5年（2021-2025）湖南高考生物真题分类汇编：专题04 细胞的代谢（解析版）

专题04细胞的代谢

考点五年考情（2021-2025）命题趋势

2025年T2：考查酶的高效性实验；

2024年T5：考查酶的影响因素；1.酶的应用拓展：

考点01

2022年T3：考查酶促反应的因素①结合湖南特色发酵

酶和ATP

及实验、酶的特性、加酶洗衣粉；工艺考查酶的作用

(5年4考)

2021年T5：考查酶促反应的因素②探究新型抑制剂如

及实验、ATP的功能及利用；重金属离子对酶活性

2025年T6：考查动物细胞无氧呼吸产物；的不可逆抑制；

2024年T14：考查细胞呼吸的影响因素；2.全天候光合-呼吸曲

考点02

2023年T2：考查有氧呼吸的场所和影响因素；线分析(晨间CO2吸

细胞呼吸

2022年T7：考查酵母菌的呼吸方式；收高峰、午休现象)，

（5年5考）

2021年T12：考查影响细胞呼吸的因素、盐胁迫上水稻线粒体

细胞呼吸原理在生产和生活中的应用；电子传递链效率变化

2025年T17：通过实验分析考查光合作用场所3.从底物类型推断呼

和影响因素；吸熵与能量效率差异

2024年T17:考查光合作用的过程及影响因素；4.基因突变对酶活性

2023年T17：通过模式图考查光合作用的过程的影响如白化病叶绿

及影响因素；素合成缺陷

考点032022年T13：考查影响光合作用的因素；5.代谢结合生态综合

光合作用2022年T17：考查参与调节植物生命活动的考查，如洞庭湖湿地

（5年7考）其他环境因素、总、净光合与呼吸、细胞呼吸碳循环

的实质及意义；5.关注实验设计如探

2021年T7：考查光合作用过程及影响究湿地植物根区缺氧

光合作用的因素、光合作用原理的应用；环境下的无氧呼吸适

2021年T18：考查叶绿体的结构与功能、应机制

光反应、暗反应的物质变化和能量变化；

考点01酶和ATP

1．（2025·湖南·高考真题）用替代的实验材料或者试剂开展下列实验，不能达成实验目的的是（）

选项实验内容替代措施

A用高倍显微镜观察叶绿体用“菠菜叶”替代“藓类叶片”

BDNA的粗提取与鉴定用“猪成熟红细胞”替代“猪肝细胞”

C观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂用“醋酸洋红液”替代“甲紫溶液”

D比较过氧化氢在不同条件下的分解用“过氧化氢酶溶液”替代“肝脏研磨液”

A．AB．BC．CD．D

【答案】B

【分析】制作装片流程：解离→漂洗→染色→制片。解离的目的是用药液使组织中的细胞相互分离开来，

漂洗的目的是洗去药液，防止解离过度，染色时用甲紫溶液或醋酸洋红液能使染色体着色。

【详解】A、藓类叶片薄，只有一层细胞，可直接用于观察叶绿体，菠菜叶由多层细胞构成，但可用菠

菜叶稍带些叶肉的下表皮细胞来观察叶绿体，因为叶肉细胞中有叶绿体，所以能用“菠菜叶”替代“藓类叶

片”进行高倍显微镜观察叶绿体的实验，A正确；

B、猪是哺乳动物，猪成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器，也就不含DNA，而猪肝细胞含有细胞核和

线粒体等含有DNA的结构，所以不能用“猪成熟红细胞”替代“猪肝细胞”进行DNA的粗提取与鉴定实验，

B错误；

C、醋酸洋红液和甲紫溶液都属于碱性染料，都能使染色体着色，所以在观察根尖分生区组织细胞的有

丝分裂实验中，能用“醋酸洋红液”替代“甲紫溶液”，C正确；

D、肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，所以在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，能用“过氧化氢酶

溶液”替代“肝脏研磨液”，D正确。

故选B。

2．（2024·湖南·高考真题）某同学将质粒DNA进行限制酶酶切时，发现DNA完全没有被酶切，分析可能

的原因并提出解决方法。下列叙述错误的是（）

A．限制酶失活，更换新的限制酶

B．酶切条件不合适，调整反应条件如温度和酶的用量等

C．质粒DNA突变导致酶识别位点缺失，更换正常质粒DNA

D．酶切位点被甲基化修饰，换用对DNA甲基化不敏感的限制酶

【答案】B

【分析】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数是蛋白质，少部分是RNA，酶具有特异性、

高效性、易受环境因素影响等特点。限制酶特异性识别并切割DNA上的特定位点。

【详解】A、限制酶失活会使DNA完全不被酶切，此时应更换新的限制酶，A正确；

B、酶切条件不合适通常会使切割效果下降，调整反应条件如温度和PH等，调整酶的用量没有作用，B

错误；

C、质粒DNA突变会导致限制酶识别位点缺失，进而造成限制酶无法进行切割，此时应更换为正常质粒，

C正确；

D、质粒DNA上酶切位点被甲基化修饰，会导致对DNA甲基化敏感的限制酶无法进行酶切，此时应换

用对DNA甲基化不敏感的限制酶，D正确。

故选B。

3．（2022·湖南·高考真题）洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，部分解折叠后可被正常

碱性蛋白酶特异性识别并降解（自溶）失活。此外，加热也能使碱性蛋白酶失活，如图所示。下列叙述

错误的是（）

A．碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活

B．加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的

C．添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果

D．添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染

【答案】B

【分析】碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。衣物上附着的血渍、汗渍、奶渍、酱

油渍等污物，都会在碱性蛋白酶的作用下，结构松弛、膨胀解体，起到去污的效果。

【详解】A、由题“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解（自溶）失活”可知，碱性蛋白

酶在一定条件下可发生自溶失活，A正确；

B、由图可知，加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠，部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢

复到天然状态，因此加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的，B错误；

C、碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象，而且加热也能使碱性蛋白酶失活，会降低碱性蛋白酶

的洗涤剂去污效果，添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果，C正确；

D、酶具有高效性，碱性蛋白酶能使蛋白质水解成多肽和氨基酸，具有很强的分解蛋白质的能力，可有

效地清除汗渍、奶渍、酱油渍等污渍，添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量，减少环境污染，D正确。

故选B。

4．（2021·湖南·高考真题）某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化

和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是（）

A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点

B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递

C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递

D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响

【答案】B

【分析】分析图形，在信号的刺激下，蛋白激酶催化ATP将蛋白质磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白

质，使蛋白质的空间结构发生改变；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落，形成去

磷酸化的蛋白质，从而使蛋白质空间结构的恢复。

【详解】A、通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现

出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；

B、如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传

递，B错误；

C、根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和

能量，从而参与细胞信号传递，C正确；

D、温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。

故选B。

考点02细胞呼吸

5．（2025·湖南·高考真题）酸碱平衡是维持人体正常生命活动的必要条件之一。下列叙述正确的是（）

A．细胞内液的酸碱平衡与无机盐离子无关

、

B．血浆的酸碱平衡与HCO3H2CO3等物质有关

C．胃蛋白酶进入肠道后失活与内环境酸碱度有关

D．肌细胞无氧呼吸分解葡萄糖产生的CO2参与酸碱平衡的调节

【答案】B

【分析】关于“内环境稳态的调节”应掌握以下几点：(1）实质：体内渗透压、温度、pH等理化特性呈

现动态平衡的过程；（2）定义：在神经系统和体液的调节下，通过各个器官、系统的协调活动，共同维

持内环境相对稳定的状态；(3）调节机制：神经—体液—免疫调节网络；(4）层面：水、无机盐、血糖、

体温等的平衡与调节；(5）意义：机体进行正常生命活动的必要条件。

【详解】A、细胞内液的酸碱平衡依赖缓冲系统（如磷酸盐缓冲对），而缓冲物质属于无机盐离子，A错

误；

、

B、血浆中的HCO3H2CO3是主要的缓冲对，能中和酸性或碱性物质，维持pH稳定，B正确；

C、肠道属于外界环境，而非内环境（内环境为血浆、组织液、淋巴），C错误；

D、肌细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2，CO2由有氧呼吸产生，D错误。

故选B。

6．（2024·湖南·高考真题）缢蛏是我国传统养殖的广盐性贝类之一，自身存在抵抗外界盐度胁迫的渗透调节

机制。缢蛏体内游离氨基酸含量随盐度的不同而变化，图为缢蛏在不同盐度下鲜重随培养时间的变化曲

线。下列叙述错误的是（）

A．缢蛏在低盐度条件下先吸水，后失水直至趋于动态平衡

B．低盐度培养8~48h，缢蛏通过自我调节以增加组织中的溶质含量

C．相同盐度下，游离氨基酸含量高的组织渗透压也高

D．缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关

【答案】B

【分析】分析题意，图为缢蛏在不同盐度下鲜重随培养时间的变化曲线，实验的自变量是培养时间和盐

浓度，因变量是鲜重，据此分析作答。

【详解】A、分析图中曲线，缢蛏在低盐度条件下鲜重先增大后减小，说明其先吸水后失水，最后趋于

动态平衡，A正确；

B、低盐度培养时，缢蛏组织渗透压大于外界环境，导致缢蛏吸水，为恢复正常状态，缢蛏应通过自我

调节使组织中的溶质含量减少，从而降低组织渗透压，引起组织失水，B错误；

C、组织渗透压的高低与其中的溶质含量有关，溶质越多，渗透压相对越高，因此，相同盐度下，游离

氨基酸含量高的组织渗透压也高，C正确；

D、细胞呼吸过程中产生的中间产物可转化为氨基酸、甘油等非糖物质，由此推测缢蛏组织中游离氨基

酸含量的变化与细胞呼吸有关，D正确。

故选B。

7．（2023·湖南·高考真题）关于细胞结构与功能，下列叙述错误的是（）

A．细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动

B．核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关

C．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所

D．内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道

【答案】C

【分析】细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系。细胞骨架具有锚定支撑细

胞器及维持细胞形态的功能，细胞骨架在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输、细胞壁合成等等许多生

命活动中都具有非常重要的作用。

【详解】A、细胞骨架与细胞运动、分裂和分化等生命活动密切相关，故细胞骨架破坏会影响到这些生

命活动的正常进行，A正确；

B、核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，B正确；

C、有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质，C错误；

D、内质网是由膜连接而成的网状结构，是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道，

D正确。

故选C。

8．（2022·湖南·高考真题）“清明时节雨纷纷，路上行人欲断魂。借问酒家何处有，牧童遥指杏花村。”徜徉

古诗意境，思考科学问题。下列观点错误的是（）

A．纷纷细雨能为杏树开花提供必需的水分

B．杏树开花体现了植物生长发育的季节周期性

C．花开花落与细胞生长和细胞凋亡相关联

D．“杏花村酒”的酿制，酵母菌只进行无氧呼吸

【答案】D

【分析】细胞凋亡是指由基因控制的细胞自动结束生命的过程，又称细胞编程性死亡，细胞凋亡有利于

生物个体完成正常发育，维持内部环境的稳定，抵御外界各种因素的干扰。

【详解】A、生命活动离不开水，纷纷细雨能为杏树开花提供必需的水分，A正确；

B、高等植物的生长发育受到环境因素调节，杏树在特定季节开花，体现了植物生长发育的季节周期性，

B正确；

C、细胞开花过程中涉及细胞的体积增大和数目增多等过程，花落是由基因控制的细胞自动结束生命的

过程，又称细胞编程性死亡，故花开花落与细胞生长和细胞凋亡相关联，C正确；

D、“杏花村酒”的酿制过程中起主要作用的微生物是酵母菌，酵母菌在发酵过程中需要先在有氧条件下

大量繁殖，再在无氧条件下进行发酵，D错误。

故选D。

9．（2021·湖南·高考真题）下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是（）

A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供

水分、适宜的温度和氧气

B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长

C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气

D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用

【答案】B

【分析】细胞呼吸分有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。这两种类型的共同点是：在酶的催化作用下，分解

有机物，释放能量。但是，前者需要氧和线粒体的参与，有机物彻底氧化释放的能量比后者多。温度、

水分、氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素，储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、

低氧等措施延长储藏时间，而种子采取零上低温、干燥、低氧等措施延长储存时间。

【详解】A、南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水

分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A正确；

B、种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库储藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏

寿命会显著延长，B错误；

C、油料作物种子种含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需

要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C正确；

D、柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿

度是新鲜水果保存的适宜条件，D正确。

故选B。

考点03光合作用

10．（2021·湖南·高考真题）绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙

述错误的是（）

A．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用

B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原

C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降

D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度

【答案】A

【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，

并且释放出氧气的过程。光合作用根据是否需要光能，可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。光

合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。光合作用第二个阶

段的化学反应，有没有光都可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。

【详解】A、弱光条件下植物没有氧气的释放，有可能是光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，光合

作用产生的氧气被呼吸作用消耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有氧气的释放，A错误；

B、二氧化碳性质不活泼，在暗反应阶段，一个二氧化碳分子被一个C5分子固定以后，很快形成两个

C3分子，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被[H]还原，因此二氧化碳不能直接被

还原，B正确；

C、在禾谷类作物开花期减掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；

D、合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和二氧化碳，这些措施均能提高

农作物的光合作用强度，D正确；

故选A。

11．（2022·湖南·高考真题）在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光

合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是（）

A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少

B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量

C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低

D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降

【答案】AD

【分析】影响光合作用的因素：1、光照强度：光照会影响光反应，从而影响光合作用，因此，当光照

强度低于光饱和点时，光合速率随光照强度的增加而增加，但达到光饱和点后，光合作用不再随光照

强度增加而增加；2、CO2浓度：CO2是光合作用暗反应的原料，当CO2浓度增加至1%时，光合速率

会随CO2浓度的增高而增高；3、温度：温度对光合作用的影响主要是影响酶的活性，或午休现象；4、

矿质元素：在一定范围内，增大必须矿质元素的供应，以提高光合作用速率；5、水分：水是光合作用

的原料，缺水既可直接影响光合作用，植物缺水时又会导致气孔关闭，影响CO2的吸收，使光合作用

减弱。

【详解】A、夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减

慢，光合作用强度明显减弱，A正确；

B、夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响（呼吸酶最适温度高于光合酶），光合

作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2

量，B错误；

C、光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜而非叶绿体内膜上，C错误；

D、夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致

光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D正确。

故选AD。

12．（2025·湖南·高考真题）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌

不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放CO2。在Burk无机培养基和

光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为

进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚40mg×L-1的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，

结果如图b。回答下列问题：

(1)栅藻的光合放氧反应部位是_____________________（填细胞器名称）。图a结果表明，对硝基苯酚

____________栅藻的光合放氧反应。

(2)细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是__________________。

(3)若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20mg×L-1，培养10min后，推测该培养液pH会____________，培养液中对

硝基苯酚相对含量___________________________________。

(4)细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是_______________。

【答案】(1)叶绿体抑制(2)氧气(3)升高基本不变

(4)栅藻进行光合放氧为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生的CO2提

供给栅藻进行光合作用。

【分析】栅藻为真核细胞，其捕获光能的过程发生在光反应阶段，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄

膜。

【详解】（1）栅藻是真核生物，进行光合作用的细胞器是叶绿体。图a结果表明，对硝基苯酚可抑制

栅藻光合放氧反应，且在一定范围内，随着对硝基苯酚浓度增加，栅藻的光合放氧量逐渐下降，对光

合放氧的抑制作用增强。

（2）由题意知，该细菌不能在无氧条件下生长，栅藻在光照下会产生氧气，分析图b可知，I、Ⅱ、Ⅲ

三组对比，I组有氧气，Ⅱ、Ⅲ组有细菌+氧气，Ⅱ、Ⅲ组对硝基苯酚相对含量下降趋势基本一致，I组

基本不变，则细菌在有氧条件下可降解对硝基苯酚，可推知细菌利用对硝基苯酚的限制因子是氧气。

（3）图b中，I组为“栅藻+光照”，对硝基苯酚含量为40mg×L-1；分析图a可知，对硝基苯酚含量为

-1

20mg×L时，栅藻进行光合放氧量较高，而光合作用会消耗培养液中的CO2，故培养液的pH会升高；

结合图b的I组可知，对硝基苯酚相对含量不变，栅藻不能吸收利用对硝基苯酚，所以培养液中对硝基

苯酚相对含量基本不变。

（4）结合题意和图b的I组可知，在光照条件下栅藻进行光合放氧为细菌提供有氧环境，而细菌在有

氧环境下可降解对硝基苯酚，并为栅藻提供CO2，故二者可通过原始合作净化被对硝基苯酚污染的水

体。

13．（2024·湖南·高考真题）钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节

以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔

的阻力增大；Rubisco的羧化酶（催化CO2的固定反应）活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下

列问题：

(1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生________；光能转化

为电能，再转化为________中储存的化学能，用于暗反应的过程。

(2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量_______________，从叶绿素的合成角度分析，原因是

_____________________________________________________________（答出两点即可）。

(3)现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作

用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因（包括1

个核基因和1个叶绿体基因）编码，这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为

实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：

①____________________________________________________________________________；

②____________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________；④基因测序；

⑤____________________________________________________________________________。

+

【答案】(1)O2和HATP和NADPH

(2)减少缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对

Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少

(3)①分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA（取突变体叶片，提取DNA）②根据编

码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物

③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳

⑤和已知基因序列进行比较

【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段：

1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接

以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型

辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有

关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。

2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合

物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一

些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并

被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。

+++

【详解】（1）植物光反应过程中水的光解会产生O2和H，H和NADP结合产生NADPH。该过程中

光能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。

（2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量降低，其原因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成

相关酶的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg

和N是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成。

（3）Rubisco由两个基因编码，这两个基因及两端的DNA序列已知，因此检测其是否突变的基本思路

利利用PCR技术扩增突变体的相应基因，测序后和已知序列进行比较。其具体步骤为：①分别提取该

组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA；②根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引

物；③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳；④基因测序；⑤和已知基因序列进

行比较。

14．（2023·湖南·高考真题）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2

-1

的Km为450μmol·L（K越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔

文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该

酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中

叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先

-1

在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μmol·L）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2

反应生成C4,固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题：

(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是_______________________（填具体名称）,该产物跨叶

绿体膜转运到细胞质基质合成____________（填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过

_________________________长距离运输到其他组织器官。

(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度________（填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用

机制及其调控分析，原因是__________________________（答出三点即可）。

(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影

响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________（答出三点即可）。

【答案】(1)3-磷酸甘油醛蔗糖维管组织（韧皮部）

(2)高于高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的

Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光

呼吸

(3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生

物和真核生物光合作用机制有所不同

【分析】本题主要考查的光合作用过程中的暗反应阶段，也就是卡尔文循环，绿叶通过气孔从外界吸

收的CO2，在特定酶的作用下，与C5（一种五碳化合物）结合，这个过程称作CO2的固定。一分子

的CO2被固定后，很快形成两个C3分子。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放

的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反

应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。这些C5又可以参与CO2

的固定。这样，暗反应阶段就形成从C5到C3再到C5的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反

应过程也称作卡尔文循环。

【详解】（1）玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是

相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还

原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物

长距离运输的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织（韧皮部）。

（2）干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水

稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉

米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强

度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。

（3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合

作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活

性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为

蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。

15．（2022·湖南·高考真题）将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长

2

的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μmol/（s·m）时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量;

日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙

床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μmol/（s·m2），每天

光照时长为14小时。回答下列问题:

(1)在此条件下，该水稻种子__________（填“能”或“不能”）萌发并成苗（以株高≥2厘米，至少1片绿

叶视为成苗），理由是_________________________________________________。

(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/（s·m2），其他条件与上述实验相同，

该水稻__________（填“能”或“不能”）繁育出新的种子，理由是_____________

_______________________________________________________________（答出两点即可）。

(3)若该水稻种子用于稻田直播（即将种子直接撒播于农田），为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆

盖，该种子应具有___________________特性。

【答案】(1)能种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，且

光照有利于叶片叶绿素的形成

(2)不能光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长为14小时，此时光照时没有有

机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，故全天没有有机物积累；且每天光照时长大于12小时，

植株不能开花

(3)耐受酒精毒害

【分析】种子萌发初期，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，有机物含量逐渐减少；当幼

苗出土、形成绿叶后，开始通过光合作用合成有机物，但光合作用大于呼吸作用时，植株有机物开始

增加。

【详解】（1）种子萌发形成幼苗的过程中，消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物，因此在光

照强度为2μmol/(s•m2)，每天光照时长为14小时，虽然光照强度低于光补偿点，但光照有利于叶片叶

绿素的形成，种子仍能萌发并成苗。

（2）将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μmol/(s•m2)，等于光补偿点，每天光照时长

为14小时，此时光照时没有有机物的积累，黑暗中细胞呼吸仍需消耗有机物，且每天光照时长大于12

小时，植株不能开花，因此该水稻不能繁育出新的种子。

（3）该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田)，为防鸟害、鼠害减少杂草生长，须灌水覆

盖，此时种子获得氧气较少，可通过无氧呼吸分解有机物供能，无氧呼吸产生的酒精对种子有一定的

毒害作用，推测该种子应具有耐受酒精毒害的特性。

16．（2021·湖南·高考真题）图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应

过程的简化示意图。回答下列问题：

+-

（1）图b表示图a中的______结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H和e，光能转化成电能，

最终转化为______和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低．暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体

NADP+减少，则图b中电子传递速率会______（填“加快”或“减慢”）。

（2）为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同

的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体，以相对放氧量表示光反

应速率，实验结果如表所示。

叶绿体A：叶绿体B：双层膜叶绿体C：双层膜瓦叶绿体D：所有膜结

双层膜结构局部受损，类囊体解，类囊体松散但构解体破裂成颗粒或

完整略有损伤未断裂片段

实验一：以Fecy为电子

100167.0425.1281.3

受体时的放氧量

实验二：以DCIP为电子

100106.7471.1109.6

受体时的放氧量

注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。

据此分析：

①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以_________（填“Fecy”或“DCIP”）为电子

受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是____________________。

②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利

于______________________________________________，从而提高光反应速率。

③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、

0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释__________________________。

【答案】(1)类囊体膜NADPH减慢

(2)①Fecy实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完

整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差

异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性”，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子

受体的光反应有明显阻碍作用

②类囊体上的色素吸收光能、转化光能

③ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过囊体薄膜上的ATP合酶，叶绿体A、

B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低

【分析】图a表示叶绿体的结构，图b中有水的光解和ATP的生成，表示光合作用的光反应过程。

【详解】（1）光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，即图b表示图a的类囊体膜，光反应过程中，色

素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，若二氧化碳浓度降低，暗反应速率减慢，

叶绿体中电子受体NADP+减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速率会减慢。

（2）①比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子

受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的

放氧量与双层膜完整时无明显差异；结合所给信息：“Fecy具有亲水性，而DCIP具有亲脂性”，可推知

叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用

②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、转化光能，从而提高光反

应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C。

③根据图b可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过囊体薄膜上的ATP合

酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。

一、单项选择题：

1．（2025·湖南永州·三模）某科研小组从深海热泉中分离出一种耐高温的酶，通过对其元素组成分析，发现

含有C、H、O、N、S。下列关于该酶的推测，合理的是（）

A．该酶在高温下仍能保持活性，因为含有S元素

B．该酶的基本单位是核糖核苷酸，因为含有N元素

C．该酶的合成过程需要消耗ATP，因为涉及肽键的形成

D．该酶可能催化淀粉水解，因为其组成元素与淀粉酶相同

【答案】C

【分析】酶的化学本质不同于无机催化剂。一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其

中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。

【详解】A、该酶在高温下仍能保持活性并不能推出是含S元素引起的，A错误；

BC、由酶的组成元素可以推出该酶的本质是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸，蛋白质的合成过程需

要消耗ATP，因为涉及肽键的形成，B错误，C正确；

D、酶绝大多数都是蛋白质，少数是RNA，酶具有专一性，因此不能因为其组成元素与淀粉酶相同就

推测该酶可能催化淀粉水解，D错误。

故选C。

2．（2025·湖南长沙·三模）人体成熟红细胞能够运输O2和CO2。血液流经肺泡时，成熟红细胞的部分结构

和功能如图，①~⑤表示相关过程。下列叙述正确的是（）

A．图中③过程需要消耗细胞有氧呼吸产生的ATP

B．气体B在人体内积累会导致呼吸加深加快

C．图中属于内环境成分的有葡萄糖、Na+、糖蛋白等

D．细胞外液的渗透压90%以上来自K+和Cl-

【答案】B

【分析】人体的细胞外液血浆、淋巴和组织液构成了人体的内环境，凡是血浆、淋巴液、组织液的成

分，都是内环境的成分。内环境的成分有：机体从消化道吸收的营养物质；细胞产生的代谢废物如尿

素；机体细胞分泌的物质如激素、分泌蛋白等；氧气、二氧化碳。

【详解】A、成熟红细胞无线粒体，不能进行有氧呼吸，A错误；

B、CO₂是调节呼吸运动的主要化学信号，其积累会刺激呼吸中枢，导致呼吸加深加快，B正确；

C、糖蛋白是细胞膜上的结构蛋白，不属于内环境，C错误；

D、渗透压主要与无机盐和蛋白质的含量有关，细胞外液的渗透压90%以上来自Na+和Cl-，D错误。

故选B。

3．（2025·湖南长沙·二模）生物兴趣小组在密封容器的两侧放置完全相同的植株A、B，A植株左上角有适

宜光源，B植株无光源，中间用挡板隔开（挡板既能遮光又能隔绝气体交换）（如图甲）。然后在适宜条

件下培养，一段时间后，撤去挡板继续培养，测定培养过程A植株的光合速率与呼吸速率，得到图乙曲

线L1。不考虑温度、水分等因素的影响，下列说法错误的是（）

A．a点对应的时刻为测定的起始时刻

B．ab、cd段限制光合速率的因素均为CO2浓度

C．b点为撤去挡板的时刻

D．c点时A植株光合速率等于B植株

【答案】D

【分析】分析题图：图甲中，密封容器两侧放置相同植株A、B，A植株左上角有适宜光源，B植株

无光源，中间有既能遮光又能隔绝气体交换的挡板，这意味着A植株可进行光合作用，B植株在挡板

未撤去时因无光照基本不进行光合作用。

图乙展示的是A植株的光合速率与呼吸速率随时间变化曲线。a点开始有数据记录，a点之前无相关测

定操作。ab段，A植株在密封容器中随光合作用进行，容器内二氧化碳浓度下降，之后曲线变化反映

着A植株光合与呼吸速率随条件改变的情况，如挡板打开后光合速率曲线与呼吸速率曲线的位置关系，

能体现两者大小关系。

【详解】A、观察图乙，a点之前没有对A植株的光合速率与呼吸速率进行测定相关操作，所以a点对

应的时刻为测定的起始时刻，A正确；

B、ab段挡板存在，A植株的光合作用消耗CO2，导致容器内CO2浓度逐渐降低，限制光合速率，cd

段挡板撤去后，B植株的呼吸作用释放CO2被A植株利用，但随CO2消耗，浓度再次成为限制因素，

因此ab、cd段均受CO2浓度限制，B正确；

C、ab段，A植株光合速率逐渐降低，由于有适宜光源，因此ab段A植株光合速率下降的原因是随着

容器内CO2浓度逐渐降低，在b点之后，光合速率又逐渐上升，说明b点对应撤去挡板的时刻，C正

确；

D、挡板打开后，B植株有光照，但因为距离远，光照强度小于A植株，所以c点时A植株光合速率

大于B植株，D错误。

故选D。

4．（2025·湖南邵阳·三模）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上

的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，积累至一定程度会引起细胞酸中毒，细胞可通过将丙酮酸

产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（）

A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质

B．水淹时玉米根细胞中仍有CO2的产生

C．水淹时玉米根细胞释放的能量主要贮存在ATP中

D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒

【答案】B

【分析】无氧呼吸全过程：

（1）第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶

段不需要氧的参与。

（2）第二阶段：在细胞质基质中，丙酮酸分解为二氧化碳和酒精或乳酸。

【详解】A、玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，

引起细胞质基质内H+积累，说明细胞质基质内H+转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，

液泡中H+浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；

B、分析题意可知，水淹时，细胞可通过将丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中

毒，产生酒精的同时也会产生CO2，B正确；

C、水淹时玉米根细胞释放的能量主要以热能的形式散失，C错误；

D、丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D错误。

故选B。

5．（2025·湖南岳阳·三模）乳酸脱氢酶（LDH）是人体内细胞呼吸过程中一种至关重要的酶，丙酮酸与乳酸

之间的转化受LDH的催化，在弱碱性条件下LDH催化乳酸生成丙酮酸，在中性条件下LDH则催化丙

酮酸生成乳酸。下列说法正确的是（）

A．丙酮酸转化为乳酸需要消耗[H]和ATP

B．LDH在体外不能降低化学反应所需的活化能

C．人体细胞内LDH催化的反应均发生在细胞质基质中

D．pH由中性变为弱碱性时，LDH空间结构会发生改变，导致LDH变性失活

【答案】C

【分析】无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成为不彻底氧

化产物，同时释放出少量能量的过程。

【详解】A、丙酮酸还原成乳酸为无氧呼吸第二阶段，只有物质变化，没有ATP的合成，也不消耗ATP，

A错误；

B、只要条件适宜，LDH作为一种酶，其在体外条件下，也能降低化学反应所需的活化能，B错误；

C、人体细胞内LDH乳酸脱氢酶催化的反应过程是将丙酮酸转变为乳酸，该过程发生在细胞质基质中，

C正确；

D、结合题意可知，pH由中性变为弱碱性时，LDH会催化乳酸变成丙酮酸，可见弱碱性条件下不会导

致LDH变性失活，D错误。

故选C。

．（湖南衡阳二模）某人研究了小麦种子萌发过程，并绘制了释放量Q和吸收量Q的

62025··CO2(CO2)O2(O2)

变化趋势图(如图甲，假设细胞呼吸底物都是葡萄糖)。他还将花生种子置于条件适宜的环境中培养，定

期检测种子萌发过程中(含幼苗)脂肪的相对含量和干重，结果如图乙。下列说法错．误．的是（）

A．图甲中12h时，有2/3的葡萄糖被用于种子的无氧呼吸

B．图乙中，导致AB段花生种子干重增加的主要元素是O

C．图乙中，幼苗在C点之前就已经开始进行光合作用

D．小麦发芽种子的细胞质基质中，合成ATP所需的能量可来自葡萄糖或丙酮酸

【答