第04讲 细胞呼吸和光合作用（上课课件）-2025年高考生物二轮复习（新高考通用）

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题型突破·命题预测（5大题型，3大预测）
核心整合·能力提升（3大核心，9大串联）
拓展应用·情境推理（化学渗透假说、人工光合系统）
（1）光合作用中色素吸收光能不需要酶的参与，后续过程均需要酶的催化。（2）光反应停止后暗反应不会立即停止，光反应产生的ATP、NADPH可以维持一段时间。
【典例1】植物的光合作用细胞依赖光照，但光能超过光合系统所能利用的能量时，光合器官可能遭到破坏，该现象称为光抑制。光呼吸能利用部分有机物，在吸收O2放出CO2的同时消耗多余光能，对光合器官起保护作用。下图为某植物叶片在白天和夜晚的气体交换过程，其中PR、R、GP 代表不同的生理过程。下列相关叙述错误的是（　　）A．图中的PR、R过程分别代表呼吸作用、光呼吸，叶片中有机物的积累量取决于GP、R、PR之间的差值B．光呼吸虽然消耗部分有机物，但是从一定程度上能避免光抑制的发生，有利于植物生长发育C．植物通过调节叶片角度回避强光或进行细胞内叶绿体的避光运动均可减弱光抑制现象D．在农业生产中，适当抑制白天光呼吸和夜间呼吸作用的进行，有利于提高农作物产量
【典例2】正常光照条件下，某植物叶片叶肉细胞进行光合作用、有氧呼吸的示意图如下（数字表示结构，小写字母表示物质的移动情况），有关说法正确的是（    ）A．有氧呼吸发生的场所为图中2、3处B．线粒体产生的CO2被叶绿体利用， 至少穿过5层生物膜C．突然黑暗处理，叶绿体内C3含量短时间内将增加D．h=c，d=g时，该植株光合作用速率等于呼吸作用速率
植株光合作用速率小于呼吸作用速率
（2）呼吸作用：有机物中稳定的化学能      热能、ATP中的化学能、不彻底氧化产物中的化学能
2.NADH、NADPH和ATP的来源和去路
 （1）光合作用：光能      ATP、NADPH中活跃的化学能      有机物中稳定的化学能
【典例3】下图为绿色植物体内某些代谢过程中物质变化的示意图，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示不同的代谢过程。下列相关叙述正确的是（　　）A．Ⅲ在第二阶段消耗水,第三阶段产生水B．若Ⅰ、Ⅱ过程的速率大于Ⅲ过程，植物体 干重将减少C．Ⅰ过程中产生的O2参与Ⅲ的第二阶段反应D．物质X是从叶绿体的基质移向类囊体薄膜的
物质X是ATP，从叶绿体类囊体薄膜叶绿体移向的基质
【典例4】下图①~⑦为某绿色植物细胞代谢的相关生理过程。下列有关叙述错误的是（    ）A．③过程产生的O2要在相邻细胞的⑥过程被利用，若不考虑O2穿过类囊体薄膜，至少需要穿过6层磷脂双分子层B．蓝细菌也能发生类似于③④的生理过程C．①②的进行与⑤⑥密切相关，与③⑦无直接关系D．叶肉细胞③过程O2的产生量大于⑥中O2的吸收量，则该植株的有机物总量可能减少
①表示细胞渗透作用吸水，与⑤⑥③⑦均无关
组成气孔的保卫细胞吸水膨胀，气孔张开，反之关闭
【典例1】下列实例中不能提高光合作用强度的是（ ）A．定期松土，促进植物根部吸收矿质元素B．在蔬菜大棚内白天增用人工蓝光光源生产蔬菜C．小麦和玉米的轮作增加农作物收获面积D．播种时行和垄要整齐，，长出秧苗后才能“正其行，通其风”
【典例2】在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。以下说法不正确的是（    ）A．该植物叶片在温度a和c时的有机物积累 速率不相等B．保持在温度d时，该植物体的干重将不变C．据图推测光合作用相关酶的最适温度小于呼吸酶D．与a点相比，b点时叶绿体内C3的合成速率加快
【典例3】我国自古“以农立国”，经过悠久岁月的积累，形成了丰富的农业生产技术体系。下列有关农业生产实践的叙述中，错误的是（ ）A．“谷田必须岁易”，轮作可以减少侵害谷子的害虫和病菌大量繁殖B．“农家两大宝，猪粪、红花草”，红花草根上的根瘤菌起到固氮肥田的效果C．“秸秆还田”的目的是使植物能够利用秸秆中的有机物，促进植物的生长发育D．“正其行，通其风”有利于作物充分利用二氧化碳和光能来进行生长
植物不能直接吸收有机物，秸秆中的有机物需要被分解者分解为无机物才能被植物利用
【典例4】许多农业谚语涉及生物学原理在农业生产实践中的应用。下列相关解释不合理的是（　　）A．“秋分种高山，寒露种平川”：温度对冬小麦的生长有影响B．“农家两大宝，猪粪、红花草（豆科植物）”：红花草具有固氮肥田的作用C．“春天粪堆密，秋后粮铺地”：粪肥中的矿质元素流向植物，促进粮食增产D．“稀豆稠麦，收成不坏；稀麦稠豆，没啥收头”：合理密植可提高净光合产量
红花草根系上的根瘤菌与豆科植物形成互利共生的关系，根瘤菌有固氮作用，故能起到固氮肥田的作用
(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)(3)D点：代表饱和点对应的最大光合速率，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。
在一定条件下，饱和点越大，表示植物的光合作用能力越强。
【典例5】矿质离子主要由植物根系吸收，对光合作用有一定的影响。在适宜条件下，将黄瓜幼苗培养在完全培养液中，测定其光合作用速率与光照强度的关系，结果如图。若将黄瓜幼苗培养在缺镁培养液中（缺镁对呼吸作用速率影响不大），下列分析错误的是（　　）A．缺镁会影响叶绿素的合成，使光合速率下降， C点向左下方移动B．缺镁对呼吸作用速率影响不大，所以A点不会 有明显移动C．图中B点是光补偿点，在缺镁培养液培养后B点 左移D．图中D点是光饱和点，在缺镁培养液培养后D点 左移
缺镁时，叶绿素合成减少，光合作用速率下降，植物必需在较强光照下光合速率才能与呼吸速率相同，故B点会右移
【典例6】下图中纵坐标表示植物个体对某种气体吸收量或释放量的变化。下列说法正确的是（ ）A．C点时，叶肉细胞中能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体B．若A代表O2吸收量，D点时的叶肉细胞既不吸收O2也不释放O2C．若A代表CO2释放量，适当提高大气中的CO2浓度，E点将向右下方移动D．F代表光饱和点，若F点后仍不断提高光照强度，光合作用强度一定会始终不变
光合大于呼吸，D点释放的氧气
会导致光照强度过大，灼伤叶绿体，导致光合作用强度下降
光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisc酶。在暗反应中，Rubisc酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisc酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示：
光呼吸的有利影响：强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此叶肉细 胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，这些自由基会损 伤叶绿体。而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和 NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。
光呼吸的不利影响：消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物 产量降低。
高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。
【典例1】光照条件下，叶肉细胞中的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(见表)，SBS 溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。下列叙述错误的是（    ）
【典例1】下列叙述错误的是（    ）A．光呼吸中C₅与O₂结合的反应发生在叶绿体的基质中B．研究发现水稻光呼吸缺陷型不能在正常大气CO₂浓度条件下存活，只有在高 浓度条件才能存活，说明在正常大气CO₂浓度条件下，光呼吸是不可缺少的生理活动C．为探究SBS 溶液利于增产的最适喷施浓度,应在100~300mg/L 之间而不是0~200mg/L之间再设置有一定浓度梯度的一系列实验组进一步进行实验D．与未喷施SBS 溶液相比，喷施100mg/L SBS 溶液的水稻叶片的光补偿点高
喷施100mg/LSBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等
【典例2】研究发现，强光照条件下植物叶肉细胞会进行光呼吸。光呼吸是由于O2竞争性地结合卡尔文循环关键酶Rubisc造成的。该酶既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，产物经一系列变化后在线粒体中生成CO2，如下图。下列说法正确的是（　　）A．Rubisc是一个双功能酶，不具备专一性B．光呼吸可以消耗掉多余的O2，减少自由基产生，降低对细胞结构的损伤C．较强的光呼吸对于光合作用产物的积累是很有利的D．持续强光照时突然停止光照，CO2释放量先减少后增加至稳定
消耗较多的光反应产物ATP和NADPH，对产物的积累不利
光呼吸未立即停止，CO2释放量先增加，后减少，然后至稳定，
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。
C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱导致植物气孔导度 减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不 能。故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好。
用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为： CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。
C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完 整的叶绿体。所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上， 而CO2固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。
【典例3】自然界中C4植物比C3植物具有更强的固定低浓度CO2能力。现将取自A、B两种植物且面积相等的叶片分别放置到相同大小的密闭小室中，在温度均为25℃的条件下给予充足的光照，每隔一段时间测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。下列说法错误的是（ ）A．A、B两种植物中B植物可能为C4植物B．本实验的自变量为植物种类和实验时间C．M点处两种植物叶片的净光合速率相等D．40min时B植物叶片光合速率等于呼吸速率
M点处两种植物叶片的净光合速率应为该点的斜率，二者不相等
【典例4】为探究 C4 植物中的 PEPC 酶和 PPDK 酶能否提高C3植物光合作用的 效率，研究者将玉米（C4 植物）的PEPC酶基因和PPDK酶基因导入水稻（C3植物）。在灌浆期一定的 CO2 浓度条件下，分别测定了双转基因水稻和原种水稻的叶绿素含量及净光合速率，结果如下图所示。下列有关分析，错误的是（ ）A．该实验的自变量为是否导入 PEPC酶基因和和 PPDK酶基因B．由图甲可知，双转基因水稻对红光和蓝紫光的吸收率比原种水稻高C．PEPC酶基因和PPDK酶基因通过降低细胞呼吸作用来提高净光合速率D．若在适宜光照条件下提高实验时CO2的浓度，可增加双转基因水稻的产量
PEPC 酶基因和 PPDK 酶基因表达产生的物质，导致叶绿素含量增高，因此应该是提高光合作用强度来提高净光合作用强度
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。
分析图中信息推测，CAM途径是对干旱环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生 理意义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。
从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚该类植物不能合成葡萄糖， 原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。
如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。
【典例5】CAM植物白天气孔关闭，夜晚气孔打开，以适应干旱环境。下图为其部分代谢途径，相关叙述不正确的是（ ）A．催化过程①和过程②所需的酶不同B．卡尔文循环的场所是叶绿体类囊体薄膜C．CAM植物白天气孔关闭可减少水分散失D．夜晚缺乏NADPH和ATP不能进行卡尔文循环
CAM植物进行暗反应的场所是叶绿体基质
【典例6】景天科植物有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2先形成苹果酸储存在液泡中，当白天气孔关闭时，液泡中的苹果酸经脱羧作用，释放出CO2用于光合作用，下列叙述错误的（ ）A．该代谢途径可防止景天科植物在白天大量 散失水分，有利于适应干旱环境B．景天科植物白天进行光合作用，暗反应固 定的CO2来自于苹果酸脱羧作用C．与常见的C3途径植物相比，夜间将景天科 植物放置于室内更有益于人体健康D．白天，突然降低外界CO2浓度，景天科植 物叶肉细胞中C3的含量无明显变化
苹果酸脱羧作用和呼吸作用
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7】光系统是进行光吸收的功能单位，分为光系统I（PSI）和光系统II（PSII），研究发现，PSⅡ上的蛋白质LHCⅡ通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示），且LHCII与PSII的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（ ）A．LHC蛋白激酶活性下降，PSII对光能的捕获减弱B．弱光下LHCII与PSII结合，有利于对光能的捕获C．镁离子含量减少会导致PSII对光能的捕获减弱D．绿色植物的光反应依赖类囊体膜上PSI和PSII
叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强
【典例8】如图是叶绿体中进行的光反应示意图，类囊体膜上的光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是色素和蛋白质复合体，可吸收光能进行电子传递，电子最终传递给NADP+后与其反应生成NADPH。膜上的ATP合成酶在顺浓度梯度运输H+的同时催化ATP的合成。下列叙述正确的是（ ）A．图中体现出的膜蛋白功能仅有催化 及物质运输B．若CO2浓度降低，暗反应速率减慢， 叶绿体中NADP+减少，则图中电子 传递速率会减慢C．H+由叶绿体基质进入类囊体腔的过 程属于协助扩散D．据图分析，O2产生后扩散到细胞外 共需要穿过3层生物膜
穿过类囊体膜、叶绿体双层膜、细胞膜共4层生物膜
1．（2024·甘肃·高考真题）梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是（    ）A．根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足B．根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足C．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸D．根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
水分子进出细胞的方式：自由扩散和协助扩散，顺浓度梯度，不消耗能量。
2．（2024·安徽·高考真题）真核细胞的质膜、细胞器膜和核膜等共同构成生物膜系统。下列叙述正确的是（ ）A．液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子B．水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞C．根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体，在分裂末期重建D．[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上
3．（2024·广东·高考真题）研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母（WT）sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是（　　）A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸B．线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱C．有氧条件下，WT 比△sqr的生长速度快D．无氧条件下，WT 比△sqr产生更多的ATP
无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同
4．（2024·山东·高考真题）(不定项)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是（　　）A．p点为种皮被突破的时间点B．Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低
5．（2024·贵州·高考真题）农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。回答下列问题。(1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有 ；参与有氧呼吸的酶是 （选填“甲”或“乙”）。(2)在水淹0～3d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ；水淹第3d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4μml·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μml·g-1·min-1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。(3)若水淹3d后排水、作物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是 （答出2点即可）。
需要氧气参与；有机物被彻底氧化分解；释放大量能量，生成大量ATP
无氧呼吸积累的酒精较少，对细胞毒害较小；0~3d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动；催化有氧呼吸的酶活性并未完全丧失
5．（2024·贵州·高考真题）农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。回答下列问题。(2)在水淹0～3d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ；水淹第3d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4μml·g-1·min-1，O2吸收量为0.2μml·g-1·min-1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。
无氧呼吸和有氧呼吸均产生0.2μml·g-1·min-1 CO2，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍
6．（2024·贵州·高考真题）为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法（一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比）分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是（ ）A．叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素B．分离提取液中的光合色素可采用纸层析法C．光合色素相对含量不同可使叶色出现差异D．测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光，所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量
7．（2024·广东·高考真题）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是（　　）A．选择新鲜程度不同的叶片混合研磨B．研磨时用水补充损失的提取液C．将两组滤纸条置于同一烧杯中层析D．用过的层析液直接倒入下水道
色素溶于有机溶剂，提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水
层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道
8．（2024·河北·高考真题）高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图、表所示。
回答下列问题：(1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中 光可被位于叶绿体 上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为 和 。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的 较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。
(2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用 作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是 。(3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为 （答出两点即可）。
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰
覆盖蓝膜紫外光透过率低，蓝光透过率高，降低紫外光对幼苗的辐射的同时不影响其光合作用；与覆盖白膜和绿膜比，覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高，有利幼苗进行光合作用
9．（2024·宁夏四川·高考真题）在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。
(1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率 （填“相等”或“不相等”），原因是 。(2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是 。(3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是 。（答出一点即可）(4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在 最大时的温度。
温度a和c时的呼吸速率不相等
温度d时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，但植物的根部等细胞不进行光合作用，仍呼吸消耗有机物，导致植物体的干重减少
温度过高，导致部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应速率降低；温度过高，导致酶的活性降低，使暗反应速率降低
光合速率和呼吸速率差值
10．（2024·吉林·高考真题）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。(1)反应①是 过程。(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。
细胞质基质 线粒体基质
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和 （填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3中的数据 （填“能”或“不能”）计算出株系1的总光合速率，理由是 。
光呼吸 呼吸作用
净光合速率=总光合速率-呼吸速率-光呼吸速率，7—10时，随着光照强度的增加，与WT相比，株系1、株系2，增强了总光合速率，降低了光呼吸强度
总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率+光呼吸速率，在图3中，能看到净光合速率和呼吸作用速率，但无法得知光呼吸速率
(4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。
与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大
(1)旗叶从外界吸收1分子 CO2与核酮糖-1,5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受 释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为 。 (2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的 （填科学方法）。
11．（2024·安徽·高考真题）为探究基因 OsNAC 对光合作用的影响研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC 敲除突变体(KO)及 OsNAC 过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见下表。回答下列问题。
ATP 和 NADPH
核酮糖-1,5－二磷酸和淀粉等
(3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率 。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：① ；② 。
与 WT 组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用
与 WT 组相比OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高,可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出,从而促进旗叶的光合作用速率
12．（2024·福建·高考真题）叶片从黑暗中转移到光照下，其光合速率要先经过一个增高过程，然后达到稳定的高水平状态，这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态，壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系，科研人员将大豆叶片分为两组，A组不处理，B组用壳梭孢素处理，将两组叶片从黑暗中转移到光照下，测定光合速率，结果如图所示。下列分析正确的是（    ）A．0min时，A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度B．30min时，B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组C．30min时，限制A组光合速率的主要因素是光照时间D．与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更长
30min时，限制A组光合速率的主要因素是气孔开放度
B组达到最高平衡点用的光照时间比A组短，与A组叶片相比，B组叶片光合作用的光诱导期更短
13．（2024·北京·高考真题）某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（ ）A．增加叶片周围环境CO2浓度B．将叶片置于4℃的冷室中C．给光源加滤光片改变光的颜色D．移动冷光源缩短与叶片的距离
减少了光源，会降低光合速率
会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强
14．（2024·重庆·高考真题）重庆石柱是我国著名传统中药黄连的主产区之一，黄连生长缓慢，存在明显的光饱和（光合速率不再随光强增加而增加）和光抑制（光能过剩导致光合速率降低）现象。(1)探寻提高黄连产量的技术措施，研究人员对黄连的光合特征进行了研究，结果见图1。
14．(1)①黄连的光饱和点约为 uml*m-2*s-1。光强大于1300uml*m-2*s-1后，胞间二氧化碳浓度增加主要是由于 。②推测光强对黄连生长的影响主要表现为 。 黄连叶片适应弱光的特征有 （答2点）。
光合作用受到抑制，消耗的二氧化碳减少，且气孔导度增加
黄连在弱光随光强增加生长快速达到最大，光照过强其生长受到抑制
叶片较薄，叶绿素较多，（叶色深绿，叶绿体颗粒较大，叶绿体类囊体膜面积更大）
14．(2)黄连露天栽培易发生光抑制，严重时其光合结构被破坏（主要受损的部位是位于类囊体薄膜上的色素蛋白复合体），为减轻光抑制，黄连能采取调节光能在叶片上各去向（题图2）的比例，提升修复能力等防御机制，具体可包括 （多选）。①叶片叶绿体避光运动，②提高光合产物生成速率，③自由基清除能力增强，④提高叶绿素含量，⑤增强热耗散。(3)生产上常采用搭棚或林下栽培减轻黄连的光抑制，为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施施及其作用是 。
合理施肥增加光合面积，补充二氧化碳提高暗反应
15．（2024·天津·高考真题）蓝细菌所处水生环境随时会发生光线强弱变化。蓝细菌通过调控图1中关键酶XPK的活性以适应这种变化。(1)图1所示循环过程为蓝细菌光合作用的暗反应，反应场所为 。
细胞质基质（或细胞质）
15．(2)光暗循环条件下，将蓝细菌的野生型和xpk基因敲除株（Δxpk）分别用含NaH14CO3的培养基培养，测定其碳固定率和胞内ATP浓度，结果如图2。在第10-11分钟，野生型菌XPK被激活，将暗反应的中间产物6-磷酸果糖等转化为其它物质，导致暗反应快速终止。推测ATP是XPK的 （激活剂/抑制剂）。在同一时期，Δxpk会继续进行暗反应，此时消耗的ATP和NADPH来源于 。在第11-13分钟，Δxpk碳固定率继续升高，胞内 过程来源的ATP被用于 而消耗，导致Δxpk的生长速率比野生型更慢。
第10分钟之前的光反应
细胞呼吸（或呼吸作用）
15．(3)蓝细菌在高密度培养时，由于互相遮挡，菌体环境也会出现光线强弱变化。为验证该条件下，蓝细菌是否采用上述机制进行调节，可分别使用野生型和Δxpk、选用如下 条件组合进行实验，定时测定14C固定率和胞内ATP浓度。①高浓度蓝细菌②低浓度蓝细菌③持续光照④光暗循环⑤培养基中加入NaH14CO3⑥培养基中加入14C6H12O6
1．如图所示装置可用于测定动物的呼吸速率。下列关于该装置的描述，不正确的是（　　）A．试管内的试剂可以是NaOH溶液，作用是吸收 CO2B．广口瓶放入盛有温水的水槽内是为了使瓶内温 度恒定C．若试管内的试剂是NaOH溶液，则实验过程中 玻璃管内的红墨水会向右移动D．该装置可直接测得动物呼吸时所释放的CO2量
该装置可直接测得动物呼吸时所消耗的氧气量，不能直接测定动物呼吸时所释放的CO2量
2．豌豆种子细胞呼吸时，底物经脱氢酶催化所释放的氢，能将无色的三苯基氯化四唑（TTC）还原为红色的三苯甲胺。在种子萌发过程中，其CO2释放速率和O2吸收速率的变化如图1所示。图2表示一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO3-的速率与O2浓度的关系，下列有关植物生长发育相关的说法错误的是（　　）
2．错误的是（　　）A．12～24小时这段时间，种子主要的呼吸方式为无氧呼吸B．图1中a时种子只进行有氧呼吸C．甲的NO3-最大吸收速率大于乙，在根细胞吸收NO3-的过程中甲需要能量多，消耗O2多D．b点后氧化分解的底物可能包括糖类、脂肪等物质
图1中a时，CO2的释放速率大于O2的吸收速率，说明 种子的有氧呼吸和无氧呼吸都在进行
3．一个肿瘤中常存在A型和B型两种癌细胞，两种癌细胞的代谢方式不同，但可以通过MCT4和MCT1载体建立物质上的联系，进而形成协同代谢，促进肿瘤的发生与发展，下图所示为两种癌细胞的代谢过程和联系方式相关叙述错误的是（ ）A．B型癌细胞比A型癌细胞吸收葡萄糖速率更快B．和正常细胞相比，B型癌细胞上的MCT1表达更多C．过程③与②相比，除了场所不同，过程③还需要氧气D．研制能抑制MCT4或MCT1的药物可用于治疗癌症
糖酵解产能效率低，需要吸收更多葡萄糖来满足能量需求，所以应该是A型癌细胞比B型癌细胞吸收葡萄糖速率更快
4．下列关于呼吸作用在生产上的应用的叙述，错误的是（ ）A．深耕松土、及时排水可促进根系对氧气的吸收B．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会抑制酒精的产生C．酿制葡萄酒时密闭环境中酵母菌的发酵可抑制杂菌繁殖D．保持低温、低氧及干燥的环境有利于谷物保存
抑制马铃薯块茎无氧呼吸会使乳酸产生量下降
堆肥过程中，微生物呼吸作用产生的热量积累，会导致其堆肥内部温度逐渐升高，部分微生物被杀死，部分嗜热微生物仍然正常存活，部分微生物形成度过不良环境的休眠体，并不是所有细胞都能进行旺盛的代谢
5．堆肥处理是指利用自然界广泛存在的纤维素降解菌等微生物，有控制地促进秸秆等固体废物中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。下列相关叙述错误的是（ ）A．堆肥中的有机碳被微生物呼吸分解而使碳氮比降低B．堆肥处理产生的部分化合物能被植物的根系吸收C．高温堆肥处理可以减少农作物因直接施用农家肥而导致的疾病和虫害D．堆肥中所有微生物细胞自由水的含量都很高、代谢旺盛
6．某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象，酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。下列分析合理的是（ ）A．乳酸菌与酵母菌遗传物质均主要分布在细胞核中B．出现涨袋现象是乳酸菌细胞呼吸产生气体造成的C．酸奶制作时有机物释放的能量大部分以热能形式散失D．涨袋的酸奶如果在保质期内，则可以继续食用
乳酸菌是原核生物，没有以核膜为界限的细胞核
乳酸菌无氧呼吸不产生气体
酸奶涨袋说明已变质，即使在保质期内也不宜再继续食用
7．习近平总书记指出：“发展新质生产力是推动高质量发展的内在要求和重要着力点。”中华优秀传统文化是新质生产力发展的重要支撑，其中蕴藏着大量的农业生产经验。下列叙述错误的是（ ）A．“犁地深一寸，等于上层粪”是指“犁地”能促进根系吸收有机营养B．“正其行，通其风”能为植物提供更多的CO2，提高光合作用速率C．“玉米带大豆，十年九不漏”是指间作套种可充分利用空间和资源D．“谷连谷，坐着哭”“谷田必须岁易”说明轮作可避免因长期单一种植而造 成减产
8．农业生产中有许多谚语的产生，如①无力不打铁，无灰不种麦；②犁地深一寸，等于上层粪；③一挑粪进，一挑谷出；④两垄高粱一垄豆，高矮作物双丰收等。这些谚语体现了我国劳动人民在农业生产上的智慧。下列有关叙述错误的是（ ）A．①中的“灰”主要是指无机盐，常以离子的形式被小麦吸收B．②的主要原理是增加土壤中氧气供应能促进植物对无机盐的吸收C．③施加有机肥可间接为植物补充CO2，进而增加有机物积累D．④中的“豆”能适应弱光，是因为大豆植株中含有较少的叶绿体
其光合作用的调节机制适应了弱光环境
9．从长期生活在强光和弱光条件下的三角叶滨藜植株上分别获取叶片甲、乙，在大气CO2浓度和适宜温度下检测光照强度对叶片光合作用强度的影响，结果如图。相关推测错误的是（ ）A．在P点光照强度下，乙组叶片能进行光合作用而甲组不能B．在Q点光照强度下，甲组叶片光合制造有机物的速率高于乙组C．提高环境CO2浓度，两组叶片最大光合作用强度都会增加D．与甲组相比，乙组叶片更薄，更适应在弱光条件下生存
甲组和乙组叶片的净光合速率都为0，但净光合速率 = 光合速率 - 呼吸速率，此时光合速率等于呼吸速率，所以两组叶片都能进行光合作用
1961年，米切尔(Peter Mitchell)提出了化学渗透假说：①线粒体(叶绿体)的电子传递链将H＋由线粒体基质(叶绿体基质)泵入线粒体内、外膜间基质(类囊体基质)；②线粒体内膜(类囊体膜)不允许H＋回流，膜内外产生H＋浓度梯度；③H＋顺浓度梯度回流释放能量合成ATP。 1963年，贾格道夫在黑暗条件下把离体的叶绿体类囊体置于pH＝4的酸性溶液中平衡，让类囊体腔的pH下降至4。平衡后将类囊体转移到含有ADP和Pi的pH＝8的缓冲溶液中，一段时间后有ATP产生。贾格道夫实验表明：类囊体膜内外存在H＋浓度差是类囊体合成ATP的直接动力。
科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图 Ⅰ )。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。(1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是______________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。
保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂
科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图 Ⅰ )。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。(2)在图 Ⅰ 实验基础上进行图 Ⅱ 实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是_______________________________________。
实验 Ⅱ 是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差
(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图 Ⅲ 所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是___________________________________________________________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是________。(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有________________________。生产中发现即使增加光(照)强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有____________________________________________________________(答两点)。
类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高
NADPH、ATP和CO2
增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度
中国科学家创制了一条利用CO2、水和阳光合成淀粉的人工路线，在实验室首次实现了从CO2到淀粉的全合成，科学家认为，不依赖植物光合作用，设计人工光合系统固定CO2，合成淀粉①，有望成为影响世界的重大颠覆性技术之一。
(1)绿色植物光合作用过程中光反应的产物为O2、NADPH、ATP。(2)与植物光合作用淀粉积累量相等的情况下，该路线消耗的CO2量要低于(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是该路线没有呼吸作用消耗糖类。(3)从生态角度考虑，相比植物光合作用，利用人工合成路线得到淀粉的优势有直接人工合成淀粉，不受环境的限制(或节约耕地和淡水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响；或提高人类粮食安全水平，促进碳中和的生物经济发展等)(答出1条即可)。