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专题 11 细胞代谢综合分析
1．光合作用与细胞呼吸综合曲线中“三率”含义
细胞呼吸速率 净光合速率 真正光合速率
依据净光合速率和细胞呼吸速率计算得
植物体(组织)在黑暗 植物体(组织)在一定光照条
出，不能直接测得，真正光合速率＝净
条件下测得的值 件下测得的值
光合速率＋细胞呼吸速率
2.“三率”测定的指标
测定指标 细胞呼吸速率 真正光合速率 净光合速率
O 吸收量(黑暗) 产生量、制造量 释放量
2
CO 释放量(黑暗) 利用量、固定量 吸收量
2
有机物 消耗量(黑暗) 产生量、制造量 积累量
说明：若测定指标为叶绿体中O 释放量、CO 吸收量，则表示实际光合速率。
2 2
3．光合作用与细胞呼吸综合曲线模型
(1)当光照强度为0时，若CO 吸收值为负值，该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲
2
线代表净光合速率，如图甲。
(2)当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正光合速率，如图乙。
4.光合作用与细胞呼吸综合计算关系
关系：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
解读：也可写成净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率；真正光合速率即通过光合作用合成
的有机物的量，仅与光合作用有关；呼吸速率即通过细胞呼吸消耗有机物的量；通过光合作
用合成的有机物不能全部保留，其中一部分会通过呼吸作用消耗，剩下的才是积累的有机
物，即净光合速率，它既与光合作用有关，也与细胞呼吸有关，等于光合作用和细胞呼吸的
差值。
5．曲线模型中“三点”的移动问题关于改变光合作用条件后曲线上“三点”(呼吸速
率点、光补偿点和光饱和点)的移动问题，其解题
关键是搞清楚相应的因素是如何影响光合作用
的，然后确定“三率”大小的变动。结合光照强
度对光合作用的影响图示分析如下：
(1)当图中温度是最适温度时，降低温度，其他条件不变，a点上移，b点左移，c点下移。
(2)当图中曲线为阳生植物的，则阴生植物的a点上移，b点左移，c点下移。
(3)当植物缺镁时，其他条件不变，a点不动，b点右移，c点下移。
(4)适当提高CO 浓度，其他条件不变，a点不变，b点左移，c点上移。
2
(5)干旱初期，对呼吸作用影响不大，a点不变，但植物气孔关闭，CO 吸收量少，则b点右
2
移，c点下移。
一、单选题
1．已知某种细胞器的生物膜上能合成ATP，下列相关分析正确的是（ ）
A．此ATP能为细胞内的各项生命活动提供能量
B．在产生ATP的同时该生物膜上还能产生[H]
C．温度是影响膜上ATP合成的唯一环境因素
D．该细胞器具有双层膜且参与细胞的能量代谢
2．萌发的某种子中的酶有两个来源：一是由干种子中的酶活化而来，二是种子萌发时重新合成。研究发
现，当种子萌发时，新的RNA在种子吸水后12h才会开始合成，而蛋白质的合成则在种子吸水后15-
20min便可以开始。下列相关叙述正确的是（ ）
A．种子萌发过程中有机物的含量和种类均减少
B．干种子中没有自由水，但含有一定量的结合水
C．种子萌发时消耗的能量的根本来源是母体的光合作用
D．种子吸水后20min-12h，其细胞中不进行基因的转录，也不存在翻译过程
3．下列关于生物学实验的相关叙述，正确的是（ ）
A．用显微镜观察小麦根尖成熟区表皮细胞，可观察到有丝分裂的图像，从而判断出每个细胞中的染色
体数
B．小白鼠吸入18O 后，呼出的二氧化碳不可能含有18O
2
C．用32P标记噬菌体的侵染实验中，上清液存在少量放射性可能是保温时间不足或者过长所致D．观察DNA和RNA的分布实验中，盐酸的作用是使细胞分散开便于观察
4．某研究小组随机选取100粒小麦种子，检测了不同萌发时间的各项数据，得到平均值如下表所示。下列
有关分析正确的是（ ）
1 萌发时间 0天 1天 2天 3天 4天
14．
1 整株鲜重（g） 5．31 9．11 9．79 14．87
81
4．
2 整株干重（g） 4．88 4．51 4．38 4．19
60
3 根苗鲜重（g） 0 0 1．58 7．13 6．43
4 籽粒浸出液与双缩脲试剂反应结果 - + +++ +++ ++
注：根苗指植物的根和最初突破种皮长出的部分；表格中“-”表示无阳性反应，“+”表示有阳性反应，
“+”越多阳性反应结果越显著。
A．第2行显示整株干重下降是由于有机物的总量和种类都减少
B．第4行显示种子萌发时可能在细胞代谢过程中合成了新的蛋白质
C．第1行和第3行数据说明根苗鲜重增加就是整株植物鲜重增加的原因
D．在此期间细胞内部的有机物逐渐减少，推测细胞渗透吸水能力逐渐下
5．据报道，美国华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员找到了一种叫做集胞藻6803（一种单细胞蓝藻）的
微生物，其通过光合作用可生产出乙醇、氢、正丁醇、异丁醇和潜在的生物柴油。下列有关描述正确的是
（ ）
A．集胞藻6803的光反应阶段在类囊体薄膜上进行
B．集胞藻6803是异养兼性厌氧型生物
C．和传统化工技术相比，该技术不需要光也能进行
D．集胞藻6803既有助于减缓全球变暖，又可以提供能源物质
6．真核生物的生物膜将细胞内分隔成不同的“区室”，有利于细胞代谢高效、有序地进行，下列关于细
胞内的不同“区室”说法正确的是（ ）
A．植物细胞的色素分子只储存于双层膜包围成的区域中
B．由双层膜包围而成的区域均既可产生 ATP，也可消耗ATP
C．产生水的反应既可发生在双层膜包围的区域，也可发生在无膜包围的区域
D．蛋白质、糖类、核酸、脂质的合成均发生于单层膜围成的区域中
7．关于下列各坐标曲线的叙述中错误的是（ ）A．图甲表示在一定范围内，随着反应物浓度增大，酶的催化反应速率逐渐加快
B．图乙表示细胞可以逆浓度梯度吸收物质，属于主动运输方式
C．图丙表示某草本植物在炎热夏季一天中的水分变化，其中发生萎蔫的时间段为4～16时
D．图丁表示黄豆种子萌发早期种子和胚中有机物含量的变化
8．大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回
答，有关叙述错误的是（ ）
A．催化PGA合成的酶存在于叶绿体类囊体上，催化TP合成蔗糖的酶存在于细胞质基质中
B．根瘤菌固氮产生的NH 可用于氨基酸的合成
3
C．叶绿体中合成ATP的能量来自光能，根瘤中合成ATP的能量主要源于糖类的分解
D．大多数植物长距离运输的主要有机物是蔗糖而不是葡萄糖，原因之一是蔗糖是非还原糖，性质较稳
定
9．下列有关细胞内物质含量比值的关系，正确的是（ ）
A．细胞内结合水/自由水的比值，种子萌发时比休眠时高B．人体细胞内O/CO 的比值，线粒体内比细胞质基质高
2 2
C．体细胞中RNA/DNA的比值，代谢旺盛的细胞比衰老细胞高
D．细胞线粒体膜上蛋白质/脂质的比值，外膜一般比内膜高
10．Rubisco酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO 浓度较高时，该酶催化CO 与C 反应，进行
2 2 5
光合作用。当O 浓度较高时，该酶催化C 与O 反应，最后在线粒体内生成CO，植物这种在光下吸收O
2 5 2 2 2
产生CO 的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是（ ）
2
A．绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体
B．植物光呼吸的进行导致光合作用产生的有机物减少
C．光合作用过程中，CO 和C 反应需要消耗NADPH要消耗和ATP
2 5
D．植物黑暗中细胞呼吸产生CO 的场所为细胞质基质或线粒体基质
2
11．单羧酸转运蛋白（MCT1）是哺乳动物细胞膜上同向转运乳酸和H+的跨膜蛋白。在癌细胞中，MCT1
基因显著表达，导致呼吸作用产生大量乳酸；当葡萄糖充足时，MCTl能将乳酸和H+运出细胞，当葡萄糖
缺乏时则将乳酸和H+运进细胞。下列推测错误的是（ ）
A．合成与运输MCT1，体现细胞内结构之间的协调配合
B．乳酸被MCT1运进细胞，可作为替代葡萄糖的能源物质
C．癌细胞细胞质中乳酸产生较多使细胞内pH显著降低
D．MCTl会影响癌细胞增殖，其基因可作癌症治疗新靶点
12．如图为实验测得的小麦、大豆、花生干种子中三类有机物的含量比例，据图分析正确的是（ ）
A．同等质量的种子中，小麦所含的N元素最多，花生所含的最少
B．三种种子中有机物均来自土壤吸收，含量的差异与所含基因有关
C．萌发时，三种种子细胞中有机物的含量和种类都会不断减少
D．相同质量的三种种子萌发需要O 的量不同，所以种植深度有差异
2
13．下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。有关叙述正确的是（ ）A．过程②产生的能量全部储存在 ATP 中
B．过程①产生的（CHO）中的氧全部来自 HO
2 2
C．过程②只在线粒体中进行，过程①只在叶绿体中进行
D．蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过过程②联系起来
14．科研人员将某油料作物种子置于条件适宜的环境中培养，定期检测种子萌发过程中（含幼苗）的脂肪
含量和干重，结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．脂肪转化为糖类可导致ab段种子干重增加
B．导致ab段种子干重增加的元素主要是氧
C．有机物的氧化分解导致bc段种子干重减少
D．c点后，幼苗开始进行光合作用
15．寄生于胃中的幽门螺旋杆菌可引起很多消化道疾病。体检时可通过13C 尿素呼气试验来检测其感染情
况，具体做法是：受试者口服13C 标记的尿素胶囊后， 尿素可被幽门螺旋杆菌产生的脲酶催化分解为NH
3
和13CO，定时收集受试者吹出的气体并测定其中是否含有13CO。下列叙述正确的是（ ）
2 2
A．幽门螺旋杆菌的细胞膜具有双层磷脂分子，但其不具有选择透过性
B．幽门螺旋杆菌感染者吹出气体中的13CO 是其细胞有氧呼吸产生的
2
C．检测 13CO 的可用溴麝香草酚蓝水溶液在高倍镜下镜检分析
2
D．幽门螺旋杆菌产生的脲酶在 pH 小于 7 的条件下依然能发挥作用
16．研究发现，杀虫剂三甲基锡能抑制三磷酸腺苷酶（ATP水解酶）的活性，进而影响细胞内能量的直接
供应。若将其喷洒到植物上，则植物细胞内不受影响的生理活动是（ ）
A．三碳酸的还原 B．DNA的分子复制C．根细胞对矿质离子的吸收 D．根尖细胞对水分的吸收
17．图 1 表示油菜种子成熟过程中各种有机物的变化情况（1 表示可溶性糖，2 表示淀粉，3 表示含氮
化合物，4 表示脂肪）。图 2 表示小麦种子成熟过程中蛋白质、葡萄糖、淀粉含量和淀粉磷酸酶（催化
淀粉的生物合成）活性的变化。相关分析正确的是（ ）
A．图 1 和图 2 中蛋白质含量的差异本质上是由生长环境中的光照和温度决定的
B．图 2 中曲线②代表淀粉含量变化，曲线①代表淀粉磷酸酶活性变化，随着淀粉的不断积累，酶活
性逐渐降低
C．图 1 中曲线 4 呈上升趋势是由于可溶性糖可被氧化分解外，还有部分转化成脂肪
D．油菜和小麦成熟的过程中受 IAA 的调节作用
18．下图表示小麦种子发育、成熟储存和萌发过程示意图，该过程中细胞含水量、分裂分化程度、大分子
化合物的合成和分解等都发生了一系列变化，下列有关说法正确的是（ ）
A．④阶段由于淀粉的氧化分解导致还原糖增多
B．若为油料作物种子，其萌发初期干重有所增加与氧元素有关
C．种子形成时干重增加是由于种子细胞进行了光合作用
D．种子发育时，细胞分化的根本原因是不同细胞中的蛋白质不同
19．下图是综合不同细胞代谢特点绘制的部分物质变化示意图，下列有关叙述正确的是（ ）A．酵母细胞中过程③⑤进行的场所不相同，但都能合成ATP
B．光下叶肉细胞中，过程⑥C 还原时所需的ATP依赖于过程⑤
3
C．同一细胞中，①～⑥过程不能同时进行，④⑤需要氧气参与
D．①②、①③、①⑤都表示呼吸作用过程，需要的酶种类相同
20．科学家利用细胞结构完全被破坏后的HeLa细胞匀浆为实验对象，研究了细胞色素C（线粒体中与有
氧呼吸有关的一种蛋白质）和dATP（三磷酸脱氧腺苷）与细胞凋亡的关系，结果如图所示。下列分析正
确的是
A．随着细胞色素C的含量增加，促细胞凋亡的效果增加
B．据图判断dATP和细胞色素C的存在能促进细胞凋亡
C．有细胞色素C参与的细胞呼吸过程伴随着ATP的消耗
D．dATP与ATP在化学组成上的差异是dATP特有腺嘌呤
二、多选题
21．下列有关细胞内物质含量比值大小的比较，正确的是（ ）
A．种子细胞内自由水/结合水：萌发时＞休眠时
B．人体细胞内O/CO ：线粒体内＞细胞质基质内
2 2C．细胞中RNA/核DNA：生长旺盛细胞＞衰老细胞
D．叶绿体中C /C ：有光照时＞暂停光照时
3 5
22．下图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的有（ ）
A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO 并消耗O
2 2
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
23．下图中间的主线是细胞呼吸的过程（柠檬酸循环是细胞呼吸中的某个阶段），由图可以看出细胞呼吸
是细胞代谢的中心。下列相关说法正确的是（ ）
A．多糖先水解后以单糖形式进行糖酵解B．糖酵解、柠檬酸循环、电子传递链完成的场所是线粒体
C．脂肪分解成的甘油和脂肪酸分别进入糖酵解和柠檬酸循环
D．蛋白质先分解成氨基酸脱氨基后进入柠檬酸循环
24．胆固醇在血液中以LDL（低密度脂蛋白）的形式运输。如果胆固醇在血液中含量过高，会在血管壁上
沉积，造成血管堵塞，动脉发生粥样硬化，进而引发冠心病。下图表示人体细胞内胆固醇的来源及调节过
程。下列说法正确的是（ ）
A．LDL受体基因缺陷的人比正常人更易患动脉粥样硬化
B．正常人如果饮食不合理，缺乏运动，可能会患动脉粥样硬化，甚至是冠心病
C．LDL可以从细胞膜的任意部位被吸收进入细胞
D．细胞对胆固醇的合成存在反馈调节
25．下图为人体内能源物质代谢的部分过程图解，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．处于饥饿状态时，人体可以通过神经-体液调节来维持血液中的葡萄糖浓度的相对稳定
B．甘油和脂肪酸组成的脂肪氧含量比较高，所以单位质量所含能量比糖类多，是人体良好的储能物
质
C．葡萄糖是细胞呼吸最常利用的物质，故图中的[H]只来自于葡萄糖的氧化分解
D．人体所需的葡萄糖最终来源于绿色植物的光合作用，人在生态系统中属于消费者
26．下图是人体内葡萄糖转化成脂肪的部分过程示意图。下列有关叙述正确的是A．长期偏爱高糖膳食的人体内，图示过程会加强，进而导致体内脂肪积累
B．细胞质基质中有催化过程①的酶，该过程会产生少量[H]和ATP
C．酒精是过程②产生的二碳化合物之一
D．在糖尿病患者体内，图示过程会减弱，进而导致脂肪分解加快
三、综合题
27．超重的乙同学为了减肥，在购买饮料时挑选了标有“0脂肪”字样的含蔗糖饮料，但连续饮用一个月
后，体重反而增加了，通过翻查资料发现，糖类和脂质的代谢可以通过细胞呼吸过程联系起来，其联系的
示意图如下（编号表示过程，字母表示物质），请分析：
(1)图中③过程中未标出的产物有 ，发生的场所是 。④过程中大部分化学能转化成
，对于人体来说，这部分能量转化的生物学意义是 。
(2)蔗糖水解产生的葡萄糖被小肠上皮细胞以 的方式吸收。当摄入葡萄糖等有机物过多时，A
（填名称）会转化为 再通过反应合成脂肪，从而使甲同学体重增加。
(3)脂肪是人体健康所必需的。脂肪是细胞内良好的 物质，检测脂肪可以用苏丹Ⅲ染液来染色，
用 洗去多余的染料，如果细胞中含有脂肪可以被染成 。
(4)除了注意合理膳食外，适量的有氧运动（主要以有氧呼吸提供运动中所需能量的运动方式）也能减肥，
请据图分析，进行有氧运动有助减肥的科学原理（原因）是 。
28．下列图示中，图甲表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种植物光合作用强度与光照强度之间的关系；图乙表示某绿色植
物某些代谢过程中物质的变化，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示不同的代谢过程；图丙表示在种植植物的密闭玻璃温
室中，CO 浓度随光照强度变化而变化的情况；图丁表示在最适温度下，麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖浓
2
度之间的关系。请据图回答：(1)图甲三种植物中最适合间作的两种是 ；叶肉细胞在a、b点时都可以产生ATP的细胞器是
。
(2)图乙中Ⅰ中产生的O 参与Ⅲ的第 阶段；Ⅱ进行的场所是 。
2
(3)从图丙曲线变化分析，图中代表光合速率与呼吸速率相等的点为 。
(4)图丁中，如果温度上升5 ℃，b点将向 (填“左上”“右下”“左下”或“右上”)方移动。
(5)植物光合作用光饱和点可通过测定不同 下的光合速率来确定。在一定条件下，某植物在温
度由25 ℃降为5 ℃的过程中光饱和点逐渐减小，推测该植物在光照充足时的光合作用最适温度
(选填：＜、≤、＝、≥、＞)25 ℃。
(6)请用化学反应式来概括光合作用的过程： 。
29．下图甲表示某同学利用轮叶黑藻（一种沉水植物）探究“光照强度对光合速的影响”的实验装置；图
乙表示在一定光强度下轮叶黑藻叶肉细胞的部分代谢过程，其中a、b、c、d代表不同的细胞结构，①~⑤
代表不同的物质；图丙是轮叶黑藻细胞光合作用相关过程示意图（有研究表明，水中CO 浓度降低能诱导
2
轮叶黑藻光合途径由C 途径向C 途径转变，而且两条途径在同一细胞中进行）。请据图回答问题：
3 4(1)图甲中CO 缓冲液的作用是 ，有色液滴的移动是由装置中 （填某物质）
2
引起的。若要测轮叶黑藻有氧呼吸速率的大小，则应将图甲装置进行 的处理。
(2)图乙所给的结构中，能够产生⑤的结构有 （用字母表示），K+从细胞外进入细胞的跨膜
运输速率受 的限制。
(3)图丙CO 转变为HCO -过程中，生成的H+以 的方式运出细胞；催化过程①和过程④中
2 3
CO 固定的两种酶（PEPC、Rubisco）中，与CO 亲和力较高的是 ；过程②消耗的
2 2
NADPH主要来源于结构A中进行的 过程；丙酮酸产生的场所除了图示③以外还可能有
。
(4)为证明低浓度CO 能诱导轮叶黑藻光合途径的转变，研究人员开展相关实验，请完成下表（提示：实验
2中利用pH-stat法测定轮叶黑藻净光合速率：用缓冲液提取光合酶）。
实验步
骤的目 主要实验步骤
的
制作生 取20只玻璃缸，在缸底铺经处理的底泥并注入适量池水：每只缸中各移栽3株生长健壮、长势
态缸 基本一致的轮叶黑藻，驯化培养10d。
设置对
将20只生态缸随机均分为两组：一组密闭，另一组通入适量CO
照实验 2
控制无 两组生态缸均置于适宜温度和光照等条件下培养14d；每天定时利用pH-stat法测定轮叶黑藻净
关变量 光合速率。
制备酶 取等量的两组黑藻叶片，利用液氮冷冻处理（目的是① ）后迅速研磨：再加入
粗提液 适量冷的缓冲液继续研磨，离心取② （“上清液”或“沉淀物”）。
测定酶
利用合适方法测定两组酶粗提液中PEPC的活性，并比较。
活性
预期实 实验组轮叶黑藻净光合速率和PEPC的活性明显③ （“高于”或“低于”）对
验结果 照组。
30．炎热条件下，植物体内用于散失的水分多少与气孔开放度大小呈正相关。为了探究光照强度和土壤含
水量对密闭容器中某植株光合速率的影响，研究小组进行了相关实验，实验处理及其结果如下表所示。请
回答下列问题：
土壤含水量
光合速率 20% 40% 60%
光照强度
强 13.3（A组） 13.9（B组） 14.5（C组）
中 19.3（D组） 20.4（E组） 21.5（F组）
弱 10.1（G组） 11.1（H组） 12.3（Ⅰ组）
注：光合速率单位为mgCO ·dm-2·h-1，密闭容器中每组的温度和CO 浓度均相同
2 2
(1)由实验可知，对该植株的光合速率影响较大的因素是 ，判断依据是
。
(2)炎热的中午植物会产生“光合午休”现象。通常认为引起植物“光合午休”的原因包括两个方面：一是
气孔限制值增大引起 ，直接影响暗反应；二是温度升高，导致 上的光合色素或
者酶的活性降低，使光反应减弱，供给暗反应的 减少，导致叶片光合作用能力降低。
(3)炎热条件下，适当提高土壤含水量能提高光合速率的原理是 。(4)当土壤中含水量过高时，反而不利于植物的正常生长，可能的原因有 （答出两点即可）。
31．为研究遮阴和施盐处理下银叶树幼苗的光合生理及适应能力，以银叶树盆栽幼苗为研究对象，以全光
无盐为对照（CK），设置遮阴（遮光率为80%）与2.5%盐水处理，经60 d的处理，测定其叶绿素含量与
光合速率如表所示。
叶绿素a 叶绿素b 最大净光合速率 呼吸速率
处理 光 盐
（mg·g−1） （mg·g−1） （μmol·m−2·s−1 ） （μmol·m−2·s−1 ）
CK 100% 0% 1.17 0.33 11.65 1.70
FLS 100% 2.5% 0.33 0.11 2.72 0.72
SWS 20% 0% 1.29 0.49 10.36 0.69
SAS 20% 2.5% 0.56 0.25 3.09 0.80
回答下列问题：
(1)实验中用 提取光合色素，过滤和定容后采用分光光度计测定提取液分别在664、647、466
nm处的吸光率，该过程中影响吸光率的因素主要包括 （答出2点即可）。
(2)在无盐条件下，遮阴显著 了叶绿素a与叶绿素b的比值；在施盐条件下，SAS 处理下叶
片叶绿素b含量显著 FLS处理相应值。在遮阴或施盐处理下，银叶树通过降低
以维持植株正常生长，从而表现出了较强的适应能力。
(3)施盐显著降低了银叶树幼苗最大净光合速率，这可能是由于盐胁迫激发渗透胁迫，导致 ，此
时其体内的 （激素）含量会明显升高。
(4)为研究脯氨酸通过提高液泡内Na+浓度增强植物吸水能力。以脯氨酸基因敲除突变体为实验组的材料、
模拟盐碱胁迫环境处理，则检测指标应包括 （答出2点即可）。
