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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．Co2+能提高TYL-T1 胞内酶活性，原因可能是其改变了酶的构象
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
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
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
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（
）
1
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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
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+，Ca2+，K+，Cl－
D．对照组和实验组需要设置相同的温度和pH
6．研究人员将32P 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
的末端磷酸基团被32P 标记，并测得ATP 与注入的32P 标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确
的是（ ）
A．该实验表明，细胞内全部ADP 都转化成ATP
B．32P 标记的ATP 水解产生的腺苷没有放射性
C．32P 在ATP 的3 个磷酸基团中出现的概率相等
D．ATP 与ADP 相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
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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
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Ca2+结合时会转变为一种氧化酶，这种氧化酶
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Ca2+浓度。下列有关叙述错误的是（
）
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Ca2+浓度
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
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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
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
11．如图为酵母菌的细胞呼吸过程。酵母菌在O2充足时几乎不产生酒精，有人提出O2抑制了酶1 的活性而
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O2，一段时间后，向两组试管中加入等量的酸性重铬酸钾
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
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（ ）
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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
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
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O2在线粒体内膜上消耗
C．运动员呼出的CO2在细胞溶胶中产生
D．运动员在比赛中主要由厌氧呼吸供能
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
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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CO2的反应属于柠檬酸循环。有氧呼
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
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CO2释放速率和O2产生速率的变化。图乙
表示蓝细菌的CO2吸收速率与光照强度的关系，下列说法正确的是（ ）
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CO2的速率相对值为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
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
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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
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CO2的变化情况如图所示。下列相关
叙述正确的是（ ）
A．CO2在细胞质基质中被固定不需要消耗能量
B．10：00~12：00 曲线b 下降的原因是气孔部分关闭，CO2供应不足
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
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PS Ⅱ，PS Ⅱ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，能将水分解为O2和H+并释放电
子。电子积累过多会产生活性氧使PS Ⅱ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．PS Ⅱ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I1~I2，对照组光合放氧速率不再上升与光能转化效率下降有关
C．在经光强度I3处理的微藻中加入MSDS 后，光合放氧速率无法恢复正常
D．上述实验结果说明MSDS 可能通过释放电子降低PS Ⅱ受损来减轻微藻的光抑制
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（ ）
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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
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
料
实验组：常温储存的β-葡萄糖苷酶；阳性对照组： ；阴性对照
组
实验条
件
置于 ℃水浴以确保酶促反应高效进行
结果测
量
每分钟取适量溶液测定结果，连续测量至第15min
(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： 。
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：
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(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 。
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Fe2+缺乏会导致心脏衰竭，可见无机盐具有 的重要作用。
(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Fe2+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
。
(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
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。并且两者会相互促进心脏衰竭。
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CO2的吸收速率表示），变化曲线如下图所示。请回答下列问题：
(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)CO2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CO2量 （填“大于”“等
于”或“小于”）光合作用固定的CO2量，A 点时限制其光合速率的环境因素主要是 。
(3)高光强条件下，CO2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
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： 。
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，PS Ⅱ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
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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
⁺
C3含量会 。
(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CO2固定的酶 Rubisco 在CO2浓度较低的环境下, Rubisco 会与O2结合，进
行光呼吸，消耗有机物，产生CO2。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，羧酶体对
CO2、O2等气体的通透性较低，羧酶体对聚球藻的意义是 。
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