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专题二 细胞的代谢
A 组 基础对点练
考点1 酶、ATP 在细胞代谢中的作用
1.(2023·陕西宝鸡一模)核酶是小分子RNA,能特异性地剪切RNA 分子。乳糖酶能催化
乳糖水解为半乳糖和葡萄糖。下列叙述正确的是( )
A.组成核酶与乳糖酶的化学元素相同,基本单位却不相同
B.常温下,核酶、乳糖酶都能与双缩脲试剂发生紫色反应
C.核酶与乳糖酶既能改变反应平衡,也能降低反应的活化能
D.低温条件下,核酶与乳糖酶的催化效率可能会降低
2.(2023·广东梅州二模)酶分子具有相应底物的活性中心,用于结合并催化底物反应。在
37 ℃、适宜pH 等条件下,用NaCl 和CuSO4溶液,研究Cu2+、Cl-对唾液淀粉酶催化淀粉
水解速率的影响,得到的实验结果如图所示,已知Na+和SO4
2-几乎不影响该反应。下列相
关分析正确的是( )
A.实验中自变量是无机盐溶液的种类
B.Q 点条件下淀粉完全水解所需的时间较P 点的长
C.实验说明Cu2+能与淀粉竞争酶分子上的活性中心
D.若将温度提高至60 ℃,则三条曲线的最高点均上移
3.(2022·山东枣庄二模)酶的“诱导契合学说”认为,酶活性中心的结构原来并不和底物
的结构完全吻合,当底物与酶相遇时,可诱导酶活性中心的构象发生变化,有关的各个基
团达到正确的排列和定向,使底物和酶契合形成络合物。产物从酶上脱落后,酶活性中心
又恢复到原构象。下列相关说法正确的是( )
A.酶与底物形成络合物时,提供了底物转化成产物所需的活化能
B.这一模型可以解释淀粉酶可以催化二糖水解成2 分子单糖的过程
C.ATP 水解释放的磷酸基团使某些酶磷酸化,导致其空间结构改变
2
D.酶活性中心的构象发生变化的过程伴随着肽键的断裂
4.(2022·江苏卷)下列关于细胞代谢的叙述,正确的是( )
A.光照下,叶肉细胞中的ATP 均源于光能的直接转化
B.供氧不足时,酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C.蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D.供氧充足时,真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
5.(2023·重庆模拟)cAMP(环化一磷酸腺苷)是由ATP 脱去两个磷酸基团后环化而成的一
种细胞内的信号分子,其结构组成如下图所示,下列分析错误的是( )
A.方框内物质的名称是腺嘌呤
B.cAMP 分子不含不稳定的特殊化学键(~)
C.ATP 在形成cAMP 的过程中,初期会释放能量
D.cAMP 与磷脂分子所含的元素种类不完全相同
6.(2023·广东湛江二模)叶绿体的ATP 合酶由CF0(镶嵌在类囊体膜中)和CF1(位于基质
侧)两部分组成,当H+顺浓度梯度经过CF0到达CF1处时能催化ADP 和Pi 合成ATP。下
列叙述错误的是( )
A.CF1处合成ATP 的能量来自H+的势能
B.ATP 合酶同时具有催化和运输的功能
C.线粒体内膜上存在类似的ATP 合酶
D.H+通过CF0时的跨膜运输是主动运输
考点2 光合作用和细胞呼吸的物质、能量转化过程
7.(2023·广东深圳二模)癌细胞生长、发展、转移等过程的代谢基础是通过无氧呼吸分
解葡萄糖产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。LXR(一种受体)可以直接调节“瓦堡
效应”通路中关键基因的表达。SR 作为LXR 的特异性抑制剂,可以切断癌细胞的能量
供应。下列叙述错误的是( )
A.“瓦堡效应”可能不受氧气供应量的限制
B.“瓦堡效应”把大部分能量贮存在ATP 中
C.LXR 可能对“瓦堡效应”过程有促进作用
D.SR 抑制剂可能对多种癌症的治疗都有效
3
8.(2023·广西柳州三模)细胞呼吸的原料不仅是葡萄糖,在无氧条件下,酵母菌能将木糖转
化为乙醇,大致过程如下图所示,下列有关说法正确的是( )
木糖
木糖醇
木酮糖
乙醇
A.该反应释放的能量大部分储存在ATP 中
B.NADPH 在该反应中只起提供能量的作用
C.NAD+会转变为NADH 并与O2结合生成水
D.对酶的空间结构进行改造可能会提高乙醇产量
9.(2023·四川绵阳三模)某科研小组将以菠菜绿叶为材料制备的完整叶绿体悬浮液均分
为两组:甲组为对照组;乙组加入适量磷酸(Pi),在适宜温度和光照等条件下,用14C 标记的
14CO2供其进行光合作用,然后追踪检测放射性,结果发现乙组(CH2O)/C3的比值以及14C
标记有机化合物的量均明显高于甲组。下列叙述错误的是( )
A.差速离心获取的叶绿体应置于等渗悬浮溶液中
B.叶绿体主要吸收蓝紫光和红光
C.Pi 将乙组C3化合物还原,导致(CH2O)/C3比值高于甲组
D.Pi 提高乙组的ATP 生成速率,导致14C 标记有机化合物的量高于甲组
10.(2023·广东茂名二模)下图是某植物内某个细胞的代谢图,下列有关叙述正确的是(
)
A.甲、乙分别表示叶绿体和线粒体,该生物一定为高等植物
B.甲、乙中所示的物质与能量处于平衡状态,该生物一定能存活
C.该植物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关
D.该植物用于光合作用暗反应阶段的ATP 可以来自乙
考点3 影响光合作用和细胞呼吸的因素
11.(2023·辽宁辽阳一模)我国既要抓好粮食生产,同时还要重视粮食储备,全力打造“大
国粮仓”。下列关于现代储粮技术的叙述,错误的是( )
A.气控:控制环境中的气体比例,创造无氧环境,抑制谷物的有氧呼吸
4
B.干控:控制谷物的水分,以抑制谷物、微生物、害虫的细胞呼吸
C.温控:控制谷物的储藏温度,创造一个不利于虫、霉生长的低温环境
D.化控:指利用少量药物阻断虫、霉正常的代谢过程,达到杀虫抑菌的目的
12.(2023·广东一模)中国空间站生命生态实验所种植的拟南芥是常用的模式植物。为了
给水稻、小麦等农作物抗强光胁迫的遗传改良工作提供参考,研究者用拟南芥做了以下
实验。据此回答下列问题。
(1)强光条件下,光反应产生的NADPH 量大于暗反应的消耗量,此时叶绿体中的
NADP+含量会 (填“升高”或“降低”)。对拟南芥叶片用强光照射1 h 后,被照
射的细胞叶绿体发生了如图所示的变化,该变化的意义是
。
光照强度变化对叶绿体位置和分布的影响
(2)根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。
Rubisco 在拟南芥叶绿体的 (填场所)中催化CO2固定形成C3。而玉米的
pepc 基因表达的PEPC 酶催化CO2固定形成C4。
(3)研究者将转玉米pepc 基因的拟南芥在不同光照强度下培养10 d 后,测量相关指标(如
图)。
强光对转pepc 基因拟南芥光合生理特性的影响
注:气孔导度越大,气孔开放程度越高。
①分析图a、图b 可知,强光会 (填“升高”或“降低”)野生型拟南芥的气孔导度,
进而影响光合作用的 阶段,改变其净光合速率。比较图b、图c,推测在光照强度
为1 200 μmol·m-2·s-1时,转基因拟南芥在单位时间内固定的CO2较野生型的
(填“多”或“少”)。
5
②在光照条件下,细胞内的CO2和O2会竞争性结合Rubisco,Rubisco 催化O2与C5结合后
经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。由此推测,转基因拟南芥的光呼吸强度比野
生型 (填“大”或“小”)。
③实验结果显示,转基因拟南芥表现出较高的耐强光胁迫的能力。你认为下一步还可以
进行哪些方面的探究实验? (答
出一点即可)。
B 组 能力提升练
1.(2023·河北张家口二模)将过氧化氢酶固定于海绵块,利用海绵上浮法可以探究pH 对过
氧化氢酶活性的影响。根据浮力原理给固定了过氧化氢酶的海绵钉上纽扣(加重力),给
纽扣绑上细线,并把细线另一端统一绑定在同一根数据线上,在最适温度下将海绵分别置
于盛有过氧化氢溶液但pH 不同的烧杯中,观察、记录海绵上浮的时间,实验操作及结果
如图所示。下列推测错误的是( )
A.海绵上浮法的原理是过氧化氢酶能催化过氧化氢分解产生氧气,从而使海绵上浮
B.据图可知,pH 约为7 时过氧化氢酶降低化学反应活化能的能力最强
C.给海绵钉上纽扣的目的是使海绵的上浮速率加快,更利于观察
D.若适当降低温度,图中的曲线形状基本不变,但曲线可能会部分上移
2.(2023·浙江杭州二模)天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)是合成胞嘧啶核苷三磷酸(CTP)系
列反应的第一个酶。该酶具有催化亚基和调节亚基,均由多条肽链构成。ATP 和CTP 分
别是ATCase 的激活剂和抑制剂,可与调节亚基结合。当第一个底物与ATCase 结合后,
可增强该酶其他底物结合位点对底物的亲和力。下列叙述正确的是( )
A.ATCase 含调节亚基,因而该酶具有调节生命活动的作用
B.ATCase 可与底物、ATP 和CTP 结合,因而其不具有专一性
C.ATP、CTP 可影响ATCase 的活性,而底物则不影响其活性
D.能量状况、CTP 和底物含量可优化ATCase 催化反应的速率
3.(2023·湖南联考二模)实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。
希尔反应的基本过程:将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有氧化型DCIP(氧化剂)、蔗糖
和缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解,产生氧气等,溶液中的DCIP 被还原,颜色
由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲杂草和品种乙杂草的离体叶
绿体并进行希尔反应,实验结果如下表所示。下列叙述正确的是( )
6
除草剂相对
浓度/%
0
5
10
15
20
25
30
品种甲放氧
速率相对值
5.0
3.7
2.2
1.0
0
0
0
品种乙放氧
速率相对值
5.0
4.4
3.7
3.0
2.2
1.6
1.0
A.希尔反应中加入蔗糖溶液为该反应提供能量
B.希尔反应中的DCIP 相当于光反应中的NADPH
C.与品种乙相比,除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体薄膜的功能较强
D.除草剂浓度为20%时,若向品种甲的希尔反应溶液中通入二氧化碳,在光照条件下就能
检测到糖的生成
4.(2023·山东潍坊模拟改编)筛管是运输光合产物的通道,光合产物以蔗糖的形式从叶肉
细胞经过一系列运输运至筛管—伴胞复合体(SE—CC)的细胞外空间,然后从细胞外空间
进入SE—CC,SE—CC 的细胞膜上有蔗糖—H+共运输载体(SU 载体)和H+泵(具ATP 水
解酶活性,可将H+运输到细胞外空间),SU 载体将H+和蔗糖同向转运进SE—CC 中,再逐
步汇入主叶脉运输至植物体的其他部位。下列说法正确的是( )
A.蔗糖是小分子且溶于水的还原糖,适合长距离运输
B.SE—CC 中的蔗糖浓度低于细胞外空间
C.SU 功能缺陷会导致叶肉细胞光合速率降低
D.降低SE—CC 中的pH 会提高蔗糖向SE—CC 的运输速率
5.(2023·山东聊城二模)绿色植物光合作用光反应的机理如图1 所示,其中PS Ⅰ和PS Ⅱ
表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。科研人员做了天竺葵应对高光照条件的光保护机制的探究
实验,结果如图2 所示。请回答下列问题。
图1
7
图2
(1)图1 中PS Ⅱ接受光能激发释放的e-的最初供体是 。e-经过一系列的传
递体形成电子流,e-的最终受体是 ,在有氧呼吸过程中产生的H+和e-的最终
受体是 。
(2)质醌分子是在PS Ⅱ和PS Ⅰ间传递e-的重要膜蛋白,PS Ⅱ将e-传递给质醌使之还
原,PS Ⅰ从质醌夺取e-使之氧化,但一般植物的PS Ⅱ与PS Ⅰ的比率大约为1.5∶1,这说
明
。
(3)植物应对高光照条件的光保护机制除与类囊体蛋白PsbS(一种光保护蛋白,可将植物
吸收的多余光能以热能的形式散失)含量相关外,还可以通过提高催化叶黄素转化的关键
酶VDE 的活性使叶绿素猝灭。据图2 分析,在高光照条件下,类囊体蛋白PsbS 数量变化
比叶黄素转化对绿色植物的保护作用 (填“强”或“弱”),理由是
。
C 组 专项命题培优练
1.[蛋白磷酸化和去磷酸化](2023·山东菏泽一模)蛋白激酶A(PKA)的功能是将ATP 上的
磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化,改变了的蛋白质可以
调节靶蛋白的活性。PKA 有两个调节亚基和两个催化亚基,其活性受cAMP(腺苷酸环化
酶催化ATP 环化形成)调节(如图)。下列说法正确的是( )
A.调节亚基和催化亚基均有结合cAMP 的结构位点
B.cAMP 与催化亚基相应位点结合,导致亚基分离并释放出高活性催化亚基
C.丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化的过程伴随着ATP 的水解
D.ATP 是合成cAMP、DNA 等物质的原料,也可作为生物的直接供能物质
8
2.[细胞呼吸是细胞代谢的枢纽](2023·河北石家庄模拟)细胞内的有机物在线粒体内经过
三羧酸循环(TCA 循环)后被彻底氧化分解,生成ATP 供生命活动利用,具体过程如图所
示。下列有关叙述不正确的是( )
A.线粒体内膜上运输H+的载体能将H+势能转化为ATP 中的化学能
B.TCA 循环的底物是丙酮酸和脂肪酸,产物是CO2和NADH
C.NADH 提供的高能电子e-最终生成水是氧化过程
D.高能电子e-通过电子传递链的过程会释放大量的热能
3.[光系统及电子传递链](2023·湖南株洲一模)解偶联剂能使呼吸链电子传递即氧化过程
中所产生的能量不能用于ADP 的磷酸化形成ATP,而只能以热能的形式散发,即解除了
氧化和磷酸化的偶联作用,如图为细胞呼吸电子传递链示意图。以下叙述不正确的是(
)
A.呼吸抑制剂抑制电子传递,导致磷酸化过程也受到抑制
B.已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化部分解偶联,因此会导致体温升高
C.动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白,因此棕色脂肪比例较高的人更容易
肥胖
D.线粒体内膜对H+的通透性是氧化过程和磷酸化发生偶联的关键因素之一
4.[光呼吸](2023·湖南二模)Rubisco 普遍分布于水稻、玉米、大豆等植物的叶绿体中,它
是光呼吸(细胞在有光、高O2、低CO2情况下发生的生化反应)中不可缺少的加氧酶,也
9
是卡尔文循环中固定CO2最关键的羧化酶。Rubisco 的具体作用过程如图1 所示。据图
回答相关问题。
图1
图2
(1)正常进行光合作用的植物,突然停止光照,引起 减少,进而导致暗反应减
弱;RuBP 与O2结合增加,使细胞产生的CO2 (填“增加”或“减少”)。
(2)光照过强时,植物吸收的过多光能无法被利用,一方面导致光反应相关结构被破坏,另
一方面过高的NADPH/NADP+比值会导致更多的自由基生成,破坏叶绿体结构,最终导致
植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。某科研小组的同学认为,光呼吸对光合作用不
完全是消极的影响。请分析光呼吸在光照过强时对植物起保护作用的机理:
、 。
(3)根据对光呼吸机理的研究,科研人员利用基因编辑手段设计了只在叶绿体中完成的光
呼吸替代途径AP,AP 依然具有降解乙醇酸(图1 中的C2)产生CO2的能力。同时利用
RNA 干扰技术,降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量。检测三种不同类型植株的光
合速率,实验结果如图2 所示。据此回答:图2 中当胞间CO2浓度较高时,三种类型的植株
中,AP+RNA 干扰型光合速率最高的原因可能是 、
,进而促进光合作用过程。
5.[不同生物的CO2浓缩机制](2023·江西抚州金溪月考)研究发现,玉米、甘蔗等植物除
了和其他C3植物一样具有卡尔文循环(固定CO2的初产物为C3,简称C3途径)外,还有另
一条固定CO2的途径,固定CO2的初产物为C4,简称C4途径,这种植物为C4植物,其固定
10
CO2的途径如图。研究发现,C4植物中PEP 羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco 的60 倍。
下列有关叙述错误的是( )
A.图中CO2进入叶肉细胞被固定的最初产物是草酰乙酸
B.高温条件下,C4植物光合效率高的原因是气孔不关闭
C.低浓度CO2条件下,C4植物可能比C3植物生长得好
D.苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞
6.[不同生物的CO2浓缩机制]有些植物在进行光合作用时CO2被固定的最初产物是C3,
这些植物叫作C3植物;而有些生活在热带干旱地区的植物,其在夜间气孔开放时,CO2被
转化成苹果酸储存在液泡中,在白天气孔关闭时,液泡中的苹果酸会释放出CO2,进而在
叶绿体中完成卡尔文循环,这些植物叫作CAM 植物。请回答下列问题。
(1)在C3植物的叶绿体中,CO2被 固定成C3,C3再接受 的能量被
还原成糖类,后者所需的能量来自 (填场所),且属于 (填“吸能
反应”或“放能反应”)。
(2)下图是CAM 植物在进行光合作用时固定CO2的方式,据图判断,苹果酸进入液泡和细
胞质基质的物质运输方式分别为 。CAM 植物在白天光合作用所需
CO2的来源有苹果酸脱羧和 ;在夜间气孔开放时,CAM 植物可以合成[H],原
因是 。
注:PEP 为磷酸烯醇式丙酮酸。
(3)植物甲是一种兼性CAM 植物,当其在干旱的环境时,表现为气孔夜间开放,白天关闭的
CAM 类型,当其在水分充足的环境时,则转变为气孔白天开放,夜间关闭的C3类型。若以
液泡pH 的变化为检测指标,请设计实验验证植物甲是兼性CAM 植物,简要写出实验思
路和预期结果。
实验思路:
;
11
预期结果:
。
7.[构建人工光合系统,人工合成淀粉](2023·吉林模拟)在进化过程中,部分植物和微生物
进化出了可以固定太阳能、生成有机物和释放氧气的机制,即光合作用。许多科学家致
力于人工重建和控制光合作用过程,生产清洁能源,这一计划被称为“我们这个时代的阿
波罗计划”,回答下列问题。
图1
图2
(1)光合作用的化学反应包括① 和② 两个阶段,完成上述计划
需要依次模拟这两个阶段。
(2)为模拟①阶段的反应,科学家分离出了菠菜叶肉细胞的类囊体薄膜,以单层磷脂分子
基础构建成人工合成的微滴——TEM 模块,该模块在光照条件下,可释放O2。TEM 模块
中吸收利用光能的物质是 ,除了O2外,TEM 模块还产生了
和NADPH。
(3)在光合作用过程中,①阶段产生的NADPH 的作用是 。
(4)为了模拟②阶段的反应,科学选择了一些酶和底物加入微滴中,构建如图1 中的
CETCH 模块,在该模块中,CO2与底物结合后,经过一系列的反应生成有机物,该过程中发
生的能量变化是
。
(5)在适宜条件下用微滴进行实验,定期检测体系中制造的有机物的含量,结果如图2 所示,
请描述实验结果: 。
12
答案：
【A 组 基础对点练】
1.D 解析 核酶的化学本质是RNA,构成它的基本单位是核糖核苷酸,组成元素是C、
H、O、N、P;乳糖酶的化学本质是蛋白质,构成它的基本单位是氨基酸,组成元素有C、
H、O、N;二者的组成元素和基本单位都不相同,A 项错误。蛋白质可与双缩脲试剂发
生紫色反应,但是RNA 不能,B 项错误。酶能显著降低反应的活化能,但是不会改变化学
反应的平衡,C 项错误。酶的催化活性受温度的影响,低温下酶的活性很低,催化效率可
能会降低,D 项正确。
2.B 解析 分析题图可知,无机盐溶液的种类和淀粉溶液浓度是自变量,A 项错误;分析
题图可知,Q 点和P 点的淀粉水解速率相同,但Q 点对应的淀粉溶液浓度更大,所以Q 点
条件下淀粉完全水解所需的时间比P 点长,B 项正确;分析题图可知,淀粉水解速率保持
相对稳定时,也就是唾液淀粉酶全部充分参与催化反应时,淀粉水解速率甲组>乙组>丙
组,说明Cu2+没有使唾液淀粉酶失活,但降低了酶的活性,说明其是酶的抑制剂,但不能说
明Cu2+能与淀粉竞争酶分子上的活性中心,也有可能是改变了酶的空间结构,导致其活性
降低,C 项错误;由题意可知,该实验是在37 ℃条件下完成的,唾液淀粉酶的最适温度也是
37 ℃左右,因此若将温度提高至60 ℃,酶活性降低,则三条曲线的最高点均下移,D 项错
误。
3.C 解析 酶催化化学反应的机理是降低化学反应所需的活化能,而非提供活化能,A 项
错误;酶具有专一性,淀粉酶只能催化淀粉水解,淀粉属于多糖而非二糖,B 项错误;ATP 在
酶的作用下水解时,脱离下来的末端磷酸基团与酶结合,使酶磷酸化,从而使其空间结构
发生变化,C 项正确;据图可知,酶活性中心构象发生变化后在一定条件下还可复原,说明
该过程肽键并未断裂,否则酶活性中心构象无法恢复,D 项错误。
4.B 解析 光照下,叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸,光合作用中产生的ATP 来
源于光能的直接转化,有氧呼吸中产生的ATP 来源于有机物的氧化分解,A 项错误;供氧
不足时,酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸,将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳,B 项正
确;蓝细菌属于原核生物,没有线粒体,但能进行有氧呼吸,C 项错误;供氧充足时,真核生物
在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP,D 项错误。
5.D 解析 分析题图可知,图中方框内表示的物质是腺嘌呤,A 项正确;ATP 分子的结构
式可以简写成A—P~P~P,其中~代表一种特殊的化学键,由题意可知,cAMP(环化一磷酸
腺苷)是由ATP 脱去两个磷酸基团后环化而成的,所以cAMP 分子不含不稳定的特殊化
学键(~),B 项正确;ATP 在形成cAMP 的过程中,初期会断裂特殊化学键,释放能量,C 项正
确;cAMP 与磷脂分子所含的元素种类完全相同,即含有C、H、O、N、P,D 项错误。
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6.D 解析 分析题意可知,当H+顺浓度梯度经过CF0到达CF1处时能催化ADP 和Pi 合
成ATP,该过程中H+顺浓度梯度运输会形成势能,为ATP 的合成提供能量,A 项正确;ATP
合酶既可以催化ATP 的合成,也可协助H+的运输,故ATP 合酶同时具有催化和运输的功
能,B 项正确;线粒体内膜为有氧呼吸第三阶段进行的场所,该过程中[H]与氧气结合生成
水,同时产生ATP,存在类似的ATP 合酶,C 项正确;分析题意可知,H+通过CF0时的跨膜运
输是顺浓度梯度进行的,属于协助扩散,D 项错误。
7.B 解析 癌细胞主要进行无氧呼吸,因此“瓦堡效应”可能不受氧气供应量的限制,A
项正确;“瓦堡效应”把大部分能量贮存在不彻底的氧化产物中,释放的能量大部分以热
能的形式散失,B 项错误;SR 作为LXR 的特异性抑制剂,可以切断癌细胞的能量供应,说
明LXR 可能对“瓦堡效应”过程有促进作用,C 项正确;SR 抑制剂切断了癌细胞的能量
供应,导致癌细胞缺乏能量,可能对多种癌症的治疗都有效,D 项正确。
8.D 解析 无氧呼吸过程中释放的能量大多数以热能的形式散失,A 项错误;据图分
析,NADPH 在反应中还可作为还原剂,B 项错误;无氧呼吸过程中不消耗氧气,不发生
NADH 与O2结合生成水的过程,C 项错误;酶的结构决定功能,对酶的空间结构进行改造
可能会提高乙醇产量,D 项正确。
9.C 解析 分离细胞器的方法是差速离心法,为防止细胞器吸水破裂,获取的叶绿体应置
于等渗悬浮溶液中,A 项正确;叶绿体中的光合色素主要吸收蓝紫光和红光,B 项正确;乙
组充足的Pi 利于光反应合成ATP,光合速率加快,但Pi 不直接参与C3化合物还原,C 项错
误;Pi 提高乙组的ATP 生成速率,光合速率加快,导致14C 标记有机化合物的量高于甲
组,D 项正确。
10.C 解析 甲可利用CO2合成有机物,为叶绿体;乙可利用O2产生CO2,为线粒体,该植
物不一定是高等植物,如某些低等植物中也有叶绿体与线粒体,A 项错误;题图只有能够
进行光合作用的细胞处于物质与能量平衡的状态,但是植物细胞还有不进行光合作用的
细胞,则整株植物的光合速率小于呼吸速率,则该生物不能存活,B 项错误;植物将光能转
化为化学能依靠叶绿体,即一定与甲有关,C 项正确;该生物用于光合作用暗反应阶段的
ATP 只能来自甲,D 项错误。
11.A 解析 无氧环境会促进谷物进行无氧呼吸,不利于谷物的储备,储存时需要创造一
个低氧环境来抑制谷物的有氧呼吸和无氧呼吸,A 项错误;降低谷物的水分,从而降低谷
物的新陈代谢,以抑制谷物、微生物、害虫的细胞呼吸,B 项正确;为控制谷物储藏温度,
需要创造一个不利于虫、霉生长的低温环境,从而达到储粮的目的,C 项正确;可利用少
量药剂产生的毒气阻断虫、霉正常的代谢过程,达到杀虫抑菌的目的,从而达到储粮的目
的,D 项正确。
14
12.答案 (1)降低 叶绿体相互遮挡从而减少对光能的捕获,减小强光的伤害
(2)基质
(3)①降低 暗反应 多 ②小 ③将玉米pepc 基因转入水稻、小麦等农作物中,研究
其抗强光胁迫的能力
解析 (1)NADP+是合成NADPH 的原料,由于光反应产生的NADPH 的量大于暗反应的
消耗量,所以暗反应产生的NADP+量(来源)少于光反应消耗NADP+的量(去路),NADP+含
量降低。由图可知,强光下,叶绿体会移到细胞两侧,这样能使叶绿体相互遮挡,减少对光
能的捕获,减小强光的伤害。
(2)由题干信息可知,Rubisco 能催化CO2固定形成C3,推测Rubisco 发挥作用的场所是叶
绿体基质。
(3)①由图b 可知,野生型拟南芥在光照强度为1 200 μmol·m-2·s-1时的气孔导度比光照强
度为300 μmol·m-2·s-1时低,推测强光会降低野生型拟南芥的气孔导度,而气孔导度下降,
吸收的CO2会减少,暗反应速率下降。由图b 可知,光照强度为1 200 μmol·m-2·s-1时,转基
因拟南芥的气孔导度比野生型的大,吸收的CO2较多,而由图c 可知,光照强度为1 200
μmol·m-2·s-1时,野生型拟南芥和转基因拟南芥的胞间CO2浓度差异不大,由此推测转基因
拟南芥固定的CO2较多。
②转基因拟南芥固定CO2较多,而细胞内的CO2和O2会竞争性结合Rubisco,推测转基因
拟南芥细胞中Rubisco 催化O2与C5结合的过程较弱,光呼吸强度较小。
③由题干可知,研究者为给水稻、小麦等农作物抗强光胁迫的遗传改良工作提供参考而
用拟南芥进行实验,因此接下来的研究应该着眼于将玉米pepc 基因转入水稻、小麦等农
作物中,研究其抗强光胁迫的能力。
【B 组 能力提升练】
1.C 解析 海绵上浮法的原理是过氧化氢酶能催化过氧化氢分解产生氧气,氧气形成气
泡附在海绵上,从而使海绵上浮,A 项正确;据图可知,曲线在pH 约为7 时达到最低点,即
上浮时间最短,因此,pH 约为7 时过氧化氢酶活性最高,降低化学反应活化能的能力最
强,B 项正确;给海绵钉上纽扣的作用是加重力,目的是使海绵的上浮速率减慢,更利于观
察,C 项错误;探究不同pH 条件下过氧化氢酶的活性是在最适温度下进行的,若适当降低
温度,反应速率减慢,上浮时间增加,因此图中的曲线形状基本不变,但曲线可能会部分上
移,D 项正确。
2.D 解析 酶具有催化作用,不具有调节作用,A 项错误;酶的专一性是指酶只能催化一
种或一类化学反应,ATCase 可与底物、ATP 和CTP 结合,说明ATCase 具有专一性,B 项
错误;由题干“当第一个底物与ATCase 结合后,可增强该酶其他底物结合位点对底物的
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亲和力”可知,底物也可影响ATCase 的活性,C 项错误;ATP 和CTP 分别是ATCase 的激
活剂和抑制剂,可与调节亚基结合,底物与ATCase 结合后,可增强该酶其他底物结合位点
对底物的亲和力,故能量状况(ATP 可提供能量)、CTP 和底物含量可优化ATCase 催化
反应的速率,D 项正确。
3.C 解析 希尔反应中加入蔗糖溶液是为了维持渗透压,A 项错误;希尔反应模拟了光合
作用中光反应阶段的部分变化,该阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行,溶液中的DCIP 被
还原,因此氧化剂DCIP 在希尔反应中的作用,相当于NADP+在光反应中的作用,B 项错误;
分析表格可知,除草剂处理影响叶绿体放氧速率,说明除草剂主要抑制光合作用的光反应
阶段,光反应阶段发生在类囊体薄膜上,与品种乙相比,品种甲的放氧速率较慢,即除草剂
抑制品种甲叶绿体类囊体薄膜的功能较强,C 项正确;除草剂浓度为20%时,若向品种甲
的希尔反应溶液中通入二氧化碳,由于该反应中没有NADPH 的生成,所以C3不能被还原
成糖,在光照条件下不能检测到糖的生成,D 项错误。
4.C 解析 蔗糖是二糖,易溶于水,是非还原糖,A 项错误;H+泵具ATP 水解酶活性,可将
H+运输到细胞外空间,说明细胞外H+浓度高于细胞内,SU 载体将H+和蔗糖同向转运进
SE—CC 中,说明蔗糖进入SE—CC 中是主动运输,细胞内蔗糖浓度高于细胞外空间,B 项
错误;SU 功能缺陷引起光合产物积累,会导致叶肉细胞光合速率降低,C 项正确;降低SE
—CC 中的pH,细胞内H+浓度升高,细胞内外H+浓度差减小,运输蔗糖的能力减弱,会降低
蔗糖向SE—CC 的运输速率,D 项错误。
5.答案 (1)H2O NADP+ O2
(2)电子在沿类囊体薄膜传递的过程中有逸出(流失或散失)
(3)强 实验C 组(抑制类囊体蛋白PsbS)与实验B 组(抑制叶黄素转化)相比较,C 组(抑制
类囊体蛋白PsbS)光合作用效率降低更大
解析 (1)从图中可以看出,PS Ⅱ可以将水光解产生e-、氧气、H+,e-经过一系列的传递体
形成电子流,接受电子的是NADP+,该物质接受电子和H+后,生成了NADPH。在有氧呼
吸过程中产生的H+和e-,与NAD+生成NADH,NADH 与氧气反应生成水。
(2)PS Ⅱ将e-传递给质醌使之还原,PS Ⅰ从质醌夺取e-使之氧化,由于电子在沿类囊体薄
膜传递的过程中有逸出,故一般植物的PS Ⅱ与PS Ⅰ的比率大约为1.5∶1。
(3)据图可知,实验C 组(抑制类囊体蛋白PsbS)与实验B 组(抑制叶黄素转化)相比较,C 组
(抑制类囊体蛋白PsbS)光合作用效率降低更大,因此在高光照条件下,类囊体蛋白PsbS
数量变化比叶黄素转化对绿色植物的保护作用强。
【C 组 专项命题培优练】
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1.C 解析 据图分析,活化的调节亚基与非活化的催化亚基可在cAMP 的作用下产生无
活性的调节亚基和活化的催化亚基,说明调节亚基具有结合cAMP 的结构位点,催化亚基
不具有结合cAMP 的结构位点,A 项错误;据图可知,cAMP 与调节亚基结合,使调节亚基
和催化亚基分离,B 项错误;据题干信息可知,活化的PKA 催化亚基可将ATP 上的磷酸基
团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化,改变这些蛋白的活性,ATP 上
的磷酸基团转移的过程即是ATP 的水解过程,C 项正确;腺苷酸环化酶催化ATP 环化形
成cAMP,故ATP 不仅是生物的直接供能物质,还是合成cAMP 的原料,但ATP 水解后形
成的AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)是合成RNA 的原料,D 项错误。
2.B 解析 由图可知,线粒体内膜上运输H+的载体能将H+势能转化为ATP 中的化学
能,A 项正确;TCA 循环的底物是乙酰CoA,是由丙酮酸和脂肪酸生成的,B 项错误;NADH
提供的高能电子e-经电子传递链后最终生成水,并释放大量的热能,该过程实质上是一个
氧化过程,C、D 两项正确。
3.C 解析 呼吸抑制剂抑制电子传递,也就减少了能量的产生,导致ADP 磷酸化形成
ATP 的过程受到抑制,A 项正确;已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化部分解偶联,意味
着有一部分能量不能用于ADP 的磷酸化形成ATP,而只能以热能的形式散发,因此体温
将会升高,B 项正确;动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白,大部分能量以热
能的形式散失,因此棕色脂肪比例较高的人御寒能力更强,不容易肥胖,C 项错误;由图可
知,电子传递链和ATP 合成过程与H+的跨膜运输有关,线粒体内膜对H+的通透性是氧化
过程和磷酸化发生偶联的关键因素之一,D 项正确。
4.答案 (1)ATP 和NADPH 增加
(2)减少过剩光能引起的光反应结构损伤 降低NADPH/NADP+比值,减少自由基生成
(3)乙醇酸转运蛋白减少,叶绿体内乙醇酸浓度高 AP 途径能够更快速高效地降解乙醇
酸产生CO2
解析 (1)正常进行光合作用的植物,突然停止光照,会引起光反应产物ATP 和NADPH 减
少,进而导致暗反应减弱;RuBP 与O2结合增加,加强细胞光呼吸,使细胞释放的CO2增加。
(2)分析题意可知,光呼吸是指植物的叶肉细胞在光下可进行一个吸收O2、释放CO2的呼
吸过程,光呼吸消耗ATP 等光反应产物,使植物可进一步利用光能,减少过剩光能引起的
光反应结构损伤,同时光呼吸释放CO2,可加快暗反应消耗NADPH,降低NADPH/
NADP+比值,减少自由基生成。
(3)分析题图,当胞间CO2浓度较高时,三种类型的植株中,AP+RNA 干扰型光合速率最高
的原因可能是乙醇酸转运蛋白减少,叶绿体内乙醇酸浓度高;AP 途径能够更快速高效地
降解乙醇酸产生CO2,进而促进光合作用过程。
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5.B 解析 图中CO2进入叶肉细胞后,与磷酸烯醇式丙酮酸结合,生成草酰乙酸,A 项正确;
高温条件下,C4植物光合效率高的原因是C4植物中的PEP 羧化酶对CO2的亲和力远大
于Rubisco,故C4植物能够利用较低浓度的CO2进行光合作用,B 项错误;低浓度CO2条件
下,C4植物能够利用低浓度的CO2进行光合作用,C3植物则不能,因此C4植物可能比C3植
物生长得好,C 项正确;由图可知,苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束
鞘细胞,D 项正确。
6.答案 (1)C5 ATP 和NADPH 叶绿体的类囊体薄膜 吸能反应
(2)主动运输、协助扩散 细胞呼吸 夜间细胞可以通过有氧呼吸的第一、二阶段合成
[H]
(3)选取若干正常生长的植物甲,随机均分为A、B 两组,将A 组置于干旱环境下培养,B
组置于水分充足环境下培养,其他条件相同且适宜,培养一段时间后,在夜晚和次日白天
检测A、B 两组植物液泡的pH A 组次日白天液泡pH 明显大于夜间,B 组次日白天液
泡pH 与夜间相差不大
解析 (1)在C3植物的叶绿体中,CO2被C5固定成C3,C3再接受ATP、NADPH 的能量被还
原成糖类,该过程所需能量来自光反应,光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,该过程消
耗了能量,属于吸能反应。
(2)夜晚时苹果酸从细胞质基质向液泡内的运输是逆浓度梯度的,需要消耗ATP 水解产
生的能量且需要载体,该过程为主动运输。液泡中的苹果酸浓度大于白天气孔关闭时细
胞质基质中的苹果酸浓度,白天时苹果酸从液泡到细胞质基质的运输不消耗能量,其运输
方式是协助扩散。CAM 植物白天光合作用所需CO2的来源有苹果酸脱羧和细胞呼吸释
放的CO2;无论白天还是夜间,植物细胞都可以通过有氧呼吸的第一、二阶段合成[H]。
(3)该实验是验证植物甲是兼性CAM 植物,兼性CAM 植物是指当其在干旱的环境时,表
现为气孔夜间开放,白天关闭的CAM 类型,当其在水分充足的环境时,则转变为气孔白天
开放,夜间关闭的C3类型,因此该实验的自变量是水分的多少,因变量是液泡中pH 的变
化,因此实验的思路是选取若干正常生长的植物甲,随机均分为A、B 两组,将A 组置于
干旱的环境下培养,B 组置于水分充足的环境下培养,其他条件相同且适宜,培养一段时
间后,在夜晚和次日白天检测A、B 两组植物液泡的pH;由于产生苹果酸会导致液泡的
pH 下降,故A 组在夜间时液泡的pH 会下降,次日白天液泡的pH 会升高,而在水分充足时,
植物甲细胞中不会产生苹果酸,则夜间和次日白天液泡的pH 相差不大。
7.答案 (1)光反应 暗反应
(2)光合色素(或叶绿素和类胡萝卜素) ATP(或腺苷三磷酸)
(3)还原C3和提供能量
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(4)储存在ATP 和NADPH 中的活跃化学能转化为有机物中的稳定化学能
(5)随着光照时间的增加,体系中的有机物含量逐渐增加,而黑暗条件下有机物含量几乎
不变
解析 (1)根据是否需要光,光合作用可以分为光反应和暗反应阶段,每一个阶段都存在一
些化学反应,故要完成人工重建和控制光合作用过程计划需要依次模拟这两个阶段的化
学反应。
(2)光反应阶段的场所为叶绿体的类囊体薄膜,为了模拟①阶段(光反应),需分离出菠菜叶
肉细胞的类囊体薄膜,光合色素(或叶绿素和类胡萝卜素)具有吸收、传递和转化光能的
作用,故TEM 模块中吸收利用光能的物质是光合色素。TEM 模块模拟的是光反应阶段,
由于光反应会产生ATP(或腺苷三磷酸)和NADPH,因此除了O2外,TEM 模块还产生了
ATP 和NADPH。
(3)在光合作用过程中,①阶段产生的NADPH 的作用是还原C3和提供能量。
(4)②阶段为暗反应,反应场所为叶绿体基质,物质变化为将CO2转变为有机物,能量变化
为将储存在ATP 和NADPH 中的活跃化学能转化为有机物中的稳定化学能。
(5)光合作用需要光,在适宜的光照条件下,光合作用能利用CO2合成有机物,而在黑暗条
件下,不能进行光合作用,不能合成有机物,根据图2 可知,随着光照时间的增加,体系中有
机物含量逐渐增加,而黑暗条件下有机物含量几乎不变,所以该体系确实在一定程度上模
拟了光合作用制造有机物的过程。
