【高考生物】答题技巧与模板构建题型06 光合作用与细胞呼吸大题（4大考向模型解题）-试卷

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从关于光合作用与呼吸作用的历年多地高考题来看，这是一个比较成熟的考试内容，此类题型属于高考非选择题中的高频考点，首先考生要熟悉掌握光合与呼吸作用的相关基础知识点，然后结合题干中的有效信息进行作答，此类非选择题中做题技巧包括识图，表格，图像，情境信息及实验设计等体现综合能力比较强的一类简答题。
考向1 光合呼吸曲线类（包括影响因素）
考向2 光合作用过程的判断
考向3 C3、C4、CAM植物及光呼吸
考向4 呼吸作用过程及方式判断
（说明：模型解题+做题技巧+真题演练+迁移运用，全方位解透题型）
考向1 光合呼吸曲线类（包括影响因素）

曲线分析
位点移动
(1)A点的移动:A点代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。
(2)光补偿点的移动
①呼吸速率增加,其他条件不变时,光补偿点应右移,反之左移。
②呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,光补偿点应右移,反之左移。
(3)光饱和点的移动
相关条件的改变(如增大CO2浓度)使光合速率增大时,光饱和点C应右移(C'点右上移),反之C应左移(C'点左下移)。
1.注意题干中的细节信息：
例如：(1)若题干中给出的信息是叶绿体吸收CO2或叶绿体释放O2的量,则该数据为总光合速率。
整株绿色植物净光合速率为0时,叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度。
2.做题中要注意“关键词”来研究总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
（1）总(真正)光合速率
①用CO2的量来衡量：“同化”、“固定”或“消耗”
②用O2的量来衡量：“产生”或“制造”
③用有机物的量来衡量：“产生”、“合成”或“制造”
（2）净(表观)光合速率
①用CO2的量来衡量：“吸收”、“减少”
②用O2的量来衡量：“释放”或“增加”
③用有机物的量来衡量：“积累”、“增加”或“净产生”
3.真正光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率
4.影响光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度，内因有叶绿体中色素含量、酶的含量、酶的活性等
例1（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。

分析图表，回答下列问题：
光照强度逐渐增加达到2000μml m-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，比较两者的光饱和点，可得ygl WT（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0~50μml m-2 s-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
。
例2（2023·辽宁·统考高考真题）花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题：
在光照强度为500μml·m2·s¹、无NaCl添加的条件下，LH12的光合速率 （填“大于”“等于”或“小于"）HH1的光合速率，判断的依据是
。在光照强度为1500μmlm2·s-1、NaCl添加量为3．0g·kg¹的条件下，HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25的 含量高，光反应生成更多的 ，促进了暗反应进行。
1.通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。
回答下列问题：
从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加 ，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的 ；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低 ，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中 的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。
2.图1所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系（①～⑦表示代谢途径）。Rubisc是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸（C2），C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请都图回各下列问题
(3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得曲线a、b（图Ⅱ）。
②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是 。
3.将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床，作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8～10μml/（s·m2）时，固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量;日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒，浸种1天后，播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中，保湿透气，昼/夜温为35℃/25℃，光照强度为2μml/（s·m2），每天光照时长为14小时。回答下列问题:
(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上，光照强度为10μml/（s·m2），其他条件与上述实验相同，该水稻 （填“能”或“不能”）繁育出新的种子，理由是
（答出两点即可）。
4.不同条件下植物的光合速率和光饱和点（在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点）不同，研究证实高浓度臭氧（O3）对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。

【注】曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。
回答下列问题：
图1中，在高浓度O3处理期间，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会
（填“减小”、“不变”或“增大”）。
考向2 光合作用过程的判断
1.光合作用过程
（1）光反应阶段：场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；
光反应阶段：必须有光才能进行，反应部位在类囊体的薄膜上。在这个阶段，叶绿体中光合色素吸收的光能首先将水分解成氧和H+。其中氧以分子形式氧气释放，H+与NADP+结合，形成NADPH。NADPH是活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应。光合色素吸收的另一部分光能，在酶的作用下，使ADP与Pi反应形成ATP，用于暗反应。
（2）暗反应阶段：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。
暗反应阶段：需要多种酶参与，在有光、无光的条件下均可进行，反应部位在叶绿体基质中。这个阶段绿叶通过气孔从外界吸收CO2，在特定酶（CO2固定酶）的作用下与C5（一种五碳化合物）结合，这个过程叫作CO2的固定。一分子的CO2被固定后，很快形成两个C3。在酶的作用下C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，一部分接受能量并被还原的C3经过一系列酶的作用转化为糖类，另一些接受能量被还原的C3又形成C5，参与CO2的固定。暗反应的实质是同化CO2，将活跃的化学能转化为稳定的化学能，储存在有机物中。
2.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）。
3.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。
(1)光合作用产生的H+不同于细胞呼吸产生的[H],其中光合作用产生的H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结合形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH),细胞呼吸产生的[H]是指氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化成的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
(2)在光反应中,水分解为氧和H+的同时,被叶绿体夺去两个电子。电子经传递,可用于NADP+与H+结合形成NADPH。
(3)在暗反应中,NADPH既作为还原剂,也能为C3的还原提供能量。
(4)光反应产生的ATP主要用于C3的还原。
例1（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。
(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 。
例2（2023·全国·统考高考真题）某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。回答下列问题。
(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是 （答出1种即可）。叶绿体中光合色素分布 上，其中类胡萝卜素主要吸收 （填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。
(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是 。
例3（2023·海南·高考真题）海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是 ；用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第 条。
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是 ，该光源的最佳补光时间是 小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是
。
1.叶片是给植物其他器官提供有机物的“源”，果实是储存有机物的“库”。现以某植物为材料研究不同库源比（以果实数量与叶片数量比值表示）对叶片光合作用和光合产物分配的影响，实验结果见表1。
表1
注：①甲、乙、丙组均保留枝条顶部1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶，用13CO2供应给各组保留的叶片进行光合作用。②净光合速率：单位时间单位叶面积从外界环境吸收的13CO2量。
回答下列问题：
(1)叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是 。
(2)研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO2，13CO2先与叶绿体内的 结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的 中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用13CO2的原因有
（答出2点即可）。
(3)分析实验甲、乙、丙组结果可知，随着该植物库源比降低，叶净光合速率 （填“升高”或“降低”）、果实中含13C光合产物的量 （填“增加”或“减少”）。库源比降低导致果实单果重变化的原因是 。
2.植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。
回答下列问题：
(2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是 。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为 ，最有利于生菜产量的提高，原因是
。
3.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。
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。
4.花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题：

(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ，主要吸收 光，可用
等有机溶剂从叶片中提取。
5.不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。
回答下列问题：
(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用 方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能、可用于碳反应中 的还原。
(2)据分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是
。气孔主要由保卫细胞构成、保卫细胞吸收水分气孔开放、反之关闭，由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被 光逆转。由图1图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞 ，细胞吸水，气孔开放。
(3)生产上选用 LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的 或 、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。
6.某品种茶树叶片呈现阶段性白化：绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色，而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体（仅残留少量片层结构）。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如下图。回答下列问题：
(1)从叶片中分离叶绿体可采用 法。
(2)经检测，白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低，其原因是
（写出两点即可）。
(3)白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作用对CO2的需求，又有助于减少
。
(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于
中的基因编码，通过特定的机制完成跨膜运输：其余蛋白质由存在于 中的基因编码。
7.浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起，形成大量的“藻席”，造成生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系，进行如下实验：
Ⅰ．光合色素的提取、分离和含量测定
(1)在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料，提取、分离色素，发现浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同，包括叶绿素和 。在细胞中，这些光合色素分布在 。
考向3 C3、C4、CAM植物及光呼吸
自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可以分为C3、C4和CAM三种类型。
1.C3途径
也称卡尔文循环[固定CO2的初产物是三碳化合物(C3)]，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见C3植物有大麦、小麦、大豆、水稻、马铃薯等。
2.C4途径
（1）[固定CO2的初产物是四碳化合物(C4)]研究玉米的叶片结构发现，玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列(如图1)。
（2）叶肉细胞中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，在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物(如图2)。
PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它对CO2的亲和力约是Rubisc的60倍，所以C4植物能利用叶肉细胞间隙含量很低的CO2进行光合作用，反应的空间分离导致维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞增加10倍，从而确保在CO2受限的条件下进行高效地碳固定。C4植物通常生长在强光环境中，光合作用速率在所有植物中最高，如玉米、甘蔗、高粱等
3.CAM途径
在CAM植物中，碳捕获和固定的反应在时间上是分离的。首先，在晚上(此时蒸腾速率低)捕获CO2，然后转变成苹果酸存储在液泡中。到了白天，气孔关闭，苹果酸脱羧，使得叶绿体中Rubisc周围CO2浓度升高。大量的苹果酸存储需要更大的液泡和细胞，因此CAM植物一般具有肉质的茎叶。常见的CAM植物有仙人掌、芦荟、龙舌兰、长药景天、菠萝等。
4.光呼吸
光呼吸是所有进行光合作用的细胞(该处“细胞”包括原核生物和真核生物，但并非所有这些细胞都能进行完整的光呼吸)在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。该过程以光合作用的中间产物为底物，吸收氧、释放二氧化碳。
光呼吸的起因
二氧化碳和氧气竞争性地与Rubisc结合，当二氧化碳浓度高时，Rubisc催化RuBP与二氧化碳形成两分子C3进行卡尔文循环；当氧气浓度高时，Rubisc催化RuBP与氧气形成1分子C3和1分子磷酸乙醇酸(C2)，其中C3进入卡尔文循环，而磷酸乙醇酸脱去磷酸基团形成乙醇酸，乙醇酸就离开叶绿体，走上了光呼吸的征途，这条路艰难而曲折，有害也有利。基本过程如图所示。
例1.（2022·全国·高考真题）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。
(3)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
。
例2.图1所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系（①～⑦表示代谢途径）。Rubisc是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸（C2），C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请都图回各下列问题：
(3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得曲线a、b（图Ⅱ）。
①曲线a，0～t1时（没有光照，只进行呼吸作用）段释放的CO2源于呼吸作用；t1～t2时段，CO2的释放速度有所增加，此阶段的CO2源于 。
1.下图是C3植物和C4植物光合作用暗反应示意图,据图回答下列问题:
(1)绿色植物进行光合作用时,光反应产生的 在图示 (用图中文字表示)过程中被利用,科学家发现此过程时用到的研究方法为 。已知玉米植株叶肉细胞的叶绿体不是光合作用暗反应的场所,由此推测玉米为 (填“C3”或“C4”)植物。
(2)据图可知,与C3植物相比,C4植物细胞中所具备的 对CO2具有很强的亲和力,能催化CO2和C3结合,从而把大气中浓度很低的CO2固定下来。C4会集中到
中供植株利用。
C4植物叶片的维管束鞘薄壁细胞中含有许多没有基粒的叶绿体,而叶肉细胞内含有正常的叶绿体,推测C4植物光反应的场所为 细胞。维管束鞘薄壁细胞与其邻近的叶肉细胞之间由大量的胞间连丝相连,其作用是 。当C3植物的RuBP羧化酶活性突然下降时,细胞中的ATP含量会 (填“增加”或“减少”),原因是 。
2.(2021·山东卷)光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示,SBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是
。
与未喷施SBS溶液相比,喷施100 mg·L-1SBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度 (填“高”或“低”),据表分析,原因是
。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在 mg·L-1之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
考向4 呼吸作用过程及方式判断模型
有氧呼吸可以概括地分为三个阶段，每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。
第一阶段：
1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的NADH，并且释放出少量的能量。不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。
第二个阶段：
丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和NADH,并释放出少量的能量。这一阶段不需要氧直接参与，是在线粒体基质中进行的。
第三个阶段:上述两个阶段产生的NADH，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。
这类题不会简单的考呼吸作用，综合考察了有氧呼吸过程、基因的表达、物质的运输等内容，要求考生能结合所学内容，正确分析题图，并能在新的情景中正确运用所学知识，意在考查考生获取信息并利用信息分析问题的能力。
相关物质间量的比例关系(说明:以葡萄糖为底物,此处的量指物质的量)
1.CO2释放总量=有氧呼吸释放CO2的量+无氧呼吸释放CO2的量。
2.O2吸收量=有氧呼吸释放CO2的量。
3.酒精产生量=无氧呼吸释放CO2的量。
4.有氧呼吸时,C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6。
5.无氧呼吸时,C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。
6.消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量,有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和=3∶4。
7.产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量,无氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。
例1.（2022·全国·统考高考真题）农业生产中，农作物生长所需的氮素可以的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。
(1)由图可判断进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是
。
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收速率不再增加，推测其原因是
。
(3)作物甲和作物乙各自在最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是 。
(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物对的吸收利用，可以采取的措施是
。
例2.（2022·天津·高考真题）利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。
(1)蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于 和 等生理过程，为各项生命活动提供能量。
(2)蓝细菌可通过D—乳酸脱氢酶（Ldh），利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D—乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，
是由于细胞质中的NADH被大量用于 作用产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。
(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D—乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。
注：数据单位为pml∕OD730
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段 （被抑制∕被促进∕不受影响），光反应中的水光解 （被抑制∕被促进∕不受影响）。
(4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积累更多D—乳酸，是因为其______ ____（双选）。
A．光合作用产生了更多ATPB．光合作用产生了更多NADPH
C．有氧呼吸第三阶段产生了更多ATPD．有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
例3.（2023·河北·统考高考真题）拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。
回答下列问题：
(1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在 合成，经细胞质基质进入叶绿体。
(2)光照时，叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和 中的化学能，这些化学能经 阶段释放并转化为糖类中的化学能。
(3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显 。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被 （填“叶绿体”或“线粒体”）大量消耗，细胞有氧呼吸强度 。
(4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调 阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体 ，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。
1.人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题：
(1)呼吸链受损会导致 （填“有氧”或“无氧”）呼吸异常，代谢物X是 ．
(2)过程⑤中酶B的名称为 ，使用它的原因是
．
(3)过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是 ．
2.研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调控细胞的功能。下图为T细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：
（1）丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解成 和[H]。[H]经一系列复杂反应与 结合，产生水和大量的能量，同时产生自由基。
（2）线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与 结合的蛋白质乙酰化，激活干扰素基因的转录。
（3）线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到 中，激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，激活的NFAT可穿过 进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的 分子与核糖体结合，经 过程合成白细胞介素。
（4）T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达，其意义是 。
水稻材料
叶绿素（mg/g）
类胡萝卜素（mg/g）
类胡萝卜素/叶绿素
WT
4.08
0.63
0.15
ygl
1.73
0.47
0.27
处理
指标
光饱和点（klx）
光补偿点（lx）
低于5klx光合曲线的斜率（mgCO2．dm-2．hr-1．klx-1）
叶绿素含量（mg·dm-2）
单株光合产量
（g干重）
单株叶光合产量
（g干重）
单株果实光合产量（g干重）
不遮阴
40
550
1.22
2.09
18.92
3.25
8.25
遮阴2小时
35
515
1.23
2.66
18.84
3.05
8.21
遮阴4小时
30
500
1.46
3.03
16.64
3.05
6.13
项目
甲组
乙组
丙组
处理
库源比
1/2
1/4
1/6
单位叶面积叶绿素相对含量
78.7
75.5
75.0
净光合速率（μml·m－2·s－1）
9.31
8.99
8.75
果实中含13C光合产物（mg）
21.96
37.38
66.06
单果重（g）
11.81
12.21
19.59
水稻材料
叶绿素（mg/g）
类胡萝卜素（mg/g）
类胡萝卜素/叶绿素
WT
4.08
0.63
0.15
ygl
1.73
0.47
0.27
比较项目
光呼吸
暗呼吸(有氧呼吸)
底物
乙醇酸
糖、脂肪、蛋白质等
发生部位
叶绿体、过氧化物酶体、线粒体
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(消耗ATP和NADPH)
产生能量
共同点
消耗氧气，放出二氧化碳
SBS浓度/(mg·L-1)
0
100
200
300
400
500
600
光合作用强度/
(CO2μml·m2·s-1)
18.9
20.9
20.7
18.7
17.6
16.5
15.7
光呼吸强度/
(CO2μml·m2·s-1)
6.4
6.2
5.8
5.5
5.2
4.8
4.3
菌株
ATP
NADH
NADPH
初始蓝细菌
626
32
49
工程菌K
829
62
49