第一部分　专题二　模块整合　生命的物质与能量观

生命系统的能源物质能源物质糖类(重要)、脂肪、蛋白质高能磷酸化合物ATP(直接能源物质)、ADP、磷酸肌酸能量的获取、储存、释放、转移和利用获取光合作用、化能合成作用、消化吸收储存合成自身有机物释放细胞呼吸转移合成ATP利用水解ATP生态系统的能量流动与物质循环微观上物质是能量的载体，物质的合成与分解总是伴随着能量的固定、储存、转移和释放宏观上生态系统中物质循环是能量流动的载体，物质循环总是伴随能量流动而进行小结①能量是生命活动的动力；②物质是能量的载体(主要载体是ATP、糖类、脂肪和蛋白质)；③能源物质的分子结构与能量的储存相适应；④能量的储存、释放伴随着物质的合成与分解[典题感悟]1．(2025·合肥三模)AMP依赖的蛋白激酶(AMPK)能感知细胞内能量水平，参与调节多种有机物的代谢。AMPK分子上有多个核苷酸的结合位点，可结合ATP、ADP。结合ADP的AMPK会被LKB1酶催化发生磷酸化而增强活性，有利于维持细胞的能量供应。ATP与AMPK的结合会起到相反效果。科研人员利用适宜条件下培养的细胞，进行了相关实验探究，结果如图所示。下列分析正确的是()A．在缺乏氧气条件下，AMPK的磷酸化水平会下降B．AMPK通过直接水解ATP来增加细胞的能量供应C．ADP与ATP竞争AMPK的结合位点，有利于精确感知能量水平D．磷酸化的AMPK可直接催化蛋白质、糖类等有机物的分解反应答案C解析在缺乏氧气条件下，细胞进行无氧呼吸，能量供应不足，ATP减少，ADP增多。结合ADP的AMPK会被LKB1酶催化发生磷酸化而增强活性，所以AMPK的磷酸化水平会上升，A错误；AMPK是通过感知细胞内能量水平，参与调节多种有机物的代谢来维持细胞能量供应，并非直接水解ATP来增加细胞能量供应，B错误；AMPK分子上有多个核苷酸的结合位点，可结合ATP、ADP，ADP与ATP竞争AMPK的结合位点，当细胞内ATP多(能量充足)时，ATP结合AMPK使其活性受抑制，当ADP增多(能量不足)时，ADP结合AMPK使其磷酸化增强活性，有利于精确感知能量水平，C正确；磷酸化的AMPK参与调节多种有机物的代谢，没有表明其可直接催化蛋白质、糖类等有机物的分解反应，D错误。2．(2025·山东省九五高中协作体质检)脂肪被脂肪酶分解为甘油和脂肪酸。甘油经磷酸化后进入线粒体分解供能。脂肪酸经过活化生成脂酰辅酶A，通过线粒体膜上的肉毒碱棕榈酰基转移酶(CPT)载体的运输，进入线粒体中彻底氧化。下列叙述正确的是()A．植物脂肪含有大量的饱和脂肪酸，熔点较低，在室温下呈液态B．线粒体彻底氧化分解脂肪比分解等质量的葡萄糖释放的能量多C．CPT基因缺失突变体动物需要及时补充糖类，且容易出现肥胖症状D．脂肪酸在线粒体内膜上消耗大量O2，最终生成CO2、H2O和大量ATP答案C解析植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸熔点较低，不易凝固，故植物脂肪室温下多为液态，A错误。等质量的脂肪分子中C、H比例高于葡萄糖，氧化分解时需氧量更多，释放能量也更多，但葡萄糖不能直接在线粒体中氧化分解，B错误。CPT是脂肪酸进入线粒体氧化的关键载体，若CPT基因缺失，脂肪酸无法进入线粒体氧化分解，导致脂肪酸在细胞质中堆积，可能转化为脂肪储存，引发肥胖；细胞供能不足，需依赖糖类分解供能，因此需要及时补充糖类，C正确。脂肪酸在线粒体内膜上消耗大量O2，生成水，同时释放大量能量，CO2的产生部位是线粒体基质，D错误。3．科学家为验证人工构建的质子浓度梯度能够驱动ATP合成的假说，设计了如下实验：分别将细菌紫膜质(蛋白质)、ATP合成酶、解偶联剂加到人工脂质体(一种由磷脂双分子层组成的人工膜)上，光照处理后结果如图。下列叙述错误的是()A．脂质体上的ATP合成酶能够将光能转化为ATP中的化学能B．某些膜蛋白具有催化和物质运输的功能C．ATP分子脱去两个磷酸基团后，可得到腺嘌呤核糖核苷酸D．图4实验结果进一步验证了质子浓度梯度对于ATP合成的关键作用答案A解析由图可知，图2中仅有ATP合成酶，光照处理后未合成ATP，这表明ATP合成酶不能将光能转化为ATP中的化学能，光能转化依赖细菌紫膜质(图1细菌紫膜质可吸收光能转运H＋形成质子浓度梯度)，A错误；细菌紫膜质(膜蛋白)能吸收光能转运H＋(物质运输)，ATP合成酶能催化ATP合成(催化功能)及运输H＋，说明某些膜蛋白有催化和物质运输功能，B正确；ATP分子由腺嘌呤、核糖和磷酸基团组成，脱去两个磷酸基团后，剩下腺嘌呤、核糖和一个磷酸基团，即腺嘌呤核糖核苷酸，C正确；图4中加入解偶联剂，质子浓度梯度被破坏，无法合成ATP，与图3对比，进一步验证了质子浓度梯度对于ATP合成的关键作用，D正确。4．(2025·巴中二模)某人工养殖鱼塘养殖的草鱼除饲料外还以轮叶黑藻和苦草为食。科研人员对该生态系统的能量流动情况进行分析，结果如表所示(字母为能量值，单位是kJ·cm－2·a－1)。下列叙述正确的是()轮叶黑藻和苦草同化的能量草鱼摄入食物中的能量草鱼同化饲料中的能量草鱼粪便中的能量草鱼用于生长、发育和繁殖的能量草鱼呼吸作用散失的能量abcde？A.流入该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能B．草鱼呼吸作用散失的能量是b＋c－d－eC．从轮叶黑藻和苦草到草鱼的能量传递效率为(b－d－c)/a×100%D．草鱼粪便中的能量全部属于轮叶黑藻和苦草流向分解者的部分答案C解析流入该生态系统的总能量包括生产者固定的太阳能和人工输入的饲料中的化学能，A错误；草鱼摄入食物(轮叶黑藻和苦草＋饲料)中的能量(b)－草鱼粪便中的能量(d)＝草鱼的同化量，草鱼呼吸作用散失的能量＝草鱼的同化量－草鱼用于生长、发育和繁殖的能量＝b－d－e，B错误；从轮叶黑藻和苦草到草鱼的能量传递效率＝轮叶黑藻和苦草流入草鱼的能量(b－d－c)/轮叶黑藻和苦草的同化量(a)×100%，C正确；草鱼粪便中的能量包含未被同化的植物和饲料的能量，而饲料属于外部输入，其未被同化的能量不属于轮叶黑藻和苦草，D错误。5．为应对气候变化和推动可持续发展，我国提出先后实现“碳达峰”“碳中和”的“双碳”目标(“碳中和”是指系统在一定时间内，产生的CO2和消耗的CO2相等，达到CO2相对“零排放”的状态)，在分析碳循环各个构成的基础上，某科研小组提出了我国陆地生态系统碳循环模式图，其中括号内的数据为年变化量(单位：109tC/a)，未加括号的数据为库存量(单位：109tC)。下列叙述错误的是()A．达到“碳中和”时，生物呼吸释放的CO2量小于该系统的CO2吸收量B．碳在生物群落与非生物环境之间循环主要是以CO2的形式进行的C．考虑人为因素时，该系统每年向大气中净排放0.62×109tC的碳量D．“土壤呼吸”仅指土壤微生物的呼吸作用，是排放CO2最多的途径答案D解析“碳中和”是指系统在一定时间内，产生的CO2和消耗的CO2相等，达到CO2相对“零排放”的状态，达到碳中和时，该系统内所有生物呼吸释放的CO2和生物质及化石燃料的燃烧产生的CO2总量等于该系统的CO2吸收量，所以该系统内所有生物呼吸释放的CO2量小于CO2的吸收量，A正确；碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行，碳元素在生物群落内部主要以含碳有机物的形式传递，B正确；由图可知，考虑化石燃料的燃烧和生产以及生物质燃烧等人为因素时，在中国陆地生态系统中，吸收碳的只有植物的光合作用，而释放碳的有土壤呼吸、人的呼吸、植物的呼吸作用、生物质燃烧和化石燃烧＋水泥