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大题01 细胞呼吸与光合作用
专题概览 题型分析 （讲透） 1.重在理解 （梳理知识） 2.习题演练 （典例练习） 精选黑吉辽模拟题
模拟预测 （练透） 2024年黑龙江、吉林二省正式开启新高考模式，题难已成必然，精选模拟习题，加深深度、拓宽广度。
一、细胞呼吸
1.四根据法判断细胞呼吸的方式（呼吸底物为葡萄糖）
常根据图表等给出信息考察理解，获取信息和实验探究能力，今年又侧重创设生活、生产实例情境，考查学生学以致用、知识迁移能力。
根据一、根据产物与反应物判断
①不消耗O2，释放CO2→只进行无氧呼吸。
②无CO2释放→只进行产生乳酸的无氧呼吸。
③酒精产生量等于CO2释放量→只进行产生酒精的无氧呼吸。
④CO2释放量等于O2吸收量→只进行有氧呼吸。
⑤CO2释放量大于O2吸收量→既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2来自酒精发酵。
⑥酒精产生量小于CO2释放量→既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2 来自有氧呼吸。
根据二：细胞呼吸优势的判断
当CO2释放量()大于O2消耗量()时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式。
①若/＝4/3，则有氧呼吸和无氧呼吸强度相等。
②若/＞4/3，则无氧呼吸占优势。
③若/＜4/3，则有氧呼吸占优势。
根据三：根据结构（或场所）判断
试题中有时会画出相关的细胞图解，可以做出如下判断：
①真核细胞：若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸；若部分过程在线粒体中进行，则为有氧呼吸。
②原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的呼吸在细胞质和细胞膜上进行。
根据四、液滴移动方向
细胞呼吸底物为葡萄糖且无氧呼吸产生酒精和CO2时：
装置1：由于有NaOH，只能测出O2 消耗量，生成的CO2 被吸收，即进行有氧呼吸时，液滴便会左移。
装置2：没有NaOH，测的是O2 消耗量与CO2 释放量差值，如果进行无氧呼吸，液滴便会右移。
装置3：为了排除环境因素的干扰，如：排除大气压强的影响。
结果预测和结论：
（1）若装置1中的液滴左移，装置2中的液滴不动，则说明种子只进行有氧呼吸；
（2）若装置1中的液滴不动，装置2中的液滴右移，则说明种子只进行无氧呼吸；
（3）若装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，则说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。
细胞呼吸底物为脂质时：
若呼吸底物中有脂质参与，由于脂质与等质量的葡萄糖相比，C、H比例高，则呼吸过程中O2 吸收量大于CO2 释放量，装置1与装置2中的红色液滴均左移。
注意：如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测的种子进行消毒处理。如果用绿色植物，要进行遮光处理，避免光合作用干扰呼吸速率的测定。
1.（23-24吉林·模拟）阅读下面两个资料，回答下列问题：
（一）材料1：马拉松是一项高负荷、大强度、长距离的竞技运动。改善运动肌利用氧的能力是马拉松项目首先要解决的问题。下图表示甲、乙两名运动员在不同运动强度下，摄氧量与血液中乳酸含量的变化情况。
(1)据图分析，骨骼肌细胞中产生ATP的场所是 。剧烈运动中，葡萄糖储存的能量经有氧呼吸释放后，其主要去向是 。
(2)据图分析，运动员 （填“甲”或“乙”）更适合从事马拉松运动。比赛过程中，沿途群众除为运动员呐喊加油外，还主动为运动员提供饮用水及其他食品，包括乐山小吃。但为减少运动员在运动过程中产生乳酸的量，一般宜选用 （填“葡萄糖”或“脂肪”）作为补充能量的物质。
（二）材料2：图1表示小肠细胞吸收葡萄糖的情况，为进一步探究细胞吸收葡萄糖的方式与细胞内、外液葡萄糖浓度差的关系，有人设计了如图2实验（记作甲）：锥形瓶内盛有130mg/dL的葡萄糖溶液以及活的小肠上皮组织切片。溶液内含细胞生活必须的物质（浓度忽略不计）。实验开始时，毛细玻璃管内的红色液滴向左缓缓移动，5min起速率逐渐加快，此时，锥形瓶内葡萄糖溶液的浓度为amg/dL。

(3)图1显示，BC段时小肠细胞吸收葡萄糖的方式属于 。有同学认为CD段变化的原因可能是载体失活而不是载体饱和，该同学的理由是：当载体饱和时， ，这与事实矛盾。
(4)为验证5min时造成图2锥形瓶红色液滴移动速率加快的直接因素，需要设计一个对比实验（记作乙）：乙实验装置的不同之处是5min时用呼吸抑制剂处理小肠上皮组织。假定呼吸被彻底阻断，预期结果：
①实验开始5min时，液滴移动情况是：实验甲突然加快，实验乙 ；
②葡萄糖溶液浓度的变化情况是：实验甲 ，实验乙 。
(5)若用相等质量的成熟红细胞替代小肠上皮细胞，图2中红色液滴的移动情况是 。
【答案】(1) 细胞质基质和线粒体 以热能形式散失
(2) 乙 葡萄糖
(3) 主动运输 细胞仍然会吸收葡萄糖而使细胞内浓度升高
(4) 停止移动 下降 不变
(5)不移动
【分析】1、分析材料1题图可知横坐标表示摄氧量（运动强度），纵坐标表示乳酸值；随着运动员运动强度增加，运动员甲和乙乳酸值均逐渐升高，摄氧量大于1L/min后运动员在同等含氧量条件下，运动员甲的乳酸值高于运动员乙。
2、分析材料2的题图：图1中曲线AB段细胞外的葡萄糖浓度高于细胞内；BC段细胞内的葡萄糖浓度高于细胞外；CD段细胞内葡萄糖浓度不再增加；图2红色液滴移动代表瓶内氧气含量的变化，KOH溶液的作用是吸收CO2。
【详解】（1）题图中当摄氧量为2L/min后运动员甲、乙的乳酸值增加迅速，表明骨骼肌细胞的呼吸方式是有氧呼吸和无氧呼吸；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，两个场所均有ATP产生，而无氧呼吸的场所是细胞质基质，该场所有ATP产生，故骨骼肌细胞中产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。葡萄糖中储存着能量，经有氧呼吸葡萄糖彻底氧化分解形成CO2和H2O，该过程释放出大量的能量，这些能量中绝大部分能量以热能散失，剩余的能量转移到ATP中。
（2）题图显示，在同等含氧量条件下，运动员乙的乳酸含量低于运动员甲，所以运动员乙更适合从事马拉松运动。同等质量的脂肪和糖类，脂肪的储能效率更高，原因是脂肪C、H含量多于糖类；脂肪氧化分解消耗的O2多于糖类；为了减少运动员在运动过程中产生乳酸的量，必然要减少无氧呼吸，应该选用消耗氧气少的物质补充能量，故适宜选用葡萄糖。
（3）图1显示BC段细胞内的葡萄糖浓度高于细胞外，表明小肠细胞吸收葡萄糖是低浓度到高浓度，属于主动运输；CD段细胞内葡萄糖浓度不再变化的原因可能是载体失活而不是载体饱和，理由是当载体饱和时，细胞仍然能吸收葡萄糖导致细胞内葡萄糖浓度继续升高，但这与事实矛盾。
（4）图2中KOH溶液的作用是吸收CO2，小肠上皮细胞在葡萄糖溶液中进行有氧呼吸，有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2等量，但产生的CO2会被KOH溶液吸收，所以红色液滴向左移动速率代表瓶内消耗的O2的速率；甲组和乙组的变量是：是否存在呼吸作用，甲组有呼吸作用而乙组没有，故实验开始5min时，液滴移动情况是：甲组突然加快，乙组不移动；葡萄糖溶液浓度的变化情况是：实验甲组由于消耗葡萄糖导致浓度下降，而乙组因为葡萄糖没有消耗导致浓度不变。
（5）人成熟红细胞没有线粒体，不进行有氧呼吸而是进行无氧呼吸，故代替小肠上皮细胞后，红色液滴不移动。
2.（23-24高三·黑龙江哈尔滨·模拟）刚收获的小麦种子堆放不久就萌发了。某研究小组想测量萌发的小麦种子和蚯蚓呼吸速率的差异，设计了以下的实验装置。实验中分别以20粒萌发的种子和4条蚯蚓为材料，每隔10min记录一次有色液滴在刻度玻璃管上的读数（单位mm），结果如下表所示。请回答以下问题：
生物 时间/min
0 10 20 30 40 50
萌发的种子 0 8 16 23 29 34
蚯蚓 0 4 8 11 13.5 15.5
(1)装置图中浓氢氧化钠的作用是吸收 ，以蚯蚓为材料时有色液滴移动的最大速率 mm/min。
(2)刚收获的小麦种子堆放后容易发热，其热量来源于自身细胞呼吸及其携带的微生物呼吸所释放的能量。请根据提供的实验材料和器具设计实验加以验证。
①实验原理：细胞呼吸散失的热能的相对值可用温度计测量，散热越多，温度上升得越多。
②实验材料和器具：刚收获的小麦种子，同样大小消过毒的透明保温瓶，消过毒的温度计和棉花，加热煮沸过的烧杯等用具，0.1%的高锰酸钾溶液、酒精灯等。
③实验步骤：
第一步：取三个同样大小消过毒的透明保温瓶，分别
第二步：取刚收获的小麦种子若干，均分成三份，分别做三种处理：一份煮熟后冷却至常温放入A瓶中；一份用 浸泡一段时间后放入B瓶中；一份用清水浸泡后直接放入C瓶中。
第三步：在三个瓶中插入温度计并用棉花把瓶口塞紧，记录温度计的示数。
第四步：将三个瓶放到适宜且相同的环境中，过一段时间后 。
④预期实验结果：
结果： 。
【答案】(1) 二氧化碳 0.4mm/min
(2) 分别编号为A、B、 C 0.1%的高锰酸钾观察 记录温度计的示数 A瓶中温度无变化，B瓶和C瓶中的温度均升高，但C瓶中的温度升高得更多（C大于B大于A）
【分析】分析题意，装置中氢氧化钠的作用是吸收二氧化碳，所以有色液滴移动的距离代表活体生物（细胞）有氧呼吸消耗的氧气量多少。实验的设计要遵循单一变量和对照性原则，这样实验的结果才是单一自变量引起的。
（1）氢氧化钠能吸收细胞呼吸作用放出的二氧化碳；从表格中可以看出，蚯蚓的呼吸速率越来越慢，故有色液滴移动的最大速率是4÷10=0.4mm/min。
（2）③对于生物实验，第一步应该分组编号，第二步注意控制变量，由于本实验目的是验证热量来源于自身细胞呼吸及其携带的微生物呼吸所释放的能量，因此本实验可以分成三组，编号A、B、C（或甲、乙、丙），A组可以煮沸的方法使种子失去活性，B组用0.1％高锰酸钾杀死种子中的微生物，C组用清水浸泡作为对照。最后观察现象，记录结果，对于本实验可以记录温度计读数，作为因变量。
④根据验证的实验目的，可以预计结果A瓶中由于种子失去活性，没有微生物，故温度无变化；B瓶除去微生物后，种子呼吸释放热量，温度升高；C瓶种子和微生物均进行呼吸作用释放热量，温度升高，并且比B瓶温度升高得更多。
3.（23-24高三·辽宁·模拟）利用人体成熟的红细胞和肌肉细胞分别按下面甲，乙两个密闭装置进行实验。图中带刻度的玻璃管横截面积为1cm2。请据图回答问题：
(1)实验开始时，先把两装置中的红色液滴调节至刻度0处，并关闭夹子A，5min之后，发现乙装置中的红色液滴向左移动，发生该现象的原因是 。装置甲中的细胞通过细胞呼吸将葡萄糖氧化分解，葡萄糖中的能量去向有： 。
(2)若实验开始时，同时打开两装置中的夹子A，向培养液中通入等量的O2，经过20min后，发现：装置甲中的红色液滴向右移动了X1cm，盛有NaOH溶液的小烧杯增重了Y1g；装置乙中的红色液滴向右移动了X2cm，盛有NaOH溶液的小烧杯增重了Y2g，则X1 X2（填“>”“<”或“=”），Y1 Y2（填“>”“<”或“=”）。肌肉细胞有氧呼吸消耗O2的速率为 cm3/min（用题中字母表示），20min内肌肉细胞共产生
gCO2（用题中字母表示）。
【答案】(1) 人的肌肉细胞呼吸作用消耗容器中的氧气，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收，容器内气体体积变小 以热能形式散失；用于合成 ATP；存留在乳酸中
(2) ＞
＜ （X1-X2）/20 Y2-Y1
【分析】无氧呼吸是不彻底的氧化分解，其场所是细胞质基质，人的成熟红细胞没有线粒体，只能进行无氧呼吸。
【详解】（1）装置乙中人的肌肉细胞进行有氧呼吸会消耗容器中的氧气，释放二氧化碳，而二氧化碳被氢氧化钠吸收，导致容器内气体体积变小，红色液体向左移动。装置甲中培养的是人的成熟红细胞，只能进行无氧呼吸，在无氧呼吸过程中，葡萄糖进行的是不彻底的氧化分解，其中的能量一部分以热能形式散失，一部分用于合成 ATP，还有较多的一部分存留在生成的乳酸中。
（2）人的成熟红细胞只能进行无氧呼吸，通入O2，20 min 后装置甲中的红色液滴向右移动的距离为X1cm反映了实验开始时通入的氧气量，肌肉细胞可以进行有氧呼吸，所以乙装置中红色液滴向右移动的距高反映了实验开始时通入的氧气量与肌肉细胞通过有氧呼吸消耗的氧气量之差，所以X1＞X2。20min里，肌肉
细胞有氧呼吸共消耗的氧气量为X1-X2，所以肌肉细胞有氧呼吸消耗O2的速率为（X1-X2）/20cm3/min。成熟红细胞进行无氧呼吸不产生二氧化碳，因此装置甲中盛有NaOH溶液的小烧杯增重了Y1g，可代表实验误差，甲、乙两装置中盛有 NaOH 溶液的小烧杯的增重之差就是装置乙中肌肉细胞通过细胞呼吸产生二氧化碳的量，所以Y1＜Y2，即20 min 内肌肉细胞共产生了（Y2-Y1）gCO2。
2.影响呼吸作用的主要外部因素及应用
高考命题热点常以某一新颖的具体事例为载体，结合曲线图、柱形图、表格等形式进行考察。
因素 温度 氧气浓度 二氧化碳浓度 水
原理 主要是通过影响呼吸酶的活性来实现 在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。 CO2是呼吸作用的产物，积累过多对细胞呼吸有抑制作用 在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
曲线
应用 生产上常利用这一原理在低温下贮藏水果、蔬菜。大棚蔬菜的栽培过程中在夜间适当降低温度，可降低呼吸作用速率，减少有机物的消耗，提高产量。 生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。 对蔬菜水果进行保鲜时，适当增加CO2或抽出粮仓空气充入N2。可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。 粮食储藏要求干燥，减少有机物消耗、干种子萌发前进行浸泡处理。
1.（2024·吉林·一模）马拉松是一项高负荷、大强度的竞技运动，改善运动肌利用氧的能力是马拉松项目首先要解决的问题。请结合甲、乙两名运动员在不同运动强度下，摄氧量与血液中乳酸含量的变化情况。回
答下列问题：
(1)据图分析，骨骼肌细胞中产生ATP的场所是 。
(2)赛跑运动中，葡萄糖储存的能量经呼吸作用后的去向是： 、 、 。
(3)据图分析乙运动员更适合从事马拉松运动。依据是： 。
(4)比赛中沿途设有为运动员提供饮用水、饮料及其他用品的区域。运动员根据自己情况选择使用。从迅速提升能量供应的角度，应选用含 （无机盐/脂肪/葡萄糖）的饮品，理由是 。
(5)从物质和能量角度解释乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？ 。
【答案】(1)线粒体(或答线粒体基质，线粒体内膜)、细胞质基质
(2) 以热能形式散失 储存在乳酸中 转化到ATP中
(3)甲乙在摄氧量（运动强度）相同并较高的情况下，乙产生的乳酸少。肌肉利用氧的能力强（或随运动强度/摄氧量增加，乙乳酸值上升比甲慢）
(4) 葡萄糖 葡萄糖可以被直接吸收（是主要能源物质），供能快，脂肪需经消化后才能被吸收，供能慢（或分解脂肪需要的氧多）。无机盐不供能。
(5)有机物和能量被彻底分解利用（减少物质和能量的浪费）；减少机体内有害物质积累
【分析】据图分析：随着运动强度的增加，摄氧量逐渐增加并趋于稳定，乳酸含量逐渐增加。图中的甲在同等含氧量条件下的乳酸含量高于乙。
【详解】（1）运动的过程中，骨骼肌进行有氧呼吸和无氧呼吸，有用呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，无氧呼吸的场所是细胞质基质，二者均可产生ATP，产生的ATP的场所有细胞质基质和线粒体。
（2）剧烈运动的过程中，葡萄糖无论通过有氧呼吸还是无氧呼吸氧化分解，释放的能量大多都是以热能的形式散失，少数用于合成ATP。无氧呼吸的过程中，葡萄糖在细胞质基质中首先分解成丙酮酸和NADH，产生少量的能量，之后再进一步分解成乳酸。
（3）根据乙乳酸的含量低于甲可知，乙更适合从事马拉松运动。因为甲乙在摄氧量（运动强度）相同并较高的情况下，乙产生的乳酸少。肌肉利用氧的能力强（或随运动强度/摄氧量增加，乙乳酸值上升比甲慢）。
（4）从迅速提升能量供应的角度，应选用含葡萄糖的饮品。一方面葡萄糖可以被直接吸收，供能快，脂肪需经消化后才能被吸收，供能慢；另一方面，脂肪的含氢量高，氧化分解脂肪消耗的氧气比糖类多，故为
了减少运动员在运动过程中产生乳酸的量，一般宜选用葡萄糖作为补充能量的物质。
（5）从物质和能量角度解释乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义有机物和能量被彻底分解利用；减少机体内有害物质积累等。
2.（2024高三·辽宁·模拟）饴糖是由粮食经发酵糖化制成的一种食品，它具有一定的还原性。饴糖也是一味传统中药，在多个经方中皆有应用。“饴，米蘖煎也”是汉代许慎记载的一种加工制作饴糖的方法，即将煮熟的糯米和磨碎的蘖（发芽的大麦种子）充分混合后进行保温，再经搅拌熬煮后得到饴糖。回答下列问题：
(1)糯米的主要成分是淀粉，饴糖的主要成分是麦芽糖，推测发芽的大麦种子中 酶的含量和活性较高。大麦种子浸泡后，自由水与结合水的比值增大，细胞代谢 ，有利于发芽。
(2)当大麦芽处于旺盛生长期时，每隔8～12h将其翻一次，待大麦芽生长结束后，将大麦芽干燥、粉碎制成麦芽粉用于糯米糖化。其中每隔8～12h将大麦芽翻一次有利于 （答出1点），从而促进细胞呼吸，促进大麦芽生长；将大麦芽制成麦芽粉有利于 ，以提高物质利用率和生产效率。
(3)在糯米糖化过程中，将煮熟的糯米冷却到70℃以下，加入适量麦芽粉和温水并迅速搅拌均匀。在整个糖化过程中，应保持50～60℃的温度并适当地搅拌，有利于糖化的进行。为了解糯米糖化过程中，淀粉是否完全利用，可用 （填“碘液”或“斐林试剂”）进行检测，若样液 ，则表明淀粉充分水解，糖化基本完成。煮熟并冷却的糯米与麦芽粉搅拌均匀后需要在50～60℃的温度下保温6～8h，保温的目的是 。
【答案】(1) 淀粉 加快
(2) 使氧气供给充足，排出CO2 大麦芽中的淀粉酶与糯米中的淀粉充分接触
(3) 碘液 不呈现蓝色 给酶提供适宜的温度，让糯米中的淀粉在麦芽粉中所含的淀粉酶的催化下充分水解成麦芽糖
【分析】1、淀粉属于多糖，谷类作物如糯米等富含淀粉，淀粉在淀粉酶的催化下形成麦芽糖等还原性糖。发芽的大麦种子含有淀粉酶，能水解淀粉。
2、淀粉遇碘变蓝，一般用碘液来鉴定待测样品中是否存在淀粉，若待测样品溶液变蓝，则说明其中含有淀粉。
3、自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越强，反之，抵抗不良条件的能力越强。
(1)将煮熟的糯米和磨碎的蘖（发芽的大麦种子）混合处理得到饴糖，已知糯米的主要成分是淀粉，饴糖的主要成分是麦芽糖，可推测发芽的大麦种子中淀粉酶的含量和活性较高，淀粉酶将淀粉水解成麦芽糖和葡萄糖；大麦种子浸泡后，种子不断吸收水分，增加自由水，自由水与结合水的比值增大，说明细胞代谢加快，有利于发芽。
(2)定期翻动大麦芽，利于增加大麦芽之间的空气，使氧气供给充足，促进有氧呼吸，同时排出细胞呼吸产生的CO2，避免CO2过多抑制细胞呼吸；将大麦芽制成麦芽粉，使原料颗粒变得更小，释放其中的淀粉酶，有利于大麦芽中的淀粉酶与糯米中的淀粉充分接触，以提高物质利用率和生产效率。
(3)鉴定淀粉一般用碘液，淀粉遇碘变蓝，若样液中淀粉充分水解，糖化完成，样液遇碘不呈现蓝色；酶具有作用条件温和的特点，在最适条件下，酶的催化效率最高，因此煮熟并冷却的糯米与麦芽粉搅拌均匀后需要在50～60℃的温度下保温6～8h，保温的目的是给酶提供适宜的温度，让糯米中的淀粉在麦芽粉中所含的淀粉酶的催化下充分水解成麦芽糖。
二、光合作用
1.光合作用光反应和暗反应之间的关系
高考重点，考察多以过程图、曲线图或柱状图的形式呈现，近年侧重结合生产实践情景命题，要求考生理论与实践相结合。
2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)“过程法”分析各物质变化
下图中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：
(2)“模型法”表示C3和C5含量的变化
判断技巧
在图示各物质的含量变化中，C3和C5含量的变化是相反的，若C3含量增加，则C5含量减少；[H]、ATP和C5的含量变化是一致的，都增加，或都减少。
1．（2024·黑龙江齐齐哈尔·二模）线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要，图1为叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。科研人员对新疆阿克苏糖心苹果进行探究实验，结果如图2、图3所示，图2中部位百分比指该部位的相对光照强度，图3中搭棚不影响CO2的供给。回答下列问题：
图1
(1)在探索光合作用的原理过程中，希尔通过在 中（有H2O，没有CO2）加入铁盐或其他氧化剂，发现水光解产生了氧气。后来鲁宾和卡门用 的方法研究了氧气来源于H2O之后，阿尔农发现叶绿体可 ，且这一过程总是伴随水的光解。
(2)图1光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，C3接受 释放的能量，继而 成三碳糖（C3），为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生出 ；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)据图2分析，对果树上部、中部、下部进行采摘的最佳时间分别是 ，上部糖心果率高于其他部位，原因是 。
(4)图3中10月13日之后，果树非搭棚处理比搭棚处理的糖心果率高，原因是 。
【答案】(1) 离体叶绿体的悬浮液 同位素示踪 合成ATP
(2) ATP和NADPH 被NADPH还原 C5 12
(3) 60天、30天、30天 上部的光照充足，积累的糖类较多
(4)非搭棚处理的果树呼吸速率降低，消耗的营养物质少，积累的有机物多
【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（ NADPH）。 NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，CO2与C5（五碳化合物即核酮糖-1，5-二磷酸）结合，形成两个C3（3-磷酸甘油酸）分子。在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5。
【详解】（1）1937年，英国植物学家希尔(R.Hill) 发现,在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或 其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)在光照下可以释放出氧气。后来鲁宾和卡门用同位素示踪的方法研究了氧气来源于H2O之后，阿尔农发现叶绿体可以合成ATP，且这一过程总是伴随水的光解。
（2）在光合作用中，CO2与C5结合产生C3，C3接受ATP和NADPH释放的能量，继而被NADPH还原成三碳糖（C3），一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5，维持光合作用持续进行。蔗糖是二糖，由一分子葡萄糖和一分子果糖构成，含有12个碳原子，因此每运出一分子蔗糖相当于固定了12个CO2分子。
（3）据图2分析，果树上部、中部、下部的糖心果率分别在60天、30天、30天的最高，对果树上部、中部、下部进行采摘的最佳时间分别是60天、30天、30天；上部糖心果率高于其他部位，原因是上部的光照充足，积累的糖类较多。
（4）图3中10月13日之后，环境温度降低，非搭棚处理的温度比搭棚处理的温度低，那么非搭棚处理的果树呼吸速率降低，消耗的营养物质少，积累的有机物多，因此果树非搭棚处理比搭棚处理的糖心果率高。
2．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）光合作用是积蓄能量和形成有机物的过程。光合作用大致可分为三大步骤：①原初反应，包括光能的吸收、传递和转换；②电子传递和光合磷酸化，形成活跃的化学能；③碳同化，把活跃的化学能转变为稳定的化学能。请据图回答下列问题：
(1)原初反应中，进行光能吸收的功能单位是光系统PSⅡ和PSI。图中水的光解产生的O2进入相邻细胞被利用至少需要穿过 层膜。光反应阶段发生的场所是 。题干描述的步骤中，属于暗反应阶段的是 （填“①②③”）。
(2)光合磷酸化指叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨类囊体膜的质子动力势能，可以把ADP和Pi合成ATP。据图1可知，光合磷酸化和电子传递 （是/不是）偶联的。CO2浓度降低时，图中电子传递速率也会降低，试推测原因是 。
(3)由图分析可知，C3被还原为TP后，下一步利用的去向有 个。通常情况下，Pi与TP通过磷酸转运体严格按照1：1反向交换方式进行转运。当细胞质基质中Pi缺乏时，磷酸丙糖从叶绿体中输出减少，导致光合速率 （填“升高”或“下降”）。
【答案】(1) 7 类囊体薄膜 ③
(2) 是 C3生成量减少用于还原C3的NADPH消耗量减少，产生的NADP+减少，接受的电子减少，导致电子传递速率降低
(3) 3 下降
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光照，传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成H+、e-和氧气，e-、H+和NADP+合成NADPH，另一部分光能用于合成ATP。暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。
【详解】（1）水的光解产生的O2需要从类囊体薄膜里出来需要一层，从叶绿体出来需要穿过两层膜，再
从细胞里出来穿过一层膜，进入另外一个细胞再进入线粒体共需要3层膜，故图中水的光解产生的O2进入相邻细胞被利用至少需要穿过7层膜。光反应阶段发生的场所是类囊体薄膜，类囊体薄膜有吸收光的色素。
暗反应阶段发生的是二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，属于属于暗反应阶段的是③碳同化，把活跃的化学能转变为稳定的化学能。
（2）光反应阶段是水的光解生成H+、e-和氧气，e-、H+和NADP+合成NADPH，另一部分光能用于合成ATP。所以据图1可知，光合磷酸化和电子传递是偶联的。CO2浓度降低时，C3合成减少，用于还原C3的NADPH消耗量减少，产生的NADP+减少，接受的电子减少，导致电子传递速率降低。
（3）由图分析可知，C3被还原为TP后，TP一部分形成了淀粉、一部分形成了蔗糖、一部分形成了C5。所以利用的去向有3个。通常情况下，Pi与TP通过磷酸转运体严格按照1：1反向交换方式进行转运。当细胞质基质中Pi缺乏时，磷酸丙糖从叶绿体中输出减少，合成的蔗糖减少，光合速率下降。
3．（2024·辽宁·二模）科研人员对烟草叶片的光合作用进行了研究，发现光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能够吸收、利用光能进行电子传递。下图为烟草叶肉细胞类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ发生的反应示意图。据图分析，回答下列问题：
(1)图中能为暗反应提供能量的物质为 。
(2)维持类囊体腔与叶绿体基质中H+浓度差的原因是 （答出3点）。
(3)叶肉细胞光合作用产生的O2进入相邻细胞参与细胞呼吸至少穿过 层磷脂双分子层。
(4)烟草易富集镉（Cd）等重金属，进而对其产量造成不良影响。褪黑素（MT）是一种生物活性小分子。多项研究证实，褪黑素可以作为一种生长调节剂参与植物种子萌发、生长等多项生命活动的调控，适宜浓度的褪黑素可以清除过量自由基，有效改善植物氧化损伤，保护植物免受如病原菌侵染和重金属污染等多种生物和非生物胁迫。科研人员采用水培的方法，研究喷施褪黑素对Cd胁迫下烟草幼苗生长和生理特性的影响，研究结果如下图（CK组为空白对照组）。
柱上标有不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
外源褪黑素对Cd胁迫下烟苗光合特性的影响图
①褪黑素能 植物细胞衰老，据图1分析，褪黑素的作用为 。
②气孔张开的程度（气孔导度）是影响植物光合作用、蒸腾作用、 的主要因素，据图分析，Cd胁迫限制烟草光合作用的主要因素 （“是”或“不是”）气孔因素。
【答案】(1)NADPH和ATP
(2)光照驱动促使水分解产生H+、伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H+转运到类囊体腔内、形成NADPH时消耗叶绿体基质中的部分H+
(3)7
(4) 清除过量自由基 褪黑素能减缓Cd胁迫引起的烟草幼苗净光合作用的下降。 呼吸作用 不是
【分析】光合作用包括光反应和暗反应，光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质进行。
【详解】（1）图中能为暗反应提供能量的物质为NADPH和ATP。
（2）由图可知光照驱动促使水分解产生H+、伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H+转运到类囊体腔内、形成NADPH时消耗叶绿体基质中的部分H+可以导致类囊体腔中的H+浓度高于叶绿体基质。
（3）叶肉细胞光合作用产生的O2进入相邻细胞参与细胞呼吸至少穿过：类囊体膜+叶绿体双层膜+叶肉细胞细胞膜+相邻细胞细胞膜+线粒体双层膜，共7层膜，7层磷脂双分子层。
（4）①褪黑素可以清除过量自由基所以可以延缓植物细胞的衰老，据图1可知，Cd胁迫与CK相比，烟草净光合作用降低，Cd胁迫＋褪黑素组与Cd胁迫组相比，烟草净光合作用强度有所提升，所以褪黑素能减缓Cd胁迫引起的烟草幼苗净光合作用的下降。
②气孔张开的程度即气孔导度，是影响植物光合作用、呼吸作用及蒸腾作用的主要因素。呼吸作用需要通过气孔吸收氧气，排出二氧化碳，根据图2和图3可知Cd胁迫组虽然气孔导度比对照组低，但是胞间CO2浓度比CK组高，说明气孔因素不是限制烟草光合作用的主要因素。
4．（23-24高三下·辽宁·开学考试）近年来，大气中的CO2浓度和O3浓度有上升趋势。为研究CO2浓度和O3浓度上升对农作物有何影响，研究人员用高浓度CO2和高浓度O3分别连续处理水稻甲、乙两个品种75
天，在第55天、65天、75天分别测定植物的最大净光合速率，结果如图。回答下列问题。
【注；CK（对照，大气常态浓度）；CO2（CO2常态浓度+200μmol·mol-1）；O3（O3常态浓度的1.6倍）；CO2+O3（CO2常态浓度+200μmol·mol-1和O，常态浓度的1.6倍）。最大净光合速率是指在最适光照条件下，一定量的植物在单位时间内吸收外界的CO2的最大最。】
(1)实验中的最大净光合速率也可以用单位时间O2释放量表示，O2是 （填“光”或“暗”）反应阶段的产物，此阶段的产物还有 。
(2)分析甲、乙两组75天时的数据可知：①O3处理75天后，甲、乙两组水稻的 ，表明长时间高浓度的O3对水稻光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙品种水稻的影响大于甲品种水稻，表明 。
(3)据图分析，高浓度CO2可 （填“提高”或“降低”）高浓度O3对水稻净光合作用的抑制效果。
(4)实验发现，处理75天后甲、乙两组水稻中的基因A表达量都比CK组下降。为确定A基因与乙品种水稻对O3耐受力的关系，研究人员使乙品种水稻中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天，再与乙组进行对比。若实验现象为 。则说明A基因与乙品种水稻对O3耐受力无关。
【答案】(1) 光 还原型辅酶II（NADPH）、ATP
(2) 最大净光合速率均下降 乙品种水稻对O3更敏感（O3对乙品种水稻的抑制作用更明显）
(3)降低
(4)与乙组75天时的最大净光合速率基本相同
【分析】分析题图：该实验的自变量是水稻的品种及不同发育时期、CO2浓度和O3浓度及是否将高CO2与高O3浓度混合，因变量是水稻的净光合速率，据此分析作答。
【详解】（1）在光合作用的光反应阶段，叶绿体中光合色素吸收的光能，一是用于将H2O分解产生O2和还原型辅酶Ⅱ（NADPH）；二是使ADP与Pi反应形成ATP。
（2）在75天时，与CK（对照组）相比，甲、乙两组中的O3组的最大净光合速率均比CK组低，即O3处
理75天后，甲、乙两组水稻的最大净光合速率均下降，表明长时间高浓度的O3对水稻光合作用产生明显抑制；乙组中的O3组的最大净光合速率低于甲组，即乙组的最大净光合速率下降更多，可能是乙品种水稻对O3更敏感。
（3） O3组比CK组的最大净光合速率低，而CO2＋O3组的净光合速率大于O3组，因此高浓度CO2可降低高浓度O3对水稻净光合作用的抑制效果。
（4）实验发现，处理75天后甲、乙两组水稻中的基因A表达量都下降。为确定A基因与乙品种水稻对O3耐受力的关系，自变量是A基因功能，因此可以使乙品种水稻中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天，比较A基因过量表达与表达量下降时的净光合速率，若与乙组75天时的最大净光合速率基本相同，则说明A基因与乙品种水稻对O3耐受力无关。
3.影响光合作用的四大因素
（一）光
1.光照时间：条件适宜时，光照时间越长，产生的光合产物越多。
2.光质：有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，常见的是红光、蓝光和白光光源，其好处是可以避免由于自然环境中光源强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜的产量达到最大。
3.光照面积：
★ 叶面积指数：指单位土地面积上叶子的总面积。
曲线分析：
（1）OA段表明随叶面积指数的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点之后随叶面积指
数的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶片被遮挡，接受的光照不足。
（2） OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，B点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积指数的不断增加，呼吸量（OC段）不断增加，所以BC段干物质积累量不断降低。
应用：（1）适当间苗；（2）修剪底叶；（3）合理施肥；（4）浇水
4.光照强度：
★ 实线（蓝色）代表阳生植物；虚线（红色）代表阴生植物（一般呼吸强度、光的补偿点、光的饱和点较阳生植物低）。
应用：间作时农作物的种类搭配，林带树种的配置。
曲线分析：
（1）A点：光照强度为0（黑暗环境），此时只进行细胞呼吸，消耗有机物，细胞从外界吸收氧气，并放出二氧化碳。释放二氧化碳的量表示此时的呼吸强度，若呼吸强度减弱，则A点上移。A点叶肉细胞中合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体。A点后有光照，植物光合作用和呼吸作用都进行，叶肉细胞中合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。
（2）AB段：弱光。植物呼吸速率大于光合速率。即植物光合作用有机物制造量小于呼吸作用有机物消化量，植物体不能积累有机物。细胞呼吸产生的二氧化碳：一部分进入叶绿体中用于光合作用，一部分释放到空气中；随光照强度加强，光合作用速率逐渐加强，呼吸释放的二氧化碳有一部分用于光合作用，二氧化碳的释放量逐渐减少。细胞呼吸消耗的氧气：一部分由叶绿体的光合作用提供，一部分从空气中吸收。总体表现为植物从外界吸收氧气，并放出二氧化碳。
（3） B点时，细胞呼吸释放的二氧化碳全部用于光合作用，光合作用产生的氧气全部用于呼吸作用，植物不与外界进行气体交换。光合作用强度=细胞呼吸强度，即植物光合作用有机物
制造量等于呼吸作用有机物消化量，植物体有机物总量保持不变。B点对应的光照强度称为光补偿点。【光合速率增强而呼吸速率不变时，或呼吸速率减弱而光合作用强度不变时，B点左移，反之右移】。
（4） BC段：强光，光合速率大于呼吸速率，即植物光合作用有机物制造量大于呼吸作用有机物消化量，植物体能积累有机物。光合作用固定的二氧化碳：一部分由线粒体的呼吸作用提供，一部分从空气中吸收；光合作用产生的氧气：一部分进入线粒体中用于呼吸作用，一部分释放到空气中，总体表现为植物从外界吸收二氧化碳，并放出氧气。
（5）C点对应的光照强度D点称为光饱和点，含义是光合速率达最大值时的最小光照强度。
（6）限制光合速率的因素：AB段的环境因素（外因）为光照强度；C点以后光合作用强度不再增加，内因是色素含量、酶的数量，外因是除光照强度之外的环境因素，如二氧化碳的浓度、温度等。（7）当条件变化时，光补偿点和光饱和点的移动规律：① 若改变某一因素（如光照、二氧化碳浓度），使光合作用增强，而呼吸作用不受影响，则光补偿点（B点）左移，光饱和点（D点）右移，C点上移。② 若改变某一因素（如温度），使呼吸作用速率增大，则光补偿点（B点）右移，A点下移。
总光合速率、净光合速率、呼吸速率的指标：
★ 净（表观）光合速率：用单位时间内植物二氧化碳吸收量或氧气释放量或者有机物的积累量表示。
★ 呼吸速率：用黑暗环境中，单位时间内二氧化碳释放量、氧气吸收量或有机物消耗量表示。
★ 实际（总、真正）光合速率：单位时间内植物二氧化碳固定量或氧气产生量或者有机物生成量。
★ 测出叶片或植物体的气体交换变化为净光合速率，测出叶绿体气体的变化为实际光合速率。
★ 三者关系：实际光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率。
（二）水
水是光合作用的原料，缺水可直接影响光合作用，又会导致气孔关闭，进而影响二氧化碳的供应，如夏季晴朗中午、高温炎热干旱环境中的植物大都会由于水分减少，一部分气孔关闭而直接影响光合作用的暗反应。
（三）温度
曲线分析：
（1）温度主要是通过影响酶的活性而影响光合作用速率。
（2）温度对暗反应的影响大于对光反应的影响。
应用：
温室内白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率。晚上适当降低温度，降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
（四）二氧化碳浓度
图1 图2
曲线分析：
（1）图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的二氧化碳浓度，即二氧化碳补偿点。（2）图2中的A'点表示进行光合作用所需的二氧化碳的最低浓度。两图中的B和B'点都表示二氧化碳饱和点。
应用：
（1）水中培养的叶片，生活在水中的藻类植物，以及密闭环境中生长的植物等均需考虑二氧化碳对光合作用的影响。
（2）大田通风，有利于二氧化碳的供应。
（3）多施有机肥，可增加二氧化碳量。
（4）温室大棚内可适当补充二氧化碳。
1．（2024·辽宁·一模）CO2同化的最初产物是3-磷酸甘油酸（一种三碳化合物）的植物，称为C3植物，如小麦、水稻等。生长过程中从空气吸收的CO2先是合成苹果酸或天门冬氨酸等含四个碳原子化合物的植物称为C4植物，如玉米、甘蔗。图1是玉米对CO2进行同化的过程，回答下列问题：
(1)图1中①和②代表的物质分别是 ；水稻叶片中进行卡尔文循环的细胞为 。
(2)1，5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶（Rubisco）是C3植物光合作用中固定CO2的关键酶。在炎热干旱的环境下，C4植物能更有效地固定CO2，这说明PEP羧化酶比Rubisco固定CO2的能力 ，作出这种推断的理由是
(3)围绕维管束的是呈“花环型”的两圈细胞，里圈是维管束鞘细胞，外圈为叶肉细胞，两种细胞间可以进行多种物质的交换。叶肉细胞具有丰富的基粒，维管束鞘细胞数量较少，玉米的生长、发育和繁殖需要大量有机物，推测玉米的维管束鞘细胞的结构上可能具有 （写出2点）等特点。
(4)图2和图3的曲线中代表玉米的分别是 。
【答案】(1) C5、C3 维管束鞘细胞
(2) 强 C4植物在高温干旱环境下，为了减少水分蒸发，会关闭气孔，导致CO2的吸收减少，而PEP羧化酶能够在较低的CO2浓度下固定CO2，说明PEP羧化酶比Rubisco固定CO2的能力更强。
(3)细胞体积较大，可能有淀粉粒等结构，可以储存更多的有机物；维管束鞘细胞中的叶绿体可能没有基粒。
(4)b、A
【分析】光合作用过程包括光反应和暗反应：（1）光反应：场所在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解产生[H]和氧气，以及ATP的合成；（2）暗反应：场所在叶绿体基质中，包括二氧化碳的固定和C3的还原两个阶段。光反应为暗反应C3的还原阶段提供NADPH和ATP。
【详解】（1）图1所示，①与CO2结合生成②，说明①是C5,②是C3，水稻叶片中进行卡尔文循环的细胞是维管束鞘细胞。
（2）在炎热干旱的环境下，C4植物能更有效地固定 CO2，这说明PEP羧化酶比Rubisco固定CO2的能力更强。作出这种推断的理由是C4植物在高温干旱环境下，为了减少水分蒸发，会关闭气孔，导致 CO2的吸收减少，而PEP羧化酶能够在较低的CO2浓度下固定CO2，从而提高了光合作用效率。
（3）根据题意：玉米的生长、发育和繁殖需要大量有机物，推测玉米维管束鞘细胞可能有储存较多有机物的结构如淀粉粒；叶肉细胞具有丰富的基粒，可高效率的进行光反应，维管束鞘细胞主要进行卡尔文循环，推测为了提高卡尔文循环的效率，其内叶绿体中可能没有基粒或基粒较少。
（4）图2和图3的曲线中代表玉米的分别是b和A。理由是在低CO2浓度下，C4植物更能适应生长，CO2吸收速率更高，所以图2中代表玉米的是b；在高温、光照等强烈条件下，植物的气孔会关闭以减少水分的散失，C3植物会因为CO2供应不足导致光合速率下降，而C4植物可以利用叶肉细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用，不会出现“午休”现象的为C4植物，因此图3的曲线中代表玉米的是A。
2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·一模）目前全球土壤盐渍化问题严重，盐渍环境下，植物生长会受到抑制。沙棘是我国西北地区的主要造林树种，某研究小组用不同浓度的NaCl溶液处理沙棘幼苗，探究盐胁迫对沙棘幼苗叶片光合生理特性的影响，部分结果如图所示，CK为空白对照组。回答下列问题：
(1)沙棘在进行光合作用时，对光进行吸收、传递和转化的物质分布在叶绿体的 上，光能经光反应后转化为 中的化学能供暗反应利用。
(2)由图分析，本实验的自变量是 ，净光合速率的指标是 。
(3)导致光合速率降低的因素包括气孔限制因素（供应不足影响光合作用）和非气孔限制因素（非CO2因素限制光合作用）。本实验中，溶液处理10d时，导致沙棘幼苗光合速率降低的因素主要是 （填“气孔限制因素”或“非气孔限制因素”），出现该种情况可能与沙棘体内 （填植物激素）的调节作用有关。
(4)该研究小组还探究了盐胁迫对沙棘幼苗叶片叶绿素含量的影响，结果如下表所示。
NaCl浓度/（mmol·L-1） 叶绿素a含量/（mg·g-1） 叶绿素b含量/（mg·g-1） 类胡萝卜素含量/（mg·g-1） 叶绿素a/b
CK 2.159 0.355 0.515 6.085
200 1.481 0.318 0.500 4.682
400 1.127 0.292 0.432 3.879
600 0.770 0.236 0.273 3.264
①若要定性比较不同盐胁迫下沙棘幼苗叶片的叶绿素含量，可以用 （填试剂）提取叶片中的光合色素，再通过纸层析法观察色素带的 。
②由表可知，盐胁迫下，沙棘幼苗叶片中叶绿素和类胡萝卜素的含量均下降，且盐浓度越高， ；同等盐浓度胁迫下，叶绿素a含量降幅大于叶绿素b，可能由于 。
【答案】(1) 类囊体薄膜 ATP和NADPH
(2) NaCl溶液的浓度和胁迫时间 单位时间、单位叶面积的CO2吸收量（或吸收速率）
(3) 气孔限制因素 脱落酸
(4) 无水乙醇（或体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠） 位置和宽度 下降幅度越大（合理即可） 盐胁对（沙棘幼苗叶片）叶绿素a的破坏作用大于叶绿素b
【分析】1、叶绿体有内、 外两层膜，其内膜里面充满了浓稠的液体，称为基质。悬浮在基质中的是许多类囊 体。类囊体是由膜形成的碟状的口袋，所有的类囊体连成一体，其中又有许多叠在一 起，称为基粒。组成类囊体的膜被称为光合膜。叶绿素及其他光合色素存在于光合膜上。除了与光合作用有关的色素外，光合膜上还分布了可以将光能转化为化学能的多种蛋白质。在类囊体的空腔内含有多种酶，这些酶与H2O的裂解有关。
2、光合作用的强弱一般用光合速率来表示。光合速率也称光合强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行的光合作用，如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。 光合速率受到多种环境因素的影响，其中最重要的因素是光强度、温度和空气中的二氧化碳浓度。
【详解】（1）组成类囊体的膜被称为光合膜，光进行吸收、传递和转化的叶绿素及其他光合色素存在于光合膜（或类囊体膜）上。光能经光反应后转化为ATP和NADPH中的化学能供暗反应利用。
（2）由图可知，本实验的自变量是NaCl溶液的浓度和胁迫时间，可以用单位时间、单位叶面积的CO2吸收量（或吸收速率）来表示净光合速率。
（3）由图可知，导致沙棘幼苗光合速率降低的因素主要是气孔限制因素，因为气孔导度明显减小，出现该种情况可能与沙棘体内脱落酸的调节作用有关，因为脱落酸能够通过调节保卫细胞的盐浓度促使气孔开闭。
（4）①若要比较不同盐胁迫下沙棘幼苗叶片的叶绿素含量，可以用无水乙醇（或体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠）提取色素，再通过纸层析法观察色素带的位置和宽度来确定扩散的速度和色素的含量。
②由表可知，盐胁迫下，沙棘幼苗叶片中叶绿素和类胡萝卜素的含量均下降，且盐浓度越高，下降幅度越大（下降的越快）；同等盐浓度胁迫下，叶绿素a含量降幅大于叶绿素b，是由于盐胁对（沙棘幼苗叶片）叶绿素a的破坏作用大于叶绿素b。
3．（23-24高三下·吉林·模拟）光呼吸是进行光合作用的细胞中，由叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的生理过程，在光照过强或O2与CO2浓度的比值过高时，该过程加强以消耗过剩的NADPH和ATP，起到保护叶绿体的作用。平流层的臭氧（O3）可以吸收紫外线，使地球上的生物免遭紫外线的伤害，而对流层中O3的作用却截然相反，对作物生长是有害的。研究者以一年生“赤霞珠”葡萄盆栽苗为材料，在一定浓度的O3胁迫下，研究了外源褪黑素（MT）对葡萄叶片生理过程的影响，相关指标的检测结果如下表：
指标及单位 光呼吸速率/（μmol·m-2·s-1） 光合速率/（μmol·m-2·s-1） Rubisco活性/（U·L-1） 叶绿素a/（mg·g-1） 叶绿素b/（mg·g-1） 类胡萝卜素/（mg·g-1）
对照组 5．5 16．03 160 1．56 0．60 0．36
O3胁迫组 1．2 4．37 130 1．18 0．47 0．29
MT+O3胁迫组 2．2 9．00 150 1．35 0．52 0．35
注：O3胁迫采用O3熏蒸的方式处理，MT处理为MT溶液浇灌的方式处理。
回答下列相关问题：
(1)存在光呼吸的原因在于核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco），该酶具有双重作用，在光合作用中能催化CO2的固定，在光呼吸中能催化C5与O2结合并释放CO2．从物质变化的角度分析，光呼吸与光合作用过程都能利用 作为原料，但光合作用能实现该物质的再生，而光呼吸是将该物质氧化分解并最终产生CO2；光呼吸与细胞有氧呼吸生理过程的相同点是 （答出2点）。
(2)光合作用光反应阶段中，叶绿体色素吸收的光能转化成活跃的化学能，且储存在 中，供暗反应阶
段利用，其中 还能作为活跃的还原剂。
(3)实验结果表明，外源MT能显著提高O3胁迫下葡萄叶片的光合速率，根据表中数据，从光反应和暗反应的角度分析，其原因是 。
(4)由表可知，相比于O3胁迫组，MT+O3胁迫组的光呼吸速率更高，据题分析，光呼吸增强的积极意义是 （答出1点）。
【答案】(1) C5 消耗O2，释放CO2
(2) NADPH、ATP NADPH
(3)叶绿体中的光合色素含量增加，有利于提高光反应速率；Rubisco活性升高，有利于提高暗反应速率
(4)消耗过剩的NADPH和ATP，起到保护作用
【分析】分析题意，本实验的自变量是O3及MT的有无，因变量是光呼吸速率、光合速率和Rubisco活性等，实验设计应遵循对照原则，据此分析作答。
【详解】（1）光呼吸过程中，Rubisco催化C5与O2结合并释放CO2；光合作用过程中，Rubisco催化C5与CO2反应产生C3，实现CO2的固定，即二者都利用C5作为原料。光呼吸过程中Rubisco催化C5与O2结合并释放CO2，有氧呼吸也消耗O2，释放CO2。
（2）光合作用光反应阶段中，叶绿体中色素吸收的光能转化成NADPH、ATP中活跃的化学能，供暗反应阶段利用，其中NADPH还能作为活跃的还原剂。
（3） 相比于O3胁迫组，MT＋O3胁迫组的叶绿体中的光合色素含量增加，有利于提高光反应速率，同时Rubisco活性升高，有利于提高暗反应速率，从而提高了光合速率。
（4）据题分析，光呼吸增强的积极意义是消耗过剩的NADPH和ATP，起到保护作用；同时释放的CO2可用于暗反应，促进光合作用的进行。
4．（23-24高三上·吉林·阶段练习）化学防晒霜中的有效成分氧苯酮（OBZ）是一种紫外线的吸收剂。NCYRC探究了OBZ对黄瓜（Cucumis sativus、CS）光合作用的影响。回答下列问题：
(1)一般情况下，CS光合作用不能利用紫外线，因为叶绿体中的色素主要吸收可见光中的 ，这些色素分布在 。
(2)CS光反应中有NADPH的生成，NADPH在暗反应中的作用是 。
(3)NCYRC测定了一定浓度的OBZ对CS叶片光合和呼吸速率的影响，结果如图1．由图1可知，OBZ （填“促进”或“抑制”）呼吸速率， （填“促进”或“抑制”）光合速率。OBZ对 （填“光合”或“呼吸”）作用的影响更明显。
(4)NCYRC测定了在CS正常生长的饱和光强下，不同浓度OBZ处理的CS叶片的气孔导度（Gs）和细胞间隙CO2（Ci），结果如图2，实验结果表明 。Ci出现以上变化的原因可能是虽然Gs下降，CO2进入CS叶片减少，但是CO2的 量也减少。
【答案】(1) 红光和蓝紫光 类囊体薄膜
(2)NADPH作为活泼的还原剂；参与暗反应的化学反应，同时也储存部分能量；供暗反应阶段利用
(3) 抑制 抑制 光合
(4) OBZ抑制黄瓜叶片的气孔导度（及抑制作用与OBZ浓度呈正相关，），对细胞间隙CO2浓度影响不大 吸收
【分析】分析题图：据图1分析可知，一定浓度的OBZ对黄瓜叶片光合和呼吸速率的影响k值相比对照组k值均减小，均表现为抑制。只不过与对照组对比，OBZ组的k值变化程度在黑暗条件很小，在光照条件下很大。据图2分析可知，OBZ能够明显抑制黄瓜叶片的气孔导度（Gs），且随着OBZ浓度的增加抑制作用加强；而OBZ对细胞间隙CO 浓度（Ci）影响不明显。
【详解】（1）一般情况下，植物光合作用不能利用紫外线，因为叶绿体中的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。这些色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。
（2）NADPH在暗反应中的作用是参与C3的还原过程，具体的作用是：作为活泼的还原剂；参与暗反应的化学反应，同时也储存部分能量，供暗反应阶段利用。
（3）依据图1分析可知，一定浓度的OBZ对黄瓜叶片光合和呼吸速率的影响k值相比对照组k值均减小，
均表现为抑制。只不过与对照组对比，OBZ组的k值变化程度在黑暗条件很小，在光照条件下很大，所以OBZ对光合作用的影响更明显，判断依据是与对照组对比，OBZ组的k值变化程度在黑暗条件下远低于光照条件下。
（4）依据图2分析可知，OBZ能够明显抑制黄瓜叶片的气孔导度（Gs），且随着OBZ浓度的增加抑制作用加强；而OBZ对细胞间隙CO 浓度（Ci）影响不明显。推测Ci出现以上变化的原因是CO 进入气孔的量减少，但是CO 被固定的量也减少（二氧化碳吸收量也减少），所以细胞间隙CO 浓度变化不大。
1．细胞呼吸过程中，线粒体呼吸链正常时，丙酮酸进入线粒体被丙酮酸脱氢酶（PDH）催化生成二氧化碳和NADH。当线粒体呼吸链受损丙酮酸只在线粒体外参与无氧呼吸使代谢物X积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生下图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。
回答下列问题。
(1)丙酮酸被PDH催化生成二氧化碳和NADH发生的具体场所是 。
(2)呼吸链受损会导致有氧呼吸异常，则通过②产生的代谢物X是 （物质名称）。
(3)经过④形成的丙酮酸参与代谢可转化为其他物质，请列举出丙酮酸可以转化出的两种物质 。
(4)注射适量的酶A和酶B溶液降低线粒体呼吸链受损导致的危害，其中酶A降低的危害可能是 ，酶B降低危害可能是 。
【答案】(1)线粒体基质
(2)乳酸/C3H6O3
(3)甘油、氨基酸、葡萄糖等（非糖物质和糖类）
(4) 减少乳酸积累，维持pH相对稳定 催化H2O2的分解，避免H2O2对细胞的毒害
【分析】有氧呼吸分为三个阶段：第一阶段发生在细胞质基质，葡萄糖分解成丙酮酸和还原性氢，释放少量能量；第二阶段发生在线粒体基质，丙酮酸和水反应生成二氧化碳和还原性氢，释放少量能量；第三阶段发生在线粒体内膜，还原性氢和氧气反应生成水并释放大量能量。
【详解】（1）丙酮酸进入线粒体被丙酮酸脱氢酶（PDH）催化生成二氧化碳和NADH，是有氧呼吸的第二阶段，场所为线粒体基质。
（2）线粒体呼吸链受损丙酮酸只在线粒体外参与无氧呼吸使代谢物X积累，动物细胞无氧呼吸的产物是乳酸，故物质X为乳酸。
（3）乳酸通过④形成的丙酮酸，丙酮酸可转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的一些产物为丙酮酸，这些产物可以进一步形成葡萄糖。故丙酮酸可以转化为甘油、氨基酸、葡萄糖等。
（4）注射适量的酶A和酶B溶液降低线粒体呼吸链受损导致的危害，由图可知，A酶可以催化乳酸和O2反应形成丙酮酸，故酶A可减少乳酸积累，维持pH相对稳定；B酶可以催化丙酮酸和H2O2反应形成水和O2，故酶B催化H2O2的分解，避免H2O2对细胞的毒害。
2．小麦、玉米是我国的主要粮食作物，下图１是小麦、玉米叶片结构及光合作用固定CO2的相关过程。玉米叶片由叶肉细胞和维管束鞘细胞组成，维管束鞘细胞中其中PEPC（酶）与CO2的亲和力比Rubisco（酶）高60多倍。请据图回答问题。
(1)小麦叶肉细胞中，进行C3途径的场所是 ，该过程需要光反应提供 。
(2)玉米叶片细胞中，C3途径和C4途径固定CO2时，与CO2反应的物质分别是 。维管束鞘细胞中产生丙酮酸的过程除图示过程外还有 。
(3)玉米叶片中能进行光反应的细胞是 ，叶肉细胞和维管束鞘细胞紧密相连成“花环形”结构，其意义是 。
(4)研究人员在晴朗的白天测定玉米和小麦净光合速率（单位时间单位叶面积吸收CO2的量）的变化，结果如图2所示，请据图回答问题。
①中午11：00时，玉米叶片的气孔导度降低，但净光合速率不降低，结合图1分析其主要原因是 。
②研究表明Rubisco既能催化C5和CO2反应，也能催化C5和O2反应生成CO2（称为光呼吸），光呼吸会降低光合效率。中午11：00时，玉米的光呼吸不明显，其原因是 。
③11：00时小麦净光合速率明显降低，其原因是：一方面蒸腾作用过于旺盛，导致 ，光合速率显著降低，另一方面叶肉细胞中的CO2浓度较低， 。
【答案】(1) 叶绿体基质 ATP和NATPH（或[H]）
(2) C5（或五碳化合物）、PEP 呼吸作用的第一阶段
(3) 叶肉细胞和维管束鞘细胞 有利于叶肉细胞向维管束鞘细胞中运输CO2
(4) 维管束鞘细胞中PEP羧化酶与CO2亲和力高，可以利用较低浓度的CO2进行光合作用 维管束细胞中CO2浓度高，抑制光呼吸的进行 气孔关闭 光呼吸增强，消耗的有机物增加
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成NATPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP；暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物在光反应产生的NATPH和ATP的作用下被还原，进而合成有机物。
【详解】（1）小麦叶肉细胞中，进行C3途径，即暗反应阶段的场所是叶绿体基质，该过程需要光反应提供的ATP和NATPH（或[H]），这两种物质在C3还原过程中被消耗。
（2）玉米叶片细胞中，C3途径和C4途径固定CO2时，与CO2反应的物质分别是C5（或五碳化合物）、PEP，其中后者与二氧化碳的亲和力更强，因而能利用较低浓度的二氧化碳；图中显示，维管束鞘细胞中产
生丙酮酸的过程实现了二氧化碳的转移，除图示过程外细胞呼吸过程中也有丙酮酸产生，为呼吸作用的第一阶段，该阶段发生在细胞质基质中。
（3）结合图示可知，玉米叶片中能进行光反应的细胞是叶肉细胞和维管束鞘细胞，叶肉细胞和维管束鞘细胞紧密相连成“花环形”结构，该结构有利于叶肉细胞向维管束鞘细胞中运输CO2，维持维管束鞘细胞中高浓度的CO2，进而光合速率。
（4）①气孔导度降低导致胞间的CO2浓度降低，但玉米是C4植物，PEPC（酶）与CO2的亲和力比Rubisco（酶）高60多倍，玉米中的PEP与CO2的亲和力比C5与CO2亲和力高，可以利用胞间的低浓度CO2进行光合作用，所以气孔导度降低对其光合作用无影响。
②Rubisco既能催化C5和CO2反应，也能催化C5和O2反应生成CO2（称为光呼吸），CO2浓度高时与C5结合，O2浓度高时与C5结合，玉米是C4植物，PEP与CO2的亲和力高，经过一系列变化，在维管束鞘细胞中释放CO2，因此CO2浓度较高，与O2竞争Rubisco的能力强，光呼吸不明显。
③小麦是C3植物，11：00时小麦净光合速率明显降低，其原因是：一方面蒸腾作用旺盛，导致保卫细胞失水，气孔导度变小，胞间CO2降低，CO2是光合作用的原料，光合速率显著降低；另一方面叶肉细胞中的CO2浓度较低，小麦叶片吸收的CO2减少，O2竞争Rubisco的能力增强，使光呼吸增强。
3．植物吸收的光能超过光合作用所能利用的量时，引起光能转化效率下降的现象称为光抑制。光抑制主要发生在PSⅡ，PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，能将水分解为O2和H+并释放电子。电子积累过多会产生活性氧破坏PSⅡ，使光合速率下降。中国科学院研究人员提出“非基因方式电子引流”的策略，利用能接收电子的人工
电子梭(铁氰化钾)有效解除微藻的光抑制现象，实验结果如下图所示。
(1)PSⅡ将水分解释放的电子用于 ，形成NADPH。该过程中发生的能量转化 。
(2)据图分析，当光照强度由I增加到I的过程中，对照组微藻的光能转化效率 (填"下降""不变"或"上升"),理由是 。
(3)根据实验结果可知，当光照强度过大时，加入铁氰化钾能够有效解除光抑制，原因是 。
(4)若将对照组中经I1和I3光照强度处理的微藻分别加入铁氰化钾后置于I3光照强度下， (填"I1"或"I3")光照强度处理的微藻光合放氧速率较高，原因是 。
【答案】(1) NADP+和H+结合 光能转化为化学能
(2) 下降 光照强度由I1增加到I2过程中，光照强度增加，光合作用利用的光能不变
(3)铁氰化钾能将光合作用产生电子及时导出，使细胞内活性氧水平下降，降低PSⅡ受损伤的程度
(4) I1 I1光照强度下，微藻细胞中PSⅡ没有被破坏，光抑制解除，光合放氧速率会升高；而I3光照强度下，微藻细胞中PSⅡ被破坏，加入铁氰化钾后，光合放氧速率仍然较低
【分析】由题干信息可知，“电子积累过多会产生活性氧破坏PSⅡ，使光合速率下降”，实验结果中，加入铁氰化钾的组相比对照组在高光照强度下没有光抑制，光合速率持续增加，推测铁氰化钾能将光合作用产生电子及时导出，使细胞内活性氧水平下降，降低PSⅡ受损伤的程度，因而能够有效解除光抑制。
【详解】（1）光反应中，水分解为氧气、H+和电子，电子与H+、NADP+结合形成NADPH，该过程中光能转化为NADPH中活跃的化学能。
（2）由图可知光照强度从I1到I2的过程中，对照组微藻的光合放氧速率不变，光合作用利用的光能不变，但由于光照强度增加，因此光能转化效率下降。
（3）由题干信息可知，“电子积累过多会产生活性氧破坏PSⅡ，使光合速率下降”，推测铁氰化钾能将光合作用产生电子及时导出，使细胞内活性氧水平下降，降低PSⅡ受损伤的程度，因而能够有效解除光抑制。
（4）对照组中经I1光照强度处理的微藻PSⅡ没有被破坏，加入铁氰化钾后，光抑制解除，置于I3光照强度下，光合放氧速率会升高；而I3光照强度下，微藻细胞中PSⅡ已经被累积的电子破坏，加入铁氰化钾后并不能恢复，光合放氧速率仍然较低。
4．为研究不同胁迫对作物产量的影响，研究者将在适宜条件下生长了20天的玉米幼苗随机均分为对照组（CT）、单一干旱组（D）、单一冷害组（C）、干旱和冷害联合胁迫组（D&C）。各组先分别在对应的条件下培养7天（其他条件均相同且适宜），再在适宜条件下培养2天（恢复期），测定玉米幼苗在胁迫期和恢复期的净光合速率，结果如图。
(1)实验前将四组玉米幼苗在适宜条件下培养20天，其目的是 。
(2)胁迫期，与CT组相比，D组玉米幼苗的净光合速率较低的原因是 ，暗反应为光反应提供的 减少。
(3)恢复期，与D＆C组相比，C组玉米幼苗的净光合速率“难以恢复”，可能的原因是 。
(4)据图分析，当遇到极端低温天气时，提出一条有助于缓解低温带来的危害的措施 。
【答案】(1)保证各组玉米幼苗在实验前生长状况基本相同，排除玉米幼苗自身生长状况对实验结果的影响
(2) 干旱导致气孔部分关闭，CO2吸收减少 ADP、Pi、NADP+
(3)在水分充足条件下，低温导致叶绿体被破坏
(4)减少灌溉
【分析】分析题图可知，自变量为胁迫类型和生长时期（胁迫期/恢复期），因变量为净光合速率。在胁迫期，干旱和冷害联合胁迫组（D&C）的净光合速率最低；在恢复期，单一冷害组（C）的净光合速率最低。
【详解】（1）为保证各组玉米幼苗在实验前生长状况基本相同，排除玉米幼苗自身生长状况对实验结果的影响，在实验前应将四组玉米幼苗在适宜条件下培养20天。
（2） 胁迫期，与CT组相比，D组的干旱条件使玉米幼苗的部分气孔关闭，CO2吸收量减少，暗反应生成的C3的量减少，还原C3消耗的ATP和NADPH的量减少，导致暗反应为光反应提供的ADP、Pi及NADP+减少，故其净光合速率较低。
（3）与D&C组（干旱和冷害联合胁迫组）相比，C组（单一冷害组）玉米幼苗的水分条件充足。在水分充足的条件下，低温导致C组玉米幼苗的叶绿体被破坏，使其光合速率下降，故在恢复期，与D&C组相比，C组玉米幼苗的净光合速率“难以恢复”。
（4）由图可知，在胁迫期，与CT组相比，C组和D&C组玉米幼苗的净光合速率均较低；在恢复期，C组玉米幼苗的净光合速率仍较低，而D&C组玉米幼苗的净光合速率明显高于C组接近CT组，故而当遇到极端低温天气时，减少灌溉可降低植株细胞内的自由水含量，有助于缓解低温带来的危害。
5．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，参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与 离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动 的分解以及 两种物质的合成。
(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，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点有 。
【答案】(1) 能量 镁 水 ATP和NADPH
(2) 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 红光:蓝光＝3:2 叶绿素和含氮物质的含量最高，光合作用最强
(3) 光合速率最大且增加值最高 减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生
【分析】影响光合作用的因素有温度、光照强度、二氧化碳浓度、叶绿素的含量，酶的含量和活性等。
【详解】（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，又能调控生菜的形态建成。氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动水的分解以及ATP和NADPH两种物质的合成。
（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。
6．拟南芥是一种十字花科植物，研究发现拟南芥的H基因突变体在22℃下生长时与野生型无差别，而在30℃下生长则叶片呈白色（野生型植株叶片星绿色）。
(1)进一步研究发现H蛋白是一种热应激蛋白（温度升高时表达），能维持叶绿体基因编码的RNA聚合酶的活性。据此推测，H基因突变体在30℃时叶子呈白色的原因是 。
(2)为了验证推测的正确性，可通过实验直接测定叶片中叶绿素含量，具体步骤为：用无水乙醇提取色素，并将提取的色素溶液置于红光下，通过测定吸光度来测定叶绿素含量。使用红光进行检测的原因是 。
(3)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。以拟南芥的野生型和上述H基因突变体为材料进行了相关光合作用实验，结果如图所示。实验中两组强光强度相同，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。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”）。
③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 。
【答案】(1)H基因突变使植株30℃时不表达H蛋白，导致叶绿体中RNA聚合酶活性降低，从而影响光合色素合成相关基因的转录，使光合色素合成受阻
(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素不吸收红光，用红光检测可减少叶片中类胡萝卜素对实验结果的干扰
(3) 拟南芥的类型（突变体、野生型）、光照条件 温度、CO2浓度等 少 突变体NPQ
含量高，PSⅡ系统损伤小，PSⅡ活性更高，光反应产物更多，提供更多原料给暗反应
【分析】只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。例如，环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素 (如温度)，也是影响因子。
【详解】（1）H蛋白是一种热应激蛋白（温度升高时表达），调控叶绿体基因编码的RNA聚合酶的活性。RNA聚合酶的功能是催化基因转录成mRNA，进而翻译出相关的蛋白质，据此推测，H基因突变体在30℃时叶片呈白色的原因是：H基因突变导致H蛋白30℃时不表达（H蛋白失活），叶绿体中RNA聚合酶活性降低，影响类囊体上光合色素合成相关基因的转录，使光合色素合成受阻。
（2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以使用红光检测叶绿素含量，目的是减少叶片中类胡萝卜素对实验结果的干扰。
（3）①由图可知，该实验的自变量为拟南芥的类型（突变体、野生型）、光照条件（黑暗、强光照射），除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量，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温度、CO2浓度等。
②据图分析，强光照射下突变体中NPQ相对值高，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。
③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。
7．有氧呼吸过程中的电子、H+需要经一系列过程传递给分子氧，之后氧与[H]结合生成水，下图为其传递过程的两条途径，生物体内存在其中的一条或两条途径。请回答下列问题：
(1)在有氧呼吸的过程中，[H]来自 （填化合物）。
(2)“物质6→物质7”过程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒，呼吸作用全被抑制，导致死亡；而天南星科植物经氰化物处理后，呼吸速率降低，但并未完全被抑制。则出现这种差异的原因是小鼠体内只存在图中
途径 ，天南星科植物体内存在图中途径 。
(3)天南星在开花时，其花序会释放大量能量，花序温度比周围高15-35℃，促使恶臭物质散发以吸引昆虫进行传粉。研究发现，此时花序中ATP生成量并没有明显增加。花序温度升高但ATP生成没有明显增加的原因可能是 （从物质传递途径分析）。
【答案】(1)葡萄糖和水/葡萄糖、丙酮酸和水
(2) 1 1和2
(3)途径2增强，物质氧化分解释放的能量储存在ATP中较少，大量以热能形式散失
【分析】葡萄糖和水（葡萄糖、丙酮酸和水）线粒体内膜小鼠只存在途径1，天南星科植物存在途径1和途径2途径2增强，物质氧化分解释放的能量储存在ATP中较少，大量以热能形式散失解析： 下载分析题图：图示有氧呼吸过程中的电子、H+需要经一系列传递给分子氧，氧与之结合生成水，如图为其传递过程的两条途径，生物体内存在其中的一条或两条途径，途径1是物质4→物质5→物质6→物质7→氧气，途径2是物质4→氧气，其中途径1中会合成大量的ATP。
【详解】（1）有氧呼吸第一阶段和第二阶段都能产生[H]，其中第一阶段产生的[H]来自葡萄糖，第二阶段产生的[H]来自丙酮酸和水。
（2）“物质6→物质7”过程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒，呼吸作用全被抑制，导致死亡，说明小鼠只存在途径1；对天南星科植物用氰化物处理，呼吸速率降低，但并未完全被抑制，说明南星科植物存在途径1和途径2。
（3）天南星在开花时，花序温度升高但ATP生成没有明显增加的原因途径2增强，物质氧化分解释放的能量储存在ATP中较少，大量以热能形式散失。
8．细胞的生命活动中时刻发生着物质和能量的复杂变化，请据图分析。
(1)图1表示发生在真核细胞线粒体的 呼吸部分过程，蛋白复合体I、Ⅲ、Ⅳ等构成的电子传递链将e传递给O2形成水，同时将H+转运到线粒体内外膜的间隙，当H+再被转运到 时，推动了ATP的合成。
(2)脑缺血时，神经细胞损伤的主要原因是神经细胞缺氧导致ATP合成骤降，请据图1解释原因 。
(3)研究发现，缺血时若轻微酸化（6.4≤pH<7.4）可减缓ATP下降速率，在一定程度上起到保护神经细胞的作用，为此，科研人员用体外培养的神经细胞开展相关研究，分组处理及结果如图2所示，图2结果中支持轻微酸化具有保护作用的证据是 。
(4)基于以上研究，医生尝试在病人脑缺血的之后的吸氧治疗中添加高于正常值的 气体，有利于降低神经细胞的损伤。
【答案】(1) 有氧 线粒体基质
(2)神经细胞缺氧，有氧呼吸前两阶段产生的H+不能通过电子呼吸链传递给O2，导致H+不能进入线粒体内外膜的间隙，线粒体内外膜的间隙H+浓度低不能回到线粒体基质，从而不能驱动ATP的合成
(3)甲组、丙组、丁组
(4)CO2
【分析】有氧呼吸：指细胞在有氧的参与下，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。　有氧呼吸的场所：细胞质基质和线粒体
【详解】（1）由图1可知，葡萄糖在细胞质基质氧化分解生产丙酮酸，丙酮酸进入线粒体继续氧化分解，该过程有氧气的参与，故图1表示发生在真核细胞线粒体的有氧呼吸部分过程，蛋白复合体I、Ⅲ、Ⅳ等构成的电子传递链将e传递给O2形成水，同时将H+转运到线粒体内外膜的间隙，当H+再被转运到线粒体基质中，推动了ATP的合成。
（2）脑缺血时，神经细胞缺氧，有氧呼吸前两阶段产生的H+不能通过电子呼吸链传递给O2，导致H+不能进入线粒体内外膜的间隙，线粒体内外膜的间隙H+浓度低不能回到线粒体基质，从而不能驱动ATP的合成，使神经细胞发生损伤。
（3）由图2可知，丙组为模拟缺血培养，与甲组相比，丙组耗氧速率明显下降，丁组在丙组基础之上降低pH，属于轻微酸化，丁组的耗氧速率比丙组高，与甲组差不多，说明轻微酸化能保护神经细胞。
（4）基于以上研究，轻微酸化能保护神经细胞，CO2属于酸性气体，故医生尝试在病人脑缺血的之后的吸氧治疗中添加高于正常值的CO2，有利于降低神经细胞的损伤。
9．CO2固定也称CO2同化、碳素同化。生活在高温干旱环境中的仙人掌，其CO2同化途径如图1所示。PEP羧化酶（PEPC）的活性呈现出昼夜变化，机理如图2所示。
(1)根据图1可知，仙人掌叶肉细胞中CO2固定的场所是 。
(2)白天较强光照时，仙人掌叶绿体产生O2的速率 （填“大于”“小于”或“等于”）苹果酸分解产生CO2的速率。夜晚，叶肉细胞因为缺少 而不能进行卡尔文循环。
(3)上午10:00，若环境中CO2的浓度突然降低，短时间内仙人掌叶绿体中C3含量的变化是 （填“升高”、“降低”或“基本不变”），原因是 。
(4)图1中苹果酸夜晚运到液泡内，白天运出液泡进入细胞质，推测该过程具有的生理意义是 （写出两个方面即可）。
(5)夜晚，仙人掌叶肉细胞的细胞呼吸减弱会影响细胞中苹果酸的生成。据图1和图2分析其原因是 。
【答案】(1)细胞质基质和叶绿体基质
(2) 大于 ATP和NADPH
(3) 基本不变 仙人掌白天气孔关闭，降低环境中CO2的浓度对叶肉细胞内CO2浓度基本没有影响
(4)苹果酸白天运出液泡，促进卡尔文循环；夜晚运进液泡，（促进CO2的吸收）避免苹果酸降低细胞质的pH，影响细胞质内的反应
(5)细胞呼吸减弱，生成的ATP减少影响了PEPC的活化，使草酰乙酸生成量减少；为苹果酸的合成提供的
NADH减少，从而影响细胞中苹果酸的生成。
【分析】植物的光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，其中二氧化碳的吸收与气孔导度密切相关。据图可知，仙人掌叶肉细胞在夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定在苹果酸中，贮存于液泡中，白天气孔关闭，但其可以利用苹果酸分解产生的CO2进行光合作用。
【详解】（1）据图1可知，仙人掌叶肉细胞中CO2固定的场所在白天和夜晚有所不同，夜晚主要在细胞质基质中进行，白天在叶绿体基质中进行。夜晚时仙人掌利用PEP固定CO2，白天时进行卡尔文循环，利用C5固定CO2。
（2）白天较强光照时，仙人掌光反应速率较大，水光解产生O2的速率大于苹果酸分解产生CO2的速率。夜晚没有光照，叶肉细胞无法进行光反应产生ATP和NADPH，所以其不能进行卡尔文循环。
（3）据图可知，仙人掌白天气孔关闭，降低环境中CO2的浓度对叶肉细胞内CO2浓度基本没有影响，CO2固定生成C3的过程也几乎不受影响，因此C3的含量基本不变。
（4）苹果酸夜晚运到液泡内，可以避免苹果酸对细胞质pH的影响，从而避免影响细胞质内各项生命活动，同时可以避免苹果酸在细胞质内积累影响CO2的固定，从而促进CO2的吸收。
（5）夜晚，仙人掌叶肉细胞的细胞呼吸减弱，为苹果酸合成提供的NADH减少，同时产生的ATP减少，影响了PEPC的活化，使草酰乙酸合成量减少，进而导致苹果酸生成量减少。
10．甜瓜是我国主要水果之一，其果实香气浓郁，甘美多汁，深受人们喜爱。甜瓜是不耐寒喜温的作物，在幼苗期甜瓜最适宜的生长温度为28～30℃。在我国北方地区，研究人员采用人工控制温度条件的方法，以我国厚皮甜瓜黄河蜜为材料，研究甜瓜幼苗对低温逆境的适应性及其生理生态机制，从而为培育耐冷性甜瓜提供理论基础，部分结果如图所示。回答下列相关问题：

(1)为模拟北方自然环境温度，图中15℃/5℃、20℃/10℃、25℃/15℃均分别表示人工控制的白天和晚上温度，晚上温度均降低，其意义是 。
(2)胞间CO2可来源于 ，CO2浓度会直接影响光合作用的 阶段，进而影响植物的光合速率；
据以上两图可知，在人工控温1～5d内，甜瓜净光合速率的大小与胞间CO2度的大小呈 （填“正相关”或“负相关”）。
(3)甜瓜果实中的有机物主要由叶片供应，有资料显示，叶片中有机物的积累会抑制叶片光合速率。为验证该结论，某兴趣小组进行了以下操作：将生长状况相似的、长有甜瓜的植株均分成两组，对照组在适宜光照、温度、CO2条件下培养，实验组摘除甜瓜果实，在相同外界条件下培养，检测两组叶片的 释放速率。
预期实验结果： 。
【答案】(1)减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗
(2) 细胞呼吸(或线粒体)和外界环境 暗反应 负相关
(3) O 实验组叶片的O 释放速率低于对照组叶片的
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。演替光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。
【详解】（1）有机物的积累=光合作用产生的有机物-呼吸作用消耗的有机物，晚上降低温度能够有效减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，有利于有机物的积累。
（2）胞间CO 可以是细胞呼吸产生的，也可以是从外界环境吸收的，CO 是暗反应的原料；据图可知，胞间二氧化碳浓度越高，净光合速率越低，即在人工控温1～5d内，净光合速率的大小与胞间CO 浓度的大小呈负相关。
（3）分析题意，实验目的是验证片中有机物的积累会抑制叶片光合速率，根据题干信息可知，该实验的自变量为是否摘除甜瓜果实，因变量的检测指标是叶片的O 释放速率；由于实验组摘除了果实，因此叶片中的有机物会积累，实验组叶片的O 释放速率低于对照组叶片的。
11．当光照过强，植物吸收的光能超过植物所需时，会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。强光条件下，一方面因NADP+不足使电子传递给O2形成O2-1；另一方面会导致还原态电子积累，形成三线态叶绿素（3ch1），3chl与O2反应生成单线1O2。O2-1和1O2都非常活泼，如不及时清除，会攻击叶绿素和PSII反应中心（参与光反应的色素-蛋白质复合体）的D1蛋白，从而损伤光合结构。类胡萝卜素可快速淬灭3chl，也可直接清除1O2，从而起到保护叶绿体的作用。
(1)PSIⅡ反应中心位于 ，强光条件下NADP+不足的原因是 。
(2)强光条件下，与正常植株相比，缺乏类胡萝卜素突变体植株的光合速率 （填“增大”“不变”或“减小”），原因是 （答出2条即可）。
(3)Rubisco酶是一个双功能酶，光照条件下，它既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2，又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸，其催化方向取决于CO2和O2浓度。通过比较碳固定数发现，发生光呼吸时，光合作用效率降低了 %。
(4)随施氮量的适当增加，叶绿素含量升高，导致该变化原因是 （至少答出3点）。
【答案】(1) 叶绿体类囊体薄膜 强光条件下光反应增强，对NADP+的消耗速率增大；暗反应提供的NADP+不足
(2) 减小 突变体植株缺乏少类胡萝卜素，对蓝紫光的吸收减少；无法及时淬灭3chI并清除1O2，损伤光合结构
(3)30
(4)叶绿素含有氮元素，施氮量适量增大，有利于叶绿素合成；蛋白质（如催化叶绿素合成的酶）含有氮元素，施氮量适当增大，促进催化叶绿素合成的酶的合成；叶绿素分布在类囊体薄膜上，薄膜的主要成分是磷脂和蛋白质，这两种物质都含有氮元素，施氮量适当增大，有利于类囊体薄膜面积的增大
【分析】1、光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成。
2、光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：二氧化碳被五碳化合物固定形成三碳化合物，三碳化合物在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】（1）由题意可知，光照过强会导致PSⅡ反应中心的D1蛋白损伤，PSⅡ参与光反应过程，则位于类囊体薄膜上。强光会导致NADPH和ATP的合成增加，对NADP+的消耗速率增大，则生成的NADP+不足。
（2）由于强光下，突变体植株缺乏少类胡萝卜素，对蓝紫光的吸收减少；无法及时淬灭3chl并清除1O2，损伤光合结构，所以强光条件下，与正常植株相比，缺乏类胡萝卜素突变体植株的光合速率减小。
（3）看图可知：无光呼吸发生时，10分子C5结合10分子CO2；有光呼吸时，10分子C5结合8分子CO2，在生成乙醇酸时还释放了1分子CO2，可见有光呼吸时，10分子C5结合7分子CO2，故有光呼吸发生时，光合作用效率降低了30%。
（4）叶绿素含有氮元素，施氮量适量增大，有利于叶绿素合成；蛋白质（如催化叶绿素合成的酶）含有氮元素，施氮量大题01 细胞呼吸与光合作用
专题概览 题型分析 （讲透） 1.重在理解 （梳理知识） 2.习题演练 （典例练习） 精选黑吉辽模拟题
模拟预测 （练透） 2024年黑龙江、吉林二省正式开启新高考模式，题难已成必然，精选模拟习题，加深深度、拓宽广度。
一、细胞呼吸
1.四根据法判断细胞呼吸的方式（呼吸底物为葡萄糖）
常根据图表等给出信息考察理解，获取信息和实验探究能力，今年又侧重创设生活、生产实例情境，考查学生学以致用、知识迁移能力。
根据一、根据产物与反应物判断
①不消耗O2，释放CO2→只进行无氧呼吸。
②无CO2释放→只进行产生乳酸的无氧呼吸。
③酒精产生量等于CO2释放量→只进行产生酒精的无氧呼吸。
④CO2释放量等于O2吸收量→只进行有氧呼吸。
⑤CO2释放量大于O2吸收量→既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2来自酒精发酵。
⑥酒精产生量小于CO2释放量→既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2 来自有氧呼吸。
根据二：细胞呼吸优势的判断
当CO2释放量()大于O2消耗量()时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式。
①若/＝4/3，则有氧呼吸和无氧呼吸强度相等。
②若/＞4/3，则无氧呼吸占优势。
③若/＜4/3，则有氧呼吸占优势。
根据三：根据结构（或场所）判断
试题中有时会画出相关的细胞图解，可以做出如下判断：
①真核细胞：若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸；若部分过程在线粒体中进行，则为有氧呼吸。
②原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的呼吸在细胞质和细胞膜上进行。
根据四、液滴移动方向
细胞呼吸底物为葡萄糖且无氧呼吸产生酒精和CO2时：
装置1：由于有NaOH，只能测出O2 消耗量，生成的CO2 被吸收，即进行有氧呼吸时，液滴便会左移。
装置2：没有NaOH，测的是O2 消耗量与CO2 释放量差值，如果进行无氧呼吸，液滴便会右移。
装置3：为了排除环境因素的干扰，如：排除大气压强的影响。
结果预测和结论：
（1）若装置1中的液滴左移，装置2中的液滴不动，则说明种子只进行有氧呼吸；
（2）若装置1中的液滴不动，装置2中的液滴右移，则说明种子只进行无氧呼吸；
（3）若装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，则说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。
细胞呼吸底物为脂质时：
若呼吸底物中有脂质参与，由于脂质与等质量的葡萄糖相比，C、H比例高，则呼吸过程中O2 吸收量大于CO2 释放量，装置1与装置2中的红色液滴均左移。
注意：如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测的种子进行消毒处理。如果用绿色植物，要进行遮光处理，避免光合作用干扰呼吸速率的测定。
1.（23-24吉林·模拟）阅读下面两个资料，回答下列问题：
（一）材料1：马拉松是一项高负荷、大强度、长距离的竞技运动。改善运动肌利用氧的能力是马拉松项目首先要解决的问题。下图表示甲、乙两名运动员在不同运动强度下，摄氧量与血液中乳酸含量的变化情况。
(1)据图分析，骨骼肌细胞中产生ATP的场所是 。剧烈运动中，葡萄糖储存的能量经有氧呼吸释放后，其主要去向是 。
(2)据图分析，运动员 （填“甲”或“乙”）更适合从事马拉松运动。比赛过程中，沿途群众除为运动员呐喊加油外，还主动为运动员提供饮用水及其他食品，包括乐山小吃。但为减少运动员在运动过程中产生乳酸的量，一般宜选用 （填“葡萄糖”或“脂肪”）作为补充能量的物质。
（二）材料2：图1表示小肠细胞吸收葡萄糖的情况，为进一步探究细胞吸收葡萄糖的方式与细胞内、外液葡萄糖浓度差的关系，有人设计了如图2实验（记作甲）：锥形瓶内盛有130mg/dL的葡萄糖溶液以及活的小肠上皮组织切片。溶液内含细胞生活必须的物质（浓度忽略不计）。实验开始时，毛细玻璃管内的红色液滴向左缓缓移动，5min起速率逐渐加快，此时，锥形瓶内葡萄糖溶液的浓度为amg/dL。

(3)图1显示，BC段时小肠细胞吸收葡萄糖的方式属于 。有同学认为CD段变化的原因可能是载体失活而不是载体饱和，该同学的理由是：当载体饱和时， ，这与事实矛盾。
(4)为验证5min时造成图2锥形瓶红色液滴移动速率加快的直接因素，需要设计一个对比实验（记作乙）：乙实验装置的不同之处是5min时用呼吸抑制剂处理小肠上皮组织。假定呼吸被彻底阻断，预期结果：
①实验开始5min时，液滴移动情况是：实验甲突然加快，实验乙 ；
②葡萄糖溶液浓度的变化情况是：实验甲 ，实验乙 。
(5)若用相等质量的成熟红细胞替代小肠上皮细胞，图2中红色液滴的移动情况是 。
2.（23-24高三·黑龙江哈尔滨·模拟）刚收获的小麦种子堆放不久就萌发了。某研究小组想测量萌发的小麦种子和蚯蚓呼吸速率的差异，设计了以下的实验装置。实验中分别以20粒萌发的种子和4条蚯蚓为材料，每隔10min记录一次有色液滴在刻度玻璃管上的读数（单位mm），结果如下表所示。请回答以下问题：
生物 时间/min
0 10 20 30 40 50
萌发的种子 0 8 16 23 29 34
蚯蚓 0 4 8 11 13.5 15.5
(1)装置图中浓氢氧化钠的作用是吸收 ，以蚯蚓为材料时有色液滴移动的最大速率 mm/min。
(2)刚收获的小麦种子堆放后容易发热，其热量来源于自身细胞呼吸及其携带的微生物呼吸所释放的能量。请根据提供的实验材料和器具设计实验加以验证。
①实验原理：细胞呼吸散失的热能的相对值可用温度计测量，散热越多，温度上升得越多。
②实验材料和器具：刚收获的小麦种子，同样大小消过毒的透明保温瓶，消过毒的温度计和棉花，加热煮
沸过的烧杯等用具，0.1%的高锰酸钾溶液、酒精灯等。
③实验步骤：
第一步：取三个同样大小消过毒的透明保温瓶，分别
第二步：取刚收获的小麦种子若干，均分成三份，分别做三种处理：一份煮熟后冷却至常温放入A瓶中；一份用 浸泡一段时间后放入B瓶中；一份用清水浸泡后直接放入C瓶中。
第三步：在三个瓶中插入温度计并用棉花把瓶口塞紧，记录温度计的示数。
第四步：将三个瓶放到适宜且相同的环境中，过一段时间后 。
④预期实验结果：
结果： 。
3.（23-24高三·辽宁·模拟）利用人体成熟的红细胞和肌肉细胞分别按下面甲，乙两个密闭装置进行实验。图中带刻度的玻璃管横截面积为1cm2。请据图回答问题：
(1)实验开始时，先把两装置中的红色液滴调节至刻度0处，并关闭夹子A，5min之后，发现乙装置中的红色液滴向左移动，发生该现象的原因是 。装置甲中的细胞通过细胞呼吸将葡萄糖氧化分解，葡萄糖中的能量去向有： 。
(2)若实验开始时，同时打开两装置中的夹子A，向培养液中通入等量的O2，经过20min后，发现：装置甲中的红色液滴向右移动了X1cm，盛有NaOH溶液的小烧杯增重了Y1g；装置乙中的红色液滴向右移动了X2cm，盛有NaOH溶液的小烧杯增重了Y2g，则X1 X2（填“>”“<”或“=”），Y1 Y2（填“>”“<”或“=”）。肌肉细胞有氧呼吸消耗O2的速率为 cm3/min（用题中字母表示），20min内肌肉细胞共产生
gCO2（用题中字母表示）。
2.影响呼吸作用的主要外部因素及应用
高考命题热点常以某一新颖的具体事例为载体，结合曲线图、柱形图、表格等形式进行考察。
因素 温度 氧气浓度 二氧化碳浓度 水
原理 主要是通过影响呼吸酶的活性来实现 在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。 CO2是呼吸作用的产物，积累过多对细胞呼吸有抑制作用 在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
曲线
应用 生产上常利用这一原理在低温下贮藏水果、蔬菜。大棚蔬菜的栽培过程中在夜间适当降低温度，可降低呼吸作用速率，减少有机物的消耗，提高产量。 生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。 对蔬菜水果进行保鲜时，适当增加CO2或抽出粮仓空气充入N2。可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。 粮食储藏要求干燥，减少有机物消耗、干种子萌发前进行浸泡处理。
1.（2024·吉林·一模）马拉松是一项高负荷、大强度的竞技运动，改善运动肌利用氧的能力是马拉松项目首先要解决的问题。请结合甲、乙两名运动员在不同运动强度下，摄氧量与血液中乳酸含量的变化情况。回答下列问题：
(1)据图分析，骨骼肌细胞中产生ATP的场所是 。
(2)赛跑运动中，葡萄糖储存的能量经呼吸作用后的去向是： 、 、 。
(3)据图分析乙运动员更适合从事马拉松运动。依据是： 。
(4)比赛中沿途设有为运动员提供饮用水、饮料及其他用品的区域。运动员根据自己情况选择使用。从迅速提升能量供应的角度，应选用含 （无机盐/脂肪/葡萄糖）的饮品，理由是 。
(5)从物质和能量角度解释乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？ 。
2.（2024高三·辽宁·模拟）饴糖是由粮食经发酵糖化制成的一种食品，它具有一定的还原性。饴糖也是一味传统中药，在多个经方中皆有应用。“饴，米蘖煎也”是汉代许慎记载的一种加工制作饴糖的方法，即将煮熟的糯米和磨碎的蘖（发芽的大麦种子）充分混合后进行保温，再经搅拌熬煮后得到饴糖。回答下列问题：
(1)糯米的主要成分是淀粉，饴糖的主要成分是麦芽糖，推测发芽的大麦种子中 酶的含量和活性较高。大麦种子浸泡后，自由水与结合水的比值增大，细胞代谢 ，有利于发芽。
(2)当大麦芽处于旺盛生长期时，每隔8～12h将其翻一次，待大麦芽生长结束后，将大麦芽干燥、粉碎制成麦芽粉用于糯米糖化。其中每隔8～12h将大麦芽翻一次有利于 （答出1点），从而促进细胞呼吸，促进大麦芽生长；将大麦芽制成麦芽粉有利于 ，以提高物质利用率和生产效率。
(3)在糯米糖化过程中，将煮熟的糯米冷却到70℃以下，加入适量麦芽粉和温水并迅速搅拌均匀。在整个糖化过程中，应保持50～60℃的温度并适当地搅拌，有利于糖化的进行。为了解糯米糖化过程中，淀粉是否完全利用，可用 （填“碘液”或“斐林试剂”）进行检测，若样液 ，则表明淀粉充分水解，糖化基本完成。煮熟并冷却的糯米与麦芽粉搅拌均匀后需要在50～60℃的温度下保温6～8h，保温的目的是 。
二、光合作用
1.光合作用光反应和暗反应之间的关系
高考重点，考察多以过程图、曲线图或柱状图的形式呈现，近年侧重结合生产实践情景命题，要求考生理论与实践相结合。
2.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
(1)“过程法”分析各物质变化
下图中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：
(2)“模型法”表示C3和C5含量的变化
判断技巧
在图示各物质的含量变化中，C3和C5含量的变化是相反的，若C3含量增加，则C5含量减少；[H]、ATP和C5的含量变化是一致的，都增加，或都减少。
1．（2024·黑龙江齐齐哈尔·二模）线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要，图1为叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。科研人员对新疆阿克苏糖心苹果进行探究实验，结果如图2、图3所示，图2中部位百分比指该部位的相对光照强度，图3中搭棚不影响CO2的供给。回答下列问题：
图1
(1)在探索光合作用的原理过程中，希尔通过在 中（有H2O，没有CO2）加入铁盐或其他氧化剂，发现水光解产生了氧气。后来鲁宾和卡门用 的方法研究了氧气来源于H2O之后，阿尔农发现叶绿体可 ，且这一过程总是伴随水的光解。
(2)图1光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，C3接受 释放的能量，继而 成三碳糖（C3），为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生出 ；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)据图2分析，对果树上部、中部、下部进行采摘的最佳时间分别是 ，上部糖心果率高于其他部位，原因是 。
(4)图3中10月13日之后，果树非搭棚处理比搭棚处理的糖心果率高，原因是 。
2．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）光合作用是积蓄能量和形成有机物的过程。光合作用大致可分为三大步骤：①原初反应，包括光能的吸收、传递和转换；②电子传递和光合磷酸化，形成活跃的化学能；③碳同化，把活跃的化学能转变为稳定的化学能。请据图回答下列问题：
(1)原初反应中，进行光能吸收的功能单位是光系统PSⅡ和PSI。图中水的光解产生的O2进入相邻细胞被利用至少需要穿过 层膜。光反应阶段发生的场所是 。题干描述的步骤中，属于暗反应阶段的是 （填“①②③”）。
(2)光合磷酸化指叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨类囊体膜的质子动力势能，可以把ADP和Pi合成ATP。据图1可知，光合磷酸化和电子传递 （是/不是）偶联的。CO2浓度降低时，图中电子传递速率也会降低，试推测原因是 。
(3)由图分析可知，C3被还原为TP后，下一步利用的去向有 个。通常情况下，Pi与TP通过磷酸转运体严格按照1：1反向交换方式进行转运。当细胞质基质中Pi缺乏时，磷酸丙糖从叶绿体中输出减少，导致光合速率 （填“升高”或“下降”）。
3．（2024·辽宁·二模）科研人员对烟草叶片的光合作用进行了研究，发现光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能够吸收、利用光能进行电子传递。下图为烟草叶肉细胞类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ发生的反应示意图。据图分析，回答下列问题：
(1)图中能为暗反应提供能量的物质为 。
(2)维持类囊体腔与叶绿体基质中H+浓度差的原因是 （答出3点）。
(3)叶肉细胞光合作用产生的O2进入相邻细胞参与细胞呼吸至少穿过 层磷脂双分子层。
(4)烟草易富集镉（Cd）等重金属，进而对其产量造成不良影响。褪黑素（MT）是一种生物活性小分子。多项研究证实，褪黑素可以作为一种生长调节剂参与植物种子萌发、生长等多项生命活动的调控，适宜浓度的褪黑素可以清除过量自由基，有效改善植物氧化损伤，保护植物免受如病原菌侵染和重金属污染等多种生物和非生物胁迫。科研人员采用水培的方法，研究喷施褪黑素对Cd胁迫下烟草幼苗生长和生理特性的影响，研究结果如下图（CK组为空白对照组）。
柱上标有不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
外源褪黑素对Cd胁迫下烟苗光合特性的影响图
①褪黑素能 植物细胞衰老，据图1分析，褪黑素的作用为 。
②气孔张开的程度（气孔导度）是影响植物光合作用、蒸腾作用、 的主要因素，据图分析，Cd胁迫限制烟草光合作用的主要因素 （“是”或“不是”）气孔因素。
4．（23-24高三下·辽宁·开学考试）近年来，大气中的CO2浓度和O3浓度有上升趋势。为研究CO2浓度和O3浓度上升对农作物有何影响，研究人员用高浓度CO2和高浓度O3分别连续处理水稻甲、乙两个品种75天，在第55天、65天、75天分别测定植物的最大净光合速率，结果如图。回答下列问题。
【注；CK（对照，大气常态浓度）；CO2（CO2常态浓度+200μmol·mol-1）；O3（O3常态浓度的1.6倍）；CO2+O3（CO2常态浓度+200μmol·mol-1和O，常态浓度的1.6倍）。最大净光合速率是指在最适光照条件下，一定量的植物在单位时间内吸收外界的CO2的最大最。】
(1)实验中的最大净光合速率也可以用单位时间O2释放量表示，O2是 （填“光”或“暗”）反应阶段的产物，此阶段的产物还有 。
(2)分析甲、乙两组75天时的数据可知：①O3处理75天后，甲、乙两组水稻的 ，表明长时间高浓度的O3对水稻光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙品种水稻的影响大于甲品种水稻，表明 。
(3)据图分析，高浓度CO2可 （填“提高”或“降低”）高浓度O3对水稻净光合作用的抑制效果。
(4)实验发现，处理75天后甲、乙两组水稻中的基因A表达量都比CK组下降。为确定A基因与乙品种水稻对O3耐受力的关系，研究人员使乙品种水稻中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天，再与乙组进行对比。若实验现象为 。则说明A基因与乙品种水稻对O3耐受力无关。
3.影响光合作用的四大因素
（一）光
1.光照时间：条件适宜时，光照时间越长，产生的光合产物越多。
2.光质：有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，常见的是红光、蓝光和白光光源，其好处是可以避免由于自然环境中光源强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜的产量达到最大。
3.光照面积：
★ 叶面积指数：指单位土地面积上叶子的总面积。
曲线分析：
（1）OA段表明随叶面积指数的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点之后随叶面积指数的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶片被遮挡，接受的光照不足。
（2） OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，B点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积指数的不断增加，呼吸量（OC段）不断增加，所以BC段干物质积累量不断降低。
应用：（1）适当间苗；（2）修剪底叶；（3）合理施肥；（4）浇水
4.光照强度：
★ 实线（蓝色）代表阳生植物；虚线（红色）代表阴生植物（一般呼吸强度、光的补偿点、光的饱和点较阳生植物低）。
应用：间作时农作物的种类搭配，林带树种的配置。
曲线分析：
（1）A点：光照强度为0（黑暗环境），此时只进行细胞呼吸，消耗有机物，细胞从外界吸收氧气，并放出二氧化碳。释放二氧化碳的量表示此时的呼吸强度，若呼吸强度减弱，则A点上移。A点叶肉细胞中合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体。A点后有光照，植物光合作用和呼吸作用都进行，叶肉细胞中合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。
（2）AB段：弱光。植物呼吸速率大于光合速率。即植物光合作用有机物制造量小于呼吸作用有机物消化量，植物体不能积累有机物。细胞呼吸产生的二氧化碳：一部分进入叶绿体中用于光合作用，一部分释放到空气中；随光照强度加强，光合作用速率逐渐加强，呼吸释放的二氧化碳有一部分用于光合作用，二氧化碳的释放量逐渐减少。细胞呼吸消耗的氧气：一部分由叶绿体的光合作用提供，一部分从空气中吸收。总体表现为植物从外界吸收氧气，并放出二氧化碳。
（3） B点时，细胞呼吸释放的二氧化碳全部用于光合作用，光合作用产生的氧气全部用于呼吸作用，植物不与外界进行气体交换。光合作用强度=细胞呼吸强度，即植物光合作用有机物制造量等于呼吸作用有机物消化量，植物体有机物总量保持不变。B点对应的光照强度称为光补偿点。【光合速率增强而呼吸速率不变时，或呼吸速率减弱而光合作用强度不变时，B点左移，反之右移】。
（4） BC段：强光，光合速率大于呼吸速率，即植物光合作用有机物制造量大于呼吸作用有机物消化量，植物体能积累有机物。光合作用固定的二氧化碳：一部分由线粒体的呼吸作用提供，一部分从空气中吸收；光合作用产生的氧气：一部分进入线粒体中用于呼吸作用，一部分释放到空气中，总体表现为植物从外界吸收二氧化碳，并放出氧气。
（5）C点对应的光照强度D点称为光饱和点，含义是光合速率达最大值时的最小光照强度。
（6）限制光合速率的因素：AB段的环境因素（外因）为光照强度；C点以后光合作用强度不再增加，内因是色素含量、酶的数量，外因是除光照强度之外的环境因素，如二氧化碳的浓度、温度等。（7）当条件变化时，光补偿点和光饱和点的移动规律：① 若改变某一因素（如光照、二氧化碳浓度），使光合作用增强，而呼吸作用不受影响，则光补偿点（B点）左移，光饱和点（D点）右移，C点上移。② 若改变某一因素（如温度），使呼吸作用速率增大，则光补偿点（B点）右移，A点下移。
总光合速率、净光合速率、呼吸速率的指标：
★ 净（表观）光合速率：用单位时间内植物二氧化碳吸收量或氧气释放量或者有机物的积累量表示。
★ 呼吸速率：用黑暗环境中，单位时间内二氧化碳释放量、氧气吸收量或有机物消耗量表示。
★ 实际（总、真正）光合速率：单位时间内植物二氧化碳固定量或氧气产生量或者有机物生成量。
★ 测出叶片或植物体的气体交换变化为净光合速率，测出叶绿体气体的变化为实际光合速率。
★ 三者关系：实际光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率。
（二）水
水是光合作用的原料，缺水可直接影响光合作用，又会导致气孔关闭，进而影响二氧化碳的供应，如夏季晴朗中午、高温炎热干旱环境中的植物大都会由于水分减少，一部分气孔关闭而直接影响光合作用的暗反应。
（三）温度
曲线分析：
（1）温度主要是通过影响酶的活性而影响光合作用速率。
（2）温度对暗反应的影响大于对光反应的影响。
应用：
温室内白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率。晚上适当降低温度，降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
（四）二氧化碳浓度
图1 图2
曲线分析：
（1）图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的二氧化碳浓度，即二氧化碳补偿点。（2）图2中的A'点表示进行光合作用所需的二氧化碳的最低浓度。两图中的B和B'点都表示二氧化碳饱和点。
应用：
（1）水中培养的叶片，生活在水中的藻类植物，以及密闭环境中生长的植物等均需考虑二氧化碳对光合作用的影响。
（2）大田通风，有利于二氧化碳的供应。
（3）多施有机肥，可增加二氧化碳量。
（4）温室大棚内可适当补充二氧化碳。
1．（2024·辽宁·一模）CO2同化的最初产物是3-磷酸甘油酸（一种三碳化合物）的植物，称为C3植物，如小麦、水稻等。生长过程中从空气吸收的CO2先是合成苹果酸或天门冬氨酸等含四个碳原子化合物的植物称为C4植物，如玉米、甘蔗。图1是玉米对CO2进行同化的过程，回答下列问题：
(1)图1中①和②代表的物质分别是 ；水稻叶片中进行卡尔文循环的细胞为 。
(2)1，5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶（Rubisco）是C3植物光合作用中固定CO2的关键酶。在炎热干旱的环境下，C4植物能更有效地固定CO2，这说明PEP羧化酶比Rubisco固定CO2的能力 ，作出这种推断的理由是
(3)围绕维管束的是呈“花环型”的两圈细胞，里圈是维管束鞘细胞，外圈为叶肉细胞，两种细胞间可以进行多种物质的交换。叶肉细胞具有丰富的基粒，维管束鞘细胞数量较少，玉米的生长、发育和繁殖需要大量有机物，推测玉米的维管束鞘细胞的结构上可能具有 （写出2点）等特点。
(4)图2和图3的曲线中代表玉米的分别是 。
2．（2024·黑龙江齐齐哈尔·一模）目前全球土壤盐渍化问题严重，盐渍环境下，植物生长会受到抑制。沙棘是我国西北地区的主要造林树种，某研究小组用不同浓度的NaCl溶液处理沙棘幼苗，探究盐胁迫对沙棘幼苗叶片光合生理特性的影响，部分结果如图所示，CK为空白对照组。回答下列问题：
(1)沙棘在进行光合作用时，对光进行吸收、传递和转化的物质分布在叶绿体的 上，光能经光反应后转化为 中的化学能供暗反应利用。
(2)由图分析，本实验的自变量是 ，净光合速率的指标是 。
(3)导致光合速率降低的因素包括气孔限制因素（供应不足影响光合作用）和非气孔限制因素（非CO2因素限制光合作用）。本实验中，溶液处理10d时，导致沙棘幼苗光合速率降低的因素主要是 （填“气孔限制因素”或“非气孔限制因素”），出现该种情况可能与沙棘体内 （填植物激素）的调节作用有关。
(4)该研究小组还探究了盐胁迫对沙棘幼苗叶片叶绿素含量的影响，结果如下表所示。
NaCl浓度/（mmol·L-1） 叶绿素a含量/（mg·g-1） 叶绿素b含量/（mg·g-1） 类胡萝卜素含量/（mg·g-1） 叶绿素a/b
CK 2.159 0.355 0.515 6.085
200 1.481 0.318 0.500 4.682
400 1.127 0.292 0.432 3.879
600 0.770 0.236 0.273 3.264
①若要定性比较不同盐胁迫下沙棘幼苗叶片的叶绿素含量，可以用 （填试剂）提取叶片中的光合色素，再通过纸层析法观察色素带的 。
②由表可知，盐胁迫下，沙棘幼苗叶片中叶绿素和类胡萝卜素的含量均下降，且盐浓度越高， ；同等盐浓度胁迫下，叶绿素a含量降幅大于叶绿素b，可能由于 。
3．（23-24高三下·吉林·模拟）光呼吸是进行光合作用的细胞中，由叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的生理过程，在光照过强或O2与CO2浓度的比值过高时，该过程加强以消耗过剩的NADPH和ATP，起到保护叶绿体的作用。平流层的臭氧（O3）可以吸收紫外线，使地球上的生物免遭紫外线的伤害，而对流层中O3的作用却截然相反，对作物生长是有害的。研究者以一年生“赤霞珠”葡萄盆栽苗为材料，在一定浓度的O3胁迫下，研究了外源褪黑素（MT）对葡萄叶片生理过程的影响，相关指标的检测结果如下表：
指标及单位 光呼吸速率/（μmol·m-2·s-1） 光合速率/（μmol·m-2·s-1） Rubisco活性/（U·L-1） 叶绿素a/（mg·g-1） 叶绿素b/（mg·g-1） 类胡萝卜素/（mg·g-1）
对照组 5．5 16．03 160 1．56 0．60 0．36
O3胁迫组 1．2 4．37 130 1．18 0．47 0．29
MT+O3胁迫组 2．2 9．00 150 1．35 0．52 0．35
注：O3胁迫采用O3熏蒸的方式处理，MT处理为MT溶液浇灌的方式处理。
回答下列相关问题：
(1)存在光呼吸的原因在于核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco），该酶具有双重作用，在光合作用中能催化CO2的固定，在光呼吸中能催化C5与O2结合并释放CO2．从物质变化的角度分析，光呼吸与光合作用过程都能利用 作为原料，但光合作用能实现该物质的再生，而光呼吸是将该物质氧化分解并最终产生CO2；光呼吸与细胞有氧呼吸生理过程的相同点是 （答出2点）。
(2)光合作用光反应阶段中，叶绿体色素吸收的光能转化成活跃的化学能，且储存在 中，供暗反应阶段利用，其中 还能作为活跃的还原剂。
(3)实验结果表明，外源MT能显著提高O3胁迫下葡萄叶片的光合速率，根据表中数据，从光反应和暗反应的角度分析，其原因是 。
(4)由表可知，相比于O3胁迫组，MT+O3胁迫组的光呼吸速率更高，据题分析，光呼吸增强的积极意义是 （答出1点）。
4．（23-24高三上·吉林·阶段练习）化学防晒霜中的有效成分氧苯酮（OBZ）是一种紫外线的吸收剂。NCYRC探究了OBZ对黄瓜（Cucumis sativus、CS）光合作用的影响。回答下列问题：
(1)一般情况下，CS光合作用不能利用紫外线，因为叶绿体中的色素主要吸收可见光中的 ，这些色素分布在 。
(2)CS光反应中有NADPH的生成，NADPH在暗反应中的作用是 。
(3)NCYRC测定了一定浓度的OBZ对CS叶片光合和呼吸速率的影响，结果如图1．由图1可知，OBZ （填“促进”或“抑制”）呼吸速率， （填“促进”或“抑制”）光合速率。OBZ对 （填“光合”或“呼吸”）作用的影响更明显。
(4)NCYRC测定了在CS正常生长的饱和光强下，不同浓度OBZ处理的CS叶片的气孔导度（Gs）和细胞间隙CO2（Ci），结果如图2，实验结果表明 。Ci出现以上变化的原因可能是虽然Gs下降，CO2进入CS叶片减少，但是CO2的 量也减少。
1．细胞呼吸过程中，线粒体呼吸链正常时，丙酮酸进入线粒体被丙酮酸脱氢酶（PDH）催化生成二氧化碳和NADH。当线粒体呼吸链受损丙酮酸只在线粒体外参与无氧呼吸使代谢物X积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生下图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。
回答下列问题。
(1)丙酮酸被PDH催化生成二氧化碳和NADH发生的具体场所是 。
(2)呼吸链受损会导致有氧呼吸异常，则通过②产生的代谢物X是 （物质名称）。
(3)经过④形成的丙酮酸参与代谢可转化为其他物质，请列举出丙酮酸可以转化出的两种物质 。
(4)注射适量的酶A和酶B溶液降低线粒体呼吸链受损导致的危害，其中酶A降低的危害可能是 ，酶B降低危害可能是 。
2．小麦、玉米是我国的主要粮食作物，下图１是小麦、玉米叶片结构及光合作用固定CO2的相关过程。玉米叶片由叶肉细胞和维管束鞘细胞组成，维管束鞘细胞中其中PEPC（酶）与CO2的亲和力比Rubisco（酶）高60多倍。请据图回答问题。
(1)小麦叶肉细胞中，进行C3途径的场所是 ，该过程需要光反应提供 。
(2)玉米叶片细胞中，C3途径和C4途径固定CO2时，与CO2反应的物质分别是 。维管束鞘细胞中产生丙酮酸的过程除图示过程外还有 。
(3)玉米叶片中能进行光反应的细胞是 ，叶肉细胞和维管束鞘细胞紧密相连成“花环形”结构，其意义是 。
(4)研究人员在晴朗的白天测定玉米和小麦净光合速率（单位时间单位叶面积吸收CO2的量）的变化，结果如图2所示，请据图回答问题。
①中午11：00时，玉米叶片的气孔导度降低，但净光合速率不降低，结合图1分析其主要原因是 。
②研究表明Rubisco既能催化C5和CO2反应，也能催化C5和O2反应生成CO2（称为光呼吸），光呼吸会降低光合效率。中午11：00时，玉米的光呼吸不明显，其原因是 。
③11：00时小麦净光合速率明显降低，其原因是：一方面蒸腾作用过于旺盛，导致 ，光合速率显著降低，另一方面叶肉细胞中的CO2浓度较低， 。
3．植物吸收的光能超过光合作用所能利用的量时，引起光能转化效率下降的现象称为光抑制。光抑制主要发生在PSⅡ，PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，能将水分解为O2和H+并释放电子。电子积累过多会产生活性氧破坏PSⅡ，使光合速率下降。中国科学院研究人员提出“非基因方式电子引流”的策略，利用能接收电子的人工
电子梭(铁氰化钾)有效解除微藻的光抑制现象，实验结果如下图所示。
(1)PSⅡ将水分解释放的电子用于 ，形成NADPH。该过程中发生的能量转化 。
(2)据图分析，当光照强度由I增加到I的过程中，对照组微藻的光能转化效率 (填"下降""不变"或"上升"),理由是 。
(3)根据实验结果可知，当光照强度过大时，加入铁氰化钾能够有效解除光抑制，原因是 。
(4)若将对照组中经I1和I3光照强度处理的微藻分别加入铁氰化钾后置于I3光照强度下， (填"I1"或"I3")光照强度处理的微藻光合放氧速率较高，原因是 。
4．为研究不同胁迫对作物产量的影响，研究者将在适宜条件下生长了20天的玉米幼苗随机均分为对照组（CT）、单一干旱组（D）、单一冷害组（C）、干旱和冷害联合胁迫组（D&C）。各组先分别在对应的条件下培养7天（其他条件均相同且适宜），再在适宜条件下培养2天（恢复期），测定玉米幼苗在胁迫期和恢复期的净光合速率，结果如图。
(1)实验前将四组玉米幼苗在适宜条件下培养20天，其目的是 。
(2)胁迫期，与CT组相比，D组玉米幼苗的净光合速率较低的原因是 ，暗反应为光反应提供的 减少。
(3)恢复期，与D＆C组相比，C组玉米幼苗的净光合速率“难以恢复”，可能的原因是 。
(4)据图分析，当遇到极端低温天气时，提出一条有助于缓解低温带来的危害的措施 。
5．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，参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与 离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动 的分解以及 两种物质的合成。
(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，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点有 。
6．拟南芥是一种十字花科植物，研究发现拟南芥的H基因突变体在22℃下生长时与野生型无差别，而在30℃下生长则叶片呈白色（野生型植株叶片星绿色）。
(1)进一步研究发现H蛋白是一种热应激蛋白（温度升高时表达），能维持叶绿体基因编码的RNA聚合酶的活性。据此推测，H基因突变体在30℃时叶子呈白色的原因是 。
(2)为了验证推测的正确性，可通过实验直接测定叶片中叶绿素含量，具体步骤为：用无水乙醇提取色素，并将提取的色素溶液置于红光下，通过测定吸光度来测定叶绿素含量。使用红光进行检测的原因是 。
(3)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。以拟南芥的野生型和上述H基因突变体为材料进行了相关光合作用实验，结果如图所示。实验中两组强光强度相同，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。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”）。
③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 。
7．有氧呼吸过程中的电子、H+需要经一系列过程传递给分子氧，之后氧与[H]结合生成水，下图为其传递
过程的两条途径，生物体内存在其中的一条或两条途径。请回答下列问题：
(1)在有氧呼吸的过程中，[H]来自 （填化合物）。
(2)“物质6→物质7”过程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒，呼吸作用全被抑制，导致死亡；而天南星科植物经氰化物处理后，呼吸速率降低，但并未完全被抑制。则出现这种差异的原因是小鼠体内只存在图中途径 ，天南星科植物体内存在图中途径 。
(3)天南星在开花时，其花序会释放大量能量，花序温度比周围高15-35℃，促使恶臭物质散发以吸引昆虫进行传粉。研究发现，此时花序中ATP生成量并没有明显增加。花序温度升高但ATP生成没有明显增加的原因可能是 （从物质传递途径分析）。
8．细胞的生命活动中时刻发生着物质和能量的复杂变化，请据图分析。
(1)图1表示发生在真核细胞线粒体的 呼吸部分过程，蛋白复合体I、Ⅲ、Ⅳ等构成的电子传递链将e传递给O2形成水，同时将H+转运到线粒体内外膜的间隙，当H+再被转运到 时，推动了ATP的合成。
(2)脑缺血时，神经细胞损伤的主要原因是神经细胞缺氧导致ATP合成骤降，请据图1解释原因 。
(3)研究发现，缺血时若轻微酸化（6.4≤pH<7.4）可减缓ATP下降速率，在一定程度上起到保护神经细胞的作用，为此，科研人员用体外培养的神经细胞开展相关研究，分组处理及结果如图2所示，图2结果中支持轻微酸化具有保护作用的证据是 。
(4)基于以上研究，医生尝试在病人脑缺血的之后的吸氧治疗中添加高于正常值的 气体，有利于降低神经细胞的损伤。
9．CO2固定也称CO2同化、碳素同化。生活在高温干旱环境中的仙人掌，其CO2同化途径如图1所示。PEP羧化酶（PEPC）的活性呈现出昼夜变化，机理如图2所示。
(1)根据图1可知，仙人掌叶肉细胞中CO2固定的场所是 。
(2)白天较强光照时，仙人掌叶绿体产生O2的速率 （填“大于”“小于”或“等于”）苹果酸分解产生CO2的速率。夜晚，叶肉细胞因为缺少 而不能进行卡尔文循环。
(3)上午10:00，若环境中CO2的浓度突然降低，短时间内仙人掌叶绿体中C3含量的变化是 （填“升高”、“降低”或“基本不变”），原因是 。
(4)图1中苹果酸夜晚运到液泡内，白天运出液泡进入细胞质，推测该过程具有的生理意义是 （写出两个方面即可）。
(5)夜晚，仙人掌叶肉细胞的细胞呼吸减弱会影响细胞中苹果酸的生成。据图1和图2分析其原因是 。
10．甜瓜是我国主要水果之一，其果实香气浓郁，甘美多汁，深受人们喜爱。甜瓜是不耐寒喜温的作物，在幼苗期甜瓜最适宜的生长温度为28～30℃。在我国北方地区，研究人员采用人工控制温度条件的方法，以我国厚皮甜瓜黄河蜜为材料，研究甜瓜幼苗对低温逆境的适应性及其生理生态机制，从而为培育耐冷性甜瓜提供理论基础，部分结果如图所示。回答下列相关问题：

(1)为模拟北方自然环境温度，图中15℃/5℃、20℃/10℃、25℃/15℃均分别表示人工控制的白天和晚上温度，晚上温度均降低，其意义是 。
(2)胞间CO2可来源于 ，CO2浓度会直接影响光合作用的 阶段，进而影响植物的光合速率；据以上两图可知，在人工控温1～5d内，甜瓜净光合速率的大小与胞间CO2度的大小呈 （填“正相关”或“负相关”）。
(3)甜瓜果实中的有机物主要由叶片供应，有资料显示，叶片中有机物的积累会抑制叶片光合速率。为验证该结论，某兴趣小组进行了以下操作：将生长状况相似的、长有甜瓜的植株均分成两组，对照组在适宜光照、温度、CO2条件下培养，实验组摘除甜瓜果实，在相同外界条件下培养，检测两组叶片的 释放速率。
预期实验结果： 。
11．当光照过强，植物吸收的光能超过植物所需时，会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。强光条件下，一方面因NADP+不足使电子传递给O2形成O2-1；另一方面会导致还原态电子积累，形成三线态叶绿素（3ch1），3chl与O2反应生成单线1O2。O2-1和1O2都非常活泼，如不及时清除，会攻击叶绿素和PSII反应中心（参与光反应的色素-蛋白质复合体）的D1蛋白，从而损伤光合结构。类胡萝卜素可快速淬灭3chl，也可直接清除1O2，从而起到保护叶绿体的作用。
(1)PSIⅡ反应中心位于 ，强光条件下NADP+不足的原因是 。
(2)强光条件下，与正常植株相比，缺乏类胡萝卜素突变体植株的光合速率 （填“增大”“不变”或“减小”），原因是 （答出2条即可）。
(3)Rubisco酶是一个双功能酶，光照条件下，它既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2，又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸，其催化方向取决于CO2和O2浓度。通过比较碳固定数发现，发生光呼吸时，光合作用效率降低了 %。
(4)随施氮量的适当增加，叶绿素含量升高，导致该变化原因是 （至少答出3点）。
12．在植物体内，制造或输出有机物的组织器官被称为“源”，接纳有机物用于生长或贮藏的组织器官被称为“库”。籽粒是小麦开花后最重要的“库”。为指导田间管理和育种，科研人员对多个品种的小麦旗叶在不同时期的光合特性指标与籽粒产量的相关性进行了研究，结果如下表所示。表中数值代表相关性，数值越大，表明该指标对籽粒产量的影响越大。
抽穗期 开花期 灌浆前期 灌浆中期 灌浆后期 灌浆末期
气孔导度 0.30 0.37 0.70 0.63 0.35 0.11
胞间CO2浓度 0.33 0.33 0.60 0.57 0.30 0.22
叶绿素含量 0.22 0.27 0.33 0.34 0.48 0.45
(1)气孔导度主要影响光合作用中 的供应。以上研究结果表明，在 期旗叶气孔导度对籽粒产量的影响最大。若在此时期因干旱导致气孔开放程度下降，籽粒产量会明显降低，有效的增产措施是 。
(2)根据以上研究结果，在小麦的品种选育中，针对灌浆后期和末期，应优先选择旗叶 的品种进行进一步培育。
(3)若研究小麦旗叶与籽粒的“源”、“库”关系，以下研究思路不合理的是__________。
A．阻断旗叶有机物的输出，检测籽粒产量的变化
B．阻断籽粒有机物的输入，检测旗叶光合作用速率的变化
C．使用浇灌小麦，检测籽粒中含的有机物的比例
D．使用饲喂旗叶，检测籽粒中含的有机物的比例
(4)为研究光合作用中碳原子的转移路径，科学家曾经进行如下实验：向小球藻悬浮液中通入用同化处理不同的时间→用沸腾的酒精处理→蒸发浓缩→双向纸层析→放射自显影。结果如下：
①用沸腾的酒精处理的目的是 ；双向纸层析是第一次层析后，将滤纸旋转90°进行第二次层析的方法，纸层析法使标记化合物 ，其原理是 。
②据图（点样处位于图中滤纸左下角）可知，CO2被固定生成的第一种产物是 ，为该产物还原成磷酸丙糖提供能量的物质是 。
③14CO2同化5s的结果显示，PEPA、PGA和磷酸糖在 （填“垂直”或“水平”）方向层析时溶解度差异显著。
④本实验是通过控制 来探究CO2中碳原子的转移路径。
13．为研究新疆大叶苜蓿的抗旱机制，科研人员设置正常供水（CK）、轻度干旱胁迫（T1）和重度干旱胁迫（T2）三组盆栽控水实验，干旱处理7天后复水，测量新疆大叶苜蓿光合作用相关指标，结果如下图所示。
(1)根据图示信息可知，干旱胁迫对新疆大叶苜蓿净光合速率的影响是 。
(2)气孔导度越大说明气孔开放程度越大，干旱胁迫可导致气孔导度下降，影响光合作用中 的生成进而影响光反应速率。干旱及降雨是农业生产上常见的现象之一，根据实验结果可知，新疆大叶苜蓿的抗旱性 （填“较强”或“较弱”），其机理是 。
(3)干旱胁迫会激发细胞产生活性氧（ROS）从而破坏生物膜结构，据此分析，T2组复水5d后净光合速率仍然较低，推测其原因是 。
14．IRP是一种调节线粒体结构和功能稳定性的蛋白质。为了解IRP对线粒体功能的调节作用和具体机制，科学家进行了相关实验。回答下列问题：
(1)线粒体是细胞进行有氧呼吸主要场所，为执行其功能，线粒体特有的结构特点是 。
(2)JC10是一种荧光染料，JC10的单体发绿色荧光。正常线粒体发挥功能时，会发生膜电位的变化，变化的膜电位会使得 JC10聚合形成多聚体进而发出红色荧光。科学家检测了 JC10处理野生型和 IRP 敲除（不表达）小鼠细胞的荧光情况，结果如图 1 所示。图中结果说明 IRP对线粒体正常发挥功能是必要的，判断依据是
(3)研究发现，IRP敲除小鼠中Hiflα和Hif2α两种蛋白的含量明显高于野生型。为探究IRP敲除小鼠中这两种蛋白的作用，科学家继续进行了实验。抑制剂PX-478和PT-2385可以分别抑制Hiflα和Hif2α两种蛋白的功能。
①测量野生型和IRP敲除小鼠线粒体的耗氧速率，结果如图 2 所示，说明 IRP敲除小鼠线粒体功能障碍的原因主要是 蛋白含量的提高抑制了有氧呼吸第 阶段。
②测量 LdhA（呼吸作用第一阶段的一种酶）表达量，结果如图 3 所示，说明 IRP敲除小鼠的 Hiflα蛋白含量提高后 （填“促进”或“抑制”）了 LdhA的表达。
15．某科研小组测定了光照强度对转基因水稻和野生型水稻光合速率的影响，并检测了两种水稻叶片的叶绿素含量，结果如下图所示。回答下列问题：
(1)图乙所示两种水稻叶片色素中，叶绿素 1 表示的是 。
(2)色素提取后经层析分离，扩散最慢的色素带呈 色；与光合作用有关的酶分布在叶绿体的 。
(3)为了研究叶绿体的功能，某同学将正常叶片置于适量的溶液中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离细胞器，则该溶液的pH与渗透压应满足的条件为 。
(4)结合图甲和图乙，适宜条件下，与野生型水稻相比，转基因水稻的干物质的量 （填“增加”、“减少”或“不变”），原因是 。
(5)为研究转基因水稻是否适合在旱田环境中生长，该小组又进行了干旱胁迫对其净光合速率影响的实验，结果如图。
经干旱胁迫处理后，水稻叶肉细胞细胞液的浓度 ，细胞的吸水能力 。从实验结果看，干旱胁迫条件下水稻光合作用光饱和点降低，从光合作用的过程分析，原因可能是 ；而该转基因水稻不适合旱田环境生长的原因是 。
16．水稻是我国重要的粮食作物，其光合作用强度和呼吸作用强度受多种因素的影响。研究人员用水稻幼苗和完全培养液进行了相关实验，结果如图所示。回答下列问题：
(1)由图分析，35℃时水稻幼苗的真光合速率与呼吸速率之间的数量关系是 。在稻田中使用农家肥能有效提高水稻产量，主要原因是 。
(2)）高等植物的光系统能将光能转变成化学能，叶绿体psbA基因编码的D1是光系统Ⅱ的核心蛋白，光照过强时会导致其分解，使光合速率下降。研究发现水杨酸可以有效降低D1的下降幅度（D1的含量可以采用适当的方法进行检测，具体检测方法不作要求），请以大小生理状况等一致的水稻幼苗和适宜浓度的水杨酸为实验材料，对此结论进行验证。
实验设计思路： 。
(3)为进一步研究干旱对水稻耐热性的影响，科学家将相同的水稻种子分别置于正常条件（CK）、单一高温条件（H）和干旱—高温交叉条件（DH，先干旱后高温）下萌发，测定其幼苗叶片的叶绿素含量、净光合速率和蒸腾速率，结果如下：
处理 光合速率（umol·m-2·s-1） 蒸腾速率（mmol·m-2·s-1）
正常（CK） 5.37 1.42
高温（H） 1.78 0.48
干旱高温交叉（DH） 4.75 1.66
综合图、表中的结果，结合光合作用过程，解释H组光合速率显著降低的原因是 。DH组光合速率降低不显著，推测可能是经干旱处理的水稻会 高温环境。

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