2025届高考生物二轮复习：细胞代谢（二）

第1部分专题训练

专题2细胞代谢（二）

一、单项选择题（每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）

1.（2023・预测题）蛋白激酶A（PKA）由两个催化亚基和两个调节亚基组成，其活性受

cAMP调节。没有cAMP时,PKA以四聚体形式存在，催化亚基不能发挥作用；有cAMP

时，调节亚基空间结构发生改变，与催化亚基分离，催化亚基可使某些蛋白的丝氨酸或

苏氨酸残基磷酸化。下列叙述正确的是（）

A.催化亚基具有cAMP的结合位点

B.PKA能为氨基酸残基磷酸化供能

C.催化亚基发挥作用的过程中可能伴随ATP水解

D.催化亚基与调节亚基分离后一定能发挥作用

答案C

解析由题意可知，有cAMP时，调节亚基空间结构发生改变,与催化亚基分离,

由此可推测cAMP可与调节亚基结合,即调节亚基上存在cAMP的结合位点,A错误；

酶发挥作用的机理是降低化学反应的活化能，而不是提供能量，B错误；催化亚基可使

某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，即为丝氨酸或苏氨酸残基添加磷酸基团，ATP

水解过程会产生磷酸基团，因此催化亚基发挥作用的过程中可能伴随ATP水解，C正

确；高温可能导致催化亚基与调节亚基分离，同时高温可导致催化亚基变性失活，不能

发挥作用,D错误。

2.（2023•测评题）磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物。它能在肌酸激酶的催化下,将

自身的磷酸基团转移到ADP分子中，合成ATP,可以在一段时间内将细胞中的ATP量

维持在正常水平。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激，检测对照组和实验组（肌肉

组织用肌酸激酶阻断剂处理）肌肉收缩前后ATP和ADP的量，结果如下表所示。下列

有关叙述正确的是（）

对照组/(X10-6moLg-1)实验组/(xIO*moLgT)

磷酸腺昔

收缩前收缩后收缩前收缩后

ATP1.301.301.300.75

ADP0.600.600.600.95

A.肌酸激酶催化磷酸肌酸的过程是一种放能反应

B.对照组数据表明，肌肉收缩过程中消耗的能量仅由磷酸肌酸提供

C.本实验的因变量是肌肉收缩后肌肉组织中ATP的含量

D.实验组结果显示,只有在肌酸激酶的催化下才能合成ATP

答案A

解析肌酸激酶催化磷酸肌酸的过程是一种放能反应，释放的能量储存在ATP中，

A正确；ATP可为肌肉收缩提供能量，对照组收缩前和收缩后ATP和ADP的含量相同,

可能是由于细胞中ATP与ADP相互转化速率快,二者含量处于动态平衡，不能说明能

量仅由磷酸肌酸提供,B错误；本实验的因变量是肌肉收缩前后肌肉组织中ATP和ADP

的含量变化,C错误；ATP合成酶也能催化ATP的合成,D错误。

3.（2023•趋势题）人体细胞中ATP的合成主要在线粒体内，线粒体合成的ATP必须

被转运到细胞质基质中，才能为细胞代谢提供能量。线粒体内膜ATP合成与转运的机

制如图所示，已知A侧的H+浓度高于B侧。下列说法不正确的是（）

ADPATPH+

转运蛋白（ANT）H+合成酶

A.A侧为线粒体膜间隙，其中的H+来自线粒体内葡萄糖的氧化分解

B.线粒体内膜B侧存在酶，能催化02与H+结合生成水并释放大量能量

C.人体剧烈运动时，ANT的转运效率会提高，为机体提供更多的能量

D.细胞内02浓度低时，ANT的转运效率会降低，乳酸的生成量增多

答案A

解析图中A侧为线粒体内外膜之间，其中的H+主要来自线粒体内丙酮酸的氧化

分解，A错误；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，在B侧存在酶，催化02与H

+结合生成水，在此过程释放大量能量，B正确；人体剧烈运动时，需要消耗更多的能

量，需要更多的ATP,ANT的转运效率会提高，为机体提供更多的能量，C正确；细

胞内。2浓度低时，会降低线粒体内有氧呼吸第三阶段的速率，进一步影响细胞呼吸,

ADP转化为ATP的过程变慢，ANT的转运效率降低，无氧呼吸作用增强，乳酸的生成

量增多，D正确。

4.（2023福建四地市质量检测）人参是阴生植物,

生长在以红松为主的针阔混交林中。已知人参和红松

合作用的最适温度为25℃,呼吸作用的最适温度为

30在25℃条件下人参和红松光合速率与呼吸速率比值（P/R）随光照强度的变化如图

所示。下列叙述错误的是（）

A.图中曲线A代表的是红松,曲线B代表的是人参

B.光照强度为a时，每日光照14小时，人参可正常生长而红松不能

C.在b点之后，限制人参P/R增大的主要环境因素是CO2浓度

D.若将环境温度提高至30℃,其他条件不变，a点将右移

答案B

解析人参是阴生植物，光饱和点低，红松为阳生植物，光饱和点高，故曲线A

表示红松，曲线B表示人参，A正确；光照强度为a时，对于人参(B)而言，光合速率

与呼吸速率的比值(P/R)为1,白天14小时没有积累有机物,晚上进行呼吸作用消耗有

机物，一昼夜干重减少，而光照强度为a时，对于红松(A)而言，光合速率与呼吸速率

的比值(P/R)小于1,即净光合速率小于0,因此人参和红松均不能正常生长,B错误；

影响光合作用的外界因素主要是温度、光照强度、C02浓度，而b点对应的光照强度为

人参的光饱和点,温度为光合作用的最适温度25℃,因此在b点之后，限制人参P/R

增大的主要外界因素是C02浓度，C正确；若将环境温度提高至30℃,其他条件不变,

人参的光合作用会减弱，呼吸作用会增强，a点对应的光照强度为光合速率等于呼吸速

率时的光照强度，故a点将右移，D正确。

5.(2023•湖北,8)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSI和PSII光复合体,

PSH光复合体含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究发现，PSII光复合体上的

蛋白质LHCII,通过与PSII结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCII

与PSII的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是()

------——------强光.-J.........——

LHcnpsnLHCII,___LHCnPSn

--I弱光—H——

A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSn光复合体对光能的捕获增强

B.Mg2+含量减少会导致PSII光复合体对光能的捕获减弱

C.弱光下LHcn与PSH结合,不利于对光能的捕获

D.PSII光复合体分解水可以产生H+、电子和02

答案C

解析据图可知，在强光下，PSn与LHCII分离，减弱PSII光复合体对光能的捕

获；在弱光下，PSII与LHCII结合，增强PSII光复合体对光能的捕获。LHCII和PSII

的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,会导致类囊体

上PSII光复合体与LHCII结合增多，从而使PSII光复合体对光能的捕获增强,A正确；

镁是合成叶绿素的原料,叶绿素能吸收、传递和转化光能,若Mg?+含量减少，PSII光

复合体含有的光合色素含量降低，导致psn光复合体对光能的捕获减弱，B正确；弱

光下PSII光复合体与LHCII结合,有利于对光能的捕获,C错误；类囊体膜上的PSII

光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H+、电子和02,D

正确。

6.（2023•湖南省长郡中学高三一模改编）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

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

（）

除草剂相对浓度05%10%15%20%25%30%

甲放氧速率相对值5.03.72.21.0000

乙放氧速率相对值5.04.43.73.02.21.61.0

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.与品种甲相比，除草剂抑制品种乙叶绿体类囊体膜的功能较强

D.除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，在光照条

件下不能检测到糖的生成

答案D

解析希尔反应实验中添加蔗糖的目的是维持叶绿体的渗透压,A错误；DCIP是

氧化齐U,相当于光反应中的NADP+,光反应中的NADPH是作为暗反应的还原剂，B

错误；相同浓度除草剂处理下，品种乙的叶绿体放氧速率高于品种甲，说明除草剂抑制

品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强，C错误；除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔

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正确。

二、不定项选择题（每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有

的有多个选项符合题目要求）

7.（2023•测评题）正常的活细胞内，细胞质基质的Ca?+浓度必须维持相对稳定的状

态。拟南芥细胞的细胞质基质中H+和Ca2+浓度都低于细胞液中的，其液泡膜上的焦磷

酸酶利用水解焦磷酸释放的能量把细胞质基质中的H+运输到液泡、Ca2+-ATP酶把

Ca2+由细胞质基质泵入细胞液、液泡膜上的CAX蛋白使液泡中的H+顺浓度梯度进入

细胞质基质,同时把细胞质基质的Ca2+转运到液泡储存。下列叙述正确的是（）

A.H+从细胞质基质进入液泡和从液泡进入细胞质基质都需要转运蛋白协助

B.Ca2+可通过主动运输和协助扩散的方式从细胞质基质进入液泡

C.焦磷酸酶、Ca2+—ATP酶和CAX蛋白发挥作用时,自身的空间结构都会改变

D.焦磷酸酶和Ca2+—ATP酶都既具有物质转运功能,又具有催化功能

答案ACD

解析H+从细胞质基质进入液泡需要转运蛋白焦磷酸酶协助，从液泡进入细胞质

基质需要CAX转运蛋白协助，A正确；由题干信息可知，在拟南芥细胞的细胞质基质

中的Ca2+浓度低于细胞液中的，Ca2+从细胞质基质进入液泡的Ca2+-ATP酶途径需要

ATP水解供能，是主动运输，CAX途径消耗H+浓度差产生的电化学势能，也属于主动

运输,B错误；焦磷酸酶既能催化焦磷酸水解又能转运H+,Ca2+—ATP酶既能催化ATP

水解又能转运Ca2+,焦磷酸酶和Ca2+-ATP酶在发挥催化作用和转运物质时空间结构

会发生改变,CAX蛋白在执行转运功能时空间结构也会发生改变,C、D正确。

8.藻类细胞中无机碳含量高出胞外500倍以上，光合作用主要通过胞内碳酸酎酶

(CA)分解HCO3-获得CO2，而COV几乎不能被该藻利用。关于测定不同pH(7.0~10.0)

对光合作用影响的实验，下列说法或推测正确的是()

A.藻类细胞可能通过主动运输方式吸收HCO3

B.pH可改变CA的活性影响暗反应速率

C.pH可改变HCOj的供应量影响暗反应速率

D.pH升高一定利于藻类暗反应速率的提高

答案ABC

解析藻类细胞中无机碳含量高出胞外500倍以上，故藻类细胞可能通过主动运输

方式吸收HCO,，A正确；pH可影响CA活性,进而影响CO2的转化,影响暗反应速

率，B正确；如碱性条件下HCO3'•可转为CO?-，无法被藻类利用,从而影响CO?供应,

影响暗反应速率，C正确；pH升高会导致HCO3转为CO3-，pH升高也可能会降低CA

活性，不利于暗反应，D错误。

三、非选择题

9.(2023・山东，21)当植物吸收的光能过多时，过剩的之二鬻5

光能会对光反应阶段的PSII复合体(PSn)造成损伤，使：

psn活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通黑暗强光照射黑暗

过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSII的损伤。已知拟南芥的

H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSII；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野

生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时

对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSII均造成了损伤。

⑴该实验的自变量为o该实验的无关变量中,影响光合作用

强度的主要环境因素有(答出2个因素即可)。

(2)根据本实验,(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的

PSII活性强弱，理由是______________________________________________

(3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量_______(填

多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是

答案⑴有无光照、有无H基因或H蛋白温度、C02浓度、水

(2)不能野生型PSII损伤大但能修复；突变体PSII损伤小但不能修复

⑶少突变体NPQ高，PSII损伤小，虽无H蛋白修复但PSII活性高,光反应产

物多

解析(1)从图示可以看出有两个自变量，一是有无光照，二是拟南芥有无H基因

或H蛋白。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有温度、C02浓

度、水等。

⑵野生型PSII损伤大，但损伤可被H蛋白修复；突变体PSII损伤小，无H蛋白

修复损伤，所以不能比较出强光照射下突变体和野生型的psn活性强弱。

(3)强光照射下，突变体通过NPQ增加了光能的耗散，流向光合作用的能量减少。

若测得突变体的暗反应强度增加，通过实验推测原因可能是突变体NPQ高，PSH损伤

小，虽无H蛋白修复但PSn活性高,光反应产物多。

10.（2023・测评题）根瘤菌能够与豆科植物共生形成根瘤，并固定空气中的氮气以供

植物利用。科研人员为了研究光照和氮元素的相互作用对大豆生长和光合作用的影响,

做了相关实验，结果如表所示。请回答下列问题：

正常光遮光

未接种根瘤接种根瘤未接种根瘤接种根

菌菌菌瘤菌

固氮酶活性

-114-86

相对值

叶绿素相对

741213519831992

含量

净光合速率

4.257.883.53.6

相对值

⑴高等植物叶肉细胞的叶绿体中位于________上的光合色素能吸收、传递并转化

光能,并通过光反应将光能转化为化学能储存在________中。

⑵遮光组大豆由于净光合速率下降,不能为根瘤菌提供充足的此时固

氮酶的活性降低，在该条件下接种根瘤菌几乎不能提高叶肉细胞中叶绿素的含量，其原

因可能是____________________________________。

⑶实验发现未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后，再置于正常光照条件下培养，大

豆的光合速率下降了17.6%，但胞间C02浓度和叶绿素含量却均上升了，试提出未接种

根瘤菌的大豆经遮光处理后光合速率下降的原因可能是

___________________________________________（答出一点即可）。

（4）科研人员推测大豆在接种根瘤菌后进行遮光处理会导致其气孔导度明显降低，

请你设计实验进行验证，简要写出实验思路并预期实验结果。

答案（1）类囊体薄膜ATP和NADPH

⑵有机物该条件下根瘤菌中固氮酶活性低，固定的氮素减少，不能为大豆植株

提供充足的氮元素用于叶绿素的合成（答案合理即可）

⑶光合作用中与暗反应有关的酶活性降低（合理即可）

⑷实验思路：将长势相同的接种过根瘤菌的大豆幼苗均分为甲、乙两组，甲组继

续正常光照，乙组进行遮光处理，其他条件保持相同且适宜，一段时间后检测甲、乙两

组大豆幼苗的气孔导度。预期实验结果：甲组幼苗的气孔导度明显大于乙组。

解析⑶未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后，再置于正常光照条件下培养，其光

合速率下降，但是胞间C02浓度反而上升,叶绿素的含量增多,胞间C02浓度和叶绿

素的含量不限制植物的光合速率，因此未接种根瘤菌的大豆经遮光处理后光合速率下降

的原因可能是光合作用中与暗反应有关的酶活性降低。

（4）实验设计如下表所示。

验证大豆在接种根瘤菌后进行遮光处理会导致其气孔导度明显

实验目的

降低

实验的自变量是否遮光处理

实验的因变量气孔导度

将长势相同的接种过根瘤菌的大豆幼苗均分为甲、乙两组，甲

实验思路组继续正常光照，乙组进行遮光处理，其他条件保持相同且适

宜，一段时间后检测甲、乙两组大豆幼苗的气孔导度

实验结果接种根瘤菌后对大豆进行遮光处理会导致其气孔导度明显降低

11.(2023•趋势题)脂氧合酶(LOX),又称为亚油酸氧化还原酶、脂肪氧化酶。研究

发现LOX在各种高等植物中广泛存在。LOX的作用受到脂肪酸的影响,脂肪酸组分关

系到细胞膜的结构，直接调节细胞膜的组分，LOX与脂肪酸的含量对植物的生长发育

起到调节作用，影响葡萄果实的质量。科学家以赤霞珠葡萄果实为研究材料，亚油酸钠

为底物，为测定LOX活性进行了相关的实验研究，结果如图。

LL

OO

XX8I

活

活67I-

力

力56I-

E4W5I-

u3U4L

3I-

•2・

21

g(1g(L

-

m

3.20253035404550556(5=81.21.62.02.42.83.23.64.04.44.85.2

,-I

温度也)底物浓度隼0"mol-L-')

一

.不同温度对赤霞珠葡

乙不同底物浓度对赤霞珠

萄LOX活性的影响葡萄LOX活性的影响

L

O5

X

活4

力

W3

U2

g(・

m0i_._._._._._._._._

m6.06.26.46.66.87.07.27.47.67.88.0

二一pH

丙不同pH对赤霞珠葡萄LOX活性的影响

请回答下列问题：

(1)分析图甲可知，LOX的最适温度为________左右,由于该实验的温度梯度较大,

为了探究更准确的最适温度，应进行的操作是

⑵分析图乙可知，并不是底物浓度越高LOX的活力越高，推测其原因可能是

(3)一般情况下,一种酶只有一个最适pH。据图丙可知，LOX有两个pH高峰,据

此可以推测LOX可能是___________________o

(4)由图甲可知，当处理温度高于40℃而低于60℃时，LOX仍有较高活性,表现

出很好的O

答案(1)40℃在35~45℃之间设置更小的温度梯度并测定LOX的活性

(2)过多的亚油酸钠影响了酶的活性

(3)两种蛋白质构成的复合酶

(4)热稳定性

解析(3)一般情况下,一种酶只有一个最适pH。据题图丙可知，LOX有两个pH

高峰据此可以推测LOX可能是由两种蛋白质构成的这两种蛋白质都具有一定的LOX

活性，但二者的最适pH不同。

12.(2023•山东高三联考)淀粉和蔗糖是光合作用的两种主要终产物，马铃薯下侧叶

片合成的有机物主要运向块茎贮藏，红薯叶片合成的有机物主要运向块根储存。下图是

马铃薯和红薯光合作用产物的形成及运输示意图。在一定浓度的CO2和30℃条件下(细

胞呼吸最适温度为30℃,光合作用最适温度为25℃),测定马铃薯和红薯在不同光照

条件下的光合速率，结果如下表。分析回答：

韧生部

块茎(根)细胞蔗糖一淀粉

红薯马铃薯

光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx)13

光饱和时光照强度(klx)39

光饱和时C02吸收量[mg/(100cn?叶小时)]1130

黑暗条件下CCh释放量[mg/(100cm?叶•小时)]512

(1)马铃薯下侧叶片叶肉细胞中的叶绿体可将光能转化为o图中

①过程发生在__________(填场所)。暗反应中首先生成的是三碳化合物，有同学猜测此

化合物是C02与某一个二碳化合物结合生成的，但当突然停止光照后，发现C5的含量

快速_________由此推知猜测是错误的。

(2)为红薯叶片提供C18O2,块根中的淀粉会含180,请写出元素18。转移的路径

(用图中相关物质的名称及箭头表示)。

(3)在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的

“脂质仓库”，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是

(4)为了验证光合作用产物以蔗糖的形式运输，研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入

植物，该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上。结果发现转基因植物出现严重

的小根、小茎现象,其原因是____________________________________________________0

研究发现蔗糖可直接进入液泡,该过程为逆浓度梯度运输,与该跨膜运输过程有关的细

胞器有0

(5)25℃条件下测得红薯光补偿点会_______(填“小于”“大于”或“等于")1klx；30℃

条件下，当光照强度为3klx时，红薯和马铃薯固定C02量的差值为。

答案(1)有机物中的化学能叶绿体基质减少

（2）C18O2TC3T磷酸丙糖一蔗糖一淀粉

（3）颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构

（4）叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖，导致进入韧皮部的蔗糖减少，根和茎得到的

糖不足，生长缓慢线粒体和核糖体

（5）小于4mg/（100cn?叶.小时）

解析（1）图中①过程是光合作用的暗反应阶段的C02的固定阶段，此过程发生在

叶绿体基质。

⑸表格中是30℃条件下测定的数据，此时呼吸作用最强，如果将温度降到25C（光

合作用最适温度）,则光合作用增强，呼吸作用减弱，光补偿点是指光合速率等于呼吸

速率时的光照强度,因此25℃时红薯光补偿点小于1klx；当光照强度为3klx时,红

薯固定的82为11+5=16［mg/（100cn?叶.小时）］，而马铃薯光合速率和呼吸速率相等,

为12mg/（100cn?叶.小时）所以红薯和马铃薯固定CO2量的差值为4mg/（100cn?叶.小

时）。

13（2023•辽宁省名校联盟高三3月联考略改）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C