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(二)　生命觀念——物質與能量觀
1．(2024·湖南師大附中模擬)視紫紅質是人視桿細胞中的一種特殊感光物質，科研人員發現海洋細菌中也存在視紫紅質，它利用光能將H＋泵出細胞，從而在H＋回流時產生能量，細菌可以利用這些能量生長，具體過程如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．在細菌中，視紫紅質將H＋泵出細胞與人體紅細胞吸收葡萄糖進細胞的運輸方式相同
B．視紫紅質是一種H＋通道蛋白，ATP合成酶抑制劑可以抑制視紫紅質對H＋的運輸
C．含有視紫紅質的細菌的胞外H＋濃度高于胞內H＋濃度
D．無光照條件時該細菌無法合成ATP
C　[視紫紅質將H＋泵出細胞消耗光能且需要載體，是主動運輸，人體紅細胞吸收葡萄糖是協助擴散，A錯誤；視紫紅質作為載體蛋白利用光能主動運輸H＋，在細胞內外建立質子濃度梯度，電化學勢能驅動ATP合成酶合成ATP，ATP合成酶抑制劑抑制ATP的合成，而不能抑制視紫紅質對H＋的主動運輸，B錯誤；含有視紫紅質的細菌，H＋從細胞外回流至細胞內時為協助擴散，說明其H＋細胞外濃度大于細胞內濃度，C正確；無光條件下，該細菌可通過呼吸作用合成ATP來實現供能，D錯誤。]
2．(2024·山東菏澤一模)下圖是某綠藻適應水生環境、提高光合效率的機制圖。光反應產生的物質X可進入線粒體促進ATP合成。下列敘述錯誤的是(　　)
A．可為圖中生命活動提供ATP的生理過程有細胞呼吸和光合作用
B．圖中的濃度大小為細胞外>細胞質基質>葉綠體
C．物質X為O2，通過提高有氧呼吸水平促進進入細胞質基質
D．在水光解產生H＋的作用下，可提高葉綠體內CO2水平，利于暗反應進行
B　[細胞呼吸和光合作用能產生ATP，可為圖中生命活動提供ATP，A正確；從細胞外進入細胞質基質為主動運輸，從細胞質基質進入葉綠體為主動運輸，主動運輸的方向為逆濃度梯度的濃度大小為細胞外<細胞質基質<葉綠體，B錯誤；線粒體為有氧呼吸的主要場所，光反應產生的物質X(O2)可進入線粒體促進ATP合成從細胞外進入細胞質基質，從細胞質基質進入葉綠體均為主動運輸，通過提高有氧呼吸水平可促進進入細胞質基質，C正確；水光解產生的H＋與結合會產生CO2，可提高葉綠體內CO2水平，CO2為暗反應原料，利于暗反應進行，D正確。]
3．(不定項)(2024·湖南長沙一中檢測)癌細胞和正常分化細胞在有氧條件下產生的ATP總量沒有明顯差異，但癌細胞從內環境攝取并用于細胞呼吸的葡萄糖是正常細胞的若干倍。癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP的現象，稱為“瓦堡效應”。肝癌細胞在有氧條件下葡萄糖的部分代謝過程如下圖所示。下列敘述正確的是(　　)
注：NADH是一種氫的載體，也可用[H]表示。
A．過程①和③都能產生少量的ATP
B．“瓦堡效應”導致癌細胞消耗的葡萄糖越多，釋放的能量越少
C．過程③產生的NAD＋對過程①具有促進作用
D．過程②會消耗過程①產生的NADH
CD　[過程①表示細胞呼吸的第一階段，能產生少量的ATP，過程③表示無氧呼吸的第二階段，不產生ATP，A錯誤；癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP的現象，稱為“瓦堡效應”，癌細胞消耗的葡萄糖越多，釋放的能量也越多，B錯誤；過程③產生的NAD＋是過程①形成NADH的原料，對過程①具有促進作用，C正確；過程②表示丙酮酸徹底氧化分解形成CO2和H2O，表示有氧呼吸第二、三階段，有氧呼吸第三階段要消耗前兩個階段產生的NADH，因此過程②會消耗過程①產生的NADH，D正確。]
4．(2024·山東濰坊一模)人工光合系統是指通過人工方法模擬光合作用生成有機物的技術，如圖為一種將無機半導體與還原CO2的微生物催化劑相結合，利用太陽能高效還原CO2的人工光合系統。圖中雙極膜是特種離子交換膜，由一張陽膜和一張陰膜復合制成，可在直流電場的作用下，將復合層間的 H2O 解離為 H＋和OH－。生物陰極引入了特定的功能微生物——嗜氫產甲烷菌，可將CO2轉化為CH4進一步利用。
(1)從發揮的作用看，光陽極相當于葉綠體中的________。光陽極吸收光子并產生光生電子(e－)和“空穴”，“空穴”帶________(填“正”或“負”) 電。
(2)生物陰極在人工光合系統中對 CO2起到了________的作用。自光照開始，整個系統的能量轉換過程是____________________________(用文字和箭頭表示)。
(3)嗜氫產甲烷菌是專性厭氧菌，由此推測該系統中雙極膜具有選擇透過性，具體表現為____________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)該人工光合系統在生態學上的重要意義是_____________________________
____________________________________________________________________
______________________________________________________(答兩點即可)。
[解析]　(1)由圖可知，光陽極有氧氣產生，光陽極相當于葉綠體中的類囊體(基粒)。由電子守恒可知，光陽極吸收光子并產生光生電子(e－)和“空穴”， “空穴”帶正電。(2)生物陰極可將CO2轉化為CH4，生物陰極在人工光合系統中對 CO2起到了固定、還原的作用。自光照開始，整個系統的能量轉換過程是光能→電能→甲烷中的化學能。(3)嗜氫產甲烷菌是專性厭氧菌，有氧條件會抑制其增殖，光陽極有氧氣產生，由此推測該系統中雙極膜具有選擇透過性，具體表現為只允許H＋、OH－通過，不允許O2通過。(4)該人工光合系統可將CO2轉化為CH4，該人工光合系統在生態學上的重要意義是消耗CO2有利于減弱溫室效應；制備清潔能源有利于減少空氣污染。
[答案]　(1)類囊體(基粒)　正　(2)固定、還原　光能→電能→甲烷中的化學能　(3)只允許H＋、OH－通過，不允許O2通過　(4)消耗CO2有利于減弱溫室效應；制備清潔能源有利于減少空氣污染
(教師用書獨具)
1．(2024·湖南長郡中學模擬)實驗發現丙酮酸脫羧產生CO2需要酶X的催化，當ATP濃度較高時，酶X被磷酸化而失活；當丙酮酸濃度較高時，會降低酶X磷酸化程度從而保證此酶活性。如圖為某動物體中與丙酮酸有關的部分化學反應，圖中①～④表示不同過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖中①過程為放能反應，此過程伴隨著NADH與ATP的產生
B．圖中②過程可發生在線粒體，線粒體中ATP增多會降低CO2產生速率
C．圖中②過程產生的H2O中的O來自O2
D．經過①④過程葡萄糖中的能量的去路為轉化為熱能散失和儲存在ATP中
D　[圖中①過程為細胞呼吸的第一階段，該過程中葡萄糖分解成丙酮酸，會產生少量的NADH并釋放少量能量，合成ATP，A正確；圖中②過程為有氧呼吸的第二、第三階段，可分別發生在線粒體基質、線粒體內膜上，根據題目信息可知，線粒體中ATP增多會使酶X被磷酸化而失活，從而導致CO2產生速率降低，B正確；據有氧呼吸第三階段方程式可知，有氧呼吸過程產生的H2O中的O來自O2，C正確；圖中①④過程為產生乳酸的無氧呼吸，該過程中葡萄糖分解后能量的去路為轉化為熱能散失、儲存在ATP中和存留在乳酸中，D錯誤。]
2．(不定項)(2024·山東濰坊二模)葡萄糖氧化分解的第一階段稱為糖酵解，糖酵解產物丙酮酸的去向與生物的種類及生物體所處的環境條件密切相關。下圖為丙酮酸進入線粒體，在酶的催化下生成乙酰輔酶A，參與檸檬酸循環的過程。下列說法正確的是(　　)
A．氨基酸可通過檸檬酸循環轉化為脂肪
B．檸檬酸循環產生的NADH中的H只來源于有機物
C．檸檬酸循環不需要氧直接參與，因此該循環可在無氧條件下進行
D．血糖濃度升高，脂肪細胞內乙酰輔酶A進入檸檬酸循環的比例下降
AD　[氨基酸通過脫氨基作用形成α-酮酸，可通過檸檬酸循環生成乙酰輔酶A，進而轉化為脂肪，A正確；檸檬酸循環產生的NADH中的H來源于有機物和水，B錯誤；丙酮酸進入線粒體，在酶的催化下生成乙酰輔酶A，參與檸檬酸循環的過程，檸檬酸循環不需要氧直接參與，但不可在無氧條件下進行，C錯誤；血糖濃度升高、脂肪細胞內乙酰輔酶A進入檸檬酸循環的比例下降，進而促進脂肪的合成，D正確。]
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學科核心素養專訓(二)　
生命觀念——物質與能量觀
1．(2024·湖南師大附中模擬)視紫紅質是人視桿細胞中的一種特殊感光物質，科研人員發現海洋細菌中也存在視紫紅質，它利用光能將H＋泵出細胞，從而在H＋回流時產生能量，細菌可以利用這些能量生長，具體過程如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
2
4
1
3
題號
A．在細菌中，視紫紅質將H＋泵出細胞與人體紅細胞吸收葡萄糖進細胞的運輸方式相同
B．視紫紅質是一種H＋通道蛋白，ATP合成酶抑制劑可以抑制視紫紅質對H＋的運輸
C．含有視紫紅質的細菌的胞外H＋濃度高于胞內H＋濃度
D．無光照條件時該細菌無法合成ATP
2
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1
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題號
√
C　[視紫紅質將H＋泵出細胞消耗光能且需要載體，是主動運輸，人體紅細胞吸收葡萄糖是協助擴散，A錯誤；視紫紅質作為載體蛋白利用光能主動運輸H＋，在細胞內外建立質子濃度梯度，電化學勢能驅動ATP合成酶合成ATP，ATP合成酶抑制劑抑制ATP的合成，而不能抑制視紫紅質對H＋的主動運輸，B錯誤；含有視紫紅質的細菌，H＋從細胞外回流至細胞內時為協助擴散，說明其H＋細胞外濃度大于細胞內濃度，C正確；無光條件下，該細菌可通過呼吸作用合成ATP來實現供能，D錯誤。]
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題號
2．(2024·山東菏澤一模)下圖是某綠藻適應水生環境、提高光合效率的機制圖。光反應產生的物質X可進入線粒體促進ATP合成。下列敘述錯誤的是(　　)
2
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題號
√
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題號
3．(不定項)(2024·湖南長沙一中檢測)癌細胞和正常分化細胞在有氧條件下產生的ATP總量沒有明顯差異，但癌細胞從內環境攝取并用于細胞呼吸的葡萄糖是正常細胞的若干倍。癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP的現象，稱為“瓦堡效應”。肝癌細胞在有氧條件下葡萄糖的部分代謝過程如下圖所示。下列敘述正確的是(　　)
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題號
注：NADH是一種氫的載體，也可用[H]表示。
A．過程①和③都能產生少量的ATP
B．“瓦堡效應”導致癌細胞消耗的葡萄糖越多，釋放的能量越少
C．過程③產生的NAD＋對過程①具有促進作用
D．過程②會消耗過程①產生的NADH
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題號
√
√
CD　[過程①表示細胞呼吸的第一階段，能產生少量的ATP，過程③表示無氧呼吸的第二階段，不產生ATP，A錯誤；癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP的現象，稱為“瓦堡效應”，癌細胞消耗的葡萄糖越多，釋放的能量也越多，B錯誤；過程③產生的NAD＋是過程①形成NADH的原料，對過程①具有促進作用，C正確；過程②表示丙酮酸徹底氧化分解形成CO2和H2O，表示有氧呼吸第二、三階段，有氧呼吸第三階段要消耗前兩個階段產生的NADH，因此過程②會消耗過程①產生的NADH，D正確。]
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4
1
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題號
4．(2024·山東濰坊一模)人工光合系統是指通過人工方法模擬光合作用生成有機物的技術，如圖為一種將無機半導體與還原CO2的微生物催化劑相結合，利用太陽能高效還原CO2的人工光合系統。圖中雙極膜是特種離子交換膜，由一張陽膜和一張陰膜復合制成，可在直流電場的作用下，將復合層間的 H2O 解離為 H＋和OH－。生物陰極引入了特定的功能微生物
——嗜氫產甲烷菌，可將CO2轉化為CH4
進一步利用。
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題號
(1)從發揮的作用看，光陽極相當于葉綠體中的____________。光陽極吸收光子并產生光生電子(e－)和“空穴”，“空穴”帶______(填“正”或“負”) 電。
(2)生物陰極在人工光合系統中對 CO2起到了_____________的作用。自光照開始，整個系統的能量轉換過程是_________________
_____________(用文字和箭頭表示)。
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題號
類囊體(基粒)
正
固定、還原
光能→電能→甲烷
中的化學能
(3)嗜氫產甲烷菌是專性厭氧菌，由此推測該系統中雙極膜具有選擇透過性，具體表現為___________________________________。
(4)該人工光合系統在生態學上的重要意義是__________________
____________________________________________(答兩點即可)。
只允許H＋、OH－通過，不允許O2通過
消耗CO2有利于減
弱溫室效應；制備清潔能源有利于減少空氣污染
2
4
1
3
題號
[解析]　(1)由圖可知，光陽極有氧氣產生，光陽極相當于葉綠體中的類囊體(基粒)。由電子守恒可知，光陽極吸收光子并產生光生電子(e－)和“空穴”， “空穴”帶正電。(2)生物陰極可將CO2轉化為CH4，生物陰極在人工光合系統中對 CO2起到了固定、還原的作用。自光照開始，整個系統的能量轉換過程是光能→電能→甲烷中的化學能。(3)嗜氫產甲烷菌是專性厭氧菌，有氧條件會抑制其增殖，光陽極有氧氣產生，由此推測該系統中雙極膜具有選擇透過性，具體表現為只允許H＋、OH－通過，不允許O2通過。(4)該人工光合系統可將CO2轉化為CH4，該人工光合系統在生態學上的重要意義是消耗CO2有利于減弱溫室效應；制備清潔能源有利于減少空氣污染。
2
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1
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題號
(教師用書獨具)
1．(2024·湖南長郡中學模擬)實驗發現丙酮酸脫羧產生CO2需要酶X的催化，當ATP濃度較高時，酶X被磷酸化而失活；當丙酮酸濃度較高時，會降低酶X磷酸化程度從而保證此酶活性。如圖為某動物體中與丙酮酸有關的部分化學反應，圖中①～④表示不同過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖中①過程為放能反應，此過程伴隨著NADH與ATP的產生
B．圖中②過程可發生在線粒體，線粒體中ATP增多會降低CO2產生速率
C．圖中②過程產生的H2O中的O來自O2
D．經過①④過程葡萄糖中的能量的去路為轉化為熱能散失和儲存在ATP中
√
D　[圖中①過程為細胞呼吸的第一階段，該過程中葡萄糖分解成丙酮酸，會產生少量的NADH并釋放少量能量，合成ATP，A正確；圖中②過程為有氧呼吸的第二、第三階段，可分別發生在線粒體基質、線粒體內膜上，根據題目信息可知，線粒體中ATP增多會使酶X被磷酸化而失活，從而導致CO2產生速率降低，B正確；據有氧呼吸第三階段方程式可知，有氧呼吸過程產生的H2O中的O來自O2，C正確；圖中①④過程為產生乳酸的無氧呼吸，該過程中葡萄糖分解后能量的去路為轉化為熱能散失、儲存在ATP中和存留在乳酸中，D錯誤。]
2．(不定項)(2024·山東濰坊二模)葡萄糖氧化分解的第一階段稱為糖酵解，糖酵解產物丙酮酸的去向與生物的種類及生物體所處的環境條件密切相關。下圖為丙酮酸進入線粒體，在酶的催化下生成乙酰輔酶A，參與檸檬酸環的過程。下列說法正確的是(　　)
A．氨基酸可通過檸檬酸循環轉化為脂肪
B．檸檬酸循環產生的NADH中的H只來源于有機物
C．檸檬酸循環不需要氧直接參與，因此該循環可在無氧條件下進行
D．血糖濃度升高，脂肪細胞內乙酰輔酶A進入檸檬酸循環的比例下降
√
√
AD　[氨基酸通過脫氨基作用形成α-酮酸，可通過檸檬酸循環生成乙酰輔酶A，進而轉化為脂肪，A正確；檸檬酸循環產生的NADH中的H來源于有機物和水，B錯誤；丙酮酸進入線粒體，在酶的催化下生成乙酰輔酶A，參與檸檬酸循環的過程，檸檬酸循環不需要氧直接參與，但不可在無氧條件下進行，C錯誤；血糖濃度升高、脂肪細胞內乙酰輔酶A進入檸檬酸循環的比例下降，進而促進脂肪的合成，D正確。](二)　生命觀念——物質與能量觀
1．(2024·湖南師大附中模擬)視紫紅質是人視桿細胞中的一種特殊感光物質，科研人員發現海洋細菌中也存在視紫紅質，它利用光能將H＋泵出細胞，從而在H＋回流時產生能量，細菌可以利用這些能量生長，具體過程如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．在細菌中，視紫紅質將H＋泵出細胞與人體紅細胞吸收葡萄糖進細胞的運輸方式相同
B．視紫紅質是一種H＋通道蛋白，ATP合成酶抑制劑可以抑制視紫紅質對H＋的運輸
C．含有視紫紅質的細菌的胞外H＋濃度高于胞內H＋濃度
D．無光照條件時該細菌無法合成ATP
2．(2024·山東菏澤一模)下圖是某綠藻適應水生環境、提高光合效率的機制圖。光反應產生的物質X可進入線粒體促進ATP合成。下列敘述錯誤的是(　　)
A．可為圖中生命活動提供ATP的生理過程有細胞呼吸和光合作用
B．圖中的濃度大小為細胞外>細胞質基質>葉綠體
C．物質X為O2，通過提高有氧呼吸水平促進進入細胞質基質
D．在水光解產生H＋的作用下，可提高葉綠體內CO2水平，利于暗反應進行
3．(不定項)(2024·湖南長沙一中檢測)癌細胞和正常分化細胞在有氧條件下產生的ATP總量沒有明顯差異，但癌細胞從內環境攝取并用于細胞呼吸的葡萄糖是正常細胞的若干倍。癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP的現象，稱為“瓦堡效應”。肝癌細胞在有氧條件下葡萄糖的部分代謝過程如下圖所示。下列敘述正確的是(　　)
注：NADH是一種氫的載體，也可用[H]表示。
A．過程①和③都能產生少量的ATP
B．“瓦堡效應”導致癌細胞消耗的葡萄糖越多，釋放的能量越少
C．過程③產生的NAD＋對過程①具有促進作用
D．過程②會消耗過程①產生的NADH
4．(2024·山東濰坊一模)人工光合系統是指通過人工方法模擬光合作用生成有機物的技術，如圖為一種將無機半導體與還原CO2的微生物催化劑相結合，利用太陽能高效還原CO2的人工光合系統。圖中雙極膜是特種離子交換膜，由一張陽膜和一張陰膜復合制成，可在直流電場的作用下，將復合層間的 H2O 解離為 H＋和OH－。生物陰極引入了特定的功能微生物——嗜氫產甲烷菌，可將CO2轉化為CH4進一步利用。
(1)從發揮的作用看，光陽極相當于葉綠體中的________。光陽極吸收光子并產生光生電子(e－)和“空穴”，“空穴”帶________(填“正”或“負”) 電。
(2)生物陰極在人工光合系統中對 CO2起到了________的作用。自光照開始，整個系統的能量轉換過程是__________________________________(用文字和箭頭表示)。
(3)嗜氫產甲烷菌是專性厭氧菌，由此推測該系統中雙極膜具有選擇透過性，具體表現為____________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)該人工光合系統在生態學上的重要意義是
____________________________________________________________________
______________________________________________________(答兩點即可)。
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