 。
(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 。
三年模拟
9.★★★(2025届泰安二模)将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发,每天定时取相同数量的萌发种子,一半直接烘干称重,另一半切取胚乳烘干称重,计算单粒的平均干重,结果如图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳,下列叙述正确的是( )
A.萌发过程中胚乳组织中的淀粉为种子萌发直接提供能量
B.种子萌发时胚乳中的营养物质,一部分转化为胚细胞组分,一部分用于呼吸作用
C.胚乳中营养物质向胚细胞组分的转化,在72~96小时速率最快
D.若120小时后给予适宜的光照,则萌发种子的干重将继续减少
10.★★★(不定项)(2026届泰安期中)科研人员想探究病毒性感染对细胞呼吸和ATP产生的影响,选择用某种病毒感染宿主细胞,培养一段时间后检测产生的乳酸和ATP的量,结果如图所示。下列分析正确的是( )
A.无论对照组还是实验组,细胞代谢产生的能量都主要用于ATP的合成
B.实验组乳酸含量较高,说明了细胞被病毒感染后无氧呼吸加强
C.据图可以推测,对照组的氧气消耗量大于实验组
D.人体感染病毒后会觉得肌肉酸痛、浑身无力,这与乳酸增加和ATP减少有关
11.★★★(不定项)(2025届日照三模)现将等量的甲、乙两个品种的小麦种子分别置于两个密闭、容积相同的棕色瓶内,各加入适量且等量的水。25 ℃条件下瓶内O2含量变化如图所示。据图分析正确的是( )
A.在O~t1期间,两种子的细胞呼吸均不释放CO2
B.在t1~t2期间,甲种子的细胞呼吸速率比乙种子快
C.在t1~t2期间,两种子有氧呼吸释放CO2的速率逐渐降低
D.t2之后,乙种子的细胞呼吸类型只有无氧呼吸
12.★★★(不定项)(2026届日照开学考)无氧阈是指在运动负荷递增过程中,人体由有氧代谢供能进入有氧和无氧代谢共同供能的转折点。此时无氧呼吸供能比例显著增加,血液中乳酸量急剧上升。如图为无训练经验人士和耐力运动员在运动强度增加时血液中乳酸量的变化。下列说法错误的是( )
A.骨骼肌细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖中大部分能量储存在乳酸中
B.LT1代表无氧阈,运动强度继续增大,无氧和有氧呼吸共同供能
C.运动强度低于50%时,人体消耗的O2量小于产生的CO2量
D.通过专业训练,跑步者能够提高无氧阈所对应的运动强度
第5节 捕获光能的色素和光合作用的原理
考法 环境改变时,短时间内各物质含量变化的分析 T3、T7、T9
五年高考
1.★(2025山东,13,2分)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”,下列说法错误的是 ( )
A.应使用干燥的定性滤纸
B.绿叶需烘干后再提取色素
C.重复画线前需等待滤液细线干燥
D.无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
2.★★(2025黑吉辽蒙,10,2分)黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如图。其他条件均适宜,下列叙述正确的是( )
A.ATP、ADP和Pi通过NTT时,无需与NTT结合
B.NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C.图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D.光照充足,NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
3.★★★(2020山东,21,9分)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。
4.★★★(2024河北,19,10分)高原地区蓝光和紫外光较强,常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响,研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率,以及覆膜后幼苗光合色素的含量,结果如图、表所示。
覆膜处理 叶绿素含量 (mg/g) 类胡萝卜素 含量(mg/g)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
、回答下列问题:
(1)如图所示,三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异,其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应,进而使暗反应阶段的C3还原转化为 和 。与白膜覆盖相比,蓝膜和绿膜透过的 较少,可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时,可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是 。
(3)研究表明,覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果,其原因为 (答出两点即可)。
5.★★★★(2025北京,18,12分)植物的光合作用效率与叶绿体的发育(形态结构建成)密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控,以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。
(1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定,其BG基因功能缺失,命名为bg。图1是使用 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比,可见突变体基粒(“[”所示)中的 增多。
(2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录,BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk(叶绿素含量降低)及双突变体bggk。对三种突变体进行观察,发现双突变体的表型与突变体 相同,由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。
(3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制,将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后,再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段,反应一段时间后,经电泳检测DNA所在位置,结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是 。
(4)基于突变体bg的表型,从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义。
三年模拟
6.★★(2026届德州期中)以农业废弃物为原料合成的碳量子点可将紫外光、绿光转换为红光,并能为光合电子传递链补充电子,从而使蓝细菌的CO2固定率提高了2.4倍。下列说法正确的是( )
A.碳量子点对紫外光、绿光的转换可增强类胡萝卜素的光能吸收效率
B.碳量子点补充的电子可促进NADPH生成,从而为C3还原提供能量和还原剂
C.CO2固定率的提高会使蓝细菌中C3的生成速率始终大于C5的生成速率
D.碳量子点可镶嵌在叶绿体的类囊体薄膜上,参与蓝细菌的光合作用
7.★★(不定项)(2026届省实验中学期中)资料1:1937年,植物学家希尔发现,将叶绿体分离后置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中制备成叶绿体悬浮液,若在试管中加入适当的“电子受体”,给予叶绿体一定强度的光照,在没有CO2时就能放出O2,同时电子受体被还原。
资料2:在希尔反应的基础上,D.Arnon又发现,处于光下的叶绿体在不供给CO2时,既能积累还原态电子受体也能积累ATP;若撤去光照,供给CO2,则还原态电子受体和ATP被消耗,并有有机物(CH2O)产生。根据以上资料分析,下列叙述错误的是( )
A.希尔实验中配制叶绿体悬浮液时,加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是提供能量
B.希尔反应研究了叶绿体中光反应阶段的部分变化,加入的“电子受体”是NADPH
C.D.Arnon的实验说明(CH2O)的生成可以不需要光,但需要CO2、ATP、还原剂等
D.若向叶绿体悬浮液中加入C3且提供光照、不提供CO2,则短时间内ATP会积累
8.★★★(2026届九五高中协作体开学考)植物光合产物的运输会对光合作用强度产生较大的影响。为探究柑橘光合作用强度和光合产物的运输情况,研究人员利用14C标记的CO2进行相关实验,两周后测得的部分实验数据如表所示,其中A组留果处理,B组去果处理。
组 别 净光合 速率 (μmol· m-2· s-1) 气孔开放 程度 (mmol· m-2· s-1) 叶的相对 放射性强 度(%) 根的相对 放射性强 度(%) 果实的相 对放射性 强度(%)
A 组 4.3 41.4 27.1 15.4 38.6
B 组 2.8 29.7 48.2 20.8
(1)本实验采用14CO2进行实验的原因是 。柑橘进行光合作用过程中,CO2被固定生成C3,C3在 的作用下生成糖类等有机物。
(2)分析实验数据可知,柑橘光合作用的产物主要积累在 中。与A组相比,B组柑橘的净光合速率较低,从光合产物的运输角度分析,原因可能是 。
(3)研究发现,叶肉细胞的光合产物主要以蔗糖的形式进行长距离运输,与葡萄糖相比,其优点是 。为了验证光合产物以蔗糖的形式运输,研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入马铃薯,该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上,推测所得马铃薯块茎的大小变化是 (填“变大”“变小”或“基本不变”)。
9.★★★(2025届泰安四模)光合作用不仅是水稻生长发育的基础,也是产量的决定因素。光照、无机盐等影响光合作用强度,进而影响作物产量。研究发现水稻磷酸转运蛋白SPDT和OsPHO1;2通过茎节将Pi分配的偏向性不同(用箭头粗细表示),从而影响其籽粒灌浆,其主要影响机制如图所示。图中TP代表磷酸丙糖,磷酸丙糖转运体TPT反向交换转运Pi和TP。
(1)图中TPT所在的膜是 (填“叶绿体膜”或“类囊体膜”),蛋白质磷酸化后应是作为 (填“酶”或“反应物”)参与乙过程。水稻在适宜反应条件下,用白光照射一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光照射,短时间内C3化合物含量将 (填“增加”“减少”或“不变”)。
(2)甲过程所处的光合作用阶段发生的能量变化是 。从功能上可视为磷酸转运蛋白的有 。
(3)据图分析,若叶肉细胞细胞质基质中Pi不足将直接导致叶绿体中 含量下降,进而使暗反应减弱,从而影响作物籽粒灌浆。若要通过提高叶肉细胞的Pi含量使水稻增产,可提高 基因的表达量。
(4)海水稻普遍生长在海边滩涂地区,具有抗涝、抗盐碱等能力,比普通水稻具有更强的生存竞争能力,但海水稻耐受高盐胁迫的能力也是有限的,研究发现叶面喷施油菜素内酯(EBR)能在一定程度上缓解因高盐胁迫引起的海水稻光合速率降低。请设计实验,对该研究结论进行验证,简要写出实验思路: 。(实验以150 mmol/L NaCl溶液为高盐胁迫;对光合速率的测量方法不作具体要求)
第6节 光合作用的影响因素及应用
考法 光合作用的影响因素的原因分析 T3、T4、T5
五年高考
1.★★(2024北京,4,2分)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验,测定单位时间单位叶面积的氧气释放量,结果如图所示。若想提高X,可采取的做法是( )
A.增加叶片周围环境CO2浓度
B.将叶片置于4 ℃的冷室中
C.给光源加滤光片改变光的颜色
D.移动冷光源缩短与叶片的距离
2.★★★(不定项)(2025山东,16,3分)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
3.★★★(2025黑吉辽蒙,21,11分)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(如图)和产量潜力。回答下列问题。
注:光照强度在曲线②和③中为n,在曲线①中为n×120%。
(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300 μmol·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。
4.★★★★(2024山东,21,9分)从开花至籽粒成熟,小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比,某突变体叶片变黄的速度慢,籽粒淀粉含量低。研究发现,该突变体内细胞分裂素合成异常,进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性,而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示,开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示,其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂,KT为细胞分裂素类植物生长调节剂,气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度 (μmol CO2·mol-1) 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度 (mol H2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
(1)光反应在类囊体上进行,生成可供暗反应利用的物质有 。结合细胞分裂素的作用,据图分析,与野生型相比,开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是 。
(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析,与野生型相比,开花14天后突变体的光饱和点 (填“高”或“低”),理由是 。
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析,突变体籽粒淀粉含量低的原因是 。
5.★★★★(新情境·光影响植物的不同通路)(2025广东,18,11分)我国科学家以不同植物为材料,在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线(图a);比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异(图b),鉴定到突变体发生了PIL15基因的功能缺失,并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。
回答下列问题:
(1)图a中,当胞间CO2浓度在900~1 200 μmol·mol-1范围时,红光下光合速率的限制因子是 ,推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。
(2)图b中,突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近,推测其原因是 。
(3)归纳上述两个研究内容,总结出光影响植物的两条通路(图c)。通路1中,①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路,并在箭头旁用“(+)”或“(-)”标注前后两者间的作用,(+)表示正相关,(-)表示负相关。
(4)根据图c中相关信息,概括出植物利用光的方式: 。
三年模拟
6.★★(2026届省实验中学一诊)生物实验中经常用到定性分析和定量分析,前者是确定研究对象是否具有某种性质或某种关系,后者是研究观察对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用的实验表述错误的是 ( )
A.“探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析不同光照强度下的光合作用速率
B.“探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中可以用CO2吸收量作为观测指标
C.“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预处理实验来定量分析实验条件
D.“光合作用的探究历程”中的实验主要是定量分析,以探究光合作用的条件、原料和产物等
7.★★(2025届山师附中月考)研究者在温度、湿度适宜,CO2供给充足的条件下测定了杨树植株在不同光照强度下的净光合速率和气孔开放程度,结果如图。下列说法正确的是( )
A.光照强度在0~500 lx时,杨树有机物积累速率最快
B.当光照强度超过2 000 lx时,杨树叶肉细胞实际光合速率约为27 μmol·m-2·s-1
C.当光照强度超过2 000 lx时,限制净光合速率上升的原因可能是光合色素和酶的数量
D.杨树叶肉细胞的气孔开放程度始终与光照强度呈正相关
8.★★(不定项)(新情境·光极限和CO2极限)(2026届临沂期中)光极限是指光合作用吸收CO2量随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。CO2极限是指光合作用吸收CO2量不再随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。研究表明热带树木的光合机制开始失效的临界温度平均约为46.7 ℃。下列相关叙述错误的是( )
A.在光极限范围内,随着光吸收的增加光合速率也增大
B.CO2极限时比极限前单位时间内叶肉细胞合成的ATP、NADPH增加
C.CO2极限时限制光合速率的环境因素主要有CO2浓度和温度
D.热带树木达到光合机制开始失效的临界平均温度前光合速率不断增加
9.★★★★(融合考·植物激素+光合作用综合考查)(2026届名校联盟期中)以水稻油菜素内酯(BR)合成缺陷型突变株Fn189及野生型Tz65为材料,在大田条件下进行试验,探究BR对水稻光合作用相关生理指标和水稻产量的影响,实验结果如图、表所示。已知SS是水稻叶肉细胞中分解蔗糖的关键酶,Rubisco是卡尔文循环中固定二氧化碳的酶。
材料 有效穗数 每穗粒数 千粒重(g)
Tz65 504.0 96.73 26.56
Fn189 381.0 106.4 16.97
(1)光合作用产物葡萄糖的积累会降低光合作用速率,一部分葡萄糖合成淀粉,另一部分合成蔗糖,二者中可以进入筛管通过韧皮部运输到植株各处的是 ,在植物体内糖类中与该物质同类型的物质还有 。
(2)本实验采用了自变量控制中的 (填科学方法),据图分析,突变株Fn189光合作用强度 (填“增强”或“减弱”),依据是 。
(3)据表分析,突变株Fn189产量相对较 (填“高”或“低”),若要进一步确认BR对水稻产量的影响,可利用突变株Fn189补充一个实验组。该实验组简要设计思路及检测指标是 。
第7节 光合作用与细胞呼吸的综合
考法 光合速率和呼吸速率综合 T2、T5、T7、T8
五年高考
1.★(2025河北,4,2分)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较,下列叙述错误的是( )
A.类囊体膜上消耗H2O,而线粒体基质中生成H2O
B.叶绿体基质中消耗CO2,而线粒体基质中生成CO2
C.类囊体膜上生成O2,而线粒体内膜上消耗O2
D.叶绿体基质中合成有机物,而线粒体基质中分解有机物
2.★★(2023北京,3,2分)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( )
A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
3.★★(2023湖北,11,2分)高温是制约世界粮食安全的因素之一,高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃,水稻、小麦等作物减产3%~8%。关于高温下作物减产的原因,下列叙述错误的是( )
A.呼吸作用变强,消耗大量养分
B.光合作用强度减弱,有机物合成减少
C.蒸腾作用增强,植物易失水发生萎蔫
D.叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少
4.★★(不定项)(2021山东,16,3分)关于细胞中的H2O和O2,下列说法正确的是( )
A.由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生
B.有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O
C.植物细胞产生的O2只能来自光合作用
D.光合作用产生的O2中的氧元素只能来自H2O
5.★★★(2025河南,17,10分)光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响,将作物分组处理一段时间后,结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。
回答下列问题:
(1)光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。
(2)上述实验需控制变量,为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述 组(填组别)进行对比分析,该实验中的无关变量有 (答出2点即可)。
(3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系),④组的总光合速率 (填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率,判断依据是 。
三年模拟
6.★★(2026届名校联盟月考)呼吸作用和光合作用是生物能量转换的核心生理过程,在线粒体和叶绿体的生物膜上都存在一系列电子载体(传递电子)组成的电子传递链。电子传递过程中释放的能量用于运输H+从而建立起跨膜的H+浓度梯度,膜两侧的H+浓度梯度驱动ATP合酶合成ATP,相关过程如图(“”表示电子传递)。关于呼吸、光合的电子传递链,下列说法正确的是( )
A.图1、2的生物膜分别是线粒体内膜、叶绿体内膜
B.图1和图2的最终电子受体分别为O2、NADP+
C.图示两过程均发生化学能转换为电能
D.合成的ATP均能用于生物体的各项生命活动
7.★★★(不定项)(2026届德州期中)为探究氮磷钾肥对玉米生理特性的影响,科研人员进行实验,结果如表所示。下列说法错误的是( )
施肥 方案 叶绿素 含量 (mg/g) 气孔 导度 (mmol· m-2· s-1) 胞间CO2 浓度 (μmol/ mol) 净光合 速率 (μmol· m-2· s-1) 呼吸 速率 (μmol· m-2· s-1)
①不施 氮磷钾 1.9±0.12 152±8.5 381±12.3 8.0 2.5
②施加 氮磷钾 3.8±0.15 285±10.2 322±9.8 22.0 4.0
A.①的净光合速率低与叶绿素含量不足有关,与CO2供应无关
B.②的净光合速率是①的2.75倍,因此②的光合速率也为①的2.75倍
C.②中高叶绿素含量和高CO2吸收、利用是净光合速率高的重要原因
D.若低温使②中玉米呼吸速率骤降至①水平,其净光合速率一定会上升
8.★★★★(2026届潍坊开学考)为研究苹果酸对桑树光合作用的影响,研究人员利用不同浓度苹果酸对桑树进行喷施处理,测定其光合指标如表,已知喷施苹果酸对细胞呼吸速率无影响。
苹果酸 浓度 (g·L-1) 叶绿素 含量 (mg·g-1) 净光合速 率(μmol· m-2·s-1) 气孔导度 (mmol· m-2·s-1) 胞间CO2浓 度(μmol· m-2·s-1)
0 32.1 3.5 0.08 207.2
1 34.3 4.1 0.14 186.1
2 38.5 6.2 0.21 157.4
3 41.1 8.2 0.32 145.6
4 36.4 5.3 0.16 170.1
(1)光合作用过程中,光反应的产物有 ,其中 是接受H+和电子后生成的。
(2)光补偿点是植物体光合速率与呼吸速率相等时的光照强度,与未喷施苹果酸相比,喷施2 g·L-1苹果酸组桑树光补偿点会 (填“升高”“降低”或“不变”),从叶绿素含量变化角度分析,原因是 。
(3)与未喷施苹果酸相比,喷施3 g·L-1苹果酸组的气孔导度较高,但胞间CO2浓度较低,原因是 。喷施4 g·L-1苹果酸组 (填“能”或“不能”)说明高浓度苹果酸抑制了光合作用,判断依据是 。
微专题 光系统、光合电子传递与光抑制、光呼吸
五年高考
1.★★(2021重庆,6,2分)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用,最少要穿过4层膜
B.NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH
C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D.电子(e-)的有序传递是完成光能转换的重要环节
2.★★★(2025山东,21,9分)高光强环境下,植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤,引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长,其部分光合过程如图所示。
(1)叶绿体膜的基本支架是 ;叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ,扩展了受光面积。
(2)据图分析,生成NADPH所需的电子源于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向,用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后,以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时,能进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、 。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中,在适宜光照条件下继续培养,绿藻产生的带18O标记的气体有 。
(3)据图分析,通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。
3.★★★★(2023山东,21,10分)当植物吸收的光能过多时,过剩的光能会对光反应阶段的 PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤,使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散,减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能:①修复损伤的PSⅡ;②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同,且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(1)该实验的自变量为 。该实验的无关变量中,影响光合作用强度的主要环境因素有 (答出2个因素即可)。
(2)根据本实验, (填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱,理由是 。
(3)据图分析,与野生型相比,强光照射下突变体中流向光合作用的能量 (填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型,根据本实验推测,原因是 。
4.★★★★(2022山东,21,8分)强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理,如表所示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实验结果如图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是 。
(2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 、 (答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是 。
(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制 (填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过 发挥作用。
5.★★★★(2021山东,21,8分)光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见表。光合作用强度用固定的CO2量表示,SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
SoBS浓度(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600
光合作用强度(CO2 μmol·m-2·s-1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸强度(CO2 μmol·m-2·s-1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是 。
(2)与未喷施SoBS溶液相比,喷施100 mg/L SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填:“高”或“低”),据表分析,原因是 。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度, 据表分析,应在 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
三年模拟
6.★★★(2026届山师附中阶段测)叶绿体中R酶既能催化CO2固定,也能催化C5与O2反应,CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点;线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸,如图(a)。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响,研究者以野生型植株W为参照,构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S,实验结果如图(b)。回答下列问题。
(1)R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ,产物C3在光反应生成的 参与下合成糖类等有机物。
(2)植物保卫细胞吸水,气孔开度增大。由图(a)(b)可知,相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高,叶片的净光合速率高于植株W,原因是 。
(3)保持环境中CO2浓度不变,当O2浓度从21%升高到40%时,植株S的净光合速率 (填“增大”或“减小”);相较于植株W,植株S的净光合速率变化幅度 (填“大”“小”或“无法判断”)。
(4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响,还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果 。
7.★★★★(2025届名校联考)强光条件下,光合器官所吸收的光能超过光合作用所能利用的能力时,叶绿素分子吸收光能后会转变为3chl(单线激发态叶绿素),3chl与O2反应生成有害的1O2(单线态氧),攻击叶绿素和PSⅡ反应中心的D1蛋白(叶绿体内合成),从而损伤光合结构。类胡萝卜素可快速淬灭3chl,也可以直接清除1O2。图为拟南芥叶肉细胞类囊体膜上发生的光反应示意图,PQ、Cyt b6f、PC、Fd是运输电子的相关蛋白质,PQ在运输电子的同时还可以运输H+;表为正常拟南芥和突变体拟南芥绿叶中色素相对含量(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示不同色素带),据图回答下列问题:
表 各种色素的相对含量
相对含量 色素Ⅰ 色素Ⅱ 色素Ⅲ 色素Ⅳ
正常拟南芥 100 100 100 100
突变体拟南芥 99 102 5 3
(1)图中,A侧是 (填写“类囊体腔”或“叶绿体基质”),电子传递最终受体是 ,其接受电子后生成的产物可以为暗反应中 过程提供能量。
(2)单线态氧等氧化物质在任何光照条件下都可产生,但一般不会对光合器官造成氧化伤害,而强光下它们却损伤光合结构,从其产生和消耗的角度考虑可能的原因是 。
(3)研究发现强光导致光抑制时,突变体拟南芥植株光合速率下降更快,由此判断表中属于类胡萝卜素的是 。与正常拟南芥相比,突变体拟南芥的光饱和点 (填写“更高”或“更低”或“不能确定”),原因是 。
(4)D1蛋白是构成PSⅡ(光系统Ⅱ)的核心蛋白,强光时易受破坏,研究表明,当强光下PSⅡ和线性电子传递被抑制时,Fd可以将电子传给PQ形成闭合的电子传递循环以适应强光胁迫。从D1蛋白合成角度考虑环式电子传递存在的意义有 。
8.★★★★(2026届百校大联考)光照过强,植物吸收的光能超过光合作用所能利用的能量时会引起光能转化效率下降,这种现象称为光抑制。光抑制主要发生在光系统PSⅡ(由蛋白质和光合色素组成的复合物,其中D1蛋白是核心蛋白),光合作用部分过程及光抑制机制如图1所示。研究人员提出了“非基因方式电子引流”的策略,如利用能接收电子的人工电子梭(铁氰化钾)来有效解除某种藻类的光抑制现象,相关实验研究结果如图2所示。回答下列问题:
(1)光系统PSⅡ分布在叶绿体的 (填具体结构)上,产物之一NADPH的作用是 。
(2)当光照过强时,PSⅡ会产生大量的 ,该物质与O2结合形成的、H2O2等活性氧物质会破坏D1蛋白,使光合速率下降。植物体在长期的进化过程中能通过调整自身生理结构或者调节光能在叶片上的去向进行自我保护。据此推测,植物体避免光抑制的具体措施可能有 (答出2点)。
(3)据图2可知,光照强度由I1增加到I2的过程中,对照组藻类的光能转化效率 (填“下降”“不变”或“上升”),理由是 。
(4)结合题干及图可知,当光照强度过大时,加入铁氰化钾能够有效解除光抑制,原因是 。
9.★★★★(2026届泰安期中)叶绿体依靠光系统将光能转换为电能。光系统主要包括光系统Ⅱ(PSⅡ)、质体醌(PQ)、细胞色素b6f(Cyt b6f)和光系统Ⅰ(PSⅠ),光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递,电子传递方式主要有线性电子传递和环式电子传递两种。
(1)在叶绿体内部巨大的膜表面分布着许多 ,在 有许多进行光合作用所必需的酶,这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
(2)据图分析,在PSⅡ处水分解为氧气和H+,在膜两侧建立H+梯度,并且释放出电子,电子经传递最终可用于 ,该过程中还会通过 进一步提高膜两侧的H+浓度差,用于推动ATP的合成。
(3)玉米等植物在强光条件下NADP+不足、NADPH积累时,PSⅠ将电子通过质体醌(PQ)传递给Cyt b6f形成环式电子传递。此时,仅由PSⅠ推动的环式电子传递被激活,这使得NADPH的生成量 ,同时形成跨膜质子(H+)梯度,光反应产生的ATP与NADPH的比值 (选填“上升”或“下降”或“基本不变”),从而避免电子在PSⅠ处积累对其造成的损伤。
(4)百草枯(除草剂)是PQ的类似物,可接收来自PSⅡ反应中心的电子,阻止电子传递到细胞色素b6f,抑制H+的运输。经一系列反应生成各种活性氧,大量活性氧攻击生物膜使细胞死亡。从电子传递角度分析使用百草枯后叶绿体ATP含量可能变化的原因 。为了保证其除草效果,应选择的天气状况是 (填“晴天”或“阴天”)。
微专题 CO2浓缩机制
五年高考
1.★★★(2021天津,15,10分)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。
(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制,如图所示。
据图分析,CO2依次以 和 方式通过细胞膜和光合片层膜。
蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度,从而通过促进 和抑制 提高光合效率。
(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的 中观察到羧化体。
(3)研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HC和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用,理论上该转基因植株暗反应水平应 ,光反应水平应 ,从而提高光合速率。
三年模拟
2.★★★★(2026届省实验中学一诊)小麦、水稻等大多数植物,在暗反应阶段,CO2被C5固定以后形成C3,进而被还原成(CH2O),这类植物称为C3植物。玉米、甘蔗等原产在热带的植物,CO2中的碳首先转移到草酰乙酸(C4)中,然后转移到C3中,这类植物称为C4植物,其固定CO2的途径如图1所示。芦荟、仙人掌等植物白天气孔关闭,夜间气孔开放,这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径,如图2所示,这类植物称为CAM植物。(注:PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强)
(1)C4植物中固定CO2的酶是 ,最初固定CO2的物质是 。
(2)C4植物的光反应发生在 细胞。在炎热干旱夏季的中午,C4植物的CO2补偿点 (填“大于”“等于”或“小于”)C3植物。
(3)CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于 过程,白天其叶肉细胞能产生ATP的场所是 。
(4)暗反应中RuBP羧化酶在CO2浓度高时催化RuBP固定CO2合成有机物;在CO2浓度低时催化RuBP与O2进行光呼吸,分解有机物。环境条件相同的情况下,分别测量单位时间内C3植物和C4植物干物质的积累量,发现C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍,据题意推测原因是 。(至少答出两点,不考虑呼吸作用的影响)
微专题 影响气孔开闭的多种因素
五年高考
1.★★★(2024甘肃,17,11分)类胡萝卜素不仅参与光合作用,还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体,其种子大部分为黄色,少部分呈白色,白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定,白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1),纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m-2·s-1)下培养一周,提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量,结果如图所示。回答下列问题。
(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ,加入少许碳酸钙可以 。
(2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高,其原因是 。
(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子,因为 。
(4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关,本研究中支持此结论的证据有:①纯合体种子为白色;② 。
(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷,X最可能是 。
若以上推断合理,则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量,但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设,请完成相关的实验设计:
①植物培养和处理:取野生型和纯合突变体种子,萌发后在 条件下培养一周,然后将野生型植株均分为A、B两组,将突变体植株均分为C、D两组,A、C组为对照,B、D组干旱处理4小时。
②测量指标:每组取3~5株植物的叶片,在显微镜下观察、测量并记录各组的 。
③预期结果: 。
2.★★★★(2023江苏,19,12分)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题:
(1)光照下,光驱动产生的NADPH主要出现在 (从①~④中选填);NADPH可用于CO2固定产物的还原,其场所有 (从①~④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、 (填写2种)等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP,产生ATP的场所有 (从①~④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP,PEP再转化为 进入线粒体,经过TCA循环产生的 最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开,其机理是蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵出膜外,形成跨膜的 ,驱动细胞吸收K+等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降(溶质浓度提高),导致保卫细胞 ,促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关,为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系,对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究,其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有 。
A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
三年模拟
3.★★★(2025届省实验中学二模)气孔由具有特定结构的保卫细胞构成,气孔导度(气孔开放的程度)直接影响水稻的蒸腾作用和光合作用,进一步影响水稻的抗旱能力和产量。红光能促进水稻气孔的开放,为研究其机理,研究者利用野生型(WT)和OsPIL15基因敲除的水稻(KO),设计并开展了相关实验,部分结果如图所示。已知OsAB15基因是脱落酸信号传导的关键基因。回答下列问题:
(1)保卫细胞的叶绿体中 (填色素名称)对红光有较高的吸收峰值,红光照射下保卫细胞光合作用制造的糖类较多,细胞吸水膨胀使得气孔打开。
(2)从光调节植物生长发育的机理分析,红光促进气孔开放的可能机理是:①为光合作用合成糖类提供更多能量;②作为 影响OsPIL15蛋白的含量。实验一的结果表明,红光促进气孔开放的主要机理 (填“是”或“不是”)①,理由是 。
(3)为进一步探究OsPIL15蛋白调控气孔开闭的机理,研究者作出假设并进行实验验证。
①假设一:OsPIL15蛋白通过 ,从而促进气孔开放。为验证该假设进行了实验二。
②假设二:OsPIL15蛋白通过影响OsAB15基因的表达,从而促进气孔开放。为验证该假设进行了实验三。
③根据实验结果,推测红光促进气孔开放的主要机理是 。
(4)研究发现OsPIL15基因过表达的水稻(OX)籽粒产量和WT无明显差异,培育OX品种的意义是 。
第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
考法 实验设计与分析 T3、T4、T5、T8、T9
五年高考
1.★(2025黑吉辽蒙,1,2分)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
2.★(2025浙江6月选考,6,2分)血红素是血红蛋白的组成成分,其合成的简要过程如图所示,其中甲、乙和丙代表不同的物质,酶X能催化甲和乙转变为丙,“(-)”表示抑制作用。
下列叙述正确的是( )
A.酶X为甲和乙的活化提供了能量
B.与甲、乙结合后,酶X会发生不可逆的结构变化
C.血红素浓度过高会通过反馈调节抑制酶X的活性
D.随着甲和乙的浓度提高,酶X催化反应的速率不断提高
答案 C
3.★★(2025江西,7,2分)芸香糖苷酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物生产槲皮素、柚皮素和橙皮素等活性物质,具有重要的应用前景。研究人员比较了芸香糖苷酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的酶学性质,部分结果如表。下列叙述正确的是( )
芸香糖苷酶 最适温度(℃) 最适pH
Ⅰ 50 4.0
Ⅱ 70 4.0
Ⅲ 40 6.0
A.酶Ⅰ的反应温度升高20 ℃,其他条件不变,酶Ⅰ与酶Ⅱ活性一致
B.三种酶在最适的温度和pH条件下,催化底物的活性相同
C.三种酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物,表明它们具有专一性
D.三种酶的空间结构会因环境温度和pH的改变而发生变化
答案 D
4.★★(2025四川,10,3分)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖,有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下,测定不同浓度D-果糖的转化率(转化率=产物量/底物量×100%),其变化趋势如图。下列叙述正确的是 ( )
A.升高反应温度,可进一步提高D-果糖转化率
B.D-果糖的转化率越高,说明酶Y的活性越强
C.若将Co2+的浓度加倍,酶促反应速率也加倍
D.2 h时,三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
答案 D
5.★★★(新情境·重新构建肽链以探究各段的功能)(2024广东,15,4分)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
答案 B
三年模拟
6.★★(2025届临沂三模)植酸酶可以分解动物饲料中的天然有机磷,将磷酸残基从植酸上依次水解下来,有利于动物对饲料中天然磷的吸收,减少了集约化畜牧场粪便中磷对环境的污染。研究发现,可通过加入Mn2+提高植酸酶的活性。以下说法正确的是( )
A.酶的作用实质是降低化学反应的活化能,催化物质分解
B.植酸酶需在最适温度和最适pH条件下保存,尽可能缩短贮存期
C.植酸酶能够高效和专一地依次分离植酸分子中的磷酸残基
D.Mn2+通过与植酸酶结合改变其构象,从而提高植酸酶的活性
答案 C
7.★★(2026届德州开学考)某生物兴趣小组为探究酶在反应过程中的作用及影响因素,利用甲图所示装置做了如下实验:在最适条件下,将浸过肝脏研磨液的大小相同的4片滤纸片放入15 mL质量分数为3%的H2O2溶液中,每隔2 min观察一次红色液滴的移动距离,然后根据数据绘制出乙图曲线。下列叙述正确的是( )
A.若将甲图装置中的滤纸片改为2片,反应终止后产生的气体量减少
B.若要乙图中的a向上移动,在不改变溶液浓度的条件下,可增加H2O2溶液的体积
C.若放入浸过煮熟肝脏研磨液的4片滤纸片,每隔2 min观察一次,红色液滴不移动
D.若甲图中的实验pH适当调高,则产生气体量为a mL的时间小于b
答案 B
8.★★★(2026届日照开学考)麦角生物碱是脑细胞代谢改善药,EasC酶能催化药物前体物质合成麦角生物碱。EasC酶具有底物结合区域和催化区域,该酶通过催化区域生成的超氧阴离子传递至酶表面的底物结合区域,驱动已结合的药物前体物质完成转化过程。为探究EasC酶的催化特性,研究人员进行相关实验,结果如表(1~3组温度为37 ℃,其他条件均适宜)。下列叙述错误的是( )
组别 处理方式 麦角生物碱 生成速率(%)
1 对照 15.2
2 添加辅酶NADPH 15.0
3 添加超氧阴离子清除剂 2.8
4 高温处理(80 ℃) 0.5
A.EasC酶降低了药物前体转化反应所需的活化能
B.辅酶NADPH对EasC酶的催化作用无显著影响
C.超氧阴离子清除剂通过抑制底物结合降低酶活性
D.高温处理使EasC酶的空间结构改变导致其活性降低
答案 C
9.★★★(不定项)(2025届日照二模)科研人员用甲~丁四个肽段设计纤维素酶,为研究这些肽段不同组合方式构建成的纤维素酶的活性,研究者制备了分别含W1~W4四种纤维素的凝胶。纤维素可被某种染料染成红色,但其分解产物不能被染色,实验结果如图所示。下列分析错误的是( )
A.肽段乙-丙-丁不影响肽段甲对W2的催化
B.肽段甲不影响肽段乙-丙-丁对W3、W4的催化活性
C.肽段丙-丁对肽段乙功能的影响与底物种类有关
D.肽段丁会影响该酶对底物W1、W2的催化活性
答案 D
第2节 细胞的能量“货币”ATP
考法 磷酸化与去磷酸化 T4、T5、T8
五年高考
1.★(2025河北,1,2分)ATP是一种能为生命活动供能的化合物,下列过程不消耗ATP的是( )
A.肌肉的收缩
B.光合作用的暗反应
C.Ca2+载体蛋白的磷酸化
D.水的光解
答案 D
2.★(2022浙江1月选考,3,2分)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )
A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键(特殊化学键)
C.在水解酶的作用下不断地合成和水解
D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
答案 D
3.★★(2024全国甲,2,6分)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成。ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键(特殊化学键)。下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)
答案 C
4.★★(2021湖南,5,2分)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
答案 B
5.★★★(2024安徽,4,3分)在多细胞生物体的发育过程中,细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的,某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是( )
A.细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞内的相应受体
B.酶联受体是质膜上的蛋白质,具有识别、运输和催化作用
C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性
D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达,最终引起细胞定向分化
答案 D
三年模拟
6.★(2026届名校联盟期中)核糖核苷酸还原酶(RNR)可将ATP中核糖的第二位碳原子上连接的羟基还原为氢,形成dATP。下列说法错误的是( )
A.dATP由腺苷和三个磷酸基团构成
B.dATP可作为DNA的合成原料之一
C.dATP和ATP均含有两个特殊的化学键
D.当细胞分裂旺盛时RNR的活性可能会增强
答案 A
7.★★(2026届临沂期中)鸟苷三磷酸(GTP)的结构及功能与ATP类似。当细胞内Ca2+浓度升高时,Ca2+可与钙调蛋白CaM结合形成Ca2+/CaM复合物,进而激活鸟苷酸环化酶,催化GTP转变为环磷酸鸟苷(cGMP),参与细胞内信号转导。下列叙述正确的是( )
A.GTP由鸟苷、核糖和3个磷酸基团结合而成
B.GTP的水解伴随着细胞内某些吸能反应的进行
C.与Ca2+结合后,钙调蛋白CaM的空间结构未发生改变
D.Ca2+/CaM复合物降低了GTP转变为cGMP所需的活化能
答案 B
8.★★(2026届名校联盟月考)蛋白质磷酸化是蛋白激酶将ATP水解,脱离下来的一个磷酸基团挟能量与蛋白质结合;去磷酸化则是由蛋白磷酸酶催化磷酸化蛋白质的磷酸酯键水解,使磷酸基团从蛋白质上移除。下列说法错误的是( )
A.检测蛋白质磷酸化和去磷酸化可用32P标记ATP中远离腺苷的磷酸基团
B.主动运输和协助扩散的载体蛋白分别具有蛋白激酶和蛋白磷酸酶功能
C.载体蛋白转运分子或离子时,其磷酸化导致自身构象发生改变
D.Ca2+的主动运输过程中,载体蛋白将Ca2+释放后发生去磷酸化
答案 B
9.★★(2025届聊城三模)丙酮酸激酶是糖酵解过程(细胞呼吸第一阶段)中的限速酶之一,能够催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP生成丙酮酸和ATP。细胞中的ATP浓度较高时,ATP也能与该酶结合调控其活性,进而调节糖酵解速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.该酶主要存在于细胞的线粒体基质中
B.ATP与该酶结合时,该酶的活性可能减弱
C.ADP或ATP与该酶结合时不会引起该酶的空间结构发生改变
D.当机体处于运动状态时,肌细胞中ATP与该酶的结合加速
答案 B
10.★★(2025届名校联盟联考)线粒体内膜上存在专门运输ATP和ADP的转运体(AAC),AAC能1∶1交换ADP和ATP,确保细胞正常代谢的能量需求。泡发过久的黑木耳会被椰毒假单胞杆菌污染,该细菌会分泌毒性极强的米酵菌酸,米酵菌酸可以竞争性地结合在AAC上,从而抑制ADP和ATP的交换,进而引发人体中毒。下列叙述正确的是( )
A.ADP转化为ATP是放能反应
B.AAC是一种通道蛋白,帮助ATP通过协助扩散出线粒体
C.椰毒假单胞杆菌会导致人体细胞因缺少能量而死亡
D.AAC在将ATP转入线粒体的同时将ADP转出线粒体
答案 C
11.★★(2025届名校联盟期中)ATP荧光微生物检测技术可用于迅速检测微生物含量,该技术原理是:荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化下,与氧气发生化学反应,形成氧化荧光素并发出荧光,检测荧光值大小可反映微生物含量。下列说法正确的是( )
A.荧光素的氧化反应属于放能反应
B.ATP荧光微生物检测技术也可用于检测病毒含量
C.微生物代谢旺盛时,ATP合成速率要远大于ATP水解速率
D.该技术通过间接检测ATP的含量来反映微生物含量
答案 D
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(2025山东,4,2分)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要 H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
答案 B
2.★★(2025浙江6月选考,9,2分)某同学欲研究酵母菌的细胞呼吸方式,设置有氧组和无氧组,装置如图所示。已知有氧组装置内氧气量仅满足部分葡萄糖氧化分解。下列叙述正确的是( )
A.装置内有氧气或无氧气可作为实验的无关变量
B.有氧组和无氧组酵母菌细胞产生CO2的场所均为细胞质基质
C.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组均可检测到酒精
D.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组产生的CO2比值大于3∶1
答案 C
3.★★(2020山东,2,2分)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
4.★★(2025河南,4,3分)甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分,因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
答案 B
5.★★★(2024山东,2,2分)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
答案 C
6.★★★(2022山东,4,2分)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是( )
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
答案 C
7.★★★(2025甘肃,3,3分)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸,可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率,下列叙述正确的是( )
A.状态3呼吸不需要氧气参与
B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D.相比NADH,以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
答案 C
8.★★★(2024安徽,3,3分)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时,ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时,两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性,进而调节细胞呼吸速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.在细胞质基质中,PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B.PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变而变性失活
C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快
答案 D
9.★★★(2025陕晋青宁,8,3分)丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白(MPC)运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如图。下列叙述错误的是( )
A.MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加
B.丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变
C.线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率
D.线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高
答案 D
三年模拟
10.★★(2026届潍坊开学考)如图是洋葱细胞局部亚显微结构图,其中①④是基质,②③分别是线粒体外膜和内膜。下列说法正确的是( )
A.①②③④处均可产生ATP
B.①处既可产生NADH也可消耗NADH
C.②③膜上含有许多种与有氧呼吸有关的酶
D.随着O2浓度下降,①与④处产生的CO2均会减少
答案 B
11.★★(2026届临沂期中)有氧呼吸及无氧呼吸都需要NADH的参与。有氧时,电子传递给最终受体O2,此过程需消耗大量的NADH,细胞质基质中因缺乏NADH导致丙酮酸未能按无氧呼吸的方式被还原。下列叙述错误的是( )
A.有氧呼吸的电子传递链存在于线粒体内膜上
B.有氧呼吸过程产生的NADH中的氢可来自葡萄糖和水
C.人体无氧呼吸产
2027山东版高考生物学第一轮
第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
考法 实验设计与分析 T3、T4、T5、T8、T9
五年高考
1.★(2025黑吉辽蒙,1,2分)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
2.★(2025浙江6月选考,6,2分)血红素是血红蛋白的组成成分,其合成的简要过程如图所示,其中甲、乙和丙代表不同的物质,酶X能催化甲和乙转变为丙,“(-)”表示抑制作用。
下列叙述正确的是( )
A.酶X为甲和乙的活化提供了能量
B.与甲、乙结合后,酶X会发生不可逆的结构变化
C.血红素浓度过高会通过反馈调节抑制酶X的活性
D.随着甲和乙的浓度提高,酶X催化反应的速率不断提高
3.★★(2025江西,7,2分)芸香糖苷酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物生产槲皮素、柚皮素和橙皮素等活性物质,具有重要的应用前景。研究人员比较了芸香糖苷酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的酶学性质,部分结果如表。下列叙述正确的是( )
芸香糖苷酶 最适温度(℃) 最适pH
Ⅰ 50 4.0
Ⅱ 70 4.0
Ⅲ 40 6.0
A.酶Ⅰ的反应温度升高20 ℃,其他条件不变,酶Ⅰ与酶Ⅱ活性一致
B.三种酶在最适的温度和pH条件下,催化底物的活性相同
C.三种酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物,表明它们具有专一性
D.三种酶的空间结构会因环境温度和pH的改变而发生变化
4.★★(2025四川,10,3分)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖,有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下,测定不同浓度D-果糖的转化率(转化率=产物量/底物量×100%),其变化趋势如图。下列叙述正确的是 ( )
A.升高反应温度,可进一步提高D-果糖转化率
B.D-果糖的转化率越高,说明酶Y的活性越强
C.若将Co2+的浓度加倍,酶促反应速率也加倍
D.2 h时,三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
5.★★★(新情境·重新构建肽链以探究各段的功能)(2024广东,15,4分)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
三年模拟
6.★★(2025届临沂三模)植酸酶可以分解动物饲料中的天然有机磷,将磷酸残基从植酸上依次水解下来,有利于动物对饲料中天然磷的吸收,减少了集约化畜牧场粪便中磷对环境的污染。研究发现,可通过加入Mn2+提高植酸酶的活性。以下说法正确的是( )
A.酶的作用实质是降低化学反应的活化能,催化物质分解
B.植酸酶需在最适温度和最适pH条件下保存,尽可能缩短贮存期
C.植酸酶能够高效和专一地依次分离植酸分子中的磷酸残基
D.Mn2+通过与植酸酶结合改变其构象,从而提高植酸酶的活性
7.★★(2026届德州开学考)某生物兴趣小组为探究酶在反应过程中的作用及影响因素,利用甲图所示装置做了如下实验:在最适条件下,将浸过肝脏研磨液的大小相同的4片滤纸片放入15 mL质量分数为3%的H2O2溶液中,每隔2 min观察一次红色液滴的移动距离,然后根据数据绘制出乙图曲线。下列叙述正确的是( )
A.若将甲图装置中的滤纸片改为2片,反应终止后产生的气体量减少
B.若要乙图中的a向上移动,在不改变溶液浓度的条件下,可增加H2O2溶液的体积
C.若放入浸过煮熟肝脏研磨液的4片滤纸片,每隔2 min观察一次,红色液滴不移动
D.若甲图中的实验pH适当调高,则产生气体量为a mL的时间小于b
8.★★★(2026届日照开学考)麦角生物碱是脑细胞代谢改善药,EasC酶能催化药物前体物质合成麦角生物碱。EasC酶具有底物结合区域和催化区域,该酶通过催化区域生成的超氧阴离子传递至酶表面的底物结合区域,驱动已结合的药物前体物质完成转化过程。为探究EasC酶的催化特性,研究人员进行相关实验,结果如表(1~3组温度为37 ℃,其他条件均适宜)。下列叙述错误的是( )
组别 处理方式 麦角生物碱 生成速率(%)
1 对照 15.2
2 添加辅酶NADPH 15.0
3 添加超氧阴离子清除剂 2.8
4 高温处理(80 ℃) 0.5
A.EasC酶降低了药物前体转化反应所需的活化能
B.辅酶NADPH对EasC酶的催化作用无显著影响
C.超氧阴离子清除剂通过抑制底物结合降低酶活性
D.高温处理使EasC酶的空间结构改变导致其活性降低
9.★★★(不定项)(2025届日照二模)科研人员用甲~丁四个肽段设计纤维素酶,为研究这些肽段不同组合方式构建成的纤维素酶的活性,研究者制备了分别含W1~W4四种纤维素的凝胶。纤维素可被某种染料染成红色,但其分解产物不能被染色,实验结果如图所示。下列分析错误的是( )
A.肽段乙-丙-丁不影响肽段甲对W2的催化
B.肽段甲不影响肽段乙-丙-丁对W3、W4的催化活性
C.肽段丙-丁对肽段乙功能的影响与底物种类有关
D.肽段丁会影响该酶对底物W1、W2的催化活性
第2节 细胞的能量“货币”ATP
考法 磷酸化与去磷酸化 T4、T5、T8
五年高考
1.★(2025河北,1,2分)ATP是一种能为生命活动供能的化合物,下列过程不消耗ATP的是( )
A.肌肉的收缩
B.光合作用的暗反应
C.Ca2+载体蛋白的磷酸化
D.水的光解
2.★(2022浙江1月选考,3,2分)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )
A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键(特殊化学键)
C.在水解酶的作用下不断地合成和水解
D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
3.★★(2024全国甲,2,6分)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成。ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键(特殊化学键)。下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)
4.★★(2021湖南,5,2分)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
5.★★★(2024安徽,4,3分)在多细胞生物体的发育过程中,细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的,某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是( )
A.细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞内的相应受体
B.酶联受体是质膜上的蛋白质,具有识别、运输和催化作用
C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性
D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达,最终引起细胞定向分化
三年模拟
6.★(2026届名校联盟期中)核糖核苷酸还原酶(RNR)可将ATP中核糖的第二位碳原子上连接的羟基还原为氢,形成dATP。下列说法错误的是( )
A.dATP由腺苷和三个磷酸基团构成
B.dATP可作为DNA的合成原料之一
C.dATP和ATP均含有两个特殊的化学键
D.当细胞分裂旺盛时RNR的活性可能会增强
7.★★(2026届临沂期中)鸟苷三磷酸(GTP)的结构及功能与ATP类似。当细胞内Ca2+浓度升高时,Ca2+可与钙调蛋白CaM结合形成Ca2+/CaM复合物,进而激活鸟苷酸环化酶,催化GTP转变为环磷酸鸟苷(cGMP),参与细胞内信号转导。下列叙述正确的是( )
A.GTP由鸟苷、核糖和3个磷酸基团结合而成
B.GTP的水解伴随着细胞内某些吸能反应的进行
C.与Ca2+结合后,钙调蛋白CaM的空间结构未发生改变
D.Ca2+/CaM复合物降低了GTP转变为cGMP所需的活化能
8.★★(2026届名校联盟月考)蛋白质磷酸化是蛋白激酶将ATP水解,脱离下来的一个磷酸基团挟能量与蛋白质结合;去磷酸化则是由蛋白磷酸酶催化磷酸化蛋白质的磷酸酯键水解,使磷酸基团从蛋白质上移除。下列说法错误的是( )
A.检测蛋白质磷酸化和去磷酸化可用32P标记ATP中远离腺苷的磷酸基团
B.主动运输和协助扩散的载体蛋白分别具有蛋白激酶和蛋白磷酸酶功能
C.载体蛋白转运分子或离子时,其磷酸化导致自身构象发生改变
D.Ca2+的主动运输过程中,载体蛋白将Ca2+释放后发生去磷酸化
9.★★(2025届聊城三模)丙酮酸激酶是糖酵解过程(细胞呼吸第一阶段)中的限速酶之一,能够催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP生成丙酮酸和ATP。细胞中的ATP浓度较高时,ATP也能与该酶结合调控其活性,进而调节糖酵解速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.该酶主要存在于细胞的线粒体基质中
B.ATP与该酶结合时,该酶的活性可能减弱
C.ADP或ATP与该酶结合时不会引起该酶的空间结构发生改变
D.当机体处于运动状态时,肌细胞中ATP与该酶的结合加速
10.★★(2025届名校联盟联考)线粒体内膜上存在专门运输ATP和ADP的转运体(AAC),AAC能1∶1交换ADP和ATP,确保细胞正常代谢的能量需求。泡发过久的黑木耳会被椰毒假单胞杆菌污染,该细菌会分泌毒性极强的米酵菌酸,米酵菌酸可以竞争性地结合在AAC上,从而抑制ADP和ATP的交换,进而引发人体中毒。下列叙述正确的是( )
A.ADP转化为ATP是放能反应
B.AAC是一种通道蛋白,帮助ATP通过协助扩散出线粒体
C.椰毒假单胞杆菌会导致人体细胞因缺少能量而死亡
D.AAC在将ATP转入线粒体的同时将ADP转出线粒体
11.★★(2025届名校联盟期中)ATP荧光微生物检测技术可用于迅速检测微生物含量,该技术原理是:荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化下,与氧气发生化学反应,形成氧化荧光素并发出荧光,检测荧光值大小可反映微生物含量。下列说法正确的是( )
A.荧光素的氧化反应属于放能反应
B.ATP荧光微生物检测技术也可用于检测病毒含量
C.微生物代谢旺盛时,ATP合成速率要远大于ATP水解速率
D.该技术通过间接检测ATP的含量来反映微生物含量
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(2025山东,4,2分)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要 H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
2.★★(2025浙江6月选考,9,2分)某同学欲研究酵母菌的细胞呼吸方式,设置有氧组和无氧组,装置如图所示。已知有氧组装置内氧气量仅满足部分葡萄糖氧化分解。下列叙述正确的是( )
A.装置内有氧气或无氧气可作为实验的无关变量
B.有氧组和无氧组酵母菌细胞产生CO2的场所均为细胞质基质
C.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组均可检测到酒精
D.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组产生的CO2比值大于3∶1
3.★★(2020山东,2,2分)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
4.★★(2025河南,4,3分)甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分,因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
5.★★★(2024山东,2,2分)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
6.★★★(2022山东,4,2分)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是( )
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
7.★★★(2025甘肃,3,3分)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸,可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率,下列叙述正确的是( )
A.状态3呼吸不需要氧气参与
B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D.相比NADH,以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
8.★★★(2024安徽,3,3分)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时,ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时,两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性,进而调节细胞呼吸速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.在细胞质基质中,PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B.PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变而变性失活
C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快
9.★★★(2025陕晋青宁,8,3分)丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白(MPC)运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如图。下列叙述错误的是( )
A.MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加
B.丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变
C.线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率
D.线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高
三年模拟
10.★★(2026届潍坊开学考)如图是洋葱细胞局部亚显微结构图,其中①④是基质,②③分别是线粒体外膜和内膜。下列说法正确的是( )
A.①②③④处均可产生ATP
B.①处既可产生NADH也可消耗NADH
C.②③膜上含有许多种与有氧呼吸有关的酶
D.随着O2浓度下降,①与④处产生的CO2均会减少
11.★★(2026届临沂期中)有氧呼吸及无氧呼吸都需要NADH的参与。有氧时,电子传递给最终受体O2,此过程需消耗大量的NADH,细胞质基质中因缺乏NADH导致丙酮酸未能按无氧呼吸的方式被还原。下列叙述错误的是( )
A.有氧呼吸的电子传递链存在于线粒体内膜上
B.有氧呼吸过程产生的NADH中的氢可来自葡萄糖和水
C.人体无氧呼吸产生的乳酸可在肝脏中再次转化为葡萄糖
D.NADH参与O2和丙酮酸还原过程均可以合成ATP
12.★★(2025届日照三模)高强度间歇运动(HIIT)作为有氧运动与无氧运动有机融合的训练模式,在减脂成效方面与中等强度持续运动(MICT)持平。在运动后的恢复期,HIIT呼吸商(单位时间内细胞呼吸CO2释放量与O2吸收量的比值)比MICT低。下列说法错误的是( )
A.HIIT和MICT两种运动模式的呼吸商均为1
B.以葡萄糖为底物的有氧呼吸,在线粒体中消耗和产生水
C.以葡萄糖为底物的无氧呼吸,大部分能量仍在有机物中
D.运动后的恢复期HIIT的减脂效果比MICT减脂效果更佳
13.★★(不定项)(2026届部分学校联考)某同学用如图装置探究了酵母菌的细胞呼吸方式。下列叙述错误的是( )
A.若关闭通气阀,向培养液中加入葡萄糖、酵母菌的细胞质基质,无CO2产生
B.若打开通气阀,向培养液中加入丙酮酸、酵母菌的线粒体,无CO2产生
C.若关闭通气阀,向培养液中加入丙酮酸、酵母菌的细胞质基质,有CO2产生
D.若打开通气阀,向培养液中加入葡萄糖、酵母菌的线粒体,有CO2产生
14.★★(不定项)(2026届济南开学考)玉米根细胞中存在无氧呼吸生成乳酸和生成酒精两条代谢途径。长期水淹时,细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径,延缓细胞酸中毒。下列说法不正确的是( )
A.若消耗等量的丙酮酸,有氧呼吸产生的CO2量是丙酮酸产酒精途径的3倍
B.丙酮酸生成乳酸或酒精的过程中都产生了少量的ATP
C.等量的葡萄糖在线粒体中分解产生的能量比细胞质基质中多
D.玉米将丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径,是生物长期进化形成的一种适应
15.★★★(不定项)(2025届齐鲁联盟联考)人在剧烈运动时,骨骼肌细胞进行无氧呼吸产生乳酸,在剧烈运动后的恢复期,这些乳酸有三个去路:经血液循环到达肝脏细胞后,经糖异生途径产生丙酮酸、草酰乙酸(C4)、磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)等多种中间产物,并最终转变为葡萄糖;经丙酮酸、乙酰辅酶A途径转变为脂肪酸、胆固醇等物质;经丙酮酸、氨基转换途径生成丙氨酸等物质。下列说法正确的是( )
A.人在剧烈运动时所需的能量主要来自产乳酸的无氧呼吸过程
B.乳酸被彻底氧化产生能量的过程中有[H]的产生和消耗
C.肝脏细胞代谢需要的原料部分来自乳酸的转化
D.无法用14C标记的方法追踪糖异生途径各种产物的生成过程
16.★★★(不定项)(2025届日照三模)处于北极的一种金鱼肌细胞在长期进化过程中形成了一种“分解葡萄糖产生酒精(-80 ℃不结冰)”的奇异代谢过程,过程Ⅱ在肌肉细胞中进行,过程Ⅰ在其他细胞中进行,该金鱼代谢部分过程如图所示,①~④表示反应阶段。下列错误的是( )
A.过程①和过程②都发生在细胞质基质中,物质X是丙酮酸
B.过程②和过程④只能在极度缺氧环境中才会发生
C.过程①②③④均能生成ATP,其中过程①和过程③生成的ATP最多
D.金鱼体内发生由乳酸→物质X→酒精过程,可以缓解肌肉的酸胀乏力
微专题 糖酵解、三羧酸循环、呼吸电子传递和氧化磷酸化
五年高考
1.★★★(2021重庆,21,10分)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累,由此引发多种疾病。动物实验发现,给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液,可发生如图所示的代谢反应,从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题:
(1)呼吸链受损会导致 (填“有氧”或“无氧”)呼吸异常,代谢物X是 。
(2)过程⑤中酶B的名称为 ,使用它的原因是 。
(3)过程④将代谢物X消耗,对内环境稳态的作用和意义是 。
三年模拟
2.★★(2025届潍坊模拟)磷酸二羟丙酮(DHAP)既是糖酵解的中间产物,也可经糖异生产生葡萄糖。糖酵解时,DHAP可以经酶催化转化为丙酮酸并释放NADH,DHAP也可被还原为磷酸甘油参与脂肪的合成,此过程是可逆的。下列说法错误的是( )
A.糖酵解与糖异生共同维持糖类含量相对稳定
B.糖酵解过程中DHAP产生于线粒体基质
C.糖类经DHAP转化为脂肪时,氧元素比例会降低
D.脂肪向糖类的转化不如糖类向脂肪转化容易实现
3.★★★(2026届部分学校联考)呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”,如图为绿藻线粒体内膜结构及相关反应过程模式图。下列说法正确的是( )
A.图中a侧的pH高于b侧,以保证ATP的合成
B.图中ATP的产生过程伴随着吸能反应
C.有机物的氧化分解只发生在线粒体内膜上
D.有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气
4.★★★(不定项)(2025届聊城一模)寒冷促进褐色脂肪细胞中UCP1的表达,一方面UCP1与MCU结合激活MCU,促进Ca2+进入线粒体基质,促进TCA循环;另一方面H+通过UCP1时产热但不产ATP,过程如图。相关叙述正确的是( )
A.TCA循环除产生NADH外,还产生CO2等
B.参与电子传递链的NADH除来自线粒体基质外,还来自细胞质基质
C.寒冷条件下褐色脂肪细胞高表达UCP1,增加了产热,减少了ATP的合成
D.促进脂肪细胞中MCU-UCP1的形成,抑制线粒体摄取Ca2+,可治疗肥胖
第4节 细胞呼吸的影响因素及应用
考法 O2浓度对细胞呼吸的影响 T4、T5、T11
五年高考
1.★(2023湖南,5,2分)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是( )
A.干制降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,食品保存时间延长
B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖
C.低温保存可抑制微生物的生命活动,温度越低对食品保存越有利
D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并可破坏食品中的酶类
2.★★(2025湖北,7,2分)我国农学家贾思勰所著《齐民要术》记载:“凡五谷种子,浥郁则不生,生者亦寻死。”意思是种子如果受潮发霉就不会发芽,即使发芽也会很快死亡。下列叙述错误的是( )
A.农业生产中,种子储藏需要干燥的环境
B.种子受潮导致细胞内结合水比例升高,自由水比例降低,细胞代谢减弱
C.霉菌在种子上大量繁殖,消耗了种子的营养物质,不利于种子正常萌发
D.发霉过程中,微生物代谢产生的有害物质可能抑制种子萌发相关酶的活性
3.★★★(2023山东,4,2分)水淹时,玉米根细胞较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足,使液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径,延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是( )
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
4.★★★(不定项)(2024山东,16,3分)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( )
A.p点为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
5.★★★(不定项)(2023山东,17,3分)某种植株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
B.O2浓度为b时,该器官不进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
6.★★★(不定项)(2022山东,16,3分)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是( )
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
7.★★★(2024贵州,17,10分)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题:
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有 ;参与有氧呼吸的酶是 (选填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ;水淹第3 d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。
(3)若水淹3 d后排水,植株长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是 (答出2点即可)。
8.★★★★(2025安徽,16,11分)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。
(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: 。
说明:字母A~H表示一系列分子。
(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 。
(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 。
三年模拟
9.★★★(2025届泰安二模)将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发,每天定时取相同数量的萌发种子,一半直接烘干称重,另一半切取胚乳烘干称重,计算单粒的平均干重,结果如图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳,下列叙述正确的是( )
A.萌发过程中胚乳组织中的淀粉为种子萌发直接提供能量
B.种子萌发时胚乳中的营养物质,一部分转化为胚细胞组分,一部分用于呼吸作用
C.胚乳中营养物质向胚细胞组分的转化,在72~96小时速率最快
D.若120小时后给予适宜的光照,则萌发种子的干重将继续减少
10.★★★(不定项)(2026届泰安期中)科研人员想探究病毒性感染对细胞呼吸和ATP产生的影响,选择用某种病毒感染宿主细胞,培养一段时间后检测产生的乳酸和ATP的量,结果如图所示。下列分析正确的是( )
A.无论对照组还是实验组,细胞代谢产生的能量都主要用于ATP的合成
B.实验组乳酸含量较高,说明了细胞被病毒感染后无氧呼吸加强
C.据图可以推测,对照组的氧气消耗量大于实验组
D.人体感染病毒后会觉得肌肉酸痛、浑身无力,这与乳酸增加和ATP减少有关
11.★★★(不定项)(2025届日照三模)现将等量的甲、乙两个品种的小麦种子分别置于两个密闭、容积相同的棕色瓶内,各加入适量且等量的水。25 ℃条件下瓶内O2含量变化如图所示。据图分析正确的是( )
A.在O~t1期间,两种子的细胞呼吸均不释放CO2
B.在t1~t2期间,甲种子的细胞呼吸速率比乙种子快
C.在t1~t2期间,两种子有氧呼吸释放CO2的速率逐渐降低
D.t2之后,乙种子的细胞呼吸类型只有无氧呼吸
12.★★★(不定项)(2026届日照开学考)无氧阈是指在运动负荷递增过程中,人体由有氧代谢供能进入有氧和无氧代谢共同供能的转折点。此时无氧呼吸供能比例显著增加,血液中乳酸量急剧上升。如图为无训练经验人士和耐力运动员在运动强度增加时血液中乳酸量的变化。下列说法错误的是( )
A.骨骼肌细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖中大部分能量储存在乳酸中
B.LT1代表无氧阈,运动强度继续增大,无氧和有氧呼吸共同供能
C.运动强度低于50%时,人体消耗的O2量小于产生的CO2量
D.通过专业训练,跑步者能够提高无氧阈所对应的运动强度
第5节 捕获光能的色素和光合作用的原理
考法 环境改变时,短时间内各物质含量变化的分析 T3、T7、T9
五年高考
1.★(2025山东,13,2分)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”,下列说法错误的是 ( )
A.应使用干燥的定性滤纸
B.绿叶需烘干后再提取色素
C.重复画线前需等待滤液细线干燥
D.无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代
2.★★(2025黑吉辽蒙,10,2分)黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如图。其他条件均适宜,下列叙述正确的是( )
A.ATP、ADP和Pi通过NTT时,无需与NTT结合
B.NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C.图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D.光照充足,NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
3.★★★(2020山东,21,9分)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。
4.★★★(2024河北,19,10分)高原地区蓝光和紫外光较强,常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响,研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率,以及覆膜后幼苗光合色素的含量,结果如图、表所示。
覆膜处理 叶绿素含量 (mg/g) 类胡萝卜素 含量(mg/g)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
、回答下列问题:
(1)如图所示,三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异,其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应,进而使暗反应阶段的C3还原转化为 和 。与白膜覆盖相比,蓝膜和绿膜透过的 较少,可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时,可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是 。
(3)研究表明,覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果,其原因为 (答出两点即可)。
5.★★★★(2025北京,18,12分)植物的光合作用效率与叶绿体的发育(形态结构建成)密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控,以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。
(1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定,其BG基因功能缺失,命名为bg。图1是使用 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比,可见突变体基粒(“[”所示)中的 增多。
(2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录,BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk(叶绿素含量降低)及双突变体bggk。对三种突变体进行观察,发现双突变体的表型与突变体 相同,由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。
(3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制,将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后,再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段,反应一段时间后,经电泳检测DNA所在位置,结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是 。
(4)基于突变体bg的表型,从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义。
三年模拟
6.★★(2026届德州期中)以农业废弃物为原料合成的碳量子点可将紫外光、绿光转换为红光,并能为光合电子传递链补充电子,从而使蓝细菌的CO2固定率提高了2.4倍。下列说法正确的是( )
A.碳量子点对紫外光、绿光的转换可增强类胡萝卜素的光能吸收效率
B.碳量子点补充的电子可促进NADPH生成,从而为C3还原提供能量和还原剂
C.CO2固定率的提高会使蓝细菌中C3的生成速率始终大于C5的生成速率
D.碳量子点可镶嵌在叶绿体的类囊体薄膜上,参与蓝细菌的光合作用
7.★★(不定项)(2026届省实验中学期中)资料1:1937年,植物学家希尔发现,将叶绿体分离后置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中制备成叶绿体悬浮液,若在试管中加入适当的“电子受体”,给予叶绿体一定强度的光照,在没有CO2时就能放出O2,同时电子受体被还原。
资料2:在希尔反应的基础上,D.Arnon又发现,处于光下的叶绿体在不供给CO2时,既能积累还原态电子受体也能积累ATP;若撤去光照,供给CO2,则还原态电子受体和ATP被消耗,并有有机物(CH2O)产生。根据以上资料分析,下列叙述错误的是( )
A.希尔实验中配制叶绿体悬浮液时,加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是提供能量
B.希尔反应研究了叶绿体中光反应阶段的部分变化,加入的“电子受体”是NADPH
C.D.Arnon的实验说明(CH2O)的生成可以不需要光,但需要CO2、ATP、还原剂等
D.若向叶绿体悬浮液中加入C3且提供光照、不提供CO2,则短时间内ATP会积累
8.★★★(2026届九五高中协作体开学考)植物光合产物的运输会对光合作用强度产生较大的影响。为探究柑橘光合作用强度和光合产物的运输情况,研究人员利用14C标记的CO2进行相关实验,两周后测得的部分实验数据如表所示,其中A组留果处理,B组去果处理。
组 别 净光合 速率 (μmol· m-2· s-1) 气孔开放 程度 (mmol· m-2· s-1) 叶的相对 放射性强 度(%) 根的相对 放射性强 度(%) 果实的相 对放射性 强度(%)
A 组 4.3 41.4 27.1 15.4 38.6
B 组 2.8 29.7 48.2 20.8
(1)本实验采用14CO2进行实验的原因是 。柑橘进行光合作用过程中,CO2被固定生成C3,C3在 的作用下生成糖类等有机物。
(2)分析实验数据可知,柑橘光合作用的产物主要积累在 中。与A组相比,B组柑橘的净光合速率较低,从光合产物的运输角度分析,原因可能是 。
(3)研究发现,叶肉细胞的光合产物主要以蔗糖的形式进行长距离运输,与葡萄糖相比,其优点是 。为了验证光合产物以蔗糖的形式运输,研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入马铃薯,该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上,推测所得马铃薯块茎的大小变化是 (填“变大”“变小”或“基本不变”)。
9.★★★(2025届泰安四模)光合作用不仅是水稻生长发育的基础,也是产量的决定因素。光照、无机盐等影响光合作用强度,进而影响作物产量。研究发现水稻磷酸转运蛋白SPDT和OsPHO1;2通过茎节将Pi分配的偏向性不同(用箭头粗细表示),从而影响其籽粒灌浆,其主要影响机制如图所示。图中TP代表磷酸丙糖,磷酸丙糖转运体TPT反向交换转运Pi和TP。
(1)图中TPT所在的膜是 (填“叶绿体膜”或“类囊体膜”),蛋白质磷酸化后应是作为 (填“酶”或“反应物”)参与乙过程。水稻在适宜反应条件下,用白光照射一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光照射,短时间内C3化合物含量将 (填“增加”“减少”或“不变”)。
(2)甲过程所处的光合作用阶段发生的能量变化是 。从功能上可视为磷酸转运蛋白的有 。
(3)据图分析,若叶肉细胞细胞质基质中Pi不足将直接导致叶绿体中 含量下降,进而使暗反应减弱,从而影响作物籽粒灌浆。若要通过提高叶肉细胞的Pi含量使水稻增产,可提高 基因的表达量。
(4)海水稻普遍生长在海边滩涂地区,具有抗涝、抗盐碱等能力,比普通水稻具有更强的生存竞争能力,但海水稻耐受高盐胁迫的能力也是有限的,研究发现叶面喷施油菜素内酯(EBR)能在一定程度上缓解因高盐胁迫引起的海水稻光合速率降低。请设计实验,对该研究结论进行验证,简要写出实验思路: 。(实验以150 mmol/L NaCl溶液为高盐胁迫;对光合速率的测量方法不作具体要求)
第6节 光合作用的影响因素及应用
考法 光合作用的影响因素的原因分析 T3、T4、T5
五年高考
1.★★(2024北京,4,2分)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验,测定单位时间单位叶面积的氧气释放量,结果如图所示。若想提高X,可采取的做法是( )
A.增加叶片周围环境CO2浓度
B.将叶片置于4 ℃的冷室中
C.给光源加滤光片改变光的颜色
D.移动冷光源缩短与叶片的距离
2.★★★(不定项)(2025山东,16,3分)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
3.★★★(2025黑吉辽蒙,21,11分)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(如图)和产量潜力。回答下列问题。
注:光照强度在曲线②和③中为n,在曲线①中为n×120%。
(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300 μmol·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。
4.★★★★(2024山东,21,9分)从开花至籽粒成熟,小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比,某突变体叶片变黄的速度慢,籽粒淀粉含量低。研究发现,该突变体内细胞分裂素合成异常,进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性,而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示,开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示,其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂,KT为细胞分裂素类植物生长调节剂,气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度 (μmol CO2·mol-1) 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度 (mol H2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
(1)光反应在类囊体上进行,生成可供暗反应利用的物质有 。结合细胞分裂素的作用,据图分析,与野生型相比,开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是 。
(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析,与野生型相比,开花14天后突变体的光饱和点 (填“高”或“低”),理由是 。
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析,突变体籽粒淀粉含量低的原因是 。
5.★★★★(新情境·光影响植物的不同通路)(2025广东,18,11分)我国科学家以不同植物为材料,在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线(图a);比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异(图b),鉴定到突变体发生了PIL15基因的功能缺失,并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。
回答下列问题:
(1)图a中,当胞间CO2浓度在900~1 200 μmol·mol-1范围时,红光下光合速率的限制因子是 ,推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是 。
(2)图b中,突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近,推测其原因是 。
(3)归纳上述两个研究内容,总结出光影响植物的两条通路(图c)。通路1中,①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路,并在箭头旁用“(+)”或“(-)”标注前后两者间的作用,(+)表示正相关,(-)表示负相关。
(4)根据图c中相关信息,概括出植物利用光的方式: 。
三年模拟
6.★★(2026届省实验中学一诊)生物实验中经常用到定性分析和定量分析,前者是确定研究对象是否具有某种性质或某种关系,后者是研究观察对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用的实验表述错误的是 ( )
A.“探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析不同光照强度下的光合作用速率
B.“探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中可以用CO2吸收量作为观测指标
C.“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预处理实验来定量分析实验条件
D.“光合作用的探究历程”中的实验主要是定量分析,以探究光合作用的条件、原料和产物等
7.★★(2025届山师附中月考)研究者在温度、湿度适宜,CO2供给充足的条件下测定了杨树植株在不同光照强度下的净光合速率和气孔开放程度,结果如图。下列说法正确的是( )
A.光照强度在0~500 lx时,杨树有机物积累速率最快
B.当光照强度超过2 000 lx时,杨树叶肉细胞实际光合速率约为27 μmol·m-2·s-1
C.当光照强度超过2 000 lx时,限制净光合速率上升的原因可能是光合色素和酶的数量
D.杨树叶肉细胞的气孔开放程度始终与光照强度呈正相关
8.★★(不定项)(新情境·光极限和CO2极限)(2026届临沂期中)光极限是指光合作用吸收CO2量随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。CO2极限是指光合作用吸收CO2量不再随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。研究表明热带树木的光合机制开始失效的临界温度平均约为46.7 ℃。下列相关叙述错误的是( )
A.在光极限范围内,随着光吸收的增加光合速率也增大
B.CO2极限时比极限前单位时间内叶肉细胞合成的ATP、NADPH增加
C.CO2极限时限制光合速率的环境因素主要有CO2浓度和温度
D.热带树木达到光合机制开始失效的临界平均温度前光合速率不断增加
9.★★★★(融合考·植物激素+光合作用综合考查)(2026届名校联盟期中)以水稻油菜素内酯(BR)合成缺陷型突变株Fn189及野生型Tz65为材料,在大田条件下进行试验,探究BR对水稻光合作用相关生理指标和水稻产量的影响,实验结果如图、表所示。已知SS是水稻叶肉细胞中分解蔗糖的关键酶,Rubisco是卡尔文循环中固定二氧化碳的酶。
材料 有效穗数 每穗粒数 千粒重(g)
Tz65 504.0 96.73 26.56
Fn189 381.0 106.4 16.97
(1)光合作用产物葡萄糖的积累会降低光合作用速率,一部分葡萄糖合成淀粉,另一部分合成蔗糖,二者中可以进入筛管通过韧皮部运输到植株各处的是 ,在植物体内糖类中与该物质同类型的物质还有 。
(2)本实验采用了自变量控制中的 (填科学方法),据图分析,突变株Fn189光合作用强度 (填“增强”或“减弱”),依据是 。
(3)据表分析,突变株Fn189产量相对较 (填“高”或“低”),若要进一步确认BR对水稻产量的影响,可利用突变株Fn189补充一个实验组。该实验组简要设计思路及检测指标是 。
第7节 光合作用与细胞呼吸的综合
考法 光合速率和呼吸速率综合 T2、T5、T7、T8
五年高考
1.★(2025河北,4,2分)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较,下列叙述错误的是( )
A.类囊体膜上消耗H2O,而线粒体基质中生成H2O
B.叶绿体基质中消耗CO2,而线粒体基质中生成CO2
C.类囊体膜上生成O2,而线粒体内膜上消耗O2
D.叶绿体基质中合成有机物,而线粒体基质中分解有机物
2.★★(2023北京,3,2分)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( )
A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
3.★★(2023湖北,11,2分)高温是制约世界粮食安全的因素之一,高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃,水稻、小麦等作物减产3%~8%。关于高温下作物减产的原因,下列叙述错误的是( )
A.呼吸作用变强,消耗大量养分
B.光合作用强度减弱,有机物合成减少
C.蒸腾作用增强,植物易失水发生萎蔫
D.叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少
4.★★(不定项)(2021山东,16,3分)关于细胞中的H2O和O2,下列说法正确的是( )
A.由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生
B.有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O
C.植物细胞产生的O2只能来自光合作用
D.光合作用产生的O2中的氧元素只能来自H2O
5.★★★(2025河南,17,10分)光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响,将作物分组处理一段时间后,结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。
回答下列问题:
(1)光对植物生长发育的作用有 和 两个方面。
(2)上述实验需控制变量,为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述 组(填组别)进行对比分析,该实验中的无关变量有 (答出2点即可)。
(3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系),④组的总光合速率 (填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率,判断依据是 。
三年模拟
6.★★(2026届名校联盟月考)呼吸作用和光合作用是生物能量转换的核心生理过程,在线粒体和叶绿体的生物膜上都存在一系列电子载体(传递电子)组成的电子传递链。电子传递过程中释放的能量用于运输H+从而建立起跨膜的H+浓度梯度,膜两侧的H+浓度梯度驱动ATP合酶合成ATP,相关过程如图(“”表示电子传递)。关于呼吸、光合的电子传递链,下列说法正确的是( )
A.图1、2的生物膜分别是线粒体内膜、叶绿体内膜
B.图1和图2的最终电子受体分别为O2、NADP+
C.图示两过程均发生化学能转换为电能
D.合成的ATP均能用于生物体的各项生命活动
7.★★★(不定项)(2026届德州期中)为探究氮磷钾肥对玉米生理特性的影响,科研人员进行实验,结果如表所示。下列说法错误的是( )
施肥 方案 叶绿素 含量 (mg/g) 气孔 导度 (mmol· m-2· s-1) 胞间CO2 浓度 (μmol/ mol) 净光合 速率 (μmol· m-2· s-1) 呼吸 速率 (μmol· m-2· s-1)
①不施 氮磷钾 1.9±0.12 152±8.5 381±12.3 8.0 2.5
②施加 氮磷钾 3.8±0.15 285±10.2 322±9.8 22.0 4.0
A.①的净光合速率低与叶绿素含量不足有关,与CO2供应无关
B.②的净光合速率是①的2.75倍,因此②的光合速率也为①的2.75倍
C.②中高叶绿素含量和高CO2吸收、利用是净光合速率高的重要原因
D.若低温使②中玉米呼吸速率骤降至①水平,其净光合速率一定会上升
8.★★★★(2026届潍坊开学考)为研究苹果酸对桑树光合作用的影响,研究人员利用不同浓度苹果酸对桑树进行喷施处理,测定其光合指标如表,已知喷施苹果酸对细胞呼吸速率无影响。
苹果酸 浓度 (g·L-1) 叶绿素 含量 (mg·g-1) 净光合速 率(μmol· m-2·s-1) 气孔导度 (mmol· m-2·s-1) 胞间CO2浓 度(μmol· m-2·s-1)
0 32.1 3.5 0.08 207.2
1 34.3 4.1 0.14 186.1
2 38.5 6.2 0.21 157.4
3 41.1 8.2 0.32 145.6
4 36.4 5.3 0.16 170.1
(1)光合作用过程中,光反应的产物有 ,其中 是接受H+和电子后生成的。
(2)光补偿点是植物体光合速率与呼吸速率相等时的光照强度,与未喷施苹果酸相比,喷施2 g·L-1苹果酸组桑树光补偿点会 (填“升高”“降低”或“不变”),从叶绿素含量变化角度分析,原因是 。
(3)与未喷施苹果酸相比,喷施3 g·L-1苹果酸组的气孔导度较高,但胞间CO2浓度较低,原因是 。喷施4 g·L-1苹果酸组 (填“能”或“不能”)说明高浓度苹果酸抑制了光合作用,判断依据是 。
微专题 光系统、光合电子传递与光抑制、光呼吸
五年高考
1.★★(2021重庆,6,2分)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用,最少要穿过4层膜
B.NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH
C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D.电子(e-)的有序传递是完成光能转换的重要环节
2.★★★(2025山东,21,9分)高光强环境下,植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤,引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长,其部分光合过程如图所示。
(1)叶绿体膜的基本支架是 ;叶绿体中含有许多由类囊体组成的 ,扩展了受光面积。
(2)据图分析,生成NADPH所需的电子源于 。采用同位素示踪法可追踪物质的去向,用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后,以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时,能进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、 。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中,在适宜光照条件下继续培养,绿藻产生的带18O标记的气体有 。
(3)据图分析,通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 。
3.★★★★(2023山东,21,10分)当植物吸收的光能过多时,过剩的光能会对光反应阶段的 PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤,使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散,减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能:①修复损伤的PSⅡ;②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同,且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(1)该实验的自变量为 。该实验的无关变量中,影响光合作用强度的主要环境因素有 (答出2个因素即可)。
(2)根据本实验, (填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱,理由是 。
(3)据图分析,与野生型相比,强光照射下突变体中流向光合作用的能量 (填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型,根据本实验推测,原因是 。
4.★★★★(2022山东,21,8分)强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理,如表所示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实验结果如图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是 。
(2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有 、 (答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是 。
(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制 (填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过 发挥作用。
5.★★★★(2021山东,21,8分)光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见表。光合作用强度用固定的CO2量表示,SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
SoBS浓度(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600
光合作用强度(CO2 μmol·m-2·s-1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸强度(CO2 μmol·m-2·s-1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是 。
(2)与未喷施SoBS溶液相比,喷施100 mg/L SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填:“高”或“低”),据表分析,原因是 。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度, 据表分析,应在 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
三年模拟
6.★★★(2026届山师附中阶段测)叶绿体中R酶既能催化CO2固定,也能催化C5与O2反应,CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点;线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸,如图(a)。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响,研究者以野生型植株W为参照,构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S,实验结果如图(b)。回答下列问题。
(1)R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ,产物C3在光反应生成的 参与下合成糖类等有机物。
(2)植物保卫细胞吸水,气孔开度增大。由图(a)(b)可知,相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高,叶片的净光合速率高于植株W,原因是 。
(3)保持环境中CO2浓度不变,当O2浓度从21%升高到40%时,植株S的净光合速率 (填“增大”或“减小”);相较于植株W,植株S的净光合速率变化幅度 (填“大”“小”或“无法判断”)。
(4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响,还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果 。
7.★★★★(2025届名校联考)强光条件下,光合器官所吸收的光能超过光合作用所能利用的能力时,叶绿素分子吸收光能后会转变为3chl(单线激发态叶绿素),3chl与O2反应生成有害的1O2(单线态氧),攻击叶绿素和PSⅡ反应中心的D1蛋白(叶绿体内合成),从而损伤光合结构。类胡萝卜素可快速淬灭3chl,也可以直接清除1O2。图为拟南芥叶肉细胞类囊体膜上发生的光反应示意图,PQ、Cyt b6f、PC、Fd是运输电子的相关蛋白质,PQ在运输电子的同时还可以运输H+;表为正常拟南芥和突变体拟南芥绿叶中色素相对含量(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示不同色素带),据图回答下列问题:
表 各种色素的相对含量
相对含量 色素Ⅰ 色素Ⅱ 色素Ⅲ 色素Ⅳ
正常拟南芥 100 100 100 100
突变体拟南芥 99 102 5 3
(1)图中,A侧是 (填写“类囊体腔”或“叶绿体基质”),电子传递最终受体是 ,其接受电子后生成的产物可以为暗反应中 过程提供能量。
(2)单线态氧等氧化物质在任何光照条件下都可产生,但一般不会对光合器官造成氧化伤害,而强光下它们却损伤光合结构,从其产生和消耗的角度考虑可能的原因是 。
(3)研究发现强光导致光抑制时,突变体拟南芥植株光合速率下降更快,由此判断表中属于类胡萝卜素的是 。与正常拟南芥相比,突变体拟南芥的光饱和点 (填写“更高”或“更低”或“不能确定”),原因是 。
(4)D1蛋白是构成PSⅡ(光系统Ⅱ)的核心蛋白,强光时易受破坏,研究表明,当强光下PSⅡ和线性电子传递被抑制时,Fd可以将电子传给PQ形成闭合的电子传递循环以适应强光胁迫。从D1蛋白合成角度考虑环式电子传递存在的意义有 。
8.★★★★(2026届百校大联考)光照过强,植物吸收的光能超过光合作用所能利用的能量时会引起光能转化效率下降,这种现象称为光抑制。光抑制主要发生在光系统PSⅡ(由蛋白质和光合色素组成的复合物,其中D1蛋白是核心蛋白),光合作用部分过程及光抑制机制如图1所示。研究人员提出了“非基因方式电子引流”的策略,如利用能接收电子的人工电子梭(铁氰化钾)来有效解除某种藻类的光抑制现象,相关实验研究结果如图2所示。回答下列问题:
(1)光系统PSⅡ分布在叶绿体的 (填具体结构)上,产物之一NADPH的作用是 。
(2)当光照过强时,PSⅡ会产生大量的 ,该物质与O2结合形成的、H2O2等活性氧物质会破坏D1蛋白,使光合速率下降。植物体在长期的进化过程中能通过调整自身生理结构或者调节光能在叶片上的去向进行自我保护。据此推测,植物体避免光抑制的具体措施可能有 (答出2点)。
(3)据图2可知,光照强度由I1增加到I2的过程中,对照组藻类的光能转化效率 (填“下降”“不变”或“上升”),理由是 。
(4)结合题干及图可知,当光照强度过大时,加入铁氰化钾能够有效解除光抑制,原因是 。
9.★★★★(2026届泰安期中)叶绿体依靠光系统将光能转换为电能。光系统主要包括光系统Ⅱ(PSⅡ)、质体醌(PQ)、细胞色素b6f(Cyt b6f)和光系统Ⅰ(PSⅠ),光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递,电子传递方式主要有线性电子传递和环式电子传递两种。
(1)在叶绿体内部巨大的膜表面分布着许多 ,在 有许多进行光合作用所必需的酶,这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。
(2)据图分析,在PSⅡ处水分解为氧气和H+,在膜两侧建立H+梯度,并且释放出电子,电子经传递最终可用于 ,该过程中还会通过 进一步提高膜两侧的H+浓度差,用于推动ATP的合成。
(3)玉米等植物在强光条件下NADP+不足、NADPH积累时,PSⅠ将电子通过质体醌(PQ)传递给Cyt b6f形成环式电子传递。此时,仅由PSⅠ推动的环式电子传递被激活,这使得NADPH的生成量 ,同时形成跨膜质子(H+)梯度,光反应产生的ATP与NADPH的比值 (选填“上升”或“下降”或“基本不变”),从而避免电子在PSⅠ处积累对其造成的损伤。
(4)百草枯(除草剂)是PQ的类似物,可接收来自PSⅡ反应中心的电子,阻止电子传递到细胞色素b6f,抑制H+的运输。经一系列反应生成各种活性氧,大量活性氧攻击生物膜使细胞死亡。从电子传递角度分析使用百草枯后叶绿体ATP含量可能变化的原因 。为了保证其除草效果,应选择的天气状况是 (填“晴天”或“阴天”)。
微专题 CO2浓缩机制
五年高考
1.★★★(2021天津,15,10分)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。
(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制,如图所示。
据图分析,CO2依次以 和 方式通过细胞膜和光合片层膜。
蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度,从而通过促进 和抑制 提高光合效率。
(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的 中观察到羧化体。
(3)研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HC和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用,理论上该转基因植株暗反应水平应 ,光反应水平应 ,从而提高光合速率。
三年模拟
2.★★★★(2026届省实验中学一诊)小麦、水稻等大多数植物,在暗反应阶段,CO2被C5固定以后形成C3,进而被还原成(CH2O),这类植物称为C3植物。玉米、甘蔗等原产在热带的植物,CO2中的碳首先转移到草酰乙酸(C4)中,然后转移到C3中,这类植物称为C4植物,其固定CO2的途径如图1所示。芦荟、仙人掌等植物白天气孔关闭,夜间气孔开放,这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径,如图2所示,这类植物称为CAM植物。(注:PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强)
(1)C4植物中固定CO2的酶是 ,最初固定CO2的物质是 。
(2)C4植物的光反应发生在 细胞。在炎热干旱夏季的中午,C4植物的CO2补偿点 (填“大于”“等于”或“小于”)C3植物。
(3)CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于 过程,白天其叶肉细胞能产生ATP的场所是 。
(4)暗反应中RuBP羧化酶在CO2浓度高时催化RuBP固定CO2合成有机物;在CO2浓度低时催化RuBP与O2进行光呼吸,分解有机物。环境条件相同的情况下,分别测量单位时间内C3植物和C4植物干物质的积累量,发现C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍,据题意推测原因是 。(至少答出两点,不考虑呼吸作用的影响)
微专题 影响气孔开闭的多种因素
五年高考
1.★★★(2024甘肃,17,11分)类胡萝卜素不仅参与光合作用,还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体,其种子大部分为黄色,少部分呈白色,白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定,白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m-2·s-1),纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m-2·s-1)下培养一周,提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量,结果如图所示。回答下列问题。
(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ,加入少许碳酸钙可以 。
(2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高,其原因是 。
(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子,因为 。
(4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关,本研究中支持此结论的证据有:①纯合体种子为白色;② 。
(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷,X最可能是 。
若以上推断合理,则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量,但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设,请完成相关的实验设计:
①植物培养和处理:取野生型和纯合突变体种子,萌发后在 条件下培养一周,然后将野生型植株均分为A、B两组,将突变体植株均分为C、D两组,A、C组为对照,B、D组干旱处理4小时。
②测量指标:每组取3~5株植物的叶片,在显微镜下观察、测量并记录各组的 。
③预期结果: 。
2.★★★★(2023江苏,19,12分)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题:
(1)光照下,光驱动产生的NADPH主要出现在 (从①~④中选填);NADPH可用于CO2固定产物的还原,其场所有 (从①~④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、 (填写2种)等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP,产生ATP的场所有 (从①~④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP,PEP再转化为 进入线粒体,经过TCA循环产生的 最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开,其机理是蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵出膜外,形成跨膜的 ,驱动细胞吸收K+等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降(溶质浓度提高),导致保卫细胞 ,促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关,为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系,对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究,其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有 。
A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
三年模拟
3.★★★(2025届省实验中学二模)气孔由具有特定结构的保卫细胞构成,气孔导度(气孔开放的程度)直接影响水稻的蒸腾作用和光合作用,进一步影响水稻的抗旱能力和产量。红光能促进水稻气孔的开放,为研究其机理,研究者利用野生型(WT)和OsPIL15基因敲除的水稻(KO),设计并开展了相关实验,部分结果如图所示。已知OsAB15基因是脱落酸信号传导的关键基因。回答下列问题:
(1)保卫细胞的叶绿体中 (填色素名称)对红光有较高的吸收峰值,红光照射下保卫细胞光合作用制造的糖类较多,细胞吸水膨胀使得气孔打开。
(2)从光调节植物生长发育的机理分析,红光促进气孔开放的可能机理是:①为光合作用合成糖类提供更多能量;②作为 影响OsPIL15蛋白的含量。实验一的结果表明,红光促进气孔开放的主要机理 (填“是”或“不是”)①,理由是 。
(3)为进一步探究OsPIL15蛋白调控气孔开闭的机理,研究者作出假设并进行实验验证。
①假设一:OsPIL15蛋白通过 ,从而促进气孔开放。为验证该假设进行了实验二。
②假设二:OsPIL15蛋白通过影响OsAB15基因的表达,从而促进气孔开放。为验证该假设进行了实验三。
③根据实验结果,推测红光促进气孔开放的主要机理是 。
(4)研究发现OsPIL15基因过表达的水稻(OX)籽粒产量和WT无明显差异,培育OX品种的意义是 。
第五章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
考法 实验设计与分析 T3、T4、T5、T8、T9
五年高考
1.★(2025黑吉辽蒙,1,2分)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
2.★(2025浙江6月选考,6,2分)血红素是血红蛋白的组成成分,其合成的简要过程如图所示,其中甲、乙和丙代表不同的物质,酶X能催化甲和乙转变为丙,“(-)”表示抑制作用。
下列叙述正确的是( )
A.酶X为甲和乙的活化提供了能量
B.与甲、乙结合后,酶X会发生不可逆的结构变化
C.血红素浓度过高会通过反馈调节抑制酶X的活性
D.随着甲和乙的浓度提高,酶X催化反应的速率不断提高
答案 C
3.★★(2025江西,7,2分)芸香糖苷酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物生产槲皮素、柚皮素和橙皮素等活性物质,具有重要的应用前景。研究人员比较了芸香糖苷酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的酶学性质,部分结果如表。下列叙述正确的是( )
芸香糖苷酶 最适温度(℃) 最适pH
Ⅰ 50 4.0
Ⅱ 70 4.0
Ⅲ 40 6.0
A.酶Ⅰ的反应温度升高20 ℃,其他条件不变,酶Ⅰ与酶Ⅱ活性一致
B.三种酶在最适的温度和pH条件下,催化底物的活性相同
C.三种酶能水解芸香糖苷类黄酮化合物,表明它们具有专一性
D.三种酶的空间结构会因环境温度和pH的改变而发生变化
答案 D
4.★★(2025四川,10,3分)D-阿洛酮糖是一种低热量多功能糖,有助于肥胖人群的体重管理。Co2+可协助酶Y催化D-果糖转化为D-阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2+条件)下,测定不同浓度D-果糖的转化率(转化率=产物量/底物量×100%),其变化趋势如图。下列叙述正确的是 ( )
A.升高反应温度,可进一步提高D-果糖转化率
B.D-果糖的转化率越高,说明酶Y的活性越强
C.若将Co2+的浓度加倍,酶促反应速率也加倍
D.2 h时,三组中500 g·L-1果糖组产物量最高
答案 D
5.★★★(新情境·重新构建肽链以探究各段的功能)(2024广东,15,4分)现有一种天然多糖降解酶,其肽链由4段序列以Ce5-Ay3-Bi-CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链,并评价其催化活性,部分结果见表。关于各段序列的生物学功能,下列分析错误的是( )
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5-Ay3-Bi-CB + +++ ++ +++
Ce5 + ++ - -
Ay3-Bi-CB - - ++ +++
Ay3 - - +++ ++
Bi - - - -
CB - - - -
注:-表示无活性,+表示有活性,+越多表示活性越强。
A.Ay3与Ce5催化功能不同,但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性,但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
答案 B
三年模拟
6.★★(2025届临沂三模)植酸酶可以分解动物饲料中的天然有机磷,将磷酸残基从植酸上依次水解下来,有利于动物对饲料中天然磷的吸收,减少了集约化畜牧场粪便中磷对环境的污染。研究发现,可通过加入Mn2+提高植酸酶的活性。以下说法正确的是( )
A.酶的作用实质是降低化学反应的活化能,催化物质分解
B.植酸酶需在最适温度和最适pH条件下保存,尽可能缩短贮存期
C.植酸酶能够高效和专一地依次分离植酸分子中的磷酸残基
D.Mn2+通过与植酸酶结合改变其构象,从而提高植酸酶的活性
答案 C
7.★★(2026届德州开学考)某生物兴趣小组为探究酶在反应过程中的作用及影响因素,利用甲图所示装置做了如下实验:在最适条件下,将浸过肝脏研磨液的大小相同的4片滤纸片放入15 mL质量分数为3%的H2O2溶液中,每隔2 min观察一次红色液滴的移动距离,然后根据数据绘制出乙图曲线。下列叙述正确的是( )
A.若将甲图装置中的滤纸片改为2片,反应终止后产生的气体量减少
B.若要乙图中的a向上移动,在不改变溶液浓度的条件下,可增加H2O2溶液的体积
C.若放入浸过煮熟肝脏研磨液的4片滤纸片,每隔2 min观察一次,红色液滴不移动
D.若甲图中的实验pH适当调高,则产生气体量为a mL的时间小于b
答案 B
8.★★★(2026届日照开学考)麦角生物碱是脑细胞代谢改善药,EasC酶能催化药物前体物质合成麦角生物碱。EasC酶具有底物结合区域和催化区域,该酶通过催化区域生成的超氧阴离子传递至酶表面的底物结合区域,驱动已结合的药物前体物质完成转化过程。为探究EasC酶的催化特性,研究人员进行相关实验,结果如表(1~3组温度为37 ℃,其他条件均适宜)。下列叙述错误的是( )
组别 处理方式 麦角生物碱 生成速率(%)
1 对照 15.2
2 添加辅酶NADPH 15.0
3 添加超氧阴离子清除剂 2.8
4 高温处理(80 ℃) 0.5
A.EasC酶降低了药物前体转化反应所需的活化能
B.辅酶NADPH对EasC酶的催化作用无显著影响
C.超氧阴离子清除剂通过抑制底物结合降低酶活性
D.高温处理使EasC酶的空间结构改变导致其活性降低
答案 C
9.★★★(不定项)(2025届日照二模)科研人员用甲~丁四个肽段设计纤维素酶,为研究这些肽段不同组合方式构建成的纤维素酶的活性,研究者制备了分别含W1~W4四种纤维素的凝胶。纤维素可被某种染料染成红色,但其分解产物不能被染色,实验结果如图所示。下列分析错误的是( )
A.肽段乙-丙-丁不影响肽段甲对W2的催化
B.肽段甲不影响肽段乙-丙-丁对W3、W4的催化活性
C.肽段丙-丁对肽段乙功能的影响与底物种类有关
D.肽段丁会影响该酶对底物W1、W2的催化活性
答案 D
第2节 细胞的能量“货币”ATP
考法 磷酸化与去磷酸化 T4、T5、T8
五年高考
1.★(2025河北,1,2分)ATP是一种能为生命活动供能的化合物,下列过程不消耗ATP的是( )
A.肌肉的收缩
B.光合作用的暗反应
C.Ca2+载体蛋白的磷酸化
D.水的光解
答案 D
2.★(2022浙江1月选考,3,2分)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述,正确的是( )
A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键(特殊化学键)
C.在水解酶的作用下不断地合成和水解
D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
答案 D
3.★★(2024全国甲,2,6分)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成。ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键(特殊化学键)。下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键(特殊化学键)
答案 C
4.★★(2021湖南,5,2分)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下,可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化,参与细胞信号传递,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失,不影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
答案 B
5.★★★(2024安徽,4,3分)在多细胞生物体的发育过程中,细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的,某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是( )
A.细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞内的相应受体
B.酶联受体是质膜上的蛋白质,具有识别、运输和催化作用
C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性
D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达,最终引起细胞定向分化
答案 D
三年模拟
6.★(2026届名校联盟期中)核糖核苷酸还原酶(RNR)可将ATP中核糖的第二位碳原子上连接的羟基还原为氢,形成dATP。下列说法错误的是( )
A.dATP由腺苷和三个磷酸基团构成
B.dATP可作为DNA的合成原料之一
C.dATP和ATP均含有两个特殊的化学键
D.当细胞分裂旺盛时RNR的活性可能会增强
答案 A
7.★★(2026届临沂期中)鸟苷三磷酸(GTP)的结构及功能与ATP类似。当细胞内Ca2+浓度升高时,Ca2+可与钙调蛋白CaM结合形成Ca2+/CaM复合物,进而激活鸟苷酸环化酶,催化GTP转变为环磷酸鸟苷(cGMP),参与细胞内信号转导。下列叙述正确的是( )
A.GTP由鸟苷、核糖和3个磷酸基团结合而成
B.GTP的水解伴随着细胞内某些吸能反应的进行
C.与Ca2+结合后,钙调蛋白CaM的空间结构未发生改变
D.Ca2+/CaM复合物降低了GTP转变为cGMP所需的活化能
答案 B
8.★★(2026届名校联盟月考)蛋白质磷酸化是蛋白激酶将ATP水解,脱离下来的一个磷酸基团挟能量与蛋白质结合;去磷酸化则是由蛋白磷酸酶催化磷酸化蛋白质的磷酸酯键水解,使磷酸基团从蛋白质上移除。下列说法错误的是( )
A.检测蛋白质磷酸化和去磷酸化可用32P标记ATP中远离腺苷的磷酸基团
B.主动运输和协助扩散的载体蛋白分别具有蛋白激酶和蛋白磷酸酶功能
C.载体蛋白转运分子或离子时,其磷酸化导致自身构象发生改变
D.Ca2+的主动运输过程中,载体蛋白将Ca2+释放后发生去磷酸化
答案 B
9.★★(2025届聊城三模)丙酮酸激酶是糖酵解过程(细胞呼吸第一阶段)中的限速酶之一,能够催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP生成丙酮酸和ATP。细胞中的ATP浓度较高时,ATP也能与该酶结合调控其活性,进而调节糖酵解速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.该酶主要存在于细胞的线粒体基质中
B.ATP与该酶结合时,该酶的活性可能减弱
C.ADP或ATP与该酶结合时不会引起该酶的空间结构发生改变
D.当机体处于运动状态时,肌细胞中ATP与该酶的结合加速
答案 B
10.★★(2025届名校联盟联考)线粒体内膜上存在专门运输ATP和ADP的转运体(AAC),AAC能1∶1交换ADP和ATP,确保细胞正常代谢的能量需求。泡发过久的黑木耳会被椰毒假单胞杆菌污染,该细菌会分泌毒性极强的米酵菌酸,米酵菌酸可以竞争性地结合在AAC上,从而抑制ADP和ATP的交换,进而引发人体中毒。下列叙述正确的是( )
A.ADP转化为ATP是放能反应
B.AAC是一种通道蛋白,帮助ATP通过协助扩散出线粒体
C.椰毒假单胞杆菌会导致人体细胞因缺少能量而死亡
D.AAC在将ATP转入线粒体的同时将ADP转出线粒体
答案 C
11.★★(2025届名校联盟期中)ATP荧光微生物检测技术可用于迅速检测微生物含量,该技术原理是:荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化下,与氧气发生化学反应,形成氧化荧光素并发出荧光,检测荧光值大小可反映微生物含量。下列说法正确的是( )
A.荧光素的氧化反应属于放能反应
B.ATP荧光微生物检测技术也可用于检测病毒含量
C.微生物代谢旺盛时,ATP合成速率要远大于ATP水解速率
D.该技术通过间接检测ATP的含量来反映微生物含量
答案 D
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(2025山东,4,2分)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要 H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
答案 B
2.★★(2025浙江6月选考,9,2分)某同学欲研究酵母菌的细胞呼吸方式,设置有氧组和无氧组,装置如图所示。已知有氧组装置内氧气量仅满足部分葡萄糖氧化分解。下列叙述正确的是( )
A.装置内有氧气或无氧气可作为实验的无关变量
B.有氧组和无氧组酵母菌细胞产生CO2的场所均为细胞质基质
C.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组均可检测到酒精
D.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组产生的CO2比值大于3∶1
答案 C
3.★★(2020山东,2,2分)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
4.★★(2025河南,4,3分)甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分,因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
答案 B
5.★★★(2024山东,2,2分)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
答案 C
6.★★★(2022山东,4,2分)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是( )
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
答案 C
7.★★★(2025甘肃,3,3分)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸,可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率,下列叙述正确的是( )
A.状态3呼吸不需要氧气参与
B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D.相比NADH,以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
答案 C
8.★★★(2024安徽,3,3分)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时,ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时,两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性,进而调节细胞呼吸速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.在细胞质基质中,PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B.PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变而变性失活
C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快
答案 D
9.★★★(2025陕晋青宁,8,3分)丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白(MPC)运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如图。下列叙述错误的是( )
A.MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加
B.丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变
C.线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率
D.线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高
答案 D
三年模拟
10.★★(2026届潍坊开学考)如图是洋葱细胞局部亚显微结构图,其中①④是基质,②③分别是线粒体外膜和内膜。下列说法正确的是( )
A.①②③④处均可产生ATP
B.①处既可产生NADH也可消耗NADH
C.②③膜上含有许多种与有氧呼吸有关的酶
D.随着O2浓度下降,①与④处产生的CO2均会减少
答案 B
11.★★(2026届临沂期中)有氧呼吸及无氧呼吸都需要NADH的参与。有氧时,电子传递给最终受体O2,此过程需消耗大量的NADH,细胞质基质中因缺乏NADH导致丙酮酸未能按无氧呼吸的方式被还原。下列叙述错误的是( )
A.有氧呼吸的电子传递链存在于线粒体内膜上
B.有氧呼吸过程产生的NADH中的氢可来自葡萄糖和水
C.人体无氧呼吸产
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