2024年高考生物二轮复习高频考点追踪与预测专题02细胞的能量供应与利用（讲义）

资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】专题02细胞的能量供应与利用01专题网络·思维脑图02考情分析·解密高考03高频考点·以考定法考点一酶与ATP考点二细胞呼吸考点三光合作用04核心素养·微专题微专题eq\a\vs4\al(光呼吸、C4植物等特殊代谢类型)eq\a\vs4\al()05创新好题·突破练C、H、O、N、PC、H、O、N、PRNA降低化学反应的活化能④⑤⑥⑦⑧ATP和NADPH中的化学能⑨ATP和NADPH中的化学能(CH2O)(CH2O)中的化学能⑪考点核心概念考查方式高考考题分布酶在细胞代谢中的作用2.2.1说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素的影响该部分内容的命题以非选择题为主，属于年年必考的题目。试题情境多样，以下两种居多，一是大学教材中有氧呼吸和光合作用过程的文字或图解，二是科学家所做的一种或多种环境因素对两过程影响的实验数据表或坐标曲线图，考察考生对两过程基础知识的实际和对图表数据的分析推理。针对核心素养的考察，主要是建立对立统一结构决定功能的观点，建立细胞呼吸和光合作用在生产实践中应用的社会责任。主要考察逻辑推理与论证、科学探究、图表分析等能力2023全国乙T322023广东T12022全国乙T42022广东T132021山东T16ATP在能量代谢中的作用2.2.2解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质2023全国甲T12022山东T3细胞呼吸2.2.4说明生物通过呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量2023全国乙T32023全国新课标T22023山东T4、T132023广东T72022全国甲T42022山东T4、T162022广东T102021全国甲T22021山东T162021河北T14光合作用2.2.3说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖和氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能2023全国甲T292023全国乙T2、T292023湖北T82023湖南T172023全国新课标T22023山东T212023广东T182022广东T182022全国甲T292021河北T192021全国乙T29T22021山东T16、T212021广东T12T15考点一酶与ATP命题点一酶典例01（2023·广东·统考高考真题）中国制茶工艺源远流长。红茶制作包括萎凋、揉捻、发酵、高温干燥等工序，其间多酚氧化酶催化茶多酚生成适量茶黄素是红茶风味形成的关键。下列叙述错误的是（

）A．揉捻能破坏细胞结构使多酚氧化酶与茶多酚接触B．发酵时保持适宜的温度以维持多酚氧化酶的活性C．发酵时有机酸含量增加不会影响多酚氧化酶活性D．高温灭活多酚氧化酶以防止过度氧化影响茶品质【答案】C【分析】酶是活细胞产生的具有生物催化能力的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA。酶的特性：高效性、专一性以及作用条件温和的特性。【详解】A、红茶制作时揉捻能破坏细胞结构，使其释放的多酚氧化酶与茶多酚接触，A正确；B、发酵过程的实质就是酶促反应过程，需要将温度设置在酶的最适温度下，使多酚氧化酶保持最大活性，才能获得更多的茶黄素，B正确；C、酶的作用条件较温和，发酵时有机酸含量增加会降低多酚氧化酶的活性，C错误；D、高温条件会使多酚氧化酶的空间结构被破坏而失活，以防止过度氧化影响茶品质，D正确。故选C。典例02（2022·全国·统考高考真题）某种酶P由RNA和蛋白质组成，可催化底物转化为相应的产物。为探究该酶不同组分催化反应所需的条件。某同学进行了下列5组实验（表中“+”表示有，“－”表示无）。实验组①②③④⑤底物+++++RNA组分++－+－蛋白质组分+－+－+低浓度Mg2++++－－高浓度Mg2+－－－++产物+－－+－根据实验结果可以得出的结论是（）A．酶P必须在高浓度Mg2+条件下才具有催化活性B．蛋白质组分的催化活性随Mg2+浓度升高而升高C．在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性D．在高浓度Mg2+条件下蛋白质组分具有催化活性【答案】C【分析】分析：由表格数据可知，该实验的自变量是酶的组分、Mg2+的浓度，因变量是有没有产物生成，底物为无关变量。第①组为正常组作为空白对照，其余组均为实验组。【详解】A、第①组中，酶P在低浓度Mg2+条件，有产物生成，说明酶P在该条件下具有催化活性，A错误；BD、第③组和第⑤组对照，无关变量是底物和蛋白质组分，自变量是Mg2+浓度，无论是高浓度Mg2+条件下还是低浓度Mg2+条件下，两组均没有产物生成，说明蛋白质组分无催化活性，BD错误；C、第②组和第④组对照，无关变量是底物和RNA组分，自变量是Mg2+浓度，第④组在高浓度Mg2+条件下有产物生成，第②组在低浓度Mg2+条件下，没有产物生成，说明在高浓度Mg2+条件下RNA组分具有催化活性，C正确。故选C。命题点二ATP典例01（2022·浙江·统考高考真题）下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是（

）A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键C．在水解酶的作用下不断地合成和水解D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带【答案】D【分析】ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写。ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，ATP分子中大量的能量就储存在特殊的化学键中。ATP可以水解，这实际上是指ATP分子中特殊的化学键水解。【详解】A、1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；B、ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；C、ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；D、吸能反应一般与ATP的分解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。故选D。知识点一酶在细胞代谢中的作用1．酶、激素、抗体与神经递质的“一同”“四不同”(1)一同：均需要与特定物质结合后才能发挥作用，如酶需与特定的底物结合、激素需与特异性受体结合、神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合、抗体需与特定抗原结合。(2)四不同2．辨析酶的作用原理、特性及反应速率的影响因素曲线(1)酶的作用原理曲线分析：①由图可知，酶的作用原理是降低反应的活化能。②若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向eq\a\vs4\al(上)移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能(2)酶的特性曲线分析：①图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较，表明酶具有高效性。②图2中两曲线比较，表明酶具有专一性(3)影响酶促反应速率的因素曲线分析：①分析图1和图2：温度和pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。②分析图3：OP段限制酶促反应速率的因素是底物浓度，P点以后的限制因素则是酶浓度知识点二ATP在细胞代谢中的作用1．ATP的结构及与能量代谢的关系(1)明确ATP与核酸的关系(2)理清能量转换过程和ATP的来源与去路2．明确ATP的产生与O2间的关系(1)A点时ATP产自无氧呼吸。(2)B点后ATP产生量不再随O2供给量增加而增加，其限制因子可能为酶、ADP、磷酸等考点二细胞呼吸命题点一细胞呼吸的过程与比较典例01（2023·广东·统考高考真题）在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是（

）A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳【答案】A【分析】有氧呼吸过程分三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解成2分子丙酮酸和少量的[H]，同时释放了少量的能量，发生的场所是细胞质基质；第二阶段丙酮酸和水反应产生二氧化碳[H]，同时释放少量的能量，发生的场所是线粒体基质；第三阶段是前两个阶段产生的[H]与氧气结合形成水，释放大量的能量，发生的场所是线粒体内膜。【详解】游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A正确。故选A。典例02（2022·全国·高考真题）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（

）A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATPB．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成【答案】C【分析】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[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]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。【详解】A、有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；B、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；C、丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气的参与，C错误；D、线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。故选C。典例03（2023·山东·高考真题）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是（

）A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒【答案】B【分析】无氧呼吸全过程：（1）第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。（2）第二阶段：在细胞质基质中，丙酮酸分解为二氧化碳和酒精或乳酸。【详解】A、玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，说明细胞质基质内H+转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡中H+浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；B、玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B正确；C、转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C错误；D、丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D错误。故选B。命题点二环境因素对细胞呼吸速率的影响典例01（2023·全国·统考高考真题）植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是（

）

A．在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸B．a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程C．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多D．植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP【答案】C【分析】1、无氧呼吸分为两个阶段：第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，并释放少量能量；第二阶段丙酮酸在不同酶的作用下转化成乳酸或酒精和二氧化碳，不释放能量。整个过程都发生在细胞质基质。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[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]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。【详解】A、植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，只进行无氧呼吸产生乳酸，A正确；B、a阶段无二氧化碳产生，b阶段二氧化碳释放较多，a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程，是植物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现，B正确；C、无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同，C错误；D、酒精跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D正确。故选C。典例02（2021·全国·统考高考真题）某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是（

）A．该菌在有氧条件下能够繁殖B．该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生C．该菌在无氧条件下能够产生乙醇D．该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2【答案】B【分析】酵母菌是兼性厌氧生物，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸产物是酒精和二氧化碳。【详解】A、酵母菌有细胞核，是真菌生物，其代谢类型是异氧兼性厌氧型，与无氧条件相比，在有氧条件下，产生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符合题意；BC、酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、还原性的氢，并释放少量的能量，第二阶段丙酮酸被还原性氢还原成乙醇，并生成二氧化碳，B符合题意，C不符合题意；D、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO2，D不符合题意。故选B。典例03（2022·山东·高考真题）在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是（

）A．4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻B．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸产热多C．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D．DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，生成的ATP减少【答案】BCD【分析】DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶，即NDP可抑制ATP的合成。【详解】A、与25℃相比，4℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，说明电子传递未受阻，A错误；BC、与25℃相比，短时间低温4℃处理，ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4℃时有氧呼吸释放的能量较多的用于产热，消耗的葡萄糖量多，BC正确；D、DNP使H+不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，导致ATP合成减少，D正确。故选BCD。典例04（2023·山东·高考真题）某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是（）

A．甲曲线表示O2吸收量B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小【答案】BC【分析】据图分析，甲曲线表示二氧化碳释放量，乙曲线表示氧气吸收量。氧浓度为0时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸；图中氧浓度为a时CO2的释放量大于O2的吸收量，说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度。【详解】A、分析题意可知，图中横坐标是氧气浓度，据图可知，当氧气浓度为0时，甲曲线仍有释放，说明甲表示二氧化碳的释放量，乙表示氧气吸收量，A错误；B、O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B正确；C、O2浓度为0时，植物只进行无氧呼吸，氧气浓度为a时，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓度为b时植物只进行有氧呼吸，故O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C正确；D、O2浓度为a时并非一定最适合保存该器官，因为无氧呼吸会产生酒精，不一定能满足某些生物组织的储存，且该浓度下葡萄糖的消耗速率一定不是最小，据图，此时气体交换相对值CO2为0.6，O2为0.3，其中CO2有0.3是有氧呼吸产生，0.3是无氧呼吸产生。按有氧C6:O2:CO2=1:6:6，无氧呼吸C6:CO2=1:2，算得C6（葡萄糖）的相对消耗量为0.05+0.15=0.2。而无氧呼吸消失点时，O2和CO2的相对值为0.7，算得C6的相对消耗量为0.11，明显比a点时要低！所以a点时葡萄糖的消耗速率一定不是最小，D错误。故选BC。1．“三看”法判断细胞呼吸的类型【易错归纳】①不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。②线粒体能分解丙酮酸，但不能分解葡萄糖，葡萄糖需在细胞质基质中酵解后进入线粒体。2．掌握影响细胞呼吸的四类曲线“多种细胞呼吸方式”的题型主要考查植物某器官进行多种方式的细胞呼吸，涉及教材中有氧呼吸、产生酒精的无氧呼吸、产生乳酸的无氧呼吸等多种细胞呼吸方式的反应式、过程等必备知识。题目情境大多是缺氧状态下植物细胞呼吸方式的改变。氧气浓度高时，植物进行有氧呼吸，氧气浓度低时，植物进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气浓度为零时，植物只进行无氧呼吸。植物的无氧呼吸有两种方式，植物可通过改变呼吸代谢途径来适应缺氧环境。细胞呼吸虽然是教材的重点内容，但在高考中并不是每年都考，属于隔年考的知识点。典例题的情境都是植物通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境和不同氧浓度下气体交换的相对值。题目的情境虽然不同，但都考查了多种细胞呼吸的产物和过程等。以上可考查的大都是教材基础内容，难度不大，所以只要掌握好教材内容，仔细审题，该题型就可得分。除了单纯考查几种细胞呼吸方式之外，植物的细胞呼吸也可以和光合作用联系起来综合考查。考点三光合作用命题点一光合作用的基本过程典例01（2023·全国·统考高考真题）植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是（

）A．氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B．叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上C．用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰D．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢【答案】D【分析】1、叶绿体色素提取色素原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素；分离色素原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。2、叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。【详解】A、叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素，A正确；B、光反应的场所是类囊体的薄膜，需要光合色素吸收光能，叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确；C、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰，C正确；D、叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。故选D。典例02（2023·江苏·统考高考真题）下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是（）A．用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏B．若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素，但易出现色素带重叠C．该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量D．用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带，花青素位于叶绿素a、b之间【答案】B【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。【详解】A、用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；B、画滤液细线时要间断画2～3次，即等上一次干了以后再画下一次，若连续多次重复画滤液细线虽可累积更多的色素，但会造成滤液细线过宽，易出现色素带重叠，B正确；C、该实验中分离色素的方法是纸层析法，可根据各种色素在滤纸条上呈现的色素带的宽窄来比较判断各色素的含量，但该实验不能具体测定绿叶中各种色素含量，C错误；D、花青素存在于液泡中，溶于水不易溶于有机溶剂，故若得到5条色素带，距离滤液细线最近的色素带为花青素，应在叶绿素b的下方，D错误。故选C。典例03（2023·山东·高考真题）当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。

(1)该实验的自变量为。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有（答出2个因素即可）。(2)根据本实验，（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是。(3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量（填“多”或“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是。【答案】(1)光、H蛋白CO2浓度、温度(2)不能突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修复，野生型光PSⅡ系统损伤大但能修复(3)少突变体PNQ高，PSⅡ系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多【分析】光合作用过程：（1）光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；（2）暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。【详解】（1）据题意拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，结合题图分析实验的自变量有光照、H蛋白；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分等。（2）据图分析，强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。（3）据图分析，强光照射下突变体中NPQ/相对值，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSII的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。命题点二环境因素对光合作用速率的影响典例01（2022·全国·统考高考真题）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，下列解释合理的是（）A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率【答案】D【分析】光合作用会吸收密闭容器中的CO2，而呼吸作用会释放CO2，在温度和光照均适宜且恒定的情况下，两者速率主要受容器中CO2和O2的变化影响。【详解】A、初期容器内CO2含量较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2含量下降，O2含量上升，A错误；B、根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2含量下降,所以说明植物光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，B错误；CD、初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。故选D。典例02（2023·全国·统考高考真题）植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K⁺．有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、（答出2点即可）等生理过程。(2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是。(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。请推测该研究小组得出这一结论的依据是。(4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔（填“能”或“不能”）维持一定的开度。【答案】(1)光合作用和呼吸作用(2)叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细胞的渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔开放(3)蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔张开(4)能【分析】1、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。2、气孔既是CO2进出的场所，也是蒸腾作用的通道，气孔张开既能增加蒸腾作用强度，又能保障CO2供应，使光合作用正常进行。【详解】（1）气孔是植物体与外界气体交换的通道，光合作用、呼吸作用与蒸腾作用中氧气、二氧化碳和水蒸气都是经过气孔进出植物叶肉细胞的，故气孔开闭影响植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用等生理过程。（2）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。红光照射下保卫细胞进行光合作用制造的有机物，使细胞的渗透压，促进保卫细胞吸水，细胞体积膨涨，气孔开放。（3）题中显示，蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+，提高了细胞的渗透压，保卫细胞吸水能力增强，体积膨大，气孔开放，因此，在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大。（4）保卫细胞渗透压的调节有光合作用产生有机物的因素，还有非光合作用因素----蓝光照射引起钾离子的吸收。所以当光合作用被阻断，钾离子在蓝光的调节下仍可以进入细胞，提高细胞的渗透压，引起细胞吸水，气孔维持一定开度。典例03（2023·广东·统考高考真题）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。水稻材料叶绿素（mg/g）类胡萝卜素（mg/g）类胡萝卜素/叶绿素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27

分析图表，回答下列问题：(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和，叶片主要吸收可见光中的光。(2)光照强度逐渐增加达到2000μmolm-2s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得yglWT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和。(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体，是其高产的原因之一。(4)试分析在0~50μmolm-2s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题。

【答案】(1)类胡萝卜素/叶绿素比例上升红光和蓝紫(2)等于呼吸速率较高(3)光能利用率较高(4)

为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl，而在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl【分析】分析题表和题图：与WT相比，ygl植株的叶绿素和类胡萝卜素含量都较低，但类胡萝卜素/叶绿素较高，光饱和点较高，呼吸速率较高。【详解】（1）根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由ygl叶色呈黄绿可推测，主要吸收红光和蓝紫光。（2）光照强度逐渐增加达到2000μmolm-2·s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，说明二者的光饱和点相同。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，据图b和图c可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。（3）与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体光能利用率高，是其高产的原因之一。（4）由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0~50μmolm-2s-1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率如下图：

分析图a和图示曲线，高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率不同，根据两图可提出问题：为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl，而在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl。1．光合作用的要点归纳(1)图解绿叶中色素的提取和分离实验要点(2)光合作用过程中碳、氢、氧元素去向6CO2＋12H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(叶绿体))C6H12O6＋6H2O＋6O2氧元素H2O→O2；CO2→C6H12O6、H2O碳元素CO2→C3→C6H12O6氢元素H2O→NADPH→C6H12O6、H2O2．掌握影响光合作用因素的三类曲线光照强度CO2浓度温度3．“模型法”表示环境改变时C3和C5的含量变化注：C3的起始值高于C5，前者约是后者的2倍。【易错归纳】①光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与。②叶绿体中的色素能吸收、传递、转换光能，不能制造能量。③光反应停止，暗反应不会立刻停止，因为光反应产生的NADPH和ATP还可以维持一段时间的暗反应，但在无光条件下不可以长期进行。eq\a\vs4\al(光呼吸、C4植物等特殊代谢类型)1.光呼吸光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O2，将叶绿体中的C5分解产生CO2的过程。光呼吸是一个“耗能浪费”的生理过程，因此，抑制植物的光呼吸可实现农作物的增产。光呼吸与光合作用的关系①与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线粒体。光呼吸产生的条件是光照、高O2含量和低CO2含量等。②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。此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP，又可以为暗反应阶段提供原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。典例01（2023秋·湖南郴州·高三统考阶段练习）2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会上提出：中国力争在2030年达到碳顶峰，到2060达到碳中和。为助力“碳顶峰”“碳中和”，研究人员通过研究光呼吸拟通过在植物体内构建人工代谢途径进一步提高植物的固碳能力。光呼吸与光合作用相伴发生，其过程如下图所示：(1)已知R酶具有双重催化功能，既可催化CO₂与C₅结合，生成C3；又能催化O₂与C₅结合，生成C₃和乙醇酸（C₂），该过程称为光呼吸。生产实际中，可以通过适当升高CO₂浓度达到增产的目的，请从光合作用原理和R酶的作用特点两个方面解释其原理：。(2)R酶起作用的场所是。干旱条件下，暗反应受到（填“促进”或“抑制”），光呼吸可以消耗光反应积累的。(3)研究人员利用水稻自身的基因成功构建了一条新的光呼吸支路，简称GOC支路，并成功将支路导入水稻叶绿体，该支路的作用是使光呼吸的中间产物C₂直接在叶绿体内代谢释放CO₂，显著提高了水稻的光合速率和产量。请分析原因：。【答案】(1)CO₂浓度升高可促进光合作用暗反应的进行，进而提高光合作用强度；同时还可促进R酶催化更多的C₅与CO₂结合，减少C₅与O₂的结合，从而降低光呼吸。(2)叶绿体基质抑制NADPH和ATP(3)光呼吸使一部分碳以CO₂的形式散失，GOC支路使光呼吸产生的CO₂直接在叶绿体内释放，提高了CO₂的利用率。【分析】1、光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成有机物。2、光呼吸是所有进行光合作用的细胞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。光呼吸可消除多余的NADPH和ATP，减少细胞受损的可能，有其正面意义。【详解】（1）二氧化碳是光合作用暗反应过程的原料，CO₂浓度升高可促进光合作用暗反应的进行，进而提高光合作用强度；同时还可促进R酶催化更多的C₅与CO₂结合，减少C₅与O₂的结合，从而降低光呼吸，故生产实际中，可以通过适当升高CO₂浓度达到增产的目的。（2）分析题意可知，R酶可催化CO₂与C₅结合生成C3，该过程是暗反应过程，场所是叶绿体基质；暗反应过程需要光反应提供的NADPH和ATP，而该产物与水的光解有关，故干旱条件下，暗反应受到抑制，光呼吸可以消耗光反应积累的NADPH和ATP。（3）结合题意可知，GOC支路的作用是使光呼吸的中间产物C₂直接在叶绿体内代谢释放CO₂，光呼吸使一部分碳以CO₂的形式散失，GOC支路使光呼吸产生的CO₂直接在叶绿体内释放，提高了CO₂的利用率，故显著提高了水稻的光合速率和产量。2.C4植物在绿色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中，然后才转移到C3中，科学家将这类植物叫作C4植物，将其固定二氧化碳的途径，叫作C4途径。【总结归纳】①玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。②C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。③PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。典例02（2023秋·江西上饶·高三校考阶段练习）玉米是人类最早驯化的农作物之一，用途广泛，经济价值极高，其总产量超过小麦、水稻，是世界上许多地区的主食之一，请回答下列问题。(1)已知小麦、水稻是碳三（C3）植物，其光合作用的暗反应阶段如图1所示。该阶段主要包括、两个过程。

(2)玉米是碳四（C4）植物，图2表示C4植物光合作用的暗反应阶段。请结合C3植物暗反应阶段分析，该种植物被称为C4植物的原因是。由图2可知，C4植物中参与暗反应的细胞有。与C3植物相比，C4植物固定CO2的酶具有更强的CO2亲和力且催化效率更高，由此推测，与C3植物相比，C4植物能利用。

(3)研究发现，玉米维管束鞘细胞叶绿体的基粒退化，其双层膜内含有片层膜结构；基质中含有可以储存脂质的脂质球，它常随片层膜解体而变大，随叶绿体的长大而变小。据此分析，脂质球出现这种变化的机理是。(4)将一株玉米苗放在密闭透明的容器内，分别在黑暗和适宜光照条件下，定时（秒）测定密闭容器中的CO2含量（mg），结果如表。若将该装置先放在黑暗条件下100s，再置于光照条件下100s，此时装置内CO2的变化为mg。时间（秒）条件050100150黑暗340347354361光照340336332328【答案】(1)CO2的固定C3的还原(2)CO2首次固定生成的是C4（四碳化合物）叶肉细胞、维管束鞘细胞低浓度的CO2(3)片层膜的主要成分是磷脂分子，其解体时，磷脂分子可储存于脂质球，使其变大，叶绿体长大时，会消耗脂质球中的磷脂分子，使其变小(4)增加6【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应在类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体基质中进行。光反应的物质变化为水的光解和ATP以及NADPH的合成，暗反应的物质变化为二氧化碳的固定和C3的还原。【详解】（1）已知小麦、水稻是碳三（C3）植物，根据图1分析可知，C3植物光合作用的暗反应阶段主要包括CO2的固定（二氧化碳与碳五反应生成碳三）、C3的还原（碳三反应生成碳五和糖类物质）两个过程。（2）玉米是碳四（C4）植物，根据图1、图2分析可知，玉米被称为碳四植物的原因是CO2首次固定生成的是C4。由图2可知，C4植物参与暗反应的细胞有叶肉细胞、维管束鞘细胞。与C3植物相比，C4植物固定CO2的酶具有更强的CO2亲和力，且催化效率更高，由此推测，与C3植物相比，C4植物能利用低浓度的CO2。（3）脂质球常随片层膜解体而变大，随叶绿体长大而变小，其机理是片层膜的主要成分是磷脂分子，其解体时，磷脂分子可储存于脂质球，使其变大，叶绿体长大时，会消耗脂质球中的磷脂分子，使其变小。（4）根据表中数据分析，将该装置置于黑暗条件下100s时，容器中CO2的增加量为14mg（呼吸强度）；置于光照条件下100s时，容器中的CO2消耗了8mg（净光合作用强度），故若将该装置先放在黑暗条件下100s（二氧化碳先增14mg），再置于光照条件下100s（再吸收二氧化碳8mg），此时装置内CO2的变化为增加了6mg。3.CAM途径【总结归纳】①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合生长于干旱地区，其特点是气孔夜间开放，白天关闭。②该类植物夜间吸收CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。而白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质基质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放CO2，又可进入C3途径。③该类植物叶肉细胞夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降；白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。典例03（2021·全国·高考真题）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：（1）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。（3）若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。（简要写出实验思路和预期结果）【答案】细胞质基质、线粒体、叶绿体（类囊体薄膜）细胞呼吸蒸腾作用丢失大量水分光合作用（暗反应）实验思路：取若干生理状态相同的植物甲，平均分为A、B两组并于夜晚测定其细胞液pH值。将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其它条件保持相同且适宜。一段时间后，分别测定A、B两组植物夜晚细胞液的pH值并记录。预期结果：A组pH值小于B组，且B组pH值实验前后变化不大，说明植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。【分析】据题可知，植物甲生活在干旱地区，为降低蒸腾作用减少水分的散失，气孔白天关闭、晚上打开。白天气孔关闭时：液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，光合作用生成的氧气和有机物可用于细胞呼吸，白天能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而晚上虽然气孔打开，但由于无光照，叶肉细胞只能进行呼吸作用，能产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。【详解】（1）白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2进行光合作用，也能利用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储存在ATP中，有氧呼吸三阶段都能产生能量合成ATP，因此叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体（线粒体基质和线粒体内膜）、叶绿体类囊体薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机物和氧气，反之，细胞呼吸（呼吸作用）产生的二氧化碳也能用于光合作用暗反应，故光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸（或呼吸作用）释放的CO2。（2）由于环境干旱，植物吸收的水分较少，为了维持机体的平衡适应这一环境，气孔白天关闭能防止白天因温度较高蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收二氧化碳储存固定以保证光合作用等生命活动的正常进行。（3）该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由于夜间气孔打开吸收二氧化碳，生成苹果酸储存在液泡中，导致液泡pH降低，故可通过检测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标是液泡中的pH值。实验思路：取若干生理状态相同的植物甲，平均分为A、B两组并于夜晚测定其细胞液pH值。将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其它条件保持相同且适宜。一段时间后，分别测定A、B两组植物夜晚细胞液的pH值并记录。预期结果：A组pH值小于B组，且B组pH值实验前后变化不大，说明植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。【点睛】解答本题的关键是明确实验材料选取的原则，以及因变量的检测方法和无关变量的处理原则。4.光合产物及运输【总结归纳】①磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。②光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。典例04（2023·浙江杭州·浙江省临安中学校联考一模）在光合作用的研究中，植物光合产物产生器官被称作“源”，光合产物消耗和储存部位被称作“库”。研究发现，叶绿体中淀粉积累会导致类囊体膜结构被破坏，保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔开放程度。下图为光合产物合成及向库运输的过程示意图；表中数据为去果和留果对叶片净光合速率等因紫影响的结果。请回答下列问题：留果与去果植株的光合指标组别净光合速率（umol·m-2·s-1)叶片蔗糖含量（mg·g-1Fw)叶片淀粉含量（mg·g-1Fw)气孔开放程度（mmol·m-2·s-1)对照组（留果)5.3930.1460.6151.41实验组（去果)2.4834.2069.3229.70(1)图中A包括的物质有;叶肉细胞中，光合色素和产生丙糖磷酸（三碳糖）的酶分布的场所分别是和。(2)光合产物从“源”向"“库”运输的物质形式主要是。若此运输过程受阻，则对叶绿体结构的影响是。(3)叶片净光合速率可以用单位面积在单位时间内释放量或吸收量来衡量。若环境中CO2含量降低。一段时间建立新的平衡后，此时RuBP和三碳酸的含量与密封前相比分别为、。(4)据表中数据推测：去果处理降低了（填“库”或“源”)的大小，使叶片中积累，进而抑制了光合速率。(5)将某植物叶片分离得到叶绿体，检测蔗糖对离体叶绿体光合速率的影响，结果如图：图中mol·L-1浓度范围的实验数据支持以上推测。【答案】(1)ATP、NADPH类囊体膜叶绿体基质(2)蔗糖类囊体膜被破坏(3)O2CO2下降下降(4)库蔗糖和淀粉(5)0.47-0.57【分析】光合作用过程包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段发生的场所是类囊体薄膜，包括水的光解和ATP的合成；暗反应阶段发生的场所是叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原。光反应为暗反应提供的是ATP和[H]，暗反应为光反应提供的是ADP和Pi；影响光合作用的环境要素主要是温度、二氧化碳浓度、光照强度。【详解】（1）图中A物质是光反应产生的，且用于暗反应过程，则A物质为ATP和NADPH；光反应需要的条件是光照、酶、色素等，场所是叶绿体的类囊体薄膜，因此光合色素位于叶绿体的类囊体薄膜上，图中显示，丙糖磷酸是暗反应的产物，暗反应的场所是叶绿体基质，因此，产生丙糖磷酸（三碳糖）的酶分布在叶绿体基质中。（2）图中显示，光合产物从“源”向“库”运输的物质形式主要是蔗糖，若此运输过程受阻，则蔗糖不能运输到库，在叶肉细胞中增多，导致叶绿体中淀粉积累，进而会导致类囊体膜结构被破坏。（3）光合作用过程中会消耗二氧化碳，同时会产生氧气，因此，叶片净光合速率可以用单位面积在单位时间内氧气的释放量或二氧化碳的吸收量来衡量。若环境中CO2含量降低，则短时间内会引起RuBP含量增加，而C3含量减少，较长时间达到新的平衡后，由于此时光合速率下降，因而细胞中RuBP和三碳酸会在低水平状态下达到平衡，即二者的含量与密封前相比均下降。（4）果实是储藏器官，属于“库”，结合表格数据分析，去果处理降低了库的大小，导致叶片的蔗糖和淀粉积累，进而抑制了光合速率；具体表现为引起气孔开放程度减小，使得CO2供应减少，抑制暗反应的进行，进而导致光合速率降低。（5）将某植物叶片分离得到叶绿体，用蔗糖处理离体叶绿体相当于糖分积累，导致叶绿体膜结构受到破坏，会引起光合速率下降，图中数据显示，0.47-0.57mol·L-1浓度范围的实验数据（低于对照组，且随着蔗糖浓度的上升，表现为光合速率下降）支持以上推测。5.光系统及电子传递链【总结归纳】①光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。②电子传递过程是高电势到低电势(由于光能的作用)，释放的能量将质子(H＋)逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。③类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度中流出的能量来合成ATP。典例05（2023秋·广东梅州·高三大埔县虎山中学校考阶段练习）金银花不仅是一味重要的中药材，而且花色奇特，花形别致，色香俱备，具有很高的观赏价值。为提高金银花产量，某实验小组对三种金银花净光合速率的日变化进行了研究，结果如图1所示；图2表示某高等植物叶肉细胞中光合作用部分过程示意图，光系统I（PSI）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是由蛋白质和光合色素组成的复合体，图中虚线表示该生理过程中电子（e）的传递过程。请回答下列问题：

(1)图1中15时，黄花与京红久金银花净光合速率相同，此时二者光合作用固定CO2的速率（选填“相同”“不同”或“不一定相同”），理由是。(2)据图2分析，PSI和PSⅡ镶嵌在叶绿体的上，其上的色素可利用无水乙醇提取、用纸层析法分离，色素分离的原理是。(3)图1三个品种金银花在12时左右均出现“光合午休”现象（净光合速率均降低），为缓解“光合午休”现象，宜采取的措施是（填“适当遮阴”或“补充CO2”），采取该措施的理由是。(4)跨膜的H+浓度差在光合作用中的作用是为光反应中ATP的合成过程提供能量。请结合图2信息分析跨膜的H+浓度差是如何形成的？（回答三点）【答案】(1)不一定相同黄花与京红久金银花的呼吸速率未知，光合作用固定CO2的速率=净光合速率+呼吸速率，所以二者的光合作用固定CO2的速率不一定相同(2)类囊体薄膜光合色素在层析液中的溶解度不同（溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢)(3)适当遮阴遮阴后可以使蒸腾作用减弱，气孔开放，光合速率提高(4)光照的驱动既促使水分解产生H+；又伴随着电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H+转运至类囊体膜内；同时还在形成NADPH的过程中消耗叶绿体基质中部分H+【分析】1、光合色素主要位于叶绿体的类囊体薄膜上，提取光合色素可以用无水乙醇，分离色素常常使用纸层析法。2、真光合速率=净光合速率+呼吸速率。光合作用的影响因素：内因有色素的含量和酶的活性等，外因有光照强度、二氧化碳、温度等因素。气孔导度可以影响细胞对二氧化碳的吸收。【详解】（1）图1中15时，测得的黄花与京红久金银花净光合速率相同，二者的呼吸速率未知，光合作用固定CO2的速率=净光合速率+呼吸速率，所以二者的光合作用固定CO2的速率不一定相同。（2）据图2可知PSI和PSⅡ是光合作用光反应所需的成分，故二者是镶嵌在类囊体薄膜上。纸层析法分离色素的原理是利用各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。（3）“光合午休”现象是由于中午光照强度过大，植物为了减弱蒸腾作用，使得气孔关闭，减少了二氧化碳的吸收，所以减弱了光合速率，为缓解“光合午休“现象，宜采取的措施是适当遮阴，遮阴后可以使蒸腾作用减弱，气孔开放，光合速率提高。（4）结合题图分析可知，光照的驱动可以促使水分解产生H+；电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H+转运至类囊体膜内；同时还在形成NADPH的过程中消耗叶绿体基质中部分H+，造成膜内外的H+产生了浓度差，跨膜的H+浓度差推动ATP合成酶合成ATP。【点睛】本题主要考査了光合作用的过程和影响因素，难点是对午休现象的理解和考，识记光合作用的影响因素是本题的解题关键。1．（2023·广东深圳·深圳市建文外国语学校校考一模）科学研究需要正确的科学方法。下列叙述错误的是（）A．细胞膜结构的探索过程中，使用建构模型的方法来解释细胞膜的结构及其特点B．探究酶的最适pH实验中，进行预实验能确定有效pH范围，减少实验误差C．细胞学说的建立过程中，运用归纳法找出了动物和植物结构上的共同点D．证明DNA半保留复制的实验中，利用同位素标记法来区分亲代和子代的DNA【答案】B【分析】同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物,化学性质不会改。预实验能检验实验的科学性和可行性，能避免不必要的人力和物力的浪费。【详解】A、细胞膜结构的探索过程中，构建了流动镶嵌模型来解释细胞膜的结构及其特点，A正确；B、预实验能检验实验的科学性和可行性，不能减小实验误差，B错误；C、细胞学说的建立过程中，施莱登和施旺运用归纳法找出了动物和植物结构上的共同点，C正确；D、证明DNA半保留复制的实验中，用15N标记DNA分子来区分亲代和子代的DNA，D正确。故选B。2．（2023·浙江·模拟预测）饴糖是我国传统甜食，其制作方法是将发芽的麦粒磨碎，与蒸熟的糯米拌匀，室温发酵6小时，榨出汁液，将汁液熬煮浓缩即可。下列叙述不正确的是（

）A．发芽的麦粒中含有淀粉酶B．蒸熟的糯米中富含淀粉C．将发芽的麦粒煮熟后再使用效果更好D．饴糖的主要成分是淀粉水解产生的麦芽糖【答案】C【分析】发芽的麦粒含有淀粉酶，糯米等谷类作物种子中富含淀粉，淀粉酶催化淀粉水解生成麦芽糖。【详解】A、发芽的麦粒能产生淀粉酶，故发芽的麦粒含有淀粉酶，A正确；B、不论是否蒸熟，糯米种子中富含淀粉，B正确；C、将发芽的麦粒煮熟，在高温作用下麦粒内的淀粉酶变性失活，失去催化作用，C错误；D、饴糖的主要成分是淀粉被淀粉酶催化水解后的产物麦芽糖，D正确。故选C。3．（2023·四川成都·统考模拟预测）经测定某化合物由C、H、O三种元素组成，该化合物的功能可能是（

）A．给细胞的生命活动直接供能B．细胞内良好的储能物质C．细胞内携带遗传信息的物质D．生命活动的主要承担者【答案】B【分析】化合物的元素组成：（1）蛋白质的组成元素有C、H、O、N元素构成，有些还含有S等；（2）核酸的组成元素为C、H、O、N、P；（3）脂质的组成元素有C、H、O，有些还含有N、P；（4）糖类的组成元素为C、H、O。【详解】A、给细胞的生命活动直接供能的是ATP，组成元素为C、H、O、N、P，A错误；B、脂肪是细胞内良好的储能物质，其元素组成是C、H、O，B正确；C、细胞内携带遗传信息的物质是DNA，组成元素为C、H、O、N、P，C错误；D、生命活动的主要承担者是蛋白质，组成元素为C、H、O、N，有的还含有S等，D错误。故选B。4．（2023·湖南株洲·校联考模拟预测）游泳时人体在水中耗能增多，呼吸运动加强，肺泡呼吸表面积扩大，肺泡壁上开放的毛细血管数量增加，从而加快了肺泡内气体的扩散速度，有利于提高血氧含量，从而提高组织对氧的利用率。下列关于人体细胞呼吸的叙述正确的是（

）A．游泳时人体所需能量来自线粒体中葡萄糖的氧化分解B．缺氧时骨骼肌细胞无氧呼吸第二阶段也释放能量产生ATPC．有氧呼吸过程中生成CO2的阶段释放的能量最多D．剧烈运动时骨骼肌细胞呼吸分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比等于1【答案】D【分析】细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。无氧呼吸的场所在细胞质基质，包括酒精式无氧呼吸和乳酸式无氧呼吸；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，分为三个阶段：第一阶段：细胞质基质，葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，释放少量能量；第二阶段：线粒体基质，丙酮酸和水生成二氧化碳和NADH，释放少量能量；第三阶段：线粒体内膜，NADH和氧气生成水，释放大量能量。【详解】A、葡萄糖不能直接进入线粒体被分解，需要先在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸再进入线粒体被进一步分解，A错误；B、人体细胞无氧呼吸第一阶段是将葡萄糖分解为丙酮酸，释放少量能量，生成少量ATP，第二阶段是将丙酮酸转化为乳酸，不释放能量，B错误；C、有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解，产生丙酮酸，释放少量能量，第二阶段丙酮酸和水彻底分解，产生CO2和NADH，释放少量能量，第三阶段NADH与O2结合生成水，此时会释放大量能量，C错误；D、人体细胞无氧呼吸不消耗O2、不产生CO2，因此虽然剧烈运动时，骨骼肌细胞既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，但分解葡萄糖产生的CO2量与消耗的O2量之比仍为1，D正确。故选D。5．（2023·全国·模拟预测）下列有关细胞结构和功能的表述正确的是（

）A．以葡萄糖为底物的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜B．由参与分泌蛋白合成与加工的细胞器的膜共同构成了生物膜系统C．溶酶体将衰老细胞的大分子有机物氧化分解的过程属于细胞凋亡D．植物叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜是将光能转换为化学能的场所【答案】D【分析】1、真核细胞有氧呼吸的场所是线粒体和细胞质基质；2、分泌蛋白合成与加工的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体；【详解】A、以葡萄糖为底物的有氧呼吸过程中，水的生成发生在有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，A错误；B、由参与分泌蛋白合成与加工的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体，其中核糖体是无膜结构的细胞器，B错误；C、溶酶体的作用是分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死外来的病菌病毒，这里的分解是水解，并不是氧化分解，C错误；D、光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上，此阶段是将光能转变为ATP中的化学能，D正确；故选D。6．（2023·辽宁·二模）下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是（

）A．适当提高水果贮藏环境中的O2浓度会减少酒精的生成量B．利用密封保鲜袋保存车厘子，可减少水分散失降低细胞呼吸速率C．农作物种子贮藏在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长D．与玉米种子相比花生种子萌发时呼吸作用需要大量氧气，播种时宜浅播【答案】C【分析】细胞呼吸原理的应用：1、作物栽培要及时松土透气，利用根系的有氧呼吸，促进水和无机盐的吸收；稻田需定期排水，否则会因根进行无氧呼吸产生大量酒精而对细胞有毒害作用，使根腐烂。2、提倡有氧运动的原因之一是不因为会因为剧烈运动，使细胞无氧呼吸积累过多的乳酸而使肌肉酸胀无力。3、馒头、面包的过程中利用酵母发面使面包馒头变得松软可口。4、选用“创可贴”、透气的纱布包扎伤口，为伤口创造透气的环境，避免厌氧病原菌的繁殖，利于伤口愈合。【详解】A、在无氧环境中，苹果可能会进行无氧呼吸产生酒精，故适当提高水果贮藏环境中的O2浓度，可抑制无氧呼吸，可减少酒精的生成量，A正确；B、利用密封保鲜袋保存车厘子，可减少水分散失降低细胞呼吸速率，有利于保鲜，B正确；C、农作物种子贮藏在低氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长，在无氧环境下，种子呼吸速率快，消耗有机物多，不利于储存，C错误；D、花生种子脂肪含量高，由于脂肪中C、H的含量高，萌发时对氧气的需求量高，故适合浅种，D正确。故选C。7．（2023·湖南岳阳·模拟预测）下列关于实验中颜色的叙述，正确的是（

）A．在新鲜的梨汁中加入斐林试剂，混匀后会生成砖红色沉淀B．将酸性重铬酸钾溶液加入密封的酵母菌培养液中，溶液颜色由蓝变绿再变黄C．用纸层析法分离绿叶中的色素时，滤纸条最上方的颜色为橙黄色D．将二苯胺试剂加入溶解有DNA的溶液后，呈现蓝色【答案】C【分析】本题考查还原糖的检测、酒精的检测、分离绿叶中的色素、DNA的检测等实验中的颜色相关知识。【详解】A、斐林试剂检测还原糖，混匀后需要水浴加热才会生成砖红色沉淀，A错误；B、酸性重铬酸钾溶液用于检测酒精，颜色由橙色变灰绿色，B错误；C、用纸层析法分离绿叶中的色素时，滤纸条最上方的色素为胡萝卜素，颜色为橙黄色，C正确；D、将二苯胺试剂加入溶解有DNA的溶液后，需要沸水浴加热才会呈现蓝色，D错误。故选C。8．（2023·河南·襄城高中校联考一模）实验甲：科学家给植物提供H218O和CO2,检测发现在光照下植物释放的氧气都是18O2。实验乙：用32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经保温后，再搅拌、离心，结果发现上清液中也有少量的放射性。下列对这两个实验的有关分析，错误的是（

）A．实验甲和乙都用到了放射性同位素标记法B．实验甲不足以证明H218O中的18O全部转移到氧气C．实验乙出现的结果可能是因为部分噬菌体尚未侵染细菌D．实验乙中子代噬菌体不全都含有32P标记【答案】A【分析】噬菌体侵染细菌的过程：吸附→注入（注入噬菌体的DNA）→合成（控制者：噬菌体的DNA；原料：细菌的化学成分）→组装→释放。噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质。【详解】A、18O不具有放射性，A错误；B、实验甲需要设置对照，给植物提供H2O和C18O2,检测发现在光照下植物释放的氧气都是O2，B正确；C、实验乙出现的结果可能是因为部分噬菌体尚未侵染细菌，完整的未侵染噬菌体进入上清液，C正确；D、由于DNA的半保留复制，实验乙中子代噬菌体不全都含有32P标记，少数有，D正确。故选A。9．（2023·福建福州·统考二模）植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。根据光合作用原理推测，加入的铁盐类似于叶绿体中的（

）A．NADP+ B．ATP C．H+ D．CO2【答案】A【分析】由题意可知，希尔反应为离体叶绿体在适当(铁盐或其他氧化剂、光照)条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。【详解】A、希尔反应为离体叶绿体在适当(铁盐或其他氧化剂、光照)条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应，铁盐或其他氧化剂相当于光合作用光反应阶段中的NADP+，A正确；B、ATP是光合作用光反应阶段的产物，B错误；C、H+是光合作用光反应阶段，水分子光解的产物，C错误；D、CO2是光合作用暗反应阶段的反应物，D错误。故选A。10．（2022·河南濮阳·濮阳一高校考模拟预测）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，植物的这种现象称为光呼吸。下列叙述错误的是（

）A．植物叶肉细胞中，Rubisco酶发挥作用的场所是叶绿体基质B．植物的光呼吸与细胞呼吸过程都会利用O2产生CO2C．当细胞间CO2与O2浓度的比值减小时，不利于植物进行光呼吸D．提高局部CO2浓度可抑制光呼吸，增加光合作用有机物的产量【答案】C【分析】光呼吸是所有进行光合作用的细胞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。近年来的研究结果表明，光呼吸是在长期进化过程中,为了适应环境变化,提高抗逆性而形成的一条代谢途径，具有重要的生理意义。【详解】A、Rubisco酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，该酶催化CO2与C5反应进行光合作用，因此Rubisco酶发挥作用的场所是叶绿体基质，A正确；B、植物的光呼吸与细胞呼吸过程都会利用O2产生CO2，B正确；C、当细胞间CO2与O2浓度的比值减小时，即O2浓度相对较高，有利于植物进行光呼吸，C错误；D、当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应进行光合作用，因此提高局部CO2浓度可抑制光呼吸，增加光合作用有机物的产量，D正确。故选C。11．（2023·辽宁·校联考模拟预测）研究人员在适宜温度、水分和一定浓度条件下，分别测定了植株甲和植株乙吸收速率与光照强度的关系。下列相关叙述错误的是（

）A