专题3 细胞代谢（非选择题）-高考生物学模块分练【新高考版】（含解析）

专题3细胞代谢（非选择题）

——高考生物学模块考前抢分练【新高考版】

1.某实验小组对“探究温度对过氧化氢酶活性影响”的实验进行改进，以一定浓度的某种酵

母菌溶液代替过氧化氢酶，按图所示装置，设置实验组和对照组进行实验，步骤如下：

①实验组和对照组分别在注射器A、B中吸入相应的溶液（溶液体积一致），用乳胶管连接

注射器A和B，在乳胶管上关闭止水夹后，将整个装置放在温度为10℃的恒温水箱中，保温

10min进行第一组实验。

②保温10min后打开止水夹，将注射器A中的液体匀速推至注射器B中，立刻关闭止水夹，

并分别记录实验组与对照组注射器B中的刻度。

③在10℃恒温水箱中再保温10min后，再次分别记录实验组与对照组注射器B中的刻度，计

算注射器B前后两次的刻度之差，重复实验3次。

④改变恒温水箱的温度，重复上述实验步骤，完成其他温度条件下的实验，并记录实验结果

如表所示。回答下列问题：

注射器B中的读数（单位刻度）

实验组别

实验组对照组

10℃条件下的实验结果2.00.1

20℃条件下的实验结果2.60.1

30℃条件下的实验结果4.50.1

40℃条件下的实验结果3.60.3

50℃条件下的实验结果2.40.6

60℃条作下的实验结果1.21.2

（1）实验中对照组A、B注射器中所加的试剂为_____。

（2）由表中数据可知，在30℃~60℃范围内，对照组移动的平均速率随温度的升高而增大，

说明_____。

（3）实验中酵母菌所代替的过氧化氢酶的活性大小可用_____来直观表示，原因是_____。

（4）60℃下实验组和对照组注射器B中的读数相同，原因是_____。

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2.利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。

（1）蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH（呼吸过程中产生的

[H]）和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于__________和__________等生理过程，为各项生命

活动提供能量。

（2）蓝细菌可通过D—乳酸脱氢酶（Ldh），利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸这种重要

的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D—乳酸产量，

但结果并不理想。分析发现，是由于细胞质中的NADH被大量用于_______________作用产

生ATP，无法为合成D—乳酸提供充足的NADH。

（3）蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被

强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D—乳酸。测定初始蓝细菌、工

程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。

菌株ATPNADHNADPH

初始蓝细菌6263249

工程菌K8296249

注：数据单位为pmol/OD730

由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段__________

（被抑制/被促进/不受影响），光反应中的水光解__________（被抑制/被促进/不受影响）。

（4）研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程

菌L能积累更多D—乳酸，是因为其__________（双选）。

A.光合作用产生了更多ATPB.光合作用产生了更多NADPH

C.有氧呼吸第三阶段产生了更多ATPD.有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH

3.从19世纪中叶起，生物学研究逐渐由表及里，向理解生命现象的内在规律，探索生命过程

的运行机理深入。而探索生命的过程离不开生物学实验及其仪器的发明和使用。回答下列关

于生物学实验的问题：

(1)观察微观世界需用到显微镜，人类历史上利用自制显微镜第一个发现了细菌、红细胞等微

生物世界的科学家是______。

(2)利用特定的颜色反应可以鉴定出特定的物质，做物质的鉴定实验时，为使实验结果更明

显，选择合适材料的原则是______(答出两点)。

(3)科学家从耐热菌中分离出了一种新型的酶，该酶能催化物质M(溶液呈红色，该物质不含

肽键，也不含磷酸二酯键)水解。请根据以下实验思路，确定该新型酶的化学本质，补充完整

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预期实验结果及结论。

实验思路：取该新型酶适量均分成甲、乙两组，取适量物质M溶液均分成丙、丁两组，甲组

使用适量蛋白酶处理，乙组使用等量RNA酶处理，然后将甲组的酶倒入丙组，乙组的酶倒入

丁组，观察丙、丁两组内红色是否褪去。

预期实验结果及结论：___________。

(4)酵母菌是一种______(代谢类型)菌，因此常用来研究细胞呼吸的不同方式。进行探究酵母

菌细胞呼吸方式的实验时，有氧组用到NaOH溶液和澄清石灰水，这两种液体的作用分别是

_____________;无氧组中盛有酵母菌培养液的锥形瓶与盛有澄清石灰水的锥形瓶连通前，需

要封口放置一段时间，目的是______。

4.古有“五谷者，万民之命，国之重宝”，今有“端牢饭碗”等粮食大事。研究人员发现某突变体

水稻的叶绿素含量约为野生型水稻的50%，但在光饱和条件、不同浓度氮处理下叶片光合速

率均比野生型高。为探究其作用机制，研究人员对该突变体和野生型水稻分别施不同浓度的

氮肥0kg·N·hm-2、120kg·N·hm-2、240kg·N·hm-2，并标记为0N、120N、240N，实验结果如

图。回答下列问题。

（1）实验时，水稻根部通气良好有助于其细胞以____________方式吸收氮肥。氮被运输到叶

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肉细胞后，既可合成具有_____________功能的叶绿素，也可用于合成Rubisco酶。Rubisco

酶能催化CO2与C5生成C3，其作用的场所是____________，随着氮肥浓度升高，突变体和

野生型水稻光合速率均有所提高。

（2）据实验结果推测，突变体提高光合速率的机制主要是N元素促进_____________反应，

进而提高光合速率。其依据是：施用氮肥时，与野生型相比，突变体的_____________，能从

环境中吸收更多CO2；____________。

（3）若实验条件改为低光照强度，突变体的光合速率会略低于野生型，原因是

_____________。

5.随着各种生物技术的发展，科学家对光合作用的研究也越来越深入。如表是科研人员用番

茄大棚和草莓大棚研究不同空气污染情况对大棚温度、光合有效辐射、光合速率的影响。

（光合有效辐射：植物进行光合作用，被光合色素吸收并转化的太阳能）

番茄大棚

光合有效辐射相对

空气质量棚温/℃光合速率相对值

值

良25.698720.4

轻度污染23.4746119.6

重度污染23.547717.1

重度污染23.132511.8

草莓大棚

光合有效辐射相对

空气质量棚温/℃光合速率相对值

值

良27.399420.11

轻度污染26.1785518.72

重度污染26.142817.41

重度污染24.642810.10

（1）光合作用过程中，叶肉细胞吸收的CO2在____中被固定形成C3，C3在____阶段产生的

____的作用下，最终生成以糖类为主的有机物。

（2）据表格信息，当空气质量为严重污染时，与中度污染时相比，番茄棚和草莓棚应分别采

取____、____措施来提高植物的光合速率以提高产量。

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（3）长久以来普遍认为若持续光照，最终有机物积累量会增加，但科研人员有了新的发现。

给予植物48小时持续光照，测定叶肉细胞中的淀粉积累量，结果如图1所示。实验结果反映

出淀粉积累量的变化规律是_____。

（4）为了解释（3）的实验现象，研究人员提出了两种假设。

假设一：当叶肉细胞内淀粉含量达到一定值后，淀粉的合成停止。

假设二：当叶肉细胞内淀粉含量达到一定值后，淀粉的合成与降解同时存在。

为验证假设，科研人员测定了叶肉细胞的CO2吸收量和淀粉降解产物——麦芽糖的含量，结

果如图2所示。实验结果支持上述哪一种假设？____。请运用图中证据进行阐述：

（5）为进一步确定该假设成立，研究人员在第12小时测得叶肉细胞中的淀粉含量为a，为

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叶片光合作用通入仅含C标记的CO24小时，在第16小时测得叶肉细胞中淀粉总量为b，

13C标记的淀粉含量为c。若淀粉量a、b、c的关系满足____（用关系式表示），则该假设成

立。

6.炎热干燥的天气往往会导致植物出现光呼吸现象，图1表示植物叶肉细胞发生的光呼吸过程

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简图，光呼吸发生的原因是图中的R酶的双功能性，当CO2与O2浓度之比较高时，R酶能够催

化与CO2与C5反应，生成C3，反之，当CO2与O2浓度之比较低时，光呼吸水平增加,R酶就会更

多地催化C5与O2反应，生成乙醇酸（C2）,C2最后在相应细胞器中可转化成C3和CO2。请完成

以下问题：

（1）炎热干燥的天气导致植物出现光呼吸的原因是_____。

（2）比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点______（描述三个方面）。

（3）研究发现，水稻等作物的光合产物有较大比例要消耗在光呼吸底物上。那么，这些作物

中光呼吸存在的意义是____。

（4）科研人员设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径R（依然具有降解乙醇酸产生CO2

的能力）。同时，利用RNA干扰技术降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量，进而减少

_____，从而影响光呼吸。检测三种不同类型植株的光合速率，实验结果如图2所示。据此回

答：

①当胞间CO2浓度较低时，野生型植株与替代途径植株的光台速率相比____。

②当胞间CO2浓度较高时，三种类型植株光合速率的大小关系为______,分析其原因是

_____________________。

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答案以及解析

1、

（1）答案：A中加一定浓度的过氧化氢溶液，B中加同种死的酵母菌溶液或蒸馏水（或A中

加同种死的酵母菌溶液或蒸馏水，B中加一定浓度的过氧化氢溶液）

解析：实验中实验组加入一定浓度的过氧化氢溶液和一定浓度的某种酵母菌溶液，对照组加

入等量的一定浓度的过氧化氢溶液和同种死的酵母菌溶液或蒸馏水。

（2）答案：过氧化氢自动分解的速率随温度的升高而加快

解析：对照组中加入的为蒸馏水或死的酵母菌溶液，即无过氧化氢酶溶液，但由数据可知，

在30℃~60℃范围内，对照组也有移动，且移动的平均速率随温度的升高而增大，说明过氧

化氢自动分解的速率随温度的升高而加快。

（3）答案：实验组与对照组的差值；实验组的数据代表酵母菌中过氧化氢酶催化过氧化氢分

解产生氧气的量和过氧化氢自动分解产生氧气的量之和

解析：实验组的数据代表酵母菌中过氧化氢酶催化过氧化氢分解产生氧气的量和过氧化氢自

动分解产生氧气的量之和，因此，实验组与对照组的差值可代表酵母菌所代替的过氧化氢酶

的活性。

（4）答案：60℃时酵母菌中的过氧化氢酶失去活性

解析：60℃下实验组和对照组注射器B中的读数相同，原因是60℃时酵母菌中的过氧化氢

酶失去活性。

2.答案：（1）光合作用；呼吸作用（以上两空可调换）

（2）有氧呼吸

（3）被抑制；不受影响

（4）AD

解析：（1）蓝细菌是原核生物，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用，能产生NADH

（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物，也能进行呼吸作用，因此蓝细菌内的ATP

来源于光合作用和呼吸作用等生理过程，为各项生命活动提供能量。

（2）有氧呼吸第三阶段是前两个阶段产生的NADH（呼吸过程中产生的[H]）与氧气结合形

成水，同时释放大量能量，因此蓝细菌中细胞质中的NADH可被大量用于有氧呼吸第三阶段

产生ATP，无法为合成D—乳酸提供充足的NADH。

（3）NADH是有氧呼吸过程中的代谢产物，在有氧呼吸第三阶段被利用，NADPH是光合作

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用过程中的代谢产物，是水光解的产物，据表格可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的

NADH较高，NADPH相同，说明有氧呼吸第三阶段被抑制，光反应中的水光解不受影响。

（4）工程菌K存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径，能使更多NADH用于生

成D—乳酸，把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L，光合作用产生了更多ATP，为各

项生命活动提供能量，这样有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH，这样工程菌L就能利用

NADH将丙酮酸还原为D—乳酸，能积累更多D—乳酸，AD正确，BC错误。故选AD。

3.答案：(1)列文虎克

(2)颜色白色或近白色，相应物质的含量比较高

(3)若丙组红色褪去、丁组红色未褪去，则说明该新型酶的化学本质是RNA;若丙组红色未褪

去、丁组红色褪去，则说明该新型酶的化学本质是蛋白质

(4)(异养)兼性厌氧；去除通入有氧呼吸装置的空气中的CO2,保证检测出的CO2都是酵母菌细

胞呼吸的产物；检测酵母菌有氧呼吸产生CO2的情况(顺序不能颠倒)；让酵母菌耗尽锥形瓶

内的氧气

解析：（1）列文虎克是自制显微镜第一个发现了细菌、红细胞等微生物世界的科学家，并且

观察到的是活细胞。

（2）利用特定的颜色反应可以鉴定出特定的物质，在选择材料时材料的颜色白色或近白色，

相应物质的含量比较高。

（3）酶的本质为蛋白质或RNA，甲组使用适量蛋白酶处理，乙组使用等量RNA酶处理，然

后将甲组的酶倒入丙组，乙组的酶倒入丁组，若丙组红色褪去、丁组红色未褪去，则说明该

新型酶的化学本质是RNA；若丙组红色未褪去、丁组红色褪去，则说明该新型酶的化学本质

是蛋白质。

（4）酵母菌属于真核生物，既可以进行有氧呼吸又可以进行无氧呼吸，故酵母菌是(异养)兼

性厌氧菌，探究酵母菌细胞呼吸方式的实验时NaOH溶液的作用是去除通入有氧呼吸装置的

空气中的CO2，保证检测出的CO2都是酵母菌细胞呼吸的产物，澄清石灰水的作用是检测酵

母菌有氧呼吸产生CO2的情况。无氧组中盛有酵母菌培养液的锥形瓶，需要封口放置一段时

间，让酵母菌耗尽锥形瓶内的氧气，再与盛有澄清石灰水的锥形瓶连通。

4.答案：（1）主动运输；吸收、传递、转化光能；叶绿体基质

（2）暗反应；叶片气孔导度明显增大；突变体Rubisco酶的含量明显增加，CO2固定的效率

较高

（3）突变体水稻的叶绿素含量约为野生型水稻的50%，低光照强度下吸收的光能少，光反应

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产生的ATP和NADPH减少

解析：（1）根部通气良好时，根细胞有氧呼吸旺盛，产生更多的能量，使细胞以主动运输的

方式吸收氮肥；叶绿素具有吸收、传递、转化光能的作用；光合作用暗反应中，发生CO2与

C5生成C3的过程，该过程发生在叶绿体基质。

（2）分析题图，施用氨肥时，与野生型相比，突变体叶片气孔导度明显增大，Rubisco酶含

量大幅增加，胞间CO2浓度差别不大，说明突变体能够从环境中吸收更多的CO2，CO2固定

的效率更高，促进了暗反应。

（3）突变体水稻的叶绿素含量约为野生型水稻的50%，低光照强度下吸收的光能少，光反应

产生的ATP和NADPH减少，进而影响了光合速率。

5.答案：（1）叶绿体基质；光反应；NADPH和ATP

（2）增加光照；升高温度

（3）最初一段时间内，随着光照时间增加淀粉积累量逐渐增加，之后几乎不增加

（4）假设二；叶肉细胞持续（或并未停止）吸收CO2；淀粉分解产物麦芽糖含量快速上

（5）b-a<c（或b<a+c）

解析：（1）光合作用过程中，叶肉细胞吸收的CO2在暗反应阶段被利用，在叶绿体基质中被

固定形成C3；C3在光反应阶段产生的NADPH和ATP的作用下，最终生成以糖类为主的有机

物。

（2）据表格信息，当空气质量为严重污染时，与中度污染相比，草莓的光合有效辐射相对值

不变（相对值仍为428），但是棚温下降，说明温度影响了细胞与光合作用有关酶的活性，

导致草莓光合速率下降；而番茄大棚的光合有效辐射相对值降低，故番茄棚和草莓棚应分别

采取增加光照、升高温度措施来提高植物的光合速率以提高产量。

（3）由图1结果可知，淀粉积累量的变化规律是在最初一段时间内，随着光照时间增加，淀

粉积累量逐渐增加，之后几乎不增加，保持相对稳定。

（4）结合题干信息对实验分析如下：

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（5）第12小时测得叶肉细胞中的淀粉含量为a，第16小时测得叶肉细胞中淀粉总量为b，

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则b-a代表通入CO2的4小时内淀粉的积累量，若小于这4小时内淀粉合成总量c，即b-

a<c，则说明一部分淀粉被分解，假设二成立。

6.答案：（1）炎热干操天气，蒸腾作用强导致水分散失过快，植物为了避免水分散失，气孔

关闭，CO2吸收减少，光合作用产生的O2在叶片中堆积，使得CO2与O2浓度之比降低，光呼吸

水平增加

（2）条件：光呼吸发生在光照条件下，有氧呼吸在有光、无光条件下均能发生；场所：光呼

吸的发生需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体的参与，有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体

中；能量角度：光呼吸消耗ATP，有氧呼吸生成ATP；物质角度：光呼吸利用O2和C5生成乙醇

酸和C3，有氧呼吸利用葡萄糖和O2生成CO2与水

（3）避免光反应过程中积累的ATP和NADPH对叶绿体的伤害，同时消除乙醇酸对细胞的毒

害，回收碳元素，减少碳的流失

（4）乙醇酸从叶绿体向过氧化物酶体的转运；①无明显差异；②R+RNA干扰>R>野生型；R

途径能够更快速、高效地降解乙醇酸产生CO2，促进光合作用过程，且当乙醇酸转运蛋白减

少（叶绿体内乙醇酸浓度高）时R途径更高效