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专题 03 细胞呼吸和光合作用
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
考点1 细胞呼 1.高考对细胞呼吸的考查较多，多
吸 20205、2023、2022年都有考查 借助图形、情景信息或者生活实
（5年3考） 际考查呼吸过程。
2.高考对光合作用的过程与影响光
考点2 光合作 合作用的因素考查较多，多借助
用 2024、2022、2021年都有考查 图文信息，或者与呼吸作用相结
（5年3考） 合等，考查考生的综合应用能
力。
考点 01 细胞呼吸
1．（2025·北京·高考真题）下图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产
生ATP的量不同。以下选项正确的是（ ）
选项 部位1 部位2 部位3 部位4
A 大量 少量 少量 无
B 大量 大量 少量 无
C 少量 大量 无 少量D 少量 无 大量 大量
A．A B．B C．C D．D
2．（2025·北京·高考真题）2025年，国家持续推进“体重管理年”行动。为践行“健康饮食、科学运动”，
应持有的正确认识是（ ）
A．饮食中元素种类越多所含能量越高
B．饮食中用糖代替脂肪即可控制体重
C．无氧运动比有氧运动更有利于控制体重
D．在生活中既要均衡饮食又要适量运动
3．（2023·北京·高考真题）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
4．（2022·北京·高考真题）有氧呼吸会产生少量超氧化物，超氧化物积累会氧化生物分子引发细胞损伤。
将生理指标接近的青年志愿者按吸烟与否分为两组，在相同条件下进行体力消耗测试，受试者血浆中蛋白
质被超氧化物氧化生成的产物量如下图。基于此结果，下列说法正确的是（ ）
A．超氧化物主要在血浆中产生B．烟草中的尼古丁导致超氧化物含量增加
C．与不吸烟者比，蛋白质能为吸烟者提供更多能量
D．本实验为“吸烟有害健康”提供了证据
5．（2022·北京·高考真题）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，结果如下图。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
考点 02 光合作用
1．（2024·北京·高考真题）五彩缤纷的月季装点着美丽的京城，其中变色月季“光谱”备受青睐。“光
谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”月季进行的实验，
难以达成目的的是（ ）
A．用花瓣细胞观察质壁分离现象
B．用花瓣大量提取叶绿素
C．探索生长素促进其插条生根的最适浓度
D．利用幼嫩茎段进行植物组织培养
2．（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧
气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（ ）A．增加叶片周围环境CO 浓度
2
B．将叶片置于4℃的冷室中
C．给光源加滤光片改变光的颜色
D．移动冷光源缩短与叶片的距离
3．（2022·北京·高考真题）下列高中生物学实验中，对实验结果不要求精确定量的是（ ）
A．探究光照强度对光合作用强度的影响
B．DNA的粗提取与鉴定
C．探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
D．模拟生物体维持pH的稳定
4．（2022·北京·高考真题）光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO 浓度的
2
关系如下图。据图分析不能得出（ ）
A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高
B．在一定的范围内，CO 浓度升高可使光合作用最适温度升高
2
C．CO 浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小
2
D．10℃条件下，光合速率随CO 浓度的升高会持续提高
2
5．（2021·北京·高考真题）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是（ ）
A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液
B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA
C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质
6．（2021·北京·高考真题）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正
常温度（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是（ ）
A．两组植株的CO 吸收速率最大值接近
2
B．35℃时两组植株的真正（总）光合速率相等
C．50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
7．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育
受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。
(1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使
用 观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的 增
多。
(2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失
突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体
相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。
(3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，
再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图
2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是 。(4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义 。
8．（2023·北京·高考真题）学习以下材料，回答下面问题。
调控植物细胞活性氧产生机制的新发现，能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体
和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞
的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。我国科学家发现
一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起
的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性
下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，
筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中
pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过
程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿
体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活
性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。
在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途
径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。
(1)叶绿体通过 作用将CO 转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分 。
2
(2)结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是： ，A
酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。
(3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：。
①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表现
凋亡的突变株
(4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以
概括说明 。
9．（2021·北京·高考真题）近年来发现海藻糖-6-磷酸（T6P）是一种信号分子，在植物生长发育过程中起
重要调节作用。研究者以豌豆为材料研究了T6P在种子发育过程中的作用。
(1)豌豆叶肉细胞通过光合作用在 中合成三碳糖，在细胞质基质中转化为蔗糖后运输到发育的种
子中转化为淀粉贮存。
(2)细胞内T6P的合成与转化途径如下：
底物 T6P 海藻糖
将P酶基因与启动子U（启动与之连接的基因仅在种子中表达）连接，获得U-P基因，导入野生型豌豆中
获得U-P纯合转基因植株，预期U-P植株种子中T6P含量比野生型植株 ，检测结果证实了预期，
同时发现U-P植株种子中淀粉含量降低，表现为皱粒。用同样方法获得U-S纯合转基因植株，检测发现植
株种子中淀粉含量增加。
(3)本实验使用的启动子U可以排除由于目的基因 对种子发育产生的间接影响。
(4)在进一步探讨T6P对种子发育的调控机制时，发现U-P植株种子中一种生长素合成酶基因R的转录降低，
U-S植株种子中R基因转录升高。已知R基因功能缺失突变体r的种子皱缩，淀粉含量下降。据此提出假说：
T6P通过促进R基因的表达促进种子中淀粉的积累。请从①~⑤选择合适的基因与豌豆植株，进行转基因
实验，为上述假说提供两个新的证据。写出相应组合并预期实验结果 。
①U-R基因 ②U-S基因 ③野生型植株④U-P植株 ⑤突变体r植株
1．（2025·北京大兴·模拟预测）种皮会限制O 进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中，子叶耗氧量、乙醇
2
脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时
NADH被氧化。下列说法不正确的是（ ）
A．p点为种皮被突破的时间点B．阶段Ⅱ种子内O 浓度降低限制了有氧呼吸
2
C．阶段Ⅲ种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D．q处种子产生的CO 量多于消耗的O 量
2 2
2．（2025·北京昌平·二模）小肠上皮细胞吸收葡萄糖（Glc）的过程如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A．GLUT2转运葡萄糖的方式为协助扩散
B．钠钾泵消耗的ATP可来源于细胞呼吸第一阶段
C．图中葡萄糖的吸收途径均需载体蛋白协助
D．钠钾泵抑制剂不会影响SGLT转运葡萄糖
3．（2025·北京东城·二模）真核细胞正常的生理功能与生物膜的完整性密切相关。下列说法错误的是（
）
A．内质网和高尔基体膜受损会影响蛋白质的正常折叠
B．线粒体内膜受损会导致有氧呼吸的第三阶段受阻
C．类囊体膜受损会导致叶绿体内NADP+和ADP含量降低
D．溶酶体膜受损会导致细胞无法消化衰老、损伤的细胞器
4．（2025·北京海淀·一模）玉米被腐霉菌、青枯杆菌侵染会患青枯病，下列叙述正确的是（ ）
A．腐霉菌和玉米细胞含有C、H、O、N、P等元素
B．玉米细胞和青枯杆菌在线粒体内进行有氧呼吸
C．腐霉菌和青枯杆菌在细胞核中进行DNA复制
D．青枯杆菌和玉米细胞在核糖体上进行转录
5．（2025·北京顺义·一模）Y蛋白主要存在于肿瘤细胞线粒体的内外膜间隙，可与丙酮酸转运蛋白相互作
用，抑制丙酮酸进入线粒体。相关叙述正确的是（ ）
A．丙酮酸转运蛋白主要分布于线粒体基质
B．丙酮酸可在肿瘤的细胞质基质中转化为乳酸
C．推测肿瘤细胞主要依靠有氧呼吸第三阶段供能D．敲除Y基因的肿瘤细胞耗氧速率明显降低
6．（2025·北京海淀·一模）近年，我国人工智能领域综合实力迈上新台阶，这将成为我国赢得全球科技竞
争主动权的重要战略抓手。某同学假期预习教材时，想利用我国人工智能大模型检索、学习一些学科问题，
下列检索的问题合理的是（ ）
A．乳酸菌进行有丝分裂的过程包含几个阶段
B．线粒体外膜上哪些酶参与催化ATP的合成
C．服用哪种抗生素可以有效治疗甲型流感
D．破坏内环境酸碱平衡的最低乳酸量是多少
7．（2025·北京大兴·模拟预测）为了构建叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线。下表中目的和步骤对应
有误的一项是（ ）
选项 实验目的 简要操作步骤
测定样液蓝细菌数
A 将不同浓度蓝细菌摇匀，稀释后分别用细菌计数板计数
量
B 浓缩蓝细菌 分别对等量样液离心，取下层沉淀物
C 提取叶绿素 将浓缩的蓝细菌用等量无水乙醇重新悬浮
D 测定叶绿素a含量 以无菌水作对照，利用分光光度计进行定量测定
A．A B．B C．C D．D
8．（2025·北京·模拟预测）使用打孔器打出圆形小叶片若干个，向装满水的注射器中加入圆形小叶重复抽
拉以排出叶片中气体。将圆形叶片随机分组后放入清水中，分别放置不同距离的光源，记录、统计每组圆
形小叶浮起水面所需时间均值。关于本实验的说法中，错误的是（ ）
A．小叶浮起的原因是由于光合作用产生O 所致 B．距离光源越远的组小叶浮起所需时间越长
2
C．使用苏打水代替清水后，小叶浮起所需时间变短 D．水温越高小叶浮起所需
时间越来越短
9．（2025·北京·模拟预测）生物学实验需选择合适的实验材料才能达成相应的目的，用黑藻叶片作为实验
材料不能完成的实验是（ ）
A．观察细胞质的流动 B．观察质壁分离与复原
C．光合色素的提取与分离 D．观察有丝分裂过程
10．（2025·北京·模拟预测）下列实验中，未体现实验设计的对照原则的是（ ）
A．探究植物细胞的吸水和失水 B．探究酵母菌细胞呼吸的方式
C．绿叶中色素的提取和分离 D．DNA的粗提取和鉴定
11．（2025·北京昌平·二模）下列技术与其推动的科学发现的促进关系中，叙述错误的是（ ）
A．电子显微镜的发明促进细胞学说的提出
B．差速离心法的应用促进对细胞器的认识C．同位素标记法的应用促进光合作用过程的探索
D．X射线衍射技术的应用促进DNA双螺旋结构模型的建立
12．（2025·北京丰台·二模）高中生物学教材经典实验中，未使用放射性同位素标记技术的是（ ）
A．探究胰腺腺泡细胞中分泌蛋白的合成和运输途径
B．探究光合作用暗反应阶段碳元素的转移过程
C．利用T2噬菌体侵染细菌证明DNA是遗传物质
D．利用密度梯度离心技术证明DNA的复制方式
13．（2025·北京·模拟预测）乳酸菌产生的乳酸在食品行业用途广泛。研究者利用重组大肠杆菌生产乳酸，
提高生产效率。
(1)大肠杆菌通过下图所示细胞呼吸的第一阶段将其分解为[A] （填A的名称），进而发酵产生乳
酸，同时还有乙酸、琥珀酸等副产物，据图可知大肠杆菌的呼吸作用类型为 。
(2)研究人员从野生型大肠杆菌中筛选到菌株甲，先通过转入重组片段实现甲拟核上的F酶基因敲除，再将
庆大霉素抗性基因（Gm’）去除，最终获得菌株乙，过程如图所示（图中只显示与基因敲除有关的片段）。
在实际发酵中，使用的菌株乙需要将重组片段上庆大霉素抗性基因（Gm’）去除，其目的是 。
(3)用相同方法获得F酶、T酶双基因敲除菌株丙。将等量乙、丙分别接种于发酵罐中。
①前期发酵供给充足的氧气，当菌体浓度达到一定浓度，调整后期发酵条件，使体系从好氧生长阶段进入
厌氧发酵阶段。前期和后期发酵条件不同设置的目的为 。为达到该目的，可以调整发酵罐的温
度、 等外界条件。
②实践生产中进入厌氧发酵阶段后，需要随时监测并及时补充营养物质保证连续发酵。乙、丙菌株两阶段
发酵过程各产物的变化如图3所示。综合下图结果和生产实践，你认为哪种菌株更适合做生产菌种并阐述
理由 。14．（2025·北京·模拟预测）学习以下材料，回答问题。
癌细胞的神奇变身
小细胞肺癌（SCLC）起源于支气管的神经内分泌细胞，传统疗法对SCLC疗效有限，亟需探索新的治疗靶点
为破解这一“癌症之王”提供全新思路。
研究人员发现，SCLC肿瘤组织中的神经内分泌细胞（NE）与非NE细胞共存。NE细胞展现出类似神经无的
电兴奋性，在受到刺激后能产生动作电位，而非NE细胞则不具备这一特性。体外实验结果显示NE细胞存
在向内或向外的阳离子电流，且动作电位可以被河豚毒素TTX（Na+通道阻断剂）完全抑制。SCLC发展早期
肿瘤区域的神经支配显著增加，神经末梢分泌的乙酰胆碱通过激活其受体触发NE细胞的电活动，NE细胞
兴奋后向外释放Ca2+流，并可跨越无细胞区域传播，并不依赖突触传递兴奋。随着SCLC发展到晚期，肿瘤
组织中的NE细胞逐渐摆脱外部神经支配的依赖，转而通过自主合成乙酰胆碱维持自发的电活动，β ~微管
3
蛋白等神经元标志分子以及乙酰胆碱受体含量也相应上调。
由于电活动需要大量能量，NE细胞因高ATP需求依赖有氧呼吸Ⅱ、Ⅲ阶段，而非传统癌细胞仅依赖糖酵解
过程（第I阶段）。随着SCLC的发展，研究人员发现部分NE细胞的基因表达发生重要变化，失去神经内
分泌特性，变成了非NE细胞。非NE细胞通过分泌乳酸和丙酮酸补充支持NE细胞的能量需求，这种代谢
穿梭机制维持了NE细胞的电活动。
SCLC肿瘤细胞能够形成自己的电活动网络，类似于人体的神经系统。这种能力可能使这些癌细胞对其周围
环境的依赖性降低。研究发现NE细胞的电活动通过Ca2+信号通路激活促癌基因（如CREB），增强其转移
能力和耐药性。尽管在DNA中具有相同的致癌基因突变，研究人员在小鼠中观察到非NE细胞并没有扩散
并在身体其他部位形成肿瘤。进一步研究发现TTX并不会杀死体外培养的NE细胞，但降低了它们形成长
期肿瘤的潜力，对非NE细胞则没有影响。在人类SCLC样本中，高度表达神经元标志分子及乙酰胆碱受体
的肿瘤细胞更具侵袭性，患者的生存期也明显缩短。
综上所述，“神经元”化的NE细胞推动了SCLC肿瘤生长和扩散，这是导致患者癌症死亡的主要原因。上
述发现也为其他神经内分泌肿瘤的研究、治疗提供了新视角。
(1)细胞癌变的根本原因是 突变。癌细胞与正常细胞相比具有的特征有： （写出2点）。
(2)下列关于SCLC癌细胞的说法正确的是：_____（多选）。
A．SCLC发展早期，NE细胞类似于神经系统的突触前神经元
B．NE细胞通过释放乙酰胆碱，可反向激活自身或邻近的NE细胞
C．NE细胞兴奋后向外释放Ca2+激活非NE细胞不同于神经冲动的突触传递
D．NE细胞主要通过将葡萄糖分解为丙酮酸供能，同时细胞内产生大量乳酸E．研发Na+通道抑制剂或调控Ca2+信号的小分子药物可能有助于治疗SCLC
(3)请根据文中相应内容，使用图例与箭头表征NE细胞的代谢机制，完善答题纸上的图示模型 。
(4)研究人员认为NE细胞在SCLC发展过程中逐渐“神经元”化，试分析做出该判断的理由 （写出一
条即可）。
15．（2025·北京大兴·模拟预测）大豆以其高蛋白质和高脂肪含量成为重要油料作物和植物蛋白来源。土
壤盐渍化伴随的盐胁迫会影响大豆的生长并导致大豆的品质下降，提高大豆的耐盐性对全球粮食安全至关
重要。
(1)酿酒酵母能够快速适应细胞外环境的极端变化，与已知多种耐盐植物一样，可以通过减少Na+内流并增
加外排，或者使其转移到 （细胞器）中，从而避免过多的Na+影响正常细胞代谢。研究者将大豆强
启动子与来源于酿酒酵母的耐盐基因ENA1连接，利用农杆菌转化法获得了转基因大豆植株（T 代），依
0
据 序列设计引物对转基因大豆T ~T 代进行了PCR跟踪检测，结果在三代转基因大豆植株中均能扩
2 4
增成功，证明 。
(2)大豆植株盐胁迫7天后测定植株叶片的干重和总叶绿素含量（图1），结果显示在盐胁迫条件下，对照
植株和转基因株系叶片的干重和叶绿素含量均显著下降，但转基因株系 ，说明ENA1基因的
显著提高了转基因大豆的盐胁迫耐受性。
(3)研究者利用实时荧光定量PCR技术分别检测了转基因大豆在100mmol/L和200mmol/L NaCl胁迫后不同时
间点叶肉细胞中ENA1基因的相对表达量（图2），结果表明ENA1在大豆植株的表达受盐胁迫的诱导。请
从物质和能量角度分析这种环境诱导型基因表达模式的优点： 。(4)未来研究还需重点关注转ENA1大豆株系在盐碱地中 等个体生物学水平的性状表现，评价其在实
际生产中的应用潜力。
16．（2025·北京大兴·模拟预测）科学家在小鼠体内发现肠道干细胞和分化细胞表现出互动关系，由此推
测肠道肿瘤中，癌干细胞（CSC）和癌分化细胞（CDC）之间可能也存在类似情况。
(1)癌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸，糖酵解过程的中间产物可转化为 等非糖物质，进而合成蛋
白质、核酸，以满足细胞增殖需要。
(2)科学家对癌干细胞和癌分化细胞的胞内乳酸生成量和细胞乳酸摄取量进行检测，图1、图2的结果显示，
癌干细胞的无氧呼吸强度 于癌分化细胞，癌干细胞的乳酸摄取量 于癌分化细胞。
(3)科学家研究了癌分化细胞产生的乳酸对癌细胞的影响，并对肿瘤类器官发育过程进行了成像分析。
科研人员认为高浓度乳酸会增加癌干细胞的数量，理由是： 。
(4)从物质和能量角度，解释癌干细胞产生更少乳酸的原因： 。
(5)乳酸会增强组蛋白的乙酰化，导致MYC基因所在染色质的可塑性增大。BRD4可以识别乙酰化赖氨酸残
基并且招募转录因子。综上所述，下列推测正确的是_______。
A．MYC基因是一种原癌基因B．乳酸作为一种信息分子在癌干细胞和癌分化细胞之间互动
C．无论是BRD4抑制剂，还是MYC抑制剂，都可以抑制CSC数量的增加
17．（2025·北京·模拟预测）机体通过反馈调节机制调控线粒体的正常运转，以维持细胞的正常生理状态。
(1)人体内细胞呼吸的主要方式是 ；无氧呼吸时丙酮酸在 中可代谢产生乳酸。
(2)某疾病是由细胞代谢异常导致的，患者的相关检测指标如下表：
检测项目 结果 参考值
乳酸
15 ≤1.1
（mmol/L）
丙酮酸
0.1 0.09±0.02
（mmol/L
FGF21（pg/
617.4 ≤90
mL）
注：FOF21是调节细胞呼吸的关键因子
据此推测该病是细胞水平上 的功能异常导致的。
(3)为研究FGF21的作用机制，研究者体外培养成肌细胞，用FGF21刺激后检测ATP含量和细胞呼吸路径中
的相关蛋白的含量变化，结果如下图。
由此可知FGF21 。
(4)有研究表明 FGF21可以通过P-T蛋白促进Y蛋白表达。研究者抑制Y基因表达后，检测有氧呼吸第二阶
段关键基因IDH、第三阶段关键基因 ATP合酶基因的表达量，发现两者均较对照组低。综合上述信息，完
善FGF21调控细胞呼吸的路径图 。请在方框中选填“Y基因”、“ATP合酶基因”、“P-T蛋白”、
“IDH基因”，并在箭头上选标“+”、“-”（+表示促进，-表示抑制）。18．（2025·北京朝阳·二模）哺乳动物的脂肪组织包含白色脂肪组织（WAT）和棕色脂肪组织（BAT）。研
究者研究了BAT对癌细胞的影响。
(1)糖酵解是癌细胞获得能量的重要途径。糖酵解是有氧呼吸的第一阶段，该途径将葡萄糖分解为 ，
同时产生H+，H+被转运到胞外，引起细胞外酸化。
(2)细胞外酸化速率（ECAR）反映细胞糖酵解能力。检测体外培养的乳腺癌细胞的ECAR，结果如图1。
①加入寡霉素后，ECAR继续上升的原因是细胞有氧呼吸受抑制， ，糖酵解加快。
②加入葡萄糖和寡霉素后，ECAR值的变化均来源于糖酵解的速率变化而非其它产H+途径的变化，证据是
。
(3)BAT在成年动物体内量很少。研究者向WAT中导入特定基因表达载体，使其转化为BAT，利用图2所示
装置共培养BAT和乳腺癌细胞3天后，分离癌细胞，测定其数量和糖酵解能力。
①与直接将两种细胞混合培养相比，图2装置可排除BAT细胞通过 影响癌细胞的可能。
②该实验设两组对照，对照组1为癌细胞单独培养，对照组2为 。
(4)实验结果显示，两个对照组间无显著差异，而实验组与对照组差异显著，表明BAT对癌细胞的增殖和糖酵解能力有抑制作用。请在ECAR检测结果图中补充绘制实验组曲线。
19．（2025·北京石景山·一模）学习以下材料，回答以下问题。
肥胖者脂肪细胞中线粒体受损现象的揭秘
线粒体是细胞的“动力车间”。研究发现肥胖个体的脂肪细胞中出现功能减弱的碎片化线粒体，碎片化线
粒体通过细胞的自噬作用被清除，因此数量减少。某研究团队对此现象进行了探究。
研究者分别从高脂饮食小鼠和正常饮食小鼠体内分离出成熟脂肪细胞进行检测，发现在高脂饮食小鼠的脂
肪细胞中，编码RalA酶的RalA基因表达量大大增加。随后，该团队构建了脂肪组织RalA基因特异性缺失
的模型小鼠RalAK-，发现在吃普通食物的情况下，RalAK-和野生鼠的体重无明显差别；而换成高脂饮食后，
RalAK-的体重增加水平明显小于野生鼠。电子显微镜成像结果显示，野生鼠在摄入高脂食物后，脂肪组织中
的线粒体变小（呈球形），而RalAK-的线粒体始终处于功能更强的长杆状。
线粒体的分裂需要动力相关蛋白Drp1催化，主要发生在进行分裂的细胞中。Drp1的活性与线粒体的形态
密切相关（如下图）。蛋白磷酸化酶PP2Aa可使Drp1的Ser637位点磷酸化，抑制其活性。进一步研究表
明，RalA酶可与PP2Aa相互作用，解除Drp1的Ser637位点磷酸化，增强其活性，从而导致线粒体过度分
裂和破碎，抑制其氧化功能。
上述研究解释了肥胖状态下脂肪细胞中线粒体功能障碍的原因，为改善肥胖者的能量代谢提供新的思路。
(1)脂肪细胞中的线粒体将有氧呼吸第一阶段产生的 进一步氧化分解，产生 ，同时释放能量。
(2)饲喂高脂饮食的RalAK-小鼠和野生鼠的实验中，研究者还检测了其他指标。与野生鼠相比，RalAK-小鼠的
耗氧率 ，线粒体中控制有氧呼吸相关酶的基因表达量 。
(3)研究人员构建了蛋白磷酸化酶PP2Aa高表达（Drp1SD）和不表达的（Drp1SA）的脂肪细胞，测得Drp1SD细
胞的线粒体明显更长，同时还测定细胞的有机物氧化分解速率，结果如下图。此实验的目的是 。(4)根据文中信息，下列说法正确的是______。
A．脂肪细胞中的线粒体功能正常可防止能源物质过度堆积和肥胖
B．与未分裂的细胞相比，进行分裂的细胞中蛋白磷酸化酶PP2Aa活性升高
C．可开发RalA酶抑制剂作为保护线粒体的药物，解决肥胖症患者代谢问题
