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专题二　细胞的代谢
第1练　酶和ATP (主干排查)
(每题4分，共52分)
1．(2024·全国甲，2)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～表示特殊的化学键，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位磷酸基团之间的特殊的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位磷酸基团之间的特殊的化学键
2．(2023·天津，1)衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是：
A．葡萄糖 B．糖原 C．淀粉 D．ATP
3．(2021·北京，1)ATP是细胞的能量“货币”，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．(2021·海南，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
5．(2022·江苏，8)下列关于细胞代谢的叙述正确的是：
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
6．(2023·广东，1)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是：
A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
7．(2022·重庆，7)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：
pH 3 5 7 9 11
相对活性 酶M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
酶L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.在37 ℃时，两种酶的最适pH均为3
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
8．(2024·广东，15)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
9．(2022·湖南，3)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是：
A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活
B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果
D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
10．(2022·广东，13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果如表。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①②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为70 ℃，最适pH为9
D．尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
11．(2021·海南，11)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是：
A．该酶可耐受一定的高温
B．在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大
C．不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D．相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
12．(2024·浙江6月选考，14)脲酶催化尿素水解，产生的氨可作为细菌的氮源。脲酶被去除镍后失去活性。下列叙述错误的是：
A．镍是组成脲酶的重要元素
B．镍能提高尿素水解反应的活化能
C．产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基生长繁殖
D．以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌
13．(2024·浙江1月选考，17)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液，测定PAL的活性，测定过程如表。
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加0.2 mL H2O；2支试管置30 ℃水浴1小时
⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mL H2O；测定2支试管中的产物量
下列叙述错误的是：
A．低温提取以避免PAL失活
B．30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C．④加H2O补齐反应体系体积
D．⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
(每题3分，共42分)
1．(2024·石嘴山高三一模)ATP是细胞内流通的能量“货币”，可由ADP转化而来。下列说法错误的是：
A．无氧呼吸的第二阶段有少量ADP的转化
B．叶绿体类囊体薄膜和叶绿体基质之间能发生ATP和ADP的转移
C．线粒体内膜属于细胞的生物膜系统，存在ATP合成酶的位点
D．突触前膜释放乙酰胆碱需消耗ATP
2．(2024·西安高三一模)ADP/ATP转运蛋白(AAC)位于线粒体内膜上，能与ATP和ADP结合，从而把线粒体基质中的ATP逆浓度梯度运出，同时把线粒体外的ADP运入。下列分析错误的是：
A．转运ATP和ADP时，AAC的空间结构发生改变
B．把ATP从线粒体基质运出的方式属于主动运输
C．接受能量后，ADP可与Pi在线粒体内膜上结合
D．哺乳动物成熟的红细胞中AAC功能受到抑制，细胞能量供应会严重下降
3．(2024·沧州高三开学考)电鳗发电依赖专门的发电细胞，这些发电细胞形成特殊的“发电装置”，消耗ATP使身体内产生极高电压，在需要的时候，向外输出大量的电流。下列有关说法错误的是：
A．电鳗发电细胞的发电过程可能与离子的内外运输有关
B．发电所需ATP主要来源于发电细胞的有氧呼吸
C．电鳗发电是一种放能反应，需要酶的催化
D．电鳗可以主动发电，说明发电过程可能受神经系统的控制
4．拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需的ATP需借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质中的ATP向成熟叶绿体转运受阻。成熟叶绿体方可正常行使其功能。下列叙述错误的是：
A．成熟叶绿体行使其功能所需的ATP在类囊体薄膜上合成
B．H基因表达量的变化，表明叶肉细胞正在发生细胞分化
C．细胞质基质中的ATP进入未成熟叶绿体主要参与暗反应
D．ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
5．(2024·黄山高三一模)ATP荧光检测仪是基于萤火虫发光原理(如图所示)设计的仪器，它可以通过快速检测ATP的含量以确定样品中微生物的数量，用于判断卫生状况。下列有关说法正确的是：
A．该检测仪的使用原理体现了生物界的统一性
B．荧光素转变为荧光素酰腺苷酸是一个放能反应
C．检测结果中荧光的强度很高说明该微生物细胞中一直存在大量ATP
D．反应过程中形成的AMP是一种高能磷酸化合物
6．ATP同葡萄糖相比有两个特点：一是1分子ATP水解释放的能量只有1分子葡萄糖彻底氧化分解释放能量的1/94；二是ATP分子中储存的化学能活跃，而葡萄糖分子中储存的化学能稳定，其能量无法直接被生命活动利用。根据以上资料不能推出：
A．ATP适合作为直接能源物质，而葡萄糖更适合作为储能物质
B．ATP和葡萄糖并不等价于能量，但二者都可作为能量的载体
C．葡萄糖氧化分解产生的能量可能先转移到多个ATP中，然后再从ATP中释放
D．葡萄糖氧化分解释放的能量，只有少部分储存在ATP中，绝大部分以热能形式散失
7．(2024·乌海高三模拟)人参能益气安神，常用于衰老及与衰老相关疾病的治疗及预防。在果蝇饮食中添加不同剂量的人参提取物后，对果蝇寿命的影响如图所示。下列相关叙述错误的是：
A．添加小于10.0 mg/mL的人参提取物可延长果蝇平均寿命
B．人参提取物可提高细胞中ATP含量，可能与抗衰老有关
C．对照组和人参提取物组细胞中ATP/ADP比值都相对稳定
D．与对照组相比，人参提取物组单位时间内消耗的ATP总量少
8．酶的分子中存在许多功能基团，如—NH2、—COOH、—SH、—OH等，但并不是这些基团都与酶活性有关。一般将与酶活性有关的基团称为酶的必需基团，如图为酶的结构和酶的活性中心示意图，下列表述正确的是：
A．酶是由活细胞产生的只在细胞内完成催化作用的蛋白质
B．酶与底物接触只限于酶分子上与酶活性密切有关的较小区域
C．酶不仅能缩短反应时间还能改变反应平衡状态
D．酶的活性部位既能与底物结合，又能与竞争性抑制剂结合，不能体现酶的专一性
9．某科研团队历经多年耕耘，首次实现了不依赖光合作用的、由CO2到淀粉的全合成。如图为人工淀粉合成途径简图，图中ZnO－ZrO2为无机催化剂。下列有关叙述正确的是：
A．图中多种酶在低温下保存会导致空间结构被破坏，活性降低
B．与ZnO－ZrO2相比，图中的多种酶为反应提供活化能的能力更显著
C．C1在多种酶的催化作用下脱水缩合形成肽键构成C3中间体
D．图中不同的反应过程由不同酶来催化，体现了酶的专一性
10．(2024·湛江高三一模)核酶是具有催化活性的RNA，能切割DNA分子、RNA分子。Angiozyme是针对肾癌的核酶药物，其特异性地结合并切割血管内皮生长因子受体1(VEGFR－1)的mRNA，从而抑制肿瘤血管的生成和肿瘤生长。下列叙述正确的是：
A．核酶的组成单位是4种脱氧核苷酸
B．核酶能切割DNA和RNA，所以该酶不具有专一性
C．肾癌细胞表面糖蛋白减少，使细胞能无限增殖
D．Angiozyme阻断VEGFR－1基因的翻译，使血管内皮生长因子无法发挥调节作用
11．(2024·泉州高三一模)稀土元素是化学元素周期表中的镧系元素，研究人员探究了稀土离子La3＋、Ce3＋、Nd3＋对超氧化物歧化酶活性的影响，实验结果表明3种稀土离子对超氧化物歧化酶的活性均存在抑制作用，且随着稀土离子浓度的增加，抑制程度不断增强，当加入的稀土离子浓度大于2.22×105mol/L时，超氧化物歧化酶完全失活。下列叙述错误的是：
A．该实验的自变量是稀土离子的类型
B．超氧化物歧化酶的浓度是该实验的无关变量
C．影响超氧化物歧化酶活性的因素还包括温度、pH等
D．失活后的超氧化物歧化酶仍能与双缩脲试剂发生颜色反应
12．(2024·临沂高三期末)酶抑制剂包括竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂。竞争性抑制剂通过与底物争夺酶的结合位点来抑制酶的活性，非竞争性抑制剂通过与酶结合后改变酶的结合位点的结构来抑制酶的活性。如图表示相同酶溶液分别在无抑制剂、两种不同抑制剂条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的情况。已知该实验中只使用了一种酶，下列说法错误的是：
A．甲组为无抑制剂条件下底物浓度与反应速率的关系
B．乙组反应体系中加入了竞争性抑制剂，增加底物浓度能促进反应速率提高
C．丙组反应体系中加入了非竞争性抑制剂，增加酶浓度不能促进反应速率提高
D．甲组在底物浓度为15时再加入相同的酶，酶促反应速率将呈现上升趋势
13．(2024·周口高三开学考)土壤重金属污染会严重影响和改变土壤生态功能。坡缕石和海泡石两种黏土矿物常作为钝化材料用于治理土壤重金属污染。研究人员探究了坡缕石和海泡石对重金属污染土壤中的过氧化氢酶(CAT)活性的影响，结果如图所示。下列相关叙述错误的是：
A．该实验的自变量是钝化材料类型和剂量
B．重金属可能通过改变酶的构象使CAT的活性下降
C．坡缕石处理组和海泡石处理组促进CAT活性的最适剂量相同
D．坡缕石和海泡石可在一定程度上减轻重金属对CAT活性的影响
14．(2024·合肥高三一模)14C呼气试验是检测机体是否感染幽门螺杆菌的常用方法，被检测者先口服尿素[14C]胶囊，若胃部存在幽门螺杆菌，其产生的高活性的脲酶能水解尿素生成NH3和14CO2，通过检测呼出的气体中14CO2的相对含量即可诊断。下列说法错误的是：
A．该检测方法利用了酶具有专一性的特性
B．幽门螺杆菌在细胞质核糖体上合成脲酶
C．NH3可以中和胃内破坏幽门螺杆菌的胃酸
D．使用该方法检测应该避免在空腹时进行
答案精析
真题演练
1．C　[ATP为直接能源物质，～表示特殊的化学键，γ位磷酸基团脱离ATP生成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个特殊的化学键后，得到RNA的组成单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为DNA和rRNA的合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用中的光反应可将光能转化为活跃的化学能，储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中，D正确。]
2．D　[细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，不能进行细胞呼吸，缺乏生命活动所需的能量，ATP是直接能源物质，因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP，D符合题意。]
3．B　[ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。]
4．B　[该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；根据题干信息“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”可知，32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不同，32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。]
5．B　[光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳，B正确；蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但可以进行有氧呼吸，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。]
6．C　[酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误。]
7．D　[根据表格数据可知，在37 ℃时，酶M的适宜pH为5～9，而酶L的适宜pH为5左右，A错误；酶适宜在低温条件下保存，在37 ℃长时间放置后，两种酶的活性会发生改变，B错误；高温会导致酶变性失活，因此从37 ℃上升至95 ℃，两种酶在pH为5时都已经失活，C错误；在37 ℃、pH为3～11时，酶M比L的相对活性高，因此酶M更适于制作肉类嫩化剂，D正确。]
8．B　[据表格分析可知，Ce5与Ay3分别催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，说明两者的催化功能不同，当Ay3与Ce5同时存在时，Ce5催化纤维素类底物W2的活性增强，说明两者之间可能存在相互影响，A正确；Bi组不能催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，说明其无催化活性，Ay3组与Ay3－Bi－CB组比较，不论是否与Bi结合，Ay3均可催化底物S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；Ce5－Ay3－Bi－CB组与Ay3－Bi－CB组比较，无论Ce5是否存在，该酶催化褐藻酸类底物的活性均不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；若要研究CB是否与纤维素类底物的催化活性有关，自变量为有无CB，所以应增加检测Ce5－Ay3－Bi肽链的活性，与Ce5－Ay3－Bi－CB组比较，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。]
9．B　[由题干信息“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活”可知，碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活，A正确；由图可知，加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠，部分解折叠的碱性蛋白降温后可恢复到天然状态，因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的，B错误；碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，而且加热也能使碱性蛋白酶失活，会降低碱性蛋白酶的洗涤剂去污效果，添加酶稳定剂可以保持碱性蛋白酶的稳定性，进而提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果，C正确；添加碱性蛋白酶能提高洗涤剂的去污能力，减少洗涤剂使用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，从而减少环境的污染，D正确。]
10．C　[分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②组可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于分组较少，不能说明其催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。]
11．D　[该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性，故该酶可以耐受一定的高温，A正确；由题图知，在t1时，酶促反应速率随温度升高而增大，B正确；在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率(曲线变平缓)时所需时间不同，其中达到70 ℃下的最大反应速率所需时间最短，C正确；相同温度下，不同反应时间内该酶的反应速率可能相同，如达到最大反应速率(曲线平缓)之后的反应速率相同，D错误。]
12．B　[根据题目信息“脲酶被去除镍后失去活性”可知，镍是维持脲酶结构和功能所必需的，即镍是组成脲酶的重要元素，A正确；酶的作用机理是通过降低化学反应的活化能来加快反应速率，镍作为脲酶的重要组成元素，它的存在有助于维持脲酶的结构，从而使其能够有效地降低尿素水解反应的活化能，B错误；由于NH4Cl在水中会电离出NH，NH在细菌体内可以转化为氨供细菌利用，因此产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基上生长繁殖，C正确；由于产脲酶细菌能够利用脲酶催化尿素水解产生的氨作为氮源，而其他不能利用尿素的细菌则不能在该培养基上生长或生长受到抑制，因此，以尿素为唯一氮源的培养基可以用于筛选产脲酶细菌，D正确。]
13．B　[温度过高时酶活性丧失，因此本实验采用低温提取，以避免PAL 失活，A正确；因为试管2在步骤②时加入了HCl溶液，酶已经变性失活，故不会消耗底物苯丙氨酸，B错误；pH过低或过高酶均会失活，步骤⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应，D正确。]
模拟预测
1．A　[无氧呼吸的第二阶段不产生能量，A错误；叶绿体类囊体薄膜产生的ATP进入叶绿体基质参与暗反应，叶绿体基质中的ADP向类囊体薄膜移动，在叶绿体类囊体薄膜合成ATP，二者之间能发生ATP和ADP的转移，B正确；线粒体内膜属于细胞的生物膜系统，存在ATP合成酶的位点，C正确；突触前膜释放乙酰胆碱的方式是胞吐，需要消耗ATP，D正确。]
2．D　[把线粒体基质中的ATP逆浓度梯度运出，该过程中AAC与转运物质结合，故AAC的空间结构发生改变，运出的方式是主动运输，A、B正确；哺乳动物成熟的红细胞没有线粒体，D错误。]
3．C　[电鳗发电会消耗ATP中的化学能并将之转化为电能，是一种吸能反应，需要酶的催化，C错误。]
4．C　[细胞质基质中的ATP主要用于生长发育、保证生命活动的正常进行。细胞质基质中的ATP进入未成熟叶绿体主要促进其生长发育，C错误。]
5．A　[该检测仪的使用原理中运用了ATP的合成及水解过程，所有生物细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性，A正确；荧光素转化为荧光素酰腺苷酸的过程需要消耗ATP，是一个吸能反应，B错误；对正常生活的细胞来说，ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生并处于动态平衡之中的，细胞内ATP含量很少，C错误；AMP是ATP脱掉两个磷酸基团后的产物，不含有特殊的化学键，不是高能磷酸化合物，D错误。]
6．D　[ATP储存的能量比葡萄糖活跃，且ATP释放的能量相对较少，故ATP适合作为直接能源物质，而葡萄糖更适合作为储能物质，A不符合题意；ATP和葡萄糖都是化学物质，虽然水解或氧化分解会释放能量，但不能等价于能量，二者都可作为能量的载体，B不符合题意；葡萄糖中的能量稳定，不能直接被生命活动利用，而ATP中的能量活跃，故葡萄糖氧化分解产生的能量可能先转移到多个ATP中，然后再从ATP中释放，C不符合题意；根据题干信息无法得出葡萄糖与ATP之间的转化效率，故无法得出该结论，D符合题意。]
7．D　[图1所示，添加少于10.0 mg/mL的人参提取物，果蝇平均寿命均大于对照组，所以可以延长果蝇平均寿命，A正确；与对照组相比，人参提取物组的ATP/ADP比值高，所以其可提高细胞中ATP的含量，结合图1可知，其可能与抗衰老有关，B正确；细胞不断地进行着细胞呼吸(ATP的合成)和生命活动(ATP的消耗)，所以不管是对照组还是人参提取物组，ATP/ADP比值都是相对稳定的，C正确；与对照组相比，人参提取物组单位时间内消耗的ATP总量少或单位时间内产生的ATP量多，都可以形成ATP/ADP比值高的结果，D错误。]
8．B　[酶是由活细胞产生的，在细胞内和细胞外均可以起催化作用，A错误；酶与底物接触的部位是酶活性中心的结合基团，B正确；酶不能改变反应平衡状态，C错误。]
9．D　[酶在低温条件下保存不会导致空间结构受到破坏，A错误；酶能降低化学反应的活化能，不能为反应提供活化能，B错误；C1在多种酶的催化作用下构成C3中间体，该过程不是脱水缩合反应实现的，不能形成肽键，C错误。]
10．D　[核酶为RNA，组成单位是4种核糖核苷酸，A错误；核酶能切割核酸分子，具有专一性，B错误；癌细胞表面糖蛋白减少使癌细胞容易扩散转移，C错误；Angiozyme特异性地结合并切割血管内皮生长因子受体1(VEGFR－1)的mRNA，从而阻断VEGFR－1基因的翻译，使血管内皮生长因子无法发挥调节作用，D正确。]
11．A　[本实验的自变量是稀土离子的类型和浓度，超氧化物歧化酶的浓度是该实验的无关变量，应该相同且适宜，A错误，B正确；超氧化物歧化酶化学本质是蛋白质，失活后的蛋白质中依然存在CONH结构，仍能与双缩脲试剂发生颜色反应，D正确。]
12．C　[甲组反应速率高于其他两组，为无抑制剂条件下底物浓度与酶促反应速率的关系，A正确；乙组随着底物浓度的增加，底物与酶结合的频率增大，酶促反应速率逐渐增强，是竞争性抑制剂与酶结合后的酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，B正确；丙组为非竞争性抑制剂与酶结合后的酶促反应速率曲线，其特点是酶的结构被改变，酶不再与底物结合，即使增加底物浓度也不能提高酶促反应速率，但是可以通过增加酶浓度来促进酶促反应速率提高，C错误；甲组在底物浓度为15时，酶促反应速率已达最大，限制酶促反应速率的因素为酶含量，故甲组在底物浓度为15时再加入相同的酶，酶促反应速率将呈现上升趋势，D正确。]
13．C　[该实验探究了不同剂量的坡缕石和海泡石对过氧化氢酶(CAT)活性的影响，该实验的自变量是钝化材料类型和剂量，A正确；据图可知，加入不同剂量的坡缕石和海泡石，过氧化氢酶(CAT)活性比对照组有所增加，说明重金属可能通过改变酶的构象使CAT的活性下降，B正确；坡缕石处理组剂量Ⅰ组的CAT活性最高，海泡石处理组剂量Ⅱ组的CAT活性最高，C错误；实验组比对照组的CAT活性高，说明坡缕石和海泡石可在一定程度上减轻重金属对CAT活性的影响，D正确。]
14．D　[幽门螺杆菌产生的高活性的脲酶能水解尿素生成NH3和14CO2，该检测方法利用了酶具有专一性的特性，A正确；脲酶的本质为蛋白质，在幽门螺杆菌细胞质的核糖体上合成，B正确；NH3可以中和胃内破坏幽门螺杆菌的胃酸，C正确；为排除体内其他物质分解产生尿素对实验结果产生干扰，使用该方法检测应在空腹时进行，D错误。](共63张PPT)
专题二　
第1练
酶和ATP
1.(2024·全国甲，2)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～表示特殊的化学键，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位磷酸基团之间的特殊的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位磷酸基团之间的特殊的化
学键
真题演练
PART ONE
√
ATP为直接能源物质，～表示特殊的化学键，
γ位磷酸基团脱离ATP生成ADP的过程释放能
量，可为离子主动运输提供能量，A正确；
ATP分子水解两个特殊的化学键后，得到RNA的组成单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；
ATP可在细胞核中发挥作用，如为DNA和rRNA的合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键能在细胞核中断裂，C错误；
光合作用中的光反应可将光能转化为活跃的化学能，储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中，D正确。
2.(2023·天津，1)衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是
A.葡萄糖 B.糖原 C.淀粉 D.ATP
√
细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，不能进行细胞呼吸，缺乏生命活动所需的能量，ATP是直接能源物质，因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP，D符合题意。
3.(2021·北京，1)ATP是细胞的能量“货币”，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
√
ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；
在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；
ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；
ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。
4.(2021·海南，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
√
该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；
根据题干信息“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”可知，32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不同，32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确，C错误；
该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。
5.(2022·江苏，8)下列关于细胞代谢的叙述正确的是
A.光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B.供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C.蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D.供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
√
光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；
供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳，B正确；
蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但可以进行有氧呼吸，C错误；
供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。
6.(2023·广东，1)中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是
A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触
B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性
C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性
D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质
√
酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误。
7.(2022·重庆，7)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
pH 3 5 7 9 11
相对活性 酶M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
酶L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
A.在37 ℃时，两种酶的最适pH均为3
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
√
根据表格数据可知，在37 ℃时，酶M的适宜pH为5～9，而酶L的适宜pH为5左右，A错误；
酶适宜在低温条件下保存，在37 ℃长时间放置后，两种酶的活性会发生改变，B错误；
pH 3 5 7 9 11
相对活性 酶M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
酶L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
高温会导致酶变性失活，因此从37 ℃上升至95 ℃，两种酶在pH为5时都已经失活，C错误；
在37 ℃、pH为3～11时，酶M比L的相对活性高，因此酶M更适于制作肉类嫩化剂，D正确。
pH 3 5 7 9 11
相对活性 酶M 0.7 1.0 1.0 1.0 0.6
酶L 0.5 1.0 0.5 0.2 0.1
8.(2024·广东，15)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
√
据表格分析可知，Ce5与Ay3分别催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，说明两者的催化功能不同，当Ay3与Ce5同时存在时，Ce5催化纤维素类底物W2的活性增强，说明两者之间可能存在相互影响，A正确；
Bi组不能催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，说明其无催化活性，Ay3组与Ay3－Bi－CB组比较，不论是否与Bi结合，Ay3均可催化底物S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；
Ce5－Ay3－Bi－CB组与Ay3－Bi－CB组比较，无论Ce5是否存在，该酶催化褐藻酸类底物的活性均不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；
若要研究CB是否与纤维素类底物的催化活性有关，自变量为有无CB，所以应增加检测Ce5－Ay3－Bi肽链的活性，与Ce5－Ay3－Bi－CB组比较，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。
9.(2022·湖南，3)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述错误的是
A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活
B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的
C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂
的去污效果
D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染
√
由题干信息“部分解折叠后可被正常
碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)
失活”可知，碱性蛋白酶在一定条件
下可发生自溶失活，A正确；
由图可知，加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠，部分解折叠的碱性蛋白降温后可恢复到天然状态，因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的，B错误；
碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改
变构象，而且加热也能使碱性蛋白酶
失活，会降低碱性蛋白酶的洗涤剂去
污效果，添加酶稳定剂可以保持碱性蛋白酶的稳定性，进而提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果，C正确；
添加碱性蛋白酶能提高洗涤剂的去污能力，减少洗涤剂使用量，使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，从而减少环境的污染，D正确。
10.(2022·广东，13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果如表。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。
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
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2
B.结合①②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为70 ℃，最适pH为9
D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
√
分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；
分析①②组可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、
70 ℃，故自变量为温度，B正确；
②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于分组较少，不能说明其催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；
该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。
11.(2021·海南，11)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是
A.该酶可耐受一定的高温
B.在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大
C.不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所
需时间不同
D.相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
√
该酶在70 ℃条件下仍具有一定的活性，故该
酶可以耐受一定的高温，A正确；
由题图知，在t1时，酶促反应速率随温度升高
而增大，B正确；
在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率(曲线变平缓)时所需时间不同，其中达到70 ℃下的最大反应速率所需时间最短，C正确；
相同温度下，不同反应时间内该酶的反应速率可能相同，如达到最大反应速率(曲线平缓)之后的反应速率相同，D错误。
12.(2024·浙江6月选考，14)脲酶催化尿素水解，产生的氨可作为细菌的氮源。脲酶被去除镍后失去活性。下列叙述错误的是
A.镍是组成脲酶的重要元素
B.镍能提高尿素水解反应的活化能
C.产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基生长繁殖
D.以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌
√
根据题目信息“脲酶被去除镍后失去活性”可知，镍是维持脲酶结构和功能所必需的，即镍是组成脲酶的重要元素，A正确；
酶的作用机理是通过降低化学反应的活化能来加快反应速率，镍作为脲酶的重要组成元素，它的存在有助于维持脲酶的结构，从而使其能够有效地降低尿素水解反应的活化能，B错误；
由于NH4Cl在水中会电离出NH，NH在细菌体内可以转化为氨供细菌利用，因此产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基上生长繁殖，C正确；
由于产脲酶细菌能够利用脲酶催化尿素水解产生的氨作为氮源，而其他不能利用尿素的细菌则不能在该培养基上生长或生长受到抑制，因此，以尿素为唯一氮源的培养基可以用于筛选产脲酶细菌，D正确。
13.(2024·浙江1月选考，17)红豆杉细胞内的苯丙氨酸解氨酶(PAL)能催化苯丙氨酸生成桂皮酸，进而促进紫杉醇的合成。低温条件下提取PAL酶液，测定PAL的活性，测定过程如表。
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加0.2 mL H2O；2支试管置30 ℃水浴1小时
⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mL H2O；测定2支试管中的产物量
下列叙述错误的是
A.低温提取以避免PAL失活
B.30 ℃水浴1小时使苯丙氨酸完全消耗
C.④加H2O补齐反应体系体积
D.⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应
√
步骤 处理 试管1 试管2
① 苯丙氨酸 1.0 mL 1.0 mL
② HCl溶液(6 mol/L) — 0.2 mL
③ PAL酶液 1.0 mL 1.0 mL
④ 试管1加0.2 mL H2O；2支试管置30 ℃水浴1小时
⑤ HCl溶液(6 mol/L) 0.2 mL —
⑥ 试管2加0.2 mL H2O；测定2支试管中的产物量
温度过高时酶活性丧失，因此本实验采用低温提取，以避免PAL 失活，A正确；
因为试管2在步骤②时加入了HCl溶液，酶已经变性失活，故不会消耗底物苯丙氨酸，B错误；
pH过低或过高酶均会失活，步骤⑤加入HCl溶液是为了终止酶促反应，D正确。
1.(2024·石嘴山高三一模)ATP是细胞内流通的能量“货币”，可由ADP转化而来。下列说法错误的是
A.无氧呼吸的第二阶段有少量ADP的转化
B.叶绿体类囊体薄膜和叶绿体基质之间能发生ATP和ADP的转移
C.线粒体内膜属于细胞的生物膜系统，存在ATP合成酶的位点
D.突触前膜释放乙酰胆碱需消耗ATP
√
模拟预测
PART TWO
无氧呼吸的第二阶段不产生能量，A错误；
叶绿体类囊体薄膜产生的ATP进入叶绿体基质参与暗反应，叶绿体基质中的ADP向类囊体薄膜移动，在叶绿体类囊体薄膜合成ATP，二者之间能发生ATP和ADP的转移，B正确；
线粒体内膜属于细胞的生物膜系统，存在ATP合成酶的位点，C正确；
突触前膜释放乙酰胆碱的方式是胞吐，需要消耗ATP，D正确。
2.(2024·西安高三一模)ADP/ATP转运蛋白(AAC)位于线粒体内膜上，能与ATP和ADP结合，从而把线粒体基质中的ATP逆浓度梯度运出，同时把线粒体外的ADP运入。下列分析错误的是
A.转运ATP和ADP时，AAC的空间结构发生改变
B.把ATP从线粒体基质运出的方式属于主动运输
C.接受能量后，ADP可与Pi在线粒体内膜上结合
D.哺乳动物成熟的红细胞中AAC功能受到抑制，细胞能量供应会严重下降
√
把线粒体基质中的ATP逆浓度梯度运出，该过程中AAC与转运物质结合，故AAC的空间结构发生改变，运出的方式是主动运输，A、B正确；
哺乳动物成熟的红细胞没有线粒体，D错误。
3.(2024·沧州高三开学考)电鳗发电依赖专门的发电细胞，这些发电细胞形成特殊的“发电装置”，消耗ATP使身体内产生极高电压，在需要的时候，向外输出大量的电流。下列有关说法错误的是
A.电鳗发电细胞的发电过程可能与离子的内外运输有关
B.发电所需ATP主要来源于发电细胞的有氧呼吸
C.电鳗发电是一种放能反应，需要酶的催化
D.电鳗可以主动发电，说明发电过程可能受神经系统的控制
√
电鳗发电会消耗ATP中的化学能并将之转化为电能，是一种吸能反应，需要酶的催化，C错误。
4.拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需的ATP需借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质中的ATP向成熟叶绿体转运受阻。成熟叶绿体方可正常行使其功能。下列叙述错误的是
A.成熟叶绿体行使其功能所需的ATP在类囊体薄膜上合成
B.H基因表达量的变化，表明叶肉细胞正在发生细胞分化
C.细胞质基质中的ATP进入未成熟叶绿体主要参与暗反应
D.ATP是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
√
细胞质基质中的ATP主要用于生长发育、保证生命活动的正常进行。细胞质基质中的ATP进入未成熟叶绿体主要促进其生长发育，C错误。
5.(2024·黄山高三一模)ATP荧光检测仪是基于萤火虫发光原理(如图所示)设计的仪器，它可以通过快速检测ATP的含量以确定样品中微生物的数量，用于判断卫生状况。下列有关说法正确的是
A.该检测仪的使用原理体现了生物界的统一性
B.荧光素转变为荧光素酰腺苷酸是一个放能反应
C.检测结果中荧光的强度很高说明该微生物细胞
中一直存在大量ATP
D.反应过程中形成的AMP是一种高能磷酸化合物
√
该检测仪的使用原理中运用了ATP的合成
及水解过程，所有生物细胞内都是一样的，
体现了生物界的统一性，A正确；
荧光素转化为荧光素酰腺苷酸的过程需要
消耗ATP，是一个吸能反应，B错误；
对正常生活的细胞来说，ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生并处于动态平衡之中的，细胞内ATP含量很少，C错误；
AMP是ATP脱掉两个磷酸基团后的产物，不含有特殊的化学键，不是高能磷酸化合物，D错误。
6.ATP同葡萄糖相比有两个特点：一是1分子ATP水解释放的能量只有1分子葡萄糖彻底氧化分解释放能量的1/94；二是ATP分子中储存的化学能活跃，而葡萄糖分子中储存的化学能稳定，其能量无法直接被生命活动利用。根据以上资料不能推出
A.ATP适合作为直接能源物质，而葡萄糖更适合作为储能物质
B.ATP和葡萄糖并不等价于能量，但二者都可作为能量的载体
C.葡萄糖氧化分解产生的能量可能先转移到多个ATP中，然后再从ATP中
释放
D.葡萄糖氧化分解释放的能量，只有少部分储存在ATP中，绝大部分以
热能形式散失
√
ATP储存的能量比葡萄糖活跃，且ATP释放的能量相对较少，故ATP适合作为直接能源物质，而葡萄糖更适合作为储能物质，A不符合题意；
ATP和葡萄糖都是化学物质，虽然水解或氧化分解会释放能量，但不能等价于能量，二者都可作为能量的载体，B不符合题意；
葡萄糖中的能量稳定，不能直接被生命活动利用，而ATP中的能量活跃，故葡萄糖氧化分解产生的能量可能先转移到多个ATP中，然后再从ATP中释放，C不符合题意；
根据题干信息无法得出葡萄糖与ATP之间的转化效率，故无法得出该结论，D符合题意。
7.(2024·乌海高三模拟)人参能益气安神，常用于衰老及与衰老相关疾病的治疗及预防。在果蝇饮食中添加不同剂量的人参提取物后，对果蝇寿命的影响如图所示。下列相关叙述错误的是
A.添加小于10.0 mg/mL的人参提取物可延长果蝇平均寿命
B.人参提取物可提高细胞中ATP含量，可能与抗衰老有关
C.对照组和人参提取物组细胞中ATP/ADP比值都相对稳定
D.与对照组相比，人参提取物组单位时间内消耗的ATP总量少
√
图1所示，添加少于10.0 mg/mL的人参提取物，果蝇平均寿命均大于对照组，所以可以延长果蝇平均寿命，A正确；
与对照组相比，人参提取物组的ATP/ADP比值高，所以其可提高细胞中ATP的含量，结合图1可知，其可能与抗衰老有关，B正确；
细胞不断地进行着细胞呼吸(ATP的合成)和生命活动(ATP的消耗)，所以不管是对照组还是人参提取物组，ATP/ADP比值都是相对稳定的，C正确；
与对照组相比，人参提取物组单位时间内消耗的ATP总量少或单位时间内产生的ATP量多，都可以形成ATP/ADP比值高的结果，D错误。
8.酶的分子中存在许多功能基团，如—NH2、—COOH、—SH、—OH等，但并不是这些基团都与酶活性有关。一般将与酶活性有关的基团称为酶的必需基团，如图为酶的结构和酶的活性中心示意图，下列表述正确的是
A.酶是由活细胞产生的只在细胞内完成
催化作用的蛋白质
B.酶与底物接触只限于酶分子上与酶活
性密切有关的较小区域
C.酶不仅能缩短反应时间还能改变反应平衡状态
D.酶的活性部位既能与底物结合，又能与竞争性抑制剂结合，不能体现
酶的专一性
√
酶是由活细胞产生的，在细胞内和细胞外均可以起催化作用，A错误；
酶与底物接触的部位是酶活性中心的结合基团，B正确；
酶不能改变反应平衡状态，C错误。
A.图中多种酶在低温下保存会导致空间结构被破坏，活性降低
B.与ZnO－ZrO2相比，图中的多种酶为反应提供活化能的能力更显著
C.C1在多种酶的催化作用下脱水缩合形成肽键构成C3中间体
D.图中不同的反应过程由不同酶来催化，体现了酶的专一性
9.某科研团队历经多年耕耘，首次实现了不依赖光合作用的、由CO2到淀粉的全合成。如图为人工淀粉合成途径简图，图中ZnO－ZrO2为无机催化剂。下列有关叙述正确的是
√
酶在低温条件下保存不会导致空间结构受到破坏，A错误；
酶能降低化学反应的活化能，不能为反应提供活化能，B错误；
C1在多种酶的催化作用下构成C3中间体，该过程不是脱水缩合反应实现的，不能形成肽键，C错误。
10.(2024·湛江高三一模)核酶是具有催化活性的RNA，能切割DNA分子、RNA分子。Angiozyme是针对肾癌的核酶药物，其特异性地结合并切割血管内皮生长因子受体1(VEGFR－1)的mRNA，从而抑制肿瘤血管的生成和肿瘤生长。下列叙述正确的是
A.核酶的组成单位是4种脱氧核苷酸
B.核酶能切割DNA和RNA，所以该酶不具有专一性
C.肾癌细胞表面糖蛋白减少，使细胞能无限增殖
D.Angiozyme阻断VEGFR－1基因的翻译，使血管内皮生长因子无法发挥
调节作用
√
核酶为RNA，组成单位是4种核糖核苷酸，A错误；
核酶能切割核酸分子，具有专一性，B错误；
癌细胞表面糖蛋白减少使癌细胞容易扩散转移，C错误；
Angiozyme特异性地结合并切割血管内皮生长因子受体1(VEGFR－1)的mRNA，从而阻断VEGFR－1基因的翻译，使血管内皮生长因子无法发挥调节作用，D正确。
11.(2024·泉州高三一模)稀土元素是化学元素周期表中的镧系元素，研究人员探究了稀土离子La3＋、Ce3＋、Nd3＋对超氧化物歧化酶活性的影响，实验结果表明3种稀土离子对超氧化物歧化酶的活性均存在抑制作用，且随着稀土离子浓度的增加，抑制程度不断增强，当加入的稀土离子浓度大于2.22×105mol/L时，超氧化物歧化酶完全失活。下列叙述错误的是
A.该实验的自变量是稀土离子的类型
B.超氧化物歧化酶的浓度是该实验的无关变量
C.影响超氧化物歧化酶活性的因素还包括温度、pH等
D.失活后的超氧化物歧化酶仍能与双缩脲试剂发生颜色反应
√
本实验的自变量是稀土离子的类型和浓度，超氧化物歧化酶的浓度是该实验的无关变量，应该相同且适宜，A错误，B正确；
超氧化物歧化酶化学本质是蛋白质，失活后的蛋白质中依然存在
结构，仍能与双缩脲试剂发生颜色反应，D正确。
12.(2024·临沂高三期末)酶抑制剂包括竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂。竞争性抑制剂通过与底物争夺酶的结合位点来抑制酶的活性，非竞争性抑制剂通过与酶结合后改变酶的结合位点的结构来抑制酶的活性。如图表示相同酶溶液分别在无抑制剂、两种不同抑制剂条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的情况。已知该实验中只使用了一种酶，下列说法错误的是
A.甲组为无抑制剂条件下底物浓度与反应速率的关系
B.乙组反应体系中加入了竞争性抑制剂，增加底物浓
度能促进反应速率提高
C.丙组反应体系中加入了非竞争性抑制剂，增加酶浓度不能促进反应速率提高
D.甲组在底物浓度为15时再加入相同的酶，酶促反应速率将呈现上升趋势
√
甲组反应速率高于其他两组，为无抑制剂条件
下底物浓度与酶促反应速率的关系，A正确；
乙组随着底物浓度的增加，底物与酶结合的频
率增大，酶促反应速率逐渐增强，是竞争性抑
制剂与酶结合后的酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，B正确；
丙组为非竞争性抑制剂与酶结合后的酶促反应速率曲线，其特点是酶的结构被改变，酶不再与底物结合，即使增加底物浓度也不能提高酶促反应速率，但是可以通过增加酶浓度来促进酶促反应速率提高，C错误；
甲组在底物浓度为15时，酶促反应速率已达最大，限制酶促反应速率的因素为酶含量，故甲组在底物浓度为15时再加入相同的酶，酶促反应速率将呈现上升趋势，D正确。
13.(2024·周口高三开学考)土壤重金属污染会严重影响和改变土壤生态功能。坡缕石和海泡石两种黏土矿物常作为钝化材料用于治理土壤重金属污染。研究人员探究了坡缕石和海泡石对重金属污染土壤中的过氧化氢酶(CAT)活性的影响，结果如图所示。下列相关叙述错误的是
A.该实验的自变量是钝化材料类型和剂量
B.重金属可能通过改变酶的构象使CAT的
活性下降
C.坡缕石处理组和海泡石处理组促进CAT
活性的最适剂量相同
D.坡缕石和海泡石可在一定程度上减轻重金属对CAT活性的影响
√
该实验探究了不同剂量的坡缕石和海泡
石对过氧化氢酶(CAT)活性的影响，该实
验的自变量是钝化材料类型和剂量，A
正确；
据图可知，加入不同剂量的坡缕石和海泡石，过氧化氢酶(CAT)活性比对照组有所增加，说明重金属可能通过改变酶的构象使CAT的活性下降，B正确；
坡缕石处理组剂量Ⅰ组的CAT活性最高，海泡石处理组剂量Ⅱ组的CAT活性最高，C错误；
实验组比对照组的CAT活性高，说明坡缕石和海泡石可在一定程度上减轻重金属对CAT活性的影响，D正确。
14.(2024·合肥高三一模)14C呼气试验是检测机体是否感染幽门螺杆菌的常用方法，被检测者先口服尿素[14C]胶囊，若胃部存在幽门螺杆菌，其产生的高活性的脲酶能水解尿素生成NH3和14CO2，通过检测呼出的气体中14CO2的相对含量即可诊断。下列说法错误的是
A.该检测方法利用了酶具有专一性的特性
B.幽门螺杆菌在细胞质核糖体上合成脲酶
C.NH3可以中和胃内破坏幽门螺杆菌的胃酸
D.使用该方法检测应该避免在空腹时进行
√
幽门螺杆菌产生的高活性的脲酶能水解尿素生成NH3和14CO2，该检测方法利用了酶具有专一性的特性，A正确；
脲酶的本质为蛋白质，在幽门螺杆菌细胞质的核糖体上合成，B正确；
NH3可以中和胃内破坏幽门螺杆菌的胃酸，C正确；
为排除体内其他物质分解产生尿素对实验结果产生干扰，使用该方法检测应在空腹时进行，D错误。第2练　细胞能量的供应——呼吸作用 (主干排查)
(每题3分，共42分)
1．(2022·河北，4)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是：
A．酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体
B．种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C．有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D．通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
2．(2024·广东，2)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．(2022·重庆，12)从如图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是：
注：箭头表示气流方向。
A．⑤→⑧→⑦和⑥→③ B．⑧→①→③和②→③
C．⑤→⑧→③和④→⑦ D．⑧→⑤→③和⑥→⑦
4．(2024·甘肃，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
5．(2023·广东，7)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是：
A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸
C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳
6．(2023·全国乙，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
7．(2023·山东，4)水淹时，玉米根细胞由于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
8．(2023·山东，17改编)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法错误的是：
A．甲曲线表示CO2释放量
B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸
C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小
9．(2024·安徽，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
10．(2022·山东，4)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是：
A．磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C．正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
11．(2023·北京，2)运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是：
A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能
B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖
C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP
D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
12．(2022·北京，3)在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内：
A．消耗的ATP不变
B．无氧呼吸增强
C．所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D．骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
13．(2024·广东，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Δsqr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Δsqr的有氧呼吸减弱
C．有氧条件下，WT比Δsqr的生长速度快
D．无氧条件下，WT比Δsqr产生更多的ATP
14．(2021·湖南，12)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是：
A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C．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
D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用
(每题3分，共45分)
1．某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是：
A．该菌在有氧条件下能够繁殖
B．该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C．该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D．该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
2．(2024·聊城高三一模)用酵母菌做实验材料探究细胞呼吸。首先对酵母菌培养液离心处理，然后将获取的酵母菌沉淀破碎并再次离心，把含酵母菌细胞质基质的上清液、只含酵母菌细胞器的沉淀物及未离心处理过的酵母菌培养液分装在甲、乙、丙3支试管内，同时向各试管中加入等量、等浓度的葡萄糖溶液，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)。下列说法正确的是：
A．图1对应试管甲，其产生的CO2中氧元素来自葡萄糖和水
B．图2对应试管丙，反应结束后可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精
C．图3对应试管乙，实验结果表明葡萄糖不能进入线粒体分解
D．图1和图2对应的试管中消耗等量的葡萄糖释放的能量相等
3．(2024·漳州高三三模)米根霉能同时进行无氧呼吸中的两条代谢通路，产生乳酸和酒精。在无氧条件下，米根霉通过呼吸作用释放CO2速率随时间变化趋势如图所示。下列说法正确的是：
A．无氧呼吸产生的乳酸和酒精跨膜运输时都需要消耗ATP
B．米根霉与酵母菌的本质区别是前者没有核膜
C．O～a阶段米根霉细胞不进行细胞呼吸
D．人体不能进行酒精发酵是因为缺乏相关酶
4．(2024·扬州高三期末)如图为人体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述错误的是：
A．三羧酸循环是多糖和脂肪分解代谢的最终共同途径
B．三羧酸循环、呼吸链发生场所分别为线粒体基质和内膜
C．图示说明脂肪转化为葡萄糖一定需要通过乙酰CoA
D．减肥困难的原因之一是脂肪一般不会大量转化为糖类
5．粟米在我国古代被称为“王牌军粮”，能储存九年之久。古人通常挖仓窖储存粟米，先将窖壁用火烘干，后采取草木灰、木板、席、糠、席等五层防潮、保温措施。下列叙述错误的是：
A．仓窖密封后，有氧呼吸的第一、二阶段可以正常进行，需氧的第三阶段受到抑制
B．有氧呼吸转化能量的效率有限，有机物分解时释放的能量大部分以热能形式散失
C．窖壁用火烘干等措施能够降低环境湿度，减少细胞自由水含量，降低细胞代谢速率
D．仓窖中的低温环境可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
6．(2024·济南高三一模)癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明，癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。如图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，下列叙述正确的是：
A．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATP
B．③过程会消耗少量的还原氢，④过程不一定都在生物膜上完成
C．发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少，且过程③④可同时进行
D．若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径，可选用图中①④为作用位点
7．呼吸跃变是指某些肉质果实成熟到一定程度时，呼吸速率突然升高然后又下降，此时果实便完全成熟，开始走向衰老。下列叙述错误的是：
A．呼吸跃变期果实内乙烯的合成量可能急剧升高
B．将果实储藏在高CO2浓度条件下，可使呼吸跃变延后发生
C．呼吸跃变前期，葡萄糖在线粒体中分解成CO2和H2O的速率会升高
D．呼吸跃变发生后，果实中有些酶的活性下降，但也有些酶的活性会上升
8．(2024·聊城高三二模)植物普遍存在乙醇脱氢酶(ADH)、乳酸脱氢酶(LDH)，丙酮酸在不同酶的催化下生成的产物不同(如图1)。科研人员研究了淹水胁迫对某植物根系呼吸酶活性的影响，结果如图2所示。下列叙述错误的是：
A．酒精发酵和乳酸发酵都需要消耗细胞呼吸第一阶段产生的NADH
B．酒精发酵和乳酸发酵时丙酮酸中的能量大部分以热能的形式散失
C．淹水胁迫时，该植物根细胞以酒精发酵途径为主
D．该植物根细胞呼吸方式的变化是植物对水淹环境的积极性适应
9．(2024·广州高三一模)在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。三羧酸循环的大致过程为乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过脱氢等过程，最终生成CO2、ATP等，并且重新生成草酰乙酸。高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢，Seipin是一种引起脂肪营养不良的基因，其表达产物会导致线粒体中Ca2＋不足，进而导致线粒体中三羧酸循环活性下降。下列说法错误的是：
A．三羧酸循环在线粒体基质中进行，不消耗O2，产生的CO2以自由扩散的方式释放
B．正常生理条件下，利用14C标记的丙酮酸可追踪三羧酸循环中各产物的生成
C．线粒体中Ca2＋可能通过影响细胞质基质中产生的丙酮酸含量来影响三羧酸循环活性
D．恢复线粒体的Ca2＋水平和在食物中添加柠檬酸均能有效治疗脂肪营养不良
10．(2024·儋州高三一模)同一肿瘤组织中常有A型和B型两种癌细胞，两者的主要产能方式不同。研究发现，A型和B型两种癌细胞通过高表达MCT1、MCT4载体而紧密联系，形成协同代谢，从而促进肿瘤的发生与发展，如图。下列相关叙述错误的是：
A．过程①为糖酵解，发生在细胞质基质中
B．过程②和过程③都能产生ATP和[H]
C．A型癌细胞摄取葡萄糖的速率常高于B型
D．MCT1、MCT4共转运乳酸和H＋能调节细胞内pH和代谢平衡
11．某同学用如图所示的装置测量种子的细胞呼吸强度。下列相关叙述正确的是：
A．浸透种子是为了补充细胞中的结合水，这些水是细胞重要的组成成分
B．实验开始后，红色小液滴将向左运动，且速率越来越小，最终会停止
C．若将KOH换成酸性重铬酸钾后溶液由橙色变成灰绿色，可确定种子进行有氧呼吸
D．在实验后期，红色小液滴不动，说明种子已缺氧而死亡，不能进行细胞呼吸
12．(2024·宜春高三一模)在动物肠道内，芽孢杆菌会消耗大量氧气以维持肠道内的低氧环境，从而促进厌氧的双歧杆菌等益生菌的生长，抑制致病菌的生长。下列叙述正确的是：
A．芽孢杆菌细胞线粒体内膜发生[H]与O2结合，并生成ATP
B．芽孢杆菌有氧呼吸有热能的释放，而双歧杆菌无氧呼吸没有热能的释放
C．释放相同的能量，芽孢杆菌消耗的葡萄糖要多于双歧杆菌
D．芽孢杆菌在肠道中的活动不利于酵母菌的大量繁殖
13．(2024·南昌高三模拟)某科学兴趣小组以酵母菌作为实验材料，以葡萄糖作为能量来源，在一定条件下，通过控制O2浓度的变化，得到了酵母菌进行细胞呼吸时CO2产生速率(Ⅰ)、O2消耗速率(Ⅱ)以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线，实验结果如图所示，t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，S1、S2、S3、S4分别表示图示面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验，实验装置和条件不变，得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述错误的是：
A．t1时刻，氧气浓度较高，无氧呼吸消失
B．如果改变温度条件，t1会左移或右移，但是S1和S2的值始终相等
C．若S2∶S3＝2∶1，S4∶S1＝8∶1时，0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1
D．若曲线Ⅳ和Ⅲ完全重合，则0～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等
14．(2024·鹰潭高三模拟)好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时，丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2。研究发现，在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物的代谢过程。科研人员利用13C标记的13CO2，和酵母菌提取物培养基培养H菌，检测该菌中谷氨酸的13C比例，结果如图所示。下列叙述正确的是：
A．有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和H2O，场所是线粒体基质
B．可推测CO2浓度升高，有利于乙酰辅酶A和CO2生成丙酮酸
C．H菌中乙酰辅酶A和丙酮酸间的转化方向取决于CO2的浓度
D．由实验结果可推测H菌可以固定CO2，其代谢类型为自养型
15．(2024·惠州高三一模)如图甲为某单子叶植物种子萌发过程中干重的变化曲线，图乙为其萌发过程中细胞呼吸相关曲线。不能得出的结论是：
　　
A．图乙两条曲线相交时，有氧呼吸开始大于无氧呼吸速率
B．与休眠种子相比，萌发种子胚细胞中自由水/结合水的值会增大
C．A点(曲线最低点)时，光照下萌发种子合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体
D．与休眠种子相比，萌发种子胚细胞内RNA种类将会增多
答案精析
真题演练
1．B　[能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的成分是二氧化碳，酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳，A错误；种子萌发时种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解，可为新器官的发育提供原料和能量，B正确；有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，C错误；酸性的重铬酸钾与乙醇(酒精)发生化学反应，呈现灰绿色，而通气培养时酵母菌进行有氧呼吸，不产生酒精，故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色，D错误。]
2．D　[由题意可知，蓝细菌细胞内具有两层膜组成的片层结构，该结构可进行光合作用和呼吸作用，光合作用中光反应阶段涉及的物质变化包括NADP＋＋H＋＋2e_→NADPH、ADP＋Pi＋能量→ATP，呼吸作用能产生NADH，所以在该结构中可存在NADPH、ATP和NADH，而DNA主要存在于蓝细菌的拟核区域，故存在于该结构中的可能性最小，D符合题意。]
3．B　[酵母菌属于异养兼性厌氧型生物，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。进行有氧呼吸时，先用NaOH去除空气中的CO2，再将空气通入酵母菌培养液，最后连接澄清石灰水检测CO2的生成，通气体的管子要注意应该长进短出，装置组合是⑧→①→③；无氧呼吸装置是直接将酵母菌培养液与澄清石灰水相连，装酵母菌溶液的瓶子不能太满，以免溢出，装置组合是②→③，B正确。]
4．B　[根系吸收的养分主要是矿质元素，主要通过主动运输吸收，需要消耗能量，浇水过多使根系呼吸产生的能量减少，因此会使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分的方式是协助扩散和自由扩散，均不消耗能量，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，会产生酒精等有害物质，D正确。]
5．A　[游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A符合题意。]
6．C　[植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有CO2释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放。分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，植物根细胞只进行无氧呼吸产生乳酸，A正确；a时间之前，根细胞无CO2产生，a～b时间内，根细胞CO2释放速率逐渐升高，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，是植物通过呼吸途径的改变来适应缺氧环境的体现，B正确；无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同，C错误；酒精的跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D正确。]
7．B　[玉米根细胞由于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，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度运输，液泡中H＋浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；如果玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，因此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，B正确；转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D错误。]
8．D　[分析题意可知，甲曲线表示CO2的释放量，乙曲线表示O2吸收量，A正确；O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时O2的吸收量和CO2的释放量相等，而且细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B正确；O2浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，O2浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，O2浓度为b时，植物只进行有氧呼吸，故O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C正确；据图可知，O2浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，此时会产生酒精，不一定能满足某些生物组织的保存；且此时CO2的释放量为0.6，包括有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2总量；此时O2吸收量为0.3，据此推知有氧呼吸消耗葡萄糖的量为0.05，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为0.15，即a点消耗葡萄糖总量为0.2；b点时植物只进行有氧呼吸，O2和CO2的相对值为0.7，算得消耗葡萄糖的量约为0.12，小于a点消耗量，所以a点时葡萄糖的消耗速率不是最小，D错误。]
9．D　[细胞呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，由“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”可知，PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，该过程需要多种酶参与，A错误；PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，但仍有活性，B错误；ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中ATP减少，ADP和AMP会增多，使AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，使细胞中ATP含量增加，从而保证细胞中能量的供求平衡，D正确。]
10．C　[根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供还原力的，而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，A正确；有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；正常生理条件下，植物细胞内只有10%～25%的葡萄糖参加磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物外，还会追踪到参与其他代谢反应的含碳产物，C错误；受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。]
11．A　[分析题图可知，中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B错误；高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C错误；高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件下均能氧化分解提供能量，D错误。]
12．B　[滑雪过程中，受训者耗能增多，故消耗的ATP增多，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多，B正确，C错误；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸，而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少，D错误。]
13．D　[有氧呼吸的主要场所为线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确；Δsqr中正常线粒体数量减少，导致其有氧呼吸减弱，B正确；与Δsqr相比，WT的正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT有氧呼吸比Δsqr的强，能获取更多的能量，故WT的生长速度比Δsqr快，C正确；无氧呼吸的场所为细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下，WT和Δsqr只进行无氧呼吸产生ATP，两者产生的ATP的量应相同，D错误。]
14．B　[南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40 ℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A正确；种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库贮藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长，B错误；油料作物种子中含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C正确；柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件，D正确。]
模拟预测
1．B　[酵母菌有细胞核，是真核生物，其代谢类型是异养兼性厌氧型，与无氧条件相比，在有氧条件下，产生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符合题意；酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、NADH，并释放少量的能量，第二阶段丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和CO2，B符合题意，C不符合题意；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO2，D不符合题意。]
2．C　[试管甲含有酵母菌细胞质基质的上清液，可进行无氧呼吸，产生的二氧化碳中的氧来自葡萄糖，A错误；试管丙中含有未离心处理过的酵母菌培养液，供氧充足，可进行有氧呼吸，不会产生酒精，B错误；试管乙只含酵母菌细胞器的沉淀物，对应图3，乙试管葡萄糖无消耗，实验结果表明葡萄糖不能进入线粒体分解，C正确；图1对应有氧呼吸，图2对应无氧呼吸，消耗等量的葡萄糖，前者释放的能量多于后者，D错误。]
3．D　[酒精跨膜运输方式为自由扩散，该过程不消耗ATP，A错误；米根霉与酵母菌均是真核生物，均有以核膜为界限的细胞核，B错误；O～a阶段米根霉细胞可进行产生乳酸的无氧呼吸，所以无CO2释放，C错误。]
4．C　[据图可知，多糖和脂肪都能分解为乙酰CoA，然后进入线粒体进行三羧酸循环，所以三羧酸循环是多糖和脂肪分解代谢的最终共同途径，A正确；三羧酸循环产生CO2和[H]，是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质，呼吸链消耗氧气，生成ATP，发生场所为线粒体内膜，B正确；脂肪转化为葡萄糖可以通过脂肪→甘油和脂肪酸→葡萄糖途径进行，C错误；体内脂肪一般在糖类供能不足时才会分解提供能量，且不能大量转化成糖类，所以减肥困难，D正确。]
5．A　[氧气是有氧呼吸的条件，库中储存的粟米，由于缺乏氧气，有氧呼吸的第三阶段受到抑制，进而有氧呼吸的第一、二阶段也受到抑制，因此仓窖密封后，有氧呼吸的第一、二、三阶段都会受到抑制，A错误；能量转化过程中大部分都以热能散失，B正确；降低环境湿度，能够降低细胞内自由水含量，减少细胞代谢活动，使细胞进入休眠状态，C正确；低温时酶活性低，仓窖中的低温环境可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性，D正确。]
6．B　[癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，A错误；③过程为无氧呼吸第二阶段，会消耗少量的还原氢；④过程是有氧呼吸第二、三阶段，分别发生在线粒体基质和线粒体内膜上，B正确；发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的多，且过程③和④可同时进行，C错误；①④是正常细胞所必需的，若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的①④不宜选为作用位点，D错误。]
7．C　[高CO2浓度条件下可抑制细胞呼吸，从而使呼吸跃变延后发生，B正确；葡萄糖不能直接进入线粒体，要先在细胞质基质中分解成丙酮酸，C错误；呼吸跃变发生后，呼吸速率突然升高然后又下降，因此果实中有些酶的活性下降、有些酶的活性会上升，D正确。]
8．B　[由图可知，乙醛和NADH在ADH的催化下可以生成乙醇和NAD＋，丙酮酸和NADH在LDH的催化下可以生成乳酸和NAD＋，都需要消耗细胞呼吸第一阶段产生的NADH，A正确；酒精发酵和乳酸发酵时丙酮酸中的能量大部分留在酒精或乳酸中，B错误；水淹组和对照组相比，水淹组ADH和LDH的活性均高于对照组，但ADH活性的增加量要远远大于LDH，所以淹水胁迫时，该植物根细胞以酒精发酵途径为主，C正确。]
9．B　[据题意可知，三羧酸循环属于有氧呼吸的第二阶段，在线粒体基质中进行，不消耗O2，产生的CO2以自由扩散的方式释放，A正确；利用14C标记的丙酮酸只能追踪三羧酸循环中含C产物的生成，B错误；线粒体中Ca2＋可能通过影响丙酮酸含量来影响三羧酸循环活性，丙酮酸在细胞质基质中产生，C正确；高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢，三羧酸循环活性下降会导致脂肪营养不良，所以柠檬酸水平与脂肪生成呈正相关，恢复线粒体的Ca2＋水平可以恢复三羧酸循环活性，进而提高柠檬酸水平，而在食物中添加柠檬酸能直接提高柠檬酸水平，二者均能有效治疗脂肪营养不良，D正确。]
10．B　[糖酵解是细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，A正确；过程②为无氧呼吸第二阶段，该阶段不产生ATP，也不产生[H]，B错误；A型癌细胞主要通过糖酵解释放少量能量，B型癌细胞以线粒体氧化为主要产能方式，利用的主要能源物质是乳酸，则为了正常的生命活动，A型癌细胞摄取葡萄糖的速率高于B型，C正确；MCT1、MCT4共转运将乳酸和H＋运出细胞，防止细胞内pH过低，所以通过转运乳酸和H＋能调节胞内pH和代谢平衡，D正确。]
11．B　[将种子浸透可增加种子细胞中自由水的含量，从而使其新陈代谢旺盛，A错误；广口瓶中的KOH溶液可以吸收细胞呼吸释放的二氧化碳，由于种子细胞呼吸会消耗氧气，故红色小液滴将向左移动，随氧气的消耗红色小液滴移动速率越来越小，小液滴最终会停止移动，B正确；酸性条件下，酒精可使酸性重铬酸钾溶液由橙色变成灰绿色，种子进行无氧呼吸可产生酒精，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，C错误；红色小液滴不移动，说明种子不再消耗氧气，此时其不进行有氧呼吸，可能只进行无氧呼吸，D错误。]
12．D　[芽孢杆菌为原核生物，细胞内无线粒体，A错误；无氧呼吸第一阶段葡萄糖分解生成丙酮酸的过程中有少量能量以热能的形式释放，B错误；有氧呼吸消耗葡萄糖释放的能量比无氧呼吸消耗等量葡萄糖释放的能量要多，因此释放相同能量时，芽孢杆菌有氧呼吸消耗的葡萄糖要少于双歧杆菌无氧呼吸消耗的葡萄糖，C错误；酵母菌大量繁殖需要进行有氧呼吸提供能量，芽孢杆菌在肠道中会消耗大量氧气以维持肠道内的低氧环境，不利于酵母菌进行有氧呼吸，即不利于酵母菌大量繁殖，D正确。]
13．D　[t1时刻，酒精产生速率为0，Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，说明酵母菌只进行有氧呼吸，无氧呼吸消失，A正确；如果改变温度条件，酶的活性会升高或降低，t1会左移或右移，0～t1产生的CO2＝S1＋S2＋S3＋S4，无氧呼吸产生的酒精量与无氧呼吸产生的CO2量相同，即无氧呼吸产生的CO2＝S2＋S3，有氧呼吸消耗的O2量等于有氧呼吸产生的CO2，即有氧呼吸产生的CO2＝S2＋S4，即S1＋S2＋S3＋S4＝S2＋S3＋S2＋S4，即S1和S2的值始终相等，B正确；结合B可知，S1＝S2，若S2∶S3＝2∶1，S4∶S1＝8∶1时，则S4∶S2＝8∶1，有氧呼吸产生的CO2＝S2＋S4＝9S2，无氧呼吸产生的CO2＝S2＋S3＝1.5S2，有氧呼吸产生的CO2∶无氧呼吸产生的CO2＝6∶1，有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生6 mol CO2，无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol CO2，因此0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1，C正确；乳酸菌进行无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol乳酸，酵母菌无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol酒精，若曲线Ⅳ和曲线Ⅲ两者完全重合，说明酵母菌和乳酸菌进行无氧呼吸且乳酸和酒精的产生速率相等，但酵母菌同时进行有氧呼吸，则0～t1时间段酵母菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量大于乳酸菌，D错误。]
14．B　[真核细胞有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和[H]，场所是线粒体基质，原核细胞有氧呼吸第二阶段的场所是细胞质基质，A错误；在一定范围内，随13CO2浓度增大，厌氧细菌H中谷氨酸的13C所占的比例越大，谷氨酸是由乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸进而生成的代谢产物，所以CO2浓度升高有利于乙酰辅酶A和CO2生成丙酮酸，B正确；好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时，丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2，在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物的代谢过程，故在厌氧细菌中丙酮酸不能分解成乙酰辅酶A，C错误；自养生物是指能利用CO2和H2O等无机物合成有机物的生物，而H菌利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物，是进行有机物的转换，属于异养生物，D错误。]
15．A　[图乙两条曲线相交时，CO2释放量与O2吸收量相等，此时，细胞只进行有氧呼吸，A符合题意；与休眠种子相比，萌发初期，种子吸水，自由水/结合水的值会增大，细胞代谢加强，B不符合题意；A点之后，种子的干重开始增加，说明萌发的种子进行了光合作用，且光合作用产生的有机物量大于呼吸作用消耗的有机物量，故A点时，光照下萌发种子合成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体，C不符合题意；与休眠种子相比，萌发种子的代谢旺盛，蛋白质合成量增加，故其胚细胞内RNA种类将会增多，D不符合题意。](共70张PPT)
专题二　
第2练
细胞能量的供应——呼吸作用
1.(2022·河北，4)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰
绿色
真题演练
PART ONE
√
能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的成分是二氧化碳，酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳，A错误；
种子萌发时种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解，可为新器官的发育提供原料和能量，B正确；
有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，C错误；
酸性的重铬酸钾与乙醇(酒精)发生化学反应，呈现灰绿色，而通气培养时酵母菌进行有氧呼吸，不产生酒精，故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色，D错误。
2.(2024·广东，2)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
√
由题意可知，蓝细菌细胞内具有两层膜组成的片层结构，该结构可进行光合作用和呼吸作用，光合作用中光反应阶段涉及的物质变化包括NADP＋＋H＋＋2e_→NADPH、ADP＋Pi＋能量→ATP，呼吸作用能产生NADH，所以在该结构中可存在NADPH、ATP和NADH，而DNA主要存在于蓝细菌的拟核区域，故存在于该结构中的可能性最小，D符合题意。


3.(2022·重庆，12)从如图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是
A.⑤→⑧→⑦和⑥→③
B.⑧→①→③和②→③
C.⑤→⑧→③和④→⑦
D.⑧→⑤→③和⑥→⑦
注：箭头表示气流方向。
√
酵母菌属于异养兼性厌氧型生物，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。进行有氧呼吸时，先用NaOH去除空气中的CO2，再将空气通入酵母菌培养液，最后连接澄清石灰水检测CO2的生成，通气体的管子要注意应该长进短出，装置组合是⑧→①→③；无氧呼吸装置是直接将酵母菌培养液与澄清石灰水相连，装酵母菌溶液的瓶子不能太满，以免溢出，装置组合是②→③，B正确。
4.(2024·甘肃，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
√
根系吸收的养分主要是矿质元素，主要通过主动运输吸收，需要消耗能量，浇水过多使根系呼吸产生的能量减少，因此会使养分吸收所需的能量不足，A正确；
根系吸收水分的方式是协助扩散和自由扩散，均不消耗能量，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，会产生酒精等有害物质，D正确。
5.(2023·广东，7)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是
A.还原型辅酶Ⅰ B.丙酮酸
C.氧化型辅酶Ⅰ D.二氧化碳
√
游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A符合题意。
6.(2023·全国乙，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
√
植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有
CO2释放，图示在时间a之前，植物根细胞无
CO2释放。分析题意可知，植物可通过呼吸代
谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时
间a之前，植物根细胞只进行无氧呼吸产生乳酸，A正确；
a时间之前，根细胞无CO2产生，a～b时间内，根细胞CO2释放速率逐渐升高，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，是植物通过呼吸途径的改变来适应缺氧环境的体现，B正确；
无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都
只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量
释放，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时
生成的ATP和产生乳酸时相同，C错误；
酒精的跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D正确。
7.(2023·山东，4)水淹时，玉米根细胞由于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
√
玉米根细胞由于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，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度运输，液泡中H＋浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；
如果玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，因此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，B正确；
转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C错误；
丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D错误。
8.(2023·山东，17改编)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法错误的是
A.甲曲线表示CO2释放量
B.O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗
葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小
√
分析题意可知，甲曲线表示CO2的释放量，
乙曲线表示O2吸收量，A正确；
O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时O2的
吸收量和CO2的释放量相等，而且细胞呼吸
分解的有机物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B正确；
O2浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，O2浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，O2浓度为b时，植物只进行有氧呼吸，故O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C正确；
据图可知，O2浓度为a时，植物同时进行有氧
呼吸和无氧呼吸，此时会产生酒精，不一定能
满足某些生物组织的保存；且此时CO2的释放
量为0.6，包括有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2
总量；此时O2吸收量为0.3，据此推知有氧呼吸消耗葡萄糖的量为0.05，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为0.15，即a点消耗葡萄糖总量为0.2；b点时植物只进行有氧呼吸，O2和CO2的相对值为0.7，算得消耗葡萄糖的量约为0.12，小于a点消耗量，所以a点时葡萄糖的消耗速率不是最小，D错误。
9.(2024·安徽，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
√
细胞呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，由“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”可知，PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，该过程需要多种酶参与，A错误；
PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，但仍有活性，B错误；
ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C错误；
运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中ATP减少，ADP和AMP会增多，使AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，使细胞中ATP含量增加，从而保证细胞中能量的供求平衡，D正确。
10.(2022·山东，4)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物
的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
√
根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供还原力的，而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，A正确；
有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；
正常生理条件下，植物细胞内只有10%～25%的葡萄糖参加磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物外，还会追踪到参与其他代谢反应的含碳产物，C错误；
受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。
11.(2023·北京，2)运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是
A.低强度运动时，主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时，主要供能物质是血糖
C.高强度运动时，糖类中的能量全部转变
为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
√
分析题图可知，中等强度运动时，主要
供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B
错误；
高强度运动时，糖类中的能量大部分以
热能的形式散失，少部分转变为ATP，C错误；
高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件下均能氧化分解提供能量，D错误。
12.(2022·北京，3)在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内
A.消耗的ATP不变
B.无氧呼吸增强
C.所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
√
滑雪过程中，受训者耗能增多，故消耗的ATP增多，
A错误；
人体无氧呼吸的产物是乳酸，分析题图可知，与集
训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由
此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多，B正确，C错误；
消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸，而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少，D错误。
13.(2024·广东，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Δsqr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Δsqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下，WT比Δsqr的生长速度快
D.无氧条件下，WT比Δsqr产生更多的ATP
√
有氧呼吸的主要场所为线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确；
Δsqr中正常线粒体数量减少，导致其有氧呼吸减弱，B正确；
与Δsqr相比，WT的正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT有氧呼吸比Δsqr的强，能获取更多的能量，故WT的生长速度比Δsqr快，C正确；
无氧呼吸的场所为细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下，WT和Δsqr只进行无氧呼吸产生ATP，两者产生的ATP的量应相同，D错误。
14.(2021·湖南，12)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻
种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿
命显著延长
C.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
D.柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起
到保鲜作用
√
南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40 ℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A正确；
种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库贮藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长，B错误；
油料作物种子中含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C正确；
柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件，D正确。
1.某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
√
模拟预测
PART TWO
酵母菌有细胞核，是真核生物，其代谢类型是异养兼性厌氧型，与无氧条件相比，在有氧条件下，产生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符合题意；
酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、NADH，并释放少量的能量，第二阶段丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和CO2，B符合题意，C不符合题意；
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO2，D不符合题意。
2.(2024·聊城高三一模)用酵母菌做实验材料探究细胞呼吸。首先对酵母菌培养液离心处理，然后将获取的酵母菌沉淀破碎并再次离心，把含酵母菌细胞质基质的上清液、只含酵母菌细胞器的沉淀物及未离心处理过的酵母菌培养液分装在甲、乙、丙3支试管内，同时向各试管中加入等量、等浓度的葡萄糖溶液，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)。下列说法正确的是
A.图1对应试管甲，其产生的CO2中氧元素来自葡萄糖和水
B.图2对应试管丙，反应结束后可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精
C.图3对应试管乙，实验结果表明葡萄糖不能进入线粒体分解
D.图1和图2对应的试管中消耗等量的葡萄糖释放的能量相等
√
试管甲含有酵母菌细胞质基质的
上清液，可进行无氧呼吸，产生
的二氧化碳中的氧来自葡萄糖，
A错误；
试管丙中含有未离心处理过的酵
母菌培养液，供氧充足，可进行有氧呼吸，不会产生酒精，B错误；
试管乙只含酵母菌细胞器的沉淀物，对应图3，乙试管葡萄糖无消耗，实验结果表明葡萄糖不能进入线粒体分解，C正确；
图1对应有氧呼吸，图2对应无氧呼吸，消耗等量的葡萄糖，前者释放的能量多于后者，D错误。
3.(2024·漳州高三三模)米根霉能同时进行无氧呼吸中的两条代谢通路，产生乳酸和酒精。在无氧条件下，米根霉通过呼吸作用释放CO2速率随时间变化趋势如图所示。下列说法正确的是
A.无氧呼吸产生的乳酸和酒精跨膜运输时都需
要消耗ATP
B.米根霉与酵母菌的本质区别是前者没有核膜
C.O～a阶段米根霉细胞不进行细胞呼吸
D.人体不能进行酒精发酵是因为缺乏相关酶
√
酒精跨膜运输方式为自由扩散，该过程不消耗
ATP，A错误；
米根霉与酵母菌均是真核生物，均有以核膜为
界限的细胞核，B错误；
O～a阶段米根霉细胞可进行产生乳酸的无氧呼吸，所以无CO2释放，C错误。
4.(2024·扬州高三期末)如图为人体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述错误的是
A.三羧酸循环是多糖和脂肪分解代谢的最终
共同途径
B.三羧酸循环、呼吸链发生场所分别为线粒
体基质和内膜
C.图示说明脂肪转化为葡萄糖一定需要通过
乙酰CoA
D.减肥困难的原因之一是脂肪一般不会大量转化为糖类
√
据图可知，多糖和脂肪都能分解为乙酰
CoA，然后进入线粒体进行三羧酸循环，
所以三羧酸循环是多糖和脂肪分解代谢
的最终共同途径，A正确；
三羧酸循环产生CO2和[H]，是有氧呼吸
的第二阶段，发生在线粒体基质，呼吸
链消耗氧气，生成ATP，发生场所为线粒体内膜，B正确；
脂肪转化为葡萄糖可以通过脂肪→甘油和脂肪酸→葡萄糖途径进行，C错误；
体内脂肪一般在糖类供能不足时才会分解提供能量，且不能大量转化成糖类，所以减肥困难，D正确。
5.粟米在我国古代被称为“王牌军粮”，能储存九年之久。古人通常挖仓窖储存粟米，先将窖壁用火烘干，后采取草木灰、木板、席、糠、席等五层防潮、保温措施。下列叙述错误的是
A.仓窖密封后，有氧呼吸的第一、二阶段可以正常进行，需氧的第三阶
段受到抑制
B.有氧呼吸转化能量的效率有限，有机物分解时释放的能量大部分以热
能形式散失
C.窖壁用火烘干等措施能够降低环境湿度，减少细胞自由水含量，降低
细胞代谢速率
D.仓窖中的低温环境可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
√
氧气是有氧呼吸的条件，库中储存的粟米，由于缺乏氧气，有氧呼吸的第三阶段受到抑制，进而有氧呼吸的第一、二阶段也受到抑制，因此仓窖密封后，有氧呼吸的第一、二、三阶段都会受到抑制，A错误；
能量转化过程中大部分都以热能散失，B正确；
降低环境湿度，能够降低细胞内自由水含量，减少细胞代谢活动，使细胞进入休眠状态，C正确；
低温时酶活性低，仓窖中的低温环境可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性，D正确。
6.(2024·济南高三一模)癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明，癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。如图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，下列叙述正确的是
A.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATP
B.③过程会消耗少量的还原氢，④过程不一定都在生物膜上完成
C.发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少，且过程
③④可同时进行
D.若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径，可选用图中①④
为作用位点
√
癌细胞中丙酮酸转化为乳
酸的过程不会生成ATP，
A错误；
③过程为无氧呼吸第二阶段，会消耗少量的还原氢；④过程是有氧呼吸第二、三阶段，分别发生在线粒体基质和线粒体内膜上，B正确；
发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的多，且过程③和④可同时进行，C错误；
①④是正常细胞所必需的，若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的①④不宜选为作用位点，D错误。
7.呼吸跃变是指某些肉质果实成熟到一定程度时，呼吸速率突然升高然后又下降，此时果实便完全成熟，开始走向衰老。下列叙述错误的是
A.呼吸跃变期果实内乙烯的合成量可能急剧升高
B.将果实储藏在高CO2浓度条件下，可使呼吸跃变延后发生
C.呼吸跃变前期，葡萄糖在线粒体中分解成CO2和H2O的速率会升高
D.呼吸跃变发生后，果实中有些酶的活性下降，但也有些酶的活性会上升
√
高CO2浓度条件下可抑制细胞呼吸，从而使呼吸跃变延后发生，B正确；
葡萄糖不能直接进入线粒体，要先在细胞质基质中分解成丙酮酸，C错误；
呼吸跃变发生后，呼吸速率突然升高然后又下降，因此果实中有些酶的活性下降、有些酶的活性会上升，D正确。
8.(2024·聊城高三二模)植物普遍存在乙醇脱氢酶(ADH)、乳酸脱氢酶(LDH)，丙酮酸在不同酶的催化下生成的产物不同(如图1)。科研人员研究了淹水胁迫对某植物根系呼吸酶活性的影响，结果如图2所示。下列叙述错误的是
A.酒精发酵和乳酸发酵都需要消耗细胞呼吸第一阶段产生的NADH
B.酒精发酵和乳酸发酵时丙酮酸中的能量大部分以热能的形式散失
C.淹水胁迫时，该植物根细胞以酒精发酵途径为主
D.该植物根细胞呼吸方式的变化是植物对水淹环境的积极性适应
√
由图可知，乙醛和NADH在ADH的催化下可以生成乙醇和NAD＋，丙酮酸和NADH在LDH的催化下可以生成乳酸和NAD＋，都需要消耗细胞呼吸第一阶段产生的NADH，A正确；
酒精发酵和乳酸发酵时丙酮酸中的能量大部分留在酒精或乳酸中，B错误；
水淹组和对照组相比，水淹组ADH和LDH的活性均高于对照组，但ADH活性的增加量要远远大于LDH，所以淹水胁迫时，该植物根细胞以酒精发酵途径为主，C正确。
9.(2024·广州高三一模)在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。三羧酸循环的大致过程为乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过脱氢等过程，最终生成CO2、ATP等，并且重新生成草酰乙酸。高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢，Seipin是一种引起脂肪营养不良的基因，其表达产物会导致线粒体中Ca2＋不足，进而导致线粒体中三羧酸循环活性下降。下列说法错误的是
A.三羧酸循环在线粒体基质中进行，不消耗O2，产生的CO2以自由扩散的方式释放
B.正常生理条件下，利用14C标记的丙酮酸可追踪三羧酸循环中各产物的生成
C.线粒体中Ca2＋可能通过影响细胞质基质中产生的丙酮酸含量来影响三羧酸循环活性
D.恢复线粒体的Ca2＋水平和在食物中添加柠檬酸均能有效治疗脂肪营养不良
√
据题意可知，三羧酸循环属于有氧呼吸的第二阶段，在线粒体基质中进行，不消耗O2，产生的CO2以自由扩散的方式释放，A正确；
利用14C标记的丙酮酸只能追踪三羧酸循环中含C产物的生成，B错误；
线粒体中Ca2＋可能通过影响丙酮酸含量来影响三羧酸循环活性，丙酮酸在细胞质基质中产生，C正确；
高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢，三羧酸循环活性下降会导致脂肪营养不良，所以柠檬酸水平与脂肪生成呈正相关，恢复线粒体的Ca2＋水平可以恢复三羧酸循环活性，进而提高柠檬酸水平，而在食物中添加柠檬酸能直接提高柠檬酸水平，二者均能有效治疗脂肪营养不良，D正确。
10.(2024·儋州高三一模)同一肿瘤组织中常有A型和B型两种癌细胞，两者的主要产能方式不同。研究发现，A型和B型两种癌细胞通过高表达MCT1、MCT4载体而紧密联系，形成协同代谢，从而促进肿瘤的发生与发展，如图。下列相关叙述错误的是
A.过程①为糖酵解，发生在细胞质基
质中
B.过程②和过程③都能产生ATP和[H]
C.A型癌细胞摄取葡萄糖的速率常高于B型
D.MCT1、MCT4共转运乳酸和H＋能调节细胞内pH和代谢平衡
√
糖酵解是细胞呼吸的第一阶段，发
生在细胞质基质中，A正确；
过程②为无氧呼吸第二阶段，该阶
段不产生ATP，也不产生[H]，B错误；
A型癌细胞主要通过糖酵解释放少量能量，B型癌细胞以线粒体氧化为主要产能方式，利用的主要能源物质是乳酸，则为了正常的生命活动，A型癌细胞摄取葡萄糖的速率高于B型，C正确；
MCT1、MCT4共转运将乳酸和H＋运出细胞，防止细胞内pH过低，所以通过转运乳酸和H＋能调节胞内pH和代谢平衡，D正确。
11.某同学用如图所示的装置测量种子的细胞呼吸强度。下列相关叙述正确的是
A.浸透种子是为了补充细胞中的结合水，这些
水是细胞重要的组成成分
B.实验开始后，红色小液滴将向左运动，且速
率越来越小，最终会停止
C.若将KOH换成酸性重铬酸钾后溶液由橙色变
成灰绿色，可确定种子进行有氧呼吸
D.在实验后期，红色小液滴不动，说明种子已缺氧而死亡，不能进行细
胞呼吸
√
将种子浸透可增加种子细胞中自由水的含量，
从而使其新陈代谢旺盛，A错误；
广口瓶中的KOH溶液可以吸收细胞呼吸释放的
二氧化碳，由于种子细胞呼吸会消耗氧气，故
红色小液滴将向左移动，随氧气的消耗红色小
液滴移动速率越来越小，小液滴最终会停止移动，B正确；
酸性条件下，酒精可使酸性重铬酸钾溶液由橙色变成灰绿色，种子进行无氧呼吸可产生酒精，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，C错误；
红色小液滴不移动，说明种子不再消耗氧气，此时其不进行有氧呼吸，可能只进行无氧呼吸，D错误。
12.(2024·宜春高三一模)在动物肠道内，芽孢杆菌会消耗大量氧气以维持肠道内的低氧环境，从而促进厌氧的双歧杆菌等益生菌的生长，抑制致病菌的生长。下列叙述正确的是
A.芽孢杆菌细胞线粒体内膜发生[H]与O2结合，并生成ATP
B.芽孢杆菌有氧呼吸有热能的释放，而双歧杆菌无氧呼吸没有热能的释放
C.释放相同的能量，芽孢杆菌消耗的葡萄糖要多于双歧杆菌
D.芽孢杆菌在肠道中的活动不利于酵母菌的大量繁殖
√
芽孢杆菌为原核生物，细胞内无线粒体，A错误；
无氧呼吸第一阶段葡萄糖分解生成丙酮酸的过程中有少量能量以热能的形式释放，B错误；
有氧呼吸消耗葡萄糖释放的能量比无氧呼吸消耗等量葡萄糖释放的能量要多，因此释放相同能量时，芽孢杆菌有氧呼吸消耗的葡萄糖要少于双歧杆菌无氧呼吸消耗的葡萄糖，C错误；
酵母菌大量繁殖需要进行有氧呼吸提供能量，芽孢杆菌在肠道中会消耗大量氧气以维持肠道内的低氧环境，不利于酵母菌进行有氧呼吸，即不利于酵母菌大量繁殖，D正确。
13.(2024·南昌高三模拟)某科学兴趣小组以酵母菌作为实验材料，以葡萄糖作为能量来源，在一定条件下，通过控制O2浓度的变化，得到了酵母菌进行细胞呼吸时CO2产生速率(Ⅰ)、O2消耗速率(Ⅱ)以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线，实验结果如图所示，t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，S1、S2、S3、S4分别表示图示面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验，实验装置和条件不变，得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述错误的是
A.t1时刻，氧气浓度较高，无氧呼吸消失
B.如果改变温度条件，t1会左移或右移，但是S1和S2的值始终相等
C.若S2∶S3＝2∶1，S4∶S1＝8∶1时，0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸
消耗的葡萄糖量的比值为2∶1
D.若曲线Ⅳ和Ⅲ完全重合，则0～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗
的葡萄糖量相等
√
t1时刻，酒精产生速率为0，Ⅰ、Ⅱ
两条曲线重合，说明酵母菌只进行
有氧呼吸，无氧呼吸消失，A正确；
如果改变温度条件，酶的活性会升
高或降低，t1会左移或右移，0～t1产生的CO2＝S1＋S2＋S3＋S4，无氧呼吸产生的酒精量与无氧呼吸产生的CO2量相同，即无氧呼吸产生的CO2＝S2＋S3，有氧呼吸消耗的O2量等于有氧呼吸产生的CO2，即有氧呼吸产生的CO2＝S2＋S4，即S1＋S2＋S3＋S4＝S2＋S3＋S2＋S4，即S1和S2的值始终相等，B正确；
结合B可知，S1＝S2，若S2∶S3＝
2∶1，S4∶S1＝8∶1时，则S4∶S2
＝8∶1，有氧呼吸产生的CO2＝S2
＋S4＝9S2，无氧呼吸产生的CO2
＝S2＋S3＝1.5S2，有氧呼吸产生的CO2∶无氧呼吸产生的CO2＝6∶1，有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生6 mol CO2，无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol CO2，因此0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1，C正确；
乳酸菌进行无氧呼吸消耗1 mol葡萄
糖产生2 mol乳酸，酵母菌无氧呼吸
消耗1 mol葡萄糖产生2 mol酒精，若
曲线Ⅳ和曲线Ⅲ两者完全重合，说明
酵母菌和乳酸菌进行无氧呼吸且乳酸和酒精的产生速率相等，但酵母菌同时进行有氧呼吸，则0～t1时间段酵母菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量大于乳酸菌，D错误。
14.(2024·鹰潭高三模拟)好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时，丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2。研究发现，在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物的代谢过程。科研人员利用13C标记的13CO2，和酵母菌提取物培养基培养H菌，检测该菌中谷氨酸的13C比例，结果如图所示。下列叙述正确的是
A.有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和H2O，场所是
线粒体基质
B.可推测CO2浓度升高，有利于乙酰辅酶A和CO2
生成丙酮酸
C.H菌中乙酰辅酶A和丙酮酸间的转化方向取决于CO2的浓度
D.由实验结果可推测H菌可以固定CO2，其代谢类型为自养型
√
真核细胞有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和[H]，
场所是线粒体基质，原核细胞有氧呼吸第二阶段
的场所是细胞质基质，A错误；
在一定范围内，随13CO2浓度增大，厌氧细菌H
中谷氨酸的13C所占的比例越大，谷氨酸是由乙
酰辅酶A和CO2合成丙酮酸进而生成的代谢产物，所以CO2浓度升高有利于乙酰辅酶A和CO2生成丙酮酸，B正确；
好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时，丙酮酸
首先会分解成乙酰辅酶A和CO2，在厌氧细菌H
中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生
成氨基酸等有机物的代谢过程，故在厌氧细菌
中丙酮酸不能分解成乙酰辅酶A，C错误；
自养生物是指能利用CO2和H2O等无机物合成有机物的生物，而H菌利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物，是进行有机物的转换，属于异养生物，D错误。
15.(2024·惠州高三一模)如图甲为某单子叶植物种子萌发过程中干重的变化曲线，图乙为其萌发过程中细胞呼吸相关曲线。不能得出的结论是
A.图乙两条曲线相交时，有氧呼吸
开始大于无氧呼吸速率
B.与休眠种子相比，萌发种子胚细
胞中自由水/结合水的值会增大
C.A点(曲线最低点)时，光照下萌发
种子合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体
D.与休眠种子相比，萌发种子胚细胞内RNA种类将会增多
√
图乙两条曲线相交时，CO2释放
量与O2吸收量相等，此时，细胞
只进行有氧呼吸，A错误；
与休眠种子相比，萌发初期，种
子吸水，自由水/结合水的值会增大，细胞代谢加强，B正确；
A点之后，种子的干重开始增加，说明萌发的种子进行了光合作用，且光合作用产生的有机物量大于呼吸作用消耗的有机物量，故A点时，光照下萌发种子合成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体，C正确；
与休眠种子相比，萌发种子的代谢旺盛，蛋白质合成量增加，故其胚细胞内RNA种类将会增多，D正确。第3练　蛋白磷酸化和去磷酸化 (热点聚焦)
模型图示
模型解读 (1)在真核生物中，被普遍用于调控蛋白质活性的方法是将一个磷酸基团通过一种酶共价连接至一个氨基酸的侧链上。通过另一种酶去除磷酸基团，蛋白质就能恢复到最初的构象和活性。在细胞中，大概有1/3的蛋白质被认为是通过磷酸化修饰的。蛋白质的磷酸化修饰与多种生物学过程密切相关，如DNA损伤修复、转录调节、信号传导、细胞凋亡的调节等。 (2)蛋白质磷酸化是指由蛋白激酶催化地把ATP或GTP上γ位的磷酸基团转移到底物蛋白氨基酸残基上的过程，其逆转过程是由蛋白磷酸酶催化的，称为去磷酸化。 (3)磷酸化的意义：磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥活性，进一步转导各种生命过程。而有些正好相反，某些蛋白磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活。
(每题5分，共20分)
1．(2023·湖南，8)盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是：
A．细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的
B．PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害
C．敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力
D．从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径
2．(2021·湖南，5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是：
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
3．(2020·山东，5)CDK1是推动细胞由分裂间期进入分裂期的关键蛋白。在DNA复制开始后，CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制，当细胞中的DNA复制完成且物质准备充分后，磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活，使细胞进入分裂期。大麦黄矮病毒(BYDV)的M蛋白通过影响细胞中CDK1的磷酸化水平而使农作物患病。正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平变化如图所示。下列说法错误的是：
A．正常细胞中DNA复制未完成时，磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制
B．正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，染色质螺旋化形成染色体
C．感染BYDV的细胞中，M蛋白通过促进CDK1的磷酸化而影响细胞周期
D．M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期
4．(2024·安徽，4)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．酶联受体是细胞膜上的蛋白质，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
(每题5分，共60分)
1．我国科研团队首次发现了AT1基因可调节作物的耐碱性，图示为盐碱地种植的普通作物和敲除AT1基因作物的细胞示意图，PIP2s为水通道蛋白，其发生磷酸化后可将H2O2运出细胞。若细胞中积累过多的H2O2会损害细胞，导致作物的耐碱性下降。下列叙述正确的是：
A．作物根细胞吸收水和H2O2都需要借助PIP2s
B．AT1蛋白与物质m结合促进了PIP2s的磷酸化
C．敲除AT1基因后，PIP2s磷酸化增强，促进根细胞排出H2O2
D．敲除AT1基因的作物耐碱性降低，根细胞主动吸收NH的过程增强
2．(2024·枣庄高三期末)钙泵是参与Ca2＋主动运输的载体蛋白，ATP水解释放的磷酸基团可以使钙泵分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，从而完成Ca2＋跨膜运输过程。下列叙述错误的是：
A．钙泵空间结构的改变是不可逆的
B．钙泵能够降低化学反应的活化能
C．钙泵磷酸化伴随ATP中特殊化学键的断裂
D．钙泵磷酸化的过程属于吸能反应
3．(2024·南通高三期中)底物水平磷酸化是指物质在脱氢或脱水过程中，产生高能代谢物并直接将高能代谢物中能量转移到ADP(GDP)生成ATP(GTP)的过程，糖酵解和三羧酸循环过程中可发生底物水平磷酸化。下列相关叙述错误的是：
A．该过程的发生与细胞中的放能反应相关联
B．细胞质基质和线粒体基质中可发生底物水平磷酸化
C．酵母菌和乳酸菌细胞中都能发生底物水平磷酸化
D．该过程需要建立跨膜质子的电化学梯度来驱动ATP的生成
4．蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如图所示。下列有关叙述正确的是：
A．蛋白质磷酸化的过程是一个放能反应
B．蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程属于可逆反应
C．蛋白质被激活过程中伴随ADP和磷酸分子的积累
D．蛋白质与双缩脲试剂是否发生显色反应与其活性无关
5．味觉细胞感受甜味分子信息的过程如图所示。味传导蛋白由α、β和γ三个亚基构成，当α亚基与鸟苷二磷酸(GDP)结合时，该蛋白无活性，与鸟苷三磷酸(GTP)结合时被激活，裂解为Gα－GTP和GβGγ两部分，Gα－GTP能够使腺苷酸环化酶(AC)磷酸化而被激活。激活态的蛋白激酶A(PKA)可作用于K＋通道蛋白，最终引起神经递质的释放。下列叙述不正确的是：
A．Gα－GTP改变了AC的空间结构，使其能催化cAMP合成
B．激活态PKA能降低K＋通道蛋白磷酸化过程的活化能
C．K＋通道蛋白的磷酸化会导致味觉细胞膜内的电位降低
D．该过程体现了细胞膜信息交流和控制物质进出的功能
6．(2024·大庆高三三模)酶的磷酸化是指磷酸基团结合在酶分子上的过程，如图表示动物体内有关糖类物质的部分代谢过程，部分酶的活性受到磷酸化的影响。下列叙述错误的是：
A．细胞呼吸可以间接为酶1的磷酸化提供磷酸基团
B．胰高血糖素作用于肝细胞，使磷酸化酶激酶的活性增强
C．肝细胞和肌肉细胞中均有酶1、酶2、酶3分布
D．酶的磷酸化会改变酶的空间结构和活性，进而影响细胞代谢
7．核膜主要由外核膜、内核膜、核孔复合体和核纤层构成。核纤层是位于内核膜与染色质之间紧贴内核膜的一层蛋白网络结构。当细胞进行有丝分裂时，核纤层蛋白磷酸化会引起核膜崩解，磷酸化的核纤层蛋白去磷酸化介导核膜围绕染色体重建。下列有关叙述错误的是：
A．核膜的外膜可与内质网膜相连，也可附着核糖体
B．核孔复合体也是蓝细菌核质之间信息交流的通道
C．核纤层蛋白磷酸化和去磷酸化过程中，其构象会发生改变
D．减数分裂过程中也会发生核纤层蛋白的磷酸化和去磷酸化
8．(2024·长沙高三模拟)内质网分子伴侣(Bip)可与内质网膜上的PERK蛋白结合，使PERK蛋白失去活性，Bip还能辅助内质网腔中的未折叠蛋白完成折叠，细胞受到病毒侵染时，内质网腔内未折叠蛋白大量增加，PERK蛋白恢复活性，通过调节相关基因的表达并最终引发被感染细胞凋亡，其机理如图。下列说法错误的是：
A．Bip结构异常可导致未折叠蛋白在内质网腔大量积累
B．内质网腔内未折叠蛋白大量增加后细胞内翻译过程受抑制
C．PERK蛋白磷酸化可抑制BCL－2基因的表达进而抑制细胞凋亡
D．PERK蛋白磷酸化可促进Bax基因的表达进而促进细胞凋亡
9．(2024·青岛高三期中)动物细胞膜运输钠、钾离子的过程，通常需通过Na＋－K＋泵磷酸化和去磷酸化来实现，如图所示。下列说法正确的是：
A. Na＋－K＋泵转运Na＋和K＋时消耗的ATP来自线粒体
B．Na＋－K＋泵的磷酸化和去磷酸化都会导致其构象发生改变
C．Na＋－K＋泵的磷酸化的过程是一个放能反应，与ATP的合成相联系
D．Na＋－K＋泵可维持动物细胞内外K＋和Na＋浓度基本相同
10．(2024·重庆高三模拟)细胞外基质通过激活细胞膜上的整合素与肌动蛋白相连接，并与核膜上的Nesprin1/2蛋白结合，促进细胞核变形。核纤层是一层紧贴内核膜的特殊纤维蛋白网络，当细胞进行有丝分裂时，核纤层蛋白发生磷酸化并引起核膜解体。下列说法错误的是：
A．细胞质中的蛋白质可通过核孔复合体自由进出细胞核
B．降低Nesprin1/2蛋白的表达会降低细胞核形变的程度
C．抑制核纤层蛋白磷酸化会将细胞分裂阻断在有丝分裂前期
D．核膜参与构成生物膜系统，外核膜与内质网相连有利于物质运输
11．磷脂酸(PA)是一种常见的磷脂，在组成细胞膜的脂质中占比约为0.25%。盐胁迫时，PA在细胞膜迅速聚集并与能催化底物磷酸化的蛋白激酶SOS2结合，促使SOS2通过接触激活钠氢转运蛋白SOS1，同时使钙结合蛋白SCaBP8磷酸化而解除对AKT1的抑制。具体调节机制如图所示，下列相关说法错误的是：
A．SOS1能同时转运H＋和Na＋，具有特异性
B．在盐胁迫下，Na＋运出细胞的方式是主动运输
C．PA与SOS2结合，激活SOS1，使细胞膜内外H＋浓度差降低
D．盐胁迫下，SCaBP8发生磷酸化，可同时激活AKT1和HKT1
12．磷脂翻转酶能将磷脂分子从生物膜的外侧转运到内侧，在膜磷脂的不对称分布、脂质清除和囊泡形成等方面发挥重要作用。磷脂翻转酶结构如图所示，其中P结构可将ATP分子去磷酸化。下列叙述错误的是：
A．M1～M10主要由疏水的氨基酸组成
B．该酶同时具有物质运输和催化的功能
C．磷脂翻转酶的β亚基至少由两条肽链构成
D．巨噬细胞吞噬病毒的过程需要磷脂翻转酶参与
答案精析
真题演练
1．B　[由题图右侧的信息可知，AT1蛋白缺陷，可以促进PIP2s蛋白的磷酸化，进而促进H2O2排出膜外，A正确；据题图左侧的信息可知，AT1蛋白能够抑制PIP2s蛋白的磷酸化，减少了H2O2从细胞内输出到细胞外的量，导致抗氧化胁迫能力弱，不能减轻其对细胞的毒害，B错误；结合对A选项的分析可推测，敲除AT1基因或降低其表达，可提高禾本科农作物抗氧化胁迫(耐盐碱)的能力，进而提高其成活率，C正确；从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因，可通过基因工程技术改良农作物抗逆性，D正确。]
2．B　[通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。]
3．C　[正常细胞中DNA复制未完成时，CDK1处于磷酸化状态，去磷酸化过程被抑制，A正确；正常细胞中，CDK1去磷酸化之后使细胞进入分裂期，染色质变为染色体，B正确；感染BYDV的细胞中，CDK1磷酸化水平高，无法去磷酸化，M蛋白是通过抑制CDK1的去磷酸化过程而影响细胞周期的，C错误；感染BYDV的细胞中，CDK1磷酸化水平高，去磷酸化受抑制，不能正常进入分裂期，停留在分裂间期，D正确。]
4．D　[由题图可知，细胞对该信号分子的特异应答依赖于贯穿细胞膜内外的酶联受体，A错误；酶联受体位于细胞膜上，其化学本质是蛋白质，能识别相应的信号分子，磷酸化的酶联受体具有催化作用，但图示过程未体现其运输作用，B错误；ATP水解产生ADP和磷酸基团(磷酸分子的一部分)，磷酸基团与应答蛋白(靶蛋白)结合，使其磷酸化而有活性，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故信号分子调控图中应答通路产生活化的应答蛋白，活化的应答蛋白再通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化，D正确。]
模拟预测
1．C　[作物根细胞还可通过自由扩散的形式吸收水，A错误；由图可知，AT1蛋白与物质m结合抑制了PIP2s的磷酸化，从而抑制了H2O2排出细胞，B错误；由图可知，敲除AT1基因后，无AT1蛋白与物质m结合，使PIP2s磷酸化增强，促进根细胞排出H2O2，C正确；敲除AT1基因的作物耐碱性提高，可推测根细胞主动排出NH过程增强，D错误。]
2．A
3．D　[放能反应一般与ATP的合成相联系，ATP合成所需的能量来自放能反应所释放的能量，A正确；细胞质基质(糖酵解)和线粒体基质(三羧酸循环)中可发生底物水平磷酸化，B正确；酵母菌和乳酸菌细胞均可以发生糖酵解，都能发生底物水平磷酸化，C正确；底物水平磷酸化是指物质在脱氢或脱水过程中，产生高能代谢物并直接将高能代谢物中能量转移到ADP(GDP)生成ATP(GTP)的过程，不需要建立跨膜质子的电化学梯度来驱动ATP的生成，D错误。]
4．D　[蛋白质的磷酸化过程要用蛋白激酶，去磷酸化过程要用蛋白磷酸酶，因此蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应，B错误。]
5．C　[由题图可知，Gα－GTP能够使AC磷酸化而被激活，改变了AC的空间结构，使其能催化ATP形成cAMP，A正确；K＋通道蛋白磷酸化后通道关闭，不能运输K＋通过细胞膜，激活态PKA(激活态的蛋白激酶A)可作用于 K＋ 通道蛋白，降低K＋通道蛋白磷酸化过程的活化能，最终引起神经递质的释放，B正确；K＋通道蛋白磷酸化后通道关闭，不能运输K＋通过细胞膜，膜内的负电位被抵消一部分，故K＋通道蛋白的磷酸化会导致味觉细胞膜内的电位上升，C错误；味传导蛋白与细胞膜上的受体结合，引起一系列的生理变化等，体现了细胞膜信息交流和控制物质进出的功能，D正确。]
6．C　[细胞呼吸可以产生ATP，ATP水解产生ADP的同时也会产生磷酸，为酶1的磷酸化提供磷酸基团，因此细胞呼吸可以间接为酶1的磷酸化提供磷酸基团，A正确；胰高血糖素作用的靶细胞即肝细胞，使磷酸化酶激酶的活性增强，糖原分解，从而使血糖升高，B正确；肌肉细胞中肌糖原不能水解为葡萄糖，没有酶3，C错误；磷酸化会改变酶的空间结构和活性，从而影响细胞代谢，D正确。]
7．B　[蓝细菌是原核生物，其细胞中没有细胞核，没有核孔，B错误。]
8．C　[内质网分子伴侣(Bip)能辅助内质网腔中的未折叠蛋白完成折叠，若Bip结构异常可导致未折叠蛋白在内质网腔大量积累，A正确；未折叠蛋白与Bip结合后，会导致Bip无法与PERK蛋白结合，PERK蛋白恢复活性，PERK蛋白发生磷酸化，从而翻译过程受到抑制，因此内质网腔内未折叠蛋白大量增加后细胞内翻译过程受抑制，B正确；细胞受到病毒侵染时，PERK蛋白恢复活性，结合图中信息可知，PERK蛋白磷酸化可通过抑制BCL－2基因的表达，最终引发被感染细胞凋亡，C错误；细胞受到病毒侵染时，PERK蛋白恢复活性，结合图中信息可知，PERK蛋白磷酸化可通过促进Bax基因的表达，促进细胞凋亡，D正确。]
9．B　[据图可知，Na＋和K＋的运输过程属于主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，消耗的ATP可来自细胞质基质和线粒体，A错误；Na＋－K＋泵位于动物细胞的细胞膜上，Na＋－K＋泵通过磷酸化和去磷酸化过程发生空间结构的变化，导致其与Na＋、K＋的亲和力发生变化，从而运输Na＋和K＋，B正确；Na＋－K＋泵的磷酸化的过程伴随着ATP水解，是一个吸能反应，C错误；通过Na＋－K＋泵进行的Na＋和K＋运输都是逆浓度运输，属于主动运输，Na＋－K＋泵的工作可维持Na＋在细胞外的浓度高于细胞内，K＋浓度在细胞内高于细胞外，D错误。]
10．A　[核孔复合体具有选择透过性，蛋白质等大分子物质不能自由通过，A错误；核膜解体发生在有丝分裂前期，核纤层蛋白发生磷酸化引起核膜解体，由此可知，抑制核纤层蛋白磷酸化会将细胞分裂阻断在有丝分裂前期，C正确。]
11．D　[转运蛋白SOS1能同时转运H＋和Na＋，而不能转运其他离子，说明其具有特异性，A正确；Na＋通过HKT1(Na＋通道蛋白)顺浓度梯度进入细胞，为协助扩散，则Na＋逆浓度梯度运出细胞的方式为主动运输，B正确；盐胁迫时，PA在细胞膜迅速聚集并与能催化底物磷酸化的蛋白激酶SOS2结合，致使SOS2接触激活钠氢转运蛋白SOS1，促进H＋通过协助扩散进入细胞内，进而使细胞膜内外H＋浓度差降低，C正确；盐胁迫下，磷酸化的SCaBP8解除了对AKT1的抑制，可能激活AKT1，但不能直接激活HKT1，D错误。]
12．C　[磷脂分子的头端具有亲水性，尾端具有疏水性，磷脂双分子层两端亲水，中间疏水，M1～M10在磷脂双分子层中间，主要由疏水的氨基酸组成，A正确；磷脂翻转酶既可以转运磷脂分子，其中P结构也可将ATP分子去磷酸化，催化ATP水解，B正确；由题图可知，磷脂翻转酶的β亚基由一条肽链构成，两端分别含有一个游离的氨基、羧基，C错误；巨噬细胞以胞吞形式吞噬病毒，消耗能量，所以需要磷脂翻转酶参与，D正确。](共38张PPT)
专题二　
第3练
蛋白磷酸化和去磷酸化
模型图示
模型解读 (1)在真核生物中，被普遍用于调控蛋白质活性的方法是将一个磷酸基团通过一种酶共价连接至一个氨基酸的侧链上。通过另一种酶去除磷酸基团，蛋白质就能恢复到最初的构象和活性。在细胞中，大概有1/3的蛋白质被认为是通过磷酸化修饰的。蛋白质的磷酸化修饰与多种生物学过程密切相关，如DNA损伤修复、转录调节、信号传导、细胞凋亡的调节等。
(2)蛋白质磷酸化是指由蛋白激酶催化地把ATP或GTP上γ位的磷酸基团转移到底物蛋白氨基酸残基上的过程，其逆转过程是由蛋白磷酸酶催化的，称为去磷酸化。
模型解读 (3)磷酸化的意义：磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥活性，进一步转导各种生命过程。而有些正好相反，某些蛋白磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活。
1.(2023·湖南，8)盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是
A.细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其
提高H2O2外排能力所必需的
B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外
排，从而减轻其对细胞的毒害
C.敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力
D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径
真题演练
PART ONE
√
由题图右侧的信息可知，AT1蛋白缺
陷，可以促进PIP2s蛋白的磷酸化，进
而促进H2O2排出膜外，A正确；
据题图左侧的信息可知，AT1蛋白能
够抑制PIP2s蛋白的磷酸化，减少了H2O2从细胞内输出到细胞外的量，导致抗氧化胁迫能力弱，不能减轻其对细胞的毒害，B错误；
结合对A选项的分析可推测，敲除AT1基因或降低其表达，可提高禾本科农作物抗氧化胁迫(耐盐碱)的能力，进而提高其成活率，C正确；
从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因，可通过基因工程技术改良农作物抗逆性，D正确。
2.(2021·湖南，5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋
白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，
不影响细胞信号传递
C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
√
通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空
间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出
蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；
如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，
将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；
根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；
温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
3.(2020·山东，5)CDK1是推动细胞由分裂间期进入分裂期的关键蛋白。在DNA复制开始后，CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制，当细胞中的DNA复制完成且物质准备充分后，磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活，使细胞进入分裂期。大麦黄矮病毒(BYDV)的M蛋白通过影响细胞中CDK1的磷酸化水平而使农作物患病。正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平变化如图所示。下列说法错误的是
A.正常细胞中DNA复制未完成时，磷酸化的CDK1的去磷
酸化过程受到抑制
B.正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，染色质螺
旋化形成染色体
C.感染BYDV的细胞中，M蛋白通过促进CDK1的磷酸化而影响细胞周期
D.M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期
√
正常细胞中DNA复制未完成时，CDK1处于磷酸
化状态，去磷酸化过程被抑制，A正确；
正常细胞中，CDK1去磷酸化之后使细胞进入分
裂期，染色质变为染色体，B正确；
感染BYDV的细胞中，CDK1磷酸化水平高，无法去磷酸化，M蛋白是通过抑制CDK1的去磷酸化过程而影响细胞周期的，C错误；
感染BYDV的细胞中，CDK1磷酸化水平高，去磷酸化受抑制，不能正常进入分裂期，停留在分裂间期，D正确。
4.(2024·安徽，4)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.酶联受体是细胞膜上的蛋白质，
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
√
由题图可知，细胞对该信号分
子的特异应答依赖于贯穿细胞
膜内外的酶联受体，A错误；
酶联受体位于细胞膜上，其化
学本质是蛋白质，能识别相应的信号分子，磷酸化的酶联受体具有催化作用，但图示过程未体现其运输作用，B错误；
ATP水解产生ADP和磷酸基团(磷酸分子的一部分)，磷酸基团与应答蛋白(靶蛋白)结合，使其磷酸化而有活性，C错误；
细胞分化的实质是基因的选择性表达，故信号分子调控图中应答通路产生活化的应答蛋白，活化的应答蛋白再通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化，D正确。
1.我国科研团队首次发现了AT1基因可调节作物的耐碱性，图示为盐碱地种植的普通作物和敲除AT1基因作物的细胞示意图，PIP2s为水通道蛋白，其发生磷酸化后可将H2O2运出细胞。若细胞中积累过多的H2O2会损害细胞，导致作物的耐碱性下降。下列叙述正确的是
A.作物根细胞吸收水和H2O2都需要借助PIP2s
B.AT1蛋白与物质m结合促进了PIP2s的磷酸化
C.敲除AT1基因后，PIP2s磷酸化增强，促进根
细胞排出H2O2
√
模拟预测
PART TWO
作物根细胞还可通过自由扩散的形
式吸收水，A错误；
由图可知，AT1蛋白与物质m结合抑
制了PIP2s的磷酸化，从而抑制了H2O2
排出细胞，B错误；
由图可知，敲除AT1基因后，无AT1蛋白与物质m结合，使PIP2s磷酸化增强，促进根细胞排出H2O2，C正确；
敲除AT1基因的作物耐碱性提高，可推测根细胞主动排出 过程增强，D错误。
2.(2024·枣庄高三期末)钙泵是参与Ca2＋主动运输的载体蛋白，ATP水解释放的磷酸基团可以使钙泵分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，从而完成Ca2＋跨膜运输过程。下列叙述错误的是
A.钙泵空间结构的改变是不可逆的
B.钙泵能够降低化学反应的活化能
C.钙泵磷酸化伴随ATP中特殊化学键的断裂
D.钙泵磷酸化的过程属于吸能反应
√
3.(2024·南通高三期中)底物水平磷酸化是指物质在脱氢或脱水过程中，产生高能代谢物并直接将高能代谢物中能量转移到ADP(GDP)生成ATP(GTP)的过程，糖酵解和三羧酸循环过程中可发生底物水平磷酸化。下列相关叙述错误的是
A.该过程的发生与细胞中的放能反应相关联
B.细胞质基质和线粒体基质中可发生底物水平磷酸化
C.酵母菌和乳酸菌细胞中都能发生底物水平磷酸化
D.该过程需要建立跨膜质子的电化学梯度来驱动ATP的生成
√
放能反应一般与ATP的合成相联系，ATP合成所需的能量来自放能反应所释放的能量，A正确；
细胞质基质(糖酵解)和线粒体基质(三羧酸循环)中可发生底物水平磷酸化，B正确；
酵母菌和乳酸菌细胞均可以发生糖酵解，都能发生底物水平磷酸化，C正确；
底物水平磷酸化是指物质在脱氢或脱水过程中，产生高能代谢物并直接将高能代谢物中能量转移到ADP(GDP)生成ATP(GTP)的过程，不需要建立跨膜质子的电化学梯度来驱动ATP的生成，D错误。
A.蛋白质磷酸化的过程是一个放能反应
B.蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程属于可逆反应
C.蛋白质被激活过程中伴随ADP和磷酸分子的积累
D.蛋白质与双缩脲试剂是否发生显色反应与其活性无关
4.蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如图所示。下列有关叙述正确的是
√
蛋白质的磷酸化过程要用蛋白激酶，去磷酸化过程要用蛋白磷酸酶，因此蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应，B错误。
5.味觉细胞感受甜味分子信息的过程如图所示。味传导蛋白由α、β和γ三个亚基构成，当α亚基与鸟苷二磷酸(GDP)结合时，该蛋白无活性，与鸟苷三磷酸(GTP)结合时被激活，裂解为Gα－GTP和GβGγ两部分，Gα－GTP能够使腺苷酸环化酶(AC)磷酸化而被激活。激活态的蛋白激酶A(PKA)可作用于K＋通道蛋白，最终引起神经递质的释放。下列叙述不正确的是
A.Gα－GTP改变了AC的空间结
构，使其能催化cAMP合成
B.激活态PKA能降低K＋通道蛋
白磷酸化过程的活化能
C.K＋通道蛋白的磷酸化会导致味觉细胞膜内的电位降低
D.该过程体现了细胞膜信息交流和控制物质进出的功能
√
由题图可知，Gα－GTP能够
使AC磷酸化而被激活，改变
了AC的空间结构，使其能催
化ATP形成cAMP，A正确；
K＋通道蛋白磷酸化后通道关闭，不能运输K＋通过细胞膜，激活态PKA(激活态的蛋白激酶A)可作用于K＋通道蛋白，降低K＋通道蛋白磷酸化过程的活化能，最终引起神经递质的释放，B正确；
K＋通道蛋白磷酸化后通道
关闭，不能运输K＋通过细
胞膜，膜内的负电位被抵
消一部分，故K＋通道蛋白的磷酸化会导致味觉细胞膜内的电位上升，C错误；
味传导蛋白与细胞膜上的受体结合，引起一系列的生理变化等，体现了细胞膜信息交流和控制物质进出的功能，D正确。
6.(2024·大庆高三三模)酶的磷酸化是指磷酸基团结合在酶分子上的过程，如图表示动物体内有关糖类物质的部分代谢过程，部分酶的活性受到磷酸化的影响。下列叙述错误的是
A.细胞呼吸可以间接为酶1的磷酸化
提供磷酸基团
B.胰高血糖素作用于肝细胞，使磷酸
化酶激酶的活性增强
C.肝细胞和肌肉细胞中均有酶1、酶2、酶3分布
D.酶的磷酸化会改变酶的空间结构和活性，进而影响细胞代谢
√
细胞呼吸可以产生ATP，ATP水
解产生ADP的同时也会产生磷
酸，为酶1的磷酸化提供磷酸基
团，因此细胞呼吸可以间接为
酶1的磷酸化提供磷酸基团，A正确；
胰高血糖素作用的靶细胞即肝细胞，使磷酸化酶激酶的活性增强，糖原分解，从而使血糖升高，B正确；
肌肉细胞中肌糖原不能水解为葡萄糖，没有酶3，C错误；
磷酸化会改变酶的空间结构和活性，从而影响细胞代谢，D正确。
7.核膜主要由外核膜、内核膜、核孔复合体和核纤层构成。核纤层是位于内核膜与染色质之间紧贴内核膜的一层蛋白网络结构。当细胞进行有丝分裂时，核纤层蛋白磷酸化会引起核膜崩解，磷酸化的核纤层蛋白去磷酸化介导核膜围绕染色体重建。下列有关叙述错误的是
A.核膜的外膜可与内质网膜相连，也可附着核糖体
B.核孔复合体也是蓝细菌核质之间信息交流的通道
C.核纤层蛋白磷酸化和去磷酸化过程中，其构象会发生改变
D.减数分裂过程中也会发生核纤层蛋白的磷酸化和去磷酸化
√
蓝细菌是原核生物，其细胞中没有细胞核，没有核孔，B错误。
8.(2024·长沙高三模拟)内质网分子伴侣(Bip)可与内质网膜上的PERK蛋白结合，使PERK蛋白失去活性，Bip还能辅助内质网腔中的未折叠蛋白完成折叠，细胞受到病毒侵染时，内质网腔内未折叠蛋白大量增加，PERK蛋白恢复活性，通过调节相关基因的表达并最终引发被感染细胞凋亡，其机理如图。下列说法错误的是
A.Bip结构异常可导致未折叠蛋白在内质网腔
大量积累
B.内质网腔内未折叠蛋白大量增加后细胞内翻
译过程受抑制
C.PERK蛋白磷酸化可抑制BCL－2基因的表达
进而抑制细胞凋亡
D.PERK蛋白磷酸化可促进Bax基因的表达进而促进细胞凋亡
√
内质网分子伴侣(Bip)能辅助内质网腔
中的未折叠蛋白完成折叠，若Bip结构
异常可导致未折叠蛋白在内质网腔大量
积累，A正确；
未折叠蛋白与Bip结合后，会导致Bip无
法与PERK蛋白结合，PERK蛋白恢复活性，PERK蛋白发生磷酸化，从而翻译过程受到抑制，因此内质网腔内未折叠蛋白大量增加后细胞内翻译过程受抑制，B正确；
细胞受到病毒侵染时，PERK蛋白恢复
活性，结合图中信息可知，PERK蛋白
磷酸化可通过抑制BCL－2基因的表达，
最终引发被感染细胞凋亡，C错误；
细胞受到病毒侵染时，PERK蛋白恢
复活性，结合图中信息可知，PERK蛋白磷酸化可通过促进Bax基因的表达，促进细胞凋亡，D正确。
9.(2024·青岛高三期中)动物细胞膜运输钠、钾离子的过程，通常需通过Na＋－K＋泵磷酸化和去磷酸化来实现，如图所示。下列说法正确的是
A.Na＋－K＋泵转运Na＋和K＋时消耗的ATP
来自线粒体
B.Na＋－K＋泵的磷酸化和去磷酸化都会导
致其构象发生改变
C.Na＋－K＋泵的磷酸化的过程是一个放能
反应，与ATP的合成相联系
D.Na＋－K＋泵可维持动物细胞内外K＋和Na＋浓度基本相同
√
据图可知，Na＋和K＋的运输过程属于
主动运输，需要消耗ATP水解释放的能
量，消耗的ATP可来自细胞质基质和线
粒体，A错误；
Na＋－K＋泵位于动物细胞的细胞膜上，
Na＋－K＋泵通过磷酸化和去磷酸化过
程发生空间结构的变化，导致其与Na＋、K＋的亲和力发生变化，从而运输Na＋和K＋，B正确；
Na＋－K＋泵的磷酸化的过程伴随着ATP水解，是一个吸能反应，C错误；
通过Na＋－K＋泵进行的Na＋和K＋运输都是逆浓度运输，属于主动运输，Na＋－K＋泵的工作可维持Na＋在细胞外的浓度高于细胞内，K＋浓度在细胞内高于细胞外，D错误。
10.(2024·重庆高三模拟)细胞外基质通过激活细胞膜上的整合素与肌动蛋白相连接，并与核膜上的Nesprin1/2蛋白结合，促进细胞核变形。核纤层是一层紧贴内核膜的特殊纤维蛋白网络，当细胞进行有丝分裂时，核纤层蛋白发生磷酸化并引起核膜解体。下列说法错误的是
A.细胞质中的蛋白质可通过核孔复合体自由进出细胞核
B.降低Nesprin1/2蛋白的表达会降低细胞核形变的程度
C.抑制核纤层蛋白磷酸化会将细胞分裂阻断在有丝分裂前期
D.核膜参与构成生物膜系统，外核膜与内质网相连有利于物质运输
√
核孔复合体具有选择透过性，蛋白质等大分子物质不能自由通过，A错误；
核膜解体发生在有丝分裂前期，核纤层蛋白发生磷酸化引起核膜解体，由此可知，抑制核纤层蛋白磷酸化会将细胞分裂阻断在有丝分裂前期，C正确。
11.磷脂酸(PA)是一种常见的磷脂，在组成细胞膜的脂质中占比约为0.25%。盐胁迫时，PA在细胞膜迅速聚集并与能催化底物磷酸化的蛋白激酶SOS2结合，促使SOS2通过接触激活钠氢转运蛋白SOS1，同时使钙结合蛋白SCaBP8磷酸化而解除对AKT1的抑制。具体调节机制如图所示，下列相关说法错误的是
A.SOS1能同时转运H＋和Na＋，具有特异性
B.在盐胁迫下，Na＋运出细胞的方式是主动
运输
C.PA与SOS2结合，激活SOS1，使细胞膜内
外H＋浓度差降低
D.盐胁迫下，SCaBP8发生磷酸化，可同时激活AKT1和HKT1
√
转运蛋白SOS1能同时转运H＋和Na＋，
而不能转运其他离子，说明其具有特
异性，A正确；
Na＋通过HKT1(Na＋通道蛋白)顺浓度
梯度进入细胞，为协助扩散，则Na＋
逆浓度梯度运出细胞的方式为主动运输，B正确；
盐胁迫时，PA在细胞膜迅速聚集并与能催化底物磷酸化的蛋白激酶SOS2结合，致使SOS2接触激活钠氢转运蛋白SOS1，促进H＋通过协助扩散进入细胞内，进而使细胞膜内外H＋浓度差降低，C正确；
盐胁迫下，磷酸化的SCaBP8解除了对AKT1的抑制，可能激活AKT1，但不能直接激活HKT1，D错误。
12.磷脂翻转酶能将磷脂分子从生物膜的外侧转运到内侧，在膜磷脂的不对称分布、脂质清除和囊泡形成等方面发挥重要作用。磷脂翻转酶结构如图所示，其中P结构可将ATP分子去磷酸化。下列叙述错误的是
A.M1～M10主要由疏水的氨基酸组成
B.该酶同时具有物质运输和催化的功能
C.磷脂翻转酶的β亚基至少由两条肽链
构成
D.巨噬细胞吞噬病毒的过程需要磷脂翻转酶参与
√
磷脂分子的头端具有亲水性，尾端具有
疏水性，磷脂双分子层两端亲水，中间
疏水，M1～M10在磷脂双分子层中间，
主要由疏水的氨基酸组成，A正确；
磷脂翻转酶既可以转运磷脂分子，其
中P结构也可将ATP分子去磷酸化，催化ATP水解，B正确；
由题图可知，磷脂翻转酶的β亚基由一条肽链构成，两端分别含有一个游离的氨基、羧基，C错误；
巨噬细胞以胞吞形式吞噬病毒，消耗能量，所以需要磷脂翻转酶参与，D正确。第4练　氧化磷酸化和细胞呼吸的意义 (热点聚焦)
1．氧化磷酸化
“电子传递链”模型图示
模型解读 (1)氧化磷酸化：发生在真核细胞的线粒体内膜上，是物质在体内氧化时释放的能量通过电子传递链供给ADP与无机磷酸合成ATP的偶联反应。 (2)电子传递链(ETC)也叫呼吸链，在生物氧化过程中，代谢物上脱下的氢经过一系列的按一定顺序排列的氢传递体和电子传递体的传递，最后传递给分子氧并生成水，这种氢和电子的传递体系称为电子传递链(ETC)。 (3)高能电子的能量是在电子传递中逐级递减的。 (4)线粒体基质中高能电子和H＋的主要来源： ①除糖类在细胞呼吸过程中产生NADH外，脂肪和氨基酸也会分解形成丙酮酸，进入三羧酸(TCA)循环产生NADH；②NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子，高能电子通过呼吸链传递；③TCA循环中产生的FADH2也含有并释放高能电子进入电子传递链。 (5)电子传递复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的作用：①复合体Ⅰ(NADH－辅酶Q氧化还原酶复合体)又称NADH脱氢酶，它是电子传递链中第一个质子泵，即整个电子传递链，是从NADH分子与复合体Ⅰ结合及放出两个电子开始的。电子从复合体Ⅰ传递到辅酶Q是一个放能过程，每传递一对电子可以将4个H＋泵到线粒体膜间隙，从而建立起跨膜质子梯度。 ②复合体Ⅱ(琥珀酸－Q还原酶复合体)又称琥珀酸脱氢酶，是嵌在线粒体内膜的酶蛋白，是电子传递链的第二个入口。由于复合体Ⅱ的能量变化较小，不能推动质子易位，即不能将H＋运输到线粒体膜间隙，所以不具有质子泵的功能，不会影响质子梯度。 ③复合体Ⅲ又称细胞色素还原酶，它是细胞色素和铁硫蛋白的复合体，把来自辅酶Q的电子依次传递给结合在线粒体内膜外表面的细胞色素c(Cytc)，复合体Ⅲ可作为质子泵将H＋泵到线粒体膜间隙。 ④复合体Ⅳ又称细胞色素氧化酶，它承载了电子传递链的最终反应，是电子传递链的最后一个蛋白质复合体。它将电子从Cytc传递给氧(最终电子受体)并生成水，同时将H＋泵到线粒体膜间隙。
2.细胞呼吸的意义
(1)细胞呼吸能为生物体的生命活动提供能量。呼吸释放出来的能量，一部分转变为热能散失，用于维持体温稳定；另一部分储存在ATP中，当ATP在ATP水解酶的作用下分解时，储存的能量释放出来，用于生物体的各项生命活动，如细胞分裂、生物体生长、矿质元素的吸收、肌肉的收缩、神经冲动的传导等。
(2)细胞呼吸是细胞代谢的枢纽。细胞呼吸中所产生的一些中间产物，是合成体内一些重要化合物的原料。例如，有氧呼吸第一阶段的产物丙酮酸是合成氨基酸的原料等。
(每题5分，共20分)
1．(2022·山东，16改编)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合成酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合成酶。下列相关说法错误的是：
A．4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多
C．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D．DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
2．(2021·浙江6月选考，10改编)有氧呼吸必须有氧的参加，此过程中氧的作用是：
A．在细胞质基质中，参与糖酵解过程
B．与丙酮酸反应，生成 CO2
C．进入三羧酸循环，形成少量 ATP
D．电子传递链中，接受氢和电子生成H2O
3．(2022·浙江1月选考，6)线粒体结构如图所示，下列叙述错误的是：
A．结构1和2中的蛋白质种类不同
B．结构3增大了线粒体内膜的表面积
C．无氧呼吸生成乳酸的过程发生在结构4中
D．电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成
4．(2022·江苏，15改编)如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述不正确的是：
A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2
B．生物通过代谢中间物，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系
C．乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位
D．物质氧化时释放的能量都储存于ATP中
(每题5分，共60分)
1．在电子传递链中，载体分子NADH和FADH2是电子的供体，它们在电子传递链的上游释放出活化的电子，随后电子从膜上的一个蛋白质传递至下一个蛋白质，并逐步释放能量，跨线粒体内膜的H＋浓度梯度为ATP合成提供了能量。下列叙述正确的是：
A．有氧呼吸过程中，电子传递链下游的电子最终受体是O2
B．在慢跑过程中，人体产生的CO2全部来自细胞质基质
C．与线粒体内膜相比，线粒体外膜含有更多的蛋白质
D．ATP的合成和水解分别与吸能反应、放能反应相联系
2．(2024·潍坊高三二模)细胞呼吸时，氧接受电子传递链传递的电子并与H＋结合生成水。在此过程中，电子传递链的中间复合物会直接将电子传给氧形成自由基(ROS)。正常情况下，ROS可被超氧化物歧化酶(SOD)清除。下列说法错误的是：
A．上述的电子传递链存在于真核细胞的线粒体内膜上
B．ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会抑制自由基的产生
C．一般情况下，线粒体DNA发生突变的概率高于细胞核DNA
D．功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，避免在细胞内堆积
3．(2024·黔西高三一模)糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。如图为细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是：
A．图示过程是有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分储存在ATP中
B．有氧呼吸过程在线粒体的内膜产生H2O
C．ATP合成酶体现了蛋白质具有运输功能和催化功能
D．图中的NADH来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段
4．如图是某动物细胞内葡萄糖氧化分解的过程，下列相关叙述错误的是：
A．丙酮酸在线粒体内通过三羧酸循环产生全部的CO2
B．糖酵解过程中会有少量的ATP和[H]生成
C．丙酮酸转变成乳酸和丙酮酸变为酒精的过程存在差异
D．糖酵解和三羧酸循环产生的[H]经过电子传递链途径生成水
5．(2024·重庆高三模拟)化学渗透学说认为，在线粒体内膜上存在电子传递链，在电子传递过程中，H＋转运至线粒体内、外膜之间的膜间隙中，形成H＋梯度。H＋顺浓度梯度沿ATP合成酶的质子通道进入线粒体基质，驱动ADP和Pi合成ATP，有关过程如图所示。下列相关叙述错误的是：
A．图示过程是有氧呼吸的第三阶段
B．硝化细菌能进行有氧呼吸，推测其细胞膜上可能存在电子传递链
C．电子在传递过程中有能量的转化
D．H＋从线粒体基质进入膜间隙属于被动运输
6．有氧呼吸第三阶段是由一系列的氢和电子的载体按一定的顺序排列组成的连续反应体系。下列有关叙述不正确的是：
A．图中的ATP合成酶也可分布在叶绿体的类囊体薄膜上
B．NADH作为唯一电子供体，释放的电子最终传递给氧并生成水
C．电子在传递过程中，释放的能量将H＋从线粒体基质泵到膜间隙，形成浓度梯度
D．图中电子传递过程与ATP合成过程偶联，利用H＋浓度梯度驱动合成ATP
7．(2024·潍坊高三期中)蛋白Cytc是位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的多肽。正常情况下，外源性Cytc是无法进入细胞的。在缺氧时，细胞膜的通透性增加，外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，促进H2O的生成，其过程如图所示。下列说法错误的是：
A．Cytc可降低线粒体内[H]的含量
B．图中驱动ATP合成的能量来自H＋的电化学势能
C．外源性Cytc可降低线粒体内膜外正内负的电位差
D．外源性Cytc在临床上可用于组织细胞缺氧急救的辅助治疗
8．(2024·天津南开区高三模拟)如图为线粒体局部放大示意图，内膜上多个各不相同的电子传递复合物在依次传递电子的同时将质子排出线粒体基质，ATP合成酶能催化ATP的合成。下列叙述正确的是：
A．图示过程体现的是有氧呼吸第二、三阶段，分别发生于线粒体基质和内膜上
B．线粒体内外膜间隙的pH高于线粒体基质
C．还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质和线粒体基质中均能产生
D．图示过程发生了一系列的能量转换，NADH中的化学能多数转换为ATP中的化学能
9．(2024·福州高三模拟)有的植物存在“开花生热”现象，即花细胞通过交替氧化酶(AOX)参与的交替呼吸途径产生大量热量，使花的温度显著高于环境温度，促使花挥发出特定的气味，而该过程中产生的ATP很少。在有氧呼吸的主呼吸链中，电子传递产生的能量用于建立膜两侧的H＋浓度差，H＋浓度差推动ATP合成酶产生ATP的同时释放部分热能。下列叙述错误的是：
A．AOX和ATP合成酶分布在线粒体内膜上
B．破坏AOX不利于植物适应低温环境
C．H＋通过ATP合成酶的跨膜运输方式为主动运输
D．“开花生热”有利于寒冷地区的植物吸引动物传粉
10．(2024·青岛高三期末)一些植物组织，在存在细胞色素氧化酶COX(复合体Ⅳ，位于线粒体内膜上)抑制剂(如氰化物)时细胞呼吸仍然进行，这时的细胞呼吸称为抗氰呼吸。抗氰呼吸与交替氧化酶(AOX)密切相关，其作用机理如图所示。由于这一电子传递路径较短，该过程产生的ATP较少，产生的热量更多。不能进行抗氰呼吸的植物缺乏AOX。研究发现，某些天南星科植物在早春开花时，环境温度较低，其花序中含有大量的AOX。下列说法错误的是：
A．有氧呼吸过程中，CO2、H2O的产生分别发生在第二、三阶段
B．细胞色素氧化酶和交替氧化酶均能催化O2与NADH的结合
C．抗氰呼吸途径可以帮助某些组织获得足够多的热量
D．抗氰呼吸时有机物氧化分解不彻底，生成的ATP较少
11．线粒体呼吸链主要由线粒体呼吸链酶组成，由于线粒体中需要经呼吸链氧化和电子传递的主要是NADH和FADH2，所以可将呼吸链分为NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链，如图是这两条呼吸链相关路径。据图判断，以下说法不正确的是：
A．线粒体内膜向内折叠形成嵴，为细胞色素还原酶、细胞色素氧化酶等酶的附着提供了场所
B．NADH在有氧呼吸的前两个阶段产生，在第三阶段消耗
C．呼吸作用产生的NADH和光合作用产生的NADPH都可用于还原O2
D．辅酶Q参与细胞的有氧呼吸过程，与ATP的形成关系密切
12．呼吸作用过程中，在线粒体的内膜上NADH(即[H])将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H＋泵到线粒体基质外，使膜间隙中H＋浓度增加，大部分H＋通过结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP的合成，主要过程如图所示。下列有关叙述错误的是：
A．H＋通过被动运输由膜间隙向线粒体基质运输
B．图中①是具有ATP合成酶活性的通道蛋白
C．乳酸菌可发生上述过程
D．该过程中能量转化过程：有机物中稳定化学能→电能→ATP中活跃化学能
答案精析
真题演练
1．A　[与25 ℃相比，4 ℃时耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给O2，说明电子传递未受阻，A错误；与25 ℃相比，短时间低温4 ℃处理，ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多地用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确；DNP使H＋不经ATP合成酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少，D正确。]
2．D　[在细胞质基质中，有氧呼吸第一阶段是糖酵解过程，不需要氧的参与，A不符合题意；有氧呼吸第二阶段，需要水与丙酮酸反应生成 CO2，不需要氧的参与，B不符合题意；进入三羧酸循环形成少量 ATP 是有氧呼吸第二阶段，不需要氧的参与，C不符合题意。]
3．C　[1外膜和2内膜的功能不同，所含的蛋白质种类和数量不同，A正确；内膜向内折叠形成3嵴，增大了内膜面积，B正确；无氧呼吸生成乳酸的过程发生在细胞质基质中，C错误；2内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成，D正确。]
4．D　[代谢中间物(如丙酮酸、乙酰CoA等)将物质的分解代谢与合成代谢相互联系，B正确；丙酮酸、乙酰CoA在代谢途径中将蛋白质、糖类、脂肪、核酸的代谢相互联系在一起，具有重要地位，C正确；物质氧化时释放的能量一部分储存于ATP中，一部分以热能的形式散失，D错误。]
模拟预测
1．A　[人在慢跑过程中，细胞进行有氧呼吸，产生CO2的具体部位是线粒体基质而不是细胞质基质，B错误；线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，线粒体内膜上的蛋白质承担着催化及运输等功能，所以线粒体内膜上的蛋白质比外膜的多，C错误；ATP的合成与放能反应相联系，它需要吸收外部能量来形成特殊的化学键，而ATP的水解与吸能反应相联系，它释放特殊的化学键中的能量，D错误。]
2．B　[氧接受电子传递链传递的电子并与H＋结合生成水，这是有氧呼吸第三阶段的生理过程，该场所是线粒体内膜，A正确；根据自由基学说，ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会促进自由基的产生，B错误；线粒体DNA是裸露的，不与蛋白质结合，发生突变的概率高于细胞核中的双链DNA，C正确；功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，形成自噬小泡被溶酶体包裹进而降解，避免在细胞内堆积，D正确。]
3．A　[图示过程NADH被O2氧化，表示有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分以热能的形成散失，少部分储存在ATP中，A错误；在有氧呼吸第三阶段，[H]与氧气结合生成水，该阶段发生在线粒体的内膜，B正确；ATP合成酶既可催化ATP的生成，又可协助H＋运输，体现了蛋白质具有运输功能和催化功能，C正确；有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，图中的NADH([H])来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，D正确。]
4．A　[结合图示可知，丙酮酸在线粒体内通过三羧酸循环产生的CO2占有氧呼吸的一部分，还有一部分CO2是在丙酮酸转变成乙酰辅酶A的过程中释放出来的，A错误；糖酵解过程发生在细胞质基质中，该过程中会有少量的ATP和[H]生成，B正确；丙酮酸转变成乳酸和丙酮酸变为酒精的过程存在差异，如产物不同，需要的酶种类有差异，C正确；糖酵解和三羧酸循环产生的[H]经过电子传递链途径生成水，同时产生大量的ATP，D正确。]
5．D　[图示过程发生在线粒体内膜上，包括水的生成、ATP的生成等过程，属于有氧呼吸第三阶段，A正确；硝化细菌没有线粒体，其能进行有氧呼吸，电子传递链发生在膜结构上，推测它的细胞膜上可能存在电子传递链，B正确；H＋通过蛋白质复合体逆浓度运输需要消耗能量，说明电子在传递过程中有能量的转化，C正确；H＋通过ATP合成酶进入线粒体基质，是顺浓度梯度，属于协助扩散，D错误。]
6．B　[光合作用的光反应阶段也能合成ATP，场所是类囊体薄膜，故图中的ATP合成酶也可分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A正确；NADH和FADH2都可作为电子供体，释放的电子最终传递给氧并生成水，B错误。]
7．C　[在缺氧时，细胞膜的通透性增加，外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，促进H2O的生成，可知Cytc促进线粒体内的[H]生成H2O，进而降低线粒体内[H]的含量，A正确；高浓度H＋通过线粒体内膜上的ATP合成酶进入线粒体基质时，驱动ADP和Pi合成ATP，所以驱动ATP合成的能量来自H＋的电化学势能，B正确；外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，所以外源性Cytc可升高线粒体内膜外正内负的电位差，C错误；补充外源性Cytc可提高氧的利用率，故在临床上可用于组织细胞缺氧急救的辅助治疗，D正确。]
8．C　[图示过程体现的是有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上，A错误；由图可知，NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H＋泵到线粒体内外膜间隙，线粒体内外膜间隙的pH低于线粒体基质，B错误；有氧呼吸第一阶段、第二阶段都有还原型辅酶Ⅰ生成，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，C正确；NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H＋泵到线粒体内外膜间隙，实现了由有机物中的化学能到电能的转化，H＋通过特殊的结构回流至线粒体基质，同时驱动ATP合成，实现了电能到ATP中的化学能的转化，但NADH中的化学能少数转换为ATP中的化学能，多数以热能的形式散失了，D错误。]
9．C　[由题图可知，AOX和ATP合成酶参与有氧呼吸的第三阶段，分布在线粒体内膜上，A正确；破坏AOX会减少植物热能的产生，不利于植物适应低温环境，B正确；H＋通过ATP合成酶的跨膜运输顺浓度梯度，属于协助扩散，C错误；“开花生热”这一现象使花的温度显著高于环境温度，促使花挥发出特定的气味，有利于寒冷地区的植物吸引动物传粉，D正确。]
10．D　[有氧呼吸过程中，CO2、H2O的产生分别发生在第二、三阶段，其场所分别是线粒体基质和线粒体内膜，A正确；细胞色素氧化酶和交替氧化酶均参与细胞呼吸的第三阶段，都能催化O2与NADH结合生成水，B正确；抗氰呼吸过程中电子传递路径较短，该过程产生的ATP较少，因而产生的热量更多，因此抗氰呼吸途径可以帮助某些组织获得足够多的热量，C正确；抗氰呼吸时有机物氧化分解是彻底的，只不过由于这一电子传递路径变短而生成的ATP较少，进而可以释放更多的热量，D错误。]
11．C　[线粒体内膜向内折叠形成嵴，增大了膜的表面积，为细胞色素还原酶、细胞色素氧化酶等酶的附着提供了场所，A正确；细胞有氧呼吸第一阶段和第二阶段产生[H]，第三阶段[H]在线粒体内膜上与氧气反应生成水，B正确；光合作用产生的NADPH用于光合作用的暗反应，不能用于还原氧气，C错误；由图可知，辅酶Q参与NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链的关键环节，没有辅酶Q则线粒体这两条呼吸链不能彻底完成，会影响ATP的形成，D正确。]
12．C　[由题意可知，线粒体内外膜间隙中H＋浓度提高，因此H＋由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输是由高浓度向低浓度一侧运输，并且需要借助载体①，因此属于协助扩散，A正确；结构①能够驱动ATP合成，因此是一种具有ATP合成酶活性的通道(载体)蛋白，B正确；乳酸菌属于原核生物，原核细胞中没有线粒体，不可能发生上述过程，C错误；在线粒体的内膜上NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，质子泵利用高能电子将H＋泵到线粒体基质外，大部分H＋通过结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP的合成，上述过程中的能量转化过程：有机物中稳定化学能→电能→ATP中活跃化学能，D正确。](共47张PPT)
专题二　
第4练
氧化磷酸化和细胞呼吸的意义
“电子传递链”模型图示
1.氧化磷酸化
模型解读 (1)氧化磷酸化：发生在真核细胞的线粒体内膜上，是物质在体内氧化时释放的能量通过电子传递链供给ADP与无机磷酸合成ATP的偶联反应。
(2)电子传递链(ETC)也叫呼吸链，在生物氧化过程中，代谢物上脱下的氢经过一系列的按一定顺序排列的氢传递体和电子传递体的传递，最后传递给分子氧并生成水，这种氢和电子的传递体系称为电子传递链(ETC)。
(3)高能电子的能量是在电子传递中逐级递减的。
模型解读 (4)线粒体基质中高能电子和H＋的主要来源：
①除糖类在细胞呼吸过程中产生NADH外，脂肪和氨基酸也会分解形成丙酮酸，进入三羧酸(TCA)循环产生NADH；②NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子，高能电子通过呼吸链传递；③TCA循环中产生的FADH2也含有并释放高能电子进入电子传递链。
模型解读 (5)电子传递复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的作用：①复合体Ⅰ(NADH－辅酶Q氧化还原酶复合体)又称NADH脱氢酶，它是电子传递链中第一个质子泵，即整个电子传递链，是从NADH分子与复合体Ⅰ结合及放出两个电子开始的。电子从复合体Ⅰ传递到辅酶Q是一个放能过程，每传递一对电子可以将4个H＋泵到线粒体膜间隙，从而建立起跨膜质子梯度。
②复合体Ⅱ(琥珀酸－Q还原酶复合体)又称琥珀酸脱氢酶，是嵌在线粒体内膜的酶蛋白，是电子传递链的第二个入口。由于复合体Ⅱ的能量变化较小，不能推动质子易位，即不能将H＋运输到线粒体膜间隙，所以不具有质子泵的功能，不会影响质子梯度。
模型解读 ③复合体Ⅲ又称细胞色素还原酶，它是细胞色素和铁硫蛋白的复合体，把来自辅酶Q的电子依次传递给结合在线粒体内膜外表面的细胞色素c(Cytc)，复合体Ⅲ可作为质子泵将H＋泵到线粒体膜间隙。
④复合体Ⅳ又称细胞色素氧化酶，它承载了电子传递链的最终反应，是电子传递链的最后一个蛋白质复合体。它将电子从Cytc传递给氧(最终电子受体)并生成水，同时将H＋泵到线粒体膜间隙。
2.细胞呼吸的意义
(1)细胞呼吸能为生物体的生命活动提供能量。呼吸释放出来的能量，一部分转变为热能散失，用于维持体温稳定；另一部分储存在ATP中，当ATP在ATP水解酶的作用下分解时，储存的能量释放出来，用于生物体的各项生命活动，如细胞分裂、生物体生长、矿质元素的吸收、肌肉的收缩、神经冲动的传导等。
(2)细胞呼吸是细胞代谢的枢纽。细胞呼吸中所产生的一些中间产物，是合成体内一些重要化合物的原料。例如，有氧呼吸第一阶段的产物丙酮酸是合成氨基酸的原料等。
1.(2022·山东，16改编)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合成酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知
DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合
成酶。下列相关说法错误的是
真题演练
PART ONE
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
√
与25 ℃相比，4 ℃时耗氧量增加，根据题
意，电子经线粒体内膜最终传递给O2，说
明电子传递未受阻，A错误；
与25 ℃相比，短时间低温4 ℃处理，ATP合
成量较少，耗氧量较多，说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多地用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确；
DNP使H＋不经ATP合成酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少，D正确。
2.(2021·浙江6月选考，10改编)有氧呼吸必须有氧的参加，此过程中氧的作用是
A.在细胞质基质中，参与糖酵解过程
B.与丙酮酸反应，生成CO2
C.进入三羧酸循环，形成少量ATP
D.电子传递链中，接受氢和电子生成H2O
√
在细胞质基质中，有氧呼吸第一阶段是糖酵解过程，不需要氧的参与，A不符合题意；
有氧呼吸第二阶段，需要水与丙酮酸反应生成CO2，不需要氧的参与，B不符合题意；
进入三羧酸循环形成少量ATP是有氧呼吸第二阶段，不需要氧的参与，C不符合题意。
3.(2022·浙江1月选考，6)线粒体结构如图所示，下列叙述错误的是
A.结构1和2中的蛋白质种类不同
B.结构3增大了线粒体内膜的表面积
C.无氧呼吸生成乳酸的过程发生在结构4中
D.电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成
√
1外膜和2内膜的功能不同，所含的蛋白质种类和数量
不同，A正确；
内膜向内折叠形成3嵴，增大了内膜面积，B正确；
无氧呼吸生成乳酸的过程发生在细胞质基质中，C错误；
2内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成，D正确。
4.(2022·江苏，15改编)如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述不正确的是
A.三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生
大量的[H]和CO2
B.生物通过代谢中间物，将物质的分解代
谢与合成代谢相互联系
C.乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位
D.物质氧化时释放的能量都储存于ATP中
√
代谢中间物(如丙酮酸、乙酰CoA等)将
物质的分解代谢与合成代谢相互联系，
B正确；
丙酮酸、乙酰CoA在代谢途径中将蛋白
质、糖类、脂肪、核酸的代谢相互联系
在一起，具有重要地位，C正确；
物质氧化时释放的能量一部分储存于ATP中，一部分以热能的形式散失，D错误。
1.在电子传递链中，载体分子NADH和FADH2是电子的供体，它们在电子传递链的上游释放出活化的电子，随后电子从膜上的一个蛋白质传递至下一个蛋白质，并逐步释放能量，跨线粒体内膜的H＋浓度梯度为ATP合成提供了能量。下列叙述正确的是
A.有氧呼吸过程中，电子传递链下游的电子最终受体是O2
B.在慢跑过程中，人体产生的CO2全部来自细胞质基质
C.与线粒体内膜相比，线粒体外膜含有更多的蛋白质
D.ATP的合成和水解分别与吸能反应、放能反应相联系
√
模拟预测
PART TWO
人在慢跑过程中，细胞进行有氧呼吸，产生CO2的具体部位是线粒体基质而不是细胞质基质，B错误；
线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，线粒体内膜上的蛋白质承担着催化及运输等功能，所以线粒体内膜上的蛋白质比外膜的多，C错误；
ATP的合成与放能反应相联系，它需要吸收外部能量来形成特殊的化学键，而ATP的水解与吸能反应相联系，它释放特殊的化学键中的能量，D错误。
2.(2024·潍坊高三二模)细胞呼吸时，氧接受电子传递链传递的电子并与H＋结合生成水。在此过程中，电子传递链的中间复合物会直接将电子传给氧形成自由基(ROS)。正常情况下，ROS可被超氧化物歧化酶(SOD)清除。下列说法错误的是
A.上述的电子传递链存在于真核细胞的线粒体内膜上
B.ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会抑制自由基的产生
C.一般情况下，线粒体DNA发生突变的概率高于细胞核DNA
D.功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，避免在细胞内堆积
√
氧接受电子传递链传递的电子并与H＋结合生成水，这是有氧呼吸第三阶段的生理过程，该场所是线粒体内膜，A正确；
根据自由基学说，ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会促进自由基的产生，B错误；
线粒体DNA是裸露的，不与蛋白质结合，发生突变的概率高于细胞核中的双链DNA，C正确；
功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，形成自噬小泡被溶酶体包裹进而降解，避免在细胞内堆积，D正确。
A.图示过程是有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分储存在ATP中
B.有氧呼吸过程在线粒体的内膜产生H2O
C.ATP合成酶体现了蛋白质具有运输功能和催化功能
D.图中的NADH来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段
3.(2024·黔西高三一模)糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。如图为细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是
√
图示过程NADH被O2氧化，表
示有氧呼吸的第三阶段，该阶
段释放的能量大部分以热能的
形成散失，少部分储存在ATP中，
A错误；
在有氧呼吸第三阶段，[H]与氧气结合生成水，该阶段发生在线粒体的内膜，B正确；
ATP合成酶既可催化ATP的生成，又可协助H＋运输，体现了蛋白质具有运输功能和催化功能，C正确；
有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，图中的NADH([H])来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，D正确。
4.如图是某动物细胞内葡萄糖氧化分解的过程，下列相关叙述错误的是
A.丙酮酸在线粒体内通过三羧酸循环产生
全部的CO2
B.糖酵解过程中会有少量的ATP和[H]生成
C.丙酮酸转变成乳酸和丙酮酸变为酒精的
过程存在差异
D.糖酵解和三羧酸循环产生的[H]经过电子传递链途径生成水
√
结合图示可知，丙酮酸在线粒体内通
过三羧酸循环产生的CO2占有氧呼吸
的一部分，还有一部分CO2是在丙酮
酸转变成乙酰辅酶A的过程中释放出
来的，A错误；
糖酵解过程发生在细胞质基质中，该过程中会有少量的ATP和[H]生成，B正确；
丙酮酸转变成乳酸和丙酮酸变为酒精的过程存在差异，如产物不同，需要的酶种类有差异，C正确；
糖酵解和三羧酸循环产生的[H]经过电子传递链途径生成水，同时产生大量的ATP，D正确。
5.(2024·重庆高三模拟)化学渗透学说认为，在线粒体内膜上存在电子传递链，在电子传递过程中，H＋转运至线粒体内、外膜之间的膜间隙中，形成H＋梯度。H＋顺浓度梯度沿ATP合成酶的质子通道进入线粒体基质，驱动ADP和Pi合成ATP，有关过程如图所示。下列相关叙述错误的是
A.图示过程是有氧呼吸的第三阶段
B.硝化细菌能进行有氧呼吸，推测
其细胞膜上可能存在电子传递链
C.电子在传递过程中有能量的转化
D.H＋从线粒体基质进入膜间隙属于被动运输
√
图示过程发生在线粒体内膜上，
包括水的生成、ATP的生成等
过程，属于有氧呼吸第三阶段，
A正确；
硝化细菌没有线粒体，其能进行有氧呼吸，电子传递链发生在膜结构上，推测它的细胞膜上可能存在电子传递链，B正确；
H＋通过蛋白质复合体逆浓度运输需要消耗能量，说明电子在传递过程中有能量的转化，C正确；
H＋通过ATP合成酶进入线粒体基质，是顺浓度梯度，属于协助扩散，D错误。
6.有氧呼吸第三阶段是由一系列的氢和电子的载体按一定的顺序排列组成的连续反应体系。下列有关叙述不正确的是
A.图中的ATP合成酶也可分布在叶绿体的
类囊体薄膜上
B.NADH作为唯一电子供体，释放的电子
最终传递给氧并生成水
C.电子在传递过程中，释放的能量将H＋从
线粒体基质泵到膜间隙，形成浓度梯度
D.图中电子传递过程与ATP合成过程偶联，利用H＋浓度梯度驱动合成ATP
√
光合作用的光反应阶段也能合成ATP，场所是类囊体薄膜，故图中的ATP合成酶也可分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A正确；
NADH和FADH2都可作为电子供体，释放的电子最终传递给氧并生成水，B错误。
7.(2024·潍坊高三期中)蛋白Cytc是位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的多肽。正常情况下，外源性Cytc是无法进入细胞的。在缺氧时，细胞膜的通透性增加，外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，促进H2O的生成，其过程如图所示。下列说法错误的是
A.Cytc可降低线粒体内[H]的含量
B.图中驱动ATP合成的能量来自H＋的电化学势能
C.外源性Cytc可降低线粒体内膜外正内负的电位差
D.外源性Cytc在临床上可用于组织细胞缺氧急救的
辅助治疗
√
在缺氧时，细胞膜的通透性增加，外源性
Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，
将H＋泵出线粒体至膜间隙，促进H2O的
生成，可知Cytc促进线粒体内的[H]生成
H2O，进而降低线粒体内[H]的含量，A正确；
高浓度H＋通过线粒体内膜上的ATP合成酶进入线粒体基质时，驱动ADP和Pi合成ATP，所以驱动ATP合成的能量来自H＋的电化学势能，B正确；
外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子
传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，所以外
源性Cytc可升高线粒体内膜外正内负的电
位差，C错误；
补充外源性Cytc可提高氧的利用率，故在
临床上可用于组织细胞缺氧急救的辅助治疗，D正确。
8.(2024·天津南开区高三模拟)如图为线粒体局部放大示意图，内膜上多个各不相同的电子传递复合物在依次传递电子的同时将质子排出线粒体基质，ATP合成酶能催化ATP的合成。下列叙述正确的是
A.图示过程体现的是有氧呼吸第二、三阶段，
分别发生于线粒体基质和内膜上
B.线粒体内外膜间隙的pH高于线粒体基质
C.还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质和线粒体基质
中均能产生
D.图示过程发生了一系列的能量转换，NADH中的化学能多数转换为ATP中的
化学能
√
图示过程体现的是有氧呼吸第三阶段，
发生在线粒体内膜上，A错误；
由图可知，NADH将有机物降解得到
的高能电子传递给质子泵，后者利用
这一能量将H＋泵到线粒体内外膜间
隙，线粒体内外膜间隙的pH低于线粒体基质，B错误；
有氧呼吸第一阶段、第二阶段都有还原型辅酶Ⅰ生成，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，C正确；
NADH将有机物降解得到的高能电子
传递给质子泵，后者利用这一能量将
H＋泵到线粒体内外膜间隙，实现了由
有机物中的化学能到电能的转化，H＋
通过特殊的结构回流至线粒体基质，
同时驱动ATP合成，实现了电能到ATP中的化学能的转化，但NADH中的化学能少数转换为ATP中的化学能，多数以热能的形式散失了，D错误。
9.(2024·福州高三模拟)有的植物存在“开花生热”现象，即花细胞通过交替氧化酶(AOX)参与的交替呼吸途径产生大量热量，使花的温度显著高于环境温度，促使花挥发出特定的气味，而该过程中产生的ATP很少。在有氧呼吸的主呼吸链中，电子传递产生的能量用于建立膜两侧的H＋浓度差，H＋浓度差推动ATP合成酶产生ATP的同时释放部分热能。下列叙述错误的是
A.AOX和ATP合成酶分布在线粒体内膜上
B.破坏AOX不利于植物适应低温环境
C.H＋通过ATP合成酶的跨膜运输方式为
主动运输
D.“开花生热”有利于寒冷地区的植物吸引动物传粉
√
由题图可知，AOX和ATP合成
酶参与有氧呼吸的第三阶段，
分布在线粒体内膜上，A正确；
破坏AOX会减少植物热能的产
生，不利于植物适应低温环境，B正确；
H＋通过ATP合成酶的跨膜运输顺浓度梯度，属于协助扩散，C错误；
“开花生热”这一现象使花的温度显著高于环境温度，促使花挥发出特定的气味，有利于寒冷地区的植物吸引动物传粉，D正确。
10.(2024·青岛高三期末)一些植物组织，在存在细胞色素氧化酶COX(复合体Ⅳ，位于线粒体内膜上)抑制剂(如氰化物)时细胞呼吸仍然进行，这时的细胞呼吸称为抗氰呼吸。抗氰呼吸与交替氧化酶(AOX)密切相关，其作用机理如图所示。由于这一电子传递路径较短，该过程产生的ATP较少，产生的热量更多。不能进行抗氰呼吸的植物缺乏AOX。研究发现，某些天南星科植物在早春开花时，环境温度较低，其花序中含有大量的AOX。下列说法错误的是
A.有氧呼吸过程中，CO2、H2O的产生分别发生在第二、三阶段
B.细胞色素氧化酶和交替氧化酶均能催化O2与NADH的结合
C.抗氰呼吸途径可以帮助某些组织获得足够多的热量
D.抗氰呼吸时有机物氧化分解不彻底，生成的ATP较少
√
有氧呼吸过程中，CO2、H2O的产生分别
发生在第二、三阶段，其场所分别是线粒
体基质和线粒体内膜，A正确；
细胞色素氧化酶和交替氧化酶均参与细胞
呼吸的第三阶段，都能催化O2与NADH结合生成水，B正确；
抗氰呼吸过程中电子传递路径较短，该过程产生的ATP较少，因而产生的热量更多，因此抗氰呼吸途径可以帮助某些组织获得足够多的热量，C正确；
抗氰呼吸时有机物氧化分解是彻底的，只不过由于这一电子传递路径变短而生成的ATP较少，进而可以释放更多的热量，D错误。
11.线粒体呼吸链主要由线粒体呼吸链酶组成，由于线粒体中需要经呼吸链氧化和电子传递的主要是NADH和FADH2，所以可将呼吸链分为NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链，如图是这两条呼吸链相关路径。据图判断，以下说法不正确的是
A.线粒体内膜向内折叠形成嵴，为细胞色
素还原酶、细胞色素氧化酶等酶的附着
提供了场所
B.NADH在有氧呼吸的前两个阶段产生，
在第三阶段消耗
C.呼吸作用产生的NADH和光合作用产生的NADPH都可用于还原O2
D.辅酶Q参与细胞的有氧呼吸过程，与ATP的形成关系密切
√
线粒体内膜向内折叠形成嵴，增大了
膜的表面积，为细胞色素还原酶、细
胞色素氧化酶等酶的附着提供了场所，
A正确；
细胞有氧呼吸第一阶段和第二阶段产
生[H]，第三阶段[H]在线粒体内膜上
与氧气反应生成水，B正确；
光合作用产生的NADPH用于光合作用的暗反应，不能用于还原氧气，C错误；
由图可知，辅酶Q参与NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链的关键环节，没有辅酶Q则线粒体这两条呼吸链不能彻底完成，会影响ATP的形成，D正确。
12.呼吸作用过程中，在线粒体的内膜上NADH(即[H])将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H＋泵到线粒体基质外，使膜间隙中H＋浓度增加，大部分H＋通过结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP的合成，主要过程如图所示。下列有关叙述错误的是
A.H＋通过被动运输由膜间隙向线粒体基质
运输
B.图中①是具有ATP合成酶活性的通道蛋白
C.乳酸菌可发生上述过程
D.该过程中能量转化过程：有机物中稳定化学能→电能→ATP中活跃化学能
√
由题意可知，线粒体内外膜间隙中H＋
浓度提高，因此H＋由膜间隙向线粒体
基质的跨膜运输是由高浓度向低浓度一
侧运输，并且需要借助载体①，因此属
于协助扩散，A正确；
结构①能够驱动ATP合成，因此是一种具有ATP合成酶活性的通道(载体)蛋白，B正确；
乳酸菌属于原核生物，原核细胞中没有线粒体，不可能发生上述过程，C错误；
在线粒体的内膜上NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，质子泵利用高能电子将H＋泵到线粒体基质外，大部分H＋通过结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP的合成，上述过程中的能量转化过程：有机物中稳定化学能→电能→ATP中活跃化学能，D正确。第5练　植物增产的措施 (热点聚焦)
1．间作：指在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。采用间作增加单位土地的有效光合面积、提高光能利用率、降低作物之间的竞争、提高土地资源利用率。
2．套种：指在前季作物生长后期的株、行或畦间播种或栽植后季作物的一种种植方式。采用套种可充分利用空间、延长后季作物的生长期、增加光能利用率。
3．轮作：指在同一块田地上，有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物或复种组合的一种种植方式。轮作可均衡利用养分、调节土壤肥力、防治病虫害。
4．混种：指在同一块地同时混播几种作物，如胡萝卜与小白菜混播，小白菜出土快而胡萝卜出土较慢，小白菜可起遮阴作用，使胡萝卜苗生长良好。
5．补光增温：依照植物生长的自然规律，根据植物利用太阳光进行光合作用的原理，使用灯光代替太阳光来提供给温室植物生长发育所需光源，并通过一定的技术手段来适当增加温室内的温度，提高作物的产量。
6．农业病虫害防治：可以使用农业防治的方法，种植作物时轮作，提前对土壤消毒杀菌，使用腐熟有机肥，栽培时科学管理；也可以使用物理防治，比如日光曝晒、黑光灯诱杀、建造障壁、高压等；还可以使用生物防治，主要有捕食性生物、寄生性生物、病原微生物；或可以使用化学防治，选择农药来喷雾或浇灌，效果较好。
7．育种：可通过杂交育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等育种方式，改变植物的遗传特性，来达到增产的目的。
8．其他措施：可通过摘心、打顶、整形、中耕松土、合理灌溉、合理施肥、通风、增施农家肥等措施来提高农作物产量。
(每题5分，共20分)
1．(2023·新课标，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
2．(2023·湖北，1)栽培稻甲产量高、品质好，但每年只能收获一次。野生稻乙种植一次可连续收获多年，但产量低。中国科学家利用栽培稻甲和野生稻乙杂交，培育出兼具两者优点的品系丙，为全球作物育种提供了中国智慧。下列叙述错误的是：
A．该成果体现了生物多样性的间接价值
B．利用体细胞杂交技术也可培育出品系丙
C．该育种技术为全球农业发展提供了新思路
D．品系丙的成功培育提示我们要注重野生种质资源的保护
3．(2022·山东，11)某地长期稳定运行稻田养鸭模式，运行过程中不投放鸭饲料，鸭取食水稻老黄叶、害虫和杂草等，鸭粪可作为有机肥料还田。该稻田的水稻产量显著高于普通稻田，且养鸭还会产生额外的经济效益。若该稻田与普通稻田的秸秆均还田且其他影响因素相同，下列说法正确的是：
A．与普通稻田相比，该稻田需要施加更多的肥料
B．与普通稻田相比，该稻田需要使用更多的农药
C．该稻田与普通稻田的群落空间结构完全相同
D．该稻田比普通稻田的能量的利用率低
4．(2021·辽宁，2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是：
A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
(每题5分，共60分)
1．(2024·福州高三期中)在长期的农业生产和生活实践中，劳动人民积累了丰富的田间管理经验和生活经验，如间作(同一生长期内，在同一块田地上间隔种植两种作物)、套种(一年内在同一块田地上先后种植两种作物)和轮作(在不同年份将不同作物按一定顺序轮流种植于同一块田地上)等，通过这些农业管理方式，可以有效地利用土地资源，提高农作物的产量和品质。下列相关叙述错误的是：
A．农业上采用轮作的方式可提高土壤中养分的利用率，减少病虫害
B．间作、套种都是利用不同作物之间的互补效应来提高光能的利用率
C．“玉米带大豆，十年九不漏”描述的是不同作物通过间作、套种增加产量
D．合理轮作、合理密植分别通过增加作物密度和调整种植顺序来提高产量
2．(2024·长沙高三三模)我国农业古书中记载了“凡耕之本，在于趣时和土，务粪泽，早锄早获”“区种麦，区大小如上农夫区。禾收，区种”“又种薤十根，令周回瓮，居瓜子外。至五月瓜熟，薤可拔卖之，与瓜相避。又可种小豆于瓜中”等，其中提到了及时翻土、施肥浇水、轮作、间作等农业生产经验。下列有关说法错误的是：
A．疏松土壤有利于农作物根系对无机盐的吸收和土壤微生物的繁殖
B．施加粪肥后农作物长得好是因为吸收了粪肥有机物中的能量和无机盐
C．及时锄草能够减小杂草和农作物的种间竞争，但是一定程度上会降低生态系统的稳定性
D．间作能从增大光照面积等方面提高光能的利用率
3．(2024·重庆九龙坡区高三二模)间作是指在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。套种是指在前季作物生长后期，行间播种或移栽后季作物的种植方式。间作套种是运用群落的空间结构原理，以充分利用空间和资源为目的而发展起来的一种农业生产模式，也称为立体农业。下列有关间作套种的叙述错误的是：
A．可提高土地利用率，充分利用空间、光照、水分等资源
B．有利于改善土壤矿质元素的消耗，增加土壤养分
C．可以增加物种丰富度，优化农田生物群落的结构
D．可以减少病虫害，增强生态系统恢复力稳定性
4．(2024·连云港高三一模)某生态园利用间作和套种措施提高农作物产量。间作是在同一生长期内，分行相间种植两种作物，套种是在前一季作物生长后期在其行间种植后一季作物。下列相关叙述错误的是：
A．利用阳生和阴生植物进行间作时应注意高矮搭配，提高光能利用率
B．调查生态园土壤中小动物类群的丰富度常采用标记重捕法
C．进行套种的两种作物共同生长期短，可充分利用空间和时间资源
D．与传统农业相比，生态农业更能实现资源的多层次、循环利用
5．为加快“乡村振兴”的步伐，某村推广了“稻菇轮作”栽培模式。该模式是指在种植一季水稻后，在水稻田上种植食用菌，将已出菇的菌棒作为肥料还田，具体过程如图所示。下列相关叙述正确的是：
A．水稻田中种植的水稻、食用菌是该生态系统中的生产者
B．稻田中水稻的高低个体差异体现了群落的垂直分层现象
C．依据生态工程中的循环原理，菌棒还田可减少化肥的使用
D．水稻、食用菌轮换种植会使土壤肥力下降
6．(2024·潮州高三期中)依据生物学原理判断，下列相关措施的叙述，错误的是：
A．中耕松土和适时排水措施，可促进作物根系呼吸作用，利于作物生长
B．常采取降低温度和氧气含量、保持一定湿度等措施来储藏粮食
C．合理密植和施用农家肥，都可以提高粮食产量
D．大豆和玉米的间作，可以提高光照、水肥等资源的利用率，还能提高作物的抗性和产量
7．我国早在公元13世纪末的《农桑辑要》中已有棉花打顶和打旁心的记载；在1765年的《御题棉花图》中描绘有“摘尖”专题的图示，此后逐步发展为成套的棉花整枝技术。下列相关叙述错误的是：
A．“打顶”的原理是去除棉花的顶端优势，提高其结果数
B．“打旁心”是摘除侧枝顶部的芽，不利于侧枝上的分枝生长
C．顶端优势体现了生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用
D．棉花整枝可抑制营养器官过度生长，有利于提高棉花产量
8．“唤醒沉睡的种子，调控幼苗的生长，引来繁花缀满枝，瓜熟蒂落也有时。”徜徉小诗意境，思考科学问题。下列相关叙述错误的是：
A．“唤醒沉睡的种子”与赤霉素促进种子萌发的作用有关
B．生长素仅通过促进细胞伸长生长和细胞核分裂调控“幼苗的生长”
C．果农适时修剪果树以促进侧枝发育，有助于果树“繁花缀满枝”
D．“瓜熟蒂落也有时”主要与乙烯、脱落酸两种植物激素有关
9．(2024·石家庄高三模拟)药用植物白术生长期需进行多次摘心，以促进根茎的生长，提高其产量。青鲜素(MH)是一种植物生长抑制剂，主要通过代替尿嘧啶的位置来阻止正常代谢，达到化学摘心的目的。为研究不同MH浓度对增产和植株药害的影响，采用白术的昌化和天目山两种品种进行实验，其中CK为对照组，A～E分别为喷施不同浓度(稀释倍数逐渐增加)的MH实验组，获得如表数据。下列叙述正确的是：
MH浓度 昌化 天目山
单株根茎重/g 药害情况 产量/(kg/亩) 单株根茎重/g 药害情况 产量/(kg/亩)
CK 33.5 234.5 43.7 295.6
A 56.7 ＋＋＋ 270.9 59.6 ＋＋＋ 288.7
B 75.3 ＋＋ 448.3 70.2 ＋＋ 425.8
C 98.6 ＋ 614.3 89.4 ＋ 565.5
D 94.5 ＋ 595.7 92.5 ＋ 596.9
E 79.7 ＋ 513.3 75.3 ＋ 490.4
注：“＋”表示药害，“＋”越多表示药害越严重。
A．MH通过干扰植物细胞内基因的转录过程，进而达到化学摘心的目的
B．数据显示，随稀释倍数增加MH对植物生长的影响表现为先促进后抑制的特性
C．结果表明，上述MH浓度只对昌化白术品种的单株根茎重和产量均具有促进作用
D．据表可知，可选C组浓度作为昌化和天目山两个白术品种的最佳施用浓度
10．长期使用化肥，容易造成土壤板结，影响植物生长，除此之外，化肥肥效期短而猛，容易造成养分流失，污染环境。因此提倡使用经无害化处理的农家肥。下列说法错误的是：
A．长期使用化肥，会影响植物根系生长和对营养物质的吸收
B．施用农家肥可为农作物提供CO2和能量，增加作物产量
C．化肥中含有大量N、P，随灌溉水进入水域后，可能引起藻类疯长
D．施用农家肥能够改变土壤微生物的种类和密度状况
11．种植火龙果植株时，一般会进行夜间补光照射，不仅可以缩短它的生长周期，还能促使其提前开花，提高果实的品质和产量。下列分析错误的是：
A．光敏色素吸收的光能可用于合成糖类
B．环境因素可能影响开花相关基因的表达
C．补充光源可以选择白光、蓝紫光或红光
D．施用植物生长调节剂也可使其提前开花
12．下列关于提高大棚蔬菜产量的措施，正确的是：
A．用蓝紫色薄膜建成的温室大棚光合作用效率高于无色透明薄膜建成的大棚
B．白天与夜间适当提高温度，有利于增加大棚蔬菜的产量
C．施加有机肥有利于蔬菜吸收有机物增加产量
D．适当进行灌溉可以缓解作物的光合午休程度
答案精析
真题演练
1．A　[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，措施④光周期处理反映了昼夜长短与作物开花的关系，A合理；措施③风干储藏可以减少种子中自由水含量，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，措施⑤合理密植的主要目的是提高能量利用率，促进光合作用，B不合理；措施②春化处理是为了促进花芽形成，措施⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C不合理；措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，措施④光周期处理的目的是促进或抑制植物开花，D不合理。]
2．A　[生物多样性的直接价值体现在食用、药用、文学艺术创作等，间接价值体现在调节生态系统的功能上，培育新品系不属于间接价值，A错误。]
3．A　[该稻田生态系统的营养结构更复杂，其水稻产量还显著高于普通稻田，而运行过程中不投放鸭饲料，因此与普通稻田相比，该稻田需要施加更多的肥料，A正确；鸭取食水稻老黄叶、害虫和杂草等，可以减少农药的使用，B错误；该稻田增加了鸭子使得群落的物种组成不同，因此该稻田与普通稻田的群落空间结构不完全相同，C错误；与普通稻田相比，该稻田的能量利用率更高，D错误。]
4．B　[不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度，A正确；为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误；适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使其少分解有机物，故合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确；适时通风可提高生产系统内的CO2浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。]
模拟预测
1．D　[间作、套种都是利用不同作物之间的互补效应来提高农作物的产量，如大豆与玉米间作，大豆可以通过其根部根瘤菌固氮为玉米提供氮元素，玉米高而大豆矮，两者间作可提高光能的利用率，B正确；合理轮作通过调整作物的种植顺序，可充分利用全年的光照和土壤中各种营养成分，而合理密植可增加光能利用率，以提高产量，D错误。]
2．B　[粪肥的主要成分是有机物，有机物被土壤微生物分解后产生无机盐、二氧化碳和水，无机盐和二氧化碳等能被植物吸收利用，但植物不能直接吸收有机物，更不能利用有机物中的能量，B错误。]
3．D　[间作套种可以使生态系统的营养结构变复杂，减少病虫害，增强生态系统的抵抗力稳定性，D错误。]
4．B　[调查生态园土壤中小动物类群的丰富度常采用取样器取样法，B错误。]
5．C　[食用菌是该生态系统中的分解者，A错误；稻田中的水稻高低个体差异为同一物种之间的差异，不属于群落的结构，B错误；依据生态工程的循环原理，菌棒可以肥田，减少化肥的投入量，降低成本，C正确；该模式是指在种植一季水稻后，在水稻田上种植食用菌，将已出菇的菌棒作为肥料还田，因此水稻、食用菌轮换种植不会使土壤肥力下降，D错误。]
6．B　[粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存，B错误。]
7．B　[“打旁心”是摘除侧枝顶部的芽，可以解除侧枝顶部的芽对侧枝上的分枝生长的抑制作用，利于侧枝上的分枝生长，B错误。]
8．B　[在植物体内，生长素在细胞水平上起着促进细胞伸长生长、促进细胞核分裂、诱导细胞分化等作用；在器官水平上则影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和果实发育等，B错误。]
9．A　[由题意“青鲜素(MH)是一种植物生长抑制剂，主要通过代替尿嘧啶的位置来阻止正常代谢”可知，MH通过干扰植物细胞内基因的转录过程，进而达到化学摘心的目的，A正确；根据表格所给数据，对于昌化品种而言：实验组A～E的MH稀释倍数对应的单株根茎重和产量均高于CK组；对于天目山品种而言：只有A组对应的MH稀释倍数中产量略小于CK组(对于实验数据来说，合理范围内的波动)，其余实验组B～E的MH稀释倍数对应的单株根茎重和产量以及A组的单株根茎重均高于CK组，得出表格中MH浓度对天目山这一品种的单株根茎重和产量具有促进作用，B、C错误；分析并比较表格数据可知，对于昌化品种而言，可选C组浓度作为最佳施用浓度(综合考虑单株根茎重、药害情况、产量)，而对天目山品种而言，可选D组浓度作为最佳施用浓度，D错误。]
10．B　[农家肥被分解者分解后可为农作物提供无机盐和CO2，但不能为农作物提供能量，B错误。]
11．A　[光敏色素用于接收光信号，进而对植物的生长发育作出调节，而用于合成糖类的光能是通过叶绿体中的光合色素吸收实现的，A错误。]
12．D　[透明膜可以透过所有可见光，蓝紫色膜只能透过蓝紫光，故无色透明薄膜建成的温室大棚光合作用效率高于蓝紫色薄膜的，A错误；白天适当提高温度，有利于光合作用的进行，夜晚适当降低温度，有利于降低呼吸速率，从而增加大棚蔬菜产量，B错误；有机物不能被蔬菜吸收，C错误；光合午休是中午光照过强，温度过高，蒸腾作用过于旺盛，部分气孔关闭导致CO2供应不足引起的，故适时进行灌溉可以缓解作物的光合午休程度，D正确。](共33张PPT)
专题二　
第5练
植物增产的措施
1.间作：指在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。采用间作增加单位土地的有效光合面积、提高光能利用率、降低作物之间的竞争、提高土地资源利用率。
2.套种：指在前季作物生长后期的株、行或畦间播种或栽植后季作物的一种种植方式。采用套种可充分利用空间、延长后季作物的生长期、增加光能利用率。
3.轮作：指在同一块田地上，有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物或复种组合的一种种植方式。轮作可均衡利用养分、调节土壤肥力、防治病虫害。
4.混种：指在同一块地同时混播几种作物，如胡萝卜与小白菜混播，小白菜出土快而胡萝卜出土较慢，小白菜可起遮阴作用，使胡萝卜苗生长良好。
5.补光增温：依照植物生长的自然规律，根据植物利用太阳光进行光合作用的原理，使用灯光代替太阳光来提供给温室植物生长发育所需光源，并通过一定的技术手段来适当增加温室内的温度，提高作物的产量。
6.农业病虫害防治：可以使用农业防治的方法，种植作物时轮作，提前对土壤消毒杀菌，使用腐熟有机肥，栽培时科学管理；也可以使用物理防治，比如日光曝晒、黑光灯诱杀、建造障壁、高压等；还可以使用生物防治，主要有捕食性生物、寄生性生物、病原微生物；或可以使用化学防治，选择农药来喷雾或浇灌，效果较好。
7.育种：可通过杂交育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等育种方式，改变植物的遗传特性，来达到增产的目的。
8.其他措施：可通过摘心、打顶、整形、中耕松土、合理灌溉、合理施肥、通风、增施农家肥等措施来提高农作物产量。
1.(2023·新课标，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
真题演练
PART ONE
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
√
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，措施④光周期处理反映了昼夜长短与作物开花的关系，A合理；
措施③风干储藏可以减少种子中自由水含量，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，措施⑤合理密植的主要目的是提高能量利用率，促进光合作用，B不合理；
措施②春化处理是为了促进花芽形成，措施⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C不合理；
措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，措施④光周期处理的目的是促进或抑制植物开花，D不合理。
2.(2023·湖北，1)栽培稻甲产量高、品质好，但每年只能收获一次。野生稻乙种植一次可连续收获多年，但产量低。中国科学家利用栽培稻甲和野生稻乙杂交，培育出兼具两者优点的品系丙，为全球作物育种提供了中国智慧。下列叙述错误的是
A.该成果体现了生物多样性的间接价值
B.利用体细胞杂交技术也可培育出品系丙
C.该育种技术为全球农业发展提供了新思路
D.品系丙的成功培育提示我们要注重野生种质资源的保护
√
生物多样性的直接价值体现在食用、药用、文学艺术创作等，间接价值体现在调节生态系统的功能上，培育新品系不属于间接价值，A错误。
3.(2022·山东，11)某地长期稳定运行稻田养鸭模式，运行过程中不投放鸭饲料，鸭取食水稻老黄叶、害虫和杂草等，鸭粪可作为有机肥料还田。该稻田的水稻产量显著高于普通稻田，且养鸭还会产生额外的经济效益。若该稻田与普通稻田的秸秆均还田且其他影响因素相同，下列说法正确的是
A.与普通稻田相比，该稻田需要施加更多的肥料
B.与普通稻田相比，该稻田需要使用更多的农药
C.该稻田与普通稻田的群落空间结构完全相同
D.该稻田比普通稻田的能量的利用率低
√
该稻田生态系统的营养结构更复杂，其水稻产量还显著高于普通稻田，而运行过程中不投放鸭饲料，因此与普通稻田相比，该稻田需要施加更多的肥料，A正确；
鸭取食水稻老黄叶、害虫和杂草等，可以减少农药的使用，B错误；
该稻田增加了鸭子使得群落的物种组成不同，因此该稻田与普通稻田的群落空间结构不完全相同，C错误；
与普通稻田相比，该稻田的能量利用率更高，D错误。
4.(2021·辽宁，2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是
A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
√
不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度，A正确；
为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误；
适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使其少分解有机物，故合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确；
适时通风可提高生产系统内的CO2浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。
1.(2024·福州高三期中)在长期的农业生产和生活实践中，劳动人民积累了丰富的田间管理经验和生活经验，如间作(同一生长期内，在同一块田地上间隔种植两种作物)、套种(一年内在同一块田地上先后种植两种作物)和轮作(在不同年份将不同作物按一定顺序轮流种植于同一块田地上)等，通过这些农业管理方式，可以有效地利用土地资源，提高农作物的产量和品质。下列相关叙述错误的是
A.农业上采用轮作的方式可提高土壤中养分的利用率，减少病虫害
B.间作、套种都是利用不同作物之间的互补效应来提高光能的利用率
C.“玉米带大豆，十年九不漏”描述的是不同作物通过间作、套种增加产量
D.合理轮作、合理密植分别通过增加作物密度和调整种植顺序来提高产量
√
模拟预测
PART TWO
间作、套种都是利用不同作物之间的互补效应来提高农作物的产量，如大豆与玉米间作，大豆可以通过其根部根瘤菌固氮为玉米提供氮元素，玉米高而大豆矮，两者间作可提高光能的利用率，B正确；
合理轮作通过调整作物的种植顺序，可充分利用全年的光照和土壤中各种营养成分，而合理密植可增加光能利用率，以提高产量，D错误。
2.(2024·长沙高三三模)我国农业古书中记载了“凡耕之本，在于趣时和土，务粪泽，早锄早获”“区种麦，区大小如上农夫区。禾收，区种”“又种薤十根，令周回瓮，居瓜子外。至五月瓜熟，薤可拔卖之，与瓜相避。又可种小豆于瓜中”等，其中提到了及时翻土、施肥浇水、轮作、间作等农业生产经验。下列有关说法错误的是
A.疏松土壤有利于农作物根系对无机盐的吸收和土壤微生物的繁殖
B.施加粪肥后农作物长得好是因为吸收了粪肥有机物中的能量和无机盐
C.及时锄草能够减小杂草和农作物的种间竞争，但是一定程度上会降低
生态系统的稳定性
D.间作能从增大光照面积等方面提高光能的利用率
√
粪肥的主要成分是有机物，有机物被土壤微生物分解后产生无机盐、二氧化碳和水，无机盐和二氧化碳等能被植物吸收利用，但植物不能直接吸收有机物，更不能利用有机物中的能量，B错误。
3.(2024·重庆九龙坡区高三二模)间作是指在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。套种是指在前季作物生长后期，行间播种或移栽后季作物的种植方式。间作套种是运用群落的空间结构原理，以充分利用空间和资源为目的而发展起来的一种农业生产模式，也称为立体农业。下列有关间作套种的叙述错误的是
A.可提高土地利用率，充分利用空间、光照、水分等资源
B.有利于改善土壤矿质元素的消耗，增加土壤养分
C.可以增加物种丰富度，优化农田生物群落的结构
D.可以减少病虫害，增强生态系统恢复力稳定性
√
间作套种可以使生态系统的营养结构变复杂，减少病虫害，增强生态系统的抵抗力稳定性，D错误。
4.(2024·连云港高三一模)某生态园利用间作和套种措施提高农作物产量。间作是在同一生长期内，分行相间种植两种作物，套种是在前一季作物生长后期在其行间种植后一季作物。下列相关叙述错误的是
A.利用阳生和阴生植物进行间作时应注意高矮搭配，提高光能利用率
B.调查生态园土壤中小动物类群的丰富度常采用标记重捕法
C.进行套种的两种作物共同生长期短，可充分利用空间和时间资源
D.与传统农业相比，生态农业更能实现资源的多层次、循环利用
√
调查生态园土壤中小动物类群的丰富度常采用取样器取样法，B错误。
5.为加快“乡村振兴”的步伐，某村推广了“稻菇轮作”栽培模式。该模式是指在种植一季水稻后，在水稻田上种植食用菌，将已出菇的菌棒作为肥料还田，具体过程如图所示。下列相关叙述正确的是
A.水稻田中种植的水稻、食用菌是该生态系统中的生
产者
B.稻田中水稻的高低个体差异体现了群落的垂直分层
现象
C.依据生态工程中的循环原理，菌棒还田可减少化肥
的使用
D.水稻、食用菌轮换种植会使土壤肥力下降
√
食用菌是该生态系统中的分解者，A错误；
稻田中的水稻高低个体差异为同一物种之间的差异，
不属于群落的结构，B错误；
依据生态工程的循环原理，菌棒可以肥田，减少化
肥的投入量，降低成本，C正确；
该模式是指在种植一季水稻后，在水稻田上种植食用菌，将已出菇的菌棒作为肥料还田，因此水稻、食用菌轮换种植不会使土壤肥力下降，D错误。
6.(2024·潮州高三期中)依据生物学原理判断，下列相关措施的叙述，错误的是
A.中耕松土和适时排水措施，可促进作物根系呼吸作用，利于作物生长
B.常采取降低温度和氧气含量、保持一定湿度等措施来储藏粮食
C.合理密植和施用农家肥，都可以提高粮食产量
D.大豆和玉米的间作，可以提高光照、水肥等资源的利用率，还能提高
作物的抗性和产量
√
粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存，B错误。
7.我国早在公元13世纪末的《农桑辑要》中已有棉花打顶和打旁心的记载；在1765年的《御题棉花图》中描绘有“摘尖”专题的图示，此后逐步发展为成套的棉花整枝技术。下列相关叙述错误的是
A.“打顶”的原理是去除棉花的顶端优势，提高其结果数
B.“打旁心”是摘除侧枝顶部的芽，不利于侧枝上的分枝生长
C.顶端优势体现了生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的作用
D.棉花整枝可抑制营养器官过度生长，有利于提高棉花产量
√
“打旁心”是摘除侧枝顶部的芽，可以解除侧枝顶部的芽对侧枝上的分枝生长的抑制作用，利于侧枝上的分枝生长，B错误。
8.“唤醒沉睡的种子，调控幼苗的生长，引来繁花缀满枝，瓜熟蒂落也有时。”徜徉小诗意境，思考科学问题。下列相关叙述错误的是
A.“唤醒沉睡的种子”与赤霉素促进种子萌发的作用有关
B.生长素仅通过促进细胞伸长生长和细胞核分裂调控“幼苗的生长”
C.果农适时修剪果树以促进侧枝发育，有助于果树“繁花缀满枝”
D.“瓜熟蒂落也有时”主要与乙烯、脱落酸两种植物激素有关
√
在植物体内，生长素在细胞水平上起着促进细胞伸长生长、促进细胞核分裂、诱导细胞分化等作用；在器官水平上则影响器官的生长、发育，如促进侧根和不定根发生，影响花、叶和果实发育等，B错误。
9.(2024·石家庄高三模拟)药用植物白术生长期需进行多次摘心，以促进根茎的生长，提高其产量。青鲜素(MH)是一种植物生长抑制剂，主要通过代替尿嘧啶的位置来阻止正常代谢，达到化学摘心的目的。为研究不同MH浓度对增产和植株药害的影响，采用白术的昌化和天目山两种品种进行实验，其中CK为对照组，A～E分别为喷施不同浓度(稀释倍数逐渐增加)的MH实验组，获得如表数据。下列叙述正确的是
MH浓度 昌化 天目山
单株根茎重/g 药害情况 产量/(kg/亩) 单株根茎重/g 药害情况 产量/(kg/亩)
CK 33.5 234.5 43.7 295.6
A 56.7 ＋＋＋ 270.9 59.6 ＋＋＋ 288.7
B 75.3 ＋＋ 448.3 70.2 ＋＋ 425.8
C 98.6 ＋ 614.3 89.4 ＋ 565.5
D 94.5 ＋ 595.7 92.5 ＋ 596.9
E 79.7 ＋ 513.3 75.3 ＋ 490.4
注：“＋”表示药害，“＋”越多表示药害越严重。
A.MH通过干扰植物细胞内基因的转录过程，进而达到化学摘心的目的
B.数据显示，随稀释倍数增加MH对植物生长的影响表现为先促进后抑制
的特性
C.结果表明，上述MH浓度只对昌化白术品种的单株根茎重和产量均具有
促进作用
D.据表可知，可选C组浓度作为昌化和天目山两个白术品种的最佳施用
浓度
√
由题意“青鲜素(MH)是一种植物生长抑制剂，主要通过代替尿嘧啶的位置来阻止正常代谢”可知，MH通过干扰植物细胞内基因的转录过程，进而达到化学摘心的目的，A正确；
根据表格所给数据，对于昌化品种而言：实验组A～E的MH稀释倍数对应的单株根茎重和产量均高于CK组；对于天目山品种而言：只有A组对应的MH稀释倍数中产量略小于CK组(对于实验数据来说，合理范围内的波动)，其余实验组B～E的MH稀释倍数对应的单株根茎重和产量以及A组的单株根茎重均高于CK组，得出表格中MH浓度对天目山这一品种的单株根茎重和产量具有促进作用，B、C错误；
分析并比较表格数据可知，对于昌化品种而言，可选C组浓度作为最佳施用浓度(综合考虑单株根茎重、药害情况、产量)，而对天目山品种而言，可选D组浓度作为最佳施用浓度，D错误。
10.长期使用化肥，容易造成土壤板结，影响植物生长，除此之外，化肥肥效期短而猛，容易造成养分流失，污染环境。因此提倡使用经无害化处理的农家肥。下列说法错误的是
A.长期使用化肥，会影响植物根系生长和对营养物质的吸收
B.施用农家肥可为农作物提供CO2和能量，增加作物产量
C.化肥中含有大量N、P，随灌溉水进入水域后，可能引起藻类疯长
D.施用农家肥能够改变土壤微生物的种类和密度状况
√
农家肥被分解者分解后可为农作物提供无机盐和CO2，但不能为农作物提供能量，B错误。
11.种植火龙果植株时，一般会进行夜间补光照射，不仅可以缩短它的生长周期，还能促使其提前开花，提高果实的品质和产量。下列分析错误的是
A.光敏色素吸收的光能可用于合成糖类
B.环境因素可能影响开花相关基因的表达
C.补充光源可以选择白光、蓝紫光或红光
D.施用植物生长调节剂也可使其提前开花
√
光敏色素用于接收光信号，进而对植物的生长发育作出调节，而用于合成糖类的光能是通过叶绿体中的光合色素吸收实现的，A错误。
12.下列关于提高大棚蔬菜产量的措施，正确的是
A.用蓝紫色薄膜建成的温室大棚光合作用效率高于无色透明薄膜建成的
大棚
B.白天与夜间适当提高温度，有利于增加大棚蔬菜的产量
C.施加有机肥有利于蔬菜吸收有机物增加产量
D.适当进行灌溉可以缓解作物的光合午休程度
√
透明膜可以透过所有可见光，蓝紫色膜只能透过蓝紫光，故无色透明薄膜建成的温室大棚光合作用效率高于蓝紫色薄膜的，A错误；
白天适当提高温度，有利于光合作用的进行，夜晚适当降低温度，有利于降低呼吸速率，从而增加大棚蔬菜产量，B错误；
有机物不能被蔬菜吸收，C错误；
光合午休是中午光照过强，温度过高，蒸腾作用过于旺盛，部分气孔关闭导致CO2供应不足引起的，故适时进行灌溉可以缓解作物的光合午休程度，D正确。第6练　光合作用的原理 (重点突破)
1．(每空2分，共14分)(2021·重庆，6改编)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，回答下列问题：
(1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为__________；其中产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过__________层膜。电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给________(电子的最终受体)合成NADPH。光系统吸收的光能储存在______________中，其中产生的ATP可用于________及其他消耗能量的反应。
(2)(多选)图中使膜两侧H＋浓度差增加的过程有______(填字母)。
a．水的光解 b．H＋由膜外运进膜内
c．合成NADPH消耗H＋ d．ATP合成酶运输H＋
(3)膜内高浓度的H＋的作用是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．(12分)(2021·湖南，18节选)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示
项目 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
(1)(6分)叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以__________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)(2分)该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于__________________________________________________________________
________________________________________________________________________，从而提高光反应速率。
(3)(4分)以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合如图对实验结果进行解释
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．(每空2分，共4分)(2022·重庆，23节选)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。请回答下列问题：
(1)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是____________________________
________________________________________________________________________。
(2)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是___________________
________________________________________________________________________。
4．(每空2分，共6分)(2024·新课标，31节选)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题：
(1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是______________，原因是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。
5．(每空2分，共6分)(2024·黑吉辽，21节选)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与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。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图。
光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题：
(1)反应①是______________过程。
(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是____________和______________。
6．(每空2分，共8分)(2021·江苏，20节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题：
(1)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生__________；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了________个CO2分子。
(2)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的__________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为________中的化学能。
1．(每空2分，共10分)(2024·临沂高三一模)如图为隆两优1377水稻叶肉细胞中的部分生理过程，图中“X”表示物质，①②③④表示化学反应过程。回答下列问题：
(1)光系统Ⅰ和光系统Ⅱ中电子被光激发的反应发生场所是叶绿体的________________。图中①过程生成的“X”是____________，NADPH的中文名称是____________。
(2)在光系统Ⅱ中，日光激发叶绿素中的电子由低能状态转化为高能状态，随后能量转移到________中，高能电子再转化为低能电子，进入光系统Ⅰ。光系统Ⅰ中的能量变化为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．(10分)(2024·扬州高三模拟)如图为某真核细胞内发生的生理过程，3-磷酸甘油酸、甘油酸-1,3-二磷酸、甘油醛-3-磷酸、核酮糖-5-磷酸、核酮糖-1,5-二磷酸是该过程中依次生成的重要化合物。请据图分析回答下列问题：
(1)(2分)该生理过程被称为________循环，进行的场所为______________。
(2)(3分)过程①为____________，结合CO2的RuBP是图中物质__________________的简称。上述过程中，消耗前一阶段提供的能量的过程有________(填图中序号)。
(3)(2分)甘油酸-1,3-二磷酸和核酮糖-5-磷酸分别含有的碳原子数目是________。
(4)(3分)若想验证图中各种有机物依次出现的先后顺序，实验设计思路是________________
________________________________________________________________________。
3．(10分)光合作用是积蓄能量和形成有机物的过程。光合作用大致可分为三大步骤：①原初反应，包括光能的吸收、传递和转换；②电子传递和光合磷酸化，形成活跃的化学能；③碳同化，把活跃的化学能转变为稳定的化学能。请据图回答下列问题：
(1)(3分)原初反应中，进行光能吸收的功能单位是光系统(PSⅡ和PSⅠ)。图中水的光解产生的O2进入相邻细胞被利用至少需要穿过________层膜。光反应发生的场所是______________。题干描述的步骤中，属于暗反应阶段的是________(填序号)。
(2)(5分)光合磷酸化指叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨类囊体薄膜的质子动力势能，可以将ADP和Pi合成ATP。据图可知，光合磷酸化和电子传递________(填“是”或“不是”)偶联的。CO2浓度降低时，图中电子传递速率也会降低，试推测原因是_____________________
________________________________________________________________________。
(3)(2分)由图分析可知，C3被还原为TP后，下一步利用的去向有________个。通常情况下，Pi与TP通过磷酸转运体严格按照1∶1反向交换方式进行转运。当细胞质基质中Pi缺乏时，TP从叶绿体中输出减少，导致光合速率________(填“升高”或“下降”)。
4．(9分)(2024·南通高三二模)莱茵衣藻可进行光合作用，将太阳能转化为氢能，其光合电子传递和产氢过程如图1所示，PSⅠ、PSⅡ、Cytb6f表示结构。请回答下列问题：
(1)(3分)莱茵衣藻光合作用产生氢气的场所是______________。在光合作用的光反应阶段，类囊体薄膜上的____________吸收光能，并将光能转化为____________中活跃的化学能参与暗反应阶段。
(2)(2分)氢酶对氧气极其敏感，当氧分压达到2%时即可迅速失活。在光合作用过程中莱茵衣藻通常产氢量较低，原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)(4分)在早晚弱光环境及黑暗条件下，无氧呼吸方式对于莱茵衣藻的生存很重要，无氧呼吸过程中丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸(HA)，导致了类囊体腔的酸化。研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型(如图2)。
①在光照较弱的时候，莱茵衣藻进行无氧呼吸产生HA的场所是______________；HA可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于________________________________，腔内氢离子不断积累，出现酸化。
②(多选)下列可作为证据支持无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化的有__________(填字母)。
A．类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关
B．外源添加甲酸、乙酸等弱酸后莱茵衣藻均出现类囊体腔酸化的现象
C．无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化
5．(11分)叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比(以果实数量与叶片数量比值表示)对叶片光合作用和光合产物分配的影响，实验结果如表1。回答下列问题：
处理 甲组 乙组 丙组
库源比 1/2 1/4 1/6
单位叶面积叶绿素相对含量 78.7 75.5 75.0
净光合速率/ (μmol·m－2·s－1) 9.31 8.99 8.75
果实中含14C光合产物/mg 21.96 37.38 66.06
单果重/g 11.81 12.21 19.59
表1
注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用14CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的14CO2量。
(1)(4分)研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应14CO2,14CO2先与叶绿体内的________结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的________________中的化学能，合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用14CO2的目的有____________________
________________________________________________________________________
___________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)(4分)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，单果重量________(填“增加”或“减少”)、果实中含14C光合产物的量________(填“增加”或“减少”)。库源比降低导致果实单果重变化的原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)(2分)科学家为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了如下实验，库源处理如图所示，用14CO2供应给保留的叶片进行光合作用，结果如表2。
果实位置 果实中含14C光合产物/mg 单果重/g
第1果 26.91 12.31
第2果 18.00 10.43
第3果 2.14 8.19
表2
根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是________________________________________________________________________。
(4)(1分)单果重10 g以上为合格，综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝合格果实产量的措施是_____________________________________________(答出1种即可)。
答案精析
真题演练
1．(1)氧和H＋　5　NADP＋　NADPH和ATP　暗反应　(2)abc　(3)H＋从高浓度向低浓度的转运过程可以为ATP的合成提供能量
2．(1)Fecy　Fecy具有亲水性，对叶绿体双层膜的通透性较差，当叶绿体双层膜局部受损时，即叶绿体B相对于叶绿体A，相对放氧量明显提高；而以亲脂性的DCIP为电子受体进行实验时，相对放氧量无明显变化　(2)电子受体接近类囊体膜，提高电子传递效率　(3)ATP的合成依赖于氢离子顺浓度通过囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，越不利于氢离子浓度梯度的建立，因此ATP的产生效率逐渐降低
3．(1)图Ⅱ实验是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体膜内外的H＋浓度差　(2)类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高
4．(1)红光和蓝紫光　光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光　(2)大于
解析　(2)光照t时间时，a组O2浓度仍然是初始浓度，说明光合速率与呼吸速率相等；b组O2浓度高于初始浓度，说明光合速率大于呼吸速率，整体表现为吸收CO2，释放O2。因此，a组CO2浓度大于b组。
5．(1)CO2的固定　(2)细胞质基质　线粒体基质
6．(1)C5　12　(2)NADPH　ATP
模拟预测
1．(1)类囊体薄膜　H＋　还原型辅酶Ⅱ　(2)ATP　光能→电能→NADPH中的化学能
2．(1)卡尔文　叶绿体基质　(2)CO2的固定
核酮糖 1,5 二磷酸　②③⑤　(3)3、5　(4)给该过程提供14C标记的CO2，追踪14C的去向，从而弄清14C在有机物中出现的先后顺序
3．(1)7　类囊体薄膜　③　(2)是　C3生成量减少，用于还原C3的NADPH消耗量减少，产生的NADP＋减少，接受的电子减少，导致电子传递速率降低　(3)3　下降
4．(1)叶绿体基质　光合色素(或PSⅠ、PSⅡ)　ATP和NADPH　(2)光合作用的光反应阶段会产生氧气，氧气浓度升高使氢酶失活而不能生成氢气　(3)①细胞质基质　氢离子无法直接穿过类囊体膜　②AB
解析　(1)由图1可知，类囊体腔内建立了高浓度的H＋，H＋除了来源于水的光解，还来源于Cytb6f的传递，图示上方表示叶绿体基质，因此莱茵衣藻光合作用产生氢气的场所是叶绿体基质。光反应阶段，类囊体薄膜上的光合色素(或PSⅠ、PSⅡ)吸收光能，并将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能参与暗反应阶段。(3)①无氧呼吸的场所是细胞质基质；由图2可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，腔内氢离子不断积累，出现酸化。②类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关，即无氧呼吸产生弱酸的总积累量越多，类囊体腔内的酸化程度越高，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，A符合题意；甲酸、乙酸都是弱酸，外源添加弱酸后莱茵衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，B符合题意；无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化，可能与突变等现象有关，不能直接证明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，C不符合题意。
5．(1)C5　ATP和NADPH　研究净光合积累有机物的量；研究光合产物从源分配到库的过程　(2)增加　增加　库源比降低，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加
(3)离叶片越近的果实分配到的有机物越多(或库与源距离越近，库得到的有机物越多)　(4)疏果(共34张PPT)
专题二　
第6练
光合作用的原理
1.(2021·重庆，6改编)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，回答下列问题：
(1)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激
发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能
够从水分子中夺取e－，使水分解为________；
其中产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过___层膜。电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给________(电子的最终受体)合成NADPH。光系统吸收的光能储存在______________中，其中产生的ATP可用于________及其他消耗能量的反应。
真题演练
PART ONE
氧和H＋
5
NADP＋
NADPH和ATP
暗反应
(2)(多选)图中使膜两侧H＋浓度差增加的过程有_____(填字母)。
a.水的光解
b.H＋由膜外运进膜内
c.合成NADPH消耗H＋
d.ATP合成酶运输H＋
(3)膜内高浓度的H＋的作用是______________________________________
___________________。
abc
H＋从高浓度向低浓度的转运过程可以为ATP的合成提供能量
2.(2021·湖南，18节选)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
项目 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
(1)叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以______(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是____________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于______________________________________
______，从而提高光反应速率。
Fecy具有亲水性，对叶绿体双层膜的通透性较差，当叶绿体双层膜局部受损时，即叶绿体B相对于叶绿体A，相对放氧量明显提高；而以亲脂性的DCIP为电子受体进行实验时，相对放氧量无明显变化
Fecy
电子受体接近类囊体膜，提高电子传递效率
(3)以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合如图对实验结果进行解释_____
_______________________________________________________________ _______________________________________________________________
___________________________ 。
ATP的合成依赖于氢离子顺浓度通过囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，越不利于氢离子浓度梯度的建立，因此ATP的产生效率逐渐降低
3.(2022·重庆，23节选)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。请回答下列问题：
(1)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是_________________________________________________________
_____________________________________________。
图Ⅱ实验是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体膜内外的H＋浓度差
(2)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原
因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结
果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是________________________________________________。
类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高
4.(2024·新课标，31节选)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题：
(1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中
高等植物光合作用利用的光主要是_____________，
原因是______________________________________
____________________________________________
_________。
红光和蓝紫光
光合色素可分为叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
(2)光照t时间时，a组CO2浓度______(填“大于”“小于”或“等于”)b组。
大于
光照t时间时，a组O2浓度仍然是初始浓度，说明光合速率与呼吸速率相等；b组O2浓度高于初始浓度，说明光合速率大于呼吸速率，整体表现为吸收CO2，释放O2。因此，a组CO2浓度大于b组。
5.(2024·黑吉辽，21节选)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与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。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图。
光呼吸将已经同化的碳释放，且整体
上是消耗能量的过程。
回答下列问题：
(1)反应①是____________过程。
(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是____________和____________。
CO2的固定
细胞质基质
线粒体基质
6.(2021·江苏，20节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题：
(1)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳
酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光
合作用持续进行，部分新合成的C3必须
用于再生____；运到细胞质基质中的C3
可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了____个CO2分子。
C5
12
(2)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的_________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为_____中的化学能。
NADPH
ATP
1.(2024·临沂高三一模)如图为隆两优1377水稻
叶肉细胞中的部分生理过程，图中“X”表示
物质，①②③④表示化学反应过程。回答下列
问题：
(1)光系统Ⅰ和光系统Ⅱ中电子被光激发的反应
发生场所是叶绿体的___________。图中①过
程生成的“X”是_____，NADPH的中文名称是_____________。
模拟预测
PART TWO
类囊体薄膜
H＋
还原型辅酶Ⅱ
(2)在光系统Ⅱ中，日光激发叶绿素中的电子
由低能状态转化为高能状态，随后能量转移
到_____中，高能电子再转化为低能电子，进
入光系统Ⅰ。光系统Ⅰ中的能量变化为_____
___________________________。
ATP
光能
→电能→NADPH中的化学能
2.(2024·扬州高三模拟)如图为某真核细胞内发生的生理过程，3-磷酸甘油酸、甘油酸-1,3-二磷酸、甘油醛-3-磷酸、核酮糖-5-磷酸、核酮糖-1,5-二磷酸是该过程中依次生成的重要化合物。请据图分析回答下列问题：
(1)该生理过程被称为________循环，进行的场所为___________。
卡尔文
叶绿体基质
(2)过程①为____________，结合CO2的
RuBP是图中物质_________________的
简称。上述过程中，消耗前一阶段提供
的能量的过程有_______(填图中序号)。
(3)甘油酸-1,3-二磷酸和核酮糖-5-磷酸分
别含有的碳原子数目是______。
(4)若想验证图中各种有机物依次出现的
先后顺序，实验设计思路是_______________________________________
_________________________________________。
CO2的固定
核酮糖-1,5-二磷酸
②③⑤
3、5
给该过程提供14C标记的CO2，追踪14C的去向，从而弄清14C在有机物中出现的先后顺序
3.光合作用是积蓄能量和形成有机物的过程。光合作用大致可分为三大步骤：①原初反应，包括光能的吸收、传递和转换；②电子传递和光合磷酸化，形成活跃的化学能；③碳同化，把活跃的化学能转变为稳定的化学能。请据图回答下列问题：
(1)原初反应中，进行光能吸收的功能单位是光系统(PSⅡ和PSⅠ)。图中水的光解产生的O2进入相邻细胞被利用至少需要穿过___层膜。光反应发生的场所是___________。题干描述的步骤中，属于暗反应阶段的是____
(填序号)。
7
类囊体薄膜
③
(2)光合磷酸化指叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨类囊体薄膜的质子动力势能，可以将ADP和Pi合成ATP。据图可知，光合磷酸化和电子传递_____(填“是”或“不是”)偶联的。CO2浓度降低时，图中电子传递速率也会降低，试推测原因是_______
________________________________________________________________________________________________。
是
C3生成
量减少，用于还原C3的NADPH消耗量减少，产生的NADP＋减少，接受的电子减少，导致电子传递速率降低
(3)由图分析可知，C3被还原为TP后，下一步利用的去向有____个。通常情况下，Pi与TP通过磷酸转运体严格按照1∶1反向交换方式进行转运。当细胞质基质中Pi缺乏时，TP从叶绿体中输出减少，导致光合速率______(填“升高”或“下降”)。
3
下降
4.(2024·南通高三二模)莱茵衣藻可进行光合作用，将太阳能转化为氢能，其光合电子传递和产氢过程如图1所示，PSⅠ、PSⅡ、Cytb6f表示结构。请回答下列问题：
(1)莱茵衣藻光合作用产生氢气的
场所是____________。在光合作
用的光反应阶段，类囊体薄膜上
的________________________吸
收光能，并将光能转化为______________中活跃的化学能参与暗反应阶段。
叶绿体基质
光合色素(或PSⅠ、PSⅡ)
ATP和NADPH
由图1可知，类囊体腔内建立了高浓度的H＋，H＋除了来源于水的光解，还来源于Cytb6f的传递，图示上方表示叶绿体基质，因此莱茵衣藻光合作用产生氢气的场所是叶绿体基质。光反应阶段，类囊体薄膜上的光合色素(或PSⅠ、PSⅡ)吸收光能，并将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能参与暗反应阶段。
(2)氢酶对氧气极其敏感，当氧分压达到2%时即可迅速失活。在光合作用过程中莱茵衣藻通常产氢量较低，原因是___________________________
____________________________________________。
光合作用的光反应阶段会产生氧气，氧气浓度升高使氢酶失活而不能生成氢气
(3)在早晚弱光环境及黑暗条件下，无氧呼吸方式对于莱茵衣藻的生存很重要，无氧呼吸过程中丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸(HA)，导致了类囊体腔的酸化。研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型(如图2)。
①在光照较弱的时候，莱茵衣藻进行无氧呼吸产生HA的场所是________
______；HA可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于________________
______________，腔内氢离子不断积累，出现酸化。
细胞质
基质
氢离子无法直接
穿过类囊体膜
无氧呼吸的场所是细胞质基质；由图2可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，腔内氢离子不断积累，出现酸化。
②(多选)下列可作为证据支持无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化的有_____(填字母)。
A.类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱
酸的总积累量呈正相关
B.外源添加甲酸、乙酸等弱酸后莱茵衣藻均
出现类囊体腔酸化的现象
C.无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化
AB
类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸
的总积累量呈正相关，即无氧呼吸产生弱酸
的总积累量越多，类囊体腔内的酸化程度越
高，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔
酸化，A符合题意；
甲酸、乙酸都是弱酸，外源添加弱酸后莱茵衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，B符合题意；
无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化，可能与突变等现象有关，不能直接证明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，C不符合题意。
处理 甲组 乙组 丙组

库源比 1/2 1/4 1/6
5.叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比(以果实数量与叶片数量比值表示)对叶片光合作用和光合产物分配的影响，实验结果如表1。回答下列问题：
处理 甲组 乙组 丙组

单位叶面积叶绿素相对含量 78.7 75.5 75.0
净光合速率/ (μmol·m－2·s－1) 9.31 8.99 8.75
果实中含14C光合产物/mg 21.96 37.38 66.06
单果重/g 11.81 12.21 19.59
表1
注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用14CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的14CO2量。
(1)研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应14CO2,14CO2先与叶绿体内的____结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的_______
_________中的化学能，合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用14CO2的目的有______________________________________________
______________(答出2点即可)。
研究净光合积累有机物的量；研究光合产物从源分配到库的过程
C5
ATP和
NADPH
(2)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，单果重量______(填“增加”或“减少”)、果实中含14C光合产物的量_______(填“增加”或“减少”)。库源比降低导致果实单果重变化的原因是______
______________________________________________________________________________________________。
库源比降低，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加
增加
增加
(3)科学家为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了如下实验，库源处理如图所示，用14CO2供应给保留的叶片进行光合作用，结果如表2。
果实位置 果实中含14C光合产物/mg 单果重/g
第1果 26.91 12.31
第2果 18.00 10.43
第3果 2.14 8.19
表2
根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是_________________________________________________________
_________________。
离叶片越近的果实分配到的有机物越多(或库与源距离越近，库得到的有机物越多)
(4)单果重10 g以上为合格，综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝合格果实产量的措施是______(答出1种即可)。
疏果第7练　不同植物固定二氧化碳方式的比较 (重点突破)
1．(9分)(2021·全国乙，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)(2分)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________________，光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和____________释放的CO2。
(2)(2分)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止____________________________________________，又能保证____________正常进行。
(3)(5分)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
2．(每空1分，共9分)(2021·辽宁，22)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题：
(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成____________，进而被还原生成糖类，此过程发生在________________中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有如图1所示的无机碳浓缩过程，图中HCO浓度最高的场所是__________(填“细胞外”“细胞质基质”或“叶绿体”)，可为图示过程提供ATP的生理过程有________________________________________________________________________。
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程如图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力________(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。
②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是__________________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于________________(填“吸能反应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用________________技术。
(4)(多选)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有________(填字母)。
A．改造植物的HCO转运蛋白基因，增强HCO的运输能力
B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C．改造植物的Rubisco基因，增强CO2固定能力
D．将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
3．(每空1分，共7分)(2021·天津，15)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。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。
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HCO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。
4．(5分)(2022·全国甲，29节选)根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题：
(1)(3分)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是________________________________________________________________________
(答出3点即可)。
(2)(2分)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是______________________________
________________________________________________________________________。
5．(10分)(2023·湖南，17)如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1(K越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：
(1)(3分)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是________________(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过__________长距离运输到其他组织器官。
(2)(4分)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度__________(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是_______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出三点即可)。
(3)(3分)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出三点即可)。
1．(12分)(2024·盐城高三期末)景天科、仙人掌科等植物(CAM植物)，夜间固定CO2产生有机酸，白天有机酸脱羧释放出CO2进入卡尔文循环，如图所示。请回答问题：
　
(1)(2分)夜间，来自外界环境和____________产生的CO2转化为HCO，在PEP羧化酶催化下直接与磷酸烯醇式丙酮酸(C3)结合生成__________________________________________。
(2)(3分)白天，液泡中的苹果酸(C4)被运输到细胞质基质进行氧化脱羧，释放出的CO2直接进入______________参与卡尔文循环，同时生成的____________则进入叶绿体生成淀粉，该生理变化将导致液泡的pH____________(填“升高”或“降低”)。
(3)(1分)叶肉细胞中能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，从细胞结构角度分析，原因是细胞具有________________系统。
(4)(3分)玉米、甘蔗等C4植物叶肉细胞中CO2被固定到四碳化合物(C4)中，随后C4进入维管束鞘细胞中，C4又释放出CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。由此可见，C4植物中的固定CO2和合成糖发生在同一时间，而空间错开。而CAM植物中固定CO2和合成糖的特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。CAM植物的气孔在白天时关闭，夜间时打开，有利于适应______________环境。
(5)(3分)Rubisco是一个双功能酶，既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2，又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸，其催化方向取决于CO2和O2的相对浓度，从而导致光合效率下降。CAM植物可在夜晚吸收大量的CO2，转变为苹果酸储存在液泡中，在白天苹果酸脱羧释放CO2，使得叶绿体中CO2浓度__________，在与O2竞争__________时有优势，因此有人认为CAM途径是景天科植物长期进化得到的一种可以______光呼吸的碳浓缩机制。
2．(10分)(2024·济南高三模拟)在叶肉细胞中，固定CO2形成C3的植物称为C3植物，而玉米等植物的叶肉细胞中，PEP在PEP羧化酶的作用下固定CO2进行C4循环，这样的植物称为C4植物。C4植物的维管束鞘细胞含无基粒的叶绿体，光反应发生在叶肉细胞，暗反应发生在维管束鞘细胞。在C4循环中PEP羧化酶对CO2的高亲和力可将周围较低浓度的CO2高效运往维管束鞘细胞形成高浓度CO2，如图所示。暗反应中RuBP羧化酶(对CO2的亲和力约为PEP羧化酶的1/60)在CO2浓度高时催化RuBP固定CO2合成有机物，在CO2浓度低时催化RuBP与O2进行光呼吸，分解有机物。回答下列问题：
(1)(3分)C4植物中固定CO2的酶是____________________________________________，最初固定CO2的物质是________。
(2)(2分)C3植物与C4植物相比较，CO2补偿点较高的是____________；干旱时，对光合速率影响较小的是____________。
(3)(3分)C4循环中，苹果酸和丙酮酸能穿过在叶肉细胞和维管束鞘细胞之间形成的特殊结构，该结构使两细胞原生质相通，还能进行信息交流，该结构是__________。据题意分析，C4植物叶肉细胞不发生暗反应的原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)(2分)环境条件相同的情况下，分别测量单位时间内C3植物和C4植物干物质的积累量，发现C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(至少答出两点，不考虑呼吸作用的影响)。
3．(9分)(2024·南宁高三二模)水稻和甘蔗是广西种植最多的两种作物，农作物的产量主要决定于其光合作用的速率。
(1)(2分)Rubisco是水稻和甘蔗等高等植物唯一催化CO2固定形成C3的酶，Rubisco通常存在于叶绿体的________中，Rubisco催化的底物是CO2和______________。
(2)(2分)如图表示甘蔗叶片结构和光合作用过程。与水稻相比，甘蔗叶肉细胞叶绿体中特有PEP羧化酶(简称PEPC)，PEPC对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍。所以，PEPC能催化甘蔗利用极低浓度的CO2不断生成C4(苹果酸)，C4不断进入维管束鞘细胞分解进而不断释放出CO2。这样在高温、气孔导度________导致叶片内CO2浓度极低的情况下，甘蔗靠PEPC“CO2泵”的作用实现了高效的光合作用。为证明甘蔗光合作用的特点，向密闭环境中生长的甘蔗提供14C标记的14CO2进行光合作用，短时间内14C会出现在________和C3中。
(3)(3分)甘蔗叶片维管束鞘细胞含有的叶绿体(如图)没有______________(填结构)，这些叶绿体只能进行暗反应。叶片中CO2在叶肉细胞间通过细胞膜的转移方式是______________，且只需要通过细胞膜，而C4从叶肉细胞到维管束鞘细胞的转移还要通过______________________(填结构)。
(4)(2分)水稻维管束鞘细胞无叶绿体，Rubisco的低效导致光合作用速率低，限制了产量。科学家一直在尝试攻克此难关以解决粮食问题。根据上述甘蔗的情况，尝试提出提高水稻光合作用效率的一个思路：__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．(11分)(2024·许昌高三一模)CAM植物是具有景天代谢途径的植物，生活在高温干旱环境中，多为多浆液植物(如仙人掌)，其CO2同化途径如图1所示。PEP羧化酶(PEPC)的活性呈现出昼夜变化，机理如图2所示。请回答下列问题：
(1)(2分)提取仙人掌中叶肉细胞的光合色素用的试剂是________，据图1分析可知，仙人掌叶肉细胞中CO2固定的场所是____________________________________________________。
(2)(2分)白天较强光照时，仙人掌叶绿体产生O2的速率________(填“大于”“小于”或“等于”)苹果酸分解产生CO2的速率。夜晚，叶肉细胞因为缺少________________而不能进行卡尔文循环。
(3)(4分)上午10∶00，若环境中的CO2浓度突然降低，短时间内仙人掌叶绿体中C3含量的变化是__________(填“升高”“降低”或“基本不变”)，原因是________________________________________________________________________。
(4)(3分)研究发现仙人掌叶肉细胞的细胞呼吸减弱会影响细胞中苹果酸的生成。据图1和图2分析，其原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．(每空1分，共8分)(2024·锦州高三模拟)富营养化引发的水华已严重威胁到了水体生态系统和人类的健康，蓝细菌因具有CO2浓缩机制、悬浮机制等特殊生理特征，使其在竞争中占据优势地位。如图为蓝细菌CO2浓缩机制作用示意图，请回答问题：
(1)蓝细菌中因含有____________________而能吸收光能进行光合作用，测定水体中蓝细菌数量时，可用________________提取这些物质间接反映蓝细菌数量。
(2)蓝细菌光反应的场所为光合片层，该结构类似叶绿体中的______________，图中过程②的发生需要光反应为其提供_______________________________________________________。
(3)据图分析，HCO进入蓝细菌细胞内累积的方式____________(填“需要”或“不需要”)消耗能量。细胞中的HCO经碳酸酐酶催化脱水形成高CO2浓度微环境，可促进图中[①]______________和过程②的进行，以避免光能的浪费；该过程还可消耗胞内多余的____________，有利于维持细胞内部环境的相对稳定。
(4)研究人员推测，当HCO脱水速率大于过程①速率时，会有部分胞内CO2扩散出细胞，造成CO2泄漏。但实际实验过程中，胞外CO2浓度始终维持在较低水平，其原因可能有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出一点即可)。
答案精析
真题演练
1．(1)细胞质基质、线粒体(或线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体薄膜　细胞呼吸(或呼吸作用)　(2)蒸腾作用过强导致水分散失过多　光合作用　(3)实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在(湿度适宜的)正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。预期结果：A组pH平均值高于B组。
解析　(1)白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2进行光合作用，也能利用光合作用产生的O2和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储存在ATP中，有氧呼吸三个阶段都能产生能量合成ATP，因此叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体(或线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机物和O2，反之，细胞呼吸(或呼吸作用)产生的CO2也能用于光合作用暗反应，故光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸(或呼吸作用)释放的CO2。(2)由于环境干旱，植物吸收的水分较少，为了适应这一环境，气孔白天关闭能防止白天因温度较高，蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收CO2储存固定，以保证光合作用等生命活动的正常进行。(3)该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由于夜间气孔打开吸收CO2，生成苹果酸储存在液泡中，液泡pH降低，故可通过检测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标是液泡中的pH。
2．(1)三碳化合物　叶绿体基质　(2)叶绿体　细胞呼吸和光合作用　(3)①高于　②NADPH和ATP　吸能反应③同位素示踪　(4)ACD
解析　(1)光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。(2)由题图1可知，HCO运输需要消耗ATP，说明HCO是通过主动运输进入叶绿体的，主动运输一般是逆浓度梯度运输，由此推断图中HCO浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由细胞呼吸提供，叶绿体中的ATP由光合作用提供。(3)①PEPC参与催化HCO＋PEP过程，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH，图中由Pyr转变为PEP的过程需要ATP水解提供能量，说明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。(4)改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最终CO2的生成，不能提高植物光合作用的效率，B不符合题意。
3．(1)自由扩散　主动运输　CO2固定　O2与C5结合　(2)叶绿体　(3)提高　提高
解析　(2)若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，暗反应的场所为叶绿体基质，故能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。(3)若转入HCO和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上可以增大羧化体中CO2的浓度，使转基因植株暗反应水平提高，进而消耗更多的NADPH和ATP，使光反应水平也随之提高，从而提高光合速率。
4．(1)O2、NADPH和ATP　(2)C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2
解析　(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体薄膜，光反应发生的物质变化包括水的光解以及ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、NADPH和ATP。(2)干旱会导致气孔开度减小，CO2吸收减少，由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。
5．(1) 3－磷酸甘油醛　蔗糖　维管组织　(2)高于　高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶比水稻的Rubisco酶对CO2的亲和力更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸　(3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
解析　(1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3－磷酸甘油酸，然后直接被还原成3－磷酸甘油醛。3－磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织进行的。(2)干旱、高光照强度时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶比水稻的Rubisco酶对CO2的亲和力更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。(3)将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响，在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。
模拟预测
1．(1)线粒体(或细胞呼吸)　Pi和草酰乙酸　(2)叶绿体基质　磷酸丙糖　升高　(3)生物膜　(4)发生在同一个细胞内(空间相同)，但时间错开　干旱(缺水)　(5)升高　Rubisco　抑制
2．(1)PEP羧化酶和RuBP羧化酶　PEP　(2)C3植物(C3)　C4植物(C4)　(3)胞间连丝　PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于RuBP羧化酶，使暗反应因缺少CO2而无法进行　(4)C4循环使维管束鞘细胞内有高浓度CO2，促进了光合作用，增加了有机物的合成；高浓度CO2抑制了光呼吸，减少了有机物的消耗
解析　(1)由题意可知，PEP在PEP羧化酶的作用下固定CO2进行C4循环，在C4循环中PEP羧化酶对CO2的高亲和力，可将周围较低浓度的CO2高效运往维管束鞘细胞形成高浓度CO2，即C4植物中固定CO2的酶是PEP羧化酶和RuBP羧化酶，最初固定CO2的物质是PEP。(2)与C3植物相比，C4植物叶肉细胞中固定CO2的酶与CO2的亲和力更强，因而能利用更低浓度的CO2，因此C4植物的CO2补偿点比C3植物低，故C4植物的有机物积累量往往较高，因此当干旱时气孔关闭，对光合速率影响较小的是C4植物。(3)高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接也有信息交流的作用，C4植物叶肉细胞不发生暗反应的原因是PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于RuBP羧化酶，使暗反应因缺少CO2而无法进行。(4)C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是C4循环使维管束鞘细胞内有高浓度CO2，促进了光合作用，增加了有机物的合成；高浓度CO2抑制了光呼吸，减少了有机物的消耗。
3．(1)基质　C5(五碳化合物)　(2)降低　C4　(3)叶绿体基粒　自由扩散　胞间连丝　(4)可以将C4植物的PEPC基因转入水稻植物细胞，使其表达出PEPC
解析　(1)CO2固定形成C3的场所是叶绿体基质，Rubisco是水稻和甘蔗等高等植物唯一催化CO2固定形成C3的酶，因此Rubisco通常存在于叶绿体基质中，Rubisco催化的底物是CO2和C5，形成的产物是C3。(2)高温条件下，细胞失水，气孔导度降低，导致进入叶片的CO2减少，此时胞间CO2浓度降低，但甘蔗能靠PEPC“CO2泵”的作用固定CO2进而实现高效的光合作用。据图可知，甘蔗可在叶肉细胞内将CO2与PEP结合形成C4，C4进入维管束鞘细胞分解出CO2参与光合作用的暗反应，因此向密闭环境中生长的甘蔗(能进行C4和C3途径)提供14C标记的14CO2进行光合作用，短时间内14C会出现在C4和C3中。(3)光反应的场所是叶绿体基粒上的类囊体薄膜，暗反应的场所是叶绿体基质，据图可知，甘蔗叶片维管束鞘细胞含有的叶绿体没有类囊体薄膜构成的基粒，因此这些叶绿体只能进行暗反应。叶片中CO2在叶肉细胞间通过细胞膜的转移方式是自由扩散，而C4从叶肉细胞到维管束鞘细胞的转移还要通过细胞膜上的胞间连丝。(4)由于PEPC对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍，因此可以将C4植物的PEPC基因转入水稻植物细胞，使其表达出PEPC，从而可提高水稻植物在低CO2条件下对CO2的固定，进而提高光合速率。
4．(1)无水乙醇　细胞质基质和叶绿体基质　(2)大于　ATP和NADPH　(3)基本不变　仙人掌白天气孔关闭，降低环境中的CO2浓度对叶肉细胞内的CO2浓度基本没有影响　(4)细胞呼吸减弱，为苹果酸的合成提供的NADH减少，同时生成的ATP减少，影响了PEPC的活化，使草酰乙酸的生成量减少
解析　(1)光合色素易溶于有机溶剂，提取光合色素时用的试剂是无水乙醇。据图1可知，仙人掌叶肉细胞中CO2固定的场所在白天和夜晚有所不同，夜晚主要在细胞质基质中进行，白天在叶绿体基质中进行。夜晚时仙人掌利用PEP固定CO2，白天时进行卡尔文循环，利用C5固定CO2。(2)白天较强光照时，仙人掌光反应速率较大，水光解产生O2的速率大于苹果酸分解产生CO2的速率。夜晚没有光照，叶肉细胞无法进行光反应，不产生ATP和NADPH，所以其不能进行卡尔文循环。(3)上午10∶00，由于仙人掌白天气孔关闭，降低环境中的CO2浓度对叶肉细胞内的CO2浓度基本没有影响，CO2固定生成C3的过程也几乎不受影响，因此C3的含量基本不变。(4)据图1可知，细胞呼吸减弱，为苹果酸的合成提供的NADH减少，同时根据图2可知，细胞呼吸减弱，生成的ATP减少，影响了PEPC的活化，使草酰乙酸的生成量减少，因此细胞呼吸减弱会影响细胞中苹果酸的生成。
5．(1)叶绿素和藻蓝素　无水乙醇　(2)类囊体薄膜　ATP和NADPH　(3)需要　CO2的固定　H＋　(4)泄漏的CO2可转化为HCO，再被细胞吸收；CO2可直接扩散进入细胞
解析　(1)蓝细菌能进行光合作用的原因是其光合片层膜上含有叶绿素和藻蓝素等色素及相关的酶，色素主要参与光反应过程，可用无水乙醇提取这些物质间接反映蓝细菌数量。(2)蓝细菌光反应的场所为光合片层，该结构类似于叶绿体中的类囊体薄膜，图中过程②光合作用暗反应阶段的发生需要光反应为其提供ATP和NADPH。(3)HCO逆浓度梯度进入蓝细菌细胞内累积的方式为主动运输，该过程需要消耗能量。细胞中的HCO经碳酸酐酶催化脱水形成高CO2浓度微环境，可促进图中过程①CO2的固定和过程②C3的还原的进行，以避免光能的浪费；该过程还可消耗胞内多余的H＋，有利于维持细胞内部环境的相对稳定。(共56张PPT)
专题二　
第7练
不同植物固定二氧化碳方式的比较
1.(2021·全国乙，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有_________________________________
________________________________，光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和_____________________释放的CO2。
真题演练
PART ONE
细胞质基质、线粒体(或线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体薄膜
细胞呼吸(或呼吸作用)
白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2进行光合作用，也能利用光合作用产生的O2和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储存在ATP中，有氧呼吸三个阶段都能产生能量合成ATP，因此叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体(或线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机物和O2，反之，细胞呼吸(或呼吸作用)产生的CO2也能用于光合作用暗反应，故光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸(或呼吸作用)释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止_____________________________，又能保证__________正常进行。
蒸腾作用过强导致水分散失过多
光合作用
由于环境干旱，植物吸收的水分较少，为了适应这一环境，气孔白天关闭能防止白天因温度较高，蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收CO2储存固定，以保证光合作用等生命活动的正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
答案　实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在(湿度适宜的)正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。预期结果：A组pH平均值高于B组。
该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由于夜间气孔打开吸收CO2，生成苹果酸储存在液泡中，液泡pH降低，故可通过检测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标是液泡中的pH。
2.(2021·辽宁，22)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题：
(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成____________，进而被还原生成糖类，此过程发生在_____________中。
三碳化合物
叶绿体基质
光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和 两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有如图1所示的无机碳浓缩过程，图中 浓度最高的场所是________(填“细胞外”“细胞质基质”或“叶绿体”)，可为图示过程提供ATP的生理过程有____________________。
叶绿体
细胞呼吸和光合作用
由题图1可知， 运输需要消耗ATP，说明 是通过主动运输进入叶绿体的，主动运输一般是逆浓度梯度运输，由此推断图中
浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由细胞呼吸提供，叶绿体中的ATP由光合作用提供。
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程如图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将 转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测，
PEPC与无机碳的亲和力_______
(填“高于”“低于”或“等于”)
Rubisco。
高于
PEPC参与催化 ＋PEP过程，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。
②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是_______________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于__________(填“吸能反应”或“放能反应”)。
NADPH和ATP
吸能反应
图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH，图中由Pyr转变为PEP的过程需要ATP水解提供能量，说明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用____________技术。
同位素示踪
(4)(多选)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有______(填字母)。
A.改造植物的 转运蛋白基因，增强 的运输能力
B.改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C.改造植物的Rubisco基因，增强CO2固定能力
D.将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
ACD
改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最终CO2的生成，不能提高植物光合作用的效率，B不符合题意。
3.(2021·天津，15)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。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。
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。
自由扩散
主动运输
CO2固定
O2与C5结合
(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。
叶绿体
若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，暗反应的场所为叶绿体基质，故能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。
(3)研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入 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。
提高
提高
若转入 和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上可以增大羧化体中CO2的浓度，使转基因植株暗反应水平提高，进而消耗更多的NADPH和ATP，使光反应水平也随之提高，从而提高光合速率。
4.(2022·全国甲，29节选)根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题：
(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是__________________(答出3点即可)。
O2、NADPH和ATP
光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体薄膜，光反应发生的物质变化包括水的光解以及ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、NADPH和ATP。
(2)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是___________________________________________________________。
C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2
干旱会导致气孔开度减小，CO2吸收减少，由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。
5.(2023·湖南，17)如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1(K越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：
(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是_______________(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成______(填“葡萄糖”
“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过__________长距离运输到其他组织器官。
3－磷酸甘油醛
蔗糖
维管组织
玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3－磷酸甘油酸，然后直接被还原成3－磷酸甘油醛。3－磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织进行的。
(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度______(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是____________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三点即可)。
高于
高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶比水稻的Rubisco酶对CO2的亲和力更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
干旱、高光照强度时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶比水稻的Rubisco酶对CO2的亲和力更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。
(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________________________________
_____________________________________________________________________________________(答出三点即可)。
酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响，在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。
1.(2024·盐城高三期末)景天科、仙人掌科等植物(CAM植物)，夜间固定CO2产生有机酸，白天有机酸脱羧释放出CO2进入卡尔文循环，如图所示。请回答问题：
(1)夜间，来自外界环境和__________
模拟预测
PART TWO
__________产生的CO2转化为 ，在PEP羧化酶催化下直接与磷酸烯醇式丙酮酸(C3)结合生成______________。
线粒体(或
细胞呼吸)
Pi和草酰乙酸
(2)白天，液泡中的苹果酸(C4)被运输到细胞质基质进行氧化脱羧，释放出的CO2直接进入____________参与卡尔文循环，同时生成的_________则进入叶绿体生成淀粉，该生理变化将导致液泡的pH______(填“升高”或“降低”)。
(3)叶肉细胞中能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，从细胞结构角度分析，原因是细胞具有________系统。
叶绿体基质
磷酸丙糖
升高
生物膜
(4)玉米、甘蔗等C4植物叶肉细胞中CO2被固定到四碳化合物(C4)中，随后C4进入维管束鞘细胞中，C4又释放出CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。由此可见，C4植物中的固定CO2和合成糖发生在同一时间，而
空间错开。而CAM植物中固定CO2和合成糖的特点是__________________
_________________________。CAM植物的气孔在白天时关闭，夜间时打开，有利于适应___________环境。
发生在同一个细胞
内(空间相同)，但时间错开
干旱(缺水)
(5)Rubisco是一个双功能酶，既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2，又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸，其催化方向取决于CO2和O2的相对浓度，从而导致光合效率下降。CAM植物可在夜晚吸收大量的
CO2，转变为苹果酸储存在液泡中，在白天苹果酸脱羧释放CO2，使得叶绿体中CO2浓度______，在与O2竞争__________时有优势，因此有人认为CAM途径是景天科植物长期进化得到的一种可以______光呼吸的碳浓缩机制。
升高
Rubisco
抑制
2.(2024·济南高三模拟)在叶肉细胞中，固定CO2形成C3的植物称为C3植物，而玉米等植物的叶肉细胞中，PEP在PEP羧化酶的作用下固定CO2进行C4循环，这样的植物称为C4植物。C4植物的维管束鞘细胞含无基粒的叶绿体，光
反应发生在叶肉细胞，暗反应发生在维管束鞘细胞。在C4循环中PEP羧化酶对CO2的高亲和力可将周围较低浓度的CO2高效运往维管束鞘细胞形成高浓度CO2，如图所示。暗反应中RuBP羧化酶(对CO2的亲和力约为PEP羧化酶的1/60)在CO2浓度高时催化RuBP固定CO2合成有机物，在CO2浓度低时催化RuBP与O2进行光呼吸，分解有机物。回答下列问题：
(1)C4植物中固定CO2的酶是_______________
____________，最初固定CO2的物质是_____。
PEP羧化酶和RuBP羧化酶
PEP
由题意可知，PEP在PEP羧化酶的作用下固定CO2进行C4循环，在C4循环中PEP羧化酶对CO2的高亲和力，可将周围较低浓度的CO2高效运往维管束鞘细胞形成高浓度CO2，即C4植物中固定CO2的酶是PEP羧化酶和RuBP羧化酶，最初固定CO2的物质是PEP。
(2)C3植物与C4植物相比较，CO2补偿点较高的是___________；干旱时，对光合速率影响较小的是___________。
C3植物(C3)
C4植物(C4)
与C3植物相比，C4植物叶肉细胞中固定CO2的酶与CO2的亲和力更强，因而能利用更低浓度的CO2，因此C4植物的CO2补偿点比C3植物低，故C4植物的有机物积累量往往较高，因此当干旱时气孔关闭，对光合速率影响较小的是C4植物。
(3)C4循环中，苹果酸和丙酮酸能穿过在叶肉细胞和维管束鞘细胞之间形成的特殊结构，该结构使两细胞原生质相通，还能进行信息交流，该结构是_________。据题意分析，C4植物叶肉细胞不发生暗反应的原
胞间连丝
因是___________________________________________________________
_______________。
PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于RuBP羧化酶，使暗反应因缺少CO2而无法进行
高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接也有信息交流的作用，C4植物叶肉细胞不发生暗反应的原因是PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于RuBP羧化酶，使暗反应因缺少CO2而无法进行。
(4)环境条件相同的情况下，分别测量单位时间内C3植物和C4植物干物质的积累量，发现C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是_______________________
_______________________________________
_______________________________________________________(至少答出两点，不考虑呼吸作用的影响)。
C4循环使维管束鞘细胞内有高浓度CO2，促进了光合作用，增加了有
机物的合成；高浓度CO2抑制了光呼吸，减少了有机物的消耗
C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是C4循环使维管束鞘细胞内有高浓度CO2，促进了光合作用，增加了有机物的合成；高浓度CO2抑制了光呼吸，减少了有机物的消耗。
3.(2024·南宁高三二模)水稻和甘蔗是广西种植最多的两种作物，农作物的产量主要决定于其光合作用的速率。
(1)Rubisco是水稻和甘蔗等高等植物唯一催化CO2固定形成C3的酶，Rubisco通常存
在于叶绿体的_____中，Rubisco催化的底物是CO2和________________。
基质
C5(五碳化合物)
CO2固定形成C3的场所是叶绿体基质，Rubisco是水稻和甘蔗等高等植物唯一催化CO2固定形成C3的酶，因此Rubisco通常存在于叶绿体基质中，Rubisco催化的底物是CO2和C5，形成的产物是C3。
(2)如图表示甘蔗叶片结构和光合作用过程。与水稻相比，甘蔗叶肉细胞叶绿体中特有PEP羧化酶(简称PEPC)，PEPC对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍。所以，PEPC能催化甘蔗利用极低浓度的CO2不断生成C4(苹果酸)，C4不
断进入维管束鞘细胞分解进而不断释放出CO2。这样在高温、气孔导度______导致叶片内CO2浓度极低的情况下，甘蔗靠PEPC“CO2泵”的作用实现了高效的光合作用。为证明甘蔗光合作用的特点，向密闭环境中生长的甘蔗提供14C标记的14CO2进行光合作用，短时间内14C会出现在____和C3中。
降低
C4
高温条件下，细胞失水，气孔导度降低，导致进入叶片的CO2减少，此时胞间CO2浓度降低，但甘蔗能靠PEPC “CO2泵”的作用固定CO2进而实现高效的光合作用。据图可知，甘蔗可在
叶肉细胞内将CO2与PEP结合形成C4，C4进入维管束鞘细胞分解出CO2参与光合作用的暗反应，因此向密闭环境中生长的甘蔗(能进行C4和C3途径)提供14C标记的14CO2进行光合作用，短时间内14C会出现在C4和C3中。
(3)甘蔗叶片维管束鞘细胞含有的叶绿体(如图)没有_____________(填结构)，这些叶绿体只能进行暗反应。叶片中CO2在叶肉细胞间通过细胞膜的转移方式是______
______，且只需要通过细胞膜，而C4从叶
肉细胞到维管束鞘细胞的转移还要通过__________(填结构)。
叶绿体基粒
自由
扩散
胞间连丝
光反应的场所是叶绿体基粒上的类囊体薄膜，暗反应的场所是叶绿体基质，据图可知，甘蔗叶片维管束鞘细胞含有的叶绿体没有类囊体薄膜构成的基粒，因此这些叶绿体只能进行暗反应。
叶片中CO2在叶肉细胞间通过细胞膜的转移方式是自由扩散，而C4从叶肉细胞到维管束鞘细胞的转移还要通过细胞膜上的胞间连丝。
_______________________________________________________。
(4)水稻维管束鞘细胞无叶绿体，Rubisco的低效导致光合作用速率低，限制了产量。科学家一直在尝试攻克此难关以解决粮食问题。根据上述甘蔗的情况，尝试提出提高水稻光合作用效率的一个思路：_____
可以
将C4植物的PEPC基因转入水稻植物细胞，使其表达出PEPC
由于PEPC对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍，因此可以将C4植物的PEPC基因转入水稻植物细胞，使其表达出PEPC，从而可提高水稻植物在低CO2条件下对CO2的固定，进而提高光合速率。
4.(2024·许昌高三一模)CAM植物是具有景天代谢途径的植物，生活在高温干旱环境中，多为多浆液植物(如仙人掌)，其CO2同化途径如图1所示。PEP羧化酶(PEPC)的活性呈现出昼夜变化，机理如图2所示。请回答下列问题：
(1)提取仙人掌中叶肉细胞的光合色素用的试剂是__________，据图1分析可知，仙人掌叶肉细胞中CO2固定的场所是_______________________。
无水乙醇
细胞质基质和叶绿体基质
光合色素易溶于有机溶剂，提取光合色素时用的试剂是无水乙醇。据图1可知，仙人掌叶肉细胞中CO2固定的场所在白天和夜晚有所不同，夜晚主要在细胞质基质中进行，白天在叶绿体基质中进行。夜晚时仙人掌利用PEP固定CO2，白天时进行卡尔文循环，利用C5固定CO2。
(2)白天较强光照时，仙人掌叶绿体产生O2的速率______(填“大于”“小于”或“等于”)苹果酸分解产生CO2的速率。夜晚，叶肉细胞因为缺少_______________而不能进行卡尔文循环。
大于
ATP和NADPH
白天较强光照时，仙人掌光反应速率较大，水光解产生O2的速率大于苹果酸分解产生CO2的速率。夜晚没有光照，叶肉细胞无法进行光反应，不产生ATP和NADPH，所以其不能进行卡尔文循环。
(3)上午10∶00，若环境中的CO2浓度突然降低，短时间内仙人掌叶绿体中C3含量的变化是_________(填“升高”“降低”或“基本不变”)，原因是________
___________________________________
基本不变
___________________________________。
仙人掌白天气孔关闭，降低环境中的CO2浓度对叶肉细胞内的CO2浓度基本没有影响
上午10∶00，由于仙人掌白天气孔关闭，降低环境中的CO2浓度对叶肉细胞内的CO2浓度基本没有影响，CO2固定生成C3的过程也几乎不受影响，因此C3的含量基本不变。
(4)研究发现仙人掌叶肉细胞的细胞呼吸减弱会影响细胞中苹果酸的生成。据图1和图2分析，其原因是_______________________________________
__________________________________________________________________________。
细胞呼吸减弱，为苹果酸的合成提供的NADH减少，同时生成的ATP减少，影响了PEPC的活化，使草酰乙酸的生成量减少
据图1可知，细胞呼吸减弱，为苹果酸的合成提供的NADH减少，同时根据图2可知，细胞呼吸减弱，生成的ATP减少，影响了PEPC的活化，使草酰乙酸的生成量减少，因此细胞呼吸减弱会影响细胞中苹果酸的生成。
5.(2024·锦州高三模拟)富营养化引发的水华已严重威胁到了水体生态系统和人类的健康，蓝细菌因具有CO2浓缩机制、悬浮机制等特殊生理特征，使其在竞争中占据优势地位。如图为蓝细菌CO2浓缩机制作用示意图，请回答问题：
(1)蓝细菌中因含有________________而能吸收光能进行光合作用，测定水体中蓝细菌数量时，可用__________提取这些物质间接反映蓝细菌数量。
叶绿素和藻蓝素
无水乙醇
蓝细菌能进行光合作用的原因是其光合片层膜上含有叶绿素和藻蓝素等色素及相关的酶，色素主要参与光反应过程，可用无水乙醇提取这些物质间接反映蓝细菌数量。
(2)蓝细菌光反应的场所为光合片层，该结构类似叶绿体中的____________，图中过程②的发生需要光反应为其提供_______________。
类囊体薄膜
ATP和NADPH
蓝细菌光反应的场所为光合片层，该结构类似于叶绿体中的类囊体薄膜，图中过程②光合作用暗反应阶段的发生需要光反应为其提供ATP和NADPH。
(3)据图分析， 进入蓝细菌细胞内累积的方式______(填“需要”或“不需要”)消耗能量。细胞中的 经碳酸酐酶催化脱水形成高CO2浓度微环境，可促进图中[①]____________和过程②的进行，以避免光能的浪费；该过程还可
消耗胞内多余的____，有利于维持细胞内部环境的相对稳定。
需要
CO2的固定
H＋
HCO逆浓度梯度进入蓝细菌细胞内累积的方式为主动运输，该过程需要消耗能量。细胞中的HCO经碳酸酐酶催化脱水形成高CO2浓度微环境，可促进图中过程①CO2
的固定和过程②C3的还原的进行，以避免光能的浪费；该过程还可消耗胞内多余的H＋，有利于维持细胞内部环境的相对稳定。
__________________________________________
__________________(答出一点即可)。
(4)研究人员推测，当 脱水速率大于过程①速率时，会有部分胞内CO2扩散出细胞，造成CO2泄漏。但实际实验过程中，胞外CO2浓度始终维持在较低水平，其原因可能有_________
泄漏的
CO2可转化为 ，再被细胞吸收；CO2可
直接扩散进入细胞第8练　影响光合速率的因素 (重点突破)
1．(8分)(2024·全国甲，29)在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题：
(1)(3分)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是_____________________________________________。
(2)(2分)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)(2分)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是____________________________________________________________
_________________________________________________________(答出一点即可)。
(4)(1分)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在__________________最大时的温度。
2．(5分)(2024·安徽，16节选)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，结果如表。回答问题：
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
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．(10分)(2024·黑吉辽，21节选)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与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。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题：
(1)(8分)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自________和________(填生理过程)。7～10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
据图3中的数据________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)(2分)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是________________________________________________________________________。
4．(10分)(2024·河北，19)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－1) 类胡萝卜素含量/(mg·g－1)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
(1)(5分)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)(3分)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)(2分)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为________________________________________________________________________
____________________________________________________(答出两点即可)。
5．(每空1分，共6分)(2022·山东，21)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是____________。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有____________________
____________________________、______________________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是_____________________________________________________。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过______________________________________发挥作用。
6．(3分)(2024·湖南，17节选)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：
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)。
7．(8分)(2023·山东，21)当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(1)(2分)该实验的自变量为______________。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有______________(答出2个因素即可)。
(2)(3分)根据本实验，________(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)(3分)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量________(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1．(6分)(2024·聊城高三二模)强光照条件下，植物细胞可以通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”(如图1)实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移，并可以通过信号传递调节植物的生理活动以适应环境变化。回答下列问题：
(1)(3分)当光照过强时，“苹果酸/草酰乙酸穿梭”可有效地将光反应产生的__________中含有的还原能输出叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的________中含有的还原能，最终在____________(场所)转化为ATP中的化学能。
(2)(3分)当光照过强时，植物细胞释放到胞外的ATP(eATP)可通过受体介导的方式，调节植物生理活动。为探究eATP对光合速率的影响，科研人员用一定最适宜浓度的eATP溶液处理豌豆叶片，结果如图2所示。
该实验自变量为____________________________________________________，推测eATP调节植物光合速率的机制：_________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．(8分)(2024·青岛高三一模)植物含叶绿体的细胞在光照下不但进行CO2的同化，而且存在依赖光的消耗O2释放CO2的反应，称为光呼吸。研究发现，光呼吸是由O2竞争性地结合卡尔文循环关键酶Rubisco造成的。Rubisco的底物CO2与O2竞争同一活性位点，互为抑制剂。该酶既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中生成CO2。如图表示叶肉细胞中有关的代谢过程。回答问题：
(1)(3分)当环境中CO2与O2含量比值__________(填“偏高”或“偏低”)时，叶片容易发生光呼吸。已知温度升高会降低细胞质基质中气体的溶解度，试分析温度高于某一临界值时，光呼吸迅速增加的原因是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)(3分)从光反应和暗反应物质联系的角度分析，高O2浓度条件下，短时间内NADPH含量升高的原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)(2分)过强的光照会导致光合作用光反应产物过剩，会对细胞造成伤害，分析图示光呼吸过程，推测光呼吸存在的生理意义：______________________________________________
________________________________________________________________________。
3．(每空2分，共4分)(2024·佛山高三一模)谷子耐旱能力强，是干旱、半干旱地区种植的重要粮食作物。在干旱条件下，谷子耐旱性突变体(drm)较野生型(WT)产量更高，其相关生理特征如表。回答下列问题：
谷子品种 气孔导度/(mmol·m－2·s－1) 光合酶活性/(μmol·mg－1·h－1) 光合速率/(μmol·m－2·s－1) 穗粒重/g
WT 70 72 6.1 5.4
drm 95 138 7.5 6.8
(1)据表分析，drm在干旱条件下具有较高产量的生理机制是_____________________________
________________________________________________________________________。
(2)光照强度过高会抑制植物的光合作用，这种现象称为光抑制。干旱会加剧光抑制，造成叶绿素降解加快、光合结构被破坏。若在非干旱与干旱条件下分别测定drm与WT的叶绿素荧光参数(数值越大表明光抑制越弱)，预期实验结果是____________________________
________________________________________________________________________。
4．(12分)(2024·镇江高三一模)图1为拟南芥光合作用部分反应过程示意图，Rubisco是催化CO2固定的关键酶，其活性会因与XuBP结合而受损，但可被Rca酶(是Rubisco活化酶的简称)恢复。①～⑦代表相关代谢过程。请回答问题：
(1)(4分)图中过程②表示__________，需要光反应为之提供____________。为了保证有足够多的RuBP参与反应，除过程③外，还需通过过程________(填图中序号)促进RuBP的生成；同时，还应抑制过程__________(填图中序号)以保证过程①顺利进行。
(2)(4分)研究发现，拟南芥中存在与基因CbbYA结构类似的基因CbbYB，为探究这两个基因编码的酶对植物生长的影响，科研人员分别对四种拟南芥进行研究，实验结果如图2、3所示。
①根据实验设计思路，Ⅰ为野生型拟南芥，Ⅲ为基因CbbYB缺失型拟南芥，Ⅱ、Ⅳ分别为________________、________________型拟南芥。
②实验结果表明，Ⅱ、Ⅲ型拟南芥的CO2同化速率__________；与野生型相比，随着光照强度的增加，Ⅳ型拟南芥的CO2同化速率的差异值______。
(3)(4分)综上可知，____________会导致植物生长受到明显抑制，其机制是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
为进一步研究这两种基因在结构上的差异，可通过提取总RNA进行____________后，进行PCR鉴定。
5．(10分)(2024·张掖高三三模)盐胁迫对植物光合作用的限制包括气孔限制和非气孔限制，气孔限制是指气孔导度下降，CO2供应不足，非气孔限制是指植物细胞中光合结构或物质活性的降低。研究小组将长势均一的春小麦幼苗分组，实验组分别添加植物营养液配制的不同浓度NaCl溶液(单位：mmol·L－1)，在适宜条件下培养一周后，测定春小麦幼苗的光合特性，实验结果如表。回答下列问题：
处理 光合速率/(CO2 μmol·m－2·s－1) 叶绿素/(mg·g－1) 气孔导度/(μmol·m－2·s－1) 胞间CO2浓度/(μmol·m－2·s－1)
CK(对照组) 3.17 1.30 244.49 435.19
25 2.63 1.37 221.30 468.06
100 2.12 1.37 208.46 473.75
200 1.31 1.28 95.09 475.07
(1)(3分)春小麦幼苗叶片中的光合色素除叶绿素外，还有____________，光合色素吸收的光波长有差别，叶绿素主要吸收____________。欲测定叶绿素的含量，可用____________对其进行提取。
(2)(4分)对照组的处理是____________________，200 mmol·L－1NaCl处理组的气孔导度比100 mmol·L－1NaCl处理组的气孔导度明显降低，但两组的胞间CO2浓度并无显著差异，据表分析原因可能是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
此时，对200 mmol·L－1NaCl处理组喷施促进气孔开放的细胞分裂素____________(填“能”或“不能”)提高光合速率。
(3)(3分)100 mmol·L－1NaCl处理组的叶绿素含量高于对照组，净光合速率却低于对照组，限制其净光合速率的是______________(填“气孔限制”或“非气孔限制”)，据表分析理由是________________________________________________________________________。
答案精析
真题演练
1．(1)不相等　温度a和c时的呼吸速率不相等　(2)在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但该植物的某些细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸消耗有机物，如根部细胞，导致该植物体的干重减少　(3)温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，使暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低　(4)光合速率和呼吸速率差值
解析　(1)叶片的有机物积累速率＝光合速率－呼吸速率，即净光合速率。观察题图可知，该植物叶片在温度a和c时虽然光合速率相等，但呼吸速率不同，因此叶片有机物积累速率不相等。(3)温度超过b时，气温过高，为了降低蒸腾作用，部分气孔关闭，CO2供应不足，使暗反应速率降低；同时过高的温度使酶的活性降低，CO2固定速率减慢，C3还原速率减慢，进而使暗反应速率降低。
2．增大　①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶的光合作用　②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用
解析　题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，由此可分析出OsNAC过量表达使旗叶净光合速率增大的原因，具体原因见答案。
3．(1)光呼吸　细胞呼吸　7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因光呼吸速率降低，净光合速率等于总光合速率与光呼吸速率、细胞呼吸速率之差，净光合速率出现差异的原因在于株系1和株系2光呼吸速率出现差异　不能　总光合速率是净光合速率与光呼吸速率、细胞呼吸速率之和，光呼吸速率、细胞呼吸速率未知，所以无法计算出株系1的总光合速率　(2)与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大
4．(1)蓝　类囊体薄膜　C5　糖类　紫外光　(2)无水乙醇　叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰　(3)覆盖蓝膜，紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用
解析　(1)植物的光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收红光和蓝紫光，因此题述三种光中蓝光可被高效吸收。光合作用暗反应阶段C3还原的产物包括糖类和C5。据柱形图分析可知，与白膜覆盖相比，蓝膜覆盖和绿膜覆盖透过的紫外光较少，可以更好地减弱幼苗受到的辐射。(3)高原环境紫外光强烈，覆盖蓝膜后，紫外光透过率降低，可降低紫外光对幼苗的伤害；与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时幼苗叶绿素和类胡萝卜素的含量更高，可以提高植物对光能的利用率，促进植物的光合作用。
5．(1)蓝紫光　(2)NADPH、ATP等的浓度不再增加　CO2浓度有限　光能的吸收速率继续增加，使水的光解速率继续增加　(3)减弱　促进光反应中关键蛋白的合成
解析　(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能是通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。
6．降低　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等元素的吸收，使叶绿素合成减少
解析　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等元素的吸收，而Mg元素和N元素是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成。
7．(1)光、H蛋白　CO2浓度、温度、水分、矿质元素等　(2)不能　突变体中PSⅡ损伤小，但不含有H蛋白，不能修复；野生型中PSⅡ损伤大，但能修复　(3)少　突变体的NPQ强度高，能够减少强光对PSⅡ的损伤
解析　(1)以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结合题图分析，实验的自变量为光、H蛋白；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分、矿质元素等。(2)据图分析，强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的高，能减少强光对PSⅡ复合体的损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。(3)据图分析，强光照射下突变体中NPQ强度高，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少；突变体的NPQ强度高，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP，促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。
模拟预测
1．(1)NADPH　NADH　线粒体内膜　(2)eATP的有无、豌豆幼苗的种类　eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达，促进活性氧(ROS)的合成来促进气孔的开放，从而提高光合速率
解析　(1)由图可知，强光条件下，“苹果酸/草酰乙酸穿梭”能将NADPH中的H＋运出叶绿体，与NAD＋结合生成NADH，该过程将光反应产生的NADPH中含有的还原能输出叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的NADH中含有的还原能，最终在线粒体内膜用于ATP的合成。(2)由题意可知，该实验的自变量为eATP的有无、豌豆幼苗的种类。活性氧(ROS)能促进植物叶肉细胞气孔的开放，NADPH氧化酶是ROS产生的关键酶，据图可知，eATP可通过调节气孔导度来调节植物光合速率，而ROS也能促进植物叶肉细胞气孔的开放，ROS的合成需要NADPH氧化酶的催化，当NADPH氧化酶缺失，则ROS无法合成，植物叶肉细胞气孔的开放无法增加，科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体，发现净光合速率与对照组基本一致。综合分析可知：eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达，促进ROS的合成，进而促进植物叶肉细胞气孔的开放，提高了叶肉细胞的气孔导度，从而实现了光合速率的提高。
2．(1)偏低　温度高于临界值时，细胞质基质中CO2溶解度降幅大于O2，CO2与O2含量比值降低，更有利于进行光呼吸　(2)高浓度O2条件下，CO2固定能力减弱，生成的C3减少，C3被还原时消耗的NADPH减少，NADPH生成量暂时不变，相对含量升高　(3)光呼吸消耗掉过剩的ATP和NADPH，减少对细胞结构的损伤，是一种保护机制
3．(1)气孔导度高，CO2利用率高；光合酶活性强，光合速率高，能产生更多的有机物　(2)与非干旱条件相比，干旱条件下drm与WT的叶绿素荧光参数都下降，drm下降较少
解析　(1)据表可知，气孔是CO2进出的通道，与WT相比，drm气孔导度高，CO2利用率高；光合酶活性强，光合速率高，能产生更多的有机物。(2)干旱会加剧光抑制，而drm比WT更加耐干旱，因此与非干旱条件相比，干旱条件下drm与WT的叶绿素荧光参数都下降，drm下降较少。
4．(1)C3的还原　NADPH、ATP　⑦(或⑥⑦)　④
(2)①基因CbbYA缺失型　双基因缺失　②没有明显差异　逐渐增大　(3)双基因缺失　XuBP积累，导致RuBP减少，同时增加XuBP－Rubisco复合物的形成，降低Rubisco的活性，进而影响暗反应过程　逆转录
解析　(1)由题图可知，图中过程②表示C3的还原，需要光反应为之提供NADPH、ATP。RuBP由过程③和⑦生成，去路有过程①和④，为了保证有足够多的RuBP参与反应，除过程③外，还需通过过程⑦(或⑥⑦)促进RuBP的生成；同时，还应抑制过程④以保证过程①顺利进行。(2)①根据实验设计思路，Ⅰ曲线同化速率最大，Ⅳ曲线同化速率最小，Ⅱ、Ⅲ曲线同化速率基本相同，Ⅰ为野生型拟南芥，Ⅲ为基因CbbYB缺失型拟南芥，所以Ⅱ、Ⅳ分别为基因CbbYA缺失型、双基因缺失型拟南芥。②实验结果表明，Ⅱ、Ⅲ型拟南芥的CO2同化速率没有明显差异；与Ⅰ野生型相比，随着光照强度的增加，Ⅳ型拟南芥的CO2同化速率的差异值逐渐增大。(3)综上可知，双基因缺失会导致植物生长受到明显抑制，其机制是XuBP积累，导致RuBP减少，同时增加XuBP－Rubisco复合物的形成，降低Rubisco的活性，进而影响暗反应过程。为进一步研究这两种基因在结构上的差异，可通过提取总RNA进行逆转录后，进行PCR鉴定。
5．(1)类胡萝卜素　红光和蓝紫光　有机溶剂　(2)添加等量的植物营养液　200 mmol·L－1NaCl处理组叶片的叶绿素含量降低，光反应速率降低，生成的ATP、NADPH减少，导致暗反应速率降低，对胞间CO2的吸收利用减少　不能
(3)非气孔限制　100 mmol·L－1NaCl处理组的胞间CO2浓度高于对照组，说明CO2供应充足
解析　(2)分析题意，本实验的自变量为不同浓度NaCl溶液，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故对照组的处理是添加等量的植物营养液(NaCl浓度为0)；对比200 mmol·L－1NaCl处理组与100 mmol·L－1NaCl处理组，前者气孔导度明显降低，叶绿素含量较低，净光合速率减慢，但两组的胞间CO2浓度并无显著差异，其原因可能是200 mmol·L－1NaCl处理组叶片的叶绿素含量降低，使得光反应速率降低，生成的ATP、NADPH减少，导致暗反应速率降低，对胞间CO2的吸收利用减少；限制200 mmol·L－1NaCl处理组净光合速率的并不是胞间CO2浓度或气孔导度，即该浓度的盐胁迫属于非气孔限制，故喷施促进气孔开放的细胞分裂素不能提高光合速率。(3)100 mmol·L－1NaCl处理组与对照组相比较，叶绿素含量高于对照组，胞间CO2浓度更高，说明CO2供应充足，但净光合速率低于对照组，说明限制其净光合速率的是非气孔限制。(共56张PPT)
专题二　
第8练
影响光合速率的因素
1.(2024·全国甲，29)在自然条件下，某植物叶
片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图
所示。回答下列问题：
(1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，
叶片有机物积累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是_____
________________________。
真题演练
PART ONE
不相等
温度
a和c时的呼吸速率不相等
(叶片的有机物积累速率＝光合速率－呼吸速率，即净光合速率。观察题图可知，该植物叶片在温度a和c时虽然光合速率相等，但呼吸速率不同，因此叶片有机物积累速率不相等。
(2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
_______________。
(3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是_________________________________________
_______________________________________________________________(答出一点即可)。
在温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，
但该植物的某些细胞不进行光合作用，只进行
细胞呼吸消耗有机物，如根部细胞，导致该植
物体的干重减少
温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，使暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低
温度超过b时，气温过高，为了降低蒸腾作用，部分气孔关闭，CO2供应不足，使暗反应速率降低；同时过高的温度使酶的活性降低，CO2固定速率减慢，C3还原速率减慢，进而使暗反应速率降低。
(4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在________________________最大时的温度。
光合速率和呼吸速率差值
2.(2024·安徽，16节选)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，结果如表。回答问题：
据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率_______。
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
增大
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_____________________________________________________________
_______________________________________________________________。
与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶的光合作用
与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用
题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，由此可分析出OsNAC过量表达使旗叶净光合速率增大的原因，具体原因见答案。
3.(2024·黑吉辽，21节选)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与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。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题：
(1)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自_______和__________(填生理过程)。
光呼吸
细胞呼吸
7～10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是_____________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因光呼吸速率降低，净光合速率等于总光合速率与光呼吸速率、细胞呼吸速率之差，净光合速率出现差异的原因在于株系1和株系2光呼吸速率出现差异　
据图3中的数据______(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是_________________________________________________________
_______________________________________________________________。
总光合速率是净光合速率与光呼吸速率、细胞呼吸速率之和，光呼吸速率、细胞呼吸速率未知，所以无法计算出株系1的总光合速率　
不能
(2)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是________________________________________________。
与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大
4.(2024·河北，19)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－1) 类胡萝卜素含量/(mg·g－1)
白膜 1.67 0.71
蓝膜 2.20 0.90
绿膜 1.74 0.65
回答下列问题：
(1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中____光可被位于叶绿体____________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转
化为____和______。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
蓝
类囊体薄膜
C5
糖类
紫外光
植物的光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，主要吸收红光和蓝紫光，因此题述三种光中蓝光可被高效吸收。光合作用暗反应阶段C3还原的产物包括糖类和C5。据柱形图分析可知，与白膜覆盖相比，蓝膜
覆盖和绿膜覆盖透过的紫外光较少，可以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)。
无水乙醇
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜
素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰
覆盖蓝膜，紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利于幼苗进行光合作用
高原环境紫外光强烈，覆盖蓝膜后，紫外光透过率降低，可降低紫外光对幼苗的伤害；与覆盖白膜和绿膜相比，覆盖蓝膜时幼苗叶绿素和类胡萝卜素的含量更高，可以提高植物对光能的利用率，促进植物的光合作用。
5.(2022·山东，21)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度
下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是________。
蓝紫光
苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光
合作用暗反应达到一定速率后不再增
加，但氧气的产生速率继续增加。苹
果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有_________________
_____________、_____________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是________________________________________________。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制_____(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过_____________________
_______发挥作用。
NADPH、ATP等的
浓度不再增加
CO2浓度有限
光能的吸收速率继续增加，使水的光解速率继续增加
减弱
促进光反应中关键蛋白
的合成
据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能是通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。
6.(2024·湖南，17节选)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：
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)。
降低
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等元素的吸收，使叶绿素合成减少
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等元素的吸收，而Mg元素和N元素是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成。
7.(2023·山东，21)当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭
(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(1)该实验的自变量为___________。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有________________________________(答出2个因素即可)。
光、H蛋白
CO2浓度、温度、水分、矿质元素等
以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结合题图分析，实验的自变量为光、H蛋白；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分、矿质元素等。
(2)根据本实验，______(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是____________________________
_________________________________________________。
不能
突变体中PSⅡ损伤小，但不含有H蛋白，不能修复；野生型中PSⅡ损伤大，但能修复
据图分析，强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的高，能减少强光对PSⅡ复合体的损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。
(3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量____(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是____________
_________________________________。
少
突变体的NPQ强度高，能够减少强光对PSⅡ的损伤
据图分析，强光照射下突变体中NPQ强度
高，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使
流向光合作用的能量减少；突变体的NPQ
强度高，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减
少作用大于野生型H蛋白的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP，促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。
1.(2024·聊城高三二模)强光照条件下，植物细胞可以通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”(如图1)实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移，并可以通过信号传递调节植物的生理活动以适应环境变化。回答下列问题：
模拟预测
PART TWO
(1)当光照过强时，“苹果酸/草酰乙酸穿梭”可有效地将光反应产生的__________中含有的还原能输出叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的________中含有的还原能，最终在____________(场所)转化为ATP中的化学能。
NADPH
NADH
线粒体内膜
由图可知，强光条件下，“苹果
酸/草酰乙酸穿梭”能将NADPH
中的H＋运出叶绿体，与NAD＋结
合生成NADH，该过程将光反应
产生的NADPH中含有的还原能
输出叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的NADH中含有的还原能，最终在线粒体内膜用于ATP的合成。
(2)当光照过强时，植物细胞释放到胞外的ATP(eATP)可通过受体介导的方式，调节植物生理活动。为探究eATP对光合速率的影响，科研人员用一定最适宜浓度的eATP溶液处理豌豆叶片，结果如图2所示。
该实验自变量为________________________
______，推测eATP调节植物光合速率的机制：_______________________________________
_______________________________________
__________________。
eATP的有无、豌豆幼苗的
种类
eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达，促进活性氧(ROS)的合成来促进气孔的开放，从而提高光合速率
由题意可知，该实验的自变量为eATP的有无、豌豆幼苗的种类。活性氧(ROS)能促进植物叶肉细胞气孔的开放，NADPH氧化酶是ROS产生的关键酶，据
图可知，eATP可通过调节气孔导度来调节植物光合速率，而ROS也能促进植物叶肉细胞气孔的开放，ROS的合成需要NADPH氧化酶的催化，当NADPH氧化酶缺失，则ROS无法合成，植物叶肉细胞气孔的开放无法增加，科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体，发现净光合速率与对照组基本一致。
综合分析可知：eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达，促进ROS的合成，进而促进植物叶肉细胞气孔的开放，提高了叶肉细胞的气孔导度，从而实现了光合速率的提高。
2.(2024·青岛高三一模)植物含叶绿体的细胞在光照下不但进行CO2的同化，而且存在依赖光的消耗O2释放CO2的反应，称为光呼吸。研究发现，光呼吸是由O2竞争性地结合卡尔文循环关键酶Rubisco造成的。Rubisco的底物CO2与O2竞争同一活性位点，互为抑制剂。该酶既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中生成CO2。如图表示叶肉细胞中有关的代谢过程。回答问题：
(1)当环境中CO2与O2含量比值______(填
“偏高”或“偏低”)时，叶片容易发生
光呼吸。已知温度升高会降低细胞质基
质中气体的溶解度，试分析温度高于某
一临界值时，光呼吸迅速增加的原因是_______________________________________________________________
________________________________。
偏低
温度高于临界值时，细胞质基质中CO2溶解度降幅大于O2，CO2与O2含量比值降低，更有利于进行光呼吸
(2)从光反应和暗反应物质联系的角度分
析，高O2浓度条件下，短时间内NADPH
含量升高的原因是___________________
___________________________________
_______________________________________________________________。
(3)过强的光照会导致光合作用光反应产物过剩，会对细胞造成伤害，分析图示光呼吸过程，推测光呼吸存在的生理意义：___________________
_______________________________________________________。
高浓度O2条件下，
CO2固定能力减弱，生成的C3减少，C3
被还原时消耗的NADPH减少，NADPH生成量暂时不变，相对含量升高
光呼吸消耗掉过剩的ATP和NADPH，减少对细胞结构的损伤，是一种保护机制
3.(2024·佛山高三一模)谷子耐旱能力强，是干旱、半干旱地区种植的重要粮食作物。在干旱条件下，谷子耐旱性突变体(drm)较野生型(WT)产量更高，其相关生理特征如表。回答下列问题：
谷子品种 气孔导度/(mmol·m－2·s－1) 光合酶活性/(μmol·mg－1·h－1) 光合速率/(μmol·m－2·s－1) 穗粒重/g
WT 70 72 6.1 5.4
drm 95 138 7.5 6.8
(1)据表分析，drm在干旱条件下具有较高产量的生理机制是___________
___________________________________________________________。
气孔导度高，CO2利用率高；光合酶活性强，光合速率高，能产生更多的有机物
据表可知，气孔是CO2进出的通道，与WT相比，drm气孔导度高，CO2利用率高；光合酶活性强，光合速率高，能产生更多的有机物。
谷子品种 气孔导度/(mmol·m－2·s－1) 光合酶活性/(μmol·mg－1·h－1) 光合速率/(μmol·m－2·s－1) 穗粒重/g
WT 70 72 6.1 5.4
drm 95 138 7.5 6.8
谷子品种 气孔导度/(mmol·m－2·s－1) 光合酶活性/(μmol·mg－1·h－1) 光合速率/(μmol·m－2·s－1) 穗粒重/g
WT 70 72 6.1 5.4
drm 95 138 7.5 6.8
(2)光照强度过高会抑制植物的光合作用，这种现象称为光抑制。干旱会加剧光抑制，造成叶绿素降解加快、光合结构被破坏。若在非干旱与干旱条件下分别测定drm与WT的叶绿素荧光参数(数值越大表明光抑制越弱)，预期实验结果是____________________________________________
______________________________。
与非干旱条件相比，干旱条件下drm与WT的叶绿素荧光参数都下降，drm下降较少
干旱会加剧光抑制，而drm比WT更加耐干旱，因此与非干旱条件相比，干旱条件下drm与WT的叶绿素荧光参数都下降，drm下降较少。
谷子品种 气孔导度/(mmol·m－2·s－1) 光合酶活性/(μmol·mg－1·h－1) 光合速率/(μmol·m－2·s－1) 穗粒重/g
WT 70 72 6.1 5.4
drm 95 138 7.5 6.8
4.(2024·镇江高三一模)图1为拟南芥光合作用部分反应过程示意图，Rubisco是催化CO2固定的关键酶，其活性会因与XuBP结合而受损，但可被Rca酶(是Rubisco活化酶的简称)恢复。①～⑦代表相关代谢过程。请回答问题：
(1)图中过程②表示__________，需要光
反应为之提供______________。为了保
证有足够多的RuBP参与反应，除过程③
外，还需通过过程___________(填图中序
号)促进RuBP的生成；同时，还应抑制过程____(填图中序号)以保证过程①顺利进行。
C3的还原
NADPH、ATP
⑦(或⑥⑦)
④
由题图可知，图中过程②表示C3的
还原，需要光反应为之提供NADPH、
ATP。RuBP由过程③和⑦生成，去路
有过程①和④，为了保证有足够多的
RuBP参与反应，除过程③外，还需通过过程⑦(或⑥⑦)促进RuBP的生成；同时，还应抑制过程④以保证过程①顺利进行。
(2)研究发现，拟南芥中存在与基因CbbYA结构类似的基因CbbYB，为探究这两个基因编码的酶对植物生长的影响，科研人员分别对四种拟南芥进行研究，实验结果如图2、3所示。
①根据实验设计思路，Ⅰ为野生型拟南芥，Ⅲ为基因CbbYB缺失型拟南芥，Ⅱ、Ⅳ分别为_________________、___________型拟南芥。
基因CbbYA缺失型
双基因缺失
根据实验设计思路，Ⅰ曲线同化速率最大，Ⅳ曲线同化速率最小，Ⅱ、Ⅲ曲线同化速率基本相同，Ⅰ为野生型拟南芥，Ⅲ为基因CbbYB缺失型拟南芥，所以Ⅱ、Ⅳ分别为基因CbbYA缺失型、双基因缺失型拟南芥。
②实验结果表明，Ⅱ、Ⅲ型拟南芥的CO2同化速率_______________；与野生型相比，随着光照强度的增加，Ⅳ型拟南芥的CO2同化速率的差异值__________。
没有明显差异
逐渐增大
实验结果表明，Ⅱ、Ⅲ型拟南芥的CO2同化速率没有明显差异；与Ⅰ野生型相比，随着光照强度的增加，Ⅳ型拟南芥的CO2同化速率的差异值逐渐增大。
(3)综上可知，____________会导致植物生长受到明显抑制，其机制是_____________________________________________________________________________________________________。为进一步研究这两种基因在结构上的差异，可通过提取总RNA进行_______后，进行PCR鉴定。
双基因缺失
XuBP积累，导致RuBP减少，同时增加XuBP－Rubisco复合物的形成，降低Rubisco的活性，进而影响暗反应过程
逆转录
综上可知，双基因缺失会导致植物生长受到明显抑制，其机制是XuBP积累，导致RuBP减少，同时增加XuBP－Rubisco复合物的形成，降低Rubisco的活性，进而影响暗反应过程。为进一步研究这两种基因在结构上的差异，可通过提取总RNA进行逆转录后，进行PCR鉴定。
5.(2024·张掖高三三模)盐胁迫对植物光合作用的限制包括气孔限制和非气孔限制，气孔限制是指气孔导度下降，CO2供应不足，非气孔限制是指植物细胞中光合结构或物质活性的降低。研究小组将长势均一的春小麦幼苗分组，实验组分别添加植物营养液配制的不同浓度NaCl溶液(单位：mmol·L－1)，在适宜条件下培养一周后，测定春小麦幼苗的光合特性，实验结果如表。回答下列问题：
处理 光合速率/(CO2 μmol·m－2·s－1) 叶绿素/(mg·g－1) 气孔导度/(μmol·m－2·s－1) 胞间CO2浓度/(μmol·m－2·s－1)
CK(对照组) 3.17 1.30 244.49 435.19
25 2.63 1.37 221.30 468.06
100 2.12 1.37 208.46 473.75
200 1.31 1.28 95.09 475.07
(1)春小麦幼苗叶片中的光合色素除叶绿素外，还有____________，光合色素吸收的光波长有差别，叶绿素主要吸收_____________。欲测定叶绿素的含量，可用_________对其进行提取。
(2)对照组的处理是______________________，200 mmol·L－1NaCl处理组的气孔导度比100 mmol·L－1NaCl处理组的气孔导度明显降低，但两组的胞间CO2浓度并无显著差异，据表分析原因可能是___________________
__________________________________________________________________________________________________________________。此时，对200 mmol·L－1NaCl处理组喷施促进气孔开放的细胞分裂素______(填“能”或“不能”)提高光合速率。
类胡萝卜素
红光和蓝紫光
有机溶剂
添加等量的植物营养液
200 mmol·L－1NaCl处理组叶片的叶绿素含量降低，光反应速率降低，生成的ATP、NADPH减少，导致暗反应速率降低，对胞间CO2的吸收利用减少
不能
分析题意，本实验的自变量为不同浓度NaCl溶液，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故对照组的处理是添加等量的植物营养液(NaCl浓度为0)；对比200 mmol·L－1NaCl处理组与100 mmol·L－1NaCl处理组，前者气孔导度明显降低，叶绿素含量较低，净光合速率减慢，但两组的胞间CO2浓度并无显著差异，其原因可能是200 mmol·L－1NaCl处理组叶片的叶绿素含量降低，使得光反应速率降低，生成的ATP、NADPH减少，导致暗反应速率降低，对胞间CO2的吸收利用减少；限制200 mmol·L－1NaCl处理组净光合速率的并不是胞间CO2浓度或气孔导度，即该浓度的盐胁迫属于非气孔限制，故喷施促进气孔开放的细胞分裂素不能提高光合速率。
(3)100 mmol·L－1NaCl处理组的叶绿素含量高于对照组，净光合速率却低于对照组，限制其净光合速率的是___________(填“气孔限制”或“非气孔限制”)，据表分析理由是____________________________________
_______________________________。
非气孔限制
100 mmol·L－1NaCl处理组的胞间CO2浓度高于对照组，说明CO2供应充足
100 mmol·L－1NaCl处理组与对照组相比较，叶绿素含量高于对照组，胞间CO2浓度更高，说明CO2供应充足，但净光合速率低于对照组，说明限制其净光合速率的是非气孔限制。

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