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专题04 细胞的代谢
（基础题+提升题+创新题 三位一体）
1.（2024·安徽淮北·一模）某兴趣小组设计了验证酶的专一性实验，如下图装置。A、B 是由半透膜（只允
许水分子通过）制成的袋状容器，A 袋加入淀粉溶液、碘液和蔗糖酶，B 袋加入等量等浓度的淀粉溶液、
碘液和淀粉酶。下列相关叙述错误的是（ ）
A．酶催化的机理是降低化学反应的活化能
B．该实验的自变量为添加酶的种类
C．实验结束A 袋蓝色变浅，B 袋蓝色退去
D．实验结束两袋均增重，且A 袋等于B 袋
2．(多选）（2024·辽宁·一模）某科研人员从某种微生物体中分离得到了一种酶Q，为探究该酶的最适温度，
进行了相关实验，各组反应相同时间后的实验结果如图1 所示；图2 为酶Q 在60℃催化一定量的底物时，
生成物的量随时间变化的曲线。下列叙述正确的是（ ）
A．由图1 可知，该种微生物适合在较高的温度环境中生存
B．增加每个温度条件下实验的次数，可使得到的酶Q 的最适温度更准确
C．图2 实验中若升高温度，酶Q 的活性不一定升高
D．图2 实验中，若在t2时增加底物的量，酶Q 的活性不变
3．（2024·广西河池·模拟预测）酶是新陈代谢的催化剂，保证了机体代谢高效的进行，下列说法正确的是
（ ）
A．探究pH 对酶活性的实验中，可用淀粉和碘液为实验材料
1
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B．用淀粉、蔗糖以及淀粉酶来探究酶的专一性时，可用碘液检验
C．酶和激素都能对生命活动起到高效的调节作用
D．保存酶时，需要把pH 控制在最适pH，温度为低温条件
4．（2024·黑龙江·一模）天津工业生物所历经10 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。下图为人工淀粉合成途径简图，图中ZnO-ZnO₂ 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-ZnO₂ 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
5．(多选）（2024·黑龙江·一模）NAD⁺作为线粒体呼吸链上代谢过程的重要底物，其过度消耗将会影响到
线粒体氧化呼吸和ATP 合成等细胞生物学功能。已知NAD⁺的合成场所是细胞质基质，通过线粒体膜需要
借助特殊的转运蛋白TF-H。下列有关叙述，正确的是（ ）
A．催化O₂ 与NAD⁺反应的酶存在于线粒体内膜上
B．TF-H 缺失的细胞表现出耗氧量下降及ATP 生成量减少
C．NAD⁺的水平下降，细胞的有氧呼吸和无氧呼吸速率均受影响
D．通常情况下，动物和植物无氧呼吸过程中会有NADH 的积累
6．（2024·湖南·一模）某种酶P 由RNA 和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同
组分催化反应所需的条件，某同学进行了下列5 组实验（表中“+”代表添加该物质或能检测到该物质，
“/”代表不添加该物质或不能检测到该物质）。根据实验结果可以得出的结论是（ ）
实验组别
①
②
③
④
⑤
底物
+
+
+
+
+
RNA 组分
+
+
/
+
/
蛋白质组分
+
/
+
/
+
低浓度Mg2+
+
+
+
/
/
高浓度Mg2+
/
/
/
+
+
产物
+
/
/
+
/
A．酶P 必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性
B．蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高
C．在高浓度Mg2+条件下RNA 组分具有催化活性
D．酶P 能够为化学反应提供能量，从而加快反应速率
2
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7．（2024·安徽淮北·一模）物质2，4-二硝基苯酚（DNP）不影响有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧
结合形成水，但会使该过程所释放的能量都以热的形式耗散。天南星科某些植物的花序在成熟时耗氧速率
是一般植物的100 倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP 的量却只有其他细胞的40%。下列相关叙述错误的
是（ ）
A．DNP 使分布在线粒体内膜上的酶无法合成ATP
B．存在DNP 的情况下，葡萄糖的氧化分解不能继续进行
C．天南星科某些植物的花序成熟时其温度高于其它部位
D．天南星科某些植物的花序的有氧呼吸主要在第三阶段与一般情况不同
8．（2024·辽宁葫芦岛·一模）自然界洪水、灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成“低氧胁迫”。
不同植物品种对低氧胁迫的耐受能力不同。研究人员采用无土栽培的方法，研究“低氧胁迫”对两个黄瓜
品种（A、B） 根系细胞呼吸的影响， 测得第6 天时根系中丙酮酸和乙醇的含量（单位：μmol·g-1）如下
表， 据此分析错误的是（ ）
项目
正常通气品种A
正常通气品种 B
低氧品种A
低氧品种B
丙酮酸
0.18
0.19
0.21
0.34
乙醇
2.45
2.49
6.00
4.00
A．黄瓜细胞中丙酮酸转变为乙醇的过程不能生成ATP
B．正常通气情况下， 黄瓜根系细胞的呼吸方式为有氧呼吸
C．低氧胁迫下， 黄瓜根系细胞的有氧呼吸强度下降
D．在洪水、灌溉不均匀的情况下， 根系更容易腐烂的是品种 A
9．（2024·河北·一模）动物细胞进行有氧呼吸时，葡萄糖初步氧化分解产生物质X，X 进入线粒体中转化
为乙酰CoA，乙酰CoA 参与三羧酸循环（TCA）产生CO2，过程如图所示。以下推测不成立的是（ ）
A．物质X 是丙酮酸
B．TCA 过程无氧气参与
C．[H]都来自乙酰CoA
D．[H]与O2结合会释放出大量能量
10．（2024·河北·一模）植物细胞代谢产生的柠檬酸（CA）能顺浓度梯度运输到液泡，并储存起来。当液
泡中的有机酸积累较多，会被运出液泡进入降解途径，过程如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
3
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A．液泡膜上运输CA 转运蛋白的空间结构相同
B．若细胞呼吸受阻，则液泡中CA 的浓度降低
C．H+进入液泡和CA 输出液泡的运输方式不同
D．转运蛋白将CA 运出液泡时，其构象会改变
11．（2024·安徽淮北·一模）叶绿素分为游离型叶绿素和与相关蛋白质结合的结合型叶绿素，两者可发生
相互转化。研究人员对某植物叶片研究得到不同日期采样的相关数据，回答以下问题：
采样日期
光合速率（相对值）
叶绿素含量（mg/g）
总
量
游离型
结合型
7 月1 日
8.00
2.34
0.11
2.23
8 月1 日
7.80
2.30
0.12
2.18
9 月1 日
6.00
1.92
0.21
1.71
10 月1 日
4.20
1.58
0.29
1.29
11 月1 日
0.70
1.21
0.41
0.80
(1)为提取叶片中的叶绿素，研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外，还应加入 。经快速充分研磨，然后
用尼龙布过滤，将滤液收集到试管中，塞上橡皮塞。将其置于适宜的光照下2～3min 后，试管内的氧含量
（填“上升”、“下降”或“不变”）。
(2)结合表中数据，导致该叶片光合速率下降的主要原因是 。
(3)如图a、b 是7 月1 日和11 月1 日该植物叶绿体亚显微结构照片，推测图 （填字母）可能是11 月1
日的叶绿体照片，理由是 。
4
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(4)CO2是影响光合作用的重要因素。在光合作用过程中，多数植物吸收的CO2被固定后首先形成 （填
物质）；若叶绿体中NADPH 与NADP+含量相等，突然停止供给CO2。请在图中补充画出叶绿体中
NADPH 相对含量的变化曲线 。
12．（2024·辽宁葫芦岛·一模）植物光合作用的场所是叶绿体，其光合速率受多种外界因素的影响。叶绿
体中催化CO2固定的酶R 由叶绿体DNA 编码的大亚基和细胞核DNA．编码的小亚基共同组装而成，其合
成过程及部分代谢途径如图1 所示。
(1)酶R 小亚基在 中的核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的 中与酶R 大亚基组装成有功能的酶。
(2)进行光合作用时，酶R 需ATP 参与激活，光能转化为ATP 中的化学能是在 （填场所） 上完成的。
活化的酶R 催化 产生C₃，C₃ 还需被 还原。被还原的C₃ 一部分进一步合成糖类， 另一部分合成
5
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X。X 为 。
(3)在叶绿体中，糖类主要以淀粉形式储存，光合作用旺盛时，若植物合成的糖类以可溶性糖形式储存在叶
绿体中，则可能导致叶绿体 。
(4)图2 为适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线，在t 时叶
片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2这一现象被称为CO2的猝发”。图中CO2吸收或释放速
率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量，单位：umolm-2s1据图回答突然遮光后，短时间内
叶绿体中C3的含量会 （填“上升”或“下降”），图形A 面积的含义是 。
13．（2024·安徽合肥·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
14．（2024·山东滨州·一模）GTP（鸟苷三磷酸） 的作用与ATP 类似，线粒体分裂依赖于细胞质基质中具
有 GTP 酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时，在其他蛋白的介导下，发动蛋白有序的排布到线粒体分裂面
的外膜上，组装成环线粒体的纤维状结构。该结构缢缩，使线粒体一分为二。下列说法正确的是（ ）
A．GTP 因含有三个特殊化学键而具有较高能量
B．线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能
C．一般情况下，发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活
D．环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成
15．（2024·山东滨州·一模）GTP（鸟苷三磷酸） 的作用与ATP 类似，线粒体分裂依赖于细胞质基质中具
有 GTP 酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时，在其他蛋白的介导下，发动蛋白有序的排布到线粒体分裂面
的外膜上，组装成环线粒体的纤维状结构。该结构缢缩，使线粒体一分为二。下列说法正确的是（ ）
A．GTP 因含有三个特殊化学键而具有较高能量
B．线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能
C．一般情况下，发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活
D．环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成
16．（2024·天津·一模）2021 年，种植在天津团泊洼盐碱地上的海水稻喜获丰收，海水稻是比普通水稻具
有更强的抗盐碱和抗菌等抗逆能力作物品种，这与其根细胞独特的物质运输机制密切相关（如下图）。已
知细胞质基质中钠浓度过高会产生钠毒害，请回答下列问题：
6
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(1)普通水稻难以在盐碱地成活是因为 。
(2)据图分析，高盐环境下Na+会借助 （载体蛋白/通道蛋白）进入细胞。海水稻细胞质基质中积累的
Na+可以通过多条途径转移，一方面通过转运蛋白SOS1 以 方式将Na+从细胞质基质运输到细胞外，另
一方面通过转运蛋白NHX 将细胞质基质中的Na+运输到液泡中储存从而降低细胞质基质中Na+浓度，减轻
毒害。
(3)图中抗菌蛋白的分泌过程利用了细胞膜具有的 特点。
(4)研究小组测定了高盐胁迫条件下（NaCl 浓度200mmol/L）某海水稻叶肉细胞的相关数据，如图所示。第
15 天前胞间CO2浓度下降，很可能是因为气孔导度（指气孔张开的程度） （升高/降低），叶绿体从
细胞间吸收的CO2增多，使胞间CO2浓度降低；第15 天之后胞间CO2浓度逐渐上升，从色素含量变化对暗
反应的影响并综合其他代谢过程，其原因可能是 。
17．（2024·辽宁·一模）蓝细菌旧称蓝藻，是能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物，细胞质中同
时含有ATP、NADPH、NADH（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物。
(1)蓝细菌光合作用与呼吸作用的控制中心为 ，光合作用与呼吸作用的场所与黑藻 （填“相
同”或“不同”）。蓝细菌所含的光合色素为 ，黑藻所含的主要吸收红光和蓝紫光的色素是 。
(2)蓝细菌可通过D-乳酸脱氢酶（Ldh），利用NADH 将丙酮酸还原为D-乳酸这种重要的工业原料。研究
者构建了大量表达外源Ldh 基因的工程蓝细菌，以期提高D-乳酸产量，但结果并不理想。究其原因是由于
细胞质中的NADH 被大量用于 作用产生ATP，无法为Ldh 提供充足的NADH。
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(3)蓝细菌除正常光合作用途径外，还存在一种只产生ATP 而不发生水光解的光合作用途径，其与正常光反
应途径相比，该途径的产物没有 。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP 产量，使更
多NADH 用于生成D-乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K 中细胞质ATP、NADH 和NADPH 含量，结果如
下表。
菌株
ATP
NADH
NADPH
初始蓝细
菌
626
32
49
工程菌K
829
62
49
注：数据单位为pmol/OD730
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K 的ATP 含量升高，且有氧呼吸第三阶段 （填“被抑制”
“被促进”或“不受影响”），光反应中的水光解 （填“被抑制”“被促进”或“不受影响”）。
研究人员进一步把Ldh 基因引入工程菌K 中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L 能积累更多D-
乳酸，请根据表中数据推断可能的原因是 。
18．（10-11 高三上·安徽阜阳·期末）用某种大小相似的轮藻叶片，分组进行光合作用实验：已知叶片实验
前重量，在不同温度下分别暗处理1h，测其重量变化，立即光照1h（光强度相同），再测其重量变化。得
到如下结果。
组别
一
二
三
四
温度/°C
27
28
29
30
暗处理后重量变化/mg
-1
-2
-3
-1
光照后与暗处理前重量变化/mg
+3
+3
+3
+1
以下说法错误的是 （ ）
A．该轮藻呼吸作用酶的最适宜温度约为29℃
B．光照时，第一、二、三组轮藻释放的氧气量相等
C．光照时，第四组轮藻光合作用强度大于呼吸作用强度
D．光照时，第四组轮藻合成葡萄糖总量为3mg
19．（2024·广西·一模）有氧运动是指人体吸入的氧气与需求相等，达到生理上的平衡状态。如图所示为
人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。结合所学知识分析下列说法正确的是（ ）
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A．a 运动强度下只有有氧呼吸，c 运动强度下只有无氧呼吸
B．运动强度大于或等于b 后，肌肉细胞CO2的产生量将大于O2的消耗量
C．无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能形式散失，其余储存在ATP 中
D．若运动强度长时间超过c，会因为乳酸增加而使肌肉酸胀乏力
20．（2024·天津河东·一模）图1 和图2 分别为电镜下观察到的正常细胞和胶质母细胞瘤的线粒体结构，
下列有关癌细胞的结构和功能分析哪一项是错误的（ ）
A．线粒体发生了嵴融合
B．线粒体基质中会产生大量丙酮酸
C．无氧呼吸强，产生大量乳酸
D．葡萄糖的消耗量大，需要摄取更多的葡萄糖
21．（2024·黑龙江·一模）小麦种子形成时，还原糖会变成淀粉，萌发时淀粉会再次变为还原糖。大豆种
子形成时，糖类变为脂肪，萌发时脂肪再转化为糖类。下列有关叙述，正确的是（ ）
A．小麦种子成熟后进入休眠状态时结合水占比下降，应采用低温密封法以保持种子活力
B．大豆种子细胞中大多数无机盐以化合物形式存在
C．大豆种子萌发初期干重有所增加，这是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了O 原子
D．大豆种子的脂肪是良好的储能物质，小麦种子中的各种糖类都是主要的能源物质
22．（2024·贵州贵阳·一模）如图所示生理过程中PQ、Cytbf、PC 是传递电子的蛋白质，
、
构成
ATP 合酶。下列说法正确的是（ ）
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A．植物叶肉细胞产生的O2被相邻细胞呼吸消耗需要穿过6 层生物膜
B．暗反应中转移到有机物中的化学能只来自ATP 合酶产生的ATP
C．类囊体薄膜上的结构PSⅠ和PSⅡ内含易溶于有机溶剂的光合色素
D．PQ 和Cytbf 将H＋转运到类囊体腔的过程不需要消耗能量
23．（2024·广东江门·一模）为探究人工膜通过H+的跨膜转运合成ATP 的机制，科学家在脂质体（一种人
工膜）上分别嵌入细菌紫膜质（一种膜蛋白）和ATP 合成酶，光照后结果如图。下列说法正确的是（ ）
A．光能先转化为ATP 中的化学能，再为H+进入脂质体内部供能
B．ATP 合成酶既可催化ATP 的合成，又是H+协助扩散的通道
C．照射细菌紫膜质由强光变为弱光时，ATP 的合成速率显著上升
D．推测线粒体内膜、类囊体薄膜上也存在图中所示的能量转换机制
24．（2024·广东江门·一模）关于酶的理论，先有“锁钥”学说， 观点是酶具有与底物相结合的互补结构，
反应前后酶结构不变;后有“诱导契合”学说，认为酶在底物的诱导下，才形成与底物相结合的互补结构。
为验证上述两种学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶（S 酶）进行研究，实验结果如图示。下列对实验结
果的分析正确的是（ ）
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A．S 酶可催化结构不同的底物CTH 和CU，说明酶不一定具有专一性
B．S 酶催化CU 反应后，可继续催化CTH 水解，说明S 酶具有高效性
C．酶促反应过程中酶的空间结构可以发生改变，更加支持“锁钥”学说
D．据“诱导契合”学说推测，S 酶催化CTH 反应后，SCTH 的构象被固化
25．（2024·江苏泰州·一模）气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，光照能促进气孔打开，下图1
是短时光照和长时光照诱导拟南芥气孔打开的相关机制。请回答下列问题。
(1)与叶肉细胞相比，保卫细胞固定CO2特有的场所是 ，TCA 发生的场所是 ，保卫细胞呼吸作用
产生的NADH 除用于ETC 外，还可在图中 （过程）被利用。
(2)短时光照促进气孔打开，其原因有：
①蓝光作用于质膜上的受体后激活AHA，AHA 消耗ATP 将H+泵出膜外，使膜电位的绝对值 ，AKT
打开，细胞吸收K+。
②叶肉细胞和保卫细胞叶绿体向保卫细胞细胞质输送已糖，已糖经图中 （过程）生成PEP，PEP 经一
系列酶促反应生成Mal。K+、Mal 等进入液泡，使其渗透压 ，细胞吸水，促进气孔张开。
(3)长时光照导致CO2浓度下降影响pH，使PEPC（PEPC 催化PEP 和CO2生成OAA）活性 最终促进
气孔开放。保卫细胞叶绿体合成淀粉需要ATP，产生ATP 的场所有 、细胞质基质、线粒体。保卫细
胞叶绿体白天贮存淀粉，一方面可为其夜间生命活动提供 ，另一方面在夜间过后，短时光照时 。
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(4)为了研究保卫细胞叶绿体中的淀粉合成与叶肉细胞有机物输送的关系。研究人员用DCMU（光系统Ⅱ抑
制剂）处理拟南芥野生型WT 和STP 突变体stp，测定保卫细胞的淀粉粒面积，其大小变化如图2，
WT+DCMU 组在光照2 小时内保卫细胞中淀粉含量快速降低，其主要原因是 。
26．（2024·贵州贵阳·一模）番茄含有丰富的营养，据营养学家研究测定：每人每天食用50~100 克鲜番茄，
即可满足人体对几种维生素和矿物质的需要。为了进一步了解番茄的生理特征，科研人员研究了温度变化
对番茄进行呼吸作用时CO2产生量和进行光合作用时CO2消耗量的影响，实验结果如图所示。回答下列问
题：
(1)光可以被番茄叶片中的色素吸收，分离其绿叶中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最慢的色素呈现
的颜色是 ，该色素主要吸收的光是 。
(2)本实验的自变量是 ，影响光合作用的内因主要有 （至少答出一种）。
(3)温室栽培该种蔬菜时温度最好控制在 （填图中的温度），35℃的条件下培养的番茄 （填
“能”或“不能”）生长。
(4)请利用以下实验材料测定番茄幼苗光合作用CO2的消耗速率。（简要写出实验思路）
实验材料：透明的密闭玻璃罩、CO2传感器、番茄幼苗。
实验思路： 。
27．（2023·北京平谷·一模）细胞内ATP、NADPH 耗尽会导致骨关节炎发生。研究者利用植物的光合作用
原理来调节动物细胞内的ATP 和NADPH 浓度。因此，将小鼠的细胞膜包裹的类囊体注射到关节炎小鼠的
关节部位，使类囊体成功进入软骨细胞内，发现小鼠的退行性关节软骨细胞恢复到年轻状态。下列说法错
误的是（ ）
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A．类囊体中有相关合成ATP 和NADPH 的酶
B．实验组需在对小鼠无创伤的光照下进行实验
C．类囊体被小鼠细胞膜包裹可降低免疫排斥反应
D．注射类囊体的实验鼠在生态系统中属于生产者
28．（2023·北京平谷·一模）为研究肠道菌群在有氧运动能力中的作用，用生理盐水溶解抗生素Abx 后，
灌入小鼠肠胃中，检测小鼠在跑步机上的运动表现，结果如图。下列分析错误的是（ ）
A．对照组用相同剂量的生理盐水灌入小鼠肠胃
B．小鼠有氧呼吸产生CO2的阶段需要氧气的参与
C．Abx 清除肠道菌群应用了变量原则的“减法原理”
D．结果表明肠道菌群促进了小鼠的有氧运动能力
29．（2023·北京平谷·一模）种子萌发受环境条件的影响，研究不同光照强度和温度对长白山红松种子萌
发率的影响，结果如下图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．光不仅为种子萌发提供能量，还可作为信号调控种子萌发
B．红松种子萌发率随着光照强度的升高逐渐升高
C．在15℃时，红松种子萌发对光的需求降低
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D．25℃为种子萌发的适宜温度， 该温度下萌发需弱光
30．(多选）（2024·山东滨州·一模）在弱光及黑暗条件下，衣藻无氧呼吸产生的丙酮酸可进一步代谢产生
弱酸（HA），导致类囊体酸化，过程如图1，类囊体酸化对氧气释放情况的影响如图2，下列说法正确的
是（ ）
A．H⁺运出类囊体受阻是类囊体酸化的关键原因
B．类囊体内 pH 与细胞内弱酸的总积累量呈正相关
C．图2 结果说明 KOH 对最大氧气释放量无影响
D．弱光条件下，类囊体酸化促进了衣藻加速释放氧气
31．（2024·广东深圳·一模）缺镁是导致龙眼叶片黄化的主要原因。为探究缺镁对龙眼光合作用的影响，
研究人员做了相关研究，结果如图1 和图2。
回答下列问题：
(1)缺镁导致净光合速率下降的原因是缺镁会导致叶绿体 上的叶绿素含量下降，影响光反应
的产生，进而影响暗反应；另一方面，根据图1 可知，龙眼缺镁会导致 ，从而影响净光合速率。
(2)CO2从气孔进入细胞间，主要通过 方式进入叶肉细胞叶绿体基质中与C5结合产生C3，这一反
应过程称为 。根据图2 数据，缺镁组净光合速率下降的主要原因并不是气孔相对开度，阐述
你的依据是 。
(3)为了进一步研究龙眼缺镁对叶绿素a 和叶绿素b 含量的影响，研究人员进行了相关实验，简要写出研究
思路 。
32．（2024·湖南·一模）气孔是由一对保卫细胞围成的孔隙。保卫细胞含有叶绿体。大多数植物的气孔白
天打开，晚上则保持很小的开度。但在干旱条件下，气孔会以数十分钟为周期进行周期性的开放和闭合，
14
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称为“气孔振荡’’。
(1)关于气孔开闭的假说之一是：在光下，保卫细胞由于 ，导致CO2浓度下降，引起pH 升高，促进
酶促反应淀粉转化为葡萄糖，细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞 （填“吸水”或“失水”）导致气孔
开放。黑暗时，保卫细胞里葡萄糖浓度低，气孔关闭。
(2)“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，有利于植物生理活动的正常进行。这种适应性体现
在：植物面临干旱条件时， 。
(3)气孔开闭的调节是一个十分复杂的过程，研究者利用拟南芥展开了相关研究。
①研究天员欲研究蛋白质TOR 激酶在气孔开闭中的作用及作用机理，以光照12 h/黑暗12 h 为光照周期进
行实验，结果如下图1、图2 所示：
本实验利用 （填“加法”或“减法”）原理控制实验变量。结合图1、图2 所示的结果，可得出TOR
激酶在气孔开闭渊节中的作用原理是 。
②研究发现，对于保卫细胞气孔能否打开的调控，蔗糖与TOR 激酶起到相同的作用。为确定蔗糖和TOR
激酶之间的关系，将野生型拟南芥分为4 组开展实验，检测光照后各组中淀粉降解酶BAM1 的相对表达量。
组别
1
2
3
4
蔗糖
-
+
-
+
TOR 激酶抑制剂
-
-
+
+
注：“+/一”分别表示“有/无”添加。
若实验结果表现为 ，则证明蔗糖通过TOR 激酶调节淀粉代谢参与气孔运动。
33．（2024·安徽合肥·一模）玉米籽粒形成期，叶片光合速率对玉米产量影响较大。为探究高温对叶片光
合速率的影响，研究人员将籽粒形成期的玉米植株随机分为高温组（37℃）和常温组（31℃），测得相关
数据如下表。据表分析相关问题。
净光合速率
（μmol·m-2·s-1）
气孔导度
（mol·m-2·s-1）
胞间CO2浓度
（μmol·mol-1）
CAT 活性
（U·g-1FW·min-1）
光反应转
化的光
能/吸收的
光能
常
温
24．3
570
152
65
0．84
15
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组
高
温
组
12．7
403
259
47
0．72
注：①气孔导度：气孔的张开程度；②CAT：抗氧化酶，可消除细胞中各种氧化反应产生的过氧化物，减
少细胞中的自由基的含量。
(1)某同学认为高温组净光合速率降低的原因是气孔导度降低，导致光合作用所需CO2减少，进而限制了暗
反应，降低了光合速率。据表分析他的观点 （填“合理”或“不合理”），依据是
。
(2)研究者对两组玉米叶片的叶绿素相对含量进行检测，结果如图。
据图可知，高温条件对叶绿素相对含量的影响是 。
(3)综合以上结果，解释高温条件下叶片光合速率较低的原因可能是① ；② 。
34．（2024·江西南昌·一模）锈赤扁谷盗是严重危害储粮的害虫之一。研究者研究了不同温度和不同小麦
含水量对锈赤扁谷盗幼、成虫呼吸速率的影响，结果如表所示。下列叙述正确的是（ ）
注：锈赤扁谷盗幼、成虫在不同条件下的呼吸速率（μL/min·头）
小麦含水量%呼吸速率温度
25℃
30℃
35℃
12
0．12/0．14
0．19/0．21
0．25/0．29
13
0．14/0．15
0．21/0．23
0．26/0．34
14
0．18/0．16
0．24/0．27
0．32/0．52
A．该实验自变量是不同温度和不同小麦含水量，因变量是锈赤扁谷盗呼吸速率
B．相对密闭储粮环境下，锈赤扁谷盗会无氧呼吸产生酒精引起粮食出现酒味
C．小麦含水量相同时，锈赤扁谷盗幼、成虫呼吸速率受温度影响变化趋势相似
D．据数据分析可知，储藏小麦种子的最佳条件是温度为35℃和小麦含水量为14%
35．（2024·江苏泰州·一模）耐力性运动是指机体所进行的时长超过30 min 的步行、游泳等运动。研究人
员探究了在耐力性运动训练中肌纤维出现的变化，实验结果如图所示。
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下列相关叙述错误的是（ ）
A．有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式
B．坚持训练使肌纤维中线粒体的数量持续不断增加
C．耐力性运动训练影响某些基因的表达水平和方向
D．耐力性运动对某些类型糖尿病有一定的预防作用
36．（2024·西藏拉萨·一模）某科研团队设计实验探究干旱预处理后高温对冬小麦光合作用的影响，结果
如下表。回答下列问题：
实验处理
净光合速率/（μmol·m-2·s-1）
气孔导度
相对叶绿素含量/（mg·g-1）
正常
18.42
0.53
2.07
高温
10.06
0.20
0.37
干旱后高温
16.53
0.42
1.98
(1)小麦体内能吸收红光的色素有 。据表分析，高温使叶片中叶绿素作相对含量下降，导致光反应产生
的 减少，直接影响暗反应，最终影响（CH2O）的生成量，同时， 增强，进而导致小麦的净光合速
率下降。
(2)与高温组相比，干旱后高温处理组的小麦净光合速率较高，据表分析，可能的调节机制是 。
(3)研究者认为，与其他两组相比，高温处理组处理叶绿素含量显著减少、净光合速率下降的原因之一是高
温导致类囊体断裂甚至解体。请设计一个最简单观察实验进行证明（写出实验思路即可）： 。
37．（2024·江西南昌·一模）研究人员在对小麦进行育种过程中，得到一株黄绿叶突变体。为研究该突变
体的光合特性，科研人员以该突变体和野生型小麦为材料开展了相关实验，部分实验数据如表所示。回答
下列问题：
叶绿素
（mg。g-1）
光饱和点
（μmol。m-2s-1）
光补偿点
（μmol。m-2s-1）
CO2补偿点
（μmol。s-1）
最大净光合速率
（μmol。m-2s-1）
NPQ
突
变
体
0．78
1800
56．84
51．66
45．96
0．
32
野
生
型
1．36
1600
37．84
56．51
30．22
1．
56
备注：NPQ：非光化学淬灭，指植物将光反应后所过剩的光能耗散，可减少多余光能对光反应系统损伤。
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(1)黄绿叶突变体叶绿素含量降低，会直接导致光合作用 阶段减弱。
(2)在探讨突变体的生存环境条件时，同学甲认为，与野生型小麦相比，该突变体更适宜较强光照条件；若
将该突变体与野生型置于同一密闭容器内进行培养，该突变体利用CO2能力更强，依据实验数据，你认为
该同学做出判断的依据是 。
(3)若在强光照直射下，测得野生型的光合作用强度高于突变体，原因可能是 。
(4)有研究表明，籽粒中的赤霉素能够调配叶片光合产物向籽粒输送，据此推测，突变体小麦籽粒比野生型
小麦籽粒干物质的量更少，原因可能是 。请以该突变体为材料，利用放射性同位素标记法设计一个
实验方案对“籽粒中赤霉素的上述作用”进行验证，简要写出实验思路 。
38．（2024·江苏泰州·一模）为探究植物抵御高温的生理生态机制和培育抗高温新品种，科学家进行了一
系列相关研究，下图1 为高温胁迫下植物光合电子传递链的示意图，图2 为高温胁迫诱导植物PSⅡ发生光
抑制的作用机理(ROS：活性氧，OEC：放氧复合体)。请回答下列问题：
(1)图1 中双层磷脂分子层及其中蛋白质等组成的结构为 ，是光合作用过程中 阶段发生
的场所。水光解需要的能量由 两类色素捕获而来。
(2)碳固定过程的反应物是 ，还原碳固定产物需要图1 结构上合成的 提供还原力。
(3)高温胁迫下，由于膜的流动性 ，PSⅡ捕光复合体很容易从膜上脱落，影响光合电子传递，导致
植物对光能的利用效率降低。据图1 判断，高温胁迫时植物会通过增强图中依赖 途径的环式
电子传递方式来起到光保护作用。
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(4)据图2 可知，ROS 过量合成除可直接导致PSⅡ失活外，还能通过 途径引起PSⅡ失活，发
生光抑制现象。
(5)植物净光合速率在很大程度上取决于Rubisco (C5的羧化酶/加氧酶)的活性，该酶在叶绿体中的存在部位
是 。Rubisco 活性受到Rubisco 活化酶(RCA)的调节，RCA 活性易受高温胁迫抑制。据此，结
合生物技术与工程知识，提出一个缓解高温胁迫对光合能力和作物产量影响的方案：
。
39．（2024·山东烟台·一模）科学家从菠菜中分离出类囊体，将其与多种辅因子和多样化的还原酶一起包
裹在油包水滴中，构建出如图所示能实现CO₂ 的连续转化且可编辑的人工光合细胞。下列说法错误的是（
）
A．人工光合细胞膜应该由单层磷脂分子组成
B．需持续加入多种辅因子为CO₂ 转化提供能量和还原剂
C．通过改变还原酶的种类能实现可定制的CO₂ 转化
D．与菠菜叶肉细胞相比，人工光合细胞更有利于有机物积累
40．（2024·河北唐山·一模）用质量分数为5%的葡萄糖溶液培养某种细胞，该细胞的细胞呼吸相关物质代
谢过程及丙酮酸转运入线粒体基质的过程如下图所示。下列有关说法错误的是（ ）
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A．该细胞可能是酵母菌细胞，不可能是人的骨骼肌细胞
B．在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体内膜消耗的能量来自膜内外H+产生的势能
C．丙酮酸在细胞质基质分解释放的能量一部分用于合成ATP
D．利用酸性重铬酸钾溶液检测细胞是否进行了无氧呼吸应耗尽培养液中的葡萄糖
41．（2024·山东聊城·一模）蔗糖是光合作用的主要产物之一。研究发现，甘蔗叶肉细胞产生的蔗糖进入
伴胞细胞；共质体途径和质外体途径，分别如图中①、②所示。下列说法错误的是（ ）
A．图中细胞间可通过途径①的通道进行信息交流
B．蔗糖通过蔗糖-H+同向运输器的运输方式为主动运输
C．H+-ATP 酶起作用时，质外体的pH 持续降低
D．加入H+-ATP 酶抑制剂将影响蔗糖进入伴胞细胞的运输速率
42．(多选）（2024·山东烟台·一模）科研人员探究了不同光照强度下某植物光合作用、呼吸作用的变化规
律，相关指标的检测结果如下表所示。下列说法正确的是（ ）
光照强度/%
净光合速率/u mol –m-2- s-1
呼吸速率/ u mol –m-2- s-1
叶绿素含量/mg·g-1
28.6
13.43-
1.09
1.96
52.5
13.98
1.58
2.15
78.3
14.13
2.12
2.56
100
12.38
3.67
1.83
A．该植物可以通过降低呼吸速率来适应低光照强度环境
B．实验中该植物最大光合作用速率为16.05μmol·m²·s-1
C．若光照强度由78.3%降至52.5%,短时间内植物体内C3含量会下降
D．实验中低光照适应后该植物对光能的吸收能力会增强
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43．(多选）（2024·山东泰安·一模）甜瓜是一种耐淹性较强的植物。为研究其耐淹性机理，研究人员将甜
瓜幼苗进行水淹处理，一段时间后检测幼苗根部和叶片细胞中酶a 和酶b 的活性，结果如图1；图2 为甜瓜
幼苗细胞中存在的部分代谢途径。下列说法错误的是（ ）
A．酶a 和酶b 均存在于甜瓜幼苗细胞的细胞质基质中
B．Ⅱ、Ⅲ过程在甜瓜幼苗细胞中均能发生且产生少量ATP
C．水淹前后、甜瓜幼苗无氧呼吸的产物主要是酒精和CO2
D．水淹时间越长，酶a 和酶b 的活性越高，叶的无氧呼吸强度更高
44．（2024·山东烟台·一模）为研究纳豆芽孢杆菌菌剂对芒萁耐热能力的影响，科研人员测定了正常温度
(25℃),高温胁迫(35℃、45℃)条件下，不同肥料处理当年生芒萁的相关生理指标。结果如下图所示。
(1)实验结果表明芒萁具有一定的耐高温能力，判断依据是 。
(2)根据上述实验， (填“能”或“不能”)说明高温条件下纳豆芽孢杆菌是通过分解有机肥增加
CO₂ 浓度来提高芒萁净光合速率的，理由是 。
(3)高温胁迫可导致芒萁细胞内自由基增多，自由基可攻击和破坏 ,进而破坏类囊体结构，造成电子
传递最终产物 减少，进一步影响暗反应。自由基可被抗氧化酶清除，结合上述实验结果推测，施用
纳豆芽孢杆菌菌剂可增强芒萁耐高温能力的原因可能是 。
45．（2024·山东泰安·一模）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
率的影响”的实验装置；图乙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CO2浓度降低
能诱导轮叶黑藻光合途径由C3途径向光合效率更高的C4途径转变，而且两条途径在同一细胞中进行）。
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(1)光照强度适宜时，图甲中有色液滴的移动方向是 （填：“向左”或“向右”）。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 处理，此时有色液滴向左移动，其原因是 。
(2)图乙CO2转变为HCO3
-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CO2固定的两
种酶（PEPC、Rubisco）中，与CO2亲和力较高的是 ，原因是 。过程②消耗的NADPH 主要来源
于 上进行的光反应过程；丙酮酸产生的场所除了图示③以外，还可能有 （填：“细胞质基质”或
“线粒体基质”）。
(3)研究人员通过测定并比较不同CO2浓度下PEPC 酶的活性。证明低浓度CO2能诱导轮叶黑藻光合途径转
变。请写出实验思路并预期实验结果 。
46．（2024·河北唐山·一模）宁夏枸杞是著名的耐盐药用植物。为深入了解植物响应盐胁迫的机理，科研
人员以宁夏枸杞幼苗为材料，利用四种不同浓度的NaCl 溶液进行胁迫试验，收集相关数据，其中测定的
叶片细胞相关基因相对表达量及核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶活性结果如图1 所示（CLH2、PAO 基因分别代
表叶绿素酶合成关键基因和叶绿素降解关键基因，核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶能催化CO2固定）。回答下
列问题：
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(1)A～D 四组中属于对照组的是 组。为了研究盐胁迫条件对叶绿体形态及功能的影响，研究人员将不
同盐胁迫条件下培养的宁夏枸杞幼苗叶片研磨，通过 法获得的叶绿体加入含有一定量蔗糖的溶液中制
成悬液，以保证叶绿体结构的完整。其中蔗糖溶液能使叶绿体结构完整的原理是 。
(2)盐胁迫过程中枸杞叶片净光合速率随盐胁迫程度增大而逐渐下降。结合图1 及光合作用的原理分析：①
由于 ，导致参与暗反应的光反应产物 减少；②由于 ，使固定的CO2减少。
(3)进一步研究发现，宁夏枸杞对高盐胁迫有一定的耐受性与根细胞Ca2+离子跨膜运输有关，其机理如图2
所示。据图分析宁夏枸杞对高盐胁迫有一定耐受性的原因是 。
47．（2024·河北邯郸·一模）为探究光质对黄叶辣椒植株生长发育的影响，科研人员以辣椒叶色黄化突变
体yl1 及其野生型6421 的幼苗为实验材料。用白光(W)、蓝光(B)、红光(R)、绿光(G)、紫光(P)、黄光(Y)和
远红光(FR)进行处理研究不同光质对辣椒植株总叶绿素含量、净光合速率的影响，结果如下图。请回答下
列相关问题：
图1 图2
(1)从叶绿体中色素的角度分析，辣椒叶色黄化的原因可能是 ，叶色黄化会直接导致光反应产
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物 减少。
(2)据图1 的实验结果可得出的结论有 (答出两点)。
(3)据图2 可知，突变体yl1 在 的处理下净光合速率高于野生型。科研人员研究发现，紫光和绿
光处理会显著提高突变体yl1 的气孔导度，但这两组的净光合速率变化不同，据题分析，影响绿光、紫光
处理组突变体yl1 净光合速率的主要因素分别是 。
(4)两种植株受到远红光照射时也会表现出一定的生物学效应来调节植物的生长发育，推测其调节途径是
。
【点睛】本题考查光合作用，识记影响光合作用的因素、光合作用的实质、光合色素的吸收光谱、分析题
图获取有效信息是解答本题的关键。
48．（2024·江苏·一模）利用层析液分离提取的紫色鸭跖草叶中的色素，滤纸条上出现五条色素带，如右
图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A．条带1~4 中的色素都能吸收蓝紫光，1 和2 中的色素基本不吸收红光
B．条带5 中的色素在层析液中溶解度极低，但能吸收和转换光能
C．滤纸条上条带的多少与层析时间无关，但与所含色素种类有关
D．若用水替换层析液，条带5 中的色素不会与其他色素分离
49．（2024·河北邯郸·一模）氰化钾可破坏线粒体内膜上参与细胞呼吸的细胞色素氧化酶的结构(对其他酶
没有影响)，使其不能将电子传递给氧气，导致ATP 不能正常形成，更多的能量以热能的形式释放，造成
氰化钾中毒。下列叙述正确的是（ ）
A．氰化钾只影响细胞色素氧化酶的活性，可体现酶具有专一性
B．氰化钾中毒的动物的体温明显偏高，生命活动可用的能量减少
C．线粒体内膜上产生的［H］与氧气结合生成水并释放大量的能量
D．氰化钾中毒的老鼠细胞无氧呼吸强度增大，产生的CO2量剧增
50．（2024·山东聊城·一模）当光照过强、超过棉花叶片需要吸收的光能时，会导致光合速率下降，这种
现象称为光抑制。有关光抑制的机制，一般认为：在强光下，一方面因NADP+不足使电子传递给O2形成
O2
-1；另一方面会导致还原态电子积累，形成
3chl，
3chl 与O2反应生成
1O2。O2
-1和
1O2都非常活泼，如不及
时清除，会攻击叶绿素和PSII 反应中心的D1蛋白，从而损伤光合结构。类胡萝卜素可快速淬灭
3chl，也可
以直接清除
1O2。下图1 是棉花的叶肉细胞中进行光合作用的示意图，①、②、③为相关过程，PSI 和PSII
都是由蛋白质和光合色素组成的光系统复合物；图2、图3 分别表示正常棉花和突变棉花绿叶中色素纸层
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析结果示意图（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示不同色素带）；图4 是正常棉花的色素总吸收光谱、光合作用的作用光
谱（指不同波长光照下植物的光合作用效率）和色素带Ⅱ的吸收光谱。回答下列问题：
(1)图1 中，类囊体膜上传递的电子的最初供体是 。过程②和③中消耗能量的过程是 ，物质A 的功能
是 。
(2)图2、3 中，色素带Ⅱ代表的色素名称是 。通过测量不同波长光照下的O2释放量绘制的曲线是图4 所
示的 光谱。总吸收光谱与色素带Ⅱ的吸收光谱曲线不吻合的原因是 。
(3)强光导致光抑制时，突变棉花植株比正常棉花植株光合速率下降更快的原因是 。
(4)已知Deg 蛋白酶可降解受损的D1蛋白，提高其更新速度。强光下，若抑制Deg 蛋白酶的活性，则光合
速率会受到抑制，其原因可能是 ，进而影响电子的传递，使光合速率下降。
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