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　细胞代谢中的酶和ATP
1．酶的相关辨析
(1)酶具有催化(降低反应分子活化能)作用，它不具有调节功能，也不能作为能源(或组成)物质。
(2)辨析酶、激素、神经递质、抗体
①四者均具有特异性(专一性)、高效性等特性。
②激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后即被灭活，而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。
③绝大多数活细胞能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞不能)，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。
(3)酶促反应速率≠酶的活性。酶催化化学反应的能力称为酶活性，酶催化的化学反应的速率称为酶促反应速率。通常以测出的酶促反应速率来衡量酶活性，但是酶促反应速率并不等于酶活性，如高温使过氧化氢酶活性为零时(不起催化作用)，过氧化氢的分解速率并不为零。
2．ATP的四个易错点
(1)ATP的产生场所
①绿色植物叶肉细胞中产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。
②动物及其他真核生物产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。
③原核细胞产生ATP的场所为细胞质基质和细胞膜。
(2)ATP≠能量
ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。因此，线粒体不仅可分解有机物，也能合成有机物(ATP)。
(3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中 ATP含量很少，只是转化非常迅速及时。
(4)不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP的相互转化总处于动态平衡中。耗能较多时，ATP水解迅速，但其合成也迅速。
3．调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化
类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化
概念 在蛋白激酶催化下，将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程 在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程
图示过程
意义 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活
易错辨析
判断下列有关酶和ATP的叙述
(1)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的(　　)
(2)酶和激素都必须和特异性受体结合才能发挥作用(　　)
(3)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物(　　)
(4)用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，既可用斐林试剂也可用碘液检测(　　)
(5)淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖、细胞中由氨基酸合成新的肽链均需要ATP提供能量(　　)
(6)蛇毒中的磷脂酶因水解红细胞膜蛋白而导致溶血(　　)
(7)麦芽中的淀粉酶比人体中唾液淀粉酶的最适温度低(　　)
(8)蛋白质磷酸化一般指在蛋白激酶催化下把 ATP磷酸基团转移到底物蛋白质的氨基酸残基上的过程，因此蛋白激酶能为相关蛋白质磷酸化过程提供活化能(　　)
1．(2024·河北，2)下列关于酶的叙述，正确的是(　　)
A．作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B．胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C．醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D．从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
2．(2021·海南，11)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是(　　)
A．该酶可耐受一定的高温
B．在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大
C．不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D．相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
3．(2024·广东，15)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5－Ay3－Bi－CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是(　　)
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5－Ay3－Bi－CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ － －
Ay3－Bi－CB － － ＋＋ ＋＋＋
Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋
Bi － － － －
CB － － － －
注：－表示无活性，＋表示有活性，＋越多表示活性越强。
A．Ay3与Ce5催化功能不同，但可能存在相互影响
B．Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C．该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D．无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
4．(2022·江苏，8)下列关于细胞代谢的叙述正确的是(　　)
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
5．(2021·湖南，5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C．作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
6．(2023·福建，14)肌细胞质基质中Ca2＋浓度升高将引起肌收缩，静息状态下，肌细胞质基质Ca2＋浓度极低，此时胞内Ca2＋主要存储于肌质网中(一种特殊的内质网)。肌质网膜上存在一种Ca2＋载体，能催化水解ATP实现Ca2＋逆浓度跨膜运输，该载体转运过程中的两个状态(E1和E2)如图所示。
下列相关叙述错误的是(　　)
A．该载体对Ca2＋的转运过程利用了ATP水解所释放的能量
B．E2中该载体通过构象变化向细胞质基质运输Ca2＋导致肌收缩
C．若该载体数量不足或功能减弱可导致肌收缩的停止发生异常
D．随着待转运Ca2＋浓度的增加，该载体的运输速率先增加后稳定
1．(2024·青岛高三三模)小麦的穗发芽会影响其产量和品质，某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加等量的蒸馏水研磨，制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如表(“＋”数目越多表示蓝色越深)。下列说法正确的是(　　)
步骤 红粒管 白粒管 对照管
加样 0.5 mL提取液 0.5 mL提取液 a
加缓冲液/mL 1 1 1
加淀粉溶液/mL 1 1 b
37 ℃保温适当时间后终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色
观察显色结果 ＋＋＋ ＋ ＋＋＋＋＋
A.表中a和b分别是0.5 mL淀粉酶和1 mL淀粉溶液
B．研究表明白粒小麦中的淀粉酶活性比红粒小麦低
C．根据实验推测，一定范围内淀粉酶活性越低，小麦穗的发芽率越低
D．若减小淀粉溶液浓度，为保持显色结果不变，则保温时间应延长
2．(2024·重庆沙坪坝区高三期末)除了温度和pH对酶活性有影响外，一些抑制剂也会降低酶的催化效果。图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。下列叙述错误的是(　　)
A．非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与低温对酶活性抑制的机理不同
B．据图可推知，竞争性抑制剂与底物具有类似结构从而与底物竞争酶的活性位点
C．底物浓度相对值大于15时，限制曲线甲酶促反应速率的主要因素是酶浓度
D．曲线甲和曲线乙分别是在酶溶液中添加了非竞争性抑制剂和竞争性抑制剂的结果
3．底物浓度—酶促反应速率曲线如图甲所示，底物浓度低时，酶促反应速率随底物浓度增加而增加(一级反应)，底物浓度高时，随底物浓度增加酶促反应速率几乎不再改变(零级反应)。米氏方程(如图乙所示)可用于描述该过程，其中v是酶促反应速率，Vmax是底物过量时的最大反应速率，[S]是底物浓度，Km是米氏常数，数值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时所对应的底物浓度。下列叙述错误的是(　　)
A．Km值的大小受温度和pH的影响
B．Km值越大，酶和底物的亲和力越小
C．加入竞争性抑制剂之后，Km不变，Vmax变小
D．底物浓度低时，米氏方程约等于v＝(Vmax/Km)×[S]，呈现一级反应
4．(2024·江西上进联盟高三模拟)eATP是胞外ATP，是由植物细胞将胞内的ATP通过膜泡运输释放到胞外形成的，eATP可通过与相应受体结合，调节植物细胞的生长发育、抗病反应等生理活动。AMP－PCP作为一种eATP抑制剂，能有效抑制eATP对细胞的调节作用，但却不改变细胞外的eATP浓度。下列叙述错误的是(　　)
A．eATP与DNA、RNA的组成元素种类相同
B．植物细胞释放ATP时需要消耗细胞代谢提供的能量
C．植物细胞生命活动所需的能量都是由ATP直接供应的
D．AMP－PCP作用机理可能是阻止eATP与受体结合
5．(2024·皖豫名校联盟高三三模)细胞可以通过底物水平磷酸化途径生成ATP，如葡萄糖在细胞质基质形成丙酮酸的过程中，甘油醛－3－磷酸脱氢并磷酸化生成甘油酸－1,3－二磷酸，在甘油酸－1,3二磷酸中形成一个高能磷酸基团，在磷酸甘油酸激酶的催化下，甘油酸－1,3－二磷酸可将高能磷酸基团转给ADP，生成甘油酸－3－磷酸与ATP。下列相关叙述正确的是(　　)
A．甘油酸－1,3－二磷酸生成甘油酸－3－磷酸是吸能反应
B．酶、能量等决定着ATP的合成和水解不是可逆反应
C．酶促反应中因存在ATP供能机制而使酶具有高效性
D．ATP水解释放的能量不能用于维持体温
6．(2024·茂名高三二模)动物体内部分酶的活性受磷酸化的影响，进而影响细胞代谢，如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A．ATP水解释放的磷酸基团使酶1磷酸化
B．肝细胞和肌肉细胞中均有酶1、酶2、酶3分布
C．胰高血糖素作用于靶细胞，使磷酸化酶激酶的活性增强
D．磷酸化会改变酶的空间结构并改变其活性，利于细胞代谢
答案精析
建网络　抓主干
①蛋白质　②RNA　③高效性　④专一性　⑤活化能　⑥C、H、O、N、P　⑦A－P～P～P　⑧细胞呼吸　⑨光合作用　⑩直接能源物质
核心提炼
易错辨析
(1)×　少数酶的化学本质是RNA；激素的化学本质不都是蛋白质。
(2)×　酶和底物特异性结合发挥作用。
(3)√
(4)×　用斐林试剂进行检测时，需要水浴加热，会影响实验结果。
(5)×　淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要ATP 提供能量。
(6)×　蛇毒中的磷脂酶具有专一性，只能催化磷脂分子的水解，不能催化蛋白质水解。
(7)×　一般而言，植物体内酶的最适温度高于动物，故麦芽中的淀粉酶比人体中唾液淀粉酶的最适温度高。
(8)×　蛋白激酶能降低蛋白质磷酸化的活化能，不能提供能量。
真题演练
1．D　[一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，但其作用的反应物不一定是有机物，如过氧化氢酶作用的反应物为无机物，A错误；酶应在低温和最适pH条件下保存，因此，胃蛋白酶应在酸性、低温条件下保存，B错误；醋酸杆菌是细菌，属于原核生物，不具有线粒体，C 错误；成年牛、羊等食草类动物肠道中有可以分解纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶，D 正确。]
2．D　[相同温度下，不同反应时间内该酶的催化反应速率可能相同，如达到最大反应速率(曲线平缓)之后的反应速率相同，D错误。]
3．B　[据表格分析可知，Ce5与Ay3分别催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，说明两者的催化功能不同，当Ay3与Ce5同时存在时，即Ce5组与Ce5－Ay3－Bi－CB组比较，Ce5催化纤维素类底物W2的活性增强，说明两者之间可能存在相互影响，A正确；Bi组不能催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，说明其无催化活性，Ay3组与Ay3－Bi－CB组比较，不论是否与Bi结合，Ay3均可催化底物S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；Ce5－Ay3－Bi－CB组与Ay3－Bi－CB组比较，无论Ce5是否存在，该酶催化褐藻酸类底物的活性均不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；若要研究CB是否与纤维素类底物的催化活性有关，自变量为有无CB，所以应增加检测Ce5－Ay3－Bi肽链的活性，与Ce5－Ay3－Bi－CB组比较，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。]
4．B　[光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳，B正确；蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但可以进行有氧呼吸，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。]
5．B　[通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息可知，进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。]
6．B　[图示中载体的E1状态是载体蛋白的磷酸化，通过其空间结构变化完成Ca2＋的逆浓度梯度运输，E2是去磷酸化状态，恢复可以重新结合Ca2＋的状态，因此这个主动运输过程是将Ca2＋向肌质网中运输，降低了肌细胞质基质中Ca2＋浓度，肌细胞由收缩恢复为舒张状态，B错误；肌质网膜上的Ca2＋载体数量不足或功能减弱，不利于肌质网回收Ca2＋，使肌细胞质基质中Ca2＋维持较高浓度，引起肌细胞持续收缩，C正确；主动运输中，在一定范围内随着待转运Ca2＋浓度的增加，该载体的运输速率增大，但受到载体数量的限制，达到最大速率后保持稳定，D正确。]
模拟预测
1．C　[实验自变量为红、白粒小麦种子中的淀粉酶，作为对照组，表中a和b分别是0.5 mL蒸馏水和1 mL淀粉溶液，A错误；红粒管显色结果比白粒管深，这说明白粒小麦中的淀粉酶活性比红粒小麦高，B错误；红粒小麦的淀粉酶活性较低，由“引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦”可以推测，一定范围内淀粉酶活性越低，小麦穗的发芽率越低，C正确；若减小淀粉溶液浓度，为保持显色结果不变(剩余淀粉量不变)，则保温时间应缩短，使分解量减少，D错误。]
2．D　[非竞争性抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，通过改变酶的结构使酶的活性受到抑制，但低温只是抑制酶的活性，酶的空间结构没有改变，A正确；曲线甲是无抑制剂时酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，曲线乙是加入竞争性抑制剂时酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，D错误。]
3．C　[竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点从而减少反应物与酶结合的机会，加入竞争性抑制剂之后，Km值增大，Vmax基本不变，C错误；底物浓度低时，酶促反应速率随底物浓度增加而增加(一级反应)，米氏方程中分母中的[S]可以忽略，则米氏方程约等于v＝(Vmax/Km)×[S]，D正确。]
4．C　[植物细胞大多数生命活动所需的能量是由ATP直接供应的，C错误。]
5．B　[甘油酸－1,3－二磷酸可将高能磷酸基团转给ADP，生成甘油酸－3－磷酸与ATP，该过程是放能反应，A错误；ATP合成和水解中所需的酶不同，能量的来源和去路也不同，因此不是可逆反应，B正确；酶具有高效性是因为与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更为显著，C错误；ATP水解释放的能量可用于各项生命活动，也可用于维持体温的相对稳定，D错误。]
6．B　[肌肉细胞中无酶3，因此不能将糖原水解成葡萄糖，B错误。](共41张PPT)
细胞代谢中的酶和atp
保分点专攻 1　
建网络 抓主干
①_______
②______
激素、神经递质、细胞因子、抗体的本质、来源及作用比较
有机物
本质
联 系
催化
作用
③_______
④_______
作用条件较温和
特性
显著降低⑤_______
机理
温度、pH、底物
浓度、酶浓度等
影响
因素
联系
相关曲线模型分析及实验设计等
为ATP转化提供条件
酶
细胞
代谢
ATP
为酶合成供能
条件
条件
元素组成：⑥________________
简式：⑦__________
转化：ATP
水解酶
合成酶
ADP+Pi+能量
联系
磷酸化
和去磷
酸化
⑧_________
再生
途径
动植物
共有
植物
特有
⑨_________
联系
具体产生场所
作用：生物体各项生命活动的⑩______________
联系
也可作为信号分子
蛋白质
RNA
高效性
专一性
活化能
C、H、O、N、P
A-P~P~P
细胞呼吸
光合作用
直接能源物质
一 核心提炼
1.酶的相关辨析
(1)酶具有催化(降低反应分子活化能)作用，它不具有调节功能，也不能作为能源(或组成)物质。
(2)辨析酶、激素、神经递质、抗体
①四者均具有特异性(专一性)、高效性等特性。
②激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后即被灭活，而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。
③绝大多数活细胞能产生酶(哺乳动物的成熟红细胞不能)，但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。
(3)酶促反应速率≠酶的活性。酶催化化学反应的能力称为酶活性，酶催化的化学反应的速率称为酶促反应速率。通常以测出的酶促反应速率来衡量酶活性，但是酶促反应速率并不等于酶活性，如高温使过氧化氢酶活性为零时(不起催化作用)，过氧化氢的分解速率并不为零。
2.ATP的四个易错点
(1)ATP的产生场所
①绿色植物叶肉细胞中产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体。
②动物及其他真核生物产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。
③原核细胞产生ATP的场所为细胞质基质和细胞膜。
(2)ATP≠能量
ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。因此，线粒体不仅可分解有机物，也能合成有机物(ATP)。
(3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中 ATP含量很少，只是转化非常迅速及时。
(4)不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP的相互转化总处于动态平衡中。耗能较多时，ATP水解迅速，但其合成也迅速。
3.调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化
类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化
概念 在蛋白激酶催化下，将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程 在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程
类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化
图示 过程
意义 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活
判断下列有关酶和ATP的叙述
(1)酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的(　　)
提示：少数酶的化学本质是RNA；激素的化学本质不都是蛋白质。
×
(2)酶和激素都必须和特异性受体结合才能发挥作用(　　)
提示：酶和底物特异性结合发挥作用。
×
(3)酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物(　　)
√
(4)用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，既可用斐林试剂也可用碘液检测(　　)
提示：用斐林试剂进行检测时，需要水浴加热，会影响实验结果。
×
(5)淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖、细胞中由氨基酸合成新的肽链均需要ATP提供能量(　　)
提示：淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖不需要ATP 提供能量。
×
(6)蛇毒中的磷脂酶因水解红细胞膜蛋白而导致溶血(　　)
提示：蛇毒中的磷脂酶具有专一性，只能催化磷脂分子的水解，不能催化蛋白质水解。
×
(7)麦芽中的淀粉酶比人体中唾液淀粉酶的最适温度低(　　)
提示：一般而言，植物体内酶的最适温度高于动物，故麦芽中的淀粉酶比人体中唾液淀粉酶的最适温度高。
×
(8)蛋白质磷酸化一般指在蛋白激酶催化下把 ATP磷酸基团转移到底物蛋白质的氨基酸残基上的过程，因此蛋白激酶能为相关蛋白质磷酸化过程提供活化能(　　)
提示：蛋白激酶能降低蛋白质磷酸化的活化能，不能提供能量。
×
二 真题演练
1.(2024·河北，2)下列关于酶的叙述，正确的是
A.作为生物催化剂，酶作用的反应物都是有机物
B.胃蛋白酶应在酸性、37 ℃条件下保存
C.醋酸杆菌中与发酵产酸相关的酶，分布于其线粒体内膜上
D.从成年牛、羊等草食类动物的肠道内容物中可获得纤维素酶
√
一般来说，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，但其作用的反应物不一定是有机物，如过氧化氢酶作用的反应物为无机物，A错误；
酶应在低温和最适pH条件下保存，因此，胃蛋白酶应在酸性、低温条件下保存，B错误；
醋酸杆菌是细菌，属于原核生物，不具有线粒体，C错误；
成年牛、羊等食草类动物肠道中有可以分解纤维素的微生物，所以从其肠道内容物中可以获得纤维素酶，D 正确。
2.(2021·海南，11)某种酶的催化反应速率随温度和时间变化的趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是
A.该酶可耐受一定的高温
B.在t1时，该酶催化反应速率随温度升高而增大
C.不同温度下，该酶达到最大催化反应速率时所需时间不同
D.相同温度下，在不同反应时间该酶的催化反应速率不同
√
相同温度下，不同反应时间内该酶的催化反应速率可能相同，如达到最大反应速率(曲线平缓)之后的反应速率相同，D错误。
3.(2024·广东，15)现有一种天然多糖降解酶，其肽链由4段序列以Ce5－Ay3－Bi－CB方式连接而成。研究者将各段序列以不同方式构建新肽链，并评价其催化活性，部分结果见表。
注：－表示无活性，＋表示有活性，＋越多表示活性越强。
肽链 纤维素类底物 褐藻酸类底物
W1 W2 S1 S2
Ce5－Ay3－Bi－CB ＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋
Ce5 ＋ ＋＋ － －
Ay3－Bi－CB － － ＋＋ ＋＋＋
Ay3 － － ＋＋＋ ＋＋
Bi － － － －
CB － － － －
关于各段序列的生物学功能，下列分析错误的是
A.Ay3与Ce5催化功能不同，但可能存在相互影响
B.Bi无催化活性，但可判断与Ay3的催化专一性有关
C.该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关
D.无法判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关
√
据表格分析可知，Ce5与Ay3分别催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，说明两者的催化功能不同，当Ay3与Ce5同时存在时，即Ce5组与Ce5－Ay3－Bi－CB组比较，Ce5催化纤维素类底物W2的活性增强，说明两者之间可能存在相互影响，A正确；
Bi组不能催化纤维素类底物和褐藻酸类底物，说明其无催化活性，Ay3组与Ay3－Bi－CB组比较，不论是否与Bi结合，Ay3均可催化底物S1与S2，说明Bi与Ay3的催化专一性无关，B错误；
Ce5－Ay3－Bi－CB组与Ay3－Bi－CB组比较，无论Ce5是否存在，该酶催化褐藻酸类底物的活性均不变，说明该酶对褐藻酸类底物的催化活性与Ce5无关，C正确；
若要研究CB是否与纤维素类底物的催化活性有关，自变量为有无CB，所以应增加检测Ce5－Ay3－Bi肽链的活性，与Ce5－Ay3－Bi－CB组比较，才能判断该酶对纤维素类底物的催化活性是否与CB相关，D正确。
4.(2022·江苏，8)下列关于细胞代谢的叙述正确的是
A.光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B.供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C.蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D.供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
√
光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；
供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳，B正确；
蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但可以进行有氧呼吸，C错误；
供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。
5.(2021·湖南，5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了
蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，
不影响细胞信号传递
C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
√
通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；
如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺
失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞
信号的传递，B错误；
根据题干信息可知，进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；
温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
6.(2023·福建，14)肌细胞质基质中Ca2＋浓度升高将引起肌收缩，静息状态下，肌细胞质基质Ca2＋浓度极低，此时胞内Ca2＋主要存储于肌质网中(一种特殊的内质网)。肌质网膜上存在一种Ca2＋载体，能催化水解ATP实现Ca2＋逆浓度跨膜运输，该载体转运过程中的两个状态(E1和E2)如图所示。
下列相关叙述错误的是
A.该载体对Ca2＋的转运过程利用
了ATP水解所释放的能量
B.E2中该载体通过构象变化向细
胞质基质运输Ca2＋导致肌收缩
C.若该载体数量不足或功能减弱可导致肌收缩的停止发生异常
D.随着待转运Ca2＋浓度的增加，该载体的运输速率先增加后稳定
√
图示中载体的E1状态是载体蛋白的磷酸化，通过其空间结构变化完成Ca2＋的逆浓度梯度运输，E2是去磷酸化状态，恢复
可以重新结合Ca2＋的状态，因此这个主动运输过程是将Ca2＋向肌质网中运输，降低了肌细胞质基质中Ca2＋浓度，肌细胞由收缩恢复为舒张状态，B错误；
肌质网膜上的Ca2＋载体数量不足或功能减弱，不利于肌质网回收Ca2＋，使肌细胞质基质中Ca2＋维持较高浓度，引起肌细胞持续收缩，C正确；
主动运输中，在一定范围内随着待转运Ca2＋浓度的增加，该载体的运输速率增大，但受到载体数量的限制，达到最大速率后保持稳定，D正确。
三 模拟预测
1.(2024·青岛高三三模)小麦的穗发芽会影响其产量和品质，某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加等量的蒸馏水研磨，制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如表(“＋”数目越多表示蓝色越深)。
步骤 红粒管 白粒管 对照管
加样 0.5 mL提取液 0.5 mL提取液 a
加缓冲液/mL 1 1 1
加淀粉溶液/mL 1 1 b
37 ℃保温适当时间后终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色
观察显色结果 ＋＋＋ ＋ ＋＋＋＋＋
下列说法正确的是
A.表中a和b分别是0.5 mL淀粉酶和1 mL淀粉溶液
B.研究表明白粒小麦中的淀粉酶活性比红粒小麦低
C.根据实验推测，一定范围内淀粉酶活性越低，小麦穗的发芽率越低
D.若减小淀粉溶液浓度，为保持显色结果不变，则保温时间应延长
√
步骤 红粒管 白粒管 对照管
加样 0.5 mL提取液 0.5 mL提取液 a
加缓冲液/mL 1 1 1
加淀粉溶液/mL 1 1 b
37 ℃保温适当时间后终止酶促反应，冷却至常温，加适量碘液显色
观察显色结果 ＋＋＋ ＋ ＋＋＋＋＋
实验自变量为红、白粒小麦种子中的淀粉酶，作为对照组，表中a和b分别是0.5 mL蒸馏水和1 mL淀粉溶液，A错误；
红粒管显色结果比白粒管深，这说明白粒小麦中的淀粉酶活性比红粒小麦高，B错误；
红粒小麦的淀粉酶活性较低，由“引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦”可以推测，一定范围内淀粉酶活性越低，小麦穗的发芽率越低，C正确；
若减小淀粉溶液浓度，为保持显色结果不变(剩余淀粉量不变)，则保温时间应缩短，使分解量减少，D错误。
2.(2024·重庆沙坪坝区高三期末)除了温度和pH对酶活性有影响外，一些抑制剂也会降低酶的催化效果。图1为酶作用机理及两种抑制剂影响酶活性的机理示意图，图2为相同酶溶液在无抑制剂、添加不同抑制剂的条件下，酶促反应速率随底物浓度变化的曲线。
下列叙述错误的是
A.非竞争性抑制剂降低酶活性的机理与低温
对酶活性抑制的机理不同
B.据图可推知，竞争性抑制剂与底物具有类
似结构从而与底物竞争酶的活性位点
C.底物浓度相对值大于15时，限制曲线甲酶
促反应速率的主要因素是酶浓度
D.曲线甲和曲线乙分别是在酶溶液中添加了
非竞争性抑制剂和竞争性抑制剂的结果
√
非竞争性抑制剂与酶活性位点以外的其他位点结合，通过改变酶的结构使酶的活性受到抑制，但低温只是抑制酶的活性，酶的空间结构没有改变，A正确；
曲线甲是无抑制剂时酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，曲线乙是加入竞争性抑制剂时酶促反应速率随底物浓度变化的曲线，D错误。
3.底物浓度—酶促反应速率曲线如图甲所示，底物浓度低时，酶促反应速率随底物浓度增加而增加(一级反应)，底物浓度高时，随底物浓度增加酶促反应速率几乎不再改变(零级反应)。米氏方程(如图乙所示)可用于描述该过程，其中v是酶促反应速率，Vmax是底物过量时的最大反应速率，[S]是底物浓度，Km是米氏常数，数值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时所对应的底物浓度。下列叙述错误的是
A.Km值的大小受温度和pH的影响
B.Km值越大，酶和底物的亲和力越小
C.加入竞争性抑制剂之后，Km不变，Vmax变小
D.底物浓度低时，米氏方程约等于v＝(Vmax/Km)
×[S]，呈现一级反应
√
竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点从而减少反应物与酶结合的机会，加入竞争性抑制剂之后，Km值增大，Vmax基本不变，C错误；
底物浓度低时，酶促反应速率随底物浓度增加而增加(一级反应)，米氏方程中分母中的[S]可以忽略，则米氏方程约等于v＝(Vmax/Km)×[S]，D正确。
4.(2024·江西上进联盟高三模拟)eATP是胞外ATP，是由植物细胞将胞内的ATP通过膜泡运输释放到胞外形成的，eATP可通过与相应受体结合，调节植物细胞的生长发育、抗病反应等生理活动。AMP－PCP作为一种eATP抑制剂，能有效抑制eATP对细胞的调节作用，但却不改变细胞外的eATP浓度。下列叙述错误的是
A.eATP与DNA、RNA的组成元素种类相同
B.植物细胞释放ATP时需要消耗细胞代谢提供的能量
C.植物细胞生命活动所需的能量都是由ATP直接供应的
D.AMP－PCP作用机理可能是阻止eATP与受体结合
√
植物细胞大多数生命活动所需的能量是由ATP直接供应的，C错误。
5.(2024·皖豫名校联盟高三三模)细胞可以通过底物水平磷酸化途径生成ATP，如葡萄糖在细胞质基质形成丙酮酸的过程中，甘油醛－3－磷酸脱氢并磷酸化生成甘油酸－1,3－二磷酸，在甘油酸－1,3二磷酸中形成一个高能磷酸基团，在磷酸甘油酸激酶的催化下，甘油酸－1,3－二磷酸可将高能磷酸基团转给ADP，生成甘油酸－3－磷酸与ATP。下列相关叙述正确的是
A.甘油酸－1,3－二磷酸生成甘油酸－3－磷酸是吸能反应
B.酶、能量等决定着ATP的合成和水解不是可逆反应
C.酶促反应中因存在ATP供能机制而使酶具有高效性
D.ATP水解释放的能量不能用于维持体温
√
甘油酸－1,3－二磷酸可将高能磷酸基团转给ADP，生成甘油酸－3－磷酸与ATP，该过程是放能反应，A错误；
ATP合成和水解中所需的酶不同，能量的来源和去路也不同，因此不是可逆反应，B正确；
酶具有高效性是因为与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更为显著，C错误；
ATP水解释放的能量可用于各项生命活动，也可用于维持体温的相对稳定，D错误。
6.(2024·茂名高三二模)动物体内部分酶的活性受磷酸化的影响，进而影响细胞代谢，如图所示。下列有关叙述错误的是
A.ATP水解释放的磷酸基团使酶1
磷酸化
B.肝细胞和肌肉细胞中均有酶1、
酶2、酶3分布
C.胰高血糖素作用于靶细胞，使
磷酸化酶激酶的活性增强
D.磷酸化会改变酶的空间结构并改变其活性，利于细胞代谢
√
肌肉细胞中无酶3，因此不能将糖原水解成葡萄糖，B错误。　细胞呼吸的原理和应用
1．细胞呼吸过程中物质和能量的变化规律分析
(1)从物质变化方面分析
①有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同，有相同的中间产物丙酮酸和[H]。
②有氧呼吸中丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解成CO2和水，无氧呼吸中丙酮酸在细胞质基质中转变为乳酸或酒精和CO2。
③有氧呼吸过程中的[H]来自葡萄糖和水，无氧呼吸过程中的[H]只来自葡萄糖。
(2)从能量变化方面分析
①有氧呼吸的三个阶段均能释放能量，生成ATP，其中第三阶段释放的能量最多。
②无氧呼吸仅在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP。
2．细胞(有氧)呼吸过程中能量的转化
(1)细胞质基质中的一种小分子物质——NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)能够与葡萄糖氧化过程中脱下来的H＋和e－结合，形成NADH。
(2)NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子(e－)，高能电子(e－)通过呼吸链传递。
(3)复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用：通过电子传递链将H＋定向转运至膜间隙，导致线粒体膜间隙中H＋浓度升高，线粒体基质中H＋浓度降低，质子流再通过ATP合成酶进入线粒体基质，驱动ATP合成。
3．无氧呼吸的意义：缺氧条件下无氧呼吸为生命活动提供能量。
4．长时间无氧呼吸对植物的危害
(1)无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞中的蛋白质变性。
(2)利用葡萄糖进行无氧呼吸释放的能量很少，植物要维持正常的生命活动就要消耗更多的有机物。
(3)无氧呼吸没有丙酮酸氧化过程，缺乏新物质合成的原料。
易错辨析
判断下列有关细胞呼吸的叙述
(1)严重的糖尿病患者与其正常时相比，CO2/O2的比值会降低(　　)
(2)健康成年人在剧烈运动时，CO2/O2的比值会大于1(　　)
(3)部分原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸，无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸(　　)
(4)无氧呼吸产生的ATP少，是因为大部分能量以热能的形式散失(　　)
(5)由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖(　　)
(6)成熟果实开始进入衰老阶段时呼吸速率突然上升，是由于葡萄糖作为呼吸底物大量进入线粒体(　　)
1．(2024·广东，5)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是(　　)
A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B．线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱
C．有氧条件下，WT比Δsqr的生长速度快
D．无氧条件下，WT比Δsqr产生更多的ATP
2．(2024·安徽，3)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是(　　)
A．在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B．PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活
C．ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D．运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快
3．(2023·湖北，6)为探究环境污染物A对斑马鱼生理的影响，研究者用不同浓度的污染物A溶液处理斑马鱼，实验结果如表。据结果分析，下列叙述正确的是(　　)
指标 A物质浓度/(μg·L－1)
0 10 50 100
① 肝脏糖原含量/(mg·g－1) 25.0±0.6 12.1±0.7 12.0±0.7 11.1±0.2
② 肝脏丙酮酸含量/(nmol·g－1) 23.6±0.7 17.5±0.2 15.7±0.2 8.8±0.4
③ 血液中胰高血糖素含量/(mIU·mg prot－1) 43.6±1.7 87.2±1.8 109.1±3.0 120.0±2.1
A.由②可知机体无氧呼吸减慢，有氧呼吸加快
B．由①可知机体内葡萄糖转化为糖原的速率加快
C．①②表明肝脏没有足够的丙酮酸来转化成葡萄糖
D．③表明机体生成的葡萄糖增多，血糖浓度持续升高
4．(2023·山东，4)水淹时，玉米根细胞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
5．(2024·甘肃，3)梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是(　　)
A．根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B．根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D．根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
6．(2022·山东，4)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是(　　)
A．磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C．正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
1．(2024·常德高三期末)研究发现，FCCP能作用于线粒体内膜，使线粒体内膜上释放的能量不变，但不合成ATP；抗霉素A是有氧呼吸第三阶段的抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧。下列叙述正确的是(　　)
A．NAD＋是氧化型辅酶Ⅰ，其还原的场所只有线粒体基质
B．加入FCCP，耗氧量增加，细胞产生的能量均以热能形式释放
C．加入抗霉素A，细胞只能进行无氧呼吸，无法产生NADH
D．加入FCCP后，细胞完成正常生命活动消耗的葡萄糖量增加
2．(2024·重庆渝中区高三三模)有氧呼吸第三阶段的电子传递链如图所示，其中复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ能传递电子并逆浓度梯度运输H＋，建立膜H＋势能差；ATP合成酶能参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜H＋势能的推动下合成ATP；UCP是一种特殊的H＋通道。下列相关叙述错误的是(　　)
A．还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质和线粒体基质中均能产生
B．推测线粒体内外膜间隙中的H＋浓度小于线粒体基质中的浓度
C．H＋通过UCP运输会产生大量热量，这可能是机体对寒冷环境的一种适应机制
D．ATP合成酶可位于线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上
3．(2024·重庆荣昌区高三模拟)图1表示某水稻种子萌发的细胞呼吸过程中，O2的吸收量和CO2的释放量随环境中O2浓度的变化而变化的曲线，其中线段XY＝YZ；图2是水稻种子萌发的RQ值(CO2产生量与O2消耗量的比值)变化。下列有关叙述正确的是(　　)
A．图1中O2浓度为a时，水稻种子有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
B．图1中P点与图2中b点时水稻种子有氧呼吸消耗葡萄糖量相等
C．图2中c点以后，水稻种子有氧呼吸速率不再继续增加
D．相同O2浓度下，花生种子的RQ值大于水稻种子
4．在进行不同强度的运动时，人体骨骼肌相同时间消耗糖类和脂类的百分比如图所示。下列关于这三种强度运动的说法，正确的是(　　)
A．进行高强度运动时，细胞在细胞质基质和线粒体中产生ATP
B．进行低强度运动时，肝细胞将乳酸转化为葡萄糖的量最大
C．肥胖患者适合采用较长时间的高强度运动来达到减肥的目的
D．肌糖原直接转化为葡萄糖氧化供能的量随运动强度的降低而减少
5．(2024·江西新八校高三二模)动物细胞呼吸部分代谢过程如图所示：非糖物质代谢所形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可进一步形成葡萄糖。下列相关叙述正确的是(　　)
A．过程①生成的氨基酸是必需氨基酸
B．过程②发生的场所是细胞质基质
C．X物质可能代表的是构成脂肪的小分子
D．长期高糖膳食不会导致人体内脂肪积累
6．(2024·沧州高三模拟)如图表示家庭酿酒过程中密闭容器内酵母菌呼吸速率的变化情况。下列叙述正确的是(　　)
A．图中a曲线表示无氧呼吸，密闭容器内6 h时开始产生酒精
B．在a、b两曲线相交点，b曲线消耗的葡萄糖比a曲线多
C．8 h时ATP在细胞质基质中合成，能量来自丙酮酸的分解
D．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精与产生乳酸时相比，生成的ATP的量不同
答案精析
建网络　抓主干
①酒精　②少量CO2　③细胞质基质　④线粒体　⑤细胞质基质　⑥线粒体基质　⑦线粒体内膜
核心提炼
易错辨析
(1)√　严重的糖尿病患者利用的葡萄糖会减少，会利用部分脂肪作为能源物质，因为脂肪的氧原子含量较糖类中的少而氢的含量多，细胞呼吸消耗脂肪时，产生的CO2量与消耗的O2量的比值小于1，因此上述比值与正常时相比会降低。
(2)×　健康成年人在剧烈运动的过程中，会进行有氧呼吸和无氧呼吸，无氧呼吸产生乳酸，该过程不消耗O2，也不产生CO2，而有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2的量相等，比值为1。
(3)√
(4)×　无氧呼吸产生的ATP少的原因是有机物的氧化分解不彻底，其中大部分能量存留在乳酸或酒精中。
(5)√
(6)×　葡萄糖不能进入线粒体。
真题演练
1．D　[有氧呼吸的主要场所为线粒体，碎片化的线粒体无法为有氧呼吸提供场所，不能正常进行有氧呼吸，A正确；Δsqr中正常线粒体数量减少，导致其有氧呼吸减弱，B正确；与Δsqr相比，WT的正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT有氧呼吸比Δsqr的强，能获取更多的能量，故WT的生长速度比Δsqr快，C正确；无氧呼吸的场所为细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下，WT和Δsqr只进行无氧呼吸产生ATP，两者产生的ATP的量应相同，D错误。]
2．D　[细胞呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，由“细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶”可知，PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，该过程需要多种酶参与，A错误；PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，但仍有活性，B错误；ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中ATP减少，ADP和AMP会增多，使AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，导致细胞中ATP含量增加，从而维持能量供应，D正确。]
3．D　[有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸的第一阶段相同，都产生丙酮酸，仅根据②肝脏丙酮酸含量减少，无法判断呼吸作用类型和反应速率的快慢，A错误；由①可知，随着A物质浓度增大，肝脏糖原含量减少，可知机体内葡萄糖转化为糖原的速率减慢，B错误；随着A物质浓度增大，肝脏糖原和肝脏丙酮酸含量减少，不能表明肝脏没有足够的丙酮酸来转化成葡萄糖，C错误；③血液中胰高血糖素含量增多，通过促进肝糖原分解等生成的葡萄糖增多，使血糖浓度持续升高，D正确。]
4．B　[“玉米根细胞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；如果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，因此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。]
5．B　[根系吸收的养分主要是矿质元素，主要通过主动运输吸收，需要消耗能量，浇水过多使根系呼吸产生的能量减少，会使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分的方式是协助扩散和自由扩散，均不消耗能量，B错误；浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根系细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；根系细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精等有害物质，D正确。]
6．C　[根据题意可知，磷酸戊糖途径产生的NADPH能为其他物质的合成提供原料，而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，A正确；有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；正常生理条件下，只有10%～25%的葡萄糖参加磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，无法区分哪些是磷酸戊糖途径中生成的产物，故不可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成，C错误；受伤组织修复即植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。]
模拟预测
1．D　[NAD＋是氧化型辅酶Ⅰ，其还原的场所有细胞质基质和线粒体基质，A错误；FCCP作用于线粒体内膜，使得线粒体内膜上释放的能量不变，但不合成ATP，也就是说线粒体内膜上产生的能量均以热能形式释放，但是第一、二阶段释放的能量可以有一部分储存在ATP中，B错误；抗霉素A是有氧呼吸第三阶段的抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧，影响有氧呼吸第三阶段进行，第一阶段反应不受影响，能产生NADH，C错误；加入FCCP后，有氧呼吸第三阶段释放的能量不能用于合成ATP为生命活动供能，所以需要消耗更多的葡萄糖为生命活动供能，D正确。]
2．B　[有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，图中的NADH(还原型辅酶Ⅰ、[H])来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，A正确；NADH位于线粒体基质中，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ传递电子并逆浓度梯度运输H＋，因此线粒体内外膜间隙的H＋浓度大于线粒体基质，B错误；ATP合成酶能参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，线粒体内膜进行有氧呼吸的第三阶段会合成ATP，叶绿体类囊体薄膜上会进行光反应合成ATP，D正确。]
3．A　[图1中 O2浓度为a时，XY＝YZ，即有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，无氧呼吸消耗的有机物是有氧呼吸的3倍，而细胞进行有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖能释放2 870 kJ能量，而细胞进行无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖能释放196.65 kJ能量，可见图1中 O2浓度为a时，水稻种子有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多，A正确；图1中P点水稻种子只进行有氧呼吸，图2中b点水稻种子还存在无氧呼吸，所以图1中P点的有氧呼吸强度大于图2中b点的有氧呼吸强度，B错误；图2中c点对应图1的P点，由此可知，O2浓度大于c点后水稻种子的有氧呼吸速率在一定范围内仍会增强，C错误；水稻种子富含淀粉，而花生种子富含脂肪，等质量的脂肪比糖类的含氢量高、含氧量低，细胞呼吸消耗O2多，故相同O2浓度下花生种子的 RQ值小于水稻种子，D 错误。]
4．A　[高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧和无氧条件下均能氧化分解提供能量，有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所是细胞质基质，因此高强度运动时，细胞在细胞质基质和线粒体中产生ATP，A正确；肥胖患者的脂肪含量较高，适合采用较长时间的低强度运动增加脂肪酸的消耗来达到减肥的目的，C错误；随着运动强度的增加，消耗肌糖原供能所占的比例逐渐增加，但肌糖原不能直接转化为葡萄糖氧化分解供能，而是先生成乳酸，经血液循环至肝脏内合成葡萄糖，D错误。]
5．C　[过程①生成的氨基酸能够在体内合成，是非必需氨基酸，A错误；过程②为有氧呼吸第二阶段，发生的场所是线粒体基质，B错误；糖类可以大量转化为脂肪，故长期高糖膳食可导致人体内脂肪积累，但脂肪不能大量转化成糖类，D错误。]
6．B　[由题图可知，酿酒过程中，由于氧气逐渐减少，有氧呼吸减弱，a曲线表示的呼吸方式为有氧呼吸，A错误；8 h时有氧呼吸停止，此时细胞只进行无氧呼吸，ATP的合成场所是细胞质基质，所以此时合成ATP所需的能量来自无氧呼吸的第一阶段，不是来自丙酮酸的分解，C错误；无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精与产生乳酸时相比，生成的ATP的量相同，D错误。](共80张PPT)
细胞呼吸的原理和应用
保分点专攻 2　
建网络 抓主干
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程
分解有机物、释放能量
实质
概念
细胞呼吸
建网络 抓主干
探究酵母菌细胞呼吸的方式
使澄清石灰水变浑浊
使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
使橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件
下变成灰绿色
酒精的检测
CO2的检测
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行呼吸
进行有氧呼吸，产生大量CO2和水
进行无氧呼吸，产生① 和②_________
结论
实验
细胞呼吸
酒精
少量CO2
建网络 抓主干
模式
图解
为生物体的生命活动提供能量
联系蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽
意义
细胞呼吸
建网络 抓主干
概念
场所
细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程
C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量
③____________和④_______
有氧
呼吸
细胞
呼吸
反应式
酶
过程
第一
阶段
第二
阶段
第三
阶段
⑤___________
1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，释放出少量能量
⑥___________
丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]，释放出少量能量
⑦___________
[H]和氧结合生成水，释放出大量能量
细胞质基质
线粒体
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
建网络 抓主干
场所
细胞质基质
无氧
呼吸
细胞
呼吸
反应式
酶
过程
第一
阶段
第二
阶段
特点
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
细胞质基质
1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，释放出少量能量
细胞质基质
第一阶段产生的[H]还原丙酮酸，产生不彻底的氧化产物
酒精
发酵
乳酸
发酵
C6H12O6 2C3H6O3+少量能量
酶
不彻底的氧化分解，释放能量少
建网络 抓主干
影响细胞呼吸的环境因素
细胞
呼吸
温度与CO2浓度
O2浓度
水分
细胞呼吸原理的应用
伤口包扎、花盆松土、酿酒酿醋、稻田排水、有氧运动、种子和蔬菜储藏等
一 核心提炼
1.细胞呼吸过程中物质和能量的变化规律分析
(1)从物质变化方面分析
①有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同，有相同的中间产物丙酮酸和[H]。
②有氧呼吸中丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解成CO2和水，无氧呼吸中丙酮酸在细胞质基质中转变为乳酸或酒精和CO2。
③有氧呼吸过程中的[H]来自葡萄糖和水，无氧呼吸过程中的[H]只来自葡萄糖。
(2)从能量变化方面分析
①有氧呼吸的三个阶段均能释放能量，生成ATP，其中第三阶段释放的能量最多。
②无氧呼吸仅在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP。
2.细胞(有氧)呼吸过程中能量的转化
(1)细胞质基质中的一种小分子物质
——NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)能够与葡萄糖氧化过程中脱下来的H＋和e－结合，形成NADH。
(2)NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子(e－)，高能电子(e－)通过呼吸链传递。
(3)复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用：通过电子传递链将H＋定向转运至膜间隙，导致线粒体膜间隙中H＋浓度升高，线粒体基质中H＋浓度降低，质子流再通过ATP合成酶进入线粒体基质，驱动ATP合成。
3.无氧呼吸的意义：缺氧条件下无氧呼吸为生命活动提供能量。
4.长时间无氧呼吸对植物的危害
(1)无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞中的蛋白质变性。
(2)利用葡萄糖进行无氧呼吸释放的能量很少，植物要维持正常的生命活动就要消耗更多的有机物。
(3)无氧呼吸没有丙酮酸氧化过程，缺乏新物质合成的原料。
判断下列有关细胞呼吸的叙述
(1)严重的糖尿病患者与其正常时相比，CO2/O2的比值会降低(　　)
提示：严重的糖尿病患者利用的葡萄糖会减少，会利用部分脂肪作为能源物质，因为脂肪的氧原子含量较糖类中的少而氢的含量多，细胞呼吸消耗脂肪时，产生的CO2量与消耗的O2量的比值小于1，因此上述比值与正常时相比会降低。
√
(2)健康成年人在剧烈运动时，CO2/O2的比值会大于1(　　)
提示：健康成年人在剧烈运动的过程中，会进行有氧呼吸和无氧呼吸，无氧呼吸产生乳酸，该过程不消耗O2，也不产生CO2，而有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2的量相等，比值为1。
×
(3)部分原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸，无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸(　　)
√
(4)无氧呼吸产生的ATP少，是因为大部分能量以热能的形式散失
(　　)
提示：无氧呼吸产生的ATP少的原因是有机物的氧化分解不彻底，其中大部分能量存留在乳酸或酒精中。
×
(5)由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖(　　)
√
(6)成熟果实开始进入衰老阶段时呼吸速率突然上升，是由于葡萄糖作为呼吸底物大量进入线粒体(　　)
提示：葡萄糖不能进入线粒体。
×
二 真题演练
1.(2024·广东，5)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是
A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B.线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下，WT比Δsqr的生长速度快
D.无氧条件下，WT比Δsqr产生更多的ATP
√
有氧呼吸的主要场所为线粒体，碎片化的线粒体无法为有氧呼吸提供场所，不能正常进行有氧呼吸，A正确；
Δsqr中正常线粒体数量减少，导致其有氧呼吸减弱，B正确；
与Δsqr相比，WT的正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT有氧呼吸比Δsqr的强，能获取更多的能量，故WT的生长速度比Δsqr快，C正确；
无氧呼吸的场所为细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下，WT和Δsqr只进行无氧呼吸产生ATP，两者产生的ATP的量应相同，D错误。
2.(2024·安徽，3)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是
A.在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B.PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活
C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快
√
细胞呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，由“细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶”可知，PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，该过程需要多种酶参与，A错误；
PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，但仍有活性，B错误；
ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C错误；
运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中ATP减少，ADP和AMP会增多，使AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，导致细胞中ATP含量增加，从而维持能量供应，D正确。
3.(2023·湖北，6)为探究环境污染物A对斑马鱼生理的影响，研究者用不同浓度的污染物A溶液处理斑马鱼，实验结果如表。据结果分析，下列叙述正确的是
指标 A物质浓度/(μg·L－1)
0 10 50 100
① 肝脏糖原含量/(mg·g－1) 25.0±0.6 12.1±0.7 12.0±0.7 11.1±0.2
② 肝脏丙酮酸含量/(nmol·g－1) 23.6±0.7 17.5±0.2 15.7±0.2 8.8±0.4
③ 血液中胰高血糖素含量/(mIU·mg prot－1) 43.6±1.7 87.2±1.8 109.1±3.0 120.0±2.1
A.由②可知机体无氧呼吸减慢，有氧呼吸加快
B.由①可知机体内葡萄糖转化为糖原的速率加快
C.①②表明肝脏没有足够的丙酮酸来转化成葡萄糖
D.③表明机体生成的葡萄糖增多，血糖浓度持续升高
√
有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸的第一阶段相同，都产生丙酮酸，仅根据②肝脏丙酮酸含量减少，无法判断呼吸作用类型和反应速率的快慢，A错误；
由①可知，随着A物质浓度增大，肝脏糖原含量减少，可知机体内葡萄糖转化为糖原的速率减慢，B错误；
随着A物质浓度增大，肝脏糖原和肝脏丙酮酸含量减少，不能表明肝脏没有足够的丙酮酸来转化成葡萄糖，C错误；
③血液中胰高血糖素含量增多，通过促进肝糖原分解等生成的葡萄糖增多，使血糖浓度持续升高，D正确。
4.(2023·山东，4)水淹时，玉米根细胞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
√
“玉米根细胞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；
如果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，因此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。
5.(2024·甘肃，3)梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
√
根系吸收的养分主要是矿质元素，主要通过主动运输吸收，需要消耗能量，浇水过多使根系呼吸产生的能量减少，会使养分吸收所需的能量不足，A正确；
根系吸收水分的方式是协助扩散和自由扩散，均不消耗能量，B错误；
浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根系细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；
根系细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精等有害物质，D正确。
6.(2022·山东，4)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物
的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
√
根据题意可知，磷酸戊糖途径产生的NADPH能为其他物质的合成提供原料，而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，A正确；
有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；
正常生理条件下，只有10%～25%的葡萄糖参加磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，无法区分哪些是磷酸戊糖途径中生成的产物，故不可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成，C错误；
受伤组织修复即植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。
三 模拟预测
1.(2024·常德高三期末)研究发现，FCCP能作用于线粒体内膜，使线粒体内膜上释放的能量不变，但不合成ATP；抗霉素A是有氧呼吸第三阶段的抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧。下列叙述正确的是
A.NAD＋是氧化型辅酶Ⅰ，其还原的场所只有线粒体基质
B.加入FCCP，耗氧量增加，细胞产生的能量均以热能形式释放
C.加入抗霉素A，细胞只能进行无氧呼吸，无法产生NADH
D.加入FCCP后，细胞完成正常生命活动消耗的葡萄糖量增加
√
NAD＋是氧化型辅酶Ⅰ，其还原的场所有细胞质基质和线粒体基质，A错误；
FCCP作用于线粒体内膜，使得线粒体内膜上释放的能量不变，但不合成ATP，也就是说线粒体内膜上产生的能量均以热能形式释放，但是第一、二阶段释放的能量可以有一部分储存在ATP中，B错误；
抗霉素A是有氧呼吸第三阶段的抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧，影响有氧呼吸第三阶段进行，第一阶段反应不受影响，能产生NADH，C错误；
加入FCCP后，有氧呼吸第三阶段释放的能量不能用于合成ATP为生命活动供能，所以需要消耗更多的葡萄糖为生命活动供能，D正确。
2.(2024·重庆渝中区高三三模)有氧呼吸第三阶段的电子传递链如图所示，其中复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ能传递电子并逆浓度梯度运输H＋，建立膜H＋势能差；ATP合成酶能参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜H＋势能的推动下合成ATP；UCP是一种特殊的H＋通道。下列相关叙述错误的是
A.还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质和线粒体
基质中均能产生
B.推测线粒体内外膜间隙中的H＋浓度小
于线粒体基质中的浓度
C.H＋通过UCP运输会产生大量热量，这
可能是机体对寒冷环境的一种适应机制
D.ATP合成酶可位于线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上
√
有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，图中的
NADH(还原型辅酶Ⅰ、[H])来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，A正确；
NADH位于线粒体基质中，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ传递电子并逆浓度梯度运输H＋，因此线粒体内外膜间隙的H＋浓度大于线粒体基质，B错误；
ATP合成酶能参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，线粒体内膜进行有氧呼吸的第三阶段会合成ATP，叶绿体类囊体薄膜上会进行光反应合成ATP，D正确。
3.(2024·重庆荣昌区高三模拟)图1表示某水稻种子萌发的细胞呼吸过程中，O2的吸收量和CO2的释放量随环境中O2浓度的变化而变化的曲线，其中线段XY＝YZ；图2是水稻种子萌发的RQ值(CO2产生量与O2消耗量的比值)变化。下列有关叙述正确的是
A.图1中O2浓度为a时，水稻种子有
氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
B.图1中P点与图2中b点时水稻种子
有氧呼吸消耗葡萄糖量相等
C.图2中c点以后，水稻种子有氧呼吸速率不再继续增加
D.相同O2浓度下，花生种子的RQ值大于水稻种子
√
图1中O2浓度为a时，XY＝YZ，即有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，无氧呼吸消耗的有机物是有氧呼吸的
3倍，而细胞进行有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖能释放2 870 kJ能量，而细胞进行无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖能释放196.65 kJ能量，可见图1中 O2浓度为a时，水稻种子有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多，A正确；
图1中P点水稻种子只进行有氧呼吸，图2中b点水稻种子还存在无氧呼吸，所以图1中P点的有氧呼吸强度大于图2中b点的有氧呼吸强度，B错误；
图2中c点对应图1的P点，由此可知，O2浓度大于c点后水稻种子的有氧呼吸速率在一定范围内仍会增强，C错误；
水稻种子富含淀粉，而花生种子富含脂肪，等质量的脂肪比糖类的含氢量高、含氧量低，细胞呼吸消耗O2多，故相同O2浓度下花生种子的 RQ值小于水稻种子，D 错误。
4.在进行不同强度的运动时，人体骨骼肌相同时间消耗糖类和脂类的百分比如图所示。下列关于这三种强度运动的说法，正确的是
A.进行高强度运动时，细胞在细胞质基质
和线粒体中产生ATP
B.进行低强度运动时，肝细胞将乳酸转化
为葡萄糖的量最大
C.肥胖患者适合采用较长时间的高强度运
动来达到减肥的目的
D.肌糖原直接转化为葡萄糖氧化供能的量随运动强度的降低而减少
√
高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧和无氧条件下均能氧化分解提供能量，有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所是细胞质基质，因
此高强度运动时，细胞在细胞质基质和线粒体中产生ATP，A正确；
肥胖患者的脂肪含量较高，适合采用较长时间的低强度运动增加脂肪酸的消耗来达到减肥的目的，C错误；
随着运动强度的增加，消耗肌糖原供能所占的比例逐渐增加，但肌糖原不能直接转化为葡萄糖氧化分解供能，而是先生成乳酸，经血液循环至肝脏内合成葡萄糖，D错误。
5.(2024·江西新八校高三二模)动物细胞呼吸部分代谢过程如图所示：非糖物质代谢所形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可进一步形成葡萄糖。下列相关叙述正确的是
A.过程①生成的氨基酸是必需氨基酸
B.过程②发生的场所是细胞质基质
C.X物质可能代表的是构成脂肪的小分子
D.长期高糖膳食不会导致人体内脂肪积累
√
过程①生成的氨基酸能够在体内合成，是非必需氨基酸，A错误；
过程②为有氧呼吸第二阶段，发生的场所是线粒体基质，B错误；
糖类可以大量转化为脂肪，故长期高糖膳食可导致人体内脂肪积累，但脂肪不能大量转化成糖类，D错误。
6.(2024·沧州高三模拟)如图表示家庭酿酒过程中密闭容器内酵母菌呼吸速率的变化情况。下列叙述正确的是
A.图中a曲线表示无氧呼吸，密闭容器内
6 h时开始产生酒精
B.在a、b两曲线相交点，b曲线消耗的葡
萄糖比a曲线多
C.8 h时ATP在细胞质基质中合成，能量来自丙酮酸的分解
D.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精与产生乳酸时相比，生成的ATP的
量不同
√
由题图可知，酿酒过程中，由于氧气逐渐减少，有氧呼吸减弱，a曲线表示的呼吸方式为有氧呼吸，A错误；
8 h时有氧呼吸停止，此时细胞只进行
无氧呼吸，ATP的合成场所是细胞质基质，所以此时合成ATP所需的能量来自无氧呼吸的第一阶段，不是来自丙酮酸的分解，C错误；
无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精与产生乳酸时相比，生成的ATP的量相同，D错误。
四 专题强化练
1
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答案
对一对
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C A B D D B A C
题号 9 10 11 12 13
答案 D B D C B
1
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7
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13
14
对一对
题号 14
答案 (1)光照或黑暗　冬小麦种子胚乳中淀粉大量水解为葡萄糖，需要消耗水分　(2)无氧　细胞质基质和线粒体基质　(3)三　丙酮酸和水　(4)＋＋或＋＋＋　高温将细胞杀死，不能进行呼吸作用，没有NADH产生，不能将TTC还原为红色
答案
1.(2024·河南名校联盟高三模拟)科学家利用抗体的高度专一性和酶的催化特性，在抗体基因的可变区加入某些酶的基因，从而设计出一类具有催化功能的抗体分子，并将其称为抗体酶。抗体酶可用于恶性肿瘤治疗和有机合成领域。下列相关叙述正确的是
A.合成抗体酶需要核糖体、内质网和溶酶体参与
B.高温可破坏抗体酶的肽键，导致抗体酶失活
C.抗体酶可降低合成某些有机物所需要的活化能
D.调整人体内环境的pH，可探究抗体酶抗肿瘤的最适pH
√
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答案
抗体酶的化学本质是蛋白质，需要核糖体合成，经过内质网和高尔基体加工，不需要溶酶体参与，A错误；
高温破坏抗体酶的空间结构，不会使肽键断裂，B错误；
调整人体内环境的pH会破坏内环境稳态，D错误。
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答案
2.某研究小组将淀粉与淀粉酶分别保温至0 ℃、60 ℃、100 ℃，一段时间后，按对应温度分别混匀，混合溶液各装入一个透析袋中，再将透析袋放入装有液体的烧杯中，将装置温度分别调整到对应的温度，反应相同时间后将透析袋取出，并用试剂对烧杯中的溶液进行鉴定。下列相关叙述不正确的是
A.本实验中检验试剂不能选用斐林试剂，以免温度对实验结果造成干扰
B.该实验的目的是研究温度对酶活性的影响，温度是自变量
C.上述过程中调整装置温度应在放入透析袋前进行
D.透析袋的作用是将麦芽糖和葡萄糖等小分子与淀粉等大分子分离
√
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答案
本实验中透析袋的作用是将生成的麦芽糖和葡萄糖与未反应的淀粉和淀粉酶混合物分离开，之后取烧杯中的溶液进行检测，因此可选用斐林试剂，A错误，D正确；
本实验探究的是温度对酶活性的影响，因此每组溶液在混合前后及反应阶段的温度应始终不变，即上述过程中调整装置温度应在放入透析袋前进行，C正确。
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答案
3.(2024·安徽华大新高考联盟高三二模)图示为在最适温度和其他条件一定的情况下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响情况。下列叙述错误的是
A.a点随着反应物浓度的增大，反应速率增大
B.b点的反应速率达到最大，此时酶活性最大
C.若温度升高5 ℃，则曲线上升的幅度会变小
D.若b点加入少量的同种酶，则反应速率会变大
√
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答案
a、b、c点都是在最适温度和其他条件一定的情况下，不同反应物浓度所对应的反应速率，它们对应的酶活性是一样的，B错误。
4.(2024·日照高三二模)细胞中L酶上的两个位点(位点1和位点2)可以与ATP和亮氨酸结合，进而催化tRNA与亮氨酸结合，促进蛋白质的合成。科研人员针对位点1和位点2分别制备出相应突变体细胞L1和L2，在不同条件下进行实验后检测L酶的放射性强度，结果如图。下列叙述正确的是
A.L酶可为tRNA与亮氨酸结合提供能量
B.突变体细胞L1中L酶不能与ATP结合
C.ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点1和位点2结合
D.ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合
√
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答案
酶不能为化学反应提供能量，A错误；
根据左图，突变体细胞L1中检测到的放射性与野生型相同，说明突变体细胞L1中L酶能与
ATP结合，而突变体细胞L2中检测到的放射性明显降低，说明突变体细胞L2中的L酶不能结合ATP，故推测ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点2和位点1结合，B、C错误；
亮氨酸与L酶的位点1结合，根据右图，突变体细胞L2检测到的放射性极低，说明ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合，D正确。
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答案
5.(2024·漳州高三一模)科学家培育出一种含转荧光素酶基因的“荧光树”，用荧光素浇灌后，“荧光树”能发光，原理如图。以下说法正确的是
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14
答案
A.荧光素酶和ATP为荧光素的发光反应提供了能量
B.“荧光树”能持续发光与细胞内ATP的含量较高密切相关
C.ATP彻底水解后可以得到三种小分子有机物
D.荧光素发光反应前后，荧光素酶的结构相同
√
酶的作用是降低化学反应的活化能，不能提供能量，A错误；
ATP在细胞内的含量较低且稳定，“荧光树”能持续发光依靠的是ATP和ADP之间的快速转化，B错误；
ATP彻底水解后可以得到磷酸、核糖、腺嘌呤三种小分子物质，但磷酸不属于有机物，C错误。
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答案
6.cAMP(环化一磷酸腺苷)是由ATP脱去两个磷酸基团后缩合环化而成的一种细胞内信号分子。下列有关叙述正确的是
A.cAMP与核酸的组成元素不同
B.cAMP中的A与ATP中的A含义相同
C.接收cAMP信号的受体为糖被
D.ATP缩合形成cAMP的场所在核糖体
√
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答案
cAMP与核酸的组成元素都为C、H、O、N、P，A错误；
cAMP中的A与ATP中的A均代表腺苷，B正确；
糖被在细胞表面，cAMP为胞内信号分子，C错误；
氨基酸脱水缩合的场所为核糖体，cAMP作为ATP转化而来的胞内信号分子，其形成过程通常发生在细胞质基质中，D错误。
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答案
7.有氧呼吸包括多步化学反应，磷酸果糖激酶催化其中一步化学反应，如图所示。细胞中的磷酸果糖激酶可被ADP、Pi激活，被ATP抑制。下列说法正确的是
1
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答案
A.磷酸果糖激酶在核糖体合成、在细胞质基质发挥作用
B.有氧呼吸三个阶段均有NADH和高能磷酸化合物产生
C.葡萄糖经过此过程分解为丙酮酸和二氧化碳
D.磷酸果糖激酶活性的调节体现了正反馈调节机制
√
磷酸果糖激酶本质为蛋白质，在核糖体合成，葡萄糖在细胞质基质中生成丙酮酸，故磷酸果糖激酶在细胞质基质发挥作用，A正确；
有氧呼吸第一、二阶段可产生NADH，第三阶段消耗NADH，有氧呼吸的三个阶段均有高能磷酸化合物(ATP)产生，B错误；
葡萄糖经过此过程分解为丙酮酸，丙酮酸继续分解才能产生二氧化碳，C错误；
细胞中的磷酸果糖激酶可被ADP、Pi激活，被ATP抑制，即磷酸果糖激酶活性的调节体现了负反馈调节机制，D错误。
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8.(2024·青岛高三二模)线粒体合成ATP是通过F0F1－ATP合成酶完成的，该酶分为F0和F1两部分。F0是膜内的蛋白复合体，嵌入线粒体内膜；F1位于线粒体基质一侧，松散地连接在F0上。当H＋通过F0进入线粒体基质时，在该酶作用下合成ATP。下列说法正确的是
A.F0具有转运蛋白的功能，叶绿体基质中也大量存在
B.线粒体产生的H＋主要来自有氧呼吸的第三阶段
C.线粒体内外膜间隙中的H＋浓度应该高于线粒体基质
D.线粒体进行主动运输可能会消耗NADPH中的能量
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生物体主要通过光合作用和呼吸作用合成ATP，光合作用在光反应中产生ATP，即在叶绿体的类囊体薄膜上，因此F0除分布在线粒体内膜上外，也分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；
有氧呼吸第一、二阶段产生的H＋在第三阶段与氧气反应生成水，B错误；
由“当H＋通过F0进入线粒体基质时，在该酶作用下合成ATP”可知，H＋通过F0进行顺浓度梯度运输产生的势能驱动ATP的合成，由此推测，线粒体内外膜间隙中的H＋浓度应该高于线粒体基质，C正确；
NADPH在光合作用暗反应中起作用，其中的能量用于暗反应合成有机物，D错误。
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9.如图为人体运动强度与血液中乳酸水平和O2消耗速率的关系曲线。下列叙述错误的是
A.运动强度从a→d，无氧呼吸的强度越来越强
B.运动强度从a→d，ADP与ATP转化越来越快
C.运动强度从a→d，释放热量的速率越来越大
D.运动强度从a→d，产生CO2的速率越来越大
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人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，有氧呼吸过程中O2的消耗量与CO2的释放量相等，因此运动强度从a→c，产生CO2的速率增加，从c→d，产生CO2的速率不变，D错误。
10.细胞的有氧呼吸需要经过糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化三个阶段。糖酵解的终产物是丙酮酸，大多数情况下，它可以通过氧化脱羧形成乙酰辅酶A，也可以形成酒精、乳酸或甘油等，乙酰辅酶A也可来自氨基酸等非糖物质。下列相关说法错误的是
A.糖酵解全过程都是在细胞质基质中进行的
B.细胞呼吸的中间产物可以为合成必需氨基酸提供原料
C.氨基酸代谢的产物有尿素、二氧化碳和水
D.糖酵解产生的NADH可用于酒精发酵时乙醇的合成
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必需氨基酸是人体细胞不能合成的、必须从外界环境中获取的氨基酸，B错误。
11.化学渗透假说是指在有氧呼吸第三阶段，线粒体内膜上会发生电子传递，形成了跨线粒体内膜的电势差和质子(氢离子)梯度差，驱动ATP的合成。为了证明质子梯度差的产生和NADH的氧化有关，科学家做了如下实验：从细胞中分离得到完整的
线粒体，将其悬浮于不含O2的培
养液中并加入NADH，密封后溶
液外接pH电极(如图1)，测定其溶
液的氢离子浓度变化情况(如图2)，
已知线粒体外膜可自由渗透质子。
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答案
下列有关叙述不正确的是
A.加入O2后，线粒体内膜内外的
电位差立即增大
B.参与电子传递过程的电子载体
都具有氧化还原作用
C.维系线粒体内膜两侧质子梯度差的质子载体是跨膜蛋白
D.实验结果表明，线粒体基质中的质子浓度高于内外膜间隙
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由图2可知，加入O2后，溶液中氢离子浓度立即增加，且线粒体外膜可自由渗透质子，所以线粒体内膜内外的电位差立即增大，A正确；
参与电子传递过程的电子载体都要经历电子得失的过程，因此都具有氧化还原作用，B正确；
质子通过质子载体从线粒体内膜转运至内外膜的间隙，所以维系线粒体内膜两侧质子梯度差的质子载体是跨膜蛋白，C正确；
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加入O2后，溶液中氢离子浓度立即上升，是因为NADH在有氧条件下氧化产生电子，线粒体内膜上发生电子传递，形成了跨线粒体内膜的电势差和质
子(氢离子)梯度差，随后缓慢下降，推测出线粒体基质中的质子浓度低于内外膜间隙，氢离子顺浓度梯度流入线粒体基质驱动ATP的合成，D错误。
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12.将完整的离体线粒体分为两组放在缓冲液中，按图1、图2所示，分别加入物质x、y、z，并测定O2消耗量和ATP合成量。已知寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，丙酮酸可以被氧化分解，DNP(一种化学物质)可降低线粒体内[H]的含量。下列相关说法错误的是
A.图1中②阶段可表示有氧呼吸的
第二、三阶段
B.图中x、y、z分别表示丙酮酸、
DNP、寡霉素
C.图2中①阶段两曲线没有上升的原因是缺少[H]
D.加入z后线粒体内产水量将明显多于加入y后
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由图1、图2可知，ADP＋Pi和x缺一个就不能进行反应，说明x是丙酮酸；DNP(一种化学物质)可降低线粒体内[H]的含量，
图1中加入y后O2消耗量不再增加，说明y是DNP；寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，图2中加入z后ATP合成量不再增加，说明z是寡霉素，A、B正确；
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图2中①阶段加入ADP＋Pi两曲线上升，说明图2中①阶段两曲线没有上升的原因是缺少ADP和Pi，C错误；
与图1加入y相比，图2加入z后O2消耗量增加，因此加入z后线粒体内产水量将明显增多，D正确。
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13.研究人员发现，人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸能在肝脏中再次转化为葡萄糖，这与乳酸在细胞间和细胞内的跨膜迁移过程——乳酸穿梭有关。细胞膜及一些细胞器膜上存在这种膜结合蛋白(MCT)，这种蛋白质可以介导乳酸的跨膜运输。MCT是一种双向转运蛋白，当肌肉快速收缩时，胞内乳酸浓度升高，乳酸从肌细胞胞内释放到胞外，当胞外乳酸浓度高于胞内时，肌细胞又会将胞外的乳酸吸收至胞内。下列说法正确的是
A.乳酸由肌细胞经血管运输到肝细胞，至少要穿过5层生物膜
B.红细胞膜上存在MCT
C.肌细胞进行无氧呼吸时，葡萄糖中的能量大部分以热能形式释放
D.乳酸通过MCT的跨膜运输属于主动运输
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√
肌细胞产生的乳酸要通过血液循环运输到肝细胞，要依次穿过1层肌细胞膜、4层毛细血管壁细胞膜、1层肝细胞膜，共6层生物膜，A错误；
肌细胞进行无氧呼吸时，葡萄糖中的能量大部分储存在乳酸中，C错误；
由MCT介导的乳酸的转运是一种顺浓度梯度的被动运输(协助扩散)，D错误。
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答案
14.种子萌发时的呼吸速率是衡量种子活力的重要指标。小麦种子胚乳中储存着大量的淀粉，在种子萌发时水解为葡萄糖，作为小麦种子胚细胞呼吸的主要底物。研究人员测得冬小麦播种后到长出真叶(第10天，开始进行光合作用)期间的部分数据如表。回答下列问题：
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答案
时间/d 0 2 4 6 8
种子干重/g 10.0 11.2 9.8 8.4 7.1
O2吸收量/mmol 3.2 18.6 54.3 96.5 126.0
CO2释放量/mmol 4.1 172.7 154.5 112.8 126.0
(1)表中的数据是冬小麦种子在____________(填“光照”“黑暗”或“光照或黑暗”)条件下测定的。冬小麦种子播种后的第2天，种子干重略有增加，原因是__________________________________________________。
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答案
光照或黑暗
冬小麦种子胚乳中淀粉大量水解为葡萄糖，需要消耗水分
时间/d 0 2 4 6 8
种子干重/g 10.0 11.2 9.8 8.4 7.1
O2吸收量/mmol 3.2 18.6 54.3 96.5 126.0
CO2释放量/mmol 4.1 172.7 154.5 112.8 126.0
(2)冬小麦种子播种后2～6天，种子的CO2释放量明显大于O2的吸收量，表明此阶段种子主要以_______呼吸为主，此时种子胚细胞产生CO2的场所是________________________。
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答案
无氧
细胞质基质和线粒体基质
时间/d 0 2 4 6 8
种子干重/g 10.0 11.2 9.8 8.4 7.1
O2吸收量/mmol 3.2 18.6 54.3 96.5 126.0
CO2释放量/mmol 4.1 172.7 154.5 112.8 126.0
(3)NADH氧化呼吸链是有氧呼吸的重要呼吸链。在吸收2个电子后，NAD＋能与H＋结合生成NADH；而NADH在有氧条件下分解为NAD＋和
H＋，释放出2个电子，使H＋、电子与O2结合生成水。据此推测，冬小麦种子播种后第8天，NADH分解发生在有氧呼吸第______阶段，种子胚细胞线粒体中合成NADH的H＋来自____________(填物质)。
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答案
三
丙酮酸和水
时间/d 0 2 4 6 8
种子干重/g 10.0 11.2 9.8 8.4 7.1
O2吸收量/mmol 3.2 18.6 54.3 96.5 126.0
CO2释放量/mmol 4.1 172.7 154.5 112.8 126.0
(4)氧化态的TTC呈无色，被NADH还原后呈红色，因此TTC可用于测定种子的活力。将播种4天后的冬小麦种子经不同处理后沿胚中央切开，用TTC处理并观察胚的颜色，结果如下：
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答案
项目 甲组 乙组 丙组 丁组
种子处理方式 晒干 适温的水浸泡8 h 沸腾的水浸泡30 min 不做处理
实验结果 ＋ ＋＋＋＋ － ？
注：“＋”表示出现红色，“＋”越多代表颜色越深，“－”表示未出现红色。
理论上，丁组的实验结果可能为______________。丙组未出现红色，原因是____________________________________________________________________。
＋＋或＋＋＋
高温将细胞杀死，不能进行呼吸作用，没有NADH产生，不能将TTC还原为红色生命系统的能源物质 能源物质 糖类(主要)、脂肪、蛋白质
高能磷酸化合物 ATP(直接能源物质)、ADP、磷酸肌酸
能量的获取、储存、释放、转移和利用 获取 光合作用、化能合成作用、消化吸收
储存 合成自身有机物
释放 细胞呼吸
转移 合成ATP
利用 水解ATP
生态系统的能量流动与物质循环 微观上 物质是能量的载体，物质的合成与分解总是伴随着能量的固定、储存、转移和释放
宏观上 生态系统中物质循环是能量流动的载体，物质循环总是伴随能量流动而进行
小结 ①能量是生命活动的动力；②物质是能量的载体(主要载体是ATP、糖类、脂肪和蛋白质)；③能源物质的分子结构与能量的存储相适应；④能量的储存释放伴随着物质的合成与分解
例题感悟
1．(2023·北京，1)PET－CT是一种使用示踪剂的影像学检查方法。所用示踪剂由细胞能量代谢的主要能源物质改造而来，进入细胞后不易被代谢，可以反映细胞摄取能源物质的量。由此可知，这种示踪剂是一种改造过的(　　)
A．维生素 B．葡萄糖
C．氨基酸 D．核苷酸
2．(2024·江西多所学校高三第一次大联考)细胞中一些生命活动需要能量的供应。下列关于细胞中能源物质的叙述，正确的是(　　)
A．细胞中的各种能源物质都含有N和P
B．细胞中的各种能源物质相互转化的效率相同
C．细胞质中有能源物质分布，但细胞核中没有
D．叶绿体中ATP的合成总与水的光解相伴随
3．(2024·湖北黄冈中学高三模拟)如图表示能量流经生产者和初级消费者的部分过程示意图，N1～N8表示能量值，不考虑未利用的能量。下列说法错误的是(　　)
A．流入该生态系统的总能量为N1＋N8
B．生产者用于生长、发育和繁殖的能量为N2＋N4
C．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为N2＋N8－N7
D．第一、二营养级间能量传递效率据图无法计算
4．(2024·江门高三期末)我国力争2030年前实现碳达峰(CO2的排放量不再增长，达到峰值)，2060年前实现碳中和(CO2排放量与减少量相等)。如图为某生态系统的碳循环示意图，图中字母表示生态系统的组成成分，数字表示CO2的排放量或减少量。下列叙述错误的是(　　)
A．图中⑦是CO2的排放量增加的主要原因
B．实现碳达峰后，空气中CO2的浓度仍可能会增加
C．图中c、d能通过食物关系促进生态系统的物质循环和能量流动
D．若用图中的数字构建碳中和数学模型，则该数学模型是①＝②＋④＋⑥
5．(2024·日照高三校联考)关于细胞呼吸中ATP形成的机制，1961年，英国的米切尔提出：有机物氧化过程中释放能量可使H＋由线粒体基质转移到线粒体内膜和外膜之间的膜间腔，使膜间腔的H＋浓度大于线粒体基质。当H＋通过ATP合成酶(兼具H＋通道和催化ATP合成功能的蛋白质)回流线粒体基质时，释放的能量促进了ATP的合成。
(1)ATP被喻为细胞的能量“通货”的原因：能量通过ATP分子在________反应和________反应之间流通。
(2)线粒体内膜外侧的H＋回流到线粒体基质的跨膜运输方式是______________________________________________________________________________，
判断理由是____________________________________________________________________
_________________________________________________________________(答出两点即可)。
(3)有科学家认为光反应产生ATP的机制与细胞呼吸相似，即：光能可使类囊体内H＋浓度高于叶绿体基质，当类囊体内的H＋顺浓度跨膜运输到叶绿体基质时可合成ATP。为验证类囊体内的H＋的顺浓度跨膜运输是ATP形成的直接动力，现提供如下材料：具有生物活性的类囊体、pH＝4的缓冲液(置于其中一段时间后类囊体内外pH相等)和pH＝8的缓冲液(备注：缓冲液中含有适量的ADP和Pi等)。
①实验思路：在________条件下，将甲、乙两组游离的类囊体置于____________的缓冲液中，一段时间后，再将乙组转移到__________的缓冲液中，检测________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②预期实验结果：______________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案精析
例题感悟
1．B　[分析题意可知，该示踪剂由细胞能量代谢的主要能源物质改造而来，应是糖类；且又知该物质进入细胞后不易被代谢，可以反映细胞摄取能源物质的量，则该物质应是被称为“生命的燃料”的葡萄糖，B符合题意。]
2．D　[细胞中的能源物质，如糖类、脂肪不含有N和P，A错误；细胞中的糖类和脂肪可以相互转化，但转化的效率不同，B错误；细胞质和细胞核中都有能源物质的分布，如ATP，C错误；阿尔农发现在光照下，叶绿体可合成ATP，且这一过程总是与水的光解相伴随，D正确。]
3．C　[流入该生态系统的总能量为生产者的同化量N1和外界有机物的输入(如饲料)N8之和，A正确；生产者用于生长、发育和繁殖的能量包含流向分解者的能量和流向下一营养级的能量(不考虑未利用的能量)，摄入量N2包含了流向下一营养级的能量(记为N下一营养级)和生产者通过初级消费者的摄入而流向分解者的能量(记为N分解者1)，N4为生产者直接流向分解者的能量(记为N分解者2)，故生产者用于生长、发育和繁殖的能量应为N下一营养级＋N分解者1＋N分解者2＝N2＋N4，B正确；初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为N2＋N8－N7－N5，C错误；第一营养级的同化量为N1，第一、二营养级之间能量传递效率不应该考虑额外输入第二营养级的N8，因此第一、二营养级间能量传递效率据图无法计算，D正确。]
4．D　[⑦表示化石燃料的燃烧，是CO2排放量增加的主要原因，A正确；空气中CO2浓度受排放量和减少量双重影响，故实现碳达峰后，空气中CO2浓度仍可能增加，B正确；题图中c和d表示消费者，在生态系统中能通过食物关系促进物质循环和能量流动，C正确；题图中CO2的排放量包括②④⑥⑦⑧，CO2的减少量为①，而碳中和指CO2排放量与减少量相等，因此用图中的数字构建的碳中和数学模型是①＝②＋④＋⑥＋⑦＋⑧，D错误。]
5．(1)吸能　放能　(2)协助扩散(或被动运输)　顺浓度梯度运输、需要蛋白质(通道蛋白)协助、不消耗ATP　(3)①黑暗　pH＝4　pH＝8　两组类囊体是否产生ATP(或ATP的生成量或ADP与Pi的消耗量)　②甲组类囊体没有产生ATP，乙组类囊体产生ATP
解析　(3)本实验可将类囊体先后置于pH＝4和pH＝8的缓冲液中，使类囊体内H＋浓度高于类囊体外，通过检测ATP的产生证明假说。为避免光照对H＋分布的影响，本实验应在黑暗条件下进行，同时设置没有H＋浓度梯度的对照组。实验的预期结果为甲组类囊体没有产生ATP，乙组类囊体产生ATP。(共15张PPT)
生命的物质与能量观
模块整合 2　
生命系统的能源物质 能源物质 糖类(主要)、脂肪、蛋白质
高能磷酸化合物 ATP(直接能源物质)、ADP、磷酸肌酸
能量的获取、储存、释放、转移和利用 获取 光合作用、化能合成作用、消化吸收
储存 合成自身有机物
释放 细胞呼吸
转移 合成ATP
利用 水解ATP
生态系统的能量流动与物质循环 微观上 物质是能量的载体，物质的合成与分解总是伴随着能量的固定、储存、转移和释放
宏观上 生态系统中物质循环是能量流动的载体，物质循环总是伴随能量流动而进行
小结 ①能量是生命活动的动力；②物质是能量的载体(主要载体是ATP、糖类、脂肪和蛋白质)；③能源物质的分子结构与能量的存储相适应；④能量的储存释放伴随着物质的合成与分解
例题感悟
1.(2023·北京，1)PET－CT是一种使用示踪剂的影像学检查方法。所用示踪剂由细胞能量代谢的主要能源物质改造而来，进入细胞后不易被代谢，可以反映细胞摄取能源物质的量。由此可知，这种示踪剂是一种改造过的
A.维生素 B.葡萄糖
C.氨基酸 D.核苷酸
√
分析题意可知，该示踪剂由细胞能量代谢的主要能源物质改造而来，应是糖类；且又知该物质进入细胞后不易被代谢，可以反映细胞摄取能源物质的量，则该物质应是被称为“生命的燃料”的葡萄糖，B符合题意。
2.(2024·江西多所学校高三第一次大联考)细胞中一些生命活动需要能量的供应。下列关于细胞中能源物质的叙述，正确的是
A.细胞中的各种能源物质都含有N和P
B.细胞中的各种能源物质相互转化的效率相同
C.细胞质中有能源物质分布，但细胞核中没有
D.叶绿体中ATP的合成总与水的光解相伴随
√
细胞中的能源物质，如糖类、脂肪不含有N和P，A错误；
细胞中的糖类和脂肪可以相互转化，但转化的效率不同，B错误；
细胞质和细胞核中都有能源物质的分布，如ATP，C错误；
阿尔农发现在光照下，叶绿体可合成ATP，且这一过程总是与水的光解相伴随，D正确。
3.(2024·湖北黄冈中学高三模拟)如图表示能量流经生产者和初级消费者的部分过程示意图，N1～N8表示能量值，不考虑未利用的能量。下列说法错误的是
A.流入该生态系统的总能量为N1
＋N8
B.生产者用于生长、发育和繁殖
的能量为N2＋N4
C.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为N2＋N8－N7
D.第一、二营养级间能量传递效率据图无法计算
√
流入该生态系统的总能量为生产者的同化量N1和外界有机物的输入(如饲料)N8之和，A正确；
生产者用于生长、发育和繁殖的
能量包含流向分解者的能量和流向下一营养级的能量(不考虑未利用的能量)，摄入量N2包含了流向下一营养级的能量(记为N下一营养级)和生产者通过初级消费者的摄入而流向分解者的能量(记为N分解者1)，N4为生产者直接流向分解者的能量(记为N分解者2)，故生产者用于生长、发育和繁殖的能量应为N下一营养级＋N分解者1＋N分解者2＝N2＋N4，B正确；
初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为N2＋N8－N7－N5，C错误；
第一营养级的同化量为N1，第
一、二营养级之间能量传递效率不应该考虑额外输入第二营养级的N8，因此第一、二营养级间能量传递效率据图无法计算，D正确。
4.(2024·江门高三期末)我国力争2030年前实现碳达峰(CO2的排放量不再增长，达到峰值)，2060年前实现碳中和(CO2排放量与减少量相等)。如图为某生态系统的碳循环示意图，图中字母表示生态系统的组成成分，数字表示CO2的排放量或减少量。下列叙述错误的是
A.图中⑦是CO2的排放量增加的主要原因
B.实现碳达峰后，空气中CO2的浓度仍可
能会增加
C.图中c、d能通过食物关系促进生态系统
的物质循环和能量流动
D.若用图中的数字构建碳中和数学模型，则该数学模型是①＝②＋④＋⑥
√
⑦表示化石燃料的燃烧，是CO2排放量增加的主要原因，A正确；
空气中CO2浓度受排放量和减少量双重影响，故实现碳达峰后，空气中CO2浓度仍可能增加，B正确；
题图中c和d表示消费者，在生态系统中能通过食物关系促进物质循环和能量流动，C正确；
题图中CO2的排放量包括②④⑥⑦⑧，CO2的减少量为①，而碳中和指CO2排放量与减少量相等，因此用图中的数字构建的碳中和数学模型是①＝②＋④＋⑥＋⑦＋⑧，D错误。
5.(2024·日照高三校联考)关于细胞呼吸中ATP形成的机制，1961年，英国的米切尔提出：有机物氧化过程中释放能量可使H＋由线粒体基质转移到线粒体内膜和外膜之间的膜间腔，使膜间腔的H＋浓度大于线粒体基质。当H＋通过ATP合成酶(兼具H＋通道和催化ATP合成功能的蛋白质)回流线粒体基质时，释放的能量促进了ATP的合成。
(1)ATP被喻为细胞的能量“通货”的原因：能量通过ATP分子在_______反应和_______反应之间流通。
(2)线粒体内膜外侧的H＋回流到线粒体基质的跨膜运输方式是__________
____________，判断理由是_______________________________________
_______________(答出两点即可)。
吸能
放能
协助扩散
(或被动运输)
顺浓度梯度运输、需要蛋白质(通道蛋白)协
助、不消耗ATP
(3)有科学家认为光反应产生ATP的机制与细胞呼吸相似，即：光能可使类囊体内H＋浓度高于叶绿体基质，当类囊体内的H＋顺浓度跨膜运输到叶绿体基质时可合成ATP。为验证类囊体内的H＋的顺浓度跨膜运输是ATP形成的直接动力，现提供如下材料：具有生物活性的类囊体、pH＝4的缓冲液(置于其中一段时间后类囊体内外pH相等)和pH＝8的缓冲液(备注：缓冲液中含有适量的ADP和Pi等)。
①实验思路：在______条件下，将甲、乙两组游离的类囊体置于_______
的缓冲液中，一段时间后，再将乙组转移到_________的缓冲液中，检测________________________________________________________。
②预期实验结果：___________________________________________。
黑暗
pH＝4
pH＝8
两组类囊体是否产生ATP(或ATP的生成量或ADP与Pi的消耗量)
甲组类囊体没有产生ATP，乙组类囊体产生ATP
本实验可将类囊体先后置于pH＝4和pH＝8的缓冲液中，使类囊体内H＋浓度高于类囊体外，通过检测ATP的产生证明假说。为避免光照对H＋分布的影响，本实验应在黑暗条件下进行，同时设置没有H＋浓度梯度的对照组。实验的预期结果为甲组类囊体没有产生ATP，乙组类囊体产生ATP。　光合作用的原理
1．探索光合作用原理的部分实验
2．光合作用的原理
Ⅰ.光反应
(1)光合色素(PSⅡ和PSⅠ)的主要功能是吸收、传递、转化光能，其吸收的光能有两个方面的用途：一是将水分解产生氧和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)；二是在有关酶的作用下，提供能量促使ATP的合成。
(2)物质变化
①2H2O―→O2＋4H＋＋4e－
②NADP＋＋H＋＋2e－NADPH
③ADP＋Pi＋能量ATP
小结　电子的最初供体是水，最终受体是NADP＋，电子传递的最终产物是NADPH。
(3)能量变化
在PSⅡ中，日光激发叶绿素中的电子由低能状态转化为高能状态，随后能量转移到ATP中。高能电子再转化为低能电子，进入PSⅠ，PSⅠ中的能量变化为光能→电能→NADPH中的化学能。
拓展　(1)质子浓度(电化学)梯度的建立
①PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生H＋；
②质子泵将一些H＋逆浓度梯度从基质泵入类囊体腔；③另一些H＋在基质中和NADP＋形成NADPH。
(2)合成ATP
类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因此类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出释放的能量来合成ATP。
Ⅱ.暗反应
(1)物质变化
①CO2固定：CO2＋C52C3
②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5
(2)光合产物的主要形式
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，则可能导致叶绿体吸水涨破。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非还原糖性质较稳定。
3．光反应和暗反应的联系
(1)NADPH的作用：作为活泼的还原剂，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。
(2)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向
①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质间的转移方向：叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质，NADPH能转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。
②ATP和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向：线粒体产生的ATP和NADH都可以转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP不转移至线粒体中，NADH能转移至线粒体中。
易错辨析
判断下列有关光合作用的叙述
(1)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢(　　)
(2)用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰(　　)
(3)植物工厂常采用无土栽培技术，应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同(　　)
(4)类囊体产生的ATP和O2，参与CO2的固定与还原(　　)
(5)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降(　　)
1．(2024·河北，19节选)高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图所示。
(1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中____________光可被位于叶绿体____________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为____________和____________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的____________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用____________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
2．(2020·山东，21节选)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。回答下列问题：
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是__________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是___________________________________________
______________________________________________________________________________。
3．(2022·重庆，23节选)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。回答下列问题：
(1)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体薄膜内外的H＋浓度差，原因是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)为探究自然条件下类囊体薄膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
4．(2021·湖南，18节选)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
实验项目 叶绿体类型及放氧量相对值
叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：
(1)叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，从而提高光反应速率。
(3)以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图示对实验结果进行解释：_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
5．(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)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。
(2)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。
6．(2023·河北，19节选)拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。回答下列问题：
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在______________合成，经细胞质基质进入叶绿体。
(2)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显________。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被______(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗，细胞有氧呼吸强度________。
(3)综合上述分析，叶肉细胞通过下调________________阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体____________________，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。
1．(2024·南通高三三模)光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是完成光反应必需的，光反应过程中光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递(如图)。请分析回答下列问题：
(1)类囊体膜上光合色素与________形成的复合体可吸收、传递、转化光能。在光照条件下，PSⅡ吸收光能产生高能电子，PSⅡ中部分叶绿素a失去电子转化为________(填“强还原剂”或“强氧化剂”)再从______中夺取电子引起O2释放。
(2)在______________(填“线性电子传递”或“环式电子传递”)中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终与____________结合生成NADPH，同时产生ATP共同参与__________过程。
2．根据植物光合作用中卡尔文循环示意图回答下列问题：
(1)卡尔文用14CO2供小球藻进行光合作用，5秒后在五碳化合物和六碳化合物中检测到放射性，当缩短时间至几分之一秒时，三碳化合物中检测到放射性，由此可知14C的转移路径是
____________________________________________________________________________，
30秒后许多有机化合物中均检测到放射性。可见，在该实验中卡尔文是通过控制____________________________________________________________________________
来探究CO2中碳原子转移路径的，卡尔文循环包括______________________________________________________________________两个过程。
(2)当叶绿体中核酮糖-1,5-二磷酸含量低时，可通过______________________________方式增加其含量。
3．(2024·天津南开区高三二模)番茄受低温伤害后叶肉细胞叶绿体受损严重，淀粉大量积累。Y基因过表达株系比野生型明显耐低温。如图为番茄叶肉细胞内光合作用过程中有机物合成及转运示意图。回答下列问题：
(1)据图分析，低温影响R酶的活性进一步降低了光反应对光能的利用，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
低温下，叶绿体中丙糖磷酸增加，生成淀粉过多抑制光合作用，推测低温对磷酸转运体的抑制作用______(填“大于”或“小于”)对R酶的抑制。
(2)Y蛋白可进入细胞核作用于基因S、I、L的启动子。低温下Y基因过表达株系叶绿体内淀粉积累减少，细胞质基质中葡萄糖、蔗糖等可溶性糖的含量增加，因而具有更强的低温抗性。据此推测，Y基因过表达株系抗低温的机理是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．(2024·梅州高三二模)小麦是重要的粮食作物，体内制造并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”。小麦在不同条件下的净光合速率如图所示。回答下列问题：
(1)__________(器官)是小麦最重要的“源”，“源”光合作用所制造的有机物一部分用于自身的__________，另一部分输送至“库”。
(2)由图可知，当CO2浓度为1 000 μL·L－1时，限制中光强下小麦光合速率的环境因素有________________(填“光照强度”“CO2浓度”或“光照强度和CO2浓度”)。
(3)籽粒是小麦开花后最重要的“库”。小麦开花后的10天左右，小麦籽粒开始沉积淀粉粒，进入灌浆期。据此分析，灌浆后期小麦叶片净光合速率明显下降的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．(2024·河北名校联盟高三联考)研究表明：相对于动物，植物的细胞呼吸还包括另一条由交替氧化酶(AOX)主导的途径，该呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境，具体过程如图所示，其中iATP为细胞内ATP，eATP为细胞外ATP。
(1)强光下，光反应产生的NADPH量大于暗反应消耗的NADPH量，使叶绿体内NADP＋含量______________。植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径，将过多的NADPH中还原能转移出叶绿体，并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以______的形式散失，从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。同时，eATP可通过DORN1缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降，进一步避免光抑制现象产生，因此强光照射下植物可避免光抑制，该调节过程为__________(填“正反馈”或“负反馈”)。
(2)目前尚未发现在植物细胞的表面或细胞膜上存在ATP合成酶，eATP可来源于________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
(填场所)产生的iATP，据图判断，eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用，理由是________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
6．(2024·玉林高三模拟)某科研团队构建了一套由硅纳米线和细菌组成的人工光合系统，可生产出O2和乙酸盐。硅纳米线阵列可以吸收太阳光，并利用光生成电子传递给负载在硅纳米线上的细菌，作为细菌固定、还原CO2的能量来源。该系统的光能转化效率超过了大部分高等绿色植物的自然光合作用效率，极大地助推了地球温室效应问题的解决。回答下列问题：
(1)有些光合细菌光反应的底物是H2O，而有的却是H2S，该人工光合系统中的细菌光反应的底物应该是H2O，作出此判断的理由是____________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。若要通过实验验证上述结论，可以采用______________法进一步研究。
(2)该人工光合系统的光合作用效率高于大部分高等绿色植物的，从对光能的利用角度分析，其原因是______________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案精析
核心提炼
易错辨析
(1)×　叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快。
(2)√
(3)×　为保证植物的根能够正常吸收水分，应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度。
(4)×　类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于细胞呼吸或释放到周围环境中。
(5)√
真题演练
1．(1)蓝　类囊体薄膜　C5　糖类　紫外光　(2)无水乙醇　叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰
2．(1)模块1和模块2　五碳化合物(或C5)　(2)减少　模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足　(3)高于　人工光合作用系统没有细胞呼吸消耗糖类(或植物细胞呼吸消耗糖类)
3．(1)实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H＋浓度差　(2)类囊体薄膜外H＋被转移到类囊体薄膜内，造成溶液pH升高
4．(1)Fecy　Fecy具有亲水性，对叶绿体双层膜的通透性较差，当叶绿体双层膜局部受损时，即叶绿体B相对于叶绿体A，相对放氧量明显提高；而以亲脂性的DCIP为电子受体进行实验时，相对放氧量无明显变化　(2)电子受体接近类囊体薄膜，提高电子传递效率　(3)ATP的合成依赖于氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，越不利于氢离子浓度梯度的建立，因此ATP的产生效率逐渐降低
5．(1)C5　12　(2)NADPH　ATP
6．(1)线粒体(或线粒体内膜)　(2)降低　叶绿体　升高
(3)H基因表达(或H蛋白数量)　过多消耗光合产物(或有氧呼吸增强)
模拟预测
1．(1)蛋白质　强氧化剂　H2O　(2)线性电子传递　H＋、NADP＋　C3的还原
2．(1)CO2→C3→(CH2O)或CO2→C3→(CH2O)＋C5　反应时间　CO2的固定和C3的还原　(2)丙糖磷酸不输出循环，从而增强图中③过程
3．(1)R酶活性降低，暗反应速率降低，为光反应提供的ADP、NADP＋、Pi减少　大于　(2)促进S基因转录，使R酶增多，从而促进丙糖磷酸的合成；抑制I基因转录，减少淀粉合酶，从而减少淀粉合成对丙糖磷酸的消耗；促进L基因转录，增加α 淀粉酶的量，促进葡萄糖的生成
4．(1)叶　细胞呼吸　(2)光照强度和CO2浓度　(3)从叶片运输至小麦籽粒的有机物降低，在叶肉细胞中积累后抑制光合作用，使其净光合速率降低
5．(1)减少(下降)　热能　负反馈　(2)细胞质基质、线粒体(或细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质)　eATP与细胞膜上的DORN1结合后能激发细胞内与光合作用相关的信号传导(或eATP与细胞膜上的受体结合后能激发与光合作用相关的信号传导)
6．(1)光反应中，水光解可以生成O2，而该人工光合系统生成了O2，因此推测该人工光合系统的光合底物之一是H2O　同位素示踪　(2)绿色植物的光合作用对吸收的光具有选择性，人工光合系统能利用各种波长的光(共81张PPT)
光合作用的原理
争分点突破 1　
一 核心提炼
1.探索光合作用原理的部分实验
2.光合作用的原理
Ⅰ.光反应
(1)光合色素(PSⅡ和PSⅠ)的主要功能是吸收、传递、转化光能，其吸收的光能有两个方面的用途：一是将水分解产生氧和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)；二是在有关酶的作用下，提供能量促使ATP的合成。
(2)物质变化
①2H2O―→O2＋4H＋＋4e－
小结　电子的最初供体是水，最终受体是NADP＋，电子传递的最终产物是NADPH。
(3)能量变化
在PSⅡ中，日光激发叶绿素中的电子由低能状态转化为高能状态，随后能量转移到ATP中。高能电子再转化为低能电子，进入PSⅠ，PSⅠ中的能量变化为光能→电能→NADPH中的化学能。
拓展　(1)质子浓度(电化学)梯度的建立
①PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生H＋；
②质子泵将一些H＋逆浓度梯度从基质泵入类囊体腔；③另一些H＋在基质中和NADP＋形成NADPH。
(2)合成ATP
类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因此类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出释放的能量来合成ATP。
Ⅱ.暗反应
(1)物质变化
(2)光合产物的主要形式
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，则可能导致叶绿体吸水涨破。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非还原糖性质较稳定。
3.光反应和暗反应的联系
(1)NADPH的作用：作为活泼的还原剂，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。
(2)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向
①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、
细胞质基质间的转移方向：叶绿
体产生的ATP基本不转移至细胞
质基质，NADPH能转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。
②ATP和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向：线粒体产生的ATP和NADH都可以转移至细胞质基质中，细胞质基质中的ATP不转移至线粒体中，NADH能转移至线粒体中。
判断下列有关光合作用的叙述
(1)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢(　　)
提示：叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快。
×
(2)用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰(　　)
√
(3)植物工厂常采用无土栽培技术，应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同(　　)
提示：为保证植物的根能够正常吸收水分，应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度。
×
(4)类囊体产生的ATP和O2，参与CO2的固定与还原(　　)
提示：类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于细胞呼吸或释放到周围环境中。
×
(5)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
(　　)
√
二 真题演练
1.(2024·河北，19节选)高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图所示。
(1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中_____光可被位于叶绿体____________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为______和________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的_________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
蓝
类囊体薄膜
C5
糖类
紫外光
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用__________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是____________________
______________________________________________________________________。
无水乙醇
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰
2.(2020·山东，21节选)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。回答下列问题：
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是_____________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
模块1和模块2
五碳化合物(或C5)
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________________________________________。
减少
模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量______(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_______________
_________________________________________________。
高于
系统没有细胞呼吸消耗糖类(或植物细胞呼吸消耗糖类)
人工光合作用
3.(2022·重庆，23节选)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。回答下列问题：
(1)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体薄膜内外的H＋浓度差，原因是_________________________________________________________
________________________________。
实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是
来自光能还是来自膜内外H＋浓度差
(2)为探究自然条件下类囊体薄膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是________________________
______________________________。
类囊体薄膜外H＋被转移到
类囊体薄膜内，造成溶液pH升高
4.(2021·湖南，18节选)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，
实验结果如表所示。
实验项目 叶绿体类型及放氧量相对值
叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：
(1)叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是___________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________。
Fecy
Fecy具有亲水性，对叶绿体双层膜的通透性较差，当叶绿体双层膜局部受损时，即叶绿体B相对于叶绿体A，相对放氧量明显提高；而以亲脂性的DCIP为电子受体进行实验时，相对放氧量无明显变化
(2)该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于___________________________________
_______，从而提高光反应速率。
电子受体接近类囊体薄膜，提高电子传
递效率
(3)以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图示对实验结果进行解释：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
ATP的合成依赖于氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，越不利于氢离子浓度梯度的建立，因此ATP的产生效率逐渐降低
5.(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)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。
C5
12
(2)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。
NADPH
ATP
6.(2023·河北，19节选)拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。回答下列问题：
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在____________________合成，经细胞质基质进入叶绿体。
线粒体(或线粒体内膜)
度明显_______。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被________(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗，细胞有氧呼吸强度______。
(2)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓
降低
叶绿体
升高
(3)综合上述分析，叶肉细胞通过下调_______________________阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体_______________________________，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。
H基因表达(或H蛋白数量)
过多消耗光合产物(或有氧呼吸增强)
三 模拟预测
1.(2024·南通高三三模)光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是完成光反应必需的，光反应过程中光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递(如图)。请分析回答下列问题：
(1)类囊体膜上光合色素与________形成的复合体可吸收、传递、转化光能。在光照条件下，PSⅡ吸收光能产生高能电子，PSⅡ中部分叶绿素a失去电子转化为_________(填“强还原剂”或“强氧化剂”)再从______中夺取电子引起O2释放。
蛋白质
强氧化剂
H2O
(2)在______________(填“线性电子传递”或“环式电子传递”)中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终与_____________结合生成NADPH，同时产生ATP共同参与__________过程。
线性电子传递
H＋、NADP＋
C3的还原
(1)卡尔文用14CO2供小球藻进行光合作用，5秒后在五碳化合物和六碳化合物中检测到放射性，当缩短时间至几分之一秒时，三碳化合物中检测到放射性，由此可知14C的转移路径是_____________
_____________________________，30秒后许多有机化合物中均检测到放射性。可见，在该实验中卡尔文是通过控制_________来探究CO2中碳原子转移路径的，卡尔文循环包括_________________
______两个过程。
2.根据植物光合作用中卡尔文循环示意图回答下列问题：
CO2→C3→
(CH2O)或CO2→C3→(CH2O)＋C5
反应时间
CO2的固定和C3的
还原
(2)当叶绿体中核酮糖-1,5-二磷酸含量低时，可通过______________________________
_________方式增加其含量。
丙糖磷酸不输出循环，从而增强图
中③过程
3.(2024·天津南开区高三二模)番茄受低温伤害后叶肉细胞叶绿体受损严重，淀粉大量积累。Y基因过表达株系比野生型明显耐低温。如图为番茄叶肉细胞内光合作用过程中有机物合成及转运示意图。回答下列问题：
(1)据图分析，低温影响R酶的活性进一步降低了光反应对光能的利用，其原因是________________________________________________________________。
低温下，叶绿体中丙糖磷酸增加，生成淀粉过多抑制光合作用，推测低温对磷酸转运体的抑制作用______(填“大于”或“小于”)对R酶的抑制。
R酶活性降低，暗反应速率降低，为光反应提供的ADP、NADP＋、Pi减少
大于
基因过表达株系抗低温的机理是___________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Y蛋白可进入细胞核作用于基因S、I、L的启动子。低温下Y基因过表达株系叶绿体内淀粉积累减少，细胞质基质中葡萄糖、蔗糖等可溶性糖的含量增加，因而具有更强的低温抗性。据此推测，Y
促进S基因转录，使R酶增多，从而促进丙糖磷酸的合成；抑制I基因转录，减少淀粉合酶，从而减少淀粉合成对丙糖磷酸的消耗；促进L基因转录，增加α-淀粉酶的量，促进葡萄糖的生成
4.(2024·梅州高三二模)小麦是重要的粮食作物，体内制造并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”。小麦在不同条件下的净光合速率如图所示。回答下列问题：
(1)______(器官)是小麦最重要的“源”，“源”光合作用所制造的有机物一部分用于自身的__________，另一部分输送至“库”。
叶
细胞呼吸
(2)由图可知，当CO2浓度为1 000 μL·L－1时，限制中光强下小麦光合速率的环境因素有____________________
(填“光照强度”“CO2浓度”或“光照强度和CO2浓度”)。
光照强度和CO2浓度
下降的原因可能是_______________________________________________
_______________________________________。
(3)籽粒是小麦开花后最重要的“库”。小麦开花后的10天左右，小麦籽粒开始沉积淀粉粒，进入灌浆期。据此分析，灌浆后期小麦叶片净光合速率明显
从叶片运输至小麦籽粒的有机物降低，在叶肉细胞中
积累后抑制光合作用，使其净光合速率降低
5.(2024·河北名校联盟高三联考)研究表明：相对于动物，植物的细胞呼吸还包括另一条由交替氧化酶(AOX)主导的途径，该呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境，具体过程如图所示，其中iATP为细胞内ATP，eATP为细胞外ATP。
原能转移出叶绿体，并最终通过AOX呼吸途径将其中大部分能量以______的形式散失，从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。同时，eATP可通过DORN1缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降，进一步避免光抑制现象产生，因此强光照射下植物可避免光抑制，该调节过程为__________(填“正反馈”或“负反馈”)。
(1)强光下，光反应产生的NADPH量大于暗反应消耗的NADPH量，使叶绿体内NADP＋含量_____________。植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径，将过多的NADPH中还
减少(下降)
热能
负反馈
断，eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)目前尚未发现在植物细胞的表面或细胞膜上存在ATP合成酶，eATP可来源于______________________
____________________________________(填场所)产生的iATP，据图判
细胞质基质、线粒体(或
细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质)
eATP与细胞膜上的DORN1结合后能激发细胞内与光合作用相关的信号传导(或eATP与细胞膜上的受体结合后能激发与光合作用相关的信号传导)
6.(2024·玉林高三模拟)某科研团队构建了一套由硅纳米线和细菌组成的人工光合系统，可生产出O2和乙酸盐。硅纳米线阵列可以吸收太阳光，并利用光生成电子传递给负载在硅纳米线上的细菌，作为细菌固定、还原CO2的能量来源。该系统的光能转化效率超过了大部分高等绿色植物的自然光合作用效率，极大地助推了地球温室效应问题的解决。
回答下列问题：
(1)有些光合细菌光反应的底物是H2O，而有
的却是H2S，该人工光合系统中的细菌光反
应的底物应该是H2O，作出此判断的理由是
__________________________________________________________________________________________________。若要通过实验验证上述结论，可以采用____________法进一步研究。
(2)该人工光合系统的光合作用效率高于大部分高等绿色植物的，从对光能的利用角度分析，其原因是_____________________________________
______________________________________。
光反应中，水光解可以生成O2，而该人工光合系统生成了O2，因此推测该人工光合系统的光合底物之一是H2O
同位素示踪
绿色植物的光合作用对吸收的光具有选择性，人工光合系统能利用各种波长的光
四 专题强化练
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答案
对一对
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D A A C C D B D B C
题号 11
答案 (1)①光反应　NADPH　②减少CO2供应，暗反应减缓，为光反应提供ADP、Pi和NADP＋的量降低　(2)①将水分解为O2和NADPH　促成ADP和Pi合成ATP　②海水环境中的CO2、细胞呼吸释放的CO2　(3)红光和蓝紫　把载有死水绵和好氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，之后用透过三棱镜的光照射临时装片，一段时间后观察装片中好氧细菌的分布情况　好氧细菌均匀地分布在死水绵周围
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对一对
题号 12
答案 (1)ATP　催化ATP合成，运输H＋　(2)NADPH　叶绿体基质　(3)有利于　抑制ATP合成酶的活性导致ATP的合成受阻，会引起类囊体腔内的H＋浓度升高，进而激活PSBS　(4)长势相同　H218O和CO2　H2O和C18O2
题号 13
答案 (1)④　①④　K＋等无机离子、苹果酸(Mal)等有机酸　(2)①②④　丙酮酸　[H](或NADH)　(3)氢离子的电化学势能(或H＋浓度差)　(4)吸水膨胀　(5)ABD
答案
1.(2024·贵州，3)为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是
A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
√
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答案
研磨叶片时，加入二氧化硅有助于研磨充分，加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确；
由于不同色素在层析液中的溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，即纸层析法，B正确；
叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。
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2.光反应过程的发现经过了很多科学家的共同努力。爱默生发现：当红光和远红光一起照射时的光合速率远远大于它们分别照射时光合速率的总和，即双光增益效应。据上述实验结果，希尔等人提出了双光系统的概念，把吸收长波长光的系统称为光系统Ⅰ，吸收短波长光的系统称为光系统Ⅱ，随后与两个光系统相关的两种色素蛋白复合体颗粒也被发现。下列说法错误的是
A.上述材料表明：植物进行光合作用只能利用红光和远红光
B.两个光系统在光反应过程中的位置应该是一前一后
C.与双光系统相关的色素蛋白复合体颗粒应该分布在叶绿体基粒中
D.爱默生实验中的自变量是光的波长(颜色)，光的强度为无关变量
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该材料并未表明用红光和远红光以外的光照射时植物不能进行光合作用，A错误；
叶绿体基粒上含光合色素，可以吸收、传递和转化光能，C正确。
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3.(2021·重庆，6)图示为类囊体薄膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是
A.水光解产生的O2若被有氧呼
吸利用，最少要穿过4层膜
B.NADP＋与电子(e－)和质子
(H＋)结合形成NADPH
C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D.电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节
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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(O2在线粒体内膜上被利用)，O2从叶绿体类囊体薄膜开始，再穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，穿过线粒体的2层膜，至少要穿过5层膜，A错误。
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4.(2023·湖北，8)植物光合作用的光反应依赖类囊体薄膜上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
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弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误。
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5.(2024·衡水高三三模)淀粉和蔗糖是叶肉细胞光合作用的两种主要终产物，Pi在二者分配过程中起到了重要调节作用，其过程如图所示。下列叙述正确的是
A.磷是生物膜的重要组分，中心体和核
糖体不含磷
B.CO2形成磷酸丙糖的过程中，NADPH
不供能，只作为还原剂
C.若光照骤减，短时间内核酮糖-1,5-二
磷酸的含量减少
D.若抑制磷酸转运器的功能，卡尔文循环会马上停止
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磷脂构成生物膜的基本支架，中心体由蛋白质组成，不含磷元素，核糖体由蛋白质和RNA组成，含磷元素，A错误；
CO2形成磷酸丙糖的过程中，需要NADPH作还原剂和提供光反应吸收
的太阳能，B错误；
若抑制磷酸转运器的功能，会导致叶绿体内Pi下降，进而影响卡尔文循环，但卡尔文循环不会马上停止，D错误。
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6.(2024·邵阳高三二模)科研人员向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质，在适宜条件下进行周期性的光暗交替实验，结果如图。下列叙述错误的是
A.光照开始后短时间内，叶绿体内
C3的含量会下降
B.阴影部分的面积可用来表示一个
光周期的光照时间内NADPH和
ATP的积累量
C.光照开始后两曲线逐渐重合时，光反应速率等于暗反应速率
D.光照总时间及实验时间相同的条件下，光暗交替和连续光照制造的有机物相等
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光反应产生ATP与NADPH，可使C3的还原快速进行，光照开始后短时间内，CO2吸收速率很低，C3的合成较慢，因此叶绿体内C3的含量会下降，A正确；
由于O2的释放速率代表光反应，能产生NADPH和ATP，暗反应固定CO2，消耗NADPH和ATP，所以阴影部分应该表示光反应产生量与暗反应消耗量的差值，即一个光周期的光照时间内NADPH和ATP的积累量，B正确；
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由于该实验中只存在离体的叶绿体，所以测出O2的释放速率为真正光合作用的速率，由于O2的释放速率代表光反应，能产生ATP与NADPH，暗反应固定CO2产生
C3，C3的还原消耗ATP与NADPH，光照开始后两曲线逐渐重合时，光反应速率等于暗反应速率，C正确；光暗交替时暗反应能更充分地利用光反应产生的NADPH和ATP，故光照总时间及实验时间相同的条件下，光暗交替制造的有机物大于连续光照制造的有机物，D错误。
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7.(2024·承德高三二模)科学家从菠菜中分离出类囊体，将其与多种辅因子和多样化的还原酶一起包裹在油包水滴中，构建出如图所示能实现CO2的连续转化且可编辑的人工光合细胞。下列说法错误的是
A.人工光合细胞膜应该由单层磷脂分子组成
B.需持续加入多种辅因子为CO2转化提供能量和
还原剂
C.通过改变还原酶的种类能实现可定制的CO2转化
D.与菠菜叶肉细胞相比，人工光合细胞更有利于有机物积累
√
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ATP和NADPH能为CO2转化提供能量和还原剂，由光反应提供，而多种辅因子参与CO2的固定，且能再生，故不需持续加入多种辅因子，B错误。
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8.(2024·安徽华大新高考联盟高三二模)以某植物为材料研究不同库源比(以果实数量与叶片数量的比值表示)对果实的影响，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，供应14CO2给各组保留的叶片进行光合作用，同时还进行了绿叶中色素的提取和分离实验。下列叙述正确的是
A.提取和分离绿叶中色素的原理相同
B.提取绿叶中色素时，加入二氧化硅可防止研磨中色素被破坏
C.实验中用14CO2追踪，发现碳原子的转移途径为CO2→C5→糖类
D.与甲组相比，丙组的库源比降低、单果质量可能会增加
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9.(2024·南通高三二模)叶绿体膜上的转运蛋白对于维持叶绿体的离子平衡和pH稳定发挥了重要作用。如图表示叶绿体中几种物质跨膜运输的方式，下列相关判断不正确的是
A.K＋通过TPK3运出类囊体腔的
方式属于被动运输
B.H＋通过KEA1和KEA2运输的
动力来自K＋的浓度差
C.据图推测细胞质基质中的K＋浓度高于叶绿体基质
D.类囊体薄膜上的电子传递链对于维持类囊体腔中的pH起关键作用
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据图可知，类囊体腔内的pH为6，叶绿体基质中的pH为8，H＋通过KEA3从类囊体腔进入叶绿体基质是顺浓度梯度，
产生的化学势能将K＋逆浓度运进类囊体腔，因此类囊体腔内K＋浓度较高，K＋通过TPK3运出类囊体腔是顺浓度梯度运输，是被动运输，A正确；
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叶绿体外的pH为7，叶绿体基质中的pH为8，H＋通过KEA1和KEA2运进叶绿体是顺浓度梯度运输，不需要能量，它们
顺浓度梯度运输时产生的化学势能将K＋逆浓度运出叶绿体，推测细胞质基质中的K＋浓度高于叶绿体基质，B错误，C正确；
类囊体薄膜上的电子传递链在发挥作用的同时能将H＋运输到类囊体腔中，从而维持类囊体腔中的低pH环境，D正确。
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10.某植物叶片有全绿和绿色带白斑两种，研究人员利用不同的叶片开展了甲、乙、丙三组实验。三组均给予适宜的光照，其中丙组用14CO2培养叶片(过程中不断充入14CO2，使瓶中14CO2浓度保持不变且与外界CO2浓度相等)，培养过程测定叶肉细胞中放射性三碳化合物浓度的变化情况，结果如图。下列说法错误的是
A.培养一段时间后，用碘液处理甲、乙
两组叶片，蓝色最深的部位为④
B.不考虑温度的变化，培养过程中，乙
瓶的气体总体积可能一直保持不变
C.丙实验的OA段，叶肉细胞中五碳化合物的浓度在不断地下降
D.丙实验的AB段，叶肉细胞中放射性三碳化合物的生成和消耗达到平衡
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甲瓶中无CO2，叶片白色部分无叶绿体，所以培养一段时间淀粉产生最多的部分应为④，A正确；
不考虑温度的变化，若乙瓶中叶片的光合速率等于呼吸速率，则
叶片整体上表现为与外界环境无气体交换，培养过程中，乙瓶的气体总体积可保持不变，B正确；
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将叶片从12CO2的环境中移入含有相同浓度14CO2的丙瓶中，CO2浓度不变，暗反应速率不变，所以五碳化合物的浓度不变，C错误；
暗反应过程中，C3的消耗和生成在不断进行，AB段14C3不变，即消耗量等于生成量，D正确。
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11.(2024·山东省实验中学高三二模)科学家对光合作用的研究经历了漫长的探索过程：
(1)1937年，英国植物学家希尔发现，将叶绿体分离后置于含有一定浓度的蔗糖溶液中，制备成叶绿体悬浮液。若向其中加入适当的“电子受体”如铁盐或其他氧化剂，给予叶绿体一定强度的光照，在没有CO2时就能放出O2，同时电子受体被还原。请回答相关问题：
①希尔反应模拟了叶绿体光合作用中________阶段的部分变化，还原后的电子受体相当于光合作用中的________。
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光反应
NADPH
②希尔反应说明水的光解与糖的合成不是同一个过程，可一般情况下，减少CO2供应，绿色植物的光反应速率也会降低，原因是_____________
__________________________________________________。
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答案
减少CO2供应，
暗反应减缓，为光反应提供ADP、Pi和NADP＋的量降低
(2)海洋中的真核藻类，习惯上依颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深。自然状态下，它们都能通过光合作用制造有机物。回答下列问题：
①绿藻叶绿体中的光合色素可对光能进行捕获，吸收的光能主要有两方面用途：一是______________________，二是_____________________。
②CO2是光合作用的原料之一，红藻正常生长过程中，其光合作用固定的CO2来自____________________________________(回答2点即可)。
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答案
将水分解为O2和NADPH
促成ADP和Pi合成ATP
海水环境中的CO2、细胞呼吸释放的CO2
(3)在研究不同光质与光合作用的关系时，恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的好氧细菌聚集在M____________光区域(填光的类型)。某同学对好氧细菌聚集在M光区域有如下两种解释：①好氧细菌趋氧引起的；②好氧细菌趋M光区域引起的。请你补充实验排除解释②，要求简要写出实验思路和预期结果。
实验思路：_____________________________________________________
_________________________________________________________________________________。预期结果：_______________________________。
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答案
红光和蓝紫
把载有死水绵和好氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，之后用透过三棱镜的光照射临时装片，一段时间后观察装片中好氧细菌的分布情况
好氧细菌均匀地分布在死水绵周围
12.(2024·丹东高三二模)植物与太阳光的关系可谓“爱恨交加”，一方面光对于植物进行光合作用是必需的，另一方面过量的光又会导致植物氧化性损伤。研究发现，在强光条件下，植物类囊体中的pH会由正常条件下的6.5降低至5.5～5.8，H＋浓度的升高激活了类囊体薄膜上的光保护蛋白PSBS，激活的PSBS抑制类囊体薄膜上电子的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，从而防止强光对植物造成损伤。图示为
具体过程，图中A～G分别表示不同物
质，F代表糖类，回答下列问题：
(1)图中C表示_____，图中ATP合成酶
的作用是_____________________。
ATP
催化ATP合成，运输H＋
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
_________________________________________________________________________________。
(2)图中E表示________，图中反应Ⅱ发生在____________中。
(3)研究发现，抑制ATP合成酶的活性________(填“有利于”或“不利于”)PSBS发挥功能，原因是______
1
2
3
4
5
6
7
8
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10
11
12
13
答案
NADPH
叶绿体基质
有利于
ATP合成酶的活性导致ATP的合成受阻，会引起类囊体腔内的H＋浓度升高，进而激活PSBS
抑制
豆随机均分为A、B两组。向A组提供____________，向B组提供与A组等量的____________，其他条件相同且适宜。一段时间后，检测A、B两组释放的氧气。
结果：A组释放的都是18O2，B组释放的都是O2。
(4)据图可知物质A为O2，它来自水的分解，而不是来自物质G。现以大豆为实验材料，验证这一结论，请补充实验过程。
实验思路：将__________的多株大
1
2
3
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5
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答案
长势相同
H218O和CO2
H2O和C18O2
13.(2023·江苏，19)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回
答下列问题：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
(1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在______(从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有________(从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、______________________
_____________(填写2种)等。
④
①④
K＋等无机离子、苹果酸
(Mal)等有机酸
泵出膜外，形成跨膜的_______________________________，驱动细胞吸收K＋等离子。
(2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有________(从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为________进入线粒体，经过TCA循环产生的_______________
最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活细胞膜上的AHA，消耗ATP将H＋
1
2
3
4
5
6
7
8
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11
12
13
答案
丙酮酸
①②④
[H](或NADH)
氢离子的电化学势能(或H＋浓度差)
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞____________，促进气孔张开。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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12
13
答案
吸水膨胀
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有________(填字母)。
A.淀粉大量合成需要依赖细胞呼吸提供ATP
B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
1
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3
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13
答案
ABD　光呼吸、C4植物、CAM植物
1．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较
(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)发生条件
①干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。
②Rubisco具有两面性(或双功能)。
(2)过程
(3)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。
(4)不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。
(5)有利影响
①光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高O2低CO2的条件下，提高抗逆性而形成的一条代谢途径；
②在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制。此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。
(6)二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。
(7)光呼吸与细胞呼吸的区别
反应条件不同：光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。
产能情况不同：光呼吸虽然能使有机物分解为CO2，却不产生ATP或NADPH。
素养表达
1．CAM植物的叶肉细胞，在夜晚____(填“是”或“否”)进行暗反应生成有机物，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．CAM植物中CO2固定的途径和发生时间分别是________________________________。
3．CAM植物夜晚细胞中的pH会下降的原因：
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
4．C4植物固定CO2的途径和发生的场所分别是
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
5．晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO2生成量明显增加，其原因是____________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
1．(2021·全国乙，29节选)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)光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和____________释放的CO2。
(2)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·全国甲，29节选)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。回答问题：
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_________________________________
____________________________________________________________________________。
3．(2021·天津，15节选)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。回答问题：
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__________和抑制____________提高光合效率。
4．(2021·辽宁，22节选)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浓度约为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)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________________。
(2)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图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。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。
(3)通过转基因技术或蛋白质工程技术，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
5．(2023·湖南，17节选)如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)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)。
(2)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)。
6．(2024·黑吉辽，21节选)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题：
(1)反应①是________过程。
(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是____________________________________________________________和______________。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自________和________(填生理过程)。7～10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是____________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
据图3中的数据________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
1．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，PEPC把叶肉细胞中的CO2转化成C4，C4被运入维管束鞘细胞后会释放CO2参与卡尔文循环，PEPC起到了“CO2泵”的作用。
玉米的光合作用需要叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成，图示为两类细胞在叶片中的位置示意图。请回答问题：
图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。结合“花环型”结构和“CO2泵”，解释C4植物光合作用效率高的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．多肉植物因形态可爱越来越受到人们的欢迎。这类植物一般夜晚气孔张开，吸收CO2并固定在一种四碳化合物中；白天气孔关闭，由四碳化合物分解产生的CO2进行固定和还原。回答下列问题：
(1)在叶绿体中，由四碳化合物分解产生的CO2的固定和还原所需要的条件是__________(填“有光”“黑暗”或“有光或黑暗”)，需要______反应阶段为其提供______和________。
(2)若晴朗白天突然降低环境中CO2浓度，多肉植物的光合作用强度基本不受影响，说明多肉植物白天所利用的CO2的来源是__________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)某同学将多肉植物置于密闭容器内进行遮光处理，测定容器内CO2的增加量，并以单位时间内CO2的增加量作为该植物的呼吸速率。你认为这种做法合理吗？________，原因是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
3．(2024·德阳高三三模)蓝细菌是一类光能自养型细菌，其光合作用的原理与高等植物相似，但具有一种特殊的CO2浓缩机制，如图所示，其中羧化体具有蛋白质外壳，CO2无法进出。回答下列问题：
(1)蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中CO2浓度，据图分析，CO2浓缩的具体机制有
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
____________________________________________________________________(答出两点)。
(2)植物的光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。若将蓝细菌的HCO转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株光补偿点比正常烟草要____(填“高”或“低”)，原因是__________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
4．(2024·宿迁高三模拟)起源于热带的玉米，除了和其他C3植物(如花生)一样具有卡尔文循环(简称C3途径)外，还存在另一条固定CO2的途径，固定CO2的初产物是四碳化合物(C4)，简称C4途径，玉米也被称为C4植物。图甲表示花生和玉米的光合作用部分途径示意图，研究发现C4植物中PEPC酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍；图乙表示夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线。请回答下列问题：
(1)写出玉米光合作用中CO2中碳转化成有机物(CH2O)中碳的转移途径__________________________________(用箭头和符号表示)。
(2)图乙中花生净光合速率在11：00左右明显减弱的主要原因是_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________，
而此时玉米净光合速率仍然很高的原因是__________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)玉米具有此特殊光合作用途径的意义是__________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
5．(2024·长沙高三三模)炎热干燥的天气往往会导致植物出现光呼吸现象，图示为植物叶肉细胞发生的光呼吸过程简图，光呼吸发生的原因是图中的R酶的双功能性，当CO2与O2浓度之比较高时，R酶能够催化CO2与C5反应生成C3，反之，当CO2与O2浓度之比较低时，光呼吸水平增加，R酶就会更多地催化C5与O2反应生成乙醇酸(C2)，C2最后在相应细胞器中可转化成C3和CO2。请完成以下问题：
(1)炎热干燥的天气导致植物出现光呼吸的原因是___________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点：
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________(描述三个方面)。
(3)研究发现，水稻等作物的光合产物有较大比例要消耗在光呼吸底物上。那么，这些作物中光呼吸存在的意义是___________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
6．(2024·上海崇明区高三二模)不同物种独立演化出相同或相似的性状称为趋同进化。在大多数植物的光合作用中，大气CO2直接被卡尔文循环中的R酶固定。然而，R酶对CO2和O2都有亲和性，当其结合O2而非CO2时就会发生光呼吸作用，导致能量消耗。陆生植物进化出了多种碳浓缩机制避免光呼吸，除C3途径外，许多生活在炎热干燥环境中的植物会采用C4途径或CAM途径。两种机制都使用R酶并将CO2的捕获和固定分开进行，提高碳固定的效率。结合题干信息分析，下列可作为光合作用趋同进化的证据有________(多选)。
A．从蓝细菌到开花植物捕获光能的装置都是叶绿体
B．为避免光呼吸，陆生植物进化出多种碳浓缩机制
C．C4植物和CAM植物都利用R酶来固定CO2
D．C4植物和CAM植物都把CO2的捕获和固定分开
答案精析
核心提炼
素养表达
1．否　夜晚没有光，不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP和NADPH，只是对CO2进行暂时固定，不进行暗反应
2．CAM途径：夜晚；卡尔文循环：白天
3．夜晚细胞固定CO2，生成苹果酸储存在液泡中
4．C4途径：叶肉细胞的细胞质基质；卡尔文循环：维管束鞘细胞的叶绿体基质
5．气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下O2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强
真题演练
1．(1)细胞呼吸　(2)实验思路：植物甲在干旱的环境条件下(其他条件适宜)培养一段时间，分别在白天和晚上测定植物甲液泡内的pH，统计分析实验数据。预测结果：晚上的pH明显小于白天。
2．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
3．自由扩散　主动运输　CO2固定　O2与C5结合
4．(1)叶绿体　呼吸作用和光合作用　(2)高于　(3)ACD
5．(1)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，使维管束鞘细胞内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸　(2)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
6．(1)CO2的固定　(2)细胞质基质　线粒体基质　(3)光呼吸　细胞呼吸　7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程　不能　总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，呼吸速率是光照强度为0时的CO2释放速率，图3横坐标为CO2浓度，无法得出呼吸速率
模拟预测
1．“花环型”结构中，四周的叶肉细胞中含PEPC，可以利用低浓度CO2生成C4，C4从四周被运入维管束鞘细胞后，释放高浓度CO2，光合作用原料增加
2．(1)有光　光　ATP　NADPH　(2)四碳化合物分解和细胞呼吸产生　(3)不合理　多肉植物在遮光条件下进行细胞呼吸产生CO2，但同时也吸收CO2并固定在四碳化合物中，所以容器内单位时间CO2的增加量不能作为该植物的呼吸速率
3．(1)HCO在羧化体内可转变为CO2；光合片层膜可以通过主动运输的方式吸收CO2；羧化体的蛋白质外壳可避免CO2逃逸　(2)低　转基因成功后，通过CO2浓缩机制，进入叶绿体中的CO2浓度增大，在较弱的光照条件下，光合作用强度即可等于细胞呼吸强度
4．(1)CO2→C4→CO2→C3→有机物　(2)植物蒸腾作用加强，叶片部分气孔关闭，吸收CO2减少，导致光合作用降低　玉米中的PEPC酶与CO2的亲和力高，对CO2的利用率高，可以利用低浓度CO2进行光合作用，叶片部分气孔关闭对其光合作用无影响　(3)适应高温、强光照、干旱环境，既能保持体内水分，又能进行高效的光合作用
5．(1)炎热干燥天气，蒸腾作用强导致水分散失过快，植物为了避免水分散失，部分气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用产生的O2在叶片中堆积，使得CO2与O2浓度之比降低，光呼吸水平增加　(2)条件：光呼吸发生在光照条件下，有氧呼吸在有光、无光条件下均能发生；场所：光呼吸的发生需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体的参与，有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中；能量角度：光呼吸消耗ATP，有氧呼吸生成ATP；物质角度：光呼吸利用O2和C5生成乙醇酸和C3，有氧呼吸利用葡萄糖和O2生成CO2和水　(3)避免光反应过程中积累的ATP和NADPH对叶绿体的伤害，同时消除乙醇酸对细胞的毒害，回收碳元素，减少碳的流失
6．BCD(共70张PPT)
光呼吸、c4植物、cam植物
争分点突破 2　
一 核心提炼
1.C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较
(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)发生条件
①干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。
②Rubisco具有两面性(或双功能)。
(2)过程
(3)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。
(4)不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。
(5)有利影响
①光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高O2低CO2的条件下，提高抗逆性而形成的一条代谢途径；
②在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制。此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。
(6)二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。
(7)光呼吸与细胞呼吸的区别
反应条件不同：光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。
产能情况不同：光呼吸虽然能使有机物分解为CO2，却不产生ATP或NADPH。
1.CAM植物的叶肉细胞，在夜晚____(填“是”或“否”)进行暗反应生成有机物，原因是_________________________________________
_______________________________________________________。
2.CAM植物中CO2固定的途径和发生时间分别是__________________
__________________。
3.CAM植物夜晚细胞中的pH会下降的原因：_____________________
_____________________。
否
夜晚没有光，不能进行光反应，不能为暗反应
提供ATP和NADPH，只是对CO2进行暂时固定，不进行暗反应
CAM途径：夜晚；
卡尔文循环：白天
夜晚细胞固定CO2，生
成苹果酸储存在液泡中
4.C4植物固定CO2的途径和发生的场所分别是____________________
_________________________________________________。
5.晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO2生成量明显增加，其原因是__________________
___________________________________________________________
___________________。
C4途径：叶肉细胞的
细胞质基质；卡尔文循环：维管束鞘细胞的叶绿体基质
气孔关闭导致CO2
浓度降低，而高光照下O2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强
二 真题演练
1.(2021·全国乙，29节选)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)光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和__________释放的CO2。
(2)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)。
细胞呼吸
答案　实验思路：植物甲在干旱的环境条件下(其他条件适宜)培养一段时间，分别在白天和晚上测定植物甲液泡内的pH，统计分析实验数据。预测结果：晚上的pH明显小于白天。
2.(2022·全国甲，29节选)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。回答问题：
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___________________________________________________________。
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
3.(2021·天津，15节选)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。回答问题：
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__________和抑制____________提高光合效率。
自由扩散
主动运输
CO2固定
O2与C5结合
4.(2021·辽宁，22节选)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浓度约为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)海水中的无机碳主要以CO2和 两种形式存在，水体中CO2浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程，图中 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____________________。
叶绿体
呼吸作用和光合作用
(2)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将 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。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。
高于
(3)通过转基因技术或蛋白质工程技术，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 转运蛋白基因，增强 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
ACD
5.(2023·湖南，17节选)如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)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)。
高于
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，使维管束鞘细胞内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
高光照条件
(2)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)。
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
酶的活性达到最大，
6.(2024·黑吉辽，21节选)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题：
(1)反应①是____________过程。
CO2的固定
(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是___________和____________。
细胞质基质
线粒体基质
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自_______和_________(填生理过程)。7～10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是_________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________。
光呼吸
7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程
细胞呼吸
据图3中的数据________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是_____________________________________________________
__________________________________________________________。
不能
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，呼吸速率是光照强度为0时的CO2释放速率，图3横坐标为CO2浓度，无法得出呼吸速率
三 模拟预测
1.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，PEPC把叶肉细胞中的CO2转化成C4，C4被运入维管束鞘细胞后会释放CO2参与卡尔文循环，PEPC起到了“CO2泵”的作用。
玉米的光合作用需要叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成，图示为两类细胞在叶片中的位置示意图。
请回答问题：
图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。结合“花环型”结构和“CO2泵”，解释C4植物光合作用效率高的原因：______________________
________________________________________________________________________________________________________________。
“花环型”结构中，四周
的叶肉细胞中含PEPC，可以利用低浓度CO2生成C4，C4从四周被运入维管束鞘细胞后，释放高浓度CO2，光合作用原料增加
2.多肉植物因形态可爱越来越受到人们的欢迎。这类植物一般夜晚气孔张开，吸收CO2并固定在一种四碳化合物中；白天气孔关闭，由四碳化合物分解产生的CO2进行固定和还原。回答下列问题：
(1)在叶绿体中，由四碳化合物分解产生的CO2的固定和还原所需要的条件是______(填“有光”“黑暗”或“有光或黑暗”)，需要______反应阶段为其提供______和__________。
有光
光
ATP
NADPH
(2)若晴朗白天突然降低环境中CO2浓度，多肉植物的光合作用强度基本不受影响，说明多肉植物白天所利用的CO2的来源是_________________
_____________。
(3)某同学将多肉植物置于密闭容器内进行遮光处理，测定容器内CO2的增加量，并以单位时间内CO2的增加量作为该植物的呼吸速率。你认为这种做法合理吗？________，原因是_______________________________
_______________________________________________________________
___________________________________________。
四碳化合物分解和
细胞呼吸产生
不合理
多肉植物在遮光条件下进行细胞呼
吸产生CO2，但同时也吸收CO2并固定在四碳化合物中，所以容器内单位时间CO2的增加量不能作为该植物的呼吸速率
(1)蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中CO2浓度，据图分析，CO2浓缩的具体机制有______________
__________________________________________________________________________________________
(答出两点)。
3.(2024·德阳高三三模)蓝细菌是一类光能自养型细菌，其光合作用的原理与高等植物相似，但具有一种特殊的CO2浓缩机制，如图所示，其中羧化体具有蛋白质外壳，CO2无法进出。回答下列问题：
内可转变为CO2；光合片层膜可以通过主动运输的方式吸收CO2；羧化体的蛋白质外壳可避免CO2逃逸
(2)植物的光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。若将蓝细菌的 转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株光补偿点比正常烟草要____(填“高”或“低”)，原因是________________________________________________
____________________________________________________________________。
低
转基因成功后，通过CO2浓缩机制，进入叶绿体中的CO2浓度增大，在较弱的光照条件下，光合作用强度即可等于细胞呼吸强度
4.(2024·宿迁高三模拟)起源于热带的玉米，除了和其他C3植物(如花生)一样具有卡尔文循环(简称C3途径)外，还存在另一条固定CO2的途径，固定CO2的初产物是四碳化合物(C4)，简称C4途径，玉米也被称为C4植物。图甲表示花生和玉米的光合作用部分途径示意图，研究发现C4植物中PEPC酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍；图乙表示夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线。
请回答下列问题：
(1)写出玉米光合作用中CO2中碳转化成有机物(CH2O)中碳的转移途径___________________________(用箭头和符号表示)。
CO2→C4→CO2→C3→有机物
(2)图乙中花生净光合速率在11：00左右明显减弱的主要原因是___________________
__________________________________________________，而此时玉米净光合速率仍然很高的原因是_______________________
_________________________________________________________________________________________________。
植物蒸腾作用加强，
叶片部分气孔关闭，吸收CO2减少，导致光合作用降低
玉米中的PEPC酶与CO2的
亲和力高，对CO2的利用率高，可以利用低浓度CO2进行光合作用，叶片部分气孔关闭对其光合作用无影响
(3)玉米具有此特殊光合作用途径的意义是__________________________
_____________________________________________。
适应高温、强光照、干旱环
境，既能保持体内水分，又能进行高效的光合作用
5.(2024·长沙高三三模)炎热干燥的天气往往会导致植物出现光呼吸现象，图示为植物叶肉细胞发生的光呼吸过程简图，光呼吸发生的原因是图中的R酶的双功能性，当CO2与O2浓度之比较高时，R酶能够催化CO2与C5反应生成C3，反之，当CO2与O2浓度之比较低时，光呼吸水平增加，R酶就会更多地催化C5与O2反应生成乙醇酸(C2)，C2最后在相应细胞器中可转化成C3和CO2。
请完成以下问题：
(1)炎热干燥的天气导致植物出现光呼吸的
原因是______________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
_________________________。
炎热干燥天气，蒸腾作用强导致水
分散失过快，植物为了避免水分散失，部分气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用产生的O2在叶片中堆积，使得CO2与O2浓度之比降低，光呼吸水平增加
(2)比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点：
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________(描述三个方面)。
条件：光呼吸发生在光照条件下，有氧呼吸在有光、无光条件下均能发生；场所：光呼吸的发生需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体的参与，有氧呼吸发生在细胞质
基质和线粒体中；能量角度：光呼吸消耗ATP，有氧呼吸生成ATP；物质角度：光呼吸利用O2和C5生成乙醇酸和C3，有氧呼吸利用葡萄糖和O2生成CO2和水
(3)研究发现，水稻等作物的光合产物有
较大比例要消耗在光呼吸底物上。那么，
这些作物中光呼吸存在的意义是_______
___________________________________
___________________________________
_______________________________。
反应过程中积累的ATP和NADPH对叶绿体的伤害，同时消除乙醇酸对细胞的毒害，回收碳元素，减少碳的流失
避免光
6.(2024·上海崇明区高三二模)不同物种独立演化出相同或相似的性状称为趋同进化。在大多数植物的光合作用中，大气CO2直接被卡尔文循环中的R酶固定。然而，R酶对CO2和O2都有亲和性，当其结合O2而非CO2时就会发生光呼吸作用，导致能量消耗。陆生植物进化出了多种碳浓缩机制避免光呼吸，除C3途径外，许多生活在炎热干燥环境中的植物会采用C4途径或CAM途径。两种机制都使用R酶并将CO2的捕获和固定分开进行，提高碳固定的效率。结合题干信息分析，下列可作为光合作用趋同进化的证据有________(多选)。
A.从蓝细菌到开花植物捕获光能的装置都是叶绿体
B.为避免光呼吸，陆生植物进化出多种碳浓缩机制
C.C4植物和CAM植物都利用R酶来固定CO2
D.C4植物和CAM植物都把CO2的捕获和固定分开
BCD
四 专题强化练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
对一对
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 D B B D B D C
题号 8
答案 (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，释放的CO2增多　(2)低　喷施100 mg·L－1 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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
对一对
题号 9
答案 (1)基质　C4　干旱地区植物白天气孔容易关闭，导致植物体内的CO2浓度下降，C4植物比C3植物固定CO2的能力更强，因此更适应此环境　(2)同位素示踪　植物种类和时间　带放射性标记的化合物种类　(3)①15%和20%的干旱在96 h时，胞间CO2浓度高于其他组别，因此干旱不是主要通过气孔导度影响净光合速率　②15%干旱条件下24 h～48 h时，C3植物气孔导度下降会导致胞间CO2降低，但C4植物可利用“CO2泵”将低浓度CO2转为高浓度CO2，从而减小对净光合速率的影响
题号 10
答案 (1)R酶　暗反应(或CO2的固定)　(2)“A酶”改为“G酶、M酶、A酶”；GMA途径使得CO2/O2↑　(3)①气孔导度、CO2浓度、温度　②内源G酶表达量显著升高　(4)C→A→B
答案
1.(2021·广东，12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是
A.Rubisco存在于细胞质基质中
B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2结合
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误；
暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的酶Rubisco的激活对光无要求，B错误；
Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C错误；
Rubisco催化CO2的固定，即C5和CO2结合生成C3的过程，D正确。
1
2
3
4
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6
7
8
9
10
答案
2.(2023·天津，9)如图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是
A.物质X通过提高有氧呼吸水平
促进 进入细胞质基质
B. 利用通道蛋白从细胞质
基质进入叶绿体基质
C.水光解产生的H＋提高类囊体腔
CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质
D.光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境
1
2
3
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5
6
7
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9
10
答案
√
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。
1
2
3
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5
6
7
8
9
10
答案
3.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。白天的时候苹果酸含量下降，而糖类含量增多，夜晚则相反。如图为该植物的气孔开闭、CO2吸收量、液泡有机酸含量在24 h内的变化。下列有关叙述错误的是
A.a、b曲线分别表示CO2吸收量、有机酸含量
B.将植物甲的叶片分组，分别置于正常环境和
干旱环境中培养，测定叶肉细胞的苹果酸含
量，可验证该植物固定CO2的方式
C.白天和夜间每隔一段时间取干旱条件下生长
的植物甲的叶片，测定叶肉细胞的苹果酸含
量，可验证该植物固定CO2的方式
D.这类植物晚上气孔打开，吸收CO2生成苹果酸，白天气孔关闭，苹果酸发生反应释
放的CO2用于光合作用
√
1
2
3
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5
6
7
8
9
10
答案
验证该植物固定CO2的方式实验的自变量是时间(白天和夜晚)，不是干旱环境和正常环境，B错误，C正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
4.(2024·长春博硕学校高三检测)科学研究发现，C4植物中固定CO2的酶与CO2的亲和力比C3植物的更强，适合在高温环境中生长。现将取自甲、乙两种植物且面积相等的叶片分别放置到相同大小的密闭小室中，在温度均为25 ℃的条件下给予充足的光照，每隔一段时间测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。下列说法正确的是
A.图中甲植物、乙植物分别为C4植物和C3植物
B.M点处两种植物叶片的光合速率相等
C.C4植物中固定CO2的酶附着在叶绿体内膜上
D.40 min时乙植物叶肉细胞光合速率大于呼吸速率
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
√
图中甲植物、乙植物分别为C3植物和C4植
物，A错误；
据题中条件无法判断两种植物的呼吸速率，
因此不能判断M点处两种植物叶片的光合
速率相等，B错误；
C4植物中固定CO2的酶存在于叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中，C错误；
40 min时乙植物叶片光合速率等于呼吸速率，因此叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，D正确。
1
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6
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10
答案
5.(2024·宜昌高三一模)研究发现，强光照条件下植物叶肉细胞会进行光呼吸。光呼吸是由于O2竞争性地结合卡尔文循环关键酶Rubisco造成的。该酶既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，产物经一系列变化后在线粒体中生成CO2，如图所示。下列说法正确的是
A.Rubisco是一个双功能酶，不具备
专一性
B.光呼吸可以消耗掉多余的O2，减
少自由基产生，降低对细胞结构
的损伤
C.较强的光呼吸对光合作用产物的积累是很有利的
D.持续强光照时突然停止光照，CO2释放量先减少后增加至稳定
√
1
2
3
4
5
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7
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10
答案
酶的专一性是指酶能够催化一种或一类化学反应，Rubisco既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，但仍具有专一性，A错误；
较强的光呼吸会消耗较多的光反应产物ATP和NADPH，使光合作用减弱，因此对光合作用产物的积累是不利的，C错误；
持续强光照时突然停止光照，光合作用会减弱，而光呼吸并未立即停止，因此CO2释放量先增加，随着光呼吸的消失，只剩细胞呼吸释放CO2，故CO2释放量减少，然后稳定，D错误。
1
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10
答案
6.(2024·黄冈高三模拟)光呼吸是植物利用光能，吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因(GLO、CAT、GCL、TSR)导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路(GCGT支路)，如图虚线所示。据图分析，下列推测正确的是
A.光呼吸时C5与O2的结合发生在
线粒体内膜上
B.在光呼吸中有ATP和NADPH的
生成和消耗
C.有GCGT支路的转基因植物发生了基因突变
D.GCGT支路可以降低碳损失从而提高光合效率
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
卡尔文循环的场所为叶绿体基
质，图中光呼吸代谢支路利用
卡尔文循环中的C5，故C5和O2
的结合发生在叶绿体基质中，
A错误；
转基因属于基因重组，而非基因突变，C错误；
光呼吸代谢支路(GCGT支路)可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环，有利于降低光呼吸消耗从而提高光合速率，D正确。
1
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3
4
5
6
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10
答案
7.生长于热带干旱地区的景天科植物白天气孔开放程度小，夜间开放程度大，经过长期适应和进化形成独特的固定CO2的方式，如图所示。下列说法不正确的是
A.景天科植物白天气孔开放程度小，防止蒸
腾作用过度
B.景天科植物夜间CO2净吸收速率可能大于0
C.景天科植物白天pH小于夜间，利于暗反应
进行
√
1
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3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D.景天科植物在夜间不能将CO2转化为糖类等光合产物
景天科植物采用苹果酸代谢途径，白天气孔开放程度小，可减少水分的流失，防止其在白天蒸腾作用过度，A正确；
景天科植物白天气孔开放程度小，夜间气孔开放程度大，吸收的CO2可以合成苹果酸，故其夜间CO2净吸收速率可能大于0，B正确；
1
2
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5
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10
答案
景天科植物CO2固定后能够在夜间转化为酸性物质储存起来，而白天苹果酸分解形成CO2用于暗反应，故其白天pH大于夜间，C错误；
由于景天科植物在夜间没有光反应提供的ATP和NADPH，所以不能将CO2转化为糖类等光合产物，D正确。
1
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10
答案
8.(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。
1
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10
答案
SoBS浓度/(mg·L－1) 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_____________________________________________________
___________________________________。
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答案
SoBS浓度/(mg·L－1) 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
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，释放的CO2增多
(2)与未喷施SoBS溶液相比，喷施100 mg·L－1 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_____________________________________________________
________________________________________________________________________________________________。
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答案
低
喷施100 mg·L－1 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
SoBS浓度/(mg·L－1) 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
(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－1之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
1
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6
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答案
100～300
SoBS浓度/(mg·L－1) 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
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答案
光呼吸会消耗有机物，因此当光合作用强度与光呼吸强度差值最大时，最有利于农作物增产。由表可知，在 SoBS溶液浓度为200 mg·L－1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－1之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
SoBS浓度/(mg·L－1) 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)图1中所示过程发生在叶肉细胞叶绿体的______结构中。_____(填“C3”或“C4”)植物适合生活在干旱地区，判定理由是____________________
________________________________________________________________________________________。
9.(2024·保定高三二模)根据光合作用中CO2的固定方式，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。图1和图2分别是C3植物和C4植物利用CO2的途径。请据图回答下列问题：
基质
C4
干旱地区植物白天气孔
容易关闭，导致植物体内的CO2浓度下降，C4植物比C3植物固定CO2的能力更强，因此更适应此环境
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答案
(2)C3植物和C4植物CO2的固定方式可以用__________法进行研究，该研究中自变量是______________，观察指标是________________________。
同位素示踪
植物种类和时间
带放射性标记的化合物种类
可以用同位素示踪法研究C3植物和C4植物的CO2固定方式，通过观察随时间变化细胞内出现带放射性标记化合物的种类进行研究，因此自变量为植物种类和时间，因变量为带放射性标记的化合物种类。
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答案
(3)不同程度的干旱对某种C3植物光合作用的净光合速率、气孔导度(大小与气孔开度呈正相关)、胞间CO2浓度影响如图3所示。
①据图3分析15%和20%的干旱在96 h时，干旱不是主要通过气孔导度影响净光合速率，判定理由是__________
_______________________________________________________________________________________。
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答案
15%和20%
的干旱在96 h时，胞间CO2浓度高于其他组别，因此干旱不是主要通过气孔导度影响净光合速率
②测定某种C4植物15%干旱条件下48 h的净光合速率与24 h相比并未出现明显下降，结合图1、图2、图3分析原因：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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答案
15%干旱条件下24 h～48 h时，C3植物气孔导度下降会导致胞间CO2降低，但C4植物可利用“CO2泵”将低浓度CO2转为高浓度CO2，从而减小对净光合速率的影响
10.(2024·北京西城区高三期末)植物的光呼吸是在光下消耗O2并释放CO2的过程，会导致光合作用减弱、作物减产。研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路(GMA途径)。回答下列问题：
1
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答案
(1)图1所示光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合_____，抑制了光合作用中的_______
______________阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。
R酶
暗反应
(或CO2的固定)
(2)研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因，但图中存在两处错误，请圈出并改正。
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答案
答案　“A酶”改为“G酶、M酶、A酶”；GMA途径使得CO2/O2↑
(3)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况(图3)。
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答案
①外源G酶基因表达量与PFD(代表光合有效光辐射强度)大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受______
____________________等因素的影响。
气孔
导度、CO2浓度、温度
②据图3可知，12～14时______________________，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。
内源G酶表达量显著升高
(4)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→____________→水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。
A.光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加
B.光合产物可以及时运输到籽粒
C.G酶表达量的动态变化，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加
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答案
C→A→B　光合速率的影响因素
1．光照(可通过光照强度、光质、光照面积、光照时间等来影响光合速率)
(1)光照强度：直接影响光反应速率，光反应产物NADPH与ATP的数量多少会影响暗反应速率。
(2)阳生植物的光饱和点远远高于阴生植物，而C4植物的光饱和点高于C3植物。
(3)强光伤害——光抑制：主要发生在PSⅡ中，过强的光照强度会在PSⅡ部位产生活性氧等自由基，自由基为强氧化剂，不及时清除会破坏附近的叶绿素及蛋白质，从而使光合器官受损，光合活性下降。因此植物会产生一系列的保护措施：
①通过叶片运动、叶绿体运动减少光能的吸收；
②加强光呼吸、蒸腾作用等加强热耗散；
③增加活性氧的清除系统；
④加强PSⅡ的修复循环等。
2．CO2的浓度：通过影响暗反应C3的生成来影响光合速率。
3．气孔限制因素和非气孔限制因素
前者是指环境因素使气孔导度降低，CO2吸收减少，导致光合速率下降。后者是指环境因素影响色素含量、酶的活性等而直接抑制光合作用。
4．温度：影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。
5．矿质元素：例如Mg、N是叶绿素的组成成分，N也是光合酶的组成成分，P是ATP和NADPH的组成成分。
6．水分：缺水并不直接影响光反应，而是降低了气孔导度，影响了CO2进入叶肉细胞，使暗反应速率下降，从而使光合速率下降；或引起光合产物输出受阻，导致光合速率下降。(水是光反应的原料，没有水就不能进行光合作用。因此有人认为缺水是通过影响光反应来影响光合速率的。实际上，植物光合作用需要的水不足根从土壤中吸收水的1%。缺水只会间接引起光合速率下降，即通过促使叶片气孔关闭，影响CO2进入叶肉细胞；还会导致叶片内淀粉水解加强，糖类堆积，光合产物输出受阻)
素养表达
1．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)。
2．植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
除通气外，还需更换营养液，其主要原因是__________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．种植海水稻时，应做到合理密植的原因是_________________________________
________________________________________________________________________
____________________________________________________________(至少答2点)。
4．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__________________________________________
________________________________________________________________________。
1．(2023·重庆，19节选)水稻是我国重要的粮食作物，光合能力是影响水稻产量的重要因素。
(1)通常情况下，叶绿素含量与植物的光合速率呈正相关。但有研究发现，叶绿素含量降低的某一突变体水稻，在强光照条件下，其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因，有研究者在相同光照强度的强光条件下，测定了两种水稻的相关生理指标(单位省略)，结果如表。
项目 光反应 暗反应
光能转化效率 类囊体薄膜电子传递速率 RuBP羧化酶含量 Vmax
野生型 0.49 180.1 4.6 129.5
突变体 0.66 199.5 7.5 164.5
注：RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶；Vmax是RuBP羧化酶催化的最大速率。
据表分析，突变体水稻光合速率高于野生型的原因是____________________________
__________________________________________________________________________。
(2)研究人员进一步测定了田间光照和遮阴条件下两种水稻的产量(单位省略)，结果如表。
项目 田间光照产量 田间遮阴产量
野生型 6.93 6.20
突变体 7.35 3.68
①在田间遮阴条件下，突变体水稻产量却明显低于野生型，造成这个结果的内因是____________________，外因是__________________________________________________。
②根据以上结果，推测两种水稻的光补偿点(光合速率和呼吸速率相等时的光照强度)，突变体水稻较野生型____(填“高”“低”或“相等”)。
2．(2022·山东，21节选)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。回答问题：
分组 处理
甲 清水
乙 BR
丙 BR＋L
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。
3．(2024·湖南，17节选)钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反应)活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题：
(1)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量____________________________________________，
从叶绿素的合成角度分析，原因是______________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________(答出两点即可)。
(2)现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因(包括1个核基因和1个叶绿体基因)编码，这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：①________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________；
④基因测序；⑤____________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
4．(2024·山东，21节选)从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度/(μmolCO2·mol－1) 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度/(molH2O·m－2·s－1) 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
(1)结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄速度慢的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点________(填“高”或“低”)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．(2024·新课标，31节选)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题：
(1)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。
(2)若延长光照时间，c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是______组，判断依据是__________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会________(填“升高”“降低”或“不变”)。
6．(2024·湖北，21)气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小，控制CO2进入和水分的散失，影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料，研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理(图1)。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种，但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r)，进行了相关实验，结果如图2所示。
回答下列问题：
(1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致保卫细胞________(填“吸水”或“失水”)，引起气孔关闭，进而使植物光合作用速率________(填“增大”或“不变”“减小”)。
(2)图2中的wt组和r组对比，说明高浓度CO2时rhc1基因产物________(填“促进”或“抑制”)气孔关闭。
(3)由图1可知，短暂干旱环境中，植物体内脱落酸含量上升，这对植物的积极意义是_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)根据实验结果判断：编码蛋白甲的基因是______________(填“ht1”或“rhc1”)。
1．(2024·济南高三三模)大红袍枇杷是常绿植物。在华东地区某校园里有一片大红袍枇杷果园，该校师生成立了兴趣研究小组，对大红袍枇杷不同情况下的净光合速率进行了检测。
(1)研究小组检测了不同光照强度下的净光合速率，发现大红袍枇杷的光补偿点和光饱和点均较低，据此推测大红袍枇杷应为______(填“阴生”或“阳生”)植物。
(2)每到冬季，植物大多落叶凋零。大红袍枇杷开出满树黄白色的花，但干物质质量却不降反升，原因是______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该研究小组分别在6月和11月晴朗的某一天检测了大红袍枇杷的净光合速率，检测结果如图所示，表示6月检测的应是______(填“图1”或“图2”)，据图分析原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．(2024·保定高三三模)科学家测定了不同浓度镉(Cd)胁迫下黄瓜幼苗的净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)，结果如图1所示，黄瓜幼苗叶片的部分结构及代谢活动如图2所示。回答下列问题：
(1)已知植物体因适应缺水环境而发生的气孔响应调节机制与某种激素有关，为研究镉胁迫下黄瓜幼苗气孔导度降低是否具有同样的激素调节机制，可测定叶片中该激素的含量。该激素应为________________________________________________________________________。
(2)如图2，在光照充足的条件下，胞间CO2的来源为__________；去路是扩散至叶绿体______在CO2固定酶的作用下与__________反应生成_____________________________________进而生成(CH2O)。
(3)净光合速率降低可能是由气孔因素引起，但也可能是由非气孔因素引起。研究者可通过测定胞间CO2浓度(Ci)的数据(图3)，与Pn、Gs的数据比对分析得出结论。根据图1、3中的数据推测，镉胁迫下的黄瓜幼苗净光合速率较低最可能与____________(填“气孔”或“非气孔”)因素有关。
3．类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m－2 s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m－2 s－1)下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题：
(1)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是______________。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计：
①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在______________条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。
②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的________________________________________________________________________。
③预期结果：____________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．(2024·承德高三三模)为了研究高温胁迫对水稻拔节期相对叶绿素含量(SPAD)和净光合速率的影响，研究人员以镇稻6号水稻为材料进行实验，温度具体设定如下：10点为36 ℃、11点为38 ℃、12点为39 ℃、13点为40 ℃、14点为38 ℃、15点为35 ℃，实验结果如图1和图2。回答下列问题：
(1)据图1可知，CK组水稻的SPAD在10：00～15：00时与温度的总体关系是____________________。高温胁迫________d处理，12：00～13：00相对叶绿素含量下降最多。
(2)结合图1和图2，各处理组10：00～13：00时，水稻净光合速率与相对叶绿素含量的变化趋势大致相同，说明高温胁迫下净光合速率下降的原因之一是________________________。除了上述原因外，还可能是_____________________________________________________
_____________________________________________________________________________
________________________________________________________________(至少答出1点)。
(3)PSⅠ和PSⅡ是吸收、传递、转化光能的光系统，图3为高温胁迫诱导水稻PSⅡ发生光抑制的局部作用机理图。ROS代表活性氧，D1蛋白是组成PSⅡ的重要蛋白之一。高温胁迫下，PSⅡ捕光复合体很容易从膜上脱落，影响光反应中的__________反应，电子传递受阻，光合作用强度下降。分析图3，高温胁迫导致PSⅡ失活的途径有______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
___________________________________________________________________(答出两点)。
5．(2024·长沙高三检测)为研究Mg2＋对光合作用的影响，研究者进行了一系列的研究。请回答下列问题：
(1)研究发现叶肉细胞的光合能力的昼夜节律不但与环境光照条件的变化有关，还与细胞内相关生理周期有关。叶绿体中的Mg2＋浓度呈现出同样的昼夜波动规律，而光合色素含量无此变化，据此推测Mg2＋______(填“是”或“不是”)通过影响色素含量进而影响光合能力。
(2)为探究叶绿体中Mg2＋节律性波动的原因，对多种突变体水稻进行实验。通过检测，野生型、突变体MT3(MT3蛋白缺失，MT3蛋白为Mg2＋转运蛋白)的叶绿体中Mg2＋含量变化如图所示，该结果可说明：MT3蛋白缺失，导致Mg2＋进入叶绿体的效率降低；________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
______________________________________________________________(写出两点)。
(3)另一株突变体OS(OS蛋白缺失)，叶绿体中Mg2＋含量显著升高。据此，对MT3蛋白、OS蛋白的作用关系，研究者提出以下两种假设。
假设1：OS蛋白抑制MT3蛋白，从而影响Mg2＋运输至叶绿体内。
假设2：_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
若假设1是正确的，则野生型和不同突变体的叶绿体中Mg2＋含量最高的是________(填字母)。
A．野生型
B．突变体MT3
C．突变体OS
D．双突变体OM(OS蛋白、MT3蛋白均缺乏)
6．(2024·四川教学联盟高三检测)小麦是我国主要的粮食作物，干旱是限制小麦生长的主要因素之一。研究人员以小麦品种百农207为实验材料，探究外源独脚金内酯(GR24)对干旱胁迫下小麦幼苗生长的影响，部分实验结果如图所示。回答下列问题：
注：CK对照组为Hoagland营养液培养，SL组为Hoagland营养液＋GR24培养，P组为Hoagland营养液＋干旱胁迫培养，PS组为“？”培养；其他条件相同且适宜。
(1)研究发现，干旱胁迫下小麦叶片黄化程度明显，据图甲分析，原因是_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)实验中，PS组的“？”培养条件是______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
图乙中，与CK组相比，P组叶片相对含水量显著降低，而PS组叶片相对含水量较P组显著增加，推测这一变化可能与__________________________引起的蒸腾量减少有关。
(3)结合图甲、乙分析可知，GR24能有效缓解干旱胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用，其缓解的机制是________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
__________________________________________________________________(答出2点即可)。
答案精析
核心提炼
素养表达
1．自身呼吸消耗或建造植物体结构
2．增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用　根细胞通过呼吸作用产生的二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生改变
3．合理密植有利于增加光合作用面积或提高光能利用率；减少农作物对CO2等的竞争或有利于通风；减少农作物对无机盐和水分的竞争；防止叶片相互遮挡从而减少有机物的消耗等
4．五碳化合物供应不足、CO2供应不足　强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率增强
真题演练
1．(1)突变体的光反应与暗反应速率都较野生型快　(2)①突变体叶绿素含量太低　光照强度太低　②高
2．减弱　促进光反应中关键蛋白的合成
3．(1)减少　缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等元素的吸收，使叶绿素合成减少　(2)①分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA　②根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物　③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳　⑤和已知基因序列进行比较
4．(1)突变体细胞分裂素合成更多，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成、提高类囊体膜蛋白稳定性，有利于维持叶绿素含量稳定　(2)高　突变体气孔导度更大而胞间CO2浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相同光照强度下，突变体光合作用消耗CO2速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高。在其他限制因素相同的情况下，突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高　(3)叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，图中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型，因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖少于野生型
解析　(1)对比野生型和突变型不同条件下类囊体膜蛋白稳定性可知，不同条件下突变型类囊体膜蛋白稳定性均高于野生型，可能是突变型细胞分裂素合成增加，使类囊体膜蛋白稳定性增强，而细胞分裂素可促进叶绿素的合成，故与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢。
5．(1)大于　(2)b　密闭容器中，c组的O2浓度不再增加，说明此时由于CO2不足，导致光合速率减弱等于呼吸速率；a组O2浓度等于初始浓度，也意味着光合速率等于呼吸速率；而b组此时光合速率仍然大于呼吸速率。综合来看，b组的光合速率最大　(3)升高
解析　(1)b组O2浓度高于a组，说明光合速率大于呼吸速率，整体表现为吸收CO2，释放O2。因此，a组CO2浓度大于b组。(2)密闭容器中，c组的O2浓度不再增加，说明此时由于CO2不足，导致光合速率下降等于呼吸速率；a组O2浓度等于初始浓度，也意味着光合速率等于呼吸速率。而b组此时光合速率仍然大于呼吸速率。综合来看，b组的光合速率最大。(3)d组O2浓度等于c组是由于密闭容器中CO2的限制，此时光合速率等于呼吸速率，打开容器之后，提供了更多的CO2，此时即便以c组的光照强度仍然可以使得光合速率上升，大于呼吸速率。
6．(1)失水　减小　(2)促进　(3)脱落酸促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减弱蒸腾作用，保存植物体内的水分，使植物能够在干旱环境中生存　(4)rhc1
解析　(2)r组是rhc1基因功能缺失突变体，即缺少rhc1基因产物，wt组能正常表达rhc1基因产物。分析图2，高浓度CO2时，wt组气孔开放度低于r组，说明rhc1基因产物能促进气孔关闭。(3)脱落酸是植物生长抑制剂，它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发，还能促进叶和果实的衰老和脱落。干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减弱蒸腾作用，保存植物体内的水分，使植物能够在干旱环境中生存。(4)分析图1可知，高浓度CO2时，蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。分析图2可知，高浓度CO2时，r组气孔开放度高于wt组、h组和h/r组，说明高浓度CO2时，rhc1基因产物会抑制气孔开放(促进气孔关闭)。由此推测，rhc1基因编码的是蛋白甲。
模拟预测
1．(1)阴生　(2)大红袍枇杷为常绿植物，冬季也能进行一定强度的光合作用，且温度低呼吸作用弱，有机物逐渐积累使干物质质量增加　(3)图1　6月光照强度和温度远高于11月，光合作用较强，净光合作用强度要高很多；6月中午因气温高，气孔部分关闭，光合速率降低，表现出明显的光合午休现象
2．(1)脱落酸　(2)从外界吸收　基质　C5　C3　(3)非气孔
3．(1)叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成　(2)在正常光照下，纯合突变体叶片中因叶绿体发育异常、类囊体消失，导致无法正常进行光合作用，种子无法获得有机物而发育异常　(3)②与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低(几乎为零)　(4)脱落酸　①相同且适宜　②气孔开度　③气孔开度：A＞B、C＝D
4．(1)温度越高，SPAD越低　5　(2)叶绿素含量下降，光反应速率减慢　高温破坏了叶绿体的结构或高温使叶绿体中酶活性降低、高温影响了暗反应中CO2的供应等　(3)水的光解　高温胁迫下产生过量ROS，一方面抑制D1蛋白合成，导致PSⅡ失活；另一方面ROS过量还可以直接导致PSⅡ失活
5．(1)不是　(2)突变体MT3叶绿体中Mg2＋仍然节律性波动；MT3蛋白并不是唯一的Mg2＋转运蛋白　(3)MT3蛋白运输Mg2＋至叶绿体内，而OS蛋白将Mg2＋运出叶绿体　C
解析　(3)若假设1正确，突变体OS中OS蛋白缺失则无法抑制MT3蛋白转运Mg2＋，野生型中OS蛋白正常抑制MT3蛋白转运Mg2＋，突变体MT3无法转运Mg2＋，故突变体OS叶绿体中Mg2＋含量最高，C正确。
6．(1)干旱胁迫下小麦叶片的总叶绿素含量降低　(2)Hoagland营养液＋干旱胁迫＋GR24培养　(外施GR24导致)小麦叶片气孔部分关闭　(3)GR24可缓解干旱引起小麦叶片的叶绿素含量下降；可使小麦叶片的气孔部分关闭，减少蒸腾作用散失水分(共102张PPT)
光合速率的影响因素
争分点突破 3　
一 核心提炼
1.光照(可通过光照强度、光质、光照面积、光照时间等来影响光合速率)
(1)光照强度：直接影响光反应速率，光反应产物NADPH与ATP的数量多少会影响暗反应速率。
(2)阳生植物的光饱和点远远高于阴生植物，而C4植物的光饱和点高于C3植物。
(3)强光伤害——光抑制：主要发生在PSⅡ中，过强的光照强度会在PSⅡ部位产生活性氧等自由基，自由基为强氧化剂，不及时清除会破坏附近的叶绿素及蛋白质，从而使光合器官受损，光合活性下降。因此植物会产生一系列的保护措施：
①通过叶片运动、叶绿体运动减少光能的吸收；
②加强光呼吸、蒸腾作用等加强热耗散；
③增加活性氧的清除系统；
④加强PSⅡ的修复循环等。
2.CO2的浓度：通过影响暗反应C3的生成来影响光合速率。
3.气孔限制因素和非气孔限制因素
前者是指环境因素使气孔导度降低，CO2吸收减少，导致光合速率下降。后者是指环境因素影响色素含量、酶的活性等而直接抑制光合作用。
4.温度：影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。
5.矿质元素：例如Mg、N是叶绿素的组成成分，N也是光合酶的组成成分，P是ATP和NADPH的组成成分。
6.水分：缺水并不直接影响光反应，而是降低了气孔导度，影响了CO2进入叶肉细胞，使暗反应速率下降，从而使光合速率下降；或引起光合产物输出受阻，导致光合速率下降。(水是光反应的原料，没有水就不能进行光合作用。因此有人认为缺水是通过影响光反应来影响光合速率的。实际上，植物光合作用需要的水不足根从土壤中吸收水的1%。缺水只会间接引起光合速率下降，即通过促使叶片气孔关闭，影响CO2进入叶肉细胞；还会导致叶片内淀粉水解加强，糖类堆积，光合产物输出受阻)
1.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)。
2.植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是_______________________________________________。除通气外，还需更换营养液，其主要原因是___________________________
____________________________________________________________________________________________________。
自身呼吸消耗或建造植物体结构
增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用
根细胞通过呼吸作用产生的
二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生改变
3.种植海水稻时，应做到合理密植的原因是______________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________(至少答2点)。
4.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______________
_________________________________________________。
作用面积或提高光能利用率；减少农作物对CO2等的竞争或有利于通风；减少农作物对无机盐和水分的竞争；防止叶片相互遮挡从而减少有机物的消耗等
合理密植有利于增加光合
五碳化合物供应不足、CO2供应不足
强光照射后短
时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率增强
二 真题演练
1.(2023·重庆，19节选)水稻是我国重要的粮食作物，光合能力是影响水稻产量的重要因素。
(1)通常情况下，叶绿素含量与植物的光合速率呈正相关。但有研究发现，叶绿素含量降低的某一突变体水稻，在强光照条件下，其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因，有研究者在相同光照强度的强光条件下，测定了两种水稻的相关生理指标(单位省略)，结果如表。
注：RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶；Vmax是RuBP羧化酶催化的最大速率。
项目 光反应 暗反应
光能转化效率 类囊体薄膜电子传递速率 RuBP羧化酶含量 Vmax
野生型 0.49 180.1 4.6 129.5
突变体 0.66 199.5 7.5 164.5
据表分析，突变体水稻光合速率高于野生型的原因是_________________
_______________________。
突变体的光反应与
暗反应速率都较野生型快
项目 光反应 暗反应
光能转化效率 类囊体薄膜电子传递速率 RuBP羧化酶含量 Vmax
野生型 0.49 180.1 4.6 129.5
突变体 0.66 199.5 7.5 164.5
(2)研究人员进一步测定了田间光照和遮阴条件下两种水稻的产量(单位省略)，结果如表。
项目 田间光照产量 田间遮阴产量
野生型 6.93 6.20
突变体 7.35 3.68
①在田间遮阴条件下，突变体水稻产量却明显低于野生型，造成这个结果的内因是______________________，外因是_____________。
②根据以上结果，推测两种水稻的光补偿点(光合速率和呼吸速率相等时的光照强度)，突变体水稻较野生型____(填“高”“低”或“相等”)。
突变体叶绿素含量太低
光照强度太低
高
2.(2022·山东，21节选)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。回答问题：
分组 处理
甲 清水
乙 BR
丙 BR＋L
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。
分组 处理
甲 清水
乙 BR
丙 BR＋L
减弱
促进光反应中关键蛋白
的合成
3.(2024·湖南，17节选)钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反应)活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题：
(1)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量______，从叶绿素的合成角度分析，原因是_________________________________________________________
____________________________________________________________(答
出两点即可)。
减少
缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等元素的吸收，使叶绿素合成减少
(2)现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因(包括1个核基因和1个叶绿体基因)编码，这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：①_____________________________________________；
②____________________________________________________；
③__________________________________________________；
④基因测序；⑤_______________________。
分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA
根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物
利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳
和已知基因序列进行比较
4.(2024·山东，21节选)从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度/(μmolCO2·mol－1) 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度/(molH2O·m－2·s－1) 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
(1)结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄速度慢的原因是_________________
__________________________________________________________________
_________________________。
突变体细胞分裂素
合成更多，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成、提高类囊体膜蛋白稳定性，有利于维持叶绿素含量稳定
对比野生型和突变型不同条件下类囊体膜蛋白稳定性可知，不同条件下突变型类囊体膜蛋白稳定性均高于野生型，可能是突变型细胞分裂素合成增加，使类囊体膜蛋白稳定性增强，而细胞分裂素
可促进叶绿素的合成，故与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢。
(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点______(填“高”或“低”)，理由是__________________________________________________________________
高
突变体气孔导度更大而胞间CO2浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
同光照强度下，突变体光合作用消耗CO2速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高。在其他限制因素相同的情况下，突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是___________________________________________________________________________________________________
叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，图中突变体蔗糖转化
_______________________________________________________________。
酶活性大于野生型，因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖少于野生型
5.(2024·新课标，31节选)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题：
(1)光照t时间时，a组CO2浓度_____(填“大于”“小于”或“等于”)b组。
大于
b组O2浓度高于a组，说明光合速率大于呼吸速率，整体表现为吸收CO2，释放O2。因此，a组CO2浓度大于b组。
(2)若延长光照时间，c、d组O2浓度不再增加，则光
照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是______组，
判断依据是__________________________________
____________________________________________
____________________________________________
_________________________________________________________________________________。
b
密闭容器中，c组的O2浓度不再增加，说明此时由于CO2不足，导致光合速率减弱等于呼吸速率；a组O2浓度等于初始浓度，也意味着光合
速率等于呼吸速率；而b组此时光合速率仍然大于呼吸速率。综合来看，b组的光合速率最大
密闭容器中，c组的O2浓度不再增加，说明此时由于CO2不足，导致光合速率下降等于呼吸速率；a组O2浓度等于初始浓度，也意味着光合速率等于呼吸速率。而b组此时光合速率仍然大于呼吸速率。综合来看，b组的光合速率最大。
(3)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会________(填“升高”“降低”或“不变”)。
升高
d组O2浓度等于c组是由于密闭容器中CO2的限制，此时光合速率等于呼吸速率，打开容器之后，提供了更多的CO2，此时即便以c组的光照强度仍然可以使得光合速率上升，大于呼吸速率。
6.(2024·湖北，21)气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小，控制CO2进入和水分的散失，影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料，研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理(图1)。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种，但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r)，进行了相关实验，结果如图2所示。
回答下列问题：
(1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致保卫细胞______(填“吸水”或“失水”)，引起气孔关闭，进而使植物光合作用速率________(填“增大”或“不变”“减小”)。
失水
减小
(2)图2中的wt组和r组对比，说明高浓度CO2时rhc1基因产物________(填“促进”或“抑制”)气孔关闭。
促进
r组是rhc1基因功能缺失突变体，即缺少rhc1基因产物，wt组能正常表达rhc1基因产物。分析图2，高浓度CO2时，wt组气孔开放度低于r组，说明rhc1基因产物能促进气孔关闭。
(3)由图1可知，短暂干旱环境中，植物体内脱落酸含量上升，这对植物的积极意义是___________________________________________________
_______________________________________________。
脱落酸促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减弱蒸腾作用，保存植物体内的水分，使植物能够在干旱环境中生存
脱落酸是植物生长抑制剂，它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发，还能促进叶和果实的衰老和脱落。干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减弱蒸腾作用，保存植物体内的水分，使植物能够在干旱环境中生存。
(4)根据实验结果判断：编码蛋白甲的基因是_____(填“ht1”或“rhc1”)。
rhc1
分析图1可知，高浓度CO2时，蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。分析图2可知，高浓度CO2时，r组气孔开放度高于wt组、h组和h/r组，说明高浓度CO2时，rhc1基因产物会抑制气孔开放(促进气孔关闭)。由此推测，rhc1基因编码的是蛋白甲。
三 模拟预测
1.(2024·济南高三三模)大红袍枇杷是常绿植物。在华东地区某校园里有一片大红袍枇杷果园，该校师生成立了兴趣研究小组，对大红袍枇杷不同情况下的净光合速率进行了检测。
(1)研究小组检测了不同光照强度下的净光合速率，发现大红袍枇杷的光补偿点和光饱和点均较低，据此推测大红袍枇杷应为______(填“阴生”或“阳生”)植物。
阴生
(2)每到冬季，植物大多落叶凋零。大红袍枇杷开出满树黄白色的花，但干物质质量却不降反升，原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
大红袍枇杷为常绿植物，冬季也能进行
一定强度的光合作用，且温度低呼吸作用弱，有机物逐渐积累使干物质质量增加
(3)该研究小组分别在6月和11月晴朗的某一天检测了大红袍枇杷的净光合速率，检测结果如图所示，表示6月检测的应是______(填“图1”或“图2”)，据图分析原因是_______________________________________
______________________________________________________________________________________________________。
图1
6月光照强度和温度远高于11月，光合作用
较强，净光合作用强度要高很多；6月中午因气温高，气孔部分关闭，光合速率降低，表现出明显的光合午休现象
2.(2024·保定高三三模)科学家测定了不同浓度镉(Cd)胁迫下黄瓜幼苗的净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)，结果如图1所示，黄瓜幼苗叶片的部分结构及代谢活动如图2所示。回答下列问题：
(1)已知植物体因适应缺水环境而发生的气孔响应调节机制与某种激素有关，为研究镉胁迫下黄瓜幼苗气孔导度降低是否具有同样的激素调节机制，可测定叶片中该激素的含量。该激素应为________。
脱落酸
(2)如图2，在光照充足的条件下，胞间CO2的来源为____________；去路是扩散至叶绿体______在CO2固定酶的作用下与_______反应生成______进而生成(CH2O)。
从外界吸收
基质
C5
C3
(3)净光合速率降低可能是由气孔因素引起，但也可能是由非气孔因素引起。研究者可通过测定胞间CO2浓度(Ci)的数据(图3)，与Pn、Gs的数据比对分析得出结论。根据图1、3中的数据推测，镉胁迫下的黄瓜幼苗净光合速率较低最可能与_______(填“气孔”或“非气孔”)因素有关。
非气孔
3.类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m－2·s－1)下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题：
(1)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是___________________________________________________。
(2)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为____________
______________________________________________________________________________________________________。
叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成
纯合突变体叶片中因叶绿体发育异常、类囊体消失，导致无法正常进行光合作用，种子无法获得有机物而发育异常
在正常光照下，
(3)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；②_____________________________________
______________________。
与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝
卜素含量极低(几乎为零)
(4)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是_______。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计：
①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在__________条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。
②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的_________。
③预期结果：_______________________。
脱落酸
相同且适宜
气孔开度
气孔开度：A＞B、C＝D
4.(2024·承德高三三模)为了研究高温胁迫对水稻拔节期相对叶绿素含量(SPAD)和净光合速率的影响，研究人员以镇稻6号水稻为材料进行实验，温度具体设定如下：10点为36 ℃、11点为38 ℃、
12点为39 ℃、13点为40 ℃、14点为38 ℃、15点为35 ℃，实验结果如图1和图2。回答下列问题：
(1)据图1可知，CK组水稻的SPAD在10：00～
15：00时与温度的总体关系是_________________
______。高温胁迫______d处理，12：00～13：00相对叶绿素含量下降最多。
温度越高，SPAD
越低
5
(2)结合图1和图2，各处理组10：00～13：00时，水稻净光合速率与相对叶绿素含量的变化趋势大致相同，说明高温胁迫下净光合速率下降的原因之一是_____________________
___________。除了上述原因外，还可能是___________________________________________________________________________________(至少答出1点)。
叶绿素含量下降，光反
应速率减慢
高温破坏了叶绿体的结构或高温使叶绿体中酶活性降低、高温影响了暗反应中CO2的供应等
失活的途径有___________________________________________________
__________________________________________________(答出两点)。
(3)PSⅠ和PSⅡ是吸收、传递、转化光能的光系统，图3为高温胁迫诱导水稻PSⅡ发生光抑制的局部作用机理图。ROS代表活性氧，D1蛋白是组成PSⅡ的重要蛋白之一。高温胁迫下，PSⅡ捕光复合体很容易从膜上脱落，影响光反应中的__________反应，电子传递受阻，光合作用强度下降。分析图3，高温胁迫导致PSⅡ
水的光解
高温胁迫下产生过量ROS，一方面抑制D1蛋白合成，导致PSⅡ失活；另一方面ROS过量还可以直接导致PSⅡ失活
5.(2024·长沙高三检测)为研究Mg2＋对光合作用的影响，研究者进行了一系列的研究。请回答下列问题：
(1)研究发现叶肉细胞的光合能力的昼夜节律不但与环境光照条件的变化有关，还与细胞内相关生理周期有关。叶绿体中的Mg2＋浓度呈现出同样的昼夜波动规律，而光合色素含量无此变化，据此推测Mg2＋______(填“是”或“不是”)通过影响色素含量进而影响光合能力。
不是
(2)为探究叶绿体中Mg2＋节律性波动的原因，对多种突变体水稻进行实验。通过检测，野生型、突变体MT3(MT3蛋白缺失，MT3蛋白为Mg2＋转运蛋白)的叶绿体中Mg2＋含量变化如图所示，该结果可说明：MT3蛋白缺失，导致Mg2＋进入叶绿体的效率降低；____________________________
______________________________________________(写出两点)。
突变体MT3叶绿体中Mg2＋仍然
节律性波动；MT3蛋白并不是唯一的Mg2＋转运蛋白
(3)另一株突变体OS(OS蛋白缺失)，叶绿体中Mg2＋含量显著升高。据此，对MT3蛋白、OS蛋白的作用关系，研究者提出以下两种假设。
假设1：OS蛋白抑制MT3蛋白，从而影响Mg2＋运输至叶绿体内。
假设2：_______________________________________________________。
若假设1是正确的，则野生型和不同突变体的叶绿体中Mg2＋含量最高的是_____(填字母)。
A.野生型
B.突变体MT3
C.突变体OS
D.双突变体OM(OS蛋白、MT3蛋白均缺乏)
MT3蛋白运输Mg2＋至叶绿体内，而OS蛋白将Mg2＋运出叶绿体
C
若假设1正确，突变体OS中OS蛋白缺失则无法抑制MT3蛋白转运Mg2＋，野生型中OS蛋白正常抑制MT3蛋白转运Mg2＋，突变体MT3无法转运Mg2＋，故突变体OS叶绿体中Mg2＋含量最高，C正确。
6.(2024·四川教学联盟高三检测)小麦是我国主要的粮食作物，干旱是限制小麦生长的主要因素之一。研究人员以小麦品种百农207为实验材料，探究外源独脚金内酯(GR24)对干旱胁迫下小麦幼苗生长的影响，部分实验结果如图所示。回答下列问题：
注：CK对照组为Hoagland营养液培养，SL组为Hoagland营养液＋GR24培养，P组为Hoagland营养液＋干旱胁迫培养，PS组为“？”培养；其他条件相同且适宜。
(1)研究发现，干旱胁迫下小麦叶片黄化程度明显，据图甲分析，原因是_____________________________________。
干旱胁迫下小麦叶片的总叶绿素含量降低
(2)实验中，PS组的“？”培养条件是______________________________
__________。图乙中，与CK组相比，P组叶片相对含水量显著降低，而PS组叶片相对含水量较P组显著增加，推测这一变化可能与___________
__________________________引起的蒸腾量减少有关。
Hoagland营养液＋干旱胁迫＋
GR24培养
导致)小麦叶片气孔部分关闭
(外施GR24
(3)结合图甲、乙分析可知，GR24能有效缓解干旱胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用，其缓解的机制是_______________________________________
_________________________________________________________(答出2
点即可)。
GR24可缓解干旱引起小麦叶片的叶绿素含
量下降；可使小麦叶片的气孔部分关闭，减少蒸腾作用散失水分
四 专题强化练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
对一对
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A C B D D A B D D D
题号 11
答案 (1)ATP和NADPH　核酮糖－1,5－二磷酸和糖类等　(2)减法原理　加法原理　(3)增大　①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增 强，促进旗叶光合作用　②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表 达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用
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对一对
题号 12
答案 (1)光、H蛋白　CO2浓度、温度、水分、矿质元素等　(2)不能　突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修复，野生型PSⅡ系统损伤大但能修复　(3)少　突变体NPQ高，PSⅡ系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多
题号 13
答案 (1)叶绿体类囊体薄膜　作为还原剂并提供能量　(2)高温、药物L　多株、生长状况良好、
株高相近　(3)降解增加　抑制Q蛋白合成后，高温组与常温组差值增大，说明高温情况下，Q蛋白合成增加；高温下Q蛋白的含量下降，可推测Q蛋白降解增加是其含量下降的主要原因
答案
1.(2024·北京，4)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是
A.增加叶片周围环境CO2浓度
B.将叶片置于4 ℃的冷室中
C.给光源加滤光片改变光的颜色
D.移动冷光源缩短与叶片的距离
√
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答案
CO2是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意；
降低温度会降低光合作用相关酶的活性，进
而降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意；
给光源加滤光片改变光的颜色会减少光源，光照强度变小，可能会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低，C不符合题意；
移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。
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答案
2.如图表示在自然条件下，甲、乙两种植物的CO2吸收量随光照强度变化的变化情况，下列有关说法错误的是
A.连续的阴雨天气，生长受影响更大的是
甲植物
B.bc段，限制甲、乙两种植物光合速率的
环境因素不同
C.d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量相等
D.若提高外界环境的CO2浓度，则a、b两点都可能向左移动
√
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答案
与乙植物相比，甲植物达到最大光合速率时对应的光照强度更大，更适合生长在光照较强的条件下，故连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物，A正确；
据图分析，bc段限制甲植物光合速率的主
要环境因素是光照强度，限制乙植物光合速率的环境因素不是光照强度，可能是CO2浓度等因素，B正确；
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答案
d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2吸收量相等，说明净光合速率相等，但甲、乙两种植物呼吸速率不一定相等，故甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量(真正光合作用)不一定相等，C错误；
图中a、b两点对应的光照强度是甲、乙植物的光补偿点，此时甲、乙植物的光合速率等于呼吸速率，在自然条件下，提高外界环境的CO2浓度，光合速率会增大，达到光合速率等于呼吸速率所需的光照强度变小，则a、b两点都可能向左移动，D正确。
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答案
3.(2024·湖北鄂东南高三联考)图甲表示不同光照强度下，无机磷浓度对大豆叶片净光合速率的影响；图乙为16 h光照、8 h黑暗条件下，无机磷浓度对大豆叶片淀粉和蔗糖积累的影响。下列有关叙述正确的是
A.大豆吸收的磷用于合成磷脂、脂肪、
ATP等物质
B.图甲OA段，无机磷不是其光反应的
主要限制因素
C.与低磷相比，高磷条件更利于叶片
积累淀粉
D.24 h时叶片中高磷条件下的淀粉与
高磷条件下的蔗糖含量相同
√
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答案
脂肪由C、H、O构成，不含P，A错误；
由图乙可知，低磷比高磷条件的淀粉含量高，故低磷条件更利于叶片积累淀粉，C错误；
24 h时叶片中高磷条件下的淀粉与高磷条件下的蔗糖含量的曲线相交，但纵坐标所表示的值大小不同，D错误。
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答案
4.(2024·重庆沙坪坝区高三检测)浒苔是一种生活在潮间带的大型绿藻，为避免过高的光强对其造成损伤，进化出了多种适应机制，其中NPQ(非光化学淬灭：光合色素吸收的部分光能
不用于光合电子传递途径的ATP合成，
而以热能的形式耗散)是一种重要的快速
能量耗散机制。为探究高光胁迫对浒苔
NPQ的影响及NPQ变化原因，研究人员
进行了相关实验，结果如图所示。
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答案
下列相关叙述正确的是
A.采用纸层析法分离浒苔光合色素，滤纸
条由上至下第三条色素带呈黄绿色
B.叶黄素循环和跨类囊体膜质子梯度促进
浒苔NPQ的产生，且后者影响更显著
C.其他条件不变，在高光环境下，浒苔的
二氧化碳饱和点更高
D.高光照下浒苔的NPQ增强，细胞损伤减少，但光能利用率下降
√
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答案
纸层析法分离叶绿体中的色素，滤纸条由上至下第三条色素带为叶绿素a，呈蓝绿色，A错误；
当加入DTT或DCCD后，浒苔NPQ相较于高光照组都有所降低，故叶黄素循环和跨类囊体膜质子梯
度都促进了NPQ的产生，当抑制叶黄素循环时，NPQ下降更显著，故二者中叶黄素循环对NPQ的影响更加显著，B错误；
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答案
高光环境下浒苔吸收光能更多，但NPQ也会增强，阻止ATP的合成，故不能判断高光环境下浒苔ATP合成量是否增多，也不能断定其二氧化碳饱和点更高，C错误；
高光照下，浒苔NPQ增强，更多
能量以热能形式耗散，光能利用率降低，D正确。
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答案
5.(2024·山东省实验中学高三三模)各取未转基因的水稻(W)和转Z基因的水稻(T)数株，分组后分别喷施蒸馏水、寡霉素和NaHSO3,24 h后进行干旱胁迫处理(胁迫指对植物生长和发育不利的环境因素)，测得未胁迫和胁迫8 h
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答案
时的光合速率如图所示。已知寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性。
下列叙述正确的是
A.本实验中，自变量有水稻种类、寡
霉素和NaHSO3
B.寡霉素在光合作用过程中的作用部
位是叶绿体中的基质
C.转Z基因能增加寡霉素对光合速率
的抑制作用
D.喷施NaHSO3促进光合作用，且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降
√
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答案
该实验的自变量是水稻种类、是否有干旱胁迫和喷洒药液的种类，A错误；
寡霉素会抑制光合作用中ATP合成酶的活性，水稻细胞光合作用中ATP合成的场所为叶绿体的类囊体
薄膜，因此寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体的类囊体薄膜，B错误；
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答案
对比分析(W＋H2O)与(W＋寡霉素)的实验结果可知，寡霉素能够抑制光合速率，对比分析(W＋寡霉素)与(T＋寡霉素)的实验结果可知，转Z基因可以减缓寡霉素对光合速率的抑制作用，C错误；
对比分析(W＋H2O)与(W＋NaHSO3)的实验结果可知，喷施NaHSO3能够促进光合作用，且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降，D正确。
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答案
6.番茄叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1所示(①～④表示过程)。某实验室用水培法栽培番茄进行相关实验的研究，在CO2充足的条件下番茄植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2所示。
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答案
下列说法正确的是
A.图1中，晴朗的白
天番茄叶肉细胞
中产生ATP的过
程是①③④
B.图2中，9～10 h间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是
温度
C.培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，原因是植物排出无机盐导致培养
液渗透压升高
D.图2中两曲线的交点(a点)时，叶肉细胞不吸收外界的CO2
√
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答案
图1中，过程①中H2O分解产生O2和H＋，是光合作用的光反应阶段，合成ATP，过程②中H＋将CO2还原成C6H12O6的过程是光合作用的暗反应阶段，消耗光反应产
生的ATP，过程④是C6H12O6分解成CO2和H＋，是有氧呼吸的第一和第二阶段，产生少量的ATP，过程③是H＋与O2结合生成水，是有氧呼吸的第三阶段，产生大量ATP，A正确；
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答案
图2中，9～10 h间，光合速率迅速下降的原因可能是环境中温度迅速下降，也可能是突然停止光照，但呼吸作用也受到温度影响，而呼吸速率并没有明显下降，故不是温度变化，B错误；
图2表示的是植株的光合速率与呼吸速率，a点时光合速率与呼吸速率相等，因植物只有叶肉细胞能进行光合作用，也就是叶肉细胞的光合速率与全株细胞的呼吸速率相等，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，因此叶肉细胞会吸收外界的CO2，D错误。
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答案
7.(2024·武汉高三二模)气孔导度(植物叶片气孔张开的程度)受CO2浓度、光照强度、温度等多种环境因素的影响，其也会影响植物光合作用、蒸腾作用等生命活动。研究人员测量某植物在不同CO2浓度和光照强度下的气孔导度，绘制出图示立体图。下列叙述正确的是
A.气孔导度达到最大时，植物的光合作用强度
将达到最大
B.170 ppm CO2浓度时，适当提高光照强度会
增加气孔导度
C.当光照强度为0时，气孔导度不受CO2浓度增加的影响
D.CO2浓度和光照强度均不变时，气孔导度也不会发生改变
√
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答案
气孔导度随着CO2浓度的升高而降低，气孔导度达到最大时，CO2浓度较低，植物的光合作用强度不一定最大，A错误；
当170 ppm CO2浓度时，适当提高光照强度会增加气孔导度，B正确；
当光照强度为0，CO2浓度小于170 ppm时，气孔导度随CO2浓度增加而减小，C错误；
气孔导度受CO2浓度、光照强度、温度等多种环境因素的影响，当CO2浓度和光照强度均不变时，气孔导度也可能会发生改变，D错误。
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答案
8.(2024·龙岩高三三模)颖壳是水稻种子外包的干燥鳞状的保护壳，含有一定量的叶绿素，使其在灌浆(结实)期为绿色。颖壳中叶绿素会随着颖壳衰老而消失，研究人员探究颖壳的光合作用对籽粒增重的影响，实验结果如图。下列有关叙述错误的是
A.对稻穗提供14C标记的CO2，可追踪颖
壳光合作用产物的转移途径
B.由图可知，颖壳叶绿素含量消失后子
房的增重速率趋于零
C.强势粒的颖壳最高叶绿素含量、最终
子房重都高于弱势粒
D.实验结果表明颖壳光合作用制造的有机物全部转化为子房的重量
√
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答案
实验结果表明颖壳光合作用制造的有机物可以转化为子房的重量，但不能得出光合作用制造的有机物全部转化为子房的重量的结论，D错误。
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答案
9.(2024·辽宁高三二模)光极限是指光合作用吸收CO2量随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。CO2极限是指光合作用吸收CO2量不再随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。研究表明热带树木的光合机制开始失效的临界温度平均约为46.7 ℃。下列相关叙述错误的是
A.在光极限范围内，随着光吸收的增加光合速率也增大
B.CO2极限时，光合速率不再增加可能与叶片气孔大量关闭有关
C.CO2极限时较极限前叶肉细胞中的NADPH、ATP含量高，C3含量低
D.热带树木达到光合机制开始失效的临界平均温度前光合速率不断增加
√
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答案
光极限是指光合作用吸收CO2量随着光吸收的增加而上升的光吸收范围，在光极限范围内，随着光吸收的增加光合速率也增大，A正确；
CO2极限是指光合作用吸收CO2量不再随着光吸收的增加而上升的光吸收范围，CO2极限时，光合速率不再增加可能与叶片气孔大量关闭有关，此时CO2进入气孔减少，暗反应减慢，B正确；
酶活性需要适宜的温度，热带树木的光合机制开始失效的临界温度平均约为46.7 ℃，热带树木达到光合机制开始失效的临界平均温度前随温度升高，相关酶活性降低，故光合速率不会一直增加，D错误。
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答案
10.研究人员采用不同光质的荧光灯对日光温室内番茄定时补光进行实验，研究不同光质补光对番茄生长、产量及品质的影响，结果如表所示。
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答案
注：字母CK、B、R、RB分别代表白光、蓝光、红光、红蓝混合光处理。
处理 株高/cm 茎粗/mm 叶面积/cm2 叶片数 叶绿素含量/(mg·g－1) 单果 质量/g 单株果数/个 单株
产量/g
CK 96.7 13.2 578.7 16.7 1.65 206.2 5.7 978.0
B 98.2 12.7 534.7 16.9 1.64 189.9 5.8 915.3
R 100.4 12.3 622.1 16.7 1.77 211.1 6.7 1 197.0
RB 98.1 12.7 588.6 16.4 1.70 201.1 6.0 1 011.1
下列相关叙述错误的是
A.吸收、转化光能的色素分布于番茄叶肉细胞中叶绿体的类囊体薄膜上
B.红光可通过增加叶面积及叶绿素含量来促进光合作用，使番茄产量增加
C.实际种植过程中不宜对番茄单独补充蓝光
D.B和R对株高具有协同作用，与番茄细胞含有光敏色素及蓝光受体有关
√
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答案
B和R同时使用并没有看出明显好于单独使用的株高数据，因而不能说明B和R对株高具有协同作用，光合色素吸收的是可见光，而光敏色素主要吸收的是红光和远红光，D错误。
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答案
11.(2024·安徽，16)为探究基因OsNAC对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量，结果如表。回答下列问题：
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答案
净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
(1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖－1,5－二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3－磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3－磷酸甘油酸接受______________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为_____
________________________。
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答案
ATP和NADPH
糖－1,5－二磷酸和糖类等
净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
核酮
在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3－磷酸甘油酸分子(C3)，在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量且被NADPH还原，随后在叶绿体基质中转化为核酮糖－1,5－二磷酸(C5)和糖类等。
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答案
(2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的_________、_________(填科学方法)。
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答案
减法原理
加法原理
净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
与水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。
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答案
(3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率______。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。
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答案
增大
结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①_________________________________________________________
_______________________________________；
②_____________________________________________________________
_______________________________________________________________。
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答案
与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用
与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用
题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，据此分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大的原因。
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答案
12.(2023·山东，21)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光照的
强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损
伤。回答下列问题：
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13
答案
(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________________________________
_________________________________。
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13
答案
光、H蛋白
CO2浓度、温度、水分、
矿质元素等
不能
突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修
复，野生型PSⅡ系统损伤大但能修复
(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___________________________________________
___________________________________。
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13
答案
少
突变体NPQ高，PSⅡ系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多
13.(2024·潍坊高三三模)Q蛋白是植物体内参与光反应的一种蛋白质，高温会导致Q蛋白含量下降，进而对光合作用造成影响，药物L会完全抑制Q蛋白合成。为研究高温如何影响Q蛋白的含量，科研人员以番茄为实验材料进行了相关实验，实验结果如表所示。回答下列问题：
1
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3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
(1)Q蛋白在植物细胞内的分布部位最可能是__________________。植物光反应产生的NADPH在暗反应中的作用是______________
_________。
叶绿体类囊体薄膜
作为还原剂并
提供能量
相关处理 Q蛋白相对含量
清水处理 常温 100
高温 70
药物L处理 常温 62
高温 20
(2)本实验的自变量是___________。
为排除番茄植株生长状况对实验的影响，选择植株的要点有________
_______________________(答出两
点即可)。
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答案
高温、药物L
生长状况良好、株高相近
多株、
相关处理 Q蛋白相对含量
清水处理 常温 100
高温 70
药物L处理 常温 62
高温 20
(3)据实验结果分析，高温时Q蛋白含量下降的主要原因是__________
(填“合成减少”“降解增加”或“合成减少和降解增加”)，判断依据是________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________。
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答案
降解增加
抑制Q蛋白合成后，高温
组与常温组差值增大，说明高温情况下，Q蛋白合成增加；高温下Q蛋白的含量下降，可推测Q蛋白降解增加是其含量下降的主要原因
相关处理 Q蛋白相对含量
清水处理 常温 100
高温 70
药物L处理 常温 62
高温 20
药物L会完全抑制Q蛋白合成，将使蛋白质合成减少，由表格数据分析，常温下，药物L处理使蛋白质合成减少38，而高温条件下，药物L处理使蛋白质合成减少50，说明高温下，Q蛋白合成增加，而高温下Q蛋白的含量下降，可推测Q蛋白含量下降是其降解增加引起的。
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答案专题二　细胞代谢
1.酶、ATP和细胞呼吸
1～2题每题5分，3～13题每题6分，共76分
1．(2024·河南名校联盟高三模拟)科学家利用抗体的高度专一性和酶的催化特性，在抗体基因的可变区加入某些酶的基因，从而设计出一类具有催化功能的抗体分子，并将其称为抗体酶。抗体酶可用于恶性肿瘤治疗和有机合成领域。下列相关叙述正确的是(　　)
A．合成抗体酶需要核糖体、内质网和溶酶体参与
B．高温可破坏抗体酶的肽键，导致抗体酶失活
C．抗体酶可降低合成某些有机物所需要的活化能
D．调整人体内环境的pH，可探究抗体酶抗肿瘤的最适pH
2．某研究小组将淀粉与淀粉酶分别保温至0 ℃、60 ℃、100 ℃，一段时间后，按对应温度分别混匀，混合溶液各装入一个透析袋中，再将透析袋放入装有液体的烧杯中，将装置温度分别调整到对应的温度，反应相同时间后将透析袋取出，并用试剂对烧杯中的溶液进行鉴定。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．本实验中检验试剂不能选用斐林试剂，以免温度对实验结果造成干扰
B．该实验的目的是研究温度对酶活性的影响，温度是自变量
C．上述过程中调整装置温度应在放入透析袋前进行
D．透析袋的作用是将麦芽糖和葡萄糖等小分子与淀粉等大分子分离
3.(2024·安徽华大新高考联盟高三二模)图示为在最适温度和其他条件一定的情况下，反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响情况。下列叙述错误的是(　　)
A．a点随着反应物浓度的增大，反应速率增大
B．b点的反应速率达到最大，此时酶活性最大
C．若温度升高5 ℃，则曲线上升的幅度会变小
D．若b点加入少量的同种酶，则反应速率会变大
4．(2024·日照高三二模)细胞中L酶上的两个位点(位点1和位点2)可以与ATP和亮氨酸结合，进而催化tRNA与亮氨酸结合，促进蛋白质的合成。科研人员针对位点1和位点2分别制备出相应突变体细胞L1和L2，在不同条件下进行实验后检测L酶的放射性强度，结果如图。下列叙述正确的是(　　)
A．L酶可为tRNA与亮氨酸结合提供能量
B．突变体细胞L1中L酶不能与ATP结合
C．ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点1和位点2结合
D．ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合
5．(2024·漳州高三一模)科学家培育出一种含转荧光素酶基因的“荧光树”，用荧光素浇灌后，“荧光树”能发光，原理如图。以下说法正确的是(　　)
ATP荧光素发光
A．荧光素酶和ATP为荧光素的发光反应提供了能量
B．“荧光树”能持续发光与细胞内ATP的含量较高密切相关
C．ATP彻底水解后可以得到三种小分子有机物
D．荧光素发光反应前后，荧光素酶的结构相同
6．cAMP(环化一磷酸腺苷)是由ATP脱去两个磷酸基团后缩合环化而成的一种细胞内信号分子。下列有关叙述正确的是(　　)
A．cAMP与核酸的组成元素不同
B．cAMP中的A与ATP中的A含义相同
C．接收cAMP信号的受体为糖被
D．ATP缩合形成cAMP的场所在核糖体
7．有氧呼吸包括多步化学反应，磷酸果糖激酶催化其中一步化学反应，如图所示。细胞中的磷酸果糖激酶可被ADP、Pi激活，被ATP抑制。下列说法正确的是(　　)
葡萄糖→果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸→丙酮酸
A．磷酸果糖激酶在核糖体合成、在细胞质基质发挥作用
B．有氧呼吸三个阶段均有NADH和高能磷酸化合物产生
C．葡萄糖经过此过程分解为丙酮酸和二氧化碳
D．磷酸果糖激酶活性的调节体现了正反馈调节机制
8．(2024·青岛高三二模)线粒体合成ATP是通过F0F1－ATP合成酶完成的，该酶分为F0和F1两部分。F0是膜内的蛋白复合体，嵌入线粒体内膜；F1位于线粒体基质一侧，松散地连接在F0上。当H＋通过F0进入线粒体基质时，在该酶作用下合成ATP。下列说法正确的是(　　)
A．F0具有转运蛋白的功能，叶绿体基质中也大量存在
B．线粒体产生的H＋主要来自有氧呼吸的第三阶段
C．线粒体内外膜间隙中的H＋浓度应该高于线粒体基质
D．线粒体进行主动运输可能会消耗NADPH中的能量
9．如图为人体运动强度与血液中乳酸水平和O2消耗速率的关系曲线。下列叙述错误的是(　　)
A．运动强度从a→d，无氧呼吸的强度越来越强
B．运动强度从a→d，ADP与ATP转化越来越快
C．运动强度从a→d，释放热量的速率越来越大
D．运动强度从a→d，产生CO2的速率越来越大
10．细胞的有氧呼吸需要经过糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化三个阶段。糖酵解的终产物是丙酮酸，大多数情况下，它可以通过氧化脱羧形成乙酰辅酶A，也可以形成酒精、乳酸或甘油等，乙酰辅酶A也可来自氨基酸等非糖物质。下列相关说法错误的是(　　)
A．糖酵解全过程都是在细胞质基质中进行的
B．细胞呼吸的中间产物可以为合成必需氨基酸提供原料
C．氨基酸代谢的产物有尿素、二氧化碳和水
D．糖酵解产生的NADH可用于酒精发酵时乙醇的合成
11．化学渗透假说是指在有氧呼吸第三阶段，线粒体内膜上会发生电子传递，形成了跨线粒体内膜的电势差和质子(氢离子)梯度差，驱动ATP的合成。为了证明质子梯度差的产生和NADH的氧化有关，科学家做了如下实验：从细胞中分离得到完整的线粒体，将其悬浮于不含O2的培养液中并加入NADH，密封后溶液外接pH电极(如图1)，测定其溶液的氢离子浓度变化情况(如图2)，已知线粒体外膜可自由渗透质子。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．加入O2后，线粒体内膜内外的电位差立即增大
B．参与电子传递过程的电子载体都具有氧化还原作用
C．维系线粒体内膜两侧质子梯度差的质子载体是跨膜蛋白
D．实验结果表明，线粒体基质中的质子浓度高于内外膜间隙
12．将完整的离体线粒体分为两组放在缓冲液中，按图1、图2所示，分别加入物质x、y、z，并测定O2消耗量和ATP合成量。已知寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，丙酮酸可以被氧化分解，DNP(一种化学物质)可降低线粒体内[H]的含量。下列相关说法错误的是(　　)
A．图1中②阶段可表示有氧呼吸的第二、三阶段
B．图中x、y、z分别表示丙酮酸、DNP、寡霉素
C．图2中①阶段两曲线没有上升的原因是缺少[H]
D．加入z后线粒体内产水量将明显多于加入y后
13．研究人员发现，人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸能在肝脏中再次转化为葡萄糖，这与乳酸在细胞间和细胞内的跨膜迁移过程——乳酸穿梭有关。细胞膜及一些细胞器膜上存在这种膜结合蛋白(MCT)，这种蛋白质可以介导乳酸的跨膜运输。MCT是一种双向转运蛋白，当肌肉快速收缩时，胞内乳酸浓度升高，乳酸从肌细胞胞内释放到胞外，当胞外乳酸浓度高于胞内时，肌细胞又会将胞外的乳酸吸收至胞内。下列说法正确的是(　　)
A．乳酸由肌细胞经血管运输到肝细胞，至少要穿过5层生物膜
B．红细胞膜上存在MCT
C．肌细胞进行无氧呼吸时，葡萄糖中的能量大部分以热能形式释放
D．乳酸通过MCT的跨膜运输属于主动运输
14．(24分)种子萌发时的呼吸速率是衡量种子活力的重要指标。小麦种子胚乳中储存着大量的淀粉，在种子萌发时水解为葡萄糖，作为小麦种子胚细胞呼吸的主要底物。研究人员测得冬小麦播种后到长出真叶(第10天，开始进行光合作用)期间的部分数据如表。回答下列问题：
时间/d 0 2 4 6 8
种子干重/g 10.0 11.2 9.8 8.4 7.1
O2吸收量/mmol 3.2 18.6 54.3 96.5 126.0
CO2释放量/mmol 4.1 172.7 154.5 112.8 126.0
(1)表中的数据是冬小麦种子在____________(填“光照”“黑暗”或“光照或黑暗”)条件下测定的。冬小麦种子播种后的第2天，种子干重略有增加，原因是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)冬小麦种子播种后2～6天，种子的CO2释放量明显大于O2的吸收量，表明此阶段种子主要以__________呼吸为主，此时种子胚细胞产生CO2的场所是________________________。
(3)NADH氧化呼吸链是有氧呼吸的重要呼吸链。在吸收2个电子后，NAD＋能与H＋结合生成NADH；而NADH在有氧条件下分解为NAD＋和H＋，释放出2个电子，使H＋、电子与O2结合生成水。据此推测，冬小麦种子播种后第8天，NADH分解发生在有氧呼吸第________阶段，种子胚细胞线粒体中合成NADH的H＋来自________________(填物质)。
(4)氧化态的TTC呈无色，被NADH还原后呈红色，因此TTC可用于测定种子的活力。将播种4天后的冬小麦种子经不同处理后沿胚中央切开，用TTC处理并观察胚的颜色，结果如下：
项目 甲组 乙组 丙组 丁组
种子处理方式 晒干 适温的水浸泡8 h 沸腾的水浸泡30 min 不做处理
实验结果 ＋ ＋＋＋＋ － ？
注：“＋”表示出现红色，“＋”越多代表颜色越深，“－”表示未出现红色。
理论上，丁组的实验结果可能为__________________________________________________。
丙组未出现红色，原因是_______________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
答案精析
1．C　[抗体酶的化学本质是蛋白质，需要核糖体合成，经过内质网和高尔基体加工，不需要溶酶体参与，A错误；高温破坏抗体酶的空间结构，不会使肽键断裂，B错误；调整人体内环境的pH会破坏内环境稳态，D错误。]
2．A　[本实验中透析袋的作用是将生成的麦芽糖和葡萄糖与未反应的淀粉和淀粉酶混合物分离开，之后取烧杯中的溶液进行检测，因此可选用斐林试剂，A错误，D正确；本实验探究的是温度对酶活性的影响，因此每组溶液在混合前后及反应阶段的温度应始终不变，即上述过程中调整装置温度应在放入透析袋前进行，C正确。]
3．B　[a、b、c点都是在最适温度和其他条件一定的情况下，不同反应物浓度所对应的反应速率，它们对应的酶活性是一样的，B错误。]
4．D　[酶不能为化学反应提供能量，A错误；根据左图，突变体细胞L1中检测到的放射性与野生型相同，说明突变体细胞L1中L酶能与ATP结合，而突变体细胞L2中检测到的放射性明显降低，说明突变体细胞L2中的L酶不能结合ATP，故推测ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点2和位点1结合，B、C错误；亮氨酸与L酶的位点1结合，根据右图，突变体细胞L2检测到的放射性极低，说明ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合，D正确。]
5．D　[酶的作用是降低化学反应的活化能，不能提供能量，A错误；ATP在细胞内的含量较低且稳定，“荧光树”能持续发光依靠的是ATP和ADP之间的快速转化，B错误；ATP彻底水解后可以得到磷酸、核糖、腺嘌呤三种小分子物质，但磷酸不属于有机物，C错误。]
6．B　[cAMP与核酸的组成元素都为C、H、O、N、P，A错误；cAMP中的A与ATP中的A均代表腺苷，B正确；糖被在细胞表面，cAMP为胞内信号分子，C错误；氨基酸脱水缩合的场所为核糖体，cAMP作为ATP转化而来的胞内信号分子，其形成过程通常发生在细胞质基质中，D错误。]
7．A　[磷酸果糖激酶本质为蛋白质，在核糖体合成，葡萄糖在细胞质基质中生成丙酮酸，故磷酸果糖激酶在细胞质基质发挥作用，A正确；有氧呼吸第一、二阶段可产生NADH，第三阶段消耗NADH，有氧呼吸的三个阶段均有高能磷酸化合物(ATP)产生，B错误；葡萄糖经过此过程分解为丙酮酸，丙酮酸继续分解才能产生二氧化碳，C错误；细胞中的磷酸果糖激酶可被ADP、Pi激活，被ATP抑制，即磷酸果糖激酶活性的调节体现了负反馈调节机制，D错误。]
8．C　[生物体主要通过光合作用和呼吸作用合成ATP，光合作用在光反应中产生ATP，即在叶绿体的类囊体薄膜上，因此F0除分布在线粒体内膜上外，也分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；有氧呼吸第一、二阶段产生的H＋在第三阶段与氧气反应生成水，B错误；由“当H＋通过F0进入线粒体基质时，在该酶作用下合成ATP”可知，H＋通过F0进行顺浓度梯度运输产生的势能驱动ATP的合成，由此推测，线粒体内外膜间隙中的H＋浓度应该高于线粒体基质，C正确；NADPH在光合作用暗反应中起作用，其中的能量用于暗反应合成有机物，D错误。]
9．D　[人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，有氧呼吸过程中O2的消耗量与CO2的释放量相等，因此运动强度从a→c，产生CO2的速率增加，从c→d，产生CO2的速率不变，D错误。]
10．B　[必需氨基酸是人体细胞不能合成的、必须从外界环境中获取的氨基酸，B错误。]
11．D　[由图2可知，加入O2后，溶液中氢离子浓度立即增加，且线粒体外膜可自由渗透质子，所以线粒体内膜内外的电位差立即增大，A正确；参与电子传递过程的电子载体都要经历电子得失的过程，因此都具有氧化还原作用，B正确；质子通过质子载体从线粒体内膜转运至内外膜的间隙，所以维系线粒体内膜两侧质子梯度差的质子载体是跨膜蛋白，C正确；加入O2后，溶液中氢离子浓度立即上升，是因为NADH在有氧条件下氧化产生电子，线粒体内膜上发生电子传递，形成了跨线粒体内膜的电势差和质子(氢离子)梯度差，随后缓慢下降，推测出线粒体基质中的质子浓度低于内外膜间隙，氢离子顺浓度梯度流入线粒体基质驱动ATP的合成，D错误。]
12．C　[由图1、图2可知，ADP＋Pi和x缺一个就不能进行反应，说明x是丙酮酸；DNP(一种化学物质)可降低线粒体内[H]的含量，图1中加入y后O2消耗量不再增加，说明y是DNP；寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，图2中加入z后ATP合成量不再增加，说明z是寡霉素，A、B正确；图2中①阶段加入ADP＋Pi两曲线上升，说明图2中①阶段两曲线没有上升的原因是缺少ADP和Pi，C错误；与图1加入y相比，图2加入z后O2消耗量增加，因此加入z后线粒体内产水量将明显增多，D正确。]
13．B　[肌细胞产生的乳酸要通过血液循环运输到肝细胞，要依次穿过1层肌细胞膜、4层毛细血管壁细胞膜、1层肝细胞膜，共6层生物膜，A错误；肌细胞进行无氧呼吸时，葡萄糖中的能量大部分储存在乳酸中，C错误；由MCT介导的乳酸的转运是一种顺浓度梯度的被动运输(协助扩散)，D错误。]
14．(1)光照或黑暗　冬小麦种子胚乳中淀粉大量水解为葡萄糖，需要消耗水分　(2)无氧　细胞质基质和线粒体基质　(3)三　丙酮酸和水　(4)＋＋或＋＋＋　高温将细胞杀死，不能进行呼吸作用，没有NADH产生，不能将TTC还原为红色2.光合作用的原理
1～8题每题4分，9～10题每题5分，共42分
1．(2024·贵州，3)为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是(　　)
A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
2．光反应过程的发现经过了很多科学家的共同努力。爱默生发现：当红光和远红光一起照射时的光合速率远远大于它们分别照射时光合速率的总和，即双光增益效应。据上述实验结果，希尔等人提出了双光系统的概念，把吸收长波长光的系统称为光系统Ⅰ，吸收短波长光的系统称为光系统Ⅱ，随后与两个光系统相关的两种色素蛋白复合体颗粒也被发现。下列说法错误的是(　　)
A．上述材料表明：植物进行光合作用只能利用红光和远红光
B．两个光系统在光反应过程中的位置应该是一前一后
C．与双光系统相关的色素蛋白复合体颗粒应该分布在叶绿体基粒中
D．爱默生实验中的自变量是光的波长(颜色)，光的强度为无关变量
3．(2021·重庆，6)图示为类囊体薄膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜
B．NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH
C．产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D．电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节
4．(2023·湖北，8)植物光合作用的光反应依赖类囊体薄膜上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
5．(2024·衡水高三三模)淀粉和蔗糖是叶肉细胞光合作用的两种主要终产物，Pi在二者分配过程中起到了重要调节作用，其过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．磷是生物膜的重要组分，中心体和核糖体不含磷
B．CO2形成磷酸丙糖的过程中，NADPH不供能，只作为还原剂
C．若光照骤减，短时间内核酮糖-1,5-二磷酸的含量减少
D．若抑制磷酸转运器的功能，卡尔文循环会马上停止
6．(2024·邵阳高三二模)科研人员向离体叶绿体悬浮液中加入适量NaHCO3溶液和必要物质，在适宜条件下进行周期性的光暗交替实验，结果如图。下列叙述错误的是(　　)
A．光照开始后短时间内，叶绿体内C3的含量会下降
B．阴影部分的面积可用来表示一个光周期的光照时间内NADPH和ATP的积累量
C．光照开始后两曲线逐渐重合时，光反应速率等于暗反应速率
D．光照总时间及实验时间相同的条件下，光暗交替和连续光照制造的有机物相等
7．(2024·承德高三二模)科学家从菠菜中分离出类囊体，将其与多种辅因子和多样化的还原酶一起包裹在油包水滴中，构建出如图所示能实现CO2的连续转化且可编辑的人工光合细胞。下列说法错误的是(　　)
A．人工光合细胞膜应该由单层磷脂分子组成
B．需持续加入多种辅因子为CO2转化提供能量和还原剂
C．通过改变还原酶的种类能实现可定制的CO2转化
D．与菠菜叶肉细胞相比，人工光合细胞更有利于有机物积累
8．(2024·安徽华大新高考联盟高三二模)以某植物为材料研究不同库源比(以果实数量与叶片数量的比值表示)对果实的影响，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，供应14CO2给各组保留的叶片进行光合作用，同时还进行了绿叶中色素的提取和分离实验。下列叙述正确的是(　　)
A．提取和分离绿叶中色素的原理相同
B．提取绿叶中色素时，加入二氧化硅可防止研磨中色素被破坏
C．实验中用14CO2追踪，发现碳原子的转移途径为CO2→C5→糖类
D．与甲组相比，丙组的库源比降低、单果质量可能会增加
9．(2024·南通高三二模)叶绿体膜上的转运蛋白对于维持叶绿体的离子平衡和pH稳定发挥了重要作用。如图表示叶绿体中几种物质跨膜运输的方式，下列相关判断不正确的是(　　)
A．K＋通过TPK3运出类囊体腔的方式属于被动运输
B．H＋通过KEA1和KEA2运输的动力来自K＋的浓度差
C．据图推测细胞质基质中的K＋浓度高于叶绿体基质
D．类囊体薄膜上的电子传递链对于维持类囊体腔中的pH起关键作用
10．某植物叶片有全绿和绿色带白斑两种，研究人员利用不同的叶片开展了甲、乙、丙三组实验。三组均给予适宜的光照，其中丙组用14CO2培养叶片(过程中不断充入14CO2，使瓶中14CO2浓度保持不变且与外界CO2浓度相等)，培养过程测定叶肉细胞中放射性三碳化合物浓度的变化情况，结果如图。下列说法错误的是(　　)
A．培养一段时间后，用碘液处理甲、乙两组叶片，蓝色最深的部位为④
B．不考虑温度的变化，培养过程中，乙瓶的气体总体积可能一直保持不变
C．丙实验的OA段，叶肉细胞中五碳化合物的浓度在不断地下降
D．丙实验的AB段，叶肉细胞中放射性三碳化合物的生成和消耗达到平衡
11．(22分)(2024·山东省实验中学高三二模)科学家对光合作用的研究经历了漫长的探索过程：
(1)1937年，英国植物学家希尔发现，将叶绿体分离后置于含有一定浓度的蔗糖溶液中，制备成叶绿体悬浮液。若向其中加入适当的“电子受体”如铁盐或其他氧化剂，给予叶绿体一定强度的光照，在没有CO2时就能放出O2，同时电子受体被还原。请回答相关问题：
①希尔反应模拟了叶绿体光合作用中________阶段的部分变化，还原后的电子受体相当于光合作用中的________。
②希尔反应说明水的光解与糖的合成不是同一个过程，可一般情况下，减少CO2供应，绿色植物的光反应速率也会降低，原因是______________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)海洋中的真核藻类，习惯上依颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深。自然状态下，它们都能通过光合作用制造有机物。回答下列问题：
①绿藻叶绿体中的光合色素可对光能进行捕获，吸收的光能主要有两方面用途：一是__________________，二是__________________。
②CO2是光合作用的原料之一，红藻正常生长过程中，其光合作用固定的CO2来自________________________________________________________________________
____________________________________________________________(回答2点即可)。
(3)在研究不同光质与光合作用的关系时，恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的好氧细菌聚集在M__________光区域(填光的类型)。某同学对好氧细菌聚集在M光区域有如下两种解释：①好氧细菌趋氧引起的；②好氧细菌趋M光区域引起的。请你补充实验排除解释②，要求简要写出实验思路和预期结果。
实验思路：______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
预期结果：_______________________________________________________________。
12．(18分)(2024·丹东高三二模)植物与太阳光的关系可谓“爱恨交加”，一方面光对于植物进行光合作用是必需的，另一方面过量的光又会导致植物氧化性损伤。研究发现，在强光条件下，植物类囊体中的pH会由正常条件下的6.5降低至5.5～5.8，H＋浓度的升高激活了类囊体薄膜上的光保护蛋白PSBS，激活的PSBS抑制类囊体薄膜上电子的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，从而防止强光对植物造成损伤。图示为具体过程，图中A～G分别表示不同物质，F代表糖类，回答下列问题：
(1)图中C表示________，图中ATP合成酶的作用是__________________。
(2)图中E表示________，图中反应Ⅱ发生在______________中。
(3)研究发现，抑制ATP合成酶的活性________(填“有利于”或“不利于”)PSBS发挥功能，原因是________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)据图可知物质A为O2，它来自水的分解，而不是来自物质G。现以大豆为实验材料，验证这一结论，请补充实验过程。
实验思路：将__________的多株大豆随机均分为A、B两组。向A组提供____________，向B组提供与A组等量的____________，其他条件相同且适宜。一段时间后，检测A、B两组释放的氧气。
结果：A组释放的都是18O2，B组释放的都是O2。
13．(18分)(2023·江苏，19)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题：
(1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在________(从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有________(从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、________________(填写2种)等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有________(从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为________进入线粒体，经过TCA循环产生的________最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活细胞膜上的AHA，消耗ATP将H＋泵出膜外，形成跨膜的__________________，驱动细胞吸收K＋等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降(溶质浓度提高)，导致保卫细胞____________，促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有________(填字母)。
A．淀粉大量合成需要依赖细胞呼吸提供ATP
B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
答案精析
1．D　[研磨叶片时，加入二氧化硅有助于研磨充分，加入碳酸钙可以防止色素被破坏，A正确；由于不同色素在层析液中的溶解度不同，因此在滤纸上的扩散速度不同，从而达到分离的效果，即纸层析法，B正确；叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量，D错误。]
2．A　[该材料并未表明用红光和远红光以外的光照射时植物不能进行光合作用，A错误；叶绿体基粒上含光合色素，可以吸收、传递和转化光能，C正确。]
3．A　[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(O2在线粒体内膜上被利用)，O2从叶绿体类囊体薄膜开始，再穿过叶绿体2层膜，然后进入同一细胞中的线粒体，穿过线粒体的2层膜，至少要穿过5层膜，A错误。]
4．C　[弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误。]
5．C　[磷脂构成生物膜的基本支架，中心体由蛋白质组成，不含磷元素，核糖体由蛋白质和RNA组成，含磷元素，A错误；CO2形成磷酸丙糖的过程中，需要NADPH作还原剂和提供光反应吸收的太阳能，B错误；若抑制磷酸转运器的功能，会导致叶绿体内Pi下降，进而影响卡尔文循环，但卡尔文循环不会马上停止，D错误。]
6．D　[光反应产生ATP与NADPH，可使C3的还原快速进行，光照开始后短时间内，CO2吸收速率很低，C3的合成较慢，因此叶绿体内C3的含量会下降，A正确；由于O2的释放速率代表光反应，能产生NADPH和ATP，暗反应固定CO2，消耗NADPH和ATP，所以阴影部分应该表示光反应产生量与暗反应消耗量的差值，即一个光周期的光照时间内NADPH和ATP的积累量，B正确；由于该实验中只存在离体的叶绿体，所以测出O2的释放速率为真正光合作用的速率，由于O2的释放速率代表光反应，能产生ATP与NADPH，暗反应固定CO2产生C3，C3的还原消耗ATP与NADPH，光照开始后两曲线逐渐重合时，光反应速率等于暗反应速率，C正确；光暗交替时暗反应能更充分地利用光反应产生的NADPH和ATP，故光照总时间及实验时间相同的条件下，光暗交替制造的有机物大于连续光照制造的有机物，D错误。]
7．B　[ATP和NADPH能为CO2转化提供能量和还原剂，由光反应提供，而多种辅因子参与CO2的固定，且能再生，故不需持续加入多种辅因子，B错误。]
8．D
9．B　[据图可知，类囊体腔内的pH为6，叶绿体基质中的pH为8，H＋通过KEA3从类囊体腔进入叶绿体基质是顺浓度梯度，产生的化学势能将K＋逆浓度运进类囊体腔，因此类囊体腔内K＋浓度较高，K＋通过TPK3运出类囊体腔是顺浓度梯度运输，是被动运输，A正确；叶绿体外的pH为7，叶绿体基质中的pH为8，H＋通过KEA1和KEA2运进叶绿体是顺浓度梯度运输，不需要能量，它们顺浓度梯度运输时产生的化学势能将K＋逆浓度运出叶绿体，推测细胞质基质中的K＋浓度高于叶绿体基质，B错误，C正确；类囊体薄膜上的电子传递链在发挥作用的同时能将H＋运输到类囊体腔中，从而维持类囊体腔中的低pH环境，D正确。]
10．C　[甲瓶中无CO2，叶片白色部分无叶绿体，所以培养一段时间淀粉产生最多的部分应为④，A正确；不考虑温度的变化，若乙瓶中叶片的光合速率等于呼吸速率，则叶片整体上表现为与外界环境无气体交换，培养过程中，乙瓶的气体总体积可保持不变，B正确；将叶片从12CO2的环境中移入含有相同浓度14CO2的丙瓶中，CO2浓度不变，暗反应速率不变，所以五碳化合物的浓度不变，C错误；暗反应过程中，C3的消耗和生成在不断进行，AB段14C3不变，即消耗量等于生成量，D正确。]
11．(1)①光反应　NADPH　②减少CO2供应，暗反应减缓，为光反应提供ADP、Pi和NADP＋的量降低　(2)①将水分解为O2和NADPH　促成ADP和Pi合成ATP　②海水环境中的CO2、细胞呼吸释放的CO2　(3)红光和蓝紫　把载有死水绵和好氧细菌的临时装片放在没有氧气的黑暗环境中，之后用透过三棱镜的光照射临时装片，一段时间后观察装片中好氧细菌的分布情况　好氧细菌均匀地分布在死水绵周围
12．(1)ATP　催化ATP合成，运输H＋　(2)NADPH　叶绿体基质　(3)有利于　抑制ATP合成酶的活性导致ATP的合成受阻，会引起类囊体腔内的H＋浓度升高，进而激活PSBS　(4)长势相同　H218O和CO2　H2O和C18O2
13．(1)④　①④　K＋等无机离子、苹果酸(Mal)等有机酸　(2)①②④　丙酮酸　[H](或NADH)　(3)氢离子的电化学势能(或H＋浓度差)　(4)吸水膨胀　(5)ABD3.光呼吸、C4植物、CAM植物
1～5题每题6分，6～7题每题7分，共44分
1．(2021·广东，12)在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是(　　)
A．Rubisco存在于细胞质基质中
B．激活Rubisco需要黑暗条件
C．Rubisco催化CO2固定需要ATP
D．Rubisco催化C5和CO2结合
2．(2023·天津，9)如图是某绿藻适应水生环境，提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是(　　)
A．物质X通过提高有氧呼吸水平促进HCO进入细胞质基质
B．HCO利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质
C．水光解产生的H＋提高类囊体腔CO2水平，促进CO2进入叶绿体基质
D．光反应通过确保暗反应的CO2的供应帮助该绿藻适应水环境
3．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。白天的时候苹果酸含量下降，而糖类含量增多，夜晚则相反。如图为该植物的气孔开闭、CO2吸收量、液泡有机酸含量在24 h内的变化。下列有关叙述错误的是(　　)
A．a、b曲线分别表示CO2吸收量、有机酸含量
B．将植物甲的叶片分组，分别置于正常环境和干旱环境中培养，测定叶肉细胞的苹果酸含量，可验证该植物固定CO2的方式
C．白天和夜间每隔一段时间取干旱条件下生长的植物甲的叶片，测定叶肉细胞的苹果酸含量，可验证该植物固定CO2的方式
D．这类植物晚上气孔打开，吸收CO2生成苹果酸，白天气孔关闭，苹果酸发生反应释放的CO2用于光合作用
4．(2024·长春博硕学校高三检测)科学研究发现，C4植物中固定CO2的酶与CO2的亲和力比C3植物的更强，适合在高温环境中生长。现将取自甲、乙两种植物且面积相等的叶片分别放置到相同大小的密闭小室中，在温度均为25 ℃的条件下给予充足的光照，每隔一段时间测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．图中甲植物、乙植物分别为C4植物和C3植物
B．M点处两种植物叶片的光合速率相等
C．C4植物中固定CO2的酶附着在叶绿体内膜上
D．40 min时乙植物叶肉细胞光合速率大于呼吸速率
5．(2024·宜昌高三一模)研究发现，强光照条件下植物叶肉细胞会进行光呼吸。光呼吸是由于O2竞争性地结合卡尔文循环关键酶Rubisco造成的。该酶既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，产物经一系列变化后在线粒体中生成CO2，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．Rubisco是一个双功能酶，不具备专一性
B．光呼吸可以消耗掉多余的O2，减少自由基产生，降低对细胞结构的损伤
C．较强的光呼吸对光合作用产物的积累是很有利的
D．持续强光照时突然停止光照，CO2释放量先减少后增加至稳定
6．(2024·黄冈高三模拟)光呼吸是植物利用光能，吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因(GLO、CAT、GCL、TSR)导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路(GCGT支路)，如图虚线所示。据图分析，下列推测正确的是(　　)
A．光呼吸时C5与O2的结合发生在线粒体内膜上
B．在光呼吸中有ATP和NADPH的生成和消耗
C．有GCGT支路的转基因植物发生了基因突变
D．GCGT支路可以降低碳损失从而提高光合效率
7．生长于热带干旱地区的景天科植物白天气孔开放程度小，夜间开放程度大，经过长期适应和进化形成独特的固定CO2的方式，如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．景天科植物白天气孔开放程度小，防止蒸腾作用过度
B．景天科植物夜间CO2净吸收速率可能大于0
C．景天科植物白天pH小于夜间，利于暗反应进行
D．景天科植物在夜间不能将CO2转化为糖类等光合产物
8．(14分)(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－1) 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－1 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－1之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
9．(22分)(2024·保定高三二模)根据光合作用中CO2的固定方式，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。图1和图2分别是C3植物和C4植物利用CO2的途径。请据图回答下列问题：
(1)图1中所示过程发生在叶肉细胞叶绿体的________结构中。________(填“C3”或“C4”)植物适合生活在干旱地区，判定理由是___________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)C3植物和C4植物CO2的固定方式可以用__________法进行研究，该研究中自变量是________________，观察指标是________________________。
(3)不同程度的干旱对某种C3植物光合作用的净光合速率、气孔导度(大小与气孔开度呈正相关)、胞间CO2浓度影响如图3所示。
①据图3分析15%和20%的干旱在96 h时，干旱不是主要通过气孔导度影响净光合速率，判定理由是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
②测定某种C4植物15%干旱条件下48 h的净光合速率与24 h相比并未出现明显下降，结合图1、图2、图3分析原因：____________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
10．(20分)(2024·北京西城区高三期末)植物的光呼吸是在光下消耗O2并释放CO2的过程，会导致光合作用减弱、作物减产。研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路(GMA途径)。回答下列问题：
(1)图1所示光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合______，抑制了光合作用中的________________阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。
(2)研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因，但图中存在两处错误，请圈出并改正。
(3)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况(图3)。
①外源G酶基因表达量与PFD(代表光合有效光辐射强度)大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受______________________等因素的影响。
②据图3可知，12～14时____________________________，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。
(4)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→____________→水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。
A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加
B．光合产物可以及时运输到籽粒
C．G酶表达量的动态变化，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加
答案精析
1．D　[Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误；暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的酶Rubisco的激活对光无要求，B错误；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C错误；Rubisco催化CO2的固定，即C5和CO2结合生成C3的过程，D正确。]
2．B　[HCO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。]
3．B　[验证该植物固定CO2的方式实验的自变量是时间(白天和夜晚)，不是干旱环境和正常环境，B错误，C正确。]
4．D　[图中甲植物、乙植物分别为C3植物和C4植物，A错误；据题中条件无法判断两种植物的呼吸速率，因此不能判断M点处两种植物叶片的光合速率相等，B错误；C4植物中固定CO2的酶存在于叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中，C错误；40 min时乙植物叶片光合速率等于呼吸速率，因此叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，D正确。]
5．B　[酶的专一性是指酶能够催化一种或一类化学反应，Rubisco既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，但仍具有专一性，A错误；较强的光呼吸会消耗较多的光反应产物ATP和NADPH，使光合作用减弱，因此对光合作用产物的积累是不利的，C错误；持续强光照时突然停止光照，光合作用会减弱，而光呼吸并未立即停止，因此CO2释放量先增加，随着光呼吸的消失，只剩细胞呼吸释放CO2，故CO2释放量减少，然后稳定，D错误。]
6．D　[卡尔文循环的场所为叶绿体基质，图中光呼吸代谢支路利用卡尔文循环中的C5，故C5和O2的结合发生在叶绿体基质中，A错误；转基因属于基因重组，而非基因突变，C错误；光呼吸代谢支路(GCGT支路)可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环，有利于降低光呼吸消耗从而提高光合速率，D正确。]
7．C　[景天科植物采用苹果酸代谢途径，白天气孔开放程度小，可减少水分的流失，防止其在白天蒸腾作用过度，A正确；景天科植物白天气孔开放程度小，夜间气孔开放程度大，吸收的CO2可以合成苹果酸，故其夜间CO2净吸收速率可能大于0，B正确；景天科植物CO2固定后能够在夜间转化为酸性物质储存起来，而白天苹果酸分解形成CO2用于暗反应，故其白天pH大于夜间，C错误；由于景天科植物在夜间没有光反应提供的ATP和NADPH，所以不能将CO2转化为糖类等光合产物，D正确。]
8．(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，释放的CO2增多　(2)低　喷施100 mg·L－1 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，因此当光合作用强度与光呼吸强度差值最大时，最有利于农作物增产。由表可知，在 SoBS溶液浓度为200 mg·L－1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－1之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
9．(1)基质　C4　干旱地区植物白天气孔容易关闭，导致植物体内的CO2浓度下降，C4植物比C3植物固定CO2的能力更强，因此更适应此环境　(2)同位素示踪　植物种类和时间　带放射性标记的化合物种类　(3)①15%和20%的干旱在96 h时，胞间CO2浓度高于其他组别，因此干旱不是主要通过气孔导度影响净光合速率　②15%干旱条件下24 h～48 h时，C3植物气孔导度下降会导致胞间CO2降低，但C4植物可利用“CO2泵”将低浓度CO2转为高浓度CO2，从而减小对净光合速率的影响
解析　(2)可以用同位素示踪法研究C3植物和C4植物的CO2固定方式，通过观察随时间变化细胞内出现带放射性标记化合物的种类进行研究，因此自变量为植物种类和时间，因变量为带放射性标记的化合物种类。
10．(1)R酶　暗反应(或CO2的固定)　(2)“A酶”改为“G酶、M酶、A酶”；GMA途径使得CO2/O2↑　(3)①气孔导度、CO2浓度、温度　②内源G酶表达量显著升高　(4)C→A→B4.光合速率的影响因素
1～8题每题5分，9～10题每题6分，共52分
1．(2024·北京，4)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是(　　)
A．增加叶片周围环境CO2浓度
B．将叶片置于4 ℃的冷室中
C．给光源加滤光片改变光的颜色
D．移动冷光源缩短与叶片的距离
2．如图表示在自然条件下，甲、乙两种植物的CO2吸收量随光照强度变化的变化情况，下列有关说法错误的是(　　)
A．连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物
B．bc段，限制甲、乙两种植物光合速率的环境因素不同
C．d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量相等
D．若提高外界环境的CO2浓度，则a、b两点都可能向左移动
3．(2024·湖北鄂东南高三联考)图甲表示不同光照强度下，无机磷浓度对大豆叶片净光合速率的影响；图乙为16 h光照、8 h黑暗条件下，无机磷浓度对大豆叶片淀粉和蔗糖积累的影响。下列有关叙述正确的是(　　)
A．大豆吸收的磷用于合成磷脂、脂肪、ATP等物质
B．图甲OA段，无机磷不是其光反应的主要限制因素
C．与低磷相比，高磷条件更利于叶片积累淀粉
D．24 h时叶片中高磷条件下的淀粉与高磷条件下的蔗糖含量相同
4．(2024·重庆沙坪坝区高三检测)浒苔是一种生活在潮间带的大型绿藻，为避免过高的光强对其造成损伤，进化出了多种适应机制，其中NPQ(非光化学淬灭：光合色素吸收的部分光能不用于光合电子传递途径的ATP合成，而以热能的形式耗散)是一种重要的快速能量耗散机制。为探究高光胁迫对浒苔NPQ的影响及NPQ变化原因，研究人员进行了相关实验，结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．采用纸层析法分离浒苔光合色素，滤纸条由上至下第三条色素带呈黄绿色
B．叶黄素循环和跨类囊体膜质子梯度促进浒苔NPQ的产生，且后者影响更显著
C．其他条件不变，在高光环境下，浒苔的二氧化碳饱和点更高
D．高光照下浒苔的NPQ增强，细胞损伤减少，但光能利用率下降
5．(2024·山东省实验中学高三三模)各取未转基因的水稻(W)和转Z基因的水稻(T)数株，分组后分别喷施蒸馏水、寡霉素和NaHSO3,24 h后进行干旱胁迫处理(胁迫指对植物生长和发育不利的环境因素)，测得未胁迫和胁迫8 h时的光合速率如图所示。已知寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列叙述正确的是(　　)
A．本实验中，自变量有水稻种类、寡霉素和NaHSO3
B．寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的基质
C．转Z基因能增加寡霉素对光合速率的抑制作用
D．喷施NaHSO3促进光合作用，且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降
6．番茄叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用的过程如图1所示(①～④表示过程)。某实验室用水培法栽培番茄进行相关实验的研究，在CO2充足的条件下番茄植株的呼吸速率和光合速率变化曲线如图2所示。下列说法正确的是(　　)
A．图1中，晴朗的白天番茄叶肉细胞中产生ATP的过程是①③④
B．图2中，9～10 h间，光合速率迅速下降，最可能发生变化的环境因素是温度
C．培养时若水循环不充分导致植物萎蔫，原因是植物排出无机盐导致培养液渗透压升高
D．图2中两曲线的交点(a点)时，叶肉细胞不吸收外界的CO2
7．(2024·武汉高三二模)气孔导度(植物叶片气孔张开的程度)受CO2浓度、光照强度、温度等多种环境因素的影响，其也会影响植物光合作用、蒸腾作用等生命活动。研究人员测量某植物在不同CO2浓度和光照强度下的气孔导度，绘制出图示立体图。下列叙述正确的是(　　)
A．气孔导度达到最大时，植物的光合作用强度将达到最大
B．170 ppm CO2浓度时，适当提高光照强度会增加气孔导度
C．当光照强度为0时，气孔导度不受CO2浓度增加的影响
D．CO2浓度和光照强度均不变时，气孔导度也不会发生改变
8．(2024·龙岩高三三模)颖壳是水稻种子外包的干燥鳞状的保护壳，含有一定量的叶绿素，使其在灌浆(结实)期为绿色。颖壳中叶绿素会随着颖壳衰老而消失，研究人员探究颖壳的光合作用对籽粒增重的影响，实验结果如图。下列有关叙述错误的是(　　)
A．对稻穗提供14C标记的CO2，可追踪颖壳光合作用产物的转移途径
B．由图可知，颖壳叶绿素含量消失后子房的增重速率趋于零
C．强势粒的颖壳最高叶绿素含量、最终子房重都高于弱势粒
D．实验结果表明颖壳光合作用制造的有机物全部转化为子房的重量
9．(2024·辽宁高三二模)光极限是指光合作用吸收CO2量随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。CO2极限是指光合作用吸收CO2量不再随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。研究表明热带树木的光合机制开始失效的临界温度平均约为46.7 ℃。下列相关叙述错误的是(　　)
A．在光极限范围内，随着光吸收的增加光合速率也增大
B．CO2极限时，光合速率不再增加可能与叶片气孔大量关闭有关
C．CO2极限时较极限前叶肉细胞中的NADPH、ATP含量高，C3含量低
D．热带树木达到光合机制开始失效的临界平均温度前光合速率不断增加
10．研究人员采用不同光质的荧光灯对日光温室内番茄定时补光进行实验，研究不同光质补光对番茄生长、产量及品质的影响，结果如表所示。下列相关叙述错误的是(　　)
处理 株高/cm 茎粗/mm 叶面积/cm2 叶片数 叶绿素含量/(mg·g－1) 单果质量/g 单株果数/个 单株产量/g
CK 96.7 13.2 578.7 16.7 1.65 206.2 5.7 978.0
B 98.2 12.7 534.7 16.9 1.64 189.9 5.8 915.3
R 100.4 12.3 622.1 16.7 1.77 211.1 6.7 1 197.0
RB 98.1 12.7 588.6 16.4 1.70 201.1 6.0 1 011.1
注：字母CK、B、R、RB分别代表白光、蓝光、红光、红蓝混合光处理。
A．吸收、转化光能的色素分布于番茄叶肉细胞中叶绿体的类囊体薄膜上
B．红光可通过增加叶面积及叶绿素含量来促进光合作用，使番茄产量增加
C．实际种植过程中不宜对番茄单独补充蓝光
D．B和R对株高具有协同作用，与番茄细胞含有光敏色素及蓝光受体有关
11．(18分)(2024·安徽，16)为探究基因OsNAC对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量，结果如表。回答下列问题：
净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
(1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖－1,5－二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3－磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3－磷酸甘油酸接受______________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为______________________________________________________。
(2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的____________、____________(填科学方法)。
(3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率__________。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。
结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
12．(16分)(2023·山东，21)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光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。回答下列问题：
(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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13．(14分)(2024·潍坊高三三模)Q蛋白是植物体内参与光反应的一种蛋白质，高温会导致Q蛋白含量下降，进而对光合作用造成影响，药物L会完全抑制Q蛋白合成。为研究高温如何影响Q蛋白的含量，科研人员以番茄为实验材料进行了相关实验，实验结果如表所示。回答下列问题：
相关处理 Q蛋白相对含量
清水处理 常温 100
高温 70
药物L处理 常温 62
高温 20
(1)Q蛋白在植物细胞内的分布部位最可能是__________________。植物光反应产生的NADPH在暗反应中的作用是______________________。
(2)本实验的自变量是__________。为排除番茄植株生长状况对实验的影响，选择植株的要点有__________________(答出两点即可)。
(3)据实验结果分析，高温时Q蛋白含量下降的主要原因是____________(填“合成减少”“降解增加”或“合成减少和降解增加”)，判断依据是____________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案精析
1．A　[CO2是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意；降低温度会降低光合作用相关酶的活性，进而降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意；给光源加滤光片改变光的颜色会减少光源，光照强度变小，可能会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低，C不符合题意；移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。]
2．C　[与乙植物相比，甲植物达到最大光合速率时对应的光照强度更大，更适合生长在光照较强的条件下，故连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物，A正确；据图分析，bc段限制甲植物光合速率的主要环境因素是光照强度，限制乙植物光合速率的环境因素不是光照强度，可能是CO2浓度等因素，B正确；d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2吸收量相等，说明净光合速率相等，但甲、乙两种植物呼吸速率不一定相等，故甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量(真正光合作用)不一定相等，C错误；图中a、b两点对应的光照强度是甲、乙植物的光补偿点，此时甲、乙植物的光合速率等于呼吸速率，在自然条件下，提高外界环境的CO2浓度，光合速率会增大，达到光合速率等于呼吸速率所需的光照强度变小，则a、b两点都可能向左移动，D正确。]
3．B　[脂肪由C、H、O构成，不含P，A错误；由图乙可知，低磷比高磷条件的淀粉含量高，故低磷条件更利于叶片积累淀粉，C错误；24 h时叶片中高磷条件下的淀粉与高磷条件下的蔗糖含量的曲线相交，但纵坐标所表示的值大小不同，D错误。]
4．D　[纸层析法分离叶绿体中的色素，滤纸条由上至下第三条色素带为叶绿素a，呈蓝绿色，A错误；当加入DTT或DCCD后，浒苔NPQ相较于高光照组都有所降低，故叶黄素循环和跨类囊体膜质子梯度都促进了NPQ的产生，当抑制叶黄素循环时，NPQ下降更显著，故二者中叶黄素循环对NPQ的影响更加显著，B错误；高光环境下浒苔吸收光能更多，但NPQ也会增强，阻止ATP的合成，故不能判断高光环境下浒苔ATP合成量是否增多，也不能断定其二氧化碳饱和点更高，C错误；高光照下，浒苔NPQ增强，更多能量以热能形式耗散，光能利用率降低，D正确。]
5．D　[该实验的自变量是水稻种类、是否有干旱胁迫和喷洒药液的种类，A错误；寡霉素会抑制光合作用中ATP合成酶的活性，水稻细胞光合作用中ATP合成的场所为叶绿体的类囊体薄膜，因此寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体的类囊体薄膜，B错误；对比分析(W＋H2O)与(W＋寡霉素)的实验结果可知，寡霉素能够抑制光合速率，对比分析(W＋寡霉素)与(T＋寡霉素)的实验结果可知，转Z基因可以减缓寡霉素对光合速率的抑制作用，C错误；对比分析(W＋H2O)与(W＋NaHSO3)的实验结果可知，喷施NaHSO3能够促进光合作用，且减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降，D正确。]
6．A　[图1中，过程①中H2O分解产生O2和H＋，是光合作用的光反应阶段，合成ATP，过程②中H＋将CO2还原成C6H12O6的过程是光合作用的暗反应阶段，消耗光反应产生的ATP，过程④是C6H12O6分解成CO2和H＋，是有氧呼吸的第一和第二阶段，产生少量的ATP，过程③是H＋与O2结合生成水，是有氧呼吸的第三阶段，产生大量ATP，A正确；图2中，9～10 h间，光合速率迅速下降的原因可能是环境中温度迅速下降，也可能是突然停止光照，但呼吸作用也受到温度影响，而呼吸速率并没有明显下降，故不是温度变化，B错误；图2表示的是植株的光合速率与呼吸速率，a点时光合速率与呼吸速率相等，因植物只有叶肉细胞能进行光合作用，也就是叶肉细胞的光合速率与全株细胞的呼吸速率相等，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，因此叶肉细胞会吸收外界的CO2，D错误。]
7．B　[气孔导度随着CO2浓度的升高而降低，气孔导度达到最大时，CO2浓度较低，植物的光合作用强度不一定最大，A错误；当170 ppm CO2浓度时，适当提高光照强度会增加气孔导度，B正确；当光照强度为0，CO2浓度小于170 ppm时，气孔导度随CO2浓度增加而减小，C错误；气孔导度受CO2浓度、光照强度、温度等多种环境因素的影响，当CO2浓度和光照强度均不变时，气孔导度可能也会发生改变，D错误。]
8．D　[实验结果表明颖壳光合作用制造的有机物可以转化为子房的重量，但不能得出光合作用制造的有机物全部转化为子房的重量的结论，D错误。]
9．D　[光极限是指光合作用吸收CO2量随着光吸收的增加而上升的光吸收范围，在光极限范围内，随着光吸收的增加光合速率也增大，A正确；CO2极限是指光合作用吸收CO2量不再随着光吸收的增加而上升的光吸收范围，CO2极限时，光合速率不再增加可能与叶片气孔大量关闭有关，此时CO2进入气孔减少，暗反应减慢，B正确；酶活性需要适宜的温度，热带树木的光合机制开始失效的临界温度平均约为46.7 ℃，热带树木达到光合机制开始失效的临界平均温度前随温度升高，相关酶活性降低，故光合速率不会一直增加，D错误。]
10．D　[B和R同时使用并没有看出明显好于单独使用的株高数据，因而不能说明B和R对株高具有协同作用，光合色素吸收的是可见光，而光敏色素主要吸收的是红光和远红光，D错误。]
11．(1)ATP和NADPH　核酮糖－1,5－二磷酸和糖类等　(2)减法原理　加法原理　(3)增大　①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用　②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用
解析　(1)在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3－磷酸甘油酸分子(C3)，在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量且被NADPH还原，随后在叶绿体基质中转化为核酮糖－1,5－二磷酸(C5)和糖类等。(2)与水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。(3)题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，据此分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大的原因。
12．(1)光、H蛋白　CO2浓度、温度、水分、矿质元素等　(2)不能　突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修复，野生型PSⅡ系统损伤大但能修复　(3)少　突变体NPQ高，PSⅡ系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多
13．(1)叶绿体类囊体薄膜　作为还原剂并提供能量　(2)高温、药物L　多株、生长状况良好、株高相近　(3)降解增加　抑制Q蛋白合成后，高温组与常温组差值增大，说明高温情况下，Q蛋白合成增加；高温下Q蛋白的含量下降，可推测Q蛋白降解增加是其含量下降的主要原因
解析　(3)药物L会完全抑制Q蛋白合成，将使蛋白质合成减少，由表格数据分析，常温下，药物L处理使蛋白质合成减少38，而高温条件下，药物L处理使蛋白质合成减少50，说明高温下，Q蛋白合成增加，而高温下Q蛋白的含量下降，可推测Q蛋白含量下降是其降解增加引起的。

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