2024年高考生物二轮复习：细胞的能量供应与利用（讲义）（原卷版）

专题02细胞的能量供应与利用

----------------------内容概乱

01专题网络思维脑图

02考情分析•解密高考

03高频考点以考定法

考点一酶与ATP

考点二细胞呼吸

考点三光合作用

04核心素养•微专题

微专题光呼吸、C4植物等特殊代谢类型

05创新好题突破练

\=>

01

取家、神经递质、细胞因子、L-与氮粒体的关系、细胞呼•攻关型的刈断

抗体未源史作用》匕较;联系

联系，

一④

三个阶段

(反应式

有一⑤

氧

呼

总

反二⑥____________

吸

应

式

蛋白质有印荏：

T⑦

①J机一在画

量

变物细胞质基质和线粒体

联

分

系催化^—作用——

析

一

与

〔

细

食

照.⑧________________

、

胞<■

果

储

对高效性Fi

热

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呼

生

或⑨_____________存

、

生

吸

实作用条件比较温和」

产

、

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〕

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相<・机理一

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一

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一

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光HO^BH+O+2e-；

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、

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谢

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联

核一元素组成「

与

③.应NADP++H++2e-NADPH;

系

一

的

欧ADP+Pi+能量至ATP

.A—P〜P〜P一简式:一

联

条

能量转化量同ii■素

〔光能转化为⑩_______________________

光圣标记法

舞粤能量+转化一

ATPADP+Pi+义电以叶绿体基质

的应用

合成前包可柞

用

暗反应「

人和动物等〒细胞呼吸〕CO2+C5超2c3；

绿色植物］再生反过程:

应、（。）

光合作用途径2c3NADPHATpCH,+C5

i酶j

毡/ATP和NADPH而欣花季晶布花为

生命活动的直邈避野作用」

⑪__________________

影响因素

才光照、co?浓度、温度等;

联系］联系；

相关曲与模型分析

主要能源扬盾、储能扬盾

02

考点核心概念考查方式高考考题分布

2023全国乙T32

2.2.1说明绝大多数

2023广东T1

酶在细胞代酶是一类能催化生

该部分内容的命题以非

化反应的蛋白质，2022全国乙T4

谢中的作用酶活性受到环境因选择题为主，属于年年

2022广东T13

素的影响

必考的题目。试题情境

2021山东T16

多样，以下两种居多，

ATP在能

2.2.2解释ATP是一是大学教材中有氧呼

驱动细胞生命活2023全国甲T1

量代谢中的

动的直接能源物吸和光合作用过程的文2022山东T3

质

作用字或图解，二是科学家

所做的一种或多种环境2023全国乙T3

因素对两过程影响的实2023全国新课标T2

2.2.4说明生物

2023山东T4、T13

通过呼吸将储存在

验数据表或坐标曲线2023广东T7

有机分子中的能量

2022全国甲T4

细胞呼吸转化为生命活动可图，考察考生对两过程

2022山东T4、T16

以利用的能量

基础知识的实际和对图2022广东T10

表数据的分析推理。针2021全国甲T2

2021山东T16

对核心素养的考察，主2021河北T14

要是建立对立统一结构2023全国甲T29

2023全国乙T2、T29

2.2.3说明植物细决定功能的观点，建立2023湖北T8

胞的叶绿体从太细胞呼吸和光合作用在2023湖南T17

阳光中捕获能2023全国新课标T2

量，这些能量在生产实践中应用的社会2023山东T21

光合作用二氧化碳和水转责任。主要考察逻辑推2023广东T18

变为糖和氧气的2022广东T18

过程中，转换并理与论证、科学探究、2022全国甲T29

储存为糖分子中图表分析等能力2021河北T19

的化学能2021全国乙T29T2

2021山东T16、T21

2021广东T12T15

A

03高频考点•以考定法I

考点一酶与ATP

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命题点一酶

典例01

（2023•广东•统考高考真题）中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工

序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是（）

A.揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触

B.发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性

C.发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性

D.高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质

典例02

（2022•全国•统考高考真题）某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶

不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验（表中“+”表示有，“一”表示无）。

实验组①②③④⑤

底物+++++

RNA组分++—+—

蛋白质组分+—+—+

低浓度Mg2++++——

高浓度Mg2+———++

产物+——+—

根据实验结果可以得出的结论是（）

A.酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性

B.蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高

C.在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性

D.在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性

命题点二ATP

典例01

（2022•浙江•统考高考真题）下列关于腺昔三磷酸分子的叙述，正确的是（）

A.由1个脱氧核糖、1个腺喋吟和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

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知识点一酶在细胞代谢中的作用

1.酶'激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”

（1）一同：均需要与特定物质结合后才能发挥作用，如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结

合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。

（2）四不同

绝大多数为蛋白质，少数为RNA

化学遂叁蛋白质、多肽、类固醇、氨基酸衍生物等

本

①质

不

同必全为蛋白质

擎乙酰胆碱、多巴胺、NO、甘氨酸等

十几乎所有活细胞均产生

快矶产"一般由内分泌细胞产生

2|不高华纥只由浆细胞产生

包等由神经细胞（突触前神经元）产生

递质

酶唯一功能为降低化学反应活化能，即催

一"化功能

作

用激素改变靶细胞原有的生理活动，起调节

机

理作用

③

不

同抗体与特定抗原特异性结合，一般形成沉

淀等，被某些免疫细胞吞噬消化

神经与突触后膜上的特异性受体结合，引

晨起突触后膜膜电位改变（兴奋或抑制）

酶」作为催化剂,在发挥作用前后数量及其

作

用「化学性质不变，且可反复多次使用

后

的邀叁发挥作用后被火适

去

④向

不

同尊发挥作用后被吞噬消化

譬被降解或被突触前神经元回收

递质-----

2.辨析酶的作用原理'特性及反应速率的影响因素曲线

(1)酶的作用原理曲线

分析：①由图可知，酶的作用原理是降低反

应的活化能。

②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向

上移动。用加热的方法不能降低活化能，但

会提供活化能

(2)酶的特性曲线

>,

加酶加无机催化剂照

七一--酶A

平衡点同

*

/醇B

。

0时向反应物A浓度

图1图2

分析：①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有高效性。

②图2中两曲线比较，表明酶具有专一性

(3)影响酶促反应速率的因素曲线

><>A

照

朋

照

囹

弱

自

达

叱

田

图

国

单

媒

耀

建

底物浓度

图3

分析：①分析图1和图2：温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。

②分析图3：0P段限制酶促反应速率的因素是底物浓度，P点以后的限制因素则是酸浓度

知识点二ATP在细胞代谢中的作用

1.ATP的结构及与能量代谢的关系

(1)明确ATP与核酸的关系

腺嘿吟核糖核甘酸(AMP)

腺昔

脱氧腺昔三磷酸(dATP)

(2)理清能量转换过程和ATP的来源与去路

发生于叶绿体类囊体薄膜上

植一米反应光色素吸收ATP和NADPH主要.暗反应C

物无汉口.能传递、转化,中的化学能的还原3

散*机械能（如肌肉收缩）

氧化分失

细胞

细f解有。2-能」电能（神经传导、生物

化

A去

菌兑吸*或无。2量发电）

一

导T

P路

能「物质运输所需能量

y*（主动运榆）

发生于细胞质基质和线粒

动体中（原核生物发生于细胞+光能（萤火虫发光）

物质中和细胞膜上）

*物质合成所需能量等

2.明确ATP的产生与02间的关系

*

出（1）A点时ATP产自无氧呼吸。

世

dc

i（2）B点后ATP产生量不再随0z供给量增加而增加,

v

。

。2供给菖其限制因子可能为酶、ADP、磷酸等

考点二细胞呼吸

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命题点一细胞呼吸的过程与比较

典例01

（2023•广东•统考高考真题）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IB,丙酮酸

C.氧化型辅酶ID.二氧化碳

典例02

（2022•全国•高考真题）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒

体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（）

A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP

B.线粒体内膜上的酶可以参与［H］和氧反应形成水的过程

C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和月］的过程需要02的直接参与

D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成

典例03

（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CO,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

命题点二环境因素对细胞呼吸速率的影响

典例01

（2023•全国•统考高考真题）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CO?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（）

榔

/

整

熟

0

0

。

A.在时间a之前，植物根细胞无CO?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ATP

典伊】02

（2021•全国•统考高考真题）某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是

（）

A.该菌在有氧条件下能够繁殖

B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生

C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇

D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2

典例03

（2022・山东・高考真题）在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线

粒体内膜最终传递给。2，电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H+经

ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的。2结合生成水。为研究短时低温对该阶

段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入

线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是（）

A.4。（2时线粒体内膜上的电子传递受阻

B.与25（时相比，4。（2时有氧呼吸产热多

C.与25。（2时相比，4。（3时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多

D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，生成的ATP减少

典例04

（2023•山东•高考真题）某种植株的非绿色器官在不同。2浓度下，单位时间内。2吸收量和CO?释放量的

变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是（）

四

玄

箕

巡

叔

r盘

A.甲曲线表示02吸收量

B.。2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸

C.。2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加

D.O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小

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1.“三看”法判断细胞呼吸的类型

厂消耗0或产物中有HO,一定存在有氧呼吸

反应物22

f产物中有酒精或乳酸，一定存在无氧呼吸

产物

无CO?产生》只进行产生乳酸的无氧呼吸

O2=CO2只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸

或有氧呼吸和乳酸发酵并存

CC)2/。2CO2>0?既进行有氧呼吸,又进行酒精发酵；

着

多出的COz来自酒精发酵

CO2V2

。呼吸底物中可能含脂质（脂肪）

真核细胞厂只在细胞质基质中进行*无氧呼吸

――有线粒体参与e存在有氧呼吸

反应

iw原核呼吸场所为细胞质与细胞膜，呼吸类型可依

细胞,据产物中是否有乩0、酒精、乳酸等确认

【易错归纳】

①不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基

因不同。

②线粒体能分解丙酮酸，但不能分解葡萄糖，葡萄糖需在细胞质基质中酵解后进入线粒体。

2.掌握影响细胞呼吸的四类曲线

<<

原理：温度影响酶活性为：只进行无氧呼吸

阳

眼0

应用：低温储存果蔬，大棚/,果蔬最佳储存点

辑

夜间降温减少有机物消耗

鼬

望0氧呼吸

0桂/1无氧呼吸

辰。无氧呼吸消伺点

曲

温度/℃0'10'20'300^%

甲乙

>>

原理：CO2反馈性为减少有机物长期浸入

眼2

目抑制细胞呼吸消耗，宜将种

^水中可因

曲应用：窖藏储存果蔬子风干无氧呼吸

中生毒害

°co2浓度°含水量

丙T

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1.“多种细胞呼吸方式”的题型主要考查植物某器官进行多种方式的细胞呼吸，涉及教材中有氧呼吸、产生

酒精的无氧呼吸、产生乳酸的无氧呼吸等多种细胞呼吸方式的反应式、过程等必备知识。题目情境大多是

缺氧状态下植物细胞呼吸方式的改变。氧气浓度高时，植物进行有氧呼吸，氧气浓度低时，植物进行有氧

呼吸和无氧呼吸，氧气浓度为零时，植物只进行无氧呼吸。植物的无氧呼吸有两种方式，植物可通过改变

呼吸代谢途径来适应缺氧环境。

2.细胞呼吸虽然是教材的重点内容，但在高考中并不是每年都考，属于隔年考的知识点。典例题的情境

都是植物通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境和不同氧浓度下气体交换的相对值。题目的情境虽然不

同，但都考查了多种细胞呼吸的产物和过程等。以上可考查的大都是教材基础内容，难度不大，所以只要

掌握好教材内容，仔细审题，该题型就可得分。除了单纯考查几种细胞呼吸方式之外，植物的细胞呼吸也

可以和光合作用联系起来综合考查。

考点三光合作用

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命题点一光合作用的基本过程

典例01

（2023•全国•统考高考真题）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

典例02

（2023•江苏•统考高考真题）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（）

A.用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏

B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠

C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量

D.用红色宽菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间

典例03

（2023•山东•高考真题）当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSII复合体（PSII）造

成损伤，使PSII活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能

耗散，减少多余光能对psn的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSII；②参与NPQ

的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中

强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的psn均造成了损伤。

N

P

Q

阖

湿

、

盐

用

血

黑暗强光照射黑暗

（1）该实验的自变量为。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有（答

出2个因素即可）。

⑵根据本实验，一（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的psn活性强弱，理由

是。

（3）据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量__________（填“多”或“少”）。若

测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是0

命题点二环境因素对光合作用速率的影响

典伊】01

（2022•全国•统考高考真题）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CO?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

典伊I02

（2023•全国•统考高考真题）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O

(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O

(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。

典例03

(2023・广东・统考高考真题)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型

(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关

生理特征见下表和图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中

吸收的CO?与呼吸过程中释放的CO?等量时的光照强度。

水稻材料叶绿素(mg/g)类胡萝卜素(mg/g)类胡萝卜素/叶绿素

WT4.080.630.15

yglL730.470.27

0500100015002000

光照强度[gniol-m2-s-1]

a

分析图表，回

答下列问题:

(l)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和,叶片主要吸收可见光中的光。

(2)光照强度逐渐增加达到200()Mmolin】s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随

光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得yglWT(填“高于”、“低于”或“等于")oygl

有较高的光补偿点,可能的原因是叶绿素含量较低和0

(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合

速率较高，表明该群体,是其高产的原因之一。

(4)试分析在0〜50)imolm"s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制

净光合速率趋势曲线o在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低

光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问

题o

#

蝮

如

泥

姆

01020304050

光照强度[呷。1-m-2-s1]

果「滤无纸水条乙上醇从：溶上解到色下素四条色素带依次为：

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