大题01-细胞呼吸和光合作用-备战2023年高考生物之【考前抓大题】(解析版)

大题01细胞呼吸和光合作用考向分析考向分析大题预测大题预测1．图1是甲、乙两种植物在温度和水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值（P/R）随光照强度变化的曲线图，图2是将A、B两组生理状况相同的甲种植物幼苗，分别置于温度为25℃的相同密闭透明容器内，A、B两组光照强度不同，测得两组容器内CO2浓度的变化曲线图。(1)据图1可知，在CD段光照强度是限制___________（填“甲植物”或“乙植物”）光合速率的环境因素。当光照强度为B时，甲植物的叶肉细胞中______________________等生物膜上能产生ATP。(2)当植物在单位时间内光合作用消耗的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量时，环境中的CO2浓度称作CO2补偿点，图2中a、b点对应的分别为A、B组大豆幼苗的CO2补偿点。①将CO2浓度从b提高到a，短时间内B组幼苗叶肉细胞中的C3浓度会________（填“上升”、“下降”、“不变”）②该实验结果表明，_______________能影响大豆幼苗CO2补偿点，提高产量。③农业生产中，往往是通过_____（填“提高”或“降低”）CO2补偿点来提高产量。④播种B组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照A组的条件培养，测得容器内CO2浓度的变化曲线图与A组完全相同。根据这一结果能够得到的初步结论是___。【答案】(1)甲植物线粒体内膜、类囊体薄膜(2)上升光照强度降低B组CO2补偿点与A组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。呼吸作用一般指机体将来自环境的或细胞自己储存的有机营养物的分子（如糖类、脂类、蛋白质等），通过一步步反应降解成较小的、简单的终产物（如二氧化碳、乳酸、乙醇等）的过程。光合与呼吸的差值可用净光合速率来表示，具体指标可以是氧气释放量、二氧化碳吸收量、有机物积累量等，图中曲线表示净光合速率。【详解】（1）在CD段随着光照强度的增大，甲的光合速率与呼吸速率的比值（P/R）增大，而乙的不变，因此在CD段光照强度是限制甲植物光合速率的环境因素；当光照强度为B时，甲植物的P/R=1，叶肉细胞中呼吸和光合均能产生ATP，场所为细胞质基质、线粒体、叶绿体，其中为生物膜的是线粒体内膜（有氧呼吸的第三阶段）、类囊体薄膜（光反应阶段）。（2）①CO2与五碳糖反应生成C3，将CO2浓度从b提高到a，短时间内B组幼苗叶肉细胞中的C3浓度会上升；②A、B两组光照强度不同，测得两组容器内CO2浓度的变化曲线图为图2，B点的CO2浓度更低，消耗的CO2更多，因此光照强度越高，CO2补偿点更高。③CO2补偿点是光合等于呼吸时的CO2浓度，补偿点低则产量高，农业生产中，往往是通过降低CO2补偿点来提高产量。④B组植株产生的种子与A组的遗传物质不同，但是容器内CO2浓度的变化曲线图与A组完全相同，因此B组CO2补偿点与A组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的。2．共生固氮是自然界生物可用氮的最大天然来源，根瘤菌入侵豆科植物的根系，诱导大豆形成根瘤（容纳根瘤菌）以进行共生固氮。为研究大豆根瘤形成的机理，科研人员进行了一系列研究。(1)图1是大豆光合作用产物的形成及运输和大豆与根瘤菌关系示意图。请分析回答：①如图1所示，二氧化碳固定形成的C3在光反应提供的______作用下转换成磷酸丙糖（TP），TP运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于______。②研究发现，蔗糖进入维管束细胞的过程可被呼吸抑制剂抑制，据此推测蔗糖进入维管束细胞的跨膜运输需要的条件是______。(2)为了研究光照与大豆根瘤生成的关系，科研工作者将根瘤菌接种于大豆上，黑暗预处理2天后，进行相关处理，6天后观察大豆根瘤结节生成的情况，处理和结果如图2，结合图1分析下列问题。①对大豆黑暗预处理的目的是______。②图2的实验结果说明_______。③根据图1，从能量的角度解释大豆根瘤结节形成的原因：_______。④研究发现在光的诱导下，移动因子可以从大豆枝条移动到根部，同时根瘤菌内形成某种复合物，从而激活大豆根瘤发生相关基因的表达。说明光除了为植物提供能量外，还可能作为_____调控大豆根瘤结节的生成。【答案】(1)ATP和NADPH细胞质基质需要能量和载体蛋白（转运蛋白）(2)排除原来有机物的干扰大豆根瘤结节生成需要进行光合作用。大豆将光能转变为蔗糖中的化学能，根瘤菌将蔗糖中的化学能转变为热能和ATP中活跃的化学能，从而实现根瘤菌的大量繁殖，形成根瘤信号因子（光信号）【分析】大豆与根瘤菌是共生关系。大豆为根瘤菌提供良好的居住环境、碳源和能源以及其他必需营养,而根瘤菌将空气中的氮转化为植物能吸收的含氮物质,如氨,其代谢类型为异养需氧型。【详解】（1）①C3的还原需要光反应提供ATP（提供能量）和NADPH（提供能量和还原剂）；蔗糖的合成在叶绿体外（细胞质基质/细胞溶胶/胞质溶胶）中进行，因此合成蔗糖的酶存在于细胞质基质。②蔗糖进入维管束细胞的过程可被呼吸抑制剂抑制，说明蔗糖进入细胞运输方式为主动运输，因此蔗糖进入维管束细胞的跨膜运输需要的条件是需要能量和载体蛋白（转运蛋白）。（2）①黑暗处理可以消耗掉大豆原有的有机物的干扰；②结合图2可知，仅对根部遮光处理，对结节数目没有影响，而对芽进行黑暗处理，则结节不能生成，因此大豆根瘤结节生成需要进行光合作用。③从物质的角度，大豆为根瘤菌提供有机物，而根瘤菌可以固氮，为植物提供氨，从能量的角度，大豆将光能转变为蔗糖中的化学能，根瘤菌将蔗糖中的化学能转变为热能和ATP中活跃的化学能，从而实现根瘤菌的大量繁殖，形成根瘤。④光除了提供能量来源外，还作为一种信号因子（光信号），调节大豆根瘤结节生成。3．科研人员发现植物的细胞呼吸除具有与动物细胞相同的途径外，还包含另一条借助交替氧化酶（AOX）的途径。(1)交替氧化酶（AOX）分布在植物细胞线粒体内膜上，它可以催化O2与[H]生成______，并使细胞呼吸释放的能量更多以热能形式散失，生成ATP所占的比例______。在寒冷早春，某些植物的花细胞中AOX基因的表达会________，利于提高花序温度，吸引昆虫传粉。(2)进一步研究表明，AOX途径可能与光合作用有关，科研人员对此进行深入研究。①光合作用过程中，光能被分布于叶绿体________上的光合色素吸收，并转变为ATP中的_______，经过暗反应，能量最终被储存在________中。一般情况下，植物叶片的光合作用随光照强度的增强而增强，但光照强度过高时，光合作用减弱。②科研人员将正常光照下发育的叶片分为4组，用AOX途径抑制剂处理A组和C组叶片的左侧，然后将4组叶片离体，叶柄插入盛满水的试管中，左侧置于正常光照下，右侧置于正常光照或高光下（图1），40分钟后测量叶片左侧光合色素的光能捕获效率（图2）。根据__________组的实验数据可以推测，在夏季晴天，若树木中层叶片的部分区域被高光照射，叶面出现光斑，则可能会使邻近组织的光合作用减弱。实验说明，AOX途径可以___________________________________。【答案】(1)水下降增加(2)类囊体薄膜化学能糖类/有机物BD提高光合色素的光能捕获效率，利于光合作用进行，在周围受到高光照射的叶片组织中的作用更显著。【分析】1、捕获光能的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素，其中叶绿素a、叶绿素b统称叶绿素，主要吸收红光和蓝紫光；叶黄素、胡萝卜素统称为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。2、细胞呼吸过程中产生的能量大部分以热能形式散失，其它部分储存在ATP中。【详解】（1）在细胞呼吸过程中，有机物氧化分解释放的能量，一部分储存在ATP中，一部分以热能的形式散失；交替氧化酶（AOX）催化O2与[H]生成水，并使细胞呼吸释放的能量更多地转化为热能，导致生成ATP所占的比例下降；在寒冷早春，某些植物的花细胞中AOX基因的表达会增加，利于提高花序温度，吸引昆虫传粉。（2）①叶绿体类囊体薄膜上的光合色素吸收光能，并转变为ATP中的化学能，再经过暗反应，最终转化成储存在有机物或糖类中稳定的化学能。②图2显示：在光照强度相同的条件下，用AOX途径抑制剂处理A组和C组叶片的左侧，其光合色素的光能捕获效率分别低于B组和D组，可以推测在夏季晴天，若树木中层叶片的部分区域被高光照射，叶面出现光斑，则可能会使邻近组织的光合作用减弱；而A组和B组的光合色素光能捕获差值明显低于C组和D组的光合色素捕获差值；由此说明AOX途径的作用是提高光合色素的光能捕获效率，利于光合作用进行，在周围受到高光强照射的叶片组织中作用更明显。4．室内栽培常春藤能够有效清除甲醛污染。为研究其作用机制，科学家首先研究在密闭环境下常春藤正常的呼吸作用和光合作用，测定环境中的CO2浓度变化，结果如下图1所示；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究常春藤处理甲醛的途径。具体过程如下图2所示为甲醛相关的代谢过程（其中HCHO为甲醛，RU5P和HU6P是中间产物）。回答下列问题。(1)图1中黑暗组常春藤的叶肉细胞内能产生ATP的场所是________。弱光照组叶肉细胞的光合速率________（填“大于”“小于”或“等于”）它的呼吸速率，d时间内完全光照组植株的平均实际光合速率是________ppm/s。(2)图2中循环①的名称是________，b代表________，细胞同化甲醛（HCHO）的场所应是________。(3)甲醛在被常春藤吸收利用的同时，也会对常春藤的生长产生一定的影响，为此研究人员设计了甲醛胁迫下常春藤生长情况的实验。下表是常春藤在不同浓度甲醛胁迫下测得的可溶性糖的含量。甲醛脱氢酶（FALDH）是甲醛代谢过程中的关键酶，下图3表示不同甲醛浓度下，该酶的活性相对值，下图4是不同甲醛浓度下气孔导度（气孔的开放程度）的相对值。不同甲醛浓度下常春藤可溶性糖的相对含量组别样品0天第1天第2天第3天第4天①1个单位甲醛浓度的培养液22712658281132713425②2个单位甲醛浓度的培养液22712415293627891840③不含甲醛的培养液22712311239923992529①1个单位甲醛浓度下，常春藤气孔开放程度下降，而可溶性糖的含量增加的原因是________________。②综合分析表、图3和图4的信息，推测在甲醛胁迫下常春藤的抗逆途径：________________________。【答案】(1)细胞质基质和线粒体大于（a-c）/d(2)卡尔文循环五碳化合物（C5）叶绿体基质(3)1个单位甲醛浓度使FALDH的活性增强，甲醛代谢过程产生的CO2多于气孔关闭减少的CO2通过降低气孔的开放程度，减少甲醛的吸收；在低浓度（1个单位）甲醛时，还可以提高FALDH酶的活性，增强对甲醛的代谢能力【分析】在黑暗中叶肉细胞只能进行呼吸作用。当植株的光合作用速率=呼吸作用速率时，叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率。由图3和图4可知，不含甲醛浓度甲醛脱氢酶（FALDH）的相对活性最低，但气孔导度最高，2个单位的甲醛浓度甲醛脱氢酶（FALDH)的相对活性最高，但气孔导度最低。【详解】（1）黑暗组吸毒草的叶肉细胞只能进行细胞呼吸，所以能产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。根据图1可知，弱光组光合作用速率等于呼吸作用速率，由于植株存在不能进行光合作用的细胞，所以弱光照组叶肉细胞的光合速率大于它的呼吸速率，d时间内呼吸作用速率为a-b，净光合作用速率为b-c，d时间内完全光照组植株的平均实际光合速率是（a-c）/d。（2）图2中循环①的名称是卡尔文循环，b代表C5，同位素标记法可以示踪物质变化规律和运行轨迹，为追踪循环②中甲醛的碳同化路径，可采用的特殊处理方法是（放射性）同位素标记法，由图可知，同化甲醛（HCHO）的场所应是叶绿体基质。（3）据表分析可知，该实验的自变量是甲醛的浓度单位和处理时间，因变量是甲醛脱氢酶（FALDH）的活性和气孔开度，所以③组为对照组，①②为实验组。由图3和图4可知，1个单位甲醛浓度时FALDH的活性增强，甲醛代谢过程产生的CO2多于气孔关闭减少的CO2。2个单位的甲醛浓度甲醛脱氢酶（FALDH）的相对活性最高，但气孔导度最低，根据实验结果推测甲醛胁迫下，常春藤的抗逆途径为常春藤通过降低气孔的开放程度，减少甲醛的吸收；同时提高FALDH酶的活性，增强对甲醛的代谢能力，起到抗逆作用。5．在光合作用的研究中，植物光合作用制造器官被称为“源”，光合产物或营养物质接纳和储存部位被称为“库”。Ⅰ、淀粉和蔗糖是光合作用的两种主要终产物，马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎贮藏，红薯叶片合成的有机物通过筛管主要运向块根储存。下图是马铃薯和红薯光合作用产物的形成及运输示意图。在一定浓度的CO2和30℃条件下（细胞呼吸最适温度为30℃，光合作用最适温度为25°C），测定马铃薯和红薯在不同光照条件下的光合速率，结果如下表。分析回答：光合速率与呼吸速率相等时光照强度（klx）光饱和时光照强度（klx）光饱和时CO2吸收量（mg/100cm²叶·小时）黑暗条件下CO2释放量（mg/100cm²叶·小时）红薯13116马铃薯393015Ⅱ、科研人员对桃树的库源关系及其机理进行了研究。①去除部分桃树部分枝条上的果实，检测其对叶片光合速率等指标的影响，结果如下表。组别净光合速率（μmol·m2·s-1）叶片蔗糖含量（mg·g·FW）叶片淀粉含量（mg·g-1·FW）气孔导度（mmol·m-2）对照组（留果）5．3930．1460．6151．41实验组（去果）2．4834．2069．3229．70②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：(1)马铃薯下侧叶片叶肉细胞中的叶绿体可将光能转化为______，同时分解H2O产生O2．为红薯叶片提供C18O2，块根中的淀粉会含18O，请写出元素18O转移的路径（用图中相关物质的名称及箭头表示）：______(2)25℃条件下测得红薯光补偿点会______（填“小于”“大于”或“等于”）1klx；30℃条件下，当光照强度为3klx时，红薯和马铃薯固定CO2量的差值为_______(3)为了验证光合作用产物以蔗糖的形式运输，研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入植物，该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上，结果发现转基因植物出现严重的小根、小茎现象，其原因是___，从而使根和茎得到的糖不足，生长缓段。(4)据表推测：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)图中______浓度范围的实验数据支持以上推测。(6)研究发现，叶绿体中淀粉的积累会导致类囊体膜结构被破坏，进而直接影响光反应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，使______，进而抑制暗反应。【答案】(1)（ATP和NADPH中的）化学能C18O2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉(2)小于2mg/100cm2叶·小时(3)叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖，导致进入韧皮部的蔗糖减少(4)库蔗糖和淀粉(5)0．47~0．57mol·L-1(6)CO2吸收减少【分析】分析图形：①是光合作用的暗反应阶段的CO2的固定阶段，②是暗反应中的C3的还原阶段。从图中可以看出，暗反应在叶绿体基质中进行，其产物磷酸丙糖可以在叶绿体基质中合成淀粉，也可以被运出叶绿体，在叶肉细胞中的细胞质基质中合成蔗糖，蔗糖可以进入液泡暂时储存起来，蔗糖也可以通过韧皮部被运至块茎根细胞，在块茎根细胞内合成淀粉。【详解】（1）叶肉细胞的叶绿体可将光能转化为化学能，储存在ATP和NADPH([H])中，同时氧化H2O产生O2，发生这些过程的场所是叶绿体的类囊体薄膜。为红薯叶片提供C18O2，块根中的淀粉会含18O，元素18O转移的路径C18O2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉。（2）表格中是30℃条件下测定的数据，此时呼吸作用最强，如果将温度降到25℃(光合作用最适温度)，则光合作用增强，呼吸作用减弱，光补偿点是指光合速率等于呼吸速率，因此25℃时光补偿点小于3klx；当光照强度为3klx时，红薯固定的CO2为11+6=17mg/100cm²叶·小时，而马铃薯光合作用和呼吸作用相等，为15mg/100cm²叶·小时，所以二者相差2mg/100cm²叶·小时。（3）蔗糖是由果糖和葡萄糖组成，转基因植物出现严重的小根、小茎现象，其原因叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖，导致进入韧皮部的蔗糖减少，根和茎得到的糖不足，生长缓慢。（4）去除部分桃树枝条上的果实，检测其对叶片光合速率等指标的影响，表中数据显示，实验组的净光合速率下降，检测发现叶片中的蔗糖和淀粉的含量均高于对照组，显然，去果处理降低了库(果实)的大小，使叶片中蔗糖和淀粉等光合产物积累，进而抑制了光合速率。（5）表中数据能得出的结论是叶片中蔗糖和淀粉的积累导致光合速率下降，该结论在曲线图中对应的浓度范围是0.47-0.57mol/L。（6）保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，即气孔的开放程度下降，显然影响二氧化碳的吸收，即二氧化碳的吸收量下降，进而碳(暗)反应速率下降，光合速率下降。6．金银花不仅是一味重要的中药材，而且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表示其叶肉细胞中光合作用部分过程示意图，光系统Ⅰ（P680）和光系统Ⅱ（P700）是由蛋白质和光合色素组成的复合体。请回答下列问题：(1)图1所示时间15～19时内红花金银花叶肉细胞产生ATP的场所有______。三个品种金银花在12时左右均出现“光合午休”现象，为缓解“光合午休”现象，宜采取的措施是______。(2)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+转运至类囊体腔，同时______，造成膜内外的H+产生了浓度差。请结合图示信息分析，跨膜的H＋浓度差在光合作用中的作用是____________。(3)研究表明：金银花“光合午休”现象还与叶片中的D1蛋白含量密切相关（D1蛋白是调节光系统II活性的关键蛋白质）。强光照会导致D1蛋白含量下降，而水杨酸（SA）能减小D1蛋白含量下降的幅度。下面某同学以红花金银花为实验材料，设计验证此结论的实验思路，请将该方案进行完善。①将生长状况一致的红花金银花均分成3组，编号A、B、C；②分别在______三种条件下培养，其他条件保持相同且适宜；③一段时间后，检测各组D1蛋白的含量，并比较得出结论。④预期结果：三组D1蛋白的含量从大到小依次是______（用各组编号表示）。【答案】(1)细胞质基质、线粒体（基质、内膜）、叶绿体（类囊体薄膜）适当遮阴(2)在形成NADPH的过程消耗部分H＋为ATP的合成提供能量(3)强光照，强光照加水杨酸处理、适宜光照C＞B＞A【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。【详解】（1）图1所示时间15～19时内红花金银花的净光合速率大于零，说明此时叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体（基质、内膜）、叶绿体（类囊体薄膜）。光合年休产生的原因是光照太强，所以可以通过适当遮阴的方法缓解“光合午休”现象。（2）结合题图分析可知，光照的驱动可以促使水分解产生H+；图中伴随电于的传递通过PQ将叶绿体基质中的H+转运至类囊体腔；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。结合图示可知，跨膜的H+浓度差推动ATP的合成，即ATP合成过程中消耗的能量是氢离子的梯度势能。（3）探究金银花“光合午体”现象与叶片中的D1蛋白含量密切相关，在步骤②中，采用控制变量法，分别在强光照、强光照加水杨酸处理、适宜光照三种条件下培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，检测各组D1蛋白的含量，并比较得出结论。故：②步骤为分别在强光照、强光照加水杨酸处理、适宜光照三种条件下培养，其他条件相同且适宜。④预期结展：由于强光照会导致D1蛋白含量下降，丙水杨酸（SA）能减小D1蛋白含量下降的幅度，所以三组D1蛋白的含量从大到小依次是C＞B＞A。7．为了探究环境因子对光合作用的影响，研究人员检测了由黑暗转为光照后拟南芥植物的光反应相对速率和热能散失比例（在叶绿体中以热能形式散失的能量占光反应捕获光能的比例），其结果如图1所示，回答下列问题：(1)光照处理后0．5min内，光反应相对速率曲线下降，说明暗反应未同步激活，导致光反应产生的_____积累从而抑制光反应。在0～0．5min之间，图中热能散失比例变化的生物学意义是：吸收的光能_____，从而保护类囊体蛋白和色素等免受光损伤。(2)研究人员发现光质也会影响光合作用。在640~660nm波长下，拟南芥叶片释放O2是由_____（填“类胡萝卜素”“叶绿素”或“类胡萝卜素+叶绿素”）参与光合作用引起的。(3)研究表明；气孔因素也是影响光合作用的重要因素。H2S是植物体内的信号分子，为了探究H2S对气孔发育的影响，科研人员又做了相关实验，结果如下，请回答：①分析图2实验结果，可得出结论：_____。②实验发现植物激素茉莉酸（JA）也会调节气孔发育，结合图3，分析其调节机制为_____。【答案】(1)NADPH和ATP以热能形式散失的比例增大(2)叶绿素(3)H2S会抑制气孔的发育JA通过促进H2S产生，抑制气孔的发育【分析】光反应和暗反应关系：光合作用的光反应阶段，水分解成O2和NADPH，ADP和Pi形成ATP；暗反应阶段，CO2和C5结合，生成2个C3，C3接受ATP释放的能量并且被NADPH还原，形成糖类和C5。光反应与暗反应紧密联系，相互影响。光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。【详解】（1）光反应的产物是NADPH、ATP、O2，图中光照处理后0.5min内，光反应速率逐渐下降，而光反应为暗反应提供NADPH和ATP、暗反应为光反应提供NADP+、ADP、Pi，说明暗反应未同步激活，光反应的产物NADPH、ATP没有及时消耗，从而积累抑制光反应。图中热能散失比例增大，避免热量过高损伤叶绿体内的结构。（2）在640~660nm波长下对应的是红光区域，此时叶绿体内是由叶绿素吸收光能，进行光合作用。（3）图2中，和对照相比，NaHS（H2S）组，气孔指数降低，H2S的清除剂组，气孔指数基本不变，可知H2S会抑制气孔的发育。图3中，H2S合成缺陷突变体用JA处理，气孔指数不降低，而野生型用JA处理后气孔指数降低，推知JA通过促进H2S产生，抑制气孔的发育。【点睛】通过环境因子和光合作用的关系情境，考查光合作用的过程、影响光合作用的因素。8．衣藻属于单细胞真核生物。研究者以衣藻为实验材料，开展CO2影响生长的深入研究。(1)当CO2浓度适当增加时，衣藻的光合作用强度增加。这是由于在酶的作用下，位于______的C5与CO2结合，生成更多的C3，C3进一步被______，形成更多的糖类。(2)TOR是普遍存在于真核生物细胞中的一种激酶，可促进蛋白质的合成，加快代谢和生长。①为确定光合作用与TOR活性的关系，研究者对正常光照条件下的衣藻进行黑暗处理12小时后，接着将衣藻均分为2组，甲组不做处理，乙组加入GLA，再次进行光照处理，TOR活性的结果如下表所示。光照黑暗12h光照（甲组）光照（乙组）GLA－－－＋TOR活性＋＋＋＋＋＋＋＋注：“＋”数量越多，表明TOR活性越强；GLA是一种暗反应抑制剂。据表可推测出光合作用与TOR活性的关系是：______。②如图表示光合作用暗反应及其中间产物形成氨基酸的途径。进一步研究表明暗反应固定的CO2可通过增加谷氨酰胺的含量从而提高TOR的活性。以下能为上述结论提供证据的是______。a．阻断图示中淀粉的合成途径，TOR活性减弱b．阻断亮氨酸和缬氨酸的合成，TOR活性增强c．阻断谷氨酸到谷氨酰胺的合成，TOR活性减弱(3)请结合上述研究及所学知识，阐述CO2浓度适度增加可促进植物生长的机制：①_________________________；②_________________________。【答案】(1)叶绿体基质还原(2)光合作用可增加TOR活性，且暗反应起直接作用bc(3)CO2浓度适度增加，使光合作用增强，制造的有机物增多，可用于氧化分解功能及为代谢提供某些原料暗反应中间产物转化生成更多的谷氨酰胺，增强TOR的活性，合成的蛋白质增多，生长速度加快【分析】光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。1、光反应阶段（有光条件）（1）场所：叶绿体的类囊体薄膜；（2）物质变化：水的光解、ATP的合成、NADPH的合成；（3）能量转化：光能转化成ATP和NADPH中活跃的化学能。2、暗反应阶段（有无光均可）（1）场所：叶绿体的基质；（2）物质变化：CO2的固定、C3的还原；（3）能量转化：ATP和NADPH中活跃的化学能转化成有机物中稳定的化学能。【详解】（1）暗反应阶段的场所是叶绿体的基质，包括CO2的固定和C3的还原，CO2的固定是指C5与CO2结合生成C3，C3的还原是指C3在NADPH和ATP提供能量以及NADPH的还原作用下生成糖类和C5，故在酶的作用下，位于叶绿体基质的C5与CO2结合，生成更多的C3，C3进一步被还原，形成更多的糖类。（2）①由图可知，黑暗条件下TOR的活性明显低于光照条件下，说明光合作用可增加TOR活性；对比再次光照条件下的加入GLA和不加入GLA组可知，加入GLA明显可以降低TOR的活性，结合GLA是一种暗反应抑制剂，所以暗反应起直接作用。②a、暗反应固定的CO2可通过增加谷氨酰胺的含量从而提高TOR的活性，那么阻断图示中淀粉的合成途径，由图可知，谷氨酰胺的含量增加，则TOR的活性应当是增强，a错误；b、暗反应固定的CO2可通过增加谷氨酰胺的含量从而提高TOR的活性，那么阻断亮氨酸和缬氨酸的合成，由图可知，谷氨酰胺的含量增加，则TOR的活性增强，b错误；c、暗反应固定的CO2可通过增加谷氨酰胺的含量从而提高TOR的活性，那么阻断谷氨酸到谷氨酰胺的合成，由图可知，谷氨酰胺的含量减少，则TOR的活性减弱，c正确。故选bc。（3）一方面，CO2是光合作用的原料之一，CO2浓度适度增加，使光合作用增强，制造的有机物增多，可用于氧化分解功能及为代谢提供某些原料，从而进植物生长；另一方面，结合图示可知，CO2浓度适度增加，则暗反应中间产物转化生成更多的谷氨酰胺，增强TOR的活性，结合题干“TOR是普遍存在于真核生物细胞中的一种激酶，可促进蛋白质的合成，加快代谢和生长”可知，进而合成的蛋白质增多，生长速度加快，促进植物生长。9．在真核细胞有氧呼吸的第三阶段，还原型辅酶Ⅰ（NADH）脱去氢并释放电子（e-），电子最终传递给О2。电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质跨膜运输到线粒体内、外膜的间隙，从而建立H+浓度梯度，随后H+在ATP合酶的协助下顺浓度梯度运输到线粒体基质，并生成大量ATP，如下图所示。回答下列问题：(1)真核细胞有氧呼吸的第三阶段中，电子传递过程发生在_________（填场所），ATP合酶的功能是_________。(2)为研究短时低温对线粒体电子传递的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及实验结果如下图所示。若要产生等量ATP，4℃条件比25℃条件下有氧呼吸消耗葡萄糖的量__________（填“相等”“更多”或“更少”）。根据实验结果推测：低温条件下ATP生成量减少的原因是__________，发生该变化的意义是_________。【答案】(1)线粒体内膜顺浓度运输H+并合成ATP(2)更多有氧呼吸大部分以热能形式散失，用于合成ATP的能量很少有利于维持体温【分析】柱形图分析：与25℃时相比，4℃时和25℃+DNP作用效果相同，都使细胞呼吸耗氧量升高，使ATP合成减少。【详解】（1）真核生物氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜，则电子传递链发生在线粒体内膜，ATP合酶利用H+浓度差合成ATP。（2）由于4℃时比25℃时耗氧多，因此有氧呼吸消耗葡萄糖的量多。分析题图可知，4℃时线粒体中能合成ATP，说明线粒体内膜上的电子传递没有受阻，图中4℃时比25℃时耗氧多但合成的ATP减少，说明有氧呼吸大部分以热能形式散失，用于合成ATP的能量很少，有利于维持体温。10．研究发现光反应产生ATP与NADPH数量比是2.57∶2，而暗反应消耗的ATP与NADPH数量比是3∶2，NADPH积累是光合作用限制因素之一。因此，在细胞中导入NADPH消耗模块（异丙醇合成途径），以期提高光合速率。(1)图1中①②表示的物质分别是_____；NADPH在③的进一步反应中的作用是____。(2)以蓝细菌为研究模型，通过导入三种外源酶（ABC酶）基因，相关指标的检测结果见表和图2．组别导入基因NADPH含量（pmol）ATP含量（μmol）CO2固定速率（mg·g-1细胞干重·h-1）一无193．539．2886二A、B190．8335．2385三A、B、C112．8362．53119注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。①表中组别二的结果说明________。为验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加______进行培养，实验结果应与组别_____结果相同。②结合表和图2分析，在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因：_______。【答案】(1)O2、C5作为还原剂并供能(2)导入A、B基因对ATP与NADPH比例、CO2固定速率影响不大，因此对蓝细菌光合作用效率没有显著影响丙酮三创建异丙醇合成途径使细胞中ATP与NADPH的比例显著增加；能够有效地利用高强度光，促进光反应进行【考向】有氧呼吸过程光反应、暗反应的物质变化和能量变化影响光合作用的因素细胞呼吸和光合作用的综合实验设计和分析【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。【详解】（1）分析题图，水的光解还应产生O2，故①为O2，②与CO2结合形成③，可判断②为C5，③为C3，NADPH在暗反应阶段的作用是作为还原剂，NADPH转化为NADP+时会释放能量，故还有供能的作用。（2）①分析题表中的组别二，其NADPH含量、ATP含量和CO2固定速率均与组别一相同，说明导入A、B基因对ATP与NADPH比例、CO2固定速率影响不大，因此对蓝细菌光合作用效率没有显著影响。若在组别一的蓝细菌中只导入C基因，由图1可知，丙酮在C酶的催化下可以合成异丙醇，故在培养基中添加丙酮进行培养，加入丙酮后，相当于A酶与B酶发挥了相应的作用，故实验结果应与组别三结果相同。②在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率，组别三中ATP与NADPH的比例较高，其CO2固定速率也较高，故分析表格数据，可推测原因是创建异丙醇合成途径使细胞中ATP与NADPH的比例显著增加或能够有效地利用高强度光，促进光反应进行。11．研究盐胁迫下植物的抗盐机理及其对生长的影响具有重要意义。为研究不同浓度NaCl胁迫对海水稻生理特性的影响，某科研小组使用NaCl培养液培养某海水稻，分别测得不同浓度NaCl培养液条件下其根尖细胞和高盐胁迫条件下（NaCl浓度200mmol/L）其叶肉细胞的相关数据，结果分别如图1、图2所示。请回答：(1)为了探究高盐胁迫条件对叶绿体形态及功能的影响，实验小组将正常条件及高盐胁迫条件下培养的成熟叶研磨，通过______法获得叶绿体并制成悬液。在配制叶绿体悬液时，需要加入适宜浓度的蔗糖以保证结构的完整，其作用是______________。叶绿体中光合色素吸收的光能经过光反应之后转化为______中的化学能供暗反应利用。(2)若以NaCl溶液浓度150mmol/L为界分为低盐和高盐胁迫，据图1可知，随着NaCI溶液浓度的升高，该海水稻根尖细胞适应低盐和高盐胁迫的调节机制不同：前者主要是逐步提高细胞内无机盐的相对浓度，后者主要是__________。(3)据图2分析该海水稻叶肉细胞的胞间CO2浓度先降后升的原因：第15天之前色素含量下降不大，很可能是因为气孔导度（指气孔张开的程度）_____（选填“升高”或“降低”），叶绿体从细胞间吸收的CO2增多，使胞间CO2浓度降低；第15天之后胞间CO2浓度逐渐上升，从色素含量变化对暗反应的影响并综合其他代谢过程，其原因可能是____________。【答案】(1)差速离心维持叶绿体内外渗透压相等，防止其吸水涨破ATP和NADPH(2)大幅度提高细胞内可溶性糖浓度(3)降低色素含量降低，光反应产生的NADPH和ATP不足。影响C3还原，导致CO2固定减少（C3未能被及时还原并形成C一最终导致CO2固定减少），净光合速率下降（光合速率降低，呼吸速率影响不大），从而使胞间CO2浓度升高【分析】由图1可知，在低盐环境中，细胞中无机盐浓度明显增多，在高盐环境中，细胞中可溶性糖明显增多；由图2可知，在高盐胁迫下培养时间较短时，色素变化不大，胞间二氧化碳浓度明显下降；培养时间较长时，色素含量明显下降，胞间二氧化碳明显增多。【详解】（1）差速离心主要是采取逐渐提高离心速度的方法分离不同大小的细胞器，可以通过差速离心法获得叶绿体；制备叶绿体悬液时，需要加入一定浓度的蔗糖溶液，以形成等渗溶液，维持叶绿体正常的形态和功能；光反应阶段光能转化为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中。（2）根据曲线图1可知，该海水稻根尖细胞在低盐环境中，主要通过逐步提高细胞内无机盐的相对浓度适应环境，在高盐环境中，主要通过大幅度提高细胞内可溶性糖的浓度适应环境。（3）第15天之前，可能是由于气孔导度降低，外界进入叶肉细胞的CO2减少，叶绿体从细胞间吸收的CO2增多，使胞间CO2浓度降低；第15天之后，色素含量降低，光反应产生的N