【备考2027】第五章 细胞的能量供应和利用--通用版高考生物学第一轮章节练（含答案）
文档属性
| 名称 | 【备考2027】第五章 细胞的能量供应和利用--通用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 | 2026-02-22 00:00:00 | ||
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文档简介
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2027通用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:T8、T9、T10、T15、T16
五年高考
1.★(2025河北,2,2分)下列过程涉及酶催化作用的是( )
A.Fe3+催化H2O2的分解
B.O2通过自由扩散进入细胞
C.PCR过程中DNA双链的解旋
D.植物体细胞杂交前细胞壁的去除
2.★(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
3.★★(2025江苏,8,2分)为探究淀粉酶是否具有专一性,有同学设计了实验方案,主要步骤如表。下列相关叙述合理的是( )
步骤 甲组 乙组 丙组
① 加入2 mL 淀粉溶液 加入2 mL 淀粉溶液 加入2 mL 蔗糖溶液
② 加入2 mL 淀粉酶溶液 加入2 mL 蒸馏水
③ 60 ℃水浴加热,然后各加入2 mL斐林试剂,再60 ℃水浴加热
A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液
B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性
C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖
D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀
4.★★(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
5.★★(2025浙江1月选考,10,2分)取鸡蛋清,加入蒸馏水,混匀并加热一段时间后,过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物,探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响,实验结果如表所示。
组别 1 2 3 4 5
温度(℃) 27 37 47 57 67
滤液变澄 清时间(min) 16 9 4 6 50 min 未澄清
据表分析,下列叙述正确的是( )
A.滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B.组3滤液变澄清时间最短,酶促反应速率最快
C.若实验温度为52 ℃,则滤液变澄清时间为4~6 min
D.若实验后再将组5放置在57 ℃,则滤液变澄清时间为6 min
6.★★(2022重庆,7,2分)植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解,可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37 ℃、不同pH下的相对活性,结果见表。下列叙述最合理的是( )
相对活性 pH
3 5 7 9 11
酶 M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.在37 ℃时,两种酶的最适pH均为5
B.在37 ℃长时间放置后,两种酶的活性不变
C.从37 ℃上升至95 ℃,两种酶在pH为5时仍有较高活性
D.在37 ℃、pH为3~11时,M更适于制作肉类嫩化剂
7.★★★(新思维·通过不同浓度D-果糖的转化率的变化分析酶活性等)(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
8.★★★(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
★★★(2022全国乙,4,6分)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 + + + + +
RNA组分 + + - + -
蛋白质组分 + - + - +
低浓度Mg2+ + + + - -
高浓度Mg2+ - - - + +
产物 + - - + -
根据实验结果可以得出的结论是( )
A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
10.★★★(2022广东,13,4分)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下列分析错误的是( )
组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%)
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①、②组的相关变量分析,自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度70 ℃,最适pH 9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
三年模拟
11.★(2026届河北石家庄开学考)以下有关酶与代谢的描述,正确的是( )
A.细胞中酶的合成场所是核糖体
B.酶的竞争性抑制剂和相应的酶与底物结合部位相同
C.酵母菌有氧呼吸分解葡萄糖的酶位于线粒体基质中
D.酶的作用条件比较温和,所以在酸性的胃液中各种消化酶将失活
12.★★(2026届福建福州质检)下列过程不涉及酶催化作用的是( )
A.细胞线粒体内有氧呼吸的第三阶段
B.植物体细胞杂交前原生质体的制备
C.PCR反应中引物与模板间形成氢键
D.葡萄醋的发酵过程中糖分解成乙酸
13.★★★(2026届吉林延边月考)酶Z能催化两种底物S1、S2的反应,且对S1的催化效率更高。进一步实验表明S1与酶Z的活性中心结合能诱导酶构象变化,使S2的结合位点暴露。下列叙述正确的是( )
A.酶Z对化学反应的催化作用无专一性
B.加入S1会加速酶Z对S2的催化作用
C.单个酶Z分子同时与S1和S2结合并催化其反应
D.S1和S2在相同的活性位点与酶Z特异性结合
14.★★★(新思维·温度从多个方面影响酶促反应速率)(2026届重庆南开中学期初)温度可以从多个方面影响酶促反应速率。图中曲线a表示温度对底物分子能量的影响,曲线b表示温度与酶空间结构稳定性的关系,曲线c表示温度对酶促反应速率的影响。据图分析下列叙述错误的是( )
A.高温促进过氧化氢分解可以用图中的a解释
B.酶促反应速率大小与酶的空间结构有关,与反应物分子能量无关
C.低温条件下酶的空间结构稳定,因此适合于酶的储存
D.酶空间结构稳定性不同时,酶促反应速率可能相同
★★★(2026届江苏苏州期初)某学习小组进行酶相关实验。实验分组如表,所有试管在37 ℃环境下静置30分钟后,加还原糖检测试剂水浴加热,观察结果。
试剂 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5 试管6
1%淀粉溶液 4 mL 4 mL 4 mL
蒸馏水 1 mL 4 mL 4 mL 5 mL
淀粉酶溶液 1 mL 1 mL -
唾液 - 1 mL - - 1 mL -
下列叙述错误的是( )
A.若3号试管出现弱阳性反应,则可能是淀粉溶液受污染
B.若4号试管出现阳性反应,则1号试管的阳性结果不能采信
C.若3~6号试管皆不出现阳性反应,则1、2号试管结果能证明酶具有专一性
D.若3~6号试管皆不出现阳性反应,则1、2号试管中阳性反应程度可能不同
16.★★★(2026届河南三门峡期中)木瓜蛋白酶具有较宽的底物特异性,它能够作用于蛋白质中精氨酸、赖氨酸、甘氨酸和瓜氨酸残基的羧基参与形成的肽键。科研人员为了探究不同无机盐对木瓜蛋白酶活性的影响,进行了相关实验,实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.木瓜蛋白酶活性升高,可为反应提供更多的活化能
B.实验结果表明,CaCl2对木瓜蛋白酶活性的影响较小
C.实验中存在两个自变量,未遵循单一变量原则,不构成对照实验
D.木瓜蛋白酶催化蛋白质水解,所得产物中不仅含有氨基酸,还有部分肽链存在
第2节 细胞的能量“货币”ATP
考法 磷酸化和去磷酸化:T6、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.★(2021北京,1,2分)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
4.★★(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)
5.★★★(新情境·叶绿体内膜上ATP、ADP和Pi的运输)(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
6.★★★(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
7.★(2026届山西运城开学考)ATP与酶是细胞代谢的两个核心要素。下列描述中,需要酶的催化但不消耗ATP的有( )
①蛋白质、淀粉等大分子水解或合成
②Ca2+载体蛋白主动转运Ca2+的过程
③丙酮酸转化成乳酸或酒精和CO2
④光合作用暗反应中C5转化成C3
A.①③ B.③④ C.①② D.②④
8.★★(2026届山东省实验中学一诊)在细胞信号转导过程中存在一种分子开关机制,即通过蛋白激酶催化ATP水解使靶蛋白磷酸化,通过蛋白磷酸酶的催化作用使靶蛋白去磷酸化,从而调节蛋白质的活性。下列说法错误的是( )
A.蛋白激酶为靶蛋白的磷酸化降低活化能
B.靶蛋白磷酸化时被活化,去磷酸化时失活
C.靶蛋白磷酸化可以改变蛋白质构象从而改变其活性
D.靶蛋白磷酸化生成ADP,去磷酸化时不合成ATP
9.★★(新情境·ATP荧光检测仪)(2026届福建漳州质检)ATP荧光检测仪常用于餐饮行业用具微生物含量的检测,其原理是荧光素接受ATP提供的能量,在荧光素酶的催化下发生氧化反应发出荧光。下列相关叙述错误的是( )
A.细胞内ATP含量相对稳定是测定的重要前提
B.荧光强度可反映检测样品中微生物数量的多少
C.荧光素被激活氧化发光过程,属于吸能反应
D.ATP荧光检测仪可用于检测样品中病毒的含量
10.★★(2026届重庆南开中学期初)荧光标记法是一种利用荧光物质标记目标分子或结构,通过荧光特性进行追踪、定位或定量分析的技术,广泛应用于生物学、医学和材料科学等领域。下列利用荧光标记法的实验描述错误的是 ( )
A.相比同位素标记法,荧光标记法具有实时可视化、无放射性危害的特点
B.端粒学说认为细胞分裂后端粒会缩短,可用荧光标记法研究染色体端粒
C.将荧光素酶基因导入植物,可培育出在黑暗中能直接发光的“荧光树”
D.绿色、红色荧光染料分别标记的小鼠细胞和人细胞的融合实验,证明细胞膜具有流动性
11.★★★(2026届湖北武汉开学考)研究发现,奶牛感染金黄色葡萄球菌后,机体某些细胞会通过分泌外泌体参与免疫防御。测得奶牛外泌体对金黄色葡萄球菌胞内ATP含量影响如图所示。下列叙述正确的是( )
A.金黄色葡萄球菌的细胞质和细胞核中都有ATP分布
B.金黄色葡萄球菌胞内生成大量ATP的场所为线粒体
C.500 μg/mL是外泌体抑制金黄色葡萄球菌的最适质量浓度
D.外泌体可能通过降低金黄色葡萄球菌胞内ATP含量抑制其生长
12.★★★(2026届福建福州质检)高等植物和红藻的叶绿体膜上都含有ADP/ATP转运蛋白(NTT),但转运方向不同。蓝细菌细胞膜上不含NTT,分别用上述两种NTT改造蓝细菌,获得图中甲、乙工程菌。甲、乙分别与缺乏线粒体的酵母细胞融合得到两种共生体,这两种共生体在缺乏有机碳源条件下存活状况不同。相关分析错误的是( )
A.在光下,含甲的共生体能产生NADPH和ATP
B.在光下,乙无法为共生体的酵母菌提供ATP
C.在光下,含甲的共生体缺乏有机碳源不能存活
D.该实验能为真核细胞叶绿体的起源提供解释
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(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
2.★★(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
3.★★★(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
4.★★★(新情境·凋亡、坏死过程中细胞呼吸变化分析)(2025重庆,13,3分)在T细胞凋亡和坏死过程中,ATP生成速率和氧气消耗速率如图1、2所示。下列叙述错误的是 ( )
A.可根据氧气消耗速率计算产生的ATP总量
B.有氧呼吸中氧气的消耗发生在线粒体内膜
C.在t1时,凋亡组产生的乳酸多于坏死组
D.在t3时,凋亡组产生的CO2多于坏死组
5.★★★(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
6.★★★★(2024重庆,7,3分)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在如图所示代谢过程。其中,PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物,进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是( )
A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧
B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜
C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力
D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]
三年模拟
7.★(2026届湖北黄冈期初)分析人剧烈运动时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.呼吸作用产生的CO2数量大于消耗的O2数量
B.有氧呼吸和无氧呼吸每个阶段都为机体提供ATP
C.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
D.剧烈运动可能会导致肌肉乳酸堆积
8.★★(2026届吉林延边月考)实验小组将酵母菌破碎并离心后获得线粒体悬液,向悬液中加入14C标记的丙酮酸并通入18O2,有关悬液中的变化情况,下列叙述错误的是( )
A.丙酮酸的量会减少
B.会释放出14C标记的CO2
C.18O只可能出现在H2O中
D.在线粒体内膜上产生大量ATP
9.★★(2026届河南安阳调研)NADH称为还原型辅酶Ⅰ,NAD+称为氧化型辅酶Ⅰ,NADH与NAD+可以相互转化。研究表明,30岁之后,人体细胞内的NADH含量开始减少(如图所示),严重影响线粒体的功能。NADH在高温或酸性条件下易分解,失去生物活性。下列叙述正确的是( )
A.NAD+转化为NADH的场所为线粒体基质
B.NADH在线粒体基质中直接驱动ATP合成
C.50岁之后,人体细胞代谢速率可能大幅下降
D.可通过口服的方式补充NADH,改善线粒体功能
10.★★★(2026届辽宁东北育才学校模考)某人因出现肌无力、呼吸困难的症状而去医院就诊,医生通过相关生化检测来判断该患者的患病原因。已知FGF21为调节线粒体自噬的物质,检测结果如表所示。下列叙述错误的是( )
项目 乳酸/(mmol·L-1) 丙酮酸/(mmol·L-1) FGF21/(pg·mL-1)
正常人 1.1 0.09 82.5
患者 1.5 0.1 617.4
A.该患者细胞内的线粒体数量低于正常人
B.丙酮酸在细胞质基质中产生后可进入线粒体进一步分解
C.消耗等量葡萄糖时,该患者合成的ATP少于正常人
D.FGF21对线粒体自噬表现为抑制作用
11.★★★(2026届重庆巴蜀中学月考)为进一步探究酵母菌细胞呼吸类型及场所,某研究小组将酵母菌破碎并进行差速离心,分离得到细胞质基质和线粒体,并在a~f号试管中加入相关物质,进行如表所示的实验,下列有关叙述正确的是( )
类别 细胞质基质 线粒体 酵母菌
a b c d e f
葡萄糖 — + — + + +
丙酮酸 + — + — — —
氧气 + — + — + —
注:+表示加入了适量的相关物质,-表示未加入相关物质。
A.会产生酒精的试管有d和f
B.根据试管a、c、e的实验结果,可以判断酵母菌进行葡萄糖初步分解的场所
C.若向e培养液中通入18O2,一段时间后可能在水和二氧化碳中检测到18O
D.根据试管b和f的实验结果,可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质
微专题 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.★★★(新情境·睡眠调控与线粒体能量代谢分析)(2026届重庆巴蜀中学月考)研究发现,睡眠调控与线粒体能量代谢密切相关。在果蝇模型中,清醒时睡眠调控神经元(dFBNs)受抑制,ATP消耗减少;同时,dFBNs内NADH过量积累,电子供给量远超ATP合成需求。睡眠剥夺(长时间清醒)时,电子在传递系统中过度堆积,可引发电子从传递系统泄漏,产生自由基等有害物质,线粒体过度分裂。若用AOX清除堆积的电子可显著降低睡眠需求。如图,下列相关分析中错误的是( )
A.线粒体分裂增多可能是自由基损伤线粒体的结果,可通过睡眠缓解
B.电子堆积会使NADH/NAD+的值增大
C.AOX能直接促进ATP合成,从而减少睡眠需求
D.根据以上研究推测线粒体电子供应过剩可诱导睡眠
3.★★★(2026届河南三门峡期中)丙酮酸转运进线粒体基质的过程如图所示。线粒体外膜通透性较高,丙酮酸等相对分子质量较小的物质均可通过膜上的孔蛋白自由通过。蛋白复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ等构成电子传递链。下列说法正确的是( )
A.图中的NADH在细胞质基质和线粒体基质中合成,其中的氢全部来自葡萄糖
B.若使用某种药物抑制线粒体膜上蛋白质的活性,则会影响所有物质的进出
C.蛋白复合体Ⅳ处O2与H+结合生成水需要电子传递链传递来的e-
D.若丙酮酸无法进入线粒体基质,则会在细胞质基质大量积累
第4节 细胞呼吸的影响因素及应用
五年高考
1.★★(2024甘肃,3,3分)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是( )
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
2.★★(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
3.★★(2021湖北,10,2分)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应,逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是( )
A.常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏
B.密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜
C.冷藏时,梨细胞的自由水增多,导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐变减缓
4.★★★★(新考法·根据情境分析有氧呼吸第二阶段代谢路径)(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
5.★★(2025届北京西城二模)研究人员选取大小、成熟度一致且无损伤的冬枣若干,放在不同温度条件下储藏,检测乙醇含量,结果如图。下列推断错误的是( )
A.受损伤冬枣易滋生微生物而腐烂
B.储藏的冬枣细胞呼吸不产生CO2
C.乙醇是冬枣细胞无氧呼吸的产物
D.低温利于延长冬枣贮藏保鲜期
6.★★★(2025届安徽芜湖二模)图1为植物细胞中无氧呼吸的过程,其中ADH(乙醇脱氢酶)、LDH(乳酸脱氢酶)是关键酶。为探究Ca2+对淹水处理的植物根细胞呼吸作用的影响,研究人员将某植物幼苗随机分为3组,处理如下:A组(淹水)、B组(淹水+Ca2+)和C组(未淹水),在其他条件适宜且相同的条件下进行实验,结果如图2。下列说法错误的是( )
A.在水淹状态下,该植物细胞能同时产生乳酸和乙醇
B.淹水处理后,ADH和LDH两种酶活性的增量大体相等
C.从图1可知,丙酮酸生成乳酸或乙醇的过程中,会消耗NADH
D.Ca2+处理后,会导致淹水的植物细胞中乙醛和乳酸积累量减少
7.★★★(2026届河南周口开学考)有些果实成熟过程中会出现呼吸跃变现象,表现为呼吸作用突然增强后又突然减弱,此现象可作为果实成熟的标志。猕猴桃是一种典型的呼吸跃变型水果,为研究猕猴桃的成熟过程,研究人员连续多天对采摘后的猕猴桃果实细胞呼吸速率及淀粉含量进行测量,结果如图。回答相关问题:
(1)研究过程中以CO2释放速率作为细胞呼吸速率的测量指标,猕猴桃果实细胞有氧呼吸产生CO2的场所是 ,该阶段的物质变化为 。
(2)研究表明呼吸跃变型水果在呼吸速率达到峰值时往往是食用的最佳时期,推测此时果实细胞中还原糖含量与呼吸跃变前相比 (选填“较高”或“较低”),请以采摘后的猕猴桃果实和DNS试剂(DNS试剂在水浴加热条件下与还原糖反应呈棕红色,颜色深度与还原糖含量呈正相关)为实验材料,设计实验检测果实成熟过程中还原糖的含量变化: 。
(3)呼吸跃变型水果成熟后极易腐败,在猕猴桃运输过程中,常需要延缓呼吸跃变的出现,请提出一条可行的措施: 。
第5节 捕获光能的色素和光合作用的原理
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.★(2021广东,12,2分)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是( )
A.Rubisco存在于细胞质基质中
B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2结合
3.★★(2024贵州,3,3分)为探究不同光照强度对叶色的影响,取紫鸭跖草在不同光照强度下,其他条件相同且适宜,分组栽培,一段时间后获取各组光合色素提取液,用分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是( )
A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
4.★★★(2022湖北,12,2分)某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是( )
植株 类型 叶绿 素a 叶绿 素b 类胡萝 卜素 叶绿素/类 胡萝卜素
野生型 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.两种突变体的出现增加了物种多样性
B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致
D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
5.★★★(新情境·含类囊体的人工细胞的构建)(2025江苏,21,10分)科研人员从植物叶绿体中分离类囊体,构建含类囊体的人工细胞,并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题:
(1)细胞破碎后,在适宜温度下用低渗溶液处理,涨破 膜,获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体,为保持其活性,需加入 溶液重新悬浮,并保存备用。
(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL的
溶液中,混匀后,测定出叶绿素浓度为3 μg/mL,则类囊体的浓度为 μg/mL。
(3)为检测类囊体活性,实验前需对类囊体进行多次洗涤,目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响,这些产物主要有 。
(4)已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关。图示具有光反应活性的人工细胞,在适宜光照下,荧光强度 (填“变强”“不变”或“变弱”),说明类囊体膜具有的功能有 。
(5)在光反应研究的基础上,利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究,理论上还需要的物质有 。
6.★★★(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:
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)。
三年模拟
7.★★(2026届辽宁东北育才学校模考)下列科学家的实验证据不支持“叶绿体能吸收光能用于光合作用并释放氧气”这一实验结论的是( )
A.黑暗中,需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中
B.用透过三棱镜的光照射水绵临时装片时需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域
C.在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,在光照下释放氧气
D.叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随
8.★★(2026届重庆巴蜀中学月考)科学发现的过程蕴含严谨的逻辑与方法。下列关于光合作用探索历程的叙述,正确的是( )
A.希尔发现在含水和CO2的离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,光照下可释放O2
B.阿尔农发现光照下ATP合成总是与水的光解相伴随
C.鲁宾和卡门用放射性同位素示踪法,证明光合作用释放的氧气来自水
D.恩格尔曼用水绵和乳酸菌进行实验,证明叶绿体释放氧气
9.★★(2026届湖北武汉开学考)人工光合作用系统可利用光能合成糖类,相关装置及过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.该系统可将光能转化为化学能
B.在火力发电站安装该系统,可减少CO2的排放
C.水分解产生甲的过程模拟植物类囊体薄膜上的反应
D.在固定等量CO2的情况下,该系统乙的积累量低于植物
10.★★★(新思维·产甲烷古菌代谢过程中CO2与光合作用中CO2作用的对比分析)(2026届河南南阳一调)研究发现,产甲烷古菌(一种严格厌氧微生物)在碳循环中具有重要作用,其代谢过程以氢气为电子供体,将CO2还原为甲烷(CH4),该过程需消耗能量且伴随ATP合成。下列关于产甲烷古菌代谢的叙述,错误的是( )
A.甲烷是重要温室气体,对全球气候变化有重要影响
B.若突然降低环境中CO2浓度,短时间内细胞中ATP含量会下降
C.该过程中CO2的作用与光合作用中CO2的作用相同
D.在厌氧消化池中,产甲烷古菌与其他微生物共同将秸秆、粪便等有机废物转化为沼气(主要成分为甲烷),是可再生能源的重要来源
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分析:T2、T3、T4、T7、T9
五年高考
1.★(2025安徽,2,3分)关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验,下列叙述错误的是( )
A.用打孔器打出叶圆片时,为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉
B.调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离,以进行对比实验
C.用化学传感器监测光照时O2浓度变化,可计算出实际光合作用强度
D.同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同,可能与其接受的光照强度不同有关
2.★★★(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。
3.★★★(2025四川,16,10分)在温室中种植番茄,光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200 μmol·m-2·s-1,CO2浓度约为400 μmol·mol-1。为提高温室番茄产量,有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标,结果见表。回答下列问题。
组别 光照 强度 (μmol· m-2· s-1) CO2浓度 (μmol· mol-1) 净光合 速率 (μmol· m-2· s-1) 气孔 导度 (mol· m-2· s-1) 叶绿素 含量 (mg· g-1)
对照 200 400 7.5 0.08 42.8
甲 400 400 14.0 0.15 59.1
乙 200 800 10.0 0.08 55.3
丙 400 800 17.5 0.13 65.0
注:气孔导度和气孔开放程度呈正相关。
(1)为测定番茄叶片的叶绿素含量,可用 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量,为减少类胡萝卜素的干扰,应选择 (填“蓝紫光”或“红光”)来测定叶绿素含量。
(2)与对照组相比,甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的 ,从而提高了净光合速率。与甲组相比,丙组的净光合速率更高,气孔导度略低,但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高,可能的原因是 。
(3)根据本研究结果,在冬季温室种植番茄的过程中,若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量,应选择 ,依据是 。
4.★★★(2024安徽,16,11分)为探究基因OsNAC对光合作用的影响,研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE),测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见表。
净光合速率 (μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量 (mg·g-1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
回答下列问题。
(1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖-1,5-二磷酸结合,在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸;在有关酶的作用下,3-磷酸甘油酸接受 释放的能量并被还原,随后在叶绿体基质中转化为 。
(2)与WT相比,实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的 、 (填科学方法)。
(3)据表可知,OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率 。为进一步探究该基因的功能,研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量,结果如图。
结合图表,分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因:① ;
② 。
三年模拟
5.★(2026届吉林延边月考)在高寒山区温度低、光照短,不利于油菜(矮秆)生长。为了让油菜增产往往采取多种措施。下列增产措施和原理对应错误的是( )
A.与青稞或小麦等高秆植物间作——降低两种作物对阳光的竞争
B.分阶段增施氮肥——为叶绿素、NADPH等含氮物质合成提供原料
C.覆盖黑色地膜——提高地表温度,促进根系发育兼具除草作用
D.日出前人工补光——延长光照时间,增加光合作用有机物积累
6.★★★(2026届重庆南开中学期初)为了探究光照强度对光合作用的影响,某实验小组选用若干完全相同的图1装置,在不同光照强度下进行了实验,一小时后,统计了不同组的气体变化值,结果如图2所示。下列描述正确的是( )
A.为达实验目的,X溶液应该选用NaOH
B.实验中气体体积的变化由氧气或者二氧化碳导致
C.光照强度由4 klx突然升为6 klx,短期内C3含量会上升
D.光照强度为2 klx时,每小时该植物光合作用制造的氧气为5 mL
7.★★★(2026届福建泉州质检)研究人员通过实验研究臭氧(O3)浓度对美丽箬竹叶片光合特性的影响,部分实验结果如表所示。下列推测不合理的是( )
组别 叶绿素 含量相 对值 净光合 速率相 对值 气孔导 度相 对值 胞间CO2 浓度 相对值
对照组 新叶 36 6.0 0.060 200
老叶 34 4.0 0.040 210
低浓度O3 处理组 新叶 35 4.5 0.045 200
老叶 30 2.5 0.030 220
高浓度O3 处理组 新叶 39 4.5 0.045 200
老叶 32 1.5 0.025 240
A.与新叶相比,老叶对O3更敏感
B.O3促进老叶叶绿素降解或抑制叶绿素合成
C.气孔导度降低是高浓度O3处理组老叶光合速率降低的主要原因
D.不同叶龄叶片对O3的差异化响应有利于减小O3对植株的不利影响
8.★★★(2026届重庆南开中学期中)自然界中的光照强度常在短时间内剧烈变化,影响植物光合作用效率。为探究拟南芥的叶绿体响应光照强度变化的机理,科研人员利用拟南芥的突变体(该突变体表现为缺乏PSⅡ复合物),进行如下实验,处理及结果如图、表。下列推测合理的是( )
a组 b组 c组 d组
突变体 +++++ + ++ +
野生型 +++++ +++++ +++++ +++++
注:“+”数量多代表生长状况好。
A.本实验的自变量是光照强度
B.有规律的光照强度变化对该突变体的生长状况影响不大
C.蛋白PSⅡ复合物吸收光能后直接传递给糖类等有机物
D.实验结果说明,PSⅡ复合物可以提高拟南芥对光照强度变化的适应
9.★★★(2026届河北唐山开学考)新疆是我国最大的棉花产区,但水资源短缺制约了棉花种植。研究人员设计了不同灌水量(W1:3 360 m3/hm2、W2:4 200 m3/hm2、W3:5 040 m3/hm2)和覆盖方式(P1覆膜、P2裸土)的田间实验,分析灌水量与覆膜对棉花生理、生长特征的影响,结果如图1、图2。
回答下列问题:
(1)由图1可知:与低灌水处理或裸土相比,高灌水处理或覆膜均可使棉花净光合速率 。从光合作用原理的角度分析,原因是:①从W1到W3,分布在 上的叶绿素捕获光能增加,为暗反应提供更多的 ;②覆膜能减少土壤水分散失、维持气孔开放以促进暗反应中 的固定,从而增加光合作用强度。
(2)研究发现,覆膜处理后,随着灌水量的增加,棉铃的产量逐渐递增。根据图2进行分析,依据是
。
(3)若要进一步研究“覆膜是否通过影响根系对镁离子的吸收来影响叶绿素合成”,实验的自变量是 ,观测指标是 (填序号)。
①叶片叶绿素含量 ②根系对镁离子吸收量 ③根系对镁离子吸收量和叶片叶绿素含量
第7节 光合作用与细胞呼吸综合
考法 光合速率和呼吸速率综合分析:T4、T5、T6、T7、T8、T9
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.★★(2024广东,2,2分)2019年,我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌,其细胞内存在由两层膜组成的片层结构,此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中,下列物质存在的可能性最小的是( )
A.ATP B.NADP+
C.NADH D.DNA
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.★★★(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
。
5.★★★★(2023辽宁,21,11分)花生抗逆性强,部分品种可以在盐碱土区种植。如图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值(SPAD)(图1)和净光合速率(图2)。回答下列问题:
图2
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ,主要吸收 光,可用 等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的品种是 。
(3)在光照强度为500 μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下,LH12的光合速率 (填“大于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率,判断的依据是
。在光照强度为1 500 μmol·m-2·s-1、NaCl添加量为3.0 g·kg-1的条件下,HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率,原因可能是HY25的 含量高,光反应生成更多的 ,促进了暗反应进行。
(4)依据图2,在中盐(2.0 g·kg-1)土区适宜选择种植 品种。
三年模拟
6.★★★(2026届重庆巴蜀中学月考)科研人员将白及种苗先驯化(指将组培苗从培养容器中取出后,在大棚等环境中利用某些措施进行一段时间培养),后置于自然条件下培养相同时间,再检测白及幼苗的光合指标,结果如表,下列有关叙述正确的是( )
组别 块茎生 物量/g 总生物 量/g 平均呼吸速 率/(mmol· m-2·h-1) 平均净光合速 率/(mmol· m-2·h-1)
对照组 0.06 0.25 0.5 0.68
实验组 0.43 1.16 0.43 1.17
A.欲根据吸光度值测定叶绿素含量,可将色素提取液置于红光或蓝紫光下测定
B.对照组若每天给予10.2 h光照,幼苗能正常生长
C.根据表中数据推测白及可能采取了减少昼夜温差、增施有机肥等驯化措施
D.若增加白及催化CO2固定酶的活性,其他条件不变,白及光补偿点将变大
7.★★★(2026届广东深圳开学考)常规栽培时,水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产量更高,其相关生理特征如表和图。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合过程中固定的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)。下列相关叙述错误的是( )
高密度栽培条件下不同品种水稻的相关生理特征
水稻 材料 叶绿素 (mg/g) 类胡萝卜 素(mg/g) 类胡萝卜 素/叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
A.ygl叶片呈黄绿色,主要原因是叶绿素含量较低且占比低
B.提取水稻叶片的光合色素时应加入CaCO3,防止色素被破坏
C.当光照强度为500 μmol·m-2·s-1时,两者的净光合速率相等,但ygl的总光合速率更高
D.若光照强度增加到2000 μmol·m-2·s-1时,两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,此时ygl的光饱和点高于WT
8.★★★(2026届湖南雅礼中学月考)为研究高温胁迫下CO2浓度升高对番茄生长的影响,研究人员对生长状态一致的番茄幼苗进行CO2浓度控制,分别控制环境CO2浓度为1 000 μmol/mol(A组)、700 μmol/mol(B组)和416 μmol/mol(C组),在开花结果期进行连续3天高温胁迫和适宜生长温度实验处理,测定番茄净光合速率(An)、CO2固定速率(Vc,max)以及C5再生速率(Jmax)日均值变化,结果如图所示,下列实验分析不正确的是( )
A.番茄的总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和
B.据图1分析高温降低了番茄的净光合速率
C.据图2和图3分析高温通过降低CO2固定速率和C5再生速率,从而降低净光合速率,升高CO2浓度可以得到缓解
D.据实验推测高温条件导致气孔关闭影响暗反应速率,从而影响光反应速率
9.★★★(2026届山东潍坊开学调研)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.★★★(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 。
2.★★★★(新情境·保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响)(2025陕晋青宁,17,10分)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
。
三年模拟
3.★★★(2026届辽宁东北育才学校模考)Rubisco在叶绿体内催化反应进行(包括CO2的固定),O2和CO2互为竞争性抑制剂。在光照条件下,当CO2/O2的值低时,C5可与O2反应形成C2等化合物,C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。此外,Rubisco的活性依赖于CO2的存在,Rubisco活性部位在pH较高时与CO2、Mg2+结合形成酶—CO2—Mg2+—活性复合体,酶被激活。叶绿体基质在光照下和黑暗下的环境条件如表所示,下列有关叙述正确的是( )
环境条件 暗 光
pH 7.3 8
Mg2+相对含量 13 3.6
A.Rubisco分布于叶绿体基质,其活性在光照条件下弱于黑暗条件
B.在消耗葡萄糖速率相等时,植物在光照条件下的耗氧量小于黑暗条件
C.光呼吸过程中,O2与C5在线粒体内膜上反应形成C2等化合物
D.光呼吸的存在使得CO2的同化效率降低,减弱植物的光合作用
4.★★★(新情境·环式电子传递及百草枯作用原理等)(2026届江苏苏州期初)PSⅠ、PSⅡ、ATP合酶等是植物叶绿体类囊体膜上与光合作用密切相关的一系列蛋白质复合体,相关电子传递途径如图1所示,请回答相关问题:
(1)当植物NADP+缺乏时,会激活图中的环式电子传递。环式电子传递时,电子从PSⅠ出发,经过Fd等后,并不传递给NADP+,而是传给细胞色素b6f复合体,再传回PSⅠ,形成一个闭合的循环,该过程仅产生ATP不产生NADPH,叶绿体中 (填“能”“不能”)产生氧气。
(2)正常情况下,光合电子传递链的最终电子受体是 。而在低氧环境中,叶绿体内氢化酶活性提高,部分电子(e-)流向参与生成氢气的代谢过程,导致 的生成量减少, 的还原量减少,生成的有机物减少,导致植物生长不良。
(3)PSⅡ作用中心的色素分子P680是一种特殊的叶绿素a(分子结构简式如图2,其中①为亲水端,②为疏水端,二者可与磷脂分子相连)。在酸性条件下,叶绿素a分子很容易失去镁元素成为脱镁叶绿素(黄褐色)。下列说法正确的有 。
A.①和②的存在有利于叶绿素a在类囊体膜上固定
B.叶绿素a与催化其合成的酶共有元素有C、H、O、N
C.可通过测定叶绿体中色素提取液在蓝紫光下的吸光值(吸光值的大小与有色物质的含量成正比)来计算出叶绿素的含量
D.制作青团时,加入少量食用碱可保持鲜绿
(4)百草枯(除草剂)会与图1中PQ竞争,争夺水光解产生的e-,可阻止电子传递至细胞色素b6f复合体,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含量的可能变化并说明原因
。百草枯具有除草效果,若达到此效果,应选择的天气状况是 (填“晴天”或“阴天”)。而另一类除草剂通过干扰细胞呼吸而达到除草的目的,其作用的细胞器是 。
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届河南焦作期中)玉米固定CO2的能力比小麦强70倍。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)是C4植物(如玉米)特有的固定CO2的关键酶。科研人员将玉米的PEPC基因导入小麦中,获得转基因小麦以提高小麦产量。为探究转基因小麦固定CO2的能力,研究人员将转基因小麦和普通小麦分别放置在相同的密闭小室中,给予充足的光照,利用红外测量仪每隔5 min测定小室中的CO2浓度,结果如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.图中属于普通小麦变化曲线的是Ⅱ
B.转基因小麦的总光合速率始终高于普通小麦
C.0~15 min,两种小麦释放O2的速率的变化趋势是减慢
D.30~40 min,两种小麦的总光合速率都大于其各自的呼吸速率
3.★★★(2025届四川宜宾二模)CAM(景天科)植物的气孔在夜间开放吸收CO2,白天关闭。如图为某CAM(景天科)植物叶肉细胞部分代谢过程示意图。下列叙述正确的是( )
A.由图可知,CAM植物白天和晚上均进行光合作用
B.图中C可能是丙酮酸,RuBP存在于叶绿体的基质中
C.CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质
D.晚上CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在叶绿体和液泡中
4.★★★(新情境·沉水植物提高CO2利用效率的结构和代谢机制)(2026届河北衡水开学考)在池塘和湖泊中,存在着种类多样的沉水植物。与陆生植物不同,沉水植物对CO2的利用效率具有局限性,这是因为CO2在水体中的扩散速率仅仅是空气中的万分之一。为了适应水体的无机碳环境,沉水植物在结构和代谢机制上与陆生植物有很大差异。
(1)沉水植物的叶片常会进化成非常薄的丝状。从获取CO2的角度,试分析其原因是
。
(2)底泥中富含大量CO2。有些沉水植物根系发达,且在根部和叶片有大量连续的空洞。从获取CO2的角度分析,其意义是: 。
(3)为进一步提高CO2的利用效率,许多沉水植物进化出了特殊的光合代谢机制。如图为某种沉水植物的光合代谢模型。
①据图可知,该沉水植物表皮细胞可吸收HC,并在 的作用下将其首先固定为 。
②产生的苹果酸可进入叶肉细胞直接被利用,也可在夜间存储在液泡中,白天分解。结合光合作用过程分析,夜间不能利用苹果酸合成有机物的原因是 。夜间存储苹果酸对于沉水植物的意义是 。
③据图推测,白天液泡内细胞液的pH与夜间相比 (填“偏大”“基本相同”或“偏小”)。
5.★★★★(新情境·莱茵衣藻的CO2浓缩机制)(2026届重庆巴蜀中学月考)莱茵衣藻是一种光合自养的单细胞真核生物,其生活环境中CO2浓度经常发生比较大的变化。在低浓度的CO2环境中,莱茵衣藻会形成CO2浓缩机制(CCM),以提高细胞内的CO2浓度。
(1)当环境中无机碳浓度较低时,莱茵衣藻会以HC形式在细胞内积累无机碳,不选CO2形式的主要原因是 。
(2)初步推测莱茵衣藻CCM与类囊体的两种电子转运蛋白P和F有关。为证明此推测,构建了衣藻的P、F蛋白基因失活突变体(即缺失P、F转运蛋白),检测野生型和突变体的K1/2Ci,即达到1/2最大净光合速率所需HC(Ci)的浓度,结果如图1所示。K1/2Ci值越大说明衣藻CCM能力越 ;该实验结果表明
。
(3)已知无机碳必须以CO2的形式与C5反应合成有机物,而类囊体中较高的H+浓度有利于HC向CO2转化。为进一步研究莱茵衣藻CCM的机制,向细胞质基质中注入HC测类囊体腔H+浓度变化和细胞质基质中Ci的浓度变化,结果如图2甲、乙所示(实线为类囊体腔H+浓度变化,虚线为细胞质基质中Ci的浓度变化。箭头代表在该时刻向细胞质基质注射Ci。阴影表示无光照)。根据图甲、图乙实验结果推测衣藻CCM的机制:
。
微专题 影响气孔开闭的多种因素
五年高考
1.★★★(2024福建,11,4分)叶片从黑暗中转移到光照下,其光合速率要先经过一个增高过程,然后达到稳定的高水平状态,这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系,科研人员将大豆叶片分为两组,A组不处理,B组用壳梭孢素处理,将两组叶片从黑暗中转移到光照下,测定光合速率,结果如图所示。
下列分析正确的是( )
A.0 min时,A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度
B.30 min时,B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组
C.30 min时,限制A组光合速率的主要因素是光照时间
D.与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更长
2.★★★(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,请完成下面的实验设计:
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: 。
3.★★★★(新思维·光影响植物的通路分析)(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
4.★★★(2025届山东青岛三模)植物体内的钾元素可参与多种酶活性的调节,影响渗透调节以影响根系对无机盐的吸收等,气孔的开闭与保卫细胞中的K+浓度有关。干旱条件下植物会合成更多的脱落酸(ABA)以抵御逆境,图1表示ABA对保卫细胞K+浓度的调节过程。
(1)元素钾在细胞中主要以 形式存在,长期缺钾会导致叶绿素合成减少的原因是
(答出两点即可)。
(2)ABA在植物体内合成的部位是 ,据图1分析干旱条件下ABA引起气孔关闭的机理是 。
(3)另有研究发现,高浓度CO2条件下,ht1基因、rhc1基因编码的蛋白质均参与气孔调节过程。欲探究ht1基因与rhc1基因对气孔开放度的影响,科研人员利用野生型(wt)、ht1基因缺失突变体(h)、rhc1基因缺失突变体(r)等材料,进行了相关实验,结果如图2所示。
图2中“ ”应选用的植株为 。
②综合分析,在正常浓度CO2条件下, 基因不能发挥作用。高浓度CO2条件下,rhc1基因 (填“促进”或“抑制”)气孔关闭。
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:T8、T9、T10、T15、T16
五年高考
1.★(2025河北,2,2分)下列过程涉及酶催化作用的是( )
A.Fe3+催化H2O2的分解
B.O2通过自由扩散进入细胞
C.PCR过程中DNA双链的解旋
D.植物体细胞杂交前细胞壁的去除
答案 D
2.★(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
3.★★(2025江苏,8,2分)为探究淀粉酶是否具有专一性,有同学设计了实验方案,主要步骤如表。下列相关叙述合理的是( )
步骤 甲组 乙组 丙组
① 加入2 mL 淀粉溶液 加入2 mL 淀粉溶液 加入2 mL 蔗糖溶液
② 加入2 mL 淀粉酶溶液 加入2 mL 蒸馏水
③ 60 ℃水浴加热,然后各加入2 mL斐林试剂,再60 ℃水浴加热
A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液
B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性
C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖
D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀
答案 C
4.★★(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
5.★★(2025浙江1月选考,10,2分)取鸡蛋清,加入蒸馏水,混匀并加热一段时间后,过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物,探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响,实验结果如表所示。
组别 1 2 3 4 5
温度(℃) 27 37 47 57 67
滤液变澄 清时间(min) 16 9 4 6 50 min 未澄清
据表分析,下列叙述正确的是( )
A.滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B.组3滤液变澄清时间最短,酶促反应速率最快
C.若实验温度为52 ℃,则滤液变澄清时间为4~6 min
D.若实验后再将组5放置在57 ℃,则滤液变澄清时间为6 min
答案 B
6.★★(2022重庆,7,2分)植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解,可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37 ℃、不同pH下的相对活性,结果见表。下列叙述最合理的是( )
相对活性 pH
3 5 7 9 11
酶 M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.在37 ℃时,两种酶的最适pH均为5
B.在37 ℃长时间放置后,两种酶的活性不变
C.从37 ℃上升至95 ℃,两种酶在pH为5时仍有较高活性
D.在37 ℃、pH为3~11时,M更适于制作肉类嫩化剂
答案 D
7.★★★(新思维·通过不同浓度D-果糖的转化率的变化分析酶活性等)(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
8.★★★(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
★★★(2022全国乙,4,6分)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 + + + + +
RNA组分 + + - + -
蛋白质组分 + - + - +
低浓度Mg2+ + + + - -
高浓度Mg2+ - - - + +
产物 + - - + -
根据实验结果可以得出的结论是( )
A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
答案 C
10.★★★(2022广东,13,4分)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下列分析错误的是( )
组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%)
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①、②组的相关变量分析,自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度70 ℃,最适pH 9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
答案 C
三年模拟
11.★(2026届河北石家庄开学考)以下有关酶与代谢的描述,正确的是( )
A.细胞中酶的合成场所是核糖体
B.酶的竞争性抑制剂和相应的酶与底物结合部位相同
C.酵母菌有氧呼吸分解葡萄糖的酶位于线粒体基质中
D.酶的作用条件比较温和,所以在酸性的胃液中各种消化酶将失活
答案 B
12.★★(2026届福建福州质检)下列过程不涉及酶催化作用的是( )
A.细胞线粒体内有氧呼吸的第三阶段
B.植物体细胞杂交前原生质体的制备
C.PCR反应中引物与模板间形成氢键
D.葡萄醋的发酵过程中糖分解成乙酸
答案 C
13.★★★(2026届吉林延边月考)酶Z能催化两种底物S1、S2的反应,且对S1的催化效率更高。进一步实验表明S1与酶Z的活性中心结合能诱导酶构象变化,使S2的结合位点暴露。下列叙述正确的是( )
A.酶Z对化学反应的催化作用无专一性
B.加入S1会加速酶Z对S2的催化作用
C.单个酶Z分子同时与S1和S2结合并催化其反应
D.S1和S2在相同的活性位点与酶Z特异性结合
答案 B
14.★★★(新思维·温度从多个方面影响酶促反应速率)(2026届重庆南开中学期初)温度可以从多个方面影响酶促反应速率。图中曲线a表示温度对底物分子能量的影响,曲线b表示温度与酶空间结构稳定性的关系,曲线c表示温度对酶促反应速率的影响。据图分析下列叙述错误的是( )
A.高温促进过氧化氢分解可以用图中的a解释
B.酶促反应速率大小与酶的空间结构有关,与反应物分子能量无关
C.低温条件下酶的空间结构稳定,因此适合于酶的储存
D.酶空间结构稳定性不同时,酶促反应速率可能相同
答案 B
★★★(2026届江苏苏州期初)某学习小组进行酶相关实验。实验分组如表,所有试管在37 ℃环境下静置30分钟后,加还原糖检测试剂水浴加热,观察结果。
试剂 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5 试管6
1%淀粉溶液 4 mL 4 mL 4 mL
蒸馏水 1 mL 4 mL 4 mL 5 mL
淀粉酶溶液 1 mL 1 mL -
唾液 - 1 mL - - 1 mL -
下列叙述错误的是( )
A.若3号试管出现弱阳性反应,则可能是淀粉溶液受污染
B.若4号试管出现阳性反应,则1号试管的阳性结果不能采信
C.若3~6号试管皆不出现阳性反应,则1、2号试管结果能证明酶具有专一性
D.若3~6号试管皆不出现阳性反应,则1、2号试管中阳性反应程度可能不同
答案 C
16.★★★(2026届河南三门峡期中)木瓜蛋白酶具有较宽的底物特异性,它能够作用于蛋白质中精氨酸、赖氨酸、甘氨酸和瓜氨酸残基的羧基参与形成的肽键。科研人员为了探究不同无机盐对木瓜蛋白酶活性的影响,进行了相关实验,实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.木瓜蛋白酶活性升高,可为反应提供更多的活化能
B.实验结果表明,CaCl2对木瓜蛋白酶活性的影响较小
C.实验中存在两个自变量,未遵循单一变量原则,不构成对照实验
D.木瓜蛋白酶催化蛋白质水解,所得产物中不仅含有氨基酸,还有部分肽链存在
答案 D
第2节 细胞的能量“货币”ATP
考法 磷酸化和去磷酸化:T6、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.★(2021北京,1,2分)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
答案 B
4.★★(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
5.★★★(新情境·叶绿体内膜上ATP、ADP和Pi的运输)(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
答案 D
6.★★★(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
7.★(2026届山西运城开学考)ATP与酶是细胞代谢的两个核心要素。下列描述中,需要酶的催化但不消耗ATP的有( )
①蛋白质、淀粉等大分子水解或合成
②Ca2+载体蛋白主动转运Ca2+的过程
③丙酮酸转化成乳酸或酒精和CO2
④光合作用暗反应中C5转化成C3
A.①③ B.③④ C.①② D.②④
答案 B
8.★★(2026届山东省实验中学一诊)在细胞信号转导过程中存在一种分子开关机制,即通过蛋白激酶催化ATP水解使靶蛋白磷酸化,通过蛋白磷酸酶的催化作用使靶蛋白去磷酸化,从而调节蛋白质的活性。下列说法错误的是( )
A.蛋白激酶为靶蛋白的磷酸化降低活化能
B.靶蛋白磷酸化时被活化,去磷酸化时失活
C.靶蛋白磷酸化可以改变蛋白质构象从而改变其活性
D.靶蛋白磷酸化生成ADP,去磷酸化时不合成ATP
答案 B
9.★★(新情境·ATP荧光检测仪)(2026届福建漳州质检)ATP荧光检测仪常用于餐饮行业用具微生物含量的检测,其原理是荧光素接受ATP提供的能量,在荧光素酶的催化下发生氧化反应发出荧光。下列相关叙述错误的是( )
A.细胞内ATP含量相对稳定是测定的重要前提
B.荧光强度可反映检测样品中微生物数量的多少
C.荧光素被激活氧化发光过程,属于吸能反应
D.ATP荧光检测仪可用于检测样品中病毒的含量
答案 D
10.★★(2026届重庆南开中学期初)荧光标记法是一种利用荧光物质标记目标分子或结构,通过荧光特性进行追踪、定位或定量分析的技术,广泛应用于生物学、医学和材料科学等领域。下列利用荧光标记法的实验描述错误的是 ( )
A.相比同位素标记法,荧光标记法具有实时可视化、无放射性危害的特点
B.端粒学说认为细胞分裂后端粒会缩短,可用荧光标记法研究染色体端粒
C.将荧光素酶基因导入植物,可培育出在黑暗中能直接发光的“荧光树”
D.绿色、红色荧光染料分别标记的小鼠细胞和人细胞的融合实验,证明细胞膜具有流动性
答案 C
11.★★★(2026届湖北武汉开学考)研究发现,奶牛感染金黄色葡萄球菌后,机体某些细胞会通过分泌外泌体参与免疫防御。测得奶牛外泌体对金黄色葡萄球菌胞内ATP含量影响如图所示。下列叙述正确的是( )
A.金黄色葡萄球菌的细胞质和细胞核中都有ATP分布
B.金黄色葡萄球菌胞内生成大量ATP的场所为线粒体
C.500 μg/mL是外泌体抑制金黄色葡萄球菌的最适质量浓度
D.外泌体可能通过降低金黄色葡萄球菌胞内ATP含量抑制其生长
答案 D
12.★★★(2026届福建福州质检)高等植物和红藻的叶绿体膜上都含有ADP/ATP转运蛋白(NTT),但转运方向不同。蓝细菌细胞膜上不含NTT,分别用上述两种NTT改造蓝细菌,获得图中甲、乙工程菌。甲、乙分别与缺乏线粒体的酵母细胞融合得到两种共生体,这两种共生体在缺乏有机碳源条件下存活状况不同。相关分析错误的是( )
A.在光下,含甲的共生体能产生NADPH和ATP
B.在光下,乙无法为共生体的酵母菌提供ATP
C.在光下,含甲的共生体缺乏有机碳源不能存活
D.该实验能为真核细胞叶绿体的起源提供解释
答案 C
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(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
2.★★(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
3.★★★(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
4.★★★(新情境·凋亡、坏死过程中细胞呼吸变化分析)(2025重庆,13,3分)在T细胞凋亡和坏死过程中,ATP生成速率和氧气消耗速率如图1、2所示。下列叙述错误的是 ( )
A.可根据氧气消耗速率计算产生的ATP总量
B.有氧呼吸中氧气的消耗发生在线粒体内膜
C.在t1时,凋亡组产生的乳酸多于坏死组
D.在t3时,凋亡组产生的CO2多于坏死组
答案 A
5.★★★(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
答案 B
6.★★★★(2024重庆,7,3分)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在如图所示代谢过程。其中,PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物,进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是( )
A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧
B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜
C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力
D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]
答案 D
三年模拟
7.★(2026届湖北黄冈期初)分析人剧烈运动时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.呼吸作用产生的CO2数量大于消耗的O2数量
B.有氧呼吸和无氧呼吸每个阶段都为机体提供ATP
C.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
D.剧烈运动可能会导致肌肉乳酸堆积
答案 D
8.★★(2026届吉林延边月考)实验小组将酵母菌破碎并离心后获得线粒体悬液,向悬液中加入14C标记的丙酮酸并通入18O2,有关悬液中的变化情况,下列叙述错误的是( )
A.丙酮酸的量会减少
B.会释放出14C标记的CO2
C.18O只可能出现在H2O中
D.在线粒体内膜上产生大量ATP
答案 C
9.★★(2026届河南安阳调研)NADH称为还原型辅酶Ⅰ,NAD+称为氧化型辅酶Ⅰ,NADH与NAD+可以相互转化。研究表明,30岁之后,人体细胞内的NADH含量开始减少(如图所示),严重影响线粒体的功能。NADH在高温或酸性条件下易分解,失去生物活性。下列叙述正确的是( )
A.NAD+转化为NADH的场所为线粒体基质
B.NADH在线粒体基质中直接驱动ATP合成
C.50岁之后,人体细胞代谢速率可能大幅下降
D.可通过口服的方式补充NADH,改善线粒体功能
答案 C
10.★★★(2026届辽宁东北育才学校模考)某人因出现肌无力、呼吸困难的症状而去医院就诊,医生通过相关生化检测来判断该患者的患病原因。已知FGF21为调节线粒体自噬的物质,检测结果如表所示。下列叙述错误的是( )
项目 乳酸/(mmol·L-1) 丙酮酸/(mmol·L-1) FGF21/(pg·mL-1)
正常人 1.1 0.09 82.5
患者 1.5 0.1 617.4
A.该患者细胞内的线粒体数量低于正常人
B.丙酮酸在细胞质基质中产生后可进入线粒体进一步分解
C.消耗等量葡萄糖时,该患者合成的ATP少于正常人
D.FGF21对线粒体自噬表现为抑制作用
答案 D
11.★★★(2026届重庆巴蜀中学月考)为进一步探究酵母菌细胞呼吸类型及场所,某研究小组将酵母菌破碎并进行差速离心,分离得到细胞质基质和线粒体,并在a~f号试管中加入相关物质,进行如表所示的实验,下列有关叙述正确的是( )
类别 细胞质基质 线粒体 酵母菌
a b c d e f
葡萄糖 — + — + + +
丙酮酸 + — + — — —
氧气 + — + — + —
注:+表示加入了适量的相关物质,-表示未加入相关物质。
A.会产生酒精的试管有d和f
B.根据试管a、c、e的实验结果,可以判断酵母菌进行葡萄糖初步分解的场所
C.若向e培养液中通入18O2,一段时间后可能在水和二氧化碳中检测到18O
D.根据试管b和f的实验结果,可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质
答案 C
微专题 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 。
答案 (1)有氧 乳酸(C3H6O3) (2)过氧化氢酶 催化过氧化氢的分解,避免过氧化氢对细胞的毒害
(3)避免代谢产物的积累,维持内环境的pH,是机体进行正常生命活动的条件
三年模拟
2.★★★(新情境·睡眠调控与线粒体能量代谢分析)(2026届重庆巴蜀中学月考)研究发现,睡眠调控与线粒体能量代谢密切相关。在果蝇模型中,清醒时睡眠调控神经元(dFBNs)受抑制,ATP消耗减少;同时,dFBNs内NADH过量积累,电子供给量远超ATP合成需求。睡眠剥夺(长时间清醒)时,电子在传递系统中过度堆积,可引发电子从传递系统泄漏,产生自由基等有害物质,线粒体过度分裂。若用AOX清除堆积的电子可显著降低睡眠需求。如图,下列相关分析中错误的是( )
A.线粒体分裂增多可能是自由基损伤线粒体的结果,可通过睡眠缓解
B.电子堆积会使NADH/NAD+的值增大
C.AOX能直接促进ATP合成,从而减少睡眠需求
D.根据以上研究推测线粒体电子供应过剩可诱导睡眠
答案 C
3.★★★(2026届河南三门峡期中)丙酮酸转运进线粒体基质的过程如图所示。线粒体外膜通透性较高,丙酮酸等相对分子质量较小的物质均可通过膜上的孔蛋白自由通过。蛋白复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ等构成电子传递链。下列说法正确的是( )
A.图中的NADH在细胞质基质和线粒体基质中合成,其中的氢全部来自葡萄糖
B.若使用某种药物抑制线粒体膜上蛋白质的活性,则会影响所有物质的进出
C.蛋白复合体Ⅳ处O2与H+结合生成水需要电子传递链传递来的e-
D.若丙酮酸无法进入线粒体基质,则会在细胞质基质大量积累
答案 C
第4节 细胞呼吸的影响因素及应用
五年高考
1.★★(2024甘肃,3,3分)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是( )
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
答案 B
2.★★(2023湖南,5,2分)食品保存有干制、腌
2027通用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:T8、T9、T10、T15、T16
五年高考
1.★(2025河北,2,2分)下列过程涉及酶催化作用的是( )
A.Fe3+催化H2O2的分解
B.O2通过自由扩散进入细胞
C.PCR过程中DNA双链的解旋
D.植物体细胞杂交前细胞壁的去除
2.★(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
3.★★(2025江苏,8,2分)为探究淀粉酶是否具有专一性,有同学设计了实验方案,主要步骤如表。下列相关叙述合理的是( )
步骤 甲组 乙组 丙组
① 加入2 mL 淀粉溶液 加入2 mL 淀粉溶液 加入2 mL 蔗糖溶液
② 加入2 mL 淀粉酶溶液 加入2 mL 蒸馏水
③ 60 ℃水浴加热,然后各加入2 mL斐林试剂,再60 ℃水浴加热
A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液
B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性
C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖
D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀
4.★★(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
5.★★(2025浙江1月选考,10,2分)取鸡蛋清,加入蒸馏水,混匀并加热一段时间后,过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物,探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响,实验结果如表所示。
组别 1 2 3 4 5
温度(℃) 27 37 47 57 67
滤液变澄 清时间(min) 16 9 4 6 50 min 未澄清
据表分析,下列叙述正确的是( )
A.滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B.组3滤液变澄清时间最短,酶促反应速率最快
C.若实验温度为52 ℃,则滤液变澄清时间为4~6 min
D.若实验后再将组5放置在57 ℃,则滤液变澄清时间为6 min
6.★★(2022重庆,7,2分)植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解,可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37 ℃、不同pH下的相对活性,结果见表。下列叙述最合理的是( )
相对活性 pH
3 5 7 9 11
酶 M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.在37 ℃时,两种酶的最适pH均为5
B.在37 ℃长时间放置后,两种酶的活性不变
C.从37 ℃上升至95 ℃,两种酶在pH为5时仍有较高活性
D.在37 ℃、pH为3~11时,M更适于制作肉类嫩化剂
7.★★★(新思维·通过不同浓度D-果糖的转化率的变化分析酶活性等)(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
8.★★★(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
★★★(2022全国乙,4,6分)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 + + + + +
RNA组分 + + - + -
蛋白质组分 + - + - +
低浓度Mg2+ + + + - -
高浓度Mg2+ - - - + +
产物 + - - + -
根据实验结果可以得出的结论是( )
A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
10.★★★(2022广东,13,4分)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下列分析错误的是( )
组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%)
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①、②组的相关变量分析,自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度70 ℃,最适pH 9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
三年模拟
11.★(2026届河北石家庄开学考)以下有关酶与代谢的描述,正确的是( )
A.细胞中酶的合成场所是核糖体
B.酶的竞争性抑制剂和相应的酶与底物结合部位相同
C.酵母菌有氧呼吸分解葡萄糖的酶位于线粒体基质中
D.酶的作用条件比较温和,所以在酸性的胃液中各种消化酶将失活
12.★★(2026届福建福州质检)下列过程不涉及酶催化作用的是( )
A.细胞线粒体内有氧呼吸的第三阶段
B.植物体细胞杂交前原生质体的制备
C.PCR反应中引物与模板间形成氢键
D.葡萄醋的发酵过程中糖分解成乙酸
13.★★★(2026届吉林延边月考)酶Z能催化两种底物S1、S2的反应,且对S1的催化效率更高。进一步实验表明S1与酶Z的活性中心结合能诱导酶构象变化,使S2的结合位点暴露。下列叙述正确的是( )
A.酶Z对化学反应的催化作用无专一性
B.加入S1会加速酶Z对S2的催化作用
C.单个酶Z分子同时与S1和S2结合并催化其反应
D.S1和S2在相同的活性位点与酶Z特异性结合
14.★★★(新思维·温度从多个方面影响酶促反应速率)(2026届重庆南开中学期初)温度可以从多个方面影响酶促反应速率。图中曲线a表示温度对底物分子能量的影响,曲线b表示温度与酶空间结构稳定性的关系,曲线c表示温度对酶促反应速率的影响。据图分析下列叙述错误的是( )
A.高温促进过氧化氢分解可以用图中的a解释
B.酶促反应速率大小与酶的空间结构有关,与反应物分子能量无关
C.低温条件下酶的空间结构稳定,因此适合于酶的储存
D.酶空间结构稳定性不同时,酶促反应速率可能相同
★★★(2026届江苏苏州期初)某学习小组进行酶相关实验。实验分组如表,所有试管在37 ℃环境下静置30分钟后,加还原糖检测试剂水浴加热,观察结果。
试剂 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5 试管6
1%淀粉溶液 4 mL 4 mL 4 mL
蒸馏水 1 mL 4 mL 4 mL 5 mL
淀粉酶溶液 1 mL 1 mL -
唾液 - 1 mL - - 1 mL -
下列叙述错误的是( )
A.若3号试管出现弱阳性反应,则可能是淀粉溶液受污染
B.若4号试管出现阳性反应,则1号试管的阳性结果不能采信
C.若3~6号试管皆不出现阳性反应,则1、2号试管结果能证明酶具有专一性
D.若3~6号试管皆不出现阳性反应,则1、2号试管中阳性反应程度可能不同
16.★★★(2026届河南三门峡期中)木瓜蛋白酶具有较宽的底物特异性,它能够作用于蛋白质中精氨酸、赖氨酸、甘氨酸和瓜氨酸残基的羧基参与形成的肽键。科研人员为了探究不同无机盐对木瓜蛋白酶活性的影响,进行了相关实验,实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.木瓜蛋白酶活性升高,可为反应提供更多的活化能
B.实验结果表明,CaCl2对木瓜蛋白酶活性的影响较小
C.实验中存在两个自变量,未遵循单一变量原则,不构成对照实验
D.木瓜蛋白酶催化蛋白质水解,所得产物中不仅含有氨基酸,还有部分肽链存在
第2节 细胞的能量“货币”ATP
考法 磷酸化和去磷酸化:T6、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.★(2021北京,1,2分)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
4.★★(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)
5.★★★(新情境·叶绿体内膜上ATP、ADP和Pi的运输)(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
6.★★★(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
7.★(2026届山西运城开学考)ATP与酶是细胞代谢的两个核心要素。下列描述中,需要酶的催化但不消耗ATP的有( )
①蛋白质、淀粉等大分子水解或合成
②Ca2+载体蛋白主动转运Ca2+的过程
③丙酮酸转化成乳酸或酒精和CO2
④光合作用暗反应中C5转化成C3
A.①③ B.③④ C.①② D.②④
8.★★(2026届山东省实验中学一诊)在细胞信号转导过程中存在一种分子开关机制,即通过蛋白激酶催化ATP水解使靶蛋白磷酸化,通过蛋白磷酸酶的催化作用使靶蛋白去磷酸化,从而调节蛋白质的活性。下列说法错误的是( )
A.蛋白激酶为靶蛋白的磷酸化降低活化能
B.靶蛋白磷酸化时被活化,去磷酸化时失活
C.靶蛋白磷酸化可以改变蛋白质构象从而改变其活性
D.靶蛋白磷酸化生成ADP,去磷酸化时不合成ATP
9.★★(新情境·ATP荧光检测仪)(2026届福建漳州质检)ATP荧光检测仪常用于餐饮行业用具微生物含量的检测,其原理是荧光素接受ATP提供的能量,在荧光素酶的催化下发生氧化反应发出荧光。下列相关叙述错误的是( )
A.细胞内ATP含量相对稳定是测定的重要前提
B.荧光强度可反映检测样品中微生物数量的多少
C.荧光素被激活氧化发光过程,属于吸能反应
D.ATP荧光检测仪可用于检测样品中病毒的含量
10.★★(2026届重庆南开中学期初)荧光标记法是一种利用荧光物质标记目标分子或结构,通过荧光特性进行追踪、定位或定量分析的技术,广泛应用于生物学、医学和材料科学等领域。下列利用荧光标记法的实验描述错误的是 ( )
A.相比同位素标记法,荧光标记法具有实时可视化、无放射性危害的特点
B.端粒学说认为细胞分裂后端粒会缩短,可用荧光标记法研究染色体端粒
C.将荧光素酶基因导入植物,可培育出在黑暗中能直接发光的“荧光树”
D.绿色、红色荧光染料分别标记的小鼠细胞和人细胞的融合实验,证明细胞膜具有流动性
11.★★★(2026届湖北武汉开学考)研究发现,奶牛感染金黄色葡萄球菌后,机体某些细胞会通过分泌外泌体参与免疫防御。测得奶牛外泌体对金黄色葡萄球菌胞内ATP含量影响如图所示。下列叙述正确的是( )
A.金黄色葡萄球菌的细胞质和细胞核中都有ATP分布
B.金黄色葡萄球菌胞内生成大量ATP的场所为线粒体
C.500 μg/mL是外泌体抑制金黄色葡萄球菌的最适质量浓度
D.外泌体可能通过降低金黄色葡萄球菌胞内ATP含量抑制其生长
12.★★★(2026届福建福州质检)高等植物和红藻的叶绿体膜上都含有ADP/ATP转运蛋白(NTT),但转运方向不同。蓝细菌细胞膜上不含NTT,分别用上述两种NTT改造蓝细菌,获得图中甲、乙工程菌。甲、乙分别与缺乏线粒体的酵母细胞融合得到两种共生体,这两种共生体在缺乏有机碳源条件下存活状况不同。相关分析错误的是( )
A.在光下,含甲的共生体能产生NADPH和ATP
B.在光下,乙无法为共生体的酵母菌提供ATP
C.在光下,含甲的共生体缺乏有机碳源不能存活
D.该实验能为真核细胞叶绿体的起源提供解释
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(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
2.★★(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
3.★★★(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
4.★★★(新情境·凋亡、坏死过程中细胞呼吸变化分析)(2025重庆,13,3分)在T细胞凋亡和坏死过程中,ATP生成速率和氧气消耗速率如图1、2所示。下列叙述错误的是 ( )
A.可根据氧气消耗速率计算产生的ATP总量
B.有氧呼吸中氧气的消耗发生在线粒体内膜
C.在t1时,凋亡组产生的乳酸多于坏死组
D.在t3时,凋亡组产生的CO2多于坏死组
5.★★★(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
6.★★★★(2024重庆,7,3分)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在如图所示代谢过程。其中,PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物,进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是( )
A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧
B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜
C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力
D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]
三年模拟
7.★(2026届湖北黄冈期初)分析人剧烈运动时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.呼吸作用产生的CO2数量大于消耗的O2数量
B.有氧呼吸和无氧呼吸每个阶段都为机体提供ATP
C.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
D.剧烈运动可能会导致肌肉乳酸堆积
8.★★(2026届吉林延边月考)实验小组将酵母菌破碎并离心后获得线粒体悬液,向悬液中加入14C标记的丙酮酸并通入18O2,有关悬液中的变化情况,下列叙述错误的是( )
A.丙酮酸的量会减少
B.会释放出14C标记的CO2
C.18O只可能出现在H2O中
D.在线粒体内膜上产生大量ATP
9.★★(2026届河南安阳调研)NADH称为还原型辅酶Ⅰ,NAD+称为氧化型辅酶Ⅰ,NADH与NAD+可以相互转化。研究表明,30岁之后,人体细胞内的NADH含量开始减少(如图所示),严重影响线粒体的功能。NADH在高温或酸性条件下易分解,失去生物活性。下列叙述正确的是( )
A.NAD+转化为NADH的场所为线粒体基质
B.NADH在线粒体基质中直接驱动ATP合成
C.50岁之后,人体细胞代谢速率可能大幅下降
D.可通过口服的方式补充NADH,改善线粒体功能
10.★★★(2026届辽宁东北育才学校模考)某人因出现肌无力、呼吸困难的症状而去医院就诊,医生通过相关生化检测来判断该患者的患病原因。已知FGF21为调节线粒体自噬的物质,检测结果如表所示。下列叙述错误的是( )
项目 乳酸/(mmol·L-1) 丙酮酸/(mmol·L-1) FGF21/(pg·mL-1)
正常人 1.1 0.09 82.5
患者 1.5 0.1 617.4
A.该患者细胞内的线粒体数量低于正常人
B.丙酮酸在细胞质基质中产生后可进入线粒体进一步分解
C.消耗等量葡萄糖时,该患者合成的ATP少于正常人
D.FGF21对线粒体自噬表现为抑制作用
11.★★★(2026届重庆巴蜀中学月考)为进一步探究酵母菌细胞呼吸类型及场所,某研究小组将酵母菌破碎并进行差速离心,分离得到细胞质基质和线粒体,并在a~f号试管中加入相关物质,进行如表所示的实验,下列有关叙述正确的是( )
类别 细胞质基质 线粒体 酵母菌
a b c d e f
葡萄糖 — + — + + +
丙酮酸 + — + — — —
氧气 + — + — + —
注:+表示加入了适量的相关物质,-表示未加入相关物质。
A.会产生酒精的试管有d和f
B.根据试管a、c、e的实验结果,可以判断酵母菌进行葡萄糖初步分解的场所
C.若向e培养液中通入18O2,一段时间后可能在水和二氧化碳中检测到18O
D.根据试管b和f的实验结果,可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质
微专题 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.★★★(新情境·睡眠调控与线粒体能量代谢分析)(2026届重庆巴蜀中学月考)研究发现,睡眠调控与线粒体能量代谢密切相关。在果蝇模型中,清醒时睡眠调控神经元(dFBNs)受抑制,ATP消耗减少;同时,dFBNs内NADH过量积累,电子供给量远超ATP合成需求。睡眠剥夺(长时间清醒)时,电子在传递系统中过度堆积,可引发电子从传递系统泄漏,产生自由基等有害物质,线粒体过度分裂。若用AOX清除堆积的电子可显著降低睡眠需求。如图,下列相关分析中错误的是( )
A.线粒体分裂增多可能是自由基损伤线粒体的结果,可通过睡眠缓解
B.电子堆积会使NADH/NAD+的值增大
C.AOX能直接促进ATP合成,从而减少睡眠需求
D.根据以上研究推测线粒体电子供应过剩可诱导睡眠
3.★★★(2026届河南三门峡期中)丙酮酸转运进线粒体基质的过程如图所示。线粒体外膜通透性较高,丙酮酸等相对分子质量较小的物质均可通过膜上的孔蛋白自由通过。蛋白复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ等构成电子传递链。下列说法正确的是( )
A.图中的NADH在细胞质基质和线粒体基质中合成,其中的氢全部来自葡萄糖
B.若使用某种药物抑制线粒体膜上蛋白质的活性,则会影响所有物质的进出
C.蛋白复合体Ⅳ处O2与H+结合生成水需要电子传递链传递来的e-
D.若丙酮酸无法进入线粒体基质,则会在细胞质基质大量积累
第4节 细胞呼吸的影响因素及应用
五年高考
1.★★(2024甘肃,3,3分)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是( )
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
2.★★(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
3.★★(2021湖北,10,2分)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应,逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是( )
A.常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏
B.密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜
C.冷藏时,梨细胞的自由水增多,导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐变减缓
4.★★★★(新考法·根据情境分析有氧呼吸第二阶段代谢路径)(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
5.★★(2025届北京西城二模)研究人员选取大小、成熟度一致且无损伤的冬枣若干,放在不同温度条件下储藏,检测乙醇含量,结果如图。下列推断错误的是( )
A.受损伤冬枣易滋生微生物而腐烂
B.储藏的冬枣细胞呼吸不产生CO2
C.乙醇是冬枣细胞无氧呼吸的产物
D.低温利于延长冬枣贮藏保鲜期
6.★★★(2025届安徽芜湖二模)图1为植物细胞中无氧呼吸的过程,其中ADH(乙醇脱氢酶)、LDH(乳酸脱氢酶)是关键酶。为探究Ca2+对淹水处理的植物根细胞呼吸作用的影响,研究人员将某植物幼苗随机分为3组,处理如下:A组(淹水)、B组(淹水+Ca2+)和C组(未淹水),在其他条件适宜且相同的条件下进行实验,结果如图2。下列说法错误的是( )
A.在水淹状态下,该植物细胞能同时产生乳酸和乙醇
B.淹水处理后,ADH和LDH两种酶活性的增量大体相等
C.从图1可知,丙酮酸生成乳酸或乙醇的过程中,会消耗NADH
D.Ca2+处理后,会导致淹水的植物细胞中乙醛和乳酸积累量减少
7.★★★(2026届河南周口开学考)有些果实成熟过程中会出现呼吸跃变现象,表现为呼吸作用突然增强后又突然减弱,此现象可作为果实成熟的标志。猕猴桃是一种典型的呼吸跃变型水果,为研究猕猴桃的成熟过程,研究人员连续多天对采摘后的猕猴桃果实细胞呼吸速率及淀粉含量进行测量,结果如图。回答相关问题:
(1)研究过程中以CO2释放速率作为细胞呼吸速率的测量指标,猕猴桃果实细胞有氧呼吸产生CO2的场所是 ,该阶段的物质变化为 。
(2)研究表明呼吸跃变型水果在呼吸速率达到峰值时往往是食用的最佳时期,推测此时果实细胞中还原糖含量与呼吸跃变前相比 (选填“较高”或“较低”),请以采摘后的猕猴桃果实和DNS试剂(DNS试剂在水浴加热条件下与还原糖反应呈棕红色,颜色深度与还原糖含量呈正相关)为实验材料,设计实验检测果实成熟过程中还原糖的含量变化: 。
(3)呼吸跃变型水果成熟后极易腐败,在猕猴桃运输过程中,常需要延缓呼吸跃变的出现,请提出一条可行的措施: 。
第5节 捕获光能的色素和光合作用的原理
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.★(2021广东,12,2分)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是( )
A.Rubisco存在于细胞质基质中
B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2结合
3.★★(2024贵州,3,3分)为探究不同光照强度对叶色的影响,取紫鸭跖草在不同光照强度下,其他条件相同且适宜,分组栽培,一段时间后获取各组光合色素提取液,用分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是( )
A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
4.★★★(2022湖北,12,2分)某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是( )
植株 类型 叶绿 素a 叶绿 素b 类胡萝 卜素 叶绿素/类 胡萝卜素
野生型 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.两种突变体的出现增加了物种多样性
B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强
C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致
D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色
5.★★★(新情境·含类囊体的人工细胞的构建)(2025江苏,21,10分)科研人员从植物叶绿体中分离类囊体,构建含类囊体的人工细胞,并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题:
(1)细胞破碎后,在适宜温度下用低渗溶液处理,涨破 膜,获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体,为保持其活性,需加入 溶液重新悬浮,并保存备用。
(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL的
溶液中,混匀后,测定出叶绿素浓度为3 μg/mL,则类囊体的浓度为 μg/mL。
(3)为检测类囊体活性,实验前需对类囊体进行多次洗涤,目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响,这些产物主要有 。
(4)已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关。图示具有光反应活性的人工细胞,在适宜光照下,荧光强度 (填“变强”“不变”或“变弱”),说明类囊体膜具有的功能有 。
(5)在光反应研究的基础上,利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究,理论上还需要的物质有 。
6.★★★(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:
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)。
三年模拟
7.★★(2026届辽宁东北育才学校模考)下列科学家的实验证据不支持“叶绿体能吸收光能用于光合作用并释放氧气”这一实验结论的是( )
A.黑暗中,需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中
B.用透过三棱镜的光照射水绵临时装片时需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域
C.在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,在光照下释放氧气
D.叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随
8.★★(2026届重庆巴蜀中学月考)科学发现的过程蕴含严谨的逻辑与方法。下列关于光合作用探索历程的叙述,正确的是( )
A.希尔发现在含水和CO2的离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,光照下可释放O2
B.阿尔农发现光照下ATP合成总是与水的光解相伴随
C.鲁宾和卡门用放射性同位素示踪法,证明光合作用释放的氧气来自水
D.恩格尔曼用水绵和乳酸菌进行实验,证明叶绿体释放氧气
9.★★(2026届湖北武汉开学考)人工光合作用系统可利用光能合成糖类,相关装置及过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.该系统可将光能转化为化学能
B.在火力发电站安装该系统,可减少CO2的排放
C.水分解产生甲的过程模拟植物类囊体薄膜上的反应
D.在固定等量CO2的情况下,该系统乙的积累量低于植物
10.★★★(新思维·产甲烷古菌代谢过程中CO2与光合作用中CO2作用的对比分析)(2026届河南南阳一调)研究发现,产甲烷古菌(一种严格厌氧微生物)在碳循环中具有重要作用,其代谢过程以氢气为电子供体,将CO2还原为甲烷(CH4),该过程需消耗能量且伴随ATP合成。下列关于产甲烷古菌代谢的叙述,错误的是( )
A.甲烷是重要温室气体,对全球气候变化有重要影响
B.若突然降低环境中CO2浓度,短时间内细胞中ATP含量会下降
C.该过程中CO2的作用与光合作用中CO2的作用相同
D.在厌氧消化池中,产甲烷古菌与其他微生物共同将秸秆、粪便等有机废物转化为沼气(主要成分为甲烷),是可再生能源的重要来源
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分析:T2、T3、T4、T7、T9
五年高考
1.★(2025安徽,2,3分)关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验,下列叙述错误的是( )
A.用打孔器打出叶圆片时,为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉
B.调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离,以进行对比实验
C.用化学传感器监测光照时O2浓度变化,可计算出实际光合作用强度
D.同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同,可能与其接受的光照强度不同有关
2.★★★(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。
3.★★★(2025四川,16,10分)在温室中种植番茄,光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200 μmol·m-2·s-1,CO2浓度约为400 μmol·mol-1。为提高温室番茄产量,有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标,结果见表。回答下列问题。
组别 光照 强度 (μmol· m-2· s-1) CO2浓度 (μmol· mol-1) 净光合 速率 (μmol· m-2· s-1) 气孔 导度 (mol· m-2· s-1) 叶绿素 含量 (mg· g-1)
对照 200 400 7.5 0.08 42.8
甲 400 400 14.0 0.15 59.1
乙 200 800 10.0 0.08 55.3
丙 400 800 17.5 0.13 65.0
注:气孔导度和气孔开放程度呈正相关。
(1)为测定番茄叶片的叶绿素含量,可用 提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量,为减少类胡萝卜素的干扰,应选择 (填“蓝紫光”或“红光”)来测定叶绿素含量。
(2)与对照组相比,甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的 ,从而提高了净光合速率。与甲组相比,丙组的净光合速率更高,气孔导度略低,但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高,可能的原因是 。
(3)根据本研究结果,在冬季温室种植番茄的过程中,若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量,应选择 ,依据是 。
4.★★★(2024安徽,16,11分)为探究基因OsNAC对光合作用的影响,研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE),测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见表。
净光合速率 (μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量 (mg·g-1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
回答下列问题。
(1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖-1,5-二磷酸结合,在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸;在有关酶的作用下,3-磷酸甘油酸接受 释放的能量并被还原,随后在叶绿体基质中转化为 。
(2)与WT相比,实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的 、 (填科学方法)。
(3)据表可知,OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率 。为进一步探究该基因的功能,研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量,结果如图。
结合图表,分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因:① ;
② 。
三年模拟
5.★(2026届吉林延边月考)在高寒山区温度低、光照短,不利于油菜(矮秆)生长。为了让油菜增产往往采取多种措施。下列增产措施和原理对应错误的是( )
A.与青稞或小麦等高秆植物间作——降低两种作物对阳光的竞争
B.分阶段增施氮肥——为叶绿素、NADPH等含氮物质合成提供原料
C.覆盖黑色地膜——提高地表温度,促进根系发育兼具除草作用
D.日出前人工补光——延长光照时间,增加光合作用有机物积累
6.★★★(2026届重庆南开中学期初)为了探究光照强度对光合作用的影响,某实验小组选用若干完全相同的图1装置,在不同光照强度下进行了实验,一小时后,统计了不同组的气体变化值,结果如图2所示。下列描述正确的是( )
A.为达实验目的,X溶液应该选用NaOH
B.实验中气体体积的变化由氧气或者二氧化碳导致
C.光照强度由4 klx突然升为6 klx,短期内C3含量会上升
D.光照强度为2 klx时,每小时该植物光合作用制造的氧气为5 mL
7.★★★(2026届福建泉州质检)研究人员通过实验研究臭氧(O3)浓度对美丽箬竹叶片光合特性的影响,部分实验结果如表所示。下列推测不合理的是( )
组别 叶绿素 含量相 对值 净光合 速率相 对值 气孔导 度相 对值 胞间CO2 浓度 相对值
对照组 新叶 36 6.0 0.060 200
老叶 34 4.0 0.040 210
低浓度O3 处理组 新叶 35 4.5 0.045 200
老叶 30 2.5 0.030 220
高浓度O3 处理组 新叶 39 4.5 0.045 200
老叶 32 1.5 0.025 240
A.与新叶相比,老叶对O3更敏感
B.O3促进老叶叶绿素降解或抑制叶绿素合成
C.气孔导度降低是高浓度O3处理组老叶光合速率降低的主要原因
D.不同叶龄叶片对O3的差异化响应有利于减小O3对植株的不利影响
8.★★★(2026届重庆南开中学期中)自然界中的光照强度常在短时间内剧烈变化,影响植物光合作用效率。为探究拟南芥的叶绿体响应光照强度变化的机理,科研人员利用拟南芥的突变体(该突变体表现为缺乏PSⅡ复合物),进行如下实验,处理及结果如图、表。下列推测合理的是( )
a组 b组 c组 d组
突变体 +++++ + ++ +
野生型 +++++ +++++ +++++ +++++
注:“+”数量多代表生长状况好。
A.本实验的自变量是光照强度
B.有规律的光照强度变化对该突变体的生长状况影响不大
C.蛋白PSⅡ复合物吸收光能后直接传递给糖类等有机物
D.实验结果说明,PSⅡ复合物可以提高拟南芥对光照强度变化的适应
9.★★★(2026届河北唐山开学考)新疆是我国最大的棉花产区,但水资源短缺制约了棉花种植。研究人员设计了不同灌水量(W1:3 360 m3/hm2、W2:4 200 m3/hm2、W3:5 040 m3/hm2)和覆盖方式(P1覆膜、P2裸土)的田间实验,分析灌水量与覆膜对棉花生理、生长特征的影响,结果如图1、图2。
回答下列问题:
(1)由图1可知:与低灌水处理或裸土相比,高灌水处理或覆膜均可使棉花净光合速率 。从光合作用原理的角度分析,原因是:①从W1到W3,分布在 上的叶绿素捕获光能增加,为暗反应提供更多的 ;②覆膜能减少土壤水分散失、维持气孔开放以促进暗反应中 的固定,从而增加光合作用强度。
(2)研究发现,覆膜处理后,随着灌水量的增加,棉铃的产量逐渐递增。根据图2进行分析,依据是
。
(3)若要进一步研究“覆膜是否通过影响根系对镁离子的吸收来影响叶绿素合成”,实验的自变量是 ,观测指标是 (填序号)。
①叶片叶绿素含量 ②根系对镁离子吸收量 ③根系对镁离子吸收量和叶片叶绿素含量
第7节 光合作用与细胞呼吸综合
考法 光合速率和呼吸速率综合分析:T4、T5、T6、T7、T8、T9
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.★★(2024广东,2,2分)2019年,我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌,其细胞内存在由两层膜组成的片层结构,此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中,下列物质存在的可能性最小的是( )
A.ATP B.NADP+
C.NADH D.DNA
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.★★★(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
。
5.★★★★(2023辽宁,21,11分)花生抗逆性强,部分品种可以在盐碱土区种植。如图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值(SPAD)(图1)和净光合速率(图2)。回答下列问题:
图2
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ,主要吸收 光,可用 等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的品种是 。
(3)在光照强度为500 μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下,LH12的光合速率 (填“大于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率,判断的依据是
。在光照强度为1 500 μmol·m-2·s-1、NaCl添加量为3.0 g·kg-1的条件下,HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率,原因可能是HY25的 含量高,光反应生成更多的 ,促进了暗反应进行。
(4)依据图2,在中盐(2.0 g·kg-1)土区适宜选择种植 品种。
三年模拟
6.★★★(2026届重庆巴蜀中学月考)科研人员将白及种苗先驯化(指将组培苗从培养容器中取出后,在大棚等环境中利用某些措施进行一段时间培养),后置于自然条件下培养相同时间,再检测白及幼苗的光合指标,结果如表,下列有关叙述正确的是( )
组别 块茎生 物量/g 总生物 量/g 平均呼吸速 率/(mmol· m-2·h-1) 平均净光合速 率/(mmol· m-2·h-1)
对照组 0.06 0.25 0.5 0.68
实验组 0.43 1.16 0.43 1.17
A.欲根据吸光度值测定叶绿素含量,可将色素提取液置于红光或蓝紫光下测定
B.对照组若每天给予10.2 h光照,幼苗能正常生长
C.根据表中数据推测白及可能采取了减少昼夜温差、增施有机肥等驯化措施
D.若增加白及催化CO2固定酶的活性,其他条件不变,白及光补偿点将变大
7.★★★(2026届广东深圳开学考)常规栽培时,水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产量更高,其相关生理特征如表和图。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合过程中固定的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)。下列相关叙述错误的是( )
高密度栽培条件下不同品种水稻的相关生理特征
水稻 材料 叶绿素 (mg/g) 类胡萝卜 素(mg/g) 类胡萝卜 素/叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
A.ygl叶片呈黄绿色,主要原因是叶绿素含量较低且占比低
B.提取水稻叶片的光合色素时应加入CaCO3,防止色素被破坏
C.当光照强度为500 μmol·m-2·s-1时,两者的净光合速率相等,但ygl的总光合速率更高
D.若光照强度增加到2000 μmol·m-2·s-1时,两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,此时ygl的光饱和点高于WT
8.★★★(2026届湖南雅礼中学月考)为研究高温胁迫下CO2浓度升高对番茄生长的影响,研究人员对生长状态一致的番茄幼苗进行CO2浓度控制,分别控制环境CO2浓度为1 000 μmol/mol(A组)、700 μmol/mol(B组)和416 μmol/mol(C组),在开花结果期进行连续3天高温胁迫和适宜生长温度实验处理,测定番茄净光合速率(An)、CO2固定速率(Vc,max)以及C5再生速率(Jmax)日均值变化,结果如图所示,下列实验分析不正确的是( )
A.番茄的总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和
B.据图1分析高温降低了番茄的净光合速率
C.据图2和图3分析高温通过降低CO2固定速率和C5再生速率,从而降低净光合速率,升高CO2浓度可以得到缓解
D.据实验推测高温条件导致气孔关闭影响暗反应速率,从而影响光反应速率
9.★★★(2026届山东潍坊开学调研)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.★★★(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 。
2.★★★★(新情境·保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响)(2025陕晋青宁,17,10分)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
。
三年模拟
3.★★★(2026届辽宁东北育才学校模考)Rubisco在叶绿体内催化反应进行(包括CO2的固定),O2和CO2互为竞争性抑制剂。在光照条件下,当CO2/O2的值低时,C5可与O2反应形成C2等化合物,C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。此外,Rubisco的活性依赖于CO2的存在,Rubisco活性部位在pH较高时与CO2、Mg2+结合形成酶—CO2—Mg2+—活性复合体,酶被激活。叶绿体基质在光照下和黑暗下的环境条件如表所示,下列有关叙述正确的是( )
环境条件 暗 光
pH 7.3 8
Mg2+相对含量 13 3.6
A.Rubisco分布于叶绿体基质,其活性在光照条件下弱于黑暗条件
B.在消耗葡萄糖速率相等时,植物在光照条件下的耗氧量小于黑暗条件
C.光呼吸过程中,O2与C5在线粒体内膜上反应形成C2等化合物
D.光呼吸的存在使得CO2的同化效率降低,减弱植物的光合作用
4.★★★(新情境·环式电子传递及百草枯作用原理等)(2026届江苏苏州期初)PSⅠ、PSⅡ、ATP合酶等是植物叶绿体类囊体膜上与光合作用密切相关的一系列蛋白质复合体,相关电子传递途径如图1所示,请回答相关问题:
(1)当植物NADP+缺乏时,会激活图中的环式电子传递。环式电子传递时,电子从PSⅠ出发,经过Fd等后,并不传递给NADP+,而是传给细胞色素b6f复合体,再传回PSⅠ,形成一个闭合的循环,该过程仅产生ATP不产生NADPH,叶绿体中 (填“能”“不能”)产生氧气。
(2)正常情况下,光合电子传递链的最终电子受体是 。而在低氧环境中,叶绿体内氢化酶活性提高,部分电子(e-)流向参与生成氢气的代谢过程,导致 的生成量减少, 的还原量减少,生成的有机物减少,导致植物生长不良。
(3)PSⅡ作用中心的色素分子P680是一种特殊的叶绿素a(分子结构简式如图2,其中①为亲水端,②为疏水端,二者可与磷脂分子相连)。在酸性条件下,叶绿素a分子很容易失去镁元素成为脱镁叶绿素(黄褐色)。下列说法正确的有 。
A.①和②的存在有利于叶绿素a在类囊体膜上固定
B.叶绿素a与催化其合成的酶共有元素有C、H、O、N
C.可通过测定叶绿体中色素提取液在蓝紫光下的吸光值(吸光值的大小与有色物质的含量成正比)来计算出叶绿素的含量
D.制作青团时,加入少量食用碱可保持鲜绿
(4)百草枯(除草剂)会与图1中PQ竞争,争夺水光解产生的e-,可阻止电子传递至细胞色素b6f复合体,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含量的可能变化并说明原因
。百草枯具有除草效果,若达到此效果,应选择的天气状况是 (填“晴天”或“阴天”)。而另一类除草剂通过干扰细胞呼吸而达到除草的目的,其作用的细胞器是 。
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届河南焦作期中)玉米固定CO2的能力比小麦强70倍。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)是C4植物(如玉米)特有的固定CO2的关键酶。科研人员将玉米的PEPC基因导入小麦中,获得转基因小麦以提高小麦产量。为探究转基因小麦固定CO2的能力,研究人员将转基因小麦和普通小麦分别放置在相同的密闭小室中,给予充足的光照,利用红外测量仪每隔5 min测定小室中的CO2浓度,结果如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.图中属于普通小麦变化曲线的是Ⅱ
B.转基因小麦的总光合速率始终高于普通小麦
C.0~15 min,两种小麦释放O2的速率的变化趋势是减慢
D.30~40 min,两种小麦的总光合速率都大于其各自的呼吸速率
3.★★★(2025届四川宜宾二模)CAM(景天科)植物的气孔在夜间开放吸收CO2,白天关闭。如图为某CAM(景天科)植物叶肉细胞部分代谢过程示意图。下列叙述正确的是( )
A.由图可知,CAM植物白天和晚上均进行光合作用
B.图中C可能是丙酮酸,RuBP存在于叶绿体的基质中
C.CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质
D.晚上CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在叶绿体和液泡中
4.★★★(新情境·沉水植物提高CO2利用效率的结构和代谢机制)(2026届河北衡水开学考)在池塘和湖泊中,存在着种类多样的沉水植物。与陆生植物不同,沉水植物对CO2的利用效率具有局限性,这是因为CO2在水体中的扩散速率仅仅是空气中的万分之一。为了适应水体的无机碳环境,沉水植物在结构和代谢机制上与陆生植物有很大差异。
(1)沉水植物的叶片常会进化成非常薄的丝状。从获取CO2的角度,试分析其原因是
。
(2)底泥中富含大量CO2。有些沉水植物根系发达,且在根部和叶片有大量连续的空洞。从获取CO2的角度分析,其意义是: 。
(3)为进一步提高CO2的利用效率,许多沉水植物进化出了特殊的光合代谢机制。如图为某种沉水植物的光合代谢模型。
①据图可知,该沉水植物表皮细胞可吸收HC,并在 的作用下将其首先固定为 。
②产生的苹果酸可进入叶肉细胞直接被利用,也可在夜间存储在液泡中,白天分解。结合光合作用过程分析,夜间不能利用苹果酸合成有机物的原因是 。夜间存储苹果酸对于沉水植物的意义是 。
③据图推测,白天液泡内细胞液的pH与夜间相比 (填“偏大”“基本相同”或“偏小”)。
5.★★★★(新情境·莱茵衣藻的CO2浓缩机制)(2026届重庆巴蜀中学月考)莱茵衣藻是一种光合自养的单细胞真核生物,其生活环境中CO2浓度经常发生比较大的变化。在低浓度的CO2环境中,莱茵衣藻会形成CO2浓缩机制(CCM),以提高细胞内的CO2浓度。
(1)当环境中无机碳浓度较低时,莱茵衣藻会以HC形式在细胞内积累无机碳,不选CO2形式的主要原因是 。
(2)初步推测莱茵衣藻CCM与类囊体的两种电子转运蛋白P和F有关。为证明此推测,构建了衣藻的P、F蛋白基因失活突变体(即缺失P、F转运蛋白),检测野生型和突变体的K1/2Ci,即达到1/2最大净光合速率所需HC(Ci)的浓度,结果如图1所示。K1/2Ci值越大说明衣藻CCM能力越 ;该实验结果表明
。
(3)已知无机碳必须以CO2的形式与C5反应合成有机物,而类囊体中较高的H+浓度有利于HC向CO2转化。为进一步研究莱茵衣藻CCM的机制,向细胞质基质中注入HC测类囊体腔H+浓度变化和细胞质基质中Ci的浓度变化,结果如图2甲、乙所示(实线为类囊体腔H+浓度变化,虚线为细胞质基质中Ci的浓度变化。箭头代表在该时刻向细胞质基质注射Ci。阴影表示无光照)。根据图甲、图乙实验结果推测衣藻CCM的机制:
。
微专题 影响气孔开闭的多种因素
五年高考
1.★★★(2024福建,11,4分)叶片从黑暗中转移到光照下,其光合速率要先经过一个增高过程,然后达到稳定的高水平状态,这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系,科研人员将大豆叶片分为两组,A组不处理,B组用壳梭孢素处理,将两组叶片从黑暗中转移到光照下,测定光合速率,结果如图所示。
下列分析正确的是( )
A.0 min时,A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度
B.30 min时,B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组
C.30 min时,限制A组光合速率的主要因素是光照时间
D.与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更长
2.★★★(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,请完成下面的实验设计:
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: 。
3.★★★★(新思维·光影响植物的通路分析)(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
4.★★★(2025届山东青岛三模)植物体内的钾元素可参与多种酶活性的调节,影响渗透调节以影响根系对无机盐的吸收等,气孔的开闭与保卫细胞中的K+浓度有关。干旱条件下植物会合成更多的脱落酸(ABA)以抵御逆境,图1表示ABA对保卫细胞K+浓度的调节过程。
(1)元素钾在细胞中主要以 形式存在,长期缺钾会导致叶绿素合成减少的原因是
(答出两点即可)。
(2)ABA在植物体内合成的部位是 ,据图1分析干旱条件下ABA引起气孔关闭的机理是 。
(3)另有研究发现,高浓度CO2条件下,ht1基因、rhc1基因编码的蛋白质均参与气孔调节过程。欲探究ht1基因与rhc1基因对气孔开放度的影响,科研人员利用野生型(wt)、ht1基因缺失突变体(h)、rhc1基因缺失突变体(r)等材料,进行了相关实验,结果如图2所示。
图2中“ ”应选用的植株为 。
②综合分析,在正常浓度CO2条件下, 基因不能发挥作用。高浓度CO2条件下,rhc1基因 (填“促进”或“抑制”)气孔关闭。
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:T8、T9、T10、T15、T16
五年高考
1.★(2025河北,2,2分)下列过程涉及酶催化作用的是( )
A.Fe3+催化H2O2的分解
B.O2通过自由扩散进入细胞
C.PCR过程中DNA双链的解旋
D.植物体细胞杂交前细胞壁的去除
答案 D
2.★(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
3.★★(2025江苏,8,2分)为探究淀粉酶是否具有专一性,有同学设计了实验方案,主要步骤如表。下列相关叙述合理的是( )
步骤 甲组 乙组 丙组
① 加入2 mL 淀粉溶液 加入2 mL 淀粉溶液 加入2 mL 蔗糖溶液
② 加入2 mL 淀粉酶溶液 加入2 mL 蒸馏水
③ 60 ℃水浴加热,然后各加入2 mL斐林试剂,再60 ℃水浴加热
A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液
B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性
C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖
D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀
答案 C
4.★★(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
5.★★(2025浙江1月选考,10,2分)取鸡蛋清,加入蒸馏水,混匀并加热一段时间后,过滤得到浑浊的滤液。以该滤液为反应物,探究不同温度对某种蛋白酶活性的影响,实验结果如表所示。
组别 1 2 3 4 5
温度(℃) 27 37 47 57 67
滤液变澄 清时间(min) 16 9 4 6 50 min 未澄清
据表分析,下列叙述正确的是( )
A.滤液变澄清的时间与该蛋白酶活性呈正相关
B.组3滤液变澄清时间最短,酶促反应速率最快
C.若实验温度为52 ℃,则滤液变澄清时间为4~6 min
D.若实验后再将组5放置在57 ℃,则滤液变澄清时间为6 min
答案 B
6.★★(2022重庆,7,2分)植物蛋白酶M和L能使肉类蛋白质部分水解,可用于制作肉类嫩化剂。某实验小组测定并计算了两种酶在37 ℃、不同pH下的相对活性,结果见表。下列叙述最合理的是( )
相对活性 pH
3 5 7 9 11
酶 M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.在37 ℃时,两种酶的最适pH均为5
B.在37 ℃长时间放置后,两种酶的活性不变
C.从37 ℃上升至95 ℃,两种酶在pH为5时仍有较高活性
D.在37 ℃、pH为3~11时,M更适于制作肉类嫩化剂
答案 D
7.★★★(新思维·通过不同浓度D-果糖的转化率的变化分析酶活性等)(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
8.★★★(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
★★★(2022全国乙,4,6分)某种酶P由RNA和蛋白质组成,可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件,某同学进行了下列5组实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。
实验组 ① ② ③ ④ ⑤
底物 + + + + +
RNA组分 + + - + -
蛋白质组分 + - + - +
低浓度Mg2+ + + + - -
高浓度Mg2+ - - - + +
产物 + - - + -
根据实验结果可以得出的结论是( )
A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性
D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性
答案 C
10.★★★(2022广东,13,4分)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究,结果见表。下列分析错误的是( )
组别 pH CaCl2 温度(℃) 降解率(%)
① 9 + 90 38
② 9 + 70 88
③ 9 - 70 0
④ 7 + 70 58
⑤ 5 + 40 30
注:+/-分别表示有/无添加,反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①、②组的相关变量分析,自变量为温度
C.该酶催化反应的最适温度70 ℃,最适pH 9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
答案 C
三年模拟
11.★(2026届河北石家庄开学考)以下有关酶与代谢的描述,正确的是( )
A.细胞中酶的合成场所是核糖体
B.酶的竞争性抑制剂和相应的酶与底物结合部位相同
C.酵母菌有氧呼吸分解葡萄糖的酶位于线粒体基质中
D.酶的作用条件比较温和,所以在酸性的胃液中各种消化酶将失活
答案 B
12.★★(2026届福建福州质检)下列过程不涉及酶催化作用的是( )
A.细胞线粒体内有氧呼吸的第三阶段
B.植物体细胞杂交前原生质体的制备
C.PCR反应中引物与模板间形成氢键
D.葡萄醋的发酵过程中糖分解成乙酸
答案 C
13.★★★(2026届吉林延边月考)酶Z能催化两种底物S1、S2的反应,且对S1的催化效率更高。进一步实验表明S1与酶Z的活性中心结合能诱导酶构象变化,使S2的结合位点暴露。下列叙述正确的是( )
A.酶Z对化学反应的催化作用无专一性
B.加入S1会加速酶Z对S2的催化作用
C.单个酶Z分子同时与S1和S2结合并催化其反应
D.S1和S2在相同的活性位点与酶Z特异性结合
答案 B
14.★★★(新思维·温度从多个方面影响酶促反应速率)(2026届重庆南开中学期初)温度可以从多个方面影响酶促反应速率。图中曲线a表示温度对底物分子能量的影响,曲线b表示温度与酶空间结构稳定性的关系,曲线c表示温度对酶促反应速率的影响。据图分析下列叙述错误的是( )
A.高温促进过氧化氢分解可以用图中的a解释
B.酶促反应速率大小与酶的空间结构有关,与反应物分子能量无关
C.低温条件下酶的空间结构稳定,因此适合于酶的储存
D.酶空间结构稳定性不同时,酶促反应速率可能相同
答案 B
★★★(2026届江苏苏州期初)某学习小组进行酶相关实验。实验分组如表,所有试管在37 ℃环境下静置30分钟后,加还原糖检测试剂水浴加热,观察结果。
试剂 试管1 试管2 试管3 试管4 试管5 试管6
1%淀粉溶液 4 mL 4 mL 4 mL
蒸馏水 1 mL 4 mL 4 mL 5 mL
淀粉酶溶液 1 mL 1 mL -
唾液 - 1 mL - - 1 mL -
下列叙述错误的是( )
A.若3号试管出现弱阳性反应,则可能是淀粉溶液受污染
B.若4号试管出现阳性反应,则1号试管的阳性结果不能采信
C.若3~6号试管皆不出现阳性反应,则1、2号试管结果能证明酶具有专一性
D.若3~6号试管皆不出现阳性反应,则1、2号试管中阳性反应程度可能不同
答案 C
16.★★★(2026届河南三门峡期中)木瓜蛋白酶具有较宽的底物特异性,它能够作用于蛋白质中精氨酸、赖氨酸、甘氨酸和瓜氨酸残基的羧基参与形成的肽键。科研人员为了探究不同无机盐对木瓜蛋白酶活性的影响,进行了相关实验,实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.木瓜蛋白酶活性升高,可为反应提供更多的活化能
B.实验结果表明,CaCl2对木瓜蛋白酶活性的影响较小
C.实验中存在两个自变量,未遵循单一变量原则,不构成对照实验
D.木瓜蛋白酶催化蛋白质水解,所得产物中不仅含有氨基酸,还有部分肽链存在
答案 D
第2节 细胞的能量“货币”ATP
考法 磷酸化和去磷酸化:T6、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.★(2021北京,1,2分)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
答案 B
4.★★(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
5.★★★(新情境·叶绿体内膜上ATP、ADP和Pi的运输)(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
答案 D
6.★★★(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
7.★(2026届山西运城开学考)ATP与酶是细胞代谢的两个核心要素。下列描述中,需要酶的催化但不消耗ATP的有( )
①蛋白质、淀粉等大分子水解或合成
②Ca2+载体蛋白主动转运Ca2+的过程
③丙酮酸转化成乳酸或酒精和CO2
④光合作用暗反应中C5转化成C3
A.①③ B.③④ C.①② D.②④
答案 B
8.★★(2026届山东省实验中学一诊)在细胞信号转导过程中存在一种分子开关机制,即通过蛋白激酶催化ATP水解使靶蛋白磷酸化,通过蛋白磷酸酶的催化作用使靶蛋白去磷酸化,从而调节蛋白质的活性。下列说法错误的是( )
A.蛋白激酶为靶蛋白的磷酸化降低活化能
B.靶蛋白磷酸化时被活化,去磷酸化时失活
C.靶蛋白磷酸化可以改变蛋白质构象从而改变其活性
D.靶蛋白磷酸化生成ADP,去磷酸化时不合成ATP
答案 B
9.★★(新情境·ATP荧光检测仪)(2026届福建漳州质检)ATP荧光检测仪常用于餐饮行业用具微生物含量的检测,其原理是荧光素接受ATP提供的能量,在荧光素酶的催化下发生氧化反应发出荧光。下列相关叙述错误的是( )
A.细胞内ATP含量相对稳定是测定的重要前提
B.荧光强度可反映检测样品中微生物数量的多少
C.荧光素被激活氧化发光过程,属于吸能反应
D.ATP荧光检测仪可用于检测样品中病毒的含量
答案 D
10.★★(2026届重庆南开中学期初)荧光标记法是一种利用荧光物质标记目标分子或结构,通过荧光特性进行追踪、定位或定量分析的技术,广泛应用于生物学、医学和材料科学等领域。下列利用荧光标记法的实验描述错误的是 ( )
A.相比同位素标记法,荧光标记法具有实时可视化、无放射性危害的特点
B.端粒学说认为细胞分裂后端粒会缩短,可用荧光标记法研究染色体端粒
C.将荧光素酶基因导入植物,可培育出在黑暗中能直接发光的“荧光树”
D.绿色、红色荧光染料分别标记的小鼠细胞和人细胞的融合实验,证明细胞膜具有流动性
答案 C
11.★★★(2026届湖北武汉开学考)研究发现,奶牛感染金黄色葡萄球菌后,机体某些细胞会通过分泌外泌体参与免疫防御。测得奶牛外泌体对金黄色葡萄球菌胞内ATP含量影响如图所示。下列叙述正确的是( )
A.金黄色葡萄球菌的细胞质和细胞核中都有ATP分布
B.金黄色葡萄球菌胞内生成大量ATP的场所为线粒体
C.500 μg/mL是外泌体抑制金黄色葡萄球菌的最适质量浓度
D.外泌体可能通过降低金黄色葡萄球菌胞内ATP含量抑制其生长
答案 D
12.★★★(2026届福建福州质检)高等植物和红藻的叶绿体膜上都含有ADP/ATP转运蛋白(NTT),但转运方向不同。蓝细菌细胞膜上不含NTT,分别用上述两种NTT改造蓝细菌,获得图中甲、乙工程菌。甲、乙分别与缺乏线粒体的酵母细胞融合得到两种共生体,这两种共生体在缺乏有机碳源条件下存活状况不同。相关分析错误的是( )
A.在光下,含甲的共生体能产生NADPH和ATP
B.在光下,乙无法为共生体的酵母菌提供ATP
C.在光下,含甲的共生体缺乏有机碳源不能存活
D.该实验能为真核细胞叶绿体的起源提供解释
答案 C
第3节 细胞呼吸的方式
五年高考
1.★★(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
2.★★(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
3.★★★(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
4.★★★(新情境·凋亡、坏死过程中细胞呼吸变化分析)(2025重庆,13,3分)在T细胞凋亡和坏死过程中,ATP生成速率和氧气消耗速率如图1、2所示。下列叙述错误的是 ( )
A.可根据氧气消耗速率计算产生的ATP总量
B.有氧呼吸中氧气的消耗发生在线粒体内膜
C.在t1时,凋亡组产生的乳酸多于坏死组
D.在t3时,凋亡组产生的CO2多于坏死组
答案 A
5.★★★(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
答案 B
6.★★★★(2024重庆,7,3分)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在如图所示代谢过程。其中,PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物,进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是( )
A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧
B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜
C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力
D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]
答案 D
三年模拟
7.★(2026届湖北黄冈期初)分析人剧烈运动时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.呼吸作用产生的CO2数量大于消耗的O2数量
B.有氧呼吸和无氧呼吸每个阶段都为机体提供ATP
C.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
D.剧烈运动可能会导致肌肉乳酸堆积
答案 D
8.★★(2026届吉林延边月考)实验小组将酵母菌破碎并离心后获得线粒体悬液,向悬液中加入14C标记的丙酮酸并通入18O2,有关悬液中的变化情况,下列叙述错误的是( )
A.丙酮酸的量会减少
B.会释放出14C标记的CO2
C.18O只可能出现在H2O中
D.在线粒体内膜上产生大量ATP
答案 C
9.★★(2026届河南安阳调研)NADH称为还原型辅酶Ⅰ,NAD+称为氧化型辅酶Ⅰ,NADH与NAD+可以相互转化。研究表明,30岁之后,人体细胞内的NADH含量开始减少(如图所示),严重影响线粒体的功能。NADH在高温或酸性条件下易分解,失去生物活性。下列叙述正确的是( )
A.NAD+转化为NADH的场所为线粒体基质
B.NADH在线粒体基质中直接驱动ATP合成
C.50岁之后,人体细胞代谢速率可能大幅下降
D.可通过口服的方式补充NADH,改善线粒体功能
答案 C
10.★★★(2026届辽宁东北育才学校模考)某人因出现肌无力、呼吸困难的症状而去医院就诊,医生通过相关生化检测来判断该患者的患病原因。已知FGF21为调节线粒体自噬的物质,检测结果如表所示。下列叙述错误的是( )
项目 乳酸/(mmol·L-1) 丙酮酸/(mmol·L-1) FGF21/(pg·mL-1)
正常人 1.1 0.09 82.5
患者 1.5 0.1 617.4
A.该患者细胞内的线粒体数量低于正常人
B.丙酮酸在细胞质基质中产生后可进入线粒体进一步分解
C.消耗等量葡萄糖时,该患者合成的ATP少于正常人
D.FGF21对线粒体自噬表现为抑制作用
答案 D
11.★★★(2026届重庆巴蜀中学月考)为进一步探究酵母菌细胞呼吸类型及场所,某研究小组将酵母菌破碎并进行差速离心,分离得到细胞质基质和线粒体,并在a~f号试管中加入相关物质,进行如表所示的实验,下列有关叙述正确的是( )
类别 细胞质基质 线粒体 酵母菌
a b c d e f
葡萄糖 — + — + + +
丙酮酸 + — + — — —
氧气 + — + — + —
注:+表示加入了适量的相关物质,-表示未加入相关物质。
A.会产生酒精的试管有d和f
B.根据试管a、c、e的实验结果,可以判断酵母菌进行葡萄糖初步分解的场所
C.若向e培养液中通入18O2,一段时间后可能在水和二氧化碳中检测到18O
D.根据试管b和f的实验结果,可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质
答案 C
微专题 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 。
答案 (1)有氧 乳酸(C3H6O3) (2)过氧化氢酶 催化过氧化氢的分解,避免过氧化氢对细胞的毒害
(3)避免代谢产物的积累,维持内环境的pH,是机体进行正常生命活动的条件
三年模拟
2.★★★(新情境·睡眠调控与线粒体能量代谢分析)(2026届重庆巴蜀中学月考)研究发现,睡眠调控与线粒体能量代谢密切相关。在果蝇模型中,清醒时睡眠调控神经元(dFBNs)受抑制,ATP消耗减少;同时,dFBNs内NADH过量积累,电子供给量远超ATP合成需求。睡眠剥夺(长时间清醒)时,电子在传递系统中过度堆积,可引发电子从传递系统泄漏,产生自由基等有害物质,线粒体过度分裂。若用AOX清除堆积的电子可显著降低睡眠需求。如图,下列相关分析中错误的是( )
A.线粒体分裂增多可能是自由基损伤线粒体的结果,可通过睡眠缓解
B.电子堆积会使NADH/NAD+的值增大
C.AOX能直接促进ATP合成,从而减少睡眠需求
D.根据以上研究推测线粒体电子供应过剩可诱导睡眠
答案 C
3.★★★(2026届河南三门峡期中)丙酮酸转运进线粒体基质的过程如图所示。线粒体外膜通透性较高,丙酮酸等相对分子质量较小的物质均可通过膜上的孔蛋白自由通过。蛋白复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ等构成电子传递链。下列说法正确的是( )
A.图中的NADH在细胞质基质和线粒体基质中合成,其中的氢全部来自葡萄糖
B.若使用某种药物抑制线粒体膜上蛋白质的活性,则会影响所有物质的进出
C.蛋白复合体Ⅳ处O2与H+结合生成水需要电子传递链传递来的e-
D.若丙酮酸无法进入线粒体基质,则会在细胞质基质大量积累
答案 C
第4节 细胞呼吸的影响因素及应用
五年高考
1.★★(2024甘肃,3,3分)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是( )
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
答案 B
2.★★(2023湖南,5,2分)食品保存有干制、腌
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