专题02 细胞呼吸和光合作用-【好题汇编】2024年高考生物二模试题分类汇编（山东专用）

专题02 细胞呼吸和光合作用 一、单选题 1．（2024·山东德州·二模）酒酿馒头是先利用糯米制成酒酿，然后将酒酿、酵母和糖调入面粉和成面团发酵后蒸制而成，因带有酒香而得名。下列说法错误的是（　　） A．制作酒酿时应将糯米蒸熟并冷却再拌入酒曲，以防止酵母菌等失活 B．制作酒酿时糯米中的能量去向有热能散失、转入ATP中和酒精中 C．酒酿馒头制作过程中NADH还原丙酮酸和氧气，最终产物不同但均产生ATP D．酒酿馒头制作过程中酵母菌内丙酮酸分解发生于细胞质基质和线粒体基质 2．（2024·山东滨州·二模）剧烈运动时，肌细胞中葡萄糖氧化分解产生NADH的速率超过呼吸链消耗NADH的速率，此时NADH可以将丙酮酸还原为乳酸。乳酸随血液进入肝细胞后转变为葡萄糖，又回到血液，以供应肌肉运动的需求。该过程称为可立氏循环。下列说法正确的是（　　） A．剧烈运动时，肝糖原和肌糖原分解成葡萄糖来补充血糖 B．丙酮酸还原成乳酸时产生少量能量并形成少量ATP C．丙酮酸还原为乳酸使NADH再生，以保证葡萄糖氧化分解的正常进行 D．可立氏循环能避免乳酸损失导致的物质能量浪费及乳酸堆积导致的酸中毒 3．（2024·山东淄博·二模）巨噬细胞吞噬病原体后会消耗大量氧气，这一过程被称为“呼吸爆发”。当有病原信号刺激时，巨噬细胞消耗GTP使细胞质基质中的p47蛋白磷酸化，解除其自抑制状态，并与膜上NOX2结合，激活NOX2，进而将细胞质中NADPH携带的电子跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，使其还原为氧自由基，导致氧气快速消耗。氧自由基在SOD和MPO的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，杀死包裹在吞噬小泡中的病原体。下列说法正确的是（    ） A．“呼吸爆发”过程发生在巨噬细胞的线粒体内膜上 B．若用磷酸化酶抑制剂处理巨噬细胞，会使氧自由基积累从而加速巨噬细胞的衰老 C．巨噬细胞无氧呼吸过程中，底物中的绝大部分能量以热能形式散失 D．若巨噬细胞缺少“呼吸爆发”过程，仍然可以吞噬病原体，但不能将其有效杀死 4．（2024·山东潍坊·二模）细胞呼吸时，氧接受电子传递链传递的电子并与H⁺结合生成水。在此过程中，电子传递链的中间复合物会直接将电子传给氧形成自由基（ROS）。正常情况下，ROS可被超氧化物歧化酶（SOD）清除。下列说法错误的是（    ） A．上述的电子传递链存在于真核细胞的线粒体内膜上 B．ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会抑制自由基的产生 C．一般情况下，线粒体DNA发生突变的概率高于细胞核DNA D．功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，避免在细胞内堆积 5．（2024·山东济宁·二模）在不同强度运动时，人体骨骼肌相同时间消耗糖类和脂类的百分比如图所示。下列关于这三种强度运动的说法正确的是（　　） A．高强度运动时，细胞在细胞质基质和线粒体中产生ATP B．低强度运动时，肝细胞将乳酸转化为葡萄糖的量最大 C．肥胖患者适合采用较长时间的高强度运动来达到减肥的目的 D．肌糖原转化为葡萄糖氧化供能的量随运动强度的降低而减少 二、多选题 6．（2024·山东滨州·二模）有氧呼吸过程中，线粒体中的NADH脱去氢释放的电子经内膜传递给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。已知丙酮酸是可以被氧化分解的物质；叠氮化物可抑制电子传递给氧；2，4-二硝基苯酚（DNP）使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验，图中x、y、z分别是上述3种物质中的一种，①②表示生理过程。下列说法错误的是（　　） A．线粒体基质中的NADH全部来自丙酮酸的氧化分解 B．物质x是丙酮酸，过程①②均发生在线粒体内膜上 C．物质y是叠氮化物，该物质可解除电子传递和ATP合成之间的联系 D．物质z是DNP，该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加 7．（2024·山东淄博·二模）电子传递链是线粒体内膜上的一组酶复合体。在线粒体内膜上，氧化过程（电子传递）和磷酸化（形成ATP）相耦联（如图）。已知DNP可阻碍磷酸化过程而不影响氧化过程，使得呼吸作用仍可进行，但无法产生ATP。鱼藤酮可阻碍电子从复合体1传递到UQ。氰化物可抑制电子从复合体IV传递给O2，但有些植物体还存在另外一条抗氰呼吸电子传递途径，电子通过复合体1传递给UQ后直接传递给交替氧化酶，消耗氧气产生水，此过程无质子穿膜。下列说法正确的是（    ） A．抗氰呼吸电子传递途径可被鱼藤酮抑制 B．植物抗氰呼吸时ATP的产生速率加快 C．DNP阻碍磷酸化后可使细胞的产热量增加 D．氰化物影响有氧呼吸的第三阶段 8．（2024·山东潍坊·二模）葡萄糖氧化分解的第一阶段称为糖酵解，糖酵解产物丙酮酸的去向与生物的种类及生物体所处的环境条件密切相关。下图为丙酮酸进入线粒体，在酶的催化下生成乙酰辅酶A，参与柠檬酸循环的过程。下列说法错误的是（    ）    A．氨基酸可通过柠檬酸循环转化为脂肪 B．柠檬酸循环产生的NADH中的H只来源于有机物 C．柠檬酸循环不需要氧直接参与，因此该循环可在无氧条件进行 D．血糖浓度升高，脂肪细胞内乙酰辅酶A进入柠檬酸循环的比例下降 9．（2024·山东·二模）有氧条件下，细胞质基质中的NADH不能直接进入线粒体。一部分NADH所携带的氢可通过α-磷酸甘油穿梭途径进入线粒体，被FAD接受形成FADH2，最终与氧气发生氧化反应生成水并释放能量。具体过程如图所示，下列说法错误的是（    ） A．无氧条件下，NADH可在细胞质基质中将丙酮酸还原为乳酸和二氧化碳 B．NADH也能在线粒体内膜产生，经过一系列化学反应与氧气结合形成水并释放大量能量 C．α-磷酸甘油脱氢酶可催化不同的化学反应说明酶不具有专一性 D．NADH携带的氢借助α-磷酸甘油进入线粒体，说明α-磷酸甘油具有较强的脂溶性 10．（2024·山东聊城·二模）植物普遍存在乙醇脱氢酶（ADH）、乳酸脱氢酶（LDH），丙酮酸在不同酶的催化下生成的产物不同（如图1）。科研人员研究了淹水胁迫对某植物根系呼吸酶活性的影响，结果如图2所示。下列叙述错误的是（    ） A．酒精发酵和乳酸发酵都需要消耗细胞呼吸第一阶段产生的NADH B．酒精发酵和乳酸发酵时丙酮酸中的能量大部分以热能的形式散失 C．淹水胁迫时，该植物根细胞以乳酸发酵途径为主 D．该植物根细胞呼吸方式的变化是植物对水淹环境的积极性适应 三、非选择题 11．（2024·山东德州·二模）番茄受低温伤害后叶肉细胞叶绿体受损严重，淀粉大量积累。Y基因过表达株系比野生型明显耐低温。下图为番茄叶肉细胞内光合作用过程中有机物合成及转运示意图。 (1)番茄叶肉细胞通常呈现绿色，与叶绿体的 上分布着捕获光能的色素有关。影响番茄叶肉细胞中叶绿素含量的外界因素除了温度外，还有 （答出两项即可）。 (2)据图分析，低温影响R酶的活性进一步降低了光反应对光能的利用，其原因是 。低温下，叶绿体中丙糖磷酸增加，生成淀粉过多抑制光合作用，推测低温对磷酸转运体的抑制作用 （填“大于”或“小于”）对R酶的抑制。 (3)Y蛋白可进入细胞核作用于基因S、I、L的启动子。低温下Y基因过表达株系叶绿体内淀粉积累减少，细胞质基质中葡萄糖、蔗糖等可溶性糖的含量增加，因而具有更强的低温抗性。据此推测，Y基因过表达株系抗低温的机理是 。 12．（2024·山东滨州·二模）衣藻光合作用过程中电子传递、ATP合成及H+传递过程如下图。PSⅡ利用光合色素吸收光能，在反应中心将水分解为H+、O2和电子，释放的电子经光合电子传递链依次传递至Fd，被还原的Fd将电子沿3个途径进行分配和利用：①自然条件下，传递给FNR，用于NADPH的合成；②强光高温等胁迫时，重新传递给PQ，形成环式电子传递；③O2浓度低时，传递给氢化酶（H2ase），用于H2的合成。利用衣藻光合作用产氢是非常有前景的清洁能源生产途径，有助于早日实现“碳达峰、碳中和”。 (1)图中光合电子传递链位于 （部位），电子的最初供体是 。 (2)高温胁迫会使PSⅡ反应中心的关键蛋白D1受损，ATP/NADPH的比例降低，此时环式电子传递过程增强，使ATP/NADPH的比例升高，叶绿体可消耗多余的ATP修复受损蛋白。ATP/NADPH比例升高的机制是 。 (3)已知氢化酶活性与氧气浓度负相关，D1是一种含硫的蛋白质。在适宜光照、通气条件下，用完全培养液培养衣藻，其光合作用产生的O2的去向是 ，此时不会产生H2；为提高衣藻产H2的速率，应使用 培养液，在 条件下培养衣藻，理由是 。 13．（2024·山东淄博·二模）植物在长期进化过程中，为适应不断变化的光照条件，形成了多种光保护机制，包括依赖于叶黄素循环的热耗散机制（NPQ）和D1蛋白周转依赖的PSⅡ损伤修复机制。重金属镉（Cd）很难被植物分解，可破坏PSⅡ（参与水光解的色素-蛋白质复合体），进而影响植物的光合作用。 (1)光合作用过程中，NADPH的作用是 。PSⅡ中的色素可用 （溶剂）进行提取。 (2)为初步探究转甜菜碱基因（BADH基因）番茄株系抵抗Cd2+毒害的机理，研究人员用野生型番茄（WT）和转BADH番茄株系（L7、L10、L42）进行实验，检测其甜菜碱（GB）的表达量（图甲），再用5mmol/L的CdCl2培养液对其根系进行处理，检测番茄叶片的Cd2+含量，结果如图乙。 据上图推测，转BADH基因番茄株系抵抗Cd2+毒害的机理可能是 （答出2点即可） (3)叶黄素循环是紫黄质脱环氧化物酶（VDE）和玉米黄质环氧酶（ZEP）介导的紫黄质（V）、花药黄质（A）和玉米黄质（Z）3种组分的相互转变。光能过剩时，V在VDE的作用下发生脱环作用经A转化成Z，Z含量达到一定值时可激发并促进NPQ，耗散多余的光能，减少对PSⅡ的损伤。ZEP可催化Z重新环化并经A形成V。已知VDE在酸性条件下被激活，ZEP在碱性条件下起作用，推测光照过强时植物NPQ得以进行的原因是 。 (4)为进一步探究D1蛋白周转和叶黄素循环在番茄光保护机制中的作用，科研人员用叶黄素循环抑制剂（DTT）、D1蛋白周转抑制剂（SM）和5mmol/LPI20的CdCl2处理离体的番茄叶片，检测PI值（性能指数，反映PSⅡ的整体功能），结果如图丙。 据图分析，镉胁迫条件下，叶黄素循环对番茄的保护比D1周转蛋白对番茄的保护 （填“强”“弱”“相等”），判断依据是 。 14．（2024·山东济宁·二模）番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PSI、PSⅡ是由光合色素和蛋白质构成的复合体。RCA是Rubisco的激活酶，Rubisco催化CO2的固定。在高温胁迫下，RCA的活性被抑制，进而降低Rubisco活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧（ROS）过量合成，ROS能使PSⅡ失活。回答下列问题。 (1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是 。适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为 ，同时产生电子（e-）；环式电子传递的发生会导致NADPH/ATP的值 。（填“变大”或“变小”或“基本不变”） (2)科研人员利用野生型番茄植株进行了以下实验，在实验第3天时测得相关实验数据如下表所示： 组别 温度 气孔导度 净光合速率（umol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度（ppm） Rubisco酶活性（U·ml-1） 甲 25℃ 99.2 11.8 282 172 乙 40℃ 30.8 1.1 403 51 从光合作用的过程分析，40℃时光合速率较低的原因是 。（答出两点即可） (3)提出一个利用生物技术工程缓解高温胁迫对Rubisco活性影响的方案： 。 15．（2024·山东泰安·二模）植物每年所固定的碳约占大气中碳总量的1/5，约等于化石燃料燃烧所排碳量的10倍之多。研究人员通过研究植物体内碳的转移途径，进一步提高植物的固碳能力，助力减少大气中的CO2浓度，实现“碳中和、碳达峰”。 (1)光能被叶绿体内类囊体薄膜上的 捕获，将水分解后，由 驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。 (2)绿色植物在光照条件下还能进行光呼吸，具体过程如图所示。R酶具有双重催化功能，在高CO2浓度、低O2浓度时，催化CO2与C5结合，生成C3，在低CO2浓度、高浓度O2时，催化O2与C5结合，生成C3和乙醇酸。试从物质、能量及反应条件和场所的角度，分别比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点 。 (3)有些生活在海水中的藻类具有图示的无机碳浓缩过程，能够减弱光呼吸，提高光合作用效率，其原因是：植物通过 方式吸收HCO3-，最终使 。 (4)研究人员通过向水稻叶绿体中引入人工设计合成的一条代谢途径（GOC），能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成CO2，同时抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率。GOC型水稻净光合速率高于野生型水稻的原因包括___。 A．GOC型水稻新增的代谢途径，增加了乙醇酸利用率 B．GOC型水稻新增的代谢途径，直接加速了C3再生C5 C．GOC型水稻新增的代谢途径，减少了叶绿体中CO2损失 D．GOC型水稻内催化乙醇酸转化成CO2的酶活性比R酶活性高 16．（2024·山东聊城·二模）强光照条件下，植物细胞可以通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”（如图）实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移，并可以通过信号传递调节植物的生理活动以适应环境变化。回答下列问题： (1)叶绿体利用分布在 上的色素将光能转化为化学能。叶绿体中光合产物暂时以淀粉形式储存的意义是 。 (2)当光照过强时，“苹果酸/草酰乙酸穿梭”可有效地将光反应产生的 中含有的还原能输出叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的 中含有的还原能，最终在 （场所）转化为ATP中的化学能。 (3)当光照过强时，植物细胞释放到胞外的ATP（eATP）可通过受体介导的方式，调节植物生理活动。为探究eATP对光合速率的影响，科研人员用一定最适宜浓度的eATP溶液处理豌豆叶片，结果如图所示。 该实验自变量为 ，推测eATP调节植物光合速率的机制： 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 细胞呼吸和光合作用 一、单选题 1．（2024·山东德州·二模）酒酿馒头是先利用糯米制成酒酿，然后将酒酿、酵母和糖调入面粉和成面团发酵后蒸制而成，因带有酒香而得名。下列说法错误的是（　　） A．制作酒酿时应将糯米蒸熟并冷却再拌入酒曲，以防止酵母菌等失活 B．制作酒酿时糯米中的能量去向有热能散失、转入ATP中和酒精中 C．酒酿馒头制作过程中NADH还原丙酮酸和氧气，最终产物不同但均产生ATP D．酒酿馒头制作过程中酵母菌内丙酮酸分解发生于细胞质基质和线粒体基质 【答案】C 【分析】1、果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，把糖分解成二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。故果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～30℃；生产中是否有酒精的产生，可用酸性重铬酸钾来检验，该物质与酒精反应呈现灰绿色。 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。 无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。无氧呼吸由于不同生物体中相关的酶不同，在植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。 【详解】A、高温会使酵母菌失活，制作酒酿时应将糯米蒸熟并冷却再拌入酒曲，以防止酵母菌等失活，A正确； B、制作酒酿的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，即制作酒酿时糯米中的能量去向有热能散失、转入ATP中和酒精中，B正确； C、制作酒酿的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，即酒酿制作过程中NADH还原丙酮酸生成酒精，不产生ATP，馒头制作的原理是酵母菌进行有氧呼吸产生二氧化碳，NADH还原氧气，能产生ATP，C错误； D、制作酒酿的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，丙酮酸分解（无氧呼吸的第二阶段）发生于细胞质基质；馒头制作的原理是酵母菌进行有氧呼吸产生二氧化碳，丙酮酸分解（有氧呼吸的第二阶段）发生于线粒体基质，D正确。 故选C。 2．（2024·山东滨州·二模）剧烈运动时，肌细胞中葡萄糖氧化分解产生NADH的速率超过呼吸链消耗NADH的速率，此时NADH可以将丙酮酸还原为乳酸。乳酸随血液进入肝细胞后转变为葡萄糖，又回到血液，以供应肌肉运动的需求。该过程称为可立氏循环。下列说法正确的是（　　） A．剧烈运动时，肝糖原和肌糖原分解成葡萄糖来补充血糖 B．丙酮酸还原成乳酸时产生少量能量并形成少量ATP C．丙酮酸还原为乳酸使NADH再生，以保证葡萄糖氧化分解的正常进行 D．可立氏循环能避免乳酸损失导致的物质能量浪费及乳酸堆积导致的酸中毒 【答案】D 【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NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP；第三阶段是氧气和NADH反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、肌糖原不会分解补充血糖，A错误； B、丙酮酸还原成乳酸是无氧呼吸第二阶段，该阶段没有ATP产生，B错误； C、依题意，丙酮酸还原为乳酸时消耗NADH，生成NAD+，以保证葡萄糖氧化分解的正常进行，C错误； D、依题意，当产生NADH的速率超过呼吸链消耗NADH的速率时，NADH可以将丙酮酸还原为乳酸，乳酸可通过转化为葡萄糖重新进行入循环。这种机制能避免乳酸损失导致的物质能量浪费及乳酸堆积导致的酸中毒，D正确。 故选D。 3．（2024·山东淄博·二模）巨噬细胞吞噬病原体后会消耗大量氧气，这一过程被称为“呼吸爆发”。当有病原信号刺激时，巨噬细胞消耗GTP使细胞质基质中的p47蛋白磷酸化，解除其自抑制状态，并与膜上NOX2结合，激活NOX2，进而将细胞质中NADPH携带的电子跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，使其还原为氧自由基，导致氧气快速消耗。氧自由基在SOD和MPO的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，杀死包裹在吞噬小泡中的病原体。下列说法正确的是（    ） A．“呼吸爆发”过程发生在巨噬细胞的线粒体内膜上 B．若用磷酸化酶抑制剂处理巨噬细胞，会使氧自由基积累从而加速巨噬细胞的衰老 C．巨噬细胞无氧呼吸过程中，底物中的绝大部分能量以热能形式散失 D．若巨噬细胞缺少“呼吸爆发”过程，仍然可以吞噬病原体，但不能将其有效杀死 【答案】D 【分析】无氧呼吸过程释放的能量大部分以热能形式散失，少数转移到ATP中。 【详解】A、根据题意：当有病原信号刺激时，巨噬细胞消耗GTP使细胞质基质中的p47蛋白磷酸化，解除其自抑制状态，并与膜上NOX2结合，激活NOX2，进而将细胞质中NADPH携带的电子跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，使其还原为氧自由基，导致氧气快速消耗，即“呼吸爆发”过程发生在吞噬小泡，A错误； B、当有病原信号刺激时，巨噬细胞消耗GTP使细胞质基质中的p47蛋白磷酸化，解除其自抑制状态，并与膜上NOX2结合，激活NOX2，进而将细胞质中NADPH携带的电子跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，使其还原为氧自由基，因此若用磷酸化酶抑制剂处理巨噬细胞，细胞质基质中的p47蛋白磷酸化被抑制，不能解除其自抑制状态，不能与膜上NOX2结合，不能激活NOX2，细胞质中NADPH携带的电子不能跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，不能被还原为氧自由基，因此会使氧自由基减少，B错误； C、巨噬细胞无氧呼吸过程中，底物中的绝大部分能量仍储存在未被分解的乳酸中，C错误； D、氧自由基在SOD和MPO的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，杀死包裹在吞噬小泡中的病原体，因此若巨噬细胞缺少“呼吸爆发”过程，仍然可以吞噬病原体，但氧自由基减少，过氧化氢、次氯酸等物质减少，不能将其有效杀死，D正确。 故选D。 4．（2024·山东潍坊·二模）细胞呼吸时，氧接受电子传递链传递的电子并与H⁺结合生成水。在此过程中，电子传递链的中间复合物会直接将电子传给氧形成自由基（ROS）。正常情况下，ROS可被超氧化物歧化酶（SOD）清除。下列说法错误的是（    ） A．上述的电子传递链存在于真核细胞的线粒体内膜上 B．ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会抑制自由基的产生 C．一般情况下，线粒体DNA发生突变的概率高于细胞核DNA D．功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，避免在细胞内堆积 【答案】B 【分析】自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。最为严重的是，当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。这些新产生的自由基又会去攻击别的分子，由此引发雪崩式的反应，对生物膜损伤比较大。此外，自由基还会攻击DNA，可能引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老。 【详解】A、据题意可知，氧接受电子传递链传递的电子并与H⁺结合生成水，这是有氧呼吸第三阶段的生理过程，该场所在线粒体内膜上，A正确； B、根据自由基学说，ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会促进自由基的产生，B错误； C、线粒体DNA是裸露的，不与蛋白质结合，发生突变的概率高于细胞核中的双链DNA，C正确； D、功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，形成自噬小泡被溶酶体包裹进而降解，避免在细胞内堆积，D正确。 故选B。 5．（2024·山东济宁·二模）在不同强度运动时，人体骨骼肌相同时间消耗糖类和脂类的百分比如图所示。下列关于这三种强度运动的说法正确的是（　　） A．高强度运动时，细胞在细胞质基质和线粒体中产生ATP B．低强度运动时，肝细胞将乳酸转化为葡萄糖的量最大 C．肥胖患者适合采用较长时间的高强度运动来达到减肥的目的 D．肌糖原转化为葡萄糖氧化供能的量随运动强度的降低而减少 【答案】A 【分析】如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能；当中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸；当高强度运动时，主要利用肌糖原供能。 【详解】A、高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供能量，有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所是细胞质基质，因此高强度运动时，细胞在细胞质基质和线粒体中产生ATP，A正确； B、据图可知，运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，因此脂肪酸转化为葡萄糖的量最大，B错误； C、肥胖患者的脂肪含量较高，结合题图可知，适合采用较长时间的低强度运动增加脂肪酸的消耗来达到减肥的目的，C错误； D、据图可知，随着运动强度的增加，消耗肌糖原供能所占的比例逐渐增加，但肌糖原不能直接转化为葡萄糖氧化分解供能，D错误。 故选A。 二、多选题 6．（2024·山东滨州·二模）有氧呼吸过程中，线粒体中的NADH脱去氢释放的电子经内膜传递给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。已知丙酮酸是可以被氧化分解的物质；叠氮化物可抑制电子传递给氧；2，4-二硝基苯酚（DNP）使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验，图中x、y、z分别是上述3种物质中的一种，①②表示生理过程。下列说法错误的是（　　） A．线粒体基质中的NADH全部来自丙酮酸的氧化分解 B．物质x是丙酮酸，过程①②均发生在线粒体内膜上 C．物质y是叠氮化物，该物质可解除电子传递和ATP合成之间的联系 D．物质z是DNP，该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加 【答案】ABC 【分析】有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 【详解】A、线粒体基质中的NADH除了来自丙酮酸的氧化分解，还有葡萄糖分解为丙酮酸的过程所产生，A错误； B、物质x是丙酮酸，过程①，消耗的O2量处于较低水平，且相对稳定，属于有氧呼吸第二阶段，发生于线粒体基质，过程②，消耗的O2量增加，属于有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜，B错误； C、物质y是叠氮化物，依据题干信息，该物质可抑制电子传递给氧，并进而抑制电子传递和ATP合成之间的联系，C错误； D、细胞呼吸释放的能量有两个用途，一部分用于合成ATP，另一部分以热能的形式释放，物质z是DNP，据图可知，加入该物质后，消耗的O2量增加，可知细胞呼吸产生的总能量增多，而合成的ATP量变化不大，故该物质可使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加，D正确。 故选ABC。 7．（2024·山东淄博·二模）电子传递链是线粒体内膜上的一组酶复合体。在线粒体内膜上，氧化过程（电子传递）和磷酸化（形成ATP）相耦联（如图）。已知DNP可阻碍磷酸化过程而不影响氧化过程，使得呼吸作用仍可进行，但无法产生ATP。鱼藤酮可阻碍电子从复合体1传递到UQ。氰化物可抑制电子从复合体IV传递给O2，但有些植物体还存在另外一条抗氰呼吸电子传递途径，电子通过复合体1传递给UQ后直接传递给交替氧化酶，消耗氧气产生水，此过程无质子穿膜。下列说法正确的是（    ） A．抗氰呼吸电子传递途径可被鱼藤酮抑制 B．植物抗氰呼吸时ATP的产生速率加快 C．DNP阻碍磷酸化后可使细胞的产热量增加 D．氰化物影响有氧呼吸的第三阶段 【答案】ACD 【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、分析题意，鱼藤酮可阻碍电子从复合体1传递到UQ，故抗氰呼吸电子传递途径可被鱼藤酮抑制，A正确； B、抗氰呼吸电子传递途径中，电子通过复合体1传递给UQ后直接传递给交替氧化酶，消耗氧气产生水，此过程无质子穿膜，则该过程ATP的产生受阻，B错误； C、正常情况下，有氧呼吸释放的能量大部分转化为热能，少部分转化为ATP中的能量，DNP可阻碍磷酸化过程而不影响氧化过程，使得呼吸作用仍可进行，但无法产生ATP，即DNP阻碍磷酸化后ATP受阻，可使细胞的产热量增加，C正确； D、有氧呼吸的第三阶段是氧气和[H]反应生成水，氰化物可抑制电子从复合体IV传递给O2，故氰化物影响有氧呼吸的第三阶段，D正确。 故选ACD。 8．（2024·山东潍坊·二模）葡萄糖氧化分解的第一阶段称为糖酵解，糖酵解产物丙酮酸的去向与生物的种类及生物体所处的环境条件密切相关。下图为丙酮酸进入线粒体，在酶的催化下生成乙酰辅酶A，参与柠檬酸循环的过程。下列说法错误的是（    ）    A．氨基酸可通过柠檬酸循环转化为脂肪 B．柠檬酸循环产生的NADH中的H只来源于有机物 C．柠檬酸循环不需要氧直接参与，因此该循环可在无氧条件进行 D．血糖浓度升高，脂肪细胞内乙酰辅酶A进入柠檬酸循环的比例下降 【答案】ABC 【分析】糖酵解途径(glycolytic pathway）又称EMP途径，是将葡萄糖和糖原降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是一切生物有机体中普遍存在的葡萄糖降解的途径。糖酵解途径在无氧及有氧条件下都能进行，是葡萄糖进行有氧或者无氧分解的共同代谢途径。 【详解】A、氨基酸通过脱氨基作用形成酮酸后，才能通过柠檬酸循环生成乙酰辅酶A，进而转化为脂肪，A错误； B、柠檬酸循环产生的NADH中的H来源于有机物和水，B错误； C、丙酮酸进入线粒体，在酶的催化下生成乙酰辅酶A，参与柠檬酸循环的过程，柠檬酸循环不需要氧直接参与，但不可在无氧条件下进行，C错误； D、血糖浓度升高、脂肪细胞内乙酰辅酶A进入柠檬酸循环的比例下降，进而促进脂肪的合成， D正确。 故选ABC。 9．（2024·山东·二模）有氧条件下，细胞质基质中的NADH不能直接进入线粒体。一部分NADH所携带的氢可通过α-磷酸甘油穿梭途径进入线粒体，被FAD接受形成FADH2，最终与氧气发生氧化反应生成水并释放能量。具体过程如图所示，下列说法错误的是（    ） A．无氧条件下，NADH可在细胞质基质中将丙酮酸还原为乳酸和二氧化碳 B．NADH也能在线粒体内膜产生，经过一系列化学反应与氧气结合形成水并释放大量能量 C．α-磷酸甘油脱氢酶可催化不同的化学反应说明酶不具有专一性 D．NADH携带的氢借助α-磷酸甘油进入线粒体，说明α-磷酸甘油具有较强的脂溶性 【答案】ABC 【分析】1、有氧呼吸过程：有氧呼吸第一阶段，在细胞质基质，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的NADH，释放少量的能量；第二阶段，在线粒体基质，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和NADH，释放少量的能量；第三阶段，在线粒体内膜，前两个阶段产生的NADH，经过一系列反应，与氧气结合生成水，释放出大量的能量。 2、无氧呼吸过程：无氧呼吸第一阶段，在细胞质基质，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的NADH，释放少量的能量；第二阶段，在细胞质基质，丙酮酸不彻底分解成乳酸或二氧化碳和酒精，释放少量的能量； 【详解】A、无氧条件下，NADH可在细胞质基质中将丙酮酸还原为乳酸时，不会产生二氧化碳，A错误； B、由题意可知，有氧条件下，NADH可在细胞质基质和线粒体基质中产生，不能在线粒体内膜产生，B错误； C、酶的专一性是指酶只能催化一种或一类化学反应，α-磷酸甘油脱氢酶可催化不同的化学反应，不能说明酶不具有专一性，C错误； D、NADH携带的氢借助α-磷酸甘油进入线粒体基质，需要跨双层膜，说明α-磷酸甘油具有较强的脂溶性，D正确。 故选ABC。 10．（2024·山东聊城·二模）植物普遍存在乙醇脱氢酶（ADH）、乳酸脱氢酶（LDH），丙酮酸在不同酶的催化下生成的产物不同（如图1）。科研人员研究了淹水胁迫对某植物根系呼吸酶活性的影响，结果如图2所示。下列叙述错误的是（    ） A．酒精发酵和乳酸发酵都需要消耗细胞呼吸第一阶段产生的NADH B．酒精发酵和乳酸发酵时丙酮酸中的能量大部分以热能的形式散失 C．淹水胁迫时，该植物根细胞以乳酸发酵途径为主 D．该植物根细胞呼吸方式的变化是植物对水淹环境的积极性适应 【答案】BC 【分析】有氧呼吸消耗有机物、氧气、水，生成二氧化碳、水，释放大量能量；无氧呼吸消耗有机物，生成酒精和二氧化碳或者乳酸，释放少量能量。 【详解】A、由图可知，乙醛和NADH在ADH的催化下可以生成乙醇和NAD+，丙酮酸和NADH在LDH的催化下可以生成乳酸和NAD+，都需要消耗细胞呼吸第一阶段产生的NADH，A正确； B、酒精发酵和乳酸发酵时丙酮酸中的能量大部分留在酒精或乳酸中，B错误； C、由图可知，水淹组和对照组相比，水淹组ADH和LDH的活性均高于对照组，但ADH活性的增加量要远远大于LDH，所以淹水胁迫时，该植物根细胞以酒精发酵途径为主，C错误； D、淹水胁迫时，该植物根细胞转化以酒精发酵途径为主，利于避免单一有害代谢产物的积累，该植物根细胞呼吸方式的变化是植物对水淹环境的积极性适应，D正确。 故选BC。 三、非选择题 11．（2024·山东德州·二模）番茄受低温伤害后叶肉细胞叶绿体受损严重，淀粉大量积累。Y基因过表达株系比野生型明显耐低温。下图为番茄叶肉细胞内光合作用过程中有机物合成及转运示意图。 (1)番茄叶肉细胞通常呈现绿色，与叶绿体的 上分布着捕获光能的色素有关。影响番茄叶肉细胞中叶绿素含量的外界因素除了温度外，还有 （答出两项即可）。 (2)据图分析，低温影响R酶的活性进一步降低了光反应对光能的利用，其原因是 。低温下，叶绿体中丙糖磷酸增加，生成淀粉过多抑制光合作用，推测低温对磷酸转运体的抑制作用 （填“大于”或“小于”）对R酶的抑制。 (3)Y蛋白可进入细胞核作用于基因S、I、L的启动子。低温下Y基因过表达株系叶绿体内淀粉积累减少，细胞质基质中葡萄糖、蔗糖等可溶性糖的含量增加，因而具有更强的低温抗性。据此推测，Y基因过表达株系抗低温的机理是 。 【答案】(1) 类囊体薄膜 光照、Mg2+ (2) R酶活性降低，暗反应速率降低，为光反应提供ADP、NADP+、Pi减少 大于 (3)促进S基因转录使R酶增多从而促进丙糖磷酸的合成；抑制I基因转录减少淀粉合酶，从而减少淀粉合成对丙糖磷酸的消耗；促进L基因转录增加α淀粉酶的量促进葡萄糖的生成 【分析】1、植物在光照条件下进行光合作用，光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行水的光解，产生ATP和[H]，同时释放氧气，ATP和[H]用于暗反应阶段三碳化合物的还原； 2、分析题文信息可知，Y基因过表达株系比野生型明显耐低温，而敲除Y基因的株系的低温耐受能力低于野生型。低温会光反应减弱，而与野生型相比，低温处理后Y基因过表达株系的叶绿体中淀粉粒数量少，而敲除Y基因的株系淀粉粒数量多。 【详解】（1）番茄叶肉细胞通常呈现绿色，与叶绿体的类囊体薄膜上分布着捕获光能的色素有关；Mg2+是叶绿素的重要组成成分，而叶绿素的合成需要光照，因此影响番茄叶肉细胞中叶绿素含量的外界因素除了温度外，还有光照、Mg2+； （2）据图分析，低温影响酶的活性进一步降低了光反应对光能的利用，其原因是低温降低了R酶的活性，使暗反应速度降低，从而为光反应提供ADP、NADP+、Pi减少，降低了光反应对光能的利用；由题意可知，低温条件下叶肉细胞内淀粉大量积累，说明低温对磷酸转运体的抑制作用大于对R酶的抑制； （3）由题意可知，Y蛋白可进入细胞核作用于基因S、I、L的启动子。低温下Y基因过表达株系叶绿体内淀粉积累减少，细胞质基质中葡萄糖、蔗糖等可溶性糖的含量增加，因而具有更强的低温抗性。因此可推测Y基因过表达促进S基因转录使R酶增多从而促进丙糖磷酸的合成；抑制I基因转录减少淀粉合酶，从而减少淀粉合成对丙糖磷酸的消耗；促进L基因转录增加α淀粉酶的量促进葡萄糖的生成，从而使Y基因过表达株系能抗低温。 12．（2024·山东滨州·二模）衣藻光合作用过程中电子传递、ATP合成及H+传递过程如下图。PSⅡ利用光合色素吸收光能，在反应中心将水分解为H+、O2和电子，释放的电子经光合电子传递链依次传递至Fd，被还原的Fd将电子沿3个途径进行分配和利用：①自然条件下，传递给FNR，用于NADPH的合成；②强光高温等胁迫时，重新传递给PQ，形成环式电子传递；③O2浓度低时，传递给氢化酶（H2ase），用于H2的合成。利用衣藻光合作用产氢是非常有前景的清洁能源生产途径，有助于早日实现“碳达峰、碳中和”。 (1)图中光合电子传递链位于 （部位），电子的最初供体是 。 (2)高温胁迫会使PSⅡ反应中心的关键蛋白D1受损，ATP/NADPH的比例降低，此时环式电子传递过程增强，使ATP/NADPH的比例升高，叶绿体可消耗多余的ATP修复受损蛋白。ATP/NADPH比例升高的机制是 。 (3)已知氢化酶活性与氧气浓度负相关，D1是一种含硫的蛋白质。在适宜光照、通气条件下，用完全培养液培养衣藻，其光合作用产生的O2的去向是 ，此时不会产生H2；为提高衣藻产H2的速率，应使用 培养液，在 条件下培养衣藻，理由是 。 【答案】(1) 类囊体薄膜 H2O (2)环式电子传递过程的电子不传递给NADP+，无法形成NADPH，H+的梯度仍维持正常，ATP的合成过程正常进行 (3) 用于细胞呼吸和释放到空气中 缺硫 适宜光照、密闭（不通气） 缺硫时D1受损，PSⅡ产生氧气的速率下降，密闭条件可以阻止外界环境中氧气对氢化酶活性的抑制，氢化酶活性升高；此时仍可通过NADH产生电子和H+来维持H2的合成 【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 【详解】（1）图中光合电子传递链位于类囊体薄膜，属于光合作用光反应的过程，在反应中心将水分解为H+、O2和电子，电子的最初供体是H2O。 （2）高温胁迫时，环式电子传递过程的电子不传递给NADP+，无法形成NADPH，H+的梯度仍维持正常，ATP的合成过程正常进行，因此ATP含量增加，NADPH含量下降，ATP/NADPH比例升高。 （3）在适宜光照、通气条件下，用完全培养液培养衣藻，其光合作用产生的O2的去向是用于细胞呼吸和释放到空气中。根据题干O2浓度低时，传递给氢化酶（H2ase），用于H2的合成，已知氢化酶活性与氧气浓度负相关，因此为提高衣藻产H2的速率，应该抑制氧气的产生速率，应使用缺硫培养液，在适宜光照、密闭（不通气）条件下培养衣藻，因为缺硫时D1受损，PSⅡ产生氧气的速率下降，密闭条件可以阻止外界环境中氧气对氢化酶活性的抑制，氢化酶活性升高；此时仍可通过NADH产生电子和H+来维持H2的合成。 13．（2024·山东淄博·二模）植物在长期进化过程中，为适应不断变化的光照条件，形成了多种光保护机制，包括依赖于叶黄素循环的热耗散机制（NPQ）和D1蛋白周转依赖的PSⅡ损伤修复机制。重金属镉（Cd）很难被植物分解，可破坏PSⅡ（参与水光解的色素-蛋白质复合体），进而影响植物的光合作用。 (1)光合作用过程中，NADPH的作用是 。PSⅡ中的色素可用 （溶剂）进行提取。 (2)为初步探究转甜菜碱基因（BADH基因）番茄株系抵抗Cd2+毒害的机理，研究人员用野生型番茄（WT）和转BADH番茄株系（L7、L10、L42）进行实验，检测其甜菜碱（GB）的表达量（图甲），再用5mmol/L的CdCl2培养液对其根系进行处理，检测番茄叶片的Cd2+含量，结果如图乙。 据上图推测，转BADH基因番茄株系抵抗Cd2+毒害的机理可能是 （答出2点即可） (3)叶黄素循环是紫黄质脱环氧化物酶（VDE）和玉米黄质环氧酶（ZEP）介导的紫黄质（V）、花药黄质（A）和玉米黄质（Z）3种组分的相互转变。光能过剩时，V在VDE的作用下发生脱环作用经A转化成Z，Z含量达到一定值时可激发并促进NPQ，耗散多余的光能，减少对PSⅡ的损伤。ZEP可催化Z重新环化并经A形成V。已知VDE在酸性条件下被激活，ZEP在碱性条件下起作用，推测光照过强时植物NPQ得以进行的原因是 。 (4)为进一步探究D1蛋白周转和叶黄素循环在番茄光保护机制中的作用，科研人员用叶黄素循环抑制剂（DTT）、D1蛋白周转抑制剂（SM）和5mmol/LPI20的CdCl2处理离体的番茄叶片，检测PI值（性能指数，反映PSⅡ的整体功能），结果如图丙。 据图分析，镉胁迫条件下，叶黄素循环对番茄的保护比D1周转蛋白对番茄的保护 （填“强”“弱”“相等”），判断依据是 。 【答案】(1) 为暗反应提供能量、还原C3 无水乙醇 (2)转BADH番茄株系产生的甜菜碱 （GB） 抑制根吸收Cd2+； 转BADH番茄株系产生的甜菜碱（GB） 抑制根部Cd2+向叶运输; 转BADH番茄株系产生的甜菜碱 （GB）促进叶片排出Cd2+ (3)光照过强时光反应速率加快，单位时间产生的H⁺增多， 酸性增强， VDE被激活， ZEP受抑制，Z含量升高，激发并促进NPQ (4) 强 镉胁迫条件下，用DTT处理WT番茄叶片后，单位时间PI下降幅度大于用SM处理后的PI下降幅度 【分析】题图分析： 图甲：据图甲分析可知，与野生番茄植株相比，转甜菜碱基因番茄株系L7、L10、L42的甜菜碱（GB）表达量都更高。 图乙：据图乙分析可知，用5mmol/L的CdCl2培养液对各植株根系进行处理后，与野生株相比，转甜菜碱基因番茄株系L7、L10、L42的叶片的Cd2+含量都更低。 图丙：据图丙可知，随着处理时间的变化，对照组的PI值基本不变，三个实验组的PI值都是先快速下降，后缓慢下降，最终保持相对稳定。其中，WT+Cd+DTT组的PI值下降最快，值最小。 【详解】（1） NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段C3的还原，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。PSⅡ中的色素为参与光合作用的色素，溶于有机溶剂，可用无水乙醇提取。 （2）据图乙分析可知，用5mmol/L的CdCl2培养液对各植株根系进行处理后，与野生株相比，转甜菜碱基因番茄株系L7、L10、L42的叶片的Cd2+含量都更低。据图甲分析可知，与野生番茄植株相比，转甜菜碱基因番茄株系L7、L10、L42的甜菜碱（GB）表达量都更高。综合以上信息，可推测转BADH番茄株系产生的甜菜碱 （GB） 抑制根吸收Cd2+；转BADH番茄株系产生的甜菜碱（GB） 抑制根部Cd2+向叶运输；转BADH番茄株系产生的甜菜碱 （GB）促进叶片排出Cd2+。 （3）依题意，VDE在酸性条件下被激活，ZEP在碱性条件下起作用。光能过剩时，V在VDE的作用下发生脱环作用经A转化成Z，Z含量达到一定值时可激发并促进NPQ，耗散多余的光能，减少对PSⅡ的损伤。因此可推测，光照过强时光反应速率加快，单位时间产生的H+增多， 酸性增强， VDE被激活， ZEP受抑制，Z含量升高，激发并促进NPQ。 （4）据图丙可知，与对照组相比，SM和DTT处理下番茄PI值下降，且镉胁迫条件下，用DTT处理WT番茄叶片后，单位时间PI下降幅度大于用SM处理后的PI下降幅度。因此，在镉胁迫条件下，叶黄素循环对番茄的保护比D1周转蛋白对番茄的保护强。 14．（2024·山东济宁·二模）番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PSI、PSⅡ是由光合色素和蛋白质构成的复合体。RCA是Rubisco的激活酶，Rubisco催化CO2的固定。在高温胁迫下，RCA的活性被抑制，进而降低Rubisco活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧（ROS）过量合成，ROS能使PSⅡ失活。回答下列问题。 (1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是 。适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为 ，同时产生电子（e-）；环式电子传递的发生会导致NADPH/ATP的值 。（填“变大”或“变小”或“基本不变”） (2)科研人员利用野生型番茄植株进行了以下实验，在实验第3天时测得相关实验数据如下表所示： 组别 温度 气孔导度 净光合速率（umol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度（ppm） Rubisco酶活性（U·ml-1） 甲 25℃ 99.2 11.8 282 172 乙 40℃ 30.8 1.1 403 51 从光合作用的过程分析，40℃时光合速率较低的原因是 。（答出两点即可） (3)提出一个利用生物技术工程缓解高温胁迫对Rubisco活性影响的方案： 。 【答案】(1) 叶绿素b 氧（O2）和H+ 变小 (2)使Rubisco酶活性下降，暗反应速率降低；使PSⅡ失活，光反应速率降低 (3)运用蛋白质工程技术提高RCA的热稳定性 【分析】光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，包括水的光解生成还原氢和氧气，以及ATP、NADPH的合成；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原两个过程。 【详解】（1）番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是叶绿素b，适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为O2和H+，同时产生电子（e-）；由图可知，环式电子传递不发生H2O的氧化，不形成NADPH，导致NADPH/ATP的值变小； （2）分析表中数据可知，造成其光合速率较低的内部因素可能是酶的活性降低、类囊体结构破坏；表中数据显示，高温胁迫下番茄植株R酶活性下降，暗反应速率下降，光反应产生的ATP和NADPH的剩余量增加，抑制光反应；同时光能过剩导致活性氧的大量积累，进而破坏光系统Ⅱ且抑制其修复，故高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢； （3）依题意，Rubisco活性受到Rubisco活化酶(RCA)的调节，RCA活性易受高温胁迫抑制。根据结构和功能相适应的观点，可运用蛋白质工程技术改变RCA的结构，从而提高其热稳定性，使其结构在高温环境中更具稳定性，从而缓解高温胁迫对光合能力和作物产量影响。 15．（2024·山东泰安·二模）植物每年所固定的碳约占大气中碳总量的1/5，约等于化石燃料燃烧所排碳量的10倍之多。研究人员通过研究植物体内碳的转移途径，进一步提高植物的固碳能力，助力减少大气中的CO2浓度，实现“碳中和、碳达峰”。 (1)光能被叶绿体内类囊体薄膜上的 捕获，将水分解后，由 驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。 (2)绿色植物在光照条件下还能进行光呼吸，具体过程如图所示。R酶具有双重催化功能，在高CO2浓度、低O2浓度时，催化CO2与C5结合，生成C3，在低CO2浓度、高浓度O2时，催化O2与C5结合，生成C3和乙醇酸。试从物质、能量及反应条件和场所的角度，分别比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点 。 (3)有些生活在海水中的藻类具有图示的无机碳浓缩过程，能够减弱光呼吸，提高光合作用效率，其原因是：植物通过 方式吸收HCO3-，最终使 。 (4)研究人员通过向水稻叶绿体中引入人工设计合成的一条代谢途径（GOC），能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成CO2，同时抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率。GOC型水稻净光合速率高于野生型水稻的原因包括___。 A．GOC型水稻新增的代谢途径，增加了乙醇酸利用率 B．GOC型水稻新增的代谢途径，直接加速了C3再生C5 C．GOC型水稻新增的代谢途径，减少了叶绿体中CO2损失 D．GOC型水稻内催化乙醇酸转化成CO2的酶活性比R酶活性高 【答案】(1) 光合色素 ATP、NADPH (2)光呼吸利用O2和C3，有氧呼吸利用葡萄糖和O2；光呼吸消耗ATP，有氧呼吸合成ATP；光呼吸必须在光照条件下进行，有氧呼吸在光照和黑暗条件下都可以进行；光呼吸在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中进行，有氧呼吸在细胞质基质和线粒 体中进行 (3) 主动运输 R酶附近的CO2浓度提高,促进CO2与C5结合，减少O2与C5结合 (4)AC 【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）光合作用的光反应阶段场所是叶绿体的类囊体膜上（色素和光反应有关的酶在类囊体膜上），光能被叶绿体内类囊体薄膜上的光合色素捕获，将水分解后，由ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类； （2）从图1可以看光呼吸通过消耗光反应产生的过剩NADPH、ATP减少能量积累对叶绿体的伤害。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。它是光合作用一个损耗能量的副反应。过程中氧气被消耗，并且会生成二氧化碳。光呼吸与有氧呼吸区别光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP，光呼吸光下才能发生有氧呼吸黑暗和光照都能发生。相同点是都消耗O2释放CO2； （3）图示可知，HCO3-运输需要消耗ATP，说明HCO3-离子是通过主动运输的；HCO3-离子进入叶绿体后产生CO2，使R酶附近的CO2浓度提高，促进CO2与C5结合，减少O2与C5结合； （4） GOC型水稻新增的代谢途径，能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成CO2，同时抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率，增加了乙醇酸利用率，减少了叶绿体中CO2损失，BD错误、AC正确。 故选AC。 16．（2024·山东聊城·二模）强光照条件下，植物细胞可以通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”（如图）实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移，并可以通过信号传递调节植物的生理活动以适应环境变化。回答下列问题： (1)叶绿体利用分布在 上的色素将光能转化为化学能。叶绿体中光合产物暂时以淀粉形式储存的意义是 。 (2)当光照过强时，“苹果酸/草酰乙酸穿梭”可有效地将光反应产生的 中含有的还原能输出叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的 中含有的还原能，最终在 （场所）转化为ATP中的化学能。 (3)当光照过强时，植物细胞释放到胞外的ATP（eATP）可通过受体介导的方式，调节植物生理活动。为探究eATP对光合速率的影响，科研人员用一定最适宜浓度的eATP溶液处理豌豆叶片，结果如图所示。 该实验自变量为 ，推测eATP调节植物光合速率的机制： 。 【答案】(1) 类囊体薄膜 减少丙糖磷酸等在叶绿体内的积累，避免对光合作用的抑制；维持叶绿体内的渗透压等 (2) NADPH NADH 线粒体内膜 (3) eATP的有无、豌豆幼苗的种类 eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达，促进活性氧（ROS）的合成来促进气孔的开放，从而提高光合速率 【分析】光合作用的过程及场所：光反应发生在类囊体薄膜中，主要包括水的光解和ATP的合成两个过程；暗反应发生在叶绿体基质中，主要包括CO2的固定和C3的还原两个过程。 【详解】（1）叶绿体利用类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素将光能转化为化学能。叶绿体中光合产物暂时以淀粉形式储存以减少丙糖磷酸等积累，避免对光合作用的抑制，维持叶绿体内的渗透压。 （2）由图可知，强光条件下，草酸乙酸/苹果酸穿梭能将NADPH中的H+运出叶绿体，与NAD+结合生成NADH，该过程将光反应产生的NADPH中含有的还原能输出叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的NADH中含有的还原能，最终在线粒体内膜用于ATP的合成。 （3）由题意可知，该实验的自变量为eATP的有无、豌豆幼苗的种类。活性氧（ROS）能促进植物叶肉细胞气孔的开放，NADPH氧化酶是ROS产生的关键酶，据图可知，cATP可通过调节气孔导度来调节植物光合速率，而活性氧（ROS）也能促进植物叶肉细胞气孔的开放，活性氧（ROS）的合成需要NADPH氧化酶的催化，当NADPH氧化酶缺失，则活性氧（ROS）无法合成，植物叶肉细胞气孔的开放无法增加，科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体，发现净光合速率与对照组基本一致。综合分析可知： eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达，促进活性氧（ROS）的合成，进而促进植物叶肉细胞气孔的开放，提升了叶肉细胞的气孔导度，进而实现了对光合速率的提高。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$