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课时2 细胞代谢中的热点聚焦 考情速览 热点 考情 载体蛋白 的磷酸化 和去酶化 ①2024·甘肃卷，2；②2024·河北卷，14；③2024·安徽卷，4； ①2023·湖南卷，8；②2023·福建卷，12；③2023·浙江1 月选考，11； ①2022·海南卷，12 酶的实验 设计与分 析 ①2024·广东卷，15；②2024·浙江1 月选考，17； ①2023·浙江6 月选考，7；①2022·全国乙卷，4；②2022·广东卷，13； ③2022·湖南卷，3； ④2022·北京卷，2；⑤2022·重庆卷，7；⑥2022·浙江6 月选考，10 光合作用 与细胞呼 吸的联系 ①2024·全国新课标卷，31；②2024·黑吉辽卷，21；③2024·山东卷， 21；④2024·安徽卷，16；⑤2024·全国甲卷，29； ①2023·江苏卷，19；②2023·重庆卷，9；③2023·广东卷，18；④2023· 浙江6 月选考，22； ⑤2023·福建卷，14；⑥2023·北京卷，3；⑦2023·北京卷，20； ①2022·全国乙卷，2；②2022·广东卷，18；③2022·北京卷，2； ④2022·湖北卷，21； ⑤2022·江苏卷，20；⑥2022·浙江6 月选考，27；⑦2022·山东卷，21 焦点1 载体蛋白的磷酸化和去磷酸化 【知识盘查】 1.载体蛋白的磷酸化——主动运输中 ATP 供能的原理 2.载体蛋白的磷酸化与去磷酸化 ATP 水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结 构发生变化，活性也被改变，因而可以参与某种化学反应。去磷酸化和磷酸化过 程与之相反，但两者不是可逆反应。 如图所示： 磷酸化和去磷酸化可给予或去除某种酶或蛋白质的某种功能，在生物代谢调控过 程中有重要作用。 【曾经这样考】 1.(不定项)(2024·河北卷，14)酵母细胞中的M 蛋白被激活后可导致核膜裂解、染 色质凝缩以及纺锤体形成。蛋白K 和P 可分别使M 发生磷酸化和去磷酸化，三者 间的调控关系如图所示。现有一株细胞体积变小的酵母突变体，研究发现其M 蛋 白的编码基因表达量发生显著改变。下列分析正确的是( ) A.该突变体变小可能是M 增多且被激活后造成细胞分裂间期变短所致 B.P 和K 都可改变M 的空间结构，从而改变其活性 C.K 不足或P 过量都可使酵母细胞积累更多物质而体积变大 D.M 和P 之间的活性调控属于负反馈调节 答案 AB 解析 由 干信息 题 “酵母 胞中的 细 M 蛋白被激活后可 致核膜裂解、染色 凝 导 质 以及 体形成 缩 纺锤 ”，可知M 蛋白激活后可促 胞 入分裂前期， 致分裂 进细 进 导 间 期 短，蛋白 合成不足，胞体 小， 变 质 细 积变 A 正确；蛋白 的 构决定其功能，蛋 质 结 白K 和P 可分 使 别 M 生磷酸化和去磷酸化，改 发 变M 的空 构，从而改 其 间结 变 活性，B 正确；蛋白K 和P 可分 使 别 M 生磷酸化和去磷酸化，合 信息可 发 结 题图 知，K 不足或P 量都会使蛋白 过 M 的活性增加，使酵母 胞提前 入分裂 细 进 前期， 期蛋白 合成不足而体 减小， 间 质 积 C ；据 可知，蛋白 错误 图 M 会促 蛋白 进 P 的活 性增加，蛋白P 的活性增加又 一步促 蛋白 进 进 M 活性增加，两者之 的活性 控 间 调 属于正反 ， 馈调节 D 。 错误 2.(2024·安徽卷，4)在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞 内外信号分子共同决定的，某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列 叙述正确的是( ) A.细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体 B.酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用 C.ATP 水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性 D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化 答案 D 解析 由 可以直接看出， 信号分子的受体位于 胞膜上，不在 胞内， 图 该 细 细 A 错 ； 受体的化学本 是蛋白 ，由 可以直接看出， 受体 信号分子 误 酶联 质 质 图 酶联 识别 并与其 合后，激 区域被激活，催化相关反 ， 受体具有 和催化作用， 结 酶 应酶联 识别 但无法推出其具有运 作用， 输 B ；由 可知， 错误 图 ATP 水解 放的磷酸基 释 团(不是 磷酸分子)与 答蛋白 合，使其磷酸化，答蛋白从无活性状 成有活性状 应 结 应 态转变 ， 态C ；活化的 答蛋白可能通 影响基因的表达从而引起 胞定向分化， 错误 应 过 细 D 正确。 3.(2023·湖南卷，8)盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾 本科农作物AT1 蛋白通过调节细胞膜上PIP2s 蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨 膜转运，如图所示。下列叙述错误的是( ) A.细胞膜上PIP2s 蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的 B.PIP2s 蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害 C.敲除AT1 基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力 D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径 答案 B 解析 根据 分析可知，当禾本科 作物 题图 农 AT1 蛋白与Gβ 合 ，可抑制 结 时 PIP2s 蛋白磷酸化，从而降低H2O2的外排能力，使 胞死亡；当禾本科 作物 细 农 AT1 蛋白 缺陷而无法与Gβ 合 ，其 结 时 对PIP2s 蛋白磷酸化没有抑制作用( 胞膜上 细 PIP2s 蛋白磷酸化水平提高)，使H2O2的外排能力提高，从而减轻H2O2 禾本科 作物 对 农 胞的毒害作用， 细 A 正确，B ；敲除 错误 AT1 基因或降低其表达，可解除AT1 蛋白 胞膜上 对细 PIP2s 蛋白磷酸化的抑制作用，H2O2外排增加， 而提高禾本科 作 进 农 物的抗氧化 迫能力和成活率， 胁 C 正确；可以将特殊物种中逆境 迫相关基因 胁 转 移至 作物 胞内，以改良其抗逆性， 农 细 D 正确。 【还会这样考】 1.(2024·安徽模拟预测)骨骼肌细胞处于静息状态时，钙泵可维持细胞质基质的低 Ca2＋浓度。骨骼肌细胞中Ca2＋主要运输方式如图所示。下列叙述错误的是( ) A.Ca2＋与钙泵结合，会激活钙泵ATP 水解酶的活性 B.钙泵转运Ca2＋过程中，会发生磷酸化和去磷酸化 C.Ca2＋进入内质网是主动运输，出内质网是协助扩散 D.Ca2＋进入细胞质基质的过程，需要与通道蛋白结合 答案 D 解析 参与Ca2＋主 运 的 是一种能催化 动 输 钙泵 ATP 水解的 ，当 酶 Ca2＋与其相应 位点 合 ，其 结 时 ATP 水解 活性就被激活了， 酶 A 正确；ATP 水解 放的磷酸基 释 团 会使 磷酸化， 致其空 构 生 化，将 钙泵 导 间结 发 变 Ca2＋ 放到膜另一 ，然后 释 侧 钙泵 去磷酸化，构恢复到初始状 ，再次运 结 态为 输Ca2＋做准 ， 备B 正确；Ca2＋ 入 胞 进 细 基 的 程，需要通道蛋白的 助，但分子或离子通 通道蛋白 ，不需要与 质 质 过 协 过 时 通道蛋白 合， 结 D 。 错误 2.(2024·山 庄滕州 东枣 质检)蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关， 形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”，形成无活性的蛋白质是一 个去磷酸化的过程，即“关”，机制如下图所示。下列有关叙述正确的是( ) A.ATP 与ADP 具有相同的组成元素和脱氧核糖，均含有可转移的磷酸基团 B.适宜光照下，叶肉细胞内的吸能反应均伴随着ATP 的合成过程 C.蛋白质被磷酸化激活的过程中，周围环境中会有ADP 和磷酸分子的积累 D.Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化 答案 D 解析 ADP 是ATP 水解掉一个磷酸基 形成的，即 团 ATP 与ADP 具有相同的 成 组 元素和核糖，均含有可 移的磷酸基 ， 转 团A ； 错误ATP 的合成 程需要吸收能量， 过 叶肉 胞内的 多放能反 伴随着 细 许 应 ATP 的合成 程， 过 B ；蛋白 被磷酸化激 错误 质 活的 程中， 过 ATP 水解 放的磷酸基 移到蛋白 上，所以周 境中可能会 释 团转 质 围环 有ADP 的 累，不会有磷酸分子的 累， 积 积 C 错 ； 误Ca2＋逆 度梯度 入 胞是主 浓 进 细 运 ，需要消耗能量，因此 程需要蛋白激 作用，使 体蛋白的空 构 动 输 该过 酶 载 间结 生 化， 发 变 D 正确。 焦点2 酶相关实验探究 【知识盘查】 提醒 ① 的最适作用条件，如温度或最佳 量，要配制温度梯度或 度梯 检验酶 剂 浓 度。② 既可以作 催化 ，又可以作 另一个化学反 的底物。 酶 为 剂 为 应 【曾经这样考】 1.(2024· 州卷， 贵 14)酵母菌W 是一种产果胶酶工程菌。为探究酵母菌W 的果胶酶 产量与甲醇浓度(Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ)的关系。将酵母菌W 以相同的初始接种量接种到发 酵罐，在适宜条件下培养，结果如图所示。下列叙述正确的是( ) A.发酵罐中接种量越高，酵母菌W 的K 值越大 B.甲醇浓度为Ⅲ时，酵母菌W 的果胶酶合成量最高 C.72 h 前，三组实验中，甲醇浓度为Ⅱ时，产果胶酶速率最高 D.96 h 后，是酵母菌W 用于工业生产中收集果胶酶的最佳时期 答案 C 解析 酵母菌W 的K 由 酵罐中 养物 的量、酵罐的体 等因素决定，与 值 发 营 质 发 积 接种量无关，A ；由 可知，甲醇 度 错误 图 浓 为Ⅱ ，酵母菌 时 W 的果胶 合成量最高 酶 B ； 错误72 h 前，三 中，果胶 量均升高，且曲 组实验 酶产 线Ⅱ的斜率最大，故甲醇 度 浓 为Ⅱ ，果胶 速率最高， 时产 酶 C 正确；96 h 后，果胶 的 量呈下降 ，不 酶 产 趋势 是收集果胶 的最佳 期， 酶 时 D 。 错误 2.(2023·浙江6 月 考， 选 7)为探究酶的催化效率，某同学采用如图所示装置进行实 验，实验分组、处理及结果如下表所示。 组别 甲中溶液 (0.2 mL) 乙中溶液 (2 mL) 不同时间测定的相对压强/kPa 0 s 50 s 100 s 150 s 200 s 250 s Ⅰ 肝脏提取液 H2O2溶液 0 9.0 9.6 9.8 10.0 10.0 Ⅱ FeCl3 H2O2溶液 0 0 0.1 0.3 0.5 0.9 Ⅲ 蒸馏水 H2O2溶液 0 0 0 0 0.1 0.1 下列叙述错误的是( ) A.H2O2分解生成O2导致压强改变 B.从甲中溶液与乙中溶液混合时开始计时 C.250 s 时Ⅰ组和Ⅲ组反应已结束而Ⅱ组仍在进行 D.实验结果说明酶的催化作用具有高效性 答案 C 解析 H2O2分解生成O2 致 增加， 导 压强 A 正确；250 s 时Ⅲ 反 没有 束，只是 组 应 结 Ⅲ 没有催化 参与，反 非常慢， 组 剂 应 200～250 s 之 才没有 化， 间压强 变 C ； 错误组 别Ⅰ和组别Ⅱ的比 明了 的催化作用具有高效性， 较说 酶 D 正确。 【还会这样考】 1.(2024·山 州高三模 东滨 拟)磷元素缺乏的环境会刺激酵母菌分泌酸性磷酸酶(P 酶)。为探究A 蛋白和P 酶分泌的关系，科学家检测了两种酵母菌在不同条件下P 酶分泌的相对量，结果如图。电镜观察发现37 ℃下培养2 小时后，与野生型相比 突变体细胞质中囊泡大量积累。下列说法正确的是( ) A.P 酶需要内质网、高尔基体加工，而细胞骨架蛋白不需要加工 B.培养液中应加入适量磷酸盐以刺激酵母菌分泌P 酶 C.与37 ℃相比，24 ℃条件下A 蛋白促进P 酶分泌的效果更显著 D.A 蛋白的功能可能是促进含P 酶的囊泡与细胞膜的融合 答案 D 解析 胞骨架蛋白属于胞内蛋白，在核糖体上合成的 也需要 加工才能 细 肽链 经过 行正常的生理功能， 执 A ；磷元素缺乏的 境会刺激酵母菌分泌酸性磷酸 错误 环 酶 B ；由 可知，入 错误 图 转 37 ℃培养 ，野生型酵母菌 时 P 分泌的相 量增加，因此 酶 对 37 ℃促进P 分泌的效果更 著， 酶 显 C ；由 可知，突 体 胞 中囊泡大量 错误 题 变 细 质 累， 积 A 蛋白的功能可能是促 含 进 P 的囊泡与 胞膜的融合， 酶 细 D 正确。 2.(2024·海南海口模拟)图1 为酶作用模型及两种抑制剂影响酶活性模型。果蔬褐 变的主要原因是多酚氧化酶(PPO)催化酚形成黑色素。某同学设计实验探究不同 温度下两种PPO 活性的大小，结果如图2 所示，其中酶A 和酶B 分别为两种不同 的PPO，各组加入的PPO 的量相同。下列叙述错误的是( ) A.由图1 推测，竞争性抑制剂与底物竞争酶的结合部位，从而影响酶促反应速率 B.非竞争性抑制剂与酶结合后，改变了酶的空间结构，其机理与高温抑制酶活性 的机理相似 C.图2 实验的自变量是温度、酶的种类和抑制剂的种类，PPO 用量是无关变量 D.在研究的温度范围内，图2 中相同温度条件下酶B 催化效率更高 答案 C 解析 据 可知， 争性抑制 与底物具有 似 构， 争性抑制 能 和底物 争 图 竞 剂 类 结 竞 剂 够 竞 酶 的同一活性部位，从而影响 促反 速率， 酶 应 A 正确；非 争性抑制 与 活性位 竞 剂 酶 点以外的其他位点 合，通 改 的空 构使 的活性受到抑制，高温会使 结 过 变酶 间结 酶 的空 构被破坏，从而使 的活性受到抑制，两者的作用机理相似， 酶 间结 酶 B 正确。 焦点3 深度解读光合与呼吸中的常考曲线 【知识盘查】 1.深度解读总光合速率与呼吸速率的关系 (1)如果图1 的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2 中的甲图对应的是图1 中的A 点，乙图对应图1 中的AB 段 ( 不含 A 、 B 两点 ) ，丙图对应图1 中的B 点以后 ( 不含 B 点 ) ，丁图对应图1 中的B 点 。 (2)如果图1 的实验对象是叶片或者植株，则图1 中的A 点、B 点、C 点分别对应图 2 中的甲图、丙图和丙图。 (3)如果实验对象是离体的叶绿体，则图1 不能(填“能”或“不能”)表示光照强 度对其光合速率的影响，原因是叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为 0 时 其 CO 2吸收量应为 0 ，光照强度大于 0 时其 CO 2吸收量应大于 0 。 2.光补偿点、光饱和点的移动 (1)光补偿点对应的两种生理状态 ①整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。 ②叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。 (2)B 点与C 点的移动的分析方法(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变) 提醒 ①在一定条件下， 和点越大，表示植物的光合作用能力越 。 饱 强 ②高于补 点，植物开始生 ；低于 点，植物会 消耗有机物。 点低，明植物在 偿 长 补偿 净 补偿 说 弱光照或 低 较 较 CO2 度下就能生 。 浓 长 ③通常，阴生植物的光 点和光 和点 补偿 饱 都比阳生植物的低，由此可以区分判断阴生植物和阳生植物。 (3)D 点：代表饱和点对应的最大光合速率，若增大光照强度(或增大CO2浓度)使 光合速率增大时，D 点向右上方移动；反之，移动方向相反。 3.两条变化曲线的比较 提醒 有机肥 作物生 的作用是： 光合作用提供 对 长 为 CO2和无机 ；疏松土壤， 盐 促 根系生 。 进 长 【曾经这样考】 1.(2024·全国甲卷，29)在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变 化的趋势如图所示。回答下列问题。 (1)该植物叶片在温度A 和C 时的光合速率相等，叶片有机物积累速率 ________( 填 “ 相 等 ” 或 “ 不 相 等 ” ) ， 原 因 是 ______________________________________ __________________________________________________________________。 (2)在温度D 时，该植物体的干重会减少，原因是______________________ __________________________________________________________________。 (3)温度超过B 时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降 低的原因可能是________________________________________________ ___________________________________________________(答出一点即可)。 (4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天 温室的温度应控制在________最大时的温度。 答案 (1)不相等 有机物的积累速率代表净光合速率，净光合速率＝光合速率 －呼吸速率，由图可知，该植物叶片在温度A 和C 时光合速率相等，呼吸速率不 相等，即该植物叶片在温度A 和C 时的净光合速率不相等，因此该植物叶片在温 度A 和C 时的有机物积累速率不相等 (2)在温度D 时，该叶片的光合速率与呼吸速率相等，即该植物叶片的净光合速率 为0，没有有机物积累，由于该植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，且需要 通过细胞呼吸消耗有机物，因此，在温度D 时，该植物体的干重会减少 (3)温度超过B 时，随着温度升高，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少(或温 度超过B 时，随着温度升高，与暗反应有关酶的活性降低)(合理即可) (4)光合速率与呼吸速率差值(或净光合速率) 解析 (1)有机物的 累速率代表 光合速率， 光合速率＝光合速率－呼吸速 积 净 净 率。由 可知，植物叶片在温度 图 该 A 和C 光合速率相等，呼吸速率不相等，即 时 该 植物叶片在温度A 和C 的 光合速率不相等，因此 植物叶片在温度 时 净 该 A 和C 的有机物 累速率不相等。 时 积 (2)在温度D ，叶片的光合速率与呼吸速率相等 时该 ， 即 植物叶片的 光合速率 该 净 为0，没有有机物 累， 植物体 有很多不能 行 积 该 还 进 光合作用的 胞，些 胞需要通 胞呼吸消耗有机物，因此，在温度 细 这 细 过细 D ， 时该 植物体的干重会减少。(3)温度 高 ，蒸 作用 ，植物气孔部分关 ，以防止 较 时 腾 较强 闭 水分大量散失。气孔部分关 ，通 气孔 入叶片的 闭时 过 进 CO2减少，暗反 速率降 应 低， 致光合速率降低。因此温度超 导 过B ， 植物暗反 速率降低的原因可能 时 该 应 是随着温度升高，植物气孔开度降低， 入叶片的 进 CO2减少。(4)植物的 光合速 净 率越大， 累的有机物越多，因此 了最大程度地 得光合 物， 作物在温室 积 为 获 产 农 栽培 程中，白天温室的温度 控制在 光合速率最大 的温度。 过 应 净 时 2.(2023·广 卷， 东 18)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时， 水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽 培条件下ygl 产量更高，其相关生理特征见下表和图。(光饱和点：光合速率不再 随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中 释放的CO2等量时的光照强度。) 水稻材料 叶绿素/(mg·g－1) 类胡萝卜素/(mg·g－1) 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表，回答下列问题： (1)ygl 叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和______________，叶片主要吸收可 见光中的________光。 (2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m－2·s－1时，ygl 的净光合速率较WT 更高， 但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得 ygl________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl 有较高的光补偿点，可能 的原因是叶绿素含量较低和________。 (3)与WT 相比，ygl 叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片， 且ygl 群体的净光合速率较高，表明该群体____________，是其高产的原因之一。 (4)试分析在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT 和ygl 净光合速率的 变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a 和你绘 制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT 和ygl 的净光合速率，提出 一个科学问题_______________________________________________________ __________________________________________________________________。 答案 (1)类胡萝卜素/叶绿素的比值较高 红光和蓝紫 (2)等于 呼吸速率较高 (3)光能利用率较高 (4) 为什么达到光饱和点时，ygl 的净光合速率高于WT? 解析 (1)根据表格信息可知，ygl 植株叶 素含量 低且 胡 卜素 绿 较 类 萝 /叶 素比 绿 值 比 高， 较 故叶片呈 出黄 色。叶 素主要吸收 光和 紫光， 胡 卜素主要 现 绿 绿 红 蓝 类 萝 吸收 紫光，由 蓝 ygl 既含有叶 素，也含有 胡 卜素可知，叶片主要吸收 光和 绿 类 萝 红 紫光。 蓝 (2)由 干可知，光 和点是光合速率不再随光照 度增加 的光照 度 题 饱 强 时 强 当光照 度增加到 强 2 000 μmol·m－2·s－1 ， 时ygl 和WT 的 光合速率不再随光照 净 强 度的增加而增加，明此光照 度下，两者都达到了光 和点，即 说 强 饱 ygl 等于WT。 光 点是光合速率等于呼吸速率 的光照 度， 补偿 时 强 ygl 有 高的光 点，可能 较 补偿 原因是一方面光合速率偏低，另一方面是呼吸速率 高，合 意可知， 较 结 题 ygl 有较 高的光 点是因 叶 素含量 低 致相同光照 度下光合速率 低，且由 补偿 为 绿 较 导 强 较 图 c 可知ygl 呼吸速率 高。 较 (3)与WT 相比，在高密度栽培条件下，更多的光可到达 ygl 下 叶片，致 层 导 ygl 下 叶片的光合速率 高，光能利用率 高；与 层 较 较 WT 相比， ygl 的叶 素含量低，但 绿 ygl 群体的 光合速率 高，表明 群体的光能利用率 净 较 该 较 高，有机物 累量大。 积 (4)由于ygl 呼吸速率 高，且有 高的光 点，因此在 较 较 补偿 0 ～50 μmol·m－2·s－1范 的低光照 度下， 围 强 WT 和ygl 的 光合速率如 ： 净 图 根据两 提出 ： 什么达到光 和点 ， 图 问题 为 饱 时 ygl 的 光合速率高于 净 WT? 【还会这样考】 1.(2024·北京西城一模)图a 为三角叶滨藜和野姜的光合作用光响应曲线，图b 为 长期在一定光照强度下生长的两株三角叶滨藜的光合作用光响应曲线，相关说法 错误的是( ) A.相同光照强度三角叶滨藜净光合速率大于野姜 B.野姜能够在较低光照强度达到其最大光合速率 C.PAR>800 时增加CO2浓度可能会提高野姜净光合速率 D.图b 表明叶片的光合作用特性与其生长条件有关 答案 A 解析 分析图a 可知，当光照 度 弱 ，相同光照 度三角叶 藜 光合速率 强 较 时 强 滨 净 小于野姜，A ；分析 错误 图a 可知，当PAR>800 野姜 光合速率不再 化，而三 时 净 变 角叶 藜依然在上升，因此野姜能 在 低光照 度达到其最大光合速率， 滨 够 较 强 B 正 确；当PAR>800 野姜 光合速率不再 化，此 光照 度不再是限制其 光合 时 净 变 时 强 净 速率的因素，增加CO2 度可能会提高野姜 光合速率， 浓 净 C 正确；分析图b 可知， 光下生 的三角叶 藜光 和点更大，因此 长 滨 饱 图b 表明叶片的光合作用特性与其生 条件有关， 长 D 正确。 2.(2024·山 高三 东 检测)光补偿点是指植物的光合速率与呼吸速率相等时的光照 强度。光饱和点是指植物的光合速率达到最大时所需要的最小光照强度。如表为 三种植物的光补偿点(单位：μmol·m－2·s－1)和光饱和点(单位：μmol·m－2·s－1)，其他 环境条件相同且最适宜。下列相关叙述错误的是( ) 植物种类 植物甲 植物乙 植物丙 光补偿点 140 68 39 光饱和点 1 450 1 260 980 A.三种植物中，最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲 B.若适当提高温度，则植物丙的光饱和点将变大 C.100 μmol·m－2·s－1的光照强度下，植物乙的有机物积累量比植物甲的多 D.光照强度长期低于光补偿点，不利于植物的正常生长 答案 B 解析 三种植物中，最适合在 的光照 境中生 的是植物甲，因 甲植物的 较强 环 长 为 光 点和光 和点均 高， 补偿 饱 较 A 正确； 表中的数据是在植物最适宜的温度条件 题 下 得的，若适当提高温度， 与光合作用相关 的活性会下降， 植物丙的光 获 则 酶 则 和点将 小， 饱 变 B ； 错误100 μmol·m－2·s－1的光照 度下，植物乙的 光合速率大 强 净 于0，而植物甲的 光合速率小于 净 0，然，在 光照条件下，植物乙的有机物 显 该 积 累量比植物甲的多，C 正确；光照 度 期低于光 点，植物没有有机物的 强 长 补偿 积 累， 致植物体内的有机物减少，使植物无法正常生 ， 导 长 D 正确。 3.(2024·江西南昌 研 调 )下图甲为光照强度对小麦光合速率影响的曲线图，图乙表 示小麦叶肉细胞的部分代谢过程。据图分析，下列说法错误的是( ) A.图乙中②过程产生的NADH 与⑤过程产生的NADPH 的主要去路分别是还原 O2和还原C3 B.图甲中C 点对应的光照强度可使叶肉细胞处于图乙所示的生理状态下 C.图乙中停止光照较长时间后，a 中进行的过程有②④⑤ D.光照强度为600 klx 时，小麦固定CO2的速率为23 μmol·m－2·s－1 答案 C 解析 乙中 图 ② 程代表有氧呼吸第二 段，此 段 生的 过 阶 阶 产 NADH 的主要去路 是 原 还 O2，⑤ 程代表光合作用光反 段，此 段 生的 过 应阶 阶 产 NADPH 的主要去路 是 原 还 C3，A 正确；甲中 图 C 点 的光照 度下 光合速率大于 对应 强 净 0，所以小麦叶 肉 胞的光合速率大于呼吸速率，此 叶肉 胞 于 乙 细 时 细 处 图 所示的生理状 下， 态 B 正确；停止光照 后，叶 体中因没有光反 的 物而不能 行暗反 较长时间 绿 应 产 继续进 ，所以 应 ③⑤ 程不再 行， 过 进 C ；光照 度 错误 强 为600 klx ，小麦固定 时 CO2的速 率( 光合速率 总 )＝ 光合速率＋呼吸速率＝ 净 18＋5＝23(μmol·m－2·s－1)，D 正确。 限时练4 细胞代谢中的热点聚焦 ( ： 时间 30 分 分 ： 钟 值 50 分) 【精准强化】 焦点1 载体蛋白的磷酸化和去磷酸化 1.(2024·广 茂名二模 东 )动物体内部分酶的活性受磷酸化的影响，进而影响细胞代 谢，如下图所示，相关叙述错误的是( ) A.ATP 水解释放的磷酸基团使酶1 磷酸化 B.肝细胞和肌肉细胞中均有酶1、酶2、酶3 分布 C.胰高血糖素作用于靶细胞，使磷酸化酶激酶的活性增强 D.磷酸化会改变酶的空间结构并改变其活性，利于细胞代谢 答案 B 解析 ATP 水解 生 产 ADP 的同 也会 生磷酸基 ， 时 产 团 为酶1 的磷酸化提供磷酸 基 ， 团A 正确；肌肉 胞不能水解糖原，没有 细 酶1，B ；胰高血糖素作用于靶 错误 细 胞，使磷酸化 激 的活性增 ，从而促 糖原水解，而升高血糖， 酶 酶 强 进 进 C 正确；磷 酸化会改 的空 构并改 的活性，有利于 胞代 ， 变酶 间结 变酶 细 谢 D 正确。 2.(2024·河南名校 盟 联 )G 蛋白是细胞表面受体和细胞质内信号的中介，其信号转 导过程如图。活化的G 蛋白能引发细胞内一系列的生理反应。霍乱弧菌产生的霍 乱毒素能让G 蛋白的GTP 水解酶丧失活性，导致细胞内的无机盐离子过量流到 肠道中。下列叙述错误的是( ) A.霍乱毒素使G 蛋白失去活性 B.霍乱毒素可能是一种GTP 水解酶的抑制剂 C.霍乱毒素阻断了细胞的正常信号转导 D.霍乱毒素使人腹泻，大量脱水 答案 A 解析 霍乱弧菌 生的霍乱毒素能 产 让G 蛋白的GTP 水解 失活性，由 可知， 酶丧 图 G 蛋白与GTP 合 表 有活性，因而霍乱毒素不会使 结 时 现为 G 蛋白失去活性，A 错 误；霍乱弧菌 生的霍乱毒素能 产 让G 蛋白的GTP 水解 失活性，据此可推 霍 酶丧 测 乱毒素可能是一种GTP 水解 的抑制 ， 酶 剂B 正确；G 蛋白是 胞表面受体和 胞 细 细 内信号的中介，而霍乱毒素能 质 让G 蛋白的GTP 水解 失活性，而阻断了 酶丧 进 细 胞的正常信号 ， 转导C 正确；霍乱弧菌 生的霍乱毒素能 产 让G 蛋白的GTP 水解酶 失活性，致 胞内的无机 离子 量流到 道中，走大量水分，使人腹泻， 丧 导 细 盐 过 肠 带 表 脱水， 现为 D 正确。 焦点2 酶相关实验探究 3.(2024·山 聊城二模 东 )淀粉酶有多种类型，α－淀粉酶是一种内切酶，可使淀粉内 部随机水解，β－淀粉酶是一种外切酶，可使淀粉从末端以两个单糖为单位进行 水解。对这两种淀粉酶进行的相关实验结果如图1 和图2 所示，下列叙述错误的 是( ) A.α－淀粉酶水解淀粉的最终产物中有葡萄糖，β－淀粉酶水解淀粉的主要产物为 麦芽糖 B.对照组β－淀粉酶在50 ℃条件下处理1 h 后其空间结构完全遭到破坏 C.β－淀粉酶的最适pH 低于α－淀粉酶，在人体胃内β－淀粉酶活性高于α－淀 粉酶 D.Ca2＋、淀粉与淀粉酶共存时，更有利于较长时间维持β－淀粉酶的热稳定性 答案 C 解析 α－淀粉 可使淀粉内部随机水解，故其水解 物中有葡萄糖， 酶 产 β－淀粉酶 可使淀粉从末端以两个 糖 位 行水解，故其水解淀粉的主要 物 麦芽糖 单 为单 进 产 为 A 正确；β－淀粉 在 酶 50 ℃条件下 理 处 1 h 后，活性 酶 变为0，很可能是 的空 酶 间 构遭到破坏， 结 B 正确；由图2 可知，β－淀粉 的最适 酶 pH 低于α－淀粉 ，两种 酶 淀粉 在胃液 酶 (pH 为1.5 左右)中均会失活，C ；由 错误 图1 可知，Ca2＋、淀粉与淀 粉 共存 ， 酶 时 β－淀粉 的 定性 持的 更 ， 酶 热稳 维 时间 长 D 正确。 焦点3 深度解读光合与呼吸中的常考曲线 4.(2024·北京海淀一模)内生真菌生活在植物体内，植物为内生真菌提供光合产物 和矿物质，内生真菌呼吸产生的CO2可供植物利用。在恒定光照强度下，研究人 员测定了土壤不同N 元素含量及有无内生真菌对植物光合速率的影响，结果如 图所示。下列相关分析，错误的是( ) A.土壤含N 量及CO2浓度都是影响光合速率的环境因素 B.内生真菌呼吸产生的CO2可进入植物叶绿体基质参与暗反应 C.图中A 点制约植物光合速率的主要环境因素是光照强度 D.在土壤高N 含量下内生真菌可提高植物的光合速率 答案 C 解析 土壤含N 量及CO2 度都是影响光合速率的 境因素，其中土壤含 浓 环 N 量 的差异会影响光合速率，CO2 度也会影响暗反 ，而影响光合速率， 浓 应进 A 正确； 内生真菌呼吸会 生 产 CO2，CO2 入植物叶 体基 参与暗反 ， 进 绿 质 应B 正确；该实验 在恒定光照 度下 行，中 强 进 图 A 点制 植物光合速率的主要 境因素是 约 环 CO2 度 浓 C ；据 可知，在土壤高 错误 图 N 含量下内生真菌可提高植物的光合速率，D 正确。 5.(2024·山 高三模 东 拟)如图表示高、低光强下植物在不同温度时对CO2的吸收速 率，下列说法错误的是( ) A.不同温度下植物吸收CO2的速率不同，主要原因是温度影响了光合作用和细胞 呼吸相关酶的活性 B.图中M 点时植物的生长速率最快 C.植物在CP1 时的光合速率与CP2 时的光合速率相等 D.暗反应中C3还原需要的能量由光反应产生的ATP 和NADPH 提供 答案 C 解析 温度影响光合作用和 胞呼吸相关 的活性，致在不同温度下植物吸收 细 酶 导 CO2的速率不同，A 正确；光合速率＝ 光合速率－呼吸速率， 净 总 M 点 ，植物 时 净 光合速率最大，有机物 累速率最快，植物生 最快， 积 长 B 正确；植物在CP1 和CP2 ，光合速率 零，光合速率等于呼吸速率，但由于 时净 为 CP1 与CP2 的温度不同，所 以两点的呼吸速率不同，故两点的光合速率不同，C ；光反 生的 错误 应产 ATP 和 NADPH 暗反 中 为 应 C3的 原提供能量， 还 D 正确。 【综合提升】 6.(2024·山 淄博高三模 东 拟)菠萝中的蛋白酶会对口腔黏膜和消化道黏膜产生损 伤，直接食用时，口腔常常有发麻的感觉，将菠萝用盐水浸泡一段时间后再食用， 口感会有所改善。为探究盐水浸泡能否影响蛋白酶活性，某同学设计了如下实验 (表格)。下列说法错误的是( ) 分组 1 2 3 NaCl 浓度 0.1 mol/L 0.5 mol/L 1.0 mol/L 菠萝用量 100 g 100 g 100 g 处理时间 30 min 30 min 30 min 蛋白酶活性 单位时间内，菠萝提取液催化酪蛋白水解产生的酪氨酸量 A.该实验设计缺少空白对照组 B.菠萝的用量及处理时间均为无关变量 C.用盐水浸泡菠萝的主要目的是溶出细胞内容物 D.酪氨酸含量越高说明蛋白酶的活性越大 答案 C 解析 要参考日常浸泡所用的 水 度和 ，此外 要 置不添加 设计实验时 盐 浓 时间 还 设 NaCl 的空白 照 ， 对 组A 正确；本 目的是探究 水浸泡能否影响蛋白 活性， 实验 盐 酶 水 度是自 量，菠 用量和 理 均 无关 量， 盐 浓 变 萝 处 时间 为 变 B 正确；根据 意，用 题 盐 水浸泡的主要目的是 了影响蛋白 的活性， 为 酶 C ；酪氨酸越多 明酪蛋白分 错误 说 解的越多， 明 促反 速率越快，蛋白 的活性越大， 说 酶 应 酶 D 正确。 7.(2024·山 菏 高三模 东 泽 拟)科研人员对绿色植物光暗转换过程中的适应机制进 行研究。测定绿色植物由黑暗到光照的过程中CO2吸收速率(μmol·m－2·s－1)和光 反应相对速率(μmol·m－2·s－1)的变化，结果如下图。下列叙述正确的是( ) A.黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m－2·s－1，与线粒体内膜产生CO2有 关 B.由黑暗转变为光照条件后，叶肉细胞中NADPH 和ATP 的量会一直增加 C.光照0～0.5 min 光反应相对速率下降，与暗反应激活延迟造成NADPH 和ATP 积累有关 D.光照2 min 后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率大于光反应速率 答案 C 解析 黑暗 植株的 时 CO2吸收速率 － 为 0.1 μmol·m－2·s－1， 明植株的呼吸作用 说 速率为0.1 μmol·m－2·s－1，与 粒体基 中 生 线 质 产 CO2有关，A ；光反 暗反 错误 应为 提供 应 NADPH 和ATP，据 可知，正常情况下光照 图 0.5 min 后暗反 被激活， 应 CO2吸收增多，而 中 图 0～0.5 min 之 ，光反 速率降低，出 象的原因是暗 间 应 现该现 反 激活延 造成光反 生的 应 迟 应产 NADPH 和ATP 累，致光反 被抑制，故叶 积 导 应 肉 胞中 细 NADPH 和ATP 的量不会一直增加，B ， 错误C 正确；由 可知，光照 图 2 min 后，光反 和暗反 速率均 定，暗反 速率等于光反 速率， 应 应 稳 应 应 D 。 错误 8.(2024·山 庄模 东枣 拟)生物膜上存在着一些能携带离子通过膜的载体分子。某种 载体分子对X 离子有专一的结合部位，能选择性地携带X 离子通过膜，转运机制 如下图所示。已知X 离子可参与构成线粒体内的丙酮酸氧化酶；载体IC 的活化 需要ATP。下列相关叙述正确的是( ) A.X 离子进入线粒体基质发挥作用至少需要穿过4 层生物膜 B.磷酸激酶能促进ATP 的合成，磷酸酯酶能促进ATP 的水解 C.在磷酸酯酶的作用下，AC 分子发生去磷酸化过程中空间结构不变 D.ATP 脱离下来的末端磷酸基团挟能量与IC 结合使之变成活化的AC 答案 D 解析 X 离子 入 粒体基 作用至少需要穿 进 线 质发挥 过3 生物膜 层 (1 胞膜＋ 层细 2 粒体膜 层线 )，A ；磷酸激 能催化 错误 酶 ATP 水解为ADP，磷酸 能使活化 体 酯酶 载 放磷酸基 ，成 未活化 体 释 团 为 载 (IC)，B ；在磷酸 的作用下， 错误 酯酶 AC 分子 生 发 去磷酸化 程中，成 未活化 体 过 为 载 (IC)，其空 构 生改 ， 间结 发 变C ；磷酸激 错误 酶 催化ATP 水解为ADP ， 时 ATP 脱离下来的末端磷酸基 挟能量与 团 IC(未活化载 体) 合使之 成 结 变 AC(活化 体 载 )，D 正确。 9.(2024·山 菏 一模 东 泽 )研究发现，常春藤可吸收并同化家装过程中的污染气体甲 醛，其细胞内部分物质代谢如下图所示。请回答下列问题。 (1)常春藤的色素分布在________________(细胞器)中。甲醛经气孔进入叶肉细胞 在________________(场所)中被同化生成己酮糖－6－磷酸，卡尔文循环中第一 个光合还原产物是________(具体名称)。 (2)研究表明，甲醛胁迫可使常春藤细胞的膜脂和蛋白质受到氧化损伤。为探究常 春藤对不同浓度甲醛的耐受性，科研人员分别测定了叶片气孔导度(气孔的开放 程度)、甲醛脱氢酶(FALDH，甲醛代谢过程中的关键酶)活性的相对值，以及可溶 性糖含量的变化，结果如图： ①常春藤经2 mmol·L－1 甲醛处理后细胞中可溶性糖含量较高，可能原因是 __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 ②6 mmol·L－1甲醛处理第3 天后，常春藤细胞由于____________，使得光合作用 强度降低，可溶性糖含量显著减少。 ③结果显示，常春藤对低浓度甲醛具有一定的耐受性，其机制是 ________________________________________________________________。 答案 (1)叶绿体、液泡 叶绿体基质 3－磷酸甘油醛 (2)①甲醛被常春藤吸收后在甲醛脱氢酶作用下生成CO2，为光合作用提供原料， 使得可溶性糖含量增加 ②叶绿体膜结构受损 ③降低气孔导度，减少甲醛的吸 收；提高FALDH 的活性，增强对甲醛的代谢能力 解析 (1)花青素存在于液泡中，叶 体的光合色素分布于 囊体薄膜上；甲 绿 类 醛经 气孔 入叶肉 胞，在叶 体基 中被同化生成己 糖－ 进 细 绿 质 酮 6－磷酸，由 可知，卡 图 文循 中 尔 环 CO2与核 糖－ 酮 1，5－二磷酸反 的第一个光合 原 物是 应 还 产 3－磷酸 甘油 。 醛 (2)①常春藤经2 mmol·L－1甲 理后 胞中可溶性糖含量 高，可能 醛处 细 较 原因是甲 被常春藤吸收后在甲 脱 醛 醛 氢 作用下生成 酶 CO2，光合作用提供原料 为 使得可溶性糖含量增加。②甲 迫可使常春藤 胞的膜脂和蛋白 受到氧化 醛胁 细 质 损 ，理第 伤处 3 天后，常春藤 胞由于叶 体膜 构受 ，使得光合作用 度降低。 细 绿 结 损 强 ③降低气孔 度，减少甲 的吸收；提高 导 醛 FALDH 的活性，增 甲 的代 能力 强对 醛 谢 ， 所以常春藤 低 度甲 具有一定的耐受性。 对 浓 醛
