专题06 细胞代谢（知识解读 分类归纳 模考题组练）-2025年高考生物二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用）

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一、细胞代谢知识解读
二、细胞代谢知识分类归纳
【基础知识1】 细胞膜的结构与功能
【基础知识2】 细胞器之间的分工与协调配合
【基础知识3】 物质运输
【基础知识4】 ATP与酶
【基础知识5】 细胞呼吸
【基础知识6】 光合作用
三、最新模考题组练
PART 1 细胞代谢知识解读
细胞代谢指细胞内发生的各种化学反应的总称，主要由物质代谢和能量代谢交织组成。以下为你详细解读：
（1）细胞代谢的场所：细胞质基质是细胞代谢的重要场所，为新陈代谢的进行提供所需要的物质和一定的环境条件，许多化学反应在其中进行 。此外，细胞器如线粒体、叶绿体等，也各自承担特定代谢过程。
（2）参与细胞代谢的物质
①酶：由活细胞产生，对其底物具有高度特异性和高度催化效能，能在常温、常压下高效地催化化学反应。比如淀粉酶可催化淀粉水解为麦芽糖。
②ATP：ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，作为细胞代谢的直接供能物质，为各种耗能反应提供能量。当ATP水解时，末端磷酸基团脱离，形成ADP，同时释放出大量能量 。
（3） 细胞代谢的具体类型
①光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化为储存着能量的有机物，并释放出氧气。光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应为暗反应提供ATP和NADPH 。
②细胞呼吸：包括有氧呼吸和无氧呼吸。有氧呼吸是细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。无氧呼吸则是在无氧条件下，细胞通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
PART 2 基础知识分类归纳
【基础知识1】细胞膜与细胞核的结构与功能
【典例分析1-1】（2024.湖北天门调研）小窝是细胞膜内陷形成的囊状结构(如图1)，与细胞的信息传递等相关。请据图分析回答下列问题。
(1)小窝的主要成分是蛋白质和____________；其中的蛋白质是小窝蛋白。小窝蛋白在__________上合成，然后由________________________加工，通过囊泡转运到细胞膜上，成为膜蛋白，这一过程体现了细胞膜具有________________________的结构特点。
(2)据图分析，小窝蛋白分为三段，中间区段主要由____________(填“亲水性”或“疏水性”)的氨基酸残基组成，其余两段均位于细胞的__________中。
(3)小窝蛋白中的某些氨基酸在一定的激发光下能够发出荧光，当胆固醇与这些氨基酸结合，会使荧光强度降低。为研究小窝蛋白中间区段与胆固醇的结合位点，分别向小窝蛋白的肽段1(82～101位氨基酸)和肽段2(101～126位氨基酸)加入胆固醇，检测不同肽段的荧光强度变化，结果如图2，据此分析，胆固醇与肽段的结合情况是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)当小窝中结合的胆固醇过少时，小窝蛋白的____________改变，小窝会变扁平，影响细胞的信息传递功能。
解析：(1)由题图可知，小窝是细胞膜向内凹陷形成的，细胞膜的主要组成成分是蛋白质和脂质；小窝蛋白合成的场所是核糖体，在核糖体上氨基酸脱水缩合形成肽链，肽链依次进入内质网和高尔基体进行加工，由囊泡运输到细胞膜，成为细胞膜上的小窝蛋白，该过程体现了生物膜具有一定的流动性。(2)由题图1可知，小窝蛋白分为三段，中间区段主要是与磷脂疏水性的尾部相连，故推测中间区段是疏水性的氨基酸脱水缩合形成，其余两段位于细胞质基质中。(3)由题图分析可知，肽段1加入胆固醇后，荧光强度明显降低，肽段2加入胆固醇后荧光强度基本不变，又知胆固醇与这些氨基酸结合，会使荧光强度降低，因此胆固醇与肽段1中的氨基酸结合，而不与肽段2中的氨基酸结合(结合位点在82～101位氨基酸，而不在101～126位氨基酸)。(4)胆固醇参与动物细胞膜的组成，对于维持细胞膜蛋白结构稳定具有一定作用，小窝结合的胆固醇过少，小窝蛋白的空间结构改变，小窝会变扁平，影响细胞的信息传递功能。
答案：(1)脂质(或磷脂) 核糖体 内质网和高尔基体 流动性 (2)疏水性 细胞质基质
(3)胆固醇与肽段1中的氨基酸结合，而不与肽段2中的氨基酸结合(结合位点在82～101位氨基酸，而不在101～126位氨基酸) (4)空间结构
【提分秘籍】
1、细胞膜的流动镶嵌模型：(1）磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架，蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层，有的横跨整个磷脂双分子层；
(2）细胞膜上的磷脂和络大多数蛋白质是可以流动的，因此膜的结构成分不是静止的，而是动态的，具有流动性；
(3）细胞膜的外表面分布有糖蛋白，具有识别功能。
2、磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头” 部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。
3、细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。
【典例分析1-2】 (2024·辽宁锦州调研)亲核蛋白是指在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。亲核蛋白从细胞质转运入细胞核的过程如图所示，GTP是为细胞生命活动供能的另一种高能磷酸化合物，结构与ATP类似。请回答下列问题。
(1)亲核蛋白由 ________(细胞器)合成，该细胞器在细胞质中主要有两种分布，亲核蛋白应该是由______的该细胞器合成。
(2)亲核蛋白通过________(结构)进入细胞核，代谢越旺盛的细胞该结构的数量越________，原因是该结构能实现________。
(3)根据ATP的相关知识推测，GTP的中文名为________，结构简式为________。
(4)据图分析，亲核蛋白进入细胞核的运输方式，类似于物质通过细胞膜时的几种跨膜运输方式中的__________。
(5)下列物质中，属于造血干细胞具有的亲核蛋白的有________。
A．DNA聚合酶 B．丙酮酸分解酶
C．ATP水解酶 D．淀粉酶
解析：(1)蛋白质合成的场所是核糖体；亲核蛋白是胞内蛋白，由(游离在)细胞质基质中核糖体合成。(2)由图可知，亲核蛋白通过核孔进入细胞核，代谢越旺盛的细胞该结构数量越多，原因是核孔能实现核质之间的物质交换和信息交流。(3)G为鸟嘌呤，类比ATP可知，GTP为鸟苷三磷酸，结构简式为G－P～P～P。(4)据图分析，亲核蛋白要进入细胞核需要消耗GTP分解释放的能量和膜上蛋白协助，故亲核蛋白进入核内的运输方式类似于物质通过细胞膜时的主动运输。(5)DNA聚合酶用于DNA复制，作用场所是细胞核，A正确；丙酮酸分解酶用于有氧呼吸第二阶段，作用场所是线粒体基质，B错误；ATP水解酶用于ATP水解供能，细胞核内的各种代谢活动也需要ATP水解供能，C正确；淀粉酶用于细胞外的淀粉水解过程，D错误。
答案：(1)核糖体 (游离在)细胞质基质中 (2)核孔(核孔复合体) 多 核质之间的物质交换和信息交流 (3)鸟苷三磷酸 G—P～P～P (4)主动运输 (5)AC
【典例分析1-3】（2024.湖南长沙调研）二甲双胍的抗肿瘤效应越来越受到人们的关注，它可以通过抑制某种细胞器的功能而抑制细胞的生长，其作用机理如图所示。请据图回答有关问题。
(1)细胞核的核膜是双层膜结构，其基本骨架是________；核孔的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)据图分析，二甲双胍通过抑制________的功能，进而直接影响了________的跨核孔运输，最终达到抑制细胞生长的效果。
(3)据图分析，正常生长的细胞中，乙的活性受到________(填“激活”或“抑制”)，由此推测，图中ACAD10________(填“激活”或“抑制”)细胞生长。
(4)据图分析，分泌蛋白的运输是否受二甲双胍的影响？________，其理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)核膜是双层膜结构，其主要成分是蛋白质和磷脂，其基本骨架是磷脂双分子层；核孔的作用是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。(2)由题图分析可知，二甲双胍主要是抑制线粒体的功能，抑制ATP的生成，进而影响了无活型RagC和激活型RagC的跨核孔运输。(3)由题图分析可知，通常情况下乙的活性是受到抑制的，在激活型RagC的作用下，被活化参与调控；由题干信息可知，二甲双胍能够抗肿瘤，说明能抑制细胞的生长，从图中的作用途径来看，最终是促进ACAD10来抑制细胞的生长，则说明正常情况下，ACAD10是抑制细胞的生长的。(4)分泌蛋白的运输需要消耗能量，而二甲双胍抑制线粒体的功能，进而影响能量的供应，因此分泌蛋白的运输可能受二甲双胍的影响。
答案：(1)磷脂双分子层 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 (2)线粒体 无活型RagC和激活型RagC (3)抑制 抑制 (4)是 二甲双胍抑制线粒体的功能，分泌蛋白的运输需要消耗能量，所以该生理过程可能会受到二甲双胍的影响
【提分秘籍】
一、细胞核的功能：是遗传信息库（遗传物质储存和复制的场所），是细胞代谢和遗传的控制中心；
二、细胞核的结构：
1、染色质：主要由DNA和蛋白质组成，染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。
2、核 膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开。
3、核 仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
4、核 孔：实现细胞核与细胞质之间频繁的物质交换和信息交流
【基础知识2】细胞器之间的分工与协调配合
【典例分析2-1】溶酶体是参与甲醛代谢的重要细胞器之一。细胞代谢产生的甲醛称为内源性甲醛，其代谢异常会引起神经细胞的死亡，严重危害人类的健康。
(1)溶酶体内部含有____________，能催化对蛋白质、核酸等大分子进行降解。被溶酶体分解后的产物，其去路主要包括______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)细胞在缺血缺氧状态下会产生氧化应激，此过程会伴随着细胞内源性甲醛的升高。为对这一机理进行验证，研究者进行了以下实验：A组手术处理，主要是对大鼠双侧颈动脉进行不完全结扎；B组▲；C组不做任何处理。1天后检测大鼠脑组织细胞内溶酶体与细胞质中的甲醛浓度，结果如下表：
注：对大鼠双侧颈动脉进行不完全结扎，会导致脑缺血供氧不足。
讨论：①B组的实验处理是____________________，其目的是________________________________________________________________________
②实验结果不仅可以验证氧化应激会引起细胞内甲醛的升高，还可以证明__________。
(3)正常情况下甲醛会被转运出神经细胞，以减少对细胞的伤害。为了探究甲醛的转运方式，研究人员用药物L破坏了溶酶体膜，一段时间后，检测实验组与对照组细胞内和培养液中的甲醛浓度，若________________________________________________________，则表明溶酶体参与了甲醛的运输，其运输方式为胞吐。
解析：(1)溶酶体是一种细胞器，溶酶体内部含有多种水解酶，能催化蛋白质、核酸等大分子进行降解。被溶酶体分解后的产物，其去路主要包括被细胞再利用或被排出细胞外。(2)为验证细胞在缺血缺氧状态下会产生氧化应激并且此过程伴随着细胞内源性甲醛的升高。可进行如下实验，A组手术处理，主要是对大鼠双侧颈动脉进行不完全结扎；B组假手术(手术但不对大鼠双侧颈动脉进行结扎)，做假手术可排除伤口对实验的影响，C组不做任何处理。1天后检测大鼠脑组织细胞内溶酶体与细胞质中的甲醛浓度。由表格可知，A组溶酶体中甲醛的含量高于B组和C组，故实验结果不仅可以验证氧化应激会引起细胞内甲醛的升高，还可以证明增加的内源性甲醛主要储存在溶酶体。(3)使用药物L破坏溶酶体膜，一段时间后检测实验组与对照组细胞内和培养液中的甲醛浓度，若实验组细胞内甲醛浓度比对照组高，培养液甲醛浓度比对照组低则表明溶酶体参与了甲醛的运输，其运输方式为胞吐。
答案：(1)多种水解酶 在细胞内被利用或排出细胞外 (2)①假手术(手术但不对大鼠双侧颈动脉进行结扎) 排除手术本身对实验结果的干扰 ②增加的内源性甲醛主要储存在溶酶体 (3)实验组细胞内甲醛浓度比对照组高，培养液甲醛浓度比对照组的低
【提分秘籍】
细 胞 质：在细胞膜以内、细胞核以外的原生质，叫做细胞质。细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。
细胞质基质：细胞质内呈液态的部分是基质，是细胞进行新陈代谢的主要场所。
细 胞 器：各种亚细胞结构的总称。
分离各种细胞器的方法：差速离心法
【典例分析2-2】(2024·甘肃调研)如下图是动植物细胞的亚显微结构模式图，据图回答有关问题。
(1)图 A 是________(填“植物”或“动物”)细胞，判断的依据是__________________(至少答两点)。
(2)图 A 中③的功能是对来自[ ]________的蛋白质进行分类加工和包装；②是________，它是细胞进行________的主要场所。在细胞质中，除了细胞器外，还有呈胶质状态的________，在其中进行着多种化学反应。
(3)图 B 中能储存遗传信息的细胞结构是________(填图中标号)。假设图 B 细胞为洋葱鳞片叶表皮细胞，多画的结构有________(填结构名称)。
(4)图中所示结构只有通过________能观察到。分离图中各种细胞器的方法是________。
(5)图 A 和图 B 中都有但在功能上不同的细胞器是________(填结构名称)。
解析：(1)图A是动物细胞，判断依据是该细胞中缺少细胞壁、液泡、叶绿体。(2)图 A 中③是高尔基体，其功能是对来自⑨内质网的蛋白质进行分类、加工、包装和运输；②是线粒体，它是细胞进行有氧呼吸的主要场所。在细胞质中，除了细胞器外，还有呈胶质状态的细胞质基质，在其中进行着多种化学反应，细胞质基质包含水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸。(3)图B中能储存遗传信息的细胞结构是③细胞核，细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，细胞核内的染色质储存着生物的遗传信息。假设图 B 细胞为洋葱鳞片叶表皮细胞，洋葱鳞片叶表皮细胞不能进行光合作用，因此多画的结构有⑥叶绿体。(4)图中所示结构为动植物细胞的亚显微结构模式图，只有通过电子显微镜能观察到。分离图中各种细胞器的方法是差速离心法。(5)图 A 和图 B 中都有但在功能上不同的细胞器是高尔基体，高尔基体在动物细胞中与分泌蛋白形成有关，在植物细胞中还与细胞壁的形成有关。
答案：(1)动物 无细胞壁、液泡、叶绿体
(2)⑨ 内质网 线粒体 有氧呼吸 细胞质基质 (3)③ 叶绿体 (4)电子显微镜 差速离心法 (5)高尔基体
【提分秘籍】
细胞核、线粒体和叶绿体均具有双层膜结构；
染色体和染色质主要由DNA和蛋白质组成，是遗传物质的主要载体，在分裂间期是丝状的染色质，在分裂期，染色质高度螺旋化，缩短变粗成为光学显微镜下清晰可见的染色体；
核仁与核糖体RNA的合成有关，当然与核糖体的形成有关；核孔实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，是大分子物质如RNA和蛋白质等进出细胞核的通道，但DNA不会通过核孔出细胞核，因此核孔具有选择性。
【基础知识3】物质运输
【典例分析3-1】（2024.贵州遵义模拟）成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，如图a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察的某一时刻的图像。请据图回答下列问题。
(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和________的分离，后者的结构包括_____________(用图中编号填写)和_____________(用图中编号填写)以及二者之间的细胞质。
(2)过去科学家普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，后来研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的____________进出细胞的。而植物细胞因为自身具备的结构特点________________________而发生质壁分离现象。
(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是____________。
(4)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜幼根称重，结果如图c所示，据图分析：
①红心萝卜A的细胞液浓度________(填“大于”“等于”或“小于”)红心萝卜B。
②甲乙丙丁戊的溶液浓度从大到小排序为________。
解析：(1)质壁分离是原生质层和细胞壁的分离，原生质层包括②(细胞膜)④(液泡膜)以及二者之间的细胞质。(2)过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，水分子难以通过磷脂双分子层，更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。发生质壁分离的外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度，而植物自身具备的结构特点是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。(3)根据题意和图示分析可知，图b中的细胞可能处于质壁分离状态、可能处于动态平衡状态也可能处于质壁分离复原状态，所以此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系有大于、等于或小于三种可能，因此无法判断。(4)①由于在图c甲蔗糖溶液中红心萝卜A质量没有变化，而红心萝卜B失水，所以红心萝卜A细胞液浓度大于红心萝卜B细胞液浓度。
②据图c可知，在乙蔗糖溶液中，两种萝卜失水最多，因此甲～戊蔗糖溶液中，浓度最大的是乙。溶液浓度从大到小排序为乙>丁>甲>戊>丙。
答案：(1)原生质层 ② ④ (2)通道蛋白 原生质层的伸缩性大于细胞壁 (3)无法判断(大于、小于或等于，缺一不可) (4)①大于 ②乙>丁>甲>戊>丙
【典例分析3-2】（2024.山东模拟）下图是动物细胞膜的结构及几种物质通过细胞膜的运输方式模式图，A、B、C表示相关物质，①②③表示三种物质跨膜运输方式，回答下列问题。
(1)细胞吸水膨胀时A的厚度变小，这说明A具有_____________。
(2)研究发现，对某动物细胞施加某种化学物质后Ca2+的吸收明显减少，但葡萄糖、K＋的吸收不受影响，最可能的原因是__________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)某同学设计了如下实验，试图探究柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，请将实验补充完整。(如果柽柳从土壤中吸收无机盐需消耗能量，则能量主要由细胞有氧呼吸提供)
①实验步骤：
a．取A、B两组生长发育相同的等量柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2+、K＋的溶液中。
b．A组给予正常的呼吸条件，B组__________。
c．一段时间后测定A、B两组植株根系对Ca2+、K＋的吸收速率。
②实验结论：
a．若A、B两组植株对Ca2+、K＋的吸收速率相同，说明________________________；
b．________________________________________________________________________。
解析：(1)细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。细胞吸水膨胀时A(磷脂双分子层)的厚度变小，这说明A具有流动性。(2)葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，即图中③。Ca2+及K＋进入细胞、葡萄糖进入其他细胞的方式是主动运输，需要转运蛋白并消耗能量。对某动物细胞施加某种化学物质后Ca2+的吸收明显减少，但葡萄糖、K＋的吸收不受影响，说明该化学物质没有影响能量的供应，则最可能的原因是该种化学物质抑制了该动物细胞膜上转运Ca2+的转运蛋白的活性。(3)该实验的目的是探究柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，两者的主要区别是主动运输需要能量，能量来自细胞呼吸。①根据对照原则和单一变量原则，该实验的单一变量为是否能正常进行有氧呼吸供能，因此实验步骤为：a.取A、B两组生长发育相同的等量柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2+、K＋的溶液中。b.A组给予正常的呼吸条件，B组完全抑制有氧呼吸。c.一段时间后测定A、B两组植株根系对Ca2+、K＋的吸收速率。②实验结论：a.若A、B两组植株对Ca2+、K＋的吸收速率相同，说明柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输；b. 若B组吸收速率明显小于A组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。
答案：(1)(一定的)流动性
(2)该种化学物质抑制了该动物细胞膜上转运Ca2+的载体蛋白的活性
(3)①b.完全抑制有氧呼吸 ②a.柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输B．若B组吸收速率明显小于A组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输
【提分秘籍】
③探究物质跨膜运输方式的实验设计思路
探究是主动运输还是被动运输
探究是自由扩散还是协助扩散
【基础知识4】ATP与酶
【典例分析4-1】（2024.湖北仙桃调研）1894年，科学家提出了“锁钥”学说，认为酶具有与反应物相结合的互补结构；1958年，又有科学家提出“诱导契合”学说，认为在与反应物结合之前，酶的空间结构不完全与反应物互补，在反应物的作用下，可诱导酶出现与反应物相结合的互补空间结构，继而完成酶促反应。为验证上述两种学说，科研人员利用枯草杆菌蛋白酶(S酶)进行研究。该酶可催化两种结构不同的底物CTH和CU，且与两者结合的催化中心位置相同。科研人员进行了4组实验，绘制出反应曲线，如图所示。
注：SCTH表示催化CTH反应后的S酶，SCU表示催化CU反应后的S酶。
(1)酶活性易受________和________等条件的影响，实验中应维持适宜的反应环境。S酶的活性可以用________________________________表示。
(2)“诱导契合”学说在“锁钥”学说的基础上提出：酶与底物结合时，___________会发生相应改变。
(3)为更直观的呈现实验过程和结果，科研人员用字母和箭头表示反应简式(P表示反应产物)，则实验①可以表示为：S酶＋CTH→SCTH＋P。请参照实验①的写法，写出实验③的反应简式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据上述学说内容，对比①和②两组实验结果，出现该结果的原因可能是__________________________________________________________________________，该结果支持________________学说。
(5)为进一步探究SCTH不能催化CU水解的原因是SCTH失去活性，还是出现空间结构的固化，请设计一个补充实验，写出实验思路：____________________________________。
解析：(1)酶都有最适温度和pH，温度过高或过低，pH过酸或过碱都会影响酶的活性；酶活性可以用单位时间内反应产物的生成量或反应物的消耗量来表示。(2)由题意可知，酶与反应物结合时，空间结构会发生相应改变。(3)由图可知，实验③是SCU和CTH反应，SCU能催化CTH，所以反应式是SCU＋CTH→SCTH＋P，酶在反应中不消耗，所以也可以写成SCU＋CTH→SCU＋P。(4)由①②组实验可知，S酶既可以催化CTU也可以催化CU发生反应，说明S酶的空间结构可以在不同反应物的诱导下发生相应改变，适应与不同反应物的结合，该结果支持“诱导契合”学说。(5)反应④中SCTH不能催化CU水解，原因可能是SCTH失去活性，或者出现空间结构的固化。用SCTH和CTH进行反应(加入CTH)，检测反应产物的生成量，如果SCTH能催化CTH水解，那么酶没有失活，即SCTH出现空间结构的固化，如果SCTH不能催化CTH水解，则SCTH失活。
答案：(1)温度 pH 单位时间内反应产物的生成量 (2)(酶的)空间结构 (3)SCU＋CTH→SCU＋P(或SCU＋CTH→SCTH＋P) (4)S酶的空间结构可以在不同反应物的诱导下发生相应改变，适应与不同反应物的结合 “诱导契合” (5)用SCTH和CTH进行反应(加入CTH)，检测反应产物的生成量
【提分秘籍】 1、酶的本质

2.酶促反应速率的影响曲线分析
(1)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
温度和pH对酶促反应速率的影响
据图可知，不同pH条件下，酶最适温度不变；不同温度条件下，酶最适pH也不变，即反应溶液pH(温度)的变化不影响酶作用的最适温度(pH)。
【基础知识5】细胞呼吸
【典例分析5-1】（2023.安徽芜湖模拟）如图a为线粒体的结构示意图。如图b为线粒体中某种生物膜的部分结构及有氧呼吸某阶段简化示意图。回答下列问题。
(1)图b表示图a的____________结构，膜上发生的有氧呼吸某过程将H＋由M侧顺浓度梯度转运到N侧，并驱动ATP合成，ATP合成的直接驱动力由________________(填“电子放能”或“H＋浓度差”)提供。
(2)科学家将提取自线粒体内膜的蛋白质P嵌到人工脂质体囊泡(囊泡内侧相当于线粒体内外膜的膜间腔，如图c所示)上，巧妙地验证了上述推测：将嵌有蛋白质P的人工脂质体置于pH为4的缓冲溶液一段时间，使人工脂质体膜内外pH都为4，然后将其随机均分为两份。一份转移至pH为8的缓冲溶液中，加入ADP和Pi后放置一段时间，此为实验组。另一份人工脂质体继续置于pH为4的缓冲溶液中，加入ADP和Pi后放置一段时间，此为对照组，一段时间后检测ATP的生成情况。有ATP生成的是________组。在形成ATP时，蛋白质P的作用是________________________________________。
(3)已有研究发现肝癌肿瘤中心区域细胞中线粒体融合增强(会导致线粒体嵴密度增大、呼吸链复合体的活性增强、细胞耗氧速率增加等)，细胞长度变长，为研究在营养缺乏时线粒体融合对肝癌细胞糖代谢的调控。研究者用肝癌细胞进行了实验，实验结果如表(注：线粒体嵴密度＝嵴数目/线粒体长度)，据表分析：
①DRP1s637磷酸化与线粒体融合的关系是________(填“促进”或“抑制”)，得出该结论的依据是__________________________________。
②根据实验结果，将下列选项排序从而完善肝癌细胞在营养缺乏条件下的代谢调控途径
营养缺乏→________→________→________→________→产能效率提高→适应营养缺乏环境。
a．线粒体融合增强
b．DRP1s637磷酸化增强
c．细胞耗氧速率增加、线粒体ATP产生量增加
d．线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加
解析：(1)图b所示的生物膜上有ATP生成，表示图a的线粒体内膜结构，膜上发生的有氧呼吸某过程将H＋由M侧顺浓度梯度转运到N侧，并驱动ATP合成，ATP合成的直接驱动力由H＋浓度差提供。(2)科学家将提取自线粒体内膜的蛋白质P嵌到人工脂质体囊泡上，巧妙地验证了上述推测：将嵌有蛋白质P的人工脂质体置于pH为4的缓冲溶液一段时间，使人工脂质体膜内外pH都为4，然后将其随机均分为两份。一份转移至pH为8的缓冲溶液中，加入ADP和Pi后放置一段时间，此为实验组。另一份人工脂质体继续置于pH为4的缓冲溶液中，加入ADP和Pi后放置一段时间，此为对照组，一段时间后实验组H＋通过蛋白质P，顺着浓度梯度出囊泡，同时催化ATP的生成，而对照组囊泡内外没有H＋浓度差，没有ATP的生成。在形成ATP时，蛋白质P的作用是作为H＋载体和合成ATP的酶(或运输H＋和合成ATP)。(3)①分析表格数据可知，乙组与甲组相比，细胞耗氧速率、线粒体ATP产生量、线粒体嵴密度和呼吸链复合体的活性均增加，表明营养缺乏会导致线粒体融合。丙组与乙组相比，丙组抑制DRP1s637磷酸化后，上述指标都下降，表明抑制DRP1s637磷酸化会抑制线粒体融合，因此DRP1s637磷酸化能促进线粒体融合。②肝癌细胞在营养缺乏条件下，为了适应环境，线粒体融合增强，其代谢调控途径为DRP1s637磷酸化增强(b)，促进线粒体融合(a)，线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加(d)，细胞耗氧速率增加、线粒体ATP产生量增加(c)，乳酸脱氢酶含量降低，无氧呼吸速率下降，胞外乳酸水平减少，细胞的产能效率提高，从而适应营养缺乏的环境。
答案：(1)线粒体内膜 H＋浓度差 (2)实验 作为H＋载体和合成ATP的酶(或运输H＋和合成ATP) (3)①促进 乙组与甲组相比，细胞耗氧速率、线粒体ATP产生量、线粒体嵴密度和呼吸链复合体的活性均增加，表明营养缺乏会导致线粒体融合。丙组与乙组相比，丙组抑制DRP1s637磷酸化后，上述指标都下降，表明抑制DRP1s637磷酸化会抑制线粒体融合，因此DRP1s637磷酸化能促进线粒体融合 ②b a d c
【典例分析5-2】（2023.江西赣州模拟）图1表示酵母菌细胞内细胞呼吸相关物质代谢过程，请回答以下问题。
(1)酵母菌细胞内丙酮酸在________________________(填场所)被消耗，从能量转化角度分析，丙酮酸在不同场所被分解时有什么不同？_______________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)酵母菌在O2充足时几乎不产生酒精，有人认为是因为O2的存在会抑制图1中酶1的活性而导致无酒精产生，为验证该假说，实验小组将酵母菌破碎后高速离心，取________(填“含线粒体的沉淀物”或“上清液”)均分为甲、乙两组，向甲、乙两支试管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲试管中通入O2，一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的________________________进行检测。
(3)按照上述实验过程，观察到________________，说明(2)中假说不成立，实验小组查阅资料发现，细胞质基质中的NADH还存在如图2所示的转运过程，NADH在线粒体内积累，苹果酸的转运会被抑制，且细胞内反应物浓度上升或产物浓度下降一般会促进酶促反应速率，反之则抑制。请结合以上信息解释O2会抑制酵母菌产生酒精的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)高产产酒酵母酒精产量更高，甚至在有氧条件下也能产酒，结合图1和图2分析，是利用野生酵母，通过物理或化学诱变因素诱导控制合成________(填“酶1”“酶2”或“酶3”)的基因发生突变而产生的新品种。
解析：(1)丙酮酸是酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段的产物，若是进行有氧呼吸，丙酮酸在线粒体基质被消耗，若是进行无氧呼吸，丙酮酸在细胞质基质被消耗。从能量转化角度分析，细胞质基质中分解丙酮酸释放的能量不能用于合成ATP，但在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP。(2)由题图可知，酶1催化丙酮酸分解为酒精和CO2，说明酶1位于细胞质基质，所以酵母菌破碎后高速离心，取上清液(主要成分是细胞质基质，含有酶1)分为甲、乙两组，向甲、乙两支试管加入等量的葡萄糖，立即再向甲试管通入O2，甲是实验组，乙是对照组。一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的酸性的重铬酸钾溶液进行检测，若甲试管由橙色变为灰绿色即产生了酒精，说明O2对酶1没有抑制作用；如果甲试管不变色，说明O2对酶1有抑制作用。(3)按照上述实验过程，观察到甲、乙试管都显灰绿色，说明两支试管都产生了酒精，说明(2)中假说不成立。O2会抑制酵母菌产生酒精的原因可能是O2充足时，线粒体内的NADH与O2结合产生H2O，从而促进线粒体内苹果酸的分解，进而促进苹果酸向线粒体的转运过程；当细胞质基质中的苹果酸浓度较低时，促进了细胞质中NADH的消耗，使得细胞质基质中NADH含量很少，导致丙酮酸不能转化成酒精。(4)结合图1和图2分析：O2存在时，酶3催化有氧呼吸第三阶段，如果通过物理或化学诱变因素诱导控制合成酶3的基因发生突变，O2不能与线粒体内的NADH反应，NADH积累，苹果酸的转运会被抑制，细胞质基质的NADH就会在酶1的催化下合成酒精。
答案：(1)细胞质基质和线粒体基质 细胞质基质中分解丙酮酸释放的能量不能用于合成ATP，但在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP (2)上清液 酸性的重铬酸钾溶液 (3)甲、乙试管都显灰绿色 O2充足时，线粒体内的NADH与O2结合产生H2O，从而促进线粒体内苹果酸的分解，进而促进苹果酸向线粒体的转运过程；当细胞质基质中的苹果酸浓度较低时，促进了细胞质中NADH的消耗，使得细胞质基质中NADH含量很少，导致丙酮酸不能转化成酒精 (4)酶3
【典例分析5-3】（2024.湖南衡阳调研）人体细胞有时会处于低氧环境。适度低氧下细胞可正常存活，严重低氧可导致细胞死亡。以PCl2细胞系为材料，研究了低氧影响细胞存活的机制。
(1)在人体细胞呼吸过程中，O2参与反应的场所是____________。
(2)当细胞中O2含量低时，线粒体通过电子传递链产生更多活性氧，活性氧积累过多会损伤大分子和细胞器。分别用常氧(20% O2)、适度低氧(10% O2)和严重低氧(0.3% O2)处理PCl2细胞，24 h后检测线粒体自噬水平，结果如图1。用线粒体自噬抑制剂3­MA处理PCl2细胞，检测细胞活性氧含量，结果如图2。
①损伤的线粒体可通过线粒体自噬途径，被细胞中的________(结构)降解。
②图1、图2结果表明：适度低氧可________________________________。
(3)研究表明，上调BINP3基因的表达可促进线粒体自噬。检测不同氧气浓度下BINP3基因表达情况，结果如图3。
综合上述信息，解释适度低氧下细胞可正常存活、严重低氧导致细胞死亡的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)有氧呼吸第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和O2结合，形成水和大量能量。(2)①溶酶体中含有多种水解酶，由分析可知，损伤的线粒体可通过线粒体自噬途径，被细胞中的溶酶体降解。②图1中适度低氧(10% O2)情况下线粒体自噬水平相对值升高，严重低氧(0.3% O2)情况下线粒体自噬水平相对值下降，图2用线粒体自噬抑制剂3­MA处理PCl2细胞，检测细胞活性氧含量相对值，适度低氧(10% O2)情况下实验组与对照组相差最多，说明适度低氧可以激活线粒体自噬来清除活性氧。(3)上调BINP3基因的表达可促进线粒体自噬。由图可知，适度低氧上调BINP3基因的表达，使BINP3蛋白增加，促进了线粒体自噬以清除细胞中的活性氧，活性氧处于正常水平，细胞可正常存活。严重低氧上调BINP3基因的表达(转录)，可能由于严重低氧下BINP3蛋白降解加快，使BINP3蛋白在增加后很快下降。严重低氧下BINP3蛋白的增加促进了线粒体自噬，但还不足以清除细胞中的活性氧，活性氧在细胞中积累，最终导致细胞死亡。
答案：(1)线粒体内膜 (2)①溶酶体 ②激活线粒体自噬来清除活性氧 (3)适度低氧上调BINP3基因的表达，使BINP3蛋白增加，促进了线粒体自噬以清除细胞中的活性氧，活性氧处于正常水平，细胞可正常存活。严重低氧上调BINP3基因的表达(转录)，可能由于严重低氧下BINP3蛋白降解加快，使BINP3蛋白在增加后很快下降。严重低氧下BINP3蛋白的增加促进了线粒体自噬，但还不足以清除细胞中的活性氧，活性氧在细胞中积累，最终导致细胞死亡
【提分秘籍】
有氧呼吸
（2）有氧呼吸的反应式
（3）能量问题
释放出来的能量：大部分以热能的形式散失，少部分用于合成ATP
2、无氧呼吸
(1)场所：全过程都是在细胞质基质中进行的。
(3)总反应式

(4)能量问题
大部分储存在乳酸或者酒精中；‘释放出来的能量：大部分以热能的形式散失，少部分用于合成ATP
【基础知识6】光合作用
【典例分析6-1】 (2023·黑龙江模拟)浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起，形成大量的“藻席”，造成生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系，进行如下实验：
Ⅰ.光合色素的提取、分离和含量测定
(1)在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料，提取、分离色素，发现浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，包括叶绿素和__________。在细胞中，这些光合色素分布在____________________________________。
(2)测定三个样品的叶绿素含量，结果见下表。
数据表明，取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高，这是因为________________________________________________________________________。
Ⅱ.光合作用关键酶Y的粗酶液制备和活性测定
(3)研究发现，浒苔细胞质基质中存在酶Y，参与CO2的转运过程，利于对碳的固定。
酶Y粗酶液制备：定时测定光照强度并取一定量的浒苔甲和浒苔乙，制备不同光照强度下样品的粗酶液，流程如图1。
粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和____________。研磨时加入缓冲液的主要作用是____________稳定。离心后的____________为粗酶液。
(4)酶Y活性测定：取一定量的粗酶液加入酶Y活性测试反应液中进行检测，结果如图2。
在图2中，不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为____________μml·m-2·s-1(填具体数字)，强光照会____________ 浒苔乙酶Y的活性。
解析：(1)浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，高等植物的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素。在细胞中，这些光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)由于下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获少量的阳光，故取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高。(3)粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和变性。缓冲液是一种能在加入少量酸或碱时抵抗pH改变的溶液，故研磨时加入缓冲液的主要作用是维持pH的稳定。由于含有不溶性的细胞碎片，故离心后的上清液为粗酶液。(4)在图2中，不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为1 800 μml·m-2·s-1，中午时浒苔乙酶Y活性最低，说明强光照会抑制浒苔乙酶Y的活性。
答案：(1)类胡萝卜素 叶绿体的类囊体薄膜上 (2)下层阳光少，需要大量叶绿素来捕获少量的阳光 (3)变性 维持pH 上清液 (4)1 800 抑制
【提分秘籍】
1.实验：色素的提取和分离
提取原理：色素能够溶解在无水乙醇中
分离原理：不同色素在层析液的溶解度不同，溶解度越高的随滤纸条扩散的速度越快
分离的方法：纸层析法
2、捕获光能的色素:
①分布:叶绿体类囊体薄膜上。
②功能:吸收、 传递、转化光能。
③种类:叶绿素(含Mg)含量约占3/4；叶绿素a（蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色);类胡萝卜素含量约占1/4，胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色)
3、温室或大棚种植蔬菜时：
应选择无色透明的玻璃或塑料薄膜，如果用同等光照强度的光源在夜间补充光照应选用 蓝紫光或红光， 不能(能、不能)用绿色的光源，原因是.绿光几乎不能被光合色素吸收，不利于光合作用合成有机物。
【典例分析6-2】（2024.海口模拟）淀粉是粮食最主要的组分，也是重要的工业原料。中国科学院实现了人工合成淀粉，其途径如图1所示，该成果不依赖植物光合作用，在实验室人为提供能量的基础上，实现了从CO2和H2到淀粉分子的人工全合成。图2表示光合作用合成葡萄糖的过程。

(1)光合作用中NADPH和ATP参与的过程相当于图1中的________________(用“C1模块”“C3模块”“C6模块”或“Cn模块”及箭头表示)。图1中Cn是由C6组成的淀粉，以C6为单位组成的生物大分子还有______________________________________________。
(2)据图2所示过程18O的转移路径和实验结果，推测用18O标记二氧化碳的实验目的是________________________________________________________________________。
光合作用过程既能分解水也能产生水，结合图2分析光合作用的________(填“光反应”或“暗反应”)过程产生水，判断的依据是_____________________________________。
(3)从能量的角度看，光合作用的本质是将太阳能转化为________________________________________________________________________。
人工合成淀粉的成功能否表明对光合作用的完全替代，请从能量的角度阐述你的理由：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)NADPH和ATP参与光合作用暗反应过程中C3的还原，光合作用中NADPH和ATP参与的过程相当于图1中的C3模块→C6模块。以C6为单位组成的生物大分子除淀粉外，还有糖原、纤维素。(2)根据图2分析可知，用18O标记二氧化碳的实验目的是探究二氧化碳中氧转化为水中氧的途径。由图2可知，合成ATP时，也产生了水，场所为叶绿体类囊体。(3)光合作用的本质是将太阳能转化为有机物中储存的化学能。
答案：(1)C3模块→C6模块 糖原、纤维素
(2)探究二氧化碳中氧转化为水中氧的途径 光反应 产生水的场所为叶绿体类囊体，与ATP同时生成 (3)有机物中储存的化学能 不能，人工合成淀粉所需能量是人为提供的能量，而光合作用合成淀粉所需能量是生产者直接固定的太阳能
【典例分析6-3】 (2024·四川成都模拟)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是________。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有________________、____________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是 。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过________________发挥作用。
解析：(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的含量，温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生的氧气速率增强。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用。
答案：(1)蓝紫光 (2)五碳化合物供应不足 CO2供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生的氧气速率增强 (3)减弱 促进光反应关键蛋白的合成
【提分秘籍】
(1)光反应阶段:
①部位:叶绿体类囊体薄膜 。
②条件:光、光合色素、酶、ADP、 Pi、H,0、NADP+等。
③过程:
水的光解: 2H20→ 4H+ + 02 + 4e- ，
NADPH的形成: NADP+ + H+ +2e- -酶→NADPH
ATP的形成: ADP+Pi+ 能量 -酶→ATP
④能量变化: 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能。
(2)暗反应阶段也称碳反应阶段或卡尔文循环。
①部位:叶绿体基质。
②条件:酶、 ATP、 NADPH、 C3、CO2等。
③过程: CO2的固定 ：CO2+ C5→2C3 。
C3的还原：2C3→(CH20) +C5。
（3）停止光照，其他条件不变时，短时间内C3含量增多，C5含量减少，(CH20)含量减少。
当CO2减少，其他条件不变时，短时间内C3含量减少，C5含量增多，(CH20)含量减少。
【典例分析6-4】(2024宁夏银川模拟)为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：(1)对照组；(2)施氮组，补充尿素(12 g·m-2)；(3)水＋氮组，补充尿素(12 g·m-2)同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
注：气孔导度反映气孔开放的程度。
回答下列问题。
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括______________________________等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的__________，提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动__________两种物质的合成以及________的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是______________________________________________。
解析：(1)植物细胞中自由水的生理作用：细胞内良好的溶剂、为细胞提供液体环境、参与生化反应、运输营养物质和代谢废物。补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收，提高植株氮供应水平。(2)Mg是构成叶绿素的元素。叶绿体中的光合色素吸收的光能，有以下两方面用途：一是将水分解为氧和H＋，H＋与NADP＋结合，形成NADPH；二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。绿叶通过气孔从外界吸收的CO2，在RuBP羧化酶的催化作用下，与C5结合，形成两个C3，C3接受NADPH和ATP释放的能量，并且被NADPH还原，最终转化为糖类和C5。(3)由表格数据可知，施氮同时补水的组光合速率最大，对应的气孔导度最大，且RuBP羧化酶的活性最高，即叶肉细胞CO2供应量增加的原因是玉米植株气孔导度增大。
答案：(1)细胞内良好的溶剂、为细胞提供液体环境、参与生化反应、运输营养物质和代谢废物(任写两点即可) 吸收 (2)镁(或Mg) NADPH和ATP 水 C5 (3)玉米植株气孔导度增大，吸收的CO2增加
PART 3 最新模考组练

1．（2023·云南·昆明调研）菜花节是罗平振兴乡村旅游的一-张名片，千亩油菜盛花期可供游客观赏，种子可以榨油。图表示油菜开花后种子形成过程中糖类和脂肪的变化曲线。回答下列问题：
(1)据图可知，在油菜种子形成过程中还原糖含量变化趋势是_________。
(2)为验证还原糖含量的变化规律，兴趣小组进行了如下实验。
实验原理：还原糖__________， 颜色深浅与还原糖含量成正比。
实验步骤：
①取三份等量的分别形成6、15、27天的油菜种子，各加入适量蒸馏水，研碎、提取、定容后离心得到组织样液；
②取3支试管，编号1、2、3，分别加入等量的上述待测组织样液；
③在上述试管中各加入____________；
④____________，观察颜色变化。
实验结果：____________
(3)有人推测：随着油菜种子不断发育成熟，还原糖会逐渐转化为脂肪来作为细胞中的良好的储能物质，依据是___________。
(4)为了观察胚中的脂肪，常用_________染液对油菜种子胚切片染色，然后在显微镜下观察，可见________色的脂肪颗粒。
解析：(1)分析题图可知：随着油菜种子形成时间的延长，还原糖含量逐渐下降。
(2)分析题题意可知，该实验目的是为验证还原糖含量的变化规律。已知还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下产生砖红色沉淀，故可用砖红色沉淀的颜色深浅表示还原糖含量的多少。该实验的自变量为不同时间的油菜种子，因变量为砖红色沉淀的颜色深浅。需要注意的是斐林试剂需要现用现配，且需要水浴加热。根据实验的对照原则、单一变量原则和等量原则，可设计实验如下：
实验步骤：①取三份等量的分别形成6、15、27天的油菜种子，各加入适量蒸馏水，研碎、提取、定容后离心得到组织样液；
②取3支试管，编号1、2、3，分别加入等量的上述待测组织样液；
③在上述试管中各加入等量的的斐林试剂；
④将三支试管50～65℃ 水浴加热，观察颜色变化。
实验结果：3支试管中出现的砖红色从深到浅是顺序是：1、2、3。
(3)
据图可知，随着油菜种子形成时间的延长，还原糖含量逐渐下降的同时，脂肪含量逐渐增加，可知随着油菜种子不断发育成熟，还原糖会逐渐转化为脂肪来作为细胞中的良好的储能物质。
(4)
可以用苏丹Ⅲ检测脂肪，形成橘黄色颗粒。
答案：(1)随着油菜种子形成时间的延长，还原糖含量逐渐下降
(2)与斐林试剂在水浴加热条件下产生砖红色沉淀 等量的的斐林试剂 将三支试管50～65℃ 水浴加热 3支试管中出现的砖红色从深到浅是顺序是：1、2、3
(3)据图可知，随着油菜种子形成时间的延长，还原糖含量逐渐下降的同时，脂肪含量逐渐增加 (4) 苏丹Ⅲ 橘黄
2．（2024·北京西城模拟·） 是一种提取自天然植物的乙酰多肽化合物，具有浅化皱纹、抑制表情肌收缩，尤其是抑制靠近眼睛和前额等处表精肌的作用效果，比目前常用的除皱产品更安全有效。下图是合成的前体分子的结构简式，请分析回答下列问题，
(1)该前体分子是由__________个氨基酸经过__________（反应）形成的多肽化合物。
(2) 可以与__________试剂发生__________色的颜色反应。
(3)从天然植物中还能提取出其他具有不同功能的生物活性多肽，它们功能不同的原因是组成这些多肽的__________。
A．氨基酸的数目不同B．氨基酸的排序不同
C．氨基酸的种类不同D．肽键的结构不同
(4)经常性面部肌肉收缩运动会引起皱纹的产生，肌肉收缩需要由三种蛋白质VAMP、 Syntaxin和SNAP-25结合而成的一种蛋白质组合体SNARE参与。与SNAP-25的部分序列完全相同，请推测除皱的原理。
解析：氨基酸是组成蛋白质的基本单位，每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基，并且他们都连结在同一个碳原子上。根据R基不同，组成蛋白质的氨基酸共分为21种。
(1)图示含有5个肽键，是由6个氨基酸脱水缩合形成的化合物。
(2)该化合物属于六肽，可与双缩脲试剂反应出现紫色。
(3)蛋白质的结构不同，导致其功能不同，而其结构不同的原因包括组成蛋白质的氨基酸种类、数目，排列顺序不同以及蛋白质的空间结构不同，构成不同蛋白质的肽键是相同的，因此ABC符合题意，D不符合题意。
(4)肌肉收缩需要由三种蛋白质VAMP、 Syntaxin和SNAP-25结合而成的一种蛋白质组合体SNARE参与。PAW-β与SNAP-25的部分序列完全相同，可代替SNAP-25参与蛋白质组合体SNARE的形成，但PAW-β与SNAP-25的氨基酸序列又不完全相同，因此导致其参与形成的SNARE的结构与原来的SNARE结构不同，从而导致其功能丧失，不能参与肌肉收缩，故会达到除皱的目的。
【答案】(1) 6 脱水缩合
(2) 双缩脲 紫
(3)ABC
(4)PAW-β与SNAP-25的部分序列完全相同，可代替SNAP-25参与蛋白质组合体SNARE的形成，但PAW-β与SNAP-25的氨基酸序列又不完全相同，因此导致其参与形成的SNARE的结构与原来的SNARE结构不同，从而导致其功能丧失，不能参与肌肉收缩，故会达到除皱的目的
3．（2024·江西南昌模拟）内共生起源学说认为线粒体和叶绿体分别起源于和原始真核细胞共生的进行有氧呼吸的细菌和进行光合自养的蓝细菌，它们最早被原始的真核细胞吞噬进细胞内未被消化分解，反而与宿主进行长期的共生，逐渐演化为重要的细胞器。假说模型如图所示，回答下列问题：
(1)从细胞结构角度进行分类，细菌和蓝细菌都属于___________生物，分类依据是构成它们的细胞中___________。
(2)原始的真核细胞吞噬细菌或蓝细菌的现象说明细胞膜的结构特点是___________。据图分析，若假说成立，线粒体和叶绿体的外膜成分最可能与___________（填“细菌”、“蓝细菌”或“真核细胞”）的细胞膜相似。
(3)将细胞内的细胞器分离出来，常用的方法是___________。真核细胞中除线粒体和叶绿体外，还有许多细胞器具有膜结构，这些细胞器膜和___________等结构，共同构成了细胞的生物膜系统。
(4)在真核细胞中，细胞核是遗传信息库，是___________的控制中心。
解析：(1)从细胞结构角度进行分类，细菌和蓝细菌都属于原核生物，分类依据是构成它们的细胞中无以核膜为界限的细胞核。
(2)细胞吞噬细菌或蓝细菌的现象说明细胞膜具有一定的流动性；据图分析，若假说成立，线粒体和叶绿体的外膜来自真核细胞的细胞膜，故线粒体和叶绿体的外膜成分最可能与真核细胞的细胞膜相似。
(3)分离细胞器的方法是差速离心法。细胞器膜和核膜、细胞膜等结构，共同构成了细胞的生物膜系统。
(4)在真核细胞中，细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
答案：(1) 原核 无以核膜为界限的细胞核
(2) 具有一定的流动性 真核细胞
(3) 差速离心法 细胞膜、核膜
(4)细胞代谢和遗传
4．（2023·山西大同模拟·）科学家发现了囊泡准确转运物质的调控机制。下图表示细胞的局部亚显微结构和功能模式图，①~⑥表示细胞的结构，a、b表示大分子通过细胞膜的两种方式。回答下列问题：
(1)动物细胞中一般能产生囊泡的结构有_____（写出三种细胞结构序号），囊泡的形成，充分体现了生物膜具有_____的结构特点。
(2)囊泡能将物质准确运输到目的地并“卸货”，是由于囊泡膜表面有特殊的“识别代码”，能识别相应受体。这种“识别代码”的化学本质是_____。
(3)囊泡上有一个特殊的VSNARE蛋白，它与靶膜上的受体蛋白结合形成稳定的结构后，囊泡和靶膜才能融合，从而将物质准确地运送到相应的位点，这说明膜融合具有_____性，该过程_____（填“需要”或“不需要”）消耗能量。
(4)为了确定参与囊泡运输的某些蛋白质的功能。科学家筛选了两种酵母突变体，观察缺少蛋白A突变体细胞与野生型酵母细胞电镜照片，发现突变体细胞内内质网特别大，据此推测，蛋白A的功能可能是_____；缺少蛋白B突变体细胞内，内质网和高尔基体间积累大量的未融合小泡，据此推测蛋白B的功能是_____。
解析：分析题图：图示表示细胞的局部亚显微结构和功能模式图，其中结构①为细胞膜；结构②为溶酶体；结构③为核糖体；结构④为线粒体；结构⑤为高尔基体；结构⑥为内质网。a表示胞吐；b表示胞吞。
(1)分析图示可知，内质网、高尔基体和细胞膜均可产生囊泡。囊泡的形成，充分体现了生物膜具有一定的流动性的结构特点。
(2)囊泡膜表面有特殊的“识别代码”，其化学本质是糖蛋白，能识别相应的受体。
(3)囊泡上有一个特殊的VSNARE蛋白，它与靶膜上的受体蛋白结合形成稳定的结构后，囊泡和靶膜才能融合，从而将物质准确地运送到相应的位点，这说明膜融合具有特异性，该过程需要消耗能量。
(4)核糖体上合成的肽链进入内质网进行加工，内质网以出芽形式形成囊泡将蛋白质运输到高尔基体，高尔基体对来自内质网的蛋白质进行进一步加工、分类和包装，由囊泡发送到细胞膜。根据题意可知，缺少蛋白A突变体的细胞内内质网特别大，说明内质网不能形成囊泡，由此推测该基因编码的蛋白质可能参与内质网小泡的形成；缺少蛋白B突变体细胞内，内质网和高尔基体间积累大量的未融合小泡，说明内质网形成的囊泡没有与高尔基体融合，由此可以推测，该基因编码的蛋白质可能参与膜泡（或“小泡”）与高尔基体的融合。
【答案】(1) ①、⑥、⑤ 一定流动性
(2)糖蛋白
(3) 特异 需要
(4) 参与内质网小泡的形成 参与膜泡（或“小泡”）与高尔基体的融合
5（2024·山东平邑调研·）成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，图a是发生壁分离的细胞示意图，图b是显微镜下观察到的某一时刻的植物细胞，请据图回答下列问题：
(1)图a中所示结构1是__________________，2是__________________，图a中细胞的质壁分离指的是_________和细胞壁的分离，其主要由_________组成（填数字）。植物细胞发生质壁分离的内因是___________________________。
(2)图a中若细胞正在发生质壁分离，则5、6、7的渗透压由大到小依次是_________（填数字）。图b中的细胞处于质壁分离状态，则细胞膜和细胞壁之间充满了_________。若将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后用显微镜观察，发现该细胞未发生质壁分离，其原因可能是该细胞___________________________。
①是死细胞 ②大量吸水 ③是根尖分生区细胞④大量失水 ⑤质壁分离后又自动复原
(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度_________（填“大于”或“等于”或“小于”或“不能确定”）外界溶液浓度。
(4)将形状大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液（甲~戊）中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如上图c所示，据图分析：
①红心萝卜B幼根比红心萝卜A幼根的细胞液浓度_________。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间之后，水分子进入红心萝卜A的速率会_________（不变，逐渐变大或逐渐变小），原因是___________________________。
解析：(1)由分析可知，1是细胞壁，2是细胞膜；质壁分离指的是细胞壁和原生质层相分离，原生质层是由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，即图中的2、4、5；植物细胞发生质壁分离的内因是原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
(2)6是外界溶液，5是细胞质溶液，7是细胞液，当发生质壁分离时，细胞液的浓度小于外界溶液，细胞失水，液泡体积变小，则5、6、7的渗透压由大到小依次是6、5、7；由于细胞壁具有全透性，则发生质壁分离后，细胞膜和细胞壁之间充满了外界溶液；植物细胞能通过主动运输的方式吸收K+和NO3-，因此若洋葱细胞放入高于细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后用显微镜观察发现该细胞未发生质壁分离，其原因最可能是该细胞先发生了质壁分离，然后又自动复原，当然也可能是洋葱根尖细胞是死细胞不发生质壁分离，也可能是选取的材料是洋葱根尖分生区细胞，不含有大液泡，不发生质壁分离，故选①③⑤。
(3)根据题意和图示分析可知：图b中的细胞可能处于质壁分离状态、也可能处于质壁分离复原状态，所以此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系有大于、等于或小于三种可能，即不能确定此时细胞液浓度与外界溶液浓度的大小关系。
(4)①在相同的甲浓度的蔗糖溶液中，红心萝卜A既不吸水也不失水，细胞液浓度等于蔗糖浓度甲，而红心萝卜B重量减小，细胞失水，说明红心萝卜B细胞液浓度小于蔗糖浓度甲，则也可推出红心萝卜B比红心萝卜A的细胞液浓度低。
②据图知，现在甲蔗糖溶液的浓度与红心萝卜A的细胞液浓度相等，当在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，外界溶液浓度降低，红心萝卜A吸水使细胞液浓度下降，吸水能力降低，故一段时间后，水分子进入红心萝卜A的细胞的速率会逐渐变小。
【答案】(1) 细胞壁 细胞膜 原生质层 4、5、2 原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大
(2) 6、5、7 外界溶液 ①③⑤
(3)不能确定
(4) 低 逐渐变小 据图知，现在甲蔗糖溶液的浓度与红心萝卜A的细胞液浓度相等，当在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，外界溶液浓度降低，红心萝卜A吸水使细胞液浓度下降，吸水能力降低，故一段时间后，水分子进入红心萝卜A的细胞的速率会逐渐变小
6．（2023·福建省永春调研）ATP是细胞内流通的能量“货币” ，ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。分析回答下列问题。
（1）人体骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动3 s内的能量供给。在校运动会上，某同学参加100 m短跑过程中，其肌细胞中ATP相对含量变化如图所示。
①由A到B的变化是由于ATP被_________，释放的能量用于肌肉收缩等生命活动。
②由整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，而是处于动态平衡之中的，这是由于肌肉细胞时刻不停地发生着ATP与ADP的相互转化，在这个相互转化中，“ADP+Pi”______（填“是”或“不是”）可逆的，“能量”_______（填“是”或“不是”），催化ATP合成与ATP水解所需的酶_________（填“是”或“不是”）同一种酶，这与酶具有________性有关。
（2）为了证明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。研究人员向离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌滴加葡萄糖溶液，结果不引起肌肉收缩；紧接着向骨骼肌滴加ATP溶液，立即引起肌肉收缩。
①上述对照实验方法属于_____________实验，在滴加葡萄糖溶液前后这一实验中，滴加葡萄糖溶液后可视为___________组；在滴加ATP溶液前后这一实验中，滴加葡萄糖溶液后可视为___________组。
②本实验不能得出“ATP是驱动细胞生命活动的唯一直接能源物质”这一结论，理由是________________________。
解析：ATP中文名称叫腺苷三磷酸，结构简式A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表特殊的化学键。ATP在细胞内含量很少，但在细胞内的转化速度很快，细胞中ATP的含量处于动态平衡中。ATP和ADP转化过程中①酶不同：ATP水解是水解酶，ATP合成是合成酶；②能量来源不同：ATP水解释放的能量，来自特殊的化学键的化学能，并用于生命活动；合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用；③场所不同：ATP水解在细胞的各处．ATP合成在线粒体，叶绿体，细胞质基质。
【详解】
（1）①运动会上，由A到B的变化过程中，说明ATP被水解，释放的能量用于肌肉收缩等生命活动。
②ATP在细胞内含量很少，但在细胞内ATP与ADP的相互转化速度很快，使细胞中ATP的含量处于动态平衡中。在ATP和ADP转化过程中，“ADP+Pi”是可逆的，能量不是可逆的，ATP水解释放的能量，来自高能磷酸键的化学能，并用于生命活动；合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用；酶有专一性，催化ATP合成与ATP水解所需的酶不同，催化ATP水解是水解酶，ATP合成是合成酶。
（2）①为了证明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源，可用前后自身对照的方法进行实验，即向离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌滴加葡萄糖溶液，结果不引起肌肉收缩；紧接着向骨骼肌滴加ATP溶液，立即引起肌肉收缩。在该实验中，滴加葡萄糖溶液前与滴加葡萄糖溶液后形成对照，滴加葡萄糖溶液后属于实验组，滴加葡萄糖溶液前是对照组；滴加葡萄糖溶液后与滴加ATP溶液后形成对照，滴加ATP溶液后属于实验组，滴加葡萄糖溶液后属于对照组。（在自身对照中，前一步的操作是相邻的后面一步操作的对照组）
②细胞中的能源物质除了葡萄糖、ATP外，还有其他糖类和脂质等有机物，实验只进行葡萄糖与ATP的对照实验，没能排除储存着化学能的其他糖类、脂质等有机物直接驱动细胞生命活动的可能性，故本实验不能得出“ATP是驱动细胞生命活动的唯一直接能源物质”这一结论。
【答案】 水解（或“分解”） 是 不是 不是 专一 自身对照 实验组 对照组 只进行葡萄糖与ATP的对照实验，没能排除储存着化学能的其他糖类、脂质等有机物直接驱动细胞生命活动的可能性
7．（2023·深圳龙岗模拟）科学家分别将细菌紫膜质（蛋白质）和 ATP 合成酶重组到脂双层（一种由磷脂双分子层组成的人工膜）上，在光照条件下，观察到如下图所示的结果。另外科学研究表明每个细菌内的ATP含量基本相同，可利用下图所示反应原理来检测样品中细菌数量。放线菌（原核生物）产生的寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成。
反应原理：荧光素+ATP+O2———Mg2+—→氧化荧光素+AMP+PPi+H2O+荧光
根据以上内容，回答下列问题：
(1)从ATP合成酶的功能来看，说明某些膜蛋白具有______________________的功能
(2)H+以______________的方式通过细菌紫膜质进入脂质体内部。图丙在停止光照后短时间内，脂质体_____（能/否）产生ATP，原因是______________________________________。
(3)利用图示反应原理来检测样品中细菌数量时，荧光强度与样品中细菌数量呈正相关，原因是_________。
(4)寡霉素_____（能/否）用来抑制细菌细胞的繁殖，原因是_____________________________。
解析：(1)从ATP合成酶的功能来看，一方面它作为酶催化ATP的形成，另一方面它以一个载体的身份来转运H+，说明某些膜蛋白具有催化和控制物质出入细胞的功能。
(2)据图甲分析，H+跨膜运输需要细菌紫膜质（一种膜蛋白）的协助，且从低浓度向高浓度运输，需要光提供能量，为主动运输方式。ATP合成酶能将H+势能转化为ATP中的化学能，则黑暗条件下，只要脂双层内H+浓度高于外侧就可以产生ATP。
(3)每个细菌内的ATP含量基本相同，ATP水解释放的能量部分转化成光能，荧光越强说明ATP含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关。
(4)寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成，而细菌没有线粒体结构，所以寡霉素对细菌的生理过程不起作用，因此寡霉素不能用来抑制细菌细胞的繁殖。
【答案】(1)催化和运输
(2) 主动运输 能 ATP合成酶能将H+势能转化为ATP中的化学能，则黑暗条件下，只要脂双层内H+浓度高于外侧就可以产生ATP
(3)每个细菌内的ATP含量基本相同，ATP水解释放的能量部分转化成光能，荧光越强说明ATP含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关
(4) 否 寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成，而细菌没有线粒体结构，所以寡霉素对细菌的生理过程不起作用
8．（2023·辽宁·建平县模拟）Rubisc酶是暗反应中的关键酶，它催化CO2与RuBP生成三碳化合物。某实验小组欲研究水稻光合作用的相关生理过程，以水稻的低叶绿素含量突变体（YL）与野生型（WT）为实验材料，采用随机分组设计，设置3种氮肥处理，即0N（全生育期不施氮肥）、MN（全生育期施纯氮120kg·hm-2）和HN（全生育期施纯氮240kg·hm-2），并测定饱和光照强度（1000μml·m-2·s-1）下的气孔导度和胞间CO2浓度，结果如图所示。回答下列问题：
（1）比较YL与WT的叶绿素含量差异时，常用________提取叶绿素；限制暗反应速率的内在因素可能有____________________。
（2）图示结果表明，在MN与HN处理下，YL与WT相比，前者气孔导度较大，但二者胞间CO2浓度却无显著差异。由此推断在MN与HN处理下，YL的光合速率________WT的，分析其原因是____________________。
（3）研究表明，叶绿素含量高并不是叶片光合速率大的必需条件。叶片中的叶绿素含量存在“冗余”现象，因此，适当降低____________________将有助于减少叶片中氮素在合成叶绿素过程中的消耗，最终提高叶片光合速率。
（4）Rubisc酶催化CO2与RuBP生成三碳化合物的过程称为________，叶肉细胞中Rubisc酶含量高，有利于提高光合速率，但合成Rubisc酶需要消耗大量的氮素。已知YL的Rubisc酶含量显著高于WT的，结合题图分析，与WT的氮素利用途径相比，YL的氮素利用途径可能是____________________。
解析：光合色素易溶于有机溶剂，叶绿素的提取用无水乙醇，光合作用分为光反应和暗反应，光照强度、温度、水、二氧化碳等因素影响光合作用速率。
（1）叶绿素的提取用无水乙醇；光合作用内在因素中光合作用有关酶的数量与活性可以限制暗反应速率。
（2）CO2是暗反应的原料，在MN与HN处理下，YL与WT相比，前者气孔导度较大，但二者胞间CO2浓度却无显著差异，YL较高的光合速率会较快地固定与消耗胞间CO2，从而在一定程度上降低了胞间CO2浓度，使其与WT的胞间CO2浓度差异不大（或在MN与HN处理下，YL的气孔导度大于WT的，但YL与WT的胞间CO2浓度基本相同，YL的光合作用消耗了更多的CO2），因此YL的光合速率高于WT的。
（3）叶片中的叶绿素含量存在“冗余”现象，适当降低叶片中的叶绿素含量，有助于减少叶片中氮素在合成叶绿素过程中的消耗，最终提高叶片光合速率。
（4）由题意可知，Rubisc酶是暗反应中的关键酶，它催化CO2与RuBP生成三碳化合物，此过程称为CO2的固定。合成Rubisc酶需要消耗大量的氮素，结合题图分析，与WT的氮素利用途径相比，YL更倾向于将氮素用于Rubisc酶的合成，而不是叶绿素的合成。
答案：（1） 无水乙醇 光合作用有关酶的数量与活性
（2） 高于 YL较高的光合速率会较快地固定与消耗胞间CO2，从而在一定程度上降低了胞间CO2浓度，使其与WT的胞间CO2浓度差异不大（或在MN与HN处理下，YL的气孔导度大于WT的，但YL与WT的胞间CO2浓度基本相同，YL的光合作用消耗了更多的CO2） （3）叶片中的叶绿素含量
（4） CO2的固定 YL更倾向于将氮素用于Rubisc酶的合成，而不是叶绿素的合成
9．（2023·江西赣州模拟）番茄含有丰富的营养，据营养学家研究测定：每人每天食用50克-100克鲜番茄，即可满足人体对几种维生素和矿物质的需要。为了进一步了解番茄的生理特征，某兴趣小组在一定浓度的CO2和适宜的温度(25℃)下，测定番茄在不同光照条件下的光合速率，结果如下表。据表中数据回答问题：
（1）本实验的自变量是________。当光照强度超过9 klx时，番茄光合速率不再增加，此时限制番茄光合作用的主要外界因素是__________。
（2）当光照强度为9 klx时，番茄的根细胞中能产生ATP的场所有____________________。当光照强度为3klx时，番茄固定的CO2的量为_______mg·100cm-2叶·h-1；当光照强度为9klx时，番茄固定的CO2的量为_______mg·100 cm-2叶·h-1。
（3）下面甲图表示种植番茄的密闭大棚内，一昼夜空气中CO2含量的变化情况。由图可知番茄开始进行光合作用的时间是_______（填“早于6点”、“始于6点”或“晚于6点”）；BD段CO2相对含量显著下降，影响其变化的主要环境因素是_____________；一天之中植物有机物积累量最多的时候是曲线中的___点（填字母）。
乙图表示空气中CO2含量对番茄植株光合作用的影响，X、Y对应的CO2含量下，叶绿体中[H]和 ATP的生成速率的关系为_________（填“X>Y”、“X=Y”或“X