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第2讲　细胞呼吸和光合作用
聚焦新课标：2.2.3说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能；2.2.4说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
基础自查·明晰考位
纵引横连——建网络
提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力
边角扫描——全面清
提醒：判断正误并找到课本原话
1．葡萄糖能进入线粒体氧化分解。(必修1 P93正文和图5-9)(　　)
2．无氧呼吸两个阶段都释放能量。(必修1 P94正文)(　　)
3．细胞呼吸产生的[H]指的是还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(必修1 P93“相关信息”)(　　)
4．人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸不能再度利用。(必修1 P94“相关信息”)(　　)
5．一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。(必修1 P99“学科交叉”)(　　)
6．水绵叶绿体呈螺旋带状分布。(必修1 P100“思考·讨论”)(　　)
7．希尔实验说明了植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水。(必修1 P102“思考·讨论”)(　　)
8．NADPH和ATP驱动在叶绿体基质中进行的暗反应。(必修1 P104正文)(　　)
9．光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用积累糖类的数量。(必修1 P105正文)(　　)
10．“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中，小烧杯分别倒入NaHCO3溶液的目的是来提供无机盐。(必修1 P105“探究·实践”)(　　)
11．细胞内没有叶绿素的细菌一定是异养生物。(必修1 P106小字)(　　)
考点梳理·整合突破
整合考点5　“共同担当”的细胞呼吸与光合作用
微点1　光合作用与细胞呼吸的关系及影响因素与应用
任务驱动
任务1　完善光合作用与细胞呼吸原理及关系图解
1．自绘简图——深化理解物质转变过程
填出图中序号代表的物质名称：①________，②________，③________，④________，⑤________，⑥________。
2．四种状况下“光合与呼吸”的关系
任务2　影响细胞呼吸和光合作用的因素及相关模型解读
1．把握影响细胞呼吸的“四类”曲线
【特别提醒】
(1)不要认为有氧呼吸的全过程都需要O2。有氧呼吸只有第三阶段消耗O2。
(2)原核生物没有线粒体，但有些原核生物因为含有与有氧呼吸有关的酶，也可以进行有氧呼吸；无线粒体的真核生物或真核细胞只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。
(3)写细胞呼吸的反应式时不能用ATP来代替能量，细胞呼吸释放的能量包括储存在ATP中的能量和以热能形式散失的能量。
2.对影响光合作用的三大因素相关曲线的分析
①原理：主要影响光反应阶段____________的产生 ②分析P点后的限制因素：
①原理：影响暗反应阶段____生成 ②分析P点后的限制因素： ③CO2浓度过高会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用
主要影响________，通过影响____________来影响光合作用
任务3　通过曲线分析植物光合作用与细胞呼吸的关系
1．自然环境中一昼夜植物的光合作用曲线
2．密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化
(1)光合速率等于呼吸速率的点：____________。
(2)图甲中N点低于虚线，说明该植物一昼夜表现为生长，其原因是____________________________________。
(3)图乙中N点低于虚线，说明该植物一昼夜不能生长，其原因是________________________________________________________________________。
3．光合作用、呼吸作用的“三率”图分析
　
(1)“三率”的表示方法
①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2的释放量或O2的吸收量，即图1中____点。
②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2的释放量、CO2的吸收量或有机物的积累量，即图1中的________段对应的CO2的量，也称为表观光合速率。
③总(实际)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的________段对应的CO2总量。
(2)图2中曲线Ⅰ表示总光合量，曲线Ⅲ表示呼吸量，曲线Ⅱ表示净光合量。交点D对应点E，此时净光合量为____，____点时植物生长最快。
(3)图3中曲线c表示净光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在____点时，总光合速率是呼吸速率的2倍。
(4)图1中B点对整个植株而言，光合速率＝呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率____呼吸速率。
4．面积法快速分析坐标图中光补偿点、光饱和点的移动
据图可知，OA表示细胞呼吸释放的CO2量，由光(CO2)补偿点到光(CO2)饱和点围成△BCD的面积代表净光合作用有机物的积累量。改变影响光合作用某一因素，对补偿点和饱和点会有一定的影响，因此净光合作用有机物的积累量也会随之变化。具体分析如下表所示：
条件改变 △面积 光(CO2)补偿点 光(CO2)饱和点
适当提高温度 减少 右移 左移
适当增大CO2浓度(光照强度) 增加 左移 右移
适当减少CO2浓度(光照强度) 减少 右移 左移
植物缺少Mg元素 减少 右移 左移
注：适当提高温度指在最适光合作用温度的基础上而适当提高；光照强度或CO2浓度的改变均是在饱和点之前。
5．提高农作物产量的措施
过程评价
评价1 依托真题归类比较再体验，明考向
1.[2023·天津卷]下图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是(　　)
A．经主动运输进入细胞质基质
B．通过通道蛋白进入叶绿体基质
C．光反应生成的H＋促进了进入类囊体
D．光反应生成的物质X保障了暗反应的CO2供应
2．[2023·山东卷]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
3．[2023·新课标卷]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
4.[2023·北京卷]在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(　　)
A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用
D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
5．[2023·湖北卷]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
6．[2023·湖北卷]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，PSⅡ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
7．[2023·山东卷](不定项)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2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(　　)
A．甲曲线表示O2吸收量
B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸
C．O2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
评价2 依托教材专练长句表述，提考能
8.(必修1 P94 正文)无氧呼吸中葡萄糖中能量去向及释放的能量去向？
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9．(必修1 P95 正文)松土能增进肥效的原因？
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10．(必修1 P97“问题探讨”拓展)生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？如果阴天或夜间给大棚内的农作物补光呢？
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评价3 依托真题归类比较再探究，强素养
11.[2023·山东卷]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PSⅡ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的光照强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(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)。
(2)根据本实验，________(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ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__________________________________________。
12．[2023·浙江6月]植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组(白光)、A组(红光∶蓝光＝1∶2)、B组(红光∶蓝光＝3∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)，每组输出的功率相同。
回答下列问题：
(1)光为生菜的光合作用提供________，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因________作用失水造成生菜萎蔫。
(2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是____________________________________________________________。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为____________________，最有利于生菜产量的提高，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是________________________________。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以________，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
微点2　光合作用与细胞呼吸相关实验探究
任务驱动
任务1　完善绿叶中色素的提取和分离实验要点图解
任务2　完善光合作用与细胞呼吸相关实验设计的六种方法总结
1．实验装置法(气体体积变化法)测定光合速率与呼吸速率
(1)测定装置
(2)测定方法及解读
a．测定呼吸强度
Ⅰ.装置中烧杯里放入适宜浓度的NaOH溶液：用于　　　　；
Ⅱ.玻璃钟罩　　　　处理，以排除光合作用的干扰；
Ⅲ.置于适宜温度环境中；
Ⅳ.红色液滴向　　　　移动(代表呼吸耗氧量)。
b.测定净光合速率
Ⅰ.装置烧杯中放入适宜浓度的NaHCO3溶液，用于保证容器内　　　　恒定，满足光合需求；
Ⅱ.必须给予较强光照处理，且温度适宜；
Ⅲ.红色液滴向　　　　移动(代表净光合速率)。
(3)光合作用与呼吸作用实验设计中常用实验条件的控制方法
①增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物。
②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
③除去容器中二氧化碳——氢氧化钠溶液。
④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。
⑤除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。
⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。
⑧线粒体的提取——细胞匀浆离心。
⑨保持容器中CO2体积不变——NaHCO3溶液。
(4)判定细胞呼吸类型
同时设置甲装置：NaOH溶液组；乙装置：蒸馏水组。植物需遮光处理，根据两组装置中有色液滴移动的情况可分析被测生物的细胞呼吸类型(如下表)。
容器中气体变化 细胞呼吸类型
不消耗O2，但产生CO2(甲组有色液滴不移动，乙组有色液滴右移) 进行产生酒精的无氧呼吸
CO2释放量等于O2消耗量(甲组有色液滴左移，乙组有色液滴不移动) 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
CO2释放量大于O2消耗量(甲组有色液滴左移，乙组有色液滴右移) 产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸同时进行
CO2释放量小于O2消耗量(甲组有色液滴左移，乙组有色液滴左移) 进行有氧呼吸，底物中除糖类外还有脂肪
2.黑白瓶法：取三个玻璃瓶，一个用黑胶布包上，并包以锡箔。从待测的水体深度取水，保留一瓶以测定水中原来的溶氧量(初始值)。将剩余的两个黑、白瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。
①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为　　　　　　　；白瓶中氧气的增加量为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即　　　　　　　　　　。
3．叶圆片称重法
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
净光合速率＝　　　　　　；
呼吸速率＝　　　　　　　　；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝　　　　。
4．半叶法
将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
5．叶圆片上浮法
首先通过对叶片打孔、抽气、沉底的材料处理，然后根据不同的实验目的给予不同的单一变量操作，最后观察并记录叶片上浮所用的平均时间。
6．梯度法
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的实验装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
7．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧
(1)实验设计中必须注意三点
①变量的控制手段，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液来调节。
②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。
(2)解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。
过程评价
评价1 依托真题归类比较再体验，明考向
1.[2023·浙江1月]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
2．[2022·全国乙卷]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CO2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
3．[2022·海南卷]某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
评价2 依托教材专练长句表述，提考能
4.(必修1 P100“思考·讨论”)下面是验证叶绿体功能实验中恩格尔曼所做的实验示意图，请分析：
恩格尔曼的实验示意图
恩格尔曼第二个实验的示意图
(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？
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(2)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？
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(3)在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？
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(4)如果对恩格尔曼的第二个实验进行改进，用透过三棱镜的光先通过叶绿体色素提取液，再照射到载有水绵和需氧细菌的临时装片上，一段时间后，需氧细菌分布有何特点？
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评价3 依托真题归类比较再探究，强素养
5.[2023·海南卷]海南是我国火龙果的主要种植区之一。由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是　　　　；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第　　　　条。
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是　　　　 　　，该光源的最佳补光时间是　　　　小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是________________________________________________________________________。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度(简要写出实验思路)。
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________________________________________________________________________
6．[2023·浙江1月]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 1/2 1/4 1/6
单位叶面积叶 绿素相对含量 78.7 75.5 75.0
净光合速率 (μmol·m－2·s－1) 9.31 8.99 8.75
果实中含13C 光合产物(mg) 21.96 37.38 66.06
单果重(g) 11.81 12.21 19.59
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。
表2
果实位置 果实中含13C光合产物(mg) 单果重(g)
第1果 26.91 12.31
第2果 18.00 10.43
第3果 2.14 8.19
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10 g以上为合格)的是哪一项？　　　　
A．除草 B．遮光
C．疏果 D．松土
模拟预测·题组集训
题组预测一　细胞呼吸与光合作用的过程及其相互关系
1．[2023·重庆渝中区高三综合]田间管理能够通过影响农作物的光合速率及呼吸速率的大小而决定其产量。灌溉、追肥、松土、间苗等是一些常见的田间管理措施，关于玉米种植后的一些管理措施，下列说法错误的是(　　)
A．适时适量灌溉能保证玉米植株光合作用的正常进行
B．肥料中的 Mg2＋可参与组成玉米植株中的叶绿素和类胡萝卜素
C．中耕松土可以增强玉米植株根系对矿质元素的吸收
D．间苗有利于玉米植株合理利用阳光和CO2等环境资源
2．[2023·山东省临沂市高三一模]光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相对的独立性。如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，其中Ⅰ～Ⅶ代表物质，①～⑤代表过程。下列叙述错误的是(　　)
A．图中Ⅶ被相邻细胞利用至少需要穿过6层生物膜
B．图中Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅶ分别是同一种物质，Ⅰ和Ⅳ是不同物质
C．图中①～⑤均伴随着ATP的合成或水解，其中③合成的ATP可被②利用
D．光合作用的产物脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来
题组预测二　玩转图表线，难点不再难
3．[2023·山东省临沂市高三一模]2022年我国科学家在国际上首次实现CO2到淀粉的从头合成。图中C1模块是用无机催化剂把CO2还原为甲醇，C3模块是将甲醇转换为C3，C6模块是用C3合成为C6，Cn模块是将C6再聚合成为淀粉。下列叙述错误的是(　　)
A．图中由CO2到GAP的过程相当于叶绿体中CO2的固定
B．由GAP到G－6－P的过程在叶绿体内需要NADPH作还原剂
C．Cn模块合成淀粉的过程伴随着水的生成
D．在固定等量CO2的情况下，该人工途径比植物光合作用积累淀粉的量少
4．[2023·广东省茂名市高三考试]为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的ATP和ADP含量变化的影响，某研究小组测定的实验结果如图所示。结合图中结果分析，下列叙述错误的是(　　)
A．光照0～5 min，叶肉细胞中发生了ADP与ATP之间的相互转化
B．光照5～20 mim，叶绿体中的ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP转化逐渐停止
C．黑暗20～30分钟，暗反应继续进行导致叶绿体中ATP和ADP的含量呈相反变化
D．光暗交替处理30 min，光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大
题组预测三　细胞呼吸与光合作用的实验探究
5．[2023·湖南省岳阳市高三适应性考试]科研人员在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗的光合速率的变化情况，如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.若a点时叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，则苦菊幼苗干重不变
B．若b点时，突然增强光照强度，短时间内苦菊幼苗叶肉细胞C5含量减少
C．bc与eb段光合速率变化的差异可能因光合产物积累抑制了光合作用
D．c点时幼苗的光合速率最大，那么此时幼苗的净光合速率也最大
题组预测四　基于学科核心素养的长句应答类专训
6．[2023·福建漳州高三质检]研究发现番茄下部叶片的光合效率较低，剪叶可以促进番茄中下部通风透光，提高光照强度，加速番茄果实成熟，为提高某地区番茄的产量和品质，研究人员做了以下实验：
组别 T1 T2 T3 T4
株距(cm) 30 30 45 45
剪叶 不剪叶 多次剪叶 不剪叶 多次剪叶
对实验的植株相同位置的叶片测定其净光合速率和胞间CO2浓度，结果如图：
注：实验时从植株的形态学下端向形态学上端固定的间距进行取样，并依次将序号设定为1、2、3。
回答以下问题：
(1)胞间CO2浓度、气孔导度(气孔张开的程度)往往是评估光合作用强弱的重要参数，请从光合作用的过程分析其原因：_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)株距为30 cm时，多次剪叶　　　　(填“显著影响”或“未显著影响”)番茄叶片的胞间CO2浓度，但叶片的净光合速率　　　　。从净光合速率的角度分析，对番茄应采取的种植操作是____________________________________________________________________。
(3)若你是研究团队成员之一，为达成实验目标，在以上实验基础上，下一步探究实验的方向是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(写出2个)。
专题拓展·素养落地5 碳同化途径和光呼吸
知识拓展
一、C4植物的CO2浓缩机制
玉米、甘蔗等起源于热带的植物，其叶肉细胞的叶绿体内，在有关酶的催化作用下，CO2首先被一种三碳化合物[磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)]固定，形成一个四碳化合物(C4)。C4进入维管束鞘细胞的叶绿体中，释放出一个CO2，并形成另一种三碳化合物——丙酮酸。释放出来的CO2进入卡尔文循环；丙酮酸则再次进入叶肉细胞中的叶绿体内，在有关酶的催化下，通过ATP提供的能量，转化成PEP，继续固定CO2，具体过程如下图所示。
注：维管束主要作用是为植物体输导水分、无机盐和有机养料等。
这种以四碳化合物(C4)为光合最初产物的途径称为C4途径，而卡尔文循环这种以三碳化合物(C3)为光合最初产物的途径则称为C3途径。相应的植物被称为C4植物和C3植物。
热带植物为了防止水分过度蒸发，常常关闭叶片上的气孔，这样空气中的CO2就不易进入叶肉细胞，不能满足光合作用对CO2的需求。而C4途径中能固定CO2的那种酶对CO2有很高的亲和力，使叶肉细胞能有效地固定和浓缩CO2，供维管束鞘细胞中叶绿体内的C3途径利用。
二、蓝细菌的CO2浓缩机制
蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散
CO2依次以自由扩散和主动运输方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度，从而通过促进CO2固定来提高光合作用强度。
三、景天科植物的CO2固定
景天科酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式，在夜间，大气中CO2从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸(OAA)，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，贮存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环，作用机制如图所示(该机制也称CAM途径)。
四、光呼吸与CO2固定
光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示：
专项提升
1.[2023·湖南卷]下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：
(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是　　　　　　　(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成　　　　(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过　　　　　　长距离运输到其他组织器官。
(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度　　　　(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
______________________________________________________________(答出三点即可)。
(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出三点即可)。
2．[2022·全国甲卷]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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第2讲　细胞呼吸和光合作用
纵引横连——建网络
①分解有机物，释放能量　②有氧呼吸　③细胞质基质、线粒体　④C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量　⑤无氧呼吸　⑥细胞质基质　⑦C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量　⑧提供能量　⑨叶绿体　⑩同位素标记法　 叶绿体类囊体薄膜　 叶绿体基质　 CO2＋H2O(CH2O)＋O2
边角扫描——全面清
1．×　2.×　3.√　4.×　5.√　6.√　7.×　8.√　9.×
10．×　11.×
整合考点5
微点1
任务驱动
任务1
1．O2　NADPH　C3　C5　C3H4O3　C2H5OH
任务2
1．酶活性　消耗　无氧　细胞呼吸　无氧呼吸
2．ATP和NADPH　温度、CO2浓度　色素的含量　C3　温度、光照强度　酶的数量和活性　暗反应　酶的活性
任务3
2．(1)C、E　(2)N点低于M点，一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即总光合量大于总呼吸量，植物生长
(3)N点低于M点，一昼夜密闭容器中O2浓度减小，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长
3．(1)A　C′C　AD　(2)0　B　(3)G　(4)＞
过程评价
1．解析：据图可知，进入细胞质基质需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，A正确；进入叶绿体基质也需要线粒体产生的ATP供能，属于主动运输，通道蛋白只能参与协助扩散，B错误；据图可知，光反应中水光解产生的H＋促进进入类囊体，C正确；据图可知，光反应生成的物质X(O2)促进线粒体的有氧呼吸，产生更多的ATP，有利于进入叶绿体基质，产生CO2，保证了暗反应的CO2供应，D正确。
答案：B
2．解析：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，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡中H＋浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，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，B正确；转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D错误。
答案：B
3．解析：措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A正确； 措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是提高能量利用率，促进光合作用，B错误；措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C错误； 措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，D错误。
答案：A
4．解析：CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。
答案：C
5．解析：高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。
答案：D
6．解析：叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2＋是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱，B正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，能增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。
答案：C
7．解析：分析题意可知，图中横坐标是氧气浓度，据图可知，当氧气浓度为0时，甲曲线仍有释放，说明甲表示二氧化碳的释放量，乙表示氧气吸收量，A错误；O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B正确；O2浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，氧气浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓度为b时植物只进行有氧呼吸，故O2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，C正确；据图可知，O2浓度为a时CO2释放量最少，此时呼吸速率最弱，由于细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故可推知该浓度下葡萄糖消耗速率最小，最适合保存该器官，D正确。
答案：BCD
8．答案：无氧呼吸中葡萄糖中能量大部分储存在酒精或乳酸中，少部分释放，而释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。
9．答案：松土能促进植物根细胞的细胞呼吸，促进根对土壤中矿质元素的吸收。
10．答案：无色，因日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。补红光和蓝紫光。
11．解析：(1)据题意拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结合题图分析实验的自变量有拟南芥种类和光照强度；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分等。(2)据图分析，强光照射下突变体的NPQ相对值比野生型的NPQ相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。(3)据图分析，强光照射下突变体中NPQ相对值，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。
答案：(1)拟南芥种类、光照强度　CO2浓度、温度
(2)不能　强光照射下突变体的NPQ相对值比野生型的NPQ相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱
(3)少　突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤
12．解析：(1)植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，造成外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。(2)分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光照射，而A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。由图乙可知，当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物的干重最高；结合图甲可知，B组植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最有利于生菜产量的增加。(3)由图可知，在25 ℃时，提高CO2浓度时光合速率增幅最高，因此，在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。
答案：(1)能量　渗透
(2)与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高　红光∶蓝光＝3∶2　当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)两组，净光合速率更大，积累的有机物更多
(3)在25 ℃时提高CO2浓度光合速率增加幅度最高　升高温度　减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生
微点2
任务驱动
任务1　层析液　叶绿素被破坏　胡萝卜素　叶绿素a
任务2　1.(2)吸收CO2　遮光　左　CO2浓度　右
2．有氧呼吸量　光合作用量
3．(z－y)/2S　(x－y)/2S　(x＋z－2y)/2S
过程评价
1．解析：酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量，A错误；氧气的有无是自变量，B错误；有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精和CO2且比值为1∶1，因此可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标，C正确；等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放能量多；无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在酒精中，释放能量少，D错误。
答案：C
2．解析：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，小麦同时进行光合作用和呼吸作用，而容器内CO2含量初期逐渐降低。说明初期小麦的光合速率大于呼吸速率，之后CO2含量保持相对稳定，说明光合速率等于呼吸速率，D正确。
答案：D
3．解析：本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸释放的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，0.5% NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。
答案：B
4．答案：(1)选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
(2)排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。
(3)这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。
(4)三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故先透过三棱镜，再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵临时装片上的光中红光和蓝紫光较弱，水绵不同部位的光合作用强度相差不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围需氧细菌分布无显著差别。
5．解析：(1)火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a和叶绿素b，二者统称为叶绿素。用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第一条和第二条。(2)根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光＋蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6小时/天。(3)本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，所以将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。
答案：(1)叶绿素(或叶绿素a和叶绿素b)　一和二
(2)红光＋蓝光　6　不同的补光时间条件下，红光＋蓝光光源组平均花朵数均最多
(3)将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。
6．解析：(1)叶绿体中的色素易溶于无水乙醇，因此用乙醇作为提取液。(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C5结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的ATP和NADPH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的原因是CO2是光合作用的原料；13C可被仪器检测 。(3)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率降低；果实中含13C光合产物的量增多；库源比降低导致果实单果重变化的原因是植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。(4)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离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多。(5)综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝的合格果实产量的是疏果，减小库和源的比值，能提高果实产量，故选C。
答案：(1)叶绿体中的色素易溶于无水乙醇
(2)C5　ATP和NADPH　CO2是光合作用的原料；13C可被仪器检测
(3)降低　增加　库源比降低，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加
(4)离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多
(5)C
模拟预测·题组集训
1．解析：水作为光合作用的原料，在光反应阶段完成水的光解，另外CO2是光合作用的原料，经气孔被吸收，植物缺水会导致气孔关闭，进而影响CO2的吸收，故适时适量灌溉能保证玉米植株光合作用的正常进行，A正确；镁元素是合成叶绿素的原料之一，而镁元素不是类胡萝卜素的组成元素，故肥料中的 Mg2＋可参与组成玉米植株中的叶绿素的合成，但不参与类胡萝卜素的合成，B错误；矿质元素的吸收需要能量，中耕松土可增加土壤中的氧气，促进根部的有氧呼吸，为矿质元素的吸收提供能量，吸收足量的矿质元素有利于玉米增产，C正确；间苗能保证合理密植，有利于玉米植株合理利用阳光和CO2等环境资源，D正确。
答案：B
2．解析：图中Ⅶ是有氧呼吸第二阶段的产物，表示CO2，产生场所是线粒体基质，被相邻细胞利用是在相邻细胞的叶绿体基质，至少需要穿过线粒体(2层膜)、线粒体所在细胞的细胞膜(1层膜)、相邻细胞的细胞膜(1层膜)、相邻细胞的叶绿体(2层膜)，至少需要穿过6层生物膜，A正确；图中Ⅱ是水光解产物O2，Ⅲ能与C5结合形成C3，表示CO2，V与有氧呼吸前两个阶段产生的Ⅳ参与有氧呼吸第三阶段形成水，Ⅶ是有氧呼吸第二阶段的产物，是CO2，因此V是O2，Ⅳ是[H]，Ⅶ是CO2，Ⅱ(O2)和V(O2)是同一种物质，Ⅲ(CO2)和Ⅶ(CO2)是同一种物质，Ⅰ是NADPH，是还原性辅酶Ⅱ，Ⅳ是NADH，是还原性辅酶Ⅰ，是不同物质，B正确；据图可知，①表示CO2固定，②表示C3还原，③表示有氧呼吸第一阶段，④表示有氧呼吸第三阶段，⑤表示有氧呼吸第二阶段，其中②过程伴随着ATP的水解，③④⑤过程伴随着ATP的合成，③合成的ATP不能被②利用，C错误；呼吸作用一方面能为生物体的生命活动提供能量，另一方面能为体内其它化合物的合成提供原料，光合作用的产物脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来，D正确。
答案：C
3．解析：分析图可知，图中由CO2到GAP (C3) 的过程在叶绿体中相当于暗反应的CO2的固定过程，A正确；由GAP到G－6－P的过程相当于C3被还原的过程，该过程所需的还原剂是光反应产物NADPH，B正确；Cn模块将C6再聚合成为淀粉，合成淀粉的过程是脱水缩合过程，伴随着水的生成，C正确；淀粉的积累量＝光合作用的产生量一呼吸作用的消耗量，在植物体中，进行光合作用的同时也进行细胞呼吸，而在人工途径中只模拟光合作用过程，没有呼吸作用消耗，因此在固定等量CO2的情况下，该人工途径比植物光合作用积累淀粉的量多，D错误。
答案：D
4．解析：图中ATP和ADP含量变化曲线显示，在开始光照的0～5 min 内，ATP含量迅速上升，而ADP迅速下降，依据二者之间的转化关系可知，叶绿体中发生了ADP＋Pi＋能量→ATP的转化过程，A 正确；在有光照的条件下，叶绿体内将持续进行光合作用的光反应和暗反应过程，叶绿体类囊体膜捕获光能后利用ADP和Pi为原料持续合成ATP，合成的ATP也会持续供给暗反应三碳化合物(C3)还原过程，曲线显示叶绿体中ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP的持续转化已维持在一定的速率下，而叶绿体中的ATP与ADP转化持续进行，并未停止，B 错误；在黑暗20～30 min内，叶绿体因无光照，光反应停止，无法持续合成ATP，而暗反应在停止光照的短暂时间内继续进行，会继续消耗ATP，同时产生ADP，从而导致了ATP和ADP的含量呈相反变化，C正确；曲线显示在光暗交替处理30 min内，ATP与ADP含量变化较大，这说明光暗条件主要对叶绿体内ADP与ATP转化过程的影响较大，D正确。
答案：B
5．解析：据图可知，若a点时叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，由于非叶肉细胞还存在细胞呼吸消耗有机物，因此，苦菊幼苗干重下降，A错误﹔据图可知，b点时突然增加光照强度，短时间内，光反应增强，ATP含量增多，导致暗反应中C3转化为C5的速率加快，CO2的固定不变，最终导致C3减少，B错误；图中bc段与eb段光合强度相当，但光合速率有差异，可能因光合产物积累抑制了光合速率，C正确；c点时光合速率最大，但呼吸速率未知，此时光合速率不一定最大，D错误。
答案：C
6．解析：(1)在光合作用暗反应的过程中，在特定酶的作用下，CO2与C5结合，形成两个C3。 CO2是光合作用的反应物之一，一般情况下，胞间CO2浓度越高，光合速率越高；当空气中的CO2浓度不变时，胞间CO2浓度的变化主要受气孔导度变化的影响，因此胞间CO2浓度、气孔导度常作为评估光合作用强弱的重要参数。(2)观察图中T1和T2组的结果可以看出，胞间CO2浓度在三个部位的叶片中均无明显差异；分别对比T1、T2组和T3、T4组的净光合速率可以看出，多次剪叶的净光合速率高于不剪叶，同时对比T1、T3组和T2、T4组的净光合速率可以看出，株距为45 cm的组别净光合速率较高，故从净光合速率的角度分析，对番茄应采取的种植操作是多次剪叶并合理密植。(3)由题干信息“提高番茄的产量和品质”可知，接下来的研究方向应围绕产量和品质展开。因此可以探究栽培密度和多次剪叶处理对番茄单果质量(营养成分含量)的影响、栽培密度和多次剪叶处理对番茄单果产量的影响、栽培密度和多次剪叶处理对番茄果实品质的影响等。
答案：(1)CO2是光合作用的反应物之一，一般情况下，胞间CO2浓度越高，光合速率越高；当空气中的CO2浓度不变时，胞间CO2浓度的变化主要受气孔导度变化影响
(2)未显著影响　提高　多次剪叶并合理密植(或适当低密度种植)
(3)栽培密度和多次剪叶处理对番茄单果质量(营养成分含量)的影响、栽培密度和多次剪叶处理对番茄单果产量的影响、栽培密度和多次剪叶处理对番茄果实品质的影响等
专题拓展·素养落地⑤
专项提升
1．解析：(1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的来源不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过维管组织运输。(2)干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时抑制植物的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。(3)将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和[H]等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。
答案：(1)3-磷酸甘油醛　蔗糖　维管组织
(2)高于　高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束稍内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
(3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及[H]等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用的机制有所不同
2．解析：(1)植物光合作用过程中光反应阶段发生水的光解、NADPH和ATP的合成，其中水的光解过程中会释放O2，并产生H＋、e－，H＋、e－与NADP＋反应生成NADPH，ATP的合成过程中以ADP和Pi为原料，利用光能合成ATP，因此光反应阶段的产物有O2、NADPH和ATP。(2)正常情况下，叶片光合作用合成的有机物一部分用于叶片自身的呼吸作用，为叶片的生命活动提供能量；一部分光合产物会储存在叶片中，用于叶片自身的生长发育，因此植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)干旱会导致气孔开度减小，胞间CO2浓度降低，CO2补偿点是衡量植物对低CO2浓度适应能力的指标，和C3植物相比，C4植物的CO2补偿点较低，C4植物能在较低浓度的CO2条件下，固定并利用更多的CO2进行光合作用，以维持自身的生长。
答案：(1)O2、NADPH(或[H])、ATP
(2)部分光合产物用于叶片自身的细胞呼吸，为新陈代谢提供能量；部分光合产物用于叶片自身的生长发育
(3)干旱会导致气孔开度减小，胞间CO2浓度降低，与C3植物相比，C4植物的CO2补偿点较低，能在较低浓度的CO2条件下，固定利用更多的CO2进行光合作用，以维持自身的生长(共98张PPT)
第2讲　细胞呼吸和光合作用
纵引横连——建网络
提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力
分解有机物，释放能量
有氧呼吸
细胞质基质、线粒体
无氧呼吸
细胞质基质
提供能量
叶绿体
同位素标记法
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
CO2＋H2O (CH2O)＋O2
边角扫描——全面清
提醒：判断正误并找到课本原话
1．葡萄糖能进入线粒体氧化分解。(必修1 P93正文和图5-9)(　　)
2．无氧呼吸两个阶段都释放能量。(必修1 P94正文)(　　)
3．细胞呼吸产生的[H]指的是还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(必修1 P93“相关信息”)(　　)
4．人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸不能再度利用。(必修1 P94“相关信息”)(　　)
5．一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。(必修1 P99“学科交叉”)(　　)
6．水绵叶绿体呈螺旋带状分布。(必修1 P100“思考·讨论”)(　　)
×
×
√
×
√
√
7．希尔实验说明了植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水。(必修1 P102“思考·讨论”)(　　)
8．NADPH和ATP驱动在叶绿体基质中进行的暗反应。(必修1 P104正文)(　　)
9．光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用积累糖类的数量。(必修1 P105正文)(　　)
10．“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中，小烧杯分别倒入NaHCO3溶液的目的是来提供无机盐。(必修1 P105“探究·实践”)(　　)
11．细胞内没有叶绿素的细菌一定是异养生物。(必修1 P106小字)(　　)
×
√
×
×
×
整合考点5　“共同担当”的细胞呼吸与光合作用
微点1　光合作用与细胞呼吸的关系及影响因素与应用
任务驱动
任务1　完善光合作用与细胞呼吸原理及关系图解
1．自绘简图——深化理解物质转变过程
填出图中序号代表的物质名称：①________，②________，③________，④________，⑤________，⑥________。
O2
NADPH
C3
C5
C3H4O3
C2H5OH
2．四种状况下“光合与呼吸”的关系
任务2　影响细胞呼吸和光合作用的因素及相关模型解读
1．把握影响细胞呼吸的“四类”曲线
酶活性
消耗
无氧
细胞呼吸
无氧呼吸
【特别提醒】
(1)不要认为有氧呼吸的全过程都需要O2。有氧呼吸只有第三阶段消耗O2。
(2)原核生物没有线粒体，但有些原核生物因为含有与有氧呼吸有关的酶，也可以进行有氧呼吸；无线粒体的真核生物或真核细胞只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。
(3)写细胞呼吸的反应式时不能用ATP来代替能量，细胞呼吸释放的能量包括储存在ATP中的能量和以热能形式散失的能量。
2.对影响光合作用的三大因素相关曲线的分析
①原理：主要影响光反应阶段____________的产生
②分析P点后的限制因素：
①原理：影响暗反应阶段____生成
②分析P点后的限制因素：
③CO2浓度过高会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用
ATP和NADPH
温度、CO2浓度
色素的含量
C3
温度、光照强度
酶的数量和活性
主要影响________，通过影响___________来影响光合作用
暗反应
酶的活性
任务3　通过曲线分析植物光合作用与细胞呼吸的关系
1．自然环境中一昼夜植物的光合作用曲线
2．密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化
(1)光合速率等于呼吸速率的点：________。
(2)图甲中N点低于虚线，说明该植物一昼夜表现为生长，其原因是____________________________________________________________。
(3)图乙中N点低于虚线，说明该植物一昼夜不能生长，其原因是__________________________________________________________。
C、E
N点低于M点，一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即总光合量大于总呼吸量，植物生长
N点低于M点，一昼夜密闭容器中O2浓度减小，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长
3．光合作用、呼吸作用的“三率”图分析
(1)“三率”的表示方法
①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2的释放量或O2的吸收量，即图1中____点。
②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2的释放量、CO2的吸收量或有机物的积累量，即图1中的________段对应的CO2的量，也称为表观光合速率。
③总(实际)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的________段对应的CO2总量。
A
C′C
AD
(2)图2中曲线Ⅰ表示总光合量，曲线Ⅲ表示呼吸量，曲线Ⅱ表示净光合量。交点D对应点E，此时净光合量为____，____点时植物生长最快。
(3)图3中曲线c表示净光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在____点时，总光合速率是呼吸速率的2倍。
(4)图1中B点对整个植株而言，光合速率＝呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率____呼吸速率。
0
B
G
＞
4．面积法快速分析坐标图中光补偿点、光饱和点的移动
据图可知，OA表示细胞呼吸释放的CO2量，由光(CO2)补偿点到光(CO2)饱和点围成△BCD的面积代表净光合作用有机物的积累量。改变影响光合作用某一因素，对补偿点和饱和点会有一定的影响，因此净光合作用有机物的积累量也会随之变化。
具体分析如下表所示：
注：适当提高温度指在最适光合作用温度的基础上而适当提高；光照强度或CO2浓度的改变均是在饱和点之前。
条件改变 △面积 光(CO2)补偿点 光(CO2)饱和点
适当提高温度 减少 右移 左移
适当增大CO2浓度(光照强度) 增加 左移 右移
适当减少CO2浓度(光照强度) 减少 右移 左移
植物缺少Mg元素 减少 右移 左移
5．提高农作物产量的措施
过程评价
评价1 依托真题归类比较再体验，明考向
1.[2023·天津卷]下图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，
答案：B
2．[2023·山东卷]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
答案：B
解析：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，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡中H＋浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，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，B正确；转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D错误。
3．[2023·新课标卷]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
答案：A
解析：措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A正确； 措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是提高能量利用率，促进光合作用，B错误；措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C错误； 措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，D错误。
4.[2023·北京卷]在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。
对此图理解错误的是(　　)
A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用
D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
答案：C
解析：CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。
5．[2023·湖北卷]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
答案：D
解析：高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。
6．[2023·湖北卷]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，PSⅡ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
答案：C
解析：叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2＋是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱，B正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，能增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。
7．[2023·山东卷](不定项)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2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(　　)
A．甲曲线表示O2吸收量
B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸
C．O2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
答案：BCD
解析：分析题意可知，图中横坐标是氧气浓度，据图可知，当氧气浓度为0时，甲曲线仍有释放，说明甲表示二氧化碳的释放量，乙表示氧气吸收量，A错误；O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B正确；O2浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，氧气浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓度为b时植物只进行有氧呼吸，故O2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，C正确；据图可知，O2浓度为a时CO2释放量最少，此时呼吸速率最弱，由于细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故可推知该浓度下葡萄糖消耗速率最小，最适合保存该器官，D正确。
评价2 依托教材专练长句表述，提考能
8.(必修1 P94 正文)无氧呼吸中葡萄糖中能量去向及释放的能量去向？
9．(必修1 P95 正文)松土能增进肥效的原因？
10．(必修1 P97“问题探讨”拓展)生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？如果阴天或夜间给大棚内的农作物补光呢？
答案：无氧呼吸中葡萄糖中能量大部分储存在酒精或乳酸中，少部分释放，而释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。
答案：松土能促进植物根细胞的细胞呼吸，促进根对土壤中矿质元素的吸收。
答案：无色，因日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。补红光和蓝紫光。
评价3 依托真题归类比较再探究，强素养
11.[2023·山东卷]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PSⅡ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的光照强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(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)。
(2)根据本实验，________(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ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
________________________________________。
拟南芥种类、光照强度
CO2浓度、温度
不能
强光照射下突变体的NPQ相对值比野生型的NPQ相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱
少
突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤
解析：(1)据题意拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结合题图分析实验的自变量有拟南芥种类和光照强度；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分等。(2)据图分析，强光照射下突变体的NPQ相对值比野生型的NPQ相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。(3)据图分析，强光照射下突变体中NPQ相对值，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。
12．[2023·浙江6月]植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组(白光)、A组(红光∶蓝光＝1∶2)、B组(红光∶蓝光＝3∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)，每组输出的功率相同。
回答下列问题：
(1)光为生菜的光合作用提供________，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因________作用失水造成生菜萎蔫。
(2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是
___________________________________________________________。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为________________，最有利于生菜产量的提高，原因是
___________________________________________________________。
能量
渗透
与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高
红光∶蓝光＝3∶2
当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)两组，净光合速率更大，积累的有机物更多
解析：(1)植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，造成外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。(2)分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光照射，而A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。由图乙可知，当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物的干重最高；结合图甲可知，B组植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最有利于生菜产量的增加。
(3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是____________________________________。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以________，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有________________________________________。
解析：由图可知，在25 ℃时，提高CO2浓度时光合速率增幅最高，因此，在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。
在25 ℃时提高CO2浓度光合速率增加幅度最高
升高温度
减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生
微点2　光合作用与细胞呼吸相关实验探究
任务驱动
任务1　完善绿叶中色素的提取和分离实验要点图解
层析液
叶绿素被破坏
胡萝卜素
叶绿素a
任务2　完善光合作用与细胞呼吸相关实验设计的六种方法总结
1．实验装置法(气体体积变化法)测定光合速率与呼吸速率
(1)测定装置
(2)测定方法及解读
a．测定呼吸强度
Ⅰ.装置中烧杯里放入适宜浓度的NaOH溶液：用于　　　　；
Ⅱ.玻璃钟罩　　　　处理，以排除光合作用的干扰；
Ⅲ.置于适宜温度环境中；
Ⅳ.红色液滴向　　　　移动(代表呼吸耗氧量)。
b.测定净光合速率
Ⅰ.装置烧杯中放入适宜浓度的NaHCO3溶液，用于保证容器内________恒定，满足光合需求；
Ⅱ.必须给予较强光照处理，且温度适宜；
Ⅲ.红色液滴向　　　　移动(代表净光合速率)。
吸收CO2
遮光
左
CO2浓度
右
(3)光合作用与呼吸作用实验设计中常用实验条件的控制方法
①增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物。
②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
③除去容器中二氧化碳——氢氧化钠溶液。
④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。
⑤除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。
⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。
⑧线粒体的提取——细胞匀浆离心。
⑨保持容器中CO2体积不变——NaHCO3溶液。
(4)判定细胞呼吸类型
同时设置甲装置：NaOH溶液组；乙装置：蒸馏水组。植物需遮光处理，根据两组装置中有色液滴移动的情况可分析被测生物的细胞呼吸类型(如下表)。
容器中气体变化 细胞呼吸类型
不消耗O2，但产生CO2(甲组有色液滴不移动，乙组有色液滴右移) 进行产生酒精的无氧呼吸
CO2释放量等于O2消耗量(甲组有色液滴左移，乙组有色液滴不移动) 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
CO2释放量大于O2消耗量(甲组有色液滴左移，乙组有色液滴右移) 产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸同时进行
CO2释放量小于O2消耗量(甲组有色液滴左移，乙组有色液滴左移) 进行有氧呼吸，底物中除糖类外还有脂肪
2.黑白瓶法：取三个玻璃瓶，一个用黑胶布包上，并包以锡箔。从待测的水体深度取水，保留一瓶以测定水中原来的溶氧量(初始值)。将剩余的两个黑、白瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。
①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为　　　　　；白瓶中氧气的增加量为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即　　　　　。
有氧呼吸量
光合作用量
3．叶圆片称重法
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
净光合速率＝　　　　 ；
呼吸速率＝　　　　 ；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝　 　　　 。
(z－y)/2S
(x－y)/2S
(x＋z－2y)/2S
4．半叶法
将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超出部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
5．叶圆片上浮法
首先通过对叶片打孔、抽气、沉底的材料处理，然后根据不同的实验目的给予不同的单一变量操作，最后观察并记录叶片上浮所用的平均时间。
6．梯度法
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的实验装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
7．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧
(1)实验设计中必须注意三点
①变量的控制手段，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液来调节。
②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。
(2)解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。
过程评价
评价1 依托真题归类比较再体验，明考向
1.[2023·浙江1月]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
答案：C
解析：酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量，A错误；氧气的有无是自变量，B错误；有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精和CO2且比值为1∶1，因此可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标，C正确；等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放能量多；无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在酒精中，释放能量少，D错误。
2．[2022·全国乙卷]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CO2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
答案：D
解析：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，小麦同时进行光合作用和呼吸作用，而容器内CO2含量初期逐渐降低。说明初期小麦的光合速率大于呼吸速率，之后CO2含量保持相对稳定，说明光合速率等于呼吸速率，D正确。
3．[2022·海南卷]某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。
下列有关叙述正确的是(　　)
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
答案：B
解析：本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸释放的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，0.5% NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。
评价2 依托教材专练长句表述，提考能
4.(必修1 P100“思考·讨论”)下面是验证叶绿体功能实验中恩格尔曼所做的实验示意图，请分析：
恩格尔曼的实验示意图 恩格尔曼第二个实验的示意图
(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？


(2)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？
答案：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
答案：排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。
(3)在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？


(4)如果对恩格尔曼的第二个实验进行改进，用透过三棱镜的光先通过叶绿体色素提取液，再照射到载有水绵和需氧细菌的临时装片上，一段时间后，需氧细菌分布有何特点？

答案：这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。
答案：三棱镜将光分为七色光，叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光，故先透过三棱镜，再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵临时装片上的光中红光和蓝紫光较弱，水绵不同部位的光合作用强度相差不大，产生氧气的量大致相同，因此水绵周围需氧细菌分布无显著差别。
评价3 依托真题归类比较再探究，强素养
5.[2023·海南卷]海南是我国火龙果的主要种植区之一。由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是　　　　　 　　　　　　；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第　　　　条。
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是　　　　 ，该光源的最佳补光时间是　　　　小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是___________________________________________________。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度(简要写出实验思路)。
___________________________________________________________
叶绿素(或叶绿素a和叶绿素b)
一和二
红光＋蓝光
6
不同的补光时间条件下，红光＋蓝光光源组平均花朵数均最多
将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。
解析：(1)火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a和叶绿素b，二者统称为叶绿素。用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第一条和第二条。(2)根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光＋蓝光组平均花朵数都最多，该光源的补光时间是6小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6小时/天。(3)本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，所以将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。
6．[2023·浙江1月]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 1/2 1/4 1/6
单位叶面积叶
绿素相对含量 78.7 75.5 75.0
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。
净光合速率
(μmol·m－2·s－1) 9.31 8.99 8.75
果实中含13C
光合产物(mg) 21.96 37.38 66.06
单果重(g) 11.81 12.21 19.59
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_____________________________________________________________ ______________________________。
叶绿体中的色素易溶于无水乙醇
C5
ATP和NADPH
CO2是光合作用的原料；13C可被仪器检测
降低
增加
库源比降低，植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加
解析：(1)叶绿体中的色素易溶于无水乙醇，因此用乙醇作为提取液。(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C5结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的ATP和NADPH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的原因是CO2是光合作用的原料；13C可被仪器检测 。(3)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率降低；果实中含13C光合产物的量增多；库源比降低导致果实单果重变化的原因是植株总的叶片光合作用制造的有机物增多，运输到单个果实的有机物量增多，因此单果重量增加。
(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。
表2
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
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
果实位置 果实中含13C光合产物(mg) 单果重(g)
第1果 26.91 12.31
第2果 18.00 10.43
第3果 2.14 8.19
离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多
解析：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离叶片越近的果实分配到的有机物越多，即库与源距离越近，库得到的有机物越多。
(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10 g以上为合格)的是哪一项？________
A．除草 B．遮光
C．疏果 D．松土
C
解析：综合上述实验结果，从调整库源比分析，能提高单枝的合格果实产量的是疏果，减小库和源的比值，能提高果实产量，故选C。
题组预测一　细胞呼吸与光合作用的过程及其相互关系
1．[2023·重庆渝中区高三综合]田间管理能够通过影响农作物的光合速率及呼吸速率的大小而决定其产量。灌溉、追肥、松土、间苗等是一些常见的田间管理措施，关于玉米种植后的一些管理措施，下列说法错误的是(　　)
A．适时适量灌溉能保证玉米植株光合作用的正常进行
B．肥料中的 Mg2＋可参与组成玉米植株中的叶绿素和类胡萝卜素
C．中耕松土可以增强玉米植株根系对矿质元素的吸收
D．间苗有利于玉米植株合理利用阳光和CO2等环境资源
答案：B
解析：水作为光合作用的原料，在光反应阶段完成水的光解，另外CO2是光合作用的原料，经气孔被吸收，植物缺水会导致气孔关闭，进而影响CO2的吸收，故适时适量灌溉能保证玉米植株光合作用的正常进行，A正确；镁元素是合成叶绿素的原料之一，而镁元素不是类胡萝卜素的组成元素，故肥料中的 Mg2＋可参与组成玉米植株中的叶绿素的合成，但不参与类胡萝卜素的合成，B错误；矿质元素的吸收需要能量，中耕松土可增加土壤中的氧气，促进根部的有氧呼吸，为矿质元素的吸收提供能量，吸收足量的矿质元素有利于玉米增产，C正确；间苗能保证合理密植，有利于玉米植株合理利用阳光和CO2等环境资源，D正确。
2．[2023·山东省临沂市高三一模] 光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分，各自又具有相对的独立性。如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图，其中Ⅰ～Ⅶ代表物质，①～⑤代表过程。
下列叙述错误的是(　　)
A．图中Ⅶ被相邻细胞利用至少需要穿过6层生物膜
B．图中Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅶ分别是同一种物质，Ⅰ和Ⅳ是不同物质
C．图中①～⑤均伴随着ATP的合成或水解，其中③合成的ATP可被②利用
D．光合作用的产物脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来
答案：C
解析：图中Ⅶ是有氧呼吸第二阶段的产物，表示CO2，产生场所是线粒体基质，被相邻细胞利用是在相邻细胞的叶绿体基质，至少需要穿过线粒体(2层膜)、线粒体所在细胞的细胞膜(1层膜)、相邻细胞的细胞膜(1层膜)、相邻细胞的叶绿体(2层膜)，至少需要穿过6层生物膜，A正确；图中Ⅱ是水光解产物O2，Ⅲ能与C5结合形成C3，表示CO2，V与有氧呼吸前两个阶段产生的Ⅳ参与有氧呼吸第三阶段形成水，Ⅶ是有氧呼吸第二阶段的产物，是CO2，因此V是O2，Ⅳ是[H]，Ⅶ是CO2，Ⅱ(O2)和V(O2)是同一种物质，Ⅲ(CO2)和Ⅶ(CO2)是同一种物质，Ⅰ是NADPH，是还原性辅酶Ⅱ，Ⅳ是NADH，是还原性辅酶Ⅰ，是不同物质，B正确；据图可知，①表示CO2固定，②表示C3还原，③表示有氧呼吸第一阶段，④表示有氧呼吸第三阶段，⑤表示有氧呼吸第二阶段，其中②过程伴随着ATP的水解，③④⑤过程伴随着ATP的合成，③合成的ATP不能被②利用，C错误；呼吸作用一方面能为生物体的生命活动提供能量，另一方面能为体内其它化合物的合成提供原料，光合作用的产物脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来，D正确。
题组预测二　玩转图表线，难点不再难
3．[2023·山东省临沂市高三一模]2022年我国科学家在国际上首次实现CO2到淀粉的从头合成。图中C1模块是用无机催化剂把CO2还原为甲醇，C3模块是将甲醇转换为C3，C6模块是用C3合成为C6，Cn模块是将C6再聚合成为淀粉。
下列叙述错误的是(　　)
A．图中由CO2到GAP的过程相当于叶绿体中CO2的固定
B．由GAP到G－6－P的过程在叶绿体内需要NADPH作还原剂
C．Cn模块合成淀粉的过程伴随着水的生成
D．在固定等量CO2的情况下，该人工途径比植物光合作用积累淀粉的量少
答案：D
解析：分析图可知，图中由CO2到GAP (C3) 的过程在叶绿体中相当于暗反应的CO2的固定过程，A正确；由GAP到G－6－P的过程相当于C3被还原的过程，该过程所需的还原剂是光反应产物NADPH，B正确；Cn模块将C6再聚合成为淀粉，合成淀粉的过程是脱水缩合过程，伴随着水的生成，C正确；淀粉的积累量＝光合作用的产生量一呼吸作用的消耗量，在植物体中，进行光合作用的同时也进行细胞呼吸，而在人工途径中只模拟光合作用过程，没有呼吸作用消耗，因此在固定等量CO2的情况下，该人工途径比植物光合作用积累淀粉的量多，D错误。
4．[2023·广东省茂名市高三考试]为研究光照与黑暗交替处理对花生叶片叶绿体中的ATP和ADP含量变化的影响，某研究小组测定的实验结果如图所示。
结合图中结果分析，下列叙述错误的是(　　)
A．光照0～5 min，叶肉细胞中发生了ADP与ATP之间的相互转化
B．光照5～20 mim，叶绿体中的ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP转化逐渐停止
C．黑暗20～30分钟，暗反应继续进行导致叶绿体中ATP和ADP的含量呈相反变化
D．光暗交替处理30 min，光暗条件对叶绿体中ADP与ATP转化过程的影响较大
答案：B
解析：图中ATP和ADP含量变化曲线显示，在开始光照的0～5 min 内，ATP含量迅速上升，而ADP迅速下降，依据二者之间的转化关系可知，叶绿体中发生了ADP＋Pi＋能量→ATP的转化过程，A 正确；在有光照的条件下，叶绿体内将持续进行光合作用的光反应和暗反应过程，叶绿体类囊体膜捕获光能后利用ADP和Pi为原料持续合成ATP，合成的ATP也会持续供给暗反应三碳化合物(C3)还原过程，曲线显示叶绿体中ATP含量基本稳定，说明ATP与ADP的持续转化已维持在一定的速率下，而叶绿体中的ATP与ADP转化持续进行，并未停止，B 错误；在黑暗20～30 min内，叶绿体因无光照，光反应停止，无法持续合成ATP，而暗反应在停止光照的短暂时间内继续进行，会继续消耗ATP，同时产生ADP，从而导致了ATP和ADP的含量呈相反变化，C正确；曲线显示在光暗交替处理30 min内，ATP与ADP含量变化较大，这说明光暗条件主要对叶绿体内ADP与ATP转化过程的影响较大，D正确。
题组预测三　细胞呼吸与光合作用的实验探究
5．[2023·湖南省岳阳市高三适应性考试] 科研人员在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗的光合速率的变化情况，如图所示。
下列相关叙述正确的是(　　)
A.若a点时叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，则苦菊幼苗干重不变
B．若b点时，突然增强光照强度，短时间内苦菊幼苗叶肉细胞C5含量减少
C．bc与eb段光合速率变化的差异可能因光合产物积累抑制了光合作用
D．c点时幼苗的光合速率最大，那么此时幼苗的净光合速率也最大
答案：C
解析：据图可知，若a点时叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，由于非叶肉细胞还存在细胞呼吸消耗有机物，因此，苦菊幼苗干重下降，A错误﹔据图可知，b点时突然增加光照强度，短时间内，光反应增强，ATP含量增多，导致暗反应中C3转化为C5的速率加快，CO2的固定不变，最终导致C3减少，B错误；图中bc段与eb段光合强度相当，但光合速率有差异，可能因光合产物积累抑制了光合速率，C正确；c点时光合速率最大，但呼吸速率未知，此时光合速率不一定最大，D错误。
题组预测四　基于学科核心素养的长句应答类专训
6．[2023·福建漳州高三质检]研究发现番茄下部叶片的光合效率较低，剪叶可以促进番茄中下部通风透光，提高光照强度，加速番茄果实成熟，为提高某地区番茄的产量和品质，研究人员做了以下实验：
组别 T1 T2 T3 T4
株距(cm) 30 30 45 45
剪叶 不剪叶 多次剪叶 不剪叶 多次剪叶
对实验的植株相同位置的叶片测定其净光合速率和胞间CO2浓度，结果如图：
注：实验时从植株的形态学下端向形态学上端固定的间距进行取样，并依次将序号设定为1、2、3。
回答以下问题：
(1)胞间CO2浓度、气孔导度(气孔张开的程度)往往是评估光合作用强弱的重要参数，请从光合作用的过程分析其原因：
___________________________________________________________。
(2)株距为30 cm时，多次剪叶　　 　　(填“显著影响”或“未显著影响”)番茄叶片的胞间CO2浓度，但叶片的净光合速率　　　　。从净光合速率的角度分析，对番茄应采取的种植操作是__________________________________。
(3)若你是研究团队成员之一，为达成实验目标，在以上实验基础上，下一步探究实验的方向是
_________________________________________________(写出2个)。
CO2是光合作用的反应物之一，一般情况下，胞间CO2浓度越高，光合速率越高；当空气中的CO2浓度不变时，胞间CO2浓度的变化主要受气孔导度变化影响
未显著影响
提高
多次剪叶并合理密植(或适当低密度种植)
栽培密度和多次剪叶处理对番茄单果质量(营养成分含量)的影响、栽培密度和多次剪叶处理对番茄单果产量的影响、栽培密度和多次剪叶处理对番茄果实品质的影响等
解析：(1)在光合作用暗反应的过程中，在特定酶的作用下，CO2与C5结合，形成两个C3。 CO2是光合作用的反应物之一，一般情况下，胞间CO2浓度越高，光合速率越高；当空气中的CO2浓度不变时，胞间CO2浓度的变化主要受气孔导度变化的影响，因此胞间CO2浓度、气孔导度常作为评估光合作用强弱的重要参数。(2)观察图中T1和T2组的结果可以看出，胞间CO2浓度在三个部位的叶片中均无明显差异；分别对比T1、T2组和T3、T4组的净光合速率可以看出，多次剪叶的净光合速率高于不剪叶，同时对比T1、T3组和T2、T4组的净光合速率可以看出，株距为45 cm的组别净光合速率较高，故从净光合速率的角度分析，对番茄应采取的种植操作是多次剪叶并合理密植。(3)由题干信息“提高番茄的产量和品质”可知，接下来的研究方向应围绕产量和品质展开。因此可以探究栽培密度和多次剪叶处理对番茄单果质量(营养成分含量)的影响、栽培密度和多次剪叶处理对番茄单果产量的影响、栽培密度和多次剪叶处理对番茄果实品质的影响等。
知识拓展
一、C4植物的CO2浓缩机制
玉米、甘蔗等起源于热带的植物，其叶肉细胞的叶绿体内，在有关酶的催化作用下，CO2首先被一种三碳化合物[磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)]固定，形成一个四碳化合物(C4)。C4进入维管束鞘细胞的叶绿体中，释放出一个CO2，并形成另一种三碳化合物——丙酮酸。释放出来的CO2进入卡尔文循环；丙酮酸则再次进入叶肉细胞中的叶绿体内，在有关酶的催化下，通过ATP提供的能量，转化成PEP，继续固定CO2，
具体过程如下图所示。
注：维管束主要作用是为植物体输导水分、无机盐和有机养料等。
这种以四碳化合物(C4)为光合最初产物的途径称为C4途径，而卡尔文循环这种以三碳化合物(C3)为光合最初产物的途径则称为C3途径。相应的植物被称为C4植物和C3植物。
热带植物为了防止水分过度蒸发，常常关闭叶片上的气孔，这样空气中的CO2就不易进入叶肉细胞，不能满足光合作用对CO2的需求。而C4途径中能固定CO2的那种酶对CO2有很高的亲和力，使叶肉细胞能有效地固定和浓缩CO2，供维管束鞘细胞中叶绿体内的C3途径利用。
二、蓝细菌的CO2浓缩机制
蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散
CO2依次以自由扩散和主动运输方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度，从而通过促进CO2固定来提高光合作用强度。
三、景天科植物的CO2固定
景天科酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式，在夜间，大气中CO2从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸(OAA)，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，贮存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环，作用机制如图所示(该机制也称CAM途径)。
四、光呼吸与CO2固定
光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示：
专项提升
1.[2023·湖南卷]下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。
玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：
(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是　　　 　　 (填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成　　　(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过　　　　　长距离运输到其他组织器官。
(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度　　　　(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是
__________________________________________________(答出三点即可)。
(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是
_________________________________________________(答出三点即可)。
3-磷酸甘油醛
蔗糖
维管组织
高于
高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束稍内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及[H]等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用的机制有所不同
解析：(1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的来源不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过维管组织运输。(2)干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时抑制植物的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。(3)将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和[H]等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。
2．[2022·全国甲卷]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
______________________________________________________。
O2、NADPH(或[H])、ATP
部分光合产物用于叶片自身的细胞呼吸，为新陈代谢提供能量；部分光合产物用于叶片自身的生长发育
干旱会导致气孔开度减小，胞间CO2浓度降低，与C3植物相比，C4植物的CO2补偿点较低，能在较低浓度的CO2条件下，固定利用更多的CO2进行光合作用，以维持自身的生长
解析：(1)植物光合作用过程中光反应阶段发生水的光解、NADPH和ATP的合成，其中水的光解过程中会释放O2，并产生H＋、e－，H＋、e－与NADP＋反应生成NADPH，ATP的合成过程中以ADP和Pi为原料，利用光能合成ATP，因此光反应阶段的产物有O2、NADPH和ATP。(2)正常情况下，叶片光合作用合成的有机物一部分用于叶片自身的呼吸作用，为叶片的生命活动提供能量；一部分光合产物会储存在叶片中，用于叶片自身的生长发育，因此植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)干旱会导致气孔开度减小，胞间CO2浓度降低，CO2补偿点是衡量植物对低CO2浓度适应能力的指标，和C3植物相比，C4植物的CO2补偿点较低，C4植物能在较低浓度的CO2条件下，固定并利用更多的CO2进行光合作用，以维持自身的生长。整合训练（三）
1．解析：RNAse能水解RNA，不参与转录，催化mRNA合成的酶是RNA聚合酶，A错误；根据题意可知，核糖核酸酶重新折叠具备活性，折叠破坏则失去活性，因此RNAse的活性和肽链的折叠有关，B正确；核糖核酸酶（RNAse）是一条肽链折叠形成的蛋白质，氨基酸排列顺序影响蛋白质分子的结构，进而影响蛋白质的活性，即RNAse的活性和其氨基酸的排序有关，C错误；RNAse和DNA酶分别水解RNA和DNA，作用于核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。
答案：B
2．解析：酶能起催化作用，主要是通过酶与底物结合起作用的，有些药物能结合在酶的底物结合区域起到阻断作用，提升药物对酶的结合能力能够增强该药物的有效性，A、B正确；药物研发过程需要综合考虑药物对人体的各种影响，由于酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，为避免对正常生理活动造成干扰，理想的药物是只针对某一类酶活性起阻断作用的，C错误，D正确。
答案：C
3．解析：质子泵将H＋从细胞内侧泵到细胞膜外，改变了细胞的pH，所以有利于调节变形菌细胞的pH，A正确；光驱动蛋白属于载体蛋白，在运输物质过程中发生构象的变化，所以H＋从细胞内侧泵到细胞膜外过程中，光驱动蛋白的构象发生了变化，B错误；H＋从细胞内侧泵到细胞膜外需要光能驱动，为主动运输，C错误；α 变形菌的鞭毛运动消耗的能量是ATP中的化学能，不能利用光能作为直接能源，D错误。
答案：A
4．解析：由图示曲线可知，本实验的自变量是pH、温度和鱼的种类，因变量是酸性磷酸酶（ACP）的相对活性，A错误；不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，根本原因在于控制合成ACP的基因不同，B错误；反应温度超过60 ℃与pH低于3.8，鳝鱼肌肉ACP都会因为空间结构的改变失去活性，影响机理是相同的，C错误；由图示曲线可知，鮰鱼在pH6.0、温度40 ℃条件下酸性磷酸酶相对活性最高，导致鱼肉鲜味下降最快，D正确。
答案：D
5．解析：抗氰呼吸也是彻底的氧化分解，抗氰呼吸比正常呼吸产生的热量更多，则合成的ATP就更少，A错误；细胞色素氧化酶和交替氧化酶均参与细胞呼吸的第三阶段，能催化O2与NADH结合生成水，B正确；抗氰呼吸与交替氧化酶（AOX）密切相关，说明存在氰化物时在AOX的作用下仍能进行呼吸作用，所以交替氧化酶对氰化物的敏感性较低，C正确；生长在低寒地带的沼泽植物臭菘的花序中含有大量的交替氧化酶，可通过抗氰呼吸产生更多的热量促进挥发物质挥发，吸引昆虫传粉，D正确。
答案：A
6．解析：分析题图，横坐标为无机盐浓度，即无机盐浓度为自变量，图中共有三条曲线，故无机盐的种类也为本实验的自变量，A正确；实验需要严格控制变量，遵循对照和单一变量原则，其他条件相同且适宜，本实验中温度和pH为无关变量，需要保持一致，B正确；分析图中NaCl随浓度变化对脂肪酶活性影响曲线可知：随NaCl浓度增大，酶活性先下降后上升，在大于50×10－9mol/L后，其活性高于对照组，说明此时NaCl增强脂肪酶活性，因此并非所有浓度的NaCl均可以降低脂肪酶的活性，C错误；KCl对脂肪酶活性的影响曲线趋势较为平稳，基本与对照组酶活性水平持平，对脂肪酶活性影响较小，结合题干“但由于含有高活性脂肪酶与不饱和脂肪酸，极易酸败变质”，可知KCl并不能延长麦胚贮藏期，D正确。
答案：C
7．解析：（1）分析表格可知，加酶洗衣粉A去除血渍效果好，加酶洗衣粉B去除油渍效果好，加酶洗衣粉C去除血渍和油渍效果都好，说明加酶洗衣粉A中添加的酶是蛋白酶；加酶洗衣粉B中添加的酶是脂肪酶；加酶洗衣粉C中添加的酶是蛋白酶和脂肪酶。（2）由于洗衣粉中的蛋白酶可能会分解蚕丝织物中的蛋白质而损伤衣物，因此不宜用加酶洗衣粉A和C洗涤蚕丝织物。（3）因为酶可以将污渍中的大分子物质分解为小分子物质，使污渍易从衣物上脱落，所以相对于无酶洗衣粉，加酶洗衣粉去渍效果好。（4）固定化酶技术是指利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术。固定化酶在生产实践中应用的优点是固定化酶能够被反复利用，从而能降低生产成本。
答案：（1）蛋白酶　脂肪酶　蛋白酶和脂肪酶　（2）加酶洗衣粉A和加酶洗衣粉C　蚕丝织物的主要成分是蛋白质，会被蛋白酶催化水解　（3）酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物，小分子有机物易溶于水，从而将污渍与洗涤物分开　（4）固定在载体上的酶可以被反复利用，可降低生产成本（或产物容易分离，可提高产品的产量和质量，或固定化酶稳定性好，可持续发挥作用）
8．解析：（1）图1中自变量包括横坐标对应的不同pH以及植酸酶的种类；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能，植酸酶能够降低底物分子从常态转变为活跃状态。（2）植酸酶是蛋白质，pH较低时，植酸酶的空间结构被改变而变性失活，导致相对活性较低。（3）酶的活性即是酶的催化效率，可用在一定条件下单位时间内植酸的分解速率表示，即植酸酶所催化植酸分解为肌醇和无机磷的反应速率。（4）根据图2分析，植酸酶A与胰蛋白酶共同孵育一段时间后活性高于植酸酶B，即在含有胰蛋白酶的pH＝6.0缓冲液中保温较长时，残留的植酸酶A相对活性较高，故植酸酶A更适合添加在雏鸡的饲料中。
答案：（1）pH和植酸酶的种类　常态　（容易发生化学反应的）活跃状态
（2）过酸会使植酸酶的空间结构遭到破坏，使酶活性降低，甚至失活
（3）植酸酶所催化植酸分解为肌醇和无机磷的反应速率（合理即可）
（4）A　在含有胰蛋白酶的pH＝6.0缓冲液中保温较长时，残留的植酸酶A相对活性较高（合理即可）
9．解析：由题意可知，磺胺类药与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，从而抑制二氢叶酸的合成，可见对氨基苯甲酸是合成二氢叶酸所需的原料，A正确；磺胺类药的作用机理是与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，当对氨基苯甲酸的浓度较高时，磺胺类药竞争结合酶的活性中心的量减少，反之亦然，因此对氨基苯甲酸的浓度会影响磺胺类药的效果，B正确；磺胺类药的作用原理是与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，使得底物对氨基苯甲酸不能合成二氢叶酸，因此磺胺类药是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂，C错误，D正确。
答案：C
10．解析：根据实验结果，物质甲处理后的淀粉酶活性较强，因此其可作为激活剂增强α 淀粉酶的活性，A正确；碘液只能检测淀粉的剩余量，B错误；t1时，虽然两组实验的酶促反应速率相同，但是实验组完成酶促反应的速度较快，说明该组中α 淀粉酶活性较强，C正确；上述实验在最适温度下进行，若将反应温度升高10 ℃，通常情况下酶促反应速率减慢，t2和t3均右移，D正确。
答案：B
11．解析：1分子ATP初步水解可得到一分子ADP和一分子磷酸，ATP彻底水解后得到1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸，A错误；磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但不能直接为肌肉细胞供能，直接能源物质是ATP，B正确；剧烈运动时，消耗ATP加快，ADP转化为ATP的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，产生肌酸，导致磷酸肌酸和肌酸含量的比值会有所下降，C正确；由题意可知，细胞中的磷酸肌酸对维持ATP含量的稳定具有重要作用，D正确。
答案：A
12．解析：题干信息“载体分子对一定的离子有专一的结合部位”，说明载体分子有专一性，一种酶只能催化一种或者一类化学反应，也有专一性，A正确；土壤温度可以通过影响有氧呼吸酶的活性来影响呼吸作用从而影响植物根系对矿质元素的吸收，B正确；据图分析，磷酸激酶的作用是在ATP和底物之间起催化作用，将一个磷酸基团转移到载体上；磷酸酯酶是使载体去磷酸化的酶，C错误；图中未活化的载体，在磷酸激酶的催化下，可获得ATP转移的磷酸基团，而再度活化，D正确。
答案：C
13．解析：加入Ca2＋通道，Ca2＋将顺浓度从小泡中以协助扩散方式运出，A正确；Ca2＋通过主动运输积累在小泡内，B正确；小泡对Ca2＋的吸收利用的是H＋建立的动力势，因此降低细胞内O2浓度，不会直接抑制小泡对Ca2＋的吸收，C错误；添加Ca2＋通道后，在＋ATP条件下，小泡中的Ca2＋含量急剧下降，而在＋ATP和＋FCCP条件下，小泡中的Ca2＋含量不变，说明FCCP可能是消除质子梯度的化合物，D正确。
答案：C
14．解析：（1）由图可知单一变量为是否将洗衣粉煮沸加热，如果含有酶的话，酶在高温下会变性，经过煮沸的洗衣粉洗涤效果较差，如果洗涤效果相同说明该洗衣粉不含有酶，故目的是检验该洗衣粉是否含有蛋白酶。（2）①由图乙曲线可知，该酶在45 ℃下催化效率最高，故该温度是最适温度。②低温能够使酶的活性降低，温度回升后活性可以恢复，温度过高，酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活（或酶的活性已丧失），所以在0 ℃和75 ℃时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再升到45 ℃，后者由于酶空间结构已遭到破坏，故催化作用已不能恢复。③洗衣粉中含有碱性蛋白酶，可以水解胶片上的蛋白质，该学生在实验过程中可通过观察胶片上蛋白膜存在的时间长短来判断酶的催化效率。（3）酶本身无毒，含量少，同时可以被微生物分解，加酶洗衣粉的N和P都较普通洗衣粉更少，避免了水体富营养化，故推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护。
答案：（1）检查该洗衣粉是否含蛋白酶　（2）①45 ℃
②在75 ℃时，酶的空间结构已发生不可逆改变（酶已变性），无法恢复　③胶片上的蛋白膜消失所用时间的长短
（3）酶本身无毒，含量少，又能被微生物分解，不会引起富营养化，可减少对环境的污染整合训练(三)　细胞内的酶和ATP
全员必做题
1.[2023·河北省保定市高三二考]核糖核酸酶(RNAse)是一条肽链折叠形成的蛋白质，遇尿素会变性，去除尿素后，又会重新折叠具备活性。下列叙述正确的是(　　)
A．RNAse能参与转录，催化mRNA的合成
B．肽链的折叠能影响RNAse的活性
C．RNAse的活性和其氨基酸的排序无关
D．RNAse和DNA酶都只促进碱基对的断裂
2．[2023·广东深圳统考二模]许多药物是通过阻断酶活性而起作用的。制药公司研发药物时首先筛选出能够阻断酶活性的化合物，然后对该化合物进行修饰，使之更为有效。下列叙述错误的是(　　)
A．有些药物能结合在酶的底物结合区域起到阻断作用
B．提升药物对酶的结合能力能够增强该药物的有效性
C．理想的药物是能对绝大多数酶的活性起到阻断作用
D．药物研发过程需要综合考虑药物对人体的各种影响
3．[2023·山东聊城统考二模]α 变形菌的细胞膜镶嵌有光驱动蛋白，其作为“质子泵”可将H＋从细胞内侧泵到细胞膜外，形成的H＋浓度梯度(化学势能)可用于ATP合成、物质的跨膜运输或驱动细菌鞭毛运动。如图为α 变形菌能量转化的部分示意图。下列叙述正确的是(　　)
A．质子泵将H＋从细胞内侧泵到细胞膜外，有利于调节变形菌细胞的pH
B．H＋从细胞内侧泵到细胞膜外过程中，光驱动蛋白的构象不会发生变化
C．H＋从细胞内侧泵到细胞膜外没有消耗ATP，为被动运输
D．α 变形菌的鞭毛运动可利用光能作为直接能源
4．[2023·湖南岳阳统考二模]鱼被宰杀后鱼肉中的腺苷三磷酸降解生成肌苷酸，能极大地提升鱼肉鲜味。肌苷酸在酸性磷酸酶(ACP)作用下降解又导致鱼肉鲜味下降。在探究鱼类鲜味下降外因的系列实验中，实验结果如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A．本实验的自变量只有pH和温度，因变量是酸性磷酸酶(ACP)的相对活性
B．不同鱼的ACP的最适温度和pH有差异，根本原因在于不同鱼体内的ACP结构不同
C.pH低于3.8、温度超过60 ℃，对鳝鱼肌肉酸性磷酸酶(ACP)活性影响的机理不同
D．由图可知，放置相同的时间，鮰鱼在pH 6.0、温度40 ℃条件下，鱼肉鲜味下降最快
5．[2023·山东菏泽统考二模]抗氰呼吸是指当植物体内存在影响细胞色素氧化酶COX(复合体Ⅳ)活性的氰化物时，仍能继续进行的呼吸，该过程产生的ATP较少，抗氰呼吸与交替氧化酶(AOX)密切相关，其作用机理如图所示。不能进行抗氰呼吸的植物缺乏AOX。研究发现，生长在低寒地带的沼泽植物臭菘的花序中含有大量的交替氧化酶。下列相关叙述错误的是(　　)
A．抗氰呼吸是一种不彻底的氧化分解，因此该过程生成的ATP较少
B．细胞色素氧化酶和交替氧化酶均能催化O2与NADH结合生成水
C．与细胞色素氧化酶相比，交替氧化酶对氰化物的敏感性较低
D．臭菘花序可能产生更多的热量促进挥发物质挥发，吸引昆虫传粉
6．[2023·山东泰安统考二模]麦胚富含营养，但由于含有高活性脂肪酶与不饱和脂肪酸，极易酸败变质。为了延长麦胚贮藏期，科研人员研究了不同无机盐对脂肪酶活性的影响。下列说法错误的是(　　)
A．实验的自变量是无机盐的种类和浓度
B．对照组和实验组必须设置相同的温度和pH
C.不同浓度的NaCl均可以降低脂肪酶的活性
D.虽然KCl对脂肪酶活性的影响最小，但并不是延长麦胚贮藏期的最佳选择
7．[2023·福建省三明市宁化一中高三考试]加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。某同学通过实验比较了几种洗衣粉的去渍效果(“＋”越多表示去渍效果越好)，实验结果见下表。
加酶洗衣粉A 加酶洗衣粉B 加酶洗衣粉C 无酶洗衣粉(对照)
血渍 ＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋
油渍 ＋ ＋＋＋ ＋＋＋ ＋
根据实验结果回答下列问题：
(1)加酶洗衣粉A中添加的酶是__________；加酶洗衣粉B中添加的酶是__________；加酶洗衣粉C中添加的酶是__________。
(2)表中不宜用于洗涤蚕丝织物的洗衣粉有____________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)相对于无酶洗衣粉，加酶洗衣粉去渍效果好的原因是____________________________________________________________。
(4)关于酶的应用，除上面提到的加酶洗衣粉外，固定化酶也在生产实践中得到应用，如固定化葡萄糖异构酶已经用于高果糖浆生产。固定化酶技术是指利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术，固定化酶在生产实践中应用的优点是______________________________(答出1点即可)。
8．[2023·黑龙江齐齐哈尔二模]六磷酸肌醇(植酸)广泛存在于谷物、豆类和油料作物中，禽类、猪等单胃动物不能分解植酸，饲料中植酸中的磷因不能被利用而随粪便排出，导致磷浪费。微生物分泌的植酸酶是一种畜禽饲料添加剂，能将植酸分解为肌醇和无机磷，提高了饲料中磷的利用率，但pH和蛋白酶等许多因素会对植酸酶的活性产生影响。科研人员对某种霉菌产生的两种植酸酶在不同pH条件下相对活性的差异进行了比较研究，结果如下图1。回答下列问题：
(1)据图1分析，该实验的自变量是________。植酸酶能够降低底物分子从________转变为________(均填某种状态)所需要的能量。
(2)图1中pH为1时，这两种酶的相对活性都较低，甚至失活，原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)植酸酶的提取工艺流程如下：配制培养基→霉菌接种→液体发酵→除去菌体和杂质→纯化获得粗酶制剂→酶活性测定。检测植酸酶的活性可用在一定条件下________________________________________________________________________
________________________________________________________________________表示。
(4)已知雏鸡小肠中的pH约为6.0，小肠内含有胰蛋白酶，科研人员为了研究胰蛋白酶对植酸酶A与B活性的影响，将两种植酸酶在含有等量胰蛋白酶的适宜pH缓冲液(pH＝6.0)中保温一段时间，检测残留的植酸酶活性，结果如图2，根据实验结果推测两种植酸酶中植酸酶________更适合添加在雏鸡饲料中，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
重点选做题
9.[2023·陕西省榆林市高三第一次月考]磺胺类药是一类常见的抑菌药，它与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，从而抑制二氢叶酸的合成，抑制细菌繁殖。其作用机理如图所示，下列有关说法错误的是(　　)
A.对氨基苯甲酸是合成二氢叶酸所需的原料
B．对氨基苯甲酸的浓度会影响磺胺类药的效果
C.磺胺类药的作用原理是破坏二氢叶酸的结构
D．磺胺类药是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂
10．[2023·山西运城二模]为研究物质甲对α 淀粉酶活性的影响，某同学用物质甲溶液处理α 淀粉酶，在最适条件下测定酶促反应速率随时间的变化，结果如图所示。下列相关分析错误的是(　　)
A．物质甲可作为激活剂增强α 淀粉酶的活性
B.该实验可滴加碘液来分析还原糖的产生量
C.t1时，两组实验中的α 淀粉酶的活性不同
D．若将反应温度升高10℃，通常情况下t2和t3均右移
11．[2023·陕西省榆林市高三统考]磷酸肌酸(C～P)是一种存在于肌肉和其他兴奋性组织(如脑和神经)中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定条件下可以相互转化。细胞在急需供能时，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，余下部分为肌酸(C)，可以在短时间内维持细胞中ATP的含量相对稳定。下列叙述错误的是(　　)
A．1分子ATP水解后可得1分子腺苷、1分子核糖和3分子磷酸
B．磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但不能直接为肌肉细胞供能
C．剧烈运动时，肌肉细胞中磷酸肌酸与肌酸含量比值会有所下降
D．细胞中的磷酸肌酸对于维持ATP含量的相对稳定具有重要作用
12．一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子，载体分子对一定的离子有专一的结合部位，能选择性地携带某种离子通过膜，载体的活化需要ATP，其转运离子的情况如图。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．据图分析可知载体分子与酶都具有专一性
B.温度可通过影响呼吸酶的活性来影响植物根系对矿质元素的吸收
C．磷酸激酶与ATP水解有关，磷酸酯酶与ATP合成有关
D．失活的载体在膜中磷酸激酶和ATP的作用下又可使其磷酸化，而再度活化
13．具膜小泡的H＋－ATPase的活性将建立起一个内部的pmf(质子动力势)，这个质子动力势将会驱动放射性底物的吸收(如图甲中45Ca2＋的吸收)，图乙表示小泡中Ca2＋浓度的影响因素。据图分析下列叙述不正确的是(　　)
A．加入Ca2＋通道，Ca2＋将顺浓度从小泡中漏出
B．Ca2＋只积累在小泡内，而不是结合在小泡膜上
C．降低细胞内O2浓度，会直接抑制小泡对Ca2＋的吸收
D．FCCP可能是消除质子梯度的化合物
14．[2023·福建省三明市高三月考]某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明。
成分：含碱性蛋白酶等。
用法：洗涤前先将衣服浸于洗衣粉水内数小时，使用温水效果最佳。
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。用后彻底清洗双手。
请回答下列问题：
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如上装置进行实验如图所示。该实验的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)一学生为探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考上述(1)的实验材料及方法进行了如下实验，并把结果用曲线图A、B表示。
①由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适温度约为____________。
②在0 ℃和75 ℃时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再度回到45 ℃，后者的催化作用已不能恢复，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③该学生在实验过程中可通过观察____________________来判断酶的催化效率。
(3)大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(至少答两点)。

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