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命题点3　影响光合作用和细胞呼吸的因素
1．影响细胞呼吸因素相关的曲线
2．关注光合作用3类影响因素曲线中的“关键点”
(1)光照强度
(2)CO2浓度
①图乙中A点时植物光合速率与细胞呼吸速率相等，此时的CO2浓度为CO2补偿点，而图甲中D点的CO2浓度是植物进行光合作用时所需的最小CO2浓度，从D点才开始启动光合作用。
②B点和P点的限制因素：外因有温度和光照强度等，内因有酶的数量和活性、C5的含量、色素含量等。
(3)多因子影响
图1、2、3中的曲线分析：P点时，限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因子不再是限制光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
3．聚焦自然环境及密闭容器中植物一昼夜气体变化曲线
(1)自然环境中一昼夜植物光合作用变化曲线
①a点：凌晨低温，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。
②开始进行光合作用的点：b点；结束光合作用的点：m点。
③光合速率与呼吸速率相等的点：c、h点；有机物积累量最大的点：h点。
④de段下降的原因是午间温度过高，部分气孔关闭，CO2吸收量减少；fh段下降的原因是光照强度减弱。
(2)密闭容器中一昼夜CO2和O2含量的变化曲线
①光合速率等于呼吸速率的点：C、E点。
②若图1中N点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸量(净光合量大于0)，植物能生长。
③若图2中N′点低于虚线，该植物一昼夜不能生长，其原因是N′点低于M′点，说明一昼夜密闭容器中O2浓度减少，即总光合量小于总呼吸量(净光合量小于0)，植物不能生长。
1．(2018·江苏，18)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是(　　)
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
2．(2023·北京，3)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
3．(2023·全国乙，29)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______________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(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__________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(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。
思维延伸——判断与填充
(1)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。关于这一实验现象的解释是初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率(2022·全国乙，2)(　　)
(2)(2019·全国Ⅰ，29节选)干旱处理后该植物的光合速率会降低，出现这种变化的主要原因是________________________________________。有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论，要求简要写出实验思路和预期结果。
(3)(2021·河北，19节选)补充水分可以促进玉米根系对氮的__________，提高植株氮供应水平。
题组一　植物对光的响应
1．(2023·徐州市高三第一次调研)图1和图2是不同处理条件下春小麦开花期叶片光响应曲线，下表是对照组和实验组在不同温度下小麦开花期叶片光响应特征参数。请回答下列问题：
处理 最大净光合 速率(μmol·m－2·s－1) 光补偿点 (μmol·m－2·s－1) 光饱和点 (μmol·m－2·s－1) 呼吸速率 (μmol·m－2·s－1)
A－25 ℃ 28.630 21.472 718.988 1.190
A－26 ℃ 29.765 26.794 852.417 1.280
A－27 ℃ 28.479 27.655 866.796 1.217
B－25 ℃ 21.573 26.667 519.309 1.531
B－26 ℃ 17.205 33.980 508.510 1.319
B－27 ℃ 17.974 38.249 580.545 1.380
(1)小麦叶绿体吸收光的结构是____________，其上产生的______________参与暗反应。当制造的有机物量大于呼吸作用的消耗时，净光合作用速率________(填“大于零”“小于零”或“等于零”)。
(2)图1和图2有关实验的自变量有__________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)在一定光合有效辐射范围内，不同处理条件下春小麦净光合速率随光合有效辐射的增大而__________。由表可知，水分不足条件下，温度为________时，有利于小麦生长。
(4)光饱和点与光补偿点是表征叶片对强光和弱光利用能力大小的重要参数。由表可知，水分供给不足使春小麦利用弱光和强光的能力均________，较高的温度使春小麦利用强光的能力________。
(5)B－27 ℃条件下春小麦净光合速率明显小于B－25 ℃条件下的可能原因是_____________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
2．(2022·山东，21)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是____________。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有__________________
____________、__________________________________________________________________
(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是_______________________________。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过____________________________发挥作用。
题组二　气孔因素和非气孔因素
3．(多选)(2022·湖南，13)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是(　　)
A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少
B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降
4．科研工作者以长势良好的2年生夹竹桃为研究对象，探究干旱对其光合特性的影响，如图表示夹竹桃叶片实验结果(气孔导度是指气孔张开的程度，胞间CO2浓度是指叶肉细胞间的CO2浓度)。回答下列有关问题：
(1)在干旱处理组中，叶片的光合速率小于其__________速率，导致净光合速率为负值；形成3－磷酸甘油酸的场所是________________。
(2)植物激素在植物光合作用对缺水的响应中发挥重要作用，其中__________(填激素名称)在气孔导度下降过程中起主要作用。植物生长发育的调控，是由__________调控、激素调节和__________因素调节共同完成的。
(3)导致光合速率下降的原因可能来自两个方面：一是由于干旱使气孔导度降低，限制了CO2的供应，即发生了气孔限制；二是由于干旱使叶肉细胞中的________活性降低，即发生了非气孔限制。根据以上实验结果可知夹竹桃在干旱条件下主要发生了________限制，理由是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
题组三　矿质元素(可再利用元素)对植物生长的影响
5．(2023·江苏姜堰中学高三联考)钾的含量是影响我国长江流域冬油菜产量的重要因素，K＋、Mg2＋等离子可在植物体内转移。缺钾胁迫使油菜叶片的光合功能衰退，籽粒产量降低。科研人员比较田间条件下蕾苔期油菜不同叶片(无柄叶为幼叶，长柄叶为成熟叶)对缺钾胁迫的反应，测定了相关的代谢指标，结果如表所示。回答下列问题：
叶片 处理 净光合速率/ (CO2μmol· m－2·s－1) 胞间CO2浓度 /(CO2μmol· mol－1) 气孔导度/ (H2O mol· m－2·s－1) 叶绿素含 量/(mg·g－1) 叶片钾含量/%
无柄叶 缺钾 22.1 240 0.24 1.89 1.79
钾正常 22.4 241 0.29 2.01 1.88
短柄叶 缺钾 27.3 277 0.45 1.87 2.23
钾正常 27.1 276 0.46 1.94 2.45
长柄叶 缺钾 22.0 269 0.41 1.29 2.01
钾正常 25.3 273 0.43 1.95 3.84
(1)叶片气孔开放与保卫细胞积累K＋密切相关。在ATP驱动下，保卫细胞细胞膜上的钾－氢离子交换泵会______________(填“顺浓度梯度”或“逆浓度梯度”)将K＋转运进入细胞。在液泡内积累高浓度的K＋可提高______________________，从而有利于保卫细胞吸水，使气孔导度增大。
(2)图中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，光系统位于______________上，水光解生成氧气需要的光能是通过______(填“PSⅠ”或“PSⅡ”)被吸收利用的。在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是_______________________________________________________。
(3)油菜进行光合作用时，若气孔导度增大，则短时间内叶绿体中C3的含量将____________，原因是__________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)在以上实验油菜的三类叶片中，缺钾胁迫主要抑制__________叶的光合功能，影响机制主要是___________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(5)缺钾条件下，短柄叶和无柄叶的光合功能__________，从钾的角度分析，最可能的原因是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
命题点3　真题研究
1．D　[随着CO2浓度的增大，净光合速率先增大后趋于稳定，但由于净光合速率最大时对应着一个温度，即最适温度，低于或高于此温度，净光合速率都将下降，随着温度升高，净光合速率不应先升高后趋于稳定，所以无法确定在CO2浓度足够大时，较高温度下的净光合速率高于较低温度，A、B不符合题意；由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在相应光波长时，植物的净光合速率存在峰值，不应呈现先升高后趋于稳定的状态，且光波长一定时，较高温度下的净光合速率不一定较高，C不符合题意；随着光照强度的增加，净光合速率先增大后趋于稳定，在光照强度足够时，较高的CO2浓度下净光合速率较大，D符合题意。]
2．C　[CO2吸收速率代表净光合速率，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，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，主要原因是随着温度的升高，光合酶的活性增强，B正确；CP点处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，光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。]
3．(1)光合作用和呼吸作用　(2)叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细胞的渗透压升高，细胞吸水膨大，气孔开放　(3)蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞的渗透压升高，细胞吸水膨大，气孔开度进一步增大　(4)不能
解析　(1)气孔是植物体与外界进行气体交换的通道，光合作用、呼吸作用与蒸腾作用中氧气、二氧化碳和水蒸气都是经过气孔进出植物叶肉细胞的，故气孔开闭影响植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用等生理过程。(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。红光照射下保卫细胞进行光合作用制造的有机物，使细胞的渗透压升高，促进保卫细胞吸水，细胞体积膨大，气孔开放。(3)由题意得知，蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，细胞的渗透压升高，保卫细胞吸水能力增强，体积膨大，气孔开度进一步增大。(4)光反应可为暗反应的进行提供ATP和NADPH，某种除草剂能阻断光合作用的光反应，暗反应因缺少ATP和NADPH而不能进行，导致光合速率下降、合成的有机物减少，进而导致保卫细胞渗透压下降、吸水能力下降、气孔开度减小，故在使用除草剂的条件下，给予光照不能使气孔维持一定的开度。
思维延伸
(1)√　(2)气孔开度减小使供应给光合作用的CO2减少　实验思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。
将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
(3)主动吸收
题组集训
1．(1)类囊体薄膜　NADPH和ATP　大于零　(2)光合有效辐射(或光照强度)、田间持水量(或是否干旱)、温度　(3)增大　25 ℃　(4)减弱　增强　(5)较高的温度(27 ℃)下叶片蒸腾作用过强，气孔开放程度明显下降，CO2供应不足，净光合速率下降
2．(1)蓝紫光　(2)NADPH、ATP等的浓度不再增加　CO2浓度有限　光能的吸收速率继续增加，使水的光解速率继续增加　(3)减弱　促进光反应中关键蛋白的合成
解析　(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能是通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。
3．AD　[夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，B错误；光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而非叶绿体内膜上，C错误。]
4．(1)细胞呼吸　叶绿体基质　(2)脱落酸　基因表达　环境　(3)酶　非气孔　干旱组的气孔导度明显下降，但同时表现为胞间CO2浓度却高于对照组
5．(1)逆浓度梯度　细胞的渗透压(或细胞液浓度或细胞液的渗透压)　(2)类囊体薄膜　PSⅡ　叶绿素(或叶绿素a和叶绿素b)　(3)增多　气孔导度增大使进入细胞的CO2增多，C5固定CO2加快，生成的C3增多　(4)长柄　缺钾引起叶绿素含量明显减少，降低了光反应速率
(5)基本不变　成熟叶中的钾向幼叶中转移，以维持幼叶中的钾含量正常命题点2　CO2固定方式的比较及光呼吸
1．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的方式比较
(1)比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式
相同点：都对CO2进行了两次固定。
不同点：C4植物两次固定CO2是空间上错开；CAM植物两次固定CO2是时间上错开。
(2)比较C3 、C4、CAM途径
C3途径是碳同化的基本途径， C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。
2．光呼吸
(1)发生原因：Rubisco是一种双功能酶，当CO2/O2的值高时，可催化C5固定CO2合成有机物；当CO2/O2的值低时，可催化C5结合O2发生氧化分解，消耗有机物，此过程称为光呼吸。
(2)一定条件下光呼吸使光合效率下降25%～30%，抑制光呼吸的措施：适当降低环境中O2浓度或提高CO2浓度。
(3)光呼吸对植物有重要的正面意义，在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少。其生理作用体现在：
①光呼吸是高耗能反应，可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP。
②光呼吸的产物有CO2，可以弥补CO2不足，维系暗反应，暗反应也可以消耗掉NADPH和ATP。
③正常光照下体内产生乙醇酸是不可避免的，乙醇酸对细胞有毒害作用，而光呼吸可以消耗乙醇酸。
(4)光呼吸与细胞呼吸的比较
项目 光呼吸 细胞呼吸(有氧呼吸)
底物 C2化合物 糖类等有机物
发生部位 过氧化物酶体、线粒体、叶绿体 细胞质基质、线粒体
反应条件 光照 光或暗都可以
能量 消耗能量 产生能量
共同点 消耗O2、释放CO2
1．(2021·全国乙，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有__________________________，光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和____________释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止____________________________________________，又能保证____________正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式(简要写出实验思路和预期结果)。
2．(2022·江苏，20)图Ⅰ所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸(C2)，C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题：
(1)图Ⅰ中，类囊体薄膜直接参与的代谢途径有__________(从①～⑦中选填)，在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是________________。
(2)在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的__________在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。
(3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得曲线a、b(图Ⅱ)。
①曲线a,0～t1时段(没有光照，只进行细胞呼吸)释放的CO2源于细胞呼吸；t1～t2时段，CO2的释放速度有所增加，此阶段的CO2源于__________。
②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是__________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，从而降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的________价值。
思维延伸——填充
(1)(2022·全国甲，29节选)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_____________
_______________________________________________________________________________。
(2)(2021·天津，15节选)蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。
据图分析，CO2依次以____________和__________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____________提高光合效率。
(3)(经典高考题)某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收 CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放 CO2的速率。吸收或释放 CO2的速率随时间变化趋势的示意图如图(吸收或释放 CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放 CO2的量)，回答下列问题：
在光照条件下，图形 A＋B＋C 的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用________________，其中图形 B 的面积表示________________________，从图形 C 可推测该植物存在另一个________的途径。
题组一　C3 、C4、CAM途径辨析
1．(2023·江苏省新高考基地学校高三重点热点测试)玉米是一种生活在高温、高光强环境的农作物，存在于其叶肉细胞中的PEP羧化酶(PEPC)具有高CO2亲和力，可在低浓度CO2条件下高效固定CO2。玉米的光合作用需要叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成，如图1为两类细胞在叶片中的位置示意图，图2为相关物质转化示意图。请回答下列问题：
(1)图1中的维管束鞘的外侧紧密连接一层环状的叶肉细胞，组成了花环型结构。该特殊结构的意义在于叶肉细胞中________________对CO2具有很强的亲和力，可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，进而维持______________细胞内的叶绿体中高CO2状态。科学家把这种独特作用，形象地比喻成“二氧化碳泵”。
(2)在玉米的叶肉细胞内的苹果酸通过______(填结构P的名称)进入维管束鞘细胞释放出丙酮酸和CO2。叶肉细胞和维管束鞘细胞间具有大量结构P的意义是________________。经浓缩后释放的CO2在Rubisco的催化下经过程①被固定成________，在____________________(填场所)中进一步被还原生成磷酸丙糖。
(3)综上分析，玉米光合作用需要叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成，固定CO2的受体有____________________________。
(4)热休克蛋白(HSPs)是植物对逆境胁迫短期适应的必需组分，对减轻逆境胁迫引起的伤害起着重要的作用。为研究小热休克蛋白(sHSPs)降低干旱胁迫对玉米生长的影响机制，科研人员采用如表中的实验步骤和操作过程开展研究，请完成表格：
实验目的 简要操作过程
材料处理及分组编号 供试玉米种子在28 ℃培养箱中发芽1天后，选取①__________的种子置于相同营养液中培养。待幼苗第二片叶子完全展开，随机均分成甲、乙两组
自变量处理 甲组植株根系置于PEG溶液中，在40%的空气相对湿度中培养，模拟②____________条件；乙组植株根系置于等量蒸馏水中，在75%的空气相对湿度中培养
控制无关变量 将甲、乙两组置于温度、光照等条件适宜且相同的环境中培养8 h，之后剪取两组叶片放在液氮中储存
指标检测及结果分析 对叶片研磨、离心后，取总RNA，以sHSPs和β－action基因③_________为依据设计引物，进行RT－PCR扩增，其中β－action(一种蛋白质骨架)为内参。扩增产物用1%的④_____________电泳检测，EB(溴化乙锭)染色照相
2.有些植物光合作用时CO2被固定的最初产物是C3，这些植物称为C3植物；而有些生活在热带干旱地区的植物，其在夜间气孔开放时，CO2被转化成苹果酸储存在液泡中，在白天气孔关闭时，液泡中的苹果酸会释放出CO2，进而在叶绿体中完成卡尔文循环，这些植物称为CAM植物。请回答下列问题：
(1)在C3植物的叶绿体中，CO2被__________固定成C3，C3再接受________________的能量被还原成糖类。
(2)如图是CAM植物在进行光合作用时固定CO2的方式，据图判断，苹果酸进入液泡和细胞质基质的物质运输方式分别为__________________。CAM植物在白天光合作用所需CO2的来源有苹果酸脱羧和________；在夜间气孔开放时，CAM植物可以合成[H]，原因是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
注：PEP为磷酸烯醇式丙酮酸。
(3)植物甲是一种兼性CAM植物，当其在干旱的环境时，表现为气孔夜间开放、白天关闭的CAM类型，当其在水分充足的环境时，则转变为气孔白天开放、夜间关闭的C3类型。若以液泡pH的变化为检测指标，请设计实验验证植物甲是兼性CAM植物，简要写出实验思路和预期结果。
实验思路：_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________；
预期结果：_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
题组二　其他的固定CO2的方式辨析
3．(2021·辽宁，22)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3.5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题：
(1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成________________，进而被还原生成糖类，此过程发生在______________中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有如图1所示的无机碳浓缩过程，图中HCO浓度最高的场所是_______________(填“细胞外”“细胞质基质”或“叶绿体”)，可为图示过程提供ATP的生理过程有_________。
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程如图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力________(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。
②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是________________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于________________(填“吸能反应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用________________技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有________。
A．改造植物的HCO转运蛋白基因，增强HCO的运输能力
B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C．改造植物的Rubisco基因，增强CO2固定能力
D．将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
4．(2023·南通高三统考)春夏季节无机碳含量较低的富营养化水体中常常发生水华，铜锈微囊藻是一种主要水华蓝细菌，能通过浓缩CO2保持竞争优势，机制如图1，其中①～⑨代表过程，A～D代表载体，羧体是一种由蛋白质组成的类细胞器，CA代表碳酸酐酶。研究人员进一步研究了特定环境对CA活力的影响，结果如图2、图3。请回答下列问题：
(1)图1中，铜锈微囊藻光合作用固定CO2的场所是________，光合片层结构上的________(色素名称)吸收光能，合成的________________参与C3的还原。
(2)图1中，铜锈微囊藻浓缩CO2的机制有：①通过载体__________(填字母)的转运建立Na＋电化学势能驱动载体C吸收HCO；②通过________驱动载体D吸收HCO；③细胞质中的____________能将羧体中外泄的CO2转变为HCO。
(3)在高浓度CO2条件下，CA活力__________________________________________________。
结合图2、图3分析，微囊藻水华的爆发往往发生在水体无机碳含量较低的春夏季节，原因是______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)鞭毛虫(一种原生动物)能吞食微囊藻等蓝细菌，研究人员提出可利用鞭毛虫防治水华，且研究了鞭毛虫吞食作用对铜锈微囊藻细胞大小(FSC)和酯酶(FL1，诱发细胞聚合成群体)活性的影响，结果如图4、图5。
该研究表明鞭毛虫防治水华的效果不太理想，其原因是在鞭毛虫吞食作用下，一方面铜锈微囊藻细胞_____________________________________________________，增殖加快；另一方面__________________________________________，有效阻止鞭毛虫的吞食。
题组三　辨析光呼吸
5．(2021·山东，21)光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
SoBS浓度(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600
光合作用强度 (CO2μmol·m－2·s－1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
光呼吸强度 (CO2μmol·m－2·s－1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的__________中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是__________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)与未喷施SoBS溶液相比，喷施100 mg/L SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度__________(填“高”或“低”)，据表分析，原因是______________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在____________mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
6．(2023·湖南，17)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(K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)。
命题点2　真题研究
1．(1)细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体薄膜　细胞呼吸　(2)蒸腾作用过强导致水分散失过多　光合作用　(3)实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在(湿度适宜的)正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。预期结果：A组pH平均值高于B组
解析　(1)白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2进行光合作用，也能利用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储存在ATP中，有氧呼吸三个阶段都能产生能量合成ATP，因此叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机物和氧气，反之，细胞呼吸产生的CO2也能用于光合作用暗反应，故光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸释放的CO2。(2)由于环境干旱，植物吸收的水分较少，为了适应这一环境，气孔白天关闭能防止白天因温度较高，蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收CO2储存固定，以保证光合作用等生命活动的正常进行。(3)该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由于夜间气孔打开吸收CO2，生成苹果酸储存在液泡中，导致液泡pH降低，故可通过检测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标是液泡中的pH。
2．(1)①⑥　叶绿素a和叶绿素b　(2)过氧化氢　(3)①光呼吸和细胞呼吸　②光合作用强度等于细胞呼吸和光呼吸强度　(4)直接
解析　(1)类囊体薄膜发生的反应有水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成，即①⑥。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿素主要有叶绿素a和叶绿素b两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用红光照射参与反应的主要是叶绿素a和叶绿素b。(2)过氧化氢酶能将过氧化氢分解为O2和H2O，所以在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的过氧化氢在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。
思维延伸
(1)C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2　(2)自由扩散　主动运输　CO2固定
(3)固定的CO2总量　细胞呼吸释放出的 CO2 量　释放CO2
题组集训
1．(1)PEP羧化酶(PEPC)　维管束鞘　(2)胞间连丝　提高物质运输效率　C3　叶绿体基质　(3)C5和磷酸烯醇式丙酮酸　(4)①萌发一致　②干旱胁迫　③两端脱氧核苷酸序列　④琼脂糖凝胶
解析　(4)本实验的目的是研究小热休克蛋白(sHSPs)降低干旱胁迫对玉米生长的影响机制，在选材上面，应该保持无关变量的一致，选取萌发状态一致的种子置于培养液中，待幼苗第二片叶子完全展开，随机分成甲、乙两组；实验设计应遵循单一变量原则，其中甲组植株根系置于PEG溶液中，在40%的空气相对湿度中培养，模拟干旱胁迫的条件，乙组植株根系置于等量蒸馏水中，在75%的空气相对湿度中培养；引物的设计需要目的基因两端的脱氧核苷酸序列，电泳时通常采取琼脂糖凝胶进行检测。
2．(1)C5　ATP和NADPH　(2)主动运输、协助扩散　细胞呼吸　夜间细胞可以通过有氧呼吸的第一、二阶段合成[H]　(3)选取若干正常生长的植物甲，随机均分为A、B两组，将A组置于干旱环境下培养，B组置于水分充足环境下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，在夜晚和次日白天检测A、B两组植物液泡的pH　A组次日白天液泡pH明显大于夜间，B组次日白天液泡pH与夜间相差不大
3．(1)三碳化合物　叶绿体基质　(2)叶绿体　细胞呼吸和光合作用　(3)①高于　②NADPH和ATP　吸能反应
③同位素示踪　(4)ACD
解析　(1)光合作用的暗反应中，CO2被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。(2)由题图1可知，HCO运输需要消耗ATP，说明HCO是通过主动运输进入叶绿体的，主动运输一般是逆浓度运输，由此推断图中HCO浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由细胞呼吸提供，叶绿体中的ATP由光合作用提供。(3)①PEPC参与催化HCO＋PEP过程，说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。②图2所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH，图中由Pyr转变为PEP的过程需要ATP水解提供能量，说明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。(4)改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最终CO2的生成，不能提高植物光合作用的效率，B不符合题意。
4．(1)羧体　藻蓝素和叶绿素　ATP、NADPH　(2)A、B　ATP(水解)　类CA组分　(3)降低　低CO2、强光条件下微囊藻的CA活力升高，浓缩CO2的能力增强　(4)变小，细胞相对表面积增加，有利于细胞与外界的物质交换　FL1活性升高，诱发细胞聚合成较大的群体
5．(1)基质　光照停止，产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多　(2)低　喷施100 mg/L SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等　(3)100～300
解析　(3)光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产量，由表可知，在 SoBS溶液浓度为200 mg/L时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100～300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
6．(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酶比水稻的Rubisco酶对CO2的亲和力更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的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NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
解析　(1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，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，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织进行的。(2)干旱、高光照强度时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶比水稻的Rubisco酶对CO2的亲和力更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；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。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。(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NADPH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。专题(四)　光合作用和细胞呼吸
明考点·析考情
考点 1.光合作用和细胞呼吸的过程及其相互关系。2.影响光合作用速率的环境因素。
考情 该部分内容的命题以非选择题为主，属于年年必考的题目。试题情境以下两种居多： (1)以大学教材中有氧呼吸和光合作用过程的文字或图解为情境； (2)以科学家所做的一种或多种环境因素对两过程影响的实验数据表或坐标曲线为情境。
命题点1　光合作用和细胞呼吸的原理
1．光合作用和有氧呼吸的结构基础——ATP合酶
ATP产生机制：线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因此膜高浓度侧的质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出，而ATP合酶把质子的电化学势能转化成ATP中的化学能。
2．光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系
3．光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系
(4)能量变化
4．改变条件后，C3、C5、NADPH、ATP的含量及(CH2O)合成量变化
分析光照强度和CO2浓度突然改变后，C3、C5、NADPH、ATP、ADP、NADP＋的含量及(CH2O)合成量的动态变化时，要将光反应和暗反应过程结合起来分析，从具体的反应过程提炼出模型：“来路→某物质→去路”，通过分析其来路和去路的变化来确定含量变化。
如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原。当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
1．(2023·天津，9)如图是某种植物光合作用及细胞呼吸部分过程的图，关于此图说法错误的是(　　)
A．HCO经主动运输进入细胞质基质
B．HCO通过通道蛋白进入叶绿体基质
C．光反应生成的H＋促进了HCO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．(2021·江苏，20节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题：
(1)叶绿体在__________________上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是______
________。
(2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生________；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了______个CO2分子。
(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的______中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为________中的化学能。
思维延伸——判断与填充
(1)(2021·重庆，6)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图辨析下列说法：
①水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜(　　)
②产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应(　　)
(2)光反应阶段中水在光下分解需ATP水解提供能量(2019·天津，2)(　　)
(3)(2018·江苏，29节选)叶绿体中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在线粒体的________(填场所)转移到ATP中。线粒体产生的ATP被叶绿体利用时，可参与的代谢过程包括________(填序号)。
①C3的还原　 ②内外物质运输　 ③H2O裂解释放O2　④酶的合成
(4)(2019·江苏，28节选)光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体____________。
(5)(2020·江苏，27节选)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是________________。
(6)(2022·全国甲，29节选)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)。
题组一　光合作用与细胞呼吸的过程辨析
1．(多选)(2023·徐州高三调研)有氧呼吸第三阶段是由一系列的氢和电子的载体按一定的顺序排列组成的连续反应体系，下列有关叙述正确的是(　　)
A．图中的ATP合酶也可分布在叶绿体内膜上
B．NADH作为唯一电子供体，释放的电子最终被氧气接受生成水
C．电子在传递过程中，释放的能量将H＋从线粒体基质泵到膜间隙，形成浓度梯度
D．图中电子传递过程与ATP合成过程偶联，利用H＋浓度梯度驱动合成ATP
2．(2023·锡山高级中学高三期末)如图表示绿色植物光合作用光反应过程中质子(H＋)和电子(e－)的传递情况，实线代表H＋传递，虚线代表e－传递，PQ既可传递e－，又可传递H＋。请回答下列问题：
(1)类囊体薄膜的主要成分有______________，该生物膜具有流动性，主要表现为__________________________和__________________________________________________。
(2)少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为__________；e－经光系统Ⅱ→PQ→细胞色素b6f→PC→光系统Ⅰ等最终传递给________________，合成NADPH；伴随着e－的传递，H＋通过________方式从叶绿体基质转运至类囊体腔积累，形成一定的H＋梯度，驱动ATP合成，最终实现光能转换为____________。
(3)当植物处于NADP＋缺乏状态时将启动循环电子转运，该状态下叶绿体中____________(填“能”或“不能”)合成ATP。
题组二　辨析条件骤变引起代谢过程中物质含量的变化
3．阳光穿过森林会在地上投下“光斑”。如图显示了生长旺盛的某植物的一片叶子在“光斑”照耀前后的光合作用过程中吸收CO2和释放O2的情况。虚线代表O2的释放速率，实线代表CO2的吸收速率，下列判断错误的是(　　)
A．a点细胞中ATP的产量增加
B．a点后O2释放速率下降与ADP和NADP＋供应不足有关
C．c与d的面积可能相等
D．b点细胞中C5含量增加
4．(多选)(2023·南通高三期末)图甲表示某油科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势，图乙表示油科植物叶肉细胞中C3的相对含量在夏季某天24 h内(有一段时间乌云遮蔽)的变化趋势。下列有关分析判断错误的是(　　)
A．图甲中，在12～24 h期间，萌发种子的呼吸方式主要是无氧呼吸
B．图甲中48 h后，萌发的种子O2吸收速率超过CO2释放速率，其原因是幼苗开始进行光合作用
C．图乙中，叶肉细胞进行光合作用的区间是曲线b～i，乌云遮蔽开始的时间可能是曲线上d点对应的时刻
D．与f点相比，g点叶绿体中NADPH的含量较高
专题(四)　光合作用和细胞呼吸
建网络　抓主干
①CO2＋H2O(CH2O)＋O2　②细胞质基质
③叶绿体基质　④C3的还原　⑤细胞质基质
命题点1　真题研究
1．B　[据题图可知，HCO进入细胞质基质或叶绿体基质需要线粒体产生的ATP供能，都属于主动运输，通道蛋白只参与协助扩散，A正确，B错误；据题图可知，光反应中水光解产生的H＋促进HCO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HCO进入叶绿体基质，产生CO2，保证了暗反应的CO2供应，D正确。]
2．(1)类囊体薄膜　叶绿素、类胡萝卜素　(2)C5　12
(3)NADPH　ATP
解析　(1)光合作用光反应的场所为类囊体薄膜，将光能转变成化学能，参与该反应的光合色素是叶绿素、类胡萝卜素。(2)据题意在暗反应进行中为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分子蔗糖含12个C原子，C5含有5个碳原子，据图固定1个CO2合成1个C3，因为还要再生出C5，故需要12个CO2合成一分子蔗糖。(3)NADPH起还原剂的作用，含有还原能，细胞呼吸过程中释放的能量用于合成ATP中的化学能和热能。
思维延伸
(1)①×　水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜的内侧，若被有氧呼吸利用，最少要穿过1层类囊体薄膜，2层叶绿体膜，穿过同一细胞中的线粒体的2层膜，共5层膜。
②√
(2)×　水在光下分解不消耗ATP。
(3)内膜上　①②④　(4)吸水涨破　(5)非还原糖较稳定
(6)自身呼吸消耗或建造植物体结构
题组集训
1．CD　[光合作用的光反应阶段也能合成ATP，其场所是类囊体薄膜，故图中的ATP合酶也可分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；NADH和FADH2都可作为电子供体，释放的电子最终被氧气接受生成水，B错误。]
2．(1)脂质和蛋白质　磷脂分子可以侧向自由移动　蛋白质大多能运动　(2)氧和H＋　NADP＋　主动运输　(活跃的)化学能　(3)能
解析　(3)据题图可知，当植物体处于NADP＋缺乏状态时，NADPH的合成受到影响，将启动循环电子转运，H＋通过与PQ结合生成PQH2途径进入类囊体腔，然后通过ATP合酶被转动到叶绿体基质的同时促进ATP的合成。
3．D　[a点时，由于光照强度突然增强，光反应速率加快，产生的O2、ATP、NADPH增加，但a点后暗反应速率较慢，从而限制了光合速率，光反应减弱，O2释放速率下降，A、B正确；在较理想的情境中，整个光合作用过程中O2的释放量和CO2的吸收量相等，c、d的面积分别代表二者之间的差值的绝对值，理论上应该相等，故在具体情境中c、d的面积有可能相等，C正确；b点光照强度突然减弱，光反应速率降低，ATP、NADPH产量减少，C3还原速率下降，C5的合成减少，短时间内C5的消耗量不变，故b点时细胞中C5含量会减少，D错误。]
4．BC　[图甲中，在12～24 h期间，CO2释放速率很快，而O2吸收速率很慢，表明此时间段萌发种子的呼吸方式主要是无氧呼吸，A正确；据图甲可知，48 h后，消耗的O2大于释放的CO2，所以细胞呼吸底物不只是糖类，还有脂肪等，B错误；图乙中，ab段时间为0点到6点，此时无光照且C3的含量不变，只有细胞呼吸，从b点到i点，C3的含量在降低，说明叶肉细胞在消耗利用C3，且这段时间有光照，因此植物在进行光合作用，有乌云时，光照强度降低，C3的还原减慢，CO2固定生成C3的速率不变，故C3含量升高，因此乌云遮蔽开始的时间可能是曲线上c点对应的时刻，C错误；g点相对f点，中午气温较高，部分气孔关闭，吸收的CO2减少，CO2的固定速度减慢，C3的含量减少，还原所需要的NADPH减少，故NADPH含量高，D正确。]

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