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专题03 细胞的代谢
（基础题+验证题+提升题 三位一体）
1．（2024·河北张家口·二模）下列关于细胞代谢的叙述正确的是（ ）
A．ATP 水解释放的能量能与载体蛋白结合，使其空间结构发生变化
B．有氧呼吸过程中释放的能量大部分转移到ATP 中，少部分以热能形式散失
C．酶是由活细胞产生的具有催化作用和调节作用的蛋白质
D．停止光照或提高CO2浓度均可在短时间内使C3含量增加
2．（2024·广东·二模）如图表示无氧运动中产生的乳酸在肌肉和肝脏中的部分代谢过程。下列叙述正确的
是（ ）
A．过程①的场所是细胞质基质
B．过程②伴随有CO2的生成
C．过程③会导致血液pH 呈酸性
D．过程④为放能反应
3．（2024·浙江台州·二模）天南星科植物的线粒体内膜上具有细胞色素氧化酶（COX）和交替氧化酶
（AOX），低温条件下其体内产生的氰化物可抑制COX 的活性而对AOX 的活性无影响，细胞在AOX 作
用下消耗等量呼吸底物比正常情况产生更多热量，这种呼吸方式称为抗氰呼吸。下列叙述错误的是（ ）
A．氰化物主要影响需氧呼吸第三阶段
B．低温条件下局部抗氰呼吸加强有利于提高细胞代谢速率
C．低温条件下COX 合成缺陷型植株无法完成葡萄糖的氧化分解
D．与需氧呼吸相比，抗氰呼吸中有机物氧化分解生成的ATP 较少
4．（2024·福建·二模）某植物为适应热带干旱地区的环境，形成了独特的CO2利用模式，即白天气孔开放
程度小，夜晚开放程度大，如图所示。下列说法不正确的是（ ）
第一部分 夯实基础
1
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A．据图推测过程①②③发生在不同细胞中
B．该植物白天CO2吸收速率小于O2释放速率
C．该植物在夜间无法通过卡尔文循环积累产物
D．该模式有利于植物白天减弱蒸腾作用而保水
5．（2024·天津·二模）下列有关细胞呼吸的原理在生产实践中的叙述，错误的是（ ）
A．松土可以促进植物根系的有氧呼吸，但过度松土不利于土壤肥力的保持
B．利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌生产各种酒时，连续通气，可提高产量
C．储藏粮食的仓库往往通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱粮食的细胞呼吸
D．若大棚种植蔬菜遇连续的阴雨天，通过适当降低大棚的温度，可以保持农作物产量
6．（2024·海南·二模）我国新疆是世界上重要的优质棉花产地。作为重要的经济作物，棉花叶片光合产物
的形成及输出是影响棉花品质的重要因素。棉花叶片光合作过程如图1 所示。图1 中酶a 为暗反应的关键
酶，酶b 为催化光合产物向淀粉或蔗糖转化的关键酶，字母A-G 代表物质。
(1)图1 中酶a 催化暗反应中的 过程。F 形成三碳糖时需要的能源物质D 有 。
(2)研究表明，高温胁迫（40℃以上）会降低酶a 的活性。据此推测，在高温胁迫下，短时间内物质
（填字母）含量会上升。
(3)为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10 个棉铃的植株，去除不
同比例棉铃，3 天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖占叶片干重的百分比，结果如图2。
2
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①光合产物的积累会影响光合作用的速率，图2 两条曲线中代表叶片C02固定速率的曲线是
,本实验中对照组植株CO2固定速率相对值是 。
②已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，输出量
（填“增加”、“不变”或“减少”），进而在叶片中积累。
③综合上述结果可推测，棉花去棉铃后会对光合作用有 作用。
(4)有些棉花在特定环境中气孔会出现周期性的开合现象，被称为“气孔振荡”。研究发现，气孔振荡周期
中的开合与炎热夏季正午气孔开合机理一致，推测气孔振荡是棉花植株在 （填“干旱”、
“寒冷”或“潮湿”）环境中经过长期进化而产生的适应性机制，“气孔振荡”的具体意义是
。
7．（2024.枣庄.二模）小麦、水稻等大多数植物，在暗反应阶段，CO2被C5固定以后形成C3，进而被还原
成（CH2O），这类植物称为C3植物且玉米、甘蔗等原产在热带的植物，CO2中的碳首先转移到草酰乙酸
（C4）中，然后转移到C3中，这类植物称为C4植物，其固定CO2的途径如图1 所示。芦荟、仙人掌等植物
白天气孔关闭，夜间气孔开放，这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径，如图2 所示，这类植物称为
CAM 植物。（注：PEP 羧化酶比RUBP 羧化酶对CO2的亲合力更强）
(1)C4植物的光反应发生在 细胞。在炎热于旱夏季的中午，C4植物比C3植物的优越性表现为 。
(2)CAM 植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于 过程，夜晚其叶肉细胞能产生ATP 的场所是 。
(3)蝴蝶兰因花色艳丽、花姿优美、开花期长，一直以来深受爱花者的青睐。有人想在室内大量培养蝴蝶兰，
又担心植物多，在夜晚会释放大量的CO2不利于健康。请你根据图1、图2 的固碳途径，利用CO2传感器，
设计实验探究蝴蝶兰是否是CAM 植物。
实验思路： 。
3
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实验结果和结论 。
8．（2024·湖南岳阳·二模）下列关于细胞呼吸相关实验及应用的说法错误的是（ ）
A．不能单独使用溴麝香草酚蓝溶液来区分酵母菌的呼吸类型
B．储存水果可采用降低氧气含量的措施来减弱其呼吸作用以延长保质期
C．正常情况下，有氧呼吸第三阶段中与氧气结合的[H]部分来自丙酮酸
D．用酸性重铬酸钾溶液检测人体呼出的气体含有酒精则可判断其细胞进行了无氧呼吸
9．（2024·广东韶关·二模）下列有关人体内成熟红细胞的叙述，正确的是（ ）
A．是验证细胞膜中磷脂分子分布的良好材料
B．加入呼吸抑制剂会影响其对葡萄糖的吸收
C．利用葡萄糖进行有氧呼吸，NADH 与O2在线粒体内膜上结合
D．利用葡萄糖进行无氧呼吸，葡萄糖中的能量主要以热能形式散失
10．（2024·广东梅州·二模）生命观念中结构与功能观是指结构和功能相适应，是长期进化所形成的，是
生物适应环境的体现。下列关于结构与功能观的表述，错误的是（ ）
A．哺乳动物成熟的红细胞内没有细胞核和细胞器，有利于氧气的运输
B．细胞膜的磷脂双分子层中磷脂分子的排布适应细胞内外都是水溶液的环境
C．某些阴生植物叶绿体颗粒大、呈深绿色以适应林下弱光环境
D．卵细胞体积较大，以利于细胞与外界环境进行物质交换
11．（2024·河北石家庄·二模）核桃种子萌发过程中，储藏的脂肪、蛋白质等物质在酶的作用下生成小分
子，为新器官的生长和呼吸作用提供原料。下列叙述正确的是（ ）
A．为延长核桃种子贮藏期，需在无氧和低温条件下入库贮藏
B．干燥条件下种子不萌发，主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活
C．核桃种子萌发过程中呼吸作用增强，有机物种类减少
D．核桃种子萌发初期干重增加是因为脂肪转化为糖类的过程中氧元素比例增加
12．（2024·湖南·二模）在长期进化过程中，生物都会形成一定的适应生存环境的特征。图1 表示某景天
科植物在24 h 内，光合作用和气孔导度(气孔张开程度)的变化；图2 是该景天科植物光合作用的过程示意
图。据此回答下列问题：
第二部分 效果验证
4
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(1) (填“白天”或“夜晚”)气孔开放，CO₂ 进入叶肉细胞，经过一系列变化最终以 形式储
存在 中。
(2)不同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)。
光反应只能在 (填“白天”或“夜晚”)进行，此时，该景天科植物的暗反应也在进行，暗反应所
需CO₂ 来自 。
(3)若下午突然降低外界CO₂ 的浓度，则该景天科植物的C3的含量 (填“增加”“减少”或“不
变”)。
(4)据题分析，景天科植物生存环境可能具有 的特点。
13．（2024·河北石家庄·二模）研究人员尝试采用“间作”模式种植玉米和大豆，如图1 所示。在实际种
植过程中，研究人员发现混合种植过密会导致玉米和大豆产量下降，经查阅资料发现可能与植物“避阴反
应”有关。“避阴反应”指与自然光相比，在透过叶片的光中红光/远红光值降低，植物对红光/远红光值
降低产生应答反应，表现为植物茎节和叶柄伸长的速度加快，分支减少，易引发倒伏和减产，调控机理如
图2 所示。
回答下列问题：
(1)植物光合作用中吸收红光的色素是 。光能被捕获后完成光反应，该过程将光能转化为 中的化学
能。
(2)光敏色素是一种 复合体，在受到光照射时，光敏色素结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息
传递系统传导到 内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
(3)间作模式下相邻植物遮挡时，导致出现了图2 中的条件① ，光敏色素B 感知变化后，促进控制激素
② 、赤霉素（GA3）合成的相关基因的表达，细胞发生一定的变化使细胞伸长，从而使茎伸长，以获
得更多的阳光进行有效的光合作用。这一变化通常会导致顶芽优先生长，而侧芽生长受到抑制，这一现象
称为 。
(4)研究发现，有些植物不能间作，甲、乙两种植物混合种植会导致单株平均干重均下降。科研人员为探究
两种植物根部竞争、茎叶竞争对单株平均干重的影响强度，进行了如下实验：
a．实验分为A、B 两组，每组均包含生长状况相似、数量相同的甲、乙植株若干。
b．A 组种植在 ，以形成根部竞争；B 组种植在隔离的土壤中但茎叶交织，以形成茎叶竞争。
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c．在相同且适宜的条件下培养相同时间，测定各组植株的单株平均干重。预期实验结果：
若 ，说明根部竞争的影响大；
若 ，说明茎叶竞争的影响大；
若A、B 组单株平均干重相当，说明根部竞争与茎叶竞争的影响强度相当。
13．（2024·浙江·二模）细胞呼吸过程中产生的氢能将无色的TTC 还原为红色的TTF。生产上常将种子沿
种胚切开，浸泡于TTC 溶液中，通过观察种胚染色情况测定种子活力。下列叙述错误的是（ ）
A．胚细胞产生氢的场所包括细胞溶胶、线粒体
B．TTC 与氢反应生成TTF 的过程中，TTC 作为氢受体
C．观察到种胚的红色越深，说明种子活力越弱
D．种子活力的检测也可用溴麝香草酚蓝溶液
14．（2024·湖南岳阳·二模）科学实验表明：富氢水（HRW）处理草莓后其干重增加58%，叶面积增加
48%，相对生长率较对照组提高50%，葡萄糖、蔗糖含量比对照组分别增加69%、46%，叶绿素a/叶绿素b
提高12%。富氢水处理对草莓气孔导度及胞间CO2浓度的影响如下图。以下说法正确的是（ ）
A．HRW 处理的草莓叶片气孔导度明显增加，草莓叶片胞间CO2浓度比对照组没有显著性差异，可能
与叶绿体中光合酶活性以及光系统活性等的提升有关
B．富氢水处理提高了草莓叶片光合产物的积累，为生长速率的提高积累物质基础
C．对照组应当用普通水处理草莓
D．HRW 对叶绿素的转化可能产生影响，增加了叶绿素a 含量或者降低其转化
15．（2024·上海崇明·二模）不同物种独立演化出相同或相似的性状称为趋同进化。在大多数植物的光合
作用中，大气CO2直接被卡尔文循环中的R 酶固定。然而，R 酶对CO2和O2都有亲和性，当其结合O2而
非CO2时就会发生光呼吸作用，导致能量消耗。陆生植物进化出了多种碳浓缩机制避免光呼吸，除C3途径
外，许多生活在炎热干燥环境中的植物会采用C4途径或CAM 途径。两种机制都使用R 酶并将CO2的捕获
和固定分开进行，提高碳固定的效率。
(1)植物光合作用的光反应产物 转移至 （场所）参与碳反应。不同植物碳浓缩机制的差异是长
期自然选择形成的对环境 的结果。
(2)结合题干信息分析，下列可作为光合作用趋同进化的证据有______。
A．从蓝细菌到开花植物捕获光能的装置都是叶绿体
B．为避免光呼吸，陆生植物进化出多种碳浓缩机制
第三部分 强化提升
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C．C4植物和CAM 植物都利用R 酶来固定CO2
D．C4植物和CAM 植物都把CO2的捕获和固定分开
植物光合作用速率受多种因素影响，研究人员获得了光合作用速率明显降低的CST1 基因功能缺失突变体
玉米，利用其研究了光合作用产物对光合作用的反馈调节机制。研究人员检测了传粉后玉米叶片的气孔开
放程度，结果如图1，野生型植株在不同光照条件下CST1 基因的表达量，结果如图2。
(3)图1 结果说明野生型植株中CST1 蛋白能够 （促进/抑制）气孔打开，突变体光合速率下降的原因
是 。
(4)据图2 分析下列说法正确的是______。
A．A 组CST1 基因表达量的峰值和谷值出现时间较光暗处理在时间上存在滞后
B．B 组和C 组的结果说明CST1 基因在黑暗条件下表达量高，在光照条件下表达量低
C．连续光照处理不利于野生型玉米植株的光合作用速率提高，而连续黑暗处理可以
D．光照处理能够影响野生型玉米植株气孔的开放程度
(5)研究人员在玉米传粉后第15 天分别向野生型和突变体的茎注射蔗糖溶液，对照组注射等量蒸馏水，48
小时后检测叶中气孔开放程度。实验证实了CST1 基因的表达受到光合作用产物的调控，进而影响气孔开
放程度。请将蔗糖处理突变体的结果补在下图中 。
在全球气候变化日益加剧的背景下，多重联合胁迫对作物生长发育及作物产量形成的不利影响日益显著。
研究者设计了如图甲所示的实验，分析了在单一干旱、单一冷害以及二者联合胁迫条件下苗期玉米的光合
生理差异，部分结果如图乙。
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(6)图甲所示的实验设计中，“25 天最适条件”培养的目的是 。
(7)干旱胁迫下，玉米的生命活动可能会发生的变化有______。
A．部分细胞出现质壁分离
B．无机盐的运输效率降低
C．氧气的释放量减少
D．细胞无法调节代谢活动
(8)该研究显示：干旱能够明显缓解冷害胁迫对玉米光合和生长等造成的损伤。请结合图乙所示数据说明得
出该结论的依据： 。
16．（2024·辽宁抚顺·二模）有氧呼吸第三阶段的电子传递链如图所示。电子在传递的过程中，H+通过复
合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输，建立膜H 势能差，驱动ATP 合酶顺H+浓度梯度运输，同时产生大量的
ATP。UCP 是一种特殊的H+通道。下列相关叙述错误的是（ ）
A．复合物Ⅳ可分布在骨骼肌细胞线粒体的内膜上
B．在嵴结构周围的线粒体基质中，H+的浓度较高
C．ATP 合酶与H+结合，将其转运的同时催化ATP 合成
D．若UCP 运输的H+增多，则细胞合成的ATP 可能会减少
17．（2024·安徽芜湖·二模）植物细胞中水和矿质元素离子会表现出某些特点。下列叙述错误的是（ ）
A．根细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水
B．矿质元素离子在细胞内积累可引起外界溶液中的水进入细胞
C．根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式贮存在液泡中
D．根细胞中的K+不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中
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18．（2024·浙江·二模）细胞呼吸过程中产生的氢能将无色的TTC 还原为红色的TTF。生产上常将种子沿
种胚切开，浸泡于TTC 溶液中，通过观察种胚染色情况测定种子活力。下列叙述错误的是（ ）
A．胚细胞产生氢的场所包括细胞溶胶、线粒体
B．TTC 与氢反应生成TTF 的过程中，TTC 作为氢受体
C．观察到种胚的红色越深，说明种子活力越弱
D．种子活力的检测也可用溴麝香草酚蓝溶液
19．（2024·全国·二模）人们对臭氧的研究越来越多，研究人员对用外源褪黑素对大气低层臭氧影响下的
植物生长进行研究，其处理及结果如表，请回答下列问题。
表 外源褪黑素对大气低层臭氧影响下的植物生长的影响
处理
叶绿素a
（mg·g-1）
叶绿素 b
（mg·g-1）
叶绿素 a/b
（mg·g-1）
净光合速率
（μmol·m-2·s-1）
①空白对照
组
2.24
0.75
3.00
16.03
②O3组
1.53
0.43
3.56
4.37
③组
1.78
0.56
3.17
9.00
(1)该研究中净光合速率的观察指标为 （写出一种即可）。
(2)表中③组的处理为 ，由表中数据可知，低层臭氧对植物光合作用的影响为 。
(3)Rubisco 是一种羧化加氧酶，在高CO2浓度下催化CO2与C5结合完成 过程，在高O2浓度下催化
C5的分解，最终释放CO2完成光呼吸过程，光呼吸可以消耗过剩的光能，由此可知，光呼吸存在的意义是
。
(4)图甲所示是实验的另一组数据，综合表和图甲研究，外源褪黑素 （填“缓解”或“加重”）O3
对光合作用的影响，其机制是 。
20．（2024·广东韶关·二模）研究人员发现大豆细胞中GmPLP1（一种光受体蛋白）的表达量在强光下显
著下降。据此，他们作出GmPLP1 参与强光胁迫响应的假设。为验证该假设，他们选用WT（野生型）、
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GmPLP1-ox（GmPLP1 过表达）和GmPLP1-i（GmPLP1 低表达）转基因大豆幼苗为材料进行相关实验，结
果如图1 所示。请回答下列问题
(1)强光胁迫时，过剩的光能会对光反应关键蛋白复合体（PSII）造成损伤，并产生活性氧（影响PSII 的修
复），进而影响 和ATP 的供应，导致暗反应 （填生理过程）减弱，生成的有机物减少，致使
植物减产。
(2)图1 中，光照强度大于1500umol/m2/s 时，随着光照强度的增加，三组实验大豆幼苗的净光合速率均增
加缓慢，分析其原因可能是 （试从暗反应角度答出2 点）。该实验结果表明GmPLP1 参与强光胁迫
响应，判断依据是 。
(3)研究小组在进一步的研究中发现，强光会诱导蛋白GmVTC2b 的表达。为探究GmVTC2b 是否参与大豆
对强光胁迫的响应，他们测量了弱光和强光下WT（野生型）和GmVTC2b-ox（GmVTC2b 过表达）转基
因大豆幼苗中抗坏血酸（可清除活性氧）的含量，结果如图2 所示。
依据结果可推出在强光胁迫下GmVTC2b 增强了大豆幼苗对强光胁迫的耐受性（生物对强光胁迫的忍耐程
度），其原理是 。
(4)经进一步的研究，研究人员发现GmPLP1 通过抑制GmVTC2b 的功能，减弱大豆幼苗对强光胁迫的耐受
性。若在第（3）小题实验的基础上增设一个实验组进行验证，该实验组的选材为 的转基因大豆幼
苗（提示：可通过转基因技术得到相应基因过表达和低表达的植物）。根据以上信息，试提出一个可提高
大豆对强光胁迫的耐受性，从而达到增产目的的思路 （答出1 点即可）。
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