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第三单元 细胞的能量供应和利用
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮
擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷
一、选择题：共15 小题，每小题2 分，共30 分，在每小题给出的四个选项中，只有一个最符合题目要求。
1．（新情境）锤头状核酶是一类小型催化RNA，能催化RNA 链的自我切割，其“锤头状”结构由三个螺
旋茎围绕一个保守核心组成（如图所示）。下列说法正确的是（ ）
A．组成该酶的基本单位是氨基酸
B．核酶通过提供大量活化能来加速RNA 链的自我切割
C．核酶在反应完成后会被降解，因此需要细胞持续合成
D．“锤头状”结构的形成依赖于RNA 链内的碱基互补配对
2．我国科学家发现，将Fe3O4破碎为纳米级别的颗粒，具有类似过氧化氢酶的催化效率，并将这种纳米颗
粒称为“纳米酶”。据此推测，该“纳米酶”（ ）
A．可以为过氧化氢的分解提供活化能 B．具有与天然过氧化氢酶相似的空间结构
C．本质是一种具有催化作用的有机物 D．与无机催化剂FeCl3相比具有高效性
3．“诱导契合学说”的核心是酶与底物结合时，酶的空间构象会发生改变，使酶的活性中心与底物精准
结合，从而催化反应。某团队以α-淀粉酶为研究对象，基于“诱导契合学说”探究其催化淀粉水解的机制，
过程如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．淀粉与α-淀粉酶结合前，酶的活性中心构象并未与淀粉完全互补
B．淀粉与α-淀粉酶结合时，只有酶的空间结构发生改变，淀粉结构不变
C．产物从酶上脱落后，酶活性中心构象恢复原状，说明酶可反复催化反应
D．该学说可解释α-淀粉酶只能催化淀粉水解而不能催化蔗糖水解的情况
4．温度可以影响酶的活性和化学反应速率。如图表示温度影响酶促反应的机理，其中曲线a 表示不同温度
下的化学反应速率，曲线b 表示温度对酶活性的影响，曲线c 表示温度对酶促反应速率的影响。下列叙述
错误的是（ ）
A．图中1 位点酶活性大于2 位点酶活性
B．酶分子本身会随温度的升高而发生空间结构改变
C．曲线a 也可以表示不同温度下底物分子所具有的能量
D．酶活性最大时对应的温度与酶促反应的最适温度相同
5．极端嗜盐古菌的一种感光蛋白——视紫红质可利用光能将细胞内的H+泵出细胞，当H+顺浓度梯度通过
ATP 合成酶回流时，可驱动ATP 合成。DCCD（N，N′一二环己基碳二亚胺）能抑制极端嗜盐古菌膜上
ATP 合成酶的活性。下列叙述错误的是（ ）
A．ATP 合成酶运输H+的方式属于被动运输
B．ATP 合成酶同时具有运输和催化的功能
C．H+运出细胞需要载体蛋白协助，且消耗能量
D．DCCD 会使细胞膜两侧的H+浓度差迅速消失
6．（新情境）氨酰-tRNA 合成酶（AARS）是一类催化氨基酸与其对应tRNA 分子连接的酶。在体外实验
中，向反应体系加入某种氨基酸、对应的tRNA、ATP 和Mg2+，同时加入纯化的特定AARS 后，能检测到
负载氨基酸的tRNA（氨酰-tRNA）、AMP（腺苷单磷酸）和PPi（焦磷酸）的生成，机理如图所示（Ala
为丙氨酸）。下列叙述正确的是（ ）
A．AARS 在活化丙氨酸时消耗ATP 生成氨酰-AMP
B．AARS 可以催化氨基酸与tRNA 分子的随机结合
C．氨酰基最终连接在tRNA 的5′端腺苷酸的核糖上
D．AARS 催化的两步反应均发生在核糖体上
7．科研人员研究萤火虫发光机制时发现，萤火虫尾部发光细胞中存在荧光素、荧光素酶。荧光素酶可催
化荧光素与氧气发生反应，该过程需ATP 提供能量，同时将化学能转化为光能。实验中设置三组对照：组
1 加入荧光素+荧光素酶+O2+ATP；组2 加入荧光素+某无机催化剂+O2+ATP；组3 加入荧光素+荧光素酶
+O2+葡萄糖。三组均在相同且适宜条件下培养，检测发光强度及ATP 剩余量。下列叙述正确的是（ ）
A．组2 发光强度远低于组1，体现了酶的专一性
B．组3 几乎不发光，原因是葡萄糖不能为该反应直接供能
C．因为荧光素酶催化反应可合成ATP，ATP 的剩余量会增多
D．若更换荧光素为淀粉，荧光素酶仍能催化反应并伴随发光
8．（2026 河南真题·经典实验的改进和创新）为探究酵母菌的呼吸作用，研究人员将注满酵母菌和葡萄糖
混合液的小管倒置于大管中，并对大管的液面进行油封处理，装置如图所示，液面高度不再变化时终止实
验。下列推断错误的是（ ）
A．实验前期，葡萄糖可彻底氧化分解并产生CO2和H2O
B．实验过程中，液面高度的变化速率和液体温度可发生改变
C．实验后期，管内液体与酸性重铬酸钾溶液可发生颜色反应
D．实验结束后，大管内的液面降低，小管内的液面升高
9．不同氧气浓度条件下，某植物非绿色器官细胞呼吸相关气体的变化量如表所示，只考虑葡萄糖为底物。
下列叙述错误的是（ ）
氧气浓度
a
b
c
D
O2吸收量（mol）
0
0.4
0.9
1.2
CO2释放量（mol）
1.2
0.8
0.9
1.2
A．a 浓度时，该器官只进行无氧呼吸，产物为酒精和CO2
B．b 浓度时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的3 倍
C．c 浓度时，无氧呼吸强度最弱，最适合该植物器官的储存
D．d 浓度时，细胞内产生ATP 的场所有细胞质基质和线粒体
10．如图为探究酵母菌的细胞呼吸方式的实验装置，下列叙述错误的是（ ）
A．可通过阀a 是否打开，探究酵母菌细胞呼吸的方式
B．管口2 连接倒置在水槽的量筒，量筒内充满水，读取量筒内气体量，可量化细胞呼吸强度
C．实验起初，打开阀b，通过管口3 检测时酒精用碱性条件下重铬酸钾溶液由橙色变成灰绿色
D．先打开阀门a 通气后，再关闭阀门a，可缩短装置中产生酒精的速率
11．萘醌呼吸是某些兼性厌氧细菌的无氧呼吸方式，过程如图，其中两种萘醌的转化过程中无ATP 的形成。
下列说法正确的是（ ）
A．相较于酒精发酵，萘醌呼吸保存更多丙酮酸用于物质合成
B．相同质量的葡萄糖经过萘醌呼吸产生的ATP 比乳酸发酵多
C．无氧条件下，若氧化型萘醌被耗尽，不影响葡萄糖的分解
D．有氧条件下，细菌中积累的丙酮酸会进入线粒体彻底氧化分解
12．叶绿体中的色素为脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料，下列
实验目的无法实现的是（ ）
A．用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B．用水做层析液观察花青苷的色素带
C．用光学显微镜观察表皮细胞有丝分裂时染色体的形态
D．用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水
13．紫色硫细菌是一类广泛分布于水体中的厌氧型细菌，能利用硫化氢进行类似植物的光合作用，其反应
式如图所示，其中（CH2O）表示糖类，下列相关叙述正确的是（ ）
A．紫色硫细菌为自养生物
B．紫色硫细菌光合色素分布在类囊体膜上
C．紫色硫细菌适宜生活在光照充足的湖泊表层水域
D．紫色硫细菌产生的S 被植物吸收后可用于合成核酸
14．科研人员将某植物离体叶片漂浮于适宜浓度的蔗糖溶液中，给予适宜光照和温度条件。一段时间后，
将叶片转移至不含蔗糖的缓冲液中，其他条件不变，测定结果如下表：
处理
净光合速率
（μmolO2·m-2·s-1）
叶片淀粉含量
（mg/g 鲜重）
叶片蔗糖含量
（mg/g 鲜重）
含蔗糖溶液
18.5
45.2
28.7
不含蔗糖缓冲
液
24.6
32.8
16.5
已知该实验条件下，呼吸速率保持不变。根据表中信息及所学知识，下列叙述正确的是（ ）
A．净光合速率升高，表明光反应速率的提高幅度大于暗反应
B．本实验不需要考虑缓冲液的渗透压，因为叶片自身能快速调节渗透压
C．叶片淀粉含量下降，其分解产物可直接作为暗反应的底物参与卡尔文循环
D．光照、温度是影响光合作用的主要环境因素，控制它们一致属于对无关变量的控制
15．（经典实验的改进和创新）为探究温度对绿藻光合作用的影响，某同学利用绿藻悬液、密闭反应瓶、
溶氧检测仪等材料进行实验，下列实验设计及叙述错误的是（ ）
A．实验前需将绿藻悬液进行黑暗处理，排除细胞呼吸的干扰
B．反应瓶内应加入适量NaHCO3，保证CO2供应充足
C．实验的因变量为单位时间内反应瓶中的溶氧增加量
D．可设置5℃、15℃、25℃、35℃等系列温度梯度进行实验
二、选择题：共5 小题，每小题3 分，共15 分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个最符合题目要求。
16．涝渍胁迫下，植物根细胞可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。研究人员以耐涝水稻品种和敏
感水稻品种为材料，在无氧条件下培养，检测相关代谢产物和酶活性， 结果如下表所示。下列说法错误
的是（ ）
指标
耐涝品种
敏感品种
乳酸含量
2h 后达峰值（8 倍），之后下降
持续升高（24h 达 15 倍）
乙醇含量
4h 后开始上升，24h 达 12 倍
8h 后开始上升，24h 达 6 倍
LDH 活性
2h 升高 4 倍，后下降
持续升高
PDC 活性
4h 后显著升高
8h 后轻度升高
注：LDH 是乳酸发酵的关键酶，PDC 是乙醇发酵的关键酶。
A．无氧条件下，每分子葡萄糖产生酒精时生成的 ATP 比产生乳酸时多
B．耐涝品种比敏感品种更早激活 PDC， 将代谢途径转向乙醇生成，缓解乳酸积累
C．若用外源乳酸处理耐涝品种根细胞，可抑制 PDC 活性，阻碍代谢途径转换
D．耐涝品种呼吸代谢途径转变利于细胞质 pH 维持相对稳定
17．（2026·哈三中二模）某生物学习小组研究肝脏研磨液的替代材料，做如下相关实验，实验结果如图、
表所示。下列有关叙述不正确的是（ ）
带火星卫
生香复燃
情况
杏鲍菇上清液质量分数(%)
2.5
5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
第1 次
-
-
+
+
★
★
第2 次
-
-
+
+
★
★
第3 次
-
-
+
+
★
★
注：“-”表示带火星卫生香不复燃，“+”表示带火星卫生香复燃，“★”表示带火星卫生香复燃并伴随气
泡炸裂声，每组杏鲍菇上清液用量为2 滴
A．杏鲍菇中的过氧化氢酶活性最强，为过氧化氢分解提供的活化能最多
B．若以杏鲍菇研磨液为实验材料，则7.5%的杏鲍菇上清液是最佳使用浓度
C．实验的自变量是植物材料的种类和杏鲍菇上清液质量分数
D．12.5%与15%杏鲍菇上清液组的实验结果说明酶具有高效性
18．（跨学科）中科院团队将菠菜叶绿体的类囊体膜转化为平面膜并负载在质子交换膜上，组装成电解水
体系实现电能驱动ATP 合成，如图所示。下列相关叙述正确的有（ ）
A．叶绿体类囊体堆叠成基粒，增大了膜面积，提升了光反应效率
B．质子交换膜上含有很多ATP 合酶，利用膜内外的H⁺浓度差合成ATP
C．反应体系需控制的条件有电压、温度、H⁺浓度、ADP 和Pi 等
D．该体系与绿色植物一样，均是将光能转化成电能，最终转化为化学能
19．为研究有机物的积累对苹果叶片光合作用的影响，研究人员将甲组苹果叶片上下的枝条进行环割处理
以阻断有机物的运输，乙组不作处理。然后在白天不同时间测定两组叶片净光合速率的变化，实验结果如
曲线A、B 所示。下列说法正确的是（ ）
A．对比分析两曲线，可推测曲线B 表示甲组的实验结果、甲组为实验组
B．5 点时甲组叶片细胞内产生ATP 的场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体
C．7 点后曲线B 净光合速率明显低于A，说明叶片中有机物积累会抑制光合作用的进行
D．A 组的光合作用产物主要通过韧皮部以葡萄糖的形式运输到植株各处
20．图1 为某种绿色植物叶片的气孔结构示意图、所示箭头为水分流动的总方向，中间两个呈肾形的细胞
称为保卫细胞，其细胞壁近气孔侧更厚是调节气孔开闭的结构基础。研究人员将该叶片放在内部温度为
15℃的密闭容器中，研究光照强度与光合作用速率的关系，下列有关叙述错误的是（ ）
A．图1 水分开始向箭头方向流动时，叶肉细胞C5含量将减少
B．图1 所示过程中保卫细胞的吸水能力逐渐减弱
C．据图2 分析，在1klx 光照条件下，该叶片8 小时光合作用产生O2量为179．2mL
D．图1 水分流动箭头方向发生改变时，图2 中B 点向右移动
三、非选择题：共5 小题，55 分。
21．（新情境）（12 分，除标记外，每空2 分）电影《长安的荔枝》中，李善德受命将岭南的鲜荔枝运送
到千里之外的长安，将这看似不可能完成的任务变成了现实。现在科学家们已经弄清色变的原理，如下图：
(1)参与酶促褐变反应的酶类主要是多酚氧化酶（PPO），它催化上述反应的原理是________。自然状态
（未离本枝）下，成熟的荔枝没有发生褐变，是因为细胞中具有完整的________系统，使PPO 与酚类物质
分别储存在细胞的不同结构中而不能相遇。
(2)在完全无氧条件下，多酚氧化酶将无法催化上述褐变反应。________（填“能”或“不能”）在此条件
下储藏荔枝，原因是________。
(3)据下图分析，糯米糍与妃子笑一整天（24 小时）有机物的积累量的关系是________（填“糯米糍更高”
“妃子笑更高”“二者相等”或“无法确定”），判断依据是________。
(4)把荔枝加工成果汁也很美味，榨汁时果肉细胞破碎引发褐变反应。瞬时（1~2min）高温处理果汁可以通
过降低PPO 的活性防止褐变，但高温又会破坏果汁中某些特定营养成分。为探究既能有效防止褐变，又能
保留果汁特定营养成分的瞬时处理最佳温度，请提出简单的实验思路（检测方法不做要求）：________。
22．（10 分，除标记外，每空1 分）哺乳动物丙酮酸脱氢酶（PDH）参与催化丙酮酸在线粒体中的氧化分
解。PDK4 是调控细胞呼吸代谢的关键基因，其编码的PDK4 蛋白能调控PDH 的活性，进而影响丙酮酸的
去向。研究PDK4 基因对衰老细胞呼吸代谢的影响，结果如图1。回答下列问题。
(1)在细胞呼吸过程中，丙酮酸在______（场所）产生，该过程伴随有ATP 和______（填物质）的生成。
(2)据图1 推测，PDK4 蛋白能______PDH 的活性，使衰老细胞乳酸生成速率______。
(3)PDK4 蛋白能催化PDH 的磷酸化，机制如下。利用分离纯化的PDK4 蛋白和
32P 标记的ATP，研究PDH
磷酸化对其活性的影响，结果如图2。
ATP
①
的分子结构简式为A—Pα～Pβ～Pγ，需要用
32P 标记ATP 的______位磷酸基团（选填“α”、“β”或
“γ”）。
②基于以上研究，构建PDK4 基因调控衰老细胞呼吸代谢途径的模型____、____、____、____。（在a、b
处补充文字说明：c、d 处选填“+”或“-”，分别表示促进或抑制）
23．（2026·沈阳二中模拟）（11 分，除标记外，每空1 分）绿硫细菌缺乏处理氧自由基的酶，其进行不
产氧气的光合作用，可避免氧气产生的氧自由基对自身造成伤害。下图是绿硫细菌的光反应过程示意图，
据图回答下列问题：
(1)图中的光合片层在功能上相当于高等植物的_____膜，推测菌绿素与______共同组成复合体，能够吸收、
传递与转化光能。光反应通过形成____________，为暗反应提供能量。
(2)图中，ATP 合酶以__________方式运输H+，并利用H+浓度差合成ATP，H+浓度差形成的原因包括：
__________提供能量进行H+的跨膜运输，也包括____________（写出2 点）。
(3)与高等植物的光反应过程相比，图中光反应最主要的区别是____________，这种区别对绿硫细菌的意义
是__________________。
24．（11 分，除标记外，每空1 分）某生物小组从菠菜鲜叶中提取和分离的光合色素如图1 所示，图2 为
环境因素对菠菜光合作用影响的实验结果。
回答下列问题：
(1)提取和分离的菠菜鲜叶实验中，通常选用______（试剂）来分离色素。图1 中条带3 所含色素为______，
该色素主要吸收______。
(2)某同学称取5g 绿叶，剪去主叶脉，剪碎，将其与少许二氧化硅和碳酸钙一同置于研钵，并加入50mL 无
水乙醇后迅速充分研磨获得滤液，再进行分离实验，最终获得的色素条带颜色______（填“较深”或“较
浅”），原因是______。
(3)图2 为探究环境因素对菠菜光合作用影响的实验结果，该环境因素是指______。
(4)分析图2 实验结果，限制bc 段
吸收量的主要因素是______。若菠菜呼吸作用强度不变，将菠菜先
放置在黑暗条件下12h，接着放置在d 点的条件下12h，则在这24h 内菠菜体内有机物积累量为______mg
（用
吸收量表示）。
25．（11 分，除标记外，每空1 分）某种耐阴植物（叶片厚、叶绿体密度大）是我国南方林下常见的伴生
植物，其光合作用与细胞呼吸特性对林下弱光环境具有良好适应性。某科研小组以该植物成熟叶肉细胞为
实验材料，设计了密闭式反应装置探究其光合速率与呼吸速率的关系，实验装置如图，实验过程中温度、
湿度等无关变量保持稳定，实验结果如下表所示。请结合实验情境、装置图解及实验结果，回答下列问题：
处理组
初始氧气浓度（%）
1h 后氧气浓度（%）
氧气浓度变化量（%）
A 组
21.0
20.4
-0.6
B 组
21.0
21.2
+0.2
C 组
21.0
21.8
+0.8
(1)装置图中，CO2缓冲液的作用是_______；A 组实验的目的是________，若要检测光反应产生的ATP，应
提取该场所中的________（填“基质”或“类囊体薄膜”）。
(2)根据表中数据计算，该植物叶肉细胞的呼吸速率为________%/h（用氧气浓度变化表示）；B 组条件下
的总光合速率为________%/h。若C 组光照强度继续增加，氧气浓度不再增大，此时限制光合速率的因素
可能是________（答出1 点）。
(3)若要进一步探究该植物光合作用的光补偿点（光合速率等于呼吸速率时的光照强度），应在
________μmol·m−2·s−1光照强度范围内设置更细密的梯度进行实验。
