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课时4　酶的实验设计与分析、光合作用的, “三率”分析、电子传递链
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酶的实验设计与分析 2025·江苏卷，8；2025·北京卷，3；2025·四川卷，10；2024·广东卷，15；2024·浙江1月选考，17； 2023·浙江6月选考，7；
光合作用的“三率”分析 2025·河南卷，17；2024·新课标卷，31；2024·全国甲卷，29；2024·江苏卷，20；2024·黑吉辽卷，21；2024·安徽卷，16；2023·辽宁卷，21；2023·全国乙卷，29；2023·江苏卷，9；2023·广东卷，18；2023·福建卷，14
电子传递链 2025·安徽卷，16；2024·山东卷，21；2023·江苏卷，19；2023·重庆卷，19；2023·湖北卷，8；2023·山东卷，21
焦点1　酶的实验设计与分析
【知识盘查】
1.有关酶特性的实验探究
提醒　①检验酶的最适作用条件，如温度或最佳剂量，要设置温度梯度或浓度梯度。
②酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。
2.有关酶的验证、探究或评价性实验题解题策略
【曾经这样考】
1.(2025·江苏卷，8)为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是(　　)
步骤 甲组 乙组 丙组
① 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL蔗糖溶液
② 加入2 mL淀粉酶溶液 加入2 mL蒸馏水 ？
③ 60 ℃水浴加热，然后各加入2 mL斐林试剂，再60 ℃水浴加热
A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液
B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性
C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖
D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀
答案　C
解析　由实验目的和实验设计的单一变量原则可知，甲和丙组底物不同，则加入的酶应相同，即丙组步骤②应加入2 mL淀粉酶溶液，A错误；第二次水浴加热的目的是促进还原糖与加入的斐林试剂的氧化还原反应高效进行，并且均匀受热保证实验安全和现象清晰，B错误；乙组加入2 mL淀粉溶液和2 mL蒸馏水，可通过观察乙组是否出现砖红色沉淀判断淀粉中是否含还原糖，C 正确；丙组加入的淀粉酶无法催化蔗糖水解，蔗糖为非还原糖，丙组不会出现砖红色沉淀，D错误。
2.(2025·四川卷，10)D－阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2＋可协助酶Y催化D－果糖转化为D－阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2＋条件)下，测定不同浓度D－果糖的转化率(转化率＝产物量/底物量×100%)，其变化趋势如下图。下列叙述正确的是(　　)
A.升高反应温度，可进一步提高D－果糖转化率
B.D－果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强
C.若将Co2＋的浓度加倍，酶促反应速率也加倍
D.2 h时，三组中500 g·L－1果糖组产物量最高
答案　D
解析　题干中实验是在最适反应条件下进行的，升高温度会使酶的活性降低，从而降低D－果糖转化率，A错误；D－果糖的转化率不仅与酶Y的活性有关，还与底物(D－果糖)的浓度、反应时间等因素有关，所以不能仅根据转化率高就说明酶Y的活性强，B错误；Co2＋可协助酶Y催化反应，但Co2＋不是酶，将Co2＋的浓度加倍，不一定会使酶促反应速率也加倍，酶促反应速率还受到酶的数量、底物浓度等多种因素影响，C错误；转化率＝产物量/底物量×100%，2 h时，500 g·L－1果糖组的转化率不是最高，但底物量是最多的，且转化率也较高，根据产物量＝底物量×转化率，可知其产物量最高，D正确。
【还会这样考】
3.(2025·辽宁本溪模拟)实验小组从某微生物中提取出一种酶，在不同温度条件进行相关实验，其他条件相同且适宜。分别在反应1 h末和2 h末测定产物的含量，实验结果如下表。下列叙述正确的是(　　)
温度 15 ℃ 25 ℃ 35 ℃ 45 ℃
产物含量相对值 1 h末 0.3 1 1.5 0.1
2 h末 0.6 1.8 1.8 0.1
A.实验的自变量是产物含量，因变量是反应温度与反应时间
B.实验开始时应将酶与底物混合后置于对应的温度下保温
C.根据表中实验结果可推知，该酶的最适温度在25 ℃到45 ℃之间
D.25 ℃时的产物含量和酶活性与35 ℃时的产物含量和酶活性相同
答案　C
解析　该实验是在不同的时间检测不同温度下产物的生成量，实验的自变量为反应时间和反应温度，因变量为产物含量相对值，A错误；实验前需分别在相应温度下处理酶与底物，待酶与底物达到相应温度后，再混合并在相应温度下保温，使其进行反应，B错误；根据1 h末的实验结果，与其他温度下相比较，可知35 ℃时产物含量相对值最大，反应速率更快，说明其酶活性更高，因此该酶的最适温度在25 ℃到45 ℃之间，C正确；由1 h末的产物含量不同可知25 ℃与35 ℃实验组的酶活性不同，但在反应2 h末，两温度条件下产物含量相等，推测此时25 ℃实验组与35 ℃实验组在2 h末反应都已经结束，D错误。
4.(2025·湖南雅礼中学)已知某些水果中含有蛋白酶，水果提取物可作为嫩肉粉的主要成分，如图为水果提取物的嫩化效果(与蒸馏水相比)与pH的关系图。下列说法错误的是(　　)
A.水果提取物的相对有效性为1时表明其嫩化效果与水一样
B.炒肉过程中添加适量嫩肉粉效果最佳
C.蛋白酶可水解肉中的蛋白质，使肉制品口感鲜嫩
D.由图可知，pH为8时菠萝提取物的嫩化效果最好
答案　B
解析　嫩化作用即蛋白酶将肉中的蛋白质水解成小分子的多肽或氨基酸，炒肉过程中添加嫩肉粉，高温可能会破坏蛋白酶的结构使蛋白酶失活，从而不能起到水解肉中蛋白质的作用， B错误。
焦点2　光合作用的“三率”分析及“点”的移动规律
【知识盘查】
1.深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
(1)如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的A点，乙图对应图1中的AB段(不含A、B两点)，丙图对应图1中的B点以后(不含B点)，丁图对应图1中的B点。
(2)如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的甲图、丙图和丙图。
(3)如果实验对象是离体的叶绿体，则图1不能(填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响，原因是叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0。
2.光补偿点、光饱和点的移动
(1)光补偿点对应的两种生理状态
①整个植株：光合速率＝细胞呼吸速率。
②叶肉细胞：光合速率>细胞呼吸速率。
(2)光补偿点、光饱和点的移动
提醒　①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。②当C点右移，D点向右上方移动；反之C点左移，D点向左下方移动。
【曾经这样考】
1.(2025·黑吉辽蒙卷，21)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S)，并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率(如下图)和产量潜力。回答下列问题。
注：光照强度在曲线②和③中为n，在曲线①中为n×120%。
(1)Rubisco在叶绿体的________中催化________与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成(CH2O)，这一过程中能量转换是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于________不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是____________________________________________________________________。
胞间CO2浓度为300 μmol·mol－1时， 曲线①比②的光合速率高的具体原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
答案　(1)基质　C5　ATP和NADPH中活跃的化学能转换为有机物中稳定的化学能　(2)光照强度　胞间CO2浓度　与曲线②相比，曲线①条件下光照强度增强，光反应产生的ATP和NADPH增多，促进暗反应合成更多的有机物，因此曲线①的光合速率高于曲线②　(3)分别给S植株和WT植株提供适宜浓度的14CO2，在饱和光照条件下培养，其他条件相同且适宜，相同时间后，分别检测14C3的放射性强度，比较S植株和WT植株生成14C3的速率。
解析　(1)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶，因此Rubisco在叶绿体的基质中催化C5与CO2结合生成C3。暗反应过程中的能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转换为有机物中稳定的化学能。
(2)当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合且趋于稳定，限制因素为光照强度。A点之前曲线①和②重合且均上升，说明因变量随着自变量增加而增加，因此最主要限制因素是胞间CO2浓度。胞间CO2浓度为300 μmol·mol－1时，曲线①与②不同的条件为光照强度，因此曲线①光合速率高的具体原因是与曲线②相比，曲线①条件下光照强度增强，光反应产生的ATP和NADPH增多，促进暗反应合成更多的有机物，因此曲线①的光合速率高于曲线②。
(3)可通过检测单位时间内14C3的放射性强度变化，比较S植株和WT植株生成14C3的速率，实验思路见答案。
【还会这样考】
2.(2025·辽宁沈阳二中模拟)某研究小组测定了植物甲和乙在一定的CO2浓度和适宜温度条件下，光合速率随光照强度的变化，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.光照强度为b时，植物甲的实际光合速率与植物乙的相同
B.光照强度为b时，若每天光照11小时，则植物乙无法正常生长
C.同等光照强度下植物甲、乙光合速率不同的根本原因是叶肉细胞中叶绿素含量不同
D.将植物甲、乙分别置于相同黑暗环境中，植物甲单位质量、单位时间内消耗的有机物更多
答案　B
解析　图示分析：
判断植物能否正常生长的标准是看植物一昼夜是否能积累有机物。在光照强度为b时，若每天光照11小时，植物乙光照下积累的有机物的量为11×2＝22，黑暗下呼吸消耗的有机物的量为(24－11)×2＝26，光照下积累的有机物少于黑暗下消耗的，因此植物乙无法正常生长，B正确；同等光照强度下植物甲、乙光合速率不同的根本原因是遗传物质不同，C错误；由图可以看出，植物乙的呼吸速率更大，因此将植物甲、乙分别置于相同的黑暗环境中，植物乙单位质量、单位时间内消耗的有机物更多，D错误。
3.(不定项)(2025·湖南雅礼中学调研)叶面积系数是指单位土地面积上的叶面积总和，它与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图1所示。图2为来自树冠不同层的甲、乙两种叶片的净光合速率变化图解。下列说法错误的是(　　)
A.a点后群体干物质积累速率变化对于合理密植有重要指导意义
B.a～b段群体光合速率增加量大于群体呼吸速率增加量
C.c点时，甲、乙两种叶片固定CO2的速率相同
D.甲净光合速率最大时所需光照强度高于乙，可判断甲叶片来自树冠上层
答案　BC
解析　由图1可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均上升，当叶面积系数大于a时，群体干物质积累速率下降，据此可以看出过度密植会导致产量下降，因而图示的研究对于合理密植具有重要指导意义，A正确；a～b段群体光合速率增加量小于群体呼吸速率增加量，因而当叶面积系数大于a时，群体干物质积累速率下降，B错误；c点时，甲、乙两种叶片净光合速率相等，均为零，此时光合速率等于呼吸速率，但两种叶片的呼吸速率不同，因此，此时甲、乙两种叶片固定CO2的速率不同，C错误；由于上层叶片对阳光的遮挡，导致下层叶片接受的光照强度较弱，因此下层叶片净光合速率达到最大值时所需要的光照强度较上层叶片低，据此分析图示可推知，甲叶片位于树冠上层，D正确。
焦点3　电子传递链和化学渗透假说
【知识盘查】
1.光反应和有氧呼吸第三阶段生成ATP的结构基础——ATP合酶
2.光合磷酸化和氧化磷酸化
3.化学渗透假说
化学渗透假说的主要内容：①线粒体(叶绿体)的电子传递链将H＋由线粒体基质(叶绿体基质)泵入线粒体内、外膜间隙(类囊体腔)；②线粒体内膜(类囊体膜)不允许H＋回流，膜内外产生H＋浓度梯度；③H＋顺浓度梯度回流释放能量合成ATP。
研究人员在黑暗条件下将叶绿体的类囊体放入烧杯中，人为调整类囊体膜两侧的pH，并适时加入适量的ADP和Pi。一段时间后检测，只有A组有ATP产生。
该实验表明：类囊体膜内外存在H＋浓度差是类囊体合成ATP的直接动力。
【曾经这样考】
1.(2022·重庆卷，23)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。
(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是__________________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。
(2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
图Ⅲ
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是________________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是________。
(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有____________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有____________________________________________________________________
____________________________________________________________________(答两点)。
答案　(1)保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂　低温
(2)图Ⅱ实验是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自类囊体膜内外H＋浓度差
(3)类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高　水
(4)NADPH、ATP和CO2　增加CO2的浓度和适当提高环境温度
解析　(1)制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂，以保证其结构完整。提取液应该保持低温降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。(2)从图Ⅱ实验中可知，在光照条件下，将处于pH＝4的类囊体转移到pH＝8的锥形瓶中，再在遮光的条件下加入ADP和Pi，也产生了ATP，但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，因为图Ⅱ实验是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自类囊体膜内外H＋浓度差。 (3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，光反应过程中，水的分解伴随着电子的传递，故电子的最终来源物质是水。(4)人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP，以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明暗反应已经达到最大速率，增加CO2的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高产量。
【还会这样考】
2.(2025·内蒙古包头九中模拟)下图是真核细胞中的电子传递及相关过程，图中A、B、C、D是四种蛋白质复合体，在电子传递过程中功能各不相同。 下列说法正确的是(　　)
A.该电子传递及相关过程能产生大量ATP，只能发生在线粒体里，原核细胞内不可以发生
B.四种复合体功能虽然不同，但结构相同
C.在不同温度条件下，图中膜的流动性会有差异，这主要与磷脂分子的疏水端相关
D.NADH代表还原型辅酶Ⅱ，既是能量的载体又是还原性物质
答案　C
解析　图示电子传递链过程涉及有氧呼吸第三阶段，有氧呼吸不仅可以发生在真核细胞，也可以发生在原核细胞，由于没有线粒体，该过程可发生在原核细胞的细胞膜上，A错误；蛋白质的结构决定功能，图中四种蛋白质复合体功能不同，其结构也不同，B错误；磷脂分子含有脂肪酸链，而脂肪酸链既有饱和的，也有不饱和的，饱和的在室温状态就已经是固态了，因此不同温度条件下膜的流动性与脂肪酸链的种类有关，即与磷脂的疏水端有关，C正确；NADH代表还原型辅酶Ⅰ，其与氧气发生反应，生成水释放大量能量，所以既是能量的载体又是还原性物质，D错误。
3.(不定项)(2025·辽宁沈阳二中模拟)小麦是我国最主要的粮食作物之一，其产量直接关系到国家的粮食安全。小麦的光反应过程包括多个反应，其中最重要的是发生在两种叶绿素蛋白质复合体(称为光系统Ⅰ和光系统Ⅱ)中的电子被光激发的反应，具体如图。下列叙述错误的是(　　)
A.叶绿素蛋白质复合体的作用是吸收、传递光能，并将光能直接转化为ATP和NADPH中的活跃化学能
B.光系统Ⅱ位于叶绿体内膜上，被光激发后逐渐释放能量，传递至类囊体膜上的光系统Ⅰ再次被光激发
C.光系统Ⅱ中丢失的电子由水中的电子补充，电子传递过程的最终受体为NADP＋
D.若降低周围环境的CO2浓度会导致单位时间内高能电子的产生量下降
答案　AB
解析　叶绿素蛋白质复合体的作用是吸收、传递和转化光能，据图可知，在光的作用下，低能电子转变为高能电子，然后在电子传递过程中逐渐释放能量用于ATP和NADPH的合成，因此光能先转化为电能，再转化为ATP和NADPH中的活跃化学能，A错误；发生在光系统Ⅰ和光系统Ⅱ中的电子被光激发的反应是光反应过程中最为重要的，由此可知光系统Ⅰ和光系统Ⅱ均位于类囊体膜上，B错误；由图可知，光系统Ⅱ中丢失的电子由水中的电子补充，经光系统Ⅰ后电子最终与NADP＋结合生成NADPH，C正确；若降低周围环境的CO2浓度会导致暗反应速率减慢，单位时间内ATP和NADPH的消耗量减少，从而导致光反应速率下降，因此单位时间内高能电子的产生量下降，D正确。
限时练5　酶的实验设计与分析、光合作用的“三率”分析及“点”的移动规律、电子传递链与化学渗透假说
(时间：30分钟　分值：55分)
【精准强化】
1.(2025·北京卷，3)某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息：本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前先浸泡15～20 min，特别脏的衣物可减少浸泡用水量；请勿使用60 ℃以上热水。下列叙述错误的是(　　)
A.该洗衣粉含多种酶，不适合洗涤纯棉衣物
B.洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解
C.减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度
D.水温过高导致酶活性下降
答案　A
解析　酶具有专一性，纯棉衣物的主要成分是纤维素，洗衣粉中的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶无法分解纤维素，A错误；洗涤前浸泡衣物有利于酶与污渍中的蛋白质等有机物充分结合，催化其分解，B 正确；减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度，加快酶与衣物中有机物污渍的反应速率，有利于清洗特别脏的衣物，C正确；水温过高会导致酶的空间结构遭到破坏，使酶的活性下降，甚至失活，D正确。
2.(2025·湖南长郡中学联考)实验小组为探究温度对蔗糖酶活性的影响，设计了如下实验步骤：①取6支试管，向每支试管中加入1 mL一定浓度的蔗糖酶溶液；②向每支试管中加入1 mL 0.25%蔗糖溶液，摇匀；③将6支试管分别置于0 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和70 ℃水浴中保温10 min；④检测反应速率。下列相关叙述错误的是(　　)
A.蔗糖水解的产物是单糖
B.各个实验组相互对照，属于对比实验
C.应将酶溶液与底物溶液先分别保温再混合
D.一般用斐林试剂检测反应生成物的含量
答案　D
解析　蔗糖是由葡萄糖和果糖两种单糖脱水缩合形成的，所以水解的产物是葡萄糖和果糖，A正确；本实验没有对照组，都是实验组，各个实验组相互对照，因此属于对比实验，B正确；应将酶溶液与底物溶液先分别保温再混合，避免混合时出现温度误差导致实验结果不准确，C正确；用斐林试剂检测葡萄糖和果糖时，需要水浴加热，而本实验中温度是自变量，因此不能用斐林试剂检测反应生成物的含量，D错误。
3.(2025·吉林长春模拟)硝态氮(NO)可为植物生长发育提供氮素营养，硝酸还原酶(NR)是植物将NO转化为NO的关键酶。兴趣小组探究了硝酸还原酶在不同pH条件下的催化能力，实验结果如下图。下列相关叙述正确的是(　　)
A.NR在pH为6的环境下变性失活
B.pH为7.5时，NR为化学反应提供的活化能最高
C.进一步探究最适pH，实验应在pH为7～8 的范围内进行
D.影响NR活性的因素还包括温度、NO的数量等
答案　C
解析　由图可知，NR在pH为6的环境下依然有活性，A错误；由图可知，pH为7.5时，NR的活性较高，但酶的作用是降低化学反应活化能，B错误；由于该实验的pH梯度较大，不能得出最适pH，若进一步探究最适pH，应在pH为7～8的范围内进行缩小pH梯度的实验，C正确；影响NR活性的因素主要有温度和pH，NO的数量不会影响NR的活性，D错误。
4.(2025·湘豫名校联考)如图表示在自然条件下，甲、乙两种植物的CO2吸收量随光照强度变化的变化情况，下列有关说法错误的是(　　)
A.连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物
B.bc段，限制甲、乙两种植物光合速率的环境因素不同
C.d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量相等
D.若提高外界环境的CO2浓度，则a、b两点都可能向左移动
答案　C
解析　与乙植物相比，甲植物达到最大光合速率时对应的光照强度更大，更适合生长在光照较强的条件下，故连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物，A正确；据图分析，bc段限制甲植物光合速率的主要环境因素是光照强度，限制乙植物光合速率的环境因素不是光照强度，可能是CO2浓度等因素，B正确；d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2吸收量相等，说明净光合速率相等，但甲、乙两种植物呼吸速率不一定相等，故甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量(真正光合速率)不一定相等，C错误；图中a、b两点对应的光照强度是甲、 乙植物的光补偿点，此时甲、乙植物的光合速率等于呼吸速率，在自然条件下，提高外界环境的CO2 浓度，光合速率会增大，达到光合速率等于呼吸速率所需的光照强度变小，则a、b两点都可能向左移动，D正确。
5.(2025·新课标卷，2)在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率(CO2固定速率)和呼吸速率(CO2释放速率)对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.光照强度为a时，该植物的干重不会增加
B.光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大
C.光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大
D.光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低
答案　C
解析　光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0；植物干重增加依赖净光合积累有机物，此时净光合速率为0，干重不会增加，A 正确。光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大；净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率逐渐增大，B正确。光照强度小于b时，光照强度未达饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不一定增大(因为光照不足，光反应提供的ATP和NADPH有限，限制暗反应)，C错误。光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH；适当降低光反应速率，提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。
6.(2025·辽宁大连测试)有氧呼吸第三阶段的电子传递链如图所示。图中复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ能传递电子并逆浓度梯度运输H＋，建立膜H＋势能差；ATP合成酶能参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜H＋势能的推动下合成ATP；UCP是一种特殊的H＋通道。下列相关叙述错误的是(　　)
A.还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质和线粒体基质中均能产生
B.推测线粒体内外膜间隙中的H＋浓度小于线粒体基质中的浓度
C.H＋通过UCP运输会产生大量热量，这可能是机体对寒冷环境的一种适应机制
D.ATP合酶可位于线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上
答案　B
解析　有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，图中的NADH(还原型辅酶Ⅰ、[H])来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，A正确；NADH位于线粒体基质中，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ传递电子并逆浓度梯度运输H＋，因此线粒体内外膜间隙的H＋浓度大于线粒体基质中的浓度，B错误；ATP合酶能参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，线粒体内膜进行有氧呼吸的第三阶段会合成ATP，叶绿体类囊体薄膜上进行光反应会合成ATP，D正确。
【综合提升】
7.(不定项)(2025·内蒙古包头模拟)强光胁迫会导致大豆出现光抑制现象。接近光饱和点的强光会导致大豆的光系统Ⅱ(PSⅡ)出现可逆失活，失活状态的PSⅡ加强了能量耗散，以避免受到进一步破坏。该过程中起重要作用的是参与构成PSⅡ的D1蛋白。强光下D1即开始降解，其净损失率与PSⅡ单位时间接受的光子数呈正相关。编码D1的psbA基因定位于叶绿体基因组，科研人员尝试将蓝细菌psbA导入大豆细胞核(纯合品系R)，结果发现在强光下D1的降解率并没有下降，但光饱和点提高了。下列说法正确的是(　　)
A.强光下D1的降解速率可超过其补充速率
B.PSⅡ等吸收的光能一部分储存在ATP、NADPH中
C.品系R的核psbA表达产物应定位于叶绿体基质
D.强光下气孔关闭，可能导致C5的含量迅速降低，阻碍暗反应的进行
答案　AB
解析　PSⅡ等吸收的光能一部分储存在ATP、NADPH中，一部分以热能的形式散失，B正确；品系R的核psbA表达产物应定位于类囊体膜，C错误；强光下气孔关闭，CO2吸收减少，CO2的固定减慢，C3的还原不变，C5的含量会积累，阻碍暗反应的进行，D错误。
8.(不定项)(2025·湖南长沙一中模拟)实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应的基本过程：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有氧化型DCIP(氧化剂)、蔗糖和缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是(　　)
除草剂相对浓度 0 5% 10% 15% 20% 25% 30%
甲放氧速率相对值 5.0 3.7 2.2 1.0 0 0 0
乙放氧速率相对值 5.0 4.4 3.7 3.0 2.2 1.6 1.0
A.希尔反应中加入蔗糖溶液为该反应提供能量
B.希尔反应中的DCIP，相当于光反应中的NADP＋
C.与品种乙相比，除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强
D.除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，在光照条件下就能检测到糖的生成
答案　BC
解析　希尔反应中加入蔗糖溶液是为了维持渗透压，A错误；希尔反应模拟了光合作用中光反应阶段的部分变化，该阶段在叶绿体的类囊体膜中进行，溶液中的DCIP被还原，因此氧化剂DCIP在希尔反应中的作用，相当于NADP＋在光反应中的作用，B正确；据题表分析可知，抑制剂处理影响叶绿体放氧速率，说明抑制剂主要抑制光合作用的光反应阶段，光反应阶段发生在类囊体膜上，与品种乙相比，甲的放氧速率较乙品种慢，即除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强，C正确；除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，由于该反应中没有NADPH的生成，所以C3不能被还原成糖，在光照条件下不能检测到糖的生成，D错误。
9.(2025·云南卷，17)不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤(压实组)和未压实的土壤(疏松组)种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如表。
组别 苹果酸/(μmol·g－1) 酒精/(μmol·g－1)
压实组 0.271±0.005 6.114±0.013
疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040
回答下列问题：
(1)本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为________(填“有氧”或“无氧”)呼吸的中间产物。
(2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是____________________________________________________________________，
为维持根系细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更________(填“多”或“少”)，原因是______________________________________________________
____________________________________________________________________；
根吸收水分的能力减弱，叶片气孔________，光合作用________阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
(3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(答出2点即可)。
答案　(1)有氧　(2)压实组黄瓜根系中酒精含量更高　多　压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少　导度降低　暗反应　(3)合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等
解析　(1)有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为有氧呼吸的中间产物。(2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产物，所以压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强。由于压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放的能量较少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔导度降低，二氧化碳进入减少，光合作用暗反应阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。(3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有合理施肥，避免不当施肥导致土壤结构破坏；适度翻耕，疏松土壤；减少大型农业机械的不必要碾压等。
10.(2025·江苏卷，21)科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：
(1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破________膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入________溶液重新悬浮，并保存备用。
(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL的________溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg·mL－1，则类囊体的浓度为________μg·mL－1。
(3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度________(填“变强”“不变”或“变弱”)，说明类囊体膜具有的功能有______________________________________________________。
(5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有_____________________________。
答案　(1)叶绿体　等渗　(2)无水乙醇　600　(3)H＋、NADPH、ATP　(4)变强　转运H＋ (5)暗反应相关的酶、C5、CO2等
解析　(1)类囊体位于叶绿体中，故细胞破碎后，还需要在低渗溶液中涨破叶绿体膜，获得类囊体，为保持其活性，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。
(2)叶绿素可溶于无水乙醇中，故稀释类囊体悬液所用的溶液为无水乙醇。5 μL类囊体悬液溶于995 μL的乙醇或丙酮溶液，相当于悬液被稀释了200倍，稀释后的溶液中叶绿素浓度是3 μg/mL，所以原溶液中叶绿素浓度是600 μg/mL，根据题意“类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示”，所以类囊体的浓度为600 μg/mL。
(3)类囊体膜是光合作用中光反应的场所，类囊体薄膜上可发生水的光解，产生H＋、释放氧气、合成NADPH和ATP，其中H＋、NADPH、ATP可能对后续实验产生影响。
(4)在适宜光照下，类囊体膜上的光合色素吸收光能以后， 产生高能电子，驱动类囊体膜上的质子泵将人工细胞质中的H＋运进类囊体腔，人工细胞质中pH增大，荧光强度变强，可说明类囊体膜具有转运H＋的功能。
(5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应(即暗反应)生成糖类的实验研究，理论上还需要提供暗反应所需的多种酶以及C5、CO2等物质。
11.(2024·全国甲卷，29)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。
(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，为了最大程度地获得光合产物，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。
答案　(1)不相等　叶片的呼吸速率不相等
(2)在温度D时，该植物叶片的光合速率与呼吸速率相等，植物体的非绿色部分只进行呼吸作用
(3)温度超过B时，随着温度升高，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少(或温度超过B时，随着温度升高，与暗反应有关酶的活性降低)(合理即可)
(4)光合速率与呼吸速率差值(或净光合速率)
解析　(1)有机物的积累速率代表净光合速率，净光合速率＝光合速率－呼吸速率。由图可知，该植物叶片在温度A和C时光合速率相等，呼吸速率不相等，即该植物叶片在温度A和C时的净光合速率不相等，因此该植物叶片在温度A和C时的有机物积累速率不相等。(2)在温度D时，该叶片的光合速率与呼吸速率相等，即该植物叶片的净光合速率为0，没有有机物积累，该植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，这些细胞需要通过细胞呼吸消耗有机物，因此，在温度D时，该植物体的干重会减少。(3)温度较高时，蒸腾作用较强，植物气孔部分关闭，以防止水分大量散失。气孔部分关闭时，通过气孔进入叶片的CO2减少，暗反应速率降低，导致光合速率降低。因此温度超过B时，该植物暗反应速率降低的原因可能是随着温度升高，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少。(4)植物的净光合速率越大，积累的有机物越多，因此为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在净光合速率最大时的温度。课时4　酶的实验设计与分析、光合作用的, “三率”分析、电子传递链
热点 考情速览
酶的实验设计与分析 2025·江苏卷，8；2025·北京卷，3；2025·四川卷，10；2024·广东卷，15；2024·浙江1月选考，17； 2023·浙江6月选考，7；
光合作用的“三率”分析 2025·河南卷，17；2024·新课标卷，31；2024·全国甲卷，29；2024·江苏卷，20；2024·黑吉辽卷，21；2024·安徽卷，16；2023·辽宁卷，21；2023·全国乙卷，29；2023·江苏卷，9；2023·广东卷，18；2023·福建卷，14
电子传递链 2025·安徽卷，16；2024·山东卷，21；2023·江苏卷，19；2023·重庆卷，19；2023·湖北卷，8；2023·山东卷，21
焦点1　酶的实验设计与分析
【知识盘查】
1.有关酶特性的实验探究
提醒　①检验酶的最适作用条件，如温度或最佳剂量，要设置温度梯度或浓度梯度。
②酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。
2.有关酶的验证、探究或评价性实验题解题策略
【曾经这样考】
1.(2025·江苏卷，8)为探究淀粉酶是否具有专一性，有同学设计了实验方案，主要步骤如表。下列相关叙述合理的是(　　)
步骤 甲组 乙组 丙组
① 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL淀粉溶液 加入2 mL蔗糖溶液
② 加入2 mL淀粉酶溶液 加入2 mL蒸馏水 ？
③ 60 ℃水浴加热，然后各加入2 mL斐林试剂，再60 ℃水浴加热
A.丙组步骤②应加入2 mL蔗糖酶溶液
B.两次水浴加热的主要目的都是提高酶活性
C.根据乙组的实验结果可判断淀粉溶液中是否含有还原糖
D.甲、丙组的预期实验结果都出现砖红色沉淀
2.(2025·四川卷，10)D－阿洛酮糖是一种低热量多功能糖，有助于肥胖人群的体重管理。Co2＋可协助酶Y催化D－果糖转化为D－阿洛酮糖。有人在相同体积、相同酶量且最适反应条件(含Co2＋条件)下，测定不同浓度D－果糖的转化率(转化率＝产物量/底物量×100%)，其变化趋势如下图。下列叙述正确的是(　　)
A.升高反应温度，可进一步提高D－果糖转化率
B.D－果糖的转化率越高，说明酶Y的活性越强
C.若将Co2＋的浓度加倍，酶促反应速率也加倍
D.2 h时，三组中500 g·L－1果糖组产物量最高
【还会这样考】
3.(2025·辽宁本溪模拟)实验小组从某微生物中提取出一种酶，在不同温度条件进行相关实验，其他条件相同且适宜。分别在反应1 h末和2 h末测定产物的含量，实验结果如下表。下列叙述正确的是(　　)
温度 15 ℃ 25 ℃ 35 ℃ 45 ℃
产物含量相对值 1 h末 0.3 1 1.5 0.1
2 h末 0.6 1.8 1.8 0.1
A.实验的自变量是产物含量，因变量是反应温度与反应时间
B.实验开始时应将酶与底物混合后置于对应的温度下保温
C.根据表中实验结果可推知，该酶的最适温度在25 ℃到45 ℃之间
D.25 ℃时的产物含量和酶活性与35 ℃时的产物含量和酶活性相同
4.(2025·湖南雅礼中学)已知某些水果中含有蛋白酶，水果提取物可作为嫩肉粉的主要成分，如图为水果提取物的嫩化效果(与蒸馏水相比)与pH的关系图。下列说法错误的是(　　)
A.水果提取物的相对有效性为1时表明其嫩化效果与水一样
B.炒肉过程中添加适量嫩肉粉效果最佳
C.蛋白酶可水解肉中的蛋白质，使肉制品口感鲜嫩
D.由图可知，pH为8时菠萝提取物的嫩化效果最好
焦点2　光合作用的“三率”分析及“点”的移动规律
【知识盘查】
1.深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
(1)如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的A点，乙图对应图1中的AB段(不含A、B两点)，丙图对应图1中的B点以后(不含B点)，丁图对应图1中的B点。
(2)如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的甲图、丙图和丙图。
(3)如果实验对象是离体的叶绿体，则图1不能(填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响，原因是叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0。
2.光补偿点、光饱和点的移动
(1)光补偿点对应的两种生理状态
①整个植株：光合速率＝细胞呼吸速率。
②叶肉细胞：光合速率>细胞呼吸速率。
(2)光补偿点、光饱和点的移动
提醒　①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。②当C点右移，D点向右上方移动；反之C点左移，D点向左下方移动。
【曾经这样考】
1.(2025·黑吉辽蒙卷，21)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S)，并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率(如下图)和产量潜力。回答下列问题。
注：光照强度在曲线②和③中为n，在曲线①中为n×120%。
(1)Rubisco在叶绿体的________中催化________与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成(CH2O)，这一过程中能量转换是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线②与③重合是由于________不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是____________________________________________________________________。
胞间CO2浓度为300 μmol·mol－1时， 曲线①比②的光合速率高的具体原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
【还会这样考】
2.(2025·辽宁沈阳二中模拟)某研究小组测定了植物甲和乙在一定的CO2浓度和适宜温度条件下，光合速率随光照强度的变化，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.光照强度为b时，植物甲的实际光合速率与植物乙的相同
B.光照强度为b时，若每天光照11小时，则植物乙无法正常生长
C.同等光照强度下植物甲、乙光合速率不同的根本原因是叶肉细胞中叶绿素含量不同
D.将植物甲、乙分别置于相同黑暗环境中，植物甲单位质量、单位时间内消耗的有机物更多
3.(不定项)(2025·湖南雅礼中学调研)叶面积系数是指单位土地面积上的叶面积总和，它与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图1所示。图2为来自树冠不同层的甲、乙两种叶片的净光合速率变化图解。下列说法错误的是(　　)
A.a点后群体干物质积累速率变化对于合理密植有重要指导意义
B.a～b段群体光合速率增加量大于群体呼吸速率增加量
C.c点时，甲、乙两种叶片固定CO2的速率相同
D.甲净光合速率最大时所需光照强度高于乙，可判断甲叶片来自树冠上层
焦点3　电子传递链和化学渗透假说
【知识盘查】
1.光反应和有氧呼吸第三阶段生成ATP的结构基础——ATP合酶
2.光合磷酸化和氧化磷酸化
3.化学渗透假说
化学渗透假说的主要内容：①线粒体(叶绿体)的电子传递链将H＋由线粒体基质(叶绿体基质)泵入线粒体内、外膜间隙(类囊体腔)；②线粒体内膜(类囊体膜)不允许H＋回流，膜内外产生H＋浓度梯度；③H＋顺浓度梯度回流释放能量合成ATP。
研究人员在黑暗条件下将叶绿体的类囊体放入烧杯中，人为调整类囊体膜两侧的pH，并适时加入适量的ADP和Pi。一段时间后检测，只有A组有ATP产生。
该实验表明：类囊体膜内外存在H＋浓度差是类囊体合成ATP的直接动力。
【曾经这样考】
1.(2022·重庆卷，23)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。
(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是__________________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。
(2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
图Ⅲ
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是________________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是________。
(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有____________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有____________________________________________________________________
____________________________________________________________________(答两点)。
【还会这样考】
2.(2025·内蒙古包头九中模拟)下图是真核细胞中的电子传递及相关过程，图中A、B、C、D是四种蛋白质复合体，在电子传递过程中功能各不相同。 下列说法正确的是(　　)
A.该电子传递及相关过程能产生大量ATP，只能发生在线粒体里，原核细胞内不可以发生
B.四种复合体功能虽然不同，但结构相同
C.在不同温度条件下，图中膜的流动性会有差异，这主要与磷脂分子的疏水端相关
D.NADH代表还原型辅酶Ⅱ，既是能量的载体又是还原性物质
3.(不定项)(2025·辽宁沈阳二中模拟)小麦是我国最主要的粮食作物之一，其产量直接关系到国家的粮食安全。小麦的光反应过程包括多个反应，其中最重要的是发生在两种叶绿素蛋白质复合体(称为光系统Ⅰ和光系统Ⅱ)中的电子被光激发的反应，具体如图。下列叙述错误的是(　　)
A.叶绿素蛋白质复合体的作用是吸收、传递光能，并将光能直接转化为ATP和NADPH中的活跃化学能
B.光系统Ⅱ位于叶绿体内膜上，被光激发后逐渐释放能量，传递至类囊体膜上的光系统Ⅰ再次被光激发
C.光系统Ⅱ中丢失的电子由水中的电子补充，电子传递过程的最终受体为NADP＋
D.若降低周围环境的CO2浓度会导致单位时间内高能电子的产生量下降
限时练5　酶的实验设计与分析、光合作用的“三率”分析及“点”的移动规律、电子传递链与化学渗透假说
(时间：30分钟　分值：55分)
【精准强化】
1.(2025·北京卷，3)某种加酶洗衣粉包装袋上注有下列信息：本品含有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶；洗涤前先浸泡15～20 min，特别脏的衣物可减少浸泡用水量；请勿使用60 ℃以上热水。下列叙述错误的是(　　)
A.该洗衣粉含多种酶，不适合洗涤纯棉衣物
B.洗涤前浸泡有利于酶与污渍结合催化其分解
C.减少浸泡衣物的用水量可提高酶的浓度
D.水温过高导致酶活性下降
2.(2025·湖南长郡中学联考)实验小组为探究温度对蔗糖酶活性的影响，设计了如下实验步骤：①取6支试管，向每支试管中加入1 mL一定浓度的蔗糖酶溶液；②向每支试管中加入1 mL 0.25%蔗糖溶液，摇匀；③将6支试管分别置于0 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和70 ℃水浴中保温10 min；④检测反应速率。下列相关叙述错误的是(　　)
A.蔗糖水解的产物是单糖
B.各个实验组相互对照，属于对比实验
C.应将酶溶液与底物溶液先分别保温再混合
D.一般用斐林试剂检测反应生成物的含量
3.(2025·吉林长春模拟)硝态氮(NO)可为植物生长发育提供氮素营养，硝酸还原酶(NR)是植物将NO转化为NO的关键酶。兴趣小组探究了硝酸还原酶在不同pH条件下的催化能力，实验结果如下图。下列相关叙述正确的是(　　)
A.NR在pH为6的环境下变性失活
B.pH为7.5时，NR为化学反应提供的活化能最高
C.进一步探究最适pH，实验应在pH为7～8 的范围内进行
D.影响NR活性的因素还包括温度、NO的数量等
4.(2025·湘豫名校联考)如图表示在自然条件下，甲、乙两种植物的CO2吸收量随光照强度变化的变化情况，下列有关说法错误的是(　　)
A.连续的阴雨天气，生长受影响更大的是甲植物
B.bc段，限制甲、乙两种植物光合速率的环境因素不同
C.d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量相等
D.若提高外界环境的CO2浓度，则a、b两点都可能向左移动
5.(2025·新课标卷，2)在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率(CO2固定速率)和呼吸速率(CO2释放速率)对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.光照强度为a时，该植物的干重不会增加
B.光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大
C.光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大
D.光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低
6.(2025·辽宁大连测试)有氧呼吸第三阶段的电子传递链如图所示。图中复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ能传递电子并逆浓度梯度运输H＋，建立膜H＋势能差；ATP合成酶能参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜H＋势能的推动下合成ATP；UCP是一种特殊的H＋通道。下列相关叙述错误的是(　　)
A.还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质和线粒体基质中均能产生
B.推测线粒体内外膜间隙中的H＋浓度小于线粒体基质中的浓度
C.H＋通过UCP运输会产生大量热量，这可能是机体对寒冷环境的一种适应机制
D.ATP合酶可位于线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上
【综合提升】
7.(不定项)(2025·内蒙古包头模拟)强光胁迫会导致大豆出现光抑制现象。接近光饱和点的强光会导致大豆的光系统Ⅱ(PSⅡ)出现可逆失活，失活状态的PSⅡ加强了能量耗散，以避免受到进一步破坏。该过程中起重要作用的是参与构成PSⅡ的D1蛋白。强光下D1即开始降解，其净损失率与PSⅡ单位时间接受的光子数呈正相关。编码D1的psbA基因定位于叶绿体基因组，科研人员尝试将蓝细菌psbA导入大豆细胞核(纯合品系R)，结果发现在强光下D1的降解率并没有下降，但光饱和点提高了。下列说法正确的是(　　)
A.强光下D1的降解速率可超过其补充速率
B.PSⅡ等吸收的光能一部分储存在ATP、NADPH中
C.品系R的核psbA表达产物应定位于叶绿体基质
D.强光下气孔关闭，可能导致C5的含量迅速降低，阻碍暗反应的进行
8.(不定项)(2025·湖南长沙一中模拟)实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应的基本过程：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有氧化型DCIP(氧化剂)、蔗糖和缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是(　　)
除草剂相对浓度 0 5% 10% 15% 20% 25% 30%
甲放氧速率相对值 5.0 3.7 2.2 1.0 0 0 0
乙放氧速率相对值 5.0 4.4 3.7 3.0 2.2 1.6 1.0
A.希尔反应中加入蔗糖溶液为该反应提供能量
B.希尔反应中的DCIP，相当于光反应中的NADP＋
C.与品种乙相比，除草剂抑制品种甲叶绿体类囊体膜的功能较强
D.除草剂浓度为20%时，若向品种乙的希尔反应溶液中通入二氧化碳，在光照条件下就能检测到糖的生成
9.(2025·云南卷，17)不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤(压实组)和未压实的土壤(疏松组)种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如表。
组别 苹果酸/(μmol·g－1) 酒精/(μmol·g－1)
压实组 0.271±0.005 6.114±0.013
疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040
回答下列问题：
(1)本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为________(填“有氧”或“无氧”)呼吸的中间产物。
(2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是____________________________________________________________________，
为维持根系细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更________(填“多”或“少”)，原因是______________________________________________________
____________________________________________________________________；
根吸收水分的能力减弱，叶片气孔________，光合作用________阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
(3)为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(答出2点即可)。
10.(2025·江苏卷，21)科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：
(1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破________膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入________溶液重新悬浮，并保存备用。
(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL的________溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3 μg·mL－1，则类囊体的浓度为________μg·mL－1。
(3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度________(填“变强”“不变”或“变弱”)，说明类囊体膜具有的功能有______________________________________________________。
(5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有_____________________________。
11.(2024·全国甲卷，29)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。
(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，为了最大程度地获得光合产物，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。

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