2023年高考生物必备知识大串讲专题05 细胞的能量供应和利用（教师版）

专题01 细胞的能量供应和利用
【考点梳理.逐个击破】
一、 酶
1.酶的本质
（1）概念：酶是由 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 ，少数酶是 RNA 。
（2）酶的作用： 催化 作用；酶的作用机理： 降低化学反应的活化能 。
例1：用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质,处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是(　　)。
A.蛋白酶　 　B.氨基酸 　
C.RNA　 D.DNA
【解析】自然界中的酶大多数是蛋白质,少数是RNA。核糖体是由RNA和蛋白质组成的,用蛋白酶将核糖体的蛋白质去除后,处理后的核糖体仍可催化氨基酸发生脱水缩合反应,说明起催化作用的成分是RNA,C项符合题意。故选C

2.酶的特性
（1）高效性：同无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的效果更显著。
（2）专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。
（3）作用条件温和：在最适宜的温度和 pH 条件下， 酶的活性最高。
温度和 pH 偏高或偏低，酶活性都会明显降低。过酸、过碱或高温，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温抑制酶的活性，但酶的 空间结构稳定，在适宜温度下酶的活性可以升高。酶制剂适于在低温(0～4 ℃下保存。
3.影响酶促反应速率的因素：温度、pH、底物浓度、 酶浓度。
例2：下图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能,下列图解正确的是(　　)。

【解析】酶催化作用的机理是能显著降低化学反应的活化能,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E应是二者所需活化能峰值之差,故B项符合题意。故选B
例3：酶是细胞代谢所必需的,下列有关叙述不能体现这一观点的是(　　)。
A.由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和的条件下进行
B.细胞代谢过程中产生的有害物质可以通过酶分解
C.酶能降低细胞中化学反应的活化能进而提高代谢效率
D.活细胞产生的酶在细胞内外均能发挥作用
【解析】细胞代谢是细胞中进行的化学反应,需要活化能。酶能降低细胞中化学反应的活化能,提高代谢效率。由于酶的催化作用,细胞代谢能在温和的条件下进行。故选D
例4：研究化合物P对淀粉酶活性的影响时,得到如图所示的实验结果。下列有关叙述不正确的是(　　)。
A.在一定范围内,底物浓度可影响酶促反应速率
B.若反应温度不断升高,则A点持续上移
C.化合物P对该酶的活性有抑制作用
D.曲线①所代表的反应比曲线②所代表的反应先达到反应平衡
【解析】　由图可知,在一定底物浓度范围内,酶促反应速率随底物浓度的增加而加快,A项正确;酶促反应都有适宜的温度,超过这一温度时,酶的活性会降低,酶促反应速率下降,A点不会持续上移,B项错误;与仅有酶的曲线相比,加入化合物P后酶促反应速率下降,说明化合物P对该酶的活性有抑制作用,C项正确;由图可以看出,曲线①条件下比曲线②条件下反应速率高,故达到反应平衡所需的时间要短,D项正确。故选B

二、ATP
1.ATP的功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，即直接给细胞生命活动提供能量_；1 mol ATP 水解释放的能量高达30.54 kJ/mol，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
2．ATP的结构：A－P～P～P，A 代表腺苷（由腺嘌呤和核糖结合而成），P 代表磷酸基团，－代表普通磷酸键，～代表特殊化学键。
3.ATP和ADP可以相互转化：
4.吸能反应和放能反应：细胞中的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类，吸能反应一般与ATP的水解相联系，由ATP水解提供能量，放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。
例5：在下列几种化合物的化学组成中,“○”中所对应的含义最接近的是(　　)。

A.①和② B.①和③ C.③和④ D.⑤和⑥
【解析】根据题意知,“○”中所对应的含义分别为①腺苷一磷酸(AMP或腺嘌呤核糖核苷酸)、②腺嘌呤、③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸、④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸、⑤腺苷、⑥腺苷。故选D

三、细胞呼吸的原理和应用
1.探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）酵母菌：单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼
吸的不同方式。
（2）实验原理：
①检测 CO2的产生：CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
②检测酒精的产生：酸性条件下，使重铬酸钾由橙色变成灰绿色。
例6：检测酵母菌细胞呼吸的产物,下列叙述正确的是(　　)。
A.如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊,则酵母菌只进行有氧呼吸
B.如果产生的气体使溴麝香草酚蓝溶液变黄色,则酵母菌只进行无氧呼吸
C.无论是进行有氧呼吸还是无氧呼吸,酵母菌都能产生CO2
D.酵母菌无氧呼吸不产生气体,但其中的产物能使酸性重铬酸钾溶液变成灰绿色
【解析】酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2,可通过检测是否有酒精的产生判断是否存在无氧呼吸;溴麝香草酚蓝溶液和澄清石灰水都是CO2指示剂,酒精可用酸性重铬酸钾溶液进行检测。故选C

2. 有氧呼吸
（1）概念：细胞在 O2 的参与下，通过 多种酶 的催化作用，把 葡萄糖 等有机物 彻底氧化 分解，产生 二氧化碳(CO2) 和 水(H2O) ，释放 能量 ，生成 大量ATP 的过程。
（2）有氧呼吸场所： 细胞质基质 和 线粒体 (主要)。
（3）有氧呼吸过程
阶段
场所
物质变化
能量变化
第一阶段
细胞质基质
1葡萄糖(C6H12O6)→2丙酮酸(C3H4O3)＋4[H]
少量能量
第二阶段
线粒体基质
2丙酮酸(C3H4O3)＋6H2O→6CO2＋20[H]
少量能量
第三阶段
线粒体内膜
24[H]＋6O2→12H2O
大量能量
（4） 有氧呼吸总反应式： C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋大量能量 。
例7：下图表示细胞呼吸的过程,其中①~③代表有关生理过程发生的场所,甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(　　)。
A.①和②都是线粒体的组成部分
B.在②和③中都能产生大量的ATP
C.在②和③中所含酶的种类相同
D.甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
【解析】①代表细胞质基质,②代表线粒体基质,A项错误;仅有③过程产生大量ATP,B项错误;③代表线粒体内膜,与②所含酶的种类不同,C项错误;葡萄糖分解产生丙酮酸和[H],甲代表丙酮酸,乙代表[H],D项正确。
故选D

3. 无氧呼吸
（1）概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
（2）过程：无氧呼吸两个阶段都在 细胞质基质 中进行。无氧呼吸 第一 阶段与有氧呼吸完全相同，都产生了共同的中间产物 丙酮酸 ；第二阶段在不同酶的催化下生成 酒精和CO2 或 乳酸 。
（3）无氧呼吸总反应式
①酵母菌、多数植物、苹果： C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 。
②乳酸菌、骨骼肌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚： C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量 。
例8：细胞内葡萄糖分解代谢过程如图所示,下列叙述正确的是(　　)。

A.酵母菌细胞质基质中可进行①和②过程
　B.剧烈运动时骨骼肌细胞中进行①和④过程
　C.乳酸菌细胞进行①和③过程中均产生[H]
　D.①过程是各类细胞分解葡萄糖的共同途径
【解析】②过程在线粒体中进行,A项错误;剧烈运动时有氧呼吸和无氧呼吸同时进行,B项错误;乳酸菌细胞进行③过程不产生[H],C项错误;各类细胞的有氧呼吸和无氧呼吸共同进行①过程,D项正确。故选D
四、光合作用与能量转化
1.绿叶中色素的提取和分离
（1）色素的提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 无水乙醇 中。
（2）色素的分离：不同色素在 层析液 中的溶解度不同， 溶解度高 的随层析液在滤纸上扩散的
快，反之则慢，这样，色素就会随着 层析液 在滤纸上的扩散而分离开。分离方法： 纸层析法 。
（3）试剂及药品作用
①无水乙醇作用： 溶解、提取色素 ； ②层析液作用： 分离色素 ；
③SiO2作用：破坏细胞结构，使叶片研磨更充分；④CaCO3作用：保护叶绿素/防止研磨中叶绿素被破坏。
2. 叶绿体中的色素
（1）分布：叶绿体类囊体薄膜上。
（2）种类：叶绿体中的色素分为叶绿素(约占 3/4)和类胡萝卜素(约占 1/4)两类：叶绿素包括叶绿素 a 和
叶绿素 b；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。其中叶绿素分子中含有 Mg 元素。
（3） 功能：吸收光能。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，对绿光的吸收最少，类胡萝卜素不吸收红光。
例9：下列对提取光合色素,进行纸层析分离的实验中各种现象的解释,正确的是(　　)。
A.未见色素带,原因可能为材料是黄化叶片
B.色素始终在滤纸上,是因为色素不溶于层析液
C.提取液呈绿色是由于其含有叶绿素a和叶绿素b
D.胡萝卜素处于滤纸条最前方,是因为其在提取液中的溶解度最高
【解析】未见色素带,可能的原因是没有提取出色素或滤液细线浸入层析液使色素溶解在层析液里等。若材料为黄化叶片,操作正确应见到胡萝卜素、叶黄素的色素带。叶绿素a呈蓝绿色、叶绿素b呈黄绿色,且绿叶中叶绿素含量比类胡萝卜素多,所以光合色素提取液呈绿色。胡萝卜素处于滤纸条最前方,是因为其在层析液中的溶解度最高。故选C

3.光合作用的过程:
光能
叶绿体
（1）光合作用的强度是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。
（2）总反应式(产物为葡萄糖)： CO2＋12H2O C6H12O6＋6H2O＋6O2 。
（3）过程分析
光反应：①场所：叶绿体类囊体薄膜。②条件：光、色素、酶、H 2 O、ADP、Pi。③能量转换：光能→ATP 中活跃的化学能。
暗反应：①场所：叶绿体基质。②条件：多种酶、CO 2 、NADPH、ATP。③能量转换：ATP 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能。
例10：下图为高等绿色植物光合作用的图解,以下说法正确的是(　　)。

A.①是光合色素,分布在叶绿体和细胞质基质中
B.②是O2,可参与有氧呼吸的第二阶段
C.③是三碳化合物,能被氧化为(CH2O)
D.④是ATP,在类囊体薄膜上生成
【解析】根据光合作用图解可知,图中①是光合色素,分布在叶绿体类囊体薄膜上,A项错误;②是O2,可参与有氧呼吸的第三阶段,与有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH结合生成水,释放大量的能量,B项错误;③是三碳化合物,在由光反应阶段提供的NADPH和ATP的作用下被还原为(CH2O),C项错误;④是ATP,在叶绿体的类囊体薄膜上生成,D项正确。故选D
【方法技巧】
1.细胞呼吸曲线分析
（1）0点：细胞只进行无氧呼吸。
（2）0～b段：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，随O2浓度增加，无氧
呼吸受到抑制而逐渐减弱，有氧呼吸逐渐增强。a点时，有氧呼吸和无氧呼
吸CO2产生量相同，但两者呼吸强度不同，有机物消耗量之比为1:3 。
（3）b点后：细胞只进行有氧呼吸。
（4）水果、蔬菜、粮食的储存应选择a点O2浓度，因为此浓度下 细胞呼吸强度最低 。
（5）mn段CO2释放量逐渐减少的原因：无氧呼吸逐渐减弱，但由于O2浓度较低，有氧呼吸也比较弱。
（6）np段CO2释放量逐渐增多的原因：随O2浓度增高，有氧呼吸逐渐增强。
（7）有氧呼吸CO2释放量也可表示 O2 吸收量。
（8）两条实线间的距离可表示无氧呼吸强度，当两曲线重合时(距离为0)，无氧呼吸强度为 0 。

2.曲线分析


甲图：光合速率＝呼吸速率的点： d、h 乙图：光合速率＝呼吸速率的点：D、H 。
Oc段：只进行 呼吸作用 。 OC段：只进行 呼吸作用 。
cd段：光合速率 ＜ 呼吸速率。 CD段：光合速率 ＜ 呼吸速率。
dh段：光合速率 ＞ 呼吸速率。 DH段：光合速率 ＞ 呼吸速率。
hi段：光合速率 ＜ 呼吸速率。 HI段：光合速率 ＜ 呼吸速率。
ij段：只进行呼吸作用 。 IJ段：只进行呼吸作用 。
积累有机物最多的点： h 。 积累有机物最多的点：H。
f点光合速率下降原因：气温过高，导致部分孔关闭，导致CO2 供应不足。
乙图：J点低于O点，植物体有机物总量增多 ；J点高于O点，植物体有机物总量减少 ；
乙图：J点等于O点，植物体有机物总量不变 。

【真题重现.精选精炼】
一、单选题
1．（2022·浙江·高考真题）下列关于研究淀粉酶的催化作用及特性实验的叙述，正确的是（       ）
A．低温主要通过改变淀粉酶的氨基酸组成，导致酶变性失活
B．稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，是因为酶的作用具高效性
C．淀粉酶在一定pH范围内起作用，酶活性随pH升高而不断升高
D．若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会加快淀粉的水解速率
【答案】B
【解析】
【分析】
大部分酶是蛋白质，少部分酶的本质是RNA，蛋白质的基本单位是氨基酸，RNA的基本单位是核糖核苷酸。
【详解】
A、 低温可以抑制酶的活性，不会改变淀粉酶的氨基酸组成，也不会导致酶变性失活，A错误；
B、 酶具有高效性，故稀释100万倍的淀粉酶仍有催化能力，B正确；
C、 酶活性的发挥需要适宜条件，在一定pH范围内，随着温度升高，酶活性升高，超过最适pH后，随pH增加，酶活性降低甚至失活，C错误；
D、 淀粉酶的本质是蛋白质，若在淀粉和淀粉酶混合液中加入蛋白酶，会将淀粉酶水解，则淀粉的水解速率会变慢，D错误。
故选B。
2．（2022·浙江·高考真题）下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（       ）
A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C．梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
【答案】B
【解析】
【分析】
1、 需氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中；需氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线粒体基质中；需氧呼吸的第三阶段是[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上。
2、厌氧呼吸的第一阶段与需氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中；第二阶段是丙酮酸和[H]反应产生二氧化碳和酒精或者是乳酸，发生在细胞质基质中。
【详解】
A、 剧烈运动时人体可以进行厌氧呼吸，厌氧呼吸的产物是乳酸，故人体剧烈运动时会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸，A正确；
B、 制作酸奶利用的是乳酸菌厌氧发酵的原理，乳酸菌厌氧呼吸的产物是乳酸，无二氧化碳产生，B错误；
C、 梨果肉细胞厌氧呼吸第一阶段能产生少量能量，该部分能量大部分以热能的形式散失了，少部分可用于合成ATP，C正确；
D、 酵母菌乙醇发酵是利用酵母菌在无氧条件产生乙醇的原理，故发酵过程中通入氧气会导致其厌氧呼吸受抑制而影响乙醇的生成量，D正确。
故选B。
3．（2022·全国·高考真题）某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是（　　）
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
【答案】D
【解析】
【分析】
光合作用会吸收密闭容器中的CO2，而呼吸作用会释放CO2，在温度和光照均适宜且恒定的情况下，两者速率主要受容器中CO2和O2的变化影响。
【详解】
A、初期容器内CO2浓度较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2浓度下降，O2浓度上升，A错误；
B、根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2浓度下降,所以说明植物光合作用大于呼吸作用，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；
CD、初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
故选D。
4．（2022·浙江·高考真题）下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是（       ）
A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带
【答案】D
【解析】
【分析】
ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写。ATP分子的结构 式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，ATP分子中大量的能量就储存在特殊的化学键中。ATP可以水解，这实际上是指ATP分子中特殊的化学键水解。
【详解】
A、1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；
B、ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；
C、ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；
D、吸能反应一般与ATP的分解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。
故选D。
5．（2021·海南·高考真题）某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是（       ）

A．该酶可耐受一定的高温
B．在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大
C．不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D．相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
【答案】D
【解析】
【分析】
据图分析可知，在图示温度实验范围内，50℃酶的活性最高，其次是60℃时，在40℃时酶促反应速率随时间延长而增大。
【详解】
A、据图可知，该酶在70℃条件下仍具有一定的活性，故该酶可以耐受一定的高温，A正确；
B、据图可知，在t1时，酶促反应速率随温度升高而增大，即反应速率与温度的关系为40℃＜＜50℃＜60℃＜70℃，B正确；
C、由题图可知，在不同温度下，该酶达到最大催化反应速率（曲线变平缓）时所需时间不同，其中70℃达到该温度下的最大反应速率时间最短，C正确；
D、相同温度下，不同反应时间内该酶的反应速率可能相同，如达到最大反应速率（曲线平缓）之后的反应速率相同，D错误。
故选D。
6．（2021·海南·高考真题）研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1~2min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是（       ）
A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
【答案】B
【解析】
【分析】
ATP又叫三磷酸腺苷，简称为ATP，其结构式是：A-P～P～P，A-表示腺苷、T-表示三个、P-表示磷酸基团，“～”表示高能磷酸键。
【详解】
A、根据题意可知：该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；
B、根据题干信息“结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。”说明：32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确；
C、根据题干信息“放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团”可知，32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不同，C错误；
D、该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。
故选B。
7．（2021·湖北·高考真题）采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是（       ）
A．常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏
B．密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，利于保鲜
C．冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓
D．低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓
【答案】C
【解析】
【分析】
1、自由水与结合水的比值越高，新陈代谢越旺盛，抗逆性越差。
2、水果、蔬菜的储藏应选择零上低温、低氧等环境条件。
【详解】
A、常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，细胞消耗的有机物增多，不耐贮藏，A正确；
B、密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，抑制呼吸，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故利于保鲜，B正确；
C、细胞中自由水的含量越多，则细胞代谢越旺盛，C错误；
D、酶活性的发挥需要适宜的温度等条件，结合题意“果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变，密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期”可知，低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓，D正确。
故选C。
8．（2021·湖北·高考真题）在真核细胞中，由细胞膜、核膜以及各种细胞器膜等共同构成生物膜系统。下列叙述错误的是（       ）
A．葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜
B．细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白
C．溶酶体膜蛋白高度糖基化可保护自身不被酶水解
D．叶绿体的类囊体膜上分布着光合色素和蛋白质
【答案】A
【解析】
【分析】
1、生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜等组成．生物膜系统在成分和结构上相似，结构与功能上联系。
2、生物膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特点是具有选择透过性.
【详解】
A、葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，A错误；
B、真核细胞的细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白，该类蛋白发挥作用时可催化ATP水解，为跨膜运输提供能量，B正确；
C、溶酶体内有多种水解酶，能溶解衰老、损伤的细胞器，溶酶体膜蛋白高度糖基化可保护自身不被酶水解，C正确；
D、叶绿体的类囊体膜是光反应的场所，其上分布着光合色素和蛋白质（酶等），利于反应进行，D正确。
故选A。
9．（2021·辽宁·高考真题）植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是（　　）
A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
【答案】B
【解析】
【分析】
影响绿色植物进行光合作用的主要外界因素有：①CO2浓度；②温度；③光照强度。
【详解】
A、不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度，A正确；
B、为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误；
C、适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使其少分解有机物，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确；
D、适时通风可提高生产系统内的CO2浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。
故选B。
10．（2021·北京·高考真题）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是（　　）

A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35℃时两组植株的真正（总）光合速率相等
C．50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
【答案】B
【解析】
【分析】
1、净光合速率是植物绿色组织在光照条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积CO2的吸收量或O2的释放量。净光合速率可用单位时间内O2的释放量、有机物的积累量、CO2的吸收量来表示。
2、真正（总）光合速率=净光合速率+呼吸速率。
【详解】
A、由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3nmol••cm-2•s-1，A正确；
B、CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。由图可知35℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35℃时两组植株的真正（总）光合速率无法比较，B错误；
C、由图可知，50℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率不大于零，说明不能积累有机物，C正确；
D、由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境较适应，D正确。
故选B。
二、综合题
11．（2022·全国·高考真题）农业生产中，农作物生长所需的氮素可以的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。

(1)由图可判断进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是______。
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收速率不再增加，推测其原因是______。
(3)作物甲和作物乙各自在最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是______。
(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物对的吸收利用，可以采取的措施是______。
【答案】(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O2浓度小于a点，根细胞对的吸收速率与O2浓度呈正相关
(2)主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白数量达到饱和
(3)甲的最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗O2多
(4)定期松土
【解析】
【分析】
根据物质运输的方向以及运输过程中是否需要能量，将物质跨膜运输分为被动运输和主动运输，其中主动运输为逆浓度方向运输，需要载体蛋白和能量的供应。曲线图分析，当氧气浓度小于a时，影响根细胞吸收NO3－的因素是能量，当氧气浓度大于a时，影响根细胞吸收NO3－的因素是载体蛋白的数量。
(1)主动运输是低浓度向高浓度运输，需要能量的供应、需要载体蛋白协助，由图可知，当氧气浓度小于a点时，随着O2浓度的增加，根细胞对NO3－ 的吸收速率也增加，说明根细胞吸收NO3－需要能量的供应，为主动运输。
(2)主动运输需要能量和载体蛋白，呼吸作用可以为主动运输提供能量，O2浓度大于a时作物乙吸收NO3－的速率不再增加，能量不再是限制因素，此时影响根细胞吸收NO3－速率的因素是载体蛋白的数量，此时载体蛋白数量达到饱和。
(3)曲线图分析，当甲和乙根细胞均达到最大的NO3－的吸收速率时，甲的NO3－最大吸收速率大于乙，说明甲需要能量多，消耗O2多，甲根部细胞的呼吸速率大于作物乙。
(4)在农业生产中，为了促进根细胞对矿质元素的吸收，需要定期松土，增加土壤中的含氧量，促进根细胞的有氧呼吸，为主动运输吸收矿质元素提供能量。
12．（2022·全国·高考真题）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C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是____________（答出3点即可）。
(2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是____________（答出1点即可）。
(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是______________。
【答案】(1)O2、[H]和ATP
(2)自身呼吸消耗或建造植物体结构
(3)C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2
【解析】
【分析】
光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：（1）光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；（2）光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。
(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜上，光反应发生的物质变化包括水的光解以及ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、[H]和ATP。
(2)叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。
(3)C4植物的CO2固定途径有C4和C3途径，其主要的CO2固定酶是PEPC，Rubisco；而C3植物只有C3途径，其主要的CO2固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小，叶片气孔关闭，CO2吸收减少；由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。
13．（2021·海南·高考真题）植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。
(1)植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是____________。除通气外，还需更换营养液，其主要原因是____________。
(2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是____________。生菜成熟叶片在不同光照强度下光合速率的变化曲线如图，培植区的光照强度应设置在____________点所对应的光照强度；为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度，该条件下B点的移动方向是____________。

(3)将培植区的光照/黑暗时间设置为14h/10h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度____________；若将培植区的温度从T5调至T6，培植24h后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量________________________。

【答案】(1)     增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用     根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生改变
(2)     植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光     B     右上方
(3)     低 下降
【解析】
【分析】
影响光合作用的主要因素有：光照强度、二氧化碳浓度、温度等；第（2）题图表示光照强度对光合速率的影响，第（3）题图表示温度对光合速率和呼吸速率的影响。
(1)营养液中的生菜长期在液体的环境中，根得不到充足的氧，影响呼吸作用，从而影响生长，培养过程中要经常给营养液通入空气，其目的是促进生菜根部细胞呼吸；营养液中的无机盐在培植生菜的过程中会被大量吸收，导致营养液成分改变；并且根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降，因此需要更换培养液。
(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以选用红蓝光组合LED灯培植生菜可以提高植物的光合作用，从而提高生菜的产量；B点为光饱和点对应的最大光合速率，因此培植区的光照强度应设置在B点所对应的光照强度，根据题干“为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度”可知：该条件下光合速率增大，则B点向右上方移动。
(3)根据曲线可知：在此曲线中光合速率的最适温度为T5，而在该实验温度范围内呼吸速率的最适温度还未出现，所以光合作用最适温度比呼吸作用最适温度低，若将培植区的温度从T5调至T6，导致光合速率减小而呼吸速率增大，生菜植物的有机物积累量将下降。
【点睛】
本题结合曲线图，主要考查光照强度与温度对光合速率的影响，注意认真分析题图，弄清影响呼吸作用与光合作用的因素是解题关键。
14．（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：双层膜结构完整
叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤
叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂
叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量
100
167.0
425.1
281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量
100
106.7
471.1
109.6
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】     类囊体膜     NADPH     减慢     Fecy     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     类囊体上的色素吸收光能、转化光能     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
【解析】
【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。
【点睛】
解答本题可结合生物学结构与功能相适应的基本观点。叶绿体中类囊体薄膜有最大的膜面积，有利于色素分布和吸收光能，类囊体松散时避免了相互的遮挡，更有利于色素吸收光能。