资源简介 (共209张PPT)专题一 细胞微专题3 光合作用和细胞呼吸1．光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系考点1 光合作用和细胞呼吸的原理 2．光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化(1)(2)(3)(4)能量变化3．改变条件后，C3、C5、NADPH、ATP的含量及(CH2O)合成量变化分析光照强度和CO2浓度突然改变后，C3、C5、NADPH、ATP、ADP、NADP＋的含量及(CH2O)合成量的动态变化时，要将光反应和暗反应过程结合起来分析，从具体的反应过程提炼出模型：“来路→某物质→去路”，通过分析其来路和去路的变化来确定含量变化。如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原。当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：4．叶绿体类囊体薄膜上的光系统叶绿体进行能量转换依靠光系统(指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物，包括PSⅠ和PSⅡ)将光能转换为电能。光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递促使NADPH的形成，同时驱动膜内的质子泵在膜两侧建立H＋梯度，进而驱动ATP的合成。注：类囊体薄膜上主要有光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP合成酶复合体四类蛋白复合体，参与光能吸收、传递和转化，电子传递，H＋输送及ATP合成等过程。(1)光合色素吸收光能后，将H2O分解为O2和H＋，同时产生电子，电子经过电子传递链最终与______________结合形成NADPH；H＋从高浓度的类囊体内通过____________________________________。(2)______产生O2，______不产生O2。NADP＋和H＋ATP合成酶到类囊体膜外，合成了ATPPSⅡPSⅠ5．线粒体内膜上的呼吸电子传递链呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”，如下图所示：(1)复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是电子传递体，其中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ还是H＋转运蛋白。(2)H＋从线粒体基质向膜间隙运输是由电子传递过程中产生的能量驱动，H＋从膜间隙经F0-F1顺浓度梯度进入线粒体基质，伴随着ATP的合成。6．光合作用和有氧呼吸的结构基础——ATP合酶ATP产生机制：线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因此膜高浓度侧的质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出，而ATP合酶把质子的电化学势能转化成ATP中的化学能。1．(2024·广东卷)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△sqr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△sqr的有氧呼吸减弱C．有氧条件下，WT 比△sqr的生长速度快D．无氧条件下，WT 比△sqr产生更多的ATP√D [有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B正确；与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比△sqr快，C正确；无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同，D错误。]2．(2023·重庆卷)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)，结果如下表。注：RuBP羧化酶：催化CO2固定的酶；Vmax：RuBP羧化酶催化的最大速率。 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 7.5 164.5①类囊体薄膜电子传递的最终产物是________。RuBP羧化酶催化的底物是CO2和_____。②据表分析，突变体水稻光合速率高于野生型的原因是_____________________________________________。NADPHC5突变体的光反应与暗反应速率都比野生型快(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)，结果如下表。 田间光照产量 田间遮阴产量野生型 6.93 6.20突变体 7.35 3.68①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____________________。突变体水稻叶绿素含量太低光照强度太低②水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和________，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。③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”)。蔗糖高[解析] (1)①根据分析可知，光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上进行。这个阶段电子传递的最终产物是NADPH。RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶，根据分析可知这个阶段是暗反应阶段(CO2的固定)，在这个反应中 CO2在CO2固定酶的作用下与C5(一种五碳化合物)结合，所以RuBP羧化酶催化的底物是CO2和C5。②根据分析可知，表中的类囊体薄膜电子传递速率代表了光反应速率，电子传递速率越高，则光反应速率越快；RuBP羧化酶含量高低与暗反应速率有关，RuBP羧化酶含量越高，暗反应速率越快，因此突变体的光反应和暗反应速率都比野生型快，所以突变体水稻的光合速率高于野生型。(2)①根据光合作用的原理可知，原料、能量的供应都是影响光合作用的因素，比如CO2的浓度、叶片气孔的开闭情况、光照强度等；叶绿体是光合作用的场所，叶绿体的结构、叶绿体中光合色素的含量也会影响光合作用。根据题干可知，在遮阴情况下突变体水稻产量明显低于野生型，因此推测造成这个结果的内因是突变体水稻叶绿素含量太低，外因是光照强度太低。②蔗糖是光合作用的主要产物，也是植物光合作用远距离运输的主要形式。所以水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和蔗糖，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。③根据以上结果可知，在同等光合速率下突变体水稻所需要的光照更强，因此突变体水稻的光补偿点较野生型高。判断与填空1．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH。(2024·贵州卷T1) ( )2．水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(2024·江西卷T5) ( )提示：丙酮酸的生成属于有氧呼吸的第一阶段，没有水的参与。3．光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上。(2024·江西卷T5) ( )√×√4．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所。(2023·湖南卷T2) ( )提示：有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质。5．有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行。(2023·浙江6月卷T11) ( )提示：有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行。××6．高温下作物减产，叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷T11) ( )提示：高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少。7．下图为类囊体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(2021·重庆卷T6)×(1)水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜。 ( )提示：水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体膜的内侧，若被有氧呼吸利用，即氧气在线粒体内膜上被利用，氧气从叶绿体类囊体膜开始，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，所以至少要穿过5层膜。(2)产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应。 ( )×√8．发生渍害时，油菜地上部分以有氧(需氧)呼吸为主，有氧呼吸释放能量最多的是第________阶段。地下部分细胞利用丙酮酸进行乙醇发酵。这一过程发生的场所是______________，此代谢过程中需要乙醇脱氢酶的催化，促进氢接受体(NAD＋)再生，从而使________得以顺利进行。因此，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种越________(填“耐渍害”或“不耐渍害”)。(2024·浙江1月卷T20)提示：三 细胞质基质 葡萄糖分解(糖酵解) 耐渍害9．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：(2024·湖南卷T17)(1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生______________；光能转化为电能，再转化为__________________中储存的化学能，用于暗反应的过程。(2)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)。提示：(1)O2和H＋ ATP和NADPH (2)降低 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等的吸收，使叶绿素合成减少题组1 细胞呼吸的原理及应用1．(2024·山东省实验中学一模)癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明，癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，下列叙述正确的是( )2413题号A．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATPB．③过程会消耗少量的还原氢，④过程不一定都在生物膜上完成C．发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少，且过程③④可同时进行D．若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径，可选用图中①④为作用位点2413题号√B [癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，A错误。③过程为无氧呼吸第二阶段的反应，会消耗少量的还原氢；④过程是有氧呼吸第二、三阶段的反应，分别发生在线粒体基质和线粒体内膜上，B正确。根据题意“癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异”可知，发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的多，且过程③和④可同时进行，C错误。分析题图可知，①④是正常细胞所必需的，所以若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的①④不宜选为作用位点，D错误。]2413题号2．(不定项)(2024·湖南长郡中学检测)如图所示为真核细胞有氧呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程，其中膜间隙比线粒体基质的H＋浓度高。下列有关说法正确的是( )2413题号A．NADH可在线粒体基质和细胞质基质中产生B．H＋跨越线粒体内膜进入线粒体基质时需要消耗能量C．ATP合酶既具有催化作用，又可作为离子通道D．有氧呼吸产生的ATP都来自此过程2413题号AC [NADH产生于有氧呼吸第一、二阶段，场所分别为细胞质基质和线粒体基质，A正确；根据题干信息可知，H＋从膜间隙跨越线粒体内膜进入线粒体基质是顺浓度梯度运输，运输过程不需要消耗能量，B错误；ATP合酶既可以催化ATP合成，又可作为H＋跨膜的通道，C正确；有氧呼吸的三个阶段都能产生ATP，而图示仅为有氧呼吸第三阶段，D错误。]√√题组2 光合作用的原理及应用3．(2024·山东烟台二模)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。下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。2413题号(1)番茄叶肉细胞通常呈现绿色，与叶绿体的______________上分布着捕获光能的色素有关。影响番茄叶肉细胞中叶绿素含量的外界因素除了温度外，还有______________(答出两项即可)。(2)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酶的抑制作用。2413题号类囊体薄膜光照、Mg2+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(3)Y蛋白可进入细胞核作用于S、I、L基因的启动子。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______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2413题号促进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[解析] (1)叶绿体中捕获光能的色素分布在类囊体薄膜上，叶绿素的合成与温度、光照和Mg2+的含量有关。(2)低温影响R酶的活性，暗反应速率降低，造成光反应速率降低的原因是暗反应为光反应提供的原料ADP、NADP＋、Pi减少。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，推测丙糖磷酸转运出叶绿体的速率小于丙糖磷酸生成的速率，因此低温对磷酸转运体的抑制作用大于对R酶的抑制作用。2413题号(3)Y蛋白可进入细胞核作用于S、I、L基因的启动子，调控S、I、L基因的表达。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，推测Y基因过表达促进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。2413题号4．(2024·山东济宁二模)番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PSⅠ、PSⅡ是由光合色素和蛋白质构成的复合体。RCA是Rubisco的激活酶，Rubisco催化CO2的固定。在高温胁迫下，RCA的活性被抑制，进而降低Rubisco活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧(ROS)过量合成，ROS能使PSⅡ失活。回答下列问题。2413题号(1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是________。适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为____________，同时产生电子(e－)；环式电子传递的发生会导致NADPH/ATP的值________(填“变大”“变小”或“基本不变”)。2413题号叶绿素b氧(O2)和H＋变小从光合作用的过程分析，40 ℃时光合速率较低的原因是_________________________________________________________________。(答出两点即可)2413题号组别 温度 气孔导度 净光合速率(μmol·m-2·s-1) 胞间CO2浓度(ppm) Rubisco酶活性(U·mL-1)甲 25 ℃ 99.2 11.8 282 172乙 40 ℃ 30.8 1.1 403 51酶活性下降，暗反应速率降低；使PSⅡ失活，光反应速率降低使Rubisco(2)科研人员利用野生型番茄植株进行了以下实验，在实验第3天时测得相关实验数据如下表所示：(3)提出一个利用生物技术工程缓解高温胁迫对Rubisco活性影响的方案：__________________________________________。2413题号运用蛋白质工程技术提高RCA的热稳定性[解析] (1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是叶绿素b，适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为O2和H＋，同时产生电子(e－)；由图可知，环式电子传递不发生H2O的分解，不形成NADPH，导致NADPH/ATP的值变小。(2)分析表中数据可知，造成其光合速率较低的内部因素可能是酶的活性降低、类囊体结构破坏；表中数据显示，高温胁迫下番茄植株Rubisco酶活性下降，暗反应速率下降，光反应产生的ATP和NADPH的剩余量增加，抑制光反应；同时光能过剩导致活性氧的大量积累，进而破坏光系统PSⅡ且抑制其修复，故高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢。2413题号2413题号(3)依题意，Rubisco活性受到Rubisco活化酶(RCA)的调节，RCA活性易受高温胁迫抑制。根据结构和功能相适应的观点，可运用蛋白质工程技术改变RCA的结构，从而提高其热稳定性，使其结构在高温环境中更具稳定性，从而缓解高温胁迫对光合能力和作物产量影响。1．光呼吸(1)光呼吸的实质①是所有进行光合作用的细胞在光照、高O2低CO2情况下发生的一个生化过程。②是光合作用一个损耗能量的副反应。③此过程中消耗O2，生成CO2。(2)光呼吸产生的原因①内因：Rubisco是一种兼性酶，具有催化羧化反应(C5＋CO2→2C3)和加氧反应(C5＋O2→C3＋C2)两种功能。②外因：高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。(3)光呼吸过程图解(4)一定条件下光呼吸使光合效率下降25%～30%，抑制光呼吸的措施：适当降低环境中O2浓度或提高CO2浓度。(5)光呼吸对植物有重要的正面意义，在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少。其生理作用体现在：①光呼吸是高耗能反应，可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP。②光呼吸的产物有CO2，可以弥补CO2不足，维系暗反应，暗反应也可以消耗掉NADPH和ATP。③正常光照下体内产生乙醇酸是不可避免的，乙醇酸对细胞有毒害作用，而光呼吸可以消耗乙醇酸。(6)光呼吸与细胞呼吸的比较项目 光呼吸 细胞呼吸(有氧呼吸)底物 C5化合物 糖类等有机物发生部位 过氧化物酶体、线粒体、叶绿体 细胞质基质、线粒体反应条件 光照 光或暗都可以能量 消耗能量 产生能量共同点 消耗O2、释放CO22．C4植物(1)C3植物和C4植物的含义根据光合作用碳元素同化的最初光合产物(三碳化合物、四碳化合物)的不同，把高等植物分成C3、C4植物两类，常见的C4植物有甘蔗、玉米、高粱等。(2)C4植物光合作用的过程水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著，而高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有机物很少，C4途径如图所示。与C3植物相比，C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP羧化酶，它催化如下反应：C3＋CO2―→C4(苹果酸)。C4进入维管束鞘细胞，生成CO2用于暗反应，再生出的C3(丙酮酸)回到叶肉细胞中，进行循环利用。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。PEP羧化酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓度的CO2。(3)C4途径的生物学意义热带植物为了防止水分过多蒸发，常常关闭叶片上的气孔，这样空气中的CO2不易进入细胞。这时，C4植物通过C4途径，利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用，这是因为C4途径中固定CO2的酶是PEP羧化酶，该酶对CO2有很高的亲和力，使叶肉细胞能有效地固定和浓缩CO2，供维管束鞘细胞内叶绿体中的C3途径利用，过程如下：3．CAM植物(1)光合作用CAM途径基本定义景天属植物是一大类肉质植物，景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism，CAM)首先就是在这类植物中发现的。景天属植物夜间将吸收的CO2固定在苹果酸(C4)中，白天苹果酸分解释放CO2参与光合作用。(2)光合作用CAM途径过程图解过程解读：(3)光合作用CAM途径特点①CAM途径的形成，与植物适应干旱地区有关。白天缺水，气孔关闭，植物便利用前一个晚上固定的CO2进行光合作用。②植物体在夜晚的有机酸含量十分高，而糖类含量下降；白天则相反，有机酸下降，而糖分增多。③由于利用的CO2含量有限，CAM途径光合作用强度较低，生物产量通常较低。1．(2024·黑、吉、辽卷)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：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____________。CO2的固定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____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。光呼吸呼吸作用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，呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率，图3的横坐标为CO2浓度，无法得出呼吸速率(4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是_________________________________________________。与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大[解析] (1)在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。(2)有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。(3)由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生CO2，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。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，因此与WT相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率，图3的横坐标为CO2的浓度，因此无法得出呼吸速率，故据图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。(4)由图2、图3可知，与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。2．(2023·湖南卷节选)下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L-1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______________(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过________长距离运输到其他组织器官。3-磷酸甘油醛蔗糖维管组织(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度________(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三点即可)。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，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸[解析] (1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的来源不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过维管组织运输。(2)干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是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，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸。填空1．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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2022·全国甲卷T29)提示：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CO22．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：(2021·全国乙卷T29)(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有_______________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和____________________释放的CO2。(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止____________________________________，又能保证________正常进行。提示：(1)细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体薄膜 细胞呼吸(或呼吸作用) (2)蒸腾作用过强导致水分散失过多 光合作用题组1通过光呼吸考查光合作用的原理1．(2024·湖北荆州模拟)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，如下图。下列说法正确的是( )2413题号56A．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．较强的光呼吸对于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2413题号56√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；光反应阶段产生的高能电子会激发形成自由基，损伤叶绿体，光呼吸过程中叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成消耗O2、生成CO2的生理过程，从而将光反应中积累的大量NADPH和ATP通过光呼吸消耗掉，即光呼吸可以减少NADPH和ATP的积累，防止自由基的形成，因而能避免叶绿体等被强光破坏，B正确；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，因此对于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，然后至稳定，D错误。]2413题号562．(2024·河北保定期末)如下图所示，光呼吸是进行光合作用的细胞在强光照和高O2低CO2情况下发生的生理过程，RuBP(C5)既可与CO2结合，经酶催化生成PGA(C3)进行光合作用；又可与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(C2)，进行光呼吸。请回答下列问题：2413题号56(1)光呼吸时C5与O2结合的场所是____________，卡尔文循环过程中发生的能量转换是__________________________________________________________。(2)研究人员经常把细胞呼吸称为“暗呼吸”。从反应条件角度分析，光呼吸和暗呼吸的区别是__________________________________________________。2413题号56叶绿体基质(ATP和NADPH中)活跃的化学能转化为(有机物中)稳定的化学能光呼吸只能在光下进行，暗呼吸有光无光都可以进行(3)Rubisco酶是一种双功能性酶，其“双功能性”体现在_____________________________________________________________________________________________________。(4)在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，会对细胞造成伤害，光呼吸可以消耗光反应产生的过多的_____________，从而对细胞起到保护作用。同时在夏季强光照下，叶片气孔关闭，光呼吸产生的________进入卡尔文循环，为光合作用提供原料。2413题号56度较高时，该酶催化C5与CO2反应，进行光合作用；O2浓度较高CO2浓时，该酶催化C5与O2反应，进行光呼吸ATP、NADPHCO2[解析] (1)据图分析光呼吸和暗反应发生的场所相同，因此光呼吸时C5与O2结合的场所是叶绿体基质。光反应能量转换是光能转变为(ATP和NADPH中)活跃的化学能，暗反应需要光反应产生的ATP和NADPH，因此卡尔文循环过程中发生的能量转换是(ATP和NADPH中)活跃的化学能转化为(有机物中)稳定的化学能。(2)细胞呼吸在有光和无光的条件下均能发生，而光呼吸只有在有光的条件下才能发生，因此从反应条件角度分析，光呼吸和暗呼吸的区别是光呼吸只能在光下进行，暗呼吸有光无光都可以进行。2413题号56(3)据图分析，Rubisco酶在CO2浓度较高时，催化C5与CO2反应，进行光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，进行光呼吸，这也正体现了Rubisco酶的“双功能性”。(4)光反应是将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，因此在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，对细胞造成伤害，光呼吸可以消耗光反应产生的过多的ATP、NADPH。在夏季强光照下，叶片气孔关闭，CO2无法从外界吸收，而此时光呼吸产生的CO2可以进入卡尔文循环，为光合作用提供原料。2413题号56题组2通过C4植物考查光合作用的原理3．(2024·湖南师大附中月考)甘蔗、玉米等植物的叶片具有特殊的结构，其叶肉细胞中的叶绿体有基粒，而维管束鞘细胞中的叶绿体不含基粒。维管束鞘细胞周围的叶肉细胞可以将CO2传递给维管束鞘细胞进行卡尔文循环，其主要过程如图所示。下列叙述错误的是( )2413题号56A．甘蔗、玉米等植物叶片进行光合作用光反应的场所是叶肉细胞中的叶绿体B．PEP羧化酶对环境中较低浓度的CO2具有富集作用C．PEP羧化酶基因仅存在于部分叶肉细胞中，维管束鞘细胞中没有D．甘蔗、玉米等植物特殊的结构和功能，使其更适应高温干旱环境2413题号56√C [叶肉细胞中的叶绿体有基粒，甘蔗、玉米等植物叶片进行光合作用光反应的场所是叶肉细胞中的叶绿体，A正确；PEP羧化酶可将较低浓度的CO2与三碳化合物结合成四碳化合物，并从叶肉细胞运输至维管束鞘细胞中释放出来，因此对低浓度CO2具有富集作用，B正确；同一个体不同体细胞基因相同，PEP羧化酶基因也存在于维管束鞘细胞中，只不过没有表达，C错误；甘蔗、玉米等植物特殊的结构和功能，使其在气孔关闭的条件下仍能有效利用低浓度的 CO2，既减少了蒸腾作用，又保证了光合作用的进行，所以它们对高温干旱环境有更好的适应，D正确。]2413题号564．(2024·山东济南一模)在叶肉细胞中，固定CO2形成C3的植物称为C3植物；而玉米等植物的叶肉细胞中，PEP在PEP羧化酶的作用下固定 CO2进行C4循环，这样的植物称为C4植物。C4植物的维管束鞘细胞含无基粒的叶绿体，光反应发生在叶肉细胞，暗反应发生在维管束鞘细胞。在C4循环中PEP羧化酶对CO2的高亲和力，可将周围较低浓度的CO2高效运往维管束鞘细胞形成高浓度CO2，如下图所示。暗反应中RuBP羧化酶(对CO2的亲和力约为PEP羧化酶的1/60)在CO2浓度高时催化RuBP固定CO2合成有机物；在CO2浓度低时催化RuBP与O2进行光呼吸，分解有机物，回答下列问题：2413题号56(1)C4植物中固定CO2的酶是__________________________，最初固定CO2的物质是________。(2)C3植物与C4植物相比较，CO2补偿点较高的是________；干旱时，对光合速率影响较小的是________。2413题号56PEP羧化酶和RuBP羧化酶PEPC3植物C4植物(3)C4循环中，苹果酸和丙酮酸能穿过在叶肉细胞和维管束鞘细胞之间形成的特殊结构，该结构使两细胞原生质相通，还能进行信息交流，该结构是_________。据题意分析，C4植物叶肉细胞不发生暗反应的原因是______________________________________________________________________________________________________________________。2413题号56胞间连丝PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于RuBP羧化酶，使暗反应因缺少CO2而无法进行(PEP羧化酶对CO2亲合力高/CO2用于合成C4)(4)环境条件相同的情况下，分别测量单位时间内 C3植物和 C4植物干物质的积累量，发现C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。(至少答出两点，不考虑呼吸作用的影响)2413题号56C4循环使维管束鞘细胞内有高浓度CO2，促进了光合作用，增加了有机物的合成；高浓度CO2抑制了光呼吸，减少了有机物的消耗[解析] (1)由题意可知，PEP在PEP羧化酶的作用下固定CO2进行C4循环，在C4循环中PEP羧化酶对CO2的高亲和力，可将周围较低浓度的CO2高效运往维管束鞘细胞形成高浓度CO2，即C4植物中固定CO2的酶是PEP羧化酶和RuBP羧化酶，最初固定CO2的物质是PEP。(2)与C3植物相比，C4植物叶肉细胞中固定CO2的酶与CO2的亲和力更强，因而能利用更低浓度的CO2，因此C4植物的CO2补偿点比C3植物低，故C4植物的有机物积累量往往较高，因此当干旱时气孔关闭，对光合速率影响较小的是C4植物。2413题号56(3)高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用，C4植物叶肉细胞不发生暗反应的原因是PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于RuBP羧化酶，使暗反应因缺少CO2而无法进行。(4)C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是C4循环使维管束鞘细胞内有高浓度CO2，促进了光合作用，增加了有机物的合成；高浓度CO2抑制了光呼吸，减少了有机物的消耗。2413题号56题组3通过CAM植物考查光合作用的原理5．(不定项)(2024·河北重点高中联考)景天科植物的叶子有一个很特殊的CO2固定方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图所示。下列分析错误的是( )2413题号56A．如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率将随之提高B．由景天科植物特殊的CO2固定方式推测其可能生活在高温干旱地区C．白天景天科植物叶肉细胞中苹果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相关D．景天科植物参与卡尔文循环的CO2不只来自苹果酸的分解2413题号56√√AC [由题意可知，白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率不会提高，因为此时叶肉细胞的气孔是关闭的，A错误；由景天科植物特殊的CO2固定方式推测其可能生活在高温干旱地区，因为气孔白天关闭正好应对了高温干旱的环境，避免了水分大量蒸发，同时其固定CO2的机制也保证了光合作用的正常进行，B正确；白天景天科植物叶肉细胞内苹果酸会通过脱羧作用形成CO2参与光合作用，进而合成葡萄糖，显然白天苹果酸的含量和葡萄糖的含量呈负相关，C错误；景天科植物参与卡尔文循环的CO2除了来源于苹果酸的分解外，还有呼吸作用产生的CO2，D正确。]2413题号566．(2024·湖南长郡中学检测)绿色植物通过光合作用将CO2固定并合成有机物，根据固定CO2的途径不同，可将植物主要分为C3植物，C4植物和CAM植物，它们的部分特性如表所示。回答下列问题。2413题号56分类 C3植物 C4植物 CAM植物光呼吸 ？ ？ 低2413题号56分类 C3植物 C4植物 CAM植物CO2固定途径 C3途径 C3途径和C4途径(C4途径：叶肉细胞中相关酶作用下催化CO2生成C4，C4被运到维管束鞘细胞后生成CO2) C3途径和CAM途径(CAM途径：晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应)(1)三类植物光反应产物相同，它们的光反应产物是__________________；Rubisco酶催化C5和CO2的反应，该反应称为_____________。2413题号56分类 C3植物 C4植物 CAM植物Rubisco酶特性 既能催化C5和CO2反应又能催化C5和O2反应PEP酶特性 PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓度的CO2O2、NADPH、ATPCO2的固定(2)光呼吸是指O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应。正午时C3植物有光合午休现象而C4植物无此现象，请分析在正午时，________(填“C3植物”或“C4植物”)的光呼吸强度更小，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2413题号56C4植物C3植物有光合午休现象，气孔关闭，CO2浓度低，而CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应，而C4植物无光合午休现象，故而C4植物光呼吸强度小于C3植物(3)从CO2固定途径分析(不考虑光呼吸)，与C4植物相比，CAM植物的光合速率________(填“更大”“更小”或“无差异”)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2413题号56更小C4途径可以在CO2浓度较低时有效地将其固定，CO2是光合作用的原料之一，C4植物有C4途径，而CAM植物晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应，故与C4植物相比，CAM植物的光合速率更小(4)现提供凡士林(可用于堵塞气孔)，若干生理状况相同、置于暗处相同时间的CAM植物，药物b(抑制液泡内苹果酸的分解)，清水，注射器，光合速率检测仪等材料，请设计实验证明CAM植物白天进行暗反应时气孔关闭，所需CO2主要来自液泡中的苹果酸的分解(呼吸作用提供的CO2不予考虑，简要写出实验思路即可)。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2413题号56将若干生理状况相同、置于暗处相同时间的CAM植物均分为两组，一组向植物注射适量清水，另一组注射等量的药物b，植物叶片均涂抹等量凡士林，置于光下，一段时间后，利用光合速率检测仪检测两组植物光合速率大小并比较[解析] (1)光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，发生了水的光解和ATP的生成，光反应的产物有O2、NADPH、ATP，其中NADPH、ATP参与暗反应C3的还原；暗反应包括CO2的固定和C3的还原，Rubisco酶催化C5和CO2的反应，该反应称为CO2的固定。(2)正午时C3植物有光合午休现象，光合午休，意味着植物气孔关闭，进入细胞的CO2减少，CO2浓度降低，结合题干“光呼吸是指O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应”可知，CO2浓度越低，光呼吸强度越大，而C4植物无光合午休现象，故在正午时，C4植物的光呼吸强度更小。2413题号56(3)结合题中所给表格可知，C4途径：叶肉细胞中相关酶作用下催化CO2生成C4，C4被运到维管束鞘细胞后生成CO2，C4途径可以在CO2浓度较低时有效地将其固定，CO2是光合作用的原料之一，C4植物有C4途径，而CAM植物无C4途径，CAM植物只在晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应，故与C4植物相比，CAM植物的光合速率更小。2413题号56(4)实验遵循对照和单一变量原则，为证明“CAM植物白天进行暗反应时气孔关闭，所需CO2主要来自液泡中的苹果酸的分解”可设计实验思路为将若干生理状况相同、置于暗处相同时间的CAM植物均分为两组，一组向植物注射适量清水，另一组注射等量的药物b，植物叶片均涂抹等量凡士林，置于光下，一段时间后，利用光合速率检测仪检测两组植物光合速率大小并比较。2413题号561．影响细胞呼吸和光合作用的相关坐标曲线考点3 细胞呼吸和光合作用的影响因素及应用酶的活性温度、CO2浓度ATP、NADPH温度、光照强度2．光合作用曲线中特殊点含义及移动情况分析(1)曲线中特殊点含义分析①A点：只进行细胞呼吸。AB段：光合速率____呼吸速率。B点以后：______________________。小于光合速率大于呼吸速率②B点：光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)，细胞呼吸释放的CO2_____用于光合作用。③C点：光饱和点(光合速率达到最大时的最低光照强度)，继续增加光照强度，光合作用强度不再增加。④D点的含义：____________________________________________。(2)曲线中的“关键点”移动①细胞呼吸对应点(图中A点)的移动：细胞呼吸增强，A点____；细胞呼吸减弱，A点____。全部达到光饱和点C时，该植物吸收CO2的速率下移上移②光补偿点(图中B点)的移动a．细胞呼吸速率提高，其他条件不变时，光补偿点____，反之____。b．细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点____，反之____。③光饱和点(图中C点)和D点的移动：其他相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点____，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。右移左移右移左移右移3．图示法理解光合速率与呼吸速率的关系(1)各种速率的表示方法及相互关系①呼吸速率：有机物或O2消耗量、CO2产生量。②净光合速率：有机物积累量、O2释放量、CO2吸收量。③总(真正)光合速率：有机物或O2产生量、CO2消耗量。④总(真正)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。(2)净光合速率和总(真正)光合速率的判定方法①若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则该曲线表示总(真正)光合速率，若CO2吸收值为负值，则该曲线表示净光合速率。②若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率。③有机物积累量表示净光合速率，制造量表示总(真正)光合速率。1．(2024·贵州卷)农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。(1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有_______________________________________________________________________；参与有氧呼吸的酶是________(选填“甲”或“乙”)。(2)在水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是______________；水淹第3 d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的____倍。有氧条件下，将葡萄糖彻底氧化分解，产生CO2和水，释放能量并生成大量ATP乙氧气含量3(3)若水淹3 d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。无氧呼吸积累的酒精量较少，对细胞毒害较小；水淹0～3 d，与有氧呼吸有关的酶并未完全失活，水淹3 d后排水，与有氧呼吸有关的酶活性可部分恢复[解析] (1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，有氧呼吸是在氧气充足的情况下，将葡萄糖彻底氧化分解，产生CO2和水，释放能量并生成大量ATP。随着水淹天数的增多，乙的活性降低，说明乙是与有氧呼吸有关的酶。(2)在水淹0～3 d阶段，随着水淹天数的增加，氧气含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强。CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1，由于有氧呼吸过程中O2吸收量与CO2释放量相等，因此根细胞无氧呼吸的CO2释放量为0.2 μmol·g-1·min-1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/6＝1/30(μmol·g-1·min-1)，无氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/2＝1/10(μmol·g-1·min-1)，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸的3倍。(3)若水淹3 d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是无氧呼吸积累的酒精量较少，对细胞毒害较小；水淹0～3 d，与有氧呼吸有关的酶并未完全失活，水淹3 d后排水，与有氧呼吸有关的酶活性可部分恢复。2．(2024·湖北卷)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”“不变”或“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。(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”)。促进干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，促进气孔关闭，能够减少蒸腾作用，保存植物体内水分，使植物能够在干旱中生存rhc1[解析] (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致细胞液的渗透压降低，保卫细胞失水引起气孔关闭。气孔关闭后，CO2吸收减少，光合速率减小。(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，还可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，促进气孔关闭，能够减少蒸腾作用，保存植物体内水分，使植物能够在干旱中生存。(4)分析图2可知，高浓度CO2时，r组气孔开放度均高于wt组、h组和h/r组，结合图1分析，高浓度CO2时蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。r组是rhc1基因功能缺失突变体，高浓度CO2时，r组气孔开放度高，说明缺失rhc1基因编码的蛋白质不能够引起气孔关闭，由此推测，rhc1基因编码的是蛋白甲。判断与填空1．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸。(2024·甘肃卷T3) ( )2．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，可采取的做法是增加叶片周围环境CO2浓度。(2024·北京卷T4) ( )√√3．在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用。(2023·北京卷T3) ( )提示：CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用。×4．某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，解释合理的是初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率。(2022·全国乙卷T2) ( )√5．在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。(2024·全国甲卷T29)(1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是_______________。(2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是___________________________________________________________________________。(答出一点即可)(4)通常情况下，为了最大限度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在________________________最大时的温度。提示：(1)不相等 温度a和c时的呼吸速率不相等 (2)温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但植物的根部等细胞不进行光合作用，仍呼吸消耗有机物，导致植物体的干重减少 (3)温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低 (4)光合速率和呼吸速率差值题组1外界因素对细胞呼吸的影响1．(2024·湖南长沙长郡中学一模)低氧胁迫会降低农作物的产量，洪水和灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成低氧胁迫。某研究小组利用水培技术探究了低氧条件对两个油菜品种(A、B)根部细胞呼吸的影响。下图表示实验第6天根部细胞中相关物质的含量(呼吸底物是葡萄糖)。下列相关叙述错误的是( )2413题号567A．正常通气条件下，油菜根部细胞呼吸产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质B．低氧胁迫条件下，A、B品种油菜根部细胞的无氧呼吸增强C．丙酮酸含量高低可以反映有氧呼吸强度，从图中可知正常通气更利于储存油菜D．在低氧胁迫下，A 品种相比于B品种可能更容易发生烂根现象2413题号567√C [正常通气条件下，油菜根部细胞有乙醇产生，产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质，A正确；低氧胁迫条件下，由于缺少O2，所以根部细胞无氧呼吸增强，B正确；有氧呼吸与无氧呼吸第一阶段相同，都会产生丙酮酸，且第二阶段都会消耗丙酮酸，所以丙酮酸含量不能代表有氧呼吸强度，储存油菜应适当低氧，C错误；在低氧胁迫下，A品种乙醇增加更多，可能更容易发生烂根现象，D正确。]2413题号5672．(不定项)(2024·山东淄博一模)丙酮酸在不同酶的催化下生成的产物不同(如图)，植物普遍存在乙醇脱氢酶(ADH)、乳酸脱氢酶(LDH)。科研人员研究了淹水胁迫对某植物根系呼吸酶活性的影响，结果如图。下列说法错误的是( )2413题号567A．酒精发酵和乳酸发酵可实现 NAD＋的再生B．酒精发酵和乳酸发酵时合成ATP的能量来自 NADHC．淹水胁迫时，该植物根细胞可产生乳酸和酒精D．淹水胁迫时，该植物根细胞以乳酸发酵途径为主2413题号567√√BD [由图可知，乙醛和NADH在ADH的催化下可以生成乙醇和NAD＋，丙酮酸和NADH在LDH的催化下可以生成乳酸和NAD＋，所以酒精发酵和乳酸发酵可实现NAD＋的再生，A正确；酒精发酵和乳酸发酵时合成ATP的能量来自葡萄糖中的化学能，而图中由丙酮酸在不同酶的催化下生成乳酸和乙醇的过程，没有能量的释放，B错误；由图可知，水淹组和对照组相比，水淹组ADH和LDH的活性均高于对照组，而ADH和LDH是催化丙酮酸转化为乙醇和乳酸的关键酶，所以淹水胁迫时，该植物根细胞可产生乳酸和酒精，C正确；由图可知，水淹组和对照组相比，水淹组ADH和LDH的活性均高于对照组，但ADH活性的增加量要远远大于LDH，所以淹水胁迫时，该植物根细胞以酒精发酵途径为主，D错误。]2413题号567题组2植物对光的响应3．(2024·河北邯郸检测)为探究光质对黄叶辣椒植株生长发育的影响，科研人员以辣椒叶色黄化突变体yl1及其野生型6421的幼苗为实验材料。用白光(W)、蓝光(B)、红光(R)、绿光(G)、紫光(P)、黄光(Y)和远红光(FR)进行处理研究不同光质对辣椒植株总叶绿素含量、净光合速率的影响，结果如下图。请回答下列相关问题：2413题号567(1)从叶绿体中色素的角度分析，辣椒叶色黄化的原因可能是__________________________，叶色黄化会直接导致光反应产物__________________减少。(2)据图1的实验结果可得出的结论有____________________________________________________________________________________________________________________(答出两点)。2413题号567叶绿素分解增多或合成减少ATP、NADPH、O2与其他光质处理相比，突变体yl1及其野生型6421的总叶绿素含量在白光处理下最高；紫光条件下突变体yl1的叶绿素含量最低(3)据图2可知，突变体yl1在________________________________的处理下净光合速率高于野生型。科研人员研究发现，紫光和绿光处理会显著提高突变体yl1的气孔导度，但这两组的净光合速率变化不同，据题分析，影响绿光、紫光处理组突变体yl1净光合速率的主要因素分别是________________________。(4)两种植株受到远红光照射时也会表现出一定的生物学效应来调节植物的生长发育，推测其调节途径是__________________________________________________________________________________________。2413题号567蓝光、红光和绿光(或B、R、G)CO2浓度、叶绿素含量光敏色素吸收远红光时，其结构发生变化并通过信息传递系统传导到细胞核，影响特定基因的表达[解析] (1)从叶绿体色素的角度分析，辣椒叶色黄化形成的原因可能是叶绿素分解增多或合成减少导致叶绿素含量下降。色素含量的改变直接导致光反应产物ATP、NADPH、O2减少。(2)据图1的实验结果可得出的结论：与其他光质处理相比，突变体yl1及其野生型6421的总叶绿素含量在白光处理下最高；紫光条件下突变体yl1的叶绿素含量最低；各光照处理条件下，突变体yl1的总叶绿素含量均低于野生型。2413题号567(3)据图2可知，突变体yl1在蓝光、红光和绿光的处理下净光合速率高于野生型6421。但科研人员研究发现，紫光和绿光处理会显著提高突变体yl1的气孔导度。由图2可以看出，尽管紫光、绿光均提高了突变体yl1的气孔导度，但是绿光下突变体yl1的净光合速率提高，而紫光下突变体yl1的净光合速率下降，说明影响绿光处理组突变体yl1净光合速率的主要因素是CO2浓度；结合图1可知，影响紫光处理组突变体yl1净光合速率的主要因素是叶绿素含量。(4)在植物中能吸收远红光的是光敏色素，两种植株受到远红光照射时表现生物学效应的途径是光敏色素吸收远红光时，其结构发生变化并通过信息传递系统传导到细胞核，影响特定基因的表达。2413题号5674．(2024·湖南雅礼中学月考)为探究百合(一种喜阴的药用植物)生长所需的适宜光照条件，在不同光照下(自然光下用遮阳网遮光，透过的光占自然光的百分数为透光率)，测得该植物叶片的呼吸速率、净光合速率和叶绿素含量如下图1、2、3所示；研究在不同透光率下百合叶片光合特性及鳞茎淀粉积累的相关指标，结果如下表所示。请回答下列问题：2413题号5672413题号567检测项目 100%透光率组(CK) 75%透光率组(T1) 50%透光率组(T2) 25%透光率组(T3)气孔导度/(μmol·m-2·s-1) 32.3 52.3 49.7 47.3胞间CO2浓度/(mmol·mol-1) 7.23 5.23 5.91 6.782413题号567检测项目 100%透光率组(CK) 75%透光率组(T1) 50%透光率组(T2) 25%透光率组(T3)Rubisco羧化酶活性/(mmol·mg-1·min-1) 0.25 0.59 0.51 0.44鳞茎淀粉合成酶活性/(U·g-1) 31.05 61.05 49.06 40.9注：气孔导度大反映气孔开放程度大；Rubisco羧化酶为催化CO2固定的酶。(1)图1表明，植物叶片在四组不同光照下，呼吸速率随透光率降低而______，在线粒体中，[H]最终传递给氧，并与氧结合生成_____，催化这一反应过程的酶分布在____________上。2413题号567下降水线粒体内膜(2)根据图1、2、3判断，叶片固定CO2速率最低时对应的透光率为________%，限制此光照条件下叶片光反应速率的内部因素是__________________。(3)鳞茎中淀粉的产量是影响百合经济效益的主要因素。由图和表中的实验数据可知，__________________组处理方式最有利于百合产量的提高，依据是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2413题号567100叶绿素含量低75%透光率(或T1)75%透光率组，百合叶片中叶绿素含量最高，Rubisco羧化酶活性最高，叶片气孔导度最大，CO2供给能力强，叶片净光合速率最高，百合鳞茎中淀粉合成酶活性最高，转化淀粉能力强，从而提高了鳞茎中淀粉的含量[解析] (1)由图1可知，植物叶片在四组不同光照下，呼吸速率随透光率降低而下降。在线粒体中，有氧呼吸第一阶段和第二阶段产生的[H]和氧气结合，形成水和大量能量，此过程为有氧呼吸的第三阶段，在线粒体内膜进行，所以催化这一反应过程的酶分布在线粒体内膜。(2)叶片固定CO2速率即叶片真正光合作用速率，可用呼吸速率＋净光合速率求得，透光率为25%～100%的真正光合速率依次为7.5、8.91、10.37、6.18 μmol CO2·m-2·s-1，可见透光率为100%时叶片固定CO2速率最低。透光率为100%时，光照充足，限制叶片光反应速率的内部因素是叶绿素含量低。2413题号567(3)75%透光率组，百合叶片中叶绿素含量最高，Rubisco羧化酶活性最高，叶片气孔导度最大，CO2供给能力强，叶片净光合速率最高，百合鳞茎中淀粉合成酶活性最高，转化淀粉能力强，从而提高了鳞茎中淀粉的含量，因此75%透光率(或T1)组处理方式最有利于百合产量的提高。2413题号567题组3气孔因素和非气孔因素对光合作用的影响5．(2024·湖南长郡中学模拟)薏苡作为一种药食两用的植物，具有很高的营养价值，近年来需求甚大。薏苡适宜在温暖湿润的环境下生长，耐涝不耐旱。长郡中学生物学研究小组采用盆栽模拟控水法研究干旱胁迫对薏苡光合作用的影响，为提高薏苡的品质、产量和节水栽培提供理论依据。回答下列问题：2413题号567(1)6～9月为薏苡的生长季节，对所用盆栽分别实施如图的3种水分处理模拟年总降水量，其中D1、D2和D3分别相当于重度干旱、轻度干旱和正常供水。已知6、7、8、9月降水量分别占全年降水量的17.48%、28.24%、21.31%、9.10%，则D1处理中6月份的供水量应为_________(保留两位小数)，不同组别给水时，___________________________________________(写出两点)应相同。实验在可移动透明挡雨棚内进行，晴天打开棚布，阴雨天和晚上把棚布盖好，这样做的目的是___________________________________________________________。2413题号56754.54 mm给水的间隔天数、每次的给水时间、给水的方式既能利用自然光照，又能防止自然降水对实验结果产生影响(2)净光合速率体现的是单位时间内植物有机物的________，图1中只有D1处理呈双峰曲线，原因是___________________________________________________________。D1、D2、D3处理的日平均净光合速率分别为0.56、0.64、0.82 μmol/(m2·s)，若不同组别真正光合作用速率的差值与净光合速率的差值相同，说明__________________________________。2413题号567积累量重度干旱导致植物在中午时关闭气孔，进入细胞中的CO2减少不同水分处理未对呼吸作用产生影响(3)由图2可知，D1和D2处理下薏苡的气孔导度相近且8：00最高。10：00之后D3处理下薏苡的气孔导度总体高于D1和D2，由此得出的结论是________________________________。(4)干旱对光合作用的限制分为气孔限制和非气孔限制，通过气孔进入胞间的CO2不能满足光合作用的要求，为气孔限制。在干旱条件下，胞间的CO2也可能得不到充分利用，即干旱可能对__________________________(答出两点即可)等产生影响而产生非气孔限制。2413题号567水分供应是否充足会影响气孔导度酶的活性、叶绿体的结构[解析] (1)D1处理中6月份的供水量应为312×17.48%≈54.54 mm。为了避免无关变量的影响，不同组别给水时，给水的间隔天数、每次的给水时间、给水的方式应相同。自变量包含降水量，晴天打开棚布，阴雨天和晚上把棚布盖好，既能利用自然光照，又能防止自然降水对实验结果产生影响。(2)净光合速率体现的是单位时间内植物有机物的积累量。正午温度高，植物蒸腾作用强，D1重度干旱导致植物缺水，为了减小蒸腾作用，植物在中午时关闭气孔，进入细胞中的CO2减少。真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。若不同组别真正光合作用速率的差值与净光合速率差值相同，说明不同水分处理未对呼吸作用产生影响。2413题号567(3)D1、D2和D3分别相当于重度干旱、轻度干旱和正常供水，D1和D2处理下薏苡的气孔导度相近且8：00最高。10：00之后D3处理下薏苡的气孔导度总体高于D1和D2，说明水分供应是否充足会影响气孔导度。(4)影响光合作用的因素有很多，包括酶活性、叶绿体结构、酶的含量等，干旱可能对酶的活性、叶绿体的结构等产生影响而产生非气孔限制。2413题号567题组4 温度和无机盐对光合作用的影响6．(2024·重庆巴蜀中学检测)低温冷害是我国北方玉米高产的主要限制因素，如图为低温胁迫下PKN(一种抗冷剂) 处理对玉米幼苗光合作用的影响结果。下列叙述错误的是( )2413题号567A．玉米幼苗细胞中的叶绿素分布在类囊体薄膜上，提取叶绿素时可用无水乙醇B．冷害会导致叶片缺绿或黄化，可能的原因是低温使叶绿素分解加速或合成变慢C．PKN可通过减缓叶绿素含量和气孔导度的下降，减缓净光合速率的下降D．在实验时间内，低温胁迫天数越长，细胞中有机物的含量越低2413题号567√D [高等植物的叶绿素主要分布于叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿素的提取可用无水乙醇，A正确；叶片的缺绿或黄化，说明叶绿素含量变低，可能的原因是植物所处的低温环境导致叶绿素分解加速或合成变慢，B正确；由PKN处理组和清水组的对比可知，叶绿素含量、净光合速率、气孔导度总体高于清水组，所以PKN可通过减缓叶绿素含量和气孔导度的下降，减缓净光合速率下降，C正确；净光合速率反映的是单位时间内有机物的净积累，在实验时间内，低温胁迫天数越长，由图可知，植物单位时间内有机物的积累量越低，但是细胞中总的有机物的含量是逐渐增加的，D错误。]2413题号5677．(2024·河北邢台期末)某科研小组为探究影响小麦光合作用的因素，将生长状态相同的小麦幼苗随机分为若干组，在不同条件下测定各组CO2的吸收量，实验条件及结果如图所示，除图中处理条件外，其他条件均相同。回答下列问题：2413题号567(1)该实验的自变量是_____________________________________。为确定无机盐最适宜的施用量，应先做预实验，其意义是______________________________________________________________。(2)无机盐中的磷元素可参与组成叶绿体膜，且磷元素参与合成________________(答出2点，填物质)，这些物质为暗反应提供能量。2413题号567土壤含水量、光照强度、是否施用无机盐一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性为进ATP、NADPH(3)研究发现，当光照强度增大到一定量时，光合速率不再增加，从暗反应角度分析，可能的限制因素有__________________________________。(4)由图可知，当土壤含水量低于40%时，________(填“能”或“不能”)通过施用无机盐来提高小麦幼苗的光合速率，判断依据是____________________________________________________________________________________________________________。2413题号567CO2浓度、暗反应酶的活性和数量不能由实验结果可知，当土壤含水量在40%以内时，施用无机盐组和未施用无机盐组小麦幼苗CO2吸收量几乎相同[解析] (1)从图中可以看出，不同光照强度、不同的含水量及是否施用了无机盐对小麦光合作用都有一定的影响，故该实验的自变量是土壤含水量、光照强度、是否施用无机盐。为确定无机盐最适宜的施用量，应先做预实验，其意义是减少实验的盲目性，为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性。(2)无机盐中的磷元素可参与组成叶绿体膜，且磷元素参与合成ATP、NADPH等光反应的产物，这些物质为暗反应提供能量。2413题号567(3)当光照强度增大到一定量时，光合速率不再增加，从暗反应角度分析，可能的限制因素有CO2浓度、暗反应酶的活性和数量等。(4)由图可知，当土壤含水量低于40%时，是否施用无机盐对小麦光合作用的影响不明显，故不能通过施用无机盐来提高小麦幼苗的光合速率。2413题号567(建议用时：30分钟)一、选择题1．(2024·河北衡水中学检测)下图表示人体内葡萄糖的部分代谢过程。下列说法错误的是( )课后限时集训(三) 光合作用和细胞呼吸题号13524687910111213141516A．人体某些细胞中的①过程可以不消耗能量B．③⑥过程的存在能说明细胞呼吸是生物体代谢的枢纽C．③过程可以产生人体的某些非必需氨基酸D．人体成熟红细胞能进行图中的①②④过程D [葡萄糖进入红细胞是协助扩散，不需要消耗能量，A正确；③⑥过程是丙酮酸可以转化成氨基酸和脂肪，说明细胞呼吸可以产生许多物质参与其他代谢反应，能说明细胞呼吸是生物体代谢的枢纽，B正确；血糖浓度过高时，部分血糖可以转化为某些非必需氨基酸和脂肪等一些非糖物质，C正确；人体成熟红细胞只进行无氧呼吸，即图中①②⑤过程，D错误。]题号13524687910111213141516√2．(2024·重庆巴蜀中学检测)为研究2，4-二硝基苯酚(DNP)在细胞呼吸中的作用，科学家以酵母菌为实验材料，进行了一系列实验，实验条件及结果如下表所示。下列相关叙述正确的是( )组别 ① ② ③ ④实验条件 氧气 有 无 有 无DNP 加入 加入 不加入 不加入实验结果 ATP生成量(mol/mol C6H12O6) 20 2 38 2H2O生成量(mol/mol C6H12O6) 12 0 12 0题号13524687910111213141516A．DNP主要在线粒体基质中发挥作用B．DNP会影响人红细胞吸收K＋和葡萄糖C．无氧条件下，DNP会使葡萄糖释放的能量减少D．有氧条件下，DNP会使线粒体内膜上散失的热能增加题号13524687910111213141516√D [由表可知，DNP抑制有氧呼吸过程中ATP的形成，不会对水的生成产生影响，主要在线粒体内膜发挥作用，A错误；人红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，与呼吸作用无关，不受DNP的影响，B错误；实验②和④比较，说明DNP不会对无氧呼吸产生影响，C错误；有氧时，DNP会导致细胞呼吸产生的ATP大幅减少，但水的生成不受影响，可见DNP使线粒体内膜上释放的能量更多以热能的形式散失了，D正确。]题号135246879101112131415163．(2024·湖北重点中学联考)细胞色素C氧化酶(CytC)是细胞呼吸中电子传递链末端的蛋白复合物，缺氧时，随着膜的通透性增加，外源性CytC进入线粒体内，参与[H]和氧气的结合，从而增加ATP的合成，提高氧气利用率。下列叙述错误的是( )A．真核细胞中，线粒体内膜折叠形成嵴增加了CytC的附着位点B．线粒体内膜上与氧气结合的[H]不是全部来自葡萄糖C．外源性CytC参与[H]和氧气的结合，并将释放的能量大部分储存在ATP中D．相对缺氧时，外源性CytC进入线粒体发挥作用抑制了肌细胞中乳酸的产生题号13524687910111213141516√C [分析题意可知，CytC是细胞呼吸中电子传递链末端的蛋白复合物，是有氧呼吸第三阶段的物质，场所是线粒体内膜，故线粒体内膜折叠形成嵴增加了CytC的附着位点，A正确；正常情况下，有氧呼吸第三阶段中与氧气结合的[H]来自丙酮酸和葡萄糖的分解，所以线粒体内膜上与氧气结合的[H]不是全部来自葡萄糖，B正确；CytC可使[H]和氧气结合，并将大部分能量以热能形式散失，少部分转移到ATP中供生命活动所用，C错误；分析题意可知，缺氧时，外源性CytC进入线粒体内，参与[H]和氧气的结合，从而增加ATP的合成，即促进了有氧呼吸第三阶段的进行，促进丙酮酸的利用从而抑制乳酸的产生，D正确。]题号135246879101112131415164．(2024·山东省实验中学检测)为研究低氧胁迫对两个黄瓜品种根系细胞呼吸的影响，科研人员进行了相关实验，结果如下图所示。下列叙述正确的是( )A．正常通气情况下，品种A和B的根系细胞产生的CO2都来自线粒体B．低氧胁迫下，品种B对O2浓度的变化较为敏感C．低氧胁迫下，根细胞中丙酮酸分解为酒精的过程不产生 ATPD．低氧胁迫不影响黄瓜的光合速率和产量题号13524687910111213141516√C [据图可知，正常通气情况下，黄瓜根系细胞产生了酒精，说明其呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸，则根系细胞产生的CO2来自线粒体和细胞质基质，A错误；与正常通气相比，低氧胁迫下，品种A产生的酒精含量更多，说明品种A对O2浓度的变化较为敏感，B错误；低氧胁迫下，根细胞中丙酮酸分解为酒精的过程是无氧呼吸第二阶段，该阶段不产生 ATP，C正确；长期处于低氧胁迫条件下，无氧呼吸产生的ATP减少，影响主动运输过程，植物吸收无机盐的能力下降，进而会影响植物的光合速率，导致产量降低，D错误。]题号135246879101112131415165．(2024·山东济宁一中检测)如图是光合作用过程示意图(字母代表物质)，PSBS是一种类囊体膜蛋白，能感应类囊体腔内H＋的浓度而被激活，激活的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，防止强光对植物细胞造成损伤。下列说法错误的是( )题号13524687910111213141516A．H＋扩散经过Z蛋白时，B物质被用来合成了C物质B．叶绿素分子中被光激发的电子，经传递到达D后生成NADPHC．强光照通过激活膜蛋白PSBS，抑制水的光解，进而抑制电子传递和ATP的合成D．当光反应产物积累时，会产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降题号13524687910111213141516√C [由图可知，B是ADP和Pi，C是ATP。当H＋顺浓度梯度经过Z蛋白运输时，利用化学势能将ADP和Pi转化为ATP，即B物质被用来合成了C物质，A正确；叶绿素分子中被光激发的电子，经传递到达D(NADP＋)同时结合H＋合成NADPH，B正确；激活的PSBS 抑制电子在类囊体膜上的传递，从而抑制水的光解，C错误；由题意可知，当光反应产物积累时，最终将光能转变为热能，防止强光对植物细胞造成损伤，因此产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降，D正确。]题号135246879101112131415166．(2024·山东烟台期末)科研人员对绿色植物光暗转换过程中的适应机制进行研究。测定绿色植物由黑暗到光照的过程中CO2吸收速率(μmol·m-2·s-1)和光反应相对速率(μmol·m-2·s-1)的变化，结果如下图。下列叙述正确的是( )题号13524687910111213141516A．黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m-2·s-1，与线粒体内膜产生CO2有关B．由黑暗转变为光照条件后，叶肉细胞中NADPH和ATP的量会一直增加C．光照0～0.5 min光反应相对速率下降，与暗反应激活延迟造成NADPH和ATP积累有关D．光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率大于光反应速率题号13524687910111213141516√C [黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m-2·s-1，说明植株的呼吸作用速率为0.1 μmol·m-2·s-1，与线粒体基质中产生CO2有关，A错误；光反应为暗反应提供NADPH和ATP，据图可知，正常情况下0.5 min后暗反应被激活，CO2吸收增多，而图中0～0.5 min之间，光反应速率降低，原因是暗反应未被激活，出现该现象的原因是暗反应激活延迟造成光反应产生的NADPH和ATP积累，导致光反应被抑制，故叶肉细胞中NADPH和ATP的量不会一直增加，B错误，C正确；由图可知，光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率等于光反应速率，D错误。]题号135246879101112131415167．(2024·河北邢台一中月考)Rubisco酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应，进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是( )A．绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体B．植物光呼吸的进行导致光合作用产生的有机物减少C．光合作用过程中，CO2和C5反应需要消耗NADPH和ATPD．植物黑暗中产生CO2的场所可能为细胞质基质、线粒体基质题号13524687910111213141516√C [绿色植物进行光呼吸的过程为C5与O2反应，最后在线粒体生成CO2，因此场所为叶绿体基质和线粒体，A正确；植物光呼吸的过程会消耗C5生成CO2，因此会导致光合作用产生的有机物减少，B正确；光合作用过程中CO2与C5反应生成C3，不需要NADPH和ATP的参与，而在C3的还原过程中需要NADPH和ATP的参与，C错误；植物细胞黑暗中可以进行无氧呼吸、有氧呼吸，因此产生CO2的场所可能为细胞质基质、线粒体基质，D正确。]题号135246879101112131415168．(2024·福建福州检测)玉米叶片的横切结构及相关代谢过程与场所如图所示，从结构与功能统一的角度，分析下列说法错误的是( )A．除叶肉细胞外，维管束鞘细胞中也含有叶绿体B．若抑制PEP羧化酶活性，光合作用会明显减弱C．如果提供14CO2，14C首先出现在叶肉细胞的C3中D．玉米的叶片结构，体现对高温干旱环境的适应题号13524687910111213141516√C [图中维管束鞘细胞也含有叶绿体，可以进行暗反应，A正确；图中抑制PEP羧化酶活性，会抑制暗反应的进行，光合作用会明显减弱，B正确；如果提供14CO2，14CO2首先和C3反应生成C4，14C首先出现在叶肉细胞的C4中，C错误；玉米叶片特殊的结构和功能，使其在气孔关闭的条件下仍能有效利用低浓度的CO2，既减少了蒸腾作用，又保证了光合作用的进行，所以它们对高温干旱环境能更好地适应，D正确。]题号135246879101112131415169．(不定项)(2024·山东日照一模)真核细胞有氧呼吸的主要阶段是在线粒体内进行的，其部分过程如图1所示。解偶联剂能增大线粒体内膜对H＋的通透性，消除H＋梯度，因而抑制ATP生成，如图2所示。下列叙述正确的是( )题号13524687910111213141516A．图1中线粒体基质与细胞质基质间的H＋浓度差驱动ATP合成B．H＋通过解偶联剂进入线粒体基质的跨膜运输方式是主动运输C．加入解偶联剂后，有机物分解释放的能量会更多以热能形式散失D．可以利用解偶联剂来开发杀虫剂、杀真菌剂以及研发减肥药物题号13524687910111213141516√√CD [图1中在线粒体的内外两层膜之间的膜间腔隙与线粒体基质之间的H＋浓度差驱动ATP合成，A错误；H＋通过解偶联剂进入线粒体基质的跨膜运输方式是协助扩散，B错误；加入解偶联剂后，有机物分解释放的能量不能形成ATP，则会更多地以热能形式散失，C正确；解偶联剂影响了ATP的合成，则可利用解偶联剂来开发杀虫剂、杀真菌剂以及研发减肥药物，D正确。]题号1352468791011121314151610．(不定项)(2024·山东菏泽一模)图1、图2分别表示不同作物种子萌发的过程中CO2释放量和O2吸收量的变化趋势，下列说法错误的是( )题号13524687910111213141516A．图1中12时，无氧呼吸消耗的葡萄糖为有氧呼吸消耗葡萄糖的2倍B．图1种子萌发过程中的12～30 h之间，细胞呼吸的产物只有CO2和H2OC．图2中Q点时，该种子O2吸收量和CO2释放量相等，此时进行有氧呼吸和无氧呼吸D．图2中P点对应的O2浓度最适合储存该种子，因为此时无氧呼吸强度最低题号13524687910111213141516√√√ABD [图1中12时，CO2的释放量为75 μL·h-1，O2的吸收量为25 μL·h-1，说明此时有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，有氧呼吸过程中O2的吸收量＝CO2的释放量，故有氧呼吸CO2的释放量为25 μL·h-1且消耗葡萄糖与CO2的释放量之比为1∶6，无氧呼吸CO2的释放量为50 μL·h-1且消耗葡萄糖与CO2的释放量之比为1∶2，故无氧呼吸消耗的葡萄糖为有氧呼吸消耗葡萄糖的6倍，A错误；种子萌发过程中的12～30 h之间，CO2的释放量＞O2的吸收量，说明种子同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸的产物是水和CO2，无氧呼吸的产物是酒精和CO2，B错误；图2中Q点后O2的吸收量大于CO2释放量，说明消耗的有机物不是糖类，因此Q点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量虽然相等，但此时进行有氧呼吸和无氧呼吸，C正确；图2 中P点对应的O2浓度最适合储存该种子，因为此时CO2的总释放量最低，总呼吸强度最弱，而非无氧呼吸强度最低，D错误。]题号1352468791011121314151611．(不定项)(2024·山东烟台一模)科研人员探究了不同光照强度下某植物光合作用、呼吸作用的变化规律，相关指标的检测结果如下表所示。下列说法正确的是( )光照强度/% 净光合速率/(μmol·m-2·s-1) 呼吸速率/(μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量/(mg·g-1)28.6 13.43 1.09 1.9652.5 13.98 1.58 2.15题号13524687910111213141516A．该植物可以通过降低呼吸速率来适应低光照强度环境B．实验中该植物最大光合作用速率为16.05 μmol·m-2·s-1C．若光照强度由78.3%降至52.5%，短时间内植物体内C3含量会下降D．实验中低光照适应后该植物对光能的吸收能力会增强光照强度/% 净光合速率/(μmol·m-2·s-1) 呼吸速率/(μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量/(mg·g-1)78.3 14.13 2.12 2.56100 12.38 3.67 1.83题号13524687910111213141516√√AD [随着光照强度的下降，植物的呼吸速率下降，因此该植株可通过降低呼吸速率来适应低光照强度环境，A正确；光照强度为78.3%时，实验中该植物光合作用速率最大，为14.13＋2.12＝16.25 μmol·m-2·s-1，B错误；降低光照强度，光反应产物ATP和NADPH减少，C3的还原减弱，短时间内CO2固定速率不变，C3的含量会上升，C错误；实验中低光照叶绿素的含量比光照强度为100%时叶绿素含量有所增加，所以实验中低光照适应后该植物对光能的吸收能力会增强，D正确。]题号1352468791011121314151612．(不定项)(2024·江苏南通一中检测)某研究小组为了探究鄂西北的夏日晴天中午时气温和相对湿度对甲品种小麦净光合作用的影响，将生长状态一致的甲品种小麦植株分为五组，第一组在田间种植作为对照组，第二组至第五组在人工气候室中种植作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12：30测定各组叶片的净光合速率，各组实验处理及结果如表所示：题号13524687910111213141516注：在同一温度下的植物呼吸速率相等。 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组实验处理 温度/℃ 35 35 35 30 25相对湿度/% 17 27 52 52 52实验结果 光合速率(相对值) 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7题号13524687910111213141516根据本实验结果分析，下列叙述正确的是( )A．中午时，相对湿度对甲品种小麦净光合速率的影响大于气温对其的影响B．与第二组相比，第三组小麦固定CO2速率较快C．与第三组相比，第四组小麦光合作用相关酶的活性较高D．适当提高第五组气候室的环境温度能提高小麦的净光合速率题号13524687910111213141516√√√ABD [实验结果显示，相同温度条件下，小麦净光合速率随相对湿度的增加而明显增大，但相对湿度相同时，小麦净光合速率的大小随温度的变化不明显，由此推知中午时对小麦净光合速率影响较大的环境因素是相对湿度，A正确；小麦固定CO2的速率即为真正光合速率，第二、三组的温度相同，即两组小麦呼吸速率相同，与第二组相比，第三组小麦的真正光合速率(净光合速率＋呼吸速率)较高，该组小麦固定CO2速率较快，B正确；比较第三、四组可知，第四组小麦的净光合速率大于第三组，但第四组(30 ℃)的呼吸速率不等于第三组(35 ℃)的，所以不能确定第三组与第四组真正光合速率(净光合速率＋呼吸速率)的大小，即无法比较第三、四组小麦光合作用相关酶的活性，C错误；比较第三、四、五组可推知，小麦生长的最适温度在30 ℃左右，所以适当提高第五组的环境温度能提高小麦净光合速率，D正确。]题号13524687910111213141516二、非选择题13．(2024·山东菏泽一模)研究发现，常春藤可吸收并同化家装过程中的污染气体甲醛，其细胞内部物质代谢如下图所示。请回答下列问题：题号13524687910111213141516(1)常春藤的色素分布在____________(填细胞器)中。甲醛经气孔进入叶肉细胞，在____________(填场所)中被同化生成己酮糖-6-磷酸，卡尔文循环中第一个光合还原产物是______________(填具体名称)。题号13524687910111213141516叶绿体、液泡叶绿体基质3-磷酸甘油醛(2)研究表明，甲醛胁迫可使常春藤细胞的膜脂和蛋白质受到氧化损伤。为探究常春藤对不同浓度甲醛的耐受性，科研人员分别测定了叶片气孔导度(气孔的开放程度)、甲醛脱氢酶(FALDH，甲醛代谢过程中的关键酶)活性的相对值，以及可溶性糖含量的变化，结果如下图：题号13524687910111213141516①常春藤经2 mmol·L-1甲醛处理后细胞中可溶性糖含量较高，可能原因是__________________________________________________________________________________________。②6 mmol·L-1甲醛处理第3天后，常春藤细胞由于______________________，使得光合强度降低，可溶性糖含量显著减少。题号13524687910111213141516甲醛被常春藤吸收后在甲醛脱氢酶作用下生成CO2，为光合作用提供原料，使得可溶性糖含量增加叶绿体膜结构受损③结果显示，常春藤对低浓度甲醛具有一定的耐受性，其机制是______________________________________________________________________________。题号1352468考点1 光合作用和细胞呼吸的原理1．光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系2．光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化(1)(2)(3)(4)能量变化3．改变条件后，C3、C5、NADPH、ATP的含量及(CH2O)合成量变化分析光照强度和CO2浓度突然改变后，C3、C5、NADPH、ATP、ADP、NADP＋的含量及(CH2O)合成量的动态变化时，要将光反应和暗反应过程结合起来分析，从具体的反应过程提炼出模型：“来路→某物质→去路”，通过分析其来路和去路的变化来确定含量变化。如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原。当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：4．叶绿体类囊体薄膜上的光系统叶绿体进行能量转换依靠光系统(指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物，包括PSⅠ和PSⅡ)将光能转换为电能。光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递促使NADPH的形成，同时驱动膜内的质子泵在膜两侧建立H＋梯度，进而驱动ATP的合成。注：类囊体薄膜上主要有光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP合成酶复合体四类蛋白复合体，参与光能吸收、传递和转化，电子传递，H＋输送及ATP合成等过程。(1)光合色素吸收光能后，将H2O分解为O2和H＋，同时产生电子，电子经过电子传递链最终与NADP＋和H＋结合形成NADPH；H＋从高浓度的类囊体内通过ATP合成酶到类囊体膜外，合成了ATP。(2)PSⅡ产生O2，PSⅠ不产生O2。5．线粒体内膜上的呼吸电子传递链呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”，如下图所示：(1)复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是电子传递体，其中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ还是H＋转运蛋白。(2)H＋从线粒体基质向膜间隙运输是由电子传递过程中产生的能量驱动，H＋从膜间隙经F0-F1顺浓度梯度进入线粒体基质，伴随着ATP的合成。6．光合作用和有氧呼吸的结构基础——ATP合酶ATP产生机制：线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因此膜高浓度侧的质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出，而ATP合酶把质子的电化学势能转化成ATP中的化学能。1．(2024·广东卷)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△sqr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△sqr的有氧呼吸减弱C．有氧条件下，WT 比△sqr的生长速度快D．无氧条件下，WT 比△sqr产生更多的ATPD [有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B正确；与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比△sqr快，C正确；无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同，D错误。]2．(2023·重庆卷)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)，结果如下表。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：催化CO2固定的酶；Vmax：RuBP羧化酶催化的最大速率。①类囊体薄膜电子传递的最终产物是________。RuBP羧化酶催化的底物是CO2和________。②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)，结果如下表。田间光照产量 田间遮阴产量野生型 6.93 6.20突变体 7.35 3.68①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水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和________，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。③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”)。[解析] (1)①根据分析可知，光合作用的光反应阶段在类囊体薄膜上进行。这个阶段电子传递的最终产物是NADPH。RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶，根据分析可知这个阶段是暗反应阶段(CO2的固定)，在这个反应中 CO2在CO2固定酶的作用下与C5(一种五碳化合物)结合，所以RuBP羧化酶催化的底物是CO2和C5。②根据分析可知，表中的类囊体薄膜电子传递速率代表了光反应速率，电子传递速率越高，则光反应速率越快；RuBP羧化酶含量高低与暗反应速率有关，RuBP羧化酶含量越高，暗反应速率越快，因此突变体的光反应和暗反应速率都比野生型快，所以突变体水稻的光合速率高于野生型。(2)①根据光合作用的原理可知，原料、能量的供应都是影响光合作用的因素，比如CO2的浓度、叶片气孔的开闭情况、光照强度等；叶绿体是光合作用的场所，叶绿体的结构、叶绿体中光合色素的含量也会影响光合作用。根据题干可知，在遮阴情况下突变体水稻产量明显低于野生型，因此推测造成这个结果的内因是突变体水稻叶绿素含量太低，外因是光照强度太低。②蔗糖是光合作用的主要产物，也是植物光合作用远距离运输的主要形式。所以水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和蔗糖，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。③根据以上结果可知，在同等光合速率下突变体水稻所需要的光照更强，因此突变体水稻的光补偿点较野生型高。[答案] (1)①NADPH C5 ②突变体的光反应与暗反应速率都比野生型快 (2)①突变体水稻叶绿素含量太低 光照强度太低 ②蔗糖 ③高判断与填空1．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH。(2024·贵州卷T1) (√)2．水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(2024·江西卷T5) (×)提示：丙酮酸的生成属于有氧呼吸的第一阶段，没有水的参与。3．光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上。(2024·江西卷T5) (√)4．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所。(2023·湖南卷T2) (×)提示：有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质。5．有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行。(2023·浙江6月卷T11) (×)提示：有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行。6．高温下作物减产，叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷T11) (×)提示：高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少。7．下图为类囊体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(2021·重庆卷T6)(1)水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜。 (×)提示：水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体膜的内侧，若被有氧呼吸利用，即氧气在线粒体内膜上被利用，氧气从叶绿体类囊体膜开始，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，所以至少要穿过5层膜。(2)产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应。 (√)8．发生渍害时，油菜地上部分以有氧(需氧)呼吸为主，有氧呼吸释放能量最多的是第________阶段。地下部分细胞利用丙酮酸进行乙醇发酵。这一过程发生的场所是______________，此代谢过程中需要乙醇脱氢酶的催化，促进氢接受体(NAD＋)再生，从而使________得以顺利进行。因此，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种越________(填“耐渍害”或“不耐渍害”)。(2024·浙江1月卷T20)提示：三 细胞质基质 葡萄糖分解(糖酵解) 耐渍害9．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：(2024·湖南卷T17)(1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生______________；光能转化为电能，再转化为__________________中储存的化学能，用于暗反应的过程。(2)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)。提示：(1)O2和H＋ ATP和NADPH (2)降低 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等的吸收，使叶绿素合成减少细胞呼吸的原理及应用1．(2024·山东省实验中学一模)癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明，癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，下列叙述正确的是( )A．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATPB．③过程会消耗少量的还原氢，④过程不一定都在生物膜上完成C．发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少，且过程③④可同时进行D．若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径，可选用图中①④为作用位点B [癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，A错误。③过程为无氧呼吸第二阶段的反应，会消耗少量的还原氢；④过程是有氧呼吸第二、三阶段的反应，分别发生在线粒体基质和线粒体内膜上，B正确。根据题意“癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异”可知，发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的多，且过程③和④可同时进行，C错误。分析题图可知，①④是正常细胞所必需的，所以若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的①④不宜选为作用位点，D错误。]2．(不定项)(2024·湖南长郡中学检测)如图所示为真核细胞有氧呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程，其中膜间隙比线粒体基质的H＋浓度高。下列有关说法正确的是( )A．NADH可在线粒体基质和细胞质基质中产生B．H＋跨越线粒体内膜进入线粒体基质时需要消耗能量C．ATP合酶既具有催化作用，又可作为离子通道D．有氧呼吸产生的ATP都来自此过程AC [NADH产生于有氧呼吸第一、二阶段，场所分别为细胞质基质和线粒体基质，A正确；根据题干信息可知，H＋从膜间隙跨越线粒体内膜进入线粒体基质是顺浓度梯度运输，运输过程不需要消耗能量，B错误；ATP合酶既可以催化ATP合成，又可作为H＋跨膜的通道，C正确；有氧呼吸的三个阶段都能产生ATP，而图示仅为有氧呼吸第三阶段，D错误。]光合作用的原理及应用3．(2024·山东烟台二模)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。下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。(1)番茄叶肉细胞通常呈现绿色，与叶绿体的______________上分布着捕获光能的色素有关。影响番茄叶肉细胞中叶绿素含量的外界因素除了温度外，还有__________________________(答出两项即可)。(2)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酶的抑制作用。(3)Y蛋白可进入细胞核作用于S、I、L基因的启动子。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_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)叶绿体中捕获光能的色素分布在类囊体薄膜上，叶绿素的合成与温度、光照和Mg2+的含量有关。(2)低温影响R酶的活性，暗反应速率降低，造成光反应速率降低的原因是暗反应为光反应提供的原料ADP、NADP＋、Pi减少。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，推测丙糖磷酸转运出叶绿体的速率小于丙糖磷酸生成的速率，因此低温对磷酸转运体的抑制作用大于对R酶的抑制作用。(3)Y蛋白可进入细胞核作用于S、I、L基因的启动子，调控S、I、L基因的表达。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，推测Y基因过表达促进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。[答案] (1)类囊体薄膜 光照、Mg2+ (2)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 (3)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·山东济宁二模)番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PSⅠ、PSⅡ是由光合色素和蛋白质构成的复合体。RCA是Rubisco的激活酶，Rubisco催化CO2的固定。在高温胁迫下，RCA的活性被抑制，进而降低Rubisco活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧(ROS)过量合成，ROS能使PSⅡ失活。回答下列问题。(1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是________。适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为________，同时产生电子(e－)；环式电子传递的发生会导致NADPH/ATP的值________(填“变大”“变小”或“基本不变”)。(2)科研人员利用野生型番茄植株进行了以下实验，在实验第3天时测得相关实验数据如下表所示：组别 温度 气孔导度 净光合速率(μmol·m-2·s-1) 胞间CO2浓度(ppm) Rubisco酶活性(U·mL-1)甲 25 ℃ 99.2 11.8 282 172乙 40 ℃ 30.8 1.1 403 51从光合作用的过程分析，40 ℃时光合速率较低的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(答出两点即可)(3)提出一个利用生物技术工程缓解高温胁迫对Rubisco活性影响的方案：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是叶绿素b，适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为O2和H＋，同时产生电子(e－)；由图可知，环式电子传递不发生H2O的分解，不形成NADPH，导致NADPH/ATP的值变小。(2)分析表中数据可知，造成其光合速率较低的内部因素可能是酶的活性降低、类囊体结构破坏；表中数据显示，高温胁迫下番茄植株Rubisco酶活性下降，暗反应速率下降，光反应产生的ATP和NADPH的剩余量增加，抑制光反应；同时光能过剩导致活性氧的大量积累，进而破坏光系统PSⅡ且抑制其修复，故高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢。(3)依题意，Rubisco活性受到Rubisco活化酶(RCA)的调节，RCA活性易受高温胁迫抑制。根据结构和功能相适应的观点，可运用蛋白质工程技术改变RCA的结构，从而提高其热稳定性，使其结构在高温环境中更具稳定性，从而缓解高温胁迫对光合能力和作物产量影响。[答案] (1)叶绿素b 氧(O2)和H＋ 变小(2)使Rubisco酶活性下降，暗反应速率降低；使PSⅡ失活，光反应速率降低 (3)运用蛋白质工程技术提高RCA的热稳定性考点2 光呼吸和C4植物、CAM植物1．光呼吸(1)光呼吸的实质①是所有进行光合作用的细胞在光照、高O2低CO2情况下发生的一个生化过程。②是光合作用一个损耗能量的副反应。③此过程中消耗O2，生成CO2。(2)光呼吸产生的原因①内因：Rubisco是一种兼性酶，具有催化羧化反应(C5＋CO2→2C3)和加氧反应(C5＋O2→C3＋C2)两种功能。②外因：高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。(3)光呼吸过程图解(4)一定条件下光呼吸使光合效率下降25%～30%，抑制光呼吸的措施：适当降低环境中O2浓度或提高CO2浓度。(5)光呼吸对植物有重要的正面意义，在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少。其生理作用体现在：①光呼吸是高耗能反应，可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP。②光呼吸的产物有CO2，可以弥补CO2不足，维系暗反应，暗反应也可以消耗掉NADPH和ATP。③正常光照下体内产生乙醇酸是不可避免的，乙醇酸对细胞有毒害作用，而光呼吸可以消耗乙醇酸。(6)光呼吸与细胞呼吸的比较项目 光呼吸 细胞呼吸(有氧呼吸)底物 C5化合物 糖类等有机物发生部位 过氧化物酶体、线粒体、叶绿体 细胞质基质、线粒体反应条件 光照 光或暗都可以能量 消耗能量 产生能量共同点 消耗O2、释放CO22．C4植物(1)C3植物和C4植物的含义根据光合作用碳元素同化的最初光合产物(三碳化合物、四碳化合物)的不同，把高等植物分成C3、C4植物两类，常见的C4植物有甘蔗、玉米、高粱等。(2)C4植物光合作用的过程水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著，而高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有机物很少，C4途径如图所示。与C3植物相比，C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP羧化酶，它催化如下反应：C3＋CO2―→C4(苹果酸)。C4进入维管束鞘细胞，生成CO2用于暗反应，再生出的C3(丙酮酸)回到叶肉细胞中，进行循环利用。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。PEP羧化酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓度的CO2。(3)C4途径的生物学意义热带植物为了防止水分过多蒸发，常常关闭叶片上的气孔，这样空气中的CO2不易进入细胞。这时，C4植物通过C4途径，利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用，这是因为C4途径中固定CO2的酶是PEP羧化酶，该酶对CO2有很高的亲和力，使叶肉细胞能有效地固定和浓缩CO2，供维管束鞘细胞内叶绿体中的C3途径利用，过程如下：3．CAM植物(1)光合作用CAM途径基本定义景天属植物是一大类肉质植物，景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism，CAM)首先就是在这类植物中发现的。景天属植物夜间将吸收的CO2固定在苹果酸(C4)中，白天苹果酸分解释放CO2参与光合作用。(2)光合作用CAM途径过程图解过程解读：(3)光合作用CAM途径特点①CAM途径的形成，与植物适应干旱地区有关。白天缺水，气孔关闭，植物便利用前一个晚上固定的CO2进行光合作用。②植物体在夜晚的有机酸含量十分高，而糖类含量下降；白天则相反，有机酸下降，而糖分增多。③由于利用的CO2含量有限，CAM途径光合作用强度较低，生物产量通常较低。1．(2024·黑、吉、辽卷)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：在叶绿体中：C5＋CO22C3 ①C5＋O2C3＋C2 ②在线粒体中：2C2＋BAD′C3＋CO2＋NADH＋H＋ ③注：C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是__________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。(2)有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。(3)由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生CO2，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。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，因此与WT相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率，图3的横坐标为CO2的浓度，因此无法得出呼吸速率，故据图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。(4)由图2、图3可知，与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。[答案] (1)CO2的固定 (2)细胞质基质 线粒体基质 (3)光呼吸 呼吸作用 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，呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率，图3的横坐标为CO2浓度，无法得出呼吸速率 (4)与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大2．(2023·湖南卷节选)下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L-1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是________________(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过________长距离运输到其他组织器官。(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度________(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三点即可)。[解析] (1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的来源不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过维管组织运输。(2)干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是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，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸。[答案] (1)3-磷酸甘油醛 蔗糖 维管组织(2)高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸填空1．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_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2022·全国甲卷T29)提示：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CO22．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：(2021·全国乙卷T29)(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有__________________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和__________________________________释放的CO2。(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止____________________________________，又能保证________正常进行。提示：(1)细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体薄膜 细胞呼吸(或呼吸作用) (2)蒸腾作用过强导致水分散失过多 光合作用通过光呼吸考查光合作用的原理1．(2024·湖北荆州模拟)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，如下图。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．较强的光呼吸对于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；光反应阶段产生的高能电子会激发形成自由基，损伤叶绿体，光呼吸过程中叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成消耗O2、生成CO2的生理过程，从而将光反应中积累的大量NADPH和ATP通过光呼吸消耗掉，即光呼吸可以减少NADPH和ATP的积累，防止自由基的形成，因而能避免叶绿体等被强光破坏，B正确；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，因此对于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，然后至稳定，D错误。]2．(2024·河北保定期末)如下图所示，光呼吸是进行光合作用的细胞在强光照和高O2低CO2情况下发生的生理过程，RuBP(C5)既可与CO2结合，经酶催化生成PGA(C3)进行光合作用；又可与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(C2)，进行光呼吸。请回答下列问题：(1)光呼吸时C5与O2结合的场所是__________，卡尔文循环过程中发生的能量转换是__________________________________。(2)研究人员经常把细胞呼吸称为“暗呼吸”。从反应条件角度分析，光呼吸和暗呼吸的区别是___________________________________________________________________________________________________________________________。(3)Rubisco酶是一种双功能性酶，其“双功能性”体现在________________________________________________________________________________________。(4)在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，会对细胞造成伤害，光呼吸可以消耗光反应产生的过多的________________，从而对细胞起到保护作用。同时在夏季强光照下，叶片气孔关闭，光呼吸产生的________进入卡尔文循环，为光合作用提供原料。[解析] (1)据图分析光呼吸和暗反应发生的场所相同，因此光呼吸时C5与O2结合的场所是叶绿体基质。光反应能量转换是光能转变为(ATP和NADPH中)活跃的化学能，暗反应需要光反应产生的ATP和NADPH，因此卡尔文循环过程中发生的能量转换是(ATP和NADPH中)活跃的化学能转化为(有机物中)稳定的化学能。(2)细胞呼吸在有光和无光的条件下均能发生，而光呼吸只有在有光的条件下才能发生，因此从反应条件角度分析，光呼吸和暗呼吸的区别是光呼吸只能在光下进行，暗呼吸有光无光都可以进行。(3)据图分析，Rubisco酶在CO2浓度较高时，催化C5与CO2反应，进行光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，进行光呼吸，这也正体现了Rubisco酶的“双功能性”。(4)光反应是将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，因此在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，对细胞造成伤害，光呼吸可以消耗光反应产生的过多的ATP、NADPH。在夏季强光照下，叶片气孔关闭，CO2无法从外界吸收，而此时光呼吸产生的CO2可以进入卡尔文循环，为光合作用提供原料。[答案] (1)叶绿体基质 (ATP和NADPH中)活跃的化学能转化为(有机物中)稳定的化学能(2)光呼吸只能在光下进行，暗呼吸有光无光都可以进行 (3)CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，进行光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，进行光呼吸 (4)ATP、NADPH CO2通过C4植物考查光合作用的原理3．(2024·湖南师大附中月考)甘蔗、玉米等植物的叶片具有特殊的结构，其叶肉细胞中的叶绿体有基粒，而维管束鞘细胞中的叶绿体不含基粒。维管束鞘细胞周围的叶肉细胞可以将CO2传递给维管束鞘细胞进行卡尔文循环，其主要过程如图所示。下列叙述错误的是( )A．甘蔗、玉米等植物叶片进行光合作用光反应的场所是叶肉细胞中的叶绿体B．PEP羧化酶对环境中较低浓度的CO2具有富集作用C．PEP羧化酶基因仅存在于部分叶肉细胞中，维管束鞘细胞中没有D．甘蔗、玉米等植物特殊的结构和功能，使其更适应高温干旱环境C [叶肉细胞中的叶绿体有基粒，甘蔗、玉米等植物叶片进行光合作用光反应的场所是叶肉细胞中的叶绿体，A正确；PEP羧化酶可将较低浓度的CO2与三碳化合物结合成四碳化合物，并从叶肉细胞运输至维管束鞘细胞中释放出来，因此对低浓度CO2具有富集作用，B正确；同一个体不同体细胞基因相同，PEP羧化酶基因也存在于维管束鞘细胞中，只不过没有表达，C错误；甘蔗、玉米等植物特殊的结构和功能，使其在气孔关闭的条件下仍能有效利用低浓度的 CO2，既减少了蒸腾作用，又保证了光合作用的进行，所以它们对高温干旱环境更好的适应，D正确。]4．(2024·山东济南一模)在叶肉细胞中，固定CO2形成C3的植物称为C3植物；而玉米等植物的叶肉细胞中，PEP在PEP羧化酶的作用下固定 CO2进行C4循环，这样的植物称为C4植物。C4植物的维管束鞘细胞含无基粒的叶绿体，光反应发生在叶肉细胞，暗反应发生在维管束鞘细胞。在C4循环中PEP羧化酶对CO2的高亲和力，可将周围较低浓度的CO2高效运往维管束鞘细胞形成高浓度CO2，如下图所示。暗反应中RuBP羧化酶(对CO2的亲和力约为PEP羧化酶的1/60)在CO2浓度高时催化RuBP固定CO2合成有机物；在CO2浓度低时催化RuBP与O2进行光呼吸，分解有机物，回答下列问题：(1)C4植物中固定CO2的酶是____________________________，最初固定CO2的物质是________。(2)C3植物与C4植物相比较，CO2补偿点较高的是________；干旱时，对光合速率影响较小的是________。(3)C4循环中，苹果酸和丙酮酸能穿过在叶肉细胞和维管束鞘细胞之间形成的特殊结构，该结构使两细胞原生质相通，还能进行信息交流，该结构是________。据题意分析，C4植物叶肉细胞不发生暗反应的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)环境条件相同的情况下，分别测量单位时间内 C3植物和 C4植物干物质的积累量，发现C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(至少答出两点，不考虑呼吸作用的影响)[解析] (1)由题意可知，PEP在PEP羧化酶的作用下固定CO2进行C4循环，在C4循环中PEP羧化酶对CO2的高亲和力，可将周围较低浓度的CO2高效运往维管束鞘细胞形成高浓度CO2，即C4植物中固定CO2的酶是PEP羧化酶和RuBP羧化酶，最初固定CO2的物质是PEP。(2)与C3植物相比，C4植物叶肉细胞中固定CO2的酶与CO2的亲和力更强，因而能利用更低浓度的CO2，因此C4植物的CO2补偿点比C3植物低，故C4植物的有机物积累量往往较高，因此当干旱时气孔关闭，对光合速率影响较小的是C4植物。(3)高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用，C4植物叶肉细胞不发生暗反应的原因是PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于RuBP羧化酶，使暗反应因缺少CO2而无法进行。(4)C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是C4循环使维管束鞘细胞内有高浓度CO2，促进了光合作用，增加了有机物的合成；高浓度CO2抑制了光呼吸，减少了有机物的消耗。[答案] (1)PEP羧化酶和RuBP羧化酶 PEP (2)C3植物 C4植物 (3)胞间连丝 PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于RuBP羧化酶，使暗反应因缺少CO2而无法进行(PEP羧化酶对CO2亲合力高/CO2用于合成C4) (4)C4循环使维管束鞘细胞内有高浓度CO2，促进了光合作用，增加了有机物的合成；高浓度CO2抑制了光呼吸，减少了有机物的消耗通过CAM植物考查光合作用的原理5．(不定项)(2024·河北重点高中联考)景天科植物的叶子有一个很特殊的CO2固定方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图所示。下列分析错误的是( )A．如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率将随之提高B．由景天科植物特殊的CO2固定方式推测其可能生活在高温干旱地区C．白天景天科植物叶肉细胞中苹果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相关D．景天科植物参与卡尔文循环的CO2不只来自苹果酸的分解AC [由题意可知，白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率不会提高，因为此时叶肉细胞的气孔是关闭的，A错误；由景天科植物特殊的CO2固定方式推测其可能生活在高温干旱地区，因为气孔白天关闭正好应对了高温干旱的环境，避免了水分大量蒸发，同时其固定CO2的机制也保证了光合作用的正常进行，B正确；白天景天科植物叶肉细胞内苹果酸会通过脱羧作用形成CO2参与光合作用，进而合成葡萄糖，显然白天苹果酸的含量和葡萄糖的含量呈负相关，C错误；景天科植物参与卡尔文循环的CO2除了来源于苹果酸的分解外，还有呼吸作用产生的CO2，D正确。]6．(2024·湖南长郡中学检测)绿色植物通过光合作用将CO2固定并合成有机物，根据固定CO2的途径不同，可将植物主要分为C3植物，C4植物和CAM植物，它们的部分特性如表所示。回答下列问题。分类 C3植物 C4植物 CAM植物光呼吸 ？ ？ 低CO2固定途径 C3途径 C3途径和C4途径(C4途径：叶肉细胞中相关酶作用下催化CO2生成C4，C4被运到维管束鞘细胞后生成CO2) C3途径和CAM途径(CAM途径：晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应)Rubisco酶特性 既能催化C5和CO2反应又能催化C5和O2反应PEP酶特性 PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓度的CO2(1)三类植物光反应产物相同，它们的光反应产物是__________________；Rubisco酶催化C5和CO2的反应，该反应称为__________________________。(2)光呼吸是指O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应。正午时C3植物有光合午休现象而C4植物无此现象，请分析在正午时，________(填“C3植物”或“C4植物”)的光呼吸强度更小，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)从CO2固定途径分析(不考虑光呼吸)，与C4植物相比，CAM植物的光合速率________(填“更大”“更小”或“无差异”)，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)现提供凡士林(可用于堵塞气孔)，若干生理状况相同、置于暗处相同时间的CAM植物，药物b(抑制液泡内苹果酸的分解)，清水，注射器，光合速率检测仪等材料，请设计实验证明CAM植物白天进行暗反应时气孔关闭，所需CO2主要来自液泡中的苹果酸的分解(呼吸作用提供的CO2不予考虑，简要写出实验思路即可)。___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，发生了水的光解和ATP的生成，光反应的产物有O2、NADPH、ATP，其中NADPH、ATP参与暗反应C3的还原；暗反应包括CO2的固定和C3的还原，Rubisco酶催化C5和CO2的反应，该反应称为CO2的固定。(2)正午时C3植物有光合午休现象，光合午休，意味着植物气孔关闭，进入细胞的CO2减少，CO2浓度降低，结合题干“光呼吸是指O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应”可知，CO2浓度越低，光呼吸强度越大，而C4植物无光合午休现象，故在正午时，C4植物的光呼吸强度更小。(3)结合题中所给表格可知，C4途径：叶肉细胞中相关酶作用下催化CO2生成C4，C4被运到维管束鞘细胞后生成CO2，C4途径可以在CO2浓度较低时有效地将其固定，CO2是光合作用的原料之一，C4植物有C4途径，而CAM植物无C4途径，CAM植物只在晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应，故与C4植物相比，CAM植物的光合速率更小。(4)实验遵循对照和单一变量原则，为证明“CAM植物白天进行暗反应时气孔关闭，所需CO2主要来自液泡中的苹果酸的分解”可设计实验思路为将若干生理状况相同、置于暗处相同时间的CAM植物均分为两组，一组向植物注射适量清水，另一组注射等量的药物b，植物叶片均涂抹等量凡士林，置于光下，一段时间后，利用光合速率检测仪检测两组植物光合速率大小并比较。[答案] (1)O2、NADPH、ATP CO2的固定(2)C4植物 C3植物有光合午休现象，气孔关闭，CO2浓度低，而CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应，而C4植物无光合午休现象，故而C4植物光呼吸强度小于C3植物 (3)更小 C4途径可以在CO2浓度较低时有效地将其固定，CO2是光合作用的原料之一，C4植物有C4途径，而CAM植物晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应，故与C4植物相比，CAM植物的光合速率更小 (4)将若干生理状况相同、置于暗处相同时间的CAM植物均分为两组，一组向植物注射适量清水，另一组注射等量的药物b，植物叶片均涂抹等量凡士林，置于光下，一段时间后，利用光合速率检测仪检测两组植物光合速率大小并比较考点3 细胞呼吸和光合作用的影响因素及应用1．影响细胞呼吸和光合作用的相关坐标曲线2．光合作用曲线中特殊点含义及移动情况分析(1)曲线中特殊点含义分析①A点：只进行细胞呼吸。AB段：光合速率小于呼吸速率。B点以后：光合速率大于呼吸速率。②B点：光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用。③C点：光饱和点(光合速率达到最大时的最低光照强度)，继续增加光照强度，光合作用强度不再增加。④D点的含义：达到光饱和点C时，该植物吸收CO2的速率。(2)曲线中的“关键点”移动①细胞呼吸对应点(图中A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。②光补偿点(图中B点)的移动a．细胞呼吸速率提高，其他条件不变时，光补偿点右移，反之左移。b．细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点右移，反之左移。③光饱和点(图中C点)和D点的移动：其他相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。3．图示法理解光合速率与呼吸速率的关系(1)各种速率的表示方法及相互关系①呼吸速率：有机物或O2消耗量、CO2产生量。②净光合速率：有机物积累量、O2释放量、CO2吸收量。③总(真正)光合速率：有机物或O2产生量、CO2消耗量。④总(真正)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。(2)净光合速率和总(真正)光合速率的判定方法①若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则该曲线表示总(真正)光合速率，若CO2吸收值为负值，则该曲线表示净光合速率。②若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率。③有机物积累量表示净光合速率，制造量表示总(真正)光合速率。1．(2024·贵州卷)农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。回答下列问题。(1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；参与有氧呼吸的酶是________(选填“甲”或“乙”)。(2)在水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是________；水淹第3 d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的________倍。(3)若水淹3 d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。[解析] (1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，有氧呼吸是在氧气充足的情况下，将葡萄糖彻底氧化分解，产生CO2和水，释放能量并生成大量ATP。随着水淹天数的增多，乙的活性降低，说明乙是与有氧呼吸有关的酶。(2)在水淹0～3 d阶段，随着水淹天数的增加，氧气含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强。CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1，由于有氧呼吸过程中O2吸收量与CO2释放量相等，因此根细胞无氧呼吸的CO2释放量为0.2 μmol·g-1·min-1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/6＝1/30(μmol·g-1·min-1)，无氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/2＝1/10(μmol·g-1·min-1)，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸的3倍。(3)若水淹3 d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是无氧呼吸积累的酒精量较少，对细胞毒害较小；水淹0～3 d，与有氧呼吸有关的酶并未完全失活，水淹3 d后排水，与有氧呼吸有关的酶活性可部分恢复。[答案] (1)有氧条件下，将葡萄糖彻底氧化分解，产生CO2和水，释放能量并生成大量ATP 乙 (2)氧气含量 3 (3)无氧呼吸积累的酒精量较少，对细胞毒害较小；水淹0～3 d，与有氧呼吸有关的酶并未完全失活，水淹3 d后排水，与有氧呼吸有关的酶活性可部分恢复2．(2024·湖北卷)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”“不变”或“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”)。[解析] (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致细胞液的渗透压降低，保卫细胞失水引起气孔关闭。气孔关闭后，CO2吸收减少，光合速率减小。(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，还可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，促进气孔关闭，能够减少蒸腾作用，保存植物体内水分，使植物能够在干旱中生存。(4)分析图2可知，高浓度CO2时，r组气孔开放度均高于wt组、h组和h/r组，结合图1分析，高浓度CO2时蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。r组是rhc1基因功能缺失突变体，高浓度CO2时，r组气孔开放度高，说明缺失rhc1基因编码的蛋白质不能够引起气孔关闭，由此推测，rhc1基因编码的是蛋白甲。[答案] (1)失水 减小 (2)促进 (3)干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，促进气孔关闭，能够减少蒸腾作用，保存植物体内水分，使植物能够在干旱中生存 (4)rhc1判断与填空1．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸。(2024·甘肃卷T3) (√)2．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，可采取的做法是增加叶片周围环境CO2浓度。(2024·北京卷T4) (√)3．在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用。(2023·北京卷T3) (×)提示：CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用。4．某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，解释合理的是初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率。(2022·全国乙卷T2) (√)5．在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。(2024·全国甲卷T29)(1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是________________________________________。(2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是__________________________________________________________________________________________________________。(答出一点即可)(4)通常情况下，为了最大限度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在________________________最大时的温度。提示：(1)不相等 温度a和c时的呼吸速率不相等 (2)温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但植物的根部等细胞不进行光合作用，仍呼吸消耗有机物，导致植物体的干重减少 (3)温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低 (4)光合速率和呼吸速率差值外界因素对细胞呼吸的影响1．(2024·湖南长沙长郡中学一模)低氧胁迫会降低农作物的产量，洪水和灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成低氧胁迫。某研究小组利用水培技术探究了低氧条件对两个油菜品种(A、B)根部细胞呼吸的影响。下图表示实验第6天根部细胞中相关物质的含量(呼吸底物是葡萄糖)。下列相关叙述错误的是( )A．正常通气条件下，油菜根部细胞呼吸产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质B．低氧胁迫条件下，A、B品种油菜根部细胞的无氧呼吸增强C．丙酮酸含量高低可以反映有氧呼吸强度，从图中可知正常通气更利于储存油菜D．在低氧胁迫下，A 品种相比于B品种可能更容易发生烂根现象C [正常通气条件下，油菜根部细胞有乙醇产生，产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质，A正确；低氧胁迫条件下，由于缺少O2，所以根部细胞无氧呼吸增强，B正确；有氧呼吸与无氧呼吸第一阶段相同，都会产生丙酮酸，且第二阶段都会消耗丙酮酸，所以丙酮酸含量不能代表有氧呼吸强度，储存油菜应适当低氧，C错误；在低氧胁迫下，A品种乙醇增加更多，可能更容易发生烂根现象，D正确。]2．(不定项)(2024·山东淄博一模)丙酮酸在不同酶的催化下生成的产物不同(如图)，植物普遍存在乙醇脱氢酶(ADH)、乳酸脱氢酶(LDH)。科研人员研究了淹水胁迫对某植物根系呼吸酶活性的影响，结果如图。下列说法错误的是( )A．酒精发酵和乳酸发酵可实现 NAD＋的再生B．酒精发酵和乳酸发酵时合成ATP的能量来自 NADHC．淹水胁迫时，该植物根细胞可产生乳酸和酒精D．淹水胁迫时，该植物根细胞以乳酸发酵途径为主BD [由图可知，乙醛和NADH在ADH的催化下可以生成乙醇和NAD＋，丙酮酸和NADH在LDH的催化下可以生成乳酸和NAD＋，所以酒精发酵和乳酸发酵可实现NAD＋的再生，A正确；酒精发酵和乳酸发酵时合成ATP的能量来自葡萄糖中的化学能，而图中由丙酮酸在不同酶的催化下生成乳酸和乙醇的过程，没有能量的释放，B错误；由图可知，水淹组和对照组相比，水淹组ADH和LDH的活性均高于对照组，而ADH和LDH是催化丙酮酸转化为乙醇和乳酸的关键酶，所以淹水胁迫时，该植物根细胞可产生乳酸和酒精，C正确；由图可知，水淹组和对照组相比，水淹组ADH和LDH的活性均高于对照组，但ADH活性的增加量要远远大于LDH，所以淹水胁迫时，该植物根细胞以酒精发酵途径为主，D错误。]植物对光的响应3．(2024·河北邯郸检测)为探究光质对黄叶辣椒植株生长发育的影响，科研人员以辣椒叶色黄化突变体yl1及其野生型6421的幼苗为实验材料。用白光(W)、蓝光(B)、红光(R)、绿光(G)、紫光(P)、黄光(Y)和远红光(FR)进行处理研究不同光质对辣椒植株总叶绿素含量、净光合速率的影响，结果如下图。请回答下列相关问题：(1)从叶绿体中色素的角度分析，辣椒叶色黄化的原因可能是__________________________，叶色黄化会直接导致光反应产物__________________减少。(2)据图1的实验结果可得出的结论有_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点)。(3)据图2可知，突变体yl1在______________________的处理下净光合速率高于野生型。科研人员研究发现，紫光和绿光处理会显著提高突变体yl1的气孔导度，但这两组的净光合速率变化不同，据题分析，影响绿光、紫光处理组突变体yl1净光合速率的主要因素分别是________________________。(4)两种植株受到远红光照射时也会表现出一定的生物学效应来调节植物的生长发育，推测其调节途径是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)从叶绿体色素的角度分析，辣椒叶色黄化形成的原因可能是叶绿素分解增多或合成减少导致叶绿素含量下降。色素含量的改变直接导致光反应产物ATP、NADPH、O2减少。(2)据图1的实验结果可得出的结论：与其他光质处理相比，突变体yl1及其野生型6421的总叶绿素含量在白光处理下最高；紫光条件下突变体yl1的叶绿素含量最低；各光照处理条件下，突变体yl1的总叶绿素含量均低于野生型。(3)据图2可知，突变体yl1在蓝光、红光和绿光的处理下净光合速率高于野生型6421。但科研人员研究发现，紫光和绿光处理会显著提高突变体yl1的气孔导度。由图2可以看出，尽管紫光、绿光均提高了突变体yl1的气孔导度，但是绿光下突变体yl1的净光合速率提高，而紫光下突变体yl1的净光合速率下降，说明影响绿光处理组突变体yl1净光合速率的主要因素是CO2浓度；结合图1可知，影响紫光处理组突变体yl1净光合速率的主要因素是叶绿素含量。(4)在植物中能吸收远红光的是光敏色素，两种植株受到远红光照射时表现生物学效应的途径是光敏色素吸收远红光时，其结构发生变化并通过信息传递系统传导到细胞核，影响特定基因的表达。[答案] (1)叶绿素分解增多或合成减少 ATP、NADPH、O2 (2)与其他光质处理相比，突变体yl1及其野生型6421的总叶绿素含量在白光处理下最高；紫光条件下突变体yl1的叶绿素含量最低(3)蓝光、红光和绿光(或B、R、G) CO2浓度、叶绿素含量 (4)光敏色素吸收远红光时，其结构发生变化并通过信息传递系统传导到细胞核，影响特定基因的表达4．(2024·湖南雅礼中学月考)为探究百合(一种喜阴的药用植物)生长所需的适宜光照条件，在不同光照下(自然光下用遮阳网遮光，透过的光占自然光的百分数为透光率)，测得该植物叶片的呼吸速率、净光合速率和叶绿素含量如下图1、2、3所示；研究在不同透光率下百合叶片光合特性及鳞茎淀粉积累的相关指标，结果如下表所示。请回答下列问题：检测项目 100%透光率组(CK) 75%透光率组(T1) 50%透光率组(T2) 25%透光率组(T3)气孔导度/(μmol·m-2·s-1) 32.3 52.3 49.7 47.3胞间CO2浓度/(mmol·mol-1) 7.23 5.23 5.91 6.78Rubisco羧化酶活性/(mmol·mg-1·min-1) 0.25 0.59 0.51 0.44鳞茎淀粉合成酶活性/(U·g-1) 31.05 61.05 49.06 40.9注：气孔导度大反映气孔开放程度大；Rubisco羧化酶为催化CO2固定的酶。(1)图1表明，植物叶片在四组不同光照下，呼吸速率随透光率降低而________，在线粒体中，[H]最终传递给氧，并与氧结合生成________，催化这一反应过程的酶分布在____________上。(2)根据图1、2、3判断，叶片固定CO2速率最低时对应的透光率为________%，限制此光照条件下叶片光反应速率的内部因素是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)鳞茎中淀粉的产量是影响百合经济效益的主要因素。由图和表中的实验数据可知，____________组处理方式最有利于百合产量的提高，依据是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)由图1可知，植物叶片在四组不同光照下，呼吸速率随透光率降低而下降。在线粒体中，有氧呼吸第一阶段和第二阶段产生的[H]和氧气结合，形成水和大量能量，此过程为有氧呼吸的第三阶段，在线粒体内膜进行，所以催化这一反应过程的酶分布在线粒体内膜。(2)叶片固定CO2速率即叶片真正光合作用速率，可用呼吸速率＋净光合速率求得，透光率为25%～100%的真正光合速率依次为7.5、8.91、10.37、6.18 μmol CO2·m-2·s-1，可见透光率为100%时叶片固定CO2速率最低。透光率为100%时，光照充足，限制叶片光反应速率的内部因素是叶绿素含量低。(3)75%透光率组，百合叶片中叶绿素含量最高，Rubisco羧化酶活性最高，叶片气孔导度最大，CO2供给能力强，叶片净光合速率最高，百合鳞茎中淀粉合成酶活性最高，转化淀粉能力强，从而提高了鳞茎中淀粉的含量，因此75%透光率(或T1)组处理方式最有利于百合产量的提高。[答案] (1)下降 水 线粒体内膜 (2)100 叶绿素含量低 (3)75%透光率(或T1) 75%透光率组，百合叶片中叶绿素含量最高，Rubisco羧化酶活性最高，叶片气孔导度最大，CO2供给能力强，叶片净光合速率最高，百合鳞茎中淀粉合成酶活性最高，转化淀粉能力强，从而提高了鳞茎中淀粉的含量气孔因素和非气孔因素对光合作用的影响5．(2024·湖南长郡中学模拟)薏苡作为一种药食两用的植物，具有很高的营养价值，近年来需求甚大。薏苡适宜在温暖湿润的环境下生长，耐涝不耐旱。长郡中学生物学研究小组采用盆栽模拟控水法研究干旱胁迫对薏苡光合作用的影响，为提高薏苡的品质、产量和节水栽培提供理论依据。回答下列问题：(1)6～9月为薏苡的生长季节，对所用盆栽分别实施如图的3种水分处理模拟年总降水量，其中D1、D2和D3分别相当于重度干旱、轻度干旱和正常供水。已知6、7、8、9月降水量分别占全年降水量的17.48%、28.24%、21.31%、9.10%，则D1处理中6月份的供水量应为________(保留两位小数)，不同组别给水时，________________________________________________________(写出两点)应相同。实验在可移动透明挡雨棚内进行，晴天打开棚布，阴雨天和晚上把棚布盖好，这样做的目的是________________________________________________________________________________________________________________________。(2)净光合速率体现的是单位时间内植物有机物的________，图1中只有D1处理呈双峰曲线，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。D1、D2、D3处理的日平均净光合速率分别为0.56、0.64、0.82 μmol/(m2·s)，若不同组别真正光合作用速率的差值与净光合速率的差值相同，说明__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)由图2可知，D1和D2处理下薏苡的气孔导度相近且8：00最高。10：00之后D3处理下薏苡的气孔导度总体高于D1和D2，由此得出的结论是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)干旱对光合作用的限制分为气孔限制和非气孔限制，通过气孔进入胞间的CO2不能满足光合作用的要求，为气孔限制。在干旱条件下，胞间的CO2也可能得不到充分利用，即干旱可能对__________________________________(答出两点即可)等产生影响而产生非气孔限制。[解析] (1)D1处理中6月份的供水量应为312×17.48%≈54.54 mm。为了避免无关变量的影响，不同组别给水时，给水的间隔天数、每次的给水时间、给水的方式应相同。自变量包含降水量，晴天打开棚布，阴雨天和晚上把棚布盖好，既能利用自然光照，又能防止自然降水对实验结果产生影响。(2)净光合速率体现的是单位时间内植物有机物的积累量。正午温度高，植物蒸腾作用强，D1重度干旱导致植物缺水，为了减小蒸腾作用，植物在中午时关闭气孔，进入细胞中的CO2减少。真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。若不同组别真正光合作用速率的差值与净光合速率差值相同，说明不同水分处理未对呼吸作用产生影响。(3)D1、D2和D3分别相当于重度干旱、轻度干旱和正常供水，D1和D2处理下薏苡的气孔导度相近且8：00最高。10：00之后D3处理下薏苡的气孔导度总体高于D1和D2，说明水分供应是否充足会影响气孔导度。(4)影响光合作用的因素有很多，包括酶活性、叶绿体结构、酶的含量等，干旱可能对酶的活性、叶绿体的结构等产生影响而产生非气孔限制。[答案] (1)54.54 mm 给水的间隔天数、每次的给水时间、给水的方式 既能利用自然光照，又能防止自然降水对实验结果产生影响 (2)积累量 重度干旱导致植物在中午时关闭气孔，进入细胞中的CO2减少 不同水分处理未对呼吸作用产生影响 (3)水分供应是否充足会影响气孔导度 (4)酶的活性、叶绿体的结构温度和无机盐对光合作用的影响6．(2024·重庆巴蜀中学检测)低温冷害是我国北方玉米高产的主要限制因素，如图为低温胁迫下PKN(一种抗冷剂) 处理对玉米幼苗光合作用的影响结果。下列叙述错误的是( )A．玉米幼苗细胞中的叶绿素分布在类囊体薄膜上，提取叶绿素时可用无水乙醇B．冷害会导致叶片缺绿或黄化，可能的原因是低温使叶绿素分解加速或合成变慢C．PKN可通过减缓叶绿素含量和气孔导度的下降，减缓净光合速率的下降D．在实验时间内，低温胁迫天数越长，细胞中有机物的含量越低D [高等植物的叶绿素主要分布于叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿素的提取可用无水乙醇，A正确；叶片的缺绿或黄化，说明叶绿素含量变低，可能的原因是植物所处的低温环境导致叶绿素分解加速或合成变慢，B正确；由PKN处理组和清水组的对比可知，叶绿素含量、净光合速率、气孔导度总体高于清水组，所以PKN可通过减缓叶绿素含量和气孔导度的下降，减缓净光合速率下降，C正确；净光合速率反映的是单位时间内有机物的净积累，在实验时间内，低温胁迫天数越长，由图可知，植物单位时间内有机物的积累量越低，但是细胞中总的有机物的含量是逐渐增加的，D错误。]7．(2024·河北邢台期末)某科研小组为探究影响小麦光合作用的因素，将生长状态相同的小麦幼苗随机分为若干组，在不同条件下测定各组CO2的吸收量，实验条件及结果如图所示，除图中处理条件外，其他条件均相同。回答下列问题：(1)该实验的自变量是__________________________________________。为确定无机盐最适宜的施用量，应先做预实验，其意义是__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)无机盐中的磷元素可参与组成叶绿体膜，且磷元素参与合成____________(答出2点，填物质)，这些物质为暗反应提供能量。(3)研究发现，当光照强度增大到一定量时，光合速率不再增加，从暗反应角度分析，可能的限制因素有________________________________。(4)由图可知，当土壤含水量低于40%时，________(填“能”或“不能”)通过施用无机盐来提高小麦幼苗的光合速率，判断依据是_________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)从图中可以看出，不同光照强度、不同的含水量及是否施用了无机盐对小麦光合作用都有一定的影响，故该实验的自变量是土壤含水量、光照强度、是否施用无机盐。为确定无机盐最适宜的施用量，应先做预实验，其意义是减少实验的盲目性，为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性。(2)无机盐中的磷元素可参与组成叶绿体膜，且磷元素参与合成ATP、NADPH等光反应的产物，这些物质为暗反应提供能量。(3)当光照强度增大到一定量时，光合速率不再增加，从暗反应角度分析，可能的限制因素有CO2浓度、暗反应酶的活性和数量等。(4)由图可知，当土壤含水量低于40%时，是否施用无机盐对小麦光合作用的影响不明显，故不能通过施用无机盐来提高小麦幼苗的光合速率。[答案] (1)土壤含水量、光照强度、是否施用无机盐 为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性 (2)ATP、NADPH(3)CO2浓度、暗反应酶的活性和数量 (4)不能 由实验结果可知，当土壤含水量在40%以内时，施用无机盐组和未施用无机盐组小麦幼苗CO2吸收量几乎相同课后限时集训(三) 光合作用和细胞呼吸(建议用时：30分钟)一、选择题1．(2024·河北衡水中学检测)下图表示人体内葡萄糖的部分代谢过程。下列说法错误的是( )A．人体某些细胞中的①过程可以不消耗能量B．③⑥过程的存在能说明细胞呼吸是生物体代谢的枢纽C．③过程可以产生人体的某些非必需氨基酸D．人体成熟红细胞能进行图中的①②④过程D [葡萄糖进入红细胞是协助扩散，不需要消耗能量，A正确；③⑥过程是丙酮酸可以转化成氨基酸和脂肪，说明细胞呼吸可以产生许多物质参与其他代谢反应，能说明细胞呼吸是生物体代谢的枢纽，B正确；血糖浓度过高时，部分血糖可以转化为某些非必需氨基酸和脂肪等一些非糖物质，C正确；人体成熟红细胞只进行无氧呼吸，即图中①②⑤过程，D错误。]2．(2024·重庆巴蜀中学检测)为研究2，4-二硝基苯酚(DNP)在细胞呼吸中的作用，科学家以酵母菌为实验材料，进行了一系列实验，实验条件及结果如下表所示。下列相关叙述正确的是( )组别 ① ② ③ ④实验条件 氧气 有 无 有 无DNP 加入 加入 不加入 不加入实验结果 ATP生成量(mol/mol C6H12O6) 20 2 38 2H2O生成量(mol/mol C6H12O6) 12 0 12 0A．DNP主要在线粒体基质中发挥作用B．DNP会影响人红细胞吸收K＋和葡萄糖C．无氧条件下，DNP会使葡萄糖释放的能量减少D．有氧条件下，DNP会使线粒体内膜上散失的热能增加D [由表可知，DNP抑制有氧呼吸过程中ATP的形成，不会对水的生成产生影响，主要在线粒体内膜发挥作用，A错误；人红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，与呼吸作用无关，不受DNP的影响，B错误；实验②和④比较，说明DNP不会对无氧呼吸产生影响，C错误；有氧时，DNP会导致细胞呼吸产生的ATP大幅减少，但水的生成不受影响，可见DNP使线粒体内膜上释放的能量更多以热能的形式散失了，D正确。]3．(2024·湖北重点中学联考)细胞色素C氧化酶(CytC)是细胞呼吸中电子传递链末端的蛋白复合物，缺氧时，随着膜的通透性增加，外源性CytC进入线粒体内，参与[H]和氧气的结合，从而增加ATP的合成，提高氧气利用率。下列叙述错误的是( )A．真核细胞中，线粒体内膜折叠形成嵴增加了CytC的附着位点B．线粒体内膜上与氧气结合的[H]不是全部来自葡萄糖C．外源性CytC参与[H]和氧气的结合，并将释放的能量大部分储存在ATP中D．相对缺氧时，外源性CytC进入线粒体发挥作用抑制了肌细胞中乳酸的产生C [分析题意可知，CytC是细胞呼吸中电子传递链末端的蛋白复合物，是有氧呼吸第三阶段的物质，场所是线粒体内膜，故线粒体内膜折叠形成嵴增加了CytC的附着位点，A正确；正常情况下，有氧呼吸第三阶段中与氧气结合的[H]来自丙酮酸和葡萄糖的分解，所以线粒体内膜上与氧气结合的[H]不是全部来自葡萄糖，B正确；CytC可使[H]和氧气结合，并将大部分能量以热能形式散失，少部分转移到ATP中供生命活动所用，C错误；分析题意可知，缺氧时，外源性CytC进入线粒体内，参与[H]和氧气的结合，从而增加ATP的合成，即促进了有氧呼吸第三阶段的进行，促进丙酮酸的利用从而抑制乳酸的产生，D正确。]4．(2024·山东省实验中学检测)为研究低氧胁迫对两个黄瓜品种根系细胞呼吸的影响，科研人员进行了相关实验，结果如下图所示。下列叙述正确的是( )A．正常通气情况下，品种A和B的根系细胞产生的CO2都来自线粒体B．低氧胁迫下，品种B对O2浓度的变化较为敏感C．低氧胁迫下，根细胞中丙酮酸分解为酒精的过程不产生 ATPD．低氧胁迫不影响黄瓜的光合速率和产量C [据图可知，正常通气情况下，黄瓜根系细胞产生了酒精，说明其呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸，则根系细胞产生的CO2来自线粒体和细胞质基质，A错误；与正常通气相比，低氧胁迫下，品种A产生的酒精含量更多，说明品种A对O2浓度的变化较为敏感，B错误；低氧胁迫下，根细胞中丙酮酸分解为酒精的过程是无氧呼吸第二阶段，该阶段不产生 ATP，C正确；长期处于低氧胁迫条件下，无氧呼吸产生的ATP减少，影响主动运输过程，植物吸收无机盐的能力下降，进而会影响植物的光合速率，导致产量降低，D错误。]5．(2024·山东济宁一中检测)如图是光合作用过程示意图(字母代表物质)，PSBS是一种类囊体膜蛋白，能感应类囊体腔内H＋的浓度而被激活，激活的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，防止强光对植物细胞造成损伤。下列说法错误的是( )A．H＋扩散经过Z蛋白时，B物质被用来合成了C物质B．叶绿素分子中被光激发的电子，经传递到达D后生成NADPHC．强光照通过激活膜蛋白PSBS，抑制水的光解，进而抑制电子传递和ATP的合成D．当光反应产物积累时，会产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降C [由图可知，B是ADP和Pi，C是ATP。当H＋顺浓度梯度经过Z蛋白运输时，利用化学势能将ADP和Pi转化为ATP，即B物质被用来合成了C物质，A正确；叶绿素分子中被光激发的电子，经传递到达D(NADP＋)同时结合H＋合成NADPH，B正确；激活的PSBS 抑制电子在类囊体膜上的传递，从而抑制水的光解，C错误；由题意可知，当光反应产物积累时，最终将光能转变为热能，防止强光对植物细胞造成损伤，因此产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降，D正确。]6．(2024·山东烟台期末)科研人员对绿色植物光暗转换过程中的适应机制进行研究。测定绿色植物由黑暗到光照的过程中CO2吸收速率(μmol·m-2·s-1)和光反应相对速率(μmol·m-2·s-1)的变化，结果如下图。下列叙述正确的是( )A．黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m-2·s-1，与线粒体内膜产生CO2有关B．由黑暗转变为光照条件后，叶肉细胞中NADPH和ATP的量会一直增加C．光照0～0.5 min光反应相对速率下降，与暗反应激活延迟造成NADPH和ATP积累有关D．光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率大于光反应速率C [黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m-2·s-1，说明植株的呼吸作用速率为0.1 μmol·m-2·s-1，与线粒体基质中产生CO2有关，A错误；光反应为暗反应提供NADPH和ATP，据图可知，正常情况下0.5 min后暗反应被激活，CO2吸收增多，而图中0～0.5 min之间，光反应速率降低，原因是暗反应未被激活，出现该现象的原因是暗反应激活延迟造成光反应产生的NADPH和ATP积累，导致光反应被抑制，故叶肉细胞中NADPH和ATP的量不会一直增加，B错误，C正确；由图可知，光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率等于光反应速率，D错误。]7．(2024·河北邢台一中月考)Rubisco酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应，进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是( )A．绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体B．植物光呼吸的进行导致光合作用产生的有机物减少C．光合作用过程中，CO2和C5反应需要消耗NADPH和ATPD．植物黑暗中产生CO2的场所可能为细胞质基质、线粒体基质C [绿色植物进行光呼吸的过程为C5与O2反应，最后在线粒体生成CO2，因此场所为叶绿体基质和线粒体，A正确；植物光呼吸的过程会消耗C5生成CO2，因此会导致光合作用产生的有机物减少，B正确；光合作用过程中CO2与C5反应生成C3，不需要NADPH和ATP的参与，而在C3的还原过程中需要NADPH和ATP的参与，C错误；植物细胞黑暗中可以进行无氧呼吸、有氧呼吸，因此产生CO2的场所可能为细胞质基质、线粒体基质，D正确。]8．(2024·福建福州检测)玉米叶片的横切结构及相关代谢过程与场所如图所示，从结构与功能统一的角度，分析下列说法错误的是( )A．除叶肉细胞外，维管束鞘细胞中也含有叶绿体B．若抑制PEP羧化酶活性，光合作用会明显减弱C．如果提供14CO2，14C首先出现在叶肉细胞的C3中D．玉米的叶片结构，体现对高温干旱环境的适应C [图中维管束鞘细胞也含有叶绿体，可以进行暗反应，A正确；图中抑制PEP羧化酶活性，会抑制暗反应的进行，光合作用会明显减弱，B正确；如果提供14CO2，14CO2首先和C3反应生成C4，14C首先出现在叶肉细胞的C4中，C错误；玉米叶片特殊的结构和功能，使其在气孔关闭的条件下仍能有效利用低浓度的CO2，既减少了蒸腾作用，又保证了光合作用的进行，所以它们对高温干旱环境能更好地适应，D正确。]9．(不定项)(2024·山东日照一模)真核细胞有氧呼吸的主要阶段是在线粒体内进行的，其部分过程如图1所示。解偶联剂能增大线粒体内膜对H＋的通透性，消除H＋梯度，因而抑制ATP生成，如图2所示。下列叙述正确的是( )A．图1中线粒体基质与细胞质基质间的H＋浓度差驱动ATP合成B．H＋通过解偶联剂进入线粒体基质的跨膜运输方式是主动运输C．加入解偶联剂后，有机物分解释放的能量会更多以热能形式散失D．可以利用解偶联剂来开发杀虫剂、杀真菌剂以及研发减肥药物CD [图1中在线粒体的内外两层膜之间的膜间腔隙与线粒体基质之间的H＋浓度差驱动ATP合成，A错误；H＋通过解偶联剂进入线粒体基质的跨膜运输方式是协助扩散，B错误；加入解偶联剂后，有机物分解释放的能量不能形成ATP，则会更多地以热能形式散失，C正确；解偶联剂影响了ATP的合成，则可利用解偶联剂来开发杀虫剂、杀真菌剂以及研发减肥药物，D正确。]10．(不定项)(2024·山东菏泽一模)图1、图2分别表示不同作物种子萌发的过程中CO2释放量和O2吸收量的变化趋势，下列说法错误的是( )A．图1中12时，无氧呼吸消耗的葡萄糖为有氧呼吸消耗葡萄糖的2倍B．图1种子萌发过程中的12～30 h之间，细胞呼吸的产物只有CO2和H2OC．图2中Q点时，该种子O2吸收量和CO2释放量相等，此时进行有氧呼吸和无氧呼吸D．图2中P点对应的O2浓度最适合储存该种子，因为此时无氧呼吸强度最低ABD [图1中12时，CO2的释放量为75 μL·h-1，O2的吸收量为25 μL·h-1，说明此时有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，有氧呼吸过程中O2的吸收量＝CO2的释放量，故有氧呼吸CO2的释放量为25 μL·h-1且消耗葡萄糖与CO2的释放量之比为1∶6，无氧呼吸CO2的释放量为50 μL·h-1且消耗葡萄糖与CO2的释放量之比为1∶2，故无氧呼吸消耗的葡萄糖为有氧呼吸消耗葡萄糖的6倍，A错误；种子萌发过程中的12～30 h之间，CO2的释放量＞O2的吸收量，说明种子同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸的产物是水和CO2，无氧呼吸的产物是酒精和CO2，B错误；图2中Q点后O2的吸收量大于CO2释放量，说明消耗的有机物不是糖类，因此Q点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量虽然相等，但此时进行有氧呼吸和无氧呼吸，C正确；图2 中P点对应的O2浓度最适合储存该种子，因为此时CO2的总释放量最低，总呼吸强度最弱，而非无氧呼吸强度最低，D错误。]11．(不定项)(2024·山东烟台一模)科研人员探究了不同光照强度下某植物光合作用、呼吸作用的变化规律，相关指标的检测结果如下表所示。下列说法正确的是( )光照强度/% 净光合速率/(μmol·m-2·s-1) 呼吸速率/(μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量/(mg·g-1)28.6 13.43 1.09 1.9652.5 13.98 1.58 2.1578.3 14.13 2.12 2.56100 12.38 3.67 1.83A．该植物可以通过降低呼吸速率来适应低光照强度环境B．实验中该植物最大光合作用速率为16.05 μmol·m-2·s-1C．若光照强度由78.3%降至52.5%，短时间内植物体内C3含量会下降D．实验中低光照适应后该植物对光能的吸收能力会增强AD [随着光照强度的下降，植物的呼吸速率下降，因此该植株可通过降低呼吸速率来适应低光照强度环境，A正确；光照强度为78.3%时，实验中该植物光合作用速率最大，为14.13＋2.12＝16.25 μmol·m-2·s-1，B错误；降低光照强度，光反应产物ATP和NADPH减少，C3的还原减弱，短时间内CO2固定速率不变，C3的含量会上升，C错误；实验中低光照叶绿素的含量比光照强度为100%时叶绿素含量有所增加，所以实验中低光照适应后该植物对光能的吸收能力会增强，D正确。]12．(不定项)(2024·江苏南通一中检测)某研究小组为了探究鄂西北的夏日晴天中午时气温和相对湿度对甲品种小麦净光合作用的影响，将生长状态一致的甲品种小麦植株分为五组，第一组在田间种植作为对照组，第二组至第五组在人工气候室中种植作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12：30测定各组叶片的净光合速率，各组实验处理及结果如表所示：第一组 第二组 第三组 第四组 第五组实验处理 温度/℃ 35 35 35 30 25相对湿度/% 17 27 52 52 52实验结果 光合速率 (相对值) 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7注：在同一温度下的植物呼吸速率相等。根据本实验结果分析，下列叙述正确的是( )A．中午时，相对湿度对甲品种小麦净光合速率的影响大于气温对其的影响B．与第二组相比，第三组小麦固定CO2速率较快C．与第三组相比，第四组小麦光合作用相关酶的活性较高D．适当提高第五组气候室的环境温度能提高小麦的净光合速率ABD [实验结果显示，相同温度条件下，小麦净光合速率随相对湿度的增加而明显增大，但相对湿度相同时，小麦净光合速率的大小随温度的变化不明显，由此推知中午时对小麦净光合速率影响较大的环境因素是相对湿度，A正确；小麦固定CO2的速率即为真正光合速率，第二、三组的温度相同，即两组小麦呼吸速率相同，与第二组相比，第三组小麦的真正光合速率(净光合速率＋呼吸速率)较高，该组小麦固定CO2速率较快，B正确；比较第三、四组可知，第四组小麦的净光合速率大于第三组，但第四组(30 ℃)的呼吸速率不等于第三组(35 ℃)的，所以不能确定第三组与第四组真正光合速率(净光合速率＋呼吸速率)的大小，即无法比较第三、四组小麦光合作用相关酶的活性，C错误；比较第三、四、五组可推知，小麦生长的最适温度在30 ℃左右，所以适当提高第五组的环境温度能提高小麦净光合速率，D正确。]二、非选择题13．(2024·山东菏泽一模)研究发现，常春藤可吸收并同化家装过程中的污染气体甲醛，其细胞内部物质代谢如下图所示。请回答下列问题：(1)常春藤的色素分布在____________(填细胞器)中。甲醛经气孔进入叶肉细胞，在____________(填场所)中被同化生成己酮糖-6-磷酸，卡尔文循环中第一个光合还原产物是______________(填具体名称)。(2)研究表明，甲醛胁迫可使常春藤细胞的膜脂和蛋白质受到氧化损伤。为探究常春藤对不同浓度甲醛的耐受性，科研人员分别测定了叶片气孔导度(气孔的开放程度)、甲醛脱氢酶(FALDH，甲醛代谢过程中的关键酶)活性的相对值，以及可溶性糖含量的变化，结果如下图：①常春藤经2 mmol·L-1甲醛处理后细胞中可溶性糖含量较高，可能原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。②6 mmol·L-1甲醛处理第3天后，常春藤细胞由于____________________，使得光合强度降低，可溶性糖含量显著减少。③结果显示，常春藤对低浓度甲醛具有一定的耐受性，其机制是___________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)部分色素存在于液泡中，叶绿体的光合色素分布于类囊体薄膜上；甲醛经气孔进入叶肉细胞，在叶绿体基质中被同化生成己酮糖-6-磷酸，由图可知，卡尔文循环中CO2与核酮糖-1，5-二磷酸反应的第一个光合还原产物是3-磷酸甘油醛。(2)①常春藤经2 mmol·L-1甲醛处理后细胞中可溶性糖含量较高，可能原因是甲醛被常春藤吸收后在甲醛脱氢酶作用下生成CO2，为光合作用提供原料，使得可溶性糖含量增加。②甲醛胁迫可使常春藤细胞的膜脂和蛋白质受到氧化损伤，6 mmol·L-1甲醛处理第3天后，常春藤细胞由于叶绿体膜结构受损，使得光合强度降低。③降低气孔导度，减少甲醛的吸收；提高FALDH的活性，增强对甲醛的代谢能力，所以常春藤对低浓度甲醛具有一定的耐受性。[答案] (1)叶绿体、液泡 叶绿体基质 3-磷酸甘油醛 (2)①甲醛被常春藤吸收后在甲醛脱氢酶作用下生成CO2，为光合作用提供原料，使得可溶性糖含量增加 ②叶绿体膜结构受损 ③降低气孔导度，减少甲醛的吸收；提高FALDH的活性，增强对甲醛的代谢能力14．(2024·湖南九校联考)研究发现，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。线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和考点1 光合作用和细胞呼吸的原理1．光合作用与细胞呼吸过程变化的内在联系2．光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化(1)(2)(3)(4)能量变化3．改变条件后，C3、C5、NADPH、ATP的含量及(CH2O)合成量变化分析光照强度和CO2浓度突然改变后，C3、C5、NADPH、ATP、ADP、NADP＋的含量及(CH2O)合成量的动态变化时，要将光反应和暗反应过程结合起来分析，从具体的反应过程提炼出模型：“来路→某物质→去路”，通过分析其来路和去路的变化来确定含量变化。如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原。当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：4．叶绿体类囊体薄膜上的光系统叶绿体进行能量转换依靠光系统(指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物，包括PSⅠ和PSⅡ)将光能转换为电能。光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递促使NADPH的形成，同时驱动膜内的质子泵在膜两侧建立H＋梯度，进而驱动ATP的合成。注：类囊体薄膜上主要有光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP合成酶复合体四类蛋白复合体，参与光能吸收、传递和转化，电子传递，H＋输送及ATP合成等过程。(1)光合色素吸收光能后，将H2O分解为O2和H＋，同时产生电子，电子经过电子传递链最终与________________结合形成NADPH；H＋从高浓度的类囊体内通过________________________________________。(2)________产生O2，________不产生O2。5．线粒体内膜上的呼吸电子传递链呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”，如下图所示：(1)复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是电子传递体，其中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ还是H＋转运蛋白。(2)H＋从线粒体基质向膜间隙运输是由电子传递过程中产生的能量驱动，H＋从膜间隙经顺浓度梯度进入线粒体基质，伴随着ATP的合成。6．光合作用和有氧呼吸的结构基础——ATP合酶ATP产生机制：线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因此膜高浓度侧的质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出，而ATP合酶把质子的电化学势能转化成ATP中的化学能。1．(2024·广东卷)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△sqr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△sqr的有氧呼吸减弱C．有氧条件下，WT 比△sqr的生长速度快D．无氧条件下，WT 比△sqr产生更多的ATP2．(2023·重庆卷)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)，结果如下表。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：催化CO2固定的酶；Vmax：RuBP羧化酶催化的最大速率。①类囊体薄膜电子传递的最终产物是____________。RuBP羧化酶催化的底物是CO2和________。②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)，结果如下表。田间光照产量 田间遮阴产量野生型 6.93 6.20突变体 7.35 3.68①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水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和__________________，两者可以相互转化，后者是光合产物的主要运输形式，在开花结实期主要运往籽粒。③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”)。判断与填空1．幼苗中的水可参与形成NADPH，也可参与形成NADH。(2024·贵州卷T1) ( )2．水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(2024·江西卷T5) ( )3．光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上。(2024·江西卷T5) ( )4．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所。(2023·湖南卷T2) ( )5．有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行。(2023·浙江6月卷T11) ( )6．高温下作物减产，叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷T11) ( )7．下图为类囊体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(2021·重庆卷T6)(1)水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜。 ( )(2)产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应。 ( )8．发生渍害时，油菜地上部分以有氧(需氧)呼吸为主，有氧呼吸释放能量最多的是第______________阶段。地下部分细胞利用丙酮酸进行乙醇发酵。这一过程发生的场所是________________，此代谢过程中需要乙醇脱氢酶的催化，促进氢接受体(NAD＋)再生，从而使________________得以顺利进行。因此，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种越____________(填“耐渍害”或“不耐渍害”)。(2024·浙江1月卷T20)9．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：(2024·湖南卷T17)(1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生______________；光能转化为电能，再转化为__________________中储存的化学能，用于暗反应的过程。(2)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)。细胞呼吸的原理及应用1．(2024·山东省实验中学一模)癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明，癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，下列叙述正确的是( )A．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATPB．③过程会消耗少量的还原氢，④过程不一定都在生物膜上完成C．发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少，且过程③④可同时进行D．若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径，可选用图中①④为作用位点2．(不定项)(2024·湖南长郡中学检测)如图所示为真核细胞有氧呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程，其中膜间隙比线粒体基质的H＋浓度高。下列有关说法正确的是( )A．NADH可在线粒体基质和细胞质基质中产生B．H＋跨越线粒体内膜进入线粒体基质时需要消耗能量C．ATP合酶既具有催化作用，又可作为离子通道D．有氧呼吸产生的ATP都来自此过程光合作用的原理及应用3．(2024·山东烟台二模)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。下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。(1)番茄叶肉细胞通常呈现绿色，与叶绿体的______________上分布着捕获光能的色素有关。影响番茄叶肉细胞中叶绿素含量的外界因素除了温度外，还有__________________________(答出两项即可)。(2)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酶的抑制作用。(3)Y蛋白可进入细胞核作用于S、I、L基因的启动子。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·山东济宁二模)番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PSⅠ、PSⅡ是由光合色素和蛋白质构成的复合体。RCA是Rubisco的激活酶，Rubisco催化CO2的固定。在高温胁迫下，RCA的活性被抑制，进而降低Rubisco活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧(ROS)过量合成，ROS能使PSⅡ失活。回答下列问题。(1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是________。适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为________，同时产生电子(e－)；环式电子传递的发生会导致NADPH/ATP的值________(填“变大”“变小”或“基本不变”)。(2)科研人员利用野生型番茄植株进行了以下实验，在实验第3天时测得相关实验数据如下表所示：组别 温度 气孔 导度 净光合速率(μmol·m-2·s-1) 胞间CO2浓度(ppm) Rubisco酶活性 (U·mL-1)甲 25 ℃ 99.2 11.8 282 172乙 40 ℃ 30.8 1.1 403 51从光合作用的过程分析，40 ℃时光合速率较低的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(答出两点即可)(3)提出一个利用生物技术工程缓解高温胁迫对Rubisco活性影响的方案：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。考点2 光呼吸和C4植物、CAM植物1．光呼吸(1)光呼吸的实质①是所有进行光合作用的细胞在光照、高O2低CO2情况下发生的一个生化过程。②是光合作用一个损耗能量的副反应。③此过程中消耗O2，生成CO2。(2)光呼吸产生的原因①内因：Rubisco是一种兼性酶，具有催化羧化反应(C5＋CO2→2C3)和加氧反应(C5＋O2→C3＋C2)两种功能。②外因：高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。(3)光呼吸过程图解(4)一定条件下光呼吸使光合效率下降25%～30%，抑制光呼吸的措施：适当降低环境中O2浓度或提高CO2浓度。(5)光呼吸对植物有重要的正面意义，在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少。其生理作用体现在：①光呼吸是高耗能反应，可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP。②光呼吸的产物有CO2，可以弥补CO2不足，维系暗反应，暗反应也可以消耗掉NADPH和ATP。③正常光照下体内产生乙醇酸是不可避免的，乙醇酸对细胞有毒害作用，而光呼吸可以消耗乙醇酸。(6)光呼吸与细胞呼吸的比较项目 光呼吸 细胞呼吸 (有氧呼吸)底物 C5化合物 糖类等有机物发生部位 过氧化物酶体、线粒体、叶绿体 细胞质基质、线粒体反应条件 光照 光或暗都可以能量 消耗能量 产生能量共同点 消耗O2、释放CO22．C4植物(1)C3植物和C4植物的含义根据光合作用碳元素同化的最初光合产物(三碳化合物、四碳化合物)的不同，把高等植物分成C3、C4植物两类，常见的C4植物有甘蔗、玉米、高粱等。(2)C4植物光合作用的过程水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著，而高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有机物很少，C4途径如图所示。与C3植物相比，C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP羧化酶，它催化如下反应：C3＋CO2―→C4(苹果酸)。C4进入维管束鞘细胞，生成CO2用于暗反应，再生出的C3(丙酮酸)回到叶肉细胞中，进行循环利用。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。PEP羧化酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓度的CO2。(3)C4途径的生物学意义热带植物为了防止水分过多蒸发，常常关闭叶片上的气孔，这样空气中的CO2不易进入细胞。这时，C4植物通过C4途径，利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用，这是因为C4途径中固定CO2的酶是PEP羧化酶，该酶对CO2有很高的亲和力，使叶肉细胞能有效地固定和浓缩CO2，供维管束鞘细胞内叶绿体中的C3途径利用，过程如下：3．CAM植物(1)光合作用CAM途径基本定义景天属植物是一大类肉质植物，景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism，CAM)首先就是在这类植物中发现的。景天属植物夜间将吸收的CO2固定在苹果酸(C4)中，白天苹果酸分解释放CO2参与光合作用。(2)光合作用CAM途径过程图解过程解读：(3)光合作用CAM途径特点①CAM途径的形成，与植物适应干旱地区有关。白天缺水，气孔关闭，植物便利用前一个晚上固定的CO2进行光合作用。②植物体在夜晚的有机酸含量十分高，而糖类含量下降；白天则相反，有机酸下降，而糖分增多。③由于利用的CO2含量有限，CAM途径光合作用强度较低，生物产量通常较低。1．(2024·黑、吉、辽卷)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：在叶绿体中：C5＋CO22C3 ①C5＋O2C3＋C2 ②在线粒体中：2C2＋BAD′C3＋CO2＋NADH＋H＋ ③注：C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．(2023·湖南卷节选)下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L-1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题：(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是________________(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过________长距离运输到其他组织器官。(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度________(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三点即可)。填空1．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_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2022·全国甲卷T29)2．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：(2021·全国乙卷T29)(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有____________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和_________________________________________释放的CO2。(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止____________________________________，又能保证________正常进行。通过光呼吸考查光合作用的原理1．(2024·湖北荆州模拟)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，如下图。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．较强的光呼吸对于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2．(2024·河北保定期末)如下图所示，光呼吸是进行光合作用的细胞在强光照和高O2低CO2情况下发生的生理过程，RuBP(C5)既可与CO2结合，经酶催化生成PGA(C3)进行光合作用；又可与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(C2)，进行光呼吸。请回答下列问题：(1)光呼吸时C5与O2结合的场所是______________，卡尔文循环过程中发生的能量转换是_______________________________________。(2)研究人员经常把细胞呼吸称为“暗呼吸”。从反应条件角度分析，光呼吸和暗呼吸的区别是__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)Rubisco酶是一种双功能性酶，其“双功能性”体现在________________________________________________________________________________________。(4)在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，会对细胞造成伤害，光呼吸可以消耗光反应产生的过多的________________，从而对细胞起到保护作用。同时在夏季强光照下，叶片气孔关闭，光呼吸产生的________进入卡尔文循环，为光合作用提供原料。通过C4植物考查光合作用的原理3．(2024·湖南师大附中月考)甘蔗、玉米等植物的叶片具有特殊的结构，其叶肉细胞中的叶绿体有基粒，而维管束鞘细胞中的叶绿体不含基粒。维管束鞘细胞周围的叶肉细胞可以将CO2传递给维管束鞘细胞进行卡尔文循环，其主要过程如图所示。下列叙述错误的是( )A．甘蔗、玉米等植物叶片进行光合作用光反应的场所是叶肉细胞中的叶绿体B．PEP羧化酶对环境中较低浓度的CO2具有富集作用C．PEP羧化酶基因仅存在于部分叶肉细胞中，维管束鞘细胞中没有D．甘蔗、玉米等植物特殊的结构和功能，使其更适应高温干旱环境4．(2024·山东济南一模)在叶肉细胞中，固定CO2形成C3的植物称为C3植物；而玉米等植物的叶肉细胞中，PEP在PEP羧化酶的作用下固定 CO2进行C4循环，这样的植物称为C4植物。C4植物的维管束鞘细胞含无基粒的叶绿体，光反应发生在叶肉细胞，暗反应发生在维管束鞘细胞。在C4循环中PEP羧化酶对CO2的高亲和力，可将周围较低浓度的CO2高效运往维管束鞘细胞形成高浓度CO2，如下图所示。暗反应中RuBP羧化酶(对CO2的亲和力约为PEP羧化酶的1/60)在CO2浓度高时催化RuBP固定CO2合成有机物；在CO2浓度低时催化RuBP与O2进行光呼吸，分解有机物，回答下列问题：(1)C4植物中固定CO2的酶是____________________________，最初固定CO2的物质是________。(2)C3植物与C4植物相比较，CO2补偿点较高的是________；干旱时，对光合速率影响较小的是________。(3)C4循环中，苹果酸和丙酮酸能穿过在叶肉细胞和维管束鞘细胞之间形成的特殊结构，该结构使两细胞原生质相通，还能进行信息交流，该结构是________。据题意分析，C4植物叶肉细胞不发生暗反应的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)环境条件相同的情况下，分别测量单位时间内 C3植物和 C4植物干物质的积累量，发现C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(至少答出两点，不考虑呼吸作用的影响)通过CAM植物考查光合作用的原理5．(不定项)(2024·河北重点高中联考)景天科植物的叶子有一个很特殊的CO2固定方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图所示。下列分析错误的是( )A．如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率将随之提高B．由景天科植物特殊的CO2固定方式推测其可能生活在高温干旱地区C．白天景天科植物叶肉细胞中苹果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相关D．景天科植物参与卡尔文循环的CO2不只来自苹果酸的分解6．(2024·湖南长郡中学检测)绿色植物通过光合作用将CO2固定并合成有机物，根据固定CO2的途径不同，可将植物主要分为C3植物，C4植物和CAM植物，它们的部分特性如表所示。回答下列问题。分类 C3植物 C4植物 CAM植物光呼吸 ？ ？ 低CO2固定途径 C3途径 C3途径和C4途径(C4途径：叶肉细胞中相关酶作用下催化CO2生成C4，C4被运到维管束鞘细胞后生成CO2) C3途径和CAM 途径(CAM途径：晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放完成暗反应)Rubisco酶特性 既能催化C5和CO2反应又能催化C5和O2反应PEP酶特性 PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓度的CO2(1)三类植物光反应产物相同，它们的光反应产物是__________________；Rubisco酶催化C5和CO2的反应，该反应称为__________________________。(2)光呼吸是指O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应。正午时C3植物有光合午休现象而C4植物无此现象，请分析在正午时，________(填“C3植物”或“C4植物”)的光呼吸强度更小，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)从CO2固定途径分析(不考虑光呼吸)，与C4植物相比，CAM植物的光合速率________(填“更大”“更小”或“无差异”)，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)现提供凡士林(可用于堵塞气孔)，若干生理状况相同、置于暗处相同时间的CAM植物，药物b(抑制液泡内苹果酸的分解)，清水，注射器，光合速率检测仪等材料，请设计实验证明CAM植物白天进行暗反应时气孔关闭，所需CO2主要来自液泡中的苹果酸的分解(呼吸作用提供的CO2不予考虑，简要写出实验思路即可)。_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。考点3 细胞呼吸和光合作用的影响因素及应用1．影响细胞呼吸和光合作用的相关坐标曲线2．光合作用曲线中特殊点含义及移动情况分析(1)曲线中特殊点含义分析①A点：只进行细胞呼吸。AB段：光合速率________呼吸速率。B点以后：__________________________。②B点：光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)，细胞呼吸释放的CO2________用于光合作用。③C点：光饱和点(光合速率达到最大时的最低光照强度)，继续增加光照强度，光合作用强度不再增加。④D点的含义：________________________________________。(2)曲线中的“关键点”移动①细胞呼吸对应点(图中A点)的移动：细胞呼吸增强，A点__________；细胞呼吸减弱，A点________。②光补偿点(图中B点)的移动a．细胞呼吸速率提高，其他条件不变时，光补偿点________，反之________。b．细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点________，反之________。③光饱和点(图中C点)和D点的移动：其他相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点________，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。3．图示法理解光合速率与呼吸速率的关系(1)各种速率的表示方法及相互关系①呼吸速率：有机物或O2消耗量、CO2产生量。②净光合速率：有机物积累量、O2释放量、CO2吸收量。③总(真正)光合速率：有机物或O2产生量、CO2消耗量。④总(真正)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。(2)净光合速率和总(真正)光合速率的判定方法①若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则该曲线表示总(真正)光合速率，若CO2吸收值为负值，则该曲线表示净光合速率。②若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率。③有机物积累量表示净光合速率，制造量表示总(真正)光合速率。1．(2024·贵州卷)农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。回答下列问题。(1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；参与有氧呼吸的酶是________(选填“甲”或“乙”)。(2)在水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是________；水淹第3 d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的________倍。(3)若水淹3 d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。2．(2024·湖北卷)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”“不变”或“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”)。判断与填空1．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸。(2024·甘肃卷T3) ( )2．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，可采取的做法是增加叶片周围环境CO2浓度。(2024·北京卷T4) ( )3．在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用。(2023·北京卷T3) ( )4．某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，解释合理的是初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率。(2022·全国乙卷T2) ( )5．在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。(2024·全国甲卷T29)(1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是____________________________________。(2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是_______________________________________________________________________________________________。(3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是__________________________________________________________________________________________________________________________。(答出一点即可)(4)通常情况下，为了最大限度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在________________________最大时的温度。外界因素对细胞呼吸的影响1．(2024·湖南长沙长郡中学一模)低氧胁迫会降低农作物的产量，洪水和灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成低氧胁迫。某研究小组利用水培技术探究了低氧条件对两个油菜品种(A、B)根部细胞呼吸的影响。下图表示实验第6天根部细胞中相关物质的含量(呼吸底物是葡萄糖)。下列相关叙述错误的是( )A．正常通气条件下，油菜根部细胞呼吸产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质B．低氧胁迫条件下，A、B品种油菜根部细胞的无氧呼吸增强C．丙酮酸含量高低可以反映有氧呼吸强度，从图中可知正常通气更利于储存油菜D．在低氧胁迫下，A 品种相比于B品种可能更容易发生烂根现象2．(不定项)(2024·山东淄博一模)丙酮酸在不同酶的催化下生成的产物不同(如图)，植物普遍存在乙醇脱氢酶(ADH)、乳酸脱氢酶(LDH)。科研人员研究了淹水胁迫对某植物根系呼吸酶活性的影响，结果如图。下列说法错误的是( )A．酒精发酵和乳酸发酵可实现 NAD＋的再生B．酒精发酵和乳酸发酵时合成ATP的能量来自 NADHC．淹水胁迫时，该植物根细胞可产生乳酸和酒精D．淹水胁迫时，该植物根细胞以乳酸发酵途径为主植物对光的响应3．(2024·河北邯郸检测)为探究光质对黄叶辣椒植株生长发育的影响，科研人员以辣椒叶色黄化突变体yl1及其野生型6421的幼苗为实验材料。用白光(W)、蓝光(B)、红光(R)、绿光(G)、紫光(P)、黄光(Y)和远红光(FR)进行处理研究不同光质对辣椒植株总叶绿素含量、净光合速率的影响，结果如下图。请回答下列相关问题：(1)从叶绿体中色素的角度分析，辣椒叶色黄化的原因可能是__________________________，叶色黄化会直接导致光反应产物__________________减少。(2)据图1的实验结果可得出的结论有___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点)。(3)据图2可知，突变体yl1在______________________的处理下净光合速率高于野生型。科研人员研究发现，紫光和绿光处理会显著提高突变体yl1的气孔导度，但这两组的净光合速率变化不同，据题分析，影响绿光、紫光处理组突变体yl1净光合速率的主要因素分别是________________________。(4)两种植株受到远红光照射时也会表现出一定的生物学效应来调节植物的生长发育，推测其调节途径是___________________________________________________________________________________________________________________。4．(2024·湖南雅礼中学月考)为探究百合(一种喜阴的药用植物)生长所需的适宜光照条件，在不同光照下(自然光下用遮阳网遮光，透过的光占自然光的百分数为透光率)，测得该植物叶片的呼吸速率、净光合速率和叶绿素含量如下图1、2、3所示；研究在不同透光率下百合叶片光合特性及鳞茎淀粉积累的相关指标，结果如下表所示。请回答下列问题：检测项目 100%透 光率组 (CK) 75%透 光率组 (T1) 50%透 光率组 (T2) 25%透 光率组 (T3)气孔导度/ (μmol·m-2· s-1) 32.3 52.3 49.7 47.3胞间CO2浓度/(mmol·mol-1) 7.23 5.23 5.91 6.78Rubisco羧化酶 活性/(mmol· mg-1·min-1) 0.25 0.59 0.51 0.44鳞茎淀粉合成酶活性/(U·g-1) 31.05 61.05 49.06 40.9注：气孔导度大反映气孔开放程度大；Rubisco羧化酶为催化CO2固定的酶。(1)图1表明，植物叶片在四组不同光照下，呼吸速率随透光率降低而________，在线粒体中，[H]最终传递给氧，并与氧结合生成________，催化这一反应过程的酶分布在______________________上。(2)根据图1、2、3判断，叶片固定CO2速率最低时对应的透光率为________%，限制此光照条件下叶片光反应速率的内部因素是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)鳞茎中淀粉的产量是影响百合经济效益的主要因素。由图和表中的实验数据可知，____________组处理方式最有利于百合产量的提高，依据是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。气孔因素和非气孔因素对光合作用的影响5．(2024·湖南长郡中学模拟)薏苡作为一种药食两用的植物，具有很高的营养价值，近年来需求甚大。薏苡适宜在温暖湿润的环境下生长，耐涝不耐旱。长郡中学生物学研究小组采用盆栽模拟控水法研究干旱胁迫对薏苡光合作用的影响，为提高薏苡的品质、产量和节水栽培提供理论依据。回答下列问题：(1)6～9月为薏苡的生长季节，对所用盆栽分别实施如图的3种水分处理模拟年总降水量，其中D1、D2和D3分别相当于重度干旱、轻度干旱和正常供水。已知6、7、8、9月降水量分别占全年降水量的17.48%、28.24%、21.31%、9.10%，则D1处理中6月份的供水量应为________(保留两位小数)，不同组别给水时，____________________________________________________________(写出两点)应相同。实验在可移动透明挡雨棚内进行，晴天打开棚布，阴雨天和晚上把棚布盖好，这样做的目的是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)净光合速率体现的是单位时间内植物有机物的________，图1中只有D1处理呈双峰曲线，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。D1、D2、D3处理的日平均净光合速率分别为0.56、0.64、0.82 μmol/(m2·s)，若不同组别真正光合作用速率的差值与净光合速率的差值相同，说明_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)由图2可知，D1和D2处理下薏苡的气孔导度相近且8：00最高。10：00之后D3处理下薏苡的气孔导度总体高于D1和D2，由此得出的结论是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)干旱对光合作用的限制分为气孔限制和非气孔限制，通过气孔进入胞间的CO2不能满足光合作用的要求，为气孔限制。在干旱条件下，胞间的CO2也可能得不到充分利用，即干旱可能对___________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)等产生影响而产生非气孔限制。温度和无机盐对光合作用的影响6．(2024·重庆巴蜀中学检测)低温冷害是我国北方玉米高产的主要限制因素，如图为低温胁迫下PKN(一种抗冷剂) 处理对玉米幼苗光合作用的影响结果。下列叙述错误的是( )A．玉米幼苗细胞中的叶绿素分布在类囊体薄膜上，提取叶绿素时可用无水乙醇B．冷害会导致叶片缺绿或黄化，可能的原因是低温使叶绿素分解加速或合成变慢C．PKN可通过减缓叶绿素含量和气孔导度的下降，减缓净光合速率的下降D．在实验时间内，低温胁迫天数越长，细胞中有机物的含量越低7．(2024·河北邢台期末)某科研小组为探究影响小麦光合作用的因素，将生长状态相同的小麦幼苗随机分为若干组，在不同条件下测定各组CO2的吸收量，实验条件及结果如图所示，除图中处理条件外，其他条件均相同。回答下列问题：(1)该实验的自变量是__________________________________________。为确定无机盐最适宜的施用量，应先做预实验，其意义是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)无机盐中的磷元素可参与组成叶绿体膜，且磷元素参与合成___________________________________________________________________________________(答出2点，填物质)，这些物质为暗反应提供能量。(3)研究发现，当光照强度增大到一定量时，光合速率不再增加，从暗反应角度分析，可能的限制因素有__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)由图可知，当土壤含水量低于40%时，________(填“能”或“不能”)通过施用无机盐来提高小麦幼苗的光合速率，判断依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 高考生物二轮复习素能提升一微专题3光合作用和细胞呼吸.docx 高考生物二轮复习素能提升一微专题3光合作用和细胞呼吸学案.docx 高考生物二轮复习素能提升一微专题3光合作用和细胞呼吸课件.ppt
资源列表
