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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
【答案】D
【分析】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，酶的化学本质是蛋白质或RNA，其基本组成单位是氨
基酸或核糖核苷酸。酶的特性：高效性、专一性和酶的作用条件较温和。
【详解】A、酶具有催化作用，其催化机理是降低化学反应的活化能，A 正确；
B、根据题干信息“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”，该实验的 自变量是酶的种类，B 正确；
C、由于酶具有专一性，淀粉只能被淀粉酶水解，不能被蔗糖酶水解，A 组蓝色变浅（被烧杯中的清水稀
释），B 组蓝色退去（淀粉被淀粉酶水解），C 正确；
D、因为透析袋是由半透膜制成的，透析袋溶液浓度大于清水，会发生渗透吸水，实验结束透析袋均增重，
由于B 组中淀粉被水解成小分子，半透膜两侧浓度差更大，吸水更多，故B 组增重更多，D 错误。
故选D。
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（ ）
1
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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
【答案】ACD
【分析】酶的作用条件温和，最适温度条件下酶活性最高，温度过高，酶会变性失活，温度过低，酶活性
下降但不会失活。
【详解】A、由图1 可知，在实验条件下，该微生物体内的酶在60℃时反应速率最高（60℃底物剩余量最
少，说明相同时间内底物反应的更多，反应速率快），说明这种微生物可能适合在较高的温度环境中生存，
A 正确；
B、进行重复实验可增加实验数据的准确性，但并不能使酶Q 的最适温度的范围更精准，要使得到的酶Q
的最适温度更准确需要进一步缩小温度梯度范围进行实验，B 错误；
C、60℃有可能是酶Q 的最适温度，因此升高温度，酶的活性不一定升高，C 正确；
D、增加底物的浓度并不能改变酶的活性，因此酶Q 的活性不变，D 正确。
故选ACD。
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
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
【答案】D
【分析】酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA。
酶的特性。①高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013 倍。②专一性：每一种酶只能催化一
种或者一类化学反应。③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH 条件下，酶的活性最高；温度和pH
偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
【详解】A、淀粉在酸性条件下易水解，因此探究pH 对酶活性的实验中，不用淀粉作为底物，A 错误；
B、碘液无法检测蔗糖是否水解，因此用淀粉、蔗糖以及淀粉酶来探究酶的专一性时，可用本尼迪特试剂
2
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或者斐林试剂来检验，B 错误；
C、酶只有催化作用，激素才有调节作用，C 错误；
D、保存酶时，需要把pH 控制在最适pH，温度为低温条件，使其结构不易被破坏且活性最低，D 正确。
故选D。
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
【答案】D
【分析】该图表示人工淀粉合成代谢途径，二氧化碳在无机催化剂的作用下形成C1，C1 在多种酶的作用
下形成C3 中间体，C3 在多种酶的作用下形成C6 中间体，C6 在多种酶的作用下形成淀粉分子。酶具有专
一性、高效性和作用条件温和。
【详解】A、酶在低温条件下保存不会导致空间结构受到破坏，当温度适宜时，酶活性会上升，低温条件
下酶活性降低，A 错误；
B、与ZnO-ZnO 相比，图中的多种酶能更大幅度降低化学反应的活化能，不能为反应提供活化能，
₂
B 错误；
C、C1 在多种酶的催化作用下构成C3 中间体，该过程不是经过脱水缩合反应实现的，也不能形成肽键，C
错误；
D、不同反应所用酶不同，体现出酶具有专一性，D 正确。
故选D。
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
【答案】BC
【分析】有氧呼吸可以分为三个阶段：（1）第一阶段：在细胞质的基质中，1 分子葡萄糖被分解为2 分子
丙酮酸和少量的还原型氢，释放少量能量；（2）第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸和水在线粒体
基质中被彻底分解成二氧化碳和还原型氢，释放少量能量；（3）第三阶段：在线粒体的内膜上，前两个
阶段产生的还原型氢和氧气发生反应生成水并释放大量的能量；NADH 即是还原型氢。
3
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【详解】A、催化O 与
₂
NADH 反应的酶存在于线粒体内膜上，而不是NAD ，
⁺
A 错误；
B、TF-H 缺失使得NAD 无法进入线粒体，导致线粒体中产生的还原型氢不足，最终使第三阶段受阻，表
⁺
现出耗氧量下降及ATP 生成量减少，B 正确；
C、NAD+生成NADH 发生在无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸的第一、二阶段，故NAD+水平下降会同时影
响有氧呼吸和无氧呼吸过程，C 正确；
D、通常情况下，动物和植物无氧呼吸第一阶段产生的NADH，会在第二阶段被消耗掉，而不会积累，D
错误。
故选BC。
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
【答案】C
【分析】题表分析：由表格数据可知，该实验的自变量是酶的组分、Mg2+的浓度，因变量是有没有产物
生成，底物为无关变量。第①组为正常组作为空白对照，其余组均为实验组。
【详解】A、由①可知酶P 在低浓度Mg2+条件下具有催化活性，A 错误；
B、由③、⑤组对比可知，在低浓度Mg2+条件和高浓度Mg2+条件下，蛋白质组分单独存在时均没有催化
活性，B 错误；
C、由②、④组对比可知，RNA 组分单独存在时在低浓度Mg2+条件下没有催化活性，在高浓度Mg2+条件
下有催化活性，C 正确；
D、酶的作用是降低化学反应的活化能，从而加快反应速率，而不是为化学反应提供能量，D 错误。
故选C。
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
4
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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
【答案】B
【分析】氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量
能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和
少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
【详解】A、题意显示，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
释放的能量都以热能的形式耗散，显然该物质会使线粒体内膜上的酶无法催化ATP 的合成，进而导致该过
程中的能量主要以热能形式散失，A 正确；
B、题意显示，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，显然葡萄糖的氧化分解能
继续进行，并不受影响，B 错误；
C、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%，说明以热能散失的能量相对其他部位较多，因此天南星科某些植物的花序成熟
时其温度高于其它部位，C 正确；
D、从题中可以看出，天南星科这些植物花序细胞成熟时耗氧速率较高，耗氧发生在有氧呼吸在第三阶段，
与一般情况不同，D 正确。
故选B。
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
【答案】B
【分析】分析表中数据可知，在正常通气情况下，品种A 和品种B 的根系中均含有少量乙醇，说明此条件
下品种A 和品种B 的根系细胞呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸同时进行；低氧胁迫条件下，与正常通气相
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比，根系细胞内乙醇含量均上升，说明受低氧胁迫影响，细胞无氧呼吸强度增加，有氧呼吸强度减弱，且
品种A 的乙醇含量比品种B 高，推测品种A 更容易出现根系腐烂的情况。
【详解】A、丙酮酸转变为乙醇的过程为无氧呼吸第二阶段，此过程无能量释放，不产生ATP，A 正确；
B、根据表中数据可知，品种A 和品种B 在正常通气的情况下也会产生部分乙醇，说明此情况下细胞呼吸
方式为有氧呼吸和无氧呼吸同时发生，B 错误；
C、根据表中数据可知，低氧胁迫条件下，根系中乙醇含量与正常通气相比升高，说明无氧呼吸强度增加，
有氧呼吸强度下降，C 正确；
D、根据表中数据可知，低氧胁迫条件下，品种A 产生的乙醇比品种B 产生的乙醇多，品种A 更容易出现
乙醇堆积导致根系腐烂的情况，D 正确。
故选B。
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
【答案】C
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第
一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和H2O 反应生成CO2 和[H]，释放
少量能量；第三阶段是O2 和[H]反应生成水，释放大量能量。
【详解】A、动物细胞进行有氧呼吸时，葡萄糖初步氧化分解产生物质是丙酮酸和[H]，A 正确；
B、TCA 属于有氧呼吸的第二阶段，该过程不需要氧气的参与，B 正确；
C、氧呼吸产生的[H]来自葡萄糖、乙酰CoA 和水，C 错误；
D、在有氧呼吸的第三阶段，[H]与O2 结合生成水，同时释放出大量的能量，D 正确。
故选C。
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（ ）
6
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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
【答案】D
【分析】1、 被动运输：简单来说就是小分子物质从高浓度运输到低浓度，是最简单的跨膜运输方式，不
需能量。被动运输又分为两种方式：自由扩散：不需要载体蛋白协助，协助扩散：需要载体蛋白协助。
2、主动转运：小分子物质从低浓度运输到高浓度，如：矿物质离子，葡萄糖进出除红细胞外的其他细胞
需要能量和载体蛋白。
3、胞吞胞吐：大分子物质的跨膜运输，需能量。
【详解】A、液泡膜上参与CA 运输的转运蛋白有两种，其空间结构不同，A 错误；
B、细胞呼吸受阻，产生的ATP 减少，液泡的pH 升高引起运出液泡的CA 减少，导致液泡中CA 的浓度升
高，B 错误；
C、H+进入液泡和CA 输出液泡均是逆浓度梯度的主动运输，C 错误；
D、载体蛋白转运物质时，其构象会改变，D 正确。
故选D。
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
7
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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)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 。
【答案】(1) 无水乙醇 、碳酸钙 、二氧化硅 不变
(2)结合型叶绿素含量降低
(3) a a 中叶绿体类囊体膜结构破坏（或基粒被破坏），会导致光合速率降低
(4) C3
【分析】1、光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP
8
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的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2 被C5 固定形成C3，C3 在光反应提供的
ATP 和[H]的作用下还原生成有机物。
2、绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充
分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随
着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄
素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。
【详解】（1）提取光合色素时，研磨前需向剪碎的叶片中加入无水乙醇（溶解光合色素）、碳酸钙（防
止色素被破坏）、二氧化硅（使研磨更充分），再经研磨、过滤而得到。水光解产生氧气的场所是叶绿体
的类囊体薄膜，由于研磨时叶绿体被破坏，仅有光合色素不能进行光反应，因此提取出来的色素在试管中
不能产生氧气，试管内氧气含量基本不变。
（2）表格显示随着采样时间的推移，叶绿素总量不断下降、结合型叶绿素含量下降、而游离型叶绿素含
量上升，因此导致该叶片光合速率下降的主要原因是结合型叶绿素含量降低。
（3）图a 叶绿体中类囊体膜呈不完整、被破坏的状态，该植物光合速率较低，为11 月1 日的照片；而图b
叶绿体中类囊体膜呈较完整、未被破坏的状态，该植物光合速率较高，为7 月1 日的照片。
（4）多数植物吸收的CO2 在叶绿体基质中与C5 结合形成C3。突然停止供给CO2 后，C3 生成减少，还原
C3 消耗的NADPH 减少，但已有的NADP+继续生成NADPH，因此NADPH 增加并最终趋向全部以
NADPH 形式存在，如图
。
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。
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(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
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 。
【答案】(1) 细胞质 基质
(2) 叶绿体类囊体薄膜 二氧化碳和C5 结合产生C3 NADPH C5
(3)吸水涨破
(4) 上升 光照条件下的净光合总量。
【分析】题图分析：图1 中细胞核中的DNA 通过转录形成RNA，RNA 通过核孔出细胞核，进入细胞质，
在细胞质中的核糖体上进行翻译形成小亚基，然后小亚基进入叶绿体内。叶绿体中的DNA 通过转录形成
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RNA，在叶绿体中的核糖体上进行翻译形成大亚基。大亚基和小亚基组合形成酶R，催化二氧化碳的固定
形成C3。
【详解】（1）由图1 可知，细胞核DNA 上编码小亚基的遗传信息转录到RNA 上，RNA 通过核孔进入细
胞质中，在细胞质中的核糖体上翻译形成小亚基，然后小亚基进入叶绿体内。叶绿体编码大亚基的DNA
的遗传信息转录到RNA 上后，在叶绿体中的核糖体上进行翻译形成大亚基，在叶绿体的基质中小亚基和
大亚基组装成有功能的酶R。
（2）进行光合作用时，酶R 需ATP 参与激活，光能转化为ATP 中的化学能是在叶绿体类囊体薄膜 上完成
的。活化的酶R 催化二氧化碳和C5 结合产生C3，C3 还需被NADPH 还原。C3 的还原产物除了糖类外，
还有C5，因此X 为C5（五碳化合物）。而后继续参与二氧化碳的固定。
（3）在叶绿体中，糖类主要以淀粉形式储存，光合作用旺盛时，糖类大量以可溶性糖的形式存在于叶绿
体中，进而使叶绿体内溶液的浓度升高，渗透压增大，进而可能导致叶绿体吸水涨破。
（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，突然遮光后，由于光反应产生的NADPH
和ATP 数量减少，因而C3 还原速率变慢，同时二氧化碳的固定速率基本不变，因此，短时间内叶绿体中
C3 的含量会上升，图形A 面积指的是光下二氧化碳的吸收速率，因而表示净光合速率，即图中A 的含义
是光照条件下的净光合总量。
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
【答案】D
【分析】1、核糖体由rRNA 和蛋白质组成，是合成蛋白质的场所，是“生产蛋白质的机器”。
2、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA。
【详解】A、酶的专一性是指一种酶催化一种或一类化学反应，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，该检测方法利用了酶具有专一性的特性，A 正确；
B、脲酶的本质为蛋白质，幽门螺杆菌在细胞质核糖体上合成脲酶，B 正确；
C、氨气能与酸发生反应，NH3 可以中和胃内破坏幽门螺杆菌的胃酸，C 正确；
D、结合题干，被检测者先口服尿素[14C]胶囊，为排除体内其他物质分解产生尿素对实验结果产生干扰，
使用该方法检测应该尽量在空腹时进行，D 错误。
11
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故选D。
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
【答案】B
【分析】ATP 分子的结构式可以简写成A-P～P～P，其中A 代表腺苷，P 代表磷酸基团， ATP 的化学性质
不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP 分子远离A P 就脱离开来，形成游离的Pi,同时释放出大量的能量，
ATP 就转化成了ADP。
【详解】A、分析题意，GTP（鸟苷三磷酸） 的作用与ATP 类似，推测其结构简式应为G-P～P～P，含有
两个特殊化学键，A 错误；
B、结合题意分析可知，发动蛋白具有 GTP 酶活性，说明其具有催化作用，且线粒体分裂时发动蛋白有序
的排布到线粒体分裂面的外膜上，该过程体现了发动蛋白具有运动功能，B 正确；
C、结合题干信息“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”可知，一般情况下，发
动蛋白在细胞质基质中等待激活，C 错误；
D、分析题意可知，环线粒体的纤维状结构是由发动蛋白等组成的，蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成，D
错误。
故选B。
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
【答案】B
【分析】ATP 分子的结构式可以简写成A-P～P～P，其中A 代表腺苷，P 代表磷酸基团， ATP 的化学性质
不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP 分子远离A P 就脱离开来，形成游离的Pi,同时释放出大量的能量，
ATP 就转化成了ADP。
【详解】A、分析题意，GTP（鸟苷三磷酸） 的作用与ATP 类似，推测其结构简式应为G-P～P～P，含有
两个特殊化学键，A 错误；
B、结合题意分析可知，发动蛋白具有 GTP 酶活性，说明其具有催化作用，且线粒体分裂时发动蛋白有序
的排布到线粒体分裂面的外膜上，该过程体现了发动蛋白具有运动功能，B 正确；
C、结合题干信息“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”可知，一般情况下，发
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动蛋白在细胞质基质中等待激活，C 错误；
D、分析题意可知，环线粒体的纤维状结构是由发动蛋白等组成的，蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成，D
错误。
故选B。
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：
(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 。
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【答案】(1)土壤溶液浓度大于植物根部细胞细胞液浓度
(2) 通道蛋白 主动运输
(3)一定的流动性
(4) 降低 色素含量降低，光反应产生的NADPH 和ATP 不足，C3 未能及时被还原成C5，最终导
致CO2 不能被固定，胞间CO2 浓度升高
【分析】1、当外界溶液的浓度高于细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液的浓度低于细胞液浓度时，细
胞吸水。
2、物质出入细胞的方式 ：被动运输包括自由扩散和协助扩散，运输方向：高浓度→低浓度，不需要能量；
主动运输运输方向：低浓度→高浓度，需要能量，需要转运蛋白。
【详解】（1）由于盐碱地土壤溶液浓度大于植物根部细胞细胞液浓度，植物细胞失水死亡，因此普通水
稻难以在盐碱地成活。
（2）据图分析，Na+进入海水稻细胞属于协助扩散，外界Na+进入细胞内，顺浓度梯度，需要转运蛋白中
通道蛋白的协助。海水稻具有强的抗盐碱能力，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 以主动运输方式将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）抗菌蛋白的分泌为胞吐，利用了细胞膜的流动性。
（4）光合作用过程中二氧化碳可来自外界环境和呼吸作用释放，分析题意，第15 天之前，可能是由于气
孔导度降低，外界进入叶肉细胞的CO2 减少，叶绿体从细胞间吸收的CO2 增多，使胞间CO2 浓度降低；
色素可参与光反应过程，第15 天之后，色素含量降低，光反应产生的NADPH 和ATP 不足，C3 未能被及
时还原并形成C5，最终导致CO2 固定减少，胞间CO2 浓度升高。
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。
(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
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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 。
【答案】(1) 拟核 不同 叶绿素和藻蓝素 叶绿素（叶绿素a 和叶绿素b）
(2)有氧呼吸
(3) O2 和NADPH 被抑制 不受影响 L 菌通过光合作用产生大量的ATP，导致有氧呼吸
第三阶段消耗的NADH 减少，使更多的NADH 用于还原丙酮酸生成D-乳酸
【分析】蓝细菌是原核生物，无以核膜为界限的细胞核，具有的是拟核，有叶绿素和藻蓝素，可以进行光
合作用，是自养生物。
【详解】（1）蓝细菌的拟核含有遗传物质DNA，控制着蓝细菌的遗传和代谢。黑藻是真核生物，光合作
用的场所是叶绿体，呼吸作用的场所是线粒体，蓝细菌是原核生物，细胞中没有叶绿体和线粒体，发生光
合作用和呼吸作用的场所不相同。蓝细菌所含的光合色素为叶绿素和藻蓝素，黑藻（真核生物）所含的主
要吸收红光和蓝紫光的色素是叶绿素a 和叶绿素b（叶绿素）。
（2）蓝细菌可以进行光合作用产生氧气，产生的氧气会NADH 反应，消耗NADH，无法为Ldh 提供充足
的NADH，故究其原因是由于细胞质中的NADH 被大量用于有氧呼吸作用产生ATP，无法为Ldh 提供充足
的NADH。
（3）水光解的产物有氧气、电子和H＋，其中电子和H＋参与NADPH 的合成，故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O2 和NADPH。
与初始蓝细菌相比，构建的工程菌K 中NADH 含量升高，NADPH 含量基本保持不变，所以有氧呼吸第三
阶段被抑制，光反应中水光解不受影响。从表中数据看，与初始蓝细菌相比，工程菌L 能积累更多D-乳酸，
可能的原因是L 菌通过光合作用产生大量的ATP，导致有氧呼吸第三阶段消耗的NADH 减少，使更多的
NADH 用于还原丙酮酸生成D-乳酸。
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
15
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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
【答案】B
【分析】表中数据显示：各组叶片暗处理后减轻的重量就是其呼吸作用强度，随温度升高，叶片呼吸作用
强度增大，分解有机物增多，叶片重量下降，这主要是因为温度升高，与呼吸作用有关的酶的活性增强导
致的，相比之下29℃暗处理后重量植物重量减少最明显，说明该轮藻呼吸作用酶的最适宜温度约为29℃。
假如叶片的重量变化都是光合作用所合成的有机物的量，则其包含三部分：一是弥补暗处理后减少的重量，
二是呼吸作用消耗的有机物量，三是光照后增加的重量。
【详解】A、相比之下29℃暗处理后重量植物重量减少最明显，说明该轮藻呼吸作用酶的最适宜温度约为
29℃，A 正确；
B、在第一、二、三组轮藻每小时叶肉细胞每小时合成的有机物分别是5mg、7mg 和9mg，则其净光合作
用分别为4mg、5mg 和6mg，所以这三组轮藻释放的氧气量不相等，B 错误；
C、第四组轮藻光合作用强度以合成有机物总量来衡量为3mg，光照后与暗处理前重量比增加1mg，说明
第四组轮藻光合作用强度大于呼吸作用强度，C 正确；
D、第四组轮藻光合作用强度以合成有机物总量来衡量，为3mg，D 正确。
故选B。
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（ ）
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
【答案】D
【分析】人体有氧呼吸产生二氧化碳和水，无氧呼吸的产物是乳酸。由图可知，随着运动强度的加大，有
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氧呼吸和无氧呼吸均加强。
【详解】A、a 运动强度下只有有氧呼吸，c 运动强度下有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，A 错误；
B、人的无氧呼吸不产生二氧化碳，故氧气的消耗量始终等于二氧化碳的生成量，B 错误；
C、无氧呼吸时，有机物中的能量大多在不彻底的分解产物乳酸中未释放出来，释放出来的少部分能量中，
少部分用于合成ATP，C 错误；
D、运动强度为c 或大于c 时，会进行无氧呼吸产生大量的乳酸，引起肌肉酸痛乏力，D 正确。
故选D。
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
【答案】B
【分析】线粒体为有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质：葡萄糖分解为丙酮酸和
NADH；第二阶段发生在线粒体基质：丙酮酸与水反应生成二氧化碳和NADH；第三阶段发生在线粒体内
膜：NADH 与氧气反应生成水。
【详解】A．分析题图可知，癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，可能是线粒体发生了嵴融合，A 正确；
B．细胞质基质中产生大量丙酮酸，B 错误；
C．癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，无氧呼吸强，产生大量乳酸，C 正确；
D．癌细胞无氧呼吸强，代谢旺盛，对能量需求量大，而无氧呼吸释放的能量少，故葡萄糖的消耗量大，D
正确。
故答案为：B。
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
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【答案】C
【分析】无机盐主要以离子的形式存在，其生理作用有：（1）细胞中某些复杂化合物的重要组成成分，
如Mg2+是叶绿素的必要成分。（2）维持细胞的生命活动，如Ca2+可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过
高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐。（3）维持细胞的酸碱平衡和细胞的形态。
【详解】A、小麦种子成熟后进入休眠状态时代谢减慢，结合水占比上升，密封会导致氧气不足种子进行
无氧呼吸，产生酒精而腐烂，A 错误；
B、大豆种子细胞中大多数无机盐以离子形式存在，B 错误；
C、大豆种子萌发初期，脂肪转变为糖类，糖类的氧元素含量高于脂肪，所以脂肪转变为糖时，需要增加
氧元素，干重会增加，C 正确；
D、大豆种子的脂肪是良好的储能物质，小麦种子并非各种糖类都能作为能源物质，如纤维素参与构成植
物细胞壁，但不是能源物质，D 错误。
故选C。
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（ ）
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
【答案】C
【分析】分析图示可知，水光解发生在类囊体腔内，该过程产生的电子经过电子传递链的作用与
NADP+、H+结合形成NADPH。ATP 合酶由CF0 和CF1 两部分组成，在进行H+顺浓度梯度运输的同时催
化ATP 的合成，运输到叶绿体基质中的H+可与NADP+结合形成NADPH，H+还能通过PQ 运输回到类囊
体腔内。
【详解】A、光反应中水的光解产生的氧气是发生在叶绿体类囊体薄膜内，O2 扩散到叶绿体基质需要穿过
一层生物膜，再扩散到细胞外还需要穿过两层叶绿体膜和一层细胞膜，进入相邻细胞需要穿过一层细胞膜，
进入线粒体还需要穿过两层膜，因此植物叶肉细胞产生的O2 被相邻细胞呼吸消耗需要穿过7 层生物膜，A
错误；
B、暗反应中转移到有机物中的化学能来自ATP 和NADPH 中活跃的化学能，B 错误；
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C、类囊体薄膜上的结构PS Ⅱ、PS Ⅰ上含有吸收光能的色素，光合色素易溶于有机溶剂，C 正确；
D、H+由类囊体腔运输到叶绿体基质能促进ATP 合成，说明该运输为协助扩散，即类囊体腔内H+浓度大
于叶绿体基质中的，故通过PQ 和Cytbf 运输回到类囊体腔内，为逆浓度梯度运输，需要消耗电子中的能量，
D 错误。
故选C。
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
【答案】B
【分析】分析题图可知，1 图表明在光能驱动下细菌紫膜质将H+逆浓度转入脂质体内，脂质体上无ATP 合
成酶，没有ATP 产生；2 图表明在光能驱动下，脂质体上有ATP 合成酶而没有细菌紫膜质，H+无法转入脂
质体内，也没有ATP 产生；3 图表明在光能驱动下，细菌紫膜质将H+逆浓度转入脂质体内，造成脂质体内
H+浓度高于脂质体外，形成H+电化学梯度，ATP 合成酶利用该电化学梯度催化ADP 和Pi 合成ATP。
【详解】A、依据图可知，脂质体上有ATP 合成酶和光照，但光能在脂质体上不能直接转化为ATP 中的化
学能，A 错误；
B、由图可知，ATP 合成酶作为转运蛋白，协助H+扩散出脂质体，同时催化合成ATP，故ATP 合成酶既
可催化ATP 的合成，又是H+协助扩散的通道，B 正确；
C、由图可知，ATP 合成酶利用H+浓度差催化合成ATP，照射细菌紫膜质由强光变为弱光时，H+离子浓度
差会减小，ATP 的合成速率显著下降，C 错误；
D、图示能量转换机制为光能转化成ATP 中的化学能，推测类囊体薄膜上存在图中所示的能量转换机制，
但线粒体不能利用光能，故线粒体内膜上不存在图中所示的能量转换机制，D 错误。
故选B。
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。
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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（ ）
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
【答案】D
【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA；
2、酶的特性：①高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013 倍；②专一性：每一种酶只能催化
一种或者一类化学反应；③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH 条件下，酶的活性最高；温度和
pH 偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
【详解】A、每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，S 酶可催化结构不同的底物CTH 和CU，不能说
明酶不具有专一性，A 错误；
B、S 酶催化CU 反应后，可继续催化CTH 水解，不能说明S 酶具有高效性，高效性应与无机催化剂相比
较，B 错误；
C、“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，C 错误；
D、由图可知，SCTH+CU 组反应产物未增加，即未能催化CU 反应，据“诱导契合”学说推测，S 酶催化
CTH 反应后，SCTH 的构象被固化，D 正确。
故选D。
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。
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(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 。
(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 。
【答案】(1) 细胞质基质 线粒体体基质 OAA 转化为Mal
(2) 增大 糖酵解 增大
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(3) 升高 类囊体薄膜、细胞质基质、线粒体 物质和能量 为保卫细胞细胞质提供已
糖
(4)一方面光照诱导保卫细胞叶绿体中的淀粉快速分解；另一方面DCMU 使叶肉细胞、保卫细胞光合作用
受阻
【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧
气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。呼吸作用一般指机体将来自环境的或细胞自己储存的
有机营养物的分子（如糖类、脂类、蛋白质等），通过一步步反应降解成较小的、简单的终产物（如二氧
化碳、乳酸、乙醇等）的过程。光合与呼吸的差值可用净光合速率来表示，具体指标可以是氧气释放量、
二氧化碳吸收量、有机物积累量等。
【详解】（1）据图分析可知，叶肉细胞固定CO2 的场所是叶绿体基质，保卫细胞CO2 固定该过程可发生
在细胞质基质中；TCA（三羧酸循环）发生在线粒体基质，保卫细胞呼吸作用产生的NADH 除了用于ETC
外，OAA 还原为Mal 也需要NADH 的参与。
（2）①蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP 将H+泵出膜外，形成跨膜的
氢离子浓度梯度，并提供电化学势能驱动细胞吸收K+等离子使膜电位的绝对值增大。
②据图分析可知，叶肉细胞和保卫细胞叶绿体向保卫细胞细胞质输送已糖，已糖经糖酵解生成PEP；细胞
中的PEP 可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，进入到液泡中，使其渗透压增大，导致
保卫细胞吸水膨胀，促进气孔张开。
（3）长时光照导致CO2 浓度下降影响pH，使PEPC 活性升高，从而促进气孔开放；保卫细胞叶绿体合成
淀粉需要ATP，产生这些ATP 的场所有类囊体薄膜、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物质和能量，另一方面在夜间过后短时光照时为保卫细胞细胞质提供已糖。
（4）据图分析可知，WT+DCMU 组在光照2 小时内，一方面光照诱导保卫细胞叶绿体中的淀粉快速分解；
另一方面DCMU 使叶肉细胞、保卫细胞光合作用受阻，因此WT+DCMU 组在光照2 小时内保卫细胞中淀
粉含量快速降低。
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 。
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(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： 。
【答案】(1) 黄绿色 蓝紫光和红光
(2) 不同的温度 光合色素的含量、酶的数量和活性
(3) 25℃ 不能
(4)实验思路为：测定密闭装置内的初始CO2 浓度和在光照条件下培养1 小时后的CO2 浓度；测定的CO2
含量变化即为净光合速率，同时设置另外一组实验，其余条件均相同，但是做遮光处理，测定初始CO2 浓
度和在光照遮光条件下培养1 小时后的CO2 浓度；测定的CO2 含量变化即为呼吸速率，二者之为即为
CO2 的消耗速率。
【分析】影响光合作用的因素：
1、光照强度：光照会影响光反应，从而影响光合作用，因此，当光照强度低于光饱和点时，光合速率随
光照强度的增加而增加，但达到光饱和点后，光合作用不再随光照强度增加而增加。
2、CO2 浓度：CO2 是光合作用暗反应的原料，在一定范围内当CO2 浓度增加时，光合速率会随CO2 浓度
的增高而增高。
3、温度：温度对光合作用的影响主要是影响酶的活性。
【详解】（1）随层析液在滤纸上扩散速度最慢的色素是叶绿素b，呈现的颜色是黄绿色，该色素主要吸收
的光是蓝紫光和红光。
（2）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，
所以本实验的自变量是不同的温度，影响光合作用的内因主要有光合色素的含量，以及与光合作用有关的
酶的数量和活性。
（3）温室栽培该种蔬菜时温度最好控制在25℃，此时光合作用的消耗量-呼吸用的产生量的值最大，即净
光合速率最高，有机物的积累量最高，同理35℃下，净光合速率为0，番茄不能生长。
（4）CO2 的消耗速率及总光合速率，所以需要测定净光合速率，以及呼吸速率，二者之和即为CO2 的消
耗速率，故实验思路为:测定密闭装置内的初始CO2 浓度和在光照条件下培养1 小时后的CO2 浓度;测定的
CO2 含量变化即为净光合速率，同时设置另外一组实验，其余条件均相同，但是做遮光处理，测定初始
CO2 浓度和在光照遮光条件下培养1 小时后的CO2 浓度;测定的CO2 含量变化即为呼吸速率，二者之为即
为CO2 的消耗速率。
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（ ）
A．类囊体中有相关合成ATP 和NADPH 的酶
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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
【答案】D
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、
传递和转换光能，并将一部分光能用干水的光解生成NADPH 和氧气，另一部分光能用于合成ATP。暗反
应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳
化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH 和ATP 被还原。
【详解】A、植物光合作用的光反应可产生ATP 和NADPH，而光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，因此
类囊体中有相关合成ATP 和NADPH 的酶，A 正确；
B、由于类囊体薄膜需要在光下才能产生ATP 和NADPH，因此实验组需在对小鼠无创伤的光照下进行实
验，B 正确；
C、小鼠细胞膜上的组织相容性抗原不会被小鼠的免疫系统识别而发生免疫反应，因此类囊体被小鼠细胞
膜包裹可降低免疫排斥反应，C 正确；
D、注射类囊体的实验鼠只能在光下产生ATP 和NADPH，并不能通过光合作用合成有机物，因此在生态
系统中不属于生产者，仍属于消费者，D 错误。
故选D。
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
【答案】B
【分析】 1、在对照实验中，控制自变量可采用加法原理或减法原理 ：加法原理指与常态比较人为增加
某种影响因素的称为“加法原理”。减法原理指与常态比较人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
2、“对照原则”是中学生物实验设计中最常用的原则，通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，
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又可增加实验结果的可信度和说服力。一个实验可包括实验组和对照组，实验组是接受实验变量处理的对
象组，所处理的变量就是我们要研究的内容；对照组是不接受实验变量处理的对象组。
【详解】A、这是对照实验，实验组用用生理盐水溶解抗生素Abx 后灌入小鼠肠胃中，则对照组应用相同
剂量的生理盐水灌入小鼠肠胃，A 正确；
B、小鼠有氧呼吸有三个阶段，产生CO2 的阶段是有氧呼吸的第二阶段，而需要氧气参与的阶段是有氧呼
吸第三阶段，B 错误；
C、Abx 能清除肠道菌群，与正常相比减少了“肠道菌群”这种因素， 应用了变量原则的“减法原理”，
C 正确；
D、通过图中结果显示：Abx 组比正常组的平均运动距离更短，说明肠道菌群能促进小鼠的有氧运动能力，
D 正确。
故选B。
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
D．25℃为种子萌发的适宜温度， 该温度下萌发需弱光
【答案】C
【分析】分析题意，本实验目的是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，实验的自变
量是光照强度和温度，因变量是种子萌发率，据此分析作答。
【详解】A、光可作为信号调控种子萌发，但种子不能利用光能进行光合作用，故光不能为种子萌发提供
能量，A 错误；
BC、据图可知，在15℃条件下，红松种子萌发率随着光照强度的升高逐渐降低，说明在15℃时，红松种
子萌发对光的需求降低，B 错误，C 正确；
D、由于本实验仅有两个温度，无法得出25℃为种子萌发的适宜温度的结论，且图示25℃条件下强光的萌
发率高于弱光时，D 错误。
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故选C。
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
【答案】AD
【分析】无氧呼吸的场所为细胞质基质，只有第一阶段释放少量能量；类囊体薄膜是光合作用光反应阶段
的场所，发生了水的光解，光反应的产物有氧气、ATP 和NADPH。
【详解】A、由图1 可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体
膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，导致腔内氢离子不断积累，出现酸化，H 运出类囊体受阻是类囊体酸
⁺
化的关键原因，A 正确；
B、类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸（场所为细胞质基质）产生弱酸的总积累量呈正相关，pH 与细胞内
弱酸的总积累量呈负相关，即无氧呼吸产生弱酸的总积累量多，进而类囊体腔内的酸化程度高，可说明无
氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，B 错误；
CD、衣藻暗处理3 小时后一组给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加氢氧化钾，由图2 可知,弱光
组释放氧气的时间早于KOH（碱性物质）+弱光组，且更快达到最大氧气释放量，但不能确定最大氧气释
放量相同，C 错误，D 正确。
故选AD。
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。
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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 。
【答案】(1) 类囊体 ATP 和NADPH 呼吸速率增强
(2) 自由扩散 CO2 的固定 缺酶组气孔相对开度降低，细胞间CO2 浓度增加并且高于对照组，
表明缺镁导致净光合速率下降并不是气孔相对开度。
(3)利用无水乙醇提取对照组和缺镁组的叶绿素，然后利用纸层析法进行分离，通过比较叶绿素a 和叶绿素
b 的条带宽窄来确定缺镁对叶绿素a 和叶绿素b 含量的影响
【分析】叶绿素的提取利用无水乙醇，叶绿素的分离采用纸层析法。镁影响叶绿素的合成，进而影响对光
能的吸收，降低光合作用。
【详解】（1）缺镁会导致叶绿体类囊体上的叶绿素含量下降，影响光反应阶段NADPH 和ATP 的合成，
进而影响暗反应；根据图1 所示，龙眼缺镁会导致呼吸速率增强，进而导致净光合速率下降。
（2）CO2 从气孔进入细胞间，然后主要通过自由扩散的方式进入叶绿体基质，与C5 结合产生C3，即
CO2 的固定。另外根据图2 所示，缺酶组气孔相对开度降低，并且细胞间CO2 浓度增加并且高于对照组，
表明缺镁导致净光合速率下降并不是气孔相对开度。
（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，我们可以利用叶绿素的提取和分离实验
的原理进行：利用无水乙醇提取对照组和缺镁组的叶绿素，然后利用纸层析法进行分离，通过比较叶绿素
a 和叶绿素b 的条带宽窄来确定缺镁对叶绿素a 和叶绿素b 含量的影响。
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，
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。
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(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。
【答案】(1) 进行光合作用，且光合作用吸收CO2 的量大于呼吸作用释放CO2 的量 吸水
(2)既能降低蒸腾作用，避免失水过多，又能保证CO2 供应，使光合作用正常进行
(3) 减法 TOR 激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解，使气孔打开 2 组比1 组相对表
达量更高；3 组与4 组无显著差异，均小于1 组
【分析】在图1 中，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后1h 内迅速降解，随后又开始积累，达到峰
值又开始缓慢降解。图2 中，开始光照时，对照组和抑制剂处理组保卫细胞气孔开闭情况一致，光照1h 和
3h 后，对照组保卫细胞气孔增大，抑制剂处理组保卫细胞气孔打开程度基本无明显变化，结合图1、2 所
示的结果，可得出的结论是TOR 激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速降解为可溶性糖，使保卫细胞渗透
压升高吸水膨胀，进而使气孔打开。
【详解】（1）在光下，保卫细胞进行光合作用，导致CO2 浓度下降，引起pH 升高，淀粉转化为葡萄糖，
细胞中葡萄糖浓度增高，保卫细胞吸水导致气孔开放；黑暗时只进行呼吸作用，由于呼吸作用释放CO2，
使pH 降低，葡萄糖转化为淀粉，保卫细胞里葡萄糖浓度低，改变了水分扩散方向，气孔关闭；
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（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，既能降低蒸
腾作用强度，又能保障二氧化碳供应，使光合作用正常进行；
（3）①实验控制中的减法原理是设法排除某种因素对实验对象的干扰，用TOR 激酶抑制剂抑制TOR 激酶
的作用，是利用减法原理控制实验变量；在图1 中，野生型植株保卫细胞中的淀粉在开始光照后1h 内迅速
降解，随后又开始积累，达到峰值又开始缓慢降解。图2 中，开始光照时，对照组和抑制剂处理组保卫细
胞气孔开闭情况一致，光照1h 和3h 后，对照组保卫细胞气孔增大，抑制剂处理组保卫细胞气孔打开程度
基本无明显变化，结合图1、2 所示的结果，可得出的结论是TOR 激酶促进光照下保卫细胞中淀粉的迅速
降解，使气孔打开；
②若与1 组相比，2 组相对表达量更高，3 组与4 组无显著差异，均小于1 组，则能证明蔗糖通过TOR 激
酶调节淀粉代谢参与气孔运动，蔗糖与TOR 激酶起到相同的调控作用。
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
组
24．3
570
152
65
0．84
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。
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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 。
【答案】(1) 不合理 高温组胞间CO2 浓度高于常温组
(2)高温处理加速了叶片中叶绿素含量的下降，处理时间越长降幅越大
(3) 玉米叶片中叶绿素相对含量降低，吸收的光能减少，影响光反应速率，降低光合速率 CAT 活
性降低，过氧化物含量增加，自由基含量增加，破坏类囊体膜结构，光反应转化的光能/吸收的光能降低。
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP 的生成，暗反应包括二
氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。
【详解】（1）二氧化碳是暗反应的原料，据表分析可知，高温组胞间CO2 浓度高于常温组，故某同学认
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，该观
点是不合理的。
（2）据图可知，与常温组相比，高温组随处理时间的延长，叶绿素相对含量降低，说明高温条件对叶绿
素相对含量的影响是：高温处理加速了叶片中叶绿素含量的下降，处理时间越长降幅越大。
（3）叶绿素可吸收光能，参与光反应过程，叶绿素位于叶绿体的类囊体薄膜，且CAT 是抗氧化酶，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，综合以上结果，高温条件下叶片光
合速率较低的原因可能是：玉米叶片中叶绿素相对含量降低，吸收的光能减少，影响光反应速率，降低光
合速率；CAT 活性降低，过氧化物含量增加，自由基含量增加，破坏类囊体膜结构，光反应转化的光能/吸
收的光能降低。
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
30
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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%
【答案】C
【分析】有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖氧化分解形成丙酮酸和[H],发生在细胞中基质中；
有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H],发生在线粒体基质中，有氧呼吸的第三阶段是
[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上。
无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖氧化分解形成丙酮酸和[H],发生在细胞中基
质中，第二阶段是丙酮酸反应产生二氧化碳和酒精或者是乳酸，发生在细胞中基质中。
【详解】A、该实验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，因此自变
量是不同温度和不同小麦含水量，因变量是锈赤扁谷盗幼、成虫呼吸速率，A 错误；
B、动物无氧呼吸不能产生酒精，B 错误；
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，温度越高， 锈赤扁谷
盗幼、成虫呼吸速率越高，C 正确；
D、据数据分析可知，储藏小麦种子的最佳条件 是温度为25℃和小麦含水量为12%，此时锈赤 扁谷盗
幼、成虫呼吸速率最低，D 错误。
故选C。
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。
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
【答案】B
【分析】有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖转变为丙酮酸，产生少量的能量，第二阶段是丙酮酸
转变为二氧化碳，第三阶段是形成水，产生大量能量。
【详解】A、有氧呼吸能提供大量的能量，是耐力性运动中能量供应的主要方式，A 正确；
B、据图分析可知，5 周内耐力性运动训练的时间与肌纤维中线粒体的数量成正比例关系，超过5 周继续耐
力训练，线粒体的数量并不会增加，B 错误；
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C、耐力性运动训练影响某些基因的表达水平和方向，如线粒体的产生，C 正确；
D、长期耐力性运动训练，可使肌纤维中线粒体数量增加，增加对糖类等能源物质的消耗，对某些类型糖
尿病有一定的预防作用，D 正确。
故选B。
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）： 。
【答案】(1) 叶绿素a 和叶绿素b NADPH 和ATP 呼吸速率
(2)干旱预处理一方面使叶绿素含量接近正常水平，光能利用率高，光反应加快，另一方面减弱了高温对气
孔导度的抑制作用，二氧化碳吸收量增加，暗反应加快，光合速率快
(3)制备正常处理组、高温处理组、干旱后高温处理组三组小麦叶片叶肉细胞的临时装片，在电镜下观察并
比较
【分析】光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段，第二阶段不
需要光直接参加，是二氧化碳转变为糖的反过程称为暗反应。光合作用在叶绿体中进行，光反应的场所位
于类囊体膜，暗反应的场所在叶绿体基质。光反应的发生需要叶绿体类囊体膜上的色素、酶参与。光合作
用和呼吸作用是植物两大重要的代谢反应，光合作用与呼吸作用的差值称为净光合作用。
【详解】（1）小麦体内能吸收红光的色素有叶绿素a 和叶绿素b。高温使叶片中叶绿素的相对含量下降，
导致光反应产生的NADPH 和ATP 减少，直接影响暗反应中三碳化合物的还原，最终影响（CH2O）的生
成量。一般情况下，呼吸作用的最适宜温度较高，温度升高，呼吸速率会加强，进而导致净光合速率下降。
（2）表中数据显示，干旱后高温组比高温组的叶绿素含量高、气孔开度大且净光合速率高，因此可推测
干旱预处理一方面使叶绿素含量接近正常水平，光能利用率高，光反应加快，另一方面干旱预处理减弱了
高温对气孔导度的抑制作用，二氧化碳吸收量增加，暗反应加快，光合速率快。
（3）研究者认为，与其他两组相比，高温处理组叶绿素含量减少、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，因此可对正常条件下、高温处理条件下、干旱后高温处理条件下的叶肉细胞制
作装片，直接电镜观察比较类囊体断裂情况即可证明，因此实验思路为：制备正常处理组、高温处理组、
干旱后高温处理组三组小麦叶片叶肉细胞的临时装片，在电镜下观察并比较。
32
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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。
(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 。
【答案】(1)光反应
(2)与野生型相比，突变体光饱和点更高，利用强光能力更强CO2 补偿点更低，利用低CO2 的能力更强。
(3)野生型的NPQ 值更大，减少强光对光反应系统的损伤，光反应速率大，光合作用强度高
(4) 突变体小麦籽粒中的赤霉素含量更少 在小麦同一颗麦穗上选取A、B 两处籽粒，其中在A 处
涂抹适宜浓度的赤霉素溶液，B 处不做处理，供给叶片14CO2，其他条件相同且适宜，一段时间后检测
A、B 两处籽粒的放射性强度。
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP 的生成，暗反应包括二
氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。
【详解】（1）叶绿素可参与光反应过程，黄绿叶突变体叶绿素含量降低，会直接导致光合作用光反应阶
段减弱。
（2）二氧化碳是暗反应的原料，光补偿点是光合作用等于呼吸作用的点，结合实验数据可知，与野生型
相比，突变体光饱和点更高，利用强光能力更强CO2 补偿点更低，利用低CO2 的能力更强，故若将该突
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。
（3）NPQ 是非光化学淬灭，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，
结合表格可知，野生型的NPQ 值更大，减少强光对光反应系统的损伤，光反应速率大，光合作用强度高，
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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。
（4）分析题意，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，原因可能是突变体小麦籽粒中的赤霉素含量更少；实验目的是利用放射性同位
素标记法验证“籽粒中赤霉素的上述作用”，而赤霉素的作用是调配叶片光合产物向籽粒输送，则实验的
自变量赤霉素的有无，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：在小麦同一颗麦穗上选
取A、B 两处籽粒，其中在A 处涂抹适宜浓度的赤霉素溶液，B 处不做处理，供给叶片14CO2，其他条件
相同且适宜，一段时间后检测A、B 两处籽粒的放射性强度。
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：
。
【答案】(1) 类囊体薄膜 光反应 叶绿素和类胡萝卜素
(2) C5 和CO2 NADPH
(3) 增强 NDH 和PGR
(4)抑制D1 蛋白的从头合成，导致PS Ⅱ中D1 蛋白减少(缺失)
(5) 基质 运用蛋白质工程技术提高RCA 的热稳定性
【分析】1、观察电子显微镜下的叶绿体结构，可以看到，叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒。每个
基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的4 种色素就分布在类
囊体的薄膜上。
2、光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释
放出氧气的过程。
【详解】（1）据图可知，双层磷脂分子层及其中蛋白质等组成的结构能吸收光能进行光合作用，因此该
膜结构应是叶绿体的类囊体薄膜，因为为光合作用吸收光能的4 种色素分布在类囊体的薄膜上，故光合作
用的光反应阶段也发生在该膜上。叶绿体中的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，
光合色素（叶绿素和类胡萝卜素）吸收的一部分光能水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出 去，
H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。
（2）绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在特定酶的作用下， 与C5（一种五碳化合物）结合，从而固定
了CO2。因此，碳固定过程的反应物是C5 和CO2。 NADPH 作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学
反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。因此，还原碳固定产物需要图1 结构上合成的 NADPH 提
供还原力。
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（3）构成膜结构的磷脂分子是运动的，蛋白质分子大多数也是运动的，温度升高时，这些分子的流动性
增强。因此，PS Ⅱ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。
据图可知，依赖NDH 和PGR 途径的环式电子传递方式也可以传递电子，因此，高温胁迫时植物会通过增
强图中依赖NDH 和PGR 途径的环式电子传递方式来起到光保护作用。
（4）据图可知，有活性的PS Ⅱ由D1、D2 及OEC 三部分组成，ROS 过量合成除可直接导致PS Ⅱ失活外，
还能通过抑制D1 蛋白的从头合成，导致PS Ⅱ中D1 蛋白减少(缺失)途径引起PS Ⅱ失活，发生光抑制现象。
（5）依题意，Rubisco 是一种C5 的羧化酶/加氧酶，因此其作用于C5 参与的化学反应，而C5 在叶绿体基
质中参与光合作用暗反应，因此该酶在叶绿体中的存在部位是叶绿体基质。依题意，Rubisco 活性受到
Rubisco 活化酶(RCA)的调节，RCA 活性易受高温胁迫抑制。根据结构和功能相适应的观点，可运用蛋白
质工程技术改变RCA 的结构，从而提高其热稳定性，使其结构在高温环境中更具稳定性，从而缓解高温
胁迫对光合能力和作物产量影响。
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
【答案】B
【分析】光合作用：
（1）光反应阶段：水光解产生[H]和氧气，ADP 和Pi 结合形成ATP。
（2）暗反应阶段：二氧化碳和五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物在ATP 和[H]的作用下，还原
成五碳化合物，同时ATP 水解成ADP 和Pi。
【详解】A、人工光合细胞膜是油里面是水，磷脂分子的头部亲水，尾部疏水，人工光合细胞膜中磷脂分
子的排布呈单层排列，且表现为头朝里，尾部朝外，A 正确；
B、ATP 和NADPH 能为CO2 转化提供能量和还原剂，由光反应提供，而多种辅因子参与CO2 的固定，且
C3 还原能产生，故不需持续加入多种辅因子，B 错误；
C、通过改变还原酶的种类能实现可定制的CO 转化，从而得到不同的有机物，
₂
C 正确；
D、叶肉细胞需要进行消耗有机物的细胞呼吸，而人工光合系统能够进行光合作用，不能进行呼吸作用，
能够更有效的积累有机物，D 正确。
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故选B。
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（ ）
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
【答案】C
【分析】无氧呼吸在细胞质基质进行，第二阶段不释放能量，若进行酒精发酵，其产物酒精可与重铬酸钾
反应变为灰绿色。
【详解】A、由图可知，该细胞可进行无氧呼吸产生酒精，可能是酵母菌细胞，不可能是人的骨骼肌细胞，
A 正确；
B、由图可知，在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体内膜属于主动运输，消耗的能量来自膜内外H+产生的势
能，B 正确；
C、丙酮酸在细胞质基质分解属于无氧呼吸第二阶段，该阶段不释放的能量，C 错误；
D、因为葡萄糖也能与重铬酸钾反应变为灰绿色，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，D 正确。
故选C。
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
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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
【答案】C
【分析】
小分子物质跨膜运输的方式包括：自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散高浓度到低浓度，不需要载
体，不需要能量；协助扩散是从高浓度到低浓度，不需要能量，需要载体；主动运输从低浓度到高浓度，
需要载体，需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐，不需要载体，消耗能量。
【详解】A、高等植物细胞间可以形成通道，细胞间可通过通道进行信息交流，故图中细胞间可通过途径
①的通道进行信息交流，A 正确；
B、据图可知，H＋运出细胞需要消耗ATP，是逆浓度梯度进行的，蔗糖通过蔗糖-H+同向运输器的运输时
需要H＋建立的梯度势能，方式是主动运输，B 正确；
C、H+在H+-ATP 酶的作用下运出细胞，但会在蔗糖-H+同向运输器的作用下再进入细胞中，故质外体的
pH 是相对稳定的状态，C 错误；
D、加入H+-ATP 酶抑制剂会影响H+运出细胞，进而影响细胞对蔗糖的吸收，D 正确。
故选C。
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
【答案】AD
【分析】光合作用的过程及场所：光反应发生在类囊体薄膜中，主要包括水的光解和ATP 的合成两个过程；
暗反应发生在叶绿体基质中，主要包括CO2 的固定和C3 的还原两个过程。
【详解】A、随着光照强度的下降，植物的呼吸速率下降，因此该植株可通过降低呼吸速率来适应低光照
强度环境，A 正确；
B、光照强度为78.3%时，实验中该植物光合作用速率最大，为14.13+2.12=16.25μmol·m ²·s-1，B 错误；
C、降低光照强度，光反应产物ATP 和NADPH 减少，C3 的还原减弱，短时间内CO2 固定速率不变，C3
的含量会上升，C 错误；
D、实验中低光照叶绿素的含量比光照强度为100%时叶绿素含量有所增加，所以实验中低光照适应后该植
物对光能的吸收能力会增强，D 正确。
38
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故选AD。
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
【答案】BD
【分析】1、无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。
2、无氧呼吸由于不同生物体中相关的酶不同，在植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞
和乳酸菌中产生乳酸。
【详解】A、图2 表示无氧呼吸的两个途径，无氧呼吸发生在细胞质基质中，即酶a 和酶b 存在部位是细胞
质基质，A 正确；
B、Ⅱ、Ⅲ过程表示无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，B 错误；
C、水淹一段时间后酶a 和酶b 活性增加，但酶a 活性远远大于酶b 活性，说明根部和叶片的无氧呼吸速率
增强，甜瓜幼苗无氧呼吸生成的最主要代谢产物为酒精和CO2，C 正确；
D、水淹时间越长，植物体内积累的酒精会对甜瓜幼苗的叶片细胞和根部都产生严重的伤害，甚至会导致
植物死亡，叶的无氧呼吸强度可能会降低，D 错误。
故选BD。
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。
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(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 。
【答案】(1)与25℃相比，35℃下芒其的净光合速率几乎未变
(2) 不能 高温胁迫下，未施用纳豆芽孢杆菌的组别胞间CO 浓度也很高，
₂
CO 不是限制光合作
₂
用的因素
(3) 磷脂分子 NADPH 高温胁迫下，纳豆芽孢杆菌可提高抗氧化酶的活性，清除自由基，
保护类囊体薄膜结构，提高叶绿素含量，从而提高净光合速率
【分析】光合作用：①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP 和NADPH 的生成；②暗反
应场所在叶绿体的基质，发生CO2 的固定和C3 的还原，消耗ATP 和NADPH。
【详解】（1）据图可知，与25℃相比，35℃下芒萁的净光合速率几乎未变，但45℃下，净光合速率有所
下降，推测芒萁具有一定的耐高温能力。
（2）高温胁迫下，未施用纳豆芽孢杆菌的组别胞间CO2 浓度也很高，说明CO2 不是限制光合作用的因素，
因此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。
（3）类囊体是膜结构，基本骨架是磷脂双分子层，高温胁迫可导致芒萁细胞内自由基增多，自由基可攻
击和破坏磷脂分子，进而破坏类囊体结构。光合作用中电子传递的最终受体是NADPH。高温胁迫下，纳
豆芽孢杆菌可提高抗氧化酶的活性，清除自由基，保护类囊体薄膜结构，提高叶绿素含量，从而提高净光
合速率，因此施用纳豆芽孢杆菌菌剂可增强芒萁耐高温能力。
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 。
【答案】(1) 向右 黑暗/遮光 黑暗条件下只进行呼吸作用，广口瓶内氧气减少
(2) 主动运输/主动转运 PEPC 酶 PEPC 酶能固定更低浓度的CO2 类囊体薄膜 细胞
质基质
(3)将若干生理状态一致的轮叶黑藻随机分为甲乙两组，甲组为对照组，用大气中的CO2 处理，乙组用低
浓度的CO2 处理，相同光照条件和光照时间处理一段时间后，测定甲乙两组PEPC 酶的活性。预期结果，
乙组PEPC 酶活性高于甲组
【分析】1、图甲装置中，灯泡作为光源，一般可通过改变广口瓶与光源之间的距离改变光照强度，装置
甲有色小液滴移动，可代表其中的气体压强变化。2、光反应过程需要光照、叶绿素等光合色素、酶等条
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件，光反应产生 ATP、NADPH、O2。
【详解】（1）图甲中CO2 缓冲液的作用是维持瓶内二氧化碳浓度相对稳定，光照强度适宜时，光合作用
速率大于呼吸作用速率，广口瓶有氧气的释放，则有色液滴右移。只要有光照，黑藻就会进行光合作用，
对呼吸速率的测定产生影响，若要测轮叶黑藻有氧呼吸速率的大小，则应将图甲装置的广口瓶进行黑暗
（遮光）处理，呼吸作用消耗氧气，则有色液滴左移。
（2）根据图示，H+转运需要相应转运蛋白参与并消耗ATP，属于主动运输；根据题干信息“水中CO2 浓
度降低，能诱导其光合途径由C3 型向C4 型转变”，说明C4 循环中PEPC 与CO2 的亲和力高于C3 循环中
的Rubisco；图示结构A 为叶绿体类囊体薄膜，是光反应场所，光反应过程需要光照、叶绿素等光合色素、
酶等条件，光反应产生ATP、NADPH、O2；除了图示③以外，细胞中的丙酮酸还可以由葡萄糖在细胞质
基质中分解产生。
（3）欲证明低浓度CO2 能诱导轮叶黑藻光合途径转变，则实验的自变量是CO2 的浓度，因变量可测量
PEPC 酶的活性，具体实验思路为，将生理状态一致的轮叶黑藻随机分为两组，甲组为对照组，即大气中
的CO2 浓度，乙组为低浓度CO2 浓度处理，相同光照条件和光照时间下，检测甲乙两组的PEPC 酶的活性，
预期结果，乙组PEPC 酶活性高于甲组。
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：
(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 。
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【答案】(1) A 差速离心 维持叶绿体膜内外溶液的渗透压
(2) CLH2 基因表达量下降，（PAO 基因表达量几乎不变，）使叶绿素合成减少，吸收利用光能减少
NADPH 和ATP 核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶活性降低
(3)Ca2+离子跨膜运输进入根细胞，激活钙响应蛋白复合物，促进细胞内多余的Na+通过主动运输排出细胞
【分析】图1 左图自变量为不同的NaCl 浓度，因变量为叶片细胞中CLH2 基因与PAO 基因的表达量，实
验目的为探究不同NaCl 浓度对叶片细胞CLH2、PAO 基因表达量的影响。以A 组为对照组，B、C、D 组
中CLH2 相对表达量下降，PAO 相对表达量无明显变化，说明盐胁迫会抑制叶绿素的合成；右图自变量为
不同NaCl 浓度，因变量为核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶活性，相较于A 组对照组，B、C、D 组核酮糖-1，5-
二磷酸羧化酶活性下降，说明盐胁迫会抑制核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶活性。
【详解】（1）图中A 组CLH2 基因相对表达量最高，核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶活性最大，说明A 组应为
叶片细胞未受到盐胁迫时的最佳状态；分离细胞器的方法是差速离心法；为维持叶绿体的正常形态和功能,
需保持细胞液内外的渗透压平衡,即需要形成等渗溶液,故配制叶绿体悬浮液时应加入-定浓度的蔗糖溶液。
（2）由图可知，盐胁迫会抑制CLH2 基因表达，叶绿素的合成量减少导致叶片细胞中叶绿素含量下降，影
响光能的吸收与转化，导致光反应程度降低，光反应阶段产物NADPH、ATP 减少，进而降低暗反应过程；
盐胁迫会抑制核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶活性，导致CO2 固定速率降低，进而降低光合作用。
（3）识图分析可知，一方面Ca2+离子跨膜运输进入根细胞，激活钙响应蛋白复合物，促进细胞内多余的
Na+排出细胞，H+进入细胞。
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：
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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
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
。
【答案】(1) 叶绿素分解增多 ATP、NADPH、O2
(2)与其他光质处理相比，突变体yl1 及其野生型6421 的总叶绿素含量在白光处理下最高；紫光条件下突变
体yl1 的叶绿素含量最低
(3) 蓝光、红光和绿光(或B、R、G) CO2 浓度、叶绿素含量
(4)光敏色素吸收远红光时，其结构发生变化并通过信息传递系统传导到细胞核，影响特定基因的表达
【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：①光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体
膜上）：水的光解产生氧气和NADPH，以及ATP 的形成；②光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基
质中）：CO2 被C5 固定形成C3，C3 在光反应提供的ATP 和NADPH 的作用下还原生成糖类等有机物。
2、光合色素可分为叶绿素（包括叶绿素a 和叶绿素b）和类胡萝卜素（包括胡萝卜素和叶黄素），其中，
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
3、该实验的自变量辣椒种类和不同光质，因变量为总叶绿素含量和净光合速率。
【详解】(1)从叶绿体色素的角度分析，辣椒叶色黄化突变体形成的原因可能是叶绿素分解增多或合成减少
导致叶绿素含量下降。色素含量的改变直接导致光反应产物ATP、NADPH、O2 减少。
(2)据图1 的实验结果可得出的结论：与其他光质处理相比，突变体yl1 及其野生型6421 的总叶绿素含量在
白光处理下最高；紫光条件下突变体yl1 的叶绿素含量最低；各光照处理条件下，突变体yl1 的总叶绿素含
量均低于野生型。
(3)据图2 可知，突变体yl1 在蓝光、红光和绿光的处理下净光合速率高于野生型6421.但科研人员研究发现，
紫光和绿光处理会显著提高突变体yl1 的气孔导度。由图2 可以看出，尽管紫光、绿光均提高了突变体yl1
的气孔导度，但是绿光下突变体yl1 的净光合速率提高，而紫光下突变体yl1 的净光合速率下降，说明影响
绿光处理组突变体yl1 净光合速率的主要因素是CO2 浓度；结合图1 可知，影响紫光处理组突变体yl1 净
光合速率的主要因素是叶绿素含量。
(4)在植物中能吸收远红光的是光敏色素，两种植株受到远红光照射时表现生物学效应的途径是光敏色素吸
收远红光时，其结构发生变化并通过信息传递系统传导到细胞核，影响特定基因的表达。
【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（ ）
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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
【答案】A
【分析】分析题图：条带1 为胡萝卜素、条带2 为叶黄素、条带3 为叶绿素a、条带4 为叶绿素b、条带5
为水溶性色素。
【详解】A、条带1 为胡萝卜素、条带2 为叶黄素、条带3 为叶绿素a、条带4 为叶绿素b，都能吸收蓝紫
光，1 和2 中的色素基本不吸收红光，A 正确；
B、条带5 中的色素在层析液中溶解度极低，属于水溶性色素，不能吸收和转换光能，B 错误；
C、滤纸条上条带的多少与层析时间和色素种类均有关，C 错误；
D、花青素是水溶性的，叶绿素和类胡萝卜素是脂溶性的，若用水替换层析液，条带5 中的色素会与其他
色素分离，D 错误。
故选A。
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
【答案】B
【分析】1、有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，将葡萄糖分解为丙酮酸和[H]；第二阶段在线粒体
基质中进行，丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]；第三阶段在线粒体内膜上进行，[H]与氧气结合生成水。
2、无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同，无氧呼吸的第二阶段，在细胞质基质，丙酮酸在不
同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。
【详解】A、氰化钾不是酶，其只影响细胞色素氧化酶的活性不能体现酶具有专一性，A 错误；
B、氰化钾中毒的动物更多的能量以热能的形式释放，因此体温明显偏高，但是ATP 合成减少，生命活动
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可用的能量减少，B 正确；
C、［H］不在线粒体内膜上产生，［H］的产生场所是细胞质基质和线粒体基质，C 错误；
D、动物细胞无氧呼吸的产物只有乳酸，没有CO2，D 错误。
故选B。
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
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 。
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(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。
【答案】(1) H2O/水 ③ 作为还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，储存部分能量供暗反应
阶段利用
(2) 叶绿素a 作用 绿叶中除了叶绿素a，还含有其他色素，也能吸收光能
(3)该突变体棉花植株缺乏类胡萝卜素，无法淬灭3chl 并清除1O2 而使叶绿体受损、缺乏类胡萝卜素导致吸
收的蓝紫光减少，影响光合作用
(4)Deg 蛋白酶的活性被抑制后，受损的D1 蛋白降解速率下降使受损的D1 蛋白积累，新合成的D1 蛋白无
法替换受损的蛋白
【分析】
根据题图分析可知：图1 中①为光反应过程，②为CO2 的固定过程，③为C3 的还原过程，A 为NADPH，
B 为ATP，PSII 中的光合色素吸收光能后，将水光解为氧气和H+，同时产生的电子传递给PS Ⅰ，可用于
NADP+和H+结合形成NADPH，同时在ATP 酶的作用下，氢离子顺浓度梯度转运提供分子势能，促使
ADP 与Pi 反应形成ATP；图2 中Ⅰ为叶绿素b，Ⅱ为叶绿素a，Ⅲ为叶黄素，Ⅳ胡萝卜素。
【详解】（1）由图可知，类囊体膜上传递的电子的最初供体是H2O。②为CO2 的固定过程，不需要消耗
能量，③为C3 的还原过程，光合作用的暗反应阶段为CO2 被C5 固定形成C3，C3 在光反应提供的ATP 和
NADPH 的作用下还原生成糖类等有机物，所以③过程需要消耗能量。物质A 为NADPH，其作用是作为还
原剂，参与暗反应阶段的化学反应，储存部分能量供暗反应阶段利用。
（2）色素带Ⅱ为叶绿素a，作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率，可以通过测量不同波长相应的
O2 释放量来绘制；色素带Ⅱ为叶绿素a，总吸收光谱与叶绿素a 吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中除了叶
绿素a，还含有其他色素，也能吸收光能。
（3）由于类胡萝卜素可快速淬灭3chl，也可以直接清除1O2，故缺乏类胡萝卜素的突变体因无法淬灭3chl
并清除1O2 而使叶绿体受损，同时缺乏类胡萝卜素会导致光反应吸收的蓝紫光减少，所以光合速率下降。
（4）已知Deg 蛋白酶可降解受损的D1 蛋白，提高其更新速度，有利于PS Ⅱ正常发挥作用，强光下，若
抑制Deg 蛋白酶的活性，受损D1 蛋白降解速率下降，会使受损的D1 蛋白积累，新合成的D1 蛋白无法替
换受损的D1 蛋白，进而影响电子的传递，使光合速率下降。
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