第1部分專題訓練

專題2細胞代謝（二）

一、單項選擇題（每題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題目要求的）

1.（2023?預測題）蛋白激酶A（PKA）由兩個催化亞基和兩個調節亞基組成，其活性受

cAMP調節。沒有cAMP時,PKA以四聚體形式存在，催化亞基不能發揮作用；有cAMP

時，調節亞基空間結構發生改變，與催化亞基分離，催化亞基可使某些蛋白的絲氨酸或

蘇氨酸殘基磷酸化。下列敘述正確的是（）

A.催化亞基具有cAMP的結合位點

B.PKA能為氨基酸殘基磷酸化供能

C.催化亞基發揮作用的過程中可能伴隨ATP水解

D.催化亞基與調節亞基分離后一定能發揮作用

答案C

解析由題意可知，有cAMP時，調節亞基空間結構發生改變,與催化亞基分離,

由此可推測cAMP可與調節亞基結合,即調節亞基上存在cAMP的結合位點,A錯誤；

酶發揮作用的機理是降低化學反應的活化能，而不是提供能量，B錯誤；催化亞基可使

某些蛋白的絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化，即為絲氨酸或蘇氨酸殘基添加磷酸基團，ATP

水解過程會產生磷酸基團，因此催化亞基發揮作用的過程中可能伴隨ATP水解，C正

確；高溫可能導致催化亞基與調節亞基分離，同時高溫可導致催化亞基變性失活，不能

發揮作用,D錯誤。

2.（2023?測評題）磷酸肌酸是一種高能磷酸化合物。它能在肌酸激酶的催化下,將

自身的磷酸基團轉移到ADP分子中，合成ATP,可以在一段時間內將細胞中的ATP量

維持在正常水平。研究者對蛙的肌肉組織進行短暫電刺激，檢測對照組和實驗組（肌肉

組織用肌酸激酶阻斷劑處理）肌肉收縮前后ATP和ADP的量，結果如下表所示。下列

有關敘述正確的是（）

對照組/(X10-6moLg-1)實驗組/(xIO*moLgT)

磷酸腺昔

收縮前收縮后收縮前收縮后

ATP1.301.301.300.75

ADP0.600.600.600.95

A.肌酸激酶催化磷酸肌酸的過程是一種放能反應

B.對照組數據表明，肌肉收縮過程中消耗的能量僅由磷酸肌酸提供

C.本實驗的因變量是肌肉收縮后肌肉組織中ATP的含量

D.實驗組結果顯示,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過程是一種放能反應，釋放的能量儲存在ATP中，

A正確；ATP可為肌肉收縮提供能量，對照組收縮前和收縮后ATP和ADP的含量相同,

可能是由于細胞中ATP與ADP相互轉化速率快,二者含量處于動態平衡，不能說明能

量僅由磷酸肌酸提供,B錯誤；本實驗的因變量是肌肉收縮前后肌肉組織中ATP和ADP

的含量變化,C錯誤；ATP合成酶也能催化ATP的合成,D錯誤。

3.（2023?趨勢題）人體細胞中ATP的合成主要在線粒體內，線粒體合成的ATP必須

被轉運到細胞質基質中，才能為細胞代謝提供能量。線粒體內膜ATP合成與轉運的機

制如圖所示，已知A側的H+濃度高于B側。下列說法不正確的是（）

ADPATPH+

轉運蛋白（ANT）H+合成酶

A.A側為線粒體膜間隙，其中的H+來自線粒體內葡萄糖的氧化分解

B.線粒體內膜B側存在酶，能催化02與H+結合生成水并釋放大量能量

C.人體劇烈運動時，ANT的轉運效率會提高，為機體提供更多的能量

D.細胞內02濃度低時，ANT的轉運效率會降低，乳酸的生成量增多

答案A

解析圖中A側為線粒體內外膜之間，其中的H+主要來自線粒體內丙酮酸的氧化

分解，A錯誤；線粒體內膜是有氧呼吸第三階段的場所，在B側存在酶，催化02與H

+結合生成水，在此過程釋放大量能量，B正確；人體劇烈運動時，需要消耗更多的能

量，需要更多的ATP,ANT的轉運效率會提高，為機體提供更多的能量，C正確；細

胞內。2濃度低時，會降低線粒體內有氧呼吸第三階段的速率，進一步影響細胞呼吸,

ADP轉化為ATP的過程變慢，ANT的轉運效率降低，無氧呼吸作用增強，乳酸的生成

量增多，D正確。

4.（2023福建四地市質量檢測）人參是陰生植物,

生長在以紅松為主的針闊混交林中。已知人參和紅松

合作用的最適溫度為25℃,呼吸作用的最適溫度為

30在25℃條件下人參和紅松光合速率與呼吸速率比值（P/R）隨光照強度的變化如圖

所示。下列敘述錯誤的是（）

A.圖中曲線A代表的是紅松,曲線B代表的是人參

B.光照強度為a時，每日光照14小時，人參可正常生長而紅松不能

C.在b點之后，限制人參P/R增大的主要環境因素是CO2濃度

D.若將環境溫度提高至30℃,其他條件不變，a點將右移

答案B

解析人參是陰生植物，光飽和點低，紅松為陽生植物，光飽和點高，故曲線A

表示紅松，曲線B表示人參，A正確；光照強度為a時，對于人參(B)而言，光合速率

與呼吸速率的比值(P/R)為1,白天14小時沒有積累有機物,晚上進行呼吸作用消耗有

機物，一晝夜干重減少，而光照強度為a時，對于紅松(A)而言，光合速率與呼吸速率

的比值(P/R)小于1,即凈光合速率小于0,因此人參和紅松均不能正常生長,B錯誤；

影響光合作用的外界因素主要是溫度、光照強度、C02濃度，而b點對應的光照強度為

人參的光飽和點,溫度為光合作用的最適溫度25℃,因此在b點之后，限制人參P/R

增大的主要外界因素是C02濃度，C正確；若將環境溫度提高至30℃,其他條件不變,

人參的光合作用會減弱，呼吸作用會增強，a點對應的光照強度為光合速率等于呼吸速

率時的光照強度，故a點將右移，D正確。

5.(2023?湖北,8)植物光合作用的光反應依賴類囊體膜上PSI和PSII光復合體,

PSH光復合體含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究發現，PSII光復合體上的

蛋白質LHCII,通過與PSII結合或分離來增強或減弱對光能的捕獲(如圖所示)。LHCII

與PSII的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯誤的是()

------——------強光.-J.........——

LHcnpsnLHCII,___LHCnPSn

--I弱光—H——

A.葉肉細胞內LHC蛋白激酶活性下降，PSn光復合體對光能的捕獲增強

B.Mg2+含量減少會導致PSII光復合體對光能的捕獲減弱

C.弱光下LHcn與PSH結合,不利于對光能的捕獲

D.PSII光復合體分解水可以產生H+、電子和02

答案C

解析據圖可知，在強光下，PSn與LHCII分離，減弱PSII光復合體對光能的捕

獲；在弱光下，PSII與LHCII結合，增強PSII光復合體對光能的捕獲。LHCII和PSII

的分離依賴LHC蛋白激酶的催化，葉肉細胞內LHC蛋白激酶活性下降,會導致類囊體

上PSII光復合體與LHCII結合增多，從而使PSII光復合體對光能的捕獲增強,A正確；

鎂是合成葉綠素的原料,葉綠素能吸收、傳遞和轉化光能,若Mg?+含量減少，PSII光

復合體含有的光合色素含量降低，導致psn光復合體對光能的捕獲減弱，B正確；弱

光下PSII光復合體與LHCII結合,有利于對光能的捕獲,C錯誤；類囊體膜上的PSII

光復合體含有光合色素，在光反應中，其能吸收光能并分解水產生H+、電子和02,D

正確。

6.（2023?湖南省長郡中學高三一模改編）實驗中常用希爾反應來測定除草劑對雜草

光合作用的抑制效果。希爾反應的基本過程：將黑暗中制備的離體葉綠體加到含有氧化

型DCIP（氧化劑）、蔗糖和緩沖液的溶液中并照光。水在光照下被分解,產生氧氣等,

溶液中的DCIP被還原，顏色由藍色變成無色。用不同濃度的某除草劑分別處理品種甲

和品種乙雜草的離體葉綠體并進行希爾反應，實驗結果如下表所示。下列敘述正確的是

（）

除草劑相對濃度05%10%15%20%25%30%

甲放氧速率相對值5.03.72.21.0000

乙放氧速率相對值5.04.43.73.02.21.61.0

A.希爾反應中加入蔗糖溶液為該反應提供能量

B.希爾反應中的DCIP，相當于光反應中的NADPH

C.與品種甲相比，除草劑抑制品種乙葉綠體類囊體膜的功能較強

D.除草劑濃度為20%時，若向品種乙的希爾反應溶液中通入二氧化碳，在光照條

件下不能檢測到糖的生成

答案D

解析希爾反應實驗中添加蔗糖的目的是維持葉綠體的滲透壓,A錯誤；DCIP是

氧化齊U,相當于光反應中的NADP+,光反應中的NADPH是作為暗反應的還原劑，B

錯誤；相同濃度除草劑處理下，品種乙的葉綠體放氧速率高于品種甲，說明除草劑抑制

品種甲葉綠體類囊體膜的功能較強，C錯誤；除草劑濃度為20%時，若向品種乙的希爾

反應溶液中通入二氧化碳,由于該反應中沒有NADPH的生成,所以C3不能被還原成

糖，在光照條件下不能檢測到糖的生成，D正確。

二、不定項選擇題（每題給出的四個選項中，有的只有一個選項符合題目要求，有

的有多個選項符合題目要求）

7.（2023?測評題）正常的活細胞內，細胞質基質的Ca?+濃度必須維持相對穩定的狀

態。擬南芥細胞的細胞質基質中H+和Ca2+濃度都低于細胞液中的，其液泡膜上的焦磷

酸酶利用水解焦磷酸釋放的能量把細胞質基質中的H+運輸到液泡、Ca2+-ATP酶把

Ca2+由細胞質基質泵入細胞液、液泡膜上的CAX蛋白使液泡中的H+順濃度梯度進入

細胞質基質,同時把細胞質基質的Ca2+轉運到液泡儲存。下列敘述正確的是（）

A.H+從細胞質基質進入液泡和從液泡進入細胞質基質都需要轉運蛋白協助

B.Ca2+可通過主動運輸和協助擴散的方式從細胞質基質進入液泡

C.焦磷酸酶、Ca2+—ATP酶和CAX蛋白發揮作用時,自身的空間結構都會改變

D.焦磷酸酶和Ca2+—ATP酶都既具有物質轉運功能,又具有催化功能

答案ACD

解析H+從細胞質基質進入液泡需要轉運蛋白焦磷酸酶協助，從液泡進入細胞質

基質需要CAX轉運蛋白協助，A正確；由題干信息可知，在擬南芥細胞的細胞質基質

中的Ca2+濃度低于細胞液中的，Ca2+從細胞質基質進入液泡的Ca2+-ATP酶途徑需要

ATP水解供能，是主動運輸，CAX途徑消耗H+濃度差產生的電化學勢能，也屬于主動

運輸,B錯誤；焦磷酸酶既能催化焦磷酸水解又能轉運H+,Ca2+—ATP酶既能催化ATP

水解又能轉運Ca2+,焦磷酸酶和Ca2+-ATP酶在發揮催化作用和轉運物質時空間結構

會發生改變,CAX蛋白在執行轉運功能時空間結構也會發生改變,C、D正確。

8.藻類細胞中無機碳含量高出胞外500倍以上，光合作用主要通過胞內碳酸酎酶

(CA)分解HCO3-獲得CO2，而COV幾乎不能被該藻利用。關于測定不同pH(7.0~10.0)

對光合作用影響的實驗，下列說法或推測正確的是()

A.藻類細胞可能通過主動運輸方式吸收HCO3

B.pH可改變CA的活性影響暗反應速率

C.pH可改變HCOj的供應量影響暗反應速率

D.pH升高一定利于藻類暗反應速率的提高

答案ABC

解析藻類細胞中無機碳含量高出胞外500倍以上，故藻類細胞可能通過主動運輸

方式吸收HCO,，A正確；pH可影響CA活性,進而影響CO2的轉化,影響暗反應速

率，B正確；如堿性條件下HCO3'?可轉為CO?-，無法被藻類利用,從而影響CO?供應,

影響暗反應速率，C正確；pH升高會導致HCO3轉為CO3-，pH升高也可能會降低CA

活性，不利于暗反應，D錯誤。

三、非選擇題

9.(2023?山東，21)當植物吸收的光能過多時，過剩的之二鬻5

光能會對光反應階段的PSII復合體(PSn)造成損傷，使：

psn活性降低，進而導致光合作用強度減弱。細胞可通黑暗強光照射黑暗

過非光化學淬滅(NPQ)將過剩的光能耗散，減少多余光能對PSII的損傷。已知擬南芥的

H蛋白有2個功能：①修復損傷的PSII；②參與NPQ的調節。科研人員以擬南芥的野

生型和H基因缺失突變體為材料進行了相關實驗，結果如圖所示。實驗中強光照射時

對野生型和突變體光照的強度相同，且強光對二者的PSII均造成了損傷。

⑴該實驗的自變量為o該實驗的無關變量中,影響光合作用

強度的主要環境因素有(答出2個因素即可)。

(2)根據本實驗,(填“能”或“不能”)比較出強光照射下突變體與野生型的

PSII活性強弱，理由是______________________________________________

(3)據圖分析，與野生型相比，強光照射下突變體中流向光合作用的能量_______(填

多”或“少”)。若測得突變體的暗反應強度高于野生型，根據本實驗推測，原因是

答案⑴有無光照、有無H基因或H蛋白溫度、C02濃度、水

(2)不能野生型PSII損傷大但能修復；突變體PSII損傷小但不能修復

⑶少突變體NPQ高，PSII損傷小，雖無H蛋白修復但PSII活性高,光反應產

物多

解析(1)從圖示可以看出有兩個自變量，一是有無光照，二是擬南芥有無H基因

或H蛋白。該實驗的無關變量中，影響光合作用強度的主要環境因素有溫度、C02濃

度、水等。

⑵野生型PSII損傷大，但損傷可被H蛋白修復；突變體PSII損傷小，無H蛋白

修復損傷，所以不能比較出強光照射下突變體和野生型的psn活性強弱。

(3)強光照射下，突變體通過NPQ增加了光能的耗散，流向光合作用的能量減少。

若測得突變體的暗反應強度增加，通過實驗推測原因可能是突變體NPQ高，PSH損傷

小，雖無H蛋白修復但PSn活性高,光反應產物多。

10.（2023?測評題）根瘤菌能夠與豆科植物共生形成根瘤，并固定空氣中的氮氣以供

植物利用。科研人員為了研究光照和氮元素的相互作用對大豆生長和光合作用的影響,

做了相關實驗，結果如表所示。請回答下列問題：

正常光遮光

未接種根瘤接種根瘤未接種根瘤接種根

菌菌菌瘤菌

固氮酶活性

-114-86

相對值

葉綠素相對

741213519831992

含量

凈光合速率

4.257.883.53.6

相對值

⑴高等植物葉肉細胞的葉綠體中位于________上的光合色素能吸收、傳遞并轉化

光能,并通過光反應將光能轉化為化學能儲存在________中。

⑵遮光組大豆由于凈光合速率下降,不能為根瘤菌提供充足的此時固

氮酶的活性降低，在該條件下接種根瘤菌幾乎不能提高葉肉細胞中葉綠素的含量，其原

因可能是____________________________________。

⑶實驗發現未接種根瘤菌的大豆經遮光處理后，再置于正常光照條件下培養，大

豆的光合速率下降了17.6%，但胞間C02濃度和葉綠素含量卻均上升了，試提出未接種

根瘤菌的大豆經遮光處理后光合速率下降的原因可能是

___________________________________________（答出一點即可）。

（4）科研人員推測大豆在接種根瘤菌后進行遮光處理會導致其氣孔導度明顯降低，

請你設計實驗進行驗證，簡要寫出實驗思路并預期實驗結果。

答案（1）類囊體薄膜ATP和NADPH

⑵有機物該條件下根瘤菌中固氮酶活性低，固定的氮素減少，不能為大豆植株

提供充足的氮元素用于葉綠素的合成（答案合理即可）

⑶光合作用中與暗反應有關的酶活性降低（合理即可）

⑷實驗思路：將長勢相同的接種過根瘤菌的大豆幼苗均分為甲、乙兩組，甲組繼

續正常光照，乙組進行遮光處理，其他條件保持相同且適宜，一段時間后檢測甲、乙兩

組大豆幼苗的氣孔導度。預期實驗結果：甲組幼苗的氣孔導度明顯大于乙組。

解析⑶未接種根瘤菌的大豆經遮光處理后，再置于正常光照條件下培養，其光

合速率下降，但是胞間C02濃度反而上升,葉綠素的含量增多,胞間C02濃度和葉綠

素的含量不限制植物的光合速率，因此未接種根瘤菌的大豆經遮光處理后光合速率下降

的原因可能是光合作用中與暗反應有關的酶活性降低。

（4）實驗設計如下表所示。

驗證大豆在接種根瘤菌后進行遮光處理會導致其氣孔導度明顯

實驗目的

降低

實驗的自變量是否遮光處理

實驗的因變量氣孔導度

將長勢相同的接種過根瘤菌的大豆幼苗均分為甲、乙兩組，甲

實驗思路組繼續正常光照，乙組進行遮光處理，其他條件保持相同且適

宜，一段時間后檢測甲、乙兩組大豆幼苗的氣孔導度

實驗結果接種根瘤菌后對大豆進行遮光處理會導致其氣孔導度明顯降低

11.(2023?趨勢題)脂氧合酶(LOX),又稱為亞油酸氧化還原酶、脂肪氧化酶。研究

發現LOX在各種高等植物中廣泛存在。LOX的作用受到脂肪酸的影響,脂肪酸組分關

系到細胞膜的結構，直接調節細胞膜的組分，LOX與脂肪酸的含量對植物的生長發育

起到調節作用，影響葡萄果實的質量。科學家以赤霞珠葡萄果實為研究材料，亞油酸鈉

為底物，為測定LOX活性進行了相關的實驗研究，結果如圖。

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

溫度也)底物濃度隼0"mol-L-')

一

.不同溫度對赤霞珠葡

乙不同底物濃度對赤霞珠

萄LOX活性的影響葡萄LOX活性的影響

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對赤霞珠葡萄LOX活性的影響

請回答下列問題：

(1)分析圖甲可知，LOX的最適溫度為________左右,由于該實驗的溫度梯度較大,

為了探究更準確的最適溫度，應進行的操作是

⑵分析圖乙可知，并不是底物濃度越高LOX的活力越高，推測其原因可能是

(3)一般情況下,一種酶只有一個最適pH。據圖丙可知，LOX有兩個pH高峰,據

此可以推測LOX可能是___________________o

(4)由圖甲可知，當處理溫度高于40℃而低于60℃時，LOX仍有較高活性,表現

出很好的O

答案(1)40℃在35~45℃之間設置更小的溫度梯度并測定LOX的活性

(2)過多的亞油酸鈉影響了酶的活性

(3)兩種蛋白質構成的復合酶

(4)熱穩定性

解析(3)一般情況下,一種酶只有一個最適pH。據題圖丙可知，LOX有兩個pH

高峰據此可以推測LOX可能是由兩種蛋白質構成的這兩種蛋白質都具有一定的LOX

活性，但二者的最適pH不同。

12.(2023?山東高三聯考)淀粉和蔗糖是光合作用的兩種主要終產物，馬鈴薯下側葉

片合成的有機物主要運向塊莖貯藏，紅薯葉片合成的有機物主要運向塊根儲存。下圖是

馬鈴薯和紅薯光合作用產物的形成及運輸示意圖。在一定濃度的CO2和30℃條件下(細

胞呼吸最適溫度為30℃,光合作用最適溫度為25℃),測定馬鈴薯和紅薯在不同光照

條件下的光合速率，結果如下表。分析回答：

韌生部

塊莖(根)細胞蔗糖一淀粉

紅薯馬鈴薯

光合速率與呼吸速率相等時光照強度(klx)13

光飽和時光照強度(klx)39

光飽和時C02吸收量[mg/(100cn?葉小時)]1130

黑暗條件下CCh釋放量[mg/(100cm?葉?小時)]512

(1)馬鈴薯下側葉片葉肉細胞中的葉綠體可將光能轉化為o圖中

①過程發生在__________(填場所)。暗反應中首先生成的是三碳化合物，有同學猜測此

化合物是C02與某一個二碳化合物結合生成的，但當突然停止光照后，發現C5的含量

快速_________由此推知猜測是錯誤的。

(2)為紅薯葉片提供C18O2,塊根中的淀粉會含180,請寫出元素18。轉移的路徑

(用圖中相關物質的名稱及箭頭表示)。

(3)在電子顯微鏡下觀察，可看到葉綠體內部有一些顆粒，它們被看作是葉綠體的

“脂質倉庫”，其體積隨葉綠體的生長而逐漸變小，可能的原因是

(4)為了驗證光合作用產物以蔗糖的形式運輸，研究人員將酵母菌蔗糖酶基因轉入

植物，該基因表達的蔗糖酶定位在葉肉細胞的細胞壁上。結果發現轉基因植物出現嚴重

的小根、小莖現象,其原因是____________________________________________________0

研究發現蔗糖可直接進入液泡,該過程為逆濃度梯度運輸,與該跨膜運輸過程有關的細

胞器有0

(5)25℃條件下測得紅薯光補償點會_______(填“小于”“大于”或“等于")1klx；30℃

條件下，當光照強度為3klx時，紅薯和馬鈴薯固定C02量的差值為。

答案(1)有機物中的化學能葉綠體基質減少

（2）C18O2TC3T磷酸丙糖一蔗糖一淀粉

（3）顆粒中的脂質參與構成葉綠體中的膜結構

（4）葉肉細胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖，導致進入韌皮部的蔗糖減少，根和莖得到的

糖不足，生長緩慢線粒體和核糖體

（5）小于4mg/（100cn?葉.小時）

解析（1）圖中①過程是光合作用的暗反應階段的C02的固定階段，此過程發生在

葉綠體基質。

⑸表格中是30℃條件下測定的數據，此時呼吸作用最強，如果將溫度降到25C（光

合作用最適溫度）,則光合作用增強，呼吸作用減弱，光補償點是指光合速率等于呼吸

速率時的光照強度,因此25℃時紅薯光補償點小于1klx；當光照強度為3klx時,紅

薯固定的82為11+5=16［mg/（100cn?葉.小時）］，而馬鈴薯光合速率和呼吸速率相等,

為12mg/（100cn?葉.小時）所以紅薯和馬鈴薯固定CO2量的差值為4mg/（100cn?葉.小

時）。

13（2023?遼寧省名校聯盟高三3月聯考略改）根據光合作用中CO2的固定方式不同,

可將植物分為C3植物和C