2023届高考生物二轮复习细胞代谢课件

这是一份2023届高考生物二轮复习细胞代谢课件，共60页。PPT课件主要包含了梳理核心知识，微专题1，微专题2，高考命题热点聚焦二，微专题4，微专题3，专题强化练，捕捉高考共鸣点一，微专题1酶和ATP等内容，欢迎下载使用。
专题二　细胞代谢
(1)酶在代谢中的应用。　　 (2)ATP在能量代谢中的作用。(3)光合作用的基本过程。　　　　(4)影响光合作用速率的环境因素。(5)细胞呼吸的原理和应用。
梳理核心知识
微专题1
微专题2
高考命题热点聚焦二
微专题4
1
2
3
5
6
微专题3
4
专题强化练
8
捕捉高考共鸣点一
7
练透大题 不留死角(一)
9
梳理核心知识
1
RNA
活化能
专一性
C、H、O、N、P
细胞质基质
细胞质基质
ATP和NADPH
(CH2O)
中的化学能
1.判断有关细胞代谢中酶和ATP的说法的正误(1)用淀粉和淀粉酶探究温度对酶活性的影响时，既可用碘液也可用斐林试剂检测。( )(2)酶提供了反应过程所必需的活化能。( )(3)酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( )(4)口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用。( )(5)过酸、过碱或温度过高，会使酶所含的肽键遭到破坏，使酶永久失活。( )(6)细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体。( )(7)ATP水解一般与放能反应相联系，反之，则与吸能反应相联系。( )
×
√
×
×
×
×
×
2.判断有关细胞呼吸与光合作用的说法的正误(1)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。( )(2)线粒体将葡萄糖氧化分解产生二氧化碳和水。( )(3)人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。( )(4)无氧呼吸产生的ATP少，是因为大部分能量以热能的形式散失。( )(5)各种细胞进行有氧呼吸的主要场所都是线粒体。( )(6)无水乙醇在色素的提取和分离实验中起到分离色素的作用。( )
×
√
×
×
×
×
(7)暗反应中14C的转化途径是14CO2―→14C3―→14C5―→(14CH2O)。( )(8)夏季晴天，植物光合作用的“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。( )(9)降低光照将直接影响光反应的进行，从而影响暗反应；改变CO2浓度则直接影响暗反应的进行。( )
×
√
×
1.研究发现，溶酶体内pH为5.0左右，含有多种酸性水解酶，这些酶合成的场所为　　　　，若这些水解酶少量进入细胞质基质不会引起细胞损伤，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
细胞质基质与溶酶体内的pH不同，导致酶活性降低或失活。
核糖体　
2.在温度为37 ℃的条件下，取等量肝脏研磨液分别加到四支盛有等量过氧化氢溶液的试管中，再滴加盐酸或氢氧化钠使各试管pH分别为3、5、7、9，以探究pH对过氧化氢酶活性的影响。该实验能得出正确结论吗？　　　　，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
不能
调节各试管的pH之前过氧化氢已在酶的催化下分解
3.在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间后分离出细胞中的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，分析该现象得到的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
①ATP中远离A的磷酸基团容易脱离；②该过程中ATP
既有合成又有水解；③部分32P标记的ATP是重新合成的
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.景天科植物的叶子具有一种很特殊的CO2同化方式，植物夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用形成丙酮酸和CO2。该类植物往往生长于比较干旱的环境中。景天科植物夜间气孔开放，白天气孔关闭，推测其生物学意义是　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
有利于减少(蒸腾作用)
水分的散失，以适应干旱环境
5.西瓜、玉米和辣椒轮作与固定种植玉米相比，其优点有 (答出两点即可)。
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
充分利用土壤中的矿
质原料，减少大面积病虫害发生，收获更多种类的作物，改善土壤等
6.在温室大棚生产中，大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
农家肥中的有机物被微生物分解产生无机盐和CO2，CO2和无机盐被作物利用，提高大棚作物的产量
B
1.(2022·江苏卷，8)下列关于细胞代谢的叙述正确的是(　　)A.光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化B.供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇C.蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATPD.供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
解析　光照条件下，叶肉细胞既进行光合作用，又进行呼吸作用，因此ATP源于光能和细胞呼吸释放的能量，A错误；供氧不足时，酵母菌能进行无氧呼吸，其场所是细胞质基质，可进一步将丙酮酸转化为乙醇，B正确；蓝细菌没有线粒体，但能通过有氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。
2.(2018·江苏卷，18)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是(　　)
D
A.横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度B.横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度C.横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度D.横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
解析　由题图可知，甲、乙两曲线刚开始重叠，之后又分开，A项所述条件不会出现图示结果，A项不符合题意；横坐标为温度，则相应曲线应存在最适温度下的最高净光合速率，呈现先上升后下降趋势，B项不符合题意；叶绿体中的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。若横坐标表示光波长，随着波长增大植物的净光合速率不应是先增大后趋于稳定，C项不符合题意；随着光照强度的增加，净光合速率先增加后趋于稳定，在某一光照强度下，较高浓度的CO2条件下植物净光合速率大，D项符合题意。
3.(2021·江苏卷，20)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”，请据图回答下列问题。
(1)叶绿体在____________上将光能转变成化学能，参与这一过程的两类色素是______________________。(2)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生________；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了________个CO2分子。(3)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为________中的化学能。
类囊体薄膜
叶绿素、类胡萝卜素
C5
12
NADPH　
ATP
(4)为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：取培养10～14 d大麦苗，将其茎漫入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后，测定、计算光合放氧速率(单位为μmolO2·mg－1chl·h－1，chl为叶绿素)。请完成下表。
在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮
减少叶片差异造成的误差
叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
解析　(1)光合作用光反应场所为类囊体薄膜，将光能转变成化学能，参与该反应的光合色素是叶绿素、类胡萝卜素。(2)据题意在暗反应进行中为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3可以转化为C5继续被利用；一分子蔗糖含12个C原子，C5含有5个碳原子，据图固定1个CO2合成1个C3，因为还要再生出C5，故需要12个CO2合成一分子蔗糖。(3)NADPH起还原剂的作用，含有还原能，线粒体可将还原能转化为ATP中的化学能。(4)设计实验遵循单一变量原则、对照原则、等量原则，对照组为在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮溶液。对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的原因是减少叶片差异造成的误差。称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定其中叶绿素的含量。
4.(2020·江苏卷，27)大豆与根瘤菌是互利共生关系，如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：
(1)在叶绿体中，光合色素分布在______________上；在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和________。
类囊体(薄)膜
C5
(2)如图所示的代谢途径中，催化固定CO2形成3－磷酸甘油酸(PGA)的酶在____________中，PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于_____________。(3)根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成________键。(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自________；根瘤中合成ATP的能量主要源于________的分解。
(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是______________________________________________________。
叶绿体基质
细胞质基质
肽
光能
糖类
非还原糖较稳定(或蔗糖分子为二糖，对渗透压的影响相对小)
解析　(1)叶绿体中的光合色素分布在类囊体薄膜上；在暗反应过程中，一分子CO2和一分子C5在酶的催化下结合、反应，形成两分子C3。(2)光合作用的暗反应阶段发生在叶绿体基质中，固定CO2形成PGA发生在暗反应过程中，相关酶分布在叶绿体基质中。由题图可以看出，TP合成蔗糖的过程发生在细胞质基质中，相关酶也分布在细胞质基质中。(3)氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成肽键。(4)光合作用的光反应阶段，叶绿体中的光合色素可将光能转变成ATP中的化学能。根瘤中没有叶绿体，不进行光合作用，故其中合成ATP的能量主要来自呼吸作用中糖类的氧化分解。(5)与葡萄糖相比，蔗糖是非还原性二糖，化学性质较稳定；质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，蔗糖溶液溶质分子数少，渗透压低，对植物细胞的渗透压影响相对小。
微专题1　酶和ATP
2
练·高考重点
讲·核心要点
1.四个角度区别酶和激素
2.酶的特性及相关探究实验
①检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩脲试剂鉴定。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。
3.影响酶促反应因素及酶的特性曲线分析
4.以ATP为核心，构建能量转化模型
①ATP产生量与O2供给量间的关系
②除光能、有机物中的化学能之外，硝化细菌等能进行化能合成作用的细菌能利用体外环境中的某些无机物(如NH3)氧化时所释放的能量来合成ATP。
细胞进行正常生命活动是在酶的催化作用下进行的，细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。下列关于酶和ATP的说法正确的有____。①麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低。(2021·湖北卷，2D)②ATP必须在有氧条件下合成。(2021·北京卷，1B)③酶、抗体、激素都是由氨基酸通过肽键连接而成的。(2021·全国甲卷，1A)④胰蛋白酶和胰岛素发挥作用后都立即被灭活。(2020·海南卷，8C)⑤线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(2019·全国卷Ⅲ，1C)⑥叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶。(2018·全国卷Ⅰ，1A)
⑥
B
考向1　围绕ATP的结构与功能，考查科学思维能力1.(2021·海南卷，14)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　) A.该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性 C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等 D.ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
解析　根据题意可知，该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；腺苷由腺嘌呤和核糖构成，不含磷元素，无放射性，B正确；根据题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。
BD
2.(多选)(2022·江苏扬州月考)褐色脂肪组织(BAT)细胞中有一种特殊的载体蛋白(UCP)，其作用机制如图所示。温度、ATP与ADP的比值会影响UCP的活性。激活的UCP可使电子传递链过程不产生ATP。下列叙述正确的是(　　)
A.膜间隙的pH大于线粒体基质B.激活的UCP对H＋的通透性远大于ATP合成酶C.UCP激活时，BAT细胞的线粒体不能产生ATPD.寒冷激活UCP，ADP浓度上升抑制UCP活性
解析　分析题图，H＋通过线粒体内膜进入线粒体基质，有两种方式，方式一：利用ATP合成酶，伴随ATP的合成，进入线粒体基质中；方式二：在激活的UCP的作用下进入线粒体基质，并伴随一部分能量以热能的形式散失。由于H＋由膜间隙进入线粒体基质不需要消耗能量，说明膜间隙H＋浓度大于线粒体基质，膜间隙的pH小于线粒体基质，A错误；激活的UCP可使电子传递链过程不产生ATP，因此激活的UCP对H＋的通透性远大于ATP合成酶，B正确；激活的UCP可使电子传递链过程不产生ATP，UCP激活时，BAT细胞的线粒体内膜不产生ATP，但线粒体基质仍可完成有氧呼吸第二阶段产生ATP，C错误；寒冷激活UCP，可使电子传递链过程不产生ATP，ADP浓度上升，从而抑制UCP活性， D正确。
C
考向2　结合与酶有关的实验，考查科学探究能力3.(2022·广东卷，13)某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是(　　)
注：＋/－分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白。
A.该酶的催化活性依赖于CaCl2B.结合①②组的相关变量分析，自变量为温度C.该酶催化反应的最适温度为70 ℃，最适pH为9D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物
解析　分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A正确；分析①②组变量可知，pH均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90 ℃、70 ℃，故自变量为温度，B正确；②组酶的活性最高，此时pH为9，温度为70 ℃，但由于分组较少，不能说明其最适温度为70 ℃，最适pH为9，C错误；该实验的反应物为Ⅰ型胶原蛋白，要确定该酶能否水解其他反应物还需补充实验，D正确。
D
4.(2022·江苏扬州高邮期初，4)胃腔表面的胃黏液—碳酸氢盐屏障使胃蛋白酶不会消化胃组织自身的蛋白质。下图是胃黏液—碳酸氢盐屏障示意图，下列叙述正确的是(　　)
A.胃蛋白酶原经过内质网和高尔基体的加工后形成胃蛋白酶B.胃蛋白酶原的分泌过程会消耗能量，体现了细胞的选择透过性C.胃蛋白酶不会消化胃组织自身的蛋白质是由于酶的专一性D.若①是促进作用，则胃蛋白酶的转化过程可能存在反馈调节
微专题2　光合作用与细胞 呼吸的过程
3
练·高考重点
讲·核心要点
1.图解有氧呼吸与光合作用的过程
①光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与，叶绿体中的色素能吸收、传递、转换光能，不能制造能量。②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。③人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体，酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质；植物固定CO2的场所是叶绿体基质，蓝细菌、硝化细菌等固定CO2的场所是细胞质基质。
2.光合作用与细胞呼吸中的物质变化关系 (1)“三种”元素转移途径
(2)[H](NADH或NADPH)和ATP的来源和去路
3.深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
①如果题干中给出的信息是叶绿体消耗CO2或叶绿体产生O2的量，则该数据为总光合速率。②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。③叶肉细胞的液泡中含有的一些水溶性色素，不能用于光合作用。
生命活动的正常进行需要能量的驱动，而能量的供应和利用离不开光合作用和细胞呼吸。下列关于细胞呼吸和光合作用的表述正确的有______。①酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2。(2021·全国甲卷，2D)②植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(2021·山东卷，16C)③弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南卷，7A)④葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜。(2021·湖北卷，1A)⑤马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。(2019·全国卷Ⅱ，2C)⑥光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中[2019·江苏卷，2(4)]
①⑥
A
考向1　借助光合作用与细胞呼吸的过程，考查分析判断能力
1.(2022·江苏前黄中学学情检测)阳光穿过上层植物的空隙形成光斑，它会随太阳的运动而移动。下图为红薯叶在光斑照射前后吸收CO2和释放O2的情况。下列分析错误的是(　　)
A.图中A点光反应速率小于暗反应B.BC段，植物的光反应与暗反应趋于相等C.光斑移开后一段时间光合作用仍在进行一段时间D.CD段变化主要是因为光斑移开，导致植物缺乏光照
解析　分析题图，光照直接影响光反应，光反应又为暗反应提供ATP和NADPH，图中光斑开始和光斑移开是氧气和二氧化碳量变化的原因。图中A点氧气的产生速率高于二氧化碳的吸收速率，说明此时光反应速率大于暗反应，A错误；BC段，氧气的产生速率等于二氧化碳的吸收速率，说明此阶段植物的光反应与暗反应趋于相等，B正确；光斑移开后一段时间后仍有二氧化碳的吸收，说明光合作用仍在进行一段时间，C正确；CD段变化主要是因为光斑移开，导致植物缺乏光照，光反应不能进行，D正确。
ACD
2.(多选)(2022·江苏百校大联考)蓝细菌是引起“水华”现象的主要微生物。如图是蓝细菌光合作用和呼吸作用过程中含碳化合物相互转化的部分图解。下列相关叙述错误的是(　　 )
A.与过程①②有关的酶分布在叶绿体基质中B.有氧呼吸中，与过程③相比，过程④产生[H]的量较多C.过程③④能为过程②提供ATP和NADPHD.在乳酸菌细胞中能发生的过程是③和④
解析　分析题图，对于绿色植物来讲，过程①②分别表示二氧化碳的固定和C3还原过程，为光合作用的暗反应阶段，发生在叶绿体基质中，但图示的过程发生在蓝细菌细胞中，蓝细菌没有叶绿体，因此，蓝细菌细胞中，与过程①②有关的酶分布在细胞质基质中，A错误；有氧呼吸中，与过程③有氧呼吸的第一阶段相比，过程④有氧呼吸的第二阶段产生[H]的量较多，B正确；过程③是有氧呼吸的第一阶段，过程④有氧呼吸的第二阶段，这两个过程有ATP的产生，同时也有还原氢的生成，但这两个过程的还原氢是NADH，C错误；乳酸菌为厌氧细菌，在乳酸菌细胞中发生乳酸发酵过程，能发生的过程是③，D错误。
C
考向2　围绕细胞呼吸的应用，考查社会责任3. (2022·江苏扬州月考)人体的骨骼肌纤维可分为慢肌纤维和快肌纤维两大类，慢肌纤维含有更高密度的线粒体和肌红蛋白，血液的供应较充足，更能抵抗疲劳；快肌纤维无氧代谢能力强，有较高的糖原储备。下列叙述正确的是(　　)
A.快肌纤维无氧呼吸会产生大量乳酸、CO2以及少量ATPB.慢肌纤维中产生的ATP主要来自线粒体中葡萄糖的分解C.慢肌纤维和快肌纤维在细胞代谢过程中都可以产生丙酮酸和NADHD.与非耐力项目运动员相比，耐力项目运动员骨骼肌中快肌纤维的占比较高
解析　快肌纤维无氧呼吸能力强，进行无氧呼吸产生大量乳酸和少量ATP，不产生CO2，A错误；慢肌纤维中线粒体多，主要进行有氧呼吸，在还原氢和氧气结合成水的阶段会产生大量ATP，且葡萄糖不能在线粒体中分解，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，都是在细胞质基质中进行的，把葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，故慢肌纤维和快肌纤维在细胞代谢过程中都可以产生丙酮酸和NADH，C正确；根据题意可知：快肌纤维主要进行无氧呼吸，负责缺氧的剧烈运动，慢肌纤维主要进行有氧呼吸，负责有氧运动，故与非耐力项目运动员相比，耐力项目运动员骨骼肌中慢肌纤维的占比较高，D错误。
C
4.(2022·江苏盐城模拟)少耕法是指在常规耕作基础上尽量减少松土，收获时只收割麦穗等部位，将经过处理后的农作物秸秆和残茬保留在农田地表。提倡少耕法取代传统松土措施的原因不包括(　　) A.残茬覆盖减轻水土流失及沙尘暴的发生 B.降低生产成本、减少对土壤结构的破坏 C.增加土壤的透气性，促进根系的有氧呼吸 D.减少了农田生态系统的物质输出，使土壤肥力得以提高
解析　残茬覆盖的地表破坏少，有利于水土保持，能减少水土流失和沙尘暴的发生，A正确；少耕法是在常规耕作基础上尽量减少松土，可降低生产成本、减少对土壤结构的破坏，B正确；少耕法尽量减少松土，不能增加土壤的透气性，也无法促进根系的有氧呼吸，C错误；农作物秸秆和残茬保留在农田地表，减少了农田生态系统的物质输出，可增加土壤中的有机质含量，从而提高了土壤肥力，D正确。
微专题3　光合作用与细胞呼吸的 影响因素及实验设计
4
练·高考重点
讲·核心要点
1.掌握影响细胞呼吸的4类曲线
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分解。③对于细胞呼吸来说，有H2O生成一定在进行有氧呼吸，有CO2生成一定不是产生乳酸的无氧呼吸。有酒精生成的一定在进行无氧呼吸，动物细胞无氧呼吸不会产生酒精。
2.掌握影响光合作用因素的3类曲线
光反应
温度
3.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：光合作用强度＝细胞呼吸强度。②叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。
(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
注：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。
(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。
4.呼吸速率和净光合速率测定的常用方法 (1)液滴移动法(气体体积变化法)
NaOH
黑暗
NaHCO3
光照
①在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即“总光合速率”。②物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与两装置相比，不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。
(2)黑白瓶法“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，题中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
农作物增产的本质就是充分利用光能，提高植物的光合作用。下列关于光合作用和细胞呼吸影响因素的表述正确的有________。①在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降。(2021·湖南卷，7C)②合理控制昼夜温差有利于提高作物产量。(2021·辽宁卷，2C)③油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。(2021·湖南卷，12C)④马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生。(2019·全国卷Ⅱ，2D)⑤色素提取与分离实验中，研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏。(2020·江苏卷，6B)
①②③
C
考向1　围绕光合作用的影响因素，考查科学思维能力1.(2022·江苏扬州一模)下图表示夏季时某植物体在不同程度遮光条件下净光合速率的部分日变化曲线，据图分析有关叙述正确的是(　　)
A.一天中适当遮光均会显著增强净光合速率B.a～b段叶肉细胞内合成ATP的场所只有细胞质基质和线粒体C.80%遮光情况下，M点时该植物体内叶肉细胞消耗的二氧化碳量一般大于该细胞呼吸产生的二氧化碳量D.6：30左右在不遮光的条件下限制该植物光合速率的主要环境因素是二氧化碳浓度
解析　分析题图可知，在5：30至7：30间，30%遮光时的净光合速率较不遮光的低，A错误；a～b段位于图中80%遮光曲线上，此时净光合速率小于0，即光合作用强度小于呼吸作用强度，结合题图可知，此时该植物能进行光合作用，故a～b段叶肉细胞内合成ATP的场所不仅有细胞质基质和线粒体，还有叶绿体，B错误；M点80%遮光时该植物体净光合速率等于0，也就是植物体内所有能进行光合作用的细胞消耗的CO2量等于所有细胞呼吸产生的CO2量，但是就叶肉细胞来说，其光合作用消耗的CO2量一般大于该细胞呼吸作用产生的CO2量，C正确；6：30左右在不遮光的条件下该植物净光合速率随光照强度的提高而提高，说明此时限制该植物光合速率的主要因素是光照强度，而非CO2浓度，D错误。
D
2.(2022·江苏扬州月考)下图表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对某植物光合速率和呼吸速率的影响结果。下列相关叙述错误的是(　　)
A.该植物在30 ℃时生长速度最快B.该植物细胞呼吸的最适温度大于光合作用的最适温度C.温度大于40 ℃时，该植物不能正常生长D.在15～35 ℃范围内，随着温度的升高，该植物的生长速度逐渐变快
解析　由题图可知图中实线代表实际光合速率，虚线表示呼吸速率。植物的生长速度取决于净光合速率，净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，由题图可知，该植物在30 ℃时净光合速率最大，所以该温度下植物生长速度最快，A正确；题图中两条曲线的顶点对应的温度是最适温度，因此呼吸作用的最适温度明显大于光合作用的最适温度，B正确；大于40 ℃时该植物的呼吸速率大于实际光合速率，所以植物不能正常生长，C正确；在15～35 ℃范围内，随着温度的升高，该植物的生长速度先由慢变快，再由快变慢，D错误。
考向2　围绕细胞呼吸与光合作用有关的实验，考查科学探究能力3.(2022·江苏常州一模)黑藻是一种常见的沉水高等植物，某实验小组利用黑藻进行如下实验，请分析并回答下列相关问题： (1)实验步骤： ①取若干盛有一定量浓度为1%的________溶液的玻璃瓶，将玻璃瓶均分为甲、乙、丙、丁四组，每个玻璃瓶中均放入等量、新鲜的黑藻叶片，用橡胶塞密封； ②甲，乙、丙三组玻璃瓶双侧各等距离放置1个18 W的LED灯，分别控制灯距为10 cm、15 cm、20 cm。作为对照，对丁组玻璃瓶进行________处理。其他条件__________，培养一段时间。
NaHCO3
遮光
相同且适宜
实验数据：
(2)结果分析：甲到丙瓶内氧气的释放速率表示这段时间内黑藻的____________。丁瓶内氧气的变化速率表示这段时间内黑藻的__________。(3)实验结论：_______________________________________________。可以推测，该实验的实验目的是_____________________________________，而玻璃瓶中的溶液的主要作用是______________________________________，以确保该实验顺利进行。
净光合速率
呼吸速率
在一定范围内，随光照强度的增加，光合作用速率逐渐增强
探究光照强度对光合作用强度的影响
维持玻璃瓶中二氧化碳浓度稳定
解析　(1)①需要用1%的NaHCO3维持瓶中的CO2浓度稳定，让黑藻进行光合作用。②该实验自变量是光照强度，通过控制不同的灯距实现对自变量的控制。对照组丁组玻璃瓶进行遮光处理，其他条件都属于无关变量，保持相同且适宜。(2)甲到丙瓶中的黑藻同时进行了光合作用和有氧呼吸，光合作用速率大于呼吸速率时，黑藻向外释放氧气，故甲到丙瓶内氧气的释放速率表示这段时间内黑藻的净光合速率。丁瓶无光，只能进行呼吸作用，所以丁瓶内氧气的变化速率表示这段时间内黑藻的呼吸速率。(3)由表格数据可知，甲到丙瓶，灯距逐渐增大，光合作用逐渐减弱，氧气释放速率随之下降，故实验结论为：在一定范围内，随光照强度的增加，光合作用速率逐渐增强。可以推测，该实验的实验目的是探究光照强度对光合作用强度的影响，玻璃瓶中的1%的NaHCO3的主要作用是维持玻璃瓶中二氧化碳浓度稳定。
4.(2022·江苏南师附中期初)下图 1是某同学为了研究植物的光合作用而设计的实验装置，装置中的缓冲液能维持密闭空间内的CO2浓度稳定，通过液滴移动的距离可以直接读出密闭空间内的气体变化情况。利用图1装置在温度为20 ℃条件下测定A、B两植物光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的关系，得到如图2所示曲线。请回答：
(1)为了矫正实验中因光照、温度、大气压等其他因素造成的误差，同时还需要设计一个对照实验装置，该对照实验装置与上述实验装置的区别是________________________________________________________。在光照条件下，单位时间内测得的数据代表的是______________，要得到图2结果，还需增加1个组，该组处理是________，其他条件与图1装置相同。(2)培养大豆苗的装置内用培养液比用土壤更好，除了能更好地控制营养物质之外，还因为土壤中有大量的微生物，其________作用会对实验结果造成影响，从而影响了实验结果的准确性。有人认为将该实验装置中的白炽灯换成LED灯，结果更准确，原因是_________________________________________________。
将大豆苗换
成形态大小相似的死亡大豆苗(或去除大豆幼苗)　
净光合作用速率
遮光
呼吸
白炽灯产热更多，对环境温度的影响更大
(3)根据图2结果判断，A、B两植物中________植物更适合在树林中阴处生存， 判断的理由是____________________________。(4)当光照强度大于________时，A植物开始释放 O2，此时叶肉细胞中产生ATP的场所有______________________________。(5)已知B植物光合作用的最适温度是28 ℃，呼吸作用的最适温度是30 ℃。若将实验时的温度由20 ℃上升到25 ℃，发现B植物净光合速率增加，但P/R值却下降，合理的解释是______________________________________________________________________________。
B
B植物的光补偿点小于A植物
b
细胞质基质、线粒体、叶绿体
光合速率增长百分比小于呼吸速率增长百分比，光合速率
增加值大于呼吸速率增加值
解析　分析题图可知图1中缓冲液可以吸收呼吸作用产生的二氧化碳并为光合作用提供二氧化碳，因此液滴移动的距离代表氧气的变化情况，可以表示净光合速率。(1)为了矫正实验中因光照、温度、大气压等其他因素造成的误差，同时还需要设计一个对照实验装置，该对照实验装置与上述实验装置的区别是将大豆苗换成形态大小相似的死亡大豆苗(或去除大豆幼苗)。图1装置在密闭环境下，由于缓冲液能维持密闭空间内的 CO2浓度稳定，密闭空间内的气体变化是由氧气变化引起的，则气体改变的体积为O2释放量，故所测数据代表净光合作用；图2为光合速率与呼吸速率的比值相关曲线，要得到图2结果，还需要测量植物的呼吸作用速率，故需要设置其他条件与图1相同，但进行遮光处理的一组实验。
(2)土壤中有大量的微生物，微生物的呼吸作用会产生二氧化碳，从而影响实验结果。白炽灯会产生大量热量，改变局部环境温度，影响实验结果，而LED 灯产生的热量较小，将该实验装置中的白炽灯换成 LED 灯，结果更准确。(3)图2中P/R值为1时，所对应的光照强度为光补偿点，B植物的光补偿点小于A植物，而适合在阴处生长的植物光补偿点所对应的光照强度更小，因此B植物更适合在阴处生存。(4)图2中P/R值为1时，光合作用等于呼吸作用，也就是光照强度大于B时，光合作用大于等于呼吸作用，A植物开始释放氧气，此时产生ATP的有呼吸作用和光合作用，因此其场所为细胞质基质、线粒体、叶绿体。(5)温度由20 ℃上升到25 ℃，由于光合作用与呼吸作用有关酶的最适温度都高于20 ℃，二者速率都会增大，但净光合作用速率也增加，所以二者的差值增大，又因为P/R值下降，说明光合速率增长百分比小于呼吸速率增长百分比，光合速率增加值大于呼吸速度增加值。
微专题4　细胞代谢类大题突破
5
练·高考重点
讲·核心要点
1.常考坐标曲线题
[思维模板]
2.光合作用中的新情境信息题(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
[解读]　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。
(2)C4植物
[解读]　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和维管束鞘细胞的叶绿体共同完成CO2的固定。③在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔大量关闭。这时，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用。
(3)景天科植物
[解读]　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。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸；白天则气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖。②这是一种节省水的光合作用，参与CO2转化的细胞器除了叶绿体之外，还有线粒体和液泡。
[思维模板]
1.(2022·江苏百校大联考)光呼吸是植物的绿色组织以光合作用的中间产物为底物，发生的吸收O2消耗有机物并释放CO2的过程，正常生长条件下光呼吸可损耗掉光合产物的25%～30%。我国科研团队通过多基因转化技术将GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(过氧化氢酶)基因导入水稻叶绿体基因组，构建一条新的光呼吸代谢支路，简称GOC支路，从而使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被转化为草酸并最终分解为CO2，显著提高了水稻的光合效率，相关机理如下图所示。请分析回答：
(1)在高CO2低O2浓度条件下，Rubisco催化光合作用暗反应阶段中____________(填过程)，生成的C3酸转化成C3糖需要____________(填场所)产生的_______________提供能量。(2)若用放射性同位素14C标记C5，则在正常细胞光呼吸过程中的转移途径为：C5→____________________________；参与该过程的细胞结构有________________________________。(3)导入的3种关键基因经__________________________(填过程)形成3种关键酶，研究中可通过检测3种酶的____________初步筛选出具进一步研究价值的GOC支路水稻。
CO2的固定
类囊体薄膜
NADPH
和ATP
乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→CO2
叶绿体、
过氧化物酶体、线粒体
转录和翻译(或基因表达)
浓度、活性
(4)科研人员用电镜观察野生型和初筛获得的GOC型水稻叶肉细胞超薄切片，结果如下图1所示。其中表示GOC型水稻叶肉细胞的是________(填“甲”或“乙”)，依据是______________________________________。同时，科研人员在光照条件下还检测了GOC型水稻的光呼吸代谢物水平，结果如下图2所示。你认为GOC型水稻是否培育成功，并简述理由：_________________________________________________________________________________________________________。
乙
淀粉粒增多、增大(叶绿体体积增大)
是，与野生型水稻相比，
GOC型水稻乙醇酸相对值明显降低，草酸相对值明显升高，
转移了乙醇酸代谢的途径
(5)在试验田种植中发现，GOC型水稻的产量显著高于野生型水稻的，结合上述研究分析，可能的原因有_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
GOC型水稻光呼吸产生的部分乙醇酸能直接在叶绿
体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，提高叶绿体中CO2浓度，从而抑制光呼吸，提高植物的光合效率，使水稻增产
解析　(1)由题干信息可知，在高CO2低O2浓度条件下，Rubisco催化光合作用暗反应阶段中二氧化碳的固定过程，即二氧化碳在该酶的作用下与C5结合生成C3，结合图示可知，生成的C3酸转化成C3糖，即C3还原过程需要消耗光反应产生的NADPH和ATP，NADPH和ATP均能为该过程提供能量，且前者还能提供还原剂，光反应过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。
(2)若用放射性同位素14C标记C5，根据图示的光呼吸过程可知，在正常细胞光呼吸过程中14C的转移途径为：C5→乙醇酸→乙醛酸→甘氨酸→CO2；图中显示参与光呼吸过程的细胞结构有叶绿体、过氧化物酶体和线粒体。(3)基因控制蛋白质合成的过程包括转录和翻译两个过程，因此导入的3种关键基因经转录和翻译过程形成3种关键酶，由图可知，这里的导入的关键酶基因是GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(过氧化氢酶)基因，研究中可通过检测3种酶的浓度、活性可初步筛选出具进一步研究价值的GOC支路水稻。(4)图1中的乙细胞中淀粉粒增多、增大，且叶绿体体积增大，说明该细胞中光合效率较高，因而可表示GOC型水稻的叶肉细胞。同时，科研人员在光照条件下还检测了GOC型水稻的光呼吸代谢物水平，图2结果显示，与野生型水稻相比，GOC型水稻乙醇酸相对值明显降低，草酸相对值明显升高，显然该叶肉细胞中转移了乙醇酸代谢的途径，可以显示GOC型水稻培育成功。
(5)GOC型水稻光呼吸产生的部分乙醇酸能直接在叶绿体内被催化为草酸并最终完全分解为CO2，提高叶绿体中CO2浓度，从而起到了抑制光呼吸作用，同时也能供给光合作用暗反应的过程，因而提高了植物的光合效率，因而GOC型水稻的产量显著高于野生型水稻的。
2.(2022·江苏新高考基地学校联考)CO2是重要的温室气体，大气CO2浓度升高导致气候变暖，将会使土壤水分的有效性降低，干旱胁迫成为农业生产的主要限制因素。为研究增温、增CO2对植物光合速率的影响，科研小组以玉米(生长周期为120天)为实验材料，在三组不同条件下种植，一段时间后分别测定光合速率，实验结果如下表，回答下列问题：
(1)分析增温对植物光合速率的影响，应对比上表中________组的数据。(2)表中数据表明，CO2浓度升高导致光合速率提高的原因是_____________________________________________________，C组条件下对光合速率起限制作用的环境因素主要是__________________(答出两点)。(3)有研究表明，长期处于高浓度CO2环境下的植物，在低CO2浓度下对CO2的利用能力会下降，请利用上述材料和实验条件设计验证这一结论的方案，简要写出实验思路：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
A和B
CO2是光合作用的
原料，CO2浓度升高使暗反应速率加快
光照强度、温度
将种植了82天的C组玉米植株移植于B组实验条件下种植，
同时将种植了82天的B组玉米植株在原条件下继续种植，种植同样时间后分别测定二者的光合速率
(4)研究人员进一步研究干旱胁迫对光合产物分配的影响：将长势一致的桃树幼苗平均分成对照组、干旱处理、干旱后恢复供水三组，只给予成熟叶14CO2，检测成熟叶14CO2光合产物滞留量；一段时间后，检测光合产物在细根、幼叶和茎尖部位的分配情况。据图回答问题：
①在干旱胁迫中期，检测到光反应释放的氧气减少，推测可能是叶绿体内____________(填结构)受损，为暗反应提供的_________________减少，从而光合速率降低；另外由于________________________，C3的生成速率降低，从而光合速率降低。②由图可知，干旱胁迫会导致成熟叶光合产物的输出量________，判断依据是__________________________________________。③大多数植物在干旱条件下，气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合，称为“气孔振荡”，“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，有利于植物生理活动的正常进行。其原因是_______________________________________________________________。
类囊体薄膜
ATP和NADPH
气孔关闭，CO2吸收量减少
减少
图中干旱处理组成熟叶光合产物滞留量增加
既能降低蒸腾作用强度，又能保障CO2供
应，使光合作用正常进行
解析　分析表格：本实验研究增温、增CO2对植物光合速率的影响，自变量为二氧化碳、温度和种植天数，因变量为光合速率。(1)分析增温对植物光合速率的影响，该实验的自变量是环境温度，CO2浓度是无关变量，A和B两组中自变量是环境温度，所以应对比上表中A和B两组。(2)CO2浓度升高导致光合速率提高的原因为CO2是光合作用的原料，CO2浓度升高使暗反应速率加快。C组CO2浓度倍增，但光合速率并未倍增，此时起限制作用的环境因素是光照强度和温度。(3)本实验要验证长期处于高浓度CO2环境下的植物，在低CO2浓度下对CO2的利用能力会下降，实验材料是C组植物，然后放在低二氧化碳浓度条件下，也就是将种植了82天的C组玉米植株移植于B组实验条件下种植，同时将种植了82天的B组玉米植株在原条件下继续种植，种植相同时间后分别测定二者的光合速率。实验结果：前者的光合速率低于后者。
(4)①光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上，具体是在光照条件下水分解为氧气和NADPH，同时将光能转化为ATP中的能量。在干旱胁迫中期，检测到光反应释放的氧气减少，推测可能是叶绿体内类囊体薄膜受损，为暗反应提供的ATP和NADPH减少，从而光合速率降低；暗反应中二氧化碳和五碳化合物合成三碳化合物，由于气孔关闭，CO2吸收量减少，C3的生成速率降低，从而光合速率降低。②由图可知，与对照组相比，干旱处理后成熟叶中14C光合产物的滞留量增加，说明干旱胁迫会导致成熟叶光合产物的输出量减少。③在干旱条件下，蒸腾作用过强会导致植物缺水萎蔫，植物气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合，这样既能降低蒸腾作用强度，又能保障CO2供应，使光合作用正常进行，有利于植物生理活动的正常进行。
高考命题热点聚焦二　细胞代谢与农业生产实践
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2021年2月教育部发布通知：高考命题要优化情境设计，增强试题开放性、应用性和灵活性，充分发挥高考命题的育人功能和积极导向作用，引导减少“死记硬背”和“机械刷题”现象。应用性强调生物学与生产、生活实际的联系，引导考生自觉地从生物学视角思考生活中的相应问题，综合运用所学知识解决生产、生活实际及科学研究等情境中的问题。
材料　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。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，经韧皮部装载通过长距离运输到其他部位。
1.(2022·江苏扬州月考)黄瓜是日光温室中栽培最普遍的蔬菜。为提高黄瓜产量，科研人员研究了春季和冬季日变化对温室栽培黄瓜叶片光合速率的影响(如下图所示)，同时对两个黄瓜品种的光合产物输出率进行了研究，实验中使用14C标记的CO2对黄瓜叶片饲喂48小时后，经测定环境中相应气体的变化量并计算得到相关数值(如下表所示)。
(1)实验中黄瓜吸收的CO2参与光合作用的________阶段，该阶段进行的场所是______________。(2)图示温室黄瓜叶片的光合速率冬季明显低于春季，从环境因素分析，其主要原因有______________________________。由表中结果推断，冬季日光温室黄瓜叶片光合速率低的生理原因还可能是_____________________________________________________________________。(3)在光合产物输出率实验中采用的研究方法是__________________________。黄瓜吸收14C标记的CO2一段时间后，下列哪些物质可能含有14C标记_______(①纤维素 ②丙酮酸 ③蛋白质)。(4)从黄瓜产量的角度分析，春季农民宜选择_________品种种植，依据是_____________________________________________。
暗反应
叶绿体(基质)
冬季光照强度和温度比春季低
在冬季光合产物输出率低，光合产物在叶片中积累，抑制了光合作用　
同位素标记法(同位素示踪法)
①②③
长春密刺
光合产物输出率高、光合产物在瓜处分配比例高
解析　(1)二氧化碳在光合作用过程中参与暗反应阶段的二氧化碳固定过程，暗反应的场所是叶绿体(基质)。(2)光照强度可通过影响光反应来影响光合速率，温度可通过影响酶的活性来影响光合速率，由于冬季光照强度和温度较春季的要低，所以冬季日光温室黄瓜叶片光合速率明显低于春季。据表分析，光合作用的产物在叶片中积累，抑制了光合作用，所以冬季日光温室黄瓜叶片光合速率低的原因还可能是在冬季栽培条件下其光合产物输出率低，光合产物在叶片中积累，抑制了光合作用。(3)本实验采用了14C标记CO2，故采用的研究方法是同位素标记法(同位素示踪法)。14C标记的CO2可用于二氧化碳的固定， 产生纤维素、淀粉等多糖，淀粉可水解成葡萄糖，而葡萄糖经呼吸作用等过程转移到其他含碳有机物如丙酮酸等物质中，也可转化到蛋白质中，故选①②③。
(4)表中春季时光合作用产物输出率和光合产物在植株各部分的分配中，长春密刺比农大14号的光合产物输出率高，且长春密刺比农大14号的光合产物在瓜处分配比例高，能够增加产量，所以长春密刺更适合春季栽培。
2.(2020·全国卷Ⅰ，30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题： (1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有__________________________________________ __________________________________(答出2点即可)。 (2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是______________ _____________________________________ (答出1点即可)。
减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土
壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
肥料中的矿质元
素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
A和C
作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
解析　(1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争，使能量更多地流向农作物；松土可以使土壤中O2含量增多，有利于根细胞进行有氧呼吸，进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因而农田施肥的同时常适当浇水，以使肥料中的矿质元素溶解在水中；另外，浇水还可以降低土壤溶液的渗透压，防止作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源，间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足，应选择光饱和点较高的作物(作物A)；株高较低的作物获取的光照较少，应选择光饱和点较低的作物(作物C)。
捕捉高考共鸣点一　长句应答 满分突破
7
从近三年全国各地考情看，非选择题简短填空大幅减少，代之以长句作答(即要求回答“功能”“原因”“作用”“目的”“思路”“实验设计方案”等)，而且作答范围从以往的主干——“代谢、调节、遗传、生态”为主调的传统模式，扩展为几乎“全覆盖”，这无疑对考生语言表达能力提出了更高要求。基于新高考的到来，江苏卷中的非选择题同样也避不开这类“长句”如21年江苏高考生物卷第22(6)题设问“意义是________”、第23(3)题“其机理是________”。因此，在二轮复习时，务必对这一高考重点、难点给予重视和强化。
共鸣点1　教材原文作答类
2.(2022·全国甲卷，29)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。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___________________ ______________________________________________。
C4植物的CO2补偿点低
于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2
3.[2019·全国卷Ⅰ，31(2)]种间竞争通常是指_______________________________ ________________________________________ (选择性必修2P24)
两种或更多种生物共同利用同样的
有限资源和空间而产生的相互排斥的现象。
对于概念、原理、作用等基础知识设问的此类试题，答案一般直接来源于教材，要求考生尽量用教材原话作答，只有按照教材的语言组织答案才能得满分。
共鸣点2　科学思维类(原因分析类)1.[2021·全国甲卷，29(3)]细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是 ____________________________________________________________________________________________________________
2.[2021·海南卷，21(2)]植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是____________________________________________________________ ______________________________。
K＋逆浓度梯度进入细胞，为主动运输，需消耗能量，呼吸受到抑制时提供的
能量减少，故根细胞吸收K＋的速率降低。
叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，选用红蓝光可以提高植物的
光合作用，从而提高生菜的产量
3.[2021·湖北卷，22(4)]杨树及甲、乙两种草本药用植物的光合速率与光照强度关系曲线如图所示。和甲相比，乙更适合在杨树林下种植，其原因是____________________________________________________________________________。
杨树林下
光照强度小，而乙比甲的光补偿点和光饱和点均低，弱光下乙净光合速率高
4.[2020·全国卷Ⅰ，30(2)]农田施肥的同时，往往需浇水，此时浇水的原因是 __________________________________________________。5.[2019·全国卷Ⅰ，29(2)]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。回答下列问题。 (2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会______，出现这种变化的主要原因是______________________________________________。
肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
降低
气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少
这类试题设问的方式一般有以下几种：“……合理的解释是________”“……原因是________”“……其机理是________”“……判断的依据是________”等。这类试题一般已知某一特定外界条件的改变，然后要求考生回答某一生理过程发生什么样的改变，最后要求考生回答该生理过程发生改变的原因。原因是指造成某种结果或引起另一件事情发生的条件。在解释已知条件与结果之间的逻辑关系(原因)时，首先要明确问题的条件是什么，在该条件下指向结果是什么，相关的逻辑推理关系和过程是什么等。其答题模板可归纳整理为：“因为……导致……，于是……，所以……”，其中“因为……”照抄题干中的已知条件，“所以……”照抄题干中的结果，“导致……，于是……”是用教材知识回答已知条件与结果之间的逻辑推理关系。该答题模板的优点是能够使答题既准确又规范，难点是要运用教材相关知识把已知条件与结果之间的逻辑关系一层一层地分析清楚。
共鸣点3　实验探究类1.[2021·全国乙卷，29(3)]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： (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　实验思路：取若干长势相同的植物甲，平均分为A、B两组；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，其他条件相同且适宜；一段时间后，分别测定两组植物甲白天和夜晚液泡中的pH。预期结果：B组液泡中的pH白天和夜晚无明显变化，A组液泡中的pH夜晚明显低于白天。
2.[2019·全国卷Ⅰ，29(3)]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 答案　取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。 将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
如果是验证类或探究类实验，实验思路要说明自变量如何操作，无关变量如何控制，因变量如何检测。复习备考中，考生要熟悉教材基本实验的基本操作、原理及方法，重视对实验探究的方法、步骤及实验结果和结论的分析，并进行专项训练，同时也要提高语言表达能力。
1.(2022·江苏淮安期中)莲藕是广泛用于观赏和食用的植物，研究人员通过人工诱变筛选出一株莲藕突变体，其叶绿素含量仅为普通莲藕的56%。图1表示在25 ℃时不同光照强度下该突变体和普通莲藕的净光合速率。图2中A、B分别表示某光照强度下该突变体与普通莲藕的气孔导度(单位时间进入叶片单位面积的CO2量)和胞间CO2浓度。请分析回答下列问题：
(1)莲藕极易褐变，这是因为细胞内的多酚氧化酶催化相关反应引起的。将莲藕在开水中焯过后可减轻褐变程度，原因是____________________________________________。在2 000(μmol·m－2·s－1)的光强下，突变体莲藕的实际光合速率比普通莲藕的高________%(保留一位小数)。(2)CO2在光合作用中被利用的场所是___________，因为此处可以为CO2的固定提供________。(3)据图2分析，________(填“普通”或“突变体”)莲藕在单位时间内固定的CO2多，理由是________________________________________________________________________________________________________________。
高温下多酚氧化酶失去活性， 抑制
了褐变过程
23.5
叶绿体基质　
C5和酶　
突变体
突变体的气孔导度大，进入叶片的CO2多，而胞间CO2浓度与
普通莲藕相近，说明突变体的光合速率较高，能较快地消耗CO2
(4)某研究小组采用“半叶法”对莲藕叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB(单位：mg)，则该植物细胞总光合作用速率为______________mg/h。
1/6(MB－MA)
解析　(1)高温破坏了多酚氧化酶的结构，使其失去活性，因此将藕用开水处理后可减轻褐变程度；据图1分析，在2 000(μmol·m－2·s－1)的光强下，突变体莲藕的实际光合速率为2＋19＝21，普通莲藕的实际光合速率为2＋15＝17，突变体莲藕的实际光合速率比普通莲藕高21－17＝4，所以突变体莲藕的实际光合速率比普通莲藕高4÷17×100%≈23.5%。(2)暗反应过程中与二氧化碳结合的C5化合物以及反应所需要的酶均在叶绿体基质中，故二氧化碳被利用的场所是叶绿体基质。(3)据图2分析，突变体的气孔导度大，进入叶片的CO2多，而胞间CO2浓度与普通莲藕相近，说明突变体的光合速率较高，能较快地消耗CO2，所以突变体莲藕在单位时间内固定的CO2多。(4)相同时间段内遮光部分A只进行了细胞呼吸，而曝光部分B细胞呼吸和光合作用同时进行，实验开始时两者的起始质量相同(可设为a)，则两者的重量差M＝MB－MA＝(a＋6小时内光合作用合成量－6小时内细胞呼吸消耗量)－(a－6小时内细胞呼吸消耗量)＝6小时内光合作用合成量，故该植物总光合作用强度为1/6(MB－MA)mg/h。
2.(2022·江苏苏锡常镇四市一调)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。下图表示某高等植物叶肉细胞中光合作用部分过程示意图，图中虚线表示该生理过程中电子(e－)的传递过程。请据图回答下列问题：
(1)PSⅠ和PSⅡ镶嵌在叶绿体的______________上，含有的光合色素主要包括____________________两大类，这些色素的主要功能有_____________________。(2)图示过程中，PSⅡ和PSⅠ以串联的方式协同完成电子由________(填物质)释放、最终传递给________(填物质)生成NADPH的过程。(3)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＋____________________________，同时还在形成NADPH的过程中________叶绿体基质中部分H＋，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________________________________________。
类囊体(薄)膜
叶绿素和类胡萝卜素
吸收、传递和转换光能
水
NADP＋
转运至类囊体膜内(类囊体腔内)
消耗
为光反应中ATP的合成过
程提供能量　
(4)除草剂二溴百里香醌(DBMIB)与PQ竞争可阻止电子传递到细胞色素b6f，若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降，其原因可能是______________________________________________________________________________。
DBMIB阻断电子传递会抑制水光解产生H＋，使膜内外H＋的浓度差减小甚至消失
解析　(1)分析题意可知，PSⅠ和PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合体，色素可参与光反应过程，其分布场所是叶绿体的类囊体薄膜；光合色素中含有的类型叶绿素和类胡萝卜素；光合色素的功能主要有吸收、传递和转换光能。(2)据图可知，水会在光下水解为氧气和H＋，而PSⅡ和PSⅠ以串联的方式协同完成电子由水释放、最终传递给NADP＋生成NADPH的过程。
(3)分析题图可知，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＋，造成膜内外的H＋产生了浓度差；据图可知，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。(4)结合题意“DBMIB与PQ竞争可阻止电子传递到细胞色素b6f”可知，DBMIB阻断电子传递会抑制水光解产生H＋，使膜内外H＋的浓度差减小甚至消失，故若用该除草剂处理无内外膜的叶绿体，会导致ATP含量显著下降。
专题强化练
8
（时间：30分钟）
微专题1　酶和ATP1.(2022·江苏苏州一模)有关酶和ATP的叙述正确的是(　　) A.当酶变性失活时，其空间结构才会发生改变 B.细胞中需要能量的生命活动都是由ATP直接供能 C.酶的水解需要ATP供能， ATP的水解需要酶的催化 D.竞争性抑制剂含有与底物相似结构而影响酶促反应速率
D
解析　酶与底物结合，其空间结构也会改变，A错误；细胞中需要能量的生命活动主要是由ATP直接供能，但也有如光反应需要的能量来自光能，暗反应需要的能量来自ATP和NADPH，B错误；酶的水解不需要ATP功能，ATP水解是需要ATP水解酶的催化，C错误；竞争性抑制剂含有与底物相似结构，因此会与底物一起去竞争酶，从而影响酶促反应速率，D正确。
2.(2022·江苏仪征中学期初)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
B
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递C.作为能量“通货”的ATP能参与细胞信号传递D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
解析　分析图形，在信号的刺激下，蛋白激酶催化ATP将蛋白质磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白质，使蛋白质的空间结构发生改变；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落，形成去磷酸化的蛋白质，从而使蛋白质空间结构恢复，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
3.(2022·江苏盐城学情检测)酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，ATP是生命活动的直接能源物质。下图是ATP逐级水解的过程图，其中③是腺苷，⑤是能量。下列有关叙述错误的是(　　)
D
A.图中①含有一个特殊的化学键B.图中②是组成RNA的基本单位之一C.酶催化反应的实质是降低化学反应的活化能D.酶a～c催化的反应(底物的量相同)，Ⅲ过程释放⑤最多
解析　分析图示可知，①为ATP水解得到的ADP，只含有一个特殊的化学键，A正确；②为ATP水解两次得到的腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)，是RNA的基本组成单位之一，B正确；酶和其他催化剂的作用一样，都是降低化学反应的活化能，酶降低活化能的作用更显著，C正确；Ⅰ和Ⅱ过程断裂的都是特殊的化学键，释放能量多，Ⅲ过程断裂的是普通化学键，故释放能量最少的过程是Ⅲ， D错误。
4.(多选)(2022·江苏无锡一模)某公司利用ATP存在时荧光素酶催化荧光素氧化发光的原理生产荧光检测仪，为节约荧光素酶的用量，该公司测定了使荧光素发光的荧光素酶溶液最佳浓度，结果如下表。相关叙述正确的是(　　)
CD
A.荧光素氧化发出荧光的过程属于放能反应B.由表可知荧光素酶溶液的最佳浓度即为 40(mg·L－1)C.表中发光强度不再增大的原因之一是荧光素含量有限D.该方法可用于测定熟肉制品中微生物的污染情况
解析　荧光素氧化发出荧光的过程属于吸能反应，该过程中有ATP的水解供能，A错误；由于该实验涉及温度跨度较大，只能说明实验范围内40(mg·L－1)较为合适，但若要确定最适浓度，应在40 ℃左右缩小浓度梯度进一步实验，B错误；发光强度与荧光素的含量有关，表中荧光素酶浓度大于30(mg·L－1)后发光强度不再增加，原因之一是荧光素含量有限，C正确；荧光素发光需要ATP供能，微生物呼吸可产生ATP，故该方法可用于测定熟肉制品中微生物的污染情况，D正确。
微专题2　光合作用与细胞呼吸的过程5.(2022·江苏南师附中期初)下图表示葡萄糖在细胞内 氧化分解过程的示意图，①②③表示过程，X、Y 表示物质。下列叙述错误的是(　　)
D
A.①过程发生在细胞质基质，X可为丙酮酸B.②过程可能没有ATP产生C.③过程不一定发生在线粒体内膜D.Y可能是H2O或酒精或乳酸
解析　结合题干信息分析题图，可确定①过程为有氧呼吸(或无氧呼吸)第一阶段，发生在细胞质基质，X可为丙酮酸，A正确；若图中进行的是无氧呼吸，则②过程属于无氧呼吸第二阶段，没有ATP产生，B正确；若为无氧呼吸，③过程可属于无氧呼吸第二阶段，发生在细胞质基质，C正确；分析题图发现该呼吸产物中有二氧化碳，所以Y不可能是乳酸，D错误。
6.(2022·江苏南通海门中学期初)下图为酵母菌和人体细 胞呼吸流程图，下列叙述正确的是(　　)
C
A.若用18O标记葡萄糖，则产物a中会检测到放射性B.条件Y下，产生物质a使溴麝香草酚蓝溶液变黄色C.酵母菌物质b产生的场所有线粒体基质、细胞质基质D.条件X下酵母细胞呼吸时，葡萄糖中的能量主要以热能形式散失
解析　有氧呼吸过程中产生的水中的O来自O2，若用18O标记葡萄糖，则产物a(水)中不会检测到放射性，A错误；条件Y为有氧，物质a为水，物质b为二氧化碳，二氧化碳才能使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，B错误；物质b为二氧化碳，酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质，无氧呼吸产生二氧化碳的场所是细胞质基质，C正确；条件X为无氧，酵母细胞无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分存留在酒精中，D错误。
7.(2022·江苏淮安期中)如图表示某细胞中发生的物质代谢过程(①～④表示不同过程)，有关叙述错误的是(　　)
A
A.①过程可在线粒体中进行，也可在细胞质基质中进行B.②过程可产生[H]，也可消耗[H]C.③过程可消耗ATP，也可储存能量D.④过程可在叶绿体中进行，也可不在叶绿体中进行
解析　①过程是葡萄糖分解成丙酮酸，只可在细胞质基质中进行，不可在线粒体中进行，A错误；②过程表示有氧呼吸的第二、三阶段，其中在第二阶段产生[H]，第三阶段消耗[H]，B正确；③过程为暗反应阶段，发生在叶绿体基质中，既可消耗ATP，又可将能量储存在有机物中，C正确；蓝细菌等原核生物不含叶绿体，也能进行光合作用，进行④过程，D正确。
8.(多选)(2022·江苏淮安高中校协作体期中)如图表示叶肉细胞内发生的两种重要代谢活动，下列说法正确的是(　　)
CD
A.①②分别表示光反应、暗反应；③④分别表示叶绿体、线粒体B.a、b分别表示O2、葡萄糖；⑤表示为暗反应提供能量C.[H]是活泼的还原剂，能和受体X1迅速结合也能与受体迅速分离而被利用D.光照充足时，左侧ATP的生成量多于右侧ATP的生成量
解析　分析题图可知，图中①②分别表示暗反应、光反应；③表示有氧呼吸一、二两阶段，④表示有氧呼吸第三阶段，A错误；a、b分别表示葡萄糖、O2；⑤表示为细胞呼吸产生的ATP为生命活动提供能量，B错误；[H]是活泼的还原剂，能和受体X1迅速结合，也能与受体迅速分离而被利用，C正确；光照充足时，光合作用强度大于有氧呼吸强度，左侧ATP的生成量多于右侧ATP的生成量，D正确。
微专题3　光合作用与细胞呼吸的影响因素及实验设计9.(2022·江苏盐城检测)设置不同CO2浓度，分组光照培 养蓝细菌，测定净光合速率和呼吸速率(光合速率＝ 净光合速率＋呼吸速率)，结果见图，下列叙述正确 的是(　　)
A
A.与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝细菌细胞光反应生成的NADPH多B.与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝细菌细胞呼吸过程产生的ATP多C.若dl、d2、d3浓度下蓝细菌种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1＞K2＞K3D.密闭光照培养蓝细菌，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物
解析　由于光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此可比较d1浓度、d2浓度、d3浓度下净光合速率的大小。图中d1浓度和d3浓度相比，净光合速率相等，但d1浓度的呼吸速率大于d3浓度，因此d1浓度下实际光合作用强，单位时间内蓝细菌细胞光反应生成的NADPH多，A正确；与d2浓度相比，d3浓度下呼吸速率慢，因此单位时间内蓝细菌细胞呼吸过程产生的ATP少，B错误；呼吸速率的强度可以在一定程度上反映种群数量的多少，图中可以看出，d2浓度下呼吸速率最大，d1浓度的呼吸速率大于d3浓度，因此蓝细菌种群对应的K值大小关系为K2＞K1＞K3，C错误；虽然密闭条件下无法与外界环境进行气体交换，但是蓝细菌能进行光合作用产生氧气，因此无法判断蓝细菌是否为兼性厌氧生物，D错误。
10.(多选)(2022·江苏镇江期中)将置于透明且密闭容器内的某品系水稻在适宜条件下培养一段时间，测得其吸收和产生CO2的速率如图所示。下列相关叙述错误的是(　　 )
BCD
A.测定CO2产生速率，需要在黑暗条件下进行B.A时刻，该植物的光合速率为10(mg·h－1)C.B时刻，该植物叶肉细胞的光合速率是呼吸速率的2倍D.AC段，该植物的总光合速率保持不变
解析　测定CO2产生速率，即细胞呼吸的速率，需要在黑暗条件下进行，避免光合作用吸收二氧化碳干扰实验结果，A正确；A时刻，该植物的二氧化碳产生速率(即呼吸速率)为2(mg·h－1)，二氧化碳的吸收速率(即净光合速率)为10(mg·h－1)，故植物的光合速率为12(mg·h－1)，B错误；B时刻，该植物的二氧化碳产生速率和吸收速率相同，则该植物的光合速率是呼吸速率的2倍，叶肉细胞的光合速率大于2倍的呼吸速率，C错误；AC段，该植物的二氧化碳的吸收速率下降，即净光合速率下降，二氧化碳的产生速率上升，即细胞呼吸速率上升，但净光合速率减少的数值和呼吸速率增加的数值不同，故总光合速率是发生变化的，D错误。
11.(2022·江苏盐城学情检测)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题：(1)图中①②③④代表的物质依次是________、________、________，[H]代表的物质主要是______________________________。
O2
NADP＋
ADP＋Pi
C5 NADH(或答：还原型辅酶Ⅰ)
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是_____________________________。
C和D
在缺氧条件下进行
无氧呼吸
解析　(1)由图可知A、B过程分别为光合作用的光反应和暗反应，图中类囊体膜上发生水的光解，产生NADPH和①氧气；暗反应阶段消耗ATP和NADPH，产生②NADP＋、③(ADP和Pi)；暗反应过程为卡尔文循环，CO2＋C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定)，所以④为C5。呼吸作用的第一阶段的场所为C细胞质基质，在第一阶段中，各种能源物质循环不同的分解代谢途径转变成乙酰辅酶A；呼吸作用的第二、三阶段的场所为D线粒体，在第二阶段中，乙酰辅酶A(乙酰CoA)的二碳乙酰基，通过三羧酸循环转变为CO2和氢原子；在第三阶段中，氢原子进入电子传递链(呼吸链)，最后传递给氧，与之生成水。呼吸作用中的[H]为还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(2)植物叶肉细胞能产生ATP的生理过程有光合作用光反应阶段(A)和有氧呼吸的三个阶段(C和D)。(3)酒精是植物细胞无氧呼吸的产物。
12.(2022·江苏盐城阶段考)已知酶X能催化二糖A(非还原糖)水解为单糖，针对酶X的此特性可开展多项实验，请回答下列问题。
(1)研究小组将酶X分为两组，一组遇双缩脲试剂后产生紫色反应；另一组用RNA酶处理后，仍具有催化活性，这表明组成酶X的单体为________。酶是作为生物催化剂，其作用机理是___________________________________。
氨基酸
降低化学反应的活化能
(2)实验1是某研究小组在最适温度和pH下探究二糖A的水解条件得出的结果。该实验中，自变量为___________，根据图示结果可以得出的实验结论是酶X的催化作用具有________。若适当升高温度，实验1中的D点将向________(填“左”或“右”)移动。(3)实验2探究了二糖A的溶液浓度对酶促反应速率的影响，BC段单糖的生成速率不再增大的最可能原因是____________________。(4)为检验酶X催化二糖A水解后的产物是否为还原糖，请简要写出检测方法并说明现象与相应的结论：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
催化剂种类　
高效性
右
酶X的量有限(一定)
向酶X催化二糖A水解后的溶液中加入斐林试剂并水浴
加热，若出现砖红色沉淀，说明二糖A水解后的单糖是还原糖；若未出现砖红色沉淀，说明二糖A水解后的单糖不是还原糖
(5)如图所示U型管中的半透膜可允许水分子和单糖通过，而不允许二糖通过，N侧是蒸馏水，M侧是0.3 g/mL二糖A溶液，实验开始前M、N两侧液面等高。实验开始后，当两侧液面高度不再发生变化时，两侧溶液的浓度________(填“相等”“不相等”或“无法确定”)。此时向M、N两侧同时加入等量的酶X(酶X不影响溶液渗透压)，则N侧液面高度的变化过程是_____________________________。
不相等
先降低后升高最终
两液面相平
解析　(1)由于酶X遇双缩脲试剂后产生紫色反应，并且用RNA酶处理后，仍具有催化活性，这表明酶X的化学本质为蛋白质，因此组成酶X的单体为氨基酸；酶是作为生物催化剂，其作用的原理是降低化学反应的活化能。(2)实验1是某研究小组在最适温度和pH下探究二糖A的水解情况，实验自变量为催化剂种类，由于加酶的比添加无机催化剂的单糖生成速率快，所以说明酶X的催化作用具有高效性；因为该实验是在最适温度下进行的，若适当升高温度，反应速率将会降低，则实验1中的D点将向右移动。(3)实验2中BC段单糖的生成速率不再增大的最可能原因是酶X的量有限。(4)向酶X催化二糖A水解后的溶液中加入斐林试剂并水浴加热，若出现砖红色沉淀，说明二糖A水解后的单糖是还原糖；若未出现砖红色沉淀，说明二糖A水解后的单糖不是还原糖。
(5)实验开始后，N侧的蒸馏水通过半透膜进入M侧，导致M侧液面升高，由于半透膜不允许二糖通过，因此当两侧液面高度不再发生变化时，两侧溶液的浓度始终不会相等。此时向M、N两侧同时加入等量的酶X，M侧的酶X会将二糖水解为单糖，M侧浓度会升高，渗透压增大，而单糖会通过半透膜，因此，N侧液面高度的变化过程是先降低后升高最终两液面相平。
13.(2022·江苏盐城阶段考)在植物体内，制造或输出有机物的组织器官被称为“源”，接纳有机物用于生长或贮藏的组织器官被称为“库”。小麦是重要的粮食作物，其植株最后长出的、位于最上部的叶片称为旗叶(如图所示)，旗叶对籽粒产量有重要贡献。回答以下问题：
(1)旗叶是小麦最重要的“源”。与其他叶片相比，旗叶光合作用更有优势的环境因素是__________。在旗叶的叶肉细胞中，叶绿体内有更多的类囊体堆叠，这为________阶段提供了更多的场所。
光照强度
光反应
(2)在光合作用过程中，光反应与暗反应相互依存，依据是_______________________________________________________________。“源”光合作用所制造的有机物一部分用于“源”自身的________________和__________，另一部分输送至“库”。(3)籽粒是小麦开花后最重要的“库”。为指导田间管理和育种，科研人员对多个品种的小麦旗叶在不同时期的光合特性指标与籽粒产量的相关性进行了研究，结果如下表所示。表中数值代表相关性，数值越大，表明该指标对籽粒产量的影响越大(*气孔导度表示气孔张开的程度。)
光反应为暗反应
提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi
呼吸作用
生长发育
①气孔导度主要影响光合作用中____________的供应。以上研究结果表明，在___________期旗叶气孔导度对籽粒产量的影响最大。若在此时期因干旱导致气孔开放程度下降，籽粒产量会明显降低，有效的增产措施是___________。②根据以上研究结果，在小麦的品种选育中，针对灌浆后期和末期，应优先选择旗叶________________的品种进行进一步培育。
二氧化碳
灌浆前
合理灌溉
叶绿素含量高
ABD
解析　(1)分析题图可知，旗叶靠近麦穗最上端，能接受较多的光照，故与其他叶片相比，旗叶光合作用更有优势的环境因素是光照强度；类囊体上附着有与光合作用相关的酶和色素，为光反应阶段提供了场所。(2)光反应可为暗反应阶段提供NADPH和ATP，同时暗反应可为光反应提供ADP、Pi，故在光合作用过程中，光反应与暗反应相互依存；制造或输出有机物的组织器官被称为“源”，故源”光合作用所制造的有机物一部分用于“源”自身的呼吸作用，一部分用于生长发育，其余部分运输至“库”。(3)①气孔导度表示气孔张开的程度，则气孔导度越大，植物吸收的二氧化碳越多，对暗反应越有利；据表格数据可知：灌浆前期气孔导度最大，即此时对籽粒产量的影响最大；因“干旱导致气孔开放程度下降”，故为避免产量下降，应保证水分供应，即应合理灌溉。②分析表格可知，灌浆后期和末期，叶绿素含量指数最高，对于光合速率影响较大，故应优先选择旗叶叶绿素含量高的品种进行进一步培育。
(4)分析题干信息可知，本实验为“研究小麦旗叶与籽粒的“源”“库”关系”，结合上述分析可知，源物质可转移至库，也可用于自身生长发育等，故可从阻断向库的运输及检测自身物质方面入手：阻断旗叶有机物的输出，检测籽粒产量的变化、阻断籽粒有机物的输入，检测旗叶光合作用速率的变化均为阻断向“库”的运输后检测的效果，A、B正确；使用14CO2饲喂旗叶，检测籽粒中含14C的有机物的比例为检测自身的有机物变化，而检测有机物的变化一般不用18O进行，C错误、D正确。
练透大题 不留死角（一）
9
（时间：30分钟）
1.(2022·江苏苏北四市一模)科研人员发现一种能提高光合作用效率的新兴碳纳米荧光材料——碳点(CDs)，它是一种良好的能量传递中间体，能吸收叶绿体利用率低的紫外光，并发射出和叶绿体吸收相匹配的光谱。用该碳点处理叶绿体后，能使光合作用效率提高2.8倍，其作用机理见图1，图中字母A～F表示物质，请分析回答下列问题。
图1　碳点作用原理示意图
(1)PSⅡ(光系统Ⅱ)和PSⅠ(光系统Ⅰ)是由蛋白质和光合色素组成的复合物，其功能为______________________，它们和ATP合酶都排列在________膜上。(2)H2O在PSⅡ作用下被分解形成O2和H＋，其中一部分O2可扩散到___________ (填结构名称)参与反应又生成了H2O，H＋________(填“顺浓度”或“逆浓度”)梯度通过ATP合酶驱动合成物质D；另一方面释放电子(e－)，电子最终传递给A，合成了B，则B是________。
(3)碳点能将紫外光转换为叶绿体主要吸收的________，增加图中物质________(填字母)的合成量。碳点在光合作用中除了可以发挥自身优异的光学性质外，还可以上调Rubisco酶活性，加快______________(填物质名称)的合成，提高光合作用效率。
吸收、传递和转化光能
类囊体
线粒体内膜
顺浓度
NADPH
蓝紫光
BD
三碳化合物(C3)
(4)强光会抑制叶片中的PSⅡ活性，产生光抑制，科研人员研究了2，4­表油菜素内酯(EBR)和细胞分裂素(6－BA)对黄瓜叶片光抑制的影响，PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)的下降能直接反映光抑制，结果见图2、图3。
①图2中EBR能缓解光抑制的最适浓度是____________。②与处理前相比，常温黑暗处理条件下不同浓度的EBR和6－BA对叶片PSⅡ活性的影响是________(填“促进”“抑制”或“无影响”)。
③常温强光处理条件下，比较两种植物激素的处理结果，能得出的结论有_____________________________________________________________。
0.01(mg·L－1)
无影响
适宜浓度的EBR更能缓解常温下强
光对黄瓜叶片PSⅡ的光抑制
解析　(1)由图可知，PSⅡ和PSⅠ分布在叶肉细胞的类囊体薄膜上，是由蛋白质和光合色素组成的复合物，其功能为吸收、传递和转化光能。(2)光合作用的光反应阶段，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，将水光解为氧气和H＋，其中一部分O2可扩散到线粒体内膜参与反应又生成了H2O；在ATP合酶的作用下，氢离子顺浓度梯度提供分子势能，促使ADP与Pi形成ATP；另一方面释放电子(e－)，电子最终传递给NADP＋，然后形成了NADPH。(3)分析图1可知，碳点能将紫外光转换为叶绿体主要吸收的蓝紫光，使光反应速率加快，增加图中物质B(NADPH)和D(ATP)的合成量。碳点在光合作用中除了可以发挥自身优异的光学性质外，还可以上调Rubisco酶活性，Rubisco酶是暗反应中的关键酶，它催化CO2与RuBP生成三碳化合物，加快三碳化合物的合成，提高光合作用效率。
(4)①分析图2可知，与对照相比，在常温强光下，当EBR的浓度为0.01(mg·L－1)时，PSⅡ的最大光化学效率的下降最少，故此浓度下最能缓解光抑制。②由图2图3可知，与处理前相比，常温黑暗处理条件下，不同浓度的EBR和6－BA浓度都没有改变PSⅡ的最大光化学效率，故对叶片PSⅡ活性无影响。③常温强光处理条件下，比较两种植物激素的处理结果可知，适宜浓度的EBR更能缓解常温下强光对黄瓜叶片PSⅡ的光抑制。
2.(2022·江苏南通期初)小麦是我国重要的粮食作物，小麦的产量与光合作用的效率紧密相关。研究小麦的结构及生理过程，有利于指导农业生产，提高产量。 (1)小麦叶肉细胞中的叶绿素分布在叶绿体的____________上，主要吸收____________光。在提取绿叶中的色素的过程中，需加入_______来保护色素。 (2)在小麦叶肉细胞中存在着下图1所示的代谢过程：
图1
类囊体薄膜
红光和蓝紫
碳酸钙
①现代细胞分子生物学研究发现RuBP羧化/加氧酶由8个大亚基(L)和8个小亚基(S)组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在________________中合成后进入叶绿体，在叶绿体的______中与L组装成有功能的酶。②RuBP羧化/加氧酶可催化CO2与RuBP(C5)结合，生成2分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括_________________(写出两个)；内部因素包括______________________________________________________(写出两个)。③RuBP羧化/加氧酶还可参与催化C5与O2反应产生乙醇酸，乙醇酸中的碳又重新生成CO2和C3。该过程使细胞内O2/CO2的比值_________，有利于生物适应高氧低碳的环境。
(细胞质)核糖体
基质
温度、CO2浓度
RuBP羧化/加氧酶活性、RuBP羧化/加氧酶含量、C5含量、pH
降低(减小)
(3)根据对光呼吸机理的研究，科研人员利用基因编辑手段设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径AP(依然具有降解乙醇酸产生CO2的能力)。同时，利用RNA干扰技术，降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量。检测三种不同类型植株的光合速率，实验结果如下图2所示。据此回答：
图2
当胞间CO2浓度较高时，三种类型植株中，AP＋RNA干扰型光合速率的最高的原因可能是___________________________________________，_____________________________________________，进而促进光合作用过程。
乙醇酸转运蛋白减少，叶绿体内乙醇酸浓度高
更快速高效地降解乙醇酸产生CO2
AP途径能够
解析　(1)叶绿素分布在叶绿体的类囊体上，是植物进行光合作用的主要色素，主要吸收红光和蓝紫光。在提取叶绿素的过程中需要加入碳酸钙保护色素，加入二氧化硅使研磨更充分。 (2)①S是构成蛋白质的小亚基，在(细胞质)核糖体上合成后，进入叶绿体的基质与L组成有功能的酶。 ②二氧化碳与五碳化合物反应生成三碳化合物的反应是暗反应中的二氧化碳固定反应，影响反应的外界因素有：温度、胞间二氧化碳的浓度；内因RuBP羧化/加氧酶活性、RuBP羧化/加氧酶含量、C5含量、pH，叶绿体内有关光合作用色素的含量(影响光反应进而影响暗反应)等。
③RuBP羧化/加氧酶能催化五碳化合物与氧气反应，生成的乙醇酸又能生成二氧化碳和三碳化合物，在这个过程中二氧化碳的含量比之前二氧化碳固定反应的含量更高，同时氧气的消耗量比之前更多，因此氧气/二氧化碳的值是降低(减小)的，有利于生物适应高氧低碳的环境。(3)分析题干信息可知，RNA干扰技术可降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量，则乙醇酸转运蛋白减少，进而减少乙醇酸从叶绿体向细胞质的转运，使叶绿体内乙醇酸浓度高，同时AP途径能够更快速高效地降解乙醇酸产生CO2，进而促进光合作用过程。
3.(2022·江苏苏州张家港期初)番茄植株不耐高温，其生长发育的适宜温度及光照分别为15～32 ℃，500～800(μmol·m－2·s－1)。我国北方夏季栽培番茄过程中常遭遇35 ℃亚高温并伴有强光辐射的环境，会造成番茄减产。图1是番茄光合作用部分过程示意图，PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，①～③表示相关过程，A～E表示相关物质。请分析回答下列问题。
图1
(1)PSⅡ和PSⅠ具有吸收、传递并转化光能的作用。图示类囊体膜的Ⅱ侧是____________(填结构)，PSⅡ中的色素吸收光能后，将H2O分解为[A]________和H＋，产生的电子e－传递给PSⅠ用于合成NADPH。同时，H＋________(填“顺”或“逆”)浓度梯度转运提供能量，促进合成[　　]________。(2)为研究亚高温高光对番茄光合作用的影响，研究者将番茄植株置于不同培养环境下培养5天后测定相关指标，结果如下表。
叶绿体基质
O2
顺
B
ATP
根据表中数据可判断，亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的，理由是______________________________________________________。Rubisco酶活性的下降导致图1中的过程②速率下降，光反应产物在叶绿体中________，进而引起光能的转化效率__________，此时强光下植物吸收的光能属于过剩光能，会对植物产生危害。(3)植物通常会采取一定的应对机制来适应逆境。D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分，对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用。研究表明，在高温高光下，过剩的光能可使D1蛋白失活。研究者对D1蛋白与植物应对亚高温高光逆境的关系进行了研究。
气孔导度下降，但胞间CO2浓度却上升
积累
下降(减弱)
①利用番茄植株进行了三组实验，具体处理如图2所示。定期测定各组植株的净光合速率(Pn)。实验结果如图2：(注：SM可抑制D1蛋白的合成)
图2
请写出B组的处理：__________________________________________________。根据实验结果可初步推测：植物通过________________以缓解亚高温高光对光合作用的抑制。②Deg蛋白酶位于类囊体腔侧，主要负责受损D1蛋白的降解，如果抑制Deg蛋白酶的活性，则亚高温高光下番茄的光合作用受抑制程度会________，请说明理由：_______________________________________________________________________________________。
35 ℃、光照强度1 000(μmol·m－2·s－1)(或亚高温高光或HH)
合成新的D1蛋白
加剧
Deg蛋白酶的活性被抑制，不能降解失活的D1蛋白，新合成的D1蛋白无法
修复PSⅡ的结构和功能
解析　(1)由图可知，类囊体膜的Ⅱ侧可进行暗反应，暗反应的场所为叶绿体基质，因此类囊体膜的Ⅱ侧是叶绿体基质。由图可知，光合作用的光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，将水光解为氧气和H＋，同时产生的电子传递给PSⅠ，可用于NADP＋和H＋结合形成NADPH。同时在酶的作用下，氢离子顺浓度梯度转运提供分子势能，促使ADP与Pi反应形成B(ATP)。(2)为研究亚高温高光对番茄光合作用的影响，实验的自变量是温度和光照强度，表中数据显示亚高温高光组与对照组相比，净光合速率、气孔导度、Rubisco活性都下降，但胞间CO2浓度却上升，说明亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的。图1中Rubisco催化的过程②是CO2固定，发生的反应是CO2＋C5→C3，该酶活性下降导致C3的合成减少，则C3还原需要的光反应产物NADPH和ATP减少，而光反应产物NADPH和ATP生成不变，所以细胞中两者含量会增加，即光反应产物在叶绿体中积累，进而引起光能转化率下降(减弱)。
(3)①由图可知，实验的自变量是番茄是否用SM处理、培养条件是否为亚高温高光，因变量是净光合速率，结合C组的处理可知B组的处理：为35 ℃、光照强度1 000(μmol·m－2·s－1)(或亚高温高光或HH)。C组用适量的SM(SM可抑制D1蛋白合成)处理番茄植株，在亚高温高光(HH)下培养，与B组相比，净光合速率下降更明显，说明亚高温高光对番茄植株净光合速率的抑制是因为SM抑制了D1蛋白的合成，所以通过合成新的D1蛋白可以缓解亚高温高光对光合作用的抑制。②由题干信息可知，D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分，对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用，失活的D1蛋白被降解随后由新合成的D1蛋白质来替换。如果抑制Deg蛋白酶的活性，失活的D1蛋白不能降解，新合成的D1蛋白无法替换，从而不能修复PSⅡ的结构和功能，则在亚高温高光下番茄光合作用受抑制程度会加剧。
4.(2022·江苏扬州期初)小麦是我国北方的主要农作物，研究环境条件变化对其产量的影响有重要意义。 (1)光合作用光反应产生的_______________为CO2转化为糖类提供了条件。影响光合作用的内部因素包括_________________________________ (写出两个)。 (2)有人发现小麦有“午睡”现象。一般认为，午后温度较高，植物通过蒸腾作用使叶片降温，由于保卫细胞失水导致叶片气孔开度________。这一变化影响了光合作用的_________过程，使午后小麦光合速率降低。
ATP和NADPH
叶绿体数量、色素含量、酶含量等
降低
暗反应
(3)有人测定了同一株小麦两种不同向光角度的叶片(接收直射光照面积不同)午后部分指标，结果如下表。
有人据此认为，气孔开闭引起的胞间CO2浓度不足不是造成“午睡”现象的唯一因素，请说明判断依据：直立叶和平展叶叶片温度____________，说明_________________应基本相同，且_______________________________________________________________。
无明显差异
二者的气孔开度
平展叶胞间CO2浓度较高，但平展叶
净光合速率却明显低于直立叶
(4)D1是对类囊体薄膜上色素和蛋白质的活性起保护作用的关键蛋白。水杨酸(SA)是一种与抗热性有关的植物激素。用适宜浓度的SA喷洒小麦叶片后，测定两种光照条件下的D1蛋白含量。实验结果如下图所示。请根据此项实验结果，提出两项生产中减少“午睡”现象提高小麦产量的合理措施：①__________________，②____________________________。
喷洒适量的水杨酸
光照强度较强时，应适当遮阴
解析　(1)光合作用光反应阶段，利用光能将水分解，产生还原氢和氧气，同时产生ATP，产生的NADPH和ATP用于暗反应阶段，将二氧化碳固定产生的三碳化合物还原成糖类等有机物；影响光合作用的内因有叶龄、叶绿体数量、色素含量、酶的含量等。(2)午后温度较高，植物蒸腾作用旺盛，植物会降低叶片气孔开度来避免过度失水，这会导致叶肉细胞间的CO2不足，影响了光合作用暗反应过程，使午后小麦光合速率降低。(3)根据表格数据分析，直立叶和平展叶叶片温度无明显差异，因此二者的气孔开度基本相同，但平展叶净光合速率明显低于直立叶，而胞间CO2浓度是平展叶高于直立叶，说明气孔开闭引起的胞间CO2浓度不足不是造成“午睡”现象的唯一因素。(4)水杨酸(SA)处理之后，CK组的D1蛋白相对含量稍有升高，W2组的D1蛋白相对含量明显升高，D1是对类囊体薄膜上色素和蛋白质的活性起保护作用的关键蛋白。而水杨酸(SA)是一种与抗热性有关的植物激素，分析数据可知喷洒适量的水杨酸，减缓高光强下高温对植物的影响，或者可以在光照强度较强时适当遮阴。