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专题强化练9 植物代谢途径的几种类型解读——光呼吸与几种碳同化途径
一、选择题(每题2分，共计4分)
1．(2025·重庆一模)当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。科研人员探究了某植物对强光的生理响应变化及机制。光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图所示(活性氧：ROS，一种自由基；铁氰化钾能吸收e－)。据此分析，下列说法错误的是 (　　)
A．由图可知叶绿体膜是生成NADPH的场所
B．强光导致NADPH和电子累积可能是导致光抑制的原因
C．强光导致活性氧大量增多可能是导致光损伤的原因
D．适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制
2．(2025·河北沧州一模)(不定项)Rubisco催化CO2的固定，其活性易受低CO2浓度的抑制。为了适应水中低CO2环境，地球上几乎所有水生藻类都进化出一种被称为蛋白核的特殊结构，为Rubisco提供浓缩的CO2，而陆地农作物细胞中通常不含这种蛋白核。下列推断不合理的是 (　　)
A．低CO2浓度抑制Rubisco的活性进而会抑制光合作用速率
B．高等植物的Rubisco最可能分布在叶肉细胞的类囊体薄膜上
C．光合作用中Rubisco催化CO2的固定需消耗ATP和NADPH
D．导入蛋白核合成基因的农作物可能将不存在光合“午休”现象
二、非选择题(91分)
3．(15分)(2025·山东泰安二模)植物每年所固定的碳约占大气中碳总量的，约等于化石燃料燃烧所排碳量的10倍之多。研究人员通过研究植物体内碳的转移途径，进一步提高植物的固碳能力，助力减少大气中的CO2浓度，实现“碳中和、碳达峰”。
(1)光能被叶绿体内类囊体薄膜上的__________捕获，将水分解后，由__________驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。
(2)绿色植物在光照条件下还能进行光呼吸，具体过程如图所示。R酶具有双重催化功能，在高CO2浓度、低O2浓度时，催化CO2与C5结合，生成C3，在低CO2浓度、高浓度O2时，催化O2与C5结合，生成C3和乙醇酸。试从物质、能量及反应条件和场所的角度，分别比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点
________________________________________________________________________。
(3)有些生活在海水中的藻类具有图示的无机碳浓缩过程，能够减弱光呼吸，提高光合作用效率，其原因是：植物通过____________方式吸收，最终使
________________________________________________________________________。
(4)研究人员通过向水稻叶绿体中引入人工设计合成的一条代谢途径(GOC)，能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成CO2，同时抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率。GOC型水稻净光合速率高于野生型水稻的原因包括________。
A．GOC型水稻新增的代谢途径，提高了乙醇酸利用率
B．GOC型水稻新增的代谢途径，直接加速了C3再生C5
C．GOC型水稻新增的代谢途径，减少了叶绿体中CO2损失
4．(14分)(2025·黑龙江一模)在池塘和湖泊中，存在着种类多样的沉水植物。与陆生植物不同，沉水植物对CO2的利用效率具有局限性，这是因为CO2在水体中的扩散速率仅仅是在空气中的万分之一。为了适应水体的无机碳环境，沉水植物在结构和代谢机制上与陆生植物有很大差异。
(1)沉水植物的叶片常会进化成非常薄的丝状。从获取CO2的角度，试分析其原因是
________________________________________________________________________。
(2)底泥中富含大量CO2。有些沉水植物根系发达，且在根部和叶片有大量连续的空洞。从获取CO2的角度分析，其意义是：
________________________________________________________________________。
(3)为进一步提高CO2的利用效率，许多沉水植物进化出了特殊的光合代谢机制。下图为某种沉水植物的光合代谢模型。
①据图可知，该沉水植物表皮细胞可吸收，并在________的作用下将其首先固定为____________。
②产生的苹果酸可进入叶肉细胞直接被利用，也可在夜间存储在液泡中，白天分解。结合光合作用过程分析，夜间不能利用苹果酸合成有机物的原因是__________________________。夜间存储苹果酸对于沉水植物的意义是
________________________________________________________________________。
③据图推测，白天液泡内细胞液的pH较夜间相比，________(填“偏大”“基本相同”或“偏小”)。
5．(16分)(2025·四川一模)蒙顶山茶是中国传统绿茶。茶树是典型的C3植物，具有光呼吸作用。茶树叶片的光合作用对其产量和品质有重要影响，不同间作模式下茶树叶片生理代谢活动也会随着环境变化而表现出一定差异。研究人员以纯茶园(CK)、马缨花—茶间作茶园(MT)、冬樱花—茶间作茶园(DT)、核桃—茶间作茶园(HT)4种种植模式进行研究得到以下数据。
(1)净光合速率是指单位时间内植物有机物的________。根据结果可知，茶树净光合速率在12：00—14：00增加的是________模式。研究发现，胞间CO2 浓度降低会抑制光呼吸的进行。光呼吸是一种消耗能量和有机物的过程，其减少可以间接提高光合效率，从而导致净光合速率增加。据图分析茶树净光合速率变化为该模式的可能原因是
________________________________________________________________________。
(2)根据结果可知，茶树净光合速率在16：00—18：00 时出现大幅度降低，甚至出现了低于0的值，可能的原因是
________________________________________________________________________。
(3)茶叶叶肉细胞的Rubisco具有“两面性”，即在光下叶绿体中的 C5能与CO2形成C3，当CO2/O2的值低时，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。Rubisco的存在场所应为____________。为了提高产量，减少不必要的光呼吸损耗，请设计一种较简单的方法：
________________________________________________________________________，
并说明原因：
________________________________________________________________________。
6．(14分)(2025·山东济宁一模)Rubisco具有“两面性”，CO2浓度较高时，该酶参与暗反应，催化C5与CO2反应，最终得到光合产物；O2浓度较高时，该酶参与光呼吸，催化C5与O2反应形成乙醇酸，最终产生CO2。图示实线部分为高光、高温条件下，水稻叶肉细胞的部分代谢过程，图示虚线为利用基因工程技术构建的光呼吸GOC支路。回答下列问题。
(1)光合作用暗反应过程中Rubisco催化反应的产物被还原，为其提供能量的物质是
________________________________________________________________________。
晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，该现象的产生主要与一种植物激素含量的变化相关，该激素为________。
(2)图中参与光呼吸过程的细胞结构有
________________________________________________________________________。
研究发现，光照强度降低时，光呼吸的速率也会降低，推测其原因是
________________________________________________________________________。
(3)光呼吸GOC支路的构建可显著提高水稻产量，其原理是
________________________________________________________________________。
7．(16分)(2025·江西萍乡一模)光照是影响光合作用的重要环境因子。科研人员通过分析叶绿素荧光参数筛选到一个对高光强敏感的拟南芥突变体nadk2。nadk2基因编码一个定位于叶绿体的NAD磷酸激酶，负责催化NAD生成NADP＋。如图为拟南芥叶肉细胞内的叶绿体中消耗NADP＋的部分反应。回答下列问题：
(1)NAD磷酸激酶催化生成的NADP＋可用于光合作用的________反应。据图可知，类囊体膜上合成ATP所需的能量直接来自________________________，若类囊体腔中的H＋泄露至叶绿体基质，类囊体膜上ATP的合成速率将会________(填“升高”“保持不变”或“降低”)。
(2)将高光强敏感的拟南芥突变体nadk2由适宜光照条件转移到高光强条件时，光反应速率会显著下降，表现出典型的光抑制现象，造成该现象的原因可能是
________________________________________________________________________。
(3)气孔是由一对保卫细胞围成的小孔，是拟南芥叶片与外界进行气体交换的主要通道。
①高温、干旱会使拟南芥叶片上气孔的开度减小，气孔开度减小对拟南芥的不利影响是
________________________________________________________________________(答一点)。
②保卫细胞的叶绿体能合成淀粉，TOR激酶能促进淀粉分解，使气孔开度增大。蔗糖也能使拟南芥气孔开度变大。现有生长状况一致的野生型拟南芥若干和TOR激酶抑制剂，欲通过实验验证蔗糖是否通过提高TOR激酶活性使拟南芥气孔开度增大。实验思路：实验前将野生型拟南芥进行适度干旱或高温处理，随机均分为3组，甲组不做处理(对照组)，乙组用适量蔗糖处理，丙组用________________处理。将各组拟南芥在__________________条件下培养。一段时间后，观察气孔开度变化。若________________________，则证明蔗糖通过提高TOR激酶活性使气孔开度增大。
8．(16分)(2025·安徽一模)C3植物通过卡尔文循环完成碳的固定和还原，C4植物碳的固定多了C4途径，其光合作用由叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成(如图甲)，且叶肉细胞中的PEP羧化酶比维管束鞘细胞中的Rubisco对CO2有更强的亲和力，叶肉细胞的叶绿体含有发达的基粒，而维管束鞘细胞较大，且含有几乎无基粒的叶绿体。回答下列问题：
(1)白天时C4植物细胞中能产生ATP的场所有____________________________，此时叶肉细胞能为维管束鞘细胞叶绿体内的暗反应提供
________________________________________________________________________(答出3点)。
(2)高温、干旱导致气孔关闭，C4植物仍能保持较高光合速率的原因是
________________________________________________________________________。
(3)现有C3植物A、C4植物B两种植物、请设计实验验证C4植物比C3植物具有更强的固定低浓度CO2的能力，请写出实验思路，并在图乙中用曲线图表示出实验结果。
实验思路：
________________________________________________________________________。专题强化练9 植物代谢途径的几种类型解读——光呼吸与几种碳同化途径
一、选择题(每题2分，共计4分)
1．(2025·重庆一模)当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。科研人员探究了某植物对强光的生理响应变化及机制。光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图所示(活性氧：ROS，一种自由基；铁氰化钾能吸收e－)。据此分析，下列说法错误的是 (　　)
A．由图可知叶绿体膜是生成NADPH的场所
B．强光导致NADPH和电子累积可能是导致光抑制的原因
C．强光导致活性氧大量增多可能是导致光损伤的原因
D．适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制
解析：类囊体膜是生成NADPH的场所，A错误；强光导致光反应过强，NADPH和电子累积，导致活性氧大量增多，造成光合速率下降，导致光抑制或光损伤，B、C正确；铁氰化钾能吸收电子，适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制，D正确。
答案：A
2．(2025·河北沧州一模)(不定项)Rubisco催化CO2的固定，其活性易受低CO2浓度的抑制。为了适应水中低CO2环境，地球上几乎所有水生藻类都进化出一种被称为蛋白核的特殊结构，为Rubisco提供浓缩的CO2，而陆地农作物细胞中通常不含这种蛋白核。下列推断不合理的是 (　　)
A．低CO2浓度抑制Rubisco的活性进而会抑制光合作用速率
B．高等植物的Rubisco最可能分布在叶肉细胞的类囊体薄膜上
C．光合作用中Rubisco催化CO2的固定需消耗ATP和NADPH
D．导入蛋白核合成基因的农作物可能将不存在光合“午休”现象
解析：Rubisco催化CO2的固定，低CO2浓度抑制Rubisco的活性进而抑制光合作用速率，A正确；Rubisco催化CO2的固定，即暗反应的过程，故高等植物的Rubisco最可能主要分布在细胞的叶绿体基质中，B错误；光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应过程C3的还原，光合作用过程中Rubisco催化CO2的固定不需要ATP和NADPH，C错误；光合“午休”现象是由于气孔关闭导致二氧化碳不足造成的，导入蛋白核合成基因的农作物为Rubisco提供浓缩的CO2，可能不存在光合“午休”现象，D正确。
答案：BC
二、非选择题(91分)
3．(15分)(2025·山东泰安二模)植物每年所固定的碳约占大气中碳总量的，约等于化石燃料燃烧所排碳量的10倍之多。研究人员通过研究植物体内碳的转移途径，进一步提高植物的固碳能力，助力减少大气中的CO2浓度，实现“碳中和、碳达峰”。
(1)光能被叶绿体内类囊体薄膜上的__________捕获，将水分解后，由__________驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。
(2)绿色植物在光照条件下还能进行光呼吸，具体过程如图所示。R酶具有双重催化功能，在高CO2浓度、低O2浓度时，催化CO2与C5结合，生成C3，在低CO2浓度、高浓度O2时，催化O2与C5结合，生成C3和乙醇酸。试从物质、能量及反应条件和场所的角度，分别比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点
________________________________________________________________________。
(3)有些生活在海水中的藻类具有图示的无机碳浓缩过程，能够减弱光呼吸，提高光合作用效率，其原因是：植物通过____________方式吸收，最终使
________________________________________________________________________。
(4)研究人员通过向水稻叶绿体中引入人工设计合成的一条代谢途径(GOC)，能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成CO2，同时抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率。GOC型水稻净光合速率高于野生型水稻的原因包括________。
A．GOC型水稻新增的代谢途径，提高了乙醇酸利用率
B．GOC型水稻新增的代谢途径，直接加速了C3再生C5
C．GOC型水稻新增的代谢途径，减少了叶绿体中CO2损失
D．GOC型水稻内催化乙醇酸转化成CO2的酶活性比R酶活性高
解析：(1)光合作用的光反应阶段场所是叶绿体的类囊体薄膜上(色素和光反应有关的酶在类囊体薄膜上)，光能被叶绿体内类囊体薄膜上的光合色素捕获，将水分解后，由ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。(2)从图甲可以看出光呼吸通过消耗光反应产生的过剩NADPH、ATP减少能量积累对叶绿体的伤害。光呼吸是在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是光合作用一个损耗能量的副反应。该过程中氧气被消耗，并且会生成二氧化碳。光呼吸与有氧呼吸区别是光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP。光呼吸只有在光下才能发生，有氧呼吸黑暗和光照条件下都能发生。(3)分析题图可知运输需要消耗ATP，说明是通过主动运输的；进入叶绿体后产生CO2，使R酶附近的CO2浓度提高，促进CO2与C5结合，减少O2与C5结合。(4) GOC型水稻新增的代谢途径，能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成CO2，同时抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率，提高了乙醇酸利用率，减少了叶绿体中CO2损失，B、D错误，A、C正确。
答案：(1)光合色素　ATP、NADPH　(2)光呼吸利用O2和C5，有氧呼吸利用葡萄糖和O2；光呼吸消耗ATP，有氧呼吸合成ATP；光呼吸必须在光照条件下进行，有氧呼吸在光照和黑暗条件下都可以进行；光呼吸在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中进行，有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行　(3)主动运输　R酶附近的CO2浓度提高，促进CO2与C5结合，减少O2与C5结合
(4)AC
4．(14分)(2025·黑龙江一模)在池塘和湖泊中，存在着种类多样的沉水植物。与陆生植物不同，沉水植物对CO2的利用效率具有局限性，这是因为CO2在水体中的扩散速率仅仅是在空气中的万分之一。为了适应水体的无机碳环境，沉水植物在结构和代谢机制上与陆生植物有很大差异。
(1)沉水植物的叶片常会进化成非常薄的丝状。从获取CO2的角度，试分析其原因是
________________________________________________________________________。
(2)底泥中富含大量CO2。有些沉水植物根系发达，且在根部和叶片有大量连续的空洞。从获取CO2的角度分析，其意义是：
________________________________________________________________________。
(3)为进一步提高CO2的利用效率，许多沉水植物进化出了特殊的光合代谢机制。下图为某种沉水植物的光合代谢模型。
①据图可知，该沉水植物表皮细胞可吸收，并在________的作用下将其首先固定为____________。
②产生的苹果酸可进入叶肉细胞直接被利用，也可在夜间存储在液泡中，白天分解。结合光合作用过程分析，夜间不能利用苹果酸合成有机物的原因是__________________________。夜间存储苹果酸对于沉水植物的意义是
________________________________________________________________________。
③据图推测，白天液泡内细胞液的pH较夜间相比，________(填“偏大”“基本相同”或“偏小”)。
解析：(1)沉水植物的叶片变薄，其生物学意义是：增大了细胞表面积和体积比值，提高细胞与外界物质交换的速率，有利于细胞吸收水中的用于光合作用。(2)底泥中富含大量CO2，有些沉水植物根系发达有利于其充分吸收底泥中的CO2，根部和叶片有大量连续的空洞便于CO2扩散至叶片，供给植物的光合作用。(3)①结合图示可知，该沉水植物表皮细胞可吸收，在PEP羧化酶的作用下将其转变为草酰乙酸。②晚上没有光，不能通过光反应提供ATP和NADPH，不能利用苹果酸合成有机物；CO2在水体中的扩散速率仅仅是在空气中的万分之一。夜间存储苹果酸有利于提高植物细胞固定碳的能力，以用于白天的光合作用。③白天苹果酸从液泡进入细胞质基质，导致液泡内的pH变大，比夜间大。
答案：(1)相对表面积更大，有利于吸收更多的CO2　(2)发达的根系可充分吸收底泥中的CO2，连续空洞便于CO2扩散至叶片，供给植物的光合作用　(3)①PEP羧化酶　草酰乙酸　②没有光照，不能通过光反应提供ATP和NADPH　增强其固定CO2的能力　③偏大
5．(16分)(2025·四川一模)蒙顶山茶是中国传统绿茶。茶树是典型的C3植物，具有光呼吸作用。茶树叶片的光合作用对其产量和品质有重要影响，不同间作模式下茶树叶片生理代谢活动也会随着环境变化而表现出一定差异。研究人员以纯茶园(CK)、马缨花—茶间作茶园(MT)、冬樱花—茶间作茶园(DT)、核桃—茶间作茶园(HT)4种种植模式进行研究得到以下数据。
(1)净光合速率是指单位时间内植物有机物的________。根据结果可知，茶树净光合速率在12：00—14：00增加的是________模式。研究发现，胞间CO2 浓度降低会抑制光呼吸的进行。光呼吸是一种消耗能量和有机物的过程，其减少可以间接提高光合效率，从而导致净光合速率增加。据图分析茶树净光合速率变化为该模式的可能原因是
________________________________________________________________________。
(2)根据结果可知，茶树净光合速率在16：00—18：00 时出现大幅度降低，甚至出现了低于0的值，可能的原因是
________________________________________________________________________。
(3)茶叶叶肉细胞的Rubisco具有“两面性”，即在光下叶绿体中的 C5能与CO2形成C3，当CO2/O2的值低时，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。Rubisco的存在场所应为____________。为了提高产量，减少不必要的光呼吸损耗，请设计一种较简单的方法：
________________________________________________________________________，
并说明原因：
________________________________________________________________________。
解析：(1)①净光合速率是指单位时间内植物有机物的积累量，净光合速率＝总光合速率－呼吸速率；②据第一个图可知，核桃—茶间作茶园(HT)种植模式下，茶树净光合速率增加；③观察第二个图与第三个图中HT组的变化情况可得，在12：00—14：00茶树的蒸腾速率增大，为减少水分散失，气孔导度也发生下降，因此胞间CO2下降，结合题目信息可知，胞间CO2下降使光呼吸减弱，消耗有机物减少，因此净光合速率增加。(2)净光合速率＝总光合速率－呼吸速率，根据结果可知，茶树净光合速率在16：00—18：00时出现大幅度降低，甚至出现了低于0的值，原因是16：00—18：00光照逐渐减弱，光合作用逐渐减弱，甚至低于呼吸作用强度，导致净光合速率为负值。(3)①根据题目信息可知，Rubisco是暗反应中发挥作用的一种酶，因此Rubisco存在的场所为叶绿体基质；②根据题目信息可知，Rubisco的作用取决于CO2/O2的值，因此适当升高CO2浓度能够提高产量，减少不必要的光呼吸损耗；③根据题目信息可知，当CO2/O2的值低时，会发生光呼吸，因此，适当升高CO2浓度一方面使光呼吸速率降低、消耗减少，另一方面使暗反应增强，光合速率增加，有利于提高作物产量。
答案：(1)积累量　核桃—茶间作茶园(HT)　蒸腾速率增大，为了减小水分散失，气孔导度下降，胞间CO2下降，光呼吸强度降低，有机物消耗减少，从而导致净光合速率增加　(2)16：00—18：00光照逐渐减弱，光合作用逐渐减弱，甚至低于呼吸作用强度，导致净光合速率为负值　(3)叶绿体基质　适当升高CO2浓度　适当升高CO2浓度一方面使光呼吸速率降低、消耗减少，另一方面使光合速率增加，有利于提高作物产量
6．(14分)(2025·山东济宁一模)Rubisco具有“两面性”，CO2浓度较高时，该酶参与暗反应，催化C5与CO2反应，最终得到光合产物；O2浓度较高时，该酶参与光呼吸，催化C5与O2反应形成乙醇酸，最终产生CO2。图示实线部分为高光、高温条件下，水稻叶肉细胞的部分代谢过程，图示虚线为利用基因工程技术构建的光呼吸GOC支路。回答下列问题。
(1)光合作用暗反应过程中Rubisco催化反应的产物被还原，为其提供能量的物质是
________________________________________________________________________。
晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，该现象的产生主要与一种植物激素含量的变化相关，该激素为________。
(2)图中参与光呼吸过程的细胞结构有
________________________________________________________________________。
研究发现，光照强度降低时，光呼吸的速率也会降低，推测其原因是
________________________________________________________________________。
(3)光呼吸GOC支路的构建可显著提高水稻产量，其原理是
________________________________________________________________________。
解析：(1)光反应过程光能转化成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中，ATP和NADPH为暗反应提供能量。脱落酸能够诱导气孔关闭，减少水分的散失，帮助植物应对干旱等逆境条件。水稻会出现“光合午休”现象主要与脱落酸有关。(2)据图可知，参与光呼吸过程的细胞结构有叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。依题意，当氧气浓度高时Rubisco参与光呼吸，光照强度降低时光反应产生的O2减少，Rubisco催化的C5与O2反应速率降低，光呼吸的速率也降低。(3)依题意，CO2浓度高时，Rubisco参与暗反应。GOC支路提高了叶绿体中CO2的浓度，提高了CO2竞争Rubisco的优势，光呼吸减弱，光合作用增强。因此，光呼吸GOC支路的构建可显著提高水稻产量。
答案：(1)NADPH和ATP　脱落酸　(2)叶绿体、过氧化物酶体、线粒体　光照强度降低时光反应产生的O2减少，Rubisco催化的C5与O2反应速率降低　(3)该支路提高了叶绿体中CO2的浓度，提高了CO2竞争Rubisco的优势，光呼吸减弱，光合作用增强
7．(16分)(2025·江西萍乡一模)光照是影响光合作用的重要环境因子。科研人员通过分析叶绿素荧光参数筛选到一个对高光强敏感的拟南芥突变体nadk2。nadk2基因编码一个定位于叶绿体的NAD磷酸激酶，负责催化NAD生成NADP＋。如图为拟南芥叶肉细胞内的叶绿体中消耗NADP＋的部分反应。回答下列问题：
(1)NAD磷酸激酶催化生成的NADP＋可用于光合作用的________反应。据图可知，类囊体膜上合成ATP所需的能量直接来自________________________，若类囊体腔中的H＋泄露至叶绿体基质，类囊体膜上ATP的合成速率将会________(填“升高”“保持不变”或“降低”)。
(2)将高光强敏感的拟南芥突变体nadk2由适宜光照条件转移到高光强条件时，光反应速率会显著下降，表现出典型的光抑制现象，造成该现象的原因可能是
________________________________________________________________________。
(3)气孔是由一对保卫细胞围成的小孔，是拟南芥叶片与外界进行气体交换的主要通道。
①高温、干旱会使拟南芥叶片上气孔的开度减小，气孔开度减小对拟南芥的不利影响是
________________________________________________________________________(答一点)。
②保卫细胞的叶绿体能合成淀粉，TOR激酶能促进淀粉分解，使气孔开度增大。蔗糖也能使拟南芥气孔开度变大。现有生长状况一致的野生型拟南芥若干和TOR激酶抑制剂，欲通过实验验证蔗糖是否通过提高TOR激酶活性使拟南芥气孔开度增大。实验思路：实验前将野生型拟南芥进行适度干旱或高温处理，随机均分为3组，甲组不做处理(对照组)，乙组用适量蔗糖处理，丙组用________________处理。将各组拟南芥在__________________条件下培养。一段时间后，观察气孔开度变化。若________________________，则证明蔗糖通过提高TOR激酶活性使气孔开度增大。
解析：(1)NAD磷酸激酶催化生成的NADP＋可用于光合作用的光反应，合成NADPH。据题图可知，类囊体膜内外存在H＋浓度差，类囊体膜上合成ATP所需的能量直接来自类囊体膜两侧H＋浓度梯度势能。若类囊体腔中的H＋泄露至叶绿体基质，类囊体膜内外H＋浓度差减小，ATP的合成速率将会降低。(2)nadk2基因编码一个定位于叶绿体的NAD磷酸激酶，负责催化NAD生成NADP＋，突变体nadk2的nadk2基因发生突变，造成NAD磷酸激酶活性降低，催化生成的NADP＋减少，使光反应被抑制，表现出典型的光抑制现象。(3)①高温、干旱会使拟南芥叶片上气孔的开度减小，气孔开度减小，CO2的吸收减少，光合速率降低，对生长不利。②若要通过实验验证蔗糖是否通过提高TOR激酶活性使拟南芥气孔开度增大。实验前将野生型拟南芥进行适度干旱或高温处理，随机均分为3组，甲组不做处理(对照组)，乙组用适量蔗糖处理，丙组用适量的TOR激酶抑制剂和蔗糖处理。将各组拟南芥在光照、适度干旱或高温条件下培养。一段时间后，观察气孔开度变化。若乙组拟南芥气孔开度大于甲、丙两组，则证明蔗糖通过提高TOR激酶活性使气孔开度增大。
答案：(1)光　类囊体膜两侧H＋浓度梯度势能　降低　(2)突变体nadk2的nadk2基因发生突变，造成NAD磷酸激酶活性降低，催化生成的NADP＋减少，使光反应被抑制　(3)①气孔开度减小，CO2的吸收减少，光合速率降低，对生长不利　②适量的TOR激酶抑制剂和蔗糖　光照、适度干旱或高温　乙组拟南芥气孔开度大于甲、丙两组
8．(16分)(2025·安徽一模)C3植物通过卡尔文循环完成碳的固定和还原，C4植物碳的固定多了C4途径，其光合作用由叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成(如图甲)，且叶肉细胞中的PEP羧化酶比维管束鞘细胞中的Rubisco对CO2有更强的亲和力，叶肉细胞的叶绿体含有发达的基粒，而维管束鞘细胞较大，且含有几乎无基粒的叶绿体。回答下列问题：
(1)白天时C4植物细胞中能产生ATP的场所有____________________________，此时叶肉细胞能为维管束鞘细胞叶绿体内的暗反应提供
________________________________________________________________________(答出3点)。
(2)高温、干旱导致气孔关闭，C4植物仍能保持较高光合速率的原因是
________________________________________________________________________。
(3)现有C3植物A、C4植物B两种植物、请设计实验验证C4植物比C3植物具有更强的固定低浓度CO2的能力，请写出实验思路，并在图乙中用曲线图表示出实验结果。
实验思路：
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解析：(1)细胞呼吸可以产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，光合作用的光反应阶段也会产生ATP，场所是叶肉细胞的叶绿体。叶肉细胞中叶绿体进行光反应阶段为暗反应提供ATP、NADPH和CO2(苹果酸)。(2)当气孔关闭时，C4植物叶肉细胞内的PEP羧化酶能固定细胞间隙中低浓度的CO2形成苹果酸，苹果酸能分解产生CO2供维管束鞘细胞内的暗反应正常进行，因此C4植物仍能保持较高光合速率。(3)实验自变量是植物种类C3植物A和C4植物B，因变量是固定CO2的能力大小，其实验设计思路是取A、B两种植物中大小且生长状况相同的植株分别放置到初始CO2浓度相同的大小一致的密闭小室中，在相同且适宜的温度下给予充足的光照，每隔一段时间测定一次小室中的CO2浓度，若植物B的密闭小室中CO2浓度降低更快，在CO2浓度很低的情况下仍能生长，说明C4植物比C3植物具有更强的CO2固定能力。结果见答案。
答案：(1)细胞质基质、线粒体和叶绿体　ATP、NADPH和CO2(苹果酸)　(2)当气孔关闭时，C4植物叶肉细胞内的PEP羧化酶能固定细胞间隙中低浓度的CO2形成苹果酸，苹果酸能分解产生CO2供维管束鞘细胞内的暗反应正常进行　(3)取A、B两种植物中大小且生长状况相同的植株分别放置到初始CO2浓度相同的大小一致的密闭小室中，在相同且适宜的温度下给予充足的光照，每隔一段时间测定一次小室中的CO2浓度
(最终B植物曲线低于A植物曲线，曲线变化趋势合理即可)

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