备战2023高考生物押山东卷第4题 细胞代谢（解析版）

学而优·教有方PAGEPAGE1押山东卷第4题细胞代谢3年考题考情分析光合作用和呼吸作用2020年山东卷第2题2022年山东卷第4题细胞代谢一直以来都是山东高考的高频考点，除了简答题21题，选择题中也有涉及，常以情境信息为背景，既从基础性维度考查光合作用和细胞呼吸的过程和特点，又需考生结合题目情境综合性分析。从基础性、综合性、应用性和创新性4个维度进行设计，维度间既相互关联，又有交叉和递进。既贯穿基础性和综合性，又关注应用性和创新性，有利于科学选拔人才。温馨提示：押题题号以2022年山东卷题号为依据，考查细胞代谢的题号可能出现在2-4题利用题干信息，回忆光合作用和细胞呼吸过程的相关知识进行作答。解题关键是熟练掌握有氧呼吸、无氧呼吸、光合作用过程中的物质变化、能量变化和场所。1.（2020年山东卷T2）癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是A．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖B．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATPC．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用D．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少【答案】B【解析】由于葡萄糖无氧呼吸时只能释放少量的能量，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能，A正确；无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，B错误；由题干信息和分析可知，癌细胞主要进行无氧呼吸，故丙酮酸主要在细胞质基质中被利用，C正确；无氧呼吸只有第一阶段产生少量的NADH，而有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。2.（2022年山东卷T4）植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是(

)A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同B.与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少C.正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成【答案】C【解析】磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶NADH不同，A项正确；葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的中间产物含有NADPH及多种中间产物，其分解不彻底，与有氧呼吸(葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程)相比，产生的能量少，B项正确；利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中含有碳元素的产物，不含碳元素的产物无法追踪，C项错误；磷酸戊糖途径产生的NADPH、CO2和多种中间产物进一步生成氨基酸和核苷酸等，可供组织修复使用，D项正确。1.(2022山东潍坊一模)高等植物细胞中RuBP羧化酶(R酶)仅存在于叶绿体中,可催化CO2与RuBP结合生成2分子C3。R酶由大亚基蛋白(L)和小亚基蛋白(S)组成,相关基因分别位于叶绿体、细胞核中。蓝细菌的R酶活性高于高等植物,现将蓝细菌的S、L基因转入某去除L基因的高等植物叶绿体中,植株能够存活并生长,检测发现该植株中R酶活性高于普通植株。下列说法错误的是()A.影响暗反应的内部因素有R酶活性、RuBP含量等B.高等植物的L亚基与S亚基在叶绿体中组装成R酶C.转基因植株中R酶都是由蓝细菌的S、L亚基组装而成D.蓝细菌R酶可在高等植物中合成体现了生物界的统一性【答案】C【解析】A.据题意可知,R酶可催化CO2与RuBP结合生成C3,因此影响暗反应的内部因素有R酶活性、RuBP含量等,A项正确;B.R酶由大亚基蛋白(L)和小亚基蛋白(S)组成,高等植物细胞中L亚基由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成,S亚基由细胞核基因编码并在细胞质中由核糖体合成后进入叶绿体,由于R酶催化CO2的固定反应,因此S亚基在叶绿体的基质中与L亚基组装成有功能的酶,B项正确;C.由题述实验不能得出“转基因植株中R酶都是由蓝细菌的S、L亚基组装而成”的推测,因为转基因植株仍包含高等植株的S基因,不能排除转基因植株中R酶由蓝细菌的L蛋白和高等植株的S蛋白组成的情况,C项错误;D.蓝细菌R酶可在高等植物中合成体现了所有生物共用一套遗传密码,体现了生物界的统一性,D项正确。2.(2022山东青岛模拟)2021年,我国科学家设计了一种下图所示的人造淀粉合成代谢路线(ASAP),成功将CO2和H2转化为淀粉。ASAP由11个核心反应组成,依赖许多不同生物来源的工程重组酶。科学家表示,按照目前的技术参数,在不考虑能量输入的情况下,1m3生物反应器的淀粉年产量,理论上相当于种植1/3hm2(1hm2=10000m2)玉米的淀粉年产量。下列叙述错误的是()A.该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATPB.人工合成淀粉同样需要CO2的固定和C5的再生,最终将C6合成淀粉C.ASAP代谢路线有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响D.大量工程重组酶的制备是该项技术走向工业化最可能面临的难题【答案】B【解析】A.该反应器需要高能氢以及ATP还原C3,故该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATP,A项正确;B.人工合成淀粉同样需要CO2的固定,但不需要C5的再生,B项错误;C.ASAP代谢路线有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响,C项正确;D.该反应器需要酶,大量工程重组酶的制备是该项技术走向工业化最可能面临的难题,D项正确。3.(2022山东济宁模拟)植物接受过多光照会对叶绿体造成损害,因此植物需要“非光化学淬灭”(NPQ)的机制来保护自身,在NPQ的作用下,多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动和关闭特点如下图所示,其中符号“”代表抑制作用。下列叙述错误的是()A.NPQ直接作用于光合作用中的光反应阶段B.状态②时通过NPQ避免叶绿体受创C.叶绿体中ATP的合成量下降可能导致NPQ机制关闭D.状态③NPQ机制缓慢关闭过程中ATP含量升高【答案】D【解析】A.由题干信息“在NPQ的作用下,多余的光能会以热能的形式散失”,可以得出NPQ直接作用于光合作用中的光反应阶段,A项正确;B.植物接受过多光照会对叶绿体造成损害,因此植物需要“非光化学淬灭”(NPQ)的机制来保护自身,状态②时通过NPQ避免叶绿体受创,B项正确;C.叶绿体中ATP的合成量下降,光反应减弱,色素需要吸收的光能减少,可能导致NPQ机制关闭,C项正确;D.NPQ机制缓慢关闭过程中,色素吸收的光能减少,光反应减弱,导致类囊体内NADPH浓度下降,ATP的合成量也下降,D项错误。4.（2023年山东省烟台市一模）气孔的张开与保卫细胞膜上的H+-ATPase有关。H+-ATPase被蓝光诱导激活后会利用ATP水解释放的能量将H+运到细胞外，此时细胞外的K+运进保卫细胞，同时其他相关阴离子在H+协助下也进入保卫细胞，从而使气孔张开。下列分析错误的是（）A.激活的H+-ATPase通过主动运输将细胞内的H+运出保卫细胞B.其他相关阴离子在H+协助下进入保卫细胞的过程不需要消耗能量C.蓝光诱导下，气孔开启后短时间内叶肉细胞消耗C5的速率会增大D.离子进入保卫细胞使其渗透压升高，导致细胞吸水，气孔张开：【答案】B【解析】A、激活的H+-ATPase会利用ATP水解释放的能量将H+运到细胞外，可见H+运出保卫细胞是通过主动运输实现的，A正确；B、其他相关阴离子在H+协助下进入保卫细胞的过程需要消耗能量，只不过消耗的是氢离子的梯度势能，B错误；C、蓝光诱导下，气孔开启后，吸收的二氧化碳增多，二氧化碳固定速率上升，因而短时间内叶肉细胞消耗C5的速率会增大，C正确；D、离子进入保卫细胞会导致细胞液浓度上升，使其渗透压升高，导致细胞吸水，进而使气孔张开，促进二氧化碳的吸收，有利于光合作用的进行，D正确。5.(2022·山东枣庄二模)研究发现，细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关。内质网膜上的蛋白A可以在蛋白S的协助下促进Ca2＋进入内质网，并最终进入线粒体。Ca2＋促进丙酮酸在线粒体内转化成脂肪的合成原料柠檬酸，相关过程如图所示。有关叙述正确的是()A.Ca2＋以协助扩散方式通过通道蛋白A进入内质网B.M代表丙酮酸，在线粒体基质产生后参与柠檬酸循环C.柠檬酸循环的产物N代表的物质是CO2和NADHD.在有氧条件和无氧条件下，D代表的能量值相等【答案】D【解析】由图可知，Ca2＋进入内质网需要消耗ATP、需要载体、逆浓度梯度，故Ca2＋以主动运输方式进入内质网，A错误；葡萄糖在细胞质基质中氧化分解为丙酮酸，M代表丙酮酸，在细胞质基质中产生，B错误；柠檬酸循环主要指有氧呼吸的第二阶段，图中产物N释放出线粒体，则N代表的物质是CO2，而NADH在有氧呼吸的第三阶段与氧气结合形成水，C错误；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段是相同的，都是在细胞质基质中进行，都是消耗一分子葡萄糖，产生两分子丙酮酸和四个还原性氢和少量能量，故D代表的能量值相等，D正确。6.(2022·山东济南调研)如图为某植物细胞内某生物膜上发生的生理过程，虚线代表电子的传递路径。请据图分析，下列说法正确的是()A.该生物膜为叶绿体的类囊体薄膜，B侧为叶绿体基质B.膜A侧的pH高于B侧C.复合物Ⅲ运输H＋和ATP合成酶运输H＋的方式分别为协助扩散和主动运输D.若图中的O2用18O标记，一段时间后在二氧化碳中能检测到18O【答案】D【解析】该生物膜上有水生成，应该为线粒体内膜，A错误；据图可知，膜A侧H＋运输到B侧需要ATP合成酶的协助，且不需要消耗ATP，属于协助扩散，即为顺浓度梯度进行，所以膜A侧pH低于B侧，B错误；复合物Ⅲ运输H＋是逆浓度梯度进行的，方式为主动运输，ATP合成酶运输H＋是顺浓度梯度进行的，方式为协助扩散，C错误。7.(2022·山东平度模拟)ATP的合成是生物有机体中主要的化学反应之一，而合成ATP需要ATP合成酶的参与，该酶的作用机理是参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子(H＋)动力势能的推动下合成ATP，下列说法错误的是()A.该酶广泛分布于线粒体、叶绿体的内外膜和原核细胞的细胞膜上B.ATP合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于与膜结合部位的稳定C.H＋跨膜驱动ATP合成的运输方式是协助扩散，需要载体协助D.ATP的合成在细胞中时刻进行并与ATP的水解处于动态平衡【答案】A【解析】由题可知，该酶的作用机理是参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子(H＋)动力势能的推动下合成ATP，线粒体的外膜和叶绿体的内外膜上不会合成ATP，因此线粒体的外膜和叶绿体的内外膜上都没有该酶，A错误；磷脂双分子层内部是疏水性的，ATP合成酶跨膜部位呈疏水性，这样才能与磷脂双分子层牢固结合，B正确；在跨膜质子(H＋)动力势能的推动下合成ATP，故H＋跨膜运输方向是从高浓度到低浓度，这样才可以产生动力势能，因此H＋跨膜驱动ATP合成的运输方式是协助扩散，该过程需要载体协助，C正确；ATP的合成在细胞中时刻进行并与ATP的水解处于动态平衡，实现能量的供应，D正确。8.(2022·山东青岛一模)为研究两种呼吸抑制剂的作用，甲组实验在有氧条件下，向以葡萄糖为供能物质的肌细胞中加入一种高效的特异性线粒体ATP合成酶抑制剂(R1)。乙组实验换成高效的特异性抑制[H]与O2结合的试剂(R2)，其他条件相同。下列说法正确的是()A.R1、R2都是作用于有氧呼吸的第三阶段B.甲组细胞中的ATP产生量迅速降至零，细胞继而死亡C.R2的作用效果与将乙组改为无氧条件但不加R2的效果完全相同D.一段时间内，两组细胞的葡萄糖消耗速率都可能升高【答案】D【解析】R1是作用于有氧呼吸的第二、三阶段，R2作用于第三阶段，A错误；甲组细胞抑制了线粒体ATP合成酶的活性，细胞可以通过细胞呼吸第一阶段生成ATP，所以ATP产生量不会迅速降至零，B错误；R2的作用效果只是抑制有氧呼吸的第三阶段，将乙组改为无氧条件但不加R2时细胞只进行无氧呼吸，C错误；一段时间内，甲组抑制了线粒体ATP合成酶的活性，导致细胞只能通过细胞呼吸第一阶段供能，乙组进行有氧呼吸的第一、二阶段，提供的能量少，由于甲、乙两组提供的能量均较少，所以消耗的葡萄糖增多，D正确。9.(2022·山东泰安二模)植物的细胞代谢也受微生物的影响，被病原微生物感染后的植物，感染部位呼吸作用会大大加强。其原因一方面是病原微生物打破了植物细胞中酶和底物之间的间隔；另一方面是植物感染后，染病部位附近的糖类会集中到该部位，呼吸底物增多。下列说法错误的是()A.在有氧的条件下，呼吸底物氧化分解释放的能量去向主要是生成ATPB.酶与底物的间隔被打破后能直接和底物接触，从而降低细胞呼吸的活化能C.病原微生物和植物的呼吸产物不同，其直接原因在于两者的呼吸酶不同D.染病组织呼吸作用加强可能会加快植物中毒素的分解，以减轻对细胞代谢的影响【答案】A【解析】细胞进行有氧呼吸时，呼吸底物氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失，少部分用于ATP的合成，A错误；酶催化化学反应的机理是酶能降低化学反应的活化能，B正确；病原微生物和植物属于不同的生物，其呼吸产物不同的根本原因在于两者的遗传信息(即基因)不同，直接原因在于两者的呼吸酶不同，C正确；染病组织呼吸作用加强会给细胞提供较多能量，加速新陈代谢，可能会加快植物中毒素的分解，防止病情的扩展，D正确。10.(2022山东泰安一模)FOXO蛋白是哺乳动物抵抗逆境(寒冷、干旱、饥饿等)的“主控开关”。下列生理活动中与FOXO蛋白发挥作用无关的是()A.有氧呼吸转换为无氧呼吸，提高葡萄糖的利用效率B.促进细胞自噬作用，增加营养物质的供应C.增加细胞抗氧化能力，减少自由基的产生D.加强对脂肪的分解，增强细胞的能量供