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【思维导图】
课时1　细胞的功能绝大多数基于化学反应
重点1　酶、ATP在细胞代谢中的作用
【知识盘查】
1.ATP的结构及与能量代谢的关系
(1)明确ATP与核酸的关系
提醒　由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，末端磷酸基团具有较高的转移势能，挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
(2)理清能量转换过程和ATP的来源与去路
提醒　①ATP产生量与O2供给量间的关系
②能够转化为ATP中的能量有：光能、有机物中的化学能，某些无机物氧化时所释放的能量(如硝化细菌利用NH3)。
③ATP合成时可产生水，ATP水解时需消耗水。ATP不属于能量而是能量的载体。
2.酶在细胞代谢中的作用
(1)酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”
②四不同
(2)影响酶促反应的因素
提醒　①高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定；酶的保存宜选择低温、适宜的pH等条件。
②底物浓度和酶浓度不影响酶活性，其通过影响酶与底物的接触面积来影响酶促反应速率。温度与pH通过影响酶活性影响酶促反应速率。
③有些酶发挥作用需要激活剂，如Taq DNA聚合酶需要Mg2＋激活。
(3)酶的抑制剂(常分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂)
【曾经这样考】
1.(2024·河北卷，2)下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A.作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
答案　D
解析　作为生物催化剂，酶作用的反应物可以是无机物，A错误；应在低温和最适pH条件下保存酶，B错误；醋酸杆菌为原核生物，无线粒体，C错误；牛、羊等草食类动物的肠道中含有能产生纤维素酶的微生物，能将纤维素分解成葡萄糖，供草食类动物吸收，因此，从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶，D正确。
2.(2021·海南卷，14)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　)
A.该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
答案　B
解析　根据题意可知，该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；腺苷由腺嘌呤和核糖构成，不含磷元素，无放射性，B正确；根据题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团中，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。
3.(真题重组)细胞进行正常生命活动需要酶的催化，细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。判断关于酶和ATP说法的正误。
(1)淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高。(2023·浙江6月选考，10C)(×)
提示　pH过低或过高都会导致酶变性失活。
(2)“探究温度对酶活性的影响”实验中，室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后，在设定温度下保温。(2022·北京卷，12C)(×)
提示　应分别在设定温度下保温一段时间后再混合。
(3)麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(2021·湖北卷，2D)(×)
提示　一般来说，动物体内酶的最适温度比植物低。
(4)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，1A)(×)
提示　大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；只有部分激素是蛋白质类。
(5)腺苷三磷酸分子中与磷酸基团相连接的化学键称为特殊的化学键。(2022·浙江1月选考，3B改编)(×)
提示　腺苷三磷酸分子中，连接两个磷酸基团的化学键称为特殊的化学键。
(6)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(2019·全国卷Ⅲ，1C)(×)
提示　高尔基体不是合成ATP的场所。
(7)具有催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(2023·广东卷，1B)(√)
【还会这样考】
考向1　围绕ATP的结构与功能，考查科学思维能力
1.(2024·河北衡水调研)细胞内有种马达蛋白能够与“货物”(囊泡或细胞器)结合，沿细胞骨架定向“行走”，将“货物”转运到指定位置，其机理如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.马达蛋白“行走”所需要的ATP可直接来自细胞质基质
B.浆细胞中马达蛋白功能异常可能会影响抗体分泌
C.细胞中合成细胞骨架和马达蛋白的原料不相同
D.图示转运“货物”的途径广泛存在于真核细胞中
答案　C
解析　细胞质基质中可以完成有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，且产生少量ATP，因此马达蛋白“行走”所需要的ATP可直接来自细胞质基质，A正确；抗体属于分泌蛋白，其分泌过程中，以囊泡的形式与马达蛋白结合，转运到细胞膜，所以在浆细胞中马达蛋白功能异常会影响抗体的分泌，B正确；细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，合成蛋白质的原料是氨基酸，因此细胞中合成细胞骨架和马达蛋白的原料都是氨基酸，C错误；马达蛋白沿细胞骨架定向“行走”来转运“货物”，在真核细胞中广泛存在，D正确。
2.(2024·安徽六安模拟)除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸。例如UTP用于多糖合成，CTP用于磷脂合成，GTP用于蛋白质合成等。UTP、CTP或GTP分子中的特殊的化学键不是直接由物质氧化获能产生的。物质氧化时释放的能量都必须先合成ATP，然后ATP将磷酸基团转移给相应的核苷二磷酸，生成核苷三磷酸：ATP＋UDP→ADP＋UTP。下列叙述正确的是(　　)
A.生物体内并非所有生命活动都由ATP直接供能
B.有氧呼吸也能产生其他核苷三磷酸
C.ATP不能为蛋白质、糖原、脂肪和磷脂的合成提供能量
D.各种物质的吸收均依靠ATP供能
答案　A
解析　分析题意可知，除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸，故生物体内并非所有生命活动都由ATP直接供能，A正确；据题可知，UTP、CTP或GTP分子中的特殊的化学键不是直接由物质氧化获能产生的，故有氧呼吸不能直接产生其他核苷三磷酸，B错误；合成反应需要消耗能量，合成糖原、脂肪和磷脂的过程中，可由ATP提供能量，C错误；除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸，因此各种物质的吸收并非都依靠ATP供能，且有些物质的吸收是被动运输，不消耗能量，D错误。
考向2　围绕影响酶活性的因素，考查科学思维能力
3.(2024·九省联考广西卷，1)酸笋是广西各族人民喜爱的一种发酵风味食品。民间制作笋时，会根据不同的气候温度来控制酸笋泡制的时间，其涉及的生物学原理主要是温度影响了(　　)
A.酸笋中化学元素的种类
B.发酵微生物所产生的酶的活性
C.笋细胞产生乳酸的速率
D.发酵微生物的氨基酸脱水缩合方式
答案　B
解析　酸笋中化学元素的种类不受温度的影响，A不符合题意；温度可以影响酶的活性，低温抑制酶活性，高温能破坏酶的空间结构从而使酶失活，B符合题意；酸笋制作的原理是乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，酸笋制作过程控制温度是温度会影响乳酸菌的无氧呼吸，C不符合题意；氨基酸脱水缩合的速率受温度的影响，氨基酸脱水缩合的方式不受温度影响，D不符合题意。
4.(2024·广东揭阳质量测试)新鲜菠萝直接食用会“蜇嘴”，而食堂里的菠萝咕噜肉吃起来不会，这与菠萝蛋白酶的活性有关。某生物兴趣小组通过实验探究温度对菠萝蛋白酶活性的影响，结果如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.菠萝蛋白酶的活性随温度升高而增强
B.不同温度下菠萝蛋白酶活性可能相同
C.沸水浸泡过的菠萝吃起来不会“蜇嘴”
D.应在40 ℃左右研究pH对菠萝蛋白酶活性的影响
答案　A
解析　超过最适温度后，菠萝蛋白酶的活性随温度升高而降低，A错误；在最适温度两侧，存在菠萝蛋白酶的活性相同的两个不同温度，B正确；由图可知，沸水处理后菠萝蛋白酶的活性几乎为0，所以吃起来不会“蜇嘴”，C正确；研究pH对酶活性的影响时，无关变量需要相同且适宜，温度对这个实验来说是无关变量，即应在温度为40 ℃左右进行实验，D正确。
5.(2024·河南顶级名校质监)嫩肉粉的主要作用是利用其中的蛋白酶对肌肉组织中的蛋白质进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。某小组在37 ℃下探究pH对嫩肉粉中蛋白酶M和蛋白酶N活性的影响，实验结果如表所示。下列分析正确的是(　　)
pH酶相对活性酶 3 5 7 9 11
蛋白酶M 0.7 1.0 1.1 1.0 0.6
蛋白酶N 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.该实验的自变量是pH，因变量是酶相对活性
B.在pH为7时，蛋白酶M的活性更高，可为化学反应提供更多的活化能
C.该实验中应用两支试管，加底物和蛋白酶后逐渐将pH由3调到11
D.若将pH从11下调到5，蛋白酶N的活性可能不变
答案　D
解析　分析题意可知，该实验有两个自变量：pH和蛋白酶的种类，A错误；在pH为7时，蛋白酶M的活性更高，其降低化学反应活化能的作用更显著，B错误；该实验中针对每种酶应分别用5支试管，在各自特定pH下分别实验；且实验时应先加酶，再调pH，然后加入底物(或先加底物，再调pH，然后加入酶)，C错误；在pH为11时，蛋白酶N可能已经失活，若将pH从11下调到5，酶活性可能不变，D正确。
重点2　细胞呼吸分解有机物，释放能量
【知识盘查】
1.整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
提醒　①葡萄糖需在细胞质基质中酵解成丙酮酸后进入线粒体。
②无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
③人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2生成。
2.“三看”法判断细胞呼吸的类型
提醒　不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
3.掌握影响细胞呼吸的四类曲线
提醒　①O2浓度不仅影响细胞呼吸强度，还影响呼吸类型。②生产实践中应综合考虑多种因素对细胞呼吸及产品品质的影响，例如果蔬储存需要零上低温、低氧、一定湿度等条件。
【曾经这样考】
1.(2024·广东卷，5)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是(　　)
A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下，WT比△sqr的生长速度快
D.无氧条件下，WT比△sqr产生更多的ATP
答案　D
解析　碎片化的线粒体无法为有氧呼吸提供场所，不能正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B正确；与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获取更多的能量，生长速度比△sqr快，C正确；无氧呼吸发生在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同，D错误。
2.(2024·甘肃卷，3)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
解析　大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关的过程，这些过程需要根系细胞呼吸产生的能量，浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分是被动运输，不消耗能量，B错误；浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根系细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；根系细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精或乳酸等有害物质，D正确。
3.(真题重组)生命活动的正常进行需要能量的驱动，而能量的供应和利用离不开细胞呼吸。判断关于细胞呼吸说法的正误。
(1)还原型辅酶Ⅰ参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物。(2023·广东卷，7A)(√)
(2)酵母菌有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行。(2023·浙江6月选考，11B)(×)
提示　有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行。
(3)油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。(2021·湖南卷，12C)(√)
(4)制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2。(2022·浙江6月选考，12B)(×)
提示　乳酸菌无氧呼吸不产生CO2。
(5)呼吸作用中有机物彻底分解、产生大量ATP的过程，发生在线粒体基质中。(2022·湖北卷，4C)(×)
提示　呼吸作用中有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体内膜。
(6)马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。(2019·全国卷Ⅱ，2C)(×)
提示　无氧呼吸在第一个阶段会产生少量的ATP。
(7)癌细胞进行无氧呼吸时丙酮酸转化为乳酸的过程会产生少量ATP。(2020·山东卷，2B)(×)
提示　无氧呼吸第二个阶段不产生ATP。
【还会这样考】
考向1　围绕细胞呼吸的过程，考查判断推理能力
1.(2024·福建泉州模拟)剧烈运动时，人的骨骼肌细胞既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，下列关于骨骼肌细胞呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A.无氧呼吸是骨骼肌细胞所需ATP的主要来源
B.无氧呼吸产生的CO2是有氧呼吸的三分之一
C.无氧呼吸产生NADH为第二阶段ATP合成提供能量
D.无氧呼吸产生丙酮酸的场所与有氧呼吸相同
答案　D
解析　有氧呼吸是骨骼肌细胞所需ATP的主要来源，A错误；人体骨骼肌细胞无氧呼吸只产生乳酸，不产生CO2，B错误；无氧呼吸产生NADH用于第二阶段还原丙酮酸，无氧呼吸第二阶段不产生ATP，C错误；无氧呼吸产生丙酮酸的场所与有氧呼吸相同，都在细胞质基质，D正确。
2.(2024·九省联考贵州卷，3)用酵母菌做实验材料探究细胞呼吸，将酵母菌(甲)、细胞质基质(乙)及线粒体(丙)分别放入3支试管，向试管中加入等量、相同浓度的葡萄糖溶液，均供氧充足，一段时间后，得到葡萄糖和CO2的相对含量变化如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.甲中产生的CO2，其氧元素来自葡萄糖和水
B.乙反应结束后可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精
C.甲和乙消耗等量的葡萄糖释放的能量相等
D.实验结果表明葡萄糖不能在线粒体中分解
答案　C
解析　由题意可知，甲既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸，乙只能进行无氧呼吸，丙只能进行有氧呼吸第二、三阶段，根据呼吸作用各阶段的化学反应可知，呼吸作用产生的CO2，其氧元素来自葡萄糖和水，A正确；乙反应结束后产生的酒精可用酸性重铬酸钾溶液检测，呈灰绿色，B正确；甲(进行有氧呼吸和无氧呼吸)和乙(只进行无氧呼吸)消耗等量的葡萄糖，前者释放的能量多于后者，C错误；丙中葡萄糖无消耗，说明葡萄糖不能在线粒体中分解，D正确。
考向2　围绕细胞呼吸的应用，考查社会责任
3.(2024·山东齐鲁名校联考)细胞呼吸原理在生产和生活中的应用非常广泛。下列有关细胞呼吸原理应用的说法，正确的是(　　)
A.慢跑有利于人体肌细胞利用无氧呼吸产生的ATP
B.在零上低温、无氧、干燥的环境中细胞呼吸较弱，最适于果蔬的保存
C.选用透气的消毒纱布包扎伤口的原因是利于人体细胞进行有氧呼吸加快伤口愈合
D.中耕松土、稻田排水等措施能够促进植物根细胞进行有氧呼吸，有利于作物生长
答案　D
解析　慢跑等有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸，A错误；零上低温、低氧、适度湿润的环境可减弱果蔬细胞的呼吸作用，最适于果蔬的保存，B错误；选用透气的消毒纱布包扎伤口可以避免厌氧病菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈，C错误；中耕松土、稻田排水可以增加土壤的含氧量，为根系提供更多的氧气，促进细胞有氧呼吸，有利于植物的根部通过主动运输吸收无机盐离子，有利于作物生长，D正确。
4.(2024·山西太原期末)苹果果实发育成熟到一定程度，呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，这种现象称为呼吸跃变。呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述错误的是(　　)
A.呼吸作用突然增强时，有机物分解加快，产生CO2增多
B.呼吸作用突然减弱时，果实中有机物的总量已经降低
C.用乙烯合成抑制剂处理苹果，可使呼吸跃变提前发生
D.低温储藏未成熟的苹果，可延缓呼吸跃变现象的发生
答案　C
解析　苹果果实细胞有氧呼吸和无氧呼吸均会分解有机物而产生CO2，呼吸作用突然增强时，产生的CO2量会增多，A正确；根据题意，呼吸跃变发生时，呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，呼吸作用消耗有机物，因此呼吸作用突然减弱时，苹果的有机物总量已经降低，B正确；乙烯能促进果实成熟，因此用乙烯合成抑制剂处理苹果，可延缓呼吸跃变现象的发生，C错误；果实储藏在低温条件下，酶的活性比较低，呼吸作用减弱，能延缓呼吸跃变现象的发生，D正确。
重点3　光合作用合成有机物，储存能量
【知识盘查】
1.绿叶中色素的提取和分离实验要点
2.光合作用与细胞呼吸中的物质变化关系
(1)“三种”元素转移途径
(2)NADH、NADPH和ATP的来源和去路
提醒　①光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与。
②光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生的NADPH和ATP还可以维持一段时间的暗反应。
③人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体，酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质，植物固定CO2的场所是叶绿体基质，蓝细菌、硝化细菌等固定CO2的场所是细胞质。
3.掌握影响光合作用因素的3类曲线
【曾经这样考】
1.(2024·北京卷，4)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
答案　A
解析　CO2是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意；降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意；给光源加滤光片改变光的颜色可能会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低，比如将蓝紫光改变为绿光会降低光合速率，C不符合题意；移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。
2.(2023·新课标卷，2)我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理
⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施，下列说法合理的是(　　)
A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
答案　A
解析　措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，
④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A正确；措施③风干储藏可以减少自由水含量，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是提高光能利用率，促进光合作用，B错误；措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C错误；措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是控制作物的开花，D错误。
3.(真题重组)植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。判断关于光合作用说法的正误。
(1)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢。(2023·全国乙卷，2D)(×)
提示　溶解度越高扩散得越快。
(2)依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。(2021·北京卷，13C)(×)
提示　依据在层析液中的溶解度不同。
(3)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷，11D)(×)
提示　光反应中生成NADPH。
(4)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(2021·山东卷，16C)(×)
提示　植物细胞中H2O2分解也能产生O2。
(5)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南卷，7A)(×)
提示　可能此时光合作用等于或小于呼吸作用。
(6)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(2020·天津卷，5C)(×)
提示　类囊体产生的ATP参与C3的还原；O2释放到叶绿体外，既不参与CO2固定，也不参与C3的还原。
【还会这样考】
考向1　围绕光合作用的原理和过程，考查科学思维
1.(2024·陕西渭南一模)如图为植物体内光合作用示意图，下列叙述错误的是(　　)
A.①可进入线粒体或出细胞，②可为暗反应提供能量
B.突然停止光照，短时间内C3的含量将增多
C.图示中的NADPH可进入线粒体中参与H2O的生成
D.14CO2中14C元素的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)
答案　C
解析　①为光反应阶段水光解产生的氧气，可进入线粒体用于有氧呼吸，也可释放到细胞外；②为ATP，可为暗反应C3的还原提供能量，A正确；突然停止光照，光反应停止，不能继续为暗反应提供ATP和NADPH，短时间内C3的还原速率减慢，但CO2的固定速率不变，故C3的含量将增多，B正确；光反应产生的NADPH用于暗反应C3的还原，不能进入线粒体中被利用，C错误；暗反应包括CO2的固定和C3的还原，故14CO2中14C元素的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)，D正确。
2.(2024·北京通州模拟)甲醛(HCHO)是室内空气污染的主要成分之一，室内栽培观赏植物常春藤能够清除一定浓度范围内的甲醛污染，具体过程如图(其中Hu6P、Ru5P是中间产物)，以下叙述错误的是(　　)
A.采用同位素标记法研究碳元素转移路径
B.甲醛可作为碳源参与常春藤的光合作用
C.常春藤分解甲醛的酶分布在叶绿体基质
D.常春藤光合作用强度与甲醛浓度成正比
答案　D
解析　同位素标记法是利用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，故采用同位素示踪法可以研究碳元素转移路径，例如用14C标记CO2，A正确；据图可知，甲醛经过图示过程可以产生CO2供给常春藤的光合作用，B正确；据图分析可知，常春藤分解甲醛的过程发生在叶绿体基质中，所以分解甲醛的酶分布在叶绿体基质，C正确；室内栽培观赏植物常春藤能够清除一定浓度范围内的甲醛污染，但不能判断常春藤光合作用强度是否与甲醛浓度成正比，D错误。
考向2　影响光合作用的因素
3.(2024·九省联考广西卷，7)在华南地区秋冬种植的白菜、油菜等蔬菜，引种到西北高原地区夏季种植，常会生长得更加旺盛，导致这种现象的原因不包括(　　)
A.光照时间长让植物有更多的光合作用时长
B.光照强度大使植物具有更高的光合作用速率
C.紫外线吸收增加使植物光合作用强度增大
D.昼夜温差更大有利于光合作用产物的积累
答案　C
解析　西北高原地区夏季种植，光照时间长，植物有更多的光合作用时长，A不符合题意；西北高原地区夏季光照强度大，植物具有更高的光合作用速率，B不符合题意；一般情况下，光合色素所利用的光是可见光，而紫外线是不可见光，植物不吸收，C符合题意；西北高原地区夏季昼夜温差大，白天温度高，植物光合作用强，夜间温度低，植物呼吸作用弱，有利于有机物的积累，D不符合题意。
4.(2024·河南濮阳一中质检)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。关于光合作用强度减弱的可能原因，下列分析正确的是(　　)
A.叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入植物体内的CO2量减少
B.光合酶活性降低，呼吸酶活性不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C.叶绿体内膜上光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D.12时暗反应产物积累，使得叶片转化光能的能力下降
答案　A
解析　夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入植物体内的CO2量减少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，A正确，D错误；夏季中午气温过高，可能导致光合酶活性降低，呼吸酶活性也会受影响(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，B错误；光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，C错误。
限时练3　细胞的功能绝大多数基于化学反应
(时间：30分钟　分值：50分)
【精准强化】
重点1　酶、ATP在细胞代谢中的作用
1.(2024·九省联考江西卷，1)细胞代谢离不开酶的催化。下列关于酶的叙述，错误的是(　　)
A.低温和高温抑制酶活性的原因不同，高温可能导致酶变性
B.一般情况下，酶在反应前后的化学性质和含量不变
C.酶在催化反应的过程中不改变化学反应的活化能
D.pH会影响酶的空间结构，进而影响酶的活性
答案　C
解析　低温和高温抑制酶活性的原因不同，低温抑制酶的活性，而高温使酶发生空间结构的改变，可能导致酶变性，A正确；酶是生物催化剂，不参与化学反应，只是起催化作用，在反应前后的化学性质和含量不变，B正确；酶作用的原理是降低化学反应的活化能，C错误；pH过高或过低都会改变酶的空间结构，进而影响酶的活性，D正确。
2.(2023·重庆卷，2)几丁质是昆虫外骨骼和真菌细胞壁的重要成分，中国科学家首次解析了几丁质合成酶的结构，进一步阐释了几丁质的合成过程(如下图)。该研究结果在农业生产上有重要意义。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞核是真菌合成几丁质的控制中心
B.几丁质是由多个单体构成的多糖物质
C.细胞通过跨膜运输将几丁质运到胞外
D.几丁质合成酶抑制剂可用于防治病虫害
答案　C
解析　细胞核是真核细胞遗传和代谢的控制中心，真菌合成几丁质是在细胞核的控制下完成的，A正确；由题图可知，在几丁质合成酶的催化下，单糖分子连接成多糖，B正确；由题图可知，几丁质的合成发生在细胞膜的外侧，合成后无需再跨膜运输到胞外，C错误；几丁质合成酶抑制剂可以抑制几丁质的合成，从而抑制昆虫外骨骼和真菌细胞壁的形成，有助于防治农业生产中的病虫害，D正确。
3.(2024·河南天一大联考)如图为某同学探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的分解作用的实验结果。下列叙述错误的是(　　)
A.pH＝7时淀粉酶的活性不一定最高
B.pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性不相同
C.将pH＝5组的pH调至7后继续实验1 h，淀粉的剩余量会减少
D.淀粉与淀粉酶结合后，两者的空间结构均发生不可逆改变
答案　D
解析　由于该实验的pH梯度较大，故不能从图中得出酶的最适pH，从图中可以看出pH＝7时淀粉的剩余量最少，说明和其他组相比，该组催化反应速率相对最快，但不能确定淀粉酶的最适pH就是7，A正确；pH为3和9的两支试管中淀粉的剩余量相等，但pH为3和9条件下淀粉酶活性不相同，因为淀粉会在酸性条件下水解，B正确；pH由5调至7，酶的活性上升，继续实验1 h，淀粉的剩余量会减少，C正确；酶和底物结合之后，酶空间结构的改变是可逆的，D错误。
重点2　细胞呼吸分解有机物，释放能量
4.(2023·重庆卷，10)哺乳动物可利用食物中的NAM或NA合成NAD＋，进而转化为NADH([H])，研究者以小鼠为模型，探究了哺乳动物与肠道菌群之间
NAD＋代谢的关系，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.静脉注射标记的NA，肠腔内会出现标记的NAM
B.静脉注射标记的NAM，细胞质基质会出现标记的NADH
C.食物中缺乏NAM时，组织细胞仍可以用NAM合成NAD＋
D.肠道中的厌氧菌合成ATP时所需的能量主要来自NADH
答案　D
解析　由题图可知，静脉注射标记的NA，血液中的NA会进入组织细胞，通过一系列的转化过程，使肠腔内出现标记的NAM，A正确；静脉注射标记的NAM，血液中的NAM会进入组织细胞中，经过NAM和NAD＋之间的转化，使细胞质基质出现标记的NADH，B正确；食物中缺乏NAM时，组织细胞仍可以利用血液中的NAM合成NAD＋，C正确；肠道中的厌氧菌合成ATP时所需的能量主要来自无氧呼吸的第一阶段，而NADH的消耗发生在无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，D错误。
5.(2024·九省联考安徽卷，2)下列有关细胞呼吸及其原理应用的叙述，错误的是(　　)
A.乳酸发酵会产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的物质
B.酵母菌无氧呼吸会产生使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色的物质
C.黏土掺沙有利于农作物根细胞有氧呼吸，促进根系生长
D.地窖中甘薯的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，有利于储藏
答案　A
解析　CO2会使溴麝香草酚蓝溶液变黄，乳酸发酵不会产生CO2，即乳酸发酵不会产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的物质，A错误；酵母菌无氧呼吸会产生酒精，可使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，B正确；黏土掺沙会增加氧气含量，有利于农作物根细胞有氧呼吸，有利于根系吸收无机盐，从而促进根系生长，C正确；地窖中甘薯的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，有利于储藏，D正确。
6.(2024·安徽卷，3)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
解析　根据题干信息“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”推测，在细胞质基质中，PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等，而是参与其中部分酶促反应，A错误；当PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，活性发生改变，但不会变性失活，B错误；当ATP/AMP浓度比较高时，促进ATP与PFK1结合，改变酶活性，减小细胞呼吸速率；当ATP/AMP浓度比较低时，会解除酶抑制，促进细胞呼吸。因此，ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于负反馈调节，C错误；运动时，肌细胞需要的能量多，AMP与PFK1结合增多，使细胞呼吸速率加快，产生更多的能量，D正确。
重点3　光合作用合成有机物，储存能量
7.(2024·皖云吉黑四省适应考)光是绿色植物正常生命活动的必需条件，植物吸收不同颜色(波长)的光可产生不同的效果。下列相关说法错误的是(　　)
A.分布在叶肉细胞叶绿体和液泡中的色素可影响叶片颜色
B.暗中萌发生长的玉米幼苗不含有叶绿素，不能吸收红光
C.离体叶绿体悬浮液在适当条件下照红光会发生放氧反应
D.蓝光能参与光合作用，也可作为信号调节植物生长发育
答案　B
解析　色素存在于叶绿体和液泡中，可影响叶片颜色，A正确；暗中生长的植物具有接受光信号的分子，如光敏色素主要吸收红光和远红光，B错误；叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素可以吸收红光和蓝紫光，因此离体叶绿体悬浮液在适当条件下照红光会进行光合作用释放氧气，C正确；叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，因此蓝光能参与光合作用，植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体，蓝光可作为信号调节植物生长发育，D正确。
8.(2024·九省联考黑、吉卷，13)某植物只有在光照长度≤14 h/日才能开花，决定该植物开花的不是光照时长而是连续的黑暗时长。为探究光对该植物开花的影响，进行了如下实验，能够开花的实验组有(　　)
实验组别 光照时长/h 黑暗时长/h 处理
① 14 10 在光照7 h时，黑暗5 min处理
② 14 10 在黑暗5 h时，照光5 min处理
③ 12 12 在黑暗6 h时，照光5 min处理
④ 12 12 在光照6 h时，黑暗5 min处理
A.①④ B.①②③
C.②③ D.①②③④
答案　A
解析　决定该植物开花的不是光照时长而是连续的黑暗时长，某植物只有在光照长度≤14 h/日才能开花，即连续黑暗时长需大于或等于10 h。①光照期间，黑暗5 min后继续光照，然后再黑暗10 h，连续黑暗时长为10 h，所以该植物能开花。②黑暗5 h，照光5 min，然后再黑暗，连续黑暗时长达不到10 h，所以该植物不能开花。③黑暗6 h，照光5 min，然后再黑暗，连续黑暗时长达不到10 h，所以该植物不能开花。④光照6 h，黑暗5 min后继续光照，然后再黑暗12 h，连续黑暗时长大于10 h，所以该植物能开花。故只有实验组①④的处理方式能够使该植物开花，A正确，B、C、D错误。
【综合提升】
9.(2023·全国乙卷，3)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
答案　C
解析　在时间a之前，因为没有CO2释放，所以不可能是产生酒精的无氧呼吸过程，只能是产生乳酸的无氧呼吸过程，A正确；在a～b时间内，因为此时仍然处于无氧条件下，产生CO2表明进行了产生酒精和CO2的无氧呼吸过程，B正确；两个无氧呼吸过程都只有第一阶段产生能量，两个都是葡萄糖转化为丙酮酸的过程，所以每分子葡萄糖经无氧呼吸产生的ATP相等，C错误；酒精是脂溶性物质，跨膜运输方式是自由扩散，不消耗能量，D正确。
10.(2024·湖南卷，17)钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反应)活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题：
(1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生________；光能转化为电能，再转化为________________中储存的化学能，用于暗反应的过程。
(2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量________，从叶绿素的合成角度分析，原因是________________________________________________________________
_________________________________________________(答出两点即可)。
(3)现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因(包括1个核基因和1个叶绿体基因)编码。这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：
①________________________________________________________________；
②________________________________________________________________；
③________________________________________________________________；
④基因测序；
⑤________________________________________________________________。
答案　(1)O2和H＋　ATP和NADPH
(2)减少　缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少
(3)①分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA　②根据编码 Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物　③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳　⑤和已知基因序列进行比较
解析　(1)植物光反应过程中水的光解会产生O2和H＋，H＋再和NADP＋结合产生NADPH。该过程中光能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。(2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量降低，其原因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成相关酶的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg和N是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成，(3)Rubisco由两个基因编码，这两个基因及两端的DNA序列已知，因此检测其是否突变的基本思路是利用 PCR技术扩增突变体的相应基因，测序后和已知DNA序列进行比较。
11.(2024·贵州卷，17)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________(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)。
答案　(1)将有机物彻底氧化分解、释放能量多、合成的ATP多　乙　(2)氧气含量　3　(3)植物能耐受此时无氧呼吸产生的酒精，细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求
解析　(1)与无氧呼吸相比，有氧呼吸可将有机物彻底氧化分解，释放能量多，产生的ATP多。在一定范围内，随水淹天数的增加，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强，故可推知图中乙酶参与有氧呼吸，甲酶参与无氧呼吸。(2)水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的因素主要是氧气含量；水淹第3 d时，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，由于有氧呼吸过程中O2吸收量与CO2释放量相等，因此根细胞无氧呼吸的CO2释放量为
0.2 μmol·g－1·min－1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/6＝1/30(μmol·g－1·min－1)，无氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/2＝1/10(μmol·g－1·min－1)，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。(3)水淹3 d后排水，若植物能耐受此时植物无氧呼吸积累的酒精，细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求，则植物长势可在一定程度上得到恢复。【思维导图】
课时1　细胞的功能绝大多数基于化学反应
重点1　酶、ATP在细胞代谢中的作用
【知识盘查】
1.ATP的结构及与能量代谢的关系
(1)明确ATP与核酸的关系
提醒　由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，末端磷酸基团具有较高的转移势能，挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
(2)理清能量转换过程和ATP的来源与去路
提醒　①ATP产生量与O2供给量间的关系
②能够转化为ATP中的能量有：光能、有机物中的化学能，某些无机物氧化时所释放的能量(如硝化细菌利用NH3)。
③ATP合成时可产生水，ATP水解时需消耗水。ATP不属于能量而是能量的载体。
2.酶在细胞代谢中的作用
(1)酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”
②四不同
(2)影响酶促反应的因素
提醒　①高温、过酸、过碱等条件会使酶的空间结构遭到破坏而永久失活；低温条件下酶的活性很低，但空间结构稳定；酶的保存宜选择低温、适宜的pH等条件。
②底物浓度和酶浓度不影响酶活性，其通过影响酶与底物的接触面积来影响酶促反应速率。温度与pH通过影响酶活性影响酶促反应速率。
③有些酶发挥作用需要激活剂，如Taq DNA聚合酶需要Mg2＋激活。
(3)酶的抑制剂(常分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂)
【曾经这样考】
1.(2024·河北卷，2)下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A.作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
2.(2021·海南卷，14)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　)
A.该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
3.(真题重组)细胞进行正常生命活动需要酶的催化，细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。判断关于酶和ATP说法的正误。
(1)淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高。(2023·浙江6月选考，10C)(　　)
(2)“探究温度对酶活性的影响”实验中，室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶液混合后，在设定温度下保温。(2022·北京卷，12C)(　　)
(3)麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(2021·湖北卷，2D)(　　)
(4)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，1A)(　　)
(5)腺苷三磷酸分子中与磷酸基团相连接的化学键称为特殊的化学键。(2022·浙江1月选考，3B改编)(　　)
(6)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(2019·全国卷Ⅲ，1C)(　　)
(7)具有催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充。(2023·广东卷，1B)(　　)
【还会这样考】
考向1　围绕ATP的结构与功能，考查科学思维能力
1.(2024·河北衡水调研)细胞内有种马达蛋白能够与“货物”(囊泡或细胞器)结合，沿细胞骨架定向“行走”，将“货物”转运到指定位置，其机理如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.马达蛋白“行走”所需要的ATP可直接来自细胞质基质
B.浆细胞中马达蛋白功能异常可能会影响抗体分泌
C.细胞中合成细胞骨架和马达蛋白的原料不相同
D.图示转运“货物”的途径广泛存在于真核细胞中
2.(2024·安徽六安模拟)除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸。例如UTP用于多糖合成，CTP用于磷脂合成，GTP用于蛋白质合成等。UTP、CTP或GTP分子中的特殊的化学键不是直接由物质氧化获能产生的。物质氧化时释放的能量都必须先合成ATP，然后ATP将磷酸基团转移给相应的核苷二磷酸，生成核苷三磷酸：ATP＋UDP→ADP＋UTP。下列叙述正确的是(　　)
A.生物体内并非所有生命活动都由ATP直接供能
B.有氧呼吸也能产生其他核苷三磷酸
C.ATP不能为蛋白质、糖原、脂肪和磷脂的合成提供能量
D.各种物质的吸收均依靠ATP供能
考向2　围绕影响酶活性的因素，考查科学思维能力
3.(2024·九省联考广西卷，1)酸笋是广西各族人民喜爱的一种发酵风味食品。民间制作笋时，会根据不同的气候温度来控制酸笋泡制的时间，其涉及的生物学原理主要是温度影响了(　　)
A.酸笋中化学元素的种类
B.发酵微生物所产生的酶的活性
C.笋细胞产生乳酸的速率
D.发酵微生物的氨基酸脱水缩合方式
4.(2024·广东揭阳质量测试)新鲜菠萝直接食用会“蜇嘴”，而食堂里的菠萝咕噜肉吃起来不会，这与菠萝蛋白酶的活性有关。某生物兴趣小组通过实验探究温度对菠萝蛋白酶活性的影响，结果如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.菠萝蛋白酶的活性随温度升高而增强
B.不同温度下菠萝蛋白酶活性可能相同
C.沸水浸泡过的菠萝吃起来不会“蜇嘴”
D.应在40 ℃左右研究pH对菠萝蛋白酶活性的影响
5.(2024·河南顶级名校质监)嫩肉粉的主要作用是利用其中的蛋白酶对肌肉组织中的蛋白质进行分解，使肉类制品口感鲜嫩。某小组在37 ℃下探究pH对嫩肉粉中蛋白酶M和蛋白酶N活性的影响，实验结果如表所示。下列分析正确的是(　　)
pH酶相对活性酶 3 5 7 9 11
蛋白酶M 0.7 1.0 1.1 1.0 0.6
蛋白酶N 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.该实验的自变量是pH，因变量是酶相对活性
B.在pH为7时，蛋白酶M的活性更高，可为化学反应提供更多的活化能
C.该实验中应用两支试管，加底物和蛋白酶后逐渐将pH由3调到11
D.若将pH从11下调到5，蛋白酶N的活性可能不变
重点2　细胞呼吸分解有机物，释放能量
【知识盘查】
1.整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
提醒　①葡萄糖需在细胞质基质中酵解成丙酮酸后进入线粒体。
②无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
③人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2生成。
2.“三看”法判断细胞呼吸的类型
提醒　不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
3.掌握影响细胞呼吸的四类曲线
提醒　①O2浓度不仅影响细胞呼吸强度，还影响呼吸类型。②生产实践中应综合考虑多种因素对细胞呼吸及产品品质的影响，例如果蔬储存需要零上低温、低氧、一定湿度等条件。
【曾经这样考】
1.(2024·广东卷，5)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是(　　)
A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下，WT比△sqr的生长速度快
D.无氧条件下，WT比△sqr产生更多的ATP
2.(2024·甘肃卷，3)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
3.(真题重组)生命活动的正常进行需要能量的驱动，而能量的供应和利用离不开细胞呼吸。判断关于细胞呼吸说法的正误。
(1)还原型辅酶Ⅰ参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物。(2023·广东卷，7A)(　　)
(2)酵母菌有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行。(2023·浙江6月选考，11B)(　　)
(3)油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。(2021·湖南卷，12C)(　　)
(4)制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2。(2022·浙江6月选考，12B)(　　)
(5)呼吸作用中有机物彻底分解、产生大量ATP的过程，发生在线粒体基质中。(2022·湖北卷，4C)(　　)
(6)马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。(2019·全国卷Ⅱ，2C)(　　)
(7)癌细胞进行无氧呼吸时丙酮酸转化为乳酸的过程会产生少量ATP。(2020·山东卷，2B)(　　)
【还会这样考】
考向1　围绕细胞呼吸的过程，考查判断推理能力
1.(2024·福建泉州模拟)剧烈运动时，人的骨骼肌细胞既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，下列关于骨骼肌细胞呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A.无氧呼吸是骨骼肌细胞所需ATP的主要来源
B.无氧呼吸产生的CO2是有氧呼吸的三分之一
C.无氧呼吸产生NADH为第二阶段ATP合成提供能量
D.无氧呼吸产生丙酮酸的场所与有氧呼吸相同
2.(2024·九省联考贵州卷，3)用酵母菌做实验材料探究细胞呼吸，将酵母菌(甲)、细胞质基质(乙)及线粒体(丙)分别放入3支试管，向试管中加入等量、相同浓度的葡萄糖溶液，均供氧充足，一段时间后，得到葡萄糖和CO2的相对含量变化如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.甲中产生的CO2，其氧元素来自葡萄糖和水
B.乙反应结束后可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精
C.甲和乙消耗等量的葡萄糖释放的能量相等
D.实验结果表明葡萄糖不能在线粒体中分解
考向2　围绕细胞呼吸的应用，考查社会责任
3.(2024·山东齐鲁名校联考)细胞呼吸原理在生产和生活中的应用非常广泛。下列有关细胞呼吸原理应用的说法，正确的是(　　)
A.慢跑有利于人体肌细胞利用无氧呼吸产生的ATP
B.在零上低温、无氧、干燥的环境中细胞呼吸较弱，最适于果蔬的保存
C.选用透气的消毒纱布包扎伤口的原因是利于人体细胞进行有氧呼吸加快伤口愈合
D.中耕松土、稻田排水等措施能够促进植物根细胞进行有氧呼吸，有利于作物生长
4.(2024·山西太原期末)苹果果实发育成熟到一定程度，呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，这种现象称为呼吸跃变。呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述错误的是(　　)
A.呼吸作用突然增强时，有机物分解加快，产生CO2增多
B.呼吸作用突然减弱时，果实中有机物的总量已经降低
C.用乙烯合成抑制剂处理苹果，可使呼吸跃变提前发生
D.低温储藏未成熟的苹果，可延缓呼吸跃变现象的发生
重点3　光合作用合成有机物，储存能量
【知识盘查】
1.绿叶中色素的提取和分离实验要点
2.光合作用与细胞呼吸中的物质变化关系
(1)“三种”元素转移途径
(2)NADH、NADPH和ATP的来源和去路
提醒　①光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与。
②光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生的NADPH和ATP还可以维持一段时间的暗反应。
③人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体，酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质，植物固定CO2的场所是叶绿体基质，蓝细菌、硝化细菌等固定CO2的场所是细胞质。
3.掌握影响光合作用因素的3类曲线
【曾经这样考】
1.(2024·北京卷，4)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.(2023·新课标卷，2)我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理
⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施，下列说法合理的是(　　)
A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
3.(真题重组)植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。判断关于光合作用说法的正误。
(1)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢。(2023·全国乙卷，2D)(　　)
(2)依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离。(2021·北京卷，13C)(　　)
(3)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷，11D)(　　)
(4)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(2021·山东卷，16C)(　　)
(5)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南卷，7A)(　　)
(6)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(2020·天津卷，5C)(　　)
【还会这样考】
考向1　围绕光合作用的原理和过程，考查科学思维
1.(2024·陕西渭南一模)如图为植物体内光合作用示意图，下列叙述错误的是(　　)
A.①可进入线粒体或出细胞，②可为暗反应提供能量
B.突然停止光照，短时间内C3的含量将增多
C.图示中的NADPH可进入线粒体中参与H2O的生成
D.14CO2中14C元素的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)
2.(2024·北京通州模拟)甲醛(HCHO)是室内空气污染的主要成分之一，室内栽培观赏植物常春藤能够清除一定浓度范围内的甲醛污染，具体过程如图(其中Hu6P、Ru5P是中间产物)，以下叙述错误的是(　　)
A.采用同位素标记法研究碳元素转移路径
B.甲醛可作为碳源参与常春藤的光合作用
C.常春藤分解甲醛的酶分布在叶绿体基质
D.常春藤光合作用强度与甲醛浓度成正比
考向2　影响光合作用的因素
3.(2024·九省联考广西卷，7)在华南地区秋冬种植的白菜、油菜等蔬菜，引种到西北高原地区夏季种植，常会生长得更加旺盛，导致这种现象的原因不包括(　　)
A.光照时间长让植物有更多的光合作用时长
B.光照强度大使植物具有更高的光合作用速率
C.紫外线吸收增加使植物光合作用强度增大
D.昼夜温差更大有利于光合作用产物的积累
4.(2024·河南濮阳一中质检)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。关于光合作用强度减弱的可能原因，下列分析正确的是(　　)
A.叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入植物体内的CO2量减少
B.光合酶活性降低，呼吸酶活性不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C.叶绿体内膜上光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D.12时暗反应产物积累，使得叶片转化光能的能力下降
限时练3 细胞的功能绝大多数基于化学反应
(时间：30分钟　分值：50分)
选择题：第1～9题，每小题3分，共27分。
【精准强化】
重点1　酶、ATP在细胞代谢中的作用
1.(2024·九省联考江西卷，1)细胞代谢离不开酶的催化。下列关于酶的叙述，错误的是(　　)
低温和高温抑制酶活性的原因不同，高温可能导致酶变性
一般情况下，酶在反应前后的化学性质和含量不变
酶在催化反应的过程中不改变化学反应的活化能
pH会影响酶的空间结构，进而影响酶的活性
2.(2023·重庆卷，2)几丁质是昆虫外骨骼和真菌细胞壁的重要成分，中国科学家首次解析了几丁质合成酶的结构，进一步阐释了几丁质的合成过程(如下图)。该研究结果在农业生产上有重要意义。下列叙述错误的是(　　)
细胞核是真菌合成几丁质的控制中心
几丁质是由多个单体构成的多糖物质
细胞通过跨膜运输将几丁质运到胞外
几丁质合成酶抑制剂可用于防治病虫害
3.(2024·河南天一大联考)如图为某同学探究不同pH条件下淀粉酶对淀粉的分解作用的实验结果。下列叙述错误的是(　　)
pH＝7时淀粉酶的活性不一定最高
pH为3和9的两支试管中的淀粉酶的活性不相同
将pH＝5组的pH调至7后继续实验1 h，淀粉的剩余量会减少
淀粉与淀粉酶结合后，两者的空间结构均发生不可逆改变
重点2　细胞呼吸分解有机物，释放能量
4.(2023·重庆卷，10)哺乳动物可利用食物中的NAM或NA合成NAD＋，进而转化为NADH([H])，研究者以小鼠为模型，探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD＋代谢的关系，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
静脉注射标记的NA，肠腔内会出现标记的NAM
静脉注射标记的NAM，细胞质基质会出现标记的NADH
食物中缺乏NAM时，组织细胞仍可以用NAM合成NAD＋
肠道中的厌氧菌合成ATP时所需的能量主要来自NADH
5.(2024·九省联考安徽卷，2)下列有关细胞呼吸及其原理应用的叙述，错误的是(　　)
乳酸发酵会产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的物质
酵母菌无氧呼吸会产生使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色的物质
黏土掺沙有利于农作物根细胞有氧呼吸，促进根系生长
地窖中甘薯的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，有利于储藏
6.(2024·安徽卷，3)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(　　)
在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活
ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快
重点3　光合作用合成有机物，储存能量
7.(2024·皖云吉黑四省适应考)光是绿色植物正常生命活动的必需条件，植物吸收不同颜色(波长)的光可产生不同的效果。下列相关说法错误的是(　　)
分布在叶肉细胞叶绿体和液泡中的色素可影响叶片颜色
暗中萌发生长的玉米幼苗不含有叶绿素，不能吸收红光
离体叶绿体悬浮液在适当条件下照红光会发生放氧反应
蓝光能参与光合作用，也可作为信号调节植物生长发育
8.(2024·九省联考黑、吉卷，13)某植物只有在光照长度≤14 h/日才能开花，决定该植物开花的不是光照时长而是连续的黑暗时长。为探究光对该植物开花的影响，进行了如下实验，能够开花的实验组有(　　)
实验组别 光照时长/h 黑暗时长/h 处理
① 14 10 在光照7 h时，黑暗5 min处理
② 14 10 在黑暗5 h时，照光5 min处理
③ 12 12 在黑暗6 h时，照光5 min处理
④ 12 12 在光照6 h时，黑暗5 min处理
①④ ①②③
②③ ①②③④
【综合提升】
9.(2023·全国乙卷，3)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸
a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
10.(13分)(2024·湖南卷，17)钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反应)活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题：
(1)(3分)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生__________；光能转化为电能，再转化为______________中储存的化学能，用于暗反应的过程。
(2)(4分)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量________，从叶绿素的合成角度分析，原因是____________________________________________________________
____________________________________________________(答出两点即可)。
(3)(6分)现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因(包括1个核基因和1个叶绿体基因)编码。这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：
①______________________________________________________________；
②______________________________________________________________；
③_______________________________________________________________；
④基因测序；
⑤______________________________________________________________。
11.(10分)(2024·贵州卷，17)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)(4分)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________(填“甲”或“乙”)。
(2)(4分)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)(2分)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)。

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