专题03细胞代谢（原卷版）

专题三细胞代谢目录：1.2023年真题展现考向一物质的输入和输出考向二降低化学反应活化能的酶考向三细胞呼吸的原理和应用考向四光合作用与能量转化考向五细胞代谢综合2.真题考查解读3.近年真题对比考向一物质的输入和输出考向二光合作用与能量转化考向三细胞代谢综合（柱状图、曲线图分析）4.命题规律解密5.名校模拟探源6.易错易混速记考向一物质的输入和输出1．（2023·浙江·高考真题）缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞外（如图所示），降低细胞内外的K＋浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是（

）A．缬氨霉素顺浓度梯度运输K＋到膜外 B．缬氨霉素为运输K＋提供ATPC．缬氨霉素运输K＋与质膜的结构无关 D．缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力2．（2023·全国·高考真题）物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述，正确的是（

）A．乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞B．血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATPC．抗体在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程不耗能D．葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞考向二降低化学反应活化能的酶3．（2023·浙江·高考真题）某同学研究某因素对酶活性的影响，实验处理及结果如下：己糖激酶溶液置于45℃水浴12min，酶活性丧失50%；己糖激酶溶液中加入过量底物后置于45℃水浴12min，酶活性仅丧失3%。该同学研究的因素是（

）A．温度 B．底物 C．反应时间 D．酶量考向三细胞呼吸的原理和应用4．（2023·全国·高考真题）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是（

）

A．在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸B．a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP5．（2023·浙江·高考真题）为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是（

）A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等6．（2023·山西·高考真题）我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物关于这些措施，下列说法合理的是（

）A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度7．（2023·广东·高考真题）在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是（

）A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳8．（2023·山东·高考真题）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（

）A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒考向四光合作用与能量转化9．（2023·全国·高考真题）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（

）A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢10．（2023·湖北·高考真题）高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（）A．呼吸作用变强，消耗大量养分B．光合作用强度减弱，有机物合成减少C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少11．（2023·湖北·高考真题）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（）

A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强B．Mg2+含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H+、电子和O2考向五细胞代谢综合12．（2023·全国·高考真题）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺．有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、（答出2点即可）等生理过程。(2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是。(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据是。(4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔（填“能”或“不能”）维持一定的开度。13．（2023·全国·高考真题）某种观赏植物的花色有红色和白色两种。花色主要是由花瓣中所含色素种类决定的，红色色素是由白色底物经两步连续的酶促反应形成的，第1步由酶1催化，第2步由酶2催化，其中酶1的合成由A基因控制，酶2的合成由B基因控制。现有甲、乙两个不同的白花纯合子，某研究小组分别取甲、乙的花瓣在缓冲液中研磨，得到了甲、乙花瓣的细胞研磨液，并用这些研磨液进行不同的实验。实验一：探究白花性状是由A或B基因单独突变还是共同突变引起的①取甲、乙的细胞研磨液在室温下静置后发现均无颜色变化。②在室温下将两种细胞研磨液充分混合，混合液变成红色。③将两种细胞研磨液先加热煮沸，冷却后再混合，混合液颜色无变化。实验二：确定甲和乙植株的基因型将甲的细胞研磨液煮沸，冷却后与乙的细胞研磨液混合，发现混合液变成了红色。回答下列问题。(1)酶在细胞代谢中发挥重要作用，与无机催化剂相比，酶所具有的特性是（答出3点即可）；煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用，其原因是高温破坏了酶的。(2)实验一②中，两种细胞研磨液混合后变成了红色，推测可能的原因是。(3)根据实验二的结果可以推断甲的基因型是，乙的基因型是；若只将乙的细胞研磨液煮沸，冷却后与甲的细胞研磨液混合，则混合液呈现的颜色是。14．（2023·全国·高考真题）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。回答下列问题。(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是（答出1种即可）。叶绿体中光合色素分布上，其中类胡萝卜素主要吸收（填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是。(3)叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。【命题意图】考查物质与能量之间的关系，意图考查考生的必备基础知识及探究能力。能从物质的微观层面理解其物质的本质，及化学反应的过程、科学发现史，在题目中贯穿物质与能量的变化【考查要点】考查细胞的物质输入和输出、降低化学反应活化能的酶、呼吸作用和光合作用相关知识，难度适中，如全国乙卷第2题B选项考察叶绿素和类胡萝卜素存在的于叶绿体类囊体的薄膜上，C选项考察不同色素吸收光谱的区别，D考察色素扩散速度与溶解度的关系，考察内容均为基础知识，主要考查学生对基础知识掌握的熟练程度。如全国甲卷综合题考察学生设计实验解决实际问题的能力，考察学生的科学思维和科学探究能力。【课标链接】概念2细胞的生存需要能量和营养物质物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域考向一物质的输入和输出15．（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。16．（2021·全国·高考真题）植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。回答下列问题：（1）细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统，生物膜的结构特点是。（2）细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由复合物构成的，其运输的特点是（答出1点即可）。（3）细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K+的吸收速率降低，原因是。考向二光合作用与能量转化17．（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。18．（2021·全国·高考真题）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：（1）白天叶肉细胞产生ATP的场所有。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和释放的CO2。（2）气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止，又能保证正常进行。（3）若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。（简要写出实验思路和预期结果）19．（2021·河北·高考真题）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（12g·m-2）（3）水+氮组，补充尿素（12g·m-2）同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。生理指标对照组施氮组水+氮组自由水/结合水气孔导度（mmol·m-2s-1）8565196叶绿素含量（mg·g-1）RuBP羧化酶活性（μmol·h-1g-1）316640716光合速率（μmol·m-2s-1）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。考向三细胞代谢综合（柱状图、曲线图分析）20．（2022·浙江·高考真题）不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。回答下列问题：(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能、可用于碳反应中的还原。(2)据分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是。气孔主要由保卫细胞构成、保卫细胞吸收水分气孔开放、反之关闭，由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被光逆转。由图1图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞，细胞吸水，气孔开放。(3)生产上选用LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的或、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。21．（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。分析近三年的高考试题，可以发现高考试题均考查细胞的代谢，但是考查内容比较综合。如2023年主要考察细胞的物质输入和输出、呼吸作用和光合作用的基础过程和应用。如2022年主要考察不同情景下的综合知识考察，如在农业中应用、C3植物和C4植物等类型的区别。如2021年主要考察学生对于柱状图、曲线图等图像识别能力。考查方式主要以综合方式。。2024年高考很可能在呈现现实中的问题情景，让学生在真实的背景下发挥核心价值引领，运用必备知识全面综合展现学科素养水平，需关注细胞物质的输入和输出的不同方式条件及影响因素、呼吸作用和光合作用的基础过程反应物和产物、新情境资料分析和书本基础知识的联系。需要熟练掌握基础知识、综合分析能力和探究能力。22．（2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是，模块3中的甲可与CO2结合，甲为。（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将（填：增加或减少）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是。（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量（填：高于、低于或等于）植物，原因是。（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。23．（2023·北京海淀·一模）叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的影响，实验结果见表1。表1项目甲组乙组丙组处理库源比1/21/41/6单位叶面积叶绿素相对含量净光合速率（μmol·m－2·s－1）果实中含13C光合产物（mg）单果重（g）注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用13CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的13CO2量。回答下列问题：(1)叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是。(2)研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO2，13CO2先与叶绿体内的结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用13CO2的原因有（答出2点即可）。(3)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率（填“升高”或“降低”）、果实中含13C光合产物的量（填“增加”或“减少”）。库源比降低导致果实单果重变化的原因是。(4)为进一步研究叶片光合产物的分配原则进行了实验，库源处理如图所示，用13CO2供应给保留的叶片进行光合作用，结果见表2。果实位置果实中含13C光合产物（mg）单果重（g）第1果第2果第3果根据表2实验结果，从库与源的距离分析，叶片光合产物分配给果实的特点是。(5)综合上述实验结果，从调整库源比分析，下列措施中能提高单枝的合格果实产量（单果重10g以上为合格）的是哪一项？__________A．除草 B．遮光 C．疏果 D．松土1.大分子和颗粒物质进出细胞的主要方式是胞吞作用和胞吐作用，需要消耗能量（特例:）2.渗透平衡时，半透膜两侧水分子，此时膜两侧溶液的浓度不一定相等。=1\*GB3①外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度=2\*GB3②内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性4.酶本质：活细胞产生的有机物，5.酶的功能：催化作用；6.酶的作用机理：（注：）7.酶的特性：①：酶在降低反应的活化能方面比无机催化剂更显著，因而催化效率更高（例：H2O2酶和FeCl3的比较）②：每种酶只能催化