教学考试杂志社“优师计划”阶段性成果展示——“细胞的代谢”相关试题选登

物质出入细胞的方式

下列关于物质出入细胞方式的叙述，错误的是（ ）

A.细胞膜中某些蛋白质结构异常，可能影响一些物质的跨膜运输

B.物质进出细胞时可能需要消耗能量而不需要载体蛋白协助

C.Na+仅靠细胞膜上的载体蛋白就能完成逆浓度梯度跨膜运输

D.低温环境会使细胞膜的流动性降低

【答案】C

【考查角度】本题考查物质出入细胞的方式的知识，考查学生理解能力及生物学科核心素养的科学思维和生命观念。

【解题分析】细胞膜中某些载体蛋白质结构异常，可能影响主动运输，也可能影响协助扩散，从而影响一些物质的跨膜运输，A选项正确；物质进出细胞的方式中，主动运输既需要消耗能量又需要载体，胞吞和胞吐需要消耗能量但不需要载体协助，B选项正确；Na+不能自由地通过细胞膜，通过逆浓度梯度的运输方式进出细胞，不仅需要膜上载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，C选项错误；低温环境会影响分子运动速率和化学反应的速率，会使细胞膜的流动性降低，D选项正确。

ATP在能量代谢中的作用

1.能量是一切生命活动的动力。下列关于生命和能量的叙述正确的是（ ）

A.酶促反应的进行都需要消耗能量

B.物质跨膜运输都需要消耗能量

C.生命活动可以利用各种形式的能量

D.生态系统的物质循环需要消耗能量

【答案】D

【考查角度】本题考查酶、跨膜运输、ATP以及生态系统的物质循环，考查学生理解能力和综合运用能力，考查生命观念和科学思维等学科素养。

【解题分析】酶促反应可分为合成反应和水解反应，生物大分子水解成小分子不需要消耗能量，A选项错误；跨膜运输包括被动运输和主动运输，被动运输的过程不需要消耗能量，B选项错误；生命活动直接利用的能量是ATP水解释放出来的化学能，而能量最终以热能的形式散失，热能不能用于生命活动，C选项错误；生态系统的物质循环和能量流动同时进行，相辅相成，能量作为物质循环的动力，推动物质循环进行，D选项正确。

2.下列有关蛙红细胞的叙述正确的是（ ）

A.红细胞能产生有催化作用的有机物

B.红细胞体积越大物质运输效率越高

C.分裂过程中纺锤丝牵引染色体移动

D.细胞内吸能反应可使ATP含量升高

【答案】A

【考查角度】本题以蛙的红细胞串联各知识点考查细胞代谢中的酶与ATP、细胞不能无限长大的原因和无丝分裂等知识。考查学生理解能力和综合运用能力，考查物质能量观和结构功能观等生命观念素养及归纳概括科学思维素养的能力。

【解题分析】按照酶的定义“酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物”，蛙的红细胞作为活细胞可以产生有催化作用的有机物，A选项正确；红细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率越低，B选项错误；蛙的红细胞进行无丝分裂，不会出现纺锤丝和染色体的变化，C选项错误；细胞内的吸能反应与ATP水解反应相联系，会暂时降低ATP的含量，但长时间来看ATP在细胞内的含量保持动态平衡，D选项错误。

光合作用的基本过程

1.根据下面的光合作用过程示意图，下列选项正确的是（ ）

图1

A物质③移动的方向是从叶绿体类囊体到叶绿体基质

B.物质①②⑤在生物膜上形成

C.图中C过程需要消耗能量

D.物质④全部来自细胞外

【答案】A

【考查角度】本题考查光合作用的过程。考查生物学科核心素养的科学思维。

【解题分析】物质③是ATP，在光合作用中移动的方向是从叶绿体类囊体到叶绿体基质，A选项正确；①代表O2，②代表［H］，两者均在类囊体薄膜上生成，⑤代表糖类等有机物，形成的过程是三碳化合物的还原，发生在叶绿体基质中，B选项错误；图1中C过程为二氧化碳的固定，不需要消耗能量，C选项错误；④是二氧化碳，一部分来自细胞自身呼吸作用，一部分来自细胞外，D选项错误。

2.某绿色植物正在进行正常的光合作用，突然改变条件后，短时间内下列比值变大的是（ ）

A.突然停止光照，细胞中O2/CO2

B.突然中断CO2供应，叶绿体中C5/C3

C.突然停止光照，叶绿体中ATP/ADP

D.突然中断CO2供应，叶绿体中NADP+/NADPH

【答案】B

【考查角度】本题考查光合作用和细胞呼吸的过程，考查学生理解能力。

【解题分析】突然停止光照后，O2产生量减小，而细胞呼吸正常进行，CO2正常产生，O2/CO2的值减小，A错误；突然中断CO2的供应，会引起C3的生成量减少，短时间内C5正常生成，导致C5/C3的值增大，B正确；突然停止光照，导致ATP的生成量减小，短时间内ATP正常被消耗，ADP含量升高，ATP/ADP的值减小，C错误；突然中断CO2供应，NADPH的消耗量减小，但短时间内正常生成，NADP+含量降低，NADP+/NADPH的值减小，D错误。

3.如图2为光合作用暗反应阶段的示意图。相关叙述正确的是（ ）

图2

A.温度和光照的改变均会影响该过程

B.所需的［H］和ATP来自叶绿体基质

C.CO2的固定只需要消耗能量不需要酶

D.遮光后短期内C5含量会上升

【答案】A

【考查角度】本题考查光合作用的过程，考查理解能力、获取信息能力，考查科学思维核心素养。

【解题分析】温度直接影响酶活性，光照影响ATP和［H］等合成，都会影响暗反应过程，A选项正确；植物光合作用暗反应所需的［H］和ATP来自类囊体薄膜，B选项错误；植物在进行CO2的固定时，需要酶的参与但不消耗能量，C选项错误；图2为光合作用的暗反应阶段，发生在叶绿体基质中，绿色植物遮光后短期内C5含量会下降，D选项错误。

影响光合作用速率的环境因素

1.关于影响光合作用环境因素的叙述，错误的是（ ）

A.影响光合作用速率的环境因素主要是光照

B.土壤中水分的多少不是影响光合作用强度的因素

C.光照强度一定时，CO2浓度对光合速率有影响

D.N和Mg是合成叶绿素所必需的元素

【答案】B

【考查角度】本题考查影响光合作用的环境因素的知识，考查学生理解能力及生物学科核心素养的科学思维。

【解题分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体利用光能，把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。影响光合作用的环境因素有光照、温度、二氧化碳浓度、水和无机盐等，其中最主要的是光照，A选项正确；土壤中水分的多少是影响光合作用强度的外界环境因素之一，B选项错误；CO2是光合作用暗反应的原料，CO2浓度直接影响光合作用。光照强度一定时，CO2浓度对光合速率有影响，C选项正确；叶绿素所含的元素有C、H、O、N、Mg等，D选项正确。

2.科学家研究温度对某植物的光合作用的影响，如图3，下列说法错误的是（ ）

图3

A.当温度为32℃时，光合作用速率等于呼吸作用速率

B.当温度为25℃时，植物单位时间内积累的有机物最多

C.温度影响呼吸作用相关酶的活性进而影响呼吸速率

D.若要提高大棚蔬菜的产量，可以适当降低夜间温度

【答案】A

【考查角度】本题考查温度对光合作用的影响，考查理解能力，考查生物学科核心素养中的生命观念和社会责任。

【解题分析】当温度为32℃时，光合作用速率大于呼吸作用速率，A选项错误；当温度为25℃时，净光合作用速率最大，植物单位时间内积累的有机物最多，B选项正确；温度影响呼吸作用相关酶的活性进而影响呼吸速率，C选项正确；若要提高大棚蔬菜的产量，可以适当降低夜间温度，减少夜间有机物的消耗，D选项正确。

3.在适宜温度下，实验测得某植物幼苗甲在一定光照强度范围内释放O2的速率，结果如图4所示。下列有关说法错误的是（ ）

图4

A.光照强度小于C klx时，影响幼苗释放O2速率的环境因素主要是光照强度

B.光照强度大于C klx时，影响幼苗释放O2速率的环境因素主要是CO2浓度、温度等

C.其他条件不变，当光照强度由C变为B时，叶绿体基质中的C3含量增加，C5含量减少

D.在温度等条件保持不变的情况下，CO2浓度由0.03%升高到0.10%的过程中，图4中的B点逐渐左移

【答案】B

【考查角度】考查环境因素对光合作用影响的相关知识。考查理解能力与综合运用能力，考查生物学科素养中的生命观念、科学思维和科学探究。

【解题分析】如图4，C点为光饱和点，即达到最大光合速率所需的最小光照强度，当光照强度小于C klx时，影响幼苗释放O2速率的环境因素主要是光照强度，A选项正确；由于题干已经提及是在适宜温度下测定的净光合作用速率，当光照强度大于C klx时，影响幼苗释放O2速率的环境因素主要是CO2浓度，B选项错误；其他条件不变，当光照强度由C变为B时，光反应速率下降，暗反应中C3还原减弱，而CO2固定基本不变，导致C3含量增加，C5含量减少，C选项正确；在温度等条件保持不变的情况下，呼吸速率不变，CO2浓度由0.03%升高到0.10%的过程中，光合速率增强，图中的B点（光补偿点）逐渐左移，D选项正确。

4.如图5为某植物光合作用速率随光照强度的变化而变化的曲线，回答下列问题：

图5

（1）曲线和横坐标的交点表示的含义是___________________，此时叶肉细胞的有机物量___________________（填“增加”“不变”或“减少”），产生ATP的场所有__________________________________。

（2）当光照强度达到20 klx时，影响光合作用速率的外界因素可能有_______________________________________________。

（3）当夏天中午温度过高时，植物的光合作用速率降低，原因是________________________________________________________________________。

【答案】（1）光合作用速率和呼吸速率相等时的光照强度 增加 细胞质基质、线粒体、叶绿体类囊体薄膜 （2）温度和CO2浓度 （3）温度过高，部分气孔关闭，导致CO2吸收减少，暗反应减慢，光合速率降低

【考查角度】本题考查光照强度对光合作用速率的影响、光合作用的过程、光合作用的影响因素，考查理解能力，考查生物学科核心素养中的生命观念和科学思维。

【解题分析】（1）在曲线和横坐标的交点处植株CO2吸收速率为零，即植物的光合作用等于呼吸作用速率；但是对叶肉细胞来说光合作用速率大于呼吸作用速率，所以叶肉细胞的有机物增加；此时叶肉细胞既进行光合作用也进行呼吸作用，所以产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体类囊体薄膜。（2）当光照强度达到20 klx时，达到光饱和点，光照强度不再是影响光合作用的因素，这时温度和CO2浓度影响光合作用速率。（3）当温度过高时，植株部分气孔关闭，导致CO2吸收减少，暗反应减慢，光合速率降低。

5.某研究小组以大豆为实验材料，进行了如下两个实验：

实验一：对大豆植株进行不同程度的遮光处理，测定了该植株叶片中叶绿素的含量，结果如图6所示。

实验二：用不同浓度的AMP-PCP（能与细胞膜上的ATP跨膜受体蛋白结合）溶液处理菜豆叶片，测定其光合速率，结果如图7所示。

图6

图7

回答下列问题：

（1）叶绿素分布于大豆叶绿体的____________上，____________（填“能”或“不能”）溶于水。据图6可知，大豆可以通过____________来增强对弱光的适应能力。

（2）由图7可知，随着AMP-PCP溶液浓度增大，叶片的净光合速率____________。为确定其原因，研究人员继续进行了以下实验：用____________处理大豆叶片作为实验组，以蒸馏水处理大豆叶片作为对照进行实验，测定叶片的气孔开放程度和净光合作用速率，发现实验组的气孔开放程度和净光合速率均高于对照组。据此分析产生图7所示实验结果的原因可能是__________________________________________________________________。

【答案】（1）类囊体薄膜 不能 增加叶绿素含量 （2）降低 （适宜浓度的）ATP溶液AMP-PCP 限制了ATP运输到细胞外，引起气孔开放程度下降，从而抑制了光合作用的暗反应，导致净光合速率下降

【考查角度】本题考查光合作用的过程以及相关实验设计，考查学生理解能力、获取信息能力、实验与探究能力及综合运用能力。

【解题分析】（1）光合色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上，不能溶于水，是脂溶性色素；根据图6可知，随遮光程度的提高，叶绿素的含量逐渐提高，因此大豆可以通过增加叶绿素的含量来增强对弱光的适应能力。（2）根据图7可知，随AMP-PCP溶液浓度增大，叶片的净光合速率逐渐降低；由于AMP-PCP能与细胞膜上的ATP跨膜受体蛋白结合，从而影响ATP的运输，因此可用适宜浓度的ATP溶液处理大豆叶片作为实验组，用蒸馏水处理大豆叶片作为对照组；观测指标为气孔开放程度和净光合速率，实验组均高于对照组，说明AMP-PCP限制了ATP运输到细胞外，引起气孔开放程度下降，从而抑制了光合作用的暗反应，导致净光合速率下降。

6.某科研人员就栎树不同叶龄的净光合作用速率（Pn）、叶面积、叶绿素的总含量等指标进行测定，结果如图8所示。请回答：

图8

（1）测定叶片中叶绿素的含量时，用乙醇或丙酮将叶绿素提取出来，依据的原理是__________________。研磨时加入少量碳酸钙的目的是__________________。叶绿素分子含有的元素是_________________________。

（2）据图8分析，引起净光合作用速率（Pn）在叶龄40～50日期间有所下降的因素是_______________________________。

（3）调查发现，在叶龄80日后当地进入旱季，据图8分析叶龄80～100日和120～180日净光合作用速率（Pn）下降的主要原因分别是____________________________________________________。

【答案】（1）叶绿素易溶于乙醇等有机溶剂 防止叶绿素被破坏 C、H、O、N、Mg （2）叶绿素总含量下降 （3）叶龄在80～100日时，在叶面积和叶绿素总含量保持较高的水平下，水分供应不足导致叶片净光合作用速率下降；叶龄120～180日时，叶片衰老，叶绿素总含量急剧下降导致净光合速率下降

【考查角度】本题以叶龄对某栎树叶片净光合作用速率的影响为情境考查叶龄、叶面积、叶绿素总含量对光合作用的影响，叶片中色素的提取及光合作用速率与呼吸作用速率的关系等知识。考查学生理解能力、获取信息能力和实验与探究能力，考查归纳概括和科学推理等思维素养，结构与功能观念素养，实验数据或现象解释的科学探究素养。

【解题分析】（1）依据色素易溶于有机溶剂原理，采用乙醇或丙酮提取叶片中的色素；色素提取实验中，加入少量碳酸钙的目的是防止叶绿素被破坏；叶绿素分子含有的元素是C、H、O、N、Mg。（2）由图8显示，叶龄在40～50日时，叶面积保持最大值且不变，而总叶绿素含量有所下降，导致净光合速率（Pn）下降。（3）由图8显示，随着叶片生长，叶面积增大和叶绿素总含量增加的同时，叶片净光合速率增大。水是光合作用的重要原料，题干“在叶龄80日后当地进入旱季”说明水分供应不足为光合作用速率限制因素，图8中显示叶龄80～100日时叶面积保持最大且不变，叶绿素总含量处于较高水平，而在叶龄120～180日时，叶片总叶绿素含量急剧下降，说明叶片衰老，故叶片净光合作用速率（Pn）下降的主要原因分别是水分供应不足和叶绿素总含量下降。

细胞呼吸

1.下列关于呼吸作用的叙述错误的是（ ）

A.肌细胞内的肌质体有利于对肌细胞的能量供应

B.细胞膜上可能附着与有氧呼吸、ATP水解有关的酶

C.可用溴麝香草酚蓝水溶液鉴定乳酸菌细胞的呼吸产物

D.无氧呼吸都只能在第一阶段释放少量的能量，生成少量ATP

【答案】C

【考查角度】本题考查呼吸作用。考查生物学科核心素养的生命观念和科学思维。

【解题分析】肌细胞内的肌质体是由大量变形的线粒体组成的，肌质体有利于对肌细胞的能量供应，A选项正确；在没有线粒体的细胞中，细胞膜上可附着与有氧呼吸、ATP水解有关的酶，B选项正确；乳酸菌细胞呼吸的产物只有乳酸，无法用溴麝香草酚蓝水溶液鉴定，C选项错误；无氧呼吸只能在第一阶段释放少量的能量，生成少量ATP，D选项正确。

2.表中根据实验目的所列的实验试剂与实验过程中注意事项的描述，正确的是（ ）

【答案】C

【考查角度】本题考查学生实验试剂选择、实验过程分析的能力。考查学生的实验与探究能力。

【解题分析】探究植物生长调节剂促进扦插枝条生根的最适浓度实验中进行预实验的目的是为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性，以免由于设计不周、盲目开展实验而造成人力、物力、财力的浪费，但是无法达到减小实验误差的目的，A选项错误；低温诱导染色体数目的变化实验中，剪取诱导处理的根尖，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，以固定细胞形态，然后用体积分数为95% 的酒精冲洗2次，洗去卡诺氏液，B选项错误；还原糖鉴定可使用斐林试剂，该试剂需现用现配，甲液和乙液等量混合，C选项正确；探究酵母菌细胞呼吸的方式中重铬酸钾溶液检测酒精在酸性条件下进行，D选项错误。

3.某同学在准备“植物种子的呼吸作用”的实验时，取出密封的装有萌发的绿豆种子的塑料瓶，发现瓶内气压升高，还闻到了酒味。根据所学知识，解决以下问题：

（1）为探究瓶内气压升高的原因是瓶内气体受热膨胀，还是瓶内绿豆种子呼吸作用引起，该同学设计了以下实验方案：

①取两个相同的塑料瓶，编号为A、B。向A瓶内加入400 g萌发的绿豆种子，B瓶加入___________________________________；

②置于相同且适宜的条件下，一段时间后观察塑料瓶身是否发硬；

③若__________________，则说明瓶身发硬是由瓶内绿豆种子呼吸作用引起。

（2）有同学提出，该实验方案不能排除是萌发的绿豆种子表面微生物发酵的影响。要排除该影响，实验的改进方案可以是__________________。

（3）通过上述改进方案，已证实是萌发的绿豆种子呼吸作用引起。该同学还闻到酒味，是因为__________________，可以用__________________（填试剂）检测。

【答案】（1）①等量的煮沸杀死的绿豆种子③A瓶瓶身发硬，B瓶瓶身不发硬 （2）对浸泡萌发的绿豆种子消毒杀菌（或用0.1%的高锰酸钾溶液处理5 min，合理即可） （3）萌发的绿豆种子进行了无氧呼吸，有酒精生成 酸性的重铬酸钾溶液

【考查角度】本题考查细胞呼吸，考查实验与探究能力，考查科学探究与科学思维的学科素养。

【解题分析】（1）实验方案中，A瓶加入了萌发的种子，B瓶应加入煮沸杀死的种子作为对照组；观察实验情况，若A瓶瓶身发硬，而B瓶瓶身不发硬，则说明是由绿豆种子呼吸作用引起瓶身发硬。（2）要排除微生物对实验的影响，应该对实验材料进行消毒杀菌处理。（3）若在实验过程中闻到酒味，可能是种子进行无氧呼吸产生了酒精，可用酸性重铬酸钾进行检测。