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专题二 细胞的能量供应和利用
(考试时间：75分钟 试卷满分：100分)
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(本题共20个小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符
合题目要求的)
1．泰乐菌素（TYL）是一种抗生素，研究人员从土壤中筛选获得一株泰乐菌素高效降解菌株TYL-T1．下
列有关TYL-T1胞内酶的叙述错误的是（ ）
A．酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能
B．pH过低会对TYL-T1胞内酶的活性产生严重的抑制作用
C．Co 能提高TYL-T1胞内酶活性，原因可能是其改变了酶的构象
2+
D．与微生物相比，利用酶处理环境污染物可克服营养物质、温度等条件的限制
【答案】D
【解析】酶催化作用的实质是降低化学反应的活化能，加快反应速率，A正确；过酸、过碱可以使酶的空
间结构发生改变，使酶永久性的失活，所以pH过低会对TYL-T1胞内酶的活性产生严重的抑制作用，B正
确；
Co 可能通过改变酶的构象，提高了TYL-T1胞内酶活性，C正确；温度会改变酶的结构，酶的催化需要适
2+
宜的温度，所以酶处理污染物也有温度条件的限制，D错误。
2．甲试管中装有2mL可溶性淀粉溶液、2mL酶①溶液；乙试管中装有2mL蔗糖溶液、2mL酶①溶液；丙试
管中装有2mL可溶性淀粉溶液、2mL酶②溶液。利用上述试管验证酶的专一性。下列有关该实验的叙述，
正确的是（ ）
A．验证酶的专一性时，只需要考虑自变量的影响，不需要考虑无关变量
B．若酶①为淀粉酶，则甲、乙试管进行对比时可选用碘液作为检测试剂
C．若酶①为淀粉酶，酶②为蔗糖酶，则甲、丙试管进行对比时可选用斐林试剂作为检测试剂
D．甲试管中加入的淀粉溶液、酶溶液都是2mL，是为了排除无关变量的干扰
【答案】C
【解析】验证酶的专一性时，实验的自变量应为酶的种类或底物的种类，且实验设计遵循单一变量原则，
需控制无关变量相同且适宜，A错误；若酶①为淀粉酶，则甲、乙试管进行对比时不可选用碘液作为检测
试剂，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解，B错误；若酶①为淀粉酶，酶②为蔗糖酶，则甲、丙试管进行
对比时可选用斐林试剂作为检测试剂，根据是否有还原糖的生成判断淀粉是否水解，C正确；甲试管中加
入的底
物量与酶量相等，是为了保证在合理的浓度和用量下，反应能顺利进行，D错误。
3．核糖体是广泛存在于细胞生物体内的一种重要细胞器。研究表明，在形成肽键时，由rRNA组成的肽酰
转移酶中心发挥着重要作用。下列说法错误的是（ ）
A．核糖体的形成一定与核仁密切相关
B．rRNA具有降低化学反应活化能的作用
C．有些细胞器如线粒体和叶绿体中也存在rRNA
D．核糖体是不具有膜结构的细胞器，但含有P元素
【答案】A
【解析】核糖体的形成不一定与核仁相关，如原核生物，没有核仁，但含有核糖体，A错误；在形成肽键时，由rRNA组成的肽酰转移酶中心发挥着重要作用，说明rRNA具有降低化学反应活化能的作用，B正
确；在线粒体、叶绿体中都存在着核糖体，所以叶绿体和线粒体中也存在rRNA，C正确；核糖体由rRNA
和蛋白质构成，rRNA中含有P元素，D正确。
4．细胞在受到物理或化学因素刺激后，胞吞形成多囊体。多囊体可与溶酶体融合，也可与细胞膜融合后
释放到胞外形成外泌体，内部包含脂质、蛋白质、RNA等多种物质，过程如图所示。下列叙述错误的是（
）
A．外泌体膜与细胞膜的主要成分相同，都含有磷脂和蛋白质
B．多囊体的物质被溶酶体降解后，可以被细胞利用
C．溶酶体内的酶能够催化多种物质水解，说明酶不具有专一性
D．胞吞形成多囊体的过程，需要细胞膜上蛋白质的参与
【答案】C
【解析】据题意可知，多囊体可与细胞膜融合，故外泌体膜与细胞膜的主要成分相同，都含有磷脂和蛋白
质，A正确；多囊体内部包含脂质、蛋白质、RNA等多种物质，多囊体的物质被溶酶体降解后，可以被细
胞
利用，B正确；酶的专一性是指一种酶一般只水解一种或一类物质，溶酶体内的水解酶是多种酶，能催化
多种物质，仍然能说明酶具有专一性，C错误；胞吞形成多囊体的过程，会发生膜融合的过程，膜融合过
程需要细胞膜蛋白质的参与，D正确。
5．嫩肉粉的主要成分是从番木瓜中提取的木瓜蛋白酶，其主要作用在于利用蛋白酶对肉中的弹性蛋白和
胶原蛋白进行不彻底水解，使肉类制品口感达到嫩而不韧、味美鲜香的效果。科研人员研究了不同无机盐
对木瓜蛋白酶的酶活性影响，如图为实验组数据。下列分析正确的是（ ）
A．木瓜蛋白酶有可能水解断裂弹性蛋白所有羧基端的肽键
B．水解弹性蛋白反应速率快的反应中酶的活性一定高于反应慢的酶活性
C．实验的自变量是无机盐的种类Na ，Ca ，K ，Cl
+ 2+ + －
D．对照组和实验组需要设置相同的温度和pH
【答案】D
【解析】木瓜蛋白酶对弹性蛋白和胶原蛋白进行不彻底水解，说明木瓜蛋白酶不会水解断裂弹性蛋白所有羧基端的肽键，A错误；化学反应速率受反应物浓度、pH、温度等多种条件的影响，水解弹性蛋白反应速
率快的反应中酶的活性不一定高于反应慢的酶活性，B错误；Cl 不是实验的自变量，该该实验的自变量
－
无机盐的种类Na ，Ca ，K 和无机盐浓度，C错误；为保证单一变量，对照组和实验组应设置相同的温度
+ 2+ +
和pH，D正确。
6．研究人员将 P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1~2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP
32
的末端磷酸基团被 P标记，并测得ATP与注入的 P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正
32 32
确的是（ ）
A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B． P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
32
C． P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
32
D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
【答案】B
【解析】根据题意可知：该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；根据题干信息“结果发
现ATP的末端磷酸基团被 P标记，并测得ATP与注入的 P标记磷酸的放射性强度几乎一致。”说明：
32 32
P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确；根据题干信息“放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸
32
基团”可知， P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不同，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞
32
核内，D错误。
7．多聚磷酸激酶PPK2可以利用聚磷酸盐（PolyP）作为磷酸基团供体，实现AMP、ADP、ATP、PolyP之间
磷酸基团的高效定向转移，如下图所示。PPK2酶偏好长链的聚磷酸盐，短链聚磷酸盐分子会阻断PPK2酶
上的ADP结合位点SMc02148，科研人员通过在PPK2酶上构建一个替代的ADP结合位点SMc02148—KET来
提高PPK2酶对短链聚磷酸盐的利用率。下列叙述正确的是（ ）
A．ATP彻底水解后可得到腺嘌呤、脱氧核糖与磷酸
B．PPK2酶可催化AMP和ADP，说明PPK2酶不具有专一性
C．ADP结合位点SMc02148—KET的构建不利于ATP的合成
D．构建ADP结合位点SMc02148—KET可通过蛋白质工程实现
【答案】D
【解析】1分子ATP彻底水解可得到磷酸、核糖和腺嘌呤共3种小分子物质，A错误；PPK2酶催化的是一
类物质的合成，依然具有专一性，B错误；ADP结合位点SMc02148—KET可以提高对短链聚磷酸盐的利用
率，说明其可以与短链聚磷酸盐结合，有利于ATP的合成，C错误；在PPK2酶上构建一个替代的ADP结合
位点，合成了一种之前没有的蛋白质，属于蛋白质工程，D正确。
8．维多利亚水母细胞中有一种叫水母素的蛋白质，水母素与Ca 结合时会转变为一种氧化酶，这种氧化
2+
酶可以催化腔肠素发生氧化反应而发出荧光，荧光强度依赖于Ca 浓度。下列有关叙述错误的是（
2+
）
A．双缩脲试剂可与水母素发生颜色反应
B．水母素可以为腔肠素的氧化提供能量
C．水母发光可能需要ATP释放磷酸基团D．可用水母素和腔肠素制作试剂盒检测溶液中Ca 浓度
2+
【答案】B
【解析】水母素是蛋白质，蛋白质会与双缩脲试剂发生紫色反应，A正确；水母素、腔肠素的其他特性
水母素与Ca 结合后作为一种酶发挥催化作用，而酶可降低反应的活化能，不能提供能量，B错误；生物
2+
发光消耗ATP，ATP水解释放磷酸基团的同时释放能量，C正确；发光强度与Ca 浓度有关，因此可根据荧
2+
光强度检测溶液中Ca 浓度，D正确。
2+
9．2024年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎，以表彰他们发现了
微小核糖核酸及其在转录后基因调控中的作用。核糖核酸（RNA）不仅能参与基因调控，还能与其他分子
结合成复合物。科学家从兔肌肉中分离出1，4-α-葡聚糖分支酶，该酶是一种蛋白质-RNA复合物，是肌
糖原合成的一种关键酶。科学家将该酶分离成蛋白质和RNA两部分，进行如表所示实验。下列叙述正确的
是（ ）
成分 反应原料 产物
蛋白质-RNA复合物 葡聚糖、葡萄糖、UTP、ATP等 肌糖原
蛋白质 葡聚糖、葡萄糖、UTP、ATP等 无
RNA 葡聚糖、葡萄糖、UTP、ATP等 肌糖原
A．1，4-α-葡聚糖分支酶中起催化作用的是蛋白质
B．1，4-α-葡聚糖分支酶可为肌糖原的合成反应提供活化能
C．肌糖原的合成是放能反应，实验中UTP、ATP可提供能量
D．肌糖原分解的产物不能直接提高兔的血糖浓度
【答案】D
【解析】只有RNA和反应原料时，依然能够得到产物肌糖原，因此1，4-α-葡聚糖分支酶中起催化作用
的是RNA，A错误；酶能降低化学反应的活化能，而不能为反应提供活化能，B错误；肌糖原的合成是吸
能反应，由表可知，实验中加入的反应原料有葡聚糖、葡萄糖、UTP、ATP等，实验中ATP、UTP可为肌糖
原的合成提供能量，C错误；肌糖原分解的产物是葡萄糖 - 1 - 磷酸，它需要先转变为葡萄糖才能提高
血糖浓度，不能直接提高兔的血糖浓度，D正确。
10．酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，ATP是生命活动的直接能源物质。如图是某动物细胞中ATP逐级水
解的过程图，其中c是腺苷，e是能量。下列相关叙述错误的是（ ）
A．酶甲、酶乙、酶丙作用的底物不同与酶具有专一性相关
B．c中含有脱氧核糖，b是DNA分子的基本组成单位之一
C．有些蛋白酶需ATP水解释放的磷酸基团磷酸化后才具有活性
D．酶的合成伴随着ATP水解，其释放的e来自呼吸作用释放的能量
【答案】B
【解析】酶具有专一性，不同酶作用于不同的底物，A正确；c是腺苷，其中含有核糖，b是腺嘌呤核糖
核苷酸，RNA分子的基本组成单位之一，B错误；有些蛋白酶需ATP水解释放的磷酸基团磷酸化后才具有活性，例如运输Ca 的载体蛋白，C正确；酶的合成需要消耗能量，动物细胞中ATP水解释放的能量来自
2+
呼吸作用释放的能量，D正确。
11．如图为酵母菌的细胞呼吸过程。酵母菌在O 充足时几乎不产生酒精，有人提出O 抑制了酶1的活性
2 2
而导致无酒精产生。为验证该假说，某实验小组将酵母菌破碎后离心，取上清液均分为甲、乙两组，向两
组试管加入等量的葡萄糖溶液后，甲组试管中通入O ，一段时间后，向两组试管中加入等量的酸性重铬
2
酸钾溶液，并观察实验现象。下列相关叙述错误的是（ ）
A．酶2催化丙酮酸和水的分解过程，该过程释放少量能量
B．离心后选取上清液的原因是上清液的成分中含有酶1
C．若该假说不成立，则只有乙组试管中的溶液变为灰绿色
D．图中出现的NADH所还原的物质及作用场所均不相同
【答案】C
【解析】酶2催化丙酮酸和水的分解过程属于有氧呼吸的第二阶段，该过程释放少量能量，A正确；离心
后
选取上清液的原因是上清液的成分中含有酶1和细胞质基质，B正确；如果观察到甲乙试管都显灰绿色，
说明两支试管都产生了酒精，则该假说不成立，C错误；分析题图可知，图中出现的NADH所还原的物质
及作用场所均不相同，D正确。
12．如图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。下列叙述正确的是（ ）
A．图1和图2中可用溴麝香草酚蓝试剂检测气体产物，颜色变化是黄→绿→蓝，且图1变化较快
B．图2中也可待充分反应后，从广口瓶中取样加入酸性重铬酸钾，溶液将会从橙色变成灰绿色
C．将酵母菌换成乳酸菌，图1中产生的气体使澄清的石灰水变浑浊，图2中产生的气体不能使澄清
的石灰水变混浊，说明乳酸菌厌氧呼吸不产生
D．两装置中的广口瓶中各添加一个温度计，在酵母菌数量相等且消耗的葡萄糖量相等的情况下，两
个温度计的读数相同
【答案】B
【解析】图1中酵母菌可以进行有氧呼吸，图2中酵母菌可以进行无氧呼吸，都会产生CO ，用溴麝香草
2
酚蓝试剂检测，颜色由蓝变绿再变黄；图1为有氧呼吸装置，产生的二氧化碳的量较多，故颜色变化较快，A错误；图2中酵母菌进行无氧呼吸会产生酒精，从广口瓶中取样加入酸性重铬酸钾，溶液将会从橙
色变成灰绿色，B正确；乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生CO ，所以不会使澄清石灰水变浑浊，C错误；
2
由于酵母菌进行有氧呼吸释放的能量更多，所以酵母菌数量相等且消耗的葡萄糖量相等的情况下，图1的
温度计度数更高，D错误。
13．如图是某植物种子萌发时吸水和呼吸方式变化的曲线。下列说法中正确的是（ ）
A．为防止微生物呼吸作用对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行灭菌处理
B．在种子吸水的第Ⅰ阶段，由于渗透吸水，呼吸速率上升
C．在种子吸水的第Ⅱ阶段，主要进行有氧呼吸
D．种子萌发后期，还有其他物质参与氧化分解
【答案】D
【解析】为防止微生物呼吸作用对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理，A错误；在种子
吸水的第Ⅰ阶段，由于吸胀吸水，呼吸速率上升，B错误；在种子吸水的第Ⅱ阶段，呼吸作用CO 的产生
2
量要比O 的消耗量大得多，说明此期间主要进行无氧呼吸，C错误；种子萌发后期，O 吸收量大于CO 释
2 2 2
放量，说明除了糖类参与氧化分解外，还有其他物质参与氧化分解，如脂肪，D正确。
14．马拉松运动员在比赛时虽然保持合理的呼吸节奏来保证骨骼肌细胞通过细胞呼吸释放大量能量，但仍
会进行厌氧呼吸，导致赛后出现下肢肌肉酸痛的现象。下列叙述正确的是（ ）
A．运动员厌氧呼吸产生酒精导致肌肉酸痛
B．运动员吸入的O 在线粒体内膜上消耗
2
C．运动员呼出的CO 在细胞溶胶中产生
2
D．运动员在比赛中主要由厌氧呼吸供能
【答案】B
【解析】运动员厌氧呼吸产生乳酸导致肌肉酸痛，A错误；有氧呼吸第三阶段消耗氧气，场所是线粒体内
膜，B正确；运动员有氧呼吸产生CO 场所是线粒体基质，无氧呼吸产生乳酸，不产生CO ，C错误；人体
2 2
剧烈运动，仍然主要依靠有氧呼吸提供大量ATP，部分细胞（红细胞与骨骼肌细胞）进行无氧呼吸，D错
误。
15．真核细胞的有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段是糖酵解、第二阶段是柠檬酸循环，第三阶段是电子传
递链，具体过程如图所示（部分中间产物未标出），其中丙酮酸脱去CO 的反应属于柠檬酸循环。有氧呼
2
吸产生的许多中间产物可以参与蛋白质或脂肪的代谢。下列相关叙述错误的是（ ）A．糖酵解的场所内含有能降低化学反应活化能的酶
B．单糖中蕴含的能量可部分转移至ATP和丙酮酸中
C．有氧呼吸过程产生的丙酮酸有些可能不用于柠檬酸循环
D．柠檬酸循环不消耗水，而电子传递链会消耗水
【答案】D
【解析】糖酵解的场所是细胞质基质，该场所有反应所需的酶，而酶具有降低化学反应活化能的作用，A
正确；单糖经糖酵解，一部分能量会以热能形式散失，还有一部分能量转移至ATP 和丙酮酸中，B正确；
丙酮酸是有氧呼吸过程中产生的中间产物，而这些产物有些可参与蛋白质或脂肪的代谢，C正确；柠檬酸
循环也就是有氧呼吸的第二阶段，该阶段消耗水，D错误。
16．图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为A、B、C、D时的CO 释放速率和O 产生速率的变化。图
2 2
乙表示蓝细菌的CO 吸收速率与光照强度的关系，下列说法正确的是（ ）
2
A．图甲中，光照强度为B时，水稻叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
B．图甲中，光照强度为D时，水稻叶肉细胞从周围环境中吸收CO 的速率相对值为2
2
C．图乙中，光照强度为X时，蓝细菌产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
D．图乙中，限制E、F、G点光合速率的主要因素是光照强度
【答案】B
【解析】分析甲图可知，光照强度为B时，CO 释放量和O 产生总量相等，都为3单位，呼吸作用释放的
2 2
CO 首先供应叶绿体进行光合作用,剩余部分释放到外界，说明此时呼吸作用大于光合作用，A错误；光照
2
强度为D时，水稻叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率，光照强度为A时，CO 释放量即为呼吸速
2
率，则光照强度为D时，O 产生总量为8单位，需要消耗的CO 也为8单位，所以单位时间内需从外界吸
2 2
收CO 为2单位，B正确；图乙中，光照强度为X时，蓝细菌产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，蓝
2
细菌无叶绿体，C错误；图乙中，限制G点光合作用速率的因素不是光照强度，可能是二氧化碳浓度及温
度等，D错误。17．农谚是我国劳动人民经过无数实践得出的智慧结晶，蕴含着许多科学原理。下列关于农谚与其蕴含的
生物学原理表述，错误的是（ ）
A．“三亩棉花三亩稻，晴也好，涝也好”，说明稻棉间作能保证作物产量
B．“三伏不热，五谷物不结”，说明作物进行光合作用需要足够的温度
C．“萝卜白菜葱，多用大粪攻”，说明农作物能直接利用大粪中的有机物用于生长发育
D．“肥多急坏禾”表明施肥过多，会使土壤溶液渗透压大于作物根细胞，导致根细胞失水多而死亡
【答案】C
【解析】“三亩棉花三亩稻，晴也好，涝也好”意思是棉花和水稻种在同一块地上，棉花喜晴，水稻喜
雨，两者能充分利用环境条件，保证了作物产量，A正确；“三伏不热，五谷不结”，三伏天温度较高、
光照较强，若三伏天不热，不能为农作物提供足够的温度和光照，作物光合作用较弱，从而会导致五谷不
能发育产生种子，B正确；“萝卜白菜葱，多用大粪攻”，大粪中含有大量有机物和无机盐，但作物不能
直接利用大粪中的有机物，需分解为无机物才能被作物吸收利用，C错误；“肥多急坏禾”说明施肥过
多，会使土壤溶液渗透压上升，大于作物根细胞液的渗透压，导致根细胞失水过多而死亡，D正确。
18．霸王棕是庭院中常见的观赏植物，自然条件下，霸王棕24小时内CO 的变化情况如图所示。下列相
2
关叙述正确的是（ ）
A．CO 在细胞质基质中被固定不需要消耗能量
2
B．10：00~12：00曲线b下降的原因是气孔部分关闭，CO 供应不足
2
C．10：00~12：00霸王棕的呼吸速率增大，总光合速率也增大
D．18：00时叶肉细胞光合作用强度等于呼吸作用强度
【答案】C
【解析】二氧化碳在叶绿体基质中被固定，A错误；10：00以后图中曲线b吸收CO 速率下降，净光合速
2
率下降，但是二氧化碳的消耗量增加，总光合速率增强，说明此时是因为呼吸速率加快引起的，B错误；
10：00～12：00a曲线上升，二氧化碳消耗量增加，说明此时间段内总光合速率增加，10：00～12：00b
曲线下降，净光合速率降低，但总光合速率上升，说明呼吸速率上升，C正确；图中结果测量的是霸王棕
植株24小时内的总光合速率和净光合速率，18：00时b曲线为零，说明此时霸王棕净光合速率为零，但
因为霸王棕中只有一部分细胞（如叶肉细胞）能进行光合作用，而所有活细胞均要进行呼吸作用，因此此
时叶肉细胞光合作用大于呼吸作用，D错误。
19．当光照过强，植物吸收的光能超过光合作用所能利用的量时，引起光能转化效率下降的现象称为光抑
制。光抑制主要发生在PSⅡ，PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，能将水分解为O 和H 并释放电
2 +
子。电子积累过多会产生活性氧使PSⅡ变性失活，使光合速率下降。中国科学院研究人员为研究铁氰化
钾（MSDS，一种电子受体）对微藻光抑制现象的作用，进行了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是
（ ）A．PSⅡ分解水产生的H 和电子与NADP 结合形成暗反应所需的NADPH
+ +
B．光强度在I ~I ，对照组光合放氧速率不再上升与光能转化效率下降有关
1 2
C．在经光强度I 处理的微藻中加入MSDS后，光合放氧速率无法恢复正常
3
D．上述实验结果说明MSDS可能通过释放电子降低PSⅡ受损来减轻微藻的光抑制
【答案】D
【解析】光反应中，水分解为氧气、H 和电子，电子与H 、NADP 结合形成NADPH，该过程中光能转化为
+ + +
NADPH中活跃的化学能，A正确；由图可知光照强度从I 到I 的过程中，对照组微藻的光合放氧速率不
1 2
变，光合作用利用的光能不变，但由于光照强度增加，因此光能转化效率下降，B正确；对照组在I 光照
强度下，微藻细胞中PSⅡ已经被累积的电子破坏，加入铁氰化钾后能减轻微藻的光抑制，但并不能恢
₃
复，光合放氧速率仍然较低，C正确；当光照强度过大时，加入铁氰化钾能够有效解除光抑制，原因是铁
氰化钾能接收电子从而降低PSⅡ受损伤的程度，D错误。
20．物质的提取、分离和鉴定是高中生物学实验中重要部分。下列叙述正确的是（ ）
A．从特定细胞中获取mRNA时，需在研磨缓冲液中加入RNA酶
B．鉴定细胞中有机化合物样本最好接近无色，或对有色材料进行脱色处理
C．利用纸层析分离叶黄素缺失突变体得到色素条带缺少至上而下的第一条
D．利用凝胶电泳分离DNA，其迁移距离与速率取决于样品的带电性质
【答案】B
【解析】RNA酶会催化mRNA的分解，因此从特定细胞中获取mRNA时，不需在研磨缓冲液中加入RNA酶，A
错误；有机化合物的鉴定通常是观察特定的颜色反应，因此鉴定细胞中有机化合物样本最好接近无色，或
对有色材料进行脱色处理，这样有利于实验现象的观察，B正确；不同色素在层析液中溶解度不同，从而
扩散速度不同，利用纸层析分离叶黄素缺失突变体得到色素条带缺少至上而下的第二条，C错误；利用凝
胶电泳分离DNA，其迁移距离与速率还与凝胶的浓度、DNA分子的构象和大小等有关，D错误。
第II卷(非选择题 共60分)
二、填空题(本题共5小题，共60分)
21．（14分）研究人员对β-葡萄糖苷酶的催化活性进行研究，得到结果如图。回答下列问题：(1)据图分析，该实验的自变量是 。随着反应时间的延长，反应60min和120min对应的酶活性最高
时的温度为 。该实验结果说明该酶的最适温度并非固定值，而是 。产生这种现象的原因是温
度在影响分子热运动和 两个层面综合影响酶的催化活性。
(2)为了验证上述变量之间的关系，研究人员对常温储存的β-葡萄糖苷酶的活性进行了如下表中的3组
实验，完成下列表格。
实验材 实验组：常温储存的β-葡萄糖苷酶；阳性对照组： ；阴性对照
料 组
实验条
置于 ℃水浴以确保酶促反应高效进行
件
结果测
每分钟取适量溶液测定结果，连续测量至第15min
量
(3)加酶洗衣粉的最适温度为40℃～50℃，为提高加酶洗衣粉的冷水洗涤效率，请简要阐述改造酶制剂可
行的设计思路： 。
【答案】(1)温度和反应时间 37℃（1分） 随反应时间而发生变化 蛋白质空间结构
(2) 低温储存的β-葡萄糖苷酶 高温失活的β-葡萄糖苷酶 42℃（1分）
(3)在常年低温环境中筛选耐低温或嗜冷微生物，从生物体中寻找符合要求的低温酶（或可以利用人工智
能技术、基因编辑技术预测并定点优化现有酶的蛋白质空间结构）
【解析】（1）图中横坐标是温度、不同曲线表示反应时间不同，所以该实验的自变量是温度和反应时
间。
据图分析可知，反应时间为20min时，相对活性峰值是在温度为42℃时，随着反应时间的延长，当到
60min和120min时，相对活性峰值的温度为37℃，表明该酶最适温度随着反应时间而发生变化，这主要
是由于温度对分子热运动和蛋白质的空间结构的影响有关，一般来说，温度越高，分子热运动越大，而温
度过高会使酶变性，降低酶活性。
（2）阳性对照是正常方式储存，目前对酶的储存方式是低温储存β-葡萄糖苷酶，阴性对照目的是让酶
失活，即高温失活的β-葡萄糖苷酶。由于该实验是进行15min，最适温度为42℃，所以条件温度控制在
42℃。
（3）加酶洗衣粉的最适温度为40℃～50℃，为提高加酶洗衣粉的冷水洗涤效率，关键在于使酶的最适温
度调整为低温，例如可以在常年低温环境中筛选耐低温或嗜冷微生物，从生物体中寻找符合要求的低温酶
（或可以利用人工智能技术、基因编辑技术预测并定点优化现有酶的蛋白质空间结构）。
22．（14分）H -K -ATP酶是一种位于胃壁细胞膜上的质子泵，它能通过催化ATP水解完成H /K 跨膜转
+ + + +运，不断将胃壁细胞内的运输到浓度更高的膜外胃腔中，对胃酸的分泌及胃的消化功能具有重要的意义，
其作用机理如图所示。但是，若胃酸分泌过多，则会引起胃溃疡。请回答下列问题：
(1)胃壁细胞膜的主要成分是 ，构成胃壁细胞膜的基本支架是 。
(2)图中M1-R、H2-R、G-R为胃壁细胞膜上的 ，与胞外不同信号分子结合后可通过 等胞内信号分子
激活H -K -ATP酶活性。H -K -ATP酶催化ATP水解后，释放的磷酸基团使H -K -ATP酶磷酸化，导致其
+ + + + + +
发生改变，从而促进胃酸的分泌。
(3)胃壁细胞内的H 运输到膜外的方式属于 ，判断的依据是 。
+
(4)药物奥美拉唑是一种质子泵抑制剂，能有效减缓胃溃疡症状。临床上可使用奥美拉唑治疗胃溃疡的理
由是 。
【答案】(1)脂质和蛋白质（1分） 磷脂双分子层（1分）
(2)特异性受体 cAMP和Ca 空间结构
2+
(3)主动运输 胃壁细胞内的H 运输过程需要消耗ATP，且为逆浓度运输
+
(4)抑制H -K -ATP酶的活性，抑制胃壁细胞内H 运输到胃腔中，减少胃酸分泌量
+ + +
【解析】（1）细胞膜的成分为磷脂、蛋白质分子以及少量的糖类，主要成分为蛋白质和磷脂，磷脂双分
子层构成细胞膜的基本支架。
（2）图中M1-R、H2-R、G-R能识别并接受接收信号分子a、信号分子b、信号分子c的信息，是受体；由
图可知，受体与各自的信号分子结合后，或通过cAMP和Ca 等胞内信号分子激活H -K -ATP酶活性，H -
2+ + + +
K -ATP酶是蛋白质，接受磷酸基团而磷酸化后其空间结构会发生改变。
+
（3）胃腔中有大量盐酸，氢离子浓度大于胃壁细胞内的氢离子浓度，H 被转运到细胞外是逆浓度梯度运
+
输，且由图可知，运输过程中要消耗ATP水解释放的能量，属于主动运输。
（4）氢离子过多的被转运到胃腔中导致胃酸分泌过多，引起胃溃疡。H 通过主动运输被转运到细胞外，
+
药物奥美拉唑可以抑制H -K -ATP酶的活性，使氢离子的主动运输受到抑制，减少胃壁细胞分泌胃酸，达
+ +
到治疗的目的。
23．（10分）铁对心脏功能维持正常的功能具有重要意义，研究发现心肌细胞中SLC40A1过度表达会导
致心肌细胞中明显铁缺乏，进而导致线粒体功能障碍、氧化应激和细胞凋亡等，进而导致心脏衰竭的发
生，机
制如图所示。回答下列问题：(1)心肌细胞中Fe 缺乏会导致心脏衰竭，可见无机盐具有 的重要作用。
2+
(2)铁缺乏，会导致线粒体肿胀，线粒体嵴消失，从而影响 ，导致能量供应异常。
(3)SLC40A1是一种Fe 载体蛋白，SLC40A1在发挥作用时，从结构的角度分析其特点是：① ；②
2+
。
(4)据图可知铁缺乏导致心脏衰竭的原因是：①铁缺乏会导致线粒体功能障碍，引起心肌细胞凋亡；②
。并且两者会相互促进心脏衰竭。
【答案】(1)维持细胞和生物体的生命活动
(2)[H]与氧气结合/有氧呼吸第三阶段
(3) 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 每次转运时都会发生自身构象的改变
(4)铁缺乏会导致Fe 转化为Fe ，同时消耗NADPH，使得NADPH减少，进而发生氧化应激，导致细胞凋
3+ 2+
亡。
【解析】（1）缺铁会导致心脏衰竭，体现了无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用。
（2）嵴是有氧呼吸第三阶段场所，嵴消失会导致有氧呼吸第三阶段[H]与氧气结合异常影响能量的供应。
（3）载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改
变。
（4）如题意所示，铁缺乏导致心脏病的两种途径时①铁缺乏会导致线粒体功能障碍，引起心肌细胞凋
亡；②铁缺乏会导致Fe 转化为Fe ，会消耗NADPH，导致NADPH减少，进而发生氧化应激，导致细胞凋
3+ 2+
亡。而且两种途径会相互促进。
24．（13分）为了提高设施农业的经济效益，科研人员对温室栽种的蔬菜进行了相关研究。番茄是世界
上最
受欢迎的蔬菜之一，全世界每年生产的番茄超过6000万吨，科研人员在不同条件下测定了其光合速率
（用CO 的吸收速率表示），变化曲线如下图所示。请回答下列问题：
2(1)叶肉细胞中叶绿体 上的色素能够捕获光能，这些能量经过转换，最终转化为 。
(2)CO 浓度小于a时，图示的两种光强下番茄植株呼吸作用产生的CO 量 （填“大
2 2
于”“等于”或“小于”）光合作用固定的CO 量，A点时限制其光合速率的环境因素主要是
2
。
(3)高光强条件下，CO 浓度为c和b时光合速率差值较大，而弱光强条件下这种差值明显缩小，从光合作
2
用过程的角度分析原因是 。
(4)研究发现，适当遮光可以导致叶绿素含量增加，有利于番茄幼苗的生长。请设计一个简单的实验验证
上述发现的真实性，简要写出实验思路和预期实验结果。
①实验思路： 。
②预期实验结果： 。
【答案】(1) 类囊体膜（1分） 糖类等有机物中稳定的化学能
(2) 大于 CO 浓度
2
(3)光照较弱时，光反应产生的NADPH和ATP较少，还原的CO 少，多余的CO 不能被暗反应利用
2 2
(4) 在遮光和未遮光情况下种植培养番茄幼苗一段时间，提取并用纸层析法分离遮光和未遮光情况下的番
茄幼苗叶片中的色素，观察并比较叶绿素色素带的宽度 若适当未遮光组叶绿素色素带的宽度小于遮
光组，则证明适当遮光会导致叶绿素含量增加。
【解析】（1）叶肉细胞中叶绿体类囊体膜上有色素，色素能够吸收、转化光能，光能最终储存为糖类等
有机物中稳定的化学能。
（2）当二氧化碳浓度小于a时，两种光强下曲线的净光合速率均小于0，由于净光合速率=总光合速率-
呼吸速率，因此在此区段内呼吸速率大于光合速率，即两种光强下番茄植株呼吸作用产生的CO 量大于光
2
合作用固定的CO 量；A点时对应的CO 浓度为b，随CO 浓度增大，光合速率继续增大，因此A点时限制
2 2 2
其光合速率的环境因素主要是CO 浓度。
2
（3）高光强条件下，光合作用更强，消耗的CO 更多，而弱光强时光照强度不足，光反应产生的［H］和
2
ATP较少，还原的CO 少，多余的CO 不能被暗反应利用，因此CO 浓度为c和b时，弱光强条件下光合速
2 2 2
率差值明显缩小。
（4）验证适当遮光可导致叶绿素含量增加，可利用教材中光合色素提取和分离的实验原理来提取并用纸
层析法分离在遮光和未遮光情况下的番茄幼苗叶片中的色素，观察并比较叶绿素色素带在滤纸条上的宽
度。具体实验思路如下：在遮光和未遮光情况下种植培养番茄幼苗一段时间，提取并用纸层析法分离遮光
和未遮光情况下的番茄幼苗叶片中的色素，观察并比较叶绿素色素带的宽度。若适当遮光组叶绿素色素带
的宽度大于未遮光组，说明适当遮光可以导致叶绿素含量增加。
25．（9分）在绿光较为丰富的海洋环境中存在一种蓝细菌——聚球藻，图1是聚球藻胞内光合片层上进
行的光反应阶段示意图，请据图回答问题：(1)聚球藻光合片层的作用类似于高等植物的 ，图1中的物质X和物质 Y 分别是 和 。
(2)在光合片层上，PSⅡ复合体吸收光能，最终转化为 中活跃的化学能。图Ⅰ中ATP 合酶合成ATP
所需能量的直接来源是 。若细胞质基质中H 浓度升高，短时间内C 含量会 。
3
(3)由图1可知藻胆蛋白体的主要功能是 。藻红蛋白中的藻红素对绿光具有较强的吸收作用，而陆地
⁺
植物中没有这种色素。聚球藻演化出藻红素的意义是 。
(4)光合作用的暗反应中, 催化CO 固定的酶 Rubisco在CO 浓度较低的环境下, Rubisco 会与O 结合，
2 2 2
进行光呼吸，消耗有机物，产生CO 。聚球藻等部分蓝细菌细胞内有特殊的羧酶体结构如图2所示，羧酶
2
体对CO 、O 等气体的通透性较低，羧酶体对聚球藻的意义是 。
2 2
【答案】(1)类囊体薄膜 H O O
2 2
(2) NADPH 膜两侧的H 浓度差 增多
+
(3) 吸收光能并将其传递给叶绿素a 更有效地利用绿光进行光合作用
(4)提高光合作用的效率，减少有机物的消耗
【解析】（1）聚球藻是一种蓝细菌，其光合片层在光合作用中起着类似于高等植物叶绿体的类囊体薄
膜，都是进行光反应的场所。由图分析可知，PSⅡ中的藻胆蛋白体吸收光能后，将水光解为氧气和H ，
+
物质X和物质Y分别是水和氧气。
（2）据题图分析可知，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，一方面将水分解为氧气和H ，同时产生的电子经
+
传递，可用于NADP 和H 结合形成NADPH。另一方面，在ATP酶的作用下，H 浓度梯度提供分子势能，促使
+ + +
ADP与Pi反应形成ATP，故ATP合成所需能量的直接来源是膜两侧的H 浓度差。若细胞质基质中H 浓度升
+
高，H 浓度梯度减小，故ATP产生量减少，C 还原减慢，生成C 含速率不变，故C 含量增多。
+ 3 3 3 ⁺
（3）由图1可知，藻胆蛋白体的主要功能是吸收光能，并将其传递给叶绿素a，从而驱动光反应的进
行。藻红蛋白中的藻红素对绿光具有较强的吸收作用，而陆地植物中没有这种色素。聚球藻演化出藻红素
的意义在于能够更有效地利用绿光进行光合作用，特别是在绿光较为丰富的海洋环境中。
（4）光合作用的暗反应中，催化CO 固定的酶Rubisco在CO 浓度较低的环境下会与O 结合，进行光呼
2 2 2
吸，消耗有机物并产生CO 。聚球藻等部分蓝细菌细胞内有特殊的羧酶体结构，该结构对CO 、O2等气体
2 2
的通透性较低。这意味着羧酶体内部可以维持较高的CO 浓度和较低的O 浓度，从而有利于Rubisco催化
2 2CO 的固定而避免光呼吸的发生。因此，羧酶体对聚球藻的意义在于提高光合作用的效率并减少有机物的
2
消耗。
