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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
【答案】D
【详解】A、由题干可知锤头状核酶的本质是RNA，组成RNA 的基本单位是核糖核苷酸，氨基酸是蛋白
质的基本组成单位，A 错误；
B、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，而非提供活化能，B 错误；
C、酶作为生物催化剂，在化学反应前后自身的化学性质和数量均不发生改变，不会在反应完成后被降解，
C 错误；
D、图示“锤头状”结构的茎区存在碱基配对，是RNA 单链内部分片段通过碱基互补配对形成的局部双链
结构，因此该结构的形成依赖于RNA 链内的碱基互补配对，D 正确。
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
【答案】D
【详解】A、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，而非提供活化能，纳米酶具有类似过氧化氢酶的催
化效率，其作用机理与酶一致，A 错误；
B、纳米酶是Fe3O4纳米颗粒，属于无机物，天然过氧化氢酶是蛋白质，二者本质不同，空间结构不可能相
似，B 错误；
C、纳米酶是Fe3O4破碎形成的纳米颗粒，本质为无机化合物，并非有机物，C 错误；
D、酶具有高效性，即与无机催化剂相比，催化效率更高，纳米酶有类似过氧化氢酶的催化效率，因此与
无机催化剂FeCl3相比具有高效性，D 正确。
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
【答案】B
【详解】A、题意显示，“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，据此推测，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，A 正确；
B、从图中 “同时形变” 的标注可以看出，酶与底物结合时，酶的活性中心和底物的空间结构都会发生
改变，二者相互诱导、相互适应，最终形成契合的复合物。B 错误；
C、酶作为生物催化剂，在反应前后自身的性质和结构不会发生改变。从图中可以看到，产物脱落后，酶
的构象恢复到初始状态，说明酶可以再次结合新的底物，反复催化反应，C 正确；
D、酶的专一性不仅可以用 “锁钥学说” 解释，也可以用诱导契合学说解释。只有底物能诱导酶的活性
中心发生特定的构象变化，形成互补结构，才能被催化。蔗糖无法诱导 α- 淀粉酶的活性中心形成与自身
互补的构象，因此不能被催化，体现了酶的专一性，D 正确。
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
【答案】D
【详解】A、曲线b 表示温度对酶活性的影响，可见随着温度的升高，酶活性逐渐降低，图中1 位点温度
低于2 位点，故1 位点酶活性大于2 位点酶活性，A 正确；
B、酶的化学本质是蛋白质或RNA，在高温条件下，酶分子本身会发生空间结构改变，从而导致酶活性发
生变化，B 正确；
C、温度越高，底物分子热运动越强、自身能量越高，和a 曲线上升趋势一致，a 可代表底物分子所具有的
能量，C 正确；
D、图示酶活性最大时对应的温度在1 位点之前，而酶促反应的最适温度位于1 和2 之间，可见酶活性最
大时对应的温度与酶促反应的最适温度不相同，D 错误。
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
【答案】D
【详解】A、ATP 合成酶运输H+是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，属于协助扩散，归为被动运输，
A 正确；
B、ATP 合成酶既可作为转运蛋白运输H+，又可催化ADP 和Pi 合成ATP，因此同时具有运输和催化的功
能，B 正确；
C、H+运出细胞是逆浓度梯度的过程，需要视紫红质作为载体蛋白协助，且消耗光能，属于主动运输，C
正确；
D、DCCD 仅抑制ATP 合成酶的活性，阻断H+通过ATP 合成酶顺浓度梯度回流的途径；视紫红质仍可利用
光能将H+泵出细胞，因此细胞膜两侧的H+浓度差反而会增大，D 错误。
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
【答案】A
【详解】A：从图中可以看到，AARS 催化丙氨酸（Ala）与 ATP 反应，消耗 ATP，生成氨酰 - AMP
（Ala-AMP）和焦磷酸（PPi），这个过程是氨基酸的活化过程，A 正确；
B：AARS 具有特异性，只能催化特定的氨基酸与对应的 tRNA 结合，不是随机结合，B 错误；
C：氨酰基最终连接在 tRNA 的3' 端（不是 5' 端）腺苷酸的核糖上，C 错误；
D：AARS 催化的两步反应（氨基酸活化、氨酰基转移到 tRNA 上）发生在细胞质基质中，不是核糖体上，
核糖体是翻译的场所，D 错误。
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
【答案】B
【详解】A、组2 用某无机催化剂替代荧光素酶，发光强度远低于用酶催化的组1，该对比体现的是酶的高
效性，A 错误；
B、ATP 是细胞生命活动的直接能源物质，而葡萄糖中的能量需经细胞呼吸分解，转化为ATP 中的能量后
才能被利用。组3 中无ATP，葡萄糖无法直接为荧光素发光反应供能，因此几乎不发光，B 正确；
C、该反应中ATP 的作用是为荧光素与氧气的反应供能，反应会消耗ATP，且荧光素酶仅催化荧光素与氧
气的反应，不能催化ATP 合成，因此ATP 剩余量会逐渐减少，C 错误；
D、酶具有专一性，荧光素酶的作用底物是荧光素，只能催化荧光素与氧气的反应，不能催化淀粉的反应，
因此不会发光，D 错误。
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
【答案】D
【详解】A、实验前期小管顶部存在空气，酵母菌可进行有氧呼吸，将葡萄糖彻底氧化分解产生CO2和
H2O，A 正确；
B、实验过程中酵母菌呼吸速率随氧气含量、底物浓度变化而改变，产生CO2的速率改变，因此液面高度
变化速率改变，且细胞呼吸会释放热量，可导致液体温度发生改变，B 正确；
C、实验后期氧气耗尽，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，酒精可与酸性重铬酸钾溶液发生颜色反应（橙色
变为灰绿色），C 正确；
D、有氧呼吸消耗O2的量和产生CO2的量相等，气体体积不变；无氧呼吸不消耗O2但产生CO2，小管内气
体量增加、气压增大，会将小管内的液体压入大管，因此大管内液面升高，小管内液面降低，D 错误。
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
【答案】C
【详解】A、据题干信息和表格数据可知，a 浓度时O2吸收量为0，说明仅进行无氧呼吸，且有CO2释放，
因此该植物器官无氧呼吸产物为酒精和CO2，A 正确；
B、以葡萄糖为呼吸底物时，有氧呼吸消耗1mol 葡萄糖吸收6molO2、释放6molCO2，b 浓度时O2吸收量为
0.4mol，可得有氧呼吸消耗葡萄糖为0.4/6mol，有氧呼吸释放CO20.4mol；无氧呼吸释放CO2量为0.8-
0.4=0.4mol，无氧呼吸消耗1mol 葡萄糖释放2molCO2，因此无氧呼吸消耗葡萄糖为0.4/2=0.2mol，计算得
0.2÷（0.4/6）=3，即无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的3 倍，B 正确；
C、c 和d 浓度时O2吸收量均等于CO2释放量，说明二者无氧呼吸强度均为0（最弱）；植物器官储存需要
总有机物消耗最少，对应CO2释放量最少的b 浓度，而非c 浓度，C 错误；
D、d 浓度时O2吸收量均等于CO2释放量，说明仅进行有氧呼吸，有氧呼吸第一阶段在细胞质基质进行，
第二、三阶段在线粒体进行，三个阶段均可产生ATP，因此产生ATP 的场所有细胞质基质和线粒体，D 正
确。
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
【答案】C
【详解】A、阀a 打开时可向装置内通入氧气，酵母菌进行有氧呼吸；阀a 关闭时装置缺氧，酵母菌进行
无氧呼吸，因此可通过阀a 是否打开探究酵母菌的细胞呼吸方式，A 正确；
B、管口2 连接倒置的充满水的量筒时，酵母菌呼吸产生的CO2会将装置内的水排到量筒中，量筒内的气
体量可反映呼吸产生的CO2量，能够量化细胞呼吸强度，B 正确；
C、检测酒精的原理是酸性条件下的重铬酸钾溶液与酒精反应，颜色由橙色变为灰绿色，C 错误；
D、先打开阀a 通气，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖，种群数量升高，关闭阀a 后进行无氧呼吸的菌体更
多，产生酒精的速率更快，可缩短获得酒精的时间，D 正确。
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
【答案】A
【详解】A、酒精发酵过程中丙酮酸被直接还原为酒精和 CO2，无法再利用；萘醌呼吸：丙酮酸未被还原，
仅作为糖酵解产物，可继续参与后续代谢或物质合成，A 正确；
B、相同质量的葡萄糖经过萘醌呼吸或乳酸发酵产生的ATP 相同（仅葡萄糖→丙酮酸阶段产ATP），B 错
误；
C、若氧化型萘醌耗尽，NADH 无法被氧化为 NAD+，葡萄糖→丙酮酸阶段会因缺乏 NAD+而受阻，葡萄
糖分解变慢，C 错误；
D、细菌是原核生物，没有线粒体，有氧呼吸的场所是细胞质基质和细胞膜，D 错误。
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
【答案】C
【详解】A、叶绿体中的色素能溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇提取叶绿体中的色素，A 正确；
B、花青苷为水溶性色素，故可以用水做层析液分离花青苷，观察花青苷的色素带，B 正确；
C、染色体形成于细胞分裂的前期，表皮细胞已经高度分化，没有分裂能力，不能用光学显微镜观察到有
丝分裂时染色体的形态，C 错误；
D、月季成熟的紫红色叶片细胞中有大液泡，且液泡有颜色，可用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与
吸水情况，D 正确。
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
【答案】A
【详解】A、紫色硫细菌可利用光能将CO2等无机物合成糖类等有机物，符合自养生物的特征，A 正确；
B、紫色硫细菌是原核生物，无叶绿体和类囊体结构，其光合色素分布在细胞膜上，B 错误；
C、紫色硫细菌为厌氧型细菌，湖泊表层水域溶氧量高，不适宜其生存，其适宜生活在缺氧的深层水域，C
错误；
D、核酸的组成元素为C、H、O、N、P，不含S 元素，因此S 不能用于合成核酸，D 错误。
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
【答案】D
【详解】A、净光合速率升高说明总光合速率升高，光反应为暗反应提供ATP 和NADPH，暗反应为光反
应提供ADP、Pi 和NADP+，二者相互制约、速率协同提升，不存在光反应提高幅度大于暗反应的情况，A
错误；
B、缓冲液的渗透压属于无关变量，若渗透压过高会导致叶片细胞失水，影响细胞正常代谢进而干扰实验
结果，实验需要控制缓冲液渗透压适宜，B 错误；
C、暗反应（卡尔文循环）的底物是CO2，淀粉分解产物为葡萄糖等糖类，无法直接作为卡尔文循环的反
应底物，C 错误；
D、本实验的自变量是处理溶液是否含蔗糖，光照、温度是会影响光合作用的环境因素，属于无关变量，
控制二者一致且适宜遵循实验设计的单一变量原则，属于对无关变量的控制，D 正确。
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
【答案】A
【详解】A、本实验中单位时间溶氧增加量代表净光合速率，本身是总光合速率减去呼吸速率的结果，无
需排除细胞呼吸的干扰；且黑暗处理通常用于消耗植物原有淀粉，不适用于本实验，A 错误；
B、NaHCO3溶液可作为CO2缓冲液，能为绿藻光合作用持续提供充足CO2，保证CO2作为无关变量不会干
扰实验结果，B 正确；
C、光照条件下绿藻光合作用产生氧气、呼吸作用消耗氧气，单位时间内反应瓶中的溶氧增加量可反映净
光合速率，是本实验的因变量，C 正确；
D、探究温度对光合作用的影响时设置一系列合理温度梯度，可得到不同温度下绿藻光合速率的变化规律，
题中设置的温度梯度符合实验要求，D 正确。
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
【答案】AC
【详解】A、无氧呼吸产生酒精和产生乳酸的过程中，只有第一阶段会生成ATP，两个过程的第一阶段完
全相同，因此每分子葡萄糖经两种无氧呼吸产生的ATP 量相等，A 错误；
B、PDC 是乙醇发酵的关键酶，根据表格结果：耐涝品种PDC 在4h 后就显著升高，敏感品种PDC 在8h 后
才轻度升高，说明耐涝品种更早激活PDC，更早将代谢途径转向乙醇生成，缓解了乳酸积累，B 正确；
C、从表格规律可推知：耐涝品种乳酸先升高到峰值，随后LDH 活性下降、PDC 活性升高，说明乳酸积累
会诱导PDC 活性升高，促进代谢途径从乳酸发酵转向乙醇发酵。因此用外源乳酸处理耐涝品种根细胞，会
促进PDC 活性，加速代谢途径转换，C 错误；
D、乳酸过度积累会降低细胞质pH，耐涝品种通过代谢转换减少乳酸积累，避免pH 过度下降，有利于维
持细胞质pH 的相对稳定，D 正确；
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
【答案】ABD
【详解】A、据图可知，杏鲍菇中过氧化氢酶活性最强，酶的作用是显著降低化学反应的活化能，不是为
反应提供能量，A 错误；
B、据表格可知，7.5%的杏鲍菇上清液仅能使带火星卫生香复燃，而12.5%及以上浓度的上清液可使卫生
香复燃并伴随气泡炸裂声，说明7.5%的杏鲍菇上清液并非最佳使用浓度，B 错误；
C、根据表格和图片可知，本实验的自变量为植物材料的种类和杏鲍菇上清液质量分数，C 正确；
D、酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶催化效率更高，因此12.5%与15%杏鲍菇上清液组的实验结果
不能说明酶具有高效性，D 错误。
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
【答案】ABC
【详解】A、叶绿体中类囊体堆叠形成基粒，大幅增大了膜面积，可供更多光合色素和光反应相关酶附着，
从而提升光反应的效率，A 正确；
B、该体系中类囊体膜负载在质子交换膜上，ATP 合酶是类囊体膜的固有组分，可认为该复合结构的质子
交换膜上分布有ATP 合酶；ATP 合酶的作用机制就是利用膜两侧H⁺顺浓度梯度扩散释放的势能，催化
ADP 和Pi 合成ATP，B 正确；
C、该体系为电能驱动，因此电压是必需控制的条件；ATP 合酶的活性受温度影响，需要控制适宜温度；
H⁺浓度差是驱动ATP 合成的动力，ADP 和Pi 是合成ATP 的原料，均需要控制，C 正确；
D、绿色植物的光反应是将光能转化为电能，最终转化为ATP 中的化学能，但该体系是直接利用电能驱动
ATP 合成，能量转化是电能→化学能，二者能量转化过程不同，D 错误。
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
【答案】ABC
【详解】A、由题干信息可知，甲组为环割处理，是实验组，苹果叶片上下枝条进行环割处理使有机物不
能运输，导致叶片中有机物的积累，进而会抑制光合作用的进行，可用曲线B 表示，A 正确；
B、甲组可用曲线B 表示，据图可知，5 点时植物的光合速率等于呼吸速率，此时植物甲组叶片细胞内产
生ATP 的场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体，B 正确；
C、曲线B 代表甲组为环割处理，该实验中环割处理会引起有机物运输能力的差异，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，C 正确；
D、A 组的光合作用产物主要通过韧皮部以蔗糖的形式运输到植株各处，D 错误。
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
【答案】ABD
【详解】A、图1 中水分箭头方向是保卫细胞失水，导致气孔关闭。气孔关闭会使CO2供应减少，暗反应
中CO2与RuBP（核酮糖二磷酸）的固定速率下降，而RuBP 的再生速率暂时不变，因此叶肉细胞中RuBP
含量会增加，A 错误；
B、图1 中水分箭头方向是保卫细胞失水，随着水分流失，保卫细胞的细胞液渗透压升高，吸水能力会逐
渐增强，B 错误；
C、据图2 分析：1klx 光照下，净光合速率（O2吸收量）为11.2mL/h。呼吸速率（黑暗中O2吸收量）为
11.2mL/h；总光合产O2量=净光合+呼吸消耗=11.2+11.2=22.4mL/h。8 小时总产O2量=22.4×8=179.2mL，C
正确；
D、图1 水分流动箭头方向改变，即保卫细胞吸水、气孔开放，CO2供应增加，光合速率提升，光补偿点
（B 点）会向左移动，D 错误。
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）：________。
【答案】（12 分，除标记外，每空2 分）
(1)降低化学反应的活化能 生物膜
(2)不能（1 分） 无氧条件下，荔枝进行无氧呼吸产生酒精毒害细胞，不利于保存
(3)无法确定（1 分） 没有两个品种夜晚的呼吸速率信息
(4)设置一系列高温的温度梯度，分别测定PPO 的相对酶活性和某些营养成分的含量，选取PPO 活性相对
较低、营养物质含量较高的组所对应的温度
【详解】（1）酶通过降低化学反应的活化能来催化反应的进行。细胞中，能将不同物质隔离在不同区域
结构是生物膜系统。
（2）若处于完全无氧的环境中，荔枝会进行无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，过多的酒精会对荔枝自身
造成毒害作用，所以不能在完全无氧的条件下储藏荔枝。
（3）光合作用只在有光照的环境下进行，而呼吸作用则可不间断进行，一整天期间，夜晚无光照，而题
图只给出了两种植物净光合速率的变化，无法判断其在夜间呼吸速率的情况，所以无法确定糯米糍与妃子
笑一整天（24 小时）有机物的积累量大小关系。
（4）若要同时满足防止褐变和保留果汁营养成分两个目的，则在探究相应的最佳温度时，应兼顾PPO 的
相对活性以及营养成分的含量，所以可设置一系列高温的温度梯度，分别测定PPO 的相对酶活性和某些营
养成分的含量，选取PPO 活性相对较低且营养物质含量较高的组所对应的温度，作为最佳温度。
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）
【答案】（10 分，除标记外，每空1 分）
(1)细胞质基质 还原型辅酶I(NADH)（2 分）
(2)抑制 升高
(3)γ PDH 磷酸化 PDH 活性降低 - +
【详解】（1）葡萄糖分解产生丙酮酸是细胞呼吸第一阶段，该过程发生在细胞质基质；细胞呼吸第一阶
段除丙酮酸、ATP 外，还会生成还原型辅酶I(NADH)。
（2）衰老细胞中PDK4 蛋白表达量更高，乳酸生成速率也更高；降低PDK4 基因表达后，衰老细胞乳酸生
成速率下降。结合PDH 可催化丙酮酸线粒体氧化分解，可推测：PDK4 蛋白会抑制PDH 活性，PDH 活性
降低后，丙酮酸进入线粒体氧化分解减少，更多丙酮酸通过无氧呼吸生成乳酸，因此衰老细胞乳酸生成速
率升高。
（3）① ATP 中远离腺苷的是γ 位磷酸基团，磷酸化过程中PDH 获得的磷酸来自ATP 末端的γ 位，因此需
要标记γ 位磷酸基团。
② 结合实验逻辑梳理调控途径：PDK4 基因表达上升，会促进PDK4 蛋白的合成，PDK4 蛋白催化PDH
磷酸化，因此a 填写PDH 磷酸化，磷酸化使PDH 活性降低，因此b 填写PDH 活性降低；PDH 可促进丙酮
酸氧化分解为CO2和H2O，PDH 活性降低后，抑制该有氧途径（c 填-），促进丙酮酸转变为乳酸的无氧途
径（d 填+），和图1 实验结果一致。
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__________________。
【答案】（11 分，除标记外，每空1 分）
(1)类囊体 蛋白质（或酶） ATP 和NADPH
(2)协助扩散 高能电子（e-） 内腔中H2S 分解产生H+、细胞质基质中NADPH 合成消耗H+（2
分）
(3)绿硫细菌分解H2S，而不是分解H2O（2 分） 避免氧气产生的氧自由基对自身造成伤害（2 分）
【详解】（1）绿硫细菌是原核生物，无叶绿体，其“光合片层”是进行光反应的场所，功能上等同于真
核植物叶绿体中的类囊体膜（光反应发生地）。光合色素（如菌绿素）必须与蛋白质（或酶）结合形成
“光系统复合体”，才能有效吸收、传递和转化光能。光反应的核心产物就是ATP 和NADPH，二者携带
活跃化学能，用于暗反应中C₃ 的还原。
（2）ATP 合酶是通道蛋白，允许H⁺顺浓度梯度从内腔（高H⁺）流向细胞质基质（低H⁺），此过程不需要
消耗能量，属于协助扩散，同时驱动ATP 合成。从图中可见，H₂S 被分解后释放出“高能e⁻”，这些电子经
“电子传递链”传递时释放能量，用于将H⁺从细胞质基质泵入内腔，建立H⁺梯度。两点原因：内腔中H₂S
分解产生H⁺——图中显示H₂S→S+ 2H⁺+2e⁻，直接在内腔释放H⁺；细胞质基质中NADPH 合成消耗H⁺——
NADP⁺+2e⁻+H⁺→NADPH，发生在细胞质基质侧，消耗H⁺，使该侧H⁺浓度更低，加剧浓度差。
（3）高等植物光反应中水被光解：2H₂O→4H⁺+4e⁻+O₂；而绿硫细菌用H₂S 作为电子供体：
H₂S→S+2H⁺+2e⁻，不产生O₂。题干开篇即提示：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。所以，这一“不产氧”的机制是适应性进化结果，避
免因自身代谢产物（O₂）引发氧化损伤。
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）。
【答案】（11 分，除标记外，每空1 分）
(1)层析液 叶绿素a 红光和蓝紫光
(2)较浅 无水乙醇加入太多，光合色素溶解在无水乙醇中浓度较低
(3)
浓度和光照强度（2 分）
(4)光照强度（2 分） 1200（2 分）
【分析】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）在绿叶中色素的提取和分离实验中，分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，
导致它们在滤纸条上的扩散速度不同，从而实现分离，因此，用于分离色素的试剂是层析液。图1 是色素
分离后的滤纸条。根据色素在层析液中溶解度的高低，它们在滤纸条上的位置从上到下依次是：胡萝卜素、
叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，因此，条带3 是叶绿素a。叶绿素a 是植物进行光合作用的主要色素之一，
它主要吸收红光和蓝紫光。
（2）实验中加入了50 mL 无水乙醇。对于5 g 绿叶来说，这是过量的溶剂，这会导致研磨后得到的色素溶
液浓度非常低，因此当用此溶液进行纸层析时，滤纸条上分离出的色素带颜色会比正常只加约10 mL 无水
乙醇得到的要浅。
（3）据图分析，自变量为CO2浓度和光照强度，因此该环境因素是指CO2浓度和光照强度。
（4）将bc 段与曲线Ⅰ（光照强度为800 lx）在相同CO₂ 浓度下的点进行比较，可以发现曲线Ⅰ的CO₂ 吸
收量远高于曲线Ⅱ，这说明较低的光照强度（350 lx）限制了光合速率的进一步提高，因此光照强度是限
制bc 段CO₂ 吸收量的主要因素。菠菜的呼吸强度为20 mg·h-1，d 点的条件下净光合速率为120 mg·h-1，因
此24 h 内菠菜体内有机物积累量为120×12-20×12=1200 mg。
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。
【答案】（11 分，除标记外，每空1 分）
(1)维持反应瓶内 CO2浓度的稳定（或排除 CO2浓度变化对实验结果的干扰）（2 分） 测定叶肉细胞
的呼吸速率（2 分） 类囊体薄膜
(2)0.6 0.8 酶的活性或浓度，光合色素的含量等（2 分）
(3)0~200（2 分）
【详解】（1）CO2缓冲液（如NaHCO3溶液）可通过释放或吸收CO2维持反应瓶内CO2浓度的稳定，避免
CO2不足或积累对光合、呼吸产生的氧气变化造成干扰，A 组黑暗处理，叶肉细胞只进行呼吸作用，可通
过氧气减少量直接测定呼吸速率。光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，ATP 在类囊体薄膜上合成并暂时储
存，基质是暗反应场所，不储存光反应产生的ATP。
（2）呼吸速率是黑暗条件下的氧气消耗速率，A 组1h 氧气减少0.6%，故呼吸速率为0.6%/h；净光合速率
是光照条件下的氧气释放速率，B 组1h 氧气增加0.2%，即净光合速率为0.2%/h；总光合速率=净光合速率
+呼吸速率=0.2+0.6=0.8%/h。C 组光照强度增加但光合速率不再提升，装置中温度等无关变量已控制稳定，
CO2稳定，因此限制因素为酶的活性或浓度，光合色素的含量等。
（3）B 组（200μmol·m-2·s-1）净光合速率为正，黑暗条件（0 光照）净光合速率为负，故光补偿点应在
0~200μmol·m-2·s-1范围内。
